KR100382162B1 - 1 by N optical switch - Google Patents

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KR100382162B1 KR10-2001-0021424A KR20010021424A KR100382162B1 KR 100382162 B1 KR100382162 B1 KR 100382162B1 KR 20010021424 A KR20010021424 A KR 20010021424A KR 100382162 B1 KR100382162 B1 KR 100382162B1
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 1 ×N 광스위치는 하나의 입력 포트와 N개의 출력 포트, 제1 및 제2 광굴절판으로 이루어져 있다. 이 중에서, 입력 포트는 광을 광스위치 내부로 받아들이는 입력측 광섬유와 입력측 광섬유로부터 배출되는 입사광이 퍼지는 것을 방지하여 평행광으로 만들기 위한 평행광 렌즈로 이루어져 있고, 출력 포트는 광굴절판을 투과하여 나오는 평행한 투과광을 하나의 초점으로 응집하기 위한 집광 렌즈와 집광 렌즈에 의하여 응집된 투과광을 광스위치 외부로 전송하기 위한 출력측 광섬유로 이루어져 있다. 제1 및 제2 광굴절판은 각각 굴절률이 N인 투명 매질판과 투명 매질판의 입사면과 투과면에 각각 형성되어 있는 반사 방지막으로 이루어져 있으며, 제1 및 제2 광굴절판의 회전축은 서로 수직이다. 제1 및 제2 광굴절판을 회전시킴으로써 투과광의 경로를 2차원적으로 선택한다.The 1 × N optical switch according to the embodiment of the present invention includes one input port, N output ports, and first and second photorefractive plates. Among them, the input port is composed of an input optical fiber which receives the light into the optical switch and a parallel optical lens for preventing the incident light emitted from the input optical fiber from spreading to make parallel light, and the output port is parallel to the optical refraction plate. It consists of a condensing lens for condensing one transmitted light to one focal point and an output optical fiber for transmitting the condensed light condensed by the condensing lens to the outside of the optical switch. The first and second optical refraction plates each include a transparent medium plate having a refractive index of N and an antireflection film formed on the incident and transmissive surfaces of the transparent medium plate, respectively, and the rotation axes of the first and second optical refraction plates are perpendicular to each other. . By rotating the first and second optical refraction plates, the path of transmitted light is selected two-dimensionally.

Description

원 바이 엔 광스위치{1 by N optical switch}One by n optical switch {1 by N optical switch}

본 발명은 광통신에 사용하는 광스위치에 관한 것으로서, 특히 1개의 광섬유를 통하여 전송되는 광 신호를 N개의 광섬유 중 하나에 선택적으로 공급할 수 있는 1 ×N 광스위치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switch for use in optical communication, and more particularly, to a 1 × N optical switch capable of selectively supplying an optical signal transmitted through one optical fiber to one of N optical fibers.

광스위치 구조로는 방향성 결합 스위치, 마하젠더 간섭계형 스위치, 그리고 Y자형 분기 광스위치가 대표적이다. 이중에서, 방향성 결합 스위치는 인접한 두 광도파로 사이의 결합 현상을 외부 제어 신호로 조절하여 광파의 경로를 스위칭하는 소자이다. 마하젠더 간섭계형 스위치는 서로 다른 경로를 지나는 광파의 상대 위상차를 외부 신호를 조절하여 경로를 스위칭한다. 마지막으로 Y자형 분기 광스위치는 분기 영역에서 발생하는 광파의 모드 진화 현상을 이용하여 경로를 스위칭한다. 모드 진화 현상이란 광파의 진행 방향을 따라서 구조가 변하는 분기 광도파로 구조의 각 지점에서 국부 정규 모드 분포가 구조의 변화에 대응하여 변화하는 현상을 말한다.Optical switch structures include directional coupling switches, Mach-Zehnder interferometer switches, and Y-shaped branch optical switches. Among them, the directional coupling switch is an element that switches the path of the optical wave by adjusting the coupling phenomenon between two adjacent optical waveguides with an external control signal. The Mach-Zehnder interferometer switch switches the path by adjusting an external signal to the relative phase difference of light waves passing through different paths. Finally, the Y-shaped branch optical switch switches the path by using the mode evolution of light waves occurring in the branch region. The mode evolutionary phenomenon refers to a phenomenon in which a local normal mode distribution changes in response to a change of structure at each point of a branched optical waveguide structure whose structure changes along the direction of propagation of light waves.

