JP4674336B2 - Vector-controlled optical path switching method and optical path switching apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光通信分野および光情報処理分野で用いられる光路切替装置および光路切替方法に関する。 The present invention relates to an optical path switching device and an optical path switching method used in the fields of optical communication and optical information processing.
インターネットおよび会社内・家庭内イントラネットの普及にともなうネットワークトラフィックの爆発的増加に対応するため、電気信号を経由しない光路切替装置(光スイッチ)、すなわち、光−光直接スイッチが求められている。光ファイバー、光導波路、あるいは、空間を伝搬する光の進む道筋、すなわち、光路を切り替える装置・方法としては、例えば、光導波路内または光導波路間で光路を切り替える空間分割型、多重化された複数の波長の光を波長に応じた光路へ分割して切り替える波長分割多重型、一定時間毎に時分割多重化された光の光路を切り替える時分割多重型、空間を伝搬する光の光路を鏡やシャッターなどを用いて空間的に分割・合成するフリースペース型などの方式が知られている。これらの方式は、各々多重化することも複数を組み合わせて使用することもできる。 In order to cope with the explosive increase in network traffic accompanying the spread of the Internet and intranets within a company / home, there is a need for an optical path switching device (optical switch) that does not pass through an electrical signal, that is, an optical-optical direct switch. As an apparatus / method for switching an optical path, that is, an optical fiber, an optical waveguide, or a path of light propagating in space, for example, a space division type that switches an optical path in or between optical waveguides, and a plurality of multiplexed Wavelength-division multiplexing type that switches light of wavelength by dividing it into optical paths according to wavelength, time-division multiplexing type that switches the optical path of light that is time-division multiplexed every certain time, mirror or shutter for the optical path of light propagating in space There are known methods such as a free space type that spatially divides and synthesizes. Each of these methods can be multiplexed or used in combination.
空間分割型光スイッチには、方向性結合器を利用するもの、光分岐器で光信号のコピーを作り、ゲート素子により光をオン・オフするもの、交差またはY分岐の交差部分で導波路の屈折率を変化させることで、導波路を伝搬してきた光を透過させたり反射させたりするものなどが提案されているが、まだ研究開発段階である。マッハツェンダー干渉計型光導波路スイッチの導波路の屈折率を変化させるために電気ヒーター加熱による熱光学効果を用いるものが実用化に近づいていると言われているが、応答速度が1ミリ秒程度と遅いだけでなく、光スイッチを動作させるために電気信号を用いなければならない、という欠点を有する。 The space division type optical switch uses a directional coupler, makes a copy of an optical signal with an optical branching device, turns on and off the light with a gate element, and guides the waveguide at the intersection of the intersection or Y branch. Proposals have been made to transmit or reflect light propagating through a waveguide by changing the refractive index, but it is still in the research and development stage. It is said that a thermooptic effect by heating an electric heater is used to change the refractive index of the waveguide of a Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide switch, but the response speed is about 1 millisecond. Not only is it slow, it has the disadvantage that an electrical signal must be used to operate the optical switch.
フリースペース型光スイッチには、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム(Micro Electro Mechanical System; MEMSと略記される。)、励起子吸収・反射スイッチ(Exciton Absorption Reflection Switch;EARSスイッチと略記される)、多段ビームシフタ型光スイッチ、ホログラム型光スイッチ、液晶スイッチなどが検討されている。これらは、機械的可動部分がある、偏波依存性があるなどの課題があり、まだ充分実用段階にあるとは言えない。 The free space type optical switch includes a micro electro mechanical system (abbreviated as MEMS), an exciton absorption / reflection switch (abbreviated as Exciton Absorption Reflection Switch; EARS switch), and a multistage. Beam shifter type optical switches, hologram type optical switches, liquid crystal switches, and the like have been studied. These have problems such as the presence of mechanically movable parts and polarization dependence, and it cannot be said that they are still in practical use.
一方、熱レンズ形成素子に光を照射することで引き起こされる透過率変化や屈折率変化を利用し、直接、光で光の強度や周波数を変調する、全光型熱レンズ形成素子や光制御方式の研究が盛んに行われている。本発明者らは、全光型光素子等による新たな情報処理技術の開発を目指して、有機色素凝集体をポリマーマトリックスに分散した有機ナノパーティクル光熱レンズ形成素子を用いて、光制御方式の研究を行って来た(非特許文献1参照)。現在、制御光(660nmおよび980nm)により信号光(780nmおよび1550nm)の変調を行う方式で、制御光と信号光を同軸・同焦点入射させることを特徴とし、制御光の吸収により過渡的に形成される熱レンズにより信号光が屈折されるという動作原理の素子を開発しており、約20ナノ秒の高速応答が達成されている。光応答性組成物からなる熱レンズ形成素子に制御光を照射し、制御光とは異なる波長帯域にある信号光の透過率および/または屈折率を可逆的に変化させることにより前記熱レンズ形成素子を透過する前記信号光の強度変調および/または光束密度変調を行う光制御方法であって、前記制御光および前記信号光を各々収束させて前記熱レンズ形成素子へ照射し、かつ、前記制御光および前記信号光のそれぞれの焦点の近傍(ビームウエスト)の光子密度が最も高い領域が前記熱レンズ形成素子中において互いに重なり合うように前記制御光および前記信号光の光路を調整することを特徴とする光制御方法が開示されている(特許文献1から特許文献7参照)。光応答性組成物からなる熱レンズ形成素子に、互いに波長の異なる制御光および信号光を照射し、前記制御光の波長は前記光応答性組成物が吸収する波長帯域から選ばれるものとし、前記光応答性組成物が前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に発生する温度上昇に起因する密度変化の分布に基づいた熱レンズを可逆的に形成させ、前記熱レンズを透過する信号光の強度変調および/または光束密度変調を行う光制御方法が開示されている(特許文献8参照)。そして、上記熱レンズ形成素子として例えば色素/樹脂膜や色素溶液膜が用いられ、制御光のパワー2ないし25mWにおける制御光照射に対する信号光の応答時間は、2マイクロ秒未満と記載されている(特許文献8参照)。ここで熱レンズ効果とは、光吸収の中心部分において光を吸収した分子などが光を熱に変換し、この熱が周囲に伝搬されることにより温度分布が生じ、その結果、光透過媒体の屈折率が光吸収中心から外部へ向けて球状に変化して光吸収中心の屈折率が低く外部へ向けて屈折率が高くなる分布を生じ、これが凹レンズのように機能するような光の屈折効果を示す。熱レンズ効果は分光分析の分野で古くから利用されており、現在では分子1個による光吸収をも検出するような超高感度分光分析も可能になっている(非特許文献2および非特許文献3参照)。
On the other hand, an all-optical thermal lens forming element and a light control system that directly modulates the intensity and frequency of light with light using the change in transmittance and refractive index caused by irradiating the thermal lens forming element with light. There has been a great deal of research. With the aim of developing new information processing technology using all-optical optical elements, the present inventors have studied light control methods using organic nanoparticle photothermal lens forming elements in which organic dye aggregates are dispersed in a polymer matrix. (See Non-Patent Document 1). Currently, the control light (660 nm and 980 nm) is used to modulate the signal light (780 nm and 1550 nm). The control light and the signal light are coaxially and confocally incident and formed transiently by absorption of the control light. An element with the principle of operation that signal light is refracted by a thermal lens is developed, and a high-speed response of about 20 nanoseconds is achieved. The thermal lens forming element made of a photoresponsive composition is irradiated with control light, and the transmittance and / or refractive index of signal light in a wavelength band different from that of the control light is reversibly changed to thereby form the thermal lens forming element. A light control method for performing intensity modulation and / or light beam density modulation of the signal light that passes through the control lens, the control light and the signal light being respectively converged and irradiated onto the thermal lens forming element, and the control light And the optical paths of the control light and the signal light are adjusted so that regions having the highest photon density in the vicinity (beam waist) of each focus of the signal light overlap each other in the thermal lens forming element. A light control method is disclosed (see
これらの熱レンズを用いる方法は光で光を制御する点で優れ、かつ高速応答も可能であるが、制御光照射時に形成され光束形状がドーナツ型になり、そのために光ファイバーへの結合効率が小さくなるという問題がある。 These thermal lens methods are excellent in controlling light with light and can respond at high speed, but the shape of the light beam formed during control light irradiation becomes a donut shape, so that the coupling efficiency to the optical fiber is small. There is a problem of becoming.
