JPS6083009A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
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- JPS6083009A JPS6083009A JP19128383A JP19128383A JPS6083009A JP S6083009 A JPS6083009 A JP S6083009A JP 19128383 A JP19128383 A JP 19128383A JP 19128383 A JP19128383 A JP 19128383A JP S6083009 A JPS6083009 A JP S6083009A
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- optical
- optical fiber
- light beam
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- 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
- G02F1/13—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 liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/1326—Liquid crystal optical waveguides or liquid crystal cells specially adapted for gating or modulating between optical waveguides
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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
- G02F1/29—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
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
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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
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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】
この発明は、外部制御信号に基づいて、１本の光ファイ
バを伝送して来る光ビームを他の２本の元ファイバのい
ずれかに切り替えることができる光スィッチに関するも
のである。
バを伝送して来る光ビームを他の２本の元ファイバのい
ずれかに切り替えることができる光スィッチに関するも
のである。
従来のこの種装置は、第１図及び第２図に示す断面形状
のものであった。図中ｆｉ＋ （２１（３１は光ファイ
バ、（４）は光ファイバを収納する内壁が正方形をした
ガラス管、（５）は光ファイバを支えるためのガラス筒
、（６）は接着剤層、（７）は光ファイバ（］）に取り
付けた強磁性体、（８）は光ファイバ（ｌｌｉ移動させ
るための電磁石である。
のものであった。図中ｆｉ＋ （２１（３１は光ファイ
バ、（４）は光ファイバを収納する内壁が正方形をした
ガラス管、（５）は光ファイバを支えるためのガラス筒
、（６）は接着剤層、（７）は光ファイバ（］）に取り
付けた強磁性体、（８）は光ファイバ（ｌｌｉ移動させ
るための電磁石である。
第１図において、電磁石（８）によって発生した磁界に
