JPS6244711A - 光路変換スイツチ - Google Patents
光路変換スイツチInfo
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- JPS6244711A JPS6244711A JP18405785A JP18405785A JPS6244711A JP S6244711 A JPS6244711 A JP S6244711A JP 18405785 A JP18405785 A JP 18405785A JP 18405785 A JP18405785 A JP 18405785A JP S6244711 A JPS6244711 A JP S6244711A
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- Japan
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- bimorph
- optical path
- optical fiber
- path conversion
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
透明強誘電体を用いたバイモルフに電圧を印加して該強
運電体中を通過すべき光の入射又は出射位置を変えるこ
とにより小型で安定かつ集積化可能な光路変換素子を提
供する。
運電体中を通過すべき光の入射又は出射位置を変えるこ
とにより小型で安定かつ集積化可能な光路変換素子を提
供する。
本発明は光路変換スイッチ、とりわけ、透明強誘電体を
用いたバイモルフの変位により光路変換を行なう新規な
光路変換スイッチに関する。
用いたバイモルフの変位により光路変換を行なう新規な
光路変換スイッチに関する。
従来、光路変換素子としては、ファラデー効果を用いた
自己保持型の光路変換素子、液晶を用いたマトリックス
型光路変換素子、ミラーマトリ・ノクス型の光路変換素
子、強誘電体の電圧−屈折率変化を利用した光路変換素
子などが提案、使用されている。
自己保持型の光路変換素子、液晶を用いたマトリックス
型光路変換素子、ミラーマトリ・ノクス型の光路変換素
子、強誘電体の電圧−屈折率変化を利用した光路変換素
子などが提案、使用されている。
ファラデー効果を用いた自己保持型の光路変換光路変換
素子はミラーをマトリックス状に配置し、ミラーを出し
入れして光路を変換するものである。
素子はミラーをマトリックス状に配置し、ミラーを出し
入れして光路を変換するものである。
強誘電体の電圧−屈折率変化による光路変換素子は、素
子に関して特定の角度で入射する光を強誘電体の屈折率
変化を利用して透過または全反射させることにより光路
を変換するものである。
子に関して特定の角度で入射する光を強誘電体の屈折率
変化を利用して透過または全反射させることにより光路
を変換するものである。
ファラデー効果を用いた自己保持型の光路変換素子は高
速、安定で、しかも自己保持型であるという長所を有し
ているが、装置が嵩張り、高価であるほか、集積化が不
可能であるという問題がある。液晶を用いたマトリック
ス型光路変換素子は、安価でありかつ集積化が可能であ
るという長所を有するが、液晶を用いているために、変
換速度が遅＜（５ミｌＪ秒程度）、また温度依存性が大
きいという欠点がある。ミラーマトリックス型光路変換
素子は、やはり集積化が可能であるという長所を有して
いるが、機械的操作であるために装置が機械的精度を要
し高価になるほか、光フアイバ毎に集光レンズを要する
という欠点がある。強誘電体の電圧−屈折率変化による
光路変換素子は高速） ”９安定７：ｈ″＆Ｌ
ｓ’）長所４有ｂ−ｒｂ゛、ａ”′・装置が大型化しか
つ集積化が不可能であるという問題がある。
速、安定で、しかも自己保持型であるという長所を有し
ているが、装置が嵩張り、高価であるほか、集積化が不
可能であるという問題がある。液晶を用いたマトリック
ス型光路変換素子は、安価でありかつ集積化が可能であ
るという長所を有するが、液晶を用いているために、変
換速度が遅＜（５ミｌＪ秒程度）、また温度依存性が大
