JPH08510564A - 偏光回転を用いた周波数選択光スイッチ - Google Patents

偏光回転を用いた周波数選択光スイッチ

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Abstract

(57)【要約】 物理入力チャンネル上の個々の光信号を、選択された出力チャンネルにスイッチすることができる周波数選択光スイッチ。回折格子（１２）は入力チャンネル（１０）を空間的に分割して周波数コンポーネントにする。周波数コンポーネントは液晶変調器（２４）の異なるセグメントを通過する。液晶変調器のセグメント（２０，２２）は、個々に制御され、各セグメントを通過している周波数チャンネルの偏光を回転させるか、その偏光をそのままにする。そして、それら周波数チャンネルは偏光発散要素（２８）を通過する。偏光発散要素（２８）により、ビーム（１４，１６）は、偏光に従って横方向に空間的に分離される。第２回折格子（４０）は、同一の偏光を有する周波数コンポーネントを再結合して複数の出力ビーム（４２，４４）にする。

Description

【発明の詳細な説明】 偏光回転を用いた周波数選択光スイッチ 関係出願 本出願は、米国特許08/070,591号（１９９３年６月１日登録）の一部継続出願 である。 技術分野 本発明は、液晶装置に関する。本発明は、特に、マルチ周波数通信システムに おけるスイッチングに有用な液晶および同様の装置に関する。 背景技術 通信ネットワークは、高速で安価に伝送を行なうために、光ファイバにますま す依存している。光ファイバは、元来、高速同軸ケーブルや低速ツイストペア・ ケーブルのような電子伝送媒体に代わる光学的な伝送媒体である。しかし、高速 光ファイバでさえも、送受信側のエレクトロニクスにより制約され、伝送速度は 、４０Ｇｂ／ｓのシステムが試作されてはいるが、一般的には、数Ｇｂ／ｓであ る。このような高速電子システムは、高価であり、多Tb/sで測定される光ファイ バ・システム固有の帯域幅を充分に活用していない。 全光（all-optical）伝送システムは、主要な伝送パスの一部にエレクトロニ クスを用いているシステムよりも、固有の利点が多い。波長分割多重化（ＷＤＭ ）により、単一の光ファイバで搬送される異なるキャリア周波数に、同様に単一 の光ファイバで搬送される異なるデータ信号が電子的に印加される。最も初期の ＷＤＭステムでは、光スイッチングは提供されないものの、ポイント・ツ・ポイ ントＷＤＭのみが提供された。近年の研究・開発で示唆されているように、個々 のＷＤＭチャネル（キャリア周波数）を、光信号を電子信号に変換することなく 、異なる方向にスイッチングすることができるスイッチング・ノードを有する全 光ネットワークを構築することができる。このような光スイッチングを、単純な 光学構成要素により達成することができる場合は、光ネットワークを比較的低コ ストで構築することができ、さらに、高速度エレクトロニクスを、システムの全 スループットに速度を求める端末装置に限定するのではなく、個々のチャネルの みに速度を求める端末装置に限定することができる。 しかし、このような光スイッチングは、スイッチングされたチャネルを効率的 に分離する必要がある。クロストークは最低２０ｄＢが必須であり、３５ｄＢで ある場合は妥当な設計要求であり、４０ｄＢである場合は良好である。また、ス イッチング帯域は、光トランスミッタの大きな周波数変動、特に、直接変調され たレーザ源の周波数チャープに起因する周波数変動に適応するため、比較的広く した方が良い。すなわち、スイッチの周波数帯域は、送信周波数がいくぶん変動 するときでさえ、光トランスミッタで登録された周波数帯域でなければならない 。スイッチング帯域を広くし、しかも、クロストークを小さくするには、フラッ ト・トップなスイッチ・スペクトルが必要である。さらに、幾分小型のＷＤＭス イッチは、そのサイズが２４×４であり、２本の物理入力ファイバと、２本の出 力ファイバが、それぞれ、４つのＷＤＭチャネルを有し、４つのＷＤＭチャネル は、いずれかの入力から、いずれかの出力に自由にスイッチングされる。 Cheung他は、米国特許第5,002,349号で、音響光学調整可能フィルタ（ＡＯＴ Ｆ）を、このようなＷＤＭネットワーク上のスイッチング・ノードまたは端末装 置のいずれかで使用することを提案している。しかし、ＡＯＴＦは、隣接する周 波数を有する信号間でクロストークが生じるというような固有の問題を多く抱え ている。