JPH06308401A - Waveguide type optical switch - Google Patents

Waveguide type optical switch

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JPH06308401A
JPH06308401A JP9308793A JP9308793A JPH06308401A JP H06308401 A JPH06308401 A JP H06308401A JP 9308793 A JP9308793 A JP 9308793A JP 9308793 A JP9308793 A JP 9308793A JP H06308401 A JPH06308401 A JP H06308401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
slit
waveguide
optical
optical switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP9308793A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Yokota
哲也 横田
Yorio Ando
順夫 安藤
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a small-sized waveguide type optical switch with high performance and sure operation. CONSTITUTION:In the waveguide type optical switch provided with a branching part in an optical waveguide, a slit 4 in the central part of the branching part so as to intersect with the optical waveguide, and changing an optical refractive index of a medium in the slit 4 by moving a liquid 5 into the slit 4 and a switching means switching an incident beam from the incident side optical waveguide 1 to any one of two branching side optical waveguides of an outgoing side by transmitting or reflecting, a receiver part 10 communicating with the slit 4 interrupted from the outside and housing a prescribed amount of liquid, a driving solid 11 arranged in the receiver part 10 loadably/unloadably, the switching means 13 switching the branching waveguides 2, 3 by loading/ unloading the driving solid 11 into the liquid 5 and loading/unloading the liquid 5 in the receiver part 10 into the slit 4 are provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、導波路型光スイッチに
関し、特に導波路分岐部の媒質の屈折率変化により光路
変更してスイッチ切り替えを行う導波路型光スイッチに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type optical switch, and more particularly to a waveguide type optical switch for changing over an optical path by changing a refractive index of a medium at a waveguide branching portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信技術の発展に伴い、光部品の開発
が活発になると共に多用されるようになってきた。光部
品の一つとして導波路型光スイッチがあり、光導波路を
用いた光スイッチには種々の方法が提案されている。
2. Description of the Related Art With the development of optical communication technology, the development of optical components has become more active and more frequently used. There is a waveguide type optical switch as one of the optical components, and various methods have been proposed for an optical switch using an optical waveguide.

【0003】図3は従来の導波路型光スイッチの概略図
である。
FIG. 3 is a schematic view of a conventional waveguide type optical switch.

【0004】同図に示すように、導波路型光スイッチは
入射側光導波路1と分岐側光導波路2、3との分岐部に
形成されたスリット4を利用して光を分岐側光導波路2
側へ透過させたり、分岐側光導波路3へ反射させたりす
ることにより光路を切り替えるようになっている。
As shown in the figure, the waveguide type optical switch utilizes a slit 4 formed at a branch portion between an incident side optical waveguide 1 and a branch side optical waveguides 2 and 3 to branch light into the branch side optical waveguide 2.
The optical path is switched by transmitting the light to the side or reflecting it to the branch side optical waveguide 3.

【0005】光の直進と反射とを切り替える手段とし
て、スリット4内に金属膜等の反射膜(図示せず)を出
入れする方法(特開平4−52616号公報)や、スリ
ット4内に屈折率の高い媒質を出入れする方法(特願平
2−269489号)がある。このうち、屈折率の高い
媒質を使用する方法は、媒質の屈折率を光導波路自体の
屈折率に近いものとすることにより光を略直進させ、ま
た、媒質なしでスリットの屈折率を導波路自体の屈折率
よりも十分小さくすることで界面の全反射を起こさせる
ことができる。これにより光路を切り替えることができ
るので、光損失の少ない導波路型光スイッチを実現する
ことができる。
As a means for switching between straight traveling and reflection of light, there is a method of putting a reflective film (not shown) such as a metal film in and out of the slit 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-52616), and refraction in the slit 4. There is a method (Japanese Patent Application No. 2-269489) of putting in and out a medium having a high rate. Among them, the method of using a medium having a high refractive index allows the light to travel substantially straight by making the refractive index of the medium close to the refractive index of the optical waveguide itself, and the refractive index of the slit without the medium to the waveguide. Total reflection at the interface can be caused by making the refractive index sufficiently smaller than the refractive index of itself. As a result, the optical paths can be switched, so that a waveguide type optical switch with little optical loss can be realized.

【0006】ところで、導波路型光スイッチは、図4
(a)に示すように、スリット4の媒質の屈折率が液体
媒質5のように光導波路自体の屈折率に近い場合には、
入射側光導波路1からの光は屈折率の差により若干屈折
することがあるが、その屈折を考慮した配置により分岐
側光導波路2に導くことができる。尚、図4(a)、
(b)は一般の導波路型光スイッチの動作を説明するた
めの説明図である。
By the way, the waveguide type optical switch is shown in FIG.
As shown in (a), when the refractive index of the medium of the slit 4 is close to the refractive index of the optical waveguide itself like the liquid medium 5,
Although the light from the incident side optical waveguide 1 may be slightly refracted due to the difference in refractive index, it can be guided to the branch side optical waveguide 2 by an arrangement in consideration of the refraction. In addition, FIG.
(B) is an explanatory view for explaining the operation of a general waveguide type optical switch.

