JPH06123898A - 光導波路スイッチ素子 - Google Patents
光導波路スイッチ素子Info
- Publication number
- JPH06123898A JPH06123898A JP20357591A JP20357591A JPH06123898A JP H06123898 A JPH06123898 A JP H06123898A JP 20357591 A JP20357591 A JP 20357591A JP 20357591 A JP20357591 A JP 20357591A JP H06123898 A JPH06123898 A JP H06123898A
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- Japan
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- light
- intensity
- thin film
- photochromic
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- Pending
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光照射により光の反射あるいは透過強度を高
速に制御する光スイッチ素子の構築。 【構成】 フォトクロミック化合物薄膜又はフォトクロ
ミック化合物を分散した高分子薄膜とプリズムで構成さ
れた導波型光導波路スイッチ素子。 【効果】 速い応答速度で光強度の制御ができる。
速に制御する光スイッチ素子の構築。 【構成】 フォトクロミック化合物薄膜又はフォトクロ
ミック化合物を分散した高分子薄膜とプリズムで構成さ
れた導波型光導波路スイッチ素子。 【効果】 速い応答速度で光強度の制御ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は新規な光導波路スイッチ
素子に関する。詳しくは、制御光に対して高速に出力光
強度を変えて応答し、光情報処理機器への使用が可能な
有機フォトクロミック材料からなる導波型光導波路スイ
ッチ素子に関する。
素子に関する。詳しくは、制御光に対して高速に出力光
強度を変えて応答し、光情報処理機器への使用が可能な
有機フォトクロミック材料からなる導波型光導波路スイ
ッチ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】無機フォトクロミック材料であるカルコ
ゲナイト薄膜とプリズムとを組み合わせた光導波路素子
が光照射により光の反射あるいは透過強度を制御するス
イッチ機能を示すことはすでに報告されている（Ｋ．Ｔ
ａｎａｋａ，Ａ．Ｏｄａｊｉｍａ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．３８，４８１（１９８１），Ｋ．Ｔａｎ
ａｋａ，Ｙ．Ｉｍａｉ，Ａ．Ｏｄａｊｉｍａ，Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．５７，４８９７（１９８５））。
ゲナイト薄膜とプリズムとを組み合わせた光導波路素子
が光照射により光の反射あるいは透過強度を制御するス
イッチ機能を示すことはすでに報告されている（Ｋ．Ｔ
ａｎａｋａ，Ａ．Ｏｄａｊｉｍａ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．３８，４８１（１９８１），Ｋ．Ｔａｎ
ａｋａ，Ｙ．Ｉｍａｉ，Ａ．Ｏｄａｊｉｍａ，Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．５７，４８９７（１９８５））。
【０００３】しかし、このカルコゲナイト薄膜のフォト
クロミック反応は格子の組替えを必要とするため、応答
速度が遅い（マイクロ秒からミリ秒）と言う欠点があっ
た。また、有機フォトクロミック化合物であるフルギド
を用いて光導波路を構築する試みも報告されているが
（Ａ．ｇ．Ｈａｌｌａｍ，Ｉ．Ｂｅｎｎｉｏｎ，Ｗ．
Ｊ．Ｓｔｅｗａｒｔ，ＩＥＥ Ｃｏｎｆ．Ｐｕｂｌ．２
０１，２６（１９８１））、スイッチ機能についての報
告はない。
クロミック反応は格子の組替えを必要とするため、応答
速度が遅い（マイクロ秒からミリ秒）と言う欠点があっ
た。また、有機フォトクロミック化合物であるフルギド
を用いて光導波路を構築する試みも報告されているが
（Ａ．ｇ．Ｈａｌｌａｍ，Ｉ．Ｂｅｎｎｉｏｎ，Ｗ．
Ｊ．Ｓｔｅｗａｒｔ，ＩＥＥ Ｃｏｎｆ．Ｐｕｂｌ．２
０１，２６（１９８１））、スイッチ機能についての報
告はない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、光照射により光の反射あるいは透過強度を高速に
