JPS62297828A - 液晶光スイツチ - Google Patents
液晶光スイツチInfo
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- JPS62297828A JPS62297828A JP14001486A JP14001486A JPS62297828A JP S62297828 A JPS62297828 A JP S62297828A JP 14001486 A JP14001486 A JP 14001486A JP 14001486 A JP14001486 A JP 14001486A JP S62297828 A JPS62297828 A JP S62297828A
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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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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】
Ｓ１発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は、液晶を用いて光通信システム等の光路を切換
える電気光学式の液晶光スイッチに関するものである。
える電気光学式の液晶光スイッチに関するものである。
光通信システム等に用いる光スイッチ九は、従来、！７
アイパまたはプリズムの移動によって光路を切換える機
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元スイッチが知られている。上記の
うち、！気弐光スイッチはスイッチング速度が速（、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
気式元スイッチの材料として、液晶は低い電圧印加で大
きな屈折率変化が得られ、材料の種類が豊富であるとい
５利点がある。
アイパまたはプリズムの移動によって光路を切換える機
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元スイッチが知られている。上記の
うち、！気弐光スイッチはスイッチング速度が速（、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
気式元スイッチの材料として、液晶は低い電圧印加で大
きな屈折率変化が得られ、材料の種類が豊富であるとい
５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、特開昭５６−１２８９１８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、屈折率が異る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
、上記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。
５６−１５０７２５号、特開昭５６−１２８９１８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、屈折率が異る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
、上記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罠は
、上記２つの物質の屈折率差を小さくするのが好ましい
。
、上記２つの物質の屈折率差を小さくするのが好ましい
。
上記のような従来σ液晶光スイッチなどでは、フ”リズ
ム（ガラス）と液晶との屈折率差については考慮されて
いるが、電極（透明電極）と液晶と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Ｉｎ、Ｏ，−ＳｎＯ，
は屈折率が約２．０で、液晶は屈折率が１．５〜１．８
であるため、透明電極と液晶との間には０．５〜０．２
の屈折率差があり、透明電極と液晶との界面を通過する
元は、上記界面で好ましくない反射損失を生じるといの
問題があった。
ム（ガラス）と液晶との屈折率差については考慮されて
いるが、電極（透明電極）と液晶と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Ｉｎ、Ｏ，−ＳｎＯ，
は屈折率が約２．０で、液晶は屈折率が１．５〜１．８
であるため、透明電極と液晶との間には０．５〜０．２
の屈折率差があり、透明電極と液晶との界面を通過する
元は、上記界面で好ましくない反射損失を生じるといの
問題があった。
不発明の目的は、上記技術の問題点を解決し、従来の電
極と液晶と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得ることにある。
極と液晶と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得ることにある。
上記目的は、磁場を印加して液晶の配列を変化させるこ
