光开关的制作方法

专利名称：光开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于长距离大容量光纤通信等的用控制光切换被控制光的光开关。
背景技术：
为了有效利用有限的通信线路资源，并实现大容量光纤通信，需要增加可收发的信道数，且提高通信速度的手段。
光纤通信中，通过在作为传输路的光纤中传播经调制按正确标准的一定时间间隔排列光脉冲的光脉冲串得到的2值数字光脉冲信号来进行通信。正确标准的一定时间间隔是指与传输密度频率相当的频率之倒数对应的时间间隔。以下，将传输密度频率也称为位速度。
作为上述增加信道数的手段，可研究时分复用通信(TDMTimeDivision Multiplexing)等的多路通信方法。TDM是采用将多个信道时间复用后作为时分复用信号发送，并利用接收侧由时钟信号生成的选通信号从时分复用信号分离各个信道，从而个别地抽取各个信道的信息并接收的方法的通信方法。
为提高上述TDM等的通信速度，多重分离装置最好全部由光学装置实现。即，最好实现可不经电气装置而仅用光控制信号执行开关动作的光开关。
光纤中显示出的光克尔效应(kerr effect)是因在光纤中传播大强度的光使光纤折射率变化的非线性光学效应。光克尔效应的响应速度是数飞秒(fs)。即，如果利用光克尔效应构成光开关，就可实现可进行数百Gbit/s以上的开关动作的光开关。附带说明将光脉冲信号暂时变换成电信号即电脉冲信号，用电子设备将该电脉冲信号开关后再回到光脉冲的传统的开关，被限制在对40Gbit/s左右的位速度的光脉冲信号进行开关。
光纤中传输的光脉冲信号在光纤传输路传播的过程中产生能量损耗，即发生所谓传播损耗。该传播损耗随着传输距离变长而增大。另外，由光纤具有的波长色散产生光脉冲信号的信噪比(S/NSignal toNoise Ratio)下降和光脉冲信号的波形变形，即产生所谓光脉冲信号的波形恶化。以下，将能量损耗且产生波形恶化的光脉冲信号也称为品质下降的光脉冲信号。
因此，光通信装置中为加长传输距离而需要光中继器，以对品质下降的光脉冲信号进行识别再生处理，再生成光脉冲信号。光中继器中，首先，进行从因长距离传播光纤传输路而产生波形恶化的光脉冲信号中抽出与位速度对应的频率的光时钟脉冲信号并加以再生的步骤。该步骤被称为定时再生(再定时Re-Timing)。接着，基于该光时钟脉冲信号，进行对光脉冲信号进行整波(再整形Re-Shaping)并再生(再生成Re-Generating)的步骤。
特别是，不用一时变换成电信号后执行上述三个功能(再定时、再整形及再生成)，而是全部在光的状态下直接执行的功能称为光3R功能，具有该功能的再生中继器称为光3R再生中继器。即，光3R再生中继器具有这样的功能不进行电信号变换而用光信号处理来再生具有与从传输端传输的时刻的光脉冲信号相同波形且相同强度的光脉冲信号并将光脉冲信号中继的功能。以下，将光3R再生中继器也称为光信号再生装置。
光3R再生中继器中，从光脉冲信号抽出光时钟脉冲，通过用光选通回路进行光脉冲信号与光时钟脉冲的AND处理(选通)来再生光脉冲信号。即，构成光脉冲信号与光时钟脉冲的各光脉冲中，利用只有同时在光闸内叠加存在的光脉冲的能量分量才能从光闸输出的效应，修正光脉冲信号的光脉冲波形之变形，并再生光脉冲信号。
这样，光3R再生中继器具有如下特征利用基于全光学器件的光信号处理技术直接在光状态下高速进行与将光脉冲信号一时变换成电脉冲信号后进行信号的再生中继的传统技术相同的信号处理。
以前，有采用非线性光循环镜(NOLMNon-linear Optical loopMirror)构成光3R再生中继器的例子(例如，参照非专利文献1)。NOLM具备光分波合成器、光耦合器及光纤环路。现将上述NOLM的基本动作概述如下。
成为开关对象的信号光，由光分波合成器分割成其光强度相等的两束光。在光纤环路内被分为两束的信号光分别沿顺时针(也称为CW方向)和逆时针(也称为CCW方向)传播，再输入到光分波合成器使两者耦合。
这时，若未从光耦合器输入控制光，则顺时针在光纤环路内传播的信号光与逆时针传播的信号光在光分波合成器中以同相位合成。结果，输入到NOLM的信号光输出到与输入光分波合成器的输入输出端相同的输入输出端。输出到该输入输出端的信号光也称为环路反射光。
另一方面，若由光耦合器输入控制光，则光纤环路内显示出光克尔效应使折射率变化。因此，被分为两束的信号光在光纤环路内沿顺时针和逆时针分别传播，再输入到光分波合成器，在两者耦合时两者的相位偏移。使该相位偏移量成为π地调整光纤环路的长度或控制光的强度，则输入到NOLM的信号光输出到与输入光分波合成器的输入输出端成对的另一输入输出端。输出到该另一输入输出端的信号光也称为环路透过光。
如上所述，用控制光实现开关动作，即作为被控制光的信号光被输出到输入光分波合成器的输入输出端相同的输入输出端，或被输出到与输入光分波合成器的输入输出端成对的另一输入输出端。
为了在NOLM中用光分波合成器使光纤环路中顺时针传播的信号光与逆时针传播的信号光合成并干涉，需要使两信号光的偏振方向一致。为此正研究用偏振面保存光纤构成上述光纤环路的方法(例如参照非专利文献2)。
非专利文献1“ALL-OPTICAL REGENERATION，”J.C.Simonet al.，ECOC’98 September 1998.pp.467-469.
非专利文献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。

发明内容
构成光开关的光纤环路内发生的光克尔效应依赖于控制光和信号光二者的偏振状态。即，在光纤环路内信号光与控制光并行时，若两者为线偏振光且其偏振面互相平行，则由光克尔效应造成的折射率变化大小成为最大。而信号光与控制光的偏振面正交时，由光克尔效应造成的折射率变化大小成为最小。
在利用由光克尔效应改变折射率的现象的光开关中，由于折射率变化量依赖于这样的信号光与控制光的相互的偏振方向关系，因而造成开关动作的不稳定。因此，需要将不依赖于输入到光纤环路的信号光或控制光的偏振状态而可实现通常稳定的开关动作的机构制成光开关的结构。这里，稳定的开关动作指的是可保证构成控制光的光脉冲输入到光纤环路时信号光必作为环路透过光由光开关输出，且构成控制光的光脉冲未输入时必作为环路反射光由光开关输出。如果未实现稳定的开关动作，就不能作为光开关用到光3R再生中继器等中。
用于光3R再生中继器的光开关中，与上述信号光对应的是输入到该光3R再生中继器的时间多重光脉冲信号中抽出的光时钟脉冲信号。该光时钟脉冲信号例如由锁模半导体激光器等输出。因而，光时钟脉冲信号可为线偏振光，并可使其偏振面方向根据需要设定成任意方向。
另一方面，用于光3R再生中继器的光开关中，与上述控制光对应的是输入到该光3R再生中继器的时分复用信号即光脉冲信号，或者用光放大器或滤波器将该光脉冲信号进行放大/加工后的光脉冲信号。输入到光3R再生中继器的光脉冲信号是在长距离(数十千米左右)光纤传输路传播的光脉冲信号。广泛用于光通信等的光纤传输路由不具有保持传播该传输路的光脉冲信号之偏振状态的能力的光纤构成。因而，若不设置特别的装置就不能实现使该传输路以一定状态保持其偏振状态的情况下传输光脉冲信号。
因而，用于光3R再生中继器的光开关需要具有其开关动作不依赖输入的光脉冲信号之偏振状态的变动的特性。采用传统的NOLM的光开关中，输入的光脉冲信号的偏振状态的变动影响其开关动作，不能保障稳定的开关动作。
于是，本发明的目的在于提供即使输入的控制光即光脉冲信号的偏振状态变动，也不影响开关动作的可实现稳定的开关动作的光开关。即，提供足以用于光3R再生中继器等的可实现稳定动作的光开关。该光开关是用控制光对被控制光进行开关的光开关，因此在以下的说明中为了方便，相对于控制光将被控制光称为信号光来加以区分。
为达成上述目的，本发明的光开关的特征在于设有由非线性光介质形成的环状的光波导环路和构成对光波导环路输入控制光的相位控制部件的控制光输入部件外，还设有波长分离合成回路。
光波导环路将信号光分支，使之在由非线性光介质形成的环状的光路彼此相反方向传播后再次合成。在光波导环路的中途设有控制在光波导环路传播的信号光相位的相位控制部件。该相位控制部件具备用以对构成光波导环路的非线性光介质输入改变该非线性光介质的折射率的控制光的控制光输入部件。
即，本发明的光开关的构成要素即光波导环路由以下光路形成由光分波合成器到控制光输入部件的光路；由控制光输入部件到波长分离合成回路的光路；以及由波长分离合成回路返回到光分波合成器的光路。被控制光即信号光输入到光波导环路时被分支，在光波导环路中彼此相反方向传播，并再次在分支的位置合成。
本发明的光开关中，通过可用控制光控制传播光波导环路的信号光的相位，实现用控制光对信号光进行开关的功能。波长分离合成回路的作用是基于控制光中正交的两个方向的各偏振分量使对信号光的相位控制量的各贡献量均等化。该波长分离合成回路的结构中包括波长分离器、偏振面旋转部、合波器和连接它们的光路。该光路可采用光纤形成。
另外，形成上述光波导环路的作为非线性光介质的光路也可采用光纤形成。在后面进行详细说明，光纤具有根据传播的光强度显示出折射率变化的光的非线性效应的性质，可作为构成光波导环路的非线性光介质使用。
并且，将输入到上述光波导环路的被控制光即信号光分为第一信号光和第二信号光，两个信号光在光波导环路中彼此相反方向传播后再次将第一信号光和第二信号光合成，这可以利用光分波合成器实现。
依据本发明的光开关，由于具备由非线性光介质形成的环状的光波导环路、对光波导环路输入控制光的控制光输入部件和波长分离合成回路，可通过控制光控制在光波导环路中传播的信号光的相位，可根据控制光实现对信号光进行开关的功能。
被控制光即线偏振光的信号光输入到光分波合成器的信号光输入端口后分成第一信号光与第二信号光，该第一信号光与第二信号光在光波导环路中彼此相反方向传播，在该光分波合成器中第一信号光与第二信号光再次合成。
控制光经由在光波导环路的中途设置的相位控制部件的控制光输入部件输入到光波导环路。通过输入到光波导环路的控制光，在构成光波导环回路的光路的光纤中，发生光的非线性效应即光克尔效应，对该光纤中传播的第一信号光的折射率变化。
即，第一和第二信号光沿彼此相反方向在构成光波导环路的光路的光纤中传播后，由光分波合成器合成时，若按照控制光的强度调整该光纤的长度，使第一信号光与第二信号光的相位差成为π，则输入到光分波合成器的信号光输入端口的信号光，只要控制光由控制光输入部件输入了光纤时，就由与光分波合成器的信号光输入端口成对的输出端口作为环路透过光向外部输出调制信号光。另一方面，在控制光未输入时，信号光作为环路反射光在光分波合成器的信号光输入端口反射。
这里，输入到光波导环路的信号光的偏振方向确定为一定方向而不变时，光开关具有上述那样的功能。即，输入到光波导环路的信号光的偏振方向被确定而不变时，第一和第二信号光在光分波合成器合成时，可按照控制光的强度确定该光纤的长度，使第一信号光与第二信号光的相位差成为π。显然，这样确定的光纤长度的最佳值依赖输入到光波导环路的信号光的偏振方向。
但是，如上所述，由于用于光通信的光纤传输网由不具有将传输网中传播的光的偏振面方向保持一定方向的功能的光纤构成，难以将该光纤中传输的光(本发明中相当于控制光的光)的偏振面方向维持并控制在一定方向上。
因此，在本发明的光开关中，为了实现不依赖输入到光波导环路的控制光偏振方向的开关动作，而在光波导环路的中途设有相位控制部件外，设有波长分离合成回路。波长分离合成回路的作用是使控制光的两个正交方向的偏振分量造成的对信号光的相位控制量的各贡献量均等化。如后详细说明，概述上述波长分离合成回路的功能，则如下实现。
如上所述，光波导环路由以下光路形成由光分波合成器到控制光输入部件的光路；由控制光输入部件到波长分离合成回路的光路；以及由波长分离合成回路返回到光分波合成器的光路。从控制光输入部件到波长分离合成回路的光路中，对第一信号光的相位调制有贡献的控制光的分量是与第一信号光偏振面方向平行的分量。
另外，从波长分离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转90°并与第一信号光相互作用的结构。即，起到使控制光的偏振面方向旋转90°的作用的部分就是波长分离合成回路。
这样，在由控制光输入部件到波长分离合成回路的光路中，与第一信号光相互作用的控制光分量的剩余分量，在从波长分离合成回路返回到光分波合成器的光路中，与第一信号光相互作用。即，在从控制光输入部件到波长分离合成回路的光路中，与第一信号光相互作用的控制光分量由波长分离合成回路使其偏振面旋转90°，因此在从波长分离合成回路返回到光分波合成器的光路中，不与第一信号光相互作用。但是，在控制光输入部件到波长分离合成回路的光路中，未与第一信号光相互作用的控制光分量也由波长分离合成回路使其偏振面旋转90°，因此从波长分离合成回路返回到光分波合成器的光路中，与第一信号光相互作用。
如上所述，从控制光输入部件到波长分离合成回路的光路中的作为第一信号光与控制光的相互作用之效果的第一信号光的相位控制量，与从波长分离合成回路返回到光分波合成器的光路中的作为第一信号光与控制光的相互作用之效果的第一信号光的相位控制量之和，不依赖于从控制光输入部件输入到光波导环路时刻的控制光的偏振面方向。
