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技術 偏光制御型空間光スイッチ装置

出願人 富士通株式会社
発明者 赤司保
出願日 1993年3月9日 (27年9ヶ月経過) 出願番号 1993-048177
公開日 1994年9月16日 (26年3ヶ月経過) 公開番号 1994-258673
状態 未査定
技術分野 光偏向、復調、非線型光学、光学的論理素子 光伝送方式 光通信システム
主要キーワード 縦偏光成分 横偏光成分 入射位置毎 光スイッチユニット 各反射部材 反射ブロック 偏光制御型 各方向毎
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図面 (20)

目的

本発明は、光通信ネットワークにおいて、光信号結線および切替えのために用いられる偏光制御型空間光スイッチ装置に関し、光路長の調整を可能とするとともに、装置規模の小型化および製造工程の簡略化を実現することを目的とする。

構成

入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面1a′,1b′が平行になるように配置された複数の偏光分離器1a,1bと、偏光分離器1a,1bの入射光側にそれぞれ配置された複数の偏光制御器2a,2bと、各偏光分離器1a,1bの反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器1a,1bの通過光に対して垂直に配置されたλ/4板3a,3bと反射部材4a,4bとをそなえるように構成する。

概要

背景

図23,24,25は、それぞれ従来の偏光制御型空間光スイッチ装置100,101,102を示したもので、この図23の偏光制御型空間光スイッチ装置100は、特開平H03−48829号公報により、図24の偏光制御型空間光スイッチ装置101は、特開平H03−200123号公報により、図25の偏光制御型空間光スイッチ装置102は、特開平H03−101716号公報により、開示されたものである。

又、図26は、偏光制御型空間光スイッチ装置103を示したもので、この偏光制御型空間多段光スイッチ103は、1992年電子情報通信学会大会講演論文集SC−3−7により開示されたものである。これらの偏光制御型空間光スイッチ装置100,101,102、および偏光制御型空間多段光スイッチ装置103は、光通信ネットワークにおける、装置間,素子間,光ファイバ間等で、空間多重化された光信号可変接続するものである。

又、これらの偏光制御型空間光スイッチ装置100,101,102、および偏光制御型空間多段光スイッチ装置103は、多入力多出力が可能であり、更に、入出力方向を同一方向とするようになっており、複数用いられることにより多段構成が可能となっている。しかしながら、これらの偏光制御型空間光スイッチ装置100,101,102,103は、全て異なる構成が採られており、以下において、それぞれの偏光制御型空間光スイッチ装置の説明を順次していく。

まず、図23の偏光制御型空間光スイッチ装置100は、偏光分離器偏光ビームスプリッタ)50と、第1反射ブロック57を構成するλ/4板52および反射位置シフト反射鏡51、更に、第2反射ブロック58を構成するλ/4板54および反射鏡55、その他に偏光制御器53等によって構成されている。ここで、偏光分離器50は、その1つの辺と対称位置にあるもう1つの辺との間に、偏光分離面56をそなえており、この偏光分離面56によって、送られて来た入射偏光横偏光縦偏光かで、通過あるいは90°進路を変更するものである。

尚、本例では、偏光分離器50の偏光分離面56は、横偏光の入射光をそのまま透過させるが、縦偏光の入射光に関しては、90°進路を変更するようになっているものとする。偏光制御器3,4は、偏光分離器50の入射側の直前に配置されて、送られて来た入射光毎に、縦偏光成分を横偏光へ、又は、横偏光成分を縦偏光へと、入射光の偏光状態を自在に変えるものである。即ち、偏光制御器3,4は、入射光の偏光を制御することにより、偏光分離器50を通過するような偏光状態で、入射光を通過させたり、偏光分離器50で反射されるような状態で、入射光を通過させたりするものである。

λ/4板52,54は、光軸が入射してくる光の偏光方向に対して45°となるように配置された偏光板である。反射鏡55は、送られて来た光を、その入射時の光路に逆方向で反射するものであり、反射位置シフト用反射鏡51は、三角形の2辺状に配置された二枚の反射鏡で、偏光分離器50からの入射光を2度反射して、送られて来た光路と平行な別の光路に出射するものである。

このような構成の偏光制御型空間光スイッチ装置100により、図23に示すように、横方向、もしくは縦方向単一偏光で入射された光の偏光状態を、まず、偏光制御器53によって、偏光分離器50を通過する偏光か、そこで反射される偏光のどちらかに決定することで、光路の選択を行なう。例えば、Y1からの入射光を光路シフトせずに、そのままの位置Y1で出射する場合は、偏光制御器53により、入射光は、横偏光の状態で偏光分離器50に出射される。この結果、この横偏光の光は、偏光分離面56を通過して光路シフトを受けることなく横偏光の状態で、入射時と同様にY1の位置から出射されてく。

あるいは、入射光をY1からY2の位置に光路シフトして出射する場合は、偏光制御器53により、Y1からの入射光は、縦偏光の状態で偏光分離器50へ出射される。このように、入射光は、縦偏光に制御されたことにより、偏光分離器50の偏光分離面56で90°進路を変更するように反射させられて、λ/4板52を透過し反射位置シフト用反射鏡51へ送られる。

そして、縦偏光の光は、反射位置シフト用反射鏡51で光路シフトされたのち(図23の矢印b参照)、再び、λ/4板52を透過して、偏光分離器50へ送られる。この際、縦偏光の光は、λ/4板52を二度通過するため、その偏光が90°回転し横偏光になる。このため、この横偏光に変更された光は、偏光制御器53からの入射時と異なり、偏光分離器50の偏光分離面56を反射せずに透過して、更に、λ/4板54を通過し反射鏡55へ送られる。

反射鏡55へ送られた光は、ここで、反射鏡55への入射時と同じ光路で反射されて、再び、λ/4板54を通過して偏光分離器50へ送られる。この際、横偏光の光は、λ/4板54を二度通過するため、その偏光が90°回転し縦偏光となり、偏光分離器50の偏光分離面56で反射して、入射時とは異なりY2の位置から出射されるのである。

又、図24の偏光制御型空間光スイッチ装置101は、偏光分離器50と、第1反射ブロック60を構成するλ/4板52および光路変更素子プリズム)59、更に、第2反射ブロック61を構成するλ/4板54および反射鏡55、その他に偏光制御器53等によって構成されている。即ち、この偏光制御型空間光スイッチ装置101は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100の反射位置シフト用反射鏡51の代わりに光路変更素子59を使用したものである。

ここで、偏光分離器50,λ/4板52,54,偏光制御器53,反射鏡55,光路変更素子59は、先に偏光制御型空間光スイッチ装置100の説明で記した通りである。尚、偏光制御型空間光スイッチ装置101で使用される偏光分離器50は、本例では、偏光制御型空間光スイッチ装置100の場合と配置が異なり、90度ずれたものとなっている。又、光路変更素子59は、入射光をその送られて来た光路と平行な別の光路にシフトして反射するものである。

このような構成の偏光制御型空間光スイッチ装置101により、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100と同様の作用がなされるのであるが、光路シフトのために光路変更素子59が使用されているため、反射位置シフト用反射鏡51と異なり、どの入射位置の光も一定量だけ光路シフトして出射される。又、図25の偏光制御型空間光スイッチ装置102は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100と同様に、光を入射位置毎の所定量で光路シフトするようになっている。

しかしながら、この偏光制御型空間光スイッチ装置102は、先に述べたように偏光制御型空間光スイッチ装置100と異なった構成が採られている。即ち、この偏光制御型空間光スイッチ装置102は、偏光分離器62−1,62−2,62−3と、2つの反射鏡をそなえた光路変換器63、および偏光制御器53等によって構成されている。

ここで、偏光制御器53は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100,101で説明した通りのものである。偏光分離器62−1,62−2,62−3は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100,101で使用された偏光分離器50とサイズが異なるだけであり、又、2段目出力側にそなえられた偏光分離器62−3のみ、配置が90度ずらされている。

光路変換器63は、三角形の2辺状に配置された二枚の反射鏡と、三角柱状のガラスロッドによって構成されたものであり、反射位置シフト用反射鏡51と同様の要領で、偏光分離器62からの入射光を2度反射して、送られて来た光路と平行な別の光路に出射するものである。このような構成の偏光制御型空間光スイッチ装置102により、図25に示すように、例えば、Y5,Y6からの入射光を光路シフトせずに、そのままの位置で出射する場合は、Y5からの入射光は、横偏光の状態で偏光分離器62−1へ、又、Y6からの入射光は、偏光分離器62−2,62−3へ出射される。

そして、これらの光は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100,101の場合と同様の要領で、入射時と同様にY5,Y6の位置のまま、装置から出射されていく。あるいは、Y5からの入射光をY6の位置に光路シフトして出射する場合は、Y5からの入射光は、縦偏光の状態で偏光分離器62−1へ出射されて、ここで、反射させられて、光路変換器63側へ送られる。

そして、この縦偏光の光は、光路変換器63で光路シフトをされたのち、偏光分離器62−3へ送られて縦偏光であるため反射させられて、Y6の位置から出射される。又、Y6からの入射光をY5の位置に光路シフトして出射する場合は、Y6からの入射光は、縦偏光の状態で偏光分離器62−2へ出射されて、ここで、反射させられて偏光分離器62−1側へ送られる。そして、この縦偏光の光は、偏光分離器62−1の偏光分離面で再度反射させられることにより、光路シフトしてY5の位置から出射されるのである。

又、図26の偏光制御型空間光スイッチ装置103は、複数の偏光分離器64とガラスロッド65、偏光制御器53′によって構成されている。即ち、この偏光制御型空間多段光スイッチ装置103は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置102の光路変換器63を、向かい合う2つの偏光分離器64で代用するとともに、空間光スイッチ装置102では偏光分離器がそなえられなかった空間に、ガラスロッド65をそなえ、更に、このようなものを光のシフト方向に複数並べたものである。

このような構成の偏光制御型空間光スイッチ装置103により、図26に示すように、先の説明の偏光制御型空間光スイッチ装置102における入射光の処理が、各列毎に行なわれ、より多くの光の処理が可能となるのである。

概要

本発明は、光通信ネットワークにおいて、光信号の結線および切替えのために用いられる偏光制御型空間光スイッチ装置に関し、光路長の調整を可能とするとともに、装置規模の小型化および製造工程の簡略化を実現することを目的とする。

入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面1a′,1b′が平行になるように配置された複数の偏光分離器1a,1bと、偏光分離器1a,1bの入射光側にそれぞれ配置された複数の偏光制御器2a,2bと、各偏光分離器1a,1bの反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器1a,1bの通過光に対して垂直に配置されたλ/4板3a,3bと反射部材4a,4bとをそなえるように構成する。

目的

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、光スイッチを各方向毎に小型化可能なものとし、又、実装,作成精度に伴う困難を無くすとともに、光路長を短くすることのできる偏光制御型空間光スイッチ装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面(1a′,1b′)が平行になるように配置され、それぞれ偏光分離面(1a′,1b′)により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器(1a,1b)と、該偏光分離器(1a,1b)の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器(2a,2b)と、各偏光分離器(1a,1b)の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように該偏光分離器(1a,1b)の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板(3a,3b)と、入射光を同一光路に反射する反射部材(4a,4b)とをそなえ、一方の偏光成分を有する入力光を、該偏光制御器によって、その偏光方向を制御し、該偏光分離器(1a,1b)の偏光分離面(1a′,1b′)をそのままの光路で通過させるとともに、該偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を該偏光分離器(1a,1b)の該偏光分離面(1a′,1b′)で反射させ、必要に応じて該λ/4板(3a,3b)と該反射部材(4a,4b)とを経由させて、もう一方の該偏光分離器(1b,1a)の偏光分離面(1b′,1a′)で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成されたことを特徴とする、偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項2

