JPS58130320A - 光導波路中を運ばれる光の光学制御装置 - Google Patents

光導波路中を運ばれる光の光学制御装置

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JPS58130320A
JPS58130320A JP57169438A JP16943882A JPS58130320A JP S58130320 A JPS58130320 A JP S58130320A JP 57169438 A JP57169438 A JP 57169438A JP 16943882 A JP16943882 A JP 16943882A JP S58130320 A JPS58130320 A JP S58130320A
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control device
medium
optical
gap
switch
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フランツ・アウラツヒア−
ヘルマン・ビユルク
ル−ドルフ・カイル
ミヒアエル・シユトツクマン
カスパ−ル・ワインガント
カ−ルハインツ・ツアイトラ−
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光導波路中を伝送される光を光学的に制御す
る装置例えば光開閉器に関する。
ガラスファイバを使用する光通信技術においては光フア
イバ多重開閉器が亀視される。従来は主と１．て入力側
のファイバを曲げて２本の出力ファイバの一方と光接触
させる機械的のファイでくスイッチが開発された。この
ようなファイバの製作は多くの場合困難であり、簡単に
一つの開閉器列に集積することができない。史にファイ
バに加わる機械的の負担も不利である。
この発明の目的は光縛波路の機械的の負担が避けられ広
範囲にプレーナ技術によって作ることのできる光割御痰
麹特に光開閉器を提供することである。
この目的は特許請求の範囲ｉ１項に特徴として挙げた構
成とすることによって達成される。
この発明の光制御装置の媒体は機械的、電気的又は電気
的の力によって動かされる液体を使用するのか有利であ
る。又この媒体は光ビームの径路内（（発生させ、消去
させることができる吸収性又は反射性の物質とするのも
有利であるが、光伝送性能を電気的、電気的又は熱的に
制御することができる媒質としてビーム径路内１（置く
ことも有利である。これらの制御方式は原則として高速
制御特に高速切換制御が可能であり開閉器には特に適し
ている。従ってこの発明の生麺部分はこの種の開閉器の
構造構成に向けられ、制御方式としてはＬ記の３種類が
総て採用される。この発明による開閉器の構造上の特徴
は請求範囲の各項に示されている。
この発明による開閉器においては光ファイバを機械的に
曲げる必要はなく、開閉器の寿命が陵械的のファイバス
イッチに比べて著しく延長される。
別の重装な利点はプレーナ技術による製造が可能となる
ことである。そのため工程を複雑にすることなく多数の
開閉器を同時に一つの開閉器々１」としてまとめること
ができる。
図面に示した多数の実施例についてこの発明を艷に詳細
に説明する。
第１図、第２図に示した投入遮断開閉器においては基板
３の！４４溝に収められ同軸的に整列するカラスファイ
バ１および２がその端面１１と１２を向い合わせ、その
間に−がＩＯ乃至１００μｍの狭い結合間隙１３を保つ
。結合間隙１３を形成する両方の端面１１と１２は共通
のファイノく軸ム′に垂直に広がっている。ｍ４＃ｓは
例えばプレーナ技術に暴き異方性エツチングその他の方
法でンリコン結晶板に作ることができる。可動的の開閉
エレメントは強く光を吸収する液体１４を含み、この）
１１．体はファイバｌと２との間の結合間隙１３内に選
択的に入れたり取り出したりすることができる。
第１図に示した接続状態では液体１４が結合間１１ｔａ
内になくファイバｌと２は光結合されている。従って開
閉器は閉結状態である。
第２図の接続状態では液体１４がファイ／ｌ。
２間の結合間隙内に移され、ファイノく１と２の間の光
結合が切断されている。開閉器ｉｄ開放状態にある。
第３図と第４図に示した切換開閉器でも第１図。
第２図の開閉器と同じく基板３０匍ｓ溝に同軸的にファ
イバ１′と７が収められ曵端面１１’と１２′を向い合
せてその間に例えばｌＯ乃至１００μｍの間隙１３’を
保って連結されている。ただし第１図、第２図のものと
異なり端面１１’と１２’は共通ファイバ軸Ａ′に対し
て４５°の角度で畑斜している。
更に結合間隙１３′の近くに軸Ａ＃に垂直に１！Ｌ：か
ｎた別のガラスファイバ３′の一端が終り、ファイノ＜
１１の端面１１’で反射した光がファイツク３′に入射
するように耐重されている。可動開閉エレメントは選択
的に間隙１３’内に移し、それから取り出すことができ
る、できるだけ透明な液体１４を含む。
