JPS5810731B2 - light switch - Google Patents
light switchInfo
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- JPS5810731B2 JPS5810731B2 JP54120814A JP12081479A JPS5810731B2 JP S5810731 B2 JPS5810731 B2 JP S5810731B2 JP 54120814 A JP54120814 A JP 54120814A JP 12081479 A JP12081479 A JP 12081479A JP S5810731 B2 JPS5810731 B2 JP S5810731B2
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/1326—Liquid crystal optical waveguides or liquid crystal cells specially adapted for gating or modulating between optical waveguides
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一般に光スィッチに関し、特に、液晶を用いて
入射する光の光路を切り替える光スィッチにおいて液晶
が本質的に有している異方性のために、入射する２つの
直交する偏光に対して特性が異なる現象を改善した光ス
ィッチに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention generally relates to an optical switch, and in particular to an optical switch that uses a liquid crystal to change the optical path of incident light. This invention relates to an optical switch that improves the phenomenon of different characteristics for two orthogonal polarized lights.
従来の液晶を用いた光スィッチは第１図Ａ及びＢに示し
たような構成になっている。A conventional optical switch using a liquid crystal has a structure as shown in FIGS. 1A and 1B.
同図において１１，１２，１３ｔ１４はマルチモード光
ファイバ、２□、２□ｔ２３＞２４はロッドレンズ、３
０，３２はプリズム、４は液晶、５は透明電極、６は電
圧源である。In the same figure, 11, 12, 13t14 are multimode optical fibers, 2□, 2□t23>24 are rod lenses, and 3
0 and 32 are prisms, 4 is a liquid crystal, 5 is a transparent electrode, and 6 is a voltage source.
マルチモード光ファイバー１，１２，１３，１４はロッ
ドレンズ２０，２２，２３，２４を介して、プリズム３
０，３□と液晶４の境界で全反射するように全反射角よ
り大きな角度を持ってプリズム３１゜３□に接続されて
いる。The multimode optical fibers 1, 12, 13, 14 are connected to the prism 3 via rod lenses 20, 22, 23, 24.
The light is connected to the prism 31°3□ at an angle larger than the total reflection angle so that total reflection occurs at the boundary between 0.3□ and the liquid crystal 4.
プリズム３１，３２には透明電極５が形成されており、
この間に液晶４が封入されている。Transparent electrodes 5 are formed on the prisms 31 and 32,
A liquid crystal 4 is sealed between them.
また、プリズムと液晶の材料はプリズムの屈折率をｎ２
、液晶の常光線に対する屈折率をｎ。Also, the material of the prism and liquid crystal has a refractive index of n2
, n is the refractive index of the liquid crystal for ordinary light.
、異常光線に対する屈折率をｎ８とすると、それらの関
係がｎ。, the refractive index for the extraordinary ray is n8, and the relationship between them is n.
＜ｎｇ＜ｎｅとなるように選ばれている。It is selected so that <ng<ne.
第１図に示した構成が光スィッチとして動作するには、
例えばマルチモード光ファイバー１から入射する光が透
明電極５に電圧が掛っていないときには液晶４でほぼ１
００％反射されてマルチモード光ファイバー３から取り
出され、透明電極５に電圧が掛っているときには液晶４
をほぼ１００％透過してマルチモード光ファイバー４か
ら取り出されることが必要である。In order for the configuration shown in Figure 1 to operate as an optical switch,
For example, when the light incident from the multi-mode optical fiber 1 has no voltage applied to the transparent electrode 5, the liquid crystal 4 shows approximately 1
00% reflected and taken out from the multimode optical fiber 3, and when a voltage is applied to the transparent electrode 5, the liquid crystal 4
It is necessary that almost 100% of the light be transmitted through the multimode optical fiber 4.
マルチモード光ファイバを伝送される光は無偏光である
ので、これを第１図Ｂに示した図の紙面に平行なＰ偏光
と垂直なＳ偏光に分けて考える。Since the light transmitted through the multimode optical fiber is unpolarized, it is considered to be divided into P-polarized light parallel to the plane of the drawing shown in FIG. 1B and S-polarized light perpendicular to the plane of the drawing.
マルチモード光ファイバ１□を通ってきた光はロッドレ
ンズ２１で平行光に変換されプリズム３１を通って液晶
４に入射するこのとき、透明電極５に電圧が掛っていな
いと液晶４の屈折率は偏光Ｓおよび偏光Ｐの両者に対し
てｎ。The light passing through the multimode optical fiber 1□ is converted into parallel light by the rod lens 21, passes through the prism 31, and enters the liquid crystal 4. At this time, if no voltage is applied to the transparent electrode 5, the refractive index of the liquid crystal 4 will be n for both polarization S and polarization P.