即，通过波长分离合成回路，实现经由控制光输入部件输入到光波导环路的控制光的两个正交方向的偏振分量对信号光的相位控制量的各贡献量的均等化。因而，依据本发明的光开关，即使从控制光输入部件输入到光波导环路时刻的控制光的偏振面方向变化，也不影响开关动作，可实现稳定的开关动作。


图1是实施例1的光开关的概略结构图。
图2是波长分离器的动作的说明图。
图3是实施例1的光开关动作的说明图。
图4是实施例2的光开关的概略结构图。
图5是实施例2的光开关动作的说明图。
图6是实施例3的光开关的概略结构图。
图7是实施例4的光开关的概略结构图。
图8是实施例6的光开关的概略结构图。
图9是实施例7的光开关动作的说明图。
图10是实施例8的光开关动作的说明图。
(符号说明)10光分波合成器，12第一光纤，13第一偏振面保存光纤，14第二光纤，15、51第二偏振面保存光纤，16第三光纤，17、52第三偏振面保存光纤，18第四光纤，19、53、60第四偏振面保存光纤，20控制光输入部件，22第五光纤，23、54、61第五偏振面保存光纤，24第六光纤，25、55、58第六偏振面保存光纤，30波长分离器，40合波器，56、59第七偏振面保存光纤，57第八偏振面保存光纤，60偏振面旋转部，62、68第一偏振面旋转部，64第二偏振面旋转部，66第三偏振面旋转部，70光延迟器，101、102、103、104、105光波导环路，110、112相位控制部件，121、122、123、124波长分离合成回路，142光循环器，144输入用光纤，146输出用光纤，150带通滤光器，406偏振波分离器，407偏振波合成器，408光衰减器，410、411、412、413光纤，701第一波长分离器，702第二波长分离器，801波长分离板，802、805第一反射镜，803、804第二反射镜，806、807偏振面旋转器。
具体实施例方式
以下，参照附图，就本发明的实施方式进行说明。还有，各图表示本发明的一个结构例，仅为理解本发明而概略示出各构成要素的配置关系等，本发明并不限于图示例。另外，在以下的说明中，会采用特定的设备和条件等，但这些材料和条件只不过涉及优选例之一，因而并不受限于这些情况。并且，在各图中对于同样的构成要素采用同一符号，省略其重复的说明。
实施例1(结构)参照图1，就本发明实施例1的第一光开关的结构进行说明。第一光开关这样构成在由非线性光介质形成的环状的光波导环路101和对光波导环路101输入控制光的相位控制部件110的控制光输入部件20以外，还设有波长分离合成回路121。
光波导环路101由以下光路形成，即从光分波合成器10到控制光输入部件20的由第一光纤12形成的光路(下文也称为“通路L1”)、从控制光输入部件20到波长分离合成回路121的由第二光纤14形成的光路(下文也称为“通路L2”)、从波长分离合成回路121返回到光分波合成器10的由第四光纤18形成的光路(下文也称为“通路L4”)。
这里，光分波合成器10采用定向光耦合器。当然，可作为光分波合成器10利用的器件并不限于定向光耦合器而有各式各样的器件，但利用何种器件则属于设计上的事。
在光波导环路101的中途设有控制在光波导环路中传播的信号光相位的相位控制部件110。该相位控制部件110具备用以向由构成光波导环路的非线性光介质即第二光纤14构成的通路L2输入控制光的控制光输入部件20。
另外，作为控制光输入部件20采用定向光耦合器。以下，也将可作为控制光输入部件20利用的定向光耦合器等称为光耦合器。当然，可作为控制光输入部件20利用的器件并不限于定向光耦合器而可有各式各样的器件，但利用何种器件则属于设计上的事。
波长分离合成回路121由波长分离器30、偏振面旋转部60、合波器40和构成连接它们的光路的光纤构成。
以下，具体说明第一光开关的结构。光分波合成器10将定向光耦合器的4个输入输出端口作如下分配并加以利用。第一端口10-1与输入用光纤144的一端连接并输入信号光。第二端口10-2与第一光纤12的一端连接，第三端口10-3与第四光纤18的另一端连接。第四端口10-4与输出用光纤146的一端连接，并输出调制信号光，即经控制光控制而作为环路透过光被切换的信号光成分。
由光分波合成器10的第一端口10-1输入的信号光被以光强度比11分支后，向第二端口10-2和第三端口10-3分别输出第一信号光与第二信号光。即，第一信号光与第二信号光的光强度相等。
构成通路L1的第一光纤12的一端与光分波合成器10的第二端口10-2连接，其另一端与作为控制光输入部件20的光耦合器连接。以下，将作为控制光输入部件20的光耦合器也表示为光耦合器20。构成通路L2的第二光纤14的一端与光耦合器20连接，其另一端与构成波长分离合成回路121的一个构成要素即波长分离器30的第一端口30-1连接。构成通路L4的第四光纤18的一端与构成波长分离合成回路121的一个构成要素即合波器40连接，其另一端与光分波合成器10的第三端口10-3连接。
波长分离合成回路121由波长分离器30、偏振面旋转部60、合波器40构成。波长分离器30与第二光纤14的另一端、第三光纤16的一端及第五光纤22的一端连接。偏振面旋转部60与第五光纤22的另一端和第六光纤24的一端连接。合波器40与第三光纤16的另一端、第六光纤24的另一端及第四光纤18的一端连接。即，第三光纤16的一端与波长分离器30的第二端口30-2连接，其另一端与合波器40的第一端口40-1连接，第五光纤22的一端与波长分离器30的第三端口30-3连接，其另一端与偏振面旋转部60连接，第六光纤24的一端与偏振面旋转部60连接，其另一端与合波器40的第二端口40-2连接。
即，波长分离合成回路121相对于由通路L1、L2及L4构成的光波导环路101形成次级光波导环路。形成该次级光波导环路的光路由连接波长分离器30与合波器40的第三光纤16(以下也称为“通路L3”)、连接波长分离器30与偏振面旋转部60的第五光纤22(以下也称为“通路L5”)及连接偏振面旋转部60与合波器40的第六光纤24(以下也称为“通路L6”)形成。
分别设定通路L3、通路L5和通路L6之间的光路长度，使信号光通过通路L3所需的时间与控制光通过通路L5、偏振面旋转部60和通路L6所需的时间相等。
(动作)参照图1，说明第一光开关的工作原理。依据本发明的第一光开关，由于设有以非线性光介质形成光形的环状的光波导环路101、对光波导环路101输入控制光的相位控制部件110的控制光输入部件20和波长分离合成回路121，可通过控制光控制在光波导环路101中传播的信号光的相位，并可实现用控制光对被控制光即信号光进行切换的功能。
被控制光即线偏振光的信号光被输入到光分波合成器10的信号光输入端口即第一端口10-1，并分支成第一信号光与第二信号光，分别向CW方向和CCW方向传播，并再次在该光分波合成器10中将第一信号光与第二信号光合成。即，对第一端口10-1有信号光输入时，由第二端口10-2输出第一信号光，由第三端口10-3输出第二信号光，并分别向CW方向和CCW方向传播，第一信号光输入到第三端口10-3，第二信号光输入到第二端口10-2，在光分波合成器10中第一信号光与第二信号光被合成。
控制光经由设于光波导环路101中途的光耦合器20输入到光波导环路101。通过输入到光波导环路101的控制光，在构成光波导环路101的光路的第二光纤14与第四光纤18中，显示出光的非线性效应即光克尔效应，使对于在该第二光纤14与第四光纤18中传播的第一信号光的折射率变化。
即，第一和第二信号光分别向CW方向和CCW方向传播后，在光分波合成器10中合成时，若按照控制光的强度调整该第二光纤14与第四光纤18的长度，使第一信号光与第二信号光的相位差成为π，则输入到光分波合成器10的信号光输入端口即第一端口10-1的信号光，只要控制光从光耦合器20输入了第二光纤14时，就由与光分波合成器10的信号光输入端口即第一端口10-1成对的输出端口即第四端口10-4作为环路透过光向外部输出调制信号光。另一方面，控制光未被输入时，信号光作为环路反射光在光分波合成器10的信号光输入端口即第一端口10-1反射。
这里，如果输入到光波导环路101的控制光的偏振方向确定为一定方向而不变时，光开关起到上述的作用。即，信号光从锁模半导体激光器等输出，因此可将该偏振方向确定为一定方向，如果输入到光波导环路101的控制光的偏振方向也被确定而不变，则在光分波合成器10中第一和第二信号光合成时，可按照控制光的强度确定该第二光纤14与第四光纤18的长度，使第一信号光与第二信号光的相位差成为π。当然，这样确定的第二光纤14与第四光纤18之长度的最佳值，依赖于输入到光波导环路101的信号光的偏振面与控制光的偏振面在光波导环路101内传播的过程中形成的角度。
但是，一般难以做到将输入到光波导环路101的控制光的偏振方向确定为一定方向而不变。即，在光3R再生中继器中使用第一光开关时，控制光是无法保证从发送机侧起数十千米以上长度的偏振面保存等特性的在一般光纤传输路中传播的光脉冲信号，因此不能保证确定其偏振面为一定方向的情况。
因此，为了即使控制光的偏振方向不确定也可实现稳定的开关动作、在第一光开关实现不依赖输入到光波导环路101的控制光偏振方向的开关动作，设置了波长分离合成回路121。波长分离合成回路121的作用是使与控制光中的两个正交方向的偏振分量对信号光的相位控制量的各贡献量均等化。
以上就是第一光开关的动作的概要。以下就第一光开关的动作进行详细说明。在以下的说明中为了方便，在图1所示的光开关的概略结构图中，对于在光纤等的光传输路或光分波合成器等中传播的光学器件的光的偏振方向作如下规定。即，光的电场矢量的振动方向对纸面垂直的偏振光称为TE(横向电场模)偏振波，且与纸面垂直的方向称为TE方向。另外，光的电场矢量的振动方向对纸面平行的偏光称为TM(横向磁场模)偏振波，且与纸面平行的方向称为TM方向。
首先，就构成波长分离合成回路121的一个构成要素即波长分离器30进行说明。波长分离器30例如可以利用在透明基板上层叠介质多层膜而形成的介质多层膜滤波器。作为市售的介质多层膜滤波器，可以利用光伸光学工业社制的商品名为T-MUX等的器件。
信号光的波长为λs、控制光的波长为λp时，可以如下设计作为波长分离器30使用的介质多层膜滤波器的反射透射特性。即，使得波长为λs的信号光透射，而波长为λp的控制光反射。这种介质多层膜滤波器可根据公知的与介质多层膜的反射/透射特性相关的光学原理进行设计。
参照图2，说明波长分离器30的动作。图2中示意表示波长分离器30，即以横轴取为波长示意表示波长分离器30的第一端口30-1、第二端口30-2及第三端口30-3各端口的输入输出光的波长特性。
波长分离器30的第一端口30-1上被输入波长λs的信号光与波长λp的控制光。由波长分离器30的第一端口30-1输入的光，在控制光未从控制光输入部件20输入时仅为波长λs的信号光，但控制光输后就成为波长λs的信号光与波长λp的控制光混合的光。
波长分离器30中波长为λs的信号光透射，且波长为λp的控制光反射，因此波长分离器30的第一端口30-1上一旦被输入波长λs的信号光与波长λp的控制光，则由第二端口30-2仅输出透射的波长λs的信号光，而由第三端口30-3仅输出反射的波长为λp的控制光。另外，波长分离器30的第三端口30-3上被输入波长λs的信号光时，波长分离器30使波长为λs的信号光透射，但如后述由于未设置该透射光耦合的端口，不会从波长分离器30的任何端口输出该信号光。
构成波长分离合成回路121的另一要素即偏振面旋转部60可采用法拉第旋转器。即，调整法拉第旋转器在线偏振光输入时使线偏振光的偏振面旋转90°并加以输出。另外，偏振面旋转部60并不受限于法拉第旋转器，也可以利用1/2波片。无论如何，偏振面旋转部60只要是具有在线偏振光输入时使线偏振光的偏振面旋转90°并加以输出的功能的器件，就可以利用，采用何种器件是属于设计上的事。
作为构成通路L2和通路L4的光纤，最好采用可高效率地显示出光克尔效应的光纤。这基于以下所述的理由。即，上述的开关所需要的相位偏移量φ由下式(1)给出。
φ＝2γPL (1)这里，P(W)是控制光的功率，L(km)是构成光纤环路的光纤的长度。γ(W-1km-1)是基于光克尔效应的非线性光学常数。因而，非线性光学常数γ(W-1km-1)越大，可以使构成通路L2和通路L4的光纤的长度(与上式(1)的L(km)相当)越短。即，可更加紧凑地构成第一光开关。
为了高效地显示出光克尔效应，对光纤的纤芯以高浓度掺杂GeO2，增大基于光克尔效应的非线性光学常数γ(W-1km-1)，或者减小光纤的波导模截面积即模场直径(MFDMode Field Diameter)，进行提高光纤内的光能密度的措施。例如，MFD为8μm的普通光纤的γ＝1～2km-1W-1左右，MFD为3.6μm的γ＝20km-1W-1那样大10倍左右的光纤也有市售。
另外，称为多孔光纤(Holey fiber)的在包层形成孔洞的光纤，或称为光子带隙光纤的光的非线性高的光纤也正在开发。可预想到将来，对偏振面保存光纤也进行上述的措施，开发具备偏振面保存的性质且光的非线性高的光纤。
以下，将高效率显示出光克尔效应的光纤称为非线性光纤。
参照图3，详细说明第一光开关的动作。图3为说明本发明的实施例1的第一光开关的动作，示意表示在通路L2至通路L6中传播的信号光及控制光的传播形态。另外，为了方便理解，图3中将通路L2至通路L6抽象为直线。
