JP2004093750A - Optical switch - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信ネットワークやその他の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り換える光スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
今日、光通信ネットワークの発展に伴い、光信号を伝搬するための光ファイバが広く使用されている。しかし、光ファイバにより光信号を伝送するためには、光ファイバ間で光信号の進行ルートを切り換える必要がある。
【0003】
このような切換えを行う一つの方法として、光信号を通常の光電変換用電子デバイスで電気信号に変換し、変換された電気信号に応じて異なる進行ルートに配設した光源を点滅させることにより光信号の進行ルートの切換を行うものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、情報データの伝送レートは上昇し続けているので、光ファイバにより伝送される光信号の広いデータ帯域を処理するのに通常の電子デバイスを用いることは益々困難になってきている。更に、光信号と電気信号の間で変換をする必要があるため、データフォーマットが制限されてしまうと共に装置が複雑且つ高価になるという問題があった。
【0005】
この発明は、簡単な構造で光信号を電気信号に変換することなく光信号のまま正確に安定して進行ルートを切り換えることが可能な光スイッチを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の光スイッチは、入射光の互いに直交する偏光成分のうちの一方の第1偏光成分光を反射し、他方の第2偏光成分光を透過させる偏光分離手段と、前記偏光分離手段により反射された前記第1の偏光成分光の進行方向を前記第2偏光成分光と平行な方向に導く第1の導光手段と、前記偏光分離手段により分離された第2の偏光成分光と、前記偏光分離手段により分離され、前記第1の導光手段により導かれた前記第1の偏光成分光が入射され、電界の印加に応じてリタデーションの値が透過光の波長の実質的に1/2の奇数倍だけ互いに異なる第1の配向状態と第2の配向状態とに切り替え可能な液晶素子と、前記液晶素子の前記リタデーションの温度依存性を補償する補償用液晶素子とからなる液晶装置と、前記液晶装置の光出射側に配置され、前記偏光分離手段により分離された第2の偏光成分光の前記液晶装置を透過した光を、前記第1の偏光成分光の前記液晶装置を透過した光の進行方向と交差する方向に導く第2の導光手段と、前記第1の偏光成分光の前記電気光手段を透過した光と、第2の偏光成分光の前記電気光手段を透過して前記第2の導光板により導かれた光とが入力され、前記2つの光を同一の光路に出射させる偏光合成手段とからなり、入射光を前記電気光学手段に印加される電界に応じてそれぞれ異なる方向へ出射することを特徴とするものである。
【0007】
この光スイッチにおいては、液晶装置の配向状態が入力信号に応じて透過光の旋光量が温度に拘わらず互いに90°だけ異なる第1の液晶配向状態と第2の液晶配向状態に切り換えられ、この液晶装置に光スイッチの入射光が互いに偏光面の方向が直交するS波とP波の偏光成分光に分離されて入射し、液晶装置を透過する際に、各偏光成分光が温度に拘わらず第1と第2の各液晶配向状態に応じて一定量だけ旋光され、この後、液晶装置を出射した各偏光成分光は合成されて出射光となり所定方向に出射される。従って、本光スイッチによれば、温度に拘わらず常に安定して光信号を電気信号に変換することなく光信号のままその進行ルートを切り換えることができる。その結果、広いデータ帯域の光信号の進行ルートを光信号のままロスなく安定して正確に切り換えることができる安価な光スイッチを提供することが可能となる。
【0008】
上述の光スイッチにおいて、前記液晶装置の前記液晶素子と前記補償用液晶素子は、それぞれ液晶分子を基板に平行に配向させた2個のホモジニアス型液晶素子であって、且つそれぞれの液晶分子の配向方向が互いに直交する配置で設置してなり、前記液晶素子と前記補償用液晶素子はそれぞれ、印加電圧に応じて液晶の配向状態を液晶分子が基板に平行に配向した第1の配向状態と液晶分子が立ち上がり配向した第2の配向状態との間で切り換えることにより、前記液晶装置を透過する光の偏光面を互いにほぼ90゜異ならせた光を出射するようにするのが好ましい。
【0009】
その場合、液晶装置を、前記第1偏光成分光の光路中に配置された第1液晶装置と、前記第2偏光成分光の光路中に配設された第2液晶装置とで構成するのがよい。
【0010】
また、液晶装置を第1液晶装置と第2液晶装置とで構成した場合、前記偏光分離手段と前記偏光合成手段を、互いに直交する方向に反射軸と透過軸とを有して入射光のうちの偏光面が前記反射軸に沿った偏光成分光を反射し偏光面が前記透過軸に沿った偏光成分光を透過させる1個の反射偏光板とし、この反射偏光板を前記第1液晶装置と前記第2液晶装置間を通して斜めに配置しても良く、これにより、構成部材数が減って構造がより簡素化される。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1(a)、図1(b)は、この発明の第1実施形態例としての光スイッチの構成を示す模式的構成図であり、それぞれ、光の進行方向を変えずに出射させる状態と光の進行方向を90°変化させて出射させる状態を示している。
【0012】
この実施形態例の光スイッチは、2個の第1液晶素子1,3と、2個の温度補償用の第2液晶素子2,4からなる液晶装置LAを用い、その入射光Riが入射する光入射側に偏光分離手段としての第1ビームスプリッタ5と第1の導光手段としての第1反射鏡6を配置し、出射光Roを出射させる光出射側に偏光合成手段としての第2ビームスプリッタ7と第2の導光手段としての第2反射鏡8を配置した構成となっている。なお、本例における入射光Riは、波長が1620nmのレーザー光である。
【0013】
本例の液晶装置LAは、第1液晶素子1と第2液晶素子2をそれぞれの入、出射面を平行に並列配置してなる第1の液晶装置LA1と、第1液晶素子3と第2液晶素子4をそれぞれの入、出射面を平行に並列配置してなる第2の液晶装置LA2とで、構成してある。また、異なる液晶装置同士の第1液晶素子1と第1液晶素子3及び第2液晶素子2と第2液晶素子4も、それらの各入、出射面が互いに平行となるように配置してある。本例の4個の液晶素子1乃至4は、それぞれ、電極が形成された一対の電極基板1a,1b、2a,2b、3a,3b及び4a,4b間に液晶分子を各電極基板に対して平行に配向させて挟持したホモジニアス型液晶素子である。
【0014】
第1の液晶装置LA1においては、ホモジニアス型の第1、第2液晶素子1、2を、それぞれの液晶分子の配向方向が互いに直交するように配置してある。即ち、図2の透過光の偏光方向と各液晶素子における液晶分子の配向方向との関係を示す説明図にも示されているように、第1液晶素子1の一対の電極基板1a,1b近傍の液晶分子の各配向方向つまりそれぞれの電極上に被着してある各配向膜(不図示)に施したラビング等の各配向処理方向d1、d1と、第2液晶素子2の一対の電極基板2a,2bにおけるそれぞれの同配向処理方向d2、d2とを、直交させてある。
【0015】
そして、第2の液晶装置LA2においても、同様に、ホモジニアス型の第1、第2液晶素子3、4を、それぞれの液晶分子の配向方向が互いに直交するように、各液晶素子3、4に施した各配向処理方向d3、d4を直交させて、配置してある。なお、本例の第1の液晶装置LA1と第2の液晶装置LA2における対応する液晶素子1、3及び2、4同士の各配向処理d1とd3及びd2とd4は、互いに直交させてあるが、互いに平行させてもよい。
