特開 2022-154474 光信号選択装置、および光信号選択方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022154474

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】光信号選択装置、および光信号選択方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/31 20060101AFI20221005BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20221005BHJP

【ＦＩ】

G02F1/31

G02F1/13 505

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021057534

(22)【出願日】2021-03-30

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、総務省「新たな社会インフラを担う革新的光ネットワーク技術の研究開発」委託研究開発、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】516059813

【氏名又は名称】エピフォトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井出 昌史

(72)【発明者】

【氏名】竹沢 永訓

【テーマコード（参考）】

2H088

2K102

【Ｆターム（参考）】

2H088EA47

2H088HA06

2H088HA18

2H088HA24

2H088HA30

2K102AA21

2K102BA08

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA13

2K102DB08

2K102DD02

2K102EA02

2K102EA18

2K102EB08

2K102EB10

2K102EB16

(57)【要約】

【課題】光変調器のスイッチング時の過渡応答に起因するクロストークを抑制すること。
【解決手段】光信号選択装置は、複数の光ファイバが所定の方向に沿って配列され、光信号の入出力を行う光ファイバアレイと、複数の光ファイバのうち、第１光ファイバから入力された光信号を所定の角度で反射させて、第１光ファイバと第１光ファイバとは異なる第２光ファイバとの経路を結合する光変調器と、光変調器を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、光変調器に表示された第１パターン画像から第１パターン画像とは異なる第２パターン画像に表示を切り替える際に、第１パターン画像と第２パターン画像との間に、第１パターン画像および第２パターン画像とは異なる少なくとも１つの消光パターン画像を表示させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光ファイバが所定の方向に沿って配列され、光信号の入出力を行う光ファイバアレイと、
前記複数の光ファイバのうち、第１光ファイバから入力された光信号を所定の角度で反射させて、前記第１光ファイバと前記第１光ファイバとは異なる第２光ファイバとの経路を結合する光変調器と、
前記光変調器を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記光変調器に表示された第１パターン画像から前記第１パターン画像とは異なる第２パターン画像に表示を切り替える際に、前記第１パターン画像と前記第２パターン画像との間に、前記第１パターン画像および前記第２パターン画像とは異なる少なくとも１つの消光パターン画像を表示させる、
光信号選択装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第１パターン画像および前記第２パターン画像の位相変化量に基づいて前記消光パターン画像を決定する、
請求項１に記載の光信号選択装置。

【請求項3】

前記光変調器は、液晶で構成された位相変調素子を含み、
前記制御装置は、前記位相変調素子の電圧に対する変位量が、飽和領域となる近傍の電圧または飽和領域電圧より大きい電圧を印加した最大位相変調領域を含む、前記消光パターン画像を表示する、
請求項１または２に記載の光信号選択装置。

【請求項4】

複数の光ファイバのうち、第１光ファイバから入力された光信号を、光変調器を制御して所定の角度で反射させて、前記第１光ファイバと前記第１光ファイバとは異なる第２光ファイバとの経路を結合させるステップと、
前記光変調器の第１光変調部に第１パターン画像を表示させるステップと、
前記光変調器の第２光変調部に前記第１パターン画像とは異なる第２パターン画像を表示させるステップと、
前記光変調器に表示された第１パターン画像から前記第１パターン画像とは異なる第２パターン画像に表示を切り替える際に、前記第１パターン画像と前記第２パターン画像との間に、前記第１パターン画像および前記第２パターン画像とは異なる少なくとも１つの消光パターン画像を表示させるステップと、
を含む、光信号選択方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光信号選択装置、および光信号選択方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光波長分割多重方式（ＷＤＭ:Wavelength Division Multiplexing）を用いた、高速で大容量の情報通信技術が知られている。

【0003】

特許文献１には、経路の組み合わせ数に比べて、制御パラメータ数が増大することを抑制することのできる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１２２１５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

位相変調素子として液晶を使う場合、液晶のスイッチング時の過渡応答に起因するクロストークが発生することがある。信号を高品質化するために、クロストークを抑制することのできる技術が求められている。

