JPS61151612A - 単極双投型光スイツチ - Google Patents
単極双投型光スイツチInfo
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- JPS61151612A JPS61151612A JP27892884A JP27892884A JPS61151612A JP S61151612 A JPS61151612 A JP S61151612A JP 27892884 A JP27892884 A JP 27892884A JP 27892884 A JP27892884 A JP 27892884A JP S61151612 A JPS61151612 A JP S61151612A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—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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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は１例えば光ファイバ通信における光伝送路の
切り換えを行う単極双投型光スイッチに関するものであ
る。
切り換えを行う単極双投型光スイッチに関するものであ
る。
従来この種の単極双投聾光スイッチとしては。
例えばＡｐｐｌ、 Ｏｐｔ、第１９巻ｐ、 ２９２１
（１９８０年）に開示されているものが知られている。
（１９８０年）に開示されているものが知られている。
第６図は従来の単極双投型光スイッチを示す構成図であ
る。第６９囚及びｔＢ）は、それぞれ単極双投型光スイ
ッチを切り換えた２つの状態を示している６図において
。
る。第６９囚及びｔＢ）は、それぞれ単極双投型光スイ
ッチを切り換えた２つの状態を示している６図において
。
１は入力用光ファイバ、２，３は出力用光ファイバ、４
は入力用光ファイバ１からの光を平行光に変換する収束
性ロッドレンズ、５，６は平行光を各出力用光ファイバ
２，３に集光する収束性ロッドレンズ、７は分離用偏光
ビームスプリッタ、８は合成用偏光ビームスプリッタ、
９．１０は直角プリズム、１１は外部印加′１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、１２は各分離用及び合成用
偏光ビームスプリッタ７．８の入射面に対し鬼気ベクト
ルが平行な直線偏光であるＰ偏光、１３は各分離用及び
合成用偏光ビームスプリッタ７．８の入射面に対し陽気
ベクトルが垂直な直線偏光であるＳ偏光である。
は入力用光ファイバ１からの光を平行光に変換する収束
性ロッドレンズ、５，６は平行光を各出力用光ファイバ
２，３に集光する収束性ロッドレンズ、７は分離用偏光
ビームスプリッタ、８は合成用偏光ビームスプリッタ、
９．１０は直角プリズム、１１は外部印加′１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、１２は各分離用及び合成用
偏光ビームスプリッタ７．８の入射面に対し鬼気ベクト
ルが平行な直線偏光であるＰ偏光、１３は各分離用及び
合成用偏光ビームスプリッタ７．８の入射面に対し陽気
ベクトルが垂直な直線偏光であるＳ偏光である。
上記したように構成された単極双投型光スイッチにおい
て、第６９囚に示すように、液晶セル１１に外部印加電
圧を印加しない状態では、入力用光ファイバ１から入力
されて収束性ロッドレンズ４により平行光に変換された
光は１分離用偏光ビームスプリッタ７によりＰ偏光１２
と８偏光１３とに分離された後、Ｓ偏光１３は直角プリ
ズム９で全反射され、Ｐ偏光１２と８偏光１３は液晶セ
ル１１へ垂直に入射される。この時、後に詳細に説明す
るような液晶セル１１の動作原理により、入射する直線
偏光の偏光面が９０°回転しながら透過するので、液晶
セル１１を透過した直線偏光の光は、Ｐ偏光計が８偏光
１３に、また、Ｓ偏光１３がＰ偏光１２に各々変換され
る。このうち、Ｓ偏光１３は直角プリズムｌＯで全反射
され、Ｓ偏光１３からＰ偏光１２に変換された光と合成
用偏光ビームスプリッタ８で合成される。
て、第６９囚に示すように、液晶セル１１に外部印加電
圧を印加しない状態では、入力用光ファイバ１から入力
されて収束性ロッドレンズ４により平行光に変換された
光は１分離用偏光ビームスプリッタ７によりＰ偏光１２
と８偏光１３とに分離された後、Ｓ偏光１３は直角プリ
ズム９で全反射され、Ｐ偏光１２と８偏光１３は液晶セ
ル１１へ垂直に入射される。この時、後に詳細に説明す
るような液晶セル１１の動作原理により、入射する直線
偏光の偏光面が９０°回転しながら透過するので、液晶
セル１１を透過した直線偏光の光は、Ｐ偏光計が８偏光
１３に、また、Ｓ偏光１３がＰ偏光１２に各々変換され
る。このうち、Ｓ偏光１３は直角プリズムｌＯで全反射