【0016】
上述のように構成された液晶素子LAの各液晶素子1〜4においては、液晶を介して対向する一対の電極基板1a,1b、2a,2b、3a,3b及び4a,4bに入力信号に応じて電圧が印加され、図1(a)に示すように電圧が印加されず(オフ時)液晶分子mLが電極基板に平行に配向した第1の液晶配向状態と、図1(b)に示すように電圧が印加されて(オン時)液晶分子が電極基板に対してほぼ垂直な姿勢に立ち上がり配向した第2の液晶配向状態とが、切り換えられる。ここで、上記第1の液晶配向状態においては、第1及び第2の液晶装置LA1、LA2に入射する各直線偏光は、それぞれ、第1液晶素子1から第2液晶素子2及び第1液晶素子3から第2液晶素子4を透過する間に、各液晶装置LA1、LA2による複屈折作用を受け、各液晶素子の温度に拘わらず、常に透過光の波長λの1/2の位相差が付与される。この理由は、以下の通りである。
【0017】
即ち、第1及び第2の各液晶装置LA1、LA2における各第1液晶素子1、3は、図3の各液晶素子のリタデーション値Re(Δnd)の温度依存性図に示されるように、実線の曲線αで示されるリタデーションの温度依存性を示す。一方、温度補償用としての各第2液晶素子2、4は、破線の曲線βで示されるリタデーションの温度依存性を示す。ここで、第1の液晶装置LA1は上述したようにホモジニアス型液晶素子である第1液晶素子1と第2液晶素子2を互いに液晶分子の配向が直交するように配置してなるから、第1の液晶配向状態(オフ状態)にある第1の液晶装置LA1を透過する光に付与される位相差つまり第1の液晶装置LA1全体を通してのリタデーション値Reは、各液晶素子1、2の個々のリタデーションの差となる。この各液晶素子1、2の個々のリタデーションの差は、図3において二点鎖線γで示すように、−10℃〜80℃の温度範囲において約810nmで略一定である。この温度に拘わらず一定なリタデーションの差は、レーザー光である透過光の波長λ=1620nmの1/2となっている。
【0018】
第2の液晶装置LA2についても、上述とまったく同じ理論が成立し,第1の液晶配向状態(オフ状態)における全体を通してのリタデーション値Reは、−10℃〜80℃の温度範囲において約810nmで略一定である。
【0019】
以上のようにして、各液晶装置LA1、LA2を透過する各レーザー光は、各液晶装置の複屈折作用を受けて波長λの1/2の位相差が付与されるから、それぞれの偏光面が各液晶素子の温度に拘わらず常に90°だけ回転されて出射される。第1の液晶装置LA1の光入射側には、偏光分離手段としての第1ビームスプリッタ5を対向配置してある。この第1ビームスプリッタ5はその偏光分離面5aを第1液晶素子1の光入射面に対し45°に傾斜させて設置してある。
【0020】
上述の第1ビームスプリッタ5は、入射光を偏光分離面5aにおいて互いに偏光面が直交する一対の偏光成分光(S波とP波)に分離し、それらを互いに直角方向に出射させるものである。本例では、第1ビームスプリッタ5に入射する入射光Riを、図中|で示す紙面に対して平行方向の偏光面を有する第1偏光成分光R1と、図中●で示す紙面に対して直角方向の偏光面を有する第2偏光成分光R2とに分離し、第2偏光成分光R2を第1液晶素子1の光入射面に平行な方向へ反射させ、第1偏光成分光R1を第1液晶素子1の光入射面に直角に入射する方向に透過させる。
【0021】
第2の液晶装置LA2の光入射側には、第1の導光手段としての第1反射鏡6を、第1液晶素子3の光入射面に対し45°に傾斜させた姿勢で、前記第1ビームスプリッタ5から出射される第2偏光成分光R2を反射させて第1液晶素子3に対し直角に入射させることが可能な位置に配置してある。
【0022】
一方、液晶装置LAの光出射側においては、第2の液晶装置LA2の第2液晶素子4に対向する位置には偏光合成手段としての第2ビームスプリッタ7を、第1の液晶装置LA1の第2液晶素子2に対向する位置には第2の導光手段としての第2反射鏡8を、それぞれ配置してある。ここで、第2ビームスプリッタ7は、その偏光分離面7aを対向する第2液晶素子4の光出射面に対し45°に傾斜させた配置で設置してあり、第2反射鏡8はその反射面を対向する第2液晶素子2の光出射面に対し45°に傾斜させた配置で設置してある。
【0023】
第2反射鏡8は、第2液晶素子2を透過してくる第1偏光成分光R1を第2ビームスプリッタ7に向けて反射させるものである。本例では、第2液晶素子2の光出射面に直角に出射する第1偏光成分光R1を直角方向に反射させて第2ビームスプリッタ7の偏光分離面7aに45°の入射角で入射させる。
【0024】
第2ビームスプリッタ7は、前述した第1ビームスプリッタ5と同じ部材で同じ機能を備えたものであり、第2液晶素子4から出射する第2偏光成分光R2と第2反射鏡8により反射された第1偏光成分光R1とが直交する位置に、偏光分離面7aを第1、第2偏光成分光R1、R2の各進行方向に対し45°に交差させて配置してある。
【0025】
これにより、この第2ビームスプリッタ7における偏光分離面7aに対し、第2液晶素子4に対向する側(以下、表側という)から入射する第2偏光成分光R2とその裏側から入射する第1偏光成分光R1とが合成され、出射光Roとして所定方向に出射される。
【0026】
次に、本実施形態例の光スイッチの動作について説明する。
まず、図1(a)に示す4個の液晶素子1〜4全てに電圧が印加されていないオフ時においては、各液晶素子1〜4の液晶分子mLが、それぞれの電極基板に平行に配向している。即ち、各液晶装置LA1、LA2は、入射する偏光成分光の偏光面を90°回転させることが可能な第1の液晶配向状態をとっている。
【0027】
このような状態下で、本光スイッチに対する入射光Riが第1ビームスプリッタ5に入射すると、そのうちの偏光面の振動方向が偏光分離面5aに沿った第2偏光成分光R2(図中●印で示す)は入射方向に対して直角方向に反射され、偏光面の振動方向が偏光分離面5aに交差する第1偏光成分光R1(|印で示す)は入射方向に沿って同方向にそのまま第1ビームスプリッタ5を透過する。
【0028】
第1ビームスプリッタ5の偏光分離面5aで反射された第2偏光成分光R2は、第1反射鏡6に45°の入射角で入射して直角に反射され第1液晶素子3の入射面に対し直角に入射する。この過程において、第2偏光成分光R2の偏光面の振動方向は変わらず、紙面直角方向のままである。従って、第2偏光成分光R2は、その偏光面の振動方向が図2に示すように第1液晶素子3の液晶分子配向方向d3に対して45°に交差する方向となった状態でオフ状態の第1液晶素子3に入射する。
【0029】
上述の偏光状態で第1液晶素子3に入射した第2偏光成分光R2は、共にオフ状態で互いに液晶分子の配向方向が直交するように配置された第1液晶素子3と第2液晶素子4を透過する間に、この第2偏光成分光R2の波長の1/2相当分の位相差が付与されるために偏光面が90°回転される。従って、第2偏光成分光R2は、その偏光面の振動方向が紙面平行方向となった状態に旋光されて、第2液晶素子4の光出射面からその直角方向に出射される。第2液晶素子4を出射した第2偏光成分光R2は、第2ビームスプリッタ7に直角に入射し、その偏光分離面7aに対し表側から45°の入射角で入射する。
【0030】
一方、第1ビームスプリッタ5の偏光分離面5aを透過した第1偏光成分光R1は、オフ状態の第1液晶素子1の入射面に対し直角に入射する。この第1偏光成分光R1も、オフ状態の第1の液晶装置La1を透過する間に、第2偏光成分光R2と同様に偏光面を90°回転される。
