JPS60182423A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
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- JPS60182423A JPS60182423A JP3820784A JP3820784A JPS60182423A JP S60182423 A JPS60182423 A JP S60182423A JP 3820784 A JP3820784 A JP 3820784A JP 3820784 A JP3820784 A JP 3820784A JP S60182423 A JPS60182423 A JP S60182423A
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- light
- frequency
- polarized light
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- 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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
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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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、能動媒質として液晶を用い、この液晶に外
部より電圧を印加することにょ９１本又は２本の光ファ
イバを伝送する光を他の２本のいずれかに導くことので
きる光スィッチに関するものである。
部より電圧を印加することにょ９１本又は２本の光ファ
イバを伝送する光を他の２本のいずれかに導くことので
きる光スィッチに関するものである。
従来のこの種装置は、第１図に示す構成となっておシ、
（４）との）ｒ／′ｉ切り替えの２つの状態を表わして
いる。第１図において、（１１はＰ形ネマテツク液晶を
封入した液晶セル、（２）（３）は偏光ビームスプリッ
タと直角プリズムを組み合せた偏光プリズム、 （、ｉ
＋ （５１（ｅｌ （刀は入出力用の集束性ロッドレン
、（、＋８） ｆ９＋ １１１ｆｉｌｌは入出力用の光
ファイバである。以下では、光ファイバ（８）より入力
し、光ファイバ１１１及び卯に出力する場合を例にとシ
説明するが、光ファイバ（９）より入力し、光ファイバ
０υ及びαＤに出力する場合も全く同様な動作であるの
で説明を省略する。
（４）との）ｒ／′ｉ切り替えの２つの状態を表わして
いる。第１図において、（１１はＰ形ネマテツク液晶を
封入した液晶セル、（２）（３）は偏光ビームスプリッ
タと直角プリズムを組み合せた偏光プリズム、 （、ｉ
＋ （５１（ｅｌ （刀は入出力用の集束性ロッドレン
、（、＋８） ｆ９＋ １１１ｆｉｌｌは入出力用の光
ファイバである。以下では、光ファイバ（８）より入力
し、光ファイバ１１１及び卯に出力する場合を例にとシ
説明するが、光ファイバ（９）より入力し、光ファイバ
０υ及びαＤに出力する場合も全く同様な動作であるの
で説明を省略する。
一般に、液晶の誘電率に関し、ては９分子軸に平行な誘
電率を９ｔ、垂直な方向の誘電率を５ふとするとき、△
Ｅ、＝’２．．−Ｅ、ふが正又は狛の液晶が存在し、前
者をＰ形液晶、後者’ｆｒｎ形液晶と呼んでいる。
電率を９ｔ、垂直な方向の誘電率を５ふとするとき、△
Ｅ、＝’２．．−Ｅ、ふが正又は狛の液晶が存在し、前
者をＰ形液晶、後者’ｆｒｎ形液晶と呼んでいる。
上記Ｐ形ネマチック液晶を封入した液晶セル（１１は、
第２図に示すように、 Ｉ ｎｉ Ｏ＋＋ Ｓ ｎ Ｏ
ｓ膜などの透明電極α２を蒸着したガラス基板０３間に