とによって達成される。すなわち、液晶に磁場を印加し
ないときは、液晶分子の長軸が透明を極面に平行または
垂直になるよ５な配向をもち、上記液晶に適当な磁場を
印加したときは、液晶分子の配向が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ができる
液晶セルの構造を形成することで、上記液晶光スイッチ
を構成できる。
とによって達成される。すなわち、液晶に磁場を印加し
ないときは、液晶分子の長軸が透明を極面に平行または
垂直になるよ５な配向をもち、上記液晶に適当な磁場を
印加したときは、液晶分子の配向が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ができる
液晶セルの構造を形成することで、上記液晶光スイッチ
を構成できる。
液晶光スイッチは、液晶に入射する元がｄ場印加の有無
によって、液晶膜で全反射するかあるいは液晶膜を透過
することを利用して製作できる。
によって、液晶膜で全反射するかあるいは液晶膜を透過
することを利用して製作できる。
液晶膜に入射する元は、液晶分子の配向性および光の１
ｊｌｔＬ方向によって異った屈折率を感じる。例えば液
晶分子の結晶軸の長軸に平行に振動する偏成光、すなわ
ち異常光は液晶分子の結晶軸の長軸方向の屈折率（Ｗｊ
）を感じ、結晶軸の長軸に垂直に退勤する偏波光すなわ
ち常光は、結晶軸の長軸に垂直方向の屈折率（ル。）を
感じる。上記事項を概念図として表わすと第２図に示す
ようＫなる。
ｊｌｔＬ方向によって異った屈折率を感じる。例えば液
晶分子の結晶軸の長軸に平行に振動する偏成光、すなわ
ち異常光は液晶分子の結晶軸の長軸方向の屈折率（Ｗｊ
）を感じ、結晶軸の長軸に垂直に退勤する偏波光すなわ
ち常光は、結晶軸の長軸に垂直方向の屈折率（ル。）を
感じる。上記事項を概念図として表わすと第２図に示す
ようＫなる。
第２図ではｎｊ＞ル。の屈折率を有する液晶が屈折率ｎ
、を有する透明体ではさまれ、奈動方向がＥｎ（紙面に
平行）とＥム（紙面に垂直）の偏光が、５ｉｒＬ−’！
！−０よりも大きい入射角度で入射する場合の透過とル
ｊ 全反射の様子を示している。したがって液晶材料として
１Ｘｎｔと１゜との差Δルが比較的大きいものを用いて
、磁場を印那しない時には、液晶分子の長軸が透明体面
に平行または圭直になるような配向をもち、上記液晶に
適当な磁場を印加した時には、平行な配向から岳直な配
向に、あるいはその逆の配向に変わることがでさる液晶
セル構造を形成する。
、を有する透明体ではさまれ、奈動方向がＥｎ（紙面に
平行）とＥム（紙面に垂直）の偏光が、５ｉｒＬ−’！
！−０よりも大きい入射角度で入射する場合の透過とル
ｊ 全反射の様子を示している。したがって液晶材料として
１Ｘｎｔと１゜との差Δルが比較的大きいものを用いて
、磁場を印那しない時には、液晶分子の長軸が透明体面
に平行または圭直になるような配向をもち、上記液晶に
適当な磁場を印加した時には、平行な配向から岳直な配
向に、あるいはその逆の配向に変わることがでさる液晶
セル構造を形成する。
元スイッチに入射する″に、は発光素子から発光する元
、ｊなわちＵｔＡ元されていない元であるから、第２図
のＩｂ１ｆＣ１に示すように透過する偏光と反射するｉ
光とに分けられる。その後、第２図の（ｄ）（０に示す
ように、それらの偏光の進行方向を液晶膜に対して対称
になるようにして、上記液晶膜に入射させれば２つの偏
光の進行方向を同一に、すなわち、光の入射光と同様に
振動方向が直交する２つの偏光からなる光にすることが
できる。ここで出射光の進行方向は入射光と同一か、１
８０°反対方向にすることができろ。
、ｊなわちＵｔＡ元されていない元であるから、第２図
のＩｂ１ｆＣ１に示すように透過する偏光と反射するｉ
光とに分けられる。その後、第２図の（ｄ）（０に示す
ように、それらの偏光の進行方向を液晶膜に対して対称
になるようにして、上記液晶膜に入射させれば２つの偏
光の進行方向を同一に、すなわち、光の入射光と同様に
振動方向が直交する２つの偏光からなる光にすることが
できる。ここで出射光の進行方向は入射光と同一か、１
８０°反対方向にすることができろ。
つぎに本発明の実施例を図百とともに説明する第１図は
本発明による液晶光スイッチの一実施例を示す断面図、
第２図は上記実施例の作用を説明する図で、（α）は全
反射、＜ｂ）および＜ｃ＞は透過偏光と反射偏光とをそ
れぞれ示す図、Ｃｄ）および（ｇ）は光の入射光と同様
に振動方向が直交する２つ偏光からなる元にした状態を
それぞれ示す図である。第１図において、屈折率が１．
７５の台形柱状ガラス６および７を用い、つぎに示すよ
うな方法で液晶セルを形成した。すなわち、上記ガラス
６゜７の底面全体にＳｉｎ、を斜め蒸層で形成（図示せ
ず１し、上記２つのガラスの底面が対向するように置き
、５μｍ厚さのスペーサ８を介して液晶材料９を充填し
液晶セル構造を製作した。液晶分子はＳｉｎ。
本発明による液晶光スイッチの一実施例を示す断面図、
第２図は上記実施例の作用を説明する図で、（α）は全
反射、＜ｂ）および＜ｃ＞は透過偏光と反射偏光とをそ
れぞれ示す図、Ｃｄ）および（ｇ）は光の入射光と同様
