JP2002228997A - 低損失光スイッチング方法および光スイッチ装置 - Google Patents
低損失光スイッチング方法および光スイッチ装置Info
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- JP2002228997A JP2002228997A JP2001028533A JP2001028533A JP2002228997A JP 2002228997 A JP2002228997 A JP 2002228997A JP 2001028533 A JP2001028533 A JP 2001028533A JP 2001028533 A JP2001028533 A JP 2001028533A JP 2002228997 A JP2002228997 A JP 2002228997A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の光スイッチ装置では、ランダムな偏光
をもつ入力光を偏光板に通し、選択した直線偏光のみを
使用してスイッチングを行っている。そのため、選択し
た直線偏光以外の偏光成分の約半分の光を失い、信号損
失が大きくなるとともに、入力光の偏光状態が出力光に
反映されない等の問題があった。 【構成】 入力光のすべての偏光成分を使用したスイッ
チングを行うとともに、入力光の偏光状態がそのまま出
力光に反映されるようにするために、ランダムな偏光を
もつ入力光の偏光を縦偏光と横偏光などの直交する２つ
の直線偏光の光に分離し、分離した各直線偏光の光を、
別々にＯＮ／ＯＦＦスイッチングし、それぞれからＯＮ
／ＯＦＦ時に出力される異なる２つの直線偏光の光を合
成して出力するようにした。
をもつ入力光を偏光板に通し、選択した直線偏光のみを
使用してスイッチングを行っている。そのため、選択し
た直線偏光以外の偏光成分の約半分の光を失い、信号損
失が大きくなるとともに、入力光の偏光状態が出力光に
反映されない等の問題があった。 【構成】 入力光のすべての偏光成分を使用したスイッ
チングを行うとともに、入力光の偏光状態がそのまま出
力光に反映されるようにするために、ランダムな偏光を
もつ入力光の偏光を縦偏光と横偏光などの直交する２つ
の直線偏光の光に分離し、分離した各直線偏光の光を、
別々にＯＮ／ＯＦＦスイッチングし、それぞれからＯＮ
／ＯＦＦ時に出力される異なる２つの直線偏光の光を合
成して出力するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光情報処
理などに使用される低損失の光スイッチング方法および
光スイッチ装置に関するものであり、特に、入力された
不明な偏光をもつ光（または光子）に対して、その偏光
状態を保存したまま、また強度を減衰させることなく、
高速でスイッチングできる光スイッチ装置を実現できる
ため、光変調器やルーティング回路、単一光子源、量子
暗号等への適用が期待できる。
理などに使用される低損失の光スイッチング方法および
光スイッチ装置に関するものであり、特に、入力された
不明な偏光をもつ光（または光子）に対して、その偏光
状態を保存したまま、また強度を減衰させることなく、
高速でスイッチングできる光スイッチ装置を実現できる
ため、光変調器やルーティング回路、単一光子源、量子
暗号等への適用が期待できる。
【０００２】
【従来の技術】従来、ランダムな偏光をもつ入力光を高
速にスイッチングするには、入力光中の決められたひと
つの方位の直線偏光成分だけを透過あるいは非透過に制
御する方法がとられていた。図５は、そのような光スイ
ッチ装置の従来例を示す。
速にスイッチングするには、入力光中の決められたひと
つの方位の直線偏光成分だけを透過あるいは非透過に制
御する方法がとられていた。図５は、そのような光スイ
ッチ装置の従来例を示す。
【０００３】図５において、偏光板５１と５３は同じ直
線偏光、ここでは縦偏光の光だけを透過するものであ
る。また偏光板５１と５３の中間に設けられている電気
光学素子（Ｅ／Ｏ）５２は、制御信号ｓによりＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御されて、透過する光の偏光を０度あるいは９０
度回転する。なお各図において、縦偏光を垂直の双矢線
で表わし、横偏光を水平の双矢線で表わしている。
線偏光、ここでは縦偏光の光だけを透過するものであ
る。また偏光板５１と５３の中間に設けられている電気
光学素子（Ｅ／Ｏ）５２は、制御信号ｓによりＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御されて、透過する光の偏光を０度あるいは９０
度回転する。なお各図において、縦偏光を垂直の双矢線
で表わし、横偏光を水平の双矢線で表わしている。
【０００４】動作において、偏光板５１を透過した縦偏
光の光は、制御信号ｓがＯＮのとき、電気光学素子（Ｅ
／Ｏ）５２では回転されないので、縦偏光のまま偏光板
５２を透過して出力される。他方、制御信号ｓがＯＦＦ
のときには、偏光板５１からの縦偏光の光は電気光学素
子（Ｅ／Ｏ）５２で９０度回転される。したがって光は
縦偏光から横偏光に変わるから、縦偏光のみを通す偏光
板５２を透過できず、出力されない。このようにして、
入力光は、制御信号ｓによりＯＮ／ＯＦＦスイッチング
される。
光の光は、制御信号ｓがＯＮのとき、電気光学素子（Ｅ
／Ｏ）５２では回転されないので、縦偏光のまま偏光板
５２を透過して出力される。他方、制御信号ｓがＯＦＦ
