CN118591766A - 光开关以及切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明实现具有根据控制信号切换信号光的光路的功能的光开关。光开关(1A、1B)具备：光调制元件(14A、14B)，其将被反射镜(12)以及半透半反镜(13)反射了的信号光(Li)反射或折射；以及控制部(16A、16B)，其根据透过半透半反镜(13)并由光检测器(15)同时检测到的信号光(Li)的强度来解调控制信号(Ci)，以信号光(Li)得以向与控制信号(Ci)对应的方向射出的方式设定光调制元件(14A、14B)所含的各单元的相位调制量。

Description

光开关以及切换方法

技术领域

本发明涉及切换信号光的光路的光开关以及切换方法。

背景技术

伴随着数据通信量的增加，在光干线系统网络中，对大容量化的要求提高。为了响应该要求，光主干系统网络的形态从点对点(point-to-point)型经过环型发展到网型。为了高效地利用网型的光主干系统网络，需要高速切换信号光的路径。作为能够高速切换信号光的路径的光开关，公知有使用了DMD(Digital Mirror Device：数字微镜器件)的光开关、使用了LCOS(Liquid Crystal On Silicon：硅基液晶)的光开关等。例如，专利文献1公开了使用LCOS的光开关。

专利文献1:日本公开专利公报“特开2015-94779号”

在光网络中，存在需要根据与信号光重叠的控制信号来切换该信号光的路径的情况。然而，使用了DMD或LCOS的光开关不具有这样的功能。

发明内容

本发明的一个方式是鉴于上述问题而完成的，实现具有根据与信号光重叠的控制信号来切换该信号光的光路的功能的光开关。

本发明的一个方式所涉及的光开关切换信号光的光路，上述信号光通过根据控制信号以及数据信号调制载波光而得到，该光开关具备：反射镜以及半透半反镜；光调制元件，其将被上述反射镜以及上述半透半反镜反射了的上述信号光反射或折射，包含相位调制量能够相互独立地设定的多个单元；光检测器，其同时检测由上述反射镜以及上述半透半反镜反射的反射次数不同且透过了上述半透半反镜的上述信号光的强度；以及控制部，其根据由上述光检测器同时检测到的上述信号光的强度解调上述控制信号，并且以上述信号光得以向与上述控制信号对应的方向射出的方式设定上述光调制元件所含的各单元的相位调制量。

本发明的一个方式所涉及的切换方法切换信号光的光路，上述信号光通过根据控制信号以及数据信号调制载波光而得到，该切换方法包括如下工序：使用包含相位调制量能够相互独立地设定的多个单元的光调制元件，将被反射镜以及半透半反镜反射了的上述信号光反射或折射；同时检测由上述反射镜以及上述半透半反镜反射的反射次数不同且透过了上述半透半反镜的上述信号光的强度；以及根据同时检测到的上述信号光的强度解调上述控制信号，并且以上述信号光得以向与上述控制信号对应的方向射出的方式设定上述光调制元件所含的各单元的相位调制量。

根据本发明的一个方式，能够根据与信号光重叠的控制信号，切换该信号光的光路。

附图说明

图1是例示输入图2所示的光开关的信号光的波形的波形图。

图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的光开关的结构的侧视图。图2的(a)表示反射型的光开关的结构，图2的(b)表示透过型的光开关的结构。

图3的(a)是图2的(a)所示的光开关具备的反射型的光调制元件的俯视图。图3的(b)是构成该光调制元件的单元的剖视图。

图4的(a)是图2的(b)所示的光开关具备的透过型的光调制元件的俯视图。图4的(b)是构成该光调制元件的单元的剖视图。

图5是表示图2所示的光开关的变形例的一部分结构的立体图。图5的(a)示出图2的(a)所示的反射型的光开关的变形例的一部分结构，图5的(b)示出图2的(b)所示的透过型的光开关的变形例的一部分结构。

具体实施方式

(光开关的结构)

光开关1是用于切换信号光L的光路的装置。信号光L通过根据控制信号C以及数据信号D调制载波光L0而得到。控制信号C的比特率为1/Tc，数据信号的比特率为1/Td。即，针对信号光L，对应于每Tc秒，调制1比特的控制信号C，对应于每Td秒，调制1比特的数据信号D。

控制信号C指定信号光L的光路。在本实施方式中，对应于控制信号C的每n比特(n是1以上的任意自然数)，指定一个光路。在本实施方式中，数据信号D的比特率Td设定为满足Td＝n×Tc，因此能够对应于数据信号D的每1比特，切换信号光L的光路。

图1是例示信号光L的波形的波形图。图1的(a)是例示载波光L0的波形的波形图。图1的(b)是例示通过根据控制信号C调制载波光L0而得到的信号光L’的波形的波形图。图1的(c)是例示通过根据数据信号D调制信号光L’而得到的信号光L的波形的波形图。