【0007】一方、図4(b)に示すように、スリット
4の媒質の屈折率が気体媒質(稀薄、あるいは略真空状
態を含む)6のように光導波路1、2、3自体の屈折率
よりも十分小さい場合には入射側光導波路1からの光は
入射側光導波路1の端部と気体媒質6との界面で全反射
する。このためこの全反射を考慮した配置により分岐側
光導波路3に導くことができる。すなわち、スリット4
における液体媒質5の有無によって、光路を分岐側光導
波路2又は分岐側光導波路3に切替えることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), the refractive index of the medium of the slit 4 is the same as that of the gas medium (including a dilute or substantially vacuum state) 6, and the refractive index of the optical waveguides 1, 2, 3 itself. If it is sufficiently smaller than that, the light from the incident side optical waveguide 1 is totally reflected at the interface between the end of the incident side optical waveguide 1 and the gas medium 6. Therefore, it is possible to guide the light to the branch side optical waveguide 3 by an arrangement in consideration of this total reflection. That is, the slit 4
The optical path can be switched to the branch side optical waveguide 2 or the branch side optical waveguide 3 depending on the presence or absence of the liquid medium 5 in.

【0008】従って、この光スイッチにおいては、適切
な高屈折率の液体媒質5をいかにしてスリット4の(導
波路を結ぶ光路を含む)スペースに出入させるかが重要
な技術となる。尚、図3、4では省略されているが、現
実の導波路では、効率よく光伝送を行うため、光導波路
の周囲に導波路より低い屈折率を有するクラッド層で被
覆したり、光導波路やクラッド層を外力や汚れから保護
するために被覆することが行われているので、スリット
4や媒質は被覆層の内部に配置されることになる。
Therefore, in this optical switch, an important technique is how to move the liquid medium 5 having an appropriate high refractive index into and out of the space of the slit 4 (including the optical path connecting the waveguides). Although not shown in FIGS. 3 and 4, in an actual waveguide, in order to efficiently perform optical transmission, the circumference of the optical waveguide is covered with a clad layer having a refractive index lower than that of the waveguide, and Since the cladding layer is coated to protect it from external force and dirt, the slit 4 and the medium are arranged inside the coating layer.

【0009】スリット4への液体媒質の入出力方法とし
て、被覆層の外部から媒質を注入したり、排出したりす
る方法がある。また、液状の媒質を加熱することにより
気化させて排出する方法がある。この方法が簡便である
が、スリット4が外部とつながっているので汚損を受け
るおそれがあること、媒質の入出力に時間を要し、スイ
ッチの切替えに時間がかかること等の問題がある。この
ため、スリット4を外部と切断して、被覆層内部で媒質
の移動を行う方が望ましい。
As a method of inputting and outputting the liquid medium to and from the slit 4, there is a method of injecting or ejecting the medium from the outside of the coating layer. In addition, there is a method in which a liquid medium is heated to be vaporized and discharged. This method is simple, but there are problems that the slit 4 is connected to the outside and may be damaged, that it takes time to input and output the medium, and it takes time to switch the switch. Therefore, it is desirable to cut the slit 4 from the outside and move the medium inside the coating layer.

【0010】すなわち、外部と遮断されたスリット内に
スペースを設け、スリット内に高屈折率の液状の媒質
と、気体状の媒質を共存させ、スイッチを導波路の一方
側とする場合には、スリット内の光路部に液体媒質を移
動させ、スイッチを導波路の他方側とする場合には、液
体媒質を光路部からスペースに移動させることが可能に
なれば、短時間に切替えることができ、信頼性の高い導
波路型光スイッチを実現することができる。尚、図5は
図3に示した導波路型光スイッチのスリットの模式断面
図である。
That is, when a space is provided in the slit which is shielded from the outside, a liquid medium having a high refractive index and a gaseous medium are made to coexist in the slit, and the switch is provided on one side of the waveguide, When the liquid medium is moved to the optical path part in the slit and the switch is on the other side of the waveguide, if it is possible to move the liquid medium from the optical path part to the space, it is possible to switch in a short time, It is possible to realize a highly reliable waveguide type optical switch. 5 is a schematic sectional view of the slit of the waveguide type optical switch shown in FIG.

【0011】同図(a)において、液体媒質5が入射側
光導波路1及び分岐側光導波路3の光路部7から離れた
液留部8にあるときは、光路部7付近は低屈折率の気体
状の媒質で占められており、上述のように光は入射側光
導波路1、分岐側光導波路3及びスリット4の界面で反
射される。すなわち、光導波路1に入射した光は分岐側
光導波路3側へ伝搬する。
In FIG. 1A, when the liquid medium 5 is located in the liquid retaining portion 8 separated from the optical path portions 7 of the incident side optical waveguide 1 and the branch side optical waveguide 3, the vicinity of the optical path portion 7 has a low refractive index. It is occupied by a gaseous medium, and light is reflected at the interface between the incident side optical waveguide 1, the branch side optical waveguide 3 and the slit 4 as described above. That is, the light incident on the optical waveguide 1 propagates to the branch optical waveguide 3 side.