され、Ｓ偏光１３からＰ偏光１２に変換された光と合成
用偏光ビームスプリッタ８で合成される。
この合成された光は、収束性ロッドレンズ５に入射され
て出力用光ファイバ２に出力される。
て出力用光ファイバ２に出力される。
次に、第６図＋ｆ３）に示すように、液晶セル１１に外
部印加電圧を印加した状態では、入力用光ファイバ１か
ら入力されて収束性ロッドレンズ４により平行光に変換
された光は１分離用偏光ビームスプリッタ７によりＰ偏
光稔とＳ偏光１３とに分離された後、Ｓ偏光１３は直角
プリズム９で全反射され。
部印加電圧を印加した状態では、入力用光ファイバ１か
ら入力されて収束性ロッドレンズ４により平行光に変換
された光は１分離用偏光ビームスプリッタ７によりＰ偏
光稔とＳ偏光１３とに分離された後、Ｓ偏光１３は直角
プリズム９で全反射され。
Ｐ偏光１２とＳＩ＃ｉ光１３とが液晶セル１１へ垂直に
入射される。この時、後に詳細に説明するような液晶セ
ル１１の動作原理により、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１１を透過したＰ偏
光１２は直角プリズムｌＯで全反射され。
入射される。この時、後に詳細に説明するような液晶セ
ル１１の動作原理により、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１１を透過したＰ偏
光１２は直角プリズムｌＯで全反射され。
上記液晶セル１１を透過したＳ偏光１３と合成用偏光。
ビームスプリッタ８で合成される。この合成された光は
、収束性ロッドレンズ６に入射されて出力用光ファイバ
３に出力される。
、収束性ロッドレンズ６に入射されて出力用光ファイバ
３に出力される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の単極双投型光スイッチでは液晶セル
１１の偏光面の回転を利用しているため。
１１の偏光面の回転を利用しているため。
クロストークＣは、谷′ｌ＋Ｓ用及び合成用偏光ビーム
スプリッタ７．８の消光比ξと、液晶セル１１の入射面
に・おける液晶分子の長袖の配向方向と、入射する直線
方向の偏光面との角度ずれψとにより次式で与えられる
。
スプリッタ７．８の消光比ξと、液晶セル１１の入射面
に・おける液晶分子の長袖の配向方向と、入射する直線
方向の偏光面との角度ずれψとにより次式で与えられる
。
第７図は、第６図の単極双投型光スイッチにおけるクロ
ストークを示す特性図である。第７図には、クロストー
クＣと角度ずれψとの関係を消光比ξをパラメータにと
り計算した特性図が示されており、上記角度ずれψは液
晶セル１１の配向処理の角度精度に依存して通常±３°
程度であり、また。
ストークを示す特性図である。第７図には、クロストー
クＣと角度ずれψとの関係を消光比ξをパラメータにと
り計算した特性図が示されており、上記角度ずれψは液
晶セル１１の配向処理の角度精度に依存して通常±３°
程度であり、また。
各分離用及び合成用偏光ビームスプリッタ７．８の消光
比ξは１／１８０程度であるので、第７図より明らかな
ように、クロストークＣを一２０ｄＢ以下には低減する
ことができないという問題点があった。
比ξは１／１８０程度であるので、第７図より明らかな
ように、クロストークＣを一２０ｄＢ以下には低減する
ことができないという問題点があった。
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、クロストークの低減を図ることができるようにし
た単極双投型光スイッチを得ることを目的とする。
ので、クロストークの低減を図ることができるようにし
た単極双投型光スイッチを得ることを目的とする。
この発明に係る単極双投型光スイッチは、ネマテツク液
晶を封入した液晶セルと、収束性ロッドレンズにより平
行光に変換された光を直交２偏先に分離する分離用偏光
ビームスプリッタと１分離された直交２偏光の偏光面を
外部印加４圧により９０°回転させつつ透過させるか、
又は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。
晶を封入した液晶セルと、収束性ロッドレンズにより平
行光に変換された光を直交２偏先に分離する分離用偏光
ビームスプリッタと１分離された直交２偏光の偏光面を
外部印加４圧により９０°回転させつつ透過させるか、
又は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、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
た単極双投型エレメント光スイッチの３個を２階層構成
とすると共に、２１１ｉｌの光路折り返し用直角プリズ
ムを用いて、単極双投型エレメント光スイッチの各入力
及び出力端子間を結合させて１個の光スイッチに集積化
したものである。
偏光ビームスプリッタと、直交２偏光のうちの一方の偏
