JPH03101716A - 光スイッチ並びに光スイッチアレイ及び多ポート光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、信号光の光路を切替える光スイッチ並びに光
スイッチアレイ及び信号光の光路を切替えて複数の出力
ポートのいずれかに信号光を出射する多ポート光スイッ
チに関するものである。

（従来の技術） 従来、伝搬する光路を切り替えるために種々の構造の光
スイッチが提案され、実用化されている。

例えば、方向性結合形、屈折率分布形、干渉形（位相制
御形）の光スイッチは先導波路を伝搬する光を切り替え
ることができる代表的構造の光スイッチである。第２図
は、方向性粘合形光スイツチの構造を示す図で、１−１
．１−２は光導波路、２−１．２−２は電極、３はリチ
ウムナイオベト（　ＬＩＮｂｏ３）や半導体等からなる
基板である。

この光スイッチでは、入力ポート■１から出力ポート０
１に出力されていた光は、電極２−１．２−２への印加
電圧を変化させると電気光学効果で出力ポート０２に出
力される。同様に、入力ポートＩ２から出力ポート０２
に出力されていた光は、出力ポート０１に出力される。

従って、電極２−１、２−２への印加電圧を制御するこ
とで伝搬光のスイッチングを行なうことができる。

これら先導波路形の光スイッチは、２入力２出力が主で
あり、これ以上の入力ポート・出力ポートをもった光ス
イッチを作製するためには、１つの基板上に２入力２出
力の光スイッチとそれをつなぐ先導波路を多数作製し、
それを多段に接続するか、または多数の２入力２出力の
光スイッチを個別に作製しそれらを多段に光ファイバ等
で接続する方法のどちらかが用いられている。

さらに、第３図（ａ）（ｂ）は２入力２出力の別の構成
の先スイッチを示した図で、４−１〜４−４は偏光ビー
ムスプリッタ、５−１〜５−６は偏光面制御素子である
。これは、偏光ビームスブリッタ４−１〜４−４と偏光
面制御索子５−１〜５−６をマトリックス状に配置して
、偏光を制御することでスイッチングする構造である（
金山，山口，菊池，“液晶光ゲートを用いた二次元画像
信号交換方式“、電子情報通信学会総合全国大会、Ｓ１
１−３．１．９８７）。即ち偏光ビームスブリッタ４−
１〜４−４は、図の横方向及び縦方向からのＰ波を透過
し、Ｓ波を９０度屈折させる。また、偏光面制御素子５
−１〜５−６は、オン状態において、通過する光の偏光
面を９０度回転させてＰ波とＳ波を互いに変換し、オフ
状態において通過する光の偏光面を回転させることなく
、入射偏光状態と同じ偏光状態で出力する機能を有し、
おもに戚晶やＰＬＺＴ　（多結晶セラミック）で構成さ
れる。

例えば、この構戊の光スイッチを用いて入カポー｝１１
へのＳ波の偏光面を有する入力光を出力ポート０１の出
力光として取り出すためには第３図の（ａ）に示すよう
に入力ポートＩ１への入力光と出力ボー｝０１の出力光
との交点に位置する偏光ビームスプリッタ４−２の入力
側の偏光面制御索子５−１．５−２および出力側の偏光
面制御素子５−４をともにオンとし、その他の偏光面制
御素子５−３．５−５．５−６を全てオフとすれば良い
。この時、上記の偏光ビームスプリッタに達した光ビー
ムは、入力側偏光面制御素子によってＳ波に変換され偏
光ビームスブリッタ４−２によって屈折され、出力側の
偏光面制御素子５−４によって再びＰ波に変換され、出
力ボー｝０１に出力される。このとき、入力ポートＩ２
へ入力されるＳ波の偏光面を有する入力光は出力ポート
０２に出力される。また、偏光面制御素子５−１．５−
２．５−４をオフとし、偏光面制御素子５−３．５−５
．５−６をオンにすれば、入カポーＭｌへの入力光は出
力ポート０２へ、入力ポートＩ２への入力光は出力ポー
ト０１へそれぞれ出力される。従って、偏光面を制御す
ることで伝搬光のスイッチングができる。

一方、多ポート光スイッチを実現するため、２入力２出
力スイッチを基本ユニットとしてそれを多段に接続した
スイッチング網構成法が提案されている。第４ａ図はこ
の構成法の１つで、マトリックス状に６４個の光スイッ
チ１０を配置して、８個の入力ポートＩ１〜Ｉ８と８個
の出力ポート０１〜０８を有する８入力８出力の多ポー
ト先スイッチを構成したものである（下江他、“光交換
用空間スイッチの構成”、電子情報通信学会総合全国大
会、５１１−８．１９８７）。第４ｂ図はこの｝κ成法
に第３図に示すと同様の構成からなる２入力２出力光ス
イッチ２０を用いて入力ポート１１〜Ｉ８と出力ポート
０１〜０８を有する８入力８出力の光スイッチを構成し
た例である（金山，山口，菊池，“液晶光ゲートを用い
た二次元画像信号交換方式゛、電子情報通信学会総合全
国大会、Ｓ１１−３．１９８７）。これは２入力２出力
の光スイッチ２０を格子状に配列すると共に、隣接する
偏光ビームスプリッタ間に偏光面制御素子を配置してス
イッチング網を構成している。また、第５図はバッチャ
ー（Ｂａｔｅｈｅｒ　）網と呼ばれる別のスイッチング
網の構成を示した図であり、入力ポート１１〜■８と出
力ポート０１〜０８を有する８入力８出力の多ポート光
スイッチを構成した例である（Ｋ．　Ｉｉ．Ｂａｔｃｈ
ｅｒ，　”Ｓｏｒｔｉｎｇ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄｔ
ｈｅｉｒ　Ａｐｐｌｌｃａｔｌｏｎｓ　，　Ｓｐｒｉｎ
ｇ　ｊｏｉｎｔ　ＣｏｍｐｕｔｅｒＣｏｎｒａｒａｎｃ
ａ．　ｐｐＪＯ７−３１４．　１９６８）　ｏ　このＢ
ａＬｅｈｅｒ網は、２入力２出力光スイッチ１１〜４６
で２つのＩＩ的とする出力ポートの番号の大小関係を比
較し並べ替えを行なうことで複数の入力ポートと目的の
出力ポート間の光路を設定する方法である。