【0012】これに対して液留部8を図示しないヒータ
等で加熱すると、液体媒質5の一部は気化して泡を形成
し、加熱に伴う泡の圧力上昇の膨張力により、液体媒質
5がより圧力の低い光路部7側へと移動する。この移動
により光路部7付近は高屈折率の液体媒質5で占められ
るので、入射側光導波路1に入射した光は略直進し、分
岐側光導波路2へ伝搬する(同図(b))。
On the other hand, when the liquid distillation section 8 is heated by a heater (not shown) or the like, a part of the liquid medium 5 is vaporized to form bubbles, and the expansion force of the pressure increase of the bubbles accompanying the heating causes the liquid medium 5 to expand. Moves to the side of the optical path section 7 where the pressure is lower. Due to this movement, the vicinity of the optical path portion 7 is occupied by the liquid medium 5 having a high refractive index, so that the light incident on the incident side optical waveguide 1 travels substantially straight and propagates to the branch side optical waveguide 2 (FIG. 2B).

【0013】これとは逆に光路部7付近を加熱すると液
体媒質5の気化と液化によって液体媒質5が移動する。
すなわち同図(a)に示す場合に、液留部8を加熱する
と液体媒質5は気化し、気体で占められていた光路部7
付近の圧力が上昇し、この圧力上昇と光路部7付近が液
留部8より低温であることにより、光路部7付近で液化
する。泡の発生、気化及び液化は同時に生じても液体媒
質5の移動は起こる。この方法は外部と遮断された微小
スリット内の微小液量の移動により動作するので、短時
間での光路の切替え、高信頼性の光スイッチが実現でき
る。
On the contrary, when the vicinity of the optical path portion 7 is heated, the liquid medium 5 moves due to vaporization and liquefaction of the liquid medium 5.
That is, in the case shown in FIG. 7A, when the liquid distillation section 8 is heated, the liquid medium 5 is vaporized, and the optical path section 7 occupied by the gas.
The pressure in the vicinity increases, and due to this increase in pressure and the temperature in the vicinity of the optical path portion 7 being lower than that of the liquid retaining portion 8, the liquid is liquefied in the vicinity of the optical path portion 7. The movement of the liquid medium 5 occurs even if bubbles are generated, vaporized, and liquefied at the same time. Since this method operates by moving the amount of minute liquid in the minute slit that is shielded from the outside, it is possible to switch the optical path in a short time and realize a highly reliable optical switch.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光路の
切替え操作の必要がない定常時に光路を安定に保持する
には、液体媒質の存在する場所と、気体媒質の存在する
場所とをそのまま保つ必要があり、外部からの振動や液
体の表面張力による移動を阻止するだけの保持力や温度
変化による気化や液化を制御するためのエネルギーを与
え続ける必要がある。このため、条件に合致する液体媒
質や気体媒質が制限される。また、液留部や光路部を所
定の温度範囲に保つための加熱エネルギーや冷却エネル
ギーを供給し続けなければならない。
However, in order to keep the optical path stable in a steady state where the operation of switching the optical path is not required, it is necessary to keep the place where the liquid medium exists and the place where the gas medium exists. Therefore, it is necessary to continue to provide a holding force sufficient to prevent movement due to external vibration or surface tension of the liquid and energy for controlling vaporization or liquefaction due to temperature change. For this reason, the liquid medium or gas medium that meets the conditions is limited. Further, it is necessary to continue supplying heating energy and cooling energy for keeping the liquid distillation section and the optical path section within a predetermined temperature range.

【0015】さらに、高屈折率媒質の種類、スリットへ
の移動方法、動作環境等によって光スイッチの性能、寸
法及びコストが左右される。
Further, the performance, size and cost of the optical switch depend on the type of high refractive index medium, the method of moving to the slit, the operating environment and the like.

【0016】一方、光スイッチは使用する目的によって
様々な性能、寸法及びコストが要求される。例えば、ス
リットから高屈折率媒体を移動させる方法は簡単で確実
であるが、移動に人手や別個に出入装置を要するだけで
なく時間がかかり、短時間でのスイッチの切り替えが要
求される場合には対応が困難である。また、スリットか
ら媒質を出入れすることは、媒質の汚損や変質の危険性
が増すおそれがある。このため、スリットを微小構造に
すると共に、外部とは遮断し、スリット内で高屈折率媒
質を光路部分に移動させて出入させる小型で動作時間が
短く、しかも高信頼性の光スイッチが考えられる。
On the other hand, the optical switch is required to have various performances, dimensions and costs depending on the purpose of use. For example, the method of moving the high-refractive index medium from the slit is simple and reliable, but it takes time as well as requiring a manual operation or a separate entrance / exit device for the movement, and it is necessary to switch the switch in a short time. Is difficult to deal with. In addition, when the medium is taken in and out from the slit, there is a risk that the medium may be polluted or deteriorated. For this reason, it is conceivable that a small-sized and short-operating time optical switch with a small structure that cuts off the outside from the outside and moves the high-refractive-index medium into and out of the optical path part inside the slit while having high reliability is provided. .

【0017】しかしながら、小スリット内で所定の光路
部に確実に高屈折率媒質を移動させたり、出入させたり
する方法が見当たらない。
However, there is no method for surely moving the high-refractive-index medium into or out of the predetermined optical path within the small slit.

