JP2001519052A

JP2001519052A - １×ｎのデジタル的にプログラム可能な光学式ルート切換スイッチ

Info

Publication number: JP2001519052A
Application number: JP54394898A
Authority: JP
Inventors: クァンイーウー; ジァンユーリュー
Original assignee: コラムテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2001-10-16
Also published as: AU8655998A; EP0972225A4; WO1998047040A3; CA2286342A1; US5946116A; CN1259247A; WO1998047040A2; EP0972225A2

Abstract

(57)【要約】この光学式ルート切換えスイッチは、広い温度及び波長動作範囲に渡って、１つの光入力ポートと複数の出力ポートとの間で偏光に依存しないと共に、低いクロストークでスイッチングを行う。入力ポート（５００）に現れる光信号を第１の偏光依存ルート切換え素子（例えば複屈折素子又は偏光ビームスプリッタ）（３０）によって直交偏光に空間的に分離する。この点を越えると、光ビームの光路に沿って光スイッチのネットワークが配置されている。各光スイッチは、（１）入力光ビームの偏光を切換え可能に制御して、出射ビームの双方を、デバイスの制御状態に応じて垂直偏光又は水平偏光の何れかとする偏光旋光子（１００）と、（２）これら一対の光ビームのルートを、それらの偏光状態に応じて空間的に切換えて物理的に変位させる偏光依存ルート切換え素子（３０１）とを有している。ネットワーク内の各出力ポートに対する最終段は、これらの光ビームの少なくとも一方の偏光を変換して直交偏光とする偏光旋光子アレイ（９０ｎ）によって構成されている。最後に、これら２つの直交偏光ビームは偏光依存ルート切換え素子（例えば複屈折素子）（６０）に入射して合成され、ネットワークの選択された出力ポートから出射する。

Description

【発明の詳細な説明】１×Ｎのデジタル的にプログラム可能な光学式ルート切換スイッチ発明の背景１．発明の分野本発明は、一般的に光信号のスイッチング技術に関するものであり、特に光通信ネットワークや光信号処理において伝搬する光信号の進行ルートを空間的に切換える技術に関するものである。２．問題点の説明多種多様の商業的及び軍事的用途において光信号を伝搬するための物理的なメディアとして光ファイバが使用されている。情報のデータレートが益々高くなるのに伴って、通常の電子スイッチングシステムで一層広い帯域を取り扱うことは益々難しくなって来ている。更に、光信号と電気信号との間での変換が必要となることによって、データフォーマットが制限され、コストも上昇することになる。全光学式の進路切換／スイッチング技術は、「データ透明性（data transpare ncy）」を有する特長があり、或る伝送チャネルから他の伝送チャネルへ光信号を、光の形態のままで切換え伝送することができる。光ファイバの相互接続ネットワークにおいては、時分割多重（ＴＤＭ）、波長分割多重（ＷＤＭ）及び空間分割多重（ＳＤＭ）を含む幾つかの多重方式が開発されている。空間分割スイッチングは光ファイバでのルート切換え伝送方式の最も重要なものの１つであると考えられる。空間分割フォトニックスイッチの主要な用途としては、光ファイバ通信、光学式ジャイロスコープ、光信号処理、位相アレイレーダーシステムにおけるマイクロ波/ミリ波信号の分布などである。電磁気的に制御可能な光スイッチとしては種々のものが市販されている。これらは、機械的、電子−光学的、熱−光学的、音響−光学的、磁気−光学的及び半導体技術を基礎としている。これらのスイッチング技術のそれぞれは、それぞれ固有の利点を有しているが、同時に欠点も持っている。例えば、機械的なスイッチはルート切換え部品として最も広く使用されており、挿入損失がきわめて小さく、クロストークも低いものであるが、スイッチング時間がミリセコンドのオーダに制限されている。更に、モータによって駆動される部品を使用しているので、寿命が短い。一方、ＬｉＮｂＯ₃集積光スイッチの切換え時間はナノセカンドであるが、挿入損失が比較的大きく（５ｄｂ）、クロストークも大きく（２０ｄｂ）、しかも偏光依存性を有しているという欠点がある。従って、チャネル間のクロストークが小さく、偏光依存性が少なく、再構成速度が少なくとも中程度の、電磁界によって制御可能な光スイッチを開発するべく努力がなされている。３．問題の解決法本発明は広い動作温度範囲及び広い波長範囲に渡って、偏光依存性がなく、クロストークが低い状態でスイッチングができる光学的なルート切換えを達成するために、偏光旋光子アレイと、偏光に依存するルート切換え素子（例えば複屈折素子又は偏光ビームスプリッタ）の光ネットワークを使用するものである。このような光スイッチは、切換えられる信号を光フォーマットのまま維持でき、その光学的な特性を保つことができるものである。発明の概要本発明の光学式ルート切換スイッチは、１つの入力ポートからの光信号を複数の出力ポートの中の任意のものに選択的に切換えるものである。入力ポートにおける光信号を、第１の偏光依存性を有する切換え素子（例えば複屈折素子又は偏光ビームスプリッタ）によって２つの互いに直交する方向に偏光されたビームに分離される。この点以降においては、光ビームの光路に沿って光スイッチのネットワークが配置されている。各光スイッチは、以下のものを含んでいる。（１）入力光ビームの偏光状態を切換え可能に制御し、双方の出射ビームの何れれも垂直偏光又は水平偏光とする偏光旋光子、（２）一対の光ビームを、それらの偏光状態に応じて空間的に切換えて物理的な変位を与える偏光依存ルート切換え素子。ネットワーク内の個々の出力ポートの最終段は、少なくとも１つの光ビームの偏光状態を切換えて２つの光ビームを互いに直交する方向の偏光とする偏光旋光子アレイで構成する。最後に、これら２つの直交偏光された光ビームを偏光依存ルート切換え素子に入射させて再合成して、ネットワークの選択された１つの出力ポートから出射させる。図面の簡単な説明本発明は添付図面を参照することにより一層容易に理解できる。この図面の、図１は本発明による１×２^N光スイッチのブロック図である。図２ａ及び図２ｂは本発明による光学式ルート切換えスイッチの２つの好適な構造を示すブロック図である。