JPS62138837A - 光路切換器 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶を用いて電気信号により動作する光路切
換器に係り、特に光ファイバを用いた光伝送、光通信シ
ステムに好適な光路切換器に関する。

〔従来の技術〕

−ｉに、光ファイバを用いた光伝送、光通信システムに
おいては、光路の切換やバイパス路の設定などのために
光路切換器が必要である。

そして、このような光路切換器として、従来から液晶を
用いたものが知られており、その−例として、オプチク
ス　レターズ　第５巻　第４号（１９８０）の１４７〜
１４９頁に、アール　ニー　ゾレフ（Ｒ，Ａ、５ｏｒｅ
ｆ）ほか１名によって発表されている「４ポートの電気
光学式液晶デバイスによる無偏光ファイバ光の全スイッ
チング」によるものがある。

この従来の光路切換器は、２つのガラスプリズムの間に
ネマチック液晶を組込み、対向するプリズムの両面に設
りられた透明電極間に交流電界を印加することにより液
晶分子の配向を変化させ、それにより入射光を２方向に
切換えるものである。

ここで、このような従来の液晶式光路切換器に使用され
ているネマチック液晶分子の動作を第１０図（ａｌ、　
ｆｂｌで説明する。１はネマチック液晶層、１′はネマ
チック液晶分子である。２は透明基板（図示せず）に設
けられた透明電極である。３は交流電源で、４は回路の
途中に設けた電気スイッチである。この第１０図におい
て、ｆａ）は電極２間に電界を印加しない（ＯＦＦ）場
合で、液晶分子１が平行に並んでいる。また、（ｂ）は
電界を印加した場合で、液晶分子１′は大部分電界方向
に配向するが、上下の界面付近にはＯＦＦ状態と同じく
、電極に平行なままの分子が残っている。

このため、ネマチック液晶を用いると次の様な問題点が
生じる。即ち、 ｆｉｌ　　界面付近の分子が電界に応答しにくいため、
透過又は反射率が低下し、光路切換器とした場合、その
クコストーク（漏話）を小さくすることが難しい。

（２）上記の現象を改善するためには、電圧を増加させ
なければならず、高い駆動電圧を必要とする。

（３）ネマチック液晶分子は電界切換え時の、特に電界
を除去した時の応答速度が遅い。

この様な欠点のため、ネマチック液晶を用いた光路切換
器は今だに実用化に至っていない。

上記欠点を改善するためには、液晶材料自体を高性能な
ものに変える必要がある。即ち、上記欠点を改善するの
に必要な基本特性を有する強誘電性液晶を用い、この液
晶を透明電極ではさみ込み、電極間に直流又はパルス電
圧を印加することにより、光路を切換えるのである。

この光路切換の素子としての強誘電性液晶を次に説明す
る。

第１１図（ａｔ、　（ｂｌ、　（ｃ）にその動作の概念
図を示す。

１１′は強誘電性液晶分子で、１２はら施紬である。

１３及び１３′は第１１図（ａ）と（Ｃ１に示す様に、
前記ら施紬１２に垂直な方向に印加した電界Ｅの方向を
示す。

強誘電性液晶の場合、自発分栂の方向はら施紬１２と液
晶分子１１′の長袖とによってできる平面に垂直になっ
ている。

又、第１１図（ｂｌに示すように、電界Ｅ＝０の場合に
は、強誘電性液晶分子１１′は、ら施紬１２に対してθ
、の角度を有してら旋状に配向している。この様に配向
した強誘電性液晶分子１１′に、あるしきい値電界Ｅｅ
以上の電界Ｅ１３を印加すると、第１１図（ａｌに示す
ように、強誘電性液晶分子１１′は、電界Ｅ１３の方向
と垂直な平面上にら施紬１２に対してθ、の角度を有し
て配向する。又、第１１図ｔａ）の電界Ｅの極性を反転
させると、同図（Ｃ）に示す様に強誘電性）夜晶分子１
１′は、電界Ｅ１３′の方向に垂直な平面上にら施紬に
対してθ、の角度を有して配向する。この様に、電界Ｅ
を反転させることによって、ら施紬との傾き角θ、の２
倍まで分子配向を変化させることが出来る。

