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JP6467337B2 - Spatial phase modulation element and spatial phase modulation method - Google Patents
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Description

本発明は、通信用光スイッチなどに使用される空間位相変調素子、および空間位相変調方法に関する。   The present invention relates to a spatial phase modulation element used in a communication optical switch and the like, and a spatial phase modulation method.

近年の通信トラヒックの増大に伴い、光通信の高速化、大容量化の要求が高まっており、それに応える伝送方式としてWDM(Wavelength Division Multiplexing)伝送が導入されている。WDM伝送では波長ごとに経路選択する必要があり、光信号を電気信号に変換することなく光信号のままルーティング処理を行う波長選択光スイッチ(WSS:Wavelength Selective Switch)の研究開発が進められている。   With the increase in communication traffic in recent years, demands for higher speed and larger capacity of optical communication are increasing, and WDM (Wavelength Division Multiplexing) transmission has been introduced as a transmission method in response thereto. In WDM transmission, it is necessary to select a path for each wavelength, and research and development of a wavelength selective switch (WSS: Wavelength Selective Switch) that performs a routing process without changing an optical signal into an electrical signal is in progress. .

WSSとして、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)を用いた空間光学系光スイッチが注目されている(非特許文献1)。LCOSは画素ごとに独立に位相設定可能な空間位相変調器であり、液晶を、画素ごとに分割した電極と透明電極とで挟み込む構造をしている。   As a WSS, a spatial optical system optical switch using LCOS (Liquid Crystal on Silicon) is attracting attention (Non-patent Document 1). The LCOS is a spatial phase modulator capable of setting a phase independently for each pixel, and has a structure in which liquid crystal is sandwiched between an electrode divided for each pixel and a transparent electrode.

図1は、LCOSを空間位相変調器として用いた空間光学系光スイッチの構成を示す図である。図1の光スイッチ100は、x軸方向に配列された入力ポート121及び出力ポート125−1〜nと、入力ポート121からの光が透過するレンズ122と、入力ポート121からの光を偏向して反射する空間位相変調器123とを備える。波長毎に分波され、入力ポート121から出射した光ビームは、レンズ122を介して空間位相変調器123に入射する。空間位相変調器123のx軸方向には、周期的なのこぎり波の位相パタン124が設定されており、空間位相変調器123への入射光は、設定したのこぎり波の位相パタンにより変調されて、偏向されて反射される。空間位相変調器123による反射光は、レンズ122を介してn本ある出力ポート列の一つである、出力ポート125−iに接続される。接続される出力ポートの選択は、位相パタン124ののこぎり波の周期を変化させることにより行う。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a spatial optical system optical switch using LCOS as a spatial phase modulator. The optical switch 100 in FIG. 1 deflects light from the input port 121 and output ports 125-1 to 12-n arranged in the x-axis direction, a lens 122 through which light from the input port 121 passes, and light from the input port 121. And a spatial phase modulator 123 that reflects the light. The light beam demultiplexed for each wavelength and emitted from the input port 121 enters the spatial phase modulator 123 via the lens 122. In the x-axis direction of the spatial phase modulator 123, a periodic sawtooth wave phase pattern 124 is set, and incident light to the spatial phase modulator 123 is modulated by the set sawtooth wave phase pattern, It is deflected and reflected. Reflected light from the spatial phase modulator 123 is connected via a lens 122 to an output port 125-i, which is one of n output port arrays. The output port to be connected is selected by changing the period of the sawtooth wave of the phase pattern 124.

G. Baxter et al., “Highly programmable Wavelength Selective Switch based on Liquid Crystal on Silicon switching elements,” OFC 2006, OTuF2, 2006.G. Baxter et al., “Highly programmable Wavelength Selective Switch based on Liquid Crystal on Silicon switching elements,” OFC 2006, OTuF2, 2006.

図2は、空間位相変調器123に周期ωの周期的のこぎり波の位相パタン124を設定した場合に、実際に設定される位相パタンを説明する図である。図2の横軸はx軸座標であり、画素のピッチpで正規化している。また、図2の縦軸は位相値である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the phase pattern that is actually set when the phase pattern 124 of the periodic sawtooth wave having the period ω is set in the spatial phase modulator 123. The horizontal axis in FIG. 2 is the x-axis coordinate and is normalized by the pixel pitch p. The vertical axis in FIG. 2 is the phase value.