以下说明在与形成通路L2的第二光纤14的一端连接的控制光输入部件20的输出端中，信号光作为TE偏振波输入到第二光纤14的情况。当然，可以使信号光以TM波输入第二光纤14而使光开关动作，由于说明相同而省略其说明。
另一方面，由于控制光的偏振面方向为任意方向，设控制光的TE方向的分量为S分量(令S分量的强度为PE)，TM方向的分量为P分量(令P分量的强度为PM)。即，控制光的强度P为PE+PM，该值P由第一光开关的外部另外设置的光放大器等控制成一定大小，输入到该第一光开关的控制光输入部件20。另外，在构成通路L2的第二光纤14中传播的过程中，控制光的强度P及偏振状态(作为线偏振光的偏振面方向)被保持。
在构成通路L2的第二光纤14中，并行传播构成信号光的信号光脉冲与构成上述控制光的控制光脉冲，基于因控制光脉冲而显示出的光克尔效应的相互相位调制效应，在信号光脉冲中产生的相移量φL2由下式(1’)给出。但是，设与信号光脉冲的偏振面正交的控制光脉冲的P分量无贡献，在第二光纤14中使控制光脉冲不改变其波形的状态下传播。另设不发生基于因第二光纤14的群速度色散而产生的信号光脉冲与控制光脉冲的传播速度的相差的信号光脉冲与控制光脉冲并行传播过程中两个脉冲的错位(也称为离散)。
φL2＝2γPEl2(1’)这里，l2是构成通路L2的第二光纤14的长度。
信号光脉冲与控制光脉冲到达第二光纤14的另一端，两脉冲输入到波长分离器30的第一端口30-1。上述的信号光脉冲由第二端口30-2输出并在构成通路L3的第三光纤16中传播，然后输入到合波器40的第一端口40-1并输出到第三端口40-3，然后输入到构成通路L4的第四光纤18。
另一方面，控制光脉冲由波长分离器30的第三端口30-3输出，然后输入到构成通路L5的第五光纤22，在第五光纤22中传播并通过偏振面旋转部60，在构成通路L6的第六光纤24中传播并从合波器40的第二端口40-2输入到合波器40。然后由合波器40的第三端口40-3输出后输入到第四光纤18。
若控制光脉冲通过偏振面旋转部60，则它的偏振方向旋转90°，因此控制光脉冲在第五光纤22中传播时的P分量和S分量分别在第六光纤24中传播时成为S分量和P分量。因而，在合波器40中信号光脉冲与控制光脉冲合成，并输入到第四光纤18，两个光脉冲在第四光纤18中并行传播后，由于其偏振方向旋转90°，与在构成通路L2的第二光纤14中并行传播后平行于信号光脉冲的偏振方向(P方向)的控制光分量成为强度为PM的P分量的情况相比，与信号光脉冲的偏振方向(P方向)平行的控制光分量成为其强度为PE的P分量。
即，在构成通路L2的第二光纤14中并行传播后的控制光脉冲的P分量的强度为PM，而在构成通路L4的第四光纤18中并行传播后由于偏振面旋转90°而成为其强度不变的PM的S分量。另一方面，在构成通路L2的第二光纤14中并行传播后的控制光脉冲的S分量的强度为PE，而这也在构成通路L4的第四光纤18中并行传播后由于偏振面旋转90°而成为其强度不变的PE的P分量。
接着，说明在构成通路L4的第四光纤18中，并行传播构成信号光的信号光脉冲和构成上述控制光的控制光脉冲，基于因控制光脉冲而显示出的光克尔效应的相互相位调制效应在信号光脉冲中产生相移量φL4。
由合波器40的第二端口40-2输入的控制光脉冲中，与信号光脉冲并行地经过通路L4后，在信号光脉冲中产生相互相位调制的效应的分量从第三端口40-3输出时，其强度成为在通路L2中并行传播后的控制光脉冲的P分量的强度PM之一半的强度PM/2。这是由于输入并输出基于作为合波器40使用的定向光耦合器等的合分波特性的合波器40后其强度成为一半。
与信号光脉冲并行地经过通路L4后，在信号光脉冲中产生相互相位调制效应的控制光脉冲的分量，在通路L2传播后为P分量，经由波长分离器30作为P分量在通路L5传播，经过偏振面旋转部60时变换成S分量。即，由于该分量是作为P分量在通路L2传播后的控制光脉冲的分量，其强度在输入合波器40的第二端口40-2时刻与PM相等。
因而，在通路L4中传播的过程中信号光脉冲中产生的相移量φL4如下式(2)所示。
φL4＝2γ(Pm/2)l4(2)这里，l4是构成通路L4的第四光纤18的长度。
通过与控制光脉冲并行地经过通路L2及通路L4，信号光脉冲中产生的相移量φtotal是式(1’)与式(2)提供的相移量之和，如下式(3)所示。
φtotal＝φL2+φL4＝2γ(PEl2+(PM/2)l4) (3)这里，与通路L1、通路L3、通路L5和通路L6相比，通路L2和通路L4充分长，因此可以假设信号光脉冲中产生的移相仅在通路L2和通路L4中发生。
即，在通路L1、通路L3、通路L5和通路L6中信号光脉冲中产生的相移量小得可忽略。顺便说明相对于通路L2和通路L4的数千米，通路L1、通路L3、通路L5和通路L6为数十厘米左右，因此其长度比成为1万倍，由于上述的相移量与光路长成比例，可知通路L1、通路L3、通路L5和通路L6中信号光脉冲上产生的相移量小得可以忽略。
这里，将通路L4的长度l4设定为通路L2的长度l2的2倍，即，L＝l2＝l4/2，则上述式(3)可以写成
φtotal＝2γL(PE+PM)＝2γLP (4)由该式(4)可知在信号光脉冲中产生的相移量由控制光的输入强度P(＝PE+PM)确定，且不依赖于PE与PM之比PE/PM。即，指不依赖控制光的偏振状态(由PE与PM之比提供)，只要控制光的输入强度一定则信号光脉冲中产生的相移量就不变。
由此，实现即使输入的控制光即光脉冲信号的偏振状态变动，也不会影响开关动作，而可实现开关动作稳定的光开关。即，可构成可用在光3R再生中继器等中的可充分实现稳定动作的光开关。
将第一光开关设成使在光波导环路101中沿CW方向与CCW方向传播的第一信号光与第二信号光干涉的干涉系统时，由于相对于由通路L1、通路L2和通路L4形成的主要光波导环路101设置了由通路L3、通路L5和通路L6形成的从属光波导环路，因此产生了有可能因该从属的光波导环路导致第一光开关的开关动作的不稳定的悬念。但是，该从属的光波导环路不具有对信号光相位的调制效果。
即，沿CW方向在光波导环路101中传播第一信号光，不会经由波长分离器30导入该从属的光波导环路。沿CCW方向在光波导环路101传播的第二信号光，在通路L4传播后在接着的2个通路中传播。
其中的第一通路是在通路L4传播后输入到合波器40的第三端口40-3，并由第一端口40-1输出后在通路L3传播，然后从波长分离器30的第二端口30-2输入到波长分离器30并从第一端口30-1输出后输入到通路L2的通路。该场合，第二信号光在通路L3传播，但通路L3长度如上所述非常短，小得可以忽略对第二信号光相位的影响。
另一方的第二通路是在通路L4中传播后输入到合波器40的第三端口40-3，并由第二端口40-2输出后在通路L6中传播，再通过偏振面旋转部60在通路L5中传播，然后由波长分离器30的第三端口30-3输入到波长分离器30的通路。该第二通路中传播的第二信号光由从波长分离器30的第三端口30-3输入到波长分离器30后，不输出到第一端口30-1也不输出到第二端口30-2。
由于第二信号光的波长为λs，透射构成波长分离器30的介质多层膜等的器件。因而，由波长分离器30的第三端口30-3输入到波长分离器30的第二信号光会透射构成波长分离器30的介质多层膜等的器件。因而，可了解到不会从波长分离器30的第一端口30-1输出。另一方面，可参照图2说明不与隔着介质多层膜等器件与第三端口30-3相对的相反侧的第二端口30-2耦合的理由。
图2中，夹着利用介质多层膜等的器件等的波长分离器30，第一端口30-1与第三端口30-3设在同侧，第二端口30-2设在其相反侧。然后，与由第一端口30-1输入的光线的传播方向一致的同一直线上设有第二端口30-2。另一方面，在与由第三端口30-3输入的光线的传播方向一致的同一直线上，没有设置输入输出端口。结果，即使波长分离器30的透射波长λs的第二信号光由第三端口30-3输入波长分离器30，并透射波长分离器30，但由于在与由第三端口30-3输入的光线的传播方向一致的同一直线上未设有第二端口30-2，因此不会与第二端口30-2耦合。
即，在任何情况下该从属的光波导环路对信号光不具有调制其相位的效果，因此不会由该从属的光波导环路对信号光的相位作出调制，不会妨碍第一光开关的开关动作。
如以上说明，依据第一光开关，只要控制光的强度无变动就与控制光的偏振状态无关，并可确定信号光中发生的相移量。结果，作为可以实现在光3R中继器等上利用时所要求的、不依赖控制光的偏振状态的开关动作的光开关，可以采用本发明的第一光开关。
实施例2(结构)参照图4，就本发明实施例2的第二光开关的结构进行说明。第二光开关的特征在于在非线性光介质形成的环状的光波导环路102和对光波导环路102输入控制光的相位控制部件110的控制光输入部件20之外，还设有波长分离合成回路122。
第二光开关的结构与上述第一光开关的结构的不同点如下。首先，构成通路L1至通路L6的光纤为偏振面保存光纤。即，通路L1至通路L6分别由第一至第六偏振面保存光纤13、15、17、19、23和25构成。并且，光分波合成器10、控制光输入部件20和合波器40均利用在偏振面保存的状态下起作用的器件。另外，通路L6的中途插入了光延迟器70。
就是说，第二光开关中，光波导环路102采用非线性光介质的偏振面保存光纤来形成，且其结构中设有光分波合成器10、第一偏振面保存光纤13、第二偏振面保存光纤15和第四偏振面保存光纤19。
光分波合成器10设有输入信号光的第一端口10-1、与第一偏振面保存光纤13的一端连接的第二端口10-2、与第四偏振面保存光纤19的另一端连接的第三端口10-3和输出调制信号光的第四端口10-4，它是光强度的分支比为1∶1的光分波合成器10。第一偏振面保存光纤13的一端与光分波合成器10的第二端口10-2连接，其另一端与作为控制光输入部件110的光耦合器20连接。第二偏振面保存光纤15的一端与光耦合器20连接，其另一端与波长分离合成回路122连接。第四偏振面保存光纤19的一端与波长分离合成回路122连接，其另一端与光分波合成器10的第三端口10-3连接。
另外，波长分离合波器122中设有波长分离器30、偏振面旋转部60、光延迟器70、合波器40、第三偏振面保存光纤17、第五偏振面保存光纤23和第六偏振面保存光纤25。波长分离器30与第二偏振面保存光纤15的另一端、第三偏振面保存光纤17的一端、第五偏振面保存光纤23的一端等连接。偏振面旋转部60与第五偏振面保存光纤23的另一端与第六偏振面保存光纤25的一端连接。光延迟器70设于第六偏振面保存光纤25的中途。合波器40与第三偏振面保存光纤17的另一端、第六偏振面保存光纤25的另一端、第四偏振面保存光纤19的一端等连接。
第三偏振面保存光纤17的一端与波长分离器30连接，其另一端与合波器40连接。第五偏振面保存光纤23的一端与波长分离器30连接，其另一端与偏振面旋转部60连接。第六偏振面保存光纤25的一端与偏振面旋转部60连接，其另一端与合波器40连接。
市售的熊猫(PANDAPolarization-maintaining AND Absorption-reducing)型光纤等的偏振面保存光纤是具有这样结构的光纤相对于该光纤中传播的光传播方向(以下还称为“光纤的光轴方向”)垂直的面内设定的称为迟相轴或慢(slow)轴的光学轴的方向和与慢轴正交的近相轴或称为快(fast)轴的光学轴的方向上，对传播光的有效折射率不同。
但是，沿着该光纤的光轴方向，快轴(或慢轴)方向并不是完全不变的。因此，即使对偏振面保存光纤的输入光是其偏振面在偏振面保存光纤的快轴(或慢轴)上平行的线偏振波，来自该偏振面保存光纤的输出光在与输入光的偏振方向正交的方向上也有偏振分量。该输入光的偏振方向正交的偏振方向的分量被称为偏振波串扰。
众所周知，市售的具有平均的偏振波保存性能的熊猫型光纤中，若该偏振波串扰在熊猫型光纤的长度成为数十米以上的长度，则急剧增大(例如，参照古河电工时报第109号2002年发行pp.5-10)。
利用光克尔效应的光开关通常用数十米以上长度的偏振面保存光纤构成，因此它的设计中需要充分考虑偏振波串扰。在构成光开关的偏振面保存光纤中传播的光脉冲具有快轴和慢轴两个方向的偏振分量。因此若发生偏振波串扰，则信号光的光脉冲本来的偏振方向分量和偏振波串扰相干涉，信号光的光脉冲的偏振状态成为与偏振波串扰不存在时不同的状态。该偏振波串扰对于信号光的光脉冲的相位的影响随着信号光的光脉冲的波长或偏振面保存光纤的周围温度等的变化而异。即，偏振波串扰的存在导致光开关动作特性的变动，从而产生引起不稳定动作的问题。
光分波合成器10可以利用定向光耦合器等。特别是为了构成本发明的光开关，最好利用可在确定光的偏振面为一定方向的情况下切换光路的定向光耦合器。作为这种保存偏振面的定向光耦合器，开发了偏振面保存光耦合器(例如，参照藤仓(フジクラ)技法第102号2002年4月号)。该偏振面保存光耦合器是将2根熊猫型光纤的慢轴(或快轴)精密对齐且平行排列后，熔接拉伸而制成。在确定可获得所要的定向光耦合器的特性(光强度的分支比为1∶1等)的时刻，停止拉伸并固定在用以增强的基板上。