高分子化合物などの材料を用いたスペーサＩを挿入し、
そのすき間にＰ形のネマチック液晶分子０９を封入し、
を圧が印加されていない第２図（イ）の状態においてＳ
ｉＯｘの斜め蒸着や綿布によるラビングにより、上記Ｐ
形ネマチック液晶分子α９の分子長軸の配向方向を２つ
のガラス茎板間において９０度ねじれるように設定した
いわゆる。ツィステッド・ネマチック液晶セルを構成の
ものである。
第２図に示すように、 Ｉ ｎｉ Ｏ＋＋ Ｓ ｎ Ｏ
ｓ膜などの透明電極α２を蒸着したガラス基板０３間に
高分子化合物などの材料を用いたスペーサＩを挿入し、
そのすき間にＰ形のネマチック液晶分子０９を封入し、
を圧が印加されていない第２図（イ）の状態においてＳ
ｉＯｘの斜め蒸着や綿布によるラビングにより、上記Ｐ
形ネマチック液晶分子α９の分子長軸の配向方向を２つ
のガラス茎板間において９０度ねじれるように設定した
いわゆる。ツィステッド・ネマチック液晶セルを構成の
ものである。
次に第２図ＣＢ＞に示すように透明電極０りに電圧全印
加すると、Ｐ形の液晶であるためＰ形ネマチック液晶分
子０９の分子長軸は電界方向に配向する。
加すると、Ｐ形の液晶であるためＰ形ネマチック液晶分
子０９の分子長軸は電界方向に配向する。
上記の特性をもつＰ形ネマチック液晶を封入した液晶セ
ル（１１に電圧を印加していない第１図囚に示す状態に
おいて、光ファイバ（８）より０．２５ピツチの長さを
もつ集束性ロッドレンズ（４）に光を入射させ平行光に
変換し、これを偏光プリズム（２）でＰ偏光成分の光ｔ
ｉｅ及びＳ偏光成分の光いに分離し、このうちＳ偏光成
分の光αηを直角プリズムで直角に反射させ、各々Ｐ形
ネマチック液晶を封入した液晶セル（１１に垂直に入射
させる０すると、電圧を印加していない状態では、第２
図（４）に示したように液晶の分子長軸がガラス基板間
で９０度ねじれているため、直線偏光された光がＰ形ネ
マチック液晶を封入した液晶セルｆｉ＋を通過すると、
直線偏光方向が９０度回転し、Ｐ偏光成分の光ｉｌｌは
Ｓ偏光成分の光ａηに。
ル（１１に電圧を印加していない第１図囚に示す状態に
おいて、光ファイバ（８）より０．２５ピツチの長さを
もつ集束性ロッドレンズ（４）に光を入射させ平行光に
変換し、これを偏光プリズム（２）でＰ偏光成分の光ｔ
ｉｅ及びＳ偏光成分の光いに分離し、このうちＳ偏光成
分の光αηを直角プリズムで直角に反射させ、各々Ｐ形
ネマチック液晶を封入した液晶セル（１１に垂直に入射
させる０すると、電圧を印加していない状態では、第２
図（４）に示したように液晶の分子長軸がガラス基板間
で９０度ねじれているため、直線偏光された光がＰ形ネ
マチック液晶を封入した液晶セルｆｉ＋を通過すると、
直線偏光方向が９０度回転し、Ｐ偏光成分の光ｉｌｌは
Ｓ偏光成分の光ａηに。
また、Ｓ偏光成分の光＋１７１はＰ偏光成分の光ｔｔｔ
’ａに変換される。このようにして倫光方向が変換され
た光を再び偏光プリズム（３）に入射させるとＰ偏光成
分の光ｆｌＧは透過し、Ｓ偏光成分の光ａｎは、反射す
るので、２つの偏光成分の光は合流し、集束性ロッドレ
ンズ（６）に入射し光ファイバαυ上に集光され、出力
される。
’ａに変換される。このようにして倫光方向が変換され
た光を再び偏光プリズム（３）に入射させるとＰ偏光成
分の光ｆｌＧは透過し、Ｓ偏光成分の光ａｎは、反射す
るので、２つの偏光成分の光は合流し、集束性ロッドレ
ンズ（６）に入射し光ファイバαυ上に集光され、出力
される。
一方、Ｐ形ネマチック液晶を封入した液晶セル（１１に
電圧を印加した第１図（Ｂ）において、第１図囚で説明
したようにＰ形ネマチック液晶を封入した液晶セル（１
）には、Ｐ偏光成分の党員とＳ偏光成分の光翰とが垂直
に入射するが、電圧を印加しているので第２図（Ｂ）に
示したように液晶の分子長軸は光の進行方向と平行とな
シ、直線偏光された光はそのまま通過する。そのため。
電圧を印加した第１図（Ｂ）において、第１図囚で説明
したようにＰ形ネマチック液晶を封入した液晶セル（１
