JP2993516B2 - Optical connection device - Google Patents

Optical connection device

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一つの光入力素子からの光情報を複数の光出
力素子に同時に分配伝達する光接続装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical connection device for simultaneously distributing and transmitting optical information from one optical input device to a plurality of optical output devices.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

このような分野では、第10図に示す如く、2次元画像
間で同時に並列的に情報伝達する光学素子が必要とな
る。1つの入力面Isよりの情報S1,S2…Snを複数の出力
面Os1,Os2,…Osnに伝達するためには従来は第11図に示
す如く、回転偏向ミラー3により機械的に走査する方法
があった。
In such a field, as shown in FIG. 10, an optical element for simultaneously transmitting information between two-dimensional images in parallel is required. Information S 1 than one input surface I s, S 2 ... multiple output plane S n O s1, O s2, ... O in order to transfer the sn conventional as shown in FIG. 11, the polygonal mirror 3 There is a method of mechanically scanning.

即ち、偏向ミラー3をその回転軸線5を中心に3′位
置まで回転させることにより信号光S1,S2を出力面(受
光面)Os1,Os2に伝達(接続)していた。
That is, the signal light S 1 , S 2 is transmitted (connected) to the output surfaces (light receiving surfaces) O s1 , O s2 by rotating the deflecting mirror 3 around the rotation axis 5 to the 3 ′ position.

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような光学系では、光の走査(偏
向)を偏向ミラー3の回転に頼っているため、信号光
S1,S2を同時に夫々の出力面Os1,Os2に伝達することは出
来ないという致命的な問題がある。また、偏向ミラー3
の回転には高精度の位置決め機構が必要とされるのみな
らず、一般的に要求される情報速度に比べ偏向ミラーの
切り換えに著しく時間がかかるため高速情報伝達に適さ
なかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in such an optical system, the scanning (deflection) of light depends on the rotation of the deflecting mirror 3, so that the signal light
There is a fatal problem that S 1 and S 2 cannot be simultaneously transmitted to the respective output surfaces O s1 and O s2 . The deflection mirror 3
In addition, a high-precision positioning mechanism is required for the rotation of the mirror, and the switching of the deflecting mirror takes much time compared to the generally required information speed, so that it is not suitable for high-speed information transmission.

本発明の目的は偏向ミラー等の機械的可動部を有する
素子を用いることなく、光情報を実質上同時に多数の光
出力素子に分配伝達可能な簡易構造の光接続装置を実現
することにある。
An object of the present invention is to realize an optical connection device having a simple structure capable of distributing and transmitting optical information to a large number of optical output devices substantially simultaneously without using an element having a mechanically movable portion such as a deflection mirror.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明によれば、複数の
波長を有する発光素子を備えた光入力素子と、これら光
入力素子からの所定の波長のみを反射し、その他の波長
の光は透過する波長選択性のある複数個の反射型フィル
タと、該反射型フィルタを透過した夫々の波長を受光す
る複数の受光素子を有する光出力素子とを有する光接続
装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an optical input device including a light emitting device having a plurality of wavelengths, and reflects only predetermined wavelengths from these optical input devices and transmits light of other wavelengths There is provided an optical connection device having a plurality of reflective filters having wavelength selectivity and an optical output element having a plurality of light receiving elements for receiving respective wavelengths transmitted through the reflective filters.

上記光入力素子は複数の波長を有する複数の発光素子
から構成される画素、あるいは波長の可変な発光素子か
ら構成される画素により構成される。
The light input element is constituted by a pixel constituted by a plurality of light emitting elements having a plurality of wavelengths or a pixel constituted by a light emitting element having a variable wavelength.

〔作 用〕(Operation)

本方法の原理・作用を第1図に示す。入力信号面Is
2次元の画像を表示するディスプレイ、出力面Os1,Os2
はフォトダイオード等の光検知器の2次元アレイであ
る。複数の出力面Os1,Os2,…Osnに信号を分配するため
の偏向素子は、第2図に示す如く、それぞれ異なる波長
λ12,…λに対して反射率が最大となるような波長
選択性をもつ2枚以上の反射型フィルタF1,F2,…Fnによ
り形成される。
FIG. 1 shows the principle and operation of this method. Input signal surface I s is a display for displaying a two-dimensional image, the output plane O s1, O s2
Is a two-dimensional array of photodetectors such as photodiodes. Maximum plurality of output surfaces O s1, O s2, ... deflection element for distributing signals to O sn, as shown in Figure 2, different wavelengths lambda 1, respectively, lambda 2, reflectivity for ... lambda n is , reflective filters F 1 of two or more having wavelength selectivity such that F 2, is formed by ... F n.

