JPS5870216A - 導波形光スイツチ - Google Patents
導波形光スイツチInfo
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- JPS5870216A JPS5870216A JP16791281A JP16791281A JPS5870216A JP S5870216 A JPS5870216 A JP S5870216A JP 16791281 A JP16791281 A JP 16791281A JP 16791281 A JP16791281 A JP 16791281A JP S5870216 A JPS5870216 A JP S5870216A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/29—Devices 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
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/315—Digital deflection, i.e. optical switching based on the use of controlled internal reflection
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光伝送や光情報処理の分野で使用される導波形
光スイッチに関するものである。
光スイッチに関するものである。
全反射を利用した導波形光スイッチとしてＬｉＮｂＯ３
を用いたものが多ＷＩ報告されている。代表的な光スィ
ッチの構造を第１図に示す。第１図において、／はＬｉ
ＮｂＯ３基板、コは導波路、３は電極、ぐは電源、Ｓは
入射光、４−／、 ４−コはそれぞれ非スイッチ出射
光、スイッチ出射光である。導波路λは三つの部分に分
割されており、導波路λ−ｌと一−Ｊの等価屈折率Ｎ工
とＮ５（−Ｎ工）が、導波路コーコの等側屈折率Ｎ２よ
り大きくなるように形成されている。
を用いたものが多ＷＩ報告されている。代表的な光スィ
ッチの構造を第１図に示す。第１図において、／はＬｉ
ＮｂＯ３基板、コは導波路、３は電極、ぐは電源、Ｓは
入射光、４−／、 ４−コはそれぞれ非スイッチ出射
光、スイッチ出射光である。導波路λは三つの部分に分
割されており、導波路λ−ｌと一−Ｊの等価屈折率Ｎ工
とＮ５（−Ｎ工）が、導波路コーコの等側屈折率Ｎ２よ
り大きくなるように形成されている。
導波路コー２の等側屈折率Ｎ２は、電極３に電源ダから
電圧を印加すると、電気光学効果のためＮ２＋ΔＮ２に
増加する。
電圧を印加すると、電気光学効果のためＮ２＋ΔＮ２に
増加する。
入射光ｊと電極３のなす角度を入射角度θとする。電圧
無印加時の全反射角度θ。＋０ＦＦ）は、θ。（□ｙｙ
）、−ｏｏｓ ＴＮ２／Ｎ工）となる。電圧印加時の全
反射角度θ。（ＯＮ） ４１、θ。（ＯＮ）−００８−
１（０１２＋ΔＮ２）ハ、）トｇ θ。ｆＯＦＦ） ＞
１９ｏ（ＯＮ）である。入射角度θをθ（ＯＦＦ）＞
θ〉θＴＯＮ）になるように選定すれＧ？、１１１Ｑ
Ｏ 田無印加時には入射光！は全反射されてシトスイ・フチ
光４−／になり、電圧印加時には導波路コースを透過し
てスイッチ光６−２になる。このように電圧印加の有無
によって、入射光ｊの光路が切り換えられる。
無印加時の全反射角度θ。＋０ＦＦ）は、θ。（□ｙｙ
）、−ｏｏｓ ＴＮ２／Ｎ工）となる。電圧印加時の全
反射角度θ。（ＯＮ） ４１、θ。（ＯＮ）−００８−
１（０１２＋ΔＮ２）ハ、）トｇ θ。ｆＯＦＦ） ＞
１９ｏ（ＯＮ）である。入射角度θをθ（ＯＦＦ）＞
θ〉θＴＯＮ）になるように選定すれＧ？、１１１Ｑ
Ｏ 田無印加時には入射光！は全反射されてシトスイ・フチ
光４−／になり、電圧印加時には導波路コースを透過し
てスイッチ光６−２になる。このように電圧印加の有無
によって、入射光ｊの光路が切り換えられる。
ＬｉＮｂ０ による光スィッチでは、電工印加による
等側屈折率変化が小さいので、非スイッチ出射光４−／
とスイッチ光６−コの間のスイッチ角度φが数置〜１２
度と小さい。このためスイッチ光を分離しにくいので、