）には、Ｐ偏光成分の党員とＳ偏光成分の光翰とが垂直
に入射するが、電圧を印加しているので第２図（Ｂ）に
示したように液晶の分子長軸は光の進行方向と平行とな
シ、直線偏光された光はそのまま通過する。そのため。
Ｐ偏光成分の光顛もＳ偏光成分の元側も変化なしにＰ形
ネマチック液晶を封入し７た液晶セル（１１を通過し、
偏光プリズム（３）に入射するので、２つの偏光成分の
光は合流し、集束性ロッドレンズ（７）に入射し光フア
イバｆｆ１ｌ上に集光され出力される。
ネマチック液晶を封入し７た液晶セル（１１を通過し、
偏光プリズム（３）に入射するので、２つの偏光成分の
光は合流し、集束性ロッドレンズ（７）に入射し光フア
イバｆｆ１ｌ上に集光され出力される。
なお、光ファイバ（９）から入力した場合、Ｐ形ネマチ
ック液晶を封入した液晶セルｉｌｌに電圧を印加してい
ない状態では光ファイバαＢに、またＰ形ネマチック液
晶を封入した液晶セル（１１に電圧を印加した状態では
光ファイバー１１に各々同様の動作原理により出力され
る。
ック液晶を封入した液晶セルｉｌｌに電圧を印加してい
ない状態では光ファイバαＢに、またＰ形ネマチック液
晶を封入した液晶セル（１１に電圧を印加した状態では
光ファイバー１１に各々同様の動作原理により出力され
る。
ところで、この光スィッチの応答時間ハ、Ｐ形ネマチッ
ク液晶を封入した液晶セル（１１の応答時間により規定
される。一般に、′ｅ晶ナセル応答時間ｔは、電圧印加
による液晶分子長軸の再配列の観点から第（１１式が導
かれている。
ク液晶を封入した液晶セル（１１の応答時間により規定
される。一般に、′ｅ晶ナセル応答時間ｔは、電圧印加
による液晶分子長軸の再配列の観点から第（１１式が導
かれている。
η
ここで、菟は液晶の粘性、には液晶のねじれに対する弾
性定数、には波数、△ＥＪ：ｌ：液晶分子の長軸と短軸
との比誘電率差、Ｃ０は真空中の誘電率、Ｖは印加電圧
、ｄは液晶の厚みである。
性定数、には波数、△ＥＪ：ｌ：液晶分子の長軸と短軸
との比誘電率差、Ｃ０は真空中の誘電率、Ｖは印加電圧
、ｄは液晶の厚みである。
ツィステッド・ネマチック液晶セル構成では、波数には
近似的にπ／ｄと考えられるので。
近似的にπ／ｄと考えられるので。
立上り時間ｔｒ及び立下り時間ｔｆ を透過光強度の定
常値の１０俤から９０多になるまでの時間及びその逆の
時間とすると＋ｔｒ、ｔｆは各々第（２）式、第（３）
式となる。
常値の１０俤から９０多になるまでの時間及びその逆の
時間とすると＋ｔｒ、ｔｆは各々第（２）式、第（３）
式となる。
第３図は、液晶としてメルク製ＺＬＩ−１５５７を用い
た場合、室温２０℃において立上り時間ｔｒ及び立下り
時間ｔｆ と印加電圧Ｖとの関係を液晶の厚みｄをパラ
メータにして計算した例である。
た場合、室温２０℃において立上り時間ｔｒ及び立下り
時間ｔｆ と印加電圧Ｖとの関係を液晶の厚みｄをパラ
メータにして計算した例である。
第３図及び第（２）式、第（３）式よりわかるように、
高速応答の光スィッチを実現するためには。
高速応答の光スィッチを実現するためには。
粘性が小さく、誘電異方性の大きい材料を用いるととも
に液晶の厚みを薄くすればよい。しかし、あまり薄くす
るとツィステッド・ネマチック効果が減少しクロストー
クが増大するのでクロストーク２０ｄＢ以下の条件では
厚みの限界は６μｍ程度となる。第３図においてｄ＝６
μｍの場合、印加電圧Ｖを１２ｖ以上にすると、立上り
時間ｔｒを１ｍｓ以下にできるが立上り時間ｔｆは印加
電圧Ｖに依存せず一定で８゜５ ｍ ｉｓである。
に液晶の厚みを薄くすればよい。しかし、あまり薄くす
るとツィステッド・ネマチック効果が減少しクロストー
クが増大するのでクロストーク２０ｄＢ以下の条件では
厚みの限界は６μｍ程度となる。第３図においてｄ＝６
μｍの場合、印加電圧Ｖを１２ｖ以上にすると、立上り
時間ｔｒを１ｍｓ以下にできるが立上り時間ｔｆは印加
電圧Ｖに依存せず一定で８゜５ ｍ ｉｓである。
ところで、液晶の粘性ヱは第４図に示すように強い温度