に振動方向が直交する２つ偏光からなる元にした状態を
それぞれ示す図である。第１図において、屈折率が１．
７５の台形柱状ガラス６および７を用い、つぎに示すよ
うな方法で液晶セルを形成した。すなわち、上記ガラス
６゜７の底面全体にＳｉｎ、を斜め蒸層で形成（図示せ
ず１し、上記２つのガラスの底面が対向するように置き
、５μｍ厚さのスペーサ８を介して液晶材料９を充填し
液晶セル構造を製作した。液晶分子はＳｉｎ。
膜の効果により、その長軸が台形ガラス底ｆに平行で、
かつ第１図を示す紙面に垂直に配向する。
かつ第１図を示す紙面に垂直に配向する。
液晶材料には、ｎｔ＝ １．７５、ｎ０＝ １．４９の
屈折率を有するネマチック液晶を用いた。液晶セルには
光の入出力用に光ファイバ１，２，３．４および光を平
行光あるいは集束光とするためのレンズ５を取付ける。
屈折率を有するネマチック液晶を用いた。液晶セルには
光の入出力用に光ファイバ１，２，３．４および光を平
行光あるいは集束光とするためのレンズ５を取付ける。
さらに、上記液晶の片側半分（第１図では右側）の液晶
分子の配向を変えろため、電圧印加によって田励を発生
する電磁石１０を取付ける。
分子の配向を変えろため、電圧印加によって田励を発生
する電磁石１０を取付ける。
電磁石１０に電圧を印加しない場合には、液晶膜に磁場
が印力Ωされないので、液晶の配向は上記した状態、す
なわち液晶膜の全体において液晶分子の長軸は台形ガラ
ス６．７の底面に平行で、かつ第１図の紙面に垂直に配
向している。元ファイバ１から上記液晶スイッチに入射
する元は通常無偏光であり、Ｅ（ｒとＫＬの直交した２
つの偏光で表わされる。初めにレンズ５により平行光線
にされ、その後反射面１１で反射されて、ガラス６と液
晶膜９との界面に入射角７０°で入射する。なお、台形
ガラス６．７の鋭角は５５°である。その入射角は液晶
の屈折率がル０＝１．４９のときの全反射の臨界角バル
ーｌＩ Ｊ ９ ＝５ ｓ、４° よりも大きい。この
時の状態は１．７５ 第２図＜ｂ＞罠相当し、偏光Ｅ〃は全反射し偏光ＥＬは
透過する。その波、それぞれの偏光は反射面１５゜１６
でそれぞれ反射し、第１図の右半分の液晶膜９に入射す
る。この時の状態は第２図（ｄ）に相当し、。
が印力Ωされないので、液晶の配向は上記した状態、す
なわち液晶膜の全体において液晶分子の長軸は台形ガラ
ス６．７の底面に平行で、かつ第１図の紙面に垂直に配
向している。元ファイバ１から上記液晶スイッチに入射
する元は通常無偏光であり、Ｅ（ｒとＫＬの直交した２
つの偏光で表わされる。初めにレンズ５により平行光線
にされ、その後反射面１１で反射されて、ガラス６と液
晶膜９との界面に入射角７０°で入射する。なお、台形
ガラス６．７の鋭角は５５°である。その入射角は液晶
の屈折率がル０＝１．４９のときの全反射の臨界角バル
ーｌＩ Ｊ ９ ＝５ ｓ、４° よりも大きい。この
時の状態は１．７５ 第２図＜ｂ＞罠相当し、偏光Ｅ〃は全反射し偏光ＥＬは
透過する。その波、それぞれの偏光は反射面１５゜１６
でそれぞれ反射し、第１図の右半分の液晶膜９に入射す
る。この時の状態は第２図（ｄ）に相当し、。
偏光＆は全反射し、偏光＆は透過する。同一運行方向と
なつた偏光Ｅ＃とＥＬは反射面１４で反射され、レンズ
５で集尿されて元ファイバ４に達する。
なつた偏光Ｅ＃とＥＬは反射面１４で反射され、レンズ
５で集尿されて元ファイバ４に達する。
また、電磁石１０に電圧を印加して磁場を発圧させた場
合には、第１図石半分のべ晶膜９には６薯が印加され、
液晶分子の長＠はせ形ガラス６．７の底面に垂直に配向
するので、第１図の右半分は第２図（＃）に相当し、上
記と同体の塩出で、元ファイバ１から入射した元は元フ
ァイバ５ ＶＣ達するすなわち、本実施例は６個の反射
面と１個の液晶セルとを用い、液面セルの片−半分にｄ
冶′ＰＩ：印加するか、しないかによって、光の進行方
向な同方向と反対方向にスイッチングすることができる
。
合には、第１図石半分のべ晶膜９には６薯が印加され、
液晶分子の長＠はせ形ガラス６．７の底面に垂直に配向
するので、第１図の右半分は第２図（＃）に相当し、上
記と同体の塩出で、元ファイバ１から入射した元は元フ
ァイバ５ ＶＣ達するすなわち、本実施例は６個の反射
面と１個の液晶セルとを用い、液面セルの片−半分にｄ
冶′ＰＩ：印加するか、しないかによって、光の進行方
向な同方向と反対方向にスイッチングすることができる
。
また、通常用いられるＩｎ＊０．− ＳｎＯ，等の透明
電極を使用していないので、通富生じる透明電極と液晶
との屈折車圧による反射損失がなく、低損失の液晶光ス
イッチが得られる。
電極を使用していないので、通富生じる透明電極と液晶
との屈折車圧による反射損失がなく、低損失の液晶光ス
イッチが得られる。
上記実施例において、液晶材料とその配向性およびガラ
ス材料の屈折率等は、上記実施例に限定されろものでは
ない。さらに、ガラス材料の代りに透明なプラスチック
材料を用いることも可屈である。
ス材料の屈折率等は、上記実施例に限定されろものでは
ない。さらに、ガラス材料の代りに透明なプラスチック
材料を用いることも可屈である。
上記のように本発明による液晶光スイッチは、光の入射
部分と出射部分とをそれぞれ２個づつ有し、入射光の進
