(57)【要約】【課題】部品点数を削減することが可能で安価な出力レベル調整機能付きの光スイッチを提供する。【解決手段】光スイッチ１は、偏光ビームスプリッタ１１、ミラー１２、１／２波長板２１、偏波制御素子２２、１／２波長板３１、偏波制御素子３２、偏光ビームスプリッタ４１、ミラー４２、偏光ビームスプリッタ５１，５２および１／２波長板５３を備えている。偏波制御素子２２は、偏光ビームスプリッタ１１より第１光路Ｐ１を経て入射した光の偏光方位をθ１１だけ回転させて出力し、１／２波長板２１より第２光路Ｐ２を経て入射した光の偏光方位をθ１１だけ回転させて出力する。偏波制御素子３２は、１／２波長板３１より第１光路Ｐ１を経て入射した光の偏光方位をθ２１だけ回転させて出力し、偏光ビームスプリッタ５２より第２光路Ｐ２を経て入射した光の偏光方位をθ２１だけ回転させて出力する。【選択図】  図１
2004170885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入射ポートから入射する光を２波に偏波分離する偏波分離手段と、
前記２波を２つの偏波状態に制御する第１の偏波制御手段と、
前記第１の偏波制御手段を通過した後の前記２波を、ある偏波状態では、合波して第１の出力ポートに出力し、他の偏波状態では、分離された状態でそれぞれ出力する第１の偏波合成手段と、
前記第１の偏波合成手段を出力した後の前記２波を２つの偏波状態とその中間の状態に制御する第２の偏波制御手段と、
前記第２の偏波制御手段を通過した後の分離された状態の前記２波を、ある偏波状態では、合波して第２の出力ポートに出力する第２の偏波合成手段と
を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記ある偏波状態とは異なる他の偏波状態では、合波して第３の出力ポートに出力し、前記第３の出力ポートからの出力をモニタして、前記第２の偏波制御手段の前記２波の偏波状態を制御することを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記第２の出力ポートからの出力の一部をモニタして、前記第２の偏波制御手段の前記２波の偏波状態を制御することを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記第１の偏波制御手段の前記２波の偏波状態を、監視信号を基に自動設定できる機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記第１の偏波制御手段は、第２の入射ポートから入射する光を前記２波と同様に２つの偏波状態に制御することを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項６】
第２の入射ポートを有し、前記第２の入射ポートから入射する光を、前記第１の入射ポートから入射する光と同様に、前記偏波分離手段により前記２波に偏波分離することを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射ポートに入射した光を第１の出力ポートまたは第２の出力ポートに出力する光スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光スイッチとして、入射ポート，第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを有し、入射ポートに入射する光を第１の出力ポートまたは第２の出力ポートに出力するものが知られている。このような光スイッチは、或る状態にあるときには、入射ポートに入射した光を第１の出力ポートに出力することができる。また、この光スイッチは、他の状態にあるときには、入射ポートに入射した光を第２の出力ポートに出力することができる。
【０００３】
このような光スイッチとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この文献に記載された光スイッチは、入射した光を偏波分離して各々の偏光成分の光を互いに異なる光路に出力する偏波分離手段と、その偏波分離手段から各々の光路に出力された光の偏光方位を制御する偏波制御手段と、その偏波制御手段から各々の光路に出力された光を偏波合成して出力する偏波合成手段とを備えており、偏波制御手段における偏波制御に応じてスイッチング動作を行なうことができる。
【０００４】