となり、マルチモード光ファイバ１が液晶４０表面で全
反射するように第１図Ｂに示した角度θがθ〉θ。Therefore, the angle θ shown in FIG. 1B is θ>θ so that the multimode optical fiber 1 is totally reflected on the surface of the liquid crystal 40.
＝ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎｇ）となるように接続されてい
るので両側光ともほぼ１００％全反射されロッドレンズ
２３に入射し集収されてマルチモード光ファイバ１３に
結合し取り出される。= sin-1 (n0/ng), the light from both sides is almost 100% totally reflected, enters the rod lens 23, is collected, is coupled to the multimode optical fiber 13, and is taken out.
次に、透明電極５に電圧を掛けると液晶の屈折率がＰ偏
光に対してはｎ。Next, when a voltage is applied to the transparent electrode 5, the refractive index of the liquid crystal becomes n for P-polarized light.
に変化するが、Ｓ偏光については変化せずｎ。However, the S-polarized light remains unchanged.
のままとなる。このため、Ｐ偏光については全反射の条
件が成立しなくなりマルチモード光ファイバ１１から入
射した光は液晶４を通過してロッドレンズ２４で集束さ
れマルチモート光ファイバ１４から取り出される。It will remain as it is. Therefore, the condition for total reflection does not hold for the P-polarized light, and the light incident from the multimode optical fiber 11 passes through the liquid crystal 4, is focused by the rod lens 24, and is extracted from the multimode optical fiber 14.
一方、Ｓ偏光については全反射の条件が成立しているの
で液晶４で反射されロッドレンズ２３で集束されマルチ
モード光ファイバ１３から取り出される。On the other hand, since the conditions for total reflection are satisfied for the S-polarized light, it is reflected by the liquid crystal 4, focused by the rod lens 23, and extracted from the multimode optical fiber 13.
この結果、マルチモード光ファイバ１１から入射した光
は透明電極５に電圧が掛っていないとほとんど全てマル
チモード光ファイバ１３から取り比され、透明電極５に
電圧が掛っているときには、マルチモード光ファイバ１
４から取り出されるの１基本的には光スィッチとして動
作する。As a result, almost all of the light incident from the multimode optical fiber 11 is extracted from the multimode optical fiber 13 when no voltage is applied to the transparent electrode 5, and when a voltage is applied to the transparent electrode 5, the light is extracted from the multimode optical fiber 13. 1
1 extracted from 4 basically operates as an optical switch.
しかし、上にも述べたように透明電極５に電圧が掛って
いるときには、Ｓ偏光の光がマルチモード光ファイバ１
３からも取り出されるため、マルチモード光ファイバ１
、と１３が完全に遮断されないこと、またマルチモード
光ファイバ１１から入射した光を全てマルチモード光フ
ァイバ１４から取り比すことができないことなどの欠点
があり従来の技術では完全な光スィッチとしては制作し
ない。However, as mentioned above, when a voltage is applied to the transparent electrode 5, S-polarized light is transmitted to the multimode optical fiber 1.
3, so multimode optical fiber 1
, and 13 are not completely blocked, and it is not possible to extract all the light incident from the multimode optical fiber 11 from the multimode optical fiber 14. Therefore, conventional technology cannot be used as a complete optical switch. Not produced.
従って本発明は従来の技術の上記欠点を改善し入射する
光のほぼ１００％が液晶を通過するごとき完全な動作の
光スィッチを提供することを目σとする。Therefore, it is an object of the present invention to improve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide an optical switch that operates perfectly in such a way that almost 100% of the incident light passes through the liquid crystal.
