JPH03204621A - 光マトリックススイッチ - Google Patents
光マトリックススイッチInfo
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- JPH03204621A JPH03204621A JP60590A JP60590A JPH03204621A JP H03204621 A JPH03204621 A JP H03204621A JP 60590 A JP60590 A JP 60590A JP 60590 A JP60590 A JP 60590A JP H03204621 A JPH03204621 A JP H03204621A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は液晶を用いて光路切替を行う光マトリツクスス
イッチに関するものである。
イッチに関するものである。
〈従来の技術〉
従来技術に係る液晶を用いた2×2タイプの光切替スイ
ッチの構造を第7図に示す。同図中、1は液晶セル、2
,3は偏光プリズム、4m、4b、4c、4dはGRI
Nレンズ、5a、5b、5c、5dは光フフイバである
。
ッチの構造を第7図に示す。同図中、1は液晶セル、2
,3は偏光プリズム、4m、4b、4c、4dはGRI
Nレンズ、5a、5b、5c、5dは光フフイバである
。
G RI Nレンズ4a〜4dは偏光プリズム2の入射
面6a、6bおよび偏光プリズム3の出射面7a、7b
の光学的に最適な位置に固定されている。
面6a、6bおよび偏光プリズム3の出射面7a、7b
の光学的に最適な位置に固定されている。
かかる光切替、スイッチの動作を以下に説明する。液晶
セル1に電圧を印加しな′、1場合、光ファイバ5aに
入射ξれた光はG RE Nレンズ4a@通り平行光ビ
ームとなって届先プリズム2に入りPII光とS偏光に
分離され、それぞれ液晶セルlを通過する。この時、液
晶セル1によって偏光面の90度の回転が生じ、P偏光
はS偏光に、SWI光はP%光にそれぞれ変換されて偏
光プリズム3に入り、画偏光は合成されてロッドレンズ
4cに入り光ファイバ5Cに出射される。同様にして、
光ファイバ5bに入射された光は光ファイバ5dに出射
される。
セル1に電圧を印加しな′、1場合、光ファイバ5aに
入射ξれた光はG RE Nレンズ4a@通り平行光ビ
ームとなって届先プリズム2に入りPII光とS偏光に
分離され、それぞれ液晶セルlを通過する。この時、液
晶セル1によって偏光面の90度の回転が生じ、P偏光
はS偏光に、SWI光はP%光にそれぞれ変換されて偏
光プリズム3に入り、画偏光は合成されてロッドレンズ
4cに入り光ファイバ5Cに出射される。同様にして、
光ファイバ5bに入射された光は光ファイバ5dに出射
される。
液晶セル1に電圧を印加した場合、液晶セル1を通過す
る光の偏光状態は変わらない。
る光の偏光状態は変わらない。
そのため、光ファイバ51に入射された光は光ファイバ
5dに、光ファイバ5bに入射された光は光ファイバ5
Cに出射される。
5dに、光ファイバ5bに入射された光は光ファイバ5
Cに出射される。
このように、液晶を用いた上記光切替スイッチでは、電
圧の無印加と印加の場合とで出射ファイバ位置が逆とな
り光路切替動作が行われることとなる。
圧の無印加と印加の場合とで出射ファイバ位置が逆とな
り光路切替動作が行われることとなる。
〈発明が解決しようとする課通〉
上述のような従来の構造では入出力端子がそれぞれ2つ
の2×2の光切替スイッチに限られるため、多数の入出
力端子を切り換又ることが困難であり、用途が限定され
るという欠点があった。
の2×2の光切替スイッチに限られるため、多数の入出
力端子を切り換又ることが困難であり、用途が限定され
るという欠点があった。
本発明は光の入出力端子数をそれぞれnとしたとき、n
xnの光路切り替え(n > 2 )を行うことができ
る光マトリツクススイッチを提供することを目的とする
っ く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する本発明の構成は、偏光分離膜と全反
射膜とで構成された偏光プリズム及びこの偏光プリズム
で分離および方向を#御されたP偏光とS@光とがそれ
ぞれ入射出来るように配置された複数の電極を有する液
晶セルを多段に積層した光路切り替え部と、この光路切
り替え部に外部から光を入射するとともに、この光路切
り替え部から外部へ出射するよう、複数の光ファイバと
GRINレンズを1次元または2次元に配列してなるフ
ァイバコリメータアレイと、 各液晶セルの各電極に電圧を印加するための電源部と、 を有することを特徴とする。
xnの光路切り替え(n > 2 )を行うことができ