図３ａ〜３ｄは図２ｂに基づく２次元構造として設計された１×４のルート切換えスイッチを示すブロック図であり、図３ａ〜３ｄでは、スイッチの４つの制御状態において入力光エネルギーが選択された出力ポートのそれぞれに結合される光路が示されている。図４ａ〜４ｄは図２ａに基づく２次元構造として設計された１×４のルート切換えスイッチを示すブロック図であり、図４ａ〜４ｄでは、スイッチの４つの制御状態において入力光エネルギーが選択された出力ポートのそれぞれに結合される光路が示されている。図５ａ〜５ｄは図２ａに基づく３次元構造を採用した１×４のルート切換えスイッチを示すブロック図であり、図５ａ〜５ｄでは、スイッチの４つの制御状態において入力光エネルギーが選択された出力ポートのそれぞれに結合される光路が示されている。図６ａ〜６ｄは図２ｂに基づく３次元構造を採用した１×４のルート切換えスイッチを示すブロック図であり、図６ａ〜６ｄでは、スイッチの４つの制御状態において入力光エネルギーが選択された出力ポートのそれぞれに結合される光路が示されている。図７ａ〜７ｄは全ての複屈折素子が同じ厚みを有する３次元構造を用いる１× ４のルート切換えスイッチを示す線図である。図８は複屈折素子の代りに偏光ビームスプリッタを用いた１×５のルート切換えスイッチの変形例を示す線図である。図９は角度付き偏光ビームスプリッタのツリー構造を用いた１×８のルート切換えスイッチの他の実施例を示す線図である。図１０は偏光ビームスプリッタを用いた１×８のルート切換えスイッチの他の変形例を示す線図である。図１１は角度付き偏光ビームスプリッタを用いた１×４のルート切換えスイッチの他の変形例を示す線図である。図１２は互いに上下に積み重ねた４つの１×４ルート切換えスイッチ列の他の変形例を示す線図である。図１３はＢＰＳと反射プリズムとを組み合わせた偏光依存性ルート切換え素子の変形例を示す線図的な断面図である。発明の詳細な説明図１は１×２^N光学式ルート切換えスイッチの全体のコンセプトを示すものである。光信号は入力ポート５００から入射し、複屈折素子(birefringent elemen t)（即ち偏光ビーム分割器）３０を通る。この複屈折素子３０は光ビームを２つの直交偏光成分（例えば水平及び垂直）に分解する。この第１の複屈折素子３０の複屈折分裂効果によって、これら２つのビームは空間的にも分離されたものとなる。図１において、細線は一方の偏光状態を表し、太線はこれと直交する他方の偏光状態を表している。これらのビームは第１の偏光旋光子アレイ（polariza tion rotary array）１００を通る。この偏光旋光子アレイは２つのビームと交差するように配置された２つのサブエレメント（即ちピクセル）によって構成されている。偏光旋光子アレイ１００は一方の光ビームの偏光を変換し、第１の偏光旋光子アレイ１００を出射するときに、双方のビームは同じ偏光となっている。次に、これらの光ビームは第２の複屈折素子３０１を通過する。この複屈折素子はその偏光分裂効果によって、光ビームをその偏光状態に応じた方向に指向するものである。第２の複屈折素子３０１の出力側においては、この第２の複屈折素子に入射する光ビームの偏光状態に応じて２つの空間位置の何れかを占める（第２の複屈折素子３０１の出力側に示した細実線及び太破線）。次に、２つのビームは図１に示すように、２つのサブ素子に分割された他の偏光旋光子アレイ９００を通る。複屈折素子１００及び９００のサブエレメントの制御状態に応じて、第２の偏光旋光子９００を出射する一対の光ビームは、２つの可能な偏光状態の何れか（例えば水平又は垂直）を占めると共に、２つの可能な空間位置の何れかを占めることになる。従って、偏光状態及び空間位置の４つの組み合わせができることになる。これら４つの組み合わせを、第３の複屈折素子３０２によって空間的に分離する。即ち、第３の複屈折素子３０２の入射面における偏光状態及び空間位置の４つの組み合わせを、複屈折分裂効果によって複屈折素子の出射面において４つの可能な空間位置に分離する。上述した複屈折素子と偏光旋光子アレイとの組み合わせを、光軸に沿って任意の段数だけ直列に繰り返し配列することができる。交互に配置される複屈折素子３０１、３０２、・・・３０n-1、３０n及び偏光旋光子９００、９０１、９０n- 1、９０nをＮ段（即ち、図１に示すように３０１／９００、３０２／９０１、・・・３０ｎ−１／９０ｎ−１及び３０ｎ／９０ｎ）配置すると、初段に入射する元の一対のビームに対して合計で２^Nの可能な出力位置が得られることになる。最終段の偏光旋光子アレイ９０ｎは、一対のビームを互いに直交する偏光状態に変換する。このことを、最終段の偏光旋光子アレイ９０ｎの出力側の細線及び太線で表す。細線は一方の偏光状態を表し、太線はこれと直交する他方の偏光状態を表している。このように直交方向に偏光された２つのビームは、最終段の複屈折素子６０で合成され、２^Nの出力ポートの１つから出射される。設計の許容公差を与えるために、複屈折素子の厚さを図２a及び図２ｂに示すように、その配置位置に応じて変化させることができる。図２aでは複屈折素子の厚さは，Ｌ、Ｌ／２、・・・Ｌ／２^N-1、Ｌ／２^Nとする。一方、図２ｂでは順番を逆とし、複屈折素子の厚さはＬ、２Ｌ、・・・２^N-1Ｌ、２^NＬとする。これらの動作原理は図１に示したものとほぼ同じである。複屈折素子の厚さをこのように変化させることによって、一対のビームが各段を通過するときにもビーム分離を維持する助けとなる。最終段の出射面には、合計で２^N個の可能なビーム位置が存在する。従って、２^Nの可能なビーム対のそれぞれを直交偏光に変換できるようにするためには、最終段の偏光コントローラ９０ｎは２^N+1個のピクセルを有する必要がある。図２a及び図２ｂに示した構成では、十分はビーム分離が得られ、従って最終段の偏光旋光子アレイ９０ｎは、可能な出射位置のそれぞれに対してピクセル化することができる。このような配置によれば、２^N+1の可能なビーム位置のそれぞれにおける光の洩れを阻止することができる。この光の洩れは不所望な出力ポートにおいてクロストークを生ずる虞れがある。或いはまた、図１、図２a及び図２ｂに示された実施例は、一連の光スイッチング段で構成されたバイナリ・ツリー構造とも見做せるものである。各段は、（ａ）一対の入射ビームの偏光を選択的に回転して、制御状態で決まる同じ偏光とする偏光旋光子アレイ１００、９００、９０１等と、（ｂ）一対のビームを、それらの偏光によって決まる可能な出射ビーム位置の選択された１つに選択的にルートの切換えを行う複屈折素子３０１、３０２等、を含んでいる。