JP2757563B2 - 偏光回転を用いた周波数選択光スイッチ - Google Patents

偏光回転を用いた周波数選択光スイッチ

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Description

【発明の詳細な説明】 関係出願 本出願は、米国特許08/070,591号（1993年６月１日登
録）の一部継続出願である。
技術分野 本発明は、液晶装置に関する。本発明は、特に、マル
チ周波数通信システムにおけるスイッチングに有用な液
晶および同様の装置に関する。
背景技術 通信ネットワークは、高速で安価に伝送を行なうため
に、光ファイバにますます依存している。光ファイバ
は、元来、高速同軸ケーブルや低速ツイストペア・ケー
ブルのような電子伝送媒体に代わる光学的な伝送媒体で
ある。しかし、高速光ファイバでさえも、送受信側のエ
レクトロニクスにより制約され、伝送速度は、40Gb/sの
システムが試作されてはいるが、一般的には、数Gb/sで
ある。このような高速電子システムは、高価であり、多
Tb/sで測定される光ファイバ・システム固有の帯域幅を
充分に活用していない。
全光（all−optical）伝送システムは、主要な伝送パ
スの一部にエレクトロニクスを用いているシステムより
も、固有の利点が多い。波長分割多重化（WDM）によ
り、単一の光ファイバで搬送される異なるキャリア周波
数に、同様に単一の光ファイバで搬送される異なるデー
タ信号が電子的に印加される。最も初期のWDMステムで
は、光スイッチングは提供されないものの、ポイント・
ツ・ポイントWDMのみが提供された。近年の研究・開発
で示唆されているように、個々のWDMチャネル（キャリ
ア周波数）を、光信号を電子信号に変換することなく、
異なる方向にスイッチングすることができるスイッチン
グ・ノードを有する全光ネットワークを構築することが
できる。このような光スイッチングを、単純な光学構成
要素により達成することができる場合は、光ネットワー
クを比較的低コストで構築することができ、さらに、高
速度エレクトロニクスを、システムの全スループットに
速度を求める端末装置に限定するのではなく、個々のチ
ャネルのみに速度を求める端末装置に限定することがで
きる。
しかし、このような光スイッチングは、スイッチング
されたチャネルを効率的に分離する必要がある。クロス
トークは最低20dBが必須であり、35dBである場合は妥当
な設計要求であり、40dBである場合は良好である。ま
た、スイッチング帯域は、光トランスミッタの大きな周
波数変動、特に、直接変調されたレーザ源の周波数チャ
ープに起因する周波数変動に適応するため、比較的広く
した方が良い。すなわち、スイッチの周波数帯域は、送
信周波数がいくぶん変動するときでさえ、光トランスミ
ッタで登録された周波数帯域でなければならない。スイ
ッチング帯域を広くし、しかも、クロストークを小さく
するには、フラット・トップなスイッチ・スペクトルが
必要である。さらに、幾分小型のWDMスイッチは、その
サイズが24×４であり、２本の物理入力ファイバと、２
本の出力ファイバが、それぞれ、４つのWDMチャネルを
有し、４つのWDMチャネルは、いずれかの入力から、い
ずれかの出力に自由にスイッチングされる。
Cheung他は、米国特許第5,002,349号で、音響光学調
整フィルタ（AOTF）を、このようなWDMネットワーク上
のスイッチング・ノードまたは端末装置のいずれかで使
用することを提案している。しかし、AOTFは、隣接する
周波数を有する信号間でクロストークが生じるというよ
うな固有の問題を多く抱えている。このような問題があ
るため、これまで、AOTFを通信ネットワークで採用する
ことができなかった。おそらく、AOTFの物理的な機構に
より、良好なフラット・トップ応答ができなくなるもの
と思われる。
Patelは、時には共同発明者とともに、液晶フィルタ
をこのようなWDM通信ネットワークに用いることを提案
している。例えば、米国特許第5,111,321号および米国
特許第5,150,236号を参照されたい。実際、Patelは米国