【0006】

本開示は、光変調器のスイッチング時の過渡応答に起因するクロストークを抑制することのできる光信号選択装置、および光信号選択方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る光信号選択装置は、複数の光ファイバが所定の方向に沿って配列され、光信号の入出力を行う光ファイバアレイと、前記複数の光ファイバのうち、第１光ファイバから入力された光信号を所定の角度で反射させて、前記第１光ファイバと前記第１光ファイバとは異なる第２光ファイバとの経路を結合する光変調器と、前記光変調器を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記光変調器に表示された第１パターン画像から前記第１パターン画像とは異なる第２パターン画像に表示を切り替える際に、前記第１パターン画像と前記第２パターン画像との間に、前記第１パターン画像および前記第２パターン画像とは異なる少なくとも１つの消光パターン画像を表示させる。

【0008】

本開示に係る光信号選択方法は、複数の光ファイバのうち、第１光ファイバから入力された光信号を、光変調器を制御して所定の角度で反射させて、前記第１光ファイバと前記第１光ファイバとは異なる第２光ファイバとの経路を結合させるステップと、前記光変調器の第１光変調部に第１パターン画像を表示させるステップと、前記光変調器の第２光変調部に前記第１パターン画像とは異なる第２パターン画像を表示させるステップと、前記光変調器に表示された第１パターン画像から前記第１パターン画像とは異なる第２パターン画像に表示を切り替える際に、前記第１パターン画像と前記第２パターン画像との間に、前記第１パターン画像および前記第２パターン画像とは異なる少なくとも１つの消光パターン画像を表示させるステップと、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、光変調器のスイッチング時の過渡応答に起因するクロストークを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係る光信号選択装置の構成例を示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施形態に係る光信号の光路を説明するための図である。

【図4】図４は、光変調器をスイッチする際に発生するクロストークを説明するための図である。

【図5】図５は、実施形態に係る光学系の作用を説明するための補足図である。

【図6】図６は、実施形態に係る光変調器に描画するパターン画像を説明するための図である。

【図7】図７は、図５に示すパターン画像の位相変化量を示すグラフである。

【図8】図８は、図５に示す光変調器に印加する電圧と位相変化量との関係を示すグラフである。

【図9】図９は、光変調器におけるチャネルを切り替える方法を説明するための図である。

【図10】図１０は、格子パターンを第１状態から第２状態に変化させる際の格子パターンの様子を説明するための図である。

【図11】図１１は、ブレ－ズド回析格子の格子パターンを切り替える際に中間調が発生する理由を説明するための図である。

【図12】図１２は、実施形態に係るクロストーク抑制処理を説明するための図である。

【図13】図１３は、光変調器を駆動させる方法を説明するための図である。

【図14】図１４は、実施形態に係る図１１とは異なる状態に対してクロストーク抑制処理を説明するための図である。

【図15】図１５は、実施形態に係る制御装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本開示に係る実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

【0012】

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸と直交する水平面内のＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とし、水平面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。

【0013】

［実施形態］
図１を用いて、実施形態に係る光信号選択装置の構成例について説明する。図１は、実施形態に係る光信号選択装置の構成例を示す図である。

【0014】

本開示係る光信号選択装置１は、ＷＳＳ（Wavelength Selective Switch）の一種である。光信号選択装置１は、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）の構成部品の１つである。光信号選択装置１は、光通信ネットワークにおいて、回折格子などの波長分離機能と、ミラーや光変調器などの経路切り替え機能といった物理的機能を有する。光信号選択装置１は、信号同士のレベルを同じにするための減衰機能、経路切り替え時の迷光を防ぐヒットレス機能を含む。

【0015】

図１に示すように、光信号選択装置１は、光ファイバアレイ１２と、光分散素子１４と、レンズ１６と、光変調器１８と、制御装置２０とを備える。光信号選択装置１において、固定基板１０上に、各構成要素は、光ファイバアレイ１２、光分散素子１４、レンズ１６、および光変調器１８の順に配置されている。制御装置２０は、光変調器１８を制御するように構成されている。

【0016】

光ファイバアレイ１２は、Ｙ軸方向に沿って、光ファイバ３０_１、光ファイバ３０_２、・・・、および光ファイバ３０_ｎ（ｎは任意の整数）を備える。光ファイバ３０_１から光ファイバ３０_ｎは、それぞれ、コリメータレンズ３２_１からコリメータレンズ３２_ｎを有する。光ファイバ３０_１から光ファイバ３０_ｍは、それぞれ、光信号選択装置１の入出力ポートである。