さらに又、この強誘電性液晶を第１０図と同様な構成で
駆動させた場合、液晶層厚を薄く　（例えば１．５μｍ
）Ｌ、且つ液晶界面及び液晶組成を適宜調整することに
より、分子配向にメモリー性をもたせることが出来る。

この状態に於いては、強誘電性液晶の界面近傍の分子ま
で完全にスイッチングし、上記したネマチック液晶に於
ける問題点（１）。

（２）を解決できる。尚、液晶分子のメモリー効果を利
用して、パルス状の印加電界のみでスイッチングするこ
とも可能であ一層、より一層の低電力化をはかることが
できる。

一方、分子配向の応答速度に関しては、強誘電性液晶の
場合は、絶対値として、等しい正及び負の電界を印加す
る駆動モードとなるため、ネマチック液晶の場合の様な
電界除去時に極端に応答速度が遅くなる様な状態は生じ
ず、どちらのスイッチング動作もネマチック液晶に於け
る電界印加時と同程度もしくはそれ以上の応答速度を示
す。

以上の様に、上記したネマチック液晶の光路スイッチン
グ素子としての３つの問題点は、液晶に強誘電性液晶を
用いることにより著しく改善出来ることが明らかである
。

第１２図及び第１３図は、強誘電性液晶を用いた光路ス
イッチングの原理の１例を示したもので、第１２図は素
子の基本構成を示し、第１３図は２種の電圧印加による
強誘電性液晶の分子配向状態及び結果として生じる光路
（透過又は全反射）を示す。

第１２図において、基本構成は強誘電性液晶１１とそれ
をはさみ込む基板となる上下の透明基板２１、そして、
強誘電性液晶１１に面する透明基板境界面に設けられた
透明なべた電極２及び直流電源２２より成る。又、電圧
印加時に第１３図に示す様な所要の分子配向を得るため
、予め、液晶分子１１’を所定の方向に配向させておく
必要があり、実際には、　　。

強誘電性液晶１１との境界面、即ち電極面には配向膜が
設けであるが、ここでは図面が煩雑になるのを避けるた
め省略しである。

一般に液晶の様な光学的に一軸性の物質に異常光線とな
る直線偏光を入射した場合、入射方向と光軸とのなす角
度−が変わることにより屈折率が変化する。第１３図は
電界印加により分子長軸方向、即ち光軸方向を変えるこ
とで入射光の屈折率を変えることができ、その結果、入
射光を全反射させたり、透過させたりできることを示す
。

ここで、第１３図（ａｌ及び（ｂｌに示す分子配向の変
化は、第１１図に示した（ａ）又は（Ｃ１に対応してお
り、従って、分子の長軸は電界の方向に常に垂直となる
。

即ち、分子配向は透明電極２に常に平行であり、この点
においてヱマチツク液晶を用いた光路切換器と全く異な
る。分子配向の角度変化は、前述した如くら旋軸からの
傾き角θ、の２倍に等しい。

ここで仮に典型的な例として、θ、＝４５°、即ち、角
度変化を９０°とし、第１３図ｆａ）、　（ｂ）の様に
入射面に垂直及び平行の配向状態を想定すれば、同図ｆ
ａ＋の液晶層１１の屈折率は異常光屈折率ｎ、に、又、
同図（ｂｌの液晶層１１の屈折率は常光屈折率ｎ。に等
しくなる（ｎｏ　＞ｎｏ　）。従って、この場合、前述
した条件を満足する入射角θの範囲は次式で表される。

ｎ９　　　　　　　　　　　　　　　ｎ９ｎ９　：透明
基板の屈折率 さらに、この第１３図では入射光の電界方向と液晶分子
の配向方向の相対的な位置関係について、その例を示し
た。同じ分子配向状態を得るには、ら旋軸（即ち層）方
向として少くとも２種類が考えられる。また、印加電界
方向と分子配向方向の位置関係については、液晶材料に
よって逆になることもあり得る。本発明で言及している
スイッチング状態はこれらの種々のケースを含むもので
、第１３図に限定されない。

