JPS5810731B2 - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
- Publication number
- JPS5810731B2 JPS5810731B2 JP54120814A JP12081479A JPS5810731B2 JP S5810731 B2 JPS5810731 B2 JP S5810731B2 JP 54120814 A JP54120814 A JP 54120814A JP 12081479 A JP12081479 A JP 12081479A JP S5810731 B2 JPS5810731 B2 JP S5810731B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- light
- prism
- multimode optical
- liquid crystal
- Prior art date
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- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/1326—Liquid crystal optical waveguides or liquid crystal cells specially adapted for gating or modulating between optical waveguides
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一般に光スィッチに関し、特に、液晶を用いて
入射する光の光路を切り替える光スィッチにおいて液晶
が本質的に有している異方性のために、入射する２つの
直交する偏光に対して特性が異なる現象を改善した光ス
ィッチに関する。
入射する光の光路を切り替える光スィッチにおいて液晶
が本質的に有している異方性のために、入射する２つの
直交する偏光に対して特性が異なる現象を改善した光ス
ィッチに関する。
従来の液晶を用いた光スィッチは第１図Ａ及びＢに示し
たような構成になっている。
たような構成になっている。
同図において１１，１２，１３ｔ１４はマルチモード光
ファイバ、２□、２□ｔ２３＞２４はロッドレンズ、３
０，３２はプリズム、４は液晶、５は透明電極、６は電
圧源である。
ファイバ、２□、２□ｔ２３＞２４はロッドレンズ、３
０，３２はプリズム、４は液晶、５は透明電極、６は電
圧源である。
マルチモード光ファイバー１，１２，１３，１４はロッ
ドレンズ２０，２２，２３，２４を介して、プリズム３
０，３□と液晶４の境界で全反射するように全反射角よ
り大きな角度を持ってプリズム３１゜３□に接続されて
いる。
ドレンズ２０，２２，２３，２４を介して、プリズム３
０，３□と液晶４の境界で全反射するように全反射角よ
り大きな角度を持ってプリズム３１゜３□に接続されて
いる。
プリズム３１，３２には透明電極５が形成されており、
この間に液晶４が封入されている。
この間に液晶４が封入されている。
また、プリズムと液晶の材料はプリズムの屈折率をｎ２
、液晶の常光線に対する屈折率をｎ。
、液晶の常光線に対する屈折率をｎ。
、異常光線に対する屈折率をｎ８とすると、それらの関
係がｎ。
係がｎ。
＜ｎｇ＜ｎｅとなるように選ばれている。
第１図に示した構成が光スィッチとして動作するには、
例えばマルチモード光ファイバー１から入射する光が透
明電極５に電圧が掛っていないときには液晶４でほぼ１
００％反射されてマルチモード光ファイバー３から取り
出され、透明電極５に電圧が掛っているときには液晶４
をほぼ１００％透過してマルチモード光ファイバー４か
ら取り出されることが必要である。
例えばマルチモード光ファイバー１から入射する光が透
明電極５に電圧が掛っていないときには液晶４でほぼ１
００％反射されてマルチモード光ファイバー３から取り
出され、透明電極５に電圧が掛っているときには液晶４
をほぼ１００％透過してマルチモード光ファイバー４か
ら取り出されることが必要である。
マルチモード光ファイバを伝送される光は無偏光である
ので、これを第１図Ｂに示した図の紙面に平行なＰ偏光
と垂直なＳ偏光に分けて考える。
