JP3008959B2 - 光スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信あるいは光実験
系において好適に用いられる光路切り替え用光スイッチ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信あるいは光実験系における
光路切り替え用光スイッチとして様々な種類のものが開
発され提供されており、偏光方向を外部磁界で制御する
ことで光路を切り替えることができる光スイッチもその
１つである。

【０００３】上記の光スイッチの一例としては、既に図
１１に示す様な光スイッチ１（特公昭５９−４４６０６
号公報）が提供されている。該光スイッチ１は、偏光プ
リズム２，３、ファラデー回転子（非相反性回転子）
４、光学補償板５、全反射ミラー６，７、光線入射ポ−
ト８，９、光線出射ポ−ト１０，１１とから概略構成さ
れている。

【０００４】ここで、偏光プリズム２，３は入射してき
た光線の偏光を２つの直交成分（ｓ−波成分とｐ−波成
分）に分離または入射してきた２つの直交成分を合波す
るものである。

【０００５】ファラデー回転子４と光学補償板５は、入
射する光に対して次の様に設定されている。すなわち、
光が図１１中左方から右方へ進行する場合にはファラデ
ー回転子４と光学補償板５の回転方向の相殺効果により
光の偏光方向は変化せず、同図中右方から左方へ進行す
る場合には互いの旋光が重なり合って光の偏光方向が９
０°だけ回転するように、ファラデー回転子４に働く外
部磁界Ｈの方向および光学補償板５の結晶軸の方向が設
定されている。

【０００６】したがって、この光スイッチ１において
は、光線入射ポ−ト８から入射した光Ｌｉは、偏光プリ
ズム２により２つの直交成分（ｓ−波成分とｐ−波成
分）に分離されるものの最終的には偏光プリズム３で再
度これらの直交成分が合波され、この合波された光Ｌｆ
は光線出射ポ−ト１０から出射する。

【０００７】同様に、光線入射ポ−ト９から入射した光
Ｌｊは偏光プリズム２，３により分離、合波がなされ、
合波された光Ｌｇは光線出射ポ−ト１１から出射する。

【０００８】また、上記の様に設定された光スイッチ１
において、何らかの方法でファラデー回転子４に働く外
部磁界Ｈの方向を反転させれば、光が図１１中右方から
左方へ進行する場合には光学補償板５とファラデー回転
子４の回転方向の相殺効果により光の偏光方向は変化せ
ず、同図中左方から右方へ進行する場合には互いの旋光
が重なりあって光の偏光方向が９０°だけ回転する。

【０００９】したがって、この光スイッチ１において
は、光線入射ポ−ト８から入射した光Ｌｉは光線出射ポ
−ト１０から出射せずに光線出射ポ−ト１１から出射
し、同様に光線入射ポ−ト９から入射した光Ｌｊは光線
出射ポ−ト１１から出射せずに光線出射ポ−ト１０から
出射し、光スイッチとしての動作を行うことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の光ス
イッチ１においては、偏光プリズム２，３を用いている
ために光線出射ポ−ト１０，１１間のアイソレーション
を高くすることができないという欠点があった。

【００１１】その理由は、偏光プリズム２（３）によっ
て反射されるべきｓ−波成分の中に透過すべきｐ−波成
分が漏れ込む量を−３０ｄＢ以下に抑えることが技術的
に困難であるために、本来現れて欲しくない光線出射ポ
−トにも光が出射されるからである。

【００１２】また、直交成分に分離された２つの光を合
波する際、光の進行方向を全反射ミラー６，７の反射に
よって変更しているために、同一光路上で合波するのに
高い技術を必要とするという欠点もある。

【００１３】図１１の例では偏光プリズム２，３と全反
射ミラー６，７とにより光の進行方向を変化させてい
る。ここで、反射させた位置から合波される位置にいた
るまでの光路長をＬとすると、反射させる角度にΔθだ
け誤差があれば、合波地点ではＬΔθだけ位置ずれが生
じることとなる。合波地点での位置ずれは光線出射ポ−
ト１０（１１）に接続される光導波路との結合損失を増
加させたり、偏波依存性を生じせしめたりすることとな
り、実用的にはΔθを５秒以内の精度に保って各部品を
構成し、かつ実装する必要がある。

【００１４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、光線出射ポ−ト間のアイソレーションを高く
することができ、同一光路上で容易に合波することがで
き、かつ高い製作精度を必要としない光路切り替え用の
光スイッチを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な光スイッチを採用した。