방향성 결합 스위치 및 마하젠더 간섭계형 스위치는 광파의 상대 위상차 변화에 의하여 스위칭이 일어난다. 따라서 스위칭 특성이 온도나 습도 등의 외부 환경 변화에 민감하게 반응하기 쉬운 단점이 있다. 반면, Y자형 분기 광스위치는 광파의 모드 진화 현상에 의해 스위칭이 일어나므로 외부 환경 변화에 둔감하다. 따라서 대부분의 경우 광스위치 구조로 Y자형 분기 광스위치를 채택하는 것이 보편적이다. 그러나 Y자형 분기를 직병렬 연결하여 1 ×N 광스위치로 확장하는 방법은 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저, 출구수의 증가에 따라 전체 소자 길이가 거의 선형적으로 증가한다. 이러한 소자 길이의 증가는 출구 개수의 확장에 제한을 줄수 있다. 둘째, 스위칭을 위해 사용되는 전극 개수 또한 선형적으로 증가한다. 이 같은 전극 개수의 증가는 1 ×N 광스위치로 확장할 때 전체 소자를 복잡하게 만든다.The directional coupling switch and the Mach-Zehnder interferometer switch are switched by the change of the relative phase difference of the light waves. Therefore, there is a disadvantage in that the switching characteristic is sensitive to a change in external environment such as temperature or humidity. On the other hand, the Y-shaped branch optical switch is insensitive to changes in the external environment because the switching occurs due to the mode evolution of light waves. Therefore, in most cases, it is common to adopt a Y-shaped branch optical switch as an optical switch structure. However, the method of extending the Y-shaped branch into a 1 × N optical switch by serially parallel connection has the following problems. First, as the number of outlets increases, the overall device length increases almost linearly. This increase in device length can limit the expansion of the number of outlets. Second, the number of electrodes used for switching also increases linearly. This increase in the number of electrodes complicates the overall device when expanding to 1 x N optical switches.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 간단한 구조의 1 ×N 광스위치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a 1 × N optical switch of a simple structure.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 1 ×N 광스위치의 구성도이고,1 is a configuration diagram of a 1 × N optical switch according to a first embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1 ×N 광스위치의 광굴절판의 사시도이고,2 is a perspective view of an optical refraction plate of the 1 x N optical switch according to the first embodiment of the present invention,

도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 광스위치의 작동 원리를 설명하기 위한 개념도이고,3a and 3b is a conceptual diagram for explaining the operating principle of the optical switch according to the present invention,

도 4는 스넬의 법칙을 나타내는 개념도이고,4 is a conceptual diagram showing Snell's law,

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 1 ×N 광스위치의 구성도이고,5 is a configuration diagram of a 1 × N optical switch according to a second embodiment of the present invention,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 1 ×N 광스위치의 출력측 광섬유의 배치 단면도이고,6 is a layout cross-sectional view of an output optical fiber of a 1 x N optical switch according to a second embodiment of the present invention;

도 7a는 빛이 공기중에서 굴절판으로 입사할 때 입사각에 따른 반사율을 나타내는 그래프이고,7A is a graph showing reflectance according to an incident angle when light is incident on a refraction plate in air,

도 7b는 빛이 굴절판에서 공기중으로 입사할 때 입사각에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.7B is a graph showing reflectance according to an incident angle when light is incident on the refracting plate into the air.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 굴절판의 회전각을 변화시킴으로써 광경로를 조절한다.In order to solve this problem, the present invention adjusts the optical path by changing the rotation angle of the refracting plate.

구체적으로는, 입사광을 받아들이는 입력 포트, 투과광을 배출하는 N개의 출력 포트, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 배치되어 있고 제1 축을 중심으로 하여 회전하며 상기 입사광을 굴절시켜 그 경로를 제1 방향으로 평행 이동시키는 제1 광굴절판, 상기 제1 광굴절판과 상기 출력 포트 사이에 배치되어 있으며 상기 제1 축과 수직을 이루는 제2 축을 중심으로 하여 회전하며 상기 제1 광굴절판을 투과한 상기 입사광의 경로를 제2 방향으로 평행 이동시키는 제2 광굴절판을 포함하는 1 ×N 광스위치를 마련한다.Specifically, an input port for receiving incident light, N output ports for emitting transmitted light, disposed between the input port and the output port, rotated about a first axis, refracting the incident light, and the path is first. A first optical refraction plate which is moved in parallel in the direction, the first light refraction plate and the output port, the incident light passing through the first optical refraction plate and rotating about a second axis perpendicular to the first axis A 1 x N optical switch is provided that includes a second optical refraction plate for moving the paths in parallel in the second direction.

