JPH01219725A - Optical switching element - Google Patents

Optical switching element

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Publication number
JPH01219725A
JPH01219725A JP4435188A JP4435188A JPH01219725A JP H01219725 A JPH01219725 A JP H01219725A JP 4435188 A JP4435188 A JP 4435188A JP 4435188 A JP4435188 A JP 4435188A JP H01219725 A JPH01219725 A JP H01219725A
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JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
optical transmission
fluorescent material
transmission line
Prior art date
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Pending
Application number
JP4435188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motoi Kato
基 加藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP4435188A priority Critical patent/JPH01219725A/en
Publication of JPH01219725A publication Critical patent/JPH01219725A/en
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Abstract

PURPOSE:To perform fast optical switching by forming a fluorescent material at part of an optical transmission line made of a transparent material, and applying energy to the fluorescent material and controlling a light signal of the optical transmission line. CONSTITUTION:The fluorescent material 3 is formed on optical transmission lines 1 and 2. When ultraviolet light is sent in from a terminal A of the optical transmission line 1, this ultraviolet light is absorbed by the fluorescent material 3 and converted into visible light, which is emitted from an end C. At this time, when infrared light is sent in from an end B, the luminescence operation is impeded by the negatively accelerated phosphorescence of the fluorescent material 3 and the visible light emission to the end C is reduced greatly. Namely, the emission of the visible light at the end C is controlled according to whether or not the infrared light is projected from the end B. Thus, the fast optical switching is realized.

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野] 本発明は、光コンピュータに用いられる光スイッチング
菓子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical switching confectionery used in an optical computer.

[開示の概要] 本明細書及び図面は、光コンピュータに用いられる光ス
イッチング素子において、透光性材料よりなる光伝送路
の一部に蛍光物質を形成し、この蛍光物質の消尽現象を
利用して光信号を制御することにより、高速で簡単な構
造の光スイッチング素子とする技術を開示する゛もので
ある。
[Summary of the Disclosure] This specification and drawings describe an optical switching element used in an optical computer in which a fluorescent substance is formed in a part of an optical transmission path made of a transparent material, and the exhaustion phenomenon of the fluorescent substance is utilized. The present invention discloses a technology for producing an optical switching element with a high speed and a simple structure by controlling an optical signal using an optical signal.

[従来の技術] 近年、コンピュータの演算高速化と情報量の増大に伴い
、従来の電子制御デバイスに代って光制御デバイスの研
究が進められつつある。この光制御デバイスの応用によ
り、将来的には超高速演算が”T (Fな光コンピュー
タの実現が期待されている。
[Background Art] In recent years, with the increase in the speed of computer calculations and the increase in the amount of information, research on optical control devices has been progressing in place of conventional electronic control devices. Application of this optical control device is expected to lead to the realization of optical computers with ultra-high-speed calculations of "T (F)" in the future.

現在、光通信の分野においては、特定の波長領域で各々
波長の異なる複数の信号を、多重伝送することが行なわ
れており、多量の情報を高速で扱うことが町俺となって
いる。これと同様に、前記光コンピュータにおいても光
の異なる波長モードで多重の論理演算を行うことが考え
られている。
Currently, in the field of optical communications, multiplex transmission of a plurality of signals with different wavelengths in a specific wavelength region is being carried out, and handling large amounts of information at high speed has become the norm. Similarly, in the optical computer, it has been considered to perform multiple logical operations using different wavelength modes of light.

これによれば、各波長モードにおいて特定のパターンの
論理演算を行なうことにより、計算の効率化を図ること
ができる。
According to this, calculation efficiency can be improved by performing logical operations of a specific pattern in each wavelength mode.

[発明が解決しようとする課題] 現在、光スイッチング素子としては、様々なタイプのも
のが提案されており、一部では実用レベルの素子も開発
されている。しかしながら、前述したように光コンピュ
ータにおいては、異なる波長間の信号を連絡し、これを
制御する機能が必要であるため、従来の光スイッチング
素子のように同じ波長の信号間でスイッチングを行なう
ものは対応が難しい。
[Problems to be Solved by the Invention] Currently, various types of optical switching devices have been proposed, and some devices have even been developed for practical use. However, as mentioned above, optical computers require the ability to communicate and control signals between different wavelengths, so conventional optical switching elements that switch between signals of the same wavelength are Difficult to deal with.

