JPH02103015A - Optical modulating device and modulating method formed by using superconducting material - Google Patents

Optical modulating device and modulating method formed by using superconducting material

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JPH02103015A
JPH02103015A JP25472588A JP25472588A JPH02103015A JP H02103015 A JPH02103015 A JP H02103015A JP 25472588 A JP25472588 A JP 25472588A JP 25472588 A JP25472588 A JP 25472588A JP H02103015 A JPH02103015 A JP H02103015A
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superconducting material
superconducting
light
state
optical
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JP25472588A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Minemura
浩行 峯邑
Takahiro Nakayama
隆博 中山
Kunihiro Tamahashi
邦裕 玉橋
Moriaki Fuyama
盛明 府山
Yoshio Sato
佐藤 美雄
Nobuyoshi Tsuboi
坪井 信義
Hiroaki Koyanagi
小柳 広明
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide the simple optical switch having the construction to enable the switch to be operated at a high speed by projecting incident light to a superconducting material provided with a means for transferring the switch to a superconducting state and a normal conducting state. CONSTITUTION:A film consisting of a YBaCuO system is formed as the superconducting material 3 of a thin film state on a substrate 4. A power source 9 and a switch 10 are connected to a junction part 8 at both ends thereof. The superconducting state is made to the normal conducting state by passing the current above the critical current to the superconducting 3 by closing the switch 10. Then, the incident light 5 transmits the superconducting material 3 from which transmitted light 7 is emitted. The impression of the current to the superconducting material 3 is stopped and the superconducting state is restored when the switch 10 is opened. Since the incident light 5 reflects on the surface, the optical switch which makes the high-speed operation is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超伝導物質を用いた光変調装置及び光変調方
法に係り、特に各種の光ヘッド、光シャッタ又は光路の
切換えや光強度の変調を行なう光スイッチとして利用す
るのに好適な光変調装置及び光変調方法に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a light modulation device and a light modulation method using superconducting materials, and in particular to various optical heads, optical shutters, or optical path switching and light intensity adjustment. The present invention relates to an optical modulation device and an optical modulation method suitable for use as an optical switch that performs modulation.

更に、本発明は、超伝導物質を用いた検出装置及び検出
方法に係り、特に電場、磁界、温度又は圧力等の外部信
号を読み取る機構に利用するのに好適な検出装置及び検
出方法に関する。
Furthermore, the present invention relates to a detection device and detection method using a superconducting material, and particularly to a detection device and detection method suitable for use in a mechanism for reading external signals such as an electric field, a magnetic field, temperature, or pressure.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、光ファイバを用いた光通信システムが実用性の段
階を迎え、基本的な構成部品、すなわち光源、伝送路及
び受光器から成る光システムの開発が進んでいる。
In recent years, optical communication systems using optical fibers have reached the stage of practical use, and the development of optical systems consisting of basic components, ie, a light source, a transmission line, and a light receiver, is progressing.

前記の基本的構成部品に次いで光スイッチ、光変調素子
等の開発は、より高度の光システムの実現のために強く
望まれている。
In addition to the above-mentioned basic components, the development of optical switches, optical modulators, etc. is strongly desired in order to realize more sophisticated optical systems.

光スイッチは、光伝送路や受発光素子の障害時の切換え
や将来の光交換に用いられ、(1)機械式、(2)@気
光学式、(3)音響光学式、(4)磁気光学式、(5)
熱光学式、(6)分子配向利用方式、等に分けられる。
Optical switches are used for switching in the event of failures in optical transmission lines and light receiving and emitting elements, and for future optical exchange. Optical, (5)
It is divided into thermo-optical method, (6) method using molecular orientation, etc.

光スイッチとしてはPLZT導波層内にいくつかのボー
トを設け、電圧印加によるPLZTの屈折率変化を利用
して光路を切換えるものが考えられている。
As an optical switch, an optical switch is considered in which several boats are provided in a PLZT waveguide layer and the optical path is switched using changes in the refractive index of PLZT due to voltage application.

この種の光スイッチとして、例えば電子通信学会技術研
究報告、オー・キュー・イー・84−16、(1984
年)第57頁〜に記載されているものがある。
This type of optical switch is described in, for example, Technical Research Report of the Institute of Electronics and Communication Engineers, OQE 84-16, (1984
2007), page 57~.

光変調素子としてはLiNb0a導波路を用いる進行波
型のものが研究されている。
As an optical modulation element, a traveling wave type using a LiNb0a waveguide is being researched.

この種の光変調素子として、例えば電子通信学会誌69
巻(1986年)第141頁〜に記載されているものが
ある。
As this type of optical modulation element, for example, the Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers 69
(1986), page 141~.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記したこれらの従来技術は、電気光学効果に伴う物質
の屈折率変化を利用している。
These conventional techniques described above utilize a change in the refractive index of a substance due to the electro-optic effect.

この屈折率変化は1%以内と小さいため、例えば導波路
内を伝搬する光の光路切換え等しかできなかった。
Since this change in refractive index is as small as 1% or less, it has only been possible to switch the optical path of light propagating within the waveguide, for example.

本発明の目的は、従来配慮されていなかった超伝導物質
を光デバイスへ適用することによって、反応速度の向上
した、しかも導波路を用いなくても動作する簡単な構成
の光変調装置及び光変調方法を提供することにある。
The object of the present invention is to provide an optical modulator and optical modulator with a simple structure that has improved reaction speed and can operate without using a waveguide by applying a superconducting material that has not been considered in the past to an optical device. The purpose is to provide a method.

本発明の他の目的は、超伝導物質を光デバイスへ適用す
ることによって、電場、磁界、温度又は圧力等の外部信
号を読み取る機構に利用した、構成が簡単な検出装置及
び検出方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a simple-configuration detection device and detection method that is used in a mechanism for reading external signals such as electric fields, magnetic fields, temperature, or pressure by applying superconducting materials to optical devices. There is a particular thing.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の光変調装置は、超伝導状態と常伝導状態との間
を可逆的に転移する超伝導物質を有する。
The optical modulator of the present invention includes a superconducting material that reversibly transitions between a superconducting state and a normal conducting state.

さらに、超伝導物質を超伝導状態又は常伝導状態に転移
させる手段を有する。
Furthermore, it has means for transitioning the superconducting material to a superconducting state or a normal conducting state.

超伝導物質を用いた素子が、ジョセフソン素子に代表さ
れるように高速に動作するため、本発明の光変調装置も
高速動作が可能となる。
Since an element using a superconducting material operates at high speed, as typified by a Josephson element, the optical modulator of the present invention can also operate at high speed.

本発明の検出装置は、超伝導状態と常伝導状態との間を
可逆的に転移する超伝導物質と、超伝導物質に照射する
入射光を発生する光源と、超伝導物質から出射される変
調光を検出する手段とを有する。
The detection device of the present invention includes a superconducting material that reversibly transitions between a superconducting state and a normal conducting state, a light source that generates incident light that irradiates the superconducting material, and a modulated light emitted from the superconducting material. and means for detecting light.

超伝導体に、例えば電場、磁界、温度、圧力等の外部信
号が臨界値以上に印加されると、超伝導体は相転移する
When an external signal, such as an electric field, magnetic field, temperature, or pressure, is applied to a superconductor at a threshold value or higher, the superconductor undergoes a phase transition.

この相転移により、超伝導体の光学特性が変化し、入射
光が変調する。
This phase transition changes the optical properties of the superconductor and modulates the incident light.

変調光を観察することにより、外部信号を検出すること
ができる。
External signals can be detected by observing the modulated light.

さらに、超伝導物質として第2種のものを用いると、相
転移する間に、超伝導相と常伝導用との混合状態を生じ
る。
Furthermore, when a second type of superconducting material is used, a mixed state of a superconducting phase and a normal conducting phase is generated during phase transition.

そのため、相転移が連続的に生じ、スイッチングやセン
シングが連続的にできる。
Therefore, phase transition occurs continuously, and switching and sensing can be performed continuously.

変調光は、超伝導物質の光学特性の変化によって一般的
に強度が変調される。
The intensity of the modulated light is generally modulated by changes in the optical properties of the superconducting material.

超伝導物質の形を台形等に形成し、又は、入射光を鋭角
に入射する等することにより、光路偏向された変調光を
得ることができる。
Modulated light with an optical path deflected can be obtained by forming the superconducting material into a trapezoidal shape or the like, or by making the incident light incident at an acute angle.

本発明に用いられる超伝導物質は、支持部材により支持
され、支持部材は透明であることが望ましい。
The superconducting material used in the present invention is supported by a support member, and the support member is preferably transparent.

また、光変調装置や検出装置を光スイッチや光センサと
して用いることができる。
Further, the optical modulator or the detection device can be used as an optical switch or an optical sensor.

〔作用〕[Effect]

超伝導物質は、超伝導相と常伝導用との間を転移する。 Superconducting materials transition between superconducting and normal conducting phases.

超伝導物質は、温度、磁界、電流、圧力等の要因によっ
て転移する。
Superconducting materials undergo a transition depending on factors such as temperature, magnetic field, electric current, and pressure.

第18図に、超伝導物質の超伝導相−常伝導用と温度、
外部磁界、印加電流との関係を示す。
Figure 18 shows the superconducting phase of superconducting materials - normal conduction and temperature,
The relationship between external magnetic field and applied current is shown.

斜線で示した曲面内部の部分が超伝導相1であり1曲面
外部の部分が常伝導用2である。
The hatched portion inside the curved surface is the superconducting phase 1, and the portion outside the curved surface is the normal conducting phase 2.

