JPS6334520A - 光路切換器 - Google Patents
光路切換器Info
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- JPS6334520A JPS6334520A JP17752886A JP17752886A JPS6334520A JP S6334520 A JPS6334520 A JP S6334520A JP 17752886 A JP17752886 A JP 17752886A JP 17752886 A JP17752886 A JP 17752886A JP S6334520 A JPS6334520 A JP S6334520A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
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〕
本発明は、光路切換器に係り、特に漏話低減に好適な光
路切換器に関する。
路切換器に関する。
従来の非機械式光路切換器は、液晶方式を例にとれば、
文献オプテイクスレターズ、4巻、5゜(1979年)
第155頁から第157頁(Optics Lette
rs、 Vo124 、 Nn5 (1979)pp1
55−157)のR、A 、 5orefによる「液晶
式光フアイバスイッチ」があげられる。
文献オプテイクスレターズ、4巻、5゜(1979年)
第155頁から第157頁(Optics Lette
rs、 Vo124 、 Nn5 (1979)pp1
55−157)のR、A 、 5orefによる「液晶
式光フアイバスイッチ」があげられる。
これは、第2図に示すように、2つのガラスプリズム2
1でネマチック液晶22(正の誘電率異方性をもつ)を
スペーサ23を介して挟み、対向するプリズムの両面2
7に設けられた透明電極28の間に電界26を印加する
ことにより、液晶分子の配向を変化させ、その結果、入
射端子3、すなわち単一モード光ファイバ24、及びロ
ッドレンズ25.を通して入ってきた入射光20(例え
ばP偏光)を反射(a)または透過(b)の2方向にス
イッチングし、出射端子4に出力させる。
1でネマチック液晶22(正の誘電率異方性をもつ)を
スペーサ23を介して挟み、対向するプリズムの両面2
7に設けられた透明電極28の間に電界26を印加する
ことにより、液晶分子の配向を変化させ、その結果、入
射端子3、すなわち単一モード光ファイバ24、及びロ
ッドレンズ25.を通して入ってきた入射光20(例え
ばP偏光)を反射(a)または透過(b)の2方向にス
イッチングし、出射端子4に出力させる。
すなわち、分子配向変化による屈折率変化を用い、スネ
ルの法則により全反射及び透過を制御する全反射型の光
路切換器1及び2である。
ルの法則により全反射及び透過を制御する全反射型の光
路切換器1及び2である。
この方式の光路切換器は、ネマチック液晶に限らず他の
液晶やまた電界や磁界に対して屈折率が変化する光学納
品、例えばLiNbO2やB i >zs i 020
などにおいても構成可能である。
液晶やまた電界や磁界に対して屈折率が変化する光学納
品、例えばLiNbO2やB i >zs i 020
などにおいても構成可能である。
上記従来技術、すなわち全反射型光路切換器には、透過
モード時(b)の反射漏れが大きく、反射モード(a)
に比べ透過モード(b)の漏話特性が悪くなるという問
題があった。これは基本原理であるスネルの法則に基づ
く現象であり、その透過モードでの漏れ量は、次式のフ
レネルの式で与えられる。
モード時(b)の反射漏れが大きく、反射モード(a)
に比べ透過モード(b)の漏話特性が悪くなるという問
題があった。これは基本原理であるスネルの法則に基づ
く現象であり、その透過モードでの漏れ量は、次式のフ
レネルの式で与えられる。
ここで、R・・・反射光振幅、A・・・入射光振幅P・
・・P偏光、 S・・・S偏光r・・入射角、
X・・屈折角 (1)式から明らかなように、境界面を形成する二つの
媒質の屈折率が全く等しく (<P=x)ならない限り
反射光はなくならない、一つの媒質がスイッチング可能
な、いわゆる屈折率変化を生ずる媒質でありながら、も
う一つの媒質の屈折率tこ全<一致させることは容易で
ないことから、この方式に基づくスイッチングでは、反
射漏れは避けられない、その点、反射モード(a)にお
いては、スネルの法則の示す全反射状態に設定すれば、
原理的に透過漏れはなくすことができる。
・・P偏光、 S・・・S偏光r・・入射角、
X・・屈折角 (1)式から明らかなように、境界面を形成する二つの
媒質の屈折率が全く等しく (<P=x)ならない限り
反射光はなくならない、一つの媒質がスイッチング可能
な、いわゆる屈折率変化を生ずる媒質でありながら、も
う一つの媒質の屈折率tこ全<一致させることは容易で