上記課題を解決する方法として、本発明者等は、光吸収層を含む熱レンズ形成素子中の光吸収層に、制御光と信号光とを前記光吸収層にて収束するように照射し、かつ前記制御光および前記信号光の各々の収束点の位置が光軸に対して垂直方向で相異なるように照射され、前記制御光と前記信号光は、光の進行方向で前記光吸収層の入射面またはその内部において収束したのち拡散することによって、前記光吸収層内における前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因し可逆的に形成される熱レンズにより、屈折率が変化して、前記信号光の進行方向を変え、すなわち光路を偏向させ、前記制御光が照射されず進行方向が変わらなかった信号光と、前記制御光が照射され光路偏向された信号光とを、分離して検出することを特徴とする光路切替方法および切替装置を出願している(特願2006−046028号および特願2006−046029号)。この方法では、進行方向が変えられた信号光の光束形状がドーナツ型にならず、元の光束形状に近い状態で光路偏向されるので光ファイバーへの結合効率を、信号光の光束形状がドーナツ型の場合よりも高くすることができる。そしてより小型で1入力複数出力が可能な方法として特願2006−046029号では、信号光および制御光の照射方法として、1つのフェルールに複数の光ファイバーを近接させ、全光ファイバーの端面が同一平面になるよう並べ、1つの光ファイバーから信号光を出射させ、その光ファイバーに隣接するも1つの光ファイバーからは制御光を出射させ、信号光の受光側にも出射側と同様に1つのフェルールに複数の光ファイバーを近接させ、全光ファイバーの端面が同一平面になるよう並べ、制御光照射の有無に応じて、特定の光ファイバーで受光する方法を開示している。この方法は装置構成をコンパクトにできるなどのメリットがある一方、信号光および制御光が出射される、近接する複数の光ファイバーの配置と制御光が照射されず直進する信号光および光路偏向された信号光を受光する複数の光ファイバーの配置とが、完全に1対1に対応しない限りずれが生じ、信号光の受光を効率良く行えないという課題が残る。 As a method for solving the above problems, the present inventors irradiate the light absorption layer in the thermal lens forming element including the light absorption layer with control light and signal light so as to converge at the light absorption layer, In addition, the control light and the signal light are irradiated such that the positions of the convergence points of the control light and the signal light are different from each other in the direction perpendicular to the optical axis. A refractive index is formed by a thermal lens that is reversibly formed by converging and then diffusing on the incident surface or inside thereof, due to the temperature rise occurring in the region where the control light is absorbed in the light absorption layer and its peripheral region. Is changed to change the traveling direction of the signal light, that is, deflect the optical path, the signal light that is not irradiated with the control light and the traveling direction is not changed, and the signal light that is irradiated with the control light and deflected in the optical path Detected separately And it filed an optical path switching method and switching device and said Rukoto (Japanese Patent Application No. 2006-046028 and Japanese Patent Application No. 2006-046029). In this method, the light beam shape of the signal light whose traveling direction is changed is not a donut shape, but the optical path is deflected in a state close to the original light beam shape, so that the coupling efficiency to the optical fiber is improved, and the light beam shape of the signal light is a donut shape. Can be higher than in the case of. In Japanese Patent Application No. 2006-046029, which is a more compact method capable of one input and multiple outputs, as an irradiation method of signal light and control light, a plurality of optical fibers are brought close to one ferrule, and the end faces of all the optical fibers are flush with each other. The signal light is emitted from one optical fiber, the control light is emitted from one optical fiber adjacent to the optical fiber, and a plurality of optical fibers are arranged on one ferrule on the signal light receiving side as well as the emission side. Are arranged so that the end faces of all optical fibers are in the same plane, and light is received by a specific optical fiber according to the presence or absence of control light irradiation. While this method has the merit that the device configuration can be made compact, signal light and control light are emitted, arrangement of a plurality of adjacent optical fibers, and signal light and optical path deflected signal that go straight without being irradiated with control light The arrangement of a plurality of optical fibers that receive light does not completely correspond to one to one, and a problem remains that signal light cannot be received efficiently.
熱レンズ効果ないし熱による屈折率変化を用いて光路を偏向させる方式として、発熱抵抗体で媒体に熱を与え、媒体内に屈折率分布を生じさせ、光を偏向する方法が開示されている(特許文献9参照)。しかしながら、上述の手法は、発熱抵抗体で発熱させ、熱伝導で媒体を加熱することになるので、「熱の拡がり」という問題を本来的に有する。つまり、熱の拡がりにより、広い面積内で微細な熱勾配を与えることができず、所望の屈折率分布を得るのが困難である。さらに、発熱抵抗体の微細加工は半導体集積回路で用いられているフォトリソグラフィ技術を採用しても、現実には一定の限界を有し、素子が大型化せざるを得ない。素子が大型化すれば、それにともない光学系も複雑かつ大型化する。また、発熱抵抗体で発熱させ、熱伝導で媒体を加熱することになるので、応答が遅く、屈折率変化の周波数を上げることができないという不具合を本質的な問題として有している。 As a method of deflecting an optical path by using a thermal lens effect or a refractive index change due to heat, a method of deflecting light by applying heat to a medium with a heating resistor to generate a refractive index distribution in the medium is disclosed ( (See Patent Document 9). However, the above-described method inherently has a problem of “spreading of heat” because heat is generated by the heating resistor and the medium is heated by heat conduction. That is, due to the spread of heat, a fine thermal gradient cannot be given within a wide area, and it is difficult to obtain a desired refractive index distribution. Further, even if the photolithography technique used in the semiconductor integrated circuit is adopted for the fine processing of the heating resistor, there is a certain limit in practice, and the element must be enlarged. As the element becomes larger, the optical system becomes more complicated and larger. In addition, since the medium is heated by heat generation by generating heat with a heat generating resistor, the response is slow and the problem that the frequency of refractive index change cannot be increased is an essential problem.
また、光応答組成物からなる熱レンズ形成素子と、該熱レンズ形成素子にくさび形の光強度分布で光を照射するための強度分布調整手段とから少なくとも構成され、制御光により前記熱レンズ形成素子中に屈折率分布を形成し、該屈折率分布により前記制御光とは異なる波長の信号光の偏向を行うことを特徴とする熱レンズ形成素子を用いた偏向素子が開示されている(特許文献10参照)。この方式は、光で光を制御する点では優れたものであるが、該熱レンズ形成素子にくさび形の光強度分布で光を照射するための強度分布調整手段で制御光のロスが大きく、また、くさび形の光強度分布を自由に形成することが難しく、光路切替方向を自由に設定することができないというおそれもある。 The thermal lens forming element comprising a photoresponsive composition and at least an intensity distribution adjusting means for irradiating the thermal lens forming element with light having a wedge-shaped light intensity, and forming the thermal lens with control light A deflecting element using a thermal lens forming element is disclosed in which a refractive index distribution is formed in the element, and signal light having a wavelength different from that of the control light is deflected by the refractive index distribution (patent) Reference 10). This method is excellent in that the light is controlled by light, but the loss of control light is large due to the intensity distribution adjusting means for irradiating the thermal lens forming element with the light intensity distribution of the wedge shape, In addition, it is difficult to freely form a wedge-shaped light intensity distribution, and there is a possibility that the optical path switching direction cannot be freely set.
また、レーザー光を照射して物質を加熱することによりレーザー光の照射された物質の屈折率を変え、レーザー光を偏向する方法が提案されている(特許文献11および特許文献12参照)。どちらの方法も、ビーム径が太く、大パワーを入力させないとレーザー光の偏向はほんのわずかである。特許文献11の方法は、照射光の加熱で照射光自身が偏向する方法である。この方法を光偏向に用いる場合は、加熱して屈折率を変えるために照射光は吸収されるので、物質を透過する光は原理的に大きく減少してしまうことになる。 In addition, there has been proposed a method of deflecting laser light by changing the refractive index of the material irradiated with laser light by irradiating the laser light to heat the material (see Patent Document 11 and Patent Document 12). In both methods, the beam diameter is large, and the deflection of the laser beam is very small unless a large power is input. The method of Patent Document 11 is a method in which the irradiation light itself is deflected by heating the irradiation light. When this method is used for light deflection, the irradiation light is absorbed in order to change the refractive index by heating, so that the light transmitted through the substance is greatly reduced in principle.
特許文献12の方法は、電気的または機械的手段を取らず、制御ビームの照射でスイッチ物質の屈折率を変え、信号ビームの光路を変える光学的スイッチである。しかしながら、この場合のも、制御ビームも信号ビームもレンズを用いて集光する方法を取っておらず、屈折率変化を起こさせるレーザー光は大パワーが必要である。また、装置も大がかりになってしまう。
The method of
特許文献11および特許文献12のどちらにも、本提案のように非偏向光と偏向光とを分離し集光する手段、および受光手段に光ファイバーを用い非偏向光と偏向光の光ファイバーへの入射角の違いを利用し非偏向光と偏向光との高精度の分別を行う手段等は記載されていない。
In both Patent Document 11 and
特許文献13は、複数の光ファイバーを規則的に配置した構造をもつ円筒型光伝導体およびこの光伝導体の製法を開示している。しかし、本提案の光偏向や光路切替については何も述べていない。 Patent Document 13 discloses a cylindrical photoconductor having a structure in which a plurality of optical fibers are regularly arranged, and a method for producing the photoconductor. However, nothing is said about the proposed light deflection and optical path switching.
本発明は、複雑で高価な電気回路や機械的可動部品を用いず小さい制御光パワーによりに任意の方向に光偏向を可能とすることにより、故障が極めて少なく、耐久性の高い、偏波依存性の極めて少ない、信号光の光強度減衰が少なく、信号光断面におけるエネルギー分布が回析光学的に収束の容易な状態(例えばガウス分布)を保ちつつ光路切替が可能で後段の光ファイバーへの光結合を高効率に行うことができ、消光比の高い1入力複数出力が可能な小型な光路切替装置および光路切替方法を提供することを目的とする。 The present invention makes it possible to deflect light in an arbitrary direction with a small control light power without using complicated and expensive electric circuits and mechanical moving parts, so that failure is extremely low and durability is high. The optical path can be switched while maintaining a state where the energy distribution in the cross section of the signal light is easily converged optically (for example, a Gaussian distribution), and the light to the optical fiber in the subsequent stage can be switched. It is an object of the present invention to provide a compact optical path switching apparatus and optical path switching method capable of performing coupling with high efficiency and enabling one input and multiple outputs with a high extinction ratio.
