(57)【要約】【課題】低い電圧を用いて、材料の体積全体で可逆的な屈折率変化が得られる光学装置を提供する。【解決手段】この装置は、可動イオンを含む光透過材料からなるイオン導電体と、イオンを吸収および脱着可能で前記イオン導電体とイオン接触する少なくとも一組の電極とを含む。イオン導電体の少なくとも一つのエリアの屈折率が、電極間に印加される電圧の作用で変化しうる。電極は、活性炭と、導電性ポリマーと、その構造にイオンを挿入可能な挿入材料との中から選択される電気化学活性材料を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動イオンを含む光透過材料からなるイオン導電体と、少なくとも一組の電極とを含み、前記イオン導電体の少なくとも一つのエリアの屈折率が、電極間に印加される電圧の作用で変化しうる光学装置であって、前記電極が、イオンを吸収および脱着可能で前記イオン導電体とイオン接触することを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記電極の各々が、活性炭と、導電性ポリマーと、その構造にイオンを挿入可能な挿入材料との中から選択される電気化学活性材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電極が、電気化学活性材料として活性炭を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記活性炭が、２００ｍ２／ｇを超える表面積を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記電極のうちの第一の電極が、電気化学活性材料として、その構造にカチオンを挿入可能な材料を含み、前記電極のうちの第二の電極が、電気化学活性材料として、その構造にアニオンを挿入可能な挿入材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
構造にカチオンを挿入可能な前記材料が、遷移金属酸化物、硫化物、硫酸塩、およびそれらの混合物の中から選択される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
構造にアニオンを挿入可能な前記材料が、黒鉛酸化物、黒鉛、コークス、カーボンブラック、およびガラス状カーボンの中から選択される、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記電極が、電気化学活性材料として導電性ポリマーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記導電性ポリマーが、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、およびポリパラフェニレンの中から選択される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記イオン導電体が、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、およびＮＨ４＋の中から選択される少なくとも一つのカチオンと、ＣＦ３ＳＯ３−、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２−、Ｎ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２−、Ｃ（ＣＦ３ＳＯ２）３−、ＣＦ３ＣＯ３−、ＣｌＯ４−、ＢＦ４−、ＡｓＦ６−、ＰＦ６−、ＢＨ４−、ＳＣＮ−、Ｎ３−、Ｉ−およびＢｒ−の中から選択される少なくとも一つのアニオンを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
ガイド部を構成する材料が、解離した塩を含むポリマーと、溶剤に溶かした塩を含むポリマーとの中から選択される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
溶かした塩を含む前記ポリマーが、ポリエーテルおよびポリオキシエチレンの中から選択される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
溶剤に溶かした塩を含む前記ポリマーが、熱可塑性ポリマー、フッ素を含むホモポリマー、およびフッ素を含むコポリマーの中から選択される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