依存性をもち、温度Ｏ℃では、温度２０℃の場合に比べ
約２．７倍粘性が高くなる。
依存性をもち、温度Ｏ℃では、温度２０℃の場合に比べ
約２．７倍粘性が高くなる。
そのため、温度Ｏ℃では９立上り時間ｔｒは２、７ｍｓ
、立上り時１１５ｔｆは２２ｍＢとなり高速動作が難
しかった。
、立上り時１１５ｔｆは２２ｍＢとなり高速動作が難
しかった。
また９元スイッチのクロストークを２０ｄＢ以上確保し
ようとする場合、液晶の厚みを６μｍ以上にする必要が
あり、−例として厚みｄ−ｉ６μｍから８μｍにすると
約１．８倍応答時１’Ｓｌｉ、ｌが長くなり、クロスト
ーク特性と応答時間とを同時に改善し性能の向上を図る
ことが難しかった。
ようとする場合、液晶の厚みを６μｍ以上にする必要が
あり、−例として厚みｄ−ｉ６μｍから８μｍにすると
約１．８倍応答時１’Ｓｌｉ、ｌが長くなり、クロスト
ーク特性と応答時間とを同時に改善し性能の向上を図る
ことが難しかった。
この発明は、これらの欠点を除去するため。
液晶セルとして印加電圧の周波数によりＰ形液晶からｎ
形液晶に遷移する誘電率分散を示すツィステッド・ネマ
チック液晶セルを用いるとともに、そ０駆動周波数を使
用環境温度の下限温度における遷移周波数よりも低い周
波数ｆＬに、かつ使用温度の上限温度での遷移周波数よ
りも高い周波数ｆＨに各々設定し１本の光ファイバのｉ
？ 他の２本のいずれかの光ファイバにスイッチングす
るようにしたものであり、特に外部より光スィッチに印
加する電圧により上記周波数ｆＬ及びｆＨを発生させる
電圧−周波数変換器を内蔵したものである。
形液晶に遷移する誘電率分散を示すツィステッド・ネマ
チック液晶セルを用いるとともに、そ０駆動周波数を使
用環境温度の下限温度における遷移周波数よりも低い周
波数ｆＬに、かつ使用温度の上限温度での遷移周波数よ
りも高い周波数ｆＨに各々設定し１本の光ファイバのｉ
？ 他の２本のいずれかの光ファイバにスイッチングす
るようにしたものであり、特に外部より光スィッチに印
加する電圧により上記周波数ｆＬ及びｆＨを発生させる
電圧−周波数変換器を内蔵したものである。
第５図（４）は、この発明による光スィッチに用いるネ
マチック液晶の一例としてメルク製１０８５の誘電率の
周波数特性を示したものである。また第５図ＣＢ）Ｆｉ
、液晶分子の長軸と短軸との比誘電率差△εが正から負
に遷移する周波数ｆＯの温度特性を示したものである。
マチック液晶の一例としてメルク製１０８５の誘電率の
周波数特性を示したものである。また第５図ＣＢ）Ｆｉ
、液晶分子の長軸と短軸との比誘電率差△εが正から負
に遷移する周波数ｆＯの温度特性を示したものである。
いま、使用環境温度を０℃から５０℃の範囲とすると、
使用環境温度の下限温度である０℃における遷移周波数
ｆ ｏ （Ｌ）は第５図ＣＢ）より０゜２５ ＫＨｚ
、また使用環境温度の上限温度である５０℃における遷
移周波数ｆ Ｏ（Ｈ）は７０ ＫＨｚである。それで、
光スィッチをオンする場合駆動周波数ｆＬをｆｏ（Ｌ）
より低い周波数に、また光スィッチをオフする場合駆動
周波数ｆＨをｆＯ（Ｈ）より高い周波数に各々設定する
。
使用環境温度の下限温度である０℃における遷移周波数
ｆ ｏ （Ｌ）は第５図ＣＢ）より０゜２５ ＫＨｚ
、また使用環境温度の上限温度である５０℃における遷
移周波数ｆ Ｏ（Ｈ）は７０ ＫＨｚである。それで、
光スィッチをオンする場合駆動周波数ｆＬをｆｏ（Ｌ）
より低い周波数に、また光スィッチをオフする場合駆動
周波数ｆＨをｆＯ（Ｈ）より高い周波数に各々設定する
。
このとき、０℃〜５０℃の範囲において、誘電率分散を
示すネマチック液晶の比誘電率差△εは、 ｆ ｘ−＜
ｆ Ｏ（Ｌ）において正となＣＰ形液晶の性質を示し９
分子長軸は電界方向に対し９強制的に平行となるように
配向される。この動作は、従来のこの種装置に使用して
いるものと同じである。これに対し、△εは、ｆＨ）ｆ
ｏ（Ｈ）において負となυｎ形液晶の性質を示すので分