ので、これを第１図Ｂに示した図の紙面に平行なＰ偏光
と垂直なＳ偏光に分けて考える。
マルチモード光ファイバ１□を通ってきた光はロッドレ
ンズ２１で平行光に変換されプリズム３１を通って液晶
４に入射するこのとき、透明電極５に電圧が掛っていな
いと液晶４の屈折率は偏光Ｓおよび偏光Ｐの両者に対し
てｎ。
ンズ２１で平行光に変換されプリズム３１を通って液晶
４に入射するこのとき、透明電極５に電圧が掛っていな
いと液晶４の屈折率は偏光Ｓおよび偏光Ｐの両者に対し
てｎ。
となり、マルチモード光ファイバ１が液晶４０表面で全
反射するように第１図Ｂに示した角度θがθ〉θ。
反射するように第１図Ｂに示した角度θがθ〉θ。
＝ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎｇ）となるように接続されてい
るので両側光ともほぼ１００％全反射されロッドレンズ
２３に入射し集収されてマルチモード光ファイバ１３に
結合し取り出される。
るので両側光ともほぼ１００％全反射されロッドレンズ
２３に入射し集収されてマルチモード光ファイバ１３に
結合し取り出される。
次に、透明電極５に電圧を掛けると液晶の屈折率がＰ偏
光に対してはｎ。
光に対してはｎ。
に変化するが、Ｓ偏光については変化せずｎ。
のままとなる。このため、Ｐ偏光については全反射の条
件が成立しなくなりマルチモード光ファイバ１１から入
射した光は液晶４を通過してロッドレンズ２４で集束さ
れマルチモート光ファイバ１４から取り出される。
件が成立しなくなりマルチモード光ファイバ１１から入
射した光は液晶４を通過してロッドレンズ２４で集束さ
れマルチモート光ファイバ１４から取り出される。
一方、Ｓ偏光については全反射の条件が成立しているの
で液晶４で反射されロッドレンズ２３で集束されマルチ
モード光ファイバ１３から取り出される。
で液晶４で反射されロッドレンズ２３で集束されマルチ
モード光ファイバ１３から取り出される。
この結果、マルチモード光ファイバ１１から入射した光
は透明電極５に電圧が掛っていないとほとんど全てマル
チモード光ファイバ１３から取り比され、透明電極５に
電圧が掛っているときには、マルチモード光ファイバ１
４から取り出されるの１基本的には光スィッチとして動
作する。
は透明電極５に電圧が掛っていないとほとんど全てマル
チモード光ファイバ１３から取り比され、透明電極５に
電圧が掛っているときには、マルチモード光ファイバ１
４から取り出されるの１基本的には光スィッチとして動
作する。
しかし、上にも述べたように透明電極５に電圧が掛って
いるときには、Ｓ偏光の光がマルチモード光ファイバ１
３からも取り出されるため、マルチモード光ファイバ１
、と１３が完全に遮断されないこと、またマルチモード
光ファイバ１１から入射した光を全てマルチモード光フ
ァイバ１４から取り比すことができないことなどの欠点
があり従来の技術では完全な光スィッチとしては制作し
ない。
いるときには、Ｓ偏光の光がマルチモード光ファイバ１
３からも取り出されるため、マルチモード光ファイバ１
、と１３が完全に遮断されないこと、またマルチモード
光ファイバ１１から入射した光を全てマルチモード光フ
ァイバ１４から取り比すことができないことなどの欠点
があり従来の技術では完全な光スィッチとしては制作し
ない。
従って本発明は従来の技術の上記欠点を改善し入射する
光のほぼ１００％が液晶を通過するごとき完全な動作の
光スィッチを提供することを目σとする。
光のほぼ１００％が液晶を通過するごとき完全な動作の
光スィッチを提供することを目σとする。
この目的を達成するための本発明の％郁は、台形柱また
は三角柱形状の２つのプリズムの底面の各々に透明電極
を形成し、該２つのプリンムを前記透明電極が平行とな
るごとく液晶をはさんで対向させ、前記プリズムの前記
底面に隣接する４つの斜面のうち少なくとも３つの斜面
の各々に該斜面に光を入射させ又は該斜面からの光を受
容するマルチモード光ファイバとレンズの組合せ体をも
うけ、前記透明電極に印加する電圧に従ってひとつのマ
ルチモードファイバから入射する光を選択的に他のマル
チモード光ファイバに接続する光スィッチにおいて、前
記各斜面と前記組合せ体との間に、各斜面に隣接しても
うけられる１／２波長板とこれと厚さの等しいガラス板