【0031】
即ち、偏光面の振動方向が紙面平行方向の第1偏光成分光R1は、図2に示すように、その偏光面の振動方向が第1液晶素子1の液晶分子配向方向d1に対して45°に交差する方向となった状態でオフ状態の第1液晶素子1に入射する。そして、共にオフ状態で互いに液晶分子の配向方向が直交するように配置された第1液晶素子1と第2液晶素子2を透過する間に、この第1偏光成分光R1の波長の1/2相当分の位相差が付与されるために偏光面が90°回転される。従って、第2液晶素子2を出射する第1偏光成分光R1の偏光面の振動方向は、紙面垂直方向となっている。
【0032】
第2液晶素子2からその光出射面に対し直角方向に出射した第1偏光成分光R1は、第2反射鏡8により直角に反射され、第2ビームスプリッタ7の偏光分離面7aにその裏側から偏光面が紙面に直角な状態のまま45°の入射角で入射する。
【0033】
第2ビームスプリッタ7の偏光分離面7aに対してその表裏両側から入射した第1、第2偏光成分光R1、R2は、同方向に重畳して出射されるために合成され、偏光分離される前の入射光Riと同じ構成の出射光Roとなって入射光Riの入射方向に沿った同方向に出射される。即ち、第2ビームスプリッタ7の偏光分離面7aにその一方の表側から入射する第2偏光成分光R2は、偏光面の振動方向が偏光分離面7aに対して交差する方向であるからそのまま透過して入射方向と同方向に出射し、偏光分離面7aの裏側から入射した第1偏光成分光R1は、偏光面の振動方向が偏光分離面7aに沿った方向であるから直角方向に反射されて第2偏光成分光R2と同方向に出射され、出射光Roに合成される。
【0034】
次に、本光スイッチに光の進行方向を切り換える旨の信号が入力されると、4個の液晶素子1〜4全てに電圧が印加され(オン時)、各液晶素子1〜4の液晶分子mLが図1(b)に示すようにそれぞれの電極基板1a〜4bに対して略直角方向に立ち上がった状態に配向する。即ち、液晶装置LAは、入射光の偏光面を回転させずにそのまま出射させる第2の液晶配向状態となる。
【0035】
このような状態下では、液晶装置LAに入射する第1、第2偏光成分光R1、R2は、偏光面が回転されることなくそのまま液晶装置LAを透過し出射する。すなわち、上述のオフ時と同様に第1ビームスプリッタ5の偏光分離面5aで反射され第1反射鏡6で反射されて第1液晶素子3に入射する偏光面の振動方向が紙面直角方向に沿った第2偏光成分光R2は、偏光面の振動方向が同じ方向のまま第1液晶素子3と第2液晶素子4の各液晶層を透過して出射し、第2ビームスプリッタ7の偏光分離面7aに表側から入射する。また、第1ビームスプリッタ5の偏光分離面5aを透過した第1偏光成分光R1も、偏光面の振動方向が同じ方向のまま、第1液晶素子1と第2液晶素子2の各液晶層を透過して出射し、第2反射鏡8で直角に反射されて第2ビームスプリッタ7の偏光分離面7aに裏側から入射する。
【0036】
そして、第2ビームスプリッタ7の偏光分離面7aに表側から入射した第2偏光成分光R2は、偏光面の振動方向が偏光分離面7aに平行であるために、直角に反射される。一方、偏光分離面7aに裏側から入射した第1偏光成分光R1は、偏光面の振動方向がその偏光分離面7aに交差するために透過し、入射方向と同方向、つまり第2偏光成分光R2の出射方向と同方向に重畳して出射される。このため、第2偏光成分光R2と第1偏光成分光R1とが合成され、偏光分離される前の入射光Riと同じ構成の出射光Roとなって入射光Riに対して直角方向に出射される。
【0037】
以上のように、本実施形態例の光スイッチは、液晶装置LAを構成する各液晶素子1〜4に印加する電圧を入力信号に応じて一律に切り換えるだけの簡単な操作で、光信号を電気信号に変換することなく光信号のままその進行方向を90°異なる方向に切り換えることができる。そして、この光スイッチ効果は、旋光手段としての液晶装置を複数の液晶素子で構成し、それら液晶素子を個々のリタデーションの温度依存性が互いに補償し合うように組み合わせてあるから、温度に拘わらず安定的に奏される。
【0038】
次に、本発明の第2実施形態例について、図4(a)と図4(b)の模式的構成図に基づき説明する。図4(a)と図4(b)は、それぞれ、光の進行方向を変えずに出射させる状態と光の進行方向を90°変化させて出射させる状態を示している。なお、上述の第1実施形態例と同一の構成要素は、同じ符号を付してその説明を省略する。
【0039】
本例の光スイッチは、旋光手段としての液晶装置LAを2個の第1液晶素子10と第2液晶素子11とで構成し、偏光分離手段及び偏光合成手段として第1、第2反射偏光板12、14を用いたものである。
【0040】
第1液晶素子10と第2液晶素子11は、共に液晶分子mLをそれぞれの基板10a,10b及び11a,11bに平行な所定方向に配向させたホモジニアス型液晶素子であり、それぞれの液晶分子配向方向が互いに直交する配置で並列に配置してある。そして、第1液晶素子10と第2液晶素子11のそれぞれのリタデーションの温度依存性を、前述の実施形態例と同様に、液晶装置LAが温度に拘わらず一定のリタデーションが得られるように互いに補償し合う構成としてある。即ち、本例の第1液晶素子10と第2液晶素子11からなる液晶装置LAは、前述した第1実施形態例における第1液晶素子1と第2液晶素子2からなる第1の液晶装置LA1或いは第1液晶素子3と第2液晶素子4からなる第2の液晶装置LA2と同一の構成である。液晶装置LAの光入射側には、偏光分離手段としての第1反射偏光板12と第1の導光手段としての第1反射鏡13を、第1液晶素子10の光入射面の所定の領域に対向させるとともに、その光入射面に対し45°に傾斜させた姿勢で互いに平行に配置してある。
【0041】
第1反射偏光板12は、光学軸として互いに直交する方向に反射軸12aと透過軸12bとを有するものであり、それら光学軸12a、12bを第1液晶素子10の液晶分子の配向方向d1に対して45°で交差させた配置で、設置してある。
【0042】
液晶装置LAを介してその光出射側には、前記第1反射鏡13に対向する位置に偏光合成手段としての第2反射偏光板14を、前記第1反射偏光板12に対向する位置には第2の導光手段としての第2反射鏡15を、それぞれ配設してある。これら第2反射偏光板14と第2反射鏡15は、第2液晶素子11の光入射面に対し共に45°に傾斜させた姿勢で互いに平行に配置してある。
【0043】
ここで、第2反射偏光板14は、第2液晶素子11から出射する第2偏光成分光R2と第2液晶素子11から出射し第2反射鏡15により反射された第1偏光成分光R1とが直交する位置に、それぞれの偏光成分光R1、R2の各進行方向に対し45°で交差する姿勢で配置してある。これにより、この第2反射偏光板14の第2液晶素子11に対向する面(以下、表面という)に入射する第2偏光成分光R2とその裏面に入射する第1偏光成分光R1とが合成され、出射光Roとして所定方向に出射される。
【0044】
以上のように構成された本例の光スイッチによる場合も、前述した第1実施形態例と同様に、図4(a)に示す第1、第2液晶素子10、11に電圧が印加されていないオフ時においては入射光Riと同方向に出射光Roが出射され、図4(b)に示す第1、第2液晶素子10、11に電圧が印加されたオン時においては、出射光Roの出射方向が入射光Riに沿った方向に対して直角の方向に切り換えられる。そして、この光スイッチ効果は、第1、第2液晶素子10、11の温度に拘わらず、常に安定して奏される。
【0045】
なお、本発明は、上記実施形態例等に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が可能であることは勿論である。