これら以外にも、２入力２出力光スイッチを多段に接続
したスイッチング網としてはＢｅｎｅｓ網、Ｂａｎｙａ
ｎ網等がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第２図に示す方向性結合形光スイッチで
は集積化が困難であり、第３図に示す２入力２出力光ス
イッチでは集積化は容易であるが多数の構成部品を必要
とする。また、前述したスイッチング網による多ポート
光スイッチの構成法に第２図または第３図に示す２入力
２出力の光スイッチを用いると入力ポート及び出力ポー
トの増加に伴ない、構成部品数が非常に増大するという
問題点があった。特に、第４ａ図及び第４ｂ図に示すマ
トリックス状のスイッチ構成では、ポート数ｎに対して
０２個の構成部品、即ち（ｎ２／４）個の２入力２出力
光スイッチ２０を必要とするため、ポート数ｎの■曽大
に伴なって構或部品数は非常に多ぐなり、多ポート光ス
イッチの形状が大型になるという欠点があった。

本発明の目的は上記の問題点に鑑み、構或部品数を削減
した２入力２出力の光スイッチ並びにこの光スイッチを
用いた光スイッチアレイ、及びこの光スイッチアレイを
用いた多ポート光スイッチを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の請求項（１）では、直線偏光された第１及び第
２の信号光をそれぞれ第１及び第２の入力ポートより入
射し、制御信号に基づいて、前記第１の信号光を第１の
出力ポートに、前記第２の信号光を第２の出力ポートに
、或いは前記第１の信号光を前記第２の出力ポートに、
前記第２の信号光を前記第１の出力ポートにそれぞれ出
射する光スイッチにおいて、一の偏光面を有する第２の
信号光を透過し、前記一の偏光面と９０度の角度をなす
他の煽光面を有する第２の信号光を反射する第１の偏光
ビームスプリッタと、前記一の偏光面を有する第１の信
号光を透過して前記第１の出力ポートに出射すると共に
、前記第１の偏光ビームスプリッタにより反射された前
記他の偏光面を有する第２の信号光を反射して前記第１
の出力ポートに出射する第２の偏光ビームスプリッタと
、前記第２の偏光ビームスプリッタにより反射された前
記他の偏光面を有する第１の信号光を入射光路と異なる
光路に反射する光路変換器と、前記第１の偏光ビームス
プリッタを透過した前記一の偏光面を灯する第２の信号
光を透過して前記第２の出力ポートに出射すると共に、
前記光路変換器により反剃された前記他の偏光面を有す
る第１の信号光を反射して前記第２の出力ポートに出射
する第３の偏光ビームスプリッタと、前記制御信号に基
づいて、前記第１の偏光ビームスプリッタに入射される
前記第２の信号光及び前記第２の偏光ビームスプリッタ
に入射される前記第１の信号光のそれぞれの偏光面を９
０度回転させて出射する偏光面制御手段とを備えた光ス
イッチを提案する。

また、請求項（２）では、請求項（１）記載の光スイッ
チを複数個組合わせてなる光スイッチアレイを提案する
。

さらに請求項（３）では、請求項（２）記載の光スイッ
チアレイを複数個多段に設け、光スイッチアレイの中の
異なる２つの光スイッチのそれぞれの一方の出力ポート
から出身・ｊされる信号光を次段の光スイッチアレイの
中の一の光スイッチの第１及び第２の入力ポートに入射
するように前記複数の光スイッチアレイを接続してなる
多ポート光スイッチを堤案ずる。

（作　用） 本発明の請求項（１）の光スイッチによれば、例えば第
１乃至第３の偏光ビームスプリッタをＰ波に直線偏光さ
れた信号光を透過し、Ｓ波に直線偏光された信号光を反
射するものに設定する。また、偏光面制御手段はオンの
制御信号を入力したときには透過する光の偏光面を９０
度口転させ、オフの制御信号を入力したときには入射光
の偏光面を回転させることなく透過するものに設定する
。

この設定において、Ｓ波に直線偏光された第１及び第２
の信号光が入射され、オンの制御信号が入力されると、
第１の信号光は偏光面制御手段を透過する際に、その偏
光面が９０度回転されてＰ波に直線偏光されたものとな
る。この第１の信号光は第２の偏光ビームスプリッタを
透過して第１の出力ポートから出射される。また、第２
の信号光は偏光面制御手段を透過する際に、その偏光面
が９０度回転されてＰ波に直線偏光されたものとなる。

