JPS59165021A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
- Publication number
- JPS59165021A JPS59165021A JP3944483A JP3944483A JPS59165021A JP S59165021 A JPS59165021 A JP S59165021A JP 3944483 A JP3944483 A JP 3944483A JP 3944483 A JP3944483 A JP 3944483A JP S59165021 A JPS59165021 A JP S59165021A
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- JP
- Japan
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- waveform
- electro
- crystal element
- voltage
- optical switch
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- Pending
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-
- 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
- G02F1/01—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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—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 intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/055—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 intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect the active material being a ceramic
- G02F1/0555—Operation of the cell; Circuit arrangements
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
不発明は偏光ビームスプリ、ターと電気光学結晶素子を
用いた光スィッチに関し、殊に電気光学結晶素子を用い
た光スイッチの最大の課題とされ−Ｃいる電気光学結晶
素子における空間電荷の蓄積（スペースチャージ）の除
去を目的とする。
用いた光スィッチに関し、殊に電気光学結晶素子を用い
た光スイッチの最大の課題とされ−Ｃいる電気光学結晶
素子における空間電荷の蓄積（スペースチャージ）の除
去を目的とする。
第１図に上記偏光ビームスプリッタ−１と電気光学結晶
素子２を用いた光スィッチの代表例を示す。
素子２を用いた光スィッチの代表例を示す。
光ビームＡは既知のように偏光方向が直交する二つの光
成分を有する。偏光ビームスプリッタ−１は上記偏光方
向の異なる二つの光ビーム（以下常光Ａ＋異常光んと称
する）をその偏光方向に応じて異なる方向に出射する作
用を有する。
成分を有する。偏光ビームスプリッタ−１は上記偏光方
向の異なる二つの光ビーム（以下常光Ａ＋異常光んと称
する）をその偏光方向に応じて異なる方向に出射する作
用を有する。
又電気光学結晶体２は電圧を印加するとその屈折率楕円
体が変形又は回転する電気光学効果と具有する。この電
気光学効果を有する結晶体、１３’ｌｌえば透明セラミ
・りＰＬＺＴの対向面に電極を設け、これに電圧を印加
すると入射する光ビームの偏光方向が変換され、例えば
常光Ａ＋を異常光Ａ２に又は異常光Ａ２を常光ＡＩに相
互変換し出射させることが可能である。
体が変形又は回転する電気光学効果と具有する。この電
気光学効果を有する結晶体、１３’ｌｌえば透明セラミ
・りＰＬＺＴの対向面に電極を設け、これに電圧を印加
すると入射する光ビームの偏光方向が変換され、例えば
常光Ａ＋を異常光Ａ２に又は異常光Ａ２を常光ＡＩに相
互変換し出射させることが可能である。
第１図に示す光スィッチは上記画素子１，２の性質を利
用したものであり、例えば上記光ビームＡの光路上に上
記偏光ビームスプリッタ−１を配し、該ビームスプリ２
り〜１の入射側に電気光学結晶素子２（セラミ、り）を
配し、更に該電気光学結晶素子２の光入射側に常光ＡＩ
、異常光Ａ２の倒れか一方のみの通過を許容する如くそ
の光軸を横方で 向又は縦方向に設定した偏光素子３を配する。
用したものであり、例えば上記光ビームＡの光路上に上