また、光スイッチの後段に減衰量が可変の光アッテネータが設けられる場合がある。これは、複数の光スイッチを並列配置して備える光デバイスにおいて、その光デバイスから出力される各波長の信号光のレベルの偏差を小さくするためである。このような光アッテネータとして、例えば特許文献２に記載されたものが知られている。この文献に記載された光アッテネータは、入射した光を偏波分離して各々の偏光成分の光を互いに異なる光路に出力する偏波分離手段と、その偏波分離手段から各々の光路に出力された光の偏光方位を制御する偏波制御手段と、その偏波制御手段から各々の光路に出力された光を偏波合成して出力する偏波合成手段とを備えており、偏波制御手段における偏波制御に応じた減衰を光に与えることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１２２１０４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３４７７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような光スイッチと光アッテネータとを組み合わせた構成のものは、偏波分離手段、偏波制御手段および偏波合成手段を２組備えることから、部品点数が多くなり、それ故、コスト高となる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、部品点数を削減することが可能で安価な出力レベル調整機能付きの光スイッチを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光スイッチは、（１）  第１の入射ポートから入射する光を２波に偏波分離する偏波分離手段と、（２）  前記２波を２つの偏波状態に制御する第１の偏波制御手段と、（３）  第１の偏波制御手段を通過した後の前記２波を、ある偏波状態では、合波して第１の出力ポートに出力し、他の偏波状態では、分離された状態でそれぞれ出力する第１の偏波合成手段と、（４）  第１の偏波合成手段を出力した後の前記２波を２つの偏波状態とその中間の状態に制御する第２の偏波制御手段と、（５）  第２の偏波制御手段を通過した後の分離された状態の前記２波を、ある偏波状態では、合波して第２の出力ポートに出力する第２の偏波合成手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る光スイッチでは、第１の入射ポートから入射する光は偏波分離手段により２波に偏波分離され、その２波は第１の偏波制御手段により２つの偏波状態に制御される。第１の偏波制御手段を通過した後の前記２波は、第１の偏波合成手段により、ある偏波状態では、合波されて第１の出力ポートに出力され、他の偏波状態では、分離された状態でそれぞれ出力される。第１の偏波合成手段を出力した後の前記２波は、第２の偏波制御手段により、２つの偏波状態とその中間の状態に制御される。そして、第２の偏波制御手段を通過した後の前記２波は、第２の偏波合成手段により、ある偏波状態では、合波されて第２の出力ポートに出力される。
【００１０】
また、本発明に係る光スイッチは、前記ある偏波状態とは異なる他の偏波状態では、合波して第３の出力ポートに出力し、第３の出力ポートからの出力をモニタして、第２の偏波制御手段の前記２波の偏波状態を制御するのが好適である。第２の出力ポートからの出力の一部をモニタして、第２の偏波制御手段の前記２波の偏波状態を制御するのが好適である。第１の偏波制御手段の前記２波の偏波状態を、監視信号を基に自動設定できる機構を設けるのが好適である。第１の偏波制御手段は、第２の入射ポートから入射する光を前記２波と同様に２つの偏波状態に制御するのが好適である。
【００１１】
また、本発明に係る光スイッチは、第２の入射ポートを有し、第２の入射ポートから入射する光を、第１の入射ポートから入射する光と同様に、偏波分離手段により前記２波に偏波分離するのが好適である。また、光スイッチへの入力ポートを１つとして、入力ポートへ光が入力される直前で、上記第１および第２の入射ポートそれぞれへ入力すべき光を合波する機構を設けるとしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
先ず、本発明に係る光スイッチの第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光スイッチ１の構成図である。この図に示される光スイッチ１は、偏光ビームスプリッタ１１、ミラー１２、１／２波長板２１、偏波制御素子２２、１／２波長板３１、偏波制御素子３２、偏光ビームスプリッタ４１、ミラー４２、偏光ビームスプリッタ５１，５２および１／２波長板５３を備えている。
【００１４】
この図中には、光ファイバ８１〜８４およびレンズ９１〜９４も示されている。光ファイバ８１およびレンズ９１は、光スイッチ１の第１の入射ポートに設けられており、光ファイバ８１を伝搬してきて当該端面より出射した光をレンズ９１によりコリメートして、そのコリメートした光を偏光ビームスプリッタ１１へ出力する。光ファイバ８２およびレンズ９２は、光スイッチ１の第２の入射ポートに設けられており、光ファイバ８２を伝搬してきて当該端面より出射した光をレンズ９２によりコリメートして、そのコリメートした光を偏光ビームスプリッタ１１へ出力する。
【００１５】
光ファイバ８３およびレンズ９３は、光スイッチ１の第２の出力ポートに設けられており、偏光ブームスプリッタ４１より出力された光をレンズ９３によりコリメートして、そのコリメートした光を光ファイバ８３の端面に入射させ、その入射した光を光ファイバ８３により伝搬させる。光ファイバ８４およびレンズ９４は、光スイッチ１の第１の出力ポートに設けられており、偏光ブームスプリッタ５２より出力された光をレンズ９４によりコリメートして、そのコリメートした光を光ファイバ８４の端面に入射させ、その入射した光を光ファイバ８４により伝搬させる。