すなわち、超伝導相は温度、外部磁界、印加電流を上げ
ることにより、常伝導用に変えることができる。
That is, the superconducting phase can be changed to normal conduction by increasing the temperature, external magnetic field, and applied current.

また、第19図に、超伝導物質の超伝導相−常伝導用と
温度、圧力との関係を示す。
Further, FIG. 19 shows the relationship between the superconducting phase and normal conduction phase of a superconducting material, temperature, and pressure.

曲線内部の部分が超伝導相1であり、曲線外部の部分が
常伝導用2である。
The portion inside the curve is the superconducting phase 1, and the portion outside the curve is the normal conducting phase 2.

すなわち、超伝導相は圧力を上げることによっても、常
伝導用に変えることができる。
That is, the superconducting phase can also be changed to normal conductivity by increasing the pressure.

この圧力による転移は、他に電流、磁界等にも影響を及
ぼす。
This pressure-induced transition also affects current, magnetic field, etc.

定性的には、圧力と外部磁場、印加電流等との関係は、
第18図の任意の軸を第19図の縦軸と入れ換えること
ができる関係にある。
Qualitatively, the relationship between pressure, external magnetic field, applied current, etc. is
The relationship is such that any axis in FIG. 18 can be replaced with the vertical axis in FIG. 19.

一方、超伝導物質の透過率2反射率、屈折率は第20図
、第21図、第22図に示した様に、超伝導状態と常伝
導状態とで変化する。
On the other hand, the transmittance, reflectance, and refractive index of a superconducting material change between a superconducting state and a normal conducting state, as shown in FIGS. 20, 21, and 22.

第20図、第21図、第22図中、符号1は超伝導相を
、符号2は常伝導相をそれぞれ示す。
In FIGS. 20, 21, and 22, reference numeral 1 indicates a superconducting phase, and reference numeral 2 indicates a normal conducting phase.

超伝導物質がいずれの状態にあるかによって、一定の入
力光に対して異なった出力光を得ることができる。
Depending on which state the superconducting material is in, different output lights can be obtained for a given input light.

超伝導物質とは、臨界温度以下に冷却すると完全導電性
及び完全反磁性を示す物質であり、磁気的性質に応じて
第1種超伝導物質及び第2種超伝導物質に分けられる。
A superconducting material is a material that exhibits complete conductivity and complete diamagnetic property when cooled below a critical temperature, and is classified into type 1 superconducting materials and type 2 superconducting materials depending on their magnetic properties.

第23図には、第1種超伝導物質の特性を示す。FIG. 23 shows the characteristics of the first type superconducting material.

第1種超伝導物質は、磁界Hを印加すると臨界値Hcで
完全反磁性の状態が壊れ、常伝導状態への転移が生じる
When a magnetic field H is applied to a type 1 superconducting material, the completely diamagnetic state is broken at a critical value Hc, and a transition to a normal conductive state occurs.

このようなものには、Pb、In、Sn等の単元素金属
が多い。
Many of these materials include single-element metals such as Pb, In, and Sn.

第24図には、第2種超伝導物質の特性を示す。FIG. 24 shows the characteristics of the second type superconducting material.

第2種超伝導物質は、磁界Hを印加すると下部臨界値H
c1で、超伝導物質内に、 h/2e=2.lX10−”(Wb) で量子化された磁束線νortexが侵入し、混合状態
を形成する。
When a magnetic field H is applied to a type 2 superconducting material, the lower critical value H
At c1, in the superconducting material, h/2e=2. The magnetic flux line νortex quantized by 1×10−”(Wb) enters and forms a mixed state.

さらに磁界Hを強めていくと上部臨界値HCZで常伝導
状態へ転移する。
When the magnetic field H is further strengthened, the state transitions to a normal conduction state at an upper critical value HCZ.

このようなものには、NbTi、Nb3Sn 等の合金
、化合物材料が多い。
Many of these materials include alloys and compound materials such as NbTi and Nb3Sn.

第25図に、第2種超伝導物質の反射率と印加磁界との
関係を模式的に示す。
FIG. 25 schematically shows the relationship between the reflectance of the second type superconducting material and the applied magnetic field.

磁界HC1とHCZとの間で反射率は徐々に変化する。The reflectance gradually changes between the magnetic fields HC1 and HCZ.

超伝導状態の物質に光を照射するとマイスナー効果によ
って光は反射される。
When light is irradiated onto a superconducting material, the light is reflected by the Meissner effect.

第2種超伝導物質では、混合状態において、超伝導性と
常伝導性とが混在している。
In a type 2 superconducting material, superconductivity and normal conductivity coexist in a mixed state.

第2種超伝導物質を用いる場合には、混合状態において
、超伝導性の連続的な変化が超伝導物質の光学的特性の
連続的な変化に対応することを利用する。
When using a type 2 superconducting material, it is utilized that in a mixed state, a continuous change in superconductivity corresponds to a continuous change in the optical properties of the superconducting material.

この連続的な変化は、超伝導物質に印加する磁界等によ
って連続的に変えることができる。
This continuous change can be made continuously by applying a magnetic field to the superconducting material.

つまり、混合状態において反射光量を連続的に変えるこ
とが可能である。
In other words, it is possible to continuously change the amount of reflected light in the mixed state.

さらに、超伝導体の膜厚を適当に選ぶ二とによって、反
射光量又は透過光量の変化を、すなわち変調のダイナミ
ックレンジを、任意に設定することができる。
Furthermore, by appropriately selecting the thickness of the superconductor, it is possible to arbitrarily set the change in the amount of reflected light or the amount of transmitted light, that is, the dynamic range of modulation.

温度、電流、磁界、圧力等によって物質を常伝導状態に
転移させると、マイスナー効果は消去して1反射光量が
減少する。
When a substance is transformed into a normal conduction state by temperature, electric current, magnetic field, pressure, etc., the Meissner effect disappears and the amount of one reflected light decreases.

このとき、超伝導物質の膜厚を適当に選ぶことによって
、超伝導状態と常伝導状態との反射率又は透過率の変化
を任意に設定することができる。
At this time, by appropriately selecting the thickness of the superconducting material, the change in reflectance or transmittance between the superconducting state and the normal conducting state can be set arbitrarily.

なお、超伝導と常伝導との間を転移する超伝導物質の光
学特性の変化については、 ■[固体物理入門・下J  (Charles Kit
tel著)第5版348頁において、金属の非常に薄い
膜では超伝導状態で透過率が増大する旨、■ rPhy
sical Review LettersJ vo 
Q 、 59 、  Na19(1987)pp、22
20−2221又はrJapanese Journa
l of Applied PhysicsJvoQ2
6.  No4   (1987)   pp、479
 −480において、セラミックスの場合では超伝導状
態で透過率が増大する旨、 の記載がある。
Regarding changes in the optical properties of superconducting materials that transition between superconductivity and normal conductivity, see ■[Introduction to Solid State Physics, Part 2 (Charles Kit
tel) 5th edition, page 348, states that the transmittance increases in a superconducting state in a very thin metal film, ■ rPhy
sical Review Letters J vo
Q, 59, Na19 (1987) pp, 22
20-2221 or rJapanese Journal
l of Applied PhysicsJvoQ2
6. No.4 (1987) pp, 479
-480, it is stated that in the case of ceramics, the transmittance increases in the superconducting state.

第26図及び第27図を用いて本発明を光スイッチに応
用した場合について説明する。
A case where the present invention is applied to an optical switch will be explained using FIGS. 26 and 27.

第26図は、超伝導体3が超伝導状態の光スイッチに光
を入射した場合を示す。
FIG. 26 shows a case where light is incident on an optical switch in which the superconductor 3 is in a superconducting state.

入射光5は超伝導体3のマイスナー効果により反射され
る。
The incident light 5 is reflected by the Meissner effect of the superconductor 3.

符号6はその反射光を示す。Reference numeral 6 indicates the reflected light.

これをoff状態とする。This is turned off.

第27図は、超伝導体3が常伝導状態の光スイッチに光
を入射した場合を示す。
FIG. 27 shows a case where light is incident on an optical switch in which the superconductor 3 is in a normal conduction state.

入射光5は超伝導体3にマイスナー効果がないため透過
する。
The incident light 5 is transmitted through the superconductor 3 because it has no Meissner effect.

符号7はその透過光を示す。Reference numeral 7 indicates the transmitted light.

これをon状態とする。This is set to the on state.

on状態とoff状態との間の反射率や透過率の変化は
超伝導体の膜厚によって変えることができる。
Changes in reflectance and transmittance between the on state and the off state can be changed by changing the thickness of the superconductor.

以下、透過光量を例としてこれを説明する。This will be explained below using the amount of transmitted light as an example.

超伝導体の磁界侵入深さλBは λa=(m/e2μons)’ で表ねされる。The magnetic field penetration depth λB of the superconductor is λa=(m/e2μons)' It is expressed as

このときmは電子の質量、eは電子の電荷、μ0は真空
中の透磁率、n s / 2  は超伝導電子対の密度
をそれぞれ表わす。
In this case, m represents the mass of the electron, e represents the charge of the electron, μ0 represents the magnetic permeability in vacuum, and ns/2 represents the density of the superconducting electron pair.

光は電磁波であるため、超伝導体における光の侵入深さ
λSは、上記磁界侵入深さλBとほぼ等しい。
Since light is an electromagnetic wave, the light penetration depth λS in the superconductor is approximately equal to the magnetic field penetration depth λB.

