JPS61151611A - By-pass optical switch - Google Patents
By-pass optical switchInfo
- Publication number
- JPS61151611A JPS61151611A JP27892584A JP27892584A JPS61151611A JP S61151611 A JPS61151611 A JP S61151611A JP 27892584 A JP27892584 A JP 27892584A JP 27892584 A JP27892584 A JP 27892584A JP S61151611 A JPS61151611 A JP S61151611A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- light
- polarized light
- crystal cell
- beam splitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- G02F1/13—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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は1例えば同一の建物内、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
末を元ファイバ通信回線によってリング状に接続し、通
信、情報処理を行う光LAN (0ptical Lo
cal Area Network )において。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention provides 1. communication terminals and information processing terminals installed within a limited area, such as within the same building or within the same factory premises, by using original fiber communication. Optical LAN (optical LAN) connects in a ring through lines and performs communication and information processing.
cal Area Network).
端末の故障時に光伝送路をバイパスするバイパス光スイ
ッチに関するものである。This invention relates to a bypass optical switch that bypasses an optical transmission line when a terminal fails.
第6図は従来のバイパス光スイッチを示す構成図である
。第6図(2)及び03)は、それぞれバイパス光スイ
ッチを切り換えた2つの状態を示している。FIG. 6 is a block diagram showing a conventional bypass optical switch. FIGS. 6(2) and 6(03) respectively show two states in which the bypass optical switch is switched.
図において、1は台形プリズム、2は台形プリズム1を
可動する電磁石、3.5は入力用元ファイバ、4.6は
出力用光ファイバ、7,9は各入力用元ファイバ3,5
からの入射光全平行光に変換する収束性ロッドレンズ、
8,10は平行光を各出力用光ファイバ4,6に集光す
る収束性ロッドレンズである。従来のバイパス光スイッ
チは機械式の構成のものであシ、元軸方向に所定の距離
を設けて2個の収束性四ツドレ/ズ7.l0t一対向し
て設置させ、この各収束性ロッドレンズ7.10の片端
に入力用光ファイバ3及び出力用光ファイバ6をそれぞ
れ接続した1対1の結像光学系を形成している。In the figure, 1 is a trapezoidal prism, 2 is an electromagnet that moves the trapezoidal prism 1, 3.5 is an input source fiber, 4.6 is an output optical fiber, and 7 and 9 are each input source fibers 3 and 5.
A convergent rod lens that converts the incident light from the
Numerals 8 and 10 are convergent rod lenses that converge parallel light onto the output optical fibers 4 and 6, respectively. A conventional bypass optical switch has a mechanical structure, and consists of two converging four-wire/double switches at a predetermined distance in the direction of the original axis.7. A one-to-one imaging optical system is formed in which the input optical fiber 3 and the output optical fiber 6 are respectively connected to one end of each convergent rod lens 7.10.
上記したように構成されたバイパス光スイッチでは、第
6図(A)K示すように、電磁石2に電流を供給し1台
形プリズム1t−2個の収束性ロッドレンズ7.10の
間隙内に挿入した状態では、入力用光ファイバ3から入
力され収束性ロッドレンズ7により平行元に変換された
光は1台形プリズムlの端面に蒸着された反射膜で反射
された後に収束性ロッドレンズ8に入射され出力用光フ
ァイバ4に出力される。一方、入力用光ファイバ5から
入力され収束性ロッドレンズ9により平行光に変換され
た光は、台形プリズム1の端面に蒸着された反射膜で反
射された後に収束性ロッドレンズ10に入射され出力用
光7アイパ6に出力される。In the bypass optical switch configured as described above, as shown in FIG. 6(A)K, a current is supplied to the electromagnet 2, and the electromagnet 2 is inserted into the gap between one trapezoidal prism 1t and two convergent rod lenses 7 and 10. In this state, the light input from the input optical fiber 3 and converted into a parallel element by the convergent rod lens 7 is reflected by a reflective film deposited on the end face of one trapezoidal prism l, and then enters the convergent rod lens 8. and output to the output optical fiber 4. On the other hand, the light input from the input optical fiber 5 and converted into parallel light by the convergent rod lens 9 is reflected by a reflective film deposited on the end face of the trapezoidal prism 1, and then enters the convergent rod lens 10 and output. The optical signal 7 is output to the optical system 6.
次に、第6図の)に示すように、電磁石2に供給する電
ftt−切シ1台形プリズム1をバネの復元力を用いて
2個の収束性ロッドレンズ7.10の間隙よ)引き出し
た状態では、入力用元ファイバ3から入力され収束性ロ
ッドレンズ7【0平行光に変換され九光は、直進して収
束性ロッドレンズ10に入射され出力用光ファイバ6に
出力される。Next, as shown in FIG. In this state, the nine beams inputted from the original input fiber 3 and converted into parallel beams through the convergent rod lens 7 travel straight, enter the convergent rod lens 10, and are outputted to the output optical fiber 6.
一方、入力用元ファイバ5から入力され収束性ロッドレ
ンズ9により平行光に変換された光は、台形プリズム1
の端面に蒸着された反射膜で反射されるが、その光軸は
上記結像光学系の光軸からオフセットしているために出
力用光ファイバ6には出力されない。On the other hand, the light inputted from the original input fiber 5 and converted into parallel light by the convergent rod lens 9 is transmitted through the trapezoidal prism 1
Although the light is reflected by a reflective film deposited on the end face of the light, it is not output to the output optical fiber 6 because its optical axis is offset from the optical axis of the imaging optical system.
