JPH0534714A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
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- JPH0534714A JPH0534714A JP3187807A JP18780791A JPH0534714A JP H0534714 A JPH0534714 A JP H0534714A JP 3187807 A JP3187807 A JP 3187807A JP 18780791 A JP18780791 A JP 18780791A JP H0534714 A JPH0534714 A JP H0534714A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本願の光スイッチ51は、3枚の複屈折結晶
板22〜24と、第1と第2の複屈折結晶板間に挿入さ
れる第1群の液晶52と、第2と第3の複屈折結晶板間
に挿入される第2群の液晶53と、1つ以上の光線入射
ポート28と、複数の光線出射ポート29,30とから
構成され、複屈折結晶板の常光線と異常光線の分離方向
を、第1と第3の複屈折結晶板が一致し、第2の複屈折
結晶板が第1及び第3の複屈折結晶板と異なり、また光
線の偏光方向が第2の複屈折結晶板にて一致するように
第1群の液晶の偏光方向を設定し、第2の複屈折結晶板
にて一致する偏光方向が、第3の複屈折結晶板にて直交
するように第2群の液晶の偏光方向を設定する。 【効果】 水晶旋光子やファラデー回転子を用いること
なく、液晶のみで1×2および2×2の光スイッチを提
供することが可能となる。
板22〜24と、第1と第2の複屈折結晶板間に挿入さ
れる第1群の液晶52と、第2と第3の複屈折結晶板間
に挿入される第2群の液晶53と、1つ以上の光線入射
ポート28と、複数の光線出射ポート29,30とから
構成され、複屈折結晶板の常光線と異常光線の分離方向
を、第1と第3の複屈折結晶板が一致し、第2の複屈折
結晶板が第1及び第3の複屈折結晶板と異なり、また光
線の偏光方向が第2の複屈折結晶板にて一致するように
第1群の液晶の偏光方向を設定し、第2の複屈折結晶板
にて一致する偏光方向が、第3の複屈折結晶板にて直交
するように第2群の液晶の偏光方向を設定する。 【効果】 水晶旋光子やファラデー回転子を用いること
なく、液晶のみで1×2および2×2の光スイッチを提
供することが可能となる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信あるいは光実験
系において好適に用いられる光路切り替え用光スイッチ
に関するものである。
系において好適に用いられる光路切り替え用光スイッチ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、光通信あるいは光実験系における
光路切り替え用光スイッチとして様々な種類のものが多
数開発され提供されてきており、外部磁界を可変して光
線の偏光方向を制御することにより光路を切り替えるこ
とができる光スイッチもその1つである。
光路切り替え用光スイッチとして様々な種類のものが多
数開発され提供されてきており、外部磁界を可変して光
線の偏光方向を制御することにより光路を切り替えるこ
とができる光スイッチもその1つである。
【0003】上記の光スイッチの一例としては、既に図
11に示す様な光スイッチ1(特公昭59−44606
号公報)が提供されている。この光スイッチ1は、一対
の偏光プリズム2,3、ファラデー回転子(非相反性回
転子)4、光学補償板5、全反射ミラー6,7、光線入
射ポ−ト8,9、光線出射ポ−ト10,11とから概略
構成されている。
11に示す様な光スイッチ1(特公昭59−44606
号公報)が提供されている。この光スイッチ1は、一対
の偏光プリズム2,3、ファラデー回転子(非相反性回
転子)4、光学補償板5、全反射ミラー6,7、光線入
射ポ−ト8,9、光線出射ポ−ト10,11とから概略
構成されている。
【0004】ここで、偏光プリズム2,3は入射してき
た光線を2つの直交成分(s−波成分とp−波成分)に
分離または入射してきた2つの直交成分を合波するもの
である。
た光線を2つの直交成分(s−波成分とp−波成分)に
分離または入射してきた2つの直交成分を合波するもの
である。
【0005】ファラデー回転子4と光学補償板5は、入
射する光に対して次の様に設定されている。すなわち、
光が図11中左方から右方へ向かって進行する場合には
ファラデー回転子4と光学補償板5の回転方向の相殺効
果により光の偏光方向は変化せず、同図中右方から左方
へ向かって進行する場合には互いの旋光が重なり合って
光の偏光方向が90°だけ回転するように、ファラデー
回転子4に働く外部磁界Hの方向および光学補償板5の
結晶軸の方向が設定されている。
射する光に対して次の様に設定されている。すなわち、
光が図11中左方から右方へ向かって進行する場合には
ファラデー回転子4と光学補償板5の回転方向の相殺効
果により光の偏光方向は変化せず、同図中右方から左方
へ向かって進行する場合には互いの旋光が重なり合って
光の偏光方向が90°だけ回転するように、ファラデー
回転子4に働く外部磁界Hの方向および光学補償板5の
結晶軸の方向が設定されている。
【0006】したがって、この光スイッチ1において
は、光線入射ポ−ト8から入射した光Liは、偏光プリ
ズム2により2つの直交成分(s−波成分とp−波成
分)に分離されるものの最終的には偏光プリズム3で再
度これらの直交成分が合波され、この合波された光Lj
は光線出射ポ−ト10から出射する。
は、光線入射ポ−ト8から入射した光Liは、偏光プリ
ズム2により2つの直交成分(s−波成分とp−波成
分)に分離されるものの最終的には偏光プリズム3で再
度これらの直交成分が合波され、この合波された光Lj
は光線出射ポ−ト10から出射する。
【0007】同様に、光線入射ポ−ト9から入射した光
Lkは偏光プリズム2,3により分離、合波がなされ、
合波された光Lmは光線出射ポ−ト11から出射する。
Lkは偏光プリズム2,3により分離、合波がなされ、
合波された光Lmは光線出射ポ−ト11から出射する。
【0008】また、上記の様に設定された光スイッチ1
において、何らかの方法でファラデー回転子4に働く外
部磁界Hの方向を反転させれば、光が図11中右方から
左方へ向かって進行する場合には光学補償板5とファラ
デー回転子4の回転方向の相殺効果により光の偏光方向
は変化せず、同図中左方から右方へ向かって進行する場
合には互いの旋光が重なりあって光の偏光方向が90°
だけ回転する。
において、何らかの方法でファラデー回転子4に働く外
部磁界Hの方向を反転させれば、光が図11中右方から
左方へ向かって進行する場合には光学補償板5とファラ
デー回転子4の回転方向の相殺効果により光の偏光方向
は変化せず、同図中左方から右方へ向かって進行する場
合には互いの旋光が重なりあって光の偏光方向が90°
だけ回転する。
【0009】したがって、この光スイッチ1において
は、光線入射ポ−ト8から入射した光Liは光線出射ポ
−ト10から出射せずに光線出射ポ−ト11から出射
し、同様に光線入射ポ−ト9から入射した光Lkは光線
出射ポ−ト11から出射せずに光線出射ポ−ト10から
出射するという光スイッチとしての動作を行うことがで
きる。
は、光線入射ポ−ト8から入射した光Liは光線出射ポ
−ト10から出射せずに光線出射ポ−ト11から出射
し、同様に光線入射ポ−ト9から入射した光Lkは光線
出射ポ−ト11から出射せずに光線出射ポ−ト10から
出射するという光スイッチとしての動作を行うことがで
きる。
【0010】しかしながら、上記の光スイッチ1は偏光
プリズム2,3を用いているために光線出射ポ−ト1
0,11間のアイソレーションを高くすることができな
いという欠点がある。
プリズム2,3を用いているために光線出射ポ−ト1
0,11間のアイソレーションを高くすることができな
いという欠点がある。
【0011】その理由は、偏光プリズム2(3)によっ
て反射されるべきs−波成分の中に透過すべきp−波成
分が漏れ込む量を−30dB以下に抑えることが技術的
に困難であるために、本来現れて欲しくない光線出射ポ
−トにも光が出射されるからである。
て反射されるべきs−波成分の中に透過すべきp−波成
分が漏れ込む量を−30dB以下に抑えることが技術的
に困難であるために、本来現れて欲しくない光線出射ポ
−トにも光が出射されるからである。
【0012】また、直交成分に分離された2つの光を合
波する際、光の進行方向を全反射ミラー6,7の反射に
よって変更しているために光線の軸合わせを高精度で行
う必要があり、したがって、この光スイッチ1を制作す
るのに高度の技術を必要とするという欠点もある。
波する際、光の進行方向を全反射ミラー6,7の反射に
よって変更しているために光線の軸合わせを高精度で行
う必要があり、したがって、この光スイッチ1を制作す
るのに高度の技術を必要とするという欠点もある。
【0013】図11の例では、偏光プリズム2,3と全
反射ミラー6,7とにより光の進行方向を変化させてい
る。ここで、反射させた位置から合波される位置にいた
るまでの光路長をLとすると、反射させる角度にΔθだ
け誤差があれば、合波地点ではLΔθだけ位置ずれが生
じることとなる。合波地点での位置ずれは光線出射ポ−
ト10(11)に接続される光導波路との結合損失を増
加させたり、偏波依存性を生じせしめたりすることとな
り、実用的にはΔθを5秒以内の精度に保って各部品を
構成し、かつ実装する必要がある。
反射ミラー6,7とにより光の進行方向を変化させてい
る。ここで、反射させた位置から合波される位置にいた
るまでの光路長をLとすると、反射させる角度にΔθだ
け誤差があれば、合波地点ではLΔθだけ位置ずれが生
じることとなる。合波地点での位置ずれは光線出射ポ−
ト10(11)に接続される光導波路との結合損失を増
加させたり、偏波依存性を生じせしめたりすることとな
り、実用的にはΔθを5秒以内の精度に保って各部品を
構成し、かつ実装する必要がある。
【0014】そこで、上記の光スイッチ1の様々な欠点
を解決する光スイッチとして、図12に挙げる様な相反
性と非相反性の回転子と液晶板を用いる光スイッチが考
えられている。
を解決する光スイッチとして、図12に挙げる様な相反
性と非相反性の回転子と液晶板を用いる光スイッチが考
えられている。
【0015】この光スイッチ21は、光線の進行方向に
沿って所定間隔をおいて配置された第1ないし第3の複
屈折結晶板22〜24と、第1の複屈折結晶板22と第
2の複屈折結晶板23との間に挿入された第1群の回転
子25と、第2の複屈折結晶板23と第3の複屈折結晶
板24との間に挿入された第2群の回転子26と、第1
群の回転子25と第2の複屈折結晶板23との間に挿入
された液晶板27と、第1の複屈折結晶板22に設けら
れた光線入射ポート28と、第3の複屈折結晶板24に
Y軸方向に並列するように設けられた光線出射ポート2
9,30とから概略構成されており、液晶板27の電圧
の印加状態を変えることにより光の偏光方向を制御し、
光スイッチとしての動作を行うものである。
沿って所定間隔をおいて配置された第1ないし第3の複
屈折結晶板22〜24と、第1の複屈折結晶板22と第
2の複屈折結晶板23との間に挿入された第1群の回転
子25と、第2の複屈折結晶板23と第3の複屈折結晶
板24との間に挿入された第2群の回転子26と、第1
群の回転子25と第2の複屈折結晶板23との間に挿入
された液晶板27と、第1の複屈折結晶板22に設けら
れた光線入射ポート28と、第3の複屈折結晶板24に
Y軸方向に並列するように設けられた光線出射ポート2
9,30とから概略構成されており、液晶板27の電圧
の印加状態を変えることにより光の偏光方向を制御し、
光スイッチとしての動作を行うものである。
【0016】ここで、図12中、第1ないし第3の複屈
折結晶板22〜24中に描かれている矢印付き実線は常
光線を、矢印付き破線は異常光線を表わしている。
折結晶板22〜24中に描かれている矢印付き実線は常
光線を、矢印付き破線は異常光線を表わしている。
【0017】また、この図では、光線入射ポート28側
から光線出射ポート29,30側へ向かう方向、すなわ
ち図12中、左方から右方へ向かう方向をZ軸の正方
向、下方から上方へ向かう方向をY軸の正方向、紙面の
垂直上方から垂直下方へ向かう方向をX軸の正方向とす
るカーテシアン座標系を用いて構成・作用等を説明する
こととする。
から光線出射ポート29,30側へ向かう方向、すなわ
ち図12中、左方から右方へ向かう方向をZ軸の正方
向、下方から上方へ向かう方向をY軸の正方向、紙面の
垂直上方から垂直下方へ向かう方向をX軸の正方向とす
るカーテシアン座標系を用いて構成・作用等を説明する
こととする。
【0018】また、右回り方向とは、光線がZ軸の正方
