DE4418751A1 - Refractive index changer for planar waveguide in optical switch for telecommunication - Google Patents
Refractive index changer for planar waveguide in optical switch for telecommunicationInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Brechzahl eines planaren Lichtwellenleiters. Der Werkstoff eines Lichtwellenleiters, beispielsweise eines in der optischen Nachrichtentechnik verwendeten Lichtwellenleiters, ist optisch isotrop d. h. die Lichtgeschwindigkeit im Lichtwellenleiter ist unabhängig von der Richtung.The invention relates to a device for changing the Refractive index of a planar optical fiber. The material of one Optical fiber, for example one in the optical Communication technology used optical fiber, is optical isotropic d. H. is the speed of light in the optical fiber regardless of the direction.
In der optischen Nachrichtentechnik können jedoch auch die orts- und richtungsabhängigen Eigenschaften von Lichtwellenleitern für Bauelemente der optischen Nachrichtentechnik genutzt werden. Bei einem solchen Bauelement kann es sich beispielsweise um einen optischen Schalter handeln. Das Mach-Zehnder-Interferometer kann beispielsweise als ein solcher optischer Schalter verwendet werden, wenn in einem Zweig desselben eine Änderung der Lichtfortpflanzungsgeschwindigkeit vorgenommen wird. Es ist ein Mach-Zehnder-Interferometer bekannt (vgl. Prospekt: "Single-Mode Thermo-Optic Switch" der Fa. Photonic Integration Research, Inc., Columbus, Ohio), bei dem eine Dünnfilm-Heizeinrichtung über einem Zweig angeordnet ist, wodurch die Lichtgeschwindigkeit in diesem Zweig beeinflußt werden kann, welches über Interferenz zu einem Schalteffekt führen kann. Dieser bekannte optische Schalter weist den Nachteil auf, daß seine Schaltgeschwindigkeit für einige Anwendungszwecke zu gering ist; sie liegt im Millisekunden-Bereich.In optical communications technology, however, the local and directional properties of optical fibers for Components of optical communications technology can be used. At such a component can be, for example act optical switch. The Mach-Zehnder interferometer can can be used for example as such an optical switch if there is a change in the branch of the same Light propagation speed is made. It is a Mach-Zehnder interferometer known (see brochure: "Single-Mode Thermo-Optic Switch "from Photonic Integration Research, Inc., Columbus, Ohio), where a thin film heater over one Branch is arranged, causing the speed of light in this Branch can be influenced, which via interference to a Switching effect can lead. This known optical switch has the disadvantage that its switching speed for some Application is too small; it is in the millisecond range.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht deshalb darin, eine Vorrichtung zur Veränderung der Brechzahl eines planaren Lichtwellenleiters mit einer höheren Schaltgeschwindigkeit zu schaffen.The technical problem underlying the invention exists therefore in it a device for changing the refractive index of a planar optical fiber with a higher switching speed to accomplish.
Dieses technische Problem ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Wellenleiter eine, eine veränderliche mechanische Spannung erzeugende Vorrichtung angeordnet ist.This technical problem is solved according to the invention in that a variable mechanical tension on the waveguide generating device is arranged.
Mit dieser Lösung können Brechzahländerungen mit hoher Schaltgeschwindigkeit ausgeführt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 enthalten. Sie ist nachstehend anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert. Es zeigen:With this solution, refractive index changes can be carried out at high switching speeds. Advantageous embodiments of the invention are contained in claims 2 to 5. It is explained below with reference to FIGS. 1 to 4. Show it:
Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Mach-Zehnder-Interferometers, bei dem eine spannungserzeugende Vorrichtung über einem Zweig angeordnet ist, Fig. 1 shows schematically the structure of a Mach-Zehnder interferometer in which a voltage generating device is arranged on a branch,
Fig. 2 den Längsschnitt durch einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a longitudinal section through part of the apparatus of FIG. 1
Fig. 3 eine Erläuterung der Funktionsweise der Erfindung und Fig. 3 explains the operation of the invention and
Fig. 4 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 4 shows another embodiment of the device according to the invention.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Mach-Zehnder-Interferometers zu erkennen, welches die Lichtwellenleiter-Zweige 1 und 2 aufweist. Über dem Zweig 1 ist spannungserzeugende Vorrichtung angeordnet, welche aus einer Schicht 3 aus einem piezoelektrischen Werkstoff besteht. Oberhalb und unterhalb der Schicht 3 ist eine Mehrzahl von Elektroden 4 und 5 angeordnet. In Fig. 1, the basic structure can be seen of a Mach-Zehnder interferometer having the optical waveguide branches 1 and 2. Arranged above the branch 1 is a voltage-generating device which consists of a layer 3 made of a piezoelectric material. A plurality of electrodes 4 and 5 are arranged above and below the layer 3 .
