JPS632089B2 - - Google Patents
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- JPS632089B2 JPS632089B2 JP56071523A JP7152381A JPS632089B2 JP S632089 B2 JPS632089 B2 JP S632089B2 JP 56071523 A JP56071523 A JP 56071523A JP 7152381 A JP7152381 A JP 7152381A JP S632089 B2 JPS632089 B2 JP S632089B2
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- optical fiber
- fiber
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
- G02B6/3568—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
- G02B6/3572—Magnetic force
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/004—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3502—Optical coupling means having switching means involving direct waveguide displacement, e.g. cantilever type waveguide displacement involving waveguide bending, or displacing an interposed waveguide between stationary waveguides
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- G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
- G02B6/353—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being a shutter, baffle, beam dump or opaque element
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- G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
- G02B6/3544—2D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
- G02B6/3548—1xN switch, i.e. one input and a selectable single output of N possible outputs
- G02B6/355—1x2 switch, i.e. one input and a selectable single output of two possible outputs
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- G02B6/24—Coupling light guides
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- G02B6/3544—2D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
- G02B6/3548—1xN switch, i.e. one input and a selectable single output of N possible outputs
- G02B6/3552—1x1 switch, e.g. on/off switch
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光学的スイツチに係り、更に具体的に
は、本発明は制御された磁界によつて働らく磁性
流体（ferrofluid）によつて動作する光学的フア
イバ・スイツチに係る。
は、本発明は制御された磁界によつて働らく磁性
流体（ferrofluid）によつて動作する光学的フア
イバ・スイツチに係る。
光ビースは、電気的な信号を用いる場合よりも
ずつと大量の情報を搬送する様に発生及び変調を
容易に行なう事ができるので、少くとも２ケ所の
間で情報を伝達させる場合に顕著な利点を呈す
る。高品質、低損失の光学フアイバを入手する事
は今や容易な事であるので、その様な光ビームの
ための光路を画定するために光学フアイバが広範
囲に用いられつつある。光学フアイバ・スイツチ
は、選択されるべき光学フアイバ路に沿つて光ビ
ームを指向させるのを制御するために必要であ
る。
ずつと大量の情報を搬送する様に発生及び変調を
容易に行なう事ができるので、少くとも２ケ所の
間で情報を伝達させる場合に顕著な利点を呈す
る。高品質、低損失の光学フアイバを入手する事
は今や容易な事であるので、その様な光ビームの
ための光路を画定するために光学フアイバが広範
囲に用いられつつある。光学フアイバ・スイツチ
は、選択されるべき光学フアイバ路に沿つて光ビ
ームを指向させるのを制御するために必要であ
る。
たいていの光学スイツチは、少くとも１個の機
械的に動作する素子を有する。光学フアイバは寸
法が小さいので、その様な設計では製造が困難
で、摩耗、その他の機械的な問題を回避し得な
い。
械的に動作する素子を有する。光学フアイバは寸
法が小さいので、その様な設計では製造が困難
で、摩耗、その他の機械的な問題を回避し得な
い。
米国特許第4035637号明細書に於ては、光学ス
イツチの機械的素子が流体圧によつて動作される
が、該設計に於ては、機械的移動部品が用いられ
ており、設計が複雑であるだけでなく、光学フア
イバと共に用いるために寸法を小さくする事が容
易でない。
イツチの機械的素子が流体圧によつて動作される
が、該設計に於ては、機械的移動部品が用いられ
ており、設計が複雑であるだけでなく、光学フア
イバと共に用いるために寸法を小さくする事が容
易でない。
米国特許第4082435号明細書に於ては、磁界に
よつて物理的に動かされる機械的滑動素子を用い
る光学スイツチが示される。このスイツチは個々
の光学フアイバと共に用いるのに適した寸法に製
造するのが困難であり、更に摩耗及び汚れの蓄積
等の機械的不利点を有する。
よつて物理的に動かされる機械的滑動素子を用い
る光学スイツチが示される。このスイツチは個々
の光学フアイバと共に用いるのに適した寸法に製
造するのが困難であり、更に摩耗及び汚れの蓄積
等の機械的不利点を有する。
米国特許第4121884号明細書に於ては、流体が
光路内へ制御可能な状態で移動される光学スイツ
チが開示されている。このスイツチは機械的可動
部を有しないが、光フアイバ内部に平行な側部を
有するセルを、フアイバ軸に対して或る角度をな
す様に形成する事を必要とする。その様な構造は
製造が容易でない。また、上記米国特許明細書の
いずれもが、光学スイツチに磁性流体を用いる事
を示唆していない。
光路内へ制御可能な状態で移動される光学スイツ
チが開示されている。このスイツチは機械的可動
部を有しないが、光フアイバ内部に平行な側部を
有するセルを、フアイバ軸に対して或る角度をな
す様に形成する事を必要とする。その様な構造は
製造が容易でない。また、上記米国特許明細書の
いずれもが、光学スイツチに磁性流体を用いる事
を示唆していない。
磁性流体は磁界が存在する場合にも液体として
の特性を保持する、液体キヤリアに於けるサブド
メイン（subdomain）磁性粒子のコロイド状分散
体である。種々のキヤリアを用いた種々の磁性流
体が米国Burlington、Mass.のFerrofluidics
Corp.によつて市販されている。それらの磁性流
体は、同社の“Magnetic Fluid―An
Introduction to the Phenomena and
Applications of Magnetic Fluid Technology.”
