JPS61113032A - By-pass optical switch - Google Patents

By-pass optical switch

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Publication number
JPS61113032A
JPS61113032A JP59234581A JP23458184A JPS61113032A JP S61113032 A JPS61113032 A JP S61113032A JP 59234581 A JP59234581 A JP 59234581A JP 23458184 A JP23458184 A JP 23458184A JP S61113032 A JPS61113032 A JP S61113032A
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JP
Japan
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polarization
liquid crystal
beam splitter
light
polarized light
Prior art date
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Pending
Application number
JP59234581A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kumio Kasahara
笠原 久美雄
Hiroshi Ushigome
牛込 博
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to JP59234581A priority Critical patent/JPS61113032A/en
Publication of JPS61113032A publication Critical patent/JPS61113032A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/1326Liquid crystal optical waveguides or liquid crystal cells specially adapted for gating or modulating between optical waveguides

Abstract

PURPOSE:To reduce the size and the electric power consumption of a by-pass optical switch and to increase its reliability by using liquid-crystal cells as a switching element. CONSTITUTION:A nonpolarization beam splitter 24, a beam splitter 25 for polarization demultiplexing which separates incident signal light into two orthogonal polarized light components, a liquid-crystal cell 29 which transmits incident linear polarized light while rotating its plane of polarization by 90 deg. or transmits it as it is according to an external applied voltage, and a beam splitter 26 for polarization multiplexing which multiplexes linear polarized light transmitted through the liquid-crystal cells are arranged in a line along the optical axis of the image formation optical system wherein convergent rod lens 11 and 12 are arranged opposite each other. Further, right-angled prisms 27 and 28 and convergent rod lenses 19 and 22 are arranged in contact with the beam splitters for polarization demultiplexing and polarization multiplexing.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、能動媒質として液晶セルを用い。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] This invention uses a liquid crystal cell as an active medium.

2本の光ファイバで伝送されて来る光信号のうちでいず
れか一方を、外部の制御信号により出力側の光ファイバ
に切り換え接続するための電子式のバイパス光スイッチ
に関するものである。
The present invention relates to an electronic bypass optical switch for switching and connecting one of optical signals transmitted through two optical fibers to an output optical fiber using an external control signal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、同一の建物内、同一の工場敷地内などの限られた
地域内に設置された通信端末や情報処理端末を光フアイ
バ通信回線によって接続し1通信。
Recently, communication terminals and information processing terminals installed within a limited area, such as within the same building or the same factory site, are connected via optical fiber communication lines to make a single communication.

情報処理を行うネットワークとして光LAN(0pti
cal Local Area Network )と
云われるシステムが実用化されてきている。
Optical LAN (0pti) is used as a network for information processing.
A system called "cal local area network" has been put into practical use.

このような光LANの構成としては、スター構成、バス
構成、ループ構成及びリング構成などがある。−例とし
て、ループ構成の光LANシステムを第5図に示してい
る。第5図は従来のループ構成の光LANシステムを示
す構成図である。この光LANシステムは、制御局1と
複数の端局が光ファイバ2で環状に接続されるのが基本
的な形態である、ここでは説明の都合上、端局A(3)
、端局B(4)、端局C(5)の3端局を例示している
。上記制御局1は9通信状態を監視、制御するコンピュ
ータ6と、光送信機7と、光受信機8とで構成される。
Examples of such optical LAN configurations include star configuration, bus configuration, loop configuration, and ring configuration. - As an example, an optical LAN system with a loop configuration is shown in FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a conventional loop-configured optical LAN system. The basic configuration of this optical LAN system is that a control station 1 and a plurality of terminal stations are connected in a ring with an optical fiber 2.Here, for convenience of explanation, terminal station A (3)
, terminal station B (4), and terminal station C (5) are illustrated. The control station 1 is comprised of a computer 6 that monitors and controls the communication status, an optical transmitter 7, and an optical receiver 8.

また、各端局A(3)〜C(5)は、情報の処理。Further, each terminal station A(3) to C(5) processes information.

表示などを行う端末9と、光送信機7と、光受信機8及
び後に詳述するバイパス光スイッチIOとで構成される
It is composed of a terminal 9 that performs display, etc., an optical transmitter 7, an optical receiver 8, and a bypass optical switch IO, which will be described in detail later.

上記光LANシステムにおいては、高い信頼性を維持す
るため、多数の端末9のうち、任意の端末に障害が発生
した場合に、他の端局システム全体に影響を与えないよ
うに障害の隔離手段を備えることが一般的である。この
ような障害対策を実施するために、端局C(5)に示す
ように、伝送されて来る光信号をバイパス光スイッチI
Oを用いて端局C(5)を通過させていた。
In the above-mentioned optical LAN system, in order to maintain high reliability, when a failure occurs in any one of the many terminals 9, a failure isolation method is provided so as not to affect the entire other end station system. It is common to have In order to take measures against such failures, as shown in terminal station C (5), a bypass optical switch I is used to bypass the transmitted optical signal.
0 to pass through terminal station C (5).