이 때, 상기 제1 축은 상기 입사광이 상기 제1 광굴절판으로 입사하는 표면 위에 있으며 상기 입사광의 입사점을 지나는 직선이며, 상기 제2 축은 상기 제1 광굴절판을 투과한 입사광이 상기 제2 광굴절판으로 입사하는 표면 위에 있으며 상기 입사광의 입사점을 지나는 직선인 것이 바람직하다. 또, 상기 입력 포트는 입력측광섬유와 상기 입력측 광섬유로부터 배출되는 입사광의 퍼짐을 방지하는 평행광 렌즈를 포함할 수 있고, 상기 평행광 렌즈는 표면에 반사 방지막을 코팅하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 출력 포트는 상기 광굴절판을 투과한 투과광을 응집하는 집광 렌즈와 상기 집광 렌즈에 의하여 응집된 투과광을 외부로 전달하는 출력측 광섬유를 포함할 수 있고, 상기 집광 렌즈는 표면에 반사 방지막을 코팅하는 것이 바람직하다. 상기 광굴절판은 투명 매질판의 입사 표면과 투과 표면에 각각 반사 방지막을 형성하여 만드는 것이 바람직하다. 상기 N개의 출력 포트는 2차원 배열될 수 있다.In this case, the first axis is a straight line passing on the incident point of the incident light and the incident light is incident on the surface of the first optical refraction plate, the second axis is the incident light transmitted through the first optical refraction plate is the second optical refraction plate It is preferably a straight line on the incident surface and passing through the incident point of the incident light. In addition, the input port may include a parallel light lens for preventing the spread of the incident light emitted from the input side optical fiber and the input side optical fiber, the parallel light lens is preferably coated with an anti-reflection film on the surface. The output port may include a condensing lens for condensing the transmitted light transmitted through the optical refraction plate and an output optical fiber for transmitting the transmitted light condensed by the condensing lens to the outside, and the condensing lens may coat an anti-reflection film on the surface thereof. It is desirable to. The photorefractive plate is preferably made by forming an antireflection film on the incident surface and the transmissive surface of the transparent medium plate, respectively. The N output ports may be two-dimensionally arranged.

그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 광스위치에 대하여 설명한다.Next, an optical switch according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 1 ×N 광스위치의 개요도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1 ×N 광스위치의 광굴절판의 사시도이다.1 is a schematic diagram of a 1 x N optical switch according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view of an optical refractive plate of the 1 x N optical switch according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 1 ×N 광스위치는 하나의 입력 포트와 N개의 출력 포트 및 광굴절판으로 이루어져 있다. 이 중에서, 입력 포트는 광을 광스위치 내부로 받아들이는 입력측 광섬유(4)와 입력측 광섬유(4)로부터 배출되는 입사광(1)이 퍼지는 것을 방지하여 평행광으로 만들기 위한 평행광 렌즈(6)로 이루어져 있고, 출력 포트는 광굴절판을 투과하여 나오는 평행한 투과광(3)을 광섬유 코어부분에 하나의 초점으로 응집하기 위한 집광 렌즈(7)와 집광 렌즈(7)에 의하여 응집된 투과광(3)을 광스위치 외부로 전송하기 위한 출력측 광섬유(5)로 이루어져 있다. 이 때, 광섬유(4, 5)는 정보가 실린 광 신호의 전송을 위하여단일모드(single mode) 또는 다중모드(multi mode)의 광섬유를 사용한다. 또, 평행광 렌즈(6)로는 GRIN(Gradient Refractive Index) 렌즈 또는 볼(ball) 렌즈를 사용하여 광스위치의 부피를 소형화할 수 있도록 한다. 광굴절판은 굴절률이 N인 투명 매질판(2)과 투명 매질판(2)의 입사면과 투과면에 각각 형성되어 있는 반사 방지막(8)으로 이루어져 있다. 이 때, 투명 매질판(2)은 입사면과 투과면이 서로 평행한 것이 바람직하고, 반사 방지막(8)은 투명 매질판(2)의 입사면과 투과면에서 매질간의 굴절률 차이로 인하여 광이 반사됨으로써 손실되는 것을 막기 위하여 코팅한 것으로 단일막일 수도 있으나 필요에 따라 다중막으로 형성할 수도 있다. 또, 광섬유(4, 5)의 끝면과 평행광 렌즈(6)와 집광 렌즈(7)에도 반사 방지막(도시하지 않음)을 코팅하여 반사에 의한 광신호의 손실을 최소화할 수 있다.The 1 x N optical switch according to the first embodiment of the present invention includes one input port, N output ports, and an optical refractive plate. Among them, the input port consists of an input optical fiber 4 which receives the light into the optical switch and a parallel light lens 6 for preventing the incident light 1 emitted from the input optical fiber 4 from spreading to make parallel light. The output port receives the condensing lens 7 and the condensed light 3 which are agglomerated by the condensing lens 7 for condensing the parallel transmitted light 3 passing through the optical refraction plate at one focal point to the optical fiber core portion. It consists of an output optical fiber 5 for transmitting to the outside of a switch. At this time, the optical fibers 4 and 5 use a single mode or a multi mode optical fiber for transmission of an optical signal carrying information. In addition, as the parallel light lens 6, a GRIN (Gradient Refractive Index) lens or a ball lens is used to reduce the volume of the optical switch. The photorefractive plate is composed of a transparent medium plate 2 having a refractive index N and an antireflection film 8 formed on the incident and transmissive surfaces of the transparent medium plate 2, respectively. At this time, the transparent medium plate 2 is preferably parallel to the incident surface and the transmissive surface, the anti-reflection film 8 is light due to the difference in refractive index between the medium at the incident surface and the transmissive surface of the transparent medium plate (2) In order to prevent the loss due to reflection, the coating may be a single layer, but may be formed as a multilayer if necessary. In addition, an anti-reflection film (not shown) may be coated on the end surfaces of the optical fibers 4 and 5, the parallel light lens 6, and the condenser lens 7 to minimize the loss of an optical signal due to reflection.