【００１６】すなわち、請求項１記載の光スイッチとし
ては、光線の進行方向に沿って３枚の複屈折結晶板を所
定間隔をおいて配置し、第１と第２の複屈折結晶板の間
に、光線の偏光方向を同じ角度だけ回転させる相反性と
非相反性の第１群の回転子を挿入し、第２と第３の複屈
折結晶板の間にも前記第１群の回転子と同様の機能を有
する第２群の回転子を挿入し、前記複屈折結晶板の常光
線と異常光線を分離する方向を、第２の複屈折結晶板の
分離する方向が第１及び第３の複屈折結晶板の分離する
方向と異なり第１と第３の複屈折結晶板それぞれの分離
する方向が一致するように設定し、第１の複屈折結晶板
により分離された常光線と異常光線の偏光方向が第２の
複屈折結晶板の入射端面にて互いに一致するように、前
記第１群の相反性と非相反性の回転子の回転方向及び該
非相反性回転子に働く外部磁界の強さ及び方向を設定
し、前記第２の複屈折結晶板の出射端にて一致している
２本の光線の偏光面が、第３の複屈折結晶板の入射端面
にて互いに直交するように、前記第２群の相反性と非相
反性の回転子の回転方向及び該非相反性回転子に働く外
部磁界の強さ及び方向を設定し、前記第１の複屈折結晶
板に１つ以上の光線入射ポートを設け、前記第３の複屈
折結晶板に複数の光線出射ポートを設けてなることを特
徴としている。

【００１７】

【００１８】また、請求項２記載の光スイッチとして
は、光線の進行方向に沿って３枚の複屈折結晶板を所定
間隔をおいて配置し、第１と第２の複屈折結晶板の間に
２つの非相反性回転子からなる第１群の回転子をこれら
の非相反性回転子が互いに異なる向きに回転するように
同一面内に配置するとともにこれらの非相反性回転子各
々に働く外部磁界の方向が互いに異なる向きとなるよう
にこれらの外部磁界の大きさ及び方向を設定し、前記非
相反性回転子により一致した偏光方向が常光線となるよ
うに第２の複屈折結晶板を配置し、第２と第３の複屈折
結晶板の間にも２つの非相反性回転子からなる第２群の
回転子をこれらの非相反性回転子が互いに異なる向きに
回転するように同一面内に配置するとともにこれらの非
相反性回転子各々に働く外部磁界の方向が互いに異なる
向きとなるようにこれらの外部磁界の大きさ及び方向を
設定し、前記第１の複屈折結晶板に１つ以上の光線入射
ポートを設け、前記第３の複屈折結晶板に複数の光線出
射ポートを設けてなることを特徴としている。

【００１９】

【作用】本発明の請求項１記載の光スイッチでは、１つ
以上（Ｎ個）の光線入射ポートのうち光線入射ポートｉ
（１≦ｉ≦Ｎ）から入射した光線は複数（Ｍ個）の光線
出射ポートのうち光線出射ポートｋ（１≦ｋ≦Ｍ）から
出射する様に、前記第１群の回転子と第２群の回転子の
それぞれの非相反性回転子に働く外部磁界の強さ及び方
向を設定しておく。

【００２０】ここで、前記第１群の回転子と第２群の回
転子のそれぞれの非相反性回転子に働く外部磁界の方向
を反転させれば、光線入射ポートｉ（１≦ｉ≦Ｎ）から
入射した光線は光線出射ポートｋ（１≦ｋ≦Ｍ）から出
射せずに、光線出射ポートｋ＋１（１≦ｋ≦Ｍ）から出
射するという光スイッチとしての動作を行う。

【００２１】

【００２２】

【００２３】また、請求項２記載の光スイッチでは、１
つ以上（Ｎ個）の光線入射ポートのうち光線入射ポート
ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）から入射した光線は複数（Ｍ個）の光
線出射ポートのうち光線出射ポートｋ（１≦ｋ≦Ｍ）か
ら出射する様に、第１群の回転子の非相反性回転子各々
に働く外部磁界の方向が互いに異なる向きとなるように
これらの外部磁界の大きさ及び方向を設定し、第２群の
回転子においても非相反性回転子各々に働く外部磁界の
方向が互いに異なる向きとなるようにこれらの外部磁界
の大きさ及び方向を設定しておく。

【００２４】ここで、前記非相反性回転子各々に働く外
部磁界の方向を反転させれば、光線入射ポートｉ（１≦
ｉ≦Ｎ）から入射した光線は光線出射ポートｋ（１≦ｋ
≦Ｍ）から出射せずに、光線出射ポートｋ＋１（１≦ｋ
≦Ｍ）から出射するという光スイッチとしての動作を行
う。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の各実施態様について図を参照
して説明する。