光スィッチの製作が困畷である。
等側屈折率変化が小さいので、非スイッチ出射光４−／
とスイッチ光６−コの間のスイッチ角度φが数置〜１２
度と小さい。このためスイッチ光を分離しにくいので、
光スィッチの製作が困畷である。
またＬｉＮｂＯ３は結晶材料であるから基板の大きさに
制限があり、前記スイッチ角度が小さし１ことも影暢し
て、大規模なマトリクススイッチの製作力≦困難である
。
制限があり、前記スイッチ角度が小さし１ことも影暢し
て、大規模なマトリクススイッチの製作力≦困難である
。
本発明はこれらの欠点を解決するため、液晶ｅ利用した
導波形光スイッチを提供するものであり、以下図面によ
り詳細に説明する。
導波形光スイッチを提供するものであり、以下図面によ
り詳細に説明する。
第一図は本発明の第１の実施例を示し、（ａ）は斜視図
、（ｂ）は平面図である。＠２図において、７は基板、
ｔは下部電極、９はバッファ層、１０は導波層、／／は
液晶層、／２は上部電極板である。
、（ｂ）は平面図である。＠２図において、７は基板、
ｔは下部電極、９はバッファ層、１０は導波層、／／は
液晶層、／２は上部電極板である。
下部電極ｌには、ガラス基板上にＩｎ２Ｏ３，Ｏｒ。
Ａｇ等を全面に蒸着した導電膜を用いる。下部電極ｔが
導電性のために生ずる光吸収の影響を除くためにバッフ
ァ層９を設けている。上部電極板１２の下面には、下部
電極ｌと同様の導電膜を用いるが、第２図に示す斜１Ｉ
ｉ１部のように、斜めにパターン化したパターン電極Ｉ
３を設ける。
導電性のために生ずる光吸収の影響を除くためにバッフ
ァ層９を設けている。上部電極板１２の下面には、下部
電極ｌと同様の導電膜を用いるが、第２図に示す斜１Ｉ
ｉ１部のように、斜めにパターン化したパターン電極Ｉ
３を設ける。
パターン電極１３と下部電極ｌの間に電圧を印加しない
時の液晶層／／の分子配向を規定するために、導波層１
０の表面と上部電極板１２の下面には液晶分子を配向さ
せる平行配向処理を施しである。平行配向処理方法とし
ては、液晶表示製造で通常行われているラビング法や、
斜め蒸着法を用いることができる。このような平行配向
処理により、電田無印加時の液晶分子の長軸をＸ軸方向
に配向させておくっ電圧印加時には電圧の増加とともに
閾値を境としてパターン電極／３下の液晶分子が２軸方
向に回転し始め、充分な電圧を印加すると、液晶分子の
長軸が２軸方向に揃う。印加する電工としては、直流電
圧または／ −１０ＫＨ２程度の交番電圧を用いること
ができるが、交番電圧の方が電極の劣化を招かない点か
ら望ましい。液晶分子は長軸方向と短軸方向で屈折率が
異なり、前者の屈折率ｎＬ６の方が後者の屈折率ｎＬｏ
より大きい。
時の液晶層／／の分子配向を規定するために、導波層１
０の表面と上部電極板１２の下面には液晶分子を配向さ
せる平行配向処理を施しである。平行配向処理方法とし
ては、液晶表示製造で通常行われているラビング法や、
斜め蒸着法を用いることができる。このような平行配向
処理により、電田無印加時の液晶分子の長軸をＸ軸方向
に配向させておくっ電圧印加時には電圧の増加とともに
閾値を境としてパターン電極／３下の液晶分子が２軸方
向に回転し始め、充分な電圧を印加すると、液晶分子の
長軸が２軸方向に揃う。印加する電工としては、直流電
圧または／ −１０ＫＨ２程度の交番電圧を用いること
ができるが、交番電圧の方が電極の劣化を招かない点か
ら望ましい。液晶分子は長軸方向と短軸方向で屈折率が
異なり、前者の屈折率ｎＬ６の方が後者の屈折率ｎＬｏ
より大きい。
バッファ層９と導波層１０の屈折率ｎｂとｎｇは、”ｇ
”ｎｂｌ ｎＬｅ）の関係が保たれるように選定する。
”ｎｂｌ ｎＬｅ）の関係が保たれるように選定する。
バッファ層９と液晶Ｍｌｌの厚さは、下部電極ｔとパタ
ーン電極Ｉ３の光吸収の影響が導波層１０を通過する伝
搬光に対して無視できる厚さに選定する。
ーン電極Ｉ３の光吸収の影響が導波層１０を通過する伝
搬光に対して無視できる厚さに選定する。
以下動作を説明する。第コ回り）は第２図（ａ）を上面
から見た図であり、光路が分かり易いようにしである。
から見た図であり、光路が分かり易いようにしである。
上部電極板１２にパターン電極１３が無い領域の導波路
