JP4900706B2

JP4900706B2 - Data distribution system and data distribution method

Info

Publication number: JP4900706B2
Application number: JP2007093918A
Authority: JP
Inventors: 隆平賀; 宣孝谷垣; 一郎上野; 典孝山本; 登志子溝黒; 教雄田中
Original assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008252730A

Description

本発明は、複数のクライアント装置が光ファイバーによりデータサーバと接続されたシステムにおいて、複数の光スイッチを用いて、短時間で大容量の画像を含むデータをクライアント装置側が取得することができるデータ配信システムおよびデータ配信方法に関するものである。 The present invention provides a data distribution system in which a client device side can acquire data including a large-capacity image in a short time using a plurality of optical switches in a system in which a plurality of client devices are connected to a data server by an optical fiber. And a data distribution method.

サーバからクライアント装置（パーソナルコンピュータ：ＰＣ）にデータを光ファイバーにより送信する場合、従来ではパケット送信方式により送信を行っていた。そのため、画像データのような大容量データをパケット送信方式で送信すると、伝送光ファイバー線路の渋滞を招き、クライアント装置が全データを取得し終えるのに非常に長い時間がかかっていた。 Conventionally, when data is transmitted from a server to a client device (personal computer: PC) using an optical fiber, transmission is performed using a packet transmission method. For this reason, when a large amount of data such as image data is transmitted by the packet transmission method, the transmission optical fiber line is congested, and it takes a very long time for the client device to finish acquiring all the data.

特に、最近では、例えば病院においては、ＭＲＩやＸ線ＣＴなどのデータを検査室のＰＣやデータ収集装置から大容量の画像データを医師のデスク上のＰＣに送信して、医師がそのデータを元に診断を行うことも頻繁に行われてきている。このような大容量データを光ファイバー線路経由で送受信する傾向は、病院のみならず、中規模の事業所や、オフィスなどにおいても、今後ますます増加してくることが予見される。 In particular, recently, in hospitals, for example, data such as MRI and X-ray CT are transmitted from a laboratory PC or data collection device to a PC on a doctor's desk, and the doctor sends the data. Diagnosis has also been made frequently. It is foreseen that the tendency to transmit / receive such a large amount of data via an optical fiber line will increase not only in hospitals but also in medium-sized offices and offices.

ところが、上記のようなパケット伝送方式では、大容量のデータを高速に送受信することには限界があり、その改善が求められていた。 However, in the packet transmission system as described above, there is a limit in transmitting and receiving a large amount of data at a high speed, and an improvement thereof has been demanded.

一方、本発明者らは、特許文献１において、波長帯域によって光吸収性を示す領域と光透過性を示す領域を有する光吸収層を有する熱レンズ形成光素子を有し、光吸収性を示す領域から選ばれる波長をもつ制御光と光透過性を示す領域から選ばれる波長をもつ制御光を前記光吸収層に同軸で照射し、制御光の照射の有無により制御光の開き角度が異なるドーナツ型の出射光を形成し、穴あきミラーを設けて光路を変更させる光スイッチ技術を提案した。 On the other hand, the present inventors have a thermal lens forming optical element having a light absorbing layer having a region exhibiting light absorptivity according to a wavelength band and a region exhibiting light transmittance in Patent Document 1, and exhibits light absorptivity. A control light having a wavelength selected from a region and a control light having a wavelength selected from a region exhibiting optical transparency are coaxially irradiated to the light absorption layer, and the opening angle of the control light varies depending on whether or not the control light is irradiated. We proposed an optical switch technology that changes the optical path by forming a mold output light and providing a perforated mirror.

また、最近、本発明者らは、上記のようなパケット伝送方式における問題点を解決すべく、この光スイッチ技術を利用したデータ配信システムおよびデータ配信方法を提案した（特願２００６−３３５６８）。 Recently, the present inventors have proposed a data distribution system and a data distribution method using this optical switch technology in order to solve the problems in the packet transmission system as described above (Japanese Patent Application No. 2006-33568).

さらに特許文献２には、電気的または機械的手段を採らず、制御ビームの照射でスイッチ物質の屈折率を変え、信号ビームの光路を変える光スイッチが提案されている。
特開２００２−２７５７１３号公報米国特許第４，５８５，３０１号 Further, Patent Document 2 proposes an optical switch that does not take electrical or mechanical means, changes the refractive index of the switch material by irradiation of a control beam, and changes the optical path of the signal beam.
JP 2002-275713 A U.S. Pat.No. 4,585,301

本発明者が、特願２００６−４６０２８で提案したデータ配信システムおよびデータ配信方法によれば、上記のようなパケット伝送方式における問題点が解決されたものの、制御光の照射の有無により制御光の開き角度が異なるドーナツ型の出射光を形成し、穴あきミラーを設けて光路を変更させる光スイッチ技術を用いた場合、依然、多くの光学部品を必要とするため、本格的な実用化のためにはさらに改善の余地があった。 According to the data distribution system and the data distribution method proposed by the present inventor in Japanese Patent Application No. 2006-46028, although the problems in the packet transmission system as described above have been solved, When using optical switch technology that forms donut-shaped outgoing light with different opening angles and provides a perforated mirror to change the optical path, it still requires a lot of optical components, so that it can be put into practical use. There was room for further improvement.

一方、特許文献２に開示されている光路切替手法をデータ配信システムやデータ配信方法に適用することも考えられるが、その場合、偏向角をあまり大きくできず、また屈折率変化を行わせるレーザ光は大パワーが必要であるという問題があった。 On the other hand, it is conceivable to apply the optical path switching method disclosed in Patent Document 2 to a data distribution system or data distribution method, but in that case, the deflection angle cannot be increased so much and the laser beam that causes the refractive index to change is used. Had the problem that it needed a lot of power.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、病院や、中規模の事業所や、オフィスなどの比較的小規模な範囲において構築されたネットワークにおいて、データサーバとクライアント装置との間で画像データのような大容量のデータを伝送光ファイバー線路の渋滞を招くことなくスムーズに送受信することができ、しかも装置系の光学部品点数をより低減させ、低コスト化を図ることのできるデータ配信システム及びデータ配信方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a situation. In a network constructed in a relatively small area such as a hospital, a medium-sized business office, or an office, the present invention is provided between a data server and a client device. Data transmission that can smoothly transmit and receive large volumes of data such as image data without causing congestion in the transmission optical fiber line, and further reduce the number of optical components in the system and reduce costs It is an object to provide a system and a data distribution method.

本発明は、上記課題を解決するものとして、第１には、複数のクライアント装置が、第１の光ファイバーによりインターネットと接続されるとともに、第２の光ファイバーによりデータを信号光として送受信するデータサーバとバス接続され、
各クライアント装置は、それぞれクライアント光スイッチを有するとともに、クライアント光スイッチへの制御光を発生するレーザ光源を備えたクライアント接続装置に接続され、
各クライアント装置は、自身が接続されるクライアント接続装置に接続指令と接続停止指令を送出可能になっており、
クライアント光スイッチは、
第２の光ファイバーによりデータサーバと送受信する信号光を入射する信号光入力部と、
信号光とは異なる波長を有する制御光を入射する制御光入力部と、
制御光に対し吸収性を示し信号光に対し透過性を示す波長帯域を持つ光吸収層を有する熱レンズ形成光素子と、
光吸収層に制御光と信号光とを、各々集光点が、制御光と信号光が熱レンズ形成光素子の入射面に平行光として入射するとした場合の光軸に対して垂直な方向において異なる位置となるように集光させる集光部を備え、
熱レンズ形成光素子は、光吸収層が制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、
さらに、偏向光として出射した信号光は接続指令を送出したクライアント装置側に出力し、非偏向光として出射した信号光は第２の光ファイバー側に出力するように構成され、
いずれかのクライアント装置が、自身のクライアント接続装置に接続すべき旨の接続指令を送出すると、自身のクライアント光スイッチには、クライアント接続装置から前記制御光が照射され、スイッチ切替が行われ、そのクライアント装置のデータ記憶装置にデータサーバからの送信データが格納され、送信データの取り込みが完了すると自身のクライアント接続装置に接続停止指令を送出し、自身のクライアント光スイッチへの制御光の照射を停止させることを特徴とするデータ配信システムを提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes, firstly, a data server in which a plurality of client devices are connected to the Internet through a first optical fiber and transmit / receive data as signal light through the second optical fiber. Bus connected,
Each client device has a client optical switch and is connected to a client connection device having a laser light source that generates control light to the client optical switch,
Each client device can send a connection command and a connection stop command to the client connection device to which it is connected,
Client optical switch
A signal light input unit for receiving signal light to be transmitted to and received from the data server by the second optical fiber;
A control light input unit for receiving control light having a wavelength different from that of the signal light;
A thermal lens-forming optical element having a light absorption layer having a wavelength band that absorbs control light and transmits signal light;
In the direction perpendicular to the optical axis when the control light and the signal light are incident on the light absorption layer , respectively, and the light condensing points are incident on the incident surface of the thermal lens forming optical element as parallel light. It has a condensing part that condenses light at different positions ,
The thermal lens forming optical element uses a thermal lens based on a refractive index distribution reversibly generated due to a temperature rise occurring in a region where the light absorption layer absorbs the control light and its peripheral region, so that the control light is transmitted. When the thermal lens is not formed without irradiation, the signal light is emitted as unpolarized light that does not change the traveling direction, and when the thermal lens is formed by irradiation with the control light, the signal light is deflected with the traveling direction changed. The state of emitting as light is realized corresponding to the presence or absence of control light irradiation,
Further, the signal light emitted as the deflected light is output to the client device side that sent the connection command, and the signal light emitted as the non-deflected light is output to the second optical fiber side,
When any client device sends a connection command indicating that it should connect to its own client connection device, the client optical switch is irradiated with the control light from the client connection device, and the switch is switched. Transmission data from the data server is stored in the data storage device of the client device, and when capture of the transmission data is completed, a connection stop command is sent to the client connection device of itself, and control light irradiation to the client optical switch is stopped providing data distribution system, characterized in that the make.

