JPH01130134A - ２×２光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概要 電気信号により光路を切換える２人力２出力型の２Ｘ２
光スイツチに関し、 構成要素の簡略化及び挿入損失の低減を目的とし、 直交する偏光面を有する２つの半導体レーザの出射光を
合成する偏光合成プリズムと、当該合成光に対する旋光
角の差が９０度である２つの旋光状態を切換えることの
できる旋光手段と、該旋光手段を通過した合成光をその
合成成分の偏光面に応じて分離する偏光分離プリズムと
から構成する。

産業上の利用分野 本発明は、電気信号により光路を切換える２人力２出力
型の２×２光スイツチに関する。

光通信システムをｔＩＩＪ築する場合には、光送信機、
光伝送路及び光受信機の他に、光路を切換えるための光
スィッチが必要となることが多い。例えば、システムの
信頼性向上の要請から、光送信機及び光伝送路を２重化
する場合には、２つの光送信機又は２系統の光伝送路を
択一的に使用するために、入力側に２つの光送信機が接
続され出力側に２系統の光伝送路が接続される２Ｘ２光
スイツヂが用いられる。２×２光スイツチの基本的機能
は、第４図・（Ａ）に示されるバイパス状態と同図（Ｂ
）に示されるクロス状態Ａを電気信号により任意に切換
えることである。バイパス状態においては、入力ボート
ａ、ｂはそれぞれ出力ボートｃ、ｄに接続され、クロス
状態においては、入力ボートａ。

ｂはそれぞれ出力ボートｄ、ｃに接続される。このよう
な２×２光スイツチに要求されることは、（イ）挿入損
失が小さいこと、 （ロ）構成が簡単で製造が容易であること、等である。

従来の技術 第５図は従来の２×２光スイツチの構成例を示すもので
ある。この２×２光スイツチは、基本的には、対向面上
の所定位置に偏光分離・合成膜５２および全反射膜５３
が形成されたガラスブロック５１を有する偏光分離・合
成プリズム５４と、同じく対向面上の所定位置に偏光分
離・合成膜５６および全反射膜５７が形成されたガラス
ブロック５５を有する偏光分離・合成プリズム５８との
間に、磁気光学結晶５９及び１／２波長板６０を設けて
構成される。第１ＬＤ（半導体レーザ）６１から光ファ
イバ６２及びレンズ６３を介して出射された信号光並び
に第２ＬＤ６４から光ファイバ６５及びレンズ６６を介
して出射された信号光は、偏光分離・合成膜５２によっ
て直交する偏光面を有する２つの偏光成分に分離され、
分離された偏光成分は、そのままあるいは全反射膜５３
で反射して偏光分離・合成プリズム５４がら出射される
。出射された２つの偏光成分は、磁気光学結晶５９及び
１／２波長板６０を透過して、もとの偏光面のままで又
は直交する偏光面に変換されて、偏光分離・合成プリズ
ム５８に入射される。そしてここでもとの信号光に合成
されて、レンズ６７を介して第１出射側光フアイバ６８
に、又はレンズ６９を介して第２出射側光フアイバ７０
に尋かれるようになっている。

磁気光学結晶５９の旋光角は４５度に設定され、当該旋
光方向は印加する磁界の向きによって切換えられる。ま
た、１／２波長板６０はその透過光の偏光面が４５度回
転するように配置されている。

このため、磁気光学結晶５９及び１／２波長板６０を透
過する光の偏光面を保存するかあるいは９０度回転する
かを切換えることができるので、これにより、第１ＬＤ
６１及び第２１Ｄ６４からの信号光をそれぞれ第１出射
側光フアイバ６８及び第２出射側光フアイバ７０にバイ
パスするか、あるいはこれとは逆にそれぞれの信号光を
交換して゛クロス状態とするかを切換えることができる
ものである。

発明が解決しようとする問題点 第５図に示される従来の２×２光スイツチにおいては、
偏光分離・合成プリズム５４で一旦分離した直交偏光成
分を偏光分離・合成プリズム５８によって再び合成する
ようにしているから、ガラスブロック５１．５５の厚み
及び対向面の平行度並びに両ガラスブロックの平行度が
、直接的に光スィッチの挿入損失に影響を及ぼす。即ち
、−旦分離した光ビームを再び単一の光ビームに合成す
ることができないと、各出射側光ファイバへの光学的な
結合効率が低下するものである。このため、偏光分離・
合成プリズムのｙＪ造が容易でなく、また、これらの光
学的な配置に際して高精度な位置合せ等の繁雑な作業が
要求されるという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みて創作されたもので、
挿入損失が小さく、且つ、構造が簡単で製造が容易な２
Ｘ２光スイツチの提供を目的としている。