すなわち、λ8〜λBである、 超伝導体の膜厚をdとし、off状態の透過光量T o
 i nについて考える。
That is, the thickness of the superconductor is d, which is λ8 to λB, and the amount of transmitted light in the off state T o
Think about in.

d)λSのとき、Taxi”Oである。d) When λS, Taxi”O.

dを次第に小さくしていくとd二λsのとき、透過光が
現れ始め、Tozi>Oとなる。
As d is gradually reduced, transmitted light begins to appear when d2λs, and Tozi>O.

dをさらに小さくしていくとd(λSのとき、To11
〜1 となる。
As d is further reduced, when d(λS, To11
~1.

T o t t とdとの関係を第28図に示す。The relationship between T o t t and d is shown in FIG.

on状態では超伝導体は常伝導状態にあるのでマイスナ
ー効果は生じない。
In the on state, the superconductor is in a normal conducting state, so the Meissner effect does not occur.

このため、常伝導状態における光の侵入深さλ□は、超
伝導状態における光の侵入深さλSより大きくなる。
Therefore, the light penetration depth λ□ in the normal conducting state is larger than the light penetration depth λS in the superconducting state.

すなわち、λ。〉λSとなる。That is, λ. 〉λS.

膜厚dと透過光量T o nとの関係は、第29図のよ
うになる。
The relationship between the film thickness d and the amount of transmitted light T on is as shown in FIG. 29.

このとき消光比(Ton/ToI□1)は第30図のよ
うな特性を示し、d=doにおいて最大値をとる。
At this time, the extinction ratio (Ton/ToI□1) exhibits a characteristic as shown in FIG. 30, and takes a maximum value at d=do.

光スイッチとしては、一般に消光比の大きなものが望ま
れるので超伝導体のIF5厚はdOが好ましい。
Since an optical switch having a large extinction ratio is generally desired, the IF5 thickness of the superconductor is preferably dO.

また、用途によって消光比を設定したい場合には、超伝
導体の膜厚を変えて対応することができる。
Furthermore, if it is desired to set the extinction ratio depending on the application, this can be done by changing the thickness of the superconductor.

その際、O< d < d oとすれば、do<d  
に比べてT o nが大きいので、光源パワーが小さく
てずむ。
In that case, if O<d<d o, then do<d
Since T on is large compared to , the light source power is small.

ここでは、透過光を利用する場合を示したが、反射光を
利用することもできる。
Although the case where transmitted light is used is shown here, reflected light can also be used.

その際、入射角度を変えることによって入射光と反射光
との光軸を分離し、透過光と反射光との両方を利用する
ことができる。
In this case, by changing the incident angle, the optical axes of the incident light and the reflected light can be separated, and both the transmitted light and the reflected light can be used.

さらに、こうすることにより、各光が干渉しない光スイ
ッチを実現することができる。
Furthermore, by doing so, it is possible to realize an optical switch in which each light does not interfere with each other.

実際に使用される光スイッチでは、超伝導体のほか、基
板、導波層や保護層を組合せて用いることが多い。
In addition to superconductors, optical switches that are actually used often use a combination of a substrate, a waveguide layer, and a protective layer.

本発明の要点は、光スイッチ等に超伝導物質を用い、そ
の超伝導と常伝導との状態変化を利用する点、および、
超伝導体の膜厚を磁界侵入深さλB程度として消光比を
高める点にある。
The main points of the present invention are that a superconducting material is used in an optical switch, etc., and that the state change between superconductivity and normal conduction is utilized, and
The point is to increase the extinction ratio by setting the film thickness of the superconductor to about the magnetic field penetration depth λB.

また、導波路を用いなくても小型の素子を実現できるた
め、波長の異なる光のスイッチングができる。
Furthermore, since a small device can be realized without using a waveguide, it is possible to switch light of different wavelengths.

さらに、超伝導体を用いた素子の動作が高速であるため
、本発明の光スイッチも高速で動作する。
Furthermore, since the element using a superconductor operates at high speed, the optical switch of the present invention also operates at high speed.

第2種超伝導体を変調素子に用いた場合の原理も同様に
説明できる。
The principle when a type 2 superconductor is used as a modulation element can be similarly explained.

第24図に示したように、第2種超伝導体では、印加磁
界HがH< Hc lのとき超伝導状態にある。
As shown in FIG. 24, a type 2 superconductor is in a superconducting state when the applied magnetic field H is H<Hcl.

このため、電磁波である入射光5は超伝導体3の内部に
侵入できず1反射する。
Therefore, the incident light 5, which is an electromagnetic wave, cannot enter the inside of the superconductor 3 and is reflected.

反射光6は最大となる。The reflected light 6 becomes maximum.

これをoff状態とする。This is turned off.

印加磁界Hを大きくし、HCI<H<HCZのとき混合
状態となる。
The applied magnetic field H is increased, and a mixed state occurs when HCI<H<HCZ.

超伝導体の内部に入射光5が侵入し始める。Incident light 5 begins to enter the inside of the superconductor.

このとき透過光7が現れ、反射光6は次第に減少する。At this time, transmitted light 7 appears, and reflected light 6 gradually decreases.

さらに印加磁界を大きくし、HCZ<Hのとき常伝導状
態となり、マイスナー性が消去する。
The applied magnetic field is further increased, and when HCZ<H, a normal conduction state is achieved and the Meissner property disappears.

反射光6は最小となり、透過光7は最大となる。The reflected light 6 becomes the minimum, and the transmitted light 7 becomes the maximum.

これをon状態とする。This is set to the on state.

on状態とoff状態との間の透過光量や反射光量の連
続的な変化を利用して、入射光を強度変調することがで
きる。
The intensity of incident light can be modulated by utilizing continuous changes in the amount of transmitted light and reflected light between the on state and the off state.

超伝導物質を用いて、電流、磁界、温度、圧力等を検出
する検出装置等に係る発明は、超伝導物質を用いた光変
調装置等に係る発明の原理を応用したものである。
The invention relating to a detection device, etc. that uses a superconducting material to detect current, magnetic field, temperature, pressure, etc. is an application of the principle of the invention relating to a light modulation device, etc. using a superconducting material.

超伝導物質が、超伝導状態又は常伝導状態のいずれの状
態にあるかどうかは、透過光又は反射光をi atqす
ることによって容易に判別できる。
Whether a superconducting material is in a superconducting state or a normal conducting state can be easily determined by i atq of transmitted light or reflected light.

これによって超伝導物質の置かれた温度、外部磁界、印
加電流及び圧力が、設定値と比較して大いか小さいかの
検出を行なうことが可能である。
This makes it possible to detect whether the temperature at which the superconducting material is placed, the external magnetic field, the applied current, and the pressure are larger or smaller than the set values.

特に、温度、外部磁界、印加電流及び圧力のうち、検出
したい主変数以外の3つの従変数を変えることによって
、相転移をする主変数の設定値を変えることができる。
In particular, by changing three dependent variables other than the main variable to be detected among temperature, external magnetic field, applied current, and pressure, the set value of the main variable that undergoes a phase transition can be changed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を第1図〜第17図により説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 17.

第1図は、電流によって動作する光スイッチの実施例を
示す。
FIG. 1 shows an embodiment of an optical switch operated by electric current.

基板4上に、薄膜状の超伝導物質3を堆積する。A thin film of superconducting material 3 is deposited on substrate 4 .

超伝導物質3上の両端部に電線と超伝導物質との接合部
8を設ける。
Junctions 8 between the electric wire and the superconducting material are provided at both ends of the superconducting material 3.

i′11線は、電流供給用の電源9及びスイッチ10を
介して回路を形成する。
The i'11 line forms a circuit via a power supply 9 and a switch 10 for supplying current.

スイッチ10を閉じると、超伝導物質3に電流が印加さ
れる。
When the switch 10 is closed, a current is applied to the superconducting material 3.

超伝導物質3に臨界電流以上の電流を流すことにより、
超伝導状態を常伝導状態にすることができる。
By passing a current higher than the critical current through the superconducting material 3,
It is possible to change a superconducting state to a normal conducting state.

これにより入射光5は超伝導物質3を透過し、透過光7
を出射する。
As a result, the incident light 5 passes through the superconducting material 3, and the transmitted light 7
is emitted.

スイッチ10を開くと、超伝導物質3に対する電流印加
が停止し、超伝導状態に戻る。
When the switch 10 is opened, the current application to the superconducting material 3 is stopped and the superconducting material 3 returns to the superconducting state.

これしこより入射光5は超伝導物質3のほぼ表面上で反
射する。
From this point, the incident light 5 is reflected almost on the surface of the superconducting material 3.

こうした動作により、透過光7の出射状態でスイッチン
グすることができる。
By such an operation, switching can be performed in the emission state of the transmitted light 7.

超伝導物質としてYBaCuO系薄膜を用い、光スイッ
チの特性を評価した。
The characteristics of an optical switch were evaluated using a YBaCuO thin film as a superconducting material.

温度77にの状態で、電流密度104A/aJの電流を
流す。
At a temperature of 77, a current with a current density of 104 A/aJ is applied.

超伝導状態が常伝導状態へ転移し、透過率が5%から1
2%に増加した。
The superconducting state transitions to the normal conducting state, and the transmittance increases from 5% to 1
It increased to 2%.

超伝導物質の結晶性、配向、膜厚等を考慮し、最適化し
た状態で用いれば、さらに消光比を高めることができる
If the crystallinity, orientation, film thickness, etc. of the superconducting material are considered and used in an optimized state, the extinction ratio can be further increased.

