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JP4869116B2 - Liquid crystal optical component and wavelength selective switch using the same - Google Patents
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JP4869116B2 - Liquid crystal optical component and wavelength selective switch using the same - Google Patents

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Description

本発明は、光の透過率を可変可能な液晶光学部品、及びこの液晶光学部品を用い、光波長多重通信において、異なる波長の光を分岐し又は結合することが可能な波長選択スイッチに関する。   The present invention relates to a liquid crystal optical component capable of changing light transmittance, and a wavelength selective switch using the liquid crystal optical component and capable of branching or coupling light of different wavelengths in optical wavelength division multiplexing communication.

波長多重光通信の普及に伴い、波長毎に光信号を合波又は分波する波長選択スイッチが光通信のキーデバイスとなっている。   With the spread of wavelength division multiplexing optical communication, wavelength selective switches that multiplex or demultiplex optical signals for each wavelength have become key devices for optical communication.

ここで、図6に従来の光シャッターの概略構成図を示す。   Here, FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of a conventional optical shutter.

図6の光シャッター100は、入射光を2つの偏向に分けて出力する複屈折板110と、複屈折板110からの一方の光を透過する1/2波長板111と、複屈折板110からの他方の光と1/2波長板111からの光の偏向角度をそれぞれ調整する偏光子112と、偏光子112からの2つの光の偏向をそれぞれ45°回転させる偏波回転素子113と、を備える。なお、図6では、光シャッター100がミラー114の前段部に設けられた形態を示している。   6 includes a birefringent plate 110 that outputs incident light divided into two deflections, a half-wave plate 111 that transmits one light from the birefringent plate 110, and a birefringent plate 110. A polarizer 112 that adjusts the deflection angle of the other light and the light from the half-wave plate 111, and a polarization rotation element 113 that rotates the deflection of the two lights from the polarizer 112 by 45 °, respectively. Prepare. FIG. 6 shows a form in which the optical shutter 100 is provided in the front stage of the mirror 114.

ミラー114への入射ビームは、図面に垂直方向及び水平方向の偏波を含むビームである。これを複屈折板110で2つの直交する偏波に分ける。偏光は、複屈折板110の結晶軸方向に沿って進み、1/2波長板111に入射する。この偏光は、90度回転して偏光子112に入射するため、偏波無依存が実現される。光のビームは、偏光子112から偏波回転素子113に入射して偏光方向が45度回転するとそのままの状態でミラー114で反射し、再度、偏波回転素子113に入射し、さらに偏光方向は45°回転する。はじめの45°回転とミラー114での反射後の45°回転で90°回転したことになり、偏光子112で光が遮られることになる。光のビームの減衰は、偏光子112で行われる。   The incident beam to the mirror 114 is a beam including vertically and horizontally polarized waves in the drawing. This is divided into two orthogonal polarized waves by the birefringent plate 110. The polarized light travels along the crystal axis direction of the birefringent plate 110 and enters the half-wave plate 111. Since this polarized light is rotated 90 degrees and enters the polarizer 112, polarization independence is realized. The light beam is incident on the polarization rotation element 113 from the polarizer 112 and is reflected by the mirror 114 as it is when the polarization direction is rotated by 45 degrees, is incident on the polarization rotation element 113 again, and the polarization direction is Rotate 45 °. The first 45 ° rotation and the 45 ° rotation after reflection by the mirror 114 result in 90 ° rotation, and the light is blocked by the polarizer 112. The light beam is attenuated by the polarizer 112.

この光シャッター100を、波長選択スイッチに適用した場合、ミラー114が動作するときに発生する目的外の光ファイバへの光結合を光シャッター100を閉じることで防ぐことができる。また、偏光角を電圧で制御することでミラー114から反射した光のビームの減衰量を制御することができる(例えば、特許文献1を参照。)。   When this optical shutter 100 is applied to a wavelength selective switch, it is possible to prevent optical coupling to a non-target optical fiber that occurs when the mirror 114 operates by closing the optical shutter 100. Further, the amount of attenuation of the beam of light reflected from the mirror 114 can be controlled by controlling the polarization angle with voltage (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−106304号公報JP 2006-106304 A

しかし、従来の光シャッターは、偏光方向を制御する方法で光のビームの強度を制御していた。また、偏波を利用する光量制御法では、入射ビームの偏波の変動による影響を受ける。このため、偏波無依存化のための複屈折板110及び偏波を制御するための偏光子112が必要になり、部品点数がさらに増えることになる。また、部品点数の増加により挿入損失も増加することになってしまう。   However, the conventional optical shutter controls the intensity of the light beam by a method of controlling the polarization direction. In addition, the light quantity control method using polarization is affected by fluctuations in the polarization of the incident beam. For this reason, the birefringent plate 110 for making the polarization independent and the polarizer 112 for controlling the polarization are necessary, and the number of parts is further increased. Further, the insertion loss increases due to the increase in the number of parts.

そこで、本発明では、部品点数が少なく挿入損失も小さい液晶光学部品、及びこれを用いた波長選択スイッチを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal optical component having a small number of components and a small insertion loss, and a wavelength selective switch using the same.

上記目的を達成するために、本発明では、液晶粒が高分子内に分散した高分子液晶複合材に電圧を印加することで光の透過率を可変させる液晶光学素子をミラーの前段に設けることにした。   In order to achieve the above object, in the present invention, a liquid crystal optical element that changes the light transmittance by applying a voltage to a polymer liquid crystal composite material in which liquid crystal particles are dispersed in a polymer is provided in the front stage of the mirror. I made it.

具体的には、本願第一発明に係る液晶光学部品は、液晶粒が高分子内に分散した高分子液晶複合層と、前記高分子液晶複合層に照射され前記高分子液晶複合層を透過する光を所定の角度に反射可能な複数のミラーと、前記高分子液晶複合層への電圧の印加により前記複数のミラーへ向かう光に対する前記高分子液晶複合層の光透過率を前記複数のミラーへの光ごとに変化するように前記高分子液晶複合層に設けられた一対の電極と、を備える。   Specifically, the liquid crystal optical component according to the first invention of the present application is a polymer liquid crystal composite layer in which liquid crystal particles are dispersed in a polymer, and the polymer liquid crystal composite layer is irradiated and transmitted through the polymer liquid crystal composite layer. A plurality of mirrors capable of reflecting light at a predetermined angle, and a light transmittance of the polymer liquid crystal composite layer to the plurality of mirrors with respect to light directed to the plurality of mirrors by applying a voltage to the polymer liquid crystal composite layer. And a pair of electrodes provided on the polymer liquid crystal composite layer so as to change for each light.

これにより、複数のミラーに向けて入射する光の減衰量を複数のミラーへの光ごとに制御可能で、部品点数も少なく小型で挿入損失も小さい液晶光学部品を提供することができる。   Accordingly, it is possible to provide a liquid crystal optical component that can control the attenuation amount of light incident on the plurality of mirrors for each light to the plurality of mirrors, has a small number of components, and has a small insertion loss.

上記液晶光学部品において、前記複数のミラーは、前記複数のミラーのそれぞれの反射面の法線が平行となるように一列に配置され、前記電極は、光透過性材料であり、前記高分子液晶複合層を挟んで前記高分子液晶複合層に電圧を印加するように前記高分子液晶複合層の両面に前記複数のミラーの配置間隔と略同じ間隔で前記複数のミラーの配列方向に縞状に形成されていることが望ましい。   In the above-described liquid crystal optical component, the plurality of mirrors are arranged in a row so that the normal lines of the reflecting surfaces of the plurality of mirrors are parallel, the electrode is a light transmissive material, and the polymer liquid crystal A stripe is formed in the arrangement direction of the plurality of mirrors at substantially the same interval as the arrangement intervals of the plurality of mirrors on both surfaces of the polymer liquid crystal composite layer so as to apply a voltage to the polymer liquid crystal composite layer across the composite layer. It is desirable that it be formed.

これにより、MEMSミラーの振れ角度は数度で十分にファイバの切り替えを起こすことが可能である。例えば、ミラー面と高分子液晶複合層の間の距離を0.3mmとし、ミラーの振れ角を5度とすると、入射、反射ビームのビームスポット位置ずれは概略0.03mmであり、1つの電極の幅よりも小さくもできる。このようにミラー角度が変化しても、同じ電極部分を通過するように配置し、各波長の光透過率を制御することができる。   Thereby, the deflection angle of the MEMS mirror can be several degrees, and the fiber can be sufficiently switched. For example, when the distance between the mirror surface and the polymer liquid crystal composite layer is 0.3 mm and the mirror swing angle is 5 degrees, the beam spot position deviation of the incident and reflected beams is approximately 0.03 mm, and one electrode It can be smaller than the width. In this way, even if the mirror angle changes, it can be arranged so as to pass through the same electrode portion, and the light transmittance of each wavelength can be controlled.

また、上記液晶光学部品において、一の面が開放された筐体をさらに備え、前記複数のミラーは前記複数のミラーの反射面が前記一の面を向くように前記筺体の底部に配置され、前記高分子液晶複合層は前記高分子液晶複合層の光の照射される被照射面と反対側の面が前記筐体の開放された前記一の面を覆うように前記複数のミラーの反射面に対向して配置されることが望ましい。ここで、入射される光ビームはその強度が半径方向にガウス分布をしており、このビーム直径は高分子液晶複合層の一対の電極の面積より大きくならず、また、ミラーから反射して戻ってくる光ビームの直径もこの一対の電極の面積より大きくならないように、十分に高分子液晶複合層とミラーの間隔は狭くすることが重要である。   The liquid crystal optical component further includes a housing having one surface opened, and the plurality of mirrors are disposed at a bottom portion of the housing such that a reflecting surface of the plurality of mirrors faces the one surface, The reflective surface of the plurality of mirrors is such that the surface opposite to the irradiated surface of the polymer liquid crystal composite layer that is irradiated with light covers the one surface opened of the housing. It is desirable to be arranged opposite to. Here, the intensity of the incident light beam has a Gaussian distribution in the radial direction, and the beam diameter is not larger than the area of the pair of electrodes of the polymer liquid crystal composite layer, and is reflected from the mirror and returned. It is important to sufficiently narrow the distance between the polymer liquid crystal composite layer and the mirror so that the diameter of the incoming light beam does not become larger than the area of the pair of electrodes.

これにより、液晶光学部品としてモジュール化することができる。   As a result, the liquid crystal optical component can be modularized.