【００１６】
図中に示された点線は、第１の入射ポートまたは第２の入射ポートから第１の出力ポートまたは第２の出力ポートへ至るまで光の伝搬経路を示す。そのうち、偏光ビームスプリッタ１１から偏光ビームスプリッタ４１へ至るまでの２光路は、各々第１光路Ｐ１および第２光路Ｐ２である。
【００１７】
偏光ビームスプリッタ１１は偏波分離手段を構成している。すなわち、この偏光ビームスプリッタ１１は、第１の入射ポートまたは第２の入射ポートから入射する光を２波に偏波分離する。具体的には、偏光ビームスプリッタ１１は、レンズ９１から第１の入射ポートに入射した光を互いに直交する第１方位および第２方位に偏波分離して、第１方位の偏光成分を第１光路Ｐ１に出力し、第２方位の偏光成分を第２光路Ｐ２に出力する。また、偏光ビームスプリッタ１１は、レンズ９２から第２の入射ポートに入射した光を互いに直交する第１方位および第２方位に偏波分離して、第１方位の偏光成分を第２光路Ｐ２に出力し、第２方位の偏光成分を第１光路Ｐ１に出力する。ミラー１２は、第２光路Ｐ２上に設けられ、偏光ビームスプリッタ１１より第２光路Ｐ２へ出力された光を反射して、その反射後の第２光路Ｐ２を第１光路Ｐ１と平行にする。
【００１８】
１／２波長板２１および偏波制御素子２２は第１の偏波制御手段を構成している。すなわち、これら１／２波長板２１および偏波制御素子２２は、偏光ビームスプリッタ１１により偏波分離されて出力された２波を２つの偏波状態に制御する。具体的には、１／２波長板２１は、ミラー１２と偏波制御素子２２との間の第２光路Ｐ２上に設けられ、ミラー１２より第２光路Ｐ２を経て入射した光の偏光方位を９０°だけ回転させて出力する。偏波制御素子２２は、偏光ビームスプリッタ１１より第１光路Ｐ１を経て入射した光の偏光方位をθ１１だけ回転させて出力するとともに、１／２波長板２１より第２光路Ｐ２を経て入射した光の偏光方位をθ１１だけ回転させて出力する。また、偏波制御素子２２における回転角θ１１は制御可能である。したがって、１／２波長板２１および偏波制御素子２２からなる第１の偏波制御手段は、第１光路Ｐ１を通過する光の偏光方位をθ１１だけ回転させるとともに、第２光路Ｐ２を通過する光の偏光方位をθ１２だけ回転させる。そして、回転角θ１１，θ１２は、「θ１１−θ１２＝±９０°」なる関係を満たしていて、制御可能である。なお、監視信号を基に第１の偏波制御手段の２波の偏波状態を自動設定する機構を設けるのが好適である。
【００１９】
偏光ビームスプリッタ５１，５２および１／２波長板５３は第１の偏波合成手段を構成している。すなわち、これら偏光ビームスプリッタ５１，５２および１／２波長板５３は、１／２波長板２１および偏波制御素子２２を通過した後の２波を、或る偏波状態では、合波して第１の出力ポートに出力し、他の偏波状態では、分離された状態でそれぞれ出力する。具体的には、偏光ビームスプリッタ５１は、偏波制御素子２２と１／２波長板３１との間の第１光路Ｐ１上に設けられ、偏波制御素子２２より入射した光を偏波分離して、一方の偏光成分の光を１／２波長板３１へ出力し、他方の偏光成分の光を１／２波長板５３へ出力する。１／２波長板５３は、偏光ビームスプリッタ５１と偏光ビームスプリッタ５２との間に設けられ、偏光ビームスプリッタ５１より入射した光の偏光方位を９０°だけ回転させて偏光ビームスプリッタ５２へ出力する。偏光ビームスプリッタ５２は、偏波制御素子２２と偏波制御素子３２との間の第２光路Ｐ２上に設けられ、偏波制御素子２２より入射した光を偏波分離して、一方の偏光成分の光を偏波制御素子３２へ出力し、他方の偏光成分の光を第１の出力ポートよりレンズ９４へ出力する。また、偏光ビームスプリッタ５２は、１／２波長板５３より入射した光を偏波分離して、一方の偏光成分の光を第１の出力ポートよりレンズ９４へ出力し、他方の偏光成分の光を偏波制御素子３２へ出力する。したがって、偏光ビームスプリッタ５１，５２および１／２波長板５３からなる第１の偏波合成手段は、偏波制御素子２２より第１光路Ｐ１および第２光路Ｐ２それぞれを経て到達した光を入射し、第１光路Ｐ１および第２光路Ｐ２それぞれの光の特定方位の偏光成分を偏波合成して第１の出力ポートに出力するとともに、他の方位の偏光成分をそのまま各光路に通過させる。
【００２０】
１／２波長板３１および偏波制御素子３２は第２の偏波制御手段を構成している。すなわち、すなわち、これら１／２波長板３１および偏波制御素子３２は、偏光ビームスプリッタ５１，５２を出力した後の２波を２つの偏波状態とその中間の状態に制御する。具体的には、偏波制御素子３２は、偏光ビームスプリッタ５１より第１光路Ｐ１を経て入射した光の偏光方位をθ２１だけ回転させて出力するとともに、偏光ビームスプリッタ５２より第２光路Ｐ２を経て入射した光の偏光方位をθ２１だけ回転させて出力する。また、偏波制御素子３２における回転角θ２１は制御可能である。１／２波長板３１は、偏波制御素子３２より第１光路Ｐ１を経て入射した光の偏光方位を９０°だけ回転させて出力する。したがって、１／２波長板３１および偏波制御素子３２からなる第２の偏波制御手段は、第１光路Ｐ１を通過する光の偏光方位をθ２１だけ回転させるとともに、第２光路Ｐ２を通過する光の偏光方位をθ２２だけ回転させる。そして、回転角θ２１，θ２２は、「θ２１−θ２２＝±９０°」なる関係を満たしていて、制御可能である。
