JPH0727146B2 - 光学スイッチ - Google Patents
光学スイッチInfo
- Publication number
- JPH0727146B2 JPH0727146B2 JP63504501A JP50450188A JPH0727146B2 JP H0727146 B2 JPH0727146 B2 JP H0727146B2 JP 63504501 A JP63504501 A JP 63504501A JP 50450188 A JP50450188 A JP 50450188A JP H0727146 B2 JPH0727146 B2 JP H0727146B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- cells
- birefringent
- light
- optical switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 電話等において使用されている光学信号処理及び送信技
術は空間的に離間したポイント間において光を切り換え
ることのできる装置を必要とする。スペーススイッチン
グは適当なカプラと共にファイバ光学ケーブルのような
導波器を使用することにより実行し得るが、例えばイメ
ージスイッチングのようにガイドされていないフリース
ペーススイッチングを使用すると有利になる場合も多々
ある。しかし、公知のフリースペース光学スイッチはレ
ンズ群等のように、高精度に位置合わせされた光学部品
の複雑なシステムを使用するために、産業上の応用には
適したものではない。
術は空間的に離間したポイント間において光を切り換え
ることのできる装置を必要とする。スペーススイッチン
グは適当なカプラと共にファイバ光学ケーブルのような
導波器を使用することにより実行し得るが、例えばイメ
ージスイッチングのようにガイドされていないフリース
ペーススイッチングを使用すると有利になる場合も多々
ある。しかし、公知のフリースペース光学スイッチはレ
ンズ群等のように、高精度に位置合わせされた光学部品
の複雑なシステムを使用するために、産業上の応用には
適したものではない。
方解石のようなあるクラスの物質は複屈折を起こすこと
がよく知られている。この種の物質でできたセルを介し
て偏光されていない光により対象物を見た時、このセル
の厚さ及び方位により定められる距離だけ離れた２つの
空間的に離間したイメージが観察される。この観察され
る２つのイメージは直交平面において偏光され、この観
察されたイメージ間分離は光が、異なる角度だけ屈折さ
れ、即ち、光がその偏光状態に応じて通常の程度か異常
な程度で屈折されるという複屈折物質の特性に起因して
いる。
がよく知られている。この種の物質でできたセルを介し
て偏光されていない光により対象物を見た時、このセル
の厚さ及び方位により定められる距離だけ離れた２つの
空間的に離間したイメージが観察される。この観察され
る２つのイメージは直交平面において偏光され、この観
察されたイメージ間分離は光が、異なる角度だけ屈折さ
れ、即ち、光がその偏光状態に応じて通常の程度か異常
な程度で屈折されるという複屈折物質の特性に起因して
いる。
複屈折物質のセルは例えば液晶表示装置に使用されるタ
イプの液晶セルのような可変偏光回転セルと共に使用さ
れる。この液晶セルは、例えば、ツイストネマチック液
晶タイプである。ネマチック液晶が、その上面及び下面
における液晶方位が90°を成すように、薄いセル内に均
質に整列された場合、このセルへの平面偏光された光の
偏光面が90°だけ回転されるという特性を持つようなツ
イストプレーナ構造が得られる。このセルに電界がかけ
られると、ネマチック液晶の分子がこの電界ラインに沿
って位置合わせされツイスト構造を破壊し偏光回転特性
を除去する。また、液晶が単一方向に均一に位置合わせ
された液晶セルを使用することが可能である。この種セ
ルの結晶が入射光の偏光面に対して角度Ｔをもって位置
