JP4822115B2 - Optical path switching method and an optical path switching device - Google Patents

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JP4822115B2 JP2006046029A JP2006046029A JP4822115B2 JP 4822115 B2 JP4822115 B2 JP 4822115B2 JP 2006046029 A JP2006046029 A JP 2006046029A JP 2006046029 A JP2006046029 A JP 2006046029A JP 4822115 B2 JP4822115 B2 JP 4822115B2
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一郎 上野
典孝 山本
隆 平賀
登志子 溝黒
教雄 田中
宣孝 谷垣
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大日精化工業株式会社
独立行政法人産業技術総合研究所
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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 the optical path switching method for use in optical communication field and optical information processing fields.

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。 To accommodate the explosive increase in network traffic due to popularization of the Internet and company in-home intranet, the optical path switching apparatus which does not pass through the electrical signal (optical switch), i.e., the light - direct light switch is needed. 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。 Fiber, optical waveguide or, path of travel of the light as it travels through space, i.e., an apparatus or methods for switching the optical path, for example, space division type that switches optical paths between the optical waveguide or an optical waveguide, a plurality of multiplexed wavelength division multiplexing type switching by dividing the light of the wavelength to the optical path in accordance with wavelength, time division multiplexed time-division multiplexing that switches an optical path of light, mirrors and shutters the light path of the light as it travels through space at predetermined time intervals schemes, such as free space type spatially divided and synthesized using, for example, it is known. 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。 These methods can also be used in combination of two or more to each multiplex.

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。 The space division type optical switch, which utilizes a directional coupler, make a copy of the optical signal at the optical splitter, which turns on and off the light by the gate device, the waveguide intersection of the cross or the Y-branch by changing the refractive index, but such as to or reflects or transmits light propagated through the waveguide have been proposed, it is still in the research and development stage. 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。 Although those using thermo-optical effect by the electric heater heating in order to alter the refractive index of the Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide switch of the waveguide is said to be approaching the practical application, the response speed of about 1 ms When not only slow, must be used an electric signal to operate the optical switch, it has the disadvantage that.

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。 The free space optical switch, micro-electro-mechanical system; exciton absorption and reflection switch (Micro Electro Mechanical System is abbreviated as MEMS.) (Exciton Absorption Reflection Switch; abbreviated EARS switch), a multi-stage beam shifter type optical switch, the hologram-type optical switch, a liquid crystal switch is considered. 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。 These are mechanical moving parts, there are problems such as there is a polarization dependence can not be said to be still sufficiently practical use.

一方、熱レンズ形成光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光素子や光制御方式の研究が盛んに行われている。 On the other hand, by using the transmittance change or refractive index changes caused by irradiating light to the thermal lens forming optical element, directly modulating the intensity and frequency of light in the light, all-optical thermal lens forming optical element and the light a study of the control system has been actively carried out. 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(非特許文献1参照)を用いて、光制御方式の研究を行って来た。 The present inventors have aimed to develop a new information processing technology using all-optical optical element or the like, organic nanoparticles photothermal lens forming device obtained by dispersing the organic pigment aggregates in the polymer matrix (see Non-Patent Document 1) using Te, we went the study of light control system. 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。 Currently, in a manner of performing modulation of the control light (660 nm and 980 nm) by a signal light (780 nm and 1550 nm), characterized by causing the control light and signal light are coaxial, the focus incident transiently formed by absorption of the control light It has developed a device operation principle that the signal light by the thermal lens is refracted to be a fast response of about 20 nanoseconds is achieved. 光応答性組成物からなる熱レンズ形成光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光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光素子へ照射し、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光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)。 The control light in the thermal lens forming optical element made of a photoresponsive composition is irradiated, the thermal lens formed by reversibly changing the transmittance and / or refractive index of the signal light in different wavelength bands from the control light a light control method for performing intensity modulation and / or light flux density modulation of the signal light transmitted through the optical device, said each is converged control light and the signal light is irradiated to the heat lens forming optical element, and, adjusting the optical path of the control light and the signal light so as to overlap each other region of highest photon density is in the thermal lens forming light in the device in the vicinity of each of the focus of said control light and said signal light (beam waist) light control wherein there is disclosed (see Patent documents 7 from Patent Document 1). 光応答性組成物からなる熱レンズ形成光素子に、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)。 The thermal lens forming optical element made of a photoresponsive composition, irradiated with different control light and signal light having wavelengths from each other, the wavelength of the control light shall be chosen from a wavelength band that the photoresponsive composition absorbs, said photoresponsive composition is reversibly form a thermal lens based on a distribution of the density variations due to the temperature rise that occurs absorbed region and a peripheral region of the control light, the signal light transmitted through said heat lens intensity modulation and / or light control method for performing optical flux density modulation is disclosed (see Patent Document 8). そして、上記熱レンズ形成光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)。 Then, the heat lens forming optical element, for example, as a dye / resin film or a dye solution film is used, the response time of the signal light with respect to the control light irradiation in to no power 2 of the control light 25mW is described as less than 2 microseconds (see Patent Document 8). これらの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いという問題がある。 These methods are superior in controlling light by light, and it is also possible high-speed response, light shaping formed at the control light irradiation becomes donut, there is a problem that the coupling efficiency is small in the optical fiber for its .

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。 Here, the thermal lens effect, etc. molecules absorb light in the central portion of the light absorption converts light into heat, the temperature distribution occurs by the heat is propagated to the surroundings, as a result, the optical transmission medium refractive index toward the light absorption centers outside produce distribution in which the refractive index is higher towards changes in the spherical to the refractive index of the external low light absorption centers, this refraction effect of light, such as to function as a concave lens It is shown. 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)。 Thermal lens effect is utilized for a long time in the field of spectroscopic analysis, ultrasensitive spectroscopy is also enabled (Non-Patent Documents 2 and so as to detect light absorption by one molecule at present reference 3).

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)。 As a method for deflecting the optical path by using a refractive index change caused by thermal lens effects or heat, applying heat to the medium in the heating resistor, causing a refractive index distribution in the medium, a method of deflecting light has been disclosed ( see Patent Document 9). 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。 However, the solutions described above, heat is generated in the heating resistor, since the heating medium in heat conduction, has a problem that "spread heat" inherently. 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。 That is, the spread of heat can not provide fine thermal gradient in a wide area within, it is difficult to obtain a desired refractive index profile. 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。 In addition, fine processing of the heating resistor employ photolithographic techniques used in the semiconductor integrated circuit, actually has a certain limit, elements inevitably large. 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。 If element size, also complicated and large-sized optical system accordingly. 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。 Also, heat is generated in the heating resistor, since the heating medium in heat conduction, slow response, has as essential problem a problem that it is impossible to increase the frequency of the refractive index change.

また、光応答組成物からなる熱レンズ形成光素子と、該熱レンズ形成光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光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光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)。 Further, a thermal lens forming optical element made of a photoresponsive composition, at least composed of an intensity distribution adjusting means for irradiating the light at a light intensity distribution of the wedge to the heat lens forming optical element, the thermal by control light the refractive index distribution is formed in the lens forming optical device, deflecting device using the thermal lens forming optical element which is characterized in that the deflection of the signal light having different wavelengths is disclosed with the control light by the refractive index distribution and it has (see Patent Document 10). 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、該熱レンズ形成光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問題がある。 Although this method is in that to control light by light is excellent, large loss of control light intensity distribution adjusting means for irradiating the light at a light intensity distribution of the wedge to the heat lens forming optical element in addition, it is difficult to freely form the light intensity distribution of the wedge, there is a problem that the optical path switching direction can not be set freely.

また、レーザ光を照射して物質を加熱することによりレーザ光の照射された物質の屈折率を変え、レーザ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)。 Furthermore, it irradiated changing the refractive index of the material, with which (see Patent Document 11 and Patent Document 12) is proposed a method of deflecting a laser beam of the laser beam by heating the material is irradiated with a laser beam. 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光の偏向はほんのわずかである。 Both methods, the beam diameter is thick, the deflection of the not enter the high power laser beam is only slightly. 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。 The method of Patent Document 11 is a method of irradiating light itself is deflected by heating of the irradiated light. 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。 When using this method to the light deflector, since the irradiation light is absorbed to change the heating and refractive index, so that the light transmitted through the material decreases in principle large.

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。 The method of Patent Document 12 does not take electrical or mechanical means, changing the refractive index of the switch material at the irradiation control beam, an optical switch for changing the optical path of the signal beam. 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光は大パワーが必要である。 However, the in this case, the control beam is also the signal beam even not taking a method of collecting light using a lens, the laser beam to cause a change in refractive index is required high power. また、装置も大がかりになってしまう。 The device also becomes a large scale. また、本提案の様に屈折変化領域がビームの進行に従って拡がる様な手段を取り得ないので、偏向角を余り大きくできない。 The refractive change region as in the present proposals because not take steps such as expanding with the progress of the beam, it can not be increased much deflection angle.