この目的を達成するための本発明の％郁は、台形柱また
は三角柱形状の２つのプリズムの底面の各々に透明電極
を形成し、該２つのプリンムを前記透明電極が平行とな
るごとく液晶をはさんで対向させ、前記プリズムの前記
底面に隣接する４つの斜面のうち少なくとも３つの斜面
の各々に該斜面に光を入射させ又は該斜面からの光を受
容するマルチモード光ファイバとレンズの組合せ体をも
うけ、前記透明電極に印加する電圧に従ってひとつのマ
ルチモードファイバから入射する光を選択的に他のマル
チモード光ファイバに接続する光スィッチにおいて、前
記各斜面と前記組合せ体との間に、各斜面に隣接しても
うけられる１／２波長板とこれと厚さの等しいガラス板
と、該１／２波長板とガラス板の両方に隣接してマルチ
モード光ファイバ及びレンズから入射する２つの偏光の
一方を１／２波長板に接続し他方をガラス板に接続する
異方性結晶とが具備されるごとき光スィッチにある。In order to achieve this object, the present invention includes forming transparent electrodes on the bottom surfaces of two prisms each having a trapezoidal or triangular prism shape, and inserting a liquid crystal between the two prisms so that the transparent electrodes are parallel to each other. A combination of a multi-mode optical fiber and a lens, which are opposed to each other across the prism and allow light to be incident on each of at least three of the four slopes adjacent to the bottom surface of the prism, or to receive light from the slopes. and selectively connects the light incident from one multimode fiber to another multimode optical fiber according to the voltage applied to the transparent electrode, between each slope and the combination body, each A 1/2 wavelength plate provided adjacent to the slope, a glass plate having the same thickness as the 1/2 wavelength plate, and two polarized lights incident from a multimode optical fiber and lens adjacent to both the 1/2 wavelength plate and the glass plate. An optical switch is provided with an anisotropic crystal whose one end is connected to a 1/2 wavelength plate and the other end is connected to a glass plate.
以下図面により実施例を説明する。Examples will be described below with reference to the drawings.
第２図Ａ及びＢは本発明による光スィッチの実施例であ
って、１□、１□、１□、１４はマルチモード光ファイ
バ、２０，２□、２３，２４はロッドレンズ、３１，３
□は台形柱又は三角柱形状のプリズム（実施例は台形柱
）、４は液晶、５はプリズムの底面にもうけられる透明
電極、７１ｔ７２ｔ７３ｔ７４は異方性結晶、８□、８
□ｔ８３ｔ８４は１／２１波長板、９１，９２，９３，
９４は１／２波長板と厚さの等しいガラス板である。2A and 2B show an embodiment of the optical switch according to the present invention, in which 1□, 1□, 1□, 14 are multimode optical fibers, 20, 2□, 23, 24 are rod lenses, 31, 3
□ is a trapezoidal prism or triangular prism (the example is a trapezoidal prism), 4 is a liquid crystal, 5 is a transparent electrode provided on the bottom of the prism, 71t72t73t74 is an anisotropic crystal, 8□, 8
□t83t84 is 1/21 wavelength plate, 91, 92, 93,
94 is a glass plate having the same thickness as the 1/2 wavelength plate.
１／２波長板とガラス板とは図示のごとくプリズムの底
面に隣接する斜面にもうけられる。The 1/2 wavelength plate and the glass plate are provided on the slope adjacent to the bottom surface of the prism as shown.
基本的な構成および動作原理は第１図Ａ及びＢと同じで
あるので相違点のみ［について述べる。Since the basic configuration and operating principle are the same as those in FIGS. 1A and 1B, only the differences will be described.
異方性結晶８１，８□ｔ８３ｔ８４と１／２波長板９ｉ
、９２，９ａ、９４は、図示のごとくその順番にマルチ
モード光ファイバ２１ｔ２２ｔ２３．２４とプリズム３
０，３２の間に挿入される。Anisotropic crystal 81, 8□t83t84 and 1/2 wavelength plate 9i
, 92, 9a, and 94 are the multimode optical fibers 21t22t23.24 and the prism 3 in that order as shown in the figure.
It is inserted between 0 and 32.
ただし、１／２波長板は異方性結晶で分離されたＳ偏光
にのみ効果が生じるようにその光路中に入れ、Ｐ偏光の
光路には異方性結晶とプリズムの間に空気層が生じない
ように、ガラス板９□、９２゜９３．９４を挿入する。However, the 1/2 wavelength plate is placed in the optical path so that the effect only occurs on the S-polarized light separated by the anisotropic crystal, and an air layer is created between the anisotropic crystal and the prism in the optical path of the P-polarized light. Insert the glass plate 9□, 92°93.94 so that the
次に動作原理を説明する。ロッドレンズ２□を通過した
平行光は異方性結晶７１で第２図Ｂの紙面に平行なＰ偏
光と垂直な端光に分離され、Ｓ偏光はそのまま直進し１
／２波長板８１でＰ偏光に変換されプリズム３１に入射
する。Next, the operating principle will be explained. The parallel light that has passed through the rod lens 2□ is separated by the anisotropic crystal 71 into P polarized light that is parallel to the plane of the paper in FIG.
The light is converted into P-polarized light by the /2 wavelength plate 81 and enters the prism 31.
一方Ｐ偏光は異方性結晶７、で光路が曲げられガラス板
９１を通ってプリズム３１に入射する。On the other hand, the optical path of the P-polarized light is bent by the anisotropic crystal 7 and enters the prism 31 through the glass plate 91.
