JPH0534714A - Optical switch - Google Patents

Optical switch

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JPH0534714A
JPH0534714A JP3187807A JP18780791A JPH0534714A JP H0534714 A JPH0534714 A JP H0534714A JP 3187807 A JP3187807 A JP 3187807A JP 18780791 A JP18780791 A JP 18780791A JP H0534714 A JPH0534714 A JP H0534714A
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light
birefringent crystal
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ray
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Masabumi Koga
正文 古賀
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide 1X2 and 2X2 optical switches with the liquid crystals alone without using quartz polarizers or Faraday rotors. CONSTITUTION:This optical switch 51 consists of three sheets of double refractive crystal plates 22 to 24, the liquid crystals 52 of the 1st group to be inserted between the 1st and 2nd double refractive crystal plates, the liquid crystals 53 of the 2nd group to be inserted between the 2nd and 3rd double refractive crystal plates, >=1 ray incident ports 28, and plural ray exit ports 29, 30. The sepn. directions of the ordinary rays and extraordinary rays of the double refractive crystal plates are so set that the above-mentioned directions of the 1st and 3rd double refractive crystal plates 22, 24 coincide and the directions of the 2nd double refractive crystal plate 23 varies from the directions of the 1st and 3rd double refractive crystal plates 22, 24. The polarization direction of the liquid crystals of the 1st group is so set that the polarization direction of the rays coincide with the 2nd double refractive crystal plate 23 and the polarization direction of the liquid crystals of the 2nd group is so set that the polarization direction coinciding with the 2nd double refractive crystal plate 23 intersects orthogonally with the 3rd double refractive crystal plate 24.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信あるいは光実験
系において好適に用いられる光路切り替え用光スイッチ
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical path switching optical switch which is preferably used in optical communication or optical experimental systems.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光通信あるいは光実験系における
光路切り替え用光スイッチとして様々な種類のものが多
数開発され提供されてきており、外部磁界を可変して光
線の偏光方向を制御することにより光路を切り替えるこ
とができる光スイッチもその1つである。
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of optical switches for switching an optical path have been developed and provided in an optical communication system or an optical experiment system. By controlling an external magnetic field to control a polarization direction of a light beam. An optical switch that can switch the optical path is one of them.

【0003】上記の光スイッチの一例としては、既に図
11に示す様な光スイッチ1(特公昭59−44606
号公報)が提供されている。この光スイッチ1は、一対
の偏光プリズム2,3、ファラデー回転子(非相反性回
転子)4、光学補償板5、全反射ミラー6,7、光線入
射ポ−ト8,9、光線出射ポ−ト10,11とから概略
構成されている。
As an example of the above optical switch, an optical switch 1 as shown in FIG. 11 (Japanese Patent Publication No. 59-44606) has already been used.
Issue). This optical switch 1 includes a pair of polarizing prisms 2 and 3, a Faraday rotator (non-reciprocal rotator) 4, an optical compensator 5, total reflection mirrors 6 and 7, light incident ports 8 and 9, and light emitting ports. -It is configured roughly from 10 and 11.

【0004】ここで、偏光プリズム2,3は入射してき
た光線を2つの直交成分(s−波成分とp−波成分)に
分離または入射してきた2つの直交成分を合波するもの
である。
Here, the polarizing prisms 2 and 3 separate the incident light beam into two orthogonal components (s-wave component and p-wave component) or combine the two orthogonal components that have entered.

【0005】ファラデー回転子4と光学補償板5は、入
射する光に対して次の様に設定されている。すなわち、
光が図11中左方から右方へ向かって進行する場合には
ファラデー回転子4と光学補償板5の回転方向の相殺効
果により光の偏光方向は変化せず、同図中右方から左方
へ向かって進行する場合には互いの旋光が重なり合って
光の偏光方向が90°だけ回転するように、ファラデー
回転子4に働く外部磁界Hの方向および光学補償板5の
結晶軸の方向が設定されている。
The Faraday rotator 4 and the optical compensator 5 are set as follows for incident light. That is,
When the light travels from the left side to the right side in FIG. 11, the polarization direction of the light does not change due to the canceling effect of the rotation directions of the Faraday rotator 4 and the optical compensation plate 5, and the right side to the left side in FIG. When traveling toward one side, the directions of the external magnetic field H acting on the Faraday rotator 4 and the direction of the crystal axis of the optical compensator 5 are adjusted so that the polarization directions of the lights are rotated by 90 ° due to the mutual rotation of the lights. It is set.

【0006】したがって、この光スイッチ1において
は、光線入射ポ−ト8から入射した光Liは、偏光プリ
ズム2により2つの直交成分(s−波成分とp−波成
分)に分離されるものの最終的には偏光プリズム3で再
度これらの直交成分が合波され、この合波された光Lj
は光線出射ポ−ト10から出射する。
Therefore, in the optical switch 1, the light L i incident from the light incident port 8 is separated into two orthogonal components (s-wave component and p-wave component) by the polarization prism 2. Finally, the polarization prism 3 combines these orthogonal components again, and the combined light L j
Is emitted from the light emitting port 10.

【0007】同様に、光線入射ポ−ト9から入射した光
kは偏光プリズム2,3により分離、合波がなされ、
合波された光Lmは光線出射ポ−ト11から出射する。
Similarly, the light L k incident from the light incident port 9 is separated and combined by the polarization prisms 2 and 3.
The combined light L m is emitted from the light beam emission port 11.

【0008】また、上記の様に設定された光スイッチ1
において、何らかの方法でファラデー回転子4に働く外
部磁界Hの方向を反転させれば、光が図11中右方から
左方へ向かって進行する場合には光学補償板5とファラ
デー回転子4の回転方向の相殺効果により光の偏光方向
は変化せず、同図中左方から右方へ向かって進行する場
合には互いの旋光が重なりあって光の偏光方向が90°
だけ回転する。
Further, the optical switch 1 set as described above
11, if the direction of the external magnetic field H acting on the Faraday rotator 4 is reversed by some method, when the light travels from the right side to the left side in FIG. The polarization direction of light does not change due to the offsetting effect of the rotation direction. When traveling from left to right in FIG.
Just rotate.

【0009】したがって、この光スイッチ1において
は、光線入射ポ−ト8から入射した光Liは光線出射ポ
−ト10から出射せずに光線出射ポ−ト11から出射
し、同様に光線入射ポ−ト9から入射した光Lkは光線
出射ポ−ト11から出射せずに光線出射ポ−ト10から
出射するという光スイッチとしての動作を行うことがで
きる。
Therefore, in the optical switch 1, the light L i incident from the light incident port 8 is not emitted from the light emitting port 10 but is emitted from the light emitting port 11 and is similarly incident. The light L k incident from the port 9 can be operated as an optical switch in which the light L k is emitted from the light emitting port 10 without being emitted from the light emitting port 11.

【0010】しかしながら、上記の光スイッチ1は偏光
プリズム2,3を用いているために光線出射ポ−ト1
0,11間のアイソレーションを高くすることができな
いという欠点がある。
However, since the above optical switch 1 uses the polarizing prisms 2 and 3, the light emitting port 1 is used.
There is a drawback that the isolation between 0 and 11 cannot be increased.

【0011】その理由は、偏光プリズム2(3)によっ
て反射されるべきs−波成分の中に透過すべきp−波成
分が漏れ込む量を−30dB以下に抑えることが技術的
に困難であるために、本来現れて欲しくない光線出射ポ
−トにも光が出射されるからである。
The reason is that it is technically difficult to suppress the amount of leakage of the p-wave component to be transmitted into the s-wave component to be reflected by the polarizing prism 2 (3) to -30 dB or less. Therefore, the light is emitted to the light ray emission port which is not desired to appear.

【0012】また、直交成分に分離された2つの光を合
波する際、光の進行方向を全反射ミラー6,7の反射に
よって変更しているために光線の軸合わせを高精度で行
う必要があり、したがって、この光スイッチ1を制作す
るのに高度の技術を必要とするという欠点もある。
Further, when the two lights separated into the orthogonal components are combined, the traveling direction of the lights is changed by the reflection of the total reflection mirrors 6 and 7, so that it is necessary to align the rays with high accuracy. Therefore, there is also a drawback that a high level of technology is required to manufacture the optical switch 1.

【0013】図11の例では、偏光プリズム2,3と全
反射ミラー6,7とにより光の進行方向を変化させてい
る。ここで、反射させた位置から合波される位置にいた
るまでの光路長をLとすると、反射させる角度にΔθだ
け誤差があれば、合波地点ではLΔθだけ位置ずれが生
じることとなる。合波地点での位置ずれは光線出射ポ−
ト10(11)に接続される光導波路との結合損失を増
加させたり、偏波依存性を生じせしめたりすることとな
り、実用的にはΔθを5秒以内の精度に保って各部品を
構成し、かつ実装する必要がある。
In the example of FIG. 11, the traveling direction of light is changed by the polarization prisms 2 and 3 and the total reflection mirrors 6 and 7. Here, assuming that the optical path length from the reflected position to the combined position is L, if there is an error of Δθ in the reflected angle, a position shift of LΔθ occurs at the combining point. The positional deviation at the combining point is
(10) (11) increases the coupling loss with the optical waveguide connected to the optical waveguide and causes polarization dependence, and practically configures each component while maintaining Δθ within 5 seconds. Must be implemented.

【0014】そこで、上記の光スイッチ1の様々な欠点
を解決する光スイッチとして、図12に挙げる様な相反
性と非相反性の回転子と液晶板を用いる光スイッチが考
えられている。
Therefore, as an optical switch that solves various drawbacks of the optical switch 1 described above, an optical switch using a reciprocal and non-reciprocal rotor and a liquid crystal plate as shown in FIG. 12 is considered.

【0015】この光スイッチ21は、光線の進行方向に
沿って所定間隔をおいて配置された第1ないし第3の複
屈折結晶板22〜24と、第1の複屈折結晶板22と第
2の複屈折結晶板23との間に挿入された第1群の回転
子25と、第2の複屈折結晶板23と第3の複屈折結晶
板24との間に挿入された第2群の回転子26と、第1
群の回転子25と第2の複屈折結晶板23との間に挿入
された液晶板27と、第1の複屈折結晶板22に設けら
れた光線入射ポート28と、第3の複屈折結晶板24に
Y軸方向に並列するように設けられた光線出射ポート2
9,30とから概略構成されており、液晶板27の電圧
の印加状態を変えることにより光の偏光方向を制御し、
光スイッチとしての動作を行うものである。
The optical switch 21 includes first to third birefringent crystal plates 22 to 24 arranged at a predetermined interval along the traveling direction of light rays, a first birefringent crystal plate 22 and a second birefringent crystal plate 22. Of the first group of rotors 25 inserted between the second birefringent crystal plate 23 and the second birefringent crystal plate 23 of the second group. Rotor 26 and the first
The liquid crystal plate 27 inserted between the rotor 25 of the group and the second birefringent crystal plate 23, the light incident port 28 provided on the first birefringent crystal plate 22, and the third birefringent crystal. The light beam emission port 2 provided on the plate 24 so as to be aligned in the Y axis direction.
9 and 30, and is configured to control the polarization direction of light by changing the voltage application state of the liquid crystal plate 27,
It operates as an optical switch.

【0016】ここで、図12中、第1ないし第3の複屈
折結晶板22〜24中に描かれている矢印付き実線は常
光線を、矢印付き破線は異常光線を表わしている。
Here, in FIG. 12, solid lines with arrows in the first to third birefringent crystal plates 22 to 24 represent ordinary rays, and broken lines with arrows represent extraordinary rays.

【0017】また、この図では、光線入射ポート28側
から光線出射ポート29,30側へ向かう方向、すなわ
ち図12中、左方から右方へ向かう方向をZ軸の正方
向、下方から上方へ向かう方向をY軸の正方向、紙面の
垂直上方から垂直下方へ向かう方向をX軸の正方向とす
るカーテシアン座標系を用いて構成・作用等を説明する
こととする。
Further, in this figure, the direction from the light incident port 28 side to the light emission ports 29, 30 side, that is, the direction from the left side to the right side in FIG. The configuration and action will be described by using the Cartesian coordinate system in which the positive direction of the Y axis is the positive direction of the Y axis and the positive direction of the X axis is the positive direction of the X axis.

【0018】また、右回り方向とは、光線がZ軸の正方
向に進む場合に、右ネジがこの光線と同一方向に進むと
きの該右ネジの回る方向である。前記光線の場合では、
電界ベクトルが右ネジの回る方向に回転する方向であ
る。また、Z軸の正方向を向く観測者にとって時計方向
へ回転する方向を正方向回転とする。
The clockwise direction is the direction in which the right-handed screw turns when the right-handed screw travels in the same direction as the light ray when the light-ray proceeds in the positive direction of the Z-axis. In the case of the rays,
This is the direction in which the electric field vector rotates in the direction in which the right hand screw rotates. For an observer facing the positive direction of the Z axis, the clockwise rotation direction is defined as positive rotation.

【0019】第1の複屈折結晶板22と光線入射ポート
28の間にはレンズ31と光ファイバ32とが同軸的に
設けられ、第3の複屈折結晶板24と光線出射ポート2
9との間にもレンズ33と光ファイバ34とが同軸的に
設けられ、更に、第3の複屈折結晶板24と光線出射ポ
ート30との間にもレンズ35と光ファイバ36とが同
軸的に設けられている。
A lens 31 and an optical fiber 32 are coaxially provided between the first birefringent crystal plate 22 and the light incident port 28, and the third birefringent crystal plate 24 and the light exit port 2 are provided.
9, a lens 33 and an optical fiber 34 are coaxially provided, and a lens 35 and an optical fiber 36 are coaxially provided between the third birefringent crystal plate 24 and the light exit port 30. It is provided in.