第2図は、第1図の実施例を光プリンタの光スイツチア
レイに応用したものである。
FIG. 2 shows an application of the embodiment shown in FIG. 1 to an optical switch array for an optical printer.

符号12は第1図に示した光スイッチを直線的に微細に
並べた超伝導物質アレイを示す。
Reference numeral 12 indicates a superconducting material array in which the optical switches shown in FIG. 1 are finely arranged in a linear manner.

この超伝導物質アレイ12のそれぞれの光スイッチによ
って、光源13からの入射光5を、選択的に透過又は反
射させる。
Each optical switch in the superconducting material array 12 selectively transmits or reflects incident light 5 from the light source 13.

透過光7によって、感光体ドラム14面上の重荷電導度
を変化させ、トナーの付着の有無をコントロールする。
The transmitted light 7 changes the heavy electrical conductivity on the surface of the photoreceptor drum 14 to control whether or not toner is attached.

従来、本発明の超伝導物質アレイ12に相当する光ゲー
トアレイには、液晶を用いていた。
Conventionally, a liquid crystal has been used for an optical gate array corresponding to the superconducting material array 12 of the present invention.

本発明を適用することにより、スイッチアレイの0N1
0FFの反応速度を向上し、構造を簡略化することがで
きる。
By applying the present invention, 0N1 of the switch array
The reaction rate of 0FF can be improved and the structure can be simplified.

第3図は、本発明の光スイッチを導波路型の光路切換器
に応用した実施例を示す。
FIG. 3 shows an embodiment in which the optical switch of the present invention is applied to a waveguide type optical path switch.

符号4は基板、符号15は導波層、符号16〜19は導
波路の各ポートを表わす。
Reference numeral 4 represents a substrate, reference numeral 15 a waveguide layer, and reference numerals 16 to 19 each port of the waveguide.

超伝導物質3は両端部で電線と接合され、電線は電流供
給用の電源9及びスイッチ10を介して回路を形成する
The superconducting material 3 is joined to electric wires at both ends, and the electric wires form a circuit via a power source 9 and a switch 10 for supplying current.

Aポート16から入射した光は、超伝導物質3が超伝導
状態のときには反射されBボート17から出射され、超
伝導物質3が常伝導状態のときには透過されCポート1
8から出射される。
Light incident from the A port 16 is reflected and emitted from the B boat 17 when the superconducting material 3 is in a superconducting state, and is transmitted to the C port 1 when the superconducting material 3 is in a normal conducting state.
It is emitted from 8.

このようにして導波路型の光路切換器が実現できる。In this way, a waveguide type optical path switch can be realized.

超伝導物質としてYBaCuO系薄膜を用い、光スイッ
チの特性を評価した。
The characteristics of an optical switch were evaluated using a YBaCuO thin film as a superconducting material.

Si基盤上に、バッファ層として2μmの5i02層を
堆積する。
A 2 μm 5i02 layer is deposited as a buffer layer on the Si substrate.

その上に、コーニング#7059ガラスでリツジ型導波
路及びY B a Cu 0層を形成する。
On top of that, a ridge waveguide and a Y B a Cu 0 layer are formed using Corning #7059 glass.

温度77にの状態で、Aボー1へ16からHeNeレー
ザ光を入射し、Cポート18における光出力を測定した
At a temperature of 77, HeNe laser light was input from port 16 into A port 1, and the optical output at port C 18 was measured.

電流を流さない状態では、0.05mWの光出力が検出
され、電流を流した(電流密度10’A/ an )状
態では、0.15mWの光出力が検出された。
With no current flowing, a light output of 0.05 mW was detected, and with a current flowing (current density 10'A/an), a light output of 0.15 mW was detected.

光出力が増加したことを示す。Indicates that the light output has increased.

超伝導物質の結晶性、配向、膜厚又は導波路の交わり角
等を考慮し、最適化した状態で用いれば、さらに特性を
高めることができる。
If the crystallinity, orientation, film thickness, or intersection angle of the waveguides of the superconducting material are considered and used in an optimized state, the characteristics can be further improved.

第4図は1本発明の光スイッチを通信用に応用した実施
例を示す。
FIG. 4 shows an embodiment in which the optical switch of the present invention is applied for communication.

基板4上に、一端部が高く他端部が低い勾配を有する薄
膜上の超伝導物質3を堆積する。
A thin film of superconducting material 3 having a high slope at one end and a low slope at the other end is deposited on a substrate 4 .

超伝導物質3は両端部で電線と結合され、電線は電流供
給用の電源9及びスイッチ10を介して回路を形成する
The superconducting material 3 is connected to electric wires at both ends, and the electric wires form a circuit via a power source 9 and a switch 10 for supplying current.

さらに、基板4の下部にスリット板20を付加する。Furthermore, a slit plate 20 is added to the lower part of the substrate 4.

スイッチ10を閉じると、超伝導物質3に電流が印加さ
れる。
When the switch 10 is closed, a current is applied to the superconducting material 3.

超伝導物質3に臨界電流以上の電流を流すことにより、
超伝導状態を常伝導状態にすることができる。
By passing a current higher than the critical current through the superconducting material 3,
It is possible to change a superconducting state to a normal conducting state.

これにより入射光5は、7Bの経路を通りスリット板2
0より出射される。
As a result, the incident light 5 passes through the path 7B to the slit plate 2.
It is emitted from 0.

スイッチ10を開くと、超伝導物質3に対する電流印加
が停止し、超伝導状態に戻る。
When the switch 10 is opened, the current application to the superconducting material 3 is stopped and the superconducting material 3 returns to the superconducting state.

これにより入射光5は、7Aの経路を通りスリット板2
0により遮断される。
As a result, the incident light 5 passes through the path 7A to the slit plate 2.
Blocked by 0.

この経路変化は超伝導物質3の屈折率が変わるためであ
る。
This path change is due to the change in the refractive index of the superconducting material 3.

スリット板20で出射光7A、7Bのいずれか一方を通
すことにより、スイッチングすることができる。
Switching can be performed by passing either the emitted light 7A or 7B through the slit plate 20.

超伝導物質3としてY B a Cu O系薄膜を用い
、入射光5として波長830nmのレーザ光を入射し、
温度77にの状態で稼動する。
A YB a Cu O thin film is used as the superconducting material 3, and a laser beam with a wavelength of 830 nm is incident as the incident light 5.
It operates at a temperature of 77.

超伝導物質3の鋭角部の角度は43°、光入射部の厚さ
は50nmである。
The angle of the acute angle part of the superconducting material 3 is 43°, and the thickness of the light incident part is 50 nm.

基板4には厚さ1.1−の石英板を用いた。A quartz plate with a thickness of 1.1 mm was used as the substrate 4.

電流密度10’A/cn?の状態でスイッチ10の開閉
により、超伝導物質3を超伝導状態と常伝導状態との間
で転移させる。
Current density 10'A/cn? By opening and closing the switch 10 in this state, the superconducting material 3 is transitioned between the superconducting state and the normal conducting state.

その結果9口径110nmのスリットから、スイッチ1
0が閉じた状態で出射し、スイッチ10が開いた状態で
出射しないデバイスを得る。
As a result, from 9 slits with a diameter of 110 nm, switch 1
To obtain a device that emits light when the switch 10 is closed and does not emit light when the switch 10 is open.

こうした構成にすることにより、消光比が大きくなり、
S/N比を高くすることができる。
This configuration increases the extinction ratio,
The S/N ratio can be increased.

したがって、転送エラーの少ない通信用光スイッチがで
きる。
Therefore, a communication optical switch with fewer transfer errors can be achieved.

第5図は、磁界によって動作する光スイッチの実施例を
示す。
FIG. 5 shows an embodiment of an optical switch operated by a magnetic field.

基板4上に、薄膜状の超伝導物質3を堆積する。A thin film of superconducting material 3 is deposited on substrate 4 .

超伝導物質3の上方に、磁界発生部21を設置する。A magnetic field generating section 21 is installed above the superconducting material 3.

磁界発生部21は両端部で電線と接合され、電線は磁界
発生用の電源9A及びスイッチ10を介して回路を形成
する。
The magnetic field generating section 21 is connected to an electric wire at both ends, and the electric wire forms a circuit via a power source 9A for generating a magnetic field and a switch 10.

スイッチ10を閉じると、磁界発生部21に磁界が発生
する。
When the switch 10 is closed, a magnetic field is generated in the magnetic field generating section 21.

臨界磁界以上の磁界が発生することにより、超伝導状態
を常伝導状態にすることができる。
By generating a magnetic field greater than the critical magnetic field, a superconducting state can be changed to a normal conducting state.

これにより入射光5は超伝導物質3を透過し、透過光7
を出射する。
As a result, the incident light 5 passes through the superconducting material 3, and the transmitted light 7
is emitted.

スイッチ10を開くと、磁界発生が停止し、超伝導状態
に戻る。
When switch 10 is opened, magnetic field generation stops and the superconducting state returns.

これにより入射光5は超伝導物質3のほぼ表面上で反射
する。
As a result, the incident light 5 is reflected almost on the surface of the superconducting material 3.

超伝導物質として厚さ180nmのYBaCuO系薄膜
を用い、光スイッチの特性を評価した。
The characteristics of an optical switch were evaluated using a 180 nm thick YBaCuO thin film as a superconducting material.