更に詳しく云うと、第１の複屈折素子３０から出射される一対の直交偏光されたビームを、初段１００、３０１に入射させる。従って、Ｎ段はその前段からのビーム対を、２^N-1個の可能な入力ビーム位置の選択された１つで受光し、２^N個の可能な出力ビーム位置の中から、当該段に対する偏光旋光子アレイにおけるピクセルの制御状態によって決まる任意の位置に指向する。最終の偏光旋光子アレイによって最終段から出射されるビーム対の偏光を回転させて、これらのビームを直交偏光とし、最後の複屈折素子６０によって選択された１つの出力ポートにおいて合成される。１×４光学式ルート切換えスイッチの２−Ｄ設計図３ａ〜３ｄは光学式ルート切換えスイッチの２次元設計を示すものである。上述したように、入力ポート５００から入射する光は第１の複屈折素子３０によって２つの直交偏光に分離される。この複屈折素子３０の光軸は光ビームの伝搬方向に対して傾斜しており、光入力は一対の直交偏光ビームに分解される。初段の偏光旋光子アレイ１００は、互いに相補的な状態を有する２つのサブエレメントに分割されている。即ち、一方がオンの時は他方はオフとなる。このように構成することにより、初段の偏光旋光子アレイ１００の出射面においては、双方のビームは垂直方向又は水平方向に偏光されたものとなる。図３ａ〜３ｄの丸印及び短い平行線は、それぞれ垂直偏光及び水平偏光を表すものである。図３ａは入力信号を出力ポート５０１へルートの切換えを行う場合の構成を示すものである。図３ａにおいて、初段の偏光旋光子アレイ１００は垂直へ光ビームを水平偏光に回転するように設定されており、従って、この初段の偏光旋光子アレイ１００を出射するときは、双方の光ビームは水平偏光となる。これらの水平偏光ビームは第２の複屈折素子４０に対しては異常光線であるので、上方に向けられる。次に、２つのビームは２つのサブエレメントを有する第２段の偏光旋光子アレイ１０１に入射する。図３ａにおいては、この第２段の偏光旋光子アレイ１０１は何らの偏光回転も与えない状態に設定されており、従ってこれらの光ビームは水平偏光をそのまま維持する。次に、これらのビームは第２の複屈折素子４０の２倍の厚さを有する第３の複屈折素子５０に入射する。ここでも、ビームは第３の複屈折素子５０に対しては異常光線となっているので、上方に向けて伝搬し、最も高いレベル位置から出射される。これら２つのビームは同じ偏光状態を保ったままで、第３段の偏光旋光子アレイ１０２に到達する。このアレイ１０２は４対のサブエレメント即ちピクセルを有している。図３ａに示すように、一方のサブエレメントはビームの一方を垂直偏光に変換するように設定されているので、一対のビームは再び直交偏光となる。これら２つの直交偏光ビームは、第４の複屈折素子６０で再合成されて出力ポート５０１から出射する。図３ｂは入力ポート５００を出力ポート５０３に結合するように構成されたスイッチを示すものである。この場合には、第２段の偏光旋光子アレイ１０１の上側のサブエレメントは双方のビームの偏光を９０°だけ回転するので、これらビームは垂直偏光となる。これら２つの垂直偏光された光ビームは第３の複屈折素子５０においては常光線と見做される。従って、光の分割は起こらず、これらのビームは第３の複屈折素子５０を直進する。これらの垂直偏光ビームは次に第３段の偏光旋光子アレイ１０２に入射し、一方のビームが水平偏光に変換される。このようにして得られる直交偏光ビームは第４の複屈折素子６０で再合成され、出力ポート５０３から出射される。図３ｃは入力ポート５００を出力ポート５０３に結合するように構成されたスイッチを示すものである。この場合には、初段の偏光旋光子アレイ１００のサブエレメントの制御状態は、図３ａの場合とは反対となっており、双方のビームとも垂直偏光となる。これら２つの垂直偏光された光ビームは第２の複屈折素子４０においては常光線と見做され、従ってこれらのビームは第２の複屈折素子４０を直進する。第２段の偏光旋光子アレイ１０１は双方のビームの偏光を９０°だけ回転するように設定されているので、これらビームは水平偏光となる。これらの水平偏光ビームは第３段の偏光旋光子アレイ１０２では異常光線と見做され、従って上側へ進行する。更に、これらのビームは第３段の偏光旋光子アレイ１０２に入射し、一方のビームが垂直偏光に変換される。このようにして得られる直交偏光ビームは第４の複屈折素子６０で再合成され、出力ポート５０２から出射される。図３ｄは入力ポート５００を出力ポート５０４に結合するように構成されたスイッチを示すものである。この場合には、第２段の偏光旋光子アレイ１０１は偏光回転を与えないように設定されているので、２つのビームは垂直偏光のままである。これら２つの垂直偏光された光ビームは第３の複屈折素子５０においては常光線と見做され、これらのビームはこの複屈折素子５０を直進する。これらの垂直偏光ビームは次に第３段の偏光旋光子アレイ１０２に入射し、一方のビームが水平偏光に変換される。このようにして得られる直交偏光ビームは第４の複屈折素子６０で再合成され、出力ポート５０４から出射される。図４a〜４ｄは１×４光スイッチの２次元設計の他の例を示すものである。本例では、第２及び第３の複屈折素子の順序を逆にしたものであり、従ってより厚さの厚い素子が入力ポート５００に近くなっている。初段の偏光旋光子アレイ１００を図４a及び図４ｂに示すように構成することによって光ビーム対の光路を変更し、第２段の偏光旋光子アレイ１０１の制御状態に応じて出力ポート５０４（図４ａ）及び出力ポート５０３（図４ｂ）の何れかに指向することができる。また、初段の偏光旋光子アレイ１００を図４ｃ及び図４ｄに示すように相補的な制御状態に切換える場合には、光ビーム対を、第２段の偏光旋光子アレイ１０１の制御状態に応じて出力ポート５０２（図４ｃ）及び出力ポート５０１（図４ｄ）の何れかに指向させることができる。最終段の偏光旋光子アレイ１０２によって２つのビームの一方の偏光を９０°だけ回転させるので、これらのビームは直交偏光に戻り、上述したように最後の複屈折素子６０によって再合成される。上述した２つの構成を設計するに当っては、次の２つの事項を考慮する必要がある。第１に、偏光旋光子アレイの各サブエレメントのオン及びオフ状態はデジタル的に制御できるものでなければならないことである（即ち、オンに対しては「１」、オフに対しては「０」）。第２に、それぞれＮ段の複屈折素子及び偏光旋光子アレイを直列に配列するときは、合計で２^N個の出力ポートが存在することである。この場合に各段の可能な出力位置は２つである。これらの設計指標に基づいて、デジタル的に制御可能な光学式ルート切換えスイッチが実現される。