第6図は、第5図の光LANシステムにおけるバイパス
光スイッチを示す構成図である。図に示すように、機械
式の構成を有するバイパス光スイッチは、光軸方向に特
定距離を設け、2個の集束性ロッドレンズ11 、12
を対向させ、この各集束性ロッドレンズ11 、12の
両端にそれぞれ光ファイバfa113 、 tan4を
接続した1対1の結像光学系を形成すると共に、上記各
集束性ロッドレンズ11 、12間には、集束性ロッド
レンズ11で平行された信号光の約50チを反射させ、
他の約50 %を透過させるハーフミラ−15と1反射
ミラー16を取り付けた移動コア17を挿入しである。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a bypass optical switch in the optical LAN system of FIG. 5. As shown in the figure, the bypass optical switch having a mechanical configuration has two converging rod lenses 11 and 12 arranged at a specific distance in the optical axis direction.
A one-to-one imaging optical system is formed in which optical fibers FA113 and TAN4 are connected to both ends of each of the converging rod lenses 11 and 12, respectively, and between each of the converging rod lenses 11 and 12, , reflect about 50 beams of signal light parallelized by the focusing rod lens 11,
A moving core 17 with a half mirror 15 that transmits the other 50% and one reflecting mirror 16 is inserted.

上記光L A Nシステムでは、第5図に示すように、
各端末9が正常に動作をしている場合には、第6図(A
)に示すように、電磁石18に電流を流し。
In the above optical LAN system, as shown in FIG.
If each terminal 9 is operating normally, the
), a current is applied to the electromagnet 18.

移動コア17を図示の上側の位置に移動させる。光ファ
イバ(a) 13で伝送されて来た信号光を集束性ロッ
ドレンズ11で平行光に変換した後、ノ1−フミラー1
5に入射させ、その反射光を集束性ロッドレンズ19に
入射して光ファイバ(e) 20に集光し1図では省略
しである光受信機で受信していた。一方、ノ1−フミラ
ー15を通過した光は移動コア17で遮断されて光ファ
イバ(a> 14には出力されない。ところで。
The moving core 17 is moved to the upper position shown in the figure. After converting the signal light transmitted through the optical fiber (a) 13 into parallel light using the converging rod lens 11,
5, the reflected light is incident on a focusing rod lens 19, focused on an optical fiber (e) 20, and received by an optical receiver (not shown in FIG. 1). On the other hand, the light that has passed through the mirror 15 is blocked by the moving core 17 and is not output to the optical fiber (a>14).

図では省略しである光送信機から送信された信号光は、
光ファイバ(bJ 21を介し集束性ロッドレンズ22
に入力されて平行光に変換された後1反射ミラー16で
光路を90°曲げられ集束性ロッドレンズ12により光
ファイバ(dj 14に出力される。
The signal light transmitted from the optical transmitter (not shown in the figure) is
Focusing rod lens 22 through optical fiber (bJ 21
After the light is input into the camera and converted into parallel light, the optical path is bent by 90 degrees by a single reflecting mirror 16, and outputted to an optical fiber (DJ 14) by a converging rod lens 12.

次に、第5図で示すように、各端末9のうちでいずれか
の端末に故障が発生した場合には、第6図tB)に示す
ように、電磁石18の電流を切り、移動コア17を図示
の下側の位置に移動させる。第6図(A)で説明したと
同様に、光ファイバ(al13で伝送されて来た信号光
の約50%は光受信機で受信され。
Next, as shown in FIG. 5, if a failure occurs in one of the terminals 9, as shown in FIG. Move it to the lower position shown. As explained in FIG. 6(A), about 50% of the signal light transmitted through the optical fiber (al13) is received by the optical receiver.

他の約50%はハーフミラ−15を通過した後、集束性
ロッドレンズ12により光ファイバ(d)14に出力さ
れる。一方、光送信機から送信された信号光は。
The other approximately 50% passes through the half mirror 15 and is then output to the optical fiber (d) 14 by the convergent rod lens 12. On the other hand, the signal light transmitted from the optical transmitter.

反射ミラー16で反射された後、吸収体23で吸収され
て光ファイバ(dH4には出力さ、れない。
After being reflected by the reflection mirror 16, it is absorbed by the absorber 23 and is not output to the optical fiber (dH4).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のような従来の光LANシステムで使用される機械
式のバイパス光スイッチでは、電磁石1Bを用いて移動
コア17を移動させているので、装置自体が大型ζこな
り、消費電力が大きく、かつ動作寿命も短かいという問
題点があった。また、ハーフミラ−15と反射ミラー1
6は大気に接するため、各ミラーの反射膜が温度やガス
等で腐食するなどの問題点があった。
In the mechanical bypass optical switch used in the conventional optical LAN system as described above, the moving core 17 is moved using the electromagnet 1B, so the device itself is large and consumes a large amount of power. There was also a problem that the operating life was short. In addition, half mirror 15 and reflective mirror 1
6 is in contact with the atmosphere, so there were problems such as the reflective film of each mirror being corroded by temperature, gas, etc.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、スイッチングエレメントとして液晶セルを用い、
可動部分の無い電子式のバイパス光スイッチにより、装
置自体の小型化、低消費電力化及び高信頼度化を図った
光バイパス光スイッチを得ることを目的とするものであ
る。
This invention was made to solve this problem, and uses a liquid crystal cell as a switching element,
The object of the present invention is to obtain an optical bypass optical switch which is an electronic bypass optical switch without moving parts, and which achieves miniaturization, low power consumption, and high reliability of the device itself.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るバイパス光スイッチは、入力用の光ファ
イバaと出力用の光ファイバdの両端にそれぞれ第1及
び第2の集束性ロッドレンズを対向して配置した結像光
学系の光軸に沿って、所定の透過率及び反射率を有する
無偏光ビームスプリッタと、入射する信号光を直交2偏
光の光に分離する偏光分離用ビームスプリッタと、外部
の印加電圧により入射する直線偏光の偏光面を90°回
転させつつ透過させるか又はそのまま透過させる液晶セ
ルと、この液晶セルを透過した直線偏光の光を偏光合成
する偏光合成用ビームスプリッタとをそれぞれ一列に配
置すると共に、光軸に対し偏光分離用ビームスプリッタ
より垂直方向に出射する直線偏光の光路を直角に曲げ、
液晶セルに入射させる第1の直角プリズムと、液晶セル
を透過した直線偏光の光路を直角に曲げ、光軸に対し垂
直方向より偏光合成用ビームスプリッタに入射させる第
2の直角プリズムとを、それぞれ偏光分離用及び偏光合
成用の各ビームスプリッタに接して配置し。
The bypass optical switch according to the present invention has an optical axis of an imaging optical system in which first and second converging rod lenses are arranged facing each other at both ends of an input optical fiber a and an output optical fiber d, respectively. Along the line, there is a non-polarizing beam splitter having a predetermined transmittance and reflectance, a polarization separation beam splitter that separates the incident signal light into two orthogonal polarized lights, and a polarization plane of the incident linearly polarized light by an externally applied voltage. A liquid crystal cell that transmits the linearly polarized light while rotating it by 90 degrees or transmits it as is, and a beam splitter for polarization synthesis that polarizes and synthesizes the linearly polarized light that has passed through this liquid crystal cell are arranged in a row, and the polarized light is polarized with respect to the optical axis. The optical path of the linearly polarized light emitted vertically from the separation beam splitter is bent at right angles.
A first right-angle prism that makes the light enter the liquid crystal cell, and a second right-angle prism that bends the optical path of the linearly polarized light that has passed through the liquid crystal cell at right angles and makes the light enter the polarization combining beam splitter from a direction perpendicular to the optical axis. Placed in contact with each beam splitter for polarization separation and polarization synthesis.