在图1所示的例子中，使载波光L0的周期为T0，Tc＝2×T0，Td＝3×Tc＝6×T0。此外，n＝3，对应于控制信号C的每3比特，指定一个光路。例如，被数据信号D的最初的1比特(也记载为数据信号D1)调制过的信号光L1的光路通过控制信号C的最初的3比特(也记载为控制信号C1)来指定，被数据信号D的接下来的1比特(也记载为数据信号D2)调制过的信号光L2的光路通过控制信号C的接下来的3比特(也记载为控制信号C2)来指定。

另外，调制的顺序不限定于图1所例示的内容。即，也可以取代在根据控制信号C调制载波光L0之后根据数据信号D调制载波光L0，而是在根据数据信号D调制载波光L0之后根据控制信号C调制载波光L0。此外，调制可以使用光调制器来进行，也可以使用合波器来进行。在后者的情况下，例如，通过将表示控制信号C的信号光Lc与载波光L0合波，能够生成信号光L’，通过将表示数据信号D的信号光Ld与信号光L’合波，能够生成信号光L。

图2的(a)是表示反射型的光开关1的结构例的侧视图。以下，也将反射型的光开关1记载为光开关1A。

光开关1A具备：输入端口11、反射镜12、半透半反镜13、光调制元件14A、光检测器15、控制部16A、输出端口组17A、透镜18A。

输入端口11是用于对输入光开关1A的信号光Li进行传输的机构。在本实施方式中，作为输入端口11，使用光纤。从输入端口11射出的信号光Li向反射镜12入射。

反射镜12是用于对所入射的信号光Li进行反射的机构，半透半反镜13是用于使所入射的信号光Li的一部分反射并且使所入射的信号光Li的一部分透过的机构。反射镜12以及半透半反镜13配置为各自的反射面相互对置。在本实施方式中，入射至反射镜12的信号光Li(1)在反射镜12的点P1处反射，(2)在半透半反镜13的点Q1处反射，(3)在反射镜12的点P2处反射，(4)在半透半反镜13的点Q2处反射，(5)在反射镜12的点P3处反射，(6)在半透半反镜13的点Q3处反射。在半透半反镜13的点Q3处反射了的信号光Li向光调制元件14A入射。此外，透过了半透半反镜13的点Q1、点Q2以及点Q3的信号光Li向光检测器15入射。

反射镜12与半透半反镜13的间隔d设定为信号光Li从被半透半反镜13反射至再次入射半透半反镜13为止的时间成为Tc。换言之，设定为从点Qi(i是1以上n-1以下的自然数)经由点Pi+1至点Qi+1的信号光Li的光路长成为c×Tc(c是光速)。因此，与被数据信号Di调制过的信号光Li入射至光调制元件14A同步地，(1)透过了半透半反镜13的点Q3的、以控制信号Ci的第1比特被调制了的信号光Li、(2)透过了半透半反镜13的点Q2的、以控制信号Ci的第2比特被调制了的信号光Li、(3)透过了半透半反镜13的点Q3的、以控制信号Ci的第3比特被调制了的信号光Li同时入射至光检测器15。

光调制元件14A是用于对信号光Li进行调制以及反射的机构，由相位调制量能够相互独立地设定的多个单元构成。光调制元件14A也往往被称为“空间光调制器”。针对光调制元件14A的结构例，改变参照的附图并之后叙述。构成光调制元件14A的各单元的相位调制量由控制部16A控制，以便信号光Li得以向与控制信号Ci对应的方向射出。

光检测器15是用于同时检测由反射镜12以及半透半反镜13反射的反射次数不同且透过了半透半反镜13的信号光Li的机构。换言之，是用于将信号光Li的强度的时间变化检测为透过了半透半反镜13的信号光Li的强度的空间分布的机构。在本实施方式中，作为光检测器15，使用图像传感器。在本实施方式中，光检测器15同时检测(1)透过了半透半反镜13的点Q3的、以控制信号Ci的第1比特被调制了的信号光Li、(2)透过了半透半反镜13的点Q2的、以控制信号Ci的第2比特被调制了的信号光Li、(3)透过了半透半反镜13的点Q3的、以控制信号Ci的第3比特被调制了的信号光Li。由光检测器15检测到的信号光Li的强度被提供给控制部16A。

另外，在本实施方式中，采用了光检测器15同时检测被反射镜12反射一次的信号光Li、被反射镜12反射两次的信号光Li以及被反射镜12反射三次的信号光Li的强度的结构，但本发明不限定于此。例如，也可以采用光检测器15同时检测被反射镜12反射两次的信号光Li、被反射镜12反射三次的信号光Li以及被反射镜12反射四次的信号光Li的强度的结构。此外，在采用从输入端口11射出的信号光Li在被反射镜12反射之前被半透半反镜13反射的结构的情况下，也可以采用光检测器15同时检测被反射镜12反射零次的信号光Li、被反射镜12反射一次的信号光Li以及被反射镜12反射两次的信号光Li的强度的结构。更通常而言，能够采用如下结构：使m为0以上的任意整数，光检测器15同时检测被反射镜12反射m次的信号光Li、被反射镜12反射m+1次的信号光Li、…、以及被反射镜12反射m+n次的信号光的强度。