と、該１／２波長板とガラス板の両方に隣接してマルチ
モード光ファイバ及びレンズから入射する２つの偏光の
一方を１／２波長板に接続し他方をガラス板に接続する
異方性結晶とが具備されるごとき光スィッチにある。
は三角柱形状の２つのプリズムの底面の各々に透明電極
を形成し、該２つのプリンムを前記透明電極が平行とな
るごとく液晶をはさんで対向させ、前記プリズムの前記
底面に隣接する４つの斜面のうち少なくとも３つの斜面
の各々に該斜面に光を入射させ又は該斜面からの光を受
容するマルチモード光ファイバとレンズの組合せ体をも
うけ、前記透明電極に印加する電圧に従ってひとつのマ
ルチモードファイバから入射する光を選択的に他のマル
チモード光ファイバに接続する光スィッチにおいて、前
記各斜面と前記組合せ体との間に、各斜面に隣接しても
うけられる１／２波長板とこれと厚さの等しいガラス板
と、該１／２波長板とガラス板の両方に隣接してマルチ
モード光ファイバ及びレンズから入射する２つの偏光の
一方を１／２波長板に接続し他方をガラス板に接続する
異方性結晶とが具備されるごとき光スィッチにある。
以下図面により実施例を説明する。
第２図Ａ及びＢは本発明による光スィッチの実施例であ
って、１□、１□、１□、１４はマルチモード光ファイ
バ、２０，２□、２３，２４はロッドレンズ、３１，３
□は台形柱又は三角柱形状のプリズム（実施例は台形柱
）、４は液晶、５はプリズムの底面にもうけられる透明
電極、７１ｔ７２ｔ７３ｔ７４は異方性結晶、８□、８
□ｔ８３ｔ８４は１／２１波長板、９１，９２，９３，
９４は１／２波長板と厚さの等しいガラス板である。
って、１□、１□、１□、１４はマルチモード光ファイ
バ、２０，２□、２３，２４はロッドレンズ、３１，３
□は台形柱又は三角柱形状のプリズム（実施例は台形柱
）、４は液晶、５はプリズムの底面にもうけられる透明
電極、７１ｔ７２ｔ７３ｔ７４は異方性結晶、８□、８
□ｔ８３ｔ８４は１／２１波長板、９１，９２，９３，
９４は１／２波長板と厚さの等しいガラス板である。
１／２波長板とガラス板とは図示のごとくプリズムの底
面に隣接する斜面にもうけられる。
面に隣接する斜面にもうけられる。
基本的な構成および動作原理は第１図Ａ及びＢと同じで
あるので相違点のみ［について述べる。
あるので相違点のみ［について述べる。
異方性結晶８１，８□ｔ８３ｔ８４と１／２波長板９ｉ
、９２，９ａ、９４は、図示のごとくその順番にマルチ
モード光ファイバ２１ｔ２２ｔ２３．２４とプリズム３
０，３２の間に挿入される。
、９２，９ａ、９４は、図示のごとくその順番にマルチ
モード光ファイバ２１ｔ２２ｔ２３．２４とプリズム３
０，３２の間に挿入される。
ただし、１／２波長板は異方性結晶で分離されたＳ偏光
にのみ効果が生じるようにその光路中に入れ、Ｐ偏光の
光路には異方性結晶とプリズムの間に空気層が生じない
ように、ガラス板９□、９２゜９３．９４を挿入する。
にのみ効果が生じるようにその光路中に入れ、Ｐ偏光の
光路には異方性結晶とプリズムの間に空気層が生じない
ように、ガラス板９□、９２゜９３．９４を挿入する。
次に動作原理を説明する。ロッドレンズ２□を通過した
平行光は異方性結晶７１で第２図Ｂの紙面に平行なＰ偏
光と垂直な端光に分離され、Ｓ偏光はそのまま直進し１
／２波長板８１でＰ偏光に変換されプリズム３１に入射
する。
平行光は異方性結晶７１で第２図Ｂの紙面に平行なＰ偏
光と垂直な端光に分離され、Ｓ偏光はそのまま直進し１
／２波長板８１でＰ偏光に変換されプリズム３１に入射
する。
一方Ｐ偏光は異方性結晶７、で光路が曲げられガラス板
９１を通ってプリズム３１に入射する。
９１を通ってプリズム３１に入射する。
このため、プリズム３□に入射する光の偏光は全てＰ偏
光になっている。
光になっている。
いま、透明電極５に電圧が掛っていないときそれらの光
が液晶４に入射すると、それらは従来の光スィッチと同
様に全反射により反射される。
が液晶４に入射すると、それらは従来の光スィッチと同
様に全反射により反射される。
これらの光のうち、１／２波長板８１を通過してきたＰ
偏光は、ガラス板９３を通り、異方性結晶７３で光路が
曲げられロッドレンズ２２で集束されてマルチモード光
ファイバ１３に結合する。
偏光は、ガラス板９３を通り、異方性結晶７３で光路が
曲げられロッドレンズ２２で集束されてマルチモード光