このような問題があるため、これまで、ＡＯＴＦを通信ネットワークで 採用することができなかった。おそらく、ＡＯＴＦの物理的な機構により、良好 なフラット・トップ応答ができなくなるものと思われる。 Patelは、時には共同発明者とともに、液晶フィルタをこのようなＷＤＭ通信 ネットワークに用いることを提案している。例えば、米国特許第5,111,321 号および米国特許第5,150,236号を参照されたい。実際、Patelは米国特許第5,11 1,321号で、液晶システムは、ＤＲＯＰ−ＡＤＤ回路として使用することができ ることを提案している。しかし、このようなシステムはインプリメントするのが 困難に思える。 Weinerと協力者は、周波数分割されたコンポーネントを、光信号により、別々 に、位相変調または振幅変調を行なうことができる方法を開示しており、入力信 号を、空間的に分離された周波数コンポーネント（これら周波数コンポーネント をセグメント化された変調器が別々にオペレートする）に分割するため、回折格 子を用いている。例えば、Heritage他に付与された米国特許第4,685,547号を参 照されたい。Patel他は、米国特許第5,132,824号で開示したように、液晶変調器 を導入したシステムにこのコンセプトを応用した。 多重化のために、ＷＤＭシステムで回折格子を用いることは、Nishi他により 、”Broad-passband-width optical filter for multi/demultiplexer using a diffraction grating and a retroreflector prism,”Electronics Letters，vo l．21，1985，pp．423-424に記載され、Shirasaki他により、”Broadening of b andwidths in grating multiplexer by original dispersion-dividing prism, ”Electronics Letters，vol．22，1986，pp．764-765に記載されている。 しかしながら、従来技術には、ＷＤＭ通信システムのための効率的かつ経済的 な光スイッチが開示されていない。 発明の背景 要約すると、本発明に係るものは、光スイッチであり、セグメント化された液 晶変調器を用いたものが好ましい。このスイッチにより、入力信号は、入力信号 の周波数コンポーネントに従って複数の出力に分割される。特に、入力信号は周 波数コンポーネントに空間的に分割され、周波数コンポーネントは液晶偏光変調 器の異なるセグメントを通過する。異なる周波数コンポーネントは、偏光変調器 により印加された偏光に依存しており、偏光デバイダにより分離される。そし て、周波数分割されたコンポーネントは、コンポーネントの偏光に従って再び結 合され、光周波数に従って選択的に分離された２つ以上の出力信号が生成される 。 図面の簡単な説明 図１，図２，図３は、それぞれ、本発明に係る偏光感知１×２スイッチを示す 平面図と、立面図と、等角図である。 図４，図５，図６は、それぞれ、本発明に係る偏光感知２×２スイッチを平面 図と、立面図と、等角図である。 図７，図８，図９，図１０は本発明の実施の形態に係る実験データを示すグラ フである。 図１１は本発明に係る偏光感知を説明する立面図である。 図１２はウォラストン・プリズムを用いた本発明に係る偏光感知を説明する立 面図である。 図１３は偏光感知を説明する図１１の実施の形態の拡張例を示す立面図である 。 図１４は本発明に係るスイッチの反射例を説明する実施の形態を示す立面図で ある。 発明を実施するための最良の形態 本発明は、光入力信号を、空間的に分離されたチャネルに周波数分割し、周波 数分離されたチャネルの偏光特性を選択的に変更し、さらに、周波数分離された チャネルを偏光特性に従って空間的に分割し、同様の偏光特性を有するチャネル を再び組み合わせることにより、周波数多重化されたマルチチャネルの光信号の 全光スイッチングを行なうものである。セグメント化された液晶変調器は、物理 的に分離されたチャネルの変更を選択的に偏光するのが好ましい。 まず、偏光感知の実施の形態を図１に断面図で示す。比較的広帯域の入力ビー ム１０は、回折格子１２のような入射周波数発散媒体に入射される。入力ビーム １０はｘ方向に偏光されているものと仮定する。他の活動的あるいは受動的な発 散媒体、例えば、プリズムのような発散媒体も可能である。