JP2003530580A - Piezoelectric switch device - Google Patents

Piezoelectric switch device

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JP2003530580A
JP2003530580A JP2000602674A JP2000602674A JP2003530580A JP 2003530580 A JP2003530580 A JP 2003530580A JP 2000602674 A JP2000602674 A JP 2000602674A JP 2000602674 A JP2000602674 A JP 2000602674A JP 2003530580 A JP2003530580 A JP 2003530580A
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waveguide
piezoelectric
optical device
output port
rib
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ペー タラゾナ,エリック
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Corning Inc
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means

Abstract

(57)【要約】 圧電光スイッチ(10)は、導波路構造(20,30)の内の1つの上に、またはいずれの上にも、配置された圧電リブ(40)を有するプレーナ型マッハ−ツェンダー光デバイスを含む。圧電リブ(40)は導波路構造を変形させ、導波路(20)の光路を変える歪ベクトルを生じさせる。圧電リブ(40)は導波路(20)の伝搬経路からオフセットされている。圧電リブ(40)を導波路から離して配置することにより、伝搬方向に垂直な方向、例えばx方向及びy方向にある、導波路の伝搬経路内の歪成分は無視できるほど小さい。伝搬方向に垂直な方向の歪は複屈折を生じるから、これらの歪の排除により複屈折が最小限に抑えられるであろう。本発明の圧電スイッチにより、高い消光比並びに圧電デバイスに期待される低い電力消費及び短いスイッチング時間が得られる。 (57) Abstract: A piezoelectric optical switch (10) comprises a planar Mach having a piezoelectric rib (40) disposed on one or both waveguide structures (20, 30). -Including a zender optical device. The piezoelectric ribs (40) deform the waveguide structure and create strain vectors that change the optical path of the waveguide (20). The piezoelectric rib (40) is offset from the propagation path of the waveguide (20). By arranging the piezoelectric ribs 40 away from the waveguide, distortion components in the propagation path of the waveguide in directions perpendicular to the propagation direction, for example, in the x and y directions, are negligibly small. Eliminating distortions in the direction perpendicular to the direction of propagation will result in birefringence, so eliminating these distortions will minimize birefringence. The piezoelectric switch of the present invention provides a high extinction ratio and low power consumption and short switching time expected for a piezoelectric device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】1.発明の属する技術分野 本発明は概ね圧電光スイッチに関し、特に、複屈折が弱く消光比が高いプレー
ナ型マッハ−ツェンダー圧電光スイッチに関する。
1. TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to a piezoelectric optical switch, and more particularly to a planar Mach-Zehnder piezoelectric optical switch having weak birefringence and a high extinction ratio.

【0002】2.発明の背景 帯域幅拡張への要求が高まるにつれて、処理能力が高く低コストの、動的構成
変更が可能な光ファイバネットワークへの推進力も強まっている。これを実現さ
せるため、ネットワーク設計者等は、従来電気的領域で実行されてきたある種の
ネットワーク機能を、コスト上及びシステム設計上許される限り、光領域におけ
る代替品で置き換えるための方法を探し求めている。設計者等は、4ポート光デ
バイスにはファイバネットワークにおいてフォールトトレランス(耐故障性)、
信号変調及び信号ルート割当を提供するための広範な用途があり得ることを、こ
こしばらくの間に認識するようになっている。熱−光技術及び電気−光技術を用
いた集積光デバイスが現在利用できる。しかし、これらのデバイスは高電力消費
及び低スイッチング速度による欠点を有している。
2. BACKGROUND OF THE INVENTION As the demand for bandwidth expansion increases, so does the driving force for high capacity, low cost, dynamically reconfigurable fiber optic networks. In order to achieve this, network designers, etc. are looking for a method for replacing a certain kind of network function that has been conventionally performed in the electrical domain with a substitute in the optical domain as far as cost and system design allow. ing. Designers have found that 4-port optical devices have fault tolerance in fiber networks,
It has been recognized for some time that there may be widespread applications for providing signal modulation and signal routing. Integrated optical devices using thermo-optical and electro-optical technologies are currently available. However, these devices suffer from high power consumption and low switching speeds.

【0003】 4ポート圧電光デバイスは、低電力消費、短縮スイッチング時間、及びフォト
リソグラフィのような大量生産手法への適合性のため、特に関心が寄せられてい
る。研究されてきたアプローチの1つに、ファイバを同軸の圧電性ジルコン酸チ
タン酸鉛厚膜で被覆することで作製された光位相変調器がある。この円対称のイ
ンラインファイバ位相変調器では、100kHzから25MHzの周波数範囲で
位相変調が得られる。残念ながらこのデバイスは、光ファイバの周りにPZT厚
膜を被着することが困難なことから減衰が大きく圧電性が低かったので、デバイ
スの効率が悪かった。
Four-port piezoelectric optical devices are of particular interest because of their low power consumption, short switching times, and suitability for high volume manufacturing techniques such as photolithography. One approach that has been investigated is an optical phase modulator made by coating a fiber with a coaxial piezoelectric lead zirconate titanate thick film. In this circularly symmetric in-line fiber phase modulator, phase modulation is obtained in the frequency range of 100 kHz to 25 MHz. Unfortunately, this device was inefficient due to its high attenuation and low piezoelectricity due to the difficulty of depositing the PZT thick film around the optical fiber.

【0004】 研究されてきた別のアプローチでは、光ファイバで作製されたマッハーツェン
ダーが光スイッチを構成するために用いられた。この構造においては、光ファイ
バの脚のそれぞれが圧電ストリップ上に接して配置されていた。この構造にもい
くつかの欠点がある。第1に、切換のため、圧電ストリップに高電圧が必要であ
った。第2に、ファイバに対するストリップの配置により、干渉アーム内で偏極
が擾乱され、よって複屈折を強め、クロストーク性能を劣化させる非対称応力が
ファイバ軸に沿って生じた。この結果、このスイッチを用いる場合には偏光が必
要である。
In another approach that has been studied, Mach Zehnder made of optical fiber was used to construct an optical switch. In this structure, each leg of the optical fiber was placed in contact with the piezoelectric strip. This structure also has some drawbacks. First, the switching required a high voltage on the piezoelectric strip. Second, the placement of the strip with respect to the fiber disturbed the polarization in the interference arm, thus creating asymmetric stresses along the fiber axis that strengthen birefringence and degrade crosstalk performance. As a result, polarization is required when using this switch.

【0005】 また別のアプローチでは、プレーナ型導波路デバイス上に圧電ストリップを積
層することにより変調器が作製された。圧電ストリップは下部電極と上部電極と
の間に圧電材料層を挟み込むことにより形成された。圧電ストリップは次いで、
導波路上でデバイスのオーバークラッド層に直接張り付けられた。しかし、圧電
ストリップを作動させると、生じた歪ベクトルにより、デバイス出力において消
光比を大きく低下させる強い複屈折効果が生じた。
In another approach, modulators have been made by stacking piezoelectric strips on planar waveguide devices. The piezoelectric strip was formed by sandwiching a piezoelectric material layer between a lower electrode and an upper electrode. The piezoelectric strip is then
It was attached directly to the overcladding layer of the device on the waveguide. However, when the piezoelectric strip was actuated, the resulting strain vector caused a strong birefringence effect that significantly reduced the extinction ratio at the device output.

【0006】 すなわち、複屈折性が弱められ、消光比が高く、電力消費が少なく、スイッチ
ング時間が短縮された、4ポート圧電光デバイスが必要とされている。このスイ
ッチは費用効果が高くなければならず、その構造は大量生産手法に適していなけ
ればならない。
That is, there is a need for a 4-port piezoelectric optical device with weakened birefringence, high extinction ratio, low power consumption, and short switching time. The switch must be cost effective and the structure must be suitable for mass production techniques.

【0007】発明の概要 本発明は、上で論じた複屈折問題を実質的に解決しその他の問題を処理する、
4ポート圧電光スイッチである。そのようにしながら、本発明の圧電スイッチで
は、圧電技術で可能な低電力消費及び短スイッチング時間に加えて高い消光比が
得られる。本発明のプレーナ構造は、フォトリソグラフィのような大量生産手法
に十分適し、処理能力の高い光ファイバネットワークを実現するに必要な信号ル
ート割当及びフォールトトレラント機能のいずれに対しても有望な低コストの解
決策を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention substantially solves the birefringence problem discussed above and addresses other problems,
It is a 4-port piezoelectric optical switch. As such, the piezoelectric switch of the present invention provides a high extinction ratio in addition to the low power consumption and short switching times possible with piezoelectric technology. The planar structure of the present invention is well suited for high volume manufacturing techniques such as photolithography, and has a promising low cost for both the signal routing and fault tolerant functions required to realize high throughput fiber optic networks. Provide a solution.

【0008】 本発明の一態様は、光信号をある伝搬方向に選択的に向けるための光デバイス
であり、この光デバイスには光信号のための伝搬経路及び出力ポートがある。本
光デバイスは、光デバイスに複数の互いに直交する歪成分をつくることにより光
信号を前記出力ポートに向けるための圧電素子を含み、この圧電素子は、複数の
互いに直交する歪成分の内の、伝搬方向に整合する、1つの成分だけが伝搬経路
に実質的に存在し得るように、伝搬経路に対して配置される。
One aspect of the present invention is an optical device for selectively directing an optical signal in a certain propagation direction, and the optical device has a propagation path and an output port for the optical signal. The present optical device includes a piezoelectric element for directing an optical signal to the output port by creating a plurality of mutually orthogonal distortion components in the optical device, the piezoelectric element being a plurality of mutually orthogonal distortion components, The components are arranged with respect to the propagation path such that only one component matching the propagation direction can be substantially present in the propagation path.

【0009】 別の態様において、本発明は波長がλの光信号を伝搬方向に向けるためのマッ
ハ−ツェンダー光デバイスである。この光デバイスは、第1の伝搬経路,屈折率
n,第1の長さL,及び第1の出力ポートを有する第1の導波路、並びに第1
の導波路に第1の複数の互いに直交する歪成分をつくることにより光信号を向け
るための第1の圧電リブを含み、光信号は第1の伝搬経路に沿って伝搬され、第
1の圧電リブは第1の複数の互いに直交する歪成分の内で伝搬方向に整合する成
分だけが第1の伝搬経路に実質的に存在し得るように第1の伝搬経路から第1の
オフセットをとって第1の導波路上に配置される。
In another aspect, the invention is a Mach-Zehnder optical device for directing an optical signal of wavelength λ in a propagation direction. The optical device comprises a first waveguide having a first propagation path, a refractive index n, a first length L 1 and a first output port, and a first waveguide.
A first piezoelectric rib for directing an optical signal by creating a first plurality of mutually orthogonal distortion components in the waveguide of the optical signal, the optical signal being propagated along the first propagation path, The rib has a first offset from the first propagation path such that only a component of the first plurality of mutually orthogonal distortion components that matches the propagation direction may be substantially present in the first propagation path. It is arranged on the first waveguide.

