專利名稱：光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于長距離大容量光纖通信等的用控制光切換被控制光的光開關(guān)。
背景技術(shù)：
為了有效利用有限的通信線路資源，并實現(xiàn)大容量光纖通信，需要增加可收發(fā)的信道數(shù)，且提高通信速度的手段。
光纖通信中，通過在作為傳輸路的光纖中傳播經(jīng)調(diào)制按正確標準的一定時間間隔排列光脈沖的光脈沖串得到的2值數(shù)字光脈沖信號來進行通信。正確標準的一定時間間隔是指與傳輸密度頻率相當?shù)念l率之倒數(shù)對應(yīng)的時間間隔。以下，將傳輸密度頻率也稱為位速度。
作為上述增加信道數(shù)的手段，可研究時分復(fù)用通信(TDMTimeDivision Multiplexing)等的多路通信方法。TDM是采用將多個信道時間復(fù)用后作為時分復(fù)用信號發(fā)送，并利用接收側(cè)由時鐘信號生成的選通信號從時分復(fù)用信號分離各個信道，從而個別地抽取各個信道的信息并接收的方法的通信方法。
為提高上述TDM等的通信速度，多重分離裝置最好全部由光學裝置實現(xiàn)。即，最好實現(xiàn)可不經(jīng)電氣裝置而僅用光控制信號執(zhí)行開關(guān)動作的光開關(guān)。
光纖中顯示出的光克爾效應(yīng)(kerr effect)是因在光纖中傳播大強度的光使光纖折射率變化的非線性光學效應(yīng)。光克爾效應(yīng)的響應(yīng)速度是數(shù)飛秒(fs)。即，如果利用光克爾效應(yīng)構(gòu)成光開關(guān)，就可實現(xiàn)可進行數(shù)百Gbit/s以上的開關(guān)動作的光開關(guān)。附帶說明將光脈沖信號暫時變換成電信號即電脈沖信號，用電子設(shè)備將該電脈沖信號開關(guān)后再回到光脈沖的傳統(tǒng)的開關(guān)，被限制在對40Gbit/s左右的位速度的光脈沖信號進行開關(guān)。
光纖中傳輸?shù)墓饷}沖信號在光纖傳輸路傳播的過程中產(chǎn)生能量損耗，即發(fā)生所謂傳播損耗。該傳播損耗隨著傳輸距離變長而增大。另外，由光纖具有的波長色散產(chǎn)生光脈沖信號的信噪比(S/NSignal toNoise Ratio)下降和光脈沖信號的波形變形，即產(chǎn)生所謂光脈沖信號的波形惡化。以下，將能量損耗且產(chǎn)生波形惡化的光脈沖信號也稱為品質(zhì)下降的光脈沖信號。
因此，光通信裝置中為加長傳輸距離而需要光中繼器，以對品質(zhì)下降的光脈沖信號進行識別再生處理，再生成光脈沖信號。光中繼器中，首先，進行從因長距離傳播光纖傳輸路而產(chǎn)生波形惡化的光脈沖信號中抽出與位速度對應(yīng)的頻率的光時鐘脈沖信號并加以再生的步驟。該步驟被稱為定時再生(再定時Re-Timing)。接著，基于該光時鐘脈沖信號，進行對光脈沖信號進行整波(再整形Re-Shaping)并再生(再生成Re-Generating)的步驟。
特別是，不用一時變換成電信號后執(zhí)行上述三個功能(再定時、再整形及再生成)，而是全部在光的狀態(tài)下直接執(zhí)行的功能稱為光3R功能，具有該功能的再生中繼器稱為光3R再生中繼器。即，光3R再生中繼器具有這樣的功能不進行電信號變換而用光信號處理來再生具有與從傳輸端傳輸?shù)臅r刻的光脈沖信號相同波形且相同強度的光脈沖信號并將光脈沖信號中繼的功能。以下，將光3R再生中繼器也稱為光信號再生裝置。
光3R再生中繼器中，從光脈沖信號抽出光時鐘脈沖，通過用光選通回路進行光脈沖信號與光時鐘脈沖的AND處理(選通)來再生光脈沖信號。即，構(gòu)成光脈沖信號與光時鐘脈沖的各光脈沖中，利用只有同時在光閘內(nèi)疊加存在的光脈沖的能量分量才能從光閘輸出的效應(yīng)，修正光脈沖信號的光脈沖波形之變形，并再生光脈沖信號。
這樣，光3R再生中繼器具有如下特征利用基于全光學器件的光信號處理技術(shù)直接在光狀態(tài)下高速進行與將光脈沖信號一時變換成電脈沖信號后進行信號的再生中繼的傳統(tǒng)技術(shù)相同的信號處理。
以前，有采用非線性光循環(huán)鏡(NOLMNon-linear Optical loopMirror)構(gòu)成光3R再生中繼器的例子(例如，參照非專利文獻1)。NOLM具備光分波合成器、光耦合器及光纖環(huán)路?，F(xiàn)將上述NOLM的基本動作概述如下。
成為開關(guān)對象的信號光，由光分波合成器分割成其光強度相等的兩束光。在光纖環(huán)路內(nèi)被分為兩束的信號光分別沿順時針(也稱為CW方向)和逆時針(也稱為CCW方向)傳播，再輸入到光分波合成器使兩者耦合。
這時，若未從光耦合器輸入控制光，則順時針在光纖環(huán)路內(nèi)傳播的信號光與逆時針傳播的信號光在光分波合成器中以同相位合成。結(jié)果，輸入到NOLM的信號光輸出到與輸入光分波合成器的輸入輸出端相同的輸入輸出端。輸出到該輸入輸出端的信號光也稱為環(huán)路反射光。
另一方面，若由光耦合器輸入控制光，則光纖環(huán)路內(nèi)顯示出光克爾效應(yīng)使折射率變化。因此，被分為兩束的信號光在光纖環(huán)路內(nèi)沿順時針和逆時針分別傳播，再輸入到光分波合成器，在兩者耦合時兩者的相位偏移。使該相位偏移量成為π地調(diào)整光纖環(huán)路的長度或控制光的強度，則輸入到NOLM的信號光輸出到與輸入光分波合成器的輸入輸出端成對的另一輸入輸出端。輸出到該另一輸入輸出端的信號光也稱為環(huán)路透過光。
如上所述，用控制光實現(xiàn)開關(guān)動作，即作為被控制光的信號光被輸出到輸入光分波合成器的輸入輸出端相同的輸入輸出端，或被輸出到與輸入光分波合成器的輸入輸出端成對的另一輸入輸出端。
為了在NOLM中用光分波合成器使光纖環(huán)路中順時針傳播的信號光與逆時針傳播的信號光合成并干涉，需要使兩信號光的偏振方向一致。為此正研究用偏振面保存光纖構(gòu)成上述光纖環(huán)路的方法(例如參照非專利文獻2)。
非專利文獻1“ALL-OPTICAL REGENERATION，”J.C.Simonet al.，ECOC’98 September 1998.pp.467-469.
非專利文獻2“Ultrafast polarisation-independent all-opticalswitching using a polarisation diversty scheme in the nonlinear opticalloop mirror，”K.Uchiyama、H.Takara、S.Kawanishi、T.Morioka andM.Saruwatari，Electronics Letters，vol.28，No.20，pp.1864-1866、1992。

發(fā)明內(nèi)容
構(gòu)成光開關(guān)的光纖環(huán)路內(nèi)發(fā)生的光克爾效應(yīng)依賴于控制光和信號光二者的偏振狀態(tài)。即，在光纖環(huán)路內(nèi)信號光與控制光并行時，若兩者為線偏振光且其偏振面互相平行，則由光克爾效應(yīng)造成的折射率變化大小成為最大。而信號光與控制光的偏振面正交時，由光克爾效應(yīng)造成的折射率變化大小成為最小。
在利用由光克爾效應(yīng)改變折射率的現(xiàn)象的光開關(guān)中，由于折射率變化量依賴于這樣的信號光與控制光的相互的偏振方向關(guān)系，因而造成開關(guān)動作的不穩(wěn)定。因此，需要將不依賴于輸入到光纖環(huán)路的信號光或控制光的偏振狀態(tài)而可實現(xiàn)通常穩(wěn)定的開關(guān)動作的機構(gòu)制成光開關(guān)的結(jié)構(gòu)。這里，穩(wěn)定的開關(guān)動作指的是可保證構(gòu)成控制光的光脈沖輸入到光纖環(huán)路時信號光必作為環(huán)路透過光由光開關(guān)輸出，且構(gòu)成控制光的光脈沖未輸入時必作為環(huán)路反射光由光開關(guān)輸出。如果未實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作，就不能作為光開關(guān)用到光3R再生中繼器等中。
用于光3R再生中繼器的光開關(guān)中，與上述信號光對應(yīng)的是輸入到該光3R再生中繼器的時間多重光脈沖信號中抽出的光時鐘脈沖信號。該光時鐘脈沖信號例如由鎖模半導(dǎo)體激光器等輸出。因而，光時鐘脈沖信號可為線偏振光，并可使其偏振面方向根據(jù)需要設(shè)定成任意方向。
另一方面，用于光3R再生中繼器的光開關(guān)中，與上述控制光對應(yīng)的是輸入到該光3R再生中繼器的時分復(fù)用信號即光脈沖信號，或者用光放大器或濾波器將該光脈沖信號進行放大/加工后的光脈沖信號。輸入到光3R再生中繼器的光脈沖信號是在長距離(數(shù)十千米左右)光纖傳輸路傳播的光脈沖信號。廣泛用于光通信等的光纖傳輸路由不具有保持傳播該傳輸路的光脈沖信號之偏振狀態(tài)的能力的光纖構(gòu)成。因而，若不設(shè)置特別的裝置就不能實現(xiàn)使該傳輸路以一定狀態(tài)保持其偏振狀態(tài)的情況下傳輸光脈沖信號。
因而，用于光3R再生中繼器的光開關(guān)需要具有其開關(guān)動作不依賴輸入的光脈沖信號之偏振狀態(tài)的變動的特性。采用傳統(tǒng)的NOLM的光開關(guān)中，輸入的光脈沖信號的偏振狀態(tài)的變動影響其開關(guān)動作，不能保障穩(wěn)定的開關(guān)動作。
于是，本發(fā)明的目的在于提供即使輸入的控制光即光脈沖信號的偏振狀態(tài)變動，也不影響開關(guān)動作的可實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作的光開關(guān)。即，提供足以用于光3R再生中繼器等的可實現(xiàn)穩(wěn)定動作的光開關(guān)。該光開關(guān)是用控制光對被控制光進行開關(guān)的光開關(guān)，因此在以下的說明中為了方便，相對于控制光將被控制光稱為信號光來加以區(qū)分。
為達成上述目的，本發(fā)明的光開關(guān)的特征在于設(shè)有由非線性光介質(zhì)形成的環(huán)狀的光波導(dǎo)環(huán)路和構(gòu)成對光波導(dǎo)環(huán)路輸入控制光的相位控制部件的控制光輸入部件外，還設(shè)有波長分離合成回路。
光波導(dǎo)環(huán)路將信號光分支，使之在由非線性光介質(zhì)形成的環(huán)狀的光路彼此相反方向傳播后再次合成。在光波導(dǎo)環(huán)路的中途設(shè)有控制在光波導(dǎo)環(huán)路傳播的信號光相位的相位控制部件。該相位控制部件具備用以對構(gòu)成光波導(dǎo)環(huán)路的非線性光介質(zhì)輸入改變該非線性光介質(zhì)的折射率的控制光的控制光輸入部件。
即，本發(fā)明的光開關(guān)的構(gòu)成要素即光波導(dǎo)環(huán)路由以下光路形成由光分波合成器到控制光輸入部件的光路；由控制光輸入部件到波長分離合成回路的光路；以及由波長分離合成回路返回到光分波合成器的光路。被控制光即信號光輸入到光波導(dǎo)環(huán)路時被分支，在光波導(dǎo)環(huán)路中彼此相反方向傳播，并再次在分支的位置合成。
本發(fā)明的光開關(guān)中，通過可用控制光控制傳播光波導(dǎo)環(huán)路的信號光的相位，實現(xiàn)用控制光對信號光進行開關(guān)的功能。波長分離合成回路的作用是基于控制光中正交的兩個方向的各偏振分量使對信號光的相位控制量的各貢獻量均等化。該波長分離合成回路的結(jié)構(gòu)中包括波長分離器、偏振面旋轉(zhuǎn)部、合波器和連接它們的光路。該光路可采用光纖形成。
另外，形成上述光波導(dǎo)環(huán)路的作為非線性光介質(zhì)的光路也可采用光纖形成。在后面進行詳細說明，光纖具有根據(jù)傳播的光強度顯示出折射率變化的光的非線性效應(yīng)的性質(zhì)，可作為構(gòu)成光波導(dǎo)環(huán)路的非線性光介質(zhì)使用。
并且，將輸入到上述光波導(dǎo)環(huán)路的被控制光即信號光分為第一信號光和第二信號光，兩個信號光在光波導(dǎo)環(huán)路中彼此相反方向傳播后再次將第一信號光和第二信號光合成，這可以利用光分波合成器實現(xiàn)。
依據(jù)本發(fā)明的光開關(guān)，由于具備由非線性光介質(zhì)形成的環(huán)狀的光波導(dǎo)環(huán)路、對光波導(dǎo)環(huán)路輸入控制光的控制光輸入部件和波長分離合成回路，可通過控制光控制在光波導(dǎo)環(huán)路中傳播的信號光的相位，可根據(jù)控制光實現(xiàn)對信號光進行開關(guān)的功能。
被控制光即線偏振光的信號光輸入到光分波合成器的信號光輸入端口后分成第一信號光與第二信號光，該第一信號光與第二信號光在光波導(dǎo)環(huán)路中彼此相反方向傳播，在該光分波合成器中第一信號光與第二信號光再次合成。
控制光經(jīng)由在光波導(dǎo)環(huán)路的中途設(shè)置的相位控制部件的控制光輸入部件輸入到光波導(dǎo)環(huán)路。通過輸入到光波導(dǎo)環(huán)路的控制光，在構(gòu)成光波導(dǎo)環(huán)回路的光路的光纖中，發(fā)生光的非線性效應(yīng)即光克爾效應(yīng)，對該光纖中傳播的第一信號光的折射率變化。
即，第一和第二信號光沿彼此相反方向在構(gòu)成光波導(dǎo)環(huán)路的光路的光纖中傳播后，由光分波合成器合成時，若按照控制光的強度調(diào)整該光纖的長度，使第一信號光與第二信號光的相位差成為π，則輸入到光分波合成器的信號光輸入端口的信號光，只要控制光由控制光輸入部件輸入了光纖時，就由與光分波合成器的信號光輸入端口成對的輸出端口作為環(huán)路透過光向外部輸出調(diào)制信號光。另一方面，在控制光未輸入時，信號光作為環(huán)路反射光在光分波合成器的信號光輸入端口反射。
這里，輸入到光波導(dǎo)環(huán)路的信號光的偏振方向確定為一定方向而不變時，光開關(guān)具有上述那樣的功能。即，輸入到光波導(dǎo)環(huán)路的信號光的偏振方向被確定而不變時，第一和第二信號光在光分波合成器合成時，可按照控制光的強度確定該光纖的長度，使第一信號光與第二信號光的相位差成為π。顯然，這樣確定的光纖長度的最佳值依賴輸入到光波導(dǎo)環(huán)路的信號光的偏振方向。
但是，如上所述，由于用于光通信的光纖傳輸網(wǎng)由不具有將傳輸網(wǎng)中傳播的光的偏振面方向保持一定方向的功能的光纖構(gòu)成，難以將該光纖中傳輸?shù)墓?本發(fā)明中相當于控制光的光)的偏振面方向維持并控制在一定方向上。
因此，在本發(fā)明的光開關(guān)中，為了實現(xiàn)不依賴輸入到光波導(dǎo)環(huán)路的控制光偏振方向的開關(guān)動作，而在光波導(dǎo)環(huán)路的中途設(shè)有相位控制部件外，設(shè)有波長分離合成回路。波長分離合成回路的作用是使控制光的兩個正交方向的偏振分量造成的對信號光的相位控制量的各貢獻量均等化。如后詳細說明，概述上述波長分離合成回路的功能，則如下實現(xiàn)。
如上所述，光波導(dǎo)環(huán)路由以下光路形成由光分波合成器到控制光輸入部件的光路；由控制光輸入部件到波長分離合成回路的光路；以及由波長分離合成回路返回到光分波合成器的光路。從控制光輸入部件到波長分離合成回路的光路中，對第一信號光的相位調(diào)制有貢獻的控制光的分量是與第一信號光偏振面方向平行的分量。
另外，從波長分離合成回路返回到光分波合成器的光路，具有使控制光的偏振面旋轉(zhuǎn)90°并與第一信號光相互作用的結(jié)構(gòu)。即，起到使控制光的偏振面方向旋轉(zhuǎn)90°的作用的部分就是波長分離合成回路。
這樣，在由控制光輸入部件到波長分離合成回路的光路中，與第一信號光相互作用的控制光分量的剩余分量，在從波長分離合成回路返回到光分波合成器的光路中，與第一信號光相互作用。即，在從控制光輸入部件到波長分離合成回路的光路中，與第一信號光相互作用的控制光分量由波長分離合成回路使其偏振面旋轉(zhuǎn)90°，因此在從波長分離合成回路返回到光分波合成器的光路中，不與第一信號光相互作用。但是，在控制光輸入部件到波長分離合成回路的光路中，未與第一信號光相互作用的控制光分量也由波長分離合成回路使其偏振面旋轉(zhuǎn)90°，因此從波長分離合成回路返回到光分波合成器的光路中，與第一信號光相互作用。
如上所述，從控制光輸入部件到波長分離合成回路的光路中的作為第一信號光與控制光的相互作用之效果的第一信號光的相位控制量，與從波長分離合成回路返回到光分波合成器的光路中的作為第一信號光與控制光的相互作用之效果的第一信號光的相位控制量之和，不依賴于從控制光輸入部件輸入到光波導(dǎo)環(huán)路時刻的控制光的偏振面方向。
