JPH0246431A - Two-dimensional optical switch - Google Patents
Two-dimensional optical switchInfo
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- JPH0246431A JPH0246431A JP19759488A JP19759488A JPH0246431A JP H0246431 A JPH0246431 A JP H0246431A JP 19759488 A JP19759488 A JP 19759488A JP 19759488 A JP19759488 A JP 19759488A JP H0246431 A JPH0246431 A JP H0246431A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、複数の光導波路を伝搬してきた光や複数の空
間ビームの光路の切り替えまたは遮断を同時並列的に行
なえる2次元光スイッチに関するものである。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a two-dimensional optical switch that can simultaneously switch or block the optical paths of light propagating through a plurality of optical waveguides or a plurality of spatial beams. It is something.
(従来の技術)
従来より、伝搬する光の光路を切り替えたり、または遮
断したりするために種々の構造の光スイッチか提案され
実用化されている。これらの光スイッチは、主に一つま
たは直線状に並んだ複数の光導波路を伝搬する光や一つ
または直線状に並んだ複数の空間ビームの光路を切り替
えたり、遮断したりする構造を有するものである。これ
らの光スイッチの構造としては、干渉形(位相制御形)
、方向性結合形、屈折率分布形等、種々のものか知られ
ている。(Prior Art) Optical switches of various structures have been proposed and put into practical use for switching or blocking the optical path of propagating light. These optical switches mainly have a structure that switches or blocks the optical path of light propagating through one or multiple optical waveguides arranged in a straight line, or the optical path of one or multiple spatial beams arranged in a straight line. It is something. The structure of these optical switches is interference type (phase control type).
Various types are known, such as directional coupling type, refractive index distribution type, etc.
第2図は、代表的な光スイッチである干渉形(マツハツ
エンダ形)光スイッチの構造図で、図中、1は光導波路
、2−1.2−2は電極、3はLiNbO2からなる基
板である。この光スイッチは、電気光学効果を用いて光
路を切り替えるもので、例えば電極2−]に電圧を印加
し、光導波路]aを伝搬する光の位相を変化させて、二
つの光導波路1a、lbを伝搬する光を干渉させること
により、出射する光をオン、オフするようになっている
。Figure 2 is a structural diagram of an interference type (Matsuhatsu Enda type) optical switch, which is a typical optical switch. In the figure, 1 is an optical waveguide, 2-1, 2-2 is an electrode, and 3 is a substrate made of LiNbO2. be. This optical switch switches the optical path using the electro-optic effect. For example, by applying a voltage to the electrode 2-], the phase of the light propagating through the optical waveguide]a is changed, and the two optical waveguides 1a and lb The emitted light is turned on and off by interfering with the light propagating through it.
この第2図においては、一つの基板に一つの光スイッチ
を配置してあり、一つの入射光に対してのオン オフ動
作か可能であるか、光スイッチを同一基板に複数個配置
して同時並列的に複数の光の光路の切り替えまたは遮断
か行なえる、いイつゆる2次元光スイッチについても種
々の提案かなされている。In this figure 2, one optical switch is arranged on one board, and whether it is possible to turn on and off in response to one incident light, we can see if multiple optical switches are arranged on the same board at the same time. Various proposals have also been made regarding so-called two-dimensional optical switches that can switch or block optical paths of a plurality of lights in parallel.
第3図乃至第6図は、従来の2次元光スイッチの第1〜
第4の構造例を示すものであり、以下順を追って説明す
る。Figures 3 to 6 show the conventional two-dimensional optical switches 1 to 6.
This shows a fourth structural example, which will be explained in order below.
第3図は、第1の構造例を示す斜視図で、図中、4−1
.4−2は複数個、例えば9個のレンズLを3x3のマ
トリクス状に配置してなるレンズアレイ、5−1.5−
2.5−3は各々同一基板に複数個、例えば3個ずつ光
スイッチ○SWを並設した光スイッチ部で、レンズアレ
イ4−1と42間に、各光スイッチO8Wの入射端とレ
ンズアレイ4−1の各レンズし1出射端とレンズアレイ
4−2の各レンズ(第3図には図示せず)とがそれぞれ
対向するように、光スイッチ部5−1.52.5−3を
配設し、7トリクス状に伝搬してくる光に対して、各光
スイッチO8W (9個)て個別にオン、オフする構造
となっている。FIG. 3 is a perspective view showing the first structural example, and in the figure, 4-1
.. 4-2 is a lens array formed by arranging a plurality of lenses L, for example, 9 lenses in a 3x3 matrix, 5-1.5-
2.5-3 is an optical switch section in which a plurality of optical switches (for example, three optical switches ○SW) are arranged in parallel on the same substrate, and between the lens arrays 4-1 and 42, the input end of each optical switch O8W and the lens array are arranged. The optical switch parts 5-1, 52, and 5-3 are arranged so that the output end of each lens array 4-1 faces each lens (not shown in FIG. 3) of the lens array 4-2. The structure is such that each optical switch O8W (nine pieces) is turned on and off individually for light propagating in a seven-trix pattern.
