JPH05113582A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
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- JPH05113582A JPH05113582A JP30257491A JP30257491A JPH05113582A JP H05113582 A JPH05113582 A JP H05113582A JP 30257491 A JP30257491 A JP 30257491A JP 30257491 A JP30257491 A JP 30257491A JP H05113582 A JPH05113582 A JP H05113582A
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- light
- optical switch
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で高速・高ビッチレートの光信号伝送に
適した光スイッチを提供する。 【構成】 光導波路４を伝搬後、レンズ４ａによるコリ
メートされた光信号を入力部１にて互いに直交するＰ偏
光成分７ａとＳ偏光成分７ｂに分離後、各偏光光を同一
の偏光方向に揃え、各光ビームを同一方向に出射する。
偏光制御素子８を電気的に制御し、偏光ビームスプリッ
タ９を用いて光路を切り換え、出力部２に出射する。各
信号光は出力部２にて偏光制御素子１０による偏光の制
御後、互いに直交する偏光成分に変換され、一つの光ビ
ームに合成されてレンズ５ａを介して光導波路５に結合
される。複数の入出力導波路間の光学的結合を任意に切
り換えることができる。
適した光スイッチを提供する。 【構成】 光導波路４を伝搬後、レンズ４ａによるコリ
メートされた光信号を入力部１にて互いに直交するＰ偏
光成分７ａとＳ偏光成分７ｂに分離後、各偏光光を同一
の偏光方向に揃え、各光ビームを同一方向に出射する。
偏光制御素子８を電気的に制御し、偏光ビームスプリッ
タ９を用いて光路を切り換え、出力部２に出射する。各
信号光は出力部２にて偏光制御素子１０による偏光の制
御後、互いに直交する偏光成分に変換され、一つの光ビ
ームに合成されてレンズ５ａを介して光導波路５に結合
される。複数の入出力導波路間の光学的結合を任意に切
り換えることができる。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、光スイッチに関し、より詳細に
は、光伝送路間の接続を任意に切り換える光スイッチに
関する。例えば、光通信，光回路，光情報処理等に適用
されるものである。
は、光伝送路間の接続を任意に切り換える光スイッチに
関する。例えば、光通信，光回路，光情報処理等に適用
されるものである。
【０００２】
【従来技術】従来、光ファイバセンサシステムにおける
センサの切換え用の光スイッチとしては、ミラーを機械
的に動かす光スイッチや、電気光学結晶あるいは液晶を
用いた画像信号切換用のマトリクススイッチ等がある。
しかしながら、ミラーを機械的に動かすものは、センサ
信号切換え用としては信頼性に乏しく、また、マトリク
ススイッチは損失が大きく構成も煩雑になるという問題
点があった。この問題点を解決するために、例えば、特
開昭６１−２８１２２２号公報に「光スイッチ」が提案
されている。この公報のものは、電気光学素子と偏光ビ
ームスプリッタ（ＰＢＳ）を用いて光路を切り換える光
スイッチであり、入力光を偏光分離した後、所定の電気
光学素子を駆動することにより光が入出力する第１およ
び第２の偏光ビームスプリッタの組合せを切り換えるこ
とにより、２つの直線偏光を再び合成して出力するよう
にしている。
センサの切換え用の光スイッチとしては、ミラーを機械
的に動かす光スイッチや、電気光学結晶あるいは液晶を
用いた画像信号切換用のマトリクススイッチ等がある。
しかしながら、ミラーを機械的に動かすものは、センサ
信号切換え用としては信頼性に乏しく、また、マトリク
ススイッチは損失が大きく構成も煩雑になるという問題
点があった。この問題点を解決するために、例えば、特
開昭６１−２８１２２２号公報に「光スイッチ」が提案
されている。この公報のものは、電気光学素子と偏光ビ
ームスプリッタ（ＰＢＳ）を用いて光路を切り換える光