子長軸は電界方向に対し１強制的に垂直となるように配
向され、立上り時間ｔｆは、立上り時間ｔｒ同様第（４
１式を満足することになる。
示すネマチック液晶の比誘電率差△εは、 ｆ ｘ−＜
ｆ Ｏ（Ｌ）において正となＣＰ形液晶の性質を示し９
分子長軸は電界方向に対し９強制的に平行となるように
配向される。この動作は、従来のこの種装置に使用して
いるものと同じである。これに対し、△εは、ｆＨ）ｆ
ｏ（Ｈ）において負となυｎ形液晶の性質を示すので分
子長軸は電界方向に対し１強制的に垂直となるように配
向され、立上り時間ｔｆは、立上り時間ｔｒ同様第（４
１式を満足することになる。
−例として誘π１．率分散を示すネマチック液晶として
上記のメルク９１０８５を用いた場合。
上記のメルク９１０８５を用いた場合。
比誘電率差△εに、第５図（４）よυｆＬコ０．２ＫＨ
２に設定すると△６ ＝０．８ 、 ｆＨ＝７５ＫＨ，
Ｚに設定すると△ε＝−ｉ、１となる。ここで’Ｌ−〇
、 １３５ 蛇／ｒｎ−ｓ 、 ）（＝５．８ ＸＩＯ
Ｎ 、’Ｃ，ｏ ＝８、８５４ ＸＩＯ”Ｆ／ｍ 、
ｄ＝８ Ｘｌ０−ｍ 、Ｖ＝３６Ｖを第（４）式に代入
すると ＝ １．０ＸＬＦ” Ｓ ＝７．２ ｘｔｒ Ｓ となり、前述の如き液晶の粘性γの温度依存性を考慮し
てもＯ″Ｃにおいて立上り及び立下り時間を２．７ｒｎ
ｓ以下にできる。
２に設定すると△６ ＝０．８ 、 ｆＨ＝７５ＫＨ，
Ｚに設定すると△ε＝−ｉ、１となる。ここで’Ｌ−〇
、 １３５ 蛇／ｒｎ−ｓ 、 ）（＝５．８ ＸＩＯ
Ｎ 、’Ｃ，ｏ ＝８、８５４ ＸＩＯ”Ｆ／ｍ 、
ｄ＝８ Ｘｌ０−ｍ 、Ｖ＝３６Ｖを第（４）式に代入
すると ＝ １．０ＸＬＦ” Ｓ ＝７．２ ｘｔｒ Ｓ となり、前述の如き液晶の粘性γの温度依存性を考慮し
てもＯ″Ｃにおいて立上り及び立下り時間を２．７ｒｎ
ｓ以下にできる。
上記の如くこの発明による光スィッチに用いている液晶
セルでは、光スィッチをオフする場合、逆方向のトルク
が液晶分子に働くので単に電界を切って自然に元の状態
に緩和させていた従来のこの種装置よりも大幅に立上り
時間を短縮でき高速動作を実現できる。
セルでは、光スィッチをオフする場合、逆方向のトルク
が液晶分子に働くので単に電界を切って自然に元の状態
に緩和させていた従来のこの種装置よりも大幅に立上り
時間を短縮でき高速動作を実現できる。
第６図は、この発明による光スィッチの実施例の構成図
である。第６図において、ａ印は誘電率分散を示すネマ
チック液晶を封入した液晶セル、 ＋１１は電圧−周波
数変換器であり、（２）から０１１及びαｅとａηは第
１図で説明したものと同一のものである。
である。第６図において、ａ印は誘電率分散を示すネマ
チック液晶を封入した液晶セル、 ＋１１は電圧−周波
数変換器であり、（２）から０１１及びαｅとａηは第
１図で説明したものと同一のものである。
第６図（５）は、誘電率分散を示すネマチック液晶を封
入した液晶セル＋ＩＲに電圧−周波数変換器ＯＩからｆ
Ｈ＞ ｆ Ｏ（Ｈ）の交流電圧を印加した状態を示し
、第６図（Ｂ）は誘電率分散を示すネマチック液晶を封
入した液晶セル０υを中心として左右対称に配置し、光
ファイバ（８）から入力した光を集束性ロッドレンズ（
４１で平行光に変換して偏光プリズム（２）でＰ偏光成
分の光ｔｔｅとＳ偏光成分の光ａｎとに分離している。
入した液晶セル＋ＩＲに電圧−周波数変換器ＯＩからｆ
Ｈ＞ ｆ Ｏ（Ｈ）の交流電圧を印加した状態を示し
、第６図（Ｂ）は誘電率分散を示すネマチック液晶を封
入した液晶セル０υを中心として左右対称に配置し、光
ファイバ（８）から入力した光を集束性ロッドレンズ（
４１で平行光に変換して偏光プリズム（２）でＰ偏光成
分の光ｔｔｅとＳ偏光成分の光ａｎとに分離している。
このように分離された各々の直線偏光の光は、第６図囚
では第１図（３）で説明したと同様に誘電率分散を示す
ネマチック液晶を封入した液晶セル０穆を通過すると偏
光方向が９０°回転するため、Ｐ偏光がＳ偏光、−！た
