JPH04221927A - 光スイッチ - Google Patents

光スイッチ

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JPH04221927A
JPH04221927A JP40592790A JP40592790A JPH04221927A JP H04221927 A JPH04221927 A JP H04221927A JP 40592790 A JP40592790 A JP 40592790A JP 40592790 A JP40592790 A JP 40592790A JP H04221927 A JPH04221927 A JP H04221927A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
input
hologram
optical
optical switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP40592790A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Yamazaki
裕史 山崎
Masayasu Yamaguchi
正泰 山口
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の入力ポ−トと出
力ポ−トを有し、入力ポ−トに供給される光入力信号を
所望の出力ポ−トから光出力信号として出力する光スイ
ッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】高速、広帯域通信網における高スル−プ
ットの交換機を実現するためには、光信号を光のままで
交換する光交換機の開発が肝要である。従来より、光交
換実験機における光スイッチとしては導波路型のものが
用いられてきたが、多数の導波路型単位スイッチを多段
に並べて大規模なスイッチを構成すると、結合損失の増
大、スイッチの体積の増大といった問題点があった。
【0003】このような問題点を解決するために、従来
、図2に示すような構成を有する光スイッチが提案され
ている(例えば、P. Gravey, LeRouz
ic“Optical Switching Tech
nologies for High Capacit
y Exchanges”Proceedings o
f InternationalSwitching 
Symp., 1984, vol.4, sessi
on 41A,paper 5   参照)。
【0004】図2において、1は入力ポ−ト群、2は出
力ポ−ト群、3はサ−モプラスチックを用いたホログラ
ム記録デバイス、4はホログラム作製用の光源アレイ、
5は入力光信号制御装置、6はホログラム作製用制御装
置、RWはホログラム作製用の参照光、OWはホログラ
ム作製用の物体光、ISは入力光信号である。
【0005】このような構成において、入力光信号IS
が入力ポ−ト群1に到達すると、入力光信号制御装置5
により検出され、その行き先が読み取られる。この行き
先情報はホログラム作製用制御装置6に送られ、ホログ
ラム作製用制御装置6はそれに基き、ホログラム記録デ
バイス3とホログラム作製用光源アレイ4を制御して、
光信号の入射してきた入力ポ−トとその光信号の行き先
である出力ポ−トを接続するためのホログラムをホログ
ラム記録デバイス3上に作製する。ホログラムの作製が
終了した段階で、入力光信号ISが入力ポ−ト群1より
出射され、この光信号はホログラム記録デバイス3に至
りホログラム記録デバイス3により偏向され、出力ポ−
ト群2中の行き先である出力ポ−トに入射し、当該光ス
イッチから出力される。
【0006】以上のように、図2の光スイッチは、サ−
モプラスチックを用いたホログラム記録デバイス3のパ
タ−ンの書換えにより、スイッチングが可能となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のような、従来の
ホログラフィを用いた光スイッチは、スイッチングのた
めのサ−モプラスチック上のホログラムの書換えに数十
秒の時間がかかり、高速スイッチングが困難であるとい
う欠点があった。
【0008】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、ホログラフィを用いたとしても
スイッチングに要する時間を短縮することができる光ス
イッチを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明では、空間的に配列した複数の入力ポ−トに供
給される光入力信号を所望の出力ポ−トから光出力信号
として出力する光スイッチにおいて、電界の印加状態に
応じて所望の領域の屈折率が変化する液晶空間光変調器
と、前記液晶空間光変調器への電界の印加状態を制御す
る手段とを備え、入力ポ−トからの入力光信号を前記液
晶空間光変調器を介して出力ポ−トに送るようにした。