と題する刊行物に詳しく説明されている。磁性流
体は、主として封止体として用いられてきた。ま
た、それはポンプ、エネルギ変換、粘性ダンピン
グ、潤滑、加速度計、ベアリング、比重計、医療
等の技術に於ても用いられてきた。磁性流体及び
それらの用途についてはR.Kaiser等の論文
“Some Applications of Ferrofluid Magnetic
Colloids”（IEEE Trans.on Magnetics、Vol.
MAG―６、No.６、694〜698頁、Sept.1970並びに
K.Raj等の論文“Magnetic Fluid Seals”
（Laser Focus、April 1979、56〜61頁）に示さ
れている。
の特性を保持する、液体キヤリアに於けるサブド
メイン（subdomain）磁性粒子のコロイド状分散
体である。種々のキヤリアを用いた種々の磁性流
体が米国Burlington、Mass.のFerrofluidics
Corp.によつて市販されている。それらの磁性流
体は、同社の“Magnetic Fluid―An
Introduction to the Phenomena and
Applications of Magnetic Fluid Technology.”
と題する刊行物に詳しく説明されている。磁性流
体は、主として封止体として用いられてきた。ま
た、それはポンプ、エネルギ変換、粘性ダンピン
グ、潤滑、加速度計、ベアリング、比重計、医療
等の技術に於ても用いられてきた。磁性流体及び
それらの用途についてはR.Kaiser等の論文
“Some Applications of Ferrofluid Magnetic
Colloids”（IEEE Trans.on Magnetics、Vol.
MAG―６、No.６、694〜698頁、Sept.1970並びに
K.Raj等の論文“Magnetic Fluid Seals”
（Laser Focus、April 1979、56〜61頁）に示さ
れている。
米国特許第3906415号明細書に於ては、電気的
スイツチ装置の水銀ペレツトをまわすために磁性
流体を用いる事が開示されている。米国特許第
3381248号明細書に於ては、電気回路をしや断す
るために磁界を用いる事が開示されている。磁界
がこれと相互作用する導電性の液体に電流を誘起
し、電気的スイツチ接点から液体を離隔する様に
移動させる。これら２つの米国特許明細書に於て
は、スイツチに対しアーク損傷を与える事なく大
電流、大電圧の回路を敏速に切り換える問題を取
り扱かつている。その様なアークの問題は光スイ
ツチに於ては発生しない。
スイツチ装置の水銀ペレツトをまわすために磁性
流体を用いる事が開示されている。米国特許第
3381248号明細書に於ては、電気回路をしや断す
るために磁界を用いる事が開示されている。磁界
がこれと相互作用する導電性の液体に電流を誘起
し、電気的スイツチ接点から液体を離隔する様に
移動させる。これら２つの米国特許明細書に於て
は、スイツチに対しアーク損傷を与える事なく大
電流、大電圧の回路を敏速に切り換える問題を取
り扱かつている。その様なアークの問題は光スイ
ツチに於ては発生しない。
従つて本発明の目的は、製造が簡単且つ安価
で、スイツチに対する摩耗を生じる事なく敏速に
光路を切り換えうる光学的スイツチ装置を提供す
る事にある。
で、スイツチに対する摩耗を生じる事なく敏速に
光路を切り換えうる光学的スイツチ装置を提供す
る事にある。
本発明の他の目的は、個々の光フアイバを結合
するための上記のタイプのスイツチを提供する事
にある。
するための上記のタイプのスイツチを提供する事
にある。
本発明の更に他の目的は、市販の材料を用いて
容易に製造しうる信頼性のある光学スイツチを提
供する事にある。
容易に製造しうる信頼性のある光学スイツチを提
供する事にある。
第１図及び第２図に示されるように、第１光路
１２及び第２光路１４の間に挿入された光学スイ
ツチ１０が考えられる。光路１２，１４は光学フ
アイバ２０，２２及び焦結素子２４，２６を含
む。焦結素子２４，２６は光波ガイド１６，１８
の間の光の結合を促進させるためのコリメータと
して働らく事が好ましい。図示された例に於て、
焦結素子２４，２６はSelfoc（商標）レンズであ
る。Selfocレンズは適当な長さの傾度を呈する屈
折率をもつ光学フアイバ片であつて、光学フアイ
バに沿つて伝播する光をコリメートもしくは焦結
させるために用いることができる。焦結レンズ２
４，２６は、光波ガイド１６に沿つて伝播する光
が、素子２４，２６間の空間が光に対して透明で
ある限り、光波ガイド１８へ結合される様に、離
れて配置され且つ相互に位置合せされる。
１２及び第２光路１４の間に挿入された光学スイ
ツチ１０が考えられる。光路１２，１４は光学フ
アイバ２０，２２及び焦結素子２４，２６を含
む。焦結素子２４，２６は光波ガイド１６，１８
の間の光の結合を促進させるためのコリメータと
して働らく事が好ましい。図示された例に於て、
焦結素子２４，２６はSelfoc（商標）レンズであ
る。Selfocレンズは適当な長さの傾度を呈する屈
折率をもつ光学フアイバ片であつて、光学フアイ
バに沿つて伝播する光をコリメートもしくは焦結
させるために用いることができる。焦結レンズ２