この第２の信号光は第１及び第３の偏光ビームスプリッ
タを透過して第２の出力ポートから出射される。

また、偏光面制御手段にオフの制御信号が入力された場
合には、第１の信号光は、偏光面を回転されることなく
偏光面制御手段を透過する。この第１の信号光は第２の
偏光ビームスプリッタによって反射され光路変換器に入
射される。この光路変換器によって第１の信号光は、そ
の人射光路とは穴なる光路にて反射され第３の偏光ビー
ムスプリッタに人躬される。この第３の偏光ビームスプ
リッタによって第１の信号光は反射され、第２の出力ポ
ートから出射される。また、第２の信号光も偏光面を回
転されることなく偏光面制御手段を透過する。この第２
の信号光は、第１及び第２の一光ビームスプリッタによ
って反射され、第１の出力ポートから出射される。

従って、偏光面制御手段に入力される制御信号の状態に
基づいて、第１及び第２の信号光の出力ポートが切替え
られる。

また、請求項（２）によれば、前述した光スイッチが複
数個組合わされて光スイッチアレイが構成され、個々の
光スイッチは個別に動作される。

さらに、請求項（３）によれば、前述した光スイッチア
レイが複数個多段に設けられ、一の光スイッチアレイの
中の５゛コなる２つの先スイッチのそれぞれの一方の出
力ポートから出射される信号光が、次段の光スイッチア
レイの中の一の光スイッチの第１及び第２の入力ポート
に入射される。また、光スイッチアレイの中の光スイッ
チは個別に制御される。これにより、複数の入力ポート
の中の一の入力ポートに入射された信号光は、各光スイ
ッチへ所定の制御信号を入力することにより、庚数の出
力ポートの中の出力対象の出力ポートに出射される。

（尖施例） 第１図は本発明の第１の実施例の光スイッチの構成を示
す図である。図において、４−９〜４−１１は偏光ビー
ムスプリッタで、Ｐ波に直線偏光された信号光を透過し
、Ｓ波に直線偏光された信号光を反射する。５−１３は
偏光面制御素子で、例えば液晶またはＰＬＺＴ　（多結
晶セラミック）からなり、オンの制御信号が入力された
場合には、入射光の偏光面を９０度回転させてＰ波とＳ
波を互いに変換して透過する。また、オフの制御信号が
入力された場合には、入射光の偏光面を回転させること
なく透過して出射する。

６−１は光路変換器で、２枚のミラー６１，６２からな
り、これらのミラー６１．６２はその鏡面の挾角が９０
度の角度をなすように固着されている。

偏光ビームスプリッタ４−９は人カボー｝１１と出力ポ
ート０１との間に配設され、偏光ビームスプリッタ４−
１０．４−１１は人カポート■２と出力ポー｝０２との
間に並設されている。ここで入力ポートＩ１と入力ポー
トＩ２及び出力ポート０１と出力ポート０２はそれぞれ
並設されている。光路変換器６−１は、次に示す位置に
配設されている。即ち、入力ポートＩＩから偏光ビーム
スブリッタ４−９に入射された第１の信号光が、この偏
光ビームスプリッタ４−９によって反射され、光路を９
０度屈折させられて、光路変換器６−１のミラー６１の
鏡面に入射角度４５度にて入射されると共にミラー６１
．６２によって反射された後、偏光ビームスプリッタ４
−１１に入射されるように配設されている。また、偏光
ビームスブリッタ４−９は、次に示す位置に配設されて
いる。即ち、入力ポート■２から偏光ビームスプリッタ
４−１０に入射され、さらにこの偏光ビームスプリッタ
４−１０によって反射され、その先路を９０度屈折させ
られた第２の信号光が入射し、この第２の信号光を反射
して、光路を９０度屈折させて出力ポート０１に出射で
きる位置に配設されている。さらに偏光ビームスプリッ
タ４−１１は、光路変換器６−１のミラー６２から入射
した第１の信号光を反射して、光路を９０度屈折させて
第２の出力ポート０２に出射できるように配設されてい
る。また、入力ポート１１．１２と偏光ビームスプリッ
タとの間に偏光面制御素子５−１３が配設されている。

次に前述の構成よりなる第１の実施例の動作を説明する
。

入カポー｝１１に入射される第１の信号光と入力ポート
Ｉ２に入射される第２の信号光を例えばＳ波に直線偏光
しておく。ここで、偏光面制御素子５−１３にオンの制
御信号を入力すると、第１及び第２の信号光のそれぞれ
は第１図中に実線矢印で示す光路を通り、出力ポート０
１，０２から出射される。即ち第１の信号光は偏光面制
御素子５−１３を透過する際に、その偏光面が９０度回
転されてＰ波に直線偏光されたものとなる。この第１の
信号光は偏光ビームスプリッタ４−９を透過して出力ポ
ート０１から出射される。また、第２の信号光も偏光面
制御素子５−１３を透過する際に、その偏光面が９０度
回転されてＰ波に直線偏光されたものとなる。この第２
の信号光は偏光ビームスプリッタ４−１０．４−１１を
透過して出力ポート０２から出ｆｌ，ｔされる。

偏光面制御素子５−１３にオフの制御信号を入力した場
合には、第１及び第２の信号光のそれぞれは第１図中に
点線及び一点航線で示す光路を通り、出力ポート０１，
０２から出射される。即ち、第１の信号光は、偏光面を
回転されることなく偏光面制御素子５−１３を透過する
。この第１の信号光は、偏光ビームスブリッタ４−９に
よって反射され、光路変換器６−１に入財される。第１
の信号光は光路変換器６−１のミラー６１．６２によっ
て反射された後、偏光ビームスプリッタ４−１１に人身
・ｌされる。この第１の信号光は偏光ビームスプリッタ
４−１１によって反射され、出力ポート０２から出射さ
れる。また、第２の信号光も偏光面を回転されることな
く偏光面制御素子５−１３を透過する。この第２の信号
光は偏光ビームスプリッタ４−１０によって反射された
後、偏光ビームスブリッタ４−９に入射される。さらに
、第２の信号光は偏光ビームスプリッタ４−９によって
反射されて出力ポート０１から出射される。

