DE69216299T2

DE69216299T2 - Richtkoppleroptische Vorrichtung und Steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE69216299T2
Application number: DE69216299T
Authority: DE
Inventors: Hon-Ming Mak; Hisaharu Yanagawa
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1992-06-03
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: EP0517499A2; DE69216299D1; EP0517499B1; US5255334A; CA2070259A1; EP0517499A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers von einer neuartigen Konstruktion und auf ein Steuerverfahren für diese, und insbesondere auf eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers, welche ein hohes Extinktionsverhältnis haben kann, wenn sie als ein optischer Schalter, Polarisationsspalter, optischer Modulator, Lichtwellen-Teilungs-Multiplexer usw. verwendet wird, und auf ein Steuerverfahren hierfür.
In jüngster Zeit wurden verschiedene optische Vorrichtungen mit einem Richtkoppler der Art eines Wellenleiters entwikkelt, und optische Schalter, Polarisationsspalter, optische Modulatoren, Lichtwellen-Teilungs-Multiplexer usw., die diese Vorrichtungen verwenden, wurden vorgeschlagen.
Figuren 1 und 2 zeigen Beispiele von planen Modellen von herkömmlichen optischen Vorrichtungen der Art eines Richtkopplers. Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung ist eine Vorrichtung mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen, während die in Figur 2 gezeigte Vorrichtung einen Eingang und zwei Ausgänge hat.
In Figur 1 wird ein Übergang CO einer Länge L gebildet, indem zwei optische Wellenleiter A und B von gleichen Breiten W nahe und parallel zueinander mit einem Abstand G für eine verschwindende Kopplung miteinander angeordnet sind.
Die gekrümmten optischen Wellenleiter D1, D2, D3 und D4 mit einer Pfadbreite W und einem Krümmungsradius R sind mit den entsprechenden Eintritt-Enden A1 und B1 bzw. Austritt-Enden A2 und B2 der optischen Wellenleiter A und B des Übergangs CO optisch verbunden, wodurch ein Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite und ein Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite gebildet werden. Ebenso sind gerade optische Wellenleiter E1, E2, E3 und E4 mit der Pfadbreite W mit den gekrümmten optischen Wellenleitern D1, D2, D3 bzw. D4 optisch verbunden, und ein Abstand GF wird zwischen den jeweiligen Mitten der Pfadbreite von jeweils zwei der entsprechenden Wellenleiter E1 bis E4 beibehalten. Elektroden F1, F2, F3 und F4 sind an den optischen Wellenleitern A und B des Übergangs CO befestigt. Die Elektroden F1 bis F4 funktionieren als Ausbreitungskonstante- Steuereinrichtung, welche die Ausbreitungskonstante der optischen Wellenleiter, die einzeln direkt unter den Elektroden angeordnet sind, auf einen gewünschten Wert regelt, indem spezifische elektrische Signale von den Elektroden zugeführt werden.
Wenn der gerade optische Wellenleiter E1 ein Eintrittsport ist, dienen die mit dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite verbundenen geraden optischen Wellenleiter E3 und E4 als ein Durchgangsport bzw. Kreuzport.
Die Vorrichtung mit einem Eingang und zwei Ausgängen der Figur 2 hat im wesentlichen dieselbe Anordnung wie die Vorrichtung mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen der Figur 1. Bei der Vorrichtung der Figur 2 ist ein gerader optischer Wellenleiter EO mit nur dem Eintritt-Ende A1 des einen optischen Wellenleiters A optisch direkt verbunden, wodurch der Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite gebildet wird. In Figuren 1 und 2 werden zur Bezeichnung derjenigen Elemente, die beide Vorrichtungen gemeinsam haben, dieselben Bezugszeichen verwendet. Bei der Vorrichtung der Figur 2 ist der gerade optische Wellenleiter EO ein Eintrittsport und die mit dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite verbundenen geraden optischen Wellenleiter E3 und E4 dienen als Durchgangsport bzw. Kreuzport.
Um diese Vorrichtungen in ein Faser-Kommunikationssystem aufzunehmen, welches in der Praxis verwendet werden wird, ist es erforderlich, Fehler aufgrund von Übersprechen zu verhindem. Deshalb wird erwartet, daß die Vorrichtungen weniger Übersprechen erfahren, d.h., daß sie hohe Extinktionsverhältnis-Charakteristiken haben.
Bei der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung kann eine theoretisch perfekte Kreuzmode hergestellt werden, indem geeignete elektrische Signale von den Elektroden F1, F2, F3 und F4 angelegt werden.
Bei einer Durchgangsmode wird jedoch eine leichte Kopplung zwischen den jeweiligen gekrümmten optischen Wellenleitern jedes Leitabschnitts C1 und C2 auf der Eintritt- und Austrittseite erzeugt. In diesem Fall kann deshalb keine perfekte Durchgangsmode hergestellt werden und das Extinktionsverhältnis kann höchstens 25 dB sein.
Bei der in Figur 2 gezeigten Vorrichtung wird keine, der Kopplung zwischen den optischen Wellenleitern des Leitabschnitts auf der Eintrittseite der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung entsprechende, Kopplung erzeugt, so daß das Extinktionsverhältnis für die Durchgangsmode ca. 35 dB betragen kann, was höher ist als das der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung. Die Vorrichtung der Figur 2 kann jedoch nicht die Symmetrie zwischen der Kopplung an dem Leitabschnitt auf der Eintrittseite und der des Leitabschnitts auf der Austrittseite der Vorrichtung der Figur 1 haben, und eine leichte Kopplung wird zwischen den optischen Wellenleitern des Leitabschnitts auf der Austrittseite erzeugt. Deshalb kann das Extinktionsverhältnis für die Kreuzmode gemäß der Vorrichtung der Fig. 2 höchstens nur ca. 20 dB betragen.
Somit können die herkömmlichen Vorrichtungen, die bei Durchgangs- oder Kreuzmode ein niedriges Extinktionsverhältnis haben, keine hohen Extinktionsverhältnis-Charakteristiken für beide Leitabschnitte auf der Austrittseite haben. Gemäß der Vorrichtung der Figur 2 kann deshalb das Extinktionsverhältnis für die Kreuzmode höchstens nur ca. 20 dB betragen.
Somit können die herkömmlichen Vorrichtungen, welche ein niedriges Extinktionsverhältnis für die Durchgangs- oder Kreuzmode haben, nicht für sowohl die Durchgangs- als auch Kreuzmode hohe Extinktionsverhältnis-Charakteristiken haben.
Da die Extinktionsverhältnis-Charakteristik der optischen Vorrichtung durch das niedrigere der Extinktionsverhältnisse für die Durchgangs- und Kreuzmode definiert ist, kann als Extinktionsverhältnis der gesamten Vorrichtung nur ein niedriger Wert erhalten werden.
Das hier verwendete Extinktionsverhältnis ist ein Wert gegeben durch 10 log&sub1;&sub0; ( r ²/ s ²), wobei In² die Ausgangsleistung des Durchgangsports und s ² die Ausgangsleistung des Kreuzports ist.
Unter den auf diese Weise konstruierten optischen Vorrichtungen beinhalten bekannte Beispiele von denjenigen, die relativ hohe Extinktionsverhältnis-Charakteristiken haben, einen optischen Schalter mit einem Extinktionsverhältnis von ca. 27 dB, was in Technical Digest Integrated and Guide-wave Optics '86 von P. Grenstrand et al. berichtet wurde, und einen Polarisationsspalter mit einem Extinktionsverhältnis von ca. 28 dB, was in dem 1990 Autunm National Meeting C-216 des Institute of Electronic Intelligence and Communication Engineers of Japan von H.M. Mak et al. berichtet wurde.
H.M. Mak et al. schlug auch eine in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung im 1991 Spring National Meeting C-224 des Institute of Electronic Intelligence and Communication Engineers of Japan vor. Bei dieser Vorrichtung ist ein Übergang CO von einer Länge L aus einem vorderen Teil-Übergang C3 von einer Länge p1 x L, einem vorderen Teil-Übergang C4, einem zentralen Teilübergang C5, einem hinteren Teil-Übergang C6 und einem hinteren Teil-Übergang C7 zusammengesetzt. C1 und C2 bezeichnen die Leitabschnitte auf der Eintritt- bzw. Austrittseite.
Theoretisch kann diese Vorrichtung ein Extinktionsverhältnis von mindestens etwa 40 dB erreichen.
Die in Figur 3 gezeigte Vorrichtung kann jedoch dieses hohe theoretische Extinktionsverhältnis nur erreichen, wenn die Abmessungsparameter der einzelnen Teil-Übergänge und dergleichen im wesentlichen gleich ihren theoretischen Werten sind.
Bei der tatsächlichen Herstellung der Vorrichtung können diese einzelnen Teil-Übergänge und dergleichen nicht immer mit einer Abmessungsgenauigkeit auf der Basis der von der Berechnung erhaltenen theoretischen Werte gebildet werden und ihre Abmessungsparameter können manchmal leicht von den theoretischen Werten abweichen.
In einem solchen Fall weichen die tatsächlichen Kopplungszustände zwischen den optischen Wellenleitern an den einzelnen Teil-Übergängen von den durch Berechnen erhaltenen theoretischen Kopplungszuständen ab, so daß die Extinktionsverhältnisse für die Kreuz- und Durchgangsmoden unvermeidbar niedriger sind.
JP-A-63142333 macht einen Richtkoppler bekannt, bei welchem eintretendes Licht zwischen den Moden eines aus einem einzigen optischen Wellenleiter und nicht aus einem Paar von optischen Wellenleitern gebildeten Übergangs gekoppelt wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers bereitzustellen, bei welcher eine leichte Kopplung zwischen optischen Wellenleitern eines Leitabschnitts auf der Austrittseite oder eine leichte Kopplung zwischen-den jeweiligen optischen Wellenleitern der Leitabschnitte auf der Eintritt- als auch Austrittseite beseitigt wird, so daß eine hohe Extinktionsverhältnis-Charakteristik, vorzugsweise 30 dB oder mehr in sowohl der Kreuz- als auch Durchgangsmode erhalten werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers bereitzustellen, bei welcher eine das Extinktionsverhältnis für die Kreuzmode senkende Asymmetrie oder ein Unterschied zwischen der Kopplung von optischen Wellenleitern am Abschnitt auf der Eintrittseite und der von optischen Wellenleitern am Leitabschnitt auf der Austrittseite beseitigt wird, und ein Übergang so gebildet wird, daß das Extinktionsverhältnis für die Durchgangsmode einen Maximalwert hat, wodurch ein hohes Extinktionsverhältnis in sowohl der Kreuz- als auch Durchgangsmode erhalten werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers bereitzustellen, bei welcher eine hohe Extinktionsverhältnis- Charakteristik in der Kreuz- als auch Durchgangsmode erhalten werden kann, ohne jegliche strenge Kontrolle der Abmessungsparameter von verschiedenen Elementen der Vorrichtung während der Herstellung, so daß die Herstellung der Vorrichtung einfach ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers vorgesehen, die aufweist: einen Übergang mit einem Paar von ersten optischen Wellenleitern, die nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind, wobei jeder Wellenleiter ein Eintritt-Ende und ein Austritt-Ende hat, ein Paar Elektroden an jedem der ersten optischen Wellenleiter zur Modenkopplung zwischen den zwei ersten optischen Wellenleitern durch Steuern der Ausbreitungskonstanten des Paares von ersten optischen Wellenleitern, einen Leitabschnitt auf der Eintrittseite mit einem zweiten optischen Wellenleiter, der optisch mit dem Eintritt-Ende eines der zwei ersten optischen Wellenleiter verbunden ist, einen Leitabschnitt auf der Austrittseite mit einem Paar von dritten optischen Wellenleitern, wobei jeder Wellenleiter des Paars von dritten optischen Wellenleitern optisch an einem Ende mit den Austritt-Enden eines der Wellenleiter des Paares von ersten optischen Wellenleitern verbunden ist, gekennzeichnet durch Elektroden an dem Leitabschnitt auf der Austrittseite zum Unterdrücken einer Modenkopplung zwischen dem Paar von dritten optischen Wellenleitern, und durch Elektroden an dem Übergang zwischen jedem Elektrodenpaar an jedem der ersten optischen Wellenleiter zum Unterdrücken einer Modenkopplung zwischen dem Paar von ersten optischen Wellenleitern.