向に進む場合に、右ネジがこの光線と同一方向に進むと
きの該右ネジの回る方向である。前記光線の場合では、
電界ベクトルが右ネジの回る方向に回転する方向であ
る。また、Z軸の正方向を向く観測者にとって時計方向
へ回転する方向を正方向回転とする。
向に進む場合に、右ネジがこの光線と同一方向に進むと
きの該右ネジの回る方向である。前記光線の場合では、
電界ベクトルが右ネジの回る方向に回転する方向であ
る。また、Z軸の正方向を向く観測者にとって時計方向
へ回転する方向を正方向回転とする。
【0019】第1の複屈折結晶板22と光線入射ポート
28の間にはレンズ31と光ファイバ32とが同軸的に
設けられ、第3の複屈折結晶板24と光線出射ポート2
9との間にもレンズ33と光ファイバ34とが同軸的に
設けられ、更に、第3の複屈折結晶板24と光線出射ポ
ート30との間にもレンズ35と光ファイバ36とが同
軸的に設けられている。
28の間にはレンズ31と光ファイバ32とが同軸的に
設けられ、第3の複屈折結晶板24と光線出射ポート2
9との間にもレンズ33と光ファイバ34とが同軸的に
設けられ、更に、第3の複屈折結晶板24と光線出射ポ
ート30との間にもレンズ35と光ファイバ36とが同
軸的に設けられている。
【0020】第1群の回転子25は、光線の偏光方向を
同じ角度だけ回転させる相反性と非相反性の回転子から
なるもので、同一平面内に配置された第1の相反性左回
り45°回転子(以下、 単に第1相反性左回転子と略
称する。)41、第1の相反性右回り45°回転子(第
1相反性右回転子)42と、これらの相反性回転子と平
行に配置された第1の非相反性ファラデ−45°回転子
(第1のファラデ−回転子)43とから構成されてい
る。
同じ角度だけ回転させる相反性と非相反性の回転子から
なるもので、同一平面内に配置された第1の相反性左回
り45°回転子(以下、 単に第1相反性左回転子と略
称する。)41、第1の相反性右回り45°回転子(第
1相反性右回転子)42と、これらの相反性回転子と平
行に配置された第1の非相反性ファラデ−45°回転子
(第1のファラデ−回転子)43とから構成されてい
る。
【0021】第2群の回転子26は上記の第1群の回転
子25と同様の構成からなるもので、同一平面内に配置
された第2の相反性左回り45°回転子(第2相反性左
回転子)44、第2の相反性右回り45°回転子(第2
相反性右回転子)45と、これらの相反性回転子と平行
に配置された第2の非相反性ファラデ−45°回転子
(第2のファラデ−回転子)46とから構成されてい
る。
子25と同様の構成からなるもので、同一平面内に配置
された第2の相反性左回り45°回転子(第2相反性左
回転子)44、第2の相反性右回り45°回転子(第2
相反性右回転子)45と、これらの相反性回転子と平行
に配置された第2の非相反性ファラデ−45°回転子
(第2のファラデ−回転子)46とから構成されてい
る。
【0022】上記の複屈折結晶板22,… としては方
解石もしくはルチル結晶が、また相反性回転子41,…
としては水晶旋光子や1/2波長板が、またファラデ
−回転子43,46としてはビスマス(Bi)置換YI
G結晶やGBIG薄膜結晶が好適に用いられる。また、
液晶板27は、電圧を印加する場合には光線の偏光方向
は回転せず、印加しない場合に90°回転するものが用
いられる。
解石もしくはルチル結晶が、また相反性回転子41,…
としては水晶旋光子や1/2波長板が、またファラデ
−回転子43,46としてはビスマス(Bi)置換YI
G結晶やGBIG薄膜結晶が好適に用いられる。また、
液晶板27は、電圧を印加する場合には光線の偏光方向
は回転せず、印加しない場合に90°回転するものが用
いられる。
【0023】この光スイッチ21の複屈折結晶板22,
…の常光線と異常光線を分離する方向は、第2の複屈折
結晶板23の分離する方向が第1の複屈折結晶板22及
び第3の複屈折結晶板24の分離する方向と異なり、第
1の複屈折結晶板22と第3の複屈折結晶板24の分離
する方向が一致するように設定されている。
…の常光線と異常光線を分離する方向は、第2の複屈折
結晶板23の分離する方向が第1の複屈折結晶板22及
び第3の複屈折結晶板24の分離する方向と異なり、第
1の複屈折結晶板22と第3の複屈折結晶板24の分離
する方向が一致するように設定されている。
【0024】また、第1の複屈折結晶板22により分離
された常光線と異常光線の偏光方向が第2の複屈折結晶
板23の入射端面23aにて互いに一致するように、第
1相反性左回転子41、第1相反性右回転子42、第1
のファラデ−回転子43それぞれの回転方向、及び第1
のファラデ−回転子43に働く外部磁界Hの強さ及び方
向が設定され、液晶板27の偏光方向も設定されてい
る。
された常光線と異常光線の偏光方向が第2の複屈折結晶
板23の入射端面23aにて互いに一致するように、第
1相反性左回転子41、第1相反性右回転子42、第1
のファラデ−回転子43それぞれの回転方向、及び第1
のファラデ−回転子43に働く外部磁界Hの強さ及び方
向が設定され、液晶板27の偏光方向も設定されてい
る。
【0025】また、第2の複屈折結晶板23の出射端面
23bにて一致している2本の光線の偏光方向が、第3
の複屈折結晶板24の入射端面24aにて互いに直交す
るように、第2相反性左回転子44、第2相反性右回転
子45、第2のファラデ−回転子46それぞれの回転方
向、及び第2のファラデ−回転子46に働く外部磁界H
の強さ及び方向が設定されている。
23bにて一致している2本の光線の偏光方向が、第3
の複屈折結晶板24の入射端面24aにて互いに直交す
るように、第2相反性左回転子44、第2相反性右回転
子45、第2のファラデ−回転子46それぞれの回転方
向、及び第2のファラデ−回転子46に働く外部磁界H
の強さ及び方向が設定されている。
【0026】次に、光スイッチ21の作用等について図
12ないし図14を参照して説明する。
12ないし図14を参照して説明する。
【0027】図13は、光スイッチ21において入射ポ
ート28から光線出射ポート29へ向かう光路A1にお
ける光線の偏光状態と空間的位置を入射光側(光線入射
ポート28側)から観測したものである。以下、これら
の偏光状態を符号Z1〜Z9を用いて示すこととする。
ート28から光線出射ポート29へ向かう光路A1にお
ける光線の偏光状態と空間的位置を入射光側(光線入射
ポート28側)から観測したものである。以下、これら
の偏光状態を符号Z1〜Z9を用いて示すこととする。
【0028】いま、外部磁界Hの方向および第1相反性
左回転子41、第1相反性右回転子42、第2相反性左
回転子44、第2相反性右回転子45各々の回転方向、
液晶27の電界の印加状態を適当に選ぶことで、入射光
線Lpが図12中左から右へ向かって進むとき第2の複
屈折結晶板23の入射端面23aでの偏光方向が常光線
となるように構成することができる。
左回転子41、第1相反性右回転子42、第2相反性左
回転子44、第2相反性右回転子45各々の回転方向、
液晶27の電界の印加状態を適当に選ぶことで、入射光
線Lpが図12中左から右へ向かって進むとき第2の複
屈折結晶板23の入射端面23aでの偏光方向が常光線
となるように構成することができる。
【0029】光線入射ポート27から入射した光線Lp
はZ1の状態であるが、第1の複屈折結晶板22により
X−Z平面上で光線L11と光線L12とに分離される。光
線L11が第1の複屈折結晶板22に対して常光線(O−
ray)であり、光線L12が異常光線(E−ray)で
ある。各々の偏光方向は、Z2の様にそれぞれY軸方向
とX軸方向に向う直交状態となっている。
はZ1の状態であるが、第1の複屈折結晶板22により
X−Z平面上で光線L11と光線L12とに分離される。光
線L11が第1の複屈折結晶板22に対して常光線(O−
ray)であり、光線L12が異常光線(E−ray)で
ある。各々の偏光方向は、Z2の様にそれぞれY軸方向
とX軸方向に向う直交状態となっている。
【0030】互いに直交している光線L11と光線L12の
偏光方向は、回転方向の異なる第1相反性左回転子41
または第1相反性右回転子42を通過することで互いに
同じ方向となる。ここでは第1相反性左回転子41は光
線L11の入射方向からみて左回り方向に、第1相反性右
回転子42は光線L12の入射方向からみて右回り方向に
回転させる。この時の偏光状態はZ3の様になってい
る。
偏光方向は、回転方向の異なる第1相反性左回転子41
または第1相反性右回転子42を通過することで互いに
同じ方向となる。ここでは第1相反性左回転子41は光
線L11の入射方向からみて左回り方向に、第1相反性右
回転子42は光線L12の入射方向からみて右回り方向に
回転させる。この時の偏光状態はZ3の様になってい
る。
【0031】次に、第1のファラデ−回転子43が光線
L11と光線L12をさらに左回りに45°回転させること
で、これらの光線L11,L12の偏光方向はX軸と平行に
なる(Z4の状態)。
L11と光線L12をさらに左回りに45°回転させること
で、これらの光線L11,L12の偏光方向はX軸と平行に
なる(Z4の状態)。
【0032】X軸方向に平行となったこれらの光線
L11,L12は、次に液晶板27を通過することとなる。
液晶板27に電圧が印加されている場合には、通過する
光線の偏光方向は変化しないので、これらの光線L11,
L12はZ4の状態を保ったまま液晶板27を通過し(Z
5の状態)、第2の複屈折結晶板23の入射端面23a
に入射する。
L11,L12は、次に液晶板27を通過することとなる。
液晶板27に電圧が印加されている場合には、通過する
光線の偏光方向は変化しないので、これらの光線L11,
L12はZ4の状態を保ったまま液晶板27を通過し(Z
5の状態)、第2の複屈折結晶板23の入射端面23a
に入射する。
【0033】第2の複屈折結晶板23の結晶軸は、X軸
方向に偏光している2つの光線L11,L12が常光線とな
るように配置されている。したがって、第2の複屈折結
晶板23中に入射した光線L11,L12は偏光方向が変化
しないまま第2の複屈折結晶板23中を常光線として伝
搬する。
方向に偏光している2つの光線L11,L12が常光線とな
るように配置されている。したがって、第2の複屈折結
晶板23中に入射した光線L11,L12は偏光方向が変化
しないまま第2の複屈折結晶板23中を常光線として伝
搬する。
【0034】第2の複屈折結晶板23を通過した2つの
光線L11,L12(Z6の状態)は、第2群の回転子26
を通過することとなる。ここでは、第1群の回転子25
の作用と反対に光線L11の偏光方向を回転させず、光線
L12の偏光方向を90°回転させるように、第2相反性
左回転子44、第2相反性右回転子45、第2のファラ
デ−回転子46をそれぞれ配置する。なお、第2のファ
ラデ−回転子46の回転方向は第1のファラデ−回転子
43と同じでよい。
光線L11,L12(Z6の状態)は、第2群の回転子26
を通過することとなる。ここでは、第1群の回転子25
の作用と反対に光線L11の偏光方向を回転させず、光線
L12の偏光方向を90°回転させるように、第2相反性
左回転子44、第2相反性右回転子45、第2のファラ
デ−回転子46をそれぞれ配置する。なお、第2のファ
ラデ−回転子46の回転方向は第1のファラデ−回転子
43と同じでよい。
【0035】この場合、光線L11は第2相反性右回転子
45と第2のファラデ−回転子46を通過することによ
り偏光方向の回転が相殺され結果として偏光方向が回転
しないこととなるが、光線L12は第2相反性左回転子4
4と第2のファラデ−回転子46を通過することにより
偏光方向が左回りにそれぞれ45°回転し、結果として
偏光方向が90°回転することとなる(Z8の状態)。
45と第2のファラデ−回転子46を通過することによ
り偏光方向の回転が相殺され結果として偏光方向が回転
しないこととなるが、光線L12は第2相反性左回転子4
4と第2のファラデ−回転子46を通過することにより
偏光方向が左回りにそれぞれ45°回転し、結果として
偏光方向が90°回転することとなる(Z8の状態)。
【0036】したがって、第3の複屈折結晶板24の入
射端面24aでは2つの光線L11,L12の偏光方向は直
交する。この時、第3の複屈折結晶板24に対して光線
L11が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光
線(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24
の出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に
一致して合波され(Z9の状態)、光線出射ポート29
から出射される(光線Lq)。
射端面24aでは2つの光線L11,L12の偏光方向は直
交する。この時、第3の複屈折結晶板24に対して光線
