JPS5855914A - Optical switch - Google Patents

Optical switch

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JPS5855914A
JPS5855914A JP15393081A JP15393081A JPS5855914A JP S5855914 A JPS5855914 A JP S5855914A JP 15393081 A JP15393081 A JP 15393081A JP 15393081 A JP15393081 A JP 15393081A JP S5855914 A JPS5855914 A JP S5855914A
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JP
Japan
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transmission medium
optical transmission
light
light beam
optical
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Application number
JP15393081A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Mori
正昭 森
Toshiharu Inoue
井上 俊春
Jiro Koyama
次郎 小山
Masamitsu Haruna
正光 春名
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3131Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure in optical fibres
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/0147Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on thermo-optic effects

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Abstract

PURPOSE:To obtain a optical switch which operates with natural light as well, is simple in construction, permits easy arraying to a large size and can be operated with low electric power by providing a heating means to a part of an optical transmission medium of which the refractive index changes with temp. CONSTITUTION:A slender heating electrode 3 consisting of an Ni-Cr alloy is vapor-deposited on a part of the surface of an optical transmission medium 2 of a rectangular prism shape of which the refractive index changes with temp., for example, crystal such as LiNbO3, molten quartz, glass or the like. The light beam 1 incident through the incident port 5 of an incident mask 4 on the side surface of the medium 2 advances straight and is shut off by an exit mask 6 on the other side surface. However, if suitable electric current is run to the electrode 3, the surface of the medium 2 in contact with the electrode 3 is heated, by which a temp. distribution is generated toward the inside of the medium 2, then the beam 1 is deflected upward in the medium 2 and emits through the exit port 7 of the mask 6. Therefore the optical switch which operates with natural light as well, is simple in construction, permits easy arraying to a large size and can be operated with low electric power is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、結晶材料の温度により屈折率が変化する性質
を利用した光スィッチに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical switch that utilizes the property of a crystal material that its refractive index changes depending on the temperature.

光フアイバ通信、光メモリ装置及び光プリンタ等の光情
報処理の分野において#′i、光の方向全制御し、光の
通過をオン・オフするデバイスが不可欠である。この種
のデバイスとして使用される光スィッチには、クロスト
ークが小さいこと、低電力で容易にスイッチング可能で
あること、スイッチング速度が高いこと、及び低価格で
あること等が要求される。ところで、従来の光スィッチ
には音響光学効果を利用したもの又は電気光学効果を利
用したものがある。第7図は、電気光学効果全利用した
光スィッチの模成約斜視図である。この光スィッチは、
 LiNb01 。
In the field of optical information processing such as optical fiber communications, optical memory devices, and optical printers, devices that fully control the direction of light and turn on and off the passage of light are essential. Optical switches used as devices of this type are required to have low crosstalk, be able to easily switch with low power, have high switching speed, and be low cost. By the way, some conventional optical switches utilize an acousto-optic effect or an electro-optic effect. FIG. 7 is a schematic perspective view of an optical switch that fully utilizes the electro-optic effect. This light switch is
LiNb01.

LiTa01又はTe01等の結晶材料からなる光伝送
媒体200表面に櫛歯状の電極21及び22にその歯部
分同士が交互的に並ぶように蒸着等により形成しである
。そして、櫛歯状02極21及び22の歯部分の並列方
向tY軸軸元光伝送媒体0の厚み方向t−X軸、及びこ
れらに!直の方向tz軸とし1図示の如く、その偏波面
がX軸方向である光t−Y軸方向に入射させ、電極21
゜22間に適宜の高周波電圧を印加すると、入射光の波
長λが下記(9式を満足する場合に、光伝送媒体20か
らの出射光はその偏波面が2軸方向に変換される。
On the surface of the optical transmission medium 200 made of a crystal material such as LiTa01 or Te01, comb-shaped electrodes 21 and 22 are formed by vapor deposition or the like so that the tooth portions of the electrodes are alternately arranged. Then, the parallel direction tY-axis of the teeth of the comb-shaped 02 poles 21 and 22, the thickness direction t-X axis of the optical transmission medium 0, and these! As shown in FIG. 1, light is incident in the t-Y axis direction whose polarization plane is the X-axis direction, and the electrode 21
When an appropriate high-frequency voltage is applied between .degree.

2”/A −(2に/λ) (1* −1111)  
 −−(1)但し、A:櫛歯状電極21,220m部分
O部分チ Ine :光伝送媒体200結晶の異常光(電界方向が
X軸に平行な光)の屈折重 連・:結晶の常光屈折率 そこで、出射光の光路に介在させてX軸方向Oた出射光
はその偏波面がX軸方向になる。而して、電極21.2
2に電圧が印加されていない場合は、同様の光が光伝送
媒体20に入射されても偏波面の変換を受けずにそのま
ま出射される。
2”/A - (2 to/λ) (1* -1111)
--(1) However, A: comb-shaped electrode 21, 220m part O part Ine: Optical transmission medium 200 Refraction multiplex of extraordinary light (light whose electric field direction is parallel to the X axis) of the crystal ・: Ordinary light of the crystal The refractive index is interposed in the optical path of the emitted light in the X-axis direction, and the polarization plane of the emitted light is in the X-axis direction. Therefore, the electrode 21.2
When no voltage is applied to the optical transmission medium 20, even if similar light is incident on the optical transmission medium 20, it is emitted as it is without undergoing conversion of the plane of polarization.

そして、出射光は偏光板23’i通過することによシ偏
波面が2軸方向に変換されるが、この偏光後の出射光は
偏光板23ICて極めて大きな吸収を受けるため、その
強度が弱められている。
Then, the output light passes through the polarizing plate 23'i, and the plane of polarization is converted into biaxial directions, but the output light after polarization undergoes extremely large absorption by the polarizing plate 23IC, so its intensity is weakened. It is being

このようにして、電極21.22間の電圧のオン・オフ
と偏光板23t−通過してきた光の強弱とが対応してお
シ、光スイッチが構成される。
In this way, the on/off state of the voltage between the electrodes 21 and 22 corresponds to the intensity of the light passing through the polarizing plate 23t, thereby forming an optical switch.

然るに、上述の如く電気光学効果を利用して光スィッチ
を構成する場合は、・櫛歯状O電極のように電極を周期
的構造に形成する必要があるため電極構造が複雑であり
、その形成が容易ではなく、大型アレイ化が困難である
。tた。入射光としては、特定方向に偏向したもot−
使用する必要があって白色光では動作しないという難点
があり、更に%偏光子を設ける必要があるため、偏光子
にて光強度O誠衰−起ヤ、I!にまた。光伝送媒体とし
ては通常単結晶を使用するため、光スィッチの大原AK
制約があり、電源には高l121妓電at使用する必要
−ある。更[1九、電気光学効果が温度によp変動する
ため。
However, when constructing an optical switch using the electro-optic effect as described above, the electrode structure is complicated because it is necessary to form the electrodes in a periodic structure such as a comb-like O electrode, and the formation process is difficult. is not easy, and it is difficult to create a large array. It was. The incident light is polarized in a specific direction.
It has the disadvantage that it does not work with white light, and it also requires a polarizer, so the polarizer reduces the light intensity. Again. Since single crystals are usually used as optical transmission media, Ohara AK of optical switches
There are restrictions, and it is necessary to use a high-quality 121-volt electric power source. Furthermore [19, because the electro-optical effect varies with temperature.

光スィッチとしての動作が可能な温度smsが極めて狭
い。
The temperature sms at which it can operate as an optical switch is extremely narrow.

一方、音響光学効果を利用した光スィッチにおいては、
PbMoO4、T@01等の結晶材料管使用し。
On the other hand, in optical switches that utilize the acousto-optic effect,
Use crystal material tubes such as PbMoO4 and T@01.

鷹た電気信号を超音波に変換するトランスデユーサを使
用するため、極めて高価である。更K。
It is extremely expensive because it uses a transducer that converts electrical signals into ultrasonic waves. Sara K.

光スィッチの駆動のために、高周波の大−電力管必要と
するから、その使用11NlIKmlhlk受けるとい
う難点がある。
Since a high-frequency, large-power tube is required to drive the optical switch, there is a problem in that it is difficult to use.

本発明は以上の点に鑑みなされた4のであって、使用光
の偏向状態及び波長等O餉約を受けず、白色光でも動作
可能であシ、偏光子又は検光子等keける必要がなく、
電極構造が簡素であシ大屋プレイ化も容易であって、り
襲ストークが低く低電力で動作可能な光スィッチを提供
することを目的とする。本発明は、結晶虻料O電気光学
効果又は音響光学効果t#II用すると−う従来の光ス
ィッチの概念を離れ、結晶材料の屈折率温度依存性を利
用すると−う新規な発1に基いてなされたものである。
The present invention was made in view of the above points, and is free from restrictions such as the polarization state and wavelength of the light used, can operate even with white light, and does not require a polarizer or analyzer. ,
To provide an optical switch which has a simple electrode structure, can be easily converted into a power switch, has a low attack stalk, and can be operated with low power. The present invention departs from the conventional concept of an optical switch that uses the electro-optic effect or the acousto-optic effect of crystalline materials, and is based on a novel idea that utilizes the temperature dependence of the refractive index of crystalline materials. This is what was done.

1l11ち1本発明に係る光スィッチは、温度により屈
折率−値化する材料からなる光伝送媒体、諌光伝送媒体
内に光ビームを第1方向に入射させる光ビー五入射手段
、前記光ビームが通過する前記光伝送媒体部分の少なく
とも一部に温度勾配管形成させる温度制御手段を有し、
該温度制御手段t1jh作させることによって前記光ビ
ームを前記11[方向と異なった方向に偏向させること
を特徴とするものである。この場合&C,前記温度制御
手段は前記光伝送媒体の一部を加熱する加熱手IRt有
するのが好ましい。また1本発明は、温度によりi折率
が変化する材料からなる光伝送媒体。
An optical switch according to the present invention includes: an optical transmission medium made of a material whose refractive index changes depending on temperature; an optical beam input means for inputting a light beam in a first direction into the optical transmission medium; comprising temperature control means for forming a temperature gradient tube in at least a part of the optical transmission medium portion through which the optical transmission medium passes;
The present invention is characterized in that the light beam is deflected in a direction different from the direction 11 by operating the temperature control means t1jh. In this case, it is preferable that the temperature control means has a heating hand IRt for heating a part of the optical transmission medium. Another aspect of the present invention is an optical transmission medium made of a material whose i-refractive index changes depending on temperature.

