(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１のレーザー光源より出射される光ビームの光路を光ピックアップにより切り換えて複数の光ディスクに選択的に供給することにより、前記複数の光ディスクを選択的にアクセスする光ディスク装置であって、
前記光ピックアップが、
前記レーザー光源より出射される前記光ビームの出射方向を切り換える光スイッチと、
前記光スイッチより各出射方向に出射される前記光ビームを対応する前記光ディスクに導くと共に、前記光ディスクより得られる戻り光を前記光スイッチに向けて出射する光伝搬光学系と、
前記戻り光を受光して受光結果を出力する受光素子と、
前記光スイッチと前記光伝搬光学系との間に配置されて、前記光スイッチより出射される前記光ビームを前記光伝搬光学系に出射すると共に、前記光伝搬光学系より出射される前記戻り光を前記受光素子に出射するビームスプリッタとを有し、
前記光スイッチが、
誘電体基板の対向する主面にそれぞれ電極が形成され、
前記電極により前記誘電体基板に印加される電界に応じて前記誘電体基板を透過する光ビームの出射方向を制御し、
前記誘電体基板が、
内部に、所定形状の分極反転ドメインによる周期構造が形成され、
前記分極反転ドメインのドメイン壁に前記光ビームが入射し、
前記対向する主面に形成された電極のうちの、少なくとも１の主面に形成された電極が、
前記光ビームが進行する方向に、少なくとも第１及び第２の電極に分離されて形成されてなる
光ディスク装置。
【請求項２】
前記光伝搬光学系が、
少なくとも前記光ビーム及び前記戻り光を伝搬する光ファイバーを有する
請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記ビームスプリッタが、
偏光ビームスプリッタである
請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記光スイッチは、
少なくとも１の前記主面側に、前記光ビームを導く光導波路が形成されてなる
請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記光スイッチは、
少なくとも１の前記主面側に、前記光ビームを導く光導波路が形成されてなる
請求項２に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記光スイッチは、
少なくとも１の前記主面側に、前記光ビームを導く光導波路が形成されてなる
請求項３に記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記光ファイバーが、前記光ビームの偏波面を保存して前記光ビームを伝搬する光ファイバーである
請求項２に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
前記光ファイバーが、前記光ビームの偏波面を保存して前記光ビームを伝搬する光ファイバーである
請求項５に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチ及び光ディスク装置に関し、例えば複数の光ディスクを選択的にアクセスする光ディスク装置に適用することができる。本発明は、分極反転ドメインの周期構造が形成されてなる誘電体基板の主面に、光ビームの伝搬方向に電極を分離して形成することにより、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチと、この光スイッチを適用した光ディスク装置を提案する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信においては、光スイッチにより光ビームの光路を切り換えるようになされており、この光スイッチとして機械式のものと、電子式のものとが使用されている。
【０００３】
ここで機械式の光スイッチは、機械的に光ビームの光路を切り換えるものであり、挿入損失、クロストーク等は充分なものの、スイッチング速度が１〜１００〔ｍｓｅｃ〕と遅い。これに対して電子式の光スイッチは、例えば誘電体基板上に形成された導波路により光ビームを導くものであり、スイッチング速度は１００〔μｓｅｃ〕〜１０〔ｎｓｅｃ〕と速いものの、挿入損失が大きく、クロストークも−３０ｄＢが限界とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような光スイッチにおいては、挿入損失、クロストーク等を低減でき、スイッチング速度が速いものが求められる。この点、従来、機械式の光スイッチにおいては、スイッチング速度が遅い問題があり、電子式の光スイッチにおいては、挿入損失、クロストークが大きい問題があった。
【０００５】