設定されている場合には、このセルは光の偏光面を全体
で2Tの角度だけ回転させる。従って、結晶を偏光面に対
して45°の方向に設定すると、平面偏光された入射光は
90°回転されることになる。セルの厚さ及び複屈折が適
当に選択された場合には、このセルはλ/2位相板として
機能する。所要の複屈折はセルにバイアス電圧を印加し
て分子を傾斜させることにより達成される。このセル
は、セルに高電圧を印加してこのセルの複屈折が実質的
に除去されるような方向に結晶を位置合わせすることに
より、オフ状態、即ち、入射光の偏光面が回転されない
状態に切り換えられる。
イプの液晶セルのような可変偏光回転セルと共に使用さ
れる。この液晶セルは、例えば、ツイストネマチック液
晶タイプである。ネマチック液晶が、その上面及び下面
における液晶方位が90°を成すように、薄いセル内に均
質に整列された場合、このセルへの平面偏光された光の
偏光面が90°だけ回転されるという特性を持つようなツ
イストプレーナ構造が得られる。このセルに電界がかけ
られると、ネマチック液晶の分子がこの電界ラインに沿
って位置合わせされツイスト構造を破壊し偏光回転特性
を除去する。また、液晶が単一方向に均一に位置合わせ
された液晶セルを使用することが可能である。この種セ
ルの結晶が入射光の偏光面に対して角度Ｔをもって位置
設定されている場合には、このセルは光の偏光面を全体
で2Tの角度だけ回転させる。従って、結晶を偏光面に対
して45°の方向に設定すると、平面偏光された入射光は
90°回転されることになる。セルの厚さ及び複屈折が適
当に選択された場合には、このセルはλ/2位相板として
機能する。所要の複屈折はセルにバイアス電圧を印加し
て分子を傾斜させることにより達成される。このセル
は、セルに高電圧を印加してこのセルの複屈折が実質的
に除去されるような方向に結晶を位置合わせすることに
より、オフ状態、即ち、入射光の偏光面が回転されない
状態に切り換えられる。
この種のセルは、液晶セルに印加された電界に応じて２
つの直交偏光状態間において光を切り換えることができ
る。複屈折セルを、普通程度に及び異常な程度に屈折さ
れた光線が２つの別々の位置に指向されるようにその光
軸が設定された状態で、液晶セルと隣接して配置するこ
とにより、液晶セルにより得られる直交偏光状態間の切
り換えに応じて上記２つの位置間において光を切り換え
ることが可能である。上述の構成は、クルケ（Kulke）
他による「高速ディジタル−インデックス光偏向器（A
Fast,Digital−Indexed Light Deflector）」というタ
イトルで1964年１月のIBMジャーナル（IBM Journal）の
ショートコミュニケーション（64頁ないし670頁）に紹
介されている。
つの直交偏光状態間において光を切り換えることができ
る。複屈折セルを、普通程度に及び異常な程度に屈折さ
れた光線が２つの別々の位置に指向されるようにその光
軸が設定された状態で、液晶セルと隣接して配置するこ
とにより、液晶セルにより得られる直交偏光状態間の切
り換えに応じて上記２つの位置間において光を切り換え
ることが可能である。上述の構成は、クルケ（Kulke）
他による「高速ディジタル−インデックス光偏向器（A
Fast,Digital−Indexed Light Deflector）」というタ
イトルで1964年１月のIBMジャーナル（IBM Journal）の
ショートコミュニケーション（64頁ないし670頁）に紹
介されている。
本発明の光学スイッチは、 各々が複屈折セルとｎ個の位置P1ないしPnの１つに配置
されるｎ個以下の個々にアドレス可能なサブセルを持つ
可変偏向回転セルを有するところの、２（ｎ−１）個の
一連のマクロセルを備え； サブセル（位置Pi）を通過する光がこの一連のセルの次
のマクロセルの可変偏光回転セルの位置PiまたはPi＋１
を通過すべく切り換えられるように、（ｎ−１）個の複
屈折セルが通過光に関連して配向され、且つサブセル