ファイバ１３に結合する。
一方、ガラス板９、を通過して来たＰ偏光は１／２波長
板８３でＳ偏光に変換され異方性結晶７３を直進してロ
ッドレンズ２３で集束されてマルチモード光ファイバ１
３に結合する。
板８３でＳ偏光に変換され異方性結晶７３を直進してロ
ッドレンズ２３で集束されてマルチモード光ファイバ１
３に結合する。
この結果、マルチモード光ファイバ１１から入射した光
はほとんど全てマルチモード光ファイバ１３から取り出
される。
はほとんど全てマルチモード光ファイバ１３から取り出
される。
次に、透明電極５に電圧が掛っている すると、プリズ
ム３１を通って液晶４に入射するＰ偏光は前前述のよう
に全反射条件が成立しなくなるので全て液晶４を通過し
プリズム３２中を進む。
ム３１を通って液晶４に入射するＰ偏光は前前述のよう
に全反射条件が成立しなくなるので全て液晶４を通過し
プリズム３２中を進む。
このプリズム３２中を進むＰ偏光のうち１／２波長板８
１を通って来た光はガラス板９４を通って異方性結晶７
４で光路が曲げられロッドレンズ２４で集束されマルチ
モード光ファイバ１４に結合する。
１を通って来た光はガラス板９４を通って異方性結晶７
４で光路が曲げられロッドレンズ２４で集束されマルチ
モード光ファイバ１４に結合する。
一方、プリズム３２の中を進むＰ偏光のうち、ガラス板
９１を通って来たＰ偏光は１／２波長板８４でＳ偏光に
変換され異方性結晶７４を直進してロッドレンズ２４で
集束されマルチモード光ファイバ１４に結合する。
９１を通って来たＰ偏光は１／２波長板８４でＳ偏光に
変換され異方性結晶７４を直進してロッドレンズ２４で
集束されマルチモード光ファイバ１４に結合する。
この結果、マルチモード光ファイバ１１から入射した光
は、はとんど全てマルチモード光ファイバ１４から取り
出される。
は、はとんど全てマルチモード光ファイバ１４から取り
出される。
このため、マルチモード光ファイバ１１から入射した光
は液晶に掛ける電圧を変えることによって、はとんど全
ての光をマルチモード光ファイバ１３または１４に切り
替えることが可能となり光スィッチとして完全に動作す
る。
は液晶に掛ける電圧を変えることによって、はとんど全
ての光をマルチモード光ファイバ１３または１４に切り
替えることが可能となり光スィッチとして完全に動作す
る。
以上説明したように、本発明による光スィッチは液晶に
電圧と掛けたときに屈折率の変化が異方性を示すために
、マルチモード光ファイバを伝送して来て液晶に入射す
る全ての偏光からなる光の透過率が偏光成分によって異
なる現象に対し、マルチモード光ファイバを伝送して来
た光の偏光を異方性結晶を用いて２つの偏光成分に分離
し、次にその一方の偏光を１／２波長板で他の偏光成分
に変換し、その後液晶に入射させたもので、このため、
液晶が有している異方性の影響を受けることがなくマル
チモード光ファイバから出てくる光を、はとんど損失な
く２つのマルチモード光ファイバに切替えることができ
る。
電圧と掛けたときに屈折率の変化が異方性を示すために
、マルチモード光ファイバを伝送して来て液晶に入射す
る全ての偏光からなる光の透過率が偏光成分によって異
なる現象に対し、マルチモード光ファイバを伝送して来
た光の偏光を異方性結晶を用いて２つの偏光成分に分離
し、次にその一方の偏光を１／２波長板で他の偏光成分
に変換し、その後液晶に入射させたもので、このため、
液晶が有している異方性の影響を受けることがなくマル
チモード光ファイバから出てくる光を、はとんど損失な
く２つのマルチモード光ファイバに切替えることができ
る。
第１図Ａは従来の光スィッチの斜視図、第１図Ｂは従来
の光スィッチの平面図、第２図Ａは本発明による光スィ
ッチの斜視図、第２図Ｂは本発明による光スィッチの平
面図である。 １１．１□ｔ１３，１４……マルチモード光フアイ・バ
、２□、２□、２３，２４……ロツドレンズ、３１゜３
□……プリズム、４……液晶、５……透明電極、６……
電圧源、７１，７□、７３ｔ７４…ツ異方性結晶、８□
、８□、８３，８４……１／２波長板、９１゜９２．９
３，９４……ガラス板。
の光スィッチの平面図、第２図Ａは本発明による光スィ
ッチの斜視図、第２図Ｂは本発明による光スィッチの平
面図である。 １１．１□ｔ１３，１４……マルチモード光フアイ・バ