この様にして、入射面に垂直な電界振動をもつ直線偏光
（Ｓ偏光）を（１１式に示した角度範囲で入射させると
、液晶層１１に印加される電界を制御することによって
透過及び全反射の２光路を切換えることが出来る。ここ
で、前述した強誘電性液晶のメモリー特性から、分子配
向は電極の極（近傍まで揃っており、そのため、２光路
切換によるクロストーク（漏話）は著しく小さくするこ
とが出来、その上、応答速度の向上、及び低電圧駆動を
可能にすることが出来る。又、低電力化に関しては単一
パルスにより同様の駆動を行うことが出来るため、より
一層の低電力化をはかった光路切換器が実現出来る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、今まで述べた液晶層の厚さ方向にのみ電
界を印加する方式の光路切換器においては、入射光の電
界振動成分に制限があり、入射面に垂直な成分（Ｓ偏光
）しか切換えることが出来ない。このため例えば入射光
が車−偏波面をもつ場合には、入射部においてその偏波
面を入射面に垂直方向に正確に合わせる必要があり、又
、入射光が無偏光の場合は、入射面に平行な成分（Ｐ偏
光）をＳ偏光にモード変換させる必要がある。

この様に、この光路切換器の性能は入射光の偏波面に強
く依存しており、偏波面の精度良い制御が要求される。

しかし、−ｍに光の偏波面は温度などに対して不安定な
性質をもっており、従って、この光路切換器自体の性能
も安定性に難点が残されている。

又、最近急速にニーズが高まりつつあるＦＡやＯＡなど
のＬＡＮに使われる光源はＬＥＤで無偏光の性質をもっ
ており、これらの光路切換には、前述した問題点があり
不適当であるといえる。

この発明は、ネマチック液晶に比較してすぐれた性質を
もった強誘電性液晶を用い、入射光の偏波面に無関係に
光路を切換えることが出来る多モード光用光路切換器の
提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来技術の問題点は、強誘電性液晶の分子のら施紬
を光の入射面と平行に保った上で、この液晶の分子長軸
を光の入射面とほぼ平行な方向と、この平行な方向から
外れた方向に変化させることによって解決される。

〔作用〕

第１３図で説明した様に、べた電極２による電界印加で
は、入射面に垂直な電界振動をもつＳ偏光しかスイッチ
ング出来ない。そこで多モード光（無偏光）をスイッチ
ングするためには、まず、入射面に平行な電界振動をも
つＰ偏光をスイッチングさせなければならず、そのため
の条件を導（。

第１３図の分子配向状態においては、Ｐ偏光が’ｊｌｎ
界角で入射した場合（光は液晶中を界面と平行に１走る
）を考えると、同図（ａｌ及び（ｂ）の両方の分子配向
状態とも、液晶の屈折率はｎ、（偏波面が分子長軸と直
角に交わる）となり、屈折率変化が生じず、透過及び全
反射のスイッチングは出来ない。

このことかられかる様に、Ｐ偏光のスイッチングは、分
子長軸の液晶界面内変化だけでは起こらず、界面に対し
斜めに配向することが必要条件となる。

この条件を満足させるためには、第１１図ｆｂｌかられ
かる様に、同図（ａｌ及び（Ｃ１以外の電界印加方向な
らばよく、その内でも界面との交さ角が最も大きいのは
液晶界面内に電界を印加した場合である。

従って、この電界状態を液晶セルの中に作ればＰ偏光も
スイッチング可能なことが判る。

次に、Ｓ偏光のスイッチングも含めて強誘電性液晶のら
施紬と入射光の最適な初期配置を求める６第１４図に示
す様に、液晶分子１１′の動く円錐軌道３４上の２状態
で、Ｓ偏光とＰ偏光の両方に対して屈折率差が最大とな
るのは、強誘電性液晶のら施紬１２を入射面３１に一致
させた時で、しかも、液晶分子１１′が液晶界面と平行
な面３２に含まれた位置３５ａ及び入射面３１に含まれ
た位置３５ｂにある場合である。

そこで、これらの位置３５ａと３５ｂの２状態でＳ偏光
及びＰ偏光に対し各々屈折率差を与え、光路を切換える
わけである。

このときの、位置３５ａの状態に対するＳ偏光透過及び
Ｐ偏光全反射の為の入射角（θ）の条件式は、θ′を液
晶層の屈折角、Ｔを液晶分子長軸と液晶界面のなす角（
上方向を正）とすると、下式で与えられる。