Vorzugsweise ist der Leitabschnitt auf der Eintrittseite aus einem geraden optischen Wellenleiter für die Verwendung als zweiter optischer Wellenleiter gebildet, so daß die optische Vorrichtung als eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit einem Eingang und zwei Ausgängen funktioniert.
Alternativ dazu beinhaltet der Leitabschnitt auf der Eintrittseite weiterhin einen weiteren zweiten optischen Wellenleiter, der mit der Eintrittseite des anderen der zwei ersten optischen Wellenleiter optisch verbunden ist, so daß die optische Vorrichtung als eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen funktioniert, und wobei die optische Vorrichtung weiterhin Elektroden an dem Leitabschnitt auf der Eintrittseite aufweist, um eine Kopplung zwischen den zwei zweiten optischen Wellenleitern zu steuern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren für die obengenannte optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit einem Eingang und zwei Ausgängen bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist: Anlegen eines ersten erforderlichen elektrischen Signals an das Paar Elektroden an jedem der ersten optischen Wellenleiter, und Anlegen eines zweiten erforderlichen elektrischen Signals an eine der an den zwei dritten optischen Wellenleitern angebrachten Elektroden, während das erste erforderliche elektrische Signal angelegt wird, wodurch je nach Bedarf eine Durchgangsmode oder Kreuzmode mit hoher Extinktion eingerichtet wird.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren für die obengenannte optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen vorgesehen mit den folgenden Schritten: Anlegen eines ersten erforderlichen elektrischen Signals an das Paar Elektroden an jedem der ersten optischen Wellenleiter; und Anlegen eines zweiten erforderlichen elektrischen Signals an eine Elektrode, die an einem der zwei zweiten optisähen Wellenleiter, auf welche kein Licht auftrifft, befestigt ist, und Anlegen eines dritten erforderlichen elektrischen Signals an Elektroden, die an den zwei dritten optischen Wellenleitern befestigt sind, während das erforderliche erste elektrische Signal angelegt wird, wodurch nach Bedarf eine Durchgangsmode oder Kreuzmode mit hoher Extinktion eingerichtet wird.
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
Fig. 1 ein Schaubild eines planen Modells einer herkömmlichen optischen Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen;
Fig. 2 ein Schaubild eines planen Modells einer herkömmlichen optischen Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit einem Eingang und zwei Ausgängen;
Fig. 3 ein Schaubild eines planen Modells einer optischen Vorrichtung, wie sie in dem 1991 Spring National Meeting C-224 des Institute of Electronic Intelligence and Communication Engineers of Japan berichtet wurde;
Fig. 4 ein Schaubild eines planen Modells der Grundanordnung einer optischen Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit einem Eingang und zwei Ausgängen;
Fig. 5 ein Schaubild eines planen Modells eines Beispiels der Elektrodenverbindung in der optischen Vorrichtung der Fig. 4;
Fig. 6 ein detailliertes Schaubild eines planen Modells der optischen Vorrichtung der Fig. 4;
Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII der Figur 6;
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII der Figur 6;
Fig. 9 ein Schaubild eines planen Modells der Grundanordnung einer optischen Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen;
Fig. 10 ein Schaubild eines planen Modells der optischen Vorrichtung der Figur 9 im Detail;
Fig; 11 eine Schnittansicht entlang Linie XI-XI der Fig. 10;
Fig. 12 ein Schaubild eines planen Modells der Grundanordnung einer optischen Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit einem Eingang und zwei Ausgängen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ein Schaubild eines planen Modells von Elektroden, die an optischen Wellenleitern befestigt sind;
Fig. 14 ein Schaubild eines planen Modells von Elektroden, die anders befestigt sind;
Fig. 15 ein Schaubild eines planen Modells einer an dem optischen Wellenleiter angebrachten Kopplungs-Steuereinrichtung;
Fig. 16 ein Schaubild eines planen Modells einer Kopplungs-Steuereinrichtung, die anders angebracht ist;
Fig. 17 ein Schaubild eines planen Modells einer Modifikation der optischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 18 eine Schnittansicht entlang Linie XVIII-XVIII der Fig. 17;
Fig. 19 eine Darstellung der Verhältnisse zwischen einem Koeffizienten p1 und einem Extinktionsverhältnis, das durch p2 = p3 = 0 erhalten wird, bei der in Fig. 17 gezeigten optischen Vorrichtung;
Fig. 20 eine Darstellung der Verhältnisse zwischen einem Koeffizienten p2 und einem Extinktionsverhältnis, das erhalten wurde mittels p1 0,0335625, bei der in Fig. 17 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 21 eine Darstellung einer Änderung des Koeffizienten p2 im Vergleich zu der Ätztiefe h des optischen Wellenleiters;
Fig. 22 ein Schaubild eines planen Modells der Grundanordnung einer optischen Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 23 ein Schaubild eines planen Modells einer Modifikation der optischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungs form;
Fig. 24 eine theoretische charakteristische Kurve, die die Schaltcharakteristik der Vorrichtung gemäß der in Fig. 23 gezeigten Modifikation zeigt; und
Fig. 25 eine Darstellung, welche die Verhältnisse zwischen dem Koeffizienten p2 und dem Extinktionsverhältnis zeigt, welches mittels p1 = p3 = 0 erhalten wurde, bei der Vorrichtung gemäß der in Fig. 23 gezeigten Modifikation.
In bezug auf Figuren 4 bis 8 wird nun eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit einem Eingang und zwei Ausgängen beschrieben.
Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, ist ein planes Grundmodell dieser optischen Vorrichtung ähnlich zu der in Fig. 2 gezeigten herkömmlichen optischen Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit einem Eingang und zwei Ausgängen, außer, daß ein Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite auf eine im folgenden beschriebene Weise konstruiert ist.
Zuerst wird ein Paar von ersten optischen Wellenleitern A und B mit derselben Breite (Pfadbreite W) an einem Übergang CO parallel zueinander mit einem kleinen Zwischenraum G dazwischen angeordnet, und ein zweiter optischer Wellenleiter, welcher aus einem geraden optischen Wellenleiter EO mit der Pfadbreite W gebildet ist, ist mit einem Eintrittende A1 des einen Wellenleiters A optisch verbunden, wodurch ein Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite gebildet wird. Ein Paar von dritten optischen Wellenleitern, die einzeln aus gekrümmten optischen Wellenleitern D3 und D4 mit einem Krümmungsradius R und der Pfadbreite W gebildet sind, sind auch mit den Austrittenden A2 und B2 der ersten Wellenleiter A bzw. B optisch verbunden, wodurch ein Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite gebildet wird. Außerdem werden die geraden optischen Wellenleiter E3 und E4 mit der Pfadbreite W mit den gekrümmten optischen Wellenleitern D3 bzw. D4 optisch verbunden, so daß der Abstand zwischen den jeweiligen Mittelpunkten der Pfadbreite der Wellenleiter E3 und E4 GF ist, wodurch ein Durchgangsport (E3) bzw. ein Kreuzport (E4) gebildet wird.
Der Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite ist nicht auf die gezeigte Anordnung mit den gekrümmten optischen Wellenleitern beschränkt. Alternativ dazu können die Bereiche von den Austrittenden A2 und B2 zu den geraden optischen Wellenleitern E3 und E4 einzeln aus sich leicht verjüngenden geraden optischen Wellenleitern gebildet sein.
Jeder dieser optischen Wellenleiter ist aus einem Material gebildet, welches einen elektrooptischen Effekt entwickelt oder aus einem Material mit einer solchen Struktur, daß seine Brechungszahl mittels eines elektrischen Signals gesteuert werden kann. In einem natürlichen Zustand sind die jeweiligen Ausbreitungskonstanten der optischen Wellenleiter gleich. Jeder optische Wellenleiter kann z.B. eine mehrschichtige Laminatstruktur aus einem halbleitenden Material sein, wie z.B. GaAs/AlGaAs, gebildet durch das MOCVD-Verfahren.
An dem Übergang CO sind Elektroden F1, F2, F3 und F4 an den optischen Wellenleitern A und B in einer umgekehrten Δβ Anordnung befestigt. Diese Elemente bilden Ausbreitungskonstante-Steuereinrichtungen. Somit können die jeweiligen Ausbreitungskonstanten dieser optischen Wellenleiter, die direkt unter diesen Elektroden angeordnet sind, geändert werden, indem spezifische elektrische Signale von den Elektroden zugeführt werden.
Wenn die optischen Wellenleiter A und B aus einem halbleitenden Material gebildet sind, ist es z.B. nur erforderlich, die Elektroden F1 und F4 und die Elektroden F2 und F3 mittels Leitern f1 bzw. f2 zu verbinden, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
In bezug wiederum auf Fig. 4 weist die optische Vorrichtung eine Einrichtung zum Unterdrücken einer Modenkopplung (im weiteren Sinne eine Kopplungs-Steuereinrichtung) auf, welche durch Befestigen von Elektroden F5 und F6 an den optischen Wellenleitern D3 bzw. D4 des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite gebildet ist.
Wenn ein bestimmter elektrischer Durchlaßstrom von der Elektrode F5 oder F6 eingespeist wird, entwickelt sich z.B. ein Plasmaeffekt, ein Bandfülleffekt usw., und die Brechungszahl in dem optischen Wellenleiter D3 oder D4 genau unter der Elektrode nimmt ab. Folglich wird die Kopplung zwischen den optischen Wellenleitern D3 und D4 asymmetrisch, so daß die Modenkopplung des Lichts zwischen den Wellenleitern D3 und D4 unterdrückt wird.
Wenn der Wert des eingespeisten Durchlaßstroms geändert wird, ändert sich auch der Unterdrückungszustand der Modenkopplung. Wenn der eingespeiste Durchlaßstrom allmählich erhöht wird, kann z.B. ein Zustand erhalten werden, bei dem keine optischen Wellenleiter äquivalent existieren, d.h. die Modenkopplung ist Null, wenn ein bestimmter Strompegel erreicht ist. Dieser Zustand ist eine extreme Situation zur Unterdrükkung von Modenkopplung und wird im folgenden als Moden-Unterbrechungszustand bezeichnet.
Bei der optischen Vorrichtung der Fig. 4 sind der Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite und der Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite nicht symmetrisch. Wenn geeignete elektrische Signale nur an die Elektroden (umgekehrte Δβ Anordnung) F1 bis F4 des Übergangs CO angelegt werden, kann deshalb keine perfekte Durchgangs- oder Kreuzmode erhalten werden. Dementsprechend ist es erforderlich, um einen Schaltzustand mit hoher Extinktion zu erhalten, eine leichte Kopplung an dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite zu beseitigen und die Kopplung an dem Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite konform mit der Kopplung an dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite zu machen (selbst wenn an dem Abschnitt C1 keine Kopplung existiert).