を導波路ｆ、パターン電極が付いている領域を導波路■
とする。前述のようにパターン電極１３と下部電極ｒの
影響が無い程度にバッファ層ｔと液晶層１／を厚くした
場合には、等側屈折率Ｎは３層導波路の固有値方程式で
求まる。（固有値方程式は、たとえばＩＬ Ｍａｒｏｕ
ｓｅ； Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ０
ｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ、 Ａｃａｄｅｍｉ
ｏ Ｐｒｅｓｓ／９７１１． ｐｐ、／〜／９に導出さ
れている。）δ ｔａｎ″″１ｑ！−＋ｔａｎζｚ”ｘ−ＫＷｇ−ｍπ
（１）ここで に−ｋｏ（ｎｇ２− Ｎ” ）” γ−ｋｏ ｌ ｎｂ２− Ｎ ２＞” δ−ｋ。１ｎＬ２−Ｎ２）” ｋｏ−２π／λ であり、ｎＬｍはＴＭモードのときの液晶層／ｌの屈折
率、ｎＬはＴＥモードまたは７Ｍモードの伝搬光に対す
る液晶層／／の屈折率、λは伝搬光の波長、Ｗｇは導波
層の膜厚、ｍはモードの次数である。
を導波路ｆ、パターン電極が付いている領域を導波路■
とする。前述のようにパターン電極１３と下部電極ｒの
影響が無い程度にバッファ層ｔと液晶層１／を厚くした
場合には、等側屈折率Ｎは３層導波路の固有値方程式で
求まる。（固有値方程式は、たとえばＩＬ Ｍａｒｏｕ
ｓｅ； Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ０
ｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ、 Ａｃａｄｅｍｉ
ｏ Ｐｒｅｓｓ／９７１１． ｐｐ、／〜／９に導出さ
れている。）δ ｔａｎ″″１ｑ！−＋ｔａｎζｚ”ｘ−ＫＷｇ−ｍπ
（１）ここで に−ｋｏ（ｎｇ２− Ｎ” ）” γ−ｋｏ ｌ ｎｂ２− Ｎ ２＞” δ−ｋ。１ｎＬ２−Ｎ２）” ｋｏ−２π／λ であり、ｎＬｍはＴＭモードのときの液晶層／ｌの屈折
率、ｎＬはＴＥモードまたは７Ｍモードの伝搬光に対す
る液晶層／／の屈折率、λは伝搬光の波長、Ｗｇは導波
層の膜厚、ｍはモードの次数である。
この実施例では伝搬光をＴＥモードに選定する。
導波路ＩとＩの等側屈折率を、電圧無印加時にはそれぞ
れＮ （ＯＦＦ）とＮ２（ＯＦＦ）とし、電圧印加時に
はそれぞれＮ（ＯＮ）とＮ２（ＯＮ ）とする。電圧無
印加時には導波路Ｉと互の液晶分子はすべてＸ軸方向に
配向しているので、ＴＥモードが実効的に感する屈折率
は、液晶の長軸方向の屈折率”Ｌ６であり、導波路１と
Ｈの間で差異が無いので、Ｎ□（ＯＦＦ）−Ｎ２（ＯＦ
Ｆ）である。その結果、入射光ｌりは導波路Ｉから亘に
直進して非スイッチ出射光／３−／になる。
れＮ （ＯＦＦ）とＮ２（ＯＦＦ）とし、電圧印加時に
はそれぞれＮ（ＯＮ）とＮ２（ＯＮ ）とする。電圧無
印加時には導波路Ｉと互の液晶分子はすべてＸ軸方向に
配向しているので、ＴＥモードが実効的に感する屈折率
は、液晶の長軸方向の屈折率”Ｌ６であり、導波路１と
Ｈの間で差異が無いので、Ｎ□（ＯＦＦ）−Ｎ２（ＯＦ
Ｆ）である。その結果、入射光ｌりは導波路Ｉから亘に
直進して非スイッチ出射光／３−／になる。
一方、充分なＷＥＥを印加すると、導波路Ｈの液晶分子
が２軸方向に揃うので、ＴＥモードの入射光は、液晶の
短軸方向の小さい屈折率ｎＬｏを感するようになる。そ
のために工（ＯＮＩ＞ Ｎ、（ＯＮ）となる。
が２軸方向に揃うので、ＴＥモードの入射光は、液晶の
短軸方向の小さい屈折率ｎＬｏを感するようになる。そ
のために工（ＯＮＩ＞ Ｎ、（ＯＮ）となる。
入射光を参の入射角度θを全反射角度
θｃ−ｏｏ ａ （Ｎａ （ＯＮ ）Ａ□Ｉ ＯＮ
））より小さくすれば、入射光ｌりは導波路Ｉと■の境
界、すなわちパターン電極／Ｊの端部の位置で全反射し
て、スイッチ出射光／ｊ−コとなる。スイッチ角度φは
コθである。このように電圧無印加時には入射光／Ｆは
直進し、電圧印加時には全反射されて光路が切り換えら
れろうスイッチ作用を確認するために製作した光スィッ
チではネサ膜（工ｎ２ｏ３）を付けたガラス基板上に、
バッファ層９として５１ｏ２スパツタ膜（ｎｂ−／、＠
ｊ）を積層し、その上に導波層／θとして５ｉＯ２−Ｔ