また、第２には、複数のクライアント装置を、第１の光ファイバーによりインターネットと接続するとともに、第２の光ファイバーによりデータを信号光として送受信するデータサーバとバス接続し、
各クライアント装置に、それぞれクライアント光スイッチを設けるとともに、各クライアント装置クライアントを、それぞれ光スイッチへの制御光を発生するレーザ光源（ＬＤ）を備えたクライアント接続装置に接続し、
各クライアント装置は、自身が接続されるクライアント接続装置に接続指令と接続停止指令を送出可能に構成され、
クライアント光スイッチとして、
第２の光ファイバーによりデータサーバと送受信する信号光を入射する信号光入力部と、
信号光とは異なる波長を有する制御光を入射する制御光入力部と、
制御光に対し吸収性を示し信号光に対し透過性を示す波長帯域を持つ光吸収層を有する熱レンズ形成光素子と、
光吸収層に制御光と信号光とを、各々集光点が、制御光と信号光が熱レンズ形成光素子の入射面に平行光として入射するとした場合の光軸に対して垂直な方向において異なる位置となるように集光させる集光部を備え、
熱レンズ形成光素子は、光吸収層が制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、
さらに、偏向光として出射した信号光は接続指令を送出したクライアント装置側に出力し、非偏向光として出射した信号光は第２の光ファイバー側に出力するように構成された光スイッチを用い、
データ取得要求を希望するクライアント装置から自身のクライアント接続装置への接続すべき旨の接続指令の送出により、そのクライアント接続装置が制御光を自身のクライアント光スイッチに照射することにより、スイッチ切替を行い、そのクライアント装置のデータ記憶装置にデータサーバからの送信データを格納させ、送信データの取り込みが完了すると自身のクライアント接続装置に接続停止指令を送出し、自身のクライアント光スイッチへの制御光の照射を停止させることを特徴とするデータ配信方法を提供する。 Second, a plurality of client devices are connected to the Internet via a first optical fiber, and are connected to a data server that transmits and receives data as signal light via a second optical fiber.
Each client device is provided with a client optical switch, and each client device client is connected to a client connection device having a laser light source (LD) that generates control light to the optical switch,
Each client device is configured to be able to send a connection command and a connection stop command to the client connection device to which it is connected,
As client optical switch,
A signal light input unit for receiving signal light to be transmitted to and received from the data server by the second optical fiber ;
A control light input unit for receiving control light having a wavelength different from that of the signal light;
A thermal lens-forming optical element having a light absorption layer having a wavelength band that absorbs control light and transmits signal light;
In the direction perpendicular to the optical axis when the control light and the signal light are incident on the light absorption layer , respectively, and the light condensing points are incident on the incident surface of the thermal lens forming optical element as parallel light. It has a condensing part that condenses light at different positions ,
The thermal lens forming optical element uses a thermal lens based on a refractive index distribution reversibly generated due to a temperature rise occurring in a region where the light absorption layer absorbs the control light and its peripheral region, so that the control light is transmitted. When the thermal lens is not formed without irradiation, the signal light is emitted as unpolarized light that does not change the traveling direction, and when the thermal lens is formed by irradiation with the control light, the signal light is deflected with the traveling direction changed. The state of emitting as light is realized corresponding to the presence or absence of control light irradiation,
Furthermore, the signal light emitted as the deflected light is output to the client device side that sent the connection command, and the signal light emitted as the non-deflected light is output to the second optical fiber side, and an optical switch is used.
When a client device that desires a data acquisition request sends a connection command to connect to its own client connection device, the client connection device irradiates control light to its own client optical switch to perform switch switching. Then, the transmission data from the data server is stored in the data storage device of the client device, and when the capture of the transmission data is completed, a connection stop command is sent to the client connection device of the client device, and the control light is irradiated to the client optical switch of the client device. The data distribution method is characterized by stopping the communication.

本発明によれば、パケット送信方式を用いることなく、クライアント装置側が要求したデータの量に応じてその全データが転送される時間の間だけ、送信要求したクライアント装置のクライアント光スイッチの制御光をオンとすることにより、データサーバからの光信号が送信要求したクライアント装置に送信されるため、伝送光ファイバー線路が渋滞することなく、クライアント装置は大容量のデータを短時間で取得することが可能となる。しかも、用いる光スイッチの光学部品点数をより低減させることができ、低コスト化を図ることもできる。 According to the present invention, without using the packet transmission method, the control light of the client optical switch of the client device requested to transmit is transmitted only during the time when all the data is transferred according to the amount of data requested by the client device. By turning it on, the optical signal from the data server is transmitted to the client device that requested transmission, so that the client device can acquire a large amount of data in a short time without congesting the transmission optical fiber line. Become. In addition, the number of optical components of the optical switch to be used can be further reduced, and the cost can be reduced.

本発明は、同一敷地内にある病院や、中規模の事業所や、オフィスなどに好ましく適用することができる。また、クライアント装置は数台から数十台程度まで接続可能である。 The present invention can be preferably applied to hospitals, medium-sized offices, offices, and the like on the same site. Also, several to several tens of client devices can be connected.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係るデータ配信システムの構成を模式的に示した図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a data distribution system according to an embodiment of the present invention.

データサーバ１は、画像（静止画像、動画像）データを含む各種データを記憶するデータ記憶装置を有し、クライアント装置２と光ファイバー３によりネットワークを構築し、データの送受信を行うサーバであり、ＰＣ上で仮想ドライブとして扱われるものである。データサーバ１は、例えば３００Ｍバイト／秒のシリアルＡＴＡを備えたハードディスク装置（ＨＤＤ）とすることができるが、記憶装置の種類、転送速度は任意に選択することができる。また、ここではクライアント装置２として便宜上２−１〜２−４の４台が記載されているが、もちろんその台数は任意の数とすることができる。また、クライアント装置２として、ＭＲＩやＸ線ＣＴのデータ収集装置などを接続してもよい。データサーバ１は、光信号を電気信号に、電気信号を光信号に変換する光−電気（Ｏ−Ｅ）変換器４を備えている。 The data server 1 has a data storage device that stores various data including image (still image, moving image) data, and is a server that constructs a network by the client device 2 and the optical fiber 3 and transmits and receives data. It is treated as a virtual drive above. The data server 1 can be a hard disk device (HDD) having a serial ATA of 300 Mbytes / second, for example, but the type of storage device and the transfer rate can be arbitrarily selected. In addition, four clients 2-1 to 2-4 are shown here as client apparatuses 2 for convenience, but the number of client apparatuses can of course be any number. Further, as the client device 2, an MRI or X-ray CT data acquisition device or the like may be connected. The data server 1 includes an optical-electric (OE) converter 4 that converts an optical signal into an electrical signal and an electrical signal into an optical signal.