４，２６は、光波ガイド１６に沿つて伝播する光
が、素子２４，２６間の空間が光に対して透明で
ある限り、光波ガイド１８へ結合される様に、離
れて配置され且つ相互に位置合せされる。
光波ガイド１６，１８の間には磁性流体のペレ
ツト３０を入れたトロイダル状の容器２８が挿入
される。
ツト３０を入れたトロイダル状の容器２８が挿入
される。
コイル３２，３４が夫々Selfocレンズ２４，２
６を包囲し、付加的なコイル３６，３８がそれら
に隣接して配置される。コイル３２，３４が付勢
されると、Selfocレンズ２４，２６の間の空間に
磁界が発生される。磁性流体は磁界内に引き込ま
れる傾向を呈する。従つて、コイル３２，３４が
付勢される場合、磁性流体ペレツト３０はSelfoc
レンズ２４，２６の間の空間内に移動し、光路１
２，１４間の光の結合を阻止する。コイル３２，
３４が脱勢される場合、コイルによつて発生され
た磁界が消滅し、磁性流体３０は重力によつて呈
せられる位置迄降下する傾向を呈する。重力は適
当な方向に作用してもよいし、作用しなくてもよ
い。また、重力が磁性流体３０を実際に移動させ
るに十分な力を与える様に設計されてもよいし、
その様に設計されなくてもよい。重力の代りに、
図示される位置まで磁性流体３０を移動させるた
めにコイル３６，３８を用いる。コイル３６，３
８はコイル３２，３４が脱勢される時に付勢さ
れ、コイル３２，３４の間の空間ではなく、コイ
ル３６，３８の空間内に磁界を発生する。磁性流
体ペレツト３０がその磁界へ向つて移動し、図示
される位置へペレツトを配置する。コイル３６，
３８はコイル３２，３４が付勢される時に脱勢さ
れる事は云うまでもない。
６を包囲し、付加的なコイル３６，３８がそれら
に隣接して配置される。コイル３２，３４が付勢
されると、Selfocレンズ２４，２６の間の空間に
磁界が発生される。磁性流体は磁界内に引き込ま
れる傾向を呈する。従つて、コイル３２，３４が
付勢される場合、磁性流体ペレツト３０はSelfoc
レンズ２４，２６の間の空間内に移動し、光路１
２，１４間の光の結合を阻止する。コイル３２，
３４が脱勢される場合、コイルによつて発生され
た磁界が消滅し、磁性流体３０は重力によつて呈
せられる位置迄降下する傾向を呈する。重力は適
当な方向に作用してもよいし、作用しなくてもよ
い。また、重力が磁性流体３０を実際に移動させ
るに十分な力を与える様に設計されてもよいし、
その様に設計されなくてもよい。重力の代りに、
図示される位置まで磁性流体３０を移動させるた
めにコイル３６，３８を用いる。コイル３６，３
８はコイル３２，３４が脱勢される時に付勢さ
れ、コイル３２，３４の間の空間ではなく、コイ
ル３６，３８の空間内に磁界を発生する。磁性流
体ペレツト３０がその磁界へ向つて移動し、図示
される位置へペレツトを配置する。コイル３６，
３８はコイル３２，３４が付勢される時に脱勢さ
れる事は云うまでもない。
容器２８は少くともSelfocレンズ２４，２６の
間の領域に於て透明であつて、トロイダル状を呈
する様に、方形断面を有するガラス管を曲げ、溶
融する事によつて作られる事が好ましい。磁性流
体３０によつて占められない容器２８内部の空間
は磁性流体と混和しやすくない、透明な屈折率整
合流体４０で満たす事が好ましい。
間の領域に於て透明であつて、トロイダル状を呈
する様に、方形断面を有するガラス管を曲げ、溶
融する事によつて作られる事が好ましい。磁性流
体３０によつて占められない容器２８内部の空間
は磁性流体と混和しやすくない、透明な屈折率整
合流体４０で満たす事が好ましい。
流体４０の光学的特性は、磁性流体が図示され
る位置及び形にある場合に、Selfocレンズ間の光
の伝達を促進する様に選択される。磁性流体は不
透明であるので、磁性流体がSelfocレンズ間の位
置（第２形態）まで移動されると、光路１２，１
４は相互に結合されない。
る位置及び形にある場合に、Selfocレンズ間の光
の伝達を促進する様に選択される。磁性流体は不
透明であるので、磁性流体がSelfocレンズ間の位
置（第２形態）まで移動されると、光路１２，１
４は相互に結合されない。
第３図ないし第５図に示されるように、もう１
つの光学スイツチが考えられる。１０の光路の
各々は第１図及び第２図の実施例に関して示した
様に形成され、コリメートSelfocレンズへ結合さ
れた光学フアイバを含む。
つの光学スイツチが考えられる。１０の光路の
各々は第１図及び第２図の実施例に関して示した
様に形成され、コリメートSelfocレンズへ結合さ
れた光学フアイバを含む。
容器には、対応するSelfocレンズ間の結合領域
４８ａ―４８ｅの直下のレンズまで磁性流体５０
が部分的に満たされる。屈折率整合流体５２が容
器内の磁性流体上に満たされる。結合領域４８ａ
―４８ｅの各々の上に磁極片５４ａ―５４ｅが設
けられる。対応する磁極片５６ａ―５６ｅが各結
合領域の下に設けられる。結合領域上の全磁極片
５４ａ―５４ｅは共通磁性腕部５８を介して結合
領域の下の磁極片５６ａ―５６ｅへ接続されてい
る。各結合領域と関連する磁極片の各対はその対
の一方もしくは両方のまわりに巻きつけられたコ
イル６０ａ―６０ｅによつて付勢される。磁極片
の対の全ては共通腕部のまわりに巻きつけたコイ
ル６２によつて付勢することができる。
