NL8102680A - POLARIZATION-INDEPENDENT OPTICAL SWITCHING DEVICE. - Google Patents

Description

a ï i VO 1978a ï i VO 1978

Polarisatie-onafhankelijke optische schakelinrichting.Polarization-independent optical switching device.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op optische sehakel-inrichtingen, en meer in het bijzonder op polarisatie-onafhankelijke optische schakelinrichtingen.The present invention relates to optical switching devices, and more particularly to polarization-independent optical switching devices.

Het gebruik van optische schakelinrichtingen vordt een belang-5 rijk element in optische communicatiestelsels. Het is gewenst te beschikken over een optische schakelinrichting die zowel polarisatie-alswel golflengte-onafhankelijk is. Tevens is het gewenst dat de schakelinrichting een goede overspraakverhouding heeft en zo weinig mogelijk energie verbruikt.The use of optical switching devices becomes an important element in optical communication systems. It is desirable to have an optical switching device that is both polarization and wavelength independent. It is also desirable that the switching device has a good cross-talk ratio and consumes as little energy as possible.

10 Een ingangsstralingsbundel die invalt op een polarisatie- onafhan kelijke optische schakelinrichting die is uitgevoerd volgens de onderhavige uitvinding, wordt ontbonden in twee componentbundels met ortho-gonaal lineaire polarisaties. De beide componentbundels worden geleid door een polarisatierotator, die de componentbundels zonder verzwak-15 king overdraagt. Hierna worden de twee componentbundels gereeombi-neerd zodat een uitgangsstralingsbundel wordt gevormd die vanuit de inrichting uitgaat. Wanneer de polarisatierotator is ingericht om de polarisatie van de componentbundels over 0° te roteren, plant de uit-gangs stralingsbundel zich in een eerste richting voort, en wanneer de 20 polarisatierotator is ingericht om de polarisatie over 90° te roteren wordt de uitgangsstralingsbundel naar een tweede richting geschakeld.An input radiation beam incident on a polarization-independent optical switching device according to the present invention is decomposed into two component beams with orthogonally linear polarizations. Both component beams are guided by a polarization rotator, which transfers the component beams without attenuation. After this, the two component beams are recombined to form an output radiation beam emanating from the device. When the polarization rotator is arranged to rotate the polarization of the component beams by 0 °, the output radiation beam propagates in a first direction, and when the polarization rotator is arranged to rotate the polarization by 90 °, the output radiation beam is converted to a switched in the second direction.

In een uitvoeringsvorm is de polarisatierotator een een vloeibaar kristal omvattende torsiecel.In one embodiment, the polarization rotator is a torsion cell comprising a liquid crystal.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht met 25 verwijzing naar de tekening. In de tekening is:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing is:

Fig. 1 een schema ter illustratie van een uitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij de uitgangsstralingsbundel zich in een eerste richting voortplant; fig. 2 een schema ter illustratie van een uitvoeringsvorm van 30 de uitvinding waarbij de uitgangsbundel is geschakeld naar een tweede richting; fig. 3 een grafische voorstelling ter illustratie van de over-spraakverhouding zoals geldend bij de uitvoeringsvorm van de uitvinding zoals weergegeven in de figuren 1 en 2, als een functie van 35 de polarisatierotatie; 8102680 * . * -2- fig. if- een uitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij gebruik wordt gemaakt van optische vezels via welke een ingangsstralingsbundel wordt gekoppeld met een polarisatie-onafhankelijke sehakelinrichting door middel van GRIN-staaflenzen; en 5 fig. 5 een uitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij masrdere ingangsbundels gelijktijdig worden geschakeld.Fig. 1 is a diagram illustrating an embodiment of the invention in which the output radiation beam propagates in a first direction; Fig. 2 is a diagram illustrating an embodiment of the invention in which the output beam is switched to a second direction; FIG. 3 is a graphical representation illustrating the crosstalk ratio applicable to the embodiment of the invention shown in FIGS. 1 and 2 as a function of the polarization rotation; 8102680 *. * -2- fig. If- an embodiment of the invention using optical fibers through which an input radiation beam is coupled to a polarization independent switch device by GRIN rod lenses; and Fig. 5 shows an embodiment of the invention in which master input beams are switched simultaneously.

Fig. 1 is illustratief voor een uitvoeringsvorm van een polarisatie-onafhankelijke optische sehakelinrichting die is ingericht volgens de onderhavige uitvinding en waarmee een gecollimeerde, niet-gepolari-10 seerde, incoherente ingangsstralingsbundel kan worden geschakeld; bijvoorbeeld is aangenomen dat de ingangsstralingsbundel 100 is ge-collimeerd en een arbitraire polarisatietoestand heeft. De ingangs-bundel 100. die invalt op een polarisatiebundelsplitser 10 wordt ontbonden in een eomponentbundel 110 met een polarisatie loodrecht op het 15 vlak van tekening, en een eomponentbundel 120 met een polarisatie die . in het vlak van tekening is gelegen, m.a.w. ontbindt de polarisatiebundelsplitser 10 de ingangsbundel 100 in twee componentbundels met orthogonaal lineaire polarisaties.Fig. 1 is illustrative of an embodiment of a polarization-independent optical switching device arranged in accordance with the present invention that can switch a collimated, non-polarized, incoherent input radiation beam; for example, it is assumed that the input radiation beam 100 is collimated and has an arbitrary polarization state. The input beam 100 incident on a polarization beam splitter 10 is decomposed into a component beam 110 having a polarization perpendicular to the plane of the drawing, and an component beam 120 having a polarization. in the plane of the drawing, i.e. the polarization beam splitter 10 decomposes the input beam 100 into two component beams with orthogonal linear polarizations.

De eomponentbundel 110 wordt door een spiegel 11 gereflecteerd 20 zodat deze door een polarisatierotator 20 verloopt J)e eomponentbundel 120 verloopt eveneens via deze polarisatierotator 20. Ra de polarisatierotator 20 te hebben gepasseerd, wordt de bundel 120 door een spiegel 12 gereflecteerd in de richting van een polarisatiebundelsplitser 13.The component beam 110 is reflected by a mirror 11 so that it passes through a polarization rotator 20. The component beam 120 also extends through this polarization rotator 20. After having passed the polarization rotator 20, the beam 120 is reflected by a mirror 12 in the direction of a polarization beam splitter 13.

De eomponentbundel 120 verloopt via deze polarisatiebundelsplitser 13 25 en treedt uit als een gedeelte van de uitgangsbundel 130. De component-bundel 110 wordt gereflecteerd naar de polarisatiebundelsplitser 13 en gecombineerd met de eomponentbundel 120 zedsfc de uilgangsbundel 130 wordt gevormd.. Bij de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm is de polarisatierotator 20 werkzaam o® de polarisatie van de component-30 bundels 110 of 120 over 0° te roteren. Indien de beide componentbundels 110 en 120 zonder verzwakking worden overgedragen, is het vermogen van de uitgangsbundel 130 gelijk aan dat van de ingangsbundel 100.The component beam 120 proceeds through this polarization beam splitter 13 and emerges as a portion of the output beam 130. The component beam 110 is reflected to the polarization beam splitter 13 and combined with the component beam 120, the output beam 130 is formed. 1, the polarization rotator 20 is operative to rotate the polarization of the component 30 beams 110 or 120 through 0 °. If the two component beams 110 and 120 are transmitted without attenuation, the power of the output beam 130 is equal to that of the input beam 100.