【0020】第1群の回転子25は、光線の偏光方向を
同じ角度だけ回転させる相反性と非相反性の回転子から
なるもので、同一平面内に配置された第1の相反性左回
り45°回転子(以下、 単に第1相反性左回転子と略
称する。)41、第1の相反性右回り45°回転子(第
1相反性右回転子)42と、これらの相反性回転子と平
行に配置された第1の非相反性ファラデ−45°回転子
(第1のファラデ−回転子)43とから構成されてい
る。
The first group of rotators 25 is composed of reciprocal and non-reciprocal rotators that rotate the polarization directions of light rays by the same angle. The first reciprocal counterclockwise rotation is arranged in the same plane. A 45 ° rotor (hereinafter simply referred to as a first reciprocal left rotor) 41, a first reciprocal clockwise 45 ° rotor (first reciprocal right rotor) 42, and reciprocal rotations of these. It is composed of a first non-reciprocal Faraday-45 ° rotator (first Faraday rotator) 43 arranged in parallel with the child.

【0021】第2群の回転子26は上記の第1群の回転
子25と同様の構成からなるもので、同一平面内に配置
された第2の相反性左回り45°回転子(第2相反性左
回転子)44、第2の相反性右回り45°回転子(第2
相反性右回転子)45と、これらの相反性回転子と平行
に配置された第2の非相反性ファラデ−45°回転子
(第2のファラデ−回転子)46とから構成されてい
る。
The rotor 26 of the second group has the same structure as the rotor 25 of the first group, and has a second reciprocal counterclockwise 45 ° rotor (second rotor) arranged in the same plane. Reciprocal left rotor) 44, second reciprocal clockwise 45 ° rotor (second
A reciprocal right rotator) 45, and a second non-reciprocal Faraday-45 ° rotator (second Farade-rotor) 46 arranged in parallel with these reciprocal rotators.

【0022】上記の複屈折結晶板22,… としては方
解石もしくはルチル結晶が、また相反性回転子41,…
としては水晶旋光子や1/2波長板が、またファラデ
−回転子43,46としてはビスマス(Bi)置換YI
G結晶やGBIG薄膜結晶が好適に用いられる。また、
液晶板27は、電圧を印加する場合には光線の偏光方向
は回転せず、印加しない場合に90°回転するものが用
いられる。
As the birefringent crystal plates 22, ..., Calcite or rutile crystals are used, and the reciprocal rotor 41 ,.
A quartz optical rotator or a half-wave plate, and a Faraday rotator 43, 46 is a bismuth (Bi) -substituted YI.
G crystals and GBIG thin film crystals are preferably used. Also,
As the liquid crystal plate 27, one that does not rotate the polarization direction of a light beam when a voltage is applied and rotates 90 ° when no voltage is applied is used.

【0023】この光スイッチ21の複屈折結晶板22,
…の常光線と異常光線を分離する方向は、第2の複屈折
結晶板23の分離する方向が第1の複屈折結晶板22及
び第3の複屈折結晶板24の分離する方向と異なり、第
1の複屈折結晶板22と第3の複屈折結晶板24の分離
する方向が一致するように設定されている。
The birefringent crystal plate 22 of the optical switch 21,
The direction in which the ordinary ray and the extraordinary ray are separated is different from the direction in which the second birefringent crystal plate 23 is separated from the direction in which the first birefringent crystal plate 22 and the third birefringent crystal plate 24 are separated, The separation directions of the first birefringent crystal plate 22 and the third birefringent crystal plate 24 are set to coincide with each other.

【0024】また、第1の複屈折結晶板22により分離
された常光線と異常光線の偏光方向が第2の複屈折結晶
板23の入射端面23aにて互いに一致するように、第
1相反性左回転子41、第1相反性右回転子42、第1
のファラデ−回転子43それぞれの回転方向、及び第1
のファラデ−回転子43に働く外部磁界Hの強さ及び方
向が設定され、液晶板27の偏光方向も設定されてい
る。
Further, the first reciprocity is set so that the polarization directions of the ordinary ray and the extraordinary ray separated by the first birefringent crystal plate 22 coincide with each other at the incident end face 23a of the second birefringent crystal plate 23. Left rotor 41, first reciprocal right rotor 42, first
Direction of rotation of each Faraday-rotor 43 of the
The strength and direction of the external magnetic field H acting on the Faraday rotator 43 are set, and the polarization direction of the liquid crystal plate 27 is also set.

【0025】また、第2の複屈折結晶板23の出射端面
23bにて一致している2本の光線の偏光方向が、第3
の複屈折結晶板24の入射端面24aにて互いに直交す
るように、第2相反性左回転子44、第2相反性右回転
子45、第2のファラデ−回転子46それぞれの回転方
向、及び第2のファラデ−回転子46に働く外部磁界H
の強さ及び方向が設定されている。
Further, the polarization directions of the two light rays which are coincident with each other on the emission end face 23b of the second birefringent crystal plate 23 are the third,
Of the second reciprocal left rotator 44, the second reciprocal right rotator 45, and the second Faraday rotator 46 so as to be orthogonal to each other at the incident end surface 24a of the birefringent crystal plate 24, and External magnetic field H acting on the second Faraday rotator 46
Strength and direction are set.

【0026】次に、光スイッチ21の作用等について図
12ないし図14を参照して説明する。
Next, the operation and the like of the optical switch 21 will be described with reference to FIGS.

【0027】図13は、光スイッチ21において入射ポ
ート28から光線出射ポート29へ向かう光路A1にお
ける光線の偏光状態と空間的位置を入射光側(光線入射
ポート28側)から観測したものである。以下、これら
の偏光状態を符号Z1〜Z9を用いて示すこととする。
FIG. 13 is an observation of the polarization state and spatial position of the light ray in the optical path A 1 from the incident port 28 to the light ray emission port 29 in the optical switch 21 from the incident light side (light ray incident port 28 side). . Hereinafter, these polarization states will be indicated by reference numerals Z1 to Z9.

【0028】いま、外部磁界Hの方向および第1相反性
左回転子41、第1相反性右回転子42、第2相反性左
回転子44、第2相反性右回転子45各々の回転方向、
液晶27の電界の印加状態を適当に選ぶことで、入射光
線Lpが図12中左から右へ向かって進むとき第2の複
屈折結晶板23の入射端面23aでの偏光方向が常光線
となるように構成することができる。
Now, the direction of the external magnetic field H and the rotation direction of each of the first reciprocal left rotor 41, the first reciprocal right rotor 42, the second reciprocal left rotor 44, and the second reciprocal right rotor 45. ,
By properly selecting the applied state of the electric field of the liquid crystal 27, when the incident light ray L p travels from left to right in FIG. 12, the polarization direction at the incident end face 23 a of the second birefringent crystal plate 23 becomes an ordinary ray. Can be configured.

【0029】光線入射ポート27から入射した光線Lp
はZ1の状態であるが、第1の複屈折結晶板22により
X−Z平面上で光線L11と光線L12とに分離される。光
線L11が第1の複屈折結晶板22に対して常光線(O−
ray)であり、光線L12が異常光線(E−ray)で
ある。各々の偏光方向は、Z2の様にそれぞれY軸方向
とX軸方向に向う直交状態となっている。
Ray L p incident from the ray incident port 27
Is in the Z1 state, but is split into a ray L 11 and a ray L 12 on the XZ plane by the first birefringent crystal plate 22. The ray L 11 is an ordinary ray (O− to the first birefringent crystal plate 22).
ray), and the ray L 12 is an extraordinary ray (E-ray). The respective polarization directions are orthogonal to each other in the Y-axis direction and the X-axis direction like Z2.

【0030】互いに直交している光線L11と光線L12
偏光方向は、回転方向の異なる第1相反性左回転子41
または第1相反性右回転子42を通過することで互いに
同じ方向となる。ここでは第1相反性左回転子41は光
線L11の入射方向からみて左回り方向に、第1相反性右
回転子42は光線L12の入射方向からみて右回り方向に
回転させる。この時の偏光状態はZ3の様になってい
る。
The light beams L 11 and L 12 which are orthogonal to each other are polarized in the first reciprocal left rotator 41 whose rotation directions are different from each other.
Alternatively, they pass through the first reciprocal right rotator 42 and are in the same direction. Here, the first reciprocal left rotator 41 is rotated counterclockwise when viewed from the incident direction of the light ray L 11 , and the first reciprocal right rotator 42 is rotated clockwise when viewed from the incident direction of the light ray L 12 . At this time, the polarization state is Z3.

【0031】次に、第1のファラデ−回転子43が光線
11と光線L12をさらに左回りに45°回転させること
で、これらの光線L11,L12の偏光方向はX軸と平行に
なる(Z4の状態)。
Next, the first Faraday rotator 43 further rotates the light rays L 11 and L 12 counterclockwise by 45 ° so that the polarization directions of these light rays L 11 and L 12 are parallel to the X axis. (Z4 state).

【0032】X軸方向に平行となったこれらの光線
11,L12は、次に液晶板27を通過することとなる。
液晶板27に電圧が印加されている場合には、通過する
光線の偏光方向は変化しないので、これらの光線L11
12はZ4の状態を保ったまま液晶板27を通過し(Z
5の状態)、第2の複屈折結晶板23の入射端面23a
に入射する。
These light rays L 11 and L 12 which are parallel to the X-axis direction then pass through the liquid crystal plate 27.
When a voltage is applied to the liquid crystal plate 27, the polarization directions of the light rays that pass therethrough do not change, so these light rays L 11 ,
L 12 passes through the liquid crystal plate 27 while maintaining the state of Z4 (Z
5 state), the incident end face 23a of the second birefringent crystal plate 23
Incident on.

【0033】第2の複屈折結晶板23の結晶軸は、X軸
方向に偏光している2つの光線L11,L12が常光線とな
るように配置されている。したがって、第2の複屈折結
晶板23中に入射した光線L11,L12は偏光方向が変化
しないまま第2の複屈折結晶板23中を常光線として伝
搬する。
The crystal axis of the second birefringent crystal plate 23 is arranged so that the two light rays L 11 and L 12 polarized in the X-axis direction become ordinary rays. Therefore, the light rays L 11 and L 12 that have entered the second birefringent crystal plate 23 propagate as ordinary rays in the second birefringent crystal plate 23 without changing the polarization direction.

【0034】第2の複屈折結晶板23を通過した2つの
光線L11,L12(Z6の状態)は、第2群の回転子26
を通過することとなる。ここでは、第1群の回転子25
の作用と反対に光線L11の偏光方向を回転させず、光線
12の偏光方向を90°回転させるように、第2相反性
左回転子44、第2相反性右回転子45、第2のファラ
デ−回転子46をそれぞれ配置する。なお、第2のファ
ラデ−回転子46の回転方向は第1のファラデ−回転子
43と同じでよい。
The two light rays L 11 and L 12 (Z6 state) that have passed through the second birefringent crystal plate 23 are reflected by the rotor 26 of the second group.
Will pass through. Here, the rotor 25 of the first group
Of without rotating the polarization direction of the light beam L 11 opposite the action, the polarization direction of the light beam L 12 to rotate 90 °, a second reciprocal left rotator 44, a second reciprocal right rotator 45, the second The Faraday rotators 46 are arranged respectively. The rotation direction of the second Faraday rotator 46 may be the same as that of the first Faraday rotator 43.

【0035】この場合、光線L11は第2相反性右回転子
45と第2のファラデ−回転子46を通過することによ
り偏光方向の回転が相殺され結果として偏光方向が回転
しないこととなるが、光線L12は第2相反性左回転子4
4と第2のファラデ−回転子46を通過することにより
偏光方向が左回りにそれぞれ45°回転し、結果として
偏光方向が90°回転することとなる(Z8の状態)。
In this case, the light ray L 11 passes through the second reciprocal right rotator 45 and the second Faraday rotator 46 to cancel the rotation of the polarization direction, and as a result, the polarization direction does not rotate. , Ray L 12 is the second reciprocal left rotator 4
4 and the second Faraday rotator 46 rotate the polarization direction counterclockwise by 45 °, respectively, and as a result, rotate the polarization direction by 90 ° (Z8 state).

【0036】したがって、第3の複屈折結晶板24の入
射端面24aでは2つの光線L11,L12の偏光方向は直
交する。この時、第3の複屈折結晶板24に対して光線
11が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光
線(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24
の出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に
一致して合波され(Z9の状態)、光線出射ポート29
から出射される(光線Lq)。
Therefore, at the incident end face 24a of the third birefringent crystal plate 24, the polarization directions of the two light rays L 11 and L 12 are orthogonal to each other. At this time, the light ray L 11 becomes an extraordinary ray (E-ray) and the light ray L 12 becomes an ordinary ray (O-ray) with respect to the third birefringent crystal plate 24.
The two light rays L 11 and L 12 are spatially coincident and combined at the exit end face 24b of the light beam (state of Z9), and the light ray exit port 29
Is emitted (light ray L q ).