【0010】 別の態様において、本発明は、第1の伝搬経路,屈折率n,第1の長さL
及び第1の出力ポートを有する第1の導波路を含み、光信号が第1の伝搬経路に
沿って伝搬される光デバイスにおいて、波長がλの光信号を伝搬方向に向けるた
めの方法である。光信号を向けるための方法は:第1の導波路に第1の複数の互
いに直交する歪成分を発生させるための第1の圧電リブを準備する工程であって
、第1の圧電リブが、第1の複数の互いに直交する歪成分の内で伝搬方向に整合
する成分だけが第1の伝搬経路に実質的に存在し得るように第1の伝搬経路から
第1のオフセットをとって第1の導波路上に配置されるような工程;第1の導波
路に近接して配置される、第2の伝搬経路,屈折率n,第2の長さL,及び第
2の出力ポートを有する第2の導波路を準備する工程;及び第1の圧電リブを作
動させて第1の導波路を選択的に変形させる工程であって、第1の導波路の変形
が、第1の複数の互いに直交する歪成分を第1の導波路に生じさせる;を含む。
In another aspect, the invention provides a first propagation path, a refractive index n, a first length L 1 ,
And a first waveguide having a first output port, wherein the optical signal is propagated along the first propagation path, and a method for directing an optical signal having a wavelength λ in the propagation direction. . A method for directing an optical signal is: providing first piezoelectric ribs for producing a first plurality of mutually orthogonal strain components in a first waveguide, the first piezoelectric ribs comprising: A first offset is taken from the first propagation path such that only a component of the first plurality of mutually orthogonal distortion components that matches the propagation direction may be substantially present in the first propagation path. A second propagation path, a refractive index n, a second length L 2 , and a second output port, which are arranged in proximity to the first waveguide. A step of preparing a second waveguide having; and a step of operating the first piezoelectric rib to selectively deform the first waveguide, wherein the deformation of the first waveguide is the first plurality. Causing mutually orthogonal distortion components in the first waveguide;

【0011】 別の態様において、本発明は光信号を向けるために用いられる光デバイスの作
製方法を開示する。この作製方法は;基板を形成する工程;基板上に導波路コア
層を配置する工程;導波路コア層から第1の導波路構造を形成する工程であって
、第1の導波路構造が、第1の伝搬経路,屈折率n,第1の長さL,及び第1
の軸を有することを特徴とし、第1の軸が、第1の長さ及び第1の伝搬経路に実
質的に垂直であるような工程;導波路コア層から第2の導波路構造を形成する工
程であって、第2の導波路構造が、第2の伝搬経路,屈折率n,第2の長さL ,及び第1の軸に平行な第2の軸を有することを特徴とする工程;第1の導波路
構造上に第1の圧電リブを配置する工程であって、第1の圧電リブが、第1の軸
に実質的に平行であり第1の軸からあるオフセットをおいて配置された第1のリ
ブ軸を有するような工程;及び第2の導波路構造上に第2の圧電リブを配置する
工程であって、第2の圧電リブが、第2の軸に実質的に平行であり第2の軸から
オフセットをおいて配置された第2のリブ軸を有し、上記のオフセットが、光デ
バイスにおける複屈折を最小限に抑えるように選ばれるような工程;を含む。
In another aspect, the invention discloses a method of making an optical device used to direct an optical signal. This manufacturing method includes: a step of forming a substrate; a step of disposing a waveguide core layer on the substrate; a step of forming a first waveguide structure from the waveguide core layer, the first waveguide structure comprising: First propagation path, refractive index n, first length L 1 , and first
And having a first axis, the first axis being substantially perpendicular to the first length and the first propagation path; forming a second waveguide structure from the waveguide core layer. Wherein the second waveguide structure has a second propagation path, a refractive index n, a second length L 2 , and a second axis parallel to the first axis. A step of disposing a first piezoelectric rib on the first waveguide structure, the first piezoelectric rib being substantially parallel to the first axis and having an offset from the first axis. Having a first rib axis disposed at a second piezoelectric rib on the second waveguide structure; and a step of disposing a second piezoelectric rib on the second waveguide structure. Having a second rib axis that is substantially parallel and offset from the second axis, said offset being a multiple in an optical device. Including; steps as chosen to keep the folding to a minimum.

【0012】 別の態様において、本発明は、第1の出力ポートに接続された少なくとも1つ
のコアを有する少なくとも1つの導波路を含み、光信号が少なくとも1つの導波
路に沿って伝搬方向に伝搬する光デバイスの、第1の出力ポートまたは第2の出
力ポートに光信号を選択的に向けるための方法を開示し、光信号を選択的に向け
るための本方法は:上記の少なくとも1つの導波路に複数の互いに直交する歪成
分を誘起することにより光信号を第1の出力ポートから第2の出力ポートに切り
換えるための、少なくとも1つの圧電素子を準備する工程であって、上記の少な
くとも1つの圧電素子が、複数の互いに直交する歪成分の内の第1の成分だけが
実質的に前記少なくとも1つのコアに存在するように上記の少なくとも1つの導
波路上のあらかじめ定められた位置に配され、上記の第1の成分が、伝搬方向に
整合する歪成分であるような工程;及び上記の少なくとも1つの圧電素子を作動
させ、よって複数の互いに直交する歪成分を少なくとも1つの導波路に生じさせ
る変形を前記少なくとも1つの導波路におこさせる工程;を含む。
In another aspect, the invention includes at least one waveguide having at least one core connected to a first output port, the optical signal propagating in the propagation direction along the at least one waveguide. Disclosed is a method for selectively directing an optical signal to a first output port or a second output port of an optical device, the method for selectively directing an optical signal comprises: A step of preparing at least one piezoelectric element for switching an optical signal from the first output port to the second output port by inducing a plurality of mutually orthogonal distortion components in the waveguide. One piezoelectric element on the at least one waveguide such that only a first component of the plurality of mutually orthogonal strain components is substantially present in the at least one core. Arranging at a predetermined position, wherein the first component is a strain component matching the propagation direction; and actuating the at least one piezoelectric element, and thus a plurality of mutually orthogonal strain components. Causing the deformation of the at least one waveguide in the at least one waveguide.

【0013】 本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、当業者には、
ある程度は記述から容易に明らかであろうし、以下の詳細な説明及び特許請求事
項、並びに添付図面を含む本明細書に説明されるように本発明を実施することに
より認められるであろう。
Additional features and advantages of the invention are set forth in the detailed description which follows, and those of ordinary skill in the art will appreciate.
It will be readily apparent to some extent from the description and will be appreciated by practicing the invention as described herein, including the following detailed description and claims, and the accompanying drawings.

【0014】 上述の一般的説明及び以下の詳細な説明は本発明の例示に過ぎず、特許請求さ
れる本発明の本質及び特徴を理解するための概観ないし枠組みの提供を目的とし
ていることは当然である。添付図面は本発明のさらなる理解を提供するために含
められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は本発明の様々
な実施形態を示し、詳細な説明とともに本発明の原理及び動作の説明に役立つ。
It should be understood that the foregoing general description and the following detailed description are merely illustrative of the present invention and are intended to provide an overview or framework for understanding the nature and features of the claimed invention. Is. The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated herein and made a part of the specification. The drawings illustrate various embodiments of the invention and, together with the detailed description, serve to explain the principles and operation of the invention.

【0015】発明の詳細な説明 例が添付図面に示される、本発明の現在好ましい実施形態をここで詳細に参照
する。可能な限り、図面を通して同じまたは同様の要素には同じ参照数字が用い
られる。本発明の圧電光スイッチの例示的実施形態が図1に示され、全体を通し
て参照数字10で表される。
[0015] DETAILED DESCRIPTION Examples of the invention are illustrated in the accompanying drawings, referring in detail to the present preferred embodiments of the invention herein. Wherever possible, the same reference numbers will be used for the same or like elements throughout the drawings. An exemplary embodiment of a piezoelectric optical switch of the present invention is shown in FIG. 1 and designated generally by the reference numeral 10.

【0016】 本発明にしたがえば、光信号を所望の出力ポートに向けるための光デバイス1
0は圧電リブ40を含む。圧電リブ40は少なくとも1つの導波路のコアを変形
させ、よって光路長を変えることにより光信号を向ける。変形により、デカルト
座標系の次元x,y及びzのそれぞれに成分を有する3次元歪ベクトルがつくら
れる。z方向が伝搬方向に対応する。コアからあらかじめ定められたオフセット
がとられた位置で圧電リブ40を導波路上に配することにより、伝搬方向に直交
するx及びy方向の歪成分は無視可能なレベルまで低減できる。これらの方向の
歪は複屈折を生じさせるから、これらの歪の低減は複屈折の低減にも同様に効果
があるであろう。残りは伝搬方向の歪だけであり、z方向の歪は複屈折を生じさ
せない。複屈折の排除または低減は、複屈折が光デバイスの出力における消光比
を低下させるので、極めて望ましい。
According to the present invention, an optical device 1 for directing an optical signal to a desired output port.
0 includes piezoelectric ribs 40. The piezoelectric ribs 40 direct the optical signal by deforming the core of at least one waveguide, thus changing the optical path length. The transformation creates a three-dimensional strain vector having components in each of the dimensions x, y, and z of the Cartesian coordinate system. The z direction corresponds to the propagation direction. By disposing the piezoelectric rib 40 on the waveguide at a position where a predetermined offset is taken from the core, strain components in the x and y directions orthogonal to the propagation direction can be reduced to a negligible level. Since strains in these directions cause birefringence, reducing these strains would have a similar effect on reducing birefringence. The rest is only distortion in the propagation direction, and distortion in the z direction does not cause birefringence. Elimination or reduction of birefringence is highly desirable because it reduces the extinction ratio at the output of the optical device.

【0017】 すなわち、複屈折問題を解決することにより、本発明は高消光比を有する光ス
イッチを提供する。本発明の別の利点は、圧電効果による低電力消費及び高速ス
イッチング時間である。さらに本発明のプレーナ構造は、フォトリソグラフィの
ような大量生産手法に十分適し、よって処理能力の高い光ファイバネットワーク
の実現に必要な信号ルート割当及びフォールトトレランスの機能のいずれに対し
ても有望な低コストの解決策を提供する。
That is, by solving the birefringence problem, the present invention provides an optical switch having a high extinction ratio. Another advantage of the present invention is low power consumption and fast switching time due to piezoelectric effect. Moreover, the planar structure of the present invention is well suited for high volume manufacturing techniques such as photolithography, and thus has promising low performance for both the signal routing and fault tolerance functions required to realize high throughput fiber optic networks. Provide a cost solution.

【0018】 本明細書で具現化され、図1に示されているように、本発明の第1の実施形態
にしたがう圧電光スイッチ10の構成には、導波路20及び導波路30で形成さ
れたプレーナ型方向性結合器110が含まれる。圧電リブ40は、導波路コア2
2からあらかじめ定められたオフセット距離“d”だけ離された位置で導波路構
造20上に配される(図2参照)。圧電リブ40は長さLπを有し、これは導波路
20と導波路30との間にπラジアンの位相差を生じさせるに必要十分な長さで
ある。
As embodied herein and shown in FIG. 1, the configuration of the piezoelectric optical switch 10 according to the first embodiment of the present invention includes a waveguide 20 and a waveguide 30. A planar directional coupler 110 is included. The piezoelectric rib 40 is used for the waveguide core 2
It is arranged on the waveguide structure 20 at a position separated by a predetermined offset distance “d” from 2 (see FIG. 2). The piezoelectric rib 40 has a length L π , which is long enough to create a phase difference of π radians between the waveguide 20 and the waveguide 30.