温度77にの状態で、超伝導物質3にlomTの外部磁
界を印加する。
At a temperature of 77, an external magnetic field of lomT is applied to the superconducting material 3.

超伝導状態が常伝導状態へ転移し、透過率が4%から1
2%に増加した。
The superconducting state transitions to the normal conducting state, and the transmittance increases from 4% to 1
It increased to 2%.

超伝導物質の結晶性、配向、膜厚等を考慮し、最適化し
た状態で用いれば、さらに消光比を高めることができる
If the crystallinity, orientation, film thickness, etc. of the superconducting material are considered and used in an optimized state, the extinction ratio can be further increased.

第6図は、超伝導物質の超伝導状態と常伝導状態との間
の転移に基づく光学特性の変化を利用した光センサの実
施例を示す。
FIG. 6 shows an embodiment of an optical sensor that utilizes a change in optical properties based on the transition between a superconducting state and a normal conducting state of a superconducting material.

薄膜状の超伝導物質3は、透過保持体ll上にスパッタ
リングにより作成される。
A thin film-like superconducting material 3 is formed on the transparent carrier 11 by sputtering.

入射光5は超伝導物質3で反射され、反射光6が検出さ
れる。
Incident light 5 is reflected by superconducting material 3, and reflected light 6 is detected.

この反射光6により、超伝導物質3が超伝導相か常伝導
和かが判別される。
This reflected light 6 determines whether the superconducting material 3 is in a superconducting phase or a normal conducting phase.

超伝導物質3は、磁性体22の上を移動する又は磁性体
22が移動する。
The superconducting material 3 moves on the magnetic body 22 or the magnetic body 22 moves.

磁性体22の磁化状態により、超伝導物質3は超伝導状
態から超伝導状態に変化する。
Depending on the magnetization state of the magnetic body 22, the superconducting material 3 changes from a superconducting state to a superconducting state.

この変化は反射光6により検出される。This change is detected by reflected light 6.

したがって、このような構造によって磁性体22の磁化
状態をデジタルに読み出すことができる。
Therefore, with such a structure, the magnetization state of the magnetic body 22 can be read out digitally.

超伝導物質として、厚さ50nm、大きさ100nmX
1100nのYBaCuO系薄膜を用い、これを石英上
に作成した。
As a superconducting material, the thickness is 50 nm and the size is 100 nm.
A YBaCuO thin film of 1100 nm was used and was created on quartz.

温度80にの状態で、波長830nmのレーザ光を入射
する。
A laser beam with a wavelength of 830 nm is applied at a temperature of 80 nm.

外部磁界が10mT以上のとき、超伝導物質3は超伝導
状態から常伝導状態へ転移する。
When the external magnetic field is 10 mT or more, the superconducting material 3 transitions from a superconducting state to a normal conducting state.

このとき反射光の出力が、13%低下する。At this time, the output of the reflected light decreases by 13%.

この反射光の変化によって、超伝導物質に印加される外
部磁界を2値的に判別することができる。
Based on changes in this reflected light, the external magnetic field applied to the superconducting material can be determined in a binary manner.

第7図は、温度によって動作する光スイッチの実施例を
示す。
FIG. 7 shows an embodiment of a temperature-operated optical switch.

基板4上に、薄膜状の超伝導物質3を堆積する。A thin film of superconducting material 3 is deposited on substrate 4 .

超伝導物質3上の両端部に加熱部23を設ける。A heating section 23 is provided at both ends of the superconducting material 3.

符号9Bは加熱用の電源、符号10はスイッチを示す。Reference numeral 9B indicates a heating power source, and reference numeral 10 indicates a switch.

スイッチ10を閉じると、加熱部23が発熱し、熱伝導
によって超伝導物質3の温度が上昇する。
When the switch 10 is closed, the heating section 23 generates heat, and the temperature of the superconducting material 3 increases due to heat conduction.

この温度が臨界温度以上になると、熱伝導物質3は超伝
導状態から常伝導状態に転移する。
When this temperature exceeds the critical temperature, the thermally conductive material 3 transitions from a superconducting state to a normal conducting state.

入射光5は、常伝導状態で透過し透過光7を出射する。The incident light 5 is transmitted in a normal conduction state, and transmitted light 7 is emitted.

スイッチ10を開くと、超伝導物質3の温度が下降し、
超伝導状態に戻る。
When the switch 10 is opened, the temperature of the superconducting material 3 decreases,
Returns to superconducting state.

入射光5は、反射する。The incident light 5 is reflected.

超伝導物質としてYBaC:uo系系膜膜用い、光スイ
ッチの特性を評価した。
The characteristics of an optical switch were evaluated using a YBaC:uo-based film as a superconducting material.

超伝導物質の温度が77Kから300Kまで上昇し、透
過率が4%から14%に増加した。
The temperature of the superconducting material increased from 77K to 300K, and the transmittance increased from 4% to 14%.

超伝導物質の結晶性、配向、膜厚等を考慮し、最適化し
た状態で用いれば、さらに消光比を高めることができる
If the crystallinity, orientation, film thickness, etc. of the superconducting material are considered and used in an optimized state, the extinction ratio can be further increased.

第8図、第9図は、圧力によって動作する光スイッチの
実施例を示す。
Figures 8 and 9 show embodiments of pressure-operated optical switches.

基板4上に、超伝導物質3を堆積する。A superconducting material 3 is deposited on a substrate 4.

符号24は、超伝導物質3に圧力を加える媒体である。Reference numeral 24 is a medium that applies pressure to the superconducting material 3.

媒体24を上下動することにより、超伝導物質3に加わ
る圧力を変化させる。
By moving the medium 24 up and down, the pressure applied to the superconducting material 3 is changed.

超伝導物質に臨界圧力以上の圧加が加わると、超伝導物
質3は超伝導状態から常伝導状態に転移する。
When a pressure equal to or higher than a critical pressure is applied to the superconducting material, the superconducting material 3 transitions from a superconducting state to a normal conducting state.

第8図の実施例では、超伝導物質3に入射する入射光5
に対する反射光6の変化を検出することによりスイッチ
ングを行なう。
In the embodiment of FIG. 8, the incident light 5 incident on the superconducting material 3
Switching is performed by detecting changes in the reflected light 6 relative to the change in the reflected light 6.

第9図の実施例では、超伝導物質3に入射する入射光5
に対する透過光7の変化を検出することによりスイッチ
ングを行なう。
In the embodiment of FIG. 9, the incident light 5 incident on the superconducting material 3
Switching is performed by detecting changes in the transmitted light 7 relative to the transmitted light.

第8図の実施例では、超伝導物質として’/BaCuO
を用い、光スイッチの特性を評価した。
In the embodiment shown in FIG. 8, '/BaCuO is used as the superconducting material.
The characteristics of the optical switch were evaluated using

温度81にの状態で、波長830nmのレーザ光を入射
し稼動した。
At a temperature of 81, a laser beam with a wavelength of 830 nm was applied to operate.

超伝導物質3の厚さは18μm、基板4は石英板である
The thickness of the superconducting material 3 is 18 μm, and the substrate 4 is a quartz plate.

媒体24に金属板を用い、圧カフ 10kg/dを加え
ることにより、透過率が13%変化した。
By using a metal plate as the medium 24 and applying a pressure cuff of 10 kg/d, the transmittance changed by 13%.

第10図は、光を熱源として動作する光スイッチの実施
例を示す。
FIG. 10 shows an embodiment of an optical switch that operates using light as a heat source.

基板4上に、薄膜状の超伝導物質3を堆積した後、光吸
収膜25を堆積する。
After depositing a thin film of superconducting material 3 on substrate 4, light absorption film 25 is deposited.

符号5は入射光、符号7は透過光、符号26は光スイッ
チを動作させるための制御光をそれぞれ表す。
Reference numeral 5 represents incident light, reference numeral 7 represents transmitted light, and reference numeral 26 represents control light for operating the optical switch.

光吸収膜25は入射光5を吸収せず、制御光26を吸収
することができる。
The light absorption film 25 does not absorb the incident light 5 but can absorb the control light 26.

具体的手段としては。As for specific measures.

(1)入射光5に比較して制御光26の強度を十分強く
する。
(1) The intensity of the control light 26 is made sufficiently strong compared to the incident light 5.

(2)2つの光の波長を変える。(2) Change the wavelengths of the two lights.

等がある。etc.

このような構成において、制御光26の強度を変えると
光の吸収量が変わり、光吸収膜25の温度が変化する。
In such a configuration, when the intensity of the control light 26 is changed, the amount of light absorbed changes, and the temperature of the light absorption film 25 changes.

熱伝導によって超伝導物質3の温度が制御できる。The temperature of the superconducting material 3 can be controlled by thermal conduction.

これを臨界温度の前後で行なえば、光スイッチを動作す
ることができる。
If this is done around the critical temperature, the optical switch can be operated.

超伝導物質としてY B a Cu O系薄膜を用い。A YBaCuO thin film is used as the superconducting material.

光スイッチの特性を評価した。The characteristics of the optical switch were evaluated.

温度77にの状態で、入射光5に波長633nm、出力
1mWのHeNeレーザ光を用い、制御光26に波長4
88nm、出力2.5mWのAr÷レーザ光を用いた。
At a temperature of 77, a HeNe laser beam with a wavelength of 633 nm and an output of 1 mW is used as the incident light 5, and a wavelength of 4 is used as the control light 26.
Ar/laser light with a wavelength of 88 nm and an output of 2.5 mW was used.