また、上記目的を達成するために、本発明に係る波長選択スイッチは、一以上の波長を含む光を入出力し、横並び直線状に設けられた複数の光入出力ポートに対向して前記光入出力ポートからの光を平行光にするように配置された第一レンズと、前記第一レンズを間にして前記複数の光入出力ポートの反対側に配置され、前記光入出力ポートから入出力される光のうち前記第一レンズを透過した光を受ける面上に前記複数の光入出力ポートの配置方向に平行な複数の格子が形成された格子面において前記第一レンズを透過した光を波長ごとに異なる角度で反射する回折格子と、前記光入出力ポートから出力され前記回折格子で反射した光のうち前記第一レンズを透過した光を透過させて前記複数の光入出力ポートの配列方向では凹レンズとしての作用を持ち前記第一レンズからの収束光を平行光束に変換し、前記複数の光入出力ポートの配列方向と直交する方向ではレンズ作用を持たず前記第一レンズからの収束光をそのまま収束させるように前記第一レンズを間にして前記回折格子の反対側に配列されたシリンドリカル凹レンズと、前記シリンドリカル凹レンズを間にして前記第一レンズの反対側に配置された前記液晶光学部品と、を備え、前記液晶光学部品の複数のミラーは、前記光入出力ポートから出力され前記回折格子で反射し前記第一レンズ及び前記シリンドリカル凹レンズを透過した光を、前記シリンドリカル凹レンズを間にして前記第一レンズの反対側で前記シリンドリカル凹レンズの焦点距離だけ離れた位置においてそれぞれ反射し、反射した光のそれぞれが前記シリンドリカル凹レンズ及び前記第一レンズを透過して前記回折格子で反射し再び前記第一レンズを透過して前記複数の光入出力ポートのいずれかに収束するように光の反射角度がそれぞれ設定される。   In order to achieve the above object, a wavelength selective switch according to the present invention inputs and outputs light including one or more wavelengths, and faces the plurality of light input / output ports provided side by side and in a straight line. A first lens arranged so that the light from the input / output port becomes parallel light; and disposed on the opposite side of the plurality of light input / output ports with the first lens in between; Light that has passed through the first lens on a grating surface in which a plurality of gratings parallel to the arrangement direction of the plurality of light input / output ports are formed on a surface that receives light that has passed through the first lens among the output light Of the plurality of light input / output ports by transmitting the light transmitted through the first lens out of the light output from the light input / output port and reflected by the diffraction grating. Concave lens in the arrangement direction Convergent light from the first lens is converted into a parallel light beam, and converged light from the first lens is converged as it is without lens action in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of light input / output ports. A cylindrical concave lens arranged on the opposite side of the diffraction grating with the first lens interposed therebetween, and the liquid crystal optical component disposed on the opposite side of the first lens with the cylindrical concave lens interposed therebetween. A plurality of mirrors of the liquid crystal optical component, the light output from the light input / output port, reflected by the diffraction grating and transmitted through the first lens and the cylindrical concave lens, the first mirror and the cylindrical concave lens interposed therebetween, the first mirror Reflected at positions opposite to the lens by a focal length of the cylindrical concave lens, and each of the reflected lights is The light reflection angle is set so that it passes through the cylindrical concave lens and the first lens, is reflected by the diffraction grating, passes through the first lens again, and converges to one of the plurality of light input / output ports. .

本発明では、シリンドリカル凹レンズを備えるため、角度/オフセット変換機能をシリンドリカル凹レンズの1つで実現でき、部品点数を削減して簡易な構成にすることができる。また、高分子液晶複合層に電極を備えた液晶光学素子を備えることにより、高分子液晶複合層で光透過率を変えられるため、挿入損失が小さい状態で複数のミラーの可動時の他のファイバへの光の漏洩を防止することができる。さらに、高分子液晶複合層のみで光透過率を変えられるため、液晶光学素子の挿入によりミラー面でビームスポットサイズがわずかに変化するのでミラー位置を僅かに調整するだけで簡単に挿入して、使用することができる。従って、部品点数も少なく小型の波長選択スイッチを提供することができる。   In the present invention, since the cylindrical concave lens is provided, the angle / offset conversion function can be realized by one of the cylindrical concave lenses, and the number of components can be reduced and the configuration can be simplified. In addition, by providing a liquid crystal optical element with an electrode in the polymer liquid crystal composite layer, the light transmittance can be changed in the polymer liquid crystal composite layer, so other fibers when a plurality of mirrors are movable with a small insertion loss. Leakage of light can be prevented. Furthermore, since the light transmittance can be changed only with the polymer liquid crystal composite layer, the beam spot size slightly changes on the mirror surface due to the insertion of the liquid crystal optical element, so it can be inserted simply by adjusting the mirror position slightly, Can be used. Therefore, it is possible to provide a small wavelength selective switch with a small number of parts.

また、上記目的を達成するために、本発明に係る波長選択スイッチは、一以上の波長を含む光を入出力し、横並び直線状に設けられた複数の光入出力ポートに対向して前記光入出力ポートからの光を平行光にするように配置された第一レンズと、前記第一レンズを間にして前記複数の光入出力ポートの反対側に配置され、前記光入出力ポートから入出力される光のうち前記第一レンズを透過した光を受ける面上に前記複数の光入出力ポートの配置方向に平行な複数の格子が形成された格子面において前記第一レンズを透過した光を波長ごとに異なる角度で透過させる回折格子と、前記回折格子を間にして前記第一レンズの反対側に前記第一レンズと前記回折格子との距離と等しい距離だけ離れて配置される第二レンズと、前記光入出力ポートから出力され前記回折格子を透過した光のうち前記第二レンズを透過した光を透過させて前記複数の光入出力ポートの配列方向では凹レンズとしての作用を持ち前記第二レンズからの収束光を平行光束に変換し、前記複数の光入出力ポートの配列方向と直交する方向ではレンズ作用を持たず前記第二レンズからの収束光をそのまま収束させるように前記第二レンズを間にして前記回折格子の反対側に配列されたシリンドリカル凹レンズと、前記シリンドリカル凹レンズを間にして前記第二レンズの反対側に配置された前記液晶光学部品と、を備え、前記液晶光学部品の複数のミラーは、前記光入出力ポートから出力され前記第一レンズ、前記回折格子、前記第二レンズ及び前記シリンドリカル凹レンズを透過した光を、前記シリンドリカル凹レンズの焦点距離だけ離れた位置においてそれぞれ反射し、反射した光のそれぞれが前記シリンドリカル凹レンズ、前記第二レンズ及び前記第一レンズを透過して前記複数の光入出力ポートのいずれかに収束するように光の反射角度がそれぞれ設定される。   In order to achieve the above object, a wavelength selective switch according to the present invention inputs and outputs light including one or more wavelengths, and faces the plurality of light input / output ports provided side by side and in a straight line. A first lens arranged so that the light from the input / output port becomes parallel light; and disposed on the opposite side of the plurality of light input / output ports with the first lens in between; Light that has passed through the first lens on a grating surface in which a plurality of gratings parallel to the arrangement direction of the plurality of light input / output ports are formed on a surface that receives light that has passed through the first lens among the output light And a second diffraction grating disposed at a distance equal to the distance between the first lens and the diffraction grating on the opposite side of the first lens with the diffraction grating in between. Lens and the optical input / output port Of the light output through the diffraction grating and transmitted through the second lens, and acts as a concave lens in the arrangement direction of the plurality of light input / output ports, and converges light from the second lens. The light beam is converted into a parallel light beam and has no lens action in a direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of light input / output ports, and the diffraction is performed with the second lens interposed so as to converge the convergent light from the second lens as it is. A cylindrical concave lens arranged on the opposite side of the grating, and the liquid crystal optical component disposed on the opposite side of the second lens with the cylindrical concave lens interposed therebetween, and the plurality of mirrors of the liquid crystal optical component include the mirror The light output from the light input / output port and transmitted through the first lens, the diffraction grating, the second lens, and the cylindrical concave lens is converted into the cylindrical concave So that each of the reflected light passes through the cylindrical concave lens, the second lens, and the first lens and converges to one of the plurality of light input / output ports. The reflection angle of light is set for each.

本発明では、シリンドリカル凹レンズを備えるため、角度/オフセット変換機能をシリンドリカル凹レンズの1つで実現でき、部品点数を削減して簡易な構成にすることができる。また、高分子液晶複合層に電極を備えた液晶光学素子を備えることにより、高分子液晶複合層で光透過率を変えられるため、挿入損失が小さい状態で複数のミラーの可動時の他のファイバへの光の漏洩を防止することができる。さらに、高分子液晶複合層のみで光透過率を変えられるため、液晶光学素子の挿入によりミラー面でビームスポットサイズがわずかに変化するのでミラー位置を僅かに調整するだけで簡単に挿入して、使用することができる。従って、部品点数も少なく小型の波長選択スイッチを提供することができる。   In the present invention, since the cylindrical concave lens is provided, the angle / offset conversion function can be realized by one of the cylindrical concave lenses, and the number of components can be reduced and the configuration can be simplified. In addition, by providing a liquid crystal optical element with an electrode in the polymer liquid crystal composite layer, the light transmittance can be changed in the polymer liquid crystal composite layer, so other fibers when a plurality of mirrors are movable with a small insertion loss. Leakage of light can be prevented. Furthermore, since the light transmittance can be changed only with the polymer liquid crystal composite layer, the beam spot size slightly changes on the mirror surface due to the insertion of the liquid crystal optical element, so it can be inserted simply by adjusting the mirror position slightly, Can be used. Therefore, it is possible to provide a small wavelength selective switch with a small number of parts.

本発明では、部品点数が少なく挿入損失も小さい液晶光学部品、及びこれを用いた波長選択スイッチを提供することが可能である。   In the present invention, it is possible to provide a liquid crystal optical component having a small number of components and a small insertion loss, and a wavelength selective switch using the same.

以下、具体的に実施形態を示して本願発明を詳細に説明するが、本願の発明は以下の記載に限定して解釈されない。なお、以下の実施形態では、1つの光入出力ポート(後述の光入出力ポート20d)から光が出力され他の光入出力ポート(後述の光入出力ポート20a〜20g)に光を波長ごとに分けて出力する構成について説明するが、当該他の光入出力ポート20a〜20gのいずれかから出力される光を波長ごとに分けて当該1つの光入出力ポート20dに入力する形態についても同様に説明できる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with specific embodiments, but the present invention is not construed as being limited to the following description. In the following embodiments, light is output from one light input / output port (light input / output port 20d described later) and light is transmitted to other light input / output ports (light input / output ports 20a to 20g described later) for each wavelength. However, the same applies to the configuration in which the light output from any one of the other optical input / output ports 20a to 20g is divided into wavelengths and input to the one optical input / output port 20d. Can be explained.

図1は、本実施形態に係る波長選択スイッチの概略構成図である。図1(a)は、x−z面での波長選択スイッチを示し、図1(b)は、y−z面での波長選択スイッチを示している。図1の波長選択スイッチ10は、反射型の構成、つまり、後述の回折格子31で光を反射する構成である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wavelength selective switch according to the present embodiment. 1A shows a wavelength selective switch in the xz plane, and FIG. 1B shows a wavelength selective switch in the yz plane. The wavelength selective switch 10 in FIG. 1 has a reflective configuration, that is, a configuration in which light is reflected by a diffraction grating 31 described later.