（位置Pi）を通過する光がこの一連のセルの次のマクロ
セルの可変偏光回転セルの位置PiまたはPi−１を通過す
べく切り換えられるように、（ｎ−１）個の複屈折セル
が通過光に関連して配向され、前記サブセルはｎ個の入
力の中の任意の入力からの光がｎ個の出力の中の任意の
出力に独立的に切り換えられるように位置設定され、か
つｎ＞１であるところの光学スイッチにより構成され
る。
されるｎ個以下の個々にアドレス可能なサブセルを持つ
可変偏向回転セルを有するところの、２（ｎ−１）個の
一連のマクロセルを備え； サブセル（位置Pi）を通過する光がこの一連のセルの次
のマクロセルの可変偏光回転セルの位置PiまたはPi＋１
を通過すべく切り換えられるように、（ｎ−１）個の複
屈折セルが通過光に関連して配向され、且つサブセル
（位置Pi）を通過する光がこの一連のセルの次のマクロ
セルの可変偏光回転セルの位置PiまたはPi−１を通過す
べく切り換えられるように、（ｎ−１）個の複屈折セル
が通過光に関連して配向され、前記サブセルはｎ個の入
力の中の任意の入力からの光がｎ個の出力の中の任意の
出力に独立的に切り換えられるように位置設定され、か
つｎ＞１であるところの光学スイッチにより構成され
る。
冗長サブセルはアドレスされることはないが、製造の便
宜上、マクロセルはｎ個の位置の各々の位置においてア
ドレス可能なサブセルを持つことが可能である。この冗
長サブセルは必要に応じて製造前に容易に指定され省く
ことが可能である。マクロセルはいかなる順序でも配置
可能である。１つの便利な構成としては、異なる複屈折
配向のマクロセルペアを作成し、同様のペア同士をアセ
ンブルすることにより光学スイッチを形成することが可
能である。別の構成としては、同じ配向のマクロセルを
集合することである。
宜上、マクロセルはｎ個の位置の各々の位置においてア
ドレス可能なサブセルを持つことが可能である。この冗
長サブセルは必要に応じて製造前に容易に指定され省く
ことが可能である。マクロセルはいかなる順序でも配置
可能である。１つの便利な構成としては、異なる複屈折
配向のマクロセルペアを作成し、同様のペア同士をアセ
ンブルすることにより光学スイッチを形成することが可
能である。別の構成としては、同じ配向のマクロセルを
集合することである。
液晶に代わるものとして、可変偏光回転セルはPLZT結晶
のような材料により形成可能である。
のような材料により形成可能である。
本発明の装置を次のような添付図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は光線が図式的に示されたところの本発明の第１
実施例の側面図、 第２図は本発明の他の実施例の側面図、 第３図は本発明の更にその他の実施例の側面図、 第４図は複屈折を説明するための光線図、及び 第5A及び5B図はそれぞれ方解石及び硝酸ナトリウムの複
屈折特性を説明するグラフである。
実施例の側面図、 第２図は本発明の他の実施例の側面図、 第３図は本発明の更にその他の実施例の側面図、 第４図は複屈折を説明するための光線図、及び 第5A及び5B図はそれぞれ方解石及び硝酸ナトリウムの複
屈折特性を説明するグラフである。
光学スペーススイッチは入力３、４及び出力５、６間に
直列に配置されたマクロセル１、２を具備する。各マク
ロセル１、２は実質的に平面的な液晶セル７と、この液
晶セル７の間近に隣接して配置された断面形状が矩形の
方解石結晶８とを含む。
直列に配置されたマクロセル１、２を具備する。各マク
ロセル１、２は実質的に平面的な液晶セル７と、この液
晶セル７の間近に隣接して配置された断面形状が矩形の
方解石結晶８とを含む。
液晶セル７はツイストネマチック液晶により形成され
る。各液晶セル７の領域はサブセルＳに分割され、各サ
ブセルはこのスイッチの入力３、４に位置合わせされて
いる。
る。各液晶セル７の領域はサブセルＳに分割され、各サ
ブセルはこのスイッチの入力３、４に位置合わせされて
いる。
平面偏光された光を90°回転させる状態から平面偏光さ
