JP3040883B2 - Multi-terminal optical switch - Google Patents

Multi-terminal optical switch

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JP3040883B2
JP3040883B2 JP4195391A JP19539192A JP3040883B2 JP 3040883 B2 JP3040883 B2 JP 3040883B2 JP 4195391 A JP4195391 A JP 4195391A JP 19539192 A JP19539192 A JP 19539192A JP 3040883 B2 JP3040883 B2 JP 3040883B2
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linearly polarized
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、空間を伝搬する複数の
光ビームの光路の順序を任意に変換する機能を持った、
光交換機などに利用できる多端子光スイッチに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a function of arbitrarily changing the order of the optical paths of a plurality of light beams propagating in space.
The present invention relates to a multi-terminal optical switch that can be used for an optical switch or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】2入力2出力の単位スイッチを多段に接
続し、N個の入力端子とN個の出力端子との間を1対1
接続するスイッチとして、クロスバ型構成に基づくマト
リクススイッチがある。図1に、一例としてN入力N出
力(具体的には8入力8出力)のマトリクススイッチの
配線図を示す。図1において実線は網内の配線を示す。
また、図中の長方形は2入力2出力の単位スイッチであ
り、これは外部からの制御によって入力1−出力1、入
力2−出力2の接続形態(スルー)と、入力1−出力
2、入力2−出力1の接続形態(クロス)のいずれか一
方の形態をとる。このスイッチを用いて図中のi番目の
入力端子からの入力信号をj番目の出力端子に接続する
ためには、i番目の入力端子とj番目の出力端子の交点
に位置する単位スイッチ(図中ではハッチングを施した
単位スイッチ)をクロス状態とし、その他の単位スイッ
チでi番目の入力端子あるいはj番目の出力端子に接続
されているもの(図中で一点鎖線の枠内の領域の単位ス
イッチ)をすべてスルー状態とすれば良い。
2. Description of the Related Art A two-input / two-output unit switch is connected in multiple stages, and a one-to-one connection is established between N input terminals and N output terminals.
As a switch to be connected, there is a matrix switch based on a crossbar type configuration. FIG. 1 shows a wiring diagram of a matrix switch having N inputs and N outputs (specifically, 8 inputs and 8 outputs) as an example. In FIG. 1, a solid line indicates a wiring in the network.
The rectangles in the figure are unit switches having two inputs and two outputs, which are controlled by an external device to connect input-output 1, input 2-output 2 (through), input 1-output 2, and input 2-output. One of two connection forms (cross) of the output 1 is adopted. In order to connect the input signal from the i-th input terminal in the drawing to the j-th output terminal using this switch, a unit switch (see FIG. 1) located at the intersection of the i-th input terminal and the j-th output terminal In the drawing, the hatched unit switches) are in a cross state, and the other unit switches connected to the i-th input terminal or the j-th output terminal (unit switches in the area within the dashed line frame in the figure) ) May all be in a through state.

【0003】このマトリクススイッチは、入力端子数
N、出力端子数Nのスイッチ網を簡単な構成で実現で
き、網内での信号の伝搬経路を容易かつ非閉塞に設定で
きる利点を持つ。しかし端子数Nに対してN2 個の単位
スイッチが必要となるため、Nの増大に伴って部品の数
が非常に大きくなる。また、単位スイッチの通過の際に
信号の減衰がある場合、Nの増大に伴って通過する単位
スイッチの数が非常に大きくなるため、これに伴って通
過損失が増大するという欠点を有する。
This matrix switch has an advantage that a switch network having N input terminals and N output terminals can be realized with a simple configuration, and a signal propagation path in the network can be set easily and unblocked. However, since N 2 unit switches are required for the number of terminals N, the number of components becomes very large as N increases. In addition, when the signal is attenuated when passing through the unit switch, the number of unit switches passing therethrough becomes very large as N increases, so that there is a disadvantage that the passage loss increases accordingly.

【0004】これに対し、2入力2出力の単位スイッチ
を多段に接続し、2N 個の入力端子と2N 個の出力端子
との間を1対1で接続するすべての組合せを実現するこ
とのできるスイッチ網の構成法が考案されている。図2
は、上記の構成法に基づく32入力32出力のスイッチ回路
網の配線図である。図2の実線は網内の配線を示す。ま
た、長方形は2入力2出力の単位スイッチであり、外部
からの制御によって入力1−出力1、入力2−出力2の
接続形態(スルー)と、入力1−出力2、入力2−出力
1の接続形態(クロス)のいずれか一方の形態をとる。
[0004] In contrast, the unit switches with two inputs and two outputs connected cascade, to realize all combinations of connecting one-to-one between the 2 N pieces of input terminals and the 2 N output terminals that A switch network configuration method has been devised. FIG.
Is a wiring diagram of a switch network of 32 inputs and 32 outputs based on the above configuration method. The solid line in FIG. 2 indicates the wiring in the network. The rectangle is a unit switch having two inputs and two outputs, and a connection form (through) between input 1 and output 1 and input 2 and output 2 and input 1 and output 2 and input 2 and output 1 are controlled by external control. It takes either one of the connection forms (cross).

【0005】図2の回路網は単位スイッチをアレイ状に
配置したスイッチ段と、隣接スイッチ段間を接続する配
線網を交互に配置した構成を持っている。図2の場合、
スイッチ網は9個のスイッチ段と8個の配線網によって
構成されている。一般に、この形のスイッチ網は容易に
N 個の入力端子および2N 個の出力端子を持った構成
に拡張される。この時、スイッチ網は1段当たり2N-1
個の単位スイッチを含む(2N−1)段の単位スイッチ
アレイと、各単位スイッチの出力の一方を、次段のスイ
ッチアレイ中で1個分、2個分、4個分 ・・・・ 2N-2
分空間的に位置がシフトした単位スイッチに接続する配
線網をそれぞれ2段づつ、合計(2N−2)段の配線網
によって構成されることとなる。
The circuit network shown in FIG. 2 has a configuration in which switch stages in which unit switches are arranged in an array and wiring networks connecting adjacent switch stages are alternately arranged. In the case of FIG.
The switch network is composed of nine switch stages and eight wiring networks. In general, the switch network of the form is extended to easily constructed having the 2 N input terminals and the 2 N output terminals. At this time, the switch network has 2 N-1 per stage.
(2N-1) unit switch arrays each including one unit switch, and one of the outputs of each unit switch for one, two, and four switches in the next-stage switch array. Wiring networks connected to the unit switches whose positions are spatially shifted by N-2 pieces are formed by a total of (2N-2) wiring networks in two stages.

【0006】上記のスイッチ網を光学的に実現した多端
子光スイッチとして、学術論文、「多段回路網形態に基
づく再配置可能な多重チャネル自由空間光スイッチ(Ar
earrangeable multichannel free-space opticalswitch
based on multistagenetwork configuration )」、ア
イイーイーイー光波技術雑誌(IEEEE J.Lightwave Tec
h. )、第9巻、頁1726−1732に開示されたものが知ら
れている。
As a multi-terminal optical switch that optically realizes the above-mentioned switch network, an academic paper, “Relocatable multi-channel free-space optical switch (Ar
earrangeable multichannel free-space opticalswitch
based on multistage network configuration) ", IEEEE J. Lightwave Tec
h.), Vol. 9, pages 1726-1732, are known.