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、および光検出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。 Both the Patent Document 11 and Patent Document 12, for the as in the present proposal and unpolarized light and polarized light separating and condensing to means, and using an optical fiber to the light detecting means and the unpolarized light into optical fiber deflected light means for performing a high precision fractionation by utilizing the difference in incident angle with unpolarized light and the deflection light is not described.

特開平8−286220号公報 JP-8-286220 discloses 特開平8−320535号公報 JP-8-320535 discloses 特開平8−320536号公報 JP-8-320536 discloses 特開平9−329816号公報 JP-9-329816 discloses 特開平10−90733号公報 JP-10-90733 discloses 特開平10−90734号公報 JP-10-90734 discloses 特開平10−148852号公報 JP 10-148852 discloses 特開平10−148853号公報 JP 10-148853 discloses 特開昭60−14221号公報 JP-A-60-14221 JP 特開平11−194373号公報 JP 11-194373 discloses 米国特許4,776,677号 US Pat. No. 4,776,677 米国特許4,585,301号 US Pat. No. 4,585,301

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, by allowing the light deflected by small control light power without using complex and expensive electric circuits and mechanical moving parts, failure is extremely small, durable, very little polarization dependency , less light intensity attenuation of the signal light, high efficiency light coupling to easily state (e.g. Gaussian distribution) can light path switching while maintaining the latter stage of the optical fiber of the energy distribution of the signal light cross section diffractive optical manner converged It can be done, and to provide a compact optical path switching device and the optical path switching method capable of high 1-input multiple-output extinction ratio.

本発明は、以下の特徴を有する。 The present invention has the following characteristics.

(1)少なくとも光吸収層を含む熱レンズ形成光素子中の光吸収層に、制御光と信号光とを入射させ、 所望の情報に応じて前記制御光の照射の有無を選択し、前記制御光および前記信号光は、前記光吸収層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、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 (1) in the light-absorbing layer in the thermal lens forming optical device comprising at least a light absorbing layer, is incident control light and signal light, to select whether the irradiation of the control light in accordance with the desired information, the control light and the signal light, the position of each of the converging point of the irradiated so as to converge and the control light and the signal light by the light-absorbing layer is irradiated or differently in a direction perpendicular to the optical axis, at different wavelengths of the wavelength of the control light the signal light, the wavelength of the control light is selected from a wavelength band in which the light absorbing layer absorbs the wavelength of the signal light from the wavelength band in which the light-absorbing layer does not absorb selected, the signal light and the control light, by diffusing After converging at the entrance surface or within the light-absorbing layer in the light traveling direction, region and has absorbed the control light in the light absorbing layer temperature that occurs in the peripheral region 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、前記制御光照射が選択されず進行方向が変わらなかった信号光と、前記制御光照射が選択され進行方向が変えられた信号光とを、同一の光学系手段によって光検出手段に収束または集光させる光路切替方法である。 The resulting thermal lens is reversibly formed on the increase, and the refractive index changes, changing the traveling direction of the signal light, the signal light irradiation of the control light did not change the selection Sarezu traveling direction, wherein and irradiation of the control light is changed the traveling direction is selected signal light, an optical path switching method for converging or focused on the light detecting means by the same optical means.

(2)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内にて収束または集光するようにした上記(1)に記載の光路切替方法である。 (2) the signal light and the control light is an optical path switching method according to the progressive direction of light and to converge or condensed by the light-absorbing layer (1).

(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、前記光吸収層での見かけ上の収束点が互いに分離している上記(1)または(2)に記載の光路切替方法である。 (3) the control optical signal light did not change the traveling direction without being irradiated, and the control light signal light traveling direction has been changed is irradiated, the converging point of the apparent in the light absorbing layer to each other an optical path switching method according to the separation to have the (1) or (2).

(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、それぞれ同一のレンズによって収束または集光し、光ファイバーによって受光される上記(1)から(3)のいずれか1つに記載の光路切替方法である。 (4) and the signal light and the control light did not change the traveling direction without being irradiated, said the control light is irradiated traveling direction altered signal light, respectively converging or focused by the same lens, the optical fiber an optical path switching method according to any one of the above (1) to be received (3).

(5)光路切替数に応じて複数の制御光を前記光吸収層に照射し、前記複数の制御光の組み合わせによって、前記信号光の進行方向を変え、前記光路切替数に応じた複数の信号光および信号方向が変えられなかった信号光を前記光検出手段に収束または集光させる上記(1)から(4)のいずれか1つに記載の光路切替方法である。 (5) in accordance with the optical path switching speed by irradiating a plurality of control light in the light absorbing layer, a combination of the plurality of control light, changing a propagation direction of the signal light, a plurality of signals corresponding to the optical path switching number an optical path switching method according to any one of the signal light light and signal direction has not changed from the (1) for converging or focused on the light detecting means (4).

(6)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レンズ倍率で除した距離である上記(3)から(5)のいずれか1つに記載の光路切替方法である。 (6) incident on the optical fiber, the signal light is signal direction has not changed, the convergence point distance on mutual apparent in one or more of the light absorbing layer of the signal light to switch the optical path, the distance between the light-receiving optical fiber which is the optical path switching method according to any one of the distance divided by the lens magnification from (3) (5).

(7)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照射する制御光光源と、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光素子と、前記光吸収層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、前記熱レンズ形成光素子は、前記制御光と前記信号光が、光の進行方向で前記光吸収層の入射面またはその近辺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、さらに、前記制御光が照射されず進行方向が変わらな (7) and the signal light source for irradiating one or more of the signal light wavelength, and a control light source for irradiating a control light of a different wavelength from that of the signal light, the signal light is transmitted, selectively said control light absorbing the thermal lens forming optical device comprising a light-absorbing layer, varied in a direction perpendicular to the optical axis of each convergence point and said control light and said signal light to said light absorbing layer light collected thereby condensing means When have, the thermal lens forming optical device by the signal light and the control light diffuses after converged on the incident surface or near the light-absorbing layer in the direction of travel of light, the light absorption the thermal lens which is caused reversibly formed on the temperature rise that occurs absorbed region and a peripheral region of the control light in the layer, and the refractive index changes, changing the traveling direction of the signal light, further, the is a changed traveling direction without being irradiated control light 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が、同一の光学系手段によって収束または集光される光検出手段を備えた光路切替装置である。 A signal light Tsu, wherein the control light irradiated signal light traveling direction has been changed is the optical path switching device having an optical detection means is converged or focused by the same optical means.

(8)前記集光手段は、光の進行方向で前記光吸収層内にて収束または集光する上記(7)に記載の光路切替装置である。 (8) the focusing means is an optical path switching device according to (7) for converging or focusing light upon the light absorbing layer in the light traveling direction.

(9)前記熱レンズ形成光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での見かけ上の収束点を互いに分離させる上記(7)または(8)に記載の光路切替方法である。 (9) the thermal lens formed in the light absorbing layer of the thermal lens forming optical element, the signal light and the control light in which the control light did not change the traveling direction not irradiated has changed the traveling direction is irradiated an optical path switching method according to the to each other separated converging point of the apparent in the light absorbing layer between the signal light (7) or (8).

(10)前記検出手段が、光ファイバーである上記(7)から(9)のいずれか1つに記載の光路切替装置である。 (10) said detecting means is an optical path switching device according to any one of an optical fiber from above (7) (9).

(11)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レンズ倍率で除した距離である上記(9)または(10)に記載の光路切替装置である。 (11) incident on the optical fiber, the signal light is signal direction has not changed, the convergence point distance on mutual apparent in one or more of the light absorbing layer of the signal light to switch the optical path, the distance between the light-receiving optical fiber an optical path switching unit according to a distance obtained by dividing the lens magnification (9) or (10).

(12)前記制御光光源は、光路切替数に応じて2つ以上の複数の制御光を照射し、前記集光手段は、前記複数の制御光の収束点を光軸に対して垂直方向で異ならせて前記光吸収層に収束または集光させる上記(7)から(11)のいずれか1つに記載の光路切替装置である。 (12) the control light source in accordance with the optical path switching speed by irradiating two or more a plurality of control light, the focusing means is a convergent point of the plurality of control light in a direction perpendicular to the optical axis an optical path switching device according to any one of the different causes in the converging or focused on the light-absorbing layer (7) (11).

本発明によれば、制御光を集光して光吸収層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、その部分および近辺の屈折率を変えることができる。 According to the present invention, by condensing the control light locally can increase the optical power density by irradiating the light-absorbing layer, it is possible to increase the local temperature of the light-absorbing layer at a low power, its it is possible to change the portion and the refractive index in the vicinity. 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よく利用でき、信号光の偏向を利用した光路切替が可能となる。 Further, by the signal light is also made incident on the light-absorbing layer in the vicinity of the irradiation position of the focused to control light, the change in refractive index due to the control light can be efficiently utilized, capable of optical path switching utilizing 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光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。 Further, the signal light deflected, since the output from the thermal lens forming optical element of the same shape as the beam cross-section before the condenser, is highly practical even when used later by focusing the deflected signal light .