第３図に示した接続状態においては町ｗＪ准体１４が間
隙１３’内になくファイノ＋ｌ／と２′の間は光結合さ
れていないが、ファイノ（１′とファイノく３′の間に
は光結合が作られファイノ（１′内計端而１１’まで導
かれた光はガラス・空気間の屈折率の飛躍に基きファイ
バ３′に向って反射され４ＩＮＬＪ３１’を通して入射
する。
第４図に示した状態では液体１４が間隙１　Ｂ’内に移
され、ファイバ間隙１３’の屈折率はファイバｌ′と２
ｖ）＠折率にほぼ等しく端面１１’において全反射が生
じないからファイバ１′と２′が光結合される。従って
この状態ではファイバ３′に元が入射゛することなく、
光はほとんど無損失でファイバ１′力・ら２′に伝えら
れる。
上記の二種類のスイッチでは液体が結合間隙に運ひ込ま
れ又そこから運び去られるようになっているが、その代
りに屈折率又は吸収等の光特性を異にし互に混合しない
２種翔の液体を使用することも可能である。このような
液体としては水銀と硫酸の組合せが有利である。結合間
隙内の水銀と硫酸の境界面は電圧印加によって移動させ
ることができる。謝に一方の液体に強く吸収あるいは散
乱する粒子例えば蝿化ＴｊＪ−能の粒子を浮遊させこれ
をｕｉ場の作用で動かすことも可能である。
ファイバ間の間ｌ！Ｊが常に液体で為たされている実施
形態は、ファイバの端面で不純物が乾燥付着することが
なく、切換えに際して大きな毛管力に打勝つ必要がない
ため有利である。
液体は電気的、−気的又は機械的の力によって結合間隙
内（て移すことができる。導電性のｌぽ体を使用し磁場
内で電流を流して力を作用させるが、電圧を印加して表
面張力の変化によって力を作用させることは・持に効果
的である。こｆ′Ｌは例えば水銀と硫酸の組合せに対し
７て実施される。この外にも圧力又は熱膨張によって液
滴の運動を起させることも可能である。数体の容積は極
めて小さくすることができるから合理的なスイッチング
時間の達成もＥ］能である。
第５ａ図と第５ｂ図は第１図、嬉２図に示した投入遮断
スイッチを多数一つの基板上に配置した実施例の側面図
と断面図である。こめ開閉器の液体は静電力によって動
く。第５ａ；ｂ図の実画（り１４は例えば次のようにし
て作らｎる。シリコン結晶の小板の表向に異方性エツチ
ングに１よって作った並列匍導溝にガラスファイバ金入
れ蓋をかぶせて基板と蓋を接着し、その際接着剤又はキ
ットが蓋と基板の間の空所を完全に埋めるようにする。
このよってして作られた並列ファイバを備えたブロック
をファイバ軸に垂直如切断してそれぞれファイバ（１，
２）を持つ二つのブロック片１０．２０とする。ブロッ
ク片の切断向は少くともファイバ端面を含む部分を光学
系に適した光学表面とする。
処理された切断面例えばブロック片２ｏの切断向には各
ファイバ２に対して電極２０１をとりつける。このｗｂ
は総てのファイバ２に共通のものとしてもよいもので切
断面の全体を餉い光透過性である。ブロック片ｌｏの処
理された切断面にはファイバ、１Ωそれぞれて対して一
つの電極対をと９つける。各電極対は上方電極１０１と
それから隔離された下方電極１０１’から成る。
電極をと９つけたブロック片１０と２０はそれらのファ
イバｌと２が互に整列し透明電極を備えた切断面との間
に狭い間＠を残す＼ように基板３−ＬＫ固定する。
外部接続端子から電極までの接続線は条専体の形とし、
ブロック片を基板３上にと９つける前にブロック片の側
面にとりつけることができる。この接続線は第５ａ図、
第５ｂ図にＩ（Ｊ２，１０２’として示されている。
ブロック片ｌＯと２０の間の間隙には対向するファイバ
端面の間に互に異る誘電体を含む２種類の液体から成る
ｗｍｔ４が電がれる。この２檀類の液体の一方は透明で
あり他方は不透明である。
谷敢滴対１４を垂直方向に動かすためブロック片ｌＯの
上方の電極ｌｏｌ又は下方の電極１０１’とブロック片
２ｏの電極２０１の間に電圧Ｕを加える。電圧Ｕが上方
電極１０１と電極２０１の間に加えられると液間対は一
方の向きに動き、電圧Ｕが下方電極１０１′と電極２０
１の間に０口えられると液滴対は逆の向きに動く。これ
によって遣明凋あるいは不透明部を選択的に対向するフ
ァイバｌと２の端面の間に置くことができる。
Ａ５ａ図、第５ｂ図の実施例ではブロック片２０の電極
２０１は例えば接地され％電圧Ｕは切換器ｓｉによって
選択的に導１１０２’を通して下方の電極１０１′に、
あるいは導線１０２を通してＬ方の電極１０１に加えら
れる。
敦＠かｍノ簾内で静電力によって動がされる実施例にお
いては、（”Ｊ等かの方法によって間隙内に静電場を作
る手段が重要である。第５ａ図、第５ｂ１図の場合この
静電場はコンデンサとして作用する電極の間に電圧を加
えることによって作られる。
電極が均等な電場を作るような形状になっていると、、
電場Ｅは印加電圧をＵ、電極間隔をａとしてＥ　＝、　
Ｕ／ａで与えられ、液滴に作用する単位表面積当りの力
Ｆ／Ａは Ｆ／Ａ−）εｏ　（’ｒ　−１）　Ｕ２／ａ２（ε０：