る光マトリツクススイッチを提供することを目的とする
っ く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する本発明の構成は、偏光分離膜と全反
射膜とで構成された偏光プリズム及びこの偏光プリズム
で分離および方向を#御されたP偏光とS@光とがそれ
ぞれ入射出来るように配置された複数の電極を有する液
晶セルを多段に積層した光路切り替え部と、この光路切
り替え部に外部から光を入射するとともに、この光路切
り替え部から外部へ出射するよう、複数の光ファイバと
GRINレンズを1次元または2次元に配列してなるフ
ァイバコリメータアレイと、 各液晶セルの各電極に電圧を印加するための電源部と、 を有することを特徴とする。
〈作 用〉
上記構成の本発明によれば、液晶セルの複数の電極にお
いて、電圧を印加する電極の組合せを変えることにより
、偏光プリズムの偏光分離膜及び全反射膜による偏光分
離機能及び全反射機能と相俟って入射光の光路を自由に
選択し得る。
いて、電圧を印加する電極の組合せを変えることにより
、偏光プリズムの偏光分離膜及び全反射膜による偏光分
離機能及び全反射機能と相俟って入射光の光路を自由に
選択し得る。
く実 施 例〉
第1図は本発明における4X4の実施例を示す図であっ
て、LCI、LC2,LC3は液晶セル、PI、PI’
P2.P2’は偏光プリズム、GRはGRINレン
ズ、Fは光ファイバ、CAはGRINレンズGRを複数
個搭載したファイバコリメータアレイである。
て、LCI、LC2,LC3は液晶セル、PI、PI’
P2.P2’は偏光プリズム、GRはGRINレン
ズ、Fは光ファイバ、CAはGRINレンズGRを複数
個搭載したファイバコリメータアレイである。
各液晶セルLCI〜LC3には交流電圧が導線を介して
印加されており、この交流電圧のオシ丁フによって光路
を切抄換える。但し、第1図におzlて、導線と電:a
は省略している。
印加されており、この交流電圧のオシ丁フによって光路
を切抄換える。但し、第1図におzlて、導線と電:a
は省略している。
本実施例に係る缶部の詳!Bfを説明する。液晶−e
4 L C1〜L C3は、第2図(al、(blに示
すように、対向する面にそれぞれ透明な電極EL(IT
Oなど)と液晶を配向させるためのラビング膜(ポリイ
ミドなど)CFが形成され一定の間隔の隙間を保たれた
2枚のガラス板SUと、該隙間内に封入された液晶Ll
から成る。液晶の流出防止のため2枚のガラス板の隙間
の周囲はエポキシ樹脂ADで封止されている。電極パタ
ーンはそれぞれの光路を独立にスイッチ制御するために
図のように配置され、電極に電界を加えるための導II
WIはそれぞれの電極パターンの端部にガラス半田で取
り付けられている。液晶としてはツイストネマチック液
晶や強誘電性液晶などが用いられる。ツイストネマチッ
ク液晶ではセルに電圧を印加しt:とき、偏光面の回転
は生じないが、印加しないときは燭光面が90度回転す
る。強工電性液晶では陽性の異なるパルス(t、−)を
印加することにより、偏光面の回転を生じろ状態と生じ
ない状態に切り換えろ。また、強:FIEH性液晶をも
ちビ)る場合には、そのメモ°ノ性を利用して切り替え
のための電圧印加は一時的なパルスでよく、自己保持形
スイッチとすることができる。
4 L C1〜L C3は、第2図(al、(blに示
すように、対向する面にそれぞれ透明な電極EL(IT
Oなど)と液晶を配向させるためのラビング膜(ポリイ
ミドなど)CFが形成され一定の間隔の隙間を保たれた
2枚のガラス板SUと、該隙間内に封入された液晶Ll
から成る。液晶の流出防止のため2枚のガラス板の隙間
の周囲はエポキシ樹脂ADで封止されている。電極パタ
ーンはそれぞれの光路を独立にスイッチ制御するために
図のように配置され、電極に電界を加えるための導II
WIはそれぞれの電極パターンの端部にガラス半田で取
り付けられている。液晶としてはツイストネマチック液
晶や強誘電性液晶などが用いられる。ツイストネマチッ
ク液晶ではセルに電圧を印加しt:とき、偏光面の回転
は生じないが、印加しないときは燭光面が90度回転す
る。強工電性液晶では陽性の異なるパルス(t、−)を
印加することにより、偏光面の回転を生じろ状態と生じ
ない状態に切り換えろ。また、強:FIEH性液晶をも
ちビ)る場合には、そのメモ°ノ性を利用して切り替え
のための電圧印加は一時的なパルスでよく、自己保持形
スイッチとすることができる。
偏光プリズムPI、PI’ P2.P2’は、第3図
に示すように、頂角45°の平行6面体の形状をなし、
偏光分離膜PMおよび全反射膜Mがそれぞれ図のように
配置されている。
に示すように、頂角45°の平行6面体の形状をなし、
偏光分離膜PMおよび全反射膜Mがそれぞれ図のように