周波数発散媒体１２ は広帯域入力ビーム１０を分割して、複数の周波数分離された入力ビーム１４お よび１６にする。入力ビーム１４および１６は図示したｘ方向に空間的に分離さ れている。入射レンズ１８は周波数分割されたコンポーネントを、セグメント化 された液晶複屈折変調器２４の個々のセグメント２０および２２上に合焦させる 。複屈折結晶、例えば、方解石のような入射偏光発散要素２６は、入力ビームの 異なる偏光コンポーネントを空間的に分離するため、入射側に配置されるが、こ の効果は、図１の第１の実施の形態では明らかではなかった。というのは、入力 ビーム１０は線形に偏光されｘ軸に沿うと仮定したからである。 周波数分割された入力ビーム１４および１６の数と、液晶セグメント２０およ び２２の数は、スイッチングを必要とする光学的な媒体（光ファイバ）上のＷＤ Ｍ数に依存する。４つの周波数副帯域は、価値ある電気通信システムを提供する 。セグメント化された液晶変調器２４のセグメント２０および２２は、物理的に 分離された周波数分割入力ビーム１４および１６の偏光方向の変更と、他の偏光 特性の変更を別々に制御することができる。セグメント２０または２２は、最も 単純な場合、それぞれ、適正に偏光され周波数分離された入力ビーム１４または １６の偏光を９０°線形に回転するか、あるいは、入力ビーム１４または１６の 偏光を回転しないかのいずれかを行なう。ツイスティド・ネマチック液晶変調器 は、このような性能を有する。 周波数分離されたビーム１４および１６は、液晶変調器２４を通過した後、図 ２に図示する出射偏光発散要素２８を通過し、出射偏光発散要素により、それぞ れの偏光コンポーネント３２，３４および３６，３８にさらに分離される。出射 レンズ３０はこれらのビームを再びコリメートする。出射周波数発散媒体４０、 例えば、別の格子のような周波数発散媒体は、入射周波数発散媒体１２３に対し て相互に作用し、周波数分離されたビームと、偏光分離されたビームを、再び、 結合し、偏光分離されたビーム４２，４４のみにする。偏光分離されたビーム４ ２，４４は、後程図示するが、同様に、空間的に分離される。図２をより詳細 に説明する。２つの周波数ビーム１４および１６はｘ軸上にある。２つの入力ビ ーム１４および１６は、偏光されｘ軸に沿うため、入射偏光発散要素２６によっ て影響を受けないものと仮定する。この仮定により、図１および図２に示すシス テムは、偏光を感知するものであることは明らかである。その結果、入射偏光発 散要素２６は、偏光を感知し、単一の入力の例であるこの実施の形態では必要で はない。同時に、図１および図２を説明するとともに、図１および図２の中央部 分の等角図である図３を説明する。セグメント化された液晶変調器２４の第１セ グメント２０に活動的にバイアスがかけられないとき、液晶変調器２４により、 第１周波数の入射ビーム１４の偏光が９０°回転され、そのビームが出力偏光発 散要素２８を通過するとき、下方に変位され、ｙ軸に沿い、第１周波数を有し変 位された出力ビーム３４になる。一方、第１セグメント２０に活動的にバイアス がかけられた場合は、第１セグメント２０により、第１周波数の入射ビーム１４ の偏光は回転されない。その結果、入射ビーム１４は空間的に変位されずに、出 力偏光発散要素２８を通過し、第１周波数を有する変位されていない出力ビーム ３２になる。同様に、第２セグメント２２を活動的にバイアスすると、第２周波 数を有する入射ビーム１６は、その偏光が９０°回転され、出力偏光発散要素２ ８により、第２周波数を有する変位された出力ビーム３８に変換される。入射ビ ーム１６は、バイアスが活動的でないとき、その偏光は影響を受けないが、発散 要素２８により、第２周波数の変位されない出力ビーム３６に変換される。そし て、出力周波数発散要素４０により、第１および第２周波数の変位されない出力 ビーム３２および３６は、変位されない複合出力ビーム４２に再び結合され、第 １および第２周波数を有する変位された出力ビーム３４および３８は、変位され た複合出力ビーム４４に再び結合される。 そのため、液晶変調器２４のセグメント２０および２２の両方にバイアスをか けることにより、入射ビーム１４および１６の一方または両方を、出力ビーム４ ２および４４のいずれのビームにするかが決定される。以上、偏光感知１×２ス イッチを説明した。 図４、図５、図６を説明する。第２入力ファイバは第２入射ビーム４６を出力 する。