従って、偏光面制御索子５−１３へ入力する制御信号の
状態を変化させることによって、第１及び第２の信号光
のそれぞれが出射される出力ポート０１，０２を切替え
ることができる。さらに、この２入力２出力の光スイッ
チを５個の部品によって構或することができる。

また、Ｐ波に直線偏光した第１及び第２の信号光を用い
た場合には、偏光面制御素子５−１３に入力される制御
信号の状態、即ちオンの制御信号を入力したときと、オ
フの制御信号を入力したときのそれぞれにおける第１及
び第２の信号光の出力ポートは前述した場合とは反転す
る。

尚、第１の実施例では光路変換器６−１を２枚のミラー
６１．６２によって構成したが、４５度プリズムまたは
２個の偏光ビームスプリッタによって構成しても同様の
効果を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施例の光スイッチアレイを説明
する。

第６図は第２の実施例の光スイッチアレイの構成を示す
図である。図において、４−１２〜４−１７は偏光ビー
ムスプリッタ、５−１４．５−１５は偏光面制御素子で
、これらは前述した第１の夷施例の偏光ビームスプリッ
タ４−９〜４　−　１　１、偏光面制御索子５−１３と
同様の機能を有している。６−２は光路変換器で、前述
した光路変換器６−１と同様に２枚のミラー６３，６４
からなっている。

本第２の実施例の光スイッチアレイは、第１の実施例の
光スイッチを２個並設することにより構成されている。

即ち、入力ポートＩｌ，１２と出カポー｝０１，０２と
を有する第１の光スイッチの入力ポート■２と出力ポー
ト０２との間に配設された２個の偏光ビームスプリッタ
４−１３．４４を、入力ポート１３．１４と出力ポート
０３，０４とを−ｎする第２の光スイッチの光路変換器
となるように２つの光スイッチを並設してある。また、
入力ポート！１〜■４と出力ポート０１〜０４はそれぞ
れ等間隔をおいて並設されている。

これにより構或部品数を削減することができる。

前記第１の光スイッチは、偏光ビームスプリッタ４−１
２〜４−１４と偏光面制御素子５−１４と光路変換器６
−２とから構成され、前記第２の光スイッチは偏光ビー
ムスプリッタ４−１５〜４−１７、偏光面制御索子５−
１５及び偏光ビームスブリッタ４−１３．４−１４によ
って構成されている。

前述の構成よりなる第２の実施例の光スイッチアレイに
よれば、例えばＳ波に直線偏光された第１及び第２の信
号光を入力ポート１１．１２に人η．ｔ　Ｌた場合、第
１及び第２の信号光は出力ポート０１，０２から出射さ
れると共に、偏光面制御索子５−１４に入力される制御
信号のオン・オフの状態に応じて、第１の信号光が出射
される出力ポトと第２の信号光が出射される出力ポート
が切替えられる。同様に入力ポートＩ３，１４に入射さ
れた第３及び第４の信号光は出力ポート０３，０４から
出射され、それぞれの信号光が出射される出力ポートは
、偏光面制御索子５−１５に入力される制御信号のオン
・オフの状態に応じて切替えられる。

尚、第２の実施例では２個の２入力２出力の光スイッチ
からなる光スイッチアレイを構成したが、これに限定さ
れないことは言うまでもないことである。

次に本発明の第３の実施例の多ポート光スイッチを説明
する。

第７図は第３の実施例の多ポート光スイッチの構成を示
す図である。図において、１０１と１１５は第１の実施
例と同様の２入力２出力の光スイッチ、１０２〜１１４
は光スイッチアレイで、１０２と１１４は第２の実施例
と同様に第１の実施例に示した２入力２出力の光スイッ
チを２個並設してなる光スイッチアレイである。同様に
、１０３と１１３は３個の光スイッチを、１０４と１１
２は４個の光スイッチを、１０５と１１１は５個の光ス
イッチを、１０６と１１０は６個の光スイッチを、１０
７と１０９は７個の先スイッチを、１０８は８個の光ス
イッチをそれぞれ並設してなる光スイッチアレイである
。また、光スイッチアレイ１０２〜１１４のそれぞれに
おける複数の入力ポート及び複数の出力ポートは全て等
しい間隔をあけて並設されている。

これらの光スイッチ１０１，１１５、光スイッチアレイ
１０２〜１１４を多段に配設し、一の先スイッチアレイ
の中の異なる２つの光スイッチのそれぞれの一方の出力
ポート０２から出射される信号光を次段の光スイッチア
レイの中の一の光スイッチの２つの入力ポートに入財す
るように接続して、８入力８出力の多ポート光スイッチ
を構成している。

即ち、並設された８つの入力ポート１１〜Ｉ８と８つの
出力ポート０１〜０８との間に人カポー｝１１〜Ｉ８の
側から順に先スイッチ１０１、光スイッチアレイ１０２
〜１１４、光スイッチ１１５が多段に接続されて配設さ
れている。また、第７図においては隣接する光スイッチ
アレイの間に間隔をあけているが、丈際には密着された
ものとなっている。