【0010】
【作用】本発明によれば、入力ポ−トに入射した光信号
は、次に液晶空間光変調器に到達する。この液晶空間光
変調器には、所望の条件で制御された電界が印加(無印
加)されて適当なパタ−ンが書き込まれる。これにより
、液晶空間光変調器上にいわゆる位相ホログラムが形成
され、入力光信号は伝搬方向と垂直な方向の広がりにお
いて位相を変調され偏向し、液晶空間光変調器を出射し
て所望の出力ポ−トに入射し、次段の光伝送路などへ出
力される。
【0011】
【実施例】図1は、本発明に係る光スイッチの第1の実
施例を示す構成図で、電気アドレス型液晶空間光位相変
調器を用いた反射型光スイッチの一例を示している。
【0012】図1において、11は複数の光ファイバや
OEICを空間的にマトリクス状に配列してなる入力ポ
−ト群、12は複数の光ファイバやOEICを空間的に
マトリクス状に配列してなる出力ポ−ト群、13は入力
光信号制御装置、14は液晶空間光変調器としての液晶
ディスプレイ、15はミラ−、16はホログラム作製用
制御装置、ISは入力光信号である。
【0013】入力ポ−ト群11の各光出射端面および出
力ポ−ト群12の各光入射端面の両者共、液晶ディスプ
レイ14の一面側と対向するように配置されている。
【0014】入力光信号制御装置13は、入力ポ−ト群
11に入力する各入力光信号ISを検出し、各入力光信
号ISの行き先を読取り、この読取り情報をホログラム
作製用制御装置16に出力する。
【0015】液晶ディスプレイ14は、例えばツイスト
ネマチック液晶や強誘電性液晶からなる液晶層を主構成
要素とし、マトリクス状に配列された複数の画素141
単位でホログラム作製用制御装置16により電界の印加
状態が制御される。各画素141においては、印加する
電界の有無により液晶分子の向きが変り、液晶の持つ屈
折率異方性により屈折率が変化し、これにより入射した
光信号を変調する。
【0016】図3は、液晶ディスプレイ14の具体的な
構成例(図3は9個の画素を持つもの)を示している。 図3に示すように、液晶ディスプレイ14は、ガラス基
板20a,20bと、これらガラス基板20a,20b
上に配置された透明電極21a,21bと、透明電極2
1a,21b間に配置された液晶層22を備え、透明電
極21b側には電気配線ELが施され薄膜トランジスタ
TRがそれぞれ配置されている。
【0017】ミラ−15は、液晶ディスプレイ14の他
面側に対向して配置され、液晶ディスプレイ14の透過
光を反射して、再度液晶ディスプレイ14の他面に入射
させる。
【0018】ホログラム作製用制御装置16は、入力光
信号制御装置13による入力光信号ISの行き先情報に
基づいてスイッチングに必要なホログラムの必要なパタ
−ンを計算し、この結果に基づき液晶ディスプレイ14
の各画素141に対する電圧の印加、無印加のいわゆる
電圧印加状態を制御する。
【0019】次に、上記構成による動作を説明する。
【0020】入力光信号ISは入力ポ−ト群11に到達
すると、入力光信号制御装置13により検出され、その
行き先が読み取られる。この行き先情報は、ホログラム
作製用制御装置16に送られる。ホログラム作製用制御
装置16は、入力した行き先情報に基づき、スイッチン
グに必要なホログラムの必要なパタ−ンを計算し、この
結果に基づいて液晶ディスプレイ14の所定アドレスの
画素141に対して電圧の印加および無印加制御を行う
。これにより、光信号の入射してきた入力ポ−トとその
光信号の行き先である出力ポ−トを接続するためのホロ
グラムが液晶ディスプレイ14上に作製される。
【0021】一方、入力ポ−ト群11の所望の入力ポ−
トに入力した光信号ISは、液晶ディスプレイ14の一
面側の所定の位置に入射し、ここを通過した後、ミラ−
15で反射され、再び液晶ディスプレイ14を他面側か
ら一面側へ通過する。これにより、光信号ISは、液晶
ディスプレイ14上に描かれたパタ−ンによって位相変
調され偏向し、出力ポ−ト群12の所望の出力ポ−トに
入射し、当該光スイッチの出力光として出力される。
【0022】以上説明したように、本第1の実施例によ
れば、ホログラム媒体として従来のサ−モプラスチック
の代わりに、高速書き換えが可能な液晶ディスプレイ1
4を用いたので、ホログラフィを用いた光スイッチのス
イッチングに要する時間を大幅に短縮できる。
【0023】実際に、ホログラムの書換え時間がツイス
トネマチック液晶を用いた場合で数十〜数百ミリ秒、強
誘電性液晶を用いた場合で数十μ秒であり、サ−モプラ
スチック上のパタ−ンを書換える従来の方法のスイッチ
ング時間である数十秒に比べると、スイッチング時間が
大幅に短縮される。
【0024】なお、本実施例では、ホログラム作製用制
御装置16のスイッチングに必要なホログラムのパタ−
ンの抽出を計算により行うようにしたが、情報をメモリ
に蓄えておき、それを読み出すようにしても良い。
【0025】図4は、本発明に係る光スイッチの第2の
実施例を示す構成図である。