真空誘′屯率、εｒ　：赦の比４電率、Ａ：欧滴の表面
積） で与えられる。
第８図、第４図の切換スイッチを多数共通基板上に配置
した切換装置の側面図を第６図に示す。
この製麹の切換エレメントは第５ａ図、第５ｂ図のもの
と同様な構成であり、スイッチ液体は静電力によって動
かされる。この実施例はＫ５Ｂ図、第５ｂ図のものと同
様な方法で製作される。着板には多数のファイバ、３′
が平行して設けられ、その　　、ファイバ３′のそれぞ
れが基板の平行瘤尋購に入ｎら九てい、るファイバの一
本に対応するようＫ１１ｉｔ＆を基板上に置く１．この
蓋板も第５ａ図、第５ｂ図の実施例に使用されているブ
ロック片と同じ様シてして作ることができる。ファイバ
の終端を含むブロック側面は研＃等の方法によって光学
面Ｖζ仕にげる。
ブロックφ仕上げ面を基板の情導碑に入れられたファイ
バに対して正しい位置にのせて基板と接着させた後、こ
のようにして作られたブロックを分岐ファイバ３′の近
くで基板のファイバの！紬１（対して４５°の傾角で切
断してファイバ１′と分岐ファイバ３′を含むブロック
片１１７’とファイバ２′を含むブロック片２０′に分
割する。切断面は光学面に仕りげる。仕上げられた切断
面には第５ａ図、第５ｂ図の場合と同様に電極４υ１あ
るいは上部電極３０１と下部型＠１３０１’から成る電
極対をとりつけ、必要かあれば一方のブロック片又は両
ブロック片の側面に金属条帯３０２，３０２’を接続寺
腺として設ける。
このようにして作られたブロック片はそれらに含′まれ
るファイバＩ　／、　　２ｐが互に整列し対向する切断
面の間に狭い間隙が保たれるように基板３に固定する。
このＩ’ｄ’ｌ騰には不透明で非導電性の液滴と透明で
非導電性の額部が上下に境を接して組合されている故ｌ
同対１４が入れられる。上部電極３１Ｊｌと電伜４　（
ｌ　１の間又は下部電極；３υｌ′と電極４（Ｊｌの間
に電圧を加えることにより不透明液部と透明、灰１闇の
何れかを選択的に対向ファイバ１′と２′の間Ｃて柊丁
ことかできる。そのためには電極４１Ｊ　ｌ　’ｉ接地
し、切戻スイッチｓ１＋によって電圧Ｕを選択的に４＃
想：（０２を刺して土都電惨３０１に導くか４１Ｍ３０
２’を通して下部電極３０１′に導く。
第７図には第５ａ図、第５ｂ図による投入遮断開閉エレ
メントの第５ｂ図に対応する断面を示す。
ただしこの実施例は電極構造が異なり、その間隙にはフ
ァイバｌのそれぞれに刈してただ一つの液滴１４が配鵬
されている。電極は間隙の一方の血だけに設けられる。
電極は不均等なｈ電場が作られるように構成され接続さ
れ、最僅電場区域に液滴が引き寄せられる。
特に第７図の実施例では電極がファイバの上方に設けら
れた上部電極５１とファイバの）方に並べて設けられた
電極５２と５３から成る電極対から構成される。電極５
２と５３はそれぞれ一つのファイバ１に′ＦｙＴ＠する
。
上部電極５１は各ファイバｌに対してＥに向って縮小す
る三角形の害５０１をファイバｌの上方に備えている。
各電極対の互に隔離された電極５２と５３は上方と下方
に向って薄くなる形に作られている。
亀Ｓ５１．５２および５３は電圧υが選択的にＦ都？！
砥５Ｉと下部重積対の一方の′電極５３の間あるいは箱
棒対の電ＷＬ５２と５３の間に加えられるように接続さ
れる。この切換えは例えば二つのり］′（結合された単
独スイッチで構成された二車開閉器Ｓ、ＳＫよって行ｙ
ｈれる。いずれの接続状態（でふ・いても両極間には不
均等靜鶏′場か作られ、一つの接続状態では最強電場区
域かファイバＩの上方ｒｔｃあり、他の接続状態でねそ
の下方にある。ファイバ１の区域に島かれた准γ同１４
父は対応する赦崗対はこのｉ＆強電場区域従って上方又
は下方に向って選択的に動かされる、。
第５ａ図から第７図までの実施例では種々の箪ト１１に
′電圧を切侯えることによって数個の移動が行なわｎて
いるが、第８ａ、　　ｂ、　　ｃ図には液滴の移動に卿
亀力の外毛管力も利用される実施例か示されている。こ
の実施例ではファイバ１′が基板１０′＃Ｏｖｙ杉、・
みに入ｎられ蓋板２０″で後わｎる。谷ファイバは結合
間隙１３’によって二つの部分に分割される。このｔｉ
ｊ隙を含ｒｒ区域では蓋稀２０′にファイバに向って開
かれた空室２０１−が作られている。各Ｖ形溝には溝の
両方の側壁にとりつけられた電極５２′と５３′が設け
られ、その上にファイバ１″′が乗せられている。各Ｔ
ｈ極対の嘔悼５２′と５３′はファイバ軸に対して４５
°＃４斜した納会１’ｓｉ　１！３１３′の近傍に電電
間の間隔の最短例所があるような形状に作られている。
型棒は一例と１．てＶ再の底に尖端を向けた三角形に近
い形とすることができる。電４１？５２’と５３′の間
に電圧Ｕを印加することにより不均等な静電場が作られ
、その最強電場個次は電極の間に生ずる。この個所は又
ファイバ１′の下方にあって？ｌＺ崗１４はここに引き
奇ぜら几ファイバとＶＳの底の間に形成された室内に果
められる。電圧が取り去られ静電場か消滅するとファイ