制御状態テーブルを表１に示す。本発明による設計の他の重要な特徴は、その誤り耐性である。このことを、図３ａ〜３ｄ及び図４a〜４ｄを参照して説明する。これらの図面において、偏光旋光子アレイのそれぞれのサブエレメントの、斜線を付けた４角及び空白の４角は、それぞれ偏光の回転及び偏光の非回転を表している。例えば、最終段の偏光コントローラ１０２は、双方の図面に示されているように４対のサブエレメントを有している。各対のサブエレメントは相補的な状態に制御されるものである（即ち、或る対の一方のサブエレメントがオンのときは他方のサブエレメントはオフとなる）。図面に示すように、４対のサブエレメントはその中の光ビームが入射される１つのサブエレメントとだけが、その上側のサブエレメントセットが垂直偏光用であり、下側のサブエレメントセットが水平偏光用となるように構成されている。残りの３対のサブエレメントは相補的な状態に設定されており、従って漏洩した光エネルギーの偏光状態は逆転され、その結果複屈折素子によって誤った方向に送られることになる。例えば、図３ａにおいて第３段の偏光旋光子アレイ１０２の８個のピクセルが、上から下へ見て、オン、オフ、オフ、オン、オン、オフ、オン、オフに設定されている。図３ｂ、図３ｃ、図３ｄと比べると、最初の２つのピクセルを除くと、この組み合わせは光信号がこれら３つの出力ポートに結合できる制御状態を反転したものとなっている。このようなブロッキングによって、出力チャネル間のクロストークを低減することができる。本例も最初の複屈折素子３０から出射される一対のビームを受ける１×２の光スイッチのツリー構造と見做すことができる。このツリー構造の双方のステージは、一対のビームの偏光を選択的に回転させて制御状態によって決まる同じ偏光とする偏光旋光子アレイ１００、１０１と、偏光によって決まる２つの光路の何れかに沿って一対のビームのルートを選択的に切換える複屈折素子４０、５０とを備えている。最終段の偏光旋光子アレイ１０２は、一対のビームの偏光を回転させて直交偏光とするものであり、最後の複屈折素子６０はこれらの直交偏光されたビームを所望の出力ポート５０１〜５０４で合成するものである。１×４光学式ルート切換えスイッチの３−Ｄ設計図５ａ〜５ｄは１×４光スイッチの３次元構造を示すものである。本例では、第２及び第３の複屈折素子４０及び５０を第１及び第４の複屈折素子に対して９０°回転させている。入力ポート５００からの光信号は第１の複屈折素子３０に入射し、水平及び垂直偏光成分に分離される。これらの図面において、装置の底面と平行な両矢印は水平偏光を表し、垂直な両矢印は垂直偏光を表している。図５ａは入力信号を出力ポート５０１へ指向させるように構成された光学式ルート切換えスイッチを示すものである。図５ａにおいて、偏光旋光子１００は（オン、オフ）の状態にあり、水平偏光ビームを垂直偏光に変換する。従って、第１の偏光旋光子１００の出射端においては、２つの光ビームは共に垂直偏光となる。これら２つの垂直偏光は第２の複屈折素子４０を通過するときには異常光線と見做され、従って上方に伝搬する。これら一対のビームは第２の偏光旋光子アレイ１０１に入射するが、偏光の回転は行われず双方のビームとも垂直偏光のままである。次に、ビームは第３の複屈折素子５０に入射し、ここでも上方に伝搬する。２つの垂直偏光ブームは第３の偏光旋光子アレイ１０２を通過し、一方のビームの偏光は９０°回転されるので、これらのビームは直交偏光となる。これらの一対の直交偏光ビームは第４の複屈折素子６０で再合成され、出力ポート５０１から出射する。図５ｂは入力ポート５００を出力ポート５０２に結合する場合を示す。この場合にも、第１の偏光旋光子アレイ１００を通過した後は、図５ａの場合と同様に、垂直偏光ビームが得られる。これらのビームは第２の複屈折素子４０内を上方に伝搬し、その高い位置から出射する。図５ｂの場合には、第２の偏光旋光子アレイ１０１は「オン」状態に設定されており、双方のビームの偏光が９０°回転される（双方のビームは共に水平偏光となる）。これらの水平偏光ビームは第３の複屈折素子５０では常光線と見做され、この素子５０を直進する。これらのビームは最終段の偏光旋光子アレイ１０２に入射し、何れか一方のビームの偏光が９０°回転され、一対のビームは第４の複屈折素子６０で再合成され、出力ポート５０２から出射する。図５ｃは入力ポート５００を出力ポート５０３に結合する場合を示す。第１の偏光旋光子アレイ１００のサブエレメントは、上述した２つの場合に比べて、相補的な状態に設定されている。その結果、第１の偏光旋光子アレイ１００を出射する一対のビームは水平偏光となる。これら双方のビームは第２の複屈折素子４０においては常光線と見做されるので、この複屈折素子４０（その下側の位置で）を直進する。双方のビームの偏光は第２の偏光旋光子アレイ１０１で９０°回転され、垂直偏光となる。これらの垂直偏光されたビームは、第３の複屈折素子５０では異常光線と見做され、上方に伝搬する。これらのビームは最終段の偏光旋光子アレイ１０２に入射し、何れか一方のビームの偏光が９０°回転されるので、これらのビームは直交偏光となる。これらのビームは第４の複屈折素子６０で再合成され、出力ポート５０３から出射される。図５ｄは入力ポート５００を出力ポート５０４に結合する場合を示す。この場合には、第１の偏光旋光子アレイ１００は、図５ｃに示す制御状態と同じ状態に設定されている。その結果、第１の偏光旋光子アレイ１００を出射する一対のビームは水平偏光となる。これらのビームは第２の複屈折素子４０においては常光線と見做されるので、この複屈折素子４０（その下側の位置で）を直進する。この最後の制御状態では、偏光コントローラ１０１は光ビームに対して偏光回転を行わないように設定されている。水平偏光されたこれらのビームは、第３の複屈折素子５０では常光線と見做され、この素子５０を直進する。これら２のビームは最終段の偏光旋光子アレイ１０２に入射し、何れか一方のビームの偏光が９０°回転される。これらの直交偏光されたビームは第４の複屈折素子６０と通過する際に再合成され、出力ポート５０４から出射される。図６ａ〜６ｄは１×４のルート切換えスイッチの３次元構造の他の例を示すものである。本例では、第２及び第３の複屈折素子の配列順序を、図５ａ〜５ｄに示した例に比べて反対としている。第１の偏光旋光子アレイ１００と第２の複屈折素子５０との組み合わせによって、ビームを第１の出力ポートの組５０１、５０３及び第２の出力ポートの組５０３、５０４の何れかに指向させている。