かつ無偏光ビームスプリッタからの反射光を出力用の光
ファイバCに出力する第3の集束性ロッドレンズと、入
力用の光ファイバbから偏光分離用ビームスプリッタに
入力する第4の集束性ロッドレンズとを、それぞれ無偏
光ビームスプリッタ及び偏光分離用ビームスプリッタに
接して配置して成る構成としたものである。
and a third focusing rod lens that outputs the reflected light from the non-polarizing beam splitter to an output optical fiber C, and a fourth focusing rod lens that inputs the reflected light from the input optical fiber B to the polarization separation beam splitter. are arranged in contact with a non-polarization beam splitter and a polarization separation beam splitter, respectively.

〔作用〕[Effect]

この発明のバイパス光スイッチにおいては、スイッチン
グエレメントとして液晶セルを用い、可動部分の無い電
子式のバイパス光スイッチを構成し、このようなバイパ
ス光スイッチにより、2本の光ファイバで伝送されて来
る光信号のうちでいずれか一方を、外部の制御信号によ
り出力側の光ファイバに切り換え接続することによって
、装置自体の小型化、低消費電力化及び高信頼度化を図
ることができる。
In the bypass optical switch of the present invention, a liquid crystal cell is used as a switching element to constitute an electronic bypass optical switch with no moving parts, and by such a bypass optical switch, light transmitted through two optical fibers is By switching and connecting one of the signals to an optical fiber on the output side using an external control signal, the device itself can be made smaller, have lower power consumption, and have higher reliability.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例であるバイパス光スイッチ
を示す構成図で、第6図と同一部分は同一符号を用いて
表示してあり、その詳細な説明は省略する。図において
、24は所定の透過率及び反射率を有する無偏光ビーム
スプリッタ、25は入射する信号光を直交2偏光の光に
分離する偏光分離用ビームスプリッタ、26は直線偏光
の光を偏光合成する偏光合成用ビームスプリッタ、 2
7 、28は直角プリズム、29は外部の印加電圧によ
り入射する直線偏光の偏光面を90°回転させつつ透過
させるか又はそのまま透過させる液晶セルである。その
他。
FIG. 1 is a block diagram showing a bypass optical switch according to an embodiment of the present invention. The same parts as in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. In the figure, 24 is a non-polarizing beam splitter having a predetermined transmittance and reflectance, 25 is a polarization separation beam splitter that separates the incident signal light into two orthogonal polarized lights, and 26 is a polarization-synthesizer of linearly polarized light. Beam splitter for polarization synthesis, 2
7 and 28 are rectangular prisms, and 29 is a liquid crystal cell that transmits incident linearly polarized light while rotating its plane of polarization by 90 degrees or transmits it as is. others.

%集束性ロッドレンズ11〜元ファイバ(d)14.谷
集束性ロッドレンズ19〜吸収体23は、上記第6図(
N及びIB)に示すものと同一のものである。ここで説
明を簡単にするため、液晶セル29に周波数「、′電圧
vLを印加した状態を示す第1図+A)及び+01と。
% focusing rod lens 11 to original fiber (d) 14. The valley focusing rod lens 19 to the absorber 23 are shown in FIG.
N and IB). Here, to simplify the explanation, FIG.

周波数f、電圧vnを印加した状態を示す第1図(C1
及び+DJの各々に対し、入力する信号光を2つに分け
て示しである。
Figure 1 (C1
The input signal light is divided into two parts for each of +DJ and +DJ.

