CN1737627A - 光开关 - Google Patents

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Abstract

光开关中设有：第一和第二偏振波分离合成组件(10、18)、第一和第二偏振面保存光纤(12、16)、第一偏振面变换部(14)、第三和第四偏振面保存光纤(22、26)及第二偏振面变换部(24)。第一偏振面保存光纤的一端与第二输入输出端(10－2)连接，第二偏振面保存光纤一端与第一输入输出端(10－1)连接，第一和第二偏振面保存光纤的另一端经由第一偏振面变换部连接。第三偏振面保存光纤一端与第二输入输出端(10－2)连接，且设有光耦合器(20)，第四偏振面保存光纤一端与第三输入输出端(18－3)连接，第三和第四偏振面保存光纤的另一端经由第二偏振面变换部连接。从而，即使信号光波长或光开关周围温度变化也不会改变其动作特性，且不受偏振波串扰影响。

Description

光开关
技术领域
本发明涉及用于长距离大容量光纤通信等的用控制光切换被控制光的光开关。
背景技术
为了有效利用有限的通信线路资源，并实现大容量光纤通信，需要增加可收发的信道数且提高通信速度的手段。
作为一个增加信道数的手段，可研究时分复用通信(TDM：TimeDivision Multiplexing)等的多路通信方法。TDM是采用将多个信道时间复用后作为时分复用信号发送，并利用接收侧由时钟信号生成的选通信号从时分复用信号分离各个信道的多重分离部件，从而个别地抽取各个信道的信息并接收的方法的通信方法。
为提高上述TDM的通信速度，多重分离装置最好全部由光学装置实现。即，最好实现不经电气装置而仅用光控制信号可执行对构成作为被控制光的光脉冲信号的光脉冲进行遮断/透过的开关动作的光开关。
光纤中显示出的光克尔效应(kerr effect)是因在光纤中传播大强度的光使光纤折射率变化的现象。光克尔效应的响应速度是数飞秒(fs)。即，如果利用光克尔效应构成光开关，就可实现可进行数百Gbit/s以上的光脉冲信号的开关的光开关。附带说明将光脉冲信号一时变换成电信号即电脉冲信号，用电子设备将该电脉冲信号开关后再回到光脉冲的传统的开关，被限制在对40Gbit/s程度的位速度的光脉冲信号进行开关。
作为利用光克尔效应的光开关，研究利用偏振面保存型的单模光纤内显示出的光克尔效应的光开关(例如，参照非专利文献1)。
在非专利文献1中公开的利用光克尔效应的光开关中，作为显示出光克尔效应的光纤利用偏振波保存单模光纤(以下也称为“偏振面保存光纤”或简单称为“光纤”)。偏振面保存光纤具有这样的结构：对于该光纤的光的传播方向(以下也称为“光纤的光轴方向”)垂直的面内设定的称为迟相轴或慢(slow)轴的光学轴的方向和与慢轴正交的近相轴或称为快(fast)轴的光学轴的方向，其对传播的光的等效折射率不同。
即，在光纤芯层附近配置折射率高于包层的应力供给部，并将对于光的电场矢量的振动方向与慢轴方向平行的光的等效折射率设计成高于对于光的电场矢量的振动方向与快轴方向平行的光的等效折射率。由于存在这种等效折射率的非对称性，输入到偏振面保存光纤的光的偏振面得以保存并传播。以下，还将线偏振光的电场矢量的振动面称为偏振面。
于是，非专利文献1中公开的光开关所利用的光纤，设有使2根偏振波保存单模光纤的光学轴正交后熔接的面，具有可令偏振面保存型的单模光纤所具有的双折射性抵消的结构。该光开关被输入具有与偏振面保存光纤的光学轴平行的偏振面的线偏振的控制光和具有从偏振面保存光纤的光学轴45°倾斜的偏振面的线偏振的信号光。
对该光开关不同步输入构成信号光的光脉冲和构成控制光的光脉冲时，信号光的光脉冲以输入该光开关时相同的线偏振光状态输出。另一方面，在控制光的光脉冲和信号光的光脉冲同步输入时，对于信号光的光脉冲的偏振分量中与控制光的光脉冲的偏振方向平行的偏振分量，由控制光的光脉冲引起光克尔效应。即，根据由光克尔效应造成的在信号光的光脉冲和控制光的光脉冲之间显示出的相位调制效应，在信号光的光脉冲中产生相移。
上述的相移φ如下式(1)所示。
φ＝2γPL    (1)
这里，P(W)是控制光的功率，L(km)是构成光纤环路的光纤的长度。γ(W-1km-1)是基于光克尔效应的非线性光学常数。γ(W-1km-1)对于普通光纤来说是1～2km-1W-1左右的值，但也开发出数十～数百km-1W-1左右值的减小有效截面积的称为高非线性光纤的特殊光纤。
当该相移量φ与π相等时，信号光的光脉冲的偏振方向相对输入该光开关时旋转90°。即，信号光的光脉冲的偏振方向相对光纤的光学轴成为-45°的方向。通过在光开关的输出侧配置检偏器，用控制光可使信号光的光脉冲通过或遮断。即，将检偏器的光学轴的方向，在信号光的光脉冲的偏振方向与输入该光开关时旋转90°时透射，而在与输入时相同的偏振方向时遮断的方向设定后配置，则仅由控制光旋转偏振面的光脉冲可透射该光开关，因而可通过控制光对信号光的光脉冲进行开关。
非专利文献1所公开的光开关中，为了稳定地进行上述的开关动作，其前提条件是在偏振面保存光纤中维持信号光及控制光的各光脉冲的偏振状态。该光开关在偏振面保存光纤的光轴方向的中间位置，设置使偏振波保存单模光纤的光学轴正交后熔接的结构(也称为“熔接部”)，由此完成实际上维持光脉冲的偏振状态的措施。
实质地维持光脉冲的偏振状态具体如下说明。首先，将从偏振面保存光纤的入射端到熔接部称为第一级偏振面保存光纤，从熔接部到偏振面保存光纤的出射端称为第二级偏振面保存光纤。输入相对第一级偏振面保存光纤的光学轴其偏振面倾斜45°的线偏振光。这时，将输入光的对第一级偏振面保存光纤的快轴与慢轴分别平行的分量定义为S分量及P分量。然后，设输入光在第一级偏振面保存光纤中其输入光的S分量和P分量之间产生的相位差为φ。
这意味着构成该光开关的偏振面保存光纤设计成输入光在第二级偏振面保存光纤中其输入光的S分量和P分量之间产生的相位差为φ。就是说，在信号光由光开关的输入端即第一级偏振面保存光纤的输入端输入，并到达检偏器为止的通路中，该通路中信号光以TM偏振光输入时和以TE偏振光输入时的光程(在几何学长度上乘以折射率的值)一致的位置，设有上述的熔接部。
即，为实现上述的动作，在保证第一级偏振面保存光纤和第二级偏振面保存光纤具有同一结构的情况下，需要设定第一级偏振面保存光纤和第二级偏振面保存光纤的长度相等。
作为偏振面保存光纤广泛利用的、熊猫(PANDA：Polarization-maintaining AND Absorption-reducing)型光纤中，传播光的电场矢量的振动方向与快轴平行时的有效折射率和与慢轴平行时的有效折射率之差异为3×10-4左右。因而，在传播的光脉冲的波长为1.5μm时的例子中，若该偏振面保存光纤中光脉冲传播5mm左右，则在电场矢量的振动方向与快轴平行的分量和电场矢量的振动方向与慢轴平行的分量之间发生2π的相位差。
即，意味着若不能将第一级偏振面保存光纤和第二级偏振面保存光纤之长度差充分小于5mm，则不能实质地维持该偏振面保存光纤中传播的光脉冲的偏振状态。
一般，在这种光开关中利用的光纤的长度是数十米至数百千米，对于这样长度的光纤，将该全长设定为毫米以下的单位是非常困难的。另外，若不将第一级偏振面保存光纤和第二级偏振面保存光纤的长度差设定为充分小，则对于该光纤的周围温度和信号光或控制光的波长变动，不能维持作为光开关的特性。
另外，市售的PANDA型光纤等的偏振面保存光纤，沿着其长度方向，快轴(或慢轴)的方向不是完全不变的。因此，即使对偏振面保存光纤的输入光是其偏振面与偏振面保存光纤的快轴(或慢轴)平行的线偏振光，从该偏振面保存光纤的输出光中，也会有与输入光的偏振方向正交的方向的偏振分量。与该输入光的偏振方向正交的偏振方向的分量被称为偏振波串扰。
市售的具有平均的偏振波保存性能的PANDA型光纤中，知道在PANDA型光纤的长度达到数十米以上的长度时该偏振波串扰，急剧增大的情况(例如，参照非专利文献2)。
如上所述，利用光克尔效应的光开关通常采用数十m以上长度的偏振面保存光纤而构成，因此它的设计中需要充分考虑偏振波串扰。在构成光开关的偏振面保存光纤中传播的光脉冲具有快轴和慢轴两个方向的偏振分量。因此若发生偏振波串扰，则信号光的光脉冲的本来的偏振方向分量和偏振波串扰干涉，信号光的光脉冲的偏振状态成为与偏振波串扰不存在时不同的状态。根据该偏振波串扰，对于信号光的光脉冲的效果随着信号光的光脉冲的波长或偏振面保存光纤的周围温度等的变化而异。即，根据存在的偏振波串扰，带来光开关的动作特性的变动，出现引起不稳定动作的问题。
非专利文献1：“Ultrafast optical multi/demultiplexer utilising opticalKerr effect in polarisation-maintaining single-mode fibres，”T.Morioka，M.Saruwatari and A Takada，Electronic Letters，vol.23，No.9pp.453-454，1987。
非专利文献2：“偏振波保持光纤”荒井、斋藤、小山、中村、横沟、相曾，古河电工时报，第109号，pp.5-10，2002。
发明内容
于是，本发明的目的在于提供一种光开关，即使作为被控制光的信号光的波长或光开关的周围温度变化，也不会改变其动作特性，且不受偏振波串扰的影响而保证稳定动作的光开关
为达成上述目的，本发明的光开关中设有：第一偏振波分波合成组件、第二偏振波分离合成组件、第一偏振面保存光纤、第二偏振面保存光纤、第一偏振面变换部、第三偏振面保存光纤、第四偏振面保存光纤及第二偏振面变换部。