４８ａ―４８ｅの直下のレンズまで磁性流体５０
が部分的に満たされる。屈折率整合流体５２が容
器内の磁性流体上に満たされる。結合領域４８ａ
―４８ｅの各々の上に磁極片５４ａ―５４ｅが設
けられる。対応する磁極片５６ａ―５６ｅが各結
合領域の下に設けられる。結合領域上の全磁極片
５４ａ―５４ｅは共通磁性腕部５８を介して結合
領域の下の磁極片５６ａ―５６ｅへ接続されてい
る。各結合領域と関連する磁極片の各対はその対
の一方もしくは両方のまわりに巻きつけられたコ
イル６０ａ―６０ｅによつて付勢される。磁極片
の対の全ては共通腕部のまわりに巻きつけたコイ
ル６２によつて付勢することができる。
磁極片が脱勢される場合、第３図〜第４図に示
される位置に磁性流体を保持するために重力が用
いられる。もしも、コイル６０ｃに電流を流す事
によつてある磁極片の対、例えば５４ｃ及び５６
ｃが付勢されるならば、磁極片５４ｃ，５６ｃの
間に磁界が発生し、磁性流体はその磁界内へと流
れ、第５図に示される様な形態となり、光路４２
ｃ及び４６ｃ間の結合空間４８ｃを満たし、これ
らの光路をしや断する。他の光路の対の間の結合
は、コイル６０ｃの付勢によつては影響されな
い。コイル６０ｃが脱勢されると、結合領域４８
ｃに於ける強磁性流体は、重力によつて安定位置
（第３図）まで下方へ移動して戻される。
される位置に磁性流体を保持するために重力が用
いられる。もしも、コイル６０ｃに電流を流す事
によつてある磁極片の対、例えば５４ｃ及び５６
ｃが付勢されるならば、磁極片５４ｃ，５６ｃの
間に磁界が発生し、磁性流体はその磁界内へと流
れ、第５図に示される様な形態となり、光路４２
ｃ及び４６ｃ間の結合空間４８ｃを満たし、これ
らの光路をしや断する。他の光路の対の間の結合
は、コイル６０ｃの付勢によつては影響されな
い。コイル６０ｃが脱勢されると、結合領域４８
ｃに於ける強磁性流体は、重力によつて安定位置
（第３図）まで下方へ移動して戻される。
対応するコイル６０ａ―６０ｅを付勢する事に
よつて、１つもしくはそれ以上の任意の結合空間
４８ａ―４８ｅを磁性流体によつて選択的にブロ
ツクする事ができる。コイル６２の付勢によつ
て、全結合空間を同時にブロツクできる。
よつて、１つもしくはそれ以上の任意の結合空間
４８ａ―４８ｅを磁性流体によつて選択的にブロ
ツクする事ができる。コイル６２の付勢によつ
て、全結合空間を同時にブロツクできる。
第６図〜第７図は本発明に従う光学スイツチを
示す。容器６４は方形断面の管部６６及びこの端
部を封止するプラグ素子６８，７０から成る。プ
ラグ６８はカンチレバーの様に光学フアイバ７２
を支持する。フアイバ７２は容器の軸７６からは
ずれる様に角度付けられ、プラグ７０に於ける配
列構造体７８に対して乗せられる。
示す。容器６４は方形断面の管部６６及びこの端
部を封止するプラグ素子６８，７０から成る。プ
ラグ６８はカンチレバーの様に光学フアイバ７２
を支持する。フアイバ７２は容器の軸７６からは
ずれる様に角度付けられ、プラグ７０に於ける配
列構造体７８に対して乗せられる。
プラグ７０は２本の光学フアイバ８０，８２を
支持する。フアイバ８２はフアイバ７２（静止状
態の）と同様に同じ配列構造体７８上に支持され
る。フアイバ７２及び８２は、いずれかのフアイ
バからの光を他方へ有効に結合する様に相互に隣
接して配置される。フアイバ７２のカンチレバー
状に支持された端部７４が上方へ曲げられた時
に、それが構造体８４と係合して、フアイバ８２
に代つてフアイバ８０と軸整列する様に、配列構
造体と同様な配列構造体８４がフアイバ８０を配
置する。これらの構造体７８，８４としては、例
えばＶ字状の溝が食刻されたシリコンのブロツク
を用いてもよい。
支持する。フアイバ８２はフアイバ７２（静止状
態の）と同様に同じ配列構造体７８上に支持され
る。フアイバ７２及び８２は、いずれかのフアイ
バからの光を他方へ有効に結合する様に相互に隣
接して配置される。フアイバ７２のカンチレバー
状に支持された端部７４が上方へ曲げられた時
に、それが構造体８４と係合して、フアイバ８２
に代つてフアイバ８０と軸整列する様に、配列構
造体と同様な配列構造体８４がフアイバ８０を配
置する。これらの構造体７８，８４としては、例
えばＶ字状の溝が食刻されたシリコンのブロツク
を用いてもよい。
容器６４はほぼ磁性流体８６で満たされてい
る。フアイバの端部まわりの小さい空間は磁性流
体と混合しない屈折率整合流体８８を含む。コイ
ル９０が磁性流体を含む領域に於て、容器６４の
まわりに設けられる。
る。フアイバの端部まわりの小さい空間は磁性流
体と混合しない屈折率整合流体８８を含む。コイ
ル９０が磁性流体を含む領域に於て、容器６４の
まわりに設けられる。
通常は、フアイバ端部７４は図示される位置に
ある。コイル９０が付勢されると、コイル・ワイ
ヤ近辺の磁界強度が軸７６に沿う磁界強度よりも
大となる。磁性流体は磁性粒子のコロイド状懸濁
体であるので、この磁界傾度によつて磁性粒子の
再分布が生じる。粒子の密度は周辺部９２付近に
於て大となり、軸７６に沿つて小となる。磁性粒
子の再分布は前述の実施例に於いても生じるが、
その様な効果は利用されない。この実施例に於て
は、磁性流体それ自体は位置を変えない。磁性粒
子の再分布が利用される。