よシ光ファイバ（１）の先端近くに取り付けた強磁性体
（７）を移動させ、第２図に示したガラス管（４）の内
壁の対向した２つのＶ溝ｖ、、 ｌ ｖ。
よシ光ファイバ（１）の先端近くに取り付けた強磁性体
（７）を移動させ、第２図に示したガラス管（４）の内
壁の対向した２つのＶ溝ｖ、、 ｌ ｖ。
のいずれかに光ファイバ（１）を押し付ける。この２つ
の■溝Ｖ、、Ｖ、には、あらかじめ出力用の光ファイバ
（２１、（３１が押し付は固定されている。
の■溝Ｖ、、Ｖ、には、あらかじめ出力用の光ファイバ
（２１、（３１が押し付は固定されている。
そのため光ファイバｆｌｌを電磁石（８）を用いて■溝
間全移動させることによシ光ファイバ（１）を伝送する
光ビームを光ファイバ（２＋ 、 （３１のいずれかに
結合させ光路の切り替えができる。
間全移動させることによシ光ファイバ（１）を伝送する
光ビームを光ファイバ（２＋ 、 （３１のいずれかに
結合させ光路の切り替えができる。
上記の如く、従来の元スイッチでは、光ファイバ（１）
がガラス管（４）の内壁のＶ字形溝に直接激しく押しあ
てられるので、光ファイバ（１）の端面が損傷した９１
曲は応力によって光ファイバ（１１の他の部分で切断す
る確率が高く動作寿命が短かかった。
がガラス管（４）の内壁のＶ字形溝に直接激しく押しあ
てられるので、光ファイバ（１）の端面が損傷した９１
曲は応力によって光ファイバ（１１の他の部分で切断す
る確率が高く動作寿命が短かかった。
また電磁石（８）を駆動しているため、消費電力が多か
った。さらに光ファイバ＋１＋から入射した光ビームは
、拡がシをもつのモ挿入損失を低減するためには入力用
の光ファイバ（１）と出力用の光ファイバ（２＋ 、
＋３１との間隔をできる限り狭くすることが必要となる
が、光ファイバ（１）が移動するために所定の間隔を設
ける必要があり挿入損失の低減が難しかった。
った。さらに光ファイバ＋１＋から入射した光ビームは
、拡がシをもつのモ挿入損失を低減するためには入力用
の光ファイバ（１）と出力用の光ファイバ（２＋ 、
＋３１との間隔をできる限り狭くすることが必要となる
が、光ファイバ（１）が移動するために所定の間隔を設
ける必要があり挿入損失の低減が難しかった。
この発明は、これらの欠点を除去するため。
光学的異方性を有するネマチック液晶に外部よシミ界を
印加すると、その分子長軸の配列が変化することにより
直線偏光に対する屈折率が変化し入射する光ビームを全
反射又は透過させる性質をオｌ用して光路の切り替えを
電子的に行うようにしたものであシ、特に、長寿命化及
び消費電力低減を図ったものである。その構造について
は倍率１倍の倒立結像系を形成するのに必要な長さを有
する集束性ロッド・レンズを光軸を含む平面で２等分し
、その２分割されたレンズ間に所定の間隔を設は上記ネ
マチック液晶を封入するとともにその集束性ロッド・レ
ンズの両側の像面上において、２分割されたレンズの断
面に垂直かつ光軸を通る平面内で光軸に対称な位置に３
本１組の光ファイバを設置したものである。
印加すると、その分子長軸の配列が変化することにより
直線偏光に対する屈折率が変化し入射する光ビームを全
反射又は透過させる性質をオｌ用して光路の切り替えを
電子的に行うようにしたものであシ、特に、長寿命化及
び消費電力低減を図ったものである。その構造について
は倍率１倍の倒立結像系を形成するのに必要な長さを有
する集束性ロッド・レンズを光軸を含む平面で２等分し
、その２分割されたレンズ間に所定の間隔を設は上記ネ
マチック液晶を封入するとともにその集束性ロッド・レ
ンズの両側の像面上において、２分割されたレンズの断
面に垂直かつ光軸を通る平面内で光軸に対称な位置に３
本１組の光ファイバを設置したものである。
以下図面にしたがって詳細に説明する。
第３図は、この発明による光スィッチの実施例の構成を
示したものであり、（Ａ）と（Ｂ）は、切シ替えの２つ