スイッチであり、入力光を偏光分離した後、所定の電気
光学素子を駆動することにより光が入出力する第１およ
び第２の偏光ビームスプリッタの組合せを切り換えるこ
とにより、２つの直線偏光を再び合成して出力するよう
にしている。
【０００３】図５は、上記公報に記載されている光スイ
ッチの構成図で、図中、３１〜３６は光ファイバ、３７
〜４２は集光用ロッドレンズ、４３〜５０は偏光ビーム
スプリッタ、５１，５２は全反射プリズム、５３〜６０
は電気光学素子、６１〜６５は半波長板、４３ａ〜５０
ａはビームスプリッタ面である。光ファイバ３１からロ
ッドレンズ３７を介して入射した光は無偏光光なので、
偏光ビームスプリッタ４３（第１の偏光ビームスプリッ
タ）のビームスプリッタ面（ＢＳ面）４３ａにより互い
に偏光面が９０°をなす２つの直線偏光Ｓ波，Ｐ波に分
離され、Ｐ波（紙面に平行）はＢＳ面４３ａを透過して
図のＸ方向へ進み、Ｓ波（紙面に垂直）はＢＳ面４３ａ
で反射されて図のＹ方向へ進む。ＢＳ面４３ａを透過し
たＰ波は電気光学素子５３〜５６に制御信号を加えなけ
ればＢＳ面４４ａ〜４７ａを透過し、ロッドレンズ４２
を介して光ファイバ３６に出力される。
ッチの構成図で、図中、３１〜３６は光ファイバ、３７
〜４２は集光用ロッドレンズ、４３〜５０は偏光ビーム
スプリッタ、５１，５２は全反射プリズム、５３〜６０
は電気光学素子、６１〜６５は半波長板、４３ａ〜５０
ａはビームスプリッタ面である。光ファイバ３１からロ
ッドレンズ３７を介して入射した光は無偏光光なので、
偏光ビームスプリッタ４３（第１の偏光ビームスプリッ
タ）のビームスプリッタ面（ＢＳ面）４３ａにより互い
に偏光面が９０°をなす２つの直線偏光Ｓ波，Ｐ波に分
離され、Ｐ波（紙面に平行）はＢＳ面４３ａを透過して
図のＸ方向へ進み、Ｓ波（紙面に垂直）はＢＳ面４３ａ
で反射されて図のＹ方向へ進む。ＢＳ面４３ａを透過し
たＰ波は電気光学素子５３〜５６に制御信号を加えなけ
ればＢＳ面４４ａ〜４７ａを透過し、ロッドレンズ４２
を介して光ファイバ３６に出力される。
【０００４】ＢＳ面４３ａで反射されたＳ波は半波長板
６５を通過する際、偏光面を９０°回転されてＰ波とな
る。全反射プリズム５１で反射されたＰ波は電気光学素
子５７〜６０に制御信号を加えなければＢＳ面４８ａ〜
５０ａを透過し、全反射プリズム５２で反射された後、
再び半波長板６４で偏光面を９０°回転されてＳ波とな
り、ＢＳ面４７ａで反射されてＢＳ面４７ａを透過する
前記Ｐ波と合成される。ここで、例えば電気光学素子５
５に制御信号（半波長電圧−光の偏光面を９０°回転さ
せる電圧）を加えると、ＢＳ面４３ａ，４４ａ，４５ａ
を透過してきたＰ波は電気光学素子５５を通過する際に
偏光面を９０°回転されてＳ波となるので、ＢＳ面４６
ａで反射されてロッドレンズ４０を介して光ファイバ３
４に出力される。
６５を通過する際、偏光面を９０°回転されてＰ波とな
る。全反射プリズム５１で反射されたＰ波は電気光学素
子５７〜６０に制御信号を加えなければＢＳ面４８ａ〜
５０ａを透過し、全反射プリズム５２で反射された後、
再び半波長板６４で偏光面を９０°回転されてＳ波とな
り、ＢＳ面４７ａで反射されてＢＳ面４７ａを透過する
前記Ｐ波と合成される。ここで、例えば電気光学素子５
５に制御信号（半波長電圧−光の偏光面を９０°回転さ
せる電圧）を加えると、ＢＳ面４３ａ，４４ａ，４５ａ
を透過してきたＰ波は電気光学素子５５を通過する際に
偏光面を９０°回転されてＳ波となるので、ＢＳ面４６
ａで反射されてロッドレンズ４０を介して光ファイバ３
４に出力される。
【０００５】また、電気光学素子５９に制御信号を加え
ると、ＢＳ面４８ａ，４９ａを透過してきたＰ波は電気
光学素子５９を通過する際に偏光面を９０°回転してＳ
波となるので、ＢＳ面５０ａで反射され半波長板６３で
偏光面を９０°回転してＰ波となり、ＢＳ面４６ａを透
過する。すなわち、電気光学素子５５および５９を同時
に駆動すれば、光ファイバ３１から入力した光は全て光
ファイバ３４に出力される。以下、同様にして、電気光
学素子５３と５７，５４と５８，５６と６０に制御信号
を加えると、それぞれロッドレンズ３８，３９，４１を
介して光ファイバ３２，３３，３５に出力される。
ると、ＢＳ面４８ａ，４９ａを透過してきたＰ波は電気
光学素子５９を通過する際に偏光面を９０°回転してＳ
波となるので、ＢＳ面５０ａで反射され半波長板６３で
偏光面を９０°回転してＰ波となり、ＢＳ面４６ａを透