【0026】本第2の実施例が前記第1の実施例を異な
る点は、電気アドレス型液晶空間光位相変調器を用いた
反射型光スイッチを構成する代わりに、電気アドレス型
液晶空間光位相変調器を用いて透過型光スイッチを構成
したことにある。
【0027】そのため、本第2の実施例では、ミラ−1
5を排除して、出力ポ−ト群12を液晶ディスプレイ1
4の他面側に配置している。
【0028】このような構成を有する第2に実施例にお
いても、前記第1の実施例と同様の効果を得ることがで
きる。
【0029】図5は、本発明に係る光スイッチの第3の
実施例を示す構成図である。
【0030】本第3の実施例と前記第1の実施例とが異
なる点は、電気アドレス型液晶空間光位相変調器を用い
て反射型光スイッチを構成する代わりに、光アドレス型
液晶空間光位相変調器を用いて反射型光スイッチを構成
したことにある。
【0031】そのため、本第3の実施例では、液晶空間
光変調器として液晶ライトバルブ14aを用い、かつ、
ホログラム作製用制御装置16aとして電圧印加型のも
のに代えて光投射型のものを用い、液晶ライトバルブ1
4aの一面側に入力ポ−ト群11の光出射端面および出
力ポ−ト群12の光入射端面が対向し、液晶ライトバル
ブ14aの他面側にホログラム作製用制御装置16aを
配置している。
【0032】図6は、液晶ライトバルブ14aの断面図
である。
【0033】液晶ライトバルブ14aは、図6に示すよ
うに、ガラス基板30a,30b、透明電極31a,3
1b、配向膜32a,32b、液晶層33、反射層34
、遮蔽層35、光電層36および透明電極31a,31
b間に電圧を印加する電源37とから構成されており、
各層は、ガラス基板30aと30b間に、ガラス基板3
0a側から透明電極31a、配向膜32a、液晶層33
、配向膜32b、反射層34、遮蔽層35、光電層36
、透明電極31bを表記した順に配置してある。  こ
の液晶ライトバルブ14aにおいては、ガラス基板30
a側に光信号ISが読み出し光RLとして入出射され、
ガラス基板30b側にホログラム作製用制御装置16a
の投射光が書き込み光WLとして入射される。
【0034】液晶ライトバルブ14aでは、ホログラム
作製用制御装置16aによって光電層36に投射された
パタ−ンに応じて液晶層33に電界が生じ、その電界に
応じて液晶分子の向きが変わり、液晶の持つ屈折率異方
性により書き込まれたパタ−ンに応じた屈折率分布が液
晶層33に現れる。入力光信号IS(読み出し光RL)
は、この液晶層33によって位相変調され、偏向するこ
とになる。このように液晶ライトバルブ14aは、光ア
ドレス型空間光位相変調器として機能する。
【0035】なお、入力ポ−ト群11と出力ポ−ト群1
2と同様の配列の光源アレイを液晶ライトバルブ14a
の光電層36のホログラム作製用制御装置16a側に用
意し、接続したい入力ポ−トと出力ポ−トに対応する光
源アレイのポ−トから制御光を光電層36に投射し光電
層36に干渉縞を描くように構成してもよい。
【0036】本第3の実施例においても、前記第1の実
施例と同様の効果を得ることができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホログラム媒体として従来のサ−モプラスチックの代わ
りに、高速書き換えが可能な液晶空間光変調器を用いた
ので、ホログラフィを用いた光スイッチのスイッチング
に要する時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光スイッチの第1の実施例を示す
構成図である。
【図2】ホログラフィを用いた従来の光スイッチの構成
図である。
【図3】本発明に係る電気アドレス型液晶空間光位相変
調器の構成例を示す図である。
【図4】本発明に係る光スイッチの第2の実施例を示す
構成図である。
【図5】本発明に係る光スイッチの第3の実施例を示す
構成図である。
【図6】本発明に係る液晶ライトバルブの断面図である
【符号の説明】
11…入力ポ−ト群 12…出力ポ−ト群 13…入力光信号制御装置 14…液晶ディスプレイ 14a…液晶ライトバルブ 15…ミラ−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  空間的に配列した複数の入力ポ−トに
    供給される光入力信号を所望の出力ポ−トから光出力信
    号として出力する光スイッチにおいて、電界の印加状態
    に応じて所望の領域の屈折率が変化する液晶空間光変調
    器と、前記液晶空間光変調器への電界の印加状態を制御
    する手段とを備え、入力ポ−トからの入力光信号を前記
    液晶空間光変調器を介して出力ポ−トに送るようにした
    ことを特徴とする光スイッチ。
JP40592790A 1990-12-25 1990-12-25 光スイッチ Pending JPH04221927A (ja)

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