L11が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光
線(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24
の出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に
一致して合波され(Z9の状態)、光線出射ポート29
から出射される(光線Lq)。
【0037】図14は、上記の光スイッチ21において
光路A1から光路A2に切り替え、入射ポート28から入
射した光線を光線出射ポート30から出射する様にした
ときの、光路A2における光線の偏光状態と空間的位置
を入射光側(光線入射ポート28側)から観測したもの
である。
光路A1から光路A2に切り替え、入射ポート28から入
射した光線を光線出射ポート30から出射する様にした
ときの、光路A2における光線の偏光状態と空間的位置
を入射光側(光線入射ポート28側)から観測したもの
である。
【0038】この場合、Z4の状態までは上記の光路A
1の場合と全く同一であるから説明を省略する。
1の場合と全く同一であるから説明を省略する。
【0039】第1のファラデ−回転子43から出射した
光線L11,L12(Z4の状態)が液晶板27に入射す
る。この場合、液晶板27には電圧が印加されていない
ので、光線L11は左回りに90°回転し、光線L12は右
回りに90°回転する(Z5の状態)。
光線L11,L12(Z4の状態)が液晶板27に入射す
る。この場合、液晶板27には電圧が印加されていない
ので、光線L11は左回りに90°回転し、光線L12は右
回りに90°回転する(Z5の状態)。
【0040】液晶板27を通過した光線L11,L12は、
第2の複屈折結晶板23の入射端面23aに入射する。
この場合、光線L11,L12は第2の複屈折結晶板23中
を異常光線としてY軸負方向へ移動しつつ伝搬する。
第2の複屈折結晶板23の入射端面23aに入射する。
この場合、光線L11,L12は第2の複屈折結晶板23中
を異常光線としてY軸負方向へ移動しつつ伝搬する。
【0041】第2の複屈折結晶板23の出射端面23b
から出射した光線L11,L12は、第2群の回転子26を
通過することとなる。
から出射した光線L11,L12は、第2群の回転子26を
通過することとなる。
【0042】この場合、光線L11は第2相反性右回転子
45と第2のファラデ−回転子46を通過することによ
り偏光方向が90°回転することとなるが、光線L12は
第2相反性左回転子44と第2のファラデ−回転子46
を通過することにより偏光方向が相殺されて回転しない
こととなる(Z8の状態)。
45と第2のファラデ−回転子46を通過することによ
り偏光方向が90°回転することとなるが、光線L12は
第2相反性左回転子44と第2のファラデ−回転子46
を通過することにより偏光方向が相殺されて回転しない
こととなる(Z8の状態)。
【0043】したがって、第3の複屈折結晶板24の入
射端面24aでは2つの光線L11,L12の偏光方向は直
交する。この時、第3の複屈折結晶板24に対して光線
L11が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光
線(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24
の出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に
一致して合波され(Z9の状態)、光線出射ポート30
から出射される(光線Lr)。
射端面24aでは2つの光線L11,L12の偏光方向は直
交する。この時、第3の複屈折結晶板24に対して光線
L11が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光
線(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24
の出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に
一致して合波され(Z9の状態)、光線出射ポート30
から出射される(光線Lr)。
【0044】この光スイッチ21においては、光線入射
ポート28から入射した光線Lpは、液晶板27に電圧
を印加した場合光線出射ポート29から出射し、液晶板
27に電圧を印加しない場合光線出射ポート29から出
射せずに光線出射ポート30から出射するという光路を
切り替える機能を有し、光スイッチとしての動作を実現
することができる。したがって、1×2の光スイッチと
して利用することができる。
ポート28から入射した光線Lpは、液晶板27に電圧
を印加した場合光線出射ポート29から出射し、液晶板
27に電圧を印加しない場合光線出射ポート29から出
射せずに光線出射ポート30から出射するという光路を
切り替える機能を有し、光スイッチとしての動作を実現
することができる。したがって、1×2の光スイッチと
して利用することができる。
【0045】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
光スイッチ21においては、相反性回転子41,… と
して水晶旋光子や1/2波長板を用い、また、ファラデ
−回転子43,46としてビスマス(Bi)置換YIG
結晶やGBIG薄膜結晶を用いているために、全体の光
路長を大きくとらざるを得ず、小型化に対応できないと
いう欠点がある。例えば、水晶旋光子を用いて偏波面を
45゜回転させるのには、少なくとも16mm近い長さ
が必要となる。
光スイッチ21においては、相反性回転子41,… と
して水晶旋光子や1/2波長板を用い、また、ファラデ
−回転子43,46としてビスマス(Bi)置換YIG
結晶やGBIG薄膜結晶を用いているために、全体の光
路長を大きくとらざるを得ず、小型化に対応できないと
いう欠点がある。例えば、水晶旋光子を用いて偏波面を
45゜回転させるのには、少なくとも16mm近い長さ
が必要となる。
【0046】また、非相反動作を行うファラデ−回転子
43,46を用いているために双方向性が無くなるとい
う欠点もある。更に、該光スイッチ21は1×2の光ス
イッチとしては機能するものの、2×2の光スイッチと
しての機能を果たすことは極めて難しいという欠点もあ
る。
43,46を用いているために双方向性が無くなるとい
う欠点もある。更に、該光スイッチ21は1×2の光ス
イッチとしては機能するものの、2×2の光スイッチと
しての機能を果たすことは極めて難しいという欠点もあ
る。
【0047】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、水晶旋光子、1/2波長板等の相反性回転子
や、Bi置換YIG結晶、GBIG薄膜結晶等のファラ
デ−回転子を用いることなく全体の光路長を小さくする
ことができ、光学的結合を含めた製作が従来の光スイッ
チに比べて容易となり、更に、2×2の光スイッチとし
て機能することができる光スイッチを提供することにあ
る。
であって、水晶旋光子、1/2波長板等の相反性回転子
や、Bi置換YIG結晶、GBIG薄膜結晶等のファラ
デ−回転子を用いることなく全体の光路長を小さくする
ことができ、光学的結合を含めた製作が従来の光スイッ
チに比べて容易となり、更に、2×2の光スイッチとし
て機能することができる光スイッチを提供することにあ
る。
【0048】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な光スイッチを採用した。すなわ
ち、請求項1記載の光スイッチは、光線の進行方向に沿
って3枚の複屈折結晶板を所定間隔をおいて配置し、前
記第1と第2の複屈折結晶板の間に、光線の偏光方向を
可変させることのできる第1群の液晶を挿入し、前記第
2と第3の複屈折結晶板の間にも前記第1群の液晶と同
様の機能を有する第2群の液晶を挿入し、前記第1の複
屈折結晶板に1つ以上の光線入射ポートを設けるととも
に前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポートを設
け、前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離する方
向を、前記第1と第3の複屈折結晶板それぞれの分離す
る方向が一致し、前記第2の複屈折結晶板の分離する方
向が前記第1及び第3の複屈折結晶板の分離する方向と
異なるようにそれぞれ設定し、前記第1の複屈折結晶板
により分離された常光線と異常光線の偏光方向が前記第
2の複屈折結晶板の入射端面にて互いに一致するよう
に、前記第1群の液晶のそれぞれの偏光方向を設定し、
前記第2の複屈折結晶板の出射端面にて一致している2
本の光線の偏光方向が、前記第3の複屈折結晶板の入射
端面にて互いに直交するように、前記第2群の液晶のそ
れぞれの偏光方向を設定してなることを特徴としてい
る。
に、本発明は次の様な光スイッチを採用した。すなわ
ち、請求項1記載の光スイッチは、光線の進行方向に沿
って3枚の複屈折結晶板を所定間隔をおいて配置し、前
記第1と第2の複屈折結晶板の間に、光線の偏光方向を
可変させることのできる第1群の液晶を挿入し、前記第
2と第3の複屈折結晶板の間にも前記第1群の液晶と同
様の機能を有する第2群の液晶を挿入し、前記第1の複
屈折結晶板に1つ以上の光線入射ポートを設けるととも
に前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポートを設
け、前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離する方
向を、前記第1と第3の複屈折結晶板それぞれの分離す
る方向が一致し、前記第2の複屈折結晶板の分離する方
向が前記第1及び第3の複屈折結晶板の分離する方向と
異なるようにそれぞれ設定し、前記第1の複屈折結晶板
により分離された常光線と異常光線の偏光方向が前記第
2の複屈折結晶板の入射端面にて互いに一致するよう
に、前記第1群の液晶のそれぞれの偏光方向を設定し、
前記第2の複屈折結晶板の出射端面にて一致している2
本の光線の偏光方向が、前記第3の複屈折結晶板の入射
端面にて互いに直交するように、前記第2群の液晶のそ
れぞれの偏光方向を設定してなることを特徴としてい
る。
【0049】また、請求項2記載の光スイッチは、光線
の進行方向に沿って4枚の複屈折結晶板を所定間隔をお
いて配置し、前記第1と第2の複屈折結晶板の間に、光
線の偏光方向を可変させることのできる第1群の液晶を
挿入し、前記第2と第3の複屈折結晶板の間にも前記第
1群の液晶と同様の機能を有する第2群の液晶を挿入
し、前記第3と第4の複屈折結晶板の間にも前記第1群
の液晶と同様の機能を有する第3群の液晶を挿入し、前
記第1の複屈折結晶板に複数の光線入射ポートを設ける
とともに前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポー
トを設け、前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離
する方向を、前記第1と第4の複屈折結晶板それぞれの
分離する方向が一致し、前記第2と第3の複屈折結晶板
それぞれの分離する方向も一致し、かつ、前記第1及び
第4の複屈折結晶板の分離する方向が前記第2及び第3
の複屈折結晶板の分離する方向と異なるようにそれぞれ
設定し、前記第1の複屈折結晶板により分離された常光
線と異常光線の偏光方向が前記第2の複屈折結晶板の入
射端面にて互いに一致するように、前記第1群の液晶の
それぞれの偏光方向を設定し、前記第2の複屈折結晶板
の出射端面にて一致している2本の光線の偏光方向が、
前記第3の複屈折結晶板の入射端面においても一致する
ように、前記第2群の液晶のそれぞれの偏光方向を設定
し、前記第3の複屈折結晶板の出射端面にて一致してい
る2本の光線の偏光方向が、第4の複屈折結晶板の入射
端面にて互いに直交するように、前記第3群の液晶のそ
れぞれの偏光方向を設定してなることを特徴としてい
る。
の進行方向に沿って4枚の複屈折結晶板を所定間隔をお
いて配置し、前記第1と第2の複屈折結晶板の間に、光
線の偏光方向を可変させることのできる第1群の液晶を
挿入し、前記第2と第3の複屈折結晶板の間にも前記第
1群の液晶と同様の機能を有する第2群の液晶を挿入
し、前記第3と第4の複屈折結晶板の間にも前記第1群
の液晶と同様の機能を有する第3群の液晶を挿入し、前
記第1の複屈折結晶板に複数の光線入射ポートを設ける
とともに前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポー
トを設け、前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離
する方向を、前記第1と第4の複屈折結晶板それぞれの
分離する方向が一致し、前記第2と第3の複屈折結晶板