上記バイパス光スイッチを9例えばリング状の光LAN
に適用する場合に、入力用元ファイバ3と出力用元ファ
イバ6を幹線の光伝送路に接続すると共に、出力用光フ
ァイバ4を元受信機に接続し、また、入力用光ファイバ
5t−光送信機に接続してそれぞれ用いられる。端末が
正常に動作している状態では、バイパス光スイッチは、
lcS図囚に示すように入力用元ファイバ3と出力用7
アイパ4を結合し、また、入力用光ファイバ5と出力用
光ファイバ6t−結合する。上記端末が故障した状態で
は、バイパス光スイッチは、第6図の)に示すように入
力用光ファイバ3と出力用光ファイバ6t−結合し、上
記の故障した端末をバイパスする。Connect the above bypass optical switch to 9, for example, a ring-shaped optical LAN.
In the case of applying to Each is used by connecting to a transmitter. Under normal terminal operation, the bypass optical switch
As shown in the lcS figure, input source fiber 3 and output fiber 7
The IPA 4 is coupled, and the input optical fiber 5 and the output optical fiber 6t are coupled. In a state where the terminal is out of order, the bypass optical switch connects the input optical fiber 3 and the output optical fiber 6t, as shown in FIG. 6), thereby bypassing the failed terminal.
上記のような従来のバイパス光スイッチでは。 In traditional bypass optical switches like the one above.
電磁石2を用いて台形プリズム1を可動させていたため
、装着が大型で消費1力が大きくなシ、かつ台形プリズ
ム1の破損や振動による機構部品のゆるみ等により挿入
損失やクロストークの増加が生じ、動作寿命が短かくな
るという問題点があった。また1台形プリズム1及び各
収束性ロッドレンズ7〜IOの各端面が大気に触れるた
め1台形プリズム1の端面に蒸着された反射膜や各収束
性ロッドレンズ7〜10の端面に蒸着された無反射コー
テイング膜が、温度やガスなどの影響により腐食すると
いう間4点があった。Since the trapezoidal prism 1 was moved using the electromagnet 2, the installation was large and the power consumption was large, and insertion loss and crosstalk increased due to damage to the trapezoidal prism 1 and loosening of mechanical parts due to vibration. However, there was a problem that the operating life was shortened. In addition, since each end face of one trapezoidal prism 1 and each converging rod lens 7 to IO is exposed to the atmosphere, a reflective film is deposited on the end face of one trapezoidal prism 1, and a film is deposited on the end face of each converging rod lens 7 to 10. There were four points where the reflective coating film corroded due to the effects of temperature, gas, etc.
この発明は、かかる問題点を解決するためKなされたも
ので、装置の小型化、低消費電力化及び高信頼度化を図
ることができるバイパス光スイッチを得ることを目的と
する。The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to obtain a bypass optical switch that can reduce the size of the device, reduce power consumption, and improve reliability.
この発明に係るバイパス光スイッチは、スイッチングエ
レメントとして用いるネマテツク液晶を封入した液晶セ
ルと、その液晶セルに入力、重力させる直線偏光を直交
2偏元に分離したシ、あるいは偏光合成する分離用偏光
ビームスプリッタ及び合成用偏光ビームスプリッタと、
入力用光ファイバ及び出力用光ファイバにそれぞれ接続
され、信号光を平行光に変換し、又はこの平行光を集光
する各収束性ロッドレンズと、直交2偏光のうちの一方
の偏光の光路を直角に曲げる直角プリズムとで構成した
単極双投型光スイッチを、2個直列に接続したものであ
る。The bypass optical switch according to the present invention includes a liquid crystal cell filled with a nematic liquid crystal used as a switching element, and a separate polarized beam that separates linearly polarized light input into the liquid crystal cell and makes it gravity into two orthogonal polarized elements, or that combines the polarized light. a splitter and a polarizing beam splitter for combining;
Each convergent rod lens is connected to the input optical fiber and the output optical fiber, and converts the signal light into parallel light, or condenses the parallel light, and the optical path of one of the two orthogonal polarized lights. Two single-pole, double-throw optical switches configured with a right-angle prism that can be bent at right angles are connected in series.
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、その液晶セルに印
加する゛電圧を切9換えるだけで光路の切シ換えを実現
でき、従来の機械式のように可動部分がないために長寿
命であり、かつ消費電力を低減できる。また、構成部品
である各収束性ロッドレンズ、分離用偏光ビームスプリ
ッタ及び合成用偏光ビームスプリッタを小さく構成でき
るために装置の小型化が図られる。さらに、上記液晶セ
ル、各収束性コンドレンズ9分離用偏光ビームスプリッ
タ及び合成用偏光ビームスプリッタ。In the bypass optical switch of the present invention, a liquid crystal cell is used as a switching element, and the optical path can be switched simply by switching the voltage applied to the liquid crystal cell, and there are no moving parts unlike conventional mechanical switches. Because there is no carbon, it has a long life and can reduce power consumption. Further, since the converging rod lenses, the separating polarizing beam splitter, and the combining polarizing beam splitter, which are the component parts, can be made smaller, the device can be made smaller. Furthermore, the liquid crystal cell, each converging condolens 9 polarizing beam splitter for separation, and a polarizing beam splitter for combining.