の状態を表わしている。
示したものであり、（Ａ）と（Ｂ）は、切シ替えの２つ
の状態を表わしている。
ところで、一般に、集束性ロッド・レンズに光ビームを
入射すると、入射位置が光軸に一致する場合、ビーム径
は周期的に変化し、また入射位置が光軸から偏心してい
る場合、光ビームは蛇行しながら進行して入射位置と同
じ偏心位置に戻る。この長さを１ピツチと定義しておシ
、集束性ロッド・レンズの長さｌは、ピッチＰを用いて
第（１）式で与えられている。
入射すると、入射位置が光軸に一致する場合、ビーム径
は周期的に変化し、また入射位置が光軸から偏心してい
る場合、光ビームは蛇行しながら進行して入射位置と同
じ偏心位置に戻る。この長さを１ピツチと定義しておシ
、集束性ロッド・レンズの長さｌは、ピッチＰを用いて
第（１）式で与えられている。
ｌ！−２πｌ） ／ （’ｒ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・＋Ｉ＋ここで、ヒは、集束性ロッド
・レンズの屈折率分布定数で、レンズの直径、開口数及
び波長に依存する値である。
・・・・・・・・・＋Ｉ＋ここで、ヒは、集束性ロッド
・レンズの屈折率分布定数で、レンズの直径、開口数及
び波長に依存する値である。
第３図に示した集束性ロッド・レンズ（９）は。
長さｌ−π／「ｒの倍率１倍の倒立結像系をＮ１１ｊ成
するロッド・レンズであり、この集束性ロッド・レンズ
（９）の光軸を含む平面で２等分し、各回ｍ１に透明電
極０１を蒸着等によシ設けその２つの分割されたレンズ
間に所定の間隔を設は光学的異方性を有するネマチック
液晶０υを数ミクロンの厚みになるように封入し電圧を
印加できるようにしたものである。第８図（Ａ）は電圧
を印加しない場合、第３図（Ｂ）は電圧を印加した場合
を各々示したものである。
するロッド・レンズであり、この集束性ロッド・レンズ
（９）の光軸を含む平面で２等分し、各回ｍ１に透明電
極０１を蒸着等によシ設けその２つの分割されたレンズ
間に所定の間隔を設は光学的異方性を有するネマチック
液晶０υを数ミクロンの厚みになるように封入し電圧を
印加できるようにしたものである。第８図（Ａ）は電圧
を印加しない場合、第３図（Ｂ）は電圧を印加した場合
を各々示したものである。
また（１２ （１３１０４）は、光ファイバであるが、
その配置位置は、集束性ロッド・レンズ（９）の切断面
に垂直でかつ光軸を通る平面内で光軸から距離ｒｆの位
置に光軸と平行に設置したものである。
その配置位置は、集束性ロッド・レンズ（９）の切断面
に垂直でかつ光軸を通る平面内で光軸から距離ｒｆの位
置に光軸と平行に設置したものである。
設置に際しては、光ファイバと集束性ロッド・レンズの
屈折率にＮ１ぼ等しい屈折率をもつ接着剤を用いて接着
しである。
屈折率にＮ１ぼ等しい屈折率をもつ接着剤を用いて接着
しである。
ところで、この発明による光スィッチに用いるネマチッ
ク液晶０１）として、その分子長軸に平行な方向の屈折
率をｎ ｅ ＋垂直な方向のＪＩＩｉ折率をｎｏ、集束
性ロッド・レンズ（９）の屈折率をｎｇと表わすときに
１次の第（２）式を満足する液晶材料を選定する。
ク液晶０１）として、その分子長軸に平行な方向の屈折
率をｎ ｅ ＋垂直な方向のＪＩＩｉ折率をｎｏ、集束
性ロッド・レンズ（９）の屈折率をｎｇと表わすときに
１次の第（２）式を満足する液晶材料を選定する。
ｎ ｅ ） ｎ ｇ ） ｎ ｏ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（２）このネマチック液晶０υの分子
長軸の配列は。
・・・・・・・・（２）このネマチック液晶０υの分子
長軸の配列は。
第４図で詳細に説明するように、第８図（Ａ）の状態で
は、光ビーム（１つがネマチック液晶０υに入射し進行
する方向に平行になるよう配列しておき。