それぞれの分離する方向も一致し、かつ、前記第1及び
第4の複屈折結晶板の分離する方向が前記第2及び第3
の複屈折結晶板の分離する方向と異なるようにそれぞれ
設定し、前記第1の複屈折結晶板により分離された常光
線と異常光線の偏光方向が前記第2の複屈折結晶板の入
射端面にて互いに一致するように、前記第1群の液晶の
それぞれの偏光方向を設定し、前記第2の複屈折結晶板
の出射端面にて一致している2本の光線の偏光方向が、
前記第3の複屈折結晶板の入射端面においても一致する
ように、前記第2群の液晶のそれぞれの偏光方向を設定
し、前記第3の複屈折結晶板の出射端面にて一致してい
る2本の光線の偏光方向が、第4の複屈折結晶板の入射
端面にて互いに直交するように、前記第3群の液晶のそ
れぞれの偏光方向を設定してなることを特徴としてい
る。
【0050】
【作用】本発明の請求項1記載の光スイッチでは、第1
の複屈折結晶板に設けられた1つ以上(N個)の光線入
射ポートのうち光線入射ポートi(1≦i≦N)から入
射した光線は、第3の複屈折結晶板に設けられた複数
(M個)の光線出射ポートのうち光線出射ポートk(1
≦k≦M)から出射する様に、前記第1群の液晶及び第
2群の液晶のそれぞれの液晶の印加電圧をon状態また
はoff状態のいずれかに設定しておく。
の複屈折結晶板に設けられた1つ以上(N個)の光線入
射ポートのうち光線入射ポートi(1≦i≦N)から入
射した光線は、第3の複屈折結晶板に設けられた複数
(M個)の光線出射ポートのうち光線出射ポートk(1
≦k≦M)から出射する様に、前記第1群の液晶及び第
2群の液晶のそれぞれの液晶の印加電圧をon状態また
はoff状態のいずれかに設定しておく。
【0051】ここで、前記第1群の液晶及び第2群の液
晶のそれぞれの液晶の印加電圧をon状態のものはof
f状態に、off状態のものはon状態にそれぞれ切り
替えれば、光線入射ポートiから入射した光線は光線出
射ポートkから出射せずに、光線出射ポートk+1から
出射するという1×2の光スイッチとしての動作を行
う。
晶のそれぞれの液晶の印加電圧をon状態のものはof
f状態に、off状態のものはon状態にそれぞれ切り
替えれば、光線入射ポートiから入射した光線は光線出
射ポートkから出射せずに、光線出射ポートk+1から
出射するという1×2の光スイッチとしての動作を行
う。
【0052】また、請求項2記載の光スイッチでは、第
1の複屈折結晶板に設けられた複数(N個)の光線入射
ポートのうち光線入射ポートi(1≦i≦N)から入射
した光線は、第3の複屈折結晶板に設けられた複数(M
個)の光線出射ポートのうち光線出射ポートk(1≦k
≦M)から出射する様に、また、光線入射ポートi+1
から入射した光線は、光線出射ポートk+1から出射す
る様に、前記第1群の液晶、第2群の液晶、第3群の液
晶のそれぞれの液晶の印加電圧をon状態またはoff
状態のいずれかに設定しておく。
1の複屈折結晶板に設けられた複数(N個)の光線入射
ポートのうち光線入射ポートi(1≦i≦N)から入射
した光線は、第3の複屈折結晶板に設けられた複数(M
個)の光線出射ポートのうち光線出射ポートk(1≦k
≦M)から出射する様に、また、光線入射ポートi+1
から入射した光線は、光線出射ポートk+1から出射す
る様に、前記第1群の液晶、第2群の液晶、第3群の液
晶のそれぞれの液晶の印加電圧をon状態またはoff
状態のいずれかに設定しておく。
【0053】ここで、前記第1群の液晶、第2群の液
晶、第3群の液晶のそれぞれの液晶のうち、一部の液晶
の印加電圧をon状態のものはoff状態に、off状
態のものはon状態にそれぞれ切り替えれば、光線入射
ポートiから入射した光線は光線出射ポートkから出射
せずに、光線出射ポートk+1から出射し、また、光線
入射ポートi+1から入射した光線は、光線出射ポート
k+1から出射せずに光線出射ポートkから出射すると
いう2×2の光スイッチとしての動作を行う。
晶、第3群の液晶のそれぞれの液晶のうち、一部の液晶
の印加電圧をon状態のものはoff状態に、off状
態のものはon状態にそれぞれ切り替えれば、光線入射
ポートiから入射した光線は光線出射ポートkから出射
せずに、光線出射ポートk+1から出射し、また、光線
入射ポートi+1から入射した光線は、光線出射ポート
k+1から出射せずに光線出射ポートkから出射すると
いう2×2の光スイッチとしての動作を行う。
【0054】
【実施例】以下、本発明の各実施態様について図を参照
して説明する。
して説明する。
【0055】(第1実施例)図1は請求項1記載の光ス
イッチの一実施例である光スイッチ51の斜視図であ
る。なお、この光スイッチ51においては、上述した光
スイッチ21と同一の構成要素については同一の符号を
付し、説明を省略する。
イッチの一実施例である光スイッチ51の斜視図であ
る。なお、この光スイッチ51においては、上述した光
スイッチ21と同一の構成要素については同一の符号を
付し、説明を省略する。
【0056】この光スイッチ51は、光線の進行方向に
沿って所定間隔をおいて配置された第1ないし第3の複
屈折結晶板22〜24と、第1の複屈折結晶板22と第
2の複屈折結晶板23との間に挿入された第1群の液晶
型偏波回転子(以下、単に液晶回転子と略称する)52
と、第2の複屈折結晶板23と第3の複屈折結晶板24
との間に挿入された第2群の液晶回転子53と、第1の
複屈折結晶板22に設けられた光線入射ポート28と、
第3の複屈折結晶板24にY軸方向に並列するように設
けられた光線出射ポート29,30とから概略構成され
ている。
沿って所定間隔をおいて配置された第1ないし第3の複
屈折結晶板22〜24と、第1の複屈折結晶板22と第
2の複屈折結晶板23との間に挿入された第1群の液晶
型偏波回転子(以下、単に液晶回転子と略称する)52
と、第2の複屈折結晶板23と第3の複屈折結晶板24
との間に挿入された第2群の液晶回転子53と、第1の
複屈折結晶板22に設けられた光線入射ポート28と、
第3の複屈折結晶板24にY軸方向に並列するように設
けられた光線出射ポート29,30とから概略構成され
ている。
【0057】第1群の液晶回転子52は、それぞれの印
加電圧を互いに独立に制御することによりそれぞれの偏
波面を回転させることのできる液晶型の偏波回転子で、
同一平面内に配置された一対の液晶板55,56から構
成されている。また、第2群の液晶回転子53も第1群
の液晶回転子52と同様に、同一平面内に配置された一
対の液晶板57,58から構成されている。
加電圧を互いに独立に制御することによりそれぞれの偏
波面を回転させることのできる液晶型の偏波回転子で、
同一平面内に配置された一対の液晶板55,56から構
成されている。また、第2群の液晶回転子53も第1群
の液晶回転子52と同様に、同一平面内に配置された一
対の液晶板57,58から構成されている。
【0058】液晶板55,… は、矩型の平板状の透明
セルにねじれネマティック(Twisted Nematic)液晶
(TN液晶)が充填されたもので、この透明セルの光の
入出射端面は通常ITO薄膜等のガラス性の透明電極が
形成されている。
セルにねじれネマティック(Twisted Nematic)液晶
(TN液晶)が充填されたもので、この透明セルの光の
入出射端面は通常ITO薄膜等のガラス性の透明電極が
形成されている。
【0059】TN液晶は、その分子軸が光の入(出)射
端面に平行に配列されたもので、一方の端面から他方の
端面へ向かって軸方向が90°ねじれている。このTN
液晶では、電圧を印加しない状態では、液晶の軸方向の
ねじれのために光がこのTN液晶内を通過する際にこの
光の電界振動方向が90°回転し、また、前記電極間に
適当な電圧を印加した状態では、液晶の軸方向が電圧印
加方向に沿うようになり、光の電界振動方向は変化せず
にこの液晶内を通過する。
端面に平行に配列されたもので、一方の端面から他方の
端面へ向かって軸方向が90°ねじれている。このTN
液晶では、電圧を印加しない状態では、液晶の軸方向の
ねじれのために光がこのTN液晶内を通過する際にこの
光の電界振動方向が90°回転し、また、前記電極間に
適当な電圧を印加した状態では、液晶の軸方向が電圧印
加方向に沿うようになり、光の電界振動方向は変化せず
にこの液晶内を通過する。
【0060】この光スイッチ51の第1ないし第3の複
屈折結晶板22〜24は、次の様な条件で配置されてい
る。第1の複屈折結晶板22と第3の複屈折結晶板24
は、光線がZ軸正方向へ伝搬するのに伴い異常光線がX
−Z平面上をX軸負方向へ移動するように配置されてい
る。また、第2の複屈折結晶板23は、光線がZ軸正方
向へ伝搬するのに伴い異常光線がY−Z平面上をY軸負
方向へ移動するように配置されている。
屈折結晶板22〜24は、次の様な条件で配置されてい
る。第1の複屈折結晶板22と第3の複屈折結晶板24
は、光線がZ軸正方向へ伝搬するのに伴い異常光線がX
−Z平面上をX軸負方向へ移動するように配置されてい
る。また、第2の複屈折結晶板23は、光線がZ軸正方
向へ伝搬するのに伴い異常光線がY−Z平面上をY軸負
方向へ移動するように配置されている。
【0061】次に、光スイッチ51の作用等について図
2及び図3を参照して説明する。図2は、光スイッチ5
1において光線入射ポート28から光線出射ポート29
へ向かう光路B1における光線の偏光状態と空間的位置
を入射光側(光線入射ポート28側)から観測したもの
である。以下、これらの偏光状態を符号Z1〜Z6を用
いて示すこととする。
2及び図3を参照して説明する。図2は、光スイッチ5
1において光線入射ポート28から光線出射ポート29
へ向かう光路B1における光線の偏光状態と空間的位置
を入射光側(光線入射ポート28側)から観測したもの
である。以下、これらの偏光状態を符号Z1〜Z6を用
いて示すこととする。
【0062】ここでは、液晶板55,58は電圧が印加
されていない状態(off状態)にあり、液晶板56,
57は所定の電圧が印加された状態(on状態)にあ
る。
されていない状態(off状態)にあり、液晶板56,
57は所定の電圧が印加された状態(on状態)にあ
る。
【0063】光線入射ポート28から入射した光線Lp
はZ1の状態であるが、第1の複屈折結晶板22により
X−Z平面上で光線L11と光線L12とに分離される。光
線L11が第1の複屈折結晶板22に対して常光線(O−
ray)であり、光線L12が異常光線(E−ray)で
ある。各々の電界成分は、Z2の様にそれぞれY軸方向
とX軸方向に向う直交状態となっている。
はZ1の状態であるが、第1の複屈折結晶板22により
X−Z平面上で光線L11と光線L12とに分離される。光
線L11が第1の複屈折結晶板22に対して常光線(O−
ray)であり、光線L12が異常光線(E−ray)で
ある。各々の電界成分は、Z2の様にそれぞれY軸方向
とX軸方向に向う直交状態となっている。
【0064】分離された光線L11,L12は、次に第1群
の液晶回転子52に入射することとなる。互いに直交し
ている光線L11と光線L12の電界成分は、光線L11が電
圧が印加されていない液晶板55を、光線L12が所定の
電圧が印加された液晶板56をそれぞれ通過することに
よりX軸に平行となる。ここでは液晶板55は光線L11
の入射方向からみて左回り方向に回転させるが、液晶板
56は光線L12を回転させない。この時の偏光状態はZ
3である。
の液晶回転子52に入射することとなる。互いに直交し
ている光線L11と光線L12の電界成分は、光線L11が電
圧が印加されていない液晶板55を、光線L12が所定の
電圧が印加された液晶板56をそれぞれ通過することに
よりX軸に平行となる。ここでは液晶板55は光線L11
の入射方向からみて左回り方向に回転させるが、液晶板
56は光線L12を回転させない。この時の偏光状態はZ
3である。
【0065】この偏光状態にある光線L11と光線L
12は、第2の複屈折結晶板23を常光線として伝搬す
る。この時の偏光状態はZ4となる。
12は、第2の複屈折結晶板23を常光線として伝搬す
る。この時の偏光状態はZ4となる。
【0066】X軸方向に平行なこれらの光線L11,L12
は、次に第2群の液晶回転子53を通過することとな
る。互いに平行な光線L11と光線L12の電界成分は、今
度は光線L11が所定の電圧が印加されている液晶板57
を、光線L12が電圧が印加されていない液晶板58をそ
れぞれ通過することにより互いに直交し、Z5の状態と
なる。
は、次に第2群の液晶回転子53を通過することとな
る。互いに平行な光線L11と光線L12の電界成分は、今
度は光線L11が所定の電圧が印加されている液晶板57
を、光線L12が電圧が印加されていない液晶板58をそ
れぞれ通過することにより互いに直交し、Z5の状態と
なる。
【0067】第3の複屈折結晶板24に対して光線L11
が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光線