【００２６】まず、請求項１記載の光スイッチについて
図１を基に説明する。

【００２７】この光スイッチ２１は、光線の進行方向に
沿って所定間隔をおいて配置された第１ないし第３の複
屈折結晶板２２〜２４と、第１の複屈折結晶板２２と第
２の複屈折結晶板２３との間に挿入された第１群の回転
子２５と、第２の複屈折結晶板２３と第３の複屈折結晶
板２４との間に挿入された第２群の回転子２６と、第１
の複屈折結晶板２２に設けられた光線入射ポート２７
と、第３の複屈折結晶板２４に設けられた光線出射ポー
ト２８，２９とから概略構成されている。

【００２８】そして、第１の複屈折結晶板２２と光線入
射ポート２７との間にはレンズ３１と光ファイバ３２と
が同軸的に設けられ、第３の複屈折結晶板２４と光線出
射ポート２８との間にはレンズ３３と光ファイバ３４と
が同軸的に設けられ、更に、第３の複屈折結晶板２４と
光線出射ポート２９との間にはレンズ３５と光ファイバ
３６とが同軸的に設けられている。

【００２９】第１群の回転子２５は、光線の偏光方向を
同じ角度だけ回転させる相反性と非相反性の回転子から
なるもので、第１の相反性左回り４５°回転子（以下、
単に第１相反性左回転子と略称する。）４１、第１の相
反性右回り４５°回転子（第１相反性右回転子）４２、
第１の非相反性ファラデ−４５°回転子（第１のファラ
デ−回転子）４３とから構成されている。

【００３０】第２群の回転子２６は上記の第１群の回転
子２５と同様の構成からなるもので、第２の相反性左回
り４５°回転子（第２相反性左回転子）４４、第２の相
反性右回り４５°回転子（第２相反性右回転子）４５、
第２の非相反性ファラデ−４５°回転子（第２のファラ
デ−回転子）４６とから構成されている。

【００３１】上記の複屈折結晶板２２，…としては方解
石もしくはルチル結晶が、また相反性回転子４１，…と
しては水晶旋光子や１／２波長板が、またファラデ−回
転子４３，４６としてはＹ．Ｉ．Ｇ結晶やＧＢＩＧ薄膜
結晶が好適に用いられる。

【００３２】この光スイッチ２１の複屈折結晶板２２，
…の常光線と異常光線を分離する方向は、第２の複屈折
結晶板２３の分離する方向が第１の複屈折結晶板２２及
び第３の複屈折結晶板２４の分離する方向と異なり、第
１の複屈折結晶板２２と第３の複屈折結晶板２４の分離
する方向が一致するように設定されている。

【００３３】また、第１の複屈折結晶板２２により分離
された常光線と異常光線の偏光方向が第２の複屈折結晶
板２３の端面２３ａにて互いに一致するように、第１相
反性左回転子４１、第１相反性右回転子４２、第１のフ
ァラデ−回転子４３それぞれの回転方向が設定されてい
る。また、第１のファラデ−回転子４３に働く外部磁界
Ｈの強さ及び方向も設定されている。

【００３４】また、第２の複屈折結晶板２３の端面２３
ｂにて一致している２本の光線の偏光面が、第３の複屈
折結晶板２４の端面２４ａにて互いに直交するように、
第２相反性左回転子４４、第２相反性右回転子４５、第
２のファラデ−回転子４６それぞれの回転方向が設定さ
れている。また、第２のファラデ−回転子４６に働く外
部磁界Ｈの強さ及び方向も設定されている。

【００３５】ここで、図１中、第１ないし第３の複屈折
結晶板２２〜２４中に描かれている矢印付き実線は常光
線を、矢印付き破線は異常光線を表わしている。

【００３６】図２及び図３は、ファラデ−回転子４３
（４６）に働く外部磁界Ｈの方向を変化させるための具
体的な手段を示したものである。

【００３７】図２では、ファラデ−回転子４３（４６）
の側面５１近傍にこの側面５１と平行に永久磁石５２を
設け、この永久磁石５２を側面５１と平行な平面内で回
転させることによりファラデ−回転子４３（４６）に働
く外部磁界Ｈの方向を変化させている。また、図３で
は、ファラデー回転子４３（４６）を取り囲む位置に円
筒状の電磁石５３を設け、この電磁石５３の電流の方向
を切り替えることによりファラデ−回転子４３（４６）
に働く外部磁界Ｈの方向を変化させている。

【００３８】次に、光スイッチ２１の作用について図４
及び図５を基に説明する。

【００３９】図４は、光スイッチ２１において入射ポー
ト２７から光線出射ポート２８へ向かう光路Ａを入射光
線Ｌｐが進行している様子を上から観察したものであ
り、図５は光路Ａにおける光線の偏光状態を入射光側
（光線入射ポート２７側）から観測したものである。以
下、これらの偏光状態を符号Ｚ１〜Ｚ８を用いて示すこ
ととする。