本発明は、以下の特徴を有する。 The present invention has the following features.
(1)少なくとも光吸収層を含む熱レンズ形成素子中の光吸収層に、制御光と信号光とを入射させ、
前記制御光は2つ以上を同時に入射させ、
所望の光路切替要求に応じて前記2つ以上の制御光の各々について照射の有無および照射強度を定め、
前記制御光および前記信号光は、前記光吸収層またはその近辺にて収束するように照射されかつ前記制御光および前記信号光の各々の収束点の位置が光軸に対して垂直方向で相異なるように照射され、
前記制御光の波長と前記信号光の波長を異ならせ、前記制御光の波長は前記光吸収層が吸収する波長帯域から選ばれ、前記信号光の波長は前記光吸収層が吸収しない波長帯域から選ばれ、
前記制御光と前記信号光は、前記光吸収層またはその近辺において各々収束して入射されることによって、前記光吸収層内における、前記2つ以上の制御光の各々の照射の有無および各々の照射強度に応じて、前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因する屈折率変化すなわち熱レンズによって、前記信号光の進行方向を変え、
前記2つ以上の制御光の各々の照射の有無および各々の照射強度に応じて進行方向が変えられた信号光を、前記所望の光路切替要求に応じて定められた特定の受光手段に入射させることを特徴とするベクトル制御式光路切替方法である。
(1) The control light and the signal light are incident on the light absorption layer in the thermal lens forming element including at least the light absorption layer,
Two or more of the control lights are incident simultaneously,
In accordance with a desired optical path switching request, the presence or absence of irradiation and the irradiation intensity are determined for each of the two or more control lights,
The control light and the signal light are irradiated so as to converge at or near the light absorption layer, and the positions of the convergence points of the control light and the signal light are different in the direction perpendicular to the optical axis. Irradiated and
The wavelength of the control light is different from the wavelength of the signal light, the wavelength of the control light is selected from a wavelength band that is absorbed by the light absorption layer, and the wavelength of the signal light is from a wavelength band that is not absorbed by the light absorption layer. Chosen,
The control light and the signal light are converged and incident on the light absorption layer or in the vicinity thereof, so that the presence or absence of each of the two or more control lights in the light absorption layer and each According to the irradiation intensity, the direction of the signal light is changed by the refractive index change caused by the temperature rise occurring in the area where the control light is absorbed and the surrounding area, that is, the thermal lens,
The signal light whose traveling direction is changed in accordance with the presence / absence of each of the two or more control lights and the intensity of each of the control lights is incident on a specific light receiving means determined according to the desired optical path switching request. This is a vector-controlled optical path switching method.
(2)前記制御光が照射されず進行方向が変わらなかった信号光と、前記制御光が照射され進行方向が変えられた信号光とは、前記光吸収層またはその近辺での見かけ上の収束点が互いに分離している上記(1)に記載のベクトル制御式光路切替方法である。 (2) The signal light whose traveling direction is not changed without being irradiated with the control light and the signal light whose traveling direction is changed after being irradiated with the control light are apparently converged at or near the light absorbing layer. The vector-controlled optical path switching method according to (1), wherein the points are separated from each other.
(3)前記制御光が照射されず進行方向が変わらなかった信号光と、前記制御光が照射され進行方向が変えられた信号光とは、それぞれ同一の光学手段によって収束または集光され、前記所望の光路切替要求に応じて定められた特定の受光手段によって受光されることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のベクトル制御式光路切替方法である。 (3) The signal light whose traveling direction is not changed without being irradiated with the control light and the signal light whose traveling direction is changed while being irradiated with the control light are converged or condensed by the same optical means, respectively, The vector-controlled optical path switching method as described in (1) or (2) above, wherein the light is received by a specific light receiving means determined in accordance with a desired optical path switching request.
(4)前記制御光が照射されず進行方向が変わらなかった信号光と、前記制御光が照射され進行方向が変えられた信号光とは、それぞれ同一の光学手段によって収束または集光され、前記所望の光路切替要求に応じて定められた特定の受光手段として設けられた光ファイバーによって受光されることを特徴とする、上記(1)、(2)、(3)のいずれか1つに記載のベクトル制御式光路切替方法である。 (4) The signal light whose traveling direction is not changed without being irradiated with the control light and the signal light whose traveling direction is changed while being irradiated with the control light are converged or condensed by the same optical means, respectively, As described in any one of (1), (2), and (3) above, the light is received by an optical fiber provided as a specific light receiving means determined according to a desired optical path switching request. This is a vector-controlled optical path switching method.
(5)前記光ファイバーに入射する、制御光が照射されず信号方向が変わらなかった信号光と、光路を切り替えられた1つ以上の信号光の前記光吸収層内またはその近辺における互いの見かけ上の収束点距離が、前記受光手段としての光ファイバー間距離を前記信号光を前記光ファイバーに収束または集光する光学手段の結像倍率で除した距離であることを特徴とする、上記(4)に記載のベクトル制御式光路切替方法である。 (5) Appearance of signal light incident on the optical fiber, which is not irradiated with control light and whose signal direction is not changed, and one or more signal lights whose optical paths are switched in or near the light absorption layer wherein the convergence point distance is a distance obtained by dividing the imaging magnification of the optical means for converging or condensing the signal light to the optical fiber an optical fiber distance as the light receiving means, on SL (4) a vector controlled optical path switching method according to.
(6)1種類以上の波長の信号光を照射する信号光光源と、
前記信号光とは異なる波長の制御光を同時に照射する2つ以上の制御光光源であって、
所望の光路切替要求に応じて前記2つ以上の制御光の各々について照射の有無および照射強度が定められて照射される制御光光源と、
前記信号光は透過し、前記制御光を選択的に吸収する光吸収層を含む熱レンズ形成素子と、
前記光吸収層またはその近辺に前記制御光と前記信号光とを各々収束点を光軸に対して垂直方向で異ならせて集光させる集光手段と、を有し、
前記熱レンズ形成素子は、前記2つ以上の制御光と前記信号光が、前記光吸収層またはその近辺において収束して入射されることによって、前記光吸収層内における、前記2つ以上の制御光の各々の照射の有無および各々の照射強度に応じて、前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因する屈折率変化すなわち熱レンズによって、前記信号光の進行方向を変え、
前記所望の光路切替要求に応じて前記信号光が選択的に入射される受光手段を備えたことを特徴とするベクトル制御式光路切替装置である。
(6) a signal light source that emits signal light having one or more wavelengths;
Two or more control light sources that simultaneously emit control light having a wavelength different from that of the signal light,
A control light source that is irradiated with the presence or absence of irradiation and the irradiation intensity determined for each of the two or more control lights according to a desired optical path switching request;
A thermal lens forming element including a light absorbing layer that transmits the signal light and selectively absorbs the control light;
Condensing means for condensing the control light and the signal light in the light absorbing layer or in the vicinity thereof by converging each of the convergence points in a direction perpendicular to the optical axis,
The thermal lens forming element is configured such that the two or more control lights and the signal light are converged and incident on the light absorption layer or in the vicinity thereof, whereby the two or more control lights in the light absorption layer are incident. Depending on the presence / absence of each light irradiation and the intensity of each light irradiation, the signal light travel direction is changed by a refractive index change caused by a temperature rise that occurs in the region that absorbs the control light and its surrounding region, that is, a thermal lens. ,
A vector-controlled optical path switching device, comprising: a light receiving unit on which the signal light is selectively incident according to the desired optical path switching request.
(7)前記熱レンズ形成素子の光吸収層に形成された熱レンズは、前記制御光が照射されず進行方向が変更されなかった信号光と前記制御光が照射され進行方向が変更された信号光との前記光吸収層またはその近辺での見かけ上の収束点を互いに分離させることを特徴とする、上記(6)に記載のベクトル制御式光路切替装置である。 (7) The thermal lens formed in the light absorbing layer of the thermal lens forming element has a signal light whose traveling direction has not been changed without being irradiated with the control light and a signal whose traveling direction has been changed by being irradiated with the control light. The vector-controlled optical path switching device according to (6) above, wherein the light converging points with light or apparent convergence points in the vicinity thereof are separated from each other.
(8)前記制御光が照射されず進行方向が変わらなかった信号光と、前記制御光が照射され進行方向が変えられた信号光とは、それぞれ同一の光学手段によって収束または集光され、前記所望の光路切替要求に応じて定められた特定の受光手段によって受光されることを特徴とする上記(6)または(7)に記載のベクトル制御式光路切替装置である。 (8) The signal light whose traveling direction is not changed without being irradiated with the control light and the signal light whose traveling direction is changed while being irradiated with the control light are converged or condensed by the same optical means, respectively, The vector-controlled optical path switching device according to (6) or (7), wherein the light is received by a specific light receiving means determined in accordance with a desired optical path switching request.
(9)前記検出手段が、光ファイバーである上記(6)、(7)、(8)のいずれかに記載のベクトル制御式光路切替装置である。 (9) The vector control type optical path switching device according to any one of (6), (7), and (8), wherein the detection means is an optical fiber.