(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24の
出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に一
致して合波され(Z6の状態)、光線出射ポート29か
ら出射される(光線Lq)。
が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光線
(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24の
出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に一
致して合波され(Z6の状態)、光線出射ポート29か
ら出射される(光線Lq)。
【0068】図3は、上記の光スイッチ51において光
路B1から光路B2に切り替えて光線入射ポート28から
入射した光線を光線出射ポート30から出射する様にし
たときの、光路B2における光線の偏光状態と空間的位
置を入射光側(光線入射ポート28側)から観測したも
のである。
路B1から光路B2に切り替えて光線入射ポート28から
入射した光線を光線出射ポート30から出射する様にし
たときの、光路B2における光線の偏光状態と空間的位
置を入射光側(光線入射ポート28側)から観測したも
のである。
【0069】ここでは、液晶板55,58は所定の電圧
が印加された状態(on状態)に、液晶板56,57は
電圧が印加されていない状態(off状態)にある。
が印加された状態(on状態)に、液晶板56,57は
電圧が印加されていない状態(off状態)にある。
【0070】光線入射ポート28から入射した光線Lp
が、第1の複屈折結晶板22によりX−Z平面上で光線
L11と光線L12とに分離されるまでの動作は上記光路B
1と同一である。
が、第1の複屈折結晶板22によりX−Z平面上で光線
L11と光線L12とに分離されるまでの動作は上記光路B
1と同一である。
【0071】分離された光線L11,L12は、次に第1群
の液晶回転子52に入射することとなる。互いに直交し
ている光線L11と光線L12の電界成分は、光線L11が所
定の電圧が印加された液晶板55を、光線L12が電圧が
印加されていない液晶板56をそれぞれ通過することに
よりY軸に平行となる。ここでは液晶板55は光線L11
を回転させないが、液晶板56は光線L12の入射方向か
らみて右回り方向に回転させる。この時の偏光状態はZ
3である。
の液晶回転子52に入射することとなる。互いに直交し
ている光線L11と光線L12の電界成分は、光線L11が所
定の電圧が印加された液晶板55を、光線L12が電圧が
印加されていない液晶板56をそれぞれ通過することに
よりY軸に平行となる。ここでは液晶板55は光線L11
を回転させないが、液晶板56は光線L12の入射方向か
らみて右回り方向に回転させる。この時の偏光状態はZ
3である。
【0072】この偏光状態にある光線L11と光線L
12は、第2の複屈折結晶板23を異常光線としてY軸負
方向へ移動しつつ伝搬する。この時の偏光状態はZ4と
なる。
12は、第2の複屈折結晶板23を異常光線としてY軸負
方向へ移動しつつ伝搬する。この時の偏光状態はZ4と
なる。
【0073】Y軸方向に平行なこれらの光線L11,L12
は、次に第2群の液晶回転子53を通過することとな
る。互いに平行な光線L11と光線L12の電界成分は、今
度は光線L11が電圧が印加されていない液晶板57を、
光線L12が所定の電圧が印加されている液晶板58をそ
れぞれ通過することにより互いに直交し、Z5の状態と
なる。
は、次に第2群の液晶回転子53を通過することとな
る。互いに平行な光線L11と光線L12の電界成分は、今
度は光線L11が電圧が印加されていない液晶板57を、
光線L12が所定の電圧が印加されている液晶板58をそ
れぞれ通過することにより互いに直交し、Z5の状態と
なる。
【0074】第3の複屈折結晶板24に対して光線L11
が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光線
(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24の
出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に一
致して合波され(Z6の状態)、光線出射ポート30か
ら出射される(光線Lr)。
が異常光線(E−ray)となり、光線L12が常光線
(O−ray)となるので、第3の複屈折結晶板24の
出射端面24bでは2つの光線L11,L12は空間的に一
致して合波され(Z6の状態)、光線出射ポート30か
ら出射される(光線Lr)。
【0075】以上説明したように、この光スイッチ51
によれば、光線の進行方向に沿って所定間隔をおいて配
置された第1ないし第3の複屈折結晶板22〜24と、
第1の複屈折結晶板22と第2の複屈折結晶板23との
間に挿入された第1群の液晶回転子52と、第2の複屈
折結晶板23と第3の複屈折結晶板24との間に挿入さ
れた第2群の液晶回転子53と、第1の複屈折結晶板2
2に設けられた光線入射ポート28と、第3の複屈折結
晶板24に設けられた光線出射ポート29,30とから
概略構成することとしたので、通常の光学的結合技術を
用いて構成することができ、従来の光スイッチ1の様に
アイソレーションを高くできないという欠点や大変高度
な光学的結合技術を必要とするという欠点が解消され
る。また、また、非相反動作を行うファラデー回転子等
を用いていないため、双方向性を有することができる。
によれば、光線の進行方向に沿って所定間隔をおいて配
置された第1ないし第3の複屈折結晶板22〜24と、
第1の複屈折結晶板22と第2の複屈折結晶板23との
間に挿入された第1群の液晶回転子52と、第2の複屈
折結晶板23と第3の複屈折結晶板24との間に挿入さ
れた第2群の液晶回転子53と、第1の複屈折結晶板2
2に設けられた光線入射ポート28と、第3の複屈折結
晶板24に設けられた光線出射ポート29,30とから
概略構成することとしたので、通常の光学的結合技術を
用いて構成することができ、従来の光スイッチ1の様に
アイソレーションを高くできないという欠点や大変高度
な光学的結合技術を必要とするという欠点が解消され
る。また、また、非相反動作を行うファラデー回転子等
を用いていないため、双方向性を有することができる。
【0076】また、この光スイッチ51によれば、光線
入射ポート28から入射した光線が光線出射ポート29
から出射する様に、前記第1群の液晶回転子52及び第
2群の液晶回転子53のそれぞれの液晶板55,… の
印加電圧を設定しておき、これらの液晶板55,… の
印加電圧を切り替えることにより、光線入射ポート28
から入射した光線は光線出射ポート29から出射せず
に、光線出射ポート30から出射するという光路を切り
替える機能を有し、光スイッチとしての動作を実現する
ことができる。したがって、1×2の光スイッチとして
利用することができる。
入射ポート28から入射した光線が光線出射ポート29
から出射する様に、前記第1群の液晶回転子52及び第
2群の液晶回転子53のそれぞれの液晶板55,… の
印加電圧を設定しておき、これらの液晶板55,… の
印加電圧を切り替えることにより、光線入射ポート28
から入射した光線は光線出射ポート29から出射せず
に、光線出射ポート30から出射するという光路を切り
替える機能を有し、光スイッチとしての動作を実現する
ことができる。したがって、1×2の光スイッチとして
利用することができる。
【0077】以上の様に、この光スイッチ51によれ
ば、水晶旋光子やファラデー回転子を用いることなく、
液晶板55,… の印加電圧を切り替えることにより光
線出射ポートを切り替えることのできる光路切り替え型
光スイッチを実現することができる。
ば、水晶旋光子やファラデー回転子を用いることなく、
液晶板55,… の印加電圧を切り替えることにより光
線出射ポートを切り替えることのできる光路切り替え型
光スイッチを実現することができる。
【0078】なお、上記の説明では動作の理解を容易に
するために光線入射ポートを1つ、光線出射ポートを2
つの1×2の光スイッチ構成としたが、例えばY軸方向
に複数の光線入射ポートを配置することで、同時に複数
のチャネルを切り替えることもできる。この場合、光線
出射ポートは隣合ったポート間で切り替わることにな
る。このように、上述した光スイッチ51では、光線入
出射ポートの数は上記実施例に限定されることなく種々
の変更が可能である。
するために光線入射ポートを1つ、光線出射ポートを2
つの1×2の光スイッチ構成としたが、例えばY軸方向
に複数の光線入射ポートを配置することで、同時に複数
のチャネルを切り替えることもできる。この場合、光線
出射ポートは隣合ったポート間で切り替わることにな
る。このように、上述した光スイッチ51では、光線入
出射ポートの数は上記実施例に限定されることなく種々
の変更が可能である。
【0079】図4は光スイッチ51の変形実施例である
光スイッチ61の斜視図である。この光スイッチ61が
上記の光スイッチ51と異なる点は、第1の複屈折結晶
板22と光線入射ポート28との間にレンズ62と光フ
ァイバ63とを同軸的に設け、第3の複屈折結晶板24
と光線出射ポート29との間にもレンズ64と光ファイ
バ65とを同軸的に設け、第3の複屈折結晶板24と光
線出射ポート30との間にもレンズ66と光ファイバ6
7とを同軸的に設けた点である。
光スイッチ61の斜視図である。この光スイッチ61が
上記の光スイッチ51と異なる点は、第1の複屈折結晶
板22と光線入射ポート28との間にレンズ62と光フ
ァイバ63とを同軸的に設け、第3の複屈折結晶板24
と光線出射ポート29との間にもレンズ64と光ファイ
バ65とを同軸的に設け、第3の複屈折結晶板24と光
線出射ポート30との間にもレンズ66と光ファイバ6
7とを同軸的に設けた点である。
【0080】光ファイバ63,… はシングルモードも
しくはマルチモードのいずれも適用可能である。また、
光のエネルギを閉じこめて伝搬させることのできる光導
波路に置き換えることも勿論可能である。
しくはマルチモードのいずれも適用可能である。また、
光のエネルギを閉じこめて伝搬させることのできる光導
波路に置き換えることも勿論可能である。
【0081】この光スイッチ61においても上記の光ス
イッチ51と同様の作用、効果を得ることができ、1×
2の光スイッチとして利用することができる。
イッチ51と同様の作用、効果を得ることができ、1×
2の光スイッチとして利用することができる。
【0082】(第2実施例)図5は請求項2記載の光ス
イッチの一実施例である光スイッチ71の斜視図であ
る。
イッチの一実施例である光スイッチ71の斜視図であ
る。
【0083】この光スイッチ71は、光線の進行方向に
沿って所定間隔をおいて配置された第1ないし第4の複
屈折結晶板72〜75と、第1の複屈折結晶板72と第
2の複屈折結晶板73との間に挿入された第1群の液晶
回転子76と、第2の複屈折結晶板73と第3の複屈折
結晶板74との間に挿入された第2群の液晶回転子77
と、第3の複屈折結晶板74と第4の複屈折結晶板75
との間に挿入された第3群の液晶回転子78と、第1の
複屈折結晶板72にY軸方向に並列するように設けられ
た光線入射ポート81,82と、第4の複屈折結晶板7
5にY軸方向に並列するように設けられた光線出射ポー
ト83,84とから概略構成されている。
沿って所定間隔をおいて配置された第1ないし第4の複
屈折結晶板72〜75と、第1の複屈折結晶板72と第
2の複屈折結晶板73との間に挿入された第1群の液晶
回転子76と、第2の複屈折結晶板73と第3の複屈折
結晶板74との間に挿入された第2群の液晶回転子77
と、第3の複屈折結晶板74と第4の複屈折結晶板75
との間に挿入された第3群の液晶回転子78と、第1の
複屈折結晶板72にY軸方向に並列するように設けられ
た光線入射ポート81,82と、第4の複屈折結晶板7
5にY軸方向に並列するように設けられた光線出射ポー
ト83,84とから概略構成されている。
【0084】第1群の液晶回転子76は、それぞれの印
加電圧を互いに独立に制御することによりそれぞれの偏
波面を回転させることのできる液晶型の偏波回転子で、
図6に示すように同一平面内に配置され隣合った4枚の
液晶板76a〜76dから構成されている。
加電圧を互いに独立に制御することによりそれぞれの偏
波面を回転させることのできる液晶型の偏波回転子で、
図6に示すように同一平面内に配置され隣合った4枚の
液晶板76a〜76dから構成されている。
【0085】また、第2群の液晶回転子77は1枚の液
晶板77aから構成されている。また、第3群の液晶回
転子78は第1群の液晶回転子76と同様に、図7に示