即，通過波長分離合成回路，實現(xiàn)經(jīng)由控制光輸入部件輸入到光波導(dǎo)環(huán)路的控制光的兩個正交方向的偏振分量對信號光的相位控制量的各貢獻量的均等化。因而，依據(jù)本發(fā)明的光開關(guān)，即使從控制光輸入部件輸入到光波導(dǎo)環(huán)路時刻的控制光的偏振面方向變化，也不影響開關(guān)動作，可實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作。


圖1是實施例1的光開關(guān)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是波長分離器的動作的說明圖。
圖3是實施例1的光開關(guān)動作的說明圖。
圖4是實施例2的光開關(guān)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖5是實施例2的光開關(guān)動作的說明圖。
圖6是實施例3的光開關(guān)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖7是實施例4的光開關(guān)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖8是實施例6的光開關(guān)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖9是實施例7的光開關(guān)動作的說明圖。
圖10是實施例8的光開關(guān)動作的說明圖。
(符號說明)10光分波合成器，12第一光纖，13第一偏振面保存光纖，14第二光纖，15、51第二偏振面保存光纖，16第三光纖，17、52第三偏振面保存光纖，18第四光纖，19、53、60第四偏振面保存光纖，20控制光輸入部件，22第五光纖，23、54、61第五偏振面保存光纖，24第六光纖，25、55、58第六偏振面保存光纖，30波長分離器，40合波器，56、59第七偏振面保存光纖，57第八偏振面保存光纖，60偏振面旋轉(zhuǎn)部，62、68第一偏振面旋轉(zhuǎn)部，64第二偏振面旋轉(zhuǎn)部，66第三偏振面旋轉(zhuǎn)部，70光延遲器，101、102、103、104、105光波導(dǎo)環(huán)路，110、112相位控制部件，121、122、123、124波長分離合成回路，142光循環(huán)器，144輸入用光纖，146輸出用光纖，150帶通濾光器，406偏振波分離器，407偏振波合成器，408光衰減器，410、411、412、413光纖，701第一波長分離器，702第二波長分離器，801波長分離板，802、805第一反射鏡，803、804第二反射鏡，806、807偏振面旋轉(zhuǎn)器。
具體實施例方式
以下，參照附圖，就本發(fā)明的實施方式進行說明。還有，各圖表示本發(fā)明的一個結(jié)構(gòu)例，僅為理解本發(fā)明而概略示出各構(gòu)成要素的配置關(guān)系等，本發(fā)明并不限于圖示例。另外，在以下的說明中，會采用特定的設(shè)備和條件等，但這些材料和條件只不過涉及優(yōu)選例之一，因而并不受限于這些情況。并且，在各圖中對于同樣的構(gòu)成要素采用同一符號，省略其重復(fù)的說明。
實施例1(結(jié)構(gòu))參照圖1，就本發(fā)明實施例1的第一光開關(guān)的結(jié)構(gòu)進行說明。第一光開關(guān)這樣構(gòu)成在由非線性光介質(zhì)形成的環(huán)狀的光波導(dǎo)環(huán)路101和對光波導(dǎo)環(huán)路101輸入控制光的相位控制部件110的控制光輸入部件20以外，還設(shè)有波長分離合成回路121。
光波導(dǎo)環(huán)路101由以下光路形成，即從光分波合成器10到控制光輸入部件20的由第一光纖12形成的光路(下文也稱為“通路L1”)、從控制光輸入部件20到波長分離合成回路121的由第二光纖14形成的光路(下文也稱為“通路L2”)、從波長分離合成回路121返回到光分波合成器10的由第四光纖18形成的光路(下文也稱為“通路L4”)。
這里，光分波合成器10采用定向光耦合器。當然，可作為光分波合成器10利用的器件并不限于定向光耦合器而有各式各樣的器件，但利用何種器件則屬于設(shè)計上的事。
在光波導(dǎo)環(huán)路101的中途設(shè)有控制在光波導(dǎo)環(huán)路中傳播的信號光相位的相位控制部件110。該相位控制部件110具備用以向由構(gòu)成光波導(dǎo)環(huán)路的非線性光介質(zhì)即第二光纖14構(gòu)成的通路L2輸入控制光的控制光輸入部件20。
另外，作為控制光輸入部件20采用定向光耦合器。以下，也將可作為控制光輸入部件20利用的定向光耦合器等稱為光耦合器。當然，可作為控制光輸入部件20利用的器件并不限于定向光耦合器而可有各式各樣的器件，但利用何種器件則屬于設(shè)計上的事。
波長分離合成回路121由波長分離器30、偏振面旋轉(zhuǎn)部60、合波器40和構(gòu)成連接它們的光路的光纖構(gòu)成。
以下，具體說明第一光開關(guān)的結(jié)構(gòu)。光分波合成器10將定向光耦合器的4個輸入輸出端口作如下分配并加以利用。第一端口10-1與輸入用光纖144的一端連接并輸入信號光。第二端口10-2與第一光纖12的一端連接，第三端口10-3與第四光纖18的另一端連接。第四端口10-4與輸出用光纖146的一端連接，并輸出調(diào)制信號光，即經(jīng)控制光控制而作為環(huán)路透過光被切換的信號光成分。
由光分波合成器10的第一端口10-1輸入的信號光被以光強度比11分支后，向第二端口10-2和第三端口10-3分別輸出第一信號光與第二信號光。即，第一信號光與第二信號光的光強度相等。
構(gòu)成通路L1的第一光纖12的一端與光分波合成器10的第二端口10-2連接，其另一端與作為控制光輸入部件20的光耦合器連接。以下，將作為控制光輸入部件20的光耦合器也表示為光耦合器20。構(gòu)成通路L2的第二光纖14的一端與光耦合器20連接，其另一端與構(gòu)成波長分離合成回路121的一個構(gòu)成要素即波長分離器30的第一端口30-1連接。構(gòu)成通路L4的第四光纖18的一端與構(gòu)成波長分離合成回路121的一個構(gòu)成要素即合波器40連接，其另一端與光分波合成器10的第三端口10-3連接。
波長分離合成回路121由波長分離器30、偏振面旋轉(zhuǎn)部60、合波器40構(gòu)成。波長分離器30與第二光纖14的另一端、第三光纖16的一端及第五光纖22的一端連接。偏振面旋轉(zhuǎn)部60與第五光纖22的另一端和第六光纖24的一端連接。合波器40與第三光纖16的另一端、第六光纖24的另一端及第四光纖18的一端連接。即，第三光纖16的一端與波長分離器30的第二端口30-2連接，其另一端與合波器40的第一端口40-1連接，第五光纖22的一端與波長分離器30的第三端口30-3連接，其另一端與偏振面旋轉(zhuǎn)部60連接，第六光纖24的一端與偏振面旋轉(zhuǎn)部60連接，其另一端與合波器40的第二端口40-2連接。
即，波長分離合成回路121相對于由通路L1、L2及L4構(gòu)成的光波導(dǎo)環(huán)路101形成次級光波導(dǎo)環(huán)路。形成該次級光波導(dǎo)環(huán)路的光路由連接波長分離器30與合波器40的第三光纖16(以下也稱為“通路L3”)、連接波長分離器30與偏振面旋轉(zhuǎn)部60的第五光纖22(以下也稱為“通路L5”)及連接偏振面旋轉(zhuǎn)部60與合波器40的第六光纖24(以下也稱為“通路L6”)形成。
分別設(shè)定通路L3、通路L5和通路L6之間的光路長度，使信號光通過通路L3所需的時間與控制光通過通路L5、偏振面旋轉(zhuǎn)部60和通路L6所需的時間相等。
(動作)參照圖1，說明第一光開關(guān)的工作原理。依據(jù)本發(fā)明的第一光開關(guān)，由于設(shè)有以非線性光介質(zhì)形成光形的環(huán)狀的光波導(dǎo)環(huán)路101、對光波導(dǎo)環(huán)路101輸入控制光的相位控制部件110的控制光輸入部件20和波長分離合成回路121，可通過控制光控制在光波導(dǎo)環(huán)路101中傳播的信號光的相位，并可實現(xiàn)用控制光對被控制光即信號光進行切換的功能。
被控制光即線偏振光的信號光被輸入到光分波合成器10的信號光輸入端口即第一端口10-1，并分支成第一信號光與第二信號光，分別向CW方向和CCW方向傳播，并再次在該光分波合成器10中將第一信號光與第二信號光合成。即，對第一端口10-1有信號光輸入時，由第二端口10-2輸出第一信號光，由第三端口10-3輸出第二信號光，并分別向CW方向和CCW方向傳播，第一信號光輸入到第三端口10-3，第二信號光輸入到第二端口10-2，在光分波合成器10中第一信號光與第二信號光被合成。
控制光經(jīng)由設(shè)于光波導(dǎo)環(huán)路101中途的光耦合器20輸入到光波導(dǎo)環(huán)路101。通過輸入到光波導(dǎo)環(huán)路101的控制光，在構(gòu)成光波導(dǎo)環(huán)路101的光路的第二光纖14與第四光纖18中，顯示出光的非線性效應(yīng)即光克爾效應(yīng)，使對于在該第二光纖14與第四光纖18中傳播的第一信號光的折射率變化。
即，第一和第二信號光分別向CW方向和CCW方向傳播后，在光分波合成器10中合成時，若按照控制光的強度調(diào)整該第二光纖14與第四光纖18的長度，使第一信號光與第二信號光的相位差成為π，則輸入到光分波合成器10的信號光輸入端口即第一端口10-1的信號光，只要控制光從光耦合器20輸入了第二光纖14時，就由與光分波合成器10的信號光輸入端口即第一端口10-1成對的輸出端口即第四端口10-4作為環(huán)路透過光向外部輸出調(diào)制信號光。另一方面，控制光未被輸入時，信號光作為環(huán)路反射光在光分波合成器10的信號光輸入端口即第一端口10-1反射。
這里，如果輸入到光波導(dǎo)環(huán)路101的控制光的偏振方向確定為一定方向而不變時，光開關(guān)起到上述的作用。即，信號光從鎖模半導(dǎo)體激光器等輸出，因此可將該偏振方向確定為一定方向，如果輸入到光波導(dǎo)環(huán)路101的控制光的偏振方向也被確定而不變，則在光分波合成器10中第一和第二信號光合成時，可按照控制光的強度確定該第二光纖14與第四光纖18的長度，使第一信號光與第二信號光的相位差成為π。當然，這樣確定的第二光纖14與第四光纖18之長度的最佳值，依賴于輸入到光波導(dǎo)環(huán)路101的信號光的偏振面與控制光的偏振面在光波導(dǎo)環(huán)路101內(nèi)傳播的過程中形成的角度。
但是，一般難以做到將輸入到光波導(dǎo)環(huán)路101的控制光的偏振方向確定為一定方向而不變。即，在光3R再生中繼器中使用第一光開關(guān)時，控制光是無法保證從發(fā)送機側(cè)起數(shù)十千米以上長度的偏振面保存等特性的在一般光纖傳輸路中傳播的光脈沖信號，因此不能保證確定其偏振面為一定方向的情況。
因此，為了即使控制光的偏振方向不確定也可實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作、在第一光開關(guān)實現(xiàn)不依賴輸入到光波導(dǎo)環(huán)路101的控制光偏振方向的開關(guān)動作，設(shè)置了波長分離合成回路121。波長分離合成回路121的作用是使與控制光中的兩個正交方向的偏振分量對信號光的相位控制量的各貢獻量均等化。
以上就是第一光開關(guān)的動作的概要。以下就第一光開關(guān)的動作進行詳細說明。在以下的說明中為了方便，在圖1所示的光開關(guān)的概略結(jié)構(gòu)圖中，對于在光纖等的光傳輸路或光分波合成器等中傳播的光學器件的光的偏振方向作如下規(guī)定。即，光的電場矢量的振動方向?qū)埫娲怪钡钠窆夥Q為TE(橫向電場模)偏振波，且與紙面垂直的方向稱為TE方向。另外，光的電場矢量的振動方向?qū)埫嫫叫械钠夥Q為TM(橫向磁場模)偏振波，且與紙面平行的方向稱為TM方向。
首先，就構(gòu)成波長分離合成回路121的一個構(gòu)成要素即波長分離器30進行說明。波長分離器30例如可以利用在透明基板上層疊介質(zhì)多層膜而形成的介質(zhì)多層膜濾波器。作為市售的介質(zhì)多層膜濾波器，可以利用光伸光學工業(yè)社制的商品名為T-MUX等的器件。
信號光的波長為λs、控制光的波長為λp時，可以如下設(shè)計作為波長分離器30使用的介質(zhì)多層膜濾波器的反射透射特性。即，使得波長為λs的信號光透射，而波長為λp的控制光反射。這種介質(zhì)多層膜濾波器可根據(jù)公知的與介質(zhì)多層膜的反射/透射特性相關(guān)的光學原理進行設(shè)計。
參照圖2，說明波長分離器30的動作。圖2中示意表示波長分離器30，即以橫軸取為波長示意表示波長分離器30的第一端口30-1、第二端口30-2及第三端口30-3各端口的輸入輸出光的波長特性。
波長分離器30的第一端口30-1上被輸入波長λs的信號光與波長λp的控制光。由波長分離器30的第一端口30-1輸入的光，在控制光未從控制光輸入部件20輸入時僅為波長λs的信號光，但控制光輸后就成為波長λs的信號光與波長λp的控制光混合的光。
波長分離器30中波長為λs的信號光透射，且波長為λp的控制光反射，因此波長分離器30的第一端口30-1上一旦被輸入波長λs的信號光與波長λp的控制光，則由第二端口30-2僅輸出透射的波長λs的信號光，而由第三端口30-3僅輸出反射的波長為λp的控制光。另外，波長分離器30的第三端口30-3上被輸入波長λs的信號光時，波長分離器30使波長為λs的信號光透射，但如后述由于未設(shè)置該透射光耦合的端口，不會從波長分離器30的任何端口輸出該信號光。
構(gòu)成波長分離合成回路121的另一要素即偏振面旋轉(zhuǎn)部60可采用法拉第旋轉(zhuǎn)器。即，調(diào)整法拉第旋轉(zhuǎn)器在線偏振光輸入時使線偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)90°并加以輸出。另外，偏振面旋轉(zhuǎn)部60并不受限于法拉第旋轉(zhuǎn)器，也可以利用1/2波片。無論如何，偏振面旋轉(zhuǎn)部60只要是具有在線偏振光輸入時使線偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)90°并加以輸出的功能的器件，就可以利用，采用何種器件是屬于設(shè)計上的事。
作為構(gòu)成通路L2和通路L4的光纖，最好采用可高效率地顯示出光克爾效應(yīng)的光纖。這基于以下所述的理由。即，上述的開關(guān)所需要的相位偏移量φ由下式(1)給出。
φ＝2γPL (1)這里，P(W)是控制光的功率，L(km)是構(gòu)成光纖環(huán)路的光纖的長度。γ(W-1km-1)是基于光克爾效應(yīng)的非線性光學常數(shù)。因而，非線性光學常數(shù)γ(W-1km-1)越大，可以使構(gòu)成通路L2和通路L4的光纖的長度(與上式(1)的L(km)相當)越短。即，可更加緊湊地構(gòu)成第一光開關(guān)。
為了高效地顯示出光克爾效應(yīng)，對光纖的纖芯以高濃度摻雜GeO2，增大基于光克爾效應(yīng)的非線性光學常數(shù)γ(W-1km-1)，或者減小光纖的波導(dǎo)模截面積即模場直徑(MFDMode Field Diameter)，進行提高光纖內(nèi)的光能密度的措施。例如，MFD為8μm的普通光纖的γ＝1～2km-1W-1左右，MFD為3.6μm的γ＝20km-1W-1那樣大10倍左右的光纖也有市售。
另外，稱為多孔光纖(Holey fiber)的在包層形成孔洞的光纖，或稱為光子帶隙光纖的光的非線性高的光纖也正在開發(fā)?？深A(yù)想到將來，對偏振面保存光纖也進行上述的措施，開發(fā)具備偏振面保存的性質(zhì)且光的非線性高的光纖。
以下，將高效率顯示出光克爾效應(yīng)的光纖稱為非線性光纖。
參照圖3，詳細說明第一光開關(guān)的動作。圖3為說明本發(fā)明的實施例1的第一光開關(guān)的動作，示意表示在通路L2至通路L6中傳播的信號光及控制光的傳播形態(tài)。另外，為了方便理解，圖3中將通路L2至通路L6抽象為直線。
以下說明在與形成通路L2的第二光纖14的一端連接的控制光輸入部件20的輸出端中，信號光作為TE偏振波輸入到第二光纖14的情況。當然，可以使信號光以TM波輸入第二光纖14而使光開關(guān)動作，由于說明相同而省略其說明。