【0019】 本明細書で具現化され、図2に示されているように、本発明にしたがう導波路
構造20上への圧電リブ40の配置の詳細図が開示される。直交座標系が素子の
方位を表すに都合のよい手段として図2に与えられ、全体を通して用いられる。
圧電リブ40は上部電極42及び44を含む。電極42及び44はアクチュエー
タ50に接続される。圧電リブ40は導波路コア22を二等分する導波路軸から
オフセット距離“d”をとった位置で導波路構造20のオーバークラッド層24
上に配される。導波路構造20はオーバークラッド層24及びコア22を含む。
伝搬方向はz方向であることに注意されたい。
As embodied herein and shown in FIG. 2, a detailed view of the placement of piezoelectric ribs 40 on a waveguide structure 20 according to the present invention is disclosed. A Cartesian coordinate system is provided in FIG. 2 as a convenient means of representing the orientation of the device and is used throughout.
The piezoelectric rib 40 includes upper electrodes 42 and 44. Electrodes 42 and 44 are connected to actuator 50. The piezoelectric rib 40 is located at an offset distance “d” from the waveguide axis that bisects the waveguide core 22, and the overclad layer 24 of the waveguide structure 20.
Placed on top. The waveguide structure 20 includes an overclad layer 24 and a core 22.
Note that the propagation direction is the z direction.

【0020】 導波路構造20及び導波路構造30は適当なよく知られたタイプのいずれであ
ってもよいが、屈折率が約1.45のシリカガラスを用いて作製された導波路が
例として示される。当業者であれば、高分子材あるいはその他の同様な材料を用
い得ることを理解されよう。コア22の幾何学的形状は、正方形、長方形、台形
または半円形のいずれであってもよい。コアの寸法は信号光波長に依存し、導波
路が信号波長で確実に単一モードとなるように設計される。コア22は、モード
を閉じ込め、伝搬損失を抑えるように設計された厚さを有するオーバークラッド
層24に覆われる。
The waveguide structure 20 and the waveguide structure 30 may be of any suitable and well known type, with a waveguide made using silica glass having a refractive index of about 1.45 as an example. Shown. One of ordinary skill in the art will appreciate that polymeric or other similar materials may be used. The geometric shape of the core 22 may be square, rectangular, trapezoidal or semi-circular. The core size depends on the signal light wavelength and is designed to ensure that the waveguide is single mode at the signal wavelength. The core 22 is covered with an overclad layer 24 having a thickness designed to confine modes and suppress propagation losses.

【0021】 圧電リブ40は適当なよく知られたタイプのいずれであってもよいが、厚さの
範囲がほぼ3μmから300μm,幅の範囲がほぼ20μmから300μm,長
さの範囲がほぼ2mmから3cmの、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)あるいは酸
化亜鉛(ZnO)の層が、例として示される。圧電リブの寸法は、圧電リブ40が
生じさせなければならない位相シフト量を含む、いくつかの要因に依存して変化
する。圧電リブ40はPZTまたはZnOのゾル−ゲル溶液のスピンコーティン
グ被着及びアニーリングにより作成される。圧電リブ40の寸法及び配置に関す
るより詳細な議論は後に提示される。
The piezoelectric ribs 40 may be of any suitable well-known type, with a thickness range of approximately 3 μm to 300 μm, a width range of approximately 20 μm to 300 μm, and a length range of approximately 2 mm. A 3 cm layer of lead zirconate titanate (PZT) or zinc oxide (ZnO) is shown as an example. The dimensions of the piezoelectric ribs will vary depending on several factors, including the amount of phase shift the piezoelectric ribs 40 must produce. The piezoelectric ribs 40 are made by spin coating deposition and annealing of a PZT or ZnO sol-gel solution. A more detailed discussion of the dimensions and placement of the piezoelectric ribs 40 will be presented later.

【0022】 アクチュエータ50は適当なよく知られたタイプのいずれであってもよいが、
圧電リブ40に2つの別個の電圧を供給できる電圧源が例として示される。第1
の個別電圧は数ボルト台である。正確な電圧は必要な位相シフトに依存する。第
2の電圧はほぼグラウンドレベルである。当業者には理解されるように、完璧な
3dB結合器をもつマッハ−ツェンダーは実際上存在しない。したがって、アク
チュエータ50が圧電リブ40に供給する実電圧に、マッハ−ツェンダーの不完
全さにより発生する小さな位相変動を補償するためのバイアス電圧を含めること
ができる。この“同調”は、導波路をUV露光して所望の位相差を完全にもつよ
うに仕上げることにより、永続的なものとすることができる。
The actuator 50 may be of any suitable well known type,
A voltage source capable of supplying two separate voltages to the piezoelectric rib 40 is shown as an example. First
The individual voltage of is in the range of several volts. The exact voltage depends on the required phase shift. The second voltage is approximately at ground level. As will be appreciated by those skilled in the art, there is virtually no Mach-Zender with a perfect 3dB combiner. Therefore, the actual voltage supplied to the piezoelectric ribs 40 by the actuator 50 can include a bias voltage for compensating for small phase fluctuations caused by imperfections of the Mach-Zehnder. This "tuning" can be made permanent by UV exposing the waveguide to complete the desired phase difference.

【0023】 ネットワークインターフェース60により、線路レベル及び論理プロトコルに
関していずれのネットワーク環境にも光デバイス10を適合させることが可能に
なる。ネットワークインターフェース60は、故障情報をネットワークに送り返
すように構成することもできる。
The network interface 60 allows the optical device 10 to be adapted to any network environment with respect to line level and logical protocols. The network interface 60 can also be configured to send failure information back to the network.

【0024】 図1及び2に示されるような、本発明の第1の実施形態にしたがう光デバイス
10の動作は以下の通りである。第1の作動状態において、光信号を導波路30
の出力ポートに向けるためのコマンドをネットワークインターフェースが受け取
る。ネットワークインターフェース60はアクチュエータ50を駆動し、圧電リ
ブ40が遮断される。図に示されるように、光信号は方向性結合器110に向け
られ、信号パワーが導波路30に移される。第2の状態において、光信号を全て
導波路20の出力ポートに向けるように光デバイス10に指令するコマンドをネ
ットワークインターフェースが受け取る。このコマンドに応答して、ネットワー
クインターフェース60はアクチュエータ50を駆動し、圧電リブ40に適切な
電圧を供給させる。圧電リブ40が伸長し、導波路構造20を変形させて、導波
路20に歪を誘起する。変形により生じた誘起歪は、導波路20の屈折率及び長
さを変化させるであろう。これらの要因はいずれも導波路20の光路長の変化に
寄与する。導波路20と導波路30との間にπラジアンの位相差が確立され、光
はもはや導波路30には結合しない。この結果、光デバイス10は切り換えられ
て、光信号は導波路20から光デバイス10を出る。上で論じたように、当業者
であれば、電圧の大きさが所望の位相差を生じさせる屈折率変動をつくるに必要
な歪の大きさに依存することを理解されよう。
The operation of the optical device 10 according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, is as follows. In the first operating state, the optical signal is transmitted to the waveguide 30.
The network interface receives commands for directing to the output port of. The network interface 60 drives the actuator 50, and the piezoelectric rib 40 is cut off. The optical signal is directed to the directional coupler 110 and the signal power is transferred to the waveguide 30, as shown. In the second state, the network interface receives a command that directs the optical device 10 to direct all optical signals to the output port of the waveguide 20. In response to this command, the network interface 60 drives the actuator 50 to supply the piezoelectric rib 40 with the appropriate voltage. The piezoelectric ribs 40 expand to deform the waveguide structure 20 and induce strain in the waveguide 20. The induced strain caused by the deformation will change the refractive index and length of the waveguide 20. All of these factors contribute to the change in the optical path length of the waveguide 20. A phase difference of π radians is established between the waveguide 20 and the waveguide 30, and light is no longer coupled to the waveguide 30. As a result, the optical device 10 is switched and the optical signal exits the optical device 10 from the waveguide 20. As discussed above, those skilled in the art will appreciate that the magnitude of the voltage depends on the magnitude of the strain needed to create the index variation that produces the desired phase difference.

【0025】 変形、歪及び結果として導波路20及び30に誘起される位相シフトに関する
寸法、パワー要件及び圧電リブ40の配置の間の関係を成立させる、本発明の動
作原理は以下の通りである。E入力を入力光信号の電場、ΔΦを導波路20と3
0との間の位相差、E出力を出力光信号の電場とすれば、次の関係式(1):
The principle of operation of the present invention that establishes the relationship between the dimensions, the power requirements and the placement of the piezoelectric ribs 40 with respect to deformation, strain and the resulting phase shift induced in the waveguides 20 and 30 is as follows. . E input is the electric field of the input optical signal, and ΔΦ is the waveguides 20 and 3
Assuming the phase difference between 0 and E output as the electric field of the output optical signal, the following relational expression (1):

【数11】 が成立する。マッハ−ツェンダー110の透過率は出力強度の入力強度に対する
比として定義される。よって、式(1)から:
[Equation 11] Is established. The transmission of Mach-Zehnder 110 is defined as the ratio of output intensity to input intensity. Therefore, from equation (1):

【数12】 が得られる。導波路20と30との間の位相差ΔΦは:[Equation 12] Is obtained. The phase difference ΔΦ between the waveguides 20 and 30 is:

【数13】 と表される。ここでλは波長、nはデバイス10を伝搬するモードに対する実効
屈折率、Lは結合器112と結合器114との間での導波路20及び30の長さ
である。項d(nL)は導波路20と導波路30との間のnLの差である。
[Equation 13] Is expressed as Where λ is the wavelength, n is the effective index of refraction for the modes propagating through device 10, and L is the length of waveguides 20 and 30 between coupler 112 and coupler 114. The term d (nL) is the nL difference between the waveguide 20 and the waveguide 30.

【0026】 上で論じたように、アクチュエータ50が圧電リブ40に電圧を印加すると、
圧電リブ40は電圧の大きさ及び極性に依存して伸長または収縮する。圧電リブ
40の伸縮は導波路20を変形させ、導波路20の屈折率及び長さの変化を生じ
させる。屈折率の変化は歪と、以下の式(4)及び(5):
As discussed above, when actuator 50 applies a voltage to piezoelectric rib 40,
The piezoelectric rib 40 expands or contracts depending on the magnitude and polarity of the voltage. Expansion and contraction of the piezoelectric ribs 40 deforms the waveguide 20 and causes changes in the refractive index and length of the waveguide 20. The change in refractive index is strain and the following equations (4) and (5):

【数14】 [Equation 14]

【数15】 で関係付けられる。ここでnはx方向(図2参照)に偏極した光の屈折率、n はy方向に偏極した光の屈折率、ε,ε及びε=dL/Lはそれぞれx,
y及びz方向の互いに直交する歪成分である。項p11及びp12は光弾性係数
であり、導波路の作製に用いられる材料に依存して変わる。導波路20と30と
の間の位相差ΔΦは一般に光信号のx方向とy方向の偏極成分の差であり、した
がって式(6)及び(7):
[Equation 15] Related by. Here, n x is the refractive index of light polarized in the x direction (see FIG. 2), n y is the refractive index of light polarized in the y direction, and ε x , ε y, and ε z = dL / L are x. ,
These distortion components are orthogonal to each other in the y and z directions. The terms p 11 and p 12 are photoelastic coefficients and vary depending on the material used to make the waveguide. The phase difference ΔΦ between the waveguides 20 and 30 is generally the difference between the polarization components of the optical signal in the x and y directions, and thus equations (6) and (7):

【数16】 [Equation 16]

【数17】 である。式(6)及び(7)からπラジアンの位相差を生じさせるに必要な圧電リブ
40の長さを計算できて、式(8):
[Equation 17] Is. From Equations (6) and (7), it is possible to calculate the length of the piezoelectric rib 40 required to generate the phase difference of π radian, and Equation (8):

【数18】 を得る。[Equation 18] To get

【0027】 用いられる材料及び光信号の波長に依存して、Lπはほぼ2mmから3cmの
範囲になる。圧電リブ40の幅及び厚さの許容範囲は、伝搬方向の歪εを様々
な幅及び厚さを有するPZTリブ並びに様々なオーバークラッド層厚を有する導
波路構造について比較することにより決定される。すなわち、許容できる結果と
して、圧電リブ40の厚さはほぼ3μm〜300μmの範囲であり、幅はほぼ2
0μm〜300μmの範囲である。オーバークラッド層厚は信号波長に依存し、
モードを閉じ込め、伝搬損失を抑えるに十分でなければならない。
Depending on the materials used and the wavelength of the optical signal, L π will be in the range of approximately 2 mm to 3 cm. The width and thickness tolerances of the piezoelectric ribs 40 are determined by comparing the strain ε z in the propagation direction for PZT ribs with different widths and thicknesses and for waveguide structures with different overcladding layer thicknesses. . That is, as an acceptable result, the thickness of the piezoelectric rib 40 is approximately in the range of 3 μm to 300 μm and the width thereof is approximately 2 μm.
It is in the range of 0 μm to 300 μm. The thickness of the over cladding layer depends on the signal wavelength,
It should be sufficient to confine modes and suppress propagation losses.