図1の波長選択スイッチ10は、光入出力ポート20dからの光を平行光にするように配置された凸レンズ30と、光入出力ポート20dからの光のうち凸レンズ30を透過した光を波長ごとに異なる角度で反射する回折格子31と、凸レンズ30を間にして回折格子31の反対側に配置されたシリンドリカル凹レンズ33と、シリンドリカル凹レンズ33を間にして凸レンズ30の反対側に配置された液晶光学部品49と、を備える。本実施形態では、液晶光学部品49は、ミラー35a,35bと液晶光学素子48とを含んで構成される。液晶光学部品49については後に詳説する。   The wavelength selective switch 10 in FIG. 1 has a convex lens 30 arranged so that light from the light input / output port 20d becomes parallel light, and light transmitted through the convex lens 30 among the light from the light input / output port 20d for each wavelength. A diffraction grating 31 reflecting at different angles, a cylindrical concave lens 33 disposed on the opposite side of the diffraction grating 31 with the convex lens 30 therebetween, and a liquid crystal optical element disposed on the opposite side of the convex lens 30 with the cylindrical concave lens 33 interposed therebetween. And a component 49. In the present embodiment, the liquid crystal optical component 49 includes mirrors 35 a and 35 b and a liquid crystal optical element 48. The liquid crystal optical component 49 will be described in detail later.

図1では、光入出力ポート20dから出力して回折格子31で反射し、ミラー35bに至るまでの光路については凸レンズ30、シリンドリカル凹レンズ33の作用を表すために破線で光束の広がりを示し、実線で主光線を示している。他の光路については図の錯綜を避けるため主光線のみを実線、又は一点鎖線若しくは二点鎖線で示している。   In FIG. 1, the light path that is output from the light input / output port 20d and reflected by the diffraction grating 31 and reaches the mirror 35b is shown by a broken line to indicate the action of the convex lens 30 and the cylindrical concave lens 33. The chief ray is shown. For the other optical paths, only the principal ray is indicated by a solid line, a one-dot chain line or a two-dot chain line in order to avoid complication of the drawing.

また、本実施形態では凸レンズ30(前述の第一レンズに相当するレンズ。)を用いているが、ここで用いるレンズは凸レンズに限定されない。例えば、光学収差を低減させるために適切な凸レンズと凹レンズを接着して組み合わせたダブレットレンズを用いてもよいし、また、3つのレンズを組み合わせたトリプレットを用いてもよい。   In this embodiment, the convex lens 30 (lens corresponding to the first lens described above) is used, but the lens used here is not limited to a convex lens. For example, a doublet lens in which an appropriate convex lens and a concave lens are bonded and combined to reduce optical aberration may be used, or a triplet in which three lenses are combined may be used.

光入出力ポート20a〜20gは、複数備えている。図1では、光入出力ポート20a〜20gと7つ記載しているが、これ以上又はこれ以下の任意の数で配置可能である。光入出力ポート20a〜20gには、例えば、図1に示すように光入出力ポート20a〜20gごとに光ファイバ40a〜40gが接続され、又は、光導波路が接続される。また、光入出力ポート20a〜20gは、それぞれ光ファイバ40a〜40gを伝搬する一以上の波長を含む光を入出力する。また、光入出力ポート20a〜20gは、横並び直線状に設けられ、光入出力ポート20a〜20gに対向して配置された凸レンズ30が光入出力ポート20a〜20gからの光を平行光に変換しうるように、凸レンズ30から凸レンズ30の焦点距離fだけ離れた位置に配置される。図1では、図1(b)に示すように、光入出力ポート20a〜20gは、光入出力ポート20a〜20gから出力される光の向きがz軸方向に平行となるように配置されているが、凸レンズ30において平行光に変換されるのであれば、いずれの向きに向いていてもよい。例えば、図1に示すように光入出力ポート20a〜20gが焦点距離fだけ離れた位置に配置される場合、光入出力ポート20a〜20gの向きは凸レンズ30に対して斜めであってもよい。 A plurality of optical input / output ports 20a to 20g are provided. In FIG. 1, seven optical input / output ports 20 a to 20 g are described, but any number greater than or less than this can be arranged. For example, as shown in FIG. 1, optical fibers 40a to 40g are connected to the optical input / output ports 20a to 20g or optical waveguides are connected to the optical input / output ports 20a to 20g. The light input / output ports 20a to 20g input and output light including one or more wavelengths propagating through the optical fibers 40a to 40g, respectively. Further, the light input / output ports 20a to 20g are provided in a straight line, and the convex lens 30 disposed facing the light input / output ports 20a to 20g converts the light from the light input / output ports 20a to 20g into parallel light. as it can be disposed from the convex lens 30 to a position apart focal length f m of the convex lens 30. In FIG. 1, as shown in FIG. 1B, the light input / output ports 20a to 20g are arranged such that the direction of light output from the light input / output ports 20a to 20g is parallel to the z-axis direction. However, as long as it is converted into parallel light by the convex lens 30, it may be directed in any direction. For example, if the optical input and output ports 20a~20g is positioned away by the focal length f m as shown in FIG. 1, also the orientation of the optical input-output ports 20a~20g is an oblique to the convex lens 30 Good.

回折格子31は、凸レンズ30を間にして光入出力ポート20a〜20gの反対側に配置される。また、図1では、共焦点系を構成するため、回折格子31は、凸レンズ30から凸レンズ30の焦点距離fだけ離れた位置に配置される。図1のように共焦点系を構成すると波長選択スイッチ10を小型にすることができ有効である。 The diffraction grating 31 is disposed on the opposite side of the light input / output ports 20a to 20g with the convex lens 30 therebetween. Further, in FIG. 1, for constituting a confocal system, the diffraction grating 31 is disposed from the convex lens 30 to a position apart focal length f m of the convex lens 30. Constructing a confocal system as shown in FIG. 1 is effective because the wavelength selective switch 10 can be reduced in size.

また、回折格子31の格子面32上には、光入出力ポート20a〜20gの配置方向に平行となるように配置された格子(不図示、以下本明細書において同じである。)が形成されている。図1では、格子面32上には、図1(b)のy軸方向に平行な格子が図1(a)のx軸方向に並列に複数形成される。格子は、格子面32上に形成された複数の凹凸形状の溝であってもよいし、光を反射する部分と吸収する部分とを交互に配置してもよい。これにより、図1(a)に示すように、凸レンズ30を透過した光は、回折格子31の格子面32上で反射してx軸方向に波長ごとに異なる角度で反射する。なお、図1(b)のz軸方向にはそのまま返送される。図1では簡単のため回折格子31の格子面32は、凸レンズ30に正対しているが、一般的には格子面32の法線がxz面内にあるように光軸(z軸)に対して傾斜している。   On the grating surface 32 of the diffraction grating 31, a grating (not shown, the same applies in the following description) arranged to be parallel to the arrangement direction of the optical input / output ports 20 a to 20 g is formed. ing. In FIG. 1, a plurality of lattices parallel to the y-axis direction of FIG. 1B are formed in parallel on the lattice surface 32 in the x-axis direction of FIG. The grating may be a plurality of concave and convex grooves formed on the grating surface 32, or may alternately arrange light reflecting portions and absorbing portions. As a result, as shown in FIG. 1A, the light transmitted through the convex lens 30 is reflected on the grating surface 32 of the diffraction grating 31 and reflected at different angles in the x-axis direction for each wavelength. It is returned as it is in the z-axis direction of FIG. In FIG. 1, the grating surface 32 of the diffraction grating 31 faces the convex lens 30 for simplicity, but in general, the normal line of the grating surface 32 is in the xz plane with respect to the optical axis (z axis). Is inclined.

シリンドリカル凹レンズ33は、回折格子31で反射した光のうち凸レンズ30を透過した光を透過させて後述のミラー35a,35bに向けて収束させる。シリンドリカル凹レンズ33は、図1(a)のx−z面、つまり光入出力ポート20a〜20gの配列方向と直交する方向(x方向)では単純平板であり、凸レンズ30からの焦点位置fよりも若干長くなる位置に、凸レンズ30からの光をそのまま収束させる。一方、図1(b)のy−z面、つまり光入出力ポート20a〜20gの配列方向(y方向)では凹レンズとして機能し、凸レンズ30からの光を平行光に変換してミラー35a,35bに導く。図1では、シリンドリカル凹レンズ33は、凹面34がミラー35a,35bの側を向くように配置されるが、凸レンズ30の側を向くように配置しても当然によい。また、図1では、平凹のシリンドリカルレンズを適用しているが、両凹のシリンドリカルレンズでもよい。 The cylindrical concave lens 33 transmits light that has passed through the convex lens 30 out of the light reflected by the diffraction grating 31 and converges it toward mirrors 35a and 35b described later. The cylindrical concave lens 33 is a simple flat plate in the xz plane of FIG. 1A, that is, in a direction (x direction) orthogonal to the arrangement direction of the light input / output ports 20a to 20g, and from the focal position f m from the convex lens 30. Also, the light from the convex lens 30 is converged as it is at a slightly longer position. On the other hand, it functions as a concave lens in the yz plane of FIG. 1B, that is, the arrangement direction (y direction) of the light input / output ports 20a to 20g, and converts the light from the convex lens 30 into parallel light to mirrors 35a and 35b. Lead to. In FIG. 1, the cylindrical concave lens 33 is arranged so that the concave surface 34 faces the mirrors 35 a and 35 b, but it may naturally be arranged so as to face the convex lens 30 side. In FIG. 1, a plano-concave cylindrical lens is used, but a biconcave cylindrical lens may be used.

ミラー35a,35bは、回折格子31で反射し凸レンズ30及びシリンドリカル凹レンズ33を透過した光を、シリンドリカル凹レンズ33を間にして凸レンズ30の反対側でそれぞれ反射する。図1では2つ記載しているが、光ファイバ40内を伝搬する光の波長数に応じて波長ごとに複数配置するとよい。以下、ミラー35aを中心に説明するが、ミラー35bも同様である。ミラー35aは、シリンドリカル凹レンズ33の焦点距離fだけ離れた位置に配置される。そして、シリンドリカル凹レンズ33からの光が収束する位置でシリンドリカル凹レンズ33からの収束光を任意の角度で反射する。また、ミラー35aで反射した光がシリンドリカル凹レンズ33及び凸レンズ30を透過して回折格子31で反射し再び凸レンズ30を透過して光入出力ポート20a〜20gのいずれかに収束するように光の反射角度がそれぞれ設定される。図1では、ミラー35aでは、光入出力ポート20cに、ミラー35bでは、光入出力ポート20eに、それぞれ収束するように設定されているが、角度に応じて光入出力ポート20a〜20gのいずれにも収束させることは可能である。例えば、ミラー35aのように角度を上方に傾けると凸レンズ30及び回折格子31を通して光入出力ポート20cに収束させることができ、一方、ミラー35bのように下方に傾けると凸レンズ30及び回折格子31を通して光入出力ポート20eに収束させることができる。このように、ミラー35aの角度を変えることで波長選択が可能となる。ミラー35aとしては、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを適用して小型の波長選択スイッチを実現することができる。 The mirrors 35 a and 35 b reflect the light reflected by the diffraction grating 31 and transmitted through the convex lens 30 and the cylindrical concave lens 33 on the opposite side of the convex lens 30 with the cylindrical concave lens 33 in between. Although two are illustrated in FIG. 1, a plurality may be arranged for each wavelength according to the number of wavelengths of light propagating in the optical fiber 40. Hereinafter, although the description will focus on the mirror 35a, the same applies to the mirror 35b. The mirror 35 a is disposed at a position separated by the focal length f 3 of the cylindrical concave lens 33. Then, the convergent light from the cylindrical concave lens 33 is reflected at an arbitrary angle at a position where the light from the cylindrical concave lens 33 converges. Further, the light reflected by the mirror 35a is reflected so that the light passes through the cylindrical concave lens 33 and the convex lens 30, is reflected by the diffraction grating 31, passes through the convex lens 30 again, and converges to one of the light input / output ports 20a to 20g. Each angle is set. In FIG. 1, the mirror 35a is set to converge to the optical input / output port 20c, and the mirror 35b is set to converge to the optical input / output port 20e. However, any of the optical input / output ports 20a to 20g is set according to the angle. It is possible to make it converge. For example, when the angle is tilted upward as in the mirror 35a, the light can be converged to the light input / output port 20c through the convex lens 30 and the diffraction grating 31. On the other hand, when tilted downward as in the mirror 35b, the light passes through the convex lens 30 and the diffraction grating 31. It can be converged to the optical input / output port 20e. In this way, the wavelength can be selected by changing the angle of the mirror 35a. As the mirror 35a, for example, a micro electro mechanical systems (MEMS) mirror can be used to realize a small wavelength selective switch.