ないことから、この方式に基づくスイッチングでは、反
射漏れは避けられない、その点、反射モード(a)にお
いては、スネルの法則の示す全反射状態に設定すれば、
原理的に透過漏れはなくすことができる。
以上のような原因による透過モード(b)の漏話増大は
、スイッチング材料によらず、全反射型の光路切換器す
べてに共通する問題であった。その他、スイッチング材
料に液晶を用いた場合には、新たに次のような原因に基
づく漏話が追加される。
、スイッチング材料によらず、全反射型の光路切換器す
べてに共通する問題であった。その他、スイッチング材
料に液晶を用いた場合には、新たに次のような原因に基
づく漏話が追加される。
すなわち、電界26を印加した状態のスイッチングモー
ド(b)においては、液晶分子22′の応答状態は(c
)のようになり、液晶界面近傍に電界26に対して応答
しない分子が存在する。このため、液晶層の厚さ方向に
は、屈折率異方性の最小から最大まで変化する大きな屈
折率分布が発生してしまい、これによる漏れ((b)で
は反射漏れに対応)が生じる。
ド(b)においては、液晶分子22′の応答状態は(c
)のようになり、液晶界面近傍に電界26に対して応答
しない分子が存在する。このため、液晶層の厚さ方向に
は、屈折率異方性の最小から最大まで変化する大きな屈
折率分布が発生してしまい、これによる漏れ((b)で
は反射漏れに対応)が生じる。
本発明の目的は、以上の原因に基づく漏話の悪化を改善
するばかりでなく、種々の光路切換器の漏話特性を飛躍
的に向上させ、実用レベルを達成することにある 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、外部動作により、入射端子から伝搬してく
る光を切換え、あらかじめ設定した複数の光出射端の内
から一つを選択可能な光路切換器において、この切換器
を複数個接続した構成をとることによって達成される。
するばかりでなく、種々の光路切換器の漏話特性を飛躍
的に向上させ、実用レベルを達成することにある 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、外部動作により、入射端子から伝搬してく
る光を切換え、あらかじめ設定した複数の光出射端の内
から一つを選択可能な光路切換器において、この切換器
を複数個接続した構成をとることによって達成される。
すなわち、例えば2漬接続する場合を考えると、まず第
1光路切換器の外部動作による選択光出射端以外の出射
端の一つに漏れた光を第2光路切換器に入射させ、第2
光路切換器の外部動作による選択光出射端以外の出射端
の一つを最終出射端として用いることにより上記目的が
達成される。
1光路切換器の外部動作による選択光出射端以外の出射
端の一つに漏れた光を第2光路切換器に入射させ、第2
光路切換器の外部動作による選択光出射端以外の出射端
の一つを最終出射端として用いることにより上記目的が
達成される。
第1図に上記解決手段の作用を示す、光路切換器1及び
2は、第2図に示したような液晶を用いた全反射型の光
路切換器とする。すなわち、前述したように、透過モー
ド(第2図(b))での反射漏れが大きく、分板りに典
型的な値として、反射モードのa話を一20dB (9
9%反射)としたのに対し、透過モードを一10dB
(90%透過)とし、第1図(a)及び(b)のスイッ
チ構成をとることによる効果を定量的に検討した。
2は、第2図に示したような液晶を用いた全反射型の光
路切換器とする。すなわち、前述したように、透過モー
ド(第2図(b))での反射漏れが大きく、分板りに典
型的な値として、反射モードのa話を一20dB (9
9%反射)としたのに対し、透過モードを一10dB
(90%透過)とし、第1図(a)及び(b)のスイッ
チ構成をとることによる効果を定量的に検討した。
まず、第1図(a)のスイッチング状態について説明す
る。光路切換器1を第2図(a)と同様に電圧をOFF
にすることにより反射モードにする。反射モードにおい
ては上記仮定により入射端子3aから入ってくる光のう
ち1%の透過漏れを生じ、それを光路切換器2aに入射
させる。2a゛を例えば透過モードにした場合は10%
の反射漏れを生じ、出射端子4cを最終出射端子とみな
せば合計で0.1%の漏れにおさえることができる。
る。光路切換器1を第2図(a)と同様に電圧をOFF
にすることにより反射モードにする。反射モードにおい
ては上記仮定により入射端子3aから入ってくる光のう
ち1%の透過漏れを生じ、それを光路切換器2aに入射
させる。2a゛を例えば透過モードにした場合は10%
の反射漏れを生じ、出射端子4cを最終出射端子とみな
せば合計で0.1%の漏れにおさえることができる。
ここで、光路切換器1の反射光(99%反射)に関して
は、このまま最終出射光とした方が、(a)のスイッチ
ング状態の漏話は小さくすることができる。しかしなが