また、多出力により光ビームを切り換えて出射する場合、従来構成による光スイッチにおいては、構成が大型化する問題がある。なお電子式の光スイッチにおいては、いわゆるバルクタイプのものがあるが、この形式のものは、スイッチング速度が１〜１００〔μｓｅｃ〕であり、導波路を用いた形式のものに比してスイッチング速度が劣る。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチと、この光スイッチを適用した光ディスク装置を提案しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、誘電体基板の対向する主面にそれぞれ電極が形成され、この電極により誘電体基板に印加される電界に応じて誘電体基板を透過する光ビームの出射方向を制御する光スイッチであって、この誘電体基板が、内部に、所定形状の分極反転ドメインによる周期構造が形成され、この分極反転ドメインのドメイン壁に先の光ビームが入射し、対向する主面に形成された電極のうちの、少なくとも１の主面に形成された電極が、光ビームが進行する方向に、少なくとも第１及び第２の電極に分離されて形成されてなるようにする。
【０００８】
また、１のレーザー光源より出射される光ビームの光路を光ピックアップにより切り換えて複数の光ディスクに選択的に供給することにより、複数の光ディスクを選択的にアクセスする光ディスク装置に適用して、この光ピックアップを上述の光スイッチにより構成する。
【０００９】
内部に、所定形状の分極反転ドメインによる周期構造が誘電体基板に形成されている場合、この分極反転ドメインのドメイン壁に入射する光ビームにおいては、この分極反転ドメインの周期構造によるブラッグ回折により所定の方向に出射され、又は配分される。このときこの誘電体基板の対向する主面にそれぞれ電極が形成されている場合には、この電極によって誘電体基板に印加される電界に応じて誘電体基板を透過する光ビームの出射方向を制御する光スイッチを構成でき、挿入損失、クロストークを低減し、スイッチング速度が高速の光スイッチを得ることができる。このとき少なくとも１の主面に形成された電極が、光ビームが進行する方向に、少なくとも第１及び第２の電極に分離されて形成されてなるようにすれば、小型で、この第１及び第２の電極に対応する多出力の光スイッチを構成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチの原理構成を示す斜視図である。この光スイッチ１は、所定のレーザー光源より出射されるレーザービームＬを誘電体基板２の端面より入射し、このレーザービームＬの出射方向を切り換える。
【００１２】
ここで誘電体基板２は、全体が細長い長方形形状に形成され、長手方向にレーザービームＬを透過させるように、端面にほぼ垂直にレーザービームＬが入射される。誘電体基板２は、内部に、所定形状の分極反転ドメイン２ａによる周期構造が形成された電気光学効果を有する強誘電体の結晶により構成され、例えばこの実施の形態では、この強誘電体としてニオブ酸リチウム（LiNbO3）が適用される。
【００１３】
ここで分極反転ドメイン２ａは、板厚方向について、一方向に一様に自発分極したニオブ酸リチウムに局所的に電界を印加することにより、この一様な自発分極に対して逆極性の自発分極を局所的に作成することにより形成される（M.Yamada and M.Saitoh,"Fabrication of a periodically inverted Domain Structure with a Pitch of a Few Micrometers by Applying an External Electric Field",J.Appl.Phys.,84,(1998) ）（M.Yamada and K.Kishima,"Fabrication of a periodically reversed domain structure for SHG in LiNbO3 by direct electron beam lithography at room temperature",Elecrton.Lett.,27,828-829(1991)）。なお図２においては、矢印により自発分極の方向を示す。
【００１４】
誘電体基板２は、板厚方向と光学軸とが平行になるように形成され、さらに板厚方向にて対向するニオブ酸リチウム基板の１対の面（以下主面と呼ぶ）に対して、隣接する分極反転ドメイン２ａ間の境界（ドメイン壁である）がほぼ垂直な面を形成するように、分極反転ドメイン２ａが形成される。さらに誘電体基板２は、このドメイン壁間が例えば２０〔μｍ〕により周期的に繰り返すように、また側面に対して所定角度だけドメイン壁間が傾くように、分極反転ドメイン２ａが形成される。
【００１５】
誘電体基板２は、蒸着、スパッタ等の薄膜作成手法により、対向する主面に例えば金による電極３及び４が形成される。このうち図２において裏側の主面には、全面に電極４が形成されるのに対し、図２において表側の主面には、ほぼ中央部分に矩形形状に電極３が形成される。
【００１６】
これにより誘電体基板２は、分極反転ドメイン２ａによる周期構造において、電極３及び４による電界の大きさ、向きに応じて屈折率を周期的に変化させ、この周期的な屈折率の変化によりレーザービームＬを回折して出射方向を切り換え、またレーザービームＬを分配して出射するようになされている。