另一方面，由于控制光的偏振面方向為任意方向，設(shè)控制光的TE方向的分量為S分量(令S分量的強度為PE)，TM方向的分量為P分量(令P分量的強度為PM)。即，控制光的強度P為PE+PM，該值P由第一光開關(guān)的外部另外設(shè)置的光放大器等控制成一定大小，輸入到該第一光開關(guān)的控制光輸入部件20。另外，在構(gòu)成通路L2的第二光纖14中傳播的過程中，控制光的強度P及偏振狀態(tài)(作為線偏振光的偏振面方向)被保持。
在構(gòu)成通路L2的第二光纖14中，并行傳播構(gòu)成信號光的信號光脈沖與構(gòu)成上述控制光的控制光脈沖，基于因控制光脈沖而顯示出的光克爾效應(yīng)的相互相位調(diào)制效應(yīng)，在信號光脈沖中產(chǎn)生的相移量φL2由下式(1’)給出。但是，設(shè)與信號光脈沖的偏振面正交的控制光脈沖的P分量無貢獻，在第二光纖14中使控制光脈沖不改變其波形的狀態(tài)下傳播。另設(shè)不發(fā)生基于因第二光纖14的群速度色散而產(chǎn)生的信號光脈沖與控制光脈沖的傳播速度的相差的信號光脈沖與控制光脈沖并行傳播過程中兩個脈沖的錯位(也稱為離散)。
φL2＝2γPEl2(1’)這里，l2是構(gòu)成通路L2的第二光纖14的長度。
信號光脈沖與控制光脈沖到達第二光纖14的另一端，兩脈沖輸入到波長分離器30的第一端口30-1。上述的信號光脈沖由第二端口30-2輸出并在構(gòu)成通路L3的第三光纖16中傳播，然后輸入到合波器40的第一端口40-1并輸出到第三端口40-3，然后輸入到構(gòu)成通路L4的第四光纖18。
另一方面，控制光脈沖由波長分離器30的第三端口30-3輸出，然后輸入到構(gòu)成通路L5的第五光纖22，在第五光纖22中傳播并通過偏振面旋轉(zhuǎn)部60，在構(gòu)成通路L6的第六光纖24中傳播并從合波器40的第二端口40-2輸入到合波器40。然后由合波器40的第三端口40-3輸出后輸入到第四光纖18。
若控制光脈沖通過偏振面旋轉(zhuǎn)部60，則它的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，因此控制光脈沖在第五光纖22中傳播時的P分量和S分量分別在第六光纖24中傳播時成為S分量和P分量。因而，在合波器40中信號光脈沖與控制光脈沖合成，并輸入到第四光纖18，兩個光脈沖在第四光纖18中并行傳播后，由于其偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，與在構(gòu)成通路L2的第二光纖14中并行傳播后平行于信號光脈沖的偏振方向(P方向)的控制光分量成為強度為PM的P分量的情況相比，與信號光脈沖的偏振方向(P方向)平行的控制光分量成為其強度為PE的P分量。
即，在構(gòu)成通路L2的第二光纖14中并行傳播后的控制光脈沖的P分量的強度為PM，而在構(gòu)成通路L4的第四光纖18中并行傳播后由于偏振面旋轉(zhuǎn)90°而成為其強度不變的PM的S分量。另一方面，在構(gòu)成通路L2的第二光纖14中并行傳播后的控制光脈沖的S分量的強度為PE，而這也在構(gòu)成通路L4的第四光纖18中并行傳播后由于偏振面旋轉(zhuǎn)90°而成為其強度不變的PE的P分量。
接著，說明在構(gòu)成通路L4的第四光纖18中，并行傳播構(gòu)成信號光的信號光脈沖和構(gòu)成上述控制光的控制光脈沖，基于因控制光脈沖而顯示出的光克爾效應(yīng)的相互相位調(diào)制效應(yīng)在信號光脈沖中產(chǎn)生相移量φL4。
由合波器40的第二端口40-2輸入的控制光脈沖中，與信號光脈沖并行地經(jīng)過通路L4后，在信號光脈沖中產(chǎn)生相互相位調(diào)制的效應(yīng)的分量從第三端口40-3輸出時，其強度成為在通路L2中并行傳播后的控制光脈沖的P分量的強度PM之一半的強度PM/2。這是由于輸入并輸出基于作為合波器40使用的定向光耦合器等的合分波特性的合波器40后其強度成為一半。
與信號光脈沖并行地經(jīng)過通路L4后，在信號光脈沖中產(chǎn)生相互相位調(diào)制效應(yīng)的控制光脈沖的分量，在通路L2傳播后為P分量，經(jīng)由波長分離器30作為P分量在通路L5傳播，經(jīng)過偏振面旋轉(zhuǎn)部60時變換成S分量。即，由于該分量是作為P分量在通路L2傳播后的控制光脈沖的分量，其強度在輸入合波器40的第二端口40-2時刻與PM相等。
因而，在通路L4中傳播的過程中信號光脈沖中產(chǎn)生的相移量φL4如下式(2)所示。
φL4＝2γ(Pm/2)l4(2)這里，l4是構(gòu)成通路L4的第四光纖18的長度。
通過與控制光脈沖并行地經(jīng)過通路L2及通路L4，信號光脈沖中產(chǎn)生的相移量φtotal是式(1’)與式(2)提供的相移量之和，如下式(3)所示。
φtotal＝φL2+φL4＝2γ(PEl2+(PM/2)l4) (3)這里，與通路L1、通路L3、通路L5和通路L6相比，通路L2和通路L4充分長，因此可以假設(shè)信號光脈沖中產(chǎn)生的移相僅在通路L2和通路L4中發(fā)生。
即，在通路L1、通路L3、通路L5和通路L6中信號光脈沖中產(chǎn)生的相移量小得可忽略。順便說明相對于通路L2和通路L4的數(shù)千米，通路L1、通路L3、通路L5和通路L6為數(shù)十厘米左右，因此其長度比成為1萬倍，由于上述的相移量與光路長成比例，可知通路L1、通路L3、通路L5和通路L6中信號光脈沖上產(chǎn)生的相移量小得可以忽略。
這里，將通路L4的長度l4設(shè)定為通路L2的長度l2的2倍，即，L＝l2＝l4/2，則上述式(3)可以寫成
φtotal＝2γL(PE+PM)＝2γLP (4)由該式(4)可知在信號光脈沖中產(chǎn)生的相移量由控制光的輸入強度P(＝PE+PM)確定，且不依賴于PE與PM之比PE/PM。即，指不依賴控制光的偏振狀態(tài)(由PE與PM之比提供)，只要控制光的輸入強度一定則信號光脈沖中產(chǎn)生的相移量就不變。
由此，實現(xiàn)即使輸入的控制光即光脈沖信號的偏振狀態(tài)變動，也不會影響開關(guān)動作，而可實現(xiàn)開關(guān)動作穩(wěn)定的光開關(guān)。即，可構(gòu)成可用在光3R再生中繼器等中的可充分實現(xiàn)穩(wěn)定動作的光開關(guān)。
將第一光開關(guān)設(shè)成使在光波導(dǎo)環(huán)路101中沿CW方向與CCW方向傳播的第一信號光與第二信號光干涉的干涉系統(tǒng)時，由于相對于由通路L1、通路L2和通路L4形成的主要光波導(dǎo)環(huán)路101設(shè)置了由通路L3、通路L5和通路L6形成的從屬光波導(dǎo)環(huán)路，因此產(chǎn)生了有可能因該從屬的光波導(dǎo)環(huán)路導(dǎo)致第一光開關(guān)的開關(guān)動作的不穩(wěn)定的懸念。但是，該從屬的光波導(dǎo)環(huán)路不具有對信號光相位的調(diào)制效果。
即，沿CW方向在光波導(dǎo)環(huán)路101中傳播第一信號光，不會經(jīng)由波長分離器30導(dǎo)入該從屬的光波導(dǎo)環(huán)路。沿CCW方向在光波導(dǎo)環(huán)路101傳播的第二信號光，在通路L4傳播后在接著的2個通路中傳播。
其中的第一通路是在通路L4傳播后輸入到合波器40的第三端口40-3，并由第一端口40-1輸出后在通路L3傳播，然后從波長分離器30的第二端口30-2輸入到波長分離器30并從第一端口30-1輸出后輸入到通路L2的通路。該場合，第二信號光在通路L3傳播，但通路L3長度如上所述非常短，小得可以忽略對第二信號光相位的影響。
另一方的第二通路是在通路L4中傳播后輸入到合波器40的第三端口40-3，并由第二端口40-2輸出后在通路L6中傳播，再通過偏振面旋轉(zhuǎn)部60在通路L5中傳播，然后由波長分離器30的第三端口30-3輸入到波長分離器30的通路。該第二通路中傳播的第二信號光由從波長分離器30的第三端口30-3輸入到波長分離器30后，不輸出到第一端口30-1也不輸出到第二端口30-2。
由于第二信號光的波長為λs，透射構(gòu)成波長分離器30的介質(zhì)多層膜等的器件。因而，由波長分離器30的第三端口30-3輸入到波長分離器30的第二信號光會透射構(gòu)成波長分離器30的介質(zhì)多層膜等的器件。因而，可了解到不會從波長分離器30的第一端口30-1輸出。另一方面，可參照圖2說明不與隔著介質(zhì)多層膜等器件與第三端口30-3相對的相反側(cè)的第二端口30-2耦合的理由。
圖2中，夾著利用介質(zhì)多層膜等的器件等的波長分離器30，第一端口30-1與第三端口30-3設(shè)在同側(cè)，第二端口30-2設(shè)在其相反側(cè)。然后，與由第一端口30-1輸入的光線的傳播方向一致的同一直線上設(shè)有第二端口30-2。另一方面，在與由第三端口30-3輸入的光線的傳播方向一致的同一直線上，沒有設(shè)置輸入輸出端口。結(jié)果，即使波長分離器30的透射波長λs的第二信號光由第三端口30-3輸入波長分離器30，并透射波長分離器30，但由于在與由第三端口30-3輸入的光線的傳播方向一致的同一直線上未設(shè)有第二端口30-2，因此不會與第二端口30-2耦合。
即，在任何情況下該從屬的光波導(dǎo)環(huán)路對信號光不具有調(diào)制其相位的效果，因此不會由該從屬的光波導(dǎo)環(huán)路對信號光的相位作出調(diào)制，不會妨礙第一光開關(guān)的開關(guān)動作。
如以上說明，依據(jù)第一光開關(guān)，只要控制光的強度無變動就與控制光的偏振狀態(tài)無關(guān)，并可確定信號光中發(fā)生的相移量。結(jié)果，作為可以實現(xiàn)在光3R中繼器等上利用時所要求的、不依賴控制光的偏振狀態(tài)的開關(guān)動作的光開關(guān)，可以采用本發(fā)明的第一光開關(guān)。
實施例2(結(jié)構(gòu))參照圖4，就本發(fā)明實施例2的第二光開關(guān)的結(jié)構(gòu)進行說明。第二光開關(guān)的特征在于在非線性光介質(zhì)形成的環(huán)狀的光波導(dǎo)環(huán)路102和對光波導(dǎo)環(huán)路102輸入控制光的相位控制部件110的控制光輸入部件20之外，還設(shè)有波長分離合成回路122。
第二光開關(guān)的結(jié)構(gòu)與上述第一光開關(guān)的結(jié)構(gòu)的不同點如下。首先，構(gòu)成通路L1至通路L6的光纖為偏振面保存光纖。即，通路L1至通路L6分別由第一至第六偏振面保存光纖13、15、17、19、23和25構(gòu)成。并且，光分波合成器10、控制光輸入部件20和合波器40均利用在偏振面保存的狀態(tài)下起作用的器件。另外，通路L6的中途插入了光延遲器70。
就是說，第二光開關(guān)中，光波導(dǎo)環(huán)路102采用非線性光介質(zhì)的偏振面保存光纖來形成，且其結(jié)構(gòu)中設(shè)有光分波合成器10、第一偏振面保存光纖13、第二偏振面保存光纖15和第四偏振面保存光纖19。
光分波合成器10設(shè)有輸入信號光的第一端口10-1、與第一偏振面保存光纖13的一端連接的第二端口10-2、與第四偏振面保存光纖19的另一端連接的第三端口10-3和輸出調(diào)制信號光的第四端口10-4，它是光強度的分支比為1∶1的光分波合成器10。第一偏振面保存光纖13的一端與光分波合成器10的第二端口10-2連接，其另一端與作為控制光輸入部件110的光耦合器20連接。第二偏振面保存光纖15的一端與光耦合器20連接，其另一端與波長分離合成回路122連接。第四偏振面保存光纖19的一端與波長分離合成回路122連接，其另一端與光分波合成器10的第三端口10-3連接。
另外，波長分離合波器122中設(shè)有波長分離器30、偏振面旋轉(zhuǎn)部60、光延遲器70、合波器40、第三偏振面保存光纖17、第五偏振面保存光纖23和第六偏振面保存光纖25。波長分離器30與第二偏振面保存光纖15的另一端、第三偏振面保存光纖17的一端、第五偏振面保存光纖23的一端等連接。偏振面旋轉(zhuǎn)部60與第五偏振面保存光纖23的另一端與第六偏振面保存光纖25的一端連接。光延遲器70設(shè)于第六偏振面保存光纖25的中途。合波器40與第三偏振面保存光纖17的另一端、第六偏振面保存光纖25的另一端、第四偏振面保存光纖19的一端等連接。
第三偏振面保存光纖17的一端與波長分離器30連接，其另一端與合波器40連接。第五偏振面保存光纖23的一端與波長分離器30連接，其另一端與偏振面旋轉(zhuǎn)部60連接。第六偏振面保存光纖25的一端與偏振面旋轉(zhuǎn)部60連接，其另一端與合波器40連接。
市售的熊貓(PANDAPolarization-maintaining AND Absorption-reducing)型光纖等的偏振面保存光纖是具有這樣結(jié)構(gòu)的光纖相對于該光纖中傳播的光傳播方向(以下還稱為“光纖的光軸方向”)垂直的面內(nèi)設(shè)定的稱為遲相軸或慢(slow)軸的光學軸的方向和與慢軸正交的近相軸或稱為快(fast)軸的光學軸的方向上，對傳播光的有效折射率不同。
但是，沿著該光纖的光軸方向，快軸(或慢軸)方向并不是完全不變的。因此，即使對偏振面保存光纖的輸入光是其偏振面在偏振面保存光纖的快軸(或慢軸)上平行的線偏振波，來自該偏振面保存光纖的輸出光在與輸入光的偏振方向正交的方向上也有偏振分量。該輸入光的偏振方向正交的偏振方向的分量被稱為偏振波串擾。
眾所周知，市售的具有平均的偏振波保存性能的熊貓型光纖中，若該偏振波串擾在熊貓型光纖的長度成為數(shù)十米以上的長度，則急劇增大(例如，參照古河電工時報第109號2002年發(fā)行pp.5-10)。
利用光克爾效應(yīng)的光開關(guān)通常用數(shù)十米以上長度的偏振面保存光纖構(gòu)成，因此它的設(shè)計中需要充分考慮偏振波串擾。在構(gòu)成光開關(guān)的偏振面保存光纖中傳播的光脈沖具有快軸和慢軸兩個方向的偏振分量。因此若發(fā)生偏振波串擾，則信號光的光脈沖本來的偏振方向分量和偏振波串擾相干涉，信號光的光脈沖的偏振狀態(tài)成為與偏振波串擾不存在時不同的狀態(tài)。該偏振波串擾對于信號光的光脈沖的相位的影響隨著信號光的光脈沖的波長或偏振面保存光纖的周圍溫度等的變化而異。即，偏振波串擾的存在導(dǎo)致光開關(guān)動作特性的變動，從而產(chǎn)生引起不穩(wěn)定動作的問題。
光分波合成器10可以利用定向光耦合器等。特別是為了構(gòu)成本發(fā)明的光開關(guān)，最好利用可在確定光的偏振面為一定方向的情況下切換光路的定向光耦合器。作為這種保存偏振面的定向光耦合器，開發(fā)了偏振面保存光耦合器(例如，參照藤倉(フジクラ)技法第102號2002年4月號)。該偏振面保存光耦合器是將2根熊貓型光纖的慢軸(或快軸)精密對齊且平行排列后，熔接拉伸而制成。在確定可獲得所要的定向光耦合器的特性(光強度的分支比為1∶1等)的時刻，停止拉伸并固定在用以增強的基板上。
偏振面旋轉(zhuǎn)部60可這樣熔接構(gòu)成即，使第五偏振面保存光纖23的光學軸與第六偏振面保存光纖25的光學軸互相成為90°的角度(例如，參照非專利文獻2)。當然，與第一光開關(guān)同樣，其偏振面旋轉(zhuǎn)部60不限于法拉第旋轉(zhuǎn)器，可利用1/2波片。利用1/2波片時，需要將控制光的S分量的偏振面的方向與1/2波片的光學軸角度設(shè)成45°。
無論何種情況，只要偏振面旋轉(zhuǎn)部60是具有線偏振光輸入時旋轉(zhuǎn)90°該線偏振光的偏振面而輸出的功能的器件，就可以利用，至于采用何種器件則屬于設(shè)計范疇。
除了與上述第一光開關(guān)的不同點之外，第二光開關(guān)的結(jié)構(gòu)與第一光開關(guān)的結(jié)構(gòu)共同，因此不重復(fù)其說明。
(動作)通過用偏振面保存光纖構(gòu)成通路L1至通路L6，且利用在偏振面保存的狀態(tài)下起作用的器件構(gòu)成光分波合成器10、控制光輸入部件20和合波器40，得到如下效果。即，可常時保持信號光的偏振方向，而且可以使信號光的CW方向傳播的分量(第一信號光)和CCW方向傳播的分量(第二光信號)在光波導(dǎo)環(huán)路102中的光路長完全一致。因而，控制光未輸入光波導(dǎo)環(huán)路102的場合，在光分波合成器10中將第一信號光與第二信號光合成時，由于兩者的偏振面方向及其相位一致，所以可實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作。