Fig.2 toont dezelfde uitvoeringsvorm van de polarisatie-onafhankelijke sehakelinrichting wanneer de polarisatierotator 20 bewerkstel-35 ligt dat de polarisatie van de componentbundels 110 en 120 over 90° wordt geroteerd.Fig. 2 shows the same embodiment of the polarization independent shifting device when the polarization rotator 20 causes the polarization of the component beams 110 and 120 to be rotated through 90 °.

8102680 -3- hi8102680 -3- hi

De verandering in rotatie vanaf 0° tot 90° wordt bewerkstelligd door de apparatuur 50 die de grootte van de polarisatierotatie van de rotator 20 verandert. Bij deze configuratie wordt de componentbundel 120 door de polarisatiebundelsplitser 13 gereflecteerd zodanig dat deze 5 bundel deel uitmaakt van de uitgangsbundel 1^-0, waarbij deze uitgangs-bundel lUo zich voortplant in een richting die loodrecht staat op de richting zoals voor de uitgangsbundel 130 in fig. 1 is weergegeven.The change in rotation from 0 ° to 90 ° is accomplished by the equipment 50 that changes the magnitude of the polarization rotation of the rotator 20. In this configuration, the component beam 120 is reflected by the polarization beam splitter 13 such that this beam forms part of the output beam 10 ^, this output beam 10U propagating in a direction perpendicular to the direction as for the output beam 130 in Fig. 1 is shown.

De componentbundel 110 verloopt via de polarisatiebundelsplitser 13 en wordt gecombineerd met de componentbundel 120 zodat de uitgangsbundel 10 lbO wordt gevormd. Evenals bij de in het voorafgaande behandelde uitvoeringsvorm het geval was geldt dat indien de beide componentbundels 110 en 120 worden overgedragen zonder verzwakking, het vermogen van de uitgangsbundel 1^0 gelijk is aan dat van de ingangsbundel 100.The component beam 110 passes through the polarization beam splitter 13 and is combined with the component beam 120 to form the output beam 10 lb0. As was the case in the previously discussed embodiment, if both component beams 110 and 120 are transmitted without attenuation, the power of the output beam 100 is equal to that of the input beam 100.

In het algemeen is het niet nodig dat de richtingen van de 15 uitgangsbundels 130 en lUO loodrecht op elkaar staan; een dergelijke oriëntatie is aangegeven teneinde op een zo eenvoudig mogelijke wijze de werking van de inrichting uiteen té kunnen' zetten. Indien bijvoorbeeld de ingangsbundel 100 niet onder een loodrechte .hoek op het oppervlak 200 van de polarisatiebundelsplitser 10 zou invallen, zouden de uit-20 gangsbundels 130 en lUO niet loodrecht op elkaar staan. Indien bovendien de oppervlakken 210 en 211 onder verschillende hoeken in het inwendige van de polarisatiesplitser 10 zouden^jpgesteld, zouden de bundels 130 en lUO eveneens niet een rechte hoek insluiten.Generally, it is not necessary that the directions of the output beams 130 and 10U be perpendicular to each other; such an orientation is indicated in order to explain the operation of the device in the simplest possible manner. For example, if the input beam 100 did not incident at a perpendicular angle to the surface 200 of the polarization beam splitter 10, the output beams 130 and 100 would not be perpendicular to each other. In addition, if the surfaces 210 and 211 were angled into the interior of the polarization splitter 10 at different angles, the beams 130 and 100 would not include a right angle either.

Zoals in het voorafgaande werd opgemerkt geldt dat indien de beide 25 componentbundels 110 en 120 zonder verzwakking worden overgedragen, dan het vermogen van de uitgangsbundels 130 of lbO gelijk is aan dat van de ingangsbundel 100. Indien echter tussen de componentbundels 110 en 120 relatieve fazeverschuivingen zijn ontstaan nadat deze bundels de rotator 20 hebben gepasseerd, zou de polarisatigtoestand- van de-uit-30 gangsbundels 130 en lUO kunnen afwijken van de polarisatietoestand van de ingangsbundel 100, zelfs indien het overgedragen vermogen onveranderd zou blijven. Tevens zij opgemerkt dat de spectrale eigenschappen van de uitgangsbundel, de responsiesnelheid en de elektrische vereisten voor de schakelinrichting afhankelijk zijn van de eigenschappen 35 van de rotator 20. Tevens zal. het duidelijk zijn dat er enige spectraal afhankelijkheid kan bestaan ten aanzien van de eigenschappen van de 8102680 f · < -u- polarisatiesplitsers 10 en 13.As noted above, if the two component beams 110 and 120 are transmitted without attenuation, then the power of the output beams 130 or 1bO is equal to that of the input beam 100. However, if between the component beams 110 and 120, relative phase shifts are created after these beams have passed the rotator 20, the polarization state of the output beams 130 and 10U could deviate from the polarization state of the input beam 100, even if the transmitted power remain unchanged. It should also be noted that the spectral properties of the output beam, the response speed and the electrical requirements for the switching device depend on the properties of the rotator 20. Also will. it should be understood that there may be some spectral dependence with regard to the properties of the 8102680 µ-polarization splitters 10 and 13.

De component bun dels 110 en 120 storen elkaar niet aan de uitgang ongeacht de polarisatierotatie die door de polarisatierotator 20 wordt geïntroduceerd, aangezien de polarisatiesplitser 13 de twee 5 orthogonale polarisatiecomponenten isoleert. Aldus geldt dat de uitgangsbundel 130 of de uitgangsbundel lUo is te beschouwen als de incoherente superpositie van de twee componentbundels 110 en 120, waarbij het vermogen van de uitgangsbundel in principe gelijk is aan dat van de ingangsbundel 100. Er zij opgemerkt dat aangezien bij de 10 schakelinrichting geen rol spelen de coherentie van de ingangsbundel 110 of interferentie-effecten, interferometrische uitlijning van de onderdelen niet nodig is.The component beams 110 and 120 do not interfere with each other at the output regardless of the polarization rotation introduced by the polarization rotator 20, since the polarization splitter 13 isolates the two orthogonal polarization components. Thus, it holds that the output beam 130 or the output beam 100 is to be regarded as the incoherent superposition of the two component beams 110 and 120, the power of the output beam being basically equal to that of the input beam 100. It should be noted that since the 10 switchgear does not play a role, the coherence of the input beam 110 or interference effects, interferometric alignment of the parts is not necessary.

Bij de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm van de uitvinding is gebruik gemaakt van een ingangsbundel. De in fig. 1 weergegeven 15 schakelinrichting biedt echter ook de mogelijkheid om twee ingangs-bundels afkomstig van onafhankelijke richtingen te schakelen.In the embodiment of the invention shown in Fig. 1, use is made of an input beam. However, the switching device shown in Fig. 1 also offers the possibility of switching two input beams originating from independent directions.