配置されている。
偏光分離膜PMにおいてp偏光は直進し、S偏光は反射
する。また全反射膜Mにおいては、偏光状態の如何にか
かわらず反射されろ。上記偏光プリズムPI、PI’
P2.P2’と液晶セルLCI〜LC3は、第1図に
示したように、交互に多段に組合せられ接着剤にて固定
されて光路切り替え部を形成している。
する。また全反射膜Mにおいては、偏光状態の如何にか
かわらず反射されろ。上記偏光プリズムPI、PI’
P2.P2’と液晶セルLCI〜LC3は、第1図に
示したように、交互に多段に組合せられ接着剤にて固定
されて光路切り替え部を形成している。
GRINレンズGRの片端面の中央部にはコア径9μm
1外径125μmのシングルモードタイプの石英ファイ
バFが接着固定され、他端面には反射防止膜が施されて
いる。GRINレンズGRは石英ファイバFのコアから
入射された光を大口径の平行光ビームに変換したり、逆
に平行光ビームを絞って石英光ファイバFのコアに入射
する機能をもつものである。
1外径125μmのシングルモードタイプの石英ファイ
バFが接着固定され、他端面には反射防止膜が施されて
いる。GRINレンズGRは石英ファイバFのコアから
入射された光を大口径の平行光ビームに変換したり、逆
に平行光ビームを絞って石英光ファイバFのコアに入射
する機能をもつものである。
GRINレンズGRと光ファイバFの両者は一体円柱状
の孔内に固定され、等しい間隔と等しい方向に整列され
てファイバコリメータアレイCAを構成する。ファイバ
コリメータアレイCAはその光ビームの出射あるいは入
射端面が偏光プリズムPI、Pi’の側面から約1+m
離れた位置に固定されている。
の孔内に固定され、等しい間隔と等しい方向に整列され
てファイバコリメータアレイCAを構成する。ファイバ
コリメータアレイCAはその光ビームの出射あるいは入
射端面が偏光プリズムPI、Pi’の側面から約1+m
離れた位置に固定されている。
第4図(al〜第4図(glは本実施例に係る光マトリ
ツクススイッチの動作を示す説明図である。即ち、光路
は各液晶セルLCI〜LC3の各電極(本実施例では各
4枚)において、電圧を印加する電極の組合せを変える
ことにより変化させることができるが、各図は次表に示
すような組合せで電極に電圧を印加したものである。な
お、同表中、電極の魚は各液晶でルLCI〜LC3にお
いて図中上から順に付したものである。また、ONは電
圧を印加した場合、OFFは印加しない場合を夫々示し
ている。
ツクススイッチの動作を示す説明図である。即ち、光路
は各液晶セルLCI〜LC3の各電極(本実施例では各
4枚)において、電圧を印加する電極の組合せを変える
ことにより変化させることができるが、各図は次表に示
すような組合せで電極に電圧を印加したものである。な
お、同表中、電極の魚は各液晶でルLCI〜LC3にお
いて図中上から順に付したものである。また、ONは電
圧を印加した場合、OFFは印加しない場合を夫々示し
ている。
/
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上記光マトリツクススイッチの動作は次の通りである。
第4図fatに示すように、光フアイバ入力端子01か
ら出射された光はGRINレンズGRを通り平行光ビー
ムとなって偏光プリズムP1に入りP偏光とS4[光に
分離され、それぞれ液晶セルLCIを通過する。この時
、液晶セル上C1内の該当する電極に電圧が印加されて
いないとき(OFF)には、PII光は81M光に、S
偏光はP偏光にそれぞれ変換されて偏光プリズムP2に
入り、両偏光は偏光分離膜PMを偏光状態に応じて透過
または反射し、あるいはまた全反射fiMを反射して液
晶セルLC2に入射する。液晶セルLCZ内の該当する
電極に電圧が印加されている(ON)ときには、偏光面
はその状態のまま偏光プリズムP2’における偏光分離
膜PMあるいは全反射膜Mにおいて透過または反射を繰
り返したのち、液晶セルLC3に入射する。液晶セルL
C3の該当する電極はOFFのため、偏光の回転が起こ
り、偏光プリズムPI’で2つの偏光が合成されてGR
l、Nレンズを介して光ファイバ出力端子01′に入射
されろ。
ら出射された光はGRINレンズGRを通り平行光ビー
ムとなって偏光プリズムP1に入りP偏光とS4[光に
分離され、それぞれ液晶セルLCIを通過する。この時
、液晶セル上C1内の該当する電極に電圧が印加されて
いないとき(OFF)には、PII光は81M光に、S
偏光はP偏光にそれぞれ変換されて偏光プリズムP2に
入り、両偏光は偏光分離膜PMを偏光状態に応じて透過
または反射し、あるいはまた全反射fiMを反射して液
晶セルLC2に入射する。液晶セルLCZ内の該当する