液晶光学部品49は、液晶光学素子48と、複数のミラー35a,35bと、を備える。ここで、液晶光学部品49の実施形態について詳説する。   The liquid crystal optical component 49 includes a liquid crystal optical element 48 and a plurality of mirrors 35a and 35b. Here, an embodiment of the liquid crystal optical component 49 will be described in detail.

図3は、液晶光学部品の概略構成図を示している。図3(a)は、上面図、図3(b)は図3(a)のA−A’線の断面図、図3(c)は図3(a)のB−B’線の断面図をそれぞれ示している。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the liquid crystal optical component. 3A is a top view, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 3A, and FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. Each figure is shown.

図3の液晶光学部品50は、図3(c)に示すように、液晶光学素子51と、後述の高分子液晶複合層70に照射され高分子液晶複合層70を透過する光61を所定の角度に反射可能なMEMSミラー71と、を備える。液晶光学素子51は、液晶粒が高分子内に分散した高分子液晶複合層70と、高分子液晶複合層70への電圧の印加によりMEMSミラー71へ向かう光61,62に対する高分子液晶複合層70の光透過率をMEMSミラー71のそれぞれのミラー76a〜76dへの光ごとに変化するように高分子液晶複合層70に設けられた一対の電極82a〜82d,83a〜83dと、を備える。なお、電極82aと電極83aとで一対の電極を構成する。他の電極82b〜82d,83b〜83dにおいても同様である。さらに、液晶光学部品50は、MEMSミラー71が封止される筐体73を備え、高分子液晶複合層70により筺体73の解放された一の面74を覆うようにMEMSミラー71が封止される。このように、筐体73にMEMSミラー71を封止することで、液晶光学部品50としてモジュール化することができる。そして、モジュール化した液晶光学部品50は、図1の波長選択スイッチ10の、液晶光学部品49の部分に液晶光学素子51の挿入によりミラー面でビームスポットサイズがわずかに変化するのでミラー位置を僅かに調整するだけで簡単に挿入して適用することができる。   As shown in FIG. 3C, the liquid crystal optical component 50 of FIG. 3 emits light 61 that irradiates the liquid crystal optical element 51 and the polymer liquid crystal composite layer 70 described later and transmits the polymer liquid crystal composite layer 70 in a predetermined manner. And a MEMS mirror 71 capable of reflecting at an angle. The liquid crystal optical element 51 includes a polymer liquid crystal composite layer 70 in which liquid crystal grains are dispersed in a polymer, and a polymer liquid crystal composite layer for light 61 and 62 directed to the MEMS mirror 71 by applying a voltage to the polymer liquid crystal composite layer 70. And a pair of electrodes 82 a to 82 d and 83 a to 83 d provided on the polymer liquid crystal composite layer 70 so that the light transmittance of the mirror 70 changes for each light to the respective mirrors 76 a to 76 d of the MEMS mirror 71. Note that the electrode 82a and the electrode 83a constitute a pair of electrodes. The same applies to the other electrodes 82b to 82d and 83b to 83d. Further, the liquid crystal optical component 50 includes a housing 73 in which the MEMS mirror 71 is sealed, and the MEMS mirror 71 is sealed by the polymer liquid crystal composite layer 70 so as to cover the released surface 74 of the housing 73. The Thus, by sealing the MEMS mirror 71 in the housing 73, the liquid crystal optical component 50 can be modularized. The modularized liquid crystal optical component 50 has a slight change in the mirror position because the beam spot size slightly changes on the mirror surface by inserting the liquid crystal optical element 51 into the liquid crystal optical component 49 of the wavelength selective switch 10 of FIG. It can be easily inserted and applied simply by adjusting to.

図3の高分子液晶複合層70は、本実施形態では、網目状の高分子ネットワーク中に直径1μm程度の液晶の連続層が分散されている構成であり、液晶の配向方向がランダム配向となっているため、無電界状態では強い光散乱状態を示す。高分子液晶複合層70を得る方法としては、高分子または高分子前駆体と液晶の混合物から、液晶を層分離させて得る方法が一般的である(例えば、特許文献2を参照。)。高分子液晶複合層70の表面には、図3(c)に示すように一対の電極82a〜82d,83a〜83dを配置している。この一対の電極82a〜82d,83a〜83dに電圧を印加すると高分子液晶複合層70内の液晶分子の配向が揃い、光透過状態へ変化することが知られている。また、無電界時に光透過状態となるリバースモード型の高分子液晶複合層も知られている(例えば、特許文献2を参照。)。具体的には、紫外線硬化接着剤とネマチック液晶とを混合したものを、後述の透明電極が形成されたガラス板80,81に塗布し、紫外線を照射して硬化させることにより作製した。高分子液晶複合層70は高分子液晶複合層70の光の照射される被照射面75と反対側の面が筐体73の開放された一の面74を覆うようにMEMSミラー71に含まれる複数のミラー76a〜76dの反射面77(図3(b))に対向して配置される。
特開平11−52339号公報
In this embodiment, the polymer liquid crystal composite layer 70 of FIG. 3 has a configuration in which a continuous layer of liquid crystal having a diameter of about 1 μm is dispersed in a network polymer network, and the alignment direction of the liquid crystal is random alignment. Therefore, a strong light scattering state is exhibited in the non-electric field state. As a method of obtaining the polymer liquid crystal composite layer 70, a method of separating the liquid crystal from a polymer or a mixture of a polymer precursor and a liquid crystal is generally used (see, for example, Patent Document 2). On the surface of the polymer liquid crystal composite layer 70, a pair of electrodes 82a to 82d and 83a to 83d are arranged as shown in FIG. It is known that when a voltage is applied to the pair of electrodes 82a to 82d and 83a to 83d, the orientation of liquid crystal molecules in the polymer liquid crystal composite layer 70 is aligned and the light transmission state is changed. A reverse mode polymer liquid crystal composite layer that is in a light-transmitting state when no electric field is also known (see, for example, Patent Document 2). Specifically, a mixture of an ultraviolet curable adhesive and a nematic liquid crystal was applied to glass plates 80 and 81 on which transparent electrodes to be described later were formed, and cured by irradiating with ultraviolet rays. The polymer liquid crystal composite layer 70 is included in the MEMS mirror 71 so that the surface opposite to the irradiated surface 75 of the polymer liquid crystal composite layer 70 irradiated with light covers one surface 74 of the housing 73 that is open. It arrange | positions facing the reflective surface 77 (FIG.3 (b)) of several mirror 76a-76d.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-52339

MEMSミラー71は、高分子液晶複合層70に照射され高分子液晶複合層70を透過する光61を所定の角度に反射可能である。本実施形態では、MEMSミラー71は、複数のミラー76a〜76dのそれぞれの反射面77(図3(b))の法線が平行となるように一列に配置される。MEMSミラー71は、一の面74が開放された筐体73の底部78に、複数のミラー76a〜76dの反射面77(図3(b))が一の面74を向くように配置される。   The MEMS mirror 71 can reflect the light 61 that is irradiated to the polymer liquid crystal composite layer 70 and transmitted through the polymer liquid crystal composite layer 70 at a predetermined angle. In this embodiment, the MEMS mirror 71 is arrange | positioned in a line so that the normal line of each reflective surface 77 (FIG.3 (b)) of several mirror 76a-76d may become parallel. The MEMS mirror 71 is disposed on the bottom 78 of the housing 73 with one surface 74 open so that the reflecting surfaces 77 (FIG. 3B) of the plurality of mirrors 76 a to 76 d face the one surface 74. .

一対の電極82a〜82d,83a〜83dは、高分子液晶複合層70への電圧の印加によりMEMSミラー71へ向かう光61,62に対する高分子液晶複合層70の光透過率をMEMSミラー71のそれぞれのミラー76a〜76dへの光61や光62ごとに変化するように高分子液晶複合層70に設けられる。一対の電極82a〜82d,83a〜83dは、光透過性材料からなる。そして、図3(a)(c)に示すように、高分子液晶複合層70を挟んで高分子液晶合層70に電圧を印加するように、高分子液晶複合層70の両面にMEMSミラー71のそれぞれのミラー76a〜76dの配置間隔と略同じ間隔でミラー76a〜76dの配列方向に縞状に形成されている。なお、電極72aと電極72bとで一対の電極を構成する。   The pair of electrodes 82 a to 82 d and 83 a to 83 d respectively change the light transmittance of the polymer liquid crystal composite layer 70 with respect to the light 61 and 62 toward the MEMS mirror 71 by applying a voltage to the polymer liquid crystal composite layer 70. The polymer liquid crystal composite layer 70 is provided so as to change for each of the light 61 and the light 62 to the mirrors 76a to 76d. The pair of electrodes 82a to 82d and 83a to 83d are made of a light transmissive material. Then, as shown in FIGS. 3A and 3C, MEMS mirrors 71 are formed on both surfaces of the polymer liquid crystal composite layer 70 so that a voltage is applied to the polymer liquid crystal composite layer 70 with the polymer liquid crystal composite layer 70 interposed therebetween. The mirrors 76a to 76d are formed in stripes in the arrangement direction of the mirrors 76a to 76d at substantially the same intervals as the arrangement intervals of the mirrors 76a to 76d. Note that the electrode 72a and the electrode 72b constitute a pair of electrodes.

本実施形態では、2枚のガラス板80,81の片面に、一対の電極82a〜82d,83a〜83dとして、酸化スズ等の光透過性材料で縞状の透明電極を形成し、高分子液晶複合層70を挟んだ構造としている。この構成で、内側の両透明電極から電極リードを取り出し、交流電圧を印加することで高分子液晶複合層70の散乱状態を制御することができる。透明電極を縞状に形成することで、MEMSミラー71に含まれる複数のミラー76a〜76dに向けて入射する光61,62の減衰量を複数のミラー76a〜76dへの光ごとに制御可能で、部品点数も少なく小型で挿入損失も小さい液晶光学部品50を提供することができる。   In the present embodiment, a striped transparent electrode is formed as a pair of electrodes 82a to 82d and 83a to 83d on one surface of two glass plates 80 and 81 with a light transmissive material such as tin oxide, and polymer liquid crystal The composite layer 70 is sandwiched. With this configuration, the scattering state of the polymer liquid crystal composite layer 70 can be controlled by taking out the electrode leads from the inner transparent electrodes and applying an AC voltage. By forming the transparent electrode in a stripe shape, the attenuation amount of the light 61 and 62 incident on the plurality of mirrors 76a to 76d included in the MEMS mirror 71 can be controlled for each light to the plurality of mirrors 76a to 76d. Further, the liquid crystal optical component 50 having a small number of components and a small insertion loss can be provided.