Een tweede ingangsstralingsbundel die op de polarisatiebundelsplitser 10 valt langs de richting zoals aangegeven door de pijl 101, zal aanleiding geven tot een uitgangsbundel verlopende in de richting zoals 20 aangegeven door de pijl 102 wanneer de uitgangsbundel van de ingangsbundel 100 zal verlopen in de richting zoals aangegeven door de bundel 130. Wanneer de polarisatierotator 20 de polarisaties roteert over 90°, zal de. uitgangsbundel voor een tweede ..ingangsbundel een richting hebben die samenvalt met de richting zoals gegeven door de bundel .25 130.A second input radiation beam incident on the polarization beam splitter 10 along the direction indicated by the arrow 101 will give rise to an output beam extending in the direction indicated by the arrow 102 when the output beam of the input beam 100 will travel in the direction as indicated. through the beam 130. When the polarization rotator 20 rotates the polarizations through 90 °, the. output beam for a second input beam have a direction coinciding with the direction given by the beam .25 130.

Verder zij opgemerkt dat de polarisatierotator 20 voor de componentbundels 110 en 120 een regelbare grootte van de polarisatierotatie kan geven. De grootte van deze rotatie bepaalt of al de straling in de ingangsbundel 100 de schakelinrichting verlaat in de bundel 130, 30 of in de bundel 1^0, of over deze bundels is verdeeld.It is further noted that the polarization rotator 20 for the component beams 110 and 120 can provide an adjustable magnitude of the polarization rotation. The magnitude of this rotation determines whether all the radiation in the input beam 100 leaves the switching device in the beam 130, 30 or in the beam 100, or is distributed over these beams.

Voor verliesvrije, perfekt gepolariseerde componenten,*te fractie van optisch uitgangsvermogen f^ langs een eerste richting, b.v. langs de bundel 130, en de fractie fg van uitgangsvermogen langs een tweede richting, b.v. langs de pijl 102, uitsluitend afhankelijk 35 van de polarisatie-rotatiehoek ö zoals geïntroduceerd door de polarisatierotator 20 en wel volgens de volgende uitdrukkingen: f1 = cos20 ...(1) 2 Λ Λ a λ λ fn = sin θ (2) 81026802 - I < -5-For lossless, perfectly polarized components, * a fraction of optical output power f ^ along a first direction, e.g. along the beam 130, and the fraction fg of output power along a second direction, e.g. along the arrow 102, dependent exclusively on the polarization rotation angle ö as introduced by the polarization rotator 20, according to the following expressions: f1 = cos20 ... (1) 2 Λ Λ a λ λ fn = sin θ (2) 81026802 - I <-5-

Uit de vergelijkingen (l) en (2) "blijkt dat een omschakeling tussen de richtingen volgens de bundel 130 en volgens de pijl 102 mogelijk is • „„o met elk wilfekeurig materiaal dat een schakelbare rotatie van 90 produceert.From equations (1) and (2) "it appears that a switch between the directions according to the beam 130 and according to the arrow 102 is possible • with any random material producing a switchable rotation of 90.

5 Aan de eigenschap van de schakelinrichting om de uitgangssignalen in de ene of de andere richting te blokkeren kan een grens worden gesteld door de nauwkeurigheid van de polarisatierotatie .Ievoor een gegeven niveau van onderdrukking vereiste nauwkeurigheid van de rotatie is bepaald door de vergelijkingen (L) en (2), en wel voor een onderdrukking 10 van -20 dB moet deze zijn ongeveer +5°.5 The property of the switching device to block the output signals in one direction or the other may be limited by the accuracy of the polarization rotation. Rotation accuracy required for a given level of suppression is determined by the equations (L) and (2), for an attenuation 10 of -20 dB it should be approximately + 5 °.

Aan de eigenschap van de schakelinrichting om de uitgangssignalen te blokkeren kan tevens een grens worden gesteld door de kwaliteit van de bundelsplitser. Als gevolg van een slechte kwaliteit van de polarisatiebundelsplitser zal in elk van de twee componentbundels 15 110 en 120 enigermate een incorrectefeolarisatie kunnen worden ge ïntroduceerd. Wanneer rekening wordt gehouden met een partiële polarisatie als gevolg van ongerechtigheden in de polarisatiebundelsplitser, kunnen de vergelijkingen (1) en (2) aldus worden geschreven als: 20 F1 = (1 -2) cos20 + f) sin29 (3) F2 = (1 -^f) sin20 + ^cos20 (4) p .de waarin & , als maat voor'ongerechtigheden in de polarisatiebundelsplitser is gegeven door <SSl + *pl+ £s2+ V/2 t5> 25 waarin en representatief zijn voor de fracties van s- en p- polarisaties die op onjuiste wijze door de polarisatiebundelsplitser 10 zijn geïntroduceerd, en £^ en representatief zijn voor de over eenkomstige grootheden met betrekking tot de polarisatiebundelsplitser 13.The property of the switching device to block the output signals can also be limited by the quality of the beam splitter. Due to poor quality of the polarization beam splitter, some of the incorrect pholarization may be introduced into each of the two component beams 110 and 120. Taking into account partial polarization due to inaccuracies in the polarization beam splitter, equations (1) and (2) can be written as: 20 F1 = (1 -2) cos20 + f) sin29 (3) F2 = ( 1 - ^ f) sin20 + ^ cos20 (4) p in which &, as a measure of inaccuracies in the polarization beam splitter, is given by <SS1 + * pl + £ s2 + V / 2 t5> 25 in which and are representative of the fractions of s and p polarizations incorrectly introduced by the polarization beam splitter 10, and are representative of the corresponding magnitudes with respect to the polarization beam splitter 13.

De grootheid § is representatief voor de kwaliteit van het bundelsplitser-voor 30 paar en een diëlektrische filmpolarisators typerende waarde is ongeveer 10"2.The quantity § is representative of the quality of the beam splitter - for 30 pairs and a dielectric film polarizers typical value is about 10 "2.

Bij de vergelijkingen 3) en 4) is geen rekening gehouden met interferentie-effecten die aanwezig zijn bij partieel-gepolariseerde 8102680 * · * -6- bundels. Zulks geldt echter voor incoherente bronnen waarbij de co-herentielengte van de ingangsbundel kleiner is daiéiet optische padverschil ' voorde twee paden. Bovendien zijn ae interferentie-effecten bij coherente bronnen slechts significant .zover het de onderdrukte 5 uitgangsbundels betreft en niet voor de hoofduitgangsbundels.Equations 3) and 4) do not take into account interference effects present with partially polarized 8102680 * * * 6 beams. However, this applies to incoherent sources in which the co-recognition length of the input beam is smaller than optical path difference for the two paths. Moreover, the interference effects with coherent sources are only significant insofar as the suppressed output beams are concerned and not for the main output beams.