ら(b)のスイッチング状態の漏話も同時に小さくしな
ければならないため、光路切換器1からの反射光もまた
別の光路切換器2bに入射させる。ここでも2a同様、
透過モードを選択すると、90%透過することから、出
射端子4aを最終出射端子とみなせば、全体で89%の
スイッチング光を得ることができる。
は、このまま最終出射光とした方が、(a)のスイッチ
ング状態の漏話は小さくすることができる。しかしなが
ら(b)のスイッチング状態の漏話も同時に小さくしな
ければならないため、光路切換器1からの反射光もまた
別の光路切換器2bに入射させる。ここでも2a同様、
透過モードを選択すると、90%透過することから、出
射端子4aを最終出射端子とみなせば、全体で89%の
スイッチング光を得ることができる。
(b)のスイッチング状態に関しては、光路切換器1の
反射モードを透過モードへ、光路切換器2a及び2bの
透過モードを反射モードへそれぞれ反転させることによ
り、図示したように(a)と同じ出射端子4a及び4c
に全く反対の出射光強度を得ることができる。
反射モードを透過モードへ、光路切換器2a及び2bの
透過モードを反射モードへそれぞれ反転させることによ
り、図示したように(a)と同じ出射端子4a及び4c
に全く反対の出射光強度を得ることができる。
) すなわち、(a)及び(b)の両方のスイッチング
状態とも、漏話〔10Ωog (漏れ光強度/スイッチ
ング光強度)〕に直すと−29,5d B もの低漏
話を達成することができる。これは、光路切換器1単独
では(a)状態で漏話が一20dB、(b)状態では一
10dBであったものが光路切換器2a及び2bを追加
することにより、全体で相乗効果を生み、(a)及び(
b)ともおよそ−20dBと一10dBを加えた約−3
0dBの低漏話を得るに至ったことになる。そしてまた
、漏話の実用レベルは、およそ−25dB以下であるこ
とから、本発明によりa話特性に関しては実用レベルを
達成できる。
状態とも、漏話〔10Ωog (漏れ光強度/スイッチ
ング光強度)〕に直すと−29,5d B もの低漏
話を達成することができる。これは、光路切換器1単独
では(a)状態で漏話が一20dB、(b)状態では一
10dBであったものが光路切換器2a及び2bを追加
することにより、全体で相乗効果を生み、(a)及び(
b)ともおよそ−20dBと一10dBを加えた約−3
0dBの低漏話を得るに至ったことになる。そしてまた
、漏話の実用レベルは、およそ−25dB以下であるこ
とから、本発明によりa話特性に関しては実用レベルを
達成できる。
しかしながら、損失に関しては、液晶層での散乱損失に
加え、本発明に起因する光路切換器の接続に伴なう挿入
損失や光路切換器2a及び2bにおける他の出射端子へ
の出射光損失などが生じ、増大する傾向にある0本発明
に起因する損失のうち前者の挿入損失は、接続方法を工
夫することによりなくすことができると考えられ、また
後者の損失は、第1図に示したように89%のスイッチ
ング光であるから、0.51 d B となり、それ
程大きな損失とは言えない(光路切換器部分での損失の
実用レベルは約2dB (63%))。
加え、本発明に起因する光路切換器の接続に伴なう挿入
損失や光路切換器2a及び2bにおける他の出射端子へ
の出射光損失などが生じ、増大する傾向にある0本発明
に起因する損失のうち前者の挿入損失は、接続方法を工
夫することによりなくすことができると考えられ、また
後者の損失は、第1図に示したように89%のスイッチ
ング光であるから、0.51 d B となり、それ
程大きな損失とは言えない(光路切換器部分での損失の
実用レベルは約2dB (63%))。
光路切換器2a及び2bの切換モードの選択に関しては
、あと3通りの組合せが考えられ、それぞれの切換モー
ドに対する漏話、損失特性及び出射端子を第1表に示す
、第1図の切換モードは本発明Nclに対応する。参考
までに、従来例として表の最下段に光路切換器1単独の
場合の性能(液晶方式)を併記した0本発明Nα1〜4
のどの切換モードでも従来例に比較して効果は明らかで
ある。
、あと3通りの組合せが考えられ、それぞれの切換モー
ドに対する漏話、損失特性及び出射端子を第1表に示す
、第1図の切換モードは本発明Nclに対応する。参考
までに、従来例として表の最下段に光路切換器1単独の
場合の性能(液晶方式)を併記した0本発明Nα1〜4
のどの切換モードでも従来例に比較して効果は明らかで
ある。
傾向としては、a話を小さくする損失が大きくなり、損
失を小さくすると漏話が大きくなる。光路切換器を実際
に用いる場合には、様々な使用状況が予想され、それぞ
れの状況により要求される仕様も変化する。第1図のよ
うな本発明の光路切換器によれば、切換モードと出射端
子を第1表のように選択するだけで、種々の要求仕様に
対応可能である。
失を小さくすると漏話が大きくなる。光路切換器を実際