は、光ビーム（１つがネマチック液晶０υに入射し進行
する方向に平行になるよう配列しておき。
第３図（Ｂ）の状態では、印加された電界方向に対し垂
直となるようにする。このように印加を界に対し分子長
軸が垂直に向く性質をもつ液晶は、一般にｎ形と呼ばれ
ており、ｎ形のネマチック液晶を用いることによシ上記
の分子長軸の配列を容易に実現できる。
直となるようにする。このように印加を界に対し分子長
軸が垂直に向く性質をもつ液晶は、一般にｎ形と呼ばれ
ており、ｎ形のネマチック液晶を用いることによシ上記
の分子長軸の配列を容易に実現できる。
また、集束性ロッド・レンズ（９）の入射端面から半分
の距離Ｚ＝π／ ２ ［Ｗのところで光ファイバＯ２か
ら入射した光ビーム（１っけ、平行ビームとな多光軸と
交差する。このとき、ネマチック液晶θυへの光ビーム
の入射角は空間的な分イＩ］をもつか、その平均入射角
をθ、全反射が生しるための臨界角をθＣとすると１次
の第（３１式を満足するように光ファイバα２の光軸か
らの偏心距離ｒｆを設定しておく。
の距離Ｚ＝π／ ２ ［Ｗのところで光ファイバＯ２か
ら入射した光ビーム（１っけ、平行ビームとな多光軸と
交差する。このとき、ネマチック液晶θυへの光ビーム
の入射角は空間的な分イＩ］をもつか、その平均入射角
をθ、全反射が生しるための臨界角をθＣとすると１次
の第（３１式を満足するように光ファイバα２の光軸か
らの偏心距離ｒｆを設定しておく。
すると、第４図で説明するように、第３図（４）の状態
では光ファイノ側ｚから入射した無偏光の光ビームμ９
はネマチック液晶ｔｉ１１を透過した後光ファイバ０階
の位置に集光される。すなわち、光ファイバ（１２から
入射した光ビーム０９は、光ファイバ＋１３に結合され
ることになる。
では光ファイノ側ｚから入射した無偏光の光ビームμ９
はネマチック液晶ｔｉ１１を透過した後光ファイバ０階
の位置に集光される。すなわち、光ファイバ（１２から
入射した光ビーム０９は、光ファイバ＋１３に結合され
ることになる。
次に第８図（Ｂ）の状態では、ネマチック液晶０υの分
子長軸の配列方向は、電界方向に対し垂直となるため第
４図で説明するようにネマチック液晶００表面で全反射
された後光ファイ／（０４の位置に集光される。すなわ
ち、光ファイノくα２から入射した光ビームα９は、光
ファイバ０４）に結合されることになる。
子長軸の配列方向は、電界方向に対し垂直となるため第
４図で説明するようにネマチック液晶００表面で全反射
された後光ファイ／（０４の位置に集光される。すなわ
ち、光ファイノくα２から入射した光ビームα９は、光
ファイバ０４）に結合されることになる。
以上述べたように、この発明による光スィッチでは、ネ
マチック液晶に印加する電圧をオンオフすることによ９
１本の光ファイノ（を伝送する無偏光の光ビームを他の
２本の光ファイノ（のいずれかに損失が少ない状態で切
シ替えることができる。
マチック液晶に印加する電圧をオンオフすることによ９
１本の光ファイノ（を伝送する無偏光の光ビームを他の
２本の光ファイノ（のいずれかに損失が少ない状態で切
シ替えることができる。
第４図は、この発明による光スィッチの動作原理を更に
詳細に説明するための液晶セルの断面図である。
詳細に説明するための液晶セルの断面図である。
第４図では、説明の都合上２分割された集束性ロッド・
レンズ（９）は、平板状であるとして説明する。Ｉ ｎ
ｘ ＯＢ Ｓ ｎ ０１ 膜などの透明電極ＧＣＩを蒸
着した２分割された集束性ロッド・レンズ（９）間に、
高分子化合物々どの材料を用いたスペーサＯｅヲ挿入し
、そのすき間にネマチック液晶を封入した構成となって
いる。この液晶セルにおけるネマチック液晶分子ｔｉＤ
の長軸の配列方向が光ビームの平均入射角θと等しくな
るようにＳｉＯｘの斜め蒸着九より透明電極の表面を配
向処理しておく。
レンズ（９）は、平板状であるとして説明する。Ｉ ｎ
