JP2003270681A - 反射型光スイッチ - Google Patents
反射型光スイッチInfo
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的な可動部分を有しないため高速動作が
可能で、信頼性が高く、且つ部品点数を低減して小型化
できるようにする。 【解決手段】 複数のファイバ10を有する入出力ポー
ト部12と、偏波方向が直交関係にある同じ光路の光を
分離し異なる光路の光を合成する偏波分離合成手段30
と、ファラデー回転角切換手段32と、異なる光路の光
の偏波方向を直交から平行又は平行から直交の関係に変
換する偏波回転手段34と、偏波方向に応じて光路シフ
トを制御する光路制御用複屈折素子36と、偏波方向を
往復で90度回転させる偏波回転反射手段38とが、光
軸に沿って配列されている反射型光スイッチである。前
記ファラデー回転角切換手段は、ファラデー素子44
と、その通過光の偏波方向を±45度切り換え制御する
電磁石32を有する。
可能で、信頼性が高く、且つ部品点数を低減して小型化
できるようにする。 【解決手段】 複数のファイバ10を有する入出力ポー
ト部12と、偏波方向が直交関係にある同じ光路の光を
分離し異なる光路の光を合成する偏波分離合成手段30
と、ファラデー回転角切換手段32と、異なる光路の光
の偏波方向を直交から平行又は平行から直交の関係に変
換する偏波回転手段34と、偏波方向に応じて光路シフ
トを制御する光路制御用複屈折素子36と、偏波方向を
往復で90度回転させる偏波回転反射手段38とが、光
軸に沿って配列されている反射型光スイッチである。前
記ファラデー回転角切換手段は、ファラデー素子44
と、その通過光の偏波方向を±45度切り換え制御する
電磁石32を有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光計測な
どの分野において、光のオン/オフ制御したり、光路切
り換えを行うための磁気光学式光スイッチに関し、更に
詳しく述べると、光スイッチ機能部の一端部に多数のフ
ァイバを有する入出力ポート部を設け、光ビームが光ス
イッチ機能部を往復して異なるファイバに結合するよう
に反射型の構成とし、それによって小型化と高性能化を
図った反射型光スイッチに関するものである。
どの分野において、光のオン/オフ制御したり、光路切
り換えを行うための磁気光学式光スイッチに関し、更に
詳しく述べると、光スイッチ機能部の一端部に多数のフ
ァイバを有する入出力ポート部を設け、光ビームが光ス
イッチ機能部を往復して異なるファイバに結合するよう
に反射型の構成とし、それによって小型化と高性能化を
図った反射型光スイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光スイッチは、入力ポートからの入力光
を、異なる出力ポートの選択された任意の一つに出力す
るというような光路切り換え機能を有する光デバイスで
ある。1×2型(1入力・2出力)が最も基本的な形態
であり、様々な方式・構成が開発されている。
を、異なる出力ポートの選択された任意の一つに出力す
るというような光路切り換え機能を有する光デバイスで
ある。1×2型(1入力・2出力)が最も基本的な形態
であり、様々な方式・構成が開発されている。
【0003】光通信用の光スイッチは、偏波無依存性で
あることが肝要であり、そのような要求を満たしうるも
のとして、例えば複数の複屈折素子、波長板、及びファ
ラデー回転子などの光学部品を配列して光スイッチ機能
部とし、該光スイッチ機能部の一端部に入力ポート部
を、他端部に出力ポート部を配置する構成がある。光ス
イッチ機能部は、永久磁石を機械的に移動することによ
り、あるいは電磁的な手法により、印加する外部磁界を
制御し偏波方向を変化させることで光路の切り換えを実
現している。
あることが肝要であり、そのような要求を満たしうるも
のとして、例えば複数の複屈折素子、波長板、及びファ
ラデー回転子などの光学部品を配列して光スイッチ機能
部とし、該光スイッチ機能部の一端部に入力ポート部
を、他端部に出力ポート部を配置する構成がある。光ス
イッチ機能部は、永久磁石を機械的に移動することによ
り、あるいは電磁的な手法により、印加する外部磁界を
制御し偏波方向を変化させることで光路の切り換えを実
現している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光スイ
ッチでは、光スイッチ機能部の両端部に入力ポート部と
出力ポート部を対向配置しており、そのため多数の光学
部品を使用し、それらを一列に配設しなければならず、
高価となるのみならず、大型化(長大化)する欠点があ
った。
ッチでは、光スイッチ機能部の両端部に入力ポート部と
出力ポート部を対向配置しており、そのため多数の光学
部品を使用し、それらを一列に配設しなければならず、
高価となるのみならず、大型化(長大化)する欠点があ
った。
【0005】また、機械的駆動部により可動部分を切り
換える構成では、欠損や消耗などにより特性劣化が生じ
る恐れがあり、且つ切り換え速度が遅いという問題もあ
る。
換える構成では、欠損や消耗などにより特性劣化が生じ
る恐れがあり、且つ切り換え速度が遅いという問題もあ
る。
【0006】本発明の目的は、機械的な可動部分を有し
ないため高速動作が可能で、信頼性が高く、且つ部品点
数を低減して小型化できるようにした磁気光学式の光ス
イッチを提供することである。
ないため高速動作が可能で、信頼性が高く、且つ部品点
数を低減して小型化できるようにした磁気光学式の光ス
イッチを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のファイ
バを有する入出力ポート部と、偏波方向が直交関係にあ
