JP2657378B2 - 光スイッチング装置 - Google Patents

光スイッチング装置

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Description

【発明の詳細な説明】 イ.産業上の利用分野 本発明は、光スイッチング装置に関し、例えば情報を
光信号に変換してこれを処理するのに好適な光スイッチ
ング装置に関する。
ロ.従来技術 コンピュータは、情報を取り入れる入力装置、情報を
記憶する記憶装置、計算等を行う演算装置、処理した情
報を外部へ出力する出力装置及びこれらの装置を所定の
手順に従って働かせる制御装置からなるノイマン型と呼
ばれる構造のものが主流であって、上記各装置によって
所定の手順で逐次処理が遂行される。
最近、コンピュータの高速性、特に画像やパターンの
高速処理の要請が高まり、とりわけ画像処理のような2
次元現象を扱う場合、上記の逐次処理方式では最近の高
速処理の要請に充分には応じられない。
この欠点を克服するために、電子流に替わる光子を用
いる光コンピュータが提案されている。
また、最近、液晶や、ニオブ酸リチウム、ガドリニウ
ムガリウムガーネット(GGG)、ガリウム砒素、ガリウ
ムアルミニウム、鉛ランタン−ジルコニウム−チタン合
金等の素材を使用した光スイッチング装置が試作されて
いる。然しながら、これらの光スイッチング装置を上記
の方式に適用するに当たり、構造的問題、集積化に際し
ての寸法的問題、複雑な構造による工業化の困難性、材
料入手の問題等によって将来実用化され得る可能性は低
いとすら言われている。また、これらの無機物素子から
なるスイッチング装置のスイッチングレスポンスはナノ
秒(10-9秒)オーダであるので光を使用する利点が必ず
しも現れない。
ハ.発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであっ
て、超高速処理を可能とする如きレスポンスの速い光ス
イッチング装置を提供することを目的としている。
ニ.発明の構成 本発明は、印加される電位に応じて予め定められた波
長の赤外線の光学的な透過及び遮断を制御するに十分な
電気陰性度を持つ有機物の基を含む有機物薄膜を有し、
前記有機物薄膜は、第1の電位が印加されるときには前
記予め定められた波長の赤外線を透過させ、第2の電位
が印加されるときには前記予め定められた波長の赤外線
を吸収する光スイッチング装置に係わるものである。
ホ.実施例 以下、本発明の実施例を説明する。
まず、本発明に於ける有機物薄膜について説明する。
一般に有機物(高分子化合物を含む)の薄膜は、特定
波長域の赤外光を吸収してこれを透過させない性質を有
している。ブチルゴム系有機物の薄膜を例に挙げると、
第1図に実線で示すように、3.2μm前後の赤外光を鋭
く吸収する。この薄膜は、後述する処理を施すことによ
り、電位を与えると第1図に破線で示すように吸収波長
域が移動するという性質が付与される。
上記の処理について説明すると、次の通りである。
ブチルゴム系有機物の薄膜を例えば合成する段階で、
下記の電気陰性度の大きい基をもつモノマーを混合して
重合反応を行わせ、この処理によってブチルゴム分子中
に電気陰性度の大きい基、例えば を形成せしめる。この薄膜に電位を与えると、次のよう
な分子内分域現象が起こるものと考えられる。即ち、上
記の基は、与えられた電位によって分子内でN+がマイナ
ス側へ、O-がプラス側へ向けられるように分子内分極が
起こる。これに要するエネルギーは極めて僅かで済む。
これによってこの薄膜を透過する赤外光の波長域は、第
1図に示すΔλだけ移動する。有機物の分子が電位によ
って上記のように励起されるエネルギーは、光エネルギ
ーに換算するとhνとなる。但し、hはプランク定数、
νは振動数である。振動数νは波長λの逆数であって、
透過光波長の移動Δλは分子レベルの前記振動数に相当
するため、電位の付与に対して所定の波長域の赤外光の
透過又は遮断は、極めて速いレスポンスを似てなされ
る。
上記の有機物薄膜の厚さは、厚過ぎると電界強度が弱
くなって透過光波長域移動が充分にはなされず、薄過ぎ
ると静電容量を持つようになってレスポンスが遅くな
る。
上記のような性質を持つ有機物としては、ブチル系ゴ
ム有機物のほかに、例えは、ポリメチルメタクリレー
ト、アクリロニトリル塩化ビニルを挙げることができ
る。
こうした有機物薄膜に電位を付与するための透明(赤
外光について透明、以下同じ)電極をこの薄膜の両面に
配置し、この薄膜に所定波長の赤外光を照射しながら情
報に基づく電気信号によって電位を与えて上記赤外光の
透過及び遮断を行わしめ、これを検知することにより、
ピコ秒オーダの極めて速いレスポンスを似て情報の処理