第一偏振波分离合成组件中设有：输入信号光的第一输入输出端；第一输入输出端相对侧的与第一偏振面保存光纤的一端连接的第二输入输出端；以及输出开关的信号光的第三输入输出端。
第二偏振波分离合成组件中设有：与第二偏振面保存光纤的另一端连接的第一输入输出端；在第一输入输出端相对侧与第三偏振面保存光纤的一端连接的第二输入输出端；与第四偏振面保存光纤的一端连接的第三输入输出端；以及第三输入输出端相对侧的输出偏振波串扰成分的第四输入输出端。
第一偏振面保存光纤的一端与第一偏振波分离合成组件的第二输入输出端连接，第二偏振面保存光纤的另一端与第二偏振波分离合成组件的第一输入输出端连接，第一偏振面保存光纤的另一端与第二偏振面保存光纤的一端经由第一偏振面变换部连接。
另外，第三偏振面保存光纤的一端与第二偏振波分离合成组件的第二输入输出端连接，并设有光耦合器，第四偏振面保存光纤的一端与第二偏振波分离合成组件的第三输入输出端连接，第三偏振面保存光纤的另一端与第四偏振面保存光纤的另一端经由第二偏振面变换部连接。
首先，光入射构成第一偏振波分离合成组件的、具有偏振波分离合成元件的偏振面选择性的反射面(以下也称为“偏振面选择反射面”)时，将对该入射光的偏振面选择反射面的电场矢量的振动方向对应的分量定义如下。即，将电场矢量对输入到偏振波分离合成元件的偏振面选择反射面的入射光的入射面平行的方向振动的分量称为p分量，将电场矢量对入射光的入射面垂直的方向振动的分量称为s分量。
依据本发明的光开关，对该光开关的输入信号光即线偏振光的信号光，输入到第一偏振波分离合成组件的第一输入输出端，信号光的偏振面被保存后由第一偏振波分离合成组件的第二输入输出端输出。
为了这样进行动作，将输入信号光的偏振方向如下设定。即，使对该光开关的输入信号光即线偏振光的信号光，以p偏振光输入到第一偏振波分离合成组件的第一输入输出端。偏振波分离合成元件的偏振面选择反射面具有只让p分量透射并反射s分量的性质。因此，以p偏振光输入到第一偏振波分离合成组件的第一输入输出端的信号光以p偏振光的状态由第一偏振波分离合成组件的、设有第一输入输出端相对侧的第二输入输出端输出。
由第一偏振波分离合成组件的第二输入输出端输出的信号光，从第一偏振面保存光纤的一端，以使偏振面与该第一偏振面保存光纤的光学轴一致地输入并传播，到达设于该第一偏振面保存光纤的另一端的第一偏振面变换部并通过后，输入第二偏振面保存光纤的一端。
第一偏振面变换部例如使第一偏振面保存光纤的光学轴和第二偏振面保存光纤的光学轴互相成为45°角度地熔接而形成。因此，如后面的详细说明，通过第一偏振面变换部的信号光，以具有与第二偏振面保存光纤的光学轴平行的电场矢量分量垂直的电场矢量分量的偏振状态，在第二偏振面保存光纤中传播，输入到第二偏振波分离合成组件的第一输入输出端。然后，经由第二偏振波分离合成组件的第一输入输出端输入到第二偏振波分离合成组件的信号光，分离成偏振面互相正交的第一信号光和第二信号光，分别由第二偏振波分离合成组件的第二输入输出端及第三输入输出端输出。
第一信号光由第三偏振面保存光纤的一端输入并在第三偏振面保存光纤中传播，然后通过设于第三偏振面保存光纤的另一端的第二偏振面变换部，输入到第四偏振面保存光纤。第二偏振面变换部例如使第三偏振面保存光纤的光学轴和第四偏振面保存光纤的光学轴互相成为90°角度地熔接而形成。因此，在第三偏振面保存光纤中传播的第一信号光的偏振面旋转90°后输入到第四偏振面保存光纤。这样，在第四偏振面保存光纤中传播的第一信号光输入到第二偏振波分离合成组件的第三输入输出端。
另一方面，第二信号光由第二偏振波分离合成组件的第三输入输出端输出，并从第四偏振面保存光纤的一端输入而在第四偏振面保存光纤中传播，通过设于第四偏振面保存光纤的另一端的第二偏振面变换部后输入到第三偏振面保存光纤。第二偏振面变换部中，与第一信号光的情况一样，在第四偏振面保存光纤中传播的第二信号光的偏振面旋转90°后输入到第三偏振面保存光纤。这样，在第三偏振面保存光纤中传播的第二信号光输入到第二偏振波分离合成组件的第二输入输出端。
这里，输入到第二偏振波分离合成组件的第二输入输出端的第二信号光的偏振面方向与经由第二偏振波分离合成组件的第一输入输出端输入到第二偏振波分离合成组件的信号光中输出到第二偏振波分离合成组件的第二输入输出端的第一信号光的偏振面方向一致。并且，输入到第二偏振波分离合成组件的第三输入输出端的第一信号光的偏振面方向与经由第二偏振波分离合成组件的第一输入输出端输入到第二偏振波分离合成组件的信号光中输出到第二偏振波分离合成组件的第三输入输出端的第二信号光的偏振面方向一致。
因此，由第二偏振波分离合成组件合成的上述第二信号光和第一信号光在合成后，以与向第二偏振波分离合成组件18输入信号光时完全相同的偏振状态，沿着信号光输入时相反方向即从第二偏振面保存光纤到第一偏振面保存光纤的方向传播，并由第一偏振波分离合成组件的第二输入输出端输入，由该第二输入输出端相对侧的第一输入输出端输出。
即，输入到第一偏振波分离合成组件的第一输入输出端的线偏振光的信号光，如上所述，以与由第一偏振波分离合成组件的第一输入输出端输入时相同的偏振状态输出。换言之，输入到该光开关的信号光被反射，可看成由第一偏振波分离合成组件的第一输入输出端输出，以下将这样从第一偏振波分离合成组件的第一输入输出端输出的信号光也称为回路反射光。
这里，考虑第三偏振面保存光纤所具备的光耦合器输入控制光的情况。这时，在第三偏振面保存光纤中传播的第一信号光的相位速度变化。根据控制光的强度调整第三偏振面保存光纤的长度，并在第一信号光在第三偏振面保存光纤中传播完的时刻存在控制光时和不存在时的情况进行比较，可设定该相位差刚好等于π。
如果这样设定，(其详细情况将后述)则在第二偏振波分离合成组件中，第二信号光和第一信号光被合成后，从第二偏振面保存光纤向第一偏振面保存光纤通过第一偏振面变换部，然后信号光作为具有与从第一偏振面保存光纤向第二偏振面保存光纤的对该光开关的输入信号光通过第一偏振面变换部时的偏振面方向正交的偏振面的输出信号光，在第一偏振面保存光纤中传播。因此，该输出信号光由第一偏振波分离合成组件的第二输入输出端输入，并从第三输入输出端输出。以下，将由第一偏振波分离合成组件的第三输入输出端输出的信号光也称为回路透射光。
如上所述，本发明的光开关中第一信号光的通路和第二信号光的通路共用，因此，即使信号光的波长或光开关的周围温度变化，其动作特性也不会变化，可实现保证稳定动作的光开关。
该光开关中，偏振波串扰主要发生在光纤长度最长的第三偏振面保存光纤中。混入第一信号光中的偏振波串扰成分是具有与第一信号光的偏振方向正交的偏振方向的分量，(其详细情况将后述)从第二偏振波分离合成组件的第三输入输出端输入后，从第四输入输出端输出。因此，从第一偏振波分离合成组件的第三输入输出端输出的回路透射光中不含该分量。并且，混入第二信号光中的偏振波串扰成分是具有与第二信号光的偏振方向正交的偏振方向的分量，因此也同样地，从第二偏振波分离合成组件的第二输入输出端输入后，从第四输入输出端输出。因此，从第一偏振波分离合成组件的第三输入输出端输出的回路透射光中不含该分量。
这样，依据本发明的光开关，即使第三偏振面保存光纤的长度长，偏振波串扰成分也不会影响开关动作。即，实现不受偏振波串扰之影响的、保证稳定动作的光开关。
附图说明
图1是本发明实施例1的光开关的简化结构图。
图2是偏振面保存光纤的简化剖视图。
图3是说明偏振面变换部的结构的示图。
图4是说明本发明实施例1的光开关的动作的示图。
图5是实施例2的光开关的简化结构图。
图6是实施例3的光开关的简化结构图。
(符号说明)
10第一偏振波分离合成组件、12第一偏振面保存光纤、14第一偏振面变换部、16第二偏振面保存光纤、18第二偏振波分离合成组件、20光耦合器、22第三偏振面保存光纤、24、62、76第二偏振面变换部、26、54、84第四偏振面保存光纤、27输出用光纤、28带通滤光器、29透射光输出用光纤、30光循环器、32输入用光纤、36反射光输出用光纤、50、70光非线性控制部、52、72第三偏振波分离合成组件、58、74第五偏振面保存光纤、56第三偏振面变换部、60、78第六偏振面保存光纤、64、82第七偏振面保存光纤、80第四偏振波分离合成组件、140包层、142芯层、144应力供给部、170、172PANDA型光纤。
具体实施方式
以下，参照附图，就本发明的实施方式进行说明。还有，各图表示本发明之一构成例，仅仅概略示出可理解本发明的程度的各构成要素的配置关系等，本发明并不限于图示例。另外，在以下的说明中，会采用特定的设备和条件等，但这些材料和条件仅为一个优选例，因而并不限于这些情况。并且，在各图中对于同样的构成要素采用同一符号，省略其重复的说明。
实施例1
参照图1，就实施例1的光开关的结构和动作进行说明。
(结构)
该光开关中设有：第一偏振波分离合成组件10、第二偏振波分离合成组件18、第一偏振面保存光纤12、第二偏振面保存光纤16、第一偏振面变换部14、第三偏振面保存光纤22、第四偏振面保存光纤26、第二偏振面变换部24。
第一偏振波分离合成组件10中设有：与用以输入信号光的输入用光纤32-2的一端连接的第一输入输出端10-1；在第一输入输出端10-1相对侧与第一偏振面保存光纤12的一端连接的第二输入输出端10-2；以及将开关的信号光输出的第三输入输出端10-3。
第二偏振波分离合成组件18中设有：与第二偏振面保存光纤16的另一端连接的第一输入输出端18-1；在第一输入输出端18-1相对侧与第三偏振面保存光纤22的一端连接的第二输入输出端18-2；与第四偏振面保存光纤26的一端连接的第三输入输出端18-3；以及向第三输入输出端18-3相对侧输出偏振波串扰成分的第四输入输出端18-4。