る同じ光路の光を分離し異なる光路の光を合成する偏波
分離合成手段と、ファラデー回転角切換手段と、異なる
光路の光の偏波方向を直交から平行又は平行から直交の
関係に変換する偏波回転手段と、偏波方向に応じて光路
シフトを制御する光路制御用複屈折素子と、偏波方向を
往復で90度回転させる偏波回転反射手段とが、光軸に
沿って配列され、前記ファラデー回転角切換手段は、フ
ァラデー素子と、その透過光の偏波方向を90度切り換
え制御する電磁石を有することを特徴とする反射型光ス
イッチである。
バを有する入出力ポート部と、偏波方向が直交関係にあ
る同じ光路の光を分離し異なる光路の光を合成する偏波
分離合成手段と、ファラデー回転角切換手段と、異なる
光路の光の偏波方向を直交から平行又は平行から直交の
関係に変換する偏波回転手段と、偏波方向に応じて光路
シフトを制御する光路制御用複屈折素子と、偏波方向を
往復で90度回転させる偏波回転反射手段とが、光軸に
沿って配列され、前記ファラデー回転角切換手段は、フ
ァラデー素子と、その透過光の偏波方向を90度切り換
え制御する電磁石を有することを特徴とする反射型光ス
イッチである。
【0008】偏波方向を往復で90度回転させる偏波回
転反射手段は、1/4波長板とミラーの組み合わせでも
よいし、固定45度ファラデー回転子とミラーの組み合
わせでもよい。
転反射手段は、1/4波長板とミラーの組み合わせでも
よいし、固定45度ファラデー回転子とミラーの組み合
わせでもよい。
【0009】偏波分離合成手段は、分離合成用複屈折素
子と偏波分散補償用複屈折素子の配列、あるいは第1の
分離合成用複屈折素子、1/2波長板、及び第2の分離
合成用複屈折素子の配列とし、両複屈折素子で常光・異
常光の関係を逆にすることによって偏波分散を補償する
構成が好ましい。
子と偏波分散補償用複屈折素子の配列、あるいは第1の
分離合成用複屈折素子、1/2波長板、及び第2の分離
合成用複屈折素子の配列とし、両複屈折素子で常光・異
常光の関係を逆にすることによって偏波分散を補償する
構成が好ましい。
【0010】入出力ポート部は、例えば3本以上のファ
イバを有する多芯フェルールと、それらに共通のファイ
バ結合用レンズと、ファイバからの出射光を光軸に平行
なビームにすると共に戻り光である光軸に平行なビーム
をファイバへ結合させる光路補正素子とからなる。具体
的には、多芯フェルールとして3芯フェルールを使用
し、光路補正素子が、中央光路を遮らないように間隙を
おいて対称的に配置した2個の直角三角形又は楔形のプ
リズムの組み合わせからなる構造、あるいは多芯フェル
ールとして3芯フェルールを用い、光路補正素子が、直
方体の平行な隣り合う2本の稜線部分を斜めに切除した
形状のプリズム、あるいは台形状のプリズムとする構造
などがある。
イバを有する多芯フェルールと、それらに共通のファイ
バ結合用レンズと、ファイバからの出射光を光軸に平行
なビームにすると共に戻り光である光軸に平行なビーム
をファイバへ結合させる光路補正素子とからなる。具体
的には、多芯フェルールとして3芯フェルールを使用
し、光路補正素子が、中央光路を遮らないように間隙を
おいて対称的に配置した2個の直角三角形又は楔形のプ
リズムの組み合わせからなる構造、あるいは多芯フェル
ールとして3芯フェルールを用い、光路補正素子が、直
方体の平行な隣り合う2本の稜線部分を斜めに切除した
形状のプリズム、あるいは台形状のプリズムとする構造
などがある。
【0011】入出力ポート部は、基板上に3本以上の溝
を形成して該溝にファイバ芯線部を収容配列し、各々の
先端部にマイクロレンズが位置するレンズアレイを設置
した構造のコリメータアレイでもよい。
を形成して該溝にファイバ芯線部を収容配列し、各々の
先端部にマイクロレンズが位置するレンズアレイを設置
した構造のコリメータアレイでもよい。
【0012】
【実施例】図1は、本発明に係る反射型光スイッチの一
実施例の概略説明図である。Aは全体構成を、Bは電磁
石を除いた光学部品の配列状況を表している。この反射
型光スイッチは、複数のファイバ10を有する入出力ポ
ート部12と、電磁石20を備えた磁気光学方式の反射
型光スイッチ機能部22とからなる。
実施例の概略説明図である。Aは全体構成を、Bは電磁
石を除いた光学部品の配列状況を表している。この反射
型光スイッチは、複数のファイバ10を有する入出力ポ
ート部12と、電磁石20を備えた磁気光学方式の反射
型光スイッチ機能部22とからなる。
【0013】この反射型光スイッチ機能部22の詳細を
図2に示す。これは1×2型(1入力・2出力)の例で
ある。光学部品の配列状況と各位置での偏波方向を示し
ており、各光学部品中における矢印は光学軸の方向及び
ファラデー回転方向を表している。説明を分かり易くす
るために、図示のような座標軸を設定する。光学部品の
配列方向をz方向(図面では奥行き方向)とし、それに
対して直交する2方向をx方向(図面では水平方向)、
y方向(図面では垂直方向)とする。また回転方向は、
z方向を見て時計回りを+側とする。図3に、反射型光
スイッチ機能部の切り換え動作に伴う異なる光路を示
す。
図2に示す。これは1×2型(1入力・2出力)の例で
ある。光学部品の配列状況と各位置での偏波方向を示し
ており、各光学部品中における矢印は光学軸の方向及び
ファラデー回転方向を表している。説明を分かり易くす
るために、図示のような座標軸を設定する。光学部品の
配列方向をz方向(図面では奥行き方向)とし、それに
対して直交する2方向をx方向(図面では水平方向)、
y方向(図面では垂直方向)とする。また回転方向は、
z方向を見て時計回りを+側とする。図3に、反射型光
スイッチ機能部の切り換え動作に伴う異なる光路を示
す。
【0014】反射型光スイッチ機能部22は、偏波方向
が直交関係にある同じ光路の光を分離し異なる光路の光