また、第２の偏光旋光子アレイ１０１と第３の複屈折素子４０との組み合わせによって、ビームを第１の出力ポートの組の中の何れかの出力ポート５０１又は５０２に指向させるか、第２の出力ポートの組の中の何れかの出力ポート５０３又は５０４に指向させるようにしている。図７ａ〜７ｄは本発明による１×４の光学式ルート切換えスイッチの３次元構造の更に他の例を示すものである。本例では、全ての複屈折素子の厚さを同じとしている。上述した幾つかの設計例からの理解されるように、一対の入力光ビームを受ける偏光旋光子が正しい制御状態に設定されるときに、ルート切換えスイッチは動作可能である。その他の全てのサブエレメントは不動状態、即ち任意の制御状態に切換えられていても差し支えない。しかしながら、ルート切換えスイッチの機能を高めると共にクロストークを低減するために、これらのサブエレメントつまりピクセルを注意深く配置して、出力ポートに対する光の漏洩を阻止する効果が全体として最大となるようにする。例えば図６ａ〜６ｄに示すように、第３の偏光旋光子アレイ１０２のピクセルを、それらの元の状態に対して相補的な状態に設定する。従って、偏光の回転が完全ではないことによって不所望に漏洩される光は正規の偏光とは異なる偏光に回転され、出力ポートには結合されず、従ってクロストークを最小とすることができる。偏光ビームスプリッタを用いた光学式ルート切換えスイッチ上述した実施例においては、ツリー状のアーキテクチャを用いて光学的なルート切換えを行うようにしている。何れの実施例においても、光切換段のそれぞれにおいては、２つの可能な光路の何れかに光信号を指向させるようにしている。信号がＮ個のスイッチ段を通過するのに伴って、２^Nの可能な出力ポートが得られる。これに対し、図８〜図１２を参照してこれから説明する１×Ｎスイッチ（ここにＮは任意の数）の実施例は、シリーズアーキテクチャを用いるスイッチを示すものである。これらのスイッチにおいては、偏光依存ルート切換え素子として複屈折素子の代りに偏光ビームスプリッタを用いるものである。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）は、予め決められた偏光状態を持つ光をそのまま通すが、これと直交する偏光状態の光を偏光ビームスプリッタ内で反射又は屈折させて別の光路を経て出射させるものである。図８及び図１０に示すように、この別の光路は一般に最初の光路に対して９０°となっている。図８は１×５の光スイッチを示すものである。上述した実施例で用いた複屈折素子を偏光ビームスプリッタ８０１、８０２、８０３及び８０４で置き換えている。各ＰＢＳは光スイッチの制御状態に従って一対のビームの偏光状態を回転させる偏光旋光子７００、７０５、７０６及び７０７と結合されている。このような偏光旋光子とＰＢＳとの対のそれぞれは、１×２の光スイッチング段と見做すことができる。偏光旋光子７０５、一対のビームの偏光状態を垂直及び水平の何れかに制御するものである。その後段のＰＢＳ８０２は、一対のビームを出力ポート５０２へ振り向けるか、そのまま次段へ通過させて更にルートの切換えを行うものである。入力ポートにおける光の分割及び出力ポートにおける光の再合成は上述した実施例と同様に、複屈折素子３０、６０１、６０２、６０３、６０４及び６０５と、二重ピクセルを有する偏光旋光子アレイ７００、７０１、７０２、７０３、７０４及び７０８とを組み合わせて直交偏光制御を行っている。ＰＢＳにおける偏光消光比は本質的に低いので、図８に示した実施例では、出力ポート５０１〜５０５のそれぞれにおいて、補助的な偏光子９０１、９０２、９０３、９０４及び９０５を用いている。これらの消光比の高い偏光子（例えば１００００：１の偏光消光比を有するPolarcor（商品名）ダイクロイックガラス偏光子）によって偏光を純化することができ、クロストークを低減できる。しかし、これらの偏光子を用いなくてもスイッチはその本来の機能を果たすことができる。図１０は偏光ビームスプリッタを基礎として構成された２つの直列に配置されたスイッチング段を用いた１×８スイッチの一実施例を示すものである。各段は、偏光旋光子７００、７１１〜７１３及び７１５〜７１７と、ＰＢＳ８００〜８０７との組み合わせより成り、１×２の光学式ルート切換えスイッチを構成している。最初のＰＢＳ８００は、一対の光ビームを初段の偏光旋光子アレイ７００の２つのピクセルの制御状態に応じて出力ポート５０１〜５０４及び出力ポート５０５〜５０８の何れかに切換える。本例の１×８スイッチの残りの２つの直列段の動作は、図８について上述したところと同様である。図１１は水平及び垂直偏光に対して出力側においてオフセットアングルを有する他の形式の偏光依存ルート切換え素子８０１、８０２及び８０３を用いた１× ４の光学式ルート切換えスイッチを示すものである。この種の偏光分離器８０１〜８０３は、複屈折素子の特性（即ち、平行ビーム出力、高い消光比）と、ＰＢＳの特性（直交ビーム出力、低い消光比）とを折衷したものと考えることができる。これは高い偏光ことラスト比を有すると共に出力ビームを或る角度で分離することができる。このような特徴によって、例えば出力ポートのグリンレンズ（Grinlens）をパッキングする場合のように、デバイスを製造する際に生ずる実際上の問題の幾つかを緩和することができる。１×８のスイッチを複屈折素子を用いて構成して２つの直交偏光ビームを互いに平行とする場合には、それぞれ厚さがｄ、２ｄ及び４ｄの３つの複屈折素子が必要である。現在入手し得るサイズである１８ｍｍのグリンレンズ（出力ポート間の最小間隔を規定する）を用いる場合に、最初の複屈折素子の最小厚さ（ｄ）は１８ｍｍとなる。従って、全体の厚さは７ｄ（ｄ＋２ｄ＋４ｄ）となり、これは１２６ｍｍに等しい。他の全ての部品を含めたデバイス全体の最小光路長は約１３０ｍｍとなる。このように長い結合長によって大きな挿入損が生ずると共に製造も困難となる。このような問題は、出力端において光を偏向する直角プリズムを用いることによって解決することができるが、この解決策は更にコストの上昇を招くと共にデバイスの構成が複雑化することになる。ＰＢＳ或いはアングルドビーム分割器を用いることによって、この問題を緩和することができる。その理由は、出力角によって光路は更に分離され、アングルドビーム分離器の幾何学的なサイズを増大する必要はなくなるためである。その結果、損失が一層小さく、一層コンパクトなスイッチが得られる。図９は１×２のスイッチング段のネットワークを用いてバイナリ・ツリー構造とした１×８の光学式ルート切換えスイッチの一実施例を示すものである。