ｎ９　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｎ。

ここで、 一方、位置３５ｂの状態に対するＳ偏光全反射及びＰ偏
光透過の入射角（θ）の条件式も、上記（２）式に一敗
する。

そこで、いま、ｎ、＝１．８．　　ｎ、＝１．７．　　
ｎ０＝１５とおき、角Ｉをパラメータとして、（２）式
のθとθ′の関係を第１５図に示す。なお、この第１５
図中での垂直破線はネマチック液晶を用いた場合、すな
わち、上記ｆｌ１式の入射角範囲を示し、Ｓ偏光に対す
る透過及び全反射の切換可能範囲を示す。

そして、（２）式による角度範囲は、この第１５図の左
側の垂直破線と各々の曲線で囲まれる領域で表され、こ
の領域においてはＳ偏光及びＰ偏光の双方のスイッチン
グが可能になり、かつ、その角度１７１が大きい程、領
域が広くなることが判る。

そこで、第１４図における強誘電性液晶分子１１′の２
状態位置３５ａと３５ｂとを作り出すためには、それぞ
れの分子１１′がもつ電気双極子３５ａ及び３５ｂの方
向に一敗した電界を矢印３７ａ及び３７ｂのように印加
してやればよい。

〔実施例〕

以下、本発明による光路切換器について、図示の実施例
により詳細に説明する。

なお、本発明は、光路切換器の中で、その液晶セル部分
に特徴があるので、まず、この液晶セル部分から説明す
る。

第１図は本発明における液晶セルの一実施例で、上記し
た電界発生のために平面状の電極、いわゆるべた電極と
、（し歯状の電極とを用いた例であり、２枚の透明基板
２１０対向面に透明なべた電極２を蒸着させ、それらの
対向面に強誘電性液晶分子の初期配向を決める配向膜４
１（絶縁膜の役割も兼ねる）を形成させ、さらにそれら
の対向面にくし歯状の電極４２を形成させたのち、それ
らの間に強誘電性液晶を入れて構成されている。なお、
この第１図も含め、後に説明する第２図、第３図のいず
れの実施例においても、それらはすべて、第１４図にお
ける強誘電性液晶分子のら施紬１２の方向（入射方向）
から見た図であり、又、強誘電性液晶層１１中の分子の
円錐軌道の代表例を３４で示し、かつ、第１４図の液晶
分子の位置３５ａの状態をｆａｊ図に、そして位置３５
ｂの位置を（ｂｌにしてそれぞれ示したものである。

従って、第１図（ａ）においては、べた電極２により液
晶層の厚さ方向３７ａに電界を印加し、位置３５ａの分
子配向を得ており、第１図（ｂｌは、くし歯状電極４２
により３７ｂの方向に電界を印加し、位置３５ｂの分子
配向を得ている。なお、第１図（ｂｌに状態切換のため
の電極配線の一例を示した。後述する第２図及び第３図
においても同様な配線を組めばよいことは言うまでもな
い。

ここで問題となるのは、第１図ｆｂ）においては隣り合
うくし歯状電極間では反対の極性の電界になっているこ
とである。このため隣り合う電極間で液晶分子が上下に
向いてしまい、光線が２つ以上の電極間に入射する場合
は、各々の電極間で屈折率が異って光線方向にばらつき
を生じる虞れがある。しかし、強誘電性液晶層１１での
屈折角は第１５図でも見た様に、θ、−±４０″以下（
実際の値については後述する第８図参照）では７０°か
ら９０にかけてであり、はとんど水平に液晶層中を通過
することがわかる。従って、液晶分子は上下に向いてい
ても、上下対称になっていることから屈折率はあまり変
化しないと考えられる。その上、強誘電性液晶層１１の
厚さは１〜５μｍと非常に薄いため、その間での屈折率
変化に基づく光線方向のばらつきはほとんど無視出来る
程度のものと考えられる。

ところで、この第１図（ａｌ、　（ｂｌの様なくし歯状
の電極による実施例では、印加電界は３７ｂの様に曲線
状になり、それにより、３５ｂの分子配向状態が不完全
になる虞れがある。そこで、このような虞れのない実施
例について以下説明する。

まず、第２図ｆａ）、　（ｂｌに示した実施例は、第１
図の実施例におけるくし歯状電極４２だけを透明基板２
１間に渡した帯状電極５１に置き換えたものである。

製法としては、配向膜４１の上に導電膜を形成させ、そ
の後イオンミーリングなどで所定の形状の帯状電極以外
の部分を削りとる方法が考えられるが、くし歯状電極の
製法と比較して難しいと言える。