さらに、複数の制御光を同一の光吸収層に入射させ、1つの入力を複数の異なった光路に切り替えることができる。 Further, a plurality of control light is incident on the same light-absorbing layer, it is possible to switch the single input to a plurality of different optical path.

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。 Further, a plurality of control light and signal light, since it is possible to incident and detection with optical fibers proximate the plurality of optical path switching signal light can be provided an inexpensive device compact.

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。 Further, in the present invention, the control light and signal light is condensed, it is possible to close the and focal point, thereby enabling high-speed optical path switching.

また、低パワーの半導体レーザ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, it is possible to use a semiconductor laser of low power, can provide an inexpensive apparatus compact.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, with reference to the drawings illustrating the embodiments of the present invention.

(第1の実施の形態) (First Embodiment)
図1は本発明の第1の実施形態に係る光路切替装置の概略構成例である。 Figure 1 is a schematic configuration example of an optical path switching device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る光路切替装置は、図1に概要を例示するように信号光光源である信号光入射端子1と、信号光をほぼ平行光にする第1のコリメートレンズ2と、制御光光源である制御光入射端子3と、制御光をほぼ平行光にする第2のコリメートレンズ4と、信号光と制御光とを合わせる光混合器5と、信号光と制御光とを熱レンズ形成光素子7の光吸収層に集光する集光手段である集光レンズ6と、熱レンズ形成光素子7と、熱レンズ形成光素子7を透過した光をほぼ平行光にする第3のコリメートレンズ8と、波長選択透過フィルター9と、非偏向光を第1の検出器11に、偏向光を第2の検出器12に集光する第2の集光レンズ10とを有する。 Optical path switching apparatus according to a first embodiment of the present invention includes a signal light input terminal 1 is the signal light source so as to illustrate the outline in Figure 1, a first collimator lens for an optical signal to substantially parallel light 2, and the control light incident terminal 3 is a control light source, a second collimator lens 4 to the control light into substantially parallel light, an optical mixer 5 combining the signal light and the control light, the signal light and the control light preparative and condenser lens 6 is a focusing means for focusing the light absorption layer of the thermal lens forming optical element 7, the thermal lens forming optical element 7, the light transmitted through the thermal lens forming optical element 7 substantially parallel light a third collimating lens 8, a wavelength selective transmission filter 9, the unpolarized light to the first detector 11, and a second condenser lens 10 for condensing the deflected light to the second detector 12 a.

図示されていないが、信号光入射端子1には、光ファイバーにより信号光を入射させた。 Although not shown, the signal light input terminal 1, is incident signal light by an optical fiber. 信号光波長は、本実施例では1550nmを用いた。 Signal light wavelength was used 1550nm in the present embodiment. 信号光はこれ以外でも熱レンズ形成光素子7の光吸収層を透過する波長であれば何でも良い。 Signal light may be any wavelength transmitted through the light-absorbing layer of the thermal lens forming optical element 7 other than this. 本実施例では、信号光は光ファイバーで入射させているが、信号光入射端子1には、信号光を発光するレーザを直接設置しても良い。 In this embodiment, the signal light is made incident in the optical fiber, the signal light input terminal 1, it may be provided a laser which emits a signal light directly.

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光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。 Wavelength band material of the light absorption layer, the wavelength band of the signal light, and control light in the thermal lens forming optical element for use in a light deflecting method and an optical deflecting device of this invention, as these combinations, depending on the intended use it can be used to select an appropriate combination Te. 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。 Specific setting procedure, for example, first, to determine the wavelength or wavelength band of the signal light according to the intended use, the combination of the wavelength of the material and the control light of an optimum light-absorbing layer film to control this it may be selected. 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。 Or, after determining the combination of the wavelength of the signal light and the control light according to the intended use, it may be selected materials of the light-absorbing layer film suitable for this combination. 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。 For example, if it is desired to display directly the images and characters by the signal light using a visible light wavelength 400~800nm ​​as signal light, using an infrared ray having a wavelength 980nm is as the control light, wherein the materials for the light-absorbing layer those which absorb infrared rays transmitted through the wavelength visible light wavelengths are used. 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。 For example, when using light having a wavelength corresponding to the longest wavelength λ1 of the absorption maximum in the light absorption spectrum of the material of the light absorbing layer to be used as control light, suitably used long wavelength light as the signal light than λ1 can. 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。 Specifically, when using perylene as a material of the light absorbing layer, the control light e.g. 405 nm, a signal light for example 540nm, 660nm, 780nm, 830nm, 980nm, 1310nm, or may be 1550 nm. 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。 In the case of using a copper phthalocyanine derivative as the material of the light absorbing layer, the control light e.g. 650 nm, the signal light e.g. 690 nm, 780 nm, 830 nm, 980 nm, 1310 nm, or may be 1550 nm.

図示されていないが、制御光入射端子3には光ファイバーにより制御光が入射させた。 Although not shown, the control light incident terminal 3 is incident control light via an optical fiber. 制御光波長は、本実施例では980nmを用いた。 Control light wavelength used was 980nm in the present embodiment. 制御光はこれ以外でも熱レンズ形成光素子7の光吸収層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。 Control light may be any wavelength as long as a wavelength that is absorbed by the light absorbing layer of the thermal lens forming optical element 7 other than this. 本実施例では、制御光は光ファイバーで入射させているが、制御光入射端子3には、制御光を発光するレーザを直接設置しても良い。 In this embodiment, the control light is caused to enter an optical fiber, the control light incident terminal 3 may be installed a laser which emits control light directly.

第1のコリメートレンズ2および第2のコリメートレンズ4は、焦点距離8mmの非球面レンズを用いた。 First collimator lens 2 and the second collimator lens 4, using a non-spherical lens with a focal length of 8 mm. 焦点距離は8mmである必要はなく、より小型の光路切替装置にするためにさらに短い焦点距離を用いても良いことは言うまでもない。 Focal length need not be 8 mm, further may of course be used a short focal length to a more compact optical path switching device. また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするために非球面レンズを用いた。 Also, it needs not be an aspherical lens, using an aspherical lens in order to reduce the size and weight.

光混合器5は、信号光は透過し、制御光は反射するダイクロイックミラーを用いた。 Light mixer 5, the signal light is transmitted, the control light with a dichroic mirror for reflecting. もちろん、信号光入射端子と制御光入射端子との位置を入れ替えて、信号光が反射し、制御光が透過する様にしたダイクロイックミラーを用いても良いことは言うまでもない。 Of course, by replacing the positions of the signal light incident terminal and the control light input terminal, the signal light is reflected, it goes without saying that even by using a dichroic mirror control light was set to be transmitted.

集光レンズ6は、焦点距離8mmの非球面レンズを用いた。 Condenser lens 6, with a non-spherical lens with a focal length of 8 mm. 焦点距離は8mmである必要はなく、より小型の光路切替装置にするためにさらに短い焦点距離を用いても良いことは言うまでもない。 Focal length need not be 8 mm, further may of course be used a short focal length to a more compact optical path switching device. また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするために非球面レンズを用いた。 Also, it needs not be an aspherical lens, using an aspherical lens in order to reduce the size and weight.

本実施の形態で、信号光1550nmをコア径9.5μmのシングルモード石英光ファイバーで信号光入射端子に入射させ、制御光980nmをコア径9.5μmのシングルモード石英光ファイバーで制御光入射端子に入射させ、焦点距離8mmの第1のコリメートレンズ2および第2のコリメートレンズ4で信号光および制御光をほぼ平行光にし、光吸収層の厚み500μm、光吸収層の色素濃度は0.1〜0.15%であって光吸収層の波長1550nmにおける透過率95〜80%、および、980nmにおける透過率24〜0.1%の熱レンズ形成光素子7に、焦点距離8mmの集光レンズ6で収束(集光)して入射させた。 In this embodiment, it is incident signal light 1550nm to the signal light input terminal in single-mode quartz fiber having a core diameter of 9.5 .mu.m, incident on the control light incidence terminal control light 980nm in a single mode quartz fiber having a core diameter of 9.5 .mu.m is, the substantially parallel light optical signal and the control by the first collimating lens 2 and the second collimator lens 4 of focal length 8 mm, the thickness of the light absorbing layer 500 [mu] m, the dye concentration of the light absorbing layer is from 0.1 to 0 a .15 percent transmittance from 95 to 80% at a wavelength of 1550nm light absorption layer, and the transmittance of 24 to 0.1% of the thermal lens forming optical element 7 in 980 nm, by the condenser lens 6 having a focal length 8mm convergence was incident (condensing) to.