第７図に向って下側に位置する先スイッチを各光スイッ
チアレイ１０２〜１１４における第１の光スイッチとし
て下から上に向って順に第１，第２，第３の光スイッチ
とし、各光スイッチの上側に第１の入力ポートと第１の
出力ポートが、下側に第２の入力ポートと第２の出力ポ
ートが位置するものとする。ここで、光スイッチ１０１
及び光スイッチアレイ１０２〜１０８の第１の光スイッ
チのそれぞれの第２の入力ポートには、対応する入力ポ
ート１１〜１８に入射される８つの信号光が入射される
ようになっている。また、光スイッチアレイ１０８〜１
１４の第１の光スイッチと光スイッチ１１５のそれぞれ
の第２の出力ポートから出Ｉ１される信号光は、対応す
る出力ポート０１〜０８から出射されるようになってい
る。さらに光スイッチ１０１の第２の出力ポートが光ス
イッチアレイ１０２の第１の光スイッチの第１の入力ポ
ートに、光スイッチアレイ１０２の第１の光スイッチの
第２の出力ポートが光スイッチアレイ１．　０　３の第
１の光スイッチの第１の入力ポートに、光スイッチアレ
イ１０３のｍｌの光スイッチの第２の出力ポートが光ス
イッチアレイ１０４の第１の光スイッチの第１の入力ポ
ートに、光スイッチアレイ１０４の第１の光スイッチの
第２の出力ポートが光スイッチアレイ１０５の第１の光
スイッチの第１の入力ポートに、光スイッチアレイ１０
５の第１の光スイッチの第２の出力ポートが光スイッチ
アレイ１０６の第１の光スイッチの第１の入力ポートに
、光スイッチアレイ１０６の第１の先スイッチの第２の
出力ポートが光スイッチアレイ１０７の第１の光スイッ
チの第１の入力ポートに、光スイッチアレイ１０７の第
１の光スイッチの第２の出力ポートが光スイッチアレイ
１０８の第１の光スイッチの第１の入力ポートにそれそ
れ対応するように、光スイッチ１０１及び光スイッチア
レイ１０２〜１０８は接続されている。

さらに、光スイッチアレイ１０８の第１の光スイッチの
第１の出力ポートが光スイッチアレイ１０９の第１の光
スイッチの第２の入力ポートに、光スイッチアレイ１０
９の第１の光スイッチの第１の出力ポートが光スイッチ
アレイ１１０の第１の光スイッチの第２の入力ポートに
、光スイッチアレイ１１０の第１の光スイッチの第１の
出力ポートが光スイッチアレイ１１１の第１の光スイッ
チの第２の入力ポートに、光スイッチアレイ１１１の第
１の光スイッチの第１の出力ポートが光スイッチアレイ
１１２の第１の光スイッチの第２の入力ポートに、光ス
イッチアレイ１１２の第１の光スイッチの第１の出力ポ
ートが光スイッチアレイ１１３の第１の光スイッチの第
２の入力ポートに、光スイッチアレイ１１３の第１の光
スイッチの第１の出力ポートが光スイッチアレイ１１４
の第１の光スイッチの第２の入力ポートに、光スイッチ
アレイ１１４の第１の光スイッチの第１の出力ポートが
光スイッチ１１５の第２の入力ポートに、それぞれ対応
するように、光スイッチアレイ１０８〜１１４及び光ス
イッチ１１５は接続されている。

前述の構成よりなる第３の実施例の多ポート光スイッチ
によれば、例えばＳ波に直線偏光された第１の信号光を
入力ポートＩＩに入射し、この第１の信号光を出力ポー
ト０１から出ＩＪさせるには、光スイッチ１０１の偏光
面制御素子にオンの制御信号を入力すれば良い。

これにより光スイッチ１０１の偏光面制御素子を透過し
た第１の信号光はＰ波の直線偏光を有する信号光になり
、人カポー｝ＩＩと出力ポート０１とを拮ぶ直線上に位
置する光スイッチを光路を切替えられることなく通過し
て出力ポートＯ１から出剥される。即ち、光スイッチ１
０１を通過した第１の信号光は、光スイッチアレイ１０
２の第１の光スイッチ、光スイッチアレイ１０３，１０
４の第２の光スイッチ、光スイッチアレイ１０５．１０
６の第３の光スイッチ、光スイッチアレイ１０７，１０
８，１０９の第４の光スイッチ、光スイッチアレイ１１
０，１１１の第３の光スイッチ、光スイッチアレイ１１
２，１１３の第２の先スイッチ、光スイッチアレイ１１
４の第１の光スイッチ及び光スイッチ１１５のそれぞれ
の光路を、切替えられることなく通過して出力ポート０
１から出射される。また、各光スイッチ１０１，１１５
、光スイッチアレイ１０２〜１１４のＤの所定の光スイ
ッチに入力される制御信号を所定の状態に設定すること
により、前述したのとは異なる光スイッチを経由して第
１の信号光を出力ポート０１から出射することも可能で
あることは言うまでもない。

前述した多ポート光スイッチによれば、入力ボ−トｌｌ
〜Ｉ８のそれぞれに入射された信号光は、光スイッチ１
０１，１１５及び光スイッチアレイ１０２〜１１４の各
光スイッチへ所定の制御信号を入力することにより、出
力対象の出力ポート０１〜０８から出射される。

また、前述した多ポート光スイッチによれば、第４ｂ図
に示す多ポート光スイッチに比べて偏光面制御素子及び
偏光ビームスプリッタの数を削減でき、小型化すること
が可能になる。