入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面(1b′,1a′)が平行になるように配置され、それぞれ偏光分離面(1b′,1a′)により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器(1a,1b)と、該偏光分離器(1a,1b)の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器(2a,2b)と、各偏光分離器(2a,2b)の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように該偏光分離器(1a,1b)の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板(3a,3b)と、入射光を同一光路に反射する反射部材(4a,4b)とをそなえ、一方の偏光成分を有する入力光を、該偏光制御器(2a,2b)によって、その偏光方向を制御し、該偏光分離器(1a,1b)の偏光分離面(1b′,1a′)をそのままの光路で通過させるとともに、該偏光制御器(2a,2b)における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を該偏光分離器(1a,1b)の該偏光分離面(1b′,1a′)で反射させ、必要に応じて該λ/4板(3a,3b)と該反射部材(4a,4b)とを経由させて、もう一方の該偏光分離器(1a,1b)の偏光分離面(1b′,1a′)で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成された偏光制御型空間光スイッチユニットを複数そなえ、これらの偏光制御型空間光スイッチユニットを組み合わせて、多段構成としたことを特徴とする、偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項3

複数の偏光分離器のいくつかが各偏光分離器の機能を兼用する1つの偏光分離器で構成されていることを特徴とする請求項2記載の偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項4

入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面(1a′,1b′)が交差する方向に配置され、それぞれ偏光分離面(1a′,1b′)により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器(1a,1b)と、該偏光分離器(1a,1b)の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器(2a,2b)と、各偏光分離器(1a,1b)の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように該偏光分離器(1a,1b)の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板(3a,3b)と入射光を同一光路に反射する反射部材(4a,4b)とをそなえるとともに、偏光分離光の行き来する該偏光分離器(1a,1b)の間に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように該偏光分離器(1a,1b)の通過光に対して垂直に配置されて、一方の偏光成分から他方の偏光成分またはその逆に変更する偏光成分変更部(5)とをそなえ、該偏光制御器における偏光方向の制御によって、一方の偏光成分を有する入力光を、該偏光分離器(1a,1b)の該偏光分離面(1a′,1b′)をそのままの光路で通過させるとともに、該偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を該偏光分離器(1a,1b)の該偏光分離面(1a′,1b′)で反射させ、該偏光成分変更部を通過させたのち、該λ/4板(3a,3b)と該反射部材(4a,4b)とを経由させて、もう一方の該偏光分離器(1b,1a)の偏光分離面(1b′,1a′)で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成されたことを特徴とする、偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項5

入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面(1b′,1a′)が交差する方向に配置され、それぞれ偏光分離面(1b′,1a′)により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器(1a,1b)と、該偏光分離器(1a,1b)の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器(2a,2b)と、各偏光分離器(1a,1b)の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように該偏光分離器(1a,1b)の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板(3a,3b)と入射光を同一光路に反射する反射部材(4a,4b)とをそなえるとともに、偏光分離光の行き来する該偏光分離器(1a,1b)の間に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように該偏光分離器(1a,1b)の通過光に対して垂直に配置されて、一方の偏光成分から他方の偏光成分またはその逆に変更する偏光成分変更部とをそなえ、該偏光制御器(2a,2b)における偏光方向の制御によって、一方の偏光成分を有する入力光を、該偏光分離器(1a,1b)の該偏光分離面(1b′,1a′)をそのままの光路で通過させるとともに、該偏光制御器(2a,2b)における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を該偏光分離器(1a,1b)の該偏光分離面(1b′,1a′)で反射させ、該偏光成分変更部を通過させたのち、該λ/4板(3a,3b)と該反射部材(4a,4b)とを経由させて、もう一方の該偏光分離器(1a,1b)の偏光分離面(1b′,1a′)で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成された大きさの異なる偏光制御型空間光スイッチユニットを複数そなえ、これらの偏光制御型空間光スイッチユニットを組み合わせて、多段構成としたことを特徴とする、偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項6

該偏光成分変更部が、λ/2板で構成されたことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項7

該偏光成分変更部が、2枚のλ/4板で構成されたことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項8

入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面(1a′,1b′)が平行になるように配置され、それぞれ偏光分離面(1a′,1b′)により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器(1a,1b)と、該偏光分離器(1a,1b)の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器と、各偏光分離器(1a,1b)の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように該偏光分離器(1a,1b)の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板(3a,3b)と、入射光を同一光路に反射する反射部材(4a,4b)とをそなえ、一方の偏光成分を有する入力光を、該偏光制御器によって、その偏光方向を制御し、該偏光分離器(1a,1b)の偏光分離面(1a′,1b′)をそのままの光路で通過させるとともに、該偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を該偏光分離器(1a,1b)の該偏光分離面(1a′,1b′)で反射させ、必要に応じて該λ/4板(3a,3b)と該反射部材(4a,4b)とを経由させて、もう一方の該偏光分離器(1b,1a)の偏光分離面(1b′,1a′)で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成された第1の偏光制御型空間光スイッチユニットをそなえるとともに、入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面(1a′,1b′)が交差する方向に配置され、それぞれ偏光分離面(1a′,1b′)により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器(1a,1b)と、該偏光分離器(1a,1b)の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器と、各偏光分離器(1a,1b)の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように該偏光分離器(1a,1b)の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板(3a,3b)と入射光を同一光路に反射する反射部材(4a,4b)とをそなえるとともに、偏光分離光の行き来する該偏光分離器(1a,1b)の間に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように該偏光分離器(1a,1b)の通過光に対して垂直に配置されて、一方の偏光成分から他方の偏光成分またはその逆に変更する偏光成分変更部とをそなえ、該偏光制御器における偏光方向の制御によって、一方の偏光成分を有する入力光を、該偏光分離器(1a,1b)の該偏光分離面(1a′,1b′)をそのままの光路で通過させるとともに、該偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を該偏光分離器(1a,1b)の該偏光分離面(1a′,1b′)で反射させ、該偏光成分変更部を通過させたのち、該λ/4板(3a,3b)と該反射部材(4a,4b)とを経由させて、もう一方の該偏光分離器(1b,1a)の偏光分離面(1b′,1a′)で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成された第2の偏光制御型空間光スイッチユニットをそなえ、上記の第1の偏光制御型空間光スイッチユニットおよび第2の偏光制御型空間光スイッチユニットを組み合わせて、多段構成としたことを特徴とする、偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項9

空間光スイッチ入出力側の何れかに、入射光の偏光状態によって入射光の光路長を変える光路長調整手段(6)が設けられたことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,8のいずれかに記載の偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項10

光路長調整手段(6)が、偏光分離面(1′)により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する偏光分離器(1)と、該偏光分離器(1)の各反射側に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように該偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板と、入射光を同一光路に反射する反射部材とをそなえて構成されたことを特徴とする請求項9記載の偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項11

空間光スイッチ構成要素の間に空間が生じた場合に、該空間に、光透過部材(8)が設けられていることを特徴とする請求項1,2,3,4,5,8のいずれかに記載の偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項12

該反射部材(4a,4b)として、反射鏡が使用されたことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,8のいずれかに記載の偏光制御型空間光スイッチ装置。

請求項13

該反射部材(4a,4b)として、λ/4板(3c,3d)またはその保護用ガラスに形成された反射コーティング部(9)が使用されたことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,8のいずれかに記載の偏光制御型空間光スイッチ装置。

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0001

目次
産業上の利用分野
従来の技術(図23図26
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段(図1図2
作用(図1図2
実施例(図3図22
発明の効果

技術分野

0002

本発明は、複数の光信号送受信部あるいは送信路間に設置して、光信号の結線および切替えを行なうために用いられる偏光制御型空間光スイッチ装置に関する。近年、通信情報処理分野で取り扱う情報量の大容量化および、システム高速化等をより高度に実現するために、光通信によるネットワークが要求されている。

背景技術

0003

図23,24,25は、それぞれ従来の偏光制御型空間光スイッチ装置100,101,102を示したもので、この図23の偏光制御型空間光スイッチ装置100は、特開平H03−48829号公報により、図24の偏光制御型空間光スイッチ装置101は、特開平H03−200123号公報により、図25の偏光制御型空間光スイッチ装置102は、特開平H03−101716号公報により、開示されたものである。

0004

又、図26は、偏光制御型空間光スイッチ装置103を示したもので、この偏光制御型空間多段光スイッチ103は、1992年電子情報通信学会大会講演論文集SC−3−7により開示されたものである。これらの偏光制御型空間光スイッチ装置100,101,102、および偏光制御型空間多段光スイッチ装置103は、光通信のネットワークにおける、装置間,素子間,光ファイバ間等で、空間多重化された光信号を可変接続するものである。

0005

又、これらの偏光制御型空間光スイッチ装置100,101,102、および偏光制御型空間多段光スイッチ装置103は、多入力多出力が可能であり、更に、入出力方向を同一方向とするようになっており、複数用いられることにより多段構成が可能となっている。しかしながら、これらの偏光制御型空間光スイッチ装置100,101,102,103は、全て異なる構成が採られており、以下において、それぞれの偏光制御型空間光スイッチ装置の説明を順次していく。

0006

まず、図23の偏光制御型空間光スイッチ装置100は、偏光分離器偏光ビームスプリッタ)50と、第1反射ブロック57を構成するλ/4板52および反射位置シフト反射鏡51、更に、第2反射ブロック58を構成するλ/4板54および反射鏡55、その他に偏光制御器53等によって構成されている。ここで、偏光分離器50は、その1つの辺と対称位置にあるもう1つの辺との間に、偏光分離面56をそなえており、この偏光分離面56によって、送られて来た入射偏光横偏光縦偏光かで、通過あるいは90°進路を変更するものである。

0007

尚、本例では、偏光分離器50の偏光分離面56は、横偏光の入射光をそのまま透過させるが、縦偏光の入射光に関しては、90°進路を変更するようになっているものとする。偏光制御器3,4は、偏光分離器50の入射側の直前に配置されて、送られて来た入射光毎に、縦偏光成分を横偏光へ、又は、横偏光成分を縦偏光へと、入射光の偏光状態を自在に変えるものである。即ち、偏光制御器3,4は、入射光の偏光を制御することにより、偏光分離器50を通過するような偏光状態で、入射光を通過させたり、偏光分離器50で反射されるような状態で、入射光を通過させたりするものである。

0008

λ/4板52,54は、光軸が入射してくる光の偏光方向に対して45°となるように配置された偏光板である。反射鏡55は、送られて来た光を、その入射時の光路に逆方向で反射するものであり、反射位置シフト用反射鏡51は、三角形の2辺状に配置された二枚の反射鏡で、偏光分離器50からの入射光を2度反射して、送られて来た光路と平行な別の光路に出射するものである。

0009

このような構成の偏光制御型空間光スイッチ装置100により、図23に示すように、横方向、もしくは縦方向単一偏光で入射された光の偏光状態を、まず、偏光制御器53によって、偏光分離器50を通過する偏光か、そこで反射される偏光のどちらかに決定することで、光路の選択を行なう。例えば、Y1からの入射光を光路シフトせずに、そのままの位置Y1で出射する場合は、偏光制御器53により、入射光は、横偏光の状態で偏光分離器50に出射される。この結果、この横偏光の光は、偏光分離面56を通過して光路シフトを受けることなく横偏光の状態で、入射時と同様にY1の位置から出射されてく。

0010

あるいは、入射光をY1からY2の位置に光路シフトして出射する場合は、偏光制御器53により、Y1からの入射光は、縦偏光の状態で偏光分離器50へ出射される。このように、入射光は、縦偏光に制御されたことにより、偏光分離器50の偏光分離面56で90°進路を変更するように反射させられて、λ/4板52を透過し反射位置シフト用反射鏡51へ送られる。

0011

そして、縦偏光の光は、反射位置シフト用反射鏡51で光路シフトされたのち(図23の矢印b参照)、再び、λ/4板52を透過して、偏光分離器50へ送られる。この際、縦偏光の光は、λ/4板52を二度通過するため、その偏光が90°回転し横偏光になる。このため、この横偏光に変更された光は、偏光制御器53からの入射時と異なり、偏光分離器50の偏光分離面56を反射せずに透過して、更に、λ/4板54を通過し反射鏡55へ送られる。

0012

反射鏡55へ送られた光は、ここで、反射鏡55への入射時と同じ光路で反射されて、再び、λ/4板54を通過して偏光分離器50へ送られる。この際、横偏光の光は、λ/4板54を二度通過するため、その偏光が90°回転し縦偏光となり、偏光分離器50の偏光分離面56で反射して、入射時とは異なりY2の位置から出射されるのである。

