(57)【要約】【課題】光信号をスイッチングするためのスイッチング装置の提供。【解決手段】スイッチング装置は、バブル発生器（１１）と、そのバブル発生器上に配置され、バブル発生器によって選択的に膨張する可撓膜（１３）と、可撓膜の膨張によって制御されるスイッチ回路（１５）とを含む。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング装置であって、
バブル発生器（１１）と、
前記バブル発生器上に配置され、前記バブル発生器によって選択的に膨張する可撓膜（１３）と、および
前記可撓膜の膨張によって制御されるスイッチ回路（１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）とを備える、スイッチング装置。
【請求項２】
前記バブル発生器が、サーマルバブル発生器からなる、請求項１のスイッチング装置。
【請求項３】
前記バブル発生器が、流体チャンバ（１９）とヒータ抵抗（２１）とを含む、請求項１のスイッチング装置。
【請求項４】
前記スイッチ回路が電気的スイッチ回路を含む、請求項１のスイッチング装置。
【請求項５】
前記スイッチ回路が光スイッチを含む、請求項１のスイッチング装置。
【請求項６】
前記スイッチ回路が複数の光導波路を含み、前記可撓膜が膨張することにより、前記複数の光導波路の光学的な相互接続が制御される、請求項１のスイッチング装置。
【請求項７】
前記複数の光導波路が、第２の光導波路の端部と光学的に整列された端部を有する第１の光導波路を含み、前記可撓膜が変位することにより、前記第１の光導波路の端部と前記第２の光導波路の端部との間の光伝送が阻止される、請求項６のスイッチング装置。
【請求項８】
前記複数の光導波路が、端部を有する第１の光導波路と端部を有する第２の光導波路とを含み、前記可撓膜が変位することにより、前記第１の光導波路の端部と前記第２の光導波路の端部との間に光路が形成される、請求項６のスイッチング装置。
【請求項９】
前記光導波路のうちの少なくとも１つが、光ファイバ導波路を含む、請求項６のスイッチング装置。
【請求項１０】
前記可撓膜が反射性である、請求項６のスイッチング装置。
【請求項１１】
前記可撓膜上に配置された反射光学素子（１１３、２１３）をさらに含む、請求項６のスイッチング装置。
【請求項１２】
前記反射光学素子が、前記可撓膜上に配置された反射表面を含む、請求項１１のスイッチング装置。
【請求項１３】
前記反射光学素子が反射ファセットを含む、請求項１１のスイッチング装置。
【請求項１４】
前記反射光学素子が複数の反射ファセットを含む、請求項１１のスイッチング装置。
【請求項１５】
スイッチングを行う方法であって、
バブルを生成して、膜を膨張させることと、および
前記膨張させた膜を用いて光ビームを制御することとを含む、方法。
【請求項１６】
前記バブルを生成することが、熱的にバブルを生成することを含む、請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記バブルを生成することが、サーマルバブル発生器を制御することを含む、請求項１５の方法。
【請求項１８】
前記光ビームを制御することが光ビームを反射することを含む、請求項１５の方法。
【請求項１９】
前記光ビームを制御することが光ビームを遮断することを含む、請求項１５の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号のスイッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、非常に広い帯域幅を提供し、無線周波数雑音に影響されず、実質的に電磁干渉を生じないので、電話通信用およびデータ通信用の導線に取って代わってきている。光ファイバのコストが低下したので、光ファイバの使用は、光信号経路の相互接続を動的に再構成するためにスイッチングを必要とする応用形態に広がっている。しかしながら、多くの場合に光信号のスイッチングを達成することは困難である。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，６０４，５１９号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光信号をスイッチングするためのスイッチング装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、バブル発生器と、そのバブル発生器上に配置され、バブル発生器によって選択的に膨張する可撓膜と、可撓膜の膨張によって制御されるスイッチ回路とを含むスイッチング装置が提供される。