特許第5,111,321号で、液晶システムは、DROP−ADD回路
として使用することができることを提案している。しか
し、このようなシステムはインプリメントするのが困難
に思える。
Weinerと協力者は、周波数分割されたコンポーネント
を、光信号により、別々に、位相変調または振幅変調を
行なうことができる方法を開示しており、入力信号を、
空間的に分離された周波数コンポーネント（これら周波
数コンポーネントをセグメント化された変調器が別々に
オペレートする）に分割するため、回折格子を用いてい
る。例えば、Heritage他に付与された米国特許第4,685,
547号を参照されたい。Patel他は、米国特許第5,132,82
4号で開示したように、液晶変調器を導入したシステム
にこのコンセプトを応用した。
多重化のために、WDMシステムで回折格子を用いるこ
とは、Nishi他により、“Broad−passband−width opti
cal filter for multi/demultiplexer using a diffrac
tion grating and a retroreflector prism,"Electroni
cs Letters,vol.21,1985,pp.423−424に記載され、Shir
asaki他により、“Broadening of bandwidths in grati
ng multiplexer by original dispersion−dividing pr
ism,"Electronics Letters,vol.22,1986,pp.764−765に
記載されている。
しかしながら、従来技術には、WDM通信システムのた
めの効率的かつ経済的な光スイッチが開示されていな
い。
発明の背景 要約すると、本発明に係るものは、光スイッチであ
り、セグメント化された液晶変調器を用いたものが好ま
しい。このスイッチにより、入力信号は、入力信号の周
波数コンポーネントに従って複数の出力に分割される。
特に、入力信号は周波数コンポーネントに空間的に分割
され、周波数コンポーネントは液晶偏光変調器の異なる
セグメントを通過する。異なる周波数コンポーネント
は、偏光変調器により印加された偏光に依存しており、
偏光デバイダにより分離される。そして、周波数分割さ
れたコンポーネントは、コンポーネントの偏光に従って
再び結合され、光周波数に従って選択的に分離された２
つ以上の出力信号が生成される。
図面の簡単な説明 図1,図2,図３は、それぞれ、本発明に係る偏光感知１
×２スイッチを示す平面図と、立面図と、等角図であ
る。
図4,図5,図６は、それぞれ、本発明に係る偏光感知２
×２スイッチを平面図と、立面図と、等角図である。
図7,図8,図9,図10は本発明の実施の形態に係る実験デ
ータを示すグラフである。
図11は本発明に係る偏光感知を説明する立面図であ
る。
図12はウォラストン・プリズムを用いた本発明に係る
偏光感知を説明する立面図である。
図13は、偏光感知を説明する図11の実施例の形態の拡
張例を示す立面図である。
図14は本発明に係るスイッチの反射例を説明する実施
の形態を示す立面図である。
発明を実施するための最良の形態 本発明は、光入力信号を、空間的に分離されたチャネ
ルに周波数分割し、周波数分離されたチャネルの偏光特
性を選択的に変更し、さらに、周波数分離されたチャネ
ルを偏光特性に従って空間的に分離し、同様の偏光特性
を有するチャネルを再び組み合わせることにより、周波
数多重化されたマルチチャネルの光信号の全光スイッチ
ングを行なうものである。セグメント化された液晶変調
器は、物理的に分離されたチャネルの変更を選択的に変
更するのが好ましい。
まず、偏光感知の実施の形態を図１に断面図で示す。
比較的広帯域の入力ビーム10は、回折格子12のような入
射周波数発散媒体に入射される。入力ビーム10はｘ方向
に偏光されているものと仮定する。他の活動的あるいは
受動的な発散媒体、例えば、プリズムのような発散媒体
も可能である。周波数発散媒体12は広帯域入力ビーム10
を分割して、複数の周波数分離された入力ビーム14およ
び16にする。入力ビーム14および16は図示したｘ方向に