控制部16A是用于根据由光检测器15检测到的信号光Li的强度解调控制信号Ci，并且以信号光Li得以向与解调了的控制信号Ci对应的方向反射的方式设定构成光调制元件14A的各单元的相位调制量的机构。在图示的例子中，在控制信号Ci为101的情况下，控制部16A以信号光Li得以向射出角成为θ1的方向反射的方式设定构成光调制元件14A的各单元的相位调制量。此外，在控制信号Ci为010的情况下，控制部16A以信号光Li得以向射出角成为θ2的方向反射的方式设定构成光调制元件14A的各单元的相位调制量。

输出端口组17A由多个输出端口17A1～17A2构成。输出端口17A1～17A2分别是用于对从光开关1A输出的信号光Li进行传输的机构。在本实施方式中，作为输出端口17A1～17A2，使用光纤。

输出端口17A1设置在被光调制元件14A以射出角成为θ1的方式反射的信号光Li的光路上。因此，在控制信号Ci为101的情况下，被光调制元件14A反射了的信号光Li入射至输出端口17A1，在输出端口17A1进行传输。另一方面，输出端口17A2设置在被光调制元件14A以射出角成为θ2的方式反射的信号光Li的光路上。因此，在控制信号Ci为010的情况下，被光调制元件14A反射了的信号光Li入射至输出端口17A2，在输出端口17A2进行传输。

透镜18A是用于对被光调制元件14A反射了的信号光Li进行聚光的机构。透镜18A将被光调制元件14A以射出角成为θ1的方式反射了的信号光Li聚光在输出端口17A1的入射端面。此外，透镜18A将被光调制元件14A以射出角成为θ2的方式反射了的信号光Li聚光在输出端口17A2的入射端面。通过设置透镜18A，能够使被光调制元件14A反射了的信号光Li高效地入射至输出端口17A1～17A2。

另外，反射镜12也可以由光调制元件实现。在该情况下，也可以将光调制元件的一部分区域用作光调制元件14A，将该光调制元件的其他区域用作反射镜12。此外，光开关1A也可以具备多个输入端口11与输出端口组17A的组合。由此，能够实现多通道光开关。

此外，在本实施方式中，使半透半反镜13与光检测器15的间隔d’和反射镜12与半透半反镜13的间隔d一致。由此，能够使信号光Li中与数据信号Di的开头对应的部分到达光调制元件14A的时刻、和信号光Li中与控制信号Ci的第1比特、第2比特以及第3比特的开头对应的部分同时到达光检测器15的时刻一致。其中，在这种情况下，若考虑控制信号Ci的解调以及光调制元件14A的控制所需的时间，则难以使信号光Li中与数据信号Di的开头对应的部分向由控制信号Ci指定的方向反射。考虑到这点，也可以将半透半反镜13与光检测器15的间隔d’设定为比反射镜12与半透半反镜13的间隔d小。由此，在信号光Li中与数据信号Di的开头对应的部分到达光调制元件14A之前，信号光Li中与控制信号Ci的第1比特、第2比特以及第3比特的开头对应的部分同时到达光检测器15。因此，容易使信号光Li中与数据信号Di的开头对应的部分向由控制信号Ci指定的方向反射。

图2的(b)是表示透过型的光开关1的结构例的侧视图。以下，也将透过型的光开关1记载为光开关1B。

光开关1B具备：输入端口11、反射镜12、半透半反镜13、光调制元件14B、光检测器15、控制部16B、输出端口组17B、透镜18B。光开关1B具备的输入端口11、反射镜12、半透半反镜13以及光检测器15与光开关1A具备的输入端口11、反射镜12、半透半反镜13以及光检测器15相同地构成。

光调制元件14B是用于对信号光Li进行调制以及折射的机构，由相位调制量能够相互独立地设定的多个单元构成。光调制元件14B也往往被称为“空间光调制器”。针对光调制元件14B的结构例，改变参照的附图并之后叙述。构成光调制元件14B的各单元的相位调制量由控制部16B控制，以便信号光Li得以向与控制信号Ci对应的方向射出。

控制部16B是用于根据由光检测器15检测到的信号光Li的强度解调控制信号Ci，并且以信号光Li得以向与解调了的控制信号Ci对应的方向折射的方式设定构成光调制元件14B的各单元的相位调制量的机构。在图示的例子中，在控制信号Ci为101的情况下，控制部16B以信号光Li得以向射出角成为θ1的方向折射的方式设定构成光调制元件14B的各单元的相位调制量。此外，在控制信号Ci为010的情况下，控制部16B以信号光Li得以向射出角成为θ2的方向折射的方式设定构成光调制元件14B的各单元的相位调制量。

输出端口组17B由多个输出端口17B1～17B2构成。输出端口17B1～17B2分别是用于对从光开关1B输出的信号光Li进行传输的机构。在本实施方式中，作为输出端口17B1～17B2，使用光纤。