ある。コイル９０が付勢されると、コイル・ワイ
ヤ近辺の磁界強度が軸７６に沿う磁界強度よりも
大となる。磁性流体は磁性粒子のコロイド状懸濁
体であるので、この磁界傾度によつて磁性粒子の
再分布が生じる。粒子の密度は周辺部９２付近に
於て大となり、軸７６に沿つて小となる。磁性粒
子の再分布は前述の実施例に於いても生じるが、
その様な効果は利用されない。この実施例に於て
は、磁性流体それ自体は位置を変えない。磁性粒
子の再分布が利用される。
磁性粒子は磁性流体のキヤリア流体よりも高密
度であるので、粒子の再分布によつて磁性流体の
密度の局所的な変化を生じる。磁性流体の密度は
軸７６に於て小となる。浮力（変位力）がフアイ
バ７２のカンチレバー支持された端部７４に作用
し、それを軸７６方向へ押し、フアイバ端部７４
は配列構造体８４にもたれかかる。コイル９０が
付勢されると、フアイバ端部７４はフアイバ８２
と整列した位置からフアイバ８０と整列する位置
まで移動する。コイル９０が脱勢されると、フア
イバ端部７４から流体力が除去され、フアイバの
ばね力によつてフアイバ端部７４はその弾性的に
変形した、曲つた位置から安定位置まで復帰し、
よつてフアイバ端部７４はフアイバ８４と整列し
た位置まで戻る。
度であるので、粒子の再分布によつて磁性流体の
密度の局所的な変化を生じる。磁性流体の密度は
軸７６に於て小となる。浮力（変位力）がフアイ
バ７２のカンチレバー支持された端部７４に作用
し、それを軸７６方向へ押し、フアイバ端部７４
は配列構造体８４にもたれかかる。コイル９０が
付勢されると、フアイバ端部７４はフアイバ８２
と整列した位置からフアイバ８０と整列する位置
まで移動する。コイル９０が脱勢されると、フア
イバ端部７４から流体力が除去され、フアイバの
ばね力によつてフアイバ端部７４はその弾性的に
変形した、曲つた位置から安定位置まで復帰し、
よつてフアイバ端部７４はフアイバ８４と整列し
た位置まで戻る。
実用装置に於ては、脱勢状態に於てもコイル９
０内に小さなバイアス電流を維持してもよい。こ
れによつて、磁性流体を常に図示される位置にと
どめ、フアイバ端部面へ向つて流れない様にする
事ができる。小さなバイアス磁界は、配列構造体
７８にもたれかかるフアイバ端部の機械的バイア
ス力に克つに十分なフアイバ端部７４に対するバ
イアス力を生じない限り、フアイバ端部７４の安
定位置に影響を与えない。コイル９０は、屈折率
整合流体と磁性流体との界面に近接した領域に於
てより高い密度の巻回を有する事が好ましい。こ
れは、この領域に於てフアイバ端部７２に与えら
れる力がプラグ６８により近い位置に於て与えら
れる力よりもより有効であるからである。
０内に小さなバイアス電流を維持してもよい。こ
れによつて、磁性流体を常に図示される位置にと
どめ、フアイバ端部面へ向つて流れない様にする
事ができる。小さなバイアス磁界は、配列構造体
７８にもたれかかるフアイバ端部の機械的バイア
ス力に克つに十分なフアイバ端部７４に対するバ
イアス力を生じない限り、フアイバ端部７４の安
定位置に影響を与えない。コイル９０は、屈折率
整合流体と磁性流体との界面に近接した領域に於
てより高い密度の巻回を有する事が好ましい。こ
れは、この領域に於てフアイバ端部７２に与えら
れる力がプラグ６８により近い位置に於て与えら
れる力よりもより有効であるからである。
以上のように、本発明の光学的スイツチによれ
ば、磁性流体を用い、該磁性流体に加える磁界を
制御することにより、第１の光学フアイバの光路
を第２の光学フアイバの光路または第３の光学フ
アイバの光路へ、選択的に切り換えて結合させる
ことができる。そして、かかる切換え操作が、ス
イツチに摩耗を生じさせることもなく敏速に行わ
れる。
ば、磁性流体を用い、該磁性流体に加える磁界を
制御することにより、第１の光学フアイバの光路
を第２の光学フアイバの光路または第３の光学フ
アイバの光路へ、選択的に切り換えて結合させる
ことができる。そして、かかる切換え操作が、ス
イツチに摩耗を生じさせることもなく敏速に行わ
れる。
第１図は光学スイツチの断面図、第２図は第１
図のＡ―Ａに沿う断面図、第３図は他の考えられ
る光学スイツチの断面図、第４図は第３図のＢ―
Ｂに沿う断面図、第５図は磁極の付勢時の状態を
説明する図、第６図は本発明による光学装置を示
す図、第７図は第６図のＣ―Ｃに沿う断面図であ
る。 １０……光学スイツチ、１２，１４……光路、
１６，１８……光波ガイド、２０，２２……光学
フアイバ、２４，２６……焦結素子、２８……容
器、３０……磁性流体、３２，３４……コイル、
３６，３８……コイル、４０……流体。
図のＡ―Ａに沿う断面図、第３図は他の考えられ
る光学スイツチの断面図、第４図は第３図のＢ―
Ｂに沿う断面図、第５図は磁極の付勢時の状態を
説明する図、第６図は本発明による光学装置を示
す図、第７図は第６図のＣ―Ｃに沿う断面図であ
る。 １０……光学スイツチ、１２，１４……光路、
１６，１８……光波ガイド、２０，２２……光学
フアイバ、２４，２６……焦結素子、２８……容
器、３０……磁性流体、３２，３４……コイル、
３６，３８……コイル、４０……流体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液体キヤリア中に磁性粒子を分散させてなる