空間的に分離されている。入射レンズ18は周波数分割さ
れたコンポーネントを、セグメント化された液晶複屈折
変調器24の個々のセグメント20および22上に合焦させ
る。複屈折結晶、例えば、方解石のような入射偏光発散
要素26は、入力ビームの異なる偏光コンポーネントを空
間的に分離するため、入射側に配置されるが、この効果
は、図１の第１の実施の形態では明らかではなかった。
というのは、入力ビーム10は線形に偏光されｘ軸に沿う
と仮定したからである。
周波数分割された入力ビーム14および16の数と、液晶
セグメント20および22の数は、スイッチングを必要とす
る光学的な媒体（光ファイバ）上のWDM数に依存する。
４つの周波数副帯域は、価値ある電気通信システムを提
供する。セグメント化された液晶変調器24のセグメント
20および22は、物理的に分離された周波数分割入力ビー
ム14および16の偏光方向の変更と、他の偏光特性の変更
を別々に制御することができる。セグメント20または22
は、最も単純な場合、それぞれ、適正に偏光された周波
数分離された入力ビーム14または16の偏光を90゜線形に
回転するか、あるいは、入力ビーム14または16の偏光を
回転しないかのいずれかを行なう。ツイスティド・ネマ
チック液晶変調器は、このような性能を有する。
周波数分離されたビーム14および16は、液晶変調器24
を通過した後、図２に図示する出射偏光発散要素28を通
過し、出射偏光発散要素により、それぞれの偏光コンポ
ーネント32,34および36,38にさらに分離される。出射レ
ンズ30はこれらのビームを再びコリメートする。出射周
波数発散媒体40、例えば、別の格子のような周波数発散
媒体は、入射周波数発散媒体123に対して相互に作用
し、周波数分離されたビームと、偏光分離されたビーム
を、再び、結合し、偏光分離されたビーム42,44のみに
する。偏光分離されたビーム42,44は、後程図示する
が、同様に、空間的に分離される。図２をより詳細に説
明する。２つの周波数ビーム14および16はｘ軸上にあ
る。２つの入力ビーム14および16は、偏光されｘ軸に沿
うため、入射偏光発散要素26によって影響を受けないも
のと仮定する。この仮定により、図１および図２に示す
システムは、偏光を感知するものであることは明らかで
ある。その結果、入射偏光発散要素26は、偏光を感知
し、単一の入力の例であるこの実施の形態では必要では
ない。同時に、図１および図２を説明するとともに、図
１および図２の中央部分の等角図である図３を説明す
る。セグメント化された液晶変調器24の第１セグメント
20に活動的にバイアスがかけられないとき、液晶変調器
24により、第１周波数の入射ビーム14の偏光が90゜回転
され、そのビームが出力偏光発散要素28を通過すると
き、下方に変位され、ｙ軸に沿い、第１周波数を有し変
位された出力ビーム34になる。一方、第１セグメント20
に活動的にバイアスがかけられた場合は、第１セグメン
ト20により、第１周波数の入射ビーム14の偏光は回転さ
れない。その結果、入射ビーム14は空間的に変位されず
に、出力偏光発散要素28を通過し、第１周波数を有する
変位されていない出力ビーム32になる。同様に、第２セ
グメント22を活動的にバイアスすると、第２周波数を有
する入射ビーム16は、その偏光が90゜回転され、出力偏
光発散要素28により、第２周波数を有する変位された出
力ビーム38に変換される。入射ビーム16は、バイアスが
活動的でないとき、その偏光は影響を受けないが、発散
要素28により、第２周波数の変位されない出力ビーム36
に変換される。そして、出力周波数発散要素40により、
第１および第２周波数の変位されない出力ビーム32およ
び36は、変位されない複合出力ビーム42に再び結合さ
れ、第１および第２周波数を有する変位された出力ビー
ム34および38は、変位された複合出力ビーム44に再び結
合される。
そのため、液晶変調器24のセグメント20および22の両
方にバイアスをかけることにより、入射ビーム14および
16の一方または両方を、出力ビーム42および44のいずれ
のビームにするかが決定される。以上、偏光感知１×２