(10)前記光ファイバーに入射する、信号方向が変わらなかった信号光と、光路を切り替えられた1つ以上の信号光の前記光吸収層またはその近辺における互いの見かけ上の収束点距離は、受光光ファイバー間距離を前記信号光を前記光ファイバーに収束または集光する光学手段の結像倍率で除した距離であることを特徴とする、上記(9)に記載の光路切替装置である。 (10) The apparent convergence point distance of the signal light incident on the optical fiber, the signal direction of which is not changed, and one or more signal lights whose optical paths are switched in the light absorption layer or in the vicinity thereof is received light characterized in that the optical fiber distance the signal light is a distance obtained by dividing the imaging magnification of the optical means for converging or focusing light to the optical fiber, an optical path switching device described above SL (9).
本発明によれば、制御光を集光して光吸収層またはその近辺に照射することにより局部的に光パワー密度を高めることができ、低パワーで光吸収層の局所の温度を高めることができ、その部分およびの屈折率を変えることができる。また信号光も集光して制御光の照射位置近辺の光吸収層に入射させることにより、制御光による屈折率の変化を効率良く利用でき、2つ以上の制御光を同時に入射させることによりベクトル制御式で光路切替方向を自由に制御可能となり、信号光の偏向を利用した精度の良い光路切替が可能となる。 According to the present invention, it is possible to locally increase the light power density by condensing the control light and irradiating the light absorption layer or the vicinity thereof, and increase the local temperature of the light absorption layer with low power. And the refractive index of the portion can be changed. In addition, by collecting the signal light and making it incident on the light absorption layer near the irradiation position of the control light, the change in the refractive index due to the control light can be used efficiently, and the vector can be obtained by simultaneously entering two or more control lights. The optical path switching direction can be freely controlled by the control type, and the optical path can be switched with high accuracy using the deflection of the signal light.
さらに、偏向された信号光は、集光前のビーム断面と同じ形状で熱レンズ形成素子より出力されるため、偏向された信号光をのちに集光させて用いる際にも実用性が高い。 Furthermore, since the deflected signal light is output from the thermal lens forming element in the same shape as the beam cross section before condensing, it is highly practical when the deflected signal light is subsequently condensed.
さらに、複数の制御光を同一の光吸収層またはその近辺に入射させ、1つの入力を複数の異なった光路にベクトル制御式で切り替えることができる。 Furthermore, a plurality of control lights can be incident on the same light absorption layer or in the vicinity thereof, and one input can be switched to a plurality of different optical paths by a vector control expression.
また、複数の制御光と信号光、複数の光路切替信号光を近接した光ファイバーで入射および検出することが可能であるので、小型で安価な装置を提供できる。 In addition, since a plurality of control lights, signal lights, and a plurality of optical path switching signal lights can be incident and detected by adjacent optical fibers, a small and inexpensive apparatus can be provided.
また、本発明では、制御光および信号光を集光し、かつ集光点を近接できるので、高速の光路切替が可能となる。 In the present invention, the control light and the signal light can be condensed and the light condensing points can be brought close to each other, so that the optical path can be switched at high speed.
また、低パワーの半導体レーザーを用いることができるので、小型で安価な装置を提供できる。 Further, since a low-power semiconductor laser can be used, a small and inexpensive apparatus can be provided.
以下、図1〜8の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS.
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る光偏向型光路切替装置の概略構成図である。ここで、光は、光の進行方向1001に沿って進行する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical deflection type optical path switching device according to a first embodiment of the present invention. Here, the light travels along the
また、図2に、7芯光ファイバー120の光出射側端面を、図3に7芯光ファイバー130の入射側端面を、模式的に示す。
2 schematically shows the light exit side end face of the seven-core
さらに、図4aに7芯光ファイバー120と光学平板4の穴3との位置関係を、図4bに、7芯光ファイバー120の光出射側端面から出射する信号光1および制御光11の拡がりを模式的に示す。
4a schematically shows the positional relationship between the 7-core
図1、図2、図4aおよび図4bにおいて、少なくとも1つの波長が異なる2つ以上の光を、同一面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させる光源として、2本以上のシングルモード光ファイバーを束ね、各光ファイバーの光出射端面を同一平面になるよう研磨した、7芯光ファイバー120を用い、各光ファイバーのコアを前記の出射領域とし、7芯光ファイバー120の中心の光ファイバーのコア100の出射端面101から信号光1を出射させ、7芯光ファイバー120の周辺の光ファイバーのコア201,202,203,204,205および206の各々の出射端面からそれぞれ制御光11,12および図示しない他の4本の制御光を同時に1つ以上出射させ、信号光1と制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光は異なる波長とし、信号光1は、信号光と制御光の波長の違いによる集光点のずれ、すなわち色収差を補正するための光学平板4に設けられた穴3を通過するようにし、制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光は7芯光ファイバー120の出射端面に接触させて配置された光学平板4を、穴3を避けて透過するようにし、信号光1と制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光は共通の、結像のための光学手段としての集光レンズ5および6を通過し、熱レンズ形成素子7の光吸収層25の光入射側の同一平面上に結像される。熱レンズ形成素子7の光吸収層25は信号光1の波長を吸収せず、制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光の波長は吸収するような光吸収スペクトル特性を有するものを用いるものとする。制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光が照射されない場合、信号光1は熱レンズ形成素子7を直進し、信号光220として直進し、制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光が照射される場合、熱レンズ形成素子7の光吸収層25が制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇にともなう屈折率変化、すなわち、温度が高い領域ほど屈折率が小さくなる屈折率分布(これを熱レンズ効果という)によって、信号光1は光路が偏向され、光路偏向された信号光221,222および図示しない他の4本の信号光として出射する。熱レンズ素子7を通過した信号光は集光レンズ8および9によって受光され、コリメートされた後、受光側光ファイバー130の光ファイバー300,301,302,303,304,305または306の端面のいずれかに確実に入射するよう、受光側光ファイバー130の配置および前記制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光の強度および強度比が調整される。このように1つ以上の制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光の強度および強度比を調整することによって、信号光1の光路偏向を制御することから、本発明の熱レンズ方式光路切替方法をベクトル制御式と呼ぶ。
1, 2, 4 a, and 4 b, two or more single modes are used as light sources for emitting two or more lights having different wavelengths from the respective emission regions arranged on the same plane. Using a 7-core
ここで、信号光1と制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光は、まずレンズ5および6により、光の進行方向で光吸収層25の入射面から数百μm光吸収層25内またはその外に進んだところにおいて収束するようにした。信号光と制御光との収束点間の距離は、25〜50μmほど離れる様にした。光ファイバーの出射面は丸いので、収束(集光)点での信号光の形状は丸い。しかし、信号光と制御光との収束点間の距離が25μm未満の場合には、丸ビームにならず、三日月型ビームになってしまう。この三日月型ビームの信号光ではのちに集光させ光ファイバーに入射させた場合には入射効率が減少してしまい、実用性にかけるおそれがある。そこで、信号光と制御光との収束点間の距離は前述のように、25ないし50μmになるよう調節した。
Here, the
図2に示すように、光出射側の7芯光ファイバー120としては、屈折率の異なる2種類の石英ガラスからなるコアおよびクラッドで構成されるシングルモード光ファイバー7本の一端を束ね、フェルール121の穴に挿入し、接着剤122で固定し、光ファイバー7本の出射端面を揃えて同一平面になるよう研磨したものであって、例えば、中心コア100の直径および周辺コア201,202,203,204,205および206の直径はすべて9.5μm、中心クラッド110および周辺クラッド211,212,213,214,215および216の直径はすべて39.0μmのものを用いた。この場合、中心コア100と、周辺コア201,202,203,204,205または206のコア中心間距離は39.0μmであり、また、隣接する周辺コアの中心間距離も各々39.0μmである。なお、制御光として波長980nmを用いた場合は、光源からはコアの直径約6.5μmのシングルモード光ファイバーで伝送し、7芯光ファイバー120の周辺コア201,202,203,204,205および206に対応する束ねられていない片方の末端(図示せず)に結合した。この場合の7芯光ファイバー120の制御光用周辺ファイバーの長さは約50cmであった。光出射側の7芯光ファイバー120として、中心コア100の直径は9.5μm、周辺コア201,202,203,204,205および206の直径はすべて約6.5μmとしても良いことは言うまでもない。
As shown in FIG. 2, as the seven-core