【０００６】
本発明の特徴および利点は、図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより当業者には容易に明らかになるであろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１Ａおよび図１Ｂは、たとえば、バブル発生器１１と、バブル発生器１１上に配置された可撓膜１３とから形成されたバブル駆動式アクチュエータ２０を含むスイッチング装置の一実施形態を概略的に示す。スイッチ回路１５が可撓膜１３に隣接して配置され、バブル発生器１１は、バブル（気泡）１２を選択的に生成し、バブル１２により可撓膜１３が膨張してスイッチ回路１５に接触的に係合できるように制御される。そのことは図１Ｂにさらに詳細に示される。可撓膜１３がスイッチ回路１５と係合することにより、スイッチ回路が制御されるか、または駆動される。バブル発生器１１は、たとえば、サーマルインクジェットプリンタにおいて用いられるサーマルバブル発生器に類似のサーマルバブル発生器として具現化されることができ、流体チャンバ１９と、その流体チャンバ内の作動流体１８と、流体チャンバに隣接するヒータ抵抗２１とを含むことができる。説明上の例として、流体チャンバ１９は流体障壁層２５内に開口部を含むことができ、ヒータ抵抗２１は集積回路構造２３内に形成される。サーマルインクジェットプリンティングにおいて用いられるサーマルバブル発生器の一例は、同じ譲受人に譲渡された特許文献１において見いだすことができる。
【０００８】
図１Ａおよび図１Ｂに示された実施形態のスイッチ回路１５は、たとえば、可撓膜の膨張によって選択的に係合される電気スイッチング素子、機械スイッチング素子および／または電気光学スイッチング素子を含むことができる。
【０００９】
図２Ａおよび図２Ｂは、第１の導波路１５ａと第２の導波路１５ｂとを含むスイッチ回路１５の一実施形態を概略的に示しており、それらの導波路は、係合される際に光エネルギーのための光路を提供し、導波路の一方のビームＢが他方の導波路に伝送されるように構成される。第１の導波路１５ａおよび第２の導波路１５ｂは、たとえば、光ファイバ導波路またはプリズムとすることができる。
【００１０】
図３Ａおよび図３Ｂは、バブル発生器１１と、そのバブル発生器１１上に配置された可撓膜１３とから形成されたバブル駆動式アクチュエータ２０を含むスイッチング装置の一実施形態を概略的に示す。そのスイッチング装置は、さらに第１の光導波路１５ａと第２の光導波路１５ｂとからなる光スイッチを含み、それらの光導波路はそれぞれ、バブル発生器１１の両側に配置された入力／出力（Ｉ／Ｏ）端１１５ａ、１１５ｂを有し、Ｉ／Ｏ端は、膜１３が膨張しないときにそれらのＩ／Ｏ端の間に光路Ｐを提供するように光学的に整列され、膜１３が膨張しないときに、一方の導波路のＩ／Ｏ端から放出された光ビームＢが他方の導波路のＩ／Ｏ端に入射するようにする。対向するＩ／Ｏ端１１５ａ、１１５ｂはさらに、図５Ｂに示されるように、膜１３が膨張することによりＩ／Ｏ端の間の光路を遮断し、光ビームＢの光伝送を阻止するように、可撓膜１３の平面に十分に接近して配置される。このようにして、バブルを選択的に生成し、可撓膜１３を撓ませることにより、スイッチングが達成される。説明上の例として、１つまたは複数の光導波路は、光ファイバ導波路とすることができる。
【００１１】