ｘ ＯＢ Ｓ ｎ ０１ 膜などの透明電極ＧＣＩを蒸
着した２分割された集束性ロッド・レンズ（９）間に、
高分子化合物々どの材料を用いたスペーサＯｅヲ挿入し
、そのすき間にネマチック液晶を封入した構成となって
いる。この液晶セルにおけるネマチック液晶分子ｔｉＤ
の長軸の配列方向が光ビームの平均入射角θと等しくな
るようにＳｉＯｘの斜め蒸着九より透明電極の表面を配
向処理しておく。
なお、実際には上記の如く光ビームの入射角θは、空間
分布をもつためネマチック液晶分子ａηの長軸の配列方
向を±Δθの偏位角が存在し漏話が発生するが、Δθの
値が高々１０°程度であシ漏話量を一２０ｄＢ以下に抑
えることができる。漏話量が一２０ｄＢ以下であればデ
ィジタル光通信網に十分適用できる値である。
分布をもつためネマチック液晶分子ａηの長軸の配列方
向を±Δθの偏位角が存在し漏話が発生するが、Δθの
値が高々１０°程度であシ漏話量を一２０ｄＢ以下に抑
えることができる。漏話量が一２０ｄＢ以下であればデ
ィジタル光通信網に十分適用できる値である。
第３図で説明したように、ネマチック液晶の分子長軸に
平行な方向の屈折率をｎｅ、垂直な方向の屈折率をｎｏ
、ガラス基板の屈折率をｎｇとしてｎ ｅ ） ｎ ｇ
） ｎｏとなるようにイ・マチック液晶材料を遠足し
ておく。なお、透明電極の屈折率も考慮する必要がある
が液晶の厚みが約６μｍに対し透明電極の厚みが約０．
０８μｍであるので無視して考えてよい。
平行な方向の屈折率をｎｅ、垂直な方向の屈折率をｎｏ
、ガラス基板の屈折率をｎｇとしてｎ ｅ ） ｎ ｇ
） ｎｏとなるようにイ・マチック液晶材料を遠足し
ておく。なお、透明電極の屈折率も考慮する必要がある
が液晶の厚みが約６μｍに対し透明電極の厚みが約０．
０８μｍであるので無視して考えてよい。
捷だ、２分割された集束性ロッド・レンズ（９）よりネ
マチック液晶０υに入射する光ビームの平均入射角θを
第３図で説明したように０〉θＣ−５ｉｎ ” （ｒ！
−！２）となるように設定しておく。
マチック液晶０υに入射する光ビームの平均入射角θを
第３図で説明したように０〉θＣ−５ｉｎ ” （ｒ！
−！２）となるように設定しておく。
ｎｇ
すると、第４図（Ａ）の状態では９紙面に平行な偏光方
向をもつＰ偏光に対する屈折率ｎｏは。
向をもつＰ偏光に対する屈折率ｎｏは。
ｎｌｌ ＝ｎ ｅ 、紙面に垂直な偏光方向をもつＳ偏
光に対する屈折率ｎ工は、ｎよ＝ｎｅとなるため、Ｐ偏
光成分α種もＳ偏光成分ＯＩも透過することになる。
光に対する屈折率ｎ工は、ｎよ＝ｎｅとなるため、Ｐ偏
光成分α種もＳ偏光成分ＯＩも透過することになる。
次に、第４図（Ｂ）の状態では、透明電極（１１に閾値
以上の電圧を印加して図中に矢印で示す方向に電界を印
加してネマチック液晶分子ａηの長軸を電界方向に対し
垂直に配列する。この状態では、Ｐ偏光に対する屈折率
ｎ ｕ ｕ ｎ ｏ ＝ｎ ｏ ｖＳ偏光に対する屈折
率ｎ上はｎ ｒ −ｎ Ｏとなるため、Ｐ偏光成分ａ８
もＳ偏光成分αｌも全反射されることになる。
以上の電圧を印加して図中に矢印で示す方向に電界を印
加してネマチック液晶分子ａηの長軸を電界方向に対し
垂直に配列する。この状態では、Ｐ偏光に対する屈折率
ｎ ｕ ｕ ｎ ｏ ＝ｎ ｏ ｖＳ偏光に対する屈折
率ｎ上はｎ ｒ −ｎ Ｏとなるため、Ｐ偏光成分ａ８
もＳ偏光成分αｌも全反射されることになる。
ところで、この発明による光スィッチに用いる集束性ロ
ッド・レンズ（１（Ｉでは、当然のことながら次の第（
４）式で表わされる屈折率分布ｎ （ｒ）をもっている
。
ッド・レンズ（１（Ｉでは、当然のことながら次の第（
４）式で表わされる屈折率分布ｎ （ｒ）をもっている
。
ｎ（ｒ）＝ｎ （１−ＴＡ ｒ ） −−−−−−・−
（４１ここで、πは集束性ロッド・レンズの光軸上での
屈折率、ｒは光軸からの距離である。第５図は、−例と
