JP2015505995A

Method and apparatus for wavelength selective switch

Abstract

Embodiments of devices and methods that implement wavelength selection switches (WSS) are provided. The embodiment realizes a 1-N type WSS system using a switchable polarizing diffraction grating (SPG) cell and LC cell composite element, and a polymer liquid crystal polarizing diffraction grating (PPG) cell and LC cell composite element. .. A specific optical switch includes a liquid crystal cell and an SPG cell adjacent to the liquid crystal cell. The SPG includes a liquid crystal material between two photoalignment layers, an electrode layer covering each photoalignment layer, and a glass substrate covering each electrode layer. A specific method includes a step of polarized an incident light beam into circularly polarized light before diffracting it with a polarizing diffraction grating. The polarized incident light beam is diffracted at a predetermined angle corresponding to the diffraction order of the incident light beam according to the circular polarization and the direction of the hologram pattern formed inside the polarizing diffraction grating.

JP2015505995A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 30

Term

Projected expiry 30 January 2033.

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15 claims: 2 independent, 13 dependent

  1. 1
    液晶セルと、 前記液晶セルに隣接する切り替え可能な偏光回折格子(SPG)セルと を備え、 該SPGは、 第1のガラス基板と、 前記第1のガラス基板を覆う第1の電極層と、 前記第1の電極層を覆う光配向層と、 前記光配向層を覆う液晶材料と、 前記液晶材料を覆う第2の光配向層と、 前記第2の光配向層を覆う第2の電極層と、 前記第2の電極層を覆う第2のガラス基板と を含む、 前記第1の光配向層および前記第2の光配向層は、円偏光の回転方向が互いに反対である2つの干渉光ビームを使用して露光されることにより物理的に変化した感光性ポリマーを含む、 光スイッチ。
  2. 2
    第2の液晶セルおよび偏光板を含む可変光減衰器(VOA)と、 前記VOAと前記液晶セルとの間に配置される1/4波長板と、 前記SPGセルの後段側に配置され、かつ前記液晶セルの反対側にあるプリズムまたはミラーと、 前記SPGセルと前記プリズムまたはミラーとの間に配置される1ペア以上の更に別の液晶セルおよび更に別の対応するSPGセルと を更に備え、 前記光スイッチは、1つの共通ポートを3 N 個の個別ポートに光接続するように構成される1×3 N 型光スイッチで、 ここでNは前記光スイッチの液晶セルおよび対応するSPGセルからなる対の数である、 請求項1に記載の光スイッチ。
  3. 3
    第2の液晶セルおよび偏光板を含む可変光減衰器(VOA)と、 前記SPGセルの後段側に配置され、かつ前記液晶セルの反対側にあるプリズムまたはミラーと、 前記SPGセルと前記プリズムまたはミラーとの間に配置される1つ以上の更に別のSPGセルと を更に備え、 前記光スイッチは、1つの共通ポートを2 N+1 −1個の個別ポートに光接続するように構成される1×(2 N+1 −1)型光スイッチで、 ここでNは前記光スイッチのSPGセルの数である、 請求項1に記載の光スイッチ。
  4. 4
    前記液晶セルは、入射光偏光を直線偏光から右円偏光または左円偏光に変換する切り替え可能な1/4波長板として構成される、請求項3に記載の光スイッチ。
  5. 5
    前記液晶セルおよび偏光板を含む可変光減衰器(VOA)と、 前記VOAと前記SPGセルとの間に配置される1/4波長板と、 前記SPGセルの後段側に配置され、かつ前記VOAの反対側にあるプリズムまたはミラーと、 前記SPGセルと前記プリズムまたはミラーとの間に配置される1つ以上の更に別のSPGセルと を更に備え、 前記光スイッチは、1つの共通ポートを2 N 個の個別ポートに光接続するように構成される1×2 N 型光スイッチで、 ここでNは前記光スイッチのSPGセルの数である、 請求項1に記載の光スイッチ。
  6. 6
