JPH01219725A - 光スイッチング素子 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明は、光コンピュータに用いられる光スイッチング
菓子に関する。

［開示の概要］ 本明細書及び図面は、光コンピュータに用いられる光ス
イッチング素子において、透光性材料よりなる光伝送路
の一部に蛍光物質を形成し、この蛍光物質の消尽現象を
利用して光信号を制御することにより、高速で簡単な構
造の光スイッチング素子とする技術を開示する゛もので
ある。

［従来の技術］ 近年、コンピュータの演算高速化と情報量の増大に伴い
、従来の電子制御デバイスに代って光制御デバイスの研
究が進められつつある。この光制御デバイスの応用によ
り、将来的には超高速演算が”Ｔ　（Ｆな光コンピュー
タの実現が期待されている。

現在、光通信の分野においては、特定の波長領域で各々
波長の異なる複数の信号を、多重伝送することが行なわ
れており、多量の情報を高速で扱うことが町俺となって
いる。これと同様に、前記光コンピュータにおいても光
の異なる波長モードで多重の論理演算を行うことが考え
られている。

これによれば、各波長モードにおいて特定のパターンの
論理演算を行なうことにより、計算の効率化を図ること
ができる。

［発明が解決しようとする課題］ 現在、光スイッチング素子としては、様々なタイプのも
のが提案されており、一部では実用レベルの素子も開発
されている。しかしながら、前述したように光コンピュ
ータにおいては、異なる波長間の信号を連絡し、これを
制御する機能が必要であるため、従来の光スイッチング
素子のように同じ波長の信号間でスイッチングを行なう
ものは対応が難しい。

また、既存の電子制御素子のように、電子移動により情
報伝達を行なうものは、当然、高速化に適合し得ない。

本発明は、上記従来技術に鑑み、異なる波長間の信号を
制御することができる光スイッチング素子を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明による光スイッチング素子は、透光性材料よりな
る光伝送路の一部に蛍光物質を形成し、この蛍光物質に
エネルギー付与することにより、前記光伝送路の光信号
を制御することを特徴とする。

前記蛍光物質としては、硫化亜鉛等の硫化物やセレン化
合物などが用いられるが、蛍光物質として消尽現象を顕
著に示すものであれば他の物質も使用し得る０本発明で
は有機物の蛍光物質を用いてもよい。

また、前記蛍光物質に付与するエネルギーとしては、光
、電磁波、熱、振動等を用いることができる。

［作　用］ 光伝送路の−・部に設けられた蛍光物質に紫外光を照射
すると、紫外光は蛍光物質に吸収され可視光に変換され
る。ここで、蛍光物質に赤外光を付与すると、消尽現象
により残光の強さが急激に低下し、可視光の放出が制限
される。すなわち、赤外光の照射、非照射により可視光
の制御（スイッチング）が可能となる。

本発明は、このように異なる波長間での信号の制御を可
能とするものであるが、制御すべき信号の組み合せは、
上記例のほか、使用する蛍光物質により適宜選択可能で
ある。

［実施例］ 第１図は本発明による光スイッチング素子の一実施例を
示す構成図である０図中１と２は光伝送路、３は蛍光物
質である。光伝送路１は紫外光を通しやすい材料からな
り、例えば石英ガラス等が用いられる。一方、光伝送路
２は赤外光を通しやすい材料からなり、例えばフッ化ガ
ラス等が用いられる。蛍光物質３としては、前述したよ
うに硫化亜鉛等が用いられる。

以下、紫外光、可視光及び赤外光の間で信号制御を行な
う場合を例にして説明する。

まず、光伝送路ｌのＡ端から紫外光を送り込むと、この
紫外光は蛍光物質３に吸収され、可視光に変換された後
、Ｃ端より放出される。このときＢ端から赤外光を送り
込むと、蛍光物質３の消尽現象により蛍光作用が妨げら
れ、Ｃ端への可視光放出は大きく減少する。すなわち、
Ｂ端からの赤外光の照射、非照射により、Ｃ端での可視
光の放出が制御されることになる。

ここで、消尽現象とは、蛍光物質３に赤外光を照射した
とき、その残光の強さが急激に低下する現象をいう。

このよう２よ信号制御の様子を第２図に示す、第２図は
各信号のタイムチャートを示したもので、Ａは紫外光の
入力信号、Ｂは赤外光のスイッチ信号、Ｃは可視光の出
力信号を表わす０図のように、紫外光の人力信号Ａに対
して赤外光のスイッチ信−）Ｂを与えると、可視光の出
力信号Ｃはスイッチ信りＢが入った時だけＯＦＦ状７ｇ
となる。ただし、この場合、出力信号Ｃの出力は完全に
０とはならないため、点線で示すような特定の［４値に
対してＯＮ、　ＯＦＦを判定する。すなわち、消尽作用
が不完全な場合は、最終的な演算出力として、コンピュ
ータで出力値を基準値と比較する必要がある。

