JPH0363631A - 空間光マトリックススイッチデバイス - Google Patents
空間光マトリックススイッチデバイスInfo
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- JPH0363631A JPH0363631A JP19992689A JP19992689A JPH0363631A JP H0363631 A JPH0363631 A JP H0363631A JP 19992689 A JP19992689 A JP 19992689A JP 19992689 A JP19992689 A JP 19992689A JP H0363631 A JPH0363631 A JP H0363631A
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- Japan
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- light
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- spatial
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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。
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、光通信、光情報処理システム等の分野で用い
られる空間光変調器、並列光スイッチ等の空間光マトリ
ックススイッチデバイスに関する。
られる空間光変調器、並列光スイッチ等の空間光マトリ
ックススイッチデバイスに関する。
従来の技術
従来、この種の空間光マトリックススイッチデバイスと
して特開昭５８−１１１０１９号公報に示されるものが
ある。第４図はその構成を示すもので、感光媒体ｌ上に
光の干渉を利用して回折格子（図示せず）を形成し、フ
ォトエミッタ回路２から出た光をコリメート手段３を通
してコリメートし、感光媒体１上に形成された回折格子
によりフォトレセプタ回路４上の所定位置に光ビームを
出射させて光学的結合を得るようにしたものである。こ
のデバイスでは、感光媒体１の材質にＢＳＯ結晶のよう
な光導電効果と電気光学効果とを併せ持つ結晶を用いる
ことにより、回折格子を可変にして書込み光により任意
の回折格子を形成できるため、フォトエミッタ回路２と
フォトレセブタ回路４との間の光学的結合を任意に選択
することが可能となる。
して特開昭５８−１１１０１９号公報に示されるものが
ある。第４図はその構成を示すもので、感光媒体ｌ上に
光の干渉を利用して回折格子（図示せず）を形成し、フ
ォトエミッタ回路２から出た光をコリメート手段３を通
してコリメートし、感光媒体１上に形成された回折格子
によりフォトレセプタ回路４上の所定位置に光ビームを
出射させて光学的結合を得るようにしたものである。こ
のデバイスでは、感光媒体１の材質にＢＳＯ結晶のよう
な光導電効果と電気光学効果とを併せ持つ結晶を用いる
ことにより、回折格子を可変にして書込み光により任意
の回折格子を形成できるため、フォトエミッタ回路２と
フォトレセブタ回路４との間の光学的結合を任意に選択
することが可能となる。
発明が解決しようとする課題
ところが、このような空間光マトリックススイッチデバ
イスでは、基本的に回折格子を形成するための書込み系
や、書込み光と信号光とを分離させるための光学系など
が必要であり、素子自体が大きくなってしまう。また、
ＢＳＯなとの電気光学結晶は一般にその電気光学効果が
小さく、光の作用によって誘起される格子の回折効率も
小さいものである。よって、光路変換などに用いた場合
、その変換が不十分となりスイッチ特性を悪化させる一
因ともなる。
イスでは、基本的に回折格子を形成するための書込み系
や、書込み光と信号光とを分離させるための光学系など
が必要であり、素子自体が大きくなってしまう。また、
ＢＳＯなとの電気光学結晶は一般にその電気光学効果が
小さく、光の作用によって誘起される格子の回折効率も
小さいものである。よって、光路変換などに用いた場合
、その変換が不十分となりスイッチ特性を悪化させる一
因ともなる。
課題を解決するための手段
入射光をコリメートする微小レンズアレイと、この微小
レンズアレイからのコリメート光を電気光学効果に基づ
く屈折率変化により偏向させる光偏向素子アレイと、前
記光偏向素子アレイからの偏向光の偏向角を回折により
増大させて光路を切換える微小ホログラムアレイと、微
小ホログラムアレイにより光路が切換えられた出射光を
出力側光学素子に選択的に結合させる結合素子アレイと
を順に設けた。
レンズアレイからのコリメート光を電気光学効果に基づ
