JPS5941170B2 - 薄膜光スイツチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光通信システムや光情報処理システムに用いら
れる薄膜光スイッチに関する。

１５従来薄膜スイッチとして第１図及び第２図に示す如
く、電界をかけることによつて屈折率が変化する性質を
有する基板１上に光を伝播せしめ得る例えばガラス、酸
化亜鉛等の薄膜２が附され、而してこの薄膜２内にプリ
ズム３を介して光Ｌを入２０射せしめてこの光を薄膜２
内に、これと基板１とのなす境面及びこの薄膜２とこの
上面側の媒質とのなす境面間で反射せしめ乍ら伝播せし
め、次でプリズム４を介して外部に出射せしめ、その出
射光υをスリット５を通じて外部光回路６に到達せ２５
しめる様になされ、一方基板１の相対向する面上に夫々
電極Ｔ及び８が附され而して両者間にりード９及び１０
を介して電源（図示せず）より所要の電圧を印加せしめ
て基板１に電界をかけ、これによりこの基板１の屈折率
を変化せしめる様にな３０された構成のものが提案され
ている。

斯る構成によれば、基板１に電界がかけられるかかけら
れないかに応じて又は電界がかけるとしてその電界の強
さが変化せしめられるに応じて基板１の屈折率が変化す
ることにより、薄膜２内で３５光が反射して伝播するそ
の光ｆの反射角θが変化し、これによりスリット５を光
が通過するか否かの状態が得られ、斯くて外部光回路６
側より薄膜２側をみて光スイツチ機能が得られるもので
あるが、上述せる所より明らかな如く基板１に電極７及
び８を附し又これ等電極７及び８にリード９及び１０を
夫々連結する面倒な作業を要する欠点を有していた。

而してこのことは全体を小型化せんとすれば尚更であつ
た。又基板１に電界をかける為の電源を要すると共に基
板１の屈折率を大きく変化せしめて効率の良いスイツチ
機能を得んとする場合基板１に電界をかけるための電源
として大なる容量を有するものを要するか又は電極７及
び８間の間隔を小とするを要し、そして斯く電極７及び
８を小とすれば之に応じて基板１の形状従つてこの基板
１上に附される薄膜２の形状が制限されることとなる等
の欠点も有していた。依つて本発明は上述せる欠点のな
い新規な薄膜スイツチを提案せんとするもので、以下図
面について本発明の実施例を詳述する所より明らかとな
るであろう。

第３図は本発明の第１の実施例を示し、第１図及び第２
図との対応部分には同一符号を附して示すも、ガラスの
如き光吸収をなさな（・材質より選ばれた基板１１上に
、アゾベンゼン（Ｃ６Ｈ５Ｎ：ＮＣ６Ｈ５）を含有する
ポリスチレン薄膜の如きアゾベンゼンを含有する光を伝
播し得る薄膜１２が附され、而してこの薄膜１２内に第
１図及び第２Ｃ図にて上述せる場合と同様にプリズム３
を介して伝播せられるべき光Ｌを入射せしめてこの光を
薄膜１２内に、これと基板１１とのなす境面及びこの薄
膜１２とこの上面側の媒質とのなす境面間で反射せしめ
乍ら伝播せしめ、次でプリズム４を介３して外部に出射
せしめ、その出射光Ｌ５をスリツト５を通じて外部光回
路６に到達せしめる様になされ、一方薄膜１２が光照射
装置１３よりの光Ｍにて照射される様になされた構成を
有する。

以上が本発明の第１の実施例であるが、斯る構３成によ
れば、薄膜１２がアゾベンゼンを含有して居り、而して
アゾベンゼンは、それが３２０ｍμ近傍の波長を有する
光で照射されればシスストラクチヤ一の構成に異性化し
、又４４０ｍμ近傍の波長を有する光で照射されればト
ランスストラグ ψチヤ一の構成に異性化し、そして斯
る両異性化が可逆であることにより、光照射装置１３よ
りの光Ｍを例えば３２０ｍμ近傍の波長を有する光とし
て得るか４４０ｍμ近傍の波長を有する光としてノ得る
かに応じて薄膜１２の屈折率が変化することとなるもの
である。

因みに斯る薄膜１２の屈折率の変化が得られることは、
薄膜１２の厚さＤ（ｍμ）に対する薄膜１２内で光が反
射して伝播するその光ビの反射角θとの関係を測定した
結果、薄膜１２が３３０ｍμ近傍の波長の光で照射され
ることによりこの薄膜１２に含有するアゾベンゼンがシ
スストラクチヤ一の構成に異性化している場合第４図に
て曲線Ｓで示される如く膜厚Ｄが大なるに応じて反射角
θが大となる関係を以つて、又薄膜１２が４４０ｍμ近
傍の波長の光で照射されることによりこの薄膜１２に含
有するアゾベンゼンがトランスストラクチヤ一の構成に
異性化している場合第４図にて曲線Ｔで示される如く同
様に膜厚Ｄが大なるに応じて反射角θが大となる関係で
但し前者の場合とは異つた値を以つて得られた所よりし
ても明らかである。