【0028】 式(6)及び(7)から、複屈折による位相差の偏極依存性も明らかである。複屈
折の主な効果は、消光比を低下させることである。消光比は、導波路20の出力
における、例えば“オン状態”対“オフ状態”における、光強度の比を指す。理
論的には、“オフ状態”で導波路20を出る光があるべきではない。すなわち消
光比は光漏洩の測度である。明らかに、導波路30の出力もこの測度を得るため
に用いることができる。消光比が低ければ、遮断されているはずの導波路の出力
ポートからデバイス10の外にかなりの量の光が漏洩していることを意味する。
デバイスの複屈折を弱めることにより、消光比も改善される。
From equations (6) and (7), the polarization dependence of the phase difference due to birefringence is also clear. The main effect of birefringence is to reduce the extinction ratio. The extinction ratio refers to the ratio of the light intensity at the output of the waveguide 20, for example, in the “on state” to the “off state”. In theory, there should be no light exiting the waveguide 20 in the "off state". That is, the extinction ratio is a measure of light leakage. Obviously, the output of waveguide 30 could also be used to obtain this measure. A low extinction ratio means that a significant amount of light is leaking out of the device 10 from the waveguide output port, which should have been blocked.
The extinction ratio is also improved by reducing the birefringence of the device.

【0029】 図3は複屈折と消光比との間の関係を示すグラフである。複屈折の測度の1つ
はQ値である。最上位の曲線は、無限大のQ値に対応する複屈折のないマッハ−
ツェンダーを示す。最下位の曲線は、約5のQ値に対応する消光比が10dBの
デバイスを示す。少なくとも20dBの消光比を得るためにはQ値が16より大
きくなければならない。Q値は、式(9):
FIG. 3 is a graph showing the relationship between birefringence and extinction ratio. One of the measures of birefringence is the Q value. The highest curve is Mach without birefringence corresponding to infinity Q value.
Shows Zender. The bottom curve shows a device with an extinction ratio of 10 dB, corresponding to a Q value of about 5. The Q value must be greater than 16 to obtain an extinction ratio of at least 20 dB. The Q value is given by equation (9):

【数19】 により、x方向及びy方向に偏極した光に対する屈折率の差と関係付けられる。[Formula 19] Is related to the difference in refractive index for light polarized in the x and y directions.

【0030】 パラメータdn及びdnは、圧電リブ40により誘起される歪で生じる屈
折率変化である。式(6)及び(7)は、導波路の長さの変化dL/L及び変形によ
り誘起される屈折率変化が伝搬方向の歪εを補償することを示す。すなわち複
屈折は、x及びy方向のそれぞれの歪成分ε及びεを除去することにより、
相当に小さく抑えることができる。これは圧電リブ40をコア22の中心軸(図
2参照)及び伝搬経路からあらかじめ定められたオフセット距離をおいて配置す
ることにより本発明で達成される。作動時に、圧電リブの幾何学定位置が歪成分
ε及びεを最小化するように作用するが、εを用いて導波路の屈折率及び
長さを変えることによりスイッチング機能は維持される。
The parameters dn x and dn y are the refractive index changes caused by the strain induced by the piezoelectric ribs 40. Equations (6) and (7) show that the change in waveguide length dL / L and the deformation-induced refractive index change compensate for the strain ε z in the propagation direction. That is, birefringence can be obtained by removing the strain components ε x and ε y in the x and y directions, respectively.
It can be kept quite small. This is accomplished in the present invention by placing the piezoelectric ribs 40 at a predetermined offset distance from the central axis of the core 22 (see FIG. 2) and the propagation path. In operation, the geometrical position of the piezoelectric rib acts to minimize the strain components ε x and ε y , but the switching function is maintained by changing the refractive index and length of the waveguide using ε z. It

【0031】 オフセット距離の最適範囲は、長さがLπ,幅が約100μm,厚さが20μ
mのPZTリブを有するマッハ−ツェンダーを用いて、オフセット距離の関数と
してQ値(複屈折に逆比例)をプロットすることにより決定された。上記条件の下
で上記構成におけるオフセット距離の最適値は約100μmである。一般的に言
って、オフセット距離はλ/4nにほぼ等しい。
The optimum range of the offset distance is L π in length, about 100 μm in width, and 20 μm in thickness.
It was determined by plotting the Q value (inversely proportional to birefringence) as a function of offset distance using a Mach-Zehnder with m PZT ribs. Under the above conditions, the optimum value of the offset distance in the above configuration is about 100 μm. Generally speaking, the offset distance is approximately equal to λ / 4n.

【0032】 本明細書で具現化され、図4に示されるように、本発明の第2の実施形態にし
たがう圧電光スイッチ10の構成には、導波路20及び導波路30で形成された
プレーナ型マッハ−ツェンダー110が含まれる。圧電リブ40が、導波路コア
22(図2参照)からオフセット距離“d”だけ離して導波路構造20上に配置さ
れる。圧電リブ40の長さはLπに等しい。圧電リブ40はアクチュエータ50
に電気的に接続される。アクチュエータ50は、ネットワークコマンドを受け取
り、それに応じてアクチュエータ50を駆動するネットワークインターフェース
60に接続される。
As embodied herein and shown in FIG. 4, a configuration of a piezoelectric optical switch 10 according to a second embodiment of the present invention includes a planar formed by a waveguide 20 and a waveguide 30. A model Mach-Zehnder 110 is included. Piezoelectric ribs 40 are disposed on the waveguide structure 20 at an offset distance “d” from the waveguide core 22 (see FIG. 2). The length of the piezoelectric rib 40 is equal to L π . The piezoelectric rib 40 is an actuator 50.
Electrically connected to. The actuator 50 is connected to a network interface 60 that receives network commands and drives the actuator 50 accordingly.

【0033】 図4に示されるような、本発明の第2の実施形態にしたがう光デバイス10の
動作は以下の通りである。第1の作動状態において、光信号を導波路30の出力
ポートに向けるためのコマンドをネットワークインターフェースが受け取る。ネ
ットワークインターフェース60はアクチュエータ50を駆動し、圧電リブ40
が非駆動状態とされる。光信号が図に示されるようにマッハ−ツェンダー110
に向けられる。3dB結合器112により光信号の1/2が導波路30に結合さ
れる。当業者には理解されるように、完璧な3dB結合器をもつ対称マッハ−ツ
ェンダーは、導波路20と30との間に位相差が存在しない場合には交差状態で
動作し、光信号は導波路30の出力ポートからデバイス10を出るであろう。
The operation of the optical device 10 according to the second embodiment of the present invention as shown in FIG. 4 is as follows. In the first operating state, the network interface receives a command to direct the optical signal to the output port of the waveguide 30. The network interface 60 drives the actuator 50, and the piezoelectric rib 40
Is brought into a non-driving state. The optical signal is Mach-Zender 110 as shown in the figure.
Directed to. Half of the optical signal is coupled to the waveguide 30 by the 3 dB coupler 112. As will be appreciated by those skilled in the art, a symmetric Mach-Zehnder with a perfect 3 dB coupler will operate in the crossed state when there is no phase difference between the waveguides 20 and 30 and the optical signal will conduct. The device 10 will exit from the output port of the waveguide 30.

【0034】 第2の状態において、導波路20の出力ポートから光デバイス10を出るよう
に光信号に指令するコマンドをネットワークインターフェースが受け取る。これ
に応答して、ネットワークインターフェース60はアクチュエータ50を駆動し
πラジアンの位相差を誘起するに十分な電圧を圧電リブ40に供給させる。圧電
リブ40は伸長し、導波路構造20を変形させて、導波路20に歪を誘起する。
変形により生じた誘起歪は導波路20の屈折率及び長さを変化させるであろう。
これらの要因のいずれもが、光信号が導波路20を伝搬するときにとる光路長の
変化に寄与する。必要な電圧の大きさが所望の位相差を生じさせるであろう屈折
率変化を起こさせるに必要な歪の大きさに依存することを、当業者であれば理解
されよう。位相差は圧電素子40を駆動するに必要な電場の大きさを決定する。
圧電リブ40に印加される電圧は、導波路20と導波路30との間にπラジアン
の位相差を確立する。この結果光スイッチ10は切り換えられ、光信号は導波路
20からデバイス10を出る。
In the second state, the network interface receives a command that directs the optical signal to exit the optical device 10 from the output port of the waveguide 20. In response, network interface 60 drives actuator 50 to provide piezoelectric ribs 40 with a voltage sufficient to induce a phase difference of π radians. The piezoelectric ribs 40 expand and deform the waveguide structure 20 to induce strain in the waveguide 20.
The induced strain caused by the deformation will change the refractive index and length of the waveguide 20.
All of these factors contribute to the change in optical path length that an optical signal takes when propagating in the waveguide 20. One of ordinary skill in the art will appreciate that the magnitude of the voltage required depends on the magnitude of the strain required to cause the change in refractive index that will produce the desired phase difference. The phase difference determines the magnitude of the electric field required to drive the piezoelectric element 40.
The voltage applied to the piezoelectric rib 40 establishes a phase difference of π radian between the waveguide 20 and the waveguide 30. As a result, the optical switch 10 is switched and the optical signal exits the device 10 from the waveguide 20.