また、既存の電子制御素子のように、電子移動により情
報伝達を行なうものは、当然、高速化に適合し得ない。
Furthermore, existing electronic control elements that transmit information through electron movement cannot naturally be adapted to higher speeds.

本発明は、上記従来技術に鑑み、異なる波長間の信号を
制御することができる光スイッチング素子を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned prior art, an object of the present invention is to provide an optical switching element that can control signals between different wavelengths.

[課題を解決するための手段] 本発明による光スイッチング素子は、透光性材料よりな
る光伝送路の一部に蛍光物質を形成し、この蛍光物質に
エネルギー付与することにより、前記光伝送路の光信号
を制御することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The optical switching element according to the present invention forms a fluorescent substance in a part of an optical transmission line made of a transparent material, and by imparting energy to the fluorescent substance, the optical switching element It is characterized by controlling the optical signal of.

前記蛍光物質としては、硫化亜鉛等の硫化物やセレン化
合物などが用いられるが、蛍光物質として消尽現象を顕
著に示すものであれば他の物質も使用し得る0本発明で
は有機物の蛍光物質を用いてもよい。
As the fluorescent substance, sulfides such as zinc sulfide, selenium compounds, etc. are used, but other substances may also be used as long as they exhibit a remarkable exhaustion phenomenon as fluorescent substances.In the present invention, organic fluorescent substances are used. May be used.

また、前記蛍光物質に付与するエネルギーとしては、光
、電磁波、熱、振動等を用いることができる。
Further, as the energy imparted to the fluorescent substance, light, electromagnetic waves, heat, vibration, etc. can be used.

[作 用] 光伝送路の−・部に設けられた蛍光物質に紫外光を照射
すると、紫外光は蛍光物質に吸収され可視光に変換され
る。ここで、蛍光物質に赤外光を付与すると、消尽現象
により残光の強さが急激に低下し、可視光の放出が制限
される。すなわち、赤外光の照射、非照射により可視光
の制御(スイッチング)が可能となる。
[Function] When ultraviolet light is irradiated onto the fluorescent material provided at the - section of the optical transmission path, the ultraviolet light is absorbed by the fluorescent material and converted into visible light. Here, when infrared light is applied to a fluorescent substance, the intensity of afterglow decreases rapidly due to an exhaustion phenomenon, and the emission of visible light is restricted. That is, control (switching) of visible light becomes possible by irradiating and non-irradiating with infrared light.

本発明は、このように異なる波長間での信号の制御を可
能とするものであるが、制御すべき信号の組み合せは、
上記例のほか、使用する蛍光物質により適宜選択可能で
ある。
The present invention makes it possible to control signals between different wavelengths in this way, but the combination of signals to be controlled is
In addition to the above examples, it can be selected as appropriate depending on the fluorescent substance used.

[実施例] 第1図は本発明による光スイッチング素子の一実施例を
示す構成図である0図中1と2は光伝送路、3は蛍光物
質である。光伝送路1は紫外光を通しやすい材料からな
り、例えば石英ガラス等が用いられる。一方、光伝送路
2は赤外光を通しやすい材料からなり、例えばフッ化ガ
ラス等が用いられる。蛍光物質3としては、前述したよ
うに硫化亜鉛等が用いられる。
[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical switching element according to the present invention. In FIG. 1, 1 and 2 are optical transmission lines, and 3 is a fluorescent material. The optical transmission line 1 is made of a material that easily transmits ultraviolet light, such as quartz glass. On the other hand, the optical transmission line 2 is made of a material that easily transmits infrared light, such as fluoride glass. As the fluorescent substance 3, zinc sulfide or the like is used as described above.