【００１７】
すなわち電気光学効果を有する結晶に対して、例えば光学軸（ｚ軸）に平行に電界を印加すると、この結晶においては、電界の強さに比例して屈折率が変化する。また結晶に対して電界の向きを反転すると、屈折率の変化の方向も反転する。これにより誘電体基板２のように、分極反転ドメイン２ａにより周期的に結晶の方向が反転したような構造においては、電界の印加により周期的に屈折率が変化し、内部を伝搬するレーザービームＬが回折することになる。
【００１８】
この回折は、ブラッグ回折であり、周期的に屈折率の変化する媒質が回折格子として働くものであり、内部を回折格子面に対してブラック角を成す方向に伝搬するレーザービームＬは、ブラッグ角の２倍の角度方向に回折される。かくするにつきブラッグ角は、基板の屈折率と屈折率の変化の周期により決定され、この実施の形態では、ドメイン壁に対してレーザービームＬがこのブラッグ角で入射するように、側面に対して傾いて分極反転ドメイン２ａが形成されるようになされている。因みに、この実施の形態のようにニオブ酸リチウム基板に分極反転ドメインを２０〔μｍ〕により形成し、ニオブ酸リチウム結晶の光学軸（ｚ軸）に対して偏波面を平行に設定して波長が０．６５〔μｍ〕のレーザービームＬを入射した場合、ブラッグ角は、約０．４度である。このため素子の外部での回折角が、約０．２度である。
【００１９】
これにより光スイッチ１においては、電極３及び４間の印加電圧に応じて出射光を制御して、この出射光の出射方向を２方向に切り換えることができ、またこの２方向についての光量を所望の比率に設定することができるようになされている。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図であり、図２について上述した原理構成に係る６個の光スイッチを１の誘電体基板１１に直列に作成したものである。
【００２１】
すなわちこの光スイッチ１０において、誘電体基板１１は、ニオブ酸リチウムによる結晶であり、図２について上述した誘電体基板２と同様の分極反転ドメインによる周期構造が形成される。さらにこの誘電体基板１１は、この図１において裏面側である一方の主面には全面に電極が形成されるのに対し、他方の主面には、矩形形状の電極３ａ〜３ｆが長手方向に順次形成されるようになされている。
【００２２】
光スイッチ１０においては、この主面の法線方向であるニオブ酸リチウム結晶の光学軸（ｚ軸）に対して、偏波面が平行になるように、直線偏光によるレーザービームＬが入射され、何ら電極３ａ〜３ｆに電圧を印加しない場合には、このレーザービームＬが電極３ａ〜３ｆの下を直進して出射されるようになされている。
【００２３】
光スイッチ１０においては、所定の電圧が電極３ａ〜３ｆに選択的に印加されるようになされ、これによりこの電圧の印加された電極３ａ〜３ｆでレーザービームＬの出射方向がそれぞれ同一の角度（この実施の形態では２度）だけ切り換えられるようになされている。その結果光スイッチ１０においては、電極３ａ〜３ｆへの選択的な電圧の印加により所定距離だけ離間して平行な６つの光路を選択し、この選択した光路にレーザービームＬを出射できるようになされている。
【００２４】
光スイッチ１０においては、この平行な６つの光路上にそれぞれ光ファイバー１１Ａ〜１１Ｆが配置されると共に、誘電体基板２より出射されるレーザービームを対応する光ファイバー１１Ａ〜１１Ｆに導くマイクロレンズアレイ１２が配置される。
【００２５】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、誘電体基板１１に入射したレーザービームＬは（図１）、この誘電体基板１１中を伝搬して他の端面より出射される。このとき誘電体基板１１において、何れも電極３ａ〜３ｆにも電圧が印加されていない場合、この誘電体基板１１中を伝搬するレーザービームＬは、ほぼ誘電体基板１１が一様な屈折率を維持することにより、何ら回折を受けることなく直進して端面より出射される。
【００２６】
これに対して何れかの電極３ａ〜３ｆに所定の電圧が印加されると、誘電体基板１１においては、この電圧の印加により電極４と対応する電極３ａ〜３ｆとの間に電界が形成され、この電界により誘電体基板１１の屈折率が変化する。このとき誘電体基板１１においては、極性の反転した分極反転ドメイン２ａによる周期構造が形成されていることにより（図２）、この分極反転ドメイン２ａの構造に対応して屈折率が周期的に変化する周期構造が形成され、この周期構造により内部を伝搬するレーザービームＬがブラッグ回折を生じる。
【００２７】
これによりレーザービームＬは、この電圧の印加された電極３ａ〜３ｆの下を伝搬する際に、所定角度だけ出射方向が変化し、この変化した出射方向に他の端面より出射されることになる。
【００２８】
このようにしてブラッグ回折するレーザービームＬは、この種の誘電体が光学的異方性を有することにより、偏波面に応じて出射方向が異なることになるものの、この実施の形態においては、光学軸に平行な偏波面により誘電体基板１１に入射することにより、一様な角度により誘電体基板より出射されることになる。