偏振面旋转部60可这样熔接构成即，使第五偏振面保存光纤23的光学轴与第六偏振面保存光纤25的光学轴互相成为90°的角度(例如，参照非专利文献2)。当然，与第一光开关同样，其偏振面旋转部60不限于法拉第旋转器，可利用1/2波片。利用1/2波片时，需要将控制光的S分量的偏振面的方向与1/2波片的光学轴角度设成45°。
无论何种情况，只要偏振面旋转部60是具有线偏振光输入时旋转90°该线偏振光的偏振面而输出的功能的器件，就可以利用，至于采用何种器件则属于设计范畴。
除了与上述第一光开关的不同点之外，第二光开关的结构与第一光开关的结构共同，因此不重复其说明。
(动作)通过用偏振面保存光纤构成通路L1至通路L6，且利用在偏振面保存的状态下起作用的器件构成光分波合成器10、控制光输入部件20和合波器40，得到如下效果。即，可常时保持信号光的偏振方向，而且可以使信号光的CW方向传播的分量(第一信号光)和CCW方向传播的分量(第二光信号)在光波导环路102中的光路长完全一致。因而，控制光未输入光波导环路102的场合，在光分波合成器10中将第一信号光与第二信号光合成时，由于两者的偏振面方向及其相位一致，所以可实现稳定的开关动作。
若用不能保证其偏振面保存的普通的光纤构成通路L1至通路L6，且光分波合成器、控制光输入部件和合波器上采用不能保证其偏振面保存的器件构成与第二光开关同样的光开关，则发生以下的问题。即，随着光开关周围温度的变化或信号光的波长波动，在光分波合成器10中将第一信号光与第二信号光合成时，由于不能保证两者的偏振面方向及其相位一致，所以不能实现稳定的开关动作。
接着，说明在通路L6的中途插入光延迟器70的理由。通过插入光延迟器70，如以下说明，可抑制构成通路L1至通路L6的偏振面保存光纤所具有的有效折射率模色散而产生的偏振模色散的效果，实现稳定的开关动作。
第二光开关中，由于通路L1至通路L6由偏振面保存光纤构成，且光分波合成器、控制光输入部件和合波器采用偏振面保存的状态下起作用的器件构成，不能忽略在光波导环路102中发生的上述偏振模色散对开关动作的影响。
偏振模色散(PMDPolarization-Mode Dispersion)如下式(5)。
PMD＝B/c (5)这里，B是偏振面保存光纤中传播的信号光的分别与偏振面保存光纤的迟相轴(慢轴)与近相轴(快轴)对应的有效折射率之差，以下将B的值也称为模式双折射率。另外，c(m/s)是真空中光的传播速度。
作为偏振面保存光纤广泛利用的熊猫型光纤中，相对光的电场矢量振动方向平行于快轴的光的有效折射率与相对平行于慢轴的光的有效折射率之差为3×10-4左右。因而，偏振模色散的值PMD为(3×10-4)÷(3×108m/s)＝1×10-12s/m，因此偏振面保存光纤每1m成为1ps左右。
参照图5说明考虑偏振模色散时的经通路L2至通路L6传播的信号光及控制光的传播形态。图5用以说明本发明实施例2的第二光开关的动作，示意描述经通路L2至通路L6传播的信号光及控制光的传播形态。另外，为了方便理解，图5中将通路L2至通路L6抽象成直线。
以下说明在与形成通路L2的第二偏振面保存光纤15的一端连接的控制光输入部件20的输出端上，控制光以TE偏振波的方式输入第二偏振面保存光纤15的情况。当然，也可以将控制光作为TM波输入第二偏振面保存光纤15使光开关动作，但由于其说明相同而省略。
设第一信号光以具有与构成通路L2的偏振面保存光纤15的慢轴平行的偏振面的偏振状态传播。另一方面，设控制光在构成通路L2的偏振面保存光纤15上以具有其偏振面与慢轴平行的S分量和其偏振面与和它正交的快轴平行的P分量的方式传播。该设定条件与参照图3说明第一光开关的动作时相同。
另外，基于由第二偏振面保存光纤15的群速度色散产生的信号光脉冲与控制光脉冲的传播速度的差异，若不使信号光脉冲与控制光脉冲并行传播过程中两者的位置错开即不发生离散，则控制光脉冲的P分量相对于信号光脉冲，先行进偏振模色散的量。
为了实现稳定的开关动作需要满足如下条件。首先在输入构成通路L2的第二偏振面保存光纤15的一端(与控制光输入部件20的接合部)的时刻，信号光脉冲(图5中a表示)与控制光脉冲的S分量(图5中b表示)在时间轴上的位置一致。以及，在输入构成通路L4的第四偏振面保存光纤19的一端(与合波器40的接合部)的时刻，信号光脉冲(图5中c表示)与控制光脉冲的P分量(图5中d表示)在时间轴上的位置一致。
前一条件可通过调整使控制光输入光波导环路102的定时来进行控制。但后一条件受偏振模色散的影响，不能使信号光脉冲(图5中c表示)和控制光脉冲的P分量(图5中d表示)在时间轴上的位置一致。
因此，第二光开关中，光延迟器70插入在通路L6的中途。光延迟器70的作用是使上述信号光脉冲(图5中c表示)和控制光脉冲的P分量(图5中d表示)在时间轴上一致。即，在信号光脉冲经通路L3传播后输入通路L4为止的期间，以及控制光脉冲从通路L5传播到L6中并输入到通路L4为止的期间，提供补偿因偏振模色散而造成传播时间差异的延迟时间。
即，将控制光脉冲的P分量和S分量在通路L2传播而发生的偏振模色散造成的离散，由在通路L4传播而发生的偏振模色散造成的离散来抵消。以P分量在通路L2中传播的控制光脉冲分量，通过设于通路L5和通路L6之间的偏振面旋转部60而成为S分量。另一方面，以S分量在通路L2中传播的控制光脉冲分量，通过设于通路L5和通路L6之间的偏振面旋转部60而成为P分量。
因而，控制光脉冲的P分量和S分量经通路L2传播而发生的偏振模色散造成的离散，由经通路L4传播而发生的偏振模色散造成的离散来抵消，这样，在输入到构成通路L4的第四偏振面保存光纤19的一端(与合波器40的接合部)的时刻，能够使信号光脉冲(图5中c表示)和控制光脉冲的P分量(图5中d表示)在时间轴上的位置一致。
以上，设信号光的偏振面方向与第二偏振面保存光纤15和第四偏振面保存光纤19的慢轴平行，因此在通路L6的中途配置了光延迟器70。假设信号光的偏振面方向与第二偏振面保存光纤15和第四偏振面保存光纤19的快轴平行，可将光延迟器70设在通路L3的中途。
另外，已知由偏振模色散发生的上述离散量，并且，如果保证偏振面保存光纤的长度基本上一定等而无需改变该离散量，则只要将通路L6或通路L3的光路长设定为可以抵消由上述偏振模色散发生的离散的长度，就不需要加入光延迟器70。
但是，已知由偏振模色散发生的上述离散量，且保证偏振面保存光纤的长度基本上一定的情况是非常特殊的情况。因而，通常加入光延迟器70，需要用光延迟器70来使上述信号光脉冲(图5中c表示)和控制光脉冲的P分量(图5中d表示)在时间轴上一致，以使得控制光脉冲的P分量与S分量在经通路L2传播而发生的偏振模色散造成的离散被经通路L4传播而发生的偏振模色散造成的离散抵消。
光延迟器70是可调整光路长的装置，本领域的技术人员可以利用现有的角形反射器等容易形成。即，可构成为将构成通路L6的第六偏振面保存光纤25在中途切断，并将从该截面的一端输出的控制光导入角形反射器，将来自该角形反射器的反射光输入到第六偏振面保存光纤25的截面的另一端。
进行调整使由第六偏振面保存光纤25的截面的一端向角形反射器行进的控制光的传播方向与由角形反射器向第六偏振面保存光纤25的截面的另一端行进的控制光的传播方向平行。于是，为了调整光路长，只要改变由第六偏振面保存光纤25的切断的一端和另一端到角形反射器的距离即可。可调整光路长，产生与该距离之2倍的长度相当的光路长变化，并使控制光脉冲的P分量与S分量经通路L2传播而发生的偏振模色散造成的离散，被经通路L4传播而发生的偏振模色散造成的离散抵消。
实施例3(结构)参照图6，说明本发明实施例3的第三光开关的结构。第三光开关的特征在于在由非线性光介质形成的环状的光波导环路103和对光波导环路103输入控制光的相位控制部件110的控制光输入部件20以外，还设有波长分离合成回路123。
即，第三光开关中的光波导环路103由以下光路构成，即，由光分波合成器10到控制光输入部件20的第一偏振面保存光纤13形成的光路(以下也称为“通路L1”)；由控制光输入部件20到第二偏振面旋转部64的第二偏振面保存光纤51形成的光路(以下也称为“通路L2”)；由第二偏振面旋转部64到波长分离合成回路123的第三偏振面保存光纤52形成的光路(以下也称为“通路L3”)；由波长分离合成回路123到第三偏振面旋转部66的第五偏振面保存光纤54形成的光路(以下也称为“通路L5”)；以及由第三偏振面旋转部66返回到光分波合成器10的第六偏振面保存光纤55形成的光路(以下也称为“通路L6”)。
第三光开关的结构与上述第一和第二光开关的结构的不同点在于引入了第二偏振面旋转部64和第三偏振面旋转部66。第一偏振面旋转部62与第一和第二光开关中的偏振面旋转部60对应。第二偏振面旋转部64与第二偏振面保存光纤51的另一端和第三偏振面保存光纤52的一端连接。第三偏振面旋转部66与第五偏振面保存光纤54的另一端和第六偏振面保存光纤55的一端连接。
即，第三光开关的结构中，光波导环路103用非线性光介质的偏振面保存光纤来形成，设有光分波合成器10、第一偏振面保存光纤13、第二偏振面保存光纤51、第三偏振面保存光纤52、第五偏振面保存光纤54、第六偏振面保存光纤55、第二偏振面旋转部64和第三偏振面旋转部66。
光分波合成器10中设有输入信号光的第一端口10-1、与第一偏振面保存光纤13的一端连接的第二端口10-2、与第六偏振面保存光纤的另一端连接的第三端口10-3和输出调制信号光的第四端口10-4，它是光强度的分支比为1∶1的光分波合成器10。
第一偏振面保存光纤13的一端与光分波合成器10的第二端口10-2连接，其另一端与作为控制光输入部件的光耦合器20连接。第二偏振面保存光纤51的一端与光耦合器20连接，其另一端与第二偏振面旋转部64连接。第三偏振面保存光纤52的一端与第二偏振面旋转部64连接，其另一端与波长分离合成回路123连接。第五偏振面保存光纤54的一端与波长分离合成回路123连接，其另一端与第三偏振面旋转部66连接。第六偏振面保存光纤55的一端与第三偏振面旋转部66连接，其另一端与光分波合成器10的第三端口10-3连接。
另外，第二偏振面旋转部64与第二偏振面保存光纤51的另一端和第三偏振面保存光纤52的一端连接。第三偏振面旋转部66与第五偏振面保存光纤54的另一端和第六偏振面保存光纤55的一端连接。
波长分离合成回路123的结构中设有波长分离器30、第一偏振面旋转部62、合波器40、第四偏振面保存光纤53、第七偏振面保存光纤56、第八偏振面保存光纤57。
即，波长分离合成回路123中，形成与由通路L1、L2、L3、L5和L6构成的光波导环路103对应的次级光波导环路。形成该次级光波导环路的光路是连接波长分离器30和合波器40的第四偏振面保存光纤53(以下也称为“通路L4”)、连接波长分离器30和第一偏振面旋转部62的第七偏振面保存光纤56(以下也称为“通路L7”)以及连接第一偏振面旋转部62和合波器40的第八偏振面保存光纤57(以下也称为“通路L8”)。
波长分离器30与第三偏振面保存光纤52的另一端、第四偏振面保存光纤53的一端及第七偏振面保存光纤56的一端连接。第一偏振面旋转部62与第七偏振面保存光纤56的另一端和第八偏振面保存光纤57的一端连接。合波器40与第四偏振面保存光纤53的另一端、第八偏振面保存光纤57另一端及第五偏振面保存光纤54的一端连接。
第四偏振面保存光纤53的一端与波长分离器30连接，其另一端与合波器40连接。第七偏振面保存光纤56的一端与波长分离器30连接，其另一端与第一偏振面旋转部62连接。第八偏振面保存光纤57的一端与第一偏振面旋转部62连接，其另一端与合波器40连接。
除了与上述第一和第二光开关的不同点以外，第三光开关的结构与第一和第二光开关的结构相同，因此省略重复说明。
(动作)第三光开关的光开关的动作原理与第一和第二光开关相同。第三光开关的特征在于通过设置第二和第三偏振面旋转部，不需要第二光开关中所需的光延迟器70。
另外，光路长也满足与第二光开关同样的条件。即，若通路L2、L3、L5、L6的长度分别设为l2、l3、l5、l6，则满足l2+l3＝(l5+l6)/2。该关系与第二光开关中通路L4和通路L2的长度关系为通路L4的长度l4设定为通路L2的长度l2之2倍，即L＝l2＝l4/2的关系对应。第三光开关的通路L2和通路L3的长度之和与第二光开关的通路L2的长度对应，第三光开关的通路L5和通路L6的长度之和与第二光开关的通路L4的长度对应。因而，即使在第一光开关中实现的、控制光的偏振面不确定，也能得到实现稳定的开关动作的效果。
通路L2、L3、L5、L6之间成立的关系即l2+l3＝(l5+l6)/2的要求精度，由通路L2和L3中产生的相移量和通路L5和L6中产生的相移量之差而言允许多大误差来确定。多数实施例中若该相移量的误差在10％以内，则不发生故障。即，将第三光开关用于光3R再生中继器时，再生的信号光的质量在光通信中容许的范围内。
另外，第三光开关中，引入第二和第三偏振面旋转部64、66从而不再需要第二光开关中所需的光延迟器70。第二光开关中，原理上也可以不用实施例2的说明中公开的光延迟器70而构成，但作为其前提条件，该结构被限制在确定偏振模色散量恒定不变，且能够容易提供用以补偿依赖于通路L3、通路L5和通路L6中偏振模色散的偏振面的时延量的时延差的场合。