【００２１】
ミラー４２は、偏光制御素子３２より第１光路Ｐ１へ出力された光を反射して、その反射した光を偏光ビームスプリッタ４１へ入射させる。偏光ビームスプリッタ４１は第２の偏波合成手段を構成している。すなわち、偏光ビームスプリッタ４１は、１／２波長板３１および偏波制御素子３２を通過した後の２波を、或る偏波状態では、合波して第２の出力ポートに出力する。具体的には、偏光ビームスプリッタ４１は、偏光制御素子３２より第１光路Ｐ１および第２光路Ｐ２それぞれを経て到達した光を入射し、第１光路Ｐ１および第２光路Ｐ２それぞれの光の特定方位の偏光成分を偏波合成して第２の出力ポートよりレンズ９３へ出力する。
【００２２】
偏光制御素子２２，３２それぞれは、入射した光の偏光方位を回転させて出力するものであって、その回転角が制御可能なものである。偏光制御素子２２，３２は、液晶を含むものが好適である。この場合には、偏光制御素子２２，３２は、液晶を１対の平板状の配向膜の間に挟み、更にこれらを１対の透明な平行平板電極の間に挟む構成とされる。そして、１対の電極の間に印加される電圧の値に応じて、液晶の配向の方位が変化して、これにより、偏光制御素子２２，３２を通過する光の偏光方位が回転する。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ１１による偏波分離から偏光ビームスプリッタ４１による偏波合成に至るまでの第１光路Ｐ１および第２光路Ｐ２それぞれの光路長が互いに実質的に同一であるのが好適である。また、偏光ビームスプリッタ１１による偏波分離から偏光ビームスプリッタ５２による偏波合成に至るまでの第１光路Ｐ１および第２光路Ｐ２それぞれの光路長が互いに実質的に同一であるのが好適である。この光路長差に対応する時間差が０．５ｐｓ以下であれば、光スイッチ１は、偏波モード分散や偏波依存損失が充分に小さく、ビットレート１０Ｇｂｐｓの高速の光通信に好適に用いられ得る。
【００２４】
次に、第１実施形態に係る光スイッチ１の動作について説明する。以下では、偏光制御素子２２への印加電圧値が０であるとき（ＯＦＦ時）に、偏光制御素子２２を通過する光の偏光方位が９０°だけ回転し、偏光制御素子２２への印加電圧値が所定値であるとき（ＯＮ時）に、偏光制御素子２２を通過する光の偏光方位が回転しないものとする。また、偏光制御素子３２への印加電圧値が０であるとき（ＯＦＦ時）に、偏光制御素子３２を通過する光の偏光方位が９０°だけ回転し、偏光制御素子３２への印加電圧値が所定値であるとき（ＯＮ時）に、偏光制御素子３２を通過する光の偏光方位が回転しないものとする。
【００２５】
図２は、第１実施形態に係る光スイッチ１の第１動作（偏光制御素子２２および偏光制御素子３２の双方ともＯＦＦ時）を説明する図である。この第１動作では、第１の入射ポートに入射した光は、第２の出力ポートより出力される。光ファイバ８１を伝搬してきて当該端面より出射されレンズ９１によりコリメートされた光は、光スイッチ１の第１の入射ポートより偏光ビームスプリッタ１１へ入射する。その光は、偏光ビームスプリッタ１１により、第１方位（図面に垂直な方位）と第２方位（図面に平行な方位）とに偏波分離され、第１方位の偏光成分の光は第１光路Ｐ１へ出力され、第２方位の偏光成分の光は第２光路Ｐ２へ出力される。
【００２６】
偏光ビームスプリッタ１１より第１光路Ｐ１へ出力された第１方位の偏光成分の光は、偏波制御素子２２により偏光方位が９０°回転されて第２方位の偏光成分とされ、偏光ビームスプリッタ５１をそのまま直進し、偏波制御素子３２および１／２波長板３１それぞれにより偏光方位が９０°回転されて第２方位の偏光成分のままとされ、ミラー４３により反射されて、偏光ビームスプリッタ４１へ入射する。偏光ビームスプリッタ１１より第２光路Ｐ２へ出力された第２方位の偏光成分の光は、ミラー１２により反射され、１／２波長板２１および偏波制御素子２２それぞれにより偏光方位が９０°回転されて第２方位の偏光成分のままとされ、偏光ビームスプリッタ５２をそのまま直進し、偏波制御素子３２により偏光方位が９０°回転されて第１方位の偏光成分とされて、偏光ビームスプリッタ４１へ入射する。第１光路Ｐ１より偏光ビームスプリッタ４１へ入射した第２方位の偏光成分と、第２光路Ｐ２より偏光ビームスプリッタ４１へ入射した第１方位の偏光成分とは、偏光ビームスプリッタ４１により偏波合成されて、第２の出力ポートよりレンズ９３へ出力され、光ファイバ８３の端面へ入射する。
【００２７】
図３は、第１実施形態に係る光スイッチ１の第２動作（偏光制御素子２２がＯＮ時）を説明する図である。この第２動作では、第１の入射ポートに入射した光は、第１の出力ポートより出力される。光ファイバ８１を伝搬してきて当該端面より出射されレンズ９１によりコリメートされた光は、光スイッチ１の第１の入射ポートより偏光ビームスプリッタ１１へ入射する。その光は、偏光ビームスプリッタ１１により、第１方位と第２方位とに偏波分離され、第１方位の偏光成分の光は第１光路Ｐ１へ出力され、第２方位の偏光成分の光は第２光路Ｐ２へ出力される。