尚、第３の実施例では、８入力８出力の多ポート光スイ
ッチを構成したが、これに限定されないことは言うまで
もないことである。

次に本発明の第４の実施例の光スイッチアレイを説明す
る。

第８図は第４の実施例の光スイッチアレイの構成を示す
図である。この光スイッチアレイは第１の実施例の光ス
イッチを２個用い、一方の先スイッチの出力側に他方の
光スイッチを配設すると共に、各光スイッチの入力ポー
ト１１〜Ｉ４及び出力ポート０１〜０４がそれぞれ交互
に所定間隔をおいて並設されるように構或部品が配設さ
れてなるものである。即ち、第８図において、４−１８
〜４−２３は偏光ビームスプリッタ、５−１６〜５−１
９は偏光面制御素子、６−３．６−４は光路変換器であ
る。これらの構戊部品は第１の実施例と同｛ｌのもので
ある。

前述した一方の光スイッチは、入力ポートＩ１，■３と
出力ポート０１，０３とを有し、偏光ビムスプリッタ４
−１８．４−２０．４−２１、偏光面制御素子５−１６
．５−１８及び光路変換器６−３から構成され、他方の
光スイッチは入カボー｝１２．１４と出力ポート０２，
０４とを有し、偏光ビームスプリッタ４−１９．４−２
２．４−２３、偏光面１！ｔ御素子５−１７．５−１９
及び光路変換器６−４から構成されている。

入力ポート１１〜Ｉ４と出力ポート０１〜４はそれぞれ
所定の間隔をおいて並設されている。入カボー｝１１と
出力ポート０１との間に偏光面制御素子５−１６と偏光
ビームスブリッタ４−１８が配設され、入力ポートＩ２
と出力ポート０２との間に偏光面制御素子５−１７と偏
光ビームスプリッタ４−１９が配設されている。入力ポ
ートｌ３と出力ボー｝０３との間に偏光面制御素子５−
１８及び隣接した偏光ビームスブリッタ４−２０．４−
２１が配設され、入力ポート■４と出力ポート０４との
間に偏光面制御素子５−１９及び隣接した偏光ビームス
プリッタ４−２２．４−２３が配設されている。また、
偏光ビームスブリッタ４−２２．４−２３は偏光ビーム
スブリッタ４−２１よりも出力ポート側に配設され、偏
光ビームスブリッタ４−１８は偏光ビームスプリッタ４
−２０に対応する位置に、偏光ビームスプリッタ４−１
９は偏光ビームスブリッタ４−２２に対応する位置にそ
れぞれ配設されている。さらに、光路変換器６−３は偏
光ビームスブリッタ４−１８から入射される信号光を反
射して偏光ビームスブリッタ４−２１に入射する位置に
、光路変換器６−４は偏光ビームスブリッタ４−１９か
ら入射される信号光を反射して偏光ビームスブリッタ４
−２３に入射する位置にそれぞれ配設されている。また
、偏光面制御素子５−１６と偏光面制御素子５−１８に
は同一の制御信号が入力され、偏光面制御素子５−１７
と偏光面制御素子５−１９には同一の制御信号が入力さ
れるようになっている。ここで、第８図に斜線で示した
構或部品間の空間にガラスのブロック等を挿入してユニ
ット化することにより、信号光の輔合わせを容易にする
と共に、形状を小型にしている。

前述の構成よりなる光スイッチアレイによれば、前記一
方の光スイッチにおいて信号光の伝搬光路の切替えを行
わないときは、入力ポートｌ１から入射される第１の信
号光は出力ポート０１から出射され、入力ポートＩ３か
ら入射される第３の信号光は出力ポート０３から出射さ
れる。また、前記一方の光スイッチにおいて信号光の伝
搬光路の切替えを行うときは、前記第１の信号光は出力
ポ−　Ｉ−０３から出射され、前記第３の信号光は出力
ポート０１から出射される。

同ｔ，ｌに前記他方の光スイッチにおいて信号光の伝搬
光路の切替えを行わないときは、入力ポートＩ２から入
射される第２の信号光は出力ポート０２から出射され、
入力ポート１４から入射される第４の信号光は出力ポー
ト０４から出射される。

また、伝搬光路の切替えを行うときは、前記第２の信号
光は出力ポート０４から、前記第４の信号光は出力ポー
ト０２からそれぞれ出射される。

前述した第４の実施例の光スイッチアレイによれば、隣
接しない２つの入力ポートに入射される信号光の伝搬光
路を切替えることができる。

尚、第４の実施例では、間に１つの入力ポートを挾んだ
両側の入力ポートに入射する信号光の伝搬光路を切替え
る光スイッチアレイを構或したが、これに限定されるこ
とはない。例えば、第１の実施例の光スイッチを３個用
いれば、間に２つの入力ポートを挟んだ両側の２つの入
力ポートに入射する信号光の伝搬光を切替える先スイッ
チアレイを構戊することができる。

次に、本発明の第５の実施例の８入力８出力の多ポート
光スイッチを説明する。

第９図は第５の実施例の多ポート光スイッチの構成を示
す図、第１０図は第５の実施例の光路切替えの構成を示
す図である。図において、７−１〜７−６は光スイッチ
アレイで、入力ポート１１〜Ｉ８と出力ポート０１〜０
８との間に多段に接続されている。