Een belangrijke grootheid voor de polarisatiedeelschakelinrichting is de overspraakverhouding fg/f^ zoals bepaald door de vergelijkingen (3) en(/0. Voor een enkele ingangsbundel» zoals de bundel 100 bij de configuratie volgens fig. 1, is deze verhouding representatief voor 10 de relatieve sterkte van de twee uitgangsbundels 130 en 102.An important quantity for the polarization sub-switching device is the crosstalk ratio fg / f ^ as determined by equations (3) and (/ 0. For a single input beam such as the beam 100 in the configuration of FIG. 1, this ratio is representative of the relative strength of the two output beams 130 and 102.

Voor twee ingangsbundels, zoals 100 en 101, is deze verhouding representatief voor de over spraak tussen de twee uitgangsbundels op een enkele plaats zoals is·.: gegeven door de uitgang 130. Fig.3 geeft een grafische voorstelling van de wijze op de overspraakverhouding 15 fg/f i wordt beïnvloed door bundelsplitserongerechtigheden é en de polarisatierotatie 0. Fig. 3 toont een groep van overspraakkrommen voor verschillende waarden van S waaruit blijkt dat bij een over-spraakniveau van - 20 dB een bundelsplitserpaar is vereist waarvoor geldt dat § ζ 0,007 en een polarisatierotatie nauwkeurigheid van 20 ongeveer + 3° bestaat.For two input beams, such as 100 and 101, this ratio is representative of the crosstalk between the two output beams in a single place as given by output 130. Fig. 3 graphically illustrates the crosstalk ratio mode. fg / fi is affected by beam splitter inequalities é and the polarization rotation 0. Fig. 3 shows a group of crosstalk curves for different values of S showing that at a cross-talk level of - 20 dB a beam splitter pair is required for which § ζ 0.007 and a polarization rotation accuracy of about + 3 ° exist.

De schakelwerking kan worden gerealiseerd door voor de polarisatierotator 20 gebruik te maken van een een vloeibaar kristal omvattende torsiecel. In een ene uitvoeringsvorm werd gebruik gemaakt van een cel met een dikte van 6 ^um, die was gevuld met een nematiseh 25 vloeibaar kristal,materiaal met een grote:diëlektrische anisotropie. label 1 geeft een samenvatting van de eigenschappen van de vloeibaar-kr.istal..omvattende torsiecel. Bij deze uitvoeringsvorm levert de apparatuur 50 een 1 kHz signaal dat tussen 0,8 en 2,5 volt effectief kan worden geschakeld, teneinde de vloeibaar -kristal omvattende cel te besturen 30 en de schakelwerking te realiseren. Yoor de uitvoeringsvorm van een schakelaar met een polarisatierotator gevormd door een "een -vloeibaar kristal omvattende torsiecel, is een typerend tussenschakelverlies waarbij geen rekening is gehouden met reflecties en prisma coating absorptie, 0,^ dB met een onderdrukkingsverhouding van ongeveer 35 - 20 dB.The switching action can be realized by using a torsion cell comprising a liquid crystal for the polarization rotator 20. In one embodiment, use was made of a cell with a thickness of 6 µm, which was filled with a nematic liquid crystal, material with a large dielectric anisotropy. Label 1 summarizes the properties of the liquid crystal torsion cell. In this embodiment, the equipment 50 provides a 1 kHz signal that can be effectively switched between 0.8 and 2.5 volts, to control the liquid crystal cell 30 and realize the switching operation. For the embodiment of a switch having a polarization rotator formed by a "liquid crystal" torsion cell, a typical insertion loss that does not take into account reflections and prism coating absorption, is 0.1 dB with a blanking ratio of about 35-20 dB.

Tabel 2 geeft een overzicht van tussenschakelverliesmetingen en · 81 0 2 6 80 » * # -7- onder druiddngs verhoudingmetingen uitgevoerd aan een schakelinrichting met een rotator gevormd door eenevLoeibaar kristal omvattende torsiecel. in deze meetresultaten zijn begrepen ~ reflectie- en absorptieverliezen ten bedrage van 1,6 dB voor de torsiecelrotator, vanneer deze Mff of 5 UIT vas geschakeld; dergelijke verliezen kunnen echter in sterke mate vorden geëlimineerd, zoals in het onderstaande zal worden beschre-ven.De gemeten tussenschakelverliezen zijn slechts 0,3-0jU dB groter dan 1,6 dB voor de torsiecel in de MT-toestand, en slechts 0,1 - 0,2 dB groter dan 1,6 dB wanneer deze cel UIT is geschakeld.Table 2 provides an overview of intermediate loss measurements and 81 0 2 6 80 »* # -7- performed ratio measurements on a switching device with a rotator formed by a fluid crystal torsion cell. in these measurement results are included ~ 1.6 dB reflection and absorption losses for the torsion cell rotator, when this Mff or 5 is switched OFF; however, such losses can be greatly eliminated, as will be described below. The intermediate switching losses measured are only 0.3-0jU dB greater than 1.6 dB for the torsion cell in the MT state, and only 0, 1 - 0.2 dB greater than 1.6 dB when this cell is turned OFF.

10 Het restant is waarschijnlijk te wijten aan strooi-effecten in de cel.10 The remainder is probably due to scattering effects in the cell.

Deze metingen werden uitgevoerd bij een golflengte van 633 nm en onder gebruikmaking van een incoherente, niet-gepolariseerde ingangsbundel afkomstig van een Xe-koog bron met een 10 nm banddoorlatend interferentiefilter. De schakelaar heeft soortgelijke verliezen en 15 overspraak voor lichtstraling afkomstig van een HeHe-laser. De hoofdbijdragen aan de tussenschakelverliezen zijn afkomstig van reflecties -bij de componentoppervlakken en absorptie in de spiegelcoatings, e.e.a. zoals samengevat in tabel 3. Deze verliescomponenten kunnen in sterke mate worden teruggebracht door gébruik te maken van niet-20 gecoate prisma’s en door de delen samen te cementeren. Aan het over-spraakniveau van - 20 dB is een grens gesteld door de kwaliteit van de polarisatiebundelsplitsers. De polarisatiebundelsplitsers bevatten een uit meerdere lagen samengestelde dielektrische film 210 die is ingeklemd tussen aan elkaar gehechte silica prisma's 220 en 221. Deze 25 polarisatiebundelsplitsers werden ontworpen voor een bedrijfsgolflengte van 633 nm waarbij een ^*0,01 werd gemeten.These measurements were performed at a wavelength of 633 nm using an incoherent, non-polarized input beam from an Xe-kog source with a 10 nm band-pass interference filter. The switch has similar losses and crosstalk for light radiation from a HeHe laser. The main contributions to the insertion losses come from reflections - at the component surfaces and absorption in the mirror coatings, as summarized in Table 3. These loss components can be greatly reduced by using non-coated prisms and by joining the parts together cementing. The speech level of -20 dB has been limited by the quality of the polarization beam splitters. The polarization beam splitters contain a multilayer dielectric film 210 sandwiched between adhered silica prisms 220 and 221. These polarization beam splitters were designed for an operating wavelength of 633 nm measuring ^ 0.01.