【0035】 本発明の第3の実施形態においては、本明細書で具現化され、図5に示される
ように、圧電マッハ−ツェンダー光スイッチ10の構成には導波路20及び導波
路30で形成されるプレーナ型マッハ−ツェンダー110が含まれる。圧電リブ
40が導波路20から距離“d”だけ離すオフセットがとられて導波路構造20
上に配置される。別の圧電リブ70が同じく“d”だけオフセットされて導波路
構造30上に配置される。圧電リブ40及び70は、導波路20及び30のそれ
ぞれの内縁上に配置することもできる。オフセット距離“d”についての図2及
び議論が第1の実施形態と同様に本実施形態にも通用することに注意されたい。
圧電リブ40はアクチュエータ50に電気的に接続され、圧電リブ70はアクチ
ュエータ52に電気的に接続される。アクチュエータ50及び52はネットワー
クインターフェース60によりタンデム駆動される。
In a third embodiment of the present invention, as embodied herein and shown in FIG. 5, a piezoelectric Mach-Zehnder optical switch 10 comprises a waveguide 20 and a waveguide 30. A planar Mach-Zehnder 110 is included. The piezoelectric ribs 40 are offset from the waveguide 20 by a distance "d" to provide the waveguide structure 20.
Placed on top. Another piezoelectric rib 70 is placed on the waveguide structure 30, also offset by "d". Piezoelectric ribs 40 and 70 may also be disposed on the inner edges of each of waveguides 20 and 30. It should be noted that FIG. 2 and the discussion about the offset distance “d” apply to this embodiment as well as the first embodiment.
The piezoelectric rib 40 is electrically connected to the actuator 50, and the piezoelectric rib 70 is electrically connected to the actuator 52. The actuators 50 and 52 are tandem driven by the network interface 60.

【0036】 圧電リブ40及び70のそれぞれが与えなければならない位相シフト量に依存
して改変及び変形が圧電リブ40及び70になされ得ることが、関連技術分野に
おける当業者には理解されよう。本発明の第3の実施形態においては、導波路3
0上に第2の圧電リブ70を配置することによりスイッチング機能が導波路20
と導波路30とに割り当てられる。第1の実施形態と同様に、光信号を導波路2
0の出力ポートに切り換えるためには導波路20と導波路30との間にπラジア
ンの全位相差が与えられなければならない。しかし圧電リブ70を用いることに
より、圧電リブ40が正の位相シフトを与え、圧電リブ70が負の位相シフトを
与える“プッシュ−プル”効果を用いることが可能になる。すなわち、圧電リブ
40は+π/2ラジアンの位相シフトを与えなければならず、圧電リブ70は−
π/2ラジアンの位相シフトを与えなければならない。それぞれの圧電リブが与
えなければならない位相シフトがπラジアンからπ/2ラジアンに減じられるか
ら、それぞれのリブの長さもほぼ1/2に短縮でき、α≒0.5として、式(10
):
Those skilled in the relevant art will appreciate that modifications and variations can be made to the piezoelectric ribs 40 and 70 depending on the amount of phase shift each of the piezoelectric ribs 40 and 70 must provide. In the third embodiment of the present invention, the waveguide 3
By arranging the second piezoelectric ribs 70 on the waveguide 20,
And the waveguide 30. Similar to the first embodiment, the optical signal is transmitted to the waveguide 2
In order to switch to the 0 output port, the total phase difference of π radians must be provided between the waveguide 20 and the waveguide 30. However, the use of piezoelectric ribs 70 makes it possible to use the "push-pull" effect in which piezoelectric ribs 40 provide a positive phase shift and piezoelectric ribs 70 provide a negative phase shift. That is, the piezoelectric ribs 40 must provide a phase shift of + π / 2 radians, and the piezoelectric ribs 70 have a −
A phase shift of π / 2 radians must be given. Since the phase shift that each piezoelectric rib must provide is reduced from π radians to π / 2 radians, the length of each rib can also be reduced to approximately 1/2, and α ≈ 0.5
):

【数20】 で表される。機械的クロストークにともなう問題を避けるために、圧電リブ40
及び70は少なくとも500μm離して配置すべきである。推奨離間距離は50
0μmから1000μmの範囲である。これはデバイス寸法とクロストークとの
間のトレードオフである。
[Equation 20] It is represented by. To avoid problems with mechanical crosstalk, piezoelectric ribs 40
And 70 should be separated by at least 500 μm. Recommended separation distance is 50
It is in the range of 0 μm to 1000 μm. This is a trade-off between device size and crosstalk.

【0037】 本明細書に具現化され、図6に示される、本発明の別の実施形態には、導波路
20と導波路30との間のエッチング溝80が含まれ得る。エッチング溝80は
マッハ−ツェンダー110のアーム20と30とを分離することにより機械的ク
ロストークを低減するために設けられる。
Another embodiment of the present invention, embodied herein and shown in FIG. 6, may include an etched groove 80 between the waveguide 20 and the waveguide 30. The etching groove 80 is provided to reduce the mechanical crosstalk by separating the arms 20 and 30 of the Mach-Zehnder 110.

【0038】 導波路20及び30に誘起される歪及び位相シフトに関して幅、厚さ、パワー
要件及び圧電リブ40及び70の配置を確立する本発明の動作原理は、図1及び
2に示した第1の実施形態に関して上で論じた動作原理と本質的に同じである。
The principle of operation of the present invention establishing the width, thickness, power requirements and placement of the piezoelectric ribs 40 and 70 with respect to the strains and phase shifts induced in the waveguides 20 and 30 is illustrated in FIGS. It is essentially the same as the operating principle discussed above for one embodiment.

【0039】 図5に示されるような、本発明の第3の実施形態にしたがう光デバイス10の
動作は以下の通りである。第1の作動状態において、ネットワークの必要により
導波路30の出力ポートに光信号が向けられることが要求される。マッハ−ツェ
ンダー110に入る光信号の1/2が3dB結合器112により導波路30に結
合される。完璧な3dB結合器112及び114をもつ対称マッハ−ツェンダー
は、導波路20と30との間に位相差が存在しない場合には交差状態で動作し、
光信号は導波路30の出力となるであろう。すなわち、ネットワークコマンドの
処理に際し、ネットワークインターフェース60はアクチュエータ50及び52
を駆動して、圧電リブ40及び70に供給される電圧はほぼゼロボルトまで低下
する。上で論じられ、当業者には理解されるであろうように、完璧な3dB結合
器をもつマッハ−ツェンダーは実際上存在しない。それぞれのスイッチ状態にお
いて、アクチュエータ50及び52は、マッハ−ツェンダーの不完全性により発
生する小さな位相変動を補償するための小バイアス電圧を公称電圧に加えて、そ
れぞれ圧電リブ40及び70に供給する。
The operation of the optical device 10 according to the third embodiment of the present invention as shown in FIG. 5 is as follows. In the first operating state, the need for the network requires that the optical signal be directed to the output port of the waveguide 30. Half of the optical signal entering the Mach-Zehnder 110 is coupled to the waveguide 30 by the 3 dB coupler 112. A symmetric Mach-Zehnder with perfect 3 dB couplers 112 and 114 operates in the crossed state when there is no phase difference between the waveguides 20 and 30,
The optical signal will be the output of the waveguide 30. That is, in processing the network command, the network interface 60 causes the actuators 50 and 52 to
Driving, the voltage supplied to the piezoelectric ribs 40 and 70 drops to approximately zero volts. As discussed above and as will be appreciated by those skilled in the art, there is virtually no Mach-Zehnder with a perfect 3dB coupler. In each switch state, the actuators 50 and 52 apply a small bias voltage to the piezoelectric ribs 40 and 70, respectively, in addition to the nominal voltage to compensate for the small phase variations caused by Mach-Zehnder imperfections.

【0040】 第2の作動状態において、ネットワークインターフェース60は光信号を導波
路20の出力ポートに向けるように命令される。ネットワークインターフェース
60は命令に応じてアクチュエータ50及び52を駆動する。アクチュエータ5
0は圧電リブ40に正電圧を供給し、アクチュエータ52は絶対値がほぼ同じ負
電圧を圧電リブ70に供給する。圧電リブ40は伸長し、よって導波路構造20
を変形させるであろう。圧電リブ70は収縮し、よって導波路構造30を変形さ
せるであろう。変形は導波路20及び30を歪ませ、よってそれぞれの経路長を
変化させる。導波路20の経路長変化によりほぼ+π/2ラジアンの位相シフト
が生じ、一方導波路30の経路長変化によりほぼ−π/2ラジアンの位相シフト
が生じる。すなわち、導波路20と導波路30との間にπラジアン、あるいはπ
ラジアンの奇数倍の位相差が確立され、光信号は導波路20の出力ポートに向け
られる。もちろん、電圧の極性を反転しても同じ結果が得られる。しかし、電圧
は互いに逆極性でなければならない。
In the second operating state, the network interface 60 is commanded to direct the optical signal to the output port of the waveguide 20. The network interface 60 drives the actuators 50 and 52 according to the command. Actuator 5
0 supplies a positive voltage to the piezoelectric rib 40, and the actuator 52 supplies a negative voltage having substantially the same absolute value to the piezoelectric rib 70. The piezoelectric ribs 40 extend and thus the waveguide structure 20.
Will transform. The piezoelectric ribs 70 will contract and thus deform the waveguide structure 30. The deformation distorts the waveguides 20 and 30, thus changing their respective path lengths. A change in the path length of the waveguide 20 causes a phase shift of approximately + π / 2 radians, while a change in the path length of the waveguide 30 causes a phase shift of approximately −π / 2 radians. That is, π radians or π between the waveguide 20 and the waveguide 30.
A phase difference of odd radians is established and the optical signal is directed to the output port of waveguide 20. Of course, the same result can be obtained by reversing the polarity of the voltage. However, the voltages must have opposite polarities.

【0041】 本発明のまた別の実施形態においては、本明細書で具現化され、図7に示され
るように、圧電リブ40は、導波路20の外縁上に配置された外縁圧電ストリッ
プ46及び導波路20の内縁上に配置された内縁圧電ストリップ48からなる。
圧電リブ70は、導波路30の外縁上に配置された外縁圧電ストリップ72及び
導波路30の内縁上に配置された内縁圧電ストリップ74からなる。内縁圧電ス
トリップ48と内縁圧電ストリップ74とは少なくとも500μmは離され、上
で論じられ、図7に示されるように、500μmから1000μmの推奨離間距
離範囲内にある。これはクロストークとデバイス寸法との間のトレードオフであ
る。図6に示されるエッチング溝も本実施形態に用いることができる。アクチュ
エータ50は圧電ストリップ46及び48に接続され、それぞれに同じ電圧を供
給する。アクチュエータ52は圧電ストリップ72及び74に接続され、それぞ
れに同じ電圧を供給する。ネットワークインターフェース60がアクチュエータ
50及びアクチュエータ52に接続され、アクチュエータ50及び52をタンデ
ム駆動する。
In yet another embodiment of the present invention, as embodied herein and shown in FIG. 7, piezoelectric ribs 40 include an outer edge piezoelectric strip 46 and an outer edge piezoelectric strip 46 disposed on the outer edge of the waveguide 20. It consists of an inner edge piezoelectric strip 48 located on the inner edge of the waveguide 20.
The piezoelectric rib 70 is composed of an outer edge piezoelectric strip 72 arranged on the outer edge of the waveguide 30 and an inner edge piezoelectric strip 74 arranged on the inner edge of the waveguide 30. Inner edge piezoelectric strip 48 and inner edge piezoelectric strip 74 are separated by at least 500 μm and are within the recommended separation range of 500 μm to 1000 μm, as discussed above and shown in FIG. This is a trade-off between crosstalk and device size. The etching groove shown in FIG. 6 can also be used in this embodiment. The actuator 50 is connected to the piezoelectric strips 46 and 48 and supplies the same voltage to each. The actuator 52 is connected to the piezoelectric strips 72 and 74 and supplies the same voltage to each. A network interface 60 is connected to the actuator 50 and the actuator 52, and drives the actuators 50 and 52 in tandem.

