JP4670047B2 - 光中継装置および光中継方法 - Google Patents
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Description
P. Yeh, Introduction to Photorefractive Nonlinear Optics, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1993. T. Kaneda, A. Okamoto, S. Honma, T. Nakada, and K. Sato, "Optical image connector with photorefractive four-wave mixing," Proc. 2nd International Conference on Optical Design and Fabrication (ODF2000), no.P27, pp.229-232, Tokyo, Japan, Nov. 2000. Symthetic studies of TPD (tetra-phenyl-diphenyldiamine) acrylate based polymers and their composition photorefractive performances, M. Yamamoto,J. K. Cammack, S. Ciccotti, P. Wang, Nitto Denko Technical Co.; J.Thomas, B. Kippelen, G. R. Meredith, S. R. Marder, Univ. of Arizona, Proceedings of SPIE Vol.4991-57, 2003
図2は、本実施形態に係る光中継装置1の概略構成を示している。同図に示すように、光中継装置1は、配列変換部10、光入力部7、および光出力部8を備えた構成となっている。光入力部7は、空間的に並列に伝送される信号や画像信号を光伝送路から入力し、配列変換部10に伝送する。配列変換部10は、光入力部7から入力された空間的に並列に伝送される信号や画像信号(以降、入力画像IPと称する)の配列を変換し、出力画像OPを光出力部8に伝送する。なお、入力画像IPの配列変換処理とは、入力画像IPに含まれる複数の部分画像の配列順番を変換する処理を示している。光出力部8は、配列変換部10から伝送された出力画像OPを、光伝送路に対して出力する。
次に、光学システム2の構成について図1を参照しながら説明する。同図に示す例では、3つの部分画像ia・ib・icからなる入力画像IPに対して、各部分画像の配列変換を行い、3つの部分画像oa・ob・ocからなる出力画像OPを出力する構成となっている。言い換えれば、3チャネルの入力信号の配列変換を行って3チャネルの出力信号を生成する構成となっている。なお、配列変換の対象となる部分画像またはチャネルの数は、3つに限定されるものではなく、2以上の任意の数とすることが可能である。
次に、図3(a)〜図3(c)を参照しながら、光学システム2による配列変換処理の手順について説明する。まず、図3(a)を参照しながら、フォトリフラクティブ素子11に屈折率格子RLが生成される様子について説明する。前記した数1と同じ3行3列の行列Cで表される制御光CLが偏光ビームスプリッタ12に入射される。制御光CLは常光線であるため、偏光ビームスプリッタ12によってフォトリフラクティブ素子11方向に反射される。そしてポンプ光PLと制御光CLとがフォトリフラクティブ素子11に入射する。
図4は、制御光CLによる出力画像OPの位置制御の状態を示している。この図では、3枚に並べられたフォトリフラクティブポリマー11A・11B・11Cに入射された1枚の入力部分画像iaが、2枚目のフォトリフラクティブポリマー11B内で誘起された屈折率格子RLによって回折され出力されている。制御光CLによる行列Cのパターンは任意に変更できるため、屈折率格子RLは任意のフォトリフラクティブポリマー内で誘起させることが可能である。屈折率格子RLが誘起される位置によって得られる出力部分画像の位置は変化する。したがって、制御光CLによる行列Cのパターンによって出力部分画像の位置を制御することが可能となることがわかる。
次に、フォトリフラクティブポリマーによる回折作用について図5を参照しながら説明する。フォトリフラクティブポリマー11Xは、媒質自体の厚さ(相互作用長)dが10μmオーダーとなっている。よって、フォトリフラクティブポリマー11X内に誘起される屈折率格子RLも10μmオーダーの薄いものとなる。そのため、入力画像IPは歪みなく回折され、出力画像OPにおける水平方向への歪みは生じない。
次に、光学システム2の別の構成例について説明する。図1に示した構成では、光学システム2は交差偏光4波混合光学系となっているが、図6に示すように、平行偏光4波混合光学系による構成としてもよい。図1に示す構成と異なる点は、偏光ビームスプリッタ12の代わりにビームスプリッタ12Aが設けられている点である。また、フォトリフラクティブ素子11に入射される入力画像IP、ポンプ光PL、および制御光CLの偏光がすべて同一に設定される。他の構成については図1に示した構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。以上のような平行偏光4波混合光学系によっても、上記と同様の配列変換動作を行うことが可能である。