問題点を解決するための手段 一般に、ＬＤの出射光は実質上直線偏光となっており、
当該偏光面に直交する偏光面を有する偏光成分の強度は
、出射光の偏光成分の強度と比較して２０〜３０ｄＢ程
度小さいということが知られている。本発明ではこの事
実に着目し、２つの光ビームに分離することなしに２×
２光スイッチ動作を可能としたものである。

即ち本発明の２×２光スイツチは、その原理図が第１図
に示されるように、直交する偏光面を有する２つの半導
体レーザ１．２の出射光を合成する偏光合成プリズム３
と、当該合成光に対する旋光角の差が９０度である２つ
の旋光状態を切換えることのできる旋光手段４と、該旋
光手段４を通過した合成光をその合成成分の偏光面に応
じて分離する偏光分離プリズム５とから構成される。

作　　　用 ＬＤｌ、２の出射光は、偏光合成プリズム３によって直
交する偏光面を有する偏光成分として１つの光ビームに
合成される。この光ビームは、旋光手段４によって所定
の旋光角（Ｏ疫を含む）で旋光されて偏光分離プリズム
５に入射され、ここで各偏光成分に分離されて出射され
る。このときの分離光の出射光路は、旋光角の差が９０
度である２つの旋光状態を選択することによって切換え
ることができるので、２×２光スイツチの機能が達成さ
れるものである。

このように１つの光ビームの旋光状態を切換えることに
よって光スイツチ機能を成しているから、従来のように
１１雑な偏光分離・合成プリズムが不要になると共に、
２つの光ビームを合成する際に生じる損失を排除して結
合効率を高めることができる。　　　− 実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施に使用することのできるＬＤの説
明図であり、このＬＤｌｌは通常のダブルへテロ構造の
ものである。ダブルへテロ構造で構成されたＭ電体導波
路の端面での反射係数は、一般にＴＥモードの方がＴＭ
モードよりも大きいから、このＬＤｌｌはＴＥモードで
発振する。このとき、活性層１２の幅方向を×１厚み方
向をｙ、長さ方向を２とすると、ＬＤＩ　１の出射光の
偏光面（光の電界ベクトルを含む面）は、活性層１２の
接合面であるＸＺ平面と平行になる。一方ｙｚ平面に偏
光面を有する７Ｍモード光は、ＴＥモード光と比較して
２０〜３０ｄＢ程度小さなレベルであるから、しＤｌｌ
の出射光は実質的に直線偏光であるといって差支え無い
。

第３図は本発明を適用して構成される２×２光スイツチ
の構成及び動作を示す図である。この２×２光スイツチ
は、同一構成の偏光合成プリズム２４及び偏光分離プリ
ズム３３間に磁気光学結晶３１及び１７２波長板３２を
挿入し、これらの各光学部材について所定の光路を設定
したものである。偏光合成プリズム２４は、三角プリズ
ム２８゜２９の斜面同士を、例えば誘電体多層膜からな
る偏光合成１ｔ！ｉ３０を介して光学接着剤により貼着
して構成される。偏光分離プリズム３３は、同じく三角
プリズム３４．３５の斜面同士を、例えば誘電体多層膜
からなる偏光分離１ｇ１３６を介して光学接着剤により
貼着して構成される。

２１は紙面に垂直な方向に活性層２２を有する第１ＬＤ
であり、その出射光は、偏光合成膜３０についてのＳ波
となるように、レンズ２３を介して偏光合成プリズム２
４に入射される。２５は紙面に平行な活性層２６を有す
る第２ＬＤであり、その出射光は、偏光合成膜３０につ
いてのＰ波となるように、レンズ２７を介して偏光合成
プリズム２４に入射される。Ｓ波は偏光合成膜３０で反
射し、Ｐ波は偏光合成膜３０を透過するから、第１ＬＤ
２１及び第２ＬＤ２５の出射光を１つの光ビームに合成
することができるものである。・磁気光学結晶３１は、
所定の飽和磁界を印加されたときに旋光角が４５度とな
るようにその厚みが設定されており、当該印加磁界の方
向を例えば電気的に切換えることによって、旋光方向を
切換えることができるようになっている。例えば、同図
（ａ）に示されるように、図中右方向に磁界１１、が印
加されているときには、順方向（光の伝搬方向）に向か
って時計回りに４５度透過光を旋光し、同図（ｂ）に示
されるように、図中左方向に磁界Ｈ２が印加されている
ときには、順方向に向かって反時計回りに透過光を旋光
する。

これに対し１／２波長板３２は、透過光の偏光面を常に
順方向に向かって反時計回りに４５度回転するように、
その厚み及び光軸方位が設定されている。

このため、同図（ａ）に示される状態にあっては、磁気
光学結晶３１の旋光作用と１／２波長板３２の偏光面回
転作用とが相殺して、偏光合成プリズム２４の出射光は
偏光面を保存された状態で偏光分離プリズム３３に入射
される。また、同図（ｂ）に示される状態にあっては、
偏光合成プリズム２４の出射光は、磁気光学結晶３１及
び１／２波長板３２によって、直交する偏光面を有す・
る偏光成分に変換されて偏光分離プリズム３３に入射さ
れる。