きいという欠点がある。ミラーマトリックス型光路変換
素子は、やはり集積化が可能であるという長所を有して
いるが、機械的操作であるために装置が機械的精度を要
し高価になるほか、光フアイバ毎に集光レンズを要する
という欠点がある。強誘電体の電圧−屈折率変化による
光路変換素子は高速） ”９安定７：ｈ″＆Ｌ
ｓ’）長所４有ｂ−ｒｂ゛、ａ”′・装置が大型化しか
つ集積化が不可能であるという問題がある。
そこで、本発明は、透明強誘電体のバイモルフを用い、
電圧印加による変位を利用して誘電体内を通過する光の
入射又は出射位置を変えて光路変換を行うことにより、
比較的高速で周囲環境や経時的な変動が少く、しかも集
積化可能な光路変換スイッチを提供することを目的とす
る。
電圧印加による変位を利用して誘電体内を通過する光の
入射又は出射位置を変えて光路変換を行うことにより、
比較的高速で周囲環境や経時的な変動が少く、しかも集
積化可能な光路変換スイッチを提供することを目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段と作用〕上記目的を達成
する本発明による光路変換スイッチは、透明強誘電体か
らなる板状体ともう１つの板状体を貼り合せて構成され
たバイモルフの強誘電体に電圧を印加してバイモルフに
曲げ変位を生ぜしめ、よって透明誘電体中を通過すべき
光の入射および（または）出射位置を変えて光路を変換
する。
する本発明による光路変換スイッチは、透明強誘電体か
らなる板状体ともう１つの板状体を貼り合せて構成され
たバイモルフの強誘電体に電圧を印加してバイモルフに
曲げ変位を生ぜしめ、よって透明誘電体中を通過すべき
光の入射および（または）出射位置を変えて光路を変換
する。
分極した強誘電体に電界を印加すると結晶格子の変形が
起り、マクロ形状が変化する（圧電効果）そのため、例
えば端ざく状に形成された前記強誘電体の片面に金属等
を接合してバイモルフを構成し、電界を印加すると、強
誘電体の変位に応じてバイモルフに曲げ変位が起る。ま
た強誘電体は一般に可視又は近赤外光に対して吸収係数
の小さいものが多く、例えばＰＬＺＴ 、 ＬｉＮｂ０
ｚ 、 ＰｂＴｉＯ３等の結晶を用いれば、これらの強
誘電性結晶を光路として利用できる。従って透明強誘電
体のバイモルフを用い、誘電体内の光を通して、前記バ
イモルフを変位させれば光の入射、出射位置を変えるこ
とが出来る。
起り、マクロ形状が変化する（圧電効果）そのため、例
えば端ざく状に形成された前記強誘電体の片面に金属等
を接合してバイモルフを構成し、電界を印加すると、強
誘電体の変位に応じてバイモルフに曲げ変位が起る。ま
た強誘電体は一般に可視又は近赤外光に対して吸収係数
の小さいものが多く、例えばＰＬＺＴ 、 ＬｉＮｂ０
ｚ 、 ＰｂＴｉＯ３等の結晶を用いれば、これらの強
誘電性結晶を光路として利用できる。従って透明強誘電
体のバイモルフを用い、誘電体内の光を通して、前記バ
イモルフを変位させれば光の入射、出射位置を変えるこ
とが出来る。
こうした素子をマトリックス状に配列すれば容易にｎｘ
ｎの光交換マトリックススイッチを形成できる。
ｎの光交換マトリックススイッチを形成できる。
また無機強誘電体は、経時的に極めて安定であり、通常
の環境下では温度変化による特性変化はほとんど問題に
ならない程度である。
の環境下では温度変化による特性変化はほとんど問題に
ならない程度である。
第２図に本発明の光路変換素子に用いるバイモルフの構
成例を示す。長さ２０ｍｍ、幅１ｆｌ、厚さＱ、２１ｍ
のＰＬＺＴ板状体板状体面にクラッド層としてアクリル
樹脂膜２を形成し、厚さ０．１ ｍｍの同形のステンレ
ス鋼板状体３と貼り合せる。ＰＬＺＴ板状体１に電圧を
印加するために一方の電極としてステンレス鋼板状体３
と反対側のＰＬＺＴ板状体１表面に金４および５を蒸着
する。もう一方の電極はステンレス鋼板状体３である。
成例を示す。長さ２０ｍｍ、幅１ｆｌ、厚さＱ、２１ｍ
のＰＬＺＴ板状体板状体面にクラッド層としてアクリル
樹脂膜２を形成し、厚さ０．１ ｍｍの同形のステンレ
ス鋼板状体３と貼り合せる。ＰＬＺＴ板状体１に電圧を
印加するために一方の電極としてステンレス鋼板状体３