空間位相変調器123への入射光を所望の方向に偏向させるための理想の位相波形f(x)は、図2中に破線で示したように傾き一定ののこぎり波となる。この時、i番目の画素にはf(ip)の位相値が設定され、図2中に丸印で示したものが実際に設定される位相パタンとなる。理想の位相波形では周期ωで一定ののこぎり波であるが、実際に設定される位相パタンでは、本来の周期ωおよびその高調波成分以外に、不要な周波数成分が、特にωより長周期となる周波数成分が多く含まれていることがわかる。具体的には、理想の位相波形f(x)に、画素の空間周波数1/pに対する高周波の成分が含まれている。これは、f(x)から画素ピッチpで標本化する際に発生する折り返し雑音が原因と考えられる。   An ideal phase waveform f (x) for deflecting light incident on the spatial phase modulator 123 in a desired direction is a sawtooth wave having a constant inclination as shown by a broken line in FIG. At this time, the phase value of f (ip) is set to the i-th pixel, and the phase pattern shown in circles in FIG. 2 is actually set. In an ideal phase waveform, the sawtooth wave is constant at a period ω, but in the actually set phase pattern, in addition to the original period ω and its harmonic components, unnecessary frequency components have a longer period than ω in particular. It can be seen that many frequency components are included. Specifically, the ideal phase waveform f (x) includes a high frequency component with respect to the spatial frequency 1 / p of the pixel. This is considered to be caused by aliasing noise generated when sampling from f (x) at the pixel pitch p.

このような不要な周波数成分を含む位相パタンでは、空間位相変調器からの回折光は所望の方向以外にも発生し、所望の出力ポート以外のポートに結合するクロストークを発生させる要因と成る。   In such a phase pattern including an unnecessary frequency component, the diffracted light from the spatial phase modulator is generated in a direction other than the desired direction, which causes a crosstalk to be coupled to a port other than the desired output port.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、空間位相変調器の位相パタンが理想パタンより乖離することに起因する光クロストークを抑制するための、空間位相変調器および空間位相変調方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to reduce spatial crosstalk caused by the phase pattern of the spatial phase modulator deviating from the ideal pattern. To provide a phase modulator and a spatial phase modulation method.

このような目的を達成するために、本発明の第1の態様は、空間光学系光スイッチに用いられる空間位相変調器であって、ある方向に均等な間隔に配置された複数の画素を有し、各画素に設定された制御値に基づいた位相パタンにより位相変調を行う液晶素子と、前記各画素の位相パタンを設定するコントローラと、設定された前記位相パタンを、前記各画素の制御値に変換し設定する駆動回路とを含み、前記コントローラは、前記各画素の位置、および前記各画素の間の位置において設定された所望の位相値列に対し、前記所望の位相値列の空間位相情報を空間周波数情報に変換する空間周波数変換部と、前記空間周波数情報に対し、所望の周波数特性によりフィルタリングするフィルタ部と、フィルタリングされた前記空間周波数情報を、空間位相情報に逆変換する空間位相変換部とを含む空間位相変調器であり、前記各画素の前記間隔をdとした場合、前記フィルタ部は、1/2d以上の周波数情報をカットオフするフィルタであり、前記所望の位相値列が、d/(2^n)間隔(nは1以上の整数)かつ2^m(mは1以上の整数)の点で設定されていることを特徴とする。 In order to achieve such an object, a first aspect of the present invention is a spatial phase modulator used in a spatial optical system optical switch, and has a plurality of pixels arranged at equal intervals in a certain direction. A liquid crystal element that performs phase modulation with a phase pattern based on a control value set for each pixel, a controller that sets a phase pattern for each pixel, and the set phase pattern for the control value for each pixel. The controller converts and sets the spatial phase of the desired phase value sequence with respect to the desired phase value sequence set at the position of each pixel and the position between the pixels. A spatial frequency conversion unit that converts information into spatial frequency information, a filter unit that filters the spatial frequency information according to desired frequency characteristics, and the filtered spatial frequency information. A spatial phase modulator including a spatial phase converter for inverse transforming the spatial phase information, when the distance of each pixel is d, the filter unit includes a filter that cuts off frequencies above the information 1 / 2d And the desired phase value sequence is set at points of d / (2 ^ n) intervals (n is an integer of 1 or more) and 2 ^ m (m is an integer of 1 or more). To do.