また、第4図は、第2の+b構造例示す斜視図で、第1
の例と異なる点は、レンズアレイ4−]−と42間に、
複数個例えば9個の光スイッチO8Wを並設した一つの
光スイッチ部5−4を配設し、7トリクス状に伝搬して
レンズアレイ4−1を透過した光を、ミラー6−1〜6
−4を用いて光スイッチ部5−4の各光スイッチO8W
に導き、各光スイッチO8Wの出射光を、同様にミラー
を用いてレンズアレイ4−2の各レンズLに導く構造と
なっている。Further, FIG. 4 is a perspective view showing an example of the second +b structure;
The difference from the example is that between lens array 4-]- and 42,
One optical switch section 5-4 is provided with a plurality of, for example, nine optical switches O8W arranged in parallel, and the light propagated in a seven-trix shape and transmitted through the lens array 4-1 is transmitted to the mirrors 6-1 to 6.
-4 to each optical switch O8W of the optical switch section 5-4.
The structure is such that the output light from each optical switch O8W is guided to each lens L of the lens array 4-2 using a mirror in the same way.
さらに、第5図は、第3の構造例を示す斜視図で、第2
の例と異なる点は、ミラーを用いる代わりに、レンズア
レイ4−1の各レンズLを透過した光を光ファイバFB
を用いて光スイッチ部54の各光スイッチ○SWに導き
、これら光スイッチ○SWの出射光を、同様に光ファイ
バFBを用いてレンズアレイ4−2の各レンズLに導<
114造となっている。Furthermore, FIG. 5 is a perspective view showing a third structural example, and FIG.
The difference from the above example is that instead of using a mirror, the light transmitted through each lens L of the lens array 4-1 is transferred to an optical fiber FB.
The light emitted from these optical switches SW is guided to each lens L of the lens array 4-2 using an optical fiber FB.
It is made of 114 buildings.
第6図(a)は、第4の構造例を示す斜視図、第6図(
b)はその動作原理の説明図で、この2次元光スイッチ
は前述の第1〜第3の例と異なり磁気光学効果(ファラ
デー効果)を利用したものである(William E
Ross 、Two−dimensiona1mag
netO−OpttC5pattal light m
odulator forsignal proses
sjng 、0PTICAL ENGINEERIN
GVOL、 No、4.p485−490.1983参
照)。FIG. 6(a) is a perspective view showing the fourth structural example, FIG.
b) is an explanatory diagram of its operating principle, and unlike the first to third examples above, this two-dimensional optical switch utilizes the magneto-optical effect (Faraday effect) (William E.
Ross, Two-dimensiona1mag
netO-OpttC5pattal light m
odulator forsignal proses
sjng, 0PTICAL ENGINEERIN
GVOL, No, 4. p485-490.1983).
第6図において、6−1及び6−2は複数個、例えば1
2個のレンズLを3x4のマトリクス状に配置してなる
レンズアレイ、7はレンズアレイ6−1の各レンズLを
透過した光のうち所定の偏波面を有する光のみを透過す
る偏光板、8は]2個の光スイッチエレメント8−1〜
8−12か7トリクス状に配置され、偏光板7を透過し
た光の偏波面を後記する原理に基づいて所定角度回転す
る光スイッチ部、9は光スイッチ部8の各光スイッチエ
レメント8−1〜8−12を介した光のうち後記するよ
うに所定方向にその偏波面か回転した光のみを透過しレ
ンズアレイ6−2に出射する検光板である。In FIG. 6, 6-1 and 6-2 are plural, for example, 1
A lens array formed by arranging two lenses L in a 3x4 matrix, 7 a polarizing plate that transmits only light having a predetermined polarization plane among the light transmitted through each lens L of the lens array 6-1, 8 ] Two optical switch elements 8-1~
8-12 or 7 An optical switch section arranged in a trix shape and rotates the polarization plane of light transmitted through a polarizing plate 7 by a predetermined angle based on the principle described below; 9 denotes each optical switch element 8-1 of the optical switch section 8; This is an analyzer plate that transmits only light whose polarization plane has been rotated in a predetermined direction as described later among the light that has passed through the lenses 8-12 to 8-12, and outputs it to the lens array 6-2.
この2次元光スイッチの動作原理は、第6図(b)に示
すように、レンズアレイ6−1を透過し、さらに偏光板
7を透過して偏光面の揃った光か、例えば光スイッチ部
8の光スイッチエレメント8−1.8−2にそれぞれ入
射すると、光スイッチエレメント8−1はオン状態、こ
れに対して光スイッチエレメント8−2はオフ状態で磁
化方向が逆になる。これによって、各々の光スイッチエ
レメント8−1.8−2を通過する光の偏波面の回転方
向が、第3図(b)に示すように逆になる。これらの光
が検光板9に入射すると、オン状態の光のみが検光板9
を透過し、オフ状態の光は遮断される。このように、第
4の例による2次元光スイッチは、光スイッチ部8の各
光スイッチエレメント8−1〜8−12の磁化方向を変
化させることで、光のオン、オフを行なうようになって
いる。なお、この光スイッチ部8は、非磁性体基板上に
磁性体膜を成長させ、エツチングによりマトリクス状に
各光スイッチエレメント8−1〜812を配置している
。さらに、磁化方向の制御はマトリクス状に設けた電極
の各々に個別に電流を流すことで行なっている。また、
この光スイッチの切り替え速度は1μsである。The operating principle of this two-dimensional optical switch is as shown in FIG. When the light enters the optical switch elements 8-1 and 8-2, the optical switch element 8-1 is in the on state, whereas the optical switch element 8-2 is in the off state and the magnetization direction is reversed. As a result, the rotation direction of the plane of polarization of the light passing through each optical switch element 8-1, 8-2 is reversed as shown in FIG. 3(b). When these lights enter the analyzer plate 9, only the light in the on state enters the analyzer plate 9.
is transmitted, and light in the off state is blocked. In this manner, the two-dimensional optical switch according to the fourth example turns the light on and off by changing the magnetization direction of each of the optical switch elements 8-1 to 8-12 of the optical switch section 8. ing. In this optical switch section 8, a magnetic film is grown on a non-magnetic substrate, and the optical switch elements 8-1 to 812 are arranged in a matrix by etching. Furthermore, the magnetization direction is controlled by individually passing current through each of the electrodes arranged in a matrix. Also,
The switching speed of this optical switch is 1 μs.