く屈折率変化により偏向させる光偏向素子アレイと、前
記光偏向素子アレイからの偏向光の偏向角を回折により
増大させて光路を切換える微小ホログラムアレイと、微
小ホログラムアレイにより光路が切換えられた出射光を
出力側光学素子に選択的に結合させる結合素子アレイと
を順に設けた。
作用
微小レンズアレイによりコリメートされた光は、光偏向
素子アレイにより偏向される。この時、電気光学効果を
利用した屈折率変化によるものであり、偏向角は小さい
が、次段の微小ホログラムアレイに入射して回折作用を
受けることにより、偏向角が増大し、大きな光路切換え
が可能となる。
素子アレイにより偏向される。この時、電気光学効果を
利用した屈折率変化によるものであり、偏向角は小さい
が、次段の微小ホログラムアレイに入射して回折作用を
受けることにより、偏向角が増大し、大きな光路切換え
が可能となる。
よって、確実な光スイッチングが可能となり、良好なる
スイッチ特性が得られる。また、大きな偏向角による光
路切換えが可能なため、薄型構造としても出力側光学素
子への結合が可能であり、小型デバイスとなる。さらに
、光路切換えは電気光学効果を利用した光偏向素子アレ
イにおける電界制御で済むため、高速スイッチング機能
を維持できる。
スイッチ特性が得られる。また、大きな偏向角による光
路切換えが可能なため、薄型構造としても出力側光学素
子への結合が可能であり、小型デバイスとなる。さらに
、光路切換えは電気光学効果を利用した光偏向素子アレ
イにおける電界制御で済むため、高速スイッチング機能
を維持できる。
実施例
本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
する。本実施例の空間光マトリックススイッチデバイス
は、微小レンズアレイなるコリメート素子１１と、光偏
向素子アレイなる空間偏向素子１２と、微小ホログラム
アレイなる偏向角増幅素子１３と、結合素子アレイなる
角度変換素子１４及び結合素子１５とを、光伝搬方向に
順次積層配置させたものである。
する。本実施例の空間光マトリックススイッチデバイス
は、微小レンズアレイなるコリメート素子１１と、光偏
向素子アレイなる空間偏向素子１２と、微小ホログラム
アレイなる偏向角増幅素子１３と、結合素子アレイなる
角度変換素子１４及び結合素子１５とを、光伝搬方向に
順次積層配置させたものである。
ここに、コリメート素子１１は出射側の面に屈折率分布
型マイクロレンズ１６が二次元アレイ状に形成されて入
射光をコリメートさせるものである。空間偏向素子１２
はＬｉＮｂ０．のような電気光学結晶１７をベースとし
、前記レンズ１６毎に電極対１８が存在するように電極
対１８を二次元アレイ状に配列形成したもので、各電極
対１８間に印加する電圧（従って、電極対１８間の電界
）を可変制御することにより、入射光を所定の方向に偏
向させるものである（詳細は、後述する）。
型マイクロレンズ１６が二次元アレイ状に形成されて入
射光をコリメートさせるものである。空間偏向素子１２
はＬｉＮｂ０．のような電気光学結晶１７をベースとし
、前記レンズ１６毎に電極対１８が存在するように電極
対１８を二次元アレイ状に配列形成したもので、各電極
対１８間に印加する電圧（従って、電極対１８間の電界
）を可変制御することにより、入射光を所定の方向に偏
向させるものである（詳細は、後述する）。
偏向角増幅素子１３は入射光のビーム径程度に微小な領
域に入射光を所定の方向に回折させる回折方向の異なる
複数個の微小ホログラム１９をレンズ１６毎に偏向方向
にアレイ状に形成したものである。角度変換素子１４も
この偏向角増幅素子１３と同様であり、微小ホログラム
１９に対応する微小ホログラム２０を偏向方向にアレイ
状に形成したものである。結合素子１５はコリメート素
子１１と同様であり、出射側の面に屈折率分布型マイク
ロレンズ２１が二次元アレイ状に形成されてコリメート
機能を持つものである。
域に入射光を所定の方向に回折させる回折方向の異なる
複数個の微小ホログラム１９をレンズ１６毎に偏向方向
にアレイ状に形成したものである。角度変換素子１４も
この偏向角増幅素子１３と同様であり、微小ホログラム
１９に対応する微小ホログラム２０を偏向方向にアレイ
状に形成したものである。結合素子１５はコリメート素
子１１と同様であり、出射側の面に屈折率分布型マイク
ロレンズ２１が二次元アレイ状に形成されてコリメート
機能を持つものである。
なお、微小ホログラム１９．２０は例えば電子ビーム描
画法やドライエツチング法等の加工法を用いることによ
り、ガラス基板などに精度よく高密度アレイ状に形成で
きる。また、屈折率分布型マイクロレンズ１６．２１は
イオン交換法などによりガラス基板などに精度よくアレ
イ状に形成できる。
画法やドライエツチング法等の加工法を用いることによ
り、ガラス基板などに精度よく高密度アレイ状に形成で