但是，在光开关的实际应用中，光开关用的光纤长度根据适用的对象采用各式各样的长度。因此偏振模色散量根据各种场合成为各式各样的值。而且，为构成光开关而使用的光纤长度需要数百米到数千米。光纤在该长度上发生的偏振模色散量成为数百ps到数ns。在这种数量级的时间内光在空气中行进的距离成为数厘米到数十厘米。即，为补偿由偏振模色散造成的依赖偏振面的时延量而必须设定的装置的尺寸变大，光开关的整体尺寸也变大。结果，也难以确保成为损害光开关的开关动作的原因的机械稳定性。
第三光开关能够解决上述问题。为此，第三光开关构成为，将通路L2和通路L3的长度设定为相等，并设置形成通路L2的第二偏振面保存光纤51的另一端与形成通路L3的第三偏振面保存光纤52的一端连接的第二偏振面旋转部64。第二偏振面旋转部64具有使通过光的偏振面旋转90°的功能。与设于第一和第二光开关的偏振面旋转部60同样，第二偏振面旋转部64可采用法拉第旋转器。另外，并不限于法拉第旋转器，也可以采用1/2波片。
通过在通路L2和通路L3之间设定第二偏振面旋转部64，设定通路L2和通路L3的长度相等，因此能够抵消在通路L2和通路L3中产生的偏振模色散。因而，与参照图5说明相同，若第二光开关中设定通路L4的长度与通路L7和通路L8的长度之和相等，则与第二光开关的场合同样，能够除去因偏振模色散导致的开关动作的不稳定性。这里，将图5所示的、第二光开关的通路L2和通路L4分别改称为第三光开关的通路L3和通路L5进行说明。另外，将第二光开关的通路L2改称为由第三光开关的通路L2和通路L3构成的通路，并将第二光开关的通路L4改称为由第三光开关的通路L5和通路L6构成的通路进行说明。另外，第三光开关的通路L4和由通路L7和通路L8形成的通路分别与第二光开关中的通路L3和由通路L5和通路L6形成的通路对应。
因而，与参照图5对第二光开关的动作进行的说明一样，在输入构成通路L2的第二偏振面保存光纤51的一端(与控制光输入部件20的接合部)的时刻，若信号光脉冲(图5中a表示)与控制光脉冲的S分量(图5中b表示)在时间轴上的位置一致，则在输入自动构成通路L5的第五偏振面保存光纤54的一端(与合波器40的接合部)的时刻，信号光脉冲(图5中c表示)与控制光脉冲的P分量(图5中d表示)在时间轴上的位置一致。这样，抵消由偏振模色散产生的影响，并可消除开关动作的不稳定性。
接着，参照表1(A)和(B)说明还要设置第三偏振面旋转部66的理由。表1(A)和(B)中，作为一览表汇集信号光以及控制光在形成光波导环路103的通路L1至通路L8中传播的状态。表1(A)和(B)中，在形成通路L1至通路L6的偏振面保存光纤的光学轴即慢轴和快轴的信号光或控制光的偏振面平行的情况，分别表示为s轴和f轴。另外，为了表示连接的通路间是从哪个通路传播到哪个通路，在通路间的栏中示出了向右或向左的箭头。另外，表1(A)表示未设置第三偏振面旋转部66的情况，表1(B)表示设置了第三偏振面旋转部66的情况。
该说明中，对第三光开关的输入信号光具有TE偏振面的线偏振光，TE方向是偏振面保存光纤的光学轴慢轴的方向。
在未设第三偏振面旋转部66的场合，如表1(A)所示，第一信号光(沿CW方向传播的信号光)和第二信号光(沿CCW方向传播的信号光)通常在通路L1至通路L6中其偏振面的方向正交。即，当第一信号光的偏振面与慢轴平行时第二信号光的偏振面与快轴平行，第一信号光的偏振面与快轴平行时第二信号光的偏振面与慢轴平行。
因而，第一光信号与第二光信号在光分波合成器10中被合成时，受构成通路L1、L2、L3、L5和L6的偏振面保存光纤具有的模式双折射的影响。根据模式双折射，由于偏振面保存光纤的慢轴方向和快轴方向各自的有效折射率差而具有平行于两个方向的偏振面的信号光的传播距离差达到刚好一个波长(换算成相位为2π)所需要的传播距离(以后还称为“拍长”)为数毫米左右。
即，如果不将构成第三光开关的光波导环路103的通路L1、L2、L3、L5和L6的长度，以充分短于该拍长的精度构成，则因第三光开关的环境温度或输入的输入信号光的波长波动而第一光信号和第二光信号在光分波合成器10中被合成时，其相位关系变化成不标准，因此开关动作不稳定。如上所述，由于通路L2、L3、L5、L6的长度是数百米到数千米，很难将它们的长度误差设定为1毫米以下。
另一方面，在设置了第三偏振面旋转部66的场合，如表1(B)所示，第一信号光(沿CW方向传播的信号光)和第二信号光(沿CCW方向传播的信号光)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，第一信号光和第二信号光在光分波合成器10中被合成时，不会产生因模式双折射产生的相位差。即，不发生依赖第三光开关的环境温度或输入信号光的波长波动的相位差，因此可实现稳定的开关动作。
如以上说明，依据第三光开关，不需要第二光开关中所需的光延迟器70从而可降低制造成本。并且还具有即使构成第三光开关的光波导环路103的偏振面保存光纤长度或其种类改变，形成该通路的偏振面保存光纤以外的构成要素也不需要偏振光的优点。
(表1)
表1(A)

表1(B)

实施例4(结构)参照图7，就本发明实施例4的第四光开关的结构进行说明。第四光开关与第一至第三光开关的不同点在于相位控制部件的结构不同。第一至第三光开关的相位控制部件，除了作为控制光输入部件的光耦合器以外，没有特别必要的构成要素。相反，第四光开关中，作为第一至第三光开关的相位控制部件具备以下的构成要素，即，其特征在于具备可应对构成光波导环路104的光路的众多光学器件或连接这些光学器件的光纤中的控制光的衰减的结构。
相位控制部件112中设有偏振波分离器406、光衰减器408、偏振波合成器407和作为控制光输入部件的光耦合器20。偏振波分离器406设有输入控制光的第一端口406-1、输出控制光的S分量的第二端口406-2、输出控制光的P分量的第三端口406-3。光衰减器408将偏振波分离器406输出的控制光的S分量的光强度减少后输出。偏振波合成器407设有输入由光衰减器408输出的控制光的S分量的第一端口407-1、输入由偏振波分离器的第三端口406-3输出的控制光的P分量的第三端口407-3及将光衰减器408输出的控制光的S分量和偏振波分离器406的第三端口406-3输出的控制光的P分量合成后输出的第二端口407-2。作为控制光输入部件的光耦合器20使由偏振波合成器407的第二端口407-2输出的控制光从第二偏振面保存光纤51(第一光开关中为14、第二光开关中为15)一端输入到光波导环路。
还有，将用于第四光开关的上述相位控制部件112用于第一至第三光开关，则可得到下述的效果。第一光开关中，构成光波导环路101的通路可以不采用偏振面保存型的光纤，但这样就无法发挥第二和第三光开关所具有的效果，但若导入第四光开关中使用的上述相位控制部件112，则可得到该开关产生的效果。
(动作)由于用于上述第四光开关的上述相位控制部件112以外的构成部分的作用与第一至第三光开关的相同，省略其说明。
第一至第三光开关中，只考虑到合波器40中控制光的光强度在原理上的衰减量。但是，对于实际用于光开关的合波器等光学器件，往往不能忽略在这些光学器件与光纤的耦合部分发生的光强度损耗。为了构成第一至第三光开关，多个光学器件与光纤耦合。若因这些多个耦合部上发生的光损耗而使控制光的光强度衰减，则当然会对依赖控制光的光强度而发生的光纤的折射率变化量产生影响，进而会影响光开关的开关动作。
参照图7，就上述光衰减器408造成的控制光的衰减对开关动作的影响进行说明。这里，输入信号光是其偏振面为TE方向的线偏振光，控制光的S分量(是与信号光的偏振面平行的分量即TE分量)和与之正交的P分量的强度，在图7所示的偏振波分离器406的输入端口即第一端口406-1上分别设为PE、PM。
控制光由偏振波分离器406的第一端口406-1输入后，其S分量由第二端口406-2输出，然后经光纤410传播并输入到光衰减器408。然后，经光衰减器408衰减并在光纤411传播后，输入到偏振波合成器407的第一端口407-1并由偏振波合成器407的输出端口即第二端口407-2输出。然后，经光纤413传播后经由光耦合器20输入到第二偏振面保存光纤51的一端，再沿CW方向在光波导环路104中传播。
另一方面，控制光的P分量由偏振波分离器406的第三端口406-3输出，经光纤412传播后输入到偏振波合成器407的第三端口407-3，由偏振波合成器407的第二端口407-2输出。然后，经光纤413传播并经由光耦合器20输入到第二偏振面保存光纤51的一端，再沿CW方向在光波导环路104中传播。
当控制光的S分量和P分量输入到第二偏振面保存光纤51的一端时，在第二偏振面保存光纤51的一端上的各光强度PE’和PM’如下式(6a)和(6b)所示。
PE’＝PE10-(A+B1)/10(6a)PM’＝PM10-B2/10(6b)这里，A是光衰减器408的衰减量，B1和B2分别是由偏振波分离器406的第一端口406-1到偏振波合成器407的第二端口407-2的、与控制光的S分量和P分量对应的衰减量。A、B1和B2均为dB表示的值。
控制光由第二偏振面保存光纤51的一端输入，并依次经由通路L2、通路L3、通路L7、通路L8而到达合波器40，然后输入第五偏振面保存光纤54的一端，这时控制光的P分量的强度PM”如下式(7)所示。
PM”＝(PM10-(B2+C+D)/10)/2 (7)这里，C是第二偏振面保存光纤51(通路L2)和第三偏振面保存光纤52(通路L3)的传播损耗量之和，D是波长分离器30、第七偏振面保存光纤56(通路L7)、第八偏振面保存光纤57(通路L8)和合波器40中的传播损耗量之和。C和D的值均为由dB表示的值。
与导出式(1’)至式(3)的方法相同，根据基于因控制光脉冲而显现的光克尔效应的相互相位调制效应，用下式(8)表示对应于沿CW方向传播的信号光(第一信号光)产生的相移量的总量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，若满足下式(9)地构成第四光开关，则上式(8)变为下式(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)这里，l2、l3、l5和l6分别是通路L2、通路L3、通路L5和通路L6的光路长。式(9)提供的leff由A、B1、B2、C和D确定的光路的有效长度，是只要求出光衰减器408的衰减量A、偏振波分离器406、偏振波合成器407、形成通路L2和通路L3的偏振面保存光纤和波长分离器30等中的控制光的损耗量就可确定的值。
因而，这些损耗量在形成第四光开关的阶段预先测定时，就可确定有效长度leff，因此能够设定式(8)提供的要设φtotal的值为π的控制光的强度(PE+PM)。相反，控制光的强度若满足第四光开关的设计参数，则通路L2、通路L3、通路L5和通路L6的光路长l2、l3、l5和l6即可满足式(9)地设定。
另外可知，与式(4)所示的一样，式(10)中产生第一信号光的相移量的总量φtotal由控制光的强度(PE+PM)确定，且不依赖控制光的偏振状态(PE和PM之比PE/PM)。
即可知，依据第四光开关，能够实现不依赖控制光的偏振状态的开关动作。
另外，实施例4中，采用光衰减器408并将它设置在连接偏振波分离器406的第二端口406-2和偏振波合成器407的第一端口407-1的通路的中间，但只要满足式(9)给出的关系，就可用光放大器取代光衰减器408。并且，光衰减器408或光放大器的所设位置不限于实施例4中采用的位置，可设在连接偏振波分离器406的第三端口406-3和偏振波合成器407的第三端口407-3的通路中间。
实施例5(结构)参照图7，就本发明实施例5的第五光开关的结构进行说明。第五光开关的特征在于其一端与光分波合成器10的第三端口10-3连接、另一端与第三偏振面旋转部66连接的第六偏振面保存光纤55形成的通路L6的光路长l6，被设为和其另一端与第三偏振面旋转部66连接、一端与波长分离合成回路123连接的第五偏振面保存光纤54形成的通路L5的光路长l5相等。
在上述的第三光开关或第四光开关中对第三光开关设置相位控制部件112的光开关(以下简单称为“第四光开关”)增加了上述l5＝l6的条件后就是实施例5。
对于通路L5和L6成立的l5＝l6的关系的精度在多数实施例中只要在10％以内就不会引起故障。即，将第五光开关用于光3R再生中继器后，再生的信号光的品质在光通信中允许的范围内。
由于第三光开关和第四光开关之间相位控制部件的结构不同，在将上述l5＝l6的条件加到第三光开关时和加到第四光开关时会构成不同的光开关，但这里由于作为第五实施例的效果是共同的，两者统称为第五光开关，并不做特别区分。
(动作)在使用上述的第三元开关和第四光开关时，所设定的前提是信号光的偏振状态是其偏振面为TE方向的线偏振光。所以，第五光开关在信号光的偏振面沿TM方向或TE方向时均可正常使用。其条件为上述的l5＝l6。
通过将第五偏振面保存光纤54形成的通路L5的光路长l5和第六偏振面保存光纤55形成的通路L6的光路长l6设定成相等，能够抵消在通路L5和通路L6中产生的偏振模色散的效果。这是由于在通路L5和通路L6之间设有第三偏振面旋转部66。因此通路L5中传播的信号光和控制光的偏振面，经由第三偏振面旋转部66后在通路L6传播时的方向被旋转90°。因而，信号光以TM偏振波或TE偏振波的方式在通路L5中传播的时间与信号光以TE偏振波或TM偏振波的方式在通路L6中传播的时间相等。因此，能够使由相位控制部件110或112输入的输入信号光的偏振面在TM方向或TE方向时在通路L5和通路L6中传播的时间均相等。结果，绕着光波导环路103或104旋转的时间一直相等。即，实现不依赖由相位控制部件110或112输入的输入信号光的偏振面方向的光开关。