【0017】

光分散素子１４は、例えば、回折格子で構成されている。光分散素子１４は、光ファイバアレイ１２から受けた光信号をＹ軸方向に分光するように構成されている。光分散素子１４は、光ファイバアレイ１２から受けた光信号を、互いに平行な平面状に分光するように構成されている。

【0018】

レンズ１６は、光分散素子１４と、光変調器１８との間に配置されている。レンズ１６の前側の焦点位置は、光分散素子１４の位置である。レンズ１６の後側の焦点位置は、光変調器１８の位置である。レンズ１６は、光分散素子１４から受けた光信号を、光変調器１８の表面に照射する。レンズ１６は、例えば、単一のレンズであってよい。光変調器１８は、例えば、複数の球面レンズおよびシリンドリカルレンズなどを組み合わせた集光光学系として構成されてもよい。

【0019】

光変調器１８は、複数の光変素子を備える。光変調器１８は、例えば、屈折率を変化させることのできる２次元配列された複数の位相変調素子を備える。光変調器１８は、例えば、位相変調素子として液晶素子を用いた反射型のＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）で構成することができる。

【0020】

なお、図示しないが光信号選択装置１の入射偏光の偏光が揃っておらずかつ位相変調素子として液晶素子を用いる場合は、液晶のダイレクター方向で決まる液晶素子の屈折率変調軸に平行な方向に液晶素子への入射および出射光の偏光を変調軸に平行な直線偏光に変換するための偏光制御素子を光ファイバアレイ１２と光変調器１８の間の光路に挿入設置することが望ましい。

【0021】

図２を用いて、実施形態に係る制御装置の構成例について説明する。図２は、実施形態に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。

【0022】

図２に示すように、制御装置２０は、通信部４０と、記憶部４２と、制御部４４と、を有する。制御装置２０は、例えば、光変調器１８を構成する複数の位相変調素子のそれぞれに電圧を印加するように構成されている。制御装置２０は、例えば、光ファイバ３０_１から光ファイバ３０_ｎの間における、光信号の切り換えるように構成されている。

【0023】

通信部４０は、制御装置２０と、外部の装置との間の通信を行う。通信部４０は、例えば、制御装置２０に対する各種の操作を受け付ける入力装置の間で、各種の情報の送受信を行う。

【0024】

記憶部４２は、制御部４４の演算内容やプログラムなどの各種情報を記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような主記憶装置と、オンボードフラッシュメモリー（On-Board Flash Memory）などの補助記憶装置または、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つ含む。

【0025】

記憶部４２は、各種の情報を記憶する。記憶部４２は、制御部４４の処理内容を記憶する。記憶部４２は、例えば、光変調器１８に表示されるパターン画像に関する描画パラメータに関する情報を記憶する。

【0026】

制御部４４は、光信号選択装置１の各部の動作を制御する。制御部４４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）、またはＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって、記憶部４２に記憶されたプログラムがＲＡＭ等を作業領域として実行されることにより実現される。制御部４４は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現されてもよい。制御部４４は、ハードウェアと、ソフトウェアとの組み合わせで実現されてもよい。

【0027】

制御部４４は、取得部５０と、算出部５２と、駆動部５４と、を有する。

【0028】

取得部５０は、各種情報を取得する。取得部５０は、例えば、制御装置２０に入力された操作に関する操作情報を取得する。取得部５０の具体的な動作は、後述する。

【0029】

算出部５２は、各種情報を算出する。算出部５２は、例えば、パターン画像を高速に切り替えるための消光パターンを算出する。算出部５２の具体的な動作は、後述する。

【0030】

駆動部５４は、光変調器１８を駆動させる。駆動部５４は、光変調器１８を駆動させて、パターン画像を表示させる。駆動部５４は、例えば、算出部５２の算出結果に従って、光変調器１８を制御して、パターン画像を表示させる。駆動部５４の具体的な動作は、後述する。