Somit wird bei der optischen Vorrichtung der Figur 4 die Kopplung an dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite durch Aktivieren einer entsprechenden der Modenkopplung-Unterdrückeinrichtungen F5 und F6 in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Übergangs CO beseitigt. Z.B. wird die Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung F5, die an dem optischen Wellenleiter D3 (verbunden mit dem Durchgangsport E3) des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite befestigt ist, in der Kreuzmode aktiviert, während die Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung F6, die an dem optischen Wellenleiter D4 (verbunden mit dem Kreuzport E4) des Abschnitts C2 befestigt ist, in der Durchgangsmode aktiviert wird.
Da die leichte Kopplung an dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite, d.h. der Grund für die Verschlechterung des Extinktionsverhältnisses, durch Aktivieren der Modenkopplungs- Unterdrückeinrichtung beseitigt werden kann, können Kreuz- und Durchgangsmoden mit hoher Extinktion hergestellt werden, indem die elektrischen Signale an die Elektroden F1 bis F4 des Übergangs CO angelegt werden.
Die optische Vorrichtung wird nun im Detail in bezug auf Figuren 6 bis 8 weiter beschrieben.
In Fig. 6 ist die Länge des Übergangs CO 6,0 mm, der Abstand G zwischen den optischen Wellenleitern A und B beträgt 3,5 µm, der Abstand GF zwischen den jeweiligen Mitten der Pfadbreite des Durchgangsports E3 und Kreuzports E4 beträgt 250 µm, die entsprechenden Krümmungsradien R der gekrümmten optischen Wellenleiter D3 und D4 sind jeweils 30 µm und die Pfadbreite W beträgt 7 µm.
Der Übergang CO und der Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite sind so wie in Figuren 7 und 8 gezeigt angeordnet, welche Schnittansichten entlang den Linien VII-VII bzw. VIII- VIII der Figur 6 sind. Das Bezugszeichen Gc der Figuren 6 und 8 kennzeichnet den Abstand zwischen den optischen Wellenleitern D3 und D4, entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 6 betrachtet.
Im einzelnen sind ein Substrat 2 aus n+GaAs, eine Pufferschicht 3 aus n+GaAlAs mit einer Dicke von 0,5 µm, eine untere Plattierungsschicht 4 aus n+GaAlAs mit einer Dicke von 3,0 µm und eine Kernschicht 5 aus n-GaAs mit einer Dicke von 1,0 µm in Schichten auf einer unteren Elektrode 1 aus AuGeNi/Au in der genannten Reihenfolge durch das MOCVD-Verfahren aufgeschichtet. Weiterhin sind eine Plattierung 6a aus n-GaAlAs, eine Plattierung 6b aus p-GaAlAs und eine Bedeckung 6c aus p+GaAs nacheinander in Schichten auf die Kernschicht 5 durch das MOCVD-Verfahren geschichtet, wodurch eine obere Plattierungsschicht 6 gebildet wird. Der obere Teil der Plattierungsschicht 6 ist mit einem Isolierfilm 7, wie z.B. ein SiO2-Film, beschichtet. Somit sind die zwei optischen Wellenleiter A und B mit der Pfadbreite W in einer Balkenform mit dem Abstand G dazwischen gebildet.
Die Höhe h jedes optischen Wellenleiters beträgt 1,0 µm und der Abstand g zwischen den Elektroden beträgt 3 µm.
An den Bereichen, wo die Elektroden F1, F2, F3 und F4 befestigt werden sollen, was in Figur 7 gezeigt ist, sind diejenigen Teile des Isolierfilms 7, die die optischen Wellenleiter A und B bedecken, entfernt, um schlitzförmige Fenster 7a und 7b zu bilden. Ti/Pt/Au wird z.B. auf der Oberfläche der Kappe 6c durch die Fenster 7a und 7b aufgebracht, wodurch die Elektroden F3 und F4 (F1 und F2) gebildet werden. Die Elektroden F3 und F2 und die Elektroden F4 und F1 sind mittels der Leiter f1 bzw. f2 verbunden, um die umgekehrte Δβ Anordnung bereitzustellen, wobei die Ausbreitungskonstanten-Steuereinrichtung gebildet wird.
An dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite sind, wie in Figur 8 gezeigt ist, die Teile des Isolierfilms 7, die die optischen Wellenleiter D3 und D4 bedecken, entfernt, um die schlitzformigen Fenster 7a und 7b zu bilden. Ti/Pt/Au wird auf die Oberfläche der Kappe 6c durch die Fenster 7a und 7b aufgebracht, wodurch die Elektroden F5 und F6 gebildet werden. Diese Elektroden F5 und F6, die unabhängig voneinander mit einem elektrischen Signal-Zuführsystem (nicht gezeigt) verbunden sind, bilden die Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung für die optischen Wellenleiter D3 bzw. D4.
Bei den auf diese Weise gebildeten optischen Wellenleitern A und B stellt die Grenzfläche zwischen den Plattierungen 6a und 6b eine pn-Übergangs-Grenzfläche 6d dar. Wenn spezifische elektrische Signale von den Elektroden F1, F2, F3 und F4 zugeführt werden, entwickelt sich deshalb an der pn-übergangs- Grenzfläche ein elektrooptischer Effekt, ein Plasmaeffekt, ein Bandfülleffekt usw., so daß die entsprechenden Brechungszahlen derjenigen Abschnitte der Kernschicht 5, die genau unter den Elektroden angeordnet sind, sich ändern. Folglich wird eine Ausbreitungskonstanten-Differenz Δβ zwischen den optischen Wellenleitern A und B erzeugt, so daß sich der Zustand der optischen Kopplung ändert.
Wenn ein TE-Mode-Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 1,3 µm an dem Eintrittsport EO angeregt wird, und durch Anlegen einer Sperrvorspannung an die Elektroden F1 bis F4 nur der elektrooptische Effekt entwickelt wird, werden bei dieser Vorrichtung gemäß den theoretischen Berechnungen Schaltcharakteristiken von ca. 18 dB und 37 dB für die Kreuz- bzw. Durchgangsmode erhalten.
Wenn der Übergang CO tatsächlich mittels der Sperrvorspannung gesteuert wurde, wurde das Extinktionsverhältnis von ca. 17 dB jedoch mittels der Steuerspannung von -7 V für die Kreuzmode, und von ca. 26 dB mittels der Steuerspannung von -15 V für die Durchgangsmode erhalten. Somit erwies sich die Verschlechterung des Extinktionsverhältnisses für die Durchgangsmode insbesondere als wesentlich.
Wenn danach ein Durchlaßstrom eines geeigneten Werts von der Elektrode F5 auf der Seite des optischen Wellenleiters D3 (mit dem Durchgangsport E3 verbunden) des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite, in der Kreuzmode mit der Steuerspannung von -7 V, injiziert wurde, verbesserte sich die Extinktionsverhältnis-Charakteristik auf 30 dB oder mehr. Somit konnte eine Kreuzmode mit einem sehr hohen Extinktionsverhältnis hergestellt werden.
Wenn andererseits ein Durchlaßstrom eines geeigneten Werts von der Elektrode F6 auf der Seite des optischen Wellenleiters D4 (verbunden mit dem Kreuzport E4) des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite in der Durchgangsmode mit der Steuerspannung von -15 V eingespeist wurde, verbesserte sich die Extinktionsverhältnis-Charakteristik auf 30 dB oder mehr. Somit konnte eine Durchgangsmode mit einem sehr hohen Extinktionsverhältnis hergestellt werden.
Im folgenden wird eine Modifikation der obengenannten optischen Vorrichtung beschrieben.
Die optische Vorrichtung gemäß dieser Modifikation wird auf dieselbe Weise konstruiert wie die optische Vorrichtung der vorhergehenden Ausführungsform, außer, daß der Krümmungsradius R der gekrümmten optischen Wellenleiter D3 und D4 50 mm beträgt.
Wenn ein TE-Mode-Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 1,3 µm an dem Eintrittsport EO angeregt wird und wenn durch Anlegen einer Sperrvorspannung an die Elektroden F1 bis F4 bei der Vorrichtung gemäß der Modifikation nur der elektrooptische Effekt entwickelt wird, werden gemäß den theoretischen Berechnungen Schaltcharakteristiken von ca. 18 dB und 33,8 dB für die Kreuz- bzw. Durchgangsmode erhalten, da der Krümmungsradius der optischen Wellenleiter D3 und D4 größer ist als bei der vorhergehenden Ausführungsform.
Wenn der Übergang CO tatsächlich mittels der Sperrvorspannung gesteuert wurde, wurde das Extinktionsverhältnis von ca. 16,5 dB mittels der Steuerspannung von -8 V für die Kreuzmode und von ca. 24 dB mittels der Steuerspannung von -16 V für die Durchgangsmode erhalten. Somit verschlechterte sich das Extinktionsverhältnis mehr als im Falle des vorherigen Ausführungsbeispiels.
Wenn danach ein Durchlaßstrom eines geeigneten Werts von der Elektrode F5 auf der Seite des optischen Wellenleiters D3 (verbunden mit dem Durchgangsport E3) des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite in der Kreuzmode mit der steuerspannung von -8 V eingespeist wurde, verbesserte sich die Extinktionsverhältnis-Charakteristik auf 30 dB oder mehr. Somit konnte eine Kreuzmode mit einem sehr hohen Extinktionsverhältnis hergestellt werden.
Wenn ein Durchlaßstrom eines geeigneten Werts von der Elektrode F6 auf der Seite des optischen Wellenleiters D4 (verbunden mit dem Kreuzport E4) des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite in der Durchgangsmode mit der Steuerspannung von -16 V eingespeist wurde, verbesserte sich andererseits die Extinktionsverhältnis-Charakteristik auf 30 dB oder mehr. Somit konnte eine Durchgangsmode mit einem sehr hohen Extinktions verhältnis hergestellt werden.
Gemäß der Vorrichtung und ihrer oben beschriebenen Modifikation kann die leichte Kopplung an dem Leitabschnitt auf der Austrittseite durch Aktivieren der Elektrode F5 oder F6 zur Verwendung als Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung beseitigt werden, so daß eine hohe Extinktionsverhältnis-Charakteristik von 30 dB oder mehr sowohl bei der Kreuz- als auch Durchgangsmode erhalten werden kann.
Obwohl die Konstruktionsparameter der optischen Vorrichtung variieren, was aus einem Vergleich der oben beschriebenen optischen Vorrichtungen und ihrer Modifikation ersichtlich ist, kann ein hohes Extinktionsverhältnis von 30 dB oder mehr unabhängig von der Variation erhalten werden. Mit anderen Worten kann die optische Vorrichtung eine hohe Extinktionsverhältnis-Charakteristik aufweisen, obwohl sie ohne jegliche strenge hochpräzise Kontrolle der Abmessungsparameter hergestellt wird, so daß ihre Herstellung einfach und ihr industrieller Wert wesentlich ist.
In bezug auf Figuren 9 bis 11 wird nun eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen beschrieben.
Wie aus der Figur 9 hervorgeht, unterscheidet sich ein planes Modell der optischen Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform von der in Fig. 3 gezeigten herkömmlichen optischen Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen nur darin, daß die Leitabschnitte C1 und C2 auf der Eintritt- und Austrittseite wie folgt konstruiert sind. Mit Ausnahme der Konfiguration des Leitabschnitts C1 auf der Eintrittseite ist die in bezug auf Figur 9 beschriebene optische Vorrichtung darüberhinaus identisch mit der in Figur 4 beschriebenen. Deshalb werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder gemeinsame Elemente, die in den herkömmlichen Vorrichtungen und in denen der Figuren 4 und 9 verwendet werden, zu bezeichnen, und auf eine Beschreibung dieser Elemente wird verzichtet.