信号光と制御光は、集光レンズ6により、光の進行方向で光吸収層の入射面またはその近辺において収束する様にした。 Control light and signal light, by the condenser lens 6, and the like converged at the incident surface or near the light-absorbing layer in the light traveling direction. 信号光と制御光とを光吸収層の入射面近辺の同一のところに収束(集光)すると信号光はドーナツ状に拡がる。 Converging the signal light and control light at the same near the incident surface of the light-absorbing layer (condensing) Then the signal light spreads in a donut shape. この状況を図10に示す。 This situation is shown in Figure 10. 制御光がない場合には図10 (a)の写真1aの様に丸ビームであった信号光が、制御光が同時に同一のところに照射されると、 図10 (b)の写真1bの様になる。 Signal light which was round beam as pictures 1a in FIG. 10 when there is no control light (a) is, when the control light is irradiated at the same time, like a photograph 1b shown in FIG. 10 (b) become. このドーナツ形状が鮮明で大きく形成されるのが、光吸収層の入射面であると思われる。 This donut shape is formed larger sharp appears to be the incident surface of the light absorbing layer. よって、本実施の形態で光吸収層の入射面という場合は、このドーナツ形状が鮮明で大きく形成される位置とする。 Therefore, reference to the incident surface of the light-absorbing layer in the present embodiment, a position where the donut shape is formed largely clear. もちろん、本実施の形態では信号光と制御光とは収束(集光)点の位置では25〜50μmほど離れているので、ドーナツ形状は形成されないが、調整時には信号光と制御光とを同一点に入射させ、ドーナツ形状を形成させ、その後信号光と制御光との収束(集光)点を分離させている。 Of course, since the position of the convergent (condensing) point in this embodiment the signal light and the control light are separated as 25 to 50 m, although not a donut shape is formed, the same point of the signal light and the control light for the adjustment to be incident on, and to form a donut shape, it is then separated convergence (condensing) point to the signal light and the control light. なお、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、図10(a)に示すような丸ビームにならず、三日月型ビームになってしまう。 The distance between the converging point of the signal light and control light in the case of less than 25μm is not a round beam as shown in FIG. 10 (a), becomes crescent beam. 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。 In this case the crescent beam signal light which is incident to the optical fiber is later condensed incident efficiency will decrease, which may be subjected to practical use.

熱レンズ形成光素子7は、図4に示した様な構成であるが、本実施例では説明を容易にするため、光吸収層のみを図示した。 Thermal lens forming optical element 7 is a such a structure as shown in FIG. 4, in the present embodiment for ease of description, illustrated only the light-absorbing layer. 図4において、熱レンズ形成光素子26の光吸収層25は、色素を溶剤に溶解したものをガラス容器27に封じて用いた。 4, the light absorbing layer 25 of the thermal lens forming optical element 26, a material obtained by dissolving a dye in a solvent used in sealed glass container 27. 溶剤に可溶性の色素としては、使用する制御光の波長領域に吸収があり、使用する信号光の波長領域に吸収のない公知の色素を使用することができる。 As soluble dyes in the solvent, there is absorption in the wavelength region of the control light to be used, it is possible to use known no absorption in the wavelength region of the signal light used dye. レーザ光28が透過するガラス容器27のガラスの厚みは約500μm、光吸収層25の厚みは200〜1000μmであった。 Glass thickness was about 500μm glass container 27 in which the laser beam 28 is transmitted, the thickness of the light absorbing layer 25 was 200 to 1,000. 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。 Specific examples of the dye, for example, rhodamine B, rhodamine 6G, eosin, xanthene dyes such as Phloxine B, acridine orange, acridine dyes such as acridine red, ethyl red, azo dyes such as Methyl Red, porphyrin dyes, phthalocyanine dyes, 3,3'-diethyl-thia-carbocyanine iodide, 3,3'-diethyl-oxa cyanine dyes such as dicarbocyanine iodide, ethyl violet, Victoria blue triarylmethane dyes such as R, naphthoquinone system dye, anthraquinone dyes, naphthalene tetracarboxylic diimide dyes, can be suitably used and perylenetetracarboxylic diimide-based dyes. 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。 Further, these dyes alone or may be used by mixing two or more kinds. 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。 The solvent can be used that dissolves the dye, at least used, upon temperature rise during the thermal lens forming, without pyrolysis, and the boiling temperature (boiling point) of 100 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, more preferably can be suitably used for more than 300 ° C.. 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。 Specifically, inorganic solvents, o- dichlorobenzene halogenated aromatic hydrocarbons such as aromatic substituted aliphatic such as 1-phenyl-1-xylylethane or l-phenyl-1-ethylphenyl ethane, such as sulfuric acid hydrocarbon, nitrobenzene derivatives system such as nitrobenzene, can be suitably used organic solvents such as.

熱レンズ形成光素子7の光吸収層で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。 When the control light in the light absorbing layer of the thermal lens forming optical element 7 is absorbed, and the temperature increase of the light absorbing layer, the refractive index changes. 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。 Because temperature increases, generally the refractive index changes in the lowered direction. 通常のレーザ光源から出射するレーザ光、および、通常のレーザ光源から出射し光ファイバーを透過してきたレーザ光の強度分布はガウス分布である。 Laser beam emitted from a normal laser light source, and the intensity distribution of the laser beam transmitted through the exit to the optical fiber from a conventional laser light source is a Gaussian distribution. また、前記レーザ光をレンズ等で集光した光もガウス分布をしている。 Also been also Gaussian light collected the laser beam with a lens or the like. 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。 Therefore, the refractive index distribution in the light-absorbing layer control light is irradiated, the refractive index in the optical axis of the control light is lowered most, lowering of the refractive index is reduced in the periphery of the control light. 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。 Further, since the thermal conductivity, the refractive index changes in the irradiated portion not light.

図5は、信号光が偏向する状況を説明した図である。 Figure 5 is a diagram for explaining the situation where the signal light is deflected. なお、説明を簡単にするため、図5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。 In order to simplify the description, refraction of light due to a difference in refractive index between the surrounding medium of FIG. 5 in the light-absorbing layer and the light absorbing layer and be ignored. 図5において、熱レンズ形成光素子の光吸収層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、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を示す。 5, in the light absorbing layer 25 of the thermal lens forming optical element, converging the light intensity distribution 29 of the control light in the vicinity (condensing) point, converges the light intensity distribution of the control light at a distance from the (condensing) point together they show a 30 illustrates a convergent (condensing) point 31 of the control light, a converging (condensing) point 33 of the signal light, the convergence of the signal light of the apparent (condensing) point 32. 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光吸収層の中に進んだところに収束(集光)した場合、図5(c)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の中に進んだところに収束(集光)した場合のレーザ光の光路を模式的に示したものである。 Figure 5a when the control light and signal light converged on the incident surface of the light absorbing layer 25 (condenser) in several tens of μm light-absorbing layer from the incident surface of Figure 5b the control light and the signal light is the light absorption layer If converged (condensing) advanced at, FIG. 5 (c) converging the control light and signal light where advanced into the further light absorbing layer than several tens of μm from the entrance surface of the light absorbing layer (light-condensing ) the optical path of the laser beam in the case where there is shown schematically.

制御光が照射されない場合は、信号光は直進する。 If the control light is not irradiated, the signal light goes straight. 制御光が照射されると、信号光は偏向する。 When the control light is irradiated, the signal light is deflected. 光吸収層25を透過した信号光は、図1に示す第1の検出器11および第2の検出器12には、図5に示す光吸収層25の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。 Signal light transmitted through the light absorbing layer 25, the first detector 11 and second detector 12 shown in FIG. 1, the convergence of the signal light on the apparent light absorption layer 25 shown in FIG. 5 (condensing ) 32 signal light from the point converge (condenser) as emitted. 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5(c)の場合はずれてくる。 For Figure 5b, the convergence of the signal light convergence of the signal light of the apparent and (condensing) point 33 (condensing) point 32 is almost coincident, coming out in the case of FIG. 5a and FIG. 5 (c). 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。 Shift direction, in the case where the Fig. 5c in FIG. 5a is a reverse direction.

なお、図5では制御光と信号光とは、光の進行方向では同じ位置に記載しているが、同じである必要はない。 Note that the FIG. 5, the control light and signal light, but in a traveling direction of light is described in the same position, need not be the same.

光吸収層を通過した信号光は、第3のコリメートレンズ8で平行光にした。 Signal light having passed through the light-absorbing layer, it was converted into parallel light by a third collimating lens 8. 第3のコリメートレンズ8は、焦点距離8mmの非球面レンズを用いた。 The third collimating lens 8, with a non-spherical lens with a focal length of 8 mm. 焦点距離は8mmである必要はなく、より小型の光路切替装置にするためにさらに短い焦点距離を用いても良いことは言うまでもない。 Focal length need not be 8 mm, further may of course be used a short focal length to a more compact optical path switching device. また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするために非球面レンズを用いた。 Also, it needs not be an aspherical lens, using an aspherical lens in order to reduce the size and weight.

