JPS62133429A - 液晶光スイツチ - Google Patents
液晶光スイツチInfo
- Publication number
- JPS62133429A JPS62133429A JP27321585A JP27321585A JPS62133429A JP S62133429 A JPS62133429 A JP S62133429A JP 27321585 A JP27321585 A JP 27321585A JP 27321585 A JP27321585 A JP 27321585A JP S62133429 A JPS62133429 A JP S62133429A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- electrodes
- light
- optical switch
- incident
- 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
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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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は光通信システム等に用いて光路を切り換える光
スィッチに係り、特に液晶を用いた電気光学式の液晶光
スイッチに関する。
スィッチに係り、特に液晶を用いた電気光学式の液晶光
スイッチに関する。
従来の光通信システム等に用いる光スィッチには、光フ
ァイバまたはプリズムの移動によって光路を切り換える
機械式光スィッチと、材料の電気光学効果や音響光学効
果等を利用した電気式光スィッチが知られている。この
うち電気式光スィッチはスイッチング速度が速く、かつ
移動部分の摩耗等がなく経年変化も少ない。さらに電気
式光スィッチの材料として、液晶は低い電圧印加で大き
な屈折率変化が得られて材料の種類も豊富な利点がある
。
ァイバまたはプリズムの移動によって光路を切り換える
機械式光スィッチと、材料の電気光学効果や音響光学効
果等を利用した電気式光スィッチが知られている。この
うち電気式光スィッチはスイッチング速度が速く、かつ
移動部分の摩耗等がなく経年変化も少ない。さらに電気
式光スィッチの材料として、液晶は低い電圧印加で大き
な屈折率変化が得られて材料の種類も豊富な利点がある
。
従来のこの種の液晶光スイッチとしては、例えば特開昭
５６−１５０７２５号に記載のものが知られている。こ
の種の液晶光スイッチでは通過する光の損失を少なくし
て光の強度を弱めないことが重要である。すなわち屈折
率の異なる２層の物質の界面を通過する光には通常は界
面での反射損失があり、この反射損失は入射光の偏光状
態や入射角等によっても影響されるが、２つの物質の屈
折率差によって最も影響される。したがって透過光の界
面での反射損失を低減するには２つの物質の屈折率差を
小さくするのが好ましい。
５６−１５０７２５号に記載のものが知られている。こ
の種の液晶光スイッチでは通過する光の損失を少なくし
て光の強度を弱めないことが重要である。すなわち屈折
率の異なる２層の物質の界面を通過する光には通常は界
面での反射損失があり、この反射損失は入射光の偏光状
態や入射角等によっても影響されるが、２つの物質の屈
折率差によって最も影響される。したがって透過光の界
面での反射損失を低減するには２つの物質の屈折率差を
小さくするのが好ましい。
しかしながら上記した従来の液晶光スイッチなどでは、
プリズム（ガラス）と液晶の屈折率差については考慮さ
れているが、電極（透明電極）と液晶の屈折率差による
反射損失の低減については配慮されていない。例えば電
極（透明電極）に通常用いられるＩｎｔ０３− ＳａＯ
２は屈折率が約２．０で、液晶は屈折率が１５〜ｔ８で
あるので透明電極と液晶の間には０．５〜０．２の屈折
率差があり、透明電極と液晶の界面を通過する光はその
界面で好ましくない反射損失を生じる問題点があった。
プリズム（ガラス）と液晶の屈折率差については考慮さ
れているが、電極（透明電極）と液晶の屈折率差による