Die optische Vorrichtung weist einen Übergang CO und einen Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite auf, die auf dieselbe Weise konstruiert sind wie die der Figur 4. Gekrümmte optische Wellenleiter D1 und D2 mit der Pfadbreite W und Krümmungsradien RO bzw. R1 sind mit Eintritt-Enden A1 und B1 von zwei optischen Wellenleitern A bzw. B des Übergangs CO optisch verbunden, wodurch ein Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite gebildet wird. Gerade optische Wellenleiter E1 und E2 sind mit diesen Wellenleitern D1 bzw. D2 optisch verbunden, so daß der Abstand zwischen den jeweiligen Mitten der Pfadbreiten der Wellenleiter E1 und E2 Gf ist, wodurch Eintrittsports gebildet werden.
Der Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite ist nicht auf die gezeigte Anordnung mit den gekrümmten optischen Wellenleitern beschränkt. Alternativ dazu können z.B. die Bereiche von den Eintritt-Enden A1 und B1 zu den geraden optischen Wellenleitern E1 und E2 einzeln aus sich leicht verjüngenden geraden optischen Wellenleitern gebildet sein.
Weiterhin weist die optische Vorrichtung eine zweite Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung (in weiterem Sinne eine zweite Kopplungs-Steuereinrichtung) auf, welche, wie die zuvor in bezug auf Fig. 4 beschriebenen Modenkopplungs-Steuereinrichtungen F5 und F6, durch Befestigen von Elektroden F7 und F8 an den optischen Wellenleitern D1 bzw. D2 des Leitabschnitts C1 auf der Eintrittseite gebildet ist.
Wenn ein bestimmter Durchlaßstrom z.B. von der Elektrode F7 oder F8 eingespeist wird, entwickelt sich ein Plasmaeffekt, ein Bandfülleffekt usw. und die Brechungszahl in dem optischen Wellenleiter D1 oder D2 direkt unter der Elektrode nimmt ab. Als Folge davon wird die Kopplung zwischen den optischen Wellenleitern D1 und D2 asymmetrisch, so daß die Modenkopplung des Lichts zwischen den Wellenleitern D1 und D2 unterdrückt wird. Wie im Fall der obengenannten optischen Wellenleiter D3 und D4 kann der Modenunterbrechungszustand zwischen den Wellenleitern durch allmähliches Erhöhen des eingespeisten Durchlaßstroms hergestellt werden.
Bei der optischen Vorrichtung der Figur 9 sind der Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite und der Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite symmetrisch. Deshalb kann theoretisch eine perfekte Kreuzmode durch Steuern der Elektroden F1 bis F4 des Übergangs CO mittels geeigneten elektrischen Signalen erhalten werden. Da an den Leitabschnitten C1 und C2 auf der Eintritt- und Austrittseite eine leichte Kopplung gebildet wird, verschlechtert sich die Extinktionsverhältnis-Charakteristik für die Durchgangsmode. Um bei der Durchgangsmode ein hohes Extinktionsverhältnis zu erhalten, muß daher die Kopplung beseitigt werden.
Somit wird bei der optischen Vorrichtung der Figur 9 die Kopplung an dem Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite durch Aktivieren der Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung (Elektrode F8 in Figur 9) an demjenigen optischen Wellenleiter (Wellenleiter D2, z.B.) der optischen Wellenleiter D1 und D2 des Leitabschnitts C1 auf der Eintrittseite, auf welchen kein Licht auftrifft, in dem vorgenannten Zustand, beseitigt, während die Kopplung an dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite durch Aktivieren der Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung (Elektrode F6) an dem optischen Wellenleiter D4, welcher mit einem Kreuzport (Wellenleiter E4 in Figur 9) des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite verbunden ist, beseitigt wird. Dadurch kann die leichte Kopplung an den Leitabschnitten C1 und C2 auf der Eintritt- und Austrittseite sorgfältig beseitigt werden, so daß eine Durchgangsmode mit hoher Extinktion hergestellt werden kann, indem die Elektroden an dem Übergang CO gesteuert werden.
Wenn die Leitabschnitte C1 und C2 auf der Eintritt- und Austrittseite aus dem einen oder anderen Grund asyinmetrisch angeordnet sind, kann eine Kreuzmode mit hoher Extinktion auf die folgende Weise wie bei der Durchgangsmode hergestellt werden. Die Kopplung an dem Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite wird zuerst durch Aktivieren der Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung (Elektrode F8 in Figur 9) an demjenigen optischen Wellenleiter (Wellenleiter D2 z.B.) der optischen Wellenleiter D1 und D2 des Leitabschnitts C1 auf der Eintrittseite, auf welchen kein Licht auftrifft, beseitigt, und die Kopplung an dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite wird dann durch Aktivieren der Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung (Elektrode F5) an dem optischen Wellenleiter D3, welcher mit einem Durchgangsport (Wellenleiter E3 in Figur 9) des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite verbunden ist, beseitigt. Dadurch kann die leichte Kopplung an den Leitabschnitten C1 und C2 auf der Eintritt- und Austrittseite sorgfältig beseitigt werden, so daß eine Kreuzmode mit hoher Extinktion durch Steuern der Elektroden an dem Übergang CO hergestellt werden kann.
Die leichte Kopplung an den Leitabschnitten C1 und C2 auf der Eintritt- und Austrittseite kann sorgfältig beseitigt werden, um die Extinktionsverhältnis-Charakteristiken weiterhin zu verbessern, indem die obengenannte Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung so aktiviert wird, daß die Modenkopplung Null ist, d.h., der Modenunterbrechungszustand hergestellt ist.
In bezug auf Figuren 10 und 11 wird nun die optische Vorrichtung im einzelnen weiter beschrieben.
In Figur 10 beträgt die Länge des übergangs CO 6,0 mm, der Abstand G zwischen den optischen Wellenleitern A und B beträgt 3,5 µm, der Abstand Gf zwischen den jeweiligen Mitten der Pfadbreite der Eintrittsports E1 und E2 und der Abstand GF zwischen den jeweiligen Mitten der Pfadbreite des Durchgangsports E3 und des Kreuzports E4 betragen jeweils 250 µm, die jeweiligen Krümmungsradien RO und R1 der gekrümmten optischen Wellenleiter D1 und D2 und der Wellenleiter D3 und D4, welche die Leitabschnitte C1 bzw. C2 auf der Eintritt- und Austrittseite bilden, betragen beide 50 µm und die Pfadbreite W beträgt 7 µm. Der Zwischenraum g zwischen den Elektroden beträgt 3,0 µm.
Der Übergang CO und der Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite sind gleich konstruiert oder gebildet wie die der in Figuren 7 und 8 gezeigten ersten Ausführungsform, so daß auf eine Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Wie in Figur 11, einer Schnittansicht entlang der Linie XI-XI der Fig. 10, gezeigt ist, hat der Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite dieselbe Konfiguration wie der Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite, so daß auf eine Beschreibung seiner Konstruktion und des Verfahrens seiner Bildung verzichtet wird. Weiterhin sind die Elektroden F7 und F8 des Leitabschnitts C1 auf der Eintrittseite, welche als Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung für die optischen Wellenleiter D1 bzw. D2 funktionieren, auf dieselbe Weise hergestellt wie die Elektroden F5 und F6 des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite, welche zuvor in bezug auf Fig. 8 beschrieben wurden. Die Elektroden F7 und F8 sind auch mit einem Zuführsystem für elektrische Signale (nicht gezeigt) unabhängig voneinander und von den Elektroden F5 und F6 verbunden.
Wenn ein TE-Mode-Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 1,3 µm an dem Eintrittsport E1 oder E2 angeregt wird, und wenn durch Anlegen einer Sperrvorspannung an die Elektroden F1 bis F4 nur der elektrooptische Effekt entwickelt wird, werden bei dieser Vorrichtung gemäß theoretischen Berechnungen Schaltcharakteristiken von 60 dB oder mehr und 30 dB oder mehr für die Kreuz- bzw. Durchgangsmoden erhalten.
Wenn der Übergang CO- tatsächlich mittels der Sperrvorspannung gesteuert wurde, wurde das Extinktionsverhältnis von 30 dB oder mehr jedoch mittels der Steuerspannung von -7 V für die Kreuzmode erhalten, während ca. 20 dB mittels der Steuerspannung von -15 V für die Durchgangsmode erhalten wurde. Somit erwies sich die Verschlechterung des Extinktionsverhältnisses für die Durchgangsmode insbesondere als wesentlich.
Danach wurde Licht dem Port E1 auf der Eintrittseite zugeführt, und ein Durchlaßstrom eines geeigneten Werts wurde von den Elektroden F8 und F5 in der Kreuzmode mit der Steuerspannung von -7 V eingespeist, so daß die optischen Wellenleiter D2 und D3 in den Modenunterbrechungszustand gebracht wurden. Als Folge davon wurde die optische Vorrichtung in der Kreuzmode mit dem Extinktionsverhältnis von 30 dB oder mehr gesteuert.
Weiterhin wurde Licht dem Port E1 auf der Eintrittseite zugeführt, und ein Durchlaßstrom eines geeigneten Werts wurde von den Elektroden F8 und F6 in der Durchgangsmode mit der Steuerspannung von -15 V eingespeist, so daß die optischen Wellenleiter D2 und D4 in den Modenunterbrechungszustand gebracht wurden. Als Folge davon wurde die optische Vorrichtung in der Durchgangsmode mit dem Extinktionsverhältnis von 30 dB oder mehr gesteuert.
Gemäß der oben beschriebenen optischen Vorrichtung kann die leichte Kopplung an den Leitabschnitten auf der Eintrittund Austrittseite durch Aktivieren der zur Verwendung als Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung erforderlichen Elektroden der Elektroden F5 bis F8 beseitigt werden, während die Elektroden F1 bis F4 des Übergangs CO zur Verwendung als Ausbreitungskonstante-Steuereinrichtung gesteuert werden, um die Vorrichtung in der Kreuz- oder Durchgangsmode zu halten. Somit kann eine hohe Extinktionsverhältnis-Charakteristik von 30 dB oder mehr in sowohl der Kreuz- als auch Durchgangsmode erhalten werden. Die Arbeitsweise zum Herstellen des hohen Extinktionsverhältnisses hängt nicht von den Konstruktionsparametern der optischen Vorrichtung ab, so daß die Herstellung der Vorrichtung in bezug auf die Abmessungsgenauigkeit einfach ist.
In bezug auf Figuren 12 bis 16 wird nun eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit einem Eingang und zwei Ausgängen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie aus der Figur 12 hervorgeht, unterscheidet sich ein planes Modell der optischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung von dem einer herkömmlichen, welche in Figur 2 gezeigt ist, nur in der Konstruktion des Übergangs CO und Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite. Mit Ausnahme des Übergangs CO ist die optische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung darüberhinaus ähnlich zu der optischen Vorrichtung des in Figur 4 gezeigten ersten Ausführungsform. Deshalb werden zur Bezeichnung von gleichen oder gemeinsamen Elementen, die in den herkömmlichen Vorrichtungen und in der ersten und dritten Ausführungsform verwendet werden, dieselben Bezugszeichen verwendet, und auf eine Beschreibung dieser Elemente wird verzichtet.