第一偏振面保存光纤12的一端与第一偏振波分离合成组件10的第二输入输出端10-2连接，第二偏振面保存光纤16的另一端与第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1连接，第一偏振面保存光纤12的另一端与第二偏振面保存光纤16的一端经由第一偏振面变换部14(设定于图1中用A表示的位置)连接。
另外，第三偏振面保存光纤22的一端与第二偏振波分离合成组件18的第二输入输出端18-2连接，并设有光耦合器20，第四偏振面保存光纤26的一端与第二偏振波分离合成组件18的第三输入输出端18-3连接，第三偏振面保存光纤22的另一端与第四偏振面保存光纤26的另一端经由第二偏振面变换部24(设定于图1中用B表示的位置)连接。
作为第一至第四偏振面保存光纤利用的最好的偏振面保存光纤，典型的有图2所示的PANDA型光纤。该光纤在芯层附近形成应力供给部，通过对芯层施加强的应力来得到偏振波保持性。
图2是偏振面保存光纤即PANDA型光纤的相对光传播方向垂直切断的截面的简化结构的示图。在包围传播光的芯层142的包层140中，以挟持芯层142形成应力供给部144。例如，包层140由SiO2形成，芯层142由掺杂GeO2的SiO2形成，应力供给部144由掺杂B2O3的SiO2形成。
通过这样形成，图2中，在PANDA型光纤的相对光传播方向垂直的面内设定的慢轴的方向和与慢轴正交的快轴的方向上，对传播芯层142的光的等效折射率不同。即，由于芯层142附近有折射率高于包层140的折射率的应力供给部，相对光的电场矢量的振动方向与慢轴方向平行的光的等效折射率高于相对光的电场矢量的振动方向与快轴方向平行的光的等效折射率。由于存在这样的等效折射率的非对称性，输入到PANDA型光纤的光的偏振面被保存并传播。
即，PANDA型光纤中，若使线偏振光的偏振面与图2所示的慢轴(或快轴)一致地输入，则以偏振状态保持的形态在PANDA型光纤中传播，并在出射端也只能得到偏振面与慢轴(或快轴)一致的线偏振的光分量。
以下的说明中，为了方便，在图1所示的光开关的简化结构图中，将光传输路即在偏振面保存光纤中传播的光的偏振方向规定如下。将光的电场矢量的振动方向对图1的纸面垂直的偏振光称为TE(Transverse-Electric Modes)偏振波，并将垂直纸面的方向称为TE方向。另外，将光的电场矢量的振动方向对纸面平行的偏振光称为TM(Transverse-Magnetic Modes)偏振波，并将平行于纸面的方向称为TM方向。显然，可利用本发明的光开关的场合并不限于上述场合。
另外，在以下的说明中，光入射到第一偏振波分离合成组件10等的偏振波分离合成组件时，将与对入射光的偏振波分离合成组件的偏振面选择反射面的电场矢量的振动方向的分量定义如下。即，将电场矢量沿与入射偏振面选择反射面的入射光的入射面平行的方向振动的分量称为p分量，电场矢量沿入射光的入射面垂直的方向振动的分量称为s分量。
例如，光入射到第一偏振波分离合成组件10时，电场矢量沿与构成第一偏振波分离合成组件的偏振波分离合成元件的偏振面选择反射面10R相对的入射面平行的方向振动的分量为p分量，电场矢量沿入射光的入射面垂直的方向振动的分量为s分量。在第二偏振波分离合成组件18中也同样。另外，后述的实施例2及实施例3中，所利用的第三和第四偏振波分离合成组件中也同样。
第一偏振波分离合成组件10等的偏振波分离合成组件，例如可以从市售的偏振光棱镜中选择最好的加以利用。
并且，第三偏振面保存光纤22除了具有偏振面保存的性质以外，最好是非线性光学效应大的光纤。为了增大非线性光学效应，在光纤的芯层(与图2所示的芯层142相当)高浓度掺杂GeO2增大基于光克尔效应的非线性光学常数γ(W-1km-1)，或减小光纤的传输模截面积即模场直径(MFD：Mode Field Diameter)，提高光纤内的光能密度。
例如，MFD为8μm的普通光纤的γ＝2km-1W-1左右，MFD为3.6μm的γ＝20km-1W-1那样大一位的光纤也有市售。另外，称为多孔光纤(Holey fiber)的在包层形成洞穴的光纤，或称为光子带隙光纤的光非线性高的光纤也正在开发。可预想到将来，对偏振面保存光纤也进行上述的措施，可开发具备偏振面保存的性质的同时具有高的光非线性的光纤。
在以下的说明中，就在输入用光纤32-2中传播并输入到第一偏振波分离合成组件10的输入信号光的电场矢量的振动面的方向(偏振面方向)，对纸面平行的面倾斜45°的情况进行说明。而且，设定入射到构成第一偏振波分离合成组件10的偏振波分离合成元件的偏振面选择反射面10R的入射光的入射面，与入射信号光32-2的电场矢量的振动面方向平行。
即，图1中，在对第一偏振波分离合成组件10的输入用光纤32-2中传播的输入信号光的电场矢量振动面的方向相对平行于纸面的面倾斜45°。而且，入射到第一偏振波分离合成组件10的偏振面选择反射面10R的入射光的入射面，设定为与输入信号光的电场矢量振动面的方向平行。
第一偏振面保存光纤12的一端与第一偏振波分离合成组件10的第二输入输出端10-2连接，连接成使第一偏振面保存光纤12的光学轴(这里为慢轴)方向与在输入用光纤32-2中传播的输入信号光的电场矢量振动面的方向平行。因而，由第一偏振波分离合成组件10的第二输入输出端10-2输出并在第一偏振面保存光纤12中传播的信号光的偏振方向，与第一偏振面保存光纤12的慢轴方向平行。以下的说明中，若无特别声明，则偏振面保存光纤的光学轴指的是慢轴。
这里，为了方便以下的说明，使第一偏振面保存光纤12的慢轴方向对平行于纸面的面倾斜45°，并将第二偏振面保存光纤14的慢轴方向设定成与纸面平行。这样可设定第一偏振面保存光纤12的慢轴与第二偏振面保存光纤14的慢轴互相倾斜45°，如后所述，这是由于第一偏振面保存光纤12的另一端与第二偏振面保存光纤16的一端经由第一偏振面变换部14连接。
显然，可以使输入信号光的偏振面方向与上述不同，且设定成快轴的方向而构成光开关，但这时的说明也基本上相同，因此省略其说明。
第一偏振波分离合成组件10中，从第一输入输出端10-1输入的p偏振分量输出到第三输入输出端10-2，从第二输入输出端10-2输入的s偏振分量输出到第三输入输出端10-3。并且，从第二输入输出端10-2输入的p偏振分量输出到第一输入输出端10-1。
另外，从第一偏振波分离合成组件10的第二输入输出端10-2到第一偏振面变换部14的通路长度即第一偏振面保存光纤12的长度设为l1(也称为通路L1)；从第一偏振面变换部14到第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1的通路长度即第二偏振面保存光纤16的长度设为l2(也称为通路L2)；从第二偏振波分离合成组件18的第二输入输出端18-2到第二偏振面变换部24的通路即第三偏振面保存光纤22的长度设为l3(也称为通路L3)；从第二偏振面变换部24到第二偏振波分离合成组件18的第三输入输出端18-3的通路即第四偏振面保存光纤26的长度设为l4(也称为通路L4)。
第一偏振面变换部14和第二偏振面变换部24可用法拉第旋转器构成，另外，还可以用参照图3说明的结构实现。图3是说明偏振面变换部的结构的示图，光纤170和光纤172是PANDA型光纤。图3中，截面174和176表示相对光传播方向垂直切断的PANDA型光纤170和176的截面的简化结构。该截面构造与前面参照图2说明的PANDA型光纤相同。
PANDA型光纤170和172的各切断面，如图3的上部所示，以使它们的慢轴正交的关系进行配置。第一偏振面变换部14及第二偏振面变换部24通过将PANDA型光纤的一端沿光传播方向垂直切断后，使各慢轴(快轴)正交地对置并对齐纤芯贴紧后熔接来形成。
(动作)
参照图1，说明实施例1的光开关的动作原理。依据本发明的光开关，对该光开关的输入信号光即线偏振光的信号光，输入到第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1，并保存信号光的偏振面而由第一偏振波分离合成组件10的第二输入输出端10-2输出。
这时，在与第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1连接的输入用光纤32-2中传播的输入信号光的电场矢量的振动面方向相对平行于纸面的面倾斜45°。而且，要注意设定入射到第一偏振波分离合成组件10的偏振面选择反射面10R的入射光的入射面，与输入信号光的电场矢量的振动面方向平行。即，设定由第一偏振波分离合成组件10的第二输入输出端10-2输出的信号光的偏振面方向，与第一偏振面保存光纤12的光学轴方向一致。
为了这样动作，使该光开关的输入信号光即线偏振光的信号光以p偏振光输入到第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1。一般，偏振波分离合成元件的偏振面选择反射面具有只令p分量透射而只反射s分量的性质。因此，以p偏振光输入第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1的信号光以p偏振光的状态由在第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1相对侧设置的第二输入输出端10-2输出。
由第一偏振波分离合成组件10的第二输入输出端10-2输出的信号光，由第一偏振面保存光纤12一端以使偏振面与该第一偏振面保存光纤12的光学轴一致地输入并传播，到达设于该第一偏振面保存光纤12另一端的第一偏振面变换部14并通过，输入第二偏振面保存光纤16的一端。
