JPH0640163B2 - 光スイッチ - Google Patents

光スイッチ

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JPH0640163B2
JPH0640163B2 JP60083643A JP8364385A JPH0640163B2 JP H0640163 B2 JPH0640163 B2 JP H0640163B2 JP 60083643 A JP60083643 A JP 60083643A JP 8364385 A JP8364385 A JP 8364385A JP H0640163 B2 JPH0640163 B2 JP H0640163B2
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film
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JP60083643A
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Inventor
岩城  忠雄
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セイコ−電子工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 本発明は誘電体多層膜光学フイルターの温度制御を行な
うことにより該誘電体多層膜光学フイルターの光学特性
を制御して光学的スイツチング動作をする光スイツチを
提供するものである。
〔発明の目的〕
本発明は光通信や光情報処理に用いられる光スイツチに
おいて誘電体多層膜光学フイルターの光学特性を熱的に
制御することにより構造と制御の簡単な光スイツチを提
供することを目的としたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明による光スイツチは光通信分野における光分波,
光シヤツターや光情報処理分野における光変調など多く
の応用が考えられる。
〔従来の技術〕
従来より光スイツチはミラーを電気機械的に駆動させて
光路を変える方法やLiNbO3などの電気光学結晶の光電気
効果を用いてLiNbO3基板上に形成された光導波器内での
光スイツチを行なう方法やYIGなどの磁気光学結晶の
磁気光学効果を用いて光スイツチを構成する方法やBS
Oなどの圧電結晶を振動させるときに生ずるラマンニナ
ス散乱を用いて光スイツチを構成する方法が用いられて
きた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上述した従来の光スイツチはLiNbO3導波路
を用いた光スイツチ以外はすべて寸法が大きく光通信部
品,光情報処理部品の小型軽量化への要求を満足するも
のではない。またLiNbO3導波路を用いた光スイツチは小
型軽量であるが光の入出力方法が容易でなくまたその製
法上の技術も確立されていない。本発明者は、誘電体多
層膜光学フィルターが、熱的に敏感であるとの知見に基
づき本発明に至ったものであり、これにより上記問題点
を解決し小型軽量で光の入出力が容易な光スイツチを提
供するものである。
〔発明を解決するための手段〕
本発明は、狭帯域型である誘電体多層光学フィルターに
加熱手段を設けることに特徴があり、さらに、具体的構
成を記載すれば下記のとおりである。
本発明はガラス基板の上に誘電体多層膜光学フイルター
を形成しその上にニクロムなどの金属ヒーターを形成し
て該誘電体多層膜光学フイルターを上記金属ヒーターで
加熱し上記誘電体多層膜光学フイルターの光学特性を変
化させることにより光スイツチを作製し上記問題点を解
決した。
〔実施例〕
以下本発明による光スイツチを図面を参照しながら実施
例に沿つて説明する。第1図は本発明による光スイツチ
の構成と基本回路を示した模式図である。第1図におい
てガラス基板1は寸法が10mm×10mm×1mmであり両
面を光学研磨したBK−7ガラスである。また本実施例
では誘電体多層膜光学フイルター2として〔HL〕5H(LL)
H〔LH〕5なる膜構造の狭帯域光学フイルターを用いた
(上記の記号でHは膜厚673ÅのZnS膜,Lは膜厚
996ÅのMgF2膜を意味し、〔HL〕5はHLなる膜構成
を5回くり返し形成することを意味する)。すなわち本
実施例で用いた狭帯域光学フイルターの膜層数は23層
である。第1図においてくし形電極3としては線幅10
0μm,ピツチ500μm,膜厚5μmのニクロム電極