光の光路を直角に曲げる１組の直角プリズムとで構成し
た単極双投型エレメント光スイッチの３個を２階層構成
とすると共に、２１１ｉｌの光路折り返し用直角プリズ
ムを用いて、単極双投型エレメント光スイッチの各入力
及び出力端子間を結合させて１個の光スイッチに集積化
したものである。
この発明の単極双投型光スイッチにおいては。
３個の単極双投型エレメント光スイッチを２階層構成と
しているため、クロストークをデシベルで表示した場合
に、１１１の単極双投型光スイッチに比べて約２倍に改
善できる。また、２個の光路折り返し用直角プリズムを
用いて１個の光スイッチに集積化しているため、入力用
光ファイバ及び出力用光７アイパを同一面に並べて接続
でき、これにより、空間利用率を大幅に向上できる。
しているため、クロストークをデシベルで表示した場合
に、１１１の単極双投型光スイッチに比べて約２倍に改
善できる。また、２個の光路折り返し用直角プリズムを
用いて１個の光スイッチに集積化しているため、入力用
光ファイバ及び出力用光７アイパを同一面に並べて接続
でき、これにより、空間利用率を大幅に向上できる。
ｔａ１図はこの発明の一実施例である単極双投型光スイ
ッチを示す構成図で、各符号１〜１３は上記第６図に示
す従来のものと全く同一である。また。
ッチを示す構成図で、各符号１〜１３は上記第６図に示
す従来のものと全く同一である。また。
第１回置及び（Ｂ）に示す２つの状態も、上記従来例で
説明した第６図（４）及び＋ＢＩに示すものと全く同一
の状態を示している。各図において４１１４ 、１５は
光路折り返し用直角プリズムである。
説明した第６図（４）及び＋ＢＩに示すものと全く同一
の状態を示している。各図において４１１４ 、１５は
光路折り返し用直角プリズムである。
上記したように構成された単極双投型光スイッチにおい
て、液晶セル１１に電圧ＶＬ （ＯＶ又は数Ｖ）を印加
した第１回置に示す状態では、入力用光ファイバ１から
入力されて収束性ロッドレンズ４により平行光に変換さ
れた光は１分離用偏光ビームスプリツタフによりＰ偏光
１２と８偏光１３とに分離された後、Ｓ偏光１３は直角
プリズム９で全反射され、Ｐ偏光１２とＳ偏光１３は各
々液晶セル１１へ垂直に入射される。この時、液晶セル
１１には電圧ｖＬが印加されているため、後に詳細に説
明するように入射する直線偏光の偏光面を９０°回転さ
せながら透過するので、液晶セル１１を透過した直線偏
光の光は、Ｐ偏光１２が８偏光１３に、Ｓ偏光１３がＰ
偏光１２に各々変換される。このうち、Ｐ偏光１２は直
角プリズムｌＯで全反射され、Ｐ偏光１２から８偏光１
３に変換された光と合成用偏光ビームスプリッタ８で合
成され、この合成された光は、光路折り返し用直角プリ
ズム１４に入射される。この光路折り返し用直角プリズ
ム１４で光路を折り返えされた光は、再び上記合成され
た光と光軸が平行で、かつ光軸が所定の間隔をもって合
成用偏光ビームスプリッタ８に入射される。この合成用
偏光ビームスプリッタ８によりＰ偏光稔と８偏光１３と
に分離された光のうち、Ｐ偏光１２は直角プリズムｌＯ
で全反射され、Ｐ偏光１２とＳ偏光１３は各々液晶セル
１１へ垂直に入射される。この時、液晶セル１１を透過
する直線偏光の光は、上記と閾様な動作原理により。
て、液晶セル１１に電圧ＶＬ （ＯＶ又は数Ｖ）を印加
した第１回置に示す状態では、入力用光ファイバ１から
入力されて収束性ロッドレンズ４により平行光に変換さ
れた光は１分離用偏光ビームスプリツタフによりＰ偏光
１２と８偏光１３とに分離された後、Ｓ偏光１３は直角
プリズム９で全反射され、Ｐ偏光１２とＳ偏光１３は各
々液晶セル１１へ垂直に入射される。この時、液晶セル
１１には電圧ｖＬが印加されているため、後に詳細に説
明するように入射する直線偏光の偏光面を９０°回転さ
せながら透過するので、液晶セル１１を透過した直線偏
光の光は、Ｐ偏光１２が８偏光１３に、Ｓ偏光１３がＰ
偏光１２に各々変換される。このうち、Ｐ偏光１２は直
角プリズムｌＯで全反射され、Ｐ偏光１２から８偏光１
３に変換された光と合成用偏光ビームスプリッタ８で合
成され、この合成された光は、光路折り返し用直角プリ
ズム１４に入射される。この光路折り返し用直角プリズ
ム１４で光路を折り返えされた光は、再び上記合成され
た光と光軸が平行で、かつ光軸が所定の間隔をもって合
成用偏光ビームスプリッタ８に入射される。この合成用
偏光ビームスプリッタ８によりＰ偏光稔と８偏光１３と
に分離された光のうち、Ｐ偏光１２は直角プリズムｌＯ
で全反射され、Ｐ偏光１２とＳ偏光１３は各々液晶セル
１１へ垂直に入射される。この時、液晶セル１１を透過
する直線偏光の光は、上記と閾様な動作原理により。
Ｐ偏光［が８偏光１３に、Ｓ偏光１３がＰ偏光１２に変
換され、このうち、Ｓ偏光１３は直角プリズム９で全反
射され、Ｓ偏光１３からＰ偏光１２に変換された光と合
成用偏光ビームスプリッタ８で合成され。