以下、紫外光、可視光及び赤外光の間で信号制御を行な
う場合を例にして説明する。
Hereinafter, a case where signal control is performed between ultraviolet light, visible light, and infrared light will be explained as an example.

まず、光伝送路lのA端から紫外光を送り込むと、この
紫外光は蛍光物質3に吸収され、可視光に変換された後
、C端より放出される。このときB端から赤外光を送り
込むと、蛍光物質3の消尽現象により蛍光作用が妨げら
れ、C端への可視光放出は大きく減少する。すなわち、
B端からの赤外光の照射、非照射により、C端での可視
光の放出が制御されることになる。
First, when ultraviolet light is sent from the A end of the optical transmission path 1, this ultraviolet light is absorbed by the fluorescent material 3, converted into visible light, and then emitted from the C end. At this time, when infrared light is sent from the B end, the fluorescent effect is hindered due to the exhaustion phenomenon of the fluorescent substance 3, and visible light emission to the C end is greatly reduced. That is,
Emission of visible light at the C end is controlled by irradiation or non-irradiation of infrared light from the B end.

ここで、消尽現象とは、蛍光物質3に赤外光を照射した
とき、その残光の強さが急激に低下する現象をいう。
Here, the exhaustion phenomenon refers to a phenomenon in which when the fluorescent substance 3 is irradiated with infrared light, the intensity of the afterglow decreases rapidly.

このよう2よ信号制御の様子を第2図に示す、第2図は
各信号のタイムチャートを示したもので、Aは紫外光の
入力信号、Bは赤外光のスイッチ信号、Cは可視光の出
力信号を表わす0図のように、紫外光の人力信号Aに対
して赤外光のスイッチ信−)Bを与えると、可視光の出
力信号Cはスイッチ信りBが入った時だけOFF状7g
となる。ただし、この場合、出力信号Cの出力は完全に
0とはならないため、点線で示すような特定の[4値に
対してON、 OFFを判定する。すなわち、消尽作用
が不完全な場合は、最終的な演算出力として、コンピュ
ータで出力値を基準値と比較する必要がある。
Figure 2 shows the state of signal control in this way. Figure 2 shows the time chart of each signal, where A is the ultraviolet light input signal, B is the infrared light switch signal, and C is the visible light input signal. As shown in figure 0, which shows the light output signal, when infrared light switch signal B is applied to ultraviolet light human input signal A, visible light output signal C is generated only when switch signal B is turned on. OFF-like 7g
becomes. However, in this case, since the output of the output signal C is not completely 0, ON or OFF is determined for a specific 4 value as shown by the dotted line. That is, if the exhaustion effect is incomplete, it is necessary to compare the output value with a reference value using a computer as the final calculation output.

上記実施例において、光伝送路は光ファイバーのような
構造としてもよい、また、信号A、Bは第3図に示すよ
うに同じ光伝送路を通じて光ファイバーで送り込んでも
よい。
In the embodiments described above, the optical transmission line may have a structure such as an optical fiber, and the signals A and B may be sent through the same optical transmission line using an optical fiber as shown in FIG.

第4図〜第6図に光伝送路の構成例を示す。Examples of the configuration of the optical transmission line are shown in FIGS. 4 to 6.

第4図は、複数の入力信号Aに対してスイッチング動作
を行なうようにしたもので、−括または選択的制御が可
能である。
In FIG. 4, a switching operation is performed for a plurality of input signals A, and collective or selective control is possible.

第5図は、蛍光物質3をヒーター4により加熱し、この
加熱により消尽作用を発生させ、光スイッチングを行な
うものである。、@源としては、前述したヒーターのほ
か、電磁波、振動子等を用いることができる0例えば、
有機蛍光体に対しては、マイクロ波加熱も可能である。
In FIG. 5, a fluorescent substance 3 is heated by a heater 4, and this heating causes an exhaustion effect to be performed, thereby performing optical switching. In addition to the heater mentioned above, electromagnetic waves, vibrators, etc. can be used as the source. For example,
Microwave heating is also possible for organic phosphors.