のときには、偏光板５１からの縦偏光の光は電気光学素
子（Ｅ／Ｏ）５２で９０度回転される。したがって光は
縦偏光から横偏光に変わるから、縦偏光のみを通す偏光
板５２を透過できず、出力されない。このようにして、
入力光は、制御信号ｓによりＯＮ／ＯＦＦスイッチング
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図５で述べたように、
従来の光スイッチ装置では、ランダムな偏光をもつ入力
光を偏光板に通し、選択した直線偏光のみを使用してス
イッチングを行っている。そのため、選択した直線偏光
以外の偏光成分の約半分の光を失い、信号損失が大きく
なるとともに、出力光は決められた直線偏光しかとるこ
とができないため、入力光の偏光状態が出力光に反映さ
れない等の問題があった。
従来の光スイッチ装置では、ランダムな偏光をもつ入力
光を偏光板に通し、選択した直線偏光のみを使用してス
イッチングを行っている。そのため、選択した直線偏光
以外の偏光成分の約半分の光を失い、信号損失が大きく
なるとともに、出力光は決められた直線偏光しかとるこ
とができないため、入力光の偏光状態が出力光に反映さ
れない等の問題があった。
【０００６】本発明の課題は、入力光のすべての偏光成
分を使用したスイッチングを行うとともに、入力光の偏
光状態がそのまま出力光に反映されるような光スイッチ
装置を実現することにある。
分を使用したスイッチングを行うとともに、入力光の偏
光状態がそのまま出力光に反映されるような光スイッチ
装置を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、ランダムな偏光をもつ入力光の偏光を縦
偏光と横偏光などの直交する２つの直線偏光の光に分離
し、分離した各直線偏光の光を、たとえば図５の従来例
と同様な手段を用いてそれぞれＯＮ／ＯＦＦスイッチン
グし、それぞれからＯＮ時に出力される異なる２つの直
線偏光の光を合成して出力するようにしたものである。
決するために、ランダムな偏光をもつ入力光の偏光を縦
偏光と横偏光などの直交する２つの直線偏光の光に分離
し、分離した各直線偏光の光を、たとえば図５の従来例
と同様な手段を用いてそれぞれＯＮ／ＯＦＦスイッチン
グし、それぞれからＯＮ時に出力される異なる２つの直
線偏光の光を合成して出力するようにしたものである。
【０００８】このように構成することで、入力光は、最
初に縦と横などの直交する２つの直線偏光の光に分離さ
れるが、それぞれＯＮ／ＯＦＦスイッチングされたあ
と、ＯＮ時の直線偏光の光同士を選択して合成すること
により、従来は捨てていた「横偏光」成分もＯＮ時の光
出力として活用できるため損失が少なくなり、また偏光
状態も入力光と同じものを得ることが可能になる。
初に縦と横などの直交する２つの直線偏光の光に分離さ
れるが、それぞれＯＮ／ＯＦＦスイッチングされたあ
と、ＯＮ時の直線偏光の光同士を選択して合成すること
により、従来は捨てていた「横偏光」成分もＯＮ時の光
出力として活用できるため損失が少なくなり、また偏光
状態も入力光と同じものを得ることが可能になる。
【０００９】本発明による低損失の光スイッチング方法
および光スイッチ装置は、以下のように構成できる。 （１） ランダムな偏光をもつ入力光の偏光を直交する
２つの直線偏光の光に分離し、分離した各直線偏光の光
をそれぞれＯＮ／ＯＦＦスイッチングし、各スイッチン
グ結果の光を合成して出力することを特徴とする低損失
光スイッチング方法。 （２） 入力された光を直交する第１の直線偏光と第２
の直線偏光とに分離する偏光分離手段と、分離された各
直線偏光の光をそれぞれＯＮ／ＯＦＦスイッチングする
光スイッチング手段と、スイッチングされた各直線偏光
の光を合成して出力する偏光合成手段とにより構成され
ることを特徴とする低損失光スイッチ装置。 （３） 入力された光を直交する第１の直線偏光と第２
の直線偏光とに分離する偏光分離手段と、分離された第
１の直線偏光をＯＮ／ＯＦＦ制御信号にしたがって回転
させる第１の偏光制御手段と、分離された第２の直線偏
光をＯＮ／ＯＦＦ制御信号にしたがって回転させる第２
の偏光制御手段と、第１の偏光制御手段から出力される
第１と第２の直線偏光のいずれか一方の光と第２の偏光
制御手段から出力される第１と第２の直線偏光の他の一
方の光とをそれぞれ選択して合成出力する偏光合成手段
と、により構成されることを特徴とする低損失光スイッ
チ装置。 （４） 前項（２）または（３）において、偏光分離手
段と偏光合成手段は、偏光ビームスプリッタであること
を特徴とする低損失光スイッチ装置。 （５） 前項（２）ないし（４）において、第１の偏光
制御手段と第２の偏光制御手段は、それぞれ縦続接続さ
れた２つの電気光学素子からなり、先頭の電気光学素子
は入力される光の立ち上がりよりも遅れて動作を開始し
かつ入力される光の立ち下がりよりも遅れて動作を終了
し、また後続の電気光学素子は入力される光の立ち上が
りに先行して動作を開始し、かつ入力される光の立ち下
がりに先行して動作を終了するようＯＮ／ＯＦＦ制御さ
れることを特徴とする低損失光スイッチ装置。 （６） 入力された光を直交する第１の直線偏光と第２
の直線偏光とに分離し、分離した第２の直線偏光を第１
の直線偏光よりも所定の時間遅延させて合成出力する第
１の偏光遅延手段と、第１の偏光遅延手段から出力され
た光の偏光を制御信号にしたがって回転させる偏光制御
手段と、偏光制御手段から出力された光を上記直交する
第１の直線偏光と第２の直線偏光とに分離し、分離した