【0037】図14は、上記の光スイッチ21において
光路A1から光路A2に切り替え、入射ポート28から入
射した光線を光線出射ポート30から出射する様にした
ときの、光路A2における光線の偏光状態と空間的位置
を入射光側(光線入射ポート28側)から観測したもの
である。
[0037] FIG 14 is switched from the optical path A 1 in the optical path A 2 in the optical switch 21, when the light beam incident from the input port 28 was set to be emitted from the light output port 30, the light in the optical path A 2 The polarization state and the spatial position are observed from the incident light side (ray incident port 28 side).

【0038】この場合、Z4の状態までは上記の光路A
1の場合と全く同一であるから説明を省略する。
In this case, the above optical path A is reached until the state of Z4.
Since it is exactly the same as the case of 1, the description is omitted.

【0039】第1のファラデ−回転子43から出射した
光線L11,L12(Z4の状態)が液晶板27に入射す
る。この場合、液晶板27には電圧が印加されていない
ので、光線L11は左回りに90°回転し、光線L12は右
回りに90°回転する(Z5の状態)。
The light rays L 11 and L 12 (state Z4) emitted from the first Faraday rotator 43 enter the liquid crystal plate 27. In this case, since no voltage is applied to the liquid crystal plate 27, the light beam L 11 rotates 90 ° counterclockwise and the light beam L 12 rotates 90 ° clockwise (Z5 state).

【0040】液晶板27を通過した光線L11,L12は、
第2の複屈折結晶板23の入射端面23aに入射する。
この場合、光線L11,L12は第2の複屈折結晶板23中
を異常光線としてY軸負方向へ移動しつつ伝搬する。
The light rays L 11 and L 12 that have passed through the liquid crystal plate 27 are
It is incident on the incident end face 23a of the second birefringent crystal plate 23.
In this case, the light rays L 11 and L 12 propagate as an extraordinary ray in the second birefringent crystal plate 23 while moving in the negative direction of the Y axis.

【0041】第2の複屈折結晶板23の出射端面23b
から出射した光線L11,L12は、第2群の回転子26を
通過することとなる。
Output end face 23b of the second birefringent crystal plate 23
The light beams L 11 and L 12 emitted from the laser beam pass through the rotor 26 of the second group.

【0042】この場合、光線L11は第2相反性右回転子
45と第2のファラデ−回転子46を通過することによ
り偏光方向が90°回転することとなるが、光線L12
第2相反性左回転子44と第2のファラデ−回転子46
を通過することにより偏光方向が相殺されて回転しない
こととなる(Z8の状態)。
In this case, the light ray L 11 passes through the second reciprocal right rotator 45 and the second Faraday rotator 46, so that the polarization direction is rotated by 90 °, but the light ray L 12 is second. Reciprocal left rotator 44 and second Faraday rotator 46
By passing through, the polarization directions are canceled out and they do not rotate (Z8 state).

【0043】したがって、第3の複屈折結晶板24の入
射端面24aでは2つの光線L11,L12の偏光方向は直
交する。この時、第3の複屈折結晶板24に対して光線
11が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光
線(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24
の出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に
一致して合波され(Z9の状態)、光線出射ポート30
から出射される(光線Lr)。
Therefore, at the incident end face 24a of the third birefringent crystal plate 24, the polarization directions of the two light rays L 11 and L 12 are orthogonal to each other. At this time, the light ray L 11 becomes an extraordinary ray (E-ray) and the light ray L 12 becomes an ordinary ray (O-ray) with respect to the third birefringent crystal plate 24.
The two light rays L 11 and L 12 are spatially coincident and combined at the exit end face 24b of the light (state of Z9), and the light ray exit port 30
(Light ray L r ).

【0044】この光スイッチ21においては、光線入射
ポート28から入射した光線Lpは、液晶板27に電圧
を印加した場合光線出射ポート29から出射し、液晶板
27に電圧を印加しない場合光線出射ポート29から出
射せずに光線出射ポート30から出射するという光路を
切り替える機能を有し、光スイッチとしての動作を実現
することができる。したがって、1×2の光スイッチと
して利用することができる。
In this optical switch 21, the light ray L p incident from the light ray incident port 28 is emitted from the light ray emission port 29 when a voltage is applied to the liquid crystal plate 27, and is emitted when a voltage is not applied to the liquid crystal plate 27. It has a function of switching the optical path, that is, the light is emitted from the light ray emission port 30 without being emitted from the port 29, and the operation as an optical switch can be realized. Therefore, it can be used as a 1 × 2 optical switch.

【0045】[0045]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
光スイッチ21においては、相反性回転子41,… と
して水晶旋光子や1/2波長板を用い、また、ファラデ
−回転子43,46としてビスマス(Bi)置換YIG
結晶やGBIG薄膜結晶を用いているために、全体の光
路長を大きくとらざるを得ず、小型化に対応できないと
いう欠点がある。例えば、水晶旋光子を用いて偏波面を
45゜回転させるのには、少なくとも16mm近い長さ
が必要となる。
However, in the above optical switch 21, a crystal rotator or a half-wave plate is used as the reciprocal rotators 41, ..., And bismuth is used as the Faraday rotators 43 and 46. (Bi) Substitution YIG
Since crystals and GBIG thin film crystals are used, there is a drawback that the entire optical path length must be large and miniaturization cannot be supported. For example, using a quartz optical rotator to rotate the plane of polarization by 45 ° requires a length of at least 16 mm.

【0046】また、非相反動作を行うファラデ−回転子
43,46を用いているために双方向性が無くなるとい
う欠点もある。更に、該光スイッチ21は1×2の光ス
イッチとしては機能するものの、2×2の光スイッチと
しての機能を果たすことは極めて難しいという欠点もあ
る。
Further, since the Faraday rotators 43 and 46 which perform non-reciprocal operation are used, there is a drawback that bidirectionality is lost. Further, although the optical switch 21 functions as a 1 × 2 optical switch, it is extremely difficult to perform the function as a 2 × 2 optical switch.

【0047】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、水晶旋光子、1/2波長板等の相反性回転子
や、Bi置換YIG結晶、GBIG薄膜結晶等のファラ
デ−回転子を用いることなく全体の光路長を小さくする
ことができ、光学的結合を含めた製作が従来の光スイッ
チに比べて容易となり、更に、2×2の光スイッチとし
て機能することができる光スイッチを提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a reciprocal rotator such as a quartz optical rotator or a half-wave plate, or a Faraday rotator such as a Bi-substituted YIG crystal or a GBIG thin film crystal. The entire optical path length can be shortened without using the optical switch, the manufacturing including the optical coupling becomes easier than the conventional optical switch, and further, an optical switch that can function as a 2 × 2 optical switch is provided. To provide.

【0048】[0048]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な光スイッチを採用した。すなわ
ち、請求項1記載の光スイッチは、光線の進行方向に沿
って3枚の複屈折結晶板を所定間隔をおいて配置し、前
記第1と第2の複屈折結晶板の間に、光線の偏光方向を
可変させることのできる第1群の液晶を挿入し、前記第
2と第3の複屈折結晶板の間にも前記第1群の液晶と同
様の機能を有する第2群の液晶を挿入し、前記第1の複
屈折結晶板に1つ以上の光線入射ポートを設けるととも
に前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポートを設
け、前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離する方
向を、前記第1と第3の複屈折結晶板それぞれの分離す
る方向が一致し、前記第2の複屈折結晶板の分離する方
向が前記第1及び第3の複屈折結晶板の分離する方向と
異なるようにそれぞれ設定し、前記第1の複屈折結晶板
により分離された常光線と異常光線の偏光方向が前記第
2の複屈折結晶板の入射端面にて互いに一致するよう
に、前記第1群の液晶のそれぞれの偏光方向を設定し、
前記第2の複屈折結晶板の出射端面にて一致している2
本の光線の偏光方向が、前記第3の複屈折結晶板の入射
端面にて互いに直交するように、前記第2群の液晶のそ
れぞれの偏光方向を設定してなることを特徴としてい
る。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following optical switch. That is, in the optical switch according to claim 1, three birefringent crystal plates are arranged at a predetermined interval along the traveling direction of the light beam, and the light polarization is performed between the first and second birefringent crystal plates. A first group of liquid crystals whose direction can be changed is inserted, and a second group of liquid crystals having the same function as the first group of liquid crystals is also inserted between the second and third birefringent crystal plates. The first birefringent crystal plate is provided with at least one light incident port and the third birefringent crystal plate is provided with a plurality of light exit ports to separate an ordinary ray and an extraordinary ray of the birefringent crystal plate. As for the direction, the separating directions of the first and third birefringent crystal plates coincide with each other, and the separating direction of the second birefringent crystal plate separates the first and third birefringent crystal plates. Set different from each other and separated by the first birefringent crystal plate As the polarization direction of the ordinary and extraordinary rays which coincide with each other at the entrance end face of the second birefringent crystal plate, set each of the polarization directions of the liquid crystal of the first group,
The light emitting end faces of the second birefringent crystal plate are coincident with each other.
The polarization directions of the liquid crystals of the second group are set such that the polarization directions of the light rays of the book are orthogonal to each other at the incident end surface of the third birefringent crystal plate.

【0049】また、請求項2記載の光スイッチは、光線
の進行方向に沿って4枚の複屈折結晶板を所定間隔をお
いて配置し、前記第1と第2の複屈折結晶板の間に、光
線の偏光方向を可変させることのできる第1群の液晶を
挿入し、前記第2と第3の複屈折結晶板の間にも前記第
1群の液晶と同様の機能を有する第2群の液晶を挿入
し、前記第3と第4の複屈折結晶板の間にも前記第1群
の液晶と同様の機能を有する第3群の液晶を挿入し、前
記第1の複屈折結晶板に複数の光線入射ポートを設ける
とともに前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポー
トを設け、前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離
する方向を、前記第1と第4の複屈折結晶板それぞれの
分離する方向が一致し、前記第2と第3の複屈折結晶板
それぞれの分離する方向も一致し、かつ、前記第1及び
第4の複屈折結晶板の分離する方向が前記第2及び第3
の複屈折結晶板の分離する方向と異なるようにそれぞれ
設定し、前記第1の複屈折結晶板により分離された常光
線と異常光線の偏光方向が前記第2の複屈折結晶板の入
射端面にて互いに一致するように、前記第1群の液晶の
それぞれの偏光方向を設定し、前記第2の複屈折結晶板
の出射端面にて一致している2本の光線の偏光方向が、
前記第3の複屈折結晶板の入射端面においても一致する
ように、前記第2群の液晶のそれぞれの偏光方向を設定
し、前記第3の複屈折結晶板の出射端面にて一致してい
る2本の光線の偏光方向が、第4の複屈折結晶板の入射
端面にて互いに直交するように、前記第3群の液晶のそ
れぞれの偏光方向を設定してなることを特徴としてい
る。
Further, in the optical switch according to the second aspect, four birefringent crystal plates are arranged at a predetermined interval along the traveling direction of the light beam, and between the first and second birefringent crystal plates. A first group of liquid crystals capable of changing the polarization direction of light rays is inserted, and a second group of liquid crystals having the same function as that of the first group of liquid crystals is provided between the second and third birefringent crystal plates. A third group of liquid crystals having the same function as the first group of liquid crystals is inserted between the third and fourth birefringent crystal plates, and a plurality of light rays are incident on the first birefringent crystal plate. A port is provided, and a plurality of ray exit ports are provided on the third birefringent crystal plate, and the directions in which the ordinary ray and the extraordinary ray of the birefringent crystal plate are separated are set to the first and fourth birefringent crystal plates, respectively. The separating directions of the two birefringent crystal plates are separated from each other. Direction also coincide, and the first and fourth of the direction in which separation of the birefringent crystal plate second and third
Are set so as to be different from the separating direction of the birefringent crystal plate, and the polarization directions of the ordinary ray and the extraordinary ray separated by the first birefringent crystal plate are on the incident end face of the second birefringent crystal plate. The polarization directions of the liquid crystals of the first group are set so that they coincide with each other, and the polarization directions of the two light rays that coincide at the exit end face of the second birefringent crystal plate are
The respective polarization directions of the liquid crystals of the second group are set so that the incident end faces of the third birefringent crystal plate are also coincident with each other, and the emission end faces of the third birefringent crystal plate are coincident with each other. The polarization directions of the liquid crystals of the third group are set so that the polarization directions of the two light rays are orthogonal to each other at the incident end surface of the fourth birefringent crystal plate.

【0050】[0050]

【作用】本発明の請求項1記載の光スイッチでは、第1
の複屈折結晶板に設けられた1つ以上(N個)の光線入
射ポートのうち光線入射ポートi(1≦i≦N)から入
射した光線は、第3の複屈折結晶板に設けられた複数
(M個)の光線出射ポートのうち光線出射ポートk(1
≦k≦M)から出射する様に、前記第1群の液晶及び第
2群の液晶のそれぞれの液晶の印加電圧をon状態また
はoff状態のいずれかに設定しておく。
In the optical switch according to claim 1 of the present invention, the first
Among the one or more (N) light incident ports provided on the birefringent crystal plate, the light rays incident from the light incident port i (1 ≦ i ≦ N) are provided on the third birefringent crystal plate. Of the plurality (M) of light exit ports, the light exit port k (1
≦ k ≦ M), the applied voltage of each liquid crystal of the first group of liquid crystals and the second group of liquid crystals is set to either an on state or an off state.