また、本発明の第の態様は、ある方向に均等な間隔に配置された複数の画素を有し、各画素に設定された制御値に基づいた位相パタンにより位相変調を行う液晶素子と、前記各画素の位相パタンを設定するコントローラと、設定された前記位相パタンを、前記各画素の制御値に変換し設定する駆動回路とを含む空間光学系光スイッチの空間位相変調器における空間位相変調方法であって、前記各画素の位置、および前記各画素の間の位置において設定された所望の位相値列に対し、前記所望の位相値列の空間位相情報を空間周波数情報に変換するステップと、前記空間周波数情報に対し、所望の周波数特性によりフィルタリングするステップと、フィルタリングされた前記空間周波数情報を、空間位相情報に逆変換するステップとにより、前記位相パタンを前記各画素に設定する空間位相変調方法であり、前記各画素の前記間隔をdとした場合、前記フィルタリングするステップは、1/2d以上の周波数情報をカットオフし、前記所望の位相値列が、d/(2^n)間隔(nは1以上の整数)かつ2^m(mは1以上の整数)の点で設定されていることを特徴とする。 In addition, a second aspect of the present invention includes a liquid crystal element having a plurality of pixels arranged at equal intervals in a certain direction and performing phase modulation by a phase pattern based on a control value set for each pixel; Spatial phase modulation in a spatial phase modulator of a spatial optical system optical switch , comprising: a controller that sets a phase pattern of each pixel; and a drive circuit that converts the set phase pattern into a control value of each pixel and sets the control value A method of converting spatial phase information of the desired phase value sequence into spatial frequency information for a desired phase value sequence set at a position of each pixel and a position between the pixels; , Filtering the spatial frequency information with a desired frequency characteristic, and inversely converting the filtered spatial frequency information into spatial phase information. Serial wherein the phase pattern is a spatial phase modulation method to be set to each pixel, if the set to the interval of the pixel d, wherein the step of filtering, 1 / 2d or more cut-off frequency information, the desired The phase value sequence is set at points of d / (2 ^ n) intervals (n is an integer of 1 or more) and 2 ^ m (m is an integer of 1 or more) .

本発明によれば、空間位相変調器に設定するのこぎり波の位相変調パタンにおいて、周波数の高い領域で発生していたクロストークを抑制することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to suppress the crosstalk which generate | occur | produced in the high frequency area | region in the phase modulation pattern of the sawtooth wave set to a spatial phase modulator.