第１の直線偏光を第２の直線偏光よりも上記所定の時間
遅延させて合成出力する第２の偏光遅延手段と、により
構成されることを特徴とする低損失光スイッチ装置。
および光スイッチ装置は、以下のように構成できる。 （１） ランダムな偏光をもつ入力光の偏光を直交する
２つの直線偏光の光に分離し、分離した各直線偏光の光
をそれぞれＯＮ／ＯＦＦスイッチングし、各スイッチン
グ結果の光を合成して出力することを特徴とする低損失
光スイッチング方法。 （２） 入力された光を直交する第１の直線偏光と第２
の直線偏光とに分離する偏光分離手段と、分離された各
直線偏光の光をそれぞれＯＮ／ＯＦＦスイッチングする
光スイッチング手段と、スイッチングされた各直線偏光
の光を合成して出力する偏光合成手段とにより構成され
ることを特徴とする低損失光スイッチ装置。 （３） 入力された光を直交する第１の直線偏光と第２
の直線偏光とに分離する偏光分離手段と、分離された第
１の直線偏光をＯＮ／ＯＦＦ制御信号にしたがって回転
させる第１の偏光制御手段と、分離された第２の直線偏
光をＯＮ／ＯＦＦ制御信号にしたがって回転させる第２
の偏光制御手段と、第１の偏光制御手段から出力される
第１と第２の直線偏光のいずれか一方の光と第２の偏光
制御手段から出力される第１と第２の直線偏光の他の一
方の光とをそれぞれ選択して合成出力する偏光合成手段
と、により構成されることを特徴とする低損失光スイッ
チ装置。 （４） 前項（２）または（３）において、偏光分離手
段と偏光合成手段は、偏光ビームスプリッタであること
を特徴とする低損失光スイッチ装置。 （５） 前項（２）ないし（４）において、第１の偏光
制御手段と第２の偏光制御手段は、それぞれ縦続接続さ
れた２つの電気光学素子からなり、先頭の電気光学素子
は入力される光の立ち上がりよりも遅れて動作を開始し
かつ入力される光の立ち下がりよりも遅れて動作を終了
し、また後続の電気光学素子は入力される光の立ち上が
りに先行して動作を開始し、かつ入力される光の立ち下
がりに先行して動作を終了するようＯＮ／ＯＦＦ制御さ
れることを特徴とする低損失光スイッチ装置。 （６） 入力された光を直交する第１の直線偏光と第２
の直線偏光とに分離し、分離した第２の直線偏光を第１
の直線偏光よりも所定の時間遅延させて合成出力する第
１の偏光遅延手段と、第１の偏光遅延手段から出力され
た光の偏光を制御信号にしたがって回転させる偏光制御
手段と、偏光制御手段から出力された光を上記直交する
第１の直線偏光と第２の直線偏光とに分離し、分離した
第１の直線偏光を第２の直線偏光よりも上記所定の時間
遅延させて合成出力する第２の偏光遅延手段と、により
構成されることを特徴とする低損失光スイッチ装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による光スイッチ
装置の基本的な１実施の形態の構成を示す。この光スイ
ッチ装置はゲートスイッチとして用いられることができ
る。図１の（ａ）はＯＮ時の動作状態、（ｂ）はＯＦＦ
時の動作状態である。図中、偏光ビームスプリッタ（Ｐ
ＢＳ）１１、１４は、２つの直角プリズムの斜面を多層
誘電体膜を介して張り合わせたもので、斜面に平行な直
線偏光の光を直角に反射し、斜面に交わるような直線偏
光の光を透過させる働きをもつ。
装置の基本的な１実施の形態の構成を示す。この光スイ
ッチ装置はゲートスイッチとして用いられることができ
る。図１の（ａ）はＯＮ時の動作状態、（ｂ）はＯＦＦ
時の動作状態である。図中、偏光ビームスプリッタ（Ｐ
ＢＳ）１１、１４は、２つの直角プリズムの斜面を多層
誘電体膜を介して張り合わせたもので、斜面に平行な直
線偏光の光を直角に反射し、斜面に交わるような直線偏
光の光を透過させる働きをもつ。
【００１１】電気光学素子（Ｅ／Ｏ）１２，１３は、た
とえばポッケルスセルであり、印加される制御信号がＯ
Ｎの時、入射光の偏光を回転させずにそのまま透過さ
せ、また制御信号がＯＦＦの時、入射光の偏光を９０度
回転させて透過させる。またミラー１５，１６は、光路
を折り曲げるために用いられている。
とえばポッケルスセルであり、印加される制御信号がＯ
Ｎの時、入射光の偏光を回転させずにそのまま透過さ
せ、また制御信号がＯＦＦの時、入射光の偏光を９０度
回転させて透過させる。またミラー１５，１６は、光路
を折り曲げるために用いられている。
【００１２】電気光学素子（Ｅ／Ｏ）１２と電気光学素
子（Ｅ／Ｏ）１３をそれぞれ経由する偏光ビームスプリ
ッタ（ＰＢＳ）１１から偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）１４までの光路長は、入力光の偏光状態と出力光の
偏光状態とが一致するように、たとえば波長の整数倍に
等しくなるように、適切に調節される。
子（Ｅ／Ｏ）１３をそれぞれ経由する偏光ビームスプリ
ッタ（ＰＢＳ）１１から偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）１４までの光路長は、入力光の偏光状態と出力光の
偏光状態とが一致するように、たとえば波長の整数倍に
等しくなるように、適切に調節される。
【００１３】入力光は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）１１の図左方から入射され、偏光ビームスプリッタ
（ＰＢＳ）１４の図下方へ出射される光を出力光として
取り出す。
Ｓ）１１の図左方から入射され、偏光ビームスプリッタ
（ＰＢＳ）１４の図下方へ出射される光を出力光として