バの下に集められた敵は毛管力によって軸合間隙に引き
上げられ、一部はその上にめる仝￥２０１＃に進入する
。
静柘′力は〕Φ常毛青力に比べて小さいから、ファイバ
は表面処理によって付着力を低下させるか、誘電率と光
学特性を異にし互に混合することのない２補数の・液体
の組合せを使用する必授がある。
第８’ａ図と８８ｃ図においては静電場によって絆３合
商Ｉ植Ｌ　３’から引き出され１司隙の下に集められた
液体が１１′として示されそいる。
峰化口」馳の液体を使用する装置を以下に説明する。
第９ａ図、第９ｂ図に投入遮断開閉器の可、従向血と横
断面を示す。この開閉器は第５ａ図、第５ｂ図の静電式
開閉器とほぼ等しい構成を持つものでそれと一致する飾
品には同じ裔号がつけられている。第９ａ図、第９ｂ図
の趣気操作式の開閉器が帥電式の開閉器と異っている点
は、ブロック片１０と２（ンの切断囲に設けられた電極
１１（Ｊ、１１０’かそれぞｎ東径ｄの噂体壌として作
られ、この譲に′Φ匹を九すことかできることだけであ
る。電流Ｊか流ｚしる尋体榎はほぼ軸方向に向けられた
磁場を作り、この−場が磁化可能の液体に及はす単位面
積当りの力は い＝←０１ｔｒ　Ｊ２上 ３ で与えられる。ａは間隙幅、ｄは碑体壌の直径。
ｔｔｏとμｒ　は絶対誘電率ならびに比誘電率である。
第１０ａ、ｂ図および第ｉｔ＝、ｂ、ｃ図に磁場内に置
かれた４［電性の液体が電流のＡｔｓ、によつ置かれた
液体例゛えば水銀中に電流Ｊが流れるとＦ＝、ｏＪｔＸ
Ｂ で表わされる力Ｆがしさｔの液柱に加えられる。
ここでｔは液柱の長さを表わすベクトル、Ｂは磁束密度
ベクトルｔＸＢはこれらのベクトルのベクトル積である
。
第１Ｕａ図はこの種の実施例の結合１司隙を通るファイ
バ軸に垂直な断面を承し、第ｔｕｂ図は第１０ａ図のＶ
ｌ　−Ｖｌ　巌に沿う断■を示す。
この実施例では結合間隙によって分１！Ｉｒされ互に整
列する一対の力２ス２アイパ１．と２は基板３１のＶ形
溝内に置かれ蓋３２によって機ゎれる。蓋３２にも基板
３１に向った簡にＶ形溝があり、この碑は基板の隣の上
に精確に亀なりそれに平行に呻びている。従ってファイ
バ対は基板のＦｓａｉと蓋３２の鉤の双方に接している
。
基板３１と蓋板３２のファイバ対に接する表面にはファ
イバに平行に伸びた帯状の電接が設けられ、納会間隙の
部分ではこの電極が中断されてｈる。ファイバ１と２に
はそれぞれ中間福：極帯、）１父はｂ２とこの電袷帯か
ら分離された側力の電砂帯ａｌとｃｌ又はａ２とｃ２が
設けられ、中１旬電栖Ｗｔ＋１．ｂ２は精確にファイバ
１，２の下に置かれる。電極帯は蓋板３２にも設けられ
るが基板３１には設けなくてもよい。図示の実施例では
基へ３１と蓋板３２の双方に電極帯が設けられている（
第１（Ｊａ図）。着根上の中間電！４ｉ、帯はｂｌ’と
１〜て示さｔＬ、側方の両％Ｉ極帯はａｌ’およびｃ　
］／と１、て不ざｎている。
を記の慣造り全１本かファイバと％、−帯を横切り。
ファイバの設置面に垂直な誠礪内に−が？する。そのた
めには二つの永久譚石の反対極の間に隨くか第１Ｕａ図
に示すように一つの環状永久磁石の極の間に置く。図に
も・いてＳは永久轍石のＳ極、ＮはそのＮ極でらる。
１１１＋１方電４！Ｊｌｉ帝ａｌ、ａｌ’、ｃ２には正
の電圧Ｕを印加しｓ　（Ｍ’１方電極帯ａ２とａ２’、
ｃｌとｃｌ’および中間電極帯’ｂ２．ｂ２′は接地す
る。電極帯ｈｌにはスイッチＳ２を通して電圧Ｕを寺〈
ことができる。ただしこの接続方式は一例として示ｔた
ものである。
スイッチＳ２を閉じると中間電極帯ｂｌ、寺亜性漱滴１
４および中ｌ′１１］電極帯ｂ２を結ぶ回路が閉結され
る。
峰場の作用で液は右方に側方電極帯ｃｌとｃ２すように
スイッチｓ２が開がれていると准γ同１４には電流が流
れないからこの額部は動がさｙｔない。
ｒ反部を蜘に流すためには側方の稙；麺く帯ａｌとａ２
ヌはｃｌとｃ２を短絡する。これによって始めの位賑に
戻す力が作用する。
第１１ａ図、第１１ｂ図には別の実施例を第１０　ａ図
、第１Ｏｂ図と同じ表示方式で工す。この実Ｎ　ｒ９１
１においても基板３１．蓋板３２および一つの永久誠石
が使用され、Ｖ形溝に入れられ互に整タリするファイバ
１′と２′は第３図と第４８ネ１、第６１ス１と第８図
の実施−と同様にファイバの共通軸に対【７て例えば４
５°の角度で設けられた斜めの結合間隙によって隔離さ
れている。第ｌｉｅ図には第１１ｂ図の右方のファイバ
ｌ’、　　２’の側面がホされる。４電性の＆崗１４列
えは水銀は二つのファイバの間に隨かれているものとす
る。　　　　前に説明した実施例と同様にここでも基板
３１と、ｉ、４：（２の互に向い合った表面には帯状の
型物２〜設置すられるか、この種の電極は原理的には一
方の表１６．ｌだけに収けてよい。上記の実垢例と異り
ここでは埜りり対向するファイバｌ’、　　２’にそれ
ぞれファイバ軸に平行な帯状の電極が二つだけ設けられ
ている。基板３１にとりつけられた電に「けａおよびｂ
と［７て示され、蓋板３２にとりつけられた電析はａ′