若用不能保證其偏振面保存的普通的光纖構(gòu)成通路L1至通路L6，且光分波合成器、控制光輸入部件和合波器上采用不能保證其偏振面保存的器件構(gòu)成與第二光開關(guān)同樣的光開關(guān)，則發(fā)生以下的問題。即，隨著光開關(guān)周圍溫度的變化或信號光的波長波動，在光分波合成器10中將第一信號光與第二信號光合成時，由于不能保證兩者的偏振面方向及其相位一致，所以不能實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作。
接著，說明在通路L6的中途插入光延遲器70的理由。通過插入光延遲器70，如以下說明，可抑制構(gòu)成通路L1至通路L6的偏振面保存光纖所具有的有效折射率模色散而產(chǎn)生的偏振模色散的效果，實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作。
第二光開關(guān)中，由于通路L1至通路L6由偏振面保存光纖構(gòu)成，且光分波合成器、控制光輸入部件和合波器采用偏振面保存的狀態(tài)下起作用的器件構(gòu)成，不能忽略在光波導(dǎo)環(huán)路102中發(fā)生的上述偏振模色散對開關(guān)動作的影響。
偏振模色散(PMDPolarization-Mode Dispersion)如下式(5)。
PMD＝B/c (5)這里，B是偏振面保存光纖中傳播的信號光的分別與偏振面保存光纖的遲相軸(慢軸)與近相軸(快軸)對應(yīng)的有效折射率之差，以下將B的值也稱為模式雙折射率。另外，c(m/s)是真空中光的傳播速度。
作為偏振面保存光纖廣泛利用的熊貓型光纖中，相對光的電場矢量振動方向平行于快軸的光的有效折射率與相對平行于慢軸的光的有效折射率之差為3×10-4左右。因而，偏振模色散的值PMD為(3×10-4)÷(3×108m/s)＝1×10-12s/m，因此偏振面保存光纖每1m成為1ps左右。
參照圖5說明考慮偏振模色散時的經(jīng)通路L2至通路L6傳播的信號光及控制光的傳播形態(tài)。圖5用以說明本發(fā)明實施例2的第二光開關(guān)的動作，示意描述經(jīng)通路L2至通路L6傳播的信號光及控制光的傳播形態(tài)。另外，為了方便理解，圖5中將通路L2至通路L6抽象成直線。
以下說明在與形成通路L2的第二偏振面保存光纖15的一端連接的控制光輸入部件20的輸出端上，控制光以TE偏振波的方式輸入第二偏振面保存光纖15的情況。當然，也可以將控制光作為TM波輸入第二偏振面保存光纖15使光開關(guān)動作，但由于其說明相同而省略。
設(shè)第一信號光以具有與構(gòu)成通路L2的偏振面保存光纖15的慢軸平行的偏振面的偏振狀態(tài)傳播。另一方面，設(shè)控制光在構(gòu)成通路L2的偏振面保存光纖15上以具有其偏振面與慢軸平行的S分量和其偏振面與和它正交的快軸平行的P分量的方式傳播。該設(shè)定條件與參照圖3說明第一光開關(guān)的動作時相同。
另外，基于由第二偏振面保存光纖15的群速度色散產(chǎn)生的信號光脈沖與控制光脈沖的傳播速度的差異，若不使信號光脈沖與控制光脈沖并行傳播過程中兩者的位置錯開即不發(fā)生離散，則控制光脈沖的P分量相對于信號光脈沖，先行進偏振模色散的量。
為了實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作需要滿足如下條件。首先在輸入構(gòu)成通路L2的第二偏振面保存光纖15的一端(與控制光輸入部件20的接合部)的時刻，信號光脈沖(圖5中a表示)與控制光脈沖的S分量(圖5中b表示)在時間軸上的位置一致。以及，在輸入構(gòu)成通路L4的第四偏振面保存光纖19的一端(與合波器40的接合部)的時刻，信號光脈沖(圖5中c表示)與控制光脈沖的P分量(圖5中d表示)在時間軸上的位置一致。
前一條件可通過調(diào)整使控制光輸入光波導(dǎo)環(huán)路102的定時來進行控制。但后一條件受偏振模色散的影響，不能使信號光脈沖(圖5中c表示)和控制光脈沖的P分量(圖5中d表示)在時間軸上的位置一致。
因此，第二光開關(guān)中，光延遲器70插入在通路L6的中途。光延遲器70的作用是使上述信號光脈沖(圖5中c表示)和控制光脈沖的P分量(圖5中d表示)在時間軸上一致。即，在信號光脈沖經(jīng)通路L3傳播后輸入通路L4為止的期間，以及控制光脈沖從通路L5傳播到L6中并輸入到通路L4為止的期間，提供補償因偏振模色散而造成傳播時間差異的延遲時間。
即，將控制光脈沖的P分量和S分量在通路L2傳播而發(fā)生的偏振模色散造成的離散，由在通路L4傳播而發(fā)生的偏振模色散造成的離散來抵消。以P分量在通路L2中傳播的控制光脈沖分量，通過設(shè)于通路L5和通路L6之間的偏振面旋轉(zhuǎn)部60而成為S分量。另一方面，以S分量在通路L2中傳播的控制光脈沖分量，通過設(shè)于通路L5和通路L6之間的偏振面旋轉(zhuǎn)部60而成為P分量。
因而，控制光脈沖的P分量和S分量經(jīng)通路L2傳播而發(fā)生的偏振模色散造成的離散，由經(jīng)通路L4傳播而發(fā)生的偏振模色散造成的離散來抵消，這樣，在輸入到構(gòu)成通路L4的第四偏振面保存光纖19的一端(與合波器40的接合部)的時刻，能夠使信號光脈沖(圖5中c表示)和控制光脈沖的P分量(圖5中d表示)在時間軸上的位置一致。
以上，設(shè)信號光的偏振面方向與第二偏振面保存光纖15和第四偏振面保存光纖19的慢軸平行，因此在通路L6的中途配置了光延遲器70。假設(shè)信號光的偏振面方向與第二偏振面保存光纖15和第四偏振面保存光纖19的快軸平行，可將光延遲器70設(shè)在通路L3的中途。
另外，已知由偏振模色散發(fā)生的上述離散量，并且，如果保證偏振面保存光纖的長度基本上一定等而無需改變該離散量，則只要將通路L6或通路L3的光路長設(shè)定為可以抵消由上述偏振模色散發(fā)生的離散的長度，就不需要加入光延遲器70。
但是，已知由偏振模色散發(fā)生的上述離散量，且保證偏振面保存光纖的長度基本上一定的情況是非常特殊的情況。因而，通常加入光延遲器70，需要用光延遲器70來使上述信號光脈沖(圖5中c表示)和控制光脈沖的P分量(圖5中d表示)在時間軸上一致，以使得控制光脈沖的P分量與S分量在經(jīng)通路L2傳播而發(fā)生的偏振模色散造成的離散被經(jīng)通路L4傳播而發(fā)生的偏振模色散造成的離散抵消。
光延遲器70是可調(diào)整光路長的裝置，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以利用現(xiàn)有的角形反射器等容易形成。即，可構(gòu)成為將構(gòu)成通路L6的第六偏振面保存光纖25在中途切斷，并將從該截面的一端輸出的控制光導(dǎo)入角形反射器，將來自該角形反射器的反射光輸入到第六偏振面保存光纖25的截面的另一端。
進行調(diào)整使由第六偏振面保存光纖25的截面的一端向角形反射器行進的控制光的傳播方向與由角形反射器向第六偏振面保存光纖25的截面的另一端行進的控制光的傳播方向平行。于是，為了調(diào)整光路長，只要改變由第六偏振面保存光纖25的切斷的一端和另一端到角形反射器的距離即可?？烧{(diào)整光路長，產(chǎn)生與該距離之2倍的長度相當?shù)墓饴烽L變化，并使控制光脈沖的P分量與S分量經(jīng)通路L2傳播而發(fā)生的偏振模色散造成的離散，被經(jīng)通路L4傳播而發(fā)生的偏振模色散造成的離散抵消。
實施例3(結(jié)構(gòu))參照圖6，說明本發(fā)明實施例3的第三光開關(guān)的結(jié)構(gòu)。第三光開關(guān)的特征在于在由非線性光介質(zhì)形成的環(huán)狀的光波導(dǎo)環(huán)路103和對光波導(dǎo)環(huán)路103輸入控制光的相位控制部件110的控制光輸入部件20以外，還設(shè)有波長分離合成回路123。
即，第三光開關(guān)中的光波導(dǎo)環(huán)路103由以下光路構(gòu)成，即，由光分波合成器10到控制光輸入部件20的第一偏振面保存光纖13形成的光路(以下也稱為“通路L1”)；由控制光輸入部件20到第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64的第二偏振面保存光纖51形成的光路(以下也稱為“通路L2”)；由第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64到波長分離合成回路123的第三偏振面保存光纖52形成的光路(以下也稱為“通路L3”)；由波長分離合成回路123到第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66的第五偏振面保存光纖54形成的光路(以下也稱為“通路L5”)；以及由第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66返回到光分波合成器10的第六偏振面保存光纖55形成的光路(以下也稱為“通路L6”)。
第三光開關(guān)的結(jié)構(gòu)與上述第一和第二光開關(guān)的結(jié)構(gòu)的不同點在于引入了第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64和第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66。第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62與第一和第二光開關(guān)中的偏振面旋轉(zhuǎn)部60對應(yīng)。第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64與第二偏振面保存光纖51的另一端和第三偏振面保存光纖52的一端連接。第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66與第五偏振面保存光纖54的另一端和第六偏振面保存光纖55的一端連接。
即，第三光開關(guān)的結(jié)構(gòu)中，光波導(dǎo)環(huán)路103用非線性光介質(zhì)的偏振面保存光纖來形成，設(shè)有光分波合成器10、第一偏振面保存光纖13、第二偏振面保存光纖51、第三偏振面保存光纖52、第五偏振面保存光纖54、第六偏振面保存光纖55、第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64和第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66。
光分波合成器10中設(shè)有輸入信號光的第一端口10-1、與第一偏振面保存光纖13的一端連接的第二端口10-2、與第六偏振面保存光纖的另一端連接的第三端口10-3和輸出調(diào)制信號光的第四端口10-4，它是光強度的分支比為1∶1的光分波合成器10。
第一偏振面保存光纖13的一端與光分波合成器10的第二端口10-2連接，其另一端與作為控制光輸入部件的光耦合器20連接。第二偏振面保存光纖51的一端與光耦合器20連接，其另一端與第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64連接。第三偏振面保存光纖52的一端與第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64連接，其另一端與波長分離合成回路123連接。第五偏振面保存光纖54的一端與波長分離合成回路123連接，其另一端與第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66連接。第六偏振面保存光纖55的一端與第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66連接，其另一端與光分波合成器10的第三端口10-3連接。
另外，第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64與第二偏振面保存光纖51的另一端和第三偏振面保存光纖52的一端連接。第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66與第五偏振面保存光纖54的另一端和第六偏振面保存光纖55的一端連接。
波長分離合成回路123的結(jié)構(gòu)中設(shè)有波長分離器30、第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62、合波器40、第四偏振面保存光纖53、第七偏振面保存光纖56、第八偏振面保存光纖57。
即，波長分離合成回路123中，形成與由通路L1、L2、L3、L5和L6構(gòu)成的光波導(dǎo)環(huán)路103對應(yīng)的次級光波導(dǎo)環(huán)路。形成該次級光波導(dǎo)環(huán)路的光路是連接波長分離器30和合波器40的第四偏振面保存光纖53(以下也稱為“通路L4”)、連接波長分離器30和第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62的第七偏振面保存光纖56(以下也稱為“通路L7”)以及連接第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62和合波器40的第八偏振面保存光纖57(以下也稱為“通路L8”)。
波長分離器30與第三偏振面保存光纖52的另一端、第四偏振面保存光纖53的一端及第七偏振面保存光纖56的一端連接。第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62與第七偏振面保存光纖56的另一端和第八偏振面保存光纖57的一端連接。合波器40與第四偏振面保存光纖53的另一端、第八偏振面保存光纖57另一端及第五偏振面保存光纖54的一端連接。
第四偏振面保存光纖53的一端與波長分離器30連接，其另一端與合波器40連接。第七偏振面保存光纖56的一端與波長分離器30連接，其另一端與第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62連接。第八偏振面保存光纖57的一端與第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62連接，其另一端與合波器40連接。
除了與上述第一和第二光開關(guān)的不同點以外，第三光開關(guān)的結(jié)構(gòu)與第一和第二光開關(guān)的結(jié)構(gòu)相同，因此省略重復(fù)說明。
(動作)第三光開關(guān)的光開關(guān)的動作原理與第一和第二光開關(guān)相同。第三光開關(guān)的特征在于通過設(shè)置第二和第三偏振面旋轉(zhuǎn)部，不需要第二光開關(guān)中所需的光延遲器70。
另外，光路長也滿足與第二光開關(guān)同樣的條件。即，若通路L2、L3、L5、L6的長度分別設(shè)為l2、l3、l5、l6，則滿足l2+l3＝(l5+l6)/2。該關(guān)系與第二光開關(guān)中通路L4和通路L2的長度關(guān)系為通路L4的長度l4設(shè)定為通路L2的長度l2之2倍，即L＝l2＝l4/2的關(guān)系對應(yīng)。第三光開關(guān)的通路L2和通路L3的長度之和與第二光開關(guān)的通路L2的長度對應(yīng)，第三光開關(guān)的通路L5和通路L6的長度之和與第二光開關(guān)的通路L4的長度對應(yīng)。因而，即使在第一光開關(guān)中實現(xiàn)的、控制光的偏振面不確定，也能得到實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作的效果。
通路L2、L3、L5、L6之間成立的關(guān)系即l2+l3＝(l5+l6)/2的要求精度，由通路L2和L3中產(chǎn)生的相移量和通路L5和L6中產(chǎn)生的相移量之差而言允許多大誤差來確定。多數(shù)實施例中若該相移量的誤差在10％以內(nèi)，則不發(fā)生故障。即，將第三光開關(guān)用于光3R再生中繼器時，再生的信號光的質(zhì)量在光通信中容許的范圍內(nèi)。
另外，第三光開關(guān)中，引入第二和第三偏振面旋轉(zhuǎn)部64、66從而不再需要第二光開關(guān)中所需的光延遲器70。第二光開關(guān)中，原理上也可以不用實施例2的說明中公開的光延遲器70而構(gòu)成，但作為其前提條件，該結(jié)構(gòu)被限制在確定偏振模色散量恒定不變，且能夠容易提供用以補償依賴于通路L3、通路L5和通路L6中偏振模色散的偏振面的時延量的時延差的場合。