取り出す。
【００１４】次に、図１の（ａ）に示すＯＮ時の動作に
ついて説明する。ランダム偏光の入力光が偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）１１に入射されると、縦偏光成分と
横偏光成分の光が右方と下方へ分離される。偏光ビーム
スプリッタ（ＰＢＳ）１１では、左方からの縦偏光成分
の光は右方に透過させ、同じく左方からの横偏光成分の
光は下方に直角に反射させる。これに対して、偏光ビー
ムスプリッタ（ＰＢＳ）１４の場合は、上方からの縦偏
光成分の光を下方へ透過させ、左方からの横偏光成分の
光を下方へ反射させる。
ついて説明する。ランダム偏光の入力光が偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）１１に入射されると、縦偏光成分と
横偏光成分の光が右方と下方へ分離される。偏光ビーム
スプリッタ（ＰＢＳ）１１では、左方からの縦偏光成分
の光は右方に透過させ、同じく左方からの横偏光成分の
光は下方に直角に反射させる。これに対して、偏光ビー
ムスプリッタ（ＰＢＳ）１４の場合は、上方からの縦偏
光成分の光を下方へ透過させ、左方からの横偏光成分の
光を下方へ反射させる。
【００１５】ここで電気光学素子（Ｅ／Ｏ）１２、１３
は、いずれもＯＮに制御されているので、偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）１１からこれらへ入射される縦偏光
成分と横偏光成分の光は、回転されずにそのまま出射さ
れる。電気光学素子（Ｅ／Ｏ）１２から出射された縦偏
光の光は、ミラー１６で折り曲げられて偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）１４へ上方から入射する。偏光ビーム
スプリッタ（ＰＢＳ）１４は、上方からの縦偏光を下方
へ透過させる。また電気光学素子（Ｅ／Ｏ）１３から出
射された横偏光成分の光は、偏光ビームスプリッタ（Ｐ
ＢＳ）１４へ左方から入射されが、そこで下方へ反射さ
れる。この結果、ＯＮ時に偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）１４からは、縦偏光成分の光と横偏光成分の光が合
成されて下方へ出力される。このＯＮ時の出力光の偏光
状態は、入力光のそれにほぼ一致する。
は、いずれもＯＮに制御されているので、偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）１１からこれらへ入射される縦偏光
成分と横偏光成分の光は、回転されずにそのまま出射さ
れる。電気光学素子（Ｅ／Ｏ）１２から出射された縦偏
光の光は、ミラー１６で折り曲げられて偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）１４へ上方から入射する。偏光ビーム
スプリッタ（ＰＢＳ）１４は、上方からの縦偏光を下方
へ透過させる。また電気光学素子（Ｅ／Ｏ）１３から出
射された横偏光成分の光は、偏光ビームスプリッタ（Ｐ
ＢＳ）１４へ左方から入射されが、そこで下方へ反射さ
れる。この結果、ＯＮ時に偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）１４からは、縦偏光成分の光と横偏光成分の光が合
成されて下方へ出力される。このＯＮ時の出力光の偏光
状態は、入力光のそれにほぼ一致する。
【００１６】次に、図１の（ｂ）に示すＯＦＦ時の動作
について説明する。このとき、電気光学素子（Ｅ／Ｏ）
１２、１３はいずれもＯＦＦに制御されているので、偏
光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１で分離されて電気光
学素子（Ｅ／Ｏ）１２、１３にそれぞれ入射される縦偏
光成分と横偏光成分の光は、いずれも９０度回転され
て、横偏光の光と縦偏光の光として出射される。電気光
学素子（Ｅ／Ｏ）１２から出射された横偏光の光は、ミ
ラー１６で折り曲げられて偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）１４へ上方から入射する。しかし、偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）１４は上方からの横偏光を右方へ反射
させ、下方へは透過させない。また電気光学素子（Ｅ／
Ｏ）１３から出射された縦偏光の光は、偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）１４へ左方から入射する。しかし、偏
光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４は左方からの縦偏光
を右方へ透過させ、下方へは反射させない。したがっ
て、ＯＦＦ時に、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４
から下方への出力光は生じない。 このようにして、図
１の構成は、入力光を制御信号のＯＮ／ＯＦＦでゲーテ
ィングする光スイッチとして機能することができる。
について説明する。このとき、電気光学素子（Ｅ／Ｏ）
１２、１３はいずれもＯＦＦに制御されているので、偏
光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１で分離されて電気光
学素子（Ｅ／Ｏ）１２、１３にそれぞれ入射される縦偏
