JP3036656B2 - 光スイッチ - Google Patents

光スイッチ

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JP3036656B2
JP3036656B2 JP4044878A JP4487892A JP3036656B2 JP 3036656 B2 JP3036656 B2 JP 3036656B2 JP 4044878 A JP4044878 A JP 4044878A JP 4487892 A JP4487892 A JP 4487892A JP 3036656 B2 JP3036656 B2 JP 3036656B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の入力ポートと出
力ポートを有し、入力ポートに供給される入力光信号を
所望の出力ポートから出力光信号として出力する光スイ
ッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】通信、計算機の分野で信号が高速になる
に連れて、電気よりも広帯域な光で信号を伝送する光イ
ンターコネクション技術の開発が肝要となってきてい
る。多数の入出力端子を光信号で接続する場合、実装密
度の点で空間接続が有効であるとして、従来、図2に示
すような構成を有するホログラフィ技術を用いた光スイ
ッチが提案されている(例えば、E.Marom and N. Konfo
rti,Opt. Lett.12,539(1987)) 。
【0003】図2において、1は入力ポートである発光
素子、2は出力ポート群である受光素子、3は液晶ライ
トバルブを用いたホログラム記録デバイス、4はホログ
ラム生成用制御装置であるCRT、5はレンズ、6はλ
/4板、7はミラー、ISは入力光信号である。
【0004】このような構成において、ホログラム生成
用制御装置4は入力ポート1と出力ポート群2を光信号
で接続するためのホログラムをホログラム記録デバイス
3上に生成する。ホログラムの生成が終了した段階で、
入力光信号ISが入力ポート1より出射され、この光信
号ISはレンズ5を通過後、ホログラム記録デバイス3
に至りホログラム記録デバイス3により偏向、反射さ
れ、λ/4板6を通過、ミラー7で反射され、再びλ/4板
6を通過し、ホログラム記録デバイス3により偏向、反
射され、出力ポート群2中の行き先である出力ポートに
入射し、当該光スイッチから出力される。
【0005】以上のように、図2の光スイッチは、液晶
ライトバルブを用いたホログラム記録デバイス3のパタ
ーンの書き換えにより、接続パターンの変更が可能とな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のような、従来の
ホログラフィを用いた光スイッチは、複数の入力光信号
をそれぞれ独立に制御することができない欠点があっ
た。
【0007】本発明の目的は、かかる事情に鑑み、複数
の入力光信号をそれぞれ独立に制御し、異なる出力ポー
トに接続する光スイッチを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、空間的に配列した複数の入力ポートに
供給される入力光信号を所望の出力ポートから出力光信
号として出力する光スイッチにおいて、ホログラムを光
学的に書き込み、かつ蓄積可能なホログラム記録デバイ
スと、該ホログラム記録デバイスの書き込み面の全面に
一様なホログラムのパターンを光で投射するホログラム
書き込み手段と、該ホログラム記録デバイスの複数の各
入力ポートに対応する複数の領域のうちの所望の領域の
みホログラムの書き換えを行なう手段と、該ホログラム
記録デバイスにより偏向された光信号の向きと出力ポー
トを1対1に対応させて光信号を出力ポートに導く導波
手段とを備えるようにした。
【0009】
【作用】本発明によれば、入力ポートに入射した光信号
は、次にホログラム記録デバイスに到達する。このホロ
グラム記録デバイスは、出力ポートに対応したホログラ
ムパターンが光で全面に投射され、入力ポートに対応し
た領域においてのみホログラムの書き換えが他の光信号