【0042】 それぞれが与えなければならない位相シフト量に依存して、本発明の圧電リブ
40及び70に改変及び変形がなされ得ることは関連技術分野における当業者に
は明らかであろう。圧電ストリップ46,48,72及び74を導波路20及び
30のそれぞれの両側に配置することにより、圧電リブの長さを第2の実施形態
に対して1/2に、第1の形態にたいしては1/4に短縮することができる。すな
わち、式(10)においてα≒0.25である。
It will be apparent to those skilled in the relevant art that modifications and variations can be made to the piezoelectric ribs 40 and 70 of the present invention depending on the amount of phase shift each must provide. By arranging the piezoelectric strips 46, 48, 72 and 74 on both sides of the waveguides 20 and 30, respectively, the length of the piezoelectric rib is ½ of that of the second embodiment, and for the first embodiment, It can be shortened to 1/4. That is, in equation (10), α≈0.25.

【0043】 上に論じた変更を除けば、図7の光スイッチ10は図5に示される実施形態と
同じ態様で動作するから、その動作を繰り返しては説明しない。
Except for the changes discussed above, the optical switch 10 of FIG. 7 operates in the same manner as the embodiment shown in FIG. 5, so its operation will not be repeated.

【0044】 本発明のさらに別の実施形態においては、本明細書に具現化され、図8に示さ
れるように、圧電光スイッチ10の構成には導波路20及び導波路30で形成さ
れるマッハ−ツェンダー110が含まれる。圧電リブ40が導波路コア22から
オフセット距離をおいて導波路構造20上に配置される。別の圧電リブ70も導
波路30のコアからオフセット距離をおいて導波路構造30上に配置される。図
2に関するオフセット距離についての議論は本実施形態にも同様に通用する。圧
電リブ40はアクチュエータ50に電気的に接続される。圧電リブ70はアクチ
ュエータ52に電気的に接続される。アクチュエータ50及び52はネットワー
クインターフェース60に接続されて、タンデム駆動される。
In yet another embodiment of the present invention, as embodied herein and shown in FIG. 8, the configuration of the piezoelectric optical switch 10 includes a Mach formed by a waveguide 20 and a waveguide 30. -Zender 110 is included. The piezoelectric ribs 40 are arranged on the waveguide structure 20 with an offset distance from the waveguide core 22. Another piezoelectric rib 70 is also disposed on the waveguide structure 30 at an offset distance from the core of the waveguide 30. The discussion of offset distance with respect to FIG. 2 applies to this embodiment as well. The piezoelectric rib 40 is electrically connected to the actuator 50. The piezoelectric rib 70 is electrically connected to the actuator 52. The actuators 50 and 52 are connected to the network interface 60 and driven in tandem.

【0045】 アクチュエータ50及びアクチュエータ52は適当なよく知られたいかなるタ
イプのものでもあってよいが、圧電リブ40及び圧電リブ70に3つの別個の電
圧値を供給できる電圧源が例として示される。本実施形態は、先に示した実施形
態に関して上で論じた手法と同様の“プッシュ−プル”効果を用いる。圧電リブ
40と圧電リブ70を互いに逆極性の電圧で駆動することにより切換が行われる
。すなわち、電圧源は、アクチュエータ50が+Vを供給するときにアクチュエ
ータ52は−Vを供給するように、タンデム動作する。アクチュエータ50が−
Vを供給するときには、アクチュエータ52は+Vを供給する。アクチュエータ
50がほぼグラウンド電圧にあるときは、アクチュエータ52もほぼグラウンド
電圧にある。上で論じたように、公称電圧Vは、所望の位相差及び圧電リブ寸法
のような様々な要因に依存する。光信号を導波路20と30との間で所望に応じ
て分割するために複数の電圧の組み合わせを用い得ることは、関連技術分野にお
ける当業者には明らかであろう。
The actuators 50 and 52 may be of any suitable and well known type, but a voltage source capable of supplying three distinct voltage values to the piezoelectric ribs 40 and 70 is shown as an example. This embodiment uses a "push-pull" effect similar to the approach discussed above with respect to the embodiments shown above. Switching is performed by driving the piezoelectric ribs 40 and 70 with voltages having opposite polarities. That is, the voltage source operates in tandem such that actuator 52 supplies -V when actuator 50 supplies + V. Actuator 50-
When supplying V, the actuator 52 supplies + V. When the actuator 50 is at about ground voltage, the actuator 52 is also at about ground voltage. As discussed above, the nominal voltage V depends on various factors such as the desired phase difference and piezoelectric rib size. It will be apparent to those skilled in the relevant art that multiple voltage combinations may be used to split the optical signal between the waveguides 20 and 30 as desired.

【0046】 それぞれのリブが与えなければならない位相シフト量に依存して本発明に改変
及び変形がなされ得ることは、関連技術分野における当業者には明らかであろう
。図8において、導波路20は導波路30より長さΔL=L−Lだけ短く、
ΔLは、λ=1.55μm,n≒1.5のときに約250μmである。導波路2
0と導波路30との間のこの経路長差は、導波路20と導波路30との間にπ/
2ラジアンの位相差を確立する。すなわち、導波路20と30との間にπラジア
ンの位相差またはゼロ位相差を得るために圧電素子40及び70のそれぞれが生
じさせなければならない位相シフトは、π/4ラジアンにすぎない。圧電リブ4
0及び圧電リブ70が与えなければならない位相シフトがπラジアンからπ/4
ラジアンに減少したので、圧電リブ40及び圧電リブ70の長さも約1/4に短
縮することができる。すなわち、α≒0.25とした式(10)を圧電リブ40及
び圧電リブ70の長さLπ/4の計算に用いることができる。当業者であれば、
圧電リブを1つまたは圧電リブを4つ用いて本実施形態を実現できることも認め
るであろう。
It will be apparent to those skilled in the relevant art that modifications and variations can be made to the present invention depending on the amount of phase shift each rib must provide. In FIG. 8, the waveguide 20 is shorter than the waveguide 30 by a length ΔL = L 2 −L 1 ,
ΔL is about 250 μm when λ = 1.55 μm and n≈1.5. Waveguide 2
This path length difference between 0 and the waveguide 30 is π / between the waveguide 20 and the waveguide 30.
Establish a phase difference of 2 radians. That is, the phase shift that each of the piezoelectric elements 40 and 70 must produce to obtain a phase difference of π radians or a zero phase difference between the waveguides 20 and 30 is only π / 4 radians. Piezoelectric rib 4
0 and the phase shift that the piezoelectric rib 70 must provide is from π radian to π / 4.
Since it is reduced to radians, the lengths of the piezoelectric ribs 40 and the piezoelectric ribs 70 can be reduced to about 1/4. That is, the equation (10) in which α≈0.25 can be used to calculate the length L π / 4 of the piezoelectric rib 40 and the piezoelectric rib 70. If you are a person skilled in the art,
It will also be appreciated that this embodiment can be realized using one piezoelectric rib or four piezoelectric ribs.

【0047】 図8に示される本発明に改変及び変形がなされ得ることは、関連技術分野にお
ける当業者には明らかであろう。π/2ラジアンの位相差を与えるように経路長
差を構成する代わりに、永続的なπラジアンの位相差を与えるように経路長差を
構成することができる。この場合、圧電リブが作動していないときには、光デバ
イス10は交差状態ではなく直行状態にある。この構成は、スイッチが交差状態
よりは直行状態で用いられることが多くなりそうな場合に重要である。
It will be apparent to those skilled in the relevant art that modifications and variations can be made to the invention shown in FIG. Instead of configuring the path length difference to provide a phase difference of π / 2 radians, the path length difference can be configured to provide a permanent phase difference of π radians. In this case, when the piezoelectric ribs are not operating, the optical device 10 is in the orthogonal state instead of the intersecting state. This configuration is important when the switch is likely to be used in the orthogonal state rather than in the crossed state.

【0048】 先に示した実施形態に関して上で論じたように、機械的クロストークにともな
う問題を避けるためには圧電リブ40と70には少なくとも500μmの間隔が
とられるべきである。推奨離間距離範囲は500μmから1000μmである。
上で論じたように、離間距離はクロストークとデバイス寸法のトレードオフであ
る。図6に示されるようなエッチング溝も本実施形態に用いることができる。
As discussed above with respect to the embodiments shown above, the piezoelectric ribs 40 and 70 should be spaced by at least 500 μm to avoid problems with mechanical crosstalk. The recommended separation distance range is 500 μm to 1000 μm.
As discussed above, separation is a tradeoff between crosstalk and device size. An etching groove as shown in FIG. 6 can also be used in this embodiment.

【0049】 図8に示されるような本発明にしたがう光デバイス10の動作は以下の通りで
ある。第1の作動状態において、ネットワークは光信号を導波路20の出力ポー
トに向けるように光デバイス10に命令する。ネットワークインターフェース6
0はこれに応じてアクチュエータ50及び52を駆動する。アクチュエータ50
は正のあらかじめ定められた電圧を圧電リブ40に供給する。アクチュエータ5
2は絶対値が同じ負の電圧を圧電リブ70に供給する。圧電リブ40は導波路2
0を変形させ、ほぼ+π/4ラジアンの位相シフトが発生する。圧電リブ70は
導波路30を変形させ、ほぼ−π/4ラジアンの位相シフトが発生する。当業者
であれば認めるであろうように、実位相シフトはMZI(マッハ−ツェンダー干
渉計)の固有の不完全性に依存する。位相変化はそれぞれのMZIで若干異なる
ことがあり得る。導波路20と導波路30との間にπラジアンの全位相差が確立
されることが、必要条件である。そうすることで、光デバイス10が切り換えら
れ、光信号が導波路20の出力ポートからデバイスを出ることができる。
The operation of the optical device 10 according to the present invention as shown in FIG. 8 is as follows. In the first operating state, the network commands the optical device 10 to direct the optical signal to the output port of the waveguide 20. Network interface 6
0 drives the actuators 50 and 52 accordingly. Actuator 50
Supplies a positive predetermined voltage to the piezoelectric ribs 40. Actuator 5
2 supplies a negative voltage having the same absolute value to the piezoelectric rib 70. The piezoelectric rib 40 is the waveguide 2
It deforms 0 and causes a phase shift of approximately + π / 4 radians. The piezoelectric rib 70 deforms the waveguide 30 and a phase shift of approximately −π / 4 radian is generated. As one of ordinary skill in the art will appreciate, the actual phase shift depends on the inherent imperfections of the MZI (Mach-Zehnder interferometer). The phase change can be slightly different for each MZI. It is a requirement that a total phase difference of π radians is established between the waveguide 20 and the waveguide 30. In doing so, the optical device 10 is switched and the optical signal can exit the device from the output port of the waveguide 20.

【0050】 図8に示される第2の作動状態において、アクチュエータ50及び52はそれ
ぞれの圧電リブ40及び70にほぼゼロボルトを供給する。上で論じたように、
図8の非対称マッハ−ツェンダーは導波路20と導波路30との間にほぼπ/2
ラジアンの固有位相差をもって作製される。すなわち、圧電リブ40及び70が
それぞれ導波路20及び30を変形させていないときには、π/2ラジアンの固
有位相差により、光信号は導波路20の出力ポートと導波路30の出力ポートと
の間で等しく分割される。この状態において、光デバイス10は3dB分割器で
ある。
In the second actuated state shown in FIG. 8, the actuators 50 and 52 supply approximately zero volts to their respective piezoelectric ribs 40 and 70. As discussed above,
The asymmetric Mach-Zehnder shown in FIG. 8 has approximately π / 2 between the waveguide 20 and the waveguide 30.
It is manufactured with a phase difference of radian. That is, when the piezoelectric ribs 40 and 70 do not deform the waveguides 20 and 30, respectively, an optical signal is generated between the output port of the waveguide 20 and the output port of the waveguide 30 due to the inherent phase difference of π / 2 radians. Are equally divided by. In this state, the optical device 10 is a 3 dB divider.