【0018】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、小型で高性能かつ動作の確実な導波路型光スイッチ
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to solve the above problems and provide a compact waveguide type optical switch with high performance and reliable operation.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光導波路に分岐部を設け、分岐部の中央部
に光導波路と交差するようにスリットを設け、スリット
内に液体を移動させることによってスリット内の媒質の
光学的屈折率を変化させ、入射側光導波路から入射した
光を透過又は反射させて出射側の二つのいずれかの分岐
側光導波路へ切り替える切替え手段を設けた導波路型光
スイッチにおいて、外部と遮断したスリットと連通し所
定量の液体を収容する液留部と、液留部内に出入れ自在
に設けられた駆動固体と、駆動固体を液体内に出入れさ
せ液留部内の液体をスリット内に出入れさせることによ
って分岐側光導波路を切替える切替え手段とを備えたも
のである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a branch portion in an optical waveguide, a slit is provided in the center of the branch portion so as to intersect the optical waveguide, and a liquid is provided in the slit. The optical refractive index of the medium in the slit is changed by moving the slit, and the switching means is provided to switch the light incident from the incident side optical waveguide to either one of the two branch side optical waveguides on the emitting side. In a waveguide type optical switch, a liquid retention part that communicates with a slit that is shielded from the outside and stores a predetermined amount of liquid, a drive solid that is provided in the liquid retention part so that it can be freely taken in and out, and a drive solid is taken in and out of the liquid. And a switching means for switching the branch side optical waveguide by moving the liquid in the liquid reservoir into and out of the slit.

【0020】[0020]

【作用】上記構成によれば、液留部内の液体に駆動固体
が入ると、液留部内の液体がスリット内に移動してスリ
ット内が液体で満たされる。これにより入射側光導波路
と分岐側光導波路とが接続状態となり、入射側光導波路
に入射した光がスリットを透過して一方の分岐側光導波
路から出射する。液留部の液体から駆動固体が出ると、
スリット内を満たしていた液体がスリットから出て液留
部内に戻り、入射側光導波路と分岐側光導波路とが遮断
状態となり、入射側光導波路に入射した光がスリットで
反射され他方の分岐側光導波路から出射する。
According to the above construction, when the driving solid enters the liquid in the liquid reservoir, the liquid in the liquid reservoir moves into the slit and the slit is filled with the liquid. As a result, the incident-side optical waveguide and the branch-side optical waveguide are connected to each other, and the light incident on the incident-side optical waveguide passes through the slit and is emitted from one of the branch-side optical waveguides. When the driving solid comes out of the liquid in the liquid distillation section,
The liquid filling the slit exits from the slit and returns to the liquid retention part, the incident side optical waveguide and the branch side optical waveguide are cut off, and the light incident on the incident side optical waveguide is reflected by the slit and the other branch side. It is emitted from the optical waveguide.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0022】図1は本発明の導波路型光スイッチの一実
施例の側面断面図である。尚、上述した従来例と共通の
部材には共通の符号を用いた。
FIG. 1 is a side sectional view of an embodiment of the waveguide type optical switch of the present invention. In addition, the same code | symbol was used for the member common to the above-mentioned conventional example.

【0023】同図(a)において、4はスリットであ
り、入射側光導波路1、分岐側光導波路2、3の分岐部
の中央部に各光導波路1、2、3と交差するように設け
られている(図4参照)。スリット4の側壁には入射側
光導波路1、分岐側光導波路3の端面(光路部)が露出
している。尚、図には示されていないが、スリット4の
側面には光路部7に略対向して分岐側光導波路2の光路
部も露出している。
In FIG. 1A, reference numeral 4 is a slit, which is provided at the center of the branch portion of the incident side optical waveguide 1 and the branch side optical waveguides 2 and 3 so as to intersect the optical waveguides 1, 2 and 3. (See FIG. 4). End faces (optical path portions) of the incident side optical waveguide 1 and the branch side optical waveguide 3 are exposed on the side wall of the slit 4. Although not shown in the drawing, the optical path portion of the branch side optical waveguide 2 is also exposed on the side surface of the slit 4 so as to substantially face the optical path portion 7.

【0024】10は液留部であり、その形状はZ軸を中
心とする円筒形状となっている。液留部10の側面(図
の左側)の中央部はスリット4の側面で連通している。
液留部10内には例えば永久磁石からなる駆動固体11
がZ軸方向(上下方向)に移動可能に収容されており、
かつ、スリット4及び液留部10は外部と遮断されてい
る。
Reference numeral 10 designates a liquid distilling portion, which has a cylindrical shape centered on the Z axis. The central portion of the side surface (left side in the figure) of the liquid reservoir 10 communicates with the side surface of the slit 4.
A drive solid 11 composed of, for example, a permanent magnet is provided in the liquid distillation section 10.
Is housed so as to be movable in the Z-axis direction (vertical direction),
Moreover, the slit 4 and the liquid reservoir 10 are shielded from the outside.