制御光26を照射し、入射光5の透過率を測定したとこ
ろ、透過率は6%から11%に増加した。
When the control light 26 was irradiated and the transmittance of the incident light 5 was measured, the transmittance increased from 6% to 11%.

超伝導物質の結晶性、配向、膜厚及び入射光。Crystallinity, orientation, film thickness, and incident light of superconducting materials.

制御光の波長、出力を考慮し、最適化した状態で用いれ
ば、さらに消光比を高めることができる。
If the wavelength and output of the control light are considered and used in an optimized state, the extinction ratio can be further increased.

第11図は、光が電磁波であることを利用して動作する
光スイッチの実施例を示す。
FIG. 11 shows an embodiment of an optical switch that operates using the fact that light is an electromagnetic wave.

基板4上に、薄膜状の超伝導物質3を堆積する。A thin film of superconducting material 3 is deposited on substrate 4 .

符号5は入射光、符号7は透過光、符号26は光スイッ
チを動作させるための制御光をそれぞれ表す。
Reference numeral 5 represents incident light, reference numeral 7 represents transmitted light, and reference numeral 26 represents control light for operating the optical switch.

光は電磁波であるため、超伝導物質の臨界磁界以上のも
のを用いれば、光スイッチとして動作することができる
Since light is an electromagnetic wave, it can operate as an optical switch if a field greater than the critical magnetic field of a superconducting material is used.

第12図も、光が電磁波であることを利用して動作する
光スイッチの実施例を示す。
FIG. 12 also shows an embodiment of an optical switch that operates using the fact that light is an electromagnetic wave.

基板4上に、薄膜状の超伝導物質3を堆積し、さらに導
波WJ27を堆積する。
On the substrate 4, a thin film of superconducting material 3 is deposited, and a waveguide WJ 27 is further deposited.

符号5は入射光、符号7は透過光、符号26は光スイッ
チを動作させるための制御光をそれぞれ表す。
Reference numeral 5 represents incident light, reference numeral 7 represents transmitted light, and reference numeral 26 represents control light for operating the optical switch.

第12図における実施例では、制御光26は超伝導物質
3に直接入射されず、超伝導物質3に隣接して設けられ
た導波層27中を通る。
In the embodiment shown in FIG. 12, the control light 26 is not directly incident on the superconducting material 3, but passes through a waveguide layer 27 provided adjacent to the superconducting material 3.

このとき、制御光26の電磁界は ツーkoうm丁=7 で表わされる侵入深さγ程度だけ超伝導物質3内に浸み
込む。
At this time, the electromagnetic field of the control light 26 penetrates into the superconducting material 3 by a penetration depth γ expressed by 7.

ここで、koは制御光26の真空中の波数、Nは導波層
27の等側屈折率、nは超伝導体3の屈折率をそれぞれ
表す。
Here, ko represents the wave number of the control light 26 in vacuum, N represents the isolateral refractive index of the waveguide layer 27, and n represents the refractive index of the superconductor 3.

したがって、γを超伝導物質3の膜厚より大きくすれば
、制御光26の電磁界によって本発明の光スイッチを動
作することができる。
Therefore, if γ is made larger than the film thickness of the superconducting material 3, the optical switch of the present invention can be operated by the electromagnetic field of the control light 26.

この構成により、広い面積を一様にスイッチングするこ
とが可能となる。
This configuration allows uniform switching over a wide area.

超伝導物質3としてYBaCuO系薄膜を用いて光スイ
ツチ特性を測定した。
Optical switch characteristics were measured using a YBaCuO thin film as superconducting material 3.

超伝導物質3上に、膜厚0.4μmのSi○2バッファ
層を形成する。
On the superconducting material 3, a Si○2 buffer layer with a thickness of 0.4 μm is formed.

さらに、コーニング#7059ガラスを用い。Additionally, Corning #7059 glass was used.

膜厚3μmの導波層27を堆積する。A waveguide layer 27 with a thickness of 3 μm is deposited.

入射光5には、波長633nm、出力1mWのHe N
 eレーザ光を用いる。
The incident light 5 includes HeN with a wavelength of 633 nm and an output of 1 mW.
Uses e-laser light.

制御光26には、波長488nm、出力2.5mWのA
r+レーザ光を用い、プリズムカプラで導波層27内に
導いて使用する。
The control light 26 includes A with a wavelength of 488 nm and an output of 2.5 mW.
An r+ laser beam is used and guided into the waveguide layer 27 using a prism coupler.

温度77にの状態で、制御光26を入射すると。When the control light 26 is incident at a temperature of 77.

入射光5の透過率が4%から9%に増加した。The transmittance of incident light 5 increased from 4% to 9%.

また、バッファ層を変えて、導波モードを変化させるこ
とも可能である。
It is also possible to change the waveguide mode by changing the buffer layer.

超伝導薄膜の結晶性、配向、膜厚及び導波層の膜厚等を
考慮し、最適化した状態で用いれば、さらに消光比を高
めることができる。
If the crystallinity, orientation, thickness of the superconducting thin film, thickness of the waveguide layer, etc. are taken into consideration and used in an optimized state, the extinction ratio can be further increased.

第10図から第12図までに示した実施例を光スイッチ
として用いる場合には、光源及び制御系等が必要となる
When using the embodiments shown in FIGS. 10 to 12 as an optical switch, a light source, a control system, etc. are required.

当該実施例は、光を熱源として、あるいは光を電磁界と
して利用することによって、超伝導物質を転移させ光ス
イッチを稼動させる。
In this embodiment, a superconducting material is transferred and an optical switch is operated by using light as a heat source or light as an electromagnetic field.

第13図は、電場によって動作する光スイッチの実施例
を示す。
FIG. 13 shows an embodiment of an optical switch operated by an electric field.

基板4上しこ、下部透明電極41を堆積する。A lower transparent electrode 41 is deposited on the substrate 4.

さらに下部絶縁層42を介し、超伝導物質3を形成した
後、上部絶縁層43を介し、上部透明電極44を堆積す
る。
Further, after forming the superconducting material 3 with a lower insulating layer 42 interposed therebetween, an upper transparent electrode 44 is deposited with an upper insulating layer 43 interposed therebetween.

上部透明電極44と下部透明電極41とは、電流供給用
の電源9及びスイッチ10を介して電線で結ばれる。
The upper transparent electrode 44 and the lower transparent electrode 41 are connected by an electric wire via a power source 9 and a switch 10 for supplying current.

スイッチ10を閉じると、上部透明電極44及び下部透
明電極41を介して上部絶縁体43及び下部絶縁体42
に7!!流が印加される。
When the switch 10 is closed, the upper insulator 43 and the lower insulator 42 are connected via the upper transparent electrode 44 and the lower transparent electrode 41.
7! ! A current is applied.

超伝導物質3には、電場が印加される。An electric field is applied to the superconducting material 3.

こうした構成により、超伝導物質3を相転移させ、スイ
ッチングを行なう。
With this configuration, the superconducting material 3 undergoes a phase transition and switching is performed.

この構成では、超伝導物質3に直接電流を印加する場合
に比較して、超伝導電子対の運動により、超伝導体内に
電流を誘起するため、電源容量が小さくてよい。
In this configuration, compared to the case where a current is directly applied to the superconducting material 3, a current is induced in the superconductor by the movement of the superconducting electron pairs, so the power supply capacity may be smaller.

さらに、超伝導体と電線との接合部を必要としないため
、作製が容易となる。
Furthermore, since a joint between the superconductor and the electric wire is not required, manufacturing is facilitated.

磁界、温度、ffi流、圧力、電場等を連続的に制御す
ることにより、超伝導物質の相転移変化を連続的に行な
わせることができる。
By continuously controlling the magnetic field, temperature, ffi current, pressure, electric field, etc., it is possible to cause the superconducting material to undergo continuous phase transition changes.

したがって、これにより超伝導物質の光学特性変化を連
続的なものとすることができる。
Therefore, this allows continuous changes in the optical properties of the superconducting material.

具体的には、可変抵抗等によって磁界等を連続的に変化
させ、光スイッチを稼動する。
Specifically, the optical switch is operated by continuously changing the magnetic field or the like using a variable resistor or the like.

第14図は、可変抵抗により磁界を連続的に変化させ、
その磁界によって動作する光スイッチの実施例を示す。
Figure 14 shows that the magnetic field is continuously changed by a variable resistance,
An example of an optical switch operated by the magnetic field is shown.

基板4上に、薄膜状の超伝導物質3を堆積する。A thin film of superconducting material 3 is deposited on substrate 4 .

超伝導物質3の上方に、磁界発生部21を設[ユする。A magnetic field generating section 21 is provided above the superconducting material 3.

磁界発生部21は両端部で1!線と接合され、電線は磁
界発生用の電源9A、スイッチ10及び可変抵抗28を
介して回路を形成する。
The magnetic field generating section 21 has 1 at both ends! The electric wires form a circuit via a power source 9A for generating a magnetic field, a switch 10, and a variable resistor 28.

スイッチ10を閉じると、磁界発生部21に磁界を発生
する。
When the switch 10 is closed, a magnetic field is generated in the magnetic field generating section 21.

臨界磁界以上の磁界が発生することにより、超伝導状態
を常伝導状態にすることができる。
By generating a magnetic field greater than the critical magnetic field, a superconducting state can be changed to a normal conducting state.

これにより、入射光5は超伝導物質3を透過し、透過光
7を出射する。
As a result, the incident light 5 is transmitted through the superconducting material 3 and the transmitted light 7 is emitted.