但是，在光開關(guān)的實際應(yīng)用中，光開關(guān)用的光纖長度根據(jù)適用的對象采用各式各樣的長度。因此偏振模色散量根據(jù)各種場合成為各式各樣的值。而且，為構(gòu)成光開關(guān)而使用的光纖長度需要數(shù)百米到數(shù)千米。光纖在該長度上發(fā)生的偏振模色散量成為數(shù)百ps到數(shù)ns。在這種數(shù)量級的時間內(nèi)光在空氣中行進的距離成為數(shù)厘米到數(shù)十厘米。即，為補償由偏振模色散造成的依賴偏振面的時延量而必須設(shè)定的裝置的尺寸變大，光開關(guān)的整體尺寸也變大。結(jié)果，也難以確保成為損害光開關(guān)的開關(guān)動作的原因的機械穩(wěn)定性。
第三光開關(guān)能夠解決上述問題。為此，第三光開關(guān)構(gòu)成為，將通路L2和通路L3的長度設(shè)定為相等，并設(shè)置形成通路L2的第二偏振面保存光纖51的另一端與形成通路L3的第三偏振面保存光纖52的一端連接的第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64。第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64具有使通過光的偏振面旋轉(zhuǎn)90°的功能。與設(shè)于第一和第二光開關(guān)的偏振面旋轉(zhuǎn)部60同樣，第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64可采用法拉第旋轉(zhuǎn)器。另外，并不限于法拉第旋轉(zhuǎn)器，也可以采用1/2波片。
通過在通路L2和通路L3之間設(shè)定第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64，設(shè)定通路L2和通路L3的長度相等，因此能夠抵消在通路L2和通路L3中產(chǎn)生的偏振模色散。因而，與參照圖5說明相同，若第二光開關(guān)中設(shè)定通路L4的長度與通路L7和通路L8的長度之和相等，則與第二光開關(guān)的場合同樣，能夠除去因偏振模色散導(dǎo)致的開關(guān)動作的不穩(wěn)定性。這里，將圖5所示的、第二光開關(guān)的通路L2和通路L4分別改稱為第三光開關(guān)的通路L3和通路L5進行說明。另外，將第二光開關(guān)的通路L2改稱為由第三光開關(guān)的通路L2和通路L3構(gòu)成的通路，并將第二光開關(guān)的通路L4改稱為由第三光開關(guān)的通路L5和通路L6構(gòu)成的通路進行說明。另外，第三光開關(guān)的通路L4和由通路L7和通路L8形成的通路分別與第二光開關(guān)中的通路L3和由通路L5和通路L6形成的通路對應(yīng)。
因而，與參照圖5對第二光開關(guān)的動作進行的說明一樣，在輸入構(gòu)成通路L2的第二偏振面保存光纖51的一端(與控制光輸入部件20的接合部)的時刻，若信號光脈沖(圖5中a表示)與控制光脈沖的S分量(圖5中b表示)在時間軸上的位置一致，則在輸入自動構(gòu)成通路L5的第五偏振面保存光纖54的一端(與合波器40的接合部)的時刻，信號光脈沖(圖5中c表示)與控制光脈沖的P分量(圖5中d表示)在時間軸上的位置一致。這樣，抵消由偏振模色散產(chǎn)生的影響，并可消除開關(guān)動作的不穩(wěn)定性。
接著，參照表1(A)和(B)說明還要設(shè)置第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66的理由。表1(A)和(B)中，作為一覽表匯集信號光以及控制光在形成光波導(dǎo)環(huán)路103的通路L1至通路L8中傳播的狀態(tài)。表1(A)和(B)中，在形成通路L1至通路L6的偏振面保存光纖的光學軸即慢軸和快軸的信號光或控制光的偏振面平行的情況，分別表示為s軸和f軸。另外，為了表示連接的通路間是從哪個通路傳播到哪個通路，在通路間的欄中示出了向右或向左的箭頭。另外，表1(A)表示未設(shè)置第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66的情況，表1(B)表示設(shè)置了第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66的情況。
該說明中，對第三光開關(guān)的輸入信號光具有TE偏振面的線偏振光，TE方向是偏振面保存光纖的光學軸慢軸的方向。
在未設(shè)第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66的場合，如表1(A)所示，第一信號光(沿CW方向傳播的信號光)和第二信號光(沿CCW方向傳播的信號光)通常在通路L1至通路L6中其偏振面的方向正交。即，當?shù)谝恍盘柟獾钠衩媾c慢軸平行時第二信號光的偏振面與快軸平行，第一信號光的偏振面與快軸平行時第二信號光的偏振面與慢軸平行。
因而，第一光信號與第二光信號在光分波合成器10中被合成時，受構(gòu)成通路L1、L2、L3、L5和L6的偏振面保存光纖具有的模式雙折射的影響。根據(jù)模式雙折射，由于偏振面保存光纖的慢軸方向和快軸方向各自的有效折射率差而具有平行于兩個方向的偏振面的信號光的傳播距離差達到剛好一個波長(換算成相位為2π)所需要的傳播距離(以后還稱為“拍長”)為數(shù)毫米左右。
即，如果不將構(gòu)成第三光開關(guān)的光波導(dǎo)環(huán)路103的通路L1、L2、L3、L5和L6的長度，以充分短于該拍長的精度構(gòu)成，則因第三光開關(guān)的環(huán)境溫度或輸入的輸入信號光的波長波動而第一光信號和第二光信號在光分波合成器10中被合成時，其相位關(guān)系變化成不標準，因此開關(guān)動作不穩(wěn)定。如上所述，由于通路L2、L3、L5、L6的長度是數(shù)百米到數(shù)千米，很難將它們的長度誤差設(shè)定為1毫米以下。
另一方面，在設(shè)置了第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66的場合，如表1(B)所示，第一信號光(沿CW方向傳播的信號光)和第二信號光(沿CCW方向傳播的信號光)在通路L1、L2、L3、L5和L6中通常其偏振面的方向互相平行。因而，第一信號光和第二信號光在光分波合成器10中被合成時，不會產(chǎn)生因模式雙折射產(chǎn)生的相位差。即，不發(fā)生依賴第三光開關(guān)的環(huán)境溫度或輸入信號光的波長波動的相位差，因此可實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作。
如以上說明，依據(jù)第三光開關(guān)，不需要第二光開關(guān)中所需的光延遲器70從而可降低制造成本。并且還具有即使構(gòu)成第三光開關(guān)的光波導(dǎo)環(huán)路103的偏振面保存光纖長度或其種類改變，形成該通路的偏振面保存光纖以外的構(gòu)成要素也不需要偏振光的優(yōu)點。
(表1)
表1(A)

表1(B)

實施例4(結(jié)構(gòu))參照圖7，就本發(fā)明實施例4的第四光開關(guān)的結(jié)構(gòu)進行說明。第四光開關(guān)與第一至第三光開關(guān)的不同點在于相位控制部件的結(jié)構(gòu)不同。第一至第三光開關(guān)的相位控制部件，除了作為控制光輸入部件的光耦合器以外，沒有特別必要的構(gòu)成要素。相反，第四光開關(guān)中，作為第一至第三光開關(guān)的相位控制部件具備以下的構(gòu)成要素，即，其特征在于具備可應(yīng)對構(gòu)成光波導(dǎo)環(huán)路104的光路的眾多光學器件或連接這些光學器件的光纖中的控制光的衰減的結(jié)構(gòu)。
相位控制部件112中設(shè)有偏振波分離器406、光衰減器408、偏振波合成器407和作為控制光輸入部件的光耦合器20。偏振波分離器406設(shè)有輸入控制光的第一端口406-1、輸出控制光的S分量的第二端口406-2、輸出控制光的P分量的第三端口406-3。光衰減器408將偏振波分離器406輸出的控制光的S分量的光強度減少后輸出。偏振波合成器407設(shè)有輸入由光衰減器408輸出的控制光的S分量的第一端口407-1、輸入由偏振波分離器的第三端口406-3輸出的控制光的P分量的第三端口407-3及將光衰減器408輸出的控制光的S分量和偏振波分離器406的第三端口406-3輸出的控制光的P分量合成后輸出的第二端口407-2。作為控制光輸入部件的光耦合器20使由偏振波合成器407的第二端口407-2輸出的控制光從第二偏振面保存光纖51(第一光開關(guān)中為14、第二光開關(guān)中為15)一端輸入到光波導(dǎo)環(huán)路。
還有，將用于第四光開關(guān)的上述相位控制部件112用于第一至第三光開關(guān)，則可得到下述的效果。第一光開關(guān)中，構(gòu)成光波導(dǎo)環(huán)路101的通路可以不采用偏振面保存型的光纖，但這樣就無法發(fā)揮第二和第三光開關(guān)所具有的效果，但若導(dǎo)入第四光開關(guān)中使用的上述相位控制部件112，則可得到該開關(guān)產(chǎn)生的效果。
(動作)由于用于上述第四光開關(guān)的上述相位控制部件112以外的構(gòu)成部分的作用與第一至第三光開關(guān)的相同，省略其說明。
第一至第三光開關(guān)中，只考慮到合波器40中控制光的光強度在原理上的衰減量。但是，對于實際用于光開關(guān)的合波器等光學器件，往往不能忽略在這些光學器件與光纖的耦合部分發(fā)生的光強度損耗。為了構(gòu)成第一至第三光開關(guān)，多個光學器件與光纖耦合。若因這些多個耦合部上發(fā)生的光損耗而使控制光的光強度衰減，則當然會對依賴控制光的光強度而發(fā)生的光纖的折射率變化量產(chǎn)生影響，進而會影響光開關(guān)的開關(guān)動作。
參照圖7，就上述光衰減器408造成的控制光的衰減對開關(guān)動作的影響進行說明。這里，輸入信號光是其偏振面為TE方向的線偏振光，控制光的S分量(是與信號光的偏振面平行的分量即TE分量)和與之正交的P分量的強度，在圖7所示的偏振波分離器406的輸入端口即第一端口406-1上分別設(shè)為PE、PM。
控制光由偏振波分離器406的第一端口406-1輸入后，其S分量由第二端口406-2輸出，然后經(jīng)光纖410傳播并輸入到光衰減器408。然后，經(jīng)光衰減器408衰減并在光纖411傳播后，輸入到偏振波合成器407的第一端口407-1并由偏振波合成器407的輸出端口即第二端口407-2輸出。然后，經(jīng)光纖413傳播后經(jīng)由光耦合器20輸入到第二偏振面保存光纖51的一端，再沿CW方向在光波導(dǎo)環(huán)路104中傳播。
另一方面，控制光的P分量由偏振波分離器406的第三端口406-3輸出，經(jīng)光纖412傳播后輸入到偏振波合成器407的第三端口407-3，由偏振波合成器407的第二端口407-2輸出。然后，經(jīng)光纖413傳播并經(jīng)由光耦合器20輸入到第二偏振面保存光纖51的一端，再沿CW方向在光波導(dǎo)環(huán)路104中傳播。
當控制光的S分量和P分量輸入到第二偏振面保存光纖51的一端時，在第二偏振面保存光纖51的一端上的各光強度PE’和PM’如下式(6a)和(6b)所示。
PE’＝PE10-(A+B1)/10(6a)PM’＝PM10-B2/10(6b)這里，A是光衰減器408的衰減量，B1和B2分別是由偏振波分離器406的第一端口406-1到偏振波合成器407的第二端口407-2的、與控制光的S分量和P分量對應(yīng)的衰減量。A、B1和B2均為dB表示的值。
控制光由第二偏振面保存光纖51的一端輸入，并依次經(jīng)由通路L2、通路L3、通路L7、通路L8而到達合波器40，然后輸入第五偏振面保存光纖54的一端，這時控制光的P分量的強度PM”如下式(7)所示。
PM”＝(PM10-(B2+C+D)/10)/2 (7)這里，C是第二偏振面保存光纖51(通路L2)和第三偏振面保存光纖52(通路L3)的傳播損耗量之和，D是波長分離器30、第七偏振面保存光纖56(通路L7)、第八偏振面保存光纖57(通路L8)和合波器40中的傳播損耗量之和。C和D的值均為由dB表示的值。
與導(dǎo)出式(1’)至式(3)的方法相同，根據(jù)基于因控制光脈沖而顯現(xiàn)的光克爾效應(yīng)的相互相位調(diào)制效應(yīng)，用下式(8)表示對應(yīng)于沿CW方向傳播的信號光(第一信號光)產(chǎn)生的相移量的總量φtotal。φtotal＝2γPE’(l2+l3)+2γPM”(l5+l6)2γPE10-(A+B1)/10(l2+l3)+γPM10-(B2+C+D)/10(l5+l6) (8)通路L2、通路L3、通路L5和通路L6中，若滿足下式(9)地構(gòu)成第四光開關(guān)，則上式(8)變?yōu)橄率?10)。
2(l2+l3)10-(A+B1)/10＝(l5+l6)10-(B2+C+D)/10＝leff(9)φtotal＝γPEleff+γPMleff＝γ(PE+PM)leff(10)這里，l2、l3、l5和l6分別是通路L2、通路L3、通路L5和通路L6的光路長。式(9)提供的leff由A、B1、B2、C和D確定的光路的有效長度，是只要求出光衰減器408的衰減量A、偏振波分離器406、偏振波合成器407、形成通路L2和通路L3的偏振面保存光纖和波長分離器30等中的控制光的損耗量就可確定的值。
因而，這些損耗量在形成第四光開關(guān)的階段預(yù)先測定時，就可確定有效長度leff，因此能夠設(shè)定式(8)提供的要設(shè)φtotal的值為π的控制光的強度(PE+PM)。相反，控制光的強度若滿足第四光開關(guān)的設(shè)計參數(shù)，則通路L2、通路L3、通路L5和通路L6的光路長l2、l3、l5和l6即可滿足式(9)地設(shè)定。
另外可知，與式(4)所示的一樣，式(10)中產(chǎn)生第一信號光的相移量的總量φtotal由控制光的強度(PE+PM)確定，且不依賴控制光的偏振狀態(tài)(PE和PM之比PE/PM)。
即可知，依據(jù)第四光開關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)不依賴控制光的偏振狀態(tài)的開關(guān)動作。
另外，實施例4中，采用光衰減器408并將它設(shè)置在連接偏振波分離器406的第二端口406-2和偏振波合成器407的第一端口407-1的通路的中間，但只要滿足式(9)給出的關(guān)系，就可用光放大器取代光衰減器408。并且，光衰減器408或光放大器的所設(shè)位置不限于實施例4中采用的位置，可設(shè)在連接偏振波分離器406的第三端口406-3和偏振波合成器407的第三端口407-3的通路中間。
實施例5(結(jié)構(gòu))參照圖7，就本發(fā)明實施例5的第五光開關(guān)的結(jié)構(gòu)進行說明。第五光開關(guān)的特征在于其一端與光分波合成器10的第三端口10-3連接、另一端與第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66連接的第六偏振面保存光纖55形成的通路L6的光路長l6，被設(shè)為和其另一端與第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66連接、一端與波長分離合成回路123連接的第五偏振面保存光纖54形成的通路L5的光路長l5相等。
在上述的第三光開關(guān)或第四光開關(guān)中對第三光開關(guān)設(shè)置相位控制部件112的光開關(guān)(以下簡單稱為“第四光開關(guān)”)增加了上述l5＝l6的條件后就是實施例5。
對于通路L5和L6成立的l5＝l6的關(guān)系的精度在多數(shù)實施例中只要在10％以內(nèi)就不會引起故障。即，將第五光開關(guān)用于光3R再生中繼器后，再生的信號光的品質(zhì)在光通信中允許的范圍內(nèi)。
由于第三光開關(guān)和第四光開關(guān)之間相位控制部件的結(jié)構(gòu)不同，在將上述l5＝l6的條件加到第三光開關(guān)時和加到第四光開關(guān)時會構(gòu)成不同的光開關(guān)，但這里由于作為第五實施例的效果是共同的，兩者統(tǒng)稱為第五光開關(guān)，并不做特別區(qū)分。
(動作)在使用上述的第三元開關(guān)和第四光開關(guān)時，所設(shè)定的前提是信號光的偏振狀態(tài)是其偏振面為TE方向的線偏振光。所以，第五光開關(guān)在信號光的偏振面沿TM方向或TE方向時均可正常使用。其條件為上述的l5＝l6。