한편, 광굴절판은 투명 매질판(2)의 입사면 위에 놓이는 한 직선을 회전축선으로 하여 회전할 수 있도록 되어 있다. 이 때, 회전축선이 되는 직선은 입력 포트로부터 입사하는 입사광(1)의 입사점(입사광이 평행광이므로 그 중심점)을 지나고, N개의 출력 포트의 배열 방향에 대하여 수직을 이룬다. 광굴절판은, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전축선이 중심선으로 되는 회전축(9)을 광굴절판의 양측에 형성하고, 이 회전축(9)을 외부 동력원(도시하지 않음)에 연결하여 제어 신호를 인가함으로써 필요한 각도만큼 회전시킬 수 있다. 본 발명에서는 광굴절판의 회전 각도를 조정함으로써 투과광(3)이 입사할 출력 포트를 선택한다.On the other hand, the optical refraction plate is capable of rotating with a straight line lying on the incident surface of the transparent medium plate 2 as the rotation axis. At this time, the straight line serving as the rotation axis passes through the incident point of the incident light 1 incident from the input port (the center point because the incident light is parallel light) and is perpendicular to the arrangement direction of the N output ports. For example, as shown in FIG. 2, the optical refraction plate is formed by controlling the rotation axis 9 having the rotation axis as the center line on both sides of the optical refraction plate, and connecting the rotation axis 9 to an external power source (not shown). By applying a signal, it is possible to rotate the required angle. In the present invention, the output port to which the transmitted light 3 is incident is selected by adjusting the rotation angle of the optical refraction plate.

그러면, 본 발명에 따른 광스위치의 작동 원리를 설명한다.Then, the operating principle of the optical switch according to the present invention will be described.

도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 광스위치의 작동 원리를 설명하기 위한 개념도이고, 도 4는 스넬의 법칙을 나타내는 개념도이다.3A and 3B are conceptual views illustrating the operating principle of the optical switch according to the present invention, and FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating Snell's law.

먼저, 도 3a와 같이, 입사광(1)이 투명 매질판(2)의 입사면에 대하여 수직으로 입사(입사면의 법선을 따라 입사)하는 경우에는 투명 매질판(2)을 통과하는 과정에서 굴절되지 않는다. 따라서 투과광(3)은 입사광(1)과 동일한 경로로 진행한다.First, as shown in FIG. 3A, when the incident light 1 is incident perpendicularly to the incident surface of the transparent medium plate 2 (incident along the normal of the incident surface), the light is refracted in the process of passing through the transparent medium plate 2. It doesn't work. Therefore, the transmitted light 3 travels in the same path as the incident light 1.

그러나, 도 3b와 같이, 입사광(1)이 입사면의 법선에 대하여 θ의 각도로 입사하면, 도 4에 나타낸 스넬의 법칙에 따라 입사면에서 한번 굴절되고 투과면에서 다시 한번 굴절되어 투과광(3)의 광경로는 입사광(1)의 광경로로부터 Δ만큼 평행 이동하게 된다. 여기서 투과광(3)의 경로 변화량 Δ는 투명 매질판(2)의 굴절률을 N, 두께를 t라 하면,However, as shown in FIG. 3B, when the incident light 1 is incident at an angle of θ with respect to the normal of the incident surface, it is refracted once in the incident surface and once again in the transmission surface according to Snell's law shown in FIG. ) Is moved in parallel by Δ from the light path of the incident light 1. Here, the path change amount Δ of the transmitted light 3 is N, and the thickness t is the refractive index of the transparent medium plate 2,