溶剤に溶かした塩を含む前記ポリマーが、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、およびそれらのコポリマーの中から選択される熱可塑性ポリマーである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記塩が、過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホンイミドリチウム、トリフルオロメタンスルホンメチドリチウム、ビス（ペルフルオロエチルスルホンイミド）リチウム、およびテトラアルキルアンモニウム塩化物の中から選択される、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記イオン導電体が、ガイド部とクラッド部とを含む導波路に含まれる、請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記電極が、前記ガイド部と物理的に接触して配置される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ガイド部および前記クラッド部がイオン導電体である、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記ガイド部がイオン導電体であり、前記クラッド部がイオン導電体ではない、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記電極が、前記クラッド部と物理的に接触して配置される、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記ガイド部および前記クラッド部がイオン導電体である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記ガイド部がイオン導電体ではなく、前記クラッド部がイオン導電体である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記電極が、前記ガイド部の両側にそれぞれ配置される、請求項１６に記載の装置。
【請求項２４】
前記電極が、前記ガイド部の同じ側にそれぞれ配置される、請求項１６に記載の装置。
【請求項２５】
前記導波路が光ファイバーである、請求項１６から２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記導波路が平坦な導波路である、請求項１６から２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記ガイド部がブラッグ格子を含む、請求項１６から２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
少なくとも一組の電極により、可動イオンを含む光透過性材料からなるイオン導体の屈折率を修正する方法であって、
最初の屈折率を有する前記導体とイオン接触するように前記電極を配置するステップと、
前記最初の屈折率を変化させるように前記電極間に２０ボルト未満の電圧を印加するステップと、
屈折率を修正した前記イオン導電体を得るステップと、
電圧の印加を停止し、前記修正した屈折率を保持するステップとを含むことを特徴とする、方法。
【請求項２９】
前記電圧が最大でも５ボルトである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記電圧を１０から１００ミリ秒間、印加する、請求項２３または２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの要求に応じて屈折率を修正可能な媒質を介して光を伝送するための光学装置に関する。本発明は、また、この光学装置を用いた機器に関する。本発明は、さらに、このような装置の屈折率を変化させることができる方法に及ぶ。
【背景技術】
【０００２】
導波路とも呼ばれる光伝送用の光学装置は、コアのガイド部と、コアに光を閉じ込めるためのクラッド部とを含む。これは、コアが円形（光ファイバー）または矩形であって、屈折率の低い光学クラッドに囲まれる導波路とすることができる。また、ガイド層とクラッドとを含み、支持体の役割をする基板に堆積された、平坦な導波路とすることができる。ずっと以前から、シリカガラスを主成分とする導波路が存在している。その後、有機ポリマーを主成分とする導波路が開発された。
【０００３】