液晶光学部品50へ入射する光62は、高分子の中に数μmのマイクロドメインとして存在するランダム配向の液晶領域により散乱する。この状態で光62に対応する電極82d,83dに交流電圧を印加することで液晶マイクロドメインの配向方向を電極82d,83dに垂直な方向に揃えることができるために、光散乱は減少し、透明な状態に移行させることができる。   The light 62 incident on the liquid crystal optical component 50 is scattered by a randomly oriented liquid crystal region existing as a micro domain of several μm in the polymer. In this state, by applying an AC voltage to the electrodes 82d and 83d corresponding to the light 62, the alignment direction of the liquid crystal microdomains can be aligned in a direction perpendicular to the electrodes 82d and 83d, so that light scattering is reduced and transparent. Transition to a different state.

ここで、図3の液晶光学素子51の機能について説明する。   Here, the function of the liquid crystal optical element 51 of FIG. 3 will be described.

端面が向かい合った2つの光ファイバの間に2つの凸レンズを向かい合わせて配置すると、レンズを通過した光ビームはビームウェストを持つコリメートガウシャンビームとなる。このビームウェスト位置に対象にレンズと光ファイバを配置することで最小損失でファイバ間光結合を実現できることが知られている。受光ファイバ結合効率Tは、受光ファイバと光ビームの正規化重複積分で以下の数式(1)と表すことができる。   When two convex lenses are arranged facing each other between two optical fibers whose end faces face each other, a light beam that has passed through the lens becomes a collimated Gaussian beam having a beam waist. It is known that optical coupling between fibers can be realized with minimum loss by arranging a lens and an optical fiber at the beam waist position. The light receiving fiber coupling efficiency T can be expressed as the following formula (1) by the normalized overlap integral of the light receiving fiber and the light beam.

Figure 0004869116
Figure 0004869116

数式(1)において、Fr(x,y)は受光側の受光ファイバの複素振幅を記述する関数、W(x,y)は、受光光ファイバに結合するビームの複素振幅を記述する関数、「’」の記号は複素共役を表している。これらの関数がすべて複素数であり、このことがコヒーレント重複積分である。最大の受光ファイバの結合効率(T=1.0)はビームのモードがすべての位置での振幅、位相の両方が完全に一致したときに実現される。モード形状又は位相のいかなる相違もTの値を1より小さくする。   In Formula (1), Fr (x, y) is a function describing the complex amplitude of the light receiving fiber on the light receiving side, W (x, y) is a function describing the complex amplitude of the beam coupled to the light receiving optical fiber, The symbol “” represents a complex conjugate. These functions are all complex numbers, which is a coherent overlap integral. Maximum receiving fiber coupling efficiency (T = 1.0) is achieved when the beam mode is perfectly matched in both amplitude and phase at all positions. Any difference in mode shape or phase will cause the value of T to be less than one.

この状態で、2つの凸レンズの間に図3の高分子液晶複合層70を配置すると、モード形状及び位相を乱すことができ、数式(1)のTを低下させることができる。つまり、光結合率を変えることができるために、任意の光の減衰量を得ることができる光可変減衰器を構成できる。そして、高分子液晶複合層70に最大振幅10Vrmsで1kHzの方形波の電圧を印加することで最大結合状態を得ることができる。このときのファイバ間光損失は、1dBであった。また、電圧を0としたときに最大消光比は40dBである。高分子液晶複合層70に代えてリバースモード型の高分子液晶複合層を用いた場合には、印加電圧0Vでは挿入損失1.2dBであり、最大振幅12Vrmsで1kHzの方形波を電極を介して印加したときに最大消光比38dBが得られた。   In this state, when the polymer liquid crystal composite layer 70 of FIG. 3 is disposed between the two convex lenses, the mode shape and the phase can be disturbed, and T in Expression (1) can be reduced. That is, since the optical coupling rate can be changed, an optical variable attenuator capable of obtaining an arbitrary amount of light attenuation can be configured. A maximum coupled state can be obtained by applying a square wave voltage of 1 kHz with a maximum amplitude of 10 Vrms to the polymer liquid crystal composite layer 70. At this time, the optical loss between fibers was 1 dB. When the voltage is 0, the maximum extinction ratio is 40 dB. When a reverse mode type polymer liquid crystal composite layer is used instead of the polymer liquid crystal composite layer 70, an insertion loss of 1.2 dB is obtained at an applied voltage of 0 V, and a square wave of 1 kHz with a maximum amplitude of 12 Vrms is passed through the electrodes. When applied, a maximum extinction ratio of 38 dB was obtained.

図1の波長選択スイッチ10では、複数の光ファイバ40a〜40g間で光の入出力の切り替えが行われる。ミラー35a,35bで反射光の角度を変化させて光ファイバ40a〜40g間の切り替えスイッチを行う場合、最短距離で動作させることが動作速度、動作のアルゴリズムの点で有利である。しかし、図1に示すように、例えば、光ファイバ40eから光ファイバ40gへの切り替え経路の途中に他の光ファイバ40fが存在すると、切り替え中に光ファイバ40fに光結合が発生し、不要な妨害が生じる。   In the wavelength selective switch 10 of FIG. 1, the input / output of light is switched between the plurality of optical fibers 40a to 40g. When the changeover switch between the optical fibers 40a to 40g is performed by changing the angle of the reflected light by the mirrors 35a and 35b, it is advantageous in terms of operation speed and operation algorithm to operate at the shortest distance. However, as shown in FIG. 1, for example, if another optical fiber 40f exists in the middle of the switching path from the optical fiber 40e to the optical fiber 40g, optical coupling occurs in the optical fiber 40f during switching, and unnecessary interference occurs. Occurs.

本実施形態では、図3の高分子液晶複合層70を備えた液晶光学素子48を複数のミラー35a,35bの前面に配置したため、切り替え中の他の光ファイバ40fへの光結合の発生を防止することができる。   In this embodiment, since the liquid crystal optical element 48 having the polymer liquid crystal composite layer 70 of FIG. 3 is disposed in front of the plurality of mirrors 35a and 35b, generation of optical coupling to the other optical fiber 40f being switched is prevented. can do.

ここで、入射光が液晶光学素子48を通過して、ミラー35a,35bで反射し、再度、液晶光学素子48を通過して戻ってきたときの挿入損失と液晶光学素子48への印加電圧の関係を説明する。   Here, the incident light passes through the liquid crystal optical element 48, is reflected by the mirrors 35a and 35b, and again passes through the liquid crystal optical element 48, and the insertion loss and the voltage applied to the liquid crystal optical element 48 are as follows. Explain the relationship.

図4は、液晶光学素子の挿入損失と液晶光学素子への印加電圧の関係を示している。   FIG. 4 shows the relationship between the insertion loss of the liquid crystal optical element and the voltage applied to the liquid crystal optical element.

図4より、1.8Vまでは挿入損失0.5dBであるが、電圧を印加すると光散乱により損失が増加し、9V付近で飽和し、損失値は38dBとなった。この変化の応答速度は数msであった。図1の波長選択スイッチ10でミラー35bを回転して光ファイバ40eから光ファイバ40gへ切り替える場合、ミラー35bが1軸回転の場合は、切り替えの途中で光ファイバ40fを一瞬横切ることになる。光ファイバ40fに複数の別の波長で動作している場合、これらの光通信にこの一瞬横切る光が妨害を与えることになる。従来、これらの妨害をなくするために2軸動作のミラーを用いて光ファイバ40fを横切らないように迂回して光ファイバ40gに切り替えるようにしていた。このため、ミラーの構造が複雑になったり、回避が十分でなく、妨害が生じるなどの欠点があった。   As shown in FIG. 4, the insertion loss is up to 1.8 dB up to 1.8 V, but when a voltage is applied, the loss increases due to light scattering, becomes saturated near 9 V, and the loss value is 38 dB. The response speed of this change was several ms. When the mirror 35b is rotated by the wavelength selective switch 10 of FIG. 1 to switch from the optical fiber 40e to the optical fiber 40g, when the mirror 35b is rotated uniaxially, the optical fiber 40f is momentarily crossed during the switching. When the optical fiber 40f is operating at a plurality of different wavelengths, the light that momentarily crosses these optical communications will interfere. Conventionally, in order to eliminate these interferences, a two-axis operation mirror is used to bypass the optical fiber 40f and switch to the optical fiber 40g. For this reason, there are drawbacks such as a complicated mirror structure, insufficient avoidance, and interference.

図1の液晶光学素子48及びミラー35a,35bを備えた液晶光学部品49を波長選択スイッチ10に適用して、例えば、光ファイバ40cから光ファイバ40gに切り替える場合、ミラー35a,35bの回転動作を開始すると同時に液晶光学素子48に電圧を印加し、挿入損失を最大の38dB以上の状態にする。このときの応答速度は数msである。図1の液晶光学部品49として図3の液晶光学部品50を適用した場合には、液晶光学素子48への電圧印加時の応答速度は、図3のMEMSミラー71のそれぞれのミラー76a〜76d一般的な回転速度と同程度かそれよりも速い。そのため、MEMSミラー71それぞれのミラー76a〜76dが回転し、ファイバ40fを横切るときにはすでに消光比38dBで光を遮断することができる。目的の光ファイバ40gに切り替わると同時に印加電圧を0Vにして挿入損失を0.5dBに戻す。このようにMEMSミラー71の切り替え動作時に挿入損失を最大にすることで1軸のMEMSミラーを用いても、目的以外の光ファイバに妨害を与えることがなくなった。   When the liquid crystal optical component 49 including the liquid crystal optical element 48 and the mirrors 35a and 35b of FIG. 1 is applied to the wavelength selective switch 10, for example, when the optical fiber 40c is switched to the optical fiber 40g, the mirrors 35a and 35b are rotated. At the same time as starting, a voltage is applied to the liquid crystal optical element 48 to bring the insertion loss to a maximum state of 38 dB or more. The response speed at this time is several ms. When the liquid crystal optical component 50 shown in FIG. 3 is applied as the liquid crystal optical component 49 shown in FIG. 1, the response speed when a voltage is applied to the liquid crystal optical element 48 depends on the mirrors 76a to 76d of the MEMS mirror 71 shown in FIG. It is about the same or faster than the typical rotation speed. Therefore, when the mirrors 76a to 76d of the MEMS mirror 71 rotate and cross the fiber 40f, the light can already be blocked at an extinction ratio of 38 dB. At the same time as switching to the target optical fiber 40g, the applied voltage is set to 0 V to return the insertion loss to 0.5 dB. Thus, even if a uniaxial MEMS mirror is used by maximizing insertion loss during the switching operation of the MEMS mirror 71, the optical fiber other than the intended purpose is not disturbed.