に用いる場合には、様々な使用状況が予想され、それぞ
れの状況により要求される仕様も変化する。第1図のよ
うな本発明の光路切換器によれば、切換モードと出射端
子を第1表のように選択するだけで、種々の要求仕様に
対応可能である。
また当然のことながら、入射端子3bを用いれば、出射
端子が変わるだけで性能は変化しない。
端子が変わるだけで性能は変化しない。
さらに、光路切換器2a、2bの後に光路切換ノ□っ2
ぎっづ1..6構成も考え、わ、工。際よ、漏話は小さ
くなるが、損失は大きくなる傾向にある。
ぎっづ1..6構成も考え、わ、工。際よ、漏話は小さ
くなるが、損失は大きくなる傾向にある。
以上、第2図に示したような液晶を用いた全反射型の光
路切換器を例に、本発明の作用を定量的に検討したが、
本発明の言及するところは光路切換器の組合せ方法にあ
り、構成要素の光路切換器の種類に制限はない、したが
って対象とする光の種類も、使用する光路切換器の種類
に依存する。
路切換器を例に、本発明の作用を定量的に検討したが、
本発明の言及するところは光路切換器の組合せ方法にあ
り、構成要素の光路切換器の種類に制限はない、したが
って対象とする光の種類も、使用する光路切換器の種類
に依存する。
以下、本発明の第1の実施例を第3図により説明する。
これは、第1図の原理図にしたがって、第2図に示した
光路切換器を3つ接続したものである。接続部分31に
おいては、ロッドレンズ25を付けず、プリズム面同志
をそのまま光学接着した。動作モード(a)及び(b)
も第1図(a)及び(b)に対応したおり、第1表で言
えば本発明Nalである。なお、Nα2〜Nα4の動作
モードもすべてこの第3図の構成で達成できる。
光路切換器を3つ接続したものである。接続部分31に
おいては、ロッドレンズ25を付けず、プリズム面同志
をそのまま光学接着した。動作モード(a)及び(b)
も第1図(a)及び(b)に対応したおり、第1表で言
えば本発明Nalである。なお、Nα2〜Nα4の動作
モードもすべてこの第3図の構成で達成できる。
このようにして、光路切換器が2つないし3つ以上あれ
ば、本発明は容易に実現可能である。しかしながら、こ
の実施例においては、接続部分31での損失をなくすこ
とが難しく、第1表で示した損失に新たにこの接続損失
が加算される。
ば、本発明は容易に実現可能である。しかしながら、こ
の実施例においては、接続部分31での損失をなくすこ
とが難しく、第1表で示した損失に新たにこの接続損失
が加算される。
そこで、この接続損失を原理的に零にするための第2の
実施例を第4図に示す、これは、第3図において接続し
たプリズムの代わりに、それらを一体化した、断面が平
行四辺形状のプリズム41を用いることを特徴としてい
る。これにより、第3図におけるプリズム接続面31の
損失は完全になくすことができる。したがって、この実
施例による損失は、第1表に示した本発明に付随する損
失(平均約0.5 dB)と、液晶層での散乱損失の
2つに限られる。後者は、液晶層厚が5μm程度の薄膜
の場合、非常に小さく、したがって合計損失は実用化レ
ベルの2dB以下を十分達成できる。
実施例を第4図に示す、これは、第3図において接続し
たプリズムの代わりに、それらを一体化した、断面が平
行四辺形状のプリズム41を用いることを特徴としてい
る。これにより、第3図におけるプリズム接続面31の
損失は完全になくすことができる。したがって、この実
施例による損失は、第1表に示した本発明に付随する損
失(平均約0.5 dB)と、液晶層での散乱損失の
2つに限られる。後者は、液晶層厚が5μm程度の薄膜
の場合、非常に小さく、したがって合計損失は実用化レ
ベルの2dB以下を十分達成できる。
また、この実施例においては、作り易さの点を考慮して
、平行四辺形状のプリズム同志ではさまれた部分は、す
べて液晶層とした。こうすることにより、構造全体も第
3図の実施例に比べ安定化される。
、平行四辺形状のプリズム同志ではさまれた部分は、す
べて液晶層とした。こうすることにより、構造全体も第
3図の実施例に比べ安定化される。
光路を切換えると同時にその光を増幅させる機能を兼ね
備えた光路切換器が開発されれば、本発明の実施例と全
く同じ構成で、漏話特性だけでなく、損失特性において
も相乗効果が期待できるようになり、極めて高性能な光
路切換器が実現できる。
備えた光路切換器が開発されれば、本発明の実施例と全
く同じ構成で、漏話特性だけでなく、損失特性において
も相乗効果が期待できるようになり、極めて高性能な光
路切換器が実現できる。
本発明によれば、光路切換器を数個組合わせるだけで、
損失は多少増加するが、従来から問題となっている漏話
特性を飛躍的に向上させることができ、実用レベルを十
分に達成させることができる。
損失は多少増加するが、従来から問題となっている漏話
特性を飛躍的に向上させることができ、実用レベルを十
分に達成させることができる。