磁性流体を収容した容器と、 一端部が上記磁性流体中で移動可能となるよう
に上記容器によつてカンチレバー状に支持された
第１の光学フアイバと、 一端部が上記容器に対して固定された第２およ
び第３の光学フアイバと、 上記磁性流体中の上記磁性粒子の分布を変える
ことにより、上記第１の光学フアイバに作用する
浮力を変化させ、上記第１の光学フアイバが少な
くとも２つの異なつた姿勢のうちの選択された１
つの姿勢をとるようにするための制御可能な磁界
印加手段とを備え、 上記第１の光学フアイバが上記少なくとも２つ
の異なつた姿勢のうちの第１の姿勢をとつたとき
に上記第１の光学フアイバの光路と上記第２の光
学フアイバの光路が結合され、上記第１の光学フ
アイバが上記少なくとも２つの異なつた姿勢のう
ちの第２の姿勢をとつたときに上記第１の光学フ
アイバの光路と上記第３の光学フアイバの光路が
結合されるように構成されてなる 光学的スイツチ。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/164,389 US4384761A (en) | 1980-06-30 | 1980-06-30 | Ferrofluid optical switches |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5714807A JPS5714807A (en) | 1982-01-26 |
| JPS632089B2 true JPS632089B2 (ja) | 1988-01-16 |
Family
ID=22594266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7152381A Granted JPS5714807A (en) | 1980-06-30 | 1981-05-14 | Optical switch |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4384761A (ja) |
| EP (1) | EP0042907B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5714807A (ja) |
| DE (1) | DE3175092D1 (ja) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3138968A1 (de) * | 1981-09-30 | 1983-04-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Optische steuervorrichtung zum steuern der in einem optischen wellenleiter gefuehrten strahlung, insbesondere optischer schalter |
| US4431262A (en) * | 1981-10-06 | 1984-02-14 | Tolles Walter E | Conformable optical couplers |
| JPS5872919A (ja) * | 1981-10-28 | 1983-05-02 | Ricoh Co Ltd | 光スイツチアレイ |
| US4867517A (en) * | 1981-12-21 | 1989-09-19 | Xerox Corporation | Fail-safe acousto-optic T-couplers for optical communication networks |
| FR2520179A1 (fr) * | 1982-01-20 | 1983-07-22 | Comp Generale Electricite | Dispositif de commutation en cascade par flexion de fibres optiques pour reseau de transmission d'informations |
| FR2524658A1 (fr) * | 1982-03-30 | 1983-10-07 | Socapex | Commutateur optique et matrice de commutation comprenant de tels commutateurs |
| DE3227156A1 (de) * | 1982-07-21 | 1984-01-26 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Vorrichtung zum variablen einstellen der optischen uebertragungseigenschaften zwischen lichtwellenleitern |
| US4558314A (en) * | 1982-12-28 | 1985-12-10 | Robert Fooshee | Conductive fluid optical display panel and method of manufacture |