きる。また、屈折率分布型マイクロレンズ１６．２１は
イオン交換法などによりガラス基板などに精度よくアレ
イ状に形成できる。
このようなデバイス構成において、その動作原理を第２
図を参照して説明する。ここでは、コリメート素子１１
のレンズ１６対応入射側位置には入力光ファイバ２２が
結合され、結合素子１５のレンズ２１対応位置には出力
側光学素子としての出力光ファイバ２３が結合されてい
る。
図を参照して説明する。ここでは、コリメート素子１１
のレンズ１６対応入射側位置には入力光ファイバ２２が
結合され、結合素子１５のレンズ２１対応位置には出力
側光学素子としての出力光ファイバ２３が結合されてい
る。
まず、ある入力光ファイバ２２ａより入射した光２４は
、コリメート素子１１の対応するレンズ１６によりコリ
メートされて空間偏向素子１２に入射する。空間偏向素
子１２では対応する電極対１８間には所定の電界が印加
されており、電極対１８間を通るコリメート光２４が所
望の微小ホログラム１９に入射するように偏向させる。
、コリメート素子１１の対応するレンズ１６によりコリ
メートされて空間偏向素子１２に入射する。空間偏向素
子１２では対応する電極対１８間には所定の電界が印加
されており、電極対１８間を通るコリメート光２４が所
望の微小ホログラム１９に入射するように偏向させる。
このような偏向光２４の入射した偏向角増幅素子１３の
微小ホログラム１９は、次段の角度変換素子１４の所望
の微小ホログラム２０に入射するように回折される。こ
の様子を見ると、第２図からも判るように、空間偏向素
子１２による電気光学効果利用による偏向を、微小ホロ
グラム１９による回折偏向により、さらに偏向角を増大
させたものとなる。その後、この微小ホログラム２ｏに
より結合素子１５の対応するレンズ２１に対して出射さ
れ、このレンズ２１により集光されて対応する出力光フ
ァイバ２３ｂに光結合されて出射される。よって、偏向
角増幅素子１３以降の素子長を小さくしても、出力光フ
ァイバ２３ａ、２３ｂ等への切換え結合が可能であり、
全体的に薄型・小型化されたデバイスとなる。
微小ホログラム１９は、次段の角度変換素子１４の所望
の微小ホログラム２０に入射するように回折される。こ
の様子を見ると、第２図からも判るように、空間偏向素
子１２による電気光学効果利用による偏向を、微小ホロ
グラム１９による回折偏向により、さらに偏向角を増大
させたものとなる。その後、この微小ホログラム２ｏに
より結合素子１５の対応するレンズ２１に対して出射さ
れ、このレンズ２１により集光されて対応する出力光フ
ァイバ２３ｂに光結合されて出射される。よって、偏向
角増幅素子１３以降の素子長を小さくしても、出力光フ
ァイバ２３ａ、２３ｂ等への切換え結合が可能であり、
全体的に薄型・小型化されたデバイスとなる。
このような動作において、空間偏向素子１２中の電極対
１８間に印加する電界の強さを可変させ、例えば第２図
中に破線で示すような光２４の状態に偏向角を変え、偏
向角増幅素子１３、角度変換素子１４の微小ホログラム
１９．２０として異なる回折方向、角度を持つものを選
択させるようにすれば、出力側として例えば出力光ファ
イバ２３ａ側に結合させることができる。即ち、出力光
ファイバ２３ａ、２３ｂの切換え選択＝光スイッチング
が可能となる。
１８間に印加する電界の強さを可変させ、例えば第２図
中に破線で示すような光２４の状態に偏向角を変え、偏
向角増幅素子１３、角度変換素子１４の微小ホログラム
１９．２０として異なる回折方向、角度を持つものを選
択させるようにすれば、出力側として例えば出力光ファ
イバ２３ａ側に結合させることができる。即ち、出力光
ファイバ２３ａ、２３ｂの切換え選択＝光スイッチング
が可能となる。
ところで、前記空間偏向素子１２による偏向機能発揮の
ための構造及び作用を第３図により説明する。この空間
偏向素子１２の一つのエレメントを抽出すると、矩形状
のＬｉＮｂ０．なる電気光学結晶１７のＺ軸方向に電界
を印加するようにＺ軸方向の両面に電極対１８が対向形
成されている。
ための構造及び作用を第３図により説明する。この空間
偏向素子１２の一つのエレメントを抽出すると、矩形状
のＬｉＮｂ０．なる電気光学結晶１７のＺ軸方向に電界
を印加するようにＺ軸方向の両面に電極対１８が対向形
成されている。
この電極対１８は電界印加領域と無印加領域との境界面
が入射光２４の光軸に対して斜交するように直角三角形
状に形成されている。このような構成によれば、電極対
１８間に電源２５により電圧を印加しない状態では電気
光学結晶１７全体に屈折率変化が生じないが、電極対１
８間に電圧を印加するとその電界の及ぶ電極対１８間領
域では電気光学効果により屈折率変化を生じ、電極対１
８の存在しない領域との間に屈折率差を生ずる。いま、
Ｚ軸方向に印加された電極対１８間の電界をＥ２とし、
Ｅ、＝Ｏの時の屈折率をｎ’ｓ電気光学結晶１７の電気