【0051】ここで、前記第1群の液晶及び第2群の液
晶のそれぞれの液晶の印加電圧をon状態のものはof
f状態に、off状態のものはon状態にそれぞれ切り
替えれば、光線入射ポートiから入射した光線は光線出
射ポートkから出射せずに、光線出射ポートk+1から
出射するという1×2の光スイッチとしての動作を行
う。
Here, when the applied voltage of each liquid crystal of the first group of liquid crystals and the second group of liquid crystals is on,
By switching the f state and the off state to the on state, respectively, a 1 × 2 optical switch in which the light beam incident from the light incident port i is not emitted from the light emission port k but is emitted from the light emission port k + 1 The operation of.

【0052】また、請求項2記載の光スイッチでは、第
1の複屈折結晶板に設けられた複数(N個)の光線入射
ポートのうち光線入射ポートi(1≦i≦N)から入射
した光線は、第3の複屈折結晶板に設けられた複数(M
個)の光線出射ポートのうち光線出射ポートk(1≦k
≦M)から出射する様に、また、光線入射ポートi+1
から入射した光線は、光線出射ポートk+1から出射す
る様に、前記第1群の液晶、第2群の液晶、第3群の液
晶のそれぞれの液晶の印加電圧をon状態またはoff
状態のいずれかに設定しておく。
Further, in the optical switch according to the second aspect, the light is incident from the light incident port i (1≤i≤N) among a plurality (N) of light incident ports provided on the first birefringent crystal plate. A plurality of (M) rays are provided on the third birefringent crystal plate.
Ray exit ports k (1 ≦ k)
≦ M), and also the light incident port i + 1
A light beam incident from the liquid crystal of the first group, the second group of liquid crystals, and the third group of liquid crystals is turned on or off so that the light beam incident from
Set to one of the states.

【0053】ここで、前記第1群の液晶、第2群の液
晶、第3群の液晶のそれぞれの液晶のうち、一部の液晶
の印加電圧をon状態のものはoff状態に、off状
態のものはon状態にそれぞれ切り替えれば、光線入射
ポートiから入射した光線は光線出射ポートkから出射
せずに、光線出射ポートk+1から出射し、また、光線
入射ポートi+1から入射した光線は、光線出射ポート
k+1から出射せずに光線出射ポートkから出射すると
いう2×2の光スイッチとしての動作を行う。
Here, among the liquid crystals of the first group, the second group of liquid crystals, and the third group of liquid crystals, some of the liquid crystals have an applied voltage in the on state and are in the off state and the off state. When each of them is switched to the on state, the light ray incident from the light ray incident port i is not emitted from the light ray emission port k, is emitted from the light ray emission port k + 1, and the light ray incident from the light ray incident port i + 1 is a light ray. An operation as a 2 × 2 optical switch is performed in which light is emitted from the light ray emission port k without being emitted from the emission port k + 1.

【0054】[0054]

【実施例】以下、本発明の各実施態様について図を参照
して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0055】(第1実施例)図1は請求項1記載の光ス
イッチの一実施例である光スイッチ51の斜視図であ
る。なお、この光スイッチ51においては、上述した光
スイッチ21と同一の構成要素については同一の符号を
付し、説明を省略する。
(First Embodiment) FIG. 1 is a perspective view of an optical switch 51 which is an embodiment of the optical switch according to the first aspect. In the optical switch 51, the same components as those of the optical switch 21 described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0056】この光スイッチ51は、光線の進行方向に
沿って所定間隔をおいて配置された第1ないし第3の複
屈折結晶板22〜24と、第1の複屈折結晶板22と第
2の複屈折結晶板23との間に挿入された第1群の液晶
型偏波回転子(以下、単に液晶回転子と略称する)52
と、第2の複屈折結晶板23と第3の複屈折結晶板24
との間に挿入された第2群の液晶回転子53と、第1の
複屈折結晶板22に設けられた光線入射ポート28と、
第3の複屈折結晶板24にY軸方向に並列するように設
けられた光線出射ポート29,30とから概略構成され
ている。
The optical switch 51 includes first to third birefringent crystal plates 22 to 24 arranged at a predetermined interval along the traveling direction of the light beam, the first birefringent crystal plate 22 and the second birefringent crystal plate 22. First group of liquid crystal type polarization rotators (hereinafter simply referred to as liquid crystal rotators) 52 inserted between the birefringent crystal plate 23 and
And a second birefringent crystal plate 23 and a third birefringent crystal plate 24.
A second group of liquid crystal rotators 53 inserted between the first and second birefringent crystal plates 22, and a light incident port 28 provided on the first birefringent crystal plate 22.
The third birefringent crystal plate 24 is roughly configured by light beam emission ports 29 and 30 provided in parallel with each other in the Y-axis direction.

【0057】第1群の液晶回転子52は、それぞれの印
加電圧を互いに独立に制御することによりそれぞれの偏
波面を回転させることのできる液晶型の偏波回転子で、
同一平面内に配置された一対の液晶板55,56から構
成されている。また、第2群の液晶回転子53も第1群
の液晶回転子52と同様に、同一平面内に配置された一
対の液晶板57,58から構成されている。
The liquid crystal rotator 52 of the first group is a liquid crystal type polarization rotator capable of rotating each polarization plane by controlling each applied voltage independently.
It is composed of a pair of liquid crystal plates 55 and 56 arranged in the same plane. The liquid crystal rotator 53 of the second group is also composed of a pair of liquid crystal plates 57 and 58 arranged in the same plane as the liquid crystal rotator 52 of the first group.

【0058】液晶板55,… は、矩型の平板状の透明
セルにねじれネマティック(Twisted Nematic)液晶
(TN液晶)が充填されたもので、この透明セルの光の
入出射端面は通常ITO薄膜等のガラス性の透明電極が
形成されている。
The liquid crystal plates 55, ... Are rectangular flat plate-shaped transparent cells filled with Twisted Nematic liquid crystal (TN liquid crystal), and the light input and output end faces of this transparent cell are usually ITO thin films. And the like glassy transparent electrode is formed.

【0059】TN液晶は、その分子軸が光の入(出)射
端面に平行に配列されたもので、一方の端面から他方の
端面へ向かって軸方向が90°ねじれている。このTN
液晶では、電圧を印加しない状態では、液晶の軸方向の
ねじれのために光がこのTN液晶内を通過する際にこの
光の電界振動方向が90°回転し、また、前記電極間に
適当な電圧を印加した状態では、液晶の軸方向が電圧印
加方向に沿うようになり、光の電界振動方向は変化せず
にこの液晶内を通過する。
The TN liquid crystal has its molecular axis aligned in parallel with the incident (out) end face of light, and is twisted by 90 ° in the axial direction from one end face to the other end face. This TN
In the liquid crystal, when no voltage is applied, the electric field oscillation direction of the light is rotated by 90 ° when the light passes through the TN liquid crystal due to the twist of the liquid crystal in the axial direction. In the state where a voltage is applied, the axial direction of the liquid crystal comes along the voltage application direction, and the electric field oscillation direction of light passes through this liquid crystal without changing.

【0060】この光スイッチ51の第1ないし第3の複
屈折結晶板22〜24は、次の様な条件で配置されてい
る。第1の複屈折結晶板22と第3の複屈折結晶板24
は、光線がZ軸正方向へ伝搬するのに伴い異常光線がX
−Z平面上をX軸負方向へ移動するように配置されてい
る。また、第2の複屈折結晶板23は、光線がZ軸正方
向へ伝搬するのに伴い異常光線がY−Z平面上をY軸負
方向へ移動するように配置されている。
The first to third birefringent crystal plates 22 to 24 of the optical switch 51 are arranged under the following conditions. First birefringent crystal plate 22 and third birefringent crystal plate 24
Is an extraordinary ray of X as the ray propagates in the positive direction of the Z axis.
It is arranged so as to move in the negative direction of the X axis on the -Z plane. The second birefringent crystal plate 23 is arranged so that the extraordinary ray moves in the Y-axis negative direction on the YZ plane as the ray propagates in the Z-axis positive direction.

【0061】次に、光スイッチ51の作用等について図
2及び図3を参照して説明する。図2は、光スイッチ5
1において光線入射ポート28から光線出射ポート29
へ向かう光路B1における光線の偏光状態と空間的位置
を入射光側(光線入射ポート28側)から観測したもの
である。以下、これらの偏光状態を符号Z1〜Z6を用
いて示すこととする。
Next, the operation of the optical switch 51 will be described with reference to FIGS. 2 shows the optical switch 5
1, the light incident port 28 to the light exit port 29
The polarization state and the spatial position of the light ray on the optical path B 1 toward the light source are observed from the incident light side (the light ray incident port 28 side). Hereinafter, these polarization states will be indicated by reference numerals Z1 to Z6.

【0062】ここでは、液晶板55,58は電圧が印加
されていない状態(off状態)にあり、液晶板56,
57は所定の電圧が印加された状態(on状態)にあ
る。
Here, the liquid crystal plates 55 and 58 are in a state where no voltage is applied (off state), and the liquid crystal plates 56 and 58 are
57 is in a state where a predetermined voltage is applied (on state).

【0063】光線入射ポート28から入射した光線Lp
はZ1の状態であるが、第1の複屈折結晶板22により
X−Z平面上で光線L11と光線L12とに分離される。光
線L11が第1の複屈折結晶板22に対して常光線(O−
ray)であり、光線L12が異常光線(E−ray)で
ある。各々の電界成分は、Z2の様にそれぞれY軸方向
とX軸方向に向う直交状態となっている。
Ray L p incident from the ray entrance port 28
Is in the Z1 state, but is split into a ray L 11 and a ray L 12 on the XZ plane by the first birefringent crystal plate 22. The ray L 11 is an ordinary ray (O− to the first birefringent crystal plate 22).
ray), and the ray L 12 is an extraordinary ray (E-ray). Each electric field component is in an orthogonal state facing the Y-axis direction and the X-axis direction like Z2.

【0064】分離された光線L11,L12は、次に第1群
の液晶回転子52に入射することとなる。互いに直交し
ている光線L11と光線L12の電界成分は、光線L11が電
圧が印加されていない液晶板55を、光線L12が所定の
電圧が印加された液晶板56をそれぞれ通過することに
よりX軸に平行となる。ここでは液晶板55は光線L11
の入射方向からみて左回り方向に回転させるが、液晶板
56は光線L12を回転させない。この時の偏光状態はZ
3である。
The separated light rays L 11 and L 12 are then incident on the liquid crystal rotator 52 of the first group. The electric field component of the light beam L 11 and the light L 12 that are orthogonal to each other, the liquid crystal plate 55 the light beam L 11 is not a voltage is applied, light L 12 passes through each of the liquid crystal panel 56 to which a predetermined voltage is applied This makes it parallel to the X axis. Here, the liquid crystal plate 55 causes the light beam L 11
However, the liquid crystal plate 56 does not rotate the light beam L 12 . The polarization state at this time is Z
It is 3.

【0065】この偏光状態にある光線L11と光線L
12は、第2の複屈折結晶板23を常光線として伝搬す
る。この時の偏光状態はZ4となる。
The light rays L 11 and L in this polarization state
12 propagates through the second birefringent crystal plate 23 as an ordinary ray. The polarization state at this time is Z4.

【0066】X軸方向に平行なこれらの光線L11,L12
は、次に第2群の液晶回転子53を通過することとな
る。互いに平行な光線L11と光線L12の電界成分は、今
度は光線L11が所定の電圧が印加されている液晶板57
を、光線L12が電圧が印加されていない液晶板58をそ
れぞれ通過することにより互いに直交し、Z5の状態と
なる。
These rays L 11 and L 12 parallel to the X-axis direction
Will then pass through the second group of liquid crystal rotators 53. The electric field components of the light ray L 11 and the light ray L 12 which are parallel to each other are the liquid crystal plate 57 to which the light ray L 11 is applied with a predetermined voltage.
When the light rays L 12 pass through the liquid crystal plate 58 to which no voltage is applied, the light rays L 12 are orthogonal to each other and become the state of Z5.

【0067】第3の複屈折結晶板24に対して光線L11
が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光線
(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24の
出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に一
致して合波され(Z6の状態)、光線出射ポート29か
ら出射される(光線Lq)。
The light ray L 11 is directed to the third birefringent crystal plate 24.
Becomes an extraordinary ray (E-ray) and the ray L 12 becomes an ordinary ray (O-ray), so that the two rays L 11 and L 12 are spatially separated from each other on the exit end face 24b of the third birefringent crystal plate 24. They are coincident and combined (Z6 state), and are emitted from the light ray emission port 29 (light ray L q ).

【0068】図3は、上記の光スイッチ51において光
路B1から光路B2に切り替えて光線入射ポート28から
入射した光線を光線出射ポート30から出射する様にし
たときの、光路B2における光線の偏光状態と空間的位
置を入射光側(光線入射ポート28側)から観測したも
のである。
[0068] Figure 3, when the manner emits light incident from the light incident port 28 by switching the optical path B 1 in the optical path B 2 in the optical switch 51 from the light emission port 30, light in the optical path B 2 The polarization state and the spatial position of No. 2 are observed from the incident light side (ray incident port 28 side).

【0069】ここでは、液晶板55,58は所定の電圧
が印加された状態(on状態)に、液晶板56,57は
電圧が印加されていない状態(off状態)にある。
Here, the liquid crystal plates 55 and 58 are in a state where a predetermined voltage is applied (on state), and the liquid crystal plates 56 and 57 are in a state where no voltage is applied (off state).