の接続を切ることなく行われる。これにより、入射した
光信号は所望の向きに偏向される。ホログラム記録デバ
イスを出射した光信号は導波手段に到達し、光信号の向
きに対応した出力ポートへと偏向されて所望の出力ポー
トに入射し、次段の光伝送路などへ出力される。
【0010】
【実施例】図1は本発明に係る光スイッチの第1の実施
例を示す構成図で入力ポートを選択するために電極を分
割した反射型強誘電性液晶空間光変調器をホログラム記
録デバイスに用いた光スイッチの一例を示している。
【0011】図1において、11は複数の光ファイバや
OEIC(光素子と電子素子を集積化した回路)を空間
的に配列してなる入力ポート群、12は複数の光ファイ
バやOEICを空間的に配列してなる出力ポート群、1
3はホログラム記録デバイスとしての強誘電性液晶空間
光変調器、14はホログラム生成用制御光源アレイ、1
5は偏光ビームスプリッタ、16、17はレンズ、IS
1は入力光信号、CLa1は参照光、CLb1は出力ポ
ート選択光である。
【0012】図4は強誘電性液晶空間光変調器13の断
面図である。強誘電性液晶空間光変調器13は図4に示
すようにガラス基板30a 、30b 、透明電極31a 、31b 、
配向膜32a 、32b 、強誘電性液晶層33、反射層34、
遮蔽層35、光電層36、および透明電極31a 、31b 間
に電圧を印加する電源37とから構成されており、各層
はガラス基板30a 側から透明電極31a 、配向膜32a 、強
誘電性液晶層33、配向膜32b 、反射層34、遮蔽層3
5、光電層36、透明電極31b 、ガラス基板30b を表記
した順に配置してある。この強誘電性液晶空間光変調器
13においては、ガラス基板30a 側に入力光信号IS1
が読み出し光RLとして入出射され、ガラス基板30b 側
にホログラム生成用制御光源アレイ14の投射光が書き
込み光WLとして入射される。書き込み光WLによる書
き込みは強誘電性液晶空間光変調器13の透明電極31a
、31b 間に電圧が印加されているときのみ行われる。
【0013】本実施例では強誘電性液晶空間光変調器1
3の透明電極31a 、31b が図5のように分割されてお
り、分割された各電極にはそれぞれ入力ポートが割り当
てられている。ホログラムは光によって書き込まれる
が、電極に電圧の印加されている領域のみ液晶の屈折率
異方性によって、書き込み光のパターンに応じた位相ホ
ログラムが形成され、強誘電性液晶の性質によりホログ
ラムが蓄積される。また、電極に電圧の印加されていな
い領域では強誘電性液晶空間光変調器13の動作原理よ
り位相ホログラムの書き換えは行なわれず、それまでに
蓄積されていたホログラムをそのまま保存する。
【0014】ホログラム生成用制御光源アレイ14はレ
ンズ16の焦点面にあり、各々の点光源からの出射光は
互いにコヒーレントな光で、その出射光はレンズ16を
通過することで平面波となり、強誘電性液晶空間光変調
器13の書き込み面上に入射する。平面波による干渉縞
であるため、書き込み面には全面に一様な干渉縞が描か
れる。従って、強誘電性液晶空間光変調器13の読み出
し面上に入射する光信号はその入射位置とは無関係にそ
の出射角度がきまる。参照光CLa1はレンズ16の光
軸上の点光源から出射され、その位置は常に固定されて
いる。出力ポート選択光CLb1の出射位置は出力ポー
トと1対1に対応しており、出力ポート選択光CLb1
の出射位置を選ぶことで、出力ポートの選択ができる。
【0015】レンズ17は、強誘電性液晶空間光変調器
13と出力ポート群12の間に配置され、出力ポート群
12はレンズ17の焦点面に配列される。レンズ17は
強誘電性液晶空間光変調器13によって偏向された光信
号のうち、同じ向きの光信号を同一の出力ポートに導
く。
【0016】次に上記構成による動作を説明する。ホロ
グラム生成用制御光源アレイ14はレンズ光軸上の光源
から参照光CLa1と接続したい出力ポートに対応した
光源から出力ポート選択光CLb1を出射し、強誘電性
液晶空間光変調器13の書き込み面の全面に一様な干渉
縞を描く。接続を行ないたい入力ポートに対応した強誘
電性液晶空間光変調器13の領域の電極に電圧を印加す
ることで入力光信号に対応した領域のみホログラムの形
