JPH0437889A - ２次元光情報分岐・結合装置 - 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） この発明は、ホログラフィを利用した２次元光情報の分
岐・結合装置に関する。

（従来の技術） 応用光エレクトロニクスハンドブックの８童６節（光イ
ンタコネクション）には、空間伝搬型の光バスの１例と
して、第６図に示すホログラムを利用したグループ内光
通信が記載されている。

特定の限られたプロセッサＴＲｍｎ間のみの通信を可能
にするよう、多重露光により作成されたホログラムＨＧ
が、反射鏡ＭＲの前面に設けられている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、第６図に示すものは、光通信の経路をホログラ
ムで設定するものであるから、その経路を変更するには
、ホログラム自体を交換しなければならない。

この発明はこのような課題を解決するためなされたもの
で、２次元光情報を含む信号光の伝達方向を切替えるこ
とかできるとともに、この信号光を複数の方向へ同時に
分岐させることのできる２次元光情報分岐・結合装置を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するためこの発明に係る２次元光情報分
岐・結合装置は、電界に応じて屈折率が変化する電気光
学効果を利用した光学像書込み型の空間光変調素子へ、
２次元光情報を含むコヒーレントな信号光および信号光
とは異なる照射方向からの参照光を照射して、空間光変
調素子へ信号光と参照光との干渉縞を書込む書込み手段
と、この書込まれた干渉縞（ホログラム）へ信号光と略
同一もしくは逆の方向から読出し光を照射する読出し光
照射手段を備えたことを特徴とする。

（作用） 光学像書込み型の空間光変調素子へ信号光と信号光とは
異なる照射方向からの参照光を照射すると、空間光変調
素子にはこれらの光の干渉縞が書込まれる。この状態で
読出し光を信号光と同一または逆の方向から空間光変調
素子へ照射すると、干渉縞として書込まれた画像等の２
次元光情報が参照先に対応する方向へ出射する。

書込み時の参照先の照射方向を変えることにより、読出
し方向を変更することができる。

書込み時に、異なる方向から複数の参照光を照射すると
、読出し時には各々の参照光に対応する方向へ２次元光
情報が出射するので、１つの画像情報を同時に複数方向
へ分岐させることができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は反射型の空間光変調素子を用いた２次元光情報
分岐・結合装置の模式構造図である。

第１図に示す２次元光情報分岐・結合装置１は、反射型
の空間光変調素子２へ画像等の２次元光情報を含むコヒ
ーレントな信号光Ａを照射する信号光照射手段３と、こ
の信号光Ａとは異なる方向からコヒーレントな参照光Ｂ
ｌ、Ｂ２を照射する参照光照射手段４ａ、４ｂと、信号
光Ａとは逆の方向から空間光変調素子２ヘコヒーレント
な読出し光Ｃを照射する読出し光照射手段５、および、
電源部６とを備える。

信号光照射手段３と参照光照射手段４ａ、４ｂとで書込
み手段７を構成する。なお、第１図は参照光照射手段４
ａ、４ｂの数が２個の場合を示したが、参照光照射手段
４ａ、４ｂの数は任意であり、２次元光情報の分岐数に
対応して適宜設定可能である。参照光Ｂｌ、Ｂ２の照射
角度も任意である。２次元光情報の分岐方向が既に定め
られている場合は、その分岐方向に対応して参照光ＢＩ
　　Ｂ２の照射方向を決定する。参照光照射手段４ａ、
４ｂは、参照光Ｂｌ、Ｂ２の照射方向を可変できる構成
でもよい。

なお、信号光照射手段３、参照光照射手段４ａ、４ｂ、
読出し光照射手段５は、図示しないレーザ光源から出射
されたコヒーレントな光を図示しない適宜な光学機構（
例えば、ハーフミラ−１光の透過を制御するシャッター
等から構成）を介して、信号光Ａ、参照光Ｂｌ、Ｂ２、
読出し光Ｃを空間光変調素子２へ照射するよう構成して
いる。

第２図は反射型の空間光変調素子２の模式構造図である
。

この空間光変調素子２は、２枚の透明電極２ａ、２ｂ間
に、光伝導層２ｃ、琴電体ミラー２ｄ、光変調層２ｅを
積層して一体化したものである。

光伝導層２Ｃは、入射された光の強度に応じてその電気
伝導度が増加する特性（光伝導効果）を有するもの、例
えは、アモルファスシリコン、硫化カドミウム（ＣｄＳ
）等で構成する。