れた光を回転させずに送出する状態へと、サブセルＳを
切り換えるために、これらのサブセルＳに電界を印加す
べく電極（簡潔化のため省略）が使用される。
れた光を回転させずに送出する状態へと、サブセルＳを
切り換えるために、これらのサブセルＳに電界を印加す
べく電極（簡潔化のため省略）が使用される。
マクロセル１、２の光軸は異なる方向に位置するように
設定される。第１マクロセル１の光軸及び寸法は、入力
３、４の一方から液晶７を介して方解石結晶８に入射さ
れた平面偏光されたビームがパスに沿って普通程度にま
たは異常な程度に屈折されて第２マクロセル２の液晶７
のいずれかのサブセルＳ上に照射されるように、選択さ
れる。また、第２マクロセル２の配向及び寸法は、第２
マクロセル２の液晶セル７のサブセルＳからのビームが
パスに沿って屈折されてこのスイッチの出力５、６の一
方または他方上に照射されるように、選択される。第１
図に示されるように、マクロセルが同じ形状及び同じ寸
法をもつ場合には、マクロセル１及び２の光軸とセルの
表面との間の角度a1及びa2がa1＋a2＝180°となるよう
に設定される。
設定される。第１マクロセル１の光軸及び寸法は、入力
３、４の一方から液晶７を介して方解石結晶８に入射さ
れた平面偏光されたビームがパスに沿って普通程度にま
たは異常な程度に屈折されて第２マクロセル２の液晶７
のいずれかのサブセルＳ上に照射されるように、選択さ
れる。また、第２マクロセル２の配向及び寸法は、第２
マクロセル２の液晶セル７のサブセルＳからのビームが
パスに沿って屈折されてこのスイッチの出力５、６の一
方または他方上に照射されるように、選択される。第１
図に示されるように、マクロセルが同じ形状及び同じ寸
法をもつ場合には、マクロセル１及び２の光軸とセルの
表面との間の角度a1及びa2がa1＋a2＝180°となるよう
に設定される。
第１図のスイッチは、入力３、４のいずれからかの光で
も出力５、６のいずれにでも独立的に切り換えられるよ
うな２×２クロスポイントパラレルービームスイッチと
して機能する。最初、紙面内において偏光されるところ
の、入力３からのビームについて考えることにする。
（以下の説明での参照を容易にするために、符号Snmを
使用することにする。ここで、ｎはマクロセルの番号、
ｍはサブセルの番号である）。S11がオフ状態に切り換
えられた時、ビームの偏光面はサブセルにより90°回転
されて紙面に対して直角となる。この偏光状態での光は
角度θで大幅に屈折されサブセルS22を照射するように
伝達される。このサブセルS22がオフ状態に切り換えら
れると、偏光面は再び90°回転される。このセルS22に
おいては、ビームは普通程度に屈折され、第２マクロセ
ル２の結晶への入射角がゼロであるので、ビームはＺ軸
に沿って平行に伝播され続けて、最終的には出力６を通
してこのスイッチから出力される。同様にして、S12が
オン状態に切り換えられた場合には、入力４からの光が
出力５に切り換えられる。これは、「クロス」スイッチ
状態である。「直進」状態はすべてのサブセルS11、S1
2、S21及びS22がオン状態にセットされているときに設
定される。
も出力５、６のいずれにでも独立的に切り換えられるよ
うな２×２クロスポイントパラレルービームスイッチと
して機能する。最初、紙面内において偏光されるところ
の、入力３からのビームについて考えることにする。
（以下の説明での参照を容易にするために、符号Snmを
使用することにする。ここで、ｎはマクロセルの番号、
ｍはサブセルの番号である）。S11がオフ状態に切り換
えられた時、ビームの偏光面はサブセルにより90°回転
されて紙面に対して直角となる。この偏光状態での光は
角度θで大幅に屈折されサブセルS22を照射するように
伝達される。このサブセルS22がオフ状態に切り換えら
れると、偏光面は再び90°回転される。このセルS22に
おいては、ビームは普通程度に屈折され、第２マクロセ
ル２の結晶への入射角がゼロであるので、ビームはＺ軸