過する。すなわち、電気光学素子５５および５９を同時
に駆動すれば、光ファイバ３１から入力した光は全て光
ファイバ３４に出力される。以下、同様にして、電気光
学素子５３と５７，５４と５８，５６と６０に制御信号
を加えると、それぞれロッドレンズ３８，３９，４１を
介して光ファイバ３２，３３，３５に出力される。
【０００６】しかし、図５に示された光スイッチでは、
直交する偏光成分の光路上におのおの偏光ビームスプリ
ッタと偏光制御素子として電気光学素子を設ける必要が
あり、スイッチ自体大きくなってしまう。また、光ディ
ジタル伝送などに用いる場合、各偏光光により光路長が
異なるため信号光が高速となった場合、パルス幅が広が
り伝送できるビットレートに限界がある。
直交する偏光成分の光路上におのおの偏光ビームスプリ
ッタと偏光制御素子として電気光学素子を設ける必要が
あり、スイッチ自体大きくなってしまう。また、光ディ
ジタル伝送などに用いる場合、各偏光光により光路長が
異なるため信号光が高速となった場合、パルス幅が広が
り伝送できるビットレートに限界がある。
【０００７】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、小型で高速・高ビットレートの光信号伝送に適
した光スイッチを提供することを目的としてなされたも
のである。
もので、小型で高速・高ビットレートの光信号伝送に適
した光スイッチを提供することを目的としてなされたも
のである。
【０００８】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
複数の入出力用光導波路と、集光およびコリメート用レ
ンズと、複数の電気光学効果を用いた偏光制御素子と、
偏光ビームスプリッタと、光路を切り換える全反射プリ
ズムとを有する光スイッチにおいて、光ビームを互いに
直交する偏光成分に分離する分離手段と、各偏光光を同
一の偏光方向に揃える整合手段と、前記光ビームを同一
方向に出射する出射手段とを有する入力部と、前記光ビ
ームを互いに直交する偏光成分に変換する変換手段と、
直交する光ビームを合成する合成手段とを有する出力部
とから成ること、更には、（２）前記入出力部の光ビー
ムの分離手段もしくは合成手段に複屈折性を有する物質
を用いたこと、更には、（３）前記入出力部に光ビーム
の分離手段もしくは合成手段に回折格子を平行に２つ配
置した２重回折格子を用いたこと、更には、（４）一方
の偏光方向に偏光を揃える整合手段と、直交する偏光成
分に変換する変換手段として、λ／２波長板を用いたこ
と、更には、（５）一方の偏光方向に偏光を揃える整合
手段と、直交する偏光成分に変換する変換手段として、
二分割された液晶セルを用いたこと、更には、（６）前
記出力部に電気光学素子を用いた偏光制御手段を設けた
こと、更には、（７）前記偏光制御手段に液晶を用いた
ことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例に
基づいて説明する。
複数の入出力用光導波路と、集光およびコリメート用レ
ンズと、複数の電気光学効果を用いた偏光制御素子と、
偏光ビームスプリッタと、光路を切り換える全反射プリ
ズムとを有する光スイッチにおいて、光ビームを互いに
直交する偏光成分に分離する分離手段と、各偏光光を同
一の偏光方向に揃える整合手段と、前記光ビームを同一
方向に出射する出射手段とを有する入力部と、前記光ビ
ームを互いに直交する偏光成分に変換する変換手段と、
直交する光ビームを合成する合成手段とを有する出力部
とから成ること、更には、（２）前記入出力部の光ビー
ムの分離手段もしくは合成手段に複屈折性を有する物質
を用いたこと、更には、（３）前記入出力部に光ビーム
の分離手段もしくは合成手段に回折格子を平行に２つ配
置した２重回折格子を用いたこと、更には、（４）一方
の偏光方向に偏光を揃える整合手段と、直交する偏光成
分に変換する変換手段として、λ／２波長板を用いたこ
と、更には、（５）一方の偏光方向に偏光を揃える整合
手段と、直交する偏光成分に変換する変換手段として、
二分割された液晶セルを用いたこと、更には、（６）前
記出力部に電気光学素子を用いた偏光制御手段を設けた
こと、更には、（７）前記偏光制御手段に液晶を用いた
ことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例に