波長選択透過フィルター9は、熱レンズ形成光素子7をわずかに透過する制御光を遮光し、信号光は透過する誘電体フィルターである。 Wavelength selective transmission filter 9, the control light slightly transmitted through the thermal lens forming optical element 7 from light, the signal light is a dielectric filter transmitting. 熱レンズ形成光素子7で実用上問題ない程度に制御光が吸収されれば、波長選択透過フィルター9を用いる必要はない。 If it is the control light to the extent no practical problem absorption on the thermal lens forming optical element 7, it is not necessary to use a wavelength selective transmission filter 9.

波長選択透過フィルター9を透過した信号光を第2の集光レンズ10で、第1の検出器11および第2の検出器に収束(集光)して入射させた。 The signal light transmitted through the wavelength selective transmission filter 9 in the second condenser lens 10, is incident to converge (condenser) to the first detector 11 and second detector. 第2の集光レンズ10は、焦点距離8mmの非球面レンズを用いた。 Second focusing lens 10, using a non-spherical lens with a focal length of 8 mm. 焦点距離は8mmである必要はなく、より小型の光路切替装置にするためにさらに短い焦点距離を用いても良いことは言うまでもない。 Focal length need not be 8 mm, further may of course be used a short focal length to a more compact optical path switching device. また、非球面レンズである必要もないが、小型軽量にするために非球面レンズを用いた。 Although not necessary an aspherical lens, using an aspherical lens in order to reduce the size and weight. また、本実施例では、第3のコリメートレンズ8および第2の集光レンズ10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。 Further, in this embodiment, the third collimating lens 8 and a second focusing lens 10, but converges the signal light (light collection), may be caused to converge at a single lens (condensing) .

図1に示す第1の検出器11および第2の検出器12には、図7(a)に示した2芯光ファイバーフェルールを設置した。 The first detector 11 and second detector 12 shown in FIG. 1, was placed the double core optical fiber ferrule shown in Figure 7 (a). 2芯光ファイバーフェルールに取り付けた光ファイバー35は、9.5μmのシングルモード石英光ファイバーである。 Optical fiber 35 attached to the 2-core optical fiber ferrule is a single-mode quartz fiber of 9.5 .mu.m. 光ファイバーに信号光を収束(集光)し、光ファイバーで伝送してから検出した。 Fiber converging the signal light and (condensing) was detected from the transmitted optical fibers. もちろん、直接光検出器を設置しても良いことは言うまでもない。 Of course, it is needless to say that may be installed directly photodetector.

図7(a)に示した2芯光ファイバーフェルールの信号光受光ファイバー35は、コア径9.5μmのシングルモード石英光ファイバーのクラット層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。 2-core optical fiber ferrule signal light receiving fiber 35 shown in FIG. 7 (a), was used Klatt layer of single-mode quartz fiber having a core diameter of 9.5μm is etched into a desired thickness with hydrofluoric acid. エッチングする部分は、光ファイバーの先端数mmだけであった。 Portion to be etched was only the tip several mm of the optical fiber. エッチングした後の光ファイバーの太さ「ω」は、本実施例では25μmにした。 Thickness of the optical fiber after etching "ω" was to 25μm in this embodiment. 「ω」は、光吸収層に収束(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」と次の関係にある。 "Ω" is converged on the light-absorbing layer and the distance perpendicular to the optical axis of the convergence point 32 of the signal light on the apparent convergence point 33 of the (condensing) the signal light "χ" the following relationship.
(式1) (Equation 1)
ω=m×χ ω = m × χ
ここでmは、図1に示す第3のコリメートレンズ8と第2の集光レンズ10とで形成される結像倍率である。 Where m is the imaging magnification which is formed by the third collimator lens 8 and the second condenser lens 10 shown in FIG. 本実施の形態では、m=1であるが、mは光ファイバーへの入射効率が最大になるように設定すると良い。 In the present embodiment, an m = 1, m may the incident efficiency to the optical fiber is set to be maximized.

上記「χ」は、次の条件を変えると変えられる。 The "χ" is changed to alter the following conditions.
1. 1. 熱レンズ形成光素子の光吸収層の、信号光と制御光の第1の集光レンズ6の収束(集光)点に対する位置 2. Position of the light absorbing layer of the thermal lens forming optical element, for converging (condensing) point of the first condenser lens 6 of the signal light and the control light 2. 制御光パワー 3. The control light power 3. 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) Control light position (distance between the first direction perpendicular to the optical axis of the signal light and the control light at the focal point of the condenser lens 6)
4. 4. 熱レンズ形成光素子の光吸収層の厚み 5. The thickness of the light absorbing layer of the thermal lens forming optical element 5. 制御光波長および信号光波長。 Control light wavelength and the signal light wavelength.
6. 6. 光吸収層の色素濃度 The dye concentration of the light-absorbing layer

図6に、図4に示した熱レンズ形成光素子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。 6, the convergence of the signal light and control light to the optical absorption layer 25 of the thermal lens forming optical element 7 shown in FIG. 4 (condensing) positions of incidence points (light-absorbing layer position), the position of the detector It shows a measurement example of data separation distance between unpolarized light and polarized light in. 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。 In the case of FIG. 6, when the convergence of the signal light and control light to the optical absorption layer 25 enters the position (condensing) point (i.e. the light absorption layer position) of 40~60μm is close to 0 separation distance. この場合は、図5bの状態の時である。 In this case, it is the state of FIG. 5b. 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。 When the incident position of the light absorbing layer 25 is now shifted, separation distance increases. 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。 At the incident position of the light absorbing layer 25 (light-absorbing layer position) 200μm or more, there was no significant change in separation distance. 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。 Sign of separation distance in FIG. 6, the point of incidence of the light absorbing layer 25 of the signal light as the origin (i.e., point 0), and the direction of deflection positive. 分離距離が正になるのは図5cの状態の時であり、負になるのは図5aと図5bの間の状態の時である。 The separation distance is positive is in the state shown in FIG. 5c, going negative is the state between Figures 5a and 5b.

分離距離を受光光ファイバーの太さ「ω」と等しく設定することにより、非偏向光および偏向光の検出が効率よく可能となる。 By setting equal the separation distance between the thickness of the light-receiving optical fiber "ω", the detection of unpolarized light and the deflected light is efficiently possible.

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。 6, when a line 38 (the solid line connecting the diamond-shaped points) is controlled optical power 15.4MW, if line 39 (the solid line connecting the square points) control light power 18 mW, a line 40 (the solid line connecting the triangular points) the case of the control light power 20.5MW. この測定は、図1に示す第1の検出器11の位置で、スリット開口を持った検出器を移動させて測定したものである。 This measurement is the position of the first detector 11 shown in FIG. 1, it is measured by moving the detector with a slit opening. 図6において、光吸収層の厚みは1000μmであり、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。 6, the thickness of the light absorbing layer is 1000 .mu.m, (Distance perpendicular to the optical axis of the signal light and the control light at the focal point of the first condenser lens 6) control light position 25 [mu] m, the dye concentration was 0.1% transmission in the transmission of 95% and 980nm at a wavelength of 1550nm light absorption layer was 0.1%.

本実施の形態では、光吸収層厚約1000μmの熱レンズ形成光素子を用い、制御光パワーは約16mW、光吸収層位置500μm、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にして実施した。 In this embodiment, a thermal lens forming optical element of the light-absorbing layer thickness of about 1000 .mu.m, the control light power is about 16 mW, the light absorbing layer located 500 [mu] m, with the control light position (focal point of the first condenser lens 6 distance) direction perpendicular to the optical axis of the signal light and the control light was carried out in the 25 [mu] m. 受光光ファイバーへの入射効率向上の調整は、非偏向光を検出する第1の検出器の位置調整をまず行い、その後制御光パワーを調整して第2の検出器への入射効率向上をはかった。 Adjustment of the incident efficiency to the light receiving optical fiber, adjusts the position of the first detector for detecting the unpolarized light first, we measured the incidence efficiency of adjusting the subsequent control light power to the second detector .

光吸収層位置500μmとしたのは、これ以下であると非偏向光と偏向光とで光ファイバーへの入射角度が異なり、両方の光ファイバーへの入射効率を高められなかったためである。 To that the light-absorbing layer located 500μm have different incident angles to the optical fiber in the at which follows unpolarized light and polarized light, because that has not been enhanced incidence efficiency to both optical fibers.