まず、端末9が正常に動作している場合に対応する第1
図FA)及びiBlについて説明する。第1図IA)に
示すように、光ファイバ+al 13を伝送して来た信
号光は、集束性ロッドレンズ11により平行光に変換さ
ね、無偏光ビームスプリッタ24により所定の割合で反
射され、集束性ロッドレンズ19を用いて光ファイバt
el 20に出力される。一方、上記無偏光ビームスプ
リッタ24を透過した信号光は、偏光分離用ビームスプ
リッタ25でP偏光成分(各偏光分離用及び偏光合成用
ビームスプリッタ25 、26の入射面に平行な直線偏
光成分)の光30と、S偏光成分(各偏光分離用及び偏
光合成用ビームスプリッタ25 、26の入射面に垂直
な直線偏光成分)の光31にそれぞれ分離される。P偏
光成分の光30と直角プリズム27で全反射されたS偏
光成分の光31は。
First, the first
Figure FA) and iBl will be explained. As shown in FIG. 1A), the signal light transmitted through the optical fiber +al 13 is converted into parallel light by the converging rod lens 11, and is reflected at a predetermined rate by the non-polarizing beam splitter 24. Optical fiber t using converging rod lens 19
Output to el20. On the other hand, the signal light transmitted through the non-polarizing beam splitter 24 is converted into a P-polarized light component (a linearly polarized light component parallel to the incident plane of each polarized-light separating and polarization-combining beam splitter 25 and 26) by a polarization separating beam splitter 25. The light 30 is separated into light 31, which is an S-polarized light component (a linearly polarized light component perpendicular to the plane of incidence of each of the polarization separation and polarization synthesis beam splitters 25 and 26). P-polarized light 30 and S-polarized light 31 totally reflected by the right-angle prism 27.

液晶セル29に入射される。この時、液晶セル29とし
て後に詳述するように、印加電圧vLの状態では、入射
する直線偏光の偏光面を90°回転する機能を有するも
のを用いるとすると、液晶セル29を透過した直線偏光
の光は、P偏光が8偏光に、また。
The light enters the liquid crystal cell 29. At this time, as will be described in detail later, if a liquid crystal cell 29 is used that has the function of rotating the plane of polarization of the incident linearly polarized light by 90 degrees under the applied voltage vL, then the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal cell 29 In the light of , P polarization becomes 8 polarization.

S偏光がP偏光に各々変換される。このうち、8偏光か
らP偏光に変換された光は、直角プリズム28により合
成され、P偏光からS偏光に変換された光と偏光合成用
ビームスプリッタ26で合成される。このように合成さ
れた平行光は、各集束性ロッドレンズ11 、12を通
る光軸に対し垂直な方向に進行して吸収体23で吸収さ
れる。
The S-polarized light is each converted to P-polarized light. Among these, the light that has been converted from the 8 polarized lights to the P polarized light is combined by the right angle prism 28, and the light that has been converted from the P polarized light to the S polarized light is combined by the polarization combining beam splitter 26. The parallel light thus synthesized travels in a direction perpendicular to the optical axis passing through each of the converging rod lenses 11 and 12 and is absorbed by the absorber 23.

次に、第1図+B)において、自局の光送信機から送信
された信号光について説明する。図に示すように、光フ
ァイバ(bl 21より入力された信号光は。
Next, in FIG. 1+B), the signal light transmitted from the optical transmitter of the local station will be explained. As shown in the figure, the signal light is input from the optical fiber (BL 21).

集束性ロッドレンズ22により平行光に変換されて偏光
分離用ビームスプリッタ25に入力され、P偏光成分の
光30と8偏光酸分の光31とに分離される。
The light is converted into parallel light by the converging rod lens 22 and input to the polarization separation beam splitter 25, where it is separated into P-polarized light 30 and 8-polarized acid light 31.

S偏光成分の光31と直角プリズム27で全反射された
P偏光成分の光30とを液晶セル29に入射させると、
第1図(8)で説明したように、偏光面が90°回転す
るので、S偏光はP偏光に、また、P偏光はS偏光に各
々変換される。このうち、P偏光から8偏光に変換され
た光は、直角プリズム四により全反射され、8偏光から
P偏光に変換された光と偏光合成用ビームスプリッタ2
6で合成される。すると、この合成された信号光は、各
集束性ロッドレンズ11 、12を通る光軸に対し平行
な方向に進行し。
When the S-polarized light 31 and the P-polarized light 30 totally reflected by the right-angle prism 27 are incident on the liquid crystal cell 29,
As explained in FIG. 1 (8), since the plane of polarization is rotated by 90 degrees, S-polarized light is converted to P-polarized light, and P-polarized light is converted to S-polarized light. Of these, the light converted from P polarized light to 8 polarized light is totally reflected by right angle prism 4, and the light converted from 8 polarized light to P polarized light is combined with the beam splitter 2 for polarization synthesis.
6 is synthesized. Then, this combined signal light travels in a direction parallel to the optical axis passing through each of the converging rod lenses 11 and 12.

集束性ロッドレンズI2より光ファイバ(d) 14に
出力される。
The light is output from the converging rod lens I2 to the optical fiber (d) 14.

次に、端末9に障害が発生した場合に対応する状態を示
す第1図fc1及びiDlについて説明する。第1図f
c1に示すように、第1図tA)で説明したのと全く同
様に、光ファイバ+al 13を伝送して来た信号光は
、集束性ロッドレンズ11により平行光に変換された後
、無偏光ビームスプリッタ24により所定の割合で反射
、透過され、そのうち1反射光は集束性ロッドレンズ1
9を介して光ファイバtc+ 20に、また、透過光は
偏光分離用ビームスプリッタ25に各々出力される。偏
光分離用ビームスプリッタ25に入力した平行光は、P
偏光成分の光30と8偏光酸分の光31とに分離される
。P偏光成分の光30と直角プリズム27で全反射され
たS偏光成分の光31は。
Next, fc1 and iDl in FIG. 1, which show states corresponding to the case where a failure occurs in the terminal 9, will be explained. Figure 1 f
As shown in c1, the signal light transmitted through the optical fiber +al 13 is converted into parallel light by the convergent rod lens 11, and then converted into non-polarized light, in exactly the same way as explained in Figure 1 tA). It is reflected and transmitted by the beam splitter 24 at a predetermined ratio, one of which is reflected by the focusing rod lens 1.
9 to an optical fiber tc+ 20, and the transmitted light is output to a beam splitter 25 for polarization separation. The parallel light input to the polarization separation beam splitter 25 is P
The light is separated into polarized light 30 and light 31 of eight polarized acids. P-polarized light 30 and S-polarized light 31 totally reflected by the right-angle prism 27.