但しこの第４図に示されている測定結果は、基板１１の
屈折率が１．５８０、薄膜１２に伝播される光の波長が
６３２８λ、モードがＴＥＯである場合であり、又この
場合薄膜１２の屈折率がその薄膜１２に含有するアゾベ
ンゼンがシスストラクチャ一の構成に異性化している場
合に於て１．５８８、トランスストラクチヤ一の構成に
異性化している場合に於て１．５９０を呈していたもの
である。従つて本発明の第１の実施例によれぱ、基板１
１及び薄膜１２をその屈折率をして上述せる第４図の測
定結果を得た基板及び薄膜とし、又薄膜に伝播される光
をその波長及びモードをして上述せる第４図の測定結果
を得た波長及びモードとするとき、薄膜１２の厚さＤを
例えば１．４μｍとすれば、薄膜１２内で光が反射して
伝播するその光じの反射角θが８４．６９射より８４．
９９のに又はその逆に変化し、これによりスリツト５を
光が通過するか否かの状態が得られ、斯くて外部光回路
６側より薄膜２側をみて光スイツチ機能が得られること
となるものである。

斯く上述せる本発明の実施例によれば、薄膜１２への所
定の波長を有する光照射に応じて薄膜１２の屈折率を変
化せしめることにより光スィツチ機能が得られるもので
ある。

而してこの場合第１図及び第２図の場合の如く基板に電
極を附したり、又この電極にリードを連結したりする必
要はなく、更に基板の屈折率を変化せしめる為の電源を
要することもないので、第１図及び第２図にて上述せる
欠点を何等伴うことがないものである。又斯る光スイツ
チ機能が薄膜１２への光照射に応じてなされ、従つて光
スイツチ機能が電気的制御を伴うことなしになされるの
で、その光スイツチ機能が全体として簡便に得られるこ
ととなる等の大なる特徴を有するものである。次に第５
図につき本発明の第２の実施例を述べるに、本例に於て
第３図との対応部分には同一符号を附して示すも、第３
図の場合と同様の基板１１上にガラス、酸化亜鉛の如き
光を伝播せしめ得る薄膜１４が附され、一方この薄膜１
４上に第３図の場合と同様のアゾベンゼンを含有する薄
膜１２が附され、而して薄膜１４内にプリズム３を介し
て伝播せられるべき光Ｌを入射せしめてこの光を薄膜１
４内に、これと基板１１とのなす境面及びこの薄膜１４
と薄膜１２とのなす境面間で反射せしめ乍ら伝播せしめ
、次でプリズム４を介して外部に出射せしめ、その出射
光Ｌ″をスリツト５を通じて外部光回路６に到達せしめ
る様になされ、一方薄膜１２が第３図の場合と同様に光
照射装置１３よりの光Ｍにて照射される様になされた構
成を有する。

以上が本発明の第２の実施例であるが、斯る構成に依れ
ば、第３図の本発明の第１の実施例につき述べた所より
明らかとなるので、詳細説明はこれを省略するも、アゾ
ベンゼンを含有する薄膜１２への所定の波長を有する光
照射により薄膜１２の屈折率が変化することとなるので
、薄膜１４内を反射して伝播する光ｆのその反射角θが
変化し、これによりスリツト５を光が通過するか否かの
状態が得られ、斯くて光スイツチ機能が得られることと
なり、そしてこの場合も第３図の場合と同様の優れた特
徴が得られるものである。

次に第６図につき本発明の第３の実施例につき述べるに
本例に於て第３図との対応部分には同一符号を附し詳細
説明はこれを省略するも、第３図にて上述せる構成に於
て光照射装置１３よりの光Ｍが第７図Ａに示す如く平面
でみて例えば三角形な所謂プリズム形又は第７図Ｂに示
す如く所謂レンズ形で得られるべく、例えばこの光照射
装置１３内に点線図示のマスク１５が設けられ、而して
斯るパターンを有する光Ｍにて薄膜１２が局部フ的に照
射される様になされたことを除いては第３図の場合と同
様の構成を有する。

以上が本発明の第３の実施例であるが斯る構成によれば
、本例の場合も第３図の本発明の第１の実施例につき述
べた所より明らかとなるので、詳細説明はこれを省略す
るも、アゾベンゼンを含有する薄膜１２が光照射装置１
３よりの光Ｍにて局部的に照射されることにより、薄膜
１２の斯く照射される位置１６の屈折率が他の位置のそ
れとは異なつて得られ、従つて光Ｍのパターンが第７図
Ａに示す如くプリズム形である場合光Ｍの照射される位
置１６で所謂薄膜プリズムが又第７図Ｂに示す如くレン
ズ形である場合位置１６で所謂薄膜レンズが構成されて
いることとなつているものである。