De schakelinrictüng heeft tevens de mogelijkheid van multimodus -werking aangezien geringe veranderingen in de invalshoek van de ingangsbundel de prestatie van de schakelinrichting niet noemenswaardig 30 beïnvloeden. Een verandering van +_ 2° geeft bijvoorbeeld een verwaarloosbare toename van de tussenschakelverliezen en slechts een gemeten verslechtering van ongeveer 1,0 dB wat de overspraakeigenschappen betreft. Zoals in het onderstaande nader zal worden behandeld is zulks voldoende voor multimodus optische vezeltoepassingen, indien voor het collimeren 35 van het uitgangssignaal van de optische vezels lenzen worden gebruikt.The switching arrangement also has the possibility of multimode operation since slight changes in the angle of incidence of the input beam do not significantly affect the performance of the switching arrangement. For example, a change of + _ 2 ° gives a negligible increase in the switching losses and only a measured deterioration of about 1.0 dB in terms of the crosstalk properties. As will be discussed in more detail below, this is sufficient for multimode optical fiber applications if lenses are used to collimate the optical fiber output signal.

8102680 v W ...8102680 v W ...

-δ--δ-

Tabel 1Table 1

Eigenschappen Torsiecel met Vloeibaar Kristal.-Celmatarjaal Eigenschappen:Properties Torsion cell with Liquid Crystal.

Kematiseh Vloeibaar Kristal Merck (TM) E7Kematiseh Liquid Crystal Merck (TM) E7

5 Nematisch Gebied -10° tot 60.5°C5 Nematic Area -10 ° to 60.5 ° C

Dielektrische Anisotropie ( l - 4, ) 13.8Dielectric Anisotropy (1-4) 13.8

Effectieve Elasticiteitsmodulus (k) 1.09x10” dynesEffective Elasticity Modulus (k) 1.09x10 ”dynes

Viscositeit (^) 0.38 poiseViscosity (^) 0.38 poise

Cel Constructie: 10 Dikte 6 ^umCell Construction: 10 Thickness 6 µm

Elektroden ^n2°3Electrodes ^ n2 ° 3

Oppervlakte Behandeling Vacuum Opgedampt SiOSurface Treatment Vacuum Evaporated SiO

Celprestaties:Cell performance:

Drempel Spanning 1 volt eff.Threshold Voltage 1 volt eff.

15 Rotatie (2.5 V eff.) 2.7°15 Rotation (2.5 V eff.) 2.7 °

Rotatie (0.8V eff.) 87.1°Rotation (0.8V eff.) 87.1 °

Stijgtijd (0.8-2.5 volt overgang j 80 msecRise time (0.8-2.5 volt transition j 80 msec

Daalt ij d (2.5-0.8 volt overgang':) lUo msecDrops ice (2.5-0.8 volt transition ':) lUo msec

Weerstand 16 M ohms —9 2 20 Capaciteit (C . ) - geschat 3x10 farads/cm 2Resistance 16 M ohms —9 2 20 Capacity (C.) - estimated 3x10 farads / cm 2

Vermogens Dissipatie - geschat 0.3 microwatts/cm 81 0 2 680 -9-Power Dissipation - estimated 0.3 microwatts / cm 81 0 2 680 -9-

Tabel 2Table 2

Samenvatting; Verlies- en Oversuraak Metingen (/-.= 633 nm; ó ~ 0.01)Summary; Loss and Oversurak Measurements (/-.= 633 nm; ó ~ 0.01)

Tussenschakel 5 Bron Rotator Toestand Rotatie Verlies κ OverstraakIntermediate Link 5 Source Rotator State Rotation Loss κ Crossing

Xe-Boog Torsie Cel AM 2.T° 2.0 dB -I8.8 dBXe-Arc Torsion Cell AM 2.T ° 2.0 dB -I8.8 dB

UIT . 87.1° 1.8 dB -I6.8 dBFROM . 87.1 ° 1.8 dB -I6.8 dB

HeNe nHeNe n

Laser Torsie Cel AM 2.7° 1*9 dB -I8.8 dBLaser Torsion Cell AM 2.7 ° 1 * 9 dB -I8.8 dB

10 UIT 87.1° 1.7 dB -19.1+ dB10 OFF 87.1 ° 1.7 dB -19.1+ dB

h Gemeten reflectie- en prisma coating verliezen ten bedrage van 1.6 d3 voor de Torsie Cell Aan of Uit (zie tabel 3)h Measured reflection and prism coating losses amounting to 1.6 d3 for the Torsion Cell On or Off (see table 3)

Tabel 3Table 3

Gemeten Tussensehakelverlies Bi,i dragen 15 Reflecties -Measured Intermediate heel loss Bi, i wear 15 Reflections -

Bundelsplitsers (AR-gecoat) 0.1 dBBundle splitters (AR-coated) 0.1 dB

Prisma’s 0.U dBPrisms 0.U dB

Rotator 0.U dBRotator 0.U dB

Absorptie - Prisma Coating 0.7 dBAbsorption - Prism Coating 0.7 dB

20 1.6 is20 1.6

81 0 2 6 8 C81 0 2 6 8 C

-10--10-

y Vy V

De door een torsiecel met een vloeibaar kristal gevormde rotator heeft een brede-band schakelwerking bij spanning- en vermogensniveaus die compatibel zijn met een geïntegreerde keten. Boven de drempelspanning, die zo klein kan zijn als 1 volt of minder, geeft de torsiecel een 5 rotatie van 90° voor al de met zichtbare en bijna-idfrarode straling corresponderende golflengten. De een vloeibaar kristal omvattende cel is compact van uitvoering en de vloeibare kristal materialen hebben een brekingsindex soortgelijk aan die van glas, van welke omstandigheid gebruik kan worden gemaakt om de reflecties tot een minimum terug te brengen.The rotator formed by a liquid crystal torsion cell has a wide-band switching action at voltage and power levels compatible with an integrated circuit. Above the threshold voltage, which can be as small as 1 volt or less, the torsion cell rotates 90 ° for all wavelengths corresponding to visible and near-infrared radiation. The liquid crystal cell has a compact design and the liquid crystal materials have a refractive index similar to that of glass, which can be used to minimize reflections.

10 Bij andere uitvoeringsvormen van een optische schakelinrichting die is ingericht volgens de onderhavige uitvinding kunnen verschillende polarisatierotators worden gebruikt zoals bijvoorbeeld Pockels electro-optisch effect inrichtingen, Kerr-cellen of'Faraday-effect inrichtingen.In other embodiments of an optical switching device arranged in accordance with the present invention, different polarization rotators may be used, such as, for example, Pockel's electro-optical effect devices, Kerr cells or Faraday effect devices.

Bij apparatuur die is uitgevoerd onder gebruikmaking ^an de bovengenoemde 15 polarisatierotators, is de grootte van de rotatie zoals door een gegeven inrichting wordt geïntroduceerd afhankelijk van de golflengte van de daardoorheen geleide straling. Dit betekent dat het gebied van bruikbare golflengtenvan de schakelinrichting waarin van dergelijke rotator-inrichtingen gebruik is gemaakt, beperkt. :.s.In equipment performed using the above polarization rotators, the magnitude of the rotation introduced by a given device depends on the wavelength of the radiation passed therethrough. This means that the range of useful wavelengths of the switching device using such rotator devices is limited. : .s.