入力用光ファイバ及び出力用光ファイバの各端面相互は
接着剤を用いて固定されているため、各端面が大気に触
れることがなく防湿、防食性に優れている。Since the end faces of the input optical fiber and the output optical fiber are fixed to each other using an adhesive, each end face is not exposed to the atmosphere and has excellent moisture and corrosion resistance.
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
を示す構成図であり、各符号3〜lOは、上記第6図に
示す従来のものと全く同一である。FIG. 1 is a block diagram showing a bypass optical switch which is an embodiment of the present invention, and each reference numeral 3 to IO is exactly the same as the conventional switch shown in FIG. 6 above.
11.13は分離用偏光ビームスプリッタ、12゜14
は合成用偏光ビームスプリッタ、15〜18は直角プリ
ズム、19.20は印加電圧v1又はvHにより入射す
る直線偏光の偏光面を90’回転させて透過させるか、
又は回転させずにそのまま透過させるネマテツク液晶を
封入した液晶セル、21は各分離用偏光ビームスプリッ
タ11.13及び合成用偏光ビームスプリッタ12.1
4の入射面に平行な直線偏光であるP偏光、22は各分
離用偏光ビームスプリッタ11.13及び合成用偏光ビ
ームスプリッタ12.14の入射面に垂直な直線偏光で
あるS偏光である。第1図(2)及び[F])は。11.13 is a polarizing beam splitter for separation, 12゜14
is a polarizing beam splitter for synthesis, 15 to 18 are right angle prisms, and 19.20 rotates the plane of polarization of the incident linearly polarized light by 90' by applied voltage v1 or vH and transmits it.
Or a liquid crystal cell filled with a nematic liquid crystal that transmits the liquid without being rotated, 21 denotes each separating polarizing beam splitter 11.13 and combining polarizing beam splitter 12.1.
P-polarized light 22 is linearly polarized light parallel to the incident plane of 4, and S-polarized light 22 is linearly polarized light perpendicular to the incident plane of each separating polarizing beam splitter 11.13 and combining polarizing beam splitter 12.14. Figure 1 (2) and [F]).
各液晶セル19.20を切シ換えた2つの状態を示して
おシ、この各態様は、上記従来のバイパス光スイッチで
説明した第6図(A)及びの)の場合と金く同一の状態
であシ、このような各態様では、各液晶セル19.20
に同一電圧を印加するものとする。This figure shows two states in which each liquid crystal cell 19, 20 is switched, and each of these modes is exactly the same as in the case of FIG. In each such embodiment, each liquid crystal cell 19.20
Assume that the same voltage is applied to both.
上記したように構成されたこの発明のバイパス光スイッ
チにおいて、まず、端末が正常に動作している場合に対
応する第1図(転)に示す状態では、。In the bypass optical switch of the present invention configured as described above, first, the state shown in FIG.
入力用元ファイバ3から入力され収束性ロッドレンズ7
により平行ft、に変換された光は、分離用偏光ビーム
スプリッタ11によりP偏光21とS偏光22とに分離
された後、P偏光21は直角プリズム15で全反射され
て進行方向が90°曲げられ、S偏光22は直進して液
晶セル19に直角に入射される。この時、液晶セル19
に周波数f、電圧vH金印加すると、後に詳細に説明す
るように、入射する直線偏光の偏光面は変化せずに透過
するので、液晶セル19を透過したP偏光21は直角プ
リズム16で全反射され、上記液晶セル19′t−透過
したS偏光22と合成用偏光ビームスプリッタ12で合
成され、この合成された光は収束性ロッドレンズ8に入
射して出力用元ファイバ4に出力する。同様な動作原理
により、入力用光ファイバ5から入力した光は出力用光
ファイバ6に出力される。Convergent rod lens 7 is input from input fiber 3
The light converted into parallel ft is separated into P polarized light 21 and S polarized light 22 by the separating polarizing beam splitter 11, and then the P polarized light 21 is totally reflected by the right angle prism 15 and its traveling direction is bent by 90 degrees. The S-polarized light 22 travels straight and enters the liquid crystal cell 19 at right angles. At this time, liquid crystal cell 19
When frequency f and voltage vH are applied to , as will be explained in detail later, the polarization plane of the incident linearly polarized light is transmitted without changing, so the P polarized light 21 that has passed through the liquid crystal cell 19 is totally reflected by the right angle prism 16. The light is combined with the S-polarized light 22 transmitted through the liquid crystal cell 19't by the combining polarization beam splitter 12, and this combined light enters the convergent rod lens 8 and is output to the source fiber 4 for output. Based on the same operating principle, light input from the input optical fiber 5 is output to the output optical fiber 6.
次に、端末に障害が発生した場合に対応する第1図の)
に示す状態では、入力州党ファイバ3から入力され収束
性ロッドレンズ7により平行光に変換された光は1分離
用偏元ビームスプリッタ11によ)P偏光21とS偏光
22とに分離された後。Next, see the steps in Figure 1 (in case a failure occurs on the terminal).
In the state shown in , the light input from the input optical fiber 3 and converted into parallel light by the convergent rod lens 7 is separated into P-polarized light 21 and S-polarized light 22 by the 1-separation polarization beam splitter 11. rear.