输出端口17B1设置在被光调制元件14B以射出角成为θ1的方式折射的信号光Li的光路上。因此，在控制信号Ci为101的情况下，被光调制元件14B折射了的信号光Li入射至输出端口17B1，在输出端口17B1进行传输。另一方面，输出端口17B2设置在被光调制元件14B以射出角成为θ2的方式折射的信号光Li的光路上。因此，在控制信号Ci为010的情况下，被光调制元件14B折射了的信号光Li入射至输出端口17B2，在输出端口17B2进行传输。

透镜18B是用于对被光调制元件14B折射了的信号光Li进行聚光的机构。透镜18B将被光调制元件14B以射出角成为θ1的方式折射了的信号光Li聚光在输出端口17B1的入射端面。此外，透镜18B将被光调制元件14B以射出角成为θ2的方式折射了的信号光Li聚光在输出端口17B2的入射端面。通过设置透镜18B，能够使被光调制元件14B折射了的信号光Li高效地入射至输出端口17B1～17B2。

另外，反射镜12也可以由光调制元件实现。在该情况下，也可以将光调制元件的一部分区域用作光调制元件14B，将该光调制元件的其他区域用作反射镜12。此外，光开关1B也可以具备多个输入端口11与输出端口组17B的组合。由此，能够实现多通道光开关。

此外，在本实施方式中，使半透半反镜13与光检测器15的间隔d’和反射镜12与半透半反镜13的间隔d一致。由此，能够使信号光Li中与数据信号Di的开头对应的部分到达光调制元件14B的时刻、和信号光Li中与控制信号Ci的第1比特、第2比特以及第3比特的开头对应的部分同时到达光检测器15的时刻一致。其中，在这种情况下，若考虑控制信号Ci的解调以及光调制元件14B的控制所需的时间，则难以使信号光Li中与数据信号Di的开头对应的部分向由控制信号Ci指定的方向折射。考虑到这点，也可以将半透半反镜13与光检测器15的间隔d’设定为比反射镜12与半透半反镜13的间隔d小。由此，在信号光Li中与数据信号Di的开头对应的部分到达光调制元件14B之前，信号光Li中与控制信号Ci的第1比特、第2比特以及第3比特的开头对应的部分同时到达光检测器15。因此，容易使信号光Li中与数据信号Di的开头对应的部分向由控制信号Ci指定的方向折射。

(反射型的光调制元件的结构例)

参照图3对反射型的光开关1A具备的反射型的光调制元件14A的结构例进行说明。图3的(a)是该具体例所涉及的光调制元件14A的俯视图。图3的(b)是构成该具体例所涉及的光调制元件14A的微单元C的剖视图。

如图3的(a)所示，光调制元件14A由相位调制量相互独立地设定的多个微单元C构成。若信号光Li入射至光调制元件14A，则被相位调制并且被各微单元C反射了的信号光Li相互干涉，由此形成向与控制信号Ci对应的方向射出的信号光Li。各微单元C的相位调制量可以是可变的，也可以是固定的，但在本结构例中是可变的。

另外，在本说明书中，“微单元”例如是指单元大小不足10μm的单元。此外，“单元大小”是指单元的面积的平方根。例如，在微单元C的俯视形状为正方形的情况下，微单元C的单元大小是微单元C的一边的长度。微单元C的单元大小的下限例如为1nm。

图3的(a)所例示的光调制元件14A由呈矩阵状配置的200×200个微单元C构成。各微单元C的俯视形状是500nm×500nm的正方形，光调制元件14A的俯视形状是100μm×100μm的正方形。

构成光调制元件14A的各微单元C例如如图3的(b)0所示，能够由偏振板C11、反射板C12、第1电极C13、磁化自由层C14、绝缘层C15、磁化固定层C16、第2电极C17构成。

偏振板C11以及反射板C12配置为相互对置。第1电极C13、磁化自由层C14、绝缘层C15、磁化固定层C16以及第2电极C17依次层叠，并夹在偏振板C11与反射板C12之间。此处，第1电极C13、磁化自由层C14、绝缘层C15、磁化固定层C16以及第2电极C17的层叠方向与偏振板C11以及反射板C12的层叠方向正交。因此，磁化自由层C14的第1侧面与偏振板C11的一方的主面面接触，与第1侧面对置的磁化自由层C14的第2侧面与反射板C12的一方的主面面接触。信号光Li(1)经由偏振板C11向磁化自由层C14的内部入射，(2)被反射板C12反射，(3)经由偏振板C11向磁化自由层C14的外部射出。

磁化自由层C14例如由具有导电性以及透光性的软磁性材料(例如，CoFeB)构成。此外，磁化固定层C16例如由具有导电性的硬磁性材料(例如，坡莫合金)构成。此外，作为偏振板C11，选择使偏振光方向P与磁化固定层C16的磁化方向M平行的偏振光成分选择性地透过的偏振板。在图3的(b)中，例示出磁化方向M以及偏振光方向P与偏振板C11的主面以及磁化固定层C16的主面双方平行的情况。