【0031】

図３を用いて、実施形態に係る光信号の光路について説明する。図３は、実施形態に係る光信号の光路を説明するための図である。

【0032】

図３は、光信号選択装置１を上面から見た模式図を示す。図３に示す、光ファイバ３０およびコリメータレンズ３２は、同じ列に配列されているため、上から見ると重なって見える。例えば、光ファイバ３０_１からの波長多重された光信号Ｓ１は、光分散素子１４により波長に応じた所定の角度にＸ－Ｚ面内で回折され角度変換される。図３に示す例では、光分散素子１４に入射した光信号Ｓ１は、Ｘ－Ｚ面において、例えば、光分散素子１４の回折効果とレンズ１６のＸ－Ｚ平面での角度―位置変換作用により光信号Ｓ２と、光信号Ｓ３と、光信号Ｓ４とに分離され光変調器１８のＹ－Ｚ面のＺ軸に平行な直線上の異なる画素位置群に到達する。ここで、光信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４はＸ－Ｙ面については、光分散素子１４は回折効果がないため角度変調を受けない。したがって、分離した光信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４はＸ－Ｙ面では光ファイバ３０_１で決まる高さで平行にレンズ１６に入射するが、レンズ１６の作用でＸ－Ｙ面で位置－角度変換を受け、光変調器１８のＹ－Ｚ面のＺ軸に平行な所定の直線上に配列する。光変調器１８は、変調面に所定の位相変調パターンを形成することで、異なる画素位置群に入射した光信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４をＸ－Ｙ面内で角度変換し、Ｘ－Ｚ面では角度変換を行わず反射後、レンズ１６のＸ－Ｚ面での位置―角度変換作用で光分散素子１４のＸ－Ｙ面での出射点位置と同じＹ軸上でＸ軸に平行な所定位置に入射する。加えてレンズ１６のＸ－Ｙ面における角度－位置変換作用により光ファイバ３０_２から光ファイバ３０_ｎのへの所定の経路に結合する。

【0033】

図４を用いて、光変調器をスイッチする際に発生するクロストークについて説明する。図４は、光変調器をスイッチする際に発生するクロストークを説明するための図である。

【0034】

図４は、光信号選択装置１を側面から見た模式図である。図４では、光ファイバ３０_１からの光信号Ｓ１１を光ファイバ３０_４に光信号Ｓ１４を反射するものとする。この場合、光変調器１８をスイッチングする際に、過渡応答により光ファイバ３０_２と光ファイバ３０_３との経路にクロストークが生じる。本実施形態では、図４に示したような、光ファイバ３０_２と光ファイバ３０_３とに発生し得るクロストークを抑制するように光変調器１８を制御する。

【0035】

図５は、本発明の実施形態に係る光学系の作用を説明するための補足図である。図５において図４では反射型構成で示した光学系を光分散素子１４から光変調器１８までの間を展開し透過型の等価光学回路としてあらわした。図５に示す、透過光学回路は、光分散素子１４ａ、レンズ１６ａ、光変調器１８、レンズ１６ｂ、および光分散素子１４ｂが、順に並んでいる。光分散素子１４ａと、レンズ１６ａとの間の光学距離はｆであるとする。レンズ１６ａと、光変調器１８との間の光学距離は、ｆであるとする。光変調器１８と、レンズ１６ｂとの間の光学距離は、ｆであるとする。レンズ１６ｂと、光分散素子１４ｂとの間の光学距離は、ｆであるとする。図４に示す例では、光分散素子１４は、レンズ１６の前側焦点面に配置され、光変調器１８の変調面または反射面は、レンズ１６の後側焦点面に配置される。図４に示す例では、光変調器１８を反射した光は、おおよそ同じ経路を逆方向に進み再度光分散素子１４に結合する。そのため、図４に示す光信号選択装置１構成する図５で示した光学系は、４ｆの光学系で光分散素子１４ａの出射面から出力される光信号Ｓ２１において分散素子１４ａ出射面での複素振幅分布を入力像とすると、光変調器１８の変調面である入出力面はレンズ１６aの作用によりフーリエ面となる。さらに、光変調器１８の位相変調を受けたフーリエ面である出力面の複素振幅分布像は、レンズ１６ｂの作用で逆フーリエ変換され、光分散素子１４ｂにフーリエ面の逆フーリエ変換出力像を再結合させるフーリエ光学系を構成する。

【0036】

図６と、図７、図８とを用いて、実施形態に係る光変調器に描画するパターン画像について説明する。ここでパターン画像というのは図５に示したフーリエ面に位置する位相変調パターンのことである。図６は、実施形態に係る光変調器に描画するパターン画像を説明するための図である。図７は、図６に示すパターン画像の位相変化量を示すグラフである。図８は、図６に示す光変調器１８に印加する電圧と位相変化量との関係を示すグラフである。