P偏光21は直角プリズム15で全反射されて進行方向
が変化し、S偏光22は直進して液晶セル19に垂直に
入射される。この時、液晶セル19に周波数f、電圧v
Lt−印加すると、後に詳細に説明するように、入射す
る直線偏光の偏光面は90″回転されながら透過するの
で、液晶セル19を透過した直線偏光の光は、P偏光2
1が5(iiJjt、22に、i九、S偏光22がP偏
光21にそれぞれ変換される。このうち、S偏光22は
直角プリズム16により全反射され、S偏光22かもP
(1m元21に変換された光と合成用偏光ビームスプリ
ッタ12で合成され、この合成された光は分離用偏光ビ
ームスプリッタ13に入射される。このようにして入射
された光は1分離用偏光ビームスプリッタ13により再
びP偏光21とS偏光22に分離された後、S偏光22
は直角プリズム17により全反射され、P偏光21とS
(1光22は液晶セル20に垂直に入射される。この時
1g晶セル20には液晶セル19と同一の電圧が印加さ
れているため、同様な動作原理により、P偏jt、21
はS偏光22に、S偏光22はP偏光21にそれぞれ変
換される。このうち、P偏光21は直角プリズム18に
よ〕全反射され、P偏光21からS偏光221fC変換
された光と合成用偏光ビームスプリッタ14で合成され
、この合成された光は収束性ロッドレンズIOK入射さ
れ出力用元ファイバ6に出力される。なお、第1図の)
に示す状態において、入力用光ファイバ5から入力され
た光は、同様な動作原理に基づいて、収束性ロッドレン
ズlOに入射する合成光と直角方向に出射され出力用光
ファイバ6には出力されない。The P-polarized light 21 is totally reflected by the right-angle prism 15 and its traveling direction changes, and the S-polarized light 22 travels straight and enters the liquid crystal cell 19 perpendicularly. At this time, the frequency f and the voltage v are applied to the liquid crystal cell 19.
When Lt- is applied, the polarization plane of the incident linearly polarized light is rotated by 90'' and transmitted as will be explained in detail later, so the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal cell 19 becomes P polarized light 2.
1 is converted to 5 (iiJjt, 22, i9, S polarized light 22 is converted to P polarized light 21. Of these, S polarized light 22 is totally reflected by the right angle prism 16, and S polarized light 22 is also converted to P polarized light.
(The light converted to 1m element 21 is combined with the polarizing beam splitter 12 for combining, and this combined light is input to the polarizing beam splitter 13 for separating. After being separated again into P polarized light 21 and S polarized light 22 by the beam splitter 13, the S polarized light 22
is totally reflected by the right angle prism 17, and P polarized light 21 and S
(One light 22 is perpendicularly incident on the liquid crystal cell 20. At this time, the same voltage as the liquid crystal cell 19 is applied to the 1g crystal cell 20, so based on the same operating principle, the P polarization jt, 21
is converted into S-polarized light 22, and S-polarized light 22 is converted into P-polarized light 21, respectively. Of these, the P-polarized light 21 is totally reflected by the right-angle prism 18, and combined with the light converted from the P-polarized light 21 to the S-polarized light 221fC by the polarizing beam splitter 14, and this combined light is passed through the converging rod lens IOK. The light is input to the source fiber 6 for output. In addition, in Figure 1)
In the state shown in , the light input from the input optical fiber 5 is emitted in a direction perpendicular to the combined light incident on the convergent rod lens IO, based on the same operating principle, and is not output to the output optical fiber 6. .
第1図に示したこの発明の実施例では、各入力用光ファ
イバ3,5及び各出力用光ファイバ4゜6を、各液晶セ
ル19.20と、各分離用偏光ビームスプリッタ11.
13及び合成用偏光ビームスプリッタ12.14と、各
直角プリズム15〜五8とをはり合わせて合成したガラ
スブロックの一面、すなわち第1図に示す下方向の一面
に接合しておシ、また、印加電圧vLを原理的には零に
できるので、装置構成の空間利用率が高いという点、及
び端末に障害が生じた時に、各液晶セル19゜20に電
圧vLを印加する必要がないなどの駆動条件の点でそれ
ぞれ優れている。In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, each input optical fiber 3, 5 and each output optical fiber 4.6 are connected to each liquid crystal cell 19, 20 and each separating polarizing beam splitter 11.
13 and the polarizing beam splitter for synthesis 12, 14, and each of the right angle prisms 15 to 58 are bonded to one surface of the composite glass block, that is, one surface of the downward direction shown in FIG. Since the applied voltage vL can be reduced to zero in principle, the space utilization rate of the device configuration is high, and there is no need to apply voltage vL to each liquid crystal cell 19, 20 when a failure occurs in the terminal. Each is superior in terms of driving conditions.
第2図はこの発明の他の実施例であるバイパス光スイッ
チを示す構成図であシ、各符号3〜22は、上記第1図
で説明したものと同一である。第2図(2)及び[F]
)は、第1図(2)及びの)における各印加電圧vL、
vHを逆にして各液晶セル19 、20に印加した状態
を示したもので、このバイパス光スイッチは、入力用光
ファイバ3.収束性ロッドレンズ7と、出力用元ファイ
バ6、収束性ロッドレンズ10を、各液晶セル19,2
0.各分離用偏光ビームスプリッタ11,13.各合成
用偏光ビームスプリッタ12.14.及び各直角プリズ
ム15〜18をは)合わせて合成したガラスブロックを
介して対向させて接合させた構成にしたものである。な
お、動作については、上記第1図に示したものと同様で
あるから省略する。FIG. 2 is a block diagram showing a bypass optical switch according to another embodiment of the present invention, and each reference numeral 3 to 22 is the same as that explained in FIG. 1 above. Figure 2 (2) and [F]
) is each applied voltage vL in (2) and ) of FIG. 1,
This figure shows a state in which vH is reversed and applied to each liquid crystal cell 19, 20, and this bypass optical switch connects input optical fibers 3. The convergent rod lens 7, the original output fiber 6, and the convergent rod lens 10 are connected to each liquid crystal cell 19, 2.