スイッチを説明した。
図４、図５、図６を説明する。第２入力ファイバは第
２入射ビーム46を出力する。第２入射ビームは垂直方向
に角度を付けて入射周波数発散要素12に当たり、角度分
離され周波数分離された複数のビーム48および50を生成
する。第２入射ビームがｙ軸に沿って偏光され、入射偏
光発散要素26によりｙ軸に沿って屈折されるものと仮定
する。入力周波数発散要素12の角度分解能と、第１偏光
発散要素26の複屈折長は、２つの入力ビーム10および46
からのコンポーネントであって、同一周波数を有するコ
ンポーネントが、セグメント化された液晶変調器24の同
一セグメント20または22上に合焦するような角度分解能
であり、複屈折長である。その結果、液晶変調器24のセ
グメント化された各偏光回転子は、同一周波数を有する
WDMコンポーネントの両方を、同一の偏光角度回転させ
るか、あるいは、回転させないかのいずれかを行なう。
液晶変調器24は、偏光を90゜回転させるか、あるいは回
転させないのが好ましい。すなわち、１対のビーム14,4
8または１対のビーム16,50のいずれか一方の線形偏光方
向は、逆転するか、あるいは、そのままのいずれかであ
る（角度180゜以内）。
第２偏光発散要素28は、第１偏光発散要素26に対して
逆に働くように方向づけしてある。偏光されｘ軸に沿っ
たビーム32および36は、屈折されないが、偏光されｙ軸
に沿ったビーム34および38は、第２偏光発散要素28によ
り屈折され、正規の伝播経路に向かう。しかし、出射レ
ンズ30は出力ビーム42からの出力ビーム44を角度分離す
る。
DROP−ADD回路の用語では、入力ビーム10はINチャネ
ルであり、入力ビーム46はADDチャネル、出力ビーム42
はOUTチャネル、出力ビーム44はDROPチャネルである。
図に示す回路の手段により、液晶変調器24の周波数用
セグメント20または22は、２つの多周波数入力ファイバ
上の同一周波数のチャネル対が、異なる出力ファイバに
スイッチングされるか否かを決定する。当然のことなが
ら、２つの周波数チャネルにより、２つのセグメント20
および22を別々に制御することができる。
２つの周波数チャネルのみを記載したが、当然、別々
に制御された追加のセグメントをｘ方向に有する液晶変
調器20によって、より多くの周波数チャネルを適合させ
ることができる。
上記の実施の形態は、入力信号の偏光を感知する形態
である。しかし、多くの場合、入力光の偏光は制御する
ことができない。単に入力偏光器を用いるだけでは不充
分である。というのは、全ての光がなくなる虞があるか
らであり、また、偏光状態が時間とともにランダムによ
く変動するので、偏光により輝度が変動するからであ
る。しかしながら、本発明によれば、偏光を感知しない
ようにすることができる。
図11に示すように、方解石結晶のような第１偏光発散
要素60は、入力ビーム62を２本の偏光分離されたビーム
64および66に分割する。ビーム64および66のうちの一方
のビームは常光線64であり、他方のビームは異常光線66
である。ビーム64および66のうちの一方のビーム、図示
の場合では、異常光線66は、偏光を90゜回転させる1/2
波長板のような偏光コンバータ68を通過し、ビーム64お
よび66は、共に、同一の明確な偏光特性、ここでは、ｘ
軸に沿った線形な偏光を有するようになる。ビーム64お
よび66は、入射レンズ18により、液晶変調器24の同一の
セグメント20または22に合焦される。この液晶変調器24
はビーム64および66の両方のビームに作用し、偏光をそ
のままにするか回転させるか、あるいは、両方のビーム
を結合するかのいずれかを行なう。そして、両方のビー
ムは、出射偏光発散要素28により偏光に従って空間的に
分離される。回転されない場合は、ビーム80および82に
分離され、回転された場合は、ビーム84および86に分離
される。もう２つの偏光回転子88およ90は、２本のビー
ム82および84に配置される。出射レンズ30はビーム80〜
86を再びコリメートし、第２偏光発散要素92は第１偏光
発散要素60に対して逆に働いて、ビーム80および82を結
