JPH0387726A - 光制御型光スイッチ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、制御光を用いて信号光をオン／オフしたり、
あるいは、制御光によって信号光の伝搬方向を切り替え
たりする光制御型光スイッチに関するものである。

（従来の技術） 従来の光スィッチの最も基本的なものの一つは、第２図
に示すように、電子回路を用い、電気信号によって信号
光の制御を行うものである。

この構成の場合、信号光Ｐｓは、まず、フォトダイオー
ドＦＤなどの光電変換素子によって電気信号に変換され
る。次いで、この電気信号は、電子回路ＥＬによって、
変調、スイッチング、増幅などの処理を受け、半導体レ
ーザＬＤなどの発光素子によって、再び信号光ＰＯに変
換されて出力される。

また、信号光の伝搬方向を切り替える場合は、第３図に
示すような電子回路を介在させている。

すなわち、信号光Ｐｓをフォトダイオードなどの光検出
器ＰＤによって検出し、電気信号に変換した後、電子回
路ＥＬにて増幅する。この電気信号と制御電圧ＶＣによ
って、半導体レーザＬＤＩあるいは半導体レーザＬＤ２
を選択的に駆動する。

これにより、入射した信号光Ｐｓを第１の導波路Ｐｏｔ
又は第２の導波路ＰＯ２に出射する。

あるいは、第４図に示すように、方向性光結合器ＬＷを
、用い、制御電圧Ｖｃの有無によって、入射した信号光
Ｐｓを、第１の導波路Ｐ。１、または第２の導波路Ｐ。

２に出射させる光スィッチも知られている。

また、このような構成に限らず、ニオブ酸リチウム、ひ
化ガリウム、ＹＩＧなどの電気光学効果、あるいは音響
光学効果、磁気光学効果、熱光学効果などの効果を有す
る材料により作製された導波路を利用した電気制御型ス
イッチも用いられている。

この種の光スィッチは、電圧あるいは電流によって回路
を切り替えたり、屈折率や吸収係数を変化させて光をス
イッチングしている。このため、媒体の応答速度のみな
らず、電気信号の帯域によっても速度が制限され、光の
高速性を充分に生かすことができない。また、広帯域の
電気制御系が必要になるなど、電子回路に対する負担も
大きい。

このような理由から、高速スイッチングを行うためには
、スイッチングを光によって制御する必要がある。つま
り、光の非線形現象を利用した全光型のスイッチが望ま
れる。非線形エタロン（ファプリーベローエタロン）は
、光非線形材料の特性を充分に活用できる有力なスイッ
チ基本構成要素である。

非線形エタロンは、２枚のミラー間に非線形材料を充填
した構造を有し、ミラー間の光学的距離に応じた波長に
鋭い共鳴透過ピークを有している。

この非線形エタロンでは、非線形材料を用いているため
に、入射強度に応じて非線形材料の屈折率が変化し、光
学共振器長が変化する。

このため、非線形エタロンは、共鳴波長近傍において、
動作離調、すなわち、エタロンの共鳴波長と入射波長と
の差に応じた非線形な光入出力特性を与える。この特性
を利用すれば、光スイッチングを行うことができる。な
お、非線形エタロンは、公知のものであり、多くの関係
論文があるが、１９８４年以前の主要な研究結果は、Ｈ
，Ｍ、ＧＩｂｂｓによる　　’０ｐｔｉｃａｌ　　ＢＩ
Ｓｔａｂ１＋１ｔ）’：ＣＯｎｔｒＯＩ１１ｎｇ　　Ｌ
ｌｇｈｔｗｉｔｈ　Ｌｉｇｈｔ”（ＡＣＡＤＥＭＩＣＰ
ＲＥＳＳ、　　ＩＮＣ，１９８５）に網羅されている。

第５図は、非線形エタロンを用いた従来の光スィッチの
一例を示す概絡図であ、る。この構成の場合、空間ビー
ム上の信号光Ｐｓおよび制御光ＰｃをプリズムＰｒで合
波し、レンズＬ１を介して非線形エタロンＮＥの入射面
に対して垂直に入射し、この非線形エタロンＮＥの出射
光をレンズＬ２を介して出力光ＰＯとして出力するよう
にしたものである。

同様に、第６図は、非線形エタロンを用いた従来の光ス
ィッチの他の例を示す概略図である。この第６図の例は
、信号光Ｐｓと制御光ＰｃとをレンズＬ３．Ｌ４を介し
て、斜めから非線形エタロンＮＥに入射して非線形エタ
ロンの動作Ｍ調を調整し、その出射光をレンズＬ５を介
して出力光Ｐａとして出力するように構成としたもので
ある。

例えば、Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　Ｉｒ＋ｄｕｅｅｃｌ　０
ｐｔｉｃａｌ　Ｂ１５ｔａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　Ｔｈ！
、ｎ　ＦｔｌｍＤｅｖｔ、ｅｅｓ、　　１．　Ｊａｎｏ
ｓｓｙ　ｅｔ　ａｔ、、　　ＩＥＥＥ　Ｊ、　Ｑｕａｎ
、Ｅｌｅｅｔｒｏｎ、、ＱＥ−２１１４４７（１９８５
）では、入射角によって動作離調を調整している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、非線形エタロンを用いた従来の光スィッ
チでは、いくつかの欠点があり、実廟的な素子化は極め
て困難であった。以下、非線形ｊ。

タロンを用いた従来の光スィッチの問題点につき説明す
る。

まず、第５図の光スィッチには次のような問題点がある
。

（ａ）非線形エタロンＮＥで所望の先入出力特性を得る
ためには、共鳴ピークの半値幅のｌノｌＯより高い精度
でエタロンの動作Ｍ調を設定する必要がある。動作Ｍ調
とは、既に説明したように、入射光波長と共鳴ピークの
中心波長の差である。ここで、ある与えられた光源の波
長に合わせてエタロンの共鳴波長を設定する場合を考え
る。典型的な場合、光源の波長を１μｍ１非線形エタロ
ンＮＥの半値幅をｌｎｍとすれば、非線形エタロンＮＥ
の非線形媒質層の厚さには１０１より高い精度が要求さ
れる。

このような高い精度を、高い歩留りで実現することは、
現在の技術では不可能である。この問題は、依然解決さ
れていないので、最近の報告、例えば、ｔｏｗ−ｐｏν
ｅｒ　０ｐｔｌｅａｌ　ｂｌｓｔａｂｉｌｌｔｙ　ＩＩ
Ｉ　ａ　ｔｈｅｒｍａ、ＩＩｙ　ｓｔａ、ｂｌｅ　　Ａ
ｉ！　ＧａＡｓ　ｅｔａｌｏｎ、　Ｅ、　Ｍａｓｓｅｂ
ｏｅｕｒｅｔａ、１．＋　＾ｐｐｔ、Ｐｈｙｓ、　Ｌｅ
ｕ、　５４（２３）　２２９０（１９８９）においても
、色素レーザなどの波長可変光源を用いて、光の波長を
変化させることにより、動作離調を調整している。しか
しながら、スイッチに合わせて光源を選択することは、
明らかに実用に即していない。

（ｂ、　）第５図の構成は、個別のレンズＬｌ。

Ｌ２、プリズムＰｒ、および非線形エタロンＮＥにより
構成されており、一体化されていない。このため、調整
が困難である上に、調整後の信頼性が高くとれない。

（ｃ）信号光Ｐｓと制御光Ｐｃとの分離がなされていな
いため、特に、信号光Ｐｓか弱い場合に、高い消光比で
のスイッチングができない。

また、第６図の光スィッチには、次のような問題点があ
る。

（ａ）ビームの集光位置をエタロン上に維持したままで
の角度調節は困難である。特に、信号光Ｐｓや制御光Ｐ
ｃを伝搬するファイバと、レンズＬ３．Ｌ４および非線
形エタロンＮＥとの結合を安定に維持することが難しい
。

（ｂ）レンズＬ３．Ｌ４の物理的配置上の問題から、焦
点距離の短いレンズを用いることができない。このため
、非線形エタロンＮＥ上のビームスポット径が大きくな
ってしまい非線形エタロンＮＥへの入射光強度を強（し
なければならなくなる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、高い動作離調精度を要求しない構成とするこ
とによって、エタロンの厚さの精度を下げ、歩留りの向
上を図れるとともに、信号光成分と制御光成分とを分離
して出力することができ、さらに、装置を一体化するこ
とによって、調整の簡易化乏信頼性の向上を図れ、がっ
、非線形エタロンへの入射光の強度が小さくて済み高効
率であり、しかも、光の高速性、広帯域性を活かし、広
帯域で信号光のスイッチングを行うことができる光制御
型光スイッチを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、請求項（１）では、制御光に
よって信号光のオン／オフを行う光制御型光スイッチに
おいて、入射光の強度に応じて透過率が非線形的に変化
する非線形エタロンと、一方の端面から入射された軸心
に平行な光線を他方の端面の軸心上に集光する機能を有
し、前記非線形エタロンを挟む形で当該非線形エタロン
の両面に一の端面がそれぞれ固定された一対のレンズ手
段とからなる光ゲート手段と、前記信号光と前記制御光
とを前記光ゲート手段の軸心に平行な状態で、該光ゲー
ト手段の入射端面の異なる位置に入射する光入力手段と
を備えた。

また、請求項（２）では、制御光によって信号光のオン
／オフを行う光制御型光スイッチにおいて、入射光の強
度に応じて透過率が非線形的に変化する非線形エタロン
と、一方の端面から入射された軸心に平行な光線を他方
の端面の軸心上に集光する機能を有し、前記非線形エタ
ロンを挟む形で当該非線形エタロンの両面に一の端面が
それぞれ固定された一対のレンズ手段とからなる光ゲー
ト手段と、前記信号光と前記制御光とを前記光ゲート手
段の軸心に平行な状態で、該光ゲート手段に入射する光
入力手段と、前記非線形エタロンを透過し、前記光ゲー
ト手段から出射された信号光と制御光とを分離し、前記
信号光のみを出力する光出力手段とを備えた。

また、請求項（３）では、請求項（２）の光制御型光ス
イッチにおいて、前記光入力手段を、前記信号光を平行
光とするための第１のコリメート手段と、前記信号光と
異なる波長の制御光を平行光とするための第２のコリメ
ート手段と、前記各コリメート手段から出力された信号
光と制御光とを前記光ゲート手段に入射するダイクロイ
ックミラーとを有する構成とし、前記光出力手段を、前
記光ゲート手段から出力された信号光を波長の違いを利
用して制御光から分離する波長分離手段と、分離された
信号光を集光する手段とを有する構成とした。

また、請求項（４）では、請求項（２）の光制御型光ス
イッチにおいて、前記光入力手段を、前記信号光を平行
光とするための第１のコリメート手段と、前記制御光を
平行光とするための第２のコリメート手段と、前記各コ
リメート手段から出力された信号光と制御光とを２つの
直交する直線偏光に変換して前記光ゲート手段に入射す
るの偏光ビームスプリッタとを有する構成とし、前記光
出力手段を、前記光ゲート手段から出力された信号光を
偏光面の違いを利用して制御光から分離する偏光分離手
段と、分離された信号光を集光する手段とを有する構成
とした。

また、請求項（５〉では、制御光によって信号光のオン
／オフを行う光制御型光スイッチにおいて、入射光の強
度に応じて反射率が非線形的に変化する非線形エタロン
と、一方の端面から入射された清心に平行な光線を他方
の端面の軸心上に集光する機能を有し、前記非線形エタ
ロンの片面に一の端面が固定されたレンズ手段とからな
る光ゲート手段と、前記信号光と前記制御光とを前記光
ゲート手段の軸心に平行な状態で、該光ゲート手段の入
射端面の異なる位置に入射する光入力手段と、前記非線
形エタロンで反射され、前記光ゲート手段から出射され
た信号光と制御光とをその出射位置の違いによって分離
し、前記信号光のみを出力する光出力手段とを備えた。

また、請求項（６）では、制御光によって信号光のオン
／オフを行う光制御型光スイッチにおいて、入射光の強
度に応じて透過率が非線形的に変化する非線形エタロン
と、一方の端面から入射された軸心に平行な光線を他方
の端面の軸心上に集光する機能を有し、前記非線形エタ
ロンを挟む形で当該非線形エタロンの両面に一の端面が
それぞれ固定された一対のレンズ手段とからなる光ゲー
ト手段と、前記信号光を該光ゲート手段の軸心に平行な
状態で、該ゲート手段の一端面に入射する第１の光入力
手段と、前記制御光を前記光ゲート手段の軸心に平行な
状態で、該光ゲート手段の他の端面に入射する第２の光
入力手段と、前記非線形工タロンで反射され、前記光ゲ
ート手段から出射された信号光と、前記非線形エタロン
を透過し前記光ゲート手段から出射された制御光とをそ
の出射位置の違いによって分離し、前記信号光のみを出
力する光出力手段とを備えた。

