JPH0371114A - Optical switch - Google Patents

Optical switch

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JPH0371114A
JPH0371114A JP20693089A JP20693089A JPH0371114A JP H0371114 A JPH0371114 A JP H0371114A JP 20693089 A JP20693089 A JP 20693089A JP 20693089 A JP20693089 A JP 20693089A JP H0371114 A JPH0371114 A JP H0371114A
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JP
Japan
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transparent material
refractive index
transparent
interface
incident
Prior art date
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Application number
JP20693089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeto Koda
幸田 成人
Kinya Kato
加藤 謹矢
Shigenobu Sakai
酒井 重信
Hideki Nakajima
秀樹 中嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0371114A publication Critical patent/JPH0371114A/en
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Abstract

PURPOSE:To offer an optical switch capable of a large deflection point and having high deflection efficiency, a large deflection angle and a large deflection speed by making incident light incident upon an interface between the 1st and 2nd transparent substances from the 2nd transparent substance side with a certain angle. CONSTITUTION:Liquid crystal is applied as the 1st transparent substance 11 and glass is applied as the 2nd transparent substance 12. The refractive index parallel with the major axes of liquid crystal molecules is n1 = 1.73 (when an electric field is impressed) and the refractive index vertical to the major axes is n2 = 1.52 and has positive dielectric constant anisotropy. On the other hand, the glass of refractive index n0 = 1.74 is used as glass having the refractive index n0 larger than the n2. When the incident angle theta of incident light lambdain propagated through the 2nd transparent substance 12 through a mirror 14 upon the interface 13 is set up to 60.9 deg., the incident light lambdain is fully reflected on the interface 13, propagated through the 2nd transparent substance 12 and led out into air through a mirror 18.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電界または磁界の印加によって、光の進行方
向を切替える光スィッチに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical switch that switches the traveling direction of light by applying an electric or magnetic field.

(従来の技術) 光の進行方向を制御する光偏向用光スィッチは、光情報
処理、光交換、光メモリ、光入出力デバイス等の構成要
素として不可欠である。この種の光スィッチは、その偏
向の制御手段として、機械的偏向、電気光学的偏向、音
響光学的偏向による各種方法を採用している。
(Prior Art) An optical switch for optical deflection that controls the traveling direction of light is essential as a component of optical information processing, optical exchange, optical memory, optical input/output devices, and the like. This type of optical switch employs various methods such as mechanical deflection, electro-optic deflection, and acousto-optic deflection as means for controlling the deflection.

機械的偏向を採用した光スィッチ、は、ガルバノメータ
付ミラーや回転プリズム鏡等の反射を用いるので、偏向
効率が高く、偏向角が大きいという利点を有する。
An optical switch that employs mechanical deflection uses reflection from a mirror with a galvanometer, a rotating prism mirror, or the like, so it has the advantage of high deflection efficiency and a large deflection angle.

また、電気光学的偏光を採用した光スィッチとしては、
電界によって固体の屈折率が変化するポッケルス効果、
あるいは磁界によって光の偏光状態が変化するファラデ
ー効果等を利用して、複屈折により二つの偏光を分離偏
向するものと、高屈折率物質中に埋め込まれた二本の近
接した先導波路間での光の結合を利用した方向性結合型
先導波路変調器(スイッチ)等が提案されている。これ
らは、偏向速度が速く、偏向角も大きく取れるという利
点かある。
In addition, as an optical switch that uses electro-optic polarization,
Pockels effect, where the refractive index of a solid changes due to an electric field;
Alternatively, the Faraday effect, in which the polarization state of light is changed by a magnetic field, is used to separate and polarize two polarized lights by birefringence, and the method is used to separate and polarize two polarized lights by birefringence. Directional coupling type leading wavepath modulators (switches) that utilize optical coupling have been proposed. These have the advantage that the deflection speed is high and the deflection angle can be large.

また、音響光学的偏向は、超音波歪みによる物質の屈折
率変化を用い゛ている。
Furthermore, acousto-optic deflection uses a change in the refractive index of a substance due to ultrasonic distortion.