로 표현된다.It is expressed as

수학식 1에 의하면, 광경로의 변화량 Δ는 투명 매질판(2)의 굴절률(N), 두께(t) 및 기울어진 각도(θ)를 변화시킴으로써 조절할 수 있음을 알 수 있다. 그런데 투명 매질판(2)의 굴절률(N)이나 두께(t)를 변화시키기 위해서는 투명 매질판을 교체하거나 매질의 성질을 변화시켜야 하므로 번거롭다. 따라서, 본 발명에서는 굴절률(N)과 두께(t)는 고정하고 기울어진 각도(θ)를 변화시킴으로써 Δ를 조절하는 방식을 채택한다.According to Equation 1, it can be seen that the change amount Δ of the optical path can be adjusted by changing the refractive index N, the thickness t, and the inclination angle θ of the transparent medium plate 2. However, in order to change the refractive index (N) or the thickness (t) of the transparent medium plate (2), it is cumbersome because it is necessary to replace the transparent medium plate or change the properties of the medium. Therefore, in the present invention, the refractive index N and the thickness t are fixed and the method of adjusting Δ by changing the inclined angle θ is adopted.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 1 ×N 광스위치의 구성도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 1 ×N 광스위치의 출력측 광섬유의 배치 단면도이다.FIG. 5 is a configuration diagram of a 1 × N optical switch according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of an output optical fiber of the 1 × N optical switch according to the second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따른 1 ×N 광스위치는 하나의 입력 포트와 N개의 출력 포트 및 2개의 광굴절판으로 이루어져 있다. 이 중에서, 입력 포트는, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 광을 광스위치 내부로 받아들이는 입력측 광섬유(4)와 입력측 광섬유(4)로부터 배출되는 입사광(1)이 퍼지는 것을 방지하여 평행광으로 만들기 위한 평행광 렌즈(6)로 이루어져 있다. 출력 포트도 개개의 구성은 제1 실시예와 동일하다. 즉, 광굴절판을 투과하여 나오는 평행한 투과광(3)을 광섬유 코어부분에 하나의 초점으로 응집하기 위한 집광 렌즈(7)와 집광 렌즈(7)에 의하여 응집된 투과광(3)을 광스위치 외부로 전송하기 위한 출력측 광섬유(5)로 이루어져 있다. 또, 광섬유(4, 5)의 끝면과 평행광 렌즈(6)와 집광 렌즈(7)에는 반사 방지막(도시하지 않음)을 코팅하여 반사에 의한 광신호의 손실을 최소화할 수 있다. 다만, 출력 포트를 이루는 집광 렌즈(7)와 광섬유(5)가 제1 실시예와는 달리 매트릭스(matrix)형으로 배치되어 있다. 즉, 제1 실시예에서는 출력 포트가 1차원 직선상에 일렬로 배열되어 있으나 제2 실시예에서는 2차원 면상에 배치되어 있다. 이 때, 출력 포트의 배치는 반드시 매트릭스 모양일 필요는 없고 원형 또는 다른 모양을 이루어도 무방하다. 또 출력 포트간의 간격도 일정하지 않을 수 있다.The 1 × N optical switch according to the second embodiment of the present invention includes one input port, N output ports, and two optical refractive plates. Among them, as in the first embodiment, the input port prevents the input side optical fiber 4, which receives the light into the optical switch, and the incident light 1 emitted from the input side optical fiber 4 from spreading, thereby making parallel light. It consists of a parallel light lens (6). The individual configuration of the output port is also the same as in the first embodiment. That is, the light condensing lens 7 and the light condensed by the light condensing lens 7 for condensing the parallel transmitted light 3 passing through the optical refraction plate at one focal point to the optical fiber core portion are directed out of the optical switch. It consists of an output optical fiber 5 for transmission. In addition, antireflection films (not shown) may be coated on the end surfaces of the optical fibers 4 and 5, the parallel light lens 6, and the condenser lens 7 to minimize the loss of the optical signal due to reflection. However, unlike the first embodiment, the condenser lens 7 and the optical fiber 5 constituting the output port are arranged in a matrix form. That is, in the first embodiment, the output ports are arranged in one line on a one-dimensional straight line, but in the second embodiment, they are arranged on the two-dimensional plane. At this time, the arrangement of the output ports does not necessarily have to be a matrix shape, but may be circular or other shape. In addition, the spacing between output ports may not be constant.