を遂行することができる。上記赤外光としては、特に波
長0.75〜11μmのものを用いるのがよい。
次に、具体的な実施例について説明する。
第2図は光スイッチング装置の要部を示す分解拡大部
分斜視図である。
前述した処理が施されたブチルゴムの薄膜1の一方の
面には、微細な帯状の第一の透明電極2がX方向に多数
(この例では16本)平行に配置され、他方の面には、微
細な帯状の第二の透明電極3がX方向に直角のY方向に
多数(この例では8本)平行に配置されている。第一の
電極2と第二の電極3とが交叉する領域に向けて、3μ
m前後の波長の赤外光を発するAsInSb発光素子5が発光
素子支持板6に支持されてマトリックス状に多数対向位
置している。AsInSbの発する赤外光の波長域は3.1〜5.4
μmであるが、発光素子5はこの化合物の分子式を調整
して波長3μm前後の赤外光を発するようにしてある。
発光素子支持板6には、第2図のIII−III線矢視断面図
である第3図に示すように、摺鉢状の貫通孔が多数設け
てあって、この貫通孔に発光素子5が嵌着し支持板6に
支持される。第二の電極3と第一の電極2とが交叉する
領域に向けて、受光素子7が受光素子支持板8に支持さ
れてマトリックス状に多数対向位置している。なお、電
極2、3は、透明電極のほか、網状又は平行に編んでな
るメッシュ又は平行電極であっても良い。
電極2、3は図示しない入力部で2値化された電気信
号を選択的に供給され、電極2、3共に(1)となって
電位(4〜30Vの電位)が付与された交叉領域では薄膜
1は第1図に破線で示された透過率分布となり、3.2μ
mの赤外光を透過する。その他の交叉領域では電位が付
与されず、薄膜1は照射された波長3.2μmの赤外光の8
0〜90%を吸収、遮断する。赤外光の遮断及び透過は受
光素子7によって検知され、この検知結果は2値化され
た電気信号に変換されて装置外部へ出力される。
電極2、3の交叉領域は僅かな間隙を隔てて互いに接
近して位置しているので、クロストークが起こる虞があ
る。これを防止するため、第2図のIV−IV線矢視断面図
である第4図に示すように、薄膜1には電極間に絶縁材
のセパレータ4を設け、仮想線で示すリーク電流を遮断
するようにするのが良い。
なお、発光素子から発する赤外光の波長を3.2μm+
Δλとし、赤外光の透過及び遮断を前記とは逆にして良
いことは言うまでもない。
この例による光スイッチング装置を工業的規模で生産
するには、下記プロセスによるのが好適である。
(1) 発光素子支持板6にInAs(1−x)Sbx等の赤
外光発光素子を設ける。
(2) その上に単結晶珪素等の透明電極2をフォトエ
ッチングによって縞状に形成する。
(3) その上に溶媒に溶解したブチルゴム又はモノマ
ー状のブチルゴム等の有機物をスピンコート等の方法に
よって5〜20μmの厚さに塗布し、乾燥し、薄膜1とす
る。
(4) 更にその上に上記(2)の工程と同様にして透
明電極3を形成する。
(5) 透明電極3の上に受光素子7を支持した受光素
子支持板8を取付ける。
(6) 全体を保護用パッケージに収容させる。
かくして第5図に示す構造の光スイッチング装置が完
成する。図中、9は透明中間層である。但し、第5図で
はパッケージは図示省略してある。
この例では上記のように電極2、3を多数配置して高
集積化を図り、赤外光による超高速処理が可能であり、
更に工業的規模での生産が可能で消費電力も低くて済
む、といった多くの利点を有し、超高速処理コンピュー
タの実現を可能にするもので、これらの利点は従来技術
では到底得られなかったものである。ちなみに、無機物
薄膜を用いて波長1.2〜1.3μmのレーザ光を使用する従
来の光スイッチング装置ではナノ秒オーダのレスポンス
で作動したのに対し、本例ではレスポンスがピコ秒オー
ダと、103分の1もの超短時間で作動した。
発光素子5には、前記のAsInSb発光素子のほか、例え
ばPbCdSの遠赤外発光素子を用いて、波長11μm以下の
所定波長の遠赤外光を使用することができる。この場合
に使用する有機物薄膜には、例えば、6〜7μmの波長
ではアクリルニトリル、7〜8μmの波長ではポリビニ
ルピロリドン、10〜11μmの波長ではブタジエンゴム等
が挙げられる。
また、第6図に拡大図示するように、透明基体14の一
方の面に有機物薄膜と第一の電極とを兼ねた導電性有機
物薄膜11を被着させ、他方の面に第二の電極13を被着さ
せ、薄膜11と電極13とをXY方向にマトリックス状に多数
配置した構造とすることができる。但し、第6図はその
構造を原理的に示している。
そのほか、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形
が可能である。
例えば、薄膜は、有機物薄膜と第一の電極とを兼ねる