Die optische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weist einen Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite und einen Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite auf, die gleich oder ähnlich konstruiert sind, wie bei der ersten Ausführungsform Ein Übergang CO wird gebildet durch optisches Verbinden eines vorderen Teil-Übergangs (partial junction) C3, eines vorderen Teil-Übergangs C4 mit Elektrode, eines mittleren Teil-Übergangs C5 und eines hinteren Teil-Übergangs C6 mit Elektrode und eines hinteren Teil-Übergangs 7 in der genannten Reihenfolge zwischen einem Eintrittende A1 bis zu seinen Austrittenden A2 und B2. Der vordere Teil-Übergang C3 dient als ein erster Teil-Übergang, an welchem die Steuereinrichtungen K1 und K2 für den Kopplungskoeffizienten oder Kopplungszustand zwischen optischen Wellenleitern A und B befestigt sind. Der vordere Teil-Übergang C4 mit Elektrode dient als ein zweiter Teil-Übergang, an welchem vordere Elektroden F1 und F2 an den optischen Wellenleitern A bzw. B befestigt sind. Der mittlere Teil-Übergang C5 dient als ein dritter Teil-Übergang, an welchem die Steuereinrichtungen K3 und K4 für den Kopplungskoeffizienten oder Kopplungszustand zwischen den optischen Wellenleitern A und B befestigt sind. Der hintere Teil-Übergang C6 mit Elektrode dient als ein vierter Teil-Übergang, an welchem hintere Elektroden F3 und F4 an den optischen Wellenleitern A bzw. B befestigt sind. Der hintere Teil-Übergang C7 dient als ein fünfter Teil-Übergang, an welchem die Steuereinrichtungen K5 und K6 für den Kopplungskoeffizienten oder Kopplungszustand zwischen den optischen Wellenleitern A und B befestigt sind.
Wenn die Gesamtlänge des Übergangs CO L ist und wenn p1, p2 und p3 Dezimalzahlen oder Null sind, die eine Beziehung p1 + p2 + p3 < 1 (p1, p2 ≠ 0) erfüllen, ist die Länge des vorderen Teil-Übergangs C3 p1 x L, die des vorderen Teil-Übergangs C4 mit Elektrode (1 - p1 - p2 - p3) x L/2, die des mittleren Teil-Übergangs C5 p2 x L, die des hinteren Teil-Übergangs C6 mit Elektrode (1 - p1 - p2 - p3) x L/2 und die des hinteren Teil-Übergangs C7 p3 x L.
Weiterhin sind die Steuereinrichtungen K7 und K8 für den Kopplungskoeffizienten oder Kopplungszustand zwischen gekrümmten optischen Wellenleitern D3 und D4 des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite an den Wellenleitern D3 bzw. D4 angebracht. Die Steuereinrichtungen K7 und K8 entsprechen den Elektroden F5 bzw. F6 der Fig. 4.
An den Teil-Übergängen C4 und C6 sind die Elektroden F1, F2, F3 und F4, welche, wie die der ersten und zweiten Ausführungsform zur Steuerung der jeweiligen Ausbreitungskonstanten der optischen Wellenleiter A bzw. B dienen, so montiert, daß sie eine umgekehrte Δβ-Struktur bilden.
Wenn die optischen Wellenleiter z.B. aus einem halbleitenden Material gebildet sind, ist es nur erforderlich, daß die Elektroden F1 und F4 und die Elektroden F2 und F3 mittels Leitern f1 bzw. f2 verbunden werden, was oben in bezug auf Figur 5 erwähnt wurde.
Wenn die optischen Wellenleiter aus einem Dielektrikum, wie z.B. LiNbO3 gebildet sind, ist es nur erforderlich, daß die Elektroden miteinander verbunden sind, was in den Schaubildern eines planen Modells der Figuren 13 und 14 gezeigt ist. Figur 13 zeigt ein Beispiel, bei welchem der LiNbO3-Kristall in Z-Richtung geschnitten ist. Die Elektroden F1 bis F4 dürfen nur an den optischen Wellenleitern A und B so angebracht sein, daß eine Spannung auf die in Figur 13 gezeigte Art und Weise angelegt werden kann. Wenn der LiNbO3-Kristall in Y-Richtung geschnitten ist, ist es nur erforderlich, daß eine geerdete gemeinsame Elektrode zwischen den Wellenleitern A und B so angeordnet ist, daß eine Spannung auf beiden Seiten jedes Wellenleiters angebracht werden kann, wie in Figur 14 gezeigt ist.
Die Steuereinrichtungen K1 bis K8 können durch Anbringen von Elektroden an die optischen Wellenleiter an den Teil-Übergängen C3, C5, C7 und C2 oder durch Anordnen der Elektroden in der Nähe der Wellenleiter so gebildet werden, daß elektrische Signale von diesen Elektroden her injiziert werden.
Wenn die optischen Wellenleiter A und B z.B. aus einem halbleitenden Material gebildet sind, ist es nur erforderlich, daß die Elektroden in den jeweiligen Positionen der Teil-Übergänge C3, C5, C7 und C2 einzeln montiert sind und miteinander verbunden sind. Durch Zuführen von geeigneten elektrischen Signalen von den Steuereinrichtungen K1 bis K8 her in die optischen Wellenleiter direkt unter ihnen, können die jeweiligen Brechungszahlen der zwei optischen Wellenleiter A und B im selben Maß erhöht oder reduziert werden. Somit kann der Kopplungskoeffizient k zwischen den zwei optischen Wellenleitern direkt geändert werden, ohne daß eine Ausbreitungskonstanten- Differenz Δβ entsteht. Selbst wenn die Kopplungs-Steuereinrichtungen (Elektroden) nicht miteinander verbunden sind, kann darüberhinaus dieselbe Wirkung wie oben beschrieben erhalten werden, wenn die an die einzelnen Steuereinrichtungen zugeführten elektrischen Signale identisch sind.
Wenn die optischen Wellenleiter A und B aus einem Dielektrikum gebildet sind, wie LiNbO3, dessen Kristall in Z-Richtung geschnitten ist, ist es nur erforderlich, daß die Kopplungs-Steuereinrichtungen K so wie in Figuren 15 und 16 gezeigt befestigt sind. Der Kopplungskoeffizient zwischen den optischen Wellenleitern A und B z.B. kann durch Befestigen der Steuereinrichtungen (Elektroden) K einzeln an den optischen Wellenleitern A und B an den Teil-Übergängen C3, C5, C7 und C2, wie in Figur 15 gezeigt ist, reduziert werden, so daß eine Spannung wie gezeigt angelegt werden kann. Weiterhin kann der Kopplungskoeffizient zwischen den optischen Wellenleitern A und B erhöht werden, indem eine geerdete gemeinsame Elektrode zwischen den Wellenleitern A und B plaziert wird und die Elektroden in der in Figur 16 gezeigten Weise angeordnet werden, so daß eine Spannung auf beiden Seiten jedes Wellenleiters wie gezeigt angelegt werden kann.
Von den Koeffizienten p1, p2 und p3 zum Definieren der jeweiligen Längen der einzelnen Teil-Übergänge werden die Koeffizienten p1 und p3 als Werte ausgewählt, so daß der Kopplungszustand an dem vorderen Teil-Übergang C3 mit der Länge p1 x L mit dem Kopplungszustand im Bereich mit dem hinteren Teil-Übergang C7 mit der Länge p1 x L und dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite übereinstimmt, so daß die Verbindung an dem vorderen Teil-Übergang C3 und die Verbindung an einem äquivalenten Leitabschnitt auf der Austrittseite, welcher aus dem hinteren Teil-Übergang C7 und dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite gebildet ist, einander aufheben, wodurch die gesamte Vorrichtung äquivalent genau symmetrische Leitabschnitte auf der Eintritt- und Austrittseite aufweisen kann.
Der Koeffizient p2 ist auf einen Wert eingestellt, so daß der mittlere Teil-Übergang C5 eine Länge entsprechend einem maximalen Wert des Extinktionsverhältnisses hat, der in der Durchgangsmode mit varuerender Länge des Übergangs C5 gemessen wurde. Somit kann ein Kopplungszustand erhalten werden, welcher der Summe der einzelnen Kopplungszustände an den vorderen und hinteren Teil-Übergängen C3 und C7 und dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite entspricht.
Vorzugsweise sind Zwischenräume g1 bis g10 mit einer geeigneten Breite zwischen den Elektroden und den an den einzelnen Teil-Übergängen angebrachten steuereinrichtungen gebildet. Diese Zwischenräume dienen dazu, zu verhindern, daß die Elektroden F1 bis F4 und die Steuereinrichtungen K1 bis K8 an den angrenzenden Teil-Übergängen von den elektrischen Signalen beeinflußt werden, die an die Elektroden F1 bis F4 und die Steuereinrichtungen K1 bis K8 zugeführt werden.
Bei der optischen Vorrichtung der Art eines Richtkopplers gemäß der vorliegenden Ausführungsform stimmt der Kopplungszustand an dem vorderen Teil-Übergang C3 mit dem Kopplungszustand in dem Bereich mit dem hinteren Teil-Übergang C7 und dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite überein. Bei dem Richtkoppler als Ganzem entwickelt deshalb der vordere Teil-Übergang C4 mit Elektrode, der mittlere Teil-Übergang C5 und der hintere Teil-übergang C6 mit Elektrode einen Zustand, der dem Zustand entspricht, der erhalten wird, wenn die Leitabschnitte auf der Eintritt- und Austrittseite genau symmetrisch sind. Somit kann verhindert werden, daß das Extinktionsverhältnis für die Kreuzmode abnimmt.
Der mittlere Teil-Übergang C5 wird auf eine solche Länge eingestellt, daß das Extinktionsverhältnis für die Durchgangsmode einen Maximalwert aufweist. In diesem Fall beträgt das theoretische Extinktionsverhältnis für die Durchgangsmode 60 dB oder mehr.
Durch Aktivieren der Steuereinrichtungen K7 und K8, die an dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite befestigt sind, kann darüberhinaus die Abweichung zwischen den tatsächlichen und theoretischen Kopplungszuständen an jedem Teil-Übergang, die zurückzuführen ist auf die Variation der Abmessungsgenauigkeit bei der Herstellung der Vorrichtung, eingestellt werden, um die Vorrichtung in einen Zustand hoher Extinktion zurückzuführen.
In bezug auf Figuren 17 und 18 wird nun eine Modifikation der optischen Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben.
Die optische Vorrichtung gemäß dieser Modifikation ist eine modifizierte Version der in Figur 12 gezeigten Vorrichtung, bei welcher p3 = 0 festgelegt ist, d.h. die jeweiligen Austrittenden A2 und B2 der optischen Wellenleiter A und B sind direkt mit ihren entsprechenden gekrümmten optischen Wellenleitern D3 und D4 ohne die Verwendung des hinteren Teil- Übergangs C7 optisch verbunden.
In Figur 17 beträgt die Länge des Übergangs CO 8,0 mm, der Abstand G zwischen den optischen Wellenleitern A und B beträgt 3,5 µm, der Abstand GF zwischen den jeweiligen Mitten der Pfadbreite des Durchgangsports E3 und des Kreuzports E4 beträgt 250 µm, die entsprechenden Krümmungsradien R der gekrümmten optischen Wellenleiter D3 und D4, die den Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite bilden, betragen beide 30 µm und die Pfadbreite W beträgt 7 µm.
Die Länge p1 x L des vorderen Teil-Übergangs C3 beträgt 268,5 µm (p1 = 0,0335626), die Länge p2 x L des mittleren Teilübergangs C5 beträgt 537 µm (p2 = 0,067125) und die entsprechenden Längen des vorderen Teil-Übergangs C4 mit Elektrode und des hinteren Teil-Übergangs C6 mit Elektrode betragen beide 3,59725 mm.
Der vordere und hintere Teil-Übergang C4 und C6 mit Elektrode an dem Übergang CO und der Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite sind auf dieselbe Weise konstruiert oder gebildet wie bei der in Figuren 7 und 8 gezeigten ersten Ausführungsform. Weiterhin ist der mittlere Teil-Übergang C5 auf die in Figur 18 gezeigte Weise konstruiert, welche eine Schnittansicht entlang der Linie XVIII-XVIII der Figur 17 ist.
Insbesondere sind wie bei der ersten Ausführungsform ein Substrat 2, eine Pufferschicht 31 eine untere Plattierungsschicht 4 und eine Kernschicht 5 in Schichten auf einer unteren Elektrode 1 in der genannten Reihenfolge geschichtet. Weiterhin sind Plattierungen 6a und 6b und eine Kappe 6c nacheinander in Schichten auf der Kernschicht 5 geschichtet, wodurch eine obere Plattierungsschicht 6 gebildet wird. Der obere Teil der Plattierungsschicht 6 ist mit einem Isolierfilm 7 überzogen, wodurch die optischen Wellenleiter A und B gebildet werden. Die Wellenleiter A und B, die jeweils die Form eines Balkens mit einer vorbestimmten Tiefe h und einer Pfadbreite W haben, werden gebildet, indem die obengenannten Schichten für eine Laminierung gestapelt werden und das resultierende Laminat einer herkömmlichen Photolithographie und Ätzen unterzogen wird. Die jeweiligen Dicken der einzelnen Schichten, die dieselben sind wie bei den ihnen entsprechenden Schichten der ersten Ausführungsform, sind Optimalwerte für den Fall, daß die Tiefe h der optischen Wellenleiter A und B 1,0 µm beträgt. Weiterhin sind entsprechende Elektroden von den Elektroden F1, F2, F3 und F4, die auf dieselbe Weise gebildet wurden wie bei der ersten Ausführungsform, miteinander mittels des Leiters f1 oder f2 verbunden, wodurch die umgekehrte Δβ-Struktur gebildet wird.