およびｂ′として示されている。
電極ａ又はａ′は基板３１又は蓋板３２のＶ形溝の側面
に股ｑらｎファイバ１′および２′の内凹全体には広が
っていない。帯状電極すはファイバ対に近くその横に設
けられている。内筒％ｉａとｂｆｑファイバ１′と２′
間に斜めに広がった間隙の全面に亘って広がる。電極ａ
’、　　ｂ’についても同様である。
電極ａとｂおまひ電極ａ′とｂ′かファイバ１′と２′
の間の間隙内の専屯性液滴１４によって短絡、されると
電＠ａとｂの間およびａ′とｂ′の間に電圧が印加され
ているときファイバ軸を偵切って電流が流）′シ液滴１
上方又は下方に押し出される。
第１Ｕａ図と第１　ｔｌ　ｂ図の実施例と第１１ａ図と
第ｌｌｂ図の実り例の間の１髪な差異は前の実施例では
電流がファイバの長さの方向に冗れるのに対して後の実
施例ではファイバ軸を績切って流１、ることである。
水銀と硫酸の間の境界面が内径約１１．１１Ｋｍのガラ
ス毛細管内において５Ｖの電圧を印／Ｊｌ＋　、１．、
たとき約２１移動することは実噛によって証明された。
境界面の移動は約１　ｋＨｚの周波数まで−ｉａ跡する
ことかで点たか、その場合侵さ約ｔｏｏ、ｕの水銀柱が
動かざ孔なければ、ならない。
党ビーム路に挿入する媒体の谷積又幻、量を化学的の方
法で変化させるかあるいは光ビーム路に入れられている
媒体の光学特性を変化させる実施例を次ＩＣ説明する。
この種の投入遮断開閉器も原理的には第１図、第２図に
示ｔ７た町勤欲簡を使用する開閉器と同じ構成とするこ
とができる。ただし鏝者の液γ岡１４の代りにファイバ
ｌ、　　２間の結合間隙内に定常的に画かれている肩当
な媒体を使用する。
ｔ、１．１知開顯イδの方は第３図、第４図の切換−閉
器と原理的には同じ構成とすることができる。ただ［−
？ｆｉ　ｒ：町１４の代りにファイバｌ’と２′の間の
結合間隙内に定常的に瞳かれている適当な媒体ｆ便用す
る。
適当な媒体を結合間隙内に置く壕ではこれらの開閉器も
今迄脂明して来た開閉器と全く１旬じ工程に従い例えば
プレーナ技術により異方性エツチングを利用してシリコ
ン基板上に製作することができる。結合間隙の幅も１０
４ｍからｉｕｕμｍの間に選ぶのか有オリである。この
種の投入・遮断開閉器および切侯鵬閉器の動作情況も嬉
１凶と第２図又は第３図と第４図に示した開閉器の場合
と同じであり、投入・遮断開閉器の場合４ａ曲状態では
結合間隙内に移された媒体は光非透過性であるか少くと
も強く反射又は散乱するものであり、投入状態ではでき
るだけ光を透過させるものでなけ几ばならない。切換１
Ｍ器の場合には光を同軸的に整列するファイバに云える
ときは媒体ができるだけ光透過性が湾く、四軸配置ファ
イバの光菌込部分の屈折率にはＦｔ等しい屈折率と待た
なければならないが、光を分岐配置の光ファイバに体え
ると〜に結合Ｉ￥ｉＪ隙に反射面を作り、同軸配置の光
ファイバの一方を通して送らｎで釆た光を分触配置の光
ファイバに向って反射しなければならない。
第１２図に抄゛入１１遮１１ｊ′ｒ開閉器としての第一
実施例の王女部分を示す。コア（２１，２１’）とマン
トル（２２，２２’）から成る階段状屈折率分布を１４
つカラスファイバ光Ｊ＃波路の闇の結合間隙Ｉ３に電に
１１１２１，１２２とその間にはさまれた電解ａｔ４ｏ
によって構成されるエレクトロクロミック装置か設けら
れている。型枠１２１と１２２は結合間隙の境界を形成
するファイバ端ｍｌｌと１２にとりつＶアられ、その一
方この場合１２２は透明１に極で光碍彼銘２のコア２１
′にとりつけられる。
他方の’！：Ｔｈ１２１はファイバ１のコア２１を取り
囲む例えば砿状電極である。電解′１ｆ１４０を通しで
′電流か訛７’Ｌると電極１２２は化学反応によってそ
の元来の両明性を失う。この効果は＃０．に、エレクト
ロクロミックディスプレイにおいて利用されている。知
４極１２２は例えば逼にかり配れると？鏝！色のタング
ステンＷ　（Ｈｎ　ＷＯ２＋　””　’　＋　　２）に
ψ゛るν化タングステンから成る。電流を切ってもタン
グステン酸層は保存され電流の向きを反転ｔ７て始めて
透明なＷＯ３に戻る（　ＲＣＡ　Ｉ’ｌｅｖｉｅｗ　３
Ｂ　（１９７５）ｐ、ｉ　７７〜１９７参照）。動作重
圧を４ｖとすればスイッチング時間は約４１１０　ｍ　
ｓである（　Ｊ、Ａｒｐｌ、。
ｐｈｙθ、５０（１９７９）、ｐ、２９９３〜２１１Ｊ
４）。
第１３図に主費部を示した投入・遮断開閉器さしての実
施例ではファイバ１と２の間に透明型枠１２３と１２４
にはさまれて液晶１４１か入れられている。透明電極１
２３と１２４はファイバｌと２の端面１１と１２のコア
２１．２１’の部分にとりつけられる。これらの電極は
例えばＳｎＯから成り、液晶１４１は例えば二色性色素
を入れたものである。電極１２３と１２４の間に等圧が
印１．１１さ八ていないときけこの色素が光を吸収する
。適当な電圧か印加されると色素粒子が％場によって配
向され元の偏光方向と色票分子の偏極方向が直交して光