換され、このうち、Ｓ偏光１３は直角プリズム９で全反
射され、Ｓ偏光１３からＰ偏光１２に変換された光と合
成用偏光ビームスプリッタ８で合成され。
この合成された光は、収束性ロッドレンズ５に入射され
て出力用光ファイバ２に出力される、次に、液晶セル１
１に電圧ｖＬよりも十分に高い電圧ｖＨを印加した第１
図ｔＢｌに示す状態では、入力用光ファイバ１から入力
されて収束性ロッドレンズ４により平行光に変換された
光は１分離用偏光ビームスプリツタフによりＰ偏光１２
と８偏光１３とに分離された後、Ｓ偏光１３は直角プリ
ズム９で全反射され、Ｐ偏光１２と８偏光１３は各々液
晶セル１１へ垂直に入射される。この時、液晶セル１１
には電圧ｖＨが印加されているため、後にｌＰｌｍ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１１を透過したＳ偏光１３は直角
プリズムｌＯで全反射され、上記液晶セル１１を透過し
たＰ偏光１２と合成用偏光ビームスプリッタ８で合成さ
れ、この合成された光は、光路折り返し用直角プリズム
１５に入射される。この光路折り返し用直角プリズム１
５で光路を折り返えされた光は、再び上記合成された光
と光軸が平行で、かつ光軸が所定の間隔をもって合成用
偏光ビームスプリッタ８に入射される、この合成用偏光
ビームスプリッタ８によりＰ偏光１２と８偏光１３とに
分離された光のうち、Ｓ偏光１３は直角プリズムｌＯで
全反射され、Ｐ偏光１２とＳ偏光１３は各々液晶セル１
１へ垂直に入射される。この時、液晶セル１１を透過す
る直線偏光の光は、上記と同様な原理により。
て出力用光ファイバ２に出力される、次に、液晶セル１
１に電圧ｖＬよりも十分に高い電圧ｖＨを印加した第１
図ｔＢｌに示す状態では、入力用光ファイバ１から入力
されて収束性ロッドレンズ４により平行光に変換された
光は１分離用偏光ビームスプリツタフによりＰ偏光１２
と８偏光１３とに分離された後、Ｓ偏光１３は直角プリ
ズム９で全反射され、Ｐ偏光１２と８偏光１３は各々液
晶セル１１へ垂直に入射される。この時、液晶セル１１
には電圧ｖＨが印加されているため、後にｌＰｌｍ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１１を透過したＳ偏光１３は直角
プリズムｌＯで全反射され、上記液晶セル１１を透過し
たＰ偏光１２と合成用偏光ビームスプリッタ８で合成さ
れ、この合成された光は、光路折り返し用直角プリズム
１５に入射される。この光路折り返し用直角プリズム１
５で光路を折り返えされた光は、再び上記合成された光
と光軸が平行で、かつ光軸が所定の間隔をもって合成用
偏光ビームスプリッタ８に入射される、この合成用偏光
ビームスプリッタ８によりＰ偏光１２と８偏光１３とに
分離された光のうち、Ｓ偏光１３は直角プリズムｌＯで
全反射され、Ｐ偏光１２とＳ偏光１３は各々液晶セル１
１へ垂直に入射される。この時、液晶セル１１を透過す
る直線偏光の光は、上記と同様な原理により。
偏光面は変化せずに透過するので、上記液晶セル１１を
透過したＳ偏光１３は直角プリズム９で全反射され、上
記液晶セル１１を透過したＰ偏光１２と分離用偏光ビー
ムスプリッタ７で合成された光は、収束性ロッドレンズ
６に入射されて出力用光ファイバ３に出力される。
透過したＳ偏光１３は直角プリズム９で全反射され、上
記液晶セル１１を透過したＰ偏光１２と分離用偏光ビー
ムスプリッタ７で合成された光は、収束性ロッドレンズ
６に入射されて出力用光ファイバ３に出力される。
第２図は、第１図の単極双投型光スイッチの等価回路を
示す図である。第２回置及び＋８）に示す状態は、上記
第１図＾及び＋Ｂｌに示す状態に対応したものである１
図において、１６．１７．１８はそれぞれ入力用光ファ
イバ１及び各出力用光ファイバ２゜３に対応する端子を
示しており、１９〜２７は３個の単極双投型エレメント
光スイッチの各入出力端子を示している。第２図におい
ては、１個の液晶セル１１シか用いていないので、３個
の単極双投型エレメント光スイッチは連動しており、ま
た、端子加と端子ｎとの接続及び端子２１と端子篇との
接続を、各々第１図に示した各光路折り返し用直角プリ
ズム１４ 、１５を用いて光路を折り返すことにより実
現させている。したがって、第２回置における端子【６
から端子１８へのクロストーク、及びｇ２図１．８）に
おける端子【６から端子１７へのクロストークは、各々
１個の単極双投型光スイッチにおけるクロストークの１
／２に低減されている７ ところで、上記したこの発明による単極双投型光スイッ
チでは、単極双投型エレメント光スイッチを２１１直列
に接続した構成としているため、あまり光路長が長いと
収束性ロッドレンズ４の収差による挿入損失の増加が問
題となるが、収束性ロッドレンズ４の寸法は直径１闘、
長さ５謳程度であるから、収束性ロッドレンズ４によっ
て変換される平行光のビーム径は゛１ｍ以下であり、各
分離用及び合成用偏光ビームスプリッタ７．８の一辺の