若对第1电极C13与第2电极C17之间给予电位差，则通过隧道效应使自旋流(自旋极化的电子流)经由绝缘层C15从磁化固定层C16注入磁化自由层C14，使磁化自由层C14产生磁化。此处，磁化自由层C14所产生的磁化是与磁化固定层C16的磁化方向M平行的磁化、即与经由偏振板C11入射至磁化自由层C14的信号光的偏振光方向P平行的磁化。因此，信号光的相位在磁化自由层C14传播的过程中由于横向克尔效应而延迟。

此处，单元C中的信号光的相位变化量根据磁化自由层C14所产生的磁化的大小来决定。此外，磁化自由层C14所产生的磁化的大小根据注入磁化自由层C14的自旋流的大小来决定。此外，注入磁化自由层C14的自旋流的大小根据给予第1电极C13与第2电极C17之间的电位差来决定。因此，通过对给予第1电极C13与第2电极C17之间的电位差进行控制，能够将单元C的相位调制设定为所希望的值。

如以上那样，光调制元件14A由通过向磁化自由层C14的自旋注入而进行相位调制的多个单元C构成。因此，能够比DMD、LCOS高速地切换信号光Li的光路。

另外，在本结构例中，对具有与STT(Spin Transfer Torque：自旋转移扭矩)方式的MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory：磁阻随机存取存储器)相同的结构的微单元C进行了说明，但不限定于此。例如，也可以使用具有与SOT(Spin Orbit Torque：自旋轨道扭矩)方式的MRAM相同的结构的微单元C。另外，这样的微单元C例如能够通过从图3的(b)所示的构造除去绝缘层C15、磁化固定层C16以及第2电极C17来实现。在该情况下，例如，第1电极C13包含重金属，通过对第1电极C13给予脉冲电压或脉冲电流，能够向磁化自由层C14高效地注入自旋流。

(透过型的光调制元件的结构例)

参照图4对透过型的光开关1B具备的透过型的光调制元件14B的结构例进行说明。图4的(a)是该具体例所涉及的光调制元件14B的俯视图。图4的(b)是构成该具体例所涉及的光调制元件14B的微单元C的剖视图。

如图4的(a)所示，光调制元件14B由相位调制量相互独立地设定的多个微单元C构成。若信号光Li入射至光调制元件14B，则被相位调制并且透过了各微单元C的信号光Li相互干涉，由此形成向与控制信号Ci对应的方向射出的信号光Li。各微单元C的相位调制量可以是可变的，也可以是固定的，但在本结构例中是可变的。

图4的(a)所例示的光调制元件14B由呈矩阵状配置的200×200个微单元C构成。各微单元C的俯视形状是500nm×500nm的正方形，光调制元件14B的俯视形状是100μm×100μm的正方形。

构成光调制元件14B的各微单元C例如如图4的(b)0所示，能够由偏振板C11、偏振板C18、第1电极C13、磁化自由层C14、绝缘层C15、磁化固定层C16、第2电极C17构成。

偏振板C11以及偏振板C18配置为相互对置。第1电极C13、磁化自由层C14、绝缘层C15、磁化固定层C16以及第2电极C17依次层叠，并夹在偏振板C11与偏振板C18之间。此处，第1电极C13、磁化自由层C14、绝缘层C15、磁化固定层C16以及第2电极C17的层叠方向与偏振板C11以及反射板C12的层叠方向正交。因此，磁化自由层C14的第1侧面与偏振板C11的一方的主面面接触，与第1侧面对置的磁化自由层C14的第2侧面与反射板C12的一方的主面面接触。信号光Li(1)经由偏振板C11向磁化自由层C14的内部入射，(2)透过磁化自由层C14，(3)经由偏振板C18向磁化自由层C14的外部射出。

磁化自由层C14例如由具有导电性以及透光性的软磁性材料(例如，CoFeB)构成。此外，磁化固定层C16例如由具有导电性的硬磁性材料(例如，坡莫合金)构成。此外，作为偏振板C11以及偏振板C18，选择使偏振光方向P与磁化固定层C16的磁化方向M平行的偏振光成分选择性地透过的偏振板。在图4的(b)中，例示出磁化方向M以及偏振光方向P与偏振板C11的主面以及磁化固定层C16的主面双方平行的情况。

若对第1电极C13与第2电极C17之间给予电位差，则通过隧道效应使自旋流(自旋极化的电子流)经由绝缘层C15从磁化固定层C16注入磁化自由层C14，使磁化自由层C14产生磁化。此处，磁化自由层C14所产生的磁化是与磁化固定层C16的磁化方向M平行的磁化、即与经由偏振板C11入射至磁化自由层C14的信号光的偏振光方向P平行的磁化。因此，信号光的相位在磁化自由层C14传播的过程中由于横向克尔效应而延迟。