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 2. Es ist zu erkennen, daß der Lichtwellenleiterkern 6 zwischen der oberen Mantelschicht 7 und der unteren Mantelschicht 8 angeordnet ist. Als Werkstoff für die dielektrische Schicht 3 sind Zinkoxyd (ZnO), Bleititanat (PbTiO₃), Bleizirkonat (PbZrO₃), Bleititanatzirkonat (Pb(Ti,Zr)O₃), Bariumtitanat (BaTiO₃) oder AlN (Aluminiumnitrid) geeignet. FIG. 2 shows a longitudinal section through part of the device according to FIG. 2. It can be seen that the optical waveguide core 6 is arranged between the upper cladding layer 7 and the lower cladding layer 8 . Zinc oxide (ZnO), lead titanate (PbTiO₃), lead zirconate (PbZrO₃), lead titanate zirconate (Pb (Ti, Zr) O₃), barium titanate (BaTiO₃) or AlN (aluminum nitride) are suitable as materials for the dielectric layer 3 .
In Fig. 3 ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung verdeutlicht. Wenn an die Elektroden 4 und 5 eine Spannung angelegt wird, dann wird die dieleketrische Schicht 3 einem elektrischen Feld ausgesetzt, wodurch die dielektrische Schicht eine mechanische Verformung erfährt (Kontraktion, Expansion, Scherung), welche - wie durch die Pfeile angedeutet - auf den Lichtwellenleiter übertragen wird, wodurch das sich im Lichtwellenleiter ausbreitende Licht eine Änderung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit erfährt. Die Richtung der auf den Lichtwellenleiter wirkenden Kräfte kann durch die Anordnung der Elektroden, die Polarität des Feldes und die Polung der dieleketrischen Schicht beeinflußt werden.The operation of the device according to the invention is illustrated in FIG. 3. When a voltage is applied to the electrodes 4 and 5 , the dielectric layer 3 is exposed to an electric field, as a result of which the dielectric layer undergoes mechanical deformation (contraction, expansion, shear), which - as indicated by the arrows - on the optical waveguide is transmitted, whereby the light propagating in the optical waveguide experiences a change in the propagation speed. The direction of the forces acting on the optical waveguide can be influenced by the arrangement of the electrodes, the polarity of the field and the polarity of the dielectric layer.
Die Schaltgeschwindigkeit wird durch den ohmschen Widerstand und die Kapazität der Elektrodenanordnung bestimmt; es können daher Schaltzeiten im Mikrosekunden-Bereich verwirklicht werden.The switching speed is determined by the ohmic resistance and determines the capacitance of the electrode arrangement; therefore it can Switching times in the microsecond range can be realized.
Fig. 4 verdeutlicht eine Lösung, mit welcher die Krafteinwirkung auf den Lichtwellenleiter (6, 7, 8) verstärkt werden kann, nämlich dadurch, daß in dem Substrat 9 unterhalb der spannungserzeugenden Vorrichtung ein Hohlraum 10 vorgesehen ist, wodurch diese von dem verhältnismäßig starren Substrat mechanisch entkoppelt ist. Fig. 4 illustrates a solution with which the force acting on the optical waveguide ( 6 , 7 , 8 ) can be increased, namely in that a cavity 10 is provided in the substrate 9 below the voltage-generating device, whereby this from the relatively rigid substrate is mechanically decoupled.
Wenn anstelle der piezoelektrischen Schicht ein ferromagnetischer Körper verwendet wird, dann muß dieser durch ein magnetisches Feld beeinflußt werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen.If instead of the piezoelectric layer a ferromagnetic Body is used, then it must pass through a magnetic field be influenced to achieve the same effect.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944418751 DE4418751A1 (en) | 1994-05-28 | 1994-05-28 | Refractive index changer for planar waveguide in optical switch for telecommunication |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944418751 DE4418751A1 (en) | 1994-05-28 | 1994-05-28 | Refractive index changer for planar waveguide in optical switch for telecommunication |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4418751A1 true DE4418751A1 (en) | 1995-11-30 |
Family
ID=6519264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944418751 Withdrawn DE4418751A1 (en) | 1994-05-28 | 1994-05-28 | Refractive index changer for planar waveguide in optical switch for telecommunication |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4418751A1 (en) |
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- 1994-05-28 DE DE19944418751 patent/DE4418751A1/en not_active Withdrawn
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TAKAO,KAWAGUCHI * |
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