長さを５ ｉｎ程度まで小さくできるので、この場合の
最長の光路長は４５０程度となり、はとんど収差による
損失増加は生じない、また、液晶セル１１を２回透過す
ることになるが、この場合に、液１セル１１での光の吸
収は主に透明電極材料に依存しているから１例えば８
ｒＯ！ 膜を用いることにより２個分の透過損失を０
．４ｄＢ程度に抑えることができ、各収束性ロッドレン
ズ４〜６の結合損失０．４ｄＢ、各分離用及び合成用偏
光ビームスプリッタ７．８等の寸法精度による許容損失
０．５ｄＢを考慮しても総合の挿入損失を１．５ｄＢ以
下にできる。
示す図である。第２回置及び＋８）に示す状態は、上記
第１図＾及び＋Ｂｌに示す状態に対応したものである１
図において、１６．１７．１８はそれぞれ入力用光ファ
イバ１及び各出力用光ファイバ２゜３に対応する端子を
示しており、１９〜２７は３個の単極双投型エレメント
光スイッチの各入出力端子を示している。第２図におい
ては、１個の液晶セル１１シか用いていないので、３個
の単極双投型エレメント光スイッチは連動しており、ま
た、端子加と端子ｎとの接続及び端子２１と端子篇との
接続を、各々第１図に示した各光路折り返し用直角プリ
ズム１４ 、１５を用いて光路を折り返すことにより実
現させている。したがって、第２回置における端子【６
から端子１８へのクロストーク、及びｇ２図１．８）に
おける端子【６から端子１７へのクロストークは、各々
１個の単極双投型光スイッチにおけるクロストークの１
／２に低減されている７ ところで、上記したこの発明による単極双投型光スイッ
チでは、単極双投型エレメント光スイッチを２１１直列
に接続した構成としているため、あまり光路長が長いと
収束性ロッドレンズ４の収差による挿入損失の増加が問
題となるが、収束性ロッドレンズ４の寸法は直径１闘、
長さ５謳程度であるから、収束性ロッドレンズ４によっ
て変換される平行光のビーム径は゛１ｍ以下であり、各
分離用及び合成用偏光ビームスプリッタ７．８の一辺の
長さを５ ｉｎ程度まで小さくできるので、この場合の
最長の光路長は４５０程度となり、はとんど収差による
損失増加は生じない、また、液晶セル１１を２回透過す
ることになるが、この場合に、液１セル１１での光の吸
収は主に透明電極材料に依存しているから１例えば８
ｒＯ！ 膜を用いることにより２個分の透過損失を０
．４ｄＢ程度に抑えることができ、各収束性ロッドレン
ズ４〜６の結合損失０．４ｄＢ、各分離用及び合成用偏
光ビームスプリッタ７．８等の寸法精度による許容損失
０．５ｄＢを考慮しても総合の挿入損失を１．５ｄＢ以
下にできる。
第３図はこの発明による単極双投型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
構成図である０図において、２８は８ｒＯ，膜などの透
明゛電極、２９は表面に透に！ＡＩＩＬ極北を蒸着した
ガラス基板、３ｏは高分子化合物などの材料を用いたス
ペーサ、 ３１はＰ形ネマテツク液晶分子である。この
液晶セルは、電圧ｖＬを印加した第３１囚に示す状態に
おいて、８ｉ０ｘ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３１の長軸の配向方向
が、２枚のガラス基板四間で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回置に示す状態において、Ｐ形ネマテツ
ク液晶分子３１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３１のねじれにしたがって回転し、
入力、出力面間で丁度９０°回転する０次に、この液晶
セルに電圧ｖＨを印加すると、第３図ｔＢ）に示す状態
にあるようにＰ形ネマテツク液晶であるため、Ｐ形ネマ
テツク液晶分子３１の長軸は電界方向に平行に配向する
ため、偏光面は変化せずに透過する。
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
構成図である０図において、２８は８ｒＯ，膜などの透
明゛電極、２９は表面に透に！ＡＩＩＬ極北を蒸着した
ガラス基板、３ｏは高分子化合物などの材料を用いたス
ペーサ、 ３１はＰ形ネマテツク液晶分子である。この
液晶セルは、電圧ｖＬを印加した第３１囚に示す状態に
おいて、８ｉ０ｘ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３１の長軸の配向方向
が、２枚のガラス基板四間で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回置に示す状態において、Ｐ形ネマテツ
ク液晶分子３１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３１のねじれにしたがって回転し、
入力、出力面間で丁度９０°回転する０次に、この液晶
セルに電圧ｖＨを印加すると、第３図ｔＢ）に示す状態