この他にも、2次元光スイッチとしては種々の原理を利
用した構造のものがあり(属地、“空間光変調器の最近
の動向”、オプトロニクス、No。In addition, there are two-dimensional optical switches with structures that utilize various principles (Recent Trends in Spatial Light Modulators, Optronics, No.
4.1985 参照)、その光路切り替え速度は、数μ
s〜数重量sが一般的である。4.1985), the optical path switching speed is several μ
s to several weights s is common.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上記第1の例によれば、各光スイッチ部
5−1.5−2.5−3のそれぞれについてレンズアレ
イ4−1と位置合わせを行ない、各光スイッチO8Wに
光を入射させる必要があるため、その位置合わせにかな
りの時間を要し、かつ位置合わせのための装置が多数必
要となり、大型化を招くと共に、コスト高になるという
問題点があった。(Problem to be Solved by the Invention) However, according to the first example, each optical switch section 5-1.5-2.5-3 is aligned with the lens array 4-1, and each Since it is necessary to input light into the optical switch O8W, it takes a considerable amount of time to align it, and a large number of devices are required for alignment, which leads to an increase in size and cost. there were.
また、第2の例によれば、ミラーを多数必要とし、ミラ
ーの位置合わせ精度をよくするための装置が多数必要と
なり、第1の例と同様に、大型化を招くという問題点が
あった。In addition, according to the second example, a large number of mirrors are required, and a large number of devices are required to improve the alignment accuracy of the mirrors, which, like the first example, has the problem of increasing the size. .
さらに、第3の例によれば、小型化を図ろうとすると光
ファイバFBの長さを短くする必要かあるが、これでは
曲率半径が小さくなりその部分で損失増加を招き、小型
化が困難である。また、光ファイバFBと各レンズLと
位置合わせを行なうためにも位置合わせ用の装置が必要
である。やはり大型化を招くという問題点があった。Furthermore, according to the third example, in order to achieve miniaturization, it is necessary to shorten the length of the optical fiber FB, but this reduces the radius of curvature and increases loss in that part, making it difficult to miniaturize. be. Furthermore, a positioning device is also required to align the optical fiber FB and each lens L. There was still the problem of increasing the size.
また、以上の第1乃至第3の例では処理する信号光の数
を増加させると、必然的にマトリクスの数が増えるため
、その分位置合わせ用の装置が必要になり、さらに大型
化を招く。Furthermore, in the first to third examples above, if the number of signal lights to be processed increases, the number of matrices will inevitably increase, which will require a positioning device, which will lead to further increase in size. .
さらにまた、第4の例によれば、位置合わせ用の装置を
必要としないため、大型化を招く恐れは少ないが、その
切り替え速度が1μs程度と、電気光学効果を利用し、
Ins程度以下で光路を切り替えることのできるものに
比べてがなり遅いという問題点があった。Furthermore, according to the fourth example, since there is no need for a positioning device, there is little risk of increasing the size, but the switching speed is about 1 μs and the electro-optic effect is used.
There is a problem in that the light intensity is slower than that of a device that can switch the optical path at about Ins or less.
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、レンズアレイの各
レンズと光スイッチ部の各光スイッチとの位置合わせの
ための装置を必要とせず、大型化を招く恐れはなく、し
かも高速かつ的確に光路の切り替えまた遮断が行なえる
優れた2次元光スイッチを提供することにある。In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to eliminate the need for a device for positioning each lens of the lens array and each optical switch of the optical switch section, eliminate the risk of increasing the size, and provide a fast and accurate An object of the present invention is to provide an excellent two-dimensional optical switch capable of switching and blocking optical paths.
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するため、請求項(1)では、レンズア
レイと、レンズアレイを透過した光の光路の切り替えま
たは遮断を行なう光導波路形光スイッチを複数個配置し
てなる光スイッチ部とを備えた2次元光スイッチにおい
て、前記各光スイッチの光導波路をその導波路軸が前記
レンズアレイの光透過方向とほぼ垂直となるように配置
すると共に、光導波路の一端側にはレンズアレイの透過
光を反射して光導波路に入射させる第1のミラーを配置
し、かつ、他端側には光導波路からの出射光をその出射
方向とほぼ垂直方向に反射する第2のミラーを配置した
。(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, in claim (1), a lens array and a plurality of optical waveguide type optical switches that switch or block the optical path of light transmitted through the lens array are arranged. In the two-dimensional optical switch, the optical waveguides of each optical switch are arranged so that the waveguide axes thereof are substantially perpendicular to the light transmission direction of the lens array, and A first mirror is disposed on one end side to reflect the transmitted light of the lens array and make it enter the optical waveguide, and on the other end side, the first mirror is arranged to reflect the light emitted from the optical waveguide in a direction substantially perpendicular to the output direction. A second mirror was placed.