また、請求項（７）では、制御光によって信号光の伝搬
方向を切り替える光制御型光スイッチにおいて、入射光
の強度に応じて透過率および反射塵が非線形的に変化す
る非線形エタロンと、一方の端面から入射された軸心に
平行な光線を他方の端面の軸心上に集光する機能を有し
、前記非線形エタロンを挟む形で当該非線形エタロンの
両面に一の端面がそれぞれ固定された一対のレンズ手段
とからなる光ゲート手段と、前記信号光と前記制御光と
を前記光ゲート手段の軸心に平行な状態で、該光ゲート
手段の入射端面の異なる位置に入射する光入力手段と、
前記非線形エタロンを透過し、前記光ゲート手段から出
射された信号光と制御光とをその出射位置の違いによっ
て分離し、前記信号光のみを出力する第１の光出力手段
と、前記非線形エタロンで反則され、前記光ゲート手段
から出射された信号光と制御光とをその出射位置の違い
によって分離し、前記信号光のみを出力する第２の光出
力手段とを備えた。

また、請求項（８）では、請求項り７）の光制御型光ス
イッチにおいて、前記光入力手段を、前記信号光を平行
光とするための第１のコリメート手段と、前記制御光を
平行光とするための第２のコリメート手段と、前記各コ
リメート手段から出力された信号光と制御光を前記光ゲ
ート手段に対して相対する方向から入射する第１および
第２の光ガイド手段とを有する構成とし、前記第１の光
出力手段を、前記先ゲート手段を透過した信号光を出力
位置の違いを利用して制御光から分離し、分離された信
号光を集光する手段を存する構成とし、前記第２の光出
力手段を、前記光ゲート手段で反射された信号光を出力
位置の違いを利用して制御光から分離するミラーと、該
ミラーから出力された信号光を集光する手段とを有する
構成とした。

また、請求項（９）では、請求項（７）または請求項（
８）の光制御方光スイッチにおいて、制御光に非線形エ
タロンの透過状態を保持するホールド光を合波し、該合
波光を前記非線形エタロンに入射する手段を設けた。

（作　用） 請求項０〉によれば、信号光と制御光は、光入力手段に
入射され、ここで光ゲート手段の軸心に平行な光に変換
されて、光ゲート手段の人削端面の異なる位置にそれぞ
れ入射される。このように、光ゲート手段の異なる位置
に入射された信号光と制御光は、一方のレンズ手段によ
り集光作用を受けて、両者共、非線形エタロンの軸心部
に入射される。

ここで、制御光が所定の強度以上で入射されている色、
非線形エタロンは透過状態表なる。これにより、入射さ
れた信号光は、はとんど減衰することなく非線形エタロ
ンを透過し、他方のレンズ手段を介し、透過出力光とし
て出力される。また、このときの制御光は、他方のレン
ズ手段を信号光とは別の光路を通って外部へ放射される
。

一方、制御光が所定の強度より低い強度で入射されてい
ると、非線形エタロンは、非透過状態となり、信号光は
減衰して出力されない。このように、信号光が制御光の
入射状態に応じてオン／オフされる。

請求項（２）によれば、信号光と制御光は、光入力手段
に入射され、ここで、光ゲート手段の軸心に平行な光に
変換されて、光ゲート手段の入射端面にそれぞれ入射さ
れる。このように、光ゲート手段に入射された信号光と
制御光は、一方のレンズ手段により集光作用を受けて、
両者共、非線形エタロンの軸心部に入射される。

ここで、制御光が所定の強度以上で入射されていると、
非線形エタロンは透過状態となる。これにより、入射さ
れた信号光は、はとんど減衰することなく非線形エタロ
ンを透過し、制御光とともに他方のレンズ手段を介して
光出力手段に入射される。

光入力手段では、信号光と制御光とが分離されて信号光
のみが、当該光スィッチの出力光とじて出力される。

一方、制御光が所定の強度より低い強度で入射されてい
ると、非線形エタロンは、非透過状態となり、信号光は
減衰して出力されない。

請求項（３）によれば、第１のコリメート手段により光
ゲート手段の軸心に平行な光に変換された信号光と、信
号光と波長が異なり、第２のコリメート手段により光ゲ
ート手段の軸心に平行な光に変換された制御光とがダイ
クロイックミラーに入射され、次いで、光ゲート手段の
入射端面にそれぞれ入射される。このように、光ゲート
手段に入射された信号光と制御光は、一方のレンズ手段
により集光作用を受けて、両者共、非線形エタロンの軸
心部に入射される。

ここで、制御光が所定の強度以上で入射されていると、
非線形エタロンは透過状態となる。これにより、入射さ
れた信号光は、はとんど減衰することなく非線形エタロ
ンを透過し、制御光とともに他方のレンズ手段を介し、
波長分離手段に入射される。

波長分離手段では、信号光と制御光の波長の違いにより
、両者は分離されて、信号光のみが集光手段により集光
され、当該光スィッチの出力光として出力される。

一方、制御光が所定の強度より低い強度で入射されてい
ると、非線形エタロンは、非透過状態となり、信号光は
減衰して出力されない。

請求項（４）によれば、第１のコリメート手段により光
ゲート手段の軸心に平行な光に変換された信号光と、第
２のコリメート手段により光ゲート手段の軸心に平行な
光に変換された制御光とが偏光ビームスプリッタに入射
される。偏光ビームスプリッタにおいて、信号光は互い
に直交する直線偏光に変換されて、光ゲート手段の入射
端面にそれぞれ入射される。このように、光ゲート手段
に入射された信号光と制御光は、一方のレンズ手段によ
り集光作用を受けて、両者共、非線形エタロンの軸心部
に入射される。

ここで、制御光が所定の強度以上で入射されていると、
非線形エタロンは透過状態となる。これにより、入射さ
れた信号光は、はとんど減衰することなく非線形エタロ
ンを透過し、制御光とともに他方のレンズ手段を介し、
偏光分離手段に入射される。

偏光分離手段では、信号光と制御光の偏光面の違いによ
り、両者は分離されて、信号光のみが集光手段により集
光されて、当該光スィッチの出力光として出力される。

一方、制御光が所定の強度より低い強度で入射されてい
ると、非線形エタロンは、非透過状態となり、信号光は
減衰して出力されない。

請求項（５〉によれば、信号光と制御光は光入力手段に
入射され、ここで光ゲート手段の軸心に平行な光に変換
されて、光ゲート手段の入射端面の異なる位置にそれぞ
れ入射される。このように、光ゲート手段に入射された
信号光と制御光は、レンズ手段により集光作用を受けて
、両者共、非線形エタロンの軸心部に入射される。

ここで、制御光が所定の強度より低い強度で入射されて
いると、非線形エタロンは高反射状態となる。これによ
り、入射された信号光は、はとんど減衰することなく非
線形エタロンで反射されて、制御光とともにレンズ手段
の互いに異なる光路を通って光出力手段に入射される。

光出力手段では、光ゲート手段からの出射位置によって
信号光と制御光とが分離され、信号光のみが当該光スィ
ッチの出力光として出力される。

一方、制御光が所定の強度以上で入射されていると、非
線形エタロンは、低反射状態となり、信号光の反射は行
われず信号光は出力されない。

また、請求項（Ｂ）によれば、第１の光入力手段により
光ゲート手段の軸心に平行な光に変換された信号光は、
光ゲート手段の一端面に入射され、一方のレンズ手段に
より集光作用を受けて、非線形エタロンの軸心部に入射
される。

一方、第２の光入力手段により光ゲート手段の軸心に平
行な光に変換された光信号は、光ゲート手段の他端面に
入射され、他方のレンズ手段により集光作用を受けて、
非線形エタロンの軸心部に入射される。

ここで、制御光が所定の強度より低い強度で入射されて
いると、入射された信号光は非線形エタロンで反射され
、一方のレンズ手段を介して光出力手段に入射され、当
該光スィッチの出力光表して出力される。

一方、制御光が入射されていると、信号光は反射されず
出力されない。

請求項（７）によれば、信号光と制御光は、光入力手段
に入射きれ、ここで光ゲート手段の軸心が平行な光に変
換されて、光ゲート手段の入射端面の異なる位置にそれ
ぞれ入射される。

このように、光ゲート手段の異なる位置に入射された信
号光と制御光は、一方のレンズ手段により集光作用を受
けて、両者共、非線形エタロンの軸心部に入射される。

ここで、制御光が所定の強度以上で入射されていると、
非線形エタロンは透過状態となる。これにより、入射さ
れた信号光は、はとんど減衰することなく非線形エタロ
ンを透過し、制御光とともに他方のレンズ手段の互いに
異なる光路を通って第１の光出力手段に入射される。

第１の光出力手段では、光ゲート手段からの出射位置に
よって信号光と制御光とが分離され、信号光のみが当該
光スィッチとして出力される。

一方、制御光が所定の強度より低い強度で入射されてい
ると、非線形エタロンは反射状態となる。

これにより、入射された信号は、はとんど減衰するこた
な（非線形エタロンで反射され、制御光とともに一方の
レンズ手段の互いに異なる光路を通って、第２の光出力
手段に入射される。

第２の光出力手段では、光ゲート手段からの出射位置に
よって信号光と制御光とが分離され、信号光のみが当該
光スィッチの出力光として出力される。

請求項〈８）によれば、第１のコリメート手段で光ゲー
ト手段の軸心に平行な光に変換された信号光と、第２の
コリメート手段で光ゲート手段の軸心に平行な光に変換
された制御光とは、第１および第２の光ガイドを介して
、光ゲート手段に相対する方向からそれぞれ入射される
。

このように、光ゲート手段に入射された信号光と制御光
は、レンズ手段により集光作用を受けて、両者共、非線
形エタロンの軸心部に入射される。

ここで、制御光が所定の強度以上で入射されていると、
非線形エタロンは透過状態となる。これにより、入射さ
れた信号光は、はとんど減衰することなく非線形エタロ
ンを透過し、他方のレンズ手段を介して第１の光出力手
段のミラーに入射される。

第１の光出力手段のミラーでは、光ゲート手段からの出
射位置によって信号光と制御光とが分離され、信号光の
みが集光手段によって集光されて当該光スィッチεして
出力される。また制御光は、非線形エタロンを透過し、
一方のレンズ手段を介して第２の光出力手段のミラーに
入射され、外部へ放射される。

一方、制御光が所定の強度より低い強度で入射されてい
ると、非線形エタロンは反射状態となる。

これにより、入射された信号は、はとんど減衰すること
なく非線形エタロンで反射され、一方のレンズ手段を介
して、第２の光出力手段のミラーに入射される。

第２の光出力手段のミラーでは、光ゲート手段からの出
射位置によって信号光と制御光とが分離され、信号光の
みが集光手段によって集光されて当該光スィッチの出力
光として出力される。また、制御光は、非線形エタロン
で反射され、他方のレンズを介して第１の光出力手段の
ミラーに入射され、外部へ放射される。

また、請求項（９）によれば、請求項（７）または（８
）において、制御光にホールド光が合波されて、先ゲー
ト手段に入射される。これにより、所定の強度以上の制
御光にホールド光が合波されると、非線形エタロンの透
過状態が保持される。

（実施例１） 第１図１よ、本発明の第１の実施例による基本型光制御
型光スイッチの構成を示す側面図である。

第１図において、ＳＭＦＩ、５ＭＦ２，３ＭＦ３は光フ
ァイバ、ＧＬＣｌ、ＧＬＣ２，ＧＬＣ３はコリメート用
ＧＲＩＮレンズ、ＭｌはミラーＧＬＦＩ、ＧＬＦ２は集
光用ＧＲＩＮレンズ、ＮＥは非線形エタロン、ＯＧは光
ゲート手段である。

ここで、ＧＲＩＮレンズとは、日本板硝子株式会社製の
ＧＲａｄｌｅｎｔ　　ＩＮｄｅｘ　１ｅｎｓのことであ
る。ＧＲＩＮレンズは、半径方向に屈折率二乗分布を有
し、端面が光学軸に対して垂直になっており、１／４ピ
ツチの長さを有している。１／４ピツチの長さとは、一
方の端面から入射された光学軸に平行な光が、他方の端
面の中心（軸心）に集光されるような長さである。具体
的な大きさは、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ１、
ＧＬＣ２，ＧＬＣ３が直径１．８１１％長さ５Ｉｌ１１
であり、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩ、ＧＬＦ２が直
径２關、長さ５ｍｌ１ｌである。

これら集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩ、ＧＬＦ２は、非
線形エタロンＮＥを挟む形でその一端面が非線形エタロ
ンＮＥの両面にそれぞれ固定されており、集光用ＧＲＩ
ＮレンズＧＬＦＩ、ＧＬＦ２および非線形エタロンＮＥ
により光ゲート部ＯＧが構成されている。

このような構成において、信号光Ｐｓは、光ファイバＳ
ＭＦ１を伝搬してコリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣＩ
に入射され、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩの径よりも
充分に細い径の平行光、ここでは直径約１００μｍの平
行光に変換された後、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩに
垂直に入射される。一方、制御光Ｐｃも同様に、光ファ
イバ５ＭＦ２を伝搬してコリメート用ＧＲＩＮレンズＧ
ＬＣ２に入射され、ここで、直径約１００μｍの平行光
に変換された後、ミラーＭ１で反射されて集光用ＧＲＩ
ＮレンズＧＬＦ　１に垂直に入射される。