    前記液晶セルおよび前記SPGセルは共に、波長チャネル数に対応する複数の画素を含み、 該複数の画素は、かつ光スイッチポートに対応する光スイッチを通過する複数の平行ビーム光路の方向に対して垂直に配列され、 前記光スイッチは、等しい距離を、前記光スイッチからの平行出力光ビームの間に有するように設計される、 請求項1に記載の光スイッチ。
  7. 7
    1つ以上の入射光ビームを前記液晶セルおよび前記SPGセルに送信するとともに前記液晶セルおよび前記SPGセルから受信するファイバアレイと、 前記光路上にあって、前記ファイバアレイの後段側に配置されるマイクロレンズアレイと、 前記光路上であって前記マイクロレンズアレイの後段側に配置されるビーム偏向器と、 前記光路上であって前記ビーム偏向器の後段側に配置される1/2波長板アレイと、 前記光路上であって前記1/2波長板アレイと前記SPGセルを有する前記液晶セルとの間に配置されるシリンドリカルレンズと、 前記光路上で前記シリンドリカルレンズの後方に位置する前記液晶セルおよび前記SPGセルに対向し、かつ前記シリンドリカルレンズを通過する光ビームを反対方向に反射して前記シリンドリカルレンズを通過させるように配置されるシリンドリカル反射ミラーと、 前記光路上で前記シリンドリカルレンズの後方に位置する前記シリンドリカル反射ミラーに対向し、かつ前記シリンドリカルレンズを通過する光ビームを前記シリンドリカルレンズへ戻るように回折させるように配置される回折格子と を更に備える、請求項1に記載の光スイッチ。
  8. 8
    前記SPGセルは、電圧が印加されていない状態または第1の電圧が前記第1の電極層と前記第2の第1の電極層との間に印加されている状態で、円偏光を所定方向に有する入射光ビームを回折させ、かつ前記回折入射光ビームの円偏光の回転方向を反転させるように構成される、請求項1に記載の光スイッチ。
  9. 9
    前記SPGセルは、第2の電圧が前記第1の電極層と前記第2の第1の電極層との間に印加されている状態で、回折も偏光の変化も起こすことなく入射光ビームに前記SPGセルを通過させるように構成される、請求項8に記載の光スイッチ。
  10. 10
    前記液晶セルは、電圧が印加されていない状態または第1の電圧が前記液晶セルの両端に印加されている状態で、円偏光の回転方向を反転させた後に、前記円偏光を有する入射光ビームを通過させて前記SPGセルに到達させるか、あるいはそのかわりに、第2の電圧が前記液晶セルの両端に印加されている状態で、前記円偏光の回転方向を変化させることなく前記入射光ビームを通過させるように構成される、請求項1に記載の光スイッチ。
  11. 11
    液晶セルと、 前記液晶セルに隣接するポリマー液晶偏光回折格子(PPG)セルと を備え、該PPGは、 ガラス基板と、 前記ガラス基板を覆い、かつ円偏光の回転方向が互いに反対である2つの干渉光ビームを使用して露光されることにより物理的に変化している感光性ポリマーを含む光配向層と、 前記光配向層を前記ガラス基板の反対側で覆い、かつ均一光ビームを用いる照射により物理的に変化した重合液晶層と を含む、光スイッチ。
  12. 12
    第2の液晶セルおよび偏光板を含む可変光減衰器(VOA)と、 前記SPGセルの後段側に配置され、かつ前記液晶セルの反対側にあるプリズムまたはミラーと、 前記PPGセルと前記プリズムまたはミラーとの間に配置される1対以上の更に別の液晶セルおよび更に別の対応するPPGセルからなる対と を更に備え、 前記光スイッチは、1つの共通ポートを2 N 個の個別ポートに光接続するように構成される1×2 N 型光スイッチで、 ここでNは前記光スイッチの液晶セル群および対応するPPGセルからなる対の数である、 請求項11に記載の光スイッチ。
  13. 13
    前記液晶セルおよび前記PPGセルは共に、波長チャネル数に対応する複数の画素を含み、 該複数の画素は、光スイッチポートに対応する前記光スイッチを通過する複数の平行ビーム光路の方向に対して垂直に配列され、 前記光スイッチは、等しい距離を、前記光スイッチからの平行出力光ビーム群間に有するように設計される、請求項11に記載の光スイッチ。
  14. 14
    1つ以上の入射光ビームを前記液晶セルおよび前記PPGセルに送信するとともに、前記液晶セルおよび前記PPGセルから受信するファイバアレイと、 前記光路上であって前記ファイバアレイの後段に配置されるマイクロレンズアレイと、 前記光路上であって前記マイクロレンズアレイの後段側に配置されるビーム偏向器と、 前記光路上であって前記ビーム偏向器の後段側に配置される1/2波長板アレイと、 前記光路上であって前記1/2波長板アレイと前記PPGセルを有する前記液晶セルとの間に配置されるシリンドリカルレンズと、 前記光路上で前記シリンドリカルレンズの後方に位置する前記液晶セルおよび前記SPGセルに対向し、かつ前記シリンドリカルレンズを通過する光ビームを反対方向に反射して前記シリンドリカルレンズを通過させるように配置されるシリンドリカル反射ミラーと、 前記光路上で前記シリンドリカルレンズの後方に位置する前記シリンドリカル反射ミラーに対向し、かつ前記シリンドリカルレンズを通過する光ビームを前記シリンドリカルレンズへ戻るように回折させるように配置される回折格子と を更に備える、請求項11に記載の光スイッチ。
  15. 15
    前記液晶セルは、電圧が印加されていない状態、または第1の電圧が前記液晶セルの両端に印加されている状態で、前記円偏光の回転方向を反転させた後に、円偏光を有する入射光ビームを通過させて前記PPGセルに到達させるか、あるいはその代わりに、第2の電圧が前記液晶セルの両端に印加されている状態で、前記円偏光の回転方向を反転させることなく前記入射光ビームを通過させるように構成される、請求項11に記載の光スイッチ。
Independent claims15