記偏光ビームスプリッタ−１を配し、該ビームスプリ２
り〜１の入射側に電気光学結晶素子２（セラミ、り）を
配し、更に該電気光学結晶素子２の光入射側に常光ＡＩ
、異常光Ａ２の倒れか一方のみの通過を許容する如くそ
の光軸を横方で 向又は縦方向に設定した偏光素子３を配する。
上記によって光ビームＡは偏光素子３に入射され、一方
の偏光方向を有する偏光ビーム例えば、常光Ａ１のみが
通過を許容され、電気光学結晶素子２に入射する。該電
気光学結晶素子２には相対する二つの面に電極が設けて
あり、スイッチ電源４に接続されている。該電源４はス
イッチ制御信号バノ、レスによってスイッチ駆動電圧を
発生する。
の偏光方向を有する偏光ビーム例えば、常光Ａ１のみが
通過を許容され、電気光学結晶素子２に入射する。該電
気光学結晶素子２には相対する二つの面に電極が設けて
あり、スイッチ電源４に接続されている。該電源４はス
イッチ制御信号バノ、レスによってスイッチ駆動電圧を
発生する。
第１図ａ図に示す如く上記電気光学結晶素子２に電圧が
印加されていない場合には上記常光んはその偏光方向が
変換されることなくこれ全通過し、偏光ビームスプリッ
タ−１に入射する。偏光ビームスプリ、ターｌは前述の
如く縦方向の偏光方向を有する常光んを反射させて直角
方向に出射し、横方向の偏光方向を有する異常光んを反
射せず直進させる機能を有するものであシ、これに従い
、上記電気光学結晶素子２から入射された常光九を直角
方向に出射する。
印加されていない場合には上記常光んはその偏光方向が
変換されることなくこれ全通過し、偏光ビームスプリッ
タ−１に入射する。偏光ビームスプリ、ターｌは前述の
如く縦方向の偏光方向を有する常光んを反射させて直角
方向に出射し、横方向の偏光方向を有する異常光んを反
射せず直進させる機能を有するものであシ、これに従い
、上記電気光学結晶素子２から入射された常光九を直角
方向に出射する。
又第１図す図に示すように上記電気光学結晶素子２にス
イッチ制御信号に同期した所定の電圧を印加した場合は
これに入射する上記常光Ａ＋はその通過の際偏光方向が
９０°回転され、偏光方向が横方向の異常光ＡＩ’に変
換されて偏光ビームスプリ。
イッチ制御信号に同期した所定の電圧を印加した場合は
これに入射する上記常光Ａ＋はその通過の際偏光方向が
９０°回転され、偏光方向が横方向の異常光ＡＩ’に変
換されて偏光ビームスプリ。
ター１に入射し、その偏光方向に従い同ビームスプリッ
タ−Ｌ ｋ直進方向に通過し出射するに至る。
タ−Ｌ ｋ直進方向に通過し出射するに至る。
このようにセラミック等の結晶素子２の電気光学効果を
利用した光スイヴチは第２図に示す如く該電気光学結晶
素子２にスイッチ制御信号パルスＶ１に同期した所定の
大きさの＋側又は−側にのみ撮幅を有する駆動電圧■を
印加することにより該スイッチ制御信号に同期した光ビ
ーム全第１図ａ。
利用した光スイヴチは第２図に示す如く該電気光学結晶
素子２にスイッチ制御信号パルスＶ１に同期した所定の
大きさの＋側又は−側にのみ撮幅を有する駆動電圧■を
印加することにより該スイッチ制御信号に同期した光ビ
ーム全第１図ａ。
ｂ図に示す如き二方向に出射させ光路を切換することが
できるものであるが、この方式による光スイ２チの最大
の欠点は電気光学結晶素子２に用いられるセラミックが
電圧印加を継続すると光路切換において有害なスペース
チャージ現象全発生することにある。しかもこのスペー
スチャージは光スイッチの繰り返し使用によって次第に
増長される順向となる。このスペースチャージがイｊ存
すると、電気光学結晶素子２に所定の駆動電圧全印加し
ても所期の電場が得られず、正常な偏光方向の変換が得
られなかったり、又、駆動電圧全印加しない場合でも、
上記空間電荷蓄積による電場が生じて不必要な偏光方向
の変換が生じたシする。
できるものであるが、この方式による光スイ２チの最大
の欠点は電気光学結晶素子２に用いられるセラミックが
電圧印加を継続すると光路切換において有害なスペース
チャージ現象全発生することにある。しかもこのスペー
スチャージは光スイッチの繰り返し使用によって次第に
増長される順向となる。このスペースチャージがイｊ存
すると、電気光学結晶素子２に所定の駆動電圧全印加し
ても所期の電場が得られず、正常な偏光方向の変換が得
られなかったり、又、駆動電圧全印加しない場合でも、
上記空間電荷蓄積による電場が生じて不必要な偏光方向
の変換が生じたシする。
上記両現象は光スイツチにおける光散乱及びクロストー
ク並びにノイズの最大の原因となり、最も嫌われていち
ところである。
ク並びにノイズの最大の原因となり、最も嫌われていち
ところである。
上記各悪現象の原因としては電気光学結晶素子２のクラ
ックやヒビに起因するケースと、電圧をかけ続けたこと
による何等かの内部ストレスの蓄積に起因するケースと
が想定される。発明者は上記原因を究明すべく健全な電