上記信号光Ｐｓと制御光Ｐｃとは、集光用ＧＲＩＮレン
ズＧＬＦ１の図面に向かって左端面に対して、第７図に
示すような位置関係で垂直に入射される。従って、集光
用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１の右端面では、その軸心上
に集光され、非線形エタロンＮＥに入射される。非線形
エタロンＮＥは、制御光Ｐｃが充分な強度で入射したと
きに、透過状態となって信号光Ｐｓを透過させる一方、
制御光Ｐｃの強度が弱いときに、非透過状態となって信
号光Ｐｓを遮断する。すなわち、非線形エタロンＮＥは
、制御光Ｐｃの強度に応じて信号光Ｐｓをオン／オフす
る。

非線形エタロンＮＥから出力された信号光Ｐｓは、集光
用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２を介して制御光Ｐｃと分離さ
れる。分離された信号光Ｐｓは、コリメート用ＧＲＩＮ
レンズＧＬＣ３によって集光され、再び平行光に変換さ
れ、光ファイバＳＭＦ３を介し、出力光Ｐｏとして出力
されるように構成されている。

第８図は、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩ、非線形エタ
ロンＮＥ、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２からなる光ゲ
ート手段ＯＧの拡大図である。非線形エタロンＮＥは、
前面ミラーＭｆと裏面ミラーＭｂによって非線形媒質層
ＮＬを挟んだ形になっており、次の工程で作製される。

すなわち、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩに、ミラーＭ
ｆ、非線形媒質層ＮＬ、　ミラーＭｂを順次蒸着した後
、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２を接着する。

さらに詳細には、まず、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩ
に５４０ＡのＺｎＳを蒸着し、次いで、９５０ＡのＮａ
Ｆ・３ＡＮＦｉを蒸着する。コノ操作を４回繰り返すこ
とによって、ミラーＭｆが完成する。次に、ＺｎＳを８
５８０λ蒸着し、これを非線形媒質層ＮＬとする。続い
て、９８０入のＮａＦ−３１Ｆｉを蒸着し、次イテ、５
４０λ（７）　Ｚ　ｎ　Ｓを蒸着するという操作を４回
繰り返すことによって、ミラーＭｂが完成する。最後に
、駆動波長に対して透明な接着剤により、ミラーＭｂに
集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２を接着して、光ゲート手
段ＯＧが完成する。この場合の動作波長は、５１４゜５
ｎｍである。

このように作製した光ゲート手段ＯＧを中心として、次
の工程で光スィッチを作製する。

■光ゲート手段ＯＧとミラーＭ１とを第１図に示すよう
に接着し、これを図示しない保持基板に固定する。

■コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬｃ１〜ＧＬＣ３と光
ファイバＳＭＦＩ〜ＳＭＦ３とがそれぞれ一体形成され
たファイバコリメータを３本用意し、それぞれ２軸微動
台に取り付ける。これによって、各ファイバコリメータ
は、その先軸に垂直な２方向に微動可能さなる。

■制御光Ｐｅを光ファイバ５ＭＦ２に入射する。

入射された制御光Ｐｃは、コリメート用ＧＲＩＮレンズ
ＧＬＣ２、ミラーＭ１を経由して集光用ＧＲＩＮレンズ
ＧＬＦＩの左端面に垂直に入射する。

集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２から出力される制御光Ｐ
ｃの出力光をモニタしながら、後述するようなレベル設
定が得られるように、入射位置を微調整する。微調整後
、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ２を保持基板に固
定する。

■信号光Ｐｓを光ファイバＳＭＦＩに入射し、コリメー
ト用ＧＲＩＮレンズＧＬＣＩを経由して、集光用ＧＲＩ
ＮレンズＧＬＦＩの左端面に垂直に入射させる。制御光
Ｐｃを入射した状態で、信号光Ｐｓの透過光をモニタし
ながら、消光比が高くなるように、入射位置を微調整す
る。第７図に示すように、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ
Ｉの左端面への信号光Ｐｓと制御光Ｐｃの入射位置は、
端面上で、このレンズの光軸と交わる直線上にこないよ
うにする。微調整後、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬ
Ｃ１を保持基板に固定する。

■信号光Ｐｓを入射した状態で、コリメート用ＧＲＩＮ
レンズＧＬＣ３および光ファイバＳＭＦ３の位置を微調
整し、入力信号光Ｐｓと透過出力光Ｐｏ色の結合が最大
になるようにする。微調整後、これらを保持基板に固定
する。

以上の■〜■の工捏を経ることにより光スィッチの作製
が完了する。

次に、第９図のタイミングチャート参照して、本第１の
実施例の動作を説明する。なお、上述したように、この
光スィッチは、制御光Ｐｃの強度によって、信号光Ｐｓ
をオン／オフするものである。

光ファイバＳＭＦＩを伝搬し、コリメート用ＧＲＩＮレ
ンズＧＬＣＩにて直径約１００μｍの平行光とされたパ
ルス状の信号光Ｐｓは、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　
１の左端面に垂直に入射され、右端面軸心部に結像する
。一方、光ファイバ５ＭＦ２を伝搬し、コリメーＬ用Ｇ
ＲＩＮレンズＧＬＣ２にて直径】００μｍの平行光とさ
れた制御光Ｐｃは、信号光Ｐｓと直交する方向からミラ
ーＭ１に入射され、入射方向と９０°の方向に反＃＝ｊ
されることによって、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦｌの
左端面に垂直に入射され、右端面軸心部に結像する。

このようにして、信号光Ｐｓε制御光Ｐｃとは、第７図
に示すような位置関係で、非線形エタロンＮＥの軸心部
に入射される。ここで、制御光Ｐｃが充分な強度で入射
されているものとすると、Ｐｓ　＋Ｐｃの強度は高レベ
ルとなるから、非線形エタロンＮＥは透過状態さなる。

従って、入射された信号光Ｐｓは、はとんど減衰するこ
となく非線形エタロンＮＥを透過し、集光用ＧＲＩＮレ
ンズＧＬＦ２、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ３を
介して、光ファイバＳＭＦ３に入射され、この光ファイ
バＳＭＦ３から透過出力光ＰＯとして出力される。また
、このときの制御光Ｐｃは、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬ
Ｆ２中の別の光路を通って外部へ放射きれる。

一方、制御光Ｐｃが入射されていないと、非線形エタロ
ンＮＥは、非透過状態となり、信号光Ｐｓは減衰して出
力されない。このように、イ言号光Ｐｓが制御光Ｐｃの
有無によってオン／オフされる。

なお、非線形エタロンＮＥの非線形媒質層ＮＬとしてＺ
ｎＳを使用した本第１の実施例の場合、信号光Ｐｓおよ
び制御光Ｐｃの動作波長は、０．５１μｍ、非線形エタ
ロンＮＥのしきい値の光強度は１０ｒｎＷである。

上述したスイッチング動作は、第１０図および第１１図
に示す非線形エタロンＮＥの光入射強度−透過率特性に
よって説明される。

第１０図は、動作離調、すなわち動作波長とｊ（鳴波長
のずれを小さく設定した場合の特性を示し、第１１図は
動作Ｍ調を大きく設定した場合の特性を示している。こ
れら第１０図および第１１図に基づいて、上記スイッチ
ング動作を行うための信号光Ｐｓおよび制御光Ｐｃのレ
ベル設定条件について説明する。

第１０図および第１１図から分かるように、信号光Ｐｓ
および制御光Ｐｃがともに入射された場合、非線形エタ
ロンＮＥの透過率は、高透過率Ｔ１であるが、信号光Ｐ
ｓのみが入射された場合は、低透過率Ｔ２である。従っ
て、第１０図の特性を有する非線形エタロンＮＥの場合
は、信号光Ｐｓあるいは制御光Ｐｃの一方を入射したと
きには、非線形エタロンＮＥのしきい値Ｐ　１４０を超
えず、信号光Ｐｓおよび制御光Ｐｃの両者を入射したと
きには、このしきい値Ｐ　ＴＨＯを超えるようなレベル
に、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃのレベルを設定しなければ
ならない。

これに対して、第１１図の特性を有する非線形エタロン
ＮＥの場合は、信号光Ｐｓおよび制御光Ｐｃの一方を入
射したときには、これらのレベルが非線形エタロンＮＥ
の立ち下がりのしきい値ＰＴＨＩを超えず、信号光Ｐｓ
および制御光Ｐｃの両者を入射したときには、これらの
レベルを加えり値が非線形エタロンＮＥの立ち上がりの
しきい値ＰＴ□２を超えるように設定しなければならな
い。

ここで、第７図に示すように、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃ
の集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１への入射位置が、端
面上でこのレンズの光軸と交わる直線上にニないように
配置することによって、反射信号光と反射制御光が入力
光源側に戻らないように構成することができる。非線形
エタロンＮＥからの透過信号光Ｐｓは、集光用ＧＲＩＮ
レンズＧＬＦ２を経て、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧ
ＬＣ３によって光ファイバＳＭＦ３に入射され、この光
ファイバＳＭＦ３から出力光Ｐｏとして出力される。

次に、第１２図〜第１４図を参照して、本節１の実施例
め動作をさらに詳細に説明する。

第１図に示すように、ｌ／４ピツチのＧＲＩＮレンズＧ
ＬＦＩを用いた場合、その特性から、ＧＲＩＮレンズＧ
ＬＦ　１の左端面への入射位置にかかわらず、信号光Ｐ
ｓと制御光Ｐｃとは、非線形エタロンＮＥの軸心部に集
光される。このとき、ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１の左端
面軸心から入射光までの距離を「、非線形エタロンＮＥ
への入射角をθ（ラジアン）とすると、距離「と入射角
θとの関係は、Ｂを比例定数として、次の式にて表され
る。

θ−Ｂ　　・　ｒ　　　　　　　・・・（１）ところが
、非線形エタロンＮＥの共鳴波長は、入射角θによって
変化する。非線形エタロンＮＥの垂直入射時の共鳴波長
をλ。、入射角θのときの共鳴波長をλ２．（θ）、Ｇ
ＲＩＮレンズＧＬＦ１の軸心上の屈折率をｎｏ、非線形
エタロンＮＥの非線形媒質層ＮＬの実効屈折率をｎ、と
すると、入射角θのときの共鳴波長λ１１．（θ）は、
次の式で表される。

λ、１．（θ）−λ。　　（１−（ｎｏ　／　ｎｏ　）
　２・ｓｌｎ’　θｌ　Ｉｌｌ　　、、・（２）（１，
）、（２）式から、制御光Ｐｃおよび信号光Ｐｓの、Ｇ
ＲＩＮレンズＧＬＦ　ｉ上への入射位置までの距離「に
よって、非線形エタロンＮＥの共鳴波長λ１１．（θ）
を制御できることが分かる。言い換えれば、入射位置ま
での距離ｒによって、動作離調△λ（−λ−λ１０．：
λは光源波長）を制御できることが分かる。

非線形エタロンＮＥは、一般に、非線形媒質層ＮＬの非
線形屈折率が正の場合、ある臨界離調Δλｂが存在し、
０くΔλく△λｂのときに第１０図の透過特性を示す一
方、Δλ〉Δλｂのときに第１１図の透過特性を示す。

ここで、臨界離調Δλｂの大きさは、非線形エタロンＮ
Ｅの共鳴波長スペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）程度の
大きさになる。また、動作離調Δλは、入射位置によっ
て変えられる。従って、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧ
ＬＣＩおよびＧＬＣ２の位置、すなわち、信号光Ｐｓお
よび制御光Ｐｃの、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１へ
の入射位置を調整することによって、第１０図あるいは
第１１図の透過特性を容易に選択、設定できる。

第１２図は、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃの、集光用ＧＲＩ
ＮレンズＧＬＦＩへの入射位置を変えることによって動
作Ｍ：Ａを制御し、非線形エタロンＮＥの特性を自由に
設定できることを示したグラフである。第１２図におい
て、横軸は光の入射位置であり、集光用ＧＲＩＮレンズ
ＧＬＦＩの軸心から入射位置までの距Ｍｒ（μｍ）で表
しである。

一方、縦軸は非線形エタロンＮＥの共鳴波長（ｎｍ）お
よび半値全幅（ＦＷＨＭ）を表している。

この場合、動作波長λは５１４．５ｎｍとしたが、この
動作波長λから共鳴波長λ１．．を引いた値△λが動作
Ｍ調となる。動作Ｍ調Δλが臨界離調△λｂ（これはほ
ぼ半値全幅（ＦＷＨＭ）に等しい）より小さい範囲Ｒａ
では第１０図の透過特性を示し、大きい範囲Ｒｂでは第
１１図の透過特性となる。但し、集光用ＧＲＩＮレンズ
ＧＬＦＩの外周部への入射では、非線形エタロンＮＥの
半値全幅（Ｆ　Ｗ　ＨＭ　）が増し、非線形エタロンＮ
Ｅの動作し、きい値が増加してしまう。このため、共鳴
波長λ１１．の可変範囲は、５　ｎ、　ｍ程度にとどま
る。

非線形エタロンＮＥの動作離調Δλは、半値全幅（Ｆ　
Ｗ　Ｉ−Ｉ　Ｍ　）の１／１０の精度で設定する必要が
あることはすでに述べた。ここで、半値全幅（ＦＷＨＭ
）が約１ｎｍ、非線形エタロンＮＥの動作波長λが約０
．５μｍであるから、従来のように、非線形エタロンＮ
Ｅの非線形媒質層ＮＬの膜厚だけで動作離調Δλを設定
する場合には、はぼ２×１０−４の精度で非線形エタロ
ンＮＥの非線形媒質層ＮＬの膜厚を制御してエタロンを
作製しなければならない。