従つて本発明の第３の実施例によれば光が斯る薄膜プリ
ズム又は薄膜レンズにて屈折されて伝播することとなつ
て第３図の場合と同様のスイツチ機能が得られることと
なるものである。次に本発明の他の実施例を述べるに、
上述せる第１〜第３の実施例の場合薄膜１２の厚さＤを
第４図の曲線Ｓ及びＴが得られている範囲内に於ける厚
さに選定した場合につき述べたものであるが、第４図に
於て曲線Ｔ及びＳが夫々厚さＤの値でみて互に異なるａ
及びｂ以下には延長して示されていない所よりしても明
らかな如く、薄膜１２の厚さが一定値以下であれば、薄
膜１２内に伝播する光が有効な出射光としては得られな
くなるものである。従つて図示はせざるも、第１〜第３
実施例の構成に於てそのスリツト５を省略し、然し乍ら
薄膜１２の厚さＤを、基板１１及び薄膜１２、及び光Ｌ
が上述せる第１〜第３の実施例の場合と同様である場合
、第４図のａ及びｂ間の中間値Ｃに選定することを除い
ては第１〜第３の実施例と同様とすれば、光照明装置１
３よりの光Ｍをして上述せる３２０ｍμ近傍の波長を有
する光とすれば薄膜１２よりの出射光υは得られず、然
し乍ら上述せる４４０ｍμ近傍の波長を有する光とすれ
ば薄膜１２より出射光Ｃが得られ、依つて外部光回路６
側より薄膜１２側をみて光スイツチ機能が得られること
となり、そしてこの場合上述せる第１〜第３の実施例に
て述べた特徴に加えてスリツト５を設ける必要がないと
いう大なる特徴を有するものである。尚上述に於ては本
発明の僅かな実施例を示したに留まり、詳細説明はこれ
を省略するも第８図に示す如く基板１１上に第５図にて
上述せる薄膜１４と同様の薄膜の複数ｎ個１４−１，１
４−２，・・・・・・・・・１４−ｎと、光を通過せし
め得ない薄膜の複数（ｎ−１）個１５−１，１５−２，
・・・・・・・・・１５−（ｎ−１）とを順次１４−１
，１５−１，１４−２，１５−１，・・・・・・・・・
１５−（ｎ−１）及び１４−ｎの順を以つて積層して配
し、而して薄膜１４−１，１４−２，・・・・・・・・
・１４−ｎの何れか１つ又は複数と連接せる関係で薄膜
１２と同様の薄膜の１つ又は複数を積層して配した構成
（図に於ては最土の薄膜１２−ｎ）上に１２−ｎとして
配されている）を得て、複チヤンネルの光通路中の１つ
又は複数にて光スイツチ機能を得る様になすことも出来
、その他種々の変型変更をなし得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々従来の薄膜光スイツチを示す路
線的斜視図及び側面図、第３図は本発明に依る薄膜スイ
ツチの第１の実施例を示す路線的側面図、第４図は薄膜
の厚さに対する薄膜内での光の反射角を示す曲線図、第
５図及び第６図は夫夫本発明の第２及び第３の実施例を
示す路線的側面図、第７図ぱ第３の実施例で適用される
光のパターンの一例を示す図、第８図は本発明の更に他
の実施例を示す路線的側面図である。 図中１及び１１は基板、２，１２及び１４は薄膜、３及
び４はプリズム、５はスリツト、６は外部光回路、７及
び８は電極、Ｌ，Ｌ′及びぴは光を夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アゾベンゼンを含有する薄膜又はアゾベンゼンを含
   有する薄膜及びこれと隣接せる薄膜を少くとも有して当
   該アゾベンゼンを含有する薄膜又はこれと隣接せる薄膜
   に光を伝播せしめる様になされ、上記アゾベンゼンを含
   有する薄膜への所定の波長を有する光照射に応じて当該
   アゾベンゼンを含有する薄膜の屈折率を変化せしめるこ
   とにより光スイッチ機能が得られる様になされた事を特
   徴とする薄膜光スイッチ。 ２ アゾベンゼンを含有する薄膜又はアゾベンゼンを含
   有する薄膜及びこれと隣接せる薄膜を少くとも有して当
   該アゾベンゼンを含有する薄膜又はこれと隣接せる薄膜
   に光を伝播せしめる様になされ、上記アゾベンゼンを含
   有する薄膜への所定の波長を有する光照射に応じて当該
   アゾベンゼンを含有する薄膜の屈折率を変化せしめて上
   記アゾベンゼンを含有する薄膜又はこれと隣接せる薄膜
   に伝播する光の光路を変化せしめることにより光スイッ
   チ機能が得られる様になされた事を特徴とする薄膜光ス
   イッチ。 ３ アゾベンゼンを含有する薄膜又はアゾベンゼンを含
   有する薄膜及びこれと隣接せる薄膜を少くとも有して当
   該アゾベンゼンを含有する薄膜又はこれと隣接せる薄膜
   に光を伝播せしめる様になされ、上記アゾベンゼンを含
   有する薄膜が所定膜厚に選定された状態で当該アゾベン
   ゼンを含有する薄膜への所定の波長を有する光照射に応
   じて当該アゾベンゼンを含有する薄膜の屈折率を変化せ
   しめて光スイッチ機能が得られる様になされた事を特徴
   とする薄膜光スイッチ。