このような波長選択性を有するフィルタによれば、光
源の波長により出力面Os1,Os2,…Osnへのいずれかもし
くはすべてに同時に信号出力S1,S2,…Snを選択できる
(第3図)。
According to the filter having such wavelength selectivity, the output surface O s1 by the wavelength of the light source, O s2, ... at the same time signal any or all of the O sn output S 1, S 2, it can be selected ... S n (FIG. 3).

上記波長選択性を有する反射型フィルタとしては、例
えば体積型位相ホログラムあるいは誘電体多層膜等が用
いられる。
As the reflection type filter having the wavelength selectivity, for example, a volume phase hologram or a dielectric multilayer film is used.

〔実施例〕〔Example〕

入力面はN×N個の画素20から構成される。各画素20
には、発振波長の可変な発光素子がある。このような機
能をもつ素子は、例えば、半導体レーザのモードホップ
を利用することにより実現可能である。波長の変更は、
例えば周囲温度あるいは電流を変化させることにより達
成される。即ち、例えば、第4A,4B図に示す如く、光源
として半導体レーザ31を使用した場合には、半導体レー
ザは温度により波長が変化する(第4B図)ので、温調素
子(ペルチェ素子等)33により半導体レーザ31の加熱温
度を調整することにより、発振波長を変化させることが
出来る。尚、35は放熱板、36は、半導体レーザ31とペル
チェ素子とを連結する熱伝導性支持体、37は基板であ
る。または、これとは別に、半導体レーザに外部共振器
40(第6図)を取り付け、周知の如くその共振器長lを
変えることによっても第5図に示す如く波長λ を変化させることも出来る。
The input surface is composed of N × N pixels 20. Each pixel 20
There is a light emitting element whose oscillation wavelength is variable. An element having such a function can be realized by using, for example, a mode hop of a semiconductor laser. Changing the wavelength
This is achieved, for example, by changing the ambient temperature or the current. That is, for example, as shown in FIGS. 4A and 4B, when a semiconductor laser 31 is used as a light source, the wavelength of the semiconductor laser changes depending on the temperature (FIG. 4B). By adjusting the heating temperature of the semiconductor laser 31, the oscillation wavelength can be changed. In addition, 35 is a heat sink, 36 is a heat conductive support connecting the semiconductor laser 31 and the Peltier element, and 37 is a substrate. Or, separately, an external cavity
40 (FIG. 6), and by changing the resonator length l as is well known, the wavelength .lambda. Can also be changed.

これらの画素20には、2値論理値の2次元画像または
論理値マトリクスの要素が表現される。入力信号は、例
えば光強度を論理値に対応させる。入出力面を結合する
反射型フィルタF1,F2,…Fnは、前記入力面Isの光源のい
ずれかの波長λ12,…λに対して反射回折効率が高
く(第2図)、その特定波長以外の波長の光を透過する
選択性をもつ。入力面Is上の任意の画素20と2つ以上の
出力面Os1,Os2,…Osn間での信号伝達(光接続)が必要
で、かつその画素に表示(点灯)に対応した論理値が入
力された場合、入力面Isの対応した発光素子が発光す
る。
These pixels 20 represent a two-dimensional image of a binary logical value or an element of a logical value matrix. The input signal makes the light intensity correspond to a logical value, for example. Reflective filters F 1 to couple the input and output surfaces, F 2, ... F n is, any wavelength lambda 1 of the light source of the input surface I s, lambda 2, high reflection diffraction efficiency for ... lambda n ( (FIG. 2), which has selectivity for transmitting light having a wavelength other than the specific wavelength. Input surface I s arbitrary pixel 20 and two or more output face on O s1, O s2, ... O sn signaling between (optical connection) is required, and corresponding to the display (lighting) to the pixel If the logic value is input, the corresponding light emitting elements of the input surface I s to emit light.

上記とは別に第7図に示す如く、各画素20がそれぞれ
複数個の異なる波長の光を放出する複数個の発光素子λ
123を有するようにしてもよい。
Apart from the above, as shown in FIG. 7, each pixel 20 emits a plurality of light beams having different wavelengths.
1 , λ 2 , λ 3 , λ 4 may be provided.