Ｓ偏光がＰ偏光に変換される。その後再び偏光プリズム
（３）で合流され集束性ロッドレンズ（６）に入力して
光ファイバ０１に集光され出力される。一方、第６図（
Ｂ）では、第１〜図（Ｂ）で説明したと同様に偏光方向
は変化しないため、Ｐ偏光及びＳ偏光ともそのまま誘電
率分散を示すネマチック液晶を封入した液晶セル０８１
ヲ通過し、再ひ偏光プリズム（３）で合流され集束性ロ
ッドレンズ（７）に入力して光ファイバ（Ｉｌｌに集光
され出力される。なお、光ファイバ（９）から入力した
場合、誘電率分散を示すネマチック液晶を封入した液晶
セルｔｔＳにｆ Ｈ＞ ｆ ｏ （＋（）の交流電圧を
印加した状態では光ファイバａυに、・またｆ ｒ−（
ｆ Ｏ（Ｌ） の交流電圧を印加した状態では、光ファ
イバｔｔｃｉに各々同様の動作原理によシ出力される。
では第１図（３）で説明したと同様に誘電率分散を示す
ネマチック液晶を封入した液晶セル０穆を通過すると偏
光方向が９０°回転するため、Ｐ偏光がＳ偏光、−！た
Ｓ偏光がＰ偏光に変換される。その後再び偏光プリズム
（３）で合流され集束性ロッドレンズ（６）に入力して
光ファイバ０１に集光され出力される。一方、第６図（
Ｂ）では、第１〜図（Ｂ）で説明したと同様に偏光方向
は変化しないため、Ｐ偏光及びＳ偏光ともそのまま誘電
率分散を示すネマチック液晶を封入した液晶セル０８１
ヲ通過し、再ひ偏光プリズム（３）で合流され集束性ロ
ッドレンズ（７）に入力して光ファイバ（Ｉｌｌに集光
され出力される。なお、光ファイバ（９）から入力した
場合、誘電率分散を示すネマチック液晶を封入した液晶
セルｔｔＳにｆ Ｈ＞ ｆ ｏ （＋（）の交流電圧を
印加した状態では光ファイバａυに、・またｆ ｒ−（
ｆ Ｏ（Ｌ） の交流電圧を印加した状態では、光ファ
イバｔｔｃｉに各々同様の動作原理によシ出力される。
ここで、電圧−周波数変換器住１としてはＣ−ＭＯＳ等
で構成し、第７図に示すように規格化入力電圧ＶＮ＝Ｖ
Ｌで周波数ｆｙまた規格化入力電圧ＶＮ：Ｖ）ｌで周波
数ｆＨの正弦波又は矩形波を発振するものを用いる。
で構成し、第７図に示すように規格化入力電圧ＶＮ＝Ｖ
Ｌで周波数ｆｙまた規格化入力電圧ＶＮ：Ｖ）ｌで周波
数ｆＨの正弦波又は矩形波を発振するものを用いる。
この発明による光スィッチのスイッチング特性を表わす
特性図を第８図に示す。第８図において、■は電圧−周
波数変換器の入力電圧波形、（２Ｉは液晶セル０秒の駆
動電圧波形、を乃は第６図において光ファイバ（８）か
ら入力し、光ファイバＩＩＩから出力したときの透過光
強度の波形である。また、（ハ）は比較のため従来のこ
の種装置において光ファイバ（８）から入力し光ファイ
バαυから出力したときの透過光強度の波形を示したも
のであり、立下り時間を大幅に短縮できることを示して
いる。
特性図を第８図に示す。第８図において、■は電圧−周
波数変換器の入力電圧波形、（２Ｉは液晶セル０秒の駆
動電圧波形、を乃は第６図において光ファイバ（８）か
ら入力し、光ファイバＩＩＩから出力したときの透過光
強度の波形である。また、（ハ）は比較のため従来のこ
の種装置において光ファイバ（８）から入力し光ファイ
バαυから出力したときの透過光強度の波形を示したも
のであり、立下り時間を大幅に短縮できることを示して
いる。
なお１以上は、２×２マトリツクス状の光スィッチの場
合について説明したが、この発明はこれに限らすＩＸ２
双投型光スイッチ及びオンオフ光スィッチの場合にも適
用できることは言うまでもない。
合について説明したが、この発明はこれに限らすＩＸ２
双投型光スイッチ及びオンオフ光スィッチの場合にも適
用できることは言うまでもない。
以上のように、この発明による光スィッチでは、能動媒
質としてＰ形ネマチック液晶を用いる代わりに誘電率分
散を示すネマチック液晶を用い、光スィッチのオン−オ
フ状態に対応させて２周波駆動しているため、低温状態
においても高速の応答時間を得ることができる利点があ
る。また、２周波駆動用の電圧−周波数変換器を内蔵し