【0007】図3に前記文献に記載される多端子光スイ
ッチの構成を示す。図3において、1−1、1−2はコ
リメートされた光信号をスイッチ本体に入力するための
コリメート光信号入力端子である。2−1、2−2は偏
光ビームスプリッタであり、水平偏光(P波)をそのま
ま透過し、垂直偏光(S波)を内部反射面で90°方向に
反射する。3−1〜3−xは液晶光空間変調器アレイで
あり、内部の各セルを透過する光の偏光面の回転角をセ
ル毎に0°または90°にスイッチする機能を持つ。4−
1〜4−xは偏光ルーチング素子であり、入射ビームを
その偏光状態によって空間的にシフトし、図2の配線網
と同等の機能を果す素子である。5−1、5−2はスイ
ッチを透過したコリメート光ビームを受信するためのコ
リメート光信号受信端子である。本スイッチは、液晶光
空間変調器アレイ3の各セルを単位スイッチとし、単位
スイッチへの入出力を互いに直交する2つの直線偏光と
することにより、通過光ビームの偏光面の回転を単位ス
イッチの動作に対応させている。
FIG. 3 shows a configuration of a multi-terminal optical switch described in the above-mentioned document. In FIG. 3, reference numerals 1-1 and 1-2 denote collimated optical signal input terminals for inputting the collimated optical signal to the switch body. Reference numerals 2-1 and 2-2 denote polarization beam splitters that transmit the horizontally polarized light (P wave) as it is and reflect the vertically polarized light (S wave) in the 90 ° direction on the internal reflection surface. Reference numerals 3-1 to 3-x denote liquid crystal spatial light modulator arrays, each of which has a function of switching the rotation angle of the polarization plane of light transmitted through each cell to 0 ° or 90 ° for each cell. 4-
Numerals 1 to 4-x denote polarization routing elements, which spatially shift the incident beam according to the polarization state thereof, and perform the same function as the wiring network of FIG. Reference numerals 5-1 and 5-2 denote collimated optical signal receiving terminals for receiving a collimated optical beam transmitted through the switch. In this switch, each cell of the liquid crystal spatial light modulator array 3 is a unit switch, and input and output to the unit switch are two linearly polarized lights orthogonal to each other, so that the rotation of the polarization plane of the passing light beam can be changed by the unit switch. It corresponds to the operation.

【0008】コリメート光信号入力端子1−1から発す
るP波の光信号とコリメート光信号入力端子1−2から
発するS波の光信号とは、偏光ビームスプリッタ2−1
によって合成されてスイッチ本体に入射する。スイッチ
本体に入射した光信号は、液晶光空間変調器アレイ3に
よって偏光面を制御され、偏光ルーチング素子4によっ
て偏光状態に依存した光路のシフトを受け、最終的に目
的の位置と偏光状態を持ったコリメート光ビームとして
スイッチ本体から出射する。スイッチ本体から出射した
光ビームは偏光ビームスプリッタ2−2によってP波の
光信号とS波の光信号とに分離され、P波成分、S波成
分はそれぞれコリメート光信号受信端子5−1、5−2
によって受信される。
[0008] The P-wave optical signal emitted from the collimated optical signal input terminal 1-1 and the S-wave optical signal emitted from the collimated optical signal input terminal 1-2 are converted into a polarization beam splitter 2-1.
And incident on the switch body. The polarization plane of the optical signal incident on the switch body is controlled by the liquid crystal spatial light modulator array 3, the optical path is shifted by the polarization routing element 4 depending on the polarization state, and finally has the target position and polarization state. The light exits from the switch body as a collimated light beam. The light beam emitted from the switch body is separated into a P-wave optical signal and an S-wave optical signal by the polarization beam splitter 2-2, and the P-wave component and the S-wave component are collimated optical signal receiving terminals 5-1 and 5 respectively. -2
Received by

【0009】本スイッチに適用するルーチング素子4と
しては、図4(a)〜(c)に示す素子が開示されてい
る。図4において、11は複屈折結晶であり、例えば方解
石が用いられている。12は偏光面変換素子アレイであ
り、半波長板、旋光子等の水平偏光と垂直偏光とを交換
する機能を持った素子(図のハッチング部分)と、通常
のガラス板等の偏光面交換機能を持たない素子(図の白
ぬきの部分)とを交互に配置した構造を持つ。13は偏光
ビームスプリッタ、14は偏光ビームスプリッタ13と同一
サイズのガラスロッドである。図4(a)は複屈折結晶
11の間に偏光面変換素子アレイ12を挿入した構造を持
つ。図4(b)は偏光ビームスプリッタ13を積層しアレ
イ状にしたものの間に偏光面変換素子アレイ12をを挿入
した構造を持つ。また、図4(c)は偏光ビームスプリ
ッタ13を積層した第1の偏光ビームスプリッタアレイ
と、偏光ビームスプリッタ13とガラスロッド14とを交互
に積層した第2の偏光ビームスプリッタアレイとを接合
した構造を持つ。
As the routing element 4 applied to this switch, the elements shown in FIGS. 4A to 4C are disclosed. In FIG. 4, reference numeral 11 denotes a birefringent crystal, for example, calcite is used. Reference numeral 12 denotes a polarization plane conversion element array, which is an element having a function of exchanging horizontal polarization and vertical polarization such as a half-wave plate and an optical rotator (hatched portion in the figure), and a polarization plane exchange function of a normal glass plate and the like. And the element having no (the white area in the figure) are alternately arranged. 13 is a polarization beam splitter, and 14 is a glass rod of the same size as the polarization beam splitter 13. FIG. 4A shows a birefringent crystal.
It has a structure in which a polarization plane conversion element array 12 is inserted between 11. FIG. 4B shows a structure in which the polarization plane conversion element array 12 is inserted between the polarizing beam splitters 13 which are stacked and arranged in an array. FIG. 4C shows a structure in which a first polarizing beam splitter array in which the polarizing beam splitters 13 are stacked and a second polarizing beam splitter array in which the polarizing beam splitters 13 and the glass rods 14 are alternately stacked. have.

【0010】図4には、入射する水平偏光(実線)およ
び垂直偏光(破線)の素子内での光路を示す。いずれの
素子についても、一方の偏光成分がシフトを受けずに素
子を通過し、他方の偏光成分がシフトを受けて互いに光
路が交換されるのが分かる。この時の光路のシフトの大
きさは、図4(a)では複屈折結晶11による異常光線の
シフトの大きさに等しく、図4(b)および(c)では
偏光ビームスプリッタ13の一辺の長さに等しい。従っ
て、これらのサイズを変えることによって光路のシフト
量を調整することができ、隣接ビーム間隔の2倍、4倍
・・・・ のルーチング素子を作製することができる。
FIG. 4 shows the optical paths of the incident horizontal polarized light (solid line) and vertical polarized light (dashed line) in the device. Regarding any of the elements, it can be seen that one polarized light component passes through the element without being shifted, and the other polarized light component is shifted and the optical paths are exchanged with each other. The magnitude of the shift of the optical path at this time is equal to the magnitude of the shift of the extraordinary ray due to the birefringent crystal 11 in FIG. 4A, and the length of one side of the polarization beam splitter 13 in FIGS. 4B and 4C. Equal to Therefore, by changing these sizes, the shift amount of the optical path can be adjusted, and a routing element having an interval between adjacent beams twice, four times,... Can be manufactured.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前記文献に記載される
光スイッチは、同一光路を進行する水平偏光および垂直
偏光のそれぞれが互いに異なる信号を持つ偏光多重の光
信号に対するスイッチである。従って、入力されるコリ
メート光ビームが任意の偏光状態を持つ場合あるいは偏
光状態が時間とともに変動する場合には、本スイッチは
このままの形では適用することができない。この様な任
意偏光を持った光信号に対しても本光スイッチを適用可
能とする方法の1つとして、1つの光信号の水平偏光成
分と垂直偏光成分とをそれぞれ独立の光信号とみなし、
これらのスイッチ内での経路を独立に設定して、最終的
にこれらを同一光路を伝搬する水平偏光成分と垂直偏光
成分として空間的に合成し、1本の光ビームとして目的
のチャネルから出射させることが考えられる。この方法
によれば、空間的に1本の光ビームとしてスイッチに入
射した光信号を、再び1本の光ビームとして目的のチャ
ネルから出射されることが可能となる。しかし、スイッ
チ内部で2つに分離された光信号が再び合成されるまで
に通過する経路の伝搬時間が分離された光信号同士で異
なっていると、これを合成した時に、伝搬時間差による
ジッタが発生し、高速な光信号の伝搬に悪影響を及ぼ
す。
The optical switch described in the above document is a switch for a polarization multiplexed optical signal which travels along the same optical path and has different signals in each of horizontal polarization and vertical polarization. Therefore, when the input collimated light beam has an arbitrary polarization state or the polarization state changes with time, this switch cannot be applied as it is. As one of the methods for making the present optical switch applicable to an optical signal having such an arbitrary polarization, the horizontal polarization component and the vertical polarization component of one optical signal are regarded as independent optical signals,
The paths in these switches are set independently, and finally these are spatially combined as a horizontal polarization component and a vertical polarization component propagating in the same optical path, and emitted from a target channel as one light beam. It is possible. According to this method, an optical signal that has spatially entered the switch as one light beam can be output again from the target channel as one light beam. However, if the propagation times of the paths through which the two separated optical signals are combined in the switch are different between the separated optical signals, the jitter due to the difference in propagation time when combining the separated optical signals will be reduced. Occurs and adversely affects the propagation of high-speed optical signals.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は上記で説明した
ように、スイッチ内部で2つに分離された光信号の伝搬
時間差を除去したスイッチ構成の適用によって、高速な
光信号に対してもジッタの影響がなく、安定に動作する
光スイッチの実現をはかることを目的としている。
According to the present invention, as described above, the present invention can be applied to a high-speed optical signal by applying a switch configuration in which the propagation time difference between two optical signals separated inside the switch is removed. It is intended to realize an optical switch that operates stably without being affected by jitter.