0. Each separation polarizing beam splitter 11, 13. Each combining polarizing beam splitter 12.14. The rectangular prisms 15 to 18 are connected to each other so as to face each other via a composite glass block. Note that the operation is the same as that shown in FIG. 1 above, so a description thereof will be omitted.
ところで、上記したこの発明によるバイパス光スイッチ
では、単極双投型光スイッチを2個直列に接続した構成
としているため、あまシ光路長が長くなると各収束性ロ
ッドレンズ7〜10の収差による挿入損失が問題となる
が、各収束性ロッドレンズ7〜100寸法は直径2 w
i 、長さ6m程度であるから、各収束性ロッドレンズ
7〜10によって変換される平行光のビーム径は2關以
下であシ、各分離用偏光ビームスプリッタ11.13及
び合成用偏光ビームスプリッタ12,14.各直角プリ
ズム15〜18の一辺の長さを31111程度まで小さ
くできるので、この場合の液長の光路長は24削糧度と
なり、このため、はとんど収差による損失増加は生じな
い、また、各液晶セル19゜20を2回透過することに
なるが、この場合、各液晶セル19.20での光吸収は
主として透明電極材料によっており、その材料としてs
ro、膜を用いることにより、2個分の透過損失を0.
4dB糧度に抑えることができ、各収束性ロッドレンズ
7〜10の結合損失0.4 dB程度、各分離用及び合
成用偏光ビームスグリツタ11−14等の寸法精度によ
る許容損失0.3 dB程度を考慮すると、総合の挿入
損失を1.5 dB以下にできる0次に、クロストーク
については、入力用光ファイバ5から出力用光ファイバ
4への漏話が重要であル、この発明によるバイパス光ス
イッチでは、2個の単極双投型光スイッチを直列に接続
しおり、原理的には、入力用光7アイバ5と出力用光7
アイパ4とは完全に分離されている構成となっているが
、実際には。By the way, since the above-mentioned bypass optical switch according to the present invention has a configuration in which two single-pole double-throw optical switches are connected in series, when the optical path length becomes long, insertion due to the aberration of each convergent rod lens 7 to 10 occurs. Loss is a problem, but each converging rod lens 7-100 has a diameter of 2 w.
i. Since the length is about 6 m, the beam diameter of the parallel light converted by each converging rod lens 7 to 10 is 2 degrees or less, and each of the polarizing beam splitters 11 and 13 for separation and the polarizing beam splitter for combining 12,14. Since the length of one side of each of the right angle prisms 15 to 18 can be reduced to about 31111, the optical path length of the liquid length in this case is 24 degrees of reduction, so there is almost no increase in loss due to aberration, and , it passes through each liquid crystal cell 19.20 twice, but in this case, the light absorption in each liquid crystal cell 19.20 is mainly due to the transparent electrode material, and the material is s
By using a ro membrane, the transmission loss for two pieces can be reduced to 0.
The coupling loss of each convergent rod lens 7 to 10 is about 0.4 dB, and the allowable loss is 0.3 dB due to the dimensional accuracy of each separating and combining polarizing beam sinter 11 to 14. Considering the degree of crosstalk, crosstalk from the input optical fiber 5 to the output optical fiber 4 is important for zero-order crosstalk that can reduce the total insertion loss to 1.5 dB or less. In an optical switch, two single-pole, double-throw optical switches are connected in series, and in principle, an input optical fiber 7 and an output optical fiber 7 are connected in series.
Although it is configured completely separate from the Aipa 4, in reality.
各分離用及び合成用偏光ビームスプリッタ11〜14、
各直角プリズム15〜18.各液晶セル19゜20等で
の端面反射があるので一80dB程度であシ、この穆度
の値は上記した従来の機械式のバイパス光スイッチより
も優れた値である。Each separating and combining polarizing beam splitter 11 to 14,
Each right angle prism 15-18. Since there is end face reflection at each liquid crystal cell 19.degree. 20, etc., the brightness is about -80 dB, and this value is superior to the above-mentioned conventional mechanical bypass optical switch.
第3図はこの一発明による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実施例を示す断1
iis成図である。図において、23はsro、膜など
の透明電極、24は表面に透明電極23を蒸着したガラ
ス基板、25は高分子化合物などの材料を用いたスペー
サ、26はP形ネマテツク液晶分子である。この液晶セ
ルは、lEEyLを印加した第2図(2)に示す状態に
おいて、S iOx膜の斜め蒸着や綿布によるラビング
により上記P形ネマテツク液晶分子26の長軸の配向方
向が、2枚のガラス基板24間で90°ねじれるように
設定したツイスト・ネマテツクセル(TNセル)の構成
のものである。第3図(2)に示す状態において、P形
ネマデツク液晶分子26の長軸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垂直にすると、その偏光
面はP形ネマテツク液晶分子26のねじれKしたがって
回転し、入力、出力面間でT□度90’回転する0次K
、この液晶セルKt圧vHを印加すると、第3図(B)
K示す状態にあるようにP形ネマテツク液晶セルである
ため、P形ネマテツク液晶分子26の長軸は電界方向に
千行く配向するため、偏光面は変化せずに透過する。FIG. 3 is a cross section showing an embodiment of a liquid crystal cell which is a switching element of a bypass optical switch according to this invention.