【0051】 第3の作動状態において、ネットワークインターフェース60は光信号を導波
路30の出力ポートに向けるように命令される。ネットワークインターフェース
60はアクチュエータ50を駆動して圧電リブ40に負電圧を供給させる。同様
に、アクチュエータ52は圧電リブ70に絶対値がほぼ同じ正電圧を供給する。
圧電リブ40は導波路20を変形させてほぼ−π/4ラジアンの位相シフトを発
生させる。圧電リブ70は導波路30を変形させてほぼ+π/4ラジアンの位相
シフトを発生させる。この作動状態においては、圧電リブ40及び70により発
生する位相シフトが、導波路20と導波路30との間の経路長差により生じてい
る導波路20と導波路30との間のπ/2ラジアンの固有位相差を相殺する。す
なわち、導波路20と導波路30との間には位相差が存在せず、命令された通り
に光信号は導波路30の出力ポートに向けられる。
In the third operating state, the network interface 60 is commanded to direct the optical signal to the output port of the waveguide 30. The network interface 60 drives the actuator 50 to supply the piezoelectric rib 40 with a negative voltage. Similarly, the actuator 52 supplies a positive voltage having substantially the same absolute value to the piezoelectric rib 70.
The piezoelectric ribs 40 deform the waveguide 20 to produce a phase shift of approximately -π / 4 radians. The piezoelectric ribs 70 deform the waveguide 30 to produce a phase shift of approximately + π / 4 radians. In this operating state, the phase shift generated by the piezoelectric ribs 40 and 70 is caused by the path length difference between the waveguide 20 and the waveguide 30, and the phase shift between the waveguide 20 and the waveguide 30 is π / 2. Cancel the characteristic phase difference of radian. That is, there is no phase difference between the waveguide 20 and the waveguide 30, and the optical signal is directed to the output port of the waveguide 30 as instructed.

【0052】 本明細書に具現化され、図9に示されるような、なおまた別の実施形態におい
て、圧電可変減衰器10の構成には導波路20及び導波路30で形成されるマッ
ハ−ツェンダー110が含まれる。圧電リブ40が導波路コア22からオフセッ
ト距離をとって導波路20上に配置される。図2に関するオフセット距離につい
ての議論は同様に本実施形態にも等しく通用する。圧電リブ40はアクチュエー
タ50に電気的に接続される。
In yet another embodiment, as embodied herein and shown in FIG. 9, the configuration of the piezoelectric variable attenuator 10 includes a Mach-Zehnder formed of a waveguide 20 and a waveguide 30. 110 are included. The piezoelectric ribs 40 are arranged on the waveguide 20 with an offset distance from the waveguide core 22. The discussion of offset distances with respect to FIG. 2 applies equally to this embodiment as well. The piezoelectric rib 40 is electrically connected to the actuator 50.

【0053】 アクチュエータ50は既知の適当なよく知られたタイプのいずれであってもよ
いが、連続電圧範囲にかけて電圧を動的に変えるための可変電圧源が例として示
されている。当業者であれば、導波路20または30の出力ポートにおける光信
号のパワーレベルがアクチュエータ50により供給される電圧レベルに比例して
動的に制御されることを理解されよう。すなわち、可変減衰器10が連続範囲に
わたり電圧を変えることにより実現される。
The actuator 50 may be of any suitable and well known type known, but a variable voltage source for dynamically changing the voltage over a continuous voltage range is shown as an example. Those skilled in the art will appreciate that the power level of the optical signal at the output port of the waveguide 20 or 30 is dynamically controlled in proportion to the voltage level provided by the actuator 50. That is, the variable attenuator 10 is realized by changing the voltage over a continuous range.

【0054】 図9に示されるような、本発明にしたがう可変減衰器10の動作は以下の通り
である。第1の実施形態に関して論じたように、圧電リブ40が非駆動状態とさ
れていれば、対称マッハ−ツェンダー110を伝搬する光信号は導波路30の出
力ポートに向けられるであろう。導波路30からの光出力をあるレベルまで減衰
させることを命令するコマンドが受け取られると、ネットワークインターフェー
ス60がそのコマンドを解釈し、これをアクチュエータ50により与えられる範
囲内の電圧レベルに移し変える。アクチュエータ50はその電圧レベルを命令通
りに圧電リブ40に供給する。これに応答して圧電リブ40は伸長し、導波路構
造20を変形させて、導波路20の屈折率及び長さを変化させる。よって、光信
号の一部分は導波路30の出力ポートから進路を転じられて、導波路20の出力
ポートに再び向けられる。電圧が高められるとともに、ますます多くの信号が導
波路30から進路を転じられ、よって減衰される。アクチュエータ50があらか
じめ定められた電圧を圧電リブ40に供給すると、導波路20と導波路30との
間にπラジアンの位相差が確立される。この状態において、導波路30からの出
力は完全に減衰される。すなわち、アクチュエータ50により供給される電圧が
減衰量に比例する。
The operation of the variable attenuator 10 according to the present invention, as shown in FIG. 9, is as follows. As discussed with respect to the first embodiment, the optical signal propagating through the symmetric Mach-Zehnder 110 would be directed to the output port of the waveguide 30 if the piezoelectric ribs 40 were unactuated. When a command is received that orders the light output from the waveguide 30 to be attenuated to a certain level, the network interface 60 interprets the command and translates it into a voltage level within the range provided by the actuator 50. The actuator 50 supplies its voltage level to the piezoelectric ribs 40 as commanded. In response to this, the piezoelectric rib 40 expands, deforms the waveguide structure 20, and changes the refractive index and the length of the waveguide 20. Thus, a portion of the optical signal is diverted from the output port of waveguide 30 and redirected to the output port of waveguide 20. As the voltage is increased, more and more signal is diverted from the waveguide 30 and thus attenuated. When the actuator 50 supplies a predetermined voltage to the piezoelectric rib 40, a phase difference of π radian is established between the waveguide 20 and the waveguide 30. In this state, the output from the waveguide 30 is completely attenuated. That is, the voltage supplied by the actuator 50 is proportional to the amount of attenuation.

【0055】 本明細書に具現化され、図10に示されるような、さらにまた別の実施形態に
おいて、圧電波長可変フィルタ10の構成には導波路20及び導波路30で形成
されるマッハ−ツェンダー110が含まれる。導波路20は、ほぼ200μmで
ある、距離ΔL=L−Lだけ導波路30より短いことに注意されたい。圧電
リブ40が導波路コア22からオフセット距離をおいて導波路構造20上に配置
される。図2に関するオフセット距離についての議論は同様に本実施形態にも等
しく通用する。圧電リブ40はアクチュエータ50に電気的に接続される。
In yet another embodiment as embodied herein and shown in FIG. 10, a piezoelectric tunable filter 10 may be configured with a Mach-Zehnder waveguide 20 and a waveguide 30. 110 are included. Note that the waveguide 20 is shorter than the waveguide 30 by the distance ΔL = L 2 −L 1 , which is approximately 200 μm. The piezoelectric ribs 40 are arranged on the waveguide structure 20 with an offset distance from the waveguide core 22. The discussion of offset distances with respect to FIG. 2 applies equally to this embodiment as well. The piezoelectric rib 40 is electrically connected to the actuator 50.

【0056】 図10に示されるような、本発明にしたがう波長可変フィルタ10の動作は以
下の通りである。2つのアームの間の位相変化は次式(11):
The operation of the tunable filter 10 according to the present invention as shown in FIG. 10 is as follows. The phase change between the two arms is given by the following equation (11):

【数21】 で与えられる。屈折率nは波長に依存するから積nΔLも波長に依存する。ΔL
が大きければ、相異なる波長の間で大きな位相差を得ることができる。例えば、
圧電リブ40が作動されない第1の作動状態においては、λ=1554.5n
mの光には位相差がなく、λ=1558.5nmの光にはπラジアンの位相差
がある。すなわち、λは干渉されず、λは減殺的干渉を受けるであろう。第
2の作動状態において、圧電リブ40は導波路20と導波路30との間にπラジ
アンの位相差を誘起する。上で論じた波長依存性のため、相異なる波長における
減衰が変化し、λが干渉されず、λが減殺的干渉により消滅するであろう。
[Equation 21] Given in. Since the refractive index n depends on the wavelength, the product nΔL also depends on the wavelength. ΔL
Is large, a large phase difference can be obtained between different wavelengths. For example,
In the first operating state in which the piezoelectric ribs 40 are not activated, λ 1 = 1554.5n
The light of m has no phase difference, and the light of λ 2 = 1558.5 nm has a phase difference of π radian. That is, λ 1 will not be interfered and λ 2 will be subject to destructive interference. In the second operating state, the piezoelectric ribs 40 induce a phase difference of π radians between the waveguide 20 and the waveguide 30. Due to the wavelength dependence discussed above, the attenuation at different wavelengths will change, λ 2 will not interfere and λ 1 will disappear due to destructive interference.

【0057】 図11A〜Qは、本発明の圧電光スイッチの連続する作製段階を順次に示す略
図である。図11Aで基板100が形成される。基板100は適当なよく知られ
たタイプのいずれでもよいが、シリコンガラスで形成された基板が例として示さ
れている。図11Bは基板100上に被着されているバッファ層102を示す。
バッファ層102は適当なよく知られたタイプのいずれでもよいが、石英ガラス
で形成された層が例として示されている。図11Cはバッファ層102上に被着
されているコア層104を示す。コア層104は適当なよく知られたタイプのい
ずれでもよいが、バッファ層102の屈折率より高い屈折率nを有する石英ガラ
スで形成された層が例として示されている。関連技術分野における当業者であれ
ば、図11A〜11Cに説明される作製工程が重合体、共重合体、モノマーまた
はその他の適当な材料を用いても実現できることを理解されよう。図11D〜1
1Hは導波路構造20及び導波路構造30を形成するフォトリソグラフィプロセ
スを示す。マスク116がコア層104上に配置され、導波路構造20及び30
のパターンがマスクを通した露光によりコア層104に転写される。図11Gに
示されるエッチング処理により不必要なコア材が除去される。図11Hにおいて
オーバークラッド層24が導波路構造20及び30に重ねて被着される。図11
I〜11Nは、導波路構造20上に形成されている圧電リブ40を示す。PZT
またはZnOの層が下部電極44上に被着される。PZTリブの寸法は上の議論
で与えられた範囲内で変動するであろう。図11Pにおいて、ピグテイル18が
光結合を与えるために導波路20及び30に接続される。最後に、図11Qにお
いて圧電リブ電極が光ユニットパッケージ108内に配置されたコネクタに結線
される。
11A-Q are schematic diagrams sequentially illustrating successive fabrication steps of the piezoelectric optical switch of the present invention. The substrate 100 is formed in FIG. 11A. Substrate 100 may be of any suitable well-known type, but a substrate formed of silicon glass is shown as an example. FIG. 11B shows the buffer layer 102 deposited on the substrate 100.
Buffer layer 102 may be of any suitable well known type, but a layer formed of fused silica is shown as an example. FIG. 11C shows the core layer 104 deposited on the buffer layer 102. The core layer 104 may be of any suitable well-known type, but a layer formed of fused silica having a refractive index n higher than that of the buffer layer 102 is shown as an example. Those skilled in the relevant art will appreciate that the fabrication process illustrated in Figures 11A-11C can also be accomplished with polymers, copolymers, monomers or other suitable materials. 11D-1
1H indicates a photolithography process for forming the waveguide structure 20 and the waveguide structure 30. A mask 116 is disposed on the core layer 104 and the waveguide structures 20 and 30.
Pattern is transferred to the core layer 104 by exposure through a mask. Unnecessary core material is removed by the etching process shown in FIG. 11G. In FIG. 11H, an overclad layer 24 is deposited over the waveguide structures 20 and 30. Figure 11
I to 11N indicate piezoelectric ribs 40 formed on the waveguide structure 20. PZT
Alternatively, a layer of ZnO is deposited on the bottom electrode 44. The dimensions of PZT ribs will vary within the ranges given in the discussion above. In FIG. 11P, pigtail 18 is connected to waveguides 20 and 30 to provide optical coupling. Finally, in FIG. 11Q, the piezoelectric rib electrode is connected to the connector arranged in the optical unit package 108.