第2図は、超音波によるブラッグ回折を用いた従来の音
響光学偏向光スイッチの構成図である。
FIG. 2 is a block diagram of a conventional acousto-optic deflection optical switch using Bragg diffraction using ultrasonic waves.

基本的な原理は、超音波USの伝搬に伴い、高周波電源
1の光学結晶2に対する電界の印加状態に応じて、光学
結晶2の屈折率が周波数に対応して周期的に変化し、こ
れが一種の回折格子となる。
The basic principle is that as the ultrasonic wave US propagates, the refractive index of the optical crystal 2 changes periodically in accordance with the frequency, depending on the state of the electric field applied to the optical crystal 2 from the high-frequency power source 1. becomes a diffraction grating.

このような状態にある光学結晶2に、角度θをもって光
λinを入射すると、ブラッグ回折が生し、放射角θの
光が得られる。この原理を利用して出射光λoutの光
路切替えが行なわれる。
When light λin is incident on the optical crystal 2 in such a state at an angle θ, Bragg diffraction occurs and light with a radiation angle θ is obtained. Using this principle, the optical path of the emitted light λout is switched.

この音響光学偏向光スイッチは、比較的速い偏向速度が
得られるという利点を有している。
This acousto-optic deflection optical switch has the advantage of relatively high deflection speed.

(発明が解決しようとする課2f1) しかしながら、機械的偏向によるものは、上記したよう
な利点を有するものの、その偏向速度は、駆動部の機械
的振動数や回転数で決まるので、速度に制約を受けると
いう欠点がある。
(Issue 2f1 to be solved by the invention) However, although the mechanical deflection has the above-mentioned advantages, the deflection speed is determined by the mechanical frequency and rotation speed of the drive unit, so there are restrictions on the speed. It has the disadvantage of being accepted.

また、電気光学的偏向によるものは、偏向速度が速く、
偏向角も大きくとれるものの、光の並列処理に重要な偏
向点を大きくとることができないという欠点がある。
In addition, those using electro-optical deflection have a fast deflection speed,
Although it is possible to obtain a large deflection angle, the disadvantage is that the deflection point, which is important for parallel processing of light, cannot be set large.

また、音響光学的偏向によるものは、比較的速い偏向速
度を得られるものの、偏向角を大きくとることができず
、電気光学的偏向と同様に、偏向点を大きくとることが
できないという欠点を有している。
Furthermore, although acousto-optic deflection can obtain a relatively high deflection speed, it has the disadvantage that it is not possible to obtain a large deflection angle, and similarly to electro-optic deflection, it is not possible to set a large deflection point. are doing.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、大きな偏向点を得ることが可能で、偏向効率
が高く、しかも偏向角、偏光速度も大きい光スィッチを
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an optical switch that can obtain a large deflection point, has high deflection efficiency, and has a large deflection angle and polarization speed. .

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、請求項(1)では、電界また
は磁界の印加状態に応して屈折率をnlとn2(nl>
n2)のいずれかに選択できる第1の透明物質と、該第
1の透明物質に密着された屈折率n2より大きな屈折率
noを有する第2の透明物質と、前記第2の透明物質側
から、当該第2の透明物質と前記第1の透明物質との界
面に対して角度θで光を入射する入射手段とを備え、前
記角度θが、 なる関係を満足し、かつ、 のいずれかの関係を満足するように構成した。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in claim (1), the refractive indexes nl and n2 (nl>
a first transparent material that can be selected from either one of n2), a second transparent material having a refractive index no larger than n2, which is in close contact with the first transparent material, and from the second transparent material side , an input means for inputting light at an angle θ to the interface between the second transparent material and the first transparent material, the angle θ satisfies the following relationship, and either of the following. The relationship was configured to satisfy.

また、請求項(2)では、前記第1の透明物質及び前記
第2の透明物質をそれぞれ単一構造の物質により構成し
、かつ、個々に制御可能な印加手段を複数個設けた。
Further, in claim (2), the first transparent material and the second transparent material are each made of a material with a single structure, and a plurality of individually controllable application means are provided.