ａ２Ｏ，系スパッタ！ （ｎｇ−７，７ｊｒ）を積層し
、その上に液晶層としてメルク社のＰＯＨ１１３２ｉｎ
Ｌ、−／、、ｇ八”Ｌｏ−／−４’ｒ）もネサ膜のパタ
ーン電極１３を有する上部電極板１２と導波層１０の間
に封入した。
））より小さくすれば、入射光ｌりは導波路Ｉと■の境
界、すなわちパターン電極／Ｊの端部の位置で全反射し
て、スイッチ出射光／ｊ−コとなる。スイッチ角度φは
コθである。このように電圧無印加時には入射光／Ｆは
直進し、電圧印加時には全反射されて光路が切り換えら
れろうスイッチ作用を確認するために製作した光スィッ
チではネサ膜（工ｎ２ｏ３）を付けたガラス基板上に、
バッファ層９として５１ｏ２スパツタ膜（ｎｂ−／、＠
ｊ）を積層し、その上に導波層／θとして５ｉＯ２−Ｔ
ａ２Ｏ，系スパッタ！ （ｎｇ−７，７ｊｒ）を積層し
、その上に液晶層としてメルク社のＰＯＨ１１３２ｉｎ
Ｌ、−／、、ｇ八”Ｌｏ−／−４’ｒ）もネサ膜のパタ
ーン電極１３を有する上部電極板１２と導波層１０の間
に封入した。
バッファ＃９の膜厚を２μｍ１液晶層ｌ／の膜厚を１０
μｍにしたところ、下部電極ｌとパターン電極１３の光
吸収の影響は認められなかった。
μｍにしたところ、下部電極ｌとパターン電極１３の光
吸収の影響は認められなかった。
ところで非スイッチ出射光／３−／とスイッチ出射光／
ｊ−の間のスイッチ角度φの最大値φ工は全反射角度θ
。の２倍である。この最大スイッチ角度φ工は導波層１
０の膜厚ｗｇに依存する。
ｊ−の間のスイッチ角度φの最大値φ工は全反射角度θ
。の２倍である。この最大スイッチ角度φ工は導波層１
０の膜厚ｗｇに依存する。
式（１）を用いて計算した最大スイッチ角度φ工と膜厚
Ｗ の関係を第３図に示す。膜厚Ｗｇが薄くなる程、最
大スイッチ角度φ。が大きくなる。しかし膜厚Ｗｇが薄
くなると伝搬損が増加するので、光スィッチの製作では
膜厚ｅＯ０λμｍとした。〃ｖの交番電圧を印加して、
基本モードであるＴＥ０モードの入射光をスイッチする
ことができた。最大スイッチ角度は３度が得られ、第３
図の結果と良い一致を示した。
Ｗ の関係を第３図に示す。膜厚Ｗｇが薄くなる程、最
大スイッチ角度φ。が大きくなる。しかし膜厚Ｗｇが薄
くなると伝搬損が増加するので、光スィッチの製作では
膜厚ｅＯ０λμｍとした。〃ｖの交番電圧を印加して、
基本モードであるＴＥ０モードの入射光をスイッチする
ことができた。最大スイッチ角度は３度が得られ、第３
図の結果と良い一致を示した。
第ダ図は本発明の第コの実施例の説明図であって、７Ｍ
モードの入射光をスイッチする例を示す。
モードの入射光をスイッチする例を示す。
光スィッチの構造と液晶分子の配向方向は第１［１と同
様であるが、パターン電極１３の位置を逆にしである。
様であるが、パターン電極１３の位置を逆にしである。
入射光ｌ参は導波路■の端部に図示のように入射角度θ
で入れる。電圧無印加時には、液晶分子がＸ軸方向に配
向しており、基本モードであるＴＭｏモードの光が感す
る屈折率はｎＬ Ｏであり１導波路■と■の間で差異が
無いので、等側屈折率Ｎ （ＯＦＦ）とＮ２（ＯＦＦ）
は等しくなる。このため入射光／ｌはそのまま直進して
非スイッチ出射光／Ｓ−／になる。一方、電圧を印加す
ると、導波路■の液晶は２軸方向に揃うので、ＴＭｏモ
ードに対する屈折率が上昇して”ＩＪになるから、等側
屈折率はＮ工（ＯＮ）＜Ｎ２（ＯＮ）になる。従って入
射光ｌりの入射角度θを全反射角度θ。−ｃｏｓ−１（
）Ｊ工（ＯＮ）ハ２（ＯＮ））より小さくすれば、入射
光／ｌは導波路■の端部で全反射して、スイッチ出射光
ｔＳ−２になる。
で入れる。電圧無印加時には、液晶分子がＸ軸方向に配
向しており、基本モードであるＴＭｏモードの光が感す
る屈折率はｎＬ Ｏであり１導波路■と■の間で差異が
無いので、等側屈折率Ｎ （ＯＦＦ）とＮ２（ＯＦＦ）
は等しくなる。このため入射光／ｌはそのまま直進して
非スイッチ出射光／Ｓ−／になる。一方、電圧を印加す
ると、導波路■の液晶は２軸方向に揃うので、ＴＭｏモ
ードに対する屈折率が上昇して”ＩＪになるから、等側
屈折率はＮ工（ＯＮ）＜Ｎ２（ＯＮ）になる。従って入
射光ｌりの入射角度θを全反射角度θ。−ｃｏｓ−１（
）Ｊ工（ＯＮ）ハ２（ＯＮ））より小さくすれば、入射