【００４０】いま、外部磁界Ｈの方向および第１相反性
左回転子４１、第１相反性右回転子４２、第２相反性左
回転子４４、第２相反性右回転子４５各々の回転方向を
適当に選ぶことで、入射光線Ｌｐが図中左から右へ進む
とき第２の複屈折結晶板２３の端面２３ａでの偏光方向
が常光線となるように構成することができる。

【００４１】光線入射ポート２７から入射した光線Ｌｐ
はＺ１の状態であるが、第１の複屈折結晶板２２により
Ｘ−Ｚ平面上で光線Ｌ１１と光線Ｌ１２とに分離され
る。光線Ｌ１１が第１の複屈折結晶板２２に対して常光
線（Ｏ−ｒａｙ）であり、光線Ｌ１２が異常光線（Ｅ−
ｒａｙ）である。各々の偏光方向は、Ｚ２の様にそれぞ
れＹ軸方向とＸ軸方向に向う直交状態となっている。

【００４２】互いに直交している光線Ｌ１１と光線Ｌ１
２の偏光方向は、回転方向の異なる第１相反性左回転子
４１または第１相反性右回転子４２を通過することで互
いに同じ方向となる。ここでは第１相反性左回転子４１
は光線Ｌ１１の入射方向からみて左回り方向に、第１相
反性右回転子４２は光線Ｌ１２の入射方向からみて右回
り方向に回転させる。この時の偏光状態はＺ３の様にな
っている。

【００４３】次に、第１のファラデ−回転子４３が光線
Ｌ１１と光線Ｌ１２をさらに左回りに４５°回転させる
ことで、これらの光線Ｌ１１，Ｌ１２の偏光方向はＸ軸
方向となる。結果として、第２の複屈折結晶板２３の端
面２３ａの位置（Ｚ４）では、Ｚ２での偏光方向に比べ
て光線Ｌ１１は９０°回転しており、光線Ｌ１２は回転
していない。

【００４４】第２の複屈折結晶板２３の結晶軸は、Ｘ軸
方向に偏光している２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２が常光線
となるように配置される。第２の複屈折結晶板２３を通
過した２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２（Ｚ４の状態）は第２
群の回転子２６を通過することとなる。

【００４５】ここでは、第１群の回転子２５の作用と反
対に光線Ｌ１１の偏光方向を回転させず、光線Ｌ１２の
偏光方向を９０°回転させるように、第２相反性左回転
子４４、第２相反性右回転子４５、第２のファラデ−回
転子４６をそれぞれ配置する。なお、第２のファラデ−
回転子４６の回転方向は第１のファラデ−回転子４３と
同じでよい。

【００４６】この場合、光線Ｌ１１は第２相反性右回転
子４５と第２のファラデ−回転子４６を通過することに
より偏光方向の回転が相殺され結果として偏光方向が回
転しないこととなるが、光線Ｌ１２は第２相反性左回転
子４４と第２のファラデ−回転子４６を通過することに
より偏光方向が左回りにそれぞれ４５°回転し、結果と
して偏光方向が９０°回転することとなる（Ｚ７の状
態）。

【００４７】したがって、第３の複屈折結晶板２４の端
面２４ａでは２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２の偏光方向は直
交する。この時、第３の複屈折結晶板２４に対して光線
Ｌ１１が異常光線（Ｅ−ｒａｙ）となり、光線Ｌ１２が
常光線（Ｏ−ｒａｙ）となるので、第３の複屈折結晶板
２４の端面２４ｂでは２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２は空間
的に一致して合波され（光線Ｌｑ）、光線出射ポート２
８から出射される。

【００４８】次に、ファラデ−回転子４３（４６）に働
く外部磁界Ｈの方向を反転させた場合について図６及び
図７を基に説明する。

【００４９】この場合、光線入射ポート２７から入射し
た光線Ｌｐは、第１の複屈折結晶板２２により光線Ｌ１
１と光線Ｌ１２とに分離され、第１相反性左回転子４１
または第１相反性右回転子４２を通過することで互いに
同じ方向となり（Ｚ３の状態）、第１のファラデ−回転
子４３に入射する。