LCOSを空間位相変調器として用いた空間光学系光スイッチの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the spatial optical system optical switch which used LCOS as a spatial phase modulator. 図1の空間位相変調器に周期ωの周期的のこぎり波の位相パタンを設定した場合に、実際に設定される位相パタンを説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a phase pattern actually set when a phase pattern of a periodic sawtooth wave having a period ω is set in the spatial phase modulator of FIG. 1. 本発明の一実施形態に係る空間位相変調器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the spatial phase modulator which concerns on one Embodiment of this invention. 図3のコントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the controller of FIG. 従来の空間位相変調器を使用した光スイッチと、図3の空間位相変調器を使用した光スイッチとにおいて、2つの光スイッチのクロストークを比較した様子を示す図であり、(a)従来の空間位相変調器を使用した光スイッチのクロストークを示し、(b)は、図3の空間位相変調器を使用した光スイッチのクロストークを示している。FIG. 4 is a diagram showing a state in which crosstalk between two optical switches is compared between an optical switch using a conventional spatial phase modulator and an optical switch using the spatial phase modulator of FIG. The crosstalk of the optical switch using the spatial phase modulator is shown, and (b) shows the crosstalk of the optical switch using the spatial phase modulator of FIG.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図3は、本発明の一実施形態に係る空間位相変調器の構成を示すブロック図である。図3の空間位相変調器300は、LCOSであり、液晶素子311と、液晶素子311に接続された駆動回路312と、駆動回路312に接続されたコントローラ313とを備える。液晶素子311は2次元に画素が配置され、駆動回路312は液晶素子311の各画素が指定の位相値になるような制御値を各画素に設定し、コントローラ313は適切な位相パタンを生成し各画素に設定する位相値を駆動回路312に与える。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the spatial phase modulator according to one embodiment of the present invention. The spatial phase modulator 300 in FIG. 3 is an LCOS, and includes a liquid crystal element 311, a drive circuit 312 connected to the liquid crystal element 311, and a controller 313 connected to the drive circuit 312. The liquid crystal element 311 has pixels arranged two-dimensionally, the drive circuit 312 sets a control value for each pixel so that each pixel of the liquid crystal element 311 has a specified phase value, and the controller 313 generates an appropriate phase pattern. A phase value to be set for each pixel is given to the drive circuit 312.

空間位相変調器300の液晶素子311において画素が配列される軸をx軸、およびy軸とし、各画素はx軸方向、およびy軸方向にそれぞれ等間隔で画素が配列されている。本実施形態においては、位相パタンはx軸方向の一次元に変化し、y軸方向には均一であるとする。ここで位相パタンとは、各画素に設定する位相値を画素の位置に従い配列した位相データ配列である。制御値は多くの場合、電圧信号であり、その振幅や周波数で位相値が制御される。   The axes in which the pixels are arranged in the liquid crystal element 311 of the spatial phase modulator 300 are the x-axis and the y-axis, and the pixels are arranged at equal intervals in the x-axis direction and the y-axis direction. In the present embodiment, it is assumed that the phase pattern changes in one dimension in the x-axis direction and is uniform in the y-axis direction. Here, the phase pattern is a phase data array in which phase values set for each pixel are arrayed according to the position of the pixel. In many cases, the control value is a voltage signal, and the phase value is controlled by its amplitude and frequency.

図3の空間位相変調器300は、例えば図1の光スイッチ100に用いられ、入射光の偏向素子として機能する。LCOSを空間位相変調器として用いた光スイッチでは、LCOSには周期的なのこぎり波の位相パタンを設定して光線を偏向する。このとき、のこぎり波の位相パタンの周期ωを変化させて偏光角を変えることにより、LCOSに入射した光線の接続出力ポートを切り替えることができる。   The spatial phase modulator 300 of FIG. 3 is used in the optical switch 100 of FIG. 1, for example, and functions as a deflecting element for incident light. In an optical switch using an LCOS as a spatial phase modulator, a periodic sawtooth phase pattern is set in the LCOS to deflect a light beam. At this time, the connection output port of the light incident on the LCOS can be switched by changing the polarization angle by changing the period ω of the phase pattern of the sawtooth wave.

ここで、光線を偏向するためにLCOSに位相パタンを設定する際、LCOSで実際に発生する位相パタンは、画素により空間的に離散化されて設定されることなどに起因し、図2に示すように、理想的な位相パタンからの乖離が発生する。このような理想的な位相パタンからの乖離により、光線は高次光などとして想定しない方向にも回折するため、所望の出力ポート以外のポートへの光クロストークの要因となり、特性劣化を引き起こす。本実施形態においては、所望の出力ポート以外のポートへの光クロストークを抑えるため、周期的なのこぎり波の位相パタンを補正する機能を実装している。   Here, when the phase pattern is set in the LCOS for deflecting the light beam, the phase pattern actually generated in the LCOS is set by being spatially discretized by the pixel and the like, as shown in FIG. As described above, a deviation from an ideal phase pattern occurs. Due to such deviation from the ideal phase pattern, the light beam is also diffracted in a direction that is not assumed as high-order light or the like, which causes optical crosstalk to ports other than the desired output port and causes deterioration of characteristics. In this embodiment, in order to suppress optical crosstalk to ports other than the desired output port, a function for correcting the phase pattern of a periodic sawtooth wave is implemented.