【0037】

図６は、光変調器１８に描画させるパターン画像１８ａを示す。図６および図７に示すように、図４に示す光変調器１８は、例えば、ブレ－ズド回析格子パターンを描画する。具体的には、図２の駆動部５４は、光変調器１８を駆動させて、ブレ－ズド回析格子パターンを描画させる。

【0038】

図７は、横軸がパターン画像１８ａの横方向の位置［μｍ］を示し、縦軸が相対的な位相変化量［ラジアン］を示す。図６に示すように、パターン画像１８ａは、位置に応じて相対的な位相変化量が０になる位置とπになる位置とが互い違いに表示されている。

【0039】

図８は、横軸が印加する電圧［Ｖ］の大きさ示し、縦軸が位相変化量［ラジアン］を示す。図８に示す例では、おおよそ印加電圧が１．５［Ｖ］から３．０［Ｖ］の範囲では、印加電圧と位相変化量とは比例関係を有している。印加電圧が１．５［Ｖ］以下の範囲、および３．０［Ｖ］以上の範囲では、印加電圧と位相変化量とは比例関係を有していない。図８に示す例では、１.０［Ｖ］から１．５［Ｖ］の範囲内でしきい値特性を有する。図８に示す例では、４．０［Ｖ］以上の範囲で飽和特性を有する。駆動部５４は、例えば、図７に示す位相分布の形状を有するブレ－ズド回析格子の位相分布を実現するために、光変調器１８への印加電圧と制御に用いる数値データとの関係をＬＵＴ（Look Up Table：ルックアップテーブル）などを用いてリニア補正することが好ましい。

【0040】

図９を用いて、光変調器１８におけるチャネルを切り替える方法について説明する。図９は、光変調器１８におけるチャネルを切り替える方法を説明するための図である。

【0041】

図９において、グラフＧ３は、第１状態の格子パターンの周期を概念的に示すグラフであり、グラフＧ４は、第２状態の格子パターンの周期を概念的に示すグラフである。図９は、横軸は位置［ピクセル］を示し、縦軸は位相変化量［ラジアン］を示す。図９に示すように、光変調器１８でチャネルを切り替える場合には、光変調器１８で反射される角度を切り替えればよい。図９に示すように、駆動部５４は、光変調器１８に描画するブレ－ズド回析格子の格子パターンの周期を変えるようにすればよい。例えば、駆動部５４は、位相変化量が０からπに変化する周期がＴである第１状態から、Ｔよりも短い周期の第２状態に切り替えることで、光変調器１８で反射される角度を切り替えることができる。駆動部５４は、格子パターンの周期を切り替えることで、光信号を所望の方向に反射することができる。言い換えれば、駆動部５４は、描画するブレ－ズド回析格子の格子パターンの周期の画素数を変えることで、光信号が光変調器１８で反射される角度を切り替える。

【0042】

図１０を用いて、図９に示す格子パターンを第１状態から第２状態に変化させる際の格子パターンの変化の様子について説明する。図１０は、格子パターンを第１状態から第２状態に変化させる際の格子パターンの様子を説明するための図である。

【0043】

図１０には、光変調器１８のブレ－ズド回析格子の第１状態の格子パターンの周期を示すグラフＧ３と、光変調器１８のブレ－ズド回析格子の第２状態の格子パターンの周期を示すグラフＧ４とが重ねて示される。図１０は、横軸は位置［ピクセル］を示し、縦軸は位相変化量［ラジアン］を示す。駆動部５４は、領域Ｒ１では位相変化量の変化の方向をプラスになるように変化させ、領域Ｒ２では位相変化量の方向をマイナスになるように変化させ、領域Ｒ３では位相変化量の方向をプラスになるように変化させる。

【0044】

図１０に示すように、チャネルを切り替えるために格子パターンを第１状態から第２状態に切り替えるとき、同一の画素位置で比較するとグラフＧ３からグラフＧ４に示すように、領域に依存し変化の方向に違いはあるが中間調から中間調への変化が、光変調器１８の全体で起きることになる。

【0045】

図１１を用いて、ブレ－ズド回析格子の格子パターンを切り替える際に中間調が発生する理由を説明する。図１１は、ブレ－ズド回析格子の格子パターンを切り替える際に中間調が発生する理由を説明するための図である。図１１は、横軸は位置［ピクセル］を示し、縦軸は位相変化量［ラジアン］を示す。

