JP2012083404A - 光スイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3以上のポートが所定の配列方向に沿って配列した光入出力ポートと、光入射層と光反射層と光入射層と光反射層との間に設けられた空間光変調層とを有し、光入出力ポートのいずれかのポートから光入射層に入射した光を空間変調して光入出力ポートの他のいずれかのポートに向けて出力する空間光変調器と、光入出力ポートと空間光変調器と光学的に結合させる集光レンズと、を備え、光入出力ポートの配列方向に沿った座標軸をとり、集光レンズの光軸の位置を該座標軸の原点とした場合に、光入出力ポートにおいて光が入力されるまたは出力する第1ポート、第1ポートから入力または出力する光を出力または入力される第2ポートおよび第3ポートの座標をそれぞれx0、x1、およびx2(ただし、x1、x2>0)とすると、x2≠2x1+x0が成り立つ。
【選択図】図1
Description
図1は、実施の形態1に係る光スイッチの概略構成図である。図1に示すように、この光スイッチ10は、空間光変調器1と、光入出力器2と、集光レンズ3とを備えている。なお、本光スイッチ10に入力または出力される光は特に限定されないが、たとえば波長1520〜1620nmの光通信用の信号光である。
つぎに、この光スイッチ10の動作例1−1として、図1に示すように光ファイバポート2aaから入力された光の経路を光ファイバポート2abに切り換える場合を説明する。まず、光ファイバポート2aaは、外部から光が入力され、対応するコリメータレンズ2bは、入力された光を平行光にする。集光レンズ3は、平行光にされた光L1を空間光変調器1に集光させる。空間光変調器1は、液晶層1cへの印加電圧を制御することによって、集光され入射された光L1を空間変調して回折させ、回折させた光L2を光ファイバポート2abに向けて出力する。集光レンズ3は、回折された光L2を光軸Aに対して平行にする。光ファイバポート2abに対応するコリメータレンズ2bは、光軸Aに対して平行にされた光L2を集光し、光ファイバポート2abに結合させる。光ファイバポート2abは結合された光を外部に出力する。
x2≠2x1+x0 ・・・ (1)
式(1)が成り立つように光ファイバポート2aa、2ab、2acが配置されていることによって、2次反射光は光ファイバポート2acに到達しないので、意図せず光ファイバポート2acに出力することが防止される。その結果、この光スイッチ10はクロストーク特性が良好なものとなる。
n1sinθ1=n2sinθ2 ・・・ (2)
なお、n1は入射側媒質の屈折率、θ1は液晶層1cに対する光L1の入射角、n2は液晶層1cの屈折率、θ2は光L1の屈折角を表す。
n1θ1≒n2θ2
θ1≒(n2/n1)θ2=aθ2
x0=ftan(aφ)≒faφ ・・・ (3)
なお、図4に示すように、x0は負の値なので、φも負の値である。
x1=ftan(aθ)=faθ ・・・ (4)
x3=fa(2θ+φ)=2x1+x0 ・・・ (5)
ここで、式(3)、(4)を用いて式変形を行なった。
つぎに、この光スイッチ10の動作例1−2として、光ファイバポート2aaから入力された光の経路を光ファイバポート2adに切り換える場合を説明する。本実施の形態1に係る光スイッチ10では、上記のx座標における光ファイバポート2ad、2aeの座標をそれぞれx1´、x2´とすると、式(1)と同様の式であるx2´≠2x1´+x0が成り立つように配置している。この場合は、図4に示す場合とは逆に、液晶層1cによる回折方向がx軸の負の向きとなるが、動作例1−1と同じ原理によって、空間光変調器1から出射する2次反射光が意図せず他の光ファイバポート2aeに出力することが防止されるので、この光スイッチ10はクロストーク特性が良好なものとなる。
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る光スイッチは、光入出力ポートのうち光を入力するComポートが集光レンズの光軸上に配置されているものである。
つぎに、この光スイッチ20の動作例2として、図5に示すように光ファイバポート4aaから入力された光の経路を光ファイバポート4abに切り換える場合を説明する。まず、光ファイバポート4aaは、外部から光が入力され、対応するコリメータレンズ4bは、入力された光を平行光にする。集光レンズ3は、平行光にされた光L4を空間光変調器1に集光させる。空間光変調器1は、液晶層1cへの印加電圧を制御することによって、集光され入射された光L4を空間変調して回折させて、回折された光L5を光ファイバポート4abに向けて出力する。集光レンズ3は、回折された光L5を光軸Aに対して平行にする。光ファイバポート4abに対応するコリメータレンズ4bは、光軸Aに対して平行にされた光L5を集光し、光ファイバポート4abに結合させる。光ファイバポート4abは結合された光を外部に出力する。
x6=2x4 ・・・ (6)
x5≠2x4 ・・・ (7)
なお、式(7)は、式(1)においてx0=0としたことに相当し、光入力のComポートである光ファイバポート4aaが光軸A上に配置されていることに相当する。
x4=ftan(aθ)=faθ ・・・ (8)
x6=fa(2θ)=2x4
となり、式(6)が導かれる。
上記実施の形態2では、光スイッチ20は1×6の光スイッチとして機能するものである。以下では、この変形例として、光スイッチ20を6×1の光スイッチとして機能させる場合について説明する。