第6図は、蛍光物質3を分散あるいは拡散して配置した
もので、他の構成は第3図の場合とほぼ同様である。こ
のように蛍光物質3を分散あるいは拡散して配置しても
全く同様の作用が得られる。
In FIG. 6, the fluorescent material 3 is arranged in a dispersed or diffused manner, and the other configurations are almost the same as those in FIG. 3. Exactly the same effect can be obtained even if the fluorescent substance 3 is dispersed or diffused in this manner.

本発明による素子においては、前述した紫外光や熱、電
磁波などのエネルギー付与の際、その強度を制御するこ
とにより、アナログ的な演算素子として使用することも
可能である。
The device according to the present invention can also be used as an analog arithmetic device by controlling the intensity when applying energy such as ultraviolet light, heat, electromagnetic waves, etc. as described above.

また、蛍光物質の種類によっては蛍光、燐光、消尽輝尽
の各ピーク波長が異なるものがあり、波長変換のモード
が3状態または4状態となるような素子も可1七である
Furthermore, depending on the type of fluorescent substance, there are some that have different peak wavelengths for fluorescence, phosphorescence, and exhaustion, and an element in which the mode of wavelength conversion becomes 3 or 4 states is also possible.

さらに、使用する蛍光物質により、入力光、スイッチン
グ光、出力光の波長は赤外光、可視光、紫外光、X線な
ど適宜選択することが可能である。
Further, depending on the fluorescent substance used, the wavelengths of the input light, switching light, and output light can be appropriately selected from infrared light, visible light, ultraviolet light, X-rays, etc.

第7図は本発明を平面型デイスプレィに応用した場合の
平面図である0図において、11は紫外光用光ファイバ
ー、12は赤外光用光ファイバーであり、両者は第8図
に示すように縦横にマトリクス状に配置され、11と1
2の接触部には蛍光物質3が挟持されている。 10は
電子ビーム源であり、磁気コイル5により、紫外光用光
ファイバー11の端面上を走査するよう構成されている
。紫外光用光ファイバー11の端面には、紫外線放出物
質6が被膜されており、電子ビームが当たると紫外光を
放出する。他方、赤外光用光ファイバー12の端部には
、液晶シャッタアレイ7が配置されており、赤外線ラン
プ8からの赤外光のうち、ファイバーの1本毎に0N1
0FFの制御が行なわれる。
FIG. 7 is a plan view when the present invention is applied to a flat display. In FIG. 0, 11 is an optical fiber for ultraviolet light, and 12 is an optical fiber for infrared light. are arranged in a matrix, 11 and 1
A fluorescent substance 3 is sandwiched between the contact portions of 2. Reference numeral 10 denotes an electron beam source, which is configured to scan an end surface of an ultraviolet optical fiber 11 using a magnetic coil 5. The end face of the ultraviolet light optical fiber 11 is coated with an ultraviolet emitting substance 6, which emits ultraviolet light when hit by an electron beam. On the other hand, a liquid crystal shutter array 7 is arranged at the end of the infrared light optical fiber 12, and out of the infrared light from the infrared lamp 8, 0N1 is
0FF control is performed.

上記構成において、例えばaで示す電子ビームの当って
いる紫外光用光ファイバー11と、bで示す赤外光の当
っていない赤外光用光ファイバー12との交点は、他の
部分に比べ特に強く光ることになる。したがって、電子
ビーム源lOから電子ビームを順次走査し、これに対応
して液晶シャッタアレイ7の0N10FFを制御するこ
とにより、画面上の画素(ファイバーの交点)を選択的
に光らせることができる。この場合、電子ビームの強度
を変化させれば、画素の光強度も変化させることができ
、階調表示も可能となる。
In the above configuration, for example, the intersection of the ultraviolet optical fiber 11, which is shown by a and is hit by the electron beam, and the infrared optical fiber 12, which is not hit by the infrared light, which is shown by b, shines particularly strongly compared to other parts. It turns out. Therefore, by sequentially scanning the electron beam from the electron beam source IO and correspondingly controlling 0N10FF of the liquid crystal shutter array 7, pixels (intersections of fibers) on the screen can be selectively illuminated. In this case, by changing the intensity of the electron beam, the light intensity of the pixel can also be changed, making it possible to display gradations.