気光学結晶素子２に電圧を印加し続け、１００時間連続
運転試験を繰り返し行った（試験′では上記電気光学結
晶素子２として二次電気光学効果を有する透明セラミ、
りを用いた）ところ、何れの場合も同セラミックの透明
度が殆んど低下しないのに上記各悪現象が起こり、しか
もこれを摘出して熱アニールしたところ完全なバージン
にもどることを突き止めた。このこと（透明度の低下を
来たてないこと等）から上記各悪現象の原因は電気光学
結晶素子２のヒビやクラックによるものではなく、電圧
をかけ続けたことによる内部ストレスの蓄積によるもの
であること、又熱アニールによって解消し得る内部スト
レスであることからその最も現実的なものとじて前記の
通り電圧をかけ続けたことによる結晶内部の空間電荷の
蓄積（スペースチャージ）であること等が解った。
ックやヒビに起因するケースと、電圧をかけ続けたこと
による何等かの内部ストレスの蓄積に起因するケースと
が想定される。発明者は上記原因を究明すべく健全な電
気光学結晶素子２に電圧を印加し続け、１００時間連続
運転試験を繰り返し行った（試験′では上記電気光学結
晶素子２として二次電気光学効果を有する透明セラミ、
りを用いた）ところ、何れの場合も同セラミックの透明
度が殆んど低下しないのに上記各悪現象が起こり、しか
もこれを摘出して熱アニールしたところ完全なバージン
にもどることを突き止めた。このこと（透明度の低下を
来たてないこと等）から上記各悪現象の原因は電気光学
結晶素子２のヒビやクラックによるものではなく、電圧
をかけ続けたことによる内部ストレスの蓄積によるもの
であること、又熱アニールによって解消し得る内部スト
レスであることからその最も現実的なものとじて前記の
通り電圧をかけ続けたことによる結晶内部の空間電荷の
蓄積（スペースチャージ）であること等が解った。
これらの結果を基に第１図で示した如き光スィッチの電
気光学結晶素子２に第３図で示す如きスイッチ制徊１信
号パルス■１の周波数よりも高い周波数の交流波形を有
する電圧Ｖ２’を印加したところ、長時間継続駆動して
も既述のようなスペースチャージ現象が全く起こらず、
これに起因するり自ストーク、ノイズ等の発生を除去す
ることに成功したものである。この時試験に用いた駆動
電圧は、６００ＶＡｍ、数ΩＨ３′！！での広範囲の交
流波形であり、広範囲でその効果を認め得た。
気光学結晶素子２に第３図で示す如きスイッチ制徊１信
号パルス■１の周波数よりも高い周波数の交流波形を有
する電圧Ｖ２’を印加したところ、長時間継続駆動して
も既述のようなスペースチャージ現象が全く起こらず、
これに起因するり自ストーク、ノイズ等の発生を除去す
ることに成功したものである。この時試験に用いた駆動
電圧は、６００ＶＡｍ、数ΩＨ３′！！での広範囲の交
流波形であり、広範囲でその効果を認め得た。
Ｒ１ノち、第４図に示すように電気光学結晶素子２にス
イッチ制御′ｉＩ￥１信号パルスＶ＋に同期して＋側又
は−側のみに振幅を有する電圧■２を印加すると寿電気
光学結晶素子２の電極２ａ、２ｂを密着させた同素頂表
層部に移動した電荷■の一部が次第にチャ１”−ジ（ス
ペースチャージ）され、これが上記各悪現象を助長させ
る大きな原因となる。
イッチ制御′ｉＩ￥１信号パルスＶ＋に同期して＋側又
は−側のみに振幅を有する電圧■２を印加すると寿電気
光学結晶素子２の電極２ａ、２ｂを密着させた同素頂表
層部に移動した電荷■の一部が次第にチャ１”−ジ（ス
ペースチャージ）され、これが上記各悪現象を助長させ
る大きな原因となる。
本来二次電気光学結晶における偏光方向の９０゜、λ
変換は複屈折ΔｎかＵＣＪｌ：光路長 入 波長〕の時
に実現するが二次電気光学効果と／／ｉ複屈折△１］が
電場Ｅの２乗に比例して生じる現象（△ｎｃｘ Ｅ２）
λ １ であるので複屈折へｎを１とする電場Ｅ−４正負いずれ
の値でも良い。
に実現するが二次電気光学効果と／／ｉ複屈折△１］が
電場Ｅの２乗に比例して生じる現象（△ｎｃｘ Ｅ２）
λ １ であるので複屈折へｎを１とする電場Ｅ−４正負いずれ
の値でも良い。
すなわち二次電気光学結晶で偏光方向全９０°変換し光
路切換を行うためには結晶にＥｌあるいは１
１ が時間的にＥ−Ｎ及び−Ｅ−Ｈｉ交互に印加する場合も
全く同様に作動する。
路切換を行うためには結晶にＥｌあるいは１
１ が時間的にＥ−Ｎ及び−Ｅ−Ｈｉ交互に印加する場合も
全く同様に作動する。
従来は後者の方法は複雑な電源回路を必要とするのみで
何らメリットがないものと考えられていたため省られる
ことばなかった。
何らメリットがないものと考えられていたため省られる
ことばなかった。
不発明は上述の如く、電気光学結晶素子２の駆動をスイ
ッチ制御信号パルスＶ＋よりも充分に高い周波数の交流
波形の電圧で行うことを特徴とするもので、これによっ
て上記スペースチャージ発生の機会を完璧に解消し、光
スイッチ実用上の課題とされていたスペースチャージ、
即ちこれに起因するクロストーク、ノイズ等の問題を完