0013

又、図24の偏光制御型空間光スイッチ装置101は、偏光分離器50と、第1反射ブロック60を構成するλ/4板52および光路変更素子プリズム)59、更に、第2反射ブロック61を構成するλ/4板54および反射鏡55、その他に偏光制御器53等によって構成されている。即ち、この偏光制御型空間光スイッチ装置101は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100の反射位置シフト用反射鏡51の代わりに光路変更素子59を使用したものである。

0014

ここで、偏光分離器50,λ/4板52,54,偏光制御器53,反射鏡55,光路変更素子59は、先に偏光制御型空間光スイッチ装置100の説明で記した通りである。尚、偏光制御型空間光スイッチ装置101で使用される偏光分離器50は、本例では、偏光制御型空間光スイッチ装置100の場合と配置が異なり、90度ずれたものとなっている。又、光路変更素子59は、入射光をその送られて来た光路と平行な別の光路にシフトして反射するものである。

0015

このような構成の偏光制御型空間光スイッチ装置101により、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100と同様の作用がなされるのであるが、光路シフトのために光路変更素子59が使用されているため、反射位置シフト用反射鏡51と異なり、どの入射位置の光も一定量だけ光路シフトして出射される。又、図25の偏光制御型空間光スイッチ装置102は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100と同様に、光を入射位置毎の所定量で光路シフトするようになっている。

0016

しかしながら、この偏光制御型空間光スイッチ装置102は、先に述べたように偏光制御型空間光スイッチ装置100と異なった構成が採られている。即ち、この偏光制御型空間光スイッチ装置102は、偏光分離器62−1,62−2,62−3と、2つの反射鏡をそなえた光路変換器63、および偏光制御器53等によって構成されている。

0017

ここで、偏光制御器53は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100,101で説明した通りのものである。偏光分離器62−1,62−2,62−3は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100,101で使用された偏光分離器50とサイズが異なるだけであり、又、2段目出力側にそなえられた偏光分離器62−3のみ、配置が90度ずらされている。

0018

光路変換器63は、三角形の2辺状に配置された二枚の反射鏡と、三角柱状のガラスロッドによって構成されたものであり、反射位置シフト用反射鏡51と同様の要領で、偏光分離器62からの入射光を2度反射して、送られて来た光路と平行な別の光路に出射するものである。このような構成の偏光制御型空間光スイッチ装置102により、図25に示すように、例えば、Y5,Y6からの入射光を光路シフトせずに、そのままの位置で出射する場合は、Y5からの入射光は、横偏光の状態で偏光分離器62−1へ、又、Y6からの入射光は、偏光分離器62−2,62−3へ出射される。

0019

そして、これらの光は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置100,101の場合と同様の要領で、入射時と同様にY5,Y6の位置のまま、装置から出射されていく。あるいは、Y5からの入射光をY6の位置に光路シフトして出射する場合は、Y5からの入射光は、縦偏光の状態で偏光分離器62−1へ出射されて、ここで、反射させられて、光路変換器63側へ送られる。

0020

そして、この縦偏光の光は、光路変換器63で光路シフトをされたのち、偏光分離器62−3へ送られて縦偏光であるため反射させられて、Y6の位置から出射される。又、Y6からの入射光をY5の位置に光路シフトして出射する場合は、Y6からの入射光は、縦偏光の状態で偏光分離器62−2へ出射されて、ここで、反射させられて偏光分離器62−1側へ送られる。そして、この縦偏光の光は、偏光分離器62−1の偏光分離面で再度反射させられることにより、光路シフトしてY5の位置から出射されるのである。

0021

又、図26の偏光制御型空間光スイッチ装置103は、複数の偏光分離器64とガラスロッド65、偏光制御器53′によって構成されている。即ち、この偏光制御型空間多段光スイッチ装置103は、先の偏光制御型空間光スイッチ装置102の光路変換器63を、向かい合う2つの偏光分離器64で代用するとともに、空間光スイッチ装置102では偏光分離器がそなえられなかった空間に、ガラスロッド65をそなえ、更に、このようなものを光のシフト方向に複数並べたものである。

0022

このような構成の偏光制御型空間光スイッチ装置103により、図26に示すように、先の説明の偏光制御型空間光スイッチ装置102における入射光の処理が、各列毎に行なわれ、より多くの光の処理が可能となるのである。

発明が解決しようとする課題

0023

しかしながら、上記のような従来の偏光制御型空間光スイッチでは、光の入射時の光路に対して外側の位置に、大きなスペースを必要とする光路シフト用の素子を配置する必要がある。このために、スイッチへの入射光方向に対して横方向に小型化することが不可能となる課題がある。

0024

又、このような構成においては、光路シフト用の素子においてスイッチへの入射光方向と同方向にビームをシフトさせ、又、そのシフト量が出射位置を決めるため、光のスイッチへの入射時の方向に対して小型化することも不可能となる課題がある。その他にも、光路シフト用の素子の位置合わせの点で、高い精度が必要とされるため、実装の際に困難が伴うという課題がある。更に、多入力化のために光路シフト用の素子の形状を変更する場合にも、高い作成精度が要求されて製造の工程が困難なものになってしまうという課題がある。又、光路を変更される光の光路長が比較的長くなってしまうために、ビームの広がりが大きくなってしまう。つまり、空間を伝播した光ビームの直径は徐々に広がっていくのであるが、光路長が異なると、その光ビームの広がり具合も異なるため、受光部ではその光を効率良く受光するために特別の設備を設ける必要が生じてしまい、製造の工程が複雑になるだけでなく、コスト高にもつながってしまうという課題がある。

0025

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、光スイッチを各方向毎に小型化可能なものとし、又、実装,作成精度に伴う困難を無くすとともに、光路長を短くすることのできる偏光制御型空間光スイッチ装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0026

図1は第1の発明の原理図で、この図1において、30は偏光制御型空間光スイッチ装置で、この偏光制御型空間光スイッチ装置30は、以下の説明の各部材により構成されている。即ち、偏光制御型空間光スイッチ装置30には、複数の偏光分離器1a,1bが、入射光に対して並列に配設され、且つ、それぞれの偏光分離面1a′,1b′が平行になるように配置されている。

0027

これとともに、偏光制御型空間光スイッチ装置30は、上記の偏光分離器1a,1bの入射光側に、それぞれ偏光制御器2a,2bを配置している。そして、各偏光分離器1a,1bの反射側の一方には、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器1a,1bの通過光に対して垂直に、λ/4板3a,3bおよび反射鏡4a,4bが配置されている。

0028

ここで、偏光分離器1a,1bは、偏光分離面1a′,1b′により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力するものである。偏光制御器2a,2bは、偏光分離器1a,1bの入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力するものである。λ/4板3a,3bは、直線偏光の入力光を円偏光に、あるいは円偏光の入力光を直線偏光に変換させる偏光板であり、反射部材4a,4bは、入射光を同一光路に反射するものである(請求項1)。

0029

そして又、この偏光制御型空間光スイッチ装置30を、光路シフトを行なうべく構成された偏光制御型空間光スイッチユニットとし、これ複数組み合わせて、多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置とすることもできる。この場合、各偏光制御型空間光スイッチユニットには、それぞれに応じた複数の偏光分離器が設けられ、これらの偏光分離器が入射光に対して並列に配設され、且つ、それぞれの偏光分離面が平行になるように配置されている。あるいは、これらの複数の偏光分離器のいくつかのものの代わりに、それらの機能を兼用する偏光分離器が配置されている。

0030

これとともに、各偏光制御型空間光スイッチユニットには、各偏光分離器の入射光側に、それぞれ偏光制御器を配置されている。そして、各偏光分離器の反射側の一方には、各偏光分離器に応じたλ/4板および反射鏡が、入射光の偏光方向と主軸が45°をなすように、偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されている(請求項2,3)。

0031

図2は第2の発明の原理図で、この図2において、40は偏光制御型空間光スイッチ装置で、この偏光制御型空間光スイッチ装置40は、以下の各部材によって構成されている。即ち、偏光制御型空間光スイッチ装置40には、複数の偏光分離器1a,1bが、入射光に対して並列に配設され、且つ、それぞれの偏光分離面1a′,1b′が交差する方向に配設されている。

0032

これとともに、偏光制御型空間光スイッチ装置40には、偏光分離器1a,1bの入射光側に、偏光制御器2a,2bが配置されており、各偏光分離器1a,1bの反射側の一方には、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器1a,1bの通過光に対して垂直に、λ/4板3a,3bおよび反射鏡4a,4bが配置されている。

0033

更に、偏光分離光の行き来する偏光分離器1a,1bの間には、偏光成分変更部5が、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように、偏光分離器1a,1bの通過光に対して垂直に配置されている。この偏光成分変更部5は、一方の偏光成分から他方の偏光成分またはその逆に変更するものであり、λ/2板あるいは2枚のλ/4板によって構成されたものである(請求項4,6,7)。

0034

又、この偏光制御型空間光スイッチ装置40を、光路シフトを行なうべく構成された偏光制御型空間光スイッチユニットとし、大きさの異なるものを複数組み合わせて、多段構成としても構わない(請求項5)。ところで、上述の第1,2の発明の偏光制御型空間光スイッチ装置30,40を、光路シフトを行なうべく構成された第1,2の偏光制御型空間光スイッチユニットとし、これらを組み合わせて、多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置とすることもできる。

0035

この場合、各偏光制御型空間光スイッチユニットには、それぞれに応じた複数の偏光分離器が設けられ、これらの偏光分離器が入射光に対して並列に配設され、且つ、それぞれの偏光分離面が平行あるいは交差する方向になるように配置されている。各偏光制御型空間光スイッチユニットのその他の構成に関しては、偏光制御型空間光スイッチ装置30,40と同様である(請求項8)。

0036

又、上述の各空間光スイッチおよび各空間光スイッチユニットは、入出力側の何れかに、入射光の偏光状態によって、入射光の光路長を変える光路長調整手段6を設けられる場合がある(請求項9)。そして、この光路長調整手段6は、偏光分離器1をそなえており、更に、この偏光分離器1の各反射側には、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように、偏光分離器の通過光に対して垂直に配置された、λ/4板と反射部材とがそなえられて構成されている(請求項10)。

0037

尚、上述の各空間光スイッチにおいて、それらの構成要素の間に空間が生じた場合に、空間に、光透過部材を設けてもよい(請求項11)。又、上述の各空間光スイッチにおける各反射部材としては、反射鏡が使用されるか、あるいは、各λ/4板またはその保護用ガラスに形成された、反射コーティング部8が使用される(請求項12,13)。

0038

上述の第1の発明の偏光制御型空間光スイッチ30では、図1に示すように、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光制御器2a,2bによって、その偏光方向を制御する。これにより、入力光が偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′を、そのままの光路で通過する。

0039

又、偏光制御器2a,2bにおける偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′で反射させることにより、光路シフトを行なう。あるいは、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′で反射させた入力光を、必要に応じてλ/4板3a,3bと反射部材4a,4bとに経由させて、もう一方の偏光分離器1b,1aの偏光分離面1b′,1a′で反射させて光路シフトを行なう(請求項1)。

0040

又、偏光制御型空間光スイッチ装置30を偏光制御型空間光スイッチユニットとし、これ複数組み合わせて、多段構成化した偏光制御型空間光スイッチ装置においては、以下の処理が行なわれる。即ち、複数の偏光制御型空間光スイッチユニットのそれぞれが、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光制御器によって、その偏光方向を制御し、偏光分離器の偏光分離面をそのままの光路で通過させる。

0041

これとともに、同じく偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器の偏光分離面で反射させることにより、光路シフトを行なう。あるいは、偏光分離器の偏光分離面で反射させた入力光を、必要に応じてλ/4板と反射部材とに経由させて、もう一方の偏光分離器の偏光分離面で反射させることにより、光路シフトを行なう(請求項2)。

0042

又、上述の第2の発明の偏光制御型空間光スイッチ40では、図2に示すように、その偏光方向を偏光制御器2a,2bにおける偏光方向の制御によって、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′をそのままの光路で通過させる。これとともに、同じく偏光制御器2a,2bにおける偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′で反射させる。