液晶セル29に入射される。この時、液晶セル29に電
圧vHを印加すると、後に詳述するように、入射した直
線偏光はそへ寺光面が変化せずに透過すI:禄。
The light enters the liquid crystal cell 29. At this time, when a voltage vH is applied to the liquid crystal cell 29, the incident linearly polarized light is transmitted through the optical surface without changing, as will be explained in detail later.

2セづ′13− 一くン る。このため、液晶セル29を透過した8偏光酸分の光
31は、直角プリズム28で全反射された後に。
2 sets'13- 1 Kunru. Therefore, the light 31 of 8 polarized acids transmitted through the liquid crystal cell 29 is totally reflected by the right angle prism 28.

P偏光成分の光30と偏光合成用ビームスプリッタ26
において合成されると、この合成された平行光は、各集
束性ロッドレンズ11 、12を通る光軸に対し平行な
方向に進行゛シ、集束性ロッドレンズ12により光ファ
イバ(d) 14に出力される。
P-polarized light component 30 and beam splitter 26 for combining polarized light
When combined, the combined parallel light travels in a direction parallel to the optical axis passing through each convergent rod lens 11 and 12, and is outputted to an optical fiber (d) 14 by the convergent rod lens 12. be done.

次に、第1図(D)においては、端末9に障害が生じて
いるので1通常自局の光送信機からの信号光は送信され
ないが、もし雑音状の光が送信された場合には、光ファ
イバ(bl 21より入力された光は。
Next, in FIG. 1(D), since a failure has occurred in the terminal 9, the signal light from the optical transmitter of the own station is normally not transmitted, but if noise-like light is transmitted, , the light input from the optical fiber (BL 21).

集束性ロッドレンズ22により平行光に変換され。The light is converted into parallel light by the converging rod lens 22.

偏光分離用スプリッタ25によりP偏光成分の光30と
8偏光酸分の光31とに分離される。この時、液晶セル
29には電圧vHが印加され、入射した直線偏光は、そ
の偏光面が変化せずに透過するのみで。
The polarization separation splitter 25 separates the light into P-polarized light 30 and 8-polarized acid light 31. At this time, a voltage vH is applied to the liquid crystal cell 29, and the incident linearly polarized light is only transmitted without changing its polarization plane.

P偏光成分の光30は2個の直角プリズム27 、28
で全反射を繰り返して偏光合成用ビームスプリッタ26
に入力され、一方、S偏光成分の光31は直進して偏光
合成用ビームスプリッタ26に入力され1両”14.1
4− 者の光が合成される。すると、この合成された光は、各
集束性ロッドレンズ11 、12を通る光軸に対し垂直
な方向に進行し、吸収体23で吸収されて光ファイバ(
d) 14には出力さねない。
P-polarized light 30 is passed through two right-angle prisms 27 and 28.
The beam splitter 26 for polarization synthesis repeats total reflection at
On the other hand, the S-polarized light component 31 travels straight and is input into the polarization combining beam splitter 26.
4- The light of people is synthesized. Then, this combined light travels in a direction perpendicular to the optical axis passing through each convergent rod lens 11, 12, is absorbed by the absorber 23, and passes through the optical fiber (
d) There is no output on 14.

以上のような説明では、光ファイバ(al 13を伝送
されて来る信号光と自局の光送信機から送信される信号
光とを別々に説明したが、実際には、同時に2つの信号
光が入力されて来るものである。
In the above explanation, the signal light transmitted through the optical fiber (AL 13) and the signal light transmitted from the optical transmitter of the local station were explained separately, but in reality, two signal lights are transmitted at the same time. This is what is input.

第2図は、第1図のバイパス光スイッチのスイッチング
エレメントである液晶セルの一例を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a liquid crystal cell that is a switching element of the bypass optical switch shown in FIG. 1.

図に示す液晶セル29は、ツイステッド・ネマテックセ
ル(TNセル)の構成のものであり1図示のように、 
 In2O,−8nO,膜などの透明電極32を蒸着し
たガラス基板33間に高分子化合物などの材料を用いた
スペーサ34を挿入し、その間隙に!形ネマテック液晶
分子35を封入したものである。第2図(Nに示すよう
な電圧vLを印加した状態においては、510Xの斜め
蒸着や締布によるラビングにより、上記上形ネマテック
液晶分子35の長軸の配向方向が2枚のガラス基板33
間で90’ねじれるように設定しである。この状態で、
L形ネマテック液晶分子35の長袖の配向方向に対し入
射する直線偏光の偏光面を平行又は直角にすると。
The liquid crystal cell 29 shown in the figure has a twisted nematic cell (TN cell) configuration, and as shown in the figure,
A spacer 34 made of a material such as a polymer compound is inserted between a glass substrate 33 on which a transparent electrode 32 such as In2O, -8nO, or a film is deposited, and the spacer 34 is made of a material such as a polymer compound. 35 type nematec liquid crystal molecules are enclosed. In a state where a voltage vL as shown in FIG.
It is set so that it twists 90' in between. In this state,
When the plane of polarization of the linearly polarized light incident on the long sleeve alignment direction of the L-type nematec liquid crystal molecules 35 is made parallel or perpendicular.