第２入射ビームは垂直方向に角度を付けて入射周波数発散要素１２に当た り、角度分離され周波数分離された複数のビーム４８および５０を生成する。第 ２入射ビームがｙ軸に沿って偏光され、入射偏光発散要素２６によりｙ軸に沿っ て屈折されるものと仮定する。入力周波数発散要素１２の角度分解能と、第１偏 光発散要素２６の複屈折長は、２つの入力ビーム１０および４６からのコンポー ネントであって、同一周波数を有するコンポーネントが、セグメント化された液 晶変調器２４の同一セグメント２０または２２上に合焦するような角度分解能で あり、複屈折長である。その結果、液晶変調器２４のセグメント化された各偏光 回転子は、同一周波数を有するＷＤＭコンポーネントの両方を、同一の偏光角度 回転させるか、あるいは、回転させないかのいずれかを行なう。液晶変調器２４ は、偏光を９０°回転させるか、あるいは回転させないのが好ましい。すなわち 、１対のビーム１４，４８または１対のビーム１６，５０のいずれか一方の線形 偏光方向は、逆転するか、あるいは、そのままのいずれかである（角度１８０° 以内）。 第２偏光発散要素２８は、第１偏光発散要素２６に対して逆に働くように方向 づけしてある。偏光されｘ軸に沿ったビーム３２および３６は、屈折されないが 、偏光されｙ軸に沿ったビーム３４および３８は、第２偏光発散要素２８により 屈折され、正規の伝播経路に向かう。しかし、出射レンズ３０は出力ビーム４２ からの出力ビーム４４を角度分離する。 ＤＲＯＰ−ＡＤＤ回路の用語では、入力ビーム１０はＩＮチャネルであり、入 力ビーム４６はＡＤＤチャネル、出力ビーム４２はＯＵＴチャネル、出力ビーム ４４はＤＲＯＰチャネルである。 図に示す回路の手段により、液晶変調器２４の周波数用セグメント２０または ２２は、２つの多周波数入力ファイバ上の同一周波数のチャネル対が、異なる出 力ファイバにスイッチングされるか否かを決定する。当然のことながら、２つの 周波数チャネルにより、２つのセグメント２０および２２を別々に制御すること ができる。 ２つの周波数チャネルのみを記載したが、当然、別々に制御された追加のセグ メントをｘ方向に有する液晶変調器２０によって、より多くの周波数チャネルを 適合させることができる。 上記の実施の形態は、入力信号の偏光を感知する形態である。しかし、多くの 場合、入力光の偏光は制御することができない。単に入力偏光器を用いるだけで は不充分である。というのは、全ての光がなくなる虞があるからであり、また、 偏光状態が時間とともにランダムによく変動するので、偏光により輝度が変動す るからである。しかしながら、本発明によれば、偏光を感知しないようにするこ とができる。 図１１に示すように、方解石結晶のような第１偏光発散要素６０は、入力ビー ム６２を２本の偏光分離されたビーム６４および６６に分割する。ビーム６４お よび６６のうちの一方のビームは常光線６４であり、他方のビームは異常光線６ ６である。ビーム６４および６６のうちの一方のビーム、図示の場合では、異常 光線６６は、偏光を９０°回転させる１／２波長板のような偏光コンバータ６８ を通過し、ビーム６４および６６は、共に、同一の明確な偏光特性、ここでは、 ｘ軸に沿った線形な偏光を有するようになる。ビーム６４および６６は、入射レ ンズ１８により、液晶変調器２４の同一のセグメント２０または２２に合焦され る。この液晶変調器２４はビーム６４および６６の両方のビームに作用し、偏光 をそのままにするか回転させるか、あるいは、両方のビームを結合するかのいず れかを行なう。そして、両方のビームは、出射偏光発散要素２８により偏光に従 って空間的に分離される。回転されない場合は、ビーム８０および８２に分離さ れ、回転された場合は、ビーム８４および８６に分離される。もう２つの偏光回 転子８８および９０は、２本のビーム８２および８４に配置される。出射レンズ ３０はビーム８０〜８６を再びコリメートし、第２偏光発散要素９２は第１偏光 発散要素６０に対して逆に働いて、ビーム８０および８２を結合し複合ＯＵＴビ ーム４４にし、ビーム８４および８６を結合して複合ＤＲＯＰビーム９６にする 。 周波数発散ビームは、図示しないが、図４に示すビームと同様に構成されてい る。本実施の形態を、追加のＡＤＤ入力ビーム９８を有する２×２ＤＲＯＰ−Ａ ＤＤ回路に容易に拡張することができる。この拡張は、入射側に、追加入力のた めの偏光回転子を含むことにより行なう。 上記の実施の形態の説明は、幾分論理的になったが、次の説明では、設計上考 慮すべきことも含めることにする。