を合成する偏波分離合成手段30と、ファラデー回転角
切換手段32と、異なる光路の光の偏波方向を直交から
平行又は平行から直交の関係に変換する偏波回転手段3
4と、偏波方向に応じて光路シフトを制御する光路制御
用複屈折素子36と、偏波方向を往復で90度回転させ
る偏波回転反射手段38とが、光軸に沿って配列された
構成である。
が直交関係にある同じ光路の光を分離し異なる光路の光
を合成する偏波分離合成手段30と、ファラデー回転角
切換手段32と、異なる光路の光の偏波方向を直交から
平行又は平行から直交の関係に変換する偏波回転手段3
4と、偏波方向に応じて光路シフトを制御する光路制御
用複屈折素子36と、偏波方向を往復で90度回転させ
る偏波回転反射手段38とが、光軸に沿って配列された
構成である。
【0015】偏波分離合成手段30は、ここでは分離合
成用複屈折素子40と偏波分散補償用複屈折素子42か
らなる。分離合成用複屈折素子40は、xz面に平行で
z軸に対して傾いた光学軸を有し、偏波方向が直交関係
にある同じ光路の光を+x方向に分離し異なる光路の逆
方向の光を−x方向に合成する。偏波分散補償用複屈折
素子42は、y軸に平行な光学軸を有し、従ってz方向
の光の光路に変化はないが、分離合成用複屈折素子の常
光・異常光を入れ換えて偏波分散を補償するようになっ
ている。これらの複屈折素子は、例えばルチルなどから
なる。
成用複屈折素子40と偏波分散補償用複屈折素子42か
らなる。分離合成用複屈折素子40は、xz面に平行で
z軸に対して傾いた光学軸を有し、偏波方向が直交関係
にある同じ光路の光を+x方向に分離し異なる光路の逆
方向の光を−x方向に合成する。偏波分散補償用複屈折
素子42は、y軸に平行な光学軸を有し、従ってz方向
の光の光路に変化はないが、分離合成用複屈折素子の常
光・異常光を入れ換えて偏波分散を補償するようになっ
ている。これらの複屈折素子は、例えばルチルなどから
なる。
【0016】ファラデー回転角切換手段は、ファラデー
素子44と、その透過光の偏波方向を±45度切り換え
制御する電磁石20(図1のA参照)を有する。ファラ
デー素子44は、例えばBi置換希土類鉄ガーネット結
晶のLPE膜などからなる。このファラデー素子44に
印加する外部磁界の方向を電磁石コイルへの通電方向に
応じて、偏波方向を+45度と−45度のいずれかに切
り換えることができる構造である。
素子44と、その透過光の偏波方向を±45度切り換え
制御する電磁石20(図1のA参照)を有する。ファラ
デー素子44は、例えばBi置換希土類鉄ガーネット結
晶のLPE膜などからなる。このファラデー素子44に
印加する外部磁界の方向を電磁石コイルへの通電方向に
応じて、偏波方向を+45度と−45度のいずれかに切
り換えることができる構造である。
【0017】偏波回転手段34は、左右の光路に設置し
た一対の1/2波長板46,48からなり、それらの光
学軸はxy面内でy軸に対して対称となるように(z方
向に見て左側は+22.5度、右側は−22.5度傾け
て)設定されている。
た一対の1/2波長板46,48からなり、それらの光
学軸はxy面内でy軸に対して対称となるように(z方
向に見て左側は+22.5度、右側は−22.5度傾け
て)設定されている。
【0018】光路制御用複屈折素子36は、yz面に平
行でz軸に対して傾いた光学軸を有し、偏波方向に応じ
て+y方向(戻り光については−y方向)の光路シフト
を制御する。この複屈折素子も、例えばルチルなどでよ
い。
行でz軸に対して傾いた光学軸を有し、偏波方向に応じ
て+y方向(戻り光については−y方向)の光路シフト
を制御する。この複屈折素子も、例えばルチルなどでよ
い。
【0019】光の偏波方向を往復で90度回転させる偏
波回転反射手段38は、ここでは1/4波長板50とミ
ラー52からなる。1/4波長板50は、xy面内でx
軸に対して45度傾いている光学軸を有する。
波回転反射手段38は、ここでは1/4波長板50とミ
ラー52からなる。1/4波長板50は、xy面内でx
軸に対して45度傾いている光学軸を有する。
【0020】そして、反射型光スイッチ機能部22の分
離合成用複屈折素子側に、入力ポート(IN)と出力ポー
ト1(OUT-1 )及び出力ポート2(OUT-2 )を設定して
(即ち、入力ポートと出力ポートとを同じ側に設置し
て)、ファラデー回転角切換手段32の駆動電流切り換
え動作により入力ポートからの光を選択したいずれかの
出力ポートに結合させるように構成している。
離合成用複屈折素子側に、入力ポート(IN)と出力ポー
ト1(OUT-1 )及び出力ポート2(OUT-2 )を設定して
(即ち、入力ポートと出力ポートとを同じ側に設置し
て)、ファラデー回転角切換手段32の駆動電流切り換
え動作により入力ポートからの光を選択したいずれかの
出力ポートに結合させるように構成している。
【0021】次に図2と図3に基づき、この反射型光ス
イッチ機能部の動作について説明する。中段に入力ポー
ト(IN)を設定し、上段に出力ポート1(OUT-1 )を、
下段に出力ポート2(OUT-2 )を設定する。
イッチ機能部の動作について説明する。中段に入力ポー
ト(IN)を設定し、上段に出力ポート1(OUT-1 )を、
下段に出力ポート2(OUT-2 )を設定する。
【0022】〔入力ポート(IN)→出力ポート1(OUT-
1 )〕まず、ファラデー回転角切換手段32の駆動電流
切り換え動作により、ファラデー素子44のファラデー
回転角を+45度回転させた状態とする。左側中段の入
力ポートから+z方向に入力する光は、分離合成用複屈
折素子40で常光は直進し、異常光は屈折して+x方向
に光分離する。両光は、偏波分散補償用複屈折素子42
をそのまま通過する。そして、ファラデー回転角切換手
段32では、偏波方向がそれぞれ+45度回転し、偏波