該光伝送媒体に対しその表面に沿う特定の入射方向の光
のみ入射させる入射手段、前記光伝送媒体の表面に設け
られその少くとも−1!#前記光の入射方向の直上域に
ある抵抗発熱電極、及び前記光伝送媒体の出射面側に設
けられ前記光の入射方向の延長線上を外して出射口を開
設された出射マスクとを有することt−%徴とする光ス
ィッチを提供するものである。
An input means for causing only light in a specific incident direction along the surface of the optical transmission medium to be incident on the optical transmission medium, provided on the surface of the optical transmission medium, at least -1! #It has a resistance heating electrode located directly above the direction of incidence of the light, and an output mask provided on the output surface side of the optical transmission medium and having an output opening outside the extension line of the direction of incidence of the light. The present invention provides an optical switch with a t-% characteristic.

LiNb0K# LITaO,、T・0雪、石英等の結
晶材料は、その屈折率が温度依存性を示し、高温になる
程屈折率が高いという性質を有する。そして。
Crystal materials such as LiNb0K# LITaO, T·0 snow, and quartz have a property that their refractive index is temperature dependent, and the higher the temperature, the higher the refractive index. and.

光は屈折率が異なる物質の境界をlkAすゐ際に。When light crosses the boundary between materials with different refractive indexes, it passes through the boundary between materials with different refractive indexes.

屈折角(境界に垂直の方向と光線とのなす角)が屈折率
の大きい物質中で小さくなるよ5に屈折現象を起こす。
A refraction phenomenon occurs as the angle of refraction (the angle between the direction perpendicular to the boundary and the light beam) becomes smaller in a substance with a high refractive index.

従って、上述0jIoき結晶材料からなる光伝送媒体中
和温度勾配又は温度変化が存在する場合は、光伝送媒体
中を進行する光は、よ)高温部に向けて偏向される。本
発明はこのような知見に基いてなされたもので参る。
Therefore, if a neutralizing temperature gradient or temperature change exists in the optical transmission medium made of the above-mentioned 0jIo crystal material, the light traveling through the optical transmission medium will be deflected toward the high temperature region. The present invention has been made based on this knowledge.

即ち、光伝送媒体の表面に抵抗発熱体で電極を形成し、
この電極九通電して光伝送媒体0表面を加熱すると、電
極の直下域におiて、光伝送媒体の表面から厚み方向に
温度勾配が発生する。
That is, an electrode is formed on the surface of an optical transmission medium using a resistance heating element,
When this electrode 9 is energized to heat the surface of the optical transmission medium 0, a temperature gradient is generated in the region i directly below the electrode in the thickness direction from the surface of the optical transmission medium.

て光ビームを光伝送媒体に入射させると、光ビームは温
度勾配が存在する光伝送媒体内で高温@(高屈折4側)
に向けて偏向し、光伝送媒体から出射する際には、その
出射位置が入射方向の延長線上から外れ、電極形成面寄
シの位置にて光ビームが出射する。そして、この出射位
置に出射口を開設した出射マスクを設けることにより、
!極に通電しない場合は光伝送媒体内に温度勾配は存在
しないので光ビームは直進するから、電極通電のオン・
オフに対応して出射光がオン・オフとなる光スィッチが
構成される。
When a light beam is made incident on an optical transmission medium, the light beam becomes hot in the optical transmission medium where a temperature gradient exists
When the light beam is deflected toward , and emitted from the optical transmission medium, the emitting position deviates from the extension line of the incident direction, and the light beam is emitted at a position close to the electrode forming surface. Then, by providing an exit mask with an exit opening at this exit position,
! When the electrode is not energized, there is no temperature gradient in the optical transmission medium and the light beam travels straight; therefore, when the electrode is energized and
An optical switch is configured that turns the emitted light on and off in response to the off state.

以下1本発明の具体的実施の態様につき、添付の図面を
参照して具体的に説明する。第1図は本発明の第1実施
例の模式的縦断面図である。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, one specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a first embodiment of the present invention.

前記結晶材料からなる光伝送媒体2は幅方向寸1法がL
+t(D直方、棒状の形状をしており、その表面には光
伝送媒体2の幅方向に延長する細幅層状の加熱電極3t
、光伝送媒体2の一端側から適宜の寸法りに亘り形成し
ておる。加熱電極3はNi−Cr合金等からなpl例え
ば原着#により形成される。光伝送媒体2の前記一端側
の側面には、光伝送媒体2におゆる加熱電極3の直下域
近傍に、その入射方向が加熱電極3の長手方向と平行で
ある光ビーム(l・と入射させるべく。
The optical transmission medium 2 made of the crystalline material has a widthwise dimension of L.
+t (D) It has a rectangular, rod-like shape, and on its surface there is a heating electrode 3t in the form of a narrow layer extending in the width direction of the optical transmission medium 2.
, is formed over an appropriate dimension from one end side of the optical transmission medium 2. The heating electrode 3 is formed of Ni--Cr alloy or the like, for example, by sporadically deposited #. A light beam (l) whose incident direction is parallel to the longitudinal direction of the heating electrode 3 is placed on the side surface of the one end of the optical transmission medium 2 in the vicinity of the area immediately below the heating electrode 3 on the optical transmission medium 2. To let it happen.

入射口5を開設した入射マスク4を設けである。An entrance mask 4 with an entrance opening 5 is provided.

なお、この光伝送媒体2内に入射される光ビームlは光
スィッチとしてのクロストークの低減上、可及的に細い
平行ビームであるOが好ましい。光伝送媒体2における
入射マスク4の対抗側面には、出射ロアを開設した出射
マスク6を設けである。出射マスク60出射ロアは、光
ビーム10入射方向の延長線(図中破laKで示す)上
の位置から上方Kdの距離だけ離隔させて位置せしめで
ある。
Note that it is preferable that the light beam l input into the optical transmission medium 2 be a parallel beam O that is as narrow as possible in order to reduce crosstalk as an optical switch. On the opposite side of the optical transmission medium 2 to the entrance mask 4, there is provided an output mask 6 with an output lower. The lower exit of the exit mask 60 is located at a distance Kd above from a position on the extension line of the incident direction of the light beam 10 (indicated by a dot laK in the figure).

而して、加熱電極3に適宜O電流を通電すると、加熱1
極3は抵抗発熱し、加熱電極3に接触する光伝送媒体2
0!!面が加熱され、この表面から光伝送媒体2の内部
に向けて温度分布が生じる。これに伴ない、光伝送媒体
2の屈折率nli、第2 f!IJ K jjす如く、
高MO加熱電極3側表面が最大であり、光伝送媒体2の
厚み方向にしだいに減少するような屈折率分布を示すよ
うになる。そして、入射マスク4にで方向とビーム径と
が規制された光ビーム1が光伝送媒体2内に入射すると
、光伝送媒体2内の屈折率分布によってその進行方向が
上方に偏向され、光ビームlは加熱電極3の直下域を″
上方に湾曲した光路を示して進行する。次いで、光ビー
ム1が入射マスク4からLの距離だけ進行して加熱電極
3の直下域を離脱すると、加熱されてなく屈折率が最低
である領域(長さt>4C進入するが。
When an appropriate O current is applied to the heating electrode 3, the heating 1
The pole 3 generates resistance heat and is the optical transmission medium 2 in contact with the heating electrode 3.
0! ! The surface is heated, and a temperature distribution is generated from this surface toward the interior of the optical transmission medium 2. Along with this, the refractive index nli of the optical transmission medium 2, the second f! IJ K jj,
It exhibits a refractive index distribution such that the refractive index is highest on the surface on the high MO heating electrode 3 side and gradually decreases in the thickness direction of the optical transmission medium 2. When the light beam 1 whose direction and beam diameter are regulated by the entrance mask 4 enters the optical transmission medium 2, its traveling direction is deflected upward by the refractive index distribution within the optical transmission medium 2, and the light beam l is the area directly below the heating electrode 3''
The light travels along an upwardly curved optical path. Next, when the light beam 1 travels a distance L from the incident mask 4 and leaves the region immediately below the heating electrode 3, it enters a region (length t>4C) which is not heated and has the lowest refractive index.

この境界において光ビーム1は更に上方に向けて屈折し
、この領域は屈折率変化は少ないので。
At this boundary, the light beam 1 is refracted further upward, and there is little change in the refractive index in this region.

光ビームlFiこの領域を略々直線的に進行し出射ロア
から外部へ出射する。このように、加熱電極3に通電し
た場合は、入射マスク4から入射した光ビームlが出射
マスク6から出射する。
The light beam lFi travels approximately linearly in this region and is emitted to the outside from the output lower. In this manner, when the heating electrode 3 is energized, the light beam l that has entered through the entrance mask 4 is emitted from the exit mask 6.

一方、加熱電極3に通電しない場合は、光伝送媒体2内
の温度分布は均一であり屈折率は均一であるから、光ビ
ームlは光伝送媒体2内をその入射方向に直進し、出射
マスク6に嬉光されて出射しない、上述の如くして、加
熱電極3への通電のオン−オフと、出射マスク6から出
射される光ビーム10オン・オフとが対応し、光スィッ
チが構成される。
On the other hand, when the heating electrode 3 is not energized, the temperature distribution within the optical transmission medium 2 is uniform and the refractive index is uniform, so the light beam l travels straight through the optical transmission medium 2 in the direction of incidence, As described above, the on/off of energization to the heating electrode 3 corresponds to the on/off of the light beam 10 emitted from the emission mask 6, and an optical switch is configured. Ru.

ところで、偏向距離d、電極長さL及び非電極部長さt
の間には下記(2)弐にで示す関係が存在する。
By the way, the deflection distance d, the electrode length L and the non-electrode length t
There is a relationship between them as shown in (2) 2 below.

d :  tLΔn /D        −−−−−
−−−−−−(2)但し、Δロ:結晶材料の温度による
屈折率変化D=加熱による屈折率変化の拡散深さ く通常0.5〜1.Qgm) また、光伝送媒体2の結晶材料が石英である場合は、温
度変化ΔTK対する屈折率変化jmo割合Δn/ΔTは
約10−″である。従って、加熱電極3の通電加熱によ
る温度上昇47−s100℃であり。
d: tLΔn/D -----
------- (2) However, ΔB: Change in refractive index due to temperature of crystal material D = Diffusion depth of change in refractive index due to heating Usually 0.5 to 1. Qgm) Furthermore, when the crystal material of the optical transmission medium 2 is quartz, the ratio of refractive index change Δn/ΔT to the temperature change ΔTK is approximately 10-''. Therefore, the temperature rise 47 due to electrical heating of the heating electrode 3 -s100℃.