偏光分離プリズム３３に入射された光は、偏光分離膜３
６によって紙面に垂直な偏光面を有するＳ波と紙面に平
行な偏光面を有するＰ波とに分離され、Ｓ波はレンズ３
７を介して光ファイバ３８に、Ｐ波はレンズ３９を介し
て光ファイバ４０に導かれるようになっている。

同図（ａ）についてこの光スイッチの接続状態を説明す
る。第１ＬＤ２１の出射光は、偏光合成膜３０で反射し
てそのままの状態で偏光分離プリズム３３に入射される
から、この光は、偏光分離膜３６で反射して光ファイバ
３８に入射される。

第２ＬＤ２５の出射光は偏光合成膜３０を透過して同じ
くそのままの偏光状態で偏光分離プリズム３３に入射さ
れるから、この光は、偏光分離膜３６を透過して光ファ
イバ４０に入射される。

次に同図（ｂ）についての接続状態呪ついて説明する。

偏光合成膜３０で反射した第１ＬＤ２１の出射光は、磁
気光学結晶３１及び１／２波長板３２によってその偏光
面を９０度回転されるから、この光は偏光分離膜３６に
ついてのＰ波となりこれを透過して光ファイバ４０に入
射される。偏光合成膜３０を透過した第２ＬＤ２５の出
射光は、同じく磁気光学結晶３１及び１／２波長板３２
によってその偏光面を９０度回転されるから、この光は
偏光弁１１ｉ１ｔｇ！３６についてのＳ波となりここで
反射して光ファイバ３８に入射される。

このように磁気光学結晶３１の印加磁界の方向を電気的
に切換えることによって、バイパス状態とクロス状態と
を切換える２Ｘ２光スイツチの機能が達成されるもので
ある。

この実施例で旋光手段を磁気光学結晶３１と１／２波長
板３２とから構成しているのは、常に磁気光学結晶３１
に飽和磁界が印加されるようにして磁気光学結晶３１の
ヒステリシス現象を排除し、スイッチ切換えによる旋光
角の差が正確に９０度となるようにするためである。

この実施例では、偏光合成（分離）膜を用いて偏光合成
（分１１１ｉ）プリズムを構成しているが、本発明はこ
れに限定されず、これらのプリズムとして偏光状態によ
って異なる光路が設定される複屈折性プリズムを用いて
もよい。

本発明の他の実施例によれば、上記実施例の構成から１
／２波長板を省略することができる。即ち１／２波長板
の偏光面回転角度（４５度）分だけ偏光分離プリズムを
偏光合成プリズムに対して傾斜させておくことによって
、前実施例と同一の機能を得ることができるものである
。従来構成においては２つの光ビームに分離していたた
めに、同一構成の偏光分離・合成プリズムを使用してい
る限りは１／２波長板を排除することができなかったが
、上記実施例によれば、１／２波長板を排除して更に構
成の簡略化が図られるものである。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、従来の複雑な偏
光分離・合成プリズムが不要となり、且つ、プリズムの
位置決めに高精度を要しないから、構成の簡略化に伴う
製造コストの低減等の優れた効果を得ることができる。

また、旋光手段において１つの光ビームで偏光面制御を
行なっているから、ビーム合成に伴う損失を排除するこ
とができ、挿入損失を低減することが可能になるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施に使用することのできるＬＤ（半
導体レーザ）の説明図、 第３図は本発明の実施例を示す２×２光スイツチの構成
及び動作を示す図、 第４図は一般的な２×２光スイツチの機能説明図、 第５図は従来の２Ｘ２光スイツチの構成例を示す図であ
る。 １．２．１１．２１．２５・・・ＬＤ。 ３．２４・・・偏光合成プリズム、 ４・・・旋光手段、 ５．３３・・・偏光分離プリズム、 ３１・・・磁気光学結晶、 ３２・・・１／２波長板。 本尤口月　θ、示　埋　圀 第１　図 づ（艶イ列　図　　（ＬＤ　／）＃Ｊ尤〆Ｄ）第２図 （〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直交する偏光面を有する２つの半導体レーザ（１、２）
   の出射光を合成する偏光合成プリズム（３）と、 当該合成光に対する旋光角の差が９０度である２つの旋
   光状態を切換えることのできる旋光手段（４）と、 該旋光手段（４）を通過した合成光をその合成成分の偏
   光面に応じて分離する偏光分離プリズム（５）とから構
   成されることを特徴とする２×２光スイッチ。