成が行われ、他の領域のホログラムは書き換えられず、
保存される。従って、他の光信号の接続はこのホログラ
ムの書き換えの影響を受けずに保持される。一方、入力
ポート群11の所望の入力ポートに入力した光信号IS
1は、偏光ビームスプリッタ15によって反射され、強
誘電性液晶空間光変調器13の読み出し面の所定の位置
に垂直に入射する。そして、強誘電性液晶空間光変調器
13上に描かれたホログラムにより偏向され、レンズ1
7に到達する。レンズ17は光信号IS1のレンズ17
への入射角度に対応した、出力ポート群12の所望の出
力ポートに光信号IS1を導く。これにより、光信号I
S1は出力ポート群12の所望の出力ポートに入射し、
当該光スイッチの出力光として出力される。
【0017】以上説明したように、本第1の実施例によ
れば、入力ポートの選択を電圧を印加する強誘電性液晶
空間光変調器13の領域で、出力ポートの選択をホログ
ラム生成用制御光源アレイ14の中の出力ポート選択光
CLb1の出射位置で行なうことで他の光信号の接続を
切ることなく、所望の入力ポートと出力ポートとを光信
号によって接続することができる。
【0018】図3は本発明に係る光スイッチの第2の実
施例を示す構成図で、反射型強誘電性液晶空間光変調器
をホログラム記録デバイスに用い、入力ポートを選択す
るためにツイストネマチック液晶と偏光板で構成される
シャッターアレイを液晶空間光変調器の書き込み面上に
置いた光スイッチの一例を示している。
【0019】図3において、21は複数の光ファイバや
OEIC(光素子と電子素子を集積化した回路)を空間
的に配列してなる入力ポート群、22は複数の光ファイ
バやOEICを空間的に配列してなる出力ポート群、2
3はホログラム記録デバイスとしての強誘電性液晶空間
光変調器、24はツイストネマチック液晶と偏光板で構
成されるシャッターアレイ、25はホログラム生成用制
御光源アレイ、26は偏光ビームスプリッタ、27、2
8はレンズ、IS2は入力光信号、CLa2は参照光、
CLb2は出力ポート選択光である。
【0020】強誘電性液晶空間光変調器23は図4に示
すような構成をもつが、本実施例では第1の実施例のよ
うに透明電極31a 、31b は分割されていない。ホログラ
ムは光によって書き込まれるが、書き込み光が照射され
た領域のみ液晶の屈折率異方性によって、書き込み光の
パターンに応じた位相ホログラムが形成され、強誘電性
液晶の性質によりホログラムが蓄積される。また書き込
み光が照射されない領域では強誘電性液晶空間光変調器
23の動作原理により位相ホログラムの書き換えは行な
われず、それまでに蓄積されていたホログラムをそのま
ま保存する。
【0021】シャッターアレイ24は図6に示すように
強誘電性液晶空間光変調器23の書き込み面上に置かれ
ている。各シャッターは入力ポートと1対1に対応して
おり、1つのシャッターの占める領域は対応する入力ポ
ートからの光信号が入射する領域をカバーしている。そ
して、シャッターの開いている領域においてのみ、参照
光CLa2と出力ポート選択光CLb2は強誘電性液晶
空間光変調器23の書き込み面に到達することができ
る。
【0022】ホログラム生成用制御光源アレイ25はレ
ンズ27の焦点面にあり、各々の点光源からの出射光は
互いにコヒーレントな光で、その出射光はレンズ27を
通過することで平面波となり、シャッターアレイ24上
に入射する。平面波による干渉縞であるため、シャッタ
ーアレイ24上には全面に一様な干渉縞が描かれる。従
って、強誘電性液晶空間光変調器23の読み出し面上に
入射する光信号はその入射位置とは無関係にその出射角
度がきまる。参照光CLa2はレンズ27の光軸上の点
光源から出射され、その位置は常に固定されている。出
力ポート選択光CLb2の出射位置は出力ポートと1対
1に対応しており、出力ポート選択光CLb2の出射位
置を選ぶことで、出力ポートの選択ができる。
【0023】レンズ28は、強誘電性液晶空間光変調器
23と出力ポート群22の間に配置され、出力ポート群
22はレンズ28の焦点面に配列される。レンズ28は
強誘電性液晶空間光変調器23によって偏向された光信
号のうち、同じ向きの光信号を同一の出力ポートに導