通過將第五偏振面保存光纖54形成的通路L5的光路長l5和第六偏振面保存光纖55形成的通路L6的光路長l6設(shè)定成相等，能夠抵消在通路L5和通路L6中產(chǎn)生的偏振模色散的效果。這是由于在通路L5和通路L6之間設(shè)有第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66。因此通路L5中傳播的信號光和控制光的偏振面，經(jīng)由第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66后在通路L6傳播時的方向被旋轉(zhuǎn)90°。因而，信號光以TM偏振波或TE偏振波的方式在通路L5中傳播的時間與信號光以TE偏振波或TM偏振波的方式在通路L6中傳播的時間相等。因此，能夠使由相位控制部件110或112輸入的輸入信號光的偏振面在TM方向或TE方向時在通路L5和通路L6中傳播的時間均相等。結(jié)果，繞著光波導(dǎo)環(huán)路103或104旋轉(zhuǎn)的時間一直相等。即，實現(xiàn)不依賴由相位控制部件110或112輸入的輸入信號光的偏振面方向的光開關(guān)。
如上所述，第五光開關(guān)是不依賴信號光及控制光的偏振狀態(tài)的、可實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作的光開關(guān)。
實施例6(結(jié)構(gòu))參照圖8，就本發(fā)明實施例6的第六光開關(guān)的結(jié)構(gòu)進行說明。與第三和第四光開關(guān)相比，第六光開關(guān)在結(jié)構(gòu)上的不同點如下。首先，在第三和第四光開關(guān)中，由第五偏振面保存光纖54和第六偏振面保存光纖55挾持第三偏振面旋轉(zhuǎn)部66而形成光路，在第六光開關(guān)中僅由一根第六偏振面保存光纖58形成。另外，在第三和第四光開關(guān)中，第七偏振面保存光纖56和第八偏振面保存光纖57由挾持第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62而形成光路，在第六光開關(guān)中僅由一根第七偏振面保存光纖59形成。另外，在第三和第四光開關(guān)中，由第四偏振面保存光纖53形成的光路，在第六光開關(guān)中由第四偏振面保存光纖60和第五偏振面保存光纖61挾持第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68而形成。
因而，第六光開關(guān)的結(jié)構(gòu)如下。即，光波導(dǎo)環(huán)路105用非線性光介質(zhì)的偏振面保存光纖形成，且設(shè)有具備輸入控制光的控制光輸入部件20的相位控制部件110(參照圖1、4、6)和波長分離合成回路124。
光波導(dǎo)環(huán)路105中設(shè)有光分波合成器10、第一偏振面保存光纖13、第二偏振面保存光纖51、第三偏振面保存光纖52、第六偏振面保存光纖58、第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64和波長分離合成回路124。
光分波合成器10中設(shè)有輸入信號光的第一端口10-1、與第一偏振面保存光纖13的一端連接的第二端口10-2、與第六偏振面保存光纖58的另一端連接的第三端口10-3和輸出調(diào)制信號光的第四端口10-4，其光強度的分支比為1∶1。第一偏振面保存光纖13的一端與光分波合成器10的第二端口10-2連接，其另一端與作為控制光輸入部件的光耦合器20連接。
第二偏振面保存光纖51的一端與光耦合器20連接，其另一端與第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64連接。第三偏振面保存光纖52的一端與第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64連接，其另一端與波長分離合成回路124連接。第六偏振面保存光纖58的一端與波長分離合成回路124連接，其另一端與光分波合成器10的第三端口10-3連接。第二偏振面旋轉(zhuǎn)部64與第二偏振面保存光纖51的另一端及第三偏振面保存光纖52的一端連接。
另外，波長分離合成回路124中設(shè)有波長分離器30、第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68、合波器40、第四偏振面保存光纖60、第五偏振面保存光纖61和第七偏振面保存光纖59。
波長分離器30與第三偏振面保存光纖52的另一端、第四偏振面保存光纖60的一端、第七偏振面保存光纖59的一端連接。第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68與第四偏振面保存光纖60的另一端和第五偏振面保存光纖61的一端連接。合波器40與第五偏振面保存光纖61的另一端、第七偏振面保存光纖59的另一端、第六偏振面保存光纖58的一端連接。
第四偏振面保存光纖60的一端與波長分離器30連接，其另一端與第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68連接。第五偏振面保存光纖61的一端與第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68連接，其另一端與合波器40連接。第七偏振面保存光纖59的一端與波長分離器30連接，其另一端與合波器40連接。
另外，也可替換上述的相位控制部件110而設(shè)置以下的相位控制部件112。相位控制部件112中設(shè)有偏振波分離器406、光衰減器408、偏振波合成器407和作為控制光輸入部件的光耦合器20。偏振波分離器406中設(shè)有輸入控制光的第一端口406-1、輸出控制光的S分量的第二端口406-2、輸出控制光的P分量的第三端口406-3。光衰減器408將偏振波分離器406輸出的控制光的S分量的光強度減小后輸出。偏振波合成器407中設(shè)有輸入由光衰減器408輸出的控制光的S分量的第一端口407-1、輸入由偏振波分離器的第三端口406-3輸出的控制光的P分量的第三端口407-3以及將光衰減器408輸出的控制光的S分量和偏振波分離器406的第三端口406-3輸出的控制光的P分量合成后輸出的第二端口407-2。作為控制光輸入部件的光耦合器20將從偏振波合成器407的第二端口407-2輸出的控制光由第二偏振面保存光纖51的一端輸入到光波導(dǎo)環(huán)路105。
如上所述，第六光開關(guān)中相位控制部件可用第四光開關(guān)中使用的相位控制部件112構(gòu)成，使用相位控制部件112得到的效果也與第四光開關(guān)中的情況相同。這里，第六光開關(guān)在結(jié)構(gòu)上的特征不在于采用相位控制部件112，因此作為實施例6，設(shè)置相位控制部件110而構(gòu)成的光開關(guān)，或設(shè)置改良相位控制部件110的相位控制部件112而構(gòu)成的光開關(guān)均可稱為第六光開關(guān)，并不做特別區(qū)分。
(動作)依據(jù)上述的第六光開關(guān)，在第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68中，信號光的偏振面方向旋轉(zhuǎn)90°。這時，對沿CW方向在光波導(dǎo)環(huán)路105傳播的第一信號光產(chǎn)生的移相，基于第一信號光在第二和第三偏振面保存光纖51、52的傳播中控制光的S分量的貢獻。另外，也基于第一信號光在第六偏振面保存光纖58的傳播中控制光的P分量的貢獻。因而，與第一至第四光開關(guān)中的情況相同，可實現(xiàn)不依賴于控制光的偏振狀態(tài)而工作的光開關(guān)。
參照表2，更具體說明第六光開關(guān)的動作。表2中用一覽表匯集了將信號光及控制光在形成光波導(dǎo)環(huán)路105的通路L1至通路L7中傳播的狀態(tài)。表2中，將在形成通路L1至通路L7的偏振面保存光纖的光學軸即慢軸和快軸上傳播的信號光或控制光的偏振面平行的情況，分別表示為s軸和f軸。另外，為了表示連接的通路間從哪個通路向哪個通路傳播的情況而在通路間的欄中表示向右或向左的箭頭。該說明中對第六光開關(guān)的輸入信號光是具有TE方向的振動面的線偏振光，且TE方向是設(shè)成偏振面保存光纖的光學軸慢軸的方向。
與第三光開關(guān)的動作一樣，沿CW方向傳播的第一信號光和沿CCW方向傳播的第二信號光，以其偏振面的方向平行的狀態(tài)在通路L1至L6中傳播。因而，當?shù)谝恍盘柟夂偷诙盘柟庠诠夥植ê铣善?0中合成時，不會發(fā)生因形成通路L1至L6的偏振面保存光纖所具有的模式雙折射造成相位差。即，因第六光開關(guān)的環(huán)境溫度或信號光的波長波動而發(fā)生的相位差，不在第一信號光和第二信號光之間發(fā)生，因此第六光開關(guān)實現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)動作。
第六光開關(guān)中除了得到第三或第四光開關(guān)中得到的效果以外，還可將設(shè)置偏振面旋轉(zhuǎn)部的部位從3處減至2處，更加簡化結(jié)構(gòu)，使其制造容易。
(2表)

實施例7(結(jié)構(gòu))本發(fā)明實施例7的第七光開關(guān)是第二至第六光開關(guān)中的波長分離合成回路被改良的光開關(guān)。參照圖4、6、7、8及圖9(A)和(B)，就設(shè)于第七光開關(guān)的波長分離合成回路在結(jié)構(gòu)上的特征進行說明。設(shè)于第七光開關(guān)的波長分離合成回路中，用波長分離器置換設(shè)于第二至第六光開關(guān)的波長分離合成回路中使用的合波器，該結(jié)構(gòu)中使用兩個波長分離器。與第三至第五光開關(guān)的波長分離合成回路對應(yīng)的第七光開關(guān)的波長分離合成回路以如下方式構(gòu)成。
還有，如上所述，第七光開關(guān)是第二至第六光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)，波長分離合成回路以外的結(jié)構(gòu)是與第二至第六光開關(guān)相同的結(jié)構(gòu)。因而，實施例7中所用的波長分離合成回路以外的結(jié)構(gòu)部分得到的效果是相同的，因此從第二至第六光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)稱為第七光開關(guān)，并不做特別區(qū)分。
第三至第五光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第七光開關(guān)的波長分離合成回路中設(shè)有第一波長分離器701、第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62、第二波長分離器702、第四偏振面保存光纖53、第七偏振面保存光纖56和第八偏振面保存光纖57。
第一波長分離器701與第三偏振面保存光纖52的另一端、第四偏振面保存光纖53的一端及第七偏振面保存光纖56的一端連接。第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62與第七偏振面保存光纖56的另一端及第八偏振面保存光纖57的一端連接。第二波長分離器702與第四偏振面保存光纖53的另一端、第八偏振面保存光纖57的另一端及第五偏振面保存光纖54的另一端連接。
第四偏振面保存光纖53的一端與第一波長分離器701連接，其另一端與第二波長分離器702連接。第七偏振面保存光纖56的一端與第一波長分離器701連接，其另一端與第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62連接。第八偏振面保存光纖57的一端與第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62連接，其另一端與第二波長分離器702連接。
另外，第二光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第七光開關(guān)的波長分離合成回路，設(shè)有第一波長分離器701、偏振面旋轉(zhuǎn)部60、光延遲器70、第二波長分離器702、第三偏振面保存光纖17、第五偏振面保存光纖23和第六偏振面保存光纖25。
第一波長分離器701與第二偏振面保存光纖15的另一端、第三偏振面保存光纖17的一端及第五偏振面保存光纖23的一端連接。偏振面旋轉(zhuǎn)部60與第五偏振面保存光纖23的另一端及第六偏振面保存光纖25的一端連接。光延遲器70設(shè)于第六偏振面保存光纖25的中途。第二波長分離器702與第三偏振面保存光纖17的另一端、第六偏振面保存光纖25的另一端及第四偏振面保存光纖19的一端連接。
第三偏振面保存光纖17的一端與第一波長分離器701連接，其另一端與第二波長分離器702連接。第五偏振面保存光纖23的一端與第一波長分離器701連接，其另一端與偏振面旋轉(zhuǎn)部60連接。第六偏振面保存光纖25的一端與偏振面旋轉(zhuǎn)部60連接，其另一端與第二波長分離器702連接。
另外，第六光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第七光開關(guān)的波長分離合成回路中設(shè)有第一波長分離器701、第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68、第二波長分離器702、第四偏振面保存光纖60、第五偏振面保存光纖61和第七偏振面保存光纖59。
第一波長分離器701與第三偏振面保存光纖52的另一端、第四偏振面保存光纖60的一端和第七偏振面保存光纖59的一端連接。第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68與第四偏振面保存光纖60的另一端和第六偏振面保存光纖61的一端連接。第二波長分離器702與第五偏振面保存光纖61的另一端、第七偏振面保存光纖59的另一端及第六偏振面保存光纖58的一端連接。
第四偏振面保存光纖60的一端與第一波長分離器701連接，其另一端與第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68連接。第五偏振面保存光纖61的一端與第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68連接，其另一端與第二波長分離器702連接。第七偏振面保存光纖59的一端與第一波長分離器701連接，其另一端與第二波長分離器702連接。
(動作)參照圖9(A)和(B)，并適當參照圖4、6、7和8，說明第七光開關(guān)的動作。圖9(A)和(B)用以說明本發(fā)明第七實施例即第七光開關(guān)的動作，示意表示波長分離合成回路和在形成該波長分離合成回路的光路中傳播的信號光和控制光的傳播形態(tài)。圖9(A)和(B)中，控制光傳播的通路用實線表示，信號光的通路用虛線表示。
圖9(A)是說明改良第三至第五光開關(guān)中的波長分離合成回路的經(jīng)改良光開關(guān)即第七光開關(guān)的波長分離合成回路的動作的示圖。另一方面，圖9(B)是說明第六光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第七光開關(guān)的波長分離合成回路的動作的示圖。對于第二光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第七光開關(guān)的波長分離合成回路的動作，在圖9(A)中將通路L3改稱為通路L2、通路L4改稱為通路L3、通路L5改稱為通路L4、通路L7改稱為通路L5、通路L8改稱為通路L6，照這樣標示以下的說明成立。
參照圖9(A)和圖7，說明與第三至第五光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第七光開關(guān)的波長分離合成回路相關(guān)的動作。從通路L3輸出的沿CW方向傳播的第一信號光的傳播成分依次經(jīng)過第一波長分離器701的第一端口701-1、第二端口701-2、通路L4、第二波長分離器702的第二端口702-2、第一端口702-1后輸入到通路L5。另一方面，從通路L5輸出的沿CCW方向傳播的第二信號光的傳播成分從通路L5輸出后依次經(jīng)過第二波長分離器702的第一端口702-1、第二端口702-2、通路L4、第一波長分離器701的第二端口701-2、第一端口701-1后輸入到通路L3。