制御する光導波路スイッチ素子を構築することにある。
事情に鑑みなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、光照射により光の反射あるいは透過強度を高速に
制御する光導波路スイッチ素子を構築することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、無機カルコ
ゲナイト材料のフォトクロミック反応が格子の組替えを
必要とするためその応答速度が遅いのに対して、有機化
合物のフォトクロミック反応は電子の組替えによるため
に応答反応は速いこと、及びフォトクロミック反応に伴
い化合物の屈折率が変化することに着目し、フォトクロ
ミック化合物薄膜あるいはフォトクロミック化合物を分
散した高分子薄膜とプリズムとを組み合わせることによ
り、プリズムから薄膜への光の透過に最適の入射角度が
変化すること、及び導波した光をもう１つのプリズムで
捕らえる構成にすれば、その強度はフォトクロミック反
応に応じて変化し、光制御することが可能になることを
見い出し、これを利用して応答速度の速い有機フォトク
ロミック化合物を用いて、速く応答する光スイッチ素子
の構築を可能にしたのである。
ゲナイト材料のフォトクロミック反応が格子の組替えを
必要とするためその応答速度が遅いのに対して、有機化
合物のフォトクロミック反応は電子の組替えによるため
に応答反応は速いこと、及びフォトクロミック反応に伴
い化合物の屈折率が変化することに着目し、フォトクロ
ミック化合物薄膜あるいはフォトクロミック化合物を分
散した高分子薄膜とプリズムとを組み合わせることによ
り、プリズムから薄膜への光の透過に最適の入射角度が
変化すること、及び導波した光をもう１つのプリズムで
捕らえる構成にすれば、その強度はフォトクロミック反
応に応じて変化し、光制御することが可能になることを
見い出し、これを利用して応答速度の速い有機フォトク
ロミック化合物を用いて、速く応答する光スイッチ素子
の構築を可能にしたのである。
【０００６】すなわち、本発明はフォトクロミック化合
物薄膜またはフォトクロミック化合物を分散した高分子
薄膜とプリズムからなる導波型光導波路スイッチ素子を
提供するものである。以下、本発明を詳しく説明する。
物薄膜またはフォトクロミック化合物を分散した高分子
薄膜とプリズムからなる導波型光導波路スイッチ素子を
提供するものである。以下、本発明を詳しく説明する。
【０００７】本発明の光スイッチ素子は、蒸着又はスピ
ンコート法によって基板上に作成されたフォトクロミッ
ク化合物薄膜あるいはフォトクロミック化合物を１〜５
０％含む高分子薄膜と２つのプリズムから構成される
（図１）。基板及びプリズムは、その屈折率がフォトク
ロミック化合物薄膜又はフォトクロミック化合物を含む
高分子薄膜よりも大きいものを用いる。
ンコート法によって基板上に作成されたフォトクロミッ
ク化合物薄膜あるいはフォトクロミック化合物を１〜５
０％含む高分子薄膜と２つのプリズムから構成される
（図１）。基板及びプリズムは、その屈折率がフォトク
ロミック化合物薄膜又はフォトクロミック化合物を含む
高分子薄膜よりも大きいものを用いる。
【０００８】フォトクロミック化合物にはフルギド誘導
体、スピロベンゾビラン誘導体、シクロファン化合物、
ビスアントラセン誘導体、ジアリールエテン誘導体等が
用いられるが、熱安定フォトクロミック化合物であるフ
ルギド誘導体、ジアリールエテン誘導体が好ましい。高
分子としては、ポリスチレン誘導体、ポリアクリル酸エ
ステル誘導体、ポリアクリル酸誘導体、アモルファスポ
リオレフィン誘導体等、透明性が高く、フォトクロミッ
ク化合物と親和性の良い高分子が用いられる。
体、スピロベンゾビラン誘導体、シクロファン化合物、
ビスアントラセン誘導体、ジアリールエテン誘導体等が
用いられるが、熱安定フォトクロミック化合物であるフ
ルギド誘導体、ジアリールエテン誘導体が好ましい。高
分子としては、ポリスチレン誘導体、ポリアクリル酸エ
ステル誘導体、ポリアクリル酸誘導体、アモルファスポ
リオレフィン誘導体等、透明性が高く、フォトクロミッ
ク化合物と親和性の良い高分子が用いられる。
【０００９】
【作用】本素子の動作機構を図１に従い説明する。入射
光Ｉ。は、プリズムに入りプリズムと薄膜の境界におい
て一部は透過・導波し、残りは反射する。導波した光は
もう１つのプリズムで捕らえる。その強度をＩとする。
導波した光の強度と反射強度の比は入射角度に依存す
る。フォトクロミック化合物が異性体Ａの場合におい
て、導波強度Ｉが最大の角度で光を入射させる（すなわ
ち最も透過・導波する角度で入射させる）。
光Ｉ。は、プリズムに入りプリズムと薄膜の境界におい