に沿って平行に伝播され続けて、最終的には出力６を通
してこのスイッチから出力される。同様にして、S12が
オン状態に切り換えられた場合には、入力４からの光が
出力５に切り換えられる。これは、「クロス」スイッチ
状態である。「直進」状態はすべてのサブセルS11、S1
2、S21及びS22がオン状態にセットされているときに設
定される。
２×２スイッチを構成する原理はｎ入力及び出力のリニ
アアレイまで拡張可能である。非ブロッキング（即ち、
独立した）スイッチングは２（ｎ−１）個のマクロセル
を使用することにより実施可能である。例えば、８×８
スイッチは第２図に示すように、直列に配列された14個
のマクロセルを有し、最初の７個のマクロセルは第１方
向に沿った光軸を有し、別の７個のマクロセルは第２方
向に沿った光軸を持つ。また、８個の入力のうちの１つ
からの光を別の入力に戻すスイッチは第３図に示される
ように、所定方向に沿った軸を持つ７個のマクロセル
と、第７マクロセルに隣接した鏡面９とを使用すること
により構成される。同じ方解石ブロックは異なる方向に
伝播される光に対して異なる配向を提供し、従って、入
力から通過して再び戻される光は、14個のマクロセル、
即ち同一配向の７個のマクロセルを介して伝播されるこ
とになる。
アアレイまで拡張可能である。非ブロッキング（即ち、
独立した）スイッチングは２（ｎ−１）個のマクロセル
を使用することにより実施可能である。例えば、８×８
スイッチは第２図に示すように、直列に配列された14個
のマクロセルを有し、最初の７個のマクロセルは第１方
向に沿った光軸を有し、別の７個のマクロセルは第２方
向に沿った光軸を持つ。また、８個の入力のうちの１つ
からの光を別の入力に戻すスイッチは第３図に示される
ように、所定方向に沿った軸を持つ７個のマクロセル
と、第７マクロセルに隣接した鏡面９とを使用すること
により構成される。同じ方解石ブロックは異なる方向に
伝播される光に対して異なる配向を提供し、従って、入
力から通過して再び戻される光は、14個のマクロセル、
即ち同一配向の７個のマクロセルを介して伝播されるこ
とになる。
本発明のスイッチのマクロセルに対する適当な配向及び
寸法の選定には、複屈折物質の特定配向における異常の
及び普通の光線特性間のオフセット角度ｒについての知
識が必要である。第４図に示されるように、結晶面に直
角に入射する光線に、ホイヘンス原理による２次小波の
方法を適用すると、オフセット角ｒは次式に示すように
結晶配向の特性角度Ψに関連していることが分かる。
寸法の選定には、複屈折物質の特定配向における異常の
及び普通の光線特性間のオフセット角度ｒについての知
識が必要である。第４図に示されるように、結晶面に直
角に入射する光線に、ホイヘンス原理による２次小波の
方法を適用すると、オフセット角ｒは次式に示すように
結晶配向の特性角度Ψに関連していることが分かる。
ここで、ｖは光軸に対して直角な光の速度であり、ｖは
光軸に平行な光の速度である。
光軸に平行な光の速度である。
の比は特定の複屈折物質の定数特性であり、従って、こ
の特性定数が分かれば、Ψの任意の値に対してｒを計算
することが可能である。第5a図及び5b図はそれぞれ方解
石及び硝酸ナトリウムのΨの関数としてのｒを示す。
の特性定数が分かれば、Ψの任意の値に対してｒを計算
することが可能である。第5a図及び5b図はそれぞれ方解
石及び硝酸ナトリウムのΨの関数としてのｒを示す。
スイッチの複屈折に対するオフセット角が分かると、マ
クロセルに対する適当な寸法が計算できる。切り換えら
れるビームの1/e幅の代表的値は500ミクロンであり、こ
の幅はロッドレンズを使用することにより得られる。ビ
ームを独立的に切り換え可能にするためには、マクロセ
ルを通過した後に、偏位されたビームを少なくともビー
ムの直径分だけ横方向にシフトすることが必要とされ
る。第５図から、方解石において得られる最大オフセッ
ト角は、光軸が表面に対して48°の角度にあるときに6.
