JPS6038690B2 - 波長選択光スイッチ - Google Patents

波長選択光スイッチ

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JPS6038690B2
JPS6038690B2 JP54014363A JP1436379A JPS6038690B2 JP S6038690 B2 JPS6038690 B2 JP S6038690B2 JP 54014363 A JP54014363 A JP 54014363A JP 1436379 A JP1436379 A JP 1436379A JP S6038690 B2 JPS6038690 B2 JP S6038690B2
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JP
Japan
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light
optical fiber
wavelength
core
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JP54014363A
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JPS55108603A (en
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成幸 三田地
志郎 高橋
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/032Optical fibres with cladding with or without a coating with non solid core or cladding

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光フアィバ自身に波長の異なる伝搬光をスイ
ッチする機能を付与するために、コア内にある種の化合
物を含ませこの化合物を励起する励起光源を外部に設け
た光スイッチに関するものである。
従来、光フアィバ自身が波長フィル夕の機能を持つもの
はなく、光フアィバの導波路外でフィル夕を通し、光フ
アィバに伝搬光を入射させる方法が主なものであった。
この方法では、装置が比較的大型になり、また振動等に
弱い光学系を形成しなければならないという欠点があっ
た。本発明は、上記従来例の欠点を除去するために、比
較的作製し易い液体コアガラスを用い、光化学反応に不
活性な化合物をコア内に含むことを特徴とし、コア内の
化合物の光吸収により伝搬光の波長を選択するものであ
り、また、紫外光によりコア内の化合物を励起して、フ
ィル夕される伝搬光の波長を時間的に変化させてスイッ
チ機能を持たせるようにした波長選択光スイッチを提供
するものである。
本発明による波長選択スイッチは、光の伝播するコア内
にZn−テトラフェニルポルフイリン、クロロフイルb
、Mg−フタロシアニン、アミノアクリジン、クリセン
、′1・2・5・6一ジベンズアントラセンからなる群
から選ばれた1種または2種以上の化合物を含む光フア
ィバと、該フアィバのコァに波長の異なる多種の光信号
を結合する手段と、該フアィバに外部より励起光を照射
する手段からなることを特徴とする。
以下、図面により実施例を詳細に説明する。
第1図は、本発明の主要部分をなす機能性光フアィバの
1実施例を示したもので、1はクラッドガラス、2は色
素を含む液体コア、3はシリコーンコートである。光フ
アィバの外径は150仏の、コア径は100〃のであり
、10‐4M/ク以下の濃度の色素を含むベンゼン溶液
にコア部が中空の光フアィバを液浸することにより簡単
に10〜20仇の液体コア光フアィバが得られた。クラ
ッド1に石英ガラスを用いていることから、N.A.は
0.35であり、光フアィバ間の結合、光源との結合に
比較的有利である。また、シリコーンコート、石英ガラ
スクラッドであることから、31知れ付近の紫外光によ
りコア内の色素の励起が容易である。第2図は、上記の
機能性光フアィバを用いて波長選択光スイッチを構成し
た例を示したもので、4は本発明の機能性光フアィバ、
5は集光レンズ、6はプリズム、7はフラッシュランプ
、8は光ファイバコネクタ、9は伝送用光フアィバであ
る。
これを動作するには、各々変調された波長の異なる^,
,入2の光をプリズム6や集光レンズ5によって、機能
性光フアィバ4に入射させ、フラッシュランプ7の点滅
により^,,^2の波長をフィルタして伝送用光フアィ
バ9に入射させる。すなわち、波長入,を光フアィバ4
のコアに含有される色素の基底状態では透過し、励起状
態では吸収されるような波長に選べば、フラッシュラン
プ7が点灯し、色素が励起状態になった時、この波長の
光は、光フアィバ4により吸収されて、伝送用光フアイ
バ9には入射されない。逆に入2を励起状態でのみ透過
する波長に選べば、この波長の光はフラッシュランプ7