【００２９】
このとき誘電体基板１１においては、電極３ａ〜３ｆに選択的に電圧が印加され、さらにこれらの電極３ａ〜３ｆがレーザービームＬの進行方向に順次配置されていることにより、レーザービームＬにおいては、電圧の印加された電極３ａ〜３ｆに応じて６種類の光路のうちの対応する光路より出射され、これらの光路上に配置されたマイクロレンズアレイ１２を介して対応する光ファイバー１１Ａ〜１１Ｆに入射する。
【００３０】
このときこの種の誘電体基板１１において、電極に印加する電圧が所定電圧以下の場合、レーザービームＬにおいては、このブラッグ回折による出射方向と、誘電体基板１１中を直進する方向との２方向に出射され、この２方向に出射される光量が印加電圧に応じて変化するのに対し、所定の電圧を印加すると、充分な抑圧比によりブラッグ回折による出射方向にだけ出射することが可能となる。
【００３１】
すなわち光スイッチ１０においては、所定の電圧の印加によって充分な抑圧比により、何れかの光ファイバー１１Ａ〜１１Ｆだけにレーザービームを入射することが可能となる。これにより各光ファイバー１１Ａ〜１１Ｆ間におけるクロストークを充分に抑圧することが可能となる。
【００３２】
またこのようにして単に周期構造による誘電体基板１１に電極を形成すると共に、マイクロレンズアレイ１２等を配置するだけで多出力の光スイッチを構成できることにより、多出力の光スイッチを簡易かつ小型に構成することができる。またこの場合、誘電体基板１１自体においても、小型に形成することができ、これによっても光スイッチを小型化することが可能となる。
【００３３】
さらに誘電体基板１１を小型に形成できることにより、その分誘電体基板１１を伝搬する際の損失も低減することが可能となる。さらに電界の印加により屈折率を変化させて出射方向を切り換えることにより、スイッチング速度も高速度化することができる。
【００３４】
（１−３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、分極反転ドメインによる周期構造を形成した誘電体基板１１に対して、対向する主面に形成された電極のうちの少なくとも１の主面に、レーザービームＬが進行する方向に分離した複数の電極３ａ〜３ｆを形成することにより、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチを得ることができる。
【００３５】
（２）第２の実施の形態
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。この光スイッチ２０において、図１について上述した光スイッチ１０と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００３６】
この光スイッチ２０においては、入射した光ビームの偏波面を変化させることなくこの光ビームを伝搬する偏波面保存型の光ファイバー２１からレーザービームＬを入力する。なおここでもこのレーザービームＬの偏波面は、誘電体基板１１の光学軸と平行に設定される。
【００３７】
また誘電体基板１１によりスイッチングされたレーザービームＬを入射する光ファイバー２２Ａ〜２２Ｆにおいても、偏波面保存型の光ファイバーが適用される。これによりこの実施の形態においては、光ファイバーによりレーザービームを伝搬する光学系において、このレーザービームをスイッチングできるようになされている。
【００３８】
図３に示す構成によれば、偏波面保存型の光ファイバーを介してレーザービームを入出力することにより、光ファイバーによりレーザービームを伝搬する光学系において、このレーザービームをスイッチングして第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
（３）第３の実施の形態
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。この光スイッチ３０において、図１について上述した光スイッチ１０と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。この光スイッチ３０においては、通常の光ファイバー３１を介して、偏光面が一様でないレーザービーム（例えば円偏光によるレーザービーム）を入射する。
【００４０】
光スイッチ３０においては、凸レンズ３２を介してこのレーザービームをプリズム３３に入射する。ここでプリズム３３は、平行四辺形プリズム３３Ａと、この平行四辺形プリズム３３Ａの斜面に直角三角形プリズム３３Ｂの斜面を貼り合わせて形成される。プリズム３３は、このプリズム３３Ａ及び３３Ｂの貼り合わせ面に偏光ビームスプリッタが形成され、この偏光ビームスプリッタにより凸レンズ３２を介して入射されるレーザービームのうち、誘電体基板３５の光学軸と偏波面が平行な成分を透過して誘電体基板３５に出射し、また誘電体基板３５の光学軸と偏波面が垂直な成分を反射する。平行四辺形プリズム３３Ａは、この偏光ビームスプリッタで反射した成分を他の斜面で反射し、続く１／２波長板３４によりこの斜面で反射された成分の偏波面を誘電体基板３５の光学軸と平行な偏波面に変換する。