また石英の拡散深さD ti’ 0.5 mmであると
すると、(力式よυdはd −2X 10−’LLとな
る。そこで。
Also, assuming that the diffusion depth of quartz is D ti' 0.5 mm, (according to the force equation, υd becomes d -2X 10-'LL.

L = 10mm、 t = 5 as+の場合はd 
−0,1armとなり。
L = 10mm, t = 5 as+ if d
-0,1 arm.

からt(= 51u11 )の距離だけ離隔した面から
出射する光ビームについては、その入射方向の延長線の
上方0.1+w+mの位置に出射ロアを有する出射マス
ク6を設ければよいことになる。換言すれば、このよう
な寸法関係にある光スイツチについては、温度上昇ΔT
が約100℃となるように加熱電極3に対する通電条件
全設定すればよい。
For a light beam emitted from a surface spaced apart by a distance t (=51u11) from , it is sufficient to provide an output mask 6 having an output lower at a position 0.1+w+m above the extension line of the incident direction. In other words, for an optical switch with such a dimensional relationship, the temperature rise ΔT
All current conditions for the heating electrode 3 may be set so that the temperature is approximately 100°C.

上述の如き光スィッチの加熱電極をその幅方向に複数個
並設することによって、複数の光ビーム全オン・オフす
る機能を有する光スィッチを構成することができ、光ス
ィッチをディスプレイ又はプリンタ等へ応用すること妙
1可能となる。tA3図は本発明の第2実施例を示す模
式図である。光伝送媒体2の表面にはその幅方向に延長
するM編層状の加熱電極3a、 3b、 3e、 3d
By arranging a plurality of heating electrodes of the optical switch in the width direction, it is possible to construct an optical switch that has the function of turning on and off all of a plurality of light beams, and the optical switch can be used for displays, printers, etc. By applying it, it becomes possible. Figure tA3 is a schematic diagram showing a second embodiment of the present invention. On the surface of the optical transmission medium 2, there are heating electrodes 3a, 3b, 3e, 3d in the form of an M-knit layer extending in the width direction.
.

3e、 3f・・・を複数個、その幅方向に適宜間隔を
おいて並設しである。加熱電極3a等は、加熱電極3と
同様にNi−Cr合金等からなり、蒸着等によって形成
される。加熱を極3a尋の光入射側端部は共通電極8に
よっていずれも接続してあり。
3e, 3f... are arranged in parallel at appropriate intervals in the width direction. Like the heating electrode 3, the heating electrode 3a and the like are made of a Ni-Cr alloy or the like, and are formed by vapor deposition or the like. The light incident side end of the heating pole 3a fathom is connected by a common electrode 8.

加熱電極3&等の光出射側端部は引出電119m。The light emitting side end of the heating electrode 3 & etc. has a lead-out current of 119 m.

9ba 9c、 9de 9・、9f・・・によって個
別に導出してあって、これら引出電極9&等と共通電極
8との間に個別的に電圧を印加することができるように
なってい・る。光伝送媒体20光入射側の側面には入射
マスク4を設けてあり、その上端より若干下方の位置に
は、加熱電極31L、 3 ha 3 c e3d、3
・、3f・・・に夫々整合する位置に入射口5m。
9ba, 9c, 9de, 9., 9f, . . . are individually led out, and a voltage can be individually applied between these extraction electrodes 9&, etc. and the common electrode 8. An entrance mask 4 is provided on the side surface of the optical transmission medium 20 on the light incidence side, and a heating electrode 31L, 3 ha 3 c e3d, 3 is provided at a position slightly below the upper end of the entrance mask 4.
. , 3f . . . , and 3f .

5b、 5e、 5d、 5・、51・・・を設けてあ
って、帯状の平行光である光ピーA la、 lb、 
lc、 ld、 l@、 If・・・が光伝送媒体2内
を夫々加熱電極3&等の直下域近傍にて加熱電極31等
に沿って入射するようKなっている。光伝送媒体20光
出射側の側面近傍には出射マスク6を設けてあり、出射
マスク6における光ビームIL lb、 is、 ld
、 1・。
5b, 5e, 5d, 5., 51... are provided, and optical beams A la, lb, which are belt-shaped parallel lights, are provided.
lc, ld, l@, If, . An output mask 6 is provided near the side surface of the optical transmission medium 20 on the light output side, and the light beams IL lb, is, ld in the output mask 6 are
, 1.

1f・・・の入射方向の延長線上の位置より適宜寸法だ
け上方の位置KFX出射ロアm、 7b、 7c、 7
d、 7@。
KFX output lower m, 7b, 7c, 7 at an appropriate dimension above the position on the extension line of the incident direction of 1f...
d, 7@.

7f・・・を開設しである。なお1本実施例においては
二元伝送媒体2と出射マスク6との間が多少の距離を有
して離隔しており、また光伝送媒体2かも光ビームla
等が空気中に出射するどき ′に屈折するので、出射ロ
ア1等の開設位置は第1実施例における出射ロアより若
干上方である。
7F... has been opened. In this embodiment, the binary transmission medium 2 and the emission mask 6 are separated by a certain distance, and the optical transmission medium 2 is also separated from the light beam la.
etc. are refracted as they exit into the air, so the opening position of the exit lower 1, etc. is slightly above the exit lower in the first embodiment.

この場合にも、電極3&等圧通電したときは。Also in this case, when electrode 3 & equal voltage is energized.

光伝送媒体2における電極3&等の直下域に光伝送媒体
2の厚み方向に変化する温度分布が発生し、これに対応
して屈折率の分布が生じる。これによって、光ビーム1
a等は光伝送媒体2内を進行する間に、温度、従って屈
折率が高い上方部分に向けて偏向し、光伝送媒体2から
出射した後は、出射マスク6の出射ロア1等を通過する
A temperature distribution that changes in the thickness direction of the optical transmission medium 2 occurs in the area immediately below the electrodes 3 & etc. in the optical transmission medium 2, and a refractive index distribution occurs correspondingly. As a result, the light beam 1
While traveling through the optical transmission medium 2, the beams a and the like are deflected toward the upper part where the temperature and therefore the refractive index are high, and after exiting the optical transmission medium 2, they pass through the output lower part 1 of the output mask 6, etc. .

一方、加熱電極3a等が通電されていない場合は。On the other hand, if the heating electrode 3a etc. are not energized.

その加熱電極31等に対応する光ビームl&等は光伝送
媒体2内を直進するから出射マスク6に遮光されて外部
K11i出射しない。このよう圧して、複数個の光ビー
ムを同時的且つ個別的にオン・オフさせることができ、
従って、光スィッチのディスプレイ又はプリンタ等への
適用が可能である。
Since the light beams l&, etc. corresponding to the heating electrodes 31, etc. travel straight through the optical transmission medium 2, they are blocked by the emission mask 6 and are not emitted to the outside K11i. By applying pressure in this manner, a plurality of light beams can be turned on and off simultaneously and individually,
Therefore, the optical switch can be applied to displays, printers, etc.

第4図及び第5図は本発明の第3実施例を示す夫々劇視
図及び平面図である。本実施例においては、光伝送媒体
2の光入射80911面に設けられた入射マスク4に#
i、その上端より若干下方の位置に入射口5x、5γが
開設されており、この入射口5x、51に向けて細@0
平行光である光ビームlx、lyが入射マスク4に略々
I&直に入射している。そして、光伝送媒体2の表面に
は、加熱電極3X、ayが形成されてiる。加熱電極3
x等は、その光入射側路半分のs分が光ビームlx等の
入射方向の直上域に位置する直線状tなし、光出射側路
半分の部分が光ビームlx等の進行方向に対し平面視で
右側に湾曲した曲線状をなしている。そして、加熱電極
3x、3yの光入射側端部同士は共通電極8によ砂接続
され、光出射側端部は夫々引出電極9x、9yKよシネ
図示の電源に個別的に導出されている。光伝送媒体2の
光出射側の側面近傍には出射マスク6に−設けてあシ、
出射マスク6には、加熱電極3x、3yにおける光出射
側端sの接線方向で夫々出射ロア x * 7 )’ 
k開設しである。
FIGS. 4 and 5 are a dramatic view and a plan view, respectively, showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the entrance mask 4 provided on the light incidence 80911 surface of the optical transmission medium 2 is
i, entrance ports 5x and 5γ are opened at positions slightly below the upper end, and a narrow @0
The parallel light beams lx and ly are approximately directly incident on the entrance mask 4 at I&. Heating electrodes 3X and ay are formed on the surface of the optical transmission medium 2. Heating electrode 3
For x, etc., the half of the light input side path s is located directly above the direction of incidence of the light beam lx, etc., without a straight line t, and the half of the light output side path is flat with respect to the traveling direction of the light beam lx, etc. It has a curved shape that curves to the right when viewed. The light incident side ends of the heating electrodes 3x and 3y are connected to each other by a common electrode 8, and the light output side ends are individually led out to a power source shown in the drawing through extraction electrodes 9x and 9yK, respectively. An output mask 6 is provided near the side surface of the optical transmission medium 2 on the light output side.
The emission mask 6 has an emission lower x*7)' in the tangential direction of the light emission side end s of the heating electrodes 3x and 3y, respectively.
K has just been opened.

本実施例の光スィッチにおいても、引出電極9x、9y
と共通電極8との間に電圧を印加して加熱電極3x、3
yに通電すると、加熱電極3x。
Also in the optical switch of this embodiment, the extraction electrodes 9x, 9y
and the common electrode 8 to heat the heating electrodes 3x, 3.
When electricity is applied to y, the heating electrode 3x.

3yの直下域における光伝送媒体2の内部に、その厚み
方向に変化する温度分布が発生し、しかもこの温度分布
Fi、加熱電極3x、3yの湾曲方向に沿って、光ビー
ムlx、lyの入射方向から偏向し、平面視で進行方向
右側に湾曲した状態で存在する。そして、このような温
度分布に対応して屈折率が変化しており、屈折率It高
い部分に向けて偏向するという光ビームの性質にょ一す
、入射マスク4から光伝送媒体2内に入射した元ビーム
lx、1yti、加熱電4に3x、3yに沿って平面視
で進行方向右側に湾曲して進行し、同時和光伝送媒体2
の表面側に向けて上方に偏向しつつ光伝送媒体2から出
射し、出射マスク60出射ロアx、7yt−通過する。
A temperature distribution that changes in the thickness direction occurs inside the optical transmission medium 2 in the area immediately below the heating electrodes 3y, and this temperature distribution Fi causes the incidence of the light beams lx and ly to change along the curved direction of the heating electrodes 3x and 3y. It is deflected from the direction and exists in a curved state to the right in the direction of travel when viewed from above. The refractive index changes in accordance with such temperature distribution, and due to the nature of the light beam that it is deflected toward the portion where the refractive index It is high, the light beam that enters the optical transmission medium 2 from the entrance mask 4 The original beams lx, 1yti travel along heating electric currents 4, 3x, 3y, curved to the right in the traveling direction in plan view, and simultaneously travel through the Wako transmission medium 2.
The light is emitted from the optical transmission medium 2 while being deflected upward toward the surface side of the light, and passes through the emission lower part x, 7yt of the emission mask 60.