【0025】スリット4及び液留部10が内部に形成さ
れた被覆層12の外部(図では上部)には、切替え手段
としての切替え用磁石13が、駆動固体11上に位置す
ると共に磁力が及ぼし合うように設けられている。切替
え用磁石13はその極性を切替えることが可能となって
いる。
A switching magnet 13 as a switching means is located on the driving solid 11 and a magnetic force acts on the outside (the upper side in the figure) of the coating layer 12 in which the slit 4 and the liquid retaining portion 10 are formed. It is provided to fit. The polarity of the switching magnet 13 can be switched.

【0026】液留部10の底部には高屈折率を有する液
体媒質5が所定量だけ収容されており、駆動固体11が
切替え用磁石13に吸引されているときは、その液面の
位置はスリット4の底辺の位置と略同位置となってい
る。液留部10内及びスリット4内には低屈折率を有す
る気体媒質(乾燥空気と液体の蒸発ガス)6が充填され
ている。
A predetermined amount of the liquid medium 5 having a high refractive index is accommodated in the bottom of the liquid retaining portion 10, and when the driving solid 11 is attracted to the switching magnet 13, the position of the liquid surface is The position is substantially the same as the position of the bottom of the slit 4. A gas medium (dry air and liquid evaporation gas) 6 having a low refractive index is filled in the liquid distillation section 10 and the slit 4.

【0027】次に実施例の作用を述べる。Next, the operation of the embodiment will be described.

【0028】図1(a)に示すように切替え用磁石13
の下側の極性(図ではN極)と駆動固体11の上側の極
性(図ではS極)とが互いに異なっているときは、駆動
固体11が切替え用磁石13に吸引されて、液留部10
の上方に移動して液留部10の液体媒質5から出た状態
で保持されるので、液留部10内の液体媒質5は液留部
10の底部に収容されたままとなり、スリット4内は気
体媒質6で充満されている。このため入射側光導波路1
に入射された光はスリット4で反射され、分岐側光導波
路3から出射する(図3(b)参照)。
As shown in FIG. 1A, the switching magnet 13
When the lower polarity (N pole in the figure) and the upper polarity (S pole in the figure) of the driving solid 11 are different from each other, the driving solid 11 is attracted to the switching magnet 13 and the liquid retention part 10
The liquid medium 5 in the liquid distilling portion 10 remains stored in the bottom portion of the liquid distilling portion 10 and is retained in the slit 4 because the liquid medium 5 in the liquid distilling portion 10 is held in a state of being discharged from the liquid medium 5 in the liquid distilling portion 10. Is filled with a gas medium 6. Therefore, the incident side optical waveguide 1
The light incident on is reflected by the slit 4 and is emitted from the branch side optical waveguide 3 (see FIG. 3B).

【0029】これに対して、切替え用磁石13の下側の
極性(図ではS極)と駆動固体11の上側の極性(図で
はS極)とが等しいときは、駆動固体11と切替え用磁
石13とが互いに反発し合って駆動固体11が液留部1
0の下方に移動して液体媒質5内に入るので、液留部1
0内の液体媒質5が排出されて(押し上げられて)スリ
ット4内に移動し、スリット4がこの液体媒質5で満た
される。そのため入射側光導波路1と分岐側光導波路2
との間が液体媒質5で接続されるため、入射側光導波路
1に入射された光がスリット4を透過して分岐側光導波
路2から出射する。
On the other hand, when the lower polarity of the switching magnet 13 (S pole in the figure) and the upper polarity of the driving solid 11 (S pole in the drawing) are equal, the driving solid 11 and the switching magnet are the same. 13 repels each other, and the driving solid 11 moves to the liquid retention section 1
Since it moves below 0 and enters the liquid medium 5,
The liquid medium 5 in 0 is discharged (pushed up) and moves into the slit 4, and the slit 4 is filled with the liquid medium 5. Therefore, the incident side optical waveguide 1 and the branch side optical waveguide 2
And the liquid medium 5 are connected to each other, the light incident on the incident side optical waveguide 1 passes through the slit 4 and is emitted from the branch side optical waveguide 2.

【0030】従って切替え用磁石13の極性を反転する
ことにより、入射側光導波路1内に入射された光の光路
が切替えられるのである。しかも切り替え用磁石13は
外部からエネルギーを補給することなく、光路の反射・
透過状態を保持することができる。
Therefore, by reversing the polarity of the switching magnet 13, the optical path of the light incident on the incident side optical waveguide 1 is switched. Moreover, the switching magnet 13 does not replenish the energy from the outside and reflects the optical path.
The transparent state can be maintained.

【0031】次に具体的な数値を挙げて説明するが、こ
の数値により限定されるものではない。
Next, specific numerical values will be described, but the present invention is not limited to these numerical values.