20 Het Pockels-effect is bovendien zwak waarbij door het introduceren van een rotatie van 90° hoge werkspanningen en omvangrijke inrichtingen zijn vereist. Voor een KD*P Pockels cel is de. halve-golfspanning bijvoorbeeld 3000 V bij 633 nm. Bovendien kan zulk een Pockels cel een lengte van meerdere centimeters bezitten.Moreover, the Pockels effect is weak, requiring high operating voltages and bulky devices by introducing a rotation of 90 °. For a KD * P Pockels cell, the. half-wave voltage, for example 3000 V at 633 nm. In addition, such a Pockels cell may have a length of several centimeters.

25 Een Faraday rotator is wat functie betreft verschillend van zowel een vloeibaar kristal omvattende torsiecel alswel een in het voorafgaande beschreven Pockels cel. Door gebruik te maken van een Faraday rotator wordt een circulatorinrichting verkregen aangezien de polari-satierotatie van de straling niet-reciprook is met betrekking tot de 30 voortplantingsrichting van de daardoorheen gaande straling. De oriëntatie van het magnetische veld dat wordt aangelegd aan het Faraday materiaal bepaalt de circulatie-volgorde met betrekking totjde ingangs- en uit-gangsstralingsbundels en de circulatie-volgorde kan worden geschakeld door omkering van de richting van dit magnetische veld. Het zal voor de 35 vakman op dit gebied duidelijk zijn hoe het magnetische veld kan . worden geschakeld. De apparatuur 50 kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd door het Faraday materiaal te omgeven met een magneet en een spoel. Een 8102680 -11- apparatuur waardoor de richting van de door de spoel vloeiende stroom Vrti worden omgekeerd verandert de richting van het veld dat - door dit materiaal verloopt.A Faraday rotator is different in function from both a liquid crystal torsion cell and a Pockels cell described above. By using a Faraday rotator, a circulator device is obtained since the polarization rotation of the radiation is non-reciprocal with respect to the propagation direction of the radiation passing therethrough. The orientation of the magnetic field applied to the Faraday material determines the circulation order with respect to the input and output radiation beams, and the circulation order can be switched by reversing the direction of this magnetic field. It will be clear to those skilled in the art how the magnetic field can be done. be switched. The equipment 50 can be realized, for example, by surrounding the Faraday material with a magnet and a coil. An 8102680-11 equipment that reverses the direction of the current flowing through the coil Vrti changes the direction of the field passing through this material.

Bij golflengten groter dan 1 ^um, waarbij YIG kristallen trans-5 paraat zijn, Tmrmep Faraday rotators van compacte uitvoering worden gerealiseerd aangezien het rotatievermogen van YIG hij verzadigings-magnetisatie ongeveer 20°/mm bedraagt. Bij golflengten kleiner dan 1 ^um, vereisen de sterkste transparante Faraday materialen echter grotere voortplantingsafstanden.At wavelengths greater than 1 µm, where YIG crystals are transparent, Tmrmep Faraday rotators of compact design are realized since the rotational power of YIG and saturation magnetization is about 20 ° / mm. However, at wavelengths less than 1 µm, the strongest transparent Faraday materials require greater propagation distances.

10 Verder zal het voor de vakman op dit gebied duidelijk zijn dat de apparatuur 50 mechanische middelen kan omvatten voor het veranderen van de polarisatierotatie hetgeen kan worden bereikt hetzij door verin schillende polarisatierotators te voeren op de plaats zoals ingenomen door de polarisatierotator 20 volgens fig. 1, hetzij door een halve-15 golfplaat te roteren .Bij ‘een ene uitvoeringsvorm kan de rotatie worden veranderd door gebruik te maken van golfplaten met verschillende dikte die zijn vastgehecht aan een draaibaar wiel.Furthermore, it will be apparent to those skilled in the art that the equipment 50 may include mechanical means for changing the polarization rotation which can be accomplished either by feeding different polarization rotators to the location occupied by the polarization rotator 20 of Figure 1. or by rotating a half-corrugated sheet. In one embodiment, the rotation can be changed by using corrugated sheets of different thickness attached to a rotatable wheel.

Zoals in het voorafgaande werd beschreven werkt de polarisatie-onafhankelijke optische schakelinrichting het best met gecollimeerde 20 lichtstraling* De optische schakelinrichting kan echter tevens worden gebruikt in combinatie met optische bronnen en ontvangers zoals lasers, licht emitterende diodes, fotodiodes en multi-modus optische vezels, wanneer voor het collimeren van de lichtstraling gebruik wordt gemaakt van lenzen. Bij de in het onder staande gegeven uiteenzettingen is 25 eenvoud!gheidshalve gebruik gemaakt van het voorbeeld met optische vezels. Een lens met een brandpuntafstand van 3 mm gebruikt in combinatie met een optische vezel met een kerndiameter van 50 ƒurn is bijvoorbeeld voldoende om een bundel te vormen die goed genoeg is gecolli-meerd om een bevredigende schakelwerking te verkrijgen, d.w.z. de 30 stralingsbundel heeft een bundelspreiding kleiner dan 1°.As described above, the polarization-independent optical switching device works best with collimated light radiation. * However, the optical switching device can also be used in combination with optical sources and receivers such as lasers, light-emitting diodes, photodiodes and multi-mode optical fibers, when lenses are used to collimate the light radiation. For the sake of simplicity, the optical fiber example has been used in the explanations set forth below. For example, a lens with a focal length of 3 mm used in combination with an optical fiber with a core diameter of 50 µm is sufficient to form a beam sufficiently well collimated to obtain a satisfactory switching effect, ie the beam of radiation has a beam spread less than 1 °.

Fig. 4 toont een afzonderlijke twee-bundel schakelinrichting waarbij voor de vier optische vezels 200-203 gebruik is gemaakt van lenzen 210-213. Al de in fig. k weergegeven onderdelen kunnen tezamen worden gecementeerd zodat ein enkel stijf samenstelsel is gevormd.Fig. 4 shows a separate two-beam switching device using lenses 210-213 for the four optical fibers 200-203. All the parts shown in Fig. K can be cemented together so that a single rigid assembly is formed.

35 Bij de configuratie volgens fig. k kunnen de lenzen zijn uitgevoerd als GRIH-staaf lenzen met een kwart-periode. Zoals is weergegeven zijn de vezels bevestigd aan het oppervlak van een van de vlakken van de lenzen en wel op de plaats waar de optische as van een lens 8102680 -12- dat vlak doorsnijdt.In the configuration according to Fig. K, the lenses may be in the form of GRIH bar lenses with a quarter period. As shown, the fibers are attached to the surface of one of the faces of the lenses at the location where the optical axis of a lens 8102680-12 crosses that face.