を用いた。ただし、くし形電極の線幅としては第1図中
Wでピツチとしては第1図中Pで示した長さを意味する
ものとする。膜の形成は真空蒸着法で行ない狭帯域光学
フイルターはHeNeレーザー光でガラス基板の透過率を測
定しながら作製した。また本発明による光スイツチの基
本回路は電流計4,電圧計5,定電圧電源6からなりく
し形電極3に流す電流は定電圧電源6の出力を調節する
ことによつて行なつた。
次に本発明による光スイツチの動作を説明する。第2図
は本発明による光スイツチの動作測定法を示した図であ
る。第2図においてHeNeレーザー9から出た光は第1図
で説明した本発明の光スイツチ7の電極面に垂直に入射
した後透過して光検出器10に入る。検出器10からの
出力はレコーダー11により記録される。なお、HeNeレ
ーザー9,本発明の光スイツチ7,光検出器10は暗箱
内に設置され外光による雑音が除去されるようになつて
いる。第3図に第1図の実施例で示した本発明の光スイ
ツチのニクロムくし形電極の加熱電力と光検出出力の関
係を示す。なお第3図における光検出出力はニクロムく
し形電極に電流を流さないときの出力を1としたときの
相対値を示した。第3図からニクロムくし形電極加熱電
力が4.4Wを越えると本発明の光スイツチは完全なオン
オフ動作をすることがわかる。ニクロムくし形電極加熱
電力が4Wのとき焦電形温度計で膜温度を測定したとこ
ろ約260℃であつた。
次にオン時にくし形電極加熱電力が4Wとなるような周
期Tの矩形電圧を本発明の光スイツチのくし形電極に印
加しTを変化させたときの動作特性を第4図に示す。第
4図における光検出出力は第3図で用いたのと同じ相対
値を用いた。第4図から光検出出力の立上り時間は約1
00msec,緩和時間は約1秒であることがわかり、本発
明による光スイツチはT=1sec以上の周期信号によつ
て駆動することが好ましいことがわかる。
次に第1図で説明した本発明の光スイツチのくし形電極
の材質としてニクロム,クロム,ニツケル,窒化タンタ
ル,コバルト,タングステン,タンタルを用い、該くし
形電極に電力4Wとなる電圧を連続的に印加したときの
光検出器の出力を調べ第5図に示した。第5図から明ら
かなようにくし形電極用材質としてニクロムおよび窒化
タンタルが極めて良い経時特性を持つていることがわか
る。
また第1図で示した構成の本発明の光スイツチにおいて
ニクロムくし形電極の線幅が10μm以下となると光の
回折角が大きくなると同時に連続使用時の経時劣化が急
に大きくなる。しかも電極形成をフオトレジストで行な
うことを考慮すればくし形電極幅は20μm以上が良
い。またくし形電極のピツチは電極幅に比べ大きくなけ
ればならなく透過光効率が50%以上とするためには4
0μm以上が必要である。そしてくし形電極形成精度を
考慮すればくし形電極のピツチは50μm以上が良い。
次に本発明の光スイツチの連続使用時の経時劣化を小さ
くするために第1図の実施例で示した本発明の光スイツ
チのくし形電極上にSiO2保護膜を形成しその連続使用時
の経時劣化を調べた。第6図はくし形電極材質としてニ
クロムを用い種々の膜厚のSiO2保護膜を形成した本発明
の光スイツチの連続使用時の経時特性である。第6図中
の曲線に付与された数値はSiO2保護膜の膜厚を示す。第
6図より本発明による光スイツチのSiO2保護膜の膜厚は
5μm以上であるのが良いことがわかる。また膜厚5μ
mのSiO2保護膜を形成した本発明の光スイツチにオン時
にニクロムくし形電極加熱電力が4Wとなるような周期
Tの矩形電圧を印加しTを変化させたときの動作特性を
第7図に示す。第7図より膜厚5μmのSiO2保護膜を形
成した本発明の光スイツチは立上り時間約25msec,
緩和時間50msecとなりSiO2保護膜を形成しない本発
明の光スイツチに比べ応答速度が4倍以上速くなつてい
ることがわかる。また第7図においてT=2secの場合
の緩和時間が第4図の緩和時間と差が認められないのは
本発明の光スイツチに対する蓄熱量がT=2secでは大
きすぎるからであると考えられる。保護膜材質としては
SiO2以外にもZnS,AlN,TiO2,ZrO2などの誘電体であれば
上記と同じ効果が得られることがわかつている。
また第1図における誘電体多層膜光学フイルターとして
〔HL〕nH(LL)H〔LH〕nなる膜構成の狭帯域
フイルターを用い、nを3,4,5,6と変化させたと
きのSiO2保護膜を形成しない本発明の光スイツチのニク
ロムくし形電極加熱電力と光検出器出力の関係を示した
のが第8図である(上記の記号でHは膜厚673ÅのZ