全に解決するに至ったものである。
ッチ制御信号パルスＶ＋よりも充分に高い周波数の交流
波形の電圧で行うことを特徴とするもので、これによっ
て上記スペースチャージ発生の機会を完璧に解消し、光
スイッチ実用上の課題とされていたスペースチャージ、
即ちこれに起因するクロストーク、ノイズ等の問題を完
全に解決するに至ったものである。
不発明に用いた電気光学結晶素子２は二次電気光学効果
を有する透明セラミックＰＬＺＴで、光路長１．８ｍｍ
、電極２ａ ｌ ２ｂの間隔１． Ｏｍｒｕの大きさで
あり＠流６００ Ｖ以下で駆動可能なものである。
を有する透明セラミックＰＬＺＴで、光路長１．８ｍｍ
、電極２ａ ｌ ２ｂの間隔１． Ｏｍｒｕの大きさで
あり＠流６００ Ｖ以下で駆動可能なものである。
前記電気光学効果を持った結晶体としては他に単結晶の
ＬｉＮｂＯ３、ＳＢＮ等がある瞥、最近開発された上記
透明セラミ、りは二次電気光学効果が大きく低電圧で駆
動できる点で光スイッチ川素子として好適であり、本発
明は同素モの有する残された欠点（スペースチャージ）
を解消し、高信頼ノ光スイ、チの提供を可能にしたもの
である。
ＬｉＮｂＯ３、ＳＢＮ等がある瞥、最近開発された上記
透明セラミ、りは二次電気光学効果が大きく低電圧で駆
動できる点で光スイッチ川素子として好適であり、本発
明は同素モの有する残された欠点（スペースチャージ）
を解消し、高信頼ノ光スイ、チの提供を可能にしたもの
である。
■
上記交流波形としては図示の如き矩形もり適用する。同
矩形交流ｅｔ／ｍよ、れは正及び負の電場を交互に印加
するためスペースチャージの蓄積が少ない利点を持つ。
矩形交流ｅｔ／ｍよ、れは正及び負の電場を交互に印加
するためスペースチャージの蓄積が少ない利点を持つ。
又好ましくは上記交流波形として＋側−側に振幅Ｗ】が
等しい矩形波を適用する。正、負の振幅ｗ１が等しい矩
形波であればその２乗の値は一定であるため直流印加と
同様の効果があり、且つ正負の振幅が等しいためスペー
スチャージの蓄積が大幅に減少する。
等しい矩形波を適用する。正、負の振幅ｗ１が等しい矩
形波であればその２乗の値は一定であるため直流印加と
同様の効果があり、且つ正負の振幅が等しいためスペー
スチャージの蓄積が大幅に減少する。
更に好ましくは上記交流波形として＋側、−側に振幅が
等しく且つ＋」１］と一側の各波形中ｗ２が等しい矩形
波を適用する。正負の振幅ｗＩが等しく且つ、正側波形
と負イ６波形巾ｗ２が等９でその電場の２乗の値は一定
であるため直流印加と同様の効果があり更に正及び負に
印加する電圧及び時間が等しいためスペースチャージは
全く生じないという利点を持つ。
等しく且つ＋」１］と一側の各波形中ｗ２が等しい矩形
波を適用する。正負の振幅ｗＩが等しく且つ、正側波形
と負イ６波形巾ｗ２が等９でその電場の２乗の値は一定
であるため直流印加と同様の効果があり更に正及び負に
印加する電圧及び時間が等しいためスペースチャージは
全く生じないという利点を持つ。
尚不発明は第１図に例示した各素子の配列で、光ビーム
の入射方向分道にした場合（偏光ビームスプリッタ−１
へ光ビームを入射し、電気光学結晶素子２全通して偏光
素子３から出射させる）にも実施可能である。
の入射方向分道にした場合（偏光ビームスプリッタ−１
へ光ビームを入射し、電気光学結晶素子２全通して偏光
素子３から出射させる）にも実施可能である。
第１図ａ、ｂ図はセラミック等の結晶素子の電気光学効
果を利用した光スイッチを各素子の配列を以って説明す
る斜視図で、同ａ図は駆動電圧を印加しない時、同す図
は同電圧全印加した時の光路切換状態を示す図、第２図
は従来の四元スイッチの駆動に用いられる信号波形、第
３図は本発明における光スイッチの駆動に用いられる信
号波形全夫々示す図、第４図は電気光学結晶素子の拡大
側面図である。 ■ ・偏光ビームスプリッタ−１２・電気光学結晶素子
、３・偏光素イ、４ スイッチ電源、■光スインチ制御
信号、Ｖ２ 、Ｖ２’ 電気光学結晶体の駆動電圧。
果を利用した光スイッチを各素子の配列を以って説明す
る斜視図で、同ａ図は駆動電圧を印加しない時、同す図
は同電圧全印加した時の光路切換状態を示す図、第２図
は従来の四元スイッチの駆動に用いられる信号波形、第
３図は本発明における光スイッチの駆動に用いられる信
号波形全夫々示す図、第４図は電気光学結晶素子の拡大
側面図である。 ■ ・偏光ビームスプリッタ−１２・電気光学結晶素子
、３・偏光素イ、４ スイッチ電源、■光スインチ制御
信号、Ｖ２ 、Ｖ２’ 電気光学結晶体の駆動電圧。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１光ビームの光路上に該光ビームの偏光方向に応じ
これを異なる方向に出射する偏光ビームスグリ、ターを
配し、該偏光ビームスプリッタ−の入射側又は出射側に
電気光学結晶素子を配し、該電気光学結晶素子に電圧を