一方、加熱電極3に、37が通電されていない場合は、
光ビー五la、lbは光伝送媒体2内を直進するので出
射マスク6により漏光され外部へは出射しない。
On the other hand, if 37 is not energized to the heating electrode 3,
Since the light beams 5la and lb travel straight through the optical transmission medium 2, they are leaked by the exit mask 6 and are not emitted to the outside.

このようにして、加熱電極3x、3yの通電Oオン・オ
フと光ビーム1x、1yのオン・オフとが対応する光ス
ィッチが構成される。
In this way, an optical switch is constructed in which the heating electrodes 3x, 3y are turned on and off and the light beams 1x, 1y are turned on and off.

以上の如き本発明に係る光スィッチにおいて#i、上記
各実施例のいずれにりいても、クロストークが極めて低
く、且りスイツラング速fが速い。例えば光伝送媒体2
が石英である場合は。
In the optical switch according to the present invention as described above, regardless of #i or each of the above embodiments, the crosstalk is extremely low and the switching speed f is high. For example, optical transmission medium 2
If is quartz.

その温度伝達率αが6−75 X 10−’ Cal”
/膠ecであり、また光伝送媒体20@度上昇速度は前
記温度伝達率α及び加熱電極3等の幅寸法の2乗に比例
するので、1m5−C程度のスイッチング速度を確保す
ることは容易である。ところで、加熱電極の形状及び寸
法を適当に設定し、光スィッチにヒートシンク機能t−
具備させることによって、スイッチング速度のより一層
の向上を図ることができる。N46図はその1実施例を
示す模式的縦断面図である。光伝送媒体2.加熱電極3
(又は31等)、入射マス゛り4.及び出射マスク6の
構成は第1実施例(第1図参照)及び第2実施的(第3
図参照)の場合と同様である。
Its temperature transfer coefficient α is 6-75 x 10-'Cal"
/Glue EC, and since the speed of increase in temperature of the optical transmission medium 20@degree is proportional to the temperature transfer coefficient α and the square of the width of the heating electrode 3, etc., it is easy to ensure a switching speed of about 1 m5-C. It is. By the way, by setting the shape and dimensions of the heating electrode appropriately, the optical switch has a heat sink function.
By providing this, the switching speed can be further improved. Figure N46 is a schematic vertical cross-sectional view showing one embodiment thereof. Optical transmission medium 2. Heating electrode 3
(or 31 etc.), incidence mass 4. The structure of the emission mask 6 is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1) and the second embodiment (see FIG. 1).
(see figure).

第6図の実施例においては、加熱電極3等の上面を含む
光伝送媒体20表面に8102等からなる絶縁層10″
4を膜形成してあり、この絶縁層10上に放熱効果が高
い金属の薄層である放熱Millを膜形成しである。な
お、絶縁層lOは第2実施的の如く加熱電極3畠等が複
数個並設されている場合に、金属放熱層11により加熱
電極3a等が導通しないようにするために形成するもの
である。そして、光伝送媒体2の下面には放熱効果が高
い金属又はセラミック等の材料全使用した放熱板12を
接着しである。このようにヒートン/り機能を具備する
ことにより、加熱電極3等の通電をオフKL、た場合に
、加熱電極3等の直下域の光伝送媒体2t−急速に冷却
せしめることができ、従って、光スィッチとしてのスイ
ッチング速度をより一層高めることが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 6, an insulating layer 10'' made of 8102 or the like is provided on the surface of the optical transmission medium 20 including the upper surface of the heating electrode 3, etc.
A heat dissipation mill, which is a thin metal layer having a high heat dissipation effect, is formed on the insulating layer 10. The insulating layer IO is formed to prevent electrical conduction between the heating electrodes 3a and the like due to the metal heat dissipation layer 11 when a plurality of heating electrodes 3a and the like are arranged in parallel as in the second embodiment. . A heat dissipation plate 12 made of a material such as metal or ceramic having a high heat dissipation effect is adhered to the lower surface of the optical transmission medium 2. By providing the heaton/return function in this way, when the heating electrode 3, etc. is turned off, the optical transmission medium 2t in the area immediately below the heating electrode 3, etc. can be rapidly cooled, and therefore, It is possible to further increase the switching speed as an optical switch.

以上、詳説した如く、本発明に係る光スイツチFi、加
熱電極の通電により光伝送媒体内に形成される屈折率の
勾配又は変化を利用して光ビームを偏向せしめる一〇で
あるから、使用する光ビームは偏向状態及び波長等の制
約を受けず。
As explained in detail above, the optical switch Fi according to the present invention is used because it deflects a light beam by utilizing the gradient or change in the refractive index formed in the optical transmission medium by energizing the heating electrode. The light beam is not subject to restrictions such as polarization state and wavelength.

従来動作不能であった白色光も使用可能である。White light, which was previously inoperable, can also be used.

また、偏光子又は検光子等が不要であることは勿論のこ
と、電極形状は板状の極めて単純なものでよく、第2実
施例に示す如く、光スィッチの大型アレイ化(光ビーム
O多数化)も容易に実現できる。また、従来の如く偏光
子で光ビームの強度を弱めるのではなく、非通電時O光
e−ムを出射マスクで確実KII光するものであるから
、クロストークが極めて低−0更に、電源は単に加熱電
極を抵抗発熱させるため040であるから1図示例の如
く直流電源でもよく、また、商用周波数O交流電源でも
よく、低電力で動作可能である。なお1本発明は上記O
特定の実施例に限定されるべきものではなく1本発明の
技術的範囲内において種々の変形が可能である。例えば
、第1実施例(IEI図参照)及び第2実施例(第3図
参照)の加熱電極3及び3a等を組3実施例(第4図参
照)と同様に、光伝送媒体20幅方向全長に亘り形成し
てもよいことは勿論である。また、加熱電極3及び31
等を必ずしも細幅O長板状に形成する必要がないことは
言うまでもない。更に、光伝送媒体2全体が一様な高温
状態にある場合には加熱手段のかわりに冷却手段を設は
所定箇所に温度勾配を形成させることも可能である。
In addition, it goes without saying that a polarizer or analyzer is unnecessary, and the electrode shape can be extremely simple in the form of a plate.As shown in the second embodiment, a large array of optical switches (many optical ) can also be easily realized. In addition, instead of weakening the intensity of the light beam with a polarizer as in the past, the O light beam is reliably turned into KII light with an exit mask when the power is not energized, so the crosstalk is extremely low. Since it is 040 simply to cause the heating electrode to generate heat through resistance, a DC power source may be used as in the example shown in FIG. Note that the present invention is based on the above O.
The present invention is not limited to specific embodiments, and various modifications can be made within the technical scope of the present invention. For example, the heating electrodes 3, 3a, etc. of the first embodiment (see IEI diagram) and the second embodiment (see FIG. 3) may be combined in the width direction of the optical transmission medium 20 as in the third embodiment (see FIG. 4). Of course, it may be formed over the entire length. In addition, heating electrodes 3 and 31
It goes without saying that it is not necessarily necessary to form the plate into a narrow O-long plate shape. Furthermore, when the entire optical transmission medium 2 is in a uniform high temperature state, it is also possible to provide a cooling means in place of the heating means to form a temperature gradient at a predetermined location.