導波路の屈折率を修正可能であれば、光学部品の用途が多くなる。かくして、選択的な波長透過フィルタは、通信システムの主要部品である。このフィルタは、一定の波長を反射し、他の波長を透過することによって、スペクトルを分離可能である。フィルタの機能は、特に、ブラッグ格子（Ｂｒａｇｇ  ｇｒａｔｉｎｇ）といわれる回折格子により確保される。ブラッグ格子は、屈折率の修正をもたらす周期構造を備えた選択的な反射装置である。ブラッグ格子は、その通過帯域、すなわち、ブラッグ格子が通過させる波長範囲を特徴とする。一般に、所定の格子は、「ブラッグ波長」と呼ばれる一定の波長λｂで反射が最大になる。この波長は、関係式：λｂ＝２．ｎｅｆｆ．Λにより定義され、ここで、Λは、ブラッグ格子のピッチであり、ｎｅｆｆは、格子における基本的な入射ガイドモードの平均有効屈折率である。屈折率を修正可能である場合、ブラッグ波長λｂもまた修正可能であり、フィルタは同調可能になる。ブラッグ格子は、支持体を物理的に修正する光学的、機械的、あるいは化学的な方法により形成できる。少し前から、規則正しく一定距離の間隔をあけたラインに沿ってコアの屈折率を周期的に変化させることにより、導波路の小部分をフィルタに変換可能になっている。
【０００４】
一般に、簡単な導波路の平均有効屈折率ｎｅｆｆを変えることによって、システム内で光学波長を調整できる。このようにして、たとえば、システムの特徴周波数を微調整できる。同調可能なレーザ、同調可能なフィルタ、および変調器は、このような屈折率可変導波路を用いる部品の別の例である。
【０００５】
たとえば、マッハ・ツェンダーまたはマイケルソン型の、２個の導波路を備えた干渉計が挙げられる。この干渉計は、特に同調可能なフィルタかまたは変調器を得るために用いられる。この場合、干渉計の伝達を修正するために２個の導波路の一方で屈折率を変化させる。
【０００６】
ファブリー・ペローフィルタは、屈折率を変えることにより共振周波数をずらした多重波干渉計であり、同調フィルタを得るために使用可能である。同調レーザは、放射波長を非常に正確に制御するために空洞の光学波長を調整可能な、このタイプのフィルタの他の特定の事例である。そのため、空洞に位相区間を配置する。この位相区間は、屈折率を修正できる導波路である。
【０００７】
さらに、「ｐｈａｓａｒ」または「ＡＷＧ」としばしば呼ばれる導波路ネットワークを備えたマルチプレクサ／デマルチプレクサが挙げられる。導波路の屈折率を修正できることを用いて、部品のスペクトル応答を同調させる。
【０００８】
もちろん、干渉測定システムの一部をなさない簡単な導波路の屈折率を修正することもできる。たとえば、分岐点では、導波路どうしで屈折率を修正することが重要な場合がある。たとえばＹ字形の分岐点では、２個の出力アームの一方の屈折率を変えることにより、入力信号をどちらかの出力に配向する。このようにしてスイッチ（「ｄｉｇｉｔａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｗｉｔｃｈ」）を形成する。あらゆるスイッチ用途に対して、このようなシステムの要求は非常に多い。
【０００９】
欧州特許第０４９６２７８号明細書は、可動イオンを含む材料すなわちイオン導電体の屈折率が、印加される電界に応じて可逆式に変化するという原理に基づいた方法により、屈折率を制御する光学装置を記載している。光学装置は、可動イオンを含む高分子量の透明材料からなるイオン導電体と、イオン導電体を介して互いに向かい合い、イオン導電体と接触する少なくとも一組の電極とを含む。電極を介して導電体に電界が印加されると、印加される電界に応じてイオン導電体の少なくとも一つのエリアで屈折率が修正される。電極に印加される電位差の作用で、導電体に含まれるイオンが材料内で移動し、その結果、イオン導電体の屈折率は、電極との一方の界面で高くなり、他方の界面で低くなる。装置は、たとえば２０Ｖの低電圧で動作する。
【００１０】
記載された電極の容量は、イオンの蓄積が表面でしか行われないので、非常に小さい。このため、電圧がもはや保持されなくなると、自己放電により界面の屈折率変化がたちまちなくなってしまう。しかも、このように得られた屈折率変化は、イオン導体と電極とが接する界面に限られる。このため、可逆的に修正を行うことが難しく、老化現象を招く。さらに、この装置は使いにくい。こうした装置は、電極を比較的高い電圧（２０Ｖ）に常時保持して所望の屈折率を保つことが必要であり、そのため、電流消費を無視できないという欠点をもつ。
【００１１】
【特許文献１】欧州特許第０４９６２７８号明細書
【特許文献２】欧州特許第１０８１５３８号明細書