【0070】光線入射ポート28から入射した光線Lp
が、第1の複屈折結晶板22によりX−Z平面上で光線
11と光線L12とに分離されるまでの動作は上記光路B
1と同一である。
Ray L p incident from the ray incident port 28
However, the operation until the light beam L 11 and the light beam L 12 are separated on the XZ plane by the first birefringent crystal plate 22 is the optical path B.
Same as 1 .

【0071】分離された光線L11,L12は、次に第1群
の液晶回転子52に入射することとなる。互いに直交し
ている光線L11と光線L12の電界成分は、光線L11が所
定の電圧が印加された液晶板55を、光線L12が電圧が
印加されていない液晶板56をそれぞれ通過することに
よりY軸に平行となる。ここでは液晶板55は光線L11
を回転させないが、液晶板56は光線L12の入射方向か
らみて右回り方向に回転させる。この時の偏光状態はZ
3である。
The separated light rays L 11 and L 12 are then incident on the liquid crystal rotator 52 of the first group. The electric field components of the light ray L 11 and the light ray L 12 which are orthogonal to each other pass through the liquid crystal plate 55 to which the light ray L 11 is applied with a predetermined voltage and to pass through the liquid crystal plate 56 to which the light ray L 12 is not applied. This makes it parallel to the Y axis. Here, the liquid crystal plate 55 causes the light beam L 11
Is not rotated, but the liquid crystal plate 56 is rotated clockwise as viewed from the incident direction of the light ray L 12 . The polarization state at this time is Z
It is 3.

【0072】この偏光状態にある光線L11と光線L
12は、第2の複屈折結晶板23を異常光線としてY軸負
方向へ移動しつつ伝搬する。この時の偏光状態はZ4と
なる。
The light rays L 11 and L in this polarization state
12 propagates as an extraordinary ray in the second birefringent crystal plate 23 while moving in the negative direction of the Y axis. The polarization state at this time is Z4.

【0073】Y軸方向に平行なこれらの光線L11,L12
は、次に第2群の液晶回転子53を通過することとな
る。互いに平行な光線L11と光線L12の電界成分は、今
度は光線L11が電圧が印加されていない液晶板57を、
光線L12が所定の電圧が印加されている液晶板58をそ
れぞれ通過することにより互いに直交し、Z5の状態と
なる。
These rays L 11 , L 12 parallel to the Y-axis direction
Will then pass through the second group of liquid crystal rotators 53. The electric field components of the light ray L 11 and the light ray L 12 which are parallel to each other are, this time, the light ray L 11 on the liquid crystal plate 57 to which no voltage is applied,
The light rays L 12 pass through the liquid crystal plates 58 to which a predetermined voltage is applied, and are orthogonal to each other, resulting in a Z5 state.

【0074】第3の複屈折結晶板24に対して光線L11
が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光線
(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24の
出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に一
致して合波され(Z6の状態)、光線出射ポート30か
ら出射される(光線Lr)。
The light ray L 11 is directed to the third birefringent crystal plate 24.
Becomes an extraordinary ray (E-ray) and the ray L 12 becomes an ordinary ray (O-ray), so that the two rays L 11 and L 12 are spatially separated from each other on the exit end face 24b of the third birefringent crystal plate 24. They are coincident and combined (state of Z6), and emitted from the light ray emission port 30 (light ray L r ).

【0075】以上説明したように、この光スイッチ51
によれば、光線の進行方向に沿って所定間隔をおいて配
置された第1ないし第3の複屈折結晶板22〜24と、
第1の複屈折結晶板22と第2の複屈折結晶板23との
間に挿入された第1群の液晶回転子52と、第2の複屈
折結晶板23と第3の複屈折結晶板24との間に挿入さ
れた第2群の液晶回転子53と、第1の複屈折結晶板2
2に設けられた光線入射ポート28と、第3の複屈折結
晶板24に設けられた光線出射ポート29,30とから
概略構成することとしたので、通常の光学的結合技術を
用いて構成することができ、従来の光スイッチ1の様に
アイソレーションを高くできないという欠点や大変高度
な光学的結合技術を必要とするという欠点が解消され
る。また、また、非相反動作を行うファラデー回転子等
を用いていないため、双方向性を有することができる。
As described above, this optical switch 51
According to the first to third birefringent crystal plates 22 to 24 arranged at a predetermined interval along the traveling direction of light rays,
A first group of liquid crystal rotators 52 inserted between the first birefringent crystal plate 22 and the second birefringent crystal plate 23, a second birefringent crystal plate 23, and a third birefringent crystal plate. A second group of liquid crystal rotators 53 inserted between the first and second birefringent crystal plates 2;
The light incident port 28 provided in No. 2 and the light exit ports 29, 30 provided in the third birefringent crystal plate 24 are roughly configured, and therefore, they are configured by using an ordinary optical coupling technique. Therefore, it is possible to eliminate the drawback that the isolation cannot be increased as in the conventional optical switch 1 and the drawback that a very sophisticated optical coupling technique is required. Moreover, since a Faraday rotator or the like that performs non-reciprocal operation is not used, bidirectionality can be obtained.

【0076】また、この光スイッチ51によれば、光線
入射ポート28から入射した光線が光線出射ポート29
から出射する様に、前記第1群の液晶回転子52及び第
2群の液晶回転子53のそれぞれの液晶板55,… の
印加電圧を設定しておき、これらの液晶板55,… の
印加電圧を切り替えることにより、光線入射ポート28
から入射した光線は光線出射ポート29から出射せず
に、光線出射ポート30から出射するという光路を切り
替える機能を有し、光スイッチとしての動作を実現する
ことができる。したがって、1×2の光スイッチとして
利用することができる。
Further, according to the optical switch 51, the light ray incident from the light ray incident port 28 is emitted from the light ray exit port 29.
So that the liquid crystal plates 55 of the first group of liquid crystal rotators 52 and the second group of liquid crystal rotators 53 are applied to the liquid crystal plates 55 ,. By changing the voltage, the light incident port 28
The light beam entering from the light output port 29 does not go out from the light beam exit port 29, but goes out from the light beam exit port 30 and has a function of switching the optical path, so that the operation as an optical switch can be realized. Therefore, it can be used as a 1 × 2 optical switch.

【0077】以上の様に、この光スイッチ51によれ
ば、水晶旋光子やファラデー回転子を用いることなく、
液晶板55,… の印加電圧を切り替えることにより光
線出射ポートを切り替えることのできる光路切り替え型
光スイッチを実現することができる。
As described above, according to the optical switch 51, without using the crystal optical rotator or the Faraday rotator,
It is possible to realize an optical path switching type optical switch capable of switching the light emitting port by switching the voltage applied to the liquid crystal plates 55, ....

【0078】なお、上記の説明では動作の理解を容易に
するために光線入射ポートを1つ、光線出射ポートを2
つの1×2の光スイッチ構成としたが、例えばY軸方向
に複数の光線入射ポートを配置することで、同時に複数
のチャネルを切り替えることもできる。この場合、光線
出射ポートは隣合ったポート間で切り替わることにな
る。このように、上述した光スイッチ51では、光線入
出射ポートの数は上記実施例に限定されることなく種々
の変更が可能である。
In the above description, one light incident port and two light emission ports are provided to facilitate understanding of the operation.
Although one 1 × 2 optical switch configuration is adopted, a plurality of light incident ports can be arranged in the Y-axis direction to switch a plurality of channels at the same time. In this case, the light emission port is switched between the adjacent ports. As described above, in the above-described optical switch 51, the number of light beam entrance / exit ports is not limited to that in the above embodiment, and various changes can be made.

【0079】図4は光スイッチ51の変形実施例である
光スイッチ61の斜視図である。この光スイッチ61が
上記の光スイッチ51と異なる点は、第1の複屈折結晶
板22と光線入射ポート28との間にレンズ62と光フ
ァイバ63とを同軸的に設け、第3の複屈折結晶板24
と光線出射ポート29との間にもレンズ64と光ファイ
バ65とを同軸的に設け、第3の複屈折結晶板24と光
線出射ポート30との間にもレンズ66と光ファイバ6
7とを同軸的に設けた点である。
FIG. 4 is a perspective view of an optical switch 61 which is a modification of the optical switch 51. The optical switch 61 is different from the optical switch 51 described above in that a lens 62 and an optical fiber 63 are coaxially provided between the first birefringent crystal plate 22 and the light incident port 28, and the third birefringence is provided. Crystal plate 24
The lens 64 and the optical fiber 65 are coaxially provided between the optical fiber 6 and the light emitting port 29, and the lens 66 and the optical fiber 6 are provided between the third birefringent crystal plate 24 and the light emitting port 30.
7 is provided coaxially.

【0080】光ファイバ63,… はシングルモードも
しくはマルチモードのいずれも適用可能である。また、
光のエネルギを閉じこめて伝搬させることのできる光導
波路に置き換えることも勿論可能である。
The optical fibers 63, ... Can be applied in either single mode or multimode. Also,
Of course, it is also possible to replace with an optical waveguide capable of confining and propagating light energy.

【0081】この光スイッチ61においても上記の光ス
イッチ51と同様の作用、効果を得ることができ、1×
2の光スイッチとして利用することができる。
With this optical switch 61 as well, the same action and effect as those of the optical switch 51 can be obtained, and 1 ×
It can be used as a second optical switch.

【0082】(第2実施例)図5は請求項2記載の光ス
イッチの一実施例である光スイッチ71の斜視図であ
る。
(Second Embodiment) FIG. 5 is a perspective view of an optical switch 71 which is an embodiment of the optical switch according to the present invention.

【0083】この光スイッチ71は、光線の進行方向に
沿って所定間隔をおいて配置された第1ないし第4の複
屈折結晶板72〜75と、第1の複屈折結晶板72と第
2の複屈折結晶板73との間に挿入された第1群の液晶
回転子76と、第2の複屈折結晶板73と第3の複屈折
結晶板74との間に挿入された第2群の液晶回転子77
と、第3の複屈折結晶板74と第4の複屈折結晶板75
との間に挿入された第3群の液晶回転子78と、第1の
複屈折結晶板72にY軸方向に並列するように設けられ
た光線入射ポート81,82と、第4の複屈折結晶板7
5にY軸方向に並列するように設けられた光線出射ポー
ト83,84とから概略構成されている。
The optical switch 71 includes first to fourth birefringent crystal plates 72 to 75, which are arranged at a predetermined interval along the traveling direction of the light beam, the first birefringent crystal plate 72 and the second birefringent crystal plate 72. Liquid crystal rotator 76 of the first group inserted between the second birefringent crystal plate 73 and the second birefringent crystal plate 73, and the second group inserted between the second birefringent crystal plate 73 and the third birefringent crystal plate 74. LCD rotor 77
And a third birefringent crystal plate 74 and a fourth birefringent crystal plate 75.
Liquid crystal rotator 78 of the third group inserted between the first and second birefringent crystal plates 72, and light incident ports 81 and 82 provided in parallel with each other in the Y-axis direction, and a fourth birefringent Crystal plate 7
5 and light beam emission ports 83 and 84 provided in parallel with each other in the Y-axis direction.

【0084】第1群の液晶回転子76は、それぞれの印
加電圧を互いに独立に制御することによりそれぞれの偏
波面を回転させることのできる液晶型の偏波回転子で、
図6に示すように同一平面内に配置され隣合った4枚の
液晶板76a〜76dから構成されている。
The liquid crystal rotator 76 of the first group is a liquid crystal type polarization rotator capable of rotating each polarization plane by controlling each applied voltage independently.
As shown in FIG. 6, it is composed of four liquid crystal plates 76a to 76d arranged adjacent to each other in the same plane.

【0085】また、第2群の液晶回転子77は1枚の液
晶板77aから構成されている。また、第3群の液晶回
転子78は第1群の液晶回転子76と同様に、図7に示
すように同一平面内に配置され隣合った4枚の液晶板7
8a〜78dから構成されている。
The liquid crystal rotator 77 of the second group is composed of one liquid crystal plate 77a. The liquid crystal rotator 78 of the third group, like the liquid crystal rotator 76 of the first group, has four adjacent liquid crystal plates 7 arranged in the same plane as shown in FIG.
8a to 78d.

【0086】これらの液晶板76a,… は、第1実施
例において用いられた液晶板55,… と同様に、矩型
の平板状の透明セルにTN液晶が充填されたものであ
る。
Like the liquid crystal plates 55, ... Used in the first embodiment, these liquid crystal plates 76a, ... Are rectangular flat transparent cells filled with TN liquid crystal.

【0087】この光スイッチ71の第1ないし第4の複
屈折結晶板72〜75は、次の様な条件で配置されてい
る。第1の複屈折結晶板72と第4の複屈折結晶板75
は、光線がZ軸正方向へ伝搬するのに伴い異常光線がX
−Z平面上をX軸負方向へ移動するように配置されてい
る。また、第2の複屈折結晶板73は、光線がZ軸正方
向へ伝搬するのに伴い異常光線がY−Z平面上をY軸負
方向へ移動するように配置されている。また、第3の複
屈折結晶板74は、光線がZ軸正方向へ伝搬するのに伴
い異常光線がY−Z平面上をY軸正方向へ移動するよう
に配置されている。
The first to fourth birefringent crystal plates 72 to 75 of the optical switch 71 are arranged under the following conditions. First birefringent crystal plate 72 and fourth birefringent crystal plate 75
Is an extraordinary ray of X as the ray propagates in the positive direction of the Z axis.
It is arranged so as to move in the negative direction of the X axis on the -Z plane. The second birefringent crystal plate 73 is arranged so that the extraordinary ray moves in the Y-axis negative direction on the YZ plane as the ray propagates in the Z-axis positive direction. The third birefringent crystal plate 74 is arranged so that the extraordinary ray moves in the Y-axis positive direction on the YZ plane as the ray propagates in the Z-axis positive direction.