【００４１】
これによりプリズム３３及び１／２波長板３４は、例えば種々の偏波面により入射するレーザービームを直交する２つの偏波成分に分離すると共に、この２つの偏波成分を誘電体基板３５の光学軸と平行な偏波面により出射する。
【００４２】
誘電体基板３５は、第１の実施の形態に係る誘電体基板１１に比して幅広に形成され、第１の実施の形態に係る誘電体基板１１と同様に、分極反転ドメインによる周期構造が形成される。誘電体基板３５は、裏面側の主面においては、全面に電極が形成されるのに対し、表面側の主面においては、第１の実施の形態に係る電極３ａ〜３ｆと同一形状による電極が２系統並列的に形成される。誘電体基板３５は、このようにして形成された２系統の電極３ａａ〜３ａｆと電極３ｂａ〜３ｂｆとの下を、プリズム３３より入射する２つのレーザービームがそれぞれ伝搬するようにプリズム３３等が配置される。
【００４３】
誘電体基板３５は、このようにして形成された２系統の電極３ａａ〜３ａｆ、電極３ｂａ〜３ｂｆにおいて、並列した電極３ａａ及び３ｂａ、電極３ａｂ及び３ｂｂ、電極３ａｃ及び３ｂｃ、電極３ａｄ及び３ｂｄ、電極３ａｅ及び３ｂｅ、電極３ａｆ及び３ｂｆが電気的に接続されて組を形成し、これら電極３ａａ及び３ｂａ、電極３ａｂ及び３ｂｂ、電極３ａｃ及び３ｂｃ、電極３ａｄ及び３ｂｄ、電極３ａｅ及び３ｂｅ、電極３ａｆ及び３ｂｆに選択的に所定の電圧が印加される。これにより誘電体基板３５は、この選択的な電圧の印加に対応して２系統のレーザービームの光路を同時並列的に切り換えるようになされている。
【００４４】
プリズム３６は、プリズム３３と同一に形成され、誘電体基板３５より出射される２つのレーザービームを入射し、この２つのレーザービームを合成して出射する。このときプリズム３６は、この２つのレーザービームのうちの一方のレーザービームを１／２波長板３７を介して入射することにより、偏波面が平行であるこの２つのレーザービームを、偏波面が直交するように変換して合成する。これによりプリズム３６は、この光スイッチ３０に入射したレーザービームの偏波面を再現した後、マイクロレンズアレイ１２を介してそれぞれ対応する光ファイバー１１Ａ〜１１Ｆに入射する。
【００４５】
この図４に示す構成によれば、偏波面が直交する成分に入射光を分解してそれぞれ分極反転ドメインによる周期構造の誘電体基板３５によりスイッチングし、その出射光を合成して出射することにより、種々の偏波面により入射する光ビームをスイッチングして、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００４６】
（４）第４の実施の形態
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。この光スイッチ４０は、２×２の光スイッチであり、１対の光ファイバー４１Ａ及び４１Ｂより入力される直線偏光によるレーザービームＬＡ及びＬＢをスイッチングして光ファイバー４２Ａ及び４２Ｂに出力する。
【００４７】
すなわち光スイッチ４０は、凸レンズ４３Ａ及び４３Ｂを介して、光ファイバー４１Ａ及び４１Ｂより入射されるレーザービームＬＡ及びＬＢを誘電体基板４４の端面に入射する。なおここで光ファイバー４１Ａ及び４１Ｂは、偏波面保存型の光ファイバーであり、誘電体基板４４の板厚方向が偏波面になるように、レーザービームＬＡ及びＬＢを誘電体基板４４の端面に入射する。
【００４８】
ここで誘電体基板４４は、全体が細長い長方形形状で、板厚方向に沿って光学軸が延長するようにニオブ酸リチウム基板により形成され、内部に、分極反転ドメイン２ａによる周期構造が形成される。誘電体基板４４は、この図５における長辺側の中心線、短辺側の中心線を境界にして４つの領域に分割され、各領域において、それぞれこの中心線を軸対象にして分極反転ドメイン２ａによる周期構造が形成される。
【００４９】
すなわちレーザービームＬＡ及びＬＢの入射側においては、電界の印加により、平行に入射したレーザービームＬＡ及びＬＢの伝搬方向が交差するように、図５において一点鎖線に矢印を付して示すように、ドメイン壁の向きが設定される。これに対してレーザービームＬＡ及びＬＢの出射側においては、電界の印加により、このようにして交差するレーザービームＬＡ及びＬＢの伝搬方向を元の平行な方向に戻すことができるように、同様に一点鎖線に矢印を付して示すように、ドメイン壁の向きが設定される。
【００５０】
具体的に、誘電体基板４４は、分極反転ドメインによる周期構造が３〔μｍ〕周期により作成され、これによりレーザービームＬＡ及びＬＢの波長が０．６５〔μｍ〕のとき、５度の回折を確保できるようになされている。また端面に入射するレーザービームＬＡ及びＬＢの光軸とドメイン壁の成す角が、入射面側では２．５度及び−２．５度に設定され、出射面では−２．５度及び２．５度に設定される。
【００５１】