7芯光ファイバー120を構成する7本のシングルモード光ファイバーは石英光ファイバーのクラッド層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。エッチングする部分は、光ファイバーの先端数mmとした。エッチングした後の光ファイバーの太さは、光吸収層25に収束(集光)した信号光と制御光の収束(集光)点の光軸に直角方向の所望の距離から算出した。本実施の形態では、エッチングした後の光ファイバーの直径を39.0μmとした。
The seven single-mode optical fibers constituting the seven-core
7芯光ファイバー120の束ねられていない片方の末端(図示せず)は、7本とも独立しており、クラッドの直径はいずれも125μmであり、中心の光ファイバーは信号光1の光源1基(図示せず)へ、周辺の光ファイバー6本は、各々、制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光の光源6基(図示せず)に接続される。
One end (not shown) of the seven-core
信号光1の光源としては、例えば、発振波長1550nm、出力1ないし20mWの半導体レーザーを1つ用いた。信号光はこれ以外でも熱レンズ形成素子7の光吸収層25を透過する波長であれば何でも良い。
As the light source of the
制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光の光源としては、例えば、発振波長980nm、出力10ないし50mWの半導体レーザーを最大6基用いた。制御光の光源の数は用途に応じて、1ないし6の範囲で任意に選択される。制御光の波長はこれ以外でも熱レンズ形成素子7の光吸収層25で吸収される波長であれば任意の波長を用いることができる。ただし、後述のように1枚の光学平板4を用いる方法で信号光と制御光の色収差を補正する関係で、制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光の波長はすべて、ほぼ同一であることが好ましい。
As the light sources of the control lights 11 and 12 to the other four control lights (not shown), for example, a maximum of six semiconductor lasers having an oscillation wavelength of 980 nm and an output of 10 to 50 mW were used. The number of light sources for the control light is arbitrarily selected in the range of 1 to 6 depending on the application. As for the wavelength of the control light, any wavelength can be used as long as it is absorbed by the
熱レンズ形成素子7としては、直径10mm厚さ1mmの石英ガラスの丸板に直径10mm内径8mmのリング状石英ガラスを溶融・接着したものを精密研磨して、厚さ500μmの液膜を保持できるように加工したものへ、後述の色素溶液を入れ、もう1枚の直径10mm厚さ1mmの石英ガラスを紫外線硬化樹脂で接着したものを用いた。
The thermal
熱レンズ形成素子7の光吸収層25としては、例えば、赤外線吸収シアニン色素の8-[2-Chloro-3-(2,4-diphenyl-6,7-dihydro-5H-chromone-8-ylmethylene)-cyclohex-1-enylmethylene]-2,4-diphenyl-5,6,7,8-tetorahydro-chromenylium perchlorateを1,2-ジクロロベンゼンに0.2重量%で溶解させたものを、セルギャップ500μmの前記石英セルに充填して用いた。本発明の光偏向方法および光偏向装置で使用される熱レンズ形成素子中の光吸収層の材料、信号光の波長帯域、および制御光の波長帯域は、これらの組み合わせとして、使用目的に応じて適切な組み合わせを選定し用いることができる。具体的な設定手順としては、例えば、まず、使用目的に応じて信号光の波長ないし波長帯域を決定し、これを制御するのに最適な光吸収層膜の材料と制御光の波長の組み合わせを選定すれば良い。または、使用目的に応じて信号光と制御光の波長の組み合わせを決定してから、この組み合わせに適した光吸収層膜の材料を選定すれば良い。例えば、信号光によって画像や文字を直接表示しようとする場合は、信号光としては波長400〜800nmの可視光線を用い、制御光としては波長980nmの赤外線を用い、光吸収層の材料としては前記波長の可視光線を透過し前記波長の赤外線を吸収するものが用いられる。また、例えば、使用する光吸収層の材料の光吸収スペクトルにおける吸収極大の最長波長λ1に相当する波長の光を制御光として用いる場合、λ1よりも長波長の光を信号光として好適に用いることができる。具体的には、光吸収層の材料としてペリレンを用いる場合、制御光を例えば405nm、信号光を例えば540nm、660nm、780nm、830nm、980nm、1310nm、または,1550nmとすることができる。また、光吸収層の材料として銅フタロシアニン誘導体を用いる場合、制御光を例えば650nm、信号光を例えば690nm、780nm、830nm、980nm、1310nm、または,1550nmとすることができる。熱レンズ形成素子7の光吸収層25に用いられる色素の具体例としては、例えば、ローダミンB、ローダミン6G、エオシン、フロキシンBなどのキサンテン系色素、アクリジンオレンジ、アクリジンレッドなどのアクリジン系色素、エチルレッド、メチルレッドなどのアゾ色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨージド、3,3’−ジエチルオキサジカルボシアニンヨージドなどのシアニン色素、エチル・バイオレット、ビクトリア・ブルーRなどのトリアリールメタン系色素、ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド系色素、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド系色素などを好適に使用することができる。また、これらの色素を単独で、または、2種以上を混合して使用することができる。溶剤としては、少なくとも使用する色素を溶解するものを用いることができるが、熱レンズ形成時の温度上昇に際し、熱分解することなく、かつ、沸騰する温度(沸点)が100℃以上、好ましくは200℃以上、さらに好ましくは300℃以上のものを好適に用いることができる。具体的には、硫酸などの無機系溶剤、o−ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素系、1−フェニル−1−キシリルエタンまたは1−フェニル−1−エチルフェニルエタンなどの芳香族置換脂肪族炭化水素系、ニトロベンゼンなどのニトロベンゼン誘導体系、などの有機溶剤を好適に用いることができる。
As the
熱レンズ形成素子7の光吸収層25で制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光が吸収されると、光吸収層の温度が上昇し、屈折率が変わる。温度が上昇するので、一般に屈折率は下がる方向に変化する。通常のレーザー光源から出射するレーザー光、および、通常のレーザー光源から出射し光ファイバーを透過してきたレーザー光の強度分布はガウス分布である。また、前記レーザー光をレンズ等で集光した光もガウス分布をしている。よって、制御光が照射された光吸収層での屈折率分布は、制御光の光軸で屈折率が一番低下し、制御光の周辺では屈折率の低下が少なくなる。また、熱伝導があるので、光の照射されていない部分でも屈折率が変化する。
When the
図5a,図5bおよび図5cは、信号光が偏向する状況を説明した図である。なお、説明を簡単にするため、図5a,b,cでは光吸収層と光吸収層の周りの媒質との屈折率の違いによる光の屈折は無視することとする。図5a,b,cにおいて、熱レンズ形成素子の光吸収層25において、収束(集光)点近辺での制御光の光強度分布29、収束(集光)点から離れたところでの制御光の光強度分布30を示すとともに、制御光の収束(集光)点31と、制御光が照射されないときの信号光の収束(集光)点33と、制御光が照射され偏向した光が受光側からではあたかもそこから発したと思われる見かけ上の信号光の収束(集光)点32を示す。図5aは制御光と信号光が光吸収層25の入射面に収束(集光)した場合、図5bは制御光と信号光が光吸収層の入射面から数十μm光吸収層25の中に進んだところに収束(集光)した場合、図5cは制御光と信号光が光吸収層の入射面から数十μmよりさらに光吸収層25の中に進んだところに収束(集光)した場合のレーザー光の光路を模式的に示したものである。
5a, 5b, and 5c are diagrams illustrating a situation in which signal light is deflected. For the sake of simplicity, in FIGS. 5a, 5b, and 5c, light refraction due to the difference in refractive index between the light absorbing layer and the medium around the light absorbing layer is ignored. 5a, 5b, and 5c, in the
制御光が照射されない場合は、信号光は直進する。制御光が照射されると、信号光は偏向する。光吸収層25を透過した信号光は、図1に示す受光側7芯光ファイバー130の個々の光ファイバー端面には、図5a,b,cに示す見かけ上の信号光の収束(集光)点32から信号光が出射されたように収束(集光)する。図5bの場合は、信号光の収束(集光)点33と見かけ上の信号光の収束(集光)点32はほとんど一致するが、図5aおよび図5cの場合はずれてくる。ずれる方向が、図5aの場合と図5cの場合とでは逆方向である。
When the control light is not irradiated, the signal light goes straight. When the control light is irradiated, the signal light is deflected. The signal light transmitted through the
集光レンズ5および6としては、ともに、焦点距離2mmの非球面レンズを用いた。本実施の形態では、集光(結像)倍率は、1とした。集光レンズ5および6の代わりに1つの単レンズを用いても良い。いずれにしても、屈折率の異なる凸レンズと凹レンズを複数枚数組み合わせた大がかりな、色収差補正レンズを用いない限り、レンズ構成材料の屈折率波長分散により、波長が短い光ほど焦光点は近く、波長が長い光ほど焦光点は遠くなる、という色収差が発生することを避けることはできない。本実施の形態でも、焦点距離2mmの第1のレンズ5と焦点距離2mmの第2のレンズ6で、同一面から出射する波長1550nmの信号光と波長980nmの制御光を熱レンズ形成光学素子7の光吸収層25に集光しているが、信号光と制御光の集光点は光の進行方向で約50μmずれてしまう。もし、焦点距離2mmの1枚のレンズで集光したとすると、ずれ量はこの約2倍になってしまう。信号光と制御光とで、このような集光点位置ずれが生じると、光吸収層で屈折率変化の大きい制御光の集光点の近辺では信号光は未だ集光しきれず拡がっており、信号光に対する屈折率の影響が光軸に垂直な断面位置により異なり、信号光分布がガウス分布から大きくはずれてしまう。その結果、全体として偏向効率が悪くなってしまう。
As the
そこで、本実施の形態では、信号光1は、信号光と制御光の波長の違いによる集光点のずれ、すなわち色収差を補正するための光学平板4に設けられた穴3を通過するようにし、制御光11は7芯光ファイバー120の出射端面に接触または近接させて配置された光学平板4を、穴3を避けて透過するようにした。穴3は、コア100の光出射端面101から出射する信号光1の開口角に合わせて、テーパー状にすることが好ましい。また、光学平板4に穴3を加工する方法としては、サンドブラスト法、エキシマーレーザーアブレーション法などが好適に用いられるが、いずれの場合も、径が一定の穴を開けるよりも、テーパー状の穴を開ける方が加工は容易である。因みに、フッ化アルゴン(ArF)のエキシマレーザーを用いると、直径数μmの穴を開けることもできる。
Therefore, in the present embodiment, the
図4aに光学平板4に設けられたテーパー付き穴3と7芯光ファイバー120の出射側端面の位置関係を示す。言うまでもなく、テーパー付き穴3は、7芯光ファイバー120の出射側端面に隣接する穴41が小さく、光学平板4の出射側の穴42が大きい。7芯光ファイバー120のコア直径が9.5μm、クラッド直径が39.0μmであることから、穴41の直径は10〜20μm、穴42の直径は40μm程度が好ましい。このようなテーパー状穴3と拡がりながら出射する信号光1とが干渉しないようにするためには、光学平板4の厚さtを、以下の式〔1〕を満たすように設定すれば良い。
FIG. 4 a shows the positional relationship between the
t≦(d−c)/2N …〔1〕
(ここで、cは前記出射領域を円形に近似したときの平均直径[光ファイバーのコア直径]、dは円形に近似した前記出射領域間の平均距離[隣接コア間距離]、Nは前記出射領域[コア]から出射する光の開口数である。)
t ≦ (dc) / 2N (1)
(Where c is an average diameter when the exit area is approximated to a circle [core diameter of optical fiber], d is an average distance between the exit areas approximating a circle [distance between adjacent cores], and N is the exit area. (Numerical aperture of light emitted from [core].)