【００２８】
偏光ビームスプリッタ１１より第１光路Ｐ１へ出力された第１方位の偏光成分の光は、その偏光方位のまま偏波制御素子２２を通過し、偏光ビームスプリッタ５１より１／２波長板５３へ入射し、１／２波長板５３により偏光方位が９０°回転されて第２方位の偏光成分とされて、偏光ビームスプリッタ５２へ入射する。偏光ビームスプリッタ１１より第２光路Ｐ２へ出力された第２方位の偏光成分の光は、ミラー１２により反射され、１／２波長板２１により偏光方位が９０°回転されて第１方位の偏光成分とされ、その偏光方位のまま偏波制御素子２２を通過して、偏光ビームスプリッタ５２へ入射する。第１光路Ｐ１より偏光ビームスプリッタ５２へ入射した第２方位の偏光成分と、第２光路Ｐ２より偏光ビームスプリッタ５２へ入射した第１方位の偏光成分とは、偏光ビームスプリッタ５２により偏波合成されて、第１の出力ポートよりレンズ９４へ出力され、光ファイバ８４の端面へ入射する。
【００２９】
図４は、第１実施形態に係る光スイッチ１の第３動作（偏光制御素子２２がＯＮ時、偏光制御素子３２がＯＦＦ時）を説明する図である。この第３動作では、第２の入射ポートに入射した光は、第２の出力ポートより出力される。光ファイバ８２を伝搬してきて当該端面より出射されレンズ９２によりコリメートされた光は、光スイッチ１の第２の入射ポートより偏光ビームスプリッタ１１へ入射する。その光は、偏光ビームスプリッタ１１により、第１方位と第２方位とに偏波分離され、第１方位の偏光成分の光は第２光路Ｐ２へ出力され、第２方位の偏光成分の光は第１光路Ｐ１へ出力される。
【００３０】
偏光ビームスプリッタ１１より第１光路Ｐ１へ出力された第２方位の偏光成分の光は、その偏光方位のまま偏波制御素子２２を通過し、偏光ビームスプリッタ５１をそのまま直進し、偏波制御素子３２および１／２波長板３１それぞれにより偏光方位が９０°回転されて第２方位の偏光成分のままとされ、ミラー４３により反射されて、偏光ビームスプリッタ４１へ入射する。偏光ビームスプリッタ１１より第２光路Ｐ２へ出力された第１方位の偏光成分の光は、ミラー１２により反射され、１／２波長板２１により偏光方位が９０°回転されて第２方位の偏光成分とされ、その偏光方位のまま偏波制御素子２２を通過し、偏光ビームスプリッタ５２をそのまま直進し、偏波制御素子３２により偏光方位が９０°回転されて第１方位の偏光成分とされて、偏光ビームスプリッタ４１へ入射する。第１光路Ｐ１より偏光ビームスプリッタ４１へ入射した第２方位の偏光成分と、第２光路Ｐ２より偏光ビームスプリッタ４１へ入射した第１方位の偏光成分とは、偏光ビームスプリッタ４１により偏波合成されて、第２の出力ポートよりレンズ９３へ出力され、光ファイバ８３の端面へ入射する。
【００３１】
図５は、第１実施形態に係る光スイッチ１の第４動作（偏光制御素子２２がＯＦＦ時、偏光制御素子３２がＯＮ時）を説明する図である。この第４動作では、第１の入射ポートに入射した光は、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートの何れにも出力されない。光ファイバ８１を伝搬してきて当該端面より出射されレンズ９１によりコリメートされた光は、光スイッチ１の第１の入射ポートより偏光ビームスプリッタ１１へ入射する。その光は、偏光ビームスプリッタ１１により、第１方位と第２方位とに偏波分離され、第１方位の偏光成分の光は第１光路Ｐ１へ出力され、第２方位の偏光成分の光は第２光路Ｐ２へ出力される。
【００３２】
偏光ビームスプリッタ１１より第１光路Ｐ１へ出力された第１方位の偏光成分の光は、偏波制御素子２２により偏光方位が９０°回転されて第２方位の偏光成分とされ、偏光ビームスプリッタ５１をそのまま直進し、その偏光方位のまま偏波制御素子３２を通過し、１／２波長板３１により偏光方位が９０°回転されて第１方位の偏光成分とされ、ミラー４３により反射されて、偏光ビームスプリッタ４１へ入射する。偏光ビームスプリッタ１１より第２光路Ｐ２へ出力された第２方位の偏光成分の光は、ミラー１２により反射され、１／２波長板２１および偏波制御素子２２それぞれにより偏光方位が９０°回転されて第２方位の偏光成分のままとされ、偏光ビームスプリッタ５２をそのまま直進し、その偏光方位のまま偏波制御素子３２を通過して、偏光ビームスプリッタ４１へ入射する。第１光路Ｐ１より偏光ビームスプリッタ４１へ入射した第１方位の偏光成分と、第２光路Ｐ２より偏光ビームスプリッタ４１へ入射した第２方位の偏光成分とは、偏光ビームスプリッタ４１により偏波合成されるが、第２の出力ポートより出力されることは無い。
【００３３】
なお、第１動作（図２）と第４動作（図５）との間では、偏波制御素子２２がＯＦＦ状態のまま、偏波制御素子３２がＯＦＦ状態とＯＮ状態との間の状態にあり、すなわち、偏波制御素子３２への印加電圧値が０と所定値との間にある。そして、偏波制御素子３２への印加電圧の値に応じて、第２の出力ポートへ出力される光の強度が調整され得る。
【００３４】