第一偏振面变换部14如上所述，通过使第一偏振面保存光纤12的光学轴与第二偏振面保存光纤16的光学轴成为45°角度地熔接来形成。因此，通过第一偏振面变换部14的信号光以具有对第二偏振面保存光纤16的光学轴平行的电场矢量分量(TM分量)和垂直的电场矢量分量(TE分量)的偏振状态，在第二偏振面保存光纤16中传播，并输入第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1。
而且，经由第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1输入到第二偏振波分离合成组件18的信号光，被分离成偏振面互相正交的第一信号光和第二信号光，分别由第二偏振波分离合成组件18的第二输入输出端18-2及第三输入输出端18-3输出。
参照图4(A)至(C)，就连接第一偏振面保存光纤12的另一端与第二偏振面保存光纤16的一端的第一偏振面变换部14的功能进行说明。图4(A)至(C)中，相对于纸面，左侧对应于由第一偏振面保存光纤12构成的通路L1，右侧对应于由第二偏振面保存光纤16构成的通路L2，左右两侧挟持设有第一偏振面变换部14的点A。
图4(A)至(C)的左侧及右侧画出的圆形图，分别是第一偏振面变换部14和沿第二偏振面保存光纤16光轴垂直的平面切断的简化的剖视图。各剖视图中，中心部的黑圆表示纤芯，加阴影而并列的2个圆形部表示应力供给部。另外，各剖视图中黑的粗线箭头及空白箭头分别表示在第一偏振面保存光纤12及第二偏振面保存光纤16中传播的信号光的偏振分量振动方向和其强度的矢量表示。
这样，第一偏振面保存光纤12的光学轴配置成与纸面成45°角度，并设定为与对第一偏振波分离合成组件10的偏振面选择反射面10R的信号光的入射面平行。因而，表示通过第一偏振面保存光纤12(通路L1)向第一偏振面变换部14传播的信号光的偏振面的矢量表示，如图所示，朝着与光学轴平行的方向。点A所示的位置上设置的第一偏振面变换部14中，如已说明的那样，熔接成与第二偏振面保存光纤16的光学轴成45°角度，因此，通过第一偏振面变换部14的信号光的偏振面，如图4(A)的右侧图面所示，具有与慢轴和快轴的各方向对应的偏振分量，在第二偏振面保存光纤16中传播。
该图1中，第二偏振面保存光纤16的慢轴设定成与纸面平行的方向。另外，第二偏振面保存光纤16的快轴设定成与纸面垂直的方向。因而，与第二偏振面保存光纤16中传播的信号光的慢轴平行的电场矢量分量是TM偏振波，而与信号光的快轴平行的电场矢量分量是TE偏振波。
第一信号光由第二偏振波分离合成组件18的第二输入输出端18-2输出，在由第三偏振面保存光纤22(通路L3)和第四偏振面保存光纤26(通路L4)构成的光纤回路中以逆时针(也称为CW方向)传播。即，由第三偏振面保存光纤22的一端输入并在第三偏振面保存光纤22中传播，通过在第三偏振面保存光纤22的另一端设置的第二偏振面变换部24后输入到第四偏振面保存光纤26。
第二偏振面变换部24例如使第三偏振面保存光纤22的光学轴和第四偏振面保存光纤26的光学轴旋转90°而熔接来形成。因此，在第三偏振面保存光纤22中传播的第一信号光的偏振面旋转90°并输入到第四偏振面保存光纤26。在第四偏振面保存光纤26中传播的第一信号光输入到第二偏振波分离合成组件18的第三输入输出端18-3。
另一方面，第二信号光由第二偏振波分离合成组件18的第三输入输出端18-3输出，在由第四偏振面保存光纤26(通路L4)和第三偏振面保存光纤22(通路L3)构成的光纤回路中逆时针(也称为CCW方向)传播。即，由第四偏振面保存光纤26的一端输入并在第四偏振面保存光纤26中传播，在通过设于第四偏振面保存光纤26的另一端的第二偏振面变换部24后输入到第三偏振面保存光纤22。第二偏振面变换部24中，与第一信号光的场合一样，在第四偏振面保存光纤26中传播的第二信号光的偏振面旋转90°后输入到第三偏振面保存光纤22。在第三偏振面保存光纤22中传播的第二信号光输入到第二偏振波分离合成组件18的第二输入输出端18-2。
这里，输入第二偏振波分离合成组件18的第二输入输出端18-2的第二信号光的偏振面方向与经由第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1输入到第二偏振波分离合成组件18的信号光中输出到第二偏振波分离合成组件18的第二输入输出端18-2的第一信号光的偏振面方向一致。并且，输入第二偏振波分离合成组件18的第三输入输出端18-3的第一信号光的偏振面方向与经由第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1输入到第二偏振波分离合成组件18的信号光中输出到第二偏振波分离合成组件18的第三输入输出端18-3的第二信号光的偏振面方向一致。
于是，在第二偏振波分离合成组件18中合成的上述第二信号光和第一信号光合成后，以与向第二偏振波分离合成组件18输入信号光时完全相同的偏振状态，沿着信号光输入时相反方向即从第二偏振面保存光纤16到第一偏振面保存光纤12的方向传播，由第一偏振波分离合成组件10的第二输入输出端10-2输入，然后由该第二输入输出端10-2相对侧的第一输入输出端10-1输出。
即，输入到第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1的线偏振光(偏振面方向与纸面成45°角度)的信号光，如上所述，由第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1以与输入时相同的偏振状态输出。换言之，可看成输入到该光开关的信号光被反射，由第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1输出，因此，以下将这样从第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1输出的信号光也称为回路反射光。
接着，考虑由第三偏振面保存光纤22具备的光耦合器20输入控制光的情况。这时，在第三偏振面保存光纤22中传播的第一信号光的相位速度变化。根据控制光的强度调整第三偏振面保存光纤22(通路L3)的长度(＝l3)，将第一信号光在第三偏振面保存光纤22中传播时控制光存在时和不存在时的情况进行比较，能够设定上述式(1)提供的该相位差φ刚好等于π。
非线性光学常数γ(W-1km-1)及控制光的功率P(W)由利用该光开关的光通信系统的基本结构确定，因此，通过调整构成光纤回路的光纤长度即第三偏振面保存光纤22(通路L3)的长度(＝l3)L(km)，由式(1)可知，能够设定式(1)提供的该相位差φ刚好等于π。
第二偏振波分离合成组件18中，第二信号光和第一信号光合成后，由第二偏振面保存光纤16向第一偏振面保存光纤12的方向传播。然后，通过第一偏振面变换部14后，变成具有与输入信号光的偏振面方向正交的偏振面的输出信号光，在第一偏振面保存光纤12中传播。这里，输入信号光指的是从第一偏振面保存光纤12通过第一偏振面变换部14，然后向第二偏振面保存光纤16传播的信号光。另外，输出信号光指的是从第二偏振面保存光纤16通过第一偏振面变换部14，然后向第一偏振面保存光纤12传播的信号光。
因此，该输出信号光由第一偏振波分离合成组件10的第二输入输出端10-2输入，并从第三输入输出端10-3输出。以下将这样从第一偏振波分离合成组件10的第三输入输出端10-3输出的信号光也称为回路透射光。
这里，设第一至第四偏振面保存光纤即PANDA型光纤的慢轴的有效折射率为ns，快轴的有效折射率为nf，并使慢轴方向与TM偏振波的偏振面一致，快轴方向与TE偏振波的偏振面一致，然后进行说明。
首先，考虑以点A上设置的第一偏振面变换部14为出发点，在第二偏振面保存光纤16中以TM偏振分量传播，输入第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1的信号光分量的传播通路。该信号光分量作为第一信号光，在第二偏振面保存光纤16中以TM偏振分量传播，并以p偏振光输入到第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1，并由第二输入输出端18-2输出，在第三偏振面保存光纤22中以TM偏振分量传播。然后，通过第二偏振面变换部24，从而以TE分量在第四偏振面保存光纤26中传播，并以s偏振光输入第二偏振波分离合成组件18的第三输入输出端18-3，由第一输入输出端18-1输出，在第二偏振面保存光纤16中以TE偏振分量传播，再回到点A上设置的第一偏振面变换部14。
在第二偏振面保存光纤16中以TM偏振分量传播，并输入第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1的信号光分量的传播通路的光程，如下式(2)所示，是按该信号光分量传播的通路顺序光路之和。
nsl2+nsl3+nfl4+nfl2        (2)
这里，l2、l3、l4分别是通路L2、L3、L4之长度。
即，由第二偏振面保存光纤16形成的通路L2以TM偏振波传播，因而光程为nsl2，由第三偏振面保存光纤22形成的通路L3也以TM偏振波传播因而光程是nsl3。另外，通过第二偏振面变换部24而以TE分量传播由第四偏振面保存光纤26形成的通路L4，因此光程为nfl4。另外，在由第二偏振面保存光纤16形成的通路L2中以TE偏振分量传播，因此光程是nfl2。即，总光程如上式(2)所示。