基づいて説明する。
【０００９】図１は、本発明による光スイッチを説明す
るための構成図で、図中、１は入力部、１ａ，１ｂは偏
光変換素子、２は出力部、２ａ，２ｂは偏光変換素子、
３は出力部、３ａ，３ｂは偏光変換素子、４,５,６は光
導波路、４ａ，５ａ，６ａはレンズ、７ａはＰ偏光成
分、７ｂはＳ偏光成分、８，１０は偏光制御素子、９は
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）である。
るための構成図で、図中、１は入力部、１ａ，１ｂは偏
光変換素子、２は出力部、２ａ，２ｂは偏光変換素子、
３は出力部、３ａ，３ｂは偏光変換素子、４,５,６は光
導波路、４ａ，５ａ，６ａはレンズ、７ａはＰ偏光成
分、７ｂはＳ偏光成分、８，１０は偏光制御素子、９は
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）である。
【００１０】本発明による光スイッチでは、光導波路４
を伝搬後、レンズ４ａによりコリメートされた光信号を
入力部１にてその光ビームを互いに直交するＰ偏光成分
７ａとＳ偏光成分７ｂへの分離し、その後各偏光光を同
一の偏光方向に揃え、前記各光ビームを同一方向に出射
する。平行に出射された信号光は、次段の所望の電気光
学効果を用いた偏光制御素子８を電気的に制御すること
により、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）９を用いて光
路を切り換え、所望の出力部２に出射する。各信号光は
出力部２にて偏光制御素子１０による偏光の制御後、互
いに直交する偏光成分に変換され、その後、ひとつの光
ビームに合成されレンズ５ａを介して所望の光導波路５
に結合される。すなわち、この偏光制御素子と偏光ビー
ムスプリッタを光路上に複数個用いることにより、前記
入力部１と出力部２を有する複数の入出力導波路間の光
学的結合を任意に切り換えることが可能となる。ただ
し、出力側の偏光制御素子は、各信号光の光路差を解消
するために必要であると共に、双方向通信を可能にする
ために設けている。
を伝搬後、レンズ４ａによりコリメートされた光信号を
入力部１にてその光ビームを互いに直交するＰ偏光成分
７ａとＳ偏光成分７ｂへの分離し、その後各偏光光を同
一の偏光方向に揃え、前記各光ビームを同一方向に出射
する。平行に出射された信号光は、次段の所望の電気光
学効果を用いた偏光制御素子８を電気的に制御すること
により、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）９を用いて光
路を切り換え、所望の出力部２に出射する。各信号光は
出力部２にて偏光制御素子１０による偏光の制御後、互
いに直交する偏光成分に変換され、その後、ひとつの光
ビームに合成されレンズ５ａを介して所望の光導波路５
に結合される。すなわち、この偏光制御素子と偏光ビー
ムスプリッタを光路上に複数個用いることにより、前記
入力部１と出力部２を有する複数の入出力導波路間の光
学的結合を任意に切り換えることが可能となる。ただ
し、出力側の偏光制御素子は、各信号光の光路差を解消
するために必要であると共に、双方向通信を可能にする
ために設けている。
【００１１】図２は、本発明による３×３の光スイッチ
の具体的な実施例を示す図で、図中、１１〜１７は偏光
制御素子（液晶セル）、１８〜２３は偏光ビームスプリ
ッタで、その他、図１と同じ作用をする部分には同一の
符号を付してある。光導波路に光ファイバを、集光およ
びコリメートレンズにロッドレンズを用い、偏光制御素
子にはＴＮ液晶セルを用いる。また、偏光分離および合
成には複屈折結晶の平行平板を用い、一方の偏光光の光
路にλ／２波長板を挿入することにより偏光を揃えた
り、直交する成分に変換したりしている。図２に示した
光スイッチでは各３つの入出力光ファイバを有し、上記
の入出力部を６個と光路上に９個のＰＢＳと１８個の液
晶セルをマトリックス状に配置して３×３の光スイッチ
を実現している。以下に動作例を示す。
の具体的な実施例を示す図で、図中、１１〜１７は偏光
制御素子（液晶セル）、１８〜２３は偏光ビームスプリ
ッタで、その他、図１と同じ作用をする部分には同一の
符号を付してある。光導波路に光ファイバを、集光およ
びコリメートレンズにロッドレンズを用い、偏光制御素
子にはＴＮ液晶セルを用いる。また、偏光分離および合