誘導体ミラー２ｄは、信号光Ａならびに参照光Ｂｌ、Ｂ
２と読出し光Ｃとを分離するとともに、読出し光Ｃを反
射させるためのものである。

光変調層２ｅは、印加される電界に応じて屈折率が変化
する特性（電気光学効果）を有するもの、例えば、ニオ
ブ酸リチウムなとの電気光学結晶やネマティック液晶、
強誂電性液晶等で構成する。

次に、第１図に示す２次元光情報分岐・結合装置１の動
作を説明する。

なお、空間光変調素子２には、１度書込んだ情報を保持
することのできるメモリー性を有するものとメモリー性
を有しないものがある。メモリー性を有するものは各透
明電極間２ａ、２ｂを短絡し、−様な光を空間光変調素
子２へ照射することで書込んだ情報を消去したり、書込
み時とは逆電界を印加して消去することができる。

ここでは、まず、メモリー性を有しない空間光変調素子
２を用いた場合について説明する。

空間光変調素子２の各透明電極間２ａ、２ｂへ電源部６
より所定の電圧を印加した状態で、画像等の情報を含む
信号光Ａと、各参照光Ｂｌ、Ｂ２を空間光変調素子２の
光伝導層２Ｃ側から照射する。これにより、光伝導層２
ｃには、信号光Ａと参照光Ｂｌ、Ｂ２の干渉縞が書込ま
れた状態となり、光伝導層２Ｃの電気伝導度は干渉が生
じた光の強度分布に対応して変化する。このため、光伝
導層２ｃと誘電体ミラー２ｄとの境界面には、干渉が生
じた光の強度分布に対応した電荷分布が形成される。し
たがって、光変調層２ｅは書込まれた干渉縞に対応する
電界の強度分布となり、この電界の強度分布に基づいて
光変調層２ｅ内に空間的な屈折率分布が生じる。よって
、読出し光Ｃを信号光Ａと反対の方向からこの空間光変
調素子２へ照射すると、書込まれた画像等の２次元光情
報を参照光Ｂｌ、Ｂ２に対応する読出し方向Ｃ１゜Ｃ２
へ出射することができる。

２次元光情報の分岐数が１の場合には、参照光照射手段
４ａ、４ｂはいずれか一方のみを用いればよい。また、
参照光Ｂｌ、Ｂ２の照射方向を変更することにより、読
出し方向ＣＩ、Ｃ２を変更することができる。なお、信
号光照射手段３内に、例えば液晶等を用いた表示装置を
備えて図示しない送信側装置からの送信すべき画像をこ
の表示装置で順次再生するとともに、各参照光ＢＩＢ２
の照射・非照射の制御を各画像と同期して行なう構成と
すれば、送信すべき画像をその画像情報を必要とする図
示しない受信側装置へ分岐させて伝達することができる
。

なお、読出した画像情報をｆ、ＣＤ撮像装置等へ人力す
る場合には、偏光子等を用いて直線偏光の読出し光Ｃを
空間光変調素子２へ入射して、Ｃ１゜Ｃ２の方向へ読出
された光を検光子等を介して光の強度分布へ変換する必
要がある。

なお、メモリー性を有するの空間光変調器２を用いた２
次元情報分岐・結合装置では、書込み手段７によって空
間光変調素子２へ予め伝達すべき画像情報等を書込んで
おいて、受信側装置はその情報を必要とするタイミング
で読出し光Ｃを照射させるよう制御して、画像情報等を
読込み、その後、空間光変調素子２へ消去光を照射する
よう制御した後、送信側装置へ次の情報の送信要求信号
を送出するよう構成してもよい。

第３図は透過型の空間光変調素子を用いた２次元光情報
分岐・結合装置の模式構造図である。

第３図に示す２次元光情報分岐・結合装置１１は、透過
型の空間光変調素子１２へ画像等の２次元光情報を含む
コヒーレントな信号光Ａを照射する信号光照射手段１３
、および、この信号光Ａとは異なる方向からコヒーレン
トな参照光Ｂｌ。