0043

そして、この反射させられた入力光は、偏光成分変更部5へ送られて、ここを通過することで、その偏光成分を一方の偏光成分に変更させられて、λ/4板3a,3bと反射部材4a,4bとへ送られる。そののち、この入力光は、λ/4板3a,3bと反射部材4a,4bとを経由して、もう一方の偏光分離器1b,1aの偏光分離面1b′,1a′で反射させられることにより、光路シフトを行なう(請求項4)。

0044

又、偏光制御型空間光スイッチ装置40を偏光制御型空間光スイッチユニットとし、これを複数組み合わせて、多段構成化した偏光制御型空間光スイッチ装置においては、以下の処理が行なわれる。即ち、複数の大きさの異なる偏光制御型空間光スイッチユニットのそれぞれが、偏光制御器における偏光方向の制御によって、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器の偏光分離面をそのままの光路で通過させる。

0045

これとともに、偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を偏光分離器の偏光分離面で反射させる。これにより、入力光は偏光成分変更部5へ送られて、ここを通過することで、一方の偏光成分に変更されて、λ/4板と反射部材とに送られる。そして、入力光は、λ/4板と反射部材とを経由して、もう一方の偏光分離器の偏光分離面で反射させられることにより、光路シフトを行なう(請求項5)。

0046

ところで、第1,2の発明の偏光制御型空間光スイッチ装置30,40を、それぞれ偏光制御型空間光スイッチユニットとし、これら組み合わせて、多段構成化した偏光制御型空間光スイッチ装置においては、以下の処理が行なわれる。即ち、偏光制御型空間光スイッチ装置30によって構成された空間光スイッチユニットでは、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光制御器によって、その偏光方向を制御し、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′を、そのままの光路で通過させる。

0047

これとともに、偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′で反射させることにより、光路シフトを行なう。あるいは、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′で反射させた入力光を、必要に応じてλ/4板3a,3bと反射部材4a,4bとを経由させ、もう一方の偏光分離器1b,1aの偏光分離面1b′,1a′で反射させることにより、光路シフトを行なう。

0048

上記のような要領で、偏光制御型空間光スイッチ装置30による空間光スイッチユニットは、送られて来た光を指定された光路で、偏光制御型空間光スイッチ装置40による空間光スイッチユニットへ出射する。あるいは、逆に偏光制御型空間光スイッチ装置40による空間光スイッチユニットからの入力光を、上記のように処理していくのである。

0049

又、偏光制御型空間光スイッチ装置40によって構成された空間光スイッチユニットでは、偏光制御器における偏光方向の制御によって、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′を、そのままの光路で通過させる。これとともに、偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′で反射させる。

0050

そののち、偏光成分変更部5を通過さることにより、その偏光成分を一方のものに変換させて、λ/4板3a,3bと反射部材4a,4bとへ送る。そして、λ/4板3a,3bと反射部材4a,4bとを経由させて、もう一方の偏光分離器1b,1aの偏光分離面1b′,1a′で反射させることにより、光路シフトを行なう。

0051

上記のような要領で、偏光制御型空間光スイッチ装置30による空間光スイッチユニットからの入力光を、上記のように処理していく。又は、偏光制御型空間光スイッチ装置40による空間光スイッチユニットは、送られて来た光を指定された光路で、偏光制御型空間光スイッチ装置30による空間光スイッチユニットへ出射するのである(請求項8)。

0052

ところで又、上記の各空間光スイッチあるいは各空間光スイッチユニットにおいて、その入出力側の何れかに、光路長調整手段6が配設された場合では、入射光の偏光状態によって、その光路長が変えられる。即ち、光路長調整手段6の偏光分離器1の偏光分離面1′は、入射光の一方の偏光成分を通過させることにより、光路長を各空間光スイッチあるいは各空間光スイッチユニットによって得られる長さだけにする。

0053

又、光路長調整手段6の偏光分離器1は、先の偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させ、λ/4板と反射部材とを経由させてから、再び、反射して出射することにより、光の光路長を所定の量だけ追加する(請求項9,10)。

0054

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
(a)第1実施例の説明
図3,4は本発明の第1実施例を示す模式図で、この図3,4において、30は偏光制御型空間光スイッチ装置で、この偏光制御型空間光スイッチ装置30は、入出力方向が同一方向となっており、光路シフトを多入力多出力で行なうものである。即ち、本実施例にかかる偏光制御型空間光スイッチ装置も、先述の従来例と同様に光通信のネットワークにおける、装置間,素子間,光ファイバ間等で空間多重化された光信号を可変接続するためのものとして使用される。

0055

この偏光制御型空間光スイッチ装置30は、以下の各部材を適所に配設することにより構成されたものである。即ち、偏光制御型空間光スイッチ装置30には、偏光分離器1a,1bが、入射光に対して並列に、且つ、それぞれの偏光分離面1a′,1b′が平行になるように配設されている。これとともに、偏光制御型空間光スイッチ装置30には、偏光分離器1a,1bの入射光側に、それぞれ偏光制御器2a,2bが配置されている。更に、各偏光分離器1a,1bの反射側の一方には、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように、偏光分離器1a,1bの通過光と垂直に、λ/4板3a,3bおよび反射鏡(反射部材)4a,4bが配置されている。

0056

ここで、偏光分離器1a,1bは、偏光分離面1a′,1b′で入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力するものである。尚、本例における偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′は、横偏光の光を通過させ、縦偏光の光を反射させるものとする。偏光制御器2a,2bは、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力するものであり、このため、外部制御によって入射光の偏光面を90°回転させることのできる液晶偏光制御素子によって構成されている。

0057

λ/4板3a,3bは、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器1の通過光と垂直に配置されたもので、つまり、入射光が直線偏光なら円偏光に、円偏光なら直線偏光に変換して出射するものであり、反射鏡4a,4bは、入射光を同一光路に反射するものである。尚、反射部材としての反射鏡4a,4bの代わりに、λ/4板3a,3b又はその保護用ガラスに反射コーティングを施して、その代用としてもよい。又、空間光スイッチ構成要素の間に生じる空間に、その空間に応じたサイズのガラスロッド(光透過部材)を設けても構わない。

0058

このような構成により、図3に示すように、入力光の光路シフトを行なわない場合は、それぞれ縦横何れかの偏光成分を有する入力光A1,A2が、偏光制御器2a,2bへ送られて来ると、以下の処理が施される。即ち、偏光制御器2a,2bによって、入力光A1,A2の偏光方向を制御するのであるが、この時、入力光A1,A2が横偏光であれば、そのままの偏光状態で通過させ、又、縦偏光であるならば、横偏光に回転させて通過させる。この結果、入力光A1,A2は、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′をそのままの光路で通過する。尚、これらの偏光制御器2a,2bは、予め外部から個別に制御を施しておくのである。

0059

又、図4に示すように、入力光の光路シフトを行なう場合は、それぞれ縦横何れかの偏光成分を有する入力光A1′,A2′が、偏光制御器2a,2bへ送られて来ると、以下の処理が施される。即ち、偏光制御器2a,2bによって、入力光A1′,A2′の偏光方向を制御するのであるが、この時、入力光A1′,A2′が縦偏光であれば、そのままの偏光状態で通過させ、又、横偏光であるならば、縦偏光に回転させて通過させる。尚、これらの偏光制御器2a,2bは、予め外部から個別に制御を施しておくのである。

0060

このような、偏光制御器2a,2bにおける偏光方向の制御によって、入力光A1′,A2′は、縦偏光の偏光状態で偏光分離器1a,1bへ出力される。そして、偏光分離器1aへ送られた入力光A1′は、偏光分離面1a′によって反射されて90°進路を変更されたのち、更に、偏光分離器1bの偏光分離面1b′によって反射されて90°進路を変更されることにより、その光路がY1からY2へシフトされて装置から出力される。

0061

又、偏光分離器1bへ送られた光A2′は、偏光分離面1b′で反射されて90°進路を変更されることにより、λ/4板3bを通過したのち反射鏡4bを反射して、再びλ/4板3bを通過し偏光分離器1bへ送り戻される。そして、偏光分離器1bへ送り戻された光A2′は、先の場合と異なり、偏光分離面1b′を通過し、更に、偏光分離器1aの偏光分離面1a′をも通過する。何故ならば、偏光分離器1bへ送り戻された光A2′は、λ/4板3bを二度通過しているので、その偏光状態を縦偏光から横偏光へ変換されているからである。即ち、光A2′は、λ/4板3bによって縦偏光から円偏光へと変換され、反射鏡4bで反射されて光の進行方向が逆転するため、逆回転の円偏光となるので、λ/4板3bによって今度は横偏光へと変換されるのである。

0062

そののち、偏光分離面1a′を通過した光A2′は、λ/4板3aと反射鏡4aとを、先のλ/4板3bと反射鏡4bとの場合と同様の要領で経由する。この結果、光A2′は、縦偏光の状態で偏光分離器1aへ送り戻されることになり、偏光分離器1aの偏光分離面1a′で反射されて、90°進路を変更されることにより、光路をY2からY1へシフトされて出力される。尚、本例では、各偏光制御器2a,2bに対して1入力1出力としたが、特に複数の入出力であっても構わない。又、本例においては、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′は横偏光の光を通過させ、縦偏光の光を反射させるようにしたが、縦偏光の光を通過させ、横偏光の光を反射させるようにしても構わない。勿論、このようにした場合、上述の各入力光は、光路シフトするならば横偏光に、光路シフトしないならば縦偏光へと、偏光制御器2a,2bによって制御される。

0063

以上において述べてきたように、偏光制御型空間光スイッチ装置30は、外部制御により自在に光路シフトを行なうことができる。この結果、空間光スイッチ装置30は、光通信のネットワークにおける、装置間,素子間,光ファイバ間等において、空間多重化された光信号の可変接続を実現するのである。又、上述の各偏光制御型空間光スイッチ装置は、その偏光制御器の数を光路シフトに応じた数とする他、図9,10の斜視図に示すように、シフト方向に対して垂直方向に増やして、二次元アレイ化することもできる。

0064

このように、偏光分離器1a,1bと偏光制御器2a,2b、そして、λ/4板3a,3bと反射部材4a,4bとをそなえ、偏光分離器1a,1b自身に光路シフトのための素子としての機能を与えることにより、大きなスペースを必要とする光路シフト用の素子を配置する必要が無くなる。このために、スイッチへの入射光方向に対して横方向への小型化が可能となるとともに、光の入射時の方向に対して小型化することも可能となる。更に、光路シフト用の素子を用いないので、素子の実装および作成の際に伴う困難が省かれ、製造の工程が簡単なものとなり、コストも低く抑えられる。又、λ/4板またはその保護用ガラスに反射コーティングを施すことにより、反射鏡のスペース分を縮小することが可能となる。

0065

ところで、上述の偏光制御型空間光スイッチ装置30は、その出射側に、もう1つ空間光スイッチ装置30を縦列するようにして配設し、且つ、それぞれの空間光スイッチ装置30の構成要素の一部を変更することにより、多段構成が可能となっている。以下、図5,6,7,8を用いて、偏光制御型空間光スイッチ装置30を元にして構成された多段の空間光スイッチの説明を行なう。

0066

図5は多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置を示したもので、この多段構成の空間光スイッチ装置は、4入力4出力の構成を採られ、図22に示すような、等価ネットワークを形成するものである。この多段構成の空間光スイッチ装置は、入射側に偏光制御型空間光スイッチユニット30′を配設し、これに縦列するように、偏光制御型空間光スイッチユニット31を配設することにより構成されている。

0067

この偏光制御型空間光スイッチユニット30′は、上述の偏光制御型空間光スイッチ30の偏光制御器2a,2bの代わりに、偏光制御器2cを用いられたものであり、その他に関しては同様の構成である。そして、偏光制御型空間光スイッチユニット31は、以下の各装置を適所に配設することにより構成されたものである。即ち、偏光制御型空間光スイッチユニット31には、偏光分離器1c,1dが、入射側の光スイッチユニットの偏光分離器1a,1bの出射側に、縦列配置されており、さらに、偏光分離器1e,1fが、偏光分離器1c,1dの出射側に縦列配置されている。