ているため外部から入力する電圧は直流電圧でよく９機
器に組み込む場合特殊な電源回路を必要としない利点も
ある。
質としてＰ形ネマチック液晶を用いる代わりに誘電率分
散を示すネマチック液晶を用い、光スィッチのオン−オ
フ状態に対応させて２周波駆動しているため、低温状態
においても高速の応答時間を得ることができる利点があ
る。また、２周波駆動用の電圧−周波数変換器を内蔵し
ているため外部から入力する電圧は直流電圧でよく９機
器に組み込む場合特殊な電源回路を必要としない利点も
ある。
第１図は、従来の光スィッチの構成図、第２図は液晶セ
ルの構成図、第３図は、液晶セルの立上り時間及び立下
り時間と印加電圧との関係を液晶の厚みをパラメータと
して示した特性図、第４図は液晶の粘度の温度依存性を
示した特性図、第５図は、この発明による光スィッチに
用いる誘電率分散を示すネマチック液晶の特性図、第６
図は、この発明による光スィッチの実施例を示す構成図
、第７図はこの発明による光スィッチに内蔵している電
圧−周波数変換器の特性図、第８図はこの発明による光
スィッチのスイッチング特性を示す特性図である。 図中、（１１α＆は液晶セル、 ｆ２Ｈ３＋は偏光プリ
ズム、 ＋４１ ＋５１ ＋６１ （７１は集束性ロッ
ドｖ ｙ Ｘ 、 ｉ８） （９１ａｌ（１１）は光フ
ァイバ、 ０２は透明電極、（１３はガラス基板。 Ｉはスペーサ、α９はＰ形のネマチック液晶分子、 ａ
ｅはＰ偏光成分の光、鰭はＳ偏光成分の光。 Ｑｌは電圧−周波数変換器である。 なお１図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。 代理人 大岩増雄 第 １ 図（Ｂ） 第 ２図（Ｂ） 笛 ２ 国（Ａｌ １１３図 ｐｐ 力ｏ ｔ、７ｔ ”Ｔｒ ＥＶＥ第 ４ 図 温 ｌＬ 丁 ［１Ｃコ 第 ５ 国（Ｂ） 露５ ｍ（Ａ） ”’ 丁” 周波数 チＥｇＨｌＪ １ｒ＆６ 区（Ｂ）、− ！！７図 販希化入力宅ル Ｖ−ｔ ＠’ ８ 麿 θ！ｉ ｐｒ＋
ルの構成図、第３図は、液晶セルの立上り時間及び立下
り時間と印加電圧との関係を液晶の厚みをパラメータと
して示した特性図、第４図は液晶の粘度の温度依存性を
示した特性図、第５図は、この発明による光スィッチに
用いる誘電率分散を示すネマチック液晶の特性図、第６
図は、この発明による光スィッチの実施例を示す構成図
、第７図はこの発明による光スィッチに内蔵している電
圧−周波数変換器の特性図、第８図はこの発明による光
スィッチのスイッチング特性を示す特性図である。 図中、（１１α＆は液晶セル、 ｆ２Ｈ３＋は偏光プリ
ズム、 ＋４１ ＋５１ ＋６１ （７１は集束性ロッ
ドｖ ｙ Ｘ 、 ｉ８） （９１ａｌ（１１）は光フ
ァイバ、 ０２は透明電極、（１３はガラス基板。 Ｉはスペーサ、α９はＰ形のネマチック液晶分子、 ａ
ｅはＰ偏光成分の光、鰭はＳ偏光成分の光。 Ｑｌは電圧−周波数変換器である。 なお１図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。 代理人 大岩増雄 第 １ 図（Ｂ） 第 ２図（Ｂ） 笛 ２ 国（Ａｌ １１３図 ｐｐ 力ｏ ｔ、７ｔ ”Ｔｒ ＥＶＥ第 ４ 図 温 ｌＬ 丁 ［１Ｃコ 第 ５ 国（Ｂ） 露５ ｍ（Ａ） ”’ 丁” 周波数 チＥｇＨｌＪ １ｒ＆６ 区（Ｂ）、− ！！７図 販希化入力宅ル Ｖ−ｔ ＠’ ８ 麿 θ！ｉ ｐｒ＋
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 外部制御信号により１本又は２本の光ファイバより入力
した光を他の２本の光ファイバのいずれかの光ファイバ
に切替える光スィッチにおいて、１本又は２本の光ファ
イバの出力端側に設けられ、その光ファイバより入力し
た光を平行光に変換する集束性ロッドレンズと、この集
束性ロッドレンズにより変換された平行光ｆＰ偏光とＳ
偏光の光とに分離する偏光プリズムと、特定の駆動周波