【0013】本発明は、数のコリメート入射信号光の光
路を格子状あるいは一列状、かつ平行に配置してスイッ
チ本体内に入射する手段と、複数の光ビームのすべてに
対し、該光ビームを直交する2つの直線偏光成分に分離
し、その一方の直線偏光成分の光路を移動して、これを
他の光ビームの光路移動されない直線偏光成分と合成
し、同一光路上を伝搬させる機能を有する光路変換素子
と、光ビームの互いに直交する2つの直線偏光成分をそ
のまま通過させるか、あるいはこれらの直線偏光光成分
を互いに交換するかのいずれか一方に制御される偏光面
制御素子を複数個配置した偏光面制御素子アレイとを有
し、スイッチ本体内に入射された上記複数のコリメート
光ビームの光路上に、上記偏光面制御素子アレイと光路
変換素子とが交互に配置され、かつ該直線偏光成分が常
に同一の光路からスイッチ本体外に出射するように、上
記偏光面制御素子が動作するようにした多端子光スイッ
チにおいて、上記スイッチ本体内で分離された2つの光
ビームの、分離された直後に入射する偏光面制御素子ア
レイから同一の光路に合成される直前に入射する偏光面
制御素子アレイまでの経路が、常に互いに同形となるよ
うに上記偏光面制御素子が動作し、上記2つの光ビーム
が、該光ビームを分離する光路変換素子内、および該光
ビームを合成する光路変換素子内を通過するのに要する
時間の和が常に上記2つの光ビームの間で等しくなるよ
うな伝搬時間等化機能を持つように、上記2つの光路変
換素子が構成されていることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided means for arranging a number of optical paths of collimated incident signal light in a grid or in a line and in parallel to enter the switch body, and for all of a plurality of light beams, It has the function of separating into two orthogonal linearly polarized light components, moving the optical path of one of the linearly polarized light components, combining this with the linearly polarized light component of the other light beam that is not moved, and propagating on the same optical path. A plurality of optical path conversion elements and a plurality of polarization plane control elements that are controlled to either pass the two linearly polarized light components orthogonal to each other of the light beam as they are or to exchange these linearly polarized light components with each other A polarization plane control element array, and the polarization plane control element array and the optical path conversion element are alternately arranged on the optical path of the plurality of collimated light beams incident into the switch body. A multi-terminal optical switch in which the polarization plane control element is operated so that the linearly polarized light component is always emitted from the same optical path to the outside of the switch main body. The above-mentioned polarization plane control element so that the path from the polarization plane control element array that is incident immediately after being separated from the light beam to the polarization plane control element array that is incident immediately before being combined into the same optical path is always the same. Operates, and the sum of the time required for the two light beams to pass through the optical path conversion element that separates the light beams and the optical path conversion element that combines the light beams always becomes the sum of the two light beams. The above two optical path conversion elements are characterized in that they have a function of equalizing the propagation time between them.

【0014】本発明はまた、上記伝搬時間等化機能を持
つ光路変換素子が、互いに直交する2つの直線偏光ビー
ムの一方をそのまま透過し、他方を、その進行方向に対
して垂直な方向に反射する、複数個の同一形状を有した
偏光ビームスプリッタを上記の反射された直線偏光の進
行方向に向かって積層した第1の偏光ビームスプリッタ
アレイと、上記偏光ビームスプリッタアレイと同一形状
で、かつ上記直線偏光ビームの反射方向が逆となるよう
に配置された第2の偏光ビームスプリッタアレイと、上
記2つのビームスプリッタアレイに挟まれ、かつ通過す
る上記2つの直線偏光の偏光面を互いに交換させる機能
を有する偏光面回転素子、によって構成されることを特
徴としている。
According to another aspect of the present invention, the optical path conversion element having the propagation time equalizing function transmits one of two linearly polarized beams orthogonal to each other as it is and reflects the other in a direction perpendicular to the traveling direction. A first polarizing beam splitter array in which a plurality of polarizing beam splitters having the same shape are stacked in the traveling direction of the reflected linearly polarized light, the first polarizing beam splitter array having the same shape as the polarizing beam splitter array, and A second polarization beam splitter array arranged so that the reflection directions of the linearly polarized light beams are opposite to each other, and a function of exchanging polarization planes of the two linearly polarized light beams that are sandwiched between the two beam splitter arrays and pass therethrough. And a polarization plane rotation element having the following.

【0015】さらに本発明は、上記伝搬時間等化機能を
有する光路変換素子が、互いに直交する2つの直線偏光
ビームの一方をそのまま透過し、他方を、その進入方向
に対して垂直な方向に反射する、複数個の同一形状を有
した偏光ビームスプリッタを上記の反射された直線偏光
の進行方向に向かって積層した第1の偏光ビームスプリ
ッタアレイと、上記偏光ビームスプリッタと同一形状
で、かつ上記直線偏光ビームの反射方向が逆となるよう
に配置された偏光ビームスプリッタを、透明で該偏光ビ
ームスプリッタと同一形状かつ同一屈折率のスペーサを
介して積層した第2の偏光ビームスプリッタアレイと、
上記第1の偏光ビームスプリッタアレイと同一形状の偏
光ビームスプリッタアレイと、上記第1の偏光ビームス
プリッタアレイと同一形状で、かつ上記直線偏光ビーム
の反射方向が逆となるように配置された偏光ビームスプ
リッタアレイとを合成し、かつ全体を上記第1あるいは
第2の偏光ビームスプリッタアレイに対して光の進入方
向を軸として直角に回転した第3の偏光ビームスプリッ
タアレイ、とによって構成されることを特徴としてい
る。
Further, according to the present invention, the optical path-changing element having the propagation time equalizing function transmits one of two linearly polarized beams orthogonal to each other as it is and reflects the other in a direction perpendicular to the entering direction. A first polarizing beam splitter array in which a plurality of polarizing beam splitters having the same shape are stacked in the traveling direction of the reflected linearly polarized light, and a first polarizing beam splitter having the same shape as the polarizing beam splitter, and A second polarizing beam splitter array in which polarizing beam splitters arranged so that the reflecting directions of the polarizing beams are opposite to each other are stacked transparently via a spacer having the same shape and the same refractive index as the polarizing beam splitter,
A polarizing beam splitter array having the same shape as the first polarizing beam splitter array, and a polarizing beam having the same shape as the first polarizing beam splitter array and arranged so that the reflection direction of the linearly polarized beam is reversed. A third polarizing beam splitter array that is combined with the splitter array and that is entirely rotated at right angles to the first or second polarizing beam splitter array with the direction of light entering as an axis. Features.