図６は、第１実施形態に係る光スイッチ１の第５動作（偏光制御素子２２および偏光制御素子３２の双方ともＯＮ時）を説明する図である。この第５動作では、第２の入射ポートに入射した光は、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートの何れにも出力されない。光ファイバ８２を伝搬してきて当該端面より出射されレンズ９２によりコリメートされた光は、光スイッチ１の第２の入射ポートより偏光ビームスプリッタ１１へ入射する。その光は、偏光ビームスプリッタ１１により、第１方位と第２方位とに偏波分離され、第１方位の偏光成分の光は第２光路Ｐ２へ出力され、第２方位の偏光成分の光は第１光路Ｐ１へ出力される。
【００３５】
偏光ビームスプリッタ１１より第１光路Ｐ１へ出力された第２方位の偏光成分の光は、その偏光方位のまま偏波制御素子２２を通過し、偏光ビームスプリッタ５１をそのまま直進し、その偏光方位のまま偏波制御素子３２を通過し、１／２波長板３１により偏光方位が９０°回転されて第１方位の偏光成分とされ、ミラー４３により反射されて、偏光ビームスプリッタ４１へ入射する。偏光ビームスプリッタ１１より第２光路Ｐ２へ出力された第１方位の偏光成分の光は、ミラー１２により反射され、１／２波長板２１により偏光方位が９０°回転されて第２方位の偏光成分とされ、その偏光方位のまま偏波制御素子２２を通過し、偏光ビームスプリッタ５２をそのまま直進し、その偏光方位のまま偏波制御素子３２を通過して、偏光ビームスプリッタ４１へ入射する。第１光路Ｐ１より偏光ビームスプリッタ４１へ入射した第１方位の偏光成分と、第２光路Ｐ２より偏光ビームスプリッタ４１へ入射した第２方位の偏光成分とは、偏光ビームスプリッタ４１により偏波合成されるが、第２の出力ポートより出力されることは無い。
【００３６】
なお、第３動作（図４）と第５動作（図６）との間では、偏波制御素子２２がＯＮ状態のまま、偏波制御素子３２がＯＦＦ状態とＯＮ状態との間の状態にあり、すなわち、偏波制御素子３２への印加電圧値が０と所定値との間にある。そして、偏波制御素子３２への印加電圧の値に応じて、第２の出力ポートへ出力される光の強度が調整され得る。
【００３７】
以上に説明した第１動作〜第５動作を纏めると以下のとおりである。偏波制御素子２２がＯＦＦ状態であるときには、第１の入射ポートに入射した光は第２の出力ポートへ出力されるが、その第２の出力ポートから出力される光のレベルは、偏波制御素子３２への印加電圧値により制御される。一方、偏波制御素子２２がＯＮ状態であるときには、第１の入射ポートに入射した光は第１の出力ポートへ出力され、第２の入射ポートに入射した光は第２の出力ポートへ出力されるが、その第２の出力ポートから出力される光のレベルは、偏波制御素子３２への印加電圧値により制御される。すなわち、偏波制御素子２２への印加電圧値を調整することにより、スイッチング動作を制御することができ、偏波制御素子３２への印加電圧値を調整することにより、第２の出力ポートから出力される光のレベルを調整することができる。
【００３８】
このように、第１実施形態に係る光スイッチ１は、第１の入射ポートまたは第２の入射ポートから第１の出力ポートまたは第２の出力ポートへ至るまでの光の伝搬経路において、偏波分離および偏波合成それぞれを１回のみ行なう構成としたことにより、部品点数を削減することが可能であり、また、安価なものとなる。
【００３９】
次に、本発明に係る光スイッチの第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態に係る光スイッチ２の構成図である。この図に示される光スイッチ２は、図１に示された第１実施形態に係る光スイッチ１の構成に加えて、ビームスプリッタ６１、レンズ６２、光検出器６３および制御部６４を更に備えている。ビームスプリッタ６１は、偏光ビームスプリッタ４１とレンズ９３との間に設けられ、偏光ビームスプリッタ４１からレンズ９３へ向かう光の一部を分岐して、その分岐した一部の光をレンズ６２へ出力し、残部の光をレンズ９３へ出力する。このビームスプリッタ６１は、偏波に対して依存性を有しないものであるのが好適であり、また、分岐比が１／１０以下であるのが好適である。レンズ６２は、ビームスプリッタ６１から到達した光を光検出器６３の受光面に集光する。光検出器６３は、レンズ６２から受光面に到達した光の強度を検出して、その光強度に応じた電気信号を出力する。すなわち、ビームスプリッタ６１、レンズ６２および光検出器６３は、第２の偏波合成手段から第２の出力ポートに向かう光の強度をモニタするモニタ手段を構成している。そして、制御部６４は、光検出器６３から出力された電気信号を入射して、その電気信号に基づいて偏波制御素子３２への印加電圧値を制御し、これにより、第２の偏波制御手段における回転角θ２１，θ２２を制御する。
【００４０】
第２実施形態に係る光スイッチ２は、第１実施形態に係る光スイッチ１と同様に動作する他、光検出器６３による検出結果に基づいて第２の偏波制御手段における回転角θ２１，θ２２を制御する。したがって、第２実施形態に係る光スイッチ２は、第１実施形態に係る光スイッチ１が奏する効果と同様の効果を奏するだけでなく、第２の出力ポートへ出力される光のレベルを精度よく制御することができる。