例えば第8〜9図のように、入力面Isの画素20−1,20
−2と4つある出力面のうち出力面Os1,Os3間で信号伝
達を行う場合を想定する。各画素20には出力面の数に対
応して少なくとも4つの異なる波長の光を放出する発光
素子がある。ここで、出力面Os1,Os3との接続を行い、
出力面Os2,Os4との接続を行わないのであるから、出力
面Os1,Os3に対応した発光素子に真の論理値1を、出力
面Os2,Os4に対応した発光素子に偽の論理値0を入力す
る。この論理値と発光素子への入力信号との論理積をと
り、真値をとるものが発光する。画素20−1,20−2は同
様の光接続を行うが、画素20−2の入力信号は0のため
発光せず、画素20−1中の出力面Os1,Os3に対応した素
子のみが発光する。
For example, as the first 8-9 Figure, the pixels of the input plane I s 20-1,20
It is assumed that a signal is transmitted between the output surfaces O s1 and O s3 among the two output surfaces. Each pixel 20 has a light emitting element that emits at least four different wavelengths of light corresponding to the number of output surfaces. Here, the connection with the output surfaces O s1 and O s3 is made,
Since the connection with the output surfaces O s2 and O s4 is not made, a true logical value 1 is applied to the light emitting device corresponding to the output surfaces O s1 and O s3 and the light emitting device corresponding to the output surfaces O s2 and O s4. Enter a false logical value 0. The logical product of this logical value and the input signal to the light emitting element is calculated, and the one that takes a true value emits light. The pixels 20-1 and 20-2 make the same optical connection, but do not emit light because the input signal of the pixel 20-2 is 0, and only the elements corresponding to the output surfaces O s1 and O s3 in the pixel 20-1 Emits light.

この方法によれば、光接続を発光素子の波長により選
択するため、実時間での信号伝達が可能であり、また、
画素単位で異なる光接続経路を選択可能である。
According to this method, since the optical connection is selected according to the wavelength of the light emitting element, signal transmission in real time is possible, and
Different optical connection paths can be selected for each pixel.

尚、上記論理積は入力面と反射型フィルタの間に光学
シャッタを配置することによっても行うことができる。
Incidentally, the logical product can also be performed by disposing an optical shutter between the input surface and the reflection type filter.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の如く、本発明によれば、偏向ミラーが不要であ
り、機械的精度が緩和される。
As described above, according to the present invention, a deflecting mirror is not required, and mechanical accuracy is reduced.

また、同時に複数個の出力素子に光情報を分配伝達す
ることができる。
Also, optical information can be distributed and transmitted to a plurality of output elements at the same time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の基本原理を説明する図、第2図は波長
選択フィルタの反射率特性を示す線図、第3図は本発明
の作用を説明する図、第4A図及び第4B図は半導体レーザ
の波長制御構造を示す図解図及びその温度変化による波
長変化を示す線図、第5図及び第6図は外部共振器を示
す図解図及びその波長特性線図、第7図〜第9図は光接
続経路の一例を説明するための図解図、第10図は従来の
光分配伝達方法を示す図解図、第11図は従来の偏向方法
を示す図解図。 20……画素、Is……入力面、 F……反射型フィルタ、Os……出力面。
FIG. 1 is a diagram illustrating the basic principle of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating the reflectance characteristics of a wavelength selection filter, FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the present invention, FIG. 4A and FIG. Is a schematic diagram showing a wavelength control structure of a semiconductor laser and a diagram showing a wavelength change due to a temperature change thereof, FIGS. 5 and 6 are a schematic diagram showing an external resonator and a wavelength characteristic diagram thereof, and FIGS. 9 is an illustrative view for explaining an example of an optical connection path, FIG. 10 is an illustrative view showing a conventional optical distribution and transmission method, and FIG. 11 is an illustrative view showing a conventional deflection method. 20 ...... pixels, I s ...... input surface, F ...... reflective filters, O s ...... output surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−184404(JP,A) 特開 昭60−103835(JP,A) 特開 昭52−90957(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 27/10 H04B 10/02 ────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-62-184404 (JP, A) JP-A-60-103835 (JP, A) JP-A-52-90957 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) G02B 27/10 H04B 10/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の波長を有する複数の発光素子から構
成される画素を備えた光入力素子(20)と、これら光入
力素子からの所定の波長の光を反射し、その他の波長の
光は透過する波長選択性のある複数個の反射型フィルタ
(F)と、該反射型フィルタを透過した夫々の波長を受
光する複数の受光素子を有する光出力素子(Os)とを有
する光接続装置。
An optical input device (20) having a pixel composed of a plurality of light emitting devices having a plurality of wavelengths, and a light of a predetermined wavelength reflected from the optical input device and a light of another wavelength. Is an optical connection having a plurality of wavelength-selective reflective filters (F) that transmit light, and an optical output element (O s ) having a plurality of light receiving elements that receive respective wavelengths transmitted through the reflective filters. apparatus.
【請求項2】波長の可変な発光素子から構成される画素
により構成される光入力素子(20)と、該光入力素子か
らの所定の波長の光を反射し、その他の波長の光は透過
する波長選択性のある複数個の反射型フィルタ(F)
と、該反射型フィルタを透過した夫々の波長を受光する
複数の受光素子を有する光出力素子(Os)とを有する光
接続装置。
2. An optical input element (20) composed of pixels composed of light emitting elements having variable wavelengths, and reflects light of a predetermined wavelength from the optical input element and transmits light of other wavelengths. Reflective filters with wavelength selectivity (F)
And an optical output device (O s ) having a plurality of light receiving elements for receiving respective wavelengths transmitted through the reflection type filter.
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