成には複屈折結晶の平行平板を用い、一方の偏光光の光
路にλ／２波長板を挿入することにより偏光を揃えた
り、直交する成分に変換したりしている。図２に示した
光スイッチでは各３つの入出力光ファイバを有し、上記
の入出力部を６個と光路上に９個のＰＢＳと１８個の液
晶セルをマトリックス状に配置して３×３の光スイッチ
を実現している。以下に動作例を示す。
【００１２】今、光ファイバ４より入射した光ビームは
レンズ４ａによりコリメート後、入力部の複屈折性を有
する結晶（例えば、方解石を光軸に対して斜め４５度の
面でカットしたもの）の透明平板１ａによりＰ偏光成分
７ａ（常光線：紙面に平行な方向に偏光成分を有する）
は直進させ、Ｓ偏光成分７ｂ（異常光線：紙面に垂直な
方向に偏光成分を有する）はシフトさせて、Ｓ偏光光７
ｂの光路上に配置した偏光変換素子（ここではλ／２
板）１ｂにより２つの平行なＰ偏光光７ａ，７ｂに変換
され、２つの光ビームは次段の液晶セルとＰＢＳに入射
する。
レンズ４ａによりコリメート後、入力部の複屈折性を有
する結晶（例えば、方解石を光軸に対して斜め４５度の
面でカットしたもの）の透明平板１ａによりＰ偏光成分
７ａ（常光線：紙面に平行な方向に偏光成分を有する）
は直進させ、Ｓ偏光成分７ｂ（異常光線：紙面に垂直な
方向に偏光成分を有する）はシフトさせて、Ｓ偏光光７
ｂの光路上に配置した偏光変換素子（ここではλ／２
板）１ｂにより２つの平行なＰ偏光光７ａ，７ｂに変換
され、２つの光ビームは次段の液晶セルとＰＢＳに入射
する。
【００１３】今、液晶セル８，１０をＯＮ状態（電界を
印加した状態）、液晶セル１１をＯＦＦ状態（電界を印
加しない状態）とすると、ＴＮ液晶セル８，１０は入射
した偏光状態のまま通過させるため、２つの光ビームは
ＰＢＳ９，１８を通過するが、液晶セル１１は入射した
偏光状態を９０°回転させるため、Ｓ偏光光に変換され
た２つの光ビームはＰＢＳ１９により反射されてその光
路を９０°曲げる。この時、液晶セル１２をＯＦＦ状態
にして、光ビームをＳ偏光からＰ偏光に変換して液晶セ
ル１３をＯＮ状態にすると、ＰＢＳ２０，２１を光ビー
ムは通過してＯＦＦ状態の液晶セル１６により再びＰ偏
光光に変換され、一方の光ビーム７ａはλ／２波長板３
ｂによりＳ偏光に変換後、複屈折結晶からなる透明平板
３ａにより合成され、レンズ５ａを介して光ファイバ５
に結合される。
印加した状態）、液晶セル１１をＯＦＦ状態（電界を印
加しない状態）とすると、ＴＮ液晶セル８，１０は入射
した偏光状態のまま通過させるため、２つの光ビームは
ＰＢＳ９，１８を通過するが、液晶セル１１は入射した
偏光状態を９０°回転させるため、Ｓ偏光光に変換され
た２つの光ビームはＰＢＳ１９により反射されてその光
路を９０°曲げる。この時、液晶セル１２をＯＦＦ状態
にして、光ビームをＳ偏光からＰ偏光に変換して液晶セ
ル１３をＯＮ状態にすると、ＰＢＳ２０，２１を光ビー
ムは通過してＯＦＦ状態の液晶セル１６により再びＰ偏
光光に変換され、一方の光ビーム７ａはλ／２波長板３
ｂによりＳ偏光に変換後、複屈折結晶からなる透明平板
３ａにより合成され、レンズ５ａを介して光ファイバ５
に結合される。
【００１４】ここで、液晶セル１０をＯＦＦ状態に変換
すると入射ビームはＰＢＳ１８で光路を変換し、この
時、液晶セル１４をＯＦＦ状態に、液晶セル１５をＯＮ
状態の場合、光ファイバ６に出射され出力の光ファイバ
が切り換わる。すなわち、偏光制御素子である液晶のＯ
Ｎ・ＯＦＦ状態の組合せで、入出力間の光ファイバを任
意に切り換えることが可能となる。ただし、出力部での
液晶セルはファイバの配置をずらせばなくてもスイッチ
を構成できるが、２つの光ビームの光路差を解消するた
めと双方向通信を可能にするために必要である。
すると入射ビームはＰＢＳ１８で光路を変換し、この
時、液晶セル１４をＯＦＦ状態に、液晶セル１５をＯＮ
状態の場合、光ファイバ６に出射され出力の光ファイバ
が切り換わる。すなわち、偏光制御素子である液晶のＯ
Ｎ・ＯＦＦ状態の組合せで、入出力間の光ファイバを任
意に切り換えることが可能となる。ただし、出力部での
液晶セルはファイバの配置をずらせばなくてもスイッチ
を構成できるが、２つの光ビームの光路差を解消するた
めと双方向通信を可能にするために必要である。
【００１５】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明による光ス
