JPS5944606B2 - light switch - Google Patents

light switch

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Publication number
JPS5944606B2
JPS5944606B2 JP1520379A JP1520379A JPS5944606B2 JP S5944606 B2 JPS5944606 B2 JP S5944606B2 JP 1520379 A JP1520379 A JP 1520379A JP 1520379 A JP1520379 A JP 1520379A JP S5944606 B2 JPS5944606 B2 JP S5944606B2
Authority
JP
Japan
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light
optical
optical system
incident light
polarization
Prior art date
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Application number
JP1520379A
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Japanese (ja)
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JPS55108626A (en
Inventor
隆男 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS5944606B2 publication Critical patent/JPS5944606B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光通信あるいは光実験系において用いられる
光路切替月光スイッチに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical path switching moonlight switch used in optical communications or optical experimental systems.

従来のこの種の装置を第1図に示す。A conventional device of this type is shown in FIG.

ここで1、2は光の入射ポートであり、3、4は光の出
射ポートである。また、1は表面および裏面が全反射機
能を有している鏡であり、軸2を中心に回転できるよう
になつている。いま、第1図の状態を考えると、ポート
1からの光は鏡1で反射されてポート4へ行き、一方ポ
ート2からの光は同じく鏡1で反射されてポート3へ進
んでいる。次に、鏡1を軸2を中心に900だけ回転さ
せた状態を考えると、ポート1からの光は鏡1で反射さ
れてポート3へ行き、一方ポート2からの光は同じく鏡
1で反射されてポート4へ進むことになる。従つて、第
1図の光回路はポート1、2を入射部、ポート3、4を
出射部とする2×2の光スイッチとして機能することに
なる。しかしながら、この様な構成法による光スイッチ
では、鏡1を機械的に回転させて、動作を実現している
ため、経時劣化が大きく、満足のいく精度が得られない
という欠点があつた。本発明はこのような欠点を除去す
るために、外部から印加する磁界の方向によつて光の進
行方向を制御できるようにしたもので、以下図面につい
て詳細に説明する。
Here, 1 and 2 are light input ports, and 3 and 4 are light output ports. Further, 1 is a mirror whose front and back surfaces have a total reflection function, and is rotatable about an axis 2. Now, considering the situation shown in FIG. 1, light from port 1 is reflected by mirror 1 and goes to port 4, while light from port 2 is also reflected by mirror 1 and goes to port 3. Next, considering mirror 1 rotated by 900 degrees around axis 2, light from port 1 is reflected by mirror 1 and goes to port 3, while light from port 2 is also reflected by mirror 1. and will proceed to port 4. Therefore, the optical circuit shown in FIG. 1 functions as a 2×2 optical switch with ports 1 and 2 as input sections and ports 3 and 4 as output sections. However, in the optical switch constructed in this manner, the operation is achieved by mechanically rotating the mirror 1, which has the disadvantage that it is subject to significant deterioration over time and that satisfactory accuracy cannot be obtained. In order to eliminate such drawbacks, the present invention enables the traveling direction of light to be controlled by the direction of a magnetic field applied from the outside, and will be described in detail below with reference to the drawings.

第2図は本発明の実施例であつて、3、4は端面を光の
進行方向に対して直角に加工した偏光プリズムであり、
5は外部磁界Hによつて、入射光と出射光の偏光方向が
450だけ異なるように厚さを決めたファラデー素子、
6は同じく入射光と出射光の偏光方向が450だけ異な
るように厚さを決めた補償板、7、8は反射用の鏡であ
る。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, in which numerals 3 and 4 are polarizing prisms whose end faces are processed perpendicular to the direction in which light travels;
5 is a Faraday element whose thickness is determined so that the polarization directions of the incident light and the output light differ by 450 by an external magnetic field H;
6 is a compensating plate whose thickness is determined so that the polarization directions of the incident light and the output light differ by 450, and 7 and 8 are reflecting mirrors.

なお、図において点線は光路が存在する可能性のある位
置を示し、□、[F]、0、0はこれらに対応させた光
の入出射端子を示している。ファラデー素子5には磁気
光学材料であるYIGが適しており、補償板6には旋光
子が使用可能である。即ち、前記ファラデー素子5と補
償板6とからなる光学系の前後に、入射光および出射光
の進行方向に対して端面が直交するように加工した2個
の偏光プリズム3、4を設け、一方の偏光プリズム3の
4つの端面のうち前記光学系に対向しない2つの端面に
入射した光は前記光学系に対向する2つの端面から出射
し、それぞれ前記フアラデ一素子5および前記補償板6
を通過したあと、他方の偏光プリズム4の4つの端面の
うち前記光学系に対向する2つの端面に入射し、その後
前記光学系に対向しない2つの端面から出射するように
構成する。
In the figure, dotted lines indicate positions where an optical path may exist, and □, [F], 0, and 0 indicate light input/output terminals corresponding to these. YIG, which is a magneto-optical material, is suitable for the Faraday element 5, and an optical rotator can be used for the compensator 6. That is, two polarizing prisms 3 and 4 are provided before and after the optical system consisting of the Faraday element 5 and the compensating plate 6, the end faces of which are processed to be perpendicular to the traveling direction of the incident light and the outgoing light. Of the four end faces of the polarizing prism 3, the light incident on the two end faces that do not face the optical system exits from the two end faces that face the optical system, and is emitted from the Farade element 5 and the compensator plate 6, respectively.
After passing through, the light enters two of the four end faces of the other polarizing prism 4 that face the optical system, and then exits from the two end faces that do not face the optical system.