この多ポート光スイッチは、第５図に示すＢａｔｅｈｅ
ｒ網を２茨元にした場合のスイッチ構成をなしている。

２次元のＢａｔｃｈｅｒ網については、Ｃ．Ｄ．Ｔｈｏ
ｍｐｓｏｎ　ａｎｄ　Ｈ．Ｔ．Ｋｕｎｇ．　’Ｓｏｒｔ
ｉｎｇ　ｏｎａ　Ｍｅｓｈ−ｃｏｎｎｅｃｔｃｄ　Ｐａ
ｒａｌｌｅｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　　．ＣｏＩＩｌｍｕ
ｎｌｃａｔｆｏｎｓ　ｏｆ’ｔｈｅ　ＡＣＭ，Ｖｏｌ．
２０，Ｎｏ．４．ｐｐ．２Ｃｉ３−２７１．１９７７に
詳細に述べられている。

入力ポートｌ１〜工８は４行２列の格子状に配設され、
奇数番号の入力ポートＩＩ，１３，Ｉ５，工７が上から
番号順に配設された列と、偶数番号の入力ポート１２，
Ｉ４，１６，Ｉ８が上から番号配設された列とを有し、
隣接する入力ポートの間隔は全て等しく設定されている
。また、出力ポート０１〜０８は入力ポート１１〜Ｉ８
に対応して配設されている。

光スイッチアレイ７−１〜７−６のそれぞれは前述した
第１の実施例の光スイッチ、第２の丈施例の光スイッチ
アレイ及び第４の実施例の光スイッチアレイを並設して
構成されている。

第１０図において、Ａは入力ポートＩ１と出力ポート０
１とを結ぶ直線光路を示している。同様にＢ−Ｈは入力
ポート■２〜■８と対応する出力ポート０２〜０８とを
結ぶ直線光路を示す。また、図中上下方向に記した実線
矢印は、２つの直線光路を伝搬する信号光の伝搬光路の
切替えを行う光スイッチを示している。即ち、光スイッ
チアレイ７−１．７−３．７−６のそれぞれは、第１の
実施例の光スイッチを４個並設して構成されている。

この４個の光スイッチは、直線光路Ａと直線光２３Ｂと
の間に、直線光路Ｃと直線光路Ｄとの間に、直線光路Ｅ
と直線光路Ｆとの間に、直線光路Ｇと直線光路Ｈとの間
にそれぞれ配設されている。

光スイッチアレイ７−２．７−５のそれぞれは、第２の
実施例の光スイッチアレイを２個並設して横成され、直
線光路Ａを伝搬する信号光と直線光路Ｃを伝搬する信号
光を、直線光路Ｂを伝搬する信号光と直線光路Ｄを伝搬
する信号光を、直線光路Ｅを伝搬する信号光と直線光路
Ｇを伝搬する信号光を、直線光路Ｆを伝搬する信号光と
直線光路Ｈを伝搬する信号光をそれぞれ入れ替え可能に
なっている。

光スイッチアレイ７−４は第４の実施例の光スイッチア
レイを２個並設して構成され、直線光路Ａを伝搬する信
号光と直線光路Ｅを伝搬する信号光を、直線光路Ｂを伝
搬する信号光と直線光路Ｆを伝搬する信号光を、直線光
路Ｃを伝搬する信号光と直線光路Ｇを伝搬する信号光を
、直線光路Ｄを伝搬する信号光と直線光路Ｈを伝搬する
信号光をそれぞれ入れ替え可能になっている。

次に第５の実施例の多ポート光スイ・ソチの動作を第１
１図及び第１２図に基づいて説明する。第１１図におい
て、下側に示した枠内のアルファベットＡ−Ｈは前述し
た直線光路Ａ−Ｈに対応し、数字１〜８は、入力ポート
！１〜Ｉ８或いは各光スイッチアレイ７−１〜７−６の
出力側において、各直線光路Ａ−Ｈを伝搬する信号光の
出力対象の出力ポート０１〜０８の番号を示している。

前述したように、入力ポート■１に入射する信号光を出
力ポート０８から、入力ポートＩ２に入射する信号光を
出力ポート０４から、入力ポートｌ３に入射する信号光
を出力ポート０５から、人カポー｝Ｉ４に入射する信号
光を出力ポート０３から、入力ポート１５に入射する信
号光を出力ボー｝０１から、入力ポートＩ６に入射する
信号光を出力ボー｝０７から、入力ポートＩ７に入射す
る信号光を出力ポート０６から、人カポー｝１８に入射
する信号光を出力ポート０２からそれぞれ出射させる場
合を考える。この場合、第１２図に示すアルゴリズムに
従って各光スイッチへ入力する制御信号を設定すれば良
い。即ち、第１２図において、各直線光路Ａ−Ｈの間の
実線矢印は切替え動作を行う光スイッチを示し、点線は
切替え動作を行わない光スイッチを示している。

光スイッチアレイ７−１では、直線光路Ａを伝搬する信
号光と直線光路Ｂを伝搬する信号光を入れ替え、光スイ
ッチアレイ７−２では、直線光路Ｂを伝搬する信号光と
直線光路Ｄを伝搬する信号光を、直線光路Ｅを伝搬する
信号光と直線光路Ｇを伝搬する信号光をそれぞれ入れ替
える。光スイッチアレイ７−３では、直線光路Ａを伝搬
する信号光と直線光路Ｂを伝搬する信号光を、直線光路
Ｅを伝搬する信号光と直線光路Ｆを伝搬゜する信号光を
、直線光路Ｇを伝搬する信号光と直線光路Ｈを伝搬する
信号光をそれぞれ入れ替える。光スイッチアレイ７−４
では直線光路Ｃを伝搬する信号光と直線光路Ｇを伝搬す
る信号光を、直線光路Ｄを伝搬する信号光と直線光路Ｈ
を伝搬する信号光をそれぞれ入れ替える。光スイッチア
レイ７−５では、直線光路Ａを伝搬する信号光と直線光
路Ｃを伝搬する信号光を、直線光路Ｂを伝搬する信号光
と直線光路Ｄを伝搬する信号光を、直線光路Ｅを伝搬す
る信号光と直線光路Ｇを伝搬する信号光をそれぞれ入れ
替える。光スイッチアレイ７−６では、直線光路Ａを伝
搬する信号光と直線光路Ｂを伝搬する信号光を入れ替え
る。これにより、入力ポートＩ１〜■８に入射される各
信号光は出力対象の出力ポート０１〜０８から出射され
る。