光成分と横偏光成分の光は、いずれも９０度回転され
て、横偏光の光と縦偏光の光として出射される。電気光
学素子（Ｅ／Ｏ）１２から出射された横偏光の光は、ミ
ラー１６で折り曲げられて偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）１４へ上方から入射する。しかし、偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）１４は上方からの横偏光を右方へ反射
させ、下方へは透過させない。また電気光学素子（Ｅ／
Ｏ）１３から出射された縦偏光の光は、偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）１４へ左方から入射する。しかし、偏
光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４は左方からの縦偏光
を右方へ透過させ、下方へは反射させない。したがっ
て、ＯＦＦ時に、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４
から下方への出力光は生じない。 このようにして、図
１の構成は、入力光を制御信号のＯＮ／ＯＦＦでゲーテ
ィングする光スイッチとして機能することができる。
【００１７】なお、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１
４の右方へは、下方の出力に対する反転出力が生じるの
で、この反転出力を使用することにより、インバータス
イッチとして機能させることができる。さらに、制御信
号のＯＮ／ＯＦＦにより偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）１４の出力を下方と右方へ切り分けあるいは分配す
るルーティングスイッチあるいはデマルチプレクサとし
て機能させることも可能である。
４の右方へは、下方の出力に対する反転出力が生じるの
で、この反転出力を使用することにより、インバータス
イッチとして機能させることができる。さらに、制御信
号のＯＮ／ＯＦＦにより偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）１４の出力を下方と右方へ切り分けあるいは分配す
るルーティングスイッチあるいはデマルチプレクサとし
て機能させることも可能である。
【００１８】図２は、より短い光パルスを発生できるよ
うに、図１の構成を改良した実施の形態を示す。一般
に、電気光学素子（Ｅ／Ｏ）には応答時間の遅れがあ
り、出力光のパルス幅をあまり短くすることができな
い。このような場合は、図２の（ａ）に示すように、電
気光学素子（Ｅ／Ｏ）を２つずつ縦続させた構成とし、
縦続された各電気光学素子（Ｅ／Ｏ）の制御タイミング
を一部重複させてずらして与えればよい。
うに、図１の構成を改良した実施の形態を示す。一般
に、電気光学素子（Ｅ／Ｏ）には応答時間の遅れがあ
り、出力光のパルス幅をあまり短くすることができな
い。このような場合は、図２の（ａ）に示すように、電
気光学素子（Ｅ／Ｏ）を２つずつ縦続させた構成とし、
縦続された各電気光学素子（Ｅ／Ｏ）の制御タイミング
を一部重複させてずらして与えればよい。
【００１９】具体的には、図２の（ａ）に示すように、
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２１で分離された縦偏
光と横偏光の成分は、それぞれ、電気光学素子（Ｅ／
Ｏ）２２，２３と２４，２５へ通される。ここで各前段
の電気光学素子（Ｅ／Ｏ）２２，２４へ与える制御信号
をＳ1 とし、各後段の電気光学素子（Ｅ／Ｏ）２３，２
５へ与える制御信号をＳ2 とすると、ＯＮ動作時の制御
信号Ｓ1 、Ｓ2 のタイミングは、図２の（ｂ）に示すよ
うにされる。の制御信号Ｓ1 は、の入力光に対し
て、最初はＯＦＦであり、入力光の中央部にかかる前に
ＯＮに変わる。他方、制御信号Ｓ2 は、最初はＯＮであ
るが、入力光の中央部を過ぎたところでＯＦＦに変わ
る。この結果、縦続された２つの電気光学素子（Ｅ／
Ｏ）全体の作用としては、Ｓ1 、Ｓ2 がともにＯＮの中
央部でだけ入力偏光を回転させず、その前後では入力偏
光を回転させるので、の出力光のように短い光パルス
を切り出すことができる。なお、Ｓ2 は、Ｓ1 を所定時
間遅延させて生成される。またＯＦＦ動作時には、
Ｓ1 、Ｓ2 はともにＯＦＦレベルを維持し、縦続された
２つの電気光学素子（Ｅ／Ｏ）全体の作用もＯＦＦのま
まとなる。
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２１で分離された縦偏
光と横偏光の成分は、それぞれ、電気光学素子（Ｅ／
Ｏ）２２，２３と２４，２５へ通される。ここで各前段
の電気光学素子（Ｅ／Ｏ）２２，２４へ与える制御信号
をＳ1 とし、各後段の電気光学素子（Ｅ／Ｏ）２３，２
５へ与える制御信号をＳ2 とすると、ＯＮ動作時の制御
信号Ｓ1 、Ｓ2 のタイミングは、図２の（ｂ）に示すよ
うにされる。の制御信号Ｓ1 は、の入力光に対し
て、最初はＯＦＦであり、入力光の中央部にかかる前に
ＯＮに変わる。他方、制御信号Ｓ2 は、最初はＯＮであ
るが、入力光の中央部を過ぎたところでＯＦＦに変わ
る。この結果、縦続された２つの電気光学素子（Ｅ／
Ｏ）全体の作用としては、Ｓ1 、Ｓ2 がともにＯＮの中
央部でだけ入力偏光を回転させず、その前後では入力偏
光を回転させるので、の出力光のように短い光パルス