回転手段34で両光の偏波方向が直交から平行(y軸と
平行)の関係に変換される。即ち、左側光路の光は1/
2波長板46を通過して偏波方向が+135度回転し、
右側光路の光は1/2波長板48を通過して偏波方向が
−135度回転する。1/2波長板は、入力光の偏波面
を光学軸に対して対称な方向に変換する性質を備えてい
るからである。これら両光は、光路制御用複屈折素子3
6に対しては異常光であるので、+y方向に屈折して上
段光路にシフトする。1/4波長板50で直線偏波が円
偏波になり、ミラー52に達する。
1 )〕まず、ファラデー回転角切換手段32の駆動電流
切り換え動作により、ファラデー素子44のファラデー
回転角を+45度回転させた状態とする。左側中段の入
力ポートから+z方向に入力する光は、分離合成用複屈
折素子40で常光は直進し、異常光は屈折して+x方向
に光分離する。両光は、偏波分散補償用複屈折素子42
をそのまま通過する。そして、ファラデー回転角切換手
段32では、偏波方向がそれぞれ+45度回転し、偏波
回転手段34で両光の偏波方向が直交から平行(y軸と
平行)の関係に変換される。即ち、左側光路の光は1/
2波長板46を通過して偏波方向が+135度回転し、
右側光路の光は1/2波長板48を通過して偏波方向が
−135度回転する。1/2波長板は、入力光の偏波面
を光学軸に対して対称な方向に変換する性質を備えてい
るからである。これら両光は、光路制御用複屈折素子3
6に対しては異常光であるので、+y方向に屈折して上
段光路にシフトする。1/4波長板50で直線偏波が円
偏波になり、ミラー52に達する。
【0023】ミラー52の反射光は円偏波のままである
が、再び1/4波長板50を通過することで直線偏波に
戻る。しかし偏波方向はx軸と平行となる。これら両光
は、光路制御用複屈折素子36に対しては常光であるの
で、光路はシフトせず、そのまま直進する。偏波回転手
段34では、両光の偏波方向が平行から直交(±45
度)の関係に変換される。即ち、左側光路の光は1/2
波長板46を通過して偏波方向が+45度回転し、右側
光路の光は1/2波長板48を通過して偏波方向が−4
5度回転する。そして、ファラデー回転角切換手段32
で、偏波方向がそれぞれ+45度回転する。両光は、偏
波分散補償用複屈折素子42をそのまま通過し、分離合
成用複屈折素子40で常光は直進し、異常光は屈折して
−x方向に光合成して、左側上段の出力ポート1に結合
する。
が、再び1/4波長板50を通過することで直線偏波に
戻る。しかし偏波方向はx軸と平行となる。これら両光
は、光路制御用複屈折素子36に対しては常光であるの
で、光路はシフトせず、そのまま直進する。偏波回転手
段34では、両光の偏波方向が平行から直交(±45
度)の関係に変換される。即ち、左側光路の光は1/2
波長板46を通過して偏波方向が+45度回転し、右側
光路の光は1/2波長板48を通過して偏波方向が−4
5度回転する。そして、ファラデー回転角切換手段32
で、偏波方向がそれぞれ+45度回転する。両光は、偏
波分散補償用複屈折素子42をそのまま通過し、分離合
成用複屈折素子40で常光は直進し、異常光は屈折して
−x方向に光合成して、左側上段の出力ポート1に結合
する。
【0024】〔入力ポート(IN)→出力ポート2(OUT-
2 )〕次に、ファラデー回転角切換手段32の駆動電流
切り換え動作により、ファラデー素子44のファラデー
回転角を−45度回転させた状態とする。左側中段の入
力ポートから+z方向に入力する光は、分離合成用複屈
折素子40で常光は直進し、異常光は屈折して+x方向
に光分離する。両光は、偏波分散補償用複屈折素子42
をそのまま通過する。そして、ファラデー回転角切換手
段32では、偏波方向がそれぞれ−45度回転し、偏波
回転手段34で両光の偏波方向が直交から平行(x軸と
平行)の関係に変換される。即ち、左側光路の光は1/
2波長板46を通過して偏波方向が−45度回転し、右
側光路の光は1/2波長板48を通過して偏波方向が+
45度回転する。これら両光は、光路制御用複屈折素子
36に対しては常光であるので、光路はシフトせず、そ
のまま直進する。1/4波長板50で直線偏波が円偏波
になり、ミラー52に達する。
2 )〕次に、ファラデー回転角切換手段32の駆動電流
切り換え動作により、ファラデー素子44のファラデー
回転角を−45度回転させた状態とする。左側中段の入
力ポートから+z方向に入力する光は、分離合成用複屈
折素子40で常光は直進し、異常光は屈折して+x方向
に光分離する。両光は、偏波分散補償用複屈折素子42
をそのまま通過する。そして、ファラデー回転角切換手
段32では、偏波方向がそれぞれ−45度回転し、偏波
回転手段34で両光の偏波方向が直交から平行(x軸と
平行)の関係に変換される。即ち、左側光路の光は1/
2波長板46を通過して偏波方向が−45度回転し、右
側光路の光は1/2波長板48を通過して偏波方向が+
45度回転する。これら両光は、光路制御用複屈折素子
36に対しては常光であるので、光路はシフトせず、そ
のまま直進する。1/4波長板50で直線偏波が円偏波
になり、ミラー52に達する。
【0025】ミラー52の反射光は円偏波のままである
が、再び1/4波長板50を通過することで直線偏波に
戻る。しかし偏波方向はy軸と平行となる。これら両光
は、光路制御用複屈折素子36に対しては異常光である
ので、−y方向に屈折して下段光路にシフトする。偏波
回転手段34では、両光の偏波方向が平行から直交(±
45度)の関係に変換される。即ち、左側光路の光は1
/2波長板46を通過して偏波方向が+135度回転
し、右側光路の光は1/2波長板48を通過して偏波方
向が−135度回転する。そして、ファラデー回転角切
換手段32では、偏波方向がそれぞれ−45度回転す