、２□、２□、２３，２４……ロツドレンズ、３１゜３
□……プリズム、４……液晶、５……透明電極、６……
電圧源、７１，７□、７３ｔ７４…ツ異方性結晶、８□
、８□、８３，８４……１／２波長板、９１゜９２．９
３，９４……ガラス板。
Claims (1)
- １ 台形柱または三角柱形状の２つのプリズムの底面の
各々に透明電極を形成し、該２つのプリズムを前記透明
電極が平行となるごとく液晶をはさんで対向させ、前記
プリズムの前記底面に隣接する４つの斜面のうち少なく
とも３つの斜面の各々に該斜面に光を入射させ又は該斜
面からの光を受容するマルチモードファイバとレンズの
組合せ体をもうけ、前記透明電極に印加する電圧に従っ
てひとつのマルチモードファイバから入射する光を選択
的に他のマルチモード光ファイバに接続する光スィッチ
において、前記プリズムの各斜面と前記レンズとの間に
、各斜面に隣接して設けられ該１／２波長板とガラス板
の両方に隣接してマルチモード光ファイバ及びレンズか
ら入射する２つの偏光の一方を１／２波長板に接続し他
方をガラス板に接続する異方性結晶とが具備されること
を特徴とする光スィッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54120814A JPS5810731B2 (ja) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54120814A JPS5810731B2 (ja) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | 光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5646210A JPS5646210A (en) | 1981-04-27 |
| JPS5810731B2 true JPS5810731B2 (ja) | 1983-02-26 |
Family
ID=14795627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54120814A Expired JPS5810731B2 (ja) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5810731B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8104122A (nl) * | 1981-09-07 | 1983-04-05 | Philips Nv | Optische schakelaar. |
| JPS58106526A (ja) * | 1981-12-19 | 1983-06-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光分岐回路 |
| JPH0227311A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光端局装置 |
| US6437762B1 (en) | 1995-01-11 | 2002-08-20 | William A. Birdwell | Dynamic diffractive optical transform |
| GB0324408D0 (en) | 2003-10-17 | 2003-11-19 | Bae Systems Plc | Switchable coupling |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0015139B1 (en) * | 1979-02-21 | 1982-03-03 | Sperry Corporation | Electro-optical switching matrix |
-
1979
- 1979-09-21 JP JP54120814A patent/JPS5810731B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5646210A (en) | 1981-04-27 |
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