か吸収されなくな！ｌｌ准晶が透明となって″＃ケ一方
のファイバから他方のファイバに伝えらｎる。山気及粒
子モーメントを知つｔ！！、素粒子を使用すると色素分
子の１向は岡場によってもＥＪ能である。この場合ファ
イバ端面１１，１２のコア部分に電極を設置する必要は
なくなる。
第１４図に切換訃閉器としての第一の実施例の主賛部を
示す。
同Ｌｋ匂に配電されたファイバ１′と２′の間にファイ
バ輔に対］７て４５°幼祠（７て形成された結合間隙［
３′内に市解’Ｋ　ｌ　４０’が泗・かれている。ファ
イバ１′と２′ハコア２３．２３’とそれを取囲むクラ
ッド。
２４．２４’から構成された階段状屈折率分布型のもの
であり、分肢光ファイバ３′もコア３３とクラッド８４
を儒えている。ｌ′解ｊＴ！ｉ１４　ｏ’位二つの電子
、鉋のｈｌＪＫ醪かれ、一方の電極１２２′はファイバ
１′の４ｉ１ｉＩｌ　ｌ’のコア部分にとりつけられた
透明電伶である。他力の電極１２３′はファイバ２′の
端面１２′のコア部分を取囲む狽状知輌である。
′暇棒１２２′と１２３’の出」に電圧を印力１すると
電＠宵１４０′からル射層１４＋＋例えば訣！酋力４１
ｈ；←ｌ１１２２′の表開に析出し、ファイバ１′を送
られて米た元がファイバ；３′に向って反射される。印
力ｕＷ圧を転極するとこの反射層は溶成に戻され光がフ
ァイバ２′に送られるよう例なる。このスイッチング過
程（４エレクトロクロミツク電極と同様に電極１２２′
を透明力１ら反射性に変換することによっても実現する
。
第１５図に示した切換開閉器としての実施例ではファイ
バｌＺ　　２＋の間の結合間隙ｌ：（′に特、ｌの波長
λ１の光を選択的に反射する媒体１４１′か−かｎてい
る。この仮説λ１の値は温度又は電圧印加によって調整
す２．ことができる。このような特性は例えばコレステ
リン系の成品が持つでいる。弔１６図にこの棹の成品の
反射曲線を二つの漉１随において示す。温１ｔＴｔでは
波長λ１の光がファイバ３′に向って反射される。小さ
い環状の／ＪＯ熱抵尻１２５によって温度を上げると欣
晶は波欠λ１に対して透明となり光はファイバ２′に伝
えらｔしる。
波長λ２が反射される温度Ｔ２に調節すると波長λ２の
光畦ファイバ３′に切り換えられる。これによって波長
マルチプレックス方式により異る波長の光を選択的に結
合することができる。
反射波長帯の中心波長は電圧によって変えることができ
る。無電圧のときの中心波長は種々のコレステリン成分
の混合比によって調整される。同調電圧の値はｌＪ、５
Ｖ／ｎｍとＩ　ＨＶ／　ｎｍの間にある。
実験的に到達可能のスイッチング周波数は数回ｋＨ２程
嵐である。
この発明による開閉器は行形式の装置としてファイバオ
プティカル・ディスプレイに又はレーザープリンタの半
導体ドラム表面に電荷像の書込みに１更用することがで
きる。
第２図又は第４図に示したコレステリン系の液晶ケ使用
する実施形態は警報ならびにコントロールのための温度
センサとして使用される。この場合しきい値温度Ｔ１を
超えると波長λ１の光は厳￥逍過しないから、ファイバ
区間の終端において検出器によりこの状態を検出するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図と第２図、第３図と菓４図、第５ａ図と第５ｂ図
、第６図、第７図、第８ａ図と第８ｂ図と第８Ｃ図、第
９ａ図と第９ｂ図、第１Ｕａ図と１ｌＵｂ図、Ｍｌ　ｌ
　ａ図と第ｌｌｂ図と第１１Ｃ図、第１３図、第１４図
、第１５図はそれぞｈこの光−の異なる実施例を示し、
第１６図は第１５図の実施例に使用される数品の反射曲
線を示す。 第１図、第２図に訃いてｌと２は同軸配置された光ファ
イバ、１３はファイバ間に形成された結合間隙、１４は
光吸収性の液体である。 ＦＩＧ　Ｉ ＦＩＧ　２ ＦＩＧ　３ ＦＩＧ８ａ　　　　　　　ＦＩＧ　８ｂＩＧ８ｃ ＦＩＧ　１２ ＦｊＧ　１３ ＦＩＧ　１４ ＦＩＧ　１６ λ１　　　　　λ２　　　　遅翫− 第１頁の続き ０発　明　者　カールハインツ・ツアイトラードイツ連
邦共和国ミュンヘン美 エルトリンベーク１ 手続補正書（方式） ％式％ １・　事件の表示　昭和５７年特許願第１６９４３８号
２・　発明ノ名称　光導波路中を運ばれる光の光学制御
装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ４、代理人〒１１２ 住　所　　東京都文京区大塚４−１６−１２６、補正に
より増加する発明の数　なしτ′、補正の対象　明細書
の図面の簡単な説明の欄８、補正の内容 明細冑第３８ページ第７行の「０図、」の次に「第１２
図、」を加入する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ｌ）光導波路に進入するかあるいはそれから出る光ビー
    ム内に入れることが可能であるかそこに設け゛られてい
    るかあるいはそこに作られる媒体の容積、量および光学
    特性の一つあるいはそれ以上が党略内で制御されて変化