反射損失の低減については配慮されていない。例えば電
極（透明電極）に通常用いられるＩｎｔ０３− ＳａＯ
２は屈折率が約２．０で、液晶は屈折率が１５〜ｔ８で
あるので透明電極と液晶の間には０．５〜０．２の屈折
率差があり、透明電極と液晶の界面を通過する光はその
界面で好ましくない反射損失を生じる問題点があった。
本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、従
来の電極と液晶の屈折率差による反射損失をなくした低
損失の液晶光スイッチを提供するＫある。
来の電極と液晶の屈折率差による反射損失をなくした低
損失の液晶光スイッチを提供するＫある。
〔発明の概要〕
本発明は、液晶を充填した複数の同一透明個体面上に複
数の電極を対向して形成し、その電極間の電極を形成し
ない部分に光を入射するとともに、上記透明固体および
液晶の光の偏波方向と対応の屈折率の整合性とあいまっ
て、上記電極間に印加する電圧の有無によって液晶分子
の配向性を変えることにより、入射光を液晶面で全反射
または透過させて光路を切り換えるようにし、電極と液
晶の屈折率差による光の反射損失を低減するようにした
液晶光スイッチである。
数の電極を対向して形成し、その電極間の電極を形成し
ない部分に光を入射するとともに、上記透明固体および
液晶の光の偏波方向と対応の屈折率の整合性とあいまっ
て、上記電極間に印加する電圧の有無によって液晶分子
の配向性を変えることにより、入射光を液晶面で全反射
または透過させて光路を切り換えるようにし、電極と液
晶の屈折率差による光の反射損失を低減するようにした
液晶光スイッチである。
以下に本発明の一実施例を第１図ないし第３図により説
明する。
明する。
第１図は本発明による液晶光スイッチの一実施例を示す
全体構造の概要正面図である。第１図において、１．２
は入力光ファイバ、３，４は出力光ファイバ、５，６，
７．８はレンズ、９．１０は台形状ガラス（透明固体）
、１１は液晶、１２，１３゜１４．１５は電極、１６．
１７はスペーサである。
全体構造の概要正面図である。第１図において、１．２
は入力光ファイバ、３，４は出力光ファイバ、５，６，
７．８はレンズ、９．１０は台形状ガラス（透明固体）
、１１は液晶、１２，１３゜１４．１５は電極、１６．
１７はスペーサである。
第１図の光ファイバ１〜４およびレンズ５〜８に接続さ
れる液晶セル構造の液晶光スイッチは次の方法で製作さ
れる。まず２個の台形状ガラス９，１０の第１図の紙面
と垂直な表面に例えばＩｎ１ＯＢ−ＳルＯ８を蒸着して
電極１２〜１５を形成する。この電極１２〜１５および
台形状ガラス９゜１００表面に例えばポリイミド系有機
樹脂膜（配向膜）を形成しく図示していない）、その膜
を紙面に垂直方向にガーゼ等でこするなどして配向処理
を施す。しかるのち台形状ガラス９，１０を平行に電極
１２〜１５面が対向するように例えば１０μｍ厚のスペ
ーサ１６．１７を介して配置し、液晶１１を充填したの
ち密封する。このさい液晶１１分子はポリイミド系有機
樹脂膜の配向効果により、液晶分子長軸が電極１２〜１
５を形成した台形状ガラス９ 、１０．の表面に平行Ｋ
かつ第１図の紙面に垂直に配向する。なお液晶１１には
例えば屈折率ｎｅ ”” ｔ７０ ＊ ｎ６−１．５０
を有するネマチック液晶を用いる。また台形状ガラス９
，１０の屈折率ル、は液晶１１の屈折率ル、−１，７０
に等しい値が選ばれる。ここで入力光ファイバ１，２か
ら液晶光スイッチに入射する光はレンズ５，６によっ【
平行光となり、さらに複屈折結晶等（図示していない）
を介して第１図の紙面に垂直な偏光（以下にＳ偏向と呼
ぶ）となる。この入射光は第１図の破線で示すように台
形状ガラス１，２の斜面で反射されて液晶１１に斜めに
入射する。
れる液晶セル構造の液晶光スイッチは次の方法で製作さ
れる。まず２個の台形状ガラス９，１０の第１図の紙面
と垂直な表面に例えばＩｎ１ＯＢ−ＳルＯ８を蒸着して
電極１２〜１５を形成する。この電極１２〜１５および
台形状ガラス９゜１００表面に例えばポリイミド系有機
樹脂膜（配向膜）を形成しく図示していない）、その膜
を紙面に垂直方向にガーゼ等でこするなどして配向処理
を施す。しかるのち台形状ガラス９，１０を平行に電極