【００５０】光線Ｌ１１，Ｌ１２は、第１のファラデ−
回転子４３に働く外部磁界Ｈの方向が反転しているため
に、第１のファラデ−回転子４３により偏光方向が右回
り方向にそれぞれ４５°回転する。したがって、Ｚ４で
の光線Ｌ１１，Ｌ１２のそれぞれの偏光方向はＹ軸方向
となり、第２の複屈折結晶板２３に対し異常光線とな
る。これらの異常光線はＹ軸方向にシフトしながら第２
の複屈折結晶板２３中を伝搬していくため、外部磁界Ｈ
を反転させない場合と比べて、Ｙ軸方向にＹｄだけ光線
Ｌ１１，Ｌ１２の光路がシフトすることとなる（Ｚ５の
状態）。

【００５１】シフトした光線Ｌ１１は第２相反性右回転
子４５と第２のファラデ−回転子４６を通過することに
より偏光方向が右回りにそれぞれ４５°回転し、結果と
して偏光方向が９０°回転することとなるが、光線Ｌ１
２は第２相反性左回転子４４と第２のファラデ−回転子
４６を通過することにより偏光方向の回転が相殺され結
果として偏光方向が回転しないこととなる（Ｚ７の状
態）。

【００５２】したがって、第３の複屈折結晶板２４の端
面２４ａでは２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２の偏光方向は直
交する。この時、第３の複屈折結晶板２４に対して光線
Ｌ１１が異常光線（Ｅ−ｒａｙ）となり、光線Ｌ１２が
常光線（Ｏ−ｒａｙ）となるので、第３の複屈折結晶板
２４の端面２４ｂでは２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２は空間
的に一致して合波され（光線Ｌｑ）、光線出射ポート２
９から出射される。この場合、光線出射ポート２９は外
部磁界Ｈを反転させない場合の光線出射ポート２８と比
べてＹ軸方向にＹｄだけシフトする。

【００５３】以上説明したように、この光スイッチ２１
によれば、光線入射ポート２７から入射した光線Ｌｐは
光線出射ポート２８から出射する様に、第１のファラデ
−回転子４３と第２のファラデ−回転子４６それぞれに
働く外部磁界Ｈの強さ及び方向を設定しておき、第１の
ファラデ−回転子４３と第２のファラデ−回転子４６そ
れぞれに働く外部磁界Ｈの方向を反転させることによ
り、光線入射ポート２７から入射した光線Ｌｐは光線出
射ポート２８から出射せずに、光線出射ポート２９から
出射するという光路を切り替える機能を有し、光スイッ
チとしての動作を実現することができる。したがって、
１×２の光スイッチとして利用することができる。

【００５４】なお、上記の光スイッチ２１では、Ｙ軸方
向に複数の光線入射ポートを配置することで、同時に複
数のチャネルを切り替えることもできることは明白であ
る。このように、上述した光スイッチ２１では、光線入
出射ポートの数は上記実施例に限定されることなく種々
の変更が可能である。

【００５５】また、光ファイバ３２，…は、光のエネル
ギを閉じこめて伝搬できる光導波路に置き換えることも
勿論可能であり、これらの光ファイバ３２，…のモード
はシングルモードもしくはマルチモードのいずれでもよ
い。

【００５６】

【００５７】

【００５８】

【００５９】

【００６０】

【００６１】

【００６２】次に、請求項２記載の光スイッチについて
図８を基に説明する。

【００６３】この光スイッチ７１は、偏光方向制御に磁
界の切り替えを用いる光スイッチにおいて偏波回転子と
してファラデー回転子のみを用いた例であり、上記の光
スイッチ２１の第１群の回転子２５を非相反性ファラデ
ー４５°回転子（ファラデー回転子）７２，７３に置き
換え、第２群の回転子２６をファラデー回転子７４，７
５に置き換えたものである。

【００６４】ファラデー回転子７２の偏光方向の回転を
光線Ｌ１１に対して右回りとなる様に、また、ファラデ
ー回転子７３の偏光方向の回転を光線Ｌ１２に対して左
回りとなる様に、互いに異なる向きに回転するように同
一面内に配置されており、ファラデー回転子７４，７５
においてもファラデー回転子７２，７３と同様に互いに
異なる向きに回転するように同一面内に配置されてお
り、ファラデー回転子７２，７３により一致した偏光方
向が常光線となるように第２の複屈折結晶板２３が配置
されている。

【００６５】そして、これらのファラデー回転子７２，
７３各々に働く外部磁界Ｈの方向が互いに異なる向きと
なるようにこれらの外部磁界Ｈの大きさ及び方向が設定
されており、ファラデー回転子７４，７５においてもフ
ァラデー回転子７２，７３と同様に各々に働く外部磁界
Ｈの方向が互いに異なる向きとなるようにこれらの外部
磁界Ｈの大きさ及び方向が設定されている。