Ｂ２を照射する参照光照射手段１４ａ、１４ｂとからな
る書込み手段１７と、信号光Ａと略同一の方向から読圧
し光Ｃを照射する読出し光照射手段１５、および、電源
部１６とを備える。この実施例では、読出し光照射手段
１５と信号光照射手段１３とを共用する構成としており
、画像等の情報を含む信号光Ａを照射するか、これらの
情報を含まない読出し光Ｃを照射するかの切替えができ
るよう構成している。なお、信号光照射手段１３参照光
照射手段１４ａ、１４ｂ、読出し光照射手段１５は、図
示しないレーザ光源からのコヒーレントな光を図示しな
い適宜な光学機構を介して信号光Ａ、参照光Ｂ１．Ｂ２
．読出し光Ｃを空間光変調素子１２へ照射するよう構成
している。

第４図は透過型の空間光変調素子の模式構造図である。

この空間光変調素子１２は、２枚の透明電極１２ａ、１
２ｂ間に、光伝導層１２ｃと光変調層１２ｅを積層して
一体化したものである。

光伝導層１２−ｃは、書込み光の強度に応じてその電気
伝導度が増加する特性を有し、かつ、読出し光を透過す
るもの、例えば、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）　
、アゾ系感光体、フタロシアニン等の有機感光体や珪酸
ビスマス（ＢＳＯ）　、硫化カドミウム（ＣｄＳ）　、
セレン化亜鉛（ｚｎＳｅ）等で構成する。

光変調層１２ｅは、印加される電界に応じて屈折率が変
化する特性（電気光学効果）を有するもの、例えば、ニ
オブ酸リチウムなどの電気光学結晶やネマティック液晶
、強誂電性液晶等で構成する。

次に、第３図に示す２次元光情報分岐・結合装置１１の
動作を説明する。

空間光変調素子１２の各透明電極間１２ａ１２ｂへ電源
部１６より所定の電圧を印加した状態で、画像等の情報
を含む信号光Ａと、各参照光Ｂｌ、Ｂ２を空間光変調素
子１２の光伝導層１２ｃ側から照射する。これにより、
光伝導層１２ｃには信号光Ａと参照光Ｂｌ、Ｂ２の干渉
縞が書込まれた状態となり、光伝導層１２ｃの電気伝導
度は干渉が生じた光の強度分布に対応して変化する。こ
のため、光伝導層１２ｃと光変調層１２ｅとの境界面に
は、干渉が生じた光の強度分布に対応した電荷分布が形
成される。

光変調層１２ｅには、干渉縞に対応した屈折率の変化が
生じているので、参照光Ｂ１．Ｂ２に対応する方向Ｃ１
，Ｃ２へ画像等の２次元光情報を含んだ光が出射される
。

分岐数、分岐方向は、参照先の照射の有無、照射方向に
より設定できる。

なお、空間光変調素子１２ｃは、１度書込んだ情報を保
持することのできるメモリー性を有するものとメモリー
性を有しないものがある。メモリー性を有するものは各
透明電極間１２ａ。

１２ｂを短絡し、−様な光を空間光変調素子１２へ照射
することで書込んだ情報を消去したり、書込み時とは逆
電界を印加して消去することができる。

第５図は空間光変調素子として光伝導性ポッケルス効果
素子を用いた２次元光情報分岐・結合装置の模式構造図
である。

第５図に示す２次元光情報分岐・結合装置２１は、光伝
導性ポッケルス効果素子２２、信号光照射手段２３、参
照光照射手段２４ａ、２４ｂ、読出し光照射手段２５、
電源部２６、および、消去光照射手段２８を備える。

信号光照射手段２３、参照光照射手段２４ａ。

２４ｂとで書込み手段２７を構成する。信号光Ａおよび
各参照光Ｂｌ、Ｂ２は図示しないレーザ光源からの出射
された書込み波長λＷのコヒーレントな光を用いて形成
する。読比し光照射手段２５は書込み波長λＷとは異な
る波長λＲでコヒーレントな読出し光りを照射する。消
去光照射手段２８は−様な消去光Ｅを発生する。

光伝導性ポッケルス効果素子２２は、珪酸ビスマス（Ｂ
ｉ＋２３ｉ０２゜）などの光伝導性強撚電体結晶２２ｆ
の両端に透明電極２２ａ、２２ｂをつけて一体にした透
過型でかつ蓄積性の空間光変調素子である。