合し複合OUTビーム44にし、ビーム84および86を結合し
て複合DROPビーム96にする。
周波数発散ビームは、図示しないが、図４に示すビー
ムと同様に構成されている。本実施の形態を、追加のAD
D入力ビーム98を有する２×2DROP−ADD回路に容易に拡
張することができる。この拡張は、入射側に、追加入力
のための偏光回転子を含むことにより行なう。
上記の実施の形態の説明は、幾分論理的になったが、
次の説明では、設計上考慮すべきことも含めることにす
る。ｆは２つのレンズ18および30の焦点距離とする。d1
は内部偏光発散要素26および28の横方向シフトとする。
d2は外部偏光発散要素60および92の横方向シフトとす
る。Ｌは入力偏光発散要素60とそれに関連するレンズ18
との間の距離とする。スイッチされた（異常）光線は、
正規の焦点からd1だけシフトされた仮想焦点を有する。
そのため、異常光線および常光線は、入力および出力常
光線に対してd1/fの角度をなす。ｆ＝100mmであり、ｄ
＝100mmである場合は、角度は0.02ラジアン、すなわ
ち、約１゜である。入力主常光線を、各周波数に対し
て、ｘ＝０と定義するものと仮定する。そうすると、常
光線はｘ＝−d2の位置にある。レンズ18または30のADD
（または、DROP）チャネルの常および異常光線は、それ
ぞれ、ｘ＝d1およびｘ＝d2−d1に位置する。外部の結晶
では、常および異常のビームはｘ＝1d1/f−d1およびｘ
＝1d1/f−d1−ｓの位置にある。常および異常光線がこ
の点でオーバライするには、Ｌ＝ｆであることが必要で
ある。
先の実施の形態では、偏光発散要素として、方解石結
晶または同様の一軸媒体を用いた。ウォラストン・プリ
ズムを用いると、都合よく設計することができる。この
ようなプリズムは２つの方解石のプリズムをを有し、こ
れら２つの方解石のプリズムが、例えば、方解石の常屈
折率と異常屈折率の中間の屈折率を有する素材の薄層に
より分離されたプリズムである。２つのコンポーネント
・プリズムは、光線の１本が中間薄層により内部に完全
反射するように方向づけられている。その結果、常およ
び異常光線は角度分離される。
ウォラストンプリズムを利用した偏光感知の実施の形
態を図12に示す。垂直の構造は図４に示す構造と非常に
似通っている。図１、図２、図３の入射および出射方解
石結晶26および28を、入射および出射ウォラストン・プ
リズム110および112に置き換える。ウォラストン・プリ
ズム110および112の複屈折厚さと、２つのレンズ18およ
び30の焦点距離は、２本の光学入力ビーム14および16、
すなわち、INおよびADDビームが、入射ウォラストン・
プリズム110の境界面に合焦されるように調整する。入
射ウォラストン・プリズム110の境界面は、（異なる偏
光の）ビーム14および16が液晶変調器24を通過するとき
一致するような長さにする。入力ビーム14および16を平
行にすることができるのが好ましい。出力側の設計も同
様にすると、２本の出力ビーム42および44、すなわち、
OUTおよびDROPビームを平行にすることができる。
実施例 上記の実施の形態に従って、スイッチを製作し検査し
た。この設計では、チャネル間に4nmの空間がある６個
のチャンネルのうちの１つ以上のチャンネルを切り換
え、2nmの波長分解能を有する。液晶変調器は、市販のE
7ネマチック液晶が充填してあり、90゜のねじれを施し
てある。偏光発散要素にはウォラストン・プリズムを用
いた。製作方法はその多くは詳細に本特許出願に記載し
たが、良く引用されるPatel特許にも詳細に説明されて
いる。スイッチの設計では、1.5μｍに適性化した。実
験に用いたプロトタイプで実証したように、吸光率は、
偏光子をスイッチした状態とスイッチしていない状態の
間で、少なくとも35dBであった。図７および図８に、ス
イッチングが行なわれなかったとき、スイッチしていな
い出力チャネルと、スイッチされた出力チャネル上の光
学的パワースペクトルを示す。すなわち、図８はスイッ
チしていない４つのチャネルでの残留出力を示す。縦の
目盛りに示した出力レベルは、いくぶん一定でないが、