ｆは２つのレンズ１８および３０の焦点距離 とする。ｄ1は内部偏光発散要素２６および２８の横方向シフトとする。ｄ2は外 部偏光発散要素６０および９２の横方向シフトとする。Ｌは入力偏光発散要素６ ０とそれに関連するレンズ１８との間の距離とする。スイッチされた（異常）光 線は、正規の焦点からｄ1だけシフトされた仮想焦点を有する。そのため、異常 光線および常光線は、入力および出力常光線に対してｄ1／ｆの角度をなす。ｆ ＝１００ｍｍであり、ｄ＝１００ｍｍである場合は、角度は０．０２ラジアン、 すなわち、約１°である。入力主常光線を、各周波数に対して、ｘ＝０と定義す るものと仮定する。そうすると、常光線は ｘ＝−ｄ2の位置にある。レンズ１ ８または３０のＡＤＤ（または、ＤＲＯＰ）チャネルの常および異常光線は、そ れぞれ、ｘ＝ｄ1およびｘ＝ｄ2−ｄ1に位置する。外部の結晶では、常および異 常のビームはｘ＝１ｄ1／ｆ−ｄ1およびｘ＝１ｄ1／ｆ−ｄ1−ｓの位置にある。 常および異常光線がこの点でオーバライするには、Ｌ＝ｆであることが必要であ る。 先の実施の形態では、偏光発散要素として、方解石結晶または同様の一軸媒体 を用いた。ウォラストン・プリズムを用いると、都合よく設計することができる 。このようなプリズムは２つの方解石のプリズムを有し、これら２つの方解石の プリズムが、例えば、方解石の常屈折率と異常屈折率の中間の屈折率を有する素 材の薄層により分離されたプリズムである。２つのコンポーネント・プリズムは 、光線の１本が中間薄層により内部に完全反射するように方向づけられている。 その結果、常および異常光線は角度分離される。 ウォラストンプリズムを利用した偏光感知の実施の形態を図１２に示す。垂直 の構造は図４に示す構造と非常に似通っている。図１、図２、図３の入射および 出射方解石結晶２６および２８を、入射および出射ウォラストン・プリズム１１ ０および１１２に置き換える。ウォラストン・プリズム１１０および１１２の複 屈折厚さと、２つのレンズ１８および３０の焦点距離は、２本の光学入力ビーム １４および１６、すなわち、ＩＮおよびＡＤＤビームが、入射ウォラストン・プ リズム１１０の境界面に合焦されるように調整する。入射ウォラストン・プリズ ム１１０の境界面は、（異なる偏光の）ビーム１４および１６が液晶変調 器２４を通過するとき一致するような長さにする。入力ビーム１４および１６を 平行にすることができるのが好ましい。出力側の設計も同様にすると、２本の出 力ビーム４２および４４、すなわち、ＯＵＴおよびＤＲＯＰビームを平行にする ことができる。 実施例 上記の実施の形態に従って、スイッチを製作し検査した。この設計では、チャ ネル間に４ｎｍの空間がある６個のチャンネルのうちの１つ以上のチャンネルを 切り換え、２ｎｍの波長分解能を有する。液晶変調器は、市販のＥ７ネマチック 液晶が充填してあり、９０°のねじれを施してある。偏光発散要素にはウォラス トン・プリズムを用いた。製作方法はその多くは詳細に本特許出願に記載したが 、良く引用されるPatel特許にも詳細に説明されている。スイッチの設計では、 １．５μｍに適性化した。実験に用いたプロトタイプで実証したように、吸光率 は、偏光子をスイッチした状態とスイッチしていない状態の間で、少なくとも３ ５ｄＢであった。図７および図８に、スイッチングが行なわれなかったとき、ス イッチしていない出力チャネルと、スイッチされた出力チャネル上の光学的パワ ースペクトルを示す。すなわち、図８はスイッチしていない４つのチャネルでの 残留出力を示す。縦の目盛りに示した出力レベルは、いくぶん一定でないが、８ ｄＢのシステム損失を反映したものである。図９および図１０は、それぞれ、第 １および第３チャネルがスイッチされたときの、スイッチされていない出力と、 スイッチされた出力の光学的スペクトルを示す。当然、本発明にかるシステムは ＷＤＭャネルを効率的にスイッチする。 ウォラストン・プリズムを用いた実施の形態では、偏光に感知しないようにす ることができる。これは、図１３に示すように、第１および第２偏光発散要素６ ０および９２（方解石結晶またはそれに類似した素材が好ましい）を、入力およ び出力側に含むことにより行なうことができる。１／２波長板１２０，１２２お よび１２４は、横方向に変位されたビームの経路に配置され、入力ＡＤＤビーム の両方のビームの経路に配置される。