クライアント装置２−１〜２−４としては、例えばデータ記憶装置としてＨＤＤを備えたＰＣを利用することができる。各クライアント装置２−１〜２−４は、データ記憶装置としてＨＤＤを備えているが、その他の各種記憶装置を用いることができる。また、各クライアント装置２−１〜２−４は、それぞれ光信号を電気信号に、電気信号を光信号に変換する光−電気（Ｏ−Ｅ）変換器５−１〜５−４を有し、クライアント接続装置６−１〜６−４に接続されている。このクライアント接続装置６−１〜６−４は、クライアント装置２−１〜２−４が有するクライアント光スイッチ７−１〜７−４への制御光を発生するレーザ光源（ＬＤ）をそれぞれ備えている。クライアント装置２−１〜２−４同士は光ファイバー８によってもネットワークを構築しており、インターネット９と接続可能となっている。そのため、各クライアント装置２−１〜２−４はクライアント接続装置６−１〜６−４、ハブ１０−１、１０−２、１０−３、ＦＡＰ［Floor Access Point］１１を介してインターネット９に接続されている。 As the client devices 2-1 to 2-4, for example, a PC having an HDD as a data storage device can be used. Each of the client devices 2-1 to 2-4 includes an HDD as a data storage device, but other various storage devices can be used. Each of the client devices 2-1 to 2-4 includes optical-electric (OE) converters 5-1 to 5-4 that convert an optical signal into an electrical signal and an electrical signal into an optical signal, respectively. Are connected to the client connection devices 6-1 to 6-4. Each of the client connection devices 6-1 to 6-4 includes a laser light source (LD) that generates control light to the client optical switches 7-1 to 7-4 included in the client devices 2-1 to 2-4. Yes. The client apparatuses 2-1 to 2-4 also construct a network with the optical fiber 8 and can be connected to the Internet 9. Therefore, each of the client devices 2-1 to 2-4 is connected to the Internet 9 via the client connection devices 6-1 to 6-4, the hubs 10-1, 10-2, 10-3, and the FAP [Floor Access Point] 11. It is connected.

また、各クライアント装置２−１〜２−４は、クライアント光スイッチ７−１〜７−４をオンオフ制御するための接続指令をクライアント接続装置６−１〜６−４に送出するようになっている。クライアント接続装置６−１〜６−４のいずれかに接続すべき旨の指令（「オン」とする信号）が出されると、そのレーザ光源から制御光が自身のクライアント光スイッチ（７−１〜７−４のいずれか）に照射される。接続停止指令が出されると制御光の照射が停止する。 Each of the client apparatuses 2-1 to 2-4 sends a connection command for on / off control of the client optical switches 7-1 to 7-4 to the client connection apparatuses 6-1 to 6-4. Yes. When a command to connect to any one of the client connection devices 6-1 to 6-4 (a signal to turn on) is issued, the control light is sent from its laser light source to its own client optical switch (7-1 to 7-1). 7-4). When a connection stop command is issued, the control light irradiation stops.

各クライアント装置２−１〜２−４のインターネット９との接続は、通常行われている方法と同様にすることができる。 Each client device 2-1 to 2-4 can be connected to the Internet 9 in the same manner as a normal method.

ここで、クライアント光スイッチ７−１〜７−４について詳述する。以下、クライアント光スイッチ７−１〜７−４を光スイッチＳＷとも称する。 Here, the client optical switches 7-1 to 7-4 will be described in detail. Hereinafter, the client optical switches 7-1 to 7-4 are also referred to as optical switches SW.

光スイッチＳＷは、データサーバ１からクライアント装置２−１〜２−４にデータを送信する場合、データサーバ１からのデータを信号光として取り込む。また、各クライアント接続装置６−１〜６−４のレーザ光源より制御光を取り込む。 When transmitting data from the data server 1 to the client devices 2-1 to 2-4, the optical switch SW takes in data from the data server 1 as signal light. Further, control light is taken in from the laser light sources of the client connection devices 6-1 to 6-4.

図２はこの光スイッチＳＷの概略構成例である。図２に概要を例示するように、光スイッチＳＷには、信号光２１を取り込むための入力ポート２２と、信号光２１の波長とは異なる波長を有する制御光２３を取り込むための入力ポート２４が設けられている。入力ポート２２の下流側には入射した信号光２１を平行光とするための第１のコリメートレンズ２５が配置され、入力ポート２４の下流側には入射した制御光２３を平行光とするための第２のコリメートレンズ２６が配置されている。なお、便宜上、図２には、平行光を幅を持たない直線で表してある。第１のコリメートレンズ２５と第２のコリメートレンズ２６の下流側には混合器２７が配置され、混合器２７は、第１のコリメートレンズ２５からの平行光である信号光２１は透過させ、第２のコリメートレンズ２６からの平行光である制御光２３を反射しその光路を変える。混合器２７の下流側には第１の集光レンズ２８、熱レンズ形成光素子２９、第３のコリメートレンズ３０、波長選択透過フィルター３１、分岐ミラー３２、第２の集光レンズ３３がそれぞれ配置されている。第１の集光レンズ２８は混合器２７からの信号光２１および制御光２３を熱レンズ形成光素子２９の光吸収層に集光（収束）させる。ここで、第１の集光レンズ２８には信号光２１と制御光２３は光軸に直角な方向にずれた位置にて入射し、熱レンズ形成光素子２９の光吸収層にも光軸に直角な方向にずれた位置にて入射し、集光点が分離するようになっている。 FIG. 2 is a schematic configuration example of the optical switch SW. As schematically illustrated in FIG. 2, the optical switch SW has an input port 22 for taking in the signal light 21 and an input port 24 for taking in the control light 23 having a wavelength different from the wavelength of the signal light 21. Is provided. A first collimating lens 25 for converting incident signal light 21 into parallel light is disposed downstream of the input port 22, and an incident control light 23 is converted into parallel light downstream of the input port 24. A second collimating lens 26 is disposed. For convenience, FIG. 2 shows parallel light as a straight line having no width. A mixer 27 is disposed on the downstream side of the first collimating lens 25 and the second collimating lens 26. The mixer 27 transmits the signal light 21, which is parallel light from the first collimating lens 25, and passes through the first collimating lens 25. The control light 23 which is parallel light from the second collimating lens 26 is reflected and its optical path is changed. A first condenser lens 28, a thermal lens forming optical element 29, a third collimator lens 30, a wavelength selective transmission filter 31, a branch mirror 32, and a second condenser lens 33 are disposed downstream of the mixer 27. Has been. The first condenser lens 28 condenses (converges) the signal light 21 and the control light 23 from the mixer 27 on the light absorption layer of the thermal lens forming optical element 29. Here, the signal light 21 and the control light 23 are incident on the first condenser lens 28 at a position shifted in a direction perpendicular to the optical axis, and the light absorption layer of the thermal lens forming optical element 29 is also on the optical axis. Incident light is incident at a position shifted in a perpendicular direction, and the condensing point is separated.

熱レンズ形成光素子２９は、信号光２１のみが入射した場合には進行方向を変えない非偏向光として出射し、信号光２１と制御光２３が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、信号光２１の進行方向を変えた偏向光として出射する。第３のコリメートレンズ３０は信号光２１（非偏向光および偏向光）と制御光２３を平行光とする。波長選択透過フィルター３１は、信号光２１は透過させ、制御光２３はカットする。光波長選択フィルター３１の下流に設けられた分岐ミラー３２は非偏向光と偏向光とを分岐し、偏向光は反射しその光路を変える。非偏向光はそのまま直進することになる。また、分岐ミラー３２の図中上方には、光路を変えた偏向光の光路を更に変えるミラー３４と、ミラー３４からの光を集光する第３の集光レンズ３５が配置されている。また、スイッチＳＷは２つの出力ポート３６、３７を有している。出力ポート３６は制御光２３のオフ時に第２の集光レンズ３３で集光された非偏向光の光出力を行う。この非偏向光の光出力は図１の光ファイバー３に出力される。出力ポート３７は制御光２３のオン時に分岐ミラー３２およびミラー３４で光路を変えられ、第３の集光レンズ３５で集光された偏向光の光出力を行う。この偏向光の出力は図１のデータサーバ1から配信されたデータであり、制御光２３がＯＮとなっている間、図１の接続指令を送出したクライアント装置２に出力される。 The thermal lens forming optical element 29 emits unpolarized light that does not change the traveling direction when only the signal light 21 is incident, and forms a thermal lens when the signal light 21 and the control light 23 are incident simultaneously, The signal light 21 is emitted as deflected light whose traveling direction is changed. The third collimating lens 30 makes the signal light 21 (unpolarized light and deflected light) and the control light 23 parallel light. The wavelength selective transmission filter 31 transmits the signal light 21 and cuts the control light 23. A branch mirror 32 provided downstream of the optical wavelength selection filter 31 branches the unpolarized light and the deflected light, and the deflected light is reflected to change its optical path. Unpolarized light travels straight. Further, a mirror 34 for further changing the optical path of the deflected light whose optical path has been changed and a third condenser lens 35 for condensing the light from the mirror 34 are disposed above the branch mirror 32 in the drawing. The switch SW has two output ports 36 and 37. The output port 36 outputs light of non-deflected light condensed by the second condenser lens 33 when the control light 23 is turned off. The light output of the unpolarized light is output to the optical fiber 3 in FIG. The output port 37 changes the optical path by the branch mirror 32 and the mirror 34 when the control light 23 is turned on, and outputs the light of the deflected light collected by the third condenser lens 35. The output of the deflected light is data distributed from the data server 1 in FIG. 1, and is output to the client device 2 that has sent the connection command in FIG. 1 while the control light 23 is ON.