本例でも、各段は偏光旋光子１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６と、アングルド分離器８０１、８０２、８０３、８０４、８０５、８０６及び８０７との組み合わせで構成されている。入力ビームは上述した実施例と同様に、第１の複屈折素子３０によって互いに直交偏光された一対のビームに分割される。これら直交偏光されたビームの一方の偏光は、第１の偏光旋光子アレイ１００によって９０°回転され、これらのビームはスイッチの制御状態によって決まる同じ偏光状態となる。これら一対のビームは、１×２のスイッチング段から成るネットワークを通過する間に、各段と関連する偏光旋光子の制御状態に応じたルートに切換えられる。第１の偏光旋光子アレイ１００は２つのピクセルを持っているが、他の偏光旋光子アレイ１０２〜１０６は１個のピクセルを有するだけである。各出力ポートにおいては、最終段の偏光旋光子アレイ１０７〜１１４は一対のビームを直交偏光に戻し、これは最終段の複屈折素子６０１〜６０８によって再合成される。図１２は４つの１×４スイッチを上下に重ねた構成を示すものである。一般に、Ｎ×Ｎ構造を用いたネットワークでは、１×Ｎモジュールが全部で２Ｎ個だけ必要である。従って、４×４の場合には、１×４スイッチングモジュールが８個必要である。図１２に示す４−レベルのアーキテクチャにおいては、４×４のクロスバースイッチを構成するのに、このようなデバイスを２個必要とするだけである。材料コストの観点からすると、スイッチ内の光学部品は一方向における寸法が増大することを除けば同じであるので、材料コストは見掛け上は不変である。このためレベルの数が増えれば、レベル当たりの平均的な材料コストは急激に低減することになる。図１３は入力ビームを直交偏光成分に分離したり、出力ポートにおいて直交偏光されたビームを合成するための複屈折素子３０及び６０の代りに用いることができる偏光依存ルート切換え素子３１を示す線図的な断面図である。この偏光依存ルート切換え素子３１はＰＢＳと、反射プリズムとを組み合わせたものである。入射ビームの垂直偏光成分は素子３１を直進する。しかし、入射ビームの水平偏光成分はＰＢＳ内で９０°反射され、更にプリズムの反射面で２度目の反射を受ける。従って、水平偏光成分は垂直偏光成分と平行であるが、これから分離されて出射する。本発明によれば、（１）偏光に依存しない動作、（２）チャネル間の低いクロストーク、（３）低い挿入損、（４）広い波長範囲での動作、（５）広い動作温度範囲、（６）種々の偏光変換器に応じてミリ秒からナノ秒まで変化するスイッチング速度、（７）複数のスイッチを互いに積み重ねてスケールを変更できる構造（ＭxＮ）などの利点が得られる。これらのスイッチの構造は、空間光変調特性を有する液晶偏光旋光子を組み込むことによって最良のものとなる。そのような場合には、各段において１つにビームを制御するのにピクセル化された変調器を用いることができる。大きなマトリックスを１つの構造に形成することができ、その結果として大規模なＮ×Ｍの光学式ルート切換えスイッチが得られる。上述したところは本発明の幾つかの実施例を説明したが、本発明による教示の下で、クレームに記載されるように詳細には説明していない他の配置及び他の実施例が考えられる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年４月１６日（１９９９．４．１６）【補正内容】請求の範囲１．（補正）入力ビームを、複数の出力ポートの中の、個々の制御状態によって決まる任意の出力ポートへ指向させる光学式ルート切換スイッチであって、入力ビームを受ける入力ポートと；前記入力ビームを、一対の互いに直交する方向に偏光されたビームに分離する第１の偏光依存ルート切換え素子と；この第１の偏光依存ルート切換え素子から出射される前記ビームを受け、複数の出力ポートを有する光スイッチのネットワークとを備え、前記光スイッチの少なくとも１つが、（ａ）前記一対のビームの少なくとも一方の偏光を選択的に回転させて、双方のビームを、前記制御状態によって決まる同じ偏光状態とする偏光旋光子と；（ｂ）この偏光旋光子から出射される前記ビームを、２つの光路の内の、それらの偏光状態によって決まる光路に沿うように選択的にルートを切換える偏光ビームスプリッタと；を備え、前記出力ポートの少なくとも１つが、（ａ）前記ビームの偏光を回転させてこれらのビームを直交偏光とする偏光旋光子と；（ｂ）これらの直交偏光ビームを前記出力ポートにおいて合成する偏光依存ルート切換え素子と、を備える光学式ルート切換えスイッチ。２．（補正）請求項１の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記第１の偏光依存ルート切換え素子が複屈折素子を備えるもの。３．削除４．削除５．請求項１の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記光スイッチネットワークがバイナリ・ツリー構造を有するもの。６．請求項１の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記光学スイッチネットワークが１×２の光スイッチを含むもの。７．（補正）請求項１に記載の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記光スイッチの偏光旋光子が液晶偏光旋光子を含むもの。８．（補正）請求項７に記載の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記光スイッチの液晶偏光旋光子が複数のピクセルを有するもの。９．（補正）入力ビームを、複数の出力ポートの中の、個々の制御状態によって決まる任意の出力ポートへ指向させる光学式ルート切換スイッチであって、入力ビームを受ける入力ポートと；前記入力ビームを、一対の互いに直交する方向に偏光されたビームに分離する第１の偏光依存ルート切換え素子と；この第１の偏光依存ルート切換え素子から出射される前記ビームを受ける初段及び先行する段から２^N-1の可能な入力ビーム位置の選択された１つで一対のビームを受け、これら一対のビームを２^Nの可能な出力ビーム位置の任意の位置へ指向させるＮ番目の段を含む一連の光スイッチング段であって、これら光スイッチング段の少なくとも１つが、（ａ）一対の入射ビームの偏光を選択的に回転させて双方のビームを、前記制御状態によって決まる同じ偏光状態とする偏光旋光子アレイと；（ｂ）これら一対のビームを、前記複数の可能な出力位置の内の、それらの偏光状態に応じて決まる任意の位置から出射するように選択的にルートを切換える偏光ビームスプリッタと；前記一連の光スイッチング段の内の最終段から出射される前記ビームの偏光を回転させて直交偏光されたものとする最後の偏光旋光子と；これらの直交偏光されたビームを前記複数の出力ポートの内の選択された出力ポートにおいて合成する最後の偏光依存ルート切換え素子と；を備えるもの。