【0088】次に、光スイッチ71の作用等について図
8及び図9を参照して説明する。図8は、光スイッチ7
1において光線入射ポート81から光線出射ポート83
へ向かう光路C1、及び光線入射ポート82から光線出
射ポート84へ向かう光路C2それぞれにおける光線の
偏光状態と空間的位置を入射光側(光線入射ポート8
1,82側)から観測したものである。
Next, the operation and the like of the optical switch 71 will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 shows an optical switch 7
1, the light incident port 81 to the light exit port 83
The polarization state and the spatial position of the light ray in the light path C 1 toward the light incident port 82 and the light path C 2 in the light path C 2 extending from the light incident port 82 to the light exit port 84.
1, 82 side).

【0089】図中、矢印付き実線は光路C1の光線の様
子を、また矢印付き破線は光路C2の光線の様子をそれ
ぞれ示したものである。以下、これらの偏光状態を符号
Z1〜Z8を用いて示すこととする。
In the figure, the solid line with an arrow shows the state of the ray of light on the optical path C 1 , and the broken line with an arrow shows the state of the ray of light on the optical path C 2 . Hereinafter, these polarization states will be indicated by reference numerals Z1 to Z8.

【0090】ここでは、液晶板76a,76c,78
b,78dは電圧が印加されていない状態(off状
態)にあり、液晶板76b,76d,77a,78a,
78cは所定の電圧が印加された状態(on状態)にあ
る。
Here, the liquid crystal plates 76a, 76c, 78
b and 78d are in a state where no voltage is applied (off state), and the liquid crystal plates 76b, 76d, 77a, 78a,
78c is in a state where a predetermined voltage is applied (on state).

【0091】光線入射ポート81から入射する光線Lp
は、第1の複屈折結晶板72により、X−Z平面上で常
光線の光線L11と異常光線の光線L12とに分離され、光
線入射ポート82から入射する光線Lsも同様に常光線
の光線L21と異常光線の光線L22とに分離される。これ
らの光線Lp,Lsのそれぞれの電界成分は、それぞれY
軸方向とX軸方向に向う直交状態となっている(Z2の
状態)。
Ray L p incident from the ray incident port 81
Is separated into the ordinary ray L 11 and the extraordinary ray L 12 on the XZ plane by the first birefringent crystal plate 72, and the ray L s incident from the ray incident port 82 is also the ordinary ray. The light ray L 21 and the extraordinary ray L 22 are separated. The electric field components of these rays L p and L s are respectively Y
The state is orthogonal to the axial direction and the X-axis direction (Z2 state).

【0092】2つに分離された光線L11,L12及び光線
21,L22とは、次に第1群の液晶回転子76に入射す
ることとなる。この時、液晶板76a,76cには電圧
が印加されていないために、これらを通過する光の電界
振動方向は90°回転する。したがって、すべての光線
11,L12,L21,L22の電界振動方向はX軸に平行と
なる。この時の偏光状態はZ3である。
The light rays L 11 and L 12 and the light rays L 21 and L 22 separated into two are then incident on the liquid crystal rotator 76 of the first group. At this time, since no voltage is applied to the liquid crystal plates 76a and 76c, the electric field oscillation direction of the light passing therethrough is rotated by 90 °. Therefore, the electric field vibration directions of all the light rays L 11 , L 12 , L 21 , and L 22 are parallel to the X axis. The polarization state at this time is Z3.

【0093】X軸に平行な光線L11,L12,L21,L22
は、第2の複屈折結晶板73中を常光線として伝搬す
る。この時の偏光状態はZ4となる。
Rays L 11 , L 12 , L 21 , L 22 parallel to the X axis
Propagates through the second birefringent crystal plate 73 as an ordinary ray. The polarization state at this time is Z4.

【0094】これらの光線L11,L12,L21,L22は、
次に第2群の液晶回転子77を通過することとなる。こ
の時、液晶板77aには所定の電圧が印加されているた
めに、この液晶板77aを通過する光の電界振動方向は
回転しない(Z5の偏光状態)。したがって、これらの
光線L11,L12,L21,L22は、第3の複屈折結晶板7
4中も常光線として伝搬し、Z6における偏光状態はZ
3の状態と同一となる。
These rays L 11 , L 12 , L 21 , L 22 are
Next, the liquid crystal rotator 77 of the second group is passed. At this time, since a predetermined voltage is applied to the liquid crystal plate 77a, the electric field oscillation direction of the light passing through the liquid crystal plate 77a does not rotate (Z5 polarization state). Therefore, these light rays L 11 , L 12 , L 21 , and L 22 are generated by the third birefringent crystal plate 7.
4 also propagates as an ordinary ray, and the polarization state at Z6 is Z
It becomes the same as the state of 3.

【0095】これらの光線L11,L12,L21,L22は、
次に第3群の液晶回転子78を通過することとなる。こ
の時、液晶板78b,78dには電圧が印加されていな
いために、これらを通過する光の電界振動方向は90°
回転する。したがって、光線L12,L22の電界振動方向
が90°回転し、Y軸方向となる。この場合、電界振動
方向が90°回転する光線は第1群の液晶回転子76の
場合と逆になっている。したがって、光線L11と光線L
12の電界振動方向は互いに直交し、また、光線L21と光
線L22の電界振動方向も互いに直交する(Z7の状
態)。
These light rays L 11 , L 12 , L 21 , and L 22 are
Next, it will pass through the liquid crystal rotor 78 of the third group. At this time, since no voltage is applied to the liquid crystal plates 78b and 78d, the electric field oscillation direction of light passing therethrough is 90 °.
Rotate. Therefore, the electric field vibration directions of the light rays L 12 and L 22 are rotated by 90 ° and become the Y-axis direction. In this case, the light rays whose electric field oscillation direction rotates by 90 ° are opposite to those in the case of the liquid crystal rotator 76 of the first group. Therefore, ray L 11 and ray L
The electric field oscillation directions of 12 are orthogonal to each other, and the electric field oscillation directions of the light ray L 21 and the light ray L 22 are also orthogonal to each other (Z7 state).

【0096】第4の複屈折結晶板75に対して光線L11
が異常光線となり、光線L12が常光線となるので、第4
の複屈折結晶板75の出射端面75bでは2つの光線L
11,L12は空間的に一致して合波され(Z8の状態)、
光線出射ポート83から出射される(光線Lq)。ま
た、光線L21,L22も第4の複屈折結晶板75により合
成され、光線出射ポート84から出射される(光線
t)。
The ray L 11 is directed to the fourth birefringent crystal plate 75.
Becomes an extraordinary ray, and the ray L 12 becomes an ordinary ray.
At the exit end face 75b of the birefringent crystal plate 75 of
11 and L 12 are spatially matched and combined (Z8 state),
The light is emitted from the light ray emission port 83 (light ray L q ). The light rays L 21 and L 22 are also combined by the fourth birefringent crystal plate 75 and emitted from the light ray emission port 84 (light ray L t ).

【0097】図9は、光スイッチ71において光路を切
り替え、光線入射ポート81から光線出射ポート84へ
向かう光路C3、及び光線入射ポート82から光線出射
ポート83へ向かう光路C4それぞれにおける光線の偏
光状態と空間的位置を入射光側(光線入射ポート81,
82側)から観測したものである。
[0097] Figure 9 switches the optical path in the optical switch 71, the optical path extending from the light incident port 81 to the light emission port 84 C 3, and light of polarization in the optical path C 4 respectively directed from the light incident port 82 to the light emission port 83 The state and the spatial position are set to the incident light side (the light ray incident port 81,
82 side).

【0098】図中、矢印付き実線は光路C3の光線の様
子を、また矢印付き破線は光路C4の光線の様子をそれ
ぞれ示したものである。
In the figure, the solid line with an arrow shows the state of the ray of light on the optical path C 3 , and the broken line with an arrow shows the state of the ray of light on the optical path C 4 .

【0099】ここでは、液晶板76a,76d,78
b,78cは所定の電圧が印加された状態(on状態)
にあり、液晶板76b,76c,77a,78a,78
dは電圧が印加されていない状態(off状態)にあ
る。
Here, the liquid crystal plates 76a, 76d, 78
b and 78c are in a state where a predetermined voltage is applied (on state)
, Liquid crystal plates 76b, 76c, 77a, 78a, 78
d is in a state where no voltage is applied (off state).

【0100】光線入射ポート81から入射する光線Lp
は、第1の複屈折結晶板72により、X−Z平面上で常
光線の光線L11と異常光線の光線L12とに分離され、光
線入射ポート82から入射する光線Lsも同様に常光線
の光線L21と異常光線の光線L22とに分離される。これ
らの光線Lp,Lsのそれぞれの電界成分は、それぞれY
軸方向とX軸方向に向う直交状態となっている(Z2の
状態)。
Ray L p incident from the ray incident port 81
Is separated into the ordinary ray L 11 and the extraordinary ray L 12 on the XZ plane by the first birefringent crystal plate 72, and the ray L s incident from the ray incident port 82 is also the ordinary ray. The light ray L 21 and the extraordinary ray L 22 are separated. The electric field components of these rays L p and L s are respectively Y
The state is orthogonal to the axial direction and the X-axis direction (Z2 state).

【0101】2つに分離された光線L11,L12及び光線
21,L22とは、次に第1群の液晶回転子76に入射す
ることとなる。この時、液晶板76b,76cには電圧
が印加されていないために、これらを通過する光の電界
振動方向は90°回転する。したがって、光線L11,L
12の電界振動方向はY軸に平行となり、光線L21,L22
の電界振動方向はX軸に平行となる。この時の偏光状態
はZ3である。
The light rays L 11 and L 12 and the light rays L 21 and L 22 separated into two are then incident on the liquid crystal rotator 76 of the first group. At this time, since no voltage is applied to the liquid crystal plates 76b and 76c, the electric field oscillation direction of the light passing therethrough is rotated by 90 °. Therefore, the rays L 11 , L
The electric field vibration direction of 12 becomes parallel to the Y-axis, and the light rays L 21 and L 22
The electric field vibration direction of is parallel to the X axis. The polarization state at this time is Z3.

【0102】Y軸に平行な光線L11,L12は、第2の複
屈折結晶板73中を異常光線としてY軸負方向へ移動し
つつ伝搬し、また、X軸に平行な光線L21,L22は、第
2の複屈折結晶板73中を常光線として伝搬する。この
時の偏光状態はZ4となる。したがって、第2の複屈折
結晶板73の出射端面73aでは、光線L11と光線
21、及び光線L12と光線L22は、その電界振動方向が
直交した状態で空間的に同じ位置となる。
Light rays L 11 and L 12 parallel to the Y axis propagate as moving extraordinary rays in the second birefringent crystal plate 73 while moving in the negative direction of the Y axis, and light rays L 21 parallel to the X axis. , L 22 propagates through the second birefringent crystal plate 73 as ordinary rays. The polarization state at this time is Z4. Therefore, on the emission end face 73a of the second birefringent crystal plate 73, the light ray L 11 and the light ray L 21 , and the light ray L 12 and the light ray L 22 are spatially at the same position in a state where the electric field oscillation directions are orthogonal to each other. .

【0103】これらの光線L11,L12,L21,L22は、
次に第2群の液晶回転子77を通過することとなる。こ
の時、液晶板77aには電圧が印加されていないため
に、この液晶板77aを通過する光の電界振動方向が右
回りに90°回転する(Z5の偏光状態)。したがっ
て、光線L11,L12の電界振動方向はX軸に平行とな
り、光線L21,L22の電界振動方向はY軸に平行とな
る。
These light rays L 11 , L 12 , L 21 and L 22 are
Next, the liquid crystal rotator 77 of the second group is passed. At this time, since no voltage is applied to the liquid crystal plate 77a, the electric field oscillation direction of the light passing through the liquid crystal plate 77a rotates clockwise by 90 ° (Z5 polarization state). Therefore, the electric field vibration directions of the light rays L 11 and L 12 are parallel to the X axis, and the electric field vibration directions of the light rays L 21 and L 22 are parallel to the Y axis.

【0104】X軸に平行な光線L11,L12は、第3の複
屈折結晶板74中を常光線として伝搬し、また、Y軸に
平行な光線L21,L22は、第3の複屈折結晶板74中を
異常光線としてY軸正方向へ移動しつつ伝搬する。この
時の偏光状態はZ6である。
The rays L 11 and L 12 parallel to the X-axis propagate as ordinary rays in the third birefringent crystal plate 74, and the rays L 21 and L 22 parallel to the Y-axis are the third rays. An extraordinary ray propagates through the birefringent crystal plate 74 while moving in the positive direction of the Y axis. The polarization state at this time is Z6.