しかし、印加電界は（ｂ）に示す様に直線的にかかり、
位置３５ｂの完全な分子配向状態が期待出来る。

次に第３図（ａｌ　、　’　（ｂｌに示した実施例は、
より簡単に位置３５ｂの完全な分子配向状態を実現する
ためのちのである。即ち、第１図におけろくし歯状電極
及び第２図における帯状重陽の代わりに、非常に細い（
例えば２μｍ程度）導電線６１を所定の間隔で平行配列
させたものである。この構造により、第３図（ａｌ、　
（ｂｉに示す様な２つの完全な分子配向状態が、より簡
華に実現できる。

次に、これら本発明による液晶セルを用いた光路切換器
について説明する。

まず、第４図は、一般にバルク型と呼ばれる光路切換器
による実施例で、図中、７５が液晶セルで、第１図ない
し第３図で説明した液晶セルのいずれか一つが用いられ
ており、これを２個のガラスプリズム７１で挾み、レン
ズ７４ａ〜７４ｄを備えた入出力ボート（偏波面保存光
ファイバ）７３ａ〜７３ｄを取付けたものである。

ここで液晶層１１の厚さは５μｍ程度にする必要があり
、ぞのスペースを保つ役割と液晶層１１の閉じ込めのた
めに液晶１１が入る部分を打ちぬいた薄い膜、例えばマ
イラフィルム７２などをはさみ込む。

又、プリズム７１は挿入損失を最低限に抑えるために、
（１）式で与えられる入射角θを底角にもつ形状にし、
底面には液晶層１１に入射する際の反射損失を最低限に
抑えるために無反射コーティング（図示せず）を施す。

次に、例えば、７３ａを入射ボートとして動作を説明す
る。２３及び７６に示す様な入射面に垂直及び平行な電
界振動をもつ直ｖＡ偏光（Ｓ（ｍ光及びＰ偏光）が偏波
面保存光ファイバのボート７３ａから入射すると、それ
がレンズ７４ａによって平行光に変換され、プリズム７
１内へ導入される。そして、（１）式を満足する入射角
θで強誘電性液晶層１１に入射し、印加電界により、ボ
ート７４ｄへ透過したり、ボート７４ｂへ全反射したり
することになる。出射光はレンズ７４ｂ及び７４ｄで集
光され、それぞれ７３ｂ及び７３ｄの出射ボートへ出る
。ここで４つのボート７３ａ−ｄは、それぞれ入射又は
出射ポートのいずれにでも用いることが出来、従って、
双方向のスイッチングが可能であることは言うまでもな
い。

第５図に他の実施例として、バルク型と比較して集積化
可能な光導波路型の光路切換器を示す。

基本構造は、第４図のバルク型と同様で、２×２の光導
波路の交差部に液晶セルフ５を埋め込んだ形をとってい
る。即ち、第４図のプリズム７１及びボート部７３．７
４が、基板８１上の光導波路８２ａ〜８２ｄに置換され
た形になっており、第４図で説明した実施例と同様な原
理により光スイツチング出来る。

最後に、第４図に示したＳ、Ｐ偏光両用の単一モード光
用光路切換器を用いて、多モード光用の光路切換器を組
んだ実施例を第６図及び第７図に示す。これらはいずれ
もバルク形のもので、まず、第６図に示す様に、入射ボ
ーＢ３ａ及び７３Ｃの前段に偏光ビームスプリッタ９１
を設けた構造である。

この時、両者を接続するボート７３ａ及び７３ｃは、偏
波面保存光ファイバとなるが、多モード光９３を入射さ
せる入射ファイバ９２ａと出射ファイバ９２ｂ及び９２
ｄは、多モード光ファイバとなる。

切換の原理は、（２）式で説明した様に、第１図ないし
第３図の位置３５ａの分子配向状態で、Ｓ偏光透過及び
Ｐ偏光全反射となり、位置３５ｂの状態で全く反対のＳ
偏光全反射及びＰ偏光透過となるためである。即ち、Ｓ
偏光とＰ偏光にスイッチ素子の前段で分離しておき、ス
イッチ素子に各々の偏光を反対側から入射させれば、位
置３５ａと３５ｂの分子配向状態で各々対応する出射ポ
ートに偏光は結合されることになる。この様にして、入
射光の偏波面に無関係に光路を切換ることか出来る。