これに対して、本節１の実施例では、非線形エタロンＮ
Ｅの非線形媒質層ＮＬの厚さは変えず、光の入射位置に
よって動作離調λを調整している。

この場合、非線形エタロンＮＥの非線形媒質層ＮＬの厚
さは、入射光の波長が上述した共鳴波長λ１６．の可変
範囲（５ｎｍ）に入るように作製すればよいから、その
精度はｌＸｌ０−’程度でよい。

なお、光の入射位置は、１μｍのオーダで調整可能であ
り、これは膜厚に換算すると、要求精度の０．１ｎｒｎ
よりもはるかに小さい値である。

本節１の実施例では、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃの動作離
調Δλを必ずしも同一にする必要はなく、それぞれの入
射位置を調整することによって、別々の動作Ｍ調Δλと
することが可能である。このｎ山皮が加わるために、信
号光Ｐｓと制御光Ｐｅの波長が等しい１波長での動作で
も、高い消光比のスイッチが得られる。

第１３図は、信号光Ｐｓの離調と消光比との関係の計算
結果を示すグラフである。第１３図において、横軸は信
号光Ｐｓの動作Ｍ調ΔλＳを臨界Ｍ調△λｂで割った値
（ΔλＳ／Δλｂ）を表しており、縦軸は消光比を表し
ている。また、実線はそれぞれ、制御光Ｐｃの動作離調
ΔλＧが１，５Δλｂ、１．７Δλｂ、！、９Δλｂの
場合の消光比を示している。さらに、破線は、信号光Ｐ
ｓと制御光Ｐｃの動作離調を同一の値にしたときの消光
比を示している。

この第１３図から分かるように、信号光Ｐｃの動作Ｍ調
Δλｓ−２，５△λｂ１制御光Ｐｃの動作＃ｌ調△λｃ
−１，９△λｂのときに、大きな消光比１７゜５が得ら
れる。

第１４図は、第１図の構成において、大きな消光比が得
られる理由を説明するためのグラフである。第１４図に
おいて、実線は制御光Ｐｃを入射しない場合の非線形エ
タロンＮＥの透過率波形を、破線は制御光Ｐｃを入射し
た場合の透過率波形をそれぞれ示し、横軸は制御光Ｐｃ
および信号光Ｐｓの各波長λＣおよびλＳを表し、縦軸
は非線形エタロンＮＥの透過率を表している。

信号光Ｐｓと制御光Ｐｃの波長が等しい（λＣ−λＳ）
場合の消光比は、制御光Ｐｃが入射していないときの透
過率Ｔ１と、人剃しているときの透過率２との比Ｔ２／
ＴＩで与えられる。一方、これらの波長λＣとλＳが異
なる場合は、制御光Ｐｃが入射していないときの透過率
Ｔｌａと、入射しているときの透過率Ｔ２ａとの比Ｔ２
　ａ／Ｔｌａで与えられる。

すなわち、２波長動作では消光比は向上する。

本節１の実施例のような軸外し系では、入射光の位置調
整によって信号光Ｐｓと制御光Ｐｃに対する共鳴ピーク
の波長を独立に設定できるため、このような等価的な２
波長動作が可能であり、消光比が向上する。なお、上記
した説明では、信号光Ｐｓの強度は弱いため、非線形エ
タロンＮＥの透過率に影響を与えないものとしたが、正
確には、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃの強度と波長を同時に
考慮する必要がある。

コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ１〜ＧＬＣ３と集光
用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩおよびＧＬＦ２は、非線形エ
タロンＮＥのしきい値を考慮して設計すべきである。こ
こで、非線形エタロンＮＥのしきい値はＰ、は、非線形
エタロンＮＥ上の集光スポット径ｄｅ、集光角度分布ａ
ｅ、および入射角度θ（前記（１）式参照）の関係の関
数として表される。すなわち、 Ｐｔｈｗｆ　（ｄｅ、ａｅ、　　θ）−（３）ここで、
上記集光スポット径ｄｅと入射角度分布ａｅは、信号光
Ｐｓおよび制御光Ｐｃの波長λ、光ファイバＳＭＦＩ、
５ＭＦ２のコア径ｄｓ、ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩの軸上
の屈折率ｎ。、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣＩ、
ＧＬＣ２の屈折率分布定数Ａｃ１および集光用ＧＩＩＮ
レンズＧＬＦ　１の屈折率分布定数Ａｆを用いて、次の
式％式％ （４） ）） （５） 次いで、共鳴波長λ２０．の最大可変範囲を設定する。

共鳴波長λ１０．と入射角度θとは対応しているので（
（２）式参照）、これは、入射角度θの最大可変範囲を
設定することに等しい。設定した入射角度の最大値をθ
７．１とする。

非線形エタロンＮＥ上の集光スポット径ｄｅが、熱やキ
ャリアの拡散距離に比べて大きい場合、ＭＱＷ等の電子
非線形エタロンでは、しきい値ｐｕｂが集光スポット径
ｄｅの２乗に比例し、ＺｎＳを使用した熱効果非線形エ
タロンでは、しきい値Ｐ１、が集光スポット径ｄｅに比
例する。言い換えると、ＭＱＷ等の電子非線形エタロン
では、しきい値Ｐ、は（Ａｃ／Ａｆ）”２の２乗に比例
する（（４）式参照）。

一方、集光角度分布ａｅに対するしきい値Ｐ。

の変化は、非線形エタロンＮＥのフィネス、入射角最大
値θ、、１、および非線形媒質層ＮＬの膜厚によるが、
集光角度分布ａｅがある値より大きくなると、しきい値
ＰＩｂは急激に増大する。ここで、集光角度分布ａｅは
、上記（５）式によって（Ａｃ／　Ａ　ｆ　）　ＩＩ２
と関係づけられているから、しきい値Ｐ、は（Ａｃ／Ａ
ｆ）””の値が、ある値より小さくなると、急激に増大
することとなる。

第１５図は、入射角度θが最大で（θ、、Ｘ）のときの
屈折率分布定数の比（Ａ　Ｃ／　Ａ　ｆ　）　Ｉ　／　
２と、しきい値Ｐ、との関係を示すグラフである。曲線
Ｃ１は屈折率分布定数の比（Ａ　ｃ　／ｐ、　（）　ｌ
／ｌの値がＡｍ（約３）のときに最小となるが、屈折率
分布定数の比（Ａ　Ｃ／Ａ　（）　ＩＩ２の値がＡｍよ
り大きいときには、しきい値Ｐ、は屈折率分布定数の比
（Ａｃ／Ａｆ）”’の２乗に比例し、Ａｍより小さいと
きには、しきい値Ｐ、は急激に増加する。従って、屈折
率分布定数の比（Ａｃ／Ａｆ）１″２の値を、Ａｍの近
傍に設定するのが最適である。

なお、本節１の実施例では、ＺｎＳを非線形材料とする
非線形エタロンＮＥを使用したが、これに限定されるも
のではない。例えば、次のように作製した光ゲート手段
ＯＧを用いてもよい。

まず、別に用意したＧａＡｓ基板上にＡＩｏ、ｖｓＧ　
ａ　０．６７Ａ　Ｓを０．２μｍ積層し、次いで、７５
大のＡ　ＩＩ　０．３３Ｇ　ａ　ｏ、　６７Ａ　ｓ層と
、７５ＡのＧａＡｓ層を交互に１００層ずつ積層する。

このＧａＡｓとＡ　！ｌ　０．３３Ｇ　ａ　０．６７Ａ
　Ｓを交互に積層した部分が、いわゆるＭＱＷ　（Ｍｕ
ｌｔｉｐｌｅ　Ｑｕａｎｔｕｍ　’Ｗｅｌｌ）部分で、
これが非線形媒質層ＮＬを形成する。続いて、９７λの
Ｔｉ０２層、および１５０λのＳｉｎ。

層を交互に８層ずつ積層し、反射率が９８％の前面ミラ
ーＭｆを形成する。そして、この前面ミラーＭｆと非線
形媒質層ＮＬとが積層されたＧａＡｓ基板を二前面ミラ
ーＭｆの側で集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１に接着す
る。

次いで、余分なＧａＡｓ基板をエツチングして、保護層
である０、２μｍのＡ　ｎ　０．３３Ｇ　ａ　ｏ、　６
７Ａ　ｓ層を露出させる。この上に再び９７大のＴｉＯ
□層および１５０λの５ｉｎ２層を交互に８層ずつ積層
し、後面ミラーＭｂとする。この後面ミラＭｂを、集光
用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２に光軸が一致するように接着
して、光ゲート手段ＯＧの作製が完了する。この場合の
動作波長は０．８７μｍ、ゲートのしきい値の光強度は
約５ｍＷさなる。

なお、上記説明ではでは、ミラーＭｆ、ＭｂをＴｉＯ２
／ＳｉＯ，の誘電体多層膜ミラーにより構成したが、こ
れに限定されるものではなく。他にも、Ｚｎ５ｅ／Ｎａ
Ｆ・３ＡρＦ、の組合わせなどの誘電体多層膜ミラー　
あるいは、Ｃｒ。

ＡｆＩ、Ａｕ、Ａｇなどの金属や半導体、またはそれら
の複合膜を用いて構成できることは言うまでもな（１゜
また、非線形媒質層ＮＬをＧａＡｓ／ＡＩｊＧａＡｓ系
物質で形成したが、これに限定されるものではな（、Ｇ
ａ　Ｉ　ｎＡｓ／Ａｊ７１ｎ、Ａｓなどの組合せのＭＱ
ＷＳＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、、ＩｎＡｓ等のｍ−
ｖ族化合物半導体、Ｚｎ５ｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＴ
ｅなどのＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体、Ｔｅ、ＣｄＨｇＴ
ｅ、ＣｕＣＲなどの半導体、ＣｄＳ＋−ｘＳＸ等の１へ
導体の直径１００入程度の微粒子をガラス中に分散して
作製した半導体ドープガラス、ポリジアセチレン、２−
メチル・４二ｈロアニリンなどの非線形定数の大きい有
機材料を用いて構成できることはぎうまでもない。

さらに、ミラーＭｆ、Ｍｂは、それが誘電体多層膜ミラ
ーの場合は層数を変えることにより、金属ミラーの場合
は膜厚を変えることによって、反射率を変えることがで
きる。

このことを用いて、 ＭＲｆ−ＭＲｂ・ｅｘｐ　（−２・Ａｂ−ＷＮＬ）■し
：ＭＲｆはミラーＭｆの反射率 ＭＲｂはミラーＭｂの反射率 Ａｂは非線形媒質層ＮＬの吸収係数 ＷＮＬは非線形媒質層ＮＬの厚さ とすることによって、非線形エタロンＮＥの共鳴波長に
おける反射率を零にすることができる。

以上のように、本箱１の実施例によれば、非線形エタロ
ンＮＥの動作Ｍ調の設定が・コリメート用ＧＲＩＮレン
ズＧＬＣ１およびＧＬＣ２の位置を制御することで容易
に行える。このため、非線形媒質層ＮＬの膜厚精度がほ
ぼ１桁低くて済む。

また、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃとに対して動作１ｉｌｉ
ｔ、２１の設定を独立に行うことができるため、信号光
Ｐｓと制御光Ｐｅとの分離が充分に行われる。

従って、１波長の動作でも高い消光比でのスイッチング
動作が可能である。

さらに、各コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ１、ＧＬ
Ｃ２，ＧＬＣ３、および集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩ
、ＧＬＦ２、非線形エタロンＮＥ。

ミラーＭ、ｆ、Ｍｂ、光ファイバＳＭＦＩ、５ＭＦ２．
５ＭＦ３などが一体化され、モジュール化されているの
で、取り扱いも容易で、他の装置への組み込みも可能さ
なる。

さらにまた、信号光Ｐｓを電気信号に変換することなく
、制御光Ｐｃで直接制御可能なために、電気系の帯域に
限定されることなく、光の特性を活用した広帯域なスイ
ッチングが可能となるさらに、先ゲート手段ＯＧにおい
ては、非線形エタロンＮＥの両端面に互いに対応する集
光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩ、ＧＬＦ２を配置しである
ので、その集光作用によって、非線形エタロンＮＥを動
作させるに充分な高い光パワー密度を得ることができる
。また、ＧＲＩＮレンズは屈折率分布型のレンズであり
、そのレンズ端面が平面であるために、同じく平板状の
非線形エタロンＮＥを取り付けるのに適した形状を有し
ている。これにより、光ゲート手段ＯＧの作製が容易と
なり、また、作製工程上で光軸を一致させる作業が容易
に行なえる。

（実施例２） 第１６図は、本発明の第２の実施例による基本型光制御
型光スイッチの構成を示す側面図である。

本箱２の実施例と前記第１の実施例と異なる点は、光ゲ
ート手段ＯＧの集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ１とコリメ
ート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣＩ、ＧＬＣ２との間に、ミ
ラープリズムＭＰを挿入することにより、コリメート用
Ｇ、　ＲＩ　ＮレンズＧ　Ｌ　Ｃ１，。

ＧＬＣ２の位置調整と装着とをより容易にしたこと、お
よび、制御光Ｐｃ側の光ファイバ５ＭＦ２の代わりに、
半導体レーザＬＡを配置したことである。その他の構成
、作用効果は前記第１の実施例と同様である。

