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光制御で光路を切り替え、新方式光スィッチ開発
【ナノテク】発信：2003/03/17(月) 09:25:08
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産業技術総合研究所光技術研究部門（小林直人・部門長）は、大日精化工業と共同で、光ファイバーから入射した信号光を、制御光によって電気変換せずに光のまま振り分けて、他の複数の光ファイバーに出射する光スイッチの開発に成功した。マイクロ秒の速さで光の振り分けを行うことが可能で、しかも切替え制御にも光を用いているため、次世代フォトニックネットワークに必要とされる「全光型光スイッチ」実現の可能性を飛躍的に高める技術成果である。
光スイッチは、ＭＥＭＳと通称される微細加工技術により作製される極微小ミラーか、光導波路型で導波路の一部を加熱して屈折率を変化させることにより光路切替えを行うものが今後の実用化の主流とされてきた。極微小ミラーの例としては半導体製造技術として開発された薄膜作製・ドライエッチング技術を駆使して製造されるミラーサイズ５００ミクロン以下、ユニットサイズ１．８ミリメートル以下の３２×３２個のアレイであり、光路切替えに要する時間は約１０ミリ秒である。後者は、熱光学スイッチと呼ばれているプレーナー光回路（ＰＬＣ）であり１６×１６個のアレイが試作されており、光路切替えに要する時間はミリ秒台である。産総研では、入射制御光信号に、高速応答（数十マイクロ秒）するレーザーダイオード光を用いて光路切替え制御を行う光スイッチを開発した。
このスイッチは、厚さ数十ミクロン程度の積層型有機薄膜光学素子（固体もしくは液体）内に形成される円錐型微小熱レンズの屈折効果により、ドーナツ型の断面に変化させられた光の進む向きを穴付き鏡で変えて光路切替えを行うもの。信号光と光路切替え制御光は同軸でレンズ光学系の共焦点上に設置された薄膜素子に入射される。制御光が照射されない場合、信号光は直進して穴付き鏡の穴を通過して直進する。一方、２〜３ミクロンに収束された光路切替え制御光の照射による熱効果で、薄膜素子内に微小円錐レンズが形成されて信号光は屈折される。熱効果ではあるものの、数十ミクロン程度と微小なために高速応答が可能となった。
今後は、マイクロレンズ等を用いて小型化・低価格化を図ると共に、同一光ファイバーで信号光と光路切替え制御光とを送り、光路の切替えと複数の信号光の合成を目指す予定。
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