【0046】

図１１に示すように、グラフＧ５は、第１状態の格子パターンの画素位置と、位相変化量との関係を示し、グラフＧ６は、第２状態の格子パターンの画素位置と、位相変化量との関係を示す。光変調器１８でチャネルを切り替える際、ほとんど全ての画素が中間調から中間調への切り替えになる。そのため、図１１に示すような、第１状態と第２状態との間の位相の傾きが生じる。その結果、例えば、光ファイバ３０_１から光ファイバ３０_４にチャネルを切り替える際に、中間調から中間調への変化の速度は遅いため、途中の光ファイバ３０_２および光ファイバ３０_３のチャネルに光信号が結合するクロストークが発生する。

【0047】

［クロストーク抑制処理］
図１２を用いて、実施形態に係るクロストーク抑制処理について説明する。図１２は、実施形態に係るクロストーク抑制処理を説明するための図である。

【0048】

図１２に示すように、本実施形態では、駆動部５４は、光変調器１８のブレ－ズド回析格子の格子パターンを第１状態から第２状態に切り替える際に、第１状態と第２状態の間に消光パターンを表示させる。消光パターンの一例を示すグラフＧ１０は、波長をλとすると、隣接領域との位相差がπ／２（波長表記ではλ／４）となる格子パターンを示すグラフとなる。すなわち、グラフＧ１０の例では最小値は３/４πであり、最大値は、５／４πの格子パターンとなる。図１２に示す例では、消光パターンは、第１状態との位相差、および第２状態との位相差がπ／２となるような格子パターンである。隣接領域でπ／２の位相差の消光パターンは、隣接する位相最小値部と位相最大値部のそれぞれの位置の反射光は往復で相対的な位相差πとなり逆位相となるので、レンズ１６の作用による回折合波後打ち消し合う。

【0049】

また、本実施形態では、光変調器１８を構成する液晶素子の最大変調量と、そこからπ／２となる動作点を用いて変調を行う。図１３は、光変調器１８を駆動させる方法を説明するための図である。図１３に示す例では、領域Ｒ１０がπ／２の可変調領域となり、領域Ｒ１１が光変調器１８を構成する液晶素子の最大変調領域となる。領域Ｒ１１では、光変調器１８を構成する液晶素子の液晶バルクの変形量が大きい。このため、過渡ネマティック効果のようにバルク歪みが界面の配向規制力と同様な効果を過渡的に与える。具体的には、液晶素子に大きな電圧を印加してバルクの歪みが蓄積された状態で、電圧を下げることで、界面の液晶分子の配向規制力と、バルクから生じる弾性エネルギーを利用して、過渡的に高速応答を実現する。これにより、光変調器１８に印加する電圧を小さくしたときに、高速応答が得られる。

【0050】

具体的には、駆動部５４は、図１２に示す第１状態から消光パターンへのスイッチングにおいて、ほとんどの領域で最大駆動電圧を印加する。そのため、第１状態から消光パターンに変化する応答速度を速くすることができる。ここで、液晶の最大駆動電圧は、図１３に示した５Ｖより十分大きな電圧を印加する過電圧駆動法（Over Driving Scheme）を用いればさらに高速化が可能である。また、第１状態から消光パターンに切り替えることにより、クロストークを抑制することができる。

【0051】

駆動部５４が消光パターンから第２状態へのスイッチングを行うと、中間調から中間調になる遅い領域ではバイナリパターンの形状を保持しながら遷移する。これにより、高電圧領域は過渡ネマティック効果、低電圧領域は電圧が０に近いので、第２状態に高速に収束する。ここで、消光パターンであるバイナリパターン印加後に所定の期間液晶に０Ｖに近い過低電圧または０Ｖを印加する期間を設ける過低電圧駆動法（undershoot driving scheme）を用いれば、さらに高速化することが可能である。そのため、駆動部５４は、中間的な傾斜を持つクロストークの原因となる位相パターンを出現させずに高速にスイッチングすることができる。

【0052】

図１４を用いて、他の実施形態に係るクロストーク抑制処理について説明する。図１４は、実施形態に係る図１２とは異なる状態に対してクロストーク抑制処理を説明するための図である。