１／２波長板１２４の幅が広いと、ＩＮ ビームおよびＡＤＤビームが一致するように液晶変調器２４のセグメントを通過 するとき、ＩＮビームおよびＡＤＤビームの偏光を異ならせることができる。同 様に、１／２波長板１２６，１２８および１３０は、変位される出力ビームと、 ＤＲＯＰビームの両方のビームに配置される。 パーツ・コールの回数は、反射器を用いて、しかも、逆反射器モードで動作す ることにより大幅に減少させることができる。図１４に示すように、入力ビーム １４は、図示しない格子から屈折した後、レンズ１８のオフセンタに当たり、主 光軸に対して斜めに屈折する。この入力ビームはｘ軸に沿って偏光されるので、 屈折しないで偏光発散要素２６を通過する。偏光発散要素２６は方解石またはウ ォラストン・プリズムでもよい。そして、この入力ビームは、セグメント化され た液晶偏光変調器システム１４０の１つのセグメントを通過する。この液晶偏光 変調器システム１４０は、既に記載した液晶偏光変調器と異なり、２回往復した 後のみに、偏光を選択的に９０°回転させる。そして、この光はミラー１４２で 反射され、再び、偏光変調器１４０を通過する。変調器１４０の活動的にバイア スをかけたセグメントを、光が通過しても、光の偏光は回転せず、活動的でない バイアスをかけたセグメントを、光が通過すると、光の偏光は合計して９０°回 転する。偏光が回転された光は偏光発散要素２６により変位され、屈折した後、 第１出力ビーム１４４として出力されるが、偏光が回転されない光は第２出力ビ ーム１４６として出力される。２本の出力ビーム１４４および１４６は、物理的 に容易に分離できるように、角度変位される。 第２入力ビーム４６が偏光されｙ方向に沿うと仮定した場合、レンズ１８には 、第１入力ビーム１４に対して、斜めであるが、全般的に軸位置からはずれた同 一位置に当たる。偏光が異なると仮定したので、偏光発散要素２６はそれらの偏 光に逆に作用するが、セグメント化された偏光変調器１４０は、それらの偏光状 態の両方を同時に回転する（あるいは、回転しない）。逆方向の伝播では、屈折 格子は、セグメント化された偏光変調器１４０により決定されたように、光学周 波数キャリアを再び結合して、任意のＡＤＤおよびＤＲＯＰチャネルにする。図 １４に示す光スイッチを、他の実施の形態で用いた技術を用いて、周波数に感知 しないようにすることができる。 本発明に係る液晶変調器により周波数発散を行なうことにより、変調器は、信 号の異なる周波数コンポーネントの位相および／または振幅を、同時に、変化さ せることができる。このように調整することにより、光ファイバの周波数発散を さらに補正することができ、異なるチャネル間の振幅を等しくすることができる という特別な効果を有する。 上記実施の形態では、周波数発散要素を偏光発散要素の外側に配置したが、当 然、２つの発散を逆順で行なうことができ、しかも、同時に行なうことができる 。従って、本発明では、多数の関連する構成を用いることができ、それらの構成 は、経済的な全光多周波数スイッチを提供するのに有用である。偏光変調器が、 セグメント化された液晶変調器である場合、そのシステムを構築するのは共に容 易であり、しかも、その変調器は、リラックスド・システム設計と一致する伝達 特性を有する。
【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年３月１０日 【補正内容】 請求の範囲 １．入力ビームを受け、該入力ビームを周波数に従って発散させて複数の第１ビ ームにする周波数発散要素と、 前記第１ビームを受け、該第２ビームに対応させて出力する偏光発散要素と、 セグメント化された液晶偏光変調器であって、該液晶偏光変調器の各セグメン トにより前記第２ビームを受け、該第２ビームの偏光を選択的に回転させて、第 ３ビームを形成する液晶偏光変調器と、 前記第３ビームを反射させて前記液晶偏光変調器と、前記偏光発散要素と、前 記周波数発散要素を通過させるレフレクタと を備えたことを特徴とする光スイッチ。 ２．