すように同一平面内に配置され隣合った4枚の液晶板7
8a〜78dから構成されている。
晶板77aから構成されている。また、第3群の液晶回
転子78は第1群の液晶回転子76と同様に、図7に示
すように同一平面内に配置され隣合った4枚の液晶板7
8a〜78dから構成されている。
【0086】これらの液晶板76a,… は、第1実施
例において用いられた液晶板55,… と同様に、矩型
の平板状の透明セルにTN液晶が充填されたものであ
る。
例において用いられた液晶板55,… と同様に、矩型
の平板状の透明セルにTN液晶が充填されたものであ
る。
【0087】この光スイッチ71の第1ないし第4の複
屈折結晶板72〜75は、次の様な条件で配置されてい
る。第1の複屈折結晶板72と第4の複屈折結晶板75
は、光線がZ軸正方向へ伝搬するのに伴い異常光線がX
−Z平面上をX軸負方向へ移動するように配置されてい
る。また、第2の複屈折結晶板73は、光線がZ軸正方
向へ伝搬するのに伴い異常光線がY−Z平面上をY軸負
方向へ移動するように配置されている。また、第3の複
屈折結晶板74は、光線がZ軸正方向へ伝搬するのに伴
い異常光線がY−Z平面上をY軸正方向へ移動するよう
に配置されている。
屈折結晶板72〜75は、次の様な条件で配置されてい
る。第1の複屈折結晶板72と第4の複屈折結晶板75
は、光線がZ軸正方向へ伝搬するのに伴い異常光線がX
−Z平面上をX軸負方向へ移動するように配置されてい
る。また、第2の複屈折結晶板73は、光線がZ軸正方
向へ伝搬するのに伴い異常光線がY−Z平面上をY軸負
方向へ移動するように配置されている。また、第3の複
屈折結晶板74は、光線がZ軸正方向へ伝搬するのに伴
い異常光線がY−Z平面上をY軸正方向へ移動するよう
に配置されている。
【0088】次に、光スイッチ71の作用等について図
8及び図9を参照して説明する。図8は、光スイッチ7
1において光線入射ポート81から光線出射ポート83
へ向かう光路C1、及び光線入射ポート82から光線出
射ポート84へ向かう光路C2それぞれにおける光線の
偏光状態と空間的位置を入射光側(光線入射ポート8
1,82側)から観測したものである。
8及び図9を参照して説明する。図8は、光スイッチ7
1において光線入射ポート81から光線出射ポート83
へ向かう光路C1、及び光線入射ポート82から光線出
射ポート84へ向かう光路C2それぞれにおける光線の
偏光状態と空間的位置を入射光側(光線入射ポート8
1,82側)から観測したものである。
【0089】図中、矢印付き実線は光路C1の光線の様
子を、また矢印付き破線は光路C2の光線の様子をそれ
ぞれ示したものである。以下、これらの偏光状態を符号
Z1〜Z8を用いて示すこととする。
子を、また矢印付き破線は光路C2の光線の様子をそれ
ぞれ示したものである。以下、これらの偏光状態を符号
Z1〜Z8を用いて示すこととする。
【0090】ここでは、液晶板76a,76c,78
b,78dは電圧が印加されていない状態(off状
態)にあり、液晶板76b,76d,77a,78a,
78cは所定の電圧が印加された状態(on状態)にあ
る。
b,78dは電圧が印加されていない状態(off状
態)にあり、液晶板76b,76d,77a,78a,
78cは所定の電圧が印加された状態(on状態)にあ
る。
【0091】光線入射ポート81から入射する光線Lp
は、第1の複屈折結晶板72により、X−Z平面上で常
光線の光線L11と異常光線の光線L12とに分離され、光
線入射ポート82から入射する光線Lsも同様に常光線
の光線L21と異常光線の光線L22とに分離される。これ
らの光線Lp,Lsのそれぞれの電界成分は、それぞれY
軸方向とX軸方向に向う直交状態となっている(Z2の
状態)。
は、第1の複屈折結晶板72により、X−Z平面上で常
光線の光線L11と異常光線の光線L12とに分離され、光
線入射ポート82から入射する光線Lsも同様に常光線
の光線L21と異常光線の光線L22とに分離される。これ
らの光線Lp,Lsのそれぞれの電界成分は、それぞれY
軸方向とX軸方向に向う直交状態となっている(Z2の
状態)。
【0092】2つに分離された光線L11,L12及び光線
L21,L22とは、次に第1群の液晶回転子76に入射す
ることとなる。この時、液晶板76a,76cには電圧
が印加されていないために、これらを通過する光の電界
振動方向は90°回転する。したがって、すべての光線
L11,L12,L21,L22の電界振動方向はX軸に平行と
なる。この時の偏光状態はZ3である。
L21,L22とは、次に第1群の液晶回転子76に入射す
ることとなる。この時、液晶板76a,76cには電圧
が印加されていないために、これらを通過する光の電界
振動方向は90°回転する。したがって、すべての光線
L11,L12,L21,L22の電界振動方向はX軸に平行と
なる。この時の偏光状態はZ3である。
【0093】X軸に平行な光線L11,L12,L21,L22
は、第2の複屈折結晶板73中を常光線として伝搬す
る。この時の偏光状態はZ4となる。
は、第2の複屈折結晶板73中を常光線として伝搬す
る。この時の偏光状態はZ4となる。
【0094】これらの光線L11,L12,L21,L22は、
次に第2群の液晶回転子77を通過することとなる。こ
の時、液晶板77aには所定の電圧が印加されているた
めに、この液晶板77aを通過する光の電界振動方向は
回転しない(Z5の偏光状態)。したがって、これらの
光線L11,L12,L21,L22は、第3の複屈折結晶板7
4中も常光線として伝搬し、Z6における偏光状態はZ
3の状態と同一となる。
次に第2群の液晶回転子77を通過することとなる。こ
の時、液晶板77aには所定の電圧が印加されているた
めに、この液晶板77aを通過する光の電界振動方向は
回転しない(Z5の偏光状態)。したがって、これらの
光線L11,L12,L21,L22は、第3の複屈折結晶板7
4中も常光線として伝搬し、Z6における偏光状態はZ
3の状態と同一となる。
【0095】これらの光線L11,L12,L21,L22は、
次に第3群の液晶回転子78を通過することとなる。こ
の時、液晶板78b,78dには電圧が印加されていな
いために、これらを通過する光の電界振動方向は90°
回転する。したがって、光線L12,L22の電界振動方向
が90°回転し、Y軸方向となる。この場合、電界振動
方向が90°回転する光線は第1群の液晶回転子76の
場合と逆になっている。したがって、光線L11と光線L
12の電界振動方向は互いに直交し、また、光線L21と光
線L22の電界振動方向も互いに直交する(Z7の状
態)。
次に第3群の液晶回転子78を通過することとなる。こ
の時、液晶板78b,78dには電圧が印加されていな
いために、これらを通過する光の電界振動方向は90°
回転する。したがって、光線L12,L22の電界振動方向
が90°回転し、Y軸方向となる。この場合、電界振動
方向が90°回転する光線は第1群の液晶回転子76の
場合と逆になっている。したがって、光線L11と光線L
12の電界振動方向は互いに直交し、また、光線L21と光
線L22の電界振動方向も互いに直交する(Z7の状
態)。
【0096】第4の複屈折結晶板75に対して光線L11
が異常光線となり、光線L12が常光線となるので、第4
の複屈折結晶板75の出射端面75bでは2つの光線L
11,L12は空間的に一致して合波され(Z8の状態)、
光線出射ポート83から出射される(光線Lq)。ま
た、光線L21,L22も第4の複屈折結晶板75により合
成され、光線出射ポート84から出射される(光線
Lt)。
が異常光線となり、光線L12が常光線となるので、第4
の複屈折結晶板75の出射端面75bでは2つの光線L
11,L12は空間的に一致して合波され(Z8の状態)、
光線出射ポート83から出射される(光線Lq)。ま
た、光線L21,L22も第4の複屈折結晶板75により合
成され、光線出射ポート84から出射される(光線
Lt)。
【0097】図9は、光スイッチ71において光路を切
り替え、光線入射ポート81から光線出射ポート84へ
向かう光路C3、及び光線入射ポート82から光線出射
ポート83へ向かう光路C4それぞれにおける光線の偏
光状態と空間的位置を入射光側(光線入射ポート81,
82側)から観測したものである。
り替え、光線入射ポート81から光線出射ポート84へ
向かう光路C3、及び光線入射ポート82から光線出射
ポート83へ向かう光路C4それぞれにおける光線の偏
光状態と空間的位置を入射光側(光線入射ポート81,
82側)から観測したものである。
【0098】図中、矢印付き実線は光路C3の光線の様
子を、また矢印付き破線は光路C4の光線の様子をそれ
ぞれ示したものである。
子を、また矢印付き破線は光路C4の光線の様子をそれ
ぞれ示したものである。
【0099】ここでは、液晶板76a,76d,78
b,78cは所定の電圧が印加された状態(on状態)
にあり、液晶板76b,76c,77a,78a,78
dは電圧が印加されていない状態(off状態)にあ
る。
b,78cは所定の電圧が印加された状態(on状態)
にあり、液晶板76b,76c,77a,78a,78
dは電圧が印加されていない状態(off状態)にあ
る。
【0100】光線入射ポート81から入射する光線Lp
は、第1の複屈折結晶板72により、X−Z平面上で常
光線の光線L11と異常光線の光線L12とに分離され、光
線入射ポート82から入射する光線Lsも同様に常光線
の光線L21と異常光線の光線L22とに分離される。これ
らの光線Lp,Lsのそれぞれの電界成分は、それぞれY
軸方向とX軸方向に向う直交状態となっている(Z2の
状態)。
は、第1の複屈折結晶板72により、X−Z平面上で常
光線の光線L11と異常光線の光線L12とに分離され、光
線入射ポート82から入射する光線Lsも同様に常光線
の光線L21と異常光線の光線L22とに分離される。これ
らの光線Lp,Lsのそれぞれの電界成分は、それぞれY
軸方向とX軸方向に向う直交状態となっている(Z2の
状態)。
【0101】2つに分離された光線L11,L12及び光線
L21,L22とは、次に第1群の液晶回転子76に入射す
ることとなる。この時、液晶板76b,76cには電圧
が印加されていないために、これらを通過する光の電界
振動方向は90°回転する。したがって、光線L11,L
12の電界振動方向はY軸に平行となり、光線L21,L22
の電界振動方向はX軸に平行となる。この時の偏光状態
はZ3である。
L21,L22とは、次に第1群の液晶回転子76に入射す
ることとなる。この時、液晶板76b,76cには電圧
が印加されていないために、これらを通過する光の電界
振動方向は90°回転する。したがって、光線L11,L
12の電界振動方向はY軸に平行となり、光線L21,L22
の電界振動方向はX軸に平行となる。この時の偏光状態
はZ3である。
【0102】Y軸に平行な光線L11,L12は、第2の複
屈折結晶板73中を異常光線としてY軸負方向へ移動し
つつ伝搬し、また、X軸に平行な光線L21,L22は、第
2の複屈折結晶板73中を常光線として伝搬する。この
時の偏光状態はZ4となる。したがって、第2の複屈折
結晶板73の出射端面73aでは、光線L11と光線
L21、及び光線L12と光線L22は、その電界振動方向が
直交した状態で空間的に同じ位置となる。
屈折結晶板73中を異常光線としてY軸負方向へ移動し
つつ伝搬し、また、X軸に平行な光線L21,L22は、第
2の複屈折結晶板73中を常光線として伝搬する。この
時の偏光状態はZ4となる。したがって、第2の複屈折
結晶板73の出射端面73aでは、光線L11と光線
L21、及び光線L12と光線L22は、その電界振動方向が
直交した状態で空間的に同じ位置となる。
【0103】これらの光線L11,L12,L21,L22は、
次に第2群の液晶回転子77を通過することとなる。こ
の時、液晶板77aには電圧が印加されていないため
に、この液晶板77aを通過する光の電界振動方向が右
回りに90°回転する(Z5の偏光状態)。したがっ
て、光線L11,L12の電界振動方向はX軸に平行とな
り、光線L21,L22の電界振動方向はY軸に平行とな
る。
次に第2群の液晶回転子77を通過することとなる。こ
の時、液晶板77aには電圧が印加されていないため
に、この液晶板77aを通過する光の電界振動方向が右
回りに90°回転する(Z5の偏光状態)。したがっ
て、光線L11,L12の電界振動方向はX軸に平行とな
り、光線L21,L22の電界振動方向はY軸に平行とな
る。
【0104】X軸に平行な光線L11,L12は、第3の複
屈折結晶板74中を常光線として伝搬し、また、Y軸に
平行な光線L21,L22は、第3の複屈折結晶板74中を
異常光線としてY軸正方向へ移動しつつ伝搬する。この
時の偏光状態はZ6である。
屈折結晶板74中を常光線として伝搬し、また、Y軸に
平行な光線L21,L22は、第3の複屈折結晶板74中を