【0016】[0016]

【作用】本発明は、スイッチ内部でのルーチング素子の
配置を限定することによってスイッチ内部で2つに分離
された光信号の伝搬時間差を除去するものであり、その
限定の方法を明示している点において従来技術とは明確
に異なるものである。
The present invention eliminates the propagation time difference between two optical signals separated inside the switch by limiting the arrangement of the routing elements inside the switch, and clearly shows a method of limiting the difference. In this respect, it is clearly different from the prior art.

【0017】本発明の実施例を図面を参照して詳細に説
明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0018】[0018]

【実施例】図5に本発明の一実施例を示す。図5におい
て、101 はコリメートされた光信号をスイッチ本体に入
力するためのコリメート光信号4×4入力端子である。
102-1〜102-xは液晶光空間変調器アレイであり、内部
の各セルを透過する光の偏光面の回転角をセル毎に0°
または90°にスイッチする機能を持つ。103-1、103-2
は光信号伝搬時間等化型偏光ルーチング素子であり、同
一の光路から入射した水平偏光成分と垂直偏光成分がこ
れら2つの素子を通過する際に要する伝搬時間が互いに
等しくなるように構成された偏光ルーチング素子の対で
ある。104-1〜104-6は通常の偏光ルーチング素子であ
り、入射光ビームをその偏光状態によって空間的にシフ
トし、図2の配線網と同等の機能を果す素子である。10
5 はスイッチを透過したコリメート光ビームを受信する
ためのコリメート光信号受信端子である。
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 101 denotes a collimated optical signal 4 × 4 input terminal for inputting the collimated optical signal to the switch body.
102-1 to 102-x are liquid crystal spatial light modulator arrays, and the rotation angle of the plane of polarization of light passing through each internal cell is set to 0 ° for each cell.
Or has a function to switch to 90 °. 103-1, 103-2
Is an optical signal propagation time equalization type polarization routing element. The polarization is configured such that the horizontal polarization component and the vertical polarization component incident from the same optical path have the same propagation time when passing through these two elements. It is a pair of routing elements. Reference numerals 104-1 to 104-6 denote ordinary polarization routing elements, which spatially shift the incident light beam according to the polarization state thereof and perform the same function as the wiring network of FIG. Ten
Reference numeral 5 denotes a collimated optical signal receiving terminal for receiving a collimated optical beam transmitted through the switch.

【0019】図6は、図5に示されたスイッチ本体内で
の光信号経路を示す配線図である。図2に示した配線図
に対し、両端のスイッチ段を除いた構成となっている。
隣接する2つの入力が、それぞれ図5のコリメート光信
号入力端子の1つから入力される水平偏光成分、垂直偏
光成分に対応し、隣接する2つの出力が、それぞれ図5
のコリメート光信号受信端子の1つに受信される水平偏
光成分、垂直偏光成分に対応する。また、図6の両端の
配線網が図5の光信号伝搬時間等化型偏光ルーチング素
子103-1、103-2に対応し、その中間の部分が液晶光空
間変調器アレイ102-1〜102-7および通常の偏光ルーチ
ング素子104-1〜104-6で構成される部分を表してい
る。
FIG. 6 is a wiring diagram showing an optical signal path in the switch body shown in FIG. The configuration is such that the switch stages at both ends are removed from the wiring diagram shown in FIG.
Two adjacent inputs respectively correspond to a horizontal polarization component and a vertical polarization component input from one of the collimated optical signal input terminals in FIG. 5, and two adjacent outputs correspond to FIG.
Corresponds to the horizontal polarization component and the vertical polarization component received by one of the collimated optical signal receiving terminals. The wiring networks at both ends in FIG. 6 correspond to the polarization routing elements 103-1 and 103-2 in FIG. 5 and the intermediate portions thereof are the liquid crystal spatial light modulator arrays 102-1 to 102-2. -7 and a portion composed of ordinary polarization routing elements 104-1 to 104-6.

【0020】図6に示すように、このスイッチ網の中間
部分は、図中のハッチングで示した全く同一の構成を持
った2つのスイッチ網を並列に配置した構成となってい
る。ところで、図6のスイッチ網の隣接する2つの入力
端子からの信号は初段の配線網によって2つに分離さ
れ、並列に配置された中間段のスイッチ網の両方に1つ
づつ分配される。これらの信号は、それぞれの中間段で
独立に経路を設定されて出力された後、最終段の配線網
によって再び合成されて隣接する2つの出力端子から出
力される。この時、上記の分離された2つの信号は、そ
れぞれの中間段の互いに同一の位置から入射し、互いに
同一の位置から出射する。従って、それぞれの中間段内
部の各単位スイッチを、すべて互いに同じ状態となるよ
うに設定すれば、上記の分離された2つの信号は、それ
ぞれ入射した中間段内を互いに同一の経路をとって進行
することとなる。このため、これら2つの信号は互いに
等しい伝搬時間で中間段を通過する。
As shown in FIG. 6, an intermediate portion of the switch network has a configuration in which two switch networks having exactly the same configuration shown by hatching in the figure are arranged in parallel. By the way, signals from two adjacent input terminals of the switch network of FIG. 6 are separated into two by a first-stage wiring network, and distributed one by one to both of the intermediate-stage switch networks arranged in parallel. These signals are independently routed in each intermediate stage and output, and then combined again by the final stage wiring network and output from two adjacent output terminals. At this time, the two separated signals enter from the same position in each intermediate stage and exit from the same position. Therefore, if all the unit switches in each intermediate stage are set to be in the same state as each other, the two separated signals proceed along the same path in the respective incident intermediate stages. Will be done. Thus, these two signals pass through the intermediate stage with equal propagation times.

【0021】一方、図6の両端の配線網は、光信号伝搬
時間等化型偏光ルーチング素子に対応する部分である。
図5の説明の通りに、上記の分離された2つの信号が入
力側および出力側の光信号伝搬時間等化型光ルーチング
素子を互いに等しい伝搬時間で通過するならば、これら
がスイッチ本体内部を通過するのに要する伝搬時間を完
全に一致させることができる。
On the other hand, the wiring networks at both ends in FIG. 6 are portions corresponding to the polarization routing element of the optical signal propagation time equalization type.
As described with reference to FIG. 5, if the two separated signals pass through the input-side and output-side optical signal transit time equalizing type optical routing elements with the same transit time, they pass through the switch body. The propagation times required to pass can be completely matched.