【0046】
例えば、図4に示した実施形態の変形例として、第1反射偏光板と第2反射偏光板を、図6に示すように部品として1個にまとめることも可能である。この変形例においては、図1に示す第1実施形態例と同様に液晶装置LAを第1の液晶装置LA1と第2の液晶装置LA2に分け、これらの間に1個の反射偏光部材16を各液晶素子1〜4の入、出射面に対し45°に傾斜させた配置で設けてある。これにより、反射偏光部材16の第1液晶素子1の入射面に対向する部分が第1反射偏光板12と同じ機能を果たす第1反射偏光部となり、反射偏光部材16の第2液晶素子4の出射面に対向する部分が第2反射偏光板14と同じ機能を果たす第2反射偏光部となる。
【0047】
上述のように構成された本変形例の光スイッチによれば、部品数が少なくなって構造がより簡素化されるとともに、第1乃至第2実施形態例と同様に温度に拘わらず常に安定して所望の光スイッチ効果が奏される。
【0048】
また、図7に示すように、液晶装置LAに対する入射光Riの入射方向を、第1液晶素子1の入射面に対して平行とし、偏光分離手段としての第1ビームスプリッタ5と偏光合成手段としての第2ビームスプリッタ7を第1液晶装置LA1を介して対向配置してもよい。この場合、液晶装置LAのオフ時には、出射光Roが入射光Riに対して直角方向に出射され、オン時には出射光Roが入射光Riに対して逆方向に出射される。このように、本発明によれば、入射光に対する出射光の相対方向が異なる種々の光スイッチを実現することができる。
【0049】
更に、複数の液晶素子からなる液晶装置の透過光に付与する位相差は、透過光の波長の1/2に限らず、透過光の波長の1/2の奇数倍であればよい。
【0050】
また更に、本発明の液晶装置を構成する液晶素子としては、ホモジニアス型液晶素子に限らず、ツイストネマチック型液晶素子等の他の種々の液晶素子を用いることが可能である。この場合、透過光に温度に拘わらず波長の1/2の奇数倍相当分の位相差が付与されるように、液晶装置を構成する複数の液晶素子におけるそれぞれのリタデーションの温度依存性や配向処理方向の配置を設定すればよい。
【0051】
更にまた、液晶装置の第1の液晶配向状態と第2の液晶配向状態における入射光の偏光面の各回転量は、上述の実施形態例等では90°と0°に設定してあるが、これに限らず、180°と90度或いは−45度と45°等、互いに90°だけ異なる種々の組合せが可能である。
【0052】
また更に、複数の液晶素子を組み合わせるだけで液晶装置のリタデーションを温度に拘わらず一定にすることが困難な場合は、一つの液晶素子に印加する電圧を液晶装置のリタデーションが一定になるように温度に応じて調整するようにしても良い。
【0053】
加えて、第1と第2の導光手段は、それぞれ、1個の反射鏡に限らず、複数の反射鏡を組み合わせて構成してもよい。
【0054】
【発明の効果】
この発明の光スイッチは、入射光の互いに直交する偏光成分のうちの一方の第1偏光成分光を反射し、他方の第2偏光成分光を透過させる偏光分離手段と、前記偏光分離手段により反射された前記第1の偏光成分光の進行方向を前記第2偏光成分光と平行な方向に導く第1の導光手段と、前記偏光分離手段により分離された第2の偏光成分光と、前記偏光分離手段により分離され、前記第1の導光手段により導かれた前記第1の偏光成分光が入射され、電界の印加に応じてリタデーションの値が透過光の波長の実質的に1/2の奇数倍だけ互いに異なる第1の配向状態と第2の配向状態とに切り替え可能な液晶素子と、前記液晶素子の前記リタデーションの温度依存性を補償する補償用液晶素子とからなる液晶装置と、前記液晶装置の光出射側に配置され、前記偏光分離手段により分離された第2の偏光成分光の前記液晶装置を透過した光を、前記第1の偏光成分光の前記液晶装置を透過した光の進行方向と交差する方向に導く第2の導光手段と、前記第1の偏光成分光の前記電気光手段を透過した光と、第2の偏光成分光の前記電気光手段を透過して前記第2の導光板により導かれた光とが入力され、前記2つの光を同一の光路に出射させる偏光合成手段とからなり、入射光を互いに偏光方向が直交するS波とP波の偏光成分光に分離して液晶装置に入射させ、液晶装置を透過させる際に、その旋光作用により各偏光成分光を温度に拘わらず一定量旋光させ、この後、液晶装置を出射した各偏光成分光を合成するものであり、液晶装置に入力される信号に応じて透過光の旋光量が互いに90°だけ異なる第1の液晶配向状態と第2の液晶配向状態に切り換えるものであるから、温度に拘わらず常に安定して光信号を電気信号に変換することなく光信号のままその進行ルートを切り換えることができる。その結果、広いデータ帯域の光信号の進行ルートを光のロス無く安定して正確に切り換えることができる安価な光スイッチを提供することが可能となる。
【0055】
この光スイッチにおいては、前記液晶装置を構成する前記液晶素子と前記補償用液晶素子はそれぞれ、液晶分子が基板に対して平行に配向したホモジニアス型液晶素子を各液晶素子の液晶分子の配向方向が互いに直交する配置で設置して構成することが好ましく、これにより、温度に拘わらず安定的に光信号を光信号のままその進行方向を切り換えることができる光スイッチを簡素に構成することができる。
【0056】
そして、複数のホモジニアス型液晶素子からなる液晶装置を、分離された各偏光成分光の光路中にそれぞれ配置するのがよく、これにより、温度変化に対しより安定して光のロスの少ない鋭敏な光スイッチ効果を得ることができる。
【0057】
また、上述のように液晶装置を2個の液晶装置で構成した場合、1個の反射偏光板を偏光分離手段と偏光合成手段を兼用する部材とし、この反射偏光板を2個の液晶装置の間を通して斜めに配置してもよく、これにより、構成部材数が少なくなり、本発明の光スイッチの構造がより簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施形態例としての光スイッチを示す模式的構成図で、(a)はその光スイッチがオフされた状態を示し、(b)はオンされた状態を示す。
【図2】上記第1実施形態例における透過光の偏光面の方向と液晶分子の配向方向との関係を示す説明図。
【図3】上記第1実施形態における液晶素子のリタデーション値の温度依存性を示すグラフ図。
【図4】この発明の第2実施形態例としての光スイッチを示す模式的構成図で、(a)はその光スイッチがオフされた状態を示し、(b)はオンされた状態を示す。
【図5】上記第2実施形態例におけるおける透過光の偏光面の方向と液晶分子の配向方向との関係を示す説明図。
【図6】この発明の上記実施形態例の変形例を示す模式的構成図。
【図7】この発明の上記実施形態例の他の変形例を示す模式的構成図。
【符号の説明】
1,3,10…第1液晶素子
2,4,11…第2液晶素子
LA …液晶装置
LA1…第1の液晶装置
LA2…第2の液晶装置
5…第1ビームスプリッタ
6,13…第1反射鏡
7…第2ビームスプリッタ
8,15…第2反射鏡
12…第1反射偏光板
14…第2反射偏光板
16…反射偏光部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical switch for spatially switching a traveling route of an optical signal propagating in an optical communication network or other optical signal processing.
[0002]
[Prior art]