シングルモード光ファイバーの開口数Nは、通常、約0.11である。したがって、本実施の形態において、dを39.0μm、cを9.5μmとすると、tは134μm以下であれば良い。 The numerical aperture N of a single mode optical fiber is usually about 0.11. Therefore, in this embodiment, if d is 39.0 μm and c is 9.5 μm, t may be 134 μm or less.
一方、前記の色収差(信号光と制御光の集光点は光の進行方向で約50μm)を補正するために必要な光学平板4の厚さtは、光学平板4の材質として、波長980nmでの屈折率1.883という高屈折率のものを用いた場合、100μmで良い。この値は、上記の式〔1〕も満足する。言うまでもなく、制御光(980nm)に対する色収差補正効果を最大にするためには、信号光(1550nm)を屈折率1の空気(穴3)を通過させるのが好適である。
On the other hand, the thickness t of the optical
用いたシングルモード光ファイバーのコア径は9.5μmで点光源と見なせる。用いたシングルモード光ファイバーの開口数は約0.11であるので、光ファイバー120のコア100からの信号光1は、色収差補正のための光学平板4を光ファイバー120の光出射端面に密着させると、光学平板4の出射面(光ファイバーの反対側の面)での信号光太さは約30μmとなる。前述のように光学平板4の出射面には約40μmの穴を開けているので、信号光1は光学平板4と干渉することなく、穴3を通過することができる。
The core diameter of the single mode optical fiber used is 9.5 μm and can be regarded as a point light source. Since the numerical aperture of the single mode optical fiber used is about 0.11, the
図4bに示すように、信号光は、コア100の出射端面101から光学平板4の穴を通過して、空気中に直接出射する。一方、制御光11は、コア201の端面2011からコア材料よりも高屈折率の光学平板4を通過した後、光学平板4の出射面2112から空気中に出射される。したがって、制御光は空気よりも高屈折率の光学平板4を通過する結果、見かけ上は約50μm光の進行方向に進んだところから出射したようになり、前記の色収差(信号光と制御光の集光点は光の進行方向で約50μm)は補正される。制御光12ないし図示しない他の4本の制御光についても、制御光11と全く同様にして、色収差が補正される。
As shown in FIG. 4 b, the signal light passes through the hole of the optical
なお、本実施例では中心コア100からの出射光は1550nm、周辺コア201,202,203,204,205および206からの出射光が980nmであるので、中心コア100からの出射光1550nmは光学平板4に設けられた穴3通過するようにし、周辺コア201,202,203,204,205および206からの出射光980nmは穴3を避けて透過するようにした。しかし、逆に中心コアからの出射光の波長が周辺コアからの出射光の波長よりも短い場合は、光学平板は中心コアからの出射光のみが通過するようにする必要がある。
In this embodiment, the emitted light from the
レンズ8は焦点距離2mm、レンズ9は焦点距離2.75mmの非球面レンズを用いた。本実施の形態では、2つのレンズで信号光を収束(集光)させたが、1つのレンズで収束(集光)させるようにしても良いことは言うまでもない。焦点距離は2mmおよび2.75mmである必要はないが、小型化にすることと、7芯光ファイバー130の受光側端面に入射する信号光の分離と入射効率の関係から前述の焦点距離のものを用いることとした。ここで、レンズ8とレンズ9とで形成される結像倍率は1.375である。
The
本実施の形態の図1では記載していないが、制御光が熱レンズ形成素子7を通過し、受光側7芯光ファイバー130に入射して後段の機構に影響を与える場合は、制御光はカットし信号光は透過する波長選択フィルターを、熱レンズ形成素子7と受光側7芯光ファイバー130との間に設置すると良い。
Although not described in FIG. 1 of the present embodiment, the control light is cut when the control light passes through the thermal
図3に示すように、受光側の7芯光ファイバー130としては、光出射側の7芯光ファイバー120の場合と同様に、屈折率の異なる2種類の石英ガラスからなるコアおよびクラッドで構成されるシングルモード光ファイバー7本の一端を束ね、フェルール131の穴に挿入し、接着剤132で固定し、光ファイバー7本の入射端面を揃えて同一平面になるよう研磨したものであって、例えば、中心コア300および周辺コア301,302,303,304,305および306の直径はすべて9.5μm、中心クラッド310および周辺クラッド311,312,313,314,315および316の直径はすべて39.0μmのものを用いた。この場合、中心コア300と、周辺コア301,302,303,304,305または306のコア中心間距離は39.0μmであり、また、隣接する周辺コアの中心間距離も各々39.0μmである。
As shown in FIG. 3, as the seven-core
7芯光ファイバー130を構成する7本のシングルモード光ファイバーは、7芯光ファイバー120の場合と同様に、コア直径9.5μmのシングルモード石英光ファイバーのクラッド層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。エッチングする部分は、光ファイバーの先端数mmとした。
As in the case of the seven-core
エッチングした後のシングルモード光ファイバーのクラッド直径は、光吸収層25に収束(集光)した信号光と制御光の収束(集光)点の光軸に直角方向の所望の距離から算出した。本実施の形態では、エッチングした後の光ファイバーのクラッド直径ωを39.0μmとした。エッチングした後の光ファイバーのクラッド直径ωは、光吸収層25に収束(集光)した信号光の収束点33と見かけ上の信号光の収束点32との光軸に直角方向の距離χと式〔2〕の関係にある。
The clad diameter of the single mode optical fiber after etching was calculated from a desired distance perpendicular to the optical axis of the convergence (condensation) point of the signal light and control light converged (condensed) on the
ω = mχ …〔2〕
ここでmは、図1に示すレンズ8とレンズ9とで形成される結像倍率である。本実施の形態では、m=1.375であるが、結像倍率mは7芯光ファイバー130への入射効率が最大になるように設定すると良い。
ω = mχ [2]
Here, m is an imaging magnification formed by the
上記χは、次の条件を変えると変えられる。
1.熱レンズ形成素子の光吸収層の、信号光と制御光の収束(集光)点に対する位置
2.制御光パワー
3.制御光位置(光吸収層またはその近辺での信号光と制御光の集光点の光軸に直角方向の距離)
4.熱レンズ形成素子の光吸収層の厚み
5.制御光波長および信号光波長
6.光吸収層の色素濃度
The above χ can be changed by changing the following conditions.