【0032】図1に示すようにスリット4の紙面に垂直
な方向の長さ(スリット幅)が約5μm、液留部10の
直径が約50μm、駆動固体11の直径が約46μm、
液体媒質5の体積が約20、000μm3 (以下体積の
単位はμm3 )、駆動固体11の体積が約50、000
であるとき、この駆動固体11を液留部10の下方に移
動させることにより排出された液体媒質5のうち約1
0、000がスリット4内に移動する。このとき入射側
光導波路1と分岐側光導波路2とが光結合している。残
りの約10、000は、駆動固体11の周囲と液留部1
0の内壁との間の空間約9、000とその上方の空間へ
移動する。
As shown in FIG. 1, the length of the slit 4 in the direction perpendicular to the paper surface (slit width) is about 5 μm, the diameter of the liquid reservoir 10 is about 50 μm, and the diameter of the driving solid 11 is about 46 μm.
Volume of approximately 20,000 3 of the liquid medium 5 (hereinafter volume unit [mu] m 3), the volume of driving the solid-state 11 of about 50,000
Is about 1% of the liquid medium 5 discharged by moving the driving solid 11 below the liquid distillation section 10.
000 moves into the slit 4. At this time, the incident side optical waveguide 1 and the branch side optical waveguide 2 are optically coupled. The remaining about 10,000 is around the driving solid 11 and the liquid reservoir 1.
The space between the inner wall of 0 and the space above it is 9,000.

【0033】切替え用磁石13の極性を反転して駆動固
体11を上方に移動させることにより液体媒質5が液留
部10に流下して戻り、スリット4内は気体媒質6で占
められることになる。このとき入射側光導波路1と分岐
側光導波路3とが光結合している。
By reversing the polarity of the switching magnet 13 and moving the driving solid 11 upward, the liquid medium 5 flows down and returns to the liquid retaining section 10, and the inside of the slit 4 is occupied by the gas medium 6. . At this time, the incident side optical waveguide 1 and the branch side optical waveguide 3 are optically coupled.

【0034】尚、上述した実施例では切替え用磁石13
の極性を反転することにより駆動固体11を移動させて
いるが、これに限定されるものではなく、切替え用磁石
13を駆動固体11側に接近したり離隔したり、切替え
用磁石13と駆動固体11との間の磁界を遮蔽したりす
ることによる駆動固体11の重力落下を利用してもよ
い。或いは切替え用磁石13の代わりに磁性体を使用
し、駆動固体11の磁力によって吸引させてもよい。ま
た、駆動固体11を磁性体とし、切替え用磁石13の接
近や離隔、磁界の遮断により上下方向に移動させるよう
にしてもよい。さらに、本実施例では切替え用磁石が液
留部10の上側に設けられているが、これに限定される
ものではなく、液留部10の下側或いは上下両方に設け
てもよい。さらに切替え用磁石13或いは駆動固体11
の極性の反転や移動等は(電磁石の)電流の断続、電流
の方向の切替え、機械的な回転、移動等によって行って
もよい。
In the above embodiment, the switching magnet 13 is used.
The driving solid 11 is moved by reversing the polarity of the switching magnet 13. However, the present invention is not limited to this, and the switching magnet 13 is moved toward and away from the driving solid 11 side, and the switching magnet 13 and the driving solid are moved. Alternatively, the gravitational fall of the driving solid body 11 due to the shielding of the magnetic field between the driving solid body 11 and the like may be used. Alternatively, a magnetic material may be used instead of the switching magnet 13 and the magnetic force of the driving solid 11 may be used for attraction. Alternatively, the driving solid 11 may be a magnetic body, and the switching magnet 13 may be moved in the vertical direction by approaching or separating and switching off the magnetic field. Further, although the switching magnet is provided on the upper side of the liquid retaining section 10 in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and it may be provided on the lower side or both upper and lower sides of the liquid retaining section 10. Further, the switching magnet 13 or the drive solid 11
The polarity may be reversed, moved, or the like by interrupting the current (of the electromagnet), switching the direction of the current, mechanically rotating, moving, or the like.

【0035】また、図1において液留部10の深さ10
μmを、仮に5μmとすると、駆動固体11を液体媒質
5中に移動しても液面はスリットの20μmの内、約1
0μm分までしか上昇せず、光路部7が十分液体媒質5
下に没するようにすることができず、光路切替えの動作
が不確実となる。同様に駆動固体11の体積が小さいと
液体媒質5の液面の位置が十分変化しない。従ってスリ
ット4において、光路部7が液体媒質5下に確実に没す
るか或いは、排除されるように液留部10及びスリット
4の容積や駆動固体11の体積を所定の範囲にする必要
がある。例えば、図1においてスリット4、液留部10
とその上方で駆動固体11が移動する空間及び駆動固体
11の断面積をそれぞれSs、Sl、Sk、液体のある
液留部10の深さをdlとすると、安定したスイッチ切
替えに必要な液面の変化量Hは数1を満たすように設定
する必要がある。
Further, in FIG. 1, the depth 10 of the liquid retaining portion 10 is
Assuming that μm is 5 μm, even if the driving solid 11 is moved into the liquid medium 5, the liquid level is about 1 out of 20 μm of the slit.
The optical path section 7 rises only up to 0 μm and the liquid medium 5
Since it cannot be made to sink below, the operation of switching the optical path becomes uncertain. Similarly, when the volume of the driving solid 11 is small, the position of the liquid surface of the liquid medium 5 does not change sufficiently. Therefore, in the slit 4, it is necessary to set the volumes of the liquid retention part 10 and the slit 4 and the volume of the driving solid 11 within a predetermined range so that the optical path part 7 is surely submerged in the liquid medium 5 or excluded. . For example, in FIG. 1, the slit 4 and the liquid reservoir 10
And the space above which the driving solid 11 moves and the cross-sectional areas of the driving solid 11 are Ss, Sl, Sk, and the depth of the liquid retaining portion 10 with liquid is dl, the liquid level required for stable switch switching. It is necessary to set the variation amount H of the above so as to satisfy the expression 1.