Today, with the development of optical communication networks, optical fibers for propagating optical signals are widely used. However, in order to transmit an optical signal through an optical fiber, it is necessary to switch the traveling route of the optical signal between the optical fibers.
[0003]
One method of performing such switching is to convert a light signal into an electric signal using a normal electronic device for photoelectric conversion, and blink a light source disposed on a different traveling route according to the converted electric signal. In some cases, the route of a signal is switched.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, as the transmission rate of information data continues to increase, it becomes increasingly difficult to use ordinary electronic devices to process a wide data band of an optical signal transmitted by an optical fiber. Further, since it is necessary to convert between an optical signal and an electric signal, there are problems that the data format is restricted and the device becomes complicated and expensive.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical switch which can switch a traveling route accurately and stably with an optical signal without converting an optical signal into an electric signal with a simple structure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The optical switch according to the present invention includes: a polarization separation unit that reflects one of the first polarization component lights of the polarization components of the incident light that are orthogonal to each other and transmits the other second polarization component light; A first light guiding unit for guiding a traveling direction of the first polarized component light in a direction parallel to the second polarized component light; a second polarized component light separated by the polarization separating unit; The first polarized component light separated by the polarized light separating means and guided by the first light guiding means is incident, and the retardation value is substantially の of the wavelength of the transmitted light in response to the application of an electric field. A liquid crystal device that can be switched between a first alignment state and a second alignment state that are different from each other by an odd number of times, and a liquid crystal device that includes a compensation liquid crystal element that compensates for the temperature dependence of the retardation of the liquid crystal element; Light output side of the liquid crystal device The second polarized component light, which is disposed and separated by the polarization splitting means, is transmitted through the liquid crystal device in a direction crossing the traveling direction of the first polarized component light transmitted through the liquid crystal device. Second light guiding means for guiding, light of the first polarized light component transmitted through the electric light means, and light of the second polarized light component transmitted through the electric light means and guided by the second light guide plate. And polarized light combining means for receiving the input light and emitting the two lights to the same optical path, and emitting the incident light in different directions according to the electric field applied to the electro-optical means. It is assumed that.