異常光線としてY軸正方向へ移動しつつ伝搬する。この
時の偏光状態はZ6である。
【0105】これらの光線L11,L12,L21,L22は、
次に第3群の液晶回転子78を通過することとなる。こ
の時、液晶板78a,78dには電圧が印加されていな
いために、これらを通過する光の電界振動方向は90°
回転する。したがって、光線L11の電界振動方向が90
°回転しX軸に平行となる。また、光線L22の電界振動
方向も90°回転しY軸に平行となる(Z7の状態)。
次に第3群の液晶回転子78を通過することとなる。こ
の時、液晶板78a,78dには電圧が印加されていな
いために、これらを通過する光の電界振動方向は90°
回転する。したがって、光線L11の電界振動方向が90
°回転しX軸に平行となる。また、光線L22の電界振動
方向も90°回転しY軸に平行となる(Z7の状態)。
【0106】第4の複屈折結晶板75に対して光線L11
が異常光線となり、光線L12が常光線となるので、第4
の複屈折結晶板75の出射端面75aでは2つの光線L
11,L12は空間的に一致して合波され(Z8の状態)、
光線出射ポート84から出射される(光線Lt)。ま
た、光線L21,L22も第4の複屈折結晶板75により合
成され、光線出射ポート83から出射される(光線
Lq)。
が異常光線となり、光線L12が常光線となるので、第4
の複屈折結晶板75の出射端面75aでは2つの光線L
11,L12は空間的に一致して合波され(Z8の状態)、
光線出射ポート84から出射される(光線Lt)。ま
た、光線L21,L22も第4の複屈折結晶板75により合
成され、光線出射ポート83から出射される(光線
Lq)。
【0107】以上説明したように、この光スイッチ71
によれば、光線の進行方向に沿って所定間隔をおいて配
置された第1ないし第4の複屈折結晶板72〜75と、
第1の複屈折結晶板72と第2の複屈折結晶板73との
間に挿入された第1群の液晶回転子76と、第2の複屈
折結晶板73と第3の複屈折結晶板74との間に挿入さ
れた第2群の液晶回転子77と、第3の複屈折結晶板7
4と第4の複屈折結晶板75との間に挿入された第3群
の液晶回転子78と、第1の複屈折結晶板72にY軸方
向に並列して設けられた光線入射ポート81,82と、
第4の複屈折結晶板75にY軸方向に並列して設けられ
た光線出射ポート83,84とから概略構成することと
したので、通常の光学的結合技術を用いて構成すること
ができ、従来の光スイッチ1の様にアイソレーションを
高くできないという欠点や大変高度な光学的結合技術を
必要とするという欠点が解消される。また、また、非相
反動作を行うファラデー回転子等を用いていないため、
双方向性を有することができる。
によれば、光線の進行方向に沿って所定間隔をおいて配
置された第1ないし第4の複屈折結晶板72〜75と、
第1の複屈折結晶板72と第2の複屈折結晶板73との
間に挿入された第1群の液晶回転子76と、第2の複屈
折結晶板73と第3の複屈折結晶板74との間に挿入さ
れた第2群の液晶回転子77と、第3の複屈折結晶板7
4と第4の複屈折結晶板75との間に挿入された第3群
の液晶回転子78と、第1の複屈折結晶板72にY軸方
向に並列して設けられた光線入射ポート81,82と、
第4の複屈折結晶板75にY軸方向に並列して設けられ
た光線出射ポート83,84とから概略構成することと
したので、通常の光学的結合技術を用いて構成すること
ができ、従来の光スイッチ1の様にアイソレーションを
高くできないという欠点や大変高度な光学的結合技術を
必要とするという欠点が解消される。また、また、非相
反動作を行うファラデー回転子等を用いていないため、
双方向性を有することができる。
【0108】また、この光スイッチ71によれば、光線
入射ポート81から入射した光線が光線出射ポート83
から出射し、光線入射ポート82から入射した光線が光
線出射ポート84から出射する様に、前記第1群の液晶
回転子76、第2群の液晶回転子77及び第3群の液晶
回転子78のそれぞれの液晶板76a,… の印加電圧
を設定しておき、これらの液晶板76a,… の印加電
圧を切り替えることにより、光線入射ポート81から入
射した光線は光線出射ポート83から出射せずに光線出
射ポート84から出射し、光線入射ポート82から入射
した光線は光線出射ポート84から出射せずに光線出射
ポート83から出射するという光路を切り替える機能を
有し、光スイッチとしての動作を実現することができ
る。したがって、2×2の光スイッチとして利用するこ
とができる。
入射ポート81から入射した光線が光線出射ポート83
から出射し、光線入射ポート82から入射した光線が光
線出射ポート84から出射する様に、前記第1群の液晶
回転子76、第2群の液晶回転子77及び第3群の液晶
回転子78のそれぞれの液晶板76a,… の印加電圧
を設定しておき、これらの液晶板76a,… の印加電
圧を切り替えることにより、光線入射ポート81から入
射した光線は光線出射ポート83から出射せずに光線出
射ポート84から出射し、光線入射ポート82から入射
した光線は光線出射ポート84から出射せずに光線出射
ポート83から出射するという光路を切り替える機能を
有し、光スイッチとしての動作を実現することができ
る。したがって、2×2の光スイッチとして利用するこ
とができる。
【0109】以上の様に、この光スイッチ71によれ
ば、水晶旋光子やファラデー回転子を用いることなく、
液晶板 76a,… の印加電圧を切り替えることによ
り光線出射ポートを切り替えることのできる光路切り替
え型光スイッチを実現することができる。
ば、水晶旋光子やファラデー回転子を用いることなく、
液晶板 76a,… の印加電圧を切り替えることによ
り光線出射ポートを切り替えることのできる光路切り替
え型光スイッチを実現することができる。
【0110】図10は光スイッチ71の変形実施例であ
る光スイッチ91の斜視図である。この光スイッチ91
が上記の光スイッチ71と異なる点は、第1の複屈折結
晶板72と光線入射ポート81との間にレンズ92と光
ファイバ93とを同軸的に設け、第1の複屈折結晶板7
2と光線入射ポート82との間にもレンズ94と光ファ
イバ95とを同軸的に設け、第4の複屈折結晶板75と
光線出射ポート83との間にもレンズ96と光ファイバ
97とを同軸的に設け、第4の複屈折結晶板75と光線
出射ポート84との間にもレンズ98と光ファイバ99
とを同軸的に設けた点である。
る光スイッチ91の斜視図である。この光スイッチ91
が上記の光スイッチ71と異なる点は、第1の複屈折結
晶板72と光線入射ポート81との間にレンズ92と光
ファイバ93とを同軸的に設け、第1の複屈折結晶板7
2と光線入射ポート82との間にもレンズ94と光ファ
イバ95とを同軸的に設け、第4の複屈折結晶板75と
光線出射ポート83との間にもレンズ96と光ファイバ
97とを同軸的に設け、第4の複屈折結晶板75と光線
出射ポート84との間にもレンズ98と光ファイバ99
とを同軸的に設けた点である。
【0111】光ファイバ93,… はシングルモードも
しくはマルチモードのいずれも適用可能である。また、
光のエネルギを閉じこめて伝搬させることのできる光導
波路に置き換えることも勿論可能である。
しくはマルチモードのいずれも適用可能である。また、
光のエネルギを閉じこめて伝搬させることのできる光導
波路に置き換えることも勿論可能である。
【0112】この光スイッチ91においても上記の光ス
イッチ71と同様の作用、効果を得ることができ、2×
2の光スイッチとして利用することができる。
イッチ71と同様の作用、効果を得ることができ、2×
2の光スイッチとして利用することができる。
【0113】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
記載の光スイッチによれば、光線の進行方向に沿って3
枚の複屈折結晶板を所定間隔をおいて配置し、前記第1
と第2の複屈折結晶板の間に、光線の偏光方向を可変さ
せることのできる第1群の液晶を挿入し、前記第2と第
3の複屈折結晶板の間にも前記第1群の液晶と同様の機
能を有する第2群の液晶を挿入し、前記第1の複屈折結
晶板に1つ以上の光線入射ポートを設けるとともに前記
第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポートを設けるこ
ととしたので、通常の光学的結合技術を用いて構成する
ことができ、従来の光スイッチの様にアイソレーション
を高くできないという欠点や大変高度な光学的結合技術
を必要とするという欠点が解消される。また、非相反動
作を行うファラデー回転子等を用いていないため、双方
向性を有することができる。
記載の光スイッチによれば、光線の進行方向に沿って3
枚の複屈折結晶板を所定間隔をおいて配置し、前記第1
と第2の複屈折結晶板の間に、光線の偏光方向を可変さ
せることのできる第1群の液晶を挿入し、前記第2と第
3の複屈折結晶板の間にも前記第1群の液晶と同様の機
能を有する第2群の液晶を挿入し、前記第1の複屈折結
晶板に1つ以上の光線入射ポートを設けるとともに前記
第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポートを設けるこ
ととしたので、通常の光学的結合技術を用いて構成する
ことができ、従来の光スイッチの様にアイソレーション
を高くできないという欠点や大変高度な光学的結合技術
を必要とするという欠点が解消される。また、非相反動
作を行うファラデー回転子等を用いていないため、双方
向性を有することができる。
【0114】また、この光スイッチによれば、前記複屈
折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向を、前記第
1と第3の複屈折結晶板それぞれの分離する方向が一致
し、前記第2の複屈折結晶板の分離する方向が前記第1
及び第3の複屈折結晶板の分離する方向と異なるように
それぞれ設定し、前記第1の複屈折結晶板により分離さ
れた常光線と異常光線の偏光方向が前記第2の複屈折結
晶板の入射端面にて互いに一致するように、前記第1群
の液晶のそれぞれの偏光方向を設定し、前記第2の複屈
折結晶板の出射端面にて一致している2本の光線の偏光
方向が、前記第3の複屈折結晶板の入射端面にて互いに
直交するように、前記第2群の液晶のそれぞれの偏光方
向を設定してなることとしたので、前記第1群の液晶及
び第2群の液晶のそれぞれの液晶の印加電圧を切り替え
ることにより、光線入射ポートiから入射した光線は光
線出射ポートkから出射せずに、光線出射ポートk+1
から出射するという光路を切り替える機能を有し、光ス
イッチとしての動作を実現することができる。したがっ
て、1×2の光スイッチとして利用することができる。
折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向を、前記第
1と第3の複屈折結晶板それぞれの分離する方向が一致
し、前記第2の複屈折結晶板の分離する方向が前記第1
及び第3の複屈折結晶板の分離する方向と異なるように
それぞれ設定し、前記第1の複屈折結晶板により分離さ
れた常光線と異常光線の偏光方向が前記第2の複屈折結
晶板の入射端面にて互いに一致するように、前記第1群
の液晶のそれぞれの偏光方向を設定し、前記第2の複屈
折結晶板の出射端面にて一致している2本の光線の偏光
方向が、前記第3の複屈折結晶板の入射端面にて互いに
直交するように、前記第2群の液晶のそれぞれの偏光方
向を設定してなることとしたので、前記第1群の液晶及
び第2群の液晶のそれぞれの液晶の印加電圧を切り替え
ることにより、光線入射ポートiから入射した光線は光
線出射ポートkから出射せずに、光線出射ポートk+1
から出射するという光路を切り替える機能を有し、光ス
イッチとしての動作を実現することができる。したがっ
て、1×2の光スイッチとして利用することができる。
【0115】また、請求項2記載の光スイッチによれ
ば、光線の進行方向に沿って4枚の複屈折結晶板を所定
間隔をおいて配置し、前記第1と第2の複屈折結晶板の
間に、光線の偏光方向を可変させることのできる第1群
の液晶を挿入し、前記第2と第3の複屈折結晶板の間に
も前記第1群の液晶と同様の機能を有する第2群の液晶
を挿入し、前記第3と第4の複屈折結晶板の間にも前記
第1群の液晶と同様の機能を有する第3群の液晶を挿入
し、前記第1の複屈折結晶板に複数の光線入射ポートを
設けるとともに前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出
射ポートを設けることとしたので、通常の光学的結合技
術を用いて構成することができ、従来の光スイッチの様
にアイソレーションを高くできないという欠点や大変高
度な光学的結合技術を必要とするという欠点が解消され
る。また、非相反動作を行うファラデー回転子等を用い
ていないため、双方向性を有することができる。
ば、光線の進行方向に沿って4枚の複屈折結晶板を所定