誘電体基板４４は、裏面においては、全面に電極が形成されるのに対し、表面においては、このようにドメイン壁が設定された各領域にそれぞれ電極３Ａ〜３Ｄが形成される。これにより誘電体基板４４は、何ら電極３Ａ〜３Ｄに電圧を印加していない場合、端面より入射したレーザービームＬＡ及びＬＢを直進させて出射するのに対し、全ての電極３Ａ〜３Ｄに電圧を印加した場合、レーザービームＬＡ及びＬＢの光路を入れ換えて出射するようになされている。
【００５２】
光スイッチ４０は、このようにして誘電体基板４４より出射されるレーザービームＬＡ及びＬＢの光路上に、それぞれ凸レンズ４５Ａ及び４５Ｂが配置され、この凸レンズ４５Ａ及び４５Ｂにより誘電体基板４４の出射光をそれぞれ光ファイバー４２Ａ及び４２Ｂに入射する。なおここで光ファイバー４２Ａ及び４２Ｂは、偏波面保存型の光ファイバーである。
【００５３】
これにより光スイッチ４０は、光ファイバー４１Ａ及び４１Ｂより入力されるレーザービームＬＡ及びＬＢを光ファイバー４２Ａ及び４２Ｂに出射し、また電極３Ａ〜３Ｄに電圧を印加して、光ファイバー４１Ａ及び４１Ｂより入力されるレーザービームＬＡ及びＬＢを光ファイバー４２Ｂ及び４２Ａに出射できるようになされている。
【００５４】
この図５に示す構成によれば、分極反転ドメインによる周期構造の誘電体基板４４により２系統の入射光を相補的にスイッチングする２×２の光スイッチを構成するようにしても、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチを得ることができる。
【００５５】
（５）第５の実施の形態
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。この光スイッチ５０は、偏波面に依存しない２×２の光スイッチであり、１対の光ファイバー５１Ａ及び５１Ｂより入力されるレーザービームＬＡ及びＬＢをスイッチングして光ファイバー５２Ａ及び５２Ｂに出力する。なおこの光スイッチ５０において、図４及び図５について上述した光スイッチ３０及び４０と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００５６】
ここで光ファイバー５１Ａ及び５１Ｂ、５２Ａ及び５２Ｂは、偏波面を保存しない通常の光ファイバーにより構成される。光スイッチ５０においては、凸レンズ４３Ａ及び４３Ｂを介して、光ファイバー５１Ａ及び５１Ｂより入力されるレーザービームＬＡ及びＬＢを図４の光スイッチ３０において説明したプリズム３３に入射する。これにより光スイッチ５０は、レーザービームＬＡ及びＬＢをそれぞれ直交する２つの偏波成分に分離すると共に、この２つの偏波成分を誘電体基板５４の光学軸と平行な偏波面により出射する。
【００５７】
誘電体基板５４は、幅広に形成され、図５について上述したドメイン構造、電極構造が横方向に並んで２系統形成されるようになされ、これら各系統でプリズム３３を直進するレーザービームＬＡ及びＬＢ、プリズム３３の内部で反射して偏波面が補正されたレーザービームＬＡ及びＬＢをそれぞれスイッチングする。
【００５８】
光スイッチ５０は、この誘電体基板５４の出射端側に、図４の光スイッチ３０において説明したプリズム３６、１／２波長板３７が配置され、これによりそれぞれレーザービームＬＡ及びＬＢ毎に、誘電体基板５４より出射されるレーザービームの偏波面を復元して合成し、レンズ４５Ａ及び４５Ｂを介して、光ファイバー５２Ａ及び５２Ｂに出射する。
【００５９】
この図６に示す構成によれば、分極反転ドメインによる周期構造の誘電体基板５４により２系統の入射光を相補的にスイッチングする際に、この２系統の入射光を偏波面が直交する成分に分解してそれぞれスイッチングすることにより、種々の偏波面により入射する光ビームをスイッチングして、第４の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００６０】
（６）第６の実施の形態
図７は、本発明の第６の実施の形態に係る光ディスク装置を示す略線図である。この光ディスク装置６０は、光ピックアップ６２により６枚の光磁気ディスク６１Ａ〜６１Ｆを選択的にアクセスする。
【００６１】
ここで光磁気ディスク６１Ａ〜６１Ｆは、それぞれ図示しないスピンドルモータにより回転駆動されるようになされ、光ファイバー２２Ａ〜２２Ｆを介して光ピックアップ６２より出射されるレーザービームが選択的に照射される。光磁気ディスク６１Ａ〜６１Ｆは、各光ファイバー２２Ａ〜２２Ｆの先端に、対物レンズ６３、図示しない変調コイルが配置され、これにより熱磁気記録により所望のデータを記録できるようになされ、またこのレーザービームの反射光である戻り光が集光されて光ファイバー２２Ａ〜２２Ｆにより光ピックアップ６２に伝送されるようになされている。
【００６２】
図８は、この光ピックアップ６２を示す側面図及び平面図である。この光ピックアップ６２には、図３について上述した光スイッチ２０が適用される。なおここで図３の光スイッチ２０について上述した構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００６３】