前述したように多ポート光スイッチを構戊することで、
より一層構成部品数を削減することができる。これによ
り多ポート光スイッチの形状を小型に形戊することがで
きる。

尚、第５の実施例では、Ｂａｔｃｈｅｒ網の多ポート光
スイッチを構成したが、Ｉｉｅｎｅｓ網やＢａｎｙａｎ
網などの多ポート光スイッチも構成できることは言うま
でもないことであＺ，。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の請求項（１）によれば、第
１乃至第３の偏光ビームスプリッタと光路変換器と偏光
面制御手段とからなる２入力２出力の光スイッチを構威
したので、従来の２入力２出力の先スイッチに比べて構
成が簡単であり、かつ、構成部品点数を削減することが
できる。これにより光スイッチの形状を小型に形成する
ことができると共に集積化も容易に行うことができる。

また、請求項（２）及び請求項（３）によれば、請求項
（１）記載の光スイッチを複数用いて、光スイッチアレ
イ及び多ポート光スイッチを構戊したので、従来の光ス
イッチ及び多ポート光スイッチに比べて構成部品数を大
幅に削減することができる。

さらにその形状を小型に形戊することができることから
、今後の光通信、光コンピュータ等への大いなる貢献を
期待することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の光スイッチの構成を示
す図、第２図は方向性結合形光スイッチの構造を示す図
、第３図は従来例の２入力２出力先スイッチの構造を示
す図、第４ａ図は従来例のマトリックス光スイッチの構
戊を示す図、第４ｂ図は従来例のマトリックス光スイッ
チの構成を示す図、第５図はＢａｃｔｈｅｒ網の構或を
示す図、第６図は本発明の第２の実施例の光スイッチア
レイのｆＭ成を示す図、第７図は本発明の第３の実施例
の多ポート光スイッチの構成を示す図、第８図は本発明
の第４の実施例の光スイッチアレイの構成を示す図、第
９図は本発明の第５の実施例の多ポート光スイッチの構
戊を示す図、ｍｌＯ図は第５の実施例の光路切替えの構
或を示す図、第１１図は第５の実施例における光路の切
替えの一例を説明する図、第１２図は光路切替えの一例
におけるアルゴリズムを示す図である。 ４−９〜４−２３・・・偏光ビームスプリッタ、５−１
３〜５−１９・・・偏光面制御素子、６−１〜６−４・
・・光路変換器、６１〜６８・・・ミラー　７−１〜７
−６・・・光スイッチアレイ、１０１，１１５・・・２
入力２出力光スイッチ、１０２〜１１４・・・先スイッ
チアレイ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直線偏光された第１及び第２の信号光をそれぞれ
   第１及び第２の入力ポートより入射し、制御信号に基づ
   いて、前記第１の信号光を第１の出力ポートに、前記第
   ２の信号光を第２の出力ポートに、或いは前記第１の信
   号光を前記第２の出力ポートに、前記第２の信号光を前
   記第１の出力ポートにそれぞれ出射する光スイッチにお
   いて、一の偏光面を有する第２の信号光を透過し、前記
   一の偏光面と９０度の角度をなす他の偏光面を有する第
   ２の信号光を反射する第１の偏光ビームスプリッタと、 前記一の偏光面を有する第１の信号光を透過して前記第
   １の出力ポートに出射すると共に、前記第１の偏光ビー
   ムスプリッタにより反射された前記他の偏光面を有する
   第２の信号光を反射して前記第１の出力ポートに出射す
   る第２の偏光ビームスプリッタと、 前記第２の偏光ビームスプリッタにより反射された前記
   他の偏光面を有する第１の信号光を入射光路と異なる光
   路に反射する光路変換器と、前記第１の偏光ビームスプ
   リッタを透過した前記一の偏光面を有する第２の信号光
   を透過して前記第２の出力ポートに出射すると共に、前
   記光路変換器により反射された前記他の偏光面を有する
   第１の信号光を反射して前記第２の出力ポートに出射す
   る第３の偏光ビームスプリッタと、 前記制御信号に基づいて、前記第１の偏光ビームスプリ
   ッタに入射される前記第２の信号光及び前記第２の偏光
   ビームスプリッタに入射される前記第１の信号光のそれ
   ぞれの偏光面を９０度回転させて出射する偏光面制御手
   段とを備えた、ことを特徴とする光スイッチ。
2. （２）請求項（１）記載の光スイッチを複数個組合わせ
   てなることを特徴とする光スイッチアレイ。
3. （３）請求項（２）記載の光スイッチアレイを複数個多
   段に設け、一の光スイッチアレイの中の異なる２つの光
   スイッチのそれぞれの一方の出力ポートから出射される
   信号光を次段の光スイッチアレイの中の一の光スイッチ
   の第１及び第２の入力ポートに入射するように前記複数
   の光スイッチアレイを接続してなる、 ことを特徴とする多ポート光スイッチ。