と反対側のＰＬＺＴ板状体１表面に金４および５を蒸着
する。もう一方の電極はステンレス鋼板状体３である。
金電極４および５は第２図に見られるように板状体１の
中央部を残して両端側に形成する。こうすることによっ
て中央部を固定しく第３図の５参照）、２つの電極４お
よび５を独立に駆動することが可能である。金電極を１
つにしてもよいことは勿論である。
中央部を残して両端側に形成する。こうすることによっ
て中央部を固定しく第３図の５参照）、２つの電極４お
よび５を独立に駆動することが可能である。金電極を１
つにしてもよいことは勿論である。
第３図は第２図に示したバイモルフの動作を説明する図
である。前に述べたように、バイモルフ７は中央部で固
定されている（第１図（ア））。
である。前に述べたように、バイモルフ７は中央部で固
定されている（第１図（ア））。
このバイモルフ７の電極に電圧を印加すると、ＰＬＺＴ
が圧電効果で膨張または圧縮し、ステンレス鋼は膨張ま
たは圧縮しないのでバイモルフは全体として曲げ変位を
起こす。ＰＬＺＴが膨張すればステンレス鋼の側へ曲が
り、ＰＬＺＴが圧縮すればＰＬＺＴＯ側へ曲がる。ＰＬ
ＺＴは電圧の向きに応じて膨張または圧縮するので、印
加する電圧によりバイモルフの変位の向きをコントロー
ルすることができる。
が圧電効果で膨張または圧縮し、ステンレス鋼は膨張ま
たは圧縮しないのでバイモルフは全体として曲げ変位を
起こす。ＰＬＺＴが膨張すればステンレス鋼の側へ曲が
り、ＰＬＺＴが圧縮すればＰＬＺＴＯ側へ曲がる。ＰＬ
ＺＴは電圧の向きに応じて膨張または圧縮するので、印
加する電圧によりバイモルフの変位の向きをコントロー
ルすることができる。
例えば、第３図（イ）は、バイモルフの左側ではＰＬＺ
Ｔ側にマイナス、ステンレス鋼側にプラスの電圧を印加
してステンレス鋼側に曲がる変位を発生させる一方、バ
イモルフの右側ではＰＬＺＴ側にプラス、ステンレス鋼
側にマイナスの電圧を印加してＰＬＺＴ側に曲がる変位
を発生させた様子を示している。また、第３図（ハ）は
、第３図（イ）と逆の向きの電圧を印加することにより
、バイモルフの左側ではＰＬＺＴ側に曲がる変位を、バ
イモルフの右側ではステンレス鋼側に曲がる変位を発生
させた様子を示している。勿論、バイモルフの両側でＰ
ＬＺＴにマイナス、ステンレス鋼にプラスの電圧を印加
してバイモルフを両側でステンレス鋼側へ曲げること、
あるいはその逆に電圧を印加してバイモルフの両側でＰ
ＬＺＴ側へ曲げることも可能である。
Ｔ側にマイナス、ステンレス鋼側にプラスの電圧を印加
してステンレス鋼側に曲がる変位を発生させる一方、バ
イモルフの右側ではＰＬＺＴ側にプラス、ステンレス鋼
側にマイナスの電圧を印加してＰＬＺＴ側に曲がる変位
を発生させた様子を示している。また、第３図（ハ）は
、第３図（イ）と逆の向きの電圧を印加することにより
、バイモルフの左側ではＰＬＺＴ側に曲がる変位を、バ
イモルフの右側ではステンレス鋼側に曲がる変位を発生
させた様子を示している。勿論、バイモルフの両側でＰ
ＬＺＴにマイナス、ステンレス鋼にプラスの電圧を印加
してバイモルフを両側でステンレス鋼側へ曲げること、
あるいはその逆に電圧を印加してバイモルフの両側でＰ
ＬＺＴ側へ曲げることも可能である。
第１図は、以上説明した如きバイモルフを用いる３人力
、３出力の光路変換スイッチの構成を説明する図である
。バイモルフ７は中央部６で固定されている。バイモル
フ７は電圧を印加されないとき曲げ変位はなく、入力側
第１光フアイバ８および出力側第４光フアイバ９とそれ
ぞれ対向しているので、第１光フアイバ８からバイモル
フ７に入った光は第４光フアイバ９の中へ案内される。
、３出力の光路変換スイッチの構成を説明する図である
。バイモルフ７は中央部６で固定されている。バイモル
フ７は電圧を印加されないとき曲げ変位はなく、入力側
第１光フアイバ８および出力側第４光フアイバ９とそれ
ぞれ対向しているので、第１光フアイバ８からバイモル
フ７に入った光は第４光フアイバ９の中へ案内される。
バイモルフ７の入力側および出力側には、バイモルフの
所定の曲げ変位に対応する位置にそれぞれ第２光フアイ
バｌＯおよび第３光フアイバ１１と、第５光フアイバ１