光学定数をγ、、とすると、生じる屈折率変化Δｎ２は
、 ΔｎＺ” ２７ ａｍ ｎ Ｚ” ＥＺとなる。即ち、
印加された電界Ｅ２に比例した大きさの屈折率変化を生
じる。すると、電気光学結晶１７に入射した光２４は、
電極対１８のある領域とない領域との屈折率差及びその
境界斜面により偏向作用（破線が偏向作用を受けない場
合を示す）を受けて出射される。空間偏向素子１２全体
としては、このようなエレメント構造をアレイ状に集積
形成したものである。そのためには、例えば同一のＬｉ
Ｎｂ０．基板上に機械加工又はエツチング等により電極
対１８用の穴を形威し、この穴に電極材料を流し込むこ
とにより、第１図に示す空間偏向素子１２のようにモノ
リシックに作製することができる。これにより、高速動
作可能な光偏向を高密度にて並列動作させることが可能
となる。
が入射光２４の光軸に対して斜交するように直角三角形
状に形成されている。このような構成によれば、電極対
１８間に電源２５により電圧を印加しない状態では電気
光学結晶１７全体に屈折率変化が生じないが、電極対１
８間に電圧を印加するとその電界の及ぶ電極対１８間領
域では電気光学効果により屈折率変化を生じ、電極対１
８の存在しない領域との間に屈折率差を生ずる。いま、
Ｚ軸方向に印加された電極対１８間の電界をＥ２とし、
Ｅ、＝Ｏの時の屈折率をｎ’ｓ電気光学結晶１７の電気
光学定数をγ、、とすると、生じる屈折率変化Δｎ２は
、 ΔｎＺ” ２７ ａｍ ｎ Ｚ” ＥＺとなる。即ち、
印加された電界Ｅ２に比例した大きさの屈折率変化を生
じる。すると、電気光学結晶１７に入射した光２４は、
電極対１８のある領域とない領域との屈折率差及びその
境界斜面により偏向作用（破線が偏向作用を受けない場
合を示す）を受けて出射される。空間偏向素子１２全体
としては、このようなエレメント構造をアレイ状に集積
形成したものである。そのためには、例えば同一のＬｉ
Ｎｂ０．基板上に機械加工又はエツチング等により電極
対１８用の穴を形威し、この穴に電極材料を流し込むこ
とにより、第１図に示す空間偏向素子１２のようにモノ
リシックに作製することができる。これにより、高速動
作可能な光偏向を高密度にて並列動作させることが可能
となる。
なお、本発明の空間光マトリックススイッチデバイスを
構成する場合、構造的には第１図に例示したものに限ら
ず、例えば出射側のレンズと微小ホログラムアレイ素子
との間に空間偏向素子アレイを設けることにより、双方
向の光マトリツクススイッチを構成してもよい。
構成する場合、構造的には第１図に例示したものに限ら
ず、例えば出射側のレンズと微小ホログラムアレイ素子
との間に空間偏向素子アレイを設けることにより、双方
向の光マトリツクススイッチを構成してもよい。
発明の効果
本発明は、上述したように微小レンズアレイと光偏向素
子アレイと微小ホログラムアレイと結合素子アレイとに
より構成したので、微小ホログラムアレイにより偏向角
を増大させて大きな角度で光路切換えを可能とすること
ができ、確実な光スイッチングが可能となり、良好なる
スイッチ特性が得られるとともに、出力側光学素子等の
レイアウト設計が有利となり、薄型構造として小型デバ
イス化を図れ、さらに、光路切換えは電気光学効果を利
用した光偏向素子アレイにおける電界制御で済むため、
高速スイッチング機能を維持できるものである。
子アレイと微小ホログラムアレイと結合素子アレイとに
より構成したので、微小ホログラムアレイにより偏向角
を増大させて大きな角度で光路切換えを可能とすること
ができ、確実な光スイッチングが可能となり、良好なる
スイッチ特性が得られるとともに、出力側光学素子等の
レイアウト設計が有利となり、薄型構造として小型デバ
イス化を図れ、さらに、光路切換えは電気光学効果を利
用した光偏向素子アレイにおける電界制御で済むため、
高速スイッチング機能を維持できるものである。
第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は概略分解斜視図、第２図は動作原理を平面図的
に示す説明図、第３図は空間偏向素子の動作を示すｌエ
レメントの斜視図、第４図は従来例を示す概略斜視図で
ある。
第１図は概略分解斜視図、第２図は動作原理を平面図的
に示す説明図、第３図は空間偏向素子の動作を示すｌエ
レメントの斜視図、第４図は従来例を示す概略斜視図で
ある。
Claims (1)
- 入射光をコリメートする微小レンズアレイと、この微小
レンズアレイからのコリメート光を電気光学効果に基づ
く屈折率変化により偏向させる光偏向素子アレイと、前
記光偏向素子アレイからの偏向光の偏向角を回折により
増大させて光路を切換える微小ホログラムアレイと、微
小ホログラムアレイにより光路が切換えられた出射光を
出力側光学素子に選択的に結合させる結合素子アレイと