如上所述，第五光开关是不依赖信号光及控制光的偏振状态的、可实现稳定的开关动作的光开关。
实施例6(结构)参照图8，就本发明实施例6的第六光开关的结构进行说明。与第三和第四光开关相比，第六光开关在结构上的不同点如下。首先，在第三和第四光开关中，由第五偏振面保存光纤54和第六偏振面保存光纤55挟持第三偏振面旋转部66而形成光路，在第六光开关中仅由一根第六偏振面保存光纤58形成。另外，在第三和第四光开关中，第七偏振面保存光纤56和第八偏振面保存光纤57由挟持第一偏振面旋转部62而形成光路，在第六光开关中仅由一根第七偏振面保存光纤59形成。另外，在第三和第四光开关中，由第四偏振面保存光纤53形成的光路，在第六光开关中由第四偏振面保存光纤60和第五偏振面保存光纤61挟持第一偏振面旋转部68而形成。
因而，第六光开关的结构如下。即，光波导环路105用非线性光介质的偏振面保存光纤形成，且设有具备输入控制光的控制光输入部件20的相位控制部件110(参照图1、4、6)和波长分离合成回路124。
光波导环路105中设有光分波合成器10、第一偏振面保存光纤13、第二偏振面保存光纤51、第三偏振面保存光纤52、第六偏振面保存光纤58、第二偏振面旋转部64和波长分离合成回路124。
光分波合成器10中设有输入信号光的第一端口10-1、与第一偏振面保存光纤13的一端连接的第二端口10-2、与第六偏振面保存光纤58的另一端连接的第三端口10-3和输出调制信号光的第四端口10-4，其光强度的分支比为1∶1。第一偏振面保存光纤13的一端与光分波合成器10的第二端口10-2连接，其另一端与作为控制光输入部件的光耦合器20连接。
第二偏振面保存光纤51的一端与光耦合器20连接，其另一端与第二偏振面旋转部64连接。第三偏振面保存光纤52的一端与第二偏振面旋转部64连接，其另一端与波长分离合成回路124连接。第六偏振面保存光纤58的一端与波长分离合成回路124连接，其另一端与光分波合成器10的第三端口10-3连接。第二偏振面旋转部64与第二偏振面保存光纤51的另一端及第三偏振面保存光纤52的一端连接。
另外，波长分离合成回路124中设有波长分离器30、第一偏振面旋转部68、合波器40、第四偏振面保存光纤60、第五偏振面保存光纤61和第七偏振面保存光纤59。
波长分离器30与第三偏振面保存光纤52的另一端、第四偏振面保存光纤60的一端、第七偏振面保存光纤59的一端连接。第一偏振面旋转部68与第四偏振面保存光纤60的另一端和第五偏振面保存光纤61的一端连接。合波器40与第五偏振面保存光纤61的另一端、第七偏振面保存光纤59的另一端、第六偏振面保存光纤58的一端连接。
第四偏振面保存光纤60的一端与波长分离器30连接，其另一端与第一偏振面旋转部68连接。第五偏振面保存光纤61的一端与第一偏振面旋转部68连接，其另一端与合波器40连接。第七偏振面保存光纤59的一端与波长分离器30连接，其另一端与合波器40连接。
另外，也可替换上述的相位控制部件110而设置以下的相位控制部件112。相位控制部件112中设有偏振波分离器406、光衰减器408、偏振波合成器407和作为控制光输入部件的光耦合器20。偏振波分离器406中设有输入控制光的第一端口406-1、输出控制光的S分量的第二端口406-2、输出控制光的P分量的第三端口406-3。光衰减器408将偏振波分离器406输出的控制光的S分量的光强度减小后输出。偏振波合成器407中设有输入由光衰减器408输出的控制光的S分量的第一端口407-1、输入由偏振波分离器的第三端口406-3输出的控制光的P分量的第三端口407-3以及将光衰减器408输出的控制光的S分量和偏振波分离器406的第三端口406-3输出的控制光的P分量合成后输出的第二端口407-2。作为控制光输入部件的光耦合器20将从偏振波合成器407的第二端口407-2输出的控制光由第二偏振面保存光纤51的一端输入到光波导环路105。
如上所述，第六光开关中相位控制部件可用第四光开关中使用的相位控制部件112构成，使用相位控制部件112得到的效果也与第四光开关中的情况相同。这里，第六光开关在结构上的特征不在于采用相位控制部件112，因此作为实施例6，设置相位控制部件110而构成的光开关，或设置改良相位控制部件110的相位控制部件112而构成的光开关均可称为第六光开关，并不做特别区分。
(动作)依据上述的第六光开关，在第一偏振面旋转部68中，信号光的偏振面方向旋转90°。这时，对沿CW方向在光波导环路105传播的第一信号光产生的移相，基于第一信号光在第二和第三偏振面保存光纤51、52的传播中控制光的S分量的贡献。另外，也基于第一信号光在第六偏振面保存光纤58的传播中控制光的P分量的贡献。因而，与第一至第四光开关中的情况相同，可实现不依赖于控制光的偏振状态而工作的光开关。
参照表2，更具体说明第六光开关的动作。表2中用一览表汇集了将信号光及控制光在形成光波导环路105的通路L1至通路L7中传播的状态。表2中，将在形成通路L1至通路L7的偏振面保存光纤的光学轴即慢轴和快轴上传播的信号光或控制光的偏振面平行的情况，分别表示为s轴和f轴。另外，为了表示连接的通路间从哪个通路向哪个通路传播的情况而在通路间的栏中表示向右或向左的箭头。该说明中对第六光开关的输入信号光是具有TE方向的振动面的线偏振光，且TE方向是设成偏振面保存光纤的光学轴慢轴的方向。
与第三光开关的动作一样，沿CW方向传播的第一信号光和沿CCW方向传播的第二信号光，以其偏振面的方向平行的状态在通路L1至L6中传播。因而，当第一信号光和第二信号光在光分波合成器10中合成时，不会发生因形成通路L1至L6的偏振面保存光纤所具有的模式双折射造成相位差。即，因第六光开关的环境温度或信号光的波长波动而发生的相位差，不在第一信号光和第二信号光之间发生，因此第六光开关实现稳定的开关动作。
第六光开关中除了得到第三或第四光开关中得到的效果以外，还可将设置偏振面旋转部的部位从3处减至2处，更加简化结构，使其制造容易。
(2表)

实施例7(结构)本发明实施例7的第七光开关是第二至第六光开关中的波长分离合成回路被改良的光开关。参照图4、6、7、8及图9(A)和(B)，就设于第七光开关的波长分离合成回路在结构上的特征进行说明。设于第七光开关的波长分离合成回路中，用波长分离器置换设于第二至第六光开关的波长分离合成回路中使用的合波器，该结构中使用两个波长分离器。与第三至第五光开关的波长分离合成回路对应的第七光开关的波长分离合成回路以如下方式构成。
还有，如上所述，第七光开关是第二至第六光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关，波长分离合成回路以外的结构是与第二至第六光开关相同的结构。因而，实施例7中所用的波长分离合成回路以外的结构部分得到的效果是相同的，因此从第二至第六光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关称为第七光开关，并不做特别区分。
第三至第五光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第七光开关的波长分离合成回路中设有第一波长分离器701、第一偏振面旋转部62、第二波长分离器702、第四偏振面保存光纤53、第七偏振面保存光纤56和第八偏振面保存光纤57。
第一波长分离器701与第三偏振面保存光纤52的另一端、第四偏振面保存光纤53的一端及第七偏振面保存光纤56的一端连接。第一偏振面旋转部62与第七偏振面保存光纤56的另一端及第八偏振面保存光纤57的一端连接。第二波长分离器702与第四偏振面保存光纤53的另一端、第八偏振面保存光纤57的另一端及第五偏振面保存光纤54的另一端连接。
第四偏振面保存光纤53的一端与第一波长分离器701连接，其另一端与第二波长分离器702连接。第七偏振面保存光纤56的一端与第一波长分离器701连接，其另一端与第一偏振面旋转部62连接。第八偏振面保存光纤57的一端与第一偏振面旋转部62连接，其另一端与第二波长分离器702连接。
另外，第二光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第七光开关的波长分离合成回路，设有第一波长分离器701、偏振面旋转部60、光延迟器70、第二波长分离器702、第三偏振面保存光纤17、第五偏振面保存光纤23和第六偏振面保存光纤25。
第一波长分离器701与第二偏振面保存光纤15的另一端、第三偏振面保存光纤17的一端及第五偏振面保存光纤23的一端连接。偏振面旋转部60与第五偏振面保存光纤23的另一端及第六偏振面保存光纤25的一端连接。光延迟器70设于第六偏振面保存光纤25的中途。第二波长分离器702与第三偏振面保存光纤17的另一端、第六偏振面保存光纤25的另一端及第四偏振面保存光纤19的一端连接。
第三偏振面保存光纤17的一端与第一波长分离器701连接，其另一端与第二波长分离器702连接。第五偏振面保存光纤23的一端与第一波长分离器701连接，其另一端与偏振面旋转部60连接。第六偏振面保存光纤25的一端与偏振面旋转部60连接，其另一端与第二波长分离器702连接。
另外，第六光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第七光开关的波长分离合成回路中设有第一波长分离器701、第一偏振面旋转部68、第二波长分离器702、第四偏振面保存光纤60、第五偏振面保存光纤61和第七偏振面保存光纤59。
第一波长分离器701与第三偏振面保存光纤52的另一端、第四偏振面保存光纤60的一端和第七偏振面保存光纤59的一端连接。第一偏振面旋转部68与第四偏振面保存光纤60的另一端和第六偏振面保存光纤61的一端连接。第二波长分离器702与第五偏振面保存光纤61的另一端、第七偏振面保存光纤59的另一端及第六偏振面保存光纤58的一端连接。
第四偏振面保存光纤60的一端与第一波长分离器701连接，其另一端与第一偏振面旋转部68连接。第五偏振面保存光纤61的一端与第一偏振面旋转部68连接，其另一端与第二波长分离器702连接。第七偏振面保存光纤59的一端与第一波长分离器701连接，其另一端与第二波长分离器702连接。
(动作)参照图9(A)和(B)，并适当参照图4、6、7和8，说明第七光开关的动作。图9(A)和(B)用以说明本发明第七实施例即第七光开关的动作，示意表示波长分离合成回路和在形成该波长分离合成回路的光路中传播的信号光和控制光的传播形态。图9(A)和(B)中，控制光传播的通路用实线表示，信号光的通路用虚线表示。
图9(A)是说明改良第三至第五光开关中的波长分离合成回路的经改良光开关即第七光开关的波长分离合成回路的动作的示图。另一方面，图9(B)是说明第六光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第七光开关的波长分离合成回路的动作的示图。对于第二光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第七光开关的波长分离合成回路的动作，在图9(A)中将通路L3改称为通路L2、通路L4改称为通路L3、通路L5改称为通路L4、通路L7改称为通路L5、通路L8改称为通路L6，照这样标示以下的说明成立。
参照图9(A)和图7，说明与第三至第五光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第七光开关的波长分离合成回路相关的动作。从通路L3输出的沿CW方向传播的第一信号光的传播成分依次经过第一波长分离器701的第一端口701-1、第二端口701-2、通路L4、第二波长分离器702的第二端口702-2、第一端口702-1后输入到通路L5。另一方面，从通路L5输出的沿CCW方向传播的第二信号光的传播成分从通路L5输出后依次经过第二波长分离器702的第一端口702-1、第二端口702-2、通路L4、第一波长分离器701的第二端口701-2、第一端口701-1后输入到通路L3。
另外，沿CW方向传播的控制光从通路L3输出后，经过第一波长分离器701的第一端口701-1、第三端口701-3、通路L7，然后通过点A所示的位置上设置的第一偏振面旋转部62时，S分量和P分量更换，然后输入到通路L8。然后依次经通路L8、第二波长分离器702的第三端口702-3、第一端口702-1后，输入到通路L5。
通路L4是信号光传播的通路，并且，通路L7和通路L8是控制光传播的通路。通路L3和通路L5是信号光和控制光共同传播的通路。
如上所述，由于信号光和控制光在波长分离合成回路中传播，基于与第二光开关的动作说明等中的偏振面旋转部60作用的说明同样的理由，第七光开关可实现不依赖控制光的偏振状态的开关动作。