【0022】図7に光信号伝搬時間等化型偏光ルーチン
グ素子の第1の構成例を示す。図7(a)は、その構成
を示し、図7(b)はその光路を示す。図7は簡単のた
め上2段8本の入出力ポートと、下2段8本の入出力ポ
ートをそれぞれ1組として、各組でともに入出力の組合
せを説明する図である。図7では中間部分のルーチング
素子が省略されているが、前に述べたように、この中間
部分では、通過する光ビームが最終的に到達すべき出射
側ルーチング素子からの出射位置に応じて、上2段と下
2段の間で全く同様に光ビームの経路設定が行われると
ともに、その偏光面の変換が行われる。図7(a)にお
いて、21はコリメート光信号入力端子であり、22は偏光
ビームスプリッタである。23は偏光面変換素子アレイで
あり、半波長板、旋光子等の水平偏光と垂直偏光とを交
換する機能を持った素子(図のハッチングの部分)と、
通常のガラス板等の偏光面交換機能を持たない素子(図
の白ぬきの部分)とを交互に配置した構造を持つ。ま
た、24はコリメート光信号受信端子である。本構成で
は、入力側のルーチング素子が、S波を偏光ビームスプ
リッタ22の一辺の長さに等しい距離だけ上方にシフトす
る偏光ビームスプリッタとS波を偏光ビームスプリッタ
22の一辺の長さに等しい距離だけ下方にシフトする偏光
ビームスプリッタアレイとの間に偏光面変換素子アレイ
を挿入した構造を有し、入力側のルーチング素子が、入
力側のルーチング素子の上下を逆転した構造を有してい
る。個々のルーチング素子単体の構成は、図4(b)に
示したものと同様であるから、これらのいずれも図6の
初段および最終段の配線網と同等の機能を果す。
FIG. 7 shows a first configuration example of the polarization routing element of the optical signal propagation time equalization type. FIG. 7A shows the configuration, and FIG. 7B shows the optical path. FIG. 7 is a diagram for explaining the combination of input / output in each set, with eight input / output ports in the upper two stages and eight input / output ports in the lower two stages as one set. In FIG. 7, the routing element in the middle part is omitted, but as described above, in the middle part, the light beam passing therethrough depends on the exit position from the exit-side routing element to finally reach. The path setting of the light beam is performed in exactly the same way between the upper two stages and the lower two stages, and its polarization plane is converted. In FIG. 7A, reference numeral 21 denotes a collimated optical signal input terminal, and reference numeral 22 denotes a polarization beam splitter. Reference numeral 23 denotes a polarization plane conversion element array, which has a function of exchanging horizontal polarized light and vertical polarized light such as a half-wave plate and an optical rotator (hatched portion in the figure);
It has a structure in which elements such as a normal glass plate or the like that do not have a polarization plane exchange function (the white portions in the figure) are alternately arranged. Reference numeral 24 denotes a collimated optical signal receiving terminal. In this configuration, the input-side routing element includes a polarizing beam splitter that shifts the S wave upward by a distance equal to the length of one side of the polarizing beam splitter 22 and a polarizing beam splitter that shifts the S wave.
22 has a structure in which a polarization plane conversion element array is inserted between a polarization beam splitter array that shifts downward by a distance equal to the length of one side, and the input-side routing element is arranged above and below the input-side routing element. It has an inverted structure. Since the configuration of each individual routing element is the same as that shown in FIG. 4B, each of them has the same function as the first and last wiring networks in FIG.

【0023】ここで、コリメート光信号入力端子21から
入力されたコリメート光信号受信端子に出力される光信
号の経路には、以下の4通りがある。 コリメート光信号入力端子21の上半分 → コリメート光信号受信端子24の上半分、 コリメート光信号入力端子21の上半分 → コリメート光信号受信端子24の下半分、 コリメート光信号入力端子21の下半分 → コリメート光信号受信端子24の上半分、 コリメート光信号入力端子21の下半分 → コリメート光信号受信端子24の下半分、
Here, there are the following four routes of the optical signal output from the collimated optical signal input terminal 21 and output to the collimated optical signal receiving terminal. Upper half of collimated optical signal input terminal 21 → Upper half of collimated optical signal receiving terminal 24, Upper half of collimated optical signal input terminal 21 → Lower half of collimated optical signal receiving terminal 24, Lower half of collimated optical signal input terminal 21 → Upper half of collimated optical signal receiving terminal 24, lower half of collimated optical signal input terminal 21 → lower half of collimated optical signal receiving terminal 24,

【0024】このそれぞれの場合について、偏光ビーム
スプリッタアレイ中を伝搬するP波およびS波の光路長
を求めると、表1のようになる。
Table 1 shows the optical path lengths of the P wave and the S wave propagating in the polarization beam splitter array in each case.

【表1】 [Table 1]

【0025】ここで、dは偏光ビームスプリッタ22の一
辺の長さである。表1から明らかなように、上記の〜
のすべての場合に入射されるP波とS波の偏光ビーム
スプリッタ中の光路長は互いに等しくなる。より一般的
には、本構成を用いた場合、入射側のルーチング素子で
は、その入射位置によらず、S偏光は上側のポートから
出射し、P偏光は下側のポートから出射する。そして同
じ位置から入射した光ビーム同士で比較すると、上側に
出射する光ビームの方が下側に出射する光ビームよりも
常にdだけ長い光路を通過する。一方、出射側のルーチ
ング素子では、同じ位置から出射する光ビームで比較す
ると、その出射位置によらず常に上側から入射する光ビ
ームの方が下側から入射する光ビームよりもdだけ短い
光路を通過する。この結果、表1に示すように、P偏波
とS偏波とが両方のルーチング素子内での光路長差が相
殺されて、結果的に分離された2つの光信号の伝搬時間
が等しくなるのである。
Here, d is the length of one side of the polarizing beam splitter 22. As is clear from Table 1, the above
In all cases, the optical path lengths of the incident P-wave and S-wave in the polarization beam splitter are equal to each other. More generally, when this configuration is used, the S-polarized light exits from the upper port, and the P-polarized light exits from the lower port, regardless of the incident position of the incident-side routing element. When the light beams incident from the same position are compared with each other, the light beam emitted upward always passes through the optical path longer by d than the light beam emitted downward. On the other hand, in the exit-side routing element, when comparing the light beams emitted from the same position, the light path that is always incident from the upper side has an optical path shorter by d than the light beam that is incident from the lower side regardless of the emission position. pass. As a result, as shown in Table 1, the optical path length difference between the P-polarized light and the S-polarized light in both the routing elements is canceled, and as a result, the propagation times of the two separated optical signals become equal. It is.

【0026】ここで、図2あるいは図6のスイッチ網
は、中央のスイッチ段から見て左右対称であり、かつ2
N 本の入出力に対して単位スイッチ1,2,... ,2
N-2 個分のシフトを行う配線網がすべて完備していれ
ば、配線網の配置順序が図と異なっていても、その機能
は図に示したものと同等になる。例えば、図8のように
配線網の配列順序を逆にした形のスイッチ網でも、図6
のスイッチ網と同等の機能を有する。
Here, the switch network shown in FIG. 2 or FIG. 6 is symmetrical when viewed from the center switch stage, and
Unit switches 1, 2, ..., 2 for N inputs / outputs
If the wiring networks for shifting by N-2 are all complete, the functions will be the same as those shown in the figure, even if the arrangement order of the wiring networks is different from that in the figure. For example, a switch network in which the arrangement order of the wiring networks is reversed as shown in FIG.
It has the same function as the switch network.

【0027】このような形の配線網に対応した光信号伝
搬時間等化型偏光ルーチング素子の第1の構成例は図9
に示すような形となる。図9において、21はコリメート
光信号入力端子であり、22は偏光ビームスプリッタであ
り、23は偏光面変換素子アレイである。また、24はコリ
メート光信号受信端子である。図9の構成の場合、入射
側のルーチング素子では、同じ位置から入射した光ビー
ムはその入射位置によらずコリメート光信号入力端子の
奇数番目の行の高さに出射する光ビームの方が偶数番目
の行の高さに出射する光ビームよりも常にdだけ長い光
路を通過し、かつ出射側のルーチング素子では、同じ位
置から出射する光ビームはその出射位置によらず常にコ
リメート光信号受信端子の奇数番目の行の高さから入射
する光ビームの方が偶数番目の行の高さから入射する光
ビームよりもdだけ短い光路を通過するため、両方のル
ーチング素子内での光路長差が相殺されて、結果的に分
離された2つの光信号の伝搬時間が等しくなる。ただ
し、dは偏光ビームスプリッタ22の一辺の長さである。
FIG. 9 shows a first example of the configuration of an optical signal propagation time equalizing type polarization routing element corresponding to such a wiring network.
The shape is as shown in In FIG. 9, reference numeral 21 denotes a collimated light signal input terminal, 22 denotes a polarization beam splitter, and 23 denotes a polarization plane conversion element array. Reference numeral 24 denotes a collimated optical signal receiving terminal. In the case of the configuration shown in FIG. 9, in the incident-side routing element, the light beams incident from the same position are emitted evenly at the height of the odd-numbered row of the collimated optical signal input terminal regardless of the incident position. In the routing element on the emission side, the light beam emitted from the same position always passes through the optical path longer by d than the light beam emitted at the height of the second row, and the collimated optical signal receiving terminal is always independent of the emission position. Since the light beam incident from the height of the odd-numbered row passes through an optical path shorter by d than the light beam incident from the height of the even-numbered row, the optical path length difference between both the routing elements becomes smaller. The cancellation results in equal propagation times of the two separated optical signals. Here, d is the length of one side of the polarization beam splitter 22.

