JPS6012610B2 - 光路切替装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ファイバーを使用せる光伝送路の切替装置に
関するものである。

近年光ファイバーを用いた光通信システムが実用性の段
階を迎え、基本的な構成部品即ち光源、伝送路及び受光
器から成る光システムの開発が進んでいる。

前記の基本的構成部品に次いで光スイッチ、光交換機等
の光路切換装置の開発はより高度の光システムの実現の
ために強く望まれている。しかしながら研究開発の現状
では将釆の光集積回路を目標として機能的薄膜導電素子
が重点的に検討されており、これらは主としてレーザ光
源を用いたもので薄膜回路中の光伝送モードも単一又は
数種モードに限定されたものである。現用のファイバー
システムが多重モード、半導体レーザ、発光ダイオード
ＬＥＤ光源を用いたものが多くを占めているが、光路功
替装置としても、単一モードのレーザ光に対してのみな
らず多重モードレーザ又は半導体レーザ光源に対しても
有用な特性を発揮するものが望まれている。従釆の光フ
アィバ・システムに於けるスイッチングは伝送光を先づ
電気信号に変換し、この電気信号を電子交換装置によっ
て切替え、出力側の各端末に取付けられた発光源を駆動
させる方法が主として用いられている。本発明はこれを
改良して光路を直接電気光学効果によって切替えて光信
号をそのまま出力側に導出する光路切替装置である。

これを図面により詳細に説明すると、第１図はそのブロ
ックダイアグラムであって、１，２は２本の離隔せる入
力側光ファイバー、３，４は２本の離隔せる出力側光フ
アイバ、５，６は偏光素子例えば偏光板、偏光フィルム
、複屈折結晶を用いたプリズムで５は紙面に垂直な成分
の偏光のみを通し、６は紙面に平行な成分の偏光のみを
通過させる。

７及び８は自然後屈折を有する水晶又は方解石の単結晶
プリズム、９は偏波面変更素子であつて電気光学単結晶
であるＫＤＰ（燐酸＝水素カリウム）、ＡＤＰ（燐酸＝
水素アンモニウム）、Ｂｊ，２Ｓｉｏ数又は既２戊０沙
から成り両側に電圧印加用電源１０‘こ接続せる透明電
極１１，１２を備え前記単結晶体７，８の中間に配置さ
れ、電極１１，１２に印加される電圧により偏波面を９
０ｏ回転変更する。

次に本発明の光路切替装置の動作を説明する。

第１図に於いて入力側光ファイバーー，２の出射端では
光は通常橋円偏波状態に偏っており、これを紙面に垂直
に偏つている状態を・、紙面に水平又は平行に偏ってい
る状態を一で示す二つの偏波から合成されているものと
する。上記のような光が入力ファイバー，２の出射端か
らそれぞれ偏光板５，６を通って華直偏波のみ及び水平
偏波のみで単結晶プリズム７まで進む。前記プリズム７
の入射面に直角に入射して入射点Ｐまで直進せる光は、
前記プリズム７内ではそのまま直進するものと第２図に
示す如くプリズム７に方解石を使用せる場合、その光学
軸をａ軸及びｂ軸とすると紙面に垂直及び水平な偏波成
分の光に対する屈折率楕円体の紙面への投影楕円図Ｅと
結晶面に平行な接線ＡＢとの接点Ｆと前記Ｐとを結ぶ線
の延長線上の他端Ｒを結ぶＰＲに直進する光とに分離す
る。前者は紙面と水平な偏波に対し生じ、後者は紙面に
垂直な偏波光に対し生ずる。従って偏光板５を通った光
は紙面に垂直な偏波成分のみであるからＰＲに沿って進
み、プリズム他端Ｒで再び面に垂直に出射される。また
偏光波６を通った光は紙面に水平に偏っているのでＱＲ
に沿い進み、出射点ＲでＰから来た光と合体し出射端面
に垂直に出る。前記の出射光は次いで偏波面変換素子９
に入り、電極１１，１２に印加される電圧が０の時は前
記素子９への入射時点での偏波状態を保持したまま素子
９を通過する。

前記素子９の印加電圧がＶ打の時は紙面に垂直に偏波し
た光に対しては偏波方向を９０ｏ回転せしめ、紙面と平
行な偏波光に、またこれと逆に紙面に対し平行な偏光波
に対しては紙面に垂直な方向に偏波した光に変換される
。偏波面変換素子９を通過した光は再び後屈折プリズム
８を通る。