Teneinde de door de schakelinrichting veroorzaakte verliezen gering te houden, dienen de optische vezels, de lenzen en de schakelaar onderdelen nauwkeurig te zijn uitgelijnd. De twee gerecombineerde 5 component bundels dienen evenwijdig te verlopen teneinde vlekken te doen ontstaan die op het oppervlak van de lens waaraan de uitgangs-vezel is bevestigd, samenvallen. Dit vereiste brengt mede dat de componentbundels evenwijdig aan elkaar moeten verlopen binnen een tolerantie van ongeveer 3 boogminuten voor een misuitlijning van • IQ de vlekken van 3 ^um en een lens met een brandpuntsafstand van 3 mm.In order to keep the losses caused by the switching device low, the optical fibers, lenses and switch parts must be accurately aligned. The two recombined 5-component bundles should run parallel to cause spots to coincide on the surface of the lens to which the output fiber is attached. This requirement means that the component beams must run parallel to each other within a tolerance of about 3 arc minutes for misalignment of 3 µm spots and a 3 mm focal length lens.

Deze tolerantie ligt zodanig binnen de toleranties zoals geldend voor commercieel gefabriceerde prisma's en polarisatiebundel-'splitsers, dat de schakelaar onder delen en de lenzen die zijn weergegeven in fig. ^ zonder verdere instelling kunnen worden samengecementeerd. De uit-15 lijning van de in fig. ^ weergegeven vezels met betrekking tot de lenzen dient echter te vallen binnen toleranties soortgelijk aan die welke geldend zijn voor verbindingen waarbij de vezels kop-aan-kop liggen, en voor welke toleranties micromanipulatie van de afzonderlijke vezels is vereist.This tolerance is within the tolerances applicable to commercially manufactured prisms and polarization beam splitters that the switch parts and lenses shown in FIG. 1 can be cemented together without further adjustment. However, the alignment of the fibers shown in FIG. 1 with respect to the lenses should fall within tolerances similar to those that apply to compounds where the fibers are head to head, and for which tolerances micromanipulation of the individual fiber is required.

20 Wanneer de onderdelen zijn uitgelijnd en samen zijn gecementeerd zijn reflectieverliezen in het algemeen geëlimineerd; koppelverliezen als gevolg van lensafwijkingen en diffracties blijven echter bestaan.When the parts are aligned and cemented together, reflection losses are generally eliminated; however, torque losses due to lens aberrations and diffractions persist.

Deze verliezen zijn echter niet groter dan 0.8 dB voor een paar van GRIN-staaflenzen, zelfs wanneer de twee lenzen van elkaar zijn geschei-25 den met een afstand die voor de schakelaaronderdelen nodig is. Bij een verdere uitvoeringsvorm van de in fig. 4 weergegeven schakelinrichtiigkan gebruik worden gemaakt van bolvormige-staaf lenzen.. Der gelijke lenzen hebben koppelverliezen van 0,8 dB, maar hebben het voordeel dat grotere lensseparaties kunnen worden toegestaan zonder dat de koppelverliezen 30 worden vergroot. Het zal tevens duidelijk zijn voor de gemiddelde vakman op dit gebied dat voor het realiseren van andere uitvoeringsvormen van de uitvinding ook equivalente lensstructuren kunnen worden gebruikt. .However, these losses do not exceed 0.8 dB for a pair of GRIN rod lenses, even when the two lenses are separated by the distance required for the switch components. In a further embodiment of the switching device shown in Fig. 4, spherical rod lenses can be used. Such lenses have 0.8 dB coupling losses, but have the advantage that larger lens separations can be allowed without increasing the coupling losses. . It will also be apparent to those skilled in the art that equivalent lens structures may also be used to realize other embodiments of the invention. .

Bij een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zoals 35. weergegeven in fig. 5.wordt de polarisatie-onafhankelijke optische schakelinrichting gebruikt in een reeks-configuratie waarbij de polarisa-tierotator 310 is samengesteld uit afzonderlijk bestuurbare segmenten 81 0 2 6 8 0 Γ · -13- 300-303 die onder liet "bestuur staan van apparatuur 320. Dergelijke afzonderlijk "bestuurbare segmenten zoals weergegeven door 300-303 op de rotator 310 in fig. 5> zijn in de regel aanwezig in een vloeibaar kristal omvattende torsiecellen. Normaliter wordt zulks gerealiseerd door 5 afzonderlijk gesegmenteerde elektrodes toe te passen op een enkele cel. Deze segmenten kunnen een omvang van slechts enige mm bezitten en kunnen met .onderlinge afstanden van niet groter dan 200 ^um worden aangebracht zodat een zeer compacte reeksconfiguratie kan worden gevormd. Teneinde een compacte reeksconfiguratie te combineren met optische vezels zal 10 normaliter gebruik worden gemaakt van een reeks van ingangslenzen en uitgangslenzen waarbij de vezels daaraan zijn bevestigd op een wijze soortgelijk aan die welke is weergegeven in fig. k. Bij een dergelijke speciale uitvoeringsvorm is het aantal elementen in een reeks beperkt door de omvang van de polarisatiebundelsplitser, welke omvang bepalend 15 is voor de scheiding tussen ingangs- en uitgangslenzen. Aangezien bundel-spreiding plaatsvindt is deze scheiding bepalend voor de vereiste lensdiameter en daarmee voor het aantal van lenzen dat kan worden ondergebracht in de vrije apertuur van de bundelsplitser. Een 25 mm brede bundelsplitser kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor het inbouwen van 20 100 onafhankelijke schakelinrichtingen onder gebruikmaking van lenzen met een brandpuntsafstand van 3 mm en die zijn opgesteld in een 10 x 10 matrix configuratie met een onderlinge afstand van 2 mm in deze configuratie.In a further embodiment of the present invention as shown in Figure 5, the polarization independent optical switching device is used in a series configuration in which the polarization rotator 310 is composed of separately controllable segments 81 0 2 6 8 0 Γ · 300-303 which is "controlled by equipment 320. Such individually" controllable segments as represented by 300-303 on the rotator 310 in FIG. 5 are typically contained in a liquid crystal comprising torsion cells. This is normally accomplished by applying 5 individually segmented electrodes to a single cell. These segments may be as small as a few millimeters in size and may be spaced no greater than 200 microns apart to form a very compact array configuration. In order to combine a compact array configuration with optical fibers, an array of input lenses and output lenses will normally be used with the fibers attached thereto in a manner similar to that shown in FIG. K. In such a special embodiment, the number of elements in a series is limited by the size of the polarization beam splitter, which size determines the separation between input and output lenses. Since beam spreading takes place, this separation determines the required lens diameter and thus the number of lenses that can be accommodated in the free aperture of the beam splitter. For example, a 25 mm wide beam splitter can be used to build in 100 independent switching devices using lenses with a focal length of 3 mm and arranged in a 10 x 10 matrix configuration spaced 2 mm apart in this configuration.

Zoals in het voorafgaande in verband met de uiteenzetting 25 betreffende de vergelijkingen(1) en(2) werd opgemerkt, zijn de fractie van het optisch uitgangssignaal langs een eerste richting, bijvoorbeeld langs de uitgangsbundel 130 in fig. 1, en de fractie van een optisch uitgangssignaal langs een tweede richting, bijvoorbeeld langs de pijl 102 in fig. 1, uitsluitend afhankelijk van de polarisatierotatiehoek Θ 30 zoals veroorzaakt door de polarisatierotator 20. Zulks is illustratief voor een ander aspect van de onderhavige uitvinding, nl. het aspect van een instelbare bundelsplitser. De verhouding tussen de over twee richtingen gesplitste vermogens is bepaald overeenkomstig de polarisatierotatiehoek. Dit aspect is tevens geïllustreerd in fig. 3.As noted above in connection with the explanation of Equations (1) and (2), the fraction of the optical output signal is along a first direction, for example, along the output beam 130 in Figure 1, and the fraction of a optical output signal along a second direction, for example along the arrow 102 in Fig. 1, depending only on the polarization rotation angle Θ 30 as caused by the polarization rotator 20. This is illustrative of another aspect of the present invention, namely the aspect of an adjustable bundle splitter. The ratio of the power split in two directions is determined according to the polarization rotation angle. This aspect is also illustrated in Fig. 3.