図4は、図3のコントローラ313の構成を示すブロック図である。図4のコントローラ313は、位相パタン生成部451と、位相パタン生成部451に接続された空間周波数変換部452と、空間周波数変換部452に接続されたフィルタ部453と、フィルタ部453に接続された空間領域変換部454とを備える。   FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the controller 313 in FIG. 4 is connected to the phase pattern generation unit 451, the spatial frequency conversion unit 452 connected to the phase pattern generation unit 451, the filter unit 453 connected to the spatial frequency conversion unit 452, and the filter unit 453. And a space area conversion unit 454.

コントローラ313は、位相パタン生成部451において、外部から位相パタン生成指示を受信すると、理想位相波形f(x)から離散的なデータの位相値列である空間位相情報(空間位相領域関数)を生成する。離散的なデータは、画素中心位置だけでなく、その画素中心位置間の位相波形も生成する。   When the phase pattern generation unit 451 receives a phase pattern generation instruction from the outside, the controller 313 generates spatial phase information (spatial phase domain function) that is a phase value sequence of discrete data from the ideal phase waveform f (x). To do. Discrete data generates not only the pixel center position but also the phase waveform between the pixel center positions.

次に、空間周波数変換部452において、各画素位置、および各画素中心位置間で設定された所望の位相値列(位相波形)に対し、位相値列の空間位相情報を空間周波数情報に変換する。具体的には、位相パタン生成部451で生成した離散的なデータ(空間位相領域関数)を、空間周波数領域関数F(γ)(γは空間周波数)に変換する。空間周波数領域関数F(γ)への変換には高速フーリエ変換(FFT)などのデジタル処理を適用する方法が用いられる。そのため、位相パタン生成部451では、f(x)をf(p/s)(sは整数)としてデータの生成を行うと良い。さらに、位相値列を、d/(2^n)間隔(nは1以上の整数)かつ2^m(mは1以上の整数)の点で設定する、つまりsを2の乗数である2、4、8、・・・(2^n(nは1以上の整数))として計算することにより、FFTの精度を向上させることができる。   Next, the spatial frequency conversion unit 452 converts the spatial phase information of the phase value sequence into the spatial frequency information for each pixel position and a desired phase value sequence (phase waveform) set between the pixel center positions. . Specifically, discrete data (spatial phase domain function) generated by the phase pattern generation unit 451 is converted into a spatial frequency domain function F (γ) (γ is a spatial frequency). For the conversion to the spatial frequency domain function F (γ), a method of applying digital processing such as Fast Fourier Transform (FFT) is used. Therefore, the phase pattern generation unit 451 may generate data with f (x) as f (p / s) (s is an integer). Furthermore, the phase value sequence is set at points of d / (2 ^ n) interval (n is an integer of 1 or more) and 2 ^ m (m is an integer of 1 or more), that is, s is a multiplier of 2. By calculating as 4, 8,... (2 ^ n (n is an integer of 1 or more)), the accuracy of FFT can be improved.

次に、フィルタ部453において、位相値列の空間周波数情報(空間周波数領域関数F(γ))に対し、所望の周波数特性でフィルタリングする。具体的には、空間周波数変換部452で変換した空間周波数領域関数F(γ)に対し、折り返し雑音が発生しないようにするため空間周波数1/2p以上の成分を持たないよう高周波をカットオフするフィルタリング処理を行う。   Next, the filter unit 453 filters the spatial frequency information (spatial frequency domain function F (γ)) of the phase value sequence with a desired frequency characteristic. Specifically, the high frequency is cut off so that the spatial frequency domain function F (γ) converted by the spatial frequency conversion unit 452 does not have a component of the spatial frequency 1 / 2p or higher so as not to generate aliasing noise. Perform filtering processing.