つぎに、この光スイッチ20の動作例3として、光ファイバポート4abから入力された光の経路を光ファイバポート4aaに切り換える場合を説明する。まず、光ファイバポート4abは、外部から光が入力され、対応するコリメータレンズ4bは、入力された光を平行光にする。集光レンズ3は、平行光にされた光L7を空間光変調器1に集光させる。空間光変調器1は、液晶層1cへの印加電圧を制御することによって、集光され入射された光L7を空間変調して回折させて、回折させた光L8を光ファイバポート4aaに向けて出力する。集光レンズ3は、回折された光L8を光軸Aに対して平行にする。光ファイバポート4aaに対応するコリメータレンズ4bは、光軸Aに対して平行にされた光L8を集光し、光ファイバポート4aaに結合させる。光ファイバポート4aaは結合された光を外部に出力する。
上記実施の形態では、光入出力ポートが光ファイバから構成されているが、ガラス材料や半導体材料からなる光導波路で構成してもよい。以下では、本発明の実施の形態3として、光入出力ポートが石英系ガラスの平面光波回路(Planar Lightwave Circuit;PLC)から構成された光スイッチを説明する。
つぎに、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態4に係る光スイッチは、波長合分波器として、アレイ型光導波路グレーティング(Arrayed WaveGuide Grating;AWG)を有しており、波長選択光スイッチとして機能するものである。
つぎに、本発明の実施の形態5に係る光スイッチについて説明する。本実施の形態5に係る光スイッチは、入力した波長多重光信号から所定の波長の光信号を選択し、その光信号の波長ごとに経路を切り換えて出力する波長選択光スイッチである。
1a シリコン基板
1b 画素電極群
1c 液晶層
1d 配向膜
1e ITO電極
1f カバーガラス
1g 光入射層
2、4〜6 光入出力器
2a、4a〜6a 光入出力ポート
2aa〜2ae、4aa〜4ag 光ファイバポート
2b、4b〜6b コリメータレンズ
2c 光ファイバ固定基材
2d、5d、6d スペーサ部
3 集光レンズ
5f、6f 光ファイバアレイ
5fa、6fa 光ファイバ
6aa〜6ae AWG
10〜40、100 光スイッチ
61 アナモルフィックプリズムペア
62 回折格子
63 λ/4波長板
68 モニタ素子
69 制御回路
A 光軸
L1、L2、L4、L5、L7〜L13、L15〜L17 光
L3、L6、L11、L14、L18 2次反射光
M1、M3 画素電極
M2 反射面
OP1 出力ポート
OS1 波長多重光信号
OS1a〜OS1d、OS2〜OS5 光信号
P1〜P4 位置
Claims (9)
- 外部から光が入力される、または外部に光を出力する3以上のポートが所定の配列方向に沿って配列した光入出力ポートと、
光入射層と、光反射層と、前記光入射層と前記光反射層との間に設けられた空間光変調層とを有し、前記光入出力ポートのいずれかのポートから前記光入射層に入射した光を空間変調して前記光入出力ポートの他のいずれかのポートに向けて出力する空間光変調器と、
前記光入出力ポートと前記空間光変調器との間に配置され、前記光入出力ポートと前記空間光変調器と光学的に結合させる集光レンズと、
を備え、前記光入出力ポートの配列方向に沿った座標軸をとり、前記集光レンズの光軸の位置を該座標軸の原点とした場合に、前記光入出力ポートにおいて光が入力されるまたは出力する第1ポート、前記第1ポートから入力または出力する光を出力または入力される第2ポートおよび第3ポートの座標をそれぞれx0、x1、およびx2(ただし、x1、x2>0)とすると、x2≠2x1+x0が成り立つことを特徴とする光スイッチ。 - 前記第1ポートの座標x0がゼロ以外の値であり、前記光入出力ポートにおいて隣接するポート間の間隔が等間隔または不等間隔であることを特徴とする請求項1に記載の光スイッチ。
- 前記第1ポートの座標x0がゼロであり、前記光入出力ポートにおいて隣接するポート間の間隔が不等間隔であることを特徴とする請求項1に記載の光スイッチ。
- 前記第1ポートは、前記光入出力ポートの他のポートに出力する光が入力されるポートであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の光スイッチ。
- 前記第1ポートは、前記光入出力ポートの他のポートから入力される光が出力するポートであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の光スイッチ。
- 前記空間光変調器はLCOSであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の光スイッチ。
- 前記光入出力ポートと前記空間光変調器との間に設けられた光分散素子を備え、波長選択光スイッチとして機能することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の光スイッチ。
- 前記光入出力ポートは、3以上の波長合分波器を有し、前記各波長合分波器において同一波長を出力する各ポートが、前記配列方向に配列したポートを構成し、波長選択光スイッチとして機能することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の光スイッチ。
- 前記波長多重合分波器がアレイ型光導波路グレーティングであることを特徴とする請求項8に記載の光スイッチ。
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