【0028】なお、図7および図9の構成例では、光信
号の入射側と出射側のルーチング素子を交換した場合で
も、分離した光信号が再び合成されるまでの伝搬時間が
等しくなることは明白である。従って、図7および図9
の構成例て入射側と出射側のルーチング素子を交換した
構成も本発明に含まれる。図7および図9では簡単のた
め上下方向2段を交換する場合を示したが、段数を増や
し、90°回転させたルーチング素子を複数用いることに
よりマトリクス状入出力ポートの交換が可能になる。
In the configuration examples of FIGS. 7 and 9, even when the routing elements on the input side and the output side of the optical signal are exchanged, the propagation times until the separated optical signals are combined again are equal. It is obvious. 7 and 9
The present invention also includes a configuration in which the routing elements on the incident side and the output side are replaced with each other in the configuration example described above. Although FIGS. 7 and 9 show the case where two vertical stages are replaced for simplicity, the matrix-like input / output ports can be replaced by increasing the number of stages and using a plurality of routing elements rotated by 90 °.

【0029】図10に、光信号伝搬時間等化型偏光ルーチ
ング素子の第2の構成例を示す。これは図6のスイッチ
網に対応する構成である。図10(a)は、その構成を示
し、図10(b)は光路を示している。図10(a)におい
て、31はコリメート光信号入力端子であり、32は偏光ビ
ームスプリッタである。33は偏光ビームスプリッタ32の
構成材料と同一の屈折率を持った材料で構成され、かつ
偏光ビームスプリッタ32と同一の形状を持つ透明ロッド
である。また、34はコリメート光信号受信端子である。
FIG. 10 shows a second configuration example of the polarization routing element of the optical signal propagation time equalization type. This is a configuration corresponding to the switch network of FIG. FIG. 10A shows the configuration, and FIG. 10B shows an optical path. In FIG. 10A, 31 is a collimated optical signal input terminal, and 32 is a polarization beam splitter. Reference numeral 33 denotes a transparent rod made of a material having the same refractive index as the constituent material of the polarization beam splitter 32 and having the same shape as the polarization beam splitter 32. Reference numeral 34 denotes a collimated optical signal receiving terminal.

【0030】図10に示したルーチング素子の形状は、図
4(c)に示した素子の後段に偏光ビームスプリッタ32
のみで構成された偏光ビームスプリッタアレイを光の入
射方向を軸にして直角に回転させたものを付加したもの
である。ただし、後段に付加された偏光ビームスプリッ
タアレイは、光の入射方向を軸に直角に回転しているた
め、ルーチング素子に対するP波が、この付加された偏
光ビームスプリッタアレイに対してS波となることに注
意する必要がある。後段に付加されたこの偏光ビームス
プリッタアレイは、このアレイに対するS波のみを、ビ
ームスプリッタの一辺の長さdだけ互いに逆方向に2度
シフトする。従って、このアレイを通過する光ビームは
位置のシフトは全く受けないが、そのS波成分はP波成
分に比べて、2dだけ長い光路を通ることとなる。すな
わち、この偏光ビームスプリッタアレイは、前段のルー
チング素子によるP波とS波の間の光路差を補正する機
能を果している。
The configuration of the routing element shown in FIG. 10 is such that the polarizing beam splitter 32 is provided after the element shown in FIG.
A polarization beam splitter array composed only of the above components is obtained by rotating the polarization beam splitter array at right angles about the incident direction of light. However, since the polarization beam splitter array added at the subsequent stage is rotated at a right angle about the incident direction of light, the P wave to the routing element becomes an S wave to the polarization beam splitter array added. It should be noted that The polarization beam splitter array added at the subsequent stage shifts only the S wave for the array twice in the opposite direction by the length d of one side of the beam splitter. Therefore, the light beam passing through this array does not undergo any position shift, but its S-wave component passes through the optical path longer by 2d than the P-wave component. That is, the polarizing beam splitter array has a function of correcting an optical path difference between the P wave and the S wave by the routing element at the preceding stage.

【0031】ここで、コリメート光信号入力端子21から
入力されコリメート光信号受信端子に出力される光信号
の経路には、以下の4通りがある。 コリメート光入力端子31の上半分 → コリメート光信号受信端子34の上半分、 コリメート光入力端子31の上半分 → コリメート光信号受信端子34の下半分、 コリメート光入力端子31の下半分 → コリメート光信号受信端子34の上半分、 コリメート光入力端子31の下半分 → コリメート光信号受信端子34の下半分、
Here, there are the following four routes of the optical signal input from the collimated optical signal input terminal 21 and output to the collimated optical signal receiving terminal. Upper half of collimated light input terminal 31 → Upper half of collimated light signal receiving terminal 34, Upper half of collimated light input terminal 31 → Lower half of collimated light signal receiving terminal 34, Lower half of collimated light input terminal 31 → Collimated light signal Upper half of receiving terminal 34, lower half of collimated optical input terminal 31 → lower half of collimated optical signal receiving terminal 34,

【0032】このそれぞれの場合について、偏光ビーム
スプリッタアレイ中を伝搬するP波およびS波の光路長
を求めると、表2のようになる。
Table 2 shows the optical path lengths of the P wave and the S wave propagating in the polarizing beam splitter array in each case.

【表2】 [Table 2]

【0033】表2から明らかなように、上記の〜の
すべての場合に入射されるP波とS波の偏光ビームスプ
リッタ中の光路長は互いに等しくなる。より一般的に
は、本構成を用いた場合、入射側のルーチング素子で
は、同じ位置から入射した光ビームはその入射位置によ
らず下側に出射する光ビームの方が上側に出射する光ビ
ームよりも常にdだけ長い光路を通過し、かつ出射側の
ルーチング素子では、同じ位置から出射する光ビームよ
りもdだけ短い光路を通過するため、両方のルーチング
素子内での光路長差が相殺されて、結果的に分離された
2つの光信号の伝搬時間が等しくなるのである。
As is evident from Table 2, the optical path lengths of the incident P-wave and S-wave in the polarizing beam splitter in all of the above cases are equal to each other. More generally, when this configuration is used, in the incident-side routing element, the light beam incident from the same position is such that the light beam emitted downward regardless of the incident position is the light beam emitted upward. Than the light beam emitted from the same position, it passes through an optical path shorter by d than the light beam emitted from the same position, so that the optical path length difference between both routing elements is canceled. As a result, the propagation times of the two separated optical signals become equal.

【0034】図11に、図10とは異なる光信号伝搬時間等
化型偏光ルーチング素子の第2の構成例を示す。図11
(a)は、その構成を示し、図11(b)は光路を示す。
図11(a)において、31はコリメート光信号入力端子で
あり、32は偏光ビームスプリッタである。33は偏光ビー
ムスプリッタ32の構成材料と同一の屈折率を持った材料
で構成され、かつ偏光ビームスプリッタ32と同一の形状
を持つ透明ロッドである。また、34はコリメート光信号
受信端子である。
FIG. 11 shows a second example of the configuration of an optical signal propagation time equalizing polarization routing element different from that of FIG. FIG.
FIG. 11A shows the configuration, and FIG. 11B shows an optical path.
In FIG. 11A, reference numeral 31 denotes a collimated optical signal input terminal, and reference numeral 32 denotes a polarization beam splitter. Reference numeral 33 denotes a transparent rod made of a material having the same refractive index as the constituent material of the polarization beam splitter 32 and having the same shape as the polarization beam splitter 32. Reference numeral 34 denotes a collimated optical signal receiving terminal.