る。両光は、偏波分散補償用複屈折素子42をそのまま
通過し、分離合成用複屈折素子40で常光は直進し、異
常光は屈折して−x方向に光合成して、左側下段の出力
ポート2に結合する。
が、再び1/4波長板50を通過することで直線偏波に
戻る。しかし偏波方向はy軸と平行となる。これら両光
は、光路制御用複屈折素子36に対しては異常光である
ので、−y方向に屈折して下段光路にシフトする。偏波
回転手段34では、両光の偏波方向が平行から直交(±
45度)の関係に変換される。即ち、左側光路の光は1
/2波長板46を通過して偏波方向が+135度回転
し、右側光路の光は1/2波長板48を通過して偏波方
向が−135度回転する。そして、ファラデー回転角切
換手段32では、偏波方向がそれぞれ−45度回転す
る。両光は、偏波分散補償用複屈折素子42をそのまま
通過し、分離合成用複屈折素子40で常光は直進し、異
常光は屈折して−x方向に光合成して、左側下段の出力
ポート2に結合する。
【0026】このようにして、中段の入力ポートからの
入力光は、ファラデー回転角切換手段32の電磁石コイ
ルへの通電電流方向の制御に応じて、上段の出力ポート
1あるいは下段の出力ポート2のいずれかに結合させる
ことができ、1×2型の光スイッチとして機能すること
になる。
入力光は、ファラデー回転角切換手段32の電磁石コイ
ルへの通電電流方向の制御に応じて、上段の出力ポート
1あるいは下段の出力ポート2のいずれかに結合させる
ことができ、1×2型の光スイッチとして機能すること
になる。
【0027】図4は反射型光スイッチ機能部で用いる偏
波回転反射手段の他の例を示す説明図であり、光学部品
の配列状況と各位置での偏波方向を示している。偏波回
転反射手段を除く他の構成は図2と同様であってよいの
で、それらについては記載を省略する。ここでは偏波面
を往復で90度回転させる偏波回転反射手段54は、固
定45度ファラデー回転子56とミラー52からなる。
固定45度ファラデー回転子56は、ファラデー素子と
それに一方向の外部固定磁界を印加する永久磁石からな
る。
波回転反射手段の他の例を示す説明図であり、光学部品
の配列状況と各位置での偏波方向を示している。偏波回
転反射手段を除く他の構成は図2と同様であってよいの
で、それらについては記載を省略する。ここでは偏波面
を往復で90度回転させる偏波回転反射手段54は、固
定45度ファラデー回転子56とミラー52からなる。
固定45度ファラデー回転子56は、ファラデー素子と
それに一方向の外部固定磁界を印加する永久磁石からな
る。
【0028】光路制御用複屈折素子から+z方向への両
光は、それぞれ固定45度ファラデー回転子56によっ
て偏波方向が45度回転し、ミラー52で反射した後、
再び固定45度ファラデー回転子56を通過することに
よって偏波方向が更に45度回転し、光路制御用複屈折
素子に戻る。ファラデー回転子は非相反部品であるか
ら、往路で+45度、復路でも+45度、合計+90度
偏波方向が回転する。従って、光路制御用複屈折素子と
偏波回転反射手段54との間での光路及び変更状態は図
2に示すものと同様となるので、この構成の偏波回転反
射手段54は、そのまま図2の偏波回転反射手段38と
置き換えることができる。
光は、それぞれ固定45度ファラデー回転子56によっ
て偏波方向が45度回転し、ミラー52で反射した後、
再び固定45度ファラデー回転子56を通過することに
よって偏波方向が更に45度回転し、光路制御用複屈折
素子に戻る。ファラデー回転子は非相反部品であるか
ら、往路で+45度、復路でも+45度、合計+90度
偏波方向が回転する。従って、光路制御用複屈折素子と
偏波回転反射手段54との間での光路及び変更状態は図
2に示すものと同様となるので、この構成の偏波回転反
射手段54は、そのまま図2の偏波回転反射手段38と
置き換えることができる。
【0029】図5は偏波分離合成手段の他の例を示す説
明図である。ここで偏波分離合成手段60は、第1及び
第2の分離合成用複屈折素子62,64と、それらの間
に挿入した1/2波長板66からなる。第1の分離合成
用複屈折素子62はxy面内でz軸から傾いた光学軸を
有し、第2の分離合成用複屈折素子64はxy面内でz
軸から前記と逆に傾いた光学軸を有する。つまり、第1
の分離合成用複屈折素子62と第2の分離合成用複屈折
素子64の光学軸は、中央の1/2波長板66に対して
対称に設定されている。1/2波長板66の光学軸はx
y面内でx軸から45度傾いている。
明図である。ここで偏波分離合成手段60は、第1及び
第2の分離合成用複屈折素子62,64と、それらの間
に挿入した1/2波長板66からなる。第1の分離合成
用複屈折素子62はxy面内でz軸から傾いた光学軸を
有し、第2の分離合成用複屈折素子64はxy面内でz
軸から前記と逆に傾いた光学軸を有する。つまり、第1
の分離合成用複屈折素子62と第2の分離合成用複屈折
素子64の光学軸は、中央の1/2波長板66に対して
対称に設定されている。1/2波長板66の光学軸はx
y面内でx軸から45度傾いている。
【0030】往路では、第1の分離用複屈折素子62で
常光は直進し、異常光は屈折して+x方向に光分離す
る。両光は、1/2波長板66で偏波面がそれぞれ90
度回転し、常光と異常光が入れ替わる。第2の分離用複
屈折素子64で常光は直進し、異常光は屈折して−x方
向に光分離するため、更に光分離する。第1及び第2の
分離用複屈折素子62,64の長さを、それぞれ図2の
偏光分離用複屈折素子40の半分とすると、x方向の分
離距離が一致するため、そのまま図2の偏波分離合成手
段30として置き換えることができる。この構成では、
第1及び第2の分離用複屈折素子62,64で常光と異
常光が入れ替わるために、偏波分散が補償されることに
なる。
常光は直進し、異常光は屈折して+x方向に光分離す