間隔をおいて配置し、前記第1と第2の複屈折結晶板の
間に、光線の偏光方向を可変させることのできる第1群
の液晶を挿入し、前記第2と第3の複屈折結晶板の間に
も前記第1群の液晶と同様の機能を有する第2群の液晶
を挿入し、前記第3と第4の複屈折結晶板の間にも前記
第1群の液晶と同様の機能を有する第3群の液晶を挿入
し、前記第1の複屈折結晶板に複数の光線入射ポートを
設けるとともに前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出
射ポートを設けることとしたので、通常の光学的結合技
術を用いて構成することができ、従来の光スイッチの様
にアイソレーションを高くできないという欠点や大変高
度な光学的結合技術を必要とするという欠点が解消され
る。また、非相反動作を行うファラデー回転子等を用い
ていないため、双方向性を有することができる。
【0116】また、この光スイッチによれば、前記複屈
折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向を、前記第
1と第4の複屈折結晶板それぞれの分離する方向が一致
し、前記第2と第3の複屈折結晶板それぞれの分離する
方向も一致し、かつ、前記第1及び第4の複屈折結晶板
の分離する方向が前記第2及び第3の複屈折結晶板の分
離する方向と異なるようにそれぞれ設定し、前記第1の
複屈折結晶板により分離された常光線と異常光線の偏光
方向が前記第2の複屈折結晶板の入射端面にて互いに一
致するように、前記第1群の液晶のそれぞれの偏光方向
を設定し、前記第2の複屈折結晶板の出射端面にて一致
している2本の光線の偏光方向が、前記第3の複屈折結
晶板の入射端面においても一致するように、前記第2群
の液晶のそれぞれの偏光方向を設定し、前記第3の複屈
折結晶板の出射端面にて一致している2本の光線の偏光
方向が、第4の複屈折結晶板の入射端面にて互いに直交
するように、前記第3群の液晶のそれぞれの偏光方向を
設定してなることとしたので、前記第1群の液晶、第2
群の液晶、第3群の液晶のそれぞれの液晶のうち、一部
の液晶の印加電圧を切り替えることにより、光線入射ポ
ートiから入射した光線は光線出射ポートkから出射せ
ずに、光線出射ポートk+1から出射し、また、光線入
射ポートi+1から入射した光線は、光線出射ポートk
+1から出射せずに光線出射ポートkから出射するとい
う光路を切り替える機能を有し、光スイッチとしての動
作を実現することができる。したがって、2×2の光ス
イッチとして利用することができる。
折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向を、前記第
1と第4の複屈折結晶板それぞれの分離する方向が一致
し、前記第2と第3の複屈折結晶板それぞれの分離する
方向も一致し、かつ、前記第1及び第4の複屈折結晶板
の分離する方向が前記第2及び第3の複屈折結晶板の分
離する方向と異なるようにそれぞれ設定し、前記第1の
複屈折結晶板により分離された常光線と異常光線の偏光
方向が前記第2の複屈折結晶板の入射端面にて互いに一
致するように、前記第1群の液晶のそれぞれの偏光方向
を設定し、前記第2の複屈折結晶板の出射端面にて一致
している2本の光線の偏光方向が、前記第3の複屈折結
晶板の入射端面においても一致するように、前記第2群
の液晶のそれぞれの偏光方向を設定し、前記第3の複屈
折結晶板の出射端面にて一致している2本の光線の偏光
方向が、第4の複屈折結晶板の入射端面にて互いに直交
するように、前記第3群の液晶のそれぞれの偏光方向を
設定してなることとしたので、前記第1群の液晶、第2
群の液晶、第3群の液晶のそれぞれの液晶のうち、一部
の液晶の印加電圧を切り替えることにより、光線入射ポ
ートiから入射した光線は光線出射ポートkから出射せ
ずに、光線出射ポートk+1から出射し、また、光線入
射ポートi+1から入射した光線は、光線出射ポートk
+1から出射せずに光線出射ポートkから出射するとい
う光路を切り替える機能を有し、光スイッチとしての動
作を実現することができる。したがって、2×2の光ス
イッチとして利用することができる。
【0117】このように、本発明の光スイッチによれ
ば、水晶旋光子やファラデー回転子を用いることなく、
液晶のみで1×2および2×2の光スイッチを提供する
ことが可能となる。
ば、水晶旋光子やファラデー回転子を用いることなく、
液晶のみで1×2および2×2の光スイッチを提供する
ことが可能となる。
【図1】本発明の請求項1記載の光スイッチの一実施例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図2】本発明の光スイッチの光路B1における光線の
偏光状態と空間的位置を示す図である。
偏光状態と空間的位置を示す図である。
【図3】本発明の光スイッチの光路B2における光線の
偏光状態と空間的位置を示す図である。
偏光状態と空間的位置を示す図である。
【図4】本発明の請求項1記載の光スイッチの変形実施
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図5】本発明の請求項2記載の光スイッチの一実施例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図6】本発明の光スイッチの第1群の液晶回転子の構
成を示す正面図である。
成を示す正面図である。
【図7】本発明の光スイッチの第3群の液晶回転子の構
成を示す正面図である。
成を示す正面図である。
【図8】本発明の光スイッチの光路C1,C2における光
線の偏光状態と空間的位置を示す図である。
線の偏光状態と空間的位置を示す図である。
【図9】本発明の光スイッチの光路C3,C4における光
線の偏光状態と空間的位置を示す図である。
線の偏光状態と空間的位置を示す図である。
【図10】本発明の請求項2記載の光スイッチの変形実
施例を示す斜視図である。
施例を示す斜視図である。
【図11】従来の偏光プリズム等を用いた光スイッチの
構成及び動作を示す概略図である。
構成及び動作を示す概略図である。
【図12】従来の相反性及び非相反性回転子と液晶板を
用いた光スイッチを示す斜視図である。
用いた光スイッチを示す斜視図である。
【図13】従来の光スイッチの光路A1における光線の
偏光状態と空間的位置を示す図である。
偏光状態と空間的位置を示す図である。
【図14】従来の光スイッチの光路A2における光線の
偏光状態と空間的位置を示す図である。
偏光状態と空間的位置を示す図である。
51 光スイッチ
22 第1の複屈折結晶板
23 第2の複屈折結晶板
24 第3の複屈折結晶板
28 光線入射ポート
29,30 光線出射ポート
52 第1群の液晶回転子
53 第2群の液晶回転子
55〜58 液晶板
61 光スイッチ
62,64,66 レンズ
63,65,67 光ファイバ
71 光スイッチ
72 第1の複屈折結晶板
73 第2の複屈折結晶板
74 第3の複屈折結晶板
75 第4の複屈折結晶板
76 第1群の液晶回転子
77 第2群の液晶回転子
78 第3群の液晶回転子
81,82 光線入射ポート
83,84 光線出射ポート
91 光スイッチ
92,94,96,98 レンズ
93,95,97,99 光ファイバ
Claims (2)
- 【請求項1】 光線の進行方向に沿って3枚の複屈折結
晶板を所定間隔をおいて配置し、前記第1と第2の複屈
折結晶板の間に、光線の偏光方向を可変させることので
きる第1群の液晶を挿入し、前記第2と第3の複屈折結
晶板の間にも前記第1群の液晶と同様の機能を有する第
2群の液晶を挿入し、 前記第1の複屈折結晶板に1つ以上の光線入射ポートを
設けるとともに前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出
射ポートを設け、 前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向
を、前記第1と第3の複屈折結晶板それぞれの分離する
方向が一致し、前記第2の複屈折結晶板の分離する方向
が前記第1及び第3の複屈折結晶板の分離する方向と異
なるようにそれぞれ設定し、 前記第1の複屈折結晶板により分離された常光線と異常
光線の偏光方向が前記第2の複屈折結晶板の入射端面に
て互いに一致するように、前記第1群の液晶のそれぞれ
の偏光方向を設定し、 前記第2の複屈折結晶板の出射端面にて一致している2
本の光線の偏光方向が、前記第3の複屈折結晶板の入射
端面にて互いに直交するように、前記第2群の液晶のそ
れぞれの偏光方向を設定してなることを特徴とする光ス
イッチ。 - 【請求項2】 光線の進行方向に沿って4枚の複屈折結
晶板を所定間隔をおいて配置し、前記第1と第2の複屈
折結晶板の間に、光線の偏光方向を可変させることので
きる第1群の液晶を挿入し、前記第2と第3の複屈折結
晶板の間にも前記第1群の液晶と同様の機能を有する第
2群の液晶を挿入し、前記第3と第4の複屈折結晶板の
間にも前記第1群の液晶と同様の機能を有する第3群の
液晶を挿入し、 前記第1の複屈折結晶板に複数の光線入射ポートを設け
るとともに前記第3の複屈折結晶板に複数の光線出射ポ
ートを設け、 前記複屈折結晶板の常光線と異常光線を分離する方向
を、前記第1と第4の複屈折結晶板それぞれの分離する
方向が一致し、前記第2と第3の複屈折結晶板それぞれ
の分離する方向も一致し、かつ、前記第1及び第4の複
屈折結晶板の分離する方向が前記第2及び第3の複屈折
結晶板の分離する方向と異なるようにそれぞれ設定し、 前記第1の複屈折結晶板により分離された常光線と異常
光線の偏光方向が前記第2の複屈折結晶板の入射端面に
て互いに一致するように、前記第1群の液晶のそれぞれ
の偏光方向を設定し、 前記第2の複屈折結晶板の出射端面にて一致している2
本の光線の偏光方向が、前記第3の複屈折結晶板の入射
端面においても一致するように、前記第2群の液晶のそ
れぞれの偏光方向を設定し、 前記第3の複屈折結晶板の出射端面にて一致している2
本の光線の偏光方向が、第4の複屈折結晶板の入射端面
にて互いに直交するように、前記第3群の液晶のそれぞ
れの偏光方向を設定してなることを特徴とする光スイッ
チ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3187807A JP3008964B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光スイッチ |
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---|---|---|---|
JP3187807A JP3008964B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光スイッチ |
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JPH0534714A true JPH0534714A (ja) | 1993-02-12 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3187807A Expired - Fee Related JP3008964B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光スイッチ |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US10704953B2 (en) | 2016-11-08 | 2020-07-07 | Olympus Corporation | Light detecting apparatus and image acquiring apparatus |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP3187807A patent/JP3008964B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US10461878B2 (en) | 2012-07-19 | 2019-10-29 | Finisar Corporation | Polarization diverse wavelength selective switch |
US10704953B2 (en) | 2016-11-08 | 2020-07-07 | Olympus Corporation | Light detecting apparatus and image acquiring apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3008964B2 (ja) | 2000-02-14 |
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