另一方面，在第二偏振面保存光纤16中以TE偏振分量传播，并输入第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1的信号光分量的传播通路的光程，如下式(3)所示，是该信号光分量传播的通路顺序的光程之和。
nfl2+nfl4+nsl3+nsl2          (3)
这里，l2、l3、l4分别是通路L2、L3、L4之长度。
即，在由第二偏振面保存光纤16形成的通路L2中以TE偏振波传播，因而光程为nfl2，在由第四偏振面保存光纤26形成的通路L4中也以TE偏振波传播，因而光程为nfl4。另外，通过第二偏振面变换部24而以TM偏振波在由第三偏振面保存光纤22形成的通路L3中传播，因此光程为nsl3。另外，在由第二偏振面保存光纤16形成的通路L2中以TM偏振波传播，因而光程为nsl2。即，总光程如上式(3)所示。
还有，控制光沿着与第一信号光相同的通路即CW方向传播。
将上式(2)和(3)进行比较，可知式(2)的第一项、第二项、第三项、第四项分别与式(3)的第四项、第三项、第二项、第一项相等。即，可知第一信号光和第二信号光传播的光程相同。
如上所述，本发明的光开关中，第一信号光和第二信号光的通路共用，因此，即使信号光的波长或光开关的周围温度变化，其动作特性也不会变化，能够实现保证稳定动作的光开关。
以点A上设置的第一偏振面变换部14为出发点，在第二偏振面保存光纤16中传播并输入到第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1的TM偏振分量及TE偏振分量的两个信号光分量，在控制光输入时，第二偏振波分离合成组件18中以同相位合成。结果，由输入用光纤32-2输入到光开关的信号光，作为回路反射光由输入时相同的输入用光纤32-2输出。
另一方面，控制光由光耦合器20输入时在第三偏振面保存光纤22内显示出光克尔效应且折射率变化。因此，沿CW方向传播的第一信号光和沿CCW方向传播的第二信号光分别在由通路L3至L4构成的光纤回路内传播，再次在第二偏振波分离合成组件18中两者耦合时其相位会偏移。如上所述，可调整第三偏振面保存光纤22的长度，使该移相量φ等于π。
参照图1，就本发明的光开关的动作，以对时分复用光脉冲信号进行开关的场合为例进行具体说明。图1中，以横轴为时间轴表示作为由光脉冲信号构成的信号光、控制光及光脉冲信号被开关的结果，即透射光及反射光的简化时间波形。设想使光脉冲的存在与不存在对应到“0”或“1”的2值数字信号。这里考虑将正规的并列波长λs的光脉冲的信号光，用由[1011]表现的波长λp的光脉冲串组成的控制光进行控制(开关)的情况。
信号光输入到输入用光纤32-1，经由光循环器30在输入用光纤32-2中传播，然后输入到第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1。信号光如上所述，透射第一偏振波分离合成组件10后在第一偏振面保存光纤12中传播，其分量之一部分到达第三偏振面保存光纤22所具备的光耦合器20。
假设信号光的最初光脉冲即第一光脉冲(图1中在时间轴上最右位置的光脉冲)通过光耦合器20时，刚好控制光的最初光脉冲即第一光脉冲(图1中在时间轴上最右位置的光脉冲)由光耦合器20输入。当然，可以设控制光也以TM偏振波经由光耦合器20输入第一光纤。
第一信号光的光脉冲(波长λs)和控制光的光脉冲(波长λp)并行且在第三偏振面保存光纤22及第四偏振面保存光纤26中传播。因此，对第一信号光的光脉冲的第三偏振面保存光纤22及第四偏振面保存光纤26的有效折射率根据由控制光的光脉冲显示出的光克尔效应而变化。就是说，第一信号光的光脉冲和控制光的光脉冲在第三偏振面保存光纤22及第四偏振面保存光纤26中并行，从而因控制光的光脉冲的存在导致第一信号光的光脉冲在有效折射率经常变化的光路中传播。而第二信号光的光脉冲(波长λs)不受控制光的光脉冲的影响，沿第一信号光的光脉冲相反方向在第三偏振面保存光纤22中传播。
结果，上式(2)表现的有效折射率ns及nf的值会与上式(3)表现的有效折射率ns及nf的值不同。即，上式(2)表现的有效折射率的值为ns’及nf’。
于是，若将通路L3(第三偏振面保存光纤)及通路L4(第四偏振面保存光纤)的长度调整为：(nsl2+ns’l3+nf’l4+nfl2)-(nfl2+nfl4+nsl3+nsl2)＝λs/2，则可将第一信号光的光脉冲和第二信号光的光脉冲在第二偏振波分离合成组件18中合成时的相位差设成π。
严格地说，控制光和信号光的波长分别为λp和λs，因此波长不同。因此，需要使在第三偏振面保存光纤22及第四偏振面保存光纤26中生成的群速度色散造成的控制光和信号光之间的群延迟时间差短于信号光的光脉冲在时间轴上的出现的间隔，即信号光的1位(1光脉冲)所占的时间间隔。但该条件可以使控制光的波长λp和信号光的波长λs之间几乎无差异，可容易满足。控制光的波长λp和信号光的波长λs之差异，为了只让如后述那样开关的信号光从光开关输出，只要可根据光开关的输出侧设定的带通滤光器28遮断控制光，并使信号光透射的程度分离即可。
接着，第一信号光的第一光脉冲的下一个第二光脉冲通过光耦合器20时，刚好存在控制光的下一个光脉冲即第二光脉冲，但在第一信号光的第二光脉冲的下一个第三光脉冲通过光耦合器20时，不存在控制光的第二光脉冲的下一个光脉冲即第三光脉冲。这时，第一信号光的第三光脉冲处于控制光的光脉冲不存在的状态，即，第一信号光的光脉冲不与控制光的光脉冲并行，而在由通路L3和L4构成的光路中传播。
因此，在第二偏振波分离合成组件18中第一信号光的光脉冲和第二信号光的光脉冲以同相位合成。因而信号光的光脉冲，如后所述，作为回路反射光输出到第一偏振波分离合成组件10的第一端口10-1，在输入用光纤32-2中传播后经由光循环器30，向与传播信号光的传输路径不同的反射光输出用光纤36输出。
结果，构成由带通滤光器28输出到透射光输出用光纤29的透射光的光脉冲串，如图1所示，成为反映构成控制光的光脉冲串。另外，反射光在控制光的光脉冲不存在的时间带中，仅在信号光的光脉冲存在时，作为回路反射光经由光循环器30在反射光输出用光纤36中传播并输出到外部，因此成为图1所示的脉冲串。
另外，由第一偏振波分离合成组件10的第三输入输出端10-3也输出波长λp的控制光，因此，为了只将开关的波长λs的信号光取到外部，需要在第一偏振波分离合成组件10的第三输入输出端10-3上连接输出用光纤27的一端，并在输出用光纤27的另一端上连接其透射波长中心设定为λs且可遮断波长λp的特性的带通滤光器28。
作为回路反射光输出到第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1的第一信号光的光脉冲，在未配置光循环器30时，在传送来的传输路中反方向传输，反向传输到发送侧。一般，对时分复用光通信而言，发送信号的一部分从接收侧向发送侧返送是不希望的，因此最好利用光循环器30，使作为回路反射光输出到第一偏振波分离合成组件10的第一输入输出端10-1的信号光的光脉冲，沿着与信号光传播时的传输路径不同的传输路径输出。
这里，参照图4(A)至(C)，说明第二偏振波分离合成组件18中第二信号光和第一信号光合成后，由第二偏振面保存光纤16向第一偏振面保存光纤12的方向传播，若通过第一偏振面变换部14，则作为具有与输入信号光的偏振面方向正交的偏振面的输出信号光，在第一偏振面保存光纤12中传播的理由。
首先，讨论与信号光的光脉冲通过光耦合器20的时刻同步，控制光的光脉冲通过光耦合器20且未输入第三偏振面保存光纤22的场合。这时，在第三偏振面保存光纤22中传播的信号光不受基于光克尔效应的相位相互调制。
因而，第一信号光和第二信号光在第二偏振波分离合成组件18中合成，由第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1输出，在第二偏振面保存光纤16中向第一偏振面变换部14的信号光的TM和TE分量如图4(B)所示。就是说，图4(A)所示的通过第一偏振面变换部14然后在第二偏振面保存光纤16中传播，输入到第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1时的信号光的TM和TE分量相同。
另一方面，讨论与信号光的光脉冲通过光耦合器20的时刻同步，控制光的光脉冲也通过光耦合器20并输入第三偏振面保存光纤22的场合。这时，在第三偏振面保存光纤22中传播的信号光受基于光克尔效应的相位相互调制，第一信号光的光脉冲与第二信号光的光脉冲在第二偏振波分离合成组件18中合成时的相位差成为π。
这种情况下，第一信号光的光脉冲相位与第二信号光的光脉冲相位相比，相位延迟π，到达第二偏振波分离合成组件18的偏振面选择反射面18R。由第三偏振面保存光纤22(通路L3)传播到第四偏振面保存光纤26(通路L4)中且输入第二偏振波分离合成组件18的第三输入输出端18-3的第一信号光的偏振面对偏振面选择反射面18R而言成为s偏振分量，因此在偏振面选择反射面18R反射，并以TE偏振分量在第二偏振面保存光纤16中(通路L2)传播，然后到达第一偏振面变换部14。因而，第二偏振面保存光纤16(通路L2)的第一偏振面变换部14中的信号光的TE偏振分量如图4(C)所示。受基于控制光的光脉冲造成的光克尔效应的相位相互调制，第一信号光的光脉冲相位与第二信号光的光脉冲相比，相位延迟π，到达第二偏振波分离合成组件18的偏振面选择反射面18R，该延迟反映在第二偏振面保存光纤16的第一偏振面变换部14中，本例中，TE偏振分量相对图4(A)及(B)所示的TE偏振分量成为180°(用相位表现时为π)相反方向。