[0007]
In this optical switch, the alignment state of the liquid crystal device is switched between a first liquid crystal alignment state and a second liquid crystal alignment state in which the amount of rotation of transmitted light differs by 90 ° regardless of the temperature in accordance with an input signal. When the incident light of the optical switch is separated into the S-wave and the P-wave polarization component light whose polarization planes are orthogonal to each other and is incident on the liquid crystal device, and is transmitted through the liquid crystal device, each polarization component light is transmitted regardless of the temperature. The light is rotated by a certain amount according to the first and second liquid crystal alignment states, and thereafter, the respective polarized component lights emitted from the liquid crystal device are combined to be emitted light and emitted in a predetermined direction. Therefore, according to the present optical switch, it is possible to always stably switch the traveling route of the optical signal without converting the optical signal into an electric signal regardless of the temperature. As a result, it is possible to provide an inexpensive optical switch that can stably and accurately switch a traveling route of an optical signal in a wide data band without loss as an optical signal.
[0008]
In the above optical switch, the liquid crystal element and the compensating liquid crystal element of the liquid crystal device are two homogeneous liquid crystal elements each having liquid crystal molecules aligned in parallel with a substrate, and the alignment of each liquid crystal molecule. The liquid crystal element and the compensating liquid crystal element are arranged in directions perpendicular to each other, and the liquid crystal element and the compensation liquid crystal element are respectively arranged in a first alignment state in which liquid crystal molecules are aligned in parallel with a substrate according to an applied voltage. It is preferable to switch between the second alignment state in which the molecules rise and align so as to emit light whose polarization planes of light transmitted through the liquid crystal device are different from each other by approximately 90 °.
[0009]
In this case, the liquid crystal device is constituted by a first liquid crystal device disposed in the optical path of the first polarized light component and a second liquid crystal device disposed in the optical path of the second polarized light component. Good.
[0010]
When the liquid crystal device is composed of a first liquid crystal device and a second liquid crystal device, the polarization splitting means and the polarization synthesizing means have a reflection axis and a transmission axis in directions orthogonal to each other, and Is a single reflective polarizer that reflects polarized component light along the reflection axis and transmits polarized component light along the transmission axis, and the reflective polarizer is the same as the first liquid crystal device. The second liquid crystal devices may be arranged obliquely through the second liquid crystal devices, thereby reducing the number of constituent members and simplifying the structure.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIGS. 1A and 1B are schematic configuration diagrams showing the configuration of an optical switch according to a first embodiment of the present invention, in which a light is emitted without changing the traveling direction of light. The state in which the traveling direction of light is changed by 90 ° and emitted is shown.
[0012]
The optical switch of this embodiment uses a liquid crystal device LA including two first liquid crystal elements 1 and 3 and two second
[0013]
The liquid crystal device LA of the present example includes a first liquid crystal device LA1 in which a first liquid crystal element 1 and a second
[0014]
In the first liquid crystal device LA1, the first and second homogeneous
[0015]
Similarly, in the second liquid crystal device LA2, the first and second
[0016]
In each of the liquid crystal elements 1 to 4 of the liquid crystal element LA configured as described above, a pair of
[0017]
That is, the first liquid crystal elements 1 and 3 in the first and second liquid crystal devices LA1 and LA2 have solid lines as shown in the temperature dependence diagram of the retardation value Re (Δnd) of each liquid crystal element in FIG. Shows the temperature dependence of the retardation indicated by curve α. On the other hand, each of the second
[0018]
The same theory as described above holds true for the second liquid crystal device LA2, and the entire retardation value Re in the first liquid crystal alignment state (off state) is about 810 nm in a temperature range of −10 ° C. to 80 ° C. It is almost constant.
[0019]
As described above, each laser beam transmitted through each of the liquid crystal devices LA1 and LA2 is given a phase difference of の of the wavelength λ due to the birefringence action of each liquid crystal device. The light is always rotated by 90 ° and emitted regardless of the temperature of each liquid crystal element. On the light incident side of the first liquid crystal device LA1, a first beam splitter 5 as a polarization splitting means is disposed to face. The first beam splitter 5 is installed with its polarization splitting surface 5a inclined at 45 ° with respect to the light incident surface of the first liquid crystal element 1.
[0020]
The above-described first beam splitter 5 separates incident light into a pair of polarization component lights (S-wave and P-wave) whose polarization planes are orthogonal to each other on the polarization separation plane 5a, and emits them in a direction perpendicular to each other. . In this example, the incident light Ri incident on the first beam splitter 5 is converted into a first polarized component light R1 having a polarization plane parallel to the paper surface indicated by | in the drawing and a paper surface indicated by ● in the drawing. The light is separated into a second polarized light component R2 having a plane of polarization in a perpendicular direction, the second polarized light component R2 is reflected in a direction parallel to the light incident surface of the first liquid crystal element 1, and the first polarized light component R1 is converted to the second polarized light component R1. The light is transmitted in a direction perpendicular to the light incident surface of one liquid crystal element 1.
[0021]
On the light incident side of the second liquid crystal device LA2, the first reflecting mirror 6 as the first light guiding means is tilted at 45 ° with respect to the light incident surface of the first liquid crystal element 3, and The second polarization component light R <b> 2 emitted from the one beam splitter 5 is arranged at a position where the second polarization component light R <b> 2 can be reflected and incident on the first liquid crystal element 3 at right angles.
[0022]
On the other hand, on the light emission side of the liquid crystal device LA, a second beam splitter 7 as a polarization combining means is provided at a position facing the second
[0023]
The second reflecting
[0024]
The second beam splitter 7 has the same function as the first beam splitter 5 and has the same function. The second beam splitter 7 is reflected by the second reflecting
[0025]
As a result, the second polarization component light R2 incident on the
[0026]
Next, the operation of the optical switch according to the present embodiment will be described.
First, when no voltage is applied to all of the four liquid crystal elements 1 to 4 shown in FIG. 1A, the liquid crystal molecules mL of each of the liquid crystal elements 1 to 4 are aligned in parallel to the respective electrode substrates. are doing. That is, each of the liquid crystal devices LA1 and LA2 has the first liquid crystal alignment state in which the polarization plane of the incident polarization component light can be rotated by 90 °.
[0027]
In this state, when the incident light Ri to the present optical switch enters the first beam splitter 5, the vibration direction of the polarization plane is changed to the second polarization component light R2 along the polarization separation plane 5a (indicated by a black circle in the figure). ) Is reflected in a direction perpendicular to the incident direction, and the first polarized light component R1 (indicated by |) in which the vibration direction of the polarization plane intersects with the polarization splitting surface 5a remains in the same direction along the incident direction. The light passes through the first beam splitter 5.