しかしながら、この第６図の実施例においては、偏光ビ
ームスプリッタ９１と第４図のスイッチ素子との間の接
続個所で、損失がかなり大きくなる虞れがある。この損
失を低下させ、しかもスイッチ素子構造を簡略化するこ
とができる実施例を第７図に示す。

この構造は、２つの台形プリズム１０１で強誘電性液晶
１１をはさみ、図示した様に光を２度液晶層に通すもの
である。すなわち、この実施例では、１度目の通過部分
に相当する左半分に、第１２図に示した様なべた電極２
を設け、残りの２度目の通過部分を含む右半分に、第１
図ないし第３図に示した液晶セルフ５を設けている（左
右は逆でも可）。

したがって、左半分が第６図の実施例の偏光ビームスプ
リッタ９１の役割をし、右半分が第４図のスイッチ素子
と同じになり、結局、第６図の実施例と等価な構造にな
っている。この第７図の構造の場合、プリズム境界面で
の全反射を用いて光の進行方向を変えており、本質的に
第６図の場合の様なファイバによる接続損失はなくなり
、そして又、間車な構造であることなどから、より実用
的な多モード光用の光路切換器と言える。

ここで、以上の実施例により得られた特性の一例を第１
表に示す。使用した強誘電性液晶の組成及び相変化は第
２表に示すとおりであり、この強誘電性液晶分子のら族
ピッチＩＨＰと傾き角ＴＡの温度依存性は第８図のとお
りである。

（以下余白） 第１表 ｍ　５ｏｒｅｆらの文献より　（Ｏｐｔｉｃｓ　Ｌ、ｅ
ｔｔｅｒｓ、Ｖｏ１５．　ｍ４．１９８０）第２表 第１表に示した様に、強誘電性液晶を用いたことにより
、駆動電圧をネマチック液晶使用時の半分にしても、ネ
マチック液晶における電圧除去時のスイッチング時間（
τｏｆｆ）の著しい遅延に相当する様な現象は生ぜず、
２つのスイッチング状態ともネマチック液晶における電
圧印加時のスイッチング時間（τｏｎ）と同程度で高速
に切換えることが出来る。特に、本発明の多モード光用
の光路切換器においては一第１４図に示した様に、液晶
分子の動く範囲が円錐軌道の４分の１に限られ、単一モ
ード光用の光路切換器（円錐軌道の２分の１）の半分に
減少している。従って、第１表に示した様に、本発明の
光路切換器は切換速度は半分の０．０５ｍ　ｓで切換え
ることが出来る。

クロストークについても、強誘電性液晶を用いることに
より、ネマチック液晶の場合の半分の駆動電圧で著しい
改善が見られる。しかし、本発明の多モード光用の光路
切換器に関しては、くし形電極などの部分での漏話は、
現段階では避けられず、単一モード光用に比べ、若干悪
くなっている。

又、これらの改善されたデータに用いた駆動電圧は、強
誘電性液晶のメモリー性を利用したパルス状（５ｒｎｓ
）の電圧であり、ネマチック液晶を用いた場合より駆動
電力の面でも著しい改善がなされている。そのパルス状
電圧によるスイッチング動作状態を第９図に示す。