上記スイッチＳＷにおいて、信号光２１の波長は、熱レンズ形成光素子２９の光吸収層に対して透過性を示す波長の光を用いる。また、制御光２３の波長は、熱レンズ形成光素子２９の光吸収層に対して吸収性を示す波長の光を用いる。 In the switch SW, the wavelength of the signal light 21 is light having a wavelength that shows transparency to the light absorption layer of the thermal lens forming optical element 29. In addition, as the wavelength of the control light 23, light having a wavelength that exhibits absorption with respect to the light absorption layer of the thermal lens forming optical element 29 is used.

光スイッチＳＷで使用される熱レンズ形成光素子２９中の光吸収層の材料、信号光２１の波長帯域、および制御光２３の波長帯域は、例えば、先ず、信号光２１の波長ないし波長帯域を決定し、次に、これを制御するのに最適な光吸収層の材料と制御光２３の波長の組み合わせを選定することができるが、これに限定されない。 The material of the light absorbing layer in the thermal lens forming optical element 29 used in the optical switch SW, the wavelength band of the signal light 21 and the wavelength band of the control light 23 are, for example, the wavelength or wavelength band of the signal light 21 first. The optimum combination of the light absorbing layer material and the wavelength of the control light 23 can be selected, and the present invention is not limited to this.

第１のコリメートレンズ２５、第２のコリメートレンズ２６、第３のコリメートレンズ３０としては、例えば焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いることができるが、焦点距離は８ｍｍである必要はなく、より小型の光スイッチＳＷにするためにさらに短い焦点距離を用いてもよいことは言うまでもない。また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするためには非球面レンズが好ましい。 As the first collimating lens 25, the second collimating lens 26, and the third collimating lens 30, for example, an aspherical lens having a focal length of 8 mm can be used, but the focal length does not need to be 8 mm and is smaller. It goes without saying that an even shorter focal length may be used for the optical switch SW. Further, although it is not necessary to use an aspheric lens, an aspheric lens is preferable in order to reduce the size and weight.

光混合器２７としては、例えば信号光２１は透過し、制御光２３は反射するダイクロイックミラーなどの公知の光学部材を用いることができる。もちろん、入力ポート２２と入力ポート２４の位置を入れ替えて、信号光２１が反射し、制御光２３が透過するように構成してもよいことは言うまでもない。 As the optical mixer 27, for example, a known optical member such as a dichroic mirror that transmits the signal light 21 and reflects the control light 23 can be used. Of course, it goes without saying that the positions of the input port 22 and the input port 24 may be switched so that the signal light 21 is reflected and the control light 23 is transmitted.

第１の集光レンズ２８、第２の集光レンズ３３、第３の集光レンズ３５には、例えば焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いることができるが、焦点距離は８ｍｍである必要はなく、より小型の光スイッチＳＷにするためにさらに短い焦点距離を用いてもよいことは言うまでもない。また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするためには非球面レンズが好ましい。 As the first condenser lens 28, the second condenser lens 33, and the third condenser lens 35, for example, an aspherical lens having a focal length of 8 mm can be used, but the focal length is not necessarily 8 mm. Needless to say, a shorter focal length may be used to make the optical switch SW smaller. Further, although it is not necessary to use an aspheric lens, an aspheric lens is preferable in order to reduce the size and weight.

本実施形態で用いる光スイッチＳＷでは、信号光２１と制御光２３は、第１の集光レンズ２８により、光の進行方向で熱レンズ形成光素子２９の光吸収層の入射面またはその近辺において集光させる。信号光２１と制御光２３とを熱レンズ形成光素子２９の光吸収層の入射面近辺の同一の所に集光させると信号光２１はドーナツ状に拡がる。この状況を図３に示す。制御光２３がない場合には図３（ａ）の写真１ａのように信号光２１は丸ビームであるが、制御光２３が同時に同一の所に照射されると、図３（ｂ）の写真１ｂのようにドーナツ形状となる。このドーナツ形状が鮮明で大きく形成されるのが、光吸収層の入射面であると思われる。本実施形態に用いる光スイッチＳＷにおいて光吸収層の入射面という場合は、信号光２１と制御光２３を同一の所に集光させたときにこのドーナツ形状が鮮明で大きく形成される位置に相当する面とする。もちろん、本実施形態で実際に用いる信号光２１と制御光２３とは集光点の位置では光軸に直角な方向に２５〜５０μｍほど離間させるので、ドーナツ形状は形成されないが、調整時には信号光２１と制御光２３とを同一点に入射させ、ドーナツ形状を形成させ、その後、信号光２１と制御光２３との集光点を分離させ、位置調整を行う。なお、信号光２１と制御光２３との集光点間の距離が２５μｍ未満の場合には、図３（ａ）に示すような丸ビームにならず、三日月型ビームになってしまう。信号光２１が三日月型ビームになると、のちに集光させ光ファイバーに入射させた場合には入射効率が減少してしまい、実用性にかけるおそれがある。また、上記距離が５０μｍを超えると、偏向角が低下傾向となる。 In the optical switch SW used in the present embodiment, the signal light 21 and the control light 23 are incident on or near the incident surface of the light absorbing layer of the thermal lens forming optical element 29 in the light traveling direction by the first condenser lens 28. Collect light. When the signal light 21 and the control light 23 are condensed at the same place near the incident surface of the light absorption layer of the thermal lens forming optical element 29, the signal light 21 spreads in a donut shape. This situation is shown in FIG. When the control light 23 is not present, the signal light 21 is a round beam as shown in the photograph 1a of FIG. 3A, but when the control light 23 is simultaneously irradiated to the same place, the photograph of FIG. It becomes donut shape like 1b. It is considered that the light-absorbing layer incident surface has a clear and large donut shape. In the optical switch SW used in the present embodiment, the incident surface of the light absorption layer corresponds to a position where the donut shape is clear and large when the signal light 21 and the control light 23 are collected at the same place. The surface to be used. Of course, the signal light 21 and the control light 23 that are actually used in the present embodiment are separated from each other by about 25 to 50 μm in the direction perpendicular to the optical axis at the position of the condensing point. 21 and the control light 23 are made incident on the same point to form a donut shape, and then the condensing points of the signal light 21 and the control light 23 are separated to adjust the position. In addition, when the distance between the condensing points of the signal light 21 and the control light 23 is less than 25 μm, a round beam as shown in FIG. When the signal light 21 becomes a crescent-shaped beam, if it is condensed and then incident on the optical fiber, the incident efficiency is reduced, which may impair practicality. Further, when the distance exceeds 50 μm, the deflection angle tends to decrease.