いま、外部磁界Hの方向および補償板6の結晶軸を適当
に選んで、フアラデ一素子5と補償板6の両方を光が通
過する際、第2図の左方から右方へ進行する場合には、
互いの相殺効果により光の偏光方向は変化しないが、右
方から左方へ進行する場合には互いの旋光が重なり合つ
て光の偏光方向が90゜だけ回転するように構成するこ
とができる。
Now, when the direction of the external magnetic field H and the crystal axis of the compensator plate 6 are appropriately selected, when light passes through both the Farade element 5 and the compensator plate 6, it travels from the left to the right in Fig. 2. for,
The polarization direction of the light does not change due to mutual canceling effects, but when the light travels from the right to the left, the optical rotations of the light overlap and the polarization direction of the light can be rotated by 90 degrees.

このとき端子4に入射した光は、進行中互いに直交した
偏光に分離するものの最終的にはこれらは再度合成され
て端子6に現れる。同様に端子8からの光は端子0へ現
れる。この様子を示したのが第3図および第4図である
。これらの図において黒点および矢印は互いに直交した
偏光を示しており、黒点は紙面に垂直な偏光、矢印は紙
面に平行な偏光を指している。次に何らかの方法で外部
磁界Hの方向を逆転した場合を考える。
At this time, the light incident on the terminal 4 is separated into mutually orthogonal polarized lights while traveling, but eventually these are combined again and appear at the terminal 6. Similarly, light from terminal 8 appears at terminal 0. This situation is shown in FIGS. 3 and 4. In these figures, black dots and arrows indicate polarized light that is orthogonal to each other, with black dots indicating polarized light perpendicular to the plane of the paper, and arrows indicating polarized light parallel to the plane of the paper. Next, consider a case where the direction of the external magnetic field H is reversed by some method.

この場合には前述の場合とは異なつて、光が左方から右
方へ進行する場合には、フアラデ一素子5と補償板6の
旋光が重なり合つて、両者を通過するとき光の偏光方向
が90゜だけ回転するが、右方から左方へ進行する場合
には互いの相殺効果により光の偏光方向が変化しないよ
うになる。この様子を示したのが第5図、第6図である
。この様な動作をすることから、第2図の構成法による
光回路は、外部磁界の方向によつて、光の光路を(4→
6,0→O)の場合と、((A)→9,6→O)の場合
とに切換える機能を有し、従つて2×2の光スイツチと
して利用することができる。
In this case, unlike the case described above, when the light travels from the left to the right, the optical rotations of the Farade element 5 and the compensation plate 6 overlap, and the polarization direction of the light changes when it passes through both. rotates by 90 degrees, but when the light travels from right to left, the polarization direction of the light does not change due to mutual canceling effects. This situation is shown in FIGS. 5 and 6. Because of this operation, the optical circuit according to the configuration method shown in Figure 2 changes the optical path of light (4→
It has a function of switching between the case of 6,0→O) and the case of ((A)→9,6→O), and can therefore be used as a 2×2 optical switch.

第7図、第8図は外部磁界の方向を変化させるための具
体的な手段を示した図である。第7図では、フアラデ一
素子5の近傍に永久磁石9を設け、これを回転させるこ
とにより、外部磁化を変化させている。第8図では、フ
アラデ一素子5の近傍に電磁石10を設け、その中の電
流の方向を切換えることにより外部磁化を変化させてい
る。第2図の実施例ではフアラデ一素子と補償板とを各
々1個用いているが、これらは光路ごとにそれぞれ2個
用いてもよい。その実施例を第9図に示す。図で11,
12はフアラデ一素子、13,14は補償板である。さ
らにこれらは、順序を入替えても良く、その実施例を第
10図に示す。第2図、第9図、第10図の偏光プリズ
ムでは、これの材料である複屈折結晶の主軸を紙面に垂
直に決めているが、平行にしても前述の様な動作は可能
である。また、偏光プリズムとしては、グラン・トムソ
ンプリズムやグラン・テーラープリズムが適している。
さらに、前述の実施例で示した光回路にレンズ系を付加
することにより、光フアイバの様な光導波路と結合する
ことが可能である。
FIGS. 7 and 8 are diagrams showing specific means for changing the direction of the external magnetic field. In FIG. 7, a permanent magnet 9 is provided in the vicinity of the Farade element 5, and by rotating it, the external magnetization is changed. In FIG. 8, an electromagnet 10 is provided near the Farade element 5, and the external magnetization is changed by switching the direction of the current therein. In the embodiment shown in FIG. 2, one Farade element and one compensation plate are used, but two of these may be used for each optical path. An example thereof is shown in FIG. In the figure 11,
12 is a Farade element, and 13 and 14 are compensation plates. Furthermore, the order of these may be changed, and an example thereof is shown in FIG. In the polarizing prisms shown in FIGS. 2, 9, and 10, the main axis of the birefringent crystal, which is the material of the prism, is set perpendicular to the plane of the paper, but the above-described operation is possible even if the main axis is set parallel to the plane of the paper. Further, as the polarizing prism, a Glan-Thompson prism or a Glan-Taylor prism is suitable.
Furthermore, by adding a lens system to the optical circuit shown in the above embodiment, it is possible to couple it to an optical waveguide such as an optical fiber.