スイッチ10を開くと、磁界発生が停止し、超伝導状態
に戻る。
When switch 10 is opened, magnetic field generation stops and the superconducting state returns.

これにより入射光5は超伝導物質3のほぼ表面すで反射
する。
As a result, the incident light 5 is reflected almost already on the surface of the superconducting material 3.

超伝導物質としてYBaCuO系薄膜を用い、光スイッ
チの特性を評価した。
The characteristics of an optical switch were evaluated using a YBaCuO thin film as a superconducting material.

温度77にの状態で、超伝導物質3に8mTから11m
Tの範囲で外部磁界を連続的に印加する。
At a temperature of 77, superconducting material 3 is heated from 8 mT to 11 m
An external magnetic field is continuously applied in the range of T.

超伝導状態が常伝導状態へ転移し、透過率が6%、から
9%に徐々に増加した。
The superconducting state transitioned to the normal conducting state, and the transmittance gradually increased from 6% to 9%.

第14図に示した実施例では、磁界によって光スイッチ
を動作する場合を示したが、ffi流、温度等によって
も同様の動作が可能である。
In the embodiment shown in FIG. 14, the optical switch is operated by a magnetic field, but the same operation is also possible by the ffi current, temperature, etc.

また、以上述べた実施例では、電流、Fa界等の一手段
によって動作する光スイッチを示したが、二手段を組合
せて動作させることも可能である。
Further, in the embodiments described above, an optical switch operated by one means such as electric current or Fa field is shown, but it is also possible to operate the optical switch by combining two means.

例えば、光スイッチの動作温度に比較して、光スイッチ
に用いた超伝導物質の臨界温度が非常に大きい場合には
、超伝導物質を臨界温度付近まで加熱し、その後、小さ
な磁界で超伝導物質を転移させることができる。
For example, if the critical temperature of the superconducting material used in the optical switch is much higher than the operating temperature of the optical switch, the superconducting material is heated to near the critical temperature, and then a small magnetic field is applied to the superconducting material. can be transferred.

超伝導物質に印加する電流髪変えても同様の効果を得る
ことができる。
A similar effect can be obtained by changing the current applied to the superconducting material.

また、外部磁界を一定に保ち、温度や電流等を変えるこ
とにより動作させることもできる。
It is also possible to operate by keeping the external magnetic field constant and changing the temperature, current, etc.

これは、温度や電流等を変えることにより臨界条件が変
わり、相対的に印加磁界を変化させたと同じためである
This is because the critical conditions change by changing the temperature, current, etc., which is the same as changing the applied magnetic field relatively.

第15図は、本発明の光変調素子を用いた光減衰器のブ
ロック図である。
FIG. 15 is a block diagram of an optical attenuator using the optical modulation element of the present invention.

符号29は、光変調素子30に印加する磁界強度を変化
させる制御部である。
Reference numeral 29 is a control unit that changes the strength of the magnetic field applied to the light modulation element 30.

入射光31の強度をIoとする。Let the intensity of the incident light 31 be Io.

透過光32の強度をIとすると、■は、0 < I −
tn< I < I −ax< I 。
If the intensity of the transmitted light 32 is I, ■ is 0 < I −
tn<I<I-ax<I.

の範囲で連続的1こ変化する。Continuously changes by 1 within the range of .

ここでI sin及びI +aaxは光変調素子30の
超伝導物質が超伝導状態及び常伝導状態にある場合の透
過光量をそれぞれ示す。
Here, I sin and I +aax indicate the amount of transmitted light when the superconducting material of the light modulation element 30 is in a superconducting state and a normal conducting state, respectively.

第16図は、本発明の光変調素子を用いた光増幅器のブ
ロック図である。
FIG. 16 is a block diagram of an optical amplifier using the optical modulation element of the present invention.

検出部33で検出した信号光34の強度情報を制御部2
9に入力する。
The intensity information of the signal light 34 detected by the detection unit 33 is transmitted to the control unit 2.
Enter 9.

これにより、光変調素子30を動作させる。This causes the light modulation element 30 to operate.

入射光31は信号光34に比較して十分大きい強度をも
つ直流光であるとする。
It is assumed that the incident light 31 is a DC light having sufficiently higher intensity than the signal light 34.

透過光32は信号光34を増幅したものとなる。The transmitted light 32 is an amplified signal light 34.

増幅率は制御部29及び入射光31の強度によって設定
することができる。
The amplification factor can be set by the control unit 29 and the intensity of the incident light 31.

また、入射光31を強度変調することによって、掛は算
器とすることもできる。
Furthermore, by intensity modulating the incident light 31, the multiplication device can also be used as a calculator.

さらに、入射光31及び信号光34の波長を変えること
によって、波長変換器とすることもできる。
Furthermore, by changing the wavelengths of the incident light 31 and the signal light 34, it can also be used as a wavelength converter.

第17図は、光で直接動作する光増幅器の例である。FIG. 17 is an example of an optical amplifier that operates directly with light.

光変調素子30には、第15図及び第16図で示したも
のを用いる。
The light modulation element 30 shown in FIGS. 15 and 16 is used.

機能は、第16図で説明した光増幅器と同じである。The function is the same as the optical amplifier explained in FIG.

電気回路系を含まないのでノイズに強く、高速動作が期
待できる。
Since it does not include an electrical circuit system, it is resistant to noise and can be expected to operate at high speed.

本発明の光変調素子は、第2種超伝導物質における状態
変化を利用しているため、これを光学的に屈接率の変化
として考えれば、導波路型の光変調素子も構成できる。
Since the optical modulation element of the present invention utilizes a state change in the second type superconducting material, if this is considered optically as a change in refractive index, a waveguide type optical modulation element can also be constructed.

本発明を実施する好適な超伝導材料は、(1)室温で超
伝導性を示すもの (2)光との相互作用の強さが相転移によって大きく変
化するもの 等が望ましい。
Suitable superconducting materials for carrying out the present invention are (1) those exhibiting superconductivity at room temperature, and (2) those whose interaction strength with light changes significantly due to phase transition.

従来知られている材料系では、N b T i 。In the conventionally known material system, NbTi.

Nb5sn  等の合金系は、臨界温度が低く (約3
0に以下)。
Alloy systems such as Nb5sn have a low critical temperature (approximately 3
(below 0).

さらに、常伝導状態でも電気伝導性を有するので、光と
の相互作用の強さの変化があまり大きくない。
Furthermore, since it has electrical conductivity even in a normal conduction state, the strength of interaction with light does not change much.

これに比べて、La−Ba−Cu−○、Y−Ba−Cu
−○系に代表される酸化物系の超伝導物質は、臨界温度
が高い(約77に以上)。
In comparison, La-Ba-Cu-○, Y-Ba-Cu
Oxide-based superconducting materials represented by the -○ system have a high critical temperature (approximately 77 or higher).

さらに、常伝導状態では絶縁体なので、転移に伴なう光
との相互作用の強さの変化が大きい。
Furthermore, since it is an insulator in the normal conduction state, the strength of its interaction with light changes significantly as it transitions.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、光変調装置の構造を簡単にすることが
でき、反応速度を向上させることができる。
According to the present invention, the structure of the light modulation device can be simplified and the reaction speed can be improved.

さらに、磁界、電流、温度、圧力等に対する検出装置と
して、構造が艙単で、微小部分の検出を行なうことがで
きる。
Furthermore, as a detection device for magnetic fields, currents, temperatures, pressures, etc., the structure is simple and it is possible to detect minute parts.