광굴절판은 제1 및 제2 광굴절판 2개로 이루어져 있는데, 각 광굴절판의 구성은 제1 실시예와 동일하다. 즉, 굴절률이 N인 투명 매질판(21, 22)과 투명 매질판(21, 22)의 입사면과 투과면에 각각 형성되어 있는 반사 방지막(81, 82)으로 이루어져 있다. 이 때, 투명 매질판(21, 22)은 입사면과 투과면이 서로 평행한 것이 바람직하고, 반사 방지막(81, 82)은 투명 매질판(21, 22)의 입사면과 투과면에서 매질간의 굴절률 차이로 인하여 광이 반사됨으로써 손실되는 것을 막기 위하여 코팅한 것으로 단일막일 수도 있으나 필요에 따라 다중막으로 형성할 수도 있다.The photorefractive plate consists of two first and second photorefractive plates, and the structure of each photorefractive plate is the same as in the first embodiment. That is, the antireflection films 81 and 82 are formed on the transparent medium plates 21 and 22 having the refractive index N and the incident and transmissive surfaces of the transparent medium plates 21 and 22, respectively. In this case, the transparent medium plates 21 and 22 are preferably parallel to the incident surface and the transmissive surface, and the antireflection films 81 and 82 are formed between the medium at the incident and transmissive surfaces of the transparent medium plates 21 and 22. In order to prevent the light from being lost due to the difference in refractive index, the coating may be a single layer, but may be formed as a multilayer if necessary.

각 광굴절판은 투명 매질판(2)의 입사면 위에 놓이는 한 직선을 회전축선으로 하여 회전할 수 있도록 되어 있다. 이 때, 제1 광굴절판의 회전축선(제1 회전축선)이 되는 직선은 입력 포트로부터 입사하는 입사광(1)의 입사점(입사광이 평행광이므로 그 중심점)을 지나고 수평 방향(도면상에서)으로 뻗어 있고, 제2 광굴절판의 회전축선(제1 회전축선)이 되는 직선(제1 광굴절판에 의하여 광경로가 변화된 입사광(1)이 제2 광굴절판의 입사면에 그리는 직선이다)은 입사광(1)의 입사점을 지나고 제1 광굴절판의 회전축선과 수직을 이룬다. 제1 및 제2 광굴절판은 각각, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 회전축선이 중심선으로 되는 회전축(9)을 광굴절판의 양측에 형성하고, 이 회전축(9)을 외부 동력원(도시하지 않음)에 연결하여 제어 신호를 인가함으로써 필요한 각도만큼 회전시킬 수 있다. 이 때, 제1 광굴절판과 제2 광굴절판은 서로 위치를 바꿔 배치해도 무방하다.Each of the optical refraction plates is capable of rotating with a straight line lying on the incident surface of the transparent medium plate 2 as the rotation axis. At this time, the straight line which becomes the rotation axis (first rotation axis) of the first optical refraction plate passes through the incident point of the incident light 1 incident from the input port (the center point because the incident light is parallel light) and in the horizontal direction (on the drawing). The straight line (the incident light 1 whose optical path is changed by the first optical refraction plate is drawn on the incidence plane of the second optical refraction plate) extending to become the rotation axis (the first rotation axis) of the second optical refraction plate is the incident light ( Passes the incident point of 1) and is perpendicular to the axis of rotation of the first optical refraction plate. As shown in FIG. 2, the 1st and 2nd optical refraction plate respectively forms the rotation axis 9 in which the 1st and 2nd rotation axis becomes a center line on both sides of the optical refraction plate, and forms this rotation axis 9, respectively. It can be rotated by the required angle by connecting to an external power source (not shown) and applying a control signal. At this time, the first light refraction plate and the second light refraction plate may be disposed at different positions.

본 발명의 제2 실시예에서는 제1 및 제2 광굴절판의 회전 각도를 조정함으로써 투과광(3)이 입사할 출력 포트를 선택한다. 이 때, 제1 광굴절판은 광경로를 수직 방향으로 이동시키고(도 5, 6에서 ①, ② 방향), 제2 광굴절판은 광경로를 수평 방향으로 이동시켜(도 6에서 ②, ③ 방향) 광경로를 상하좌우 2차원적으로 이동시킨다. 여기서 제1 광굴절판과 제2 광굴절판에 의한 광경로의 변화량은 수학식 1에 의하여 계산할 수 있다.In the second embodiment of the present invention, the output ports to which the transmitted light 3 is incident are selected by adjusting the rotation angles of the first and second optical refraction plates. At this time, the first optical refraction plate moves the optical path in the vertical direction (directions ① and ② in Figs. 5 and 6), and the second optical refraction plate moves the optical path in the horizontal direction (directions ② and ③ in Fig. 6). The optical path is moved two-dimensionally up, down, left and right. In this case, the amount of change in the optical path due to the first and second optical refraction plates can be calculated by Equation 1.