1. 1. Position of light absorption layer of thermal lens forming element with respect to convergence (condensation) point of signal light and control light. 2. Control light power Control light position (distance perpendicular to the optical axis of the condensing point of signal light and control light at or near the light absorption layer)
4). 4. The thickness of the light absorption layer of the thermal
受光側7芯光ファイバー130の束ねられていない片方の末端(図示せず)は、7本とも独立しており、クラッドの直径はいずれも125μmであり、7本の独立して光ファイバーは各々、例えばフォトダイオードなどの光検出器に接続され、7本の光ファイバーに光路切替された信号光が受光・検出される。
One end (not shown) of the light-receiving-side seven-core
なお、受光側7芯光ファイバー130の代わりに、7つの独立した受光部の間隔を40μm程度に接近させて設置できるような光検出器があれば、それを用いても光路切替された信号光を、光路切替の様子を検出することができる。
In addition, if there is a photodetector that can be installed with the interval of seven independent light receiving parts approaching about 40 μm instead of the light receiving side seven-core
受光側7芯光ファイバー130の位置調整および7つの光ファイバー端面への入射効率向上の調整は、以下に述べる手順で行った。
The position adjustment of the light-receiving side 7-core
非偏向光、すなわち直進信号光220を効率良く受光できるよう、受光側7芯光ファイバー130の中心ファイバーのコア300端面の位置および光軸の調整をまず行い、次いで、受光側7芯光ファイバー130の中心軸を回転軸として、受光側7芯光ファイバー130の取り付け方位角度を調整し、その後、光出射側7芯光ファイバーの周辺光ファイバーから出射する制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光の強度および強度比を調整して受光側7芯光ファイバー130の特定の光ファイバー・コアへの入射効率向上を計った。
The position of the core 300 end face and the optical axis of the center fiber of the light receiving side seven-core
図2に示す光出射側7芯光ファイバーのコア100および201ないし206の配置、および、図3に示す受光側光出射側7芯光ファイバーのコア300および301ないし306の配置を、幾何学的に完全に正確な「正6角形」として製造することが困難であり、個々のコアの中心位置が0.1ないし1μm程度ずれるため、例えば、コア201だけから制御光11を出射させたとき、制御光11の強度のみを調整することで、コア100から出射する信号光1を偏向された信号光221として、例えば、受光側7芯光ファイバー130の特定の光ファイバー・コア304で、ほぼ完全に受光できるよう受光側7芯光ファイバー130の取り付け方位角度を微調整することは可能であるが、その調整状態において同時に、コア201以外のコア202ないし206の「どれか1つだけ」から制御光11,12ないし図示しない他の4本の制御光を、強度を注意深く制御して出射させたときに、偏向された信号光(例えば222)を、受光側7芯光ファイバー130の光ファイバー・コアの特定の1つ(例えば303)だけで完全に受光させることは容易ではない。そこで、コア201以外のコア202ないし206の「どれか1つだけ」に「隣接するもう1つ」からも、注意深く強度の調整された制御光を出射させ、2つの制御光によるベクトル制御を実現することによって、偏向された信号光(例えば222)を、受光側7芯光ファイバー130の光ファイバー・コアの特定の1つ(例えば303)で完全に受光させることが可能となる。表1に、出射側制御光ファイバー番号および制御光パワーと受光側光ファイバー入射信号強度の一例を示す。なお、表1において、−99dBと記載されているところは、測定器の検出限界以下の出力であったところである。
The arrangement of the
表1に示す調整例では、制御光の照射がない場合の直進信号光の受光側7芯光ファイバー130の中心ファイバーのコア300への入射信号強度10.3dBに対して、制御光11及び12を照射したときに受光側7芯光ファイバー130のコア304への入射信号強度6.7dBであり、その他の特定のコアへ入射させる場合は、制御光12および13、13および14、14および15、15および16、または、16および11を同時に照射することによって、ベクトル制御によって、受光側7芯光ファイバー130の特定のコア(それぞれ、304,303,302,301,306または305)への入射強度が6.1ないし6.7dBを達成するよう、前記同時照射する2つの制御光強度を表1に示すように調整している。なお、上記制御光13,14,15,16は、7芯光ファイバー120の周辺コア203,204,205,206から各々出射する制御光である。
In the adjustment example shown in Table 1, the control lights 11 and 12 are applied to the incident signal intensity of 10.3 dB to the
表1の調整例の場合、いわゆる「クロストーク」として、例えば、制御光11及び12を照射した場合、コア304以外のコア300,305,306でも微弱な強度の信号光が検知されたが、消光比は[(−35〜37)−6.7]dB、すなわち、−41〜43dBであり、実用的な消光比(−35dB)を充分満足している。その他の場合のクロストークも−40dBを超えていない。
In the case of the adjustment example in Table 1, as the so-called “crosstalk”, for example, when the control lights 11 and 12 are irradiated, the weak signal light is detected even in the
なお、非偏向光、すなわち直進信号光220の受光の調整は、受光側7芯光ファイバー130の中心ファイバーのコア300端面の位置および光軸の調整のみで行ったが、受光側7芯光ファイバー130の中心ファイバーのコア300端面の位置および光軸の調整をした後にさらに、光出射側7芯光ファイバーの周辺光ファイバーから出射する11,12ないし図示しない他の4本の制御光の強度および強度比を調整して受光側7芯光ファイバー130の中心光ファイバー・コアへの入射効率向上を計っても良い。
The light receiving adjustment of the non-polarized light, that is, the
図6に、図5a,b,cに示した熱レンズ形成素子7の光吸収層25への信号光と制御光の収束(集光)点の入射の位置(光吸収層位置)と、検出器の位置での非偏向光と偏向光との分離距離の測定データ例を示す。図6で、光吸収層位置が0μmは光吸収層の入射面であり、プラスの方向は光の進行方向である。図6の場合は、光吸収層25への信号光と制御光の収束(集光)点の入射位置(すなわち光吸収層位置)が40〜60μmの場合は分離距離が0に近い。この場合は、図5bの状態のときである。光吸収層25への入射位置がこれからずれると、分離距離が大きくなる。光吸収層25への入射位置(光吸収層位置)が200μm以上では、分離距離に大きな変化がなかった。しかし、偏向されたビーム形状は、入射位置(光吸収層位置)が500μm以上の場合の方が良かった。図6では、光吸収層25の厚みは1000μmのものを用いているが、光吸収層25の厚みがもっと薄いもの、例えば、500μmのものを用いた場合でも、ほぼ図6と同じ値を示した。すなわち、光吸収層25の厚みが500μmでも光吸収層位置1000μm(光吸収層25の外500μm)での値はほぼ同じ値を示した。これは、500μm以上では制御光がほとんどそれまでに吸収されており、光の偏向量に及ぼす影響が小さいためと考えられる。図6で分離距離の正負の符号は、信号光の光吸収層25への入射点を原点(すなわち0点)とし、偏向する方向を正とした。分離距離が正になるのは図5cの状態のときであり、負になるのは図5aと図5bの間の状態のときである。なお、図6のデータは、図1のレンズ5,6,8,9の焦点距離がいずれも8mmのときの例であるが、本実施の形態の場合でも大きな差はなかった。
FIG. 6 shows the position of incidence (light absorption layer position) of the convergence (condensation) point of the signal light and control light on the
図6において、線38(菱形点を結ぶ実線)は制御光パワー15.4mWの場合、線39(四角点を結ぶ実線)は制御光パワー18mWの場合、線40(三角点を結ぶ実線)は制御光パワー20.5mWの場合である。図6の測定において、光吸収層の厚みは1000μmとし、制御光位置(第1の集光レンズ6の集光点での信号光と制御光の光軸に直角方向の距離)は25μm、色素濃度は0.1%であって光吸収層の波長1550nmにおける透過率95%および980nmにおける透過率0.1%であった。 In FIG. 6, a line 38 (solid line connecting diamond points) has a control light power of 15.4 mW, a line 39 (solid line connecting square points) has a control light power of 18 mW, and a line 40 (solid line connecting triangle points) is In this case, the control light power is 20.5 mW. In the measurement of FIG. 6, the thickness of the light absorption layer is 1000 μm, the control light position (distance perpendicular to the optical axis of the signal light and the control light at the condensing point of the first condenser lens 6) is 25 μm, and the dye The concentration was 0.1%, and the light absorption layer had a transmittance of 95% at a wavelength of 1550 nm and a transmittance of 0.1% at 980 nm.
(比較例1)
第1の実施の形態において、レンズ5を用いず、信号光および制御光を収束することなく熱レンズ形成素子7に照射する点を除いては、第1の実施形態と同様の実験を行ったが、制御光パワー18mW程度では、制御光を照射しても信号光の偏向は全く観察されなかった。そこで、制御光光源をTi:サイファイアレーザーに変えて、さらにハイパワーの制御光(980nm)を照射したところ、信号光の偏向が検知される前に熱レンズ形成素子中の色素溶液の溶剤が沸騰を開始し、信号光の偏向を行うことが困難であることが確認された。さらに、制御光のパワーを前記沸騰が始まる寸前まで下げて、熱レンズ形成素子に入射するまでの信号光と制御光の配置およびビーム間距離を微調整したが、信号光の光路偏向は観察されなかった。さらにまた、熱レンズ形成素子中の光吸収層における信号光と制御光の配置およびビーム間距離を微調整したが、信号光の光路偏向は観察されなかった。すなわち、制御光を収束させて熱レンズ形成素子中の光吸収層において拡散しながら光吸収が起こるようにしないで、コリメートされた平行ビームとして照射した場合、信号光の光路を偏向するに足る大きさの熱レンズが形成されない。
(Comparative Example 1)
In the first embodiment, an experiment similar to that of the first embodiment was performed except that the
(第2の実施の形態)
図7は本発明の第2の実施の形態に係る光偏向型光路切替装置の概略構成図である。本発明の第2の実施の形態において、第1の実施の形態と同じ光学部材については、同一の番号を付けた。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an optical deflection type optical path switching device according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, the same optical members as those in the first embodiment are given the same numbers.