ようにすると、第一の電極を別に設ける必要がなく、製
造工程を軽減できる。
また、発光素子を支持する発光素子支持板6及び受光
素子を支持する受光素子支持板8のいずれか一方又は双
方を、有機物薄膜1、電極2、3の積層体から分離し
て、例えばこれらを窓を挟んで隣同士の室に設置し、或
いはこれらの道路を隔てて互いに対向する第一のビルデ
ィングと第二のビルディングとに別々に設置し、互いに
距離をおいて隔てられた位置間で赤外光の照射によって
信号の授受を行わせることが可能である。この場合、従
来の無機物薄膜を用いてレーザ光による信号授受では、
光の波長が短いために光が減衰し従って距離に制限を受
けるのに対し、長波長の赤外光を使用する本発明にあっ
ては、上記のような減衰は極めて小さく、前述した利点
に加えて距離に制限を受けることが少ないという利点が
ある。
遠距離間の通信にあっては、発光素子と受光素子とを
多数設け、第一、第二の電極と受光素子部との間にこれ
らに対応する多数の光ファイバを設けて、大量の情報を
送ることが可能である。
そのほか、第7図に示すように、第一の電極2、有機
物薄膜1、第二の電極3を夫々複数層配置して多層積層
構造とすることにより、赤外光を利用した複雑な論理回
路を形成せしめることができる。この構造の光スイッチ
ング装置では、例えば、第一の電極2の少なくとも1層
の電位(0)である場合は出力が(0)、総べて(1)
である電極交叉領域では出力が(1)となる論理回路の
集積体を形成することができる。
ヘ.発明の効果 以上説明したように、本発明に基づく光スイッチング
装置は、有機物薄膜を使用し、所定波長の赤外光を選択
的に透過及び遮断させるように構成しているので、ピコ
秒オーダという極めて速いレスポンスで作動する。その
結果、情報処理が従来にない高速で遂行され、超高速処
理が可能となる。また、使用する有機物薄膜の材料は、
容易に入手できるものであって取扱いに困難がなく、光
スイッチング装置の製造も工業的規模で容易に行える。
【図面の簡単な説明】
図面はいずれも本発明の実施例を示すものであって、 第1図は有機物薄膜に対する赤外光の波長と透過率との
関係の一例を示すグラフ、 第2図は光スイッチング装置の要部を示す分解拡大部分
斜視図、 第3図は第2図のIII−III線矢視断面図、 第4図は第2図のIV−IV線矢視断面図、 第5図は光スイッチング装置の拡大部分断面図、 第6図は及び第7図は夫々他の例による光スイッチング
装置の拡大部分断面図 である。 なお、図面に示された符号に於いて、 1……有機物薄膜 2……第一の電極 3、13……第二の電極 5……発光素子 6……発光素子支持板 7……受光素子 8……受光素子支持板 11……第一の電極を兼ねた有機物薄膜 14……透明基体 である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】印加される電位に応じて予め定められた波
    長の赤外線の光学的な透過及び遮断を制御するに十分な
    電気陰性度を持つ有機物の基を含む有機物薄膜を有し、 前記有機物薄膜は、第1の電位が印加されるときには前
    記予め定められた波長の赤外線を透過させ、第2の電位
    が印加されるときには前記予め定められた波長の赤外線
    を吸収する光スイッチング装置。
JP62122736A 1987-05-20 1987-05-20 光スイッチング装置 Expired - Lifetime JP2657378B2 (ja)

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US6229640B1 (en) 1999-08-11 2001-05-08 Adc Telecommunications, Inc. Microelectromechanical optical switch and method of manufacture thereof
US6316282B1 (en) 1999-08-11 2001-11-13 Adc Telecommunications, Inc. Method of etching a wafer layer using multiple layers of the same photoresistant material
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US6801682B2 (en) 2001-05-18 2004-10-05 Adc Telecommunications, Inc. Latching apparatus for a MEMS optical switch
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