よりなることを特徴とする空間光マトリックススイッチ
デバイス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19992689A JPH0363631A (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 空間光マトリックススイッチデバイス |
| US07/558,440 US5071232A (en) | 1989-08-01 | 1990-07-27 | Optical deflection element and space optical matrix switching device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19992689A JPH0363631A (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 空間光マトリックススイッチデバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0363631A true JPH0363631A (ja) | 1991-03-19 |
Family
ID=16415893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19992689A Pending JPH0363631A (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 空間光マトリックススイッチデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0363631A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100350251B1 (ko) * | 1997-05-21 | 2002-11-18 | 오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤 | 광통신단말국용광학장치및그제조방법 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62279319A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光マトリクススイツチ |
| JPS6313493A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-20 | Nec Corp | ル−タセル |
| JPS63106630A (ja) * | 1986-10-23 | 1988-05-11 | Nippon Mining Co Ltd | 光スイツチ |
| JPS644724A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-09 | Nec Corp | Optical switch |
| JPH01189635A (ja) * | 1988-01-26 | 1989-07-28 | Ricoh Co Ltd | 電気光学光偏向素子 |
-
1989
- 1989-08-01 JP JP19992689A patent/JPH0363631A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62279319A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光マトリクススイツチ |
| JPS6313493A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-20 | Nec Corp | ル−タセル |
| JPS63106630A (ja) * | 1986-10-23 | 1988-05-11 | Nippon Mining Co Ltd | 光スイツチ |
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| JPH01189635A (ja) * | 1988-01-26 | 1989-07-28 | Ricoh Co Ltd | 電気光学光偏向素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100350251B1 (ko) * | 1997-05-21 | 2002-11-18 | 오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤 | 광통신단말국용광학장치및그제조방법 |
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