このときプリズム入射光の偏波状態によって光はＳ→Ｔ
又はＳ→Ｕのいづれかの光路をたどることになる。例え
ば複屈折プリズムとして方解石を用いその光学軸を第２
図の光軸に対して紙面内で９０ｏ回転した方位をもつよ
うにしておくと、第３図に示す如く紙面に垂直な偏波成
分を有する光はＳ→Ｔへ、紙面に平行な偏波成分を有す
る光はＳ→Ｕに伝播する。前記の複屈折プリズム８を出
射した光は出力側光フアィバ３，４に結合される。上記
の光路功替装置の動作をまとめると第１表に示す如く、
偏波面変換素子９の電極１１，１２に印加される電圧Ｖ
が０の時は光フアイバ１→３，２→４、Ｖ＝Ｖｍの時は
１→４，２→３となるので、偏波面変換素子９に印加さ
れる電圧の切替えにより光路の切替えを行うことができ
るのである。第１表 光路切替えは上記の例のほかにＶ＝０の時に１→４，２
→３、Ｖ＝Ｖ竹の時に１→３，２→４とすることも可能
である。

次に実験例を示すと、入出力光フアィバ１，２，３，４
にはコア径１６０仏、偏光板５，６には厚さ５００〃の
偏光フィルム、複屈折プリズム７，８には光路長２４側
、開口寸法８仰角の方解石プリズムで異常光との開き角
は約６ｏのもの、偏波面変換素子９には厚さ５００山の
Ｂｉ．２Ｓｉ○沙単結晶用を用いその両側面に透明電極
を蒸着したものを使用した。

前記のＢｉ，ぶｉＱｏ単結晶は旋光性があるため入射す
る直線偏波光はＢｉ，２Ｓｉ０２。単結晶を出射する時
に一定角度回転した方向の直線偏波となって出射される
。旋光度は波長６３３肋の光に対し２０ｏ／柳であるた
め、５００ムの結晶では１００回転するため特にプリズ
ム８の光学軸を１ｏｏ光進行から見て左向きに回転補正
した。この結果光ファイバー，２から入射する光東は変
換素子９の印加電圧が０の時それぞれ光ファイバー３，
４から出射することが確認された。何となれば光が光フ
ァィバ１のみに入射した時に光フアィバ３，４の光量を
測定した結果３の光量と４の光量との比は１０００：１
の強度比である。同様に光が光フアィバ２のみに入射し
た時の４の光量と３の光量との比は１０００：１の強度
比である。このことから光が光フアィバ１，２に同時に
入射した場合にも同等の分離が生じているものと推定さ
れた。次に変換素子９の印放電圧を４７００ボルトとし
た時光ファィバ１に入射した光は光ファイバー４から出
射され、光ファイバー３から出射されなかった。

光フアィバ２に入射した光は光フアィバ３に出射され光
ファイバー４には出射されなかった。以上の実験により
偏光面変換素子９の印加電圧の切替えにより確実に光路
の切替えを行うことができることを確認した。本発明の
光路切替装置は偏波方向を異にする二つの光をそれぞれ
分離して入射端に入射させ、その出射端から一とまとめ
にして出射する複屈折効果を有する第１単結晶と、偏波
方向を異にする二つの光を入射端に一とまとめにして入
射せしめ、その出射端にて二つの光に分離する複屈折効
果を有する第２単結晶との中間に、偏波面変換用電気光
学素子を配置し、前記変換素子の制御電極に印加する電
圧を制御することにより前記第１単結晶の入射端に連結
する２光路と第２単綾の出射端に連結する２光路とを相
互に切替えるものであるから簡単な装置により入射光信
号をそのまま切替えて出射側に出射させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光路切替装置のブロックダイアグラム
、第２図及び第３図はそれぞれ複屈折効果を有する単結
晶内の光路を示す。 １，２は入力光フアィバ、３，４は出力光フアィバ、５
，６は偏光素子、７，８は第１及び第２複屈折効果を有
する単結晶、９は電気光学単結晶、１１，１２は制御電
極、ａｂは光学軸。 次’図才２図 オ３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 偏波方向を異にする二つの光をそれぞれ分離して入
   射端から入射させ、その出射端から一とまとめにして出
   射する複屈折効果を有する第１単結晶と、偏波方向を異
   にする二つの光を入射端にて一まとめにして入射せしめ
   その出射端にて二つの光に分離する複屈折効果を有する
   第２単結晶との中間に偏波面変換用電気光学単結晶素子
   を配置し、前記変換素子の制御電極の印加電圧を制御す
   ることにより前記第１単結晶入射端に連結する二光路と
   第２単結晶出射端に連続する二光線とを相互に切替える
   ことを特徴とする光路切替装置。 ２ 偏波面変換用電気光学単結晶素子としてＢＳＯ又は
   ＢＧＯを使用することを特徴とする前記第１項記載の光
   路切替装置。