(作 用) 請求項(()によれば、入射光は、入射手段を介して第
1の透明物質と第2の透明物質との界面に対して、第2
の透明物質側から角度θをもって入射される。
(Function) According to claim (2), the incident light is directed to the interface between the first transparent material and the second transparent material via the incident means and to the second transparent material.
The light is incident from the transparent material side at an angle θ.

このとき、入射光が界面にて全反射するか、あるいは屈
折光となって第1の透明物質に進行するかは、印加手段
による電界または磁界の印加状態によって制御される。
At this time, whether the incident light is totally reflected at the interface or becomes refracted light and proceeds to the first transparent material is controlled by the application state of the electric field or magnetic field by the application means.

即ち、第1の透明物質の屈折率を01かn2のいずれか
に設定することによって、入射光の光路の偏向か行なわ
れる。
That is, by setting the refractive index of the first transparent material to either 01 or n2, the optical path of the incident light is deflected.

また、請求項(2)によれば、各印加手段による電界ま
たは磁界の印加状態に応じて第1の透明物質の屈折率が
局所的に制御される。
According to claim (2), the refractive index of the first transparent material is locally controlled depending on the application state of the electric field or magnetic field by each applying means.

(実施例1) 第1図は本発明に係る光スィッチの第1の実施例を示す
構成図である。
(Example 1) FIG. 1 is a configuration diagram showing a first example of an optical switch according to the present invention.

第1図において、11は第1の透明物質で、電界または
磁界の印加状態に応じて屈折率が01とn2(但し、n
l>n2)のいずれかに選択されるよう設定される。具
体的には、例えば、電界または磁界無印加時には屈折率
が02に設定され、印加時には、屈折率がnlに設定さ
れる。その構成物質として、例えば固体では、KH2P
O4゜ZnTe、LiNbO3,BaTiO3等の電気
光学結晶のように、屈折率異方性Δn(=nln2)が
大きい物質が適している。また、非固体では、比較的大
きな屈折率異方性を有する材料として、ネマチック液晶
やスメクチック液晶を用いることができる。
In FIG. 1, 11 is a first transparent material, which has a refractive index of 01 and n2 (however, n
l>n2). Specifically, for example, when no electric field or magnetic field is applied, the refractive index is set to 02, and when applied, the refractive index is set to nl. As its constituent material, for example, in solid form, KH2P
A material having a large refractive index anisotropy Δn (=nln2), such as electro-optic crystal such as O4°ZnTe, LiNbO3, BaTiO3, etc., is suitable. Furthermore, as a non-solid material, nematic liquid crystal or smectic liquid crystal can be used as a material having relatively large refractive index anisotropy.

12は第2の透明物質で、第1の透明物質11の屈折率
n2より大きな屈折率nO(no>nlまたはnl>n
O>n2)を有し、例えば、屈折率異方性を持たない各
種のガラス月料、プラスチック材料等から構成される。
12 is a second transparent substance, which has a refractive index nO (no>nl or nl>n
O>n2), and is made of, for example, various glass materials, plastic materials, etc. that do not have refractive index anisotropy.

13は界面で、第1及び第2の透明物質11゜12の一
面同士が互いに密着されて構成されている。
Reference numeral 13 denotes an interface, which is constructed by having one side of the first and second transparent materials 11 and 12 in close contact with each other.

14は入射手段としてのミラーで、例えば、空気中を伝
搬し、さらに第2の透明物質12を伝搬した偏向すべき
入射光λinを界面13に垂直に設定した法線に対して
、角度(以下、入射角という)θをもって入射させる。
Reference numeral 14 denotes a mirror as an incident means, for example, an angle (hereinafter referred to as , the incident angle).

この入射角θを決定するミラー14は、ガラス表面への
アルミニウムの蒸着等により構成される。
The mirror 14 that determines the incident angle θ is formed by vapor-depositing aluminum onto a glass surface.

15及び16は透明電極で、電源17による電圧印加に
伴ない、第1の透明物質11に電界を印加する。この電
界印加時には、第1の透明物質11の屈折率が例えばn
lに保持される。なお、透明電極15は第1の透明物質
11の下面に、透明電極16は第2の透明物質12の上
面にそれぞれ配設されており、ITO等の透明導電膜に
より構成されている。
Transparent electrodes 15 and 16 apply an electric field to the first transparent material 11 when a voltage is applied by a power source 17. When this electric field is applied, the refractive index of the first transparent material 11 is, for example, n
held at l. The transparent electrode 15 is disposed on the lower surface of the first transparent material 11, and the transparent electrode 16 is disposed on the upper surface of the second transparent material 12, and is made of a transparent conductive film such as ITO.