| FR2548795B1 (fr) * | 1983-07-04 | 1986-11-21 | Thomson Csf | Dispositif de commutation optique a deplacement de fluide et dispositif de composition d'une ligne de points |
| IT1205397B (it) * | 1983-11-10 | 1989-03-15 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Connettore per fibre ottiche |
| US4699450A (en) * | 1984-06-28 | 1987-10-13 | Kei Mori | Device for diverting a portion of light energy transmitted through an optical conductor |
| GB2197087A (en) * | 1986-11-05 | 1988-05-11 | Gen Electric Plc | Optical switch comprising movable reflective liquid |
| US5098207A (en) * | 1990-02-09 | 1992-03-24 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Optical fiber switch |
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| FR2664728A1 (fr) * | 1990-07-11 | 1992-01-17 | Duffau Francois | Dispositif d'occultation de rayon lumineux sans axes mecaniques pour panneaux a messages variables. |
| GB2254161B (en) * | 1991-03-27 | 1994-01-05 | Thermotor Limited | Fibre optics-hydraulic shutter |
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| US5321774A (en) * | 1993-07-30 | 1994-06-14 | National Research Council Of Canada | Polarization independent transmissive/reflective optical switch |
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| US6815063B1 (en) | 1996-11-16 | 2004-11-09 | Nanomagnetics, Ltd. | Magnetic fluid |
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| US5948321A (en) * | 1997-04-04 | 1999-09-07 | Hong; Chin-Yih Rex | Magnetic fluid thin film displays, monochromatic light switch and tunable wavelength filter |
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| KR20020019744A (ko) * | 2000-09-06 | 2002-03-13 | 최범규 | 자성유체를 이용한 광스위치 |
| US6470107B2 (en) * | 2001-03-13 | 2002-10-22 | President And Fellows Of Harvard College | Fluidic all-optical switch |
| US6553161B1 (en) * | 2001-03-13 | 2003-04-22 | Terabeam Corporation | Magnetic fluid-based positioning apparatus and method |
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| US6925223B2 (en) * | 2003-04-14 | 2005-08-02 | Agilent Technologies, Inc. | Pressure actuated optical latching relay |
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| JP2008501139A (ja) | 2004-06-01 | 2008-01-17 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光学素子 |
| GB0423564D0 (en) * | 2004-06-01 | 2004-11-24 | Koninkl Philips Electronics Nv | Optical element |