【0036】[0036]

【数1】 H<dl・Sk/(Ss+Sl−Sk) ところで、図1に示した導波路型光スイッチを試作し動
作特性を検証したところ、外部からの磁力の有無により
十分機能を発揮した。しかし、光スイッチの使用目的に
よっては、より短時間の切替え時間が要求される場合が
ある。光スイッチの動作時間を短縮するには、駆動固体
11に作用する磁力を強くし、駆動力を強めてその移動
速度を速めると共に、液体媒質5の液留部10とスリッ
ト4との間の出入りをスムーズにして、スリット4内の
液体媒質5の有無の切替えを短時間に行う必要がある。
## EQU00001 ## H <dl.Sk/ (Ss + Sl-Sk) By the way, when the waveguide type optical switch shown in FIG. 1 was prototyped and the operation characteristics were verified, the function was sufficiently exhibited depending on the presence or absence of a magnetic force from the outside. However, a shorter switching time may be required depending on the purpose of use of the optical switch. In order to shorten the operation time of the optical switch, the magnetic force acting on the driving solid 11 is strengthened, the driving force is strengthened to increase the moving speed thereof, and at the same time, the liquid medium 5 is moved between the liquid retaining portion 10 and the slit 4. It is necessary to make the above smooth and switch the presence or absence of the liquid medium 5 in the slit 4 in a short time.

【0037】図2(a)は本発明の他の実施例の導波路
型光スイッチのスリット及び液留部の平面図を示し、図
2(b)はそのA−A線断面図を示す。尚、説明を簡単
にするため駆動固体や切り替え用磁石は省略されてい
る。
FIG. 2A is a plan view of a slit and a liquid retaining portion of a waveguide type optical switch according to another embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA. The drive solid and the switching magnet are omitted for the sake of simplicity.

【0038】図2(a)に示すように液留部10aとス
リット4aとの連通部において、スリット4aから液留
部10aに向かってそのスリット幅Wsが連続的に広く
なるように形成されており、これによりスリット4aと
液留部10aとの間の液体媒質5の移動が短時間に行う
ことができる。
As shown in FIG. 2 (a), the slit width Ws is continuously increased from the slit 4a toward the liquid storage portion 10a at the communicating portion between the liquid storage portion 10a and the slit 4a. Therefore, the liquid medium 5 can be moved between the slit 4a and the liquid reservoir 10a in a short time.

【0039】また、図2(b)に示すようにスリット4
aの深さ方向の長さHsが連続的に広くなるように形成
することによりスリット4aの下部において液体媒質5
が移動しやすくなると共に、液体媒質5の移動に伴うス
リット4aの上方の気体媒質6も移動しやすくなり、ス
リット4aの上方での液体媒質5中への気体媒質6の残
留(泡の発生)が防止される。
Further, as shown in FIG. 2B, the slit 4
Since the length Hs of a in the depth direction is continuously widened, the liquid medium 5 is formed below the slit 4a.
Becomes easier to move, and the gas medium 6 above the slit 4a becomes easier to move as the liquid medium 5 moves, and the gas medium 6 remains in the liquid medium 5 above the slit 4a (generation of bubbles). Is prevented.

【0040】尚、本実施例では駆動固体が完全に液面よ
り上にある場合と、完全に液中に埋没した場合とを例示
したが、これに限定されるものではなく、駆動固体の一
部が液体媒質中に出入りすることにより光スイッチが機
能してもよい。あるいは液体媒質や気体媒質に対する駆
動固体の比重の大小に関わらず機能してもよく、さらに
駆動固体移動時に液留部の上方、或いは底部に衝突する
ことによる破損を防止するため駆動固体の上部や下部に
衝撃吸収材を設けるようにしてもよいことはいうまでも
ない。
In this embodiment, the case where the driving solid is completely above the liquid surface and the case where the driving solid is completely submerged in the liquid have been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and one The optical switch may function by moving parts in and out of the liquid medium. Alternatively, it may function regardless of the size of the specific gravity of the driving solid with respect to the liquid medium or the gas medium, and further, in order to prevent damage due to collision with the upper part or the bottom of the liquid retention part when the driving solid moves, the upper part of the driving solid or It goes without saying that a shock absorbing material may be provided in the lower part.