An denjenigen Abschnitten, wo die Steuereinrichtungen K1, K2, K3, K4, K7 und K8 befestigt werden sollen, wird Ti/Pt/Au auf Fenster 7a und 7b aufgebracht, um die Steuereinrichtungen K3 und K4 (K1, K2, K7 und K8) zu bilden, was in Figur 18 gezeigt ist. Die Steuereinrichtungen K3 und K4, K1 und K2 und K7 und K8 sind mittels Leitern f4, f3 bzw. f5 (Fig. 17) verbunden. Bei den auf diese Weise gebildeten optischen Wellenleitern A und B bildet die Grenzfläche zwischen den Plattierungen 6a und 6b eine pn-Übergangs-Grenzfläche 6d. Wenn spezifische elektrische Signale von den Elektroden F1 bis F4 und den Steuereinrichtungen K1 bis K8 zugeführt werden, entwickelt sich deshalb ein elektrooptischer Effekt, ein Plasmaeffekt, ein Bandfülleffekt usw. an der pn-Übergangs-Grenzfläche, so daß die entsprechenden Brechungszahlen derjenigen Abschnitte der Kernschicht 5, die genau unter den Elektroden angeordnet sind, sich ändern. Folglich ändert sich der Zustand der optischen Kopplung zwischen den optischen Wellenleitern A und B.
Die Zwischenräume g1 bis 98 zwischen den einzelnen Teil- Übergängen betragen alle 3,0 µm.
Figur 19 zeigt theoretische charakteristische Kurven, die jeweils Anderungen der Extinktionsverhältnisse für die Durchgangs- und Kreuzports E3 und E4 darstellen, die erhalten werden, wenn bei dieser Vorrichtung p1 mittels p2 = p3 = 0 variiert wird. In Figur 19 stellt die gestrichelte Linie die Änderung des Extinktionsverhältnisses für den Durchgangsport und die durchgezogene Linie die für den Kreuzport dar. Wie aus diesen Kurven ersichtlich ist, beträgt das Extinktionsverhältnis für den Kreuzport 60 dB oder mehr, wenn p1 zwischen 0,0322 und 0,0338 liegt, und hat einen maximalen Wert, wenn der vordere Teil-Übergang C3 mit dem Wert p1 in der Nähe von 0,0335625 gebildet wird.
Figur 20 zeigt theoretische charakteristische Kurven, die jeweils Änderungen der Extinktionsverhältnisse für die Durchgangs- und Kreuzports E3 und E4 darstellen, die erhalten werden, wenn der Koeffizient p2 mittels p1 = 0,0335625 und p3 = variiert wird. In Figur 20 stellt die gestrichelte Linie die Anderung des Extinktionsverhältnisses für den Durchgangsport dar und die durchgezogene Linie die für den Kreuzport.
Wie aus den theoretischen charakteristischen Kurven der Figuren 19 und 20 ersichtlich ist, kann diese Vorrichtung theoretisch das Extinktionsverhältnis von 60 dB oder mehr für sowohl die Durchgangs- als auch die Kreuzmode erhalten.
Wenn die Tiefe h der in Figur 18 gezeigten optischen Wellenleiter A und B variiert, sinken die Extinktionsverhältnisse der Vorrichtung unter die in Figuren 19 und 20 gezeigten theoretischen Werte, auch wenn die anderen Abmessungsparameter fest sind.
Wenn der Wert der Tiefe h um 0,05 µm kleiner ist als der vorbestimmte Wert 1,0 µm, können z.B. Extinktionsverhältnisse von nur ca. 30 dB und 25 dB für die Kreuz- bzw. Durchgangsmode erhalten werden, obwohl optimale elektrische Signale in die Elektroden F1 bis F4 der Vorrichtung zugeführt werden. Mit anderen Worten beträgt die Tiefe h der optischen Wellenleiter A und B dieser Vorrichtung dann 0,95 µm und nicht 1,0 µm, wenn die in Figur 18 gezeigte optische Vorrichtung unter Verwendung derselben Abmessungsparameter wie bei der ersten Ausführungsform hergestellt wird, und wenn seine Extinktionsverhältnisse für die Kreuz- und Durchgangsmode ca. 30 dB bzw. 25 dB betragen.
Figur 21 zeigt das Meßergebnis des Verhältnisses zwischen dem Ätzrückstand, 1,0 - h (µm) und dem Koeffizienten p2 für das maximale Extinktionsverhältnis, welches durch eine Variation der Tiefe h der Vorrichtung erhalten wird. In diesem Fall ist p2 gegeben durch p2 = p1/2.
Wenn die Tiefe h der Vorrichtung zwischen 1,0 µm und 0,95 µm liegt, was aus Figur 21 ersichtlich ist, variiert der Wert p2 zwischen 0,067125 und 0,061239. Somit kann davon ausgegangen werden, daß die Extinktionsverhältnisse der Vorrichtung niedriger sind als die theoretischen Werte.
Eine Sperrspannung von ca. -16 V wurde an die Steuereinrichtungen (Elektroden) Kl und K2 des vorderen Teil-Übergangs C3, die Steuereinrichtungen (Elektroden) K3 und K4 des mittleren Teil-Übergangs C5 und die Steuereinrichtungen (Elektroden) K7 und KB des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite angelegt, und gleichzeitig wurde eine Sperrspannung von -7 V an die Elektroden F1 bis F4 angelegt. Danach wurde eine Kreuzmode mit dem Extinktionsverhältnis von 30 dB oder mehr erhalten. Wenn andererseits eine Sperrspannung von -15 V an die Elektroden F1 bis F4 angelegt wurde, wurde eine Durchgangsmode mit dem Extinktionsverhältnis von 30 dB oder mehr erhalten.
Dies läßt sich dem folgenden Ergebnis zuordnen. Der elektrooptische Effekt der optischen Wellenleiter wurde durch die angelegte Sperrspannung an den Teil-Übergängen C3 und C5 und dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite entwickelt, so daß die jeweiligen Brechungszahlen dieser Abschnitte zunahmen. Dementsprechend wurde Licht so dicht eingeschränkt, daß der Kopplungskoeffizient zwischen den paarweisen optischen Wellenleitern sank. Somit erhöhte sich die Länge des Teil-Übergangs C5 von 490 µm (entsprechend p2 = 0,061239) und näherte sich äquivalent einem vorbestimmten Wert von 540 µm (entsprechend p2 = 0,067125).
Wenn die Ätztiefe h vergrößert wird, ist es nur erforderlich, daß Strom von den einzelnen Steuereinrichtungen eingespeist wird, um die jeweiligen Brechungszahlen der optischen Wellenleiter direkt unter den Steuereinrichtungen zu reduzieren, indem der Plasmaeffekt der Wellenleiter genützt wird, so daß der Kopplungskoeffizient zwischen den Wellenleitern entsprechend erhöht wird, um die Länge des Teil-Übergangs C5 äquivalent zu kürzen.
Bei den optischen Vorrichtungen gemäß der dritten Ausführungsform und ihrer Modifikation, wie aus der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, kann die Asymmetrie der Kopplung zwischen den Leitabschnitten auf der Eintritt- und Austrittseite der herkömmlichen Richtkoppler beseitigt werden, indem die vorderen und hinteren Teil-Übergänge und der Kopplungszustand an dem Leitabschnitt auf der Austrittseite richtig konstruiert sind, so daß eine Reduzierung des Extinktionsverhältnisses für die Kreuzmode verhindert werden kann. Es kann auch verhindert werden, daß das Extinktionsverhältnis aufgrund der Variation der Genauigkeit der Abmessungsparameter während der Herstellung der optischen Vorrichtungen eine Verschlechterung erfährt. Da der mittlere Teil-Übergang mit einer solchen Länge gebildet ist, daß das Extinktionsverhältnis für die Durchgangsmode ihren maximalen Wert hat, kann darüberhinaus das Durchgangsmode-Extinktionsverhältnis ebenfalls hoch gehalten werden. Mit anderen Worten zeigen die optischen Vorrichtungen der dritten Ausführungsform und ihre Modifikation ein hohes Extinktionsverhältnis für sowohl die Durchgangs- als auch Kreuzmode.
In bezug auf Figur 22 wird nun eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie aus der Figur 22 hervorgeht, entspricht ein planes Modell der optischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung einer Kombination der Vorrichtung der Figur 9 und der ersten Ausführungsformen Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Übergang CO identisch mit dem der dritten Ausführungsform und Leitabschnitte C1 und C2 auf der Eintritt- und Austrittseite sind identisch oder ähnlich zu denen der zweiten Ausführungsform. Aus diesem Grund werden zur Bezeichnung gleicher oder gemeinsamer Elemente, die in Figur 9 oder dem ersten und dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wurden, dieselben Bezugszeichen verwendet und auf eine Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet.
Kurzum sind die gekrümmten optischen Wellenleiter D1 und D2 mit Eintritt-Enden A1 bzw. B1 der optischen Wellenleiter A und B des Übergangs CO optisch verbunden, wodurch ein Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite gebildet wird, und die gekrümmten optischen Wellenleiter D3 und D4 sind mit Austritt- Enden A2 bzw. B2 der Wellenleiter A und B optisch verbunden, wodurch ein Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite gebildet wird. Die geraden optischen Wellenleiter E1 und E2 sind mit den Wellenleitern D1 bzw. D2 und die geraden optischen Wellenleiter E3 und E4 mit den Wellenleitern D3 bzw. D4 optisch verbunden.
An den Leitabschnitten C1 und C2 auf der Eintritt- und Austrittseite, die denen der Fig. 9 ähnlich sind, sind an den Wellenleitern D1 bzw. D2 Steuereinrichtungen K9 und K10 (entsprechend den Elektroden F7 bzw. F8, zur Verwendung als die zweite Modenkopplungs-Unterdrückeinrichtung der zweiten Ausführungsform) für den Kopplungskoeffizienten oder Kopplungszustand zwischen den optischen Wellenleitern D1 und D2 montiert, und an den Wellenleitern D3 bzw. D4 sind Steuereinrichtungen K7 und K8 (entsprechend den Elektroden F5 bzw. F6 in Fig. 9) für den Kopplungskoeffizienten oder Kopplungszustand zwischen den optischen Wellenleitern D3 und D4 befestigt.
Weiterhin weist der Übergang CO, der auf dieselbe Weise konstruiert ist wie bei der ersten Ausführungsform (Fig. 12) einen vorderen Teil-Übergang C3, einen vorderen Teil-Übergang C4 mit Elektrode, einen mittleren Teil-Übergang C5, einen hinteren Teil-Übergang C6 mit Elektrode und einen hinteren Teil- Übergang C7 auf, wobei diese einzelnen Teil-Übergänge dieselben Längen haben wie ihre Gegenstücke gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie zuvor in Verbindung mit der dritten Ausführungsform in bezug auf Figuren 5 und 13 bis 16 beschrieben ist, sind die Elektroden F1, F2, F3 und F4 an den Teil-Übergängen C4 und C6 in einer umgekehrten Δβ-Anordnung befestigt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform bildet eine Kombination des Leitabschnitts C1 auf der Eintrittseite und des vorderen Teil-Übergangs einen neuen äquivalenten Leitabschnitt (C1 + C3) auf der Eintrittseite, und eine Kombination des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite und des hinteren Teil- Übergangs C7 bildet einen neuen äquivalenten Leitabschnitt (C2 + C7) auf der Austrittseite.
Somit werden wie bei der ersten Ausführungsform von den Koeffizienten p1, p2 und p3 zum Definieren der jeweiligen Längen der einzelnen Teil-Übergänge die Koeffizienten p1 und p3 als Werte so ausgewählt, daß der Kopplungszustand an dem aquivalenten Leitabschnitt (C1 + C3) auf der Eintrittseite mit dem Kopplungszustand an dem Leitabschnitt (C2 + C7) auf der Austrittseite übereinstimmt, so daß die Kopplung an dem äquivalenten Leitabschnitt (C1 + C3) auf der Eintrittseite und die des aquivalenten Leitabschnitts (C2 + C7) auf der Austrittseite einander aufheben, wodurch die gesamte Vorrichtung äquivalent genau symmetrische Leitabschnitte auf der Eintritt- und Austrittseite aufweist.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Koeffizient p2 darüberhinaus auf einen solchen Wert gesetzt, daß der mittlere Teil-übergang C5 eine Länge hat, die einem maximalen Wert des Extinktionsverhältnisses für die Durchgangsmode entspricht. Somit kann ein Kopplungszustand erhalten werden, welcher der Summe der einzelnen Kopplungszustände an dem Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite, an den vorderen und hinteren Teil-Übergängen C3 und C7 und an dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite entspricht;