熱レンズ形成光素子２９は、図４に示したような概略構成であるが、図２では説明を容易にするため、光吸収層のみを図示してある。図４において、熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２は、色素を溶剤に溶解したものをガラス容器４３に封じて用いる。溶剤に可溶性の色素としては、使用する制御光の波長領域に吸収性を示し、使用する信号光の波長領域に吸収性がなく透過性を示す色素を使用することができる。例えばレーザ光４４が透過するガラス容器４３のガラスの厚みは約５００μｍ程度、光吸収層４２の厚みは２００〜１０００μｍ程度とすることができる。 The thermal lens forming optical element 29 has a schematic configuration as shown in FIG. 4, but only the light absorbing layer is shown in FIG. 2 for ease of explanation. In FIG. 4, the light absorption layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29) is used by sealing a dye in a solvent in a glass container 43. As the dye soluble in the solvent, a dye exhibiting absorptivity in the wavelength region of the control light to be used and having no permeability in the wavelength region of the signal light to be used can be used. For example, the glass container 43 through which the laser beam 44 transmits can have a glass thickness of about 500 μm, and the light absorption layer 42 can have a thickness of about 200 to 1000 μm.

色素の具体例としては、例えば、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、エオシン、フロキシンＢなどのキサンテン系色素、アクリジンオレンジ、アクリジンレッドなどのアクリジン系色素、エチルレッド、メチルレッドなどのアゾ色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、３，３’−ジエチルチアカルボシアニンヨージド、３，３’−ジエチルオキサジカルボシアニンヨージドなどのシアニン色素、エチル・バイオレット、ビクトリア・ブルーＲなどのトリアリールメタン系色素、ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド系色素、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド系色素などを好適に使用することができる。また、これらの色素を単独で、または、２種以上を混合して使用することができる。 Specific examples of the dye include, for example, xanthene dyes such as rhodamine B, rhodamine 6G, eosin and phloxine B, acridine dyes such as acridine orange and acridine red, azo dyes such as ethyl red and methyl red, porphyrin dyes, Phthalocyanine dyes, cyanine dyes such as 3,3′-diethylthiacarbocyanine iodide, 3,3′-diethyloxadicarbocyanine iodide, triarylmethane dyes such as ethyl violet and Victoria Blue R, naphthoquinone A dye, an anthraquinone dye, a naphthalene tetracarboxylic acid diimide dye, a perylene tetracarboxylic acid diimide dye, or the like can be suitably used. Moreover, these pigment | dyes can be used individually or in mixture of 2 or more types.

溶剤としては、少なくとも使用する色素を溶解するものを用いることができるが、熱レンズ形成時の温度上昇に際し、熱分解することなく、かつ、沸騰する温度（沸点）が１００℃以上、好ましくは２００℃以上、さらに好ましくは３００℃以上のものを好適に用いることができる。具体的には、硫酸などの無機系溶剤、ｏ−ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素系、１−フェニル−１−キシリルエタンまたは１−フェニル−１−エチルフェニルエタンなどの芳香族置換脂肪族炭化水素系、ニトロベンゼンなどのニトロベンゼン誘導体系、などの有機溶剤を好適に用いることができる。 As the solvent, a solvent that dissolves at least the dye to be used can be used. However, the temperature (boiling point) of boiling without being thermally decomposed when the temperature rises during the formation of the thermal lens is 100 ° C. or higher, preferably 200. Those having a temperature of at least ° C, more preferably at least 300 ° C can be suitably used. Specifically, inorganic solvents such as sulfuric acid, halogenated aromatic hydrocarbons such as o-dichlorobenzene, aromatic substituted aliphatics such as 1-phenyl-1-xylylethane or 1-phenyl-1-ethylphenylethane Organic solvents such as hydrocarbons and nitrobenzene derivatives such as nitrobenzene can be suitably used.

波長選択透過フィルター３１としては、熱レンズ形成光素子４１（２９）をわずかに透過する制御光４６（２３）を遮光し、信号光４５（２１）は透過する誘電体フィルターなどを用いることができる。熱レンズ形成光素子４１（２９）で実用上問題ない程度に制御光４６（２３）が吸収されれば、必ずしも波長選択透過フィルター３１を用いる必要はない。 As the wavelength selective transmission filter 31, it is possible to use a dielectric filter or the like that blocks the control light 46 (23) that slightly transmits the thermal lens forming optical element 41 (29) and transmits the signal light 45 (21). . If the control light 46 (23) is absorbed to the extent that there is no practical problem with the thermal lens forming optical element 41 (29), the wavelength selective transmission filter 31 is not necessarily used.

ここで、熱レンズ形成光素子４１（２９）における熱レンズ形成による信号光４５（２１）の偏向について説明する。 Here, the deflection of the signal light 45 (21) by the thermal lens formation in the thermal lens forming optical element 41 (29) will be described.

熱レンズ形成光素子２９の光吸収層で制御光２３が吸収されると、光吸収層の温度が上昇し、屈折率が変わる。温度が上昇するので、一般に屈折率は下がる方向に変化する。通常のレーザ光源から出射するレーザ光や、通常のレーザ光源から出射し光ファイバーを透過してきたレーザ光の強度分布はガウス分布である。また、前記レーザ光をレンズ等で集光した光もガウス分布をしている。よって、制御光２３が照射された光吸収層での屈折率分布は、制御光２３の光軸で屈折率が一番低下し、制御光２３の周辺では屈折率の低下が少なくなる。また、熱伝導があるので、光の照射されていない部分でも屈折率が変化する。 When the control light 23 is absorbed by the light absorption layer of the thermal lens forming optical element 29, the temperature of the light absorption layer rises and the refractive index changes. As the temperature increases, the refractive index generally changes in a decreasing direction. The intensity distribution of laser light emitted from a normal laser light source or laser light emitted from a normal laser light source and transmitted through an optical fiber is a Gaussian distribution. Further, the light obtained by condensing the laser light with a lens or the like has a Gaussian distribution. Therefore, the refractive index distribution in the light absorption layer irradiated with the control light 23 has the lowest refractive index on the optical axis of the control light 23 and the decrease in the refractive index around the control light 23 is reduced. Further, since there is heat conduction, the refractive index changes even in a portion where light is not irradiated.

図５は、信号光２１が偏向する状況を説明した図である。なお、説明を簡単にするため、図５では光吸収層と光吸収層の周りの媒質との屈折率の違いによる光の屈折は無視している。図５には、熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２に、信号光４５（２１）のみが照射された場合と、信号光４５（２１）と制御光４６（２３）が同時に照射された場合が示されている。図中、４７は、制御光４６（２３）が照射されなかった場合の熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２を透過した信号光である。４８は、制御光４６（２３）が照射された場合の熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２を透過した信号光である。また、熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２の入射面近辺での制御光の光強度分布４９、および、熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２の出射面近辺での光強度分布５０が併せて示されている。 FIG. 5 is a diagram illustrating a situation where the signal light 21 is deflected. In order to simplify the explanation, in FIG. 5, light refraction due to the difference in refractive index between the light absorption layer and the medium around the light absorption layer is ignored. In FIG. 5, the signal absorbing layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29) is irradiated with only the signal light 45 (21), and the signal light 45 (21) and the control light 46 (23) are simultaneously transmitted. The case of irradiation is shown. In the figure, reference numeral 47 denotes signal light transmitted through the light absorption layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29) when the control light 46 (23) is not irradiated. Reference numeral 48 denotes signal light transmitted through the light absorption layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29) when the control light 46 (23) is irradiated. Further, the light intensity distribution 49 of the control light in the vicinity of the incident surface of the light absorbing layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29) and the vicinity of the emission surface of the light absorbing layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29). The light intensity distribution 50 is also shown.

図５ａはレーザ光を集光しない場合、図５ｂは本実施形態で用いる光スイッチＳＷのようにレーザ光を集光した場合のレーザ光の光路を模式的に示したものである。レーザ光を集光しない場合のレーザ光の強度分布領域４９、５０は、光吸収層４２の入射面近辺と出射面近辺では変わらない。このことは、信号光４５（２１）が光吸収層４２を進むに従って、屈折率の変化の少ない領域を通過することを意味する。一方、レーザ光を集光した場合はレーザ光の強度分布領域４９，５０は、光吸収層４２の入射面近辺と出射面近辺では大きく変わり、出射面近辺では領域が拡がっている。このことは、屈折率も徐々に拡がっていることになり、信号光４５（２１）が光吸収層４２を進むに従ってより大きな偏向を受ける作用が及んでくることになる。なお、屈折率変化は制御光パワーにほぼ比例して変化するので、光吸収層４２を進むに従って屈折率変化は小さくなる。 FIG. 5a schematically shows the optical path of the laser light when the laser light is not condensed, and FIG. 5b schematically shows the optical path of the laser light when the laser light is condensed like the optical switch SW used in this embodiment. The intensity distribution regions 49 and 50 of the laser light when the laser light is not condensed do not change between the vicinity of the entrance surface and the exit surface of the light absorption layer 42. This means that the signal light 45 (21) passes through a region where the change in refractive index is small as it travels through the light absorption layer. On the other hand, when the laser beam is condensed, the intensity distribution regions 49 and 50 of the laser beam are greatly changed near the incident surface and the exit surface of the light absorption layer 42, and the region is expanded near the exit surface. This means that the refractive index also gradually increases, and the signal light 45 (21) is subjected to a larger deflection as it travels through the light absorption layer 42. Since the refractive index change changes substantially in proportion to the control light power, the refractive index change becomes smaller as the light absorption layer 42 is advanced.