另外，沿CW方向傳播的控制光從通路L3輸出后，經(jīng)過第一波長分離器701的第一端口701-1、第三端口701-3、通路L7，然后通過點A所示的位置上設(shè)置的第一偏振面旋轉(zhuǎn)部62時，S分量和P分量更換，然后輸入到通路L8。然后依次經(jīng)通路L8、第二波長分離器702的第三端口702-3、第一端口702-1后，輸入到通路L5。
通路L4是信號光傳播的通路，并且，通路L7和通路L8是控制光傳播的通路。通路L3和通路L5是信號光和控制光共同傳播的通路。
如上所述，由于信號光和控制光在波長分離合成回路中傳播，基于與第二光開關(guān)的動作說明等中的偏振面旋轉(zhuǎn)部60作用的說明同樣的理由，第七光開關(guān)可實現(xiàn)不依賴控制光的偏振狀態(tài)的開關(guān)動作。
參照圖9(B)和圖8，說明與第六光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第七光開關(guān)的波長分離合成回路相關(guān)的動作。這時，與上述圖9(A)所示的波長分離合成回路相比，不同點在于圖9(B)的點A表示的通路L4和通路L5之間設(shè)有第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68。這時，在通過點A表示的位置上設(shè)置的第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68時，信號光的S分量和P分量更換。基于第六光開關(guān)的動作說明等中的偏振面旋轉(zhuǎn)部60作用的說明同樣的理由，第七光開關(guān)可實現(xiàn)不依賴于信號光的偏振狀態(tài)的開關(guān)動作。
如上所述，設(shè)于第七光開關(guān)的波長分離合成回路中，將第二至第六光開關(guān)中設(shè)置的波長分離合成回路中使用的合波器替換為第二波長分離器，并使用第一和第二波長分離器，從而不用合波器，因此不會有信號光和控制光強度通過合波器時減少1/2的情況。因此，與第二至第六光開關(guān)相比，開關(guān)動作所需的控制光的強度為1/2即可。因而，能夠以較短的通路長度完成光的非線性效應(yīng)的發(fā)生，進而可減小光開關(guān)的尺寸。
實施例8(結(jié)構(gòu))本發(fā)明實施例8的第八光開關(guān)也與第七光開關(guān)同樣，是第二至第六光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)。參照圖4、6、7、8及圖10(A)和(B)，說明設(shè)于第八光開關(guān)中的波長分離合成回路在結(jié)構(gòu)上的特征。
設(shè)于第八光開關(guān)的波長分離合成回路中，用1個波長分離板替換設(shè)于第二至第六光開關(guān)的波長分離合成回路中使用的合波器和波長分離器。與第三至第五光開關(guān)的波長分離合成回路對應(yīng)的第八光開關(guān)的波長分離合成回路以如下方式構(gòu)成。
再有，如上所述，第八光開關(guān)也與第七光開關(guān)同樣，是第二至第六光開關(guān)中的波長分離合成回路被改良的光開關(guān)，波長分離合成回路以外的結(jié)構(gòu)是與第二至第六光開關(guān)相同的結(jié)構(gòu)。因而，在實施例8中使用的波長分離合成回路以外的結(jié)構(gòu)部分得到的效果是相同的，因此第二至第六光開關(guān)中的波長分離合成回路被改良的光開關(guān)稱為第八光開關(guān)，并不做特別區(qū)分。
第三至第五光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第八光開關(guān)的波長分離合成回路中設(shè)有波長分離板801、偏振面旋轉(zhuǎn)器807、第一反射鏡805和第二反射鏡803。
波長分離板801在第三偏振面保存光纖52輸出的控制光輸入時向第一反射鏡805反射，在第一反射鏡805反射的控制光再次輸入時向第五偏振面保存光纖54的一端反射，在第三偏振面保存光纖52輸出的信號光被輸入時透射該波長分離板向第二反射鏡803輸出，在第二反射鏡803反射的信號光再次輸入該波長分離板時透射后向第五偏振面保存光纖54的一端輸出信號光。偏振面旋轉(zhuǎn)器807可采用1/2波片等，設(shè)在從第三偏振面保存光纖52輸出的控制光到第五偏振面保存光纖54的一端為止的控制光通過的位置上。第一反射鏡805的作用是反射控制光，第二反射鏡803的作用是反射信號光。
另外，第二光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第八光開關(guān)的波長分離合成回路由波長分離板801、偏振面旋轉(zhuǎn)器807、第一反射鏡805和第二反射鏡803構(gòu)成。
波長分離板801在第二偏振面保存光纖15輸出的控制光輸入時向第一反射鏡805反射，在第一反射鏡805反射的控制光再次輸入時向第四偏振面保存光纖19的一端反射，在第二偏振面保存光纖15輸出的信號光輸入時透過該波長分離板后向第二反射鏡803輸出，在第二反射鏡803反射的信號光再次輸入時透過該波長分離板后向第四偏振面保存光纖19的一端輸出信號光。偏振面旋轉(zhuǎn)器807設(shè)在從第二偏振面保存光纖15輸出的控制光到第四偏振面保存光纖19的一端之間的控制光通過的位置上。第一反射鏡805的作用是反射控制光，且第二反射鏡803的作用是反射信號光。
另外，第六光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第八光開關(guān)的波長分離合成回路中設(shè)有波長分離板801、偏振面旋轉(zhuǎn)器806、第一反射鏡802和第二反射鏡804。
波長分離板801在第三偏振面保存光纖52輸出的控制光輸入時向第一反射鏡802反射，在第一反射鏡802反射的控制光再次輸入時向第六偏振面保存光纖58的一端反射，在第三偏振面保存光纖52輸出的信號光入射時讓它透過向第二反射鏡804輸出，并在第二反射鏡反射的信號光再次輸入時讓它透過向第六偏振面保存光纖58的一端輸出信號光。偏振面旋轉(zhuǎn)器806設(shè)在從第三偏振面保存光纖52輸出的信號光到第六偏振面保存光纖58的一端為止的信號光通過的位置上。第一反射鏡802的作用是反射控制光，第二反射鏡804的作用是反射信號光。
(動作)參照圖10(A)和(B)，且適當參照圖4、6、7和8，就第八光開關(guān)的動作進行說明。圖10(A)和(B)用以說明本發(fā)明實施例8的第八光開關(guān)的動作，示意表示在波長分離合成回路和在形成該波長分離合成回路的光路中傳播的信號光和控制光的傳播形態(tài)。圖10(A)和(B)中，控制光傳播的通路(控制光在空間中傳播的路線)用實線表示，信號光的通路(信號光在空間中傳播的路線)用虛線表示。
圖10(A)是說明與第三至第五光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第八光開關(guān)的波長分離合成回路相關(guān)的動作的示圖。另一方面，圖10(B)是說明與第六光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第八光開關(guān)的波長分離合成回路相關(guān)的動作的示圖。
對于第二光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第八光開關(guān)的波長分離合成回路的動作，圖10(A)中，將通路L3改稱為通路L2、通路L5改稱為通路L4、通路L7改稱為通路L5、通路L8改稱為通路L6，若如此表示則以下說明成立。
波長分離板801可以利用稱為將介質(zhì)多層膜形成在透明基板上的介質(zhì)多層膜濾波器的濾波器。波長分離板801中利用具有使波長λs的信號光透射、使波長λp的控制光反射的特性的介質(zhì)多層膜濾波器。波長λs的信號光以入射角θ入射到波長分離板801的由介質(zhì)多層膜形成的面時，透射介質(zhì)多層膜，從透明基板的由介質(zhì)多層膜形成的相反側(cè)的面，與法線矢量成夾角θ輸出。而波長λp的控制光以入射角θ入射到波長分離板801的由介質(zhì)多屏膜形成的面時，按照反射規(guī)律，與介質(zhì)多層膜形成的面的法線矢量成夾角θ反射的方向輸出。
參照圖10(A)和圖7，說明第三至第五光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第八光開關(guān)的波長分離合成回路的動作。
通路L3輸出的沿CW方向傳播的波長λs的第一信號光的傳播分量對波長分離板801以入射角θ入射，透射介質(zhì)多層膜后從透明基板的介質(zhì)多層膜形成側(cè)的相反側(cè)的面，與法線矢量成夾角θ透射并輸出。以角度θ輸出的第一信號光在第二反射鏡803上反射后再次以入射角θ入射到波長分離板801，然后透過波長分離板801輸入到通路L5。另一方面，從通路L5輸出的沿CCW方向傳播的第二信號光的傳播分量從通路L5輸出后，以入射角θ入射到波長分離板801并透射介質(zhì)多層膜后從透明基板的由介質(zhì)多層膜形成側(cè)的相反側(cè)的面，與法線矢量成夾角θ透射并輸出。以角度θ輸出的第二信號光在第二反射鏡803反射后再次以入射角θ入射到波長分離板801，并透射波長分離板801輸入到通路L3。
另外，沿CW方向傳播的波長λp的控制光從通路L3輸出后，以入射角θ入射到波長分離板801，并由介質(zhì)多層膜反射，通過偏振面旋轉(zhuǎn)器807后以入射角θ入射到第一反射鏡805。以入射角θ入射到第一反射鏡805的控制光由第一反射鏡805反射后再次以入射角θ入射到波長分離板801，并由介質(zhì)多層膜反射后，輸入到通路L5。偏振面旋轉(zhuǎn)器807可采用1/2波片。控制光通過偏振面旋轉(zhuǎn)器807時，其偏振面的方向旋轉(zhuǎn)90°。
如上所述，由于信號光和控制光在波長分離合成回路中傳播，同樣基于第二光開關(guān)的動作的說明等對偏振面旋轉(zhuǎn)部60作用的說明中的理由，第八光開關(guān)可實現(xiàn)不依賴控制光的偏振狀態(tài)的開關(guān)動作。
參照圖10(B)和圖8，就第六光開關(guān)中的波長分離合成回路經(jīng)改良的光開關(guān)即第八光開關(guān)的波長分離合成回路的動作進行說明。
由通路L3輸出的沿CW方向傳播的波長λs的第一信號光的傳播成分，以入射角θ入射到波長分離板801，并透射介質(zhì)多層膜后由透明基板的介質(zhì)多層膜形成側(cè)的相反側(cè)的面，與法線矢量成夾角θ透射并輸出。以角度θ輸出的第一信號光，通過偏振面旋轉(zhuǎn)器806并在第二反射鏡804反射后再次以入射角θ入射到波長分離板801，并透射波長分離板801輸入到通路L6。另一方面，從通路L6輸出的沿CCW方向傳播的第二信號光的傳播成分，由通路L6輸出后，以入射角θ入射到波長分離板801并透射介質(zhì)多層膜后從透明基板的介質(zhì)多層膜形成側(cè)的相反側(cè)的面，與法線矢量成夾角θ透射并輸出。以角度θ輸出的第二信號光在第二反射鏡804反射并通過偏振面旋轉(zhuǎn)器806后再次以入射角θ入射到波長分離板801，并透射波長分離板801輸入通路L3。偏振面旋轉(zhuǎn)器806可以采用1/2波片。信號光通過偏振面旋轉(zhuǎn)器806時，信號光的S分量與P分量更換。
另外，沿CW方向傳播的波長λp的控制光由通路L3輸出后，以入射角θ入射到波長分離板801，并由介質(zhì)多層膜反射，以入射角θ入射到第一反射鏡802。以入射角θ入射到第一反射鏡802的控制光在第一反射鏡802上反射后再次以入射角θ入射到波長分離板801，由介質(zhì)多層膜反射后輸入到通路L6。
同樣基于第六光開關(guān)的動作的說明等中關(guān)于第一偏振面旋轉(zhuǎn)部68作用說明的理由，第八光開關(guān)可實現(xiàn)不依賴于信號光的偏振狀態(tài)的開關(guān)動作。
如上所述，設(shè)于第八光開關(guān)的波長分離合成回路中，用1個波長分離板取代第二至第六光開關(guān)中設(shè)置的波長分離合成回路中使用的合波器和波長分離器，由于這樣的結(jié)構(gòu)，不會有信號光和控制光強度在通過合波器時減少1/2的情況。因此，與第二至第六光開關(guān)相比，開關(guān)動作所需的控制光強度為1/2即可。另外，與第七光開關(guān)需要第一和第二波長分離器和2個具有波長分離作用的器件相比，第八光開關(guān)僅需要1枚波長分離板801，并采用一個執(zhí)行波長分離功能的器件即可，這樣就具有可減少構(gòu)成器件的數(shù)量并簡化結(jié)構(gòu)而使尺寸小型化的優(yōu)點。另外，通過減少1個執(zhí)行波長分離功能的器件，具有可減少一半通過該器件時的信號光和控制光的衰減率的優(yōu)點。
實施例1至實施例8中，最好在一端與光分波合成器10的第四端口10-4連接的輸出用光纖146的另一端，連接具有透射波長的中心設(shè)定為λs且可遮斷波長λp的特性的帶通濾光器150。這是由于光分波合成器10的第四端口10-4除了輸出調(diào)制信號光以外還輸出控制光，需要遮斷該控制光而僅輸出調(diào)制信號光。一般，光開關(guān)大多以取出調(diào)制信號光作為輸出光為目的。
另外，一端與光分波合成器10的第一端口10-1連接的輸入用光纖144的另一端，最好與光循環(huán)器142連接。這樣，輸入信號光經(jīng)由光循環(huán)器142輸入到輸入用光纖144，然后由光分波合成器10的第一端口10-1輸入到光波導(dǎo)環(huán)路。然后，在光波導(dǎo)環(huán)路反射的環(huán)路反射光在輸入用光纖144中傳播后輸入到光循環(huán)器142，由與輸入信號光被輸入的光循環(huán)器142的輸入端口不同的輸出端口輸出，環(huán)路反射光不返回到輸入信號光傳播過的傳輸線路。
輸出到光分波合成器10的第一端口10-1的環(huán)路反射光，在輸入用光纖144上未配置光循環(huán)器142時，在傳輸過的傳輸路上反方向行進，返回到發(fā)送側(cè)，一般，在時分復(fù)用光通信中，從接收側(cè)向發(fā)送側(cè)反方向傳送一部分發(fā)送信號，并不理想，因此最好利用光循環(huán)器142，將輸出到光分波合成器10的第一端口10-1的環(huán)路反射光向與信號光傳播過的傳輸路不同的傳輸路輸出。
權(quán)利要求
1.一種光開關(guān)，其特征在于設(shè)有光波導(dǎo)環(huán)路，它將信號光分支，使之在由非線性光介質(zhì)形成的環(huán)狀的光路上彼此相反方向地傳播后再次合成；控制光輸入部件，它是在該光波導(dǎo)環(huán)路的中途設(shè)置的控制在該光波導(dǎo)環(huán)路中傳播的信號光的相位的相位控制部件，用以對所述非線性光介質(zhì)輸入改變該非線性光介質(zhì)的折射率的控制光；波長分離合成回路，設(shè)于所述光波導(dǎo)環(huán)路的中途，使由所述控制光的兩個正交方向的偏振分量分別引起的所述非線性光介質(zhì)的折射率變化對信號光的相位控制量的貢獻量均等化。
2.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于所述光波導(dǎo)環(huán)路采用光纖作為所述非線性光介質(zhì)形成；其中設(shè)有光分波合成器，它具備輸入信號光的第一端口、與第一光纖的一端連接的第二端口、與第四光纖的另一端連接的第三端口及輸出調(diào)制信號光的第四端口，其光強度的分支比為1∶1；其一端與該光分波合成器的第二端口連接，另一端與作為所述控制光輸入部件的光耦合器連接的所述第一光纖；其一端與所述光耦合器連接，另一端與所述波長分離合成回路連接的第二光纖；以及其一端與該波長分離合成回路連接，另一端與所述光分波合成器的第三端口連接的所述第四光纖；所述波長分離合成回路中設(shè)有與所述第二光纖的另一端、第三光纖的一端、第五光纖的一端連接的波長分離器；與所述第五光纖的另一端和第六光纖的一端連接的偏振面旋轉(zhuǎn)部；與所述第三光纖的另一端、所述第六光纖的另一端、所述第四光纖的一端連接的合波器；其一端與所述波長分離器連接，另一端與所述合波器連接的所述第三光纖；其一端與所述波長分離器連接，另一端與所述偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的所述第五光纖；以及其一端與所述偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述合波器連接的所述第六光纖。