してｎ＝１．６． Ａ＝０．８８２１Ｍｎ、直径２ｒ□
＝ｌ、８ｒＭｎの集束性ロッド・レンズの屈折率分布を
示したものである。
（４１ここで、πは集束性ロッド・レンズの光軸上での
屈折率、ｒは光軸からの距離である。第５図は、−例と
してｎ＝１．６． Ａ＝０．８８２１Ｍｎ、直径２ｒ□
＝ｌ、８ｒＭｎの集束性ロッド・レンズの屈折率分布を
示したものである。
この集束性ロッド・レンズの０．２５ピツチの長さ２は
、 ｚ ＝１爾＝４．７８ ｒｒｒｍである。このＺ二
４．７３謳近傍での光ビームは、ガウス分布をなしその
ビーム半径（光強度が１／ｅ２になる点までの中心から
の距離）は、ｏ、ａｍｍ程度であるが、光スィッチの漏
詰量を一２０ｄＢ以下に抑えることを考えるとビーム半
径は光強度がＩＡｏｏになる点までの中心からの距離を
考慮する必要があシ、そのビーム半径は０．５５．とな
る。
、 ｚ ＝１爾＝４．７８ ｒｒｒｍである。このＺ二
４．７３謳近傍での光ビームは、ガウス分布をなしその
ビーム半径（光強度が１／ｅ２になる点までの中心から
の距離）は、ｏ、ａｍｍ程度であるが、光スィッチの漏
詰量を一２０ｄＢ以下に抑えることを考えるとビーム半
径は光強度がＩＡｏｏになる点までの中心からの距離を
考慮する必要があシ、そのビーム半径は０．５５．とな
る。
このとき、屈折率ｎｇは、第（４）式にｎ＝１．６、＠
＝０．８８２ｒｒｒｍ ’、ｒ ＝０．５５ｍｍｔ代
入シ。
＝０．８８２ｒｒｒｍ ’、ｒ ＝０．５５ｍｍｔ代
入シ。
ｎｇ＝ｎ （ｒ＝０．５５個）＝１．５７となる。した
がって、入射光ビームが通過する領域の屈折率ｎｇは、
第５図にハツチングで示した範囲４の値をもつ。
がって、入射光ビームが通過する領域の屈折率ｎｇは、
第５図にハツチングで示した範囲４の値をもつ。
これに対し、ネマチック液晶の一例としてメルク社製Ｎ
Ｐ１００８を用いる場合、屈折率は波長λ＝０．８３μ
ｎに対し、第５図に破線で示すように、 ｎ ｅ＝１．
６１ 、 ｎ ｏ＝−１，４８であるから第（２）式の
条件を満足する。
Ｐ１００８を用いる場合、屈折率は波長λ＝０．８３μ
ｎに対し、第５図に破線で示すように、 ｎ ｅ＝１．
６１ 、 ｎ ｏ＝−１，４８であるから第（２）式の
条件を満足する。
ｎ ｅ＝１．６１ 〉ｎ ｇ＝１．５７〜１．６（制吐
）＞ｎｏ＝１．４ｇ このとき、臨界角θＣは、第（３１式よりθＣ−６１１
（罷）＝＝７０．２°となる。これに対し、第８図に示
した集束性ロッド・レンズの光軸から光ファイバの偏心
距離ｒｆを０．３喘に設定すると入射角θは、第（３）
式を用いてθ＝＝ ９０− ｊａｎ（σ）＝８６．４°
となシ第（３）式の条件を満足する。
）＞ｎｏ＝１．４ｇ このとき、臨界角θＣは、第（３１式よりθＣ−６１１
（罷）＝＝７０．２°となる。これに対し、第８図に示
した集束性ロッド・レンズの光軸から光ファイバの偏心
距離ｒｆを０．３喘に設定すると入射角θは、第（３）
式を用いてθ＝＝ ９０− ｊａｎ（σ）＝８６．４°
となシ第（３）式の条件を満足する。
＝７Ｑ、２゜
したがって、第３図で説明したように光ファイバａｚか
ら入射した光ビーム０９ハ、ネマチック液晶Ｑｌｌに電
圧を印加しない場合光フアイバ０違に、また電圧を印加
した場合、光ファイバ！＋４１に結合され光フアイバ伝
送路の切υ名−えが実現できる。
ら入射した光ビーム０９ハ、ネマチック液晶Ｑｌｌに電
圧を印加しない場合光フアイバ０違に、また電圧を印加
した場合、光ファイバ！＋４１に結合され光フアイバ伝
送路の切υ名−えが実現できる。
以上説明したこの発明による光スィッチでは、集束性ロ
ッド・レンズの長さが約１（ｈ＋ｏｎ直径が約２ ｍ
、これに８本の光ファイバとこれらを収納するケースを
含め体積は１ （！ｍ”以下にでき小型化が実現できる
。
ッド・レンズの長さが約１（ｈ＋ｏｎ直径が約２ ｍ
、これに８本の光ファイバとこれらを収納するケースを
含め体積は１ （！ｍ”以下にでき小型化が実現できる