【0058】 本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変形がなさ
れ得ることは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形
が添付特許請求事項及びそれらの等価物の範囲内に入れば、本発明はそのような
改変及び変形を包含するものとする。
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it is intended that the present invention cover such modifications and variations as come within the scope of the appended claims and their equivalents.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施形態にしたがう圧電光スイッチの略図[Figure 1]   Schematic diagram of a piezoelectric optical switch according to a first embodiment of the present invention

【図2】 本発明にしたがう導波路構造上への圧電リブの配置の詳細図[Fig. 2]   Detailed view of the arrangement of piezoelectric ribs on a waveguide structure according to the invention.

【図3】 本発明のための複屈折と消光比との間の関係を示すグラフ[Figure 3]   Graph showing the relationship between birefringence and extinction ratio for the present invention

【図4】 本発明の第2の実施形態にしたがう圧電光スイッチの略図[Figure 4]   Schematic diagram of a piezoelectric optical switch according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の別の実施形態にしたがう圧電光スイッチの略図[Figure 5]   Schematic diagram of a piezoelectric optical switch according to another embodiment of the present invention.

【図6】 クロストークを低減するためにマッハ−ツェンダーの複数のアームを機械的に
分離するために用いられるエッチング溝の詳細図
FIG. 6 is a detailed view of the etching groove used to mechanically separate the Mach-Zehnder arms to reduce crosstalk.

【図7】 本発明のまた別の実施形態にしたがう圧電光スイッチの略図[Figure 7]   Schematic diagram of a piezoelectric optical switch according to yet another embodiment of the invention.

【図8】 本発明のまた別の実施形態にしたがう圧電光スイッチの略図[Figure 8]   Schematic diagram of a piezoelectric optical switch according to yet another embodiment of the invention.

【図9】 本発明のさらにまた別の実施形態にしたがう可変減衰コントローラであること
を特徴とする圧電光デバイスの略図
FIG. 9 is a schematic diagram of a piezoelectric optical device, which is a variable attenuation controller according to yet another embodiment of the present invention.

【図10】 本発明のさらにまた別の実施形態にしたがう光変調器であることを特徴とする
圧電光デバイスの略図
FIG. 10 is a schematic diagram of a piezoelectric optical device, which is an optical modulator according to yet another embodiment of the present invention.

【図11a】 本発明の圧電光スイッチの連続する作製段階を順次に示す略図FIG. 11a   Schematic diagram sequentially showing successive fabrication steps of the piezoelectric optical switch of the present invention

【図11b】 本発明の圧電光スイッチの連続する作製段階を順次に示す略図FIG. 11b   Schematic diagram sequentially showing successive fabrication steps of the piezoelectric optical switch of the present invention

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 圧電光デバイス 20,30 導波路 40 圧電リブ 50 アクチュエータ 60 ネットワークインターフェース 110 マッハ−ツェンダー       10 Piezoelectric optical device       20,30 Waveguide       40 Piezo rib       50 actuators       60 network interface       110 Mach-Zender

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AE,AL,A M,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY ,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE, ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,H U,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP ,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU, LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,N Z,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI ,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG, US,UZ,VN,YU,ZA,ZW─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), AE, AL, A M, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY , CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, H U, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP , KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, N Z, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI , SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW

Claims (67)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光信号を第1の出力ポートまたは第2の出力ポートに選択的
に向けるための光デバイスであって: 前記第1の出力ポートに接続された少なくとも1つのコアを有する少なくとも
1つの導波路であって、前記光信号を前記少なくとも1つの導波路に沿って伝搬
方向に伝搬させる少なくとも1つの導波路;及び 前記少なくとも1つの導波路内に複数の互いに直交する歪成分を誘起すること
により前記光信号を前記第1の出力ポートから前記第2の出力ポートに切り換え
るための少なくとも1つの圧電素子であって、前記複数の互いに直交する歪成分
の内の第1の成分だけが実質的に前記少なくとも1つのコア内に存在するように
、前記少なくとも1つの導波路上のあらかじめ定められた位置に配され、前記第
1の成分は前記伝搬方向に整合する歪成分であるような少なくとも1つの圧電素
子; を含むことを特徴とする光デバイス。
1. An optical device for selectively directing an optical signal to a first output port or a second output port: at least one having at least one core connected to said first output port At least one waveguide that propagates the optical signal in the propagation direction along the at least one waveguide; and induces a plurality of mutually orthogonal distortion components in the at least one waveguide. Thereby, the at least one piezoelectric element for switching the optical signal from the first output port to the second output port, wherein substantially only the first component of the plurality of mutually orthogonal distortion components is provided. To be present in the at least one core, the first component is disposed at a predetermined position on the at least one waveguide, and the first component is the propagation direction. Optical device characterized in that it comprises a; at least one piezoelectric element such that the distortion components matched to.
【請求項2】 前記あらかじめ定められた位置が前記少なくとも1つのコア
の複屈折値を実質的に無視できるほど小さくすることを特徴とする請求項1記載
の光デバイス。
2. The optical device according to claim 1, wherein the predetermined position makes the birefringence value of the at least one core so small as to be substantially negligible.
【請求項3】 前記少なくとも1つの導波路が第1の導波路及び第2の導波
路を含み、よって光結合器を形成することを特徴とする請求項1記載の光デバイ
ス。
3. The optical device of claim 1, wherein the at least one waveguide comprises a first waveguide and a second waveguide, thus forming an optical coupler.
【請求項4】 前記少なくとも1つの導波路が第1の導波路及び第2の導波
路を含み、よってマッハ−ツェンダーデバイスを形成することを特徴とする請求
項1記載の光デバイス。
4. The optical device of claim 1, wherein the at least one waveguide comprises a first waveguide and a second waveguide, thus forming a Mach-Zehnder device.
【請求項5】 波長がλの光信号を第1の出力ポートまたは第2の出力ポー
トに向けるためのマッハ−ツェンダー光デバイスであって: 前記第1の出力ポートに接続された第1のコア、屈折率n、第1の長さL
び第1の出力を有し、前記光信号を前記第1のコア内において伝搬方向に伝搬さ
せる第1の導波路;及び 前記第1の導波路内に第1の複数の互いに直交する歪成分をつくりだすことに
より前記光信号を前記第1の出力ポートと前記第2の出力ポートとの間で切り換
えるための第1の圧電リブであって、前記第1の複数の互いに直交する歪成分の
内の第1の成分だけが実質的に前記第1のコア内に存在するように、前記第1の
コアから第1のあらかじめ定められたオフセット距離をおいて前記第1の導波路
上に配置され、前記第1の成分は前記伝搬方向に平行であるような第1の圧電リ
ブ; を含むことを特徴とする光デバイス。
5. A Mach-Zehnder optical device for directing an optical signal of wavelength λ to a first output port or a second output port, the first core connected to the first output port. A first waveguide having a refractive index n, a first length L 1 and a first output to propagate the optical signal in a propagation direction within the first core; and the first waveguide. A first piezoelectric rib for switching the optical signal between the first output port and the second output port by creating a first plurality of mutually orthogonal distortion components therein. A first predetermined offset distance from the first core is such that only the first component of the first plurality of mutually orthogonal distortion components is substantially within the first core. Is placed on the first waveguide, and Optical device characterized in that it comprises a; component said first piezoelectric rib the propagation direction such that it is parallel.
【請求項6】 前記第1のあらかじめ定められたオフセット距離が前記第1
のコアの複屈折値を実質的に無視できるほど小さくすることを特徴とする請求項
5記載の光デバイス。
6. The first predetermined offset distance is the first offset distance.
6. The optical device according to claim 5, wherein the birefringence value of the core is substantially small enough to be ignored.
【請求項7】 請求項5記載の光デバイスにおいて: 前記第2の出力ポートに接続された第2のコア、屈折率n及び第2の長さL を有し、前記第1の導波路に近接して配置された第2の導波路であって、前記光
信号を前記第2のコア内において前記伝搬方向に伝搬する第2の導波路;及び 前記第1の導波路内に前記第1の複数の互いに直交する歪成分をつくるような
第1の導波路変形を、前記第1の圧電リブに生じさせるために、前記第1の圧電
リブに接続された第1のアクチュエータ; をさらに含むことを特徴とする光デバイス。
7. The optical device of claim 5, wherein the first waveguide has a second core connected to the second output port, a refractive index n, and a second length L 2. A second waveguide arranged in proximity to the second waveguide for propagating the optical signal in the propagation direction in the second core; and the second waveguide in the first waveguide. A first actuator connected to the first piezoelectric rib for causing a first waveguide deformation in the first piezoelectric rib that creates one of a plurality of mutually orthogonal strain components; An optical device comprising:
【請求項8】 前記第1の導波路変形が前記第1の導波路と前記第2の導波
路との間に位相差を誘起し;dnを前記屈折率nの変化、dLを前記長さL の変化として、前記位相差が式: 【数1】 で表されることを特徴とする請求項7記載の光デバイス。
8. The first waveguide deformation induces a phase difference between the first waveguide and the second waveguide; dn is a change in the refractive index n, and dL 1 is the length. As a change in the length L 1, the phase difference is expressed by the following equation: The optical device according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記光信号がx方向の第1の偏極成分及びy方向の第2の偏
極成分を含み;前記x方向、前記y方向、及びz方向が直交座標系の互いに直交
する軸であり、前記z方向が前記伝搬方向であることを特徴とする請求項5記載
の光デバイス。
9. The optical signal includes a first polarization component in the x direction and a second polarization component in the y direction; the x direction, the y direction, and the z direction are orthogonal to each other in an orthogonal coordinate system. The optical device according to claim 5, wherein the optical device is an axis and the z direction is the propagation direction.
【請求項10】 前記第1の複数の互いに直交する歪成分が、dnを前記
第1の偏極成分に対する屈折率の変化、dnを前記第2の偏極成分に対する屈
折率の変化、p11及びp12を光弾性係数、ε,ε,及びε=dL/
Lを前記第1の複数の互いに直交する歪成分、dLