[发明专利]具有光学晶体的偏光装置及光学开关应用和偏光方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有光学晶体的偏光装置，使用该装置的光学开关，以及使用光学晶体，通过可控角度来偏转光束的方法。

背景技术

光学晶体为多向周期性(periodic)结构，它是通过至少两种材料周期性排布而获得的，所述材料在基本等于光波长的间隔中具有不同介电常数的。正如所期望的那样，光学晶体会显著增进对光的控制，它正在蓬勃发展作为下一代光学设备。

例如，日本提前公开特许专利No.10-90634中公开了具有光学晶体1’的光学开关，光学晶体1’具有二维(dimensional)周期性结构。如图17所示，该光学开关用于在ON位置(透射transmission)和OFF位置(反射reflection)间转换。ON位置时，允许入射到晶体上的光束(即入射光束)通过光学晶体，OFF位置时，从晶体反射入射光束，防止入射光束透射。

就是说，从一对光纤12a、12b提供的光束经准直透镜14a、14b和偏振器15a、15b入射到光学晶体1’上。光学开关包括用于经圆形偏振器22向光学晶体1’辐照(irradiating)控制光21的装置。辐照控制光21使得光学晶体1’的光禁带(PGB photonic band gap)改变，所以，有可能在ON和OFF位置之间转换。在ON位置，通过光学晶体1’的透射光束经一对偏振器16a、16b输出。

但是，由于上述光学开关的目的是在ON和OFF位置之间转换，ON位置允许入射光束通过光学晶体，OFF位置从光学晶体反射入射光束，该光学开关的输出仅仅提供有或无透射光束。这限制了光学开关的应用领域。

另一方面，如果从光学晶体提供的透射光束的方向可以通过偏转入射到光学晶体上的光束来施加以控制，那么，就会提供使用光学晶体的新的光学开关，它包括用于接收入射到光学晶体上的光束的光输入终端和多个光输出终端，每个光输出终端能通过光学晶体提供透射光束。即，因为利用这种新的光学开关，可以通过控制入射光束的偏转，从一个设定的光输出终端中提供透射光束，所以这种光学开关会广泛应用。

发明内容

本发明主要目的是提供一种具有光学晶体的小型偏光装置，它可以通过可控角度来偏转(deflect)入射到光学晶体一侧的光束，从光学晶体的另一侧输出具有预期方向的透射光束。

即，该偏光装置包括光学晶体和偏光控制器，其中光学晶体具有与入射到光学晶体光束波长不同的光禁带波长，偏光控制器用来给光学晶体施加大量能量，以使入射在光学晶体入射侧的光束偏转，并从光学晶体入射侧的另一侧提供一透射光束，该透射光束与光束形成预期的角度。

光学晶体最好包括具有不同折射率的至少两种材料，偏光控制器通过给光学晶体施加能量来控制这些材料之间的折射率比。

当光学晶体材料的至少一种是电光材料时，偏转控制器最好给光学晶体施加电场作为能量。这种情况下，没有作为能量施加给光学晶体的机械外力。因此，允许偏光装置高度可靠地长期稳定操作。另外，由于偏光控制器电控制施加给光学晶体的电场强度，以改变入射光束的偏转角，所以就可能提供有快速反应性的小型偏光装置。

本发明的目的是还要提供使用上述偏光装置的新的光学开关，它利于防止光学信号的交叉干扰(cross talk)，利于确保高传送效率。

即，该光学开关包括本发明的偏光装置和多个光输出终端。其中，偏光装置设在光学晶体入射侧的光输入终端，光学晶体通过光输入终端接收光束(即入射光束)；多个光输出终端设在光学晶体入射侧的另一侧，从光输出终端选择输出所述透射光束。

尤其是，本发明的新的光学开关包括上述偏光装置和至少两个光输出终端。偏光装置设在光学晶体入射侧的光输入终端，光学晶体通过光输入终端接收入射光束光输出终端包括设在光学晶体入射侧的另一侧的和第二光输出终端，第一光输出终端输出通过光学晶体的第一透射光束；第二光输出终端输出第二透射光束，它相对入射光束而形成预期角度，与第一透射光束的方向不同。

本发明的另一目的是还要提供一种以可控角度偏转入射到光学晶体一侧的光束、从光学晶体的另一侧输出具有预期方向的透射光束的方法。

即，该方法包括以下步骤，在光学晶体的一侧提供具有光学晶体的光禁带之外的波长的光束，通过给光学晶体施加大量能量，偏转入射到光学晶体一侧的光束，从光学晶体的另一侧形成预期角度的光束。

参考下文中详细解释的本发明的最佳实施例，参照附图，本发明的这些和其它的目的和优点将很明显。

本发明公开涉及2001年3月22日申请的日本专利特许公开No.2001-82863中包含的主旨，本发明通过完全参考施加以结合。

附图说明