上記実施例において、光伝送路は光ファイバーのような
構造としてもよい、また、信号Ａ、Ｂは第３図に示すよ
うに同じ光伝送路を通じて光ファイバーで送り込んでも
よい。

第４図〜第６図に光伝送路の構成例を示す。

第４図は、複数の入力信号Ａに対してスイッチング動作
を行なうようにしたもので、−括または選択的制御が可
能である。

第５図は、蛍光物質３をヒーター４により加熱し、この
加熱により消尽作用を発生させ、光スイッチングを行な
うものである。、＠源としては、前述したヒーターのほ
か、電磁波、振動子等を用いることができる０例えば、
有機蛍光体に対しては、マイクロ波加熱も可能である。

第６図は、蛍光物質３を分散あるいは拡散して配置した
もので、他の構成は第３図の場合とほぼ同様である。こ
のように蛍光物質３を分散あるいは拡散して配置しても
全く同様の作用が得られる。

本発明による素子においては、前述した紫外光や熱、電
磁波などのエネルギー付与の際、その強度を制御するこ
とにより、アナログ的な演算素子として使用することも
可能である。

また、蛍光物質の種類によっては蛍光、燐光、消尽輝尽
の各ピーク波長が異なるものがあり、波長変換のモード
が３状態または４状態となるような素子も可１七である
。

さらに、使用する蛍光物質により、入力光、スイッチン
グ光、出力光の波長は赤外光、可視光、紫外光、Ｘ線な
ど適宜選択することが可能である。

第７図は本発明を平面型デイスプレィに応用した場合の
平面図である０図において、１１は紫外光用光ファイバ
ー、１２は赤外光用光ファイバーであり、両者は第８図
に示すように縦横にマトリクス状に配置され、１１と１
２の接触部には蛍光物質３が挟持されている。　１０は
電子ビーム源であり、磁気コイル５により、紫外光用光
ファイバー１１の端面上を走査するよう構成されている
。紫外光用光ファイバー１１の端面には、紫外線放出物
質６が被膜されており、電子ビームが当たると紫外光を
放出する。他方、赤外光用光ファイバー１２の端部には
、液晶シャッタアレイ７が配置されており、赤外線ラン
プ８からの赤外光のうち、ファイバーの１本毎に０Ｎ１
０ＦＦの制御が行なわれる。

上記構成において、例えばａで示す電子ビームの当って
いる紫外光用光ファイバー１１と、ｂで示す赤外光の当
っていない赤外光用光ファイバー１２との交点は、他の
部分に比べ特に強く光ることになる。したがって、電子
ビーム源ｌＯから電子ビームを順次走査し、これに対応
して液晶シャッタアレイ７の０Ｎ１０ＦＦを制御するこ
とにより、画面上の画素（ファイバーの交点）を選択的
に光らせることができる。この場合、電子ビームの強度
を変化させれば、画素の光強度も変化させることができ
、階調表示も可能となる。

本実施例において、電子ビーム源ｌＯは１次元上を走査
するだけなので、通常のブラウン管のように長大な奥行
きは必要としない、もちろん紫外光用光ファイバー１１
の各々の端面に微小電子ビーム発生源を配置した場合は
、横方向の幅も小さくすることができる。

また、電子ビーム源の代わりに紫外線ランプと液晶シャ
ッタアレイを組合せることも可能であるが、使用する液
晶は紫外線に対する耐久性を高くする必要がある。これ
はＰＬ？↑素子等の光シャッタについても同様である。

［発明の効果］ 末完ＩＪＩによれば、蛍光物質の消尽現象を応用するこ
とにより、異なる波長間の信号を容易に制御することが
できるうえ、既存の素子のように電子移動を利用するこ
とがないので、高速化を図ることができる。　４ＩＦに
光増幅器やレーザー発光素子と組み合せることにより、
高度な演算機ｔ＠を有する回路が作製できる。また、赤
外線センサーへの応用もｎ１俺である。さらに、構造が
簡単であるため、コストも安く、製造も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光スイッチング素子の一実施例を示す構成図、
第２図は各信号のタイムチャート、第３図〜第６図は光
伝送路の各構成例を示す図、第７図は平面型デイスプレ
ィに応用した場合の平面図、第８図は光ファイバーの構
成図である。 １．２・・・光伝送路　　　３・・・蛍光物質４・・・
ヒーター　　　　　　５・・・磁気コイル６・・・紫外
線放出物質 ７・・・液晶シャッタアレイ ８・・・赤外線ランプ １１・・・紫外光用光ファイバー １２・・・赤外光用光ファイバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性材料よりなる光伝送路の一部に蛍光物質を
   形成し、該蛍光物質にエネルギー付与することにより、
   前記光伝送路の光信号を制御することを特徴とする光ス
   イッチング素子。