JPS61196227A

JPS61196227A - 光伝送装置

Info

Publication number: JPS61196227A
Application number: JP3633385A
Authority: JP
Inventors: Heikichi Tanei; 平吉種井; Hideo Arima; 有馬　英夫; Takanobu Noro; 野呂　孝信; Ataru Yokono; 中横野; Masami Kaneyasu; 昌美兼安
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-02-27
Filing date: 1985-02-27
Publication date: 1986-08-30

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は双方向光通信システム、とりわけ口−カルエリ
アネットワーク（ＬＡＮ）における光伝送装置に関する
ものである。

〔発明の背景〕

従来この種の光伝送装置は、第１図に示すように発光部
２および受光部１と光スイヴチ部３がそれぞれ別個の部
品として製作され、それらのコネクタ部５と光７アイパ
４．４′とが光学的に結合されることにより用いられる
。個々の部品のコネクタ部は内部の素子と光７アイパの
光軸を合わせるとい５困層な作業を伴って製作されるの
で、従来の光伝送装置には、内端な光軸調整を要するコ
ネクタ部が多いことと、小型化ができないという欠点が
ありた。なお、この種の装置として関連するものには例
えば「日立評論」第６５巻、第１０号、＾ｐ、　４１−
６６　ｒ光伝送モジ為−ル」、「電子技術」第２３巻、
第１号、ｐ、μ２９−ｓｓ、ｒ光スィッチ」等が挙げら
れる。

〔発明の目的〕本発明の目的は上記欠点を解決するとともに高性能をも
つ光伝送装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の目的は以下に記すように発光部品、受光部品お
よび光スイツチ部品を一体化する方法によって達成した
。

光スィッチにはファイバあるいはプリズムの移動により
て光路を変える言わゆる機械式のものと電気光学効果、
音響光学効果等を応用した言わゆる電気式のものとがあ
る。本発明ではスイッチング速度が速く、シかも移動部
分の摩耗等による経時変化の少ない後者の方式を選定し
た。電気式用材料としては、低い電圧印加で大きな屈折
率変化が得られるとともに、製作が比較的簡単で材料の
種類が豊富な液晶を選定した。

発光部、受光部はそれぞれの素子とそれらと接続する集
積回路系を同一基板上に実装し、これを上記液晶スイッ
チ部と一体化するととＫよりて光伝送装置が製作される
。

液晶スイッチ部は液晶膜に入射する光が電圧の有無によ
りて、液晶膜で全反射するかあるいは液晶膜を透過する
かを利用して製作できる。

液晶膜に入射する光は、液晶分子の配向性および光の偏
波方向によって異なった屈折率を感じる。例えば液晶分
子の結晶軸に平行に振動する偏波光すなわち異常光は液
晶分子の結晶軸方向の屈折率（ｎ、）を感じ、それに垂
直に振動する偏波光すなわち常光は結晶軸に垂直方向の
屈折率（ｎ、）を感じる。

従って液晶材料としてｎ−とｎ＠との差ｊｆｌが比較的
大きいものを用い、透明電極間に電圧を印加しない時に
は、液晶分子の結晶軸が透明電極に平行または垂直にな
るような配向をもち、透明電極間に適当な電圧を印加し
た時には、平行な配向から垂直な配向に、あるいはその
逆の配向に変わることのできる液晶セル構造を形成する
ことで、上記液晶スイッチを構成できる。次だし液晶膜
に入射する光の偏波方向を特定の一方向に選び、その入
射角をその偏波光が液晶分子の配向性によりて、液晶の
屈折率の高い方を感じた時には透過し、低い方を感じた
時には全反射できる角度を選定する必要がある。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第２図に示す。屈折率が１．７５の
台形状ガラス１１と１２を用いて次に示す方法で液晶セ
ルを形成する。すなわち上記ガラスにＩｎｇｏ３−８ｎ
Ｏｚを蒸着して透明電極１３を形成し、その上に５ｉｎ
ｓを斜め蒸着で形成しく図示せず）、その５ｉｎｓ膜を
′ａ２図の紙面に垂直方向にガーゼでこする。しかる後
上記ガラスを電極面が対向するように置き、５＃ｍ厚の
スペーサ１８を介して液晶材料６を充填し、液晶セル構
造のスイッチ部を製作する。液晶分子は５ｉｎｓ膜の効
果により、その長軸が透明電極面に平行にかつ第２図の
紙面に垂直に配向する。液晶材料にはｎ・＝１．７５、
ｎ・”１．４９の屈折率を有するネマチック液晶を用い
る。ガラス１０　、１１　、１２には液晶のｎ＠寓１．
７５にほぼ等しい屈折率を有するものを用いる。受信光
ファイバ４あるいは発光素子２０から出射する光は種々
の偏波方向を奄りているので、それらの光の偏波方向を
第２図の紙面に平行（以下、Ｅｚと略記する）となるよ
うにそろえるため、複屈折結晶８でまず紙面に垂直な方
向と平行な方向の偏波光に分離し、後者の偏波光はガラ
ス１０を通し、前者の偏波光はΣ波長板９を通して後者
と同じ偏波光（Ｅｌ）とする。レンズ７は平行光あるい
は集束光を得るために用いられる。上記台形状ガラス１
１．１２の斜面１４．１５，１６，１４１反射鏡面とす
る。従って液晶セルに入射する光の入射角は台形状ガラ
スの鋭角の大きさで決まる。