図５ｂでは、信号光４５（２１）も熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２の入射面に集光するようにしているが、入射面近辺であってもよい。特に信号光４５（２１）は、光吸収層４２のもう少し出射面側に集光するようにしてもよい。また、信号光４５（２１）と制御光４６（２３）とは光の進行方向で同一面に入射するようにしているが、全く同一面である必要はなく、多少ずれていても構わない。 In FIG. 5b, the signal light 45 (21) is also condensed on the incident surface of the light absorbing layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29), but it may be near the incident surface. In particular, the signal light 45 (21) may be condensed on the light exit surface side of the light absorption layer 42 a little. Further, the signal light 45 (21) and the control light 46 (23) are incident on the same surface in the light traveling direction. However, the signal light 45 (21) and the control light 46 (23) are not necessarily the same surface, and may be slightly shifted.

偏向角は、次の条件が変わると変化する。 The deflection angle changes when the following conditions change.

１．熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２の、信号光４５（２１）と制御光４６（２３）の第１の集光レンズ２８の収束（集光）点に対する位置
２．制御光パワー
３．制御光位置（第１の集光レンズ２８の集光点での信号光４５（２１）と制御光４６（２３）の光軸に直角方向の距離）
４．熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２の厚み
５．制御光波長および信号光波長
６．光吸収層４２の色素濃度
これ以外にも、光吸収層４２の材質、光吸収層４２への制御光４６（２３）および信号光４５（２１）の集光角等によっても変化する。 1. 1. Position of the light absorption layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29) with respect to the convergence (condensation) point of the signal light 45 (21) and the control light 46 (23) of the first condenser lens 28. 2. Control light power Control light position (distance perpendicular to the optical axis of the signal light 45 (21) and the control light 46 (23) at the condensing point of the first condenser lens 28)
4). 4. Thickness of the light absorption layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29) 5. Control light wavelength and signal light wavelength In addition to this, the dye concentration of the light absorption layer 42 also varies depending on the material of the light absorption layer 42, the converging angle of the control light 46 (23) and the signal light 45 (21) to the light absorption layer 42, and the like.

本実施形態で用いる光スイッチＳＷの一例では、波長１５５０ｎｍの信号光２１をコア径９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーで入力ポート２２に入射させ、波長９８０ｎｍの制御光２３をコア径９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーで入力ポート２４に入射させ、焦点距離８ｍｍの第１のコリメートレンズ２５および第２のコリメートレンズ２６で信号光２１および制御光２３をほぼ平行光にし、光吸収層の厚み５００μｍであって光吸収層の波長１５５０ｎｍにおける透過率９５％および波長９８０ｎｍにおける透過率０．２％の熱レンズ形成光素子２９に、焦点距離８ｍｍの第１の集光レンズ２８で収束（集光）して入射させた。 In an example of the optical switch SW used in the present embodiment, the signal light 21 having a wavelength of 1550 nm is incident on the input port 22 by a single mode quartz optical fiber having a core diameter of 9.5 μm, and the control light 23 having a wavelength of 980 nm is input to the core diameter of 9.5 μm. A single-mode quartz optical fiber is made incident on the input port 24. The first collimating lens 25 and the second collimating lens 26 having a focal length of 8 mm make the signal light 21 and the control light 23 substantially parallel light, and the light absorption layer has a thickness of 500 μm. The light-absorbing layer converges (condenses) to the thermal lens forming optical element 29 having a transmittance of 95% at a wavelength of 1550 nm and a transmittance of 0.2% at a wavelength of 980 nm by the first condenser lens 28 having a focal length of 8 mm. Was incident.

図６に、図２の分岐ミラー３２の直前で、光軸に直角に紙面内方向に、スリット開口を持った光検出器を設けて、この光検出器を動かして測定した信号光２１の光強度分布を示す。図６において、線５１（丸点を結ぶ実線）は制御光が照射されなかった場合の非偏向光、線５２（四角点を結ぶ実線）は制御光パワー７．８ｍＷが照射された場合の偏向光、線５３（×点を結ぶ実線）は制御光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光の光強度分布を示す。制御光パワー７．８ｍＷが照射された場合の偏向光の場合５１は、非偏向光の場合５２と強度分布の裾のところで重なり合っておりお互いの分離が不充分であるが、制御光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光の場合５３は、非偏向光の場合５２と充分に分離している。よって、分岐ミラー３２で非偏向光と制御光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光とは分離できることがわかる。なお、図６において、制御光位置（第１の集光レンズ２８の集光点での信号光２１と制御光２３の光軸に直角方向の距離）は３５μｍであり、制御光２３と信号光２１は光吸収層の光入射面から約３０μｍ進んだところに集光し、光吸収層の厚みは５００μｍであった。 In FIG. 6, a light detector having a slit opening is provided in front of the branching mirror 32 in FIG. 2 in the direction perpendicular to the optical axis in the plane of the drawing, and the light of the signal light 21 measured by moving the light detector. The intensity distribution is shown. In FIG. 6, a line 51 (solid line connecting round points) is unpolarized light when the control light is not irradiated, and a line 52 (solid line connecting square points) is the deflection when the control light power is 7.8 mW. The light line 53 (solid line connecting the dots) represents the light intensity distribution of the deflected light when the control light power of 12.9 mW is applied. When the control light power is 7.8 mW, the deflected light 51 overlaps with the non-deflected light 52 at the bottom of the intensity distribution and is insufficiently separated from each other. The deflected light 53 when 9 mW is irradiated is sufficiently separated from the unpolarized light 52. Therefore, it can be understood that the non-deflected light and the deflected light when the control light power of 12.9 mW is irradiated by the branch mirror 32 can be separated. In FIG. 6, the control light position (distance perpendicular to the optical axis of the signal light 21 and the control light 23 at the condensing point of the first condenser lens 28) is 35 μm, and the control light 23 and the signal light No. 21 was condensed at a position advanced about 30 μm from the light incident surface of the light absorption layer, and the thickness of the light absorption layer was 500 μm.

また、制御光パワーと偏向角との関係を図７に示す。制御光パワーが大きくなると偏向角が大きくなることがわかる。なお、図７において、制御光位置（第１の集光レンズ２８の集光点での信号光２１と制御光２３の光軸に直角方向の距離）は３５μｍ、制御光２３と信号光２１は光吸収層の光入射面から約６０μｍ進んだところに集光させた。 FIG. 7 shows the relationship between the control light power and the deflection angle. It can be seen that the deflection angle increases as the control light power increases. In FIG. 7, the control light position (distance perpendicular to the optical axis of the signal light 21 and the control light 23 at the condensing point of the first condenser lens 28) is 35 μm, and the control light 23 and the signal light 21 are The light was collected at a position advanced about 60 μm from the light incident surface of the light absorption layer.

本実施形態に用いる光スイッチＳＷでは、図２に示す第３のコリメートレンズ３０と第２の集光レンズ３３および第３の集光レンズ３５の焦点距離は同じ８ｍｍのものを用いたので、偏向角は、分岐ミラー３２で分岐しなかった場合の偏向光の光軸と非偏向光の光軸とのなす角度となる。本例の場合、制御光パワー７．８ｍＷの場合は約６．７度、制御光パワー１２．９ｍＷの場合は約１０．１度、制御光パワー１８ｍＷの場合は約１３．２度となった。 In the optical switch SW used in the present embodiment, the third collimating lens 30, the second condensing lens 33, and the third condensing lens 35 shown in FIG. The angle is an angle formed between the optical axis of the deflected light and the optical axis of the non-deflected light when the light is not branched by the branch mirror 32. In the case of this example, when the control light power is 7.8 mW, it is about 6.7 degrees, when the control light power is 12.9 mW, it is about 10.1 degrees, and when the control light power is 18 mW, it is about 13.2 degrees. .