にあるようにＰ形ネマテツク液晶であるため、Ｐ形ネマ
テツク液晶分子３１の長軸は電界方向に平行に配向する
ため、偏光面は変化せずに透過する。
第４図はこの発明による単極双投型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、％符号２８〜３１は、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、ｔ４４図（Ａ
ｌに示す状態において、Ｐ形ネマテンク液晶分子３１の
長軸がガラス基板四に対し数置のチルト角ダをなすよう
に斜め蒸着又はラビング処理し、上記ガラス基板四の両
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３１の
長軸の配向角０を４５°にし、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。
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、％符号２８〜３１は、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、ｔ４４図（Ａ
ｌに示す状態において、Ｐ形ネマテンク液晶分子３１の
長軸がガラス基板四に対し数置のチルト角ダをなすよう
に斜め蒸着又はラビング処理し、上記ガラス基板四の両
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３１の
長軸の配向角０を４５°にし、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。
第５図は１ｇ４図のπセル構成の液晶セルの動作原理を
示す図であり、３２はＸ軸方向に平行な偏光面を持つ直
線偏光である０図に示すように、２＝０からｚ ＝ ｄ
にわたり一様にＰ形ネマテツク液晶分子３１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
偏光面がＸ軸方向に平行な直線偏光３２を２軸方向に入
射する。この時。
示す図であり、３２はＸ軸方向に平行な偏光面を持つ直
線偏光である０図に示すように、２＝０からｚ ＝ ｄ
にわたり一様にＰ形ネマテツク液晶分子３１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
偏光面がＸ軸方向に平行な直線偏光３２を２軸方向に入
射する。この時。
ｏ＜ｚ＜ｄにおいて、各Ｘ軸及びｙ軸方向の電界成分を
ｇｘ、 ｇ、とすると Ｈｘ、 Ｈ，は次式のような関
係となる。
ｇｘ、 ｇ、とすると Ｈｘ、 Ｈ，は次式のような関
係となる。
２πΔｎｄ
ａ＝□ ・・・・・・（３）
λ ただし、Ｅｏは電界強度、Δｎは直交２偏先に対する屈
折率差、ｄは液晶層の厚み、λは波長である。
λ ただし、Ｅｏは電界強度、Δｎは直交２偏先に対する屈
折率差、ｄは液晶層の厚み、λは波長である。
位相差δの値により直線偏光３２の光が２軸方向に伝搬
するにつれて、偏光状態がだ円２円、だ円。
するにつれて、偏光状態がだ円２円、だ円。
直線の各偏光と変わり直線偏光３２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３２の偏光
面を９０°回転させることができる。
に設定すると、液晶セルを透過する直線偏光３２の偏光
面を９０°回転させることができる。
次に、この液晶セルに電圧ｖＨを印加すると。
第４図ＩＢＩに示す状態のようにＰ形ネマテツク液晶で
あるため、Ｐ形ネマテツク液晶分子３１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。
あるため、Ｐ形ネマテツク液晶分子３１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。
ところで、上述した実施例の説明では、１人力。
２出力の単極双投型光スイッチの場合を例にとり説明し
たが、この発明はこれに限らず、２人力。
たが、この発明はこれに限らず、２人力。
１出力の単極双投型光スイッチとしても十分に利用でき
る。
る。
この発明は以上説明したとおり、単極双投型光スイッチ
において、スイッチングエレメントとしてネマテツク液
晶を封入した液晶セルを用い、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偏先に分離したり、あるいは
偏光合成して光路を切り換える単極双投型エレメント光
スイッチの３個を２階層構成にして接続すると共に、２
個の光路折り返し用直角プリズムを用いて光路を折り返
えすことにより、１個の光スイッチに集積化したので、
従来の単極双投臘光スイッチに比べて著しくクロストー
クを低減することができ、また、装置の小屋化を図るこ
とができるなどの優れた効果を奏するものである。
において、スイッチングエレメントとしてネマテツク液