て一部は透過・導波し、残りは反射する。導波した光は
もう１つのプリズムで捕らえる。その強度をＩとする。
導波した光の強度と反射強度の比は入射角度に依存す
る。フォトクロミック化合物が異性体Ａの場合におい
て、導波強度Ｉが最大の角度で光を入射させる（すなわ
ち最も透過・導波する角度で入射させる）。
【００１０】次いで、制御光Ｐ1 をあてフォトクロミッ
ク反応により異性体Ｂを生成させると、薄膜の屈折率が
変化し導波強度Ｉが減少する。制御光の波長をＰ2 に変
え、異性体ＢをＡにもどすと、ふたたび最適導波条件が
満たされ導波光強度が増加することになる。Ｐ1 とＰ2
とを交互にあてることにより、Ｉの強度はそれに従い弱
くなったり、強くなったりする。光スイッチ現象を示す
ことになる。応答速度は、フォトクロミック反応の速度
に依存し速い光反応速度を持つ有機フォトクロミック化
合物を用いれば、速い応答速度が得られることになる。
ク反応により異性体Ｂを生成させると、薄膜の屈折率が
変化し導波強度Ｉが減少する。制御光の波長をＰ2 に変
え、異性体ＢをＡにもどすと、ふたたび最適導波条件が
満たされ導波光強度が増加することになる。Ｐ1 とＰ2
とを交互にあてることにより、Ｉの強度はそれに従い弱
くなったり、強くなったりする。光スイッチ現象を示す
ことになる。応答速度は、フォトクロミック反応の速度
に依存し速い光反応速度を持つ有機フォトクロミック化
合物を用いれば、速い応答速度が得られることになる。
【００１１】
【実施例】次に本発明を実施例により更に具体的に説明
するが、本発明は、これらの実施例に限定されるもので
はない。
するが、本発明は、これらの実施例に限定されるもので
はない。
【００１２】実施例１ 下記の１，２‐ジベンゾチエニルペルフルオロシクロペ
ンテン（２００mg）と２ｇのアモルファスポリオレフィ
ンをトルエン５mlに溶解し、その溶液を石英ガラス上に
滴下、スピンコート法によって薄膜を作製した。
ンテン（２００mg）と２ｇのアモルファスポリオレフィ
ンをトルエン５mlに溶解し、その溶液を石英ガラス上に
滴下、スピンコート法によって薄膜を作製した。
【００１３】
【化１】
【００１４】その上に石英製プリズムを図１のようにお
き、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光をプリズムに入射させ、その導
波光強度の入射角度依存性を測定した。結果を図２の実
線に示す。角度を変化させると周期的に導波光強度が変
化している。石英ガラスの裏面からＨｅ−Ｃｄレーザを
照射し、１，２−ジベンゾチエニルペルフルオロシクロ
ペンテンを閉環させると、点線の導波光強度が得られ
た。０．２度ずれている。これはフォトクロミック反応
により薄膜の屈折率が変化したことを示している。入射
角度を２５．６度に固定した際の反射強度のＨｅ−Ｃｄ
レーザ照射による変化を図３に示す。Ｈｅ−Ｃｄレーザ
およびＡｒイオンレーザの交互照射に従い、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ反射強度が変化していることにより光スイッチ現
象が確認された。
き、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光をプリズムに入射させ、その導
波光強度の入射角度依存性を測定した。結果を図２の実
線に示す。角度を変化させると周期的に導波光強度が変
化している。石英ガラスの裏面からＨｅ−Ｃｄレーザを
照射し、１，２−ジベンゾチエニルペルフルオロシクロ
ペンテンを閉環させると、点線の導波光強度が得られ
た。０．２度ずれている。これはフォトクロミック反応
により薄膜の屈折率が変化したことを示している。入射
角度を２５．６度に固定した際の反射強度のＨｅ−Ｃｄ
レーザ照射による変化を図３に示す。Ｈｅ−Ｃｄレーザ
およびＡｒイオンレーザの交互照射に従い、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ反射強度が変化していることにより光スイッチ現
象が確認された。
【００１５】実施例２ 実施例１と同様に光スイッチ素子を作製し、応答速度を
パルスＹＡＧレーザ（パルス幅１５ns）を用いて測定し
た。入射角度を２５．６度に固定した状態でＨｅ−Ｃｄ
レーザにより反射強度をまず増加させた。ついで、パル
スＹＡＧレーザからの５３２nmを照射し、反射光強度の
減少速度を測定した。その結果、パルス幅（１５ns）内
に反射光強度の減少することが認められた。応答速度は
１５ps以内と確認された。
パルスＹＡＧレーザ（パルス幅１５ns）を用いて測定し
た。入射角度を２５．６度に固定した状態でＨｅ−Ｃｄ
レーザにより反射強度をまず増加させた。ついで、パル
スＹＡＧレーザからの５３２nmを照射し、反射光強度の