0068

又、これらの偏光分離器1c,1d,1e,1fは、光の出射方向に対して、それぞれの設置場所の相対的な位置を空間的にずらされてある。即ち、偏光分離器1cと偏光分離器1eとの間には、各偏光分離器の一辺の長さAの空間部分が設けらている。又、この空間を長さAの半分の距離Bだけ互いに詰めるようにして、偏光分離器1dと偏光分離器1fとが配設されている(図5のA,Bを参照)。尚、これらの偏光分離器1c,1d,1e,1fの偏光分離面1c′,1d′,1e′,1f′は、全て同一方向を向くように配置されている。

0069

又、偏光制御型空間光スイッチユニット31には、偏光分離器1c,1dの入射側(つまり、偏光分離器1a,1bと偏光分離器1c,1dとの間)に、偏光制御器2dが配置されている。そして更に、偏光分離器1c,1d,1e,1fの反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように、各偏光分離器の通過光に対して垂直に、λ/4板3c,3dおよび反射鏡4c,4dが配置されている。

0070

ここで、偏光分離器1c,1d,1e,1fは、先述の偏光分離器1a,1bと同様のものであり、これらの偏光分離面1c′,1d′,1e′,1f′は、偏光分離器1a,1bのものと同様に、横偏光の光を通過させ縦偏光の光の進路を90°変更させるものとなっている。又、λ/4板3c,3d,反射鏡4c,4dも、先述のλ/4板3a,3b,反射鏡4a,4bと同様のものであるが、偏光分離器1c,1d,1e,1fから反射されて送られて来る入力光の全てを受光できるように、そのサイズが拡大されたものである。

0071

そして、偏光制御器2cは、入射光の光路シフト回数適応するために、偏光分離器1aに対して液晶偏光制御素子7a,7bを、又、偏光分離器1d,1fに対して液晶偏光制御素子7c,7dをそなえて構成されている。又、同様に偏光制御器2dも、入射光の光路シフト回数に適応するために、偏光分離器1aに対して液晶偏光制御素子7e,7fを、又、偏光分離器1bに対して液晶偏光制御素子7g,7hをそなえて構成されている。

0072

これらの液晶偏光制御素子7a,7b,7c,7d,7e,7f,7g,7hは、それぞれを個別に外部制御に応じて90°回転させる制御が可能となっており、その個別制御次第で入射光の偏光状態をそのまま、若しくは90°回転させて出射するといった選択が可能となっている。このような構成により、図5に示すように、各入射位置Y1〜Y4の入力光は、光路シフトを行なわない場合は、先述の偏光制御型空間光スイッチ30の場合と同様の要領で、そのままの光路で出射される。即ち、偏光制御器2c,2dの各液晶偏光制御素子の制御を予め行なっておくことによって、入力光の偏光方向が横偏光に変換され、入力光は、各偏光分離器の偏光分離面をそのままの光路で通過する。

0073

又、入力光の光路シフトを行なう場合、例えば、Y2の位置の入力光をY4あるいはY1の位置に光路シフトする場合は、以下の処理が行なわれる。即ち、光路Y2から入力光は、入射側の偏光制御型空間光スイッチユニット30′によって、先述の偏光制御型空間光スイッチ30の場合と同様の要領で、光路Y2から光路Y4へ光路シフトされる。

0074

そして、最終の出射位置が光路Y4である場合は、光路Y4へシフトした上記の入力光を、出射側の偏光制御型空間光スイッチユニット31の偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7hで横偏光に制御する。この結果、液晶偏光制御素子7hからの入力光は、光路シフトされずに、Y4の光路のままで最終的に出力される。

0075

あるいは、最終の出射位置がY1である場合は、上記の入射側の偏光制御型空間光スイッチユニット30′で、光路Y2から光路Y4へ光路シフトされた入力光は、以下の処理を受ける。即ち、偏光制御型空間光スイッチユニット31の偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7hによって、光路シフトのため縦偏光に制御される。

0076

その結果、液晶偏光制御素子7hからの光は、縦偏光の状態で偏光分離器1dに入射し、偏光分離面1d′で90°進路を変更され、λ/4板3dおよび反射鏡4dへ送られる。そして、λ/4板3dおよび反射鏡4dを経由することにより、光は横偏光となり、再び偏光分離器1dの偏光分離面1d′へ送られて、今度はここを通過する。

0077

偏光分離面1d′を通過したのち、この横偏光の入力光は、偏光分離器1c,1eの間を抜けて、λ/4板3cおよび反射鏡4cへ送られる。そして、λ/4板3cおよび反射鏡4cを経由して縦偏光となり、再び、偏光分離器1dの偏光分離面1d′へ送られて、ここで90°進路を変更されて、偏光分離器1fの偏光分離面1f′へ送られる。

0078

偏光分離面1f′へ送られた縦偏光の光は、偏光分離面1f′で90°進路を変更されて、λ/4板3dおよび反射鏡4dへ送られ、ここを経由して横偏光となったのち、再び偏光分離器1f側へ送られる。再度、偏光分離器1fへ送られた光は、その偏光成分が横偏光であるがため、偏光分離器1fの偏光分離面1f′および偏光分離器1eの偏光分離面1e′を通過する。

0079

そして、偏光分離面1e′を通過したのち、この横偏光の入力光は、λ/4板3cおよび反射鏡4cを経由して縦偏光となって、再び、偏光分離器1eの偏光分離面1e′へ送られ、ここで、90°進路を変更されることにより、光路Y1の入射位置へ光路シフトされて最終的に出力される。又、Y2の位置の入力光をY3の位置に光路シフトする場合は、入射側の偏光制御型空間光スイッチユニット30′によって、光路Y2の入力光は横偏光に制御されて、光路Y2のままで偏光制御型空間光スイッチ31側へ出力される。

0080

そして、この横偏光の入力光は、偏光制御型空間光スイッチユニット31の偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7fによって、光路シフトのため縦偏光にシフトされて、偏光分離器1cへ出力される。偏光分離器1cへ出力された縦偏光の入力光は、偏光分離器1cの偏光分離面1c′で90°進路を変更されたのち、更に、偏光分離器1dの偏光分離面1d′で90°進路を変更されることにより、光路Y3にシフトされる。

0081

光路Y3にシフトされた縦偏光の光は、偏光分離器1fの偏光分離面1f′へ送られて、ここで90°進路を変更される。そして、この縦偏光の光は、λ/4板3dおよび反射鏡4dを経由して横偏光となり、再び偏光分離器1fの偏光分離面1f′へ送られて、今度はここを通過する。偏光分離面1f′を通過したのち、横偏光の光は、更に、偏光分離器1cと偏光分離器1eの間の空間を通過して、λ/4板3cおよび反射鏡4cへ送られる。そして、λ/4板3cおよび反射鏡4cへ送られた光は、これらを経由して、今度は縦偏光の状態で、再び偏光分離器1fの偏光分離面1f′へ送られる。その結果、偏光分離面1f′で90°進路を変更され、Y3の出射位置へ光路シフトされて最終的な出力とされる。

0082

そして、他の入射位置Y1,Y3,Y4からの入力光に関しても、偏光制御器2c,2dの各液晶偏光制御素子を制御することにより、上述の光路Y2から入射した入力光と同様の要領で、自在な出射位置へ光路シフトができる。そして又、図6は他の多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置を示したもので、この多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置は、4入力4出力の場合のバニヤン網を構成するものである。図20は、これによって形成される等価ネットワークを示したものである。

0083

そして、この多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置は、入射側に偏光制御型空間光スイッチユニット30′を配設し、これに縦列するように偏光制御型空間光スイッチユニット32を配設することにより構成されたものである。即ち、この多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置は、前述の多段の空間光スイッチ装置の偏光制御型空間光スイッチユニット31の代わりに、偏光制御型空間光スイッチユニット32を配設している。

0084

この偏光制御型空間光スイッチユニット32は、入射側の偏光制御型空間光スイッチユニット30′の偏光分離器1a,1bの代わりに、偏光分離器1g,1h,1i,1jが使用されたもので、その他に関しては同様の構成が採られている。これらの偏光分離器1g,1h,1i,1jは、偏光制御器2dの各液晶偏光制御素子7e,7f,7g,7hの出射側に1つずつ配置されたものであるが、偏光分離器1g,1hと偏光分離器1i,1jの相対的な位置は、光の出射方向に偏光分離器1g,1h,1i,1jの1辺分(長さB分)だけずらされてある(図6のBを参照)。

0085

そして、この偏光分離器1g,1h,1i,1jは、先述の偏光分離器1a,1bとその大きさが異なるだけで、その構成自体は同様のものであり、これらの偏光分離面1g′,1h′,1i′,1j′も、偏光分離器1a,1bのものと同様に、横偏光の光を通過させ縦偏光の光の進路を90°変更させるものとなっている。

0086

このような構成により、図6に示すように、入力光は、光路シフトを行なわない場合は、先述の偏光制御型空間光スイッチユニット31の場合と同様に、偏光制御器2c,2dで横偏光に制御されることにより、そのままの光路で出射される。又、入力光の光路シフトを行なう場合、例えば、光路Y1の位置の入力光を光路Y3の位置に光路シフトする場合、入力光は、入射側の偏光制御型空間光スイッチユニット30′によって、先述の説明と同様の処理を受け、入力光をY1からY3へ光路シフトさせる。

0087

そののち、光路Y3へシフトされた光は、偏光制御型空間光スイッチユニット32の偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7gで横偏光に制御されることにより、Y3の光路のままで出力される。あるいは、この光路Y1からの入力光を光路Y4にシフトして出射するのならば、偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7gで縦偏光に制御する。これにより、上記のY3の光路からの光は、偏光分離器1iの偏光分離面1i′で90°進路を変更されたのち、更に、偏光分離器1jの偏光分離面1j′で90°進路を変更されて、光路Y4にシフトされる。

0088

又、光路Y1の入力光を光路Y2にシフトする場合、まず、入射側の偏光制御型空間光スイッチユニット30′において、入力光をそのままの光路で通過させる。そののち、この光(横偏光)は、偏光制御型空間光スイッチ32の偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7eによって、縦偏光に制御にされる。この結果、この光は、偏光分離器1gと偏光分離器1hの各偏光分離面1g′,1h′とで連続して反射され、Y2の光路に最終的にシフトされる。

0089

そして又、光路Y2の入力光をY1の位置に光路シフトする場合は、まず、入射側の偏光制御型空間光スイッチユニット30′において、入力光をそのままの光路で通過させる。そののち、この入力光(横偏光)は、偏光制御型空間光スイッチユニット32の偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7fによって、縦偏光に制御にされて偏光分離器1hへ出力される。

0090

偏光分離器1hへ送られた縦偏光の光は、各偏光分離面1h′で90°進路を変更されて、λ/4板3bおよび反射鏡4bへ送られる。そして、これらを経由して横偏光になったのち、再び、偏光分離器1hの偏光分離面1h′へ送られて、今度はこれを通過する。偏光分離面1h′を通過したのち、更に、この横偏光の光は、偏光分離器1gの偏光分離面1g′を通過し、λ/4板3cおよび反射鏡4cへ送られて、これらを経由して縦偏光となり、再び偏光分離器1gの偏光分離面1g′へ送られる。そして、偏光分離器1gの偏光分離面1g′で、90°進路を変更されることにより、光路Y1へシフトされて最終的な出力とされる。

0091

又、光路Y2の入力光を光路Y4あるいは光路Y3にシフトする場合は、まず、入射側の偏光制御型空間光スイッチユニット30′で、先述の説明と同様の要領で、入力光をY2からY4へ光路シフトさせる。そののち、光路シフトされた光(縦偏光)は、光路Y4から出力される場合は、偏光制御型空間光スイッチユニット32の偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7hで、横偏光に制御されることにより光路Y4のままで出力される。

0092

あるいは、光路Y2(縦偏光)からの光を光路Y3にシフトして出射するのならば、偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7hで縦偏光に制御する。これにより、上記の光路Y4で液晶偏光制御素子7hへ入射された光は、先の光路Y2からY1の光路へシフトする場合と同様の要領で、光路Y3へ光路シフトされ、最終的に光路Y3から出力される。

0093

ところで、他の入射位置Y1,Y3,Y4からの入力光に関しても、偏光制御器2c,2dの各液晶偏光制御素子を制御することにより、上述の光路Y2から入射した入力光と同様の要領で、自在な出射位置へ光路シフトができる。そして又、この多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置は、図7に示すように、出射側の偏光制御型空間光スイッチユニット32の代わりに、偏光制御型空間光スイッチユニット33を用いて多段構成を採ってもよい。尚、この場合も、バニヤン網を構成し、図20に示すような等価ネットワークを形成する。