参照图9(B)和图8，说明与第六光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第七光开关的波长分离合成回路相关的动作。这时，与上述图9(A)所示的波长分离合成回路相比，不同点在于图9(B)的点A表示的通路L4和通路L5之间设有第一偏振面旋转部68。这时，在通过点A表示的位置上设置的第一偏振面旋转部68时，信号光的S分量和P分量更换。基于第六光开关的动作说明等中的偏振面旋转部60作用的说明同样的理由，第七光开关可实现不依赖于信号光的偏振状态的开关动作。
如上所述，设于第七光开关的波长分离合成回路中，将第二至第六光开关中设置的波长分离合成回路中使用的合波器替换为第二波长分离器，并使用第一和第二波长分离器，从而不用合波器，因此不会有信号光和控制光强度通过合波器时减少1/2的情况。因此，与第二至第六光开关相比，开关动作所需的控制光的强度为1/2即可。因而，能够以较短的通路长度完成光的非线性效应的发生，进而可减小光开关的尺寸。
实施例8(结构)本发明实施例8的第八光开关也与第七光开关同样，是第二至第六光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关。参照图4、6、7、8及图10(A)和(B)，说明设于第八光开关中的波长分离合成回路在结构上的特征。
设于第八光开关的波长分离合成回路中，用1个波长分离板替换设于第二至第六光开关的波长分离合成回路中使用的合波器和波长分离器。与第三至第五光开关的波长分离合成回路对应的第八光开关的波长分离合成回路以如下方式构成。
再有，如上所述，第八光开关也与第七光开关同样，是第二至第六光开关中的波长分离合成回路被改良的光开关，波长分离合成回路以外的结构是与第二至第六光开关相同的结构。因而，在实施例8中使用的波长分离合成回路以外的结构部分得到的效果是相同的，因此第二至第六光开关中的波长分离合成回路被改良的光开关称为第八光开关，并不做特别区分。
第三至第五光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第八光开关的波长分离合成回路中设有波长分离板801、偏振面旋转器807、第一反射镜805和第二反射镜803。
波长分离板801在第三偏振面保存光纤52输出的控制光输入时向第一反射镜805反射，在第一反射镜805反射的控制光再次输入时向第五偏振面保存光纤54的一端反射，在第三偏振面保存光纤52输出的信号光被输入时透射该波长分离板向第二反射镜803输出，在第二反射镜803反射的信号光再次输入该波长分离板时透射后向第五偏振面保存光纤54的一端输出信号光。偏振面旋转器807可采用1/2波片等，设在从第三偏振面保存光纤52输出的控制光到第五偏振面保存光纤54的一端为止的控制光通过的位置上。第一反射镜805的作用是反射控制光，第二反射镜803的作用是反射信号光。
另外，第二光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第八光开关的波长分离合成回路由波长分离板801、偏振面旋转器807、第一反射镜805和第二反射镜803构成。
波长分离板801在第二偏振面保存光纤15输出的控制光输入时向第一反射镜805反射，在第一反射镜805反射的控制光再次输入时向第四偏振面保存光纤19的一端反射，在第二偏振面保存光纤15输出的信号光输入时透过该波长分离板后向第二反射镜803输出，在第二反射镜803反射的信号光再次输入时透过该波长分离板后向第四偏振面保存光纤19的一端输出信号光。偏振面旋转器807设在从第二偏振面保存光纤15输出的控制光到第四偏振面保存光纤19的一端之间的控制光通过的位置上。第一反射镜805的作用是反射控制光，且第二反射镜803的作用是反射信号光。
另外，第六光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第八光开关的波长分离合成回路中设有波长分离板801、偏振面旋转器806、第一反射镜802和第二反射镜804。
波长分离板801在第三偏振面保存光纤52输出的控制光输入时向第一反射镜802反射，在第一反射镜802反射的控制光再次输入时向第六偏振面保存光纤58的一端反射，在第三偏振面保存光纤52输出的信号光入射时让它透过向第二反射镜804输出，并在第二反射镜反射的信号光再次输入时让它透过向第六偏振面保存光纤58的一端输出信号光。偏振面旋转器806设在从第三偏振面保存光纤52输出的信号光到第六偏振面保存光纤58的一端为止的信号光通过的位置上。第一反射镜802的作用是反射控制光，第二反射镜804的作用是反射信号光。
(动作)参照图10(A)和(B)，且适当参照图4、6、7和8，就第八光开关的动作进行说明。图10(A)和(B)用以说明本发明实施例8的第八光开关的动作，示意表示在波长分离合成回路和在形成该波长分离合成回路的光路中传播的信号光和控制光的传播形态。图10(A)和(B)中，控制光传播的通路(控制光在空间中传播的路线)用实线表示，信号光的通路(信号光在空间中传播的路线)用虚线表示。
图10(A)是说明与第三至第五光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第八光开关的波长分离合成回路相关的动作的示图。另一方面，图10(B)是说明与第六光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第八光开关的波长分离合成回路相关的动作的示图。
对于第二光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第八光开关的波长分离合成回路的动作，图10(A)中，将通路L3改称为通路L2、通路L5改称为通路L4、通路L7改称为通路L5、通路L8改称为通路L6，若如此表示则以下说明成立。
波长分离板801可以利用称为将介质多层膜形成在透明基板上的介质多层膜滤波器的滤波器。波长分离板801中利用具有使波长λs的信号光透射、使波长λp的控制光反射的特性的介质多层膜滤波器。波长λs的信号光以入射角θ入射到波长分离板801的由介质多层膜形成的面时，透射介质多层膜，从透明基板的由介质多层膜形成的相反侧的面，与法线矢量成夹角θ输出。而波长λp的控制光以入射角θ入射到波长分离板801的由介质多屏膜形成的面时，按照反射规律，与介质多层膜形成的面的法线矢量成夹角θ反射的方向输出。
参照图10(A)和图7，说明第三至第五光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第八光开关的波长分离合成回路的动作。
通路L3输出的沿CW方向传播的波长λs的第一信号光的传播分量对波长分离板801以入射角θ入射，透射介质多层膜后从透明基板的介质多层膜形成侧的相反侧的面，与法线矢量成夹角θ透射并输出。以角度θ输出的第一信号光在第二反射镜803上反射后再次以入射角θ入射到波长分离板801，然后透过波长分离板801输入到通路L5。另一方面，从通路L5输出的沿CCW方向传播的第二信号光的传播分量从通路L5输出后，以入射角θ入射到波长分离板801并透射介质多层膜后从透明基板的由介质多层膜形成侧的相反侧的面，与法线矢量成夹角θ透射并输出。以角度θ输出的第二信号光在第二反射镜803反射后再次以入射角θ入射到波长分离板801，并透射波长分离板801输入到通路L3。
另外，沿CW方向传播的波长λp的控制光从通路L3输出后，以入射角θ入射到波长分离板801，并由介质多层膜反射，通过偏振面旋转器807后以入射角θ入射到第一反射镜805。以入射角θ入射到第一反射镜805的控制光由第一反射镜805反射后再次以入射角θ入射到波长分离板801，并由介质多层膜反射后，输入到通路L5。偏振面旋转器807可采用1/2波片。控制光通过偏振面旋转器807时，其偏振面的方向旋转90°。
如上所述，由于信号光和控制光在波长分离合成回路中传播，同样基于第二光开关的动作的说明等对偏振面旋转部60作用的说明中的理由，第八光开关可实现不依赖控制光的偏振状态的开关动作。
参照图10(B)和图8，就第六光开关中的波长分离合成回路经改良的光开关即第八光开关的波长分离合成回路的动作进行说明。
由通路L3输出的沿CW方向传播的波长λs的第一信号光的传播成分，以入射角θ入射到波长分离板801，并透射介质多层膜后由透明基板的介质多层膜形成侧的相反侧的面，与法线矢量成夹角θ透射并输出。以角度θ输出的第一信号光，通过偏振面旋转器806并在第二反射镜804反射后再次以入射角θ入射到波长分离板801，并透射波长分离板801输入到通路L6。另一方面，从通路L6输出的沿CCW方向传播的第二信号光的传播成分，由通路L6输出后，以入射角θ入射到波长分离板801并透射介质多层膜后从透明基板的介质多层膜形成侧的相反侧的面，与法线矢量成夹角θ透射并输出。以角度θ输出的第二信号光在第二反射镜804反射并通过偏振面旋转器806后再次以入射角θ入射到波长分离板801，并透射波长分离板801输入通路L3。偏振面旋转器806可以采用1/2波片。信号光通过偏振面旋转器806时，信号光的S分量与P分量更换。
另外，沿CW方向传播的波长λp的控制光由通路L3输出后，以入射角θ入射到波长分离板801，并由介质多层膜反射，以入射角θ入射到第一反射镜802。以入射角θ入射到第一反射镜802的控制光在第一反射镜802上反射后再次以入射角θ入射到波长分离板801，由介质多层膜反射后输入到通路L6。
同样基于第六光开关的动作的说明等中关于第一偏振面旋转部68作用说明的理由，第八光开关可实现不依赖于信号光的偏振状态的开关动作。
如上所述，设于第八光开关的波长分离合成回路中，用1个波长分离板取代第二至第六光开关中设置的波长分离合成回路中使用的合波器和波长分离器，由于这样的结构，不会有信号光和控制光强度在通过合波器时减少1/2的情况。因此，与第二至第六光开关相比，开关动作所需的控制光强度为1/2即可。另外，与第七光开关需要第一和第二波长分离器和2个具有波长分离作用的器件相比，第八光开关仅需要1枚波长分离板801，并采用一个执行波长分离功能的器件即可，这样就具有可减少构成器件的数量并简化结构而使尺寸小型化的优点。另外，通过减少1个执行波长分离功能的器件，具有可减少一半通过该器件时的信号光和控制光的衰减率的优点。
实施例1至实施例8中，最好在一端与光分波合成器10的第四端口10-4连接的输出用光纤146的另一端，连接具有透射波长的中心设定为λs且可遮断波长λp的特性的带通滤光器150。这是由于光分波合成器10的第四端口10-4除了输出调制信号光以外还输出控制光，需要遮断该控制光而仅输出调制信号光。一般，光开关大多以取出调制信号光作为输出光为目的。
另外，一端与光分波合成器10的第一端口10-1连接的输入用光纤144的另一端，最好与光循环器142连接。这样，输入信号光经由光循环器142输入到输入用光纤144，然后由光分波合成器10的第一端口10-1输入到光波导环路。然后，在光波导环路反射的环路反射光在输入用光纤144中传播后输入到光循环器142，由与输入信号光被输入的光循环器142的输入端口不同的输出端口输出，环路反射光不返回到输入信号光传播过的传输线路。
输出到光分波合成器10的第一端口10-1的环路反射光，在输入用光纤144上未配置光循环器142时，在传输过的传输路上反方向行进，返回到发送侧，一般，在时分复用光通信中，从接收侧向发送侧反方向传送一部分发送信号，并不理想，因此最好利用光循环器142，将输出到光分波合成器10的第一端口10-1的环路反射光向与信号光传播过的传输路不同的传输路输出。
权利要求
1.一种光开关，其特征在于设有光波导环路，它将信号光分支，使之在由非线性光介质形成的环状的光路上彼此相反方向地传播后再次合成；控制光输入部件，它是在该光波导环路的中途设置的控制在该光波导环路中传播的信号光的相位的相位控制部件，用以对所述非线性光介质输入改变该非线性光介质的折射率的控制光；波长分离合成回路，设于所述光波导环路的中途，使由所述控制光的两个正交方向的偏振分量分别引起的所述非线性光介质的折射率变化对信号光的相位控制量的贡献量均等化。
2.如权利要求1所述的光开关，其特征在于所述光波导环路采用光纤作为所述非线性光介质形成；其中设有光分波合成器，它具备输入信号光的第一端口、与第一光纤的一端连接的第二端口、与第四光纤的另一端连接的第三端口及输出调制信号光的第四端口，其光强度的分支比为1∶1；其一端与该光分波合成器的第二端口连接，另一端与作为所述控制光输入部件的光耦合器连接的所述第一光纤；其一端与所述光耦合器连接，另一端与所述波长分离合成回路连接的第二光纤；以及其一端与该波长分离合成回路连接，另一端与所述光分波合成器的第三端口连接的所述第四光纤；所述波长分离合成回路中设有与所述第二光纤的另一端、第三光纤的一端、第五光纤的一端连接的波长分离器；与所述第五光纤的另一端和第六光纤的一端连接的偏振面旋转部；与所述第三光纤的另一端、所述第六光纤的另一端、所述第四光纤的一端连接的合波器；其一端与所述波长分离器连接，另一端与所述合波器连接的所述第三光纤；其一端与所述波长分离器连接，另一端与所述偏振面旋转部连接的所述第五光纤；以及其一端与所述偏振面旋转部连接，另一端与所述合波器连接的所述第六光纤。
3.如权利要求1所述的光开关，其特征在于所述光波导环路采用偏振面保存光纤作为所述非线性光介质形成；其中设有光分波合成器，它具备输入信号光的第一端口、与第一偏振面保存光纤的一端连接的第二端口、与第四偏振面保存光纤的另一端连接的第三端口及输出调制信号光的第四端口，其光强度的分支比为1∶1；其一端与该光分波合成器的第二端口连接，另一端与作为所述控制光输入部件的光耦合器连接的所述第一偏振面保存光纤；其一端与所述光耦合器连接，另一端与所述波长分离合成回路连接的第二偏振面保存光纤；以及其一端与该波长分离合成回路连接，另一端与所述光分波合成器的第三端口连接的所述第四偏振面保存光纤；所述波长分离合成回路中设有与所述第二偏振面保存光纤的另一端、第三偏振面保存光纤的一端、第五偏振面保存光纤的一端连接的波长分离器；与所述第五偏振面保存光纤的另一端和第六偏振面保存光纤的一端连接的偏振面旋转部；设在所述第六偏振面保存光纤途中设置的光延迟器；与所述第三偏振面保存光纤的另一端、所述第六偏振面保存光纤的另一端、所述第四偏振面保存光纤的一端连接的合波器；其一端与所述波长分离器连接，另一端与所述合波器连接的所述第三偏振面保存光纤；其一端与所述波长分离器连接，另一端与所述偏振面旋转部连接的所述第五偏振面保存光纤；以及其一端与所述偏振面旋转部连接，另一端与所述合波器连接的所述第六偏振面保存光纤。
4.如权利要求1所述的光开关，其特征在于所述光波导环路采用偏振面保存光纤作为所述非线性光介质形成；其中设有光分波合成器，它具备输入信号光的第一端口、与第一偏振面保存光纤的一端连接的第二端口、与第六偏振面保存光纤的另一端连接的第三端口及输出调制信号光的第四端口，其光强度的分支比为1∶1；其一端与该光分波合成器的第二端口连接，另一端与作为所述控制光输入部件的光耦合器连接的所述第一偏振面保存光纤；其一端与所述光耦合器连接，另一端与第二偏振面旋转部连接的第二偏振面保存光纤；其一端与所述第二偏振面旋转部连接，另一端与所述波长分离合成回路连接的所述第三偏振面保存光纤；其一端与该波长分离合成回路连接，另一端与第三偏振面旋转部连接的第五偏振面保存光纤；其一端与所述第三偏振面旋转部连接，另一端与所述光分波合成器的第三端口连接的所述第六偏振面保存光纤；与所述第二偏振面保存光纤的另一端和所述第三偏振面保存光纤的一端连接的第二偏振面旋转部；以及与所述第五偏振面保存光纤的另一端和所述第六偏振面保存光纤的一端连接的第三偏振面旋转部；所述波长分离合成回路中设有与所述第三偏振面保存光纤的另一端、第四偏振面保存光纤的一端、第七偏振面保存光纤的一端连接的波长分离器；与所述第七偏振面保存光纤的另一端和第八偏振面保存光纤的一端连接的第一偏振面旋转部；与所述第四偏振面保存光纤的另一端、所述第八偏振面保存光纤的另一端、所述第五偏振面保存光纤的一端连接的合波器；其一端与所述波长分离器连接，另一端与所述合波器连接的所述第四偏振面保存光纤；其一端与所述波长分离器连接，另一端与所述第一偏振面旋转部连接的所述第七偏振面保存光纤；以及其一端与所述第一偏振面旋转部连接，另一端与所述合波器连接的所述第八偏振面保存光纤。
5.如权利要求2所述的光开关，其特征在于所述相位控制部件中设有具备输入控制光的第一端口、输出控制光的S分量的第二端口、输出控制光的P分量的第三端口的偏振波分离器；减少该偏振波分离器输出的所述控制光的S分量的光强度后加以输出的光衰减器；具备输入由该光衰减器输出的所述控制光的S分量的第一端口、输入由所述偏振波分离器的第三端口输出的控制光的P分量的第三端口及将所述光衰减器输出的所述控制光的S分量和所述偏振波分离器的第三端口输出的控制光的P分量合成后输出的第二端口的偏振波合成器；以及将从该偏振波合成器的第二端口输出的控制光输入到所述光波导环路的控制光输入部件。
6.如权利要求3所述的光开关，其特征在于所述相位控制部件中设有具备输入控制光的第一端口、输出控制光的S分量的第二端口、输出控制光的P分量的第三端口的偏振波分离器；减少该偏振波分离器输出的所述控制光的S分量的光强度后加以输出的光衰减器；具备输入由该光衰减器输出的所述控制光的S分量的第一端口、输入由所述偏振波分离器的第三端口输出的控制光的P分量的第三端口及将所述光衰减器输出的所述控制光的S分量和所述偏振波分离器的第三端口输出的控制光的P分量合成后输出的第二端口的偏振波合成器；以及将从该偏振波合成器的第二端口输出的控制光输入到所述光波导环路的控制光输入部件。
7.如权利要求4所述的光开关，其特征在于所述相位控制部件中设有具备输入控制光的第一端口、输出控制光的S分量的第二端口、输出控制光的P分量的第三端口的偏振波分离器；减少该偏振波分离器输出的所述控制光的S分量的光强度后加以输出的光衰减器；具备输入由该光衰减器输出的所述控制光的S分量的第一端口、输入由所述偏振波分离器的第三端口输出的控制光的P分量的第三端口及将所述光衰减器输出的所述控制光的S分量和所述偏振波分离器的第三端口输出的控制光的P分量合成后输出的第二端口的偏波合成器；以及将从该偏振波合成器的第二端口输出的控制光输入到所述光波导环路的控制光输入部件。
8.如权利要求4所述的光开关，其特征在于下述的两个光路被设为相等即其一端与所述第三偏振面旋转部连接，另一端与所述光分波合成器的第三端口连接的所述第六偏振面保存光纤形成的光路长，以及其一端与所述波长分离合成回路连接，另一端与所述第三偏振面旋转部连接的所述第五偏振面保存光纤形成的光路长。
9.如权利要求7所述的光开关，其特征在于下述的两个光路被设为相等即其一端与所述第三偏振面旋转部连接，另一端与所述光分波合成器的第三端口连接的所述第六偏振面保存光纤形成的光路长，以及其一端与所述波长分离合成回路连接，另一端与所述第三偏振面旋转部连接的所述第五偏振面保存光纤形成的光路长。
10.如权利要求1所述的光开关，其特征在于所述光波导环路采用偏振面保存光纤作为所述非线性光介质形成；其中设有光分波合成器，它具备输入信号光的第一端口、与第一偏振面保存光纤的一端连接的第二端口、与第六偏振面保存光纤的另一端连接的第三端口及输出调制信号光的第四端口，其光强度的分支比为1∶1；其一端与该光分波合成器的第二端口连接，另一端与作为所述控制光输入部件的光耦合器连接的所述第一偏振面保存光纤；其一端与所述光耦合器连接，另一端与第二偏振面旋转部连接的第二偏振面保存光纤；其一端与所述第二偏振面旋转部连接，另一端与所述波长分离合成回路连接的所述第三偏振面保存光纤；其一端与该波长分离合成回路连接，另一端与所述光分波合成器的第三端口连接的所述第六偏振面保存光纤；以及与所述第二偏振面保存光纤的另一端和所述第三偏振面保存光纤的一端连接的第二偏振面旋转部；所述波长分离合成回路中设有与所述第三偏振面保存光纤的另一端、第四偏振面保存光纤的一端、第七偏振面保存光纤的一端连接的波长分离器；与所述第四偏振面保存光纤的另一端和第五偏振面保存光纤的一端连接的第一偏振面旋转部；与所述第五偏振面保存光纤的另一端、所述第七偏振面保存光纤的另一端、所述第六偏振面保存光纤的一端连接的合波器；其一端与所述波长分离器连接，另一端与所述第一偏振面旋转部连接的所述第四偏振面保存光纤；其一端与所述第一偏振面旋转部连接，另一端与所述合波器连接的所述第五偏振面保存光纤；以及其一端与所述波长分离器连接，另一端与所述合波器连接的所述第七偏振面保存光纤。
11.如权利要求10所述的光开关，其特征在于所述相位控制部件中设有具备输入控制光的第一端口、输出控制光的S分量的第二端口、输出控制光的P分量的第三端口的偏振波分离器；减少该偏振波分离器输出的所述控制光的S分量的光强度后加以输出的光衰减器；具备输入由该光衰减器输出的所述控制光的S分量的第一端口、输入由所述偏振波分离器的第三端口输出的控制光的P分量的第三端口及将所述光衰减器输出的所述控制光的S分量和所述偏振波分离器的第三端口输出的控制光的P分量合成后输出的第二端口的偏振波合成器；以及将从该偏振波合成器的第二端口输出的控制光输入到所述光波导环路的控制光输入部件。
12.如权利要求3所述的光开关，其特征在于所述波长分离合成回路中设有与所述第二偏振面保存光纤的另一端、第三偏振面保存光纤的一端、第五偏振面保存光纤的一端连接的第一波长分离器；与所述第五偏振面保存光纤的另一端和第六偏振面保存光纤的一端连接的偏振面旋转部；设在所述第六偏振面保存光纤途中的光延迟器；与所述第三偏振面保存光纤的另一端、所述第六偏振面保存光纤的另一端、所述第四偏振面保存光纤的一端连接的第二波长分离器；其一端与所述第一波长分离器连接，另一端与所述第二波长分离器连接的所述第三偏振面保存光纤；其一端与所述第一波长分离器连接，另一端与所述偏振面旋转部连接的所述第五偏振面保存光纤；以及其一端与所述偏振面旋转部连接，另一端与所述第二波长分离器连接的所述第六偏振面保存光纤。
13.如权利要求4至9中任一项所述的光开关，其特征在于所述波长分离合成回路中设有与所述第三偏振面保存光纤的另一端、第四偏振面保存光纤的一端、第七偏振面保存光纤的一端连接的第一波长分离器；与所述第七偏振面保存光纤的另一端和第八偏振面保存光纤的一端连接的第一偏振面旋转部；与所述第四偏振面保存光纤的另一端、所述第八偏振面保存光纤的另一端、所述第五偏振面保存光纤的一端连接的第二波长分离器；其一端与所述第一波长分离器连接，另一端与所述第二波长分离器连接的所述第四偏振面保存光纤；其一端与所述第一波长分离器连接，另一端与所述第一偏振面旋转部连接的所述第七偏振面保存光纤；以及其一端与所述第一偏振面旋转部连接，另一端与所述第二波长分离器连接的所述第八偏振面保存光纤。
14.如权利要求10或11所述的光开关，其特征在于所述波长分离合成回路中设有与所述第三偏振面保存光纤的另一端、第四偏振面保存光纤的一端、第七偏振面保存光纤的一端连接的第一波长分离器；与所述第四偏振面保存光纤的另一端和第五偏振面保存光纤的一端连接的第一偏振面旋转部；与所述第五偏振面保存光纤的另一端、所述第七偏振面保存光纤的另一端、所述第六偏振面保存光纤的一端连接的第二波长分离器；其一端与所述第一波长分离器连接，另一端与所述第一偏振面旋转部连接的所述第四偏振面保存光纤；其一端与所述第一偏振面旋转部连接，另一端与所述第二波长分离器连接的所述第五偏振面保存光纤；以及其一端与所述第一波长分离器连接，另一端与所述第二波长分离器连接的所述第七偏振面保存光纤。
15.如权利要求3所述的光开关，其特征在于所述波长分离合成回路中，所述第二偏振面保存光纤输出的所述控制光被输入时向第一反射镜反射，该第一反射镜反射的控制光被再次输入时向所述第四偏振面保存光纤的一端反射；其中设有所述第二偏振面保存光纤输出的所述信号光被输入时让其透射而向第二反射镜输出，在该第二反射镜反射的该信号光被再次输入时让其透射而向第四偏振面保存光纤的一端输出该信号光的波长分离板；在所述第二偏振面保存光纤输出的所述控制光达到所述第四偏振面保存光纤的一端为止的途中该控制光通过的位置上设置的偏振面旋转器；反射所述控制光的第一反射镜；以及反射所述信号光的第二反射镜。
16.如权利要求4至9中任一项所述的光开关，其特征在于所述波长分离合成回路中，所述第三偏振面保存光纤输出的所述控制光被输入时向第一反射镜反射，在该第一反射镜反射的控制光被再次输入时向所述第五偏振面保存光纤的一端反射；其中设有所述第三偏振面保存光纤输出的所述信号光被输入时让其透射而向第二反射镜输出，在该第二反射镜反射的该信号光被再次输入时让其透射而向第五偏振面保存光纤的一端输出该信号光的波长分离板；在所述第三偏振面保存光纤输出的所述控制光达到所述第五偏振面保存光纤的一端的途中该控制光通过的位置上设置的偏振面旋转器；反射所述控制光的第一反射镜；以及反射所述信号光的第二反射镜。
17.如权利要求10或11所述的光开关，其特征在于所述波长分离合成回路中，所述第三偏振面保存光纤输出的所述控制光被输入时向第一反射镜反射，在该第一反射镜反射的控制光被再次输入时向所述第六偏振面保存光纤的一端反射；设有在所述第三偏振面保存光纤输出的所述信号光输入时让其透射而向第二反射镜输出，在该第二反射镜反射的该信号光被再次输入时让其透射而向第六偏振面保存光纤的一端输出该信号光的波长分离板；在所述第三偏振面保存光纤输出的所述控制达到所述第六偏振面保存光纤的一端途中该控制光通过的位置上设置的偏振面旋转器；反射所述控制光的第一反射镜；以及反射所述信号光的第二反射镜。
18.如权利要求2至17中任一项所述的光开关，其特征在于所述光分波合成器的第四端口经由输出用光纤连接到光带通滤光器。
19.如权利要求2至17中任一项所述的光开关，其特征在于光循环器经由输入用光纤连接到所述光分波合成器的第一端口。
全文摘要
光开关中设有由非线性光介质形成的环状的光波导环路(101)、对光波导环路输入控制光的相位控制部件(110)的控制光输入部件(20)及波长分离合成回路(121)。光波导环路由以下光路形成从光分波合成器(10)到控制光输入部件(20)的由第一光纤(12)形成的光路、从控制光输入部件到波长分离合成回路的由第二光纤(14)形成的光路、从波长分离合成回路返回到光分波合成器的由第四光纤(18)形成的光路。波长分离合成回路由连接波长分离器(30)和合波器(40)的第三光纤(16)、连接波长分离器和偏振面旋转部(60)的第五光纤(22)及连接偏振面旋转部和合波器的第六光纤(24)形成环状的光波导回路。从而，即使控制光的偏振状态变动也不影响开关动作。
文档编号G02B6/26GK1743884SQ200510088228
公开日2006年3月8日 申请日期2005年7月29日 优先权日2004年9月2日
发明者荒平慎 申请人:冲电气工业株式会社