る。両光は、1/2波長板66で偏波面がそれぞれ90
度回転し、常光と異常光が入れ替わる。第2の分離用複
屈折素子64で常光は直進し、異常光は屈折して−x方
向に光分離するため、更に光分離する。第1及び第2の
分離用複屈折素子62,64の長さを、それぞれ図2の
偏光分離用複屈折素子40の半分とすると、x方向の分
離距離が一致するため、そのまま図2の偏波分離合成手
段30として置き換えることができる。この構成では、
第1及び第2の分離用複屈折素子62,64で常光と異
常光が入れ替わるために、偏波分散が補償されることに
なる。
【0031】入出力ポート部の具体的構成例を図6に示
す。入出力ポート部12は、3本のファイバ10を1個
のフェルールに平行に収容した3芯フェルール70と、
それら3本のファイバ10に対して共通の1個のファイ
バ結合用レンズ72と、光路補正素子74との配列から
なる。中央のファイバが入力用、両側のファイバが出力
用となる。
す。入出力ポート部12は、3本のファイバ10を1個
のフェルールに平行に収容した3芯フェルール70と、
それら3本のファイバ10に対して共通の1個のファイ
バ結合用レンズ72と、光路補正素子74との配列から
なる。中央のファイバが入力用、両側のファイバが出力
用となる。
【0032】光路補正素子74は、復路光のうちのオフ
セットしている(光軸から離れている)光軸に平行なビ
ームをレンズ72へ斜めに入射させて外側のファイバに
結合させる機能を果たすものである。また光路補正素子
74は、中央のファイバからレンズ72の中心に向かう
光を、そのまま角度変化無しに光軸に沿った平行ビーム
にする機能も有する。
セットしている(光軸から離れている)光軸に平行なビ
ームをレンズ72へ斜めに入射させて外側のファイバに
結合させる機能を果たすものである。また光路補正素子
74は、中央のファイバからレンズ72の中心に向かう
光を、そのまま角度変化無しに光軸に沿った平行ビーム
にする機能も有する。
【0033】ここで光路補正素子74は、中央の間隙を
おいて対称的に配置した2個の楔形状のプリズム76の
組み合わせである。楔形状のプリズム76に代えて直角
三角形プリズムを用いてもよい。中央のファイバからの
往路光は、レンズ72の中心を通り、そのまま2個の楔
形状のプリズム76同士の隙間を通過する。外側のオフ
セットしている復路光は、楔形状のプリズム76を通過
する際に、その斜面で屈折し、レンズ72を通って光軸
に平行なビームとなり、外側のファイバと結合する。
おいて対称的に配置した2個の楔形状のプリズム76の
組み合わせである。楔形状のプリズム76に代えて直角
三角形プリズムを用いてもよい。中央のファイバからの
往路光は、レンズ72の中心を通り、そのまま2個の楔
形状のプリズム76同士の隙間を通過する。外側のオフ
セットしている復路光は、楔形状のプリズム76を通過
する際に、その斜面で屈折し、レンズ72を通って光軸
に平行なビームとなり、外側のファイバと結合する。
【0034】この光路補正素子の構成は、部品点数は多
くなるが、同一形状のプリズムを組み合わせればよいた
め、大きなコストアップにはならない。また中央のビー
ムはプリズム内に入らないので、プリズム表面での反射
による特性劣化などの影響を受けない利点が生じる。
くなるが、同一形状のプリズムを組み合わせればよいた
め、大きなコストアップにはならない。また中央のビー
ムはプリズム内に入らないので、プリズム表面での反射
による特性劣化などの影響を受けない利点が生じる。
【0035】このような3芯フェルール70、共通の単
一レンズ72及び光路補正素子74の組み合わせからな
る入出力ポート部12を、前記の反射型光スイッチ機能
部22と組み合わせて図1のような構成にすると、入出
力ポート全てを同時に調整できるし、各光学部品は、ビ
ーム径の6倍程度の距離に対応した有効径、厚さで済む
ため、著しい小型化(小径化)が可能となる。
一レンズ72及び光路補正素子74の組み合わせからな
る入出力ポート部12を、前記の反射型光スイッチ機能
部22と組み合わせて図1のような構成にすると、入出
力ポート全てを同時に調整できるし、各光学部品は、ビ
ーム径の6倍程度の距離に対応した有効径、厚さで済む
ため、著しい小型化(小径化)が可能となる。
【0036】例えば、各複屈折素子としてルチルを使用
し、その光学軸が45度光軸から傾いているとすると、
複屈折素子の厚さ(光軸方向の長さ)の1/10程度の
光路シフト量が得られる。この光路シフト量は、ビーム
ウエスト径の6倍程度あればよいので、ビームウエスト
径を50μmとすれば、複屈折素子は3mm程度の厚さ
で、1.5mm角程度の有効径があればよいことになる。
更に本発明では、反射型で光の往復を利用しているため
に、光スイッチ機能部も短縮化される。これらのことか
ら、従来技術に比べて大幅な小型化(短縮化及び細径
化)を図ることが可能となる。
し、その光学軸が45度光軸から傾いているとすると、
複屈折素子の厚さ(光軸方向の長さ)の1/10程度の
光路シフト量が得られる。この光路シフト量は、ビーム
ウエスト径の6倍程度あればよいので、ビームウエスト
径を50μmとすれば、複屈折素子は3mm程度の厚さ
で、1.5mm角程度の有効径があればよいことになる。
更に本発明では、反射型で光の往復を利用しているため
に、光スイッチ機能部も短縮化される。これらのことか
ら、従来技術に比べて大幅な小型化(短縮化及び細径
化)を図ることが可能となる。
【0037】上記の実施例では、光路補正素子として2
個のプリズムの組み合わせを使用しているが、図7に示
すような一体構造のプリズム78でもよい。この光路補
正素子は、直方体(正方形平板体)の平行で且つ隣接す
る2稜線部分を斜めに切り落として斜面としたような形
状のプリズムである。このプリズムは、断面台形状であ