を切り出すことができる。なお、Ｓ2 は、Ｓ1 を所定時
間遅延させて生成される。またＯＦＦ動作時には、
Ｓ1 、Ｓ2 はともにＯＦＦレベルを維持し、縦続された
２つの電気光学素子（Ｅ／Ｏ）全体の作用もＯＦＦのま
まとなる。
【００２０】図３は、電気光学素子（Ｅ／Ｏ）を一つだ
け用いて、一部に制約があるものの、図１と同様の機能
を実現する他の実施の形態の構成を示し、図４はその動
作タイミング波形を示す。図３の構成は、一つの電気光
学素子（Ｅ／Ｏ）３３と、その前後に置かれた第１偏光
遅延部３１および第２偏光遅延部３２からなる。第１偏
光遅延部３１は、縦偏光をそのまま出力し、横偏光をτ
時間遅延させて出力する。第２偏光遅延部３２は、その
反対に、横偏光をそのまま出力し、縦偏光をτ時間遅延
させて出力する。遅延時間τは入力光のパルス幅よりも
十分に長く設定する必要がある。
け用いて、一部に制約があるものの、図１と同様の機能
を実現する他の実施の形態の構成を示し、図４はその動
作タイミング波形を示す。図３の構成は、一つの電気光
学素子（Ｅ／Ｏ）３３と、その前後に置かれた第１偏光
遅延部３１および第２偏光遅延部３２からなる。第１偏
光遅延部３１は、縦偏光をそのまま出力し、横偏光をτ
時間遅延させて出力する。第２偏光遅延部３２は、その
反対に、横偏光をそのまま出力し、縦偏光をτ時間遅延
させて出力する。遅延時間τは入力光のパルス幅よりも
十分に長く設定する必要がある。
【００２１】第１偏光遅延部３１は、縦偏光を透過させ
横偏光を直角に反射させる二つの偏光ビームスプリッタ
（ＰＢＳ）３４ａ，３４ｂと横偏光の遅延路を形成する
ミラー３６，３７で構成され、第２偏光遅延部３２は、
横偏光を透過させ縦偏光を直角に反射させる二つの偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ａ，３５ｂと横偏光の
遅延路を形成するミラー３８，３９で構成される。次
に、図４のタイミング波形〜’を参照して動作を説
明する。
横偏光を直角に反射させる二つの偏光ビームスプリッタ
（ＰＢＳ）３４ａ，３４ｂと横偏光の遅延路を形成する
ミラー３６，３７で構成され、第２偏光遅延部３２は、
横偏光を透過させ縦偏光を直角に反射させる二つの偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ａ，３５ｂと横偏光の
遅延路を形成するミラー３８，３９で構成される。次
に、図４のタイミング波形〜’を参照して動作を説
明する。
【００２２】第１偏光遅延部３１の偏光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ）３４ａは、ランダム偏光をもつ入力光
（）を縦偏光と横偏光の成分に分離する。分離された
縦偏光成分は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３４ｂを
右方へ透過し（）、また横偏光成分はτだけ遅延され
て（）、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３４ｂへ下
方から入射し、右方へ反射される。こうして偏光ビーム
スプリッタ（ＰＢＳ）３４ｂからは、縦偏光とτ時間遅
れの横偏光が合成されて右方へ出力され、電気光学素子
（Ｅ／Ｏ）３３へ入力される（）。
タ（ＰＢＳ）３４ａは、ランダム偏光をもつ入力光
（）を縦偏光と横偏光の成分に分離する。分離された
縦偏光成分は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３４ｂを
右方へ透過し（）、また横偏光成分はτだけ遅延され
て（）、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３４ｂへ下
方から入射し、右方へ反射される。こうして偏光ビーム
スプリッタ（ＰＢＳ）３４ｂからは、縦偏光とτ時間遅
れの横偏光が合成されて右方へ出力され、電気光学素子
（Ｅ／Ｏ）３３へ入力される（）。
【００２３】電気光学素子（Ｅ／Ｏ）３３では、制御信
号ＳがＯＮのとき入力の偏光状態を回転させずにそのま
ま出力し（）、制御信号ＳがＯＦＦのときは入力偏光
状態を９０度回転させて出力する（’）。
号ＳがＯＮのとき入力の偏光状態を回転させずにそのま
ま出力し（）、制御信号ＳがＯＦＦのときは入力偏光
状態を９０度回転させて出力する（’）。
【００２４】ＯＮ時の場合には、第２偏光遅延部３２の
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ａは、中の縦偏
光とτ遅れの横偏光を下方と右方へ分離する。下方へ分
離された先行の縦偏光はτだけ遅延されて（）、偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ｂへ下方から入射し、
右方へ反射される。また中のτ遅れの横偏光は、偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ｂへ左方から直接入力
され、右方へ透過する（）。こうして偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）３５ｂから右方へは、縦偏光とτ時間
遅れの横偏光とが合成されて出力される（）。
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ａは、中の縦偏
光とτ遅れの横偏光を下方と右方へ分離する。下方へ分