偏光面は上形ネマテック液晶分子35のねじれにしたが
って回転し、入出力面間で丁度90°回転する。
The plane of polarization rotates according to the twist of the upper nematic liquid crystal molecules 35, and rotates exactly 90 degrees between the input and output planes.

次に、この液晶セル29の透明電極32間に電圧vHを
印加すると、第2図tB)に示すように上形ネマテック
液晶分子35であるため、このL形ネマテック液晶分子
35の長袖は電界方向に平行に配向するため、信号光は
偏光面が変化せずに透過する。
Next, when voltage vH is applied between the transparent electrodes 32 of this liquid crystal cell 29, as shown in FIG. Since the signal light is oriented parallel to , the signal light is transmitted without changing its plane of polarization.

第3図は、第1図のバイパス光スイッチのスイッチング
エレメントである液晶セルの他の変形例を示す構成図で
ある0図に示す液晶セル29は、直交2偏光のりタープ
−ジョン(位相差)がπとなる条件を利用するπセル構
成のものである。図において、透明電極32〜g形ネマ
テック液晶分子35は、上記第2図で説明したものと全
く同じものである。第3図(Nに示すような′電圧vL
を印加した状態においては1g上形マチック液晶分子3
5の長軸がガラス基板33に対し数度のチルト角ψをな
すように斜め蒸着又はラビング処理し、上記ガラス基板
33の両面でチルト配向になるように設定しである。
FIG. 3 is a configuration diagram showing another modification of the liquid crystal cell which is the switching element of the bypass optical switch shown in FIG. 1. The liquid crystal cell 29 shown in FIG. This is a π cell configuration that utilizes the condition that π. In the figure, the transparent electrode 32 to the G-type nematic liquid crystal molecules 35 are exactly the same as those explained in FIG. 2 above. Figure 3 (voltage vL as shown in N)
In the state where 1g upper matic liquid crystal molecules 3
Oblique deposition or rubbing treatment is performed so that the long axis of the glass substrate 5 forms a tilt angle ψ of several degrees with respect to the glass substrate 33, and the glass substrate 33 is set to have a tilted orientation on both sides.

第4図は、第3図のπセル構成の液晶セルの動作原理を
示す図である。図に示すように、上記P形ネマテック液
晶分子35の長軸を、入射する直線偏光の偏光面に平行
又は垂直な方向に対し45°の傾き・角をなす方向に配
列させ、これに直線偏光の光を入射させる。第4図に示
すように、z=0からz = dにわたり一様に上形ネ
マテック液晶分子35の長軸がX軸及びy軸に対し45
°傾いて配向されており、これに偏光方向がX軸に平行
な直線偏光の光36を2軸方向に入射する。この時、 
o<z<ctにおいて、X軸及びy軸方向の電界成分を
EX。
FIG. 4 is a diagram showing the operating principle of the liquid crystal cell having the π cell configuration shown in FIG. As shown in the figure, the long axes of the P-type nematic liquid crystal molecules 35 are arranged in a direction at an angle of 45° with respect to a direction parallel or perpendicular to the polarization plane of the incident linearly polarized light, and the linearly polarized light is incident light. As shown in FIG. 4, the long axes of the upper nematic liquid crystal molecules 35 are uniformly aligned from z=0 to z=d by 45 degrees with respect to the X and y axes.
It is oriented at an angle of .degree., and linearly polarized light 36 whose polarization direction is parallel to the X axis is incident on it in biaxial directions. At this time,
When o<z<ct, the electric field components in the X-axis and y-axis directions are EX.

Eyと表わすと、Ex、Ey は次式の関係となる。When expressed as Ey, Ex and Ey have the following relationship.

ただし、Eoは電界強度* ”lS e ”土は各々上
形ネマテック液晶分子35の長袖及び短軸方向の屈折率
However, Eo is the electric field strength* "lS e" is the refractive index of the upper nematic liquid crystal molecule 35 in the long- and short-axis directions, respectively.

λは波長、δはリターデーションであり、δの値により
直線偏光の光はz軸方向に伝搬するにつれて、第4図中
に示すように偏光状態が、だ円2円だ円、直線偏光と変
わり直線偏光の方向も変わる。
λ is the wavelength, and δ is the retardation. Depending on the value of δ, as linearly polarized light propagates in the z-axis direction, the polarization state changes from ellipse to ellipse to linearly polarized light, as shown in Figure 4. The direction of linearly polarized light also changes.

すなわち、δ=πとなるように1g上形マチック液晶分
子35の長袖と短軸方向の屈折率(n、、 −n□)及
び液晶層の厚みdを適切な値に設定すると、液晶セル2
9を透過する直線偏光の光の偏光面を90°回転できる
That is, if the refractive index (n, -n□) in the long and short axis directions of the 1g upper matic liquid crystal molecule 35 and the thickness d of the liquid crystal layer are set to appropriate values so that δ=π, the liquid crystal cell 2
The plane of polarization of linearly polarized light that passes through 9 can be rotated by 90 degrees.