【００４１】
次に、本発明に係る光スイッチの第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態に係る光スイッチ３の構成図である。この図に示される光スイッチ３は、図１に示された第１実施形態に係る光スイッチ１の構成に加えて、レンズ６２、光検出器６３および制御部６４を更に備えている。レンズ６２は、ビームスプリッタ６１から到達した光を光検出器６３の受光面に集光する。この光は、第２の出力ポートとは別の第３の出力ポートに向かう光であって、第２の出力ポートに向かう光の強度と相関を有する強度のものである。光検出器６３は、レンズ６２から受光面に到達した光の強度を検出して、その光強度に応じた電気信号を出力する。すなわち、レンズ６２および光検出器６３は、第２の偏波合成手段から第３の出力ポートに向かう光の強度をモニタするモニタ手段を構成している。そして、制御部６４は、光検出器６３から出力された電気信号を入射して、その電気信号に基づいて偏波制御素子３２への印加電圧値を制御し、これにより、第２の偏波制御手段における回転角θ２１，θ２２を制御する。
【００４２】
第３実施形態に係る光スイッチ３は、第１実施形態に係る光スイッチ１と同様に動作する他、光検出器６３による検出結果に基づいて第２の偏波制御手段における回転角θ２１，θ２２を制御する。したがって、第３実施形態に係る光スイッチ３は、第１実施形態に係る光スイッチ１が奏する効果と同様の効果を奏するだけでなく、第２の出力ポートへ出力される光のレベルを精度よく制御することができる。
【００４３】
次に、本発明に係る光スイッチの第４実施形態について説明する。図９は、第４実施形態に係る光スイッチ４の構成図である。この図に示される光スイッチ４は、図１に示された第１実施形態に係る光スイッチ１の構成と比較すると、１／２波長板２１および偏波制御素子２２に替えて偏波制御素子２２１および偏波制御素子２２２を第１の偏波制御手段として備える点、１／２波長板３１および偏波制御素子３２に替えて偏波制御素子３２１および偏波制御素子３２２を第２の偏波制御手段として備える点、ならびに、偏光ビームスプリッタ５１と偏光ビームスプリッタ５２との間に１／２波長板５３を備えていない点、で相違する。
【００４４】
偏波制御素子２２１は、偏光ビームスプリッタ１１と偏光ビームスプリッタ５１との間の第１光路Ｐ１上に設けられており、入射した光の偏光方位をθ１１だけ回転させて出力する。偏波制御素子２２２は、ミラー１２と偏光ビームスプリッタ５２との間の第２光路Ｐ２上に設けられており、入射した光の偏光方位をθ１２だけ回転させて出力する。偏波制御素子３２１は、偏光ビームスプリッタ５１とミラー４２との間の第１光路Ｐ１上に設けられており、入射した光の偏光方位をθ２１だけ回転させて出力する。偏波制御素子３２２は、偏光ビームスプリッタ５２と偏光ビームスプリッタ４２との間の第２光路Ｐ２上に設けられており、入射した光の偏光方位をθ２２だけ回転させて出力する。これら偏波制御素子２２１，２２２，３２１，３２２それぞれは、入射した光の偏光方位を回転させて出力するものであって、その回転角が制御可能なものであり、液晶を含むものが好適である。液晶で偏光角を回転させる場合、ＴＮ液晶が好適であるが、少なくとも０〜π／２の間でレタデーションを与えられる素子として、光の偏波に対して４５°傾けた液晶素子（可変リターダ）を用いても良い。また、液晶以外にも可変ファラデー回転子も使うことができる。
【００４５】
第４実施形態に係る光スイッチ４は、偏波制御素子２２１，２２２，３２１，３２２それぞれにおける偏光方位回転角が適切に設定されることにより、第１実施形態に係る光スイッチ１と同様に動作し、第１実施形態に係る光スイッチ１が奏する効果と同様の効果を奏する。また、この第４実施形態においても、第２実施形態または第３実施形態の如く、第２の偏波合成手段からの出力光の強度をモニタして、このモニタ結果に基づいて偏波制御素子３２１，３２２への印加電圧値を制御し、これにより、第２の偏波制御手段における回転角θ２１，θ２２を制御するのが好適である。
【００４６】
次に、本発明に係る光スイッチの第５実施形態について説明する。図１０は、第５実施形態に係る光スイッチ５の構成図である。この図に示される光スイッチ５は、偏光ビームスプリッタ１１、ミラー１２、偏波制御素子２２１，２２２、偏光ビームスプリッタ４１、ミラー４２、ビームスプリッタ６１、レンズ６２、光検出器６３、制御部６５および光源６６を備えている。
【００４７】
この光スイッチ５では、偏波制御素子２２１，２２２それぞれにおける偏光方位回転角が適切に設定されることにより、光ファイバ８４，８５へ出力される光の強度が調整される。入力用の光ファイバ８１より入力した光が出力用の光ファイバ８４へ出力される場合、他の入力用の光ファイバ８２より入力した光が他の出力用の光ファイバ８３へ出力される量の制御が難しくなる。そこで、本実施形態では、光ファイバ８３へ出力される光の強度を光検出器６３によりモニタして、このモニタ結果に基づいて制御部６５が光源６６を制御することにより、光源６６から光ファイバ８２を経て入力する光の強度を制御する。光ファイバ８１より入力した光が光ファイバ８３へ出力される場合には、偏波制御素子２２１，２２２を制御することにより、出力光の強度を調整する。