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

第1図は本発明の第1実施例を示す縦断面図。 第2図は屈折率nの分布を示す模式図、第3図は本発明
の第2実施例を示す斜視図、第4図は本発明の第3実施
例を示す斜視図、第5図は同じく平面図、第6図は本発
明の第4実施例を示す縦断面図、第7図は従来の光スィ
ッチの説明図である。 (符号の親御) 1、 la、 1〜−;光ビーム   2:光伝送媒体
3、3&、 3し・・;加熱電極   4;入射!スフ
5、5a、 Sbl・・;入射口    6;出射マス
ク7.71.7bt・・;出射口   ll;放熱層特
許出願人  株式会社 リ コ 二 鎖114 第2図 n        0 手続補正書 昭和57年1月22日 11゛許庁長官 島1)春樹殿 1 リを件の表示 昭和56年  特許願第153930号2、発明の名称
  光スィッチ 3、 補正をする者 事件との関係  特許出願人 氏 名(名b・> (674)株式会社 リ コ −4
、代理人 6 補止により増加する発明の詳細な説明     1
1al      督 1、発明の名称 光スィッチ 2、特許請求の範囲 1、温度にエリ屈折率が変化する材料からなる光伝送媒
体、該光伝送媒体内に光ビームを第1方向に入射させる
光ビーム入射手段、前記光ビームが通過する前記光伝送
媒体内分の少なくとも一部に温度勾配を形成させる温度
制御手段を有し、該温度制御手段を動作させることによ
って前記光ビームを前記第1方向と異なった方向に偏向
させることに%黴とする光スィッチ。 2、上記第1項において、前記ff1度制御手段は前記
光伝送媒体の一部を加熱する加熱手段【有することt−
*微とする光スィッチ。 3、@度により屈折率が変化する材料からなる光伝送媒
体、該光伝送媒体に対しその表向に沿う特定の入射方向
の光のみ入射させる入射手段、前記光伝送媒体の表rr
iに設けられその少くとも一部が前記光の入射方向の直
上域にろる抵抗発熱電極、及び前記光伝送媒体の出射面
側に設けられ前記光の入射方向の延長線上を外して出射
口を穿設され几出射マスクとを有することt%徴とする
光スィッチ。 3、発明の詳細な説明 本発明は、透明誘電体材料の温度により屈折率が変化す
る性質を利用し次光スイッチに関するものであめ。 光フアイバ通信、光メモリ装置及び光プリンタ等の光情
報処理の分野Vこおいては、光の方向を制御し、光の通
過tオン・オフするデバイスが不可欠である。こめ種の
デバイスとして使用される光スィッチ[H、クロストー
クが小さいこと、低電力で容易にスイッチング可能であ
ること、スイツチン(速度が高いこと、及び低価格であ
ること等が要求される。ところで、従来の光スィッチに
は音響光学効果を利用したもの又は電気光学効果を利用
したものがある。第7図は、電気光学効果を利用した光
スィッチの模式的斜視図である。この光スィッチは、L
lNbO3゜L sT幻s等の結晶材料からなる光伝送
媒体2oの表面に櫛歯状の電極21及び22をその歯部
分同士が交互的に並ぶように島着等により形成しである
。そして、櫛歯状の電極21及び22の歯部分の並列方
向kY軸、光伝送媒体2oの厚み方向1kX軸、及びこ
れらに垂直の方向7Z軸とし、図示の如く、その偏波面
がX軸方向である光kY軸方向に入射させ、電極21.
22間に適宜の高周波電圧を印加すると、入射光の波長
λが下記(1)式を満足する場合に、光伝送媒体20か
らの出射光にその偏波面が2軸方向に変換される。 2に/4=C2に/λ) (n、−rso)  ・−(
1)但し、A:櫛歯状電極21.22の歯部分のピッチ −ne:光伝送媒体20の結晶の異常光(電界方向がX
軸に平行な光りの屈折率 n0:結晶の常光屈折率 そこで、出射光の光路に介在させてX軸方向の偏光板2
3t−設置すると、偏光板23′に通過した出射光はそ
の偏波面がX軸方向になる。而して、電極21 、22
に電圧が印加されていない場合は、同様の光が光伝送媒
体20に入射されても偏波面の変換を受けずにそのまま
出射される。 そして、出射光は偏光板23を通過することに19偏波
面が2軸方向に変換されるが、この偏光後の出射光は偏
光板23にて極めて大きな吸収會受けるため、その強度
が弱められている。 このLうにして、電極21.22間の電圧のオン・オフ
と偏光板23を通過してきた光の強弱とが対応しており
、光スィッチが構成される。 然るに、上述の如く電気光学効果を利用して光スィッチ
を構成する場合は、411IIII状の電極のように電
極を周期的構造に形成する必要がある九め電極構造が複
雑であり、その形成が容易ではなく、大盤アレイ化が困
難である。また、入射光としては、特定方向に偏光した
ものを使用する必要があり、また自然光では良好に動作
しないという難点があり、更に、偏光子を設ける必要が
ある友め、偏光子にて光強度の減衰が起り、更にま几、
光伝送媒体としては通常単結晶を使用するため、光スィ
ッチの大型化に制約があり、電源[は高周波電fAt使
用する必要がある。史にまた、電気光学効果が温度によ
り変動するため、光スィッチとしての動作が可能な温度
範囲が極めて狭い。 一方、音響光学効果を利用した光スィッチにおいては、
PbMoO4,Teへ等の結晶材R’k12!用り。 また電気信号を超音波に変換するトランスデユーサを使
用する友め、極めて高価である。I!に、光スィッチの
駆動の次めに、高周波の大電力を必要とするから、その
使用態様に制約を受けるという難点がある。 本発明は以上の点に鑑みなされたものであって、使用光
の偏光状態及び波長等の制約を受けず、自然光又は白色
光でも動作可能であり、偏光子又は検光子等を設ける必
要がなく、電極構造が簡素であり大型アレイ化も容易で
あって、クロストークが低く低電方で動作可能な光スィ
ッチを提供すること全目的とする0本発明は、結晶材料
の電気光学効果又は音響光学効果を利用するという従来
の光スィッチの概念を離れ、透明材料の屈折率温度依存
性を利用するという新規な発想に基いてなされたもので
ある。即ち、本発明に係る光スィッチは、温直にエリ屈
折率が変化する材料からなる光伝送媒体、該光伝送媒体
内に光ビームに第1方向に入射させる光ビーム入射手段
、前記光ビームが通過する前記光伝送媒体部分の少なく
とも一部に温度勾配を形成させる温度制御手IRk有し
、該温度制御手段を動作させることに工って前記光ビー
ムを前記第1方向と異なった方向に偏向させゐことを特
徴とするものである。この場合に、前記温度制御手段は
前記光伝送媒体の一部全加熱する加熱手段を有するのが
好ましい、ま九、本発明は、温度により屈折率が変化す
る材料からなる光伝送媒体、該光伝送媒体に対しその表
面に沿う特定の入射方向の光のみ入射させ心入射手段、
前記光伝送媒体の表面に設けられその少くとも一部が前
記光の入射方向の直上域にある抵抗発熱電極、及び前記
光伝送媒体の出射面IIK設けられ前記光の入射方向の
延長線上を外して出射ロケ穿設された出射マスクとを有
すること1kIW#黴とする光スィッチを提供す/)も
のである。 諺bOs、 PLZT−ThO□、溶融石英、ガラス等
の透明光学材料は、その屈折率が温度依存性を示し、高
温になる程屈折率が高いという性質會有する。そして、
光は屈折率が異なる物質の境界上通過する際に、屈折角
(境界にaSの方向と光線とのなf角)が屈折率の大き
い物質中で小さくなるように屈折現象を起こす、従って
、上述の如き透明光学材料からなる光伝送媒体中[温度
勾配又はffi度変化が存在する場合は、光伝送媒体中
1r進行する光は、より高温部に向けて偏向され心0本
発明はこのような知見に基いてなされたものである。即
ち、光伝送媒体の表面に抵抗発熱体で電極を形成し、こ
の電極に通電して光伝送媒体の表面を加熱すると、電極
の直下域において、光伝送媒体の表面から厚み方向に温
度勾配が発生する。 そこで、仁の電極に沿って、即ち、表面に沿って光ビー
ムを光伝送媒体に入射させると、光ビームは温度勾配が
存在する光伝送媒体内で高温側(高屈折率側〕に向けて
偏向し、光伝送媒体から出射する際IIcは、その出射
位置が入射方向の延長線上から外れ、電極形成面寄りの
位置にて光ビームが出射する。そして、この出射位置に
出射口管穿設した出射マスクを設けることにより、電極
に通電しない場合は光伝送媒体内に温度勾配は存在しな
いので光ビームは直進するから、電極通電のオン・オフ
に対応して出射光がオン・オフとなる光スィッチが構成
される。 以下、本発明の具体的実施の態様につき、添付の図面を
参照して具体的に説明する。jiK1図は本発明の第1
実施例の模式的縦断面図である。 前記光学材料からなる光伝送媒体zrt幅方向寸法がL
十ノの直方体状の形状をしており、その表面には光伝送
媒体2の幅方向に延長する細幅層状の加熱電極3を、光
伝送媒体2の一端側から適宜の寸法LK亘り形成しであ
る。加熱電極3はNi−Cr合金等からなり、例え#f
蒸着等により形成される。光伝送媒体2の前記一端側の
側面には、光伝送媒体2における加熱電極3の直下域近
傍に、その入射方向が加熱電極3の長手方向と平行であ
る光ビームl′に入射させるべく、入射口5會穿設した
入射マスク4を設けである。 なお、この光伝送媒体2内に入射される光ビームlは光
スィッチとしてのクロストークの低減上、可及的に細い
平行ビームであるのが好ましい、光伝送媒体2における
入射マスク4の対抗側面I/c#′i、出射ロアを穿設
した出射マスク6を設けである。出射マスク6の出射ロ
アは、光ビームlの入射方向の延長線(a!J中破纏に
て示す)上の位置から上方にdの距離だけ離隔させて位
置せしめである。 而して、加熱電極3に適宜の電流を通電すると、加熱電
極3tj抵抗発熱し、加熱電極3に接触する光伝送媒体
20表面が加熱され、この表面から光伝送媒体2の内部
に向けて温度分布が生じる。これに伴ない、光伝送媒体
2の屈折率nri、第2図に示す如く、高温の加熱電極
31I表面が最大であり、光伝送媒体2の厚み方向にし
だいに減少するような屈折率分布を示すようVCなる。 そして、入射マスク4にて方向とビーム径とが規制され
た光ビームlが光伝送媒体2内に入射すると、光伝送媒
体2内の屈折率分布によってその進行方向が上方に偏向
され、光ビームlは加熱電極3の直下域を上方に湾曲し
次光路を示して進行する0次いで、光ビームlが入射マ
スク4からLの距離だけ進行して加熱電極3の直下域を
離脱すると、加熱されてなく屈折率が一様である領域(
長さりに進入するが、この境界において光ビームIr1
更に上方に向けて屈折し、この領域は屈折率変化は少な
いので、光ビームlはこの領域を略々直線的に進行し出
射ロアから外部へ出射する。このように、加熱電極3に
通電した場合は、入射マスク4から入射した光ビームl
が出射でスフ6から出射する。 一方、加熱電極3に通電しない場合は、光伝送媒体?・
内の温度分布は均一であり屈折率は均一であるから、光
ビームlは光伝送媒体2内をその入射方向に直進し、出
射マスク6に遮光されて出射しない、上述の如くして、
加熱電極3への通電のすンΦオフと、出射マスク6から
出射される光ビームlのオン・オフとが対応し、光スィ
ッチが構ぺされ心。 ところで、偏向距離d、電極長さL及び非電極部長さl
の間には下記(2)弐にて示す関係が存在する。 吐 =  jLΔn/D      ・・・・・・・・
・・・・・・・(2)但し、Δn 二光学材料表面の温
度による屈折本変化D :加熱による屈折率変化の拡散
深さく通常軛〜1.0 mm) また、光伝送媒体20光学材料が石英である場合は、温
度変化ΔTに対する屈折本変化Itsの割合Δn / 
/rは約10−”である、従って、加熱電、&3の通電
加熱による温度上昇nが100℃であり、また石英の拡
散深さDが0.5mmごあるとすると、C)式よりdF
id=2XlG−”7Lとなる。そこで、L= 10m
m、 l = 5ncrnの場合はd=0.tnunと
ナリ、加熱電極長りが10rrmであり、加熱電極3の
終端から4 (= 5rrrn)の距離だけ離隔し九面
から出射する光ビームについて框、その入射方向の延長
線の上方0.1mmの位置に出射ロアを有する出射マス
ク6を設ければよいことになる。換言すれば、このよう
な寸法関係にある光スィッチについては、温度上昇ΔT
が約100℃となるように加熱電極3に対する通電条件
を設定すればよい。 上述の如き光スィッチの加熱電極をその幅方向に複数個
並設することによって、複数の光ビームをオン・オフす
る機能を有する光スィッチを構成することができ、光ス
イッチ管ディスグレイ又はプリンタ等へ応用することが
可能となる。第3図は本発明のwJ2実施fi’に示す
模式図である。光伝送媒体2の表面にはその幅方向に延
長する細幅層状の加熱電極3a、 3b、 3c、 3
d。 3e、  3f ・・・・・・・・を複数個、その幅方
向に適宜間隔全おいて並設しである。加熱電極3a$i
、加熱電極3と同様[Ni−Cr甘せ等からなり、蒸着
等によって形成される。加熱電極33等の光出射側端部
は共通電極8によっていずれも接続してあり、加熱電極
3a等の光出射側端部汀引出電極91゜9b、  9C
,9d、  9e、  9f・・・・・によって個別に
導出してあって、これら引出電極91等と共通電#A8
との間に個別的に電圧を印加することができるようにな
っている。光伝送媒体2の光入射側の側面には入射マス
ク4を設けてあり、その上端より軒下方の位置vCri
、加熱電極3a、 3b、 3c、 3d。 3e、 3f・・・・・ に夫々整合する位置(入射口
5m。 5b、  5c、  5d、  5e、  5f 川−
f設けてあって、帯状の平行光である光ビーム1a、 
Ib、 lc、 1d、  le、 If・・・が光伝
送媒体2内を夫々加熱電極3a等の直下域近傍にて加熱
電iji B8 % K沿って入射するようになってい
る。光伝送媒体2の光出射側の側面近傍には出射マスタ
6を設けてあり、出射マスク6K>ける光と−A la
、 lb、 IC,lcl、 IelIf・・の入射方
向の延長線上の位置より適宜寸法だけ上方の位置には出
射ロアm、 7b、 7C,7d、 7e。 7f・・を穿設しである。なお、本実施例においては、
光伝送媒体2と出射マスク6との間が多少の距*に有し
て離隔しており、また光伝送媒体2から元ビームl麿等
が空気中に出射するときに屈折するので、出射ロア1等
の穿設位置は第1実施例における出射ロアより若干上方
である。 この場合にも、電極31等に通電したときは、光伝送媒
体2における電極31等の直下域に光伝送媒体2の厚み
方向に変化する温度分布が発生し、これに対応して屈折
率の分布が生じる。 これによって、光ビームla等は光伝送媒体2内を進行
する間に、温度、従って屈折率が為い上方部分に向けて
偏向し、光伝送媒体2から出射し友後は、出射マスク6
の出射ロアa等を通過する。−万、加熱電極3a等が通
電されていない場合は、その加熱電極33等に対応する
光ビーム11等は光伝送媒体2内を直進するから出射マ
スク6#F−透光されて外IIKは出射しない、このよ
うにして、複数個の光ビームを同時的且つ個別的にオン
・オフさせることができ、従って、光スィッチのディス
プレイ又はプリンタ等への適用が可能である。 WN2図及び第5図は本発明の第3実施例を示す夫々斜
視図及び平面図である0本実施例においては、光伝送媒
体2の光入射側のa面に設けられた入射マスク4には、
その上端より若干下方の位置に入射口51.57が穿設
されており、この入射口5x、 syに向けて細幅の平
行光でろる光ビームIX、  1yが入射マスク4に略
々垂直に入射している。そして、光伝送媒体20表Ei
iiKr!、加熱電極3X、 3Fが形成されている。 加熱電極3x等は、その光入射側路半分の部分が光ビー
ムlX等の入射方向の直上域に位置する直線状をなし光
出射側路半分の部分が光ビームLX等の進行方向に対し
平面視で右側に湾曲した一線状をなしている。そして、
加熱電極3x、37の光入射側端部同士は共通電極8に
より接続され、光出射側端部は夫々引出電極91:、1
により不図示の電源に個別的に導出さ九てvhる。光伝
送媒体2の光出射側の側面近傍rcFi出射マスク6を
設けてあり、出射マスク6には、加熱電極3X、 3F
における光出射側端部の接線方向であって、入射口5x
、5yより若干上方の位置に夫々出射ロア”t7Fを穿
設しである。 本実施例の元スイッチにおいても、引出電極9x、9y
と共通電極8との間に電圧を印加して加熱電極3x、 
3)lに通電すると、加熱電極3x。 3yの直下域における光伝送媒体2−の内部に、その厚
み方向に変化する温度分布が発生し、しかもこの温度分
布は、加熱電極3に、3Yの湾曲方向に沿って、光ビー
ムlx、1yの入射方向から偏向し、平面視で進行方向
右側に°湾曲し次状態で存在する。そして、このような
温度分布に対応して湾曲し次高屈折率部分ができ、加熱
電極3X、3yの直下にて屈折率が変化しており、屈折
率が高い部分に向けて偏向するという光ビームの性質に
より、光伝送媒体2中に先導波路が形成される。従って
、入射マスク4から光伝送媒体2内に入射した光ビーム
IX、1yは、加熱電極3x、3yに沿って平面視で進
行方向右側に湾曲して進行し、同時に光伝送媒体2の表
面側に向けて上方に偏向しつつこの光導波路に沿って伝
搬′して光伝送媒体2から出射し、出射イスクロの出射
ロア1.77を通過する。一方、加熱電極3x、3yが
通電されていない場合は、光ビームla、lbF′i光
伝送媒体2内を直進するので出射マスク6によt)jl
f、さn外部へに出射しない、このようにして、加熱電
極3に、3Fの通電のオン豐オフと光と−ムIX、17
のオン0オフとが対応する光スィッチが構成される。 叙上の如き本発明に係る光スィッチにおいては、上記各
実施例のいずれについても、クロストークが極めて低く
、且つスイッチング速度が速い。例えば光伝送媒体2が
石英である場合は、その温度伝達率αが6.75X10
−”j/II!であり、ま次光伝送媒体2の温度上昇速
度は前記温度伝達率α及び加熱電極3等の幅寸法の2乗
に比列するので、1 mWc程度のスイッチング速度を
確保することは容易である。ところで、加熱電極の形状
及び寸法を適当に設定し、光スィッチにヒートシンク機
能t−具備させることに工って、スイッチング速度のよ
り一層の向上を図ることができる。第6図はその1実施
例を示す模式的縦断面図であり、光伝送媒体20表面に
、加熱電極3を形成してあり、側面には入射口5を穿設
した入射マスク4に設けである。而して、本実施例にお
いて框、光伝送媒体2の厚さを可及的に薄くシ、光伝送
媒体2の下面に金属放熱板12に密着させて設けである
。このようにヒートシンク機能を具備することにより、
加熱に極3等の通電音オフにした場合に、加熱電ff1
3等の直下域の光伝送媒体2を急速に冷却せしめること
ができ、従って、光スィッチとしてのスイッチング速度
rより一層高めることが可能てあゐ・ 以上、詳説した如く、本発明に係る光スィッチは、加熱
電極の通電VC1り光伝送媒体内に形成さルる屈折率の
勾配又は変化を利用して光ビームを偏向せしめるもので
あるから、使用する光ビームは偏光状態及び波長等の制
約を受けず、従来動作不能であった自然光も使用可能で
ある。 また、偏光子又は検光子等が不要であることに勿論のこ
と、電極形状は板状の極めて単純なものでよく、第2実
施例に示す如く、光スィッチの大型アレイ化(光ビーム
の多数化)も容易に実現できる。また、従来の如く偏光
子で光ビームの強度を弱めるのではなく、非通電時の光
ビームを出射マスクで確実に遮光するものであるから、
クロストークが極めて低い、更に、電源は単に加熱電極
を抵抗発熱させるためのものであるから、図示例の如く
直流電源でもよく、また、商用周波数の交流電源でもよ
く、低電力で動作可能である。なお、本発明に上記の特
定の実施例に限定されるべきものでになく、本発明の技
術的範囲内において種々の変形が可能である。 例えば、IElII!施例(第1図参照)及び第2実施
例(第3図参照)の加熱電極3及び32等を@3実施例
(第4図参照)と同様に、光伝送媒体20幅方向全長に
亘り形成してもよいことは勿論である。また、加熱電極
3及び3a等を必ずしも細幅の長板状に形成する必要が
ないことに言うまでもない・t!に、光伝送媒体2全体
が−様な高温状態にある場合には加熱手段のかわりに冷
却手段を設は所足箇所に温度勾配を形成させることも可
能である。 4、図面の簡単な説明 @1図は本発明の111実施例を示す縦断面図、112
図は屈折率nの分布を示す模式図、@3図は本発明の第
2実施例を示す斜視図、tK4図は本発明の第3実施例
を示す斜視図、第5図は同じく平面図、第6図は本発明
のIIE4実施fP4tl−示す縦断面図、w47図は
従来の光スィッチの説明図である。 〔符号の説明〕 1、 la、 lb  ;光ビーA  2 ;光伝送媒
体3.3M、3b  ;加熱電極  4 ;入射マスク
5.51.5b;入射口   6 ;出射マスク7、7
a、 7b  ;出射口  12;金属放熱板特許出願
人  株式会社 リ コ − 第6図