0094

この偏光制御型空間光スイッチユニット33は、偏光制御型空間光スイッチユニット32の偏光分離器1h,1iを、偏光分離器1a,1bと同じ構成の偏光分離器1kに置き換えられてたものである。尚、この偏光分離器1kの偏光分離面1k′は、他の偏光分離器の偏光分離面と同じ向きを、向くように配置されている。

0095

即ち、偏光分離器1kを偏光分離器1h,1iの代わりに使用することは、図6に示す、空間部C,Dにガラスロッド(光透過部材)をそなえることと同様である。このため、偏光制御型空間光スイッチユニット33は、先述の説明の偏光制御型空間光スイッチユニット32と同様の機能をなすのである。又、図8に示すように、出射側にこの偏光制御型空間光スイッチユニット32あるいは、偏光制御型空間光スイッチユニット33を使用して多段構成とするならば、入射側に偏光制御型空間光スイッチユニット30′の代わりに、偏光制御型空間光スイッチユニット34を用いてもよい。尚、図8の例では、出射側に偏光制御型空間光スイッチユニット33が配設されている。

0096

即ち、この多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置は、4入力4出力の場合のクロスオーバー網を構成するものであり、図21は、これによって形成される等価ネットワークを示したものである。そして、偏光制御型空間光スイッチユニット34は、偏光制御型空間光スイッチユニット30′の偏光分離器1bを、偏光分離器1m,1nに置き換えられたもので、その他の構成に関しては同様のものである。

0097

そして、これらの偏光分離器1m,1nは、光の入射(あるいは出射)方向側に、その相対位置が空間的に長さBだけずらされてある(図8のBを参照)。尚、これらの偏光分離器1m,1nの偏光分離面1m′,1n′は、他の偏光分離器の偏光分離面と同じ向きを、向くように配置されている。又、偏光分離面1m′,1n′も偏光分離器1aの分離面1a′と同様に、横偏光の光は、通過させるが、縦偏光の光は、反射させるようになっている。

0098

このような構成の偏光制御型空間光スイッチユニット34により、以下の処理が行なわれる。即ち、偏光制御型空間光スイッチユニット34は、入力光を光路シフトしない場合は、偏光制御器2cで入力光を横偏光に制御して、入射時の光路のままで出力する。又、偏光制御型空間光スイッチユニット34は、光路Y1の入力光を、シフトする場合、偏光制御器2cの液晶偏光制御素子7aを制御して、入射光を縦偏光で出力するようにする。

0099

これにより、光路Y1の入力光は、偏光分離器1aと偏光分離器1nとで、二回進路を90°変更されることにより、光路Y4にシフトされて、偏光制御型空間光スイッチユニット33の偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7hに出力される。又、偏光制御型空間光スイッチユニット34は、光路Y2の入力光をシフトする場合も、光を光路Y1の場合と同様の要領で光路Y3にシフトして、偏光制御型空間光スイッチユニット33の偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7gに出力する。但し、この場合は、偏光分離器1aで進路を90°変更したのち、偏光分離器1nの代わりに、偏光分離器1mで進路を90°変更してシフトを行なう。

0100

又、偏光制御型空間光スイッチユニット34は、光路Y3の入力光を、シフトする場合、偏光制御器2cの液晶偏光制御素子7cを制御して、入射光を縦偏光で出力するようにする。これにより、光路Y3の入力光は、偏光分離器1mで進路を90°変更され、λ/4板3bおよび反射鏡4bへ送られる。そして、λ/4板3bおよび反射鏡4bを経由することにより、光は横偏光となり、再び偏光分離器1mの偏光分離面1m′へ送られて、今度はここを通過する。偏光分離面1m′を通過したのち、この横偏光の入力光は、更に、偏光分離器1aを通過して、λ/4板3aおよび反射鏡4aへ送られる。

0101

そして、λ/4板3aおよび反射鏡4aを経由して縦偏光となり、再び、偏光分離器1aの偏光分離面1a′へ送られて、ここで90°進路を変更される。これにより、光は光路Y2にシフトされて、偏光制御型空間光スイッチユニット33の偏光制御器2dの液晶偏光制御素子7fに出力される。又、偏光制御型空間光スイッチユニット34は、光路Y4の入力光を、シフトする場合、偏光制御器2cの液晶偏光制御素子7dを制御して、入射光を縦偏光で出力するようにする。

0102

これにより、光路Y4の入力光は、前記の光路Y3のシフトの場合と同様の要領で、光路Y1へシフトされる。勿論、この場合、経由される偏光分離器は、分離器1aと偏光分離器1nである。上記の各記載に示すような光路シフトが、偏光制御型空間光スイッチユニット34によってなされるので、その出射側に偏光制御型空間光スイッチユニット32あるいは、偏光制御型空間光スイッチユニット33が配設されて多段化されることで、各光路の入力光を自在に他の光路にシフトして同一方向に出力できる。この結果、多入力多出力で、且つ、多段化されて数段の光路シフトが可能な光路切替えスイッチとして作用するのである。

0103

尚、本例においては、偏光分離器の偏光分離面は横偏光の光を通過させ、縦偏光の光を反射させるようにしたが、縦偏光の光を通過させ、横偏光の光を反射させるようにしても構わない。勿論、このようにした場合、上述の各入力光は、光路シフトするならば横偏光に、光路シフトしないならば縦偏光へと、偏光制御器によって制御される。

0104

以上において述べてきた要領で、図5,6,7,8の多段構成された各偏光制御型空間光スイッチ装置は、特定の光路に送られて来た入力光の出射先を、外部制御により自在に光路シフトできるのである。この結果、これらの多段構成の空間光スイッチ装置は、光通信のネットワークにおいて、装置間,素子間,光ファイバ間等において、空間多重化された光信号の可変接続を高度に実現するのである。

0105

尚、図5,6,7,8の各空間光スイッチ装置の構成要素の間に生じる空間を、そのままとしたが、その空間に応じたサイズのガラスロッドを設けても構わない。更に、上述の各空間光スイッチ装置では、各偏光制御器の各液晶偏光制御素子に対して1入力1出力としたが、特に複数の入出力であっても構わない。又、図5,6,7,8の各偏光制御型空間光スイッチ装置は、その偏光制御器の数を光路シフトに応じた数とする他、図9,10の斜視図に示すように、シフト方向に対して垂直方向に増やして、二次元アレイ化することもできる。

0106

尚、図9,10のL,L′は反射鏡、M,M′は偏光制御器、N,N′は液晶偏光制御素子、P,P′はλ/4板、Q,Q′は偏光分離器、R,R′は偏光分離器Q,Q′の偏光分離面、Sはガラスロッドである。このように、偏光分離器自身によって、光路シフトを行なうべく構成された偏光制御型空間光スイッチユニットを複数そなえ、これらの偏光制御型空間光スイッチユニットを組み合わせて、多段構成としたことにより、多段構成の空間光スイッチ装置の場合においても、大きなスペースを必要とする光路シフト用の素子を配置する必要が無くなる。このために、光スイッチを小型化することが可能となり、素子の実装および作成の際に伴う困難が省かれ、製造の工程が簡単なものとなり、コストも低く抑えられる。

0107

又、上述の各空間光スイッチ装置は、λ/4板またはその保護用ガラスに反射コーティングを施すことにより、反射鏡の代わりとしてもよく、これにより、反射鏡のスペース分を縮小することができ、その結果、光スイッチの自体の光路シフト側のスペースを大幅に縮小することが可能になる。更に、ネットワークの構成としても、種々のもの、例えば、バニヤン網およびクロスオーバー網等を実現できる。

0108

ところで又、図11,12は光路長調整装置(光路長調整手段)6を示したもので、この光路長調整装置6は、上述の図3,4,5,6,7,8の各偏光制御型空間光スイッチ装置の出力側に配設されるものであり、空間光スイッチ装置からの各出射光の光路長の差を同等あるいは減少させる場合に用いられる。尚、図13は先の偏光制御型空間光スイッチ装置30の出力側に、2つの光路長調整装置6を配設したものである。

0109

この光路長調整装置6は、入射光を受光するように配設された偏光分離器1と、偏光分離器1の各反射側に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように、偏光分離器1の通過光と垂直に配置された、λ/4板3a,3bおよび反射鏡4a,4bとで構成されている。尚、この偏光分離器1の偏光分離面1′は、縦偏光の入力光を通過させ、横偏光の入力光を反射させるようになっている。又、偏光分離器1,λ/4板3a,3b,反射鏡4a,4bの相対的な距離は、設置される偏光制御型空間光スイッチ装置によって決められ、即ち、空間光スイッチ装置の光路シフトされた光の光路長とシフトされなかった光の光路長との差と、等しい関係を取るようにとなっている。

0110

このような構成の光路長調整装置6により、入射光の偏光状態によって、その光路長が変えられて、光路シフトされなかった出射光と、光路シフトされた出射光の光路長が等しくなる。即ち、縦偏光の光が偏光分離器1に入射した場合、図11に示すように、入力光は、そのまま透過させられるが、横偏光の光が入射した場合は、図12に示すように、入力光は、偏光分離面1′によって反射させられる。

0111

偏光分離面1′で反射させられた光は、λ/4板3bと反射鏡4bを経由して縦偏光となり、再び、偏光分離器に入射されるが、その偏光状態により、偏光分離器1をそのまま透過し、λ/4板3aおよび反射鏡4aに入射する。そして、λ/4板3aおよび反射鏡4aを経由することにより、光は横偏光の状態で、再び、偏光分離器1の偏光分離面1′によって反射されて、装置の外へ出射される。

0112

このため、上述の各偏光制御型空間光スイッチ装置から送られて来た横偏光の光のみ、各反射鏡4a,4b間の距離光路長が追加されてた上で出力されるのである。従って、入射偏光が縦偏光であっても横偏光であっても、同じ位置に出射されるが、入射偏光の偏光状態によって光路長は異なることになる。又、上述の各偏光制御型空間光スイッチ装置からの横偏光の出射光は、偏光制御器によって、横偏光の偏光状態で光路処理を受けたためシフト処理されておらず、光路シフトされた縦偏光の出射光に比べてその光路長が短くなっている。

0113

そして、上記のように横偏光の光のみ、各反射鏡4a,4b間の距離光路長が追加されて出力されるため、結果として、シフト処理されなかった光の光路長と、光路シフトされた光の光路長とが等しくなる。尚、光路長調整装置6は、その偏光分離器1の入射側に、各入力光毎に偏光制御器を配置することにより、各偏光制御型空間光スイッチ装置の入力側に配設することも可能である。又、この光路長調整装置6は、先述の各偏光制御型空間光スイッチ装置と同じように、二次元アレイ化することもできる。更に、上述の各偏光制御型空間光スイッチ装置のように、λ/4板またはその保護用ガラスに反射コーティングを施して、反射鏡の代わりとすることができる。

0114

尚、上述のように、光路シフトされた光とそうでない光との光路差を調整するように偏光制御器1,λ/4板3c,3d,反射部材4c,4dの相対的な位置を決めていたが、光路シフトした光同士の間の光路差を調整するように配置することも可能である。このように、空間光スイッチ入出力側の何れかに、偏光分離器1,λ/4板3c,3d,反射部材4c,4dによって構成される光路長調整装置6が設けられたことにより、光路シフトした光とそうでない光との光路差、あるいは光路シフトした光とそうでない光との光路差を無くすこと、あるいは縮小することができる。

0115

そして、偏光制御型空間光スイッチ装置は、並列した光信号を扱う時に、しばしば光信号間の同期をとることが要求されるのであるが、上記の効果により、光路差のために生じる光信号間のずれを無くすこと、あるいは縮小させることができるため、光信号間の同期をとること可能となる。更に、受光部において、光路差の違いにより生じる光ビームの広がり具合の違いをも防ぐことができる。このため、受光部において、その光を効率良く受光するための特別の設備を用いる必要が無くなり、製造の工程を簡単なものとすることができる。