図8に、熱レンズ形成光素子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、偏向光の偏向角のデータを示す。 Figure 8 shows the position of the convergence of signal light and control light to the optical absorption layer 25 of the thermal lens forming optical element 7 (condensing) point of incidence (light absorbing layer position), the data of the deflection angle of the deflected light . 本実施の形態では、第3のコリメートレンズ8と第2の集光レンズ10の焦点距離は同じ8mmのものを用いたので、偏向角が光ファイバーに入射する偏向光の光軸と非偏向光の光軸とのなす角度になる。 In this embodiment, the focal length of the third collimator lens 8 and the second condenser lens 10 is so used was the same 8 mm, the deflection angle of the deflecting light incident on the optical fiber and the optical axis of the unpolarized light It becomes the angle between the optical axis. このため、熱レンズ形成光素子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)が500μm以下であると、両方の光ファイバーへの入射効率を高められなかった。 Therefore, when the convergence of the signal light and control light to the optical absorption layer 25 of the thermal lens forming optical element 7 (condensing) positions of incidence points (light-absorbing layer position) is 500μm or less, to both of the optical fiber It did not increase the incidence efficiency. この理由は、次の様である。 The reason for this is the following manner.

9.5μmのシングルモード石英光ファイバーの開口数(以下NAと記す)は、一般的に0.1である。 The numerical aperture of the single-mode quartz fiber of 9.5 .mu.m (hereinafter referred to as NA) are generally 0.1. NA=0.1の光ファイバーの伝搬可能な最大入射角θcは次式で与えられ、約5.7度である。 You can propagate maximum incident angle θc of the optical fiber of NA = 0.1 is given by the following formula and is approximately 5.7 degrees.
(式1) (Equation 1)
θc=Sin −1 (0.1)≒5.7度また、信号光の入射もコア径9.5μmのシングルモード石英光ファイバーで入射させているのでNAは0.1であり、信号光そのものの収束(集光)角が約5.7度ある。 θc = Sin -1 (0.1) ≒ 5.7 ° Furthermore, since the incidence of the signal light is made incident in a single-mode quartz fiber having a core diameter of 9.5 .mu.m NA is 0.1, the signal light itself convergence (condensing) angle is about 5.7 degrees. このため、非偏向光で最大入射光量に調整すると偏向光の一部が偏向光の光ファイバーの最大入射角θcを超えて光量が少なくなり、偏向光で最大入射光量に調整すると非偏向光の一部が非偏向光の光ファイバーの最大入射角θcを超えて非偏向光の光量が少なくなった。 Therefore, some of the deflected light and for adjusting the maximum amount of incident light in a non-deflected light quantity is less than the maximum incident angle θc of the optical fiber of the polarized light, the maximum by adjusting the amount of incident light unpolarized light by a deflection Photonic part light quantity of the non-deflected light becomes less than the maximum incident angle θc of unpolarized light fiber.

なお、図8において、制御光パワーは約12.9mW、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35μm、光吸収層の厚みは1000μm、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. 8, the control light power was about 12.9MW, control light position (distance perpendicular to the first optical axis of the signal light and the control light at the focal point of the condenser lens 6) is 35 [mu] m, light the thickness of the absorbing layer 1000 .mu.m, dye concentration was 0.1% transmittance at transmittance of 95% and 980nm at a wavelength of 1550nm light absorption layer was 0.1%.

測定データの例を図9に示す。 An example of measurement data shown in FIG. 図9において、測定に用いた測定器の0.1μW以下の値の信頼度がなかったので、0.1μW以下の値の場合は0μWの場合も含めてすべて0.1μW以下とし、消光比の計算では0.1μW以下の場合はすべて0.1μWとして計算してある。 9, there was no confidence following values ​​0.1MyuW instrument used for measurement, in the case of the following values ​​0.1MyuW the following all including the case of 0μW 0.1μW, extinction ratio in the calculation it is calculated as all of the following cases: 0.1μW 0.1μW. 非偏向光も偏向光も約40dBの消光比があった。 Unpolarized light is also deflected light also had extinction ratio of about 40 dB.

(比較例1) (Comparative Example 1)
第1の実施の形態において、集光レンズ6を用いず、各々コリメートされた信号光および制御光を収束することなく熱レンズ形成光素子7に照射する点および第3のコリメートレンズ8を用いない点を除いては、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。 In the first embodiment, without using the condenser lens 6, without a point and a third collimating lens 8 to irradiate the thermal lens forming optical element 7 without each converging the collimated optical signal and the control except for the point, was subjected to the same experiments as in the first embodiment, the control light power 18mW about, was observed even deflection of the signal light is irradiated with the control light. そこで、制御光光源をTi:サイファイアレーザに変えて、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光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。 Therefore, the control light source Ti: instead of rhino-fire laser, further was irradiated high-power control light (980 nm), solvents for the dye solution in the thermal lens forming optical element before the deflection of the signal light is detected There starts boiling, it was confirmed that it is difficult to perform a deflection of the signal light. 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、熱レンズ形成光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。 Furthermore, by reducing the power of the control light to said boiling begins verge, the arrangement and the beam distance of the signal light and the control light until entering the thermal lens forming optical element has been finely adjusted, the optical path deflection of the signal light observed It was not. さらにまた、熱レンズ形成光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。 Furthermore, the arrangement and the beam distance of the signal light and the control light in the light absorbing layer in the thermal lens forming optical element has been finely adjusted, the optical path deflection of the signal light was observed. すなわち、制御光を収束させて熱レンズ形成光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ことが判った。 That is, not like to converge the control light absorption occurs while diffusing in the light-absorbing layer in the thermal lens forming light element, when irradiated as parallel beams collimated, sufficient to deflect the optical path of the signal light the magnitude of the thermal lens is not formed was found.

(第2の実施の形態) (Second Embodiment)
図2は本発明の第2の実施の形態に係る光路切替装置の概略構成例である。 Figure 2 is a schematic configuration example of an optical path switching device according to a second embodiment of the present invention. 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。 In the second embodiment of the present invention, the same optical member as in the first embodiment, and assigned the same number.

図2において、第2の信号光入射端子15、第2の制御光入射端子16、焦点距離8mmの第1の結像レンズ17とを有する光路切替装置が示されている。 2, the second signal light incident terminal 15, the second control light incident terminal 16, the optical path switching device having a first imaging lens 17 of focal length 8mm is shown. 他の構成要素は、図1と同じである。 Other components are the same as in FIG. 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。 The wavelength of the signal light used is 1550 nm, the wavelength of the control light was 980 nm. 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の実施例と同様言うまでもない。 However, the wavelength of the signal light may also in wavelengths other than this is also the wavelength of the control light can of course similar to the first embodiment. 制御光のパワーを変えると偏向量(偏向角)が変わることは、第1の実施の形態と同じである。 Deflection and varying the power of the control light (deflection angle) that changes is the same as the first embodiment.

第2の信号光入射端子15と第2の制御光入射端子16には、図7(b)に示した2芯光ファイバーフェルールを設置した。 A second signal light incident terminal 15 to the second control light incident terminal 16, set up a double core optical fiber ferrule shown in FIG. 7 (b).

図7(b)の2芯光ファイバーフェルールの信号光出射ファイバー37と制御光出射ファイバー36はコア9.5μmのシングルモード石英光ファイバーのクラット層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。 Figure 7 (b) of the double core optical fiber ferrule of the signal light output fiber 37 and the control light emission fiber 36 using Klatt layer of single-mode quartz fiber core 9.5μm is etched into a desired thickness with hydrofluoric acid. エッチングする部分は、光ファイバーの先端数mmだけであった。 Portion to be etched was only the tip several mm of the optical fiber. エッチングした後の光ファイバーの太さ「ω」は、光吸収層に収束(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距離「χ」と次の関係にした。 Thickness of the optical fiber after etching "ω" is converged on the light-absorbing layer (condensing) the convergence of the signal light and the control light of a direction perpendicular to the optical axis of the (condensing) point distance "χ" and the following relation It was.
(式2) (Equation 2)
ω=χ/n ω = χ / n
ここでnは、第4の集光レンズ17の結像倍率である。 Where n is the magnification of the fourth focusing lens 17. 本実施例では、nは1であった。 In this embodiment, n represents 1. nを小さくすればエッチング後の光ファイバーの太さは太くでき、nを大きくすればエッチング後の光ファイバーの太さは細くしなければならない。 The smaller the n thickness of the optical fiber after etching can be thicker, by increasing the n thickness of the optical fiber after etching must be thin.

本実施の形態では、nは1,ωは25μmにした。 In this embodiment, n represents 1, omega was in 25 [mu] m. 第1の実施の形態からも明らかである様に、ωを大きくすると偏向角は小さくなるので、ωは25〜50μmが相応しい。 As is also apparent from the first embodiment, by increasing omega since the deflection angle becomes smaller, omega is suitable is 25 to 50 m. 25μm以下にすると、レーザ光の透過率が悪くなった。 If you 25μm or less, the transmittance of the laser beam is deteriorated. 特に、980nmのレーザ光の透過が悪くなり、1mのファイバーでの透過率が20%〜80%となった。 In particular, the transmission of the laser light 980nm is deteriorated, the transmittance of a fiber of 1m becomes 20% to 80%.