표 1은 광통신에서 주로 사용되는 광 파장 대역인 1.3㎛의 빛이 입사하는 경우에 대하여, 굴절률(N)이 1.5이고 두께(t)가 20mm인 투명 매질판을 사용하고, 9개의 출력 포트를 250㎛ 간격으로 3 ×3 행렬로 배치한 경우에 있어서 각 출력 포트 선택을 위하여 제1 및 제2 광굴절판을 회전시키는 각도를 예시한다. 표 1에서 x는 수평 방향 좌표, y는 수직 방향 좌표를 나타내며 단위는 mm이다.Table 1 shows a case in which light having a wavelength of 1.3 μm, which is mainly used in optical communication, enters, and a transparent medium plate having a refractive index (N) of 1.5 and a thickness (t) of 20 mm is used. An example in which the first and second optical refraction plates are rotated for the selection of each output port in the case of arrangement in a 3 x 3 matrix at intervals of 占 퐉 is illustrated. In Table 1, x represents a horizontal coordinate, y represents a vertical coordinate, and a unit is mm.

제2 광굴절판의회전각(°)제1 광굴절판의회전각(°)Rotation angle of the second optical refraction plate (°) Rotation angle of the second optical refraction plate (°) -2.147-2.147 00 2.1472.147 -2.147-2.147 x=-0.25 y=-0.25x = -0.25 y = -0.25 x=0y=-0.25x = 0y = -0.25 x=+0.25y=-0.25x = + 0.25y = -0.25 00 x=-0.25y=0x = -0.25y = 0 x=0y=0x = 0y = 0 x=+0.25y=0x = + 0.25y = 0 2.1472.147 x=-0.25y=+0.25x = -0.25y = + 0.25 x=0y=+0.25x = 0y = + 0.25 x=+0.25y=+0.25x = + 0.25y = + 0.25

도 7a는 빛이 공기중에서 굴절판으로 입사할 때 입사각에 따른 반사율을 나타내는 그래프이고, 도 7b는 빛이 굴절판에서 공기중으로 입사할 때 입사각에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.FIG. 7A is a graph showing reflectance according to an incident angle when light is incident on the refracting plate in air, and FIG. 7B is a graph showing reflectance according to an incident angle when light is incident on the refracting plate into air.

빛이 경계면에 대하여 theta _1의 각도로 매질 1에서 매질 2로 입사할 때 반사량(R( theta _1 ))은When light is incident from medium 1 to medium 2 at an angle of theta _1 with respect to the interface, the amount of reflection R (theta _1) is

r_s ( theta _1 )는~S파의~ 반사 계수,~r_p ( theta _1 )는~P파의~반사계수r_s (theta _1) is the reflection coefficient of S wave, r_p (theta _1) is the reflection coefficient of P wave

으로 표현된다.It is expressed as

도 7a는 n_1이 1.0, n_2가 1.5인 경우 theta _1이 0°에서 40°까지 변할 때 반사율(R( theta _1 ) ×100)의 변화를 나타낸 것이고, 도 7b는 n_1이 1.5, n_2가 1.0인 경우 theta _1이 0°에서 40°까지 변할 때 반사율(R( theta _1 ) ×100)의 변화를 나타낸 것이다. 도 7a와 도 7b에서 알 수 있는 바와 같이, 입사각이 0°에서 30°사이에서 변화하는 경우에는 반사율이 4% 정도에서 크게 증가하지 않는다. 따라서 이러한 범위에서는 광신호의 큰 손실없이 스위칭이 가능하다. 또한 반사 방지막을 형성함으로써 광신호 손실은 더욱 저감된다.FIG. 7A illustrates a change in reflectance (R (theta _1) × 100) when theta _1 varies from 0 ° to 40 ° when n_1 is 1.0 and n_2 is 1.5. FIG. 7B shows that n_1 is 1.5 and n_2 is 1.0. In this case, the reflectance (R (theta _1) × 100) is shown when theta _1 varies from 0 ° to 40 °. As can be seen in FIGS. 7A and 7B, when the incident angle varies between 0 ° and 30 °, the reflectance does not increase significantly at about 4%. Therefore, in this range, switching is possible without a large loss of the optical signal. In addition, the optical signal loss is further reduced by forming the antireflection film.