18はミラーで、界面13にて全反射され偏向された全
反射光λ8.を第2の透明物質12、透明電極16を介
して空気中へ導出させる。
Reference numeral 18 denotes a mirror, and the total reflected light λ8.18 is totally reflected and deflected at the interface 13. is led out into the air via the second transparent material 12 and the transparent electrode 16.

19はプリズムで、界面13を介してm2の透明物質1
2から第1の透明物質11へ入射し、透明電極15、ガ
ラス基板10を介した屈折光λRFを、空気中に対して
所定角度をもって導出させる。
19 is a prism, and a transparent substance 1 of m2 is passed through an interface 13.
The refracted light λRF enters the first transparent material 11 from the refracted light λRF through the transparent electrode 15 and the glass substrate 10, and is led out at a predetermined angle with respect to the air.

次に、上記構成による光路偏向動作を、上記したように
、第1の透明物質11として液晶を適用し、かつ、第2
の透明物質12としてガラスを適用した場合を例にとり
、第3図の(a)及び(b)に基づいて説明する。
Next, the optical path deflection operation with the above configuration is performed by applying liquid crystal as the first transparent material 11 and using the liquid crystal as the second transparent material 11 as described above.
An example in which glass is used as the transparent material 12 will be explained based on FIGS. 3(a) and 3(b).

なお、具体的に液晶として、例えばロシュ(Roche
 )社製の市販ネマチック液晶材料TNO403を用い
る。この液晶の分子長軸に平行方向の屈折率は、n 1
 =1.73 (電界印加時)で、液晶分子長軸に垂直
方向の屈折率はn2d1.52であり、正の誘電率異方
性を有する。これに対して、n2より大きな屈折率no
を有するガラスとして、屈折率noが1.74であるコ
ーニング社製の8940ガラスを用いる。
In addition, specifically, as a liquid crystal, for example, Roche (Roche
), a commercially available nematic liquid crystal material TNO403 is used. The refractive index in the direction parallel to the long axis of the molecules of this liquid crystal is n 1
= 1.73 (when an electric field is applied), the refractive index in the direction perpendicular to the long axis of the liquid crystal molecules is n2d1.52, and it has positive dielectric anisotropy. On the other hand, a refractive index no larger than n2
As the glass having a refractive index no. 1.74, 8940 glass manufactured by Corning Co., Ltd. is used.

第3図の(a)は、電極15と16との間に電圧が印加
されていないときの液晶分子11aの状態を示している
(電源を省略している)。液晶性子11aは、ガラス表
面のラビング等の周知の配向処理技術を用いて、長袖が
界面13にほぼ平行のホモジニアスに配向される。ここ
では、説明を簡単にするため、入射光λinは界面13
に対して垂直な振動面を有するS偏光とし、分子の長細
は振動面に対して垂直とする。
FIG. 3(a) shows the state of the liquid crystal molecules 11a when no voltage is applied between the electrodes 15 and 16 (the power source is omitted). The liquid crystal element 11a is homogeneously aligned with its long sleeve substantially parallel to the interface 13 using a well-known alignment treatment technique such as glass surface rubbing. Here, in order to simplify the explanation, the incident light λin is
It is assumed that the S-polarized light has a vibration plane perpendicular to the vibration plane, and the elongated molecules are perpendicular to the vibration plane.

このような条件の下で、入射光λjnの入射方向からみ
た液晶の屈折率は、はぼn 2−1.52であり、上記
8940ガラスの屈折率noは1.73である。
Under these conditions, the refractive index of the liquid crystal viewed from the direction of incidence of the incident light λjn is n2-1.52, and the refractive index no of the 8940 glass is 1.73.