此处，单元C中的信号光的相位变化量根据磁化自由层C14所产生的磁化的大小来决定。此外，磁化自由层C14所产生的磁化的大小根据注入磁化自由层C14的自旋流的大小来决定。此外，注入磁化自由层C14的自旋流的大小根据给予第1电极C13与第2电极C17之间的电位差来决定。因此，通过对给予第1电极C13与第2电极C17之间的电位差进行控制，能够将单元C的相位调制设定为所希望的值。

如以上那样，光调制元件14B由通过向磁化自由层C14的自旋注入而进行相位调制的多个微单元C构成。因此，能够比DMD、LCOS高速地切换信号光Li的光路。

另外，在本结构例中，对具有与STT(Spin Transfer Torque)方式的MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)相同的结构的微单元C进行了说明，但不限定于此。例如，也可以使用具有与SOT(Spin Orbit Torque)方式的MRAM相同的结构的微单元C。另外，这样的微单元C例如能够通过从图4的(b)所示的构造除去绝缘层C15、磁化固定层C16以及第2电极C17来实现。在该情况下，例如，第1电极C13包含重金属，通过对第1电极C13给予脉冲电压或脉冲电流，能够向磁化自由层C14高效地注入自旋流。

(光开关的变形例)

参照图5的(a)对光开关1A的变形例(以下，记载为光开关1A’)进行说明。图5的(a)是表示光开关1A’的结构的一部分的立体图。

光开关1A’除了取代光调制元件14A而具备光调制元件14A’这点以及取代输出端口组17A而具备输出端口组17A’a～17A’c这点之外，与光开关1A相同地构成。

光调制元件14A’是用于对信号光Li进行调制以及反射的机构，由相位调制量能够相互独立地设定的多个单元构成。构成光调制元件14A’的各单元的相位调制量设定为使信号光Li向与载波光L0的波长λ以及控制信号Ci对应的方向反射。在图示的例子中，如以下那样设定。

在载波光L0的波长λ为λa的情况下，光调制元件14A’使信号光Li向面Pa的面内方向反射。特别是，在控制信号Ci为101的情况下，光调制元件14A’使信号光Li以面Pa内的射出角成为θ1的方式反射。另一方面，在控制信号Ci为010的情况下，光调制元件14A’使信号光Li以面Pa内的射出角成为θ2的方式反射。

在载波光L0的波长λ为λb的情况下，光调制元件14A’使信号光Li向面Pb的面内方向反射。特别是，在控制信号Ci为101的情况下，光调制元件14A’使信号光Li以面Pb内的射出角成为θ1的方式反射。另一方面，在控制信号Ci为010的情况下，光调制元件14A’使信号光Li以面Pb内的射出角成为θ2的方式反射。

在载波光L0的波长λ为λc的情况下，光调制元件14A’使信号光Li向面Pc的面内方向反射。特别是，在控制信号Ci为101的情况下，光调制元件14A’使信号光Li以面Pc内的射出角成为θ1的方式反射。另一方面，在控制信号Ci为010的情况下，光调制元件14A’使信号光Li以面Pc内的射出角成为θ2的方式反射。

输出端口组17A’a配置在被光调制元件14A’反射的信号光Li且波长λ为λa的信号光Li的光路上。输出端口组17A’a由设置在被光调制元件14B以射出角成为θ1的方式反射了的信号光Li的光路上的输出端口、和设置在被光调制元件14B以射出角成为θ2的方式反射了的信号光Li的光路上的输出端口构成。

输出端口组17A’b配置在被光调制元件14A’反射的信号光Li且波长λ为λb的信号光Li的光路上。输出端口组17A’b由设置在被光调制元件14B以射出角成为θ1的方式反射了的信号光Li的光路上的输出端口、和设置在被光调制元件14B以射出角成为θ2的方式反射了的信号光Li的光路上的输出端口构成。

输出端口组17A’c配置在由光调制元件14A’反射的信号光Li且波长λ为λc的信号光Li的光路上。输出端口组17A’b由设置在被光调制元件14B以射出角成为θ1的方式反射了的信号光Li的光路上的输出端口、和设置在被光调制元件14B以射出角成为θ2的方式反射了的信号光Li的光路上的输出端口构成。

根据光开关1A’，除了能够根据控制信号Ci切换信号光Li的光路之外，还能够根据载波光L0的波长λ切换信号光Li的光路。此外，在信号光Li被波长复用的情况下，能够使信号光Li所含的各波长成分分离。

参照图5的(b)对光开关1B的变形例(以下，记载为光开关1B’)进行说明。图5的(b)是表示光开关1B’的结构的一部分的立体图。

光开关1B’除了取代光调制元件14B而具备光调制元件14B’这点以及取代输出端口组17B而具备输出端口组17B’b～17B’c这点之外，与光开关1B相同地构成。

光调制元件14B’是用于对信号光Li进行调制以及折射的机构，由相位调制量能够相互独立地设定的多个单元构成。构成光调制元件14B’的各单元的相位调制量设定为使信号光Li向与载波光L0的波长λ以及控制信号Ci对应的方向折射。在图示的例子中，如以下那样设定。