図４Ａおよび図４Ｂは、バブル発生器１１およびそのバブル発生器１１上に配置された可撓膜１３から形成されたバブル駆動式アクチュエータ２０と、可撓膜１３上の反射表面１１３と、第１の光導波路１５ａ、第２の光導波路１５ｂおよび第３の光導波路１５ｃを含む光スイッチ回路とを含むスイッチング装置の一実施形態を概略的に示す。第１の光導波路１５ａおよび第２の光導波路１５ｂはそれぞれ、バブル発生器１１の両側で互いに対面する入力／出力（Ｉ／Ｏ）端１１５ａおよび１１５ｂを有し、それらのＩ／Ｏ端１１５ａ、１１５ｂは、膜１３が膨張しないときにそれらのＩ／Ｏ端の間に光路Ｐを提供するように光学的に整列され、膜１３が膨張しないときに第１の光導波路１５ａのＩ／Ｏ端１１５ａから放出される光ビームＢが第２の光導波路１５ｂのＩ／Ｏ端１１５ｂに入射し、結果として、膜１３が膨張しないときに、たとえば、第１の光導波路１５ａのＩ／Ｏ端１１５ａから放出される光ビームＢが第２の光導波路１５ｂのＩ／Ｏ端１１５ｂを照射するようにする。対向するＩ／Ｏ端１１５ａ、１１５ｂおよび第３の光導波路１５ｃのＩ／Ｏ端１１５ｃはさらに、膜１３が膨張することにより、Ｉ／Ｏ端１１５ａと１１５ｂとの間の光路Ｐが遮断され、第１の光導波路１５ａのＩ／Ｏ端１１５ａと第３の光導波路１５ｃのＩ／Ｏ端１１５ｃとの間に光路Ｐ’が形成されるように配置される。より詳細には、光路Ｐ’は、Ｉ／Ｏ端１１５ａと反射表面１１３との間の部分と、反射表面１１３と第３の光導波路１５ｃのＩ／Ｏ端１１５ｃとの間の別の部分とを含む。こうして、図４Ｂに示されるように、膜１３が膨張するとき、たとえば、Ｉ／Ｏ端１１５ａから出射する光ビームＢは、Ｉ／Ｏ端１１５ｃに向けて反射される。バブル発生器１１を選択的に付勢し、可撓性反射膜１３を膨張させるバブルを生成することにより、スイッチングが達成される。説明上の例として、１つまたは複数の光導波路は、光ファイバ導波路とすることができる。
【００１２】
図５Ａ〜図５Ｃは、バブル発生器１１およびそのバブル発生器１１上に配置された可撓膜１３から形成されるバブル駆動式アクチュエータ２０と、可撓膜１３上に配置された反射光学素子２１３と、第１の光導波路１５ａ、第２の光導波路１５ｂおよび第３の光導波路１５ｃから構成された光スイッチとを含むスイッチング装置の一実施形態を概略的に示す。第１の光導波路１５ａおよび第２の光導波路１５ｂはそれぞれ、バブル発生器１１の両側に配置された入力／出力（Ｉ／Ｏ）端１１５ａおよび１１５ｂを含み、それらのＩ／Ｏ端１１５ａ、１１５ｂは、膜１３が膨張しないときにそれらのＩ／Ｏ端の間に光路Ｐを提供するように光学的に整列され、膜１３が膨張しないときに第１の光導波路１５ａのＩ／Ｏ端１１５ａから放出される光ビームＢが第２の光導波路１５ｂのＩ／Ｏ端１１５ｂに入射し、結果として、膜１３が膨張しないときに、たとえば、第１の光導波路１５ａのＩ／Ｏ端１１５ａから放出される光ビームＢが第２の光導波路１５ｂのＩ／Ｏ端１１５ｂを照射するようにする。対向するＩ／Ｏ端１１５ａ、１１５ｂおよび第３の光導波路１５ｃのＩ／Ｏ端１１５ｃはさらに、膜１３が膨張することにより、Ｉ／Ｏ端１１５ａと１１５ｂとの間の光路Ｐが遮断され、第１の光導波路１５ａのＩ／Ｏ端１１５ａと第３の光導波路１５ｃのＩ／Ｏ端１１５ｃとの間に光路Ｐ’が形成されるように配置される。より詳細には、光路Ｐ’は、Ｉ／Ｏ端１１５ａと反射光学素子２１３との間の部分と、反射光学素子２１３と第３の光導波路１５ｂのＩ／Ｏ端１１５ｃとの間の別の部分とを含む。こうして、図５Ｂに示されるように、膜１３が膨張するとき、たとえば、Ｉ／Ｏ端１１５ａから出射する光ビームＢは、Ｉ／Ｏ端１１５ｃに向けて反射される。入射ビームと反射ビームとの間の内角は、概ね直角であるように示されるが、実施形態に応じて、任意の適当な角度を用いることができることは理解されたい。反射光学素子２１３は、たとえば、反射ファセット２１３ａを有するくさびとして、または図５Ｃに示されるように、反射ファセット２１３ａを有する複数のくさびとして実施され得る。その１つまたは複数のくさびは、たとえばレーザアブレーションによって、可撓膜１３の上側表面に形成され得る。バブルを選択的に生成し、可撓膜１３を膨張させることにより、スイッチングが達成される。説明上の例として、１つまたは複数の光導波路は、光ファイバ導波路とすることができる。
【００１３】