【非特許文献１】Ｂ．Ｌ．Ｂｏｏｔｈらによる：「Ｐｏｌｙｇｕｉｄｅ  ＴＭ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｆｏｒ  Ｏｐｔｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」、ＳＰＩＥ１９９７年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来技術の不都合を解消し、特に、公知の方法で必要であるよりもずっと低い電圧（＜２０Ｖ）により、材料の体積全体で可逆的な屈折率変化が得られる装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、可動イオンを含む光透過材料からなるイオン導電体と、少なくとも一組の電極とを含み、前記イオン導電体の少なくとも一つのエリアの屈折率が、前記電極間に印加される電圧の作用で変化しうる光学装置であって、前記電極が、イオンを吸収および脱着可能で前記イオン導電体とイオン接触することを特徴とする装置である。
【００１４】
電極に印加される電圧は、導電体のイオン濃度を変化させる。この濃度変化は、イオン導電体の内部で拡散によって広がる。濃度変化は、イオンを吸収および脱着する電極の容量と、導電体に存在するイオンの量とに依存する。イオン濃度の変化により、導電体の屈折率が変化する。
【００１５】
使用される電極は、イオン導電体から抽出されるイオンを吸収および固定する役割を果たす電気化学活性材料を含む。各電極は、この役割を果たすことができる公知の活性材料、特に、活性炭と、導電性ポリマーと、その構造にイオンを挿入可能な挿入材料との中から選択される電気化学活性材料を含む。
【００１６】
第一の変形実施形態によれば、電極は、電気化学活性材料として活性炭を含む。好適には、２００ｍ２／ｇを超える表面積を有する活性炭を用いる。これらの電極は、また、Ｈｅｌｍｏｔｚの電気化学二重層の原理によりイオンを保存するので「ブロッキング」電極とも呼ばれる。保存可能なイオン量は、材料の比表面積に比例する。この場合、電極により吸収されるイオン量Ｑは、関係式Ｑ＝Ｃ×Ｖに従って２個の電極間に印加される電圧Ｖに比例し、ここで、Ｃは、イオンを吸収および脱着する電極の容量（単位：ファラド）である。
【００１７】
第二の変形実施形態によれば、第一の電極が、電気化学活性材料として、その構造にカチオンを挿入可能な材料を含み、第二の電極が、電気化学活性材料として、その構造にアニオンを挿入可能な挿入材料を含む。好適には、構造にカチオンを挿入可能な材料が、遷移金属酸化物、硫化物、硫酸塩、およびそれらの混合物の中から選択される。また、好適には、構造にアニオンを挿入可能な材料が、黒鉛酸化物、黒鉛、コークス、カーボンブラック、およびガラス状カーボンの中から選択される。本発明で使用可能な遷移金属酸化物としては、酸化バナジウム、リチウムを含む酸化マンガン、酸化ニッケルおよび／または酸化コバルト、およびそれらの混合物が挙げられる。
【００１８】
第三の変形実施形態によれば、電極が、電気化学活性材料として導電性ポリマーを含む。好適には、導電性ポリマーが、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、およびポリパラフェニレンの中から選択される。これらの材料の大部分は、ＮまたはＰをドープされる。Ｐをドープした材料はアニオン（マイナスに帯電したイオン）を吸収し、Ｎをドープした材料は、カチオン（プラスに帯電したイオン）を吸収する。
【００１９】
もちろん、上記の三つの変形実施形態に対応する電極を互いに組み合わせてもよい。
【００２０】
本発明において、電極は、体積電極であり、すなわち、その体積の全体が電気化学反応に含まれる。従って、電極の容量は大きい。このため、電圧がもはや保持されなくなると、メモリ作用が大きく働いて、得られた屈折率変化がほとんど変わらない。しかしながら、選択された正確な値に屈折率を保つには、印加された電位を保持することが好ましい。かくして、１μＡよりもずっと低いために殆どゼロのエネルギー消費に対して、あらゆるドリフトを回避する。
【００２１】
本発明による装置は、可動イオンを含むイオン導電体を有する。イオン導電体は、少なくとも一つのカチオンと少なくとも一つのアニオンとを含む。カチオンは、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、およびＮＨ４＋の中から選択可能である。アニオンは、ＣＦ３ＳＯ３−、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２−、Ｎ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２−、Ｃ（ＣＦ３ＳＯ２）３−、ＣＦ３ＣＯ３−、ＣｌＯ４−、ＢＦ４−、ＡｓＦ６−、ＰＦ６−、ＢＨ４−、ＳＣＮ−、Ｎ３−、Ｉ−およびＢｒ−の中から選択可能である。
【００２２】
好適には、イオン導電体を構成する材料が、解離した塩を含むポリマーと、溶剤に溶かした塩を含むポリマーとの中から選択される。
【００２３】