[0028]
The second polarization component light R2 reflected by the polarization splitting surface 5a of the first beam splitter 5 is incident on the first reflecting mirror 6 at an incident angle of 45 °, is reflected at a right angle, and is incident on the incident surface of the first liquid crystal element 3. Incident at right angles to the plane. In this process, the vibration direction of the polarization plane of the second polarization component light R2 does not change and remains in the direction perpendicular to the plane of the paper. Accordingly, the second polarization component light R2 is turned off in a state where the vibration direction of the polarization plane thereof intersects the liquid crystal molecule alignment direction d3 of the first liquid crystal element 3 at 45 ° as shown in FIG. To the first liquid crystal element 3.
[0029]
The second polarization component light R2 incident on the first liquid crystal element 3 in the above-mentioned polarization state is composed of the first liquid crystal element 3 and the second
[0030]
On the other hand, the first polarization component light R1 transmitted through the polarization splitting surface 5a of the first beam splitter 5 is incident at right angles to the incident surface of the first liquid crystal element 1 in the off state. The first polarization component light R1 is also rotated by 90 ° in the polarization plane, similarly to the second polarization component light R2, while transmitting through the first liquid crystal device La1 in the off state.
[0031]
That is, as shown in FIG. 2, the first polarization component light R1 whose polarization plane vibrates in a direction parallel to the paper plane has a vibration direction of the polarization plane of 45 ° with respect to the liquid crystal molecule alignment direction d1 of the first liquid crystal element 1. And enters the first liquid crystal element 1 in the off state in a direction intersecting with. Then, while transmitting through the first liquid crystal element 1 and the second
[0032]
The first polarization component light R1 emitted from the second
[0033]
The first and second polarized light components R1 and R2 incident on the
[0034]
Next, when a signal for switching the traveling direction of light is input to the optical switch, a voltage is applied to all four liquid crystal elements 1 to 4 (when turned on), and the liquid crystal molecules of each of the liquid crystal elements 1 to 4 are turned on. As shown in FIG. 1B, the mL is oriented in a state of rising in a direction substantially perpendicular to each of the
[0035]
In such a state, the first and second polarized light components R1 and R2 incident on the liquid crystal device LA pass through the liquid crystal device LA and exit without being rotated in the polarization plane. That is, as in the case of the above-described OFF state, the vibration direction of the polarization plane reflected by the polarization splitting surface 5a of the first beam splitter 5, reflected by the first reflecting mirror 6, and incident on the first liquid crystal element 3 is along the direction perpendicular to the plane of the paper. The second polarized component light R2 passes through the respective liquid crystal layers of the first liquid crystal element 3 and the second
[0036]
Then, the second polarization component light R2 incident on the
[0037]
As described above, the optical switch of this embodiment converts an optical signal into an electrical signal by a simple operation of uniformly switching the voltage applied to each of the liquid crystal elements 1 to 4 constituting the liquid crystal device LA according to the input signal. It is possible to switch the traveling direction of the optical signal to a direction different by 90 ° without converting the signal into a signal. This optical switch effect is achieved by irrespective of the temperature because the liquid crystal device as the optical rotation means is composed of a plurality of liquid crystal elements, and the liquid crystal elements are combined so that the temperature dependence of the individual retardations compensate each other. Played stably.
[0038]
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on the schematic configuration diagrams of FIGS. 4A and 4B. FIGS. 4A and 4B show a state where light is emitted without changing the traveling direction and a state where light is emitted while changing the traveling direction by 90 °, respectively. The same components as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0039]
In the optical switch of the present example, a liquid crystal device LA as an optical rotation unit is composed of two first
[0040]
Each of the first
[0041]
The first reflective polarizing
[0042]
On the light exit side through the liquid crystal device LA, a second reflective polarizing plate 14 as a polarization combining means is provided at a position facing the first reflecting
[0043]
Here, the second reflective polarizing plate 14 is configured to generate a second polarized component light R2 emitted from the second
[0044]
In the case of the optical switch of the present example configured as described above, similarly to the above-described first embodiment, the voltage is applied to the first and second
[0045]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments and the like, and it is needless to say that various modifications can be made within the technical scope of the present invention.
[0046]
For example, as a modification of the embodiment shown in FIG. 4, the first reflective polarizer and the second reflective polarizer can be integrated as one component as shown in FIG. In this modification, the liquid crystal device LA is divided into a first liquid crystal device LA1 and a second liquid crystal device LA2, as in the first embodiment shown in FIG. 1, and one reflective polarizing
[0047]
According to the optical switch of the present modification configured as described above, the number of components is reduced, the structure is simplified, and the optical switch is always stable regardless of the temperature as in the first and second embodiments. Thus, a desired optical switch effect is achieved.
[0048]
Further, as shown in FIG. 7, the incident direction of the incident light Ri on the liquid crystal device LA is made parallel to the incident surface of the first liquid crystal element 1, and the first beam splitter 5 as the polarization separating means and the polarization combining means as the polarization separating means. May be arranged to face each other with the first liquid crystal device LA1 interposed therebetween. In this case, when the liquid crystal device LA is off, the outgoing light Ro is emitted in a direction perpendicular to the incident light Ri, and when the liquid crystal device LA is on, the outgoing light Ro is emitted in the opposite direction to the incident light Ri. As described above, according to the present invention, it is possible to realize various optical switches in which the relative direction of the outgoing light with respect to the incident light is different.
[0049]
Further, the phase difference given to the transmitted light of the liquid crystal device including a plurality of liquid crystal elements is not limited to 1 / of the wavelength of the transmitted light, but may be an odd multiple of 波長 of the wavelength of the transmitted light.
[0050]
Furthermore, the liquid crystal element constituting the liquid crystal device of the present invention is not limited to a homogeneous liquid crystal element, and various other liquid crystal elements such as a twisted nematic liquid crystal element can be used. In this case, the temperature dependence of the retardation of each of the plurality of liquid crystal elements constituting the liquid crystal device and the alignment treatment are performed so that the transmitted light has a phase difference equivalent to an odd multiple of 波長 of the wavelength regardless of the temperature. What is necessary is just to set the arrangement of directions.
[0051]
Furthermore, the respective rotation amounts of the polarization plane of the incident light in the first liquid crystal alignment state and the second liquid crystal alignment state of the liquid crystal device are set to 90 ° and 0 ° in the above-described embodiment and the like, The present invention is not limited to this, and various combinations that differ from each other by 90 °, such as 180 ° and 90 ° or −45 ° and 45 °, are possible.
[0052]
Furthermore, if it is difficult to keep the retardation of the liquid crystal device constant regardless of the temperature simply by combining a plurality of liquid crystal elements, the voltage applied to one liquid crystal element is adjusted so that the retardation of the liquid crystal device becomes constant. May be adjusted according to the conditions.