【0105】これらの光線L11,L12,L21,L22は、
次に第3群の液晶回転子78を通過することとなる。こ
の時、液晶板78a,78dには電圧が印加されていな
いために、これらを通過する光の電界振動方向は90°
回転する。したがって、光線L11の電界振動方向が90
°回転しX軸に平行となる。また、光線L22の電界振動
方向も90°回転しY軸に平行となる(Z7の状態)。
These light rays L 11 , L 12 , L 21 and L 22 are
Next, it will pass through the liquid crystal rotor 78 of the third group. At this time, since no voltage is applied to the liquid crystal plates 78a and 78d, the electric field oscillation direction of light passing therethrough is 90 °.
Rotate. Therefore, the electric field oscillation direction of the light ray L 11 is 90
Rotate by ° and become parallel to the X axis. Further, the electric field vibration direction of the light ray L 22 is also rotated by 90 ° and becomes parallel to the Y axis (Z7 state).

【0106】第4の複屈折結晶板75に対して光線L11
が異常光線となり、光線L12が常光線となるので、第4
の複屈折結晶板75の出射端面75aでは2つの光線L
11,L12は空間的に一致して合波され(Z8の状態)、
光線出射ポート84から出射される(光線Lt)。ま
た、光線L21,L22も第4の複屈折結晶板75により合
成され、光線出射ポート83から出射される(光線
q)。
The ray L 11 is directed to the fourth birefringent crystal plate 75.
Becomes an extraordinary ray, and the ray L 12 becomes an ordinary ray.
At the exit end face 75a of the birefringent crystal plate 75 of
11 and L 12 are spatially matched and combined (Z8 state),
The light is emitted from the light ray emission port 84 (light ray L t ). The light rays L 21 and L 22 are also combined by the fourth birefringent crystal plate 75 and emitted from the light ray emission port 83 (light ray L q ).

【0107】以上説明したように、この光スイッチ71
によれば、光線の進行方向に沿って所定間隔をおいて配
置された第1ないし第4の複屈折結晶板72〜75と、
第1の複屈折結晶板72と第2の複屈折結晶板73との
間に挿入された第1群の液晶回転子76と、第2の複屈
折結晶板73と第3の複屈折結晶板74との間に挿入さ
れた第2群の液晶回転子77と、第3の複屈折結晶板7
4と第4の複屈折結晶板75との間に挿入された第3群
の液晶回転子78と、第1の複屈折結晶板72にY軸方
向に並列して設けられた光線入射ポート81,82と、
第4の複屈折結晶板75にY軸方向に並列して設けられ
た光線出射ポート83,84とから概略構成することと
したので、通常の光学的結合技術を用いて構成すること
ができ、従来の光スイッチ1の様にアイソレーションを
高くできないという欠点や大変高度な光学的結合技術を
必要とするという欠点が解消される。また、また、非相
反動作を行うファラデー回転子等を用いていないため、
双方向性を有することができる。
As described above, this optical switch 71
According to the first to fourth birefringent crystal plates 72 to 75 arranged at a predetermined interval along the traveling direction of light rays,
A first group of liquid crystal rotators 76 inserted between the first birefringent crystal plate 72 and the second birefringent crystal plate 73, the second birefringent crystal plate 73 and the third birefringent crystal plate. The second group of liquid crystal rotators 77 inserted between the second group 74 and the third birefringent crystal plate 7
4 and the fourth birefringent crystal plate 75, and a liquid crystal rotator 78 of the third group, and a light incident port 81 provided in parallel with the first birefringent crystal plate 72 in the Y-axis direction. , 82,
Since the fourth birefringent crystal plate 75 and the light beam exit ports 83 and 84 provided in parallel in the Y-axis direction are provided, it is possible to use a conventional optical coupling technique. It eliminates the drawback that the isolation cannot be increased as in the conventional optical switch 1 and the drawback that a very sophisticated optical coupling technique is required. Moreover, since a Faraday rotator etc. that performs non-reciprocal operation is not used,
It can be bidirectional.

【0108】また、この光スイッチ71によれば、光線
入射ポート81から入射した光線が光線出射ポート83
から出射し、光線入射ポート82から入射した光線が光
線出射ポート84から出射する様に、前記第1群の液晶
回転子76、第2群の液晶回転子77及び第3群の液晶
回転子78のそれぞれの液晶板76a,… の印加電圧
を設定しておき、これらの液晶板76a,… の印加電
圧を切り替えることにより、光線入射ポート81から入
射した光線は光線出射ポート83から出射せずに光線出
射ポート84から出射し、光線入射ポート82から入射
した光線は光線出射ポート84から出射せずに光線出射
ポート83から出射するという光路を切り替える機能を
有し、光スイッチとしての動作を実現することができ
る。したがって、2×2の光スイッチとして利用するこ
とができる。
Further, according to this optical switch 71, the light ray incident from the light ray incident port 81 is emitted from the light ray exit port 83.
The liquid crystal rotator 76 of the first group, the liquid crystal rotator 77 of the second group, and the liquid crystal rotator 78 of the third group are emitted so that the light beam emitted from the light incident port 82 is emitted from the light beam emission port 84. Of the liquid crystal plates 76a, ... Are set in advance, and the applied voltage of these liquid crystal plates 76a ,. It has a function of switching the optical path that the light rays emitted from the light ray emission port 84 and incident from the light ray incidence port 82 are emitted from the light ray emission port 83 without being emitted from the light ray emission port 84, and realize the operation as an optical switch. be able to. Therefore, it can be used as a 2 × 2 optical switch.

【0109】以上の様に、この光スイッチ71によれ
ば、水晶旋光子やファラデー回転子を用いることなく、
液晶板 76a,… の印加電圧を切り替えることによ
り光線出射ポートを切り替えることのできる光路切り替
え型光スイッチを実現することができる。
As described above, according to the optical switch 71, without using the crystal rotator or the Faraday rotator,
By switching the voltage applied to the liquid crystal plates 76a, ..., It is possible to realize an optical path switching type optical switch capable of switching the light emitting port.

【0110】図10は光スイッチ71の変形実施例であ
る光スイッチ91の斜視図である。この光スイッチ91
が上記の光スイッチ71と異なる点は、第1の複屈折結
晶板72と光線入射ポート81との間にレンズ92と光
ファイバ93とを同軸的に設け、第1の複屈折結晶板7
2と光線入射ポート82との間にもレンズ94と光ファ
イバ95とを同軸的に設け、第4の複屈折結晶板75と
光線出射ポート83との間にもレンズ96と光ファイバ
97とを同軸的に設け、第4の複屈折結晶板75と光線
出射ポート84との間にもレンズ98と光ファイバ99
とを同軸的に設けた点である。
FIG. 10 is a perspective view of an optical switch 91 which is a modification of the optical switch 71. This optical switch 91
Is different from the above optical switch 71 in that a lens 92 and an optical fiber 93 are coaxially provided between the first birefringent crystal plate 72 and the light incident port 81, and the first birefringent crystal plate 7 is provided.
The lens 94 and the optical fiber 95 are coaxially provided also between the second light beam incident port 82 and the light incident port 82, and the lens 96 and the optical fiber 97 are also provided between the fourth birefringent crystal plate 75 and the light beam emission port 83. The lens 98 and the optical fiber 99 are provided coaxially, and between the fourth birefringent crystal plate 75 and the light exit port 84.
This is the point where and are provided coaxially.

【0111】光ファイバ93,… はシングルモードも
しくはマルチモードのいずれも適用可能である。また、
光のエネルギを閉じこめて伝搬させることのできる光導
波路に置き換えることも勿論可能である。
The optical fibers 93, ... Can be applied in either single mode or multimode. Also,
Of course, it is also possible to replace with an optical waveguide capable of confining and propagating light energy.

【0112】この光スイッチ91においても上記の光ス
イッチ71と同様の作用、効果を得ることができ、2×
2の光スイッチとして利用することができる。
With this optical switch 91 as well, the same action and effect as those of the optical switch 71 can be obtained, and 2 ×
It can be used as a second optical switch.

【0113】[0113]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
記載の光スイッチによれば、光線の進行方向に沿って3
枚の複屈折結晶板を所定間隔をおいて配置し、前記第1
と第2の複屈折結晶板の間に、光線の偏光方向を可変さ
せることのできる第1群の液晶を挿入し、前記第2と第
3の複屈折結晶板の間にも前記第1群の液晶と同様の機
能を有する第2群の液晶を挿入し、前記第1の複屈折結
晶板に1つ以上の光線入射ポートを設けるとともに前記
第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポートを設けるこ
ととしたので、通常の光学的結合技術を用いて構成する
ことができ、従来の光スイッチの様にアイソレーション
を高くできないという欠点や大変高度な光学的結合技術
を必要とするという欠点が解消される。また、非相反動
作を行うファラデー回転子等を用いていないため、双方
向性を有することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention.
According to the described optical switch, 3
A plurality of birefringent crystal plates are arranged at a predetermined interval, and the first
A first group of liquid crystals capable of changing the polarization direction of light rays is inserted between the second and third birefringent crystal plates, and between the second and third birefringent crystal plates as well as the first group of liquid crystals. A second group of liquid crystals having the function of (1) is inserted, and at least one light incident port is provided on the first birefringent crystal plate, and a plurality of light emission ports are provided on the third birefringent crystal plate. Therefore, it can be constructed by using the usual optical coupling technology, and the drawbacks that the isolation cannot be made high and the very high optical coupling technology is required unlike the conventional optical switch are solved. . Further, since a Faraday rotator or the like that performs non-reciprocal operation is not used, bidirectionality can be obtained.

【0114】また、この光スイッチによれば、前記複屈
折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向を、前記第
1と第3の複屈折結晶板それぞれの分離する方向が一致
し、前記第2の複屈折結晶板の分離する方向が前記第1
及び第3の複屈折結晶板の分離する方向と異なるように
それぞれ設定し、前記第1の複屈折結晶板により分離さ
れた常光線と異常光線の偏光方向が前記第2の複屈折結
晶板の入射端面にて互いに一致するように、前記第1群
の液晶のそれぞれの偏光方向を設定し、前記第2の複屈
折結晶板の出射端面にて一致している2本の光線の偏光
方向が、前記第3の複屈折結晶板の入射端面にて互いに
直交するように、前記第2群の液晶のそれぞれの偏光方
向を設定してなることとしたので、前記第1群の液晶及
び第2群の液晶のそれぞれの液晶の印加電圧を切り替え
ることにより、光線入射ポートiから入射した光線は光
線出射ポートkから出射せずに、光線出射ポートk+1
から出射するという光路を切り替える機能を有し、光ス
イッチとしての動作を実現することができる。したがっ
て、1×2の光スイッチとして利用することができる。
Further, according to this optical switch, the directions in which the ordinary ray and the extraordinary ray of the birefringent crystal plate are separated are the same as those of the first and third birefringent crystal plates. The separating direction of the second birefringent crystal plate is the first direction.
And the third birefringent crystal plate is set to be different from the separating direction, and the polarization directions of the ordinary ray and the extraordinary ray separated by the first birefringent crystal plate are different from those of the second birefringent crystal plate. The respective polarization directions of the liquid crystals of the first group are set so that they coincide with each other at the incident end face, and the two light beams having the same polarization direction at the emission end face of the second birefringent crystal plate have the same polarization direction. Since the polarization directions of the liquid crystals of the second group are set so as to be orthogonal to each other at the incident end surface of the third birefringent crystal plate, the liquid crystals of the first group and the second group of liquid crystals are formed. By switching the voltage applied to each liquid crystal of the group of liquid crystals, the light ray incident from the light ray incident port i is not emitted from the light ray emission port k, but is emitted from the light ray emission port k + 1.
It has a function of switching the optical path of being emitted from, and can realize an operation as an optical switch. Therefore, it can be used as a 1 × 2 optical switch.

【0115】また、請求項2記載の光スイッチによれ
ば、光線の進行方向に沿って4枚の複屈折結晶板を所定
間隔をおいて配置し、前記第1と第2の複屈折結晶板の
間に、光線の偏光方向を可変させることのできる第1群
の液晶を挿入し、前記第2と第3の複屈折結晶板の間に
も前記第1群の液晶と同様の機能を有する第2群の液晶
を挿入し、前記第3と第4の複屈折結晶板の間にも前記
第1群の液晶と同様の機能を有する第3群の液晶を挿入
し、前記第1の複屈折結晶板に複数の光線入射ポートを
設けるとともに前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出
射ポートを設けることとしたので、通常の光学的結合技
術を用いて構成することができ、従来の光スイッチの様
にアイソレーションを高くできないという欠点や大変高
度な光学的結合技術を必要とするという欠点が解消され
る。また、非相反動作を行うファラデー回転子等を用い
ていないため、双方向性を有することができる。
Further, according to the optical switch of the second aspect, four birefringent crystal plates are arranged at a predetermined interval along the traveling direction of the light beam, and between the first and second birefringent crystal plates. A liquid crystal of a first group capable of changing the polarization direction of light rays is inserted into the second group, and a liquid crystal of a second group having a function similar to that of the liquid crystal of the first group is inserted between the second and third birefringent crystal plates. A liquid crystal is inserted, and a liquid crystal of a third group having a function similar to that of the liquid crystal of the first group is also inserted between the third and fourth birefringent crystal plates, and a plurality of liquid crystals are inserted in the first birefringent crystal plate. Since a plurality of light beam emission ports are provided in the third birefringent crystal plate in addition to the light beam incident port, it can be constructed by using a usual optical coupling technique, and it can be constructed by using the conventional optical switch. Of high optical coupling technology The disadvantage that it requires is resolved. Further, since a Faraday rotator or the like that performs non-reciprocal operation is not used, bidirectionality can be obtained.