最後に、空間領域変換部454において、フィルタ部453でフィルタリング処理された空間周波数情報(空間周波数領域関数F(γ))を、再度空間位相情報(空間位相領域関数)に逆変換して、各画素の設定位相を決定する。逆変換には通常フーリエ逆変換が用いられる。設定した位相値は、駆動回路312に送信される。   Finally, in the spatial domain conversion unit 454, the spatial frequency information (spatial frequency domain function F (γ)) filtered by the filter unit 453 is inversely converted again into spatial phase information (spatial phase domain function), The set phase of the pixel is determined. For inverse transformation, Fourier inverse transformation is usually used. The set phase value is transmitted to the drive circuit 312.

図5は、従来の空間位相変調器123を使用した光スイッチと、図3の空間位相変調器300を使用した光スイッチとにおいて、2つの光スイッチのクロストークを比較した様子を示す図である。ここで、図5(a)は従来の空間位相変調器123を使用した光スイッチのクロストークを示し、図5(b)は、図3の空間位相変調器300を使用した光スイッチのクロストークを示している。周期的なのこぎり波の位相パタンの理想位相波形として、のこぎり波を用い、のこぎり波のフェーズスロープ(周波数)を横軸とし、縦軸を光スイッチの出力ポートNoとした時の、各出力ポートへの結合パワーを表示したものである。従来の方法で、特にのこぎり波のフェーズスロープが高い、つまり周波数の高い領域で発生していたクロストークが、本発明のものでは抑制されていることがわかる。   FIG. 5 is a diagram showing a state in which crosstalk of two optical switches is compared between an optical switch using the conventional spatial phase modulator 123 and an optical switch using the spatial phase modulator 300 of FIG. . Here, FIG. 5A shows the crosstalk of the optical switch using the conventional spatial phase modulator 123, and FIG. 5B shows the crosstalk of the optical switch using the spatial phase modulator 300 of FIG. Is shown. As the ideal phase waveform of the periodic sawtooth wave phase pattern, the sawtooth wave is used, the phase slope (frequency) of the sawtooth wave is on the horizontal axis, and the vertical axis is the output port number of the optical switch. The coupling power of is displayed. It can be seen that the crosstalk generated in the region where the phase slope of the sawtooth wave is high, that is, the frequency is high, in the conventional method is suppressed in the present invention.

本実施形態では、理想位相波形に対して周波数領域変換、およびフィルタリングを行ったが、図2の実線で示した、各画素内のxに対し位相が一定となるような位相波形に対して同様の処理を行った場合であっても、折り返し雑音を抑制することができ、本実施形態と同様の効果が期待できる。   In the present embodiment, frequency domain conversion and filtering are performed on the ideal phase waveform. However, the same applies to the phase waveform in which the phase is constant with respect to x in each pixel, as indicated by the solid line in FIG. Even when this processing is performed, aliasing noise can be suppressed, and the same effect as in the present embodiment can be expected.

また、本実施形態では、位相パタンはx軸方向の一次元に変化し、y軸方向には均一である場合を示したが、xyの2次元で変化する位相パタンにおいても、x、yそれぞれの方向で本実施形態において示したフィルタリング処理を行うことにより、不要光を抑制しクロストークを低減することが可能である。   In the present embodiment, the phase pattern changes in one dimension in the x-axis direction and is uniform in the y-axis direction. However, even in the phase pattern that changes in two dimensions in xy, x and y respectively. By performing the filtering process shown in the present embodiment in the direction of, unnecessary light can be suppressed and crosstalk can be reduced.

100 光スイッチ
121 入力ポート
122 レンズ
123、300 空間位相変調器
124 周期的位相パタン
125−1〜125〜n 出力ポート
311 液晶素子
312 駆動回路
313 コントローラ
451 位相パタン生成部
452 空間周波数変換部
453 フィルタ部
454 空間領域変換部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical switch 121 Input port 122 Lens 123, 300 Spatial phase modulator 124 Periodic phase pattern 125-1 to 125-n Output port 311 Liquid crystal element 312 Drive circuit 313 Controller 451 Phase pattern generation part 452 Spatial frequency conversion part 453 Filter part 454 Spatial domain converter

Claims (2)