ところで、以上の実施例では、強誘電性液晶として、無
電界状態では第１１図Ｑ）ｉに示すように、ら旋方向の
配列を示すものを用いることを前提としており、そのた
め、第１４図における電界３７ａと３７ｂの双方を選択
的に切換えることにより光路の切換えを行なうようにし
ているが、強誘電性液晶として、無電界状態で既に第１
１図（ａｌまたは（′ｂ）に示すように、配向方向が揃
っているものが得られれば、これを使用することにより
、第１４図における電界３７ａまたは３７ｂの一方と、
無電界状態との切換えだけで光路の切換えを行なうこと
ができるのはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、ネマチッり液晶に
比較してすぐれた性質をもつ強誘電性液晶を２枚の透明
基板ではさみ、その基板間に設けた工夫された電極構造
により電界を与えるようにしたから、従来技術の欠点を
除き、単一モード光はもちろん、多モード光をも低クロ
ストークで、しかも低駆動電圧で高速スイッチングさせ
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における液晶セルの一実施例を示す説明
図、第２図は同じく他の一実施例を示す説明図、第３図
は同じくさらに別の一実施例を示す説明図、第４図は本
発明によるバルク形の光路切換器の一実施例を示す説明
図、第５図は同じく光導波路形の光路切換器の一実施例
を示す説明図、第６図は同じく多モード光用の光路切換
器の一実施例を示す説明図、第７図は同じ（多モード光
用の一体型光路切換器の一実施例を示す説明図、第８図
は本発明における強誘電性液晶の分子のら族ピッチと傾
き角の温度依存性の一例を示す特性図、第９図は同じく
強誘電性液晶のパルス電圧によるスイッチング特性の一
例を示す波形図、第１０図は従来のネマチック液晶の分
子配向状態を示す概念図、第１１図は本発明における強
誘電性液晶の分子配向状態を示す概念図、第１２図は本
発明にけおる液晶セルの基本構成の説明図、第１３図は
第１２図における分子配向状態とそれに対応したスイッ
チング動作の説明図、第１４図は本発明にけおる強誘電
性液晶分子の配向方向と電界とを示す説明図、第１５図
は本発明における液晶セルの入射角と屈折角との関係を
示す特性図である。 ２・・・べた電極、１１・・・強誘電性液晶、１２・・
・強誘電性液晶のら施紬、２１・・・透明基板、３１・
・・光の入射面、３２・・・強誘電性液晶界面に平行な
面、３４・・・強誘電性液晶分子の円錐軌道、３５・・
・強誘電性液晶の分子長軸の配向位置、３７・・・所要
の分子配向を得るために必要な電界、４１・・・配向膜
（絶縁膜）、４２・・・くし歯状電極、５１・・・帯状
電極、６１・・・導電線（電極）。 代理人　弁理士　　　弐　顕次部（外１名）′・＜’Ｑ
−２二Ｉ 第１図 （ｂ） 第２図 （Ｇ） （ｂ） ３５ｂ　　　３７ｂ　　　　　　　　、　　　どｌ第３
図 （ｂ） 第５ｒＩＡ 第６図 第７図 第８図 ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ／”Ｃ １１９図 第１０図 （ａ）　　　　　　　　　（ｂ） 第１１図 （ａ）　　　　（ｂ）　　　（Ｃ） ＩＥＩ＞１Ｅｃｌ　　　Ｅ＝　ＯＩＥＩ＞１Ｅｃｌ第１
２図 第１３図 （ａ）（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対向配置した２枚の透明基板の間に強誘電性液晶を
   介在させた液晶セルを用い、該強誘電性液晶の電界によ
   る屈折率変化により光路の切換を行なうようにした光路
   切換器において、上記強誘電性液晶の分子のら旋軸を光
   の入射面と平行に保つ配向膜を設け、上記強誘電性液晶
   の分子の長軸を、上記光の入射面とほぼ平行な平面内に
   配向させる第１の電界と、上記光の入射面とほぼ平行な
   平面から外れた方向に配向させる第２の電界の少くとも
   一方の選択的発生により光路切換を行なうように構成し
   たことを特徴とする光路切換器。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記第１の電界が
   上記光の入射面と直角な方向であり、上記第２の電界が
   上記光の入射面と平行な方向であることを特徴とする光
   路切換器。 ３、特許請求の範囲第２項において、上記第１の電界が
   、上記透明基板の対向面の各々に設けられた平面状の透
   明電極によつて発生され、上記第２の電界が、これら透
   明電極の対向面の各々に絶縁膜を介して設けられたくし
   歯状電極によつて発生されるように構成されていること
   を特徴とする光路切換器。 ４、特許請求の範囲第２項において、上記第１の電界が
   、上記透明基板の対向面の各々に設けられた平面状の透
   明電極によつて発生され、上記第２の電界が、これら透
   明電極の対向面間に各々絶縁膜を介して互いに平行に挟
   持された複数本の帯状電極によつて発生されるように構
   成されていることを特徴とする光路切換器。 ５、特許請求の範囲第４項において、上記複数本の帯状
   電極は、その断面形状が方形であることを特徴とする光
   路切換器。 ６、特許請求の範囲第４項において、上記複数本の帯状
   電極は、その断面形状が円形であることを特徴とする光
   路切換器。 ７、特許請求の範囲第３項、又は第４項において、上記
   絶縁膜が配向膜であることを特徴とする光路切換器。