【0041】さらに駆動固体の一部が液体表面から突出
して浮遊するように駆動固体の等価な比重を選定するこ
とにより、駆動固体を磁力の上方向力、下方力及び磁力
無しの3状態の位置に移動保持することが可能となるの
で、これによる3段階の液面変更により導波路からの光
を略1/2ずつ導波路へ分割伝搬すること、或いは光導
波路とは別の他のもう1組の光導波路の切替えを行うこ
とができる。
Further, by selecting an equivalent specific gravity of the driving solid so that a part of the driving solid projects and floats from the liquid surface, the driving solid is moved to the three-state position of the upward force, downward force and no magnetic force. Since it is possible to move and hold the light, it is possible to divide and propagate the light from the waveguide by approximately ½ to the waveguide by changing the liquid level in three steps, or another one different from the optical waveguide. Switching of the optical waveguides in the set can be performed.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0043】エネルギー補給の不要な磁力によって駆動
固体を液留部内に出し入れすることにより、液留部内の
液体がスリット内に移動したり、スリット内から排出さ
れるので、小型で高性能かつ動作の確実な導波路型光ス
イッチを実現することができる。
Since the liquid in the liquid collecting part is moved into the slit or is discharged from the slit by moving the driven solid into and out of the liquid collecting part by the magnetic force which does not require energy supply, the small size and high performance and operation can be achieved. It is possible to realize a reliable waveguide type optical switch.

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

【図1】本発明の導波路型光スイッチの一実施例の側面
断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view of an embodiment of a waveguide type optical switch of the present invention.

【図2】(a)は本発明の他の実施例の導波路型光スイ
ッチのスリット及び液留部の平面図を示し、(b)はそ
のA−A線断面図を示す。
FIG. 2A is a plan view of a slit and a liquid retention portion of a waveguide type optical switch according to another embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA.

【図3】従来の導波路型光スイッチの概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a conventional waveguide type optical switch.

【図4】一般の導波路型光スイッチの動作を説明するた
めの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an operation of a general waveguide type optical switch.

【図5】図3に示した導波路型光スイッチのスリットの
模式断面図である。
5 is a schematic cross-sectional view of slits of the waveguide type optical switch shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入射側光導波路 2、3 分岐側光導波路 4 スリット 5 液体(液体媒質) 10 液留部 11 駆動固体 13 切替え手段(切替え用磁石) 1 Input Side Optical Waveguide 2, 3 Branch Side Optical Waveguide 4 Slit 5 Liquid (Liquid Medium) 10 Liquid Distillation Section 11 Drive Solid 13 Switching Means (Switching Magnet)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光導波路に分岐部を設け、該分岐部の中
央部に前記光導波路と交差するようにスリットを設け、
該スリット内に液体を移動させることによって前記スリ
ット内の媒質の光学的屈折率を変化させ、入射側光導波
路から入射した光を透過又は反射させて出射側の二つの
いずれかの分岐側光導波路へ切り替える切替え手段を設
けた導波路型光スイッチにおいて、外部と遮断したスリ
ットと連通し所定量の液体を収容する液留部と、前記液
留部内に出入れ自在に設けられた駆動固体と、前記駆動
固体を前記液体内に出入れさせ前記液留部内の液体を前
記スリット内に出入れさせることによって分岐側光導波
路を切替える切替え手段とを備えたことを特徴とする導
波路型光スイッチ。
1. An optical waveguide is provided with a branch portion, and a slit is provided in a central portion of the branch portion so as to intersect with the optical waveguide,
By moving the liquid in the slit, the optical refractive index of the medium in the slit is changed, and the light incident from the incident side optical waveguide is transmitted or reflected, and either one of the two branch side optical waveguides on the exit side is provided. In the waveguide type optical switch provided with a switching means for switching to, a liquid retention part that stores a predetermined amount of liquid in communication with a slit that is shielded from the outside, and a drive solid that is provided in the liquid retention part so as to be freely inserted and removed, A waveguide type optical switch, comprising: switching means for switching the branch side optical waveguide by moving the driven solid into and out of the liquid and moving the liquid in the liquid reservoir into and out of the slit.
【請求項2】 前記駆動固体の少なくとも一部が磁性体
で構成され、該駆動固体が外部からの磁力により駆動
し、該スリット内に出入れされた液体を保持することを
特徴とする請求項1に記載の導波路型光スイッチ。
2. The driving solid is at least partly composed of a magnetic material, and the driving solid is driven by a magnetic force from the outside to hold the liquid put in and out of the slit. 1. The waveguide type optical switch described in 1.
【請求項3】 前記駆動固体を前記液体中に出入させる
ことにより前記スリット内に移動する液体の量がスリッ
トにおける入射側導波路からの光の光路を遮る量となる
よう、液留部及び駆動固体の体積を前記スリットの容積
より大きくしたことを特徴とする請求項1又は請求項2
に記載の導波路型光スイッチ。
3. A liquid retention part and a drive part so that the amount of the liquid that moves into the slit by moving the driven solid into and out of the liquid becomes an amount that blocks the optical path of the light from the incident side waveguide in the slit. The volume of the solid is made larger than the volume of the slit.
The waveguide type optical switch described in.
【請求項4】 前記液体の移動が容易となるよう、前記
スリット或いはそのスリットと前記液留部との連通部に
おいて前記スリットから前記液留部に向かう連通部の断
面積を滑らかに広げたことを特徴とする請求項1又は請
求項2に記載の導波路型光スイッチ。
4. The cross-sectional area of the communicating portion extending from the slit to the liquid retaining portion is smoothly expanded in the slit or the communicating portion between the slit and the liquid retaining portion so that the liquid can be easily moved. The waveguide type optical switch according to claim 1 or 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001201701A (en) * 1999-12-22 2001-07-27 Agilent Technol Inc Optical switch

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