空間光学系光スイッチに用いられる空間位相変調器であって、
ある方向に均等な間隔に配置された複数の画素を有し、各画素に設定された制御値に基づいた位相パタンにより位相変調を行う液晶素子と、
前記各画素の位相パタンを設定するコントローラと、
設定された前記位相パタンを、前記各画素の制御値に変換し設定する駆動回路と
を含み、
前記コントローラは、
前記各画素の位置、および前記各画素の間の位置において設定された所望の位相値列に対し、前記所望の位相値列の空間位相情報を空間周波数情報に変換する空間周波数変換部と、
前記空間周波数情報に対し、所望の周波数特性によりフィルタリングするフィルタ部と、
フィルタリングされた前記空間周波数情報を、空間位相情報に逆変換する空間領域変換部と
を含む空間位相変調器であり、
前記各画素の前記間隔をdとした場合、前記フィルタ部は、1/2d以上の周波数情報をカットオフするフィルタであり、
前記所望の位相値列が、d/(2^n)間隔(nは1以上の整数)かつ2^m(mは1以上の整数)の点で設定されている
ことを特徴とする空間位相変調器。
A spatial phase modulator used in a spatial optical system optical switch,
A liquid crystal element having a plurality of pixels arranged at equal intervals in a certain direction and performing phase modulation by a phase pattern based on a control value set for each pixel;
A controller for setting a phase pattern of each pixel;
A drive circuit that converts and sets the set phase pattern into a control value for each pixel;
The controller is
A spatial frequency converter that converts spatial phase information of the desired phase value sequence into spatial frequency information for a desired phase value sequence set at the position of each pixel and a position between the pixels;
A filter unit for filtering the spatial frequency information by a desired frequency characteristic;
The spatial frequency filtered information is including spatial phase modulator and a spatial domain transforming section for inversely converting the spatial phase information,
When the interval between the pixels is d, the filter unit is a filter that cuts off frequency information of 1 / 2d or more,
The desired phase value sequence is set at points of d / (2 ^ n) interval (n is an integer of 1 or more) and 2 ^ m (m is an integer of 1 or more). Spatial phase modulator.
ある方向に均等な間隔に配置された複数の画素を有し、各画素に設定された制御値に基づいた位相パタンにより位相変調を行う液晶素子と、
前記各画素の位相パタンを設定するコントローラと、
設定された前記位相パタンを、前記各画素の制御値に変換し設定する駆動回路と
を含む空間光学系光スイッチの空間位相変調器における空間位相変調方法であって、
前記各画素の位置、および前記各画素の間の位置において設定された所望の位相値列に対し、前記所望の位相値列の空間位相情報を空間周波数情報に変換するステップと、
前記空間周波数情報に対し、所望の周波数特性によりフィルタリングするステップと、
フィルタリングされた前記空間周波数情報を、空間位相情報に逆変換するステップと
により、前記位相パタンを前記各画素に設定する空間位相変調方法であり、
前記各画素の前記間隔をdとした場合、前記フィルタリングするステップは、1/2d以上の周波数情報をカットオフし、
前記所望の位相値列が、d/(2^n)間隔(nは1以上の整数)かつ2^m(mは1以上の整数)の点で設定されている
ことを特徴とする空間位相変調方法。
A liquid crystal element having a plurality of pixels arranged at equal intervals in a certain direction and performing phase modulation by a phase pattern based on a control value set for each pixel;
A controller for setting a phase pattern of each pixel;
A spatial phase modulation method in a spatial phase modulator of a spatial optical system optical switch including a drive circuit that converts and sets the set phase pattern into a control value of each pixel,
Converting the spatial phase information of the desired phase value sequence into spatial frequency information for the desired phase value sequence set at the position of each pixel and the position between the pixels;
Filtering the spatial frequency information by a desired frequency characteristic;
The spatial frequency modulation method of setting the phase pattern to each pixel by inversely transforming the filtered spatial frequency information into spatial phase information ,
When the interval between the pixels is d, the filtering step cuts off frequency information of 1 / 2d or more,
The desired phase value sequence is set at points of d / (2 ^ n) interval (n is an integer of 1 or more) and 2 ^ m (m is an integer of 1 or more). Spatial phase modulation method.
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