イッチの他の実施例を示す図である。図（ａ）では、入
力部の偏光分離部１および出力部の偏光合成機能部２に
複屈折性結晶よりなる透明平板を用い、入出力部の偏光
制御素子８，１０を二分割して独立に駆動させて用いる
ことにより、偏光成分を揃える機能と初段の光路を制御
する偏光制御機能とを複合させている。図（ｂ）では、
入力部の偏光分離部１ａおよび出力部の偏光合成機能部
２ａに二重回折格子を用い、偏光成分を揃える機能には
図２に示したものと同じようにλ／２波長板１ｂ，２ｂ
を用いている。この二重回折格子には、例えばガラス基
板の表裏面に高密度の回折格子を形成したものや、ガラ
ス基板の表面に回折格子を形成し、２枚背中合わせに張
り合わせることにより容易に作製可能である。図（ｃ）
では、入力部の偏光分離部１および出力部の偏光合成機
能部２に二重回折格子を用い、入出力部の偏光制御素子
８，１０を二分割して独立に駆動させて用いることによ
り、偏光成分を揃える機能と初段の光路を制御する偏光
制御機能とを複合させている。
イッチの他の実施例を示す図である。図（ａ）では、入
力部の偏光分離部１および出力部の偏光合成機能部２に
複屈折性結晶よりなる透明平板を用い、入出力部の偏光
制御素子８，１０を二分割して独立に駆動させて用いる
ことにより、偏光成分を揃える機能と初段の光路を制御
する偏光制御機能とを複合させている。図（ｂ）では、
入力部の偏光分離部１ａおよび出力部の偏光合成機能部
２ａに二重回折格子を用い、偏光成分を揃える機能には
図２に示したものと同じようにλ／２波長板１ｂ，２ｂ
を用いている。この二重回折格子には、例えばガラス基
板の表裏面に高密度の回折格子を形成したものや、ガラ
ス基板の表面に回折格子を形成し、２枚背中合わせに張
り合わせることにより容易に作製可能である。図（ｃ）
では、入力部の偏光分離部１および出力部の偏光合成機
能部２に二重回折格子を用い、入出力部の偏光制御素子
８，１０を二分割して独立に駆動させて用いることによ
り、偏光成分を揃える機能と初段の光路を制御する偏光
制御機能とを複合させている。
【００１６】図４は、本発明による３×３の光スイッチ
の他の実施例を示す図で、８ａ，８ｂは偏光制御素子の
液晶部で、その他、図２と同じ作用をする部分は同一の
符号を付してある。入力部の偏光分離部１および出力部
の偏光合成機能部２には複屈折性結晶よりなる透明平板
を用い、入出力部の偏光制御素子８，１０を二分割して
独立に駆動させて用いることにより、偏光成分を揃える
機能と初段の光路を制御する偏光制御機能とを複合させ
た図３（ａ）のものを用いている。この場合、λ／２波
長板を用いる必要がなく、スイッチがコンパクトにな
る。動作自体は基本的に第１の実施例と同じであるが、
初段の２分割された液晶セル８では、例えば初段のＰＢ
Ｓ９を通過させたい場合、複屈折平板１により分離され
たＳ偏光が通過する液晶部８ｂをＯＦＦ状態に、Ｐ偏光
が通過する液晶部８ａをＯＮ状態にすることにより各偏
光光をＰ偏光に揃えてＰＢＳ９を通過させることができ
るし、初段のＰＢＳ９で光路を変換させたい場合、複屈
折平板１により分離されたＳ偏光が通過する液晶部８ｂ
をＯＮ状態に、Ｐ偏光が通過する液晶部８ａをＯＦＦ状
態にすることにより各偏光光をＳ偏光に揃えてＰＢＳ９
で光路を変換でき、以降の動作を第１の実施例と同様に
動作させれば所望の出力部に出力できる。出力部では２
分割された液晶セルを２つの光路長が等しくなるよう
に、分割部の一方をＯＮ、他方をＯＦＦ状態にすれば良
い。
の他の実施例を示す図で、８ａ，８ｂは偏光制御素子の
液晶部で、その他、図２と同じ作用をする部分は同一の
符号を付してある。入力部の偏光分離部１および出力部
の偏光合成機能部２には複屈折性結晶よりなる透明平板
を用い、入出力部の偏光制御素子８，１０を二分割して
独立に駆動させて用いることにより、偏光成分を揃える
機能と初段の光路を制御する偏光制御機能とを複合させ
た図３（ａ）のものを用いている。この場合、λ／２波
長板を用いる必要がなく、スイッチがコンパクトにな
る。動作自体は基本的に第１の実施例と同じであるが、
初段の２分割された液晶セル８では、例えば初段のＰＢ
Ｓ９を通過させたい場合、複屈折平板１により分離され
たＳ偏光が通過する液晶部８ｂをＯＦＦ状態に、Ｐ偏光
が通過する液晶部８ａをＯＮ状態にすることにより各偏
光光をＰ偏光に揃えてＰＢＳ９を通過させることができ