解離した塩を含むポリマーとは、イオン化可能な塩を錯形成させるポリマーである。この場合、ポリマーは、その解離およびイオンの溶媒和に作用するので、塩に対してアクティブな役割を果たす。溶剤を含まないので、これをドライポリマーと名づけている。解離した塩を含むポリマーとして、ポリエーテルまたはポリオキシエチレンを選択できる。
【００２４】
溶剤に溶かした塩を含むポリマーとは、解離した塩を含む溶剤により膨張されるポリマーである。そのとき、ポリマーは、いわばゲル化または可塑化され、液状の塩の溶液はしばしば可塑剤と呼ばれる。この場合、ポリマーは、その解離およびイオンの溶媒和にあまり作用しないので、塩に対してパッシブな役割を果たす。溶剤に溶かした塩を含むポリマーとして、熱可塑性ポリマー、フッ素を含むホモポリマー、フッ素を含むコポリマーを選択できる。溶剤に溶かした塩を含むポリマーが熱可塑性ポリマーである場合、好適には、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、およびそれらのコポリマーの中から選択される。
【００２５】
本発明で使用可能な塩としては、これらで全てというわけではないが、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、アンモニウム塩、およびこれらの塩の混合物の中から選択できる。リチウム塩として、好適には、過塩素酸リチウムＬｉＣｌＯ４、ヘキサフルオロヒ酸リチウムＬｉＡｓＦ６、ヘキサフルオロリン酸リチウムＬｉＰＦ６、テトラフルオロホウ酸リチウムＬｉＢＦ４、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムＬｉＣＦ３ＳＯ３、トリフルオロメタンスルホンイミドリチウムＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２（ＬｉＴＦＳＩ）、トリフルオロメタンスルホンメチドリチウムＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３（ＬｉＴＦＳＭ）、またはビス（ペルフルオロエチルスルホンイミド）リチウムＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２（ＢＥＴＩ）を選択する。アンモニウム塩としては、テトラアルキルアンモニウム塩化物を使用できる。
【００２６】
上記の可動イオンを含むポリマーを主成分とするイオン導電体は、導波路に含まれる。この導波路は、クラッド部に囲まれたガイド部を含む。イオン導電体のガイド部の屈折率修正を望む場合で、電極がガイド部と直接接触しないでクラッド部の材料の層により分離されている場合、この材料は、電極とガイド部とのイオン接触を継続して行うために同様にイオン導電体でなければならない。
【００２７】
本発明の第一の実施形態によれば、電極が、ガイド部と物理的に接触している。
【００２８】
変形実施形態によれば、ガイド部およびクラッド部がイオン導電体である。この場合、屈折率変化が、ガイド部にもクラッド部にも影響する。
【００２９】
別の変形実施形態によれば、ガイド部がイオン導電体であり、クラッド部がイオン導電体ではない。この場合、屈折率変化は、ガイド部だけに影響する。
【００３０】
第二の実施形態によれば、電極は、クラッド部と物理的に接触して配置されるが、ガイド部とは接触しない。
【００３１】
変形実施形態によれば、ガイド部およびクラッド部がイオン導電体である。その場合、電極は、クラッド部を介してガイド部とイオン接触する。電極間に電圧を印加する場合、塩の濃度変化は、拡散により、クラッド部およびガイド部の体積全体に広がる。光ファイバーまたは導波路の寸法が非常に小さいことを考慮すると、この拡散はほぼ瞬時に実施される。
【００３２】
別の変形実施形態によれば、ガイド部がイオン導電体ではなく、クラッド部がイオン導電体である。その場合、電極はクラッド部とのみイオン接触する。この場合、塩の濃度の変化、従って屈折率変化は、クラッド部にのみ発生し、その結果、導波路の平均有効屈折率ｎｅｆｆが変わる。
【００３３】
第三の実施形態によれば、電極が、ガイド部の両側にそれぞれ配置される。
【００３４】
第四の実施形態によれば、電極が、前記ガイド部の同じ側にそれぞれ配置される。電極間に電圧を印加すると、塩の濃度変化は、電極の相対的な位置とは無関係に、拡散によってクラッド部とガイド部との体積全体に広がる。
【００３５】
第一の実施形態によれば、導波路は、ガイド部を構成するコアとクラッド部を構成する光学クラッドとを含む光ファイバーである。このファイバーは、また、「プラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）」とも呼ばれる。
【００３６】