このため、プリズム３□に入射する光の偏光は全てＰ偏
光になっている。Therefore, all the polarized light incident on the prism 3□ is P-polarized light.
いま、透明電極５に電圧が掛っていないときそれらの光
が液晶４に入射すると、それらは従来の光スィッチと同
様に全反射により反射される。Now, when those lights are incident on the liquid crystal 4 when no voltage is applied to the transparent electrode 5, they are reflected by total internal reflection as in a conventional optical switch.
これらの光のうち、１／２波長板８１を通過してきたＰ
偏光は、ガラス板９３を通り、異方性結晶７３で光路が
曲げられロッドレンズ２２で集束されてマルチモード光
ファイバ１３に結合する。Of these lights, P that has passed through the 1/2 wavelength plate 81
The polarized light passes through the glass plate 93, has its optical path bent by the anisotropic crystal 73, is focused by the rod lens 22, and is coupled to the multimode optical fiber 13.
一方、ガラス板９、を通過して来たＰ偏光は１／２波長
板８３でＳ偏光に変換され異方性結晶７３を直進してロ
ッドレンズ２３で集束されてマルチモード光ファイバ１
３に結合する。On the other hand, the P-polarized light that has passed through the glass plate 9 is converted into S-polarized light by the 1/2 wavelength plate 83, travels straight through the anisotropic crystal 73, is focused by the rod lens 23, and is connected to the multimode optical fiber 1.
Combine to 3.
この結果、マルチモード光ファイバ１１から入射した光
はほとんど全てマルチモード光ファイバ１３から取り出
される。As a result, almost all of the light incident from the multimode optical fiber 11 is extracted from the multimode optical fiber 13.
次に、透明電極５に電圧が掛っている すると、プリズ
ム３１を通って液晶４に入射するＰ偏光は前前述のよう
に全反射条件が成立しなくなるので全て液晶４を通過し
プリズム３２中を進む。Next, when a voltage is applied to the transparent electrode 5, the P-polarized light that passes through the prism 31 and enters the liquid crystal 4 no longer satisfies the condition for total reflection as described above, so it all passes through the liquid crystal 4 and enters the prism 32. move on.
このプリズム３２中を進むＰ偏光のうち１／２波長板８
１を通って来た光はガラス板９４を通って異方性結晶７
４で光路が曲げられロッドレンズ２４で集束されマルチ
モード光ファイバ１４に結合する。1/2 wavelength plate 8 of the P polarized light traveling through this prism 32
The light that has passed through 1 passes through the glass plate 94 and passes through the anisotropic crystal 7.
The optical path is bent at 4, focused by a rod lens 24, and coupled to a multimode optical fiber 14.
一方、プリズム３２の中を進むＰ偏光のうち、ガラス板
９１を通って来たＰ偏光は１／２波長板８４でＳ偏光に
変換され異方性結晶７４を直進してロッドレンズ２４で
集束されマルチモード光ファイバ１４に結合する。On the other hand, among the P-polarized light traveling through the prism 32, the P-polarized light that has passed through the glass plate 91 is converted into S-polarized light by the 1/2 wavelength plate 84, travels straight through the anisotropic crystal 74, and is focused by the rod lens 24. and is coupled to a multimode optical fiber 14.
この結果、マルチモード光ファイバ１１から入射した光
は、はとんど全てマルチモード光ファイバ１４から取り
出される。As a result, almost all of the light incident from the multimode optical fiber 11 is extracted from the multimode optical fiber 14.
このため、マルチモード光ファイバ１１から入射した光
は液晶に掛ける電圧を変えることによって、はとんど全
ての光をマルチモード光ファイバ１３または１４に切り
替えることが可能となり光スィッチとして完全に動作す
る。Therefore, by changing the voltage applied to the liquid crystal, almost all of the light incident from the multi-mode optical fiber 11 can be switched to the multi-mode optical fiber 13 or 14, completely operating as an optical switch. .
以上説明したように、本発明による光スィッチは液晶に
電圧と掛けたときに屈折率の変化が異方性を示すために
、マルチモード光ファイバを伝送して来て液晶に入射す
る全ての偏光からなる光の透過率が偏光成分によって異
なる現象に対し、マルチモード光ファイバを伝送して来
た光の偏光を異方性結晶を用いて２つの偏光成分に分離
し、次にその一方の偏光を１／２波長板で他の偏光成分
に変換し、その後液晶に入射させたもので、このため、
液晶が有している異方性の影響を受けることがなくマル
チモード光ファイバから出てくる光を、はとんど損失な
く２つのマルチモード光ファイバに切替えることができ
る。As explained above, the optical switch according to the present invention exhibits anisotropy in the change in refractive index when a voltage is applied to the liquid crystal. To address the phenomenon in which the transmittance of light differs depending on the polarization component, the polarization of light transmitted through a multimode optical fiber is separated into two polarization components using an anisotropic crystal, and then one of the polarization components is divided into two polarization components. is converted into other polarized light components using a 1/2 wavelength plate, and then incident on the liquid crystal.