【0116】また、この光スイッチによれば、前記複屈
折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向を、前記第
1と第4の複屈折結晶板それぞれの分離する方向が一致
し、前記第2と第3の複屈折結晶板それぞれの分離する
方向も一致し、かつ、前記第1及び第4の複屈折結晶板
の分離する方向が前記第2及び第3の複屈折結晶板の分
離する方向と異なるようにそれぞれ設定し、前記第1の
複屈折結晶板により分離された常光線と異常光線の偏光
方向が前記第2の複屈折結晶板の入射端面にて互いに一
致するように、前記第1群の液晶のそれぞれの偏光方向
を設定し、前記第2の複屈折結晶板の出射端面にて一致
している2本の光線の偏光方向が、前記第3の複屈折結
晶板の入射端面においても一致するように、前記第2群
の液晶のそれぞれの偏光方向を設定し、前記第3の複屈
折結晶板の出射端面にて一致している2本の光線の偏光
方向が、第4の複屈折結晶板の入射端面にて互いに直交
するように、前記第3群の液晶のそれぞれの偏光方向を
設定してなることとしたので、前記第1群の液晶、第2
群の液晶、第3群の液晶のそれぞれの液晶のうち、一部
の液晶の印加電圧を切り替えることにより、光線入射ポ
ートiから入射した光線は光線出射ポートkから出射せ
ずに、光線出射ポートk+1から出射し、また、光線入
射ポートi+1から入射した光線は、光線出射ポートk
+1から出射せずに光線出射ポートkから出射するとい
う光路を切り替える機能を有し、光スイッチとしての動
作を実現することができる。したがって、2×2の光ス
イッチとして利用することができる。
Further, according to this optical switch, the directions in which the ordinary ray and the extraordinary ray of the birefringent crystal plate are separated are the same in the directions in which the first and fourth birefringent crystal plates are separated. The separating directions of the second and third birefringent crystal plates are also the same, and the separating directions of the first and fourth birefringent crystal plates are the separating directions of the second and third birefringent crystal plates. Respectively, so that the polarization directions of the ordinary ray and the extraordinary ray separated by the first birefringent crystal plate coincide with each other at the incident end face of the second birefringent crystal plate, The respective polarization directions of the liquid crystals of the first group are set, and the polarization directions of the two light rays that are coincident with each other at the exit end face of the second birefringent crystal plate are the same as those of the third birefringent crystal plate. Each of the liquid crystals of the second group is matched so that the incident end faces also match. A polarization direction is set so that the polarization directions of two light rays that coincide with each other on the exit end face of the third birefringent crystal plate are orthogonal to each other on the entrance end face of the fourth birefringent crystal plate. Since the polarization directions of the liquid crystals of the third group are set, the liquid crystal of the first group and the second group of liquid crystals are set.
By switching the applied voltage to some of the liquid crystals of the group of liquid crystals and the liquid crystal of the third group, the light rays incident from the light ray incident port i are not emitted from the light ray emission port k, A light ray emitted from k + 1 and a light ray incident from the light incident port i + 1 is a light ray outgoing port k.
It has a function of switching the optical path of emitting light from the light beam emission port k without emitting light from +1 and can realize operation as an optical switch. Therefore, it can be used as a 2 × 2 optical switch.

【0117】このように、本発明の光スイッチによれ
ば、水晶旋光子やファラデー回転子を用いることなく、
液晶のみで1×2および2×2の光スイッチを提供する
ことが可能となる。
As described above, according to the optical switch of the present invention, without using a crystal rotator or a Faraday rotator,
It becomes possible to provide 1 × 2 and 2 × 2 optical switches only with liquid crystal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の請求項1記載の光スイッチの一実施例
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical switch according to claim 1 of the present invention.

【図2】本発明の光スイッチの光路B1における光線の
偏光状態と空間的位置を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a polarization state and a spatial position of a light ray in an optical path B 1 of the optical switch of the present invention.

【図3】本発明の光スイッチの光路B2における光線の
偏光状態と空間的位置を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a polarization state and a spatial position of a light ray in an optical path B 2 of the optical switch of the present invention.

【図4】本発明の請求項1記載の光スイッチの変形実施
例を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a modified example of the optical switch according to claim 1 of the present invention.

【図5】本発明の請求項2記載の光スイッチの一実施例
を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of the optical switch according to claim 2 of the present invention.

【図6】本発明の光スイッチの第1群の液晶回転子の構
成を示す正面図である。
FIG. 6 is a front view showing the configuration of a first group of liquid crystal rotors of the optical switch of the present invention.

【図7】本発明の光スイッチの第3群の液晶回転子の構
成を示す正面図である。
FIG. 7 is a front view showing the configuration of a third group of liquid crystal rotators of the optical switch of the present invention.

【図8】本発明の光スイッチの光路C1,C2における光
線の偏光状態と空間的位置を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing polarization states and spatial positions of light rays on optical paths C 1 and C 2 of the optical switch of the present invention.

【図9】本発明の光スイッチの光路C3,C4における光
線の偏光状態と空間的位置を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing polarization states and spatial positions of light rays in optical paths C 3 and C 4 of the optical switch of the present invention.

【図10】本発明の請求項2記載の光スイッチの変形実
施例を示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing a modified example of the optical switch according to claim 2 of the present invention.

【図11】従来の偏光プリズム等を用いた光スイッチの
構成及び動作を示す概略図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration and operation of an optical switch using a conventional polarization prism or the like.

【図12】従来の相反性及び非相反性回転子と液晶板を
用いた光スイッチを示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing an optical switch using a conventional reciprocal and non-reciprocal rotator and a liquid crystal plate.

【図13】従来の光スイッチの光路A1における光線の
偏光状態と空間的位置を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a polarization state and a spatial position of a light beam on an optical path A 1 of a conventional optical switch.

【図14】従来の光スイッチの光路A2における光線の
偏光状態と空間的位置を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a polarization state and a spatial position of a light ray on an optical path A 2 of a conventional optical switch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51 光スイッチ 22 第1の複屈折結晶板 23 第2の複屈折結晶板 24 第3の複屈折結晶板 28 光線入射ポート 29,30 光線出射ポート 52 第1群の液晶回転子 53 第2群の液晶回転子 55〜58 液晶板 61 光スイッチ 62,64,66 レンズ 63,65,67 光ファイバ 71 光スイッチ 72 第1の複屈折結晶板 73 第2の複屈折結晶板 74 第3の複屈折結晶板 75 第4の複屈折結晶板 76 第1群の液晶回転子 77 第2群の液晶回転子 78 第3群の液晶回転子 81,82 光線入射ポート 83,84 光線出射ポート 91 光スイッチ 92,94,96,98 レンズ 93,95,97,99 光ファイバ 51 optical switch 22 First birefringent crystal plate 23 Second Birefringent Crystal Plate 24 Third Birefringent Crystal Plate 28 Light incident port 29,30 Beam exit port 52 First group of liquid crystal rotor 53 Liquid crystal rotor of the second group 55-58 Liquid crystal plate 61 Optical switch 62, 64, 66 lenses 63,65,67 optical fiber 71 Optical switch 72 First birefringent crystal plate 73 Second birefringent crystal plate 74 Third birefringent crystal plate 75 Fourth birefringent crystal plate 76 First group of liquid crystal rotor 77 Liquid crystal rotor of the second group 78 Liquid crystal rotor of the third group 81,82 Ray incident port 83,84 Ray output port 91 Optical switch 92,94,96,98 lens 93,95,97,99 optical fiber

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光線の進行方向に沿って3枚の複屈折結
晶板を所定間隔をおいて配置し、前記第1と第2の複屈
折結晶板の間に、光線の偏光方向を可変させることので
きる第1群の液晶を挿入し、前記第2と第3の複屈折結
晶板の間にも前記第1群の液晶と同様の機能を有する第
2群の液晶を挿入し、 前記第1の複屈折結晶板に1つ以上の光線入射ポートを
設けるとともに前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出
射ポートを設け、 前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向
を、前記第1と第3の複屈折結晶板それぞれの分離する
方向が一致し、前記第2の複屈折結晶板の分離する方向
が前記第1及び第3の複屈折結晶板の分離する方向と異
なるようにそれぞれ設定し、 前記第1の複屈折結晶板により分離された常光線と異常
光線の偏光方向が前記第2の複屈折結晶板の入射端面に
て互いに一致するように、前記第1群の液晶のそれぞれ
の偏光方向を設定し、 前記第2の複屈折結晶板の出射端面にて一致している2
本の光線の偏光方向が、前記第3の複屈折結晶板の入射
端面にて互いに直交するように、前記第2群の液晶のそ
れぞれの偏光方向を設定してなることを特徴とする光ス
イッチ。
1. A structure comprising three birefringent crystal plates arranged at a predetermined interval along a traveling direction of a light beam, and varying a polarization direction of the light beam between the first and second birefringent crystal plates. A first group of liquid crystals that can be inserted is inserted, and a second group of liquid crystals having the same function as that of the first group of liquid crystals is inserted between the second and third birefringent crystal plates. The crystal plate is provided with one or more light incident ports and the third birefringent crystal plate is provided with a plurality of light emission ports, and the direction in which the ordinary ray and the extraordinary ray of the birefringent crystal plate are separated is defined by the first And the direction of separation of the third birefringent crystal plate are the same, and the direction of separation of the second birefringent crystal plate is different from the direction of separation of the first and third birefringent crystal plates, respectively. The ordinary ray and the extraordinary ray separated by the first birefringent crystal plate are set. The respective polarization directions of the liquid crystals of the first group are set so that the polarization directions coincide with each other at the incident end surface of the second birefringent crystal plate, and at the exit end surface of the second birefringent crystal plate. 2 that match
An optical switch, wherein the polarization directions of the liquid crystals of the second group are set so that the polarization directions of the light rays of the book are orthogonal to each other at the incident end surface of the third birefringent crystal plate. .
【請求項2】 光線の進行方向に沿って4枚の複屈折結
晶板を所定間隔をおいて配置し、前記第1と第2の複屈
折結晶板の間に、光線の偏光方向を可変させることので
きる第1群の液晶を挿入し、前記第2と第3の複屈折結
晶板の間にも前記第1群の液晶と同様の機能を有する第
2群の液晶を挿入し、前記第3と第4の複屈折結晶板の
間にも前記第1群の液晶と同様の機能を有する第3群の
液晶を挿入し、 前記第1の複屈折結晶板に複数の光線入射ポートを設け
るとともに前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポ
ートを設け、 前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向
を、前記第1と第4の複屈折結晶板それぞれの分離する
方向が一致し、前記第2と第3の複屈折結晶板それぞれ
の分離する方向も一致し、かつ、前記第1及び第4の複
屈折結晶板の分離する方向が前記第2及び第3の複屈折
結晶板の分離する方向と異なるようにそれぞれ設定し、 前記第1の複屈折結晶板により分離された常光線と異常
光線の偏光方向が前記第2の複屈折結晶板の入射端面に
て互いに一致するように、前記第1群の液晶のそれぞれ
の偏光方向を設定し、 前記第2の複屈折結晶板の出射端面にて一致している2
本の光線の偏光方向が、前記第3の複屈折結晶板の入射
端面においても一致するように、前記第2群の液晶のそ
れぞれの偏光方向を設定し、 前記第3の複屈折結晶板の出射端面にて一致している2
本の光線の偏光方向が、第4の複屈折結晶板の入射端面
にて互いに直交するように、前記第3群の液晶のそれぞ
れの偏光方向を設定してなることを特徴とする光スイッ
チ。
2. A birefringent crystal plate of four sheets is arranged at a predetermined interval along a traveling direction of a light beam, and a polarization direction of the light beam is variable between the first and second birefringent crystal plates. The first group of liquid crystals that can be formed is inserted, and the second group of liquid crystals having the same function as that of the first group of liquid crystals is also inserted between the second and third birefringent crystal plates. The liquid crystal of the third group having the same function as the liquid crystal of the first group is inserted between the birefringent crystal plates, and a plurality of light incident ports are provided in the first birefringent crystal plate and the third birefringent crystal plate is provided. The refraction crystal plate is provided with a plurality of light exit ports, and the birefringence crystal plate separates the ordinary ray and the extraordinary ray in the same direction as the first and fourth birefringence crystal plates are separated from each other. The separating directions of the second and third birefringent crystal plates are also the same, and the first and the second The birefringent crystal plate of No. 4 is set so that the separating direction is different from the separating directions of the second and third birefringent crystal plates, respectively, and an ordinary ray and an anomaly separated by the first birefringent crystal plate are set. The respective polarization directions of the liquid crystals of the first group are set so that the polarization directions of light rays coincide with each other at the incident end surface of the second birefringent crystal plate, and the exit end surface of the second birefringent crystal plate is set. 2 that match in
The respective polarization directions of the liquid crystals of the second group are set so that the polarization directions of the light rays of the book are matched at the incident end face of the third birefringent crystal plate. 2 at the emitting end face
An optical switch, wherein the polarization directions of the liquid crystals of the third group are set such that the polarization directions of the light rays of the book are orthogonal to each other at the incident end surface of the fourth birefringent crystal plate.
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