（実施例３） 第１７図は、本発明の第３の実施例による２波長型光制
御型光スイツチの構成を示す側面図である。本第３の実
施例と前記第１の実施例の異なる点は、次の通りである
。すなわち、 ■ミラーＭ１に代えてダイクロイックミラーＤＭＩを用
いて信号光Ｐｓと制御光Ｐｃを光ゲート手段ＯＧに入射
するようにした点、 ■光ゲート手段ＯＧの集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２と
コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ３との間にダイクロ
イックミラーＤＭ２を配置した点、■信号光Ｐｓの波長
λＳと制御光Ｐｃの波長λＣとを異なる波長とした点、 である。

ダイクロイックミラーＤＭＩおよび０Ｍ２は、信号光Ｐ
ｓ　　（波長λＳ）は透過するが、制御光Ｐｃ　　（波
長λＣ）は、入射方向と９０度の方向に反射するもので
ある。

次に、第１８図のタイミングチャートを参照して、本第
３の実施例の動作を説明する。

光ファイバＳＭＦＩを伝搬し、コリメート用ＧＲＩＮレ
ンズＧＬＣＩで平行光とされた波長λＳの信号光Ｐｓ　
　（λＳ）と、光ファイバ５ＭＦ２を伝搬し、コリメー
ト用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ２で平行光とされた波長λＣ
の信号光Ｐｃ（λＣ）とがダイクロイックミラーＤＭＩ
に入射されると、信号光ＰｓはダイクロイックミラーＤ
ＭＩを透過して集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１の左端
面に入射され、制御光ＰｃはダイクロイックミラーＤＭ
Ｉで反射されて、やはり集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ１
の左端面に入射される。これらの光は、集光用ＧＲＩＮ
レンズＧＬＦ　１にてそれぞれ集光されて非線形エタロ
ンＮＥに入射される。

ここで、非線形エタロンＮＥ上に制御光Ｐｃが入射され
ているとすると、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃとは、減衰さ
れることなく非線形エタロンＮＥを透過し、ダイクロイ
ックミラーＤＭ２に入射される。ダイクロイックミラー
ＤＭ２は、信号光Ｐｓ　　（λＳ）のみを透過し、制御
光Ｐｃ　　（λＣ）を反射する。従って、信号光Ｐｓの
みがコリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ３に入射された
後、光ファイバＳＭＦ３から出力光Ｐｏとして出力され
る。

一方、制御光Ｐｃが入射されていないと、信号光Ｐｓは
、非線形エタロンＮＥを通過しない。従って、出力光Ｐ
ｏは出力されない。

以上のように、本第３の実施例では、波長λＳ。

λＣという二つの異なる波長（λＳ〉λＣ）を用いたの
で、これらの波長を独立に設定できる。すなわち、信号
光Ｐｓの波長λＳとしては消光比が大きくなるような値
を設定し、制御光Ｐｃの波長λＣとしては、非線形エタ
ロンＮＥのしきい値が小さくなるような値を設定するこ
とができる。この結果、同一波長による動作と比較して
、制御光Ｐｃの動作パワーを低くできるとともに、より
高い消光比を得ることができる。

また、信号光Ｐｓが制御光Ｐｃから完全に分離されてス
イッチングされるので、微弱な信号光Ｐｓに対してもゲ
ート動作が可能であり、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃとのク
ロストークも減少させることができる。

（実施例４） 第１９＆は、本発明の第４の実施例による２波長型光制
御型光スイツチの構成を示す側面図である。本第４の実
施例が前記第３の実施例と異なる点は、ダイクロイック
ミラーＤＭ２の代わりに、波長λＳの信号光Ｐｓのみを
透過させる波長フィルタＷＦを用いて、透過信号光Ｐｓ
（λＳ〉を分離し、光ファイバＳＭＦ３から出力光Ｐｏ
として出力させるようにしたことにある。波長フィルタ
ＷＦは、誘電体多層膜または金属薄膜を用いた干渉フィ
ルタ、あるいは色素を用いたフィルタ等で構成される。

なお、その他の構成、作用、効果は前記第３の実施例と
同様である。

（実施例５） 第２０図は、本発明の第５の実施例による２偏光型光制
御光スイツチの構成を示す側面図である。

本節５の実施例が前記第３の実施例と異なる点は、ダイ
クロイックミラーＤＭＩ、ＤＭ２に代えて、偏光ビーム
スプリッタＰＢＳＩ、ＰＢ８．２を配置したこ色にある
。これらの偏光ビームスプリッタＰＢＳＩ、ＰＢＳ２は
、水平偏光（Ｈ）は透過させるが、垂直偏光（Ｖ）は入
射方向と９０’方向に反射するものである。

次に、第２１図のタイミングチャートを参照して、本節
５の実施例の動作を説明する。

光ファイバＳＭＦ　１を伝搬し、コリメート用ＧＲＩＮ
レンズＧＬＣ１で平行光とされた信号光Ｐｓと、光ファ
イバ５ＭＦ２を伝搬し、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧ
ＬＣ２で平行光とされた信号光Ｐｃとが偏光ビームスプ
リッタＰＢＳＩに入射されると、信号光Ｐｓの水平偏光
成分Ｐｓ　　（）Ｉ）が偏光ビームスプリッタＰＢＳ　
１を透過して集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１の左端面
に入射する色ともに、制御光Ｐｃの垂直偏光成分Ｐｃ　
　（Ｖ）が偏光ビームスプリッタＰＢＳ　１で反射され
て、やはり集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩの左端面に入
射する。これらの光は、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩ
でそれぞれ集光されて非線形エタロンＮＥの軸心上に入
射される。

ここで、非線形エタロンＮＥ上に制御光Ｐｃ（Ｖ）が入
射されているとすると、信号光Ｐｓ（Ｈ）ε制御光Ｐｃ
　　（Ｖ）とは、減衰されることな（非線形エタロンＮ
Ｅを透過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射され
る。偏光ビームスプリッタＰＢＳ２は、信号光Ｐｓ　　
（Ｈ）のみを透過し、制御光Ｐｃ　　（Ｖ）を反射する
。従って、信号光Ｐｓ　　（Ｈ）のみがコリメート用Ｇ
ＲＩＮレンズＧＬＣ３に入射された後、光ファイバＳＭ
Ｆ３から出力光Ｐａ　　（Ｈ）として出力される。

一方、制御光Ｐｃが入射されていないと、信号光Ｐｓは
非線形エタロンＮＥを通過しない。従って、出力光Ｐｏ
は出力されない。

以上のように、本節５の実施例では、光ゲート手段ＯＧ
へ入射させる信号光Ｐｓおよび制御光Ｐｅとして、直交
する二つの直線偏光を用いるようにしたので、信号光Ｐ
ｓと制御光Ｐｃのクロストークを減少させることができ
る。また、不要な出力成分である制御光Ｐｅ　　（Ｖ）
成分を偏光ビームスプリッタＰＢＳ２によってカットで
きるため、消光比を向上できる。さらに、信号光Ｐｓが
制御光Ｐｃから完全に分離されてスイッチングされるの
で、微弱な信号光Ｐｓに対してもゲート動作が可能であ
る。

なお信号光Ｐｓとして、予め水平偏光となっている信号
光Ｐｓ　　（Ｈ）を用い、制御光Ｐｃとして、予め垂直
偏光となっている制御光Ｐｃ　　（Ｖ）を用いることが
できることは言うまでもない。

（実施例６） 第２２図は、本発明の第６の実施例による２偏光型光制
御型光スイツチの構成を示す側面図である。本節６の実
施例が前記第５の実施例と異なる点は、出力側の偏光ビ
ームスプリッタＰＢＳ２の代わりに、水平偏光のみを取
り出す偏光板ＰＦを配置したことにある。その他の構成
、作用、効果は前記第５の実施例と同様である。

（実施例７） 第２３図は、本発明の第７の実施例による反射型光制御
型光スイッチの構成を示す側面図である。

本節７の実施例は、透過信号光ではなく、反射信号光を
出力するように構成したものである。

本節７の実施例では、非線形エタロンＮＥの左端面に、
集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩを接着し２て、光ゲート
手段ＯＧ　ａを作製する。また、ミラーＭｌと部分ミラ
ーＭｐとを接着してミラ一部とシ、ミラーＭ１の部分に
集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩの左端面を固定する。部
分ミラーＭｐは、一部（図の手前側）が光を透過し、残
りの部分が光を反射するように構成されている。

集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩの左端面には、信号光Ｐ
ｓと制御光Ｐｃとが入射されるようになっている。すな
わち、光ファイバＳＭＦ　１から入射され、コリメート
用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ１で平行光とされた信号光Ｐｓ
は、ミラ一部を通過して集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　
１の左端面に人身、Ｉされる。一方、光ファイバ５ＭＦ
２から入射され、コリメーｈＪＴＩＧＲＩＮレンズＧＬ
Ｃ２で平行光とされた制御光Ｐｃは、部分ミラーＭｐを
透過した後、ミラーＭ１で反射されて集光用ＧＲＩＮレ
ンズＧＬＦＩの左端面に入射される。入射された信号光
Ｐｓと制御光Ｐｃは、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩで
集光され、非線形エタロンＮＥの軸心上に結像し、非線
形エタロンＮＥによって反射される。反射された信号光
Ｐｓは、ミラーＭ１と部分ミラーＭｐで反射され、コリ
メート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ３に入射された後、光フ
ァイバＳＭＦ３から、出力光Ｐｏ　　（ｒ）として出力
される。

なお、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣＩ〜ＧＬＣ３
は、実施例１と同様に、それらの軸心と垂直な２方向に
移動可能になっている。言い換えると、これらのコリメ
ート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ１〜ＧＬＣ３の位置を移動
することによって、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃの、集光用
ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩの左端面への入射位置を調整す
ることができる。

第２４図は、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１の左端面
上における、信号光Ｐｓおよび制御光Ｐｃの入射および
出射位置を示すものである。なお、第２４図は、集光用
ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１の左端面を第２３図の左側か
ら見たもので、第２４図の上側が第２３図の手前側に対
応するようになっている。

このように、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃの、集光用ＧＲＩ
ＮレンズＧＬＦＩへの入射位置が、端面上でレンズの光
軸と交わる直線上にこないように配置することによって
、反射信号光と反射制御光が入力光源側に戻らないよう
に構成することができる。また、信号光Ｐｓが制御光ｐ
ｃから完全に分離されてスイッチングされるので、微弱
な信号光Ｐｓに対してもゲート動作が可能であり、信号
光Ｐｓと制御光ＰＣとのクロストークも減少させること
ができる。

第２５図は、本第７の実施例の動作を示すタイミングチ
ャートである。第２５図から分かるように、制御光Ｐｃ
が入射している場合、非線形エタロンＮＥは信号光Ｐｓ
をほとんど反射しないため、反射出力光Ｐａ　　（ｒ）
は、はぼ零である。一方、制御光Ｐｃが入射していない
場合は、非線形エタロンＮＥが信号光Ｐｓを反射するた
め、反射出力光Ｐｏ　　（ｒ）が得られる。このことか
ら、本第７の実施例の反射型光スイッチは、第１の実施
例の透過型光スイッチと相補的なゲート動作をしている
ことが分かる。

第２６図および第２７図は、第２３図の非線形エタロン
ＮＥの光入射強度−反射率特性を示すグラフであり、第
２６図は動作離調Δλが臨界離調△λｂより小さいとき
の特性、第２７図は動作離調λが臨界離調Δλｂよりも
大きいときの特性を示すものである。

第２６図の場合、信号光Ｐｓが単独で入射したときには
、非線形エタロンＮＥの反射モードでのしきい値Ｐ　Ｔ
ＨＯを超えず、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃの双方が入射し
たときに、しきい値Ｐ　ＴＨＯを超えるように設定しな
ければならない。

一方、第２７図の場合、信号光Ｐｓが単独で入射したと
きには、非線形エタロンＮＥの立ち上がりのしきい値Ｐ
７ｏ＋を超えず、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃの光の双方が
入射したときに、立ち下がりのしきい値Ｐ　ＴＨ２を超
えるように設定しなければならない。このように設定す
ることによって、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃの双方が入射
したときに、非線形エタロンＮＥが低反射率Ｒ１となり
、信号光Ｐｓのみが入射したときに、高反射率Ｒ２とな
るように構成できる。

また、第２６図および第２７図において、破線で示した
特性は、非線形エタロンＮＥの前面ミラーＭｆと後面ミ
ラーＭｂの反射率ＭＲｆとＭＲｂが等しい対称の場合で
あり、実線で示した特性は、これらの反射率が異なる非
対称の場合である。実線で示す非対称の場合、透過光の
消光比はやや低下するものの、反射光に対してはそれ以
上の消光比の向上が期待できる。

このように、本第７の実施例による反射型の光スィッチ
では、制御光Ｐｃにより信号光Ｐｓがオン／オフされ、
前記第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