従って、ミラー14を介し、第2の透明物質12を伝搬
してきた入射光λinの界面13に対する入射角θが、
次の(1)式で示す全反射条件、なる関係を満足すれば
、入射光λinは界面13にて全反射され、さらに第2
の透明物質12を伝搬し、ミラー18を介して空気中に
導出される。
Therefore, the incident angle θ of the incident light λin propagating through the second transparent material 12 through the mirror 14 with respect to the interface 13 is
If the total reflection condition shown by the following equation (1) is satisfied, the incident light λin is totally reflected at the interface 13, and then the second
The light propagates through the transparent material 12 and is led out into the air via the mirror 18.

次に、透明電極15と16との間に電源17により電圧
を印加し、第1の透明物質11に印加される電界が、液
晶の閾値電圧より充分に大きくす 0 ると、液晶分子11aは、電界方向に配向し、分子長軸
は、第3図の(b)に示すように、界面13に対して垂
直になる。
Next, a voltage is applied between the transparent electrodes 15 and 16 by the power supply 17, and when the electric field applied to the first transparent material 11 is made sufficiently larger than the threshold voltage of the liquid crystal, the liquid crystal molecules 11a , are oriented in the direction of the electric field, and the long axis of the molecule is perpendicular to the interface 13, as shown in FIG. 3(b).

このとき、入射したS偏光の振動面は、液晶分子の長軸
と揃うため、入射光λinの入n・を方向からみた第1
の透明物質11の屈折率は、はぼnl−1,73となる
At this time, the vibration plane of the incident S-polarized light is aligned with the long axis of the liquid crystal molecules, so the first
The refractive index of the transparent material 11 is approximately nl-1,73.

ここで、入射角θを、次の(2)式で示す全反射条件、 なる関係を満足すれば、入射光λinは屈折光λ8Fと
なり界面13より屈折角φで第1の透明物質11を伝搬
する。
Here, if the incident angle θ satisfies the total reflection condition expressed by the following equation (2), the incident light λin becomes refracted light λ8F and propagates through the first transparent material 11 from the interface 13 at a refraction angle φ. do.

第3図の(a)及び(b)から分かるように、入射角θ
を、次の(3)式に示す条件、60.9°くθ< 83
.lio        ・(3)に設定すると、第1
の透明物質11への電界印加を制御することによって、
全反射光λ3.と、屈折光λRPとの間に、次の(4)
式に示すような光路偏向角Aを得ることができる。
As can be seen from Figure 3 (a) and (b), the incident angle θ
under the condition shown in the following equation (3), 60.9° θ< 83
.. io ・If set to (3), the first
By controlling the application of an electric field to the transparent material 11,
Totally reflected light λ3. and the refracted light λRP, the following (4)
An optical path deflection angle A as shown in the formula can be obtained.

A=180−〇−φ          ・・・(4)
但し、入射角θが大きい程、偏向角Aを大きくとること
ができ、かつ、第3図の(b)において、界面13にて
発生する不要な反射光を減少させることができる。
A=180-〇-φ...(4)
However, the larger the incident angle θ is, the larger the deflection angle A can be, and the unnecessary reflected light generated at the interface 13 can be reduced in FIG. 3(b).

なお、以上の例では、第2の透明物質12の屈折率no
がn O(1,74)> n 1 (1,73)である
ため、入射角θが83.6°より大きいと、液晶の屈折
率異方性に拘わらず全反射が生じ、光路偏向ができなく
なる。
Note that in the above example, the refractive index no of the second transparent material 12 is
Since n O (1,74) > n 1 (1,73), if the incident angle θ is larger than 83.6°, total reflection will occur regardless of the refractive index anisotropy of the liquid crystal, and the optical path will be deflected. become unable.

しかし、第2の透明物質12の屈折率noとして、次の
(5)式、 nl>nO>n2           ・・・(5)
なる関係を満足する値を選択すれば、第1の透明物質(
液晶)11の屈折率が、n 1−1.73 (rU!、
弄印加時)の場合には、常に屈折光λRFとなる。
However, as the refractive index no of the second transparent material 12, the following equation (5), nl>nO>n2 (5)
If you select a value that satisfies the relationship, the first transparent material (
The refractive index of liquid crystal) 11 is n 1-1.73 (rU!,
In the case of (at the time of application of force), the refracted light is always λRF.