第二の実施形態によれば、導波路は、基板に堆積される平坦な導波路であり、クラッド部を構成するクラッドで囲まれた、ガイド部を構成するガイド層を含む。さらに、上層部で導波路を囲むこともできる。
【００３７】
もちろん、本発明が適用される光ファイバーおよび導波路は、あらゆる公知の方法を用いて製造可能である。
【００３８】
本発明の特定の実施形態によれば、ガイド部がブラッグ格子を含む。
【００３９】
本発明の最も特徴的な長所は、先行技術とは違って、電圧の印加が停止される場合でも比較的長い時間にわたって屈折率が修正され続けることにある。新たに屈折率を変化させるには、異なる電圧を印加すればよい。このようにして、ユーザは、常時、屈折率の値をその要求に適合させることができる。さらに、屈折率変化は、イオン導電体の体積全体に適用される。また、可逆性が優れており、活性材料として活性炭を有するブロッキング電極で、１０００万回のサイクルが実施された。
【００４０】
本発明は、特に、「シングルモード」タイプの導波路と使用するように構成される。
【００４１】
本発明は、また、少なくとも一組の電極により、可動イオンを含む光透過性材料からなるイオン導体の屈折率を修正する方法を目的とし、最初の屈折率を有する導体とイオン接触するように電極を配置するステップと、最初の屈折率を変化させるように前記電極間に２０ボルト未満の電圧を印加するステップと、屈折率を修正した前記イオン導電体を得るステップと、電圧印加を停止し、前記修正屈折率を保持するステップとを含むことを特徴とする。
【００４２】
本発明による方法は、短時間に要する電圧印加が、公知の方法（２０ボルト）よりも低い（＜２０ボルト）という長所がある。印加電圧は、好適には、最大でも５ボルトである（≦５ボルト）。それ以上になると、装置の老化を早める不可逆反応が発生する可能性がある。非常に長時間にわたって電圧を印加する必要はない。電圧は、１０から１００ミリ秒間、印加可能である。
【００４３】
本発明の他の特徴および長所は、もちろん限定的ではなく例として挙げられ、添付図面に示された、以下の実施例から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図１は、光学クラッド１３で囲まれたコア１２を備える光ファイバー１１を含む、本発明による装置１０を示している。屈折率ｎ１２のコア１２は、８０重量％のＯ’、Ｏ’−ビス（２−アミノプロピル）ポリエチレングリコール１９００（ＨＵＮＴＳＭＡＮ社により「ＪＥＦＦＡＭＩＮＥ」という商標で販売されている）と、２０重量％のエチレングリコールジグリシジルエーテル（ＡＬＤＲＩＣＨ社により供給されている）とからなる混合物を含む材料から構成され、この混合物に、濃度１Ｍのヨウ化ナトリウムからなる塩と、濃度０．１Ｍの過塩素酸リチウムＬｉＣｌｏ４である網状化（ｒｅｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ）触媒とを添加する。
【００４５】
屈折率ｎ１２よりも低い屈折率ｎ１３を有するクラッド１３は、コアと同じ材料から構成され、フッ素を含む添加剤を加えて屈折率を小さくしている。装置１０は、さらに、光ファイバー１１の両側に配置される第一の電極１４と第二の電極１５とを含む。電極１４、１５は、それ自体がイオン導電体であるクラッド１３を介して、コア１２とイオン接触する。２個の電極１４、１５は、同じであり、５０重量％のＮＯＲＩＴ社製の活性炭ＢＲＸと、コア１２を構成する５０重量％の材料とを含む混合物から構成される。
【００４６】
図２に示した本発明による装置２０は、屈折率ｎ２１のガイド層２１を備えた平坦な導波路を含んでおり、このガイド層は、図１のコア１２と同じ材料から構成されるが、屈折率を高めるために硫黄を含む添加剤を添加されている。ガイド層２１は、屈折率ｎ２１よりも低い屈折率ｎ２２を有するクラッド２２により囲まれており、クラッドは、図１のコア１２と同じ材料から構成される。クラッド２２により囲まれるガイド層２１は、好適にはシリコンＳｉまたは、インジウムリンＩｎＰである基板２３に堆積される。装置２０は、さらに、導波路の両側でガイド層２１と物理的に接触して配置される第一の電極２４と第二の電極２５とを含み、すなわち、これらの電極は、このようにして、ガイド層２１とイオン接触する。２個の電極２４、２５は、同じであり、図１の電極１４、１５と同じ材料から構成される。
【００４７】
２個の電極２４、２５の間に２．２ボルトの電圧を印加し、導波路のガイド層２１の屈折率ｎ２１を変化させる。変化Δｎ２１＝５．１０−２が得られる。装置２０の容量は、０．０２ファラドである。屈折率変化Δｎ２１を得て、電極２４、２５の間で電圧を保持したい場合、観察される電流は１μＡよりずっと低い。課された電圧を除去すれば、屈折率変化は少なくとも数時間保持される。その後、ごくゆっくりと最初の状態へ復帰する。この場合、クラッド２２がまた、イオン導電体材料から構成される。拡散により、クラッド２２の屈折率ｎ２２の変化が同時に発生する。