晶を封入した液晶セルを用い、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偏先に分離したり、あるいは
偏光合成して光路を切り換える単極双投型エレメント光
スイッチの３個を２階層構成にして接続すると共に、２
個の光路折り返し用直角プリズムを用いて光路を折り返
えすことにより、１個の光スイッチに集積化したので、
従来の単極双投臘光スイッチに比べて著しくクロストー
クを低減することができ、また、装置の小屋化を図るこ
とができるなどの優れた効果を奏するものである。
第１図はこの発明の一実施例である単極双投型光スイッ
チを示す構成図、第２図は、第１図の単極双投型光スイ
ッチの等価回路を示す因、第３図はこの発明による単極
双投型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
よる単極双投型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歯、第５図は
。 第４因のπセル構成の液晶セルの動作原理を示す図、第
６図は従来の単極双投型光スイッチを示す構成向、第７
図は、第６図の単極双投型光スイッチにおけるクロスト
ークを示す特性図である。 図において、１・・・入力用光ファイバ、２，３・・・
出力用光ファイバ、４〜６・・・収束性ロッドレンズ。 ７・・・分離用偏光ビームスプリッタ、８・・・合成用
偏光ビームスプリッタ、９．１０・・・直角プリズム、
１１・・・液晶セル、 １２・・・Ｐ偏光ｊｌ ｔａ・
・・Ｓ偏光、１４ 、１５・・・光路折り返し用直角プ
リズム、１６，１７，１８・・・各入力用及び出力用光
ファイバ１〜３に対応する端子。 １９〜２７・・・単極双投型エレメント光スイッチの各
入出力端子、２８・・・透明電極、２９・・・ガラス基
板、３０・・・スペーサ、 ３１・・・Ｐ形ネマテツク
液晶分子、３２・・・Ｘ軸方向に平行な偏光面を持つ直
線偏光である８なお、各図中、同一符号は同一、又は相
当部分を示す。
チを示す構成図、第２図は、第１図の単極双投型光スイ
ッチの等価回路を示す因、第３図はこの発明による単極
双投型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
よる単極双投型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歯、第５図は
。 第４因のπセル構成の液晶セルの動作原理を示す図、第
６図は従来の単極双投型光スイッチを示す構成向、第７
図は、第６図の単極双投型光スイッチにおけるクロスト
ークを示す特性図である。 図において、１・・・入力用光ファイバ、２，３・・・
出力用光ファイバ、４〜６・・・収束性ロッドレンズ。 ７・・・分離用偏光ビームスプリッタ、８・・・合成用
偏光ビームスプリッタ、９．１０・・・直角プリズム、
１１・・・液晶セル、 １２・・・Ｐ偏光ｊｌ ｔａ・
・・Ｓ偏光、１４ 、１５・・・光路折り返し用直角プ
リズム、１６，１７，１８・・・各入力用及び出力用光
ファイバ１〜３に対応する端子。 １９〜２７・・・単極双投型エレメント光スイッチの各
入出力端子、２８・・・透明電極、２９・・・ガラス基
板、３０・・・スペーサ、 ３１・・・Ｐ形ネマテツク
液晶分子、３２・・・Ｘ軸方向に平行な偏光面を持つ直
線偏光である８なお、各図中、同一符号は同一、又は相
当部分を示す。
Claims (3)
- （１）外部制御信号により１本の入力用光ファイバと２
本の出力用光ファイバ間で光路の切り換えを行う単極双
投型光スイッチにおいて、収束性ロッドレンズにより平
行光に変換された光を直交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°回転させつつ透過させるか、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エレメント光スイッチの３個を２階
層構成とすると共に、前記直角プリズムとは別の２個の
光路折り返し用直角プリズムを用いて、前記単極双投型
エレメント光スイッチの各入力及び出力端子間を結合さ
せて集積化し、前記分離用偏光ビームスプリッタの一面
に３個の収束性ロッドレンズを接着し、前記入力用光フ
ァイバ及び出力用光ファイバにそれぞれ光を入力及び出
力するようにしたことを特徴とする単極双投型光スイッ
チ。 - （２）前記液晶セルとして、内部に封入されたネマテツ
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項記載の単極双投
型光スイッチ。 - （３）前記液晶セルとして、内部に封入された前記ネマ
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項記載の単