また、請求項(2)では、レンズアレイ及び偏光板と、
これらレンズアレイ及び偏光板を透過した光の偏波面を
所定角度回転させる光導波路形光スイッチを複数個配置
してなる光スイッチ部と、光スイッチ部の各スイッチで
偏波面が回転された光のみを透過する検光板とを備えた
2次元光スイッチにおいて、前記各光スイッチの光導波
路をその導波路軸か前記レンズアレイ及び偏光板の光透
過方向とほぼ垂直となるように配置すると共に、光導波
路の一端側には前記レンズアレイ及び偏光板の透過光を
反射して光導波路に入射させる第1のミラーを配置し、
かつ、他端側には光導波路からの出射光を反射して前記
検光板に入射させる第2のミラーを配置した。Further, in claim (2), a lens array and a polarizing plate;
There is an optical switch section consisting of a plurality of optical waveguide type optical switches that rotate the polarization plane of the light transmitted through these lens arrays and polarizing plates by a predetermined angle, and only the light whose polarization plane has been rotated by each switch in the optical switch section. In the two-dimensional optical switch, the optical waveguides of each optical switch are arranged so that the waveguide axes thereof are substantially perpendicular to the light transmission direction of the lens array and the polarizing plate, and A first mirror is disposed on one end side of the waveguide to reflect the transmitted light of the lens array and the polarizing plate and make it enter the optical waveguide,
Further, a second mirror was disposed on the other end side to reflect the light emitted from the optical waveguide and make it enter the analyzer plate.
(作 用)
請求項(1)によれば、レンズアレイの各レンズで集光
され透過してきた光は、光スイッチ部の各光スイッチの
光導波路の一端側に配置した第1のミラーにより、その
透過方向とほぼ垂直方向に反射されて、光導波路にその
一端から入射する。光導波路に入射した光は、各光スイ
ッチで光路を切り替えられたり、遮断されたりする。こ
のように、光スイッチでスイッチングされた光は、さら
に光導波路を伝搬してその他端から出射する。この光導
波路から出射した光は、第2のミラーでその出射方向と
ほぼ垂直方向に反射されて、当該2次元光スイッチから
出射される。(Function) According to claim (1), the light that has been focused and transmitted by each lens of the lens array is collected by the first mirror disposed at one end side of the optical waveguide of each optical switch in the optical switch section. The light is reflected in a direction substantially perpendicular to the transmission direction and enters the optical waveguide from one end thereof. The optical path of the light incident on the optical waveguide is switched or blocked by each optical switch. In this way, the light switched by the optical switch further propagates through the optical waveguide and exits from the other end. The light emitted from this optical waveguide is reflected by the second mirror in a direction substantially perpendicular to the emitting direction, and is emitted from the two-dimensional optical switch.
また、請求項(2)によれば、レンズアレイの各レンズ
で集光され透過し、さらに偏光板を透過して偏波面の揃
った光あるいは偏光板を透過して偏波面が揃い、さらに
レンズアレイの各レンズで集光され透過した光は、光ス
イッチ部の各光スイッチの光導波路の一端側に配置した
第1のミラーにより、その透過方向とほぼ垂直方向に反
射されて、光導波路にその一端から入射する。光導波路
に入射した光は、各光スイッチで偏波面が所定角度回転
される。偏波面か回転された光は、さらに光導波路を伝
搬してその他端から出射する。この光導波路から出射し
た光は、第2のミラーでその出射方向とほぼ垂直方向に
反射されて、検光板に入射し、偏波面が回転された光は
検光板を透過して、当該2次元光スイッチから出射され
る。According to claim (2), the light is focused and transmitted by each lens of the lens array, and is further transmitted through a polarizing plate so that the plane of polarization is aligned, or is transmitted through a polarizing plate so that the plane of polarization is aligned, and then further transmitted through the lens. The light that has been focused and transmitted by each lens in the array is reflected by the first mirror placed at one end of the optical waveguide of each optical switch in the optical switch unit in a direction approximately perpendicular to the transmission direction, and is reflected into the optical waveguide. The light enters from one end. The plane of polarization of the light incident on the optical waveguide is rotated by a predetermined angle by each optical switch. The light whose plane of polarization has been rotated further propagates through the optical waveguide and exits from the other end. The light emitted from this optical waveguide is reflected by the second mirror in a direction almost perpendicular to the direction of light emitted, and then enters the analyzer plate.The light whose polarization plane has been rotated passes through the analyzer plate, and The light is emitted from the optical switch.
(実施例)
] 2
第1図は、本発明による2次元光スイッチの第1の実施
例を示すもので、第1図(a)はその斜視図、第1図(
b)は第1図(a)のA−A線矢視方向の拡大断面図で
ある。図中、10−110−2はそれぞれ複数個、例え
ば9個のレンズL−11〜L−19並びにL21〜L2
9を3x3のマトリクス状に配置してなるレンズアレイ
、20はレンズアレイ10−1とレンズアレイ102間
に配設された光スイッチ部で、LiNbO3等からなる
基板21にレンズアレイ10−1の各レンズL−11〜
L−19を透過してきた光の光路の切り替えまたは遮断
を行なう9個の光導波路形光スイッチ22−1〜22−
9が3x3のマトリクス状に配列されている。(Example)] 2 Fig. 1 shows a first embodiment of a two-dimensional optical switch according to the present invention, Fig. 1(a) is a perspective view thereof, and Fig. 1(a) is a perspective view thereof.
b) is an enlarged sectional view taken along line A-A in FIG. 1(a). In the figure, 10-110-2 is a plurality of lenses, for example, nine lenses L-11 to L-19 and L21 to L2.