Weiterhin werden Zwischenräume g1 bis g10, die mit den zuvor in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben identisch sind, und ähnliche Zwischenräume 11 und 12 zwischen den Elektroden und den an den einzelnen Teil-Übergängen befestigten Steuereinrichtungen gebildet.
Bei der optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird bewirkt, daß die einzelnen Kopplungen oder Verbindungen einander mit Hilfe des aquivalenten Leitabschnitts (C1 + C3) auf der Eintrittseite, welcher aus dem Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite und dem vorderen Teil- Übergang C3 gebildet ist, und des äquivalenten Leitabschnitts (C2 + C7) auf der Austrittseite, welcher aus dem Leitabschnitt C2 der Austrittseite und dem hinteren Teil-Übergang C7 gebildet ist, aufheben. Demgemäß kann die gesamte Vorrichtung die genau symmetrischen Leitabschnitte auf der Eintritt- und Austrittseite aufweisen. Somit kann eine Reduzierung des Extinktionsverhältnisses für die Kreuzmode verhindert werden.
Der zentrale Teil-Übergang C5 wird auf eine solche Länge eingestellt, daß das Extinktionsverhältnis für die Durchgangsmode einen Maximalwert hat. In diesem Fall beträgt das theoretische Extinktionsverhältnis für die Durchgangsmode 60 dE oder mehr.
Durch Aktivieren der an dem Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite angebrachten Steuereinrichtungen K9 und K10 und der an dem Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite angebrachten Steuereinrichtungen K7 und K8 kann außerdem die Abweichung zwischen den tatsächlichen und theoretischen Kopplungszuständen an jedem Teil-Übergang, welche auf die Variation der Abmessungsgenauigkeit bei der Herstellung der Vorrichtung zurückzuführen ist, eingestellt werden, um die Vorrichtung in einen Zustand hoher Extinktion zurückzuführen.
Somit kann die optische Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform sehr viel höhere Extinktionsverhältnisse für sowohl die Kreuz- als auch Durchgangsmode aufweisen als die herkömmlichen.
In bezug auf Figur 23 wird nun eine Modifikation der optischen Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die optische Vorrichtung gemäß dieser Modifikation ist eine modifizierte Version der in Figur 22 gezeigten Vorrichtung, bei welcher p1 = p3 = 0 festgelegt ist, d.h., die entsprechenden Eintritt-Enden A1 und B1 und Austritt-Enden A2 und B2 der optischen Wellenleiter A und B sind optisch direkt mit ihren entsprechenden gekrümmten optischen Wellenleitern D1, D2, D3 und D4 ohne Verwendung der vorderen und hinteren Teil- Übergänge verbunden.
In Figur 23 sind die Länge des Übergangs CO, der Abstand G zwischen den optischen Wellenleitern A und B, der Abstand GF zwischen dem Durchgangsport E3 und dem Kreuzport E4, der Abstand Gf zwischen den Eintrittsports E1 und E2 und die jeweiligen Krümmungsradien RO und R1 der gekrümmten optischen Wellenleiter D1 und D2 und der Wellenleiter D3 und D4 alle identisch mit denen der Vorrichtung der Figur 17.
Die Länge p2 x L des mittleren Teil-Übergangs C5 beträgt 540 µm (p2 = 0,0675) und die entsprechenden Längen des vorderen Teil-Übergangs C4 mit Elektrode und des hinteren Teil- Übergangs C6 mit Elektrode betragen beide 3,73 mm.
Die vorderen und hinteren Teil-Übergänge C4 und C6 mit Elektrode an dem Übergang CO und die Leitabschnitte C1 und C2 auf der Eintritt- und Austrittseite sind wie bei der Vorrichtung der Figur 7 oder bei der ersten Ausführungsforrn (Figur 18) oder auf ähnliche Weise konstruiert oder gebildet, so daß eine Beschreibung ihrer Konstruktionen und Bildungsverfahren weggelassen wird.
Figur 24 zeigt eine theoretische charakteristische Kurve, die die Schaltcharakteristik dieser Vorrichtung darstellt, die erhalten wird, wenn ein TE-Mode-Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 1,3 µm an dem Eintrittsport E1 angeregt wird und wenn nur die elektrooptische Wirkung durch Anlegen einer Sperrvorspannung an die Elektroden entwickelt wird.
Wenn die Vorrichtung tatsächlich mittels der Sperrvorspannung gesteuert wird, kann das Extinktionsverhältnis in Anbetracht der Meßsystem-Bedingungen auf 30 dB oder mehr geschätzt werden, wenn die angelegte Spannung in der Kreuzmode -7 V beträgt oder wenn die angelegte Spannung in der Durchgangsmode -15 V beträgt.
Figur 25 zeigt das Verhältnis zwischen der Schwankung des Extinktionsverhältnisses und des Koeffizienten p2 der Vorrichtung, die beobachtet wird, wenn der Koeffizient p2 variiert wird, um die Länge p2 x L des mittleren Teil-Übergangs C5 zu ändern. In Figur 25 stellen Kreise und schwarze Vierecke die Durchgangsmode bzw. Kreuzmode dar.
Wie aus der Figur 25 hervorgeht, kann diese Vorrichtung theoretisch ein Extinktionsverhältnis von 60 dB oder mehr unabhängig davon, ob Durchgangs- oder Kreuzmode, aufweisen, wenn der mittlere Teil-Übergang C5 mit dem Wert p2, der zwischen 0,066 und 0,068 liegt, gebildet wird.
Es geht darüberhinaus aus der Figur 25 hervor, daß für die Koeffizienten p1, p2 und p3 bestimmte Werte für das maximale Extinktionsverhältnis der Vorrichtung gewählt werden sollten.
Wenn z.B. Gf, GF, G, RO, Rl und W auf die zuvor in Verbindung mit der zweiten und dritten Ausführungsform beschriebenen Werte eingestellt sind, sinkt das Extinktionsverhältnis für die Kreuzmode unweigerlich, es sei denn p1 = 0 und p3 = sind festgelegt. Wenn p2 von 0,0675 abweicht, ist es darüberhinaus nicht möglich, das maximale Extinktionsverhältnis 74,29 dB für die Durchgangsmode zu erhalten.
Wenn der Wert p2 zumindest zwischen 0,0675 und 0,062 oder weniger variiert, was aus Figur 25 hervorgeht, sinkt das Extinktionsverhältnis dieser Vorrichtung von seinem maximalen Wert auf 30 dB oder weniger. Insbesondere sinkt das Extinktionsverhältnis der Vorrichtung auf 30 dB oder weniger, wenn der Abmessungsparameter des mittleren Teil-Übergangs C5 mit der Länge p2 x L um 44 µm von einem vorbestimmten theoretischen Wert für die Wellenleiterbalkentiefe h von 1,0 µm abweicht.
Die Vorrichtung wird normalerweise, wie oben erwähnt, hergestellt durch Kombinieren von Photolithographie und Ätzen, und die Genauigkeit einer in diesem Fall verwendeten Photomaske wird auf 1 µm oder weniger geregelt. Es ist deshalb technisch möglich, die Genauigkeit des Abmessungsparameters für die Länge des mittleren Teil-Übergangs C5 innerhalb des Bereichs des obengenannten zulassigen Werts von 44 µm zu regeln.
Die Tiefe h des Balkens jedoch, der durch Ätzen gebildet wurde, hat einen großen Einfluß auf das Extinktionsverhältnis.
Das Verhältnis zwischen dem Ätzrückstand, 1 0 - h (µm) und dem Koeffizienten p2 für das maximale Extinktionsverhältnis, der erhalten wird, wenn die Balkentiefe h der Vorrichtung variiert, ist identisch mit dem in Figur 21 gezeigten.
Wo die Balkentiefe h abweicht, z.B. um ± 0,05 µm von 1,0 µm, was in Figur 21 gezeigt ist, muß die optimale Länge des mittleren Teil-Übergangs C5 für das maximale Extinktionsverhältnis von dem vorbestimmten Wert, 540 µm für die Tiefe h von 1,0 µm, auf 608 oder 496 µm geändert werden.
Nehmen wir an, daß die tatsächliche Balkentiefe h der Vorrichtung der Figur 23 ca. 0,95µm ist, was ca. 0,05 µm kürzer ist als die vorbestimmte Tiefe, obwohl die Vorrichtung mit dem Zielwert für die Balkentiefe h von 1,0 µm und den einzelnen wie oben beschrieben festgelegten Abmessungsparametern hergestellt wird. In diesem Fall wird die ganze Struktur in der Kreuzmode symmetrisch gehalten, so daß das Extinktionsverhältnis der Vorrichtung 30 dB oder mehr beträgt, wenn die an die Elektroden F1 bis F4 angelegte Spannung -7 V beträgt, im Hinblick auf die Meßsystem-Bedingungen das gleiche. Bei der Durchgangsmode jedoch beträgt das maximale Extinktionsverhältnis, das durch Verwendung der angelegten Spannung von -15 V erhalten wird, ca. 25 dB, was viel niedriger ist als der theoretische Wert.
Eine Sperrspannung von ca. -16 V wurde an die Steuereinrichtungen (Elektroden) K9 und K10 des Leitabschnitts C1 auf der Eintrittseite, die Steuereinrichtungen (Elektroden) K3 und K4 des mittleren Teil-Übergangs C5 und die Steuereinrichtungen (Elektroden) K7 und KB des Leitabschnitts C2 auf der Austrittseite angelegt und gleichzeitig wurde eine Sperrspannung von -15 V an die Elektroden F1 bis F4 angelegt. Danach wurde eine Durchgangsmode mit dem Extinktionsverhältnis von 30 dB oder mehr erhalten.
Dies kann dem folgenden Ergebnis zugeschrieben werden. Der elektrooptische Effekt der optischen Wellenleiter wurde durch die angelegte Sperrspannung an dem Leitabschnitt C1 auf der Eintrittseite, dem mittleren Teil-Übergang C5 und Leitabschnitt C2 auf der Austrittseite entwickelt, so daß die jeweiligen Brechungszahlen der Wellenleiter zunahmen. Dementsprechend wurde Licht so eng eingeschränkt, daß der Kopplungskoeffizient zwischen den paarweisen optischen Wellenleitern reduziert wurde. Somit stieg die Länge p2 x L des mittleren Teil- Übergangs C5 von 496 µm, was h = 0,95 µm entspricht, und erreichte aquivalent den vorbestimmten Wert 540 µm, was h = 1,0 µm entspricht.
Wenn die Balkentiefe h erhöht wird, ist es nur erforderlich, daß die Länge des Teil-Übergangs C5 äquivalent auf die zuvor in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschriebene Art und Weise gekürzt wird.
Bei den optischen Vorrichtungen der zweiten Ausführungsform und ihrer Modifikation kann, wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, eine Verschlechterung des Extinktionsverhältnisses für die Kreuzmode, die der Asymmetrie der Kopplung zwischen den Leitabschnitten auf der Eintritt- und Austrittseite der herkömmlichen Richtkoppler oder der Genauigkeitsvariation der Abmessungsparameter während der Herstellung zuzuschreiben ist, beseitigt werden, indem der Kopplungszustand an dem aquivalenten Leitabschnitt auf der Eintrittseite, der von dem Leitabschnitt auf der Eintrittseite und dem vorderen Teil- Übergang gebildet ist, und der Kopplungszustand an dem äquivalenten Leitabschnitt auf der Austrittseite, der aus dem hinteren Teil-Übergang und dem Leitabschnitt auf der Austrittseite gebildet ist, richtig konstruiert wird. Da der mittlere Teil- Übergang mit einer solchen Länge gebildet ist, daß das Extinktionsverhältnis für die Durchgangsmode ihren Maximalwert hat, kann außerdem das Durchgangsmode-Extinktionsverhältnis auch hoch gehalten werden. Mit anderen Worten weisen die optischen Vorrichtungen der zweiten Ausführungsform und ihre Modifikation ein hohes Extinktionsverhältnis für sowohl die Durchgangsals auch Kreuzmode auf.
Bei den verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen wird die optische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung als ein optischer Schalter gesteuert. Alternativ dazu jedoch kann sie als Polarisationssplitter verwendet werden, welcher gleichzeitig z.B. das Einspeisen eines Durchlaßstromes von den Elektroden und Anlegen einer Sperrspannung durchführt, wodurch ein TE-Mode-Lichtstrahl von einem TM-Mode-Lichtstrahl getrennt wird. Weiterhin kann die Vorrichtung als ein optischer Modulator oder ein Lichtwellen-Teilungs-Multiplexer mit hohen Extinktionsverhältnis-Charakteristiken verwendet werden.