第１および第２入力光信号を受信し、受信された該第１および第２入力光信 号の周波数に従って、該第１および第２入力光信号を発散させて、発散されたビ ームするための入射周波数発散要素と、 前記発散された光ビームを受ける集束レンズと、 個々に制御される複数のセグメントを有するセグメント化された偏光変調器で あって、前記集束レンズの焦点距離に実質上配置してあり、前記発散された光ビ ームの個々の要素の偏光特性を選択的に制御するためのセグメント化された偏光 変調器と、 前記集束レンズと前記セグメント化された偏光変調器の間に配置した第１偏光 発散要素と、 前記セグメント化された偏光変調器の前記第１偏光発散要素とは逆側に配置し た第２偏光発散要素であって、前記セグメント化された偏光変調器の発散された 出力を受け、前記発散された出力の個々の要素を、該個々の要素の偏光に依存し て、空間的に変位させる第２偏光発散要素と、 該第２偏光発散要素の出力を受けるための出射レンズであって、前記セグメン ト化された偏光変調器から前記出射レンズの焦点距離だけ実質的離れた位置に位 置させた出射レンズと、 第２集束レンズからの発散された出力を受け、該出力の周波数コンポーネント を結合して個々の出力光信号にする出射周波数発散要素と を備えたことを特徴とする光スイッチ。 ３．請求項２において、前記セグメント化された偏光変調器は、液晶変調器であ ることを特徴とする光スイッチ。 ４．請求項３において、前記入射および出射周波数発散要素は、格子であること を特徴とする光スイッチ。 ５．請求項２において、前記第１および第２偏光発散要素は、複屈折結晶である ことを特徴とする光スイッチ。 ６．請求項２において、前記第１および第２偏光発散要素は、ウォラストン・プ リズムであり、 前記集束レンズの焦点距離は、前記第１偏光発散ウォラストン・プリズムの境 界面にあることを特徴とする光スイッチ。 ７．請求項６において、前記入射周波数発散要素の前方に位置させた第３偏光発 散要素であって、該第３偏光発散要素の入力は前記第１および第２入力信号であ り、前記第３偏光発散要素からの出力は前記第１および第２入力信号としてのビ ーム対であり、該ビーム対の一方のビームは偏光に依存して横方向に変位する第 ３偏光発散要素と、 前記出射周波数発散要素の後方に位置させた第４偏光発散要素と、 前記ビーム対の一方のビームの経路のみに位置させた１／２波長板と をさらに備えたことを特徴とする光スイッチ。 ８．請求項７において、前記第３および第４偏光発散要素は、複屈折結晶である ことを特徴とする光スイッチ。 ９．請求項７において、前記１／２波長板は、前記横方向に変位されたビームの 経路のみに配置してあることを特徴とする光スイッチ。 １０．請求項７において、前記収束レンズの一方側に隣接して配置したもう１つ の１／２波長板であって、前記発散された光ビームを受け、前記ビーム対の一方 の経路のみに配置した１／２波長板をさらに備えたことを特徴とする光スイッチ 。 １１．請求項１０において、前記第４偏光発散要素の入力側に隣接して配置した １／２波長板であって、前記横方向に変位されたビームの各経路にのみそれぞれ 配置した１／２波長板をさらに備えたことを特徴とする光スイッチ。 １２．入力光信号を受信し、受信された光信号を該光信号の周波数に従って発散 させ、発散された光ビームにするための周波数発散要素と、 前記発散された光ビームを受ける集束レンズと、 偏光発散要素と、 個々に制御される複数のセグメントを有し、前記収束レンズの焦点距離に実質 的に配置したセグメント化された偏光変調器であって、前記発散された光ビーム の個々の要素の偏光特性を選択的に制御するセグメント化された偏光変調器と、 該セグメント化された偏光変調器を通った後の発散された光ビームを再結合し て出力ビームにする再結合手段と を備えたことを特徴とする光スイッチ。 １３．請求項１２において、前記再結合手段は、前記発散された光ビームを反射 させて、前記セグメント化された偏光変調器と、前記偏光発散要素と、前記周波 数発散要素を通過させるレフレクタ手段を備えたことを特徴とする光スイッチ。 １４．請求項１２において、前記再結合手段は、 前記セグメント化された偏光変調器から受けた前記発散されたビームの個々の 要素を、偏光に依存して、空間的に変位させるための第２偏光発散要素と、 第２レンズと、 第２周波数発散要素と を備えたことを特徴とする光スイッチ。 １５．請求項１２において、前記周波数発散要素は格子であり、 前記セグメント化された偏光変調器は、液晶変調器を備えた ことを特徴とする光スイッチ。 １６．請求項１２において、前記周波数発散要素の前方に配置した第２偏光発散 要素であって、該第２偏光発散要素のみからの横方向に変位されたビームの経路 に配置した１／２波長板を含む第２偏光発散要素をさらに備えたことを特徴とす る光スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ (72)発明者 シルバーバーグ，ヤロン アメリカ合衆国 08550 ニュージャージ ー州 ウエスト ウインザー タウンシッ プ ナッソー プレイス 39