２および第６光フアイバ１３とが配置さ五、バイモルフ
７が変位したときこれらの光ファイバ１０〜１３のどれ
かとバイモルフ７中の導波路が結合されるようにされる
。こうして、第３図を参照して説明したように、バイモ
ルフの入力側および（または）出力側の各電極に所定の
電圧を印加してバイモルフ７に所定の曲げ変位を生じさ
せれば、入力側３個、出力側３個の光路間の光路変換を
行なうことができる。
所定の曲げ変位に対応する位置にそれぞれ第２光フアイ
バｌＯおよび第３光フアイバ１１と、第５光フアイバ１
２および第６光フアイバ１３とが配置さ五、バイモルフ
７が変位したときこれらの光ファイバ１０〜１３のどれ
かとバイモルフ７中の導波路が結合されるようにされる
。こうして、第３図を参照して説明したように、バイモ
ルフの入力側および（または）出力側の各電極に所定の
電圧を印加してバイモルフ７に所定の曲げ変位を生じさ
せれば、入力側３個、出力側３個の光路間の光路変換を
行なうことができる。
バイモルフの変位量は印加電圧の大きさに依存して変化
させることが可能なので、入力側および出力側の光路の
数を４以上に増加することも原理的に可能である。
させることが可能なので、入力側および出力側の光路の
数を４以上に増加することも原理的に可能である。
第４図は、本発明による光路変換スイッチをｎ×ｎマト
リックススイッチとして構成する例を示す。第２図の如
きバイモルフ７をｎｘｎのマトリックス状に配置するが
、バイモルフの曲げ変位の角度を考慮して、Ｘ方向とＸ
方向の配置のなす角度および各バイモルフの取付角度を
決定する。マトリックス状に配置したバイモルフの右端
に０本の入射側光ファイバ１４、下端に０本の出射側光
ファイバ１５を配置する。
リックススイッチとして構成する例を示す。第２図の如
きバイモルフ７をｎｘｎのマトリックス状に配置するが
、バイモルフの曲げ変位の角度を考慮して、Ｘ方向とＸ
方向の配置のなす角度および各バイモルフの取付角度を
決定する。マトリックス状に配置したバイモルフの右端
に０本の入射側光ファイバ１４、下端に０本の出射側光
ファイバ１５を配置する。
入射側光ファイバ１４からバイモルフ７に入射、した光
は、バイモルフの変位に応してＸ方向の隣のバイモルフ
へ入射されるか、またはＸ方向の隣のバイモルフへ入射
される。すべてのバイモルフ７は、Ｘ方向またはＸ方向
のいずれかの隣のバイモルフまたは光ファイバから光を
入射され、Ｘ方向またはＸ方向のいずれかの隣のバイモ
ルフまたは光ファイバへ光を出射することができる。ど
の方向のバイモルフから光を受けてどの方向のバイモル
フへ光を送り出すかは印加する電圧によって独立にコン
トロールすることができる。従って、入射側光ファイバ
Ｉ４から右端の各バイモルフ７へ入射された光は、その
後バイモルフ７の変位に応じて任意にＸ方向またはＸ方
向へ進み、最終的に下端の任意のバイモルフ７から出射
側の光ファイバ１５に出射される。
は、バイモルフの変位に応してＸ方向の隣のバイモルフ
へ入射されるか、またはＸ方向の隣のバイモルフへ入射
される。すべてのバイモルフ７は、Ｘ方向またはＸ方向
のいずれかの隣のバイモルフまたは光ファイバから光を
入射され、Ｘ方向またはＸ方向のいずれかの隣のバイモ
ルフまたは光ファイバへ光を出射することができる。ど
の方向のバイモルフから光を受けてどの方向のバイモル
フへ光を送り出すかは印加する電圧によって独立にコン
トロールすることができる。従って、入射側光ファイバ
Ｉ４から右端の各バイモルフ７へ入射された光は、その
後バイモルフ７の変位に応じて任意にＸ方向またはＸ方
向へ進み、最終的に下端の任意のバイモルフ７から出射
側の光ファイバ１５に出射される。
マトリックスはｎｘｎではな（ｎｘｍでもよい。
第５図は第４図のマトリックススイッチを構成する各バ
イモルフ７の動作を説明する図である。
イモルフ７の動作を説明する図である。
第５図のバイモルフは第２図のそれと同じ構成であり、
第４図において上側にＰＬＺＴ、下側にステンレス鋼が
配置されているとする。光がＸ方向に通過する、即ち、
バイモルフがＸ方向右隣のバイモルフまたは光ファイバ
から光を受けてＸ方向左隣のバイモルフへ光を送り出す