【0035】図11の構成は、図10の出力側の光信号伝搬
時間等化型偏光ルーチング素子の前段部分を紙面に垂直
な軸を中心にして180°回転した形となっている。図11
(b)の光路図から明らかなように、この様な形の構成
でも、出射側のルーチング素子では、同じ位置から出射
する光ビームはその出射位置によらず常に下側から入射
する光ビームの方が上側から入射する光ビームよりもd
だけ短い光路を通過する。従って、図11の構成でも、図
10の場合と同様に、分離された2つの光信号の伝搬時間
を等しくすることができる。
The configuration shown in FIG. 11 is such that the front part of the optical signal propagation time equalization type polarization routing element on the output side in FIG. 10 is rotated by 180 ° about an axis perpendicular to the plane of the paper. FIG.
As is clear from the optical path diagram of FIG. 2B, even with such a configuration, in the exit-side routing element, the light beam emitted from the same position always reflects the light beam incident from below regardless of the emission position. Is more d than the light beam incident from above
Passes only a short optical path. Therefore, even in the configuration of FIG.
As in the case of 10, the propagation times of the two separated optical signals can be made equal.

【0036】図10および図11では、図4(c)の構成の
ルーチング素子の後段に、光路長補正のための偏光ビー
ムスプリッタアレイを付加した構造となっているが、本
構成では通過する光の偏光面を回転させる素子が使用さ
れていないため、この光路長補正偏光ビームスプリッタ
アレイは、図12(a),(c)に示すように図4(c)
の構成のルーチング素子の前段あるいはその中間に設置
した構成とすることも可能である。
FIGS. 10 and 11 show a structure in which a polarizing beam splitter array for correcting the optical path length is added after the routing element having the structure shown in FIG. 4C. Since no element for rotating the polarization plane is used, this optical path length correcting polarization beam splitter array has a structure as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (c).
It is also possible to adopt a configuration in which it is installed in the preceding stage of the routing element having the above configuration or in the middle thereof.

【0037】また、図8のスイッチ網に対応する構成と
して、図13に示すようなルーチング素子の構成も可能で
ある。この構成の場合、入射側のルーチング素子では、
同じ位置から入射した光ビームはその入射位置によらず
コリメート光信号入力端子の偶数番目の行の高さに出射
する光ビームの方が奇数番目の行の高さに出射する光ビ
ームよりも常にdだけ長い光路を通過し、かつ出射側の
ルーチング素子では、同じ位置から出射する光ビームは
その出射位置によらず常にコリメート光信号受信端子の
偶数番目の行の高さから入射する光ビームの方が奇数番
目の行の高さから入射する光ビームよりもdだけ短い光
路を通過するため、両方のルーチング素子内での光路長
差が相殺されて、結果的に分離された2つの光信号の伝
搬時間が等しくなる。従って、図12および図13の構成も
本発明に含まれる。また、90°回転させた素子を用いる
ことでマトリクス状の入出力ポートに対するスイッチも
可能になる。
As a configuration corresponding to the switch network of FIG. 8, a configuration of a routing element as shown in FIG. 13 is also possible. In the case of this configuration, the routing element on the incident side
Regarding the light beam incident from the same position, the light beam emitted at the even-numbered row height of the collimated optical signal input terminal is always higher than the light beam emitted at the odd-numbered row height regardless of the incident position. In the routing element on the emission side, which passes through the optical path long by d and emits from the same position, the light beam always enters from the height of the even-numbered row of the collimated optical signal receiving terminal regardless of the emission position. Pass through the optical path shorter by d than the light beam incident from the height of the odd-numbered row, so that the optical path length difference in both the routing elements is canceled, and the two separated optical signals are separated. Are equal. Therefore, the configurations of FIGS. 12 and 13 are also included in the present invention. Further, by using the element rotated by 90 °, it is possible to switch the input / output ports in a matrix.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による多端
子光スイッチでは、スイッチ内部で2つに分離された光
信号の伝搬時間差が除去されているため、高速な光信号
に対してもジッタの影響がなく、安定に動作する光スイ
ッチが実現される。
As described above, in the multi-terminal optical switch according to the present invention, since the propagation time difference between the two separated optical signals is eliminated inside the switch, the jitter can be reduced even for high-speed optical signals. An optical switch that operates stably without being affected by the above is realized.

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

【図1】図1はN入力N出力(8×8)のマトリクスス
イッチの配線図である。
FIG. 1 is a wiring diagram of an N-input N-output (8 × 8) matrix switch.

【図2】図2は32入力32出力の多段網構成スイッチ回路
網の配線図である。
FIG. 2 is a wiring diagram of a switch network of a multistage network configuration having 32 inputs and 32 outputs.

【図3】図3は従来の光ビーム多端子空間スイッチの構
成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional light beam multi-terminal space switch.

【図4】図4は図3に示した多端子光スイッチに適用す
るルーチング素子の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a routing element applied to the multi-terminal optical switch shown in FIG.

【図5】図5は本発明の一実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing one embodiment of the present invention.

【図6】図6は図5に示されたスイッチ本体内での光信
号経路を示す配線図である。
FIG. 6 is a wiring diagram showing an optical signal path in the switch main body shown in FIG. 5;

【図7】図7は光信号伝搬時間等化型偏光ルーチング素
子の第1の構成例を示す図であり、(a)はその構成を
示し、(b)は素子内での光路を示す。
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a first configuration example of an optical signal propagation time equalization type polarization routing element, in which FIG. 7A shows the configuration and FIG. 7B shows an optical path in the element.

【図8】図8は本発明の他の実施例に基づく、図5ある
いは図6とは異なった構成のスイッチ本体内での光信号
経路を示す配線図である。
FIG. 8 is a wiring diagram showing an optical signal path in a switch body having a configuration different from that of FIG. 5 or FIG. 6, based on another embodiment of the present invention.

【図9】図9は図8に基づく光信号伝搬時間等化型偏光
ルーチング素子の第1の構成例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a first configuration example of an optical signal propagation time equalization type polarization routing element based on FIG. 8;

【図10】図10は光信号伝搬時間等化型偏光ルーチング
素子の第2の構成例を示す図であり、(a)はその構成
を示し、(b)は素子内での光路を示す。
FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a second configuration example of an optical signal propagation time equalization type polarization routing element, where FIG. 10A shows the configuration and FIG. 10B shows an optical path in the element.

【図11】図11は図10の場合と異なる光信号伝搬時間等
化型偏光ルーチング素子の第2の構成例を示す図であ
り、(a)はその構成を示し、(b)は素子内での光路
を示す。
11 is a diagram showing a second configuration example of an optical signal propagation time equalization type polarization routing element different from the case of FIG. 10; FIG. 11 (a) shows the configuration; FIG.

【図12】図12は光信号伝搬時間等化型偏光ルーチング
素子の第2の構成例に基づく、図10とは異なった偏光ル
ーチング素子の構成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a polarization routing element different from FIG. 10 based on a second configuration example of the optical signal propagation time equalization type polarization routing element.