光／ｌは導波路■の端部で全反射して、スイッチ出射光
ｔＳ−２になる。
以上述べたように、７Ｍモードの入射光は電圧無印加時
には直進し、印加時には全反射によって光路を切り換え
ることができる。最大スイッチ角度φ。は第７の実施例
の場合と同様に、導波層膜厚Ｗｇに依存する。
には直進し、印加時には全反射によって光路を切り換え
ることができる。最大スイッチ角度φ。は第７の実施例
の場合と同様に、導波層膜厚Ｗｇに依存する。
第３図に第１の実施例と同様の材料を用いた場合の１Ｍ
０モードについての最大スイッチ角度φ。
０モードについての最大スイッチ角度φ。
と導波層膜厚Ｗｇの関係を示す。第１の実施例と同様の
材料と膜厚を用いて製作した光スィッチにおいて、ＴＭ
ｏモードの入射光のスイッチが可能であった、 以上の説明では、液晶分子の配向方向がＸ軸方向であっ
たが、ｙ軸方向に配向させても、同様のスイッチ−能ｅ
得られることは容易に理解できも第５図は本発明の第３
の実施例を説明するための図であって、ＪＸＪマトリク
ス光スイッチの平面図である。Ｉよ、Ｉ２は入射ボート
、０□、０２，０３は出射ボートである。Ｓよ、〜Ｓ工
、およびＳ２□〜”２３はスイッチ素子、Ｐ工、〜Ｐ工
、およびＰ２１〜Ｐ２３はスイッチ素子駆動端子である
。入射光／４− ／ 、 ／ｌ−コと出射光／７−／、
Ｉ７−２． Ｉ７−３ （７）交点ｃスイッチ素子ｓ
工、〜Ｓ工、および８２□〜Ｓ２３を図示のように配置
する。入射光／ｌ−／、 ／ｌ−２と出射光／７−／、
／７−コ、Ｉ７−３はスイッチ角度φに等しくなるよう
に設定する。下部電極ｔは入射光／１−／、Ｉ１−２と
平行で、かつスイッチ素子Ｓ１１’ ５１２１ Ｓ１３
およヒｓ２１，５２２１ｓ２３ヲソレソれ含むように形
成した２本のストライプ状導電膜を有する。
材料と膜厚を用いて製作した光スィッチにおいて、ＴＭ
ｏモードの入射光のスイッチが可能であった、 以上の説明では、液晶分子の配向方向がＸ軸方向であっ
たが、ｙ軸方向に配向させても、同様のスイッチ−能ｅ
得られることは容易に理解できも第５図は本発明の第３
の実施例を説明するための図であって、ＪＸＪマトリク
ス光スイッチの平面図である。Ｉよ、Ｉ２は入射ボート
、０□、０２，０３は出射ボートである。Ｓよ、〜Ｓ工
、およびＳ２□〜”２３はスイッチ素子、Ｐ工、〜Ｐ工
、およびＰ２１〜Ｐ２３はスイッチ素子駆動端子である
。入射光／４− ／ 、 ／ｌ−コと出射光／７−／、
Ｉ７−２． Ｉ７−３ （７）交点ｃスイッチ素子ｓ
工、〜Ｓ工、および８２□〜Ｓ２３を図示のように配置
する。入射光／ｌ−／、 ／ｌ−２と出射光／７−／、
／７−コ、Ｉ７−３はスイッチ角度φに等しくなるよう
に設定する。下部電極ｔは入射光／１−／、Ｉ１−２と
平行で、かつスイッチ素子Ｓ１１’ ５１２１ Ｓ１３
およヒｓ２１，５２２１ｓ２３ヲソレソれ含むように形
成した２本のストライプ状導電膜を有する。
上部電極板ｌλには、各スイッチ素子の位置に所定の形
状の導電膜から成るパターン電極／Ｊ−／を配置する。
状の導電膜から成るパターン電極／Ｊ−／を配置する。
引き出し線１３−２は下部電極ｔと重ならないようにし
て、電圧印加時に引き出し線によって液晶分子の配向が
乱れないようにする。下部電極ｌを接地し、スイッチ素
子駆動端子Ｐ工、〜Ｐ工、およびＰ２１〜Ｐ２３に選択
的に電圧を印加ずれば、所望のスイッチ素子によって入
射光が全反射されて、所望の入射ボートと出射ボートが
接続される。たとえばスイッチ素子駆動端子Ｐ工、に電
圧を印加すれば、Ｉよと０２が接続されるう パターン電極／Ｊ−／の形状は入射光ｌ≦−／ 、 Ｉ
４−λがＴＥモードかＴＶモードかによって異なる。ス
イッチ素子Ｓ工、を例にして説明する。
て、電圧印加時に引き出し線によって液晶分子の配向が
乱れないようにする。下部電極ｌを接地し、スイッチ素
子駆動端子Ｐ工、〜Ｐ工、およびＰ２１〜Ｐ２３に選択
的に電圧を印加ずれば、所望のスイッチ素子によって入
射光が全反射されて、所望の入射ボートと出射ボートが
接続される。たとえばスイッチ素子駆動端子Ｐ工、に電
圧を印加すれば、Ｉよと０２が接続されるう パターン電極／Ｊ−／の形状は入射光ｌ≦−／ 、 Ｉ
４−λがＴＥモードかＴＶモードかによって異なる。ス