ためには、バイモルフは右側でステンレス鋼側（下方向
）に曲がり、左側でＰＬＺＴ側（上方向）に曲がる。光
がＸ方向に通過する、即ち、バイモルフがｙ方向上隣の
バイモルフから光を受けてｙ方向下隣のバイモルフまた
は光ファイバへ光を送り出すには、バイモルフは右側で
ＰＬＺＴ側（上方向）に曲がり、左側でステンレス鋼側
（下方向）に曲がる。また、光がｘｙ変換される、即ち
、バイモルフがＸ方向右隣のバイモルフまたは光ファイ
バから光を受けてｙ方向下隣のバイモルフまたは光ファ
イバへ光を送り出すためには、バイモルフは右側でステ
ンレス鋼側（下方向）に曲がり、左側でステンレス鋼側
（下方向）に曲がる。
第４図において上側にＰＬＺＴ、下側にステンレス鋼が
配置されているとする。光がＸ方向に通過する、即ち、
バイモルフがＸ方向右隣のバイモルフまたは光ファイバ
から光を受けてＸ方向左隣のバイモルフへ光を送り出す
ためには、バイモルフは右側でステンレス鋼側（下方向
）に曲がり、左側でＰＬＺＴ側（上方向）に曲がる。光
がＸ方向に通過する、即ち、バイモルフがｙ方向上隣の
バイモルフから光を受けてｙ方向下隣のバイモルフまた
は光ファイバへ光を送り出すには、バイモルフは右側で
ＰＬＺＴ側（上方向）に曲がり、左側でステンレス鋼側
（下方向）に曲がる。また、光がｘｙ変換される、即ち
、バイモルフがＸ方向右隣のバイモルフまたは光ファイ
バから光を受けてｙ方向下隣のバイモルフまたは光ファ
イバへ光を送り出すためには、バイモルフは右側でステ
ンレス鋼側（下方向）に曲がり、左側でステンレス鋼側
（下方向）に曲がる。
本発明によれば、周囲温度や経時的な変動の少い強誘電
体バイモルフを光路として用いるので、小型で安定かつ
集積化可能な光路変換スイッチを提供できる。
体バイモルフを光路として用いるので、小型で安定かつ
集積化可能な光路変換スイッチを提供できる。
第１図は本発明による３×３光路変換スイツチの動作原
理を説明する図、第２図は本発明の光路変換スイッチに
用いるバイモルフの構成図、第３、 ［Ｆ （７
）〜°９゛′″’Ｊ２Ｅ（７１＜４ ％ｚＬｚ７（７）
ｉＪ３ｉ＠説明する図、第４図は本発明によるｎｘｎマ
、１トリツクススイツチの構成図、第５図（ア）〜（つ
）は第４図のｎｘｎマトリックススイッチを構成するバ
イモルフの動作を説明する図である。 １・・・ＰＬＺＴ板状体、 ２・・・アクリル樹
脂、３・・・ステンレス鋼板状体、 ４．５・・・金電極、 ６・・・固定部、７・・・
バイモルフ、 ８〜１５・・・光ファイバ。
理を説明する図、第２図は本発明の光路変換スイッチに
用いるバイモルフの構成図、第３、 ［Ｆ （７
）〜°９゛′″’Ｊ２Ｅ（７１＜４ ％ｚＬｚ７（７）
ｉＪ３ｉ＠説明する図、第４図は本発明によるｎｘｎマ
、１トリツクススイツチの構成図、第５図（ア）〜（つ
）は第４図のｎｘｎマトリックススイッチを構成するバ
イモルフの動作を説明する図である。 １・・・ＰＬＺＴ板状体、 ２・・・アクリル樹
脂、３・・・ステンレス鋼板状体、 ４．５・・・金電極、 ６・・・固定部、７・・・
バイモルフ、 ８〜１５・・・光ファイバ。
Claims (1)
- １、透明強誘電体からなる板状体ともう１つの板状体を
貼り合せて構成したバイモルフの該透明強誘電体に電圧
を印加して該透明強誘電体の圧電効果による変形により
該バイモルフに曲げ変位を生ぜしめ、よって該透明強誘
電体板状体中を通過すべき光の入射位置および（または
）出射位置を変えて光路変換を行なうことを特徴とする
光路変換スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18405785A JPS6244711A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 光路変換スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18405785A JPS6244711A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 光路変換スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6244711A true JPS6244711A (ja) | 1987-02-26 |