图4(C)所示的偏振状态的信号光由第二偏振面保存光纤16(通路L2)通过第一偏振面变换部14并在第一偏振面保存光纤12(通路L1)中传播。即，在第一偏振面保存光纤12(通路L1)中传播的信号光的偏振方向通过对第二偏振面保存光纤16(通路L2)中的TM分量和TE分量进行矢量的相加来确定，如图4(C)的左方所示，具有与输入信号光的偏振方向(图4(A)及(B)所示的偏振方向)正交的偏振面。
与输入信号光的偏振方向对第一偏振波分离合成组件10的偏振波选择反射面10R以p偏振分量输入的情况相比，因上述的原因，输出信号光以其偏振面的方向对第一偏振波分离合成组件10的偏振波选择反射面10R成为s偏振分量，由第一偏振波分离合成组件10的第三输入输出端10-3输出。
因而，该场合，在第一偏振波分离合成组件10的偏振波选择反射面10R反射并由第一偏振波分离合成组件10的第三输入输出端10-3输出，经由输出用光纤27用带通滤光器28只选择信号光，作为透射光由透射光输出用光纤29输出到外部。
接着讨论偏振波串扰。该光开关中偏振波串扰主要发生在光纤长度最长的第三偏振面保存光纤22中。混入第一信号光的偏振波串扰成分是具有与第一信号光的偏振方向正交的偏振方向的分量，因此，由第二偏振波分离合成组件18的第三输入输出端18-3输入后，由第四输入输出端18-4输出。即，混入第一信号光的偏振波串扰成分对第二偏振波分离合成组件18的偏振面选择反射面18R而言是p偏振分量。相反，第一信号光的偏振方向相对偏振面选择反射面18R而言是s偏振分量。
即，不包含偏振波串扰成分的第一信号光由第三输入输出端18-3输入后，输出给第一输入输出端18-1。因此，混入第一信号光的偏振波串扰成分不能到达设置在点A上的第一偏振面变换部14，不会与信号光发生干涉。即，由第一偏振波分离合成组件10的第三输入输出端10-3输出回路透射光时，信号光分量的一部分不会作为噪声分量由第一输入输出端10-1输出。
另外，混入第二信号光的偏振波串扰成分是具有与第二信号光的偏振方向(对偏振面选择反射面18R为p偏振分量)正交的偏振方向(对偏振面选择反射面18R为s偏振分量)的分量，它也同样地从第二偏振波分离合成组件18的第二输入输出端18-2输入后，由第四输入输出端18-4输出。
即，不含偏振波串扰成分的第二信号光由第二输入输出端18-2输入后，输出到第一输入输出端18-1。因此，混入第二信号光的偏振波串扰成分不能到达设置在点A上的第一偏振面变换部14，不会与信号光干涉。即，由第一偏振波分离合成组件10的第三输入输出端10-3输出回路透射光时，信号光分量的一部分不会作为噪声分量由第一输入输出端10-1输出。
这样，依据本发明的光开关，即使第三偏振面保存光纤的长度较长，偏振波串扰成分不会影响开关动作。即，不受偏振波串扰之影响，实现保证稳定动作的光开关。
通过在上述的本发明的光开关中增加以下说明的光非线性控制部，并在确定用于光纤回路的光纤的种类及控制光的强度作为设计参数的条件下，可实质地缩短显示出光克尔效应的光纤的长度，可提供小型光开关。一般在时分复用光通信中采用光开关时，往往用光传输波的波长和其强度等的众多条件，预先确定可利用的光纤的材料或控制光的强度作为设计前提条件。
实施例2
参照图5，就实施例2的光开关的结构与动作进行说明。
(结构)
该光开关设有：第一偏振波分离合成组件10、第二偏振波分离合成组件18、第一偏振面保存光纤12、第二偏振面保存光纤16、第一偏振面变换部14、第三偏振面保存光纤22、第六偏振面保存光纤60、第七偏振面保存光纤64、第二偏振面变换部62和光非线性控制部50。另外，最好设有带通滤光器28和光循环器30。
第一偏振波分离合成组件10中设有输入信号光的第一输入输出端10-1、与第一偏振面保存光纤12的一端连接的第一输入输出端10-1相对侧的第二输入输出端10-2和输出被开关的信号光的第三输入输出端10-3。
第二偏振波分离合成组件18中设有：与第二偏振面保存光纤16的另一端连接的第一输入输出端18-1、在第一输入输出端18-1相对侧与第三偏振面保存光纤22的一端连接的第二输入输出端18-2、与第七偏振面保存光纤64的一端连接的第三输入输出端18-3和在第三输入输出端18-3相对侧输出偏振波串扰成分的第四输入输出端18-4。
第一偏振面保存光纤12的一端与第一偏振波分离合成组件10的第二输入输出端10-2连接，第二偏振面保存光纤16的另一端与第二偏振波分离合成组件18的第一输入输出端18-1连接，第一偏振面保存光纤12的另一端与第二偏振面保存光纤16的一端经由第一偏振面变换部14连接。
另外，第三偏振面保存光纤22的一端与第二偏振波分离合成组件18的第二输入输出端18-2连接，且具备光耦合器20，第七偏振面保存光纤64的一端与第二偏振波分离合成组件18的第三输入输出端18-3连接，第七偏振面保存光纤64的另一端与第六偏振面保存光纤60的一端经由第二偏振面变换部62连接。
光非线性控制部50的结构中设有：第三偏振波分离合成组件52、第四偏振面保存光纤54、第五偏振面保存光纤58和第三偏振面变换部56。第三偏振波分离合成组件52的第一输入输出端52-1与第三偏振面保存光纤22的另一端连接。第一输入输出端52-1相对侧的第二输入输出端52-2与第四偏振面保存光纤54的一端连接。第三输入输出端52-3与第五偏振面保存光纤58的另一端连接。第三输入输出端52-3相对侧的第四输入输出端52-4与第六偏振面保存光纤60的另一端连接。
另外，第四偏振面保存光纤54的另一端与第五偏振面保存光纤58的一端经由在图5所示的点C位置上设定的第三偏振面变换部56连接。第三偏振面变换部56例如通过将第四偏振面保存光纤54的光学轴和第五偏振面保存光纤58的光学轴互相旋转90°后熔接来形成。
图5所示的实施例2的光开关除了设有光非线性控制部50以外，具有与图1所示的实施例1的光开关相同的结构，该相同结构部分的功能均共同。因此，以下将省略对基于该共同部分的结构及其功能的动作说明，并对基于光非线性控制部50的结构及其功能显示出的效果进行说明。
从第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2到第三偏振面变换部56的通路长度，即第四偏振面保存光纤54的长度为l4(也称为通路L4)，从第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3到第三偏振面变换部56的通路长度，即第五偏振面保存光纤58的长度为l5(也称为通路L5)。
(动作)
依据实施例2的光开关，沿CW方向在第三偏振面保存光纤22中传播的第一信号光，输入光非线性控制部50的第三偏振波分离合成组件52的第一输入输出端52-1，沿CCW方向在第六偏振面保存光纤60中传播的第二信号光输入光非线性控制部50的第三偏振波分离合成组件52的第四输入输出端52-4。
第一信号光由第三偏振波分离合成组件52的第一输入输出端52-1输入后由第一输入输出端52-1相对侧的第二输入输出端52-2输出，然后输入第四偏振面保存光纤54并在第四偏振面保存光纤54传播，并在第三偏振面变换部56中偏振面旋转90°，在第五偏振面保存光纤58中传播后输入第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3。然后，由第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2输出，再次在第四偏振面保存光纤54中传播，并在第三偏振面变换部56中偏振面再旋转90°，在第五偏振面保存光纤58中传播后输入第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3。然后，由第三输入输出端52-3相对侧的第四输入输出端52-4输出，在第六偏振面保存光纤60中传播。
另一方面，第二信号光输入第三偏振波分离合成组件52的第四输入输出端52-4后由第四输入输出端52-4相对侧的第三输入输出端52-3输出，输入第五偏振面保存光纤58后在第五偏振面保存光纤58中传播，在第三偏振面变换部56中偏振面旋转90°，然后在第四偏振面保存光纤54中传播，输入到第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2。然后，由第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3输出后再次在第五偏振面保存光纤58中传播，在第三偏振面变换部56中偏振面再旋转90°后在第四偏振面保存光纤54中传播，由第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2输入后由第二输入输出端52-2相对侧的第一输入输出端52-1输出，输入到第三偏振面保存光纤22后在第三偏振面保存光纤22中传播。
在光非线性控制部50中，通过第四偏振面保存光纤54和第五偏振面保存光纤58，也导致对控制光与信号光的相位变化的影响。即，信号光的相位变化随着第四偏振面保存光纤54和第五偏振面保存光纤58的长度越长就越显著。
如上所述，第一和第二信号光在第四偏振面保存光纤54和第五偏振面保存光纤58中分别传播二次。实现这种二次传播的原因在于第三偏振面变换部56中偏振面旋转90°以及第三偏振波分离合成组件52的偏振面选择反射面具有偏振面选择性。该理由如下。
首先，考虑第一信号光。由第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2输出的第一信号光，以TM偏振波在通路L4中传播并通过第三偏振面变换部56，从而变换成TE偏振波，然后在通路L5中传播，输入第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3。