イッチ素子Ｓ工、を例にして説明する。
第を図（ａ）はＴＥモード用のものである。液晶分子は
第５図のＸ軸方向に配向しておく。またパターン電極／
３−／の端部の位置を入射光ｌに−ｌの全反射の位置と
し、これを全反射端部／９−７とする。
第５図のＸ軸方向に配向しておく。またパターン電極／
３−／の端部の位置を入射光ｌに−ｌの全反射の位置と
し、これを全反射端部／９−７とする。
入射光／１−／と全反射端部ｌターｌのなす角をスイッ
チ角度φのｈになるようにすると、第１の実施例で説明
したように、電圧無印加時には入射光／１−７は非スイ
ッチ出射光／ｌになり、電圧印加時にはスイッチされた
出射光／７−３になる。
チ角度φのｈになるようにすると、第１の実施例で説明
したように、電圧無印加時には入射光／１−７は非スイ
ッチ出射光／ｌになり、電圧印加時にはスイッチされた
出射光／７−３になる。
第６図中はＴＶモード用のパターン電極の例を示す。液
晶分子は第５図のＸ軸またはｙ軸方向に配向処理してお
く。全反射端部／９−ｌと入射光／１−／のなす角がス
イッチ角φのｈになるようにする。
晶分子は第５図のＸ軸またはｙ軸方向に配向処理してお
く。全反射端部／９−ｌと入射光／１−／のなす角がス
イッチ角φのｈになるようにする。
パターン電極／Ｊ−／の入射側端部１９−２と出射側端
部１９−３は入射光１６−／と出射光１７−３のそれぞ
れに対して垂直になるようにし、電圧部ＤＯ時の液晶層
／／の屈折率増１７０によって、入射光／１−／と出Ｉ
ｔ光１７−３の光路がスネルの法則に従った屈折によっ
て変化しないようにしである。第コの実施例と同様に電
圧無印加時には入射光／１−／が非スイッチ出射光／ｌ
になり、電圧印加時にはスイッチされた出射光１７−３
になる。第１の実施例と同様の材料を用いたコメ３マト
リクス光スイッチを製作して、ＴＥおよびＴＶモードと
もスイッチ機能を確認した。
部１９−３は入射光１６−／と出射光１７−３のそれぞ
れに対して垂直になるようにし、電圧部ＤＯ時の液晶層
／／の屈折率増１７０によって、入射光／１−／と出Ｉ
ｔ光１７−３の光路がスネルの法則に従った屈折によっ
て変化しないようにしである。第コの実施例と同様に電
圧無印加時には入射光／１−／が非スイッチ出射光／ｌ
になり、電圧印加時にはスイッチされた出射光１７−３
になる。第１の実施例と同様の材料を用いたコメ３マト
リクス光スイッチを製作して、ＴＥおよびＴＶモードと
もスイッチ機能を確認した。
以上説明したように本発明の導波形光スイッチは、光導
波路の全反射作用と液晶の大きな屈折率変化を利用した
導波形光スイッチである力１ら、２０″′以上の大きな
スイッチ角度を得られる利点力（あり、光スィッチを小
型化することができる。そのため大規模なマトリクス光
スィッチを容易に構成できる利点がある。また液晶を用
いてし＼るので、〃ｖ以下、数μＷ以下の低電圧・低電
力で光スィッチを駆動できる利点がある。
波路の全反射作用と液晶の大きな屈折率変化を利用した
導波形光スイッチである力１ら、２０″′以上の大きな
スイッチ角度を得られる利点力（あり、光スィッチを小
型化することができる。そのため大規模なマトリクス光
スィッチを容易に構成できる利点がある。また液晶を用
いてし＼るので、〃ｖ以下、数μＷ以下の低電圧・低電
力で光スィッチを駆動できる利点がある。
また本発明の導波形光スイッチは、従来のＬｉＮｂＯ３
の光スィッチのように大きさに制限を受は易い結晶材料
を使う必要がなく、ガラス等非晶質材料による大きな基
板を用いて光スィッチを製作できるので、一括して多数
の単体光スィッチを製作でき、また大規模なマトリクス
光スィッチも製作できる利点がある。
の光スィッチのように大きさに制限を受は易い結晶材料
を使う必要がなく、ガラス等非晶質材料による大きな基
板を用いて光スィッチを製作できるので、一括して多数
の単体光スィッチを製作でき、また大規模なマトリクス
光スィッチも製作できる利点がある。
第１図は従来の代表的光スィッチの構造を示す斜視図、
第２図（ａ）は本発明の第１の実施例の構造を示す斜視
図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の平面図、第３図は導
波層膜厚Ｗｇと最大スイッチ角度φ。との関係を示す図