【００４８】
次に、上記の本実施形態に係る光スイッチを含む光デバイスについて説明する。図１１は、本実施形態に係る光デバイス１００の構成図である。この図に示される光デバイス１００は、光スイッチ１１１〜１１８、光分波器１２０および光合波器１３０を備えている。光スイッチ１１１〜１１８それぞれは、上述した光スイッチ１（または、光スイッチ２、光スイッチ３、光スイッチ４、光スイッチ５）と同様の構成を有するものであり、各々の第１の入射ポートが光分波器１２０と接続されており、各々の第２の出力ポートが光合波器１３０と接続されている。
【００４９】
光分波器１２０は、８波長λ１〜λ８の信号光を入力し、波長毎に分波して各波長の信号光を別個に出力する。光スイッチ１１１は、光分波器１２０より出力され第１の入射ポートに入射した波長λ１の信号光を第２の出力ポートより出力し、或いは、光分波器１２０より出力され第１の入射ポートに入射した波長λ１の信号光を第１の出力ポートより出力し、第２の入射ポートに入射した波長λ１の信号光を第２の出力ポートより出力する。光スイッチ１１２は、光分波器１２０より出力され第１の入射ポートに入射した波長λ２の信号光を第２の出力ポートより出力し、或いは、光分波器１２０より出力され第１の入射ポートに入射した波長λ２の信号光を第１の出力ポートより出力し、第２の入射ポートに入射した波長λ２の信号光を第２の出力ポートより出力する。光スイッチ１１３〜１１８も同様である。
【００５０】
光合波器１３０は、光スイッチ１１１の第２の出力ポートより出力された波長λ１の信号光、光スイッチ１１２の第２の出力ポートより出力された波長λ２の信号光、光スイッチ１１３の第２の出力ポートより出力された波長λ３の信号光、光スイッチ１１４の第２の出力ポートより出力された波長λ４の信号光、光スイッチ１１５の第２の出力ポートより出力された波長λ５の信号光、光スイッチ１１６の第２の出力ポートより出力された波長λ６の信号光、光スイッチ１１７の第２の出力ポートより出力された波長λ７の信号光、および、光スイッチ１１８の第２の出力ポートより出力された波長λ８の信号光を、合波して出力する。
【００５１】
この光デバイス１００は、光スイッチ１１１〜１１８それぞれとして上記の実施形態に係る光スイッチ１と同様の構成を有するものを用いていることから、光スイッチ１１１〜１１８それぞれから光合波器１３０へ出力される光のレベルを調整することが可能である。したがって、光合波器１３０により合波されて出力される８波長λ１〜λ８の信号光のレベルの偏差を小さくすることができる。また、光スイッチ１が小型・安価であることから、光デバイス１００も小型・安価である。
【００５２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る光スイッチは、入射ポートから出力ポートへ至るまでの光の伝搬経路において、偏波分離および偏波合成それぞれを１回のみ行なう構成としたことにより、部品点数を削減することが可能であり、また、安価なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光スイッチ１の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る光スイッチ１の第１動作（偏光制御素子２２および偏光制御素子３２の双方ともＯＦＦ時）を説明する図である。
【図３】第１実施形態に係る光スイッチ１の第２動作（偏光制御素子２２がＯＮ時）を説明する図である。
【図４】第１実施形態に係る光スイッチ１の第３動作（偏光制御素子２２がＯＮ時、偏光制御素子３２がＯＦＦ時）を説明する図である。
【図５】第１実施形態に係る光スイッチ１の第４動作（偏光制御素子２２がＯＦＦ時、偏光制御素子３２がＯＮ時）を説明する図である。
【図６】第１実施形態に係る光スイッチ１の第５動作（偏光制御素子２２および偏光制御素子３２の双方ともＯＮ時）を説明する図である。
【図７】第２実施形態に係る光スイッチ２の構成図である。
【図８】第３実施形態に係る光スイッチ３の構成図である。
【図９】第４実施形態に係る光スイッチ４の構成図である。
【図１０】第５実施形態に係る光スイッチ５の構成図である。
【図１１】本実施形態に係る光デバイス１００の構成図である。
【符号の説明】
１〜５…光スイッチ、１１…偏光ビームスプリッタ、１２…ミラー、２１…１／２波長板、２２…偏波制御素子、３１…１／２波長板、３２…偏波制御素子、４１…偏光ビームスプリッタ、４２…ミラー、５１，５２…偏光ビームスプリッタ、５３…１／２波長板、６１…ビームスプリッタ、６２…レンズ、６３…光検出器、６４…制御部、８１〜８４…光ファイバ、９１〜９４…レンズ、１００…光デバイス、１１１〜１１８…光スイッチ、１２０…光分波器、１３０…光合波器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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