0116

(b)第2実施例の説明
図14,15は、本発明の第2実施例を示す模式図で、この図14,15において、40は偏光制御型空間光スイッチ装置で、この偏光制御型空間光スイッチ装置40は、入出力方向が同一方向で光路シフトを多入力多出力で行なうことが可能なものである。

0117

この偏光制御型空間光スイッチ装置40は、以下の各部材を適所に配設することにより、構成されたものである。即ち、偏光制御型空間光スイッチ装置40には、偏光分離器1a,1bが、入射光に対して並列に、且つ、それぞれの偏光分離面1a′,1b′が交差する方向に配設されている。これとともに、偏光制御型空間光スイッチ装置40には、偏光分離器1a,1bの入射光側に、偏光制御器2a,2bが配置されており、各偏光分離器1a,1bの反射側の一方には、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器1a,1bの通過光に対して垂直に、λ/4板3a,3bおよび反射鏡(反射部材)4a,4bが配置されている。

0118

更に、偏光分離光の行き来する偏光分離器1a,1bの間には、λ/2板5′(偏光成分変更部5)が、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように、偏光分離器1a,1bの通過光に対して垂直に配置されている。このλ/2板5′は、光が通過することにより、その偏光成分を縦偏光から横偏光へ、あるいはその逆へと変更するものであり、その他の各装置に関しては、先述において、既に説明した通りである。尚、λ/2板5′の代わりに、2つのλ/4板を用いてもよい。このような構成により、図14に示すように、入力光の光路シフトを行なわない場合は、それぞれ縦横何れかの偏光成分を有する入力光A1,A2が、偏光制御器2a,2bへ送られて来ると、先述の偏光制御型空間光スイッチ装置30の場合と同様の処理が施される。

0119

即ち、偏光制御器2a,2bによって、入力光A1,A2の偏光方向を制御するのであるが、この時、入力光A1,A2が横偏光であれば、そのままの偏光状態で通過させ、又、縦偏光であるならば、横偏光に回転させて通過させる。この結果、入力光A1,A2は、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′をそのままの光路で通過する。

0120

又、図15に示すように、入力光の光路シフトを行なう場合は、それぞれ縦横何れかの偏光成分を有する入力光A1′,A2′が、偏光制御器2a,2bへ送られて来ると、以下の処理が施される。即ち、偏光制御器2a,2bによって、入力光A1′,A2′の偏光方向を制御するのであるが、この時、入力光A1′,A2′が縦偏光であれば、そのままの偏光状態で通過させ、又、横偏光であるならば、縦偏光に回転させて通過させる。

0121

このような、偏光制御器2a,2bにおける偏光方向の制御によって、入力光A1′,A2′は、縦偏光の偏光状態で偏光分離器1a,1bへ出力される。そして、偏光分離器1aへ送られた入力光A1′は、偏光分離面1a′によって反射されて、進路を90°変更されたのち、λ/2板5′を通過するのであるが、この通過の際に、λ/2板5′によって、縦偏光から横偏光へ変更させられる。

0122

このように、横偏光の状態で、光A1′は偏光分離器1bの偏光分離面1b′へ送られて、ここを横偏光であるがため通過し、λ/4板3bおよび反射鏡4bへ送られる。そして、光A1′は、λ/4板3bを通過したのち反射鏡4bによって反射されて、再び、λ/4板3bを通過し、偏光分離器1bへ送り戻される。このように、偏光分離器1bへ送り戻された光A1′は、λ/4板3bを二度通過しているので、その偏光状態を横偏光から縦偏光へ変換されている。

0123

そして、偏光分離器1bへ送り戻された光A1′は、縦偏光に変更されたため、先の場合と異なり、偏光分離面1b′によって反射されて、光路Y2の出射位置から最終的に出力されることになる。勿論、光路Y2のA2′の入力光に対しても、偏光制御型空間光スイッチ装置40は、光路Y1のA1′の場合と同様の要領で、光路をY2からY1へシフトして装置から出力する。尚、本例においては、偏光分離器の偏光分離面は横偏光の光を通過させ、縦偏光の光を反射させるようにしたが、縦偏光の光を通過させ横偏光の光を反射させるようにしても構わない。勿論、この場合、上述の各入力光は、光路シフトするならば横偏光に、光路シフトしないならば縦偏光へと、偏光制御器によって制御される。

0124

以上において述べてきたように、偏光制御型空間光スイッチ装置40は、外部制御により自在に光路シフトを行なうことができる。この結果、空間光スイッチ装置40は、光通信のネットワークにおける、装置間,素子間,光ファイバ間等において、空間多重化された光信号の可変接続を実現するのである。尚、図16,17に示すように、偏光制御型空間光スイッチ装置40における、偏光分離器1a,1bの偏光分離面1a′,1b′の向きを逆に配置しても、光の各装置への通過順序は異なるが、基本的に上述の場合と同様の要領で光スイッチとしての処理が行なわれる。

0125

このように、偏光分離面1a′,1b′が交差する方向に配置された偏光分離器1a,1b,偏光制御器2a,2b,λ/4板3a,3b,反射鏡4a,4bにより、大きなスペースを必要とする光路シフト用の素子を配置する必要が無くなる。このために、光スイッチ自体を小型化できるとともに、製造の工程が簡単なものとなり、コストも低く抑えられる更に、λ/4板またはその保護用ガラスに反射コーティングを施すことにより、反射鏡の代わりとしてもよく、これにより、反射鏡のスペース分を縮小することができ、その結果、光スイッチの自体の光路シフト側のスペースを大幅に縮小することが可能になる。

0126

又、λ/2板5′の代わりに偏光成分変更部として、2つのλ/4板を用いることにより、光スイッチを完全に同等な2つの部品群(偏光分離器1つ,偏光制御器1つ,λ/4板2枚,反射鏡1枚)で構成することができる。ところで、上述の偏光制御型空間光スイッチ装置40は、その出射側に、空間光スイッチ装置40を小型化したものを縦列するようにして配設し、且つ、それぞれの空間光スイッチ装置の構成要素の一部を変更することにより、多段構成が可能となっている。

0127

以下、図18を用いて、偏光制御型空間光スイッチ装置40を元にして構成された多段の空間光スイッチの説明を行なう。図18に示す多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置は、4入力4出力の場合のクロスオーバー網を構成するものである。尚、図21は、これによって形成される等価ネットワークを示したものである。

0128

この多段構成の空間光スイッチ装置は、入射側に、偏光制御型空間光スイッチユニット40′を配設しており、又、これの各偏光分離器1a,1b毎に、その出射側に縦列するようにして、偏光制御型空間光スイッチユニット41を配設されている。この偏光制御型空間光スイッチ40′は、上述の偏光制御型空間光スイッチ40の偏光制御器2a,2bの代わりに、液晶偏光制御素子7i,7j,7k,7mからなる偏光制御器2e,2fを用いられたものであり、その他に関しては同様の構成である。

0129

そして、偏光制御型空間光スイッチユニット41は、偏光分離器1m,1n,偏光制御器2g,2h,λ/4板3e,3f,反射鏡4e,4f,λ/2板5′′によって構成されており、これらの各装置は、偏光制御型空間光スイッチ装置40′の場合と同様の配置をなされている。但し、偏光分離器1m,1nは、偏光制御器2g,2hの各液晶偏光制御素子7n,7p,7q,7rの出射側に1つずつ配置されている。

0130

ここで、偏光分離器1m,1nは、偏光分離器1a,1bとその大きさが異なるだけで、その構成自体は同様のものであり、これらの偏光分離面1′m,1′nも、偏光分離器1a,1bのものと同様に、横偏光の光を通過させ縦偏光の光の反射し、進路を90°変更させるものとなっている。偏光制御器2g,2hは、上記に述べたように、液晶偏光制御素子7i,7j,7k,7m,7n,7p,7q,7rで構成されている。これらの液晶偏光制御素子は、先述の各多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置で述べた液晶偏光制御素子7a,7b,7c,7d,7e,7f,7g,7hと同様のものである。即ち、それぞれが、外部よりの個別制御で90°回転させることが可能なものである。

0131

又、λ/4板3e,3f,反射鏡4e,4f,λ/2板5′′は、先述のλ/4板3a,3b,反射鏡4a,4b,λ/2板5′と同様のものであるが、偏光分離器1m,1nに応じたサイズが採用されたものである。尚、偏光制御型空間光スイッチユニット40′は、λ/2板5′の代わりに偏光成分変更部として、2つのλ/4板を用いてもよい。又、これは偏光制御型空間光スイッチユニット41のλ/2板5′′においても同様である。

0132

このような構成により、各入力光は、偏光制御型空間光スイッチユニット40′の偏光制御器2e,2fの液晶偏光制御素子7i,7j,7k,7mによって、偏光方向の制御を受ける。そののち、これらの入力光は、先述の偏光制御型空間光スイッチ装置40の場合と同様の要領で、光路処理を施されていき、偏光制御型空間光スイッチユニット41へ出射される。

0133

空間光スイッチユニット40′からの各光を受光した各空間光スイッチユニット41も、偏光制御器2g,2hの各液晶偏光制御素子7n,7p,7q,7rによって、各光の偏光方向を制御する。そして、偏光方向を制御された各光は、偏光制御型空間光スイッチユニット41の偏光分離器1m,1n,λ/4板3e,3f,反射鏡4e,4fによって、先述の偏光制御型空間光スイッチ装置40の場合と同様の要領で、光路処理を施され、目的の光路にシフトされて装置から出力される。この結果、偏光制御器2e,2f,2g,2hの制御により、自在に光路シフトが行なわれる。これにより、多入力多出力で、且つ、多段化されて数段の光路シフトが可能な光路切替えスイッチとして作用するのである。

0134

尚、本例では、各偏光制御器の各液晶偏光制御素子に対して1入力1出力としたが、特に複数の入出力であっても構わない。このような結果、これらの多段構成の空間光スイッチ装置は、光通信のネットワークにおいて、装置間,素子間,光ファイバ間等において、空間多重化された光信号の可変接続を高度に実現するのである。尚、図14,15,16,17,18の各空間光スイッチ構成要素の間に生じる空間を、そのままとしたが、その空間に応じたサイズのガラスロッドを設けても構わない。又、これらの偏光制御型空間光スイッチ装置は、第1実施例の各偏光制御型空間光スイッチ装置と同様の要領で、二次元アレイ化することも可能である。又、このような各偏光制御型空間光スイッチ装置においても、光路長調整装置6を用いて光路長を調整することができる。

0135

このように、各偏光分離面が交差する方向に配置された偏光分離器をもつ、大きさの異なる偏光制御型空間光スイッチユニットを複数そなえ、これらの偏光制御型空間光スイッチユニットを組み合わせて、多段構成としたことにより、大きなスペースを必要とする光路シフト用の素子を配置する必要が無くなる。このために、光スイッチの小型化が可能となるとともに、製造の工程が簡単なものとなり、コストも低く抑えられる。

0136

更に、λ/4板またはその保護用ガラスに反射コーティングを施すことにより、反射鏡の代わりとしてもよく、これにより、反射鏡のスペース分を縮小することができ、その結果、光スイッチの自体の光路シフト側のスペースを大幅に縮小することが可能になる。又、λ/2板5′の代わりに偏光成分変更部として、2つのλ/4板を用いることにより、光スイッチユニットを完全に同等な2つの部品群で構成することができる。そして、ネットワークの構成としても、クロスオーバー網等を実現できる。

0137

(c)第3実施例の説明
図19は、本発明の第3実施例を示す模式図で、この図19は、多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置で、この多段構成の空間光スイッチは、入射側に配設された偏光制御型空間光スイッチユニット30′′と、出射側に配設された偏光制御型空間光スイッチユニット40′とを配設して構成されている。そして、この多段構成の空間光スイッチ装置は、4入力4出力のもので、図22に示すような、等価ネットワークを形成するものである。

0138

又、空間光スイッチユニット30′′は、先述の偏光制御型空間光スイッチユニット30′の偏光分離器1a,1bおよび偏光制御器2cに、空間光スイッチユニット40′のλ/2板5′に応じた隙間を設けただけのものであり、尚、このような隙間を設けられた偏光制御器を偏光制御器2c′とする。このような空間光スイッチユニット30′′,40′による多段化構成により、各入力光は、まず、空間光スイッチユニット30′′の偏光制御器2c′の偏光制御によって、先述の偏光制御型空間光スイッチ装置30の場合と同様の要領で、光路処理を施される。