、第４図は本発明の第コの実施例の構造を示す平面図、
第５図は本発明９第３の実施例の説明図、第を図（ａ）
はＴＥモード用のスイッチ素子のパターン電極の例を示
す図、第を図（ｂ）はＴＥモード用のスイッチ素子のパ
タ−ン電極の例を示す図である。 ｌ・・・ＬｉＮｂＯ３基板、コ・・・導波路、３・・・
電極、ダ・・・電源、ｊ・・・入射光、４−／・・・非
スイッチ出射光、６−２・・・スイッチ出射光、７・・
・基板、ｌ・・・下部電極、デ・・・バッファ層、１０
・・・導波層、ｌ／・・・液晶層、１２・・・上部電極
板、１３・・・パターン電極、／＋・・・入射光、／３
−／・・・非スイッチ出射光、／！；−２・・・スイッ
チ出射光、／１−／、／１弓・・・入射光、／７−／
、 ／７−コ、 ／７− Ｊ・・・出射光、／Ｉ・・・
非スイッチ出射光、／９−／・・・全反射端部、／９−
．２・・・入射側端部、／？−Ｊ・・・出射側端部。 特許出願人 日本電信電話公社 第２図 ＜ａ） ＜ｂ） 第３図 Ｓ渡麿欄厚吟（メ１）
第２図（ａ）は本発明の第１の実施例の構造を示す斜視
図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の平面図、第３図は導
波層膜厚Ｗｇと最大スイッチ角度φ。との関係を示す図
、第４図は本発明の第コの実施例の構造を示す平面図、
第５図は本発明９第３の実施例の説明図、第を図（ａ）
はＴＥモード用のスイッチ素子のパターン電極の例を示
す図、第を図（ｂ）はＴＥモード用のスイッチ素子のパ
タ−ン電極の例を示す図である。 ｌ・・・ＬｉＮｂＯ３基板、コ・・・導波路、３・・・
電極、ダ・・・電源、ｊ・・・入射光、４−／・・・非
スイッチ出射光、６−２・・・スイッチ出射光、７・・
・基板、ｌ・・・下部電極、デ・・・バッファ層、１０
・・・導波層、ｌ／・・・液晶層、１２・・・上部電極
板、１３・・・パターン電極、／＋・・・入射光、／３
−／・・・非スイッチ出射光、／！；−２・・・スイッ
チ出射光、／１−／、／１弓・・・入射光、／７−／
、 ／７−コ、 ／７− Ｊ・・・出射光、／Ｉ・・・
非スイッチ出射光、／９−／・・・全反射端部、／９−
．２・・・入射側端部、／？−Ｊ・・・出射側端部。 特許出願人 日本電信電話公社 第２図 ＜ａ） ＜ｂ） 第３図 Ｓ渡麿欄厚吟（メ１）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｌ 基板上に、一様な導電膜から成る下部電極と、バッ
ファ層と、導波層と、液晶層と、所定の形状のパターン
電極を有する上部電極板を順次積層し、該上部電極板の
パターン電極下にある液晶の分子配向を電圧印加によっ
て変化せしめ、導波光を該パターン電極の抱部の位置に
おいて全反射させて光路を切り換えることな特徴とする
導波形光スイッチ。 ２ 基板上に、入射ボート数に等しいｖＩ数個のストラ
イプ状導電膜から成る下部電極と、バッファ層と、導波
層と、液晶層と、該下部電極のストライプ状導電膜と対
向する位置に所定の形状の複数個のパターン電極を配し
た上部電極板を順次積層し、該上部電極の所望のパター
ン電極に電圧を印加して、該パターン電極下の液晶の分
子配向を変化せしめ、該パターン電極に入射している導
波光を該パターン電極端部の位置において全反射させて
光路を切り換えることを特徴とする導波形光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16791281A JPS5870216A (ja) | 1981-10-22 | 1981-10-22 | 導波形光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16791281A JPS5870216A (ja) | 1981-10-22 | 1981-10-22 | 導波形光スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5870216A true JPS5870216A (ja) | 1983-04-26 |
| JPH0228852B2 JPH0228852B2 (ja) | 1990-06-26 |
Family