以TM偏振波输入第三偏振波分离合成组件52时，直接进入第三偏振波分离合成组件52内部并输出到输入侧相对侧的输入输出端。另一方面，以TE偏振波输入第三偏振波分离合成组件52时，在第三偏振波分离合成组件52内部存在的具有偏振面选择性的反射面52R反射，由反射光方向侧的侧面的输入输出端输出。
因而，以TE偏振波输入第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3的第一信号光由第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2输出，以TE偏振波在通路L4中传播，通过第三偏振面变换部56变换成TM偏振波，在通路L5中传播再次输入第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3。这次，以TM偏振波输入第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3，因此由第三输入输出端52-3相对侧的第四输入输出端52-4输出，以TM偏振波输入第六偏振面保存光纤60。
另一方面，第二信号光的通路如下。由第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3输出的第二信号光以TM偏振波在通路L5中传播并通过第三偏振面变换部56，从而变换成TE偏振波，在通路L4中传播的并以TE偏振波输入第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2。
以TE偏振波输入第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2的第二信号光由第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3输出，以TE偏振波在通路L5中传播，通过第三偏振面变换部56，变换成TM偏振波，在通路L4中传播后再次输入第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2。这次，以TM偏振波输入第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2，因此由第二输入输出端52-2相对侧的第一输入输出端52-1以TM偏振波输出，输入第三偏振面保存光纤22。
即，第一信号光和第二信号光均以TM偏振波由第三偏振波分离合成组件52分别向第六偏振面保存光纤60及第三偏振面保存光纤22输出。即，通过设置光非线性控制部50，第一和第二信号光传播通路的长度等于在第四和第五偏振面保存光纤54和58中传播的传播长度，但输入输出光非线性控制部50的第一和第二光信号的偏振面为保持TM偏振波的状态不变。换言之，可认为相当于将图1所示的实施例1的光开关的通路L3置换成光非线性控制部50。
设第四和第五偏振面保存光纤54和58的慢轴有效折射率为ns，快轴有效折射率为nf，当慢轴方向与TM偏振波的偏振面一致时，第一信号光由第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2以TM偏振波输出，并以TM偏振波输入到第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3的光程，如下式(4)所示，是按该第一信号光传播的通路顺序的光程之和。
nsl4+nfl5+nfl4+nsl5          (4)
这里，l4l5分别是通路L4、L5之长度。
即，第一信号光由第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2输出，并以TM偏振波在通路L4(光程＝nsl4)中传播，以TE偏振波在通路L5(光程＝nfl5)中传播，以TE偏振波在通路L4(光程＝nfl4)中传播，以TM偏振波在通路L5(光程＝nsl5)中传播的合计的光程为：nsl4+nfl5+nfl4+nsl5。由此，可知在通路L4(第四偏振面保存光纤54)和通路L5(第五偏振面保存光纤58)中分别以TM偏振波及TE偏振波传播一次，共传播二次。
可认为第二信号光的情况也与第一信号光相同，第二信号光由第三偏振波分离合成组件52的第三输入输出端52-3以TM偏振波输出，并以TM偏振波输入到第三偏振波分离合成组件52的第二输入输出端52-2的光程，同样地如下式(5)所示，是第二信号光传播的通路顺序的光程之和。
nsl5+nfl4+nfl5+nsl4    (5)
还有，控制光在第一信号光相同通路中沿着与第一信号光相同方向传播。
将上式(4)和(5)进行比较，可知式(4)的第一项、第二项、第三项、第四项分别与式(5)的第四项、第三项、第二项、第一项相等。即，可知第一信号光和第二信号光传播的光程相同。
即，控制光未输入时，第一信号光和第二信号光在第三偏振波分离合成组件52中以同相位合成。若控制光输入则在光纤回路内显示出光克尔效应并折射率变化。因此，第一信号光和第二信号光分别在由通路L4和L5构成的光纤回路内分别以顺时针和逆时针传播，两者再次在第三偏振波分离合成组件52中耦合时其相位错开。
调整控制光强度或调整第四和第五偏振面保存光纤54和58的长度，使该相移量φ等于π，则实现上述那样的光开关。相移量φ如上述式(1)所示，与由通路L4和L5构成的光纤回路的合计长度成比例。即，本发明的光开关构成为在通路L4和通路L5中以TM偏振波和TE偏振波分别传播一次，共传播二次，因此，取显示出光克尔效应的通路长度实质上与通路L4和通路L5的长度相等。
这里，设定通路L4和通路L5的长度远比其它通路L1、L2、L3、L6及L7长的情况进行了说明。即，主要产生基于光克尔效应的相移量φ的是构成通路L4和通路L5的偏振面保存光纤的情况进行了说明，但并不受限于此。根据式(1)，相移量φ与构成光纤回路的光纤长度和控制光的强度之积成比例，因此，依据本发明的光开关，与传统的光开关相比，与主要产生基于光克尔效应的相移量φ的由通路L4和通路L5构成的偏振面保存光纤相当的偏振面保存光纤的长度一半即可。
即，缩短构成通路L4和通路L5的偏振面保存光纤的长度，有利于光开关的小型化。另外，通过缩短构成通路L4和通路L5的偏振面保存光纤的长度，由于不易受周围温度等的影响，也有利于光开关的动作状态的稳定化。
实施例3
参照图6，就实施例3的光开关的结构与动作进行说明。
(结构)
该光开关中设有第一偏振波分离合成组件10、第二偏振波分离合成组件18、第一偏振面保存光纤12、第二偏振面保存光纤16、第一偏振面变换部14、第三偏振面保存光纤22、第七偏振面保存光纤82和光非线性控制部70。另外，最好还设有带通滤光器28和光循环器30。在以下说明中，省略与上述实施例2的光开关共同处相关的说明。
光非线性控制部70与第三偏振面保存光纤22和第七偏振面保存光纤82连接，且设有具备第一输入输出端72-1、第二输入输出端72-2及第三输入输出端72-3的第三偏振波分离合成组件72；具备第一输入输出端80-1、第二输入输出端80-2及第三输入输出端80-3的第四偏振波分离合成组件80；以及第四至第六偏振面保存光纤84、74、78。另外，设有第二偏振面变换部76。
第四偏振面保存光纤84的一端与第三偏振波分离合成组件72的第一输入输出端72-1相对侧的第二输入输出端72-2连接，其另一端与第四偏振波分离合成组件80的第一输入输出端80-1相对侧的第二输入输出端80-2连接。第五偏振面保存光纤74的一端设有将偏振面旋转90°的第二偏振面变换部76，其另一端与第四偏振波分离合成组件80的第一输入输出端80-1连接。第六偏振面保存光纤78的一端设有将偏振面旋转90°的第二偏振面变换部76，其另一端与第三偏振波分离合成组件72的第三输入输出端72-3连接。
而且，第三偏振波分离合成组件72的第一输入输出端72-1与第三偏振面保存光纤22的另一端连接，第四偏振波分离合成组件80的第三输入输出端80-3与第七偏振面保存光纤82的另一端连接。
由于第三和第四偏振波分离合成组件72和80的偏振面选择反射面的反射及透射的性质，与上述实施例2等中采用的偏振波分离合成组件的偏振面选择反射面相同，因而省略其详细说明。
(动作)
参照图6，说明实施例3的光开关的动作原理。依据实施例3的光开关，沿CW方向在第三偏振面保存光纤22中传播的第一信号光，输入光非线性控制部70的第三偏振波分离合成组件72的第一输入输出端72-1，而沿CCW方向在第七偏振面保存光纤82中传播的第二信号光输入光非线性控制部70的第四偏振波分离合成组件80的第三输入输出端80-3。
第一信号光在以TM偏振波在第三偏振面保存光纤22中传播后，输入光非线性控制部70。即，由第三偏振波分离合成组件72的第一输入输出端72-1输入后，由第二输入输出端72-2输出，然后输入第四偏振面保存光纤84在该第四偏振面保存光纤84中传播，由第四偏振波分离合成组件80的第二输入输出端80-2输入并由第一输入输出端80-1输出，然后输入第五偏振面保存光纤74。
然后，以TM偏振波在第五偏振面保存光纤74中传播，且在第五偏振面保存光纤74的一端(图6中点B表示的位置)上设置的第二偏振面变换部76中偏振面旋转90°，以TE偏振波在第六偏振面保存光纤78中传播，输入第三偏振波分离合成组件72的第三输入输出端72-3。然后，以TE偏振波输入第三偏振波分离合成组件72的第三输入输出端72-3，因此，由第三偏振波分离合成组件72的第二输入输出端72-2输出后再以TE偏振波在第四偏振面保存光纤62中传播，输入第四偏振波分离合成组件80的第二输入输出端80-2。由于以TE偏振波由第二输入输出端80-2输入，这回由第三输入输出端80-3输出，然后以TE偏振波输入第七偏振面保存光纤82。