この光ピックアップ６２は、レーザーダイオード６４より偏波面が誘電体基板１１の厚さ方向に設定されたレーザービームを出射し、凸レンズ６５を介して、このレーザービームを誘電体基板１１に入射する。光ピックアップ６２は、データ記録時においては、このレーザービームの光量を再生時の光量より一定周期で立ち上げるのに対し、再生時においては、一定の光量に設定する。
【００６４】
これにより光ピックアップ６２は、電極３ａ〜３ｆに選択的に電圧を印加して、このレーザービームを光ファイバー２２Ａ〜２２Ｆに選択的に出射するようになされ、またこの戻り光を光ファイバー２２Ａ〜２２Ｆより入射するようになされている。
【００６５】
光ピックアップ６２は、誘電体基板１１とマイクロレンズアレイ１２との間に、偏光ビームスプリッタ６６が配置される。この偏光ビームスプリッタ６６は、誘電体基板１１より出射されるレーザービームを透過してマイクロレンズアレイ１２に出射するのに対し、マイクロレンズアレイ１２側より入射する戻り光については、反射により光路を９０度折り曲げ、これにより誘電体基板１１より出射されるレーザービームと戻り光との光路を分離する。
【００６６】
光ピックアップ６２は、このようにして９０度反射した戻り光の光路上に、偏光ビームスプリッタ６７が配置され、この偏光ビームスプリッタ６７により戻り光の偏光面に応じて相補的に光量が変化する２つの成分に戻り光を分離する。
【００６７】
凸レンズ６８Ａ及び６８Ｂは、それぞれ偏光ビームスプリッタ６７で分離された戻り光を集光する。受光素子６９Ａ及び６９Ｂは、この凸レンズ６８Ａ及び６８Ｂより出射される戻り光をそれぞれ受光し、各戻り光の光量に応じて信号レベルが変化する受光結果を出力する。
【００６８】
この光ディスク装置６０においては、この受光素子６９Ａ及び６９Ｂの出力信号より差信号を生成して処理することにより、磁気カー効果を利用して光磁気ディスク６１Ａ〜６１Ｂに記録されたデータを再生できるようになされている。
【００６９】
図７及び図８に示す構成によれば、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチを用いて、所望の光磁気ディスクを選択的にアクセスすることができる光ディスク装置を得ることができる。
【００７０】
（７）第７の実施の形態
図９は、本発明の第７の実施の形態に係る光ディスク装置に適用される光ピックアップを示す平面図である。この光ディスク装置は、この光ピックアップ７２により６枚の光ディスクを選択的にアクセスする。ここでこの実施の形態において、これら６枚の光ディスクは、相変化型の光ディスク、又はピットにより所望のデータを記録した再生専用の光ディスクである。
【００７１】
この光ピックアップ７２には、図１について上述した光スイッチ１０が適用される。なおここで図１の光スイッチ１０について上述した構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００７２】
この光ピックアップ７２は、レーザーダイオード６４より出射されるレーザービームを凸レンズ７５を介して誘電体基板１１に入射する。光ピックアップ７２は、相変化型の光ディスクに対するデータ記録時においては、このレーザービームの光量を記録に供するデータに応じて再生時の光量より立ち上げるのに対し、相変化型の光ディスクに対する再生時、再生専用の光ディスクに対する再生時においては、このレーザービームの光量を一定の光量に立ち下げる。
【００７３】
これにより光ピックアップ７２は、電極３ａ〜３ｆに選択的に電圧を印加して、このレーザービームを光ファイバー１１Ａ〜１１Ｆに選択的に出射するようになされている。
【００７４】
この光ディスク装置において、光ファイバー１１Ａ〜１１Ｆは、図７について上述したと同様にして所定の回転速度により回転する光ディスクに導かれる。光ファイバー１１Ａ〜１１Ｆは、この光ディスク側の端面よりレーザービームを出射し、光ディスク装置では、このレーザービームが対物レンズを介して光ディスクに集光され、またその結果得られる戻り光が光ファイバー１１Ａ〜１１Ｆを介して光ピックアップ７２に伝送される。
【００７５】
光ピックアップ７２は、誘電体基板１１とマイクロレンズアレイ１２との間に、ビームスプリッタ７６が配置される。このビームスプリッタ７６は、誘電体基板１１より出射されるレーザービームを透過してマイクロレンズアレイ１２に出射するのに対し、マイクロレンズアレイ１２側より入射する戻り光については、反射により光路を９０度折り曲げ、これにより誘電体基板１１より出射されるレーザービームと戻り光との光路を分離する。
【００７６】
光ピックアップ７２は、このようにして９０度反射した戻り光の光路上に、凸レンズ７８、受光素子７９が配置される。これによりこの光ディスク装置においては、この受光素子７９の受光結果を処理して、光ディスクに記録されたデータを再生できるようになされている。
【００７７】