次に、上記液晶セル29の透明電極32間に電圧vHを
印加すると、第3図tB)に示すように上形ネマテック
液晶分子35であるため、上形ネマテック液晶分子35
の長軸は電界方向に平行に配向するため。
Next, when voltage vH is applied between the transparent electrodes 32 of the liquid crystal cell 29, as shown in FIG.
Because the long axis of is oriented parallel to the electric field direction.

信号光は偏光面を変化せずに透過する。The signal light is transmitted without changing its polarization plane.

以上説明したように、この発明によるバイパス光スイッ
チでは、スイッチングエレメントとして液晶セル29を
用い、その液晶セル29に印加する電圧を切り換えるだ
けで所定の動作が実現でき、従来の機械式のバイパス光
スイッチのように可動部分が無いために長寿命であり、
また、消費電力はた力)だか約1μWであるために低消
費′電力化が図られる。
As explained above, the bypass optical switch according to the present invention uses the liquid crystal cell 29 as a switching element, and can achieve a predetermined operation by simply switching the voltage applied to the liquid crystal cell 29, unlike the conventional mechanical bypass optical switch. As there are no moving parts, it has a long lifespan,
Further, since the power consumption is only about 1 μW, low power consumption can be achieved.

さらに、構成部品である各集束性ロッドレンズ11 、
12及び19 、22の寸法は、直径2朋、長さ6韮程
度であり、こわらの集束性ロッドレンズを用いて平行光
に変換された時のビーム径は、約2關以下であるため、
無偏光ビームスプリッタ24.偏光分離用及び偏光合成
用の各ビームスプリッタ25゜26、各1n角プリズム
27 、28の一辺の長さを約3 mm程度まで小さく
でき、また、装置自体の小型化が図られる。
Furthermore, each convergent rod lens 11 which is a component,
The dimensions of 12, 19, and 22 are approximately 2 mm in diameter and 6 mm in length, and the beam diameter when converted into parallel light using a stiff focusing rod lens is approximately 2 mm or less. ,
Non-polarizing beam splitter 24. The length of each side of the beam splitters 25 and 26 for polarization separation and polarization synthesis, and the 1n-angle prisms 27 and 28 can be reduced to about 3 mm, and the device itself can be made smaller.

さらに、無偏光ビームスプリッタ24.偏光分離用及び
偏光合成用の各ビームスプリッタ25 、26の反射膜
は、2つの直角プリズム27 、28で接合されている
ために大気に触着ることがなく、防湿、防食性に優れた
バイパス光スイッチを実現できる。
Furthermore, a non-polarizing beam splitter 24. The reflective films of the beam splitters 25 and 26 for polarization separation and polarization synthesis are joined by two right-angle prisms 27 and 28, so they do not come into contact with the atmosphere, and the bypass light has excellent moisture and corrosion resistance. A switch can be realized.

なお、):記実施例では、バイパス光スイッチをループ
構成の光LANシステムに適用した場合について説明し
たが、この発明はこれに限らず、バス構成、リング構成
などの光LANシステムにも十分に使用が可能である。
): In the embodiment described above, a case has been described in which the bypass optical switch is applied to an optical LAN system with a loop configuration. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to optical LAN systems such as a bus configuration and a ring configuration. Usable.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上説明したとおり、バイパス光スイッチに
おいて、スイッチングエレメントトシて液晶セルを用い
、可動部分の無い電子式のバイパス光スイッチの構成と
したので、この種の従来の機械式のバイパス光スイッチ
と比べて、装置自体の小型化、長寿命化、低消費電力化
及び高信頼度化を図ることができると共に、良好な防湿
、防食性を有するバイパス光スイッチを実現できるとい
う優れた効果を奏するものである。
As explained above, this invention uses a liquid crystal cell as a switching element in a bypass optical switch, and has an electronic bypass optical switch structure with no moving parts. In comparison, the device itself can be made smaller, have a longer lifespan, have lower power consumption, and have higher reliability, and also has the excellent effect of realizing a bypass optical switch with good moisture and corrosion resistance. It is.