この波長選択スイッチ10では、各波長で光強度の異なる波長多重光を各波長に適当な減衰を与えて各波長での光強度を一定にするという機能もある。従来はMEMSミラーのそれぞれのミラーの回転角度をわずかに調整して、光結合率を変化させて、減衰作用を与えていた。この方法では、MEMSミラーからの反射ビームの光ファイバ上でのスポット位置を最大結合の位置からわずかにずらして損失を与えるために、最大結合位置の同じ変位に比べて光の減衰量の変動が大きくなり、その結果、MEMSミラーのそれぞれのミラーの微小変動がより大きな光出力変動を起こし、出力光強度にリップルを与えるということが起こる。これに対して、図3の液晶光学素子51を用いると、光ファイバへの光結合位置を最大にしておき、液晶光学素子51で減衰を与えることができるため、MEMSミラー71のそれぞれのミラー76a〜76dの微小変位の影響が極めて小さくなり、リップルの少ない良好な減衰光出力を得ることができる。   This wavelength selective switch 10 also has a function of making the light intensity at each wavelength constant by giving appropriate attenuation to each wavelength of wavelength multiplexed light having different light intensity at each wavelength. Conventionally, the rotation angle of each mirror of the MEMS mirror is slightly adjusted to change the optical coupling rate, thereby giving an attenuation effect. In this method, since the spot position on the optical fiber of the reflected beam from the MEMS mirror is slightly shifted from the position of the maximum coupling, loss is caused. As a result, the minute fluctuation of each mirror of the MEMS mirror causes a larger light output fluctuation and gives a ripple to the output light intensity. On the other hand, when the liquid crystal optical element 51 of FIG. 3 is used, the optical coupling position to the optical fiber can be maximized and attenuation can be given by the liquid crystal optical element 51. Therefore, each mirror 76a of the MEMS mirror 71 can be provided. The influence of the minute displacement of ˜76d becomes extremely small, and a good attenuated light output with little ripple can be obtained.

従来では、図6で説明したように光量制御には4つの部品が必要であったが、図3に示すように、高分子液晶複合層70を適用することで光ファイバへの光結合を変えることが可能である。また、分散液晶により入射ビームの位相がランダムになり、光ファイバへの光結合が減少する結果、光量を偏光制御によらず変化させることができる。そのため、複数のミラー76a〜76dに向けて入射する光の減衰量を制御可能で部品点数も少なく小型で挿入損失も小さい液晶光学部品50を提供することができる。なお、液晶光学部品50自体は、偏光板が不要なため、挿入損失を小さくでき、光出力が安定な減衰器として利用することもできる。   Conventionally, as described with reference to FIG. 6, four components are required for the light amount control, but as shown in FIG. 3, the optical coupling to the optical fiber is changed by applying the polymer liquid crystal composite layer 70. It is possible. Further, the phase of the incident beam is made random by the dispersed liquid crystal, and the optical coupling to the optical fiber is reduced. As a result, the amount of light can be changed regardless of polarization control. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal optical component 50 that can control the attenuation amount of light incident on the plurality of mirrors 76a to 76d, has a small number of components, and is small in insertion loss. Since the liquid crystal optical component 50 itself does not require a polarizing plate, the insertion loss can be reduced, and it can also be used as an attenuator with a stable light output.

以上より、波長選択スイッチ10は、光入出力ポート20a〜20gのいずれかから出力される複数波長の光を他の光入出力ポート(光入出力ポート20a〜20gのいずれか)に振分けたり、光入出力ポート20a〜20gのうち複数から出力される光を他の1つの光入出力ポート(光入出力ポート20a〜20gのいずれか)で合波することができるため、光波長多重通信ネットワーク実現の際の波長多重用の光合分波回路や波長再配置型のadd−drop波長多重回路として適用できる。   From the above, the wavelength selective switch 10 distributes light of a plurality of wavelengths output from any of the optical input / output ports 20a to 20g to other optical input / output ports (any of the optical input / output ports 20a to 20g), Since the light output from a plurality of the optical input / output ports 20a to 20g can be multiplexed by another optical input / output port (any one of the optical input / output ports 20a to 20g), the optical wavelength division multiplexing network It can be applied as an optical multiplexing / demultiplexing circuit for wavelength multiplexing at the time of realization or a wavelength rearrangement type add-drop wavelength multiplexing circuit.

ここで、ミラー35aで反射した光の軌跡について詳細に説明する。   Here, the locus of light reflected by the mirror 35a will be described in detail.

図5は、ミラー35aとシリンドリカル凹レンズ33を示した概略図である。   FIG. 5 is a schematic view showing the mirror 35 a and the cylindrical concave lens 33.

図5に示すように、ミラー35aにおいて角度θで反射した主光線55は、ミラー35aへの入射光56の光軸60からh=|f|θの高さでシリンドリカル凹レンズ33を透過する。これは、ミラー35aをシリンドリカル凹レンズ33からシリンドリカル凹レンズ33の焦点距離fだけ離れた位置に配置したためである。シリンドリカル凹レンズ33を透過した主光線55は、シリンドリカル凹レンズ33透過時の屈折角度がh/|f|=θであり、出射角度は、θ+h/|f|=2θとなる。つまり、シリンドリカル凹レンズ33を透過した主光線55は、シリンドリカル凹レンズ33の焦点から高さ−hの点を光源として出射される光線と一致するとみることができ、ミラー35aに入射する入射光56の反射位置を等価的に−hだけy方向にオフセットすることができることがわかる。 As shown in FIG. 5, the principal ray 55 reflected by the mirror 35a at an angle θ m is transmitted through the cylindrical concave lens 33 at a height of h = | f 3 | θ m from the optical axis 60 of the incident light 56 to the mirror 35a. To do. This is because the mirror 35 a is disposed at a position away from the cylindrical concave lens 33 by the focal length f 3 of the cylindrical concave lens 33. The principal ray 55 transmitted through the cylindrical concave lens 33 has a refraction angle of h / | f 3 | = θ m when transmitted through the cylindrical concave lens 33, and an emission angle of θ m + h / | f 3 | = 2θ m . That is, the principal ray 55 transmitted through the cylindrical concave lens 33 can be considered to coincide with the ray emitted from the focal point of the cylindrical concave lens 33 with the point of height −h as the light source, and the reflection of the incident light 56 incident on the mirror 35a. It can be seen that the position can be equivalently offset in the y direction by -h.

以上説明したように、図1の波長選択スイッチ10は、シリンドリカル凹レンズ33を備えるため、角度/オフセット変換機能をシリンドリカル凹レンズ33の1つで実現でき、部品点数を削減して簡易な構成にすることができる。また、小型化も可能となる。また、液晶光学素子48を備えることにより、図3の高分子液晶複合層70で光透過率を変えられるため、挿入損失が小さい状態で複数のミラー35a,35b(図1)の可動時の他の光ファイバへの光の漏洩を防止することができる。さらに、高分子液晶複合層70のみで光透過率を変えられるため、図1の波長選択スイッチ10において液晶光学部品49を除く他の部品の配置を換えることもなくそのまま挿入して、使用することができる。従って、部品点数も少なく小型の波長選択スイッチ10を提供することができる。   As described above, since the wavelength selective switch 10 of FIG. 1 includes the cylindrical concave lens 33, the angle / offset conversion function can be realized by one of the cylindrical concave lenses 33, and the number of components is reduced and the configuration is simplified. Can do. In addition, downsizing is possible. In addition, since the light transmittance can be changed by the polymer liquid crystal composite layer 70 of FIG. 3 by providing the liquid crystal optical element 48, other than when the plurality of mirrors 35a and 35b (FIG. 1) are movable with a small insertion loss. Leakage of light into the optical fiber can be prevented. Further, since the light transmittance can be changed only by the polymer liquid crystal composite layer 70, the wavelength selective switch 10 in FIG. 1 can be used by inserting it as it is without changing the arrangement of the other components except the liquid crystal optical component 49. Can do. Therefore, a small wavelength selective switch 10 with a small number of parts can be provided.

(第二実施形態)
図2に、本実施形態に係る波長選択スイッチの概略構成図を示す。図2(a)は、x−z面での波長選択スイッチを示し、図2(b)は、y−z面での波長選択スイッチを示している。なお、図2において図1と同じ符号のものは相互に同じものであるため、その部分の説明は省略する。図2の波長選択スイッチは、透過型の構成、つまり、後述の回折格子で光を透過させる構成である。
(Second embodiment)
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of the wavelength selective switch according to the present embodiment. FIG. 2A shows a wavelength selective switch in the xz plane, and FIG. 2B shows a wavelength selective switch in the yz plane. 2 that are the same as those in FIG. 1 are the same as those in FIG. The wavelength selective switch of FIG. 2 has a transmission type configuration, that is, a configuration in which light is transmitted through a diffraction grating described later.

図2の波長選択スイッチ11は、図1の波長選択スイッチ10と異なる構成部分に代えて、光入出力ポート20a〜20gから入出力される光のうち凸レンズ30を透過した光を波長ごとに異なる角度で透過させる回折格子36と、回折格子36を間にして凸レンズ30の反対側に凸レンズ30と回折格子36との距離と等しい距離だけ離れて配置される凸レンズ37と、を備える。但し、回折格子36は、凸レンズ30を透過した光を透過させる点が異なる他は、図1の回折格子31と同様である。この場合、格子面32上に形成される格子は、格子面32上に形成された複数の凹凸形状の溝であってもよいし、光を透過する部分と反射又は吸収する部分とを交互に配置したスリット状であってもよい。また、凸レンズ37は、凸レンズ30と同一のレンズを適用している。   The wavelength selective switch 11 in FIG. 2 is different from the wavelength selective switch 10 in FIG. 1 in that the light transmitted through the convex lens 30 among the light input / output from the light input / output ports 20a to 20g is different for each wavelength. A diffraction grating 36 that transmits light at an angle, and a convex lens 37 that is disposed at a distance equal to the distance between the convex lens 30 and the diffraction grating 36 on the opposite side of the convex lens 30 with the diffraction grating 36 therebetween. However, the diffraction grating 36 is the same as the diffraction grating 31 of FIG. 1 except that the light transmitted through the convex lens 30 is transmitted. In this case, the grating formed on the grating surface 32 may be a plurality of concave and convex grooves formed on the grating surface 32, or alternatively, a portion that transmits light and a portion that reflects or absorbs light alternately. The arranged slit shape may be sufficient. Further, the same lens as the convex lens 30 is applied to the convex lens 37.

以上の構成により、図2の波長選択スイッチ11は、図1で説明した波長選択スイッチ10と同様の機能を発揮して波長選択することができる。   With the above configuration, the wavelength selective switch 11 in FIG. 2 can perform wavelength selection by performing the same function as the wavelength selective switch 10 described in FIG.