（実施例８） 第２８図は、本発明の第８の実施例による反射望光制御
型先スイッチの構成を示す側面図である。

本箱８の実施例の光スィッチも、前記′３７の実施例と
同様に、透過課光スイッチと相補的な動作をするもので
ある。

第２８図において、信号光Ｐｓは、コリメート用ＧＲＩ
ＮレンズＧＬＣ１で平行光とされた後、光アイソレータ
ＩＳ１、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、および四分の一
波長板ＱＰＬを順次経由して、集光用ＧＲＩＮレンズＧ
ＬＦ　１の左端面に入射される。これに対して、制御光
Ｐｃは、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ２で平行光
とされた後、光アイソレータｉｓ２、ハーフミラ−ＨＭ
Ｉ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、および四分の一波長
板ＱＰＬを順次経由して、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ
Ｉの左端面に入射されするように構成されている。集光
用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩは、これらの光を非線形エタ
ロンＮＥの軸心上に結像する。また、ハーフミラ−ＨＭ
ｌには、制御光Ｐｃの入射方向と直交する形で、コリメ
ート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ３と光ファイバＳＭＦ３が
配置しである。

次に、本箱８の実施例の動作を説明する。

先ファイバＳＭＦＩを伝搬し、コリメート用ＧＲＩＮレ
ンズＧＬＣ１で平行光とされ、さらに、光アイソレータ
ＩＳＩを透過した信号光Ｐｓと、光ファイバ５ＭＦ２を
伝搬し、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ２で平行光
とされ、さらに光アイソレータＩＳ２．ハーフミラ−Ｈ
ＭＩを透過した制御光ＰｃＬが偏光ビームスプリッタＰ
ＢＳに入射される。偏光ビームスプリッタＰＢＳは、信
号光Ｐｓの水平偏光成分Ｐｓ　　（Ｈ）を透過するとと
もに、制御光Ｐｃの垂直偏光成分Ｐｃ　　（Ｖ）を入射
方向と９０″の方向に反射し、これらを四分の一波長板
ＱＰＬに入射させる。四分の一波長板ＱＰＬは、入射さ
れた各直線偏光を円偏光とし、光ゲート手段ＯＧａの集
光用ＧＲＩＮレンズＧＦＣ〕で集光して非線形エタロン
ＮＥの軸心上に結像する。

非線形エタロンＮＥ上に結像した信号光Ｉ）ｓ（Ｈ）は
、制御光Ｐｃ　　（Ｖ）が入射されていないε、はとん
ど減衰することなく非線形エタロンＮＥで反射され、四
分の一波長板ＱＰＬに入射される。信号光Ｐｓは四分の
一波長板ＱＰＬを再度通過することにより、直線偏光の
反射光Ｐｒ　　（Ｖ）となり、偏光ビームスプリッタＰ
ＢＳに入射し、反射される。さらに、ハーフミラ−ＨＭ
Ｉでもう一度反射され、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧ
ＬＣ３で入射された後、先ファイバＳＭＦ３から反射出
力光Ｐｒ　　（Ｖ）として出力される。

一方、制御光Ｐｃが入射されていると、非線形１タロン
ＮＥでの反射はほとんど生じない。このため、反年１光
Ｐｒ　　（Ｖ）は出力されない。

以りのように、本箱８の実施例による反射型の光ス、イ
ソチし、前記第７の実施例の光スィッチと同様の作用、
効果が得られる。さらに、本箱８の実施例によれば、不
要な制御光成分がカットされるので、第７の実施例の効
果に加えて、泪光比の向りも図れる。また、信号光Ｐｓ
と制御光Ｐｃとで偏光面が異なるから、信号光Ｐｓと制
御光Ｐ　ｅ。

εが完全に分離されてスイッチングが行われる。

このため、微弱な信号光Ｐｓに対してもゲート動作が可
能となる。

（実施例９） 第２９図は、本発明の第９の実施例による反射型光制御
型光スイッチの構成を示す側面図である。

本箱９の実施例においては、信号光Ｐｓ　　（波長λＳ
）を透過し、制御光Ｐｅ　　（波長λＣ）を反射するダ
イクロイックミラ＝ＤＭ３を介して、信号光Ｐｓと制御
光ｐｃとをアイソレータＩｓに人別する。光アイソレー
タＩｓを通過した光は、ハーフミラ−ＨＭ２を介して集
光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩの左端面に入射する。集光
用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１で集光され、非線形エタロ
ンＮＥで反射した信号光Ｐｓと制御光ＰＣは、ハーフミ
ラＨＭ２で反射されて波長フィルタＷＦに入射する。

波長フィルタＷＦは、波長λＳの信号光Ｐｓのみを透過
するものである。この結果、光ファイバＳＭ　Ｆ　３か
らは、波長λＳの信号光Ｐｓに柑ユ１する反射光Ｐｒ　
　（λＳ）のみが出力される。

このように、本第９の実施例でも、波長フィルタＷＦに
より不要の制御光成分がカットされ、波長λＳの反射出
力光Ｐｒ　　（λＳ）のみ出射されるので、前記第８の
実施例と同様の効果を得ることができる。

（実施例１０） 第３０図は、本発明の第１０の実施例による反射型光制
御型光スイッチの構成を示す側面図である。

本第１０の実施例の構成部分は第１の実施例と同様であ
るが、その特徴は、信号光Ｐｓを非線形エタロンＮＥの
前面から入射し、制御光Ｐｃを非線形エタロンＮＥの裏
面から入射するようにした点である。すなわち、信号光
Ｐｓは、第２３図の第７の実施例と同様にして非線形エ
タロンＮＥの前面軸心上に結像されるが、＄制御光ＰＣ
は、光ファイバ５ＭＦ２、コリメート用ＧＲＩＮレンズ
ＧＬＣ２、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２を通して、非
線形エタロンＮＥの裏面軸心上に結像される。

第３１図は、第３０図の集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩ
の左端面における、上記結像時の光の位置関係を示す図
であり、この図の上半分が第３０図の手前側に対応する
。集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩの左端面の上側に入射
した信号光Ｐｓは、制御光Ｐｃが入射されていないとき
には、非線形エタロンＮＥで反射され、その反射光が前
記左端面下側から出射する。

一方、制御光Ｐｃが入射されているときには、信号光Ｐ
ｓは制御光Ｐｃとともに非線形エタロンＮＥを透過し、
信号光Ｐｓは集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２から外部へ
放射され、制御光Ｐｃは集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩ
の左端面の上側から出力される。

この結果、制御光Ｐｃが入射されていない場合、信号光
Ｐｓの反射光のみがミラーＭ１で反射され、コリメート
用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ３で平行光とされた後、光ファ
イバＳＭＦ３から反射出力光Ｐｏ　　（ｒ）として出力
され、制御光Ｐｃが入射されている場合、反射出力光Ｐ
ｏ　　（ｒ）は出力されない。このようにして、信号光
Ｐｓのスイッチングが行われる。

（実施例１１） 第３２図は、本発明の第１１の実施例による透過型光制
御型光スイッチの構成を示す側面図である。

本第１１の実施例では、第１に実施例におけるミラーＭ
１を設けず信号光Ｐｓと制御光Ｐｃとが直接集光用ＧＲ
ＩＮレンズＧＬＦＩに入射されるように構成されている
。

このような構成において、信号光Ｐｓは、光ファイバＳ
ＭＦ　１を伝搬し、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ
Ｉで平行光とされた後、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　
１の左端面に入射される。一方、制御光Ｐｃは、光ファ
イバ５ＭＦ２を伝搬し、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧ
ＬＣ２で平行光とされた後、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬ
Ｆ２の左端面に入射される。これらの信号光Ｐｓおよび
制御光Ｐｃは、非線形エタロンＮＥの軸心上に結像され
、非線形エタロンＮＥを透過した信号光Ｐｓのみがコリ
メート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ３で入射する。

信号光Ｐｓは、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ３で
介して、光ファイバＳＭＦ３から出力光Ｐｏとして出力
される。

非線形エタロンＮＥに入射した信号光Ｐｓは、制御光Ｐ
ｃが入射されていると、はとんど減衰することなく非線
形エタロンＮＥを透過する。非線形エタロンＮＥを透過
した光のうち、信号光Ｐｓは、集光用ＧＲＩＮレンズＧ
ＬＦ２で集光され、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ
３に入射された後、光ファイバＳＭＦ　３に入射され、
この光ファイバＳＭＦ３から出力光Ｐｏとして出射され
る。

これに対して、非線形エタロンＮＥを透過した制御光Ｐ
ｃは、信号光Ｐｓと異なる光線軌跡をたどり、集光用Ｇ
ＲＩＮレンズＧＬＦ２の右端面から放射される。

一方、制御光Ｐｃが入射されていないと、信号光Ｐｓは
減衰して非線形エタロンＮＥを透過せず、出力光Ｐｏの
出射は行われない。このようにして、信号光Ｐｓが制御
光Ｔ’　ｃによりオン／オフされる（第９図参照）。

なお、上記コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ１，ＧＬ
Ｃ２とし、では、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩε比較
して径の細いものを使用することは音うよでもない。

本節１１の実施例において、入射側のコリメート用ＧＲ
ＩＮレンズＧＬＣ１，ＧＬＣ２の位置は、集光用ＧＲＩ
ＮレンズＧＬＦＩの左側面上で移動１１ｉＪ能となって
いる。この位置を調節することにより、非線形エタロン
ＮＥへの光入射角度を変えることができる。これは、第
１の実施例のところで説明したように、非線形エタロン
ＮＥの離調を調整できることを意味する。この結果、信
号光Ｐｓ。

制御光Ｐｃの非線形エタロンＮＥ面上での重なりを維持
したままで、それぞれの離調を調節することができる。

また、出力光Ｐｏは、制御光Ｐｃから分離され′Ｃいる
ので、大きな消光比が得られるように位置、Ｗ整を行な
うことができる。例えば、信号光Ｐｓに関しては、消光
比が大きくなるように、また、制御光Ｐｓに関しては、
動作パワーが小さくなるように独立にＭ　、Ｅｌ’Ｊを
設定すれば、良奸な先スイッチ動作力悄１■能となる。

本節１１の実施例は、動作は第１の実施例の場合と１ｉ
ＨＪ様であるが、より少ない部品で、より小型な構成が
可能である。

（実施例１２） 第３３図は、本発明の第１２の実施例による反射型光制
御型光スイッチの構成を示す側面図である。本節１２の
実施例は、信号光Ｐｓを光ゲート手段ＯＧａで反射させ
るようにしたもので、上記第１１の実施例の透過型の光
スィッチと相補的な動作をする。

本節１２の実施例では、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　
１の右端面に、非線形エタロンＮＥの一端面を接着して
光ゲート手段ＯＧａを構成している。

また、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１の左端面には、
コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ１と先ファイバＳＭ
ＦＩからなる信号光Ｐｓの人力部並びにコリメート用Ｇ
ＲＩＮレンズＧＬＣ２と光ファイバ５ＭＦ２からなる制
御光Ｐｃの人力部を配置している。さらに、この左端面
に、光ゲート手段ＯＧａで反射された信号光Ｐｓを出射
するためのコリメート用ＧＲＩＮＳレンズＧＬＣ３と先
ファイバＳ　Ｍ　Ｆ　３からなる信号光Ｐｓの出力部を
配置している。

次に、第３４図のタイミングチャートを参照し。

で、本節１２の実施料の動作を説明する。

信号光Ｐｓεパルス状の制御光Ｐｃは、光ゲート手段Ｏ
Ｇａの集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩに入射され、非線
形エタロンＮＥの軸心上に集光される。このとき、信号
光Ｐｓは、制御光Ｐｃが人ｎ・ｔされていな％ｓと、非
線形エタロンＮＥで減衰することなく反射される。非線
形エタロンＮＥで反射された信号光Ｐｓは、集光用ＧＲ
ＩＮレンズＧＬＦＩを、入射時の光線軌跡とは異なる経
路でコノメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ３に入射され、
尤ファイバＳ　Ｍ　Ｆ　３から出力光Ｐｏとして出力さ
れる。

一方、制御光Ｐｃが入射されていると、非線形エタロン
ＮＥで反射は行なわれず、出力光Ｐｏの出力は行われな
い。

（実施例１３） 第３５図は、本発明の第１３の実施例による切り替え型
光制御型光スイッチの構成を示す側面図である。本節１
３の実施例による先スイッチは、第２３図に示す第７の
実施例７の光スィッチに透過光の出力部を付加した構造
となっている。すなわち、非線形エタロンＮＥの右端面
に集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２を接着し、この集光用
ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２の右端面に、コリメート用ＧＲ
ＩＮレンズＧＬＣ３と光ファイバＳＭＦ３とからなるフ
ァイバコリメータを配置した構成とな−）でいる。

第３６図は、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１の左端面
における光のスポット位置を示す断面図である。この図
は、第３５図の左側から上記左端面を見たεきの図であ
り、第３６図の上側が第３５図の手前側に対応する。す
なわち、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ　１の上側に入射
した信号光Ｐｓはその下側から出射し、下側から入射し
た制御光Ｐｃは上側から出射する。

次に、第３７図のタイミングチャートを参照して、本第
１３の実施例の動作を説明する。

制御光Ｐｃが入射されている場合、非線形エタロンＮＥ
は、信号光Ｐｓを透過する。従って、信号光Ｐｓは、集
光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２からコリメート用ＧＲＩＮ
レンズＧＬＣ３に入射され、光ファイバＳＭＦ３から透
過出力光Ｐｏ　　（ｔ）として出力される。