例えば、第2の透明物質12としてガラスの代わりにポ
リカーボネー1・を用いると、屈折率n。
For example, if polycarbonate 1 is used instead of glass as the second transparent material 12, the refractive index is n.

が1.59であるから、n>nOの関係を満足し、入1 射角θによらず屈折光となり、界面13より第1の透明
物質11中へと進行する。
is 1.59, the relationship n>nO is satisfied, and the light becomes refracted light regardless of the incident angle θ, and travels from the interface 13 into the first transparent material 11.

なお、第1の透明物質11の屈折率n2が1,52の場
合、入射角θとして、次の(6)式で示す全反射条件、 なる関係を満足する値を選択すれば、入射光λ1nは界
面13にて全反射され、さらに第2の透明物質12を伝
搬し、ミラー18に到達する。
Note that when the refractive index n2 of the first transparent material 11 is 1.52, if the incident angle θ is selected to satisfy the total reflection condition expressed by the following equation (6), the incident light λ1n is totally reflected at the interface 13, further propagates through the second transparent material 12, and reaches the mirror 18.

以上のように、本実施例によれば、偏向角が大きく、偏
向効率の良い光スィッチを実現できる。
As described above, according to this embodiment, an optical switch with a large deflection angle and high deflection efficiency can be realized.

また、第1の透明物質として、液晶のような非結晶材料
を用いたので、入射光λinの入射面積に制約を受ける
ことがなくなり、光の並列処理に重要な偏向点を大きく
とれる利点がある。
Furthermore, since an amorphous material such as liquid crystal is used as the first transparent material, there is no restriction on the incident area of the incident light λin, which has the advantage of allowing a large deflection point, which is important for parallel processing of light. .

また、液晶材料の中でも強誘電性液晶を用いれば、偏向
速度は10−4〜10−6秒を達成でき、高速の光スィ
ッチを実現できる。
Further, if a ferroelectric liquid crystal is used among liquid crystal materials, a deflection speed of 10-4 to 10-6 seconds can be achieved, and a high-speed optical switch can be realized.

(実施例2)  2 第4図は、本発明に係る光スィッチの第2の実施例を示
す構成図で、複数個の光スィッチを並列に配設し多重化
した多重光スイッチの構成例を示している。
(Embodiment 2) 2 Fig. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical switch according to the present invention, and shows an example of the configuration of a multiplex optical switch in which a plurality of optical switches are arranged in parallel and multiplexed. It shows.

第4図において、21は第1の透明物質で、実施例1と
同様の材料により構成されており、電界または磁界の印
加及び無印加により屈折率が01とn2 (nl>n2
)のいずれかに設定される。
In FIG. 4, reference numeral 21 denotes a first transparent substance, which is made of the same material as in Example 1, and has a refractive index of 01 and n2 (nl>n2) depending on the application and non-application of an electric or magnetic field.
).

22.23は透明電極列で、第1の透明物質21の屈折
率n2より大きな屈折率nOを有する。
Reference numerals 22 and 23 denote transparent electrode arrays having a refractive index nO larger than the refractive index n2 of the first transparent material 21.

各透明電極22a、23aは外部から個別に制御可能で
あり、各電極間に電圧を印加するか否かにより、第1の
透明物質21に局所的な電界を印加する。第4図では透
明電極列22と23との間に第1の透明物質21が挿入
されており、各透明電極22a、  23aは、実施例
1における第2の透明物質12と透明電極15.16と
の機能を合せ持つ。また、これら透明電極22a、23
aは、ITOやSnO2等の飼料を真空蒸着し、フォト
リソグラフィ技術を用いてパターン加工を行ない3 形成されている。
Each transparent electrode 22a, 23a can be individually controlled from the outside, and a local electric field is applied to the first transparent material 21 depending on whether or not a voltage is applied between each electrode. In FIG. 4, the first transparent material 21 is inserted between the transparent electrode rows 22 and 23, and each transparent electrode 22a, 23a is similar to the second transparent material 12 and the transparent electrodes 15, 16 in Example 1. It also has the functions of In addition, these transparent electrodes 22a, 23
A is formed by vacuum-depositing feed such as ITO or SnO2, and patterning it using photolithography technology.