図7に示す偏向式光路切替装置は、集光レンズ8の出射側にミラー17、さらにミラー17の出射側にそれぞれ集光レンズ18および19が設けられ、さらに集光レンズ18,19によって集光されたそれぞれの信号光を受光するシングルモード光ファイバー20,21が設けられている以外は、図1に示す第1の実施の形態に係る偏向式光路切替装置と同様の構成を有する。また、用いた信号光の波長は1550nm、制御光の波長は980nmであった。しかし、信号光の波長も制御光の波長もこれ以外の波長でも良いことは第1の実施の形態と同様言うまでもない。
7 is provided with a
図7において、7芯光ファイバー120の中心の光ファイバーのコア100の出射端面101から信号光1を出射させ、7芯光ファイバー120の周辺の光ファイバーのコア201,202,203,204,205および206の内の2つから、例えばコア201,202の出射端面から制御光11、12を同時に出射させ、信号光1と制御光11および12は異なる波長とし、信号光1は、信号光と制御光の波長の違いによる集光点のずれ、すなわち色収差を補正するための光学平板4に設けられた穴3を通過するようにし、制御光11ないし12は7芯光ファイバー120の出射端面に接触させて配置された光学平板4を、穴3を避けて透過するようにし、信号光1と制御光11および12は共通の、結像のための光学手段としての集光レンズ5および6を通過し、熱レンズ形成素子7の光吸収層25の入射面または光吸収層25内に結像される。熱レンズ形成素子7の光吸収層25は信号光1の波長を吸収せず、制御光11および12の波長は吸収するような光吸収スペクトル特性を有するものを用いるものとする。制御光11および12が照射されない場合、信号光1は熱レンズ形成素子7を直進し、信号光220として直進し、制御光11および12が照射される場合、熱レンズ形成素子7の光吸収層25が制御光11および12を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇にともなう屈折率変化、すなわち、温度が高い領域ほど屈折率が小さくなる屈折率分布(これを熱レンズ効果という)によって、信号光1は光路が偏向され、光路偏向された信号光221として出射する。熱レンズ素子7を通過した信号光は集光レンズ8でコリメートされる。制御光11および12が照射されない場合、信号光1はミラー17で反射されることなく直進し集光レンズ18で集光されシングルモード光ファイバー20に入射する。制御光11および12が照射された場合、信号光1は光路偏向され、信号光221としてミラー17で反射され、集光レンズ19で集光されシングルモード光ファイバー21に入射する。シングルモード光ファイバーへの入射効率が最大になるように、7芯光ファイバー120の中心軸を回転軸として方位角度の調整およびシングルモード光ファイバー20および21の位置および傾きを調整するが、制御光11および12の強度を調整することにより、さらに容易にかつ精度良く調整が可能となる。
In FIG. 7, signal
図7において、信号光1および制御光11、12は、7芯光ファイバーから出射させたが、図8に示す3芯光ファイバー140を用いても良い。信号光1は、例えば、コア400から出射させ、制御光11および12は401および402から出射させる。なお、図8において、3芯光ファイバー140としては、屈折率の異なる2種類の石英ガラスからなるコアおよびクラッドで構成されるシングルモード光ファイバー3本の一端を束ね、フェルール141の穴に挿入し、接着剤142で固定し、光ファイバー3本の出射端面を揃えて同一平面になるよう研磨したものであって、例えば、コア400の直径は約9.5μm、401〜402の直径は約6.5μm、クラッド410〜412の直径はすべて39.0μmである。この場合、コア間距離も39.0μmである。
In FIG. 7, the
本発明は、光通信分野および光情報処理分野において有効に用いることができる。 The present invention can be effectively used in the fields of optical communication and optical information processing.
1 7芯光ファイバー120の中心コア100から出射した信号光、2 熱レンズ形成素子7によって光路偏向された信号光、3 光学平板4に設けられた穴、4 光学平板、5,6 集光レンズ、7 熱レンズ形成素子、8,9 集光レンズ、11,12 7芯光ファイバー120の周辺コア201,202から各々出射した制御光、17 ミラー、18,19 集光レンズ、20,21 シングルモード光ファイバー、25 光吸収層、29 収束(集光)点近辺での制御光の光強度分布、30 収束(集光)点から離れたところでの制御光の光強度分布、31 制御光の収束(集光)点、32 制御光が照射され偏向した信号光が受光側からではあたかもそこから発したと思われる見かけ上の信号光の収束(集光)点、33 制御光が照射されないときの信号光の収束(集光)点、38 菱形点を結ぶ実線、39 四角点を結ぶ実線、40 三角点を結ぶ実線、41 テーパー状の穴(小)、42 テーパー状の穴(大)、100 7芯光ファイバー120の中心コア、101 コア100の出射端面、110 7芯光ファイバー120の中心クラッド、120 光出射側の7芯光ファイバー、121 7芯光ファイバー120のフェルール、122 接着剤、130 受光側の7芯光ファイバー、131 7芯光ファイバー130のフェルール、132 接着剤、140 3芯光ファイバー、141 3芯光ファイバー140のフェルール、142 接着剤、201,202,203,204,205,206 7芯光ファイバー120の周辺コア、211,212,213,214,215,216 7芯光ファイバー120の周辺クラッド、221,222 熱レンズ形成素子7によって光路偏向された信号光、300 7芯光ファイバー130の中心コア、301,302,303,304,305,306 7芯光ファイバー130の周辺コア、310 7芯光ファイバー130の中心クラッド、311,312,313,314,315,316 7芯光ファイバー130の周辺クラッド、400、401,402 3芯光ファイバー140のコア、410、411,412 3芯光ファイバー140のクラッド、1001 光の進行方向、2011 7芯光ファイバー120の周辺クラッド201の出射端面、2112 光学平板4から出射する制御光11の出射面。
1 signal light emitted from the
Claims (10)
前記制御光は2つ以上を同時に入射させ、
所望の光路切替要求に応じて前記2つ以上の制御光の各々について照射の有無および照射強度を定め、
前記制御光および前記信号光は、前記光吸収層またはその近辺にて収束するように照射されかつ前記制御光および前記信号光の各々の収束点の位置が光軸に対して垂直方向で相異なるように照射され、
前記制御光の波長と前記信号光の波長を異ならせ、前記制御光の波長は前記光吸収層が吸収する波長帯域から選ばれ、前記信号光の波長は前記光吸収層が吸収しない波長帯域から選ばれ、
前記制御光と前記信号光は、前記光吸収層またはその近辺において各々収束して入射されることによって、前記光吸収層内における、前記2つ以上の制御光の各々の照射の有無および各々の照射強度に応じて、前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因する屈折率変化すなわち熱レンズによって、前記信号光の進行方向を変え、
前記2つ以上の制御光の各々の照射の有無および各々の照射強度に応じて進行方向が変えられた信号光を、前記所望の光路切替要求に応じて定められた特定の受光手段に入射させることを特徴とするベクトル制御式光路切替方法。 Control light and signal light are incident on the light absorption layer in the thermal lens forming element including at least the light absorption layer,
Two or more of the control lights are incident simultaneously,
In accordance with a desired optical path switching request, the presence or absence of irradiation and the irradiation intensity are determined for each of the two or more control lights,
The control light and the signal light are irradiated so as to converge at or near the light absorption layer, and the positions of the convergence points of the control light and the signal light are different in the direction perpendicular to the optical axis. Irradiated and
The wavelength of the control light is different from the wavelength of the signal light, the wavelength of the control light is selected from a wavelength band that is absorbed by the light absorption layer, and the wavelength of the signal light is from a wavelength band that is not absorbed by the light absorption layer. Chosen,
The control light and the signal light are converged and incident on the light absorption layer or in the vicinity thereof, so that the presence or absence of each of the two or more control lights in the light absorption layer and each According to the irradiation intensity, the direction of the signal light is changed by the refractive index change caused by the temperature rise occurring in the area where the control light is absorbed and the surrounding area, that is, the thermal lens,
The signal light whose traveling direction is changed in accordance with the presence / absence of each of the two or more control lights and the intensity of each of the control lights is incident on a specific light receiving means determined according to the desired optical path switching request. A vector-controlled optical path switching method.
前記信号光とは異なる波長の制御光を同時に照射する2つ以上の制御光光源であって、
所望の光路切替要求に応じて前記2つ以上の制御光の各々について照射の有無および照射強度が定められて照射される制御光光源と、
前記信号光は透過し、前記制御光を選択的に吸収する光吸収層を含む熱レンズ形成素子と、
前記光吸収層またはその近辺に前記制御光と前記信号光とを各々収束点を光軸に対して垂直方向で異ならせて集光させる集光手段と、を有し、
前記熱レンズ形成素子は、前記2つ以上の制御光と前記信号光が、前記光吸収層またはその近辺において収束して入射されることによって、前記光吸収層内における、前記2つ以上の制御光の各々の照射の有無および各々の照射強度に応じて、前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因する屈折率変化すなわち熱レンズによって、前記信号光の進行方向を変え、
前記所望の光路切替要求に応じて前記信号光が選択的に入射される受光手段を備えたことを特徴とするベクトル制御式光路切替装置。 A signal light source that emits signal light of one or more wavelengths;
Two or more control light sources that simultaneously emit control light having a wavelength different from that of the signal light,
A control light source that is irradiated with the presence or absence of irradiation and the irradiation intensity determined for each of the two or more control lights according to a desired optical path switching request;
A thermal lens forming element including a light absorbing layer that transmits the signal light and selectively absorbs the control light;
Condensing means for condensing the control light and the signal light in the light absorbing layer or in the vicinity thereof by converging each of the convergence points in a direction perpendicular to the optical axis,
The thermal lens forming element is configured such that the two or more control lights and the signal light are converged and incident on the light absorption layer or in the vicinity thereof, whereby the two or more control lights in the light absorption layer are incident. Depending on the presence / absence of each light irradiation and the intensity of each light irradiation, the signal light travel direction is changed by a refractive index change caused by a temperature rise that occurs in the region that absorbs the control light and its surrounding region, that is, a thermal lens. ,
A vector-controlled optical path switching device comprising light receiving means for selectively receiving the signal light in response to the desired optical path switching request.
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