Claims

1. Optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers, die aufweist: einen Übergang (CO) mit einem Paar von ersten optischen Wellenleitern (A, B), die nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind, wobei jeder Wellenleiter (A, B) ein Eintritt-Ende (A1, B1) und ein Austritt-Ende (A2, B2) hat, ein Paar Elektroden (F1, F2, F3, F4) an jedem der ersten optischen Wellenleiter (A, B) zur Modenkopplung zwischen den zwei ersten optischen Wellenleitern (A, B) durch Steuern der Ausbreitungskonstanten des Paares von ersten optischen Wellenleitern (A, B), einen Leitabschnitt (C1) auf der Eintrittseite mit einem zweiten optischen Wellenleiter (D1; D2), der optisch mit dem Eintritt-Ende (A1, B1) eines der zwei ersten optischen Wellenleiter (A; B) verbunden ist, einen Leitabschnitt (C2) auf der Austrittseite mit einem Paar von dritten optischen Wellenleitern (D3, D4), wobei jeder Wellenleiter des Paars von dritten optischen Wellenleitern (D3, D4) optisch an einem Ende mit den Austritt-Enden (A2, B2) eines der Wellenleiter des Paares von ersten optischen Wellenleitern (A, B) verbunden ist, gekennzeichnet durch

Elektroden (K7, K8) an dem Leitabschnitt (C2) auf der Austrittseite zum Unterdrücken einer Modenkopplung zwischen dem Paar von dritten optischen Wellenleitern (D3, D4), und durch Elektroden (K3, K4) an dem Übergang (CO) zwischen jedem Elektrodenpaar an jedem der ersten optischen Wellenleiter (A, B) zum Unterdrücken einer Modenkopplung zwischen dem Paar von ersten optischen Wellenleitern (A, B).

2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Leitabschnitt (C1) auf der Eintrittseite aus einem geraden optischen Wellenleiter für die Verwendung als zweiter optischer Wellenleiter (EO) gebildet ist, so daß die optische Vorrichtung als eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit einem Eingang und zwei Ausgängen funktioniert.

3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Leitabschnitt (C1) auf der Eintrittseite außerdem einen weiteren zweiten optischen Wellenleiter (D1; D2) beinhaltet, der optisch mit der Eintrittseite des anderen der zwei ersten optischen Wellenleiter (A, B) verbunden ist, so daß die optische Vorrichtung als eine optische Vorrichtung der Art eines Richtkopplers mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen funktioniert, und wobei die optische Vorrichtung weiterhin Elektroden (F7, F8) an dem Leitabschnitt (C1) auf der Eintrittseite aufweist, um die Kopplung zwischen den zwei zweiten optischen Wellenleitern (D1, D2) zu steuern.

4. Optische Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Übergang (CO) einen ersten Teil-Übergang (C3) einer Länge p1 x L, einen zweiten Teil-Übergang (C4) einer Länge (1 - p1 - p2 - p3) x L/2, einen dritten Teil-Übergang (C5) einer Länge p2 x L, einen vierten Teil-Übergang (C6) derselben Länge wie der zweite Teil-Übergang (C4), einen fünften Teil- Übergang (C7) einer Länge p3 x L und Elektroden (K1, K2; K5, K6) an dem ersten und/oder fünften Teil-Übergang (C3, C7) beinhaltet, um die Kopplung zwischen entsprechenden Abschnitten der zwei ersten optischen Wellenleiter (A, B) zu steuern, wobei L die Länge des Übergangs (CO) ist, wobei p1, p2 und p3 Dezimalzahlen oder Null sind und die Beziehung p1 + p2 + p3 ( 1 (p2 ≠ 0) erfüllen, und wobei die ersten bis fünften Teil-Übergänge (C3 - C7) optisch miteinander in der genannten Reihenfolge, beginnend am Eintritt-Ende (A1, B1) des Übergangs (CO), verbunden sind.

5. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Elektroden (K7, K8) an dem Leitabschnitt (C2) auf der Austrittseite an jedem der dritten optischen Wellenleiter (D3, D4) befestigt sind.

6. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zwei ersten optischen Wellenleiter (A, B) Ausbreitungskonstanten mit gleichen Werten haben.

7. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeder dritte optische Wellenleiter (D3, D4) aus einem gekrümmten oder geraden optischen Wellenleiter gebildet ist.

8. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeder zweite optische Wellenleiter (D1; D2) aus einem gekrümmten oder geraden optischen Wellenleiter gebildet ist.

9. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeder erste optische Wellenleiter (A, B) aus einem Material gebildet ist, das einen elektrooptischen Effekt oder einen Bandfülleffekt hat, oder aus einem Material mit einer solchen Struktur, daß seine Brechungszahl durch Einführen eines elektrischen Signals gesteuert werden kann.

10. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zwei ersten optischen Wellenleiter (A, B) gleiche Breiten haben.

11. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jede der Elektroden einen Kopplungskoeffizienten oder einen Kopplungszustand zwischen einem entsprechenden Paar von optischen Wellenleitern steuert.

12. Verfahren zum Treiben der Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Anlegen eines ersten erforderlichen elektrischen Signals an das Elektrodenpaar (F1, F2, F3, F4) an jedem der ersten optischen Wellenleiter (A, B); und Anlegen eines zweiten erforderlichen elektrischen Signals an eine der Elektroden, die an den zwei dritten optischen Wellenleitern (D3, D4) angebracht sind, während das erste erforderliche elektrische Signal angelegt wird, wodurch je nach Bedarf eine Durchgangsmode oder Kreuzmode mit hoher Extinktion eingerichtet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das zweite erforderliche elektrische Signal so angelegt wird, daß die Modenkopplung Null beträgt.

14. Verfahren zum Treiben der Vorrichtung nach Anspruch 3, bei dem das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Anlegen eines ersten erforderlichen elektrischen Signals an das Paar Elektroden (F1, F2, F3, F4) an jedem der ersten optischen Wellenleiter (A, B); und Anlegen eines zweiten erforderlichen elektrischen Signals an eine Elektrode, die an einem der zwei zweiten optischen Wellenleiter (D1; D2) befestigt ist, auf welchen kein Licht einfällt, und Anlegen eines dritten erforderlichen elektrischen Signals an Elektroden, die an den zwei dritten optischen Wellenleitern (D3, D4) befestigt sind, während das erforderliche erste elektrische Signal angelegt wird, wodurch je nach Bedarf eine Durchgangsmode mit hoher Extinktion oder eine Kreuzmode hergestellt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die zweiten und dritten erforderlichen elektrischen Signale an die Elektrode angelegt werden, die an einem der zweiten optischen Wellenleiter (D1; D2) befestigt ist, auf welchen kein Licht fällt, und die Elektroden an den zwei dritten optischen Wellenleitern (D3, D4) so befestigt sind, daß die Modenkopplung Null beträgt.