另一方面，第二信号光以TE偏振波在第七偏振面保存光纤82中传播后，输入光非线性控制部70。即，以TE偏振波由第四偏振波分离合成组件80的第三输入输出端80-3输入后，由第二输入输出端80-2输出，然后输入第四偏振面保存光纤84并在第四偏振面保存光纤84中传播，然后由第三偏振波分离合成组件72的第二输入输出端72-2输入，由第三输入输出端72-3输出，然后输入第六偏振面保存光纤78。
然后，在第六偏振面保存光纤78中传播，并在第六偏振面保存光纤78的一端(图6中点B表示的位置)上设置的第二偏振面变换部76中偏振面旋转90°，以TM偏振波输入第五偏振面保存光纤74，在第五偏振面保存光纤74中传播后，输入第四偏振波分离合成组件80的第一输入输出端80-1。由于以TM偏振波输入第一输入输出端80-1，由第二输入输出端80-2输出后输入第四偏振面保存光纤84，以TM偏振波再次在第四偏振面保存光纤84中传播，输入第三偏振波分离合成组件72的第二输入输出端72-2，由第一输入输出端72-1以TM偏振波输出，然后输入第三偏振面保存光纤22。
即，第一信号光以TE偏振波输入第七偏振面保存光纤82，第二信号光以TM偏振波输入第三偏振面保存光纤22。因而，通过设置光非线性控制部70，具有第一和第二信号光传播通路的长度为两次在第四偏振面保存光纤84中传播的长度的效果以外，与图1所示的实施例1的光开关对比时，如下的对应关系成立。图1所示的实施例1的光开关的第四偏振面保存光纤26和第三偏振面保存光纤22分别与图6所示的实施例3的光开关的第七偏振面保存光纤82和第三偏振面保存光纤22对应。换言之，可认为挟持图1所示的实施例1的光开关的第二偏振面变换部24的两侧的第四偏振面保存光纤26和第三偏振面保存光纤22的部分相当于用光非线性控制部70的置换。
另外，实施例3的光开关与实施例2的光开关的不同点如下。即，实施例2的光开关中与偏振波分离合成组件52对应的偏振波分离合成组件，在实施例3的光开关中，成为第三和第四偏振波分离合成组件72、80的在两处设定的结构，被开关的信号光的偏振面选择性提高2倍，与实施例2的光开关相比，更加有效地除去偏振波串扰成分。另外，即使偏振波分离合成组件的偏振面选择性不完全的情况下，也有效地提高偏振波分离合成组件的偏振面选择性。
第一和第二信号光分别在第四偏振面保存光纤84中传播二次，实现这种二次传播的原因在于第二偏振面变换部76中偏振面旋转90°以及第三偏振波分离合成组件72及第四偏振波分离合成组件80的偏振面选择性。该理由如下。
第一信号光以TM偏振波在第三偏振面保存光纤22中传播，经由第三偏振波分离合成组件72以TM偏振波在第四偏振面保存光纤84中传播。然后经由第四偏振波分离合成组件80，以TM偏振波在第五偏振面保存光纤74中传播，通过第二偏振面变换部76，变换成TE偏振波，在第六偏振面保存光纤78中传播。
然后，以TE偏振波输入第三偏振波分离合成组件72的第三输入输出端72-3，因此，由第二输入输出端72-2输出后再次以TE偏振波在第四偏振面保存光纤84中传播。这次以TE偏振波输入第四偏振波分离合成组件80的第二输入输出端80-2，因此由第三输入输出端80-3输出，以TE偏振波在第七偏振面保存光纤82中传播。
即，最初以TM偏振波在第四偏振面保存光纤84中传播，而第二次以TE偏振波传播，共二次在第四偏振面保存光纤84中传播。另一方面，第二信号光也同样，最初以TE偏振波在第四偏振面保存光纤84中传播，而第二次以TM偏振波传播，共二次在第四偏振面保存光纤84中传播。
与实施例2的光开关的场合同样，设第四至第六偏振面保存光纤的慢轴有效折射率为ns，快轴有效折射率为nf，当慢轴方向与TM偏振波的偏振面一致时，第一信号光由第三偏振波分离合成组件72的第二输入输出端72-2输出，在第四至第六偏振面保存光纤中传播到第四偏振波分离合成组件80的第二输入输出端80-2的光程，由以下方法求得。第一信号光以TM偏振波由第三偏振波分离合成组件72的第二输入输出端72-2输出。
如果设第四偏振面保存光纤84的长度为l4(通路L4)，第五偏振面保存光纤74的长度为l5(通路L5)，第六偏振面保存光纤78的长度为l6(通路L6)，则光程如下式(6)所示，是第一信号光传播的通路顺序的各光程之和。
nsl4+nsl5+nfl6+nfl4    (6)
即，第一信号光在第四偏振面保存光纤84中以TM偏振波传播，因此光程为nsl4，第五偏振面保存光纤74也以TM偏振波传播，因而光程为nsl5。这里，第一信号光以在第二偏振面变换部76中偏振面旋转90°的TE偏振波在第六偏振面保存光纤78中传播而光程为nfl6。然后，再次在第四偏振面保存光纤84中传播时，以TE偏振波传播，因而光程为nfl4。
另一方面，第二信号光以TE偏振波由第四偏振波分离合成组件80的第二输入输出端80-2输出。第二信号光由第四偏振波分离合成组件80的第二输入输出端80-2输出，在第四至第六偏振面保存光纤中传播后到达第三偏振波分离合成组件72的第二输入输出端72-2的光程，如下式(7)所示，是第二信号光传播的通路顺序的各光程之和。
nfl4+nfl6+nsl5+nsl4    (7)
还有，实施例3的光开关中控制光也沿着与第一信号光相同的方向传播。
将上式(6)和(7)进行比较，可知式(6)的第一项、第二项、第三项、第四项分别与式(7)的第四项、第三项、第二项、第一项相等。即，可知第一信号光和第二信号光传播的光程相同。即，可知第一信号光和第二信号光以相同的光程传播。
即，基于控制光的相位相互调制供给第一信号光时，第一信号光在到达第三偏振波分离合成组件72的第二输入输出端72-2的阶段，与不受控制光的影响的情况进行比较，其传送被延迟。因此，第一信号光和第二信号光各自经过光非线性控制部70后，在第二偏振波分离合成组件18合成时两者的相位错开。
调整控制光强度或调整第四偏振面保存光纤84的长度，使该相移量φ等于π，则实现光开关。相移量φ如上述式(1)所示，与由通路L4构成的第四偏振面保存光纤84的长度成比例。即，本实施例3的光开关构成为在通路L4中以TM偏振波和TE偏振波分别传播一次，共传播二次，因此，取显示出光克尔效应的通路长度基本上与通路L4的长度相等。
这里，设定通路L4的长度远比其它通路L1、L2、L3、L5、L6及L7长的情况进行了说明。即，主要产生基于光克尔效应的相移量φ的是构成通路L4的第四偏振面保存光纤84的情况进行了说明，但并不受限于此。根据式(1)，相移量φ与构成光纤回路的光纤长度和控制光的强度之积成比例，因此，依据本实施例3的光开关，与传统的光开关相比，与主要产生基于光克尔效应的相移量φ的由通路L4构成的第四偏振面保存光纤84相当的偏振面保存光纤的长度一半即可。
即，缩短构成通路L4的第四偏振面保存光纤84的长度，有利于光开关的小型化。另外，通过缩短构成通路L4的偏振面保存光纤的长度，由于不易受周围温度等的影响，也有利于光开关的动作状态的稳定化。

Claims (6)

1.一种光开关，其特征在于设有：
第一偏振波分离合成组件，具备输入信号光的第一输入输出端、与第一输入输出端相对侧的第一偏振面保存光纤的一端连接的第二输入输出端及输出开关的信号光的第三输入输出端；
第二偏振波分离合成组件，具备与第二偏振面保存光纤的另一端连接的第一输入输出端、在该第一输入输出端相对侧与第三偏振面保存光纤的一端连接的第二输入输出端、与第四偏振面保存光纤的一端连接的第三输入输出端及第三输入输出端相对侧的输出偏振波串扰成分的第四输入输出端；
所述第一偏振面保存光纤，其一端与所述第一偏振波分离合成组件的第二输入输出端连接；
所述第二偏振面保存光纤，其另一端与所述第二偏振波分离合成组件的第一输入输出端连接；
第一偏振面变换部，连接所述第一偏振面保存光纤的另一端与所述第二偏振面保存光纤的一端；
所述第三偏振面保存光纤，其一端与所述第二偏振波分离合成组件的第二输入输出端连接，且设有光耦合器；
所述第四偏振面保存光纤，其一端与所述第二偏振波分离合成组件的第三输入输出端连接；以及
第二偏振面变换部，连接所述第三偏振面保存光纤的另一端与所述第四偏振面保存光纤的另一端。
2.如权利要求1所述的光开关，其特征在于：所述第一偏振面变换部，使所述第一偏振面保存光纤的光学轴和所述第二偏振面保存光纤的光学轴互相成为45°角度地熔接而形成。
3.如权利要求1所述的光开关，其特征在于：所述第二偏振面变换部，使所述第三偏振面保存光纤的光学轴和所述第四偏振面保存光纤的光学轴互相成为90°角度地熔接而形成。
4.如权利要求1所述的光开关，其特征在于：
所述第一偏振面变换部，使所述第一偏振面保存光纤的光学轴和所述第二偏振面保存光纤的光学轴互相成为45°角度地熔接而形成；
所述第二偏振面变换部，使所述第三偏振面保存光纤的光学轴和所述第四偏振面保存光纤的光学轴互相成为90°角度地熔接而形成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的光开关，其特征在于：所述第一偏振波分离合成组件的所述第三输入输出端与输出用光纤的一端连接，该输出用光纤的另一端与带通滤光器连接。
6.如权利要求1至4中任一项所述的光开关，其特征在于：所述第一偏振波分离合成组件的所述第一输入输出端与输入用光纤的一端连接，该输入用光纤的另一端与光循环器连接。
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