本発明の波長選択スイッチは、異なる波長の光を分岐し又は結合することができ、光波長多重通信ネットワーク実現の際の波長多重用の光合分波回路や波長再配置型のadd−drop波長多重回路として適用できる。   The wavelength selective switch according to the present invention can branch or combine light of different wavelengths, and can be used for wavelength multiplexing optical multiplexing / demultiplexing circuits or wavelength rearrangement type add-drop wavelength multiplexing when realizing an optical wavelength multiplexing communication network. It can be applied as a circuit.

一実施形態に係る波長選択スイッチの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the wavelength selective switch which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る波長選択スイッチの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the wavelength selective switch which concerns on one Embodiment. 液晶光学部品の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a liquid crystal optical component. 液晶光学素子の挿入損失と液晶光学素子への印加電圧の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the insertion loss of a liquid crystal optical element, and the applied voltage to a liquid crystal optical element. ミラーとシリンドリカル凹レンズを示した概略図である。It is the schematic which showed the mirror and the cylindrical concave lens. 従来の光シャッターの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional optical shutter.

符号の説明Explanation of symbols

10,11:波長選択スイッチ
20a〜20g:光入出力ポート
30:凸レンズ
31:回折格子
32:格子面
33:シリンドリカル凹レンズ
34:凹面
35a,35b:ミラー
36:回折格子
37:凸レンズ
40,40a〜40g:光ファイバ
48:液晶光学素子
49:液晶光学部品
50:液晶光学部品
51:液晶光学素子
55:主光線
56:入射光
60:光軸
61,62:光
70:高分子液晶複合層
71:MEMSミラー
72a,72b:電極
73:筐体
74:面
75:被照射面
76,76a〜76d:ミラー
77:反射面
78:底部
80,81:ガラス板
82a〜82d:電極
83a〜83d:電極
100:光シャッター
110:複屈折板
111:1/2波長板
112:偏光子
113:偏波回転素子
114:ミラー
10, 11: Wavelength selection switches 20a-20g: Optical input / output port 30: Convex lens 31: Diffraction grating 32: Grating surface 33: Cylindrical concave lens 34: Concave surfaces 35a, 35b: Mirror 36: Diffraction grating 37: Convex lenses 40, 40a-40g : Optical fiber 48: liquid crystal optical element 49: liquid crystal optical component 50: liquid crystal optical component 51: liquid crystal optical element 55: principal ray 56: incident light 60: optical axis 61, 62: light 70: polymer liquid crystal composite layer 71: MEMS Mirror 72a, 72b: Electrode 73: Housing 74: Surface 75: Irradiated surfaces 76, 76a to 76d: Mirror 77: Reflecting surface 78: Bottom 80, 81: Glass plates 82a to 82d: Electrodes 83a to 83d: Electrode 100: Optical shutter 110: birefringent plate 111: half-wave plate 112: polarizer 113: polarization rotation element 114: mirror

Claims (7)