This is an iis composition diagram. In the figure, 23 is a transparent electrode such as an sro film, 24 is a glass substrate on which the transparent electrode 23 is deposited, 25 is a spacer made of a material such as a polymer compound, and 26 is a P-type nematic liquid crystal molecule. In this liquid crystal cell, in the state shown in FIG. 2 (2) where lEEyL is applied, the alignment direction of the long axis of the P-type nematic liquid crystal molecules 26 is changed by diagonal deposition of a SiOx film or rubbing with cotton cloth. This is a twisted nematic cell (TN cell) configuration in which the substrates 24 are twisted by 90 degrees. In the state shown in FIG. 3(2), if the plane of polarization of the linearly polarized light incident on the P-type nemadec liquid crystal molecules 26 is made parallel or perpendicular to the alignment direction of the long axis, the polarization plane of the P-type nemadec liquid crystal molecules 26 will be The torsion K therefore rotates and the 0th order K rotates T□ degrees 90' between the input and output surfaces.
, when this liquid crystal cell is applied with Kt pressure vH, as shown in FIG. 3(B).
Since this is a P-type nematic liquid crystal cell as shown in the state shown in K, the long axes of the P-type nematic liquid crystal molecules 26 are oriented in the direction of the electric field, so that light is transmitted without changing the plane of polarization.
第4図はこの発明による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実施例を示す断面
構成図で、各符号23〜26は。FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram showing another embodiment of a liquid crystal cell which is a switching element of a bypass optical switch according to the present invention, in which reference numerals 23 to 26 are used.
第3図において説明したものと同一である。この液晶セ
ルは、第4図(A)K示す状11!ilにおいて、P形
ネマテツク液晶分子26が長軸がガラス基板24に対し
数置のチルト角ψをなすように斜め蒸着し又はラビング
処理し、上記ガラス基板240両面でチルト配向となる
ように設定すると共に、入射する直線偏光の偏光面に対
しP形ネマテツク液晶分子26の長軸の配向角θを45
@くし、直交2偏光の位相差δをπとする条件を利用し
たπセル構成のものである。This is the same as that explained in FIG. This liquid crystal cell has a shape 11! shown in FIG. 4(A)K. il, P-type nematic liquid crystal molecules 26 are obliquely deposited or rubbed so that their long axes form a tilt angle ψ of several orders of magnitude with respect to the glass substrate 24, and the glass substrate 240 is set to have a tilted orientation on both sides. At the same time, the orientation angle θ of the long axis of the P-type nematic liquid crystal molecules 26 is set to 45 with respect to the polarization plane of the incident linearly polarized light.
@Kushi, it has a π cell configuration using the condition that the phase difference δ of two orthogonal polarized lights is π.
第5図は、W、4図のπセル構成の液晶セルの動作原理
を示す図であシ、27はX軸方向に偏光面を持つ直線偏
光である0図に示すようKza=0からzwdにわたり
一様にP形ネマテツク液晶分子26の長軸がX軸及びy
軸に対し45@傾いて配向されておシ、これに偏光面が
X軸方向に平行な直線偏光27を2軸方向に入射する。Figure 5 is a diagram showing the operating principle of a liquid crystal cell with the π cell configuration shown in Figure 4. 27 is linearly polarized light with a polarization plane in the X-axis direction. The long axes of the P-type nematic liquid crystal molecules 26 are aligned uniformly over the X-axis and the Y-axis.
It is oriented at an angle of 45 degrees with respect to the axis, and linearly polarized light 27 whose plane of polarization is parallel to the X-axis direction is incident on it in biaxial directions.
この時、oくz(dにおいて、各X軸及びy軸方向の電
界成分をEz t Eyとすると、Ez* Eyは次式
のような関係となる。At this time, when the electric field components in each of the X-axis and y-axis directions are Ez t Ey in oz(d), Ez*Ey has the following relationship.
ただし、E、は′鑞界強度、Δnは直交2儂光に対す
゛る屈折率差、dは液晶層の厚み、λは波長である
。However, E is the field strength, and Δn is the orthogonal two-wave field strength.
d is the refractive index difference, d is the thickness of the liquid crystal layer, and λ is the wavelength.
位相差δの値により直繊偏光27の光が2軸方向に伝搬
する忙つれて、偏光状態がだ円2円、だ円。Depending on the value of the phase difference δ, the light of the linearly polarized light 27 propagates in two axial directions, and the polarization state becomes an ellipse of 2 circles or an ellipse.
直線の各偏光と変わプ直線偏jt、27の方向も変わる
。すなわち、δ−πとなるようにΔnとdの値を適切な
値に設定すると、液晶セルを透過する直線偏光27の偏
光面を90′″回転させることができる。As each linear polarization changes, the direction of the linear polarization jt, 27 also changes. That is, by setting the values of Δn and d to appropriate values so that δ−π, the plane of polarization of the linearly polarized light 27 that passes through the liquid crystal cell can be rotated by 90″.