【0053】

図１４では、本実施形態を２次曲面の位相パターンのセンターシフトによるスイッチングに適用する例について説明する。図１４の例においては、光変調器１８に表示されるパターン画像は、フレネル回析格子のパターン画像となる。なお、図１４では、上に凸となるフレネル回折格子の位相補償例で説明したが、光学系により下に凸となるフレネル回折格子パターン画像での位相補償を行う場合もある。

【0054】

図１４に示すように、駆動部５４は、第１ビーム偏向状態からビーム偏向消光パターンへのスイッチングでは、光変調器１８に対して最大駆動電圧に近い電圧を今考えている可変調領域全体に印加する。これにより、駆動部５４は、第１ビーム偏向状態からビーム偏向消光パターンに変更する応答速度を速くすることができる。ここで、液晶の最大駆動電圧は、図１３に示した５Ｖより十分大きな電圧を印加する過電圧駆動法（Over Driving Scheme）を用いればさらに高速化が可能である。また、第１ビーム偏向状態からビーム偏向消光パターンに切り替えることによる、クロストークを抑制することができる。

【0055】

駆動部５４がビーム偏向消光パターンから第２ビーム偏向状態へのスイッチングを行うと、中間調から中間調になる遅い領域では消光バイナリパターンの形状を保持しながら遷移する。これにより、高電圧領域は過渡ネマティック効果、低電圧領域は電圧が０に近いので、過渡的なフレネルレンズパターンを経由せずに第２ビーム偏向状態に高速に収束する。ここで、消光パターンであるバイナリパターン印加後に所定の期間液晶に０Ｖに近い過低電圧または０Ｖを印加する期間を設ける過低電圧駆動法（undershoot driving scheme）を用いれば、さらに高速化することが可能である。そのため、駆動部５４は、中間的な傾斜を持つクロストークの原因となる位相パターンを出現させずに高速にスイッチングすることができる。

【0056】

［処理内容］
図１５を用いて、実施形態に係る制御装置の処理内容について説明する。図１５は、実施形態に係る制御装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0057】

駆動部５４は、光変調器１８を駆動して、第１状態のパターン画像を表示させる（ステップＳ１００）。そして、ステップＳ１０２に進む。

【0058】

制御部４４は、光変調器１８に表示させるパターン画像を第２状態のパターン画像に切り替える旨の指示があったか否かを判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、取得部５０は、パターン画像を第２状態のパターン画像に切り替える旨の指示情報を取得した場合に、第２状態のパターン画像に切り替える旨の指示があったと判定する。第２状態のパターン画像に切り替える旨の指示があったと判定された場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に進む。第２状態のパターン画像に切り替える旨の指示があったと判定されない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ステップＳ１１０に進む。

【0059】

算出部５２は、第２状態のパターン画像に応じた、消光パターンの消光パターン画像を算出する（ステップＳ１０４）。具体的には、算出部５２は、第２状態のパターン画像の位相変調量に基づいて、第２状態のパターン画像との各画素位置近傍での隣接する位相変調量の差がπ／２となる消光パターン画像を算出する。算出部５２は、消光パターン画像を１つのみ算出してもよいし、複数算出してもよい。そして、ステップＳ１０６に進む。

【0060】

駆動部５４は、光変調器１８を駆動して、ステップＳ１０４で算出した、消光パターン画像を表示させる（ステップＳ１０６）。すなわち、駆動部５４は、光変調器１８に第２状態のパターン画像を表示させる前に、消光パターン画像を表示させる。そして、ステップＳ１０８に進む。

【0061】

駆動部５４は、光変調器１８を駆動して、第２状態のパターン画像を表示させる（ステップＳ１０８）。そして、ステップＳ１１０に進む。

【0062】

ステップＳ１０２でＮｏと判定された場合、またはステップＳ１０８の後、制御部４４は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１１０）。具他艇的には、制御部４４は、処理を終了する旨の操作情報を取得した場合などに、図１５の処理を終了すると判定する。処理を終了すると判定された場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、図１５の処理を終了する。処理を終了すると判定されなかった場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、ステップＳ１００に進む。

【0063】

以上、本開示の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により本開示が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0064】

１ 光信号選択装置
１０ 固定基板
１２ 光ファイバアレイ
１４ 光分散素子
１６ レンズ
１８ 光変調器
２０ 制御装置
３０ 光ファイバ
３２ コリメータレンズ
４０ 通信部
４２ 記憶部
４４ 制御部
５０ 取得部
５２ 算出部
５４ 駆動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】