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention. Fig. 2 is a schematic diagram showing the distribution of the refractive index n, Fig. 3 is a perspective view showing the second embodiment of the invention, Fig. 4 is a perspective view showing the third embodiment of the invention, and Fig. 5 is a perspective view showing the third embodiment of the invention. Similarly, FIG. 6 is a plan view, FIG. 6 is a vertical sectional view showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional optical switch. (Parent of symbols) 1, la, 1~-; Light beam 2: Optical transmission medium 3, 3 &, 3...; Heating electrode 4: Incident! Suffix 5, 5a, Sbl...; Inlet port 6; Output mask 7.71.7bt...; Output port ll; Heat dissipation layer patent applicant Rico Co., Ltd. 2 Chain 114 Figure 2 n 0 Procedural amendment 1981 January 22nd 11゛ Commissioner of the License Office Shima 1) Haruki-dono 1 Indication of the matter 1982 Patent Application No. 153930 2 Title of the invention Optical switch 3 Relationship to the case of the person making the amendment Name of patent applicant (Name b・> (674) Ricoh Co., Ltd. -4
, Agent 6 Detailed explanation of invention increased by supplement 1
1al Remarks 1, Title of the invention Optical switch 2, Claim 1, Optical transmission medium made of a material whose refractive index changes with temperature, Light beam incidence for making a light beam enter the optical transmission medium in a first direction means, comprising temperature control means for forming a temperature gradient in at least a portion of the optical transmission medium through which the light beam passes, and operating the temperature control means to direct the light beam in a direction different from the first direction. A light switch that deflects the mold in the opposite direction. 2. In the above item 1, the ff1 degree control means has heating means for heating a part of the optical transmission medium.
*Slight light switch. 3. An optical transmission medium made of a material whose refractive index changes depending on the degree of rotation, an input means for allowing only light in a specific incident direction along the surface of the optical transmission medium to enter the optical transmission medium, and a surface of the optical transmission medium rr
a resistive heating electrode provided at i and at least a part of which is located directly above the direction of incidence of the light; and an exit port provided on the output surface side of the optical transmission medium and located outside the extension line of the direction of incidence of the light. An optical switch having a perforated emission mask and a t% characteristic. 3. Detailed Description of the Invention The present invention relates to an optical switch that utilizes the property of a transparent dielectric material that its refractive index changes depending on the temperature. In the field of optical information processing such as optical fiber communications, optical memory devices, and optical printers, devices that control the direction of light and turn on and off the passage of light are essential. An optical switch used as a device is required to have low crosstalk, easy switching with low power, high speed, and low cost. Conventional optical switches include those that utilize the acousto-optic effect and those that utilize the electro-optic effect. FIG. 7 is a schematic perspective view of an optical switch that utilizes the electro-optic effect. , L
On the surface of the optical transmission medium 2o made of a crystalline material such as 1NbO3°LsT, comb-shaped electrodes 21 and 22 are formed by island deposition or the like so that the teeth are alternately arranged. The parallel direction of the tooth portions of the comb-shaped electrodes 21 and 22 is the kY axis, the thickness direction of the optical transmission medium 2o is 1k, the The light k is incident on the electrode 21.
When an appropriate high frequency voltage is applied between the optical transmission medium 22 and the wavelength λ of the incident light satisfies the following equation (1), the plane of polarization of the light emitted from the optical transmission medium 20 is converted into biaxial directions. 2/4=C2/λ) (n, -rso) ・-(
1) However, A: Pitch of the teeth of the comb-shaped electrodes 21 and 22 -ne: Extraordinary light of the crystal of the optical transmission medium 20 (when the electric field direction is
The refractive index of light parallel to the axis n0: the ordinary refractive index of the crystal.
3t, the plane of polarization of the emitted light that has passed through the polarizing plate 23' is in the X-axis direction. Therefore, the electrodes 21 and 22
When no voltage is applied to the optical transmission medium 20, even if similar light is incident on the optical transmission medium 20, the polarization plane is not converted and is emitted as is. Then, the output light passes through the polarizing plate 23, and the 19 plane of polarization is converted into biaxial directions.However, the output light after polarization is subjected to extremely large absorption by the polarizing plate 23, so its intensity is weakened. ing. In this way, the on/off state of the voltage between the electrodes 21 and 22 corresponds to the intensity of the light passing through the polarizing plate 23, thereby forming an optical switch. However, when constructing an optical switch using the electro-optic effect as described above, the ninth electrode structure, which requires forming electrodes in a periodic structure such as the 411III-shaped electrode, is complicated, and its formation is difficult. It is not easy, and it is difficult to create a large array. In addition, it is necessary to use incident light that is polarized in a specific direction, and it has the disadvantage that it does not work well with natural light. Attenuation occurs, and further increases.
Since a single crystal is usually used as the optical transmission medium, there are restrictions on increasing the size of the optical switch, and it is necessary to use a high-frequency electric power fAt as the power source. Historically, the electro-optic effect varies with temperature, so the temperature range in which it can operate as an optical switch is extremely narrow. On the other hand, in optical switches that utilize the acousto-optic effect,
Crystalline materials such as PbMoO4 and Te R'k12! Use. Also, those that use transducers to convert electrical signals into ultrasound waves are extremely expensive. I! Second, since it requires a large amount of high-frequency power after driving the optical switch, there are restrictions on how it can be used. The present invention was made in view of the above points, and is not subject to restrictions on the polarization state and wavelength of the light used, can operate even with natural light or white light, and does not require the provision of a polarizer or analyzer. The overall purpose of the present invention is to provide an optical switch that has a simple electrode structure, can be easily formed into a large array, has low crosstalk, and can operate with low current. This device departs from the conventional optical switch concept of utilizing optical effects and is based on a novel idea of utilizing the temperature dependence of the refractive index of transparent materials. That is, the optical switch according to the present invention comprises: an optical transmission medium made of a material whose elliptical refractive index gently changes; a light beam incidence means for causing a light beam to enter the optical transmission medium in a first direction; A temperature control means IRk is provided for forming a temperature gradient in at least a portion of the optical transmission medium portion through which the optical transmission medium passes, and the light beam is deflected in a direction different from the first direction by operating the temperature control means. It is characterized by the fact that In this case, it is preferable that the temperature control means includes a heating means for partially heating the optical transmission medium. a central incidence means for causing only light in a specific incident direction along the surface of the transmission medium to enter;
A resistive heating electrode provided on the surface of the optical transmission medium, at least a part of which is located directly above the direction of incidence of the light; and a resistance heating electrode provided on the exit surface IIK of the optical transmission medium and located outside the extension line of the direction of incidence of the light. The present invention provides a 1kIW optical switch having an output mask with an output location drilled therein. Transparent optical materials such as Os, PLZT-ThO□, fused silica, and glass exhibit temperature dependence in their refractive index, and the higher the temperature, the higher the refractive index. and,