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １．第１軸に関係付けて配置した複数の偏光変調器を有し、複数の入力光ビーム を受け、該複数の入力光ビームの偏光状態を変調するセグメント化された偏光変 調器と、 該セグメント化された偏光変調器の出力を受け、前記第１軸からオフセットさ れた軸に沿った出力を、該出力の偏光状態に従って発散させて、偏光発散された 複数の出力にする偏光発散媒体と を備えたことを特徴とする光スイッチ。 ２．請求項１において、少なくとも１つの第１入力信号を受信し、受信された第 １入力信号をその周波数に従って発散させて少なくとも１つの入力光ビームにす る第１周波数発散要素をさらに備えたことを特徴とする光スイッチ。 ３．請求項２において、前記偏光発散媒体の発散された出力を受け、その出力の 周波数コンポーネントを結合して複数の偏光発散された出力にする第２周波数発 散要素をさらに備えたことを特徴とする光スイッチ。 ４．請求項３において、前記変調器は液晶変調器であることを特徴とする光スイ ッチ。 ５．周波数発散要素および偏光発散要素の第１組合要素であって、結合された入 力ビームを分割して、周波数発散され偏光発散された少なくとも４つのビームで あって、空間的に２つの横方向に発散されたビームにする第１組合要素と、 前記少なくとも４つの入力ビームを受ける複数のセグメントであって、個々に 制御される複数のセグメントを有し、前記少なくとも４つの入力ビームの偏向特 性を制御するセグメント化された偏光変調器と、 周波数発散要素および偏光発散要素の第２組合要素であって、前記偏光変調器 の出力を受け、偏光および周波数に従って、前記偏光変調器の出力を再結合して 結合された出力ビームにする第２組合要素と を備えたことを特徴とする光スイッチ。 ６．請求項５において、前記第１組合要素は、複数の周波数分割された光信号の 第２の結合されたビームを受け、 前記変調器は、前記第１および第２の結合されたビームを共に変調し、 前記第２組合要素は、前記変調器の変調より得られた偏光に従って、前記第１ および第２の結合されたビームを結合する ことを特徴とする光スイッチ。 ７．請求項５において、前記第１組合要素は、複数の第１入力信号を受信し、受 信された第１入力信号の周波数に従って、第１入力信号を発散させて、複数の光 ビームにすることを特徴とする光スイッチ。 ８．請求項７において、前記第２入力信号を受信し、前記第１組合要素に出力を 供給する第２偏光発散要素をさらに備えたことを特徴とする光スイッチ。 ９．請求項８において、前記第２組合要素の出力を受け、その出力を再結合して 、それぞれ、波長分割多重化された出力ビームにする第３偏光発散要素をさらに 備えたことを特徴とする光スイッチ。 １０．請求項９において、前記第２偏光発散要素により発散されたビームが入射 されるように配置した偏光回転子をさらに備えたことを特徴とする光スイッチ。 １１．請求項５において、前記偏光変調器は、セグメント化された液晶変調器を 備えたことを特徴とする光スイッチ。 １２．入力ビームを受け、該入力ビームを周波数に従って発散させ、複数の第１ ビームにする周波数発散要素と、 前記第１ビームを受け、対応する第２ビームを出力する偏光発散要素と、 セグメント化された液晶偏光変調器であって、該液晶偏光変調器の各セグメン トにより前記第２ビームを受け、該第２ビームの偏光を選択的に回転させて、第 ３ビームを形成する液晶偏光変調器と、 前記第３ビームを反射させて前記液晶偏光変調器と、前記偏光発散要素と、前 記周波数発散要素を通過させるレフレクタと を備えたことを特徴とする光スイッチ。 １３．入力波長分割多重化された信号を周波数分割して周波数分割されたコンポ ーネントにするステップと、 前記周波数分割されたコンポーネントを、偏光に従って選択的に変調するステ ップと、 該変調され周波数分割されたコンポーネントを、該コンポーネントの偏光状態 に従って分割して、偏光分割されたコンポーネントにするステップと、 前記偏光分割されたコンポーネントを偏光に従って再び結合するステップと を備えたことを特徴とする波長分割多重化された信号をスイッチングする方法。
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