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

第1図は、電流によって動作する光スイッチの構成図、
第2図は、第1図の光スイッチを光プリンタに応用した
場合の構成図、第3図は、電流によって動作する光スイ
ッチを光路切換器に応用した場合の構成図、第4図は、
超伝導物質の形を台形にした場合の電流によって動作す
る光スイッチの構成図、第5図は、磁界によって動作す
る光スイッチの構成図、第6図は、磁界を検出する検出
装置の概略図、第7図は、温度によって動作する光スイ
ッチの構成図、第8図及び第9図は、圧力によって動作
する光スイッチの構成図、第10図。 第11図及び第12図は、光によって動作する光スイッ
チの構成図、第13図は、電場によって動作する光スイ
ッチの構成図、第14図は、磁界によって動作する第2
種超伝導物質を用いた光スイッチの構成図、第15図は
、本発明の光変調素子を用いた光減衰器のブロック図、
第16図は、本発明の光変調素子を用いた光増幅器のブ
ロック図、第17図は、光で直接動作させる光増幅器の
ブロック図、第18図は、超伝導物質の超伝導相−常伝
導用と温度、外部磁界、印加電流との関係図。 第19図は、超伝導物質の超伝導相−常伝導用と温度、
圧力との関係図、第20図は、超伝導相と常伝導用とを
パラメータとした透過率と波長との関係図、第21図は
、超伝導相と常伝導用とをパラメータとした反射率と波
長との関係図、第22図は、超伝導相と常伝導用とをパ
ラメータとじた屈折率と波長との関係図、第23図は、
第1種超伝導物質の印加磁界に対する磁束密度の関係図
、第24図は、第2種超伝導物質の印加磁界に対する磁
束密度の関係図、第25図は、第2種超伝導物質の反射
率と印加磁界との関係図、第26図及び第27図は、光
スイッチの動作を示す模式図、第28図及び第29図は
、透過率と超伝導物質の膜厚との関係図2第30図は、
消光比と超伝導物質の膜厚との関係図である。 第3図 茶4囲 第ZrIJ 昇5の 某ルー 蒸 茶 δ 霞 J:T初 第 困 茶 躬9 の 黍10 図 茶 区 l/7 多騰図 2A 第 3θ 8丁 ム ≠/q口 茶zo図 ね牟的濡目R 茶17日 茶 z 口 多度丁 第2I− 反#牟(仕え一目名寥9 茶zZriJ #率(<Lえg4畦〕 革23 図 第24回 ρ陣朝H 享27 (¥1 第z3記 #25 の $2乙 口 第2q口 第30図
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical switch operated by electric current,
Fig. 2 is a block diagram when the optical switch shown in Fig. 1 is applied to an optical printer, Fig. 3 is a block diagram when the optical switch operated by electric current is applied to an optical path switching device, and Fig. 4 is a block diagram when the optical switch in Fig. 1 is applied to an optical printer.
A configuration diagram of an optical switch operated by electric current when the shape of the superconducting material is trapezoidal. Figure 5 is a configuration diagram of an optical switch operated by a magnetic field. Figure 6 is a schematic diagram of a detection device that detects a magnetic field. , FIG. 7 is a block diagram of an optical switch operated by temperature, FIGS. 8 and 9 are block diagrams of an optical switch operated by pressure, and FIG. 10. Figures 11 and 12 are block diagrams of an optical switch operated by light, Figure 13 is a block diagram of an optical switch operated by an electric field, and Figure 14 is a block diagram of an optical switch operated by a magnetic field.
FIG. 15 is a block diagram of an optical attenuator using the optical modulation element of the present invention.
FIG. 16 is a block diagram of an optical amplifier using the optical modulation element of the present invention, FIG. 17 is a block diagram of an optical amplifier that operates directly with light, and FIG. Relationship diagram between conduction, temperature, external magnetic field, and applied current. Figure 19 shows the superconducting phase of superconducting materials - normal conduction and temperature,
Figure 20 shows the relationship between transmittance and wavelength using the superconducting phase and normal conduction as parameters, and Figure 21 shows the reflection using the superconducting phase and normal conduction as parameters. Figure 22 is a diagram showing the relationship between refractive index and wavelength, with parameters for superconducting phase and normal conduction, and Figure 23 is a diagram showing the relationship between refractive index and wavelength.
Figure 24 is a diagram showing the relationship between the magnetic flux density and the applied magnetic field for the first type superconducting material, Figure 24 is a diagram showing the relationship between the magnetic flux density and the applied magnetic field for the second type superconducting material, and Figure 25 is the reflection diagram for the second type superconducting material. Figures 26 and 27 are schematic diagrams showing the operation of the optical switch. Figures 28 and 29 are diagrams showing the relationship between transmittance and film thickness of superconducting material. Figure 30 shows
FIG. 3 is a relationship diagram between extinction ratio and film thickness of superconducting material. Figure 3 Tea 4 Circle No. ZrIJ Ascension 5 Certain Roux Steamed Tea δ Kasumi J: T First Difficulty Tea 9 No Millet 10 Figure 3 Tea Section 1/7 Taten Figure 2A 3rd Theta 8 Chome ≠ / q Mouth Tea Zo Figure Nemu's wet eyes R Cha 17th Cha z Kuchi Tadocho 2nd I - Anti # Mu (Serving Hitome Mei 9 Cha z ZriJ # Rate (<Leg4 畦) Leather 23 Figure 24th ρ Jincho H Kyo 27 (¥1 z3 #25, $2 Otsuguchi 2qguchi Figure 30

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、超伝導状態と常伝導状態との間を可逆的に転移する
超伝導物質と、 該超伝導物質に照射する入射光を発生する光源と、 前記超伝導物質を超伝導状態又は常伝導状態に転移させ
る手段と を有することを特徴とする超伝導物質を用いた光変調装
置。 2、超伝導状態と常伝導状態との間を可逆的に転移する
超伝導物質に、光源からの入射光を印加すること、 前記超伝導物質に、前記超伝導物質を超伝導状態又は常
伝導状態に転移させるための転移信号を印加すること、 前記入射光を前記超伝導物質の光学的な特性変化により
変調させること、 前記超伝導物質から変調光を出射すること、を特徴とす
る超伝導物質を用いた光変調方法。 3、超伝導状態と常伝導状態との間を可逆的に転移する
超伝導物質と、 該超伝導物質に照射する入射光を発生する光源と、 前記超伝導物質を超伝導状態又は常伝導状態に転移させ
る外部信号と、 前記超伝導物質からの変調光を検出する手段と、 を有することを特徴とする超伝導物質を用いた検出装置
。 4、超伝導状態と常伝導状態との間を可逆的に転移する
超伝導物質が、外部信号により超伝導状態と常伝導状態
との間を状態変化すること、前記超伝導物質に光源から
の入射光を印加すること、 該入射光を前記超伝導物質の光学的な特性変化により変
調すること、 前記超伝導物質からの変調光を検出し、前記外部信号を
判別すること、 を特徴とする超伝導物質を用いた検出方法。 5、請求項2において、 前記転移信号が、少なくとも電場、磁界、温度又は圧力
のいずれかであることを特徴とする超伝導物質を用いた
光変調方法。 6、請求項2において、 前記変調光が、強度変調された変調光又は光路偏向され
た変調光であることを特徴とする超伝導物質を用いた光
変調方法。 7、請求項4において、 前記外部信号が、少なくとも電場、磁界、温度又は圧力
のいずれかであることを特徴とする超伝導物質を用いた
検出方法。 8、請求項4において、 前記変調光が、強度変調された変調光又は光路偏向され
た変調光であることを特徴とする超伝導物質を用いた検
出方法。 9、請求項1において、 前記超伝導物質が支持部材により支持されていることを
特徴とする超伝導物質を用いた光変調装置。 10、請求項9において、 前記支持部材が透明であることを特徴とする超伝導物質
を用いた光変調装置。 11、請求項3において、 前記超伝導物質が支持部材により支持されていることを
特徴とする超伝導物質を用いた検出装置。 12、請求項11において、 前記支持部材が透明であることを特徴とする超伝導物質
を用いた検出装置。 13、請求項1又は9において、 前記超伝導物質が第2種超伝導物質であることを特徴と
する超伝導物質を用いた光変調装置。 14、請求項3又は11において、 前記超伝導物質が第2種超伝導物質であることを特徴と
する超伝導物質を用いた検出装置。 15、超伝導状態と常伝導状態との間を可逆的に転移す
る超伝導物質と、 該超伝導物質を超伝導状態又は常伝導状態に転移させる
手段と を有することを特徴とする光スイッチ。 16、超伝導状態と常伝導状態との間を可逆的に転移す
る超伝導物質と、 該超伝導物質に照射する入射光を発生する光源と、 前記超伝導物質からの変調光を検出する手段と、 を有することを特徴とする光センサ。
[Claims] 1. A superconducting material that reversibly transitions between a superconducting state and a normal conducting state; a light source that generates incident light that irradiates the superconducting material; 1. A light modulation device using a superconducting material, characterized in that it has means for transitioning to a conductive state or a normal conductive state. 2. Applying incident light from a light source to a superconducting material that reversibly transitions between a superconducting state and a normal conducting state; A superconductor characterized by applying a transition signal for transitioning to a state, modulating the incident light by changing optical properties of the superconducting material, and emitting modulated light from the superconducting material. Light modulation method using substances. 3. A superconducting material that reversibly transitions between a superconducting state and a normal conducting state, a light source that generates incident light that irradiates the superconducting material, and converting the superconducting material into a superconducting state or a normal conducting state. 1. A detection device using a superconducting material, comprising: an external signal for transferring to a superconducting material; and means for detecting modulated light from the superconducting material. 4. A superconducting material that reversibly transitions between a superconducting state and a normal conducting state changes its state between the superconducting state and the normal conducting state by an external signal, and It is characterized by: applying incident light; modulating the incident light by changing the optical properties of the superconducting material; detecting the modulated light from the superconducting material and determining the external signal. Detection method using superconducting materials. 5. The optical modulation method using a superconducting material according to claim 2, wherein the transition signal is at least one of an electric field, a magnetic field, temperature, or pressure. 6. The optical modulation method using a superconducting material according to claim 2, wherein the modulated light is intensity-modulated modulated light or optical path-deflected modulated light. 7. The detection method using a superconducting material according to claim 4, wherein the external signal is at least one of an electric field, a magnetic field, temperature, or pressure. 8. A detection method using a superconducting material according to claim 4, wherein the modulated light is intensity-modulated modulated light or optical path-deflected modulated light. 9. The optical modulation device using a superconducting material according to claim 1, wherein the superconducting material is supported by a support member. 10. The light modulation device using a superconducting material according to claim 9, wherein the supporting member is transparent. 11. A detection device using a superconducting material according to claim 3, wherein the superconducting material is supported by a support member. 12. A detection device using a superconducting material according to claim 11, wherein the supporting member is transparent. 13. The optical modulation device using a superconducting material according to claim 1 or 9, wherein the superconducting material is a second type superconducting material. 14. A detection device using a superconducting material according to claim 3 or 11, wherein the superconducting material is a second type superconducting material. 15. An optical switch comprising: a superconducting material that reversibly transitions between a superconducting state and a normal conducting state; and means for transitioning the superconducting material to the superconducting state or the normal conducting state. 16. A superconducting material that reversibly transitions between a superconducting state and a normal conducting state; a light source that generates incident light that irradiates the superconducting material; and means for detecting modulated light from the superconducting material. An optical sensor comprising:
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