。
さらに、２マチツク液晶を駆動するのに要する電力は、
約ｌμｗ／ｃｍ’ｆあり、集束性ロッド・レンズを２等
分したときの断面積が約０．２ｃｍ”ｆあるから消費電
力は約０．２μＷとなる。
約ｌμｗ／ｃｍ’ｆあり、集束性ロッド・レンズを２等
分したときの断面積が約０．２ｃｍ”ｆあるから消費電
力は約０．２μＷとなる。
これに対し従来の機械式光スィッチの消費電力は、０．
２Ｗ程度であったので１ ／ ｌＱ’程度の消費電力の
低減ができる。− 次に、動作寿命については、約５年間が保証されており
、１秒に１回スイッチング動作を行ったとしても１．６
ＸＩＱ サイクルのスイッチング動作が実現されるのに
対し、従来の機械式光スィッチでは、高々２，５Ｘ１０
’サイクル程度であるので約１０００倍の動作寿命が実
現できる。
２Ｗ程度であったので１ ／ ｌＱ’程度の消費電力の
低減ができる。− 次に、動作寿命については、約５年間が保証されており
、１秒に１回スイッチング動作を行ったとしても１．６
ＸＩＱ サイクルのスイッチング動作が実現されるのに
対し、従来の機械式光スィッチでは、高々２，５Ｘ１０
’サイクル程度であるので約１０００倍の動作寿命が実
現できる。
なお１以上は光学的異方性を示すネマチック液晶を用い
る場合について説明したが、この発明は、これに限らず
スメクチック液晶などの他の液晶材料金用いてもよい。
る場合について説明したが、この発明は、これに限らず
スメクチック液晶などの他の液晶材料金用いてもよい。
また、 ＬｉＮｂ０Ｂのような２軸性結晶の薄膜を用い
た場合に適用してもよい。
た場合に適用してもよい。
以上のように、この発明による光スィッチでは、電磁石
により光ファイバを機械的に移動させて光伝送路を切り
替える代わシに、光学的異方性を有するネマチック液晶
を用いこれに外部よシミ界を印加することによりｉ予約
に光伝送路を切り替えることができ、小型、長寿命、小
消費電力及び低損失の光スィッチを実現できる利点があ
る。
により光ファイバを機械的に移動させて光伝送路を切り
替える代わシに、光学的異方性を有するネマチック液晶
を用いこれに外部よシミ界を印加することによりｉ予約
に光伝送路を切り替えることができ、小型、長寿命、小
消費電力及び低損失の光スィッチを実現できる利点があ
る。
第１図及び第２図は、従来のこの釉装置の断面図、第３
図（ａ） 、 （ｂ）はこの発明による光スィッチの実
施例の構成図、第４図（ａ）、（ｂ）はこの発明による
光スィッチの基本原理を説明するだめの液晶セルの断面
図、第５図は集束性ロッド・レンズの屈折率分布図であ
る。 図中、 （１１（２＋ ＋３１ （Ｉ７ＪＨ（１４は光
ファイバ、（４）は光ファイバを収納する内壁が正方形
をしたガラス管、（５）は光ファイバを支えるだめのカ
ラス筒、（６）は接着剤層、（７）は光ファイバ（１）
に取カ伺けた強磁性体、（８）は電磁石、（９）は集束
性ロッド・レンズ、員は透明電極、 ａＩ）はネマチッ
ク液晶、θつは光ファイバαりから入射した無偏光の光
ビーム。 （Ｉｅはスペーサ、αηはネマチック液晶分子、 （１
８１はＰ偏光成分、 （ＩｌはＳ偏光成分である。 なお９図中、同一あるいは和尚部分には同一符号を付し
て示しである。 第１図 第 ２ 図 第 ３ 図 （Ａ） 第４図
図（ａ） 、 （ｂ）はこの発明による光スィッチの実
施例の構成図、第４図（ａ）、（ｂ）はこの発明による
光スィッチの基本原理を説明するだめの液晶セルの断面
図、第５図は集束性ロッド・レンズの屈折率分布図であ
る。 図中、 （１１（２＋ ＋３１ （Ｉ７ＪＨ（１４は光
ファイバ、（４）は光ファイバを収納する内壁が正方形
をしたガラス管、（５）は光ファイバを支えるだめのカ
ラス筒、（６）は接着剤層、（７）は光ファイバ（１）
に取カ伺けた強磁性体、（８）は電磁石、（９）は集束
性ロッド・レンズ、員は透明電極、 ａＩ）はネマチッ