１０．（補正）請求項９の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記第１の偏光依存ルート切換え素子が複屈折素子を備えるもの。１１．削除１２．（補正）請求項９の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光旋光子アレイが液晶偏光旋光子を含むもの。１３．（補正）請求項１２に記載の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記液晶偏光旋光子アレイが複数のピクセルを有するもの。１４．（補正）入力ビームを、複数の出力ポートの中の、個々の制御状態によって決まる任意の出力ポートへ指向させる光学式ルート切換スイッチであって、入力ビームを受ける入力ポートと；前記入力ビームを、一対の互いに直交する方向に偏光されたビームに分離する第１の偏光依存ルート切換え素子と；前記偏光依存ルート切換え素子から出射される前記ビームを受け、複数の出力ポートを有する１×２の光スイッチのネットワークと、を備え、前記光スイッチの少なくとも１つが、（ａ）前記一対のビームの少なくとも一方の偏光を選択的に回転させて、双方のビームを、前記制御状態によって決まる同じ偏光状態とする偏光旋光子と；（ｂ）この偏光旋光子手段から出射される前記ビームを、２つの光路の内の、偏光状態によって決まる光路に沿うように選択的にルートを切換える偏光依存ルート切換え素子と；を備え、前記出力ポートの少なくとも１つが、（ａ）前記ビームの偏光を回転させてこれらのビームを直交偏光とする偏光旋光子と；（ｂ）これらの直交偏光ビームを前記出力ポートにおいて合成する最後の偏光依存ルート切換え素子と、を備える光学式ルート切換えスイッチ。１５．（補正）請求項１４の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記光スイッチの偏光旋光子が液晶偏光旋光子を含むもの。１６．（補正）請求項１４の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記第１の偏光依存ルート切換え素子が複屈折素子を備えるもの。１７．請求項１４の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記光スイッチのネットワークが、バイナリ・ツリー構造を有するもの。１８．（補正）入力ビームを、複数の出力ポートの中の、個々の制御状態によって決まる任意の出力ポートへ指向させる光学式ルート切換スイッチであって、入力ビームを受ける入力ポートと；前記入力ビームを、一対の互いに直交する方向に偏光されたビームに分離する第１の偏光依存ルート切換え素子と；２つのピクセルを有し、前記一対のビームの一方の偏光を選択的に回転させて双方のビームを、前記制御状態によって決まる同じ偏光状態とする第１の偏光旋光子アレイと；前記偏光旋光子アレイから出射される一対のビームを、２つの光路の内の、それらの偏光状態によって決まる何れかの光路へ指向させる第１の偏光依存ルート切換え素子と；前記第１の偏光依存ルート切換え素子から出射される前記ビームを受け、複数の出力ポートを有する１×２の光スイッチのネットワークと、を備え、前記光スイッチの少なくとも１つが、（ａ）前記一対のビームの偏光を選択的に回転させて、双方のビームを、前記制御状態によって決まる同じ偏光状態とする偏光旋光子と；（ｂ）この偏光旋光子から出射される前記ビームを、２つの光路の内の、それらの偏光状態によって決まる光路に沿うように選択的にルートを切換える偏光ビームスプリッタと；を備え、前記出力ポートの少なくとも１つが、（ａ）前記ビームの偏光を回転させてこれらのビームを直交偏光とする最後の偏光旋光子と；（ｂ）これらの直交偏光ビームを前記出力ポートにおいて合成する最後の偏光依存ルート切換え素子と、を備える光学式ルート切換えスイッチ。１９．（補正）請求項１８の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光旋光子が液晶偏光旋光子を含むもの。２０．請求項１８の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記１×２の光スイッチのネットワークが、バイナリ・ツリー構造を有するもの。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ【要約の続き】ば複屈折素子）（６０）に入射して合成され、ネットワークの選択された出力ポートから出射する。

Claims

【特許請求の範囲】１．入力ビームを、複数の出力ポートの中の、個々の制御状態によって決まる任意の出力ポートへ指向させる光学式ルート切換スイッチであって、入力ビームを受ける入力ポートと；前記入力ビームを、一対の互いに直交する方向に偏光されたビームに分離する第１の偏光依存ルート切換え素子と；この第１の偏光依存ルート切換え素子から出射される前記ビームを受け、複数の出力ポートを有する光スイッチのネットワークとを備え、前記各光スイッチが、（ａ）前記一対のビームの少なくとも一方の偏光を選択的に回転させて、双方のビームを、前記制御状態によって決まる同じ偏光状態とする偏光旋光子手段と；（ｂ）この偏光旋光子手段から出射される前記ビームを、２つの光路の内の、それらの偏光状態によって決まる光路に沿うように選択的にルートを切換える偏光依存ルート切換え素子と；を備え、前記出力ポートが、（ａ）前記ビームの偏光を回転させてこれらのビームを直交偏光とする偏光旋光子手段と；（ｂ）これらの直交偏光ビームを前記出力ポートにおいて合成する偏光依存ルート切換え素子と、を備える光学式ルート切換えスイッチ。２．請求項１の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光依存ルート切換え素子が複屈折素子を備えるもの。３．請求項１の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光依存ルート切換え素子が偏光ビームスプリッタを含むもの。４．