なお、上記実施例に限らず、フアラデ一素子および補償
板を通過した光を反射鏡で反射して光路を変更するよう
にしてもよく、又、反射鏡で反射した光をフアラデ一素
子および補償板を通過するようにしてもよい。
Note that the embodiment is not limited to the above embodiment, and the light that has passed through the Farade element and the compensation plate may be reflected by a reflecting mirror to change the optical path. It may be made to pass through the plate.

以上説明したように、本発明装置は、外部磁化の方向を
変化させることにより光路の切換えが可能であることか
ら、機械的な振動が光学系に伝わらないので、経時劣化
の小さい、安定で精度の良い2×2光スイツチが実現で
きるという利点がある。
As explained above, the device of the present invention can switch the optical path by changing the direction of external magnetization, so mechanical vibrations are not transmitted to the optical system, so it is stable and accurate with little deterioration over time. This has the advantage that a 2×2 optical switch with good performance can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の光スイツチの構成図、第2図は本発明の
一実施例の構成図、第3図ないし第6図は第2図の装置
の動作を説明する図、第7図、第8図は本発明装置にお
いて外部磁化を変えるための具体例を示す構成図、第9
図、第10図は本発明の他の実施例を示す構成図である
。 1・・・・・・回転鏡、2・・・・・・回転軸、3,4
・・・・・・偏光プリズム、5・・・・・・フアラデ一
素子、6・・・・・・補償板、7,8・・・・・・反射
鏡、9・・・・・・永久磁石、10・・・・・・電磁石
、11,12・・・・・・フアラデ一素子、13,14
・・・・・・補償板。
Fig. 1 is a block diagram of a conventional optical switch, Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Figs. 3 to 6 are diagrams explaining the operation of the device shown in Fig. 2, Fig. 7, FIG. 8 is a block diagram showing a specific example for changing external magnetization in the device of the present invention, and FIG.
10 are configuration diagrams showing other embodiments of the present invention. 1... Rotating mirror, 2... Rotating shaft, 3, 4
...Polarizing prism, 5...Fuarade element, 6...Compensation plate, 7, 8...Reflector, 9...Permanent Magnet, 10... Electromagnet, 11, 12... Furade element, 13, 14
...Compensation board.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 外部磁化によつて入射光と出射光の偏光方向が45
°だけ異なるように厚さを決めたファラデー素子と、入
射光と出射光の偏光方向が45°だけ異なるように厚さ
を決めた補償板とからなる光学系と、この光学系の前に
設けられ入射した光を互いに直交した偏光に分離する第
1の偏光プリズムと、前記光学系の後に設けられ入射し
た互いに直交した偏光に分離された光を合成する第2の
偏光プリズムとを具備し、前記ファラデー素子の外部磁
化方向および前記補償板の結晶軸を、前記光学系を光が
通過する際、一方向へ進行する場合には互いの相殺効果
により光の偏光方向を変化しないようにすると共に、反
対方向へ進行する場合には互いに旋光が重なり合つて光
の偏光方向が90°だけ回転するようにしたことを特徴
とする光スイッチ。
1 Due to external magnetization, the polarization direction of the incident light and the output light is 45
An optical system consisting of a Faraday element whose thickness is determined so that the polarization directions of the incident light and the output light differ by 45 degrees, and a compensation plate whose thickness is determined so that the polarization directions of the incident light and the output light differ by 45 degrees, and a compensator that is installed in front of this optical system. a first polarizing prism that separates the incident light into mutually orthogonal polarized lights, and a second polarizing prism that is provided after the optical system and combines the incident light separated into the mutually orthogonal polarized lights, The external magnetization direction of the Faraday element and the crystal axis of the compensator are set so that when the light passes through the optical system, the polarization direction of the light does not change due to mutual canceling effects when the light travels in one direction. , an optical switch characterized in that when the lights travel in opposite directions, their optical rotations overlap with each other and the polarization directions of the lights are rotated by 90°.
JP1520379A 1979-02-13 1979-02-13 light switch Expired JPS5944606B2 (en)

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