【００４８】
図３は、屈折率ｎ３１のガイド層３１を備えた平坦な導波路を含む、本発明による別の装置３０を示しており、このガイド層は、図１の光学クラッド１３と同じ材料から構成された、屈折率ｎ３１よりも低い屈折率ｎ３２を有するクラッド３２により囲まれている。図１のコア１２と同じ材料から構成されるがＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）を含まないガイド層は、イオン導電体ではない。ガイド層は、また、シリカから構成してもよい。導波路は、図２と同じ基板３３に堆積される。装置３０は、さらに、ガイド部３１の両側に、しかしガイド部３１と物理的に接触せずにクラッド３２に配置される、第一の電極３４および第二の電極３５を含む。クラッド３２を構成する材料は、イオン導電体であるので、電極３４、３５は、クラッド３２を介してガイド層３１とイオン接触する。２個の電極３４、３５は、同じであり、図１の電極１４、１５と同じ材料から構成される。
【００４９】
上記の例と同様に、２個の電極３４、３５の間に２．２ボルトの電圧を印加して、導波路のガイド層３２の屈折率ｎ３２を変化させる。変化Δｎ３２＝５．１０−２が得られる。装置３０の容量は、０．０２ファラドである。いったん屈折率変化Δｎ３２を得てから電極３４、３５の間で電圧を保持したい場合、観察される電流は１μＡよりずっと低い。課された電圧を除去すれば、屈折率変化は少なくとも数時間保持される。その後、ごくゆっくりと最初の状態へ復帰する。この場合、ガイド層３１を構成する材料が塩（ＮａＩ）を含まないのでイオン導電体ではない。従って、ガイド層３１の屈折率ｎ３１が変化しない。構成材料がイオン導電体ではないこのようなガイド層の使用は、他の考慮をせずに、使用材料の光学特性を最適化できるという長所がある。
【００５０】
図４の装置４０では、図１のコア１２と同じ材料からなる、屈折率ｎ４１のガイド層４１を含む平坦な導波路を示した。ガイド層４１は、図１の光学クラッド１３と同じ材料から構成された、屈折率ｎ４１よりも低い屈折率ｎ４２を有するクラッド４２により囲まれている。導波路は、図２と同じ基板４３に堆積される。装置４０は、さらに、ガイド層４１の同じ側で物理的に接触して配置される第一の電極４４と第二の電極４５とを含む。かくして、これらの電極は、ガイド層４１とイオン接触する。電極４４は、５０重量％のポリチオフェンと、５０重量％の図１のコア１２の構成材料とを含む混合物から構成される。電極４５は、５０重量％のポリピロールと、５０重量％の図１のコア１２の構成材料とを含む混合物から構成される。
【００５１】
図５の装置５０では、屈折率ｎ５１のガイド層５１を含む、図４と同じ平坦な導波路を示した。このガイド層は、屈折率ｎ５１よりも低い屈折率ｎ５２を有するクラッド５２により囲まれている。導波路は、図２と同じ基板５３に堆積される。装置５０は、さらに、ガイド層５１の同じ側でクラッド５２の導電性イオン材料を介してガイド層とイオン接触しながらクラッド５２に配置される、第一の電極５４および第二の電極５５を含む。電極５４、５５は同じであり、図４と同じ材料から構成される。
【００５２】
図６に示した本発明による装置６０は、屈折率ｎ６１のガイド層６１を備えた平坦な導波路を含んでおり、このガイド層は、図１のコア１２と同じ材料から構成され、屈折率を高めるために硫黄を含む添加剤を添加されている。ガイド層６１は、屈折率ｎ３１よりも低い屈折率ｎ３３を有するクラッド６２により囲まれており、クラッドは、図１のコア１２と同じ材料から構成される。導波路は、図２と同じ基板６３に堆積される。装置６０は、さらに、ガイド層６１に対して同じ側で、それ自体がイオン導電体であるクラッド６２を介してガイド層とイオン接触してクラッド６２に配置される、第一の電極６４および第二の電極６５を含む。電極６４は、５０重量％のポリチオフェンと、５０重量％の図１のコア１２の構成材料とを含む混合物から構成される。電極６５は、５０重量％のポリピロールと、５０重量％の図１のコア１２の構成材料とを含む混合物から構成される。
【００５３】
図７では、本発明による装置７０を示した。導波路は、屈折率ｎ７２を有するガイド層７２を含み、屈折率ｎ７２をよりも低い屈折率ｎ７３を有する光学クラッド７３により囲まれている。シリカから構成されるガイド層７２は、イオン導電体ではない。光学クラッド７３は、図１の光学クラッド１３と同じ材料から構成される。装置７０は、さらに、ガイド層７１の両側で光学クラッド７３に配置される第一の電極７４および第二の電極７５を含む。かくして、電極７４、７５は、それ自体がイオン導電体であるクラッド７３とイオン接触する。電極７４、７５は同じであり、図１の電極１４、１５と同じ材料から構成される。