본 실시예에서는 회전축선을 투명 매질판(2)의 표면(입사면) 위에 놓이는 직선으로 나타내고 있는데, 이는 반사 방지막(8)의 두께가 수천 옹스트롬(Å)에서 수 마이크로미터(㎛) 정도로 투명 매질판(2)의 두께[수십 밀리미터(mm)]에 비하여 매우 얇기 때문에 반사 방지막(8)에 의한 광경로 변화는 무시한 것이다. 그러나 필요에 따라서는 회전축선을 반사 방지막(8)의 표면에 위치시키고 반사 방지막(8)에 의한 광경로 변화도 고려할 수 있다.In this embodiment, the axis of rotation is represented by a straight line lying on the surface (incident surface) of the transparent medium plate 2, which is a transparent medium having an antireflection film 8 having a thickness of several thousand angstroms to several micrometers (μm). Since the plate 2 is very thin compared to the thickness (tens of millimeters (mm)), the optical path change caused by the antireflection film 8 is ignored. However, if necessary, the rotation axis is positioned on the surface of the antireflection film 8, and the optical path change caused by the antireflection film 8 can also be considered.

본 발명에 따르면, 빛의 굴절을 이용하여 매우 간단한 구조를 가지는 1 ×N광스위치를 형성할 수 있다.According to the present invention, a 1 × N optical switch having a very simple structure can be formed using the refraction of light.

Claims (8)

입사광을 받아들이는 입력 포트,An input port for receiving incident light, 투과광을 배출하는 N개의 출력 포트,N output ports emitting transmitted light, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 배치되어 있고 제1 축을 중심으로 하여 회전하며 상기 입사광을 굴절시켜 그 경로를 제1 방향으로 평행 이동시키는 제1 광굴절판,A first optical refraction plate disposed between the input port and the output port and rotating about a first axis and refracting the incident light to move the path in parallel in a first direction, 상기 제1 광굴절판과 상기 출력 포트 사이에 배치되어 있으며 상기 제1 축과 수직을 이루는 제2 축을 중심으로 하여 회전하며 상기 제1 광굴절판을 투과한 상기 입사광의 경로를 제2 방향으로 평행 이동시키는 제2 광굴절판A path disposed between the first optical refraction plate and the output port and rotating about a second axis perpendicular to the first axis to move the incident light passing through the first optical refraction plate in a second direction in parallel; Second photorefractive plate 을 포함하는 1 ×N 광스위치.1 × N optical switch comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 제1 축은 상기 입사광이 상기 제1 광굴절판으로 입사하는 표면 위에 있으며 상기 입사광의 입사점을 지나는 직선이며, 상기 제2 축은 상기 제1 광굴절판을 투과한 입사광이 상기 제2 광굴절판으로 입사하는 표면 위에 있으며 상기 입사광의 입사점을 지나는 직선인 1 ×N 광스위치.The first axis is a straight line passing through the incident point of the incident light and the incident light is on the surface incident to the first optical refraction plate, the second axis is the incident light transmitted through the first optical refraction plate is incident to the second optical refraction plate 1 x N optical switch on the surface and a straight line passing through the incident point of the incident light. 제1항 또는 제2항에서,The method of claim 1 or 2, 상기 입력 포트는 입력측 광섬유와 상기 입력측 광섬유로부터 배출되는 입사광의 퍼짐을 방지하는 평행광 렌즈를 포함하는 1 ×N 광스위치.And the input port comprises a parallel light lens for preventing the spread of incident light emitted from the input optical fiber and the input optical fiber. 제3항에서,In claim 3, 상기 평행광 렌즈는 표면에 반사 방지막이 코팅되어 있는 1 ×N 광스위치.The parallel optical lens is a 1 × N optical switch is coated with an anti-reflection film on the surface. 제1항 또는 제2항에서,The method of claim 1 or 2, 상기 출력 포트는 상기 광굴절판을 투과한 투과광을 응집하는 집광 렌즈와 상기 집광 렌즈에 의하여 응집된 투과광을 외부로 전달하는 출력측 광섬유를 포함하는 1 ×N 광스위치.And the output port includes a condensing lens for condensing transmitted light transmitted through the optical refraction plate and an output side optical fiber for transmitting the transmitted light condensed by the condensing lens to the outside. 제5항에서,In claim 5, 상기 집광 렌즈는 표면에 반사 방지막이 코팅되어 있는 1 ×N 광스위치.The condenser lens is a 1 × N optical switch is coated with an anti-reflection film on the surface. 제1항 또는 제2항에서,The method of claim 1 or 2, 상기 광굴절판은 투명 매질판과 상기 투명 매질판의 입사 표면과 투과 표면에 각각 형성되어 있는 반사 방지막으로 이루어지는 1 ×N 광스위치.And the optical refraction plate is formed of a transparent medium plate and an antireflection film formed on the incident surface and the transmissive surface of the transparent medium plate, respectively. 제1항 또는 제2항에서,The method of claim 1 or 2, 상기 N개의 출력 포트는 2차원 배열되어 있는 1 ×N 광스위치.And the N output ports are two-dimensionally arranged.
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