ID=15858349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16791281A Granted JPS5870216A (ja) | 1981-10-22 | 1981-10-22 | 導波形光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5870216A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58208727A (ja) * | 1982-05-31 | 1983-12-05 | Fujitsu Ltd | 光回路素子 |
| JPS6266226A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-25 | Seiko Epson Corp | 液晶電気光学装置 |
| JPS62127829A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 導波路形液晶光マトリツクススイツチ |
| JPS62194236A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-26 | Fujitsu Ltd | マトリクス型光スイツチ |
| JPS62194219A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-26 | Fujitsu Ltd | プログラマブル光ｉｃ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4925941A (ja) * | 1972-06-22 | 1974-03-07 | ||
| JPS53139551A (en) * | 1977-05-11 | 1978-12-05 | Mitsubishi Electric Corp | Photo switching board |
-
1981
- 1981-10-22 JP JP16791281A patent/JPS5870216A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4925941A (ja) * | 1972-06-22 | 1974-03-07 | ||
| JPS53139551A (en) * | 1977-05-11 | 1978-12-05 | Mitsubishi Electric Corp | Photo switching board |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58208727A (ja) * | 1982-05-31 | 1983-12-05 | Fujitsu Ltd | 光回路素子 |
| JPH0377493B2 (ja) * | 1982-05-31 | 1991-12-10 | Fujitsu Ltd | |
| JPS6266226A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-25 | Seiko Epson Corp | 液晶電気光学装置 |
| JPS62127829A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 導波路形液晶光マトリツクススイツチ |
| JPS62194236A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-26 | Fujitsu Ltd | マトリクス型光スイツチ |
| JPS62194219A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-26 | Fujitsu Ltd | プログラマブル光ｉｃ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0228852B2 (ja) | 1990-06-26 |
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