【００６６】次に、光スイッチ７１の作用について説明
する。図９は光線入射ポート２７から光線出射ポート２
８へ向かう光路Ａにおける光線の偏光状態を入射光側
（光線入射ポート２７側）から観測したものである。

【００６７】光線入出射ポート２７から入射した光線Ｌ
ｐは、第１の複屈折結晶板２２によりＸ−Ｚ平面上で常
光線である光線Ｌ１１と異常光線である光線Ｌ１２とに
分離される（Ｚ２の状態）。

【００６８】直交状態にある各光線Ｌ１１，Ｌ１２の偏
光方向は、ファラデー回転子７２，７３による互いに異
なる方向への４５°回転により、第２の複屈折結晶板２
３の端面２３ａでは共にＸ軸から−４５°傾いた方向と
なる。ここでは、偏光方向が−４５°傾いた光線が常光
線となるように第２の複屈折結晶板２３が配置されてい
る。

【００６９】第２の複屈折結晶板２３を通過した光線Ｌ
１１（Ｌ１２）の偏光方向はファラデー回転子７４（７
５）の右回り（左回り）の作用によって４５°回転させ
られ、これらの光線Ｌ１１，Ｌ１２は再び互いに直交す
ることとなる。２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２は第３の複屈
折結晶板２４により合波されて１つの光線Ｌｑとなり光
線出射ポート２８から出射することとなる。

【００７０】次に、ファラデ−回転子７２，７３（７
４，７５）に働く外部磁界Ｈの方向を反転させた場合に
ついて図１０を基に説明する。

【００７１】この場合、光線入射ポート２７から入射し
た光線Ｌｐは、第１の複屈折結晶板２２により光線Ｌ１
１と光線Ｌ１２とに分離され、ファラデ−回転子７２，
７３それぞれに入射する。

【００７２】ファラデ−回転子７２，７３に働く外部磁
界Ｈの方向がそれぞれ反転しているために、光線Ｌ１１
はファラデ−回転子７２により偏光方向が左回り方向に
４５°回転し、光線Ｌ１２はファラデ−回転子７３によ
り偏光方向が右回り方向に４５°回転する。したがっ
て、Ｚ３での光線Ｌ１１，Ｌ１２のそれぞれの偏光方向
は一致し、第２の複屈折結晶板２３に対し異常光線とな
る。これらの異常光線はＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞ
れシフトしながら第２の複屈折結晶板２３中を斜め右下
方へ伝搬していくため、外部磁界Ｈを反転させない場合
と比べて、Ｘ軸方向にＸｄだけ、Ｙ軸方向にＹｄだけそ
れぞれ光線Ｌ１１，Ｌ１２の光路がシフトすることとな
る（Ｚ４の状態）。

【００７３】シフトした光線Ｌ１１はファラデ−回転子
７４を通過することにより偏光方向が右回りに４５°回
転し、光線Ｌ１２はファラデ−回転子７５を通過するこ
とにより偏光方向が左回りに４５°回転することとなる
（Ｚ５の状態）。

【００７４】したがって、第３の複屈折結晶板２４の端
面２４ａでは２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２の偏光方向は直
交する。この時、第３の複屈折結晶板２４に対して光線
Ｌ１１が常光線（Ｏ−ｒａｙ）となり、光線Ｌ１２が異
常光線（Ｅ−ｒａｙ）となるので、第３の複屈折結晶板
２４の端面２４ｂでは２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２は空間
的に一致して合波され（光線Ｌｑ）、光線出射ポート２
９から出射される。この場合、光線出射ポート２９は外
部磁界Ｈを反転させない場合の光線出射ポート２８と比
べてＸ軸方向にＸｄだけ、Ｙ軸方向にＹｄだけそれぞれ
シフトする。

【００７５】以上説明したように、この光スイッチ７１
によれば、光線入射ポート２７から入射した光線Ｌｐは
光線出射ポート２８から出射する様に、ファラデ−回転
子７２〜７５それぞれに働く外部磁界Ｈの強さ及び方向
を設定しておき、ファラデ−回転子７２〜７５それぞれ
に働く外部磁界Ｈの方向を反転させることにより、光線
入射ポート２７から入射した光線Ｌｐは光線出射ポート
２８から出射せずに、光線出射ポート２９から出射する
という光路を切り替える機能を有し、光スイッチとして
の動作を実現することができる。したがって、１×２の
光スイッチとして利用することができる。