印加して上記偏光ビームスプリッタ−へ出射する又は同
偏光ビートスプリ・７ターから入射された光ビーｌ、の
偏光方向を転換し出射するようにした光スイッチにおい
て、上記電気光学結晶素子として二次電気光学効果をイ
ｊする透明セラミックを適用し、該透明セラミックをス
イッチ制御信号パルスの周波数よシも高い周波数の交流
波形を有する電圧で、駆動させる構成としたことを特徴
とする光スイッチ。 （２）第１項記載の発明において、上記交流波形として
矩形ｅを適用したことを特徴とする光スィッチ。 （３）第１項記載の発明において、上記交流波形として
＋側−側に振幅が等しい矩形ｅを適用したこと全特徴と
する光スイッチ。 （４）第１項、又は第３項記載の発明において、上記交
流波形として＋側と一側の各波形中が等しい矩形波を適
用したことを特徴とする光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3944483A JPS59165021A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3944483A JPS59165021A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59165021A true JPS59165021A (ja) | 1984-09-18 |
Family
ID=12553186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3944483A Pending JPS59165021A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59165021A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0411141A1 (en) * | 1989-01-27 | 1991-02-06 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Light shutter array element, driving method thereof, plzt for light shutter array element, and method of preventing variance in the transmission light intensity using said plzt |
| EP0436344A2 (en) * | 1990-01-04 | 1991-07-10 | SMITHS INDUSTRIES AEROSPACE & DEFENSE SYSTEMS INC. | Method of operating an electrooptic modulator |
| JP2007155931A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Advantest Corp | 偏光方向変換装置及び偏光方向変換方法 |
| JP2013195727A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | フォトカプラ |
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| JPS4990550A (ja) * | 1972-12-28 | 1974-08-29 | ||
| JPS5039895A (ja) * | 1973-08-13 | 1975-04-12 | ||
| JPS5723918A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-08 | Ricoh Co Ltd | Optical switch |
-
1983
- 1983-03-10 JP JP3944483A patent/JPS59165021A/ja active Pending
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| EP0411141A4 (en) * | 1989-01-27 | 1993-01-20 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Light shutter array element, driving method thereof, plzt for light shutter array element, and method of preventing variance in the transmission light intensity using said plzt |
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