【００５４】
ファイバー７１のガイド層７２の一部は、アジャスタブルフィルタとして用いられる。ここに形成されるブラッグ格子７６は、波の伝播軸に沿った空間周期Λ（格子のピッチ）で平均値ｎ７２を中心とする層７２の屈折率の周期的な振幅変化Δｎ７２からなる。ブラッグ格子はまた、平均値ｎ７３を中心とするクラッド７３の屈折率変化Δｎ７３からも得られる。電極７４、７５の間にたとえば３ボルトの電圧Ｕを印加する場合、この電圧によりもたらされる導波路の平均有効屈折率ｎｅｆｆの変化は、式λｂ＝２．ｎｅｆｆ．Λを介してフィルタの中央波長λｂの変化を発生する。
【００５５】
平均有効屈折率ｎｅｆｆは、屈折率ｎ７２およびｎ７３の関数であるフィルタの特徴値を示す。このため、屈折率ｎ７２またはｎ７３、あるいはその両方を同時に変化させることによって、平均有効屈折率ｎｅｆｆの変化が得られる。この屈折率ｎｅｆｆの変化の向きは、イオン導電体を構成する塩およびポリマーの個々の屈折率に依存する。すなわち、塩の屈折率がポリマーの屈折率より大きければ塩の出力がコアの屈折率を低下させ、またその逆に行われる。
【００５６】
もちろん、ブラッグ格子を含む導波路は、光学ファイバーと共にだけではなく、他のあらゆるタイプの導波路を用いて、特に集積光学の平坦な導波路を用いて得られる。
【００５７】
本発明の場合、基板の物理的な変化をもたらす光学的、機械的、または化学的な既知の方法により、シリカからなるガイド部にブラッグ格子をおくことができる。特に照射作用により、ポリマーへのブラッグ格子の書き込みを実施可能である。そのためには、ポリマーが感光性でありさえすればよい。ホログラフィック方法の使用もまた言及されている（Ｂ．Ｌ．Ｂｏｏｔｈらによる：「Ｐｏｌｙｇｕｉｄｅ  （商標）  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｆｏｒ  Ｏｐｔｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」、ＳＰＩＥ１９９７年。）
ブラッグ格子は、特に、ＷＤＭ（波長分割多重化）用途の装置で用いられている。
【００５８】
図８では、本発明による装置８０を示した。導波路は、屈折率ｎ７２を有するガイド層８２を含み、このガイド層が、屈折率ｎ７２よりも低い屈折率ｎ７３を有する光学クラッド８３により囲まれている。ガイド層８２は、図１のコア１２と同じ材料で構成されている。光学クラッド８３は、図１の光学クラッド１３と同じ材料で構成されている。装置８０は、さらに、ガイド層８２の同じ側でガイド層８２と接触して配置される第一の電極８４および第二の電極８５を含む。かくして、これらの電極は、ガイド層８２とイオン接触する。電極８４、８５は同じであり、図１の電極１４、１５と同じ材料で構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】イオン導電体が光ファイバーである、本発明による第一の実施形態の縦断面図である。
【図２】イオン導電体が平坦な導波路である、本発明による第二の実施形態の横断面図である。
【図３】電極の配置が異なる、第二の実施形態の変形実施形態を示す図である。
【図４】イオン導電体が平坦な導波路である、本発明による第三の実施形態の横断面図である。
【図５】電極の配置が異なる、第三の実施形態の変形実施形態を示す図である。
【図６】イオン導電体が平坦な導波路である、本発明による第四の実施形態の横断面図である。
【図７】イオン導電体がブラッグ格子を含む導波路である、本発明による第五の実施形態の縦断面図である。
【図８】電極の配置が異なる第五の実施形態の変形実施形態を示す、図７と同様の図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０  装置
１１  ファイバー
１２  コア
１３、２２、３２、４２、５２、６２、７３、８３  クラッド
１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４  第一の電極
１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５  第二の電極
２１、３１、４１、５１、６１、７２、８２  ガイド層
２３、３３、４３、５３  基板
７６  ブラッグ格子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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