次に、この液晶セルに電圧vHを印加すると、第4図の
)に示す状態のようにP形ネマテツク液晶セルであるた
め、P形ネマテツク液晶分子26の長軸は電界方向に平
行に配向するので偏光面は変化せずに透過する。Next, when a voltage vH is applied to this liquid crystal cell, as shown in FIG. Therefore, the plane of polarization is transmitted without changing.
ところで、上述した説明では、この発明のバイパス光ス
イッチをリング状構成の光LANK適用する場合を列に
とシ説明したが、この発明はこれに限らず、バス構成、
ループ構成の元LANにも十分く利用できる。Incidentally, in the above description, the case where the bypass optical switch of the present invention is applied to a ring-shaped optical LAN is described, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a bus configuration,
It can also be used in a loop-configured LAN.
この発明は以上説明したとおシ、バイパス光スイッチに
おいて、スイッチングエレメントとしてネiチック液晶
を封入した液晶セルを用いると共に、この液晶セルに印
加する電圧により入射する直線偏光の偏光面が回転する
ことを利用し、直線偏光を直交2偏光に分離したシ、あ
るいは偏光合成して光路を切プ換える単極双投型光スイ
ッチを2個直列に接続したので、従来のバイパス光スイ
ッチと比べて可動部分をなくシ、装置を小型化でき、ま
た、長寿命化と低消費電力化をくわだてることができ、
さらに、クロストークの低減と高信頼度化を図ることが
できるなどの優れた効果を奏するものである。As described above, the present invention uses a liquid crystal cell filled with a natural liquid crystal as a switching element in a bypass optical switch, and rotates the plane of polarization of incident linearly polarized light by applying a voltage to the liquid crystal cell. Two single-pole, double-throw optical switches that separate linearly polarized light into two orthogonal polarized lights or combine polarized light and switch the optical path are connected in series, so compared to conventional bypass optical switches, there are fewer moving parts. It eliminates this problem, makes the device more compact, and also achieves longer life and lower power consumption.
Furthermore, it has excellent effects such as reducing crosstalk and increasing reliability.
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図はこの発明の他の実施例であるバ
イパス光スイッチを示す構成図。
第3図はこの発明による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実施例を示す断面構
成図、第4図はこの発明による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実施例を示
す断面構成図、第5因は、第4図のπセル構成の液晶セ
ルの動作原理を示す図、第6図は従来のバイパス光スイ
ッチを示す構成図である。
図において、3.5・・・入力用光ファイバ、4゜6・
・・出力用光ファイバ、7〜10・・・収束性ロッドレ
ンズ、11.13・・・分離用偏光ビームスプリッタ、
12.14・・・合成用偏光ビームスプリッタ。
15〜18・・・直角プリズム、19.20・・・液晶
セル、21・−p偏光、22・・・S偏光、23・・・
透明電極、24・・・ガラス基板、25・・・スペーサ
、26・・・P形ネマテツク液晶分子、27・・・X軸
方向く偏光面を持つ直線偏光である。
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 one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a bypass optical switch which is another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram showing one embodiment of a liquid crystal cell which is a switching element of a bypass optical switch according to the present invention, and FIG. 4 shows another embodiment of a liquid crystal cell which is a switching element of a bypass optical switch according to this invention. The fifth factor is a diagram showing the operating principle of the liquid crystal cell having the π cell configuration shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a conventional bypass optical switch. In the figure, 3.5... input optical fiber, 4°6.
...Output optical fiber, 7-10...Converging rod lens, 11.13...Polarizing beam splitter for separation,
12.14... Polarizing beam splitter for synthesis. 15-18...Right angle prism, 19.20...Liquid crystal cell, 21...-p polarized light, 22...S polarized light, 23...
Transparent electrode, 24...Glass substrate, 25...Spacer, 26...P-type nematic liquid crystal molecules, 27...Linearly polarized light having a polarization plane in the X-axis direction. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (4)
出力用光ファイバ間で光路の切り換えを行うバイパス光
スイッチにおいて、前記入力用光ファイバからの出射光
を平行光に変換し、又はこの平行光を出力用光ファイバ
に集光する1組の収束性ロッドレンズと、この収束性ロ
ッドレンズにより平行光に変換された入力光を直交2偏
光に分離する分離用偏光ビームスプリッタと、この分離
用偏光ビームスプリッタによつて分離された前記直交2
偏光の偏光面を外部印加電圧により90°回転させて透
過させるか、又は回転させずにそのまま透過させるネマ
テツク液晶を封入した液晶セルと、この液晶セルを透過
した直線偏光を偏光合成する合成用偏光ビームスプリッ
タと、前記入力光を偏光分離しその後合成するために、
前記直交2偏光のうちの一方の偏光の光路を直角に曲げ
る1組の直角プリズムとで構成した単極双投型光スイッ
チを、2個直列に接続したことを特徴とするバイパス光
スイッチ。(1) In a bypass optical switch that switches optical paths between two sets of input optical fibers and output optical fibers using an external control signal, the output light from the input optical fibers is converted into parallel light, or A pair of convergent rod lenses that converge parallel light onto an output optical fiber, a polarizing beam splitter that separates the input light converted into parallel light by the convergent rod lenses into two orthogonal polarized lights, and a polarizing beam splitter for separating the input light into two orthogonal polarized lights. the orthogonal two separated by a polarizing beam splitter for
A liquid crystal cell containing a nematic liquid crystal that rotates the polarization plane of polarized light by 90 degrees using an externally applied voltage or transmits it without being rotated, and a synthesis polarized light that combines the linearly polarized light that has passed through this liquid crystal cell. a beam splitter to polarize and then combine the input light;
A bypass optical switch characterized in that two single-pole, double-throw optical switches each configured with a set of right-angle prisms that bend the optical path of one of the two orthogonal polarized lights at right angles are connected in series.