2°になることが分かる。方解石の代わりに使用可能な
硝酸ナトリウムにおいては、最大オフセット角度Ｒは10
°に増加する。欠陥のない大きな結晶が容易に得られる
という利点を持つ方解石を使用し、かつ出口側において
800ミクロンのビームオフセットを許容すると、各マク
ロセルに対する方解石結晶の必要な厚さは800/tan（6.2
°）、即ち、7.4mmとなる。ツイストネマチック結晶セ
ルは約2mmの厚さで形成可能であり、マクロセル全体で
の厚さは約10mmとなる。このように、８×８スイッチの
全厚ｔは次式で与えられる。
クロセルに対する適当な寸法が計算できる。切り換えら
れるビームの1/e幅の代表的値は500ミクロンであり、こ
の幅はロッドレンズを使用することにより得られる。ビ
ームを独立的に切り換え可能にするためには、マクロセ
ルを通過した後に、偏位されたビームを少なくともビー
ムの直径分だけ横方向にシフトすることが必要とされ
る。第５図から、方解石において得られる最大オフセッ
ト角は、光軸が表面に対して48°の角度にあるときに6.
2°になることが分かる。方解石の代わりに使用可能な
硝酸ナトリウムにおいては、最大オフセット角度Ｒは10
°に増加する。欠陥のない大きな結晶が容易に得られる
という利点を持つ方解石を使用し、かつ出口側において
800ミクロンのビームオフセットを許容すると、各マク
ロセルに対する方解石結晶の必要な厚さは800/tan（6.2
°）、即ち、7.4mmとなる。ツイストネマチック結晶セ
ルは約2mmの厚さで形成可能であり、マクロセル全体で
の厚さは約10mmとなる。このように、８×８スイッチの
全厚ｔは次式で与えられる。
ｔ＝２（８−１）×10mm＝140mm 使用した物質の特性に基づき、８×８スイッチの性能
を、挿入損、クロストーク及びスイッチング速度の点か
ら割り出すことが可能である。
を、挿入損、クロストーク及びスイッチング速度の点か
ら割り出すことが可能である。
反射防止膜またはインデックスマッチング材が各誘導体
インターフェース間に使用され、高インピーダンスITO
（インヂウム酸化すず）被膜が液晶セル内に使用されて
いるとすると、挿入損は各セルごとに0.2dBまで減少さ
せることができる。方解石結晶内の伝播損は例えば１セ
ンチ当り0.1dB未満である。このように、複屈折物質と
して方解石結晶を使用した８×８スイッチに対する全挿
入損は例えば4dBとなる（外部素子との結合損を無視す
る）。この数値は方解石の複屈折結晶の代わりに応力ポ
リマシートを使用することにより更に改善できる。この
種シートは高透明度及び高複屈折率の両方を提供する。
インターフェース間に使用され、高インピーダンスITO
（インヂウム酸化すず）被膜が液晶セル内に使用されて
いるとすると、挿入損は各セルごとに0.2dBまで減少さ
せることができる。方解石結晶内の伝播損は例えば１セ
ンチ当り0.1dB未満である。このように、複屈折物質と
して方解石結晶を使用した８×８スイッチに対する全挿
入損は例えば4dBとなる（外部素子との結合損を無視す
る）。この数値は方解石の複屈折結晶の代わりに応力ポ
リマシートを使用することにより更に改善できる。この
種シートは高透明度及び高複屈折率の両方を提供する。
スイッチ内のクロストークはツイストネマチック液晶セ
ルの効率により主として決定される。グーチ（Gooch）
及びパリー（Parry）はエレクトレット（Elect Let
t）、10、１、（２ページ）、1974年に発行された文献
において、平行偏光器間の消光比が１％以上であること
が確認され、且つ波長の周期的な値において、消光がゼ
ロと区別し得ないことが確認されたことを示している。
このスイッチにおけるクロストークの分布は、このスイ
ッチを構成するマトリクス状の素子の特定のスイッチン
グ状態により強く影響される。全クロストークは例えば
30dB未満である。
ルの効率により主として決定される。グーチ（Gooch）
及びパリー（Parry）はエレクトレット（Elect Let
t）、10、１、（２ページ）、1974年に発行された文献