極双投型光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27892884A JPS61151612A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 単極双投型光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27892884A JPS61151612A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 単極双投型光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61151612A true JPS61151612A (ja) | 1986-07-10 |
Family
ID=17604026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27892884A Pending JPS61151612A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 単極双投型光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61151612A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5013140A (en) * | 1987-09-11 | 1991-05-07 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical space switch |
| US5345321A (en) * | 1992-12-21 | 1994-09-06 | General Electric Company | Compact polarization dependent optical switching units |
| WO1999004310A3 (de) * | 1997-07-19 | 1999-04-08 | Deutsche Telekom Ag | Anordnung und verfahren zur elektrischen steuerung der intensität von unpolarisiertem licht |
| JP2004037480A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-02-05 | Asahi Glass Co Ltd | 液晶素子および光減衰器 |
| US7050230B2 (en) * | 2003-02-10 | 2006-05-23 | Fujitsu Limited | Optical switch device |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27892884A patent/JPS61151612A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5013140A (en) * | 1987-09-11 | 1991-05-07 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical space switch |
| US5345321A (en) * | 1992-12-21 | 1994-09-06 | General Electric Company | Compact polarization dependent optical switching units |
| WO1999004310A3 (de) * | 1997-07-19 | 1999-04-08 | Deutsche Telekom Ag | Anordnung und verfahren zur elektrischen steuerung der intensität von unpolarisiertem licht |
| US6331910B1 (en) | 1997-07-19 | 2001-12-18 | Deutsche Telekom Ag | Arrangement and method for electrically controlling the intensity of unpolarized light |
| JP2004037480A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-02-05 | Asahi Glass Co Ltd | 液晶素子および光減衰器 |
| US7050230B2 (en) * | 2003-02-10 | 2006-05-23 | Fujitsu Limited | Optical switch device |
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