ク液晶、θつは光ファイバαりから入射した無偏光の光
ビーム。 （Ｉｅはスペーサ、αηはネマチック液晶分子、 （１
８１はＰ偏光成分、 （ＩｌはＳ偏光成分である。 なお９図中、同一あるいは和尚部分には同一符号を付し
て示しである。 第１図 第 ２ 図 第 ３ 図 （Ａ） 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 外部制御信号によシ、１本の光ファイバよシ入射した光
ビームを他の２本の光ファイバのいずれかに切り替える
１回路双投形の元スイッチにおいて１倍率１倍の倒立結
像系を形成するのに必要な長さを有する集束性ロッドレ
ンズを。 その光軸を含む平面で２等分し、その分割された２つの
レンズ間に所定の間隔を設けて光学的異方性を示すネマ
チック液晶を、その分子長軸が上記入射光ビームの進行
方向に平行に配列するよう処理した後封入し、その封入
されたイ・マチック液晶に外部より電界を印加してその
分子長軸を電界方向に垂直に配列するようにした機能部
に、上記集束性ロッド・レンズの両側の像部上で２分割
されたレンズの断面に垂直かつ光軸を通る平曲内で光軸
から対称な位置に８本１組の入出力用光ファイバを接続
したことを特徴とする光スィッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19128383A JPS6083009A (ja) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19128383A JPS6083009A (ja) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | 光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6083009A true JPS6083009A (ja) | 1985-05-11 |
Family
ID=16271980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19128383A Pending JPS6083009A (ja) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6083009A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4893907A (en) * | 1986-04-04 | 1990-01-16 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical devices |
| KR101107977B1 (ko) * | 2004-12-21 | 2012-01-25 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 광센싱 장치 및 이에 포함되는 광센서 |
-
1983
- 1983-10-13 JP JP19128383A patent/JPS6083009A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4893907A (en) * | 1986-04-04 | 1990-01-16 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical devices |
| KR101107977B1 (ko) * | 2004-12-21 | 2012-01-25 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 광센싱 장치 및 이에 포함되는 광센서 |
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