において、平行偏光器間の消光比が１％以上であること
が確認され、且つ波長の周期的な値において、消光がゼ
ロと区別し得ないことが確認されたことを示している。
このスイッチにおけるクロストークの分布は、このスイ
ッチを構成するマトリクス状の素子の特定のスイッチン
グ状態により強く影響される。全クロストークは例えば
30dB未満である。
スイッチの速度は制限する主要素はスイッチングオフ時
間であり、このスイッチングオフ時間は液晶内における
体積流動を考察することにより決定される。市販のネマ
チック混合体をもつ薄いツイストネマチック液晶セルを
使用することにより、30msのスイッチングオフ時間が得
られる。ネマチックにコレステリック材をドーピングす
ることにより更に数10％の改善をすることが可能であ
る。適当な表面処理を施したり、適当なネマチック混合
体を使用することにより、標準液晶セルの性能を更に改
善することが可能である。しかしながら、スイッチオフ
時間を30μｓ以下とするように速度を大幅に上昇させる
ためには、スメチックＣ（強誘電性）液晶を使用するこ
とが望まれる。
間であり、このスイッチングオフ時間は液晶内における
体積流動を考察することにより決定される。市販のネマ
チック混合体をもつ薄いツイストネマチック液晶セルを
使用することにより、30msのスイッチングオフ時間が得
られる。ネマチックにコレステリック材をドーピングす
ることにより更に数10％の改善をすることが可能であ
る。適当な表面処理を施したり、適当なネマチック混合
体を使用することにより、標準液晶セルの性能を更に改
善することが可能である。しかしながら、スイッチオフ
時間を30μｓ以下とするように速度を大幅に上昇させる
ためには、スメチックＣ（強誘電性）液晶を使用するこ
とが望まれる。
本発明の光学スイッチは光学イメージを切り換えること
ができるので、例えば、空間的に多重化された光学バス
を切り換えるのに応用される。
ができるので、例えば、空間的に多重化された光学バス
を切り換えるのに応用される。
Claims (7)
- 【請求項１】各々が複屈折セルと、ｎ個の位置P1ないし
Pnの１つに配置されるｎ個以下の個々にアドレス可能な
サブセルを持つ可変偏光回転セルとを含むところの、２
（ｎ−１）個の一連のマクロセルを備え； サブセル（位置Pi）を通過する光がこの一連のセルの次
のマクロセルの可変偏光回転セルの位置PiまたはPi＋１
を通過すべく切り換えられるように、（ｎ−１）個の複
屈折セルが通過光に関連して配向され；且つサブセル
（位置Pi）を通過する光がこの一連のセルの次のマクロ
セルの可変偏光回転セルの位置PiまたはPi−１を通過す
べく切り換えられるように、（ｎ−１）個の複屈折セル
が通過光に関連して配向され、前記サブセルはｎ個の入
力の中の任意の入力からの光がｎ個の出力の中の任意の
出力に独立的に切り換えられるように位置設定され、か
つｎ＞１であるところの光学スイッチ。 - 【請求項２】前記可変偏光回転サブセルは液晶セルであ
るところの請求の範囲第１項記載の光学スイッチ。 - 【請求項３】前記液晶はスメチックＣ液晶であるところ
の請求の範囲第１項記載の光学スイッチ。 - 【請求項４】前記複屈折セルは方解石結晶であるところ
の請求の範囲第１項及び第３項のいずれか１項に記載の
光学スイッチ。 - 【請求項５】前記複屈折セルは応力ポリマシートにより
構成されているところの特許請求の範囲第１項乃至第３
項のいずれか１項に記載の光学スイッチ。 - 【請求項６】同一配向の複屈折セルを持つ前記マクロセ
ルは一つのグループにまとめられているところの特許請
求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の光学
スイッチ。 - 【請求項７】前記マクロセルは個々の配向の複屈折セル
をもつところの、マクロセルが対を成すようにグループ
分けれているところの特許請求の範囲第１項乃至第６項
のいずれか１項に記載の光学スイッチ。
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