【図13】図13は図8に基づく光信号伝搬時間等化型偏
光ルーチング素子の第2の構成例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a second configuration example of the optical signal propagation time equalization type polarization routing element based on FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−1,1−2 コリメート光信号入力端子 2−1,2−2 偏光ビームスプリッタ 3−1〜3−x 液晶光空間変調器アレイ 4−1〜4−x 偏光ルーチング素子 5−1,5−2 コリメート光信号受信端子 11 複屈折結晶 12 偏光面変換素子アレイ 13 偏光ビームスプリッタ 14 ガラスロッド 21 コリメート光信号入力端子 22 偏光ビームスプリッタ 23 偏光面変換素子アレイ 24 コリメート光信号受信端子 31 コリメート光信号入力端子 32 偏光ビームスプリッタ 33 透明ロッド 34 コリメート光信号受信端子 101 コリメート光信号入力端子 102-1〜102-x 液晶光空間変調器アレイ 103-1,103-2 光信号伝搬時間等化型偏光ルーチング
素子 104-1〜104-x 通常の偏光ルーチング素子 105 コリメート光信号受信端子
1-1, 1-2 Collimated light signal input terminal 2-1, 2-2 Polarization beam splitter 3-1-3-x Liquid crystal spatial light modulator array 4-1-4-x Polarization routing element 5-1, 5 -2 Collimated optical signal receiving terminal 11 Birefringent crystal 12 Polarization plane conversion element array 13 Polarization beam splitter 14 Glass rod 21 Collimated optical signal input terminal 22 Polarization beam splitter 23 Polarization plane conversion element array 24 Collimated optical signal reception terminal 31 Collimated optical signal Input terminal 32 Polarizing beam splitter 33 Transparent rod 34 Collimated optical signal receiving terminal 101 Collimated optical signal input terminal 102-1 to 102-x Liquid crystal spatial light modulator array 103-1, 103-2 Optical signal propagation time equalization type polarization routing Element 104-1 to 104-x Normal polarization routing element 105 Collimated optical signal receiving terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 Journal of Lightw ave Technology,Vo l.9 No.12(December 1991)pp.1726−1732 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/29 - 3/00 G02F 1/13 505 H04Q 3/52 - 3/52 101 H04B 10/00 - 10/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (56) References Journal of Lightwave Technology, Vol. 9 No. 12 (December 1991) pp. 1727-1732 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/29-3/00 G02F 1/13 505 H04Q 3/52-3/52 101 H04B 10/00-10/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数のコリメート入射信号光の光路を格
子状あるいは一列状、かつ平行に配置してスイッチ本体
内に入射する手段と、 複数の光ビームのすべてに対し、該光ビームを直交する
2つの直線偏光成分に分離し、その一方の直線偏光成分
の光路を移動して、これを他の光ビームの光路移動され
ない直線偏光成分と合成し、同一光路上を伝搬させる機
能を有する光路変換素子と、 光ビームの互いに直交する2つの直線偏光成分をそのま
ま通過させるか、あるいはこれらの直線偏光光成分を互
いに交換するかのいずれか一方に制御される偏光面制御
素子を複数個配置した偏光面制御素子アレイとを有し、 スイッチ本体内に入射された上記複数のコリメート光ビ
ームの光路上に、上記偏光面制御素子アレイと光路変換
素子とが交互に配置され、かつ該直線偏光光成分が常に
同一の光路からスイッチ本体外に出射するように、上記
偏光面制御素子が動作するようにした多端子光スイッチ
において、 上記スイッチ本体内で分離された2つの光ビームの、分
離された直後に入射する偏光面制御素子アレイから同一
光路に合成される直前に入射する偏光面制御素子アレイ
までの経路が、常に互いに同形となるように上記偏光面
制御素子が動作し、 上記2つの光ビームが、該光ビームを分離する光路変換
素子内、および該光ビームを合成する光路変換素子内を
通過するのに要する時間の和が常に上記2つの光ビーム
の間で等しくなるような伝搬時間等化機能を持つよう
に、上記2つの光路変換素子が構成されることを特徴と
する多端子光スイッチ。
1. A means for arranging the optical paths of a plurality of collimated incident signal lights in a grid or in a row and in parallel to enter a switch main body, and making the light beams orthogonal to all of the plurality of light beams. An optical path conversion having a function of separating into two linearly polarized light components, moving the optical path of one of the linearly polarized light components, and combining this with the linearly polarized light component of the other light beam which is not moved, and propagating on the same optical path. An element and polarized light having a plurality of polarization plane control elements arranged to either pass two linearly polarized light components orthogonal to each other of the light beam as they are or to exchange these linearly polarized light components with each other. A plane control element array, wherein the polarization plane control element array and the optical path conversion element are alternately arranged on the optical path of the plurality of collimated light beams incident into the switch body. A multi-terminal optical switch in which the polarization plane control element is operated so that the linearly polarized light component always exits the switch body from the same optical path. The polarization plane control elements are arranged such that the path from the polarization plane control element array that is incident immediately after being separated from the light beam to the polarization plane control element array that is incident immediately before being combined into the same optical path always has the same shape. Operating, the sum of the time required for the two light beams to pass through the optical path conversion element for separating the light beams and the optical path conversion element for combining the light beams is always between the two light beams. A multi-terminal optical switch, characterized in that the two optical path conversion elements are configured to have a propagation time equalizing function that becomes equal.
【請求項2】 上記伝搬時間等化機能を持つ光路変換素
子が、 互いに直交する2つの直線偏光ビームの一方をそのまま
透過し、他方を、その進行方向に対して垂直な方向に反
射する、複数個の同一形状を有した偏光ビームスプリッ
タを上記の反射された直線偏光の進行方向に向かって積
層した第1の偏光ビームスプリッタアレイと、 上記偏光ビームスプリッタアレイと同一形状で、かつ上
記直線偏光ビームの反射方向が逆となるように配置され
た第2の偏光ビームスプリッタアレイと、 上記2つのビームスプリッタアレイに挟まれ、かつ通過
する上記2つの直線偏光の偏光面を互いに交換させる機
能を有する偏光面回転素子、によって構成されることを
特徴とする請求項1に記載の多端子光スイッチ。
2. An optical path conversion element having a propagation time equalizing function, wherein one of two linearly polarized beams orthogonal to each other is transmitted as it is, and the other is reflected in a direction perpendicular to the traveling direction. A first polarizing beam splitter array in which a plurality of polarizing beam splitters having the same shape are stacked in the traveling direction of the reflected linearly polarized light; and the linearly polarizing beam having the same shape as the polarizing beam splitter array. A second polarizing beam splitter array arranged so that the reflection directions of the two linearly polarized light beams are opposite to each other, and a polarized light beam having a function of exchanging polarization planes of the two linearly polarized light beams that are sandwiched between the two beam splitter arrays and pass therethrough. The multi-terminal optical switch according to claim 1, comprising a surface rotating element.
【請求項3】 上記伝搬時間等化機能を有する光路変換
素子が、 互いに直交する2つの直線偏光ビームの一方をそのまま
透過し、他方を、その進入方向に対して垂直な方向に反
射する、複数個の同一形状を有した偏光ビームスプリッ
タを上記の反射された直線偏光の進行方向に向かって積
層した第1の偏光ビームスプリッタアレイと、 上記偏光ビームスプリッタと同一形状で、かつ上記直線
偏光ビームの反射方向が逆となるように配置された偏光
ビームスプリッタを、透明で該偏光ビームスプリッタと
同一形状かつ同一屈折率のスペーサを介して積層した第
2の偏光ビームスプリッタアレイと、 上記第1の偏光ビームスプリッタアレイと同一形状の偏
光ビームスプリッタアレイと、上記第1の偏光ビームス
プリッタアレイと同一形状で、かつ上記直線偏光ビーム
の反射方向が逆となるように配置された偏光ビームスプ
リッタアレイとを合成し、かつ全体を上記第1あるいは
第2の偏光ビームスプリッタアレイに対して光の進入方
向を軸として直角に回転した第3の偏光ビームスプリッ
タアレイ、とによって構成されることを特徴とする請求
項1あるいは請求項2に記載の多端子光スイッチ。
3. An optical path changing element having a propagation time equalizing function, wherein one of two linearly polarized beams orthogonal to each other is transmitted as it is, and the other is reflected in a direction perpendicular to an entering direction thereof. A first polarizing beam splitter array in which a plurality of polarizing beam splitters having the same shape are stacked in the traveling direction of the reflected linearly polarized light; and a first polarizing beam splitter array having the same shape as the polarizing beam splitter. A second polarizing beam splitter array in which polarizing beam splitters arranged so as to have opposite reflection directions are laminated via a transparent transparent spacer having the same shape and the same refractive index as the polarizing beam splitter; A polarizing beam splitter array having the same shape as the beam splitter array, and having the same shape as the first polarizing beam splitter array, and A polarization beam splitter array arranged so that the reflection direction of the linearly polarized light beam is reversed is combined, and the whole is perpendicular to the first or second polarization beam splitter array with the light entering direction as an axis. 3. The multi-terminal optical switch according to claim 1, further comprising: a third polarization beam splitter array that is rotated.
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