テツク液晶の配向方向が、入射光の透過する2枚のガラ
ス基板の入射側と出射側の内表面にて互いに90°ねじ
れるようにしたツイスト・ネマテツクセルを用い、前記
ネマテツク液晶の配向方向が、入射する直線偏光の偏光
面に平行ないし垂直になるように、前記液晶セルを設置
し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 cell in which the orientation directions of the nematic liquid crystal sealed inside are twisted by 90 degrees on the inner surfaces of the incident side and the output side of two glass substrates through which incident light passes. - The bypass according to claim 1, characterized in that a nematic cell is used and the liquid crystal cell is installed so that the orientation direction of the nematic liquid crystal is parallel to or perpendicular to the polarization plane of the incident linearly polarized light. light switch.
テツク液晶の配向方向が、入射光の透過する2枚のガラ
ス基板の入射側と出射側の内表面にて平行になるように
配向処理し、その厚みを、前記ネマテツク液晶の配向方
向と45°をなす直線偏光を入射させた時に、前記配向
方向とそれに直角方向に分離された透過2偏光間で18
0°の位相差を生じるように選定したπセル構成の液晶
セルを用い、この液晶セル内の前記ネマテツク液晶の配
向方向が、入射する直交2偏光と45°となるように設
置し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 arranged so that the orientation direction of the nematic liquid crystal sealed inside is parallel to the inner surfaces of two glass substrates on the incident side and the output side through which incident light passes. , when the linearly polarized light making an angle of 45° with the alignment direction of the nematic liquid crystal is incident, the thickness is 18 between the two transmitted polarized lights separated perpendicularly to the alignment direction.
A liquid crystal cell with a π cell configuration selected to produce a phase difference of 0° is used, and the liquid crystal cell is installed so that the alignment direction of the nematic liquid crystal is 45° with respect to the two orthogonal incident polarized lights. A bypass optical switch according to claim 1.
分離用偏光ビームスプリッタと合成用偏光ビームスプリ
ッタ、及び前記直角プリズムをはり合わせて合成したガ
ラスブロックの一面に接合し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。(4) A patent characterized in that the convergent rod lens is bonded to one surface of a glass block made by gluing together the liquid crystal cell, the separating polarizing beam splitter, the combining polarizing beam splitter, and the right angle prism. A bypass optical switch according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27892584A JPS61151611A (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | By-pass optical switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27892584A JPS61151611A (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | By-pass optical switch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61151611A true JPS61151611A (en) | 1986-07-10 |
Family
ID=17603990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27892584A Pending JPS61151611A (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | By-pass optical switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61151611A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02100025A (en) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Liquid crystal optical changeover switch |
KR20030034793A (en) * | 2001-10-27 | 2003-05-09 | (주)화이버테크 | Optical switch using aliquid crystal for exchanging the optical path |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27892584A patent/JPS61151611A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02100025A (en) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Liquid crystal optical changeover switch |
KR20030034793A (en) * | 2001-10-27 | 2003-05-09 | (주)화이버테크 | Optical switch using aliquid crystal for exchanging the optical path |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH02239219A (en) | Lighting system for liquid crystal display system | |
US20020005987A1 (en) | Polarization beam splitter or combiner | |
WO2015081682A1 (en) | Method for eliminating relevance of rotation angle of faraday rotator mirror to wavelength and temperature and rotator mirror | |
EP0848278B1 (en) | Optical circulator | |
JPS6197629A (en) | Optical switch | |
JPH0990279A (en) | Polarization independent type optical isolator and optical circulator | |
JP2017049486A (en) | Polarization split element | |
JPS61151611A (en) | By-pass optical switch | |
JPH085976A (en) | Variable wavelength optical filter | |
JPS61151612A (en) | Single pole double throw optical switch | |
CN100526939C (en) | Optical switch | |
CN111552099A (en) | Polarization-dependent reflective optical isolator | |
JPH06324289A (en) | Polarization beam splitter and optical circulator using this splitter and optical switch | |
JPS61261725A (en) | By-pass optical switch having monitor function | |
JPH085977A (en) | Variable wavelength liquid crystal optical filter | |
JP2002296544A (en) | 3-port miniaturized optical circulator | |
JPS62138838A (en) | Liquid crystal optical switch | |
JPS61113032A (en) | By-pass optical switch | |
JP2984121B2 (en) | Polarization coupler unit and multi-input polarization coupler having a plurality of the units | |
JPS61261721A (en) | Liquid crystal optical switch | |
JPH058562Y2 (en) | ||
JP2611812B2 (en) | Optical splitter / combiner | |
WO2003079109A1 (en) | Reflection optical switch | |
JPH04311917A (en) | Light circulator | |
JPH02168204A (en) | Polarizing prism |