8dBのシステム損失を反映したものである。図９および
図10は、それぞれ、第１および第３チャネルがスイッチ
されたときの、スイッチされていない出力と、スイッチ
された出力の光学的スペクトルを示す。当然、本発明に
かかるシステムはWDMャネルを効率的にスイッチする。
ウォラストン・プリズムを用いた実施の形態では、偏
光に感知しないようにすることができる。これは、図13
に示すように、第１および第２偏光発散要素60および91
（方解石結晶またはそれに類似した素材が好ましい）
を、入力および出力側に含むことにより行なうことがで
きる。1/2波長板120,122および124は、横方向に変位さ
れたビームの経路に配置され、入力ADDビームの両方の
ビームの経路に配置される。1/2波長板124の幅が広い
と、INビームおよびADDビームが一致するように液晶変
調器24のセグメントを通過するとき、INビームおよびAD
Dビームの偏光を異ならせることができる。同様に、1/2
波長板126,128および130は、変位される出力ビームと、
DROPビームの両方のビームに配置される。
パーツ・コールの回数は、反射器を用いて、しかも、
逆反射器モードで動作することにより大幅に減少させる
ことができる。図14に示すように、入力ビーム14は、図
示しない格子から屈折した後、レンズ18のオフセンタに
当たり、主光軸に対して斜めに屈折する。この入力ビー
ムはｘ軸に沿って偏光されるので、屈折しないで偏光発
散要素26を通過する。偏光発散要素26は方解石またはウ
ォラストン・プリズムでもよい。そして、この入力ビー
ムは、セグメント化された液晶偏光変調器システム140
の１つのセグメントを通過する。この液晶偏光変調器シ
ステム140は、既に記載した液晶偏光変調器と異なり、
２回往復した後のみに、偏光を選択的に90゜回転させ
る。そして、この光はミラー142で反射され、再び、偏
光変調器140を通過する。変調器140の活動的にバイアス
をかけたセグメントを、光が通過しても、光の偏光は回
転せず、活動的でないバイアスをかけたセグメントを、
光が通過すると、光の偏光は合計して90゜回転する。偏
光が回転された光は偏光発散要素26により変位され、屈
折した後、第１出力ビーム144として出力されるが、偏
光が回転されない光は第２出力ビーム146として出力さ
れる。２本の出力ビーム144および146は、物理的に容易
に分離できるように、角度変位される。
第２入力ビーム46が偏光されｙ方向に沿うと仮定した
場合、レンズ18には、第１入力ビーム14に対して、斜め
であるが、全般的に軸位置からはずれた同一位置に当た
る。偏光が異なると仮定したので、偏光発散要素26はそ
れらの偏光に逆に作用するが、セグメント化された偏光
変調器140は、それらの偏光状態の両方を同時に回転す
る（あるいは、回転しない）。逆方向の伝播では、屈折
格子は、セグメント化された偏光変調器140により決定
されたように、光学周波数キャリアを再び結合して、任
意のADDおよびDROPチャネルにする。図14に示す光スイ
ッチを、他の実施の形態で用いた技術を用いて、周波数
に感知しないようにすることができる。
本発明に係る液晶変調器により周波数発散を行なうこ
とにより、変調器は、信号の異なる周波数コンポーネン
トの位相および／または振幅を、同時に、変位させるこ
とができる。このように調整することにより、光ファイ
バの周波数発散をさらに補正することができ、異なるチ
ャネル間の振幅を等しくすることができるという特別な
効果を有する。
上記実施例の形態では、周波数発散要素を偏光発散要
素の外側に配置したが、当然、２つの発散を逆順で行な
うことができ、しかも、同時に行なうことができる。従
って、本発明では、多数の関連する構成を用いることが
でき、それらの構成は、経済的な全光多周波数スイッチ
を提供するのに有用である。偏光変調器が、セグメント
化された液晶変調器である場合、そのシステムを構築す
るのは共に容易であり、しかも、その変調器は、リラッ