Family
ID=16146616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18405785A Pending JPS6244711A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 光路変換スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6244711A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5602863A (en) * | 1993-07-20 | 1997-02-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Surface-emitting laser diode array and driving method thereof, photodetector, photodetector array, optical interconnection system, and multiwavelength optical communication system |
| US6539143B1 (en) | 2000-07-31 | 2003-03-25 | Sarcon Microsystems, Inc. | Optical switching system |
| JP2006346830A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Toshiba Corp | マイクロメカニカルデバイス、マイクロスイッチ、容量可変キャパシタ、高周波回路及び光学スイッチ |
-
1985
- 1985-08-23 JP JP18405785A patent/JPS6244711A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5602863A (en) * | 1993-07-20 | 1997-02-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Surface-emitting laser diode array and driving method thereof, photodetector, photodetector array, optical interconnection system, and multiwavelength optical communication system |
| US6539143B1 (en) | 2000-07-31 | 2003-03-25 | Sarcon Microsystems, Inc. | Optical switching system |
| JP2006346830A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Toshiba Corp | マイクロメカニカルデバイス、マイクロスイッチ、容量可変キャパシタ、高周波回路及び光学スイッチ |
| US7567018B2 (en) | 2005-06-17 | 2009-07-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Micro-mechanical device, micro-switch, variable capacitor high frequency circuit and optical switch |
| JP4580826B2 (ja) * | 2005-06-17 | 2010-11-17 | 株式会社東芝 | マイクロメカニカルデバイス、マイクロスイッチ、容量可変キャパシタ、高周波回路及び光学スイッチ |
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