液晶粒が高分子内に分散した高分子液晶複合層と、
前記高分子液晶複合層に照射され前記高分子液晶複合層を透過する光を所定の角度に反射可能な複数のミラーと、
前記高分子液晶複合層への電圧の印加により前記複数のミラーへ向かう光に対する前記高分子液晶複合層の光透過率を前記複数のミラーへの光ごとに変化するように前記高分子液晶複合層に設けられた一対の電極と、
を備える液晶光学部品であって、
前記複数のミラーは、前記複数のミラーのそれぞれの反射面の法線が平行となるように一列に配置され、
前記電極は、光透過性材料であり、前記高分子液晶複合層を挟んで前記高分子液晶複合層に電圧を印加するように前記高分子液晶複合層の両面に前記複数のミラーの配置間隔と略同じ間隔で前記複数のミラーの配列方向に縞状に形成されていることを特徴とする液晶光学部品
A polymer liquid crystal composite layer in which liquid crystal grains are dispersed in a polymer;
A plurality of mirrors that can irradiate the polymer liquid crystal composite layer and transmit the light transmitted through the polymer liquid crystal composite layer at a predetermined angle;
The polymer liquid crystal composite layer is configured such that light transmittance of the polymer liquid crystal composite layer with respect to light traveling toward the plurality of mirrors is changed for each light to the plurality of mirrors by applying a voltage to the polymer liquid crystal composite layer. A pair of electrodes provided on;
A liquid crystal optical component comprising :
The plurality of mirrors are arranged in a row so that the normal lines of the reflecting surfaces of the plurality of mirrors are parallel to each other.
The electrode is a light transmissive material, and an arrangement interval of the plurality of mirrors on both sides of the polymer liquid crystal composite layer so as to apply a voltage to the polymer liquid crystal composite layer with the polymer liquid crystal composite layer interposed therebetween. A liquid crystal optical component, wherein the optical components are formed in stripes in the arrangement direction of the plurality of mirrors at substantially the same interval .
液晶粒が高分子内に分散した高分子液晶複合層と、
前記高分子液晶複合層に照射され前記高分子液晶複合層を透過する光を所定の角度に反射可能な複数のミラーと、
前記高分子液晶複合層への電圧の印加により前記複数のミラーへ向かう光に対する前記高分子液晶複合層の光透過率を前記複数のミラーへの光ごとに変化するように前記高分子液晶複合層に設けられた一対の電極と、
を備える液晶光学部品であって、
一の面が開放された筐体をさらに備え、
前記複数のミラーは前記複数のミラーの反射面が前記一の面を向くように前記筺体の底部に配置され、
前記高分子液晶複合層は前記高分子液晶複合層の光の照射される被照射面と反対側の面が前記筐体の開放された前記一の面を覆うように前記複数のミラーの反射面に対向して配置されることを特徴とする液晶光学部品
A polymer liquid crystal composite layer in which liquid crystal grains are dispersed in a polymer;
A plurality of mirrors that can irradiate the polymer liquid crystal composite layer and transmit the light transmitted through the polymer liquid crystal composite layer at a predetermined angle;
The polymer liquid crystal composite layer is configured such that light transmittance of the polymer liquid crystal composite layer with respect to light traveling toward the plurality of mirrors is changed for each light to the plurality of mirrors by applying a voltage to the polymer liquid crystal composite layer. A pair of electrodes provided on;
A liquid crystal optical component comprising :
It further includes a housing having one surface open,
The plurality of mirrors are arranged at the bottom of the housing such that the reflecting surfaces of the plurality of mirrors face the one surface,
The reflective surface of the plurality of mirrors is such that the surface opposite to the irradiated surface of the polymer liquid crystal composite layer that is irradiated with light covers the one surface opened of the housing. A liquid crystal optical component, wherein the liquid crystal optical component is disposed opposite to the liquid crystal optical component .
一の面が開放された筐体をさらに備え、
前記複数のミラーは前記複数のミラーの反射面が前記一の面を向くように前記筺体の底部に配置され、
前記高分子液晶複合層は前記高分子液晶複合層の光の照射される被照射面と反対側の面が前記筐体の開放された前記一の面を覆うように前記複数のミラーの反射面に対向して配置されることを特徴とする請求項1に記載の液晶光学部品。
It further includes a housing having one surface open,
The plurality of mirrors are arranged at the bottom of the housing such that the reflecting surfaces of the plurality of mirrors face the one surface,
The reflective surface of the plurality of mirrors is such that the surface opposite to the irradiated surface of the polymer liquid crystal composite layer that is irradiated with light covers the one surface opened of the housing. The liquid crystal optical component according to claim 1, wherein the liquid crystal optical component is disposed opposite to the liquid crystal optical component.
一以上の波長を含む光を入出力し、横並び直線状に設けられた複数の光入出力ポートに対向して前記光入出力ポートからの光を平行光にするように配置された第一レンズと、
前記第一レンズを間にして前記複数の光入出力ポートの反対側に配置され、前記光入出力ポートから入出力される光のうち前記第一レンズを透過した光を受ける面上に前記複数の光入出力ポートの配置方向に平行な複数の格子が形成された格子面において前記第一レンズを透過した光を波長ごとに異なる角度で反射する回折格子と、
前記光入出力ポートから出力され前記回折格子で反射した光のうち前記第一レンズを透過した光を透過させて前記複数の光入出力ポートの配列方向では凹レンズとしての作用を持ち前記第一レンズからの収束光を平行光束に変換し、前記複数の光入出力ポートの配列方向と直交する方向ではレンズ作用を持たず前記第一レンズからの収束光をそのまま収束させるように前記第一レンズを間にして前記回折格子の反対側に配列されたシリンドリカル凹レンズと、
前記シリンドリカル凹レンズを間にして前記第一レンズの反対側に配置され、液晶粒が高分子内に分散した高分子液晶複合層と、前記高分子液晶複合層に照射され前記高分子液晶複合層を透過する光を所定の角度に反射可能な複数のミラーと、前記高分子液晶複合層への電圧の印加により前記複数のミラーへ向かう光に対する前記高分子液晶複合層の光透過率を前記複数のミラーへの光ごとに変化するように前記高分子液晶複合層に設けられた一対の電極と、を備える液晶光学部品と、
を備え、
前記液晶光学部品の複数のミラーは、前記光入出力ポートから出力され前記回折格子で反射し前記第一レンズ及び前記シリンドリカル凹レンズを透過した光を、前記シリンドリカル凹レンズを間にして前記第一レンズの反対側で前記シリンドリカル凹レンズの焦点距離だけ離れた位置においてそれぞれ反射し、反射した光のそれぞれが前記シリンドリカル凹レンズ及び前記第一レンズを透過して前記回折格子で反射し再び前記第一レンズを透過して前記複数の光入出力ポートのいずれかに収束するように光の反射角度がそれぞれ設定される波長選択スイッチ。
A first lens arranged to input / output light including one or more wavelengths and to collimate light from the light input / output port so as to face a plurality of light input / output ports arranged side by side in a straight line When,
The plurality of light input / output ports disposed on the opposite side of the plurality of light input / output ports with the first lens interposed therebetween, wherein the plurality of light beams are input and output from the light input / output ports. A diffraction grating that reflects light transmitted through the first lens at a different angle for each wavelength in a grating plane on which a plurality of gratings parallel to the arrangement direction of the light input / output ports of
Of the light output from the light input / output port and reflected by the diffraction grating, the light transmitted through the first lens is transmitted and acts as a concave lens in the arrangement direction of the plurality of light input / output ports. The first lens so that the convergent light from the first lens is converged as it is without any lens action in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of light input / output ports. A cylindrical concave lens arranged on the opposite side of the diffraction grating in between,
The polymer liquid crystal composite layer disposed on the opposite side of the first lens with the cylindrical concave lens in between and the liquid crystal grains dispersed in the polymer, and the polymer liquid crystal composite layer irradiated with the polymer liquid crystal composite layer A plurality of mirrors capable of reflecting the transmitted light at a predetermined angle; and a light transmittance of the polymer liquid crystal composite layer with respect to the light directed to the plurality of mirrors by applying a voltage to the polymer liquid crystal composite layer. A pair of electrodes provided in the polymer liquid crystal composite layer so as to change for each light to the mirror, and a liquid crystal optical component comprising:
With
The plurality of mirrors of the liquid crystal optical component reflect the light output from the light input / output port and reflected by the diffraction grating and transmitted through the first lens and the cylindrical concave lens with the cylindrical concave lens interposed therebetween. Reflected at positions opposite to the focal length of the cylindrical concave lens on the opposite side, each of the reflected light passes through the cylindrical concave lens and the first lens, is reflected by the diffraction grating, and passes through the first lens again. A wavelength selective switch in which a light reflection angle is set so as to converge on one of the plurality of light input / output ports.
一以上の波長を含む光を入出力し、横並び直線状に設けられた複数の光入出力ポートに対向して前記光入出力ポートからの光を平行光にするように配置された第一レンズと、
前記第一レンズを間にして前記複数の光入出力ポートの反対側に配置され、前記光入出力ポートから入出力される光のうち前記第一レンズを透過した光を受ける面上に前記複数の光入出力ポートの配置方向に平行な複数の格子が形成された格子面において前記第一レンズを透過した光を波長ごとに異なる角度で反射する回折格子と、
前記光入出力ポートから出力され前記回折格子で反射した光のうち前記第一レンズを透過した光を透過させて前記複数の光入出力ポートの配列方向では凹レンズとしての作用を持ち前記第一レンズからの収束光を平行光束に変換し、前記複数の光入出力ポートの配列方向と直交する方向ではレンズ作用を持たず前記第一レンズからの収束光をそのまま収束させるように前記第一レンズを間にして前記回折格子の反対側に配列されたシリンドリカル凹レンズと、
前記シリンドリカル凹レンズを間にして前記第一レンズの反対側に配置された請求項1から3のいずれかに記載の液晶光学部品と、
を備え、
前記液晶光学部品の複数のミラーは、前記光入出力ポートから出力され前記回折格子で反射し前記第一レンズ及び前記シリンドリカル凹レンズを透過した光を、前記シリンドリカル凹レンズを間にして前記第一レンズの反対側で前記シリンドリカル凹レンズの焦点距離だけ離れた位置においてそれぞれ反射し、反射した光のそれぞれが前記シリンドリカル凹レンズ及び前記第一レンズを透過して前記回折格子で反射し再び前記第一レンズを透過して前記複数の光入出力ポートのいずれかに収束するように光の反射角度がそれぞれ設定される波長選択スイッチ。
A first lens arranged to input / output light including one or more wavelengths and to collimate light from the light input / output port so as to face a plurality of light input / output ports arranged side by side in a straight line When,
The plurality of light input / output ports disposed on the opposite side of the plurality of light input / output ports with the first lens interposed therebetween, wherein the plurality of light beams are input and output from the light input / output ports. A diffraction grating that reflects light transmitted through the first lens at a different angle for each wavelength in a grating plane on which a plurality of gratings parallel to the arrangement direction of the light input / output ports of
Of the light output from the light input / output port and reflected by the diffraction grating, the light transmitted through the first lens is transmitted and acts as a concave lens in the arrangement direction of the plurality of light input / output ports. The first lens so that the convergent light from the first lens is converged as it is without any lens action in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of light input / output ports. A cylindrical concave lens arranged on the opposite side of the diffraction grating in between,
The liquid crystal optical component according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid crystal optical component is disposed on the opposite side of the first lens with the cylindrical concave lens in between.
With
The plurality of mirrors of the liquid crystal optical component reflect the light output from the light input / output port and reflected by the diffraction grating and transmitted through the first lens and the cylindrical concave lens with the cylindrical concave lens interposed therebetween. Reflected at positions opposite to the focal length of the cylindrical concave lens on the opposite side, each of the reflected light passes through the cylindrical concave lens and the first lens, is reflected by the diffraction grating, and passes through the first lens again. A wavelength selective switch in which a light reflection angle is set so as to converge on one of the plurality of light input / output ports.
一以上の波長を含む光を入出力し、横並び直線状に設けられた複数の光入出力ポートに対向して前記光入出力ポートからの光を平行光にするように配置された第一レンズと、
前記第一レンズを間にして前記複数の光入出力ポートの反対側に配置され、前記光入出力ポートから入出力される光のうち前記第一レンズを透過した光を受ける面上に前記複数の光入出力ポートの配置方向に平行な複数の格子が形成された格子面において前記第一レンズを透過した光を波長ごとに異なる角度で透過させる回折格子と、
前記回折格子を間にして前記第一レンズの反対側に前記第一レンズと前記回折格子との距離と等しい距離だけ離れて配置される第二レンズと、
前記光入出力ポートから出力され前記回折格子を透過した光のうち前記第二レンズを透過した光を透過させて前記複数の光入出力ポートの配列方向では凹レンズとしての作用を持ち前記第二レンズからの収束光を平行光束に変換し、前記複数の光入出力ポートの配列方向と直交する方向ではレンズ作用を持たず前記第二レンズからの収束光をそのまま収束させるように前記第二レンズを間にして前記回折格子の反対側に配列されたシリンドリカル凹レンズと、
前記シリンドリカル凹レンズを間にして前記第二レンズの反対側に配置され、液晶粒が高分子内に分散した高分子液晶複合層と、前記高分子液晶複合層に照射され前記高分子液晶複合層を透過する光を所定の角度に反射可能な複数のミラーと、前記高分子液晶複合層への電圧の印加により前記複数のミラーへ向かう光に対する前記高分子液晶複合層の光透過率を前記複数のミラーへの光ごとに変化するように前記高分子液晶複合層に設けられた一対の電極と、を備える液晶光学部品と、
を備え、
前記液晶光学部品の複数のミラーは、前記光入出力ポートから出力され前記第一レンズ、前記回折格子、前記第二レンズ及び前記シリンドリカル凹レンズを透過した光を、前記シリンドリカル凹レンズの焦点距離だけ離れた位置においてそれぞれ反射し、反射した光のそれぞれが前記シリンドリカル凹レンズ、前記第二レンズ及び前記第一レンズを透過して前記複数の光入出力ポートのいずれかに収束するように光の反射角度がそれぞれ設定される波長選択スイッチ。
A first lens arranged to input / output light including one or more wavelengths and to collimate light from the light input / output port so as to face a plurality of light input / output ports arranged side by side in a straight line When,
The plurality of light input / output ports disposed on the opposite side of the plurality of light input / output ports with the first lens interposed therebetween, wherein the plurality of light beams are input and output from the light input / output ports. A diffraction grating that transmits light transmitted through the first lens at a different angle for each wavelength on a grating surface on which a plurality of gratings parallel to the arrangement direction of the light input / output ports of
A second lens disposed at a distance equal to the distance between the first lens and the diffraction grating on the opposite side of the first lens with the diffraction grating in between;
Of the light output from the light input / output port and transmitted through the diffraction grating, the light transmitted through the second lens is transmitted and acts as a concave lens in the arrangement direction of the plurality of light input / output ports. The second lens so as to converge the convergent light from the second lens without any lens action in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of light input / output ports. A cylindrical concave lens arranged on the opposite side of the diffraction grating in between,
The polymer liquid crystal composite layer disposed on the opposite side of the second lens with the cylindrical concave lens in between and the liquid crystal grains dispersed in the polymer, and the polymer liquid crystal composite layer irradiated with the polymer liquid crystal composite layer A plurality of mirrors capable of reflecting the transmitted light at a predetermined angle; and a light transmittance of the polymer liquid crystal composite layer with respect to the light directed to the plurality of mirrors by applying a voltage to the polymer liquid crystal composite layer. A pair of electrodes provided in the polymer liquid crystal composite layer so as to change for each light to the mirror, and a liquid crystal optical component comprising:
With
The plurality of mirrors of the liquid crystal optical component are separated from the light output from the light input / output port and transmitted through the first lens, the diffraction grating, the second lens, and the cylindrical concave lens by a focal length of the cylindrical concave lens. The reflection angle of light is reflected so that each of the reflected light passes through the cylindrical concave lens, the second lens, and the first lens and converges to one of the plurality of light input / output ports. Wavelength selective switch to be set.
一以上の波長を含む光を入出力し、横並び直線状に設けられた複数の光入出力ポートに対向して前記光入出力ポートからの光を平行光にするように配置された第一レンズと、
前記第一レンズを間にして前記複数の光入出力ポートの反対側に配置され、前記光入出力ポートから入出力される光のうち前記第一レンズを透過した光を受ける面上に前記複数の光入出力ポートの配置方向に平行な複数の格子が形成された格子面において前記第一レンズを透過した光を波長ごとに異なる角度で透過させる回折格子と、
前記回折格子を間にして前記第一レンズの反対側に前記第一レンズと前記回折格子との距離と等しい距離だけ離れて配置される第二レンズと、
前記光入出力ポートから出力され前記回折格子を透過した光のうち前記第二レンズを透過した光を透過させて前記複数の光入出力ポートの配列方向では凹レンズとしての作用を持ち前記第二レンズからの収束光を平行光束に変換し、前記複数の光入出力ポートの配列方向と直交する方向ではレンズ作用を持たず前記第二レンズからの収束光をそのまま収束させるように前記第二レンズを間にして前記回折格子の反対側に配列されたシリンドリカル凹レンズと、
前記シリンドリカル凹レンズを間にして前記第二レンズの反対側に配置された請求項1から3のいずれかに記載の液晶光学部品と、
を備え、
前記液晶光学部品の複数のミラーは、前記光入出力ポートから出力され前記第一レンズ、前記回折格子、前記第二レンズ及び前記シリンドリカル凹レンズを透過した光を、前記シリンドリカル凹レンズの焦点距離だけ離れた位置においてそれぞれ反射し、反射した光のそれぞれが前記シリンドリカル凹レンズ、前記第二レンズ及び前記第一レンズを透過して前記複数の光入出力ポートのいずれかに収束するように光の反射角度がそれぞれ設定される波長選択スイッチ。
A first lens arranged to input / output light including one or more wavelengths and to collimate light from the light input / output port so as to face a plurality of light input / output ports arranged side by side in a straight line When,
The plurality of light input / output ports disposed on the opposite side of the plurality of light input / output ports with the first lens interposed therebetween, wherein the plurality of light beams are input and output from the light input / output ports. A diffraction grating that transmits light transmitted through the first lens at a different angle for each wavelength on a grating surface on which a plurality of gratings parallel to the arrangement direction of the light input / output ports of
A second lens disposed at a distance equal to the distance between the first lens and the diffraction grating on the opposite side of the first lens with the diffraction grating in between;
Of the light output from the light input / output port and transmitted through the diffraction grating, the light transmitted through the second lens is transmitted and acts as a concave lens in the arrangement direction of the plurality of light input / output ports. The second lens so as to converge the convergent light from the second lens without any lens action in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of light input / output ports. A cylindrical concave lens arranged on the opposite side of the diffraction grating in between,
The liquid crystal optical component according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid crystal optical component is disposed on the opposite side of the second lens with the cylindrical concave lens in between.
With
The plurality of mirrors of the liquid crystal optical component are separated from the light output from the light input / output port and transmitted through the first lens, the diffraction grating, the second lens, and the cylindrical concave lens by a focal length of the cylindrical concave lens. The reflection angle of light is reflected so that each of the reflected light passes through the cylindrical concave lens, the second lens, and the first lens and converges to one of the plurality of light input / output ports. Wavelength selective switch to be set.
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