クスド・システム設計と一致する伝達特性を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シルバーバーグ，ヤロン アメリカ合衆国 08550 ニュージャー ジー州 ウエスト ウインザー タウン シップ ナッソー プレイス 39 (56)参考文献 特開 平３−33725（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−15198（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許5132824（ＵＳ，Ａ) 米国特許4655547（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/01 - 1/137 G02F 1/29 - 1/313 H04J 14/00 - 14/02 H04B 10/00 - 10/02 H04Q 3/52

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力ビームを受け、該入力ビームを周波数
    に従って発散させて複数の第１ビームにする周波数発散
    要素と、 前記第１ビームを受け、該第２ビームに対応させて出力
    する偏光発散要素と、 セグメント化された液晶偏光変調器であって、該液晶偏
    光変調器の各セグメントにより前記第２ビームを受け、
    該第２ビームの偏光を選択的に回転させて、第３ビーム
    を形成する液晶偏光変調器と、 前記第３ビームを反射させて前記液晶偏光変調器と、前
    記偏光発散要素と、前記周波数発散要素を通過させるレ
    フレクタと を備えたことを特徴とする光スイッチ。
  2. 【請求項２】第１および第２入力光信号を受信し、受信
    された該第１および第２入力光信号の周波数に従って、
    該第１および第２入力光信号を発散させて、発散された
    ビームするための入射周波数発散要素と、 前記発散された光ビームを受ける集束レンズと、 個々に制御される複数のセグメントを有するセグメント
    化された偏光変調器であって、前記集束レンズの焦点距
    離に実質上配置してあり、前記発散された光ビームの個
    々の要素の偏光特性を選択的に制御するためのセグメン
    ト化された偏光変調器と、 前記集束レンズと前記セグメント化された偏光変調器の
    間に配置した第１偏光発散要素と、 前記セグメント化された偏光変調器の前記第１偏光発散
    要素とは逆側に配置した第２偏光発散要素であって、前
    記セグメント化された偏光変調器の発散された出力を受
    け、前記発散された出力の個々の要素を、該個々の要素
    の偏光に依存して、空間的に変位させる第２偏光発散要
    素と、 該第２偏光発散要素の出力を受けるための出射レンズで
    あって、前記セグメント化された偏光変調器から前記出
    射レンズの焦点距離だけ実質的離れた位置に位置された
    出射レンズと、 第２集束レンズからの発散された出力を受け、該出力の
    周波数コンポーネントを結合して個々の出力光信号にす
    る出射周波数発散要素と を備えたことを特徴とする光スイッチ。
  3. 【請求項３】請求項２において、前記セグメント化され
    た偏光変調器は、液晶変調器であることを特徴とする光
    スイッチ。
  4. 【請求項４】請求項３において、前記入射および出射周
    波数発散要素は、格子であることを特徴とする光スイッ
    チ。
  5. 【請求項５】請求項２において、前記第１および第２偏
    光発散要素は、複屈折結晶であることを特徴とする光ス
    イッチ。
  6. 【請求項６】請求項２において、前記第１および第２偏
    光発散要素は、ウォラストン・プリズムであり、 前記集束レンズの焦点距離は、前記第１偏光発散ウォラ
    ストン・プリズムの境界面にあることを特徴とする光ス
    イッチ。
  7. 【請求項７】請求項６において、前記入射周波数発散要
    素の前方に位置させた第３偏光発散要素であって、該第
    ３偏光発散要素の入力は前記第１および第２入力信号で
    あり、前記第３偏光発散要素からの出力は前記第１およ