液晶セルに入射する光が透明電極間の電圧印加の有無に
よって透過あるいは全反射できるような入射角とするた
め、上記鋭角の大きさは適切に設定しなければならない
。本実施例ではＳＳＯとする。以上の記述の範囲で液晶
光スイッチが構成される。本実施例では第２因に示すよ
うに上記液晶光スイッチ部に１発元素子（ＬＥＤ）２１
、受光素子（Ｓｉ−ＰＤ）　２Ｇ　、集積回路２２　、
２５を実装し保護コート２４を形成した回路基板１９と
一体化されている。これらの個々の部品は光軸が一致す
るように位置が調整されている。

透明電極間に電圧を印加しない場合には、液晶分子の長
軸は透明電極に平行かつ第２図の紙面に垂直に配向して
いるので受信光ファイバ４から出射された偏光（Ｅｌ　
）は、液晶分子の長軸方向と直角に振動する偏光である
ので常光であり、液晶の屈折率としてｎ・−１，４９を
感じる。受信光ファイバ４から出射される光は反射鏡面
１４で反射され、ガラスと透明電極の界面に入射角７０
０で入射する。ガラスの屈折率が１．７５で透明電極の
屈折率が１．９０であるので、スネルの法則により光の
進行方向は第２図の下方に屈折し、透明電極と液晶膜の
界面における入射角は６０゜となる。その時の全反射の
臨界角はＳｌ、１１．４９１．９０ −５１．６０であるので、透明電極と液晶膜の界面に入
射される光は全反射され、さら、に反射鏡面１５：でも
反射されて発信光ファイバ４′に達する。

他方透明電極間に適当な電圧を印加した場合には、液晶
分子の長軸は透明電極に垂直忙配向するので、受信光７
アイパ４から出射された偏光（Ｉｆ）は液晶分子の長軸
方向に振動する偏光であるので異常光であり、液晶の屈
折率としてｎ・−１，７５を感じる。この時、透明電極
と液晶膜の界面における全反射の臨界角はＳｉ、１１．
７５　＝ｂ　７．１０１．９０であるので、上記したように、透明電極と液晶膜の界面
に入射角６０°で入射する受信光ファイバ４からの偏光
は液晶膜を透過し、さらに反射鏡面１７で反射されて受
光素子２０に達する。他方発光素子２１から出射される
光は同様の理由で発信光７アイパ４′に達する。

すなわち本実施例は４個の反射鏡と１個の液晶セルを用
い、液晶セルに印加する電圧の有無によって光の進行方
向を同方向と反対方向にスイッチングを行える元スイッ
チが形成され、しか本そのスイッチング部と受発光部と
が一体化された光伝送装置と認められる。

上記実施例において、液晶材料とその配向性および偏波
光の方向等は上記実施例に限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明の液晶光スイッチとそれを用い
た光伝送装置は、液晶光スイッチ部が光の進行方向を同
方向と反対方向にスイッチングを行え、従りてそれを用
いた光伝送装置は発光部、受光部および光スイツチ部が
一体化できるので、従来例よりも光軸調整箇所が少ない
とともに小型化でき、しかも機械式スイッチを用いる場
合よりもスイッチング速度が速くできるとともに移動部
分がないので経時変化が少なくできるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光伝送装置の概念図、第２図は本発明の
光伝送装置の一実施例の断面図である。符号の説明１・・・受光部、２・・・発光部、Ｓ−・・光スイツチ
部、４．４′・・・元ファイバ、５・・・コネクタ部、
６・・・液晶、７・・・レンズ、８・・・複屈折結晶１
．　＋＋＋　１波長板、１０・・・ガラス、１１．１２
・・・台形状ガラへ１３・・・透明電極、１４．１５．
１６．１７・・・反射面鏡、１８・・・スペーサ、１９
・・・回路基板、２０・・・受光素子、２１−・・発光
素子、２２．２３・・・集積回路、２４・・・保護コー
ト。嶌　１　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、受光・発光部とそれらと対向する受信・発信光ファ
イバとの間に光スイッチ部を設けた光伝送装置において
、光スイッチ部と受光・発光部とが一体化され、しかも
その光スイッチ部が電圧印加の有無によって光を透過あ
るいは全反射させるように形成された液晶セルを１個有
するとともに、光の進行方向を反射によって変更する反
射鏡面を複数個有し、液晶セルに電圧を印加しない場合
には、受信光ファイバからの光が液晶セルで全反射され
て発信光ファイバに達し、他方電圧を印加した場合には
、受信光ファイバからの光が液晶セルを透過して受光部
に、発光部からの光が液晶セルを透過して、発信光ファ
イバに達するように構成されたことを特徴とする光伝送
装置。２、上記光スイッチ部に、光の入射側あるいは出射側に
特定の偏光の平行光線あるいは集束光線を得るための部
品を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光伝送装置。３、上記部品が平行光線あるいは集束光線を得るための
レンズ、光を直交した２つの偏波光に分解する複屈折結
晶、偏波光の片方を他の偏波光に変換する素子からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項の光伝送装置。４、上記液晶セルが透明電極を形成した２個の台形状ガ
ラスあるいはプラスチックスの間にはさまれたネマチッ
ク液晶あるいはスメクチック液晶からなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光伝送装置。５、上記発光部および受光部において、発光素子とその
駆動用集積回路素子系および受光素子とその受信用集積
回路系を同一基板上に実装したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の光伝送装置。