１２〜１５面が対向するように例えば１０μｍ厚のスペ
ーサ１６．１７を介して配置し、液晶１１を充填したの
ち密封する。このさい液晶１１分子はポリイミド系有機
樹脂膜の配向効果により、液晶分子長軸が電極１２〜１
５を形成した台形状ガラス９ 、１０．の表面に平行Ｋ
かつ第１図の紙面に垂直に配向する。なお液晶１１には
例えば屈折率ｎｅ ”” ｔ７０ ＊ ｎ６−１．５０
を有するネマチック液晶を用いる。また台形状ガラス９
，１０の屈折率ル、は液晶１１の屈折率ル、−１，７０
に等しい値が選ばれる。ここで入力光ファイバ１，２か
ら液晶光スイッチに入射する光はレンズ５，６によっ【
平行光となり、さらに複屈折結晶等（図示していない）
を介して第１図の紙面に垂直な偏光（以下にＳ偏向と呼
ぶ）となる。この入射光は第１図の破線で示すように台
形状ガラス１，２の斜面で反射されて液晶１１に斜めに
入射する。
その入射角は台形状ガラス９，１０の鋭角の大きさで決
まり、ここではその鋭角が５５°として液晶１１への入
射角θ−７００である。電極１２と１３および電極１４
と１５はそれぞれ導通させてあり電圧が電極１２．１３
と電極１４．１５との間に印加されると、電位差（電界
）は電極１２．１３と電極１４゜１５の間に生じる。入
射光は電圧の有無に応じて電極１２．１３と電極１４．
１５の間の液晶１１を透過または液晶１１で全反射して
、出力光ファイバ４，７から出射するが、この光の進路
には電極１２〜１５は存在しない。
まり、ここではその鋭角が５５°として液晶１１への入
射角θ−７００である。電極１２と１３および電極１４
と１５はそれぞれ導通させてあり電圧が電極１２．１３
と電極１４．１５との間に印加されると、電位差（電界
）は電極１２．１３と電極１４゜１５の間に生じる。入
射光は電圧の有無に応じて電極１２．１３と電極１４．
１５の間の液晶１１を透過または液晶１１で全反射して
、出力光ファイバ４，７から出射するが、この光の進路
には電極１２〜１５は存在しない。
第２図（αｌ 、 （Ａ）は第１図の電接間に電圧を印
加しない場合の液晶セル部分を示す部分拡大図およびそ
のＡ−Ａ断面図である。第２図（αｌ 、 （ｂｔにお
（・て、第１図と同一符号は同一部分を示すものとし、
液晶１１と電極１２〜１５の配置構造とともに液晶分子
の配向状態か示される。第２図（α）（Ａｌに示すよう
に電極１２．１５と電極１４．１５の間に電圧を印加し
ない場合には、液晶分子は長軸が電界方向に直角に配列
している。したがって入力光ファイバ１から液晶１１に
入射する光はＳ偏光であって液晶分子の長軸方向に平行
に振動している偏光であるので、この入射光は液晶１１
の屈折率としてはｎ ａ −１７０を感じる。これＫよ
り台形状ガラス９，１００屈折率ｎ、ｑ−１７０に選定
していて、液晶１１と台形状ガラス９．１０の間には屈
折率差がないので、入射光は反射損失をほとんど生じる
ことなく台形状ガラス９．１０と液晶１１の界面を第２
図（ａｌに破線で示すように透過して、第１図の出力光
ファイバ４から出射する。
加しない場合の液晶セル部分を示す部分拡大図およびそ
のＡ−Ａ断面図である。第２図（αｌ 、 （ｂｔにお
（・て、第１図と同一符号は同一部分を示すものとし、
液晶１１と電極１２〜１５の配置構造とともに液晶分子
の配向状態か示される。第２図（α）（Ａｌに示すよう
に電極１２．１５と電極１４．１５の間に電圧を印加し
ない場合には、液晶分子は長軸が電界方向に直角に配列
している。したがって入力光ファイバ１から液晶１１に
入射する光はＳ偏光であって液晶分子の長軸方向に平行
に振動している偏光であるので、この入射光は液晶１１
の屈折率としてはｎ ａ −１７０を感じる。これＫよ
り台形状ガラス９，１００屈折率ｎ、ｑ−１７０に選定
していて、液晶１１と台形状ガラス９．１０の間には屈
折率差がないので、入射光は反射損失をほとんど生じる
ことなく台形状ガラス９．１０と液晶１１の界面を第２
図（ａｌに破線で示すように透過して、第１図の出力光
ファイバ４から出射する。
第３図（ａｌ 、 （ｂｔは第１図の電極間に電圧を印
加した場合の液晶セル部分を示す部分拡大図およびその
Ａ−Ａ断面図である。第３図（α） 、 （Ａ）におい
て、第２図（ａｌ 、 （ｂｌと同じく第１図と同一符
号は同一部分を示すものとし、液晶１１と電極１２〜１