図６Ａおよび図６Ｂは、バブル発生器１１およびそのバブル発生器１１上に配置された可撓膜１３から形成されたバブル駆動式アクチュエータ２０と、可撓膜１３上に配置された光スイッチ素子３１３と、第１の光導波路１５ａおよび第２の光導波路１５ｂからなる光スイッチとを含むスイッチング装置の一実施形態を概略的に示す。第１の光導波路は、光ビームＢを案内し、光スイッチ素子３１３に隣接しており、可撓膜１３が膨張するときに、光スイッチ素子が第１の光導波路に接触するように光スイッチ素子に十分に接近している。光スイッチ素子３１３は、光スイッチ３１３が第１の光導波路１５ａに接触するときに、光スイッチ３１３に入射する光ビームＢを反射するように構成された１つまたは複数の反射ファセット３１３ａを含む。光スイッチ３１３によって実行される光抽出は、減衰全反射法の原理に基づいており、第１の光導波路１５ａに対して光スイッチ３１３を非常に接近して配置することにより、光ビームＢの第１の光導波路１５ａ内の内部全反射が妨げられることを、当業者は理解すべきである。第２の光導波路１５ｂのＩ／Ｏ端１１５ｂは、反射されたビームＢ’を受光するように配置される。バブルを選択的に生成し、可撓膜１３を膨張させることにより、スイッチングが達成される。説明上の例として、１つまたは複数の光導波路は、光ファイバ導波路とすることができる。
【００１４】
上述の説明では、本発明の特定の実施形態が説明および図示されてきたが、当業者であれば、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲および思想から逸脱することなく、本発明に対して種々の修正および変更を行うことができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、バブル発生器を用いることにより光信号をスイッチングするためのスイッチング装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】バブル発生器を含むスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図１Ｂ】バブル発生器を含むスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２Ａ】図１Ａおよび図１Ｂに示されるスイッチング装置の実施形態において使用され得るスイッチ回路の実施形態を示す概略図である。
【図２Ｂ】図１Ａおよび図１Ｂに示されるスイッチング装置の実施形態において使用され得るスイッチ回路の実施形態を示す概略図である。
【図３Ａ】バブル発生器を含む更なるスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図３Ｂ】バブル発生器を含む更なるスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図４Ａ】バブル発生器を含む別のスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図４Ｂ】バブル発生器を含む別のスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図５Ａ】バブル発生器を含むさらに別のスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図５Ｂ】バブル発生器を含むさらに別のスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図５Ｃ】バブル発生器を含むさらに別のスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図６Ａ】バブル発生器を含む更なるスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図６Ｂ】バブル発生器を含む更なるスイッチング装置の一実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１１　バブル発生器
１３　可撓膜
１５　スイッチ回路
１９　流体チャンバ
２０　バブル駆動式アクチュエータ
２１　ヒータ抵抗
１１３　反射表面
２１３　反射光学素子
３１３　光スイッチ素子
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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