0139

そののち、各光は空間光スイッチユニット40′へ出射されて、ここで、偏光制御器2e,2fの偏光制御によって、先述の偏光制御型空間光スイッチ装置40の場合と同様の要領で、光路処理を施され、目的の光路にシフトされて装置から出力される。この結果、多入力多出力で、且つ、多段化されて数段の光路シフトが可能な光路切替えスイッチとして作用するのである。

0140

尚、本例では、各偏光制御器の各液晶偏光制御素子に対して1入力1出力としたが、特に複数の入出力であっても構わない。このような結果として、これらの多段構成の空間光スイッチ装置は、光通信のネットワークにおいて、装置間,素子間,光ファイバ間等において、空間多重化された光信号の可変接続を高度に実現するのである。尚、空間光スイッチ構成要素の間に生じる空間を、そのままとしたが、その空間に応じたサイズのガラスロッドを設けても構わない。又、この偏光制御型空間光スイッチ装置は、第1実施例の各偏光制御型空間光スイッチ装置と同様の要領で、二次元アレイ化することも可能である。更に、このような偏光制御型空間光スイッチ装置においても、光路長調整装置6を用いて光路長を調整することができる。

0141

このように、各偏光分離面1a′,1b′が平行になるように配置された、偏光分離器1a,1bとからなる偏光制御型空間光スイッチユニット30′′と、各偏光分離面1a′,1b′が交差する方向に配置された偏光分離器1a,1bとからなる偏光制御型空間光スイッチユニット40′を組み合わせて、多段構成とすることにより、大きなスペースを必要とする光路シフト用の素子を配置する必要が無くなり、このために、製造の工程が簡単なものとなり、コストも低く抑えられる。更に、ネットワークの構成としても、その自由度を拡大することができる。

0142

更に、λ/4板またはその保護用ガラスに反射コーティングを施すことにより、反射鏡の代わりとしてもよく、これにより、反射鏡のスペース分を縮小することができ、その結果、光スイッチの自体の光路シフト側のスペースを大幅に縮小することが可能になる。

発明の効果

0143

以上詳述したように、第1の発明の偏光制御型空間光スイッチ装置によれば、入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面が平行になるように配置され、それぞれ偏光分離面により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器と、偏光分離器の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器と、各偏光分離器の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板と、入射光を同一光路に反射する反射部材としての反射鏡とをそなえ、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光制御器によって、その偏光方向を制御し、偏光分離器の偏光分離面をそのままの光路で通過させるとともに、偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を偏光分離器の偏光分離面で反射させ、必要に応じてλ/4板と反射部材とを経由させて、もう一方の偏光分離器1b,1aの偏光分離面で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成されたことにより、二次元アレイ化可能な小型の多入力多出力の光スイッチを容易に構成できる利点がある(請求項1,12)。

0144

又、入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面が平行になるように配置され、それぞれ偏光分離面により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器と、偏光分離器の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器と、各偏光分離器の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板と、入射光を同一光路に反射する反射部材としての反射鏡とをそなえ、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光制御器によって、その偏光方向を制御し、偏光分離器の偏光分離面をそのままの光路で通過させるとともに、偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を偏光分離器の偏光分離面で反射させ、必要に応じてλ/4板と反射部材とを経由させて、もう一方の偏光分離器の偏光分離面で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成された偏光制御型空間光スイッチユニットを複数そなえ、これらの偏光制御型空間光スイッチユニットを組み合わせて、多段構成としたことにより、二次元アレイ化可能な小型の多入力多出力で、且つ、多段構成の光スイッチを容易に構成できる。又、ネットワーク構成としても種々のもの、例えば、バニヤン網やクロスオーバー網等を実現できる利点がある(請求項2,12)。

0145

そして、複数の偏光分離器のいくつかが、各偏光分離器の機能を兼用する1つの偏光分離器で構成されていることにより、光スイッチの作成における自由度が広がり、製造工程の簡略化が可能となる(請求項3)。又、第2の発明の偏光制御型空間光スイッチ装置によれば、入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面が交差する方向に配置され、それぞれ偏光分離面により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器と、偏光分離器の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器と、各偏光分離器の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板と入射光を同一光路に反射する反射部材としての反射鏡とをそなえるとともに、偏光分離光の行き来する偏光分離器の間に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されて、一方の偏光成分から他方の偏光成分またはその逆に変更する、λ/2板で構成された偏光成分変更部とをそなえ、偏光制御器における偏光方向の制御によって、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器の偏光分離面をそのままの光路で通過させるとともに、偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を偏光分離器の偏光分離面で反射させ、偏光成分変更部を通過させたのち、λ/4板と反射部材とを経由させて、もう一方の偏光分離器1b,1aの偏光分離面で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成されたことにより、二次元アレイ化可能な小型の多入力多出力の光スイッチを容易に構成できる利点がある(請求項4,6,12)。

0146

又、入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面が交差する方向に配置され、それぞれ偏光分離面により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器と、偏光分離器の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器と、各偏光分離器の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板と入射光を同一光路に反射する反射部材としての反射鏡とをそなえるとともに、偏光分離光の行き来する偏光分離器の間に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されて、一方の偏光成分から他方の偏光成分またはその逆に変更する、λ/2板で構成された偏光成分変更部とをそなえ、偏光制御器における偏光方向の制御によって、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器の偏光分離面をそのままの光路で通過させるとともに、偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を偏光分離器の偏光分離面で反射させ、偏光成分変更部を通過させたのち、λ/4板と反射部材とを経由させて、もう一方の偏光分離器の偏光分離面で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成された大きさの異なる偏光制御型空間光スイッチユニットを複数そなえ、これらの偏光制御型空間光スイッチユニットを組み合わせて、多段構成としたことにより、二次元アレイ化可能な小型の多入力多出力で、且つ、多段構成の光スイッチを容易に構成できる。又、ネットワーク構成としてもクロスオーバー網等を実現できる利点がある(請求項5,6)。

0147

又、上述の偏光分離器の偏光分離面が交差するように配置された、各偏光制御型空間光スイッチ装置の偏光成分変更部が、2枚のλ/4板で構成されたことにより、空間光スイッチ装置および空間光スイッチユニットを完全に同等な2つの部品群で構成することができる(請求項7,12)。そして又、第3の発明の偏光制御型空間光スイッチ装置によれば、入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面が平行になるように配置され、それぞれ偏光分離面により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器と、偏光分離器の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器と、各偏光分離器の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板と、入射光を同一光路に反射する反射部材としての反射鏡とをそなえ、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光制御器によって、その偏光方向を制御し、偏光分離器の偏光分離面をそのままの光路で通過させるとともに、偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を偏光分離器の偏光分離面で反射させ、必要に応じてλ/4板と反射部材とを経由させて、もう一方の偏光分離器の偏光分離面で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成された第1の偏光制御型空間光スイッチユニットをそなえるとともに、入射光に対して並列に配設され、且つ、各偏光分離面が交差する方向に配置され、それぞれ偏光分離面により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する複数の偏光分離器と、偏光分離器の入射光側にそれぞれ配置され、外部制御に応じて入力光の偏光方向を、そのまま又は直交方向に変化させて出力する複数の偏光制御器と、各偏光分離器の反射側の一方に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板と入射光を同一光路に反射する反射部材とをそなえるとともに、偏光分離光の行き来する偏光分離器の間に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されて、一方の偏光成分から他方の偏光成分またはその逆に変更する偏光成分変更部とをそなえ、偏光制御器における偏光方向の制御によって、一方の偏光成分を有する入力光を、偏光分離器の偏光分離面をそのままの光路で通過させるとともに、偏光制御器における偏光方向の制御によって、他方の偏光成分を有する入力光を偏光分離器の偏光分離面で反射させ、偏光成分変更部を通過させたのち、λ/4板と反射部材とを経由させて、もう一方の偏光分離器の偏光分離面で反射させることにより、光路シフトを行なうべく構成された第2の偏光制御型空間光スイッチユニットをそなえ、上記の第1の偏光制御型空間光スイッチユニットおよび第2の偏光制御型空間光スイッチユニットを組み合わせて、多段構成としたことにより、二次元アレイ化可能な小型の多入力多出力で、且つ、多段構成の光スイッチを容易に構成できる。又、ネットワーク構成の自由度を拡げることができる利点がある(請求項8,12)。

0148

そして又、上述の第1,2の発明の偏光制御型空間光スイッチ装置において、その入出力側の何れかに、入射光の偏光状態によって入射光の光路長を変える光路長調整手段が設けられ、又、この光路長調整手段が、偏光分離面により入射光の一方の偏光成分を通過させ、この偏光成分と直交する他方の偏光成分を反射させて出力する偏光分離器と、偏光分離器の各反射側に、主軸が入射光の偏光方向と45°をなすように偏光分離器の通過光に対して垂直に配置されたλ/4板と、入射光を同一光路に反射する反射部材としての反射鏡とをそなえて構成されたことにより、光路シフトによって生じる光路差を無くしたり、あるいは縮小するといった、光路長の調整ができる利点がある(請求項9,10,12)。

0149

又、上述の第1,2の発明の偏光制御型空間光スイッチ装置において、その構成要素の間に空間が生じた場合に、空間に光透過部材が設けられていることにより、作成がより容易になる利点がある(請求項11)。更に、上述の第1,2の発明の偏光制御型空間光スイッチ装置において、その反射部材として、λ/4板またはその保護用ガラスに形成された反射コーティング部が使用されたことにより、反射部材に取られるスペースを縮小でき、偏光制御型空間光スイッチ装置自体をより小型化できる利点がある(請求項13)。

図面の簡単な説明

0150

図1第1の発明の原理図である。
図2第2の発明の原理図である。
図3本発明の第1実施例における偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図4本発明の第1実施例における偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図5本発明の第1実施例における多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図6本発明の第1実施例における多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図7本発明の第1実施例における多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図8本発明の第1実施例における多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図9本発明の第1実施例における多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置を示す斜視図である。
図10本発明の第1実施例における多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置を示す斜視図である。
図11本発明の第1実施例における光路長調整装置を示す模式図である。
図12本発明の第1実施例における光路長調整装置を示す模式図である。
図13本発明の第1実施例における光路長調整装置を配設した偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図14本発明の第2実施例における偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図15本発明の第2実施例における偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図16本発明の第2実施例における偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図17本発明の第2実施例における偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図18本発明の第2実施例における多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図19本発明の第3実施例における多段構成の偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図20本発明の第1実施例における各偏光制御型空間光スイッチ装置を用いたネットワークを示す図である。
図21本発明の第1,2実施例における各偏光制御型空間光スイッチ装置を用いたネットワークを示す図である。
図22本発明の第1,3実施例における各偏光制御型空間光スイッチ装置を用いたネットワークを示す図である。
図23従来例における偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図24従来例における偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図25従来例における偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。
図26従来例における偏光制御型空間光スイッチ装置を示す模式図である。

--

0151

1,1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h,1i,1j,1k,1m,1n,50,62−1,62−2,62−3,64,Q,Q′偏光分離器
1′,1a′,1b′,1c′,1d′,1e′,1f′,1g′,1h′,1i′,1j′,1k′,1m′,1n′,56,R,R′偏光分離面
2a,2b,2c,2c′,2d,2e,2f,2g,2h,53,53′,54,M,M′偏光制御器
3a,3b,3c,3d,3e,3f,52,54,P,P′ λ/4板
4a,4b,4c,4d,4e,4f,55,L,L′反射鏡(反射部材)
5偏光成分変更部
5′,5′′ λ/2板
6光路長調整装置(光路長調整手段)
7a,7b,7c,7d,7e,7f,7g,7h,7i,7j,7k,7m,7n,7p,7q,7r,N,N′液晶偏光制御素子
30,40,100,101,102,103偏光制御型空間光スイッチ装置
30′,31,32,33,34,41 偏光制御型空間光スイッチユニット
51反射位置シフト用反射鏡
57,60 第1反射ブロック
58,61 第2反射ブロック
59光路変更素子
63光路変換器
65,Sガラスロッド(光透過部材)

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