液晶式の全反射型光路切換器(第1図)を例にとれば、
第1表に示したように、従来例より損失は0.05〜0
.5dB(1〜10%)増加してしまうが、漏話特性は
10〜20dB (□〜□)も飛躍的に減らすことがで
き、実用レベルー25dBは十分に達成可能である。
第1表に示したように、従来例より損失は0.05〜0
.5dB(1〜10%)増加してしまうが、漏話特性は
10〜20dB (□〜□)も飛躍的に減らすことがで
き、実用レベルー25dBは十分に達成可能である。
第1図は本発明の光路切換器構成方法の基本概念を示す
図、第2図は液晶を用いた従来の全反射型光路切換器の
構成を示す図、第3図は本発明の第1の実施例である3
つの光路切換器を組合わせた構成を示す図、第4図は本
発明の第2の実施例である光路切換器の組合わせの際の
接続損失をなくすための構成を示す図である。 1・・・第1光路切換器、2・・・第2光路切換器、3
・・・入射端子、4・・・出射端子、41.4g・・・
最終出射代理人 弁理士 小川勝馬 −□ノ 第 IT2] (b) 、、1 0−゛−八へ圓す 卒 2目 FIL+ 23′27 ′$ 3 凹
図、第2図は液晶を用いた従来の全反射型光路切換器の
構成を示す図、第3図は本発明の第1の実施例である3
つの光路切換器を組合わせた構成を示す図、第4図は本
発明の第2の実施例である光路切換器の組合わせの際の
接続損失をなくすための構成を示す図である。 1・・・第1光路切換器、2・・・第2光路切換器、3
・・・入射端子、4・・・出射端子、41.4g・・・
最終出射代理人 弁理士 小川勝馬 −□ノ 第 IT2] (b) 、、1 0−゛−八へ圓す 卒 2目 FIL+ 23′27 ′$ 3 凹
Claims (1)
- 1、外部動作により、入射端子から伝搬してくる光を切
換え、あらかじめ設定した複数の出射端子の内から一つ
を選択可能な光路切換器において、第1光路切換器の外
部動作による選択出射端子以外の出射端子の一つに漏れ
た光を第2光路切換器に入射させ、第2光路切換器の外
部動作による選択出射端子以外の出射端子の一つを最終
出射端子として用いることを特徴とする光路切換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17752886A JPS6334520A (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | 光路切換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17752886A JPS6334520A (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | 光路切換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6334520A true JPS6334520A (ja) | 1988-02-15 |
Family
ID=16032500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17752886A Pending JPS6334520A (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | 光路切換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6334520A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02100025A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 液晶光切替スイッチ |
US5138302A (en) * | 1989-09-26 | 1992-08-11 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Photoelectric, scattered light smoke detector |
JP2004258398A (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-16 | Tnk Incubation:Kk | 光デバイス |
-
1986
- 1986-07-30 JP JP17752886A patent/JPS6334520A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02100025A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 液晶光切替スイッチ |
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