ってもよい。一体型にすれば、部品点数が少なくなり、
組み立て作業も容易となる。
個のプリズムの組み合わせを使用しているが、図7に示
すような一体構造のプリズム78でもよい。この光路補
正素子は、直方体(正方形平板体)の平行で且つ隣接す
る2稜線部分を斜めに切り落として斜面としたような形
状のプリズムである。このプリズムは、断面台形状であ
ってもよい。一体型にすれば、部品点数が少なくなり、
組み立て作業も容易となる。
【0038】図8は入出力ポート部の他の具体的構成例
を示している。ここでは入出力ポート部80が、ガラス
基板82上に3本のV溝84を形成し、各V溝84にそ
れぞれファイバ芯線部86を収容配列し、それらの先端
部にマイクロレンズ88が位置するレンズアレイ90を
組み合わせた構造のコリメータアレイからなる。
を示している。ここでは入出力ポート部80が、ガラス
基板82上に3本のV溝84を形成し、各V溝84にそ
れぞれファイバ芯線部86を収容配列し、それらの先端
部にマイクロレンズ88が位置するレンズアレイ90を
組み合わせた構造のコリメータアレイからなる。
【0039】なお上記の各実施例では、3本のファイバ
を有する入出力ポート部を用いた場合であるが、必要が
あれば、4本以上のファイバを並設した入出力ポート部
を用いて光スイッチアレイを構成することもできる。そ
のような場合には、図8に示すようなコリメータアレイ
構造の方が好ましい。
を有する入出力ポート部を用いた場合であるが、必要が
あれば、4本以上のファイバを並設した入出力ポート部
を用いて光スイッチアレイを構成することもできる。そ
のような場合には、図8に示すようなコリメータアレイ
構造の方が好ましい。
【0040】
【発明の効果】本発明は上記のように、光スイッチ機能
部の一端部に複数のファイバを有する入出力部を設け、
光が光スイッチ機能部を往復して異なるファイバに結合
するように反射型の構成としたことにより、部品点数を
低減できるし、長さ寸法を短縮できる効果が生じ、小型
化と高性能化を図ることができる。
部の一端部に複数のファイバを有する入出力部を設け、
光が光スイッチ機能部を往復して異なるファイバに結合
するように反射型の構成としたことにより、部品点数を
低減できるし、長さ寸法を短縮できる効果が生じ、小型
化と高性能化を図ることができる。
【0041】また多芯フェルールを使用して多ポートに
し、それ対して共通のレンズを組み合わせ、光路補正素
子で光路を適正に修正することで、ビーム間隔を非常に
狭くできるために、使用する光学素子の厚さ(光軸方向
長さ)及び光軸に垂直な断面積が小さくてよく、光スイ
ッチの著しい小型化(長さ寸法の短縮と細径化)が可能
となる。また、コリメータアレイを使用すると、同時に
多ポート分の組み立てが行えるために組立工数の削減を
図ることができる。
し、それ対して共通のレンズを組み合わせ、光路補正素
子で光路を適正に修正することで、ビーム間隔を非常に
狭くできるために、使用する光学素子の厚さ(光軸方向
長さ)及び光軸に垂直な断面積が小さくてよく、光スイ
ッチの著しい小型化(長さ寸法の短縮と細径化)が可能
となる。また、コリメータアレイを使用すると、同時に
多ポート分の組み立てが行えるために組立工数の削減を
図ることができる。
【図1】本発明に係る反射型光スイッチの一実施例を示
す説明図。
す説明図。
【図2】その反射型光スイッチ機能部の光学部品の配列
状況と各位置での偏波方向を示す説明図。
状況と各位置での偏波方向を示す説明図。
【図3】その異なるスイッチ状況における往路と復路の
光路説明図。
光路説明図。
【図4】偏波回転反射手段の他の例を示す説明図。
【図5】偏波分離合成手段の他の例を示す説明図。
【図6】入出力ポート部の一例を示す説明図。
【図7】入出力ポート部の他の例を示す説明図。
【図8】入出力ポート部の更に他の例を示す説明図。
10 ファイバ
12 入出力ポート部
20 電磁石
22 反射型光スイッチ機能部
30 偏波分離合成手段
32 ファラデー回転角切換手段
34 偏波回転手段
36 光路制御用複屈折素子
38 偏波回転反射手段
40 分離合成用複屈折素子
42 偏波分散補償用複屈折素子
44 ファラデー素子
50 1/4波長板
52 ミラー
70 3芯フェルール
72 レンズ
74 光路補正素子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 竹下 秀生
東京都港区新橋5丁目36番11号 エフ・デ
ィー・ケイ株式会社内
(72)発明者 多々良 裕樹
東京都港区新橋5丁目36番11号 エフ・デ
ィー・ケイ株式会社内
(72)発明者 久保 一英
東京都港区新橋5丁目36番11号 エフ・デ
ィー・ケイ株式会社内
Fターム(参考) 2H079 AA03 BA02 CA05 EA32 EB18
KA01 KA06 KA13 KA14 KA17
2K002 AA02 AB05 AB40 BA11 DA01
EA11 EA30 HA09
Claims (9)
- 【請求項1】 複数のファイバを有する入出力ポート部
と、偏波方向が直交関係にある同じ光路の光を分離し異
なる光路の光を合成する偏波分離合成手段と、ファラデ
ー回転角切換手段と、異なる光路の光の偏波方向を直交
から平行又は平行から直交の関係に変換する偏波回転手
段と、偏波方向に応じて光路シフトを制御する光路制御
用複屈折素子と、偏波方向を往復で90度回転させる偏
波回転反射手段とが、光軸に沿って配列され、前記ファ
ラデー回転角切換手段は、ファラデー素子と、その透過
光の偏波方向を90度切り換え制御する電磁石を有する
ことを特徴とする反射型光スイッチ。 - 【請求項2】 偏波回転反射手段が、1/4波長板とミ
ラーからなる請求項1記載の反射型光スイッチ。 - 【請求項3】 偏波回転反射手段が、固定45度ファラ
デー回転子とミラーからなる請求項1記載の反射型光ス