    び第２入力信号としてのビーム対であり、該ビーム対の
    一方のビームは偏光に依存して横方向に変位する第３偏
    光発散要素と、 前記出射周波数発散要素の後方に位置させた第４偏光発
    散要素と、 前記ビーム対の一方のビームの経路のみに位置させた1/
    2波長板と をさらに備えたことを特徴とする光スイッチ。
  8. 【請求項８】請求項７において、前記第３および第４偏
    光発散要素は、複屈折結晶であることを特徴とする光ス
    イッチ。
  9. 【請求項９】請求項７において、前記1/2波長板は、前
    記横方向に変位されたビームの経路のみに配置してある
    ことを特徴とする光スイッチ。
  10. 【請求項１０】請求項７において、前記収束レンズの一
    方側に隣接して配置したもう１つの1/2波長板であっ
    て、前記発散された光ビームを受け、前記ビーム対の一
    方の経路のみに配置した1/2波長板をさらに備えたこと
    を特徴とする光スイッチ。
  11. 【請求項１１】請求項10において、前記第４偏光発散要
    素の入力側に隣接して配置した1/2波長板であって、前
    記横方向に変位されたビームの各経路にのみそれぞれ配
    置した1/2波長板をさらに備えたことを特徴とする光ス
    イッチ。
  12. 【請求項１２】入力光信号を受信し、受信された光信号
    を該光信号の周波数に従って発散させ、発散された光ビ
    ームにするための第１周波数発散要素と、 前記発散された光ビームを受ける第１収束レンズと、 該第１収束レンズを通過した光ビームの異なる偏光コン
    ポーネントを空間的に分離する第１偏光発散要素と、 個々に制御される複数のセグメントを有し、前記第１収
    束レンズの焦点距離に実質的に配置したセグメント化さ
    れた偏光変調器であって、前記発散された光ビームの個
    々の要素の偏光特性を選択的に制御するセグメント化さ
    れた偏光変調器と、 該セグメント化された偏光変調器から受けた前記発散さ
    れたビームの個々の要素を、偏光に依存して、空間的に
    変位させるための第２偏光発散要素と、 該第２偏光発散要素からの光ビームを再びコリメートす
    る第２収束レンズと、 該第２収束レンズを通過した周波数分離されたビームと
    偏光分離されたビームを再び結合させ、偏光分離された
    ビームにする第２周波数発散要素と を備えたことを特徴とする光スイッチ。
  13. 【請求項１３】入力光信号を受信し、受信された光信号
    を該光信号の周波数に従って発散させ、発散された光ビ
    ームにするための第１周波数発散要素と、 前記発散された光ビームを受ける第１収束レンズと、 該第１収束レンズを通過した光ビームの異なる偏光コン
    ポーネントを空間的に分離する第１偏光発散要素と、 個々に制御される複数のセグメントを有し、前記第１収
    束レンズの焦点距離に実質的に配置したセグメント化さ
    れた偏光変調器であって、前記発散された光ビームの個
    々の要素の偏光特性を選択的に制御するセグメント化さ
    れた偏光変調器と、 該偏光変調器からの光ビームを反射させて、該偏光変調
    器と、前記偏光発散要素と、前記周波数発散要素を通過
    させるレフレクタ手段を備えたことを特徴とする光スイ
    ッチ。
  14. 【請求項１４】請求項12において、前記第１および第２
    周波数発散要素は格子であり、 前記セグメント化された偏光変調器は、ツイステッド・
    ネマティック液晶変調器を備えたことを特徴とする光ス
    イッチ。
  15. 【請求項１５】請求項12において、前記第１周波発散要
    素と前記第１収束レンズとの間に、 前記第１周波数発散要素からの光ビームを横方向に変位
    させる第３偏光発散要素と、 該第３偏光発散要素により横方向に変位されたビームの
    偏光を90度回転させる1/2波長板と をさらに備えたことを特徴とする光スイッチ。
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