図９に示す構成によれば、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチを用いて、所望の相変化型の光ディスク、再生専用の光ディスクを選択的にアクセスすることができる。
【００７８】
（８）第８の実施の形態
図１０は、本発明の第８の実施の形態に係る光ディスク装置に適用される光ピックアップを示す平面図である。この光ディスク装置は、図９について上述した光ピックアップ７２に代えて、この光ピックアップ８２が適用される。なおここで図９の光ピックアップ７２について上述した構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００７９】
この光ピックアップ７２においては、上述したビームスプリッタ７６、凸レンズ７８、受光素子７９による受光光学系が、凸レンズ７５と誘電体基板１１との間に配置される。
【００８０】
図１０に示すように、誘電体基板１１の入射面側に受光光学系を配置するようにしても、第７の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
（９）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、１入力６出力の光スイッチ、２×２の光スイッチを構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、多出力の光スイッチ、多入力多出力の光スイッチに広く適用することができる。
【００８２】
また上述の実施の形態においては、誘電体基板の板厚方向である誘電体基板の光学軸と平行に偏波面を設定してレーザービームを入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これと直交する方向に偏波面を設定してもよい。なおこの場合には、回折角が上述の実施の形態の場合とは異なることに注意を要する。
【００８３】
また上述の実施の形態においては、誘電体基板としてニオブ酸リチウム基板を使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばタンタル酸リチウム基板等、種々の強誘電体基板を広く適用することができる。
【００８４】
さらに上述の実施の形態においては、誘電体基板にレーザービームを直接伝搬させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば導波路を形成し、この導波路によりレーザービームを導いて伝搬させてもよい。
【００８５】
また上述の実施の形態においては、誘電体基板の裏面については、全面に電極を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、表面の電極に対応するように電極を形成してもよい。
【００８６】
さらに上述の実施の形態においては、レーザービームをスイッチングする構成の光スイッチに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、レーザービームを複数の光束に分解して出射し、この複数の光束における光量の比を可変する構成の光スイッチにも広く適用することができる。なおこの場合、上述した構成において、各電極の印加電圧により、光量の比を制御することが可能となる。
【００８７】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、分極反転ドメインの周期構造が形成されてなる誘電体基板の主面に、光ビームの伝搬方向に電極を分離して形成することにより、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチと、この光スイッチを適用した光ディスク装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図２】図１の光スイッチの原理構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る光ディスク装置を示す略線図である。
【図８】図７の光ディスク装置に適用される光ピックアップを示す平面図及び側面図である。
【図９】本発明の第７の実施の形態に係る光ディスク装置に適用される光ピックアップを示す平面図である。
【図１０】本発明の第８の実施の形態に係る光ディスク装置に適用される光ピックアップを示す平面図である。
【符号の説明】
１、１０、２０、３０、４０、５０……光スイッチ、２、１１、３５、４４、５４……誘電体基板、２ａ……自発分極ドメイン、３、３ａ〜３ｂＤ……電極、１１Ａ〜１１Ｆ、２１、２２Ａ〜２２Ｆ、３１、４１Ａ〜４２Ｂ、５１Ａ〜５２Ｂ……光ファイバー、３３、３６……プリズム、３４、３７……１／２波長板、６０……光ディスク装置、６１Ａ〜６１Ｆ……光磁気ディスク、６２、７２、８２……光ピックアップ
【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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