nS膜、Lは膜厚996ÅのMgF2膜を意味し、 〔HL〕nはHLなる膜構成をn回くり返し形成するこ
とを意味する)。第8図よりn=3の場合はニクロムく
し形電極加熱電力を5W以上としても光検出器出力は相
対値で0.3以下にならないことがわかる。またn=4の
場合光検出器出力がほぼゼロとなるニクロムくし形電極
加熱電力5Wとなる電圧を本発明の光スイツチに印加し
たときの膜温度を焦電形温度計で測定したところ約34
0℃であり、連続使用時の経時劣化はニクロムくし形電
極加熱電力が4Wのときに比べて約3倍悪くなつた。以
上のことから本発明の実施例における光スイッチ〔H
L〕nH(LL)H〔LH〕nなる狭帯域光学フイルタ
ーを用いる場合はn=5以上であることが良いことがわ
かる。これは膜層数では23層以上に当たるが、狭帯域光
学フィルターには種々の膜構成があり、本発明による光
スイッチによる狭帯域光学フィルターの膜層数は、一般
的には21層以上で有効である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明による光スイツチは誘電体多層
膜光学フイルターに加熱手段を付与することによつて小
型軽量で光の入出力が容易な光スイツチを構成すること
ができ光通信や光情報処理分野における光スイツチの小
型軽量化に対する効果は大きい。また本発明による光ス
イツチは高価な電気光学結晶や磁気光学結晶を用いない
ため光スイツチの低価格化に対する効果も大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光スイツチの構成と基本回路を示
した模式図であり、第2図は本発明による光スイツチの
動作測定法を示したブロツク図であり、第3図は本発明
による光スイツチのニクロムくし形電極加熱電力と光検
出器出力の関係を示した特性図であり、第4図はオン時
にくし形電極加熱電力が4Wになるような周期Tの矩形
電圧を本発明のくし形電極に印加しTを変化させたとき
の動作特性を示した図であり、第5図は種々の電極材質
を本発明の光スイツチのくし形電極に用いた場合の該く
し形電極の加熱電力を4Wとなる電圧を印加して連続使
用したときの経時特性を示した図であり、第6図は種々
の膜厚のSiO2保護膜を形成した本発明の光スイツチのニ
クロムくし形電極に加熱電力4Wとなる電圧を印加して
連続使用したときの経時特性を示した図であり、第7図
はSiO2保護膜を膜厚5μmだけ形成した本発明の光スイ
ツチにオン時にくし形電極加熱電力が4Wになるような
周期Tの矩形電圧を印加しTを変化させたときの動作特
性を示した図であり、第8図は〔HL〕nH(LL)H
〔LH〕n形の狭帯域光学フイルターを用いnを変化さ
せたときの本発明の光スイツチのニクロムくし形電極加
熱電力と光検出器出力の関係を示した図である。 1…ガラス基板 2…誘電体多層膜光学フイルター 3…くし形電極 4…電流計 5…電圧計 6…定電圧電源 7…本発明の光スイツチ 8…レーザー電源 9…HeNeレーザー 10…光検出器 11……レコーダー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】膜層数23層以上の誘電体多層膜からなる狭
    帯域光学フィルターに加熱手段を設けてなる光スイッ
    チ。
  2. 【請求項2】上記加熱手段がくし形をした金属薄膜ヒー
    ターである特許請求の範囲第1項記載の光スイッチ。
  3. 【請求項3】上記金属薄膜ヒーターの材質がニクロムま
    たは窒化タンタルであり、くし形の線幅が20μm以上、
    ピッチが50μm以上である特許請求の範囲第2項記載の
    光スイッチ。
  4. 【請求項4】上記金属薄膜ヒーター上に誘電体保護膜を
    形成した特許請求の範囲第2項記載の光スイッチ。
JP60083643A 1985-04-19 1985-04-19 光スイッチ Expired - Lifetime JPH0640163B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3834793A (en) 1973-06-21 1974-09-10 Advance Technology Center Inc Dichromic mirror having multilayer thin films including vanadium dioxide

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