Light emitted from a multimode optical fiber without being affected by the anisotropy of liquid crystal can be switched to two multimode optical fibers with almost no loss.
第１図Ａは従来の光スィッチの斜視図、第１図Ｂは従来
の光スィッチの平面図、第２図Ａは本発明による光スィ
ッチの斜視図、第２図Ｂは本発明による光スィッチの平
面図である。
１１．１□ｔ１３，１４……マルチモード光フアイ・バ
、２□、２□、２３，２４……ロツドレンズ、３１゜３
□……プリズム、４……液晶、５……透明電極、６……
電圧源、７１，７□、７３ｔ７４…ツ異方性結晶、８□
、８□、８３，８４……１／２波長板、９１゜９２．９
３，９４……ガラス板。FIG. 1A is a perspective view of a conventional optical switch, FIG. 1B is a plan view of a conventional optical switch, FIG. 2A is a perspective view of an optical switch according to the present invention, and FIG. 2B is a perspective view of an optical switch according to the present invention. FIG. 11.1□t13,14...Multimode optical fiber, 2□, 2□, 23,24...Rod lens, 31°3
□...Prism, 4...Liquid crystal, 5...Transparent electrode, 6...
Voltage source, 71, 7□, 73t74...Anisotropic crystal, 8□
, 8□, 83, 84...1/2 wavelength plate, 91°92.9
3,94...Glass plate.
Claims (1)
各々に透明電極を形成し、該２つのプリズムを前記透明
電極が平行となるごとく液晶をはさんで対向させ、前記
プリズムの前記底面に隣接する４つの斜面のうち少なく
とも３つの斜面の各々に該斜面に光を入射させ又は該斜
面からの光を受容するマルチモードファイバとレンズの
組合せ体をもうけ、前記透明電極に印加する電圧に従っ
てひとつのマルチモードファイバから入射する光を選択
的に他のマルチモード光ファイバに接続する光スィッチ
において、前記プリズムの各斜面と前記レンズとの間に
、各斜面に隣接して設けられ該１／２波長板とガラス板
の両方に隣接してマルチモード光ファイバ及びレンズか
ら入射する２つの偏光の一方を１／２波長板に接続し他
方をガラス板に接続する異方性結晶とが具備されること
を特徴とする光スィッチ。1. A transparent electrode is formed on each of the bottom surfaces of two trapezoidal prism or triangular prism-shaped prisms, and the two prisms are opposed to each other with a liquid crystal in between so that the transparent electrodes are parallel to each other, and adjacent to the bottom surfaces of the prisms. A combination of a multimode fiber and a lens is provided on each of at least three of the four slopes to allow light to enter the slope or to receive light from the slope. In an optical switch for selectively connecting light incident from a mode fiber to another multimode optical fiber, the half-wave plate is provided adjacent to each slope between each slope of the prism and the lens. and a multimode optical fiber adjacent to both the glass plate and an anisotropic crystal that connects one of the two polarized lights incident from the lens to the 1/2 wavelength plate and the other to the glass plate. Features a light switch.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54120814A JPS5810731B2 (en) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | light switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54120814A JPS5810731B2 (en) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | light switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5646210A JPS5646210A (en) | 1981-04-27 |
| JPS5810731B2 true JPS5810731B2 (en) | 1983-02-26 |
Family
ID=14795627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54120814A Expired JPS5810731B2 (en) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | light switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5810731B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8104122A (en) * | 1981-09-07 | 1983-04-05 | Philips Nv | OPTICAL SWITCH. |
| JPS58106526A (en) * | 1981-12-19 | 1983-06-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical branching circuit |
| JPH0227311A (en) * | 1988-07-15 | 1990-01-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical terminal equipment |
| US6437762B1 (en) | 1995-01-11 | 2002-08-20 | William A. Birdwell | Dynamic diffractive optical transform |
| GB0324408D0 (en) * | 2003-10-17 | 2003-11-19 | Bae Systems Plc | Switchable coupling |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5855485B2 (en) * | 1979-02-21 | 1983-12-09 | スペリ− コ−ポレ−シヨン | LCD switching matrix |
-
1979
- 1979-09-21 JP JP54120814A patent/JPS5810731B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5646210A (en) | 1981-04-27 |
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