【００７６】なお、上記の光スイッチ７１では、偏光方
向の制御に液晶板を用いることができ、この場合、上述
した光スイッチ６１と同様にファラデー回転子を相反性
回転子に置き換えることもできる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の光スイッチによれば、光線の進行方向に沿って３
枚の複屈折結晶板を所定間隔をおいて配置し、第１と第
２の複屈折結晶板の間に、光線の偏光方向を同じ角度だ
け回転させる相反性と非相反性の第１群の回転子を挿入
し、第２と第３の複屈折結晶板の間にも前記第１群の回
転子と同様の機能を有する第２群の回転子を挿入し、前
記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向を、
第２の複屈折結晶板の分離する方向が第１及び第３の複
屈折結晶板の分離する方向と異なり第１と第３の複屈折
結晶板それぞれの分離する方向が一致するように設定
し、第１の複屈折結晶板により分離された常光線と異常
光線の偏光方向が第２の複屈折結晶板の入射端面にて互
いに一致するように、前記第１群の相反性と非相反性の
回転子の回転方向及び該非相反性回転子に働く外部磁界
の強さ及び方向を設定し、前記第２の複屈折結晶板の出
射端にて一致している２本の光線の偏光面が、第３の複
屈折結晶板の入射端面にて互いに直交するように、前記
第２群の相反性と非相反性の回転子の回転方向及び該非
相反性回転子に働く外部磁界の強さ及び方向を設定し、
前記第１の複屈折結晶板に１つ以上の光線入射ポートを
設け、前記第３の複屈折結晶板に複数の光線出射ポート
を設けてなることとしたので、１つ以上（Ｎ個）の光線
入射ポートのうち光線入射ポートｉ（１≦ｉ≦Ｎ）から
入射した光線は複数（Ｍ個）の光線出射ポートのうち光
線出射ポートｋ（１≦ｋ≦Ｍ）から出射する様に、前記
第１群の回転子と第２群の回転子のそれぞれの非相反性
回転子に働く外部磁界の強さ及び方向を設定しておき、
前記第１群の回転子と第２群の回転子のそれぞれの非相
反性回転子に働く外部磁界の方向を反転させることによ
り、光線入射ポートｉ（１≦ｉ≦Ｎ）から入射した光線
は光線出射ポートｋ（１≦ｋ≦Ｍ）から出射せずに、光
線出射ポートｋ＋１（１≦ｋ≦Ｍ）から出射するという
光スイッチとしての動作を行うことができる。

【００７８】

【００７９】また、請求項２記載の光スイッチによれ
ば、光線の進行方向に沿って３枚の複屈折結晶板を所定
間隔をおいて配置し、第１と第２の複屈折結晶板の間に
２つの非相反性回転子からなる第１群の回転子をこれら
の非相反性回転子が互いに異なる向きに回転するように
同一面内に配置するとともにこれらの非相反性回転子各
々に働く外部磁界の方向が互いに異なる向きとなるよう
にこれらの外部磁界の大きさ及び方向を設定し、前記非
相反性回転子により一致した偏光方向が常光線となるよ
うに第２の複屈折結晶板を配置し、第２と第３の複屈折
結晶板の間にも２つの非相反性回転子からなる第２群の
回転子をこれらの非相反性回転子が互いに異なる向きに
回転するように同一面内に配置するとともにこれらの非
相反性回転子各々に働く外部磁界の方向が互いに異なる
向きとなるようにこれらの外部磁界の大きさ及び方向を
設定し、前記第１の複屈折結晶板に１つ以上の光線入射
ポートを設け、前記第３の複屈折結晶板に複数の光線出
射ポートを設けてなることとしたので、１つ以上（Ｎ
個）の光線入射ポートのうち光線入射ポートｉ（１≦ｉ
≦Ｎ）から入射した光線は複数（Ｍ個）の光線出射ポー
トのうち光線出射ポートｋ（１≦ｋ≦Ｍ）から出射する
様に、第１群の回転子の非相反性回転子各々に働く外部
磁界の方向が互いに異なる向きとなるようにこれらの外
部磁界の大きさ及び方向を設定し、第２群の回転子にお
いても非相反性回転子各々に働く外部磁界の方向が互い
に異なる向きとなるようにこれらの外部磁界の大きさ及
び方向を設定しておき、前記非相反性回転子各々に働く
外部磁界の方向を反転させることにより、光線入射ポー
トｉ（１≦ｉ≦Ｎ）から入射した光線は光線出射ポート
ｋ（１≦ｋ≦Ｍ）から出射せずに、光線出射ポートｋ＋
１（１≦ｋ≦Ｍ）から出射するという光スイッチとして
の動作を行うことができる。

【００８０】以上の様に、本発明の光スイッチによれ
ば、偏光プリズムを用いず、また高い角度精度を有する
光学部品および実装を必要とせずに、光学系を構成する
ことができることから、ポート間のアイソレーションが
高く、製作も容易な光スイッチを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の請求項１記載の光スイッチの一実施
例を示す斜視図である。