減少速度を測定した。その結果、パルス幅（１５ns）内
に反射光強度の減少することが認められた。応答速度は
１５ps以内と確認された。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明の光スイッチ素子
を用いれば速い応答速度をもつ光強度の制御が可能にな
る。
を用いれば速い応答速度をもつ光強度の制御が可能にな
る。
【図１】本発明の導波型光導波路スイッチ素子とその動
作機構を示す断面図。
作機構を示す断面図。
【図２】制御光（Ｈｅ−Ｃｄレーザ）照射による導波強
度（Ｉ）の入射角度依存性の変化を示す図。
度（Ｉ）の入射角度依存性の変化を示す図。
【図３】Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ａｒイオンレーザ照射によ
る出力強度変化を示す図。
る出力強度変化を示す図。
Claims (2)
- 【請求項１】 フォトクロミック化合物薄膜またはフォ
トクロミック化合物を分散した高分子薄膜とプリズムか
らなる導波型光導波路スイッチ素子。 - 【請求項２】 フォトクロミックジアリールエテン誘導
体薄膜またはフォトクロミックジアリールエテン誘導体
を分散した高分子薄膜とプリズムからなる導波型光導波
路スイッチ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20357591A JPH06123898A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 光導波路スイッチ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20357591A JPH06123898A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 光導波路スイッチ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06123898A true JPH06123898A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=16476391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20357591A Pending JPH06123898A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 光導波路スイッチ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06123898A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005024498A1 (ja) * | 2003-09-03 | 2005-03-17 | Asahi Glass Company, Limited | 空間光変調素子及び空間光変調方法 |
| CN100434973C (zh) * | 2003-12-03 | 2008-11-19 | 旭硝子株式会社 | 空间光调制元件及空间光调制方法 |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP20357591A patent/JPH06123898A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005024498A1 (ja) * | 2003-09-03 | 2005-03-17 | Asahi Glass Company, Limited | 空間光変調素子及び空間光変調方法 |
| CN100380177C (zh) * | 2003-09-03 | 2008-04-09 | 旭硝子株式会社 | 空间光调制元件及空间光调制方法 |
| US7453620B2 (en) | 2003-09-03 | 2008-11-18 | Asahi Glass Company, Limited | Spatial optical modulation element and spatial optical modulation method |
| JP4774991B2 (ja) * | 2003-09-03 | 2011-09-21 | 旭硝子株式会社 | 空間光変調素子及び空間光変調方法 |
| CN100434973C (zh) * | 2003-12-03 | 2008-11-19 | 旭硝子株式会社 | 空间光调制元件及空间光调制方法 |
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