24は界面で、第1の透明電極21と透明電極列22の
各透明電極22aとが密着されて構成されている。
Reference numeral 24 denotes an interface, and the first transparent electrode 21 and each transparent electrode 22a of the transparent electrode array 22 are in close contact with each other.

25は入射手段としてのガラスプリズムで、空間的に広
がりを持った光、または、複数の光ビームの集まりであ
る偏向すべき入射光λinを、各透明電極22aへ所定
角度θをもって入射させ、また、界面24にて全反射さ
れた反射光λRLを空気中へ導出させる。
Reference numeral 25 denotes a glass prism as an incident means, which allows the incident light λin, which is spatially spread light or a collection of a plurality of light beams to be deflected, to be incident on each transparent electrode 22a at a predetermined angle θ, and , the reflected light λRL totally reflected at the interface 24 is guided into the air.

26はガラスプリズムで、界面24を介して第1の透明
物質21中へ進行した屈折光λR2を空気中へ導出させ
る。
26 is a glass prism that guides the refracted light λR2 that has proceeded into the first transparent material 21 via the interface 24 into the air.

なお、これらのガラスプリズム25及び26の屈折率は
、透明電極22a、23aとほぼ等しいガラスにより構
成されている。
Note that these glass prisms 25 and 26 are made of glass having approximately the same refractive index as the transparent electrodes 22a and 23a.

本実施例では、例えば、第1の透明物質として実施例1
と同様に、ロシュ社製の市販ネマチック液晶材料TN0
403を用い、透明電極22a。
In this example, for example, Example 1 is used as the first transparent material.
Similarly, commercially available nematic liquid crystal material TN0 manufactured by Roche
403 as the transparent electrode 22a.

23aとして屈折率nOが1.9のSnO2を用いた。As 23a, SnO2 having a refractive index nO of 1.9 was used.

この場合、第1の透明物質(液晶)21へ電界無印加時
には、入射角θが53.1’より大きいならば入射光λ
inは全反射する。
In this case, when no electric field is applied to the first transparent material (liquid crystal) 21, if the incident angle θ is larger than 53.1', the incident light λ
in is totally reflected.

一方、第1の透明物質21へ電界印加時には、入射角θ
が65.6°より小さければ入射光λinは界面24を
透過して屈折光λRPとなる。例えば、入射角θを60
°とすれば、透明電極22a、23aに個別に電圧を印
加するか否かで、多重の光スィッチを実現できる。
On the other hand, when applying an electric field to the first transparent material 21, the incident angle θ
is smaller than 65.6°, the incident light λin passes through the interface 24 and becomes refracted light λRP. For example, the incident angle θ is 60
If it is .degree., multiple optical switches can be realized depending on whether or not voltages are individually applied to the transparent electrodes 22a and 23a.

以上のように、本実施例2によれば、荊記実施例1の効
果に加えて、第2の透明物質と電極との機能を、透明電
極22aに併合させたので、第2の透明物質と電極とを
別々に設けた多重光スイッチに比較して、小型化を図れ
る利点がある。
As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, since the functions of the second transparent material and the electrode are combined in the transparent electrode 22a, the second transparent material Compared to a multiplex optical switch in which electrodes and electrodes are provided separately, it has the advantage of being smaller.

なお、以上の実施例1及び2では、屈折率可変の第1の
透明物質として液晶を例にとり説明したが、これに限定
されるものではなく、他の光学結晶材料や圧電・焦電性
高分子材料等も同様に用いることができる。
In Examples 1 and 2 above, liquid crystal was used as an example of the first transparent material with variable refractive index, but the invention is not limited to this, and other optical crystal materials and piezoelectric/pyroelectric high Molecular materials and the like can be used similarly.