請求項３の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光依存ルート切換え素子が偏光ビームスプリッタと反射プリズムとを含むもの。５．請求項１の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記光学スイッチネットワークがバイナリ・ツリー構造を有するもの。６．請求項１の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記光学スイッチネットワークが１×２の光スイッチを含むもの。７．請求項１に記載の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光旋光子手段が液晶偏光旋光子を含むもの。８．請求項７に記載の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記液晶偏光旋光子が複数のピクセルを有するもの。９．入力ビームを、複数の出力ポートの中の、個々の制御状態によって決まる任意の出力ポートへ指向させる光学式ルート切換スイッチであって、入力ビームを受ける入力ポートと；前記入力ビームを、一対の互いに直交する方向に偏光されたビームに分離する第１の偏光依存ルート切換え素子と；この第１の偏光依存ルート切換え素子から出射される前記ビームを受ける初段及び先行する段から２^N-1の可能な入力ビーム位置の選択された１つで一対のビームを受け、これら一対のビームを２^Nの可能な出力ビーム位置の任意の位置に指向させるＮ番目の段を含む一連の光スイッチング段であって、これら光スイッチング段が、（ａ）一対の入射ビームの偏光を選択的に回転させて双方のビームを、前記制御状態によって決まる同じ偏光状態とする偏光旋光子アレイと；（ｂ）これら一対のビームを、前記複数の可能な出力位置の内の、ビームの偏光状態に応じて決まる任意の位置から出射するように選択的に指向させる偏光依存ルート切換え素子と；を有する光スイッチング段と；前記一連の光スイッチング段の内の最終段から出射される前記ビームの偏光を回転させて直交偏光されたものとする最後の偏光旋光子と；これらの直交偏光されたビームを前記複数の出力ポートの内の選択された出力ポートにおいて合成する最後の偏光依存ルート切換え素子と；を備えるもの。１０．請求項９の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光依存ルート切換え素子が複屈折素子を備えるもの。１１．請求項９の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光依存ルート切換え素子が偏光ビームスプリッタと反射プリズムとを含むもの。１２．請求項９の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光旋光子手段が液晶偏光旋光子を含むもの。１３．請求項１２に記載の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記液晶偏光旋光子が複数のピクセルを有するもの。１４．入力ビームを複数の出力ポートの中の、個々の制御状態によって決まる任意の出力ポートへ指向させる光学式ルート切換スイッチであって、入力ビームを受ける入力ポートと；前記入力ビームを、一対の互いに直交する方向に偏光されたビームに分離する第１の偏光依存ルート切換え素子と；前記複屈折素子から出射される前記ビームを受け、複数の出力ポートを有する１×２の光スイッチのネットワークと、を備え、前記光スイッチが、（ａ）前記一対のビームの少なくとも一方の偏光を選択的に回転させて、双方のビームを、前記制御状態によって決まる同じ偏光状態とする偏光旋光子手段と；（ｂ）この偏光旋光子手段から出射される前記ビームを、２つの光路の内の、偏光状態によって決まる光路に沿うように選択的にルートを切換える偏光依存ルート切換え素子と；を備え、前記出力ポートが、（ａ）前記ビームの偏光を回転させてこれらのビームを直交偏光とする偏光旋光子手段と；（ｂ）これらの直交偏光ビームを前記出力ポートにおいて合成する最後の偏光依存ルート切換え素子と、を備える光学式ルート切換えスイッチ。１５．請求項１４の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光旋光子手段が液晶偏光旋光子を含むもの。１６．請求項１４の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光依存ルート切換え素子が複屈折素子を備えるもの。１７．請求項１４の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記光スイッチのネットワークが、バイナリ・ツリー構造を有するもの。１８．入力ビームを、複数の出力ポートの中の、個々の制御状態によって決まる任意の出力ポートへ指向させる光学式ルート切換スイッチであって、入力ビームを受ける入力ポートと；前記入力ビームを、一対の互いに直交する方向に偏光されたビームに分離する第１の偏光依存ルート切換え素子と；２つのピクセルを有し、前記一対のビームの一方の偏光を選択的に回転させて双方のビームを、前記制御状態によって決まる同じ偏光状態とする第１の偏光旋光子アレイと；前記偏光旋光子手段から出射される一対のビームを、２つの光路の内の、それらの偏光状態によって決まる何れかの光路へ指向させる第１の偏光依存ルート切換え素子と；前記第１の偏光依存ルート切換え素子から出射される前記ビームを受け、複数の出力ポートを有する１×２の光スイッチのネットワークと、を備え、前記光スイッチが、（ａ）前記一対のビームの偏光を選択的に回転させて、双方のビームを、前記制御状態によって決まる同じ偏光状態とする偏光旋光子手段と；（ｂ）この偏光旋光子手段から出射される前記ビームを、２つの光路の内の、それらの偏光状態によって決まる光路に沿うように選択的にルートを切換える偏光ビームスプリッタと；を備え、前記出力ポートが、（ａ）前記ビームの偏光を回転させてこれらのビームを直交偏光とする最後の偏光旋光子手段と；（ｂ）これらの直交偏光ビームを前記出力ポートにおいて合成する最後の偏光依存ルート切換え素子と、を備える光学式ルート切換えスイッチ。１９．請求項１８の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記偏光旋光子手段が液晶偏光旋光子を含むもの。２０．請求項１８の光学式ルート切換えスイッチにおいて、前記１×２の光スイッチのネットワークが、バイナリ・ツリー構造を有するもの。