電極に電圧が印加されている(ON)ときには、偏光面
はその状態のまま偏光プリズムP2’における偏光分離
膜PMあるいは全反射膜Mにおいて透過または反射を繰
り返したのち、液晶セルLC3に入射する。液晶セルL
C3の該当する電極はOFFのため、偏光の回転が起こ
り、偏光プリズムPI’で2つの偏光が合成されてGR
l、Nレンズを介して光ファイバ出力端子01′に入射
されろ。
同様にして、光フアイバ入力端子01から出射された光
は各液晶セルLCI〜LC3の各電極への電圧の印加の
組合せを変えることにより光フアイバ出力端子02’、
03’、04’に出射され光路の切り替えが行われる(
第4図(bl〜第4図(司参照)。
は各液晶セルLCI〜LC3の各電極への電圧の印加の
組合せを変えることにより光フアイバ出力端子02’、
03’、04’に出射され光路の切り替えが行われる(
第4図(bl〜第4図(司参照)。
光フアイバ入力端子01と光フアイバ出力端子01′を
光接続した状態で他の光ファイバ入、出力端子間の接続
を任意に切り換えることができる。第4図(el〜第4
図(g)に光フアイバ入力端子03と光ファイバ出力端
子02′03’04’間の接続例を示す。
光接続した状態で他の光ファイバ入、出力端子間の接続
を任意に切り換えることができる。第4図(el〜第4
図(g)に光フアイバ入力端子03と光ファイバ出力端
子02′03’04’間の接続例を示す。
第4図(a)〜第4図(h)に示す様に本実施例の構成
においては各液晶セルLCI〜LC3の電極のオン、オ
フによや4×4のすべての組合せを選択することができ
完全なマトリックス接続が実行できる。さらに入力ある
いは出力端子数を増やす場合には液晶セルおよび偏光分
離プリズムの接続段数をふやすことにより、容易に構成
できる。
においては各液晶セルLCI〜LC3の電極のオン、オ
フによや4×4のすべての組合せを選択することができ
完全なマトリックス接続が実行できる。さらに入力ある
いは出力端子数を増やす場合には液晶セルおよび偏光分
離プリズムの接続段数をふやすことにより、容易に構成
できる。
さらに液晶セルの大きな面にすることが容易なため2次
元的に入出力端子を配列し、nXnのスイッチをn個一
体に構成することもできる。第5図に4×4スイツチを
4列並列に一体化した例を示す。この例では、横1列の
それぞれ4個の入力端子と出力端子間の可変接続がなさ
れ、それが縦に4段整列されている。
元的に入出力端子を配列し、nXnのスイッチをn個一
体に構成することもできる。第5図に4×4スイツチを
4列並列に一体化した例を示す。この例では、横1列の
それぞれ4個の入力端子と出力端子間の可変接続がなさ
れ、それが縦に4段整列されている。
さらに、第5図に示すような(nXn)Xnのスイッチ
を互いに90@捻れた配置状態で直接結合することによ
り、n2Xn2のスイッチを構成することができる。第
6図に16X 16の光スィッチの構成例を示す。この
例においては、前段の3個の液晶セルで横方向の可変接
続が各行ごとにおこなわれ、後段の3個の液晶セルで縦
方向の可変接続が各列ごとに行われるため、2次元的に
配列した16の端子間の全ての可変接続が行われる。
を互いに90@捻れた配置状態で直接結合することによ
り、n2Xn2のスイッチを構成することができる。第
6図に16X 16の光スィッチの構成例を示す。この
例においては、前段の3個の液晶セルで横方向の可変接
続が各行ごとにおこなわれ、後段の3個の液晶セルで縦
方向の可変接続が各列ごとに行われるため、2次元的に
配列した16の端子間の全ての可変接続が行われる。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明の光マトリックスス″イッ
チは多数の入力、出力端子間の接続ができ、また液晶を
用いているため低電力で低損失かつ小型のスイッチが構
成できる利点がある。本スイッチは光通信やローカルエ
リアネットワーク等の光伝送システムにおいて多端末間
の可変接続を行う為に用いることができる。
チは多数の入力、出力端子間の接続ができ、また液晶を
用いているため低電力で低損失かつ小型のスイッチが構
成できる利点がある。本スイッチは光通信やローカルエ
リアネットワーク等の光伝送システムにおいて多端末間
の可変接続を行う為に用いることができる。
第1図は本発明の実施例にがかる4×4光マトリツクス
スイツチの構成図、第2図は液晶セルの構成図、第3図
は偏光プリズムの構成図、第4図は4X4光スイツチに
おける光路の切り替え状態を示す図、第5図は入出力端
子を2次元的に配列した4X4スイツチを4列に一体化
した構成図、第6図は4個の4×4スイツチ部を2段に
直接結合して16X16スイツチとした場合の構成図、
第7図は従来の2×2型液晶光切替スイッチの構造図で