５の配置構造とともに液晶分子の配向状態か示される。
加した場合の液晶セル部分を示す部分拡大図およびその
Ａ−Ａ断面図である。第３図（α） 、 （Ａ）におい
て、第２図（ａｌ 、 （ｂｌと同じく第１図と同一符
号は同一部分を示すものとし、液晶１１と電極１２〜１
５の配置構造とともに液晶分子の配向状態か示される。
第５図（α１ 、 （Ａｌに示すように電極１２．１３
と電極１４．１５の間に電圧を印加した場合には、液晶
分子は長軸が電界方向に平行に配列する。
と電極１４．１５の間に電圧を印加した場合には、液晶
分子は長軸が電界方向に平行に配列する。
したがって入力光ファイバ１から液晶１１に入射する光
はＳ偏光であって液晶分子の長軸方向に画角に振動して
偏光であるので、この入射光は液晶１１の屈折率として
はル。−１，５０を感じる。
はＳ偏光であって液晶分子の長軸方向に画角に振動して
偏光であるので、この入射光は液晶１１の屈折率として
はル。−１，５０を感じる。
これにより台形状ガラス９，１００屈折率−一１７０に
選定していて、この界面の全反射の臨界入射角θｃ−ｍ
−’ （ｔｓｏ／ １．７０ ） ＝ ６１．９’で
あってＳ偏光の入射角θ−７０°はそれよりも大きいの
で、入射光は第３図（α）に破線で示すように液晶１１
０面で全反射して、第１図の出力光ファイバ３から出射
する。なお第１図の入力ファイバ２から液晶１１に入射
する光も同様にして、電極１２〜１５の電圧印加の有無
に応じて液晶１１０面での全反射または液晶１１の透過
により、とぐに液晶１１を透過する場合にも反射損失が
ほとんどなく、出力光ファイバ４．３から出射する。
選定していて、この界面の全反射の臨界入射角θｃ−ｍ
−’ （ｔｓｏ／ １．７０ ） ＝ ６１．９’で
あってＳ偏光の入射角θ−７０°はそれよりも大きいの
で、入射光は第３図（α）に破線で示すように液晶１１
０面で全反射して、第１図の出力光ファイバ３から出射
する。なお第１図の入力ファイバ２から液晶１１に入射
する光も同様にして、電極１２〜１５の電圧印加の有無
に応じて液晶１１０面での全反射または液晶１１の透過
により、とぐに液晶１１を透過する場合にも反射損失が
ほとんどなく、出力光ファイバ４．３から出射する。
なお上記実施例において、台形状ガラス（透明固体）の
形状および電極の配置構造９台形状ガラス材料や液晶材
料とその配向材料および配向性、入射偏波光の方向など
は上記の内容に限定されるものではない。たとえば電極
材料にはＡｕ、Ｍなどの不透明導体金属も使用可能であ
りガラス材料のかわりに透明な有機樹脂などを用いても
よい。
形状および電極の配置構造９台形状ガラス材料や液晶材
料とその配向材料および配向性、入射偏波光の方向など
は上記の内容に限定されるものではない。たとえば電極
材料にはＡｕ、Ｍなどの不透明導体金属も使用可能であ
りガラス材料のかわりに透明な有機樹脂などを用いても
よい。
以上のように本実施例によれば、電極を形成した複数の
透明固体の間に充填された液晶分子の配列を電極間に印
加する電圧の有無または大きさによって変えることによ
り液晶に入射する光を透過または全反射して光路を切り
換える液晶スイッチにおいて、電極を形成する透明固体
面上に入射光が透過または全反射するに十分な広さの電
極を形成しない部分を設け、この電極を形成しない部分
を隔てて同一透明固体面上に対向して形成される複数の
分割された電極間に電圧を印加して同一透明固体面上に
電位差すなわち電界を生じさせるようにし、この電極間
に印加する電圧の有無または大きさにより上記透明固体
材料、の屈折率と液晶材料の液晶分子の配向性および光
の偏波方向で異なる屈折率との整合性とあいまって、上
記電極を形成しない部分を通して斜めに液晶に入射する
光を全反射または透過するようにして、従来の電極と液
晶の屈折率差に伴う反射損失をなくして特に透過光に対
する反射損失を低減できる。
透明固体の間に充填された液晶分子の配列を電極間に印
加する電圧の有無または大きさによって変えることによ
り液晶に入射する光を透過または全反射して光路を切り
換える液晶スイッチにおいて、電極を形成する透明固体
面上に入射光が透過または全反射するに十分な広さの電
極を形成しない部分を設け、この電極を形成しない部分