行方向を変える第１の反射鏡面と、該反射鏡面による反
射光をそれぞれ百又する２偏光に分離する分離素子と、
分離された２偏光の進行方向を変える第２の反射鏡面と
、８場印加の有無によってそれぞれの偏光の進行方向を
変えろ液晶セルと、該液晶セルＩＣ磁場を印加する電磁
石と、上記液晶セルによって２つの偏光の進行方向が同
じにされた光の進行方向を変化する第３の反射鏡面とを
備えたことにより、従来の電極と液晶の屈折率差による
反射損失がな（ｔす、低損失の液晶光スイッチを得るこ
とができるという効果がある。
部分と出射部分とをそれぞれ２個づつ有し、入射光の進
行方向を変える第１の反射鏡面と、該反射鏡面による反
射光をそれぞれ百又する２偏光に分離する分離素子と、
分離された２偏光の進行方向を変える第２の反射鏡面と
、８場印加の有無によってそれぞれの偏光の進行方向を
変えろ液晶セルと、該液晶セルＩＣ磁場を印加する電磁
石と、上記液晶セルによって２つの偏光の進行方向が同
じにされた光の進行方向を変化する第３の反射鏡面とを
備えたことにより、従来の電極と液晶の屈折率差による
反射損失がな（ｔす、低損失の液晶光スイッチを得るこ
とができるという効果がある。
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
断面図、纂２図は上記実施例の作用を説明する図で、（
α）は全反射、（邊）および＜ｃ＞は透過偏光と反射偏
光とτそ才ｔそ几示す図、（ｄ）および（ｇ）は光の入
射光と同様に振動方向が直交する２つのｉ＃ｄ元からな
る光にしだ状態をそれぞれ示す図である。
断面図、纂２図は上記実施例の作用を説明する図で、（
α）は全反射、（邊）および＜ｃ＞は透過偏光と反射偏
光とτそ才ｔそ几示す図、（ｄ）および（ｇ）は光の入
射光と同様に振動方向が直交する２つのｉ＃ｄ元からな
る光にしだ状態をそれぞれ示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光の入射部分と出射部分とをそれぞれ２個づつ有し
、入射光の進行方向を変える第１の反射鏡面と、該反射
鏡面による反射光をそれぞれ直交する２偏光に分離する
分離素子と、分離された２偏光の進行方向を変える第２
の反射鏡面と、磁場印加の有無によってそれぞれの偏光
の進行方向を変える液晶セルと、該液晶セルに磁場を印
加する電磁石と、上記液晶セルによって２つの偏光の進
行方向が同じにされた光の進行方向を変化する第３の反
射鏡面とを備えた液晶光スイッチ。 ２、上記分離素子は、上記液晶セルを構成するガラスあ
るいはプラスチック等の透明体材料の間に形成された、
液晶であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載した液晶光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14001486A JPS62297828A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 液晶光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14001486A JPS62297828A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 液晶光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62297828A true JPS62297828A (ja) | 1987-12-25 |
Family
ID=15258925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14001486A Pending JPS62297828A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 液晶光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62297828A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010518451A (ja) * | 2007-02-16 | 2010-05-27 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | 能動型反射偏光子を採用して反射モード及び透過モード間で切替可能な液晶ディスプレイ装置 |
-
1986
- 1986-06-18 JP JP14001486A patent/JPS62297828A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010518451A (ja) * | 2007-02-16 | 2010-05-27 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | 能動型反射偏光子を採用して反射モード及び透過モード間で切替可能な液晶ディスプレイ装置 |
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