イッチ。 - 【請求項4】 偏波分離合成手段が、分離合成用複屈折
素子と偏波分散補償用複屈折素子からなり、両複屈折素
子で常光・異常光の関係を逆にすることにより偏波分散
を補償した請求項1乃至3のいずれかに記載の反射型光
スイッチ。 - 【請求項5】 偏波分離合成手段が、第1及び第2の分
離合成用複屈折素子と、それらの間に挿入した1/2波
長板からなり、両複屈折素子で常光・異常光の関係を逆
にすることにより偏波分散を補償した請求項1乃至3の
いずれかに記載の反射型光スイッチ。 - 【請求項6】 入出力ポート部が、3本以上のファイバ
を有する多芯フェルールと、それらに共通のファイバ結
合用レンズと、ファイバからの出射光を光軸に平行なビ
ームにすると共に戻り光である光軸に平行なビームをフ
ァイバへ結合させる光路補正素子とからなる請求項1乃
至5のいずれかに記載の反射型光スイッチ。 - 【請求項7】 多芯フェルールとして3芯フェルールを
用い、光路補正素子が、中央光路を遮らないように間隙
をおいて対称的に配置した2個の直角三角形又は楔形の
プリズムの組み合わせからなる請求項6記載の反射型光
スイッチ。 - 【請求項8】 多芯フェルールとして3芯フェルールを
用い、光路補正素子が、直方体の平行な隣り合う2本の
稜線部分を斜めに切除した形状のプリズム、あるいは台
形状のプリズムである請求項6記載の反射型光スイッ
チ。 - 【請求項9】 入出力ポート部が、基板上に3本以上の
溝を形成して該溝にファイバ芯線部を収容配列し、各々
の先端部にマイクロレンズが位置するレンズアレイを設
けた構造のコリメータアレイからなる請求項1乃至5の
いずれかに記載の反射型光スイッチ。
Priority Applications (3)
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JP2002077052A JP2003270681A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 反射型光スイッチ |
PCT/JP2003/002795 WO2003079109A1 (fr) | 2002-03-19 | 2003-03-10 | Commutateur optique a reflexion |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP (1) | JP2003270681A (ja) |
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---|---|---|---|---|
CN113741067A (zh) * | 2020-05-28 | 2021-12-03 | 福州高意通讯有限公司 | 一种光开关 |
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---|---|---|---|---|
JP2015200728A (ja) * | 2014-04-07 | 2015-11-12 | 富士通株式会社 | 光分岐器、光増幅装置及び光増幅方法 |
US9882633B2 (en) | 2015-09-30 | 2018-01-30 | Juniper Networks, Inc. | Methods and apparatus for self healing of an optical transceiver in a wavelength division multiplexing (WDM) system |
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---|---|---|---|---|
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JPH09258136A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-10-03 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 光サーキュレータ及び光スイッチ |
US5930418A (en) * | 1997-02-25 | 1999-07-27 | Hewlett-Packard Company | Optical assembly and method based on TEC fibres |
JP3368209B2 (ja) * | 1998-07-23 | 2003-01-20 | エフ・ディ−・ケイ株式会社 | 反射型光サーキュレータ |
JP2001117060A (ja) * | 1999-10-21 | 2001-04-27 | Tokin Corp | 光スイッチ |
-
2002
- 2002-03-19 JP JP2002077052A patent/JP2003270681A/ja active Pending
-
2003
- 2003-03-10 WO PCT/JP2003/002795 patent/WO2003079109A1/ja active Application Filing
-
2004
- 2004-09-10 US US10/938,366 patent/US7233717B2/en not_active Expired - Fee Related
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CN113741067A (zh) * | 2020-05-28 | 2021-12-03 | 福州高意通讯有限公司 | 一种光开关 |
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