図８に、図４に示した熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２への信号光２１と制御光２３の集光点の入射位置（「光吸収層位置」と記す）と偏向角との関係を示す。図８において、横軸の光吸収層位置は熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２への光の入射面の位置（制御光２３と信号光２１の集光点に対する位置）である。０点は制御光２３と信号光２１の集光点の位置であり、図５ｂの状態である。マイナス方向が光の進行方向であり、プラスの位置では信号光２１と制御光２３が熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２内で集光する。縦軸は偏向角である。なお、図８において、制御光パワーは約１２．９ｍＷであり、制御光位置（図２の第１の集光レンズ２８の集光点での信号光２１と制御光２３の光軸に対して直角方向の距離）は３５μｍ、光吸収層４２の厚みは５００μｍである。 FIG. 8 shows the incident positions of the condensing points of the signal light 21 and the control light 23 on the light absorbing layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29) shown in FIG. The relationship with a deflection angle is shown. In FIG. 8, the position of the light absorption layer on the horizontal axis is the position of the light incident surface on the light absorption layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29) (position relative to the condensing point of the control light 23 and the signal light 21). is there. The zero point is the position of the condensing point of the control light 23 and the signal light 21, which is the state of FIG. The minus direction is the light traveling direction, and at the plus position, the signal light 21 and the control light 23 are collected in the light absorption layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29). The vertical axis represents the deflection angle. In FIG. 8, the control light power is about 12.9 mW, and the control light position (with respect to the optical axes of the signal light 21 and the control light 23 at the condensing point of the first condensing lens 28 in FIG. 2). The distance in the perpendicular direction) is 35 μm, and the thickness of the light absorption layer 42 is 500 μm.

さらに、図９に、図４に示す熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２への信号光２１と制御光２３の収束（集光）点の入射位置（すなわち、光吸収層位置）と非偏向光と偏向光との分離距離の測定データの例を示す。光吸収層４２への入射位置が約６０μｍの場合は分離距離が０に近いが、これからずれると分離距離が大きくなる。図９で分離距離の正負の符号は、信号光２１の入射点を原点（すなわち０点）とし、偏向する方向を正とした。図９において、制御光パワーは１５．４ｍＷ、光吸収層４２の厚みは１０００μｍであり、制御光位置（第１の集光レンズ２８の集光点での信号光２１と制御光２３の光軸に直角方向の距離）は２５μｍである。 Further, FIG. 9 shows the incident position (that is, the position of the light absorption layer) of the convergence (condensation) point of the signal light 21 and the control light 23 to the light absorption layer 42 of the thermal lens forming optical element 41 (29) shown in FIG. ) And an example of measurement data of the separation distance between the non-polarized light and the deflected light. When the incident position on the light absorption layer 42 is about 60 μm, the separation distance is close to 0, but when the position is shifted from this, the separation distance becomes large. In FIG. 9, the sign of the separation distance is that the incident point of the signal light 21 is the origin (that is, 0 point) and the deflection direction is positive. In FIG. 9, the control light power is 15.4 mW, the thickness of the light absorption layer 42 is 1000 μm, and the control light position (the optical axes of the signal light 21 and the control light 23 at the condensing point of the first condenser lens 28). (Distance in the direction perpendicular to) is 25 μm.

なお、偏向角は、制御光波長および信号光波長によっても異なる。波長が短いほど偏向角が大きくなる。 The deflection angle varies depending on the control light wavelength and the signal light wavelength. The shorter the wavelength, the greater the deflection angle.

以上、本実施形態に用いる光スイッチＳＷの一例を説明してきたが、本発明で用いる光スイッチは上記に限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。 The example of the optical switch SW used in the present embodiment has been described above, but the optical switch used in the present invention is not limited to the above, and various modifications and changes can be made.

例えば、本発明によれば、図１０に示すようなタイプの光スイッチＳＷ’を用いることができる。図１０において図２と同様な光学部品には同じ符号を付してある。図１０において５４は信号光、５５は制御光、５６、５７は入力ポートである。図１０のスイッチＳＷ’では光入力に図１１に示す２芯光ファイバーフェルール５８を用いた。２芯光ファイバーフェルール５８は信号光光出射ファイバー５９と制御光光出射ファイバー６０を備えている。これらの光ファイバー５９、６０としては、コア９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーのクラッド層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。エッチングする部分は、光ファイバーの先端数ｍｍだけとした。エッチングした後の光ファイバーの太さ「ω」は、光吸収層に集光した信号光と制御光の集光点の光軸に直角方向の距離「χ」と次の関係で決めることができる。
（式１）
ω＝χ／ｍ
ここでｍは、第１の集光レンズ２８の結像倍率である。 For example, according to the present invention, an optical switch SW ′ of the type shown in FIG. 10 can be used. In FIG. 10, the same reference numerals are assigned to the same optical components as those in FIG. In FIG. 10, 54 is signal light, 55 is control light, and 56 and 57 are input ports. The switch SW ′ in FIG. 10 uses a two-core optical fiber ferrule 58 shown in FIG. 11 for optical input. The two-core optical fiber ferrule 58 includes a signal light emitting fiber 59 and a control light emitting fiber 60. As these optical fibers 59 and 60, a clad layer of a single-mode quartz optical fiber having a core of 9.5 μm was etched to a desired thickness with hydrofluoric acid. The portion to be etched was only a few mm of the tip of the optical fiber. The thickness “ω” of the optical fiber after etching can be determined by the following relationship with the distance “χ” perpendicular to the optical axis of the converging point of the signal light and control light collected on the light absorption layer.
(Formula 1)
ω = χ / m
Here, m is the imaging magnification of the first condenser lens 28.

このような構成としても、上記光スイッチＳＷを用いた場合と同様の効果を得ることができる上、光入射部の構成をより簡素化できる利点がある。 Even with such a configuration, there can be obtained an effect similar to that when the optical switch SW is used, and there is an advantage that the configuration of the light incident portion can be further simplified.

再び図１に戻ると、例えば、クライアント装置２−２がデータサーバ１からデータの取得を希望する場合には次のようにしてデータの取得が行われる。 Returning to FIG. 1 again, for example, when the client device 2-2 desires to acquire data from the data server 1, data is acquired as follows.

クライアント装置２−２から接続すべき旨の接続指令が出されると、クライアント接続装置６−２に送られ、クライアント接続装置６−２より制御光がクライアント光スイッチ７−２に照射され、クライアント光スイッチ７−２がオンとなる。このとき信号光は偏向光となり、光路がクライアント装置６−２側に変更される。このとき、クライアント装置２−１、２−３、２−４のクライアント光スイッチ７−１、７−３、７−４はオフとなる。オフとなったクライアント光スイッチはデータをそのまま通過させ、データ取得要求があったクライアント装置２−２にのみデータが連続して送られる。データサーバ１からは光ファイバー３上に３００Ｍバイト／秒の転送速度でデータが連続的に送出され、クライアント装置２−２は、データ量に応じて、３００Ｍバイト／秒で計算される転送時間の間、クライアント光スイッチ７−２において制御光によりリングビーム側に切り替わり、データを取り込むことができる。データの取り込みが終わると、クライアント装置２−２から接続停止指令がクライアント接続装置６−２に送られ、クライアント接続装置６−２は制御光の照射を停止する。これにより、クライアント光スイッチ７−２がオフ（信号光が非偏向光の状態）となり、クライアント装置２−２ではそのＨＤＤ内にデータの記憶を完了させる。 When a connection command indicating that a connection is to be made is issued from the client device 2-2, it is sent to the client connection device 6-2, and the control light is emitted from the client connection device 6-2 to the client optical switch 7-2. Switch 7-2 is turned on. At this time, the signal light becomes deflected light, and the optical path is changed to the client device 6-2 side. At this time, the client optical switches 7-1, 7-3, and 7-4 of the client apparatuses 2-1, 2-3, and 2-4 are turned off. The client optical switch that has been turned off passes the data as it is, and the data is continuously sent only to the client device 2-2 that has requested data acquisition. Data is continuously transmitted from the data server 1 onto the optical fiber 3 at a transfer rate of 300 Mbytes / second, and the client apparatus 2-2 performs a transfer time calculated at 300 Mbytes / second according to the amount of data. The client optical switch 7-2 can switch to the ring beam side by the control light and capture data. When the data acquisition is completed, a connection stop command is sent from the client device 2-2 to the client connection device 6-2, and the client connection device 6-2 stops the irradiation of the control light. As a result, the client optical switch 7-2 is turned off (the signal light is in a non-polarized light state), and the client device 2-2 completes data storage in the HDD.