が点灯して色素が励起状態となり、再び基底状態にもど
るまでの間の時間(緩和時間と呼ばれる)伝送用光フア
ィバ9に入射される。この緩和時間は色素により異なり
、数rsecから、数仇secの間である。フラッシュ
ランプ7と色素の緩和時間の組合せにより、種々のスイ
ッチ形態が実現される。このことにより同一の導波路で
異なった信号を異なった波長の光により時間的に分割し
て送ることが可能となる。第3図は、上記の機能性光フ
ァィバを用いて波長選択光スイッチを構成した他の例を
示したもので、各符号の示す部分は第2図と同じである
これを動作するには、各々異なつた変調をうけた異なっ
た波長の光入,,入2,^8をプリズム6と集光レンズ
5により伝送用光フアィバ9に入射させ、同時に入,,
^2,^3 の波長の光を伝送する。機能性光フアィバ
4,4′には、各コア内に異なった波長の光を吸収する
互いに異なる色素を含むものを用い、フラッシュランプ
7によって、‘1}機能性光フアィバ4と4′が基底状
態、‘2)機能性光ファィバ4と4′が励起状態、‘3
’機能性光フアィバ4が基底状態で、機能性光フアィバ
4′が励起状態あるいは機能性光フアィバ4が励起状態
で、機能性光ファィバ4′が基底状態の三つの状態を作
り出し、同時に伝送されて来た^,,^2,入3の波長
の信号を時間的に選択して取り出す。このことにより、
同一の導波路で複数の波長光による互いに異つた信号を
時間的に選択して取り出すことが可能となる。第4図〜
第10図は、本発明の光スイッチを構成する機能光フア
ィバのコア内に含まれる色素の基底状態及び最低三重項
状態の吸収スペクトルを比較して示したもので、実線は
基底状態の吸収スペクトル、点線は最低三重項状態の吸
収スペクトルである。
第4図は、テトラフェニルポルフィリンの吸収スペクト
ルを示したもので、この色素を含む機能性光フアィバで
は、基底状態と最低三重項状態の吸収スペクトルの差よ
り、700〜82触れの範囲の波長の光を時間的にフィ
ルタしてスイッチすることが可能であり、他のポルフィ
リン誘導体でも、基底状態と最低三重項状態の吸収スペ
クトルに顕著な差が見られる。
またポルフィリン環を有する化合物は、光化学反応、酸
化反応に対して比較的耐久性があり、ポルフイリン環の
メソ位及びェキソ位に各種の置換基を持つものでは、吸
収スペクトルにおいて細いシフトが生ずる。ハロゲン元
素を置換基として持つものは短波長にシフトし、芳香環
のような共役系の伸びる置換基を持つものは、長波長に
シフトする。従って置換基を選択することにより、スイ
ッチする波長範囲を比較的細かく調節することが可能と
なる。第5図は、Zn−テトラフェニルポルフィリンの
吸収スペクトルを示したもので、この色素をいた機能性
光フアィバでは450〜48仇肌及び670〜90触れ
の波長範囲の光を時間的にフィルタしてスイッチするこ
とが可能である。
金属を含む他のポルフィリン誘導体でも基底状態と最低
三重項状態の吸収スペクトルに顕著な差が見られる。こ
のポルフィリン誘導体の吸収スペクトルに比較して、ポ
ルフイリン誘導体の金属銭体では600〜70瓜仇の吸
収ピークが消えて、より可視域に近い所から近赤外にか
けての伝搬光のスイッチが可能となる。ポルフィリン骨
格に類似のクロリン、バクテリオクロリン、フロリン、
コリン誘導体及びこれらの金属鏡体も、基底状態と最低
三重項状態の間に大きな吸収スペクトルの差が見られる
。またポルフィリン誘導体に比較して、クロリン、バク
テリオクロリン、フロリン、コリン誘導体ではより近赤
外領域に近い所に大きな吸収ピークを持ち、近赤外領域
の伝播光をスイッチするのに用いる色素としては非常に
有用である。第6図は、クロリンのMg鎧体であるクロ
ロフィル−bの吸収スペクトルを示したもので、基底状
態と最低三重項状態の吸収スペクトルの差は、50仇の
及び700〜80加川で顕著であり、この領域の伝播光
を時間的にフィル夕するスイッチを構成するのに利用で
きる。
一方、基底状態の吸収スペクトルで特徴的な点は、60
0〜70触れに大きな吸収ピークがあり、600〜70
仇仇の光の恒久的なフィル夕として利用することも可能
である。第7図は、Mg−フタロシアニンの吸収スペク
トルを示したもので、600〜70仇のにおいて大きな
吸収ピークを持っていることから、75仇の以上の長波
長の光と600〜70仇仇の光との恒久的なフィル夕と
して利用することが可能である。
第8図は、アミノァクリジンの吸収スペクトルを示した
もので、これによると、基底状態と最低三重項状態の吸
収スペクトルの差は600〜70仇肌で顕著であり、6
00〜70仇mの波長の光を時間的にフィルタするスイ
ッチを構成するのに利用できる。他の複素環化合物のジ
ピロメテン、ピラジェン、テトラピロール誘導体も基底
状態と最低三重項状態の吸収スペクトルに顕著な差を示
すことから、アミノアクリジンと同じく、各波長範囲で
のスイッチとして利用可能である。第9図は、クリセン
の吸収スペクトルを示したもので、最低三重項状態の吸
収は500〜65仇のに大きくあらわれ、基底状態の吸