離された先行の縦偏光はτだけ遅延されて（）、偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ｂへ下方から入射し、
右方へ反射される。また中のτ遅れの横偏光は、偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ｂへ左方から直接入力
され、右方へ透過する（）。こうして偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）３５ｂから右方へは、縦偏光とτ時間
遅れの横偏光とが合成されて出力される（）。
【００２５】次に、ＯＦＦ時の場合には、第２偏光遅延
部３２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ａは、
’中の横偏光とτ遅れの縦偏光を右方と下方へ分離す
る。右方へ分離された先行の横偏光は、偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）３５ｂへ左方から直接入力され、右方
へ透過する（’）。また’中のτ遅れの縦偏光は、
さらにτだけ遅延されて（’）、偏光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ）３５ｂへ下方から入射し、右方へ反射され
る。この結果、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ｂ
から右方へは、横偏光と２τ遅れの縦偏光とが合成され
て出力される（’）。
部３２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ａは、
’中の横偏光とτ遅れの縦偏光を右方と下方へ分離す
る。右方へ分離された先行の横偏光は、偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）３５ｂへ左方から直接入力され、右方
へ透過する（’）。また’中のτ遅れの縦偏光は、
さらにτだけ遅延されて（’）、偏光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ）３５ｂへ下方から入射し、右方へ反射され
る。この結果、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３５ｂ
から右方へは、横偏光と２τ遅れの縦偏光とが合成され
て出力される（’）。
【００２６】このように、図３の構成では、ＯＮ時とＯ
ＦＦ時とで異なる特有の出力パターンを生じる光スイッ
チとして機能することができる。
ＦＦ時とで異なる特有の出力パターンを生じる光スイッ
チとして機能することができる。
【００２７】なお、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１
４の上方へは、右方への出力に対する反転出力が生じる
ので、この反転出力を使用することにより、図１の場合
と同様に、インバータスイッチやルーティングスイッチ
あるいはデマルチプレクサとして機能させることも可能
である。
４の上方へは、右方への出力に対する反転出力が生じる
ので、この反転出力を使用することにより、図１の場合
と同様に、インバータスイッチやルーティングスイッチ
あるいはデマルチプレクサとして機能させることも可能
である。
【００２８】
【発明の効果】本発明の光スイッチング方法および光ス
イッチ装置によれば、ランダムな偏光をもつ入力光は、
直交する直線偏光成分に分けられて別々にスイッチング
され、それぞれの結果が合成されて出力されるため、入
力光の光エネルギーの利用に無駄がなく、従来のものよ
りも低損失の光スイッチ装置を実現することができる。
さらに、出力光に入力光の偏光状態をそのまま反映でき
る利点がある。
イッチ装置によれば、ランダムな偏光をもつ入力光は、
直交する直線偏光成分に分けられて別々にスイッチング
され、それぞれの結果が合成されて出力されるため、入
力光の光エネルギーの利用に無駄がなく、従来のものよ
りも低損失の光スイッチ装置を実現することができる。
さらに、出力光に入力光の偏光状態をそのまま反映でき
る利点がある。
【図１】本発明の光スイッチ装置の基本的な１実施の形
態を示す構成図である。
態を示す構成図である。
【図２】本発明の光スイッチ装置の基本的な１実施の形
態を改良した他の１実施の形態を示す構成図である。
態を改良した他の１実施の形態を示す構成図である。
【図３】電気光学素子を一つだけ用いる本発明の光スイ
ッチ装置の他の１実施の形態を示す構成図である。
ッチ装置の他の１実施の形態を示す構成図である。
【図４】電気光学素子を一つだけ用いる本発明の光スイ
ッチ装置の他の１実施の形態のタイミング波形図であ
る。
ッチ装置の他の１実施の形態のタイミング波形図であ
る。
【図５】光スイッチ装置の従来例の構成図である。
１1 ：偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ） １2 ：電気光学素子（Ｅ／Ｏ） １3 ：電気光学素子（Ｅ／Ｏ） １4 ：偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ） １5 ：ミラー １６：ミラー
Claims (7)
- 【請求項１】 ランダムな偏光をもつ入力光の偏光を直
交する２つの直線偏光の光に分離し、分離した各直線偏
光の光をそれぞれＯＮ／ＯＦＦスイッチングし、各スイ
ッチング結果の光を合成して出力することを特徴とする
低損失光スイッチング方法。 - 【請求項２】 入力された光を直交する第１の直線偏光