本実施例において、電子ビーム源lOは1次元上を走査
するだけなので、通常のブラウン管のように長大な奥行
きは必要としない、もちろん紫外光用光ファイバー11
の各々の端面に微小電子ビーム発生源を配置した場合は
、横方向の幅も小さくすることができる。
In this embodiment, since the electron beam source IO only scans in one dimension, it does not require a large depth like a normal cathode ray tube.Of course, the ultraviolet light optical fiber 11
When a microelectron beam generation source is placed on each end face of the laser beam, the width in the lateral direction can also be reduced.

また、電子ビーム源の代わりに紫外線ランプと液晶シャ
ッタアレイを組合せることも可能であるが、使用する液
晶は紫外線に対する耐久性を高くする必要がある。これ
はPL?↑素子等の光シャッタについても同様である。
It is also possible to combine an ultraviolet lamp and a liquid crystal shutter array instead of an electron beam source, but the liquid crystal used needs to have high durability against ultraviolet rays. Is this PL? ↑The same applies to optical shutters such as elements.

[発明の効果] 末完IJIによれば、蛍光物質の消尽現象を応用するこ
とにより、異なる波長間の信号を容易に制御することが
できるうえ、既存の素子のように電子移動を利用するこ
とがないので、高速化を図ることができる。 4IFに
光増幅器やレーザー発光素子と組み合せることにより、
高度な演算機t@を有する回路が作製できる。また、赤
外線センサーへの応用もn1俺である。さらに、構造が
簡単であるため、コストも安く、製造も容易となる。
[Effects of the invention] According to Suekan IJI, signals between different wavelengths can be easily controlled by applying the exhaustion phenomenon of fluorescent substances, and it is also possible to use electron transfer like existing devices. Since there is no , it is possible to increase the speed. By combining 4IF with an optical amplifier and a laser emitting element,
A circuit with an advanced arithmetic unit t@ can be created. Also, the application to infrared sensors is n1 me. Furthermore, since the structure is simple, the cost is low and manufacturing is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は光スイッチング素子の一実施例を示す構成図、
第2図は各信号のタイムチャート、第3図〜第6図は光
伝送路の各構成例を示す図、第7図は平面型デイスプレ
ィに応用した場合の平面図、第8図は光ファイバーの構
成図である。 1.2・・・光伝送路   3・・・蛍光物質4・・・
ヒーター      5・・・磁気コイル6・・・紫外
線放出物質 7・・・液晶シャッタアレイ 8・・・赤外線ランプ 11・・・紫外光用光ファイバー 12・・・赤外光用光ファイバー
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an optical switching element,
Figure 2 is a time chart of each signal, Figures 3 to 6 are diagrams showing each configuration example of an optical transmission line, Figure 7 is a plan view when applied to a flat display, and Figure 8 is a diagram of an optical fiber. FIG. 1.2... Optical transmission line 3... Fluorescent material 4...
Heater 5... Magnetic coil 6... Ultraviolet emitting substance 7... Liquid crystal shutter array 8... Infrared lamp 11... Optical fiber for ultraviolet light 12... Optical fiber for infrared light

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)透光性材料よりなる光伝送路の一部に蛍光物質を
形成し、該蛍光物質にエネルギー付与することにより、
前記光伝送路の光信号を制御することを特徴とする光ス
イッチング素子。
(1) By forming a fluorescent substance on a part of the optical transmission path made of a translucent material and imparting energy to the fluorescent substance,
An optical switching element that controls an optical signal on the optical transmission line.
JP4435188A 1988-02-29 1988-02-29 Optical switching element Pending JPH01219725A (en)

Priority Applications (1)

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JP4435188A JPH01219725A (en) 1988-02-29 1988-02-29 Optical switching element

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JP4435188A JPH01219725A (en) 1988-02-29 1988-02-29 Optical switching element

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JP4435188A Pending JPH01219725A (en) 1988-02-29 1988-02-29 Optical switching element

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