【図２】 ファラデ−回転子に働く外部磁界の方向を変
化させるための一手段を示す図である。

【図３】 ファラデ−回転子に働く外部磁界の方向を変
化させるための他の一手段を示す図である。

【図４】 本発明の請求項１記載の光スイッチの光路を
示す図である。

【図５】 本発明の請求項１記載の光スイッチの光線の
偏光状態を示す図である。

【図６】 本発明の請求項１記載の光スイッチの外部磁
界の方向を反転させた場合の光路を示す図である。

【図７】 本発明の請求項１記載の光スイッチの外部磁
界の方向を反転させた場合の光線の偏光状態を示す図で
ある。

【図８】 本発明の請求項２記載の光スイッチの一実施
例を示す斜視図である。

【図９】 本発明の請求項２記載の光スイッチの光線の
偏光状態を示す図である。

【図１０】 本発明の請求項２記載の光スイッチの外部
磁界の方向を反転させた場合の光線の偏光状態を示す図
である。

【図１１】 従来の光スイッチの構成及び動作を示す概
略図である。

【符号の説明】

２１ 光スイッチ ２２ 第１の複屈折結晶板 ２３ 第２の複屈折結晶板 ２４ 第３の複屈折結晶板 ２５ 第１群の回転子 ２６ 第２群の回転子 ２７ 光線入射ポート ２８，２９ 光線出射ポート ３１，３３，３５ レンズ ３２，３４，３６ 光ファイバ ４１ 第１の相反性左回り４５°回転子 ４２ 第１の相反性右回り４５°回転子 ４３ 第１の非相反性ファラデ−４５°回転子 ４４ 第２の相反性左回り４５°回転子 ４５ 第２の相反性右回り４５°回転子 ４６ 第２の非相反性ファラデ−４５°回転子 ７１ 光スイッチ ７２〜７５ 非相反性ファラデー４５°回転子

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光線の進行方向に沿って３枚の複屈折結
   晶板を所定間隔をおいて配置し、第１と第２の複屈折結
   晶板の間に、光線の偏光方向を同じ角度だけ回転させる
   相反性と非相反性の第１群の回転子を挿入し、第２と第
   ３の複屈折結晶板の間にも前記第１群の回転子と同様の
   機能を有する第２群の回転子を挿入し、 前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向
   を、第２の複屈折結晶板の分離する方向が第１及び第３
   の複屈折結晶板の分離する方向と異なり第１と第３の複
   屈折結晶板それぞれの分離する方向が一致するように設
   定し、 第１の複屈折結晶板により分離された常光線と異常光線
   の偏光方向が第２の複屈折結晶板の入射端面にて互いに
   一致するように、前記第１群の相反性と非相反性の回転
   子の回転方向及び該非相反性回転子に働く外部磁界の強
   さ及び方向を設定し、前記第２の複屈折結晶板の出射端
   にて一致している２本の光線の偏光面が、第３の複屈折
   結晶板の入射端面にて互いに直交するように、前記第２
   群の相反性と非相反性の回転子の回転方向及び該非相反
   性回転子に働く外部磁界の強さ及び方向を設定し、 前記第１の複屈折結晶板に１つ以上の光線入射ポートを
   設け、前記第３の複屈折結晶板に複数の光線出射ポート
   を設けてなることを特徴とする光スイッチ。
2. 【請求項２】 光線の進行方向に沿って３枚の複屈折結
   晶板を所定間隔をおいて配置し、第１と第２の複屈折結
   晶板の間に２つの非相反性回転子からなる第１群の回転
   子をこれらの非相反性回転子が互いに異なる向きに回転
   するように同一面内に配置するとともにこれらの非相反
   性回転子各々に働く外部磁界の方向が互いに異なる向き
   となるようにこれらの外部磁界の大きさ及び方向を設定
   し、 前記非相反性回転子により一致した偏光方向が常光線と
   なるように第２の複屈折結晶板を配置し、 第２と第３の複屈折結晶板の間にも２つの非相反性回転
   子からなる第２群の回転子をこれらの非相反性回転子が
   互いに異なる向きに回転するように同一面内に配置する
   とともにこれらの非相反性回転子各々に働く外部磁界の
   方向が互いに異なる向きとなるようにこれらの外部磁界
   の大きさ及び方向を設定し、 前記第１の複屈折結晶板に１つ以上の光線入射ポートを
   設け、前記第３の複屈折結晶板に複数の光線出射ポート
   を設けてなることを特徴とする光スイッチ。