9 is a lens array arranged in a 3x3 matrix; 20 is an optical switch section disposed between the lens array 10-1 and the lens array 102; Lens L-11~
Nine optical waveguide type optical switches 22-1 to 22- that switch or block the optical path of light transmitted through L-19.
9 are arranged in a 3x3 matrix.
各光スイッチ22−1〜22−9は位相制御形、方向性
結合形、屈折率分布形等か適用され、その主構成要素で
ある各光導波路OGは、その導波路軸、即ち光伝搬方向
がレンズアレイ10−1の光透過方向とほぼ垂直となる
ように配置されている。Each of the optical switches 22-1 to 22-9 is of a phase control type, a directional coupling type, a refractive index distribution type, etc., and each optical waveguide OG, which is a main component thereof, is connected to its waveguide axis, that is, in the light propagation direction. is arranged so as to be substantially perpendicular to the light transmission direction of lens array 10-1.
さらに、各光導波路OGの一端側にはレンズアレイ10
−1の各レンズL ]、 ]〜L1−9の透過光を反射
して光導波路OGに入射させる第1のミラM1が配置さ
れ、かっ、他端側には光導波路OGからの出射光をその
出射方向とほぼ垂直方向(図面に向かって下方)に反射
してレンズアレイ102の各レンズL−21〜L−29
に入射させる第2のミラーM2を配置しである。また、
ELは光導波路OG上に装荷した電極である。Furthermore, a lens array 10 is provided at one end of each optical waveguide OG.
A first mirror M1 is arranged to reflect the transmitted light of each lens L ], ] to L1-9 and make it enter the optical waveguide OG, and the other end side reflects the light emitted from the optical waveguide OG. Each lens L-21 to L-29 of the lens array 102 is reflected in a direction substantially perpendicular to the emission direction (downward in the drawing).
A second mirror M2 is arranged to make the light incident on the light beam. Also,
EL is an electrode loaded on the optical waveguide OG.
また、第1−図(b)のように第1及び第2のミラーM
1及びM2を配置するための溝はエツチングにより作製
可能であり、この溝にアルミニウム。In addition, as shown in FIG. 1(b), the first and second mirrors M
Grooves for arranging 1 and M2 can be made by etching, and aluminum is placed in these grooves.
金、銀等を蒸着することにより、第1及び第2のミラー
M]及びM2を作製することができる。The first and second mirrors M] and M2 can be manufactured by depositing gold, silver, or the like.
次に、上記構成による動作を説明する。レンズアレイ1
0−1の各レンズL−11〜L−19で集光され透過し
てきた光は、光スイッチ部2oの各光スイッチ22−1
〜22−9の光導波路OGの一端側に配置した第1のミ
ラーM]に到達し、この第1のミラーM1でその透過方
向とほぼ垂直方向に反射されて、光導波路OGにその一
端から入射する。光導波路OGに入射した光は、各光ス
イッチ22−1〜22−9において各電極ELへの印加
電圧により、例えば位相等が変化されて光路を切り替え
られたり、遮断されたりする。このように、各光スイッ
チ22−1〜22−9でスイッチングされた光は、さら
に光導波路OGを伝搬してその他端から出射する。この
光導波路OGから出射した光は、第2のミラーM2でそ
の出射方向とほぼ垂直方向に反射され、即ち基板21下
面側に出射されて、レンズアレイ10−2の各レンズL
−21〜L−29に入射し、それらを透過して当該2次
元光スイッチから出射される。Next, the operation of the above configuration will be explained. Lens array 1
The light that has been collected and transmitted by each lens L-11 to L-19 of 0-1 is transmitted to each optical switch 22-1 of the optical switch section 2o.
~22-9, reaches the first mirror M placed at one end of the optical waveguide OG], is reflected by this first mirror M1 in a direction substantially perpendicular to the transmission direction, and enters the optical waveguide OG from the one end. incident. The optical path of the light incident on the optical waveguide OG is switched or blocked by changing the phase or the like, for example, by applying a voltage to each electrode EL in each of the optical switches 22-1 to 22-9. In this way, the light switched by each of the optical switches 22-1 to 22-9 further propagates through the optical waveguide OG and exits from the other end. The light emitted from this optical waveguide OG is reflected by the second mirror M2 in a direction substantially perpendicular to the emitting direction, that is, emitted to the lower surface side of the substrate 21, and is emitted to each lens L of the lens array 10-2.
-21 to L-29, passes through them, and is emitted from the two-dimensional optical switch.
以上のように、本節1の実施例によれば、レンズアレイ
10−1.10−2、光スイッチ部20の各光スイッチ
22−1〜22−9並びに各光スイッチ22−1〜22
−9の光導波路OGの両端にそれぞれ配置した第1及び
第2のミラーは、微細加工技術で作製可能なため、各部
分の寸法及び各部分間の間隔寸法は精度よく作製できる
。従って、基板21の両端の二つの光スイッチについて
位置合わせを行なえば、光スイッチ部20全体の光スイ
ッチ22−1〜22−9について位置合わせが完了した
ことになる。このため、レンズアレイ10−1. ユ
0−2と光スイッチ部20との位置合わせを比較的容易
に行なうことができ、しかも位置合わせのための装置を
設ける必要もなく、大型化を招くことはない。また、マ
トリクスの数が増えても二つのレンズアレイ10−1.