また、第1の透明物質の屈折率の可変手段とし 5 て、電界印加を例に説明したが、磁界によって屈折率が
変化するコットンムートン効果を生ずる磁性拐料を用い
ることができる。また、電界、磁界を印加する電極構造
、位置、飼料も例示したものに限定されるものではなく
、屈折率可変の第1の透明物質に所望の外力を印加てき
る種々の構造が選択できる。
Moreover, as a means for varying the refractive index of the first transparent material, application of an electric field has been described as an example, but a magnetic material that produces the Cotton-Mouton effect in which the refractive index changes depending on a magnetic field can also be used. Further, the electrode structure, position, and feed for applying the electric field and magnetic field are not limited to those illustrated, and various structures can be selected that apply a desired external force to the first transparent material having a variable refractive index.

また、光の入射手段あるいは取り出し手段についても、
ミラー、プリズム以外に、光ファイバを直接接着する等
の種々の方法を選択できる。
Also, regarding the light input means or light extraction means,
In addition to mirrors and prisms, various methods can be selected, such as directly bonding optical fibers.

(発明の効果) 以上説明したように、請求項(1)によれば、従来の光
スィッチに比べ、偏向角が大きく、かつ偏向効率が良く
、しかも光の並列処理に重要な偏向点を大きくとれる光
スィッチを提供できる利点がある。
(Effects of the Invention) As explained above, according to claim (1), the deflection angle is larger and the deflection efficiency is higher than that of the conventional optical switch, and the deflection point, which is important for parallel processing of light, is enlarged. It has the advantage of being able to provide a light switch that can be switched off.

また、請求項(2)によれば、上記効果に加えて、複数
の光を並列的に処理可能な多重光スイッチを実現できる
利点がある。
According to claim (2), in addition to the above effects, there is an advantage that a multiplex optical switch capable of processing a plurality of lights in parallel can be realized.

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

 6 第1図は本発明に係る光スィッチの第1の実施例を示す
構成図、第2図は従来の音響光学偏向光スイッチの構成
図、第3図は第1図の動作説明図、第4図は本発明に係
る光スィッチの第2の実施例を示す構成図である。 図中、10・・・ガラス基板、11.21・・・第1の
透明物質、12・・・第2の透明物質、13.24・・
界面、14・・・ミラー(入射手段)、15.16・・
・透明電極、17・・・電源、18・・・ミラー 19
゜25.26・・・プリズム、22.23・・・透明電
極列、22a、23a・・・透明電極。
6. Fig. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the optical switch according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram of a conventional acousto-optic deflection optical switch, and Fig. 3 is an explanatory diagram of the operation of Fig. 1. FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical switch according to the present invention. In the figure, 10... Glass substrate, 11.21... First transparent material, 12... Second transparent material, 13.24...
Interface, 14...Mirror (incidence means), 15.16...
・Transparent electrode, 17...Power supply, 18...Mirror 19
25.26... Prism, 22.23... Transparent electrode row, 22a, 23a... Transparent electrode.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電界または磁界の印加状態に応じて屈折率をn1
とn2(n1>n2)のいずれかに選択できる第1の透
明物質と、 該第1の透明物質に密着された屈折率n2より大きな屈
折率n0を有する第2の透明物質と、前記第2の透明物
質側から、当該第2の透明物質と前記第1の透明物質と
の界面に対して角度θで光を入射する入射手段とを備え
、 前記角度θが、 θ>sin^−^1n2/n0 なる関係を満足し、 かつ、 θ<sin^−^1n1/n0、またはn1>n0のい
ずれかの関係を満足する ことを特徴とする光スイッチ。
(1) The refractive index n1 depends on the applied state of the electric or magnetic field.
and n2 (n1>n2); a second transparent material that is in close contact with the first transparent material and has a refractive index n0 larger than n2; incident means for making light incident on the interface between the second transparent material and the first transparent material at an angle θ from the transparent material side of the transparent material, and the angle θ is such that θ>sin^-^1n2 An optical switch that satisfies the relationship: /n0, and satisfies either of the relationships: θ<sin^-^1n1/n0, or n1>n0.
(2)前記第1の透明物質及び前記第2の透明物質をそ
れぞれ単一構造の物質により構成し、かつ、個々に制御
可能な印加手段を複数個設けた請求項(1)記載の光ス
イッチ。
(2) The optical switch according to claim (1), wherein the first transparent material and the second transparent material are each made of a material with a single structure, and a plurality of individually controllable application means are provided. .
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