制御光用の光ファイバーと信号光用の光ファイバーは、太さ2ω+数μmにあけられたフェルールの穴に接着剤で固定した後、先端を研磨して用いた。 Optical fiber and the optical fiber for signal light for control light, after fixing with an adhesive into the hole of the ferrule which is opened in the thickness 2 [omega + a few [mu] m, was used after polishing the tip.

本実施の形態では、光ファイバーのコア径は9.5μmのシングルモード光ファイバーを用いたが、レーザ光の波長を変える場合は、それに相応しいコア径の光ファイバーにする必要がある。 In this embodiment, the core diameter of the optical fiber is used a single-mode optical fiber 9.5 .mu.m, the case of changing the wavelength of the laser beam, it is necessary to it appropriate core diameter optical fiber. 例えば、制御光を660nmにする場合は、コア径4.5μmにした方が良い。 For example, when the control light to 660nm, it better to the core diameter 4.5 [mu] m.

本実施の形態での光の偏向量(偏向角)は、第1の実施の形態とほぼ同じであった。 Amount of deflection of the light in the present embodiment (deflection angle) is approximately the same as the first embodiment.

(第3の実施の形態) (Third Embodiment)
図3は本発明の第3の実施の形態に係る光路切替装置の概略構成例である。 Figure 3 is a schematic configuration example of an optical path switching device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態において、第1の実施の形態および第2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。 In a third embodiment of the present invention, the same optical member as in the first embodiment and the second embodiment, with the same number. 第3の実施の形態は、第2の実施の形態より制御光の数を1つ増やし、切り替える光路を3にした例である。 Third embodiment, the number of the control light from the second embodiment incremented by 1, is an example of the optical path to switch to 3. 図3において、第3の信号光入射端子19、第3の制御光入射端子20、第4の制御光入射端子21、第3の検出器22、第4の検出器23、第5の検出器24以外は、図1および図2と同じである。 3, the third signal light input terminal 19, the third control light incident terminal 20, a fourth control light incident terminal 21, a third detector 22, a fourth detector 23, fifth detector except 24 are the same as FIGS. 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。 The wavelength of the signal light used is 1550 nm, the wavelength of the control light was 980 nm. 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の実施の形態および第2の実施の形態と同様言うまでもない。 However, the wavelength of the signal light may also in wavelengths other than this is also the wavelength of the control light can of course similar to the first embodiment and the second embodiment. 制御光のパワーを変えると偏向量(偏向角)が変わることは、第1の実施の形態および第2の実施の形態と同じである。 Deflection and varying the power of the control light (deflection angle) that changes is the same as the first embodiment and the second embodiment.

第3の信号光入射端子19と第3の制御光入射端子20および第4の制御光入射端子21には、図7(d)に示した3芯光ファイバーフェルールを設置した。 A third signal light incident terminal 19 to the third control light incident terminal 20 and the fourth control light incident terminal 21, were placed 3-core optical fiber ferrule shown in FIG. 7 (d).

図7(d)の3芯光ファイバーフェルールの信号光出射ファイバー37と制御光出射ファイバー36はコア9.5μmのシングルモード石英光ファイバーのクラット層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。 Figure 7 (d) of 3-core optical fiber ferrule of the signal light output fiber 37 and the control light emission fiber 36 using Klatt layer of single-mode quartz fiber core 9.5μm is etched into a desired thickness with hydrofluoric acid. エッチングする部分は、光ファイバーの先端数mmだけであった。 Portion to be etched was only the tip several mm of the optical fiber. エッチングした後の光ファイバーの太さ「ω」は、光吸収層に収束(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距離「χ」と次の関係にした。 Thickness of the optical fiber after etching "ω" is converged on the light-absorbing layer (condensing) the convergence of the signal light and the control light of a direction perpendicular to the optical axis of the (condensing) point distance "χ" and the following relation It was.
(式3) (Equation 3)
ω=χ/n ω = χ / n
ここでnは、第1の集光レンズ17の結像倍率である。 Where n is the magnification of the first focusing lens 17. 本実施の形態では、nは1であった。 In this embodiment, n represents 1. nを小さくすればエッチング後の光ファイバーの太さは太くでき、nを大きくすればエッチング後の光ファイバーの太さは細くしなければならない。 The smaller the n thickness of the optical fiber after etching can be thicker, by increasing the n thickness of the optical fiber after etching must be thin.

第3の検出器22、第4の検出器23および第5の検出器24は、図7(c)に示した3芯光ファイバーフェルールを設置した。 Third detector 22, the fourth detector 23 and the fifth detector 24 has established the 3-core optical fiber ferrule shown in FIG. 7 (c). 3芯光ファイバーフェルールに取り付けた光ファイバー35は、コア径9.5μmのシングルモード石英光ファイバーである。 3 optical fiber 35 attached to the core optical fiber ferrule is a single-mode quartz fiber having a core diameter of 9.5 .mu.m. 光ファイバーに信号光を収束(集光)し、光ファイバーで伝送してから検出した。 Fiber converging the signal light and (condensing) was detected from the transmitted optical fibers. もちろん、直接光検出器を設置しても良いことは言うまでもない。 Of course, it is needless to say that may be installed directly photodetector.

図7(c)に示した3芯光ファイバーフェルールの信号光受光ファイバーは、図7(a)の2芯信号光受光光ファイバーと同じ様に、コア径9.5μmのシングルモード石英光ファイバーのクラット層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。 Signal light receiving fiber of 3-core optical fiber ferrule shown in FIG. 7 (c), in the same manner as 2-core signal light receiving optical fiber of FIG. 7 (a), the Klatt layer of single-mode quartz fiber having a core diameter of 9.5μm used is etched into a desired thickness with hydrofluoric acid. エッチングする部分は、光ファイバーの先端数mmだけであった。 Portion to be etched was only the tip several mm of the optical fiber. エッチングした後の光ファイバーの太さ「ω」は、本実施例では25μmにした。 Thickness of the optical fiber after etching "ω" was to 25μm in this embodiment. 「ω」は、図5に示す光吸収層に収束(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」と次の関係にある。 "Ω" is converged on the light-absorbing layer shown in FIG. 5 (condensing) the perpendicular direction to the optical axis of the convergence point 32 of the signal light on the apparent convergence point 33 of the signal light distance "χ" and the next It is in a relationship.
(式4) (Equation 4)
ω=m*χ ω = m * χ
ここでmは、第2の結像レンズ18の倍率である。 Where m is the magnification of the second imaging lens 18. 本実施の形態では、m=1である。 In this embodiment, a m = 1. 本実施の形態では、m=1であるが、mは光ファイバーへの入射効率が最大になるように設定すると良い。 In the present embodiment, an m = 1, m may the incident efficiency to the optical fiber is set to be maximized.

図7(d)の3芯光ファイバーは、光路切替を1次元に行う例であるが、第3の制御光入射端子20と第4の制御光入射端子21を直角あるいは120度の角度を付けて2次元に行っても良い。 3-core optical fiber shown in FIG. 7 (d) is an example of performing optical path switching in one dimension, and the third control light incident terminal 20 a fourth control light incident terminal 21 at an angle perpendicular or 120 degrees it may be carried out in a two-dimensional.

図7(f)は、信号光出射ファイバー37の回りに6個の制御光出射ファイバー36を設置し、制御光が照射されない場合も含めて7この方向に光路を切り替える場合の信号光および制御光を入射させる7芯光ファイバーフェルールの例である。 FIG. 7 (f) the signal light around the six control light emission fiber 36 of the emission fiber 37 is installed, the signal light and the control light when the control light is switching the optical path 7 in the direction including when not irradiated the examples of 7-core optical fiber ferrule to be incident. 図2または図3の信号光入射端子および制御光入射端子の位置に設置して用いる。 Used by installing the position of the signal light incident terminal and the control light incident terminal of FIG. 2 or FIG. 3. この場合の光路切替の検出は、例えば、図7(e)に示した様な7つの信号光受光ファイバーを持った7芯光ファイバーフェルールを用いる。 The detection of the optical path switching in this case is, for example, a 7-core optical fiber ferrule having seven signal light receiving fiber, such as shown in FIG. 7 (e). 図7(e)では、7つの同じ太さの光ファイバーが細密に配置されている。 In FIG. 7 (e), 7 single optical fiber of the same thickness are minutely arranged. 中心の信号光受光光ファイバー35の回りに6つの信号光受光光ファイバー35が配置されている。 Six signal lights receiving optical fiber 35 around the center of the signal light receiving optical fiber 35 are arranged. 7芯の光ファイバーフェルールの製造方法は2芯および3芯の光ファイバーフェルールの製造方法と同じである。 The method of manufacturing an optical fiber ferrule 7 core is the same as the manufacturing method of the optical fiber ferrule two-wire and three-core.