一方、制御光Ｐｃが入射されていない場合、非線形エタ
ロンＮＥは、信号光Ｐｓを反射する。従って、信号光Ｐ
ｓは、非線形エタロンＮＥで反射された後、集光用ＧＲ
ＩＮレンズＧＬＦＩ、ミラーＭｌ、部分ミラーＭｐ、コ
リメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ４を通り、光ファイバ
ＳＭＦ４から反射出力光Ｐｏ　　（ｒ）として出力され
る。

以上のように、本第１３の実施例によれば、制御光Ｐｃ
の有無によって、信号光Ｐｓの出力方向を変更すること
ができる。つまり、この光スィッチは、方向性スイッチ
として動作する。また、非線形エタロンＮＥとして、前
面ミラーＭｆと後面ミラーＭｂの反射率ＭＲｆとＭＲｂ
が異なる非対称のものを使用すれば、第７の実施例の場
合と同様に、透過光の消光比はやや低下するものの、反
射光に対してはそれ以上の消光比の向上が期待できる。

（実施例１４） 第３８図は、本発明の第１４の実施例による切り替え型
光制御型光スイッチの構成を示す側面図である。本第１
４の実施例は、前記第１０の実施例に対して、以下の構
成を加えたものである。

光ファイバＳＭＦＩを伝搬した信号光Ｐｓは、コリメー
ト用ＧＲＩＮレンズＣ；ＬＣＩによって平行光とされ、
ミラーＭ１の上方を透過した後、光ゲート手段ＯＧの集
光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩを介して非線形エタロンＮ
Ｅの前面軸心上に入射される。非線形エタロンＮＥによ
って反射された信号光Ｐｓは、ミラーＭ１によって反射
され、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ４を介して、
反射出力光Ｐｏ　（ｒ　）として、光ファイバＳＭＦ４
から出力される。

また、非線形エタロンＮＥを透過した信号光Ｐｓは、集
光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２によって平行光とされた後
、ミラーＭ２の下側を透過し、コリメート用ＧＲＩＮレ
ンズＧＬＣ３を介して、透過出力光Ｐｏ　（ｔ　）とし
て光ファイバＳＭＦ３から出力される。

一方、光ファイバ５ＭＦ２を伝搬した制御光Ｐｃは、コ
リメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ２によて平行光とされ
、ミラーＭ２によって反射された後、光ゲート手段ＯＧ
の集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２を介して非線形エタロ
ンＮＥの裏面軸心上に結像される。

上述した各構成部分は、非線形エタロンＮ　Ｅ　１．：
よって反射された信号光Ｐｓの光路と、非線形エタロン
ＮＥを透過した制御光Ｐｓの光路とが一致しないように
、また、非線形エタロンＮＥを透過した信号光Ｐｓの光
路と、非線形エタロンＮＥに入射する制御光Ｐｃの光路
、および非線形エタロンＮＥにより反射さｔ、た制御光
Ｐｃの光路とが一致しないように配置されている。

さらに、ミラーＭ１近傍には、非線形エタロンＮＥを透
過した制御光ＰｃがミラーＭ１に入射することを阻止す
るための遮蔽板ＳＰＩが設けられている。また、ミラー
Ｍ２近傍には、非線形エタロンＮＥによって反射された
制御光ＰｃがミラーＭ２に入射することを阻止するため
の遮蔽板ＳＰ２が設けられている。

なお、非線形エタロンＮＥの前面ミラーＭｆの反射率を
後面ミラーＭｂが誘電体ミラーの場合には、それぞれの
層数を変えて非対称な構造に構成することによって、ま
た、金属ミラーの場合には、それぞれの膜層を変えて非
対称な構造に構成することによって、それぞれの反射率
を異なる値に設定できる。これによって、反射率が等し
い対称可能な構造を有する非線形エタロンＮＥよりも、
高い消光比でスイッチ動作を行うことが可能になること
は、すでに述べた通りである。

次に、第３７図のタイミングチャートを参照して、本第
１４の実施例の動作を説明する。第３７図には、信号光
Ｐｓ、制御光Ｐｃ、透過出力光Ｐｏ（ｔ）、および反射
出力光Ｐｏ　（ｒ　）のそれぞれの波形が示されている
。

第３７図に示すようなパルス状の信号光Ｐｓは、光ファ
イバＳＭＦ〕を伝搬し、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧ
ＬＣ１によって平行光とされた後、黒光用Ｇ　Ｒ，ｉ　
ＮレンズＧＬＦ　１を介して非線形エタロンＮＥに入射
される。このとき、制御光Ｐｃが入射されていないと、
非線形エタロンＮＥへの入射光強度は、そのしきい値よ
りも小さい値となるため、非線形エタロンＮＥは高反射
状態になる。

非線形エタロンＮＥによって反射された信号光Ｐｓは、
集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩを介して光ファイバＳ、
　Ｍ　Ｆ　３に入射され、ここから反１・１出力光Ｐｏ
　（ｒ　）として出力される。

一方、制御光Ｐｃが入射されると、制御光Ｐｃは光ファ
イバ５ＭＦ２を伝搬し、コリメート用ＧＲＵＮレンズＧ
ＬＣ２によって平行光とされた後、ミラーＭ２に入射さ
れる。このこラーＭ２によって反射された制御光Ｐｃは
、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２を介して、非線形エタ
ロンＮＥの裏面軸心上に入射される。このとき、非線形
エタロンＮＥへの入射光強度は、非線形エタロンＮＥの
しき０値よりも大きい値となるため、非線形エタロンＮ
Ｅは低反射状態（−高透過状態）になる。これにより、
信号光Ｐｓは、非線形エタロンＮＥを透過し、集光用Ｇ
ＲＩＮレンズＧＬＦ２を介して、コリメート用ＧＲＩＮ
レンズＧＬＣ３に入射され、光ファイバＳＭＦ３から透
過出力光Ｐｏ　（ｔ　）として出力される。このように
、制御光Ｐｃの有無によって、信号光Ｐｓが出射される
導波路が、光ファイバＳＭＦ３、または光ファイバＳＭ
Ｆ４のいずれかに選択される。

本節１４の実施例においても、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃ
との分離を光学系の軸外しによって行なっている。この
軸外し光学系は、集光用ＧＲＩＮレンズＧ、ＬＦ１．Ｇ
ＬＦ２と、コリメート用ＧＲＸＮレンズＧＬＣＩ、ＧＬ
Ｆ２とを用いて構成されている。

ここで、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦＩ、ＧＬＦ２は、
既に説明したように、一方の端面から軸に平行に入射し
た光は、全て他の端面の軸心に集光するという作用をも
ち、かつ径方向に屈折率二乗分布をＨしている。この軸
外し光学系によって、偏光ビームスプリッタや四分の一
波長板などを用いずに、損失の少ない光学系を構成する
ことがｉｉＪ能である。さらに、光学系設定の目出度が
増し、コリメート用ＧＩＲＮレンズＧＬＣ］、　　ＧＬ
Ｃ２の位置調整、および装着などを容易に行なうことが
できる。このため１．非線形エタロンＮＥの共鳴波長を
光の入射位置によって微調整することが可能となり、ひ
いては非線形エタロンＮＥの先人出力特性を制御できる
ので、光スイツチ動作を容易に行わせることができる。

（実施例１５） 第３９図は、本発明の第１５の実施例による切り替え型
光制御型光スイッチの構成を示す側面図である。

本節１５の実施例が上記第１４の実施例と異なる点は、
コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ２とミラーＭ２との
間にハーフミラ−ＨＭを設けたこと、および光ファイバ
ＳＭＦ５を伝搬するホールド光ｐｈを、コリメート用Ｇ
ＲＩＮレンズＧＬＣ５を介してハーフミラ−ＨＭに入射
し、ハーフミラ−ＨＭによって制御光Ｐｃとホールド光
ｐｈとを合波した後、この合波光をミラーＭ１に入射す
るようにしたことにある。

これによって、制御光Ｐｃとホールド光ｐｈが、ミラー
Ｍ１によって反射された後、集光用ＧＲＩＮレンズＧＬ
Ｆ２を介して非線形エタロンＮＥの裏面軸心上に入射さ
れる。

本節１５の実施例では、信号光Ｐｓの光強度Ｐｓｉが、
非線形エタロンＮＥの立ちｆがすしきい値ＰＴＨＩより
小さい値になるように（第１１図参照）、ホールド光Ｐ
ｈの光強度Ｐ旧がこのしきい値Ｐ７□より大きく、かつ
立ち上がりしきい値Ｐ　ＴＨ２より小さい値になるよう
に設定されている。

さらに、信号光Ｐｓの光強度Ｐｓｉと制御光Ｐｃの光強
度Ｐｅｔとの和が、立ち上がりしきい＠Ｐｔ＋−＋ｚよ
り大きい値になるように設定されている。

次に、第４０図のタイミングチャートを参照して、本第
１５の実施例の動作を説明する。

本第１５の実施例において、ホールド光ｐｈが入射され
ていないときの動作は、上述した第１４の実施例と同じ
である。すなわち、信号光Ｐｓと制御光Ｐｃとのそれぞ
れ光強度ＰＳＩ％光強度Ｐｅｔにて非線形エタロンＮＥ
に入射しているとき、非線形エタロンＮＥは高透過状態
にあるため、信号光Ｐｓは、光ファイバＳＭＦ　３から
透過出力光Ｐａ　　（ｔ）として出力される。

このとき、ホールド光ｐｈが光強度Ｐｈ１で非線形エタ
ロンＮＥに入射されると、制御光Ｐｃの入射が断たれた
後も、非線形エタロンＮＥは高透過状態を維持する。従
って、ホールド光ｐｈが入射されている間、信号光Ｐｓ
は透過出力Ｐｏ　　（ｔ）として光ファイバＳＭＦ３か
ら出力される。

また、ホールド光ｐｈの入射が断たれると、非線形エタ
ロンＮＥは低透過状！！（−高反射状態）になり、次に
制御光Ｐｃが入射されるまで、信号光Ｐｓは反射出力光
Ｐｏ　　（ｒ）として、光ファイバＳＭＦ４から出力さ
れる。

このように、ホールド光Ｐｈを用いることによって、制
御光Ｐｃの入射が停止された後も、その直前の状態を継
続することができる。すなわち、記憶性を有するスイッ
チ動作を行わせることが可能である。

信号光Ｐｓの導波路を切替えるスイッチの場合、切り替
え信号としてはパルス状の制御光Ｐｃが入射されること
が多いので、記憶性を有するスイッチは、実際のシステ
ムに適合し易いという利点を有している。

（実施例１６） 第４１図は、本第１６の発明の実施例による切り替え型
光制御型光スイッチの構成を示す側面図である。

本第１６の実施例の先スイッチは、第３３図に示す実施
例１２の光スィッチに透過光の出力部を付加した構造と
なっている。すなわち、非線形エタロンＮＥの右端面に
集光用ＧＲＩＮレンズＧＩ。

Ｆ２を接着し、この集光用ＧＲＩＮレンズＧＬＦ２の右
端面に、コリメート用ＧＲＩＮレンズＧＬＣ３と光ファ
イバＳＭＦ３とからなるファイバコリメータを配置した
構成となっている。

本第１６の実施例の動作は、上述した第１４の実施例の
場合と同様である。つまり、制御光Ｐｃの入射状態によ
って信号光Ｐｓの出射される導波路が、光ファイバＳＭ
Ｆ３、または光ファイバＳＭＦ４のいずれかに選択され
る。

また、非線形エタロンＮＥを非対称な層構造にすると、
非線形エタロンＮＥの前面ミラーＭｆと呼面ミラーＭｂ
の反射率を異なる値にすることができる。これによって
、非線形エタロンＮＥの一方の面におけるしきい値が低
くなり、他方の面におけるしきい値が高くなる。このた
め、非線形エタロンＮＥのしきい値が低くなる面に、信
号光Ｐｓと制御光Ｐｃを入射することにより、スイッチ
動作を行わせるしきい値を軽減することができる。これ
により、必要とする入射光強度を低くすることができる
という利点を有している。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）、（２）または（５
）によれば、非線形エタロンの動作離調の設定が光入力
手段の位置を制御することで容易に行える。このため、
非線形媒質の膜厚精度が従来より低くて済むという利点
がある。また、信号光と制御光とに対して動作Ｍ調の設
定を独立に行うことができるため、信号光と制御光との
分離が充分に行われる。従って、１波長の動作でも高い
消光比での層動作が可能である。

また、信号光を電気信号に変換することなく、制御光で
直接制御可能なため、電気系の帯域に限定されることな
く、光の特性を活かした広帯域なスイッチングを行える
という利点がある。

さらに、光ゲート手段においては、非線形エタロンの両
面に互いに対応する集光用のレンズ手段を配置しである
ので、その集光作用によって、非線形エタロンを動作さ
せるに充分な高い光パワー密度を得ることができる。

さらに、非線形エタロンを通過した信号光と制御光とを
互いに異なる光路に分離できので、信号光のみを取り出
すことができる。また、各構成要素を一体化できるので
、取扱いも容易で、他の装置への組込みも容易に行える
という利点がある。

また、請求項（３〉によれば、二つの異なる波長を用い
たので、これらの波長を独立に設定できる。

すなわち、信号光の波長εしては、消光比が大きくなる
ような値を設定し、制御光の波長としては、非線形エタ
ロンＮＥのしきい値が小さくなるような値を設定するこ
とができる。この結果、同一波長による動作と比較して
、制御光の動作パワーを低くできるεεもに、より高い
消光比を得ることができる。また、信号光が制御光から
完全に分離されてスイッチ〉・グされるので、微弱な信
号光に対してもゲート動作が可能であり、信号光と制御
光とのクロストークも減少させることができる。