数ｆｏにおいてＰ形液晶からｎ形液晶に遷移する誘電率
分散を示すネマチック液晶が封入され、上記偏光プリズ
ムで分離されたＰ偏光とＳ偏光の光の偏光方向を所定の
角度だけ回転させつつ透過させる液晶セルと、特定の使
用環境温度の下限温度及び上限温度における上記液晶の
遷移周波数ｆ Ｏ（Ｌ）及びｆ ｏ （Ｈ）よりも低い
周波数ｆＬと高い周波数ｆＨｆ光スイッチのオンオフに
対応させて切替えて発生し。 上記液晶セルを２周波駆動する電圧−周波数変換器と、
上記液晶セルを透過したＰ偏光とＳ偏光の光を再び合成
する偏光プリズムと、前記他の２本の光ファイバの入力
端側にそれぞれ設けられ、上記偏光プリズムで合成した
光を前記他の２本の光ファイバに集光させる集束性ロッ
ドレンズとを備えたことを特徴とする光スィッチ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3820784A JPS60182423A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3820784A JPS60182423A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60182423A true JPS60182423A (ja) | 1985-09-18 |
Family
ID=12518873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3820784A Pending JPS60182423A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60182423A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4923269A (en) * | 1987-01-29 | 1990-05-08 | British Telecommunications Public Limited Company | Bidirectional optical space switch |
| US5345321A (en) * | 1992-12-21 | 1994-09-06 | General Electric Company | Compact polarization dependent optical switching units |
| JP2007157235A (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-21 | Asahi Glass Co Ltd | 位相補正素子および光ヘッド装置 |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP3820784A patent/JPS60182423A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4923269A (en) * | 1987-01-29 | 1990-05-08 | British Telecommunications Public Limited Company | Bidirectional optical space switch |
| US5345321A (en) * | 1992-12-21 | 1994-09-06 | General Electric Company | Compact polarization dependent optical switching units |
| JP2007157235A (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-21 | Asahi Glass Co Ltd | 位相補正素子および光ヘッド装置 |
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