    可能であることを特徴とする光導波路中を運ばれる光の
    光学制御＃］ｆｉｃ置。 ２）媒体が特定量の流動可能媒質から成り光路内で流動
    可能媒質を動かす装置が設けられていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の制御装置。 ３）流動可能媒体が、光透過性であるか散乱作用を示す
    か、光畝収作用を示すかあるいは光非透過性であるか反
    射性の表ＩＩＩＪを持つ液体の−ｍから成ることを特徴
    とする％：ｆｆ＃ＰＩ求の範囲第２項記載の制御装置。 ４）光透過性の液体が光導波路の光伝送領域の屈折率に
    対応する屈折率を示すこと、散乱性又は吸収性の液体が
    強く散乱するか吸収する粒子が浮遊している献体である
    こと、数対表面を持つ光非透過性の液体が水銀であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の制御装置。 ５）強く吸収するか散乱する粒子が厭化町°能の粒子で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の制御
    装置。 ６）流動可能の媒体を動かす装置が液体？簡の全部又は
    一部を流路中に入れたりそれから外に出したりすること
    を特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第５項の一つに
    記載の制＃装置。 ７）流動可能の媒体の外にそれと混合できないでそれと
    境を接して流動する異る光学特性の媒体が使用され、こ
    れらの媒体の間の境昇向が光路内に動かされることを特
    徴とする特許請求の範囲第２項乃至第６項の一つに記載
    の制御装置。 ８）混合不可能の流動媒体が水銀と硫酸でちることを特
    徴とする特許請求の範囲第７項記載の制御装置。 ９）流動可能の誘電体媒体が均等又は不均等の静電場の
    形成によって動かされるかあるｂは一化町ＫＩＡの流動
    媒体が均等又は不均等の鰍場の形成によって動力・され
    るかあるいは導電性の渡初媒体が騒場内に置かれ電流を
    送り込まれることによって勤かされることを特徴とする
    特許請求の範囲第２項乃至第８項の一つに記載の制御装
    置。 １０）　一方の流動媒体がその表面張力の変化によって
    動かされることを特徴とする特許請求の範囲第７項又は
    第８項記載のルリ御装置。 １１）　　Ｑ血帳力が電圧のｆ：Ｉｊ加によって変えら
    れることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の制
    御装置。 １２）一方の流動媒体が圧力又は熱膨張又は間隙によっ
    て生ずる毛管作用によって動かされることを特徴とする
    特許請求の範囲第２項乃至第１１項の一つに記載の制御
    装置。 、１３）ビーム径路内に生成５Ｊ′能の媒体が制御され
    て生成と消滅が可能の吸収比又は反射性物質からなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制御装置。 １４）媒体が電解液から電気化学的に析出させ又除去す
    ることカミ」能である層であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１３項記載の制御装置。 １５）電気化学的に析出可能の層がエレクトロクロミッ
    ク層であることを特徴とする特許請求の範囲第１４項記
    載の制御装置。 １６）ビーム径路内に設けられる媒体が光伝送特性を電
    気的、磁気的又は熱的に制御可能の媒質からなることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制餌１装置。 １７）媒体が二色性色素を含む喉晶からなることを特徴
    とする特許請求の範囲第１６項１１ｅ載の制御装置。 １８）液晶が加熱によって変化するコレステリン系の液
    晶であることを特徴とする特許請求の＠間第１６項記載
    の制御装置。 １９）間隙によって隔離され互にほぼ整列して対向する
    二つの光導波路が設けられていること。 俗積と菫と光学時性の一つ又はそれ以上が制御されて変
    化可能である媒体が間隙内に入れられるかそこに発生す
    ることを特徴とする光面閉器としての特許請求の範囲第
    １項乃至第１８項の一つに記載の制御装置。 ２０）対向する光導波路の間の間隙が光導波路の光軸に
    垂直に広がっていることを特徴とする投入・遮断開閉器
    としての特許請求の範囲第１９項記載の制御装置。 ２１）対向する光導波路の間の間隙が光導波路の光軸に
    対して斜めに広がってｂることを特徴とする切換スイッ
    チとしての特許請求の範囲第１９項記載のホリ徊装置。 ２２）少くとも一つの第三光導波路が存在し、その終端