[0053]
In addition, each of the first and second light guide means is not limited to one reflecting mirror, and may be configured by combining a plurality of reflecting mirrors.
[0054]
【The invention's effect】
An optical switch according to the present invention includes: a polarization separating unit that reflects one of the first polarization component lights of the polarization components of the incident light that are orthogonal to each other and transmits the other second polarization component light; A first light guiding unit for guiding a traveling direction of the first polarized component light in a direction parallel to the second polarized component light; a second polarized component light separated by the polarization separating unit; The first polarized component light separated by the polarized light separating means and guided by the first light guiding means is incident, and the retardation value is substantially の of the wavelength of the transmitted light in response to the application of an electric field. A liquid crystal device that can be switched between a first alignment state and a second alignment state that are different from each other by an odd number of times, and a liquid crystal device that includes a compensation liquid crystal element that compensates for the temperature dependence of the retardation of the liquid crystal element; Light emission of the liquid crystal device And the direction in which the light of the second polarization component light transmitted through the liquid crystal device separated by the polarization splitting means intersects with the traveling direction of the light of the first polarization component light transmitted through the liquid crystal device. A second light guiding means, a light of the first polarized component light transmitted through the electric light means, and a second polarized light component transmitted by the electric light means and the second light guide plate. And a polarization combining unit that receives the guided light and emits the two lights to the same optical path, separates the incident light into S-wave and P-wave polarization component lights whose polarization directions are orthogonal to each other, and forms a liquid crystal. When the light is incident on the device and passes through the liquid crystal device, a rotation of each polarized component light is performed by a certain amount regardless of the temperature due to the optical rotation, and thereafter, each polarized component light emitted from the liquid crystal device is synthesized. The amount of rotation of the transmitted light depends on the signal input to the liquid crystal device. Since the first liquid crystal alignment state and the second liquid crystal alignment state which are different from each other by 90 ° are switched, the optical signal does not convert into an electric signal stably at all times regardless of the temperature. You can switch routes. As a result, it is possible to provide an inexpensive optical switch that can stably and accurately switch the traveling route of an optical signal in a wide data band without loss of light.
[0055]
In this optical switch, each of the liquid crystal element and the compensating liquid crystal element constituting the liquid crystal device is a homogeneous liquid crystal element in which liquid crystal molecules are aligned parallel to a substrate. It is preferable that the optical switches are installed and arranged in a mutually orthogonal arrangement, so that an optical switch that can stably switch the traveling direction of the optical signal without changing the optical signal regardless of the temperature can be simply configured.
[0056]
A liquid crystal device composed of a plurality of homogeneous liquid crystal elements is preferably disposed in the optical path of each of the separated polarized light components, whereby the liquid crystal device is more stable and sensitive to temperature changes and has less light loss. An optical switch effect can be obtained.
[0057]
In addition, when the liquid crystal device is composed of two liquid crystal devices as described above, one reflective polarizing plate is a member that also serves as a polarization separating unit and a polarization combining unit, and this reflective polarizing plate is used for the two liquid crystal devices. It may be arranged obliquely through the gap, thereby reducing the number of components and simplifying the structure of the optical switch of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an optical switch as a first embodiment of the present invention, where (a) shows a state where the optical switch is turned off, and (b) shows a state where it is turned on.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a direction of a polarization plane of transmitted light and an alignment direction of liquid crystal molecules in the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing the temperature dependence of a retardation value of the liquid crystal element according to the first embodiment.
FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams showing an optical switch as a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A shows a state where the optical switch is turned off, and FIG. 4B shows a state where the optical switch is turned on.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the direction of the polarization plane of transmitted light and the orientation direction of liquid crystal molecules in the second embodiment.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a modification of the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing another modified example of the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,3,10 ... first liquid crystal element
2, 4, 11 ... second liquid crystal element
LA: Liquid crystal device
LA1: First liquid crystal device
LA2: second liquid crystal device
5. First beam splitter
6,13 ... First reflector
7 Second beam splitter
8, 15 ... second reflecting mirror
12: First reflective polarizing plate
14: Second reflective polarizing plate
16 Reflective polarizing member
Claims (4)
前記偏光分離手段により反射された前記第1の偏光成分光の進行方向を前記第2偏光成分光と平行な方向に導く第1の導光手段と、
前記偏光分離手段により分離された第2の偏光成分光と、前記偏光分離手段により分離され、前記第1の導光手段により導かれた前記第1の偏光成分光が入射され、電界の印加に応じてリタデーションの値が透過光の波長の実質的に1/2の奇数倍だけ互いに異なる第1の配向状態と第2の配向状態とに切り替え可能な液晶素子と、前記液晶素子の前記リタデーションの温度依存性を補償する補償用液晶素子とからなる液晶装置と、
前記液晶装置の光出射側に配置され、前記偏光分離手段により分離された第2の偏光成分光の前記液晶装置を透過した光を、前記第1の偏光成分光の前記液晶装置を透過した光の進行方向と交差する方向に導く第2の導光手段と、
前記第1の偏光成分光の前記液晶装置を透過した光と、第2の偏光成分光の前記液晶装置を透過して前記第2の導光手段により導かれた光とが入力され、前記2つの光を同一の光路に出射させる偏光合成手段と、
からなり、入射光を前記液晶装置に印加される電界に応じてそれぞれ異なる方向へ出射することを特徴とする光スイッチ。Polarization splitting means for reflecting one first polarization component light of the polarization components orthogonal to each other of the incident light and transmitting the other second polarization component light;
First light guide means for guiding the traveling direction of the first polarized light component reflected by the polarized light separating means in a direction parallel to the second polarized light component;
The second polarized light component separated by the polarized light separating means and the first polarized light component separated by the polarized light separating means and guided by the first light guiding means are incident and applied to an electric field. A liquid crystal element whose value of the retardation can be switched between a first alignment state and a second alignment state that are different from each other by an odd multiple of substantially half of the wavelength of the transmitted light, and the retardation of the liquid crystal element. A liquid crystal device comprising a compensating liquid crystal element for compensating for temperature dependence;
The second polarization component light, which is disposed on the light emission side of the liquid crystal device and is separated by the polarization splitting means, is transmitted through the liquid crystal device, and the first polarization component light is transmitted through the liquid crystal device. Second light guiding means for guiding in a direction intersecting with the traveling direction of
The first polarized component light transmitted through the liquid crystal device and the second polarized component light transmitted through the liquid crystal device and guided by the second light guiding unit are input, and Polarization combining means for emitting two lights to the same optical path,
An optical switch for emitting incident light in different directions according to an electric field applied to the liquid crystal device.
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