と第２の直線偏光とに分離する偏光分離手段と、分離さ
れた各直線偏光の光をそれぞれＯＮ／ＯＦＦスイッチン
グする光スイッチング手段と、スイッチングされた各直
線偏光の光を合成して出力する偏光合成手段とにより構
成されることを特徴とする低損失光スイッチ装置。 - 【請求項３】 入力された光を直交する第１の直線偏光
と第２の直線偏光とに分離する偏光分離手段と、 分離された第１の直線偏光をＯＮ／ＯＦＦ制御信号にし
たがって回転させる第１の偏光制御手段と、 分離された第２の直線偏光をＯＮ／ＯＦＦ制御信号にし
たがって回転させる第２の偏光制御手段と、 第１の偏光制御手段から出力される第１と第２の直線偏
光のいずれか一方の光と第２の偏光制御手段から出力さ
れる第１と第２の直線偏光の他の一方の光とをそれぞれ
選択して合成出力する偏光合成手段と、により構成され
ることを特徴とする低損失光スイッチ装置。 - 【請求項４】 請求項２または請求項３において、偏光
分離手段と偏光合成手段は、偏光ビームスプリッタであ
ることを特徴とする低損失光スイッチ装置。 - 【請求項５】 請求項２ないし請求項４において、第１
の偏光制御手段と第２の偏光制御手段は、それぞれ縦続
接続された２つの電気光学素子からなり、先頭の電気光
学素子は入力される光の立ち上がりよりも遅れて動作を
開始しかつ入力される光の立ち下がりよりも遅れて動作
を終了し、また後続の電気光学素子は入力される光の立
ち上がりに先行して動作を開始し、かつ入力される光の
立ち下がりに先行して動作を終了するようＯＮ／ＯＦＦ
制御されることを特徴とする低損失光スイッチ装置。 - 【請求項６】 入力された光を直交する第１の直線偏光
と第２の直線偏光とに分離し、分離した第２の直線偏光
を第１の直線偏光よりも所定の時間遅延させて合成出力
する第１の偏光遅延手段と、 第１の偏光遅延手段から出力された光の偏光を制御信号
にしたがって回転させる偏光制御手段と、 偏光制御手段から出力された光を上記直交する第１の直
線偏光と第２の直線偏光とに分離し、分離した第１の直
線偏光を第２の直線偏光よりも上記所定の時間遅延させ
て合成出力する第２の偏光遅延手段と、により構成され
ることを特徴とする低損失光スイッチ装置。 - 【請求項７】 請求項２ないし６において、低損失光ス
イッチ装置は、ゲートスイッチ、インバータスイッチ、
ルーティングスイッチのいずれかとして構成されること
を特徴とする低損失光スイッチ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001028533A JP2002228997A (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | 低損失光スイッチング方法および光スイッチ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001028533A JP2002228997A (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | 低損失光スイッチング方法および光スイッチ装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003300206A Division JP3583775B2 (ja) | 2003-08-25 | 2003-08-25 | 光スイッチ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002228997A true JP2002228997A (ja) | 2002-08-14 |
Family
ID=18893015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001028533A Pending JP2002228997A (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | 低損失光スイッチング方法および光スイッチ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002228997A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100495125C (zh) * | 2006-10-24 | 2009-06-03 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 实时光学图像加密方法和装置 |
-
2001
- 2001-02-05 JP JP2001028533A patent/JP2002228997A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100495125C (zh) * | 2006-10-24 | 2009-06-03 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 实时光学图像加密方法和装置 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031031 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20031215 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040302 |