く。
【0024】次に上記構成による動作を説明する。ホロ
グラム生成用制御光源アレイ25はレンズ27の光軸上
の光源から参照光CLa2と接続したい出力ポートに対
応した光源から出力ポート選択光CLb2を出射し、シ
ャッターアレイ24の全面に一様な干渉縞を投射する。
所望の入力ポートに対応したシャッターを開けることで
接続を行なう入力ポートに対応した領域のみホログラム
の形成が行なわれ、他の領域のホログラムは書き換えら
れず、保存される。従って他の光信号の接続はこのホロ
グラムの書き換えの影響を受けずに保持される。一方、
入力ポート群21の所望の入力ポートに入力した光信号
IS2は、偏光ビームスプリッタ26によって反射さ
れ、強誘電性液晶空間光変調器23の読み出し面の所定
の位置に垂直に入射する。そして、強誘電性液晶空間光
変調器23上に描かれたホログラムにより偏向され、レ
ンズ28に到達する。レンズ28は光信号IS2のレン
ズ28への入射角度に対応した、出力ポート群22の所
望の出力ポートに光信号IS2を導く。これにより、光
信号IS2は出力ポート群22の所望の出力ポートに入
射し、当該光スイッチの出力光として出力される。
【0025】以上説明したように、本第2の実施例によ
れば、入力ポートの選択を開けるシャッターの位置で、
出力ポートの選択をホログラム生成用制御光源アレイ2
5の中の出力ポート選択光CLb2の出射位置で行なう
ことで他の光信号の接続を切ることなく、所望の入力ポ
ートと出力ポートとを光信号によって接続することがで
きる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホログラム記録デバイスの各領域を入力ポートに対応さ
せ、ホログラムの書き換えを行なう領域を指定すること
で入力ポートの選択を行い、ホログラム記録デバイスに
書き込むホログラムの種類で出力ポートの選択を行うこ
とにより、ホログラフィを用いた光スイッチにおいて他
の接続を切ることなく、所望の光信号の接続を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光スイッチの第1の実施例を示す
構成図
【図2】ホログラフィを用いた従来の光スイッチの構成
【図3】本発明に係る光スイッチの第2の実施例を示す
構成図
【図4】強誘電性液晶空間光変調器の断面図
【図5】電極の分割された強誘電性液晶空間光変調器の
書き込み面を示す図
【図6】シャッターアレイを示す図
【符号の説明】
11…入力ポート群、12…出力ポート群、13…強誘
電性液晶空間光変調器、14…ホログラム生成用制御光
源アレイ、15…偏光ビームスプリッタ、16,17…
レンズ、IS1…入力光信号、CLa1…参照光、CL
b1…出力ポート選択光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−263216(JP,A) 特開 平4−221927(JP,A) 特開 平4−18587(JP,A) 特開 平4−121714(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/135 G03H 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空間的に配列した複数の入力ポートに供
    給される入力光信号を所望の出力ポートから出力光信号
    として出力する光スイッチにおいて、 ホログラムを光学的に書き込み、かつ蓄積可能なホログ
    ラム記録デバイスと、 該ホログラム記録デバイスの書き込み面の全面に一様な
    ホログラムのパターンを光で投射するホログラム書き込
    み手段と、 該ホログラム記録デバイスの複数の各入力ポートに対応
    する複数の領域のうちの所望の領域のみホログラムの書
    き換えを行なう手段と、 該ホログラム記録デバイスにより偏向された光信号の向
    きと出力ポートを1対1に対応させて光信号を出力ポー
    トに導く導波手段とを備えたことを特徴とする光スイッ
    チ。
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