るし、初段のＰＢＳ９で光路を変換させたい場合、複屈
折平板１により分離されたＳ偏光が通過する液晶部８ｂ
をＯＮ状態に、Ｐ偏光が通過する液晶部８ａをＯＦＦ状
態にすることにより各偏光光をＳ偏光に揃えてＰＢＳ９
で光路を変換でき、以降の動作を第１の実施例と同様に
動作させれば所望の出力部に出力できる。出力部では２
分割された液晶セルを２つの光路長が等しくなるよう
に、分割部の一方をＯＮ、他方をＯＦＦ状態にすれば良
い。
【００１７】本発明による光スイッチは上記のものに限
らず、例えば入出力部として初段の液晶セルを含めると
すると、Ｍ,Ｎを自然数とした場合、Ｍ個の入力部とＭ
×Ｎ個のＰＢＳと｛（Ｍ−１）×Ｎ＋Ｍ×（Ｎ−１）｝
個の液晶セルおよびＮ個の出力部を光路上にマトリクス
状に配置させることによりＭ×Ｎの光スイッチが構成で
きる。また、偏光制御素子として他の液晶セル、たとえ
ば強誘電性液晶セルや、ＰＬＺＴなどの他の電気光学効
果を有する材料が適用できるなど種々のものが考えられ
る。
らず、例えば入出力部として初段の液晶セルを含めると
すると、Ｍ,Ｎを自然数とした場合、Ｍ個の入力部とＭ
×Ｎ個のＰＢＳと｛（Ｍ−１）×Ｎ＋Ｍ×（Ｎ−１）｝
個の液晶セルおよびＮ個の出力部を光路上にマトリクス
状に配置させることによりＭ×Ｎの光スイッチが構成で
きる。また、偏光制御素子として他の液晶セル、たとえ
ば強誘電性液晶セルや、ＰＬＺＴなどの他の電気光学効
果を有する材料が適用できるなど種々のものが考えられ
る。
【００１８】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 （１）請求項１に対応する効果：小型で高速・高ビット
レートの光信号伝送に適した光スイッチを提供すること
が可能となる。 （２）請求項２に対応する効果：伝搬損失の少ない高性
能な偏光分離もしくは合成機能を実現でき、挿入損失の
少ない高性能な光スイッチが可能となる。 （３）請求項３に対応する効果：安価で生産性に優れた
高性能な偏光分離もしくは合成機能素子を有する光スイ
ッチが可能となる。 （４）請求項４に対応する効果：伝搬損失の少ない高性
能な偏光変換素子を有する光スイッチが可能となる。 （５）請求項５に対応する効果：入出力部を簡単化で
き、高性能で生産性に優れた偏光制御素子を有する光ス
イッチが可能となる。 （６）請求項６に対応する効果：本発明によれば、高速
・高ビットレートの光信号伝送に適した双方向通信が可
能な光スイッチを提供することが可能となる。 （７）構成７に対応する効果：本発明によれば、高性能
で生産性に優れた偏光制御手段を有する光スイッチが可
能となる。
と、以下のような効果がある。 （１）請求項１に対応する効果：小型で高速・高ビット
レートの光信号伝送に適した光スイッチを提供すること
が可能となる。 （２）請求項２に対応する効果：伝搬損失の少ない高性
能な偏光分離もしくは合成機能を実現でき、挿入損失の
少ない高性能な光スイッチが可能となる。 （３）請求項３に対応する効果：安価で生産性に優れた
高性能な偏光分離もしくは合成機能素子を有する光スイ
ッチが可能となる。 （４）請求項４に対応する効果：伝搬損失の少ない高性
能な偏光変換素子を有する光スイッチが可能となる。 （５）請求項５に対応する効果：入出力部を簡単化で
き、高性能で生産性に優れた偏光制御素子を有する光ス
イッチが可能となる。 （６）請求項６に対応する効果：本発明によれば、高速
・高ビットレートの光信号伝送に適した双方向通信が可
能な光スイッチを提供することが可能となる。 （７）構成７に対応する効果：本発明によれば、高性能
で生産性に優れた偏光制御手段を有する光スイッチが可
能となる。
【図１】 本発明による光スイッチを説明するための構
成図である。
成図である。
【図２】 本発明による光スイッチの具体的な実施例を
示す図である。
示す図である。
【図３】 本発明による光スイッチの他の実施例を示す
図である。
図である。
【図４】 本発明による３×３の光スイッチの他の実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図５】 従来の光スイッチの構成図である。
１…入力部、１ａ，１ｂ…偏光変換素子、２…出力部、
２ａ，２ｂ…偏光変換素子、３…出力部、３ａ，３ｂ…
偏光変換素子、４,５,６…光導波路、４ａ，５ａ，６ａ
…レンズ、７ａ…Ｐ偏光成分、７ｂ…Ｓ偏光成分、８，