3.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于所述光波導(dǎo)環(huán)路采用偏振面保存光纖作為所述非線性光介質(zhì)形成；其中設(shè)有光分波合成器，它具備輸入信號光的第一端口、與第一偏振面保存光纖的一端連接的第二端口、與第四偏振面保存光纖的另一端連接的第三端口及輸出調(diào)制信號光的第四端口，其光強度的分支比為1∶1；其一端與該光分波合成器的第二端口連接，另一端與作為所述控制光輸入部件的光耦合器連接的所述第一偏振面保存光纖；其一端與所述光耦合器連接，另一端與所述波長分離合成回路連接的第二偏振面保存光纖；以及其一端與該波長分離合成回路連接，另一端與所述光分波合成器的第三端口連接的所述第四偏振面保存光纖；所述波長分離合成回路中設(shè)有與所述第二偏振面保存光纖的另一端、第三偏振面保存光纖的一端、第五偏振面保存光纖的一端連接的波長分離器；與所述第五偏振面保存光纖的另一端和第六偏振面保存光纖的一端連接的偏振面旋轉(zhuǎn)部；設(shè)在所述第六偏振面保存光纖途中設(shè)置的光延遲器；與所述第三偏振面保存光纖的另一端、所述第六偏振面保存光纖的另一端、所述第四偏振面保存光纖的一端連接的合波器；其一端與所述波長分離器連接，另一端與所述合波器連接的所述第三偏振面保存光纖；其一端與所述波長分離器連接，另一端與所述偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的所述第五偏振面保存光纖；以及其一端與所述偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述合波器連接的所述第六偏振面保存光纖。
4.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于所述光波導(dǎo)環(huán)路采用偏振面保存光纖作為所述非線性光介質(zhì)形成；其中設(shè)有光分波合成器，它具備輸入信號光的第一端口、與第一偏振面保存光纖的一端連接的第二端口、與第六偏振面保存光纖的另一端連接的第三端口及輸出調(diào)制信號光的第四端口，其光強度的分支比為1∶1；其一端與該光分波合成器的第二端口連接，另一端與作為所述控制光輸入部件的光耦合器連接的所述第一偏振面保存光纖；其一端與所述光耦合器連接，另一端與第二偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的第二偏振面保存光纖；其一端與所述第二偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述波長分離合成回路連接的所述第三偏振面保存光纖；其一端與該波長分離合成回路連接，另一端與第三偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的第五偏振面保存光纖；其一端與所述第三偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述光分波合成器的第三端口連接的所述第六偏振面保存光纖；與所述第二偏振面保存光纖的另一端和所述第三偏振面保存光纖的一端連接的第二偏振面旋轉(zhuǎn)部；以及與所述第五偏振面保存光纖的另一端和所述第六偏振面保存光纖的一端連接的第三偏振面旋轉(zhuǎn)部；所述波長分離合成回路中設(shè)有與所述第三偏振面保存光纖的另一端、第四偏振面保存光纖的一端、第七偏振面保存光纖的一端連接的波長分離器；與所述第七偏振面保存光纖的另一端和第八偏振面保存光纖的一端連接的第一偏振面旋轉(zhuǎn)部；與所述第四偏振面保存光纖的另一端、所述第八偏振面保存光纖的另一端、所述第五偏振面保存光纖的一端連接的合波器；其一端與所述波長分離器連接，另一端與所述合波器連接的所述第四偏振面保存光纖；其一端與所述波長分離器連接，另一端與所述第一偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的所述第七偏振面保存光纖；以及其一端與所述第一偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述合波器連接的所述第八偏振面保存光纖。
5.如權(quán)利要求2所述的光開關(guān)，其特征在于所述相位控制部件中設(shè)有具備輸入控制光的第一端口、輸出控制光的S分量的第二端口、輸出控制光的P分量的第三端口的偏振波分離器；減少該偏振波分離器輸出的所述控制光的S分量的光強度后加以輸出的光衰減器；具備輸入由該光衰減器輸出的所述控制光的S分量的第一端口、輸入由所述偏振波分離器的第三端口輸出的控制光的P分量的第三端口及將所述光衰減器輸出的所述控制光的S分量和所述偏振波分離器的第三端口輸出的控制光的P分量合成后輸出的第二端口的偏振波合成器；以及將從該偏振波合成器的第二端口輸出的控制光輸入到所述光波導(dǎo)環(huán)路的控制光輸入部件。
6.如權(quán)利要求3所述的光開關(guān)，其特征在于所述相位控制部件中設(shè)有具備輸入控制光的第一端口、輸出控制光的S分量的第二端口、輸出控制光的P分量的第三端口的偏振波分離器；減少該偏振波分離器輸出的所述控制光的S分量的光強度后加以輸出的光衰減器；具備輸入由該光衰減器輸出的所述控制光的S分量的第一端口、輸入由所述偏振波分離器的第三端口輸出的控制光的P分量的第三端口及將所述光衰減器輸出的所述控制光的S分量和所述偏振波分離器的第三端口輸出的控制光的P分量合成后輸出的第二端口的偏振波合成器；以及將從該偏振波合成器的第二端口輸出的控制光輸入到所述光波導(dǎo)環(huán)路的控制光輸入部件。
7.如權(quán)利要求4所述的光開關(guān)，其特征在于所述相位控制部件中設(shè)有具備輸入控制光的第一端口、輸出控制光的S分量的第二端口、輸出控制光的P分量的第三端口的偏振波分離器；減少該偏振波分離器輸出的所述控制光的S分量的光強度后加以輸出的光衰減器；具備輸入由該光衰減器輸出的所述控制光的S分量的第一端口、輸入由所述偏振波分離器的第三端口輸出的控制光的P分量的第三端口及將所述光衰減器輸出的所述控制光的S分量和所述偏振波分離器的第三端口輸出的控制光的P分量合成后輸出的第二端口的偏波合成器；以及將從該偏振波合成器的第二端口輸出的控制光輸入到所述光波導(dǎo)環(huán)路的控制光輸入部件。
8.如權(quán)利要求4所述的光開關(guān)，其特征在于下述的兩個光路被設(shè)為相等即其一端與所述第三偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述光分波合成器的第三端口連接的所述第六偏振面保存光纖形成的光路長，以及其一端與所述波長分離合成回路連接，另一端與所述第三偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的所述第五偏振面保存光纖形成的光路長。
9.如權(quán)利要求7所述的光開關(guān)，其特征在于下述的兩個光路被設(shè)為相等即其一端與所述第三偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述光分波合成器的第三端口連接的所述第六偏振面保存光纖形成的光路長，以及其一端與所述波長分離合成回路連接，另一端與所述第三偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的所述第五偏振面保存光纖形成的光路長。
10.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于所述光波導(dǎo)環(huán)路采用偏振面保存光纖作為所述非線性光介質(zhì)形成；其中設(shè)有光分波合成器，它具備輸入信號光的第一端口、與第一偏振面保存光纖的一端連接的第二端口、與第六偏振面保存光纖的另一端連接的第三端口及輸出調(diào)制信號光的第四端口，其光強度的分支比為1∶1；其一端與該光分波合成器的第二端口連接，另一端與作為所述控制光輸入部件的光耦合器連接的所述第一偏振面保存光纖；其一端與所述光耦合器連接，另一端與第二偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的第二偏振面保存光纖；其一端與所述第二偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述波長分離合成回路連接的所述第三偏振面保存光纖；其一端與該波長分離合成回路連接，另一端與所述光分波合成器的第三端口連接的所述第六偏振面保存光纖；以及與所述第二偏振面保存光纖的另一端和所述第三偏振面保存光纖的一端連接的第二偏振面旋轉(zhuǎn)部；所述波長分離合成回路中設(shè)有與所述第三偏振面保存光纖的另一端、第四偏振面保存光纖的一端、第七偏振面保存光纖的一端連接的波長分離器；與所述第四偏振面保存光纖的另一端和第五偏振面保存光纖的一端連接的第一偏振面旋轉(zhuǎn)部；與所述第五偏振面保存光纖的另一端、所述第七偏振面保存光纖的另一端、所述第六偏振面保存光纖的一端連接的合波器；其一端與所述波長分離器連接，另一端與所述第一偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的所述第四偏振面保存光纖；其一端與所述第一偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述合波器連接的所述第五偏振面保存光纖；以及其一端與所述波長分離器連接，另一端與所述合波器連接的所述第七偏振面保存光纖。
11.如權(quán)利要求10所述的光開關(guān)，其特征在于所述相位控制部件中設(shè)有具備輸入控制光的第一端口、輸出控制光的S分量的第二端口、輸出控制光的P分量的第三端口的偏振波分離器；減少該偏振波分離器輸出的所述控制光的S分量的光強度后加以輸出的光衰減器；具備輸入由該光衰減器輸出的所述控制光的S分量的第一端口、輸入由所述偏振波分離器的第三端口輸出的控制光的P分量的第三端口及將所述光衰減器輸出的所述控制光的S分量和所述偏振波分離器的第三端口輸出的控制光的P分量合成后輸出的第二端口的偏振波合成器；以及將從該偏振波合成器的第二端口輸出的控制光輸入到所述光波導(dǎo)環(huán)路的控制光輸入部件。
12.如權(quán)利要求3所述的光開關(guān)，其特征在于所述波長分離合成回路中設(shè)有與所述第二偏振面保存光纖的另一端、第三偏振面保存光纖的一端、第五偏振面保存光纖的一端連接的第一波長分離器；與所述第五偏振面保存光纖的另一端和第六偏振面保存光纖的一端連接的偏振面旋轉(zhuǎn)部；設(shè)在所述第六偏振面保存光纖途中的光延遲器；與所述第三偏振面保存光纖的另一端、所述第六偏振面保存光纖的另一端、所述第四偏振面保存光纖的一端連接的第二波長分離器；其一端與所述第一波長分離器連接，另一端與所述第二波長分離器連接的所述第三偏振面保存光纖；其一端與所述第一波長分離器連接，另一端與所述偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的所述第五偏振面保存光纖；以及其一端與所述偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述第二波長分離器連接的所述第六偏振面保存光纖。
13.如權(quán)利要求4至9中任一項所述的光開關(guān)，其特征在于所述波長分離合成回路中設(shè)有與所述第三偏振面保存光纖的另一端、第四偏振面保存光纖的一端、第七偏振面保存光纖的一端連接的第一波長分離器；與所述第七偏振面保存光纖的另一端和第八偏振面保存光纖的一端連接的第一偏振面旋轉(zhuǎn)部；與所述第四偏振面保存光纖的另一端、所述第八偏振面保存光纖的另一端、所述第五偏振面保存光纖的一端連接的第二波長分離器；其一端與所述第一波長分離器連接，另一端與所述第二波長分離器連接的所述第四偏振面保存光纖；其一端與所述第一波長分離器連接，另一端與所述第一偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的所述第七偏振面保存光纖；以及其一端與所述第一偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述第二波長分離器連接的所述第八偏振面保存光纖。
14.如權(quán)利要求10或11所述的光開關(guān)，其特征在于所述波長分離合成回路中設(shè)有與所述第三偏振面保存光纖的另一端、第四偏振面保存光纖的一端、第七偏振面保存光纖的一端連接的第一波長分離器；與所述第四偏振面保存光纖的另一端和第五偏振面保存光纖的一端連接的第一偏振面旋轉(zhuǎn)部；與所述第五偏振面保存光纖的另一端、所述第七偏振面保存光纖的另一端、所述第六偏振面保存光纖的一端連接的第二波長分離器；其一端與所述第一波長分離器連接，另一端與所述第一偏振面旋轉(zhuǎn)部連接的所述第四偏振面保存光纖；其一端與所述第一偏振面旋轉(zhuǎn)部連接，另一端與所述第二波長分離器連接的所述第五偏振面保存光纖；以及其一端與所述第一波長分離器連接，另一端與所述第二波長分離器連接的所述第七偏振面保存光纖。
15.如權(quán)利要求3所述的光開關(guān)，其特征在于所述波長分離合成回路中，所述第二偏振面保存光纖輸出的所述控制光被輸入時向第一反射鏡反射，該第一反射鏡反射的控制光被再次輸入時向所述第四偏振面保存光纖的一端反射；其中設(shè)有所述第二偏振面保存光纖輸出的所述信號光被輸入時讓其透射而向第二反射鏡輸出，在該第二反射鏡反射的該信號光被再次輸入時讓其透射而向第四偏振面保存光纖的一端輸出該信號光的波長分離板；在所述第二偏振面保存光纖輸出的所述控制光達到所述第四偏振面保存光纖的一端為止的途中該控制光通過的位置上設(shè)置的偏振面旋轉(zhuǎn)器；反射所述控制光的第一反射鏡；以及反射所述信號光的第二反射鏡。
16.如權(quán)利要求4至9中任一項所述的光開關(guān)，其特征在于所述波長分離合成回路中，所述第三偏振面保存光纖輸出的所述控制光被輸入時向第一反射鏡反射，在該第一反射鏡反射的控制光被再次輸入時向所述第五偏振面保存光纖的一端反射；其中設(shè)有所述第三偏振面保存光纖輸出的所述信號光被輸入時讓其透射而向第二反射鏡輸出，在該第二反射鏡反射的該信號光被再次輸入時讓其透射而向第五偏振面保存光纖的一端輸出該信號光的波長分離板；在所述第三偏振面保存光纖輸出的所述控制光達到所述第五偏振面保存光纖的一端的途中該控制光通過的位置上設(shè)置的偏振面旋轉(zhuǎn)器；反射所述控制光的第一反射鏡；以及反射所述信號光的第二反射鏡。
17.如權(quán)利要求10或11所述的光開關(guān)，其特征在于所述波長分離合成回路中，所述第三偏振面保存光纖輸出的所述控制光被輸入時向第一反射鏡反射，在該第一反射鏡反射的控制光被再次輸入時向所述第六偏振面保存光纖的一端反射；設(shè)有在所述第三偏振面保存光纖輸出的所述信號光輸入時讓其透射而向第二反射鏡輸出，在該第二反射鏡反射的該信號光被再次輸入時讓其透射而向第六偏振面保存光纖的一端輸出該信號光的波長分離板；在所述第三偏振面保存光纖輸出的所述控制達到所述第六偏振面保存光纖的一端途中該控制光通過的位置上設(shè)置的偏振面旋轉(zhuǎn)器；反射所述控制光的第一反射鏡；以及反射所述信號光的第二反射鏡。
18.如權(quán)利要求2至17中任一項所述的光開關(guān)，其特征在于所述光分波合成器的第四端口經(jīng)由輸出用光纖連接到光帶通濾光器。
19.如權(quán)利要求2至17中任一項所述的光開關(guān)，其特征在于光循環(huán)器經(jīng)由輸入用光纖連接到所述光分波合成器的第一端口。
全文摘要
光開關(guān)中設(shè)有由非線性光介質(zhì)形成的環(huán)狀的光波導(dǎo)環(huán)路(101)、對光波導(dǎo)環(huán)路輸入控制光的相位控制部件(110)的控制光輸入部件(20)及波長分離合成回路(121)。光波導(dǎo)環(huán)路由以下光路形成從光分波合成器(10)到控制光輸入部件(20)的由第一光纖(12)形成的光路、從控制光輸入部件到波長分離合成回路的由第二光纖(14)形成的光路、從波長分離合成回路返回到光分波合成器的由第四光纖(18)形成的光路。波長分離合成回路由連接波長分離器(30)和合波器(40)的第三光纖(16)、連接波長分離器和偏振面旋轉(zhuǎn)部(60)的第五光纖(22)及連接偏振面旋轉(zhuǎn)部和合波器的第六光纖(24)形成環(huán)狀的光波導(dǎo)回路。從而，即使控制光的偏振狀態(tài)變動也不影響開關(guān)動作。
文檔編號G02B6/26GK1743884SQ200510088228
公開日2006年3月8日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月2日
發(fā)明者荒平慎 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社