在载波光L0的波长λ为λb的情况下，光调制元件14B’使信号光Li向面Pb的面内方向折射。特别是，在控制信号Ci为101的情况下，光调制元件14B’使信号光Li以面Pb内的射出角成为θ1的方式折射。另一方面，在控制信号Ci为010的情况下，光调制元件14B’使信号光Li以面Pb内的射出角成为θ2的方式折射。

在载波光L0的波长λ为λb的情况下，光调制元件14B’使信号光Li向面Pb的面内方向折射。特别是，在控制信号Ci为101的情况下，光调制元件14B’使信号光Li以面Pb内的射出角成为θ1的方式折射。另一方面，在控制信号Ci为010的情况下，光调制元件14B’使信号光Li以面Pb内的射出角成为θ2的方式折射。

在载波光L0的波长λ为λc的情况下，光调制元件14B’使信号光Li向面Pc的面内方向折射。特别是，在控制信号Ci为101的情况下，光调制元件14B’使信号光Li以面Pc内的射出角成为θ1的方式折射。另一方面，在控制信号Ci为010的情况下，光调制元件14B’使信号光Li以面Pc内的射出角成为θ2的方式折射。

输出端口组17B’b配置在被光调制元件14B’折射的信号光Li且波长λ为λb的信号光Li的光路上。输出端口组17B’b由设置在被光调制元件14B以射出角成为θ1的方式折射了的信号光Li的光路上的输出端口、和设置在被光调制元件14B以射出角成为θ2的方式折射了的信号光Li的光路上的输出端口构成。

输出端口组17B’b配置在被光调制元件14B’折射的信号光Li且波长λ为λb的信号光Li的光路上。输出端口组17B’b由设置在被光调制元件14B以射出角成为θ1的方式折射了的信号光Li的光路上的输出端口、和设置在被光调制元件14B以射出角成为θ2的方式折射了的信号光Li的光路上的输出端口构成。

输出端口组17B’c配置在被光调制元件14B’折射的信号光Li且波长λ为λc的信号光Li的光路上。输出端口组17B’b由设置在被光调制元件14B以射出角成为θ1的方式折射了的信号光Li的光路上的输出端口、和设置在被光调制元件14B以射出角成为θ2的方式折射了的信号光Li的光路上的输出端口构成。

根据光开关1B’，除了能够根据控制信号Ci切换信号光Li的光路之外，还能够根据载波光L0的波长λ切换信号光Li的光路。此外，在信号光Li被波长复用的情况下，能够使信号光Li所含的各波长成分分离。

(总结)

本发明的方式1所涉及的光开关切换信号光的光路，上述信号光通过根据控制信号以及数据信号调制载波光而得到，该光开关具备：反射镜以及半透半反镜；光调制元件，其将被上述反射镜以及上述半透半反镜反射了的上述信号光反射或折射，包含相位调制量能够相互独立地设定的多个单元；光检测器，其同时检测由上述反射镜以及上述半透半反镜反射的反射次数不同且透过了上述半透半反镜的上述信号光的强度；以及控制部，其根据由上述光检测器同时检测到的上述信号光的强度解调上述控制信号，并且以上述信号光得以向与上述控制信号对应的方向射出的方式设定上述光调制元件所含的各单元的相位调制量。

根据上述结构，能够根据与信号光重叠的控制信号，切换该信号光的光路。

在方式1的结构的基础上，在本发明的方式2所涉及的光开关中，采用如下结构，针对上述信号光，对应于每Tc秒，调制1比特的控制信号，上述反射镜与上述半透半反镜的间隔设定为上述信号光从被上述半透半反镜反射至再次入射上述半透半反镜为止的时间成为Tc。

根据上述结构，能够根据由光检测器同时检测到的信号光的强度，解调与该信号光重叠的控制信号的连续的比特。

在方式1或2的结构的基础上，在本发明的方式3所涉及的光开关中，采用如下结构，对应于上述控制信号的每n比特，指定一个光路，其中，n是1以上的任意整数，上述光检测器同时检测被上述反射镜反射m次的上述信号光、被上述反射镜反射m+1次的信号光、…、以及被上述反射镜反射m+n次的信号光，其中，m是0以上的任意整数。

根据上述结构，能够根据由光检测器同时检测到的信号光的强度，解调与该信号光重叠的控制信号的连续的n比特。

在方式1～3中任一个结构的基础上，在本发明的方式4所涉及的光开关中，采用如下结构，进一步具备：输入端口，其对向上述光开关入射的上述信号光进行传输；以及多个输出端口，其对从上述光开关射出的上述信号光进行传输，且设置在每个上述信号光的射出方向。

根据上述结构，针对使经由输入端口输入的信号光经由多个输出端口中的哪个输出端口输出，能够根据与该信号光重叠的控制信号来切换。

在方式1～4中任一个结构的基础上，在本发明的方式5所涉及的光开关中，采用如下结构，上述光调制元件是反射型的光调制元件，上述控制部以上述信号光得以向与上述控制信号对应的方向反射的方式设定上述光调制元件所含的各单元的相位调制量。