収(40血の以下)と大きく離れている。
従って、500〜65仇肌の光の時間的にフィル夕する
スイッチとして利用できる。第10図は、1・2・51
6−ジベンゾアントラセンの吸収スペクトルを示したも
ので、500〜600nのに大きな最低三重項状態の吸
収を与えている。
基底状態の吸収は40血の以下に存在し、500〜60
血のの波長の光の時間的にフィルタするスイッチとして
利用できる。クリセン、1・2・5・6−ジベンゾアン
トラセンは芳香族炭化水素であり、光化学反応、酸化反
応に対して強く、耐久性の良好な化合物である。他にも
共役系がさらに長いコロネン、ルプレン等の化合物があ
り、更に長波長の近赤外域の時間的スイッチとして利用
が可能である。スイッチする波長の微細な調整を図るに
は、これら芳香族炭化水素の置換基を変化させることに
より可能である。一般に化学的な骨格の構造が同一の化
合物は、ほぼ同一の吸収の形を示し、置換基の変化は吸
収ピークを長波長又は短波長にシフトさせる。
これらの化合物の吸収ピークは、よく知られているもの
が多く、また実験によって簡単に確認できるために、本
発明の光スイッチに伝播させる光の波長の選択の任意性
を増大させている。以上説明したように、本発明によれ
ば、光フアィバのコア内にある種の化合物を含有させる
ことにより、フラッシュランプによってコア内の化合物
を最低三重項に励起し、その基底状態と励起状態での吸
収スペクトルの差を利用して、異なった信号を伝える互
いに異なる波長の光を時間的に選択してスイッチし、送
信及び受信する波長選択光スイッチを構成することがで
きる利点があり、また特許請求範囲にあげた化合物は耐
久性の良好な化合物であり、高信頼性の要求される通信
に適用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の主要部をなす機能性光フアィバの横断
面図、第2図、第3図は本発明の波長選択光スイッチの
実施例、第4図はテトラフェニルポルフィリンの吸収ス
ペクトル、第5図はZn−テトラフェニルポルフイリン
の吸収スペクトル、第6図はクロロフィルbの吸収スペ
クトル、第7図はMgーフタロシアニンの吸収スペクト
ル、第8図はアミノアクリジンの吸収スペクトル、第9
図はクリセンの吸収スペクトル、第10図は1・2・5
・6−ジベンゾアントラセンの吸収スペクトルである。 1・・・・・・クラッドガラス、2・・・・・・色素を
含む液体コア、3・・・・・・シリコーンコート、4…
…機能性光フアィバ、5・・・・・・集光レンズ、6・
・・…プリズム、7……フラッシュランプ、8……光フ
ァイバコネクタ、9・・・・・・伝送用光フアィバ。第
1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第9図 第10図 第T図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 光の伝播するコア内に、Zn−テトラフエニルポル
    フイリン、クロロフイルb、Mg−フタロシアニン、ア
    ミノアクリジン、クリセン、1・2・5・6−ジベンゾ
    アントラセンからなる群から選ばれた1種または2種以
    上の化合物を含む光フアイバと、該フアイバのコアに波
    長の異なる多種の光信号を結合する手段と、該フアイバ
    に外部より励起光を照射する手段からなることを特徴と
    する波長選択光スイツチ。
JP54014363A 1979-02-13 1979-02-13 波長選択光スイッチ Expired JPS6038690B2 (ja)

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JPS55108603A JPS55108603A (en) 1980-08-21
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EP0881518B1 (en) 1996-02-14 2005-11-23 Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. Optical control method and optical controller
WO1999008149A1 (fr) 1997-08-08 1999-02-18 Japan, As Represented By Director General Of Agency Of Industrial Science And Technology Element optique, procede et appareil de commande optique et procede de fabrication dudit element optique
JP6244092B2 (ja) * 2013-02-27 2017-12-06 三井化学株式会社 光学材料およびその用途

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