本実施の形態で得られた光路切替データは、第1の実施の形態および第2の実施の形態とほぼ同じであった。 Optical path switching data obtained in this embodiment is approximately the same as the first embodiment and the second embodiment.

本発明の偏向方光路切替方法および光路切替装置は、光通信分野および光上方処理分野において有効に用いることができる。 Deflection direction optical path switching method and an optical path switching apparatus of the present invention can be effectively used in the field of optical communications and optical upper processing field.

本発明の第1の実施の形態の光路切替装置の概念図である。 It is a conceptual diagram of optical path switching apparatus of the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態の光路切替装置の概念図である。 It is a conceptual diagram of optical path switching apparatus of the second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態の光路切替装置の概念図である。 It is a conceptual diagram of optical path switching apparatus of the third embodiment of the present invention. 熱レンズ形成光素子の構成の一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a configuration of the thermal lens forming optical element. 信号光の偏向を説明する図である。 Is a diagram illustrating the deflection of the signal light. 信号光の偏向を説明する図である。 Is a diagram illustrating the deflection of the signal light. 信号光の偏向を説明する図である。 Is a diagram illustrating the deflection of the signal light. 非偏向光と偏向光の分離距離の関係を示すグラフである。 Is a graph showing the relationship between the separation distance of the unpolarized light and polarized light. 光ファイバーフェルールの概念図である。 It is a conceptual diagram of an optical fiber ferrule. 光吸収層位置と偏向角の関係を示すグラフである。 Is a graph showing the relationship between the light-absorbing layer located between the deflection angle. 光路切替測定データを示す図である。 Is a diagram showing an optical path switching measurement data. 出力された信号光の断面を示す図である。 It is a diagram showing a cross section of the output signal light.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 信号光入力端子、2 第1のコリメートレンズ、3 制御光入力端子、4 第2のコリメートレンズ、5 光混合器、6 第1の集光レンズ、7 熱レンズ形成光素子、8 第3のコリメートレンズ、9 波長選択透過フィルター、10 第2の集光レンズ、11 第1の検出器、12 第2の検出器。 1 the signal light input terminal, 2 a first collimator lens, 3 a control light input terminal, 4 a second collimator lens, 5 an optical mixer, 6 first condenser lens, 7 the thermal lens forming optical element, 8 third collimating lens, 9 a wavelength selective transmission filter, 10 a second condenser lens, 11 a first detector, 12 a second detector.

Claims (12)

  1. 少なくとも光吸収層を含む熱レンズ形成光素子中の光吸収層に、制御光と信号光とを入射させ、 The light-absorbing layer in the thermal lens forming optical device comprising at least a light absorbing layer, is incident control light and signal light,
    所望の情報に応じて前記制御光の照射の有無を選択し、 To select whether the irradiation of the control light in accordance with the desired information,
    前記制御光および前記信号光は、前記光吸収層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、 Said control light and said signal light, irradiation or differently in a direction perpendicular to an optical axis position of each converging point of the irradiated so as to converge and the control light and the signal light by the light absorbing layer It is,
    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、 At different wavelengths of the wavelength of the control light the signal light, the wavelength of the control light is selected from a wavelength band in which the light absorbing layer absorbs the wavelength of the signal light from the wavelength band in which the light-absorbing layer does not absorb selected,
    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、 Said signal light and said control light, by diffusing After converging at the entrance surface or within the light-absorbing layer in the traveling direction of light, has absorbed the control light in the light absorbing layer in the region and its surrounding region the resulting thermal lens is reversibly formed on the temperature rise that occurs, the refractive index changes, changing the traveling direction of the signal light,
    前記制御光照射が選択されず進行方向が変わらなかった信号光と、前記制御光照射が選択され進行方向が変えられた信号光とを、同一の光学系手段によって光検出手段に収束または集光させることを特徴とする光路切替方法。 A signal light irradiation of the control light did not change the selection Sarezu traveling direction, converging said control light irradiation is selected direction of travel altered signal light, the light detection means by the same optical means or optical path switching method characterized by condensing.
  2. 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内にて収束または集光するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の光路切替方法。 Wherein said signal light and control light, an optical path switching method according to claim 1, characterized in that in the traveling direction of light and to converge or condensed by the light absorbing layer.
  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、前記光吸収層での見かけ上の収束点が互いに分離していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光路切替方法。 A signal light and the control light did not change the traveling direction without being irradiated, said the control optical signal light whose traveling direction has been changed is irradiated by converging point of the apparent in the light absorbing layer is separated from each other optical path switching method of claim 1 or claim 2, characterized in that there.
  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、それぞれ同一のレンズによって収束または集光し、光ファイバーによって受光されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光路切替方法。 A signal light and the control light did not change the traveling direction without being irradiated, said the control light is irradiated traveling direction altered signal light, respectively converging or focused by the same lens, is received by an optical fiber optical path switching method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
  5. 光路切替数に応じて複数の制御光を前記光吸収層に照射し、前記複数の制御光の組み合わせによって、前記信号光の進行方向を変え、前記光路切替数に応じた複数の信号光および信号方向が変えられなかった信号光を前記光検出手段に収束または集光させることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光路切替方法。 Depending on the optical path switching speed by irradiating a plurality of control light in the light absorbing layer, a combination of the plurality of control light, changing a propagation direction of the signal light, a plurality of signal light corresponding to the optical path switching speed and signal optical path switching method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that for converging or focusing the signal light whose direction was changed to the light detecting means.
  6. 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レンズ倍率で除した距離であることを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の光路切替方法。 Incident on the optical fiber, the signal light is signal direction has not changed, the convergence point distance on mutual apparent in one or more of the light absorbing layer of the signal light to switch the optical path, the lens magnification the distance between the light receiving optical fiber in the optical path switching method as claimed in any one of the preceding claims 3, characterized in that the distance obtained by dividing.
  7. 1種類以上の波長の信号光を照射する信号光光源と、 A signal light source for irradiating one or more of the signal light wavelength,
    前記信号光とは異なる波長の制御光を照射する制御光光源と、 A control light source for irradiating a control light having a wavelength different from said signal light,
    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光素子と、 The signal light is transmitted, and the thermal lens forming optical device comprising a light absorbing layer for selectively absorbing said control light,
    前記光吸収層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、 Anda condensing means for condensing light at different in a direction perpendicular to the optical axis of each converging point and said control light and said signal light to said light absorbing layer,
    前記熱レンズ形成光素子は、前記制御光と前記信号光が、光の進行方向で前記光吸収層の入射面またはその近辺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、 The thermal lens forming optical element, the signal light and the control light, by diffusing After converging at the incident surface or near the light-absorbing layer in the direction of travel of light, the control light in the light absorbing layer the absorbent areas and due to the temperature rise that occurs in the peripheral region thermal lens is reversibly forming a refractive index change, changing the traveling direction of the signal light,
    さらに、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が、同一の光学系手段によって収束または集光される光検出手段を備えたことを特徴とする光路切替装置。 Furthermore, the control light signal light did not change the traveling direction not irradiated, the control light irradiated signal light whose traveling direction has been changed is converged or focused light being detected by the same optical means optical path switching apparatus characterized by comprising means.
  8. 前記集光手段は、光の進行方向で前記光吸収層内にて収束または集光することを特徴とする請求項7に記載の光路切替装置。 The focusing means is an optical path switching device according to claim 7, characterized in that in the traveling direction of the light converging or focusing light upon the light absorbing layer.
  9. 前記熱レンズ形成光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請求項7または請求項8に記載の光路切替装置。 The thermal lens formed in the light absorbing layer of the thermal lens forming optical device, said control light irradiated without the control light and the signal light traveling direction is not changed is irradiated signal light traveling direction is changed optical path switching apparatus according to claim 7 or claim 8, characterized in that to separate from each other the converging point of the apparent in the light absorbing layer.
  10. 前記検出手段が、光ファイバーであることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の光路切替装置。 The detection means, the optical path switching device according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the optical fiber.
  11. 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レンズ倍率で除した距離であることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の光路切替装置。 Incident on the optical fiber, the signal light is signal direction has not changed, the convergence point distance on mutual apparent in one or more of the light absorbing layer of the signal light to switch the optical path, the lens magnification the distance between the light receiving optical fiber in the optical path switching device according to claim 9 or claim 10 characterized in that it is a distance obtained by dividing.
  12. 前記制御光光源は、光路切替数に応じて2つ以上の複数の制御光を照射し、 The control light source, two or more a plurality of control light is irradiated in accordance with the optical path switching number,
    前記集光手段は、前記複数の制御光の収束点を光軸に対して垂直方向で異ならせて前記光吸収層に収束または集光させることを特徴とする請求項7から請求項11のいずれか1項に記載の光路切替装置。 The focusing means are one of claims 7, characterized in that for converging or focused on the light absorbing layer at different vertically convergence point of the plurality of control light the optical axis of claim 11 or the optical path switching device according to item 1.
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