根据上述结构，能够实现能够根据与信号光重叠的控制信号来切换该信号光的光路的反射型的光开关。

在方式1～4中任一个结构的基础上，在本发明的方式6所涉及的光开关中，采用如下结构，上述光调制元件是透过型的光调制元件，上述控制部以上述信号光得以向与上述控制信号对应的方向折射的方式设定上述光调制元件所含的各单元的相位调制量。

根据上述结构，能够实现能够根据与信号光重叠的控制信号来切换该信号光的光路的透过型的光开关。

在方式1～6中任一个结构的基础上，在本发明的方式7所涉及的光开关中，采用如下结构，上述光调制元件由通过向磁化自由层的自旋注入而进行相位调制的多个单元构成。

根据上述结构，能够根据与信号光重叠的控制信号，高速地切换该信号光的光路。

本发明的方式8所涉及的切换方法切换信号光的光路，上述信号光通过根据控制信号以及数据信号调制载波光而得到，该切换方法包括如下工序：使用包含相位调制量能够相互独立地设定的多个单元的光调制元件，将被反射镜以及半透半反镜反射了的上述信号光反射或折射；同时检测由上述反射镜以及上述半透半反镜反射的反射次数不同且透过了上述半透半反镜的上述信号光的强度；以及根据同时检测到的上述信号光的强度解调上述控制信号，并且以上述信号光得以向与上述控制信号对应的方向射出的方式设定上述光调制元件所含的各单元的相位调制量。

根据上述方法，能够根据与信号光重叠的控制信号，切换该信号光的光路。

(附记事项)

本发明不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更。针对将上述的实施方式所含的各技术方案适当地组合而得到的实施方式，也包含于本发明的技术范围内。

附图标记说明

1A、1B、1A’、1B’...光开关；11...输入端口；12...反射镜；13...半透半反镜；14A、14A’、14B、14B’...光调制元件；15...光检测器；16A、16B...控制部；17A、17B...输出端口组；18A、18B...透镜。

Claims (8)

1.一种光开关，其切换信号光的光路，所述信号光通过根据控制信号以及数据信号调制载波光而得到，

所述光开关的特征在于，具备：

反射镜及半透半反镜；

光调制元件，所述光调制元件将被所述反射镜以及所述半透半反镜反射了的所述信号光反射或折射，包含相位调制量能够相互独立地设定的多个单元；

光检测器，所述光检测器同时检测由所述反射镜以及所述半透半反镜反射的反射次数不同且透过了所述半透半反镜的所述信号光的强度；以及

控制部，所述控制部根据由所述光检测器同时检测到的所述信号光的强度解调所述控制信号，并且以所述信号光得以向与所述控制信号对应的方向射出的方式设定所述光调制元件所含的各单元的相位调制量。

2.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，

针对所述信号光，对应于每Tc秒，调制1比特的控制信号，

所述反射镜与所述半透半反镜的间隔设定为所述信号光从被所述半透半反镜反射至再次入射所述半透半反镜为止的时间成为Tc。

3.根据权利要求1或2所述的光开关，其特征在于，

对应于所述控制信号的每n比特，指定一个光路，其中，n是1以上的任意整数，

所述光检测器同时检测被所述反射镜反射m次的所述信号光、被所述反射镜反射m+1次的信号光、…、以及被所述反射镜反射m+n次的信号光，其中，m是0以上的任意整数。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的光开关，其特征在于，进一步具备：

输入端口，所述输入端口对向所述光开关入射的所述信号光进行传输；以及

多个输出端口，所述多个输出端口对从所述光开关射出的所述信号光进行传输，且设置在每个所述信号光的射出方向。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的光开关，其特征在于，

所述光调制元件是反射型的光调制元件，

所述控制部以所述信号光得以向与所述控制信号对应的方向反射的方式设定所述光调制元件所含的各单元的相位调制量。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的光开关，其特征在于，

所述光调制元件是透过型的光调制元件，

所述控制部以所述信号光得以向与所述控制信号对应的方向折射的方式设定所述光调制元件所含的各单元的相位调制量。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的光开关，其特征在于，

所述光调制元件由通过向磁化自由层的自旋注入而进行相位调制的多个单元构成。

8.一种切换方法，其切换信号光的光路，所述信号光通过根据控制信号以及数据信号调制载波光而得到，

所述切换方法的特征在于，包括如下工序：

使用包含相位调制量能够相互独立地设定的多个单元的光调制元件，将被反射镜以及半透半反镜反射了的所述信号光反射或折射；

同时检测由所述反射镜以及所述半透半反镜反射的反射次数不同且透过了所述半透半反镜的所述信号光的强度；以及

根据同时检测到的所述信号光的强度解调所述控制信号，并且以所述信号光得以向与所述控制信号对应的方向射出的方式设定所述光调制元件所含的各单元的相位调制量。