また、請求項（４）によれば、光ゲート手段へ入射させ
る信号光および制御光として、直交する二つの直線偏光
を用いるようにしたので、請求項（３）の場合と同様に
、信号光と制御光のクロストークを減少させることがで
きる。また、不要な出力成分である制御光成分を偏光分
離手段によってカットできるため、消光比を向上できる
。さらに、信号光が制御光から完全に分離されてスイッ
チングされるので、微弱な信号光に対してもゲート動作
が可能である。

また、請求項（６）、（７）または（８）によれば、上
記各効果に加えて、制御光の入射状態に応じて、信号光
の出力方向を変更することができる。

また請求項り９）によれば、上記効果に加えて、メモリ
性を有するスイッチを実現でき、実際のシステムに適合
し易いという利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による基本型光制御型光
スイッチの構成を示す側面図、第２図は光−電気変換お
よび電気−光変換を用いた従来のオン／オフ型光スイッ
チの一例を示す図、第３図は光−電気変換および電気−
光変換を用いた従来の切り替え型光スイッチの一例を示
す図、第４図は方向性結合器を用いた従来の切り替え型
光スイッチの一例を示す図、第５図は非線形エタロンを
用いた従来の先スイッチの一例を示す概略図、第６図は
非線形エタロンを用いた従来の光スィッチの他の例を示
す概略図、第７図は第１図の集光用ＧＲＩＮレンズＧＬ
ＦＩの左端面における各光スポットの位置を示す断面図
、第８図は本発明に係る先ゲート手段の拡大図、第９図
は第１の実施例による光制御型光スイッチの動作を示す
タイミングチャート、第１０図は動作Ｍ調Δλが臨界離
調Δλより小さい場合の、非線形エタロンの光入射強度
−透過率特性を示すグラフ、第１１図は動作Ｍ調Δλが
臨界離調Δλより大きい場合の、非線形エタロンの光入
射強度−透過率特性を示すグラフ、第１２図は集光用レ
ンズＧＬＦ　１の左端面への光の入射位置と、非線形エ
タロンの共鳴波長および半値全輪（ＦＷＨＭ）εの関係
を示すグラフ、第１３図は動作離調に対する消光比の計
算結果を示すグラフ、第１４図は第１の実施例の軸外し
系において消光比が向上する理由を説明するためのグラ
フ、第１５図はコリメート用レンズおよび集光用１ノン
ズのそれぞれの屈折率分布定数の比（Ａｃ／　Ａｆ）ｌ
／２に対する非線形エタロンのしきい値の変化を示すグ
ラフ、第１６図は本発明の第２の実施例による基本型光
制御型光スイッチの構成を示す側面図、第１７図は本発
明の第３の実施例による２波長型光制御型先スイツチの
構成を示す側面図、第１８図は第３の実施例の動作を示
すタイミングチャート、第１９図は本発明の第４の実施
例による２波長型光制御型光スイツチの構成を示す側面
図、第２０図は本発明の第５の実施例による２偏光型光
制御型光スイツチの構成を示す側面図、第２１図は第５
の実施例の動作を示すタイミングチャート、第２２図は
本発明の第６の実施例による２偏光型光制御型光スイツ
チの構成を示す側面図、第２３図は本発明の第７の実施
例により反射型光制御型光スイッチの構成を示す側面図
、第２４図は第２３図の集光用レンズＧＬＦＩの左端面
における各光スポットの位置を示す側面図、第２５閾は
第７の実施例の動作を示すタイミングチャート、第２６
図は動作離調Δλが臨界Ｍ調Δλｌ）より小さい場合の
、第２３図の非線形エタロンの光入射強度−反射率特性
を示すグラフ、第２７図は動作離調Δλが臨界離調Δλ
ｂより大きい場合の１、第２３図の非線形エタロンの光
入射強度−反射率特性を示すグラフ、第２８図は本発明
の第８の実施例による反射型光制御型光スイッチの構成
を示す側面図、第２９図は本発明の第９の実施例による
反射型光制御型光スイッチの構成を示す側面図、第３０
図は本発明の第１０の実施例の反射型光制御型光スイッ
チの構成を示す側面図、第３１図は第３０図の集光用レ
ンズＧＬＦ　１の左端面における各光スポットの位置を
示す断面図、第３２図は本発明の第１１の実施例による
ミラーなし光制御型光スイッチの構成を示す断面図、第
３３図は本発明の第１２の実施例によるミラーなし光制
御型光スイッチの構成を示す側面図、第３４図は第１２
の実施例の動作を示すタイミングチャート、第３５図は
本発明の第１３の実施例による切り替え型光制御型光ス
イッチの構成を示す側面図、第３６図は第３５図の集光
用レンズＧＬＦ１の左端面における各光スポットの位置
を示す断面図、第３７図は第１３の実施例の動作を示す
タイミングチャー）　ｓ　ｓ８　Ｂ　８図は本発明の第
１４の実施例による切り替え型光制御型スイッチの構成
を示す側面図、第３９図は本発明の第１５の実施例によ
る切り替え型光制御光スイッチの構成を示す側面図、第
４０図は第１５の実施例の動作を示すタイミングチャー
ト、第４１図は本発明の第１６の実施例による切り替え
型光制御型光スイッチの構成を示す側面図である。 図中、ＳＭＦ　１〜ＳＭＦ５・・・光ファイバ、ＧＬＣ
１〜ＧＬＣ５・・・コリメート用ＧＲＩＮレンズ、ＧＬ
ＦＩ、ＧＬＦ２・・・集光用ＧＲＩＮレンズ、Ｍｌ、Ｍ
２・・・ミラー　ＮＥ・・・非線形エタロン、ＮＬ・・
・非線形媒質層、Ｍｆ・・・前面ミラー、Ｍｂ・・・偏
光ミラー　ＯＧ、ＯＧａ・・・光ゲート手段、ＭＰ・・
・ミラープリズム、ＬＡ・・・半導体レーザ、ＤＭｌ、
ＤＭ２．ＤＭ３・・・ダイクロイックミラー、ｗＦ・・
・波長フィルタ、ＰＢＳ、ＰＢＳｌ、ＰＢＳ２・・・偏
光ビームスプリッタ、ＰＦ・・・偏光板、Ｍｐ、Ｍｐｌ
・・・部分ミラー　ＩＳ、ＩＳＩ、ＩＳ２・・・アイソ
レータ、 ＨＭ。 ＨＭＩ。 ＨＭ２・・・ハーフ ツー Ｐ Ｌ・・・四分の一波長板。 特 許 出 願 人 日本電信電話株式会社

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御光によって信号光のオン／オフを行う光制御
   型光スイッチにおいて、 入射光の強度に応じて透過率が非線形的に変化する非線
   形エタロンと、一方の端面から入射された軸心に平行な
   光線を他方の端面の軸心上に集光する機能を有し、前記
   非線形エタロンを挟む形で当該非線形エタロンの両面に
   一の端面がそれぞれ固定された一対のレンズ手段とから
   なる光ゲート手段と、 前記信号光と前記制御光とを前記光ゲート手段の軸心に
   平行な状態で、該光ゲート手段の入射端面の異なる位置
   に入射する光入力手段とを備えたことを特徴とする光制
   御型光スイッチ。
2. （２）制御光によって信号光のオン／オフを行う光制御
   型光スイッチにおいて、 入射光の強度に応じて透過率が非線形的に変化する非線
   形エタロンと、一方の端面から入射された軸心に平行な
   光線を他方の端面の軸心上に集光する機能を有し、前記
   非線形エタロンを挟む形で当該非線形エタロンの両面に
   一の端面がそれぞれ固定された一対のレンズ手段とから
   なる光ゲート手段と、 前記信号光と前記制御光とを前記光ゲート手段の軸心に
   平行な状態で、該光ゲート手段に入射する光入力手段と
   、 前記非線形エタロンを透過し、前記光ゲート手段から出
   射された信号光と制御光とを分離し、前記信号光のみを
   出力する光出力手段とを備えたことを特徴とする光制御
   型光スイッチ。
3. （３）前記光入力手段は、前記信号光を平行光とするた
   めの第１のコリメート手段と、前記信号光と異なる波長
   の制御光を平行光とするための第２のコリメート手段と
   、前記各コリメート手段から出力された信号光と制御光
   とを前記光ゲート手段に入射するダイクロイックミラー
   とを有し、前記光出力手段は、前記光ゲート手段から出
   力された信号光を波長の違いを利用して制御光から分離
   する波長分離手段と、分離された信号光を集光する手段
   とを有する請求項（２）記載の光制御型光スイッチ。
4. （４）前記光入力手段は、前記信号光を平行光とするた
   めの第１のコリメート手段と、前記制御光を平行光とす
   るための第２のコリメート手段と、前記各コリメート手
   段から出力された信号光と制御光とを２つの直交する直
   線偏光に変換して前記光ゲート手段に入射する偏光ビー
   ムスプリッタとを有し、 前記光出力手段は、前記光ゲート手段から出力された信
   号光を偏光面の違いを利用して制御光から分離する偏光
   分離手段と、分離された信号光を集光する手段とを有す
   る請求項（２）記載の光制御型光スイッチ。
5. （５）制御光によって信号光のオン／オフを行う光制御
   型光スイッチにおいて、 入射光の強度に応じて反射率が非線形的に変化する非線
   形エタロンと、一方の端面から入射された軸心に平行な
   光線を他方の端面の軸心上に集光する機能を有し、前記
   非線形エタロンの片面に一の端面が固定されたレンズ手
   段とからなる光ゲート手段と、 前記信号光と前記制御光とを前記光ゲート手段の軸心に
   平行な状態で、該光ゲート手段の入射端面の異なる位置
   に入射する光入力手段と、 前記非線形エタロンで反射され、前記光ゲート手段から
   出射された信号光と制御光とをその出射位置の違いによ
   って分離し、前記信号光のみを出力する光出力手段とを
   備えた ことを特徴とする光制御型光スイッチ。
6. （６）制御光によって信号光のオン／オフを行う光制御
   型光スイッチにおいて、 入射光の強度に応じて反射率が非線形的に変化する非線
   形エタロンと、一方の端面から入射された軸心に平行な
   光線を他方の端面の軸心上に集光する機能を有し、前記
   非線形エタロンを挟む形で当該非線形エタロンの両面に
   一の端面がそれぞれ固定された一対のレンズ手段とから
   なる光ゲート手段と、 前記信号光を該光ゲート手段の軸心に平行な状態で、該
   ゲート手段の一端面に入射する第１の光入力手段と、 前記制御光を前記光ゲート手段の軸心に平行な状態で、
   該光ゲート手段の他の端面に入射する第２の光入力手段
   と、 前記非線形エタロンで反射され、前記光ゲート手段から
   出射された信号光と、前記非線形エタロンを透過し前記
   光ゲート手段から出射された制御光とをその出射位置の
   違いによって分離し、前記信号光のみを出力する光出力
   手段とを備えたことを特徴とする光制御型光スイッチ。
7. （７）制御光によって信号光の伝搬方向を切り替える光
   制御型光スイッチにおいて、 入射光の強度に応じて透過率および反射率が非線形的に
   変化する非線形エタロンと、一方の端面から入射された
   軸心に平行な光線を他方の端面の軸心上に集光する機能
   を有し、前記非線形エタロンを挟む形で当該非線形エタ
   ロンの両面に一の端面がそれぞれ固定された一対のレン
   ズ手段とからなる光ゲート手段と、 前記信号光と前記制御光とを前記光ゲート手段の軸心に
   平行な状態で、該光ゲート手段の入射端面の異なる位置
   に入射する光入力手段と、 前記非線形エタロンを透過し、前記光ゲート手段から出
   射された信号光と制御光とをその出射位置の違いによっ
   て分離し、前記信号光のみを出力する第１の光出力手段
   と、 前記非線形エタロンで反射され、前記光ゲート手段から
   出射された信号光と制御光とをその出射位置の違いによ
   って分離し、前記信号光のみを出力する第２の光出力手
   段とを備えた ことを特徴とする光制御型光スイッチ。
8. （８）前記光入力手段は、前記信号光を平行光とするた
   めの第１のコリメート手段と、前記制御光を平行光とす
   るための第２のコリメート手段と、前記各コリメート手
   段から出力された信号光と制御光とを前記光ゲート手段
   に対して相対する方向から入射する第１および第２の光
   ガイド手段とを有し、 前記第１の光出力手段は、前記光ゲート手段を透過した
   信号光を出射位置の違いを利用して制御光から分離し、
   分離された信号光を集光する手段を有し、 前記第２の光出力手段は、前記光ゲート手段で反射され
   た信号光を出射位置の違いを利用して制御光から分離す
   るミラーと、該ミラーから出力された信号光を集光する
   手段とを有する請求項（７）記載の光制御型光スイッチ
   。
9. （９）前記制御光に前記非線形エタロンの透過状態を保
   持するホールド光を合波し、該合波光を前記非線形エタ
   ロンに入射する手段を設けた請求項（７）または請求項
   （８）記載の光制御型光スイッチ。