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

第1図はこの発明の一実施例であるバイパス光スイッチ
を示す構成図、第2図は、第1図のバイパス光スイッチ
のスイッチングエレメントである液晶セルの一例を示す
構成図、第3図は、第1図のバイパス光スイッチのスイ
ッチングエレメントである液晶セルの他の変形例を示す
構成図、第4図は、第3図のπセル構成の液晶セルの動
作原理を示す図、第5図は従来のループ構成の光LAN
システムを示す構成図、第6図は、第5図の光LANシ
ステムにおけるバイパス光スイッチを示す構成図である
。 図において、11 、12 、19 、22・・・集束
性ロッドレンズ、 13 、14 、20 、21・・
・光ファイバ、24・・・無偏光ビームスプリッタ、2
5・・偏光分離用ビームスプリッタ、26・・・偏光合
成用ビームスプリッタ、 27 、28・・・直角プリ
ズム、29・・液晶セル、30・・P偏光成分の光、3
1・・・S偏光成分の光、32・・・透明電極、33・
・・ガラス基板、34・・・スペーサ、35・・・工形
ネマテック液晶分子である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing a bypass optical switch which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a liquid crystal cell which is a switching element of the bypass optical switch of FIG. 1, and FIG. , FIG. 4 is a diagram showing the operating principle of the liquid crystal cell having the π cell configuration shown in FIG. 3, and FIG. is a conventional loop-configured optical LAN
FIG. 6 is a block diagram showing a bypass optical switch in the optical LAN system of FIG. 5. FIG. In the figure, 11, 12, 19, 22... focusing rod lenses, 13, 14, 20, 21...
・Optical fiber, 24...Non-polarizing beam splitter, 2
5...Beam splitter for polarization separation, 26...Beam splitter for polarization synthesis, 27, 28...Right angle prism, 29...Liquid crystal cell, 30...P polarization component light, 3
1... S-polarized light component, 32... Transparent electrode, 33.
. . . Glass substrate, 34 . . . Spacer, 35 . . . Shaped nematec liquid crystal molecules. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2本の入力用の光ファイバa及びbより入力した
信号光のうち、入力用の光ファイバaより入力した信号
光の一部を、常時出力用の光ファイバcに出力すると共
に、前記信号光の残りの信号光と他の入力用の光ファイ
バbより入力した信号光とのいずれか一方を、外部の制
御信号によつて他の出力用の光ファイバdに出力するバ
イパス光スイッチにおいて、前記入力用の光ファイバa
と出力用の光ファイバdの両端にそれぞれ第1及び第2
の集束性ロッドレンズを対向して配置した結像光学系の
光軸に沿つて、所定の透過率及び反射率を有する無偏光
ビームスプリッタと、入射する信号光を直交2偏光の光
に分離する偏光分離用ビームスプリッタと、外部の印加
電圧により入射する直線偏光の偏光面を90°回転させ
つつ透過させるか又はそのまま透過させる液晶セルと、
この液晶セルを透過した直線偏光の光を偏光合成する偏
光合成用ビームスプリッタとをそれぞれ一列に配置する
と共に、前記光軸に対し前記偏光分離用ビームスプリッ
タより垂直方向に出射する直線偏光の光路を直角に曲げ
、前記液晶セルに入射させる第1の直角プリズムと、前
記液晶セルを透過した直線偏光の光路を直角に曲げ、前
記光軸に対し垂直方向より前記偏光合成用ビームスプリ
ッタに入射させる第2の直角プリズムとを、それぞれ前
記偏光分離用及び偏光合成用の各ビームスプリッタに接
して配置し、かつ前記無偏光ビームスプリッタからの反
射光を前記出力用の光ファイバcに出力する第3の集束
性ロッドレンズと、前記入力用の光ファイバbから前記
偏光分離用ビームスプリッタに入力する第4の集束性ロ
ッドレンズとを、それぞれ前記無偏光ビームスプリッタ
及び前記偏光分離用ビームスプリッタに接して配置した
ことを特徴とするバイパス光スイッチ。
(1) Out of the signal light input from the two input optical fibers a and b, part of the signal light input from the input optical fiber a is outputted to the constant output optical fiber c, A bypass optical switch that outputs either the remaining signal light of the signal light or the signal light input from another input optical fiber b to another output optical fiber d according to an external control signal. In the input optical fiber a
and a first and second optical fiber at both ends of the output optical fiber d, respectively.
A non-polarizing beam splitter having predetermined transmittance and reflectance separates the incident signal light into two orthogonal polarized lights along the optical axis of the imaging optical system, which has converging rod lenses arranged facing each other. a beam splitter for polarization separation; a liquid crystal cell that rotates the plane of polarization of incident linearly polarized light by 90 degrees and transmits it or transmits it as is by an externally applied voltage;
A beam splitter for polarization synthesis that polarizes and synthesizes the linearly polarized light transmitted through this liquid crystal cell is arranged in a row, and an optical path of the linearly polarized light emitted from the beam splitter for polarization separation in a direction perpendicular to the optical axis is arranged. a first rectangular prism that is bent at a right angle and made to enter the liquid crystal cell; and a first right angle prism that bends the optical path of the linearly polarized light that has passed through the liquid crystal cell at a right angle and makes it enter the polarization combining beam splitter from a direction perpendicular to the optical axis. a third rectangular prism arranged in contact with each of the beam splitters for polarization separation and polarization synthesis, respectively, and outputs the reflected light from the non-polarization beam splitter to the output optical fiber c. A focusing rod lens and a fourth focusing rod lens input from the input optical fiber b to the polarization separation beam splitter are arranged in contact with the non-polarization beam splitter and the polarization separation beam splitter, respectively. A bypass optical switch characterized by:
(2)前記液晶セルとして、入射する直線光線の偏光面
に対し平行又は垂直で、かつ2枚のガラス基板間でネマ
テック液晶分子の長軸が、互いに90°ねじれた状態に
配向したツイステッド・ネマテックセル構成の液晶セル
を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
バイパス光スイッチ。
(2) The liquid crystal cell is a twisted nematec cell in which the long axes of nematec liquid crystal molecules are oriented parallel or perpendicular to the polarization plane of the incident straight light beam and twisted by 90 degrees between two glass substrates. 2. A bypass optical switch according to claim 1, characterized in that a liquid crystal cell having the following structure is used.
(3)前記液晶セルとして、入射する直線偏光の偏光面
に対し45°で、かつ2枚のガラス基板間でネマテック
液晶分子の長軸が一定方向を向くよう配向し、入射する
直交2偏光の位相差がπとなる条件を発生させるπセル
構成の液晶セルを用いたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載のバイパス光スイッチ。
(3) The liquid crystal cell is oriented at 45 degrees with respect to the polarization plane of the incident linearly polarized light, and the long axes of the nematic liquid crystal molecules are oriented in a certain direction between the two glass substrates, and the two orthogonal incident polarized lights are The bypass optical switch according to claim 1, characterized in that a liquid crystal cell having a π cell configuration that generates a condition where the phase difference is π is used.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5347380A (en) * 1991-12-20 1994-09-13 Thomson-Csf Liquid crystal optical polarization separator with parrallel alignment on one substrate, perpendicular on other

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