ある。 図 面 中、 LCは液晶セル、 PI、P2は偏光プリズム、 GRはGRINレンズ、 Fは光ファイバ・ CAIよファイバコリメータアレイ、 SUはガラス基板、 CFは配向膜、 Llは液晶、 ADは接着剤、 ELは透明電極、 Wlは導線、 Mは全反射膜、 PMは偏光分離膜、 1は液晶セル、 2.3は偏光プリズム、 4はGRINレンズ、 5は光ファイバ、 6は偏光プリズムの入射面、 第 図 7は偏光プリズムの出射面である。
スイツチの構成図、第2図は液晶セルの構成図、第3図
は偏光プリズムの構成図、第4図は4X4光スイツチに
おける光路の切り替え状態を示す図、第5図は入出力端
子を2次元的に配列した4X4スイツチを4列に一体化
した構成図、第6図は4個の4×4スイツチ部を2段に
直接結合して16X16スイツチとした場合の構成図、
第7図は従来の2×2型液晶光切替スイッチの構造図で
ある。 図 面 中、 LCは液晶セル、 PI、P2は偏光プリズム、 GRはGRINレンズ、 Fは光ファイバ・ CAIよファイバコリメータアレイ、 SUはガラス基板、 CFは配向膜、 Llは液晶、 ADは接着剤、 ELは透明電極、 Wlは導線、 Mは全反射膜、 PMは偏光分離膜、 1は液晶セル、 2.3は偏光プリズム、 4はGRINレンズ、 5は光ファイバ、 6は偏光プリズムの入射面、 第 図 7は偏光プリズムの出射面である。
Claims (2)
- (1)偏光分離膜と全反射膜とで構成された偏光プリズ
ム及びこの偏光プリズムで分離および方向を制御された
P偏光とS偏光とがそれぞれ入射出来るように配置され
た複数の電極を有する液晶セルを多段に積層した光路切
り替え部と、この光路切り替え部に外部から光を入射す
るとともに、この光路切り替え部から外部へ出射するよ
う、複数の光ファイバとGRINレンズを1次元または
2次元に配列してなるファイバコリメータアレイと、各
液晶セルの各電極に電圧を印加するための電源部と、を
有することを特徴とする光マトリックススイッチ。 - (2)特許請求の範囲第1項に記載する光路切り替え部
を互いに90度づれた状態で直接結合したことを特徴と
する光マトリックススイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60590A JPH03204621A (ja) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | 光マトリックススイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60590A JPH03204621A (ja) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | 光マトリックススイッチ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03204621A true JPH03204621A (ja) | 1991-09-06 |
Family
ID=11478366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60590A Pending JPH03204621A (ja) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | 光マトリックススイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03204621A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5619601A (en) * | 1993-12-28 | 1997-04-08 | Fujitsu Limited | Optical switch and optical distributor using polarization control and partial reflection |
US6798938B1 (en) * | 1999-10-08 | 2004-09-28 | Huazhong University Of Science & Technology | Routing optical matrix switching method and device |
US7136548B2 (en) * | 2000-06-16 | 2006-11-14 | France Telecom | Liquid crystal optical switch with burnt-in control |
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