以上のようにして、上記実施形態のデータ配信システムでは、従来の電話のクロスバー交換機のように、取得要求のあったクライアント装置にのみデータが連続して送出される。したがって、光ファイバー線路の渋滞を招くことなく、高速にデータを送受信することが可能となる。 As described above, in the data distribution system according to the above-described embodiment, data is continuously transmitted only to a client apparatus that has requested acquisition, such as a conventional telephone crossbar switch. Therefore, it is possible to transmit and receive data at high speed without causing congestion of the optical fiber line.

クライアント装置２−１〜２−４や、ＭＲＩ、Ｘ線ＣＴなどのデータ収集装置からデータサーバ１へのデータの転送も行うことができる。 Data can also be transferred from the data collection device such as the client devices 2-1 to 2-4, MRI, and X-ray CT to the data server 1.

以上、本発明に係るデータ配信システムを一実施形態により説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。 As described above, the data distribution system according to the present invention has been described with one embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and changes can be made.

例えば、上記では、ＭＲＩ、Ｘ線ＣＴなどのデータ収集装置をクライアント装置２と等価なものとして接続したが、本発明によれば、必ずしもその接続を行わなくてもよく、また、それに代えて別のタイプのデータ収集装置を接続してもよい。 For example, in the above description, a data acquisition device such as MRI or X-ray CT is connected as being equivalent to the client device 2, but according to the present invention, the connection is not necessarily performed, and instead, a separate device is used. This type of data collection device may be connected.

本発明の一実施形態に係るデータ配信システムの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the data delivery system which concerns on one Embodiment of this invention. 図１のデータ配信システムに用いる光スイッチの概略構成例を示す図である。It is a figure which shows the schematic structural example of the optical switch used for the data delivery system of FIG. 熱レンズ形成光素子の光吸収層へ信号光と制御光とを同一の所に集光させるときに、制御光がない場合と制御光がある場合の信号光の出射の状況を示す図である。It is a figure which shows the emission condition of the signal light when there is no control light and when there is control light when condensing the signal light and the control light on the same place to the light absorption layer of the thermal lens forming optical element . 熱レンズ形成光素子の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a thermal lens formation optical element. 集光しない場合の信号光が偏向する状況の説明図である。It is explanatory drawing of the condition where the signal light in the case of not condensing deflects. 集光した場合の信号光が偏向する状況の説明図である。It is explanatory drawing of the condition where the signal light at the time of condensing deflects. 制御光を照射しない場合と、制御光のパワーを変えて照射した場合の光強度分布を示す図である。It is a figure which shows light intensity distribution when not irradiating control light, and when irradiating by changing the power of control light. 制御光パワーと偏向角との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between control light power and a deflection angle. 光吸収層の位置と偏向角との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the position of a light absorption layer, and a deflection angle. 非偏向光と偏向光の分離距離の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the separation distance of non-deflected light and deflected light. 本発明のデータ配信システムに用いる光スイッチの別例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of another example of the optical switch used for the data delivery system of this invention. 図１０の光スイッチに用いる２芯光ファイバーフェルールの概念図である。It is a conceptual diagram of the 2 core optical fiber ferrule used for the optical switch of FIG.

Explanation of symbols

１データサーバ
２−１〜２−４クライアントサーバ
３、８光ファイバー
４、５−１〜５−４光−電気変換器
６−１〜６−４クライアント接続装置
７−１〜７−４クライアント光スイッチ
９インターネット
１０−１、１０−２、１０−３ハブ
２１信号光
２２、２４入力ポート
２３制御光
２５、２６、３０コリメートレンズ
２７混合器
２８、３３、３５集光レンズ
２９熱レンズ形成光素子
３１波長選択透過素子
３２分岐ミラー
３４ミラー
３６、３７出力ポート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Data server 2-1 to 2-4 Client server 3, 8 Optical fiber 4, 5-1 to 5-4 Optical-electric converter 6-1 to 6-4 Client connection apparatus 7-1 to 7-4 Client optical switch 9 Internet 10-1, 10-2, 10-3 Hub 21 Signal light 22, 24 Input port 23 Control light 25, 26, 30 Collimating lens 27 Mixer 28, 33, 35 Condensing lens 29 Thermal lens forming optical element 31 Wavelength selective transmission element 32 Branch mirror 34 Mirror 36, 37 Output port

Claims

A plurality of client devices are connected to the Internet by a first optical fiber, and are connected by a bus to a data server that transmits and receives data as signal light by a second optical fiber,
Each client device has a client optical switch and is connected to a client connection device having a laser light source that generates control light to the client optical switch,
Each client device can send a connection command and a connection stop command to the client connection device to which it is connected,
Client optical switch
A signal light input unit for receiving signal light to be transmitted to and received from the data server by the second optical fiber ;
A control light input unit for receiving control light having a wavelength different from that of the signal light;
A thermal lens-forming optical element having a light absorption layer having a wavelength band that absorbs control light and transmits signal light;
In the direction perpendicular to the optical axis when the control light and the signal light are incident on the light absorption layer , respectively, and the light condensing points are incident on the incident surface of the thermal lens forming optical element as parallel light. It has a condensing part that condenses light at different positions ,
The thermal lens forming optical element uses a thermal lens based on a refractive index distribution reversibly generated due to a temperature rise occurring in a region where the light absorption layer absorbs the control light and its peripheral region, so that the control light is transmitted. When the thermal lens is not formed without irradiation, the signal light is emitted as unpolarized light that does not change the traveling direction, and when the thermal lens is formed by irradiation with the control light, the signal light is deflected with the traveling direction changed. The state of emitting as light is realized corresponding to the presence or absence of control light irradiation,
Further, the signal light emitted as the deflected light is output to the client device side that sent the connection command, and the signal light emitted as the non-deflected light is output to the second optical fiber side,
When any client device sends a connection command indicating that it should connect to its own client connection device, the client optical switch is irradiated with the control light from the client connection device, and the switch is switched. Transmission data from the data server is stored in the data storage device of the client device, and when capture of the transmission data is completed, a connection stop command is sent to the client connection device of itself, and control light irradiation to the client optical switch is stopped data distribution system, characterized in that it makes.

A plurality of client devices are connected to the Internet via a first optical fiber, and connected to a data server that transmits and receives data as signal light via a second optical fiber,
Each client device is provided with a client optical switch, and each client device client is connected to a client connection device having a laser light source (LD) that generates control light to the optical switch,
Each client device is configured to be able to send a connection command and a connection stop command to the client connection device to which it is connected,
As client optical switch,
A signal light input unit for receiving signal light to be transmitted to and received from the data server by the second optical fiber ;
A control light input unit for receiving control light having a wavelength different from that of the signal light;
A thermal lens-forming optical element having a light absorption layer having a wavelength band that absorbs control light and transmits signal light;
In the direction perpendicular to the optical axis when the control light and the signal light are incident on the light absorption layer , respectively, and the light condensing points are incident on the incident surface of the thermal lens forming optical element as parallel light. It has a condensing part that condenses light at different positions ,
The thermal lens forming optical element uses a thermal lens based on a refractive index distribution reversibly generated due to a temperature rise occurring in a region where the light absorption layer absorbs the control light and its peripheral region, so that the control light is transmitted. When the thermal lens is not formed without irradiation, the signal light is emitted as unpolarized light that does not change the traveling direction, and when the thermal lens is formed by irradiation with the control light, the signal light is deflected with the traveling direction changed. The state of emitting as light is realized corresponding to the presence or absence of control light irradiation,
Furthermore, the signal light emitted as the deflected light is output to the client device side that sent the connection command, and the signal light emitted as the non-deflected light is output to the second optical fiber side, and an optical switch is used.
When a client device that desires a data acquisition request sends a connection command to connect to its own client connection device, the client connection device irradiates control light to its own client optical switch to perform switch switching. Then, the transmission data from the data server is stored in the data storage device of the client device, and when the capture of the transmission data is completed, a connection stop command is sent to the client connection device of the client device, and the control light is irradiated to the client optical switch of the client device. The data distribution method characterized by stopping .