35 De rotator bestaande uit een torsiecel met een vloeibaar kristal is echter zodanig werkzaam dat lineair gepolariseerde straling daardoorheen 81 0 2 6 80 · ·*.However, the rotator consisting of a torsion cell with a liquid crystal operates in such a way that linearly polarized radiation passes through it 81 0 2 6 80 · *.

-lU- wordt overgedragen wanneer de rotatie ofwel 0° ofwel 90° is·-lU- is transferred when the rotation is either 0 ° or 90 °

Bij daartussen- liggende rotatiehoeken kan de overgedragen straling elliptisch zijn gepolariseerd. In een dergelijke situatie is de in verband met de in fig. 3 gegeven uiteenzetting niet geschikt.At intermediate angles of rotation, the transmitted radiation may be elliptically polarized. In such a situation, the explanation given in FIG. 3 is not appropriate.

5 Desalniettemin kan de straling worden verdeeld over de twee uit-gangsrichtingen naarmate de spanning over de cel wordt gevarieerd.Nevertheless, the radiation can be distributed between the two output directions as the voltage across the cell is varied.

81026808102680

Claims (10)

1. Polarisatie-onafhankelijke optische inrichting omvattende: splitsermiddelen (10) voor het ontbinden van een of meer invallende straiig&undels^wee component straoigsbundels» 'waarbij de com-ponentbundels in hoofdzaak orthogonaal zijn gepolariseerd; 5 combineermiddelen (13) die zijn opgesteld in het pad van de twee componentbundels en dienende om de twee componentbundels te combineren tot een uitgaande bundel, gekenmerkt door rotatormiddelen (20) die zijn opgesteld in het pad van de twee componentbundels en dienende om de polarisatie van elk van de componentbundels te roteren; 10 middelen (50) voor het instellen van de rotatormiddelen zodanig dat de polarisatie van de componentbundels over in hoofdzaak 0° of in hoofdzaak 90° wordt geroteerd, waardoor de uitgaande bundel .vanuit een ene richting wordt overgeschakeld naar een andere richting; en de combineermiddelen (13) zijn opgesteld in het pad van de twee component-15 bundels na de rotatormiddelen (20).1. Polarization-independent optical device comprising: splitting means (10) for decomposing one or more incident strait beam components, the component beams being substantially orthogonally polarized; Combining means (13) arranged in the path of the two component beams and serving to combine the two component beams into an output beam, characterized by rotator means (20) arranged in the path of the two component beams and serving to polarize the rotate each of the component bundles; Means (50) for adjusting the rotator means such that the polarization of the component beams is rotated by substantially 0 ° or substantially 90 °, thereby switching the output beam from one direction to another direction; and the combining means (13) is arranged in the path of the two component-15 bundles after the rotator means (20). 2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rotatormiddelen (20) zijn uitgevoerd als een een vloeibaar kristal omvattende torsiecel.Device according to claim 1, characterized in that the rotator means (20) are designed as a torsion cell comprising a liquid crystal. 3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rotator-20 middelen (20) zijn uitgevoerd als een Pockels elektro-optische cel. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rotatormiddelen (20) zijn uitgevoerd als een Kerr-cel.Device according to claim 1, characterized in that the rotator-20 means (20) are designed as a Pockels electro-optical cell. Device according to claim 1, characterized in that the rotator means (20) are designed as a Kerr cell. 5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rotator middelen (20) zijn uitgevoerd als een Faraday-rotator.Device according to claim 1, characterized in that the rotator means (20) are designed as a Faraday rotator. 6. Inrichting volgens conclusie 5S met het kenmerk , dat de Faraday- rotator (20) is uitgevoerd als een YIG-cel.Device according to claim 5S, characterized in that the Faraday rotator (20) is designed as a YIG cell. 7. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies 1-6, gekenmerkt door eerste lensmiddelen (210 en 211) die zijn opgesteld tussen een of meer optische stralingsbronnen en de splüsermiddelen (l0).en 30 dienende om de straling afkomstig van de desbetreffende optische bron te koppelen Biet de splitsermiddelen; en tweede lensmiddelen (212 en 213) die zijn opgesteld tussen de combineermiddelen (13) en een optische ontvanger (202 en 203) en dienende om straling afkomstig van de combineermiddelen te koppelen met de optische ontvanger. 8102680 yj- * -16-7. Device according to any one of the preceding claims 1-6, characterized by first lens means (210 and 211) arranged between one or more optical radiation sources and the splitting means (10) and serving to radiate from the respective optical source to link Beet the splitters; and second lens means (212 and 213) disposed between the combining means (13) and an optical receiver (202 and 203) and serving to couple radiation from the combining means with the optical receiver. 8102680 yj- * -16- 8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de optische hron (200 en 201) en de optische ontvanger (202 en 203) zijn uitgevoerd als optische vezels.Device according to claim 7, characterized in that the optical source (200 and 201) and the optical receiver (202 and 203) are designed as optical fibers. 9· Inrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat 5 de eerste lensmiddelen (210 en 211), alsook de tweede lensmiddelen (212 en 213) zijn uitgevoerd als GRIIi-staaflenzen.9. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the first lens means (210 and 211), as well as the second lens means (212 and 213) are designed as GRIIi rod lenses. 10. Inrichting volgens de conclusie 7 of 8, met het kenmerk,dat de eerste lensmiddelen (210 en 211) alsook de tweede lensmiddelen (212 en 213) zijn uitgevoerd als sferische-staaflenzen.Device according to claim 7 or 8, characterized in that the first lens means (210 and 211) as well as the second lens means (212 and 213) are designed as spherical rod lenses. 11. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de middelen (320) voor het naar keuze instellen van de rotatormiddelen zijn ingericht om de polarisatie van elk van een paar van de component "bundels onafhankelijk en variabel te roteren, waardoor elk van de uitgaande stralingen wordt gesplitst in twee 15 richtingen, waarbij het stralingsvermogen in elk van een veelvoud van twee richtingen onafhankelijk kiesbaar is ingesteld wanneer de rotatormiddelen onafhankelijk kiesbaar zijn ingesteld om de polarisatie van de componentbundels variabel te roteren. 8102680The device according to any of the preceding claims, characterized in that the means (320) for selectively adjusting the rotator means are arranged to independently and variably rotate the polarization of each of a pair of the component beams, thereby each of the outgoing radiations is split in two directions, the emissivity in each of a plurality of two directions being independently selectable when the rotator means is independently selectable to variably rotate the polarization of the component beams.