光伝導性強撚電体結晶２２ｆは、特定の波長λＷの光（
珪酸ビスマスの場合は青色）により光伝導性を示すと同
時に、印加された電圧に応じて読出し・光Ｄ（波長λＲ
・・・例えば赤色）の偏光面を回転させるポッケルス効
果を持つ結晶である。透明電極２２ａ、２２ｂ間に所定
の電圧を印加した状態で、信号光Ａおよび参照光Ｂｌ、
Ｂ２を入射させると、干渉された光の強度分布に応じて
電子が移動し、結晶に加わる電圧が空間的に変化する。

また、この光伝導性強誕電体結晶２２ｆは、結晶内に数
個のトラップ準位が存在し、ポテンシャル井戸の深いト
ラップは光の強度分布に応して発生した電子を長時間に
わたって捕獲するため書込み情報を保持することができ
る。

したがって、信号光Ａと参照光Ｂｌ、Ｂ２とを用いて書
込みを行なった後に、読出し光りを光伝導性ポッケルス
効果素子２２へ照射すると、参照光Ｂｌ、Ｂ２の対応す
る方向ＤＩ、Ｄ２へ書込んだ情報を含む光が出射される
。

新たな情報を書込む場合には、両端電極を同電位にし消
去光Ｅを所定時間照射させた後に行なう。

なお、第５図に示した分岐・結合装置２１では、書込み
時の光の波長λＷと読出し時の波長λＲが異なること、
ならびに、信号光Ａと読出し光りの照射方向がわずかに
異なることから、読出し情報の出射方向Ｄｉ、Ｄ２は参
照光Ｂｌ、Ｂ２の照射方向とは若干異なるので、この分
だけ受信側装置等の配置位置をずらす必要がある。

また、第１図もしくは第３図に示した分岐・結合装置１
．１１においても、書込み時と読出し時で異なる波長を
用いてもよい。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明に係る２次元光情報分岐・
結合装置は、光学像書込み型の空間光変調素子へ信号光
と参照光を照射してホログラムを書込み、信号光と路間
−もしくは逆の方向から読出し光を照射してホログラム
として書込んだ画像等の情報を書込み時の参照光に対応
する方向へ出射させる構成としたので、書込み時の参照
先の照射方向を変えることにより読出し方向を変更する
ことかできる。また、複数の参照光を用いることにより
、１つの画像情報等を同時に複数の方向へ分岐させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は反射型の空間光変調素子を用いた２次元光情報
分岐・結合装置の模式構造図、第２図は反射型の空間光
変調素子の模式構造図、第３図は透過型の空間光変調素
子を用いた２次元光情報分岐・結合装置の模式構造図、
第４図は光伝導層と光変調ｌとを備えた透過型の空間光
変調素子の模式構造図、第５図は光伝導性ポッケルス効
果素子を用いた２次元光情報分岐・結合装置の模式構造
図、第６図は従来のホログラムを利用したグループ内光
通信の説明図である。 １．１１．２１・・・２次元光情報分岐・結合装置、２
・・・反射型の空間光変調素子、３，１３゜２３　・・
・信号光照射手段、４ａ、４ｂ、１４ａ１４ｂ、２４ａ
、２４ｂ・−・参照光照射手段、５゜１５．２５・・・
読出し光照射手段、５，１６．２６・・・電源部、７，
１７．２７・・・書込み手段、１２・・・透過型の空間
光変調素子、２２・・・光伝導性ポッケルス効果素子（
空間光変調素子）、２８・・・消去光照射手段、Ａ・・
・信号光、Ｂｌ、Ｂ２・・・参照光、Ｃ，Ｄ・・・読出
し光、Ｅ・・・消去光。 特　許　出　願　人　　日本ビクター株式会社代　理　
人　弁理士　　　下　　１）　容一部間　　　弁理士　
　　小　　山　　　　有反射型の空間光変調素子 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 書込み光の強度分布に応じて少なくとも読出し光に対す
   る屈折率が変化する特性を備えた光学像書込み型の空間
   光変調素子と、この空間光変調素子へ画像等の２次元光
   情報を含むコヒーレントな信号光を照射するとともに、
   この信号光とは異なる方向からコヒーレントな参照光を
   照射する書込み手段と、前記空間光変調素子へ前記信号
   光と略同一もしくは逆の方向からコヒーレントな読出し
   光を照射する読出し光照射手段とを備えたことを特徴と
   する２次元光情報分岐・結合装置。