次に、1つの入力画像IPに対して、複数種類の配列変換を行い、それぞれの配列変換に対応した複数の出力画像OPを出力する構成について説明する。図7は、これを実現する構成の概略を示している。同図に示すように、この例における光学システム2は、図1に示す構成を複数設けた構成となっている。なお、図7においては、フォトリフラクティブ素子11が複数設けられている状態のみが示されているが、実際には、各フォトリフラクティブ素子11に対応して偏光ビームスプリッタ12およびプリズム13が設けられている。
次に、図1に示すような、フォトリフラクティブポリマーを用いた交差偏光4波混合光学系によって入力画像が歪みなく回折されることを確認した実験結果について説明する。図8は、その実験系を示す。同図において、M、L、PBS、HWP、およびLMはそれぞれミラー、レンズ、偏光ビームスプリッタ、半波長板、および入力画像生成用光変調素子を示している。また、光の経路を示す線において、破線は常光線、実線は異常光線を示している。
2 光学システム
3 光源(光照射手段)
4 光分離素子(光照射手段)
5 光変調素子
6 制御部
7 光入力部
8 光出力部
9 電圧印加部
10 配列変換部
11 フォトリフラクティブ素子
11A・11B・11C・11X フォトリフラクティブポリマー
12 偏光ビームスプリッタ
12A ビームスプリッタ
13 プリズム
Claims (5)
- 光入力部から入力された入力画像に含まれる複数の部分画像の配列順番を変更し、光出力部から出力する光中継装置であって、
複数のフォトリフラクティブ基板からなるフォトリフラクティブ素子と、
上記各フォトリフラクティブ基板に屈折率格子を形成するために、上記各フォトリフラクティブ基板に対して、ポンプ光を照射するとともに、上記屈折率格子を形成する部分にのみ光を照射するための光変調素子から出射された制御光を照射する光照射手段とを備え、
上記部分画像の数がn(2以上の整数)の場合に、上記フォトリフラクティブ素子が、n層の上記フォトリフラクティブ基板が多層化された構成となっており、
上記フォトリフラクティブ基板の媒質自体の厚さが10〜100μmとなっており、
上記光照射手段が、上記各フォトリフラクティブ基板に対して入力された上記複数の部分画像のうちいずれか1つの部分画像が照射される位置にのみ上記屈折率格子を形成するとともに、各フォトリフラクティブ基板に形成された上記屈折率格子によって回折される上記各部分画像がそれぞれ互いに異なるように上記制御光および上記ポンプ光を照射するものであり、
上記屈折率格子によって回折された上記各部分画像を上記光出力部から出力することを特徴とする光中継装置。 - 上記フォトリフラクティブ基板が、有機材料であるフォトリフラクティブポリマーによって構成されていることを特徴とする請求項1記載の光中継装置。
- 上記制御光を反射して上記フォトリフラクティブ基板に対して照射するとともに、上記フォトリフラクティブ基板に形成された上記屈折率格子において回折された上記部分画像を透過して上記光出力部に伝送する偏光ビームスプリッタを備え、
上記ポンプ光および上記制御光を常光線とし、入力される上記部分画像および出力される上記部分画像を異常光線とすることを特徴とする請求項1記載の光中継装置。 - 上記フォトリフラクティブ素子を複数備えるとともに、各フォトリフラクティブ素子に対応して上記光照射手段を備え、
入力された上記部分画像が、フォトリフラクティブ素子を順次透過し、各フォトリフラクティブ素子において回折された上記部分画像が上記光出力部から出力されることを特徴とする請求項1記載の光中継装置。 - 複数のフォトリフラクティブ基板からなるフォトリフラクティブ素子と、上記各フォトリフラクティブ基板に屈折率格子を形成するために、上記各フォトリフラクティブ基板に対して、ポンプ光を照射するとともに、上記屈折率格子を形成する部分にのみ光を照射するための光変調素子から出射された制御光を照射する光照射手段とを備え、光入力部から入力された入力画像に含まれる複数の部分画像の配列順番を変更し、光出力部から出力する光中継装置における光中継方法において、
上記部分画像の数がn(2以上の整数)の場合に、上記フォトリフラクティブ素子が、n層の上記フォトリフラクティブ基板が多層化された構成となっており、
上記フォトリフラクティブ基板の媒質自体の厚さが10〜100μmとなっており、
上記各フォトリフラクティブ基板に対して、入力された上記複数の部分画像のうち、いずれか1つの部分画像が照射される位置にのみ上記屈折率格子を形成するとともに、各フォトリフラクティブ基板に形成された上記屈折率格子によって回折される上記各部分画像がそれぞれ互いに異なるように上記制御光および上記ポンプ光を照射するステップと、
上記屈折率格子によって回折された上記各部分画像を上記光出力部から出力するステップとを有することを特徴とする光中継方法。
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JP2003255418A (ja) * | 2002-02-27 | 2003-09-10 | Okano Electric Wire Co Ltd | ホトリフラグティブ導波路型インターコネクション装置およびそのインターコネクション方法 |
JP2004037510A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-02-05 | Okano Electric Wire Co Ltd | マトリクススイッチ型インターコネクション装置およびそのインターコネクション方法 |
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