| KR100775211B1 (ko) | 2005-11-24 | 2007-11-12 | 엘지전자 주식회사 | 초소형 카메라의 셔터 장치 |
| CN101902568B (zh) * | 2009-05-25 | 2013-11-20 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 相机模块 |
| US9662009B2 (en) | 2013-12-20 | 2017-05-30 | Novartis Ag | Imaging probes and associated devices, and systems utilizing ferrofluid-impregnated actuators |
| CN105845496B (zh) * | 2016-05-24 | 2018-01-30 | 汕头大学 | 一种磁性流体行程开关及其组合方法 |
| CN105869930B (zh) * | 2016-05-24 | 2018-05-18 | 汕头大学 | 一种磁流体微型控制旋钮及其组合方法 |
| CN105845497B (zh) * | 2016-05-24 | 2018-04-24 | 汕头大学 | 一种带有铜纳米颗粒的磁流体开关及分布式组合方法 |
| US10422989B2 (en) * | 2018-02-06 | 2019-09-24 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Optical systems including a single actuator and multiple fluid-filled optical lenses for near-eye-display devices |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3910687A (en) * | 1972-08-18 | 1975-10-07 | West Electric Co | Light control device |
| FR2244187A1 (en) * | 1973-09-17 | 1975-04-11 | Ece | Optical intensity control system for display panel - uses opaque magnetic liquid moved in optical path by magnetic field |
| US3906415A (en) * | 1974-06-14 | 1975-09-16 | Massachusetts Inst Technology | Apparatus wherein a segmented fluid stream performs electrical switching functions and the like |
| US4035637A (en) * | 1975-12-23 | 1977-07-12 | Zot Manufacturing Company | Fluid actuated light switch |
| US4082435A (en) * | 1976-01-07 | 1978-04-04 | Johnson & Johnson | Optical switch |
| US4121884A (en) * | 1976-10-08 | 1978-10-24 | International Standard Electric Corporation | Optical fiber switch |
| DE2841140C2 (de) * | 1978-09-21 | 1983-08-25 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schalter für Lichtleitfasern |
-
1980
- 1980-06-30 US US06/164,389 patent/US4384761A/en not_active Expired - Lifetime
-
1981
- 1981-03-06 DE DE8181101638T patent/DE3175092D1/de not_active Expired
- 1981-03-06 EP EP81101638A patent/EP0042907B1/en not_active Expired
- 1981-05-14 JP JP7152381A patent/JPS5714807A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4384761A (en) | 1983-05-24 |
| JPS5714807A (en) | 1982-01-26 |
| EP0042907B1 (en) | 1986-08-13 |
| DE3175092D1 (en) | 1986-09-18 |
| EP0042907A1 (en) | 1982-01-06 |
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