10−2と1枚の基板21からなる光スイッチ部20の
位置合わせだけでよく、それによって位置合わせをする
ための装置が増加し、大型化することもない。As described above, according to the embodiment of Section 1, the lens array 10-1, 10-2, each optical switch 22-1 to 22-9 of the optical switch section 20, and each optical switch 22-1 to 22
Since the first and second mirrors arranged at both ends of the optical waveguide OG of -9 can be manufactured using microfabrication technology, the dimensions of each part and the interval between each part can be manufactured with high precision. Therefore, when the two optical switches at both ends of the substrate 21 are aligned, the alignment of the optical switches 22-1 to 22-9 of the entire optical switch section 20 is completed. For this reason, lens array 10-1. The unit 0-2 and the optical switch section 20 can be aligned relatively easily, and there is no need to provide a device for alignment, and no increase in size occurs. Furthermore, even if the number of matrices increases, two lens arrays 10-1.
It is only necessary to align the optical switch section 20 consisting of the optical switch section 10-2 and one substrate 21, and thereby the number of devices for alignment does not increase and the size does not increase.
さらに、位相制御形、方向性結合形等の導波路形光スイ
ッチの光導波路OGの両端に第1及び第2のミラーMl
、M2を設けただけなので、その光路切り替え速度に影
響なく、従って、Ins程度以下の高速で光路切り替え
が可能である。Furthermore, first and second mirrors Ml are installed at both ends of the optical waveguide OG of a waveguide type optical switch such as a phase control type or a directional coupling type.
, M2 are only provided, there is no effect on the optical path switching speed, and therefore, optical path switching can be performed at a high speed of about Ins or less.
第7図は、本発明による2次元光スイッチの第2の実施
例を示すもので、第7図(a)はその斜視図、第7図(
b)は第7図(a)のB−B線矢視力向の拡大断面図で
ある。本節2の実施例と前記第1の実施例と異なる点は
、光スイッチ部20の各光スイッチ22−1〜22−9
の光導波路OG他端側に配置した第2のミラーM2の反
射方向を基板21の下面方向ではなく、上面方向に反射
するように配置したことにある。これにより、レンズア
レイ10−1に入射光を集光し透過するレンズL−11
〜L−19に並設して、光スイッチ部20を通過し、第
2のミラーM2で反射された光を集光し透過するレンズ
L−11−〜L〜19′を配置でき、第1の実施例にお
けるレンズアレイ10−2は不要となる。FIG. 7 shows a second embodiment of the two-dimensional optical switch according to the present invention, FIG. 7(a) is a perspective view thereof, and FIG.
b) is an enlarged sectional view taken along line B-B in the arrow direction of FIG. 7(a). The difference between the embodiment of this section 2 and the first embodiment is that each optical switch 22-1 to 22-9 of the optical switch unit 20
This is because the second mirror M2 disposed on the other end side of the optical waveguide OG is arranged so that the reflection direction is not toward the lower surface of the substrate 21 but toward the upper surface thereof. As a result, the lens L-11 condenses the incident light onto the lens array 10-1 and transmits the light.
Lenses L-11- to L-19' can be arranged in parallel to L-19 to condense and transmit the light that has passed through the optical switch section 20 and been reflected by the second mirror M2. The lens array 10-2 in the embodiment becomes unnecessary.
従って、第2の実施例によれば、前記第1に実施例の効
果に加えて、2次元光スイッチの小型化を図れる。Therefore, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the two-dimensional optical switch can be made smaller.
第8図は、本発明による2次元光スイッチの第3の実施
例を示す斜視図である。本節3の実施例と前記第1の実
施例の異なる点は、レンズアレイ10−1と光スイッチ
部20との間に、レンズアレイ10−1の各レンズL−
11〜L−19を透過してきた光の偏波面を揃えるため
の偏光板30を配設すると共に、光スイッチ部20の各
光スイッチ22−1〜22−9を偏波面を回転させるこ
とができる光導波路形光スイッチ(基板21はLiNb
O3基板)、例えば位相変調器で構成し、さらに、光ス
イッチ部20とレンズアレイ1〇−2との間に、光スイ
ッチ部20の各光スイッチ22−1〜22−9で偏波面
が回転された光のみを透過する検光板40を配設したこ
とにある。FIG. 8 is a perspective view showing a third embodiment of the two-dimensional optical switch according to the present invention. The difference between the embodiment of this section 3 and the first embodiment is that each lens L-
In addition to disposing a polarizing plate 30 for aligning the plane of polarization of the light transmitted through L-11 to L-19, the plane of polarization of each optical switch 22-1 to 22-9 of the optical switch section 20 can be rotated. Optical waveguide type optical switch (substrate 21 is LiNb
O3 substrate), for example, a phase modulator, and further, between the optical switch section 20 and the lens array 10-2, the plane of polarization is rotated by each of the optical switches 22-1 to 22-9 of the optical switch section 20. This is because an analyzer plate 40 is provided that transmits only the reflected light.
ここで、本節3の実施例による動作を説明する。Here, the operation according to the embodiment of Section 3 will be explained.
レンズアレイ10−1の各レンズL−11〜L−19で
集光され透過した光は、続いて偏光板30を透過して偏
波面が揃い、光スイッチ部20の各光スイッチ22−1
〜22−9の光導波路OGの一端側に配置した第1のミ
ラーM1により、その透過方向とほぼ垂直方向に反射さ
れて、光導波路OGにその一端から入射する。光導波路
OGに入射した光は、各光スイッチ22−1〜22−9
において、電極ELへの印加電圧によりその偏波面が所
定角度回転される。偏波面が回転された光は、さらに光
導波路OGを伝搬してその他端から出射する。この光導
波路から出射した光は、第2のミラーM2でその出射方
向とほぼ垂直方向に反射されて、検光板40に入射し、
オン状態の各光スイッチで偏波面が回転された光は検光
板4oを透過して、レンズアレイ1o−2の各レンズL
−2]L−29に入射し、それらを透過して当該2次元
光スイッチから出射される。The light that has been collected and transmitted by each of the lenses L-11 to L-19 of the lens array 10-1 is then transmitted through the polarizing plate 30 so that the plane of polarization is aligned, and the light is transmitted through each optical switch 22-1 of the optical switch section 20.
The light is reflected by the first mirror M1 disposed at one end of the optical waveguide OG of ~22-9 in a direction substantially perpendicular to the transmission direction thereof, and enters the optical waveguide OG from one end. The light incident on the optical waveguide OG passes through each optical switch 22-1 to 22-9.
, the plane of polarization is rotated by a predetermined angle by the voltage applied to the electrode EL. The light whose polarization plane has been rotated further propagates through the optical waveguide OG and exits from the other end. The light emitted from this optical waveguide is reflected by the second mirror M2 in a direction substantially perpendicular to the emitted direction, and enters the analyzer plate 40,
The light whose polarization plane has been rotated by each optical switch in the on state is transmitted through the analyzer plate 4o, and then passes through each lens L of the lens array 1o-2.
-2] enters L-29, passes through them, and is emitted from the two-dimensional optical switch.
本節3の実施例も、前記第1の実施例と同様に、2次元
光スイッチの大型化を招く恐れはなく、しかもL iN
b Oa等の基板21上に作製された光スイッチの場
合、]ns程度以下で光路切り替えが可能であり、この
光スイッチの光導波路OGの両端にそれぞれ第1及び第
2のミラーMI M2を配置しただけなので光路切り
替え速度に影響はなく、従って、Ins程度以下と高速
切り替えが可能となっている。Similarly to the first embodiment, the embodiment of this section 3 does not cause the risk of increasing the size of the two-dimensional optical switch, and moreover, the L iN
b In the case of an optical switch fabricated on a substrate 21 such as Oa, it is possible to switch the optical path in about ]ns or less, and the first and second mirrors MI M2 are arranged at both ends of the optical waveguide OG of this optical switch, respectively. This does not affect the optical path switching speed, and therefore high-speed switching of less than about Ins is possible.
(発明の効果)
以上説明したように、請求項(1)または請求項(2)
によれば、7トリクス状に配列されて伝搬し1 つ
てくる光の光路を切り替えたり、遮断したりするために
、それに対応した位置に光路を切り替えたり、遮断した
り、偏波面を回転させることのできる光導波路形光スイ
ッチを複数個配置した光スイッチ部を備え、さらにそれ
らの各光スイッチの光導波路の両端には、光導波路に対
してほぼ垂直に伝搬する光を光導波路に入射させる第1
のミラと、光導波路からの出射光をその出射方向に対し
てほぼ垂直な方向に反射する第2のミラーを配置したの
で、高速のスイッチング動作が可能な2次元光スイッチ
を実現できる利点がある。また、マトリクスの数か増え
ても、それにより位置合イっせを行なうための装置を付
加する必要がなく、2次元光スイッチの大型化を防止で
きる利点がある。(Effect of the invention) As explained above, claim (1) or claim (2)
According to , in order to switch or block the optical path of light that propagates in a 7-trix pattern, the optical path can be switched or blocked to the corresponding position, or the plane of polarization can be rotated. The optical switch section includes a plurality of optical waveguide-type optical switches that can perform 1
mirror and a second mirror that reflects the light emitted from the optical waveguide in a direction almost perpendicular to the direction of light emitted from it, which has the advantage of realizing a two-dimensional optical switch that can perform high-speed switching operations. . Further, even if the number of matrices increases, there is no need to add a device for alignment, which has the advantage of preventing the two-dimensional optical switch from increasing in size.
第1−図は本発明による2次元光スイッチの第1の実施
例を示すもので、第1図(a)はその斜視図、第1図(
b)は第1図(a)のA−A線矢視方向の拡大断面図、
第2図は代表的な光スイッチである干渉形(マツハツエ
ンダ形)光スイッチの構造図、第3図は第1の従来例を
示す斜視図、第4図は第2の従来例を示す斜視図、第5
図は第3の従来例を示す斜視図、第6図(a)は第4の
従来例を示す斜視図、第6図(b)は第4の従来例の動
作原理の説明図、第7図は本発明による2次元光スイッ
チの第2の実施例を示すもので、第7図(a)はその斜
視図、第7図(b)は第7図(a)のB−B線矢視方向
の拡大断面図、第8図は本発明による2次元光スイッチ
の第3の実施例を示す斜視図である。
図中、10−1.1.0−2・・・レンズアレイ、20
・・光スイッチ部、2]・・・基板、22−1〜22−
9・・・光導波路形光スイッチ、Ml・・第1のミラー
、M2・・・第2のミラー L−11〜L19 L−
11〜L−19−L21−L−29・・・レンズ、30
・・・偏光板、40・・・検光板。
特 許 出 願 人 日本電信電話株式会社代理人
弁理士 吉1)積年Fig. 1 shows a first embodiment of a two-dimensional optical switch according to the present invention, Fig. 1(a) is a perspective view thereof, and Fig. 1(a) is a perspective view thereof.
b) is an enlarged sectional view taken along the line A-A in FIG. 1(a);
Fig. 2 is a structural diagram of an interference type (Matsuhatsu Enda type) optical switch, which is a typical optical switch, Fig. 3 is a perspective view showing the first conventional example, and Fig. 4 is a perspective view showing the second conventional example. , 5th
The figure is a perspective view showing the third conventional example, FIG. 6(a) is a perspective view showing the fourth conventional example, FIG. 6(b) is an explanatory diagram of the operating principle of the fourth conventional example, and FIG. The figures show a second embodiment of the two-dimensional optical switch according to the present invention, and FIG. 7(a) is a perspective view thereof, and FIG. FIG. 8, which is an enlarged sectional view in the viewing direction, is a perspective view showing a third embodiment of the two-dimensional optical switch according to the present invention. In the figure, 10-1.1.0-2...lens array, 20
... Optical switch section, 2] ... Board, 22-1 to 22-
9... Optical waveguide type optical switch, Ml... First mirror, M2... Second mirror L-11 to L19 L-
11~L-19-L21-L-29...Lens, 30
...Polarizing plate, 40...Analysis plate. Patent applicant: Agent for Nippon Telegraph and Telephone Corporation
Patent Attorney Yoshi 1) Many years
Claims (2)
路の切り替えまたは遮断を行なう光導波路形光スイッチ
を複数個配置してなる光スイッチ部とを備えた2次元光
スイッチにおいて、 前記各光スイッチの光導波路をその導波路軸が前記レン
ズアレイの光透過方向とほぼ垂直となるように配置する
と共に、光導波路の一端側にはレンズアレイの透過光を
反射して光導波路に入射させる第1のミラーを配置し、
かつ、他端側には光導波路からの出射光をその出射方向
とほぼ垂直方向に反射する第2のミラーを配置した ことを特徴とする2次元光スイッチ。(1) A two-dimensional optical switch comprising a lens array and an optical switch section formed by arranging a plurality of optical waveguide type optical switches that switch or block the optical path of light transmitted through the lens array, each of the optical switches described above. A first optical waveguide is arranged such that its waveguide axis is substantially perpendicular to the light transmission direction of the lens array, and a first optical waveguide is provided at one end of the optical waveguide to reflect the transmitted light of the lens array and make it enter the optical waveguide. Place the mirror of
A two-dimensional optical switch characterized in that a second mirror is disposed on the other end side to reflect the light emitted from the optical waveguide in a direction substantially perpendicular to the direction of light emitted from the optical waveguide.
及び偏光板を透過した光の偏波面を回転させる光導波路
形光スイッチを複数個配置してなる光スイッチ部と、光
スイッチ部の各スイッチで偏波面が回転された光のみを
透過する検光板とを備えた2次元光スイッチにおいて、 前記各光スイッチの光導波路をその導波路軸が前記レン
ズアレイ及び偏光板の光透過方向とほぼ垂直となるよう
に配置すると共に、光導波路の一端側には前記レンズア
レイ及び偏光板の透過光を反射して光導波路に入射させ
る第1のミラーを配置し、かつ、他端側には光導波路か
らの出射光を反射して前記検光板に入射させる第2のミ
ラーを配置した ことを特徴とする2次元光スイッチ。(2) An optical switch section consisting of a lens array, a polarizing plate, and a plurality of optical waveguide type optical switches that rotate the plane of polarization of light transmitted through these lens arrays and polarizing plates, and each switch in the optical switch section. In a two-dimensional optical switch equipped with an analyzer plate that transmits only light with a rotated plane of polarization, the optical waveguide of each optical switch is arranged such that the waveguide axis thereof is approximately perpendicular to the light transmission direction of the lens array and the polarizing plate. At the same time, a first mirror is arranged on one end side of the optical waveguide to reflect the transmitted light of the lens array and the polarizing plate and make it enter the optical waveguide, and a first mirror is arranged on the other end side to reflect the light transmitted from the optical waveguide. A two-dimensional optical switch characterized in that a second mirror is disposed to reflect the emitted light and make it enter the analyzer plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19759488A JPH0246431A (en) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | Two-dimensional optical switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19759488A JPH0246431A (en) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | Two-dimensional optical switch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0246431A true JPH0246431A (en) | 1990-02-15 |
Family
ID=16377084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19759488A Pending JPH0246431A (en) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | Two-dimensional optical switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0246431A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04367819A (en) * | 1991-06-17 | 1992-12-21 | Yamaha Corp | Optical multiplexer demultiplexer and device using optical multiplexer |
| US5440654A (en) * | 1993-12-30 | 1995-08-08 | Raytheon Company | Fiber optic switching system |
| US6704474B1 (en) | 1994-05-24 | 2004-03-09 | Raytheon Company | Optical beam steering system |
-
1988
- 1988-08-08 JP JP19759488A patent/JPH0246431A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04367819A (en) * | 1991-06-17 | 1992-12-21 | Yamaha Corp | Optical multiplexer demultiplexer and device using optical multiplexer |
| US5440654A (en) * | 1993-12-30 | 1995-08-08 | Raytheon Company | Fiber optic switching system |
| US6704474B1 (en) | 1994-05-24 | 2004-03-09 | Raytheon Company | Optical beam steering system |
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