When light passes over a boundary between materials with different refractive indexes, a refraction phenomenon occurs such that the refraction angle (the f angle between the direction of aS and the light beam at the boundary) becomes smaller in the material with a higher refractive index. In an optical transmission medium made of the above-mentioned transparent optical material, if there is a temperature gradient or change in degrees, the light traveling in the optical transmission medium will be deflected toward a higher temperature area. This was done based on extensive knowledge. In other words, when an electrode is formed on the surface of an optical transmission medium using a resistive heating element and electricity is applied to the electrode to heat the surface of the optical transmission medium, a temperature gradient is created in the thickness direction from the surface of the optical transmission medium in the area immediately below the electrode. Occur. Therefore, when a light beam is incident on an optical transmission medium along the solid electrode, that is, along the surface, the light beam is directed toward the high temperature side (high refractive index side) within the optical transmission medium where a temperature gradient exists. When IIc is deflected and emitted from the optical transmission medium, its emission position deviates from the extension line of the incident direction, and the light beam is emitted at a position closer to the electrode formation surface.Then, an output tube is bored at this emission position. By providing an output mask, the light beam travels straight when the electrode is not energized because there is no temperature gradient in the optical transmission medium, so the output light turns on and off in response to the electrode energization. An optical switch is constructed. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view of an example. The width direction dimension of the optical transmission medium zrt made of the optical material is L
It has a rectangular parallelepiped shape, and on its surface, a narrow layered heating electrode 3 extending in the width direction of the optical transmission medium 2 is formed over an appropriate dimension LK from one end side of the optical transmission medium 2. It is. The heating electrode 3 is made of Ni-Cr alloy, etc., for example #f
It is formed by vapor deposition or the like. On the side surface of the one end side of the optical transmission medium 2, in order to cause the light beam l' whose incident direction is parallel to the longitudinal direction of the heating electrode 3 to be incident on the area directly below the heating electrode 3 in the optical transmission medium 2, An entrance mask 4 with an entrance opening 5 is provided. Note that the light beam l incident on the optical transmission medium 2 is preferably a parallel beam as narrow as possible in order to reduce crosstalk as an optical switch. I/c#'i is provided with an output mask 6 having an output lower hole. The emission lower part of the emission mask 6 is located at a distance d upward from a position on the extension line of the incident direction of the light beam l (indicated by the broken line a!J). When an appropriate current is applied to the heating electrode 3, heat is generated through the resistance of the heating electrode 3tj, the surface of the optical transmission medium 20 in contact with the heating electrode 3 is heated, and the temperature is increased from this surface toward the inside of the optical transmission medium 2. A distribution occurs. Along with this, the refractive index nri of the optical transmission medium 2 has a refractive index distribution such that, as shown in FIG. VC as shown. When the light beam l whose direction and beam diameter are regulated by the entrance mask 4 enters the optical transmission medium 2, its traveling direction is deflected upward by the refractive index distribution within the optical transmission medium 2, and the light beam The light beam l curves upward in the area directly below the heating electrode 3 and travels along the optical path.Next, when the light beam l travels a distance L from the incident mask 4 and leaves the area directly below the heating electrode 3, it is heated. region where the refractive index is uniform (
At this boundary, the light beam Ir1
The light beam l is further refracted upward, and since there is little change in the refractive index in this region, the light beam l travels approximately linearly in this region and is emitted from the output lower to the outside. In this way, when the heating electrode 3 is energized, the light beam incident from the entrance mask 4
is emitted from Sufu 6. On the other hand, if the heating electrode 3 is not energized, is it an optical transmission medium?・
Since the temperature distribution within the medium is uniform and the refractive index is uniform, the light beam l travels straight through the optical transmission medium 2 in the direction of incidence, and is blocked by the exit mask 6 and does not exit, as described above.
The turning off of the current supply to the heating electrode 3 corresponds to the turning on and off of the light beam l emitted from the emission mask 6, and an optical switch is set up. By the way, the deflection distance d, the electrode length L and the non-electrode part length l
The relationship shown in (2) 2 below exists between them. Discharge = jLΔn/D ・・・・・・・・・
(2) However, Δn 2. Refraction main change due to temperature on the surface of the optical material D: Diffusion depth of refractive index change due to heating, usually 1.0 mm) In addition, the optical transmission medium 20 optical material is quartz, the ratio of the refraction book change Its to the temperature change ΔT is Δn/
/r is approximately 10-''. Therefore, assuming that the temperature rise n due to the heating electric current and the electrical heating of &3 is 100°C, and the diffusion depth D of quartz is approximately 0.5 mm, dF
id=2XlG-”7L. Therefore, L=10m
If m, l = 5ncrn, d = 0. tnun, the length of the heating electrode is 10 rrm, and the light beam emitted from nine surfaces is separated by a distance of 4 (= 5 rrrn) from the end of the heating electrode 3, and the frame is 0.1 mm above the extension line of the incident direction. It is sufficient to provide the emission mask 6 having the emission lower at the position. In other words, for an optical switch with such a dimensional relationship, the temperature rise ΔT
The conditions for energizing the heating electrode 3 may be set so that the temperature is about 100°C. By arranging a plurality of heating electrodes of the optical switch in the width direction, an optical switch having the function of turning on and off a plurality of light beams can be constructed. It becomes possible to apply it to FIG. 3 is a schematic diagram showing wJ2 implementation fi' of the present invention. On the surface of the optical transmission medium 2, narrow layered heating electrodes 3a, 3b, 3c, 3 extending in the width direction are provided.
d. 3e, 3f... are arranged in parallel at appropriate intervals in the width direction. Heating electrode 3a$i
, like the heating electrode 3, is made of Ni--Cr and is formed by vapor deposition or the like. The light emitting side ends of the heating electrode 33, etc. are all connected by a common electrode 8, and the light emitting side ends of the heating electrode 3a, etc. are connected to the extraction electrodes 91° 9b, 9C.
, 9d, 9e, 9f..., and are connected to these lead electrodes 91, etc. and the common voltage #A8.
A voltage can be applied individually between the two. An entrance mask 4 is provided on the side surface of the optical transmission medium 2 on the light incidence side, and a position vCri below the eaves from the upper end of the entrance mask 4 is provided.
, heating electrodes 3a, 3b, 3c, 3d. 3e, 3f... (Incidence port 5m. 5b, 5c, 5d, 5e, 5f River-
A light beam 1a, which is a band-shaped parallel light beam, is provided with f.
Ib, lc, 1d, le, If, . An output master 6 is provided near the side surface of the light output side of the optical transmission medium 2, and the output mask 6K> is connected to the light emitted by -A la
, lb, IC, lcl, IelIf... At positions above the extension line of the incident direction by an appropriate dimension, there are output lowers m, 7b, 7C, 7d, 7e. 7f... is drilled. In addition, in this example,
The optical transmission medium 2 and the output mask 6 are separated by a certain distance*, and when the original beam is emitted from the optical transmission medium 2 into the air, it is refracted. The first-class drilling position is slightly above the exit lower in the first embodiment. In this case as well, when the electrode 31 etc. are energized, a temperature distribution that changes in the thickness direction of the optical transmission medium 2 occurs in the area immediately below the electrode 31 etc. of the optical transmission medium 2, and the refractive index changes accordingly. A distribution occurs. As a result, while the light beam la etc. travels through the optical transmission medium 2, the temperature and therefore the refractive index change, and the light beam is deflected toward the upper part, and is emitted from the optical transmission medium 2.
It passes through the emission lower a, etc. - If the heating electrode 3a, etc. is not energized, the light beam 11, etc. corresponding to the heating electrode 33, etc. travels straight through the optical transmission medium 2. In this way, multiple light beams can be turned on and off simultaneously and individually, thus allowing applications in optical switches, displays or printers, etc. FIG. 2 and FIG. 5 are a perspective view and a plan view, respectively, showing a third embodiment of the present invention. teeth,