    が斜めに広がる間隙の近くに終り、一方の光導波路の間
    隙に向った端面から反射された光が第三光導波路に入射
    するように配置されていることを特徴とする切換スイッ
    チとしての特許請求の範囲第２１項記載の制御装置。 ２３）流動媒体が間隙内に置かれて光結合を遮断する光
    非透過性の液体を含むことを特徴とする開閉器としての
    特許請求の範囲第２０項又は第２１項記載の制御装置。 ２４）整列して対向する光導波路の光伝送領域の屈折率
    に適合する屈折率を持つ液体が流動媒体中に含まれ、こ
    の液体が斜めの間隙内に置かれているとき光通結合が生
    ずることを特徴とする開閉器としての特許請求の範囲第
    ２２項および第２項乃至第１２項の一つにｌピ載の制御
    装置。 ２５）流動誘１媒体を動かす装置が静電場を８択的に発
    生するため間隙内に設け７られた電極を備えていること
    を特徴とする開閉器としての特許請求の範囲第１９項乃
    至第２４項および第９項の一つに記載の制御装置。 ２６）電極がｔ−よぼ均等な静電場を作るように構成さ
    れ２間隙内に配置されていることを特徴とする開閉りと
    しての特許請求の範囲第２５項記載の制御装置。 ２７）間隙の対向する簡に平ら１て広がった電極が設け
    られ、少くとも一方の面には互に分離された電極から成
    る＊極対が設けられ、それによって電極対の一方の電極
    の区域に選択的に静電場を作ることができることを特徴
    とする開閉器としての特許請求の範囲第２６項記載の制
    鋤装盾。 ２８）不均等な静電場を作ることができ、最も強い電場
    区域に流動酵電媒質か引き寄せられるように電極が構成
    され配油［されていることを特徴とする開閉器としての
    特許請求の範囲第２５項記載の制御装置。 ２９）間隙の対向面の少くとも一方に分離された偏平電
    橋が設けられこれらの電極はその間に電圧の印刀口が可
    能であり、二つの電極の間の間隔が狭くなるように構成
    され配置されることを特徴とする開閉器としての特許請
    求の範囲第２８項記載の制御装置。 ３０）整列して対向する光ファイバに沿って広がった互
    に分離された電極が設けられ、それらの間の間隔は間隙
    部分で最も狭くな九電極に電圧を印加したときこの部分
    に最も強い電場が作られ、電場がないとき毛管力によっ
    て間隙内に保持されてｂる流動媒体がこの最強電場区域
    に引き寄せられることを特赦とする開閉器としての特許
    請求の範囲第２１項または第２９項記載の制御装置。 ３１）それ・ぞれ専体榎の形の電極が互に隔離されて間
    隙内に設けられ、これらの電極にｋ　Ｉｎｔ、が流れる
    とｔ′よぼ軸方向の磁場を作り厭化用能の媒体の運動を
    惹き起すことを特徴とする開閉器としての％肝請求の範
    囲第１９項乃至第２４項の一つに記載の制御装置。 ３２）整列して配置された光ファイバの光軸に対して斜
    め方向の磁場−を作る装置とファイバの長さ方向に広が
    る電橋が設けられ、これらの電極が導電性の’ｆ）ｊｔ
    、勅媒体に接触し、互に隔離された電極の間に電圧を印
    ノ用したとき流動媒体がこれらの電極を短絡しＩｌｄ場
    の作用によって媒体を動かす力を発生することを特徴と
    する開閉器としての特許請求の範囲１ｇ１９項乃至第２
    ５項の一つに記載の制御装置。 ３３）間隙によって互に分離された′ｔ４Ｊ、極が媒体
    によって短絡されることを特徴とする開閉器としての％
    許藷求の範囲第３２項記載の制御１１装飯。 ８４）整列して対向する光ファイバに対して垂直力向に
    隔離された１１ｊ極が媒体（（よって短絡されることを
    特徴とする開閉器としての特許請求の範囲第３１項記載
    の制御装置。 ３５）間隙内１ｃ″１を極対の間に電解質を保持する電
    解質装置が設けられ、この装置ｔから吸収性又は反射性
    の層が電気化学的に電橋上に形成されるかあるいはそこ
    から除去されることｆ：特徴とする開閉器としての特許
    請求の範囲！１７項乃至第２２項の一つに記載の制御装
    置。 ３６）間隙内に液晶装置が設けられていることを特徴と
    する開閉器としての特許請求の範囲第１９項乃至第２２
    項の一つに記載の制８装置。 ３７）電極間に置かれた液高が電極に電圧を印加するこ
    とにより光伝送特性を変えるものであることを特徴とす
    る開閉器としての特許請求の範囲第３６項記載の机側１
    装置。 ３８）　ｖ＆晶装置が加熱抵抗と加熱によって変化する
    コレステリン系の液晶から構成されることを！特徴とす
    る開閉器としての特許請求の１１［￥間第３６項記載の
    制御装置。
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