を隔てて同一透明固体面上に対向して形成される複数の
分割された電極間に電圧を印加して同一透明固体面上に
電位差すなわち電界を生じさせるようにし、この電極間
に印加する電圧の有無または大きさにより上記透明固体
材料、の屈折率と液晶材料の液晶分子の配向性および光
の偏波方向で異なる屈折率との整合性とあいまって、上
記電極を形成しない部分を通して斜めに液晶に入射する
光を全反射または透過するようにして、従来の電極と液
晶の屈折率差に伴う反射損失をなくして特に透過光に対
する反射損失を低減できる。
以上の説明のように本発明によれば、光が液晶セルを透
過するさいに電極と液晶の屈折率差に伴う反射損失をな
くすることができるので低損失の液晶光スイッチが提供
できる。
過するさいに電極と液晶の屈折率差に伴う反射損失をな
くすることができるので低損失の液晶光スイッチが提供
できる。
第１図は本発明による液晶光スイッチの一実施例を示す
正面図、第２図（ａｌ 、 （ｂｌは第１図の液晶セル
の電圧印加した場合の部分拡大図とそのＡ−Ａ断面図、
第３図（α） 、 （ｂｌは第１図の液晶セルの電圧印
加しない場合の部分拡大図とそのＡ−Ａ断面図である。
正面図、第２図（ａｌ 、 （ｂｌは第１図の液晶セル
の電圧印加した場合の部分拡大図とそのＡ−Ａ断面図、
第３図（α） 、 （ｂｌは第１図の液晶セルの電圧印
加しない場合の部分拡大図とそのＡ−Ａ断面図である。
Claims (1)
- 電極を形成した複数の透明固体の間に充填された液晶分
子の配列を電極間に印加する電圧によって変えることに
より液晶に入射する光を透過または全反射して光路を切
り換える液晶光スイッチにおいて、上記電極を形成した
透過固体面上には電極を形成しない部分を設け、該電極
を形成しない部分を通して液晶に光を入射するとともに
、該電極を形成しない部分を隔てて同一透明固体面上に
形成した複数の電極間に電圧を印加することにより、液
晶に入射する光を透過または全反射するようにした液晶
光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27321585A JPS62133429A (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 液晶光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27321585A JPS62133429A (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 液晶光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62133429A true JPS62133429A (ja) | 1987-06-16 |
Family
ID=17524704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27321585A Pending JPS62133429A (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 液晶光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62133429A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0446323A (ja) * | 1990-06-14 | 1992-02-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | カメラ |
-
1985
- 1985-12-06 JP JP27321585A patent/JPS62133429A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0446323A (ja) * | 1990-06-14 | 1992-02-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | カメラ |
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