An entrance opening 51.57 is bored at a position slightly below the upper end, and narrow parallel light beams IX and 1y are directed toward the entrance openings 5x and sy almost perpendicularly to the entrance mask 4. It is incident. And optical transmission medium 20 table Ei
iiKr! , heating electrodes 3X and 3F are formed. The heating electrode 3x, etc. has a straight line shape with a half part of the light input side path located directly above the direction of incidence of the light beam lX, etc., and a half part of the light output side path is flat with respect to the traveling direction of the light beam LX etc. It forms a straight line curved to the right when viewed. and,
The light incident side ends of the heating electrodes 3x and 37 are connected to each other by a common electrode 8, and the light output side ends are connected to extraction electrodes 91: and 1, respectively.
It is individually led out to a power supply (not shown) by vh. An rcFi emission mask 6 is provided near the side surface of the light emission side of the optical transmission medium 2, and the emission mask 6 includes heating electrodes 3X, 3F.
in the tangential direction of the light exit side end in the incident aperture 5x
, 5y are provided with output lowers "t7F", respectively. In the original switch of this embodiment, the extraction electrodes 9x, 9y
A voltage is applied between the heating electrode 3x and the common electrode 8,
3) When electricity is applied to l, the heating electrode 3x. A temperature distribution that changes in the thickness direction is generated inside the optical transmission medium 2- in the area immediately below 3y, and this temperature distribution causes the light beams lx, 1y to be applied to the heating electrode 3 along the curved direction of 3Y. It is deflected from the direction of incidence, curved to the right in the direction of travel in plan view, and exists in the following state. Then, in response to such temperature distribution, a curved portion with a higher refractive index is formed, and the refractive index changes directly under the heating electrodes 3X and 3y, and light is deflected toward the portion with a higher refractive index. Due to the nature of the beam, a leading wavepath is formed in the optical transmission medium 2. Therefore, the light beams IX and 1y that have entered the optical transmission medium 2 from the entrance mask 4 curve to the right in the traveling direction in plan view along the heating electrodes 3x and 3y, and at the same time move toward the surface of the optical transmission medium 2. The light beam propagates along this optical waveguide while being deflected upward toward , exits from the optical transmission medium 2, and passes through the output lower 1.77 of the output iscro. On the other hand, when the heating electrodes 3x and 3y are not energized, the light beams la and lbF'i travel straight through the optical transmission medium 2, so the output mask 6 t)jl
In this way, the heating electrode 3 is turned on and off and the light is not emitted to the outside.
An optical switch is constructed in which on and off correspond to each other. In the optical switch according to the present invention as described above, crosstalk is extremely low and switching speed is high in all of the above embodiments. For example, when the optical transmission medium 2 is quartz, its temperature transfer coefficient α is 6.75×10
-"j/II!, and the rate of temperature rise of the optical transmission medium 2 is proportional to the temperature transfer coefficient α and the square of the width of the heating electrode 3, etc., so a switching speed of about 1 mWc is ensured. By the way, it is possible to further improve the switching speed by appropriately setting the shape and dimensions of the heating electrode and providing the optical switch with a heat sink function. FIG. 6 is a schematic vertical cross-sectional view showing one embodiment of the invention, in which a heating electrode 3 is formed on the surface of an optical transmission medium 20, and an entrance mask 4 is provided with an entrance opening 5 formed on the side surface. Therefore, in this embodiment, the thickness of the frame and the optical transmission medium 2 are made as thin as possible, and the frame is provided in close contact with the metal heat sink 12 on the lower surface of the optical transmission medium 2. In this way, the heat sink function is By having
When the energization sound of pole 3 etc. is turned off for heating, the heating power ff1
It is possible to rapidly cool down the optical transmission medium 2 in the region immediately below the optical switch 3, and therefore, it is possible to further increase the switching speed r of the optical switch.As described above in detail, the optical switch according to the present invention Since the method uses the gradient or change in the refractive index formed in the optical transmission medium by the energization of the heating electrode VC1 to deflect the light beam, the light beam used is subject to restrictions such as polarization state and wavelength. It is also possible to use natural light, which was previously inoperable. In addition, it goes without saying that a polarizer or analyzer is not required, and the electrode shape can be extremely simple, such as a plate. ) can also be easily realized. In addition, instead of weakening the intensity of the light beam with a polarizer as in the past, the light beam is reliably blocked by the output mask when the current is not applied.
Crosstalk is extremely low.Furthermore, since the power supply is simply to cause the heating electrode to generate heat through resistance, it can be operated with low power, such as a DC power supply as shown in the example shown, or a commercial frequency AC power supply. . Note that the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications can be made within the technical scope of the present invention. For example, IElII! The heating electrodes 3, 32, etc. of the embodiment (see Fig. 1) and the second embodiment (see Fig. 3) are arranged over the entire length of the optical transmission medium 20 in the width direction in the same manner as in the @3 embodiment (see Fig. 4). Of course, it may be formed. Also, it goes without saying that the heating electrodes 3, 3a, etc. do not necessarily need to be formed into narrow long plate shapes. Furthermore, when the entire optical transmission medium 2 is at a high temperature such as -, cooling means may be provided in place of the heating means to form a temperature gradient at necessary locations. 4. Brief description of the drawings @1 Figure is a vertical sectional view showing the 111 embodiment of the present invention, 112
The figure is a schematic diagram showing the distribution of the refractive index n, Figure @3 is a perspective view showing the second embodiment of the present invention, Figure tK4 is a perspective view showing the third embodiment of the present invention, and Figure 5 is a plan view as well. , FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing IIE4 implementation fP4tl of the present invention, and FIG. w47 is an explanatory diagram of a conventional optical switch. [Explanation of symbols] 1, la, lb; optical beam A 2; optical transmission medium 3.3M, 3b; heating electrode 4; entrance mask 5.51.5b; entrance port 6; exit mask 7, 7
a, 7b; Output port 12; Metal heat sink Patent applicant Rico Co., Ltd. - Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、温度により屈折率が変化する材料からなる光伝送媒
体%該光伝送媒体内に光ビーム會第1方向に入射させる
光ビーム入射手段、前記光ビームが通過する前記光伝送
媒体部分の少なくとも一部に温度勾配を形成させる温度
制御手段を有し、該温度制御手段管動作させることKよ
って前記光ビームを前記第1方向と異なった方向に偏向
させること1に%微とする光スィッチ。 λ 上記第1項において、前記温度制御子IR#−i前
記光伝送媒体の一部を加熱する加熱手段を有すること1
に特徴とする光スィッチ。 3、温度により屈折率が変化する材料からなる光伝送媒
体、該光伝送媒体に対しその!!面に沿う特定の入射方
向の光のみ入射させる入射手段、前記光伝送媒体の表面
に設けられ七の少くとも一部が前記光の入射方向の直上
域にある抵抗発熱電極、及び前記光伝送媒体の出射面@
に設け、られ前記光の入射方向の延長線上を外して出射
口を開設された出射マスクとを有することt−siとす
る光スィッチ。
[Claims] 1. An optical transmission medium made of a material whose refractive index changes with temperature; a light beam input means for causing a light beam to enter the optical transmission medium in a first direction; and the light beam through which the light beam passes. temperature control means for forming a temperature gradient in at least a portion of the transmission medium portion, and operating the temperature control means to deflect the light beam in a direction different from the first direction; light switch. λ In the above item 1, the temperature controller IR#-i includes a heating means for heating a part of the optical transmission medium.
A light switch featuring: 3. An optical transmission medium made of a material whose refractive index changes with temperature; ! an input means for allowing only light in a specific direction of incidence along the surface to enter; a resistive heating electrode provided on the surface of the optical transmission medium, at least a part of which is located directly above the direction of incidence of the light; and the optical transmission medium. Output surface @
and an output mask having an output opening outside the extension line of the incident direction of the light.
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JPS58182922U (en) * 1982-05-28 1983-12-06 オムロン株式会社 light deflection element
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