１０…偏光制御素子、９…偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）。
２ａ，２ｂ…偏光変換素子、３…出力部、３ａ，３ｂ…
偏光変換素子、４,５,６…光導波路、４ａ，５ａ，６ａ
…レンズ、７ａ…Ｐ偏光成分、７ｂ…Ｓ偏光成分、８，
１０…偏光制御素子、９…偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）。
Claims (6)
- 【請求項１】 複数の入出力用光導波路と、集光および
コリメート用レンズと、複数の電気光学効果を用いた偏
光制御素子と、偏光ビームスプリッタと、光路を切り換
える全反射プリズムとを有する光スイッチにおいて、光
ビームを互いに直交する偏光成分に分離する分離手段
と、各偏光光を同一の偏光方向に揃える整合手段と、前
記光ビームを同一方向に出射する出射手段とを有する入
力部と、前記光ビームを互いに直交する偏光成分に変換
する変換手段と、直交する光ビームを合成する合成手段
とを有する出力部とから成ることを特徴とする光スイッ
チ。 - 【請求項２】 前記入出力部の光ビームの分離手段もし
くは合成手段に複屈折性を有する物質を用いたことを特
徴とする請求項１記載の光スイッチ。 - 【請求項３】 前記入出力部に光ビームの分離手段もし
くは合成手段に回折格子を平行に２つ配置した２重回折
格子を用いたことを特徴とする請求項１記載の光スイッ
チ。 - 【請求項４】 一方の偏光方向に偏光を揃える整合手段
と、直交する偏光成分に変換する変換手段として、λ／
２波長板を用いたことを特徴とする請求項１記載の光ス
イッチ。 - 【請求項５】 一方の偏光方向に偏光を揃える整合手段
と、直交する偏光成分に変換する変換手段として、二分
割された液晶セルを用いたことを特徴とする請求項１記
載の光スイッチ。 - 【請求項６】 前記出力部に電気光学素子を用いた偏光
制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の光ス
イッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30257491A JPH05113582A (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30257491A JPH05113582A (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113582A true JPH05113582A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17910617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30257491A Pending JPH05113582A (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05113582A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7050230B2 (en) | 2003-02-10 | 2006-05-23 | Fujitsu Limited | Optical switch device |
| JP2016506075A (ja) * | 2012-12-20 | 2016-02-25 | ファズ テクノロジー リミテッド | 光システムにおいて周波数歪および偏光誘因効果を補償するシステムおよび方法 |
-
1991
- 1991-10-22 JP JP30257491A patent/JPH05113582A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7050230B2 (en) | 2003-02-10 | 2006-05-23 | Fujitsu Limited | Optical switch device |
| JP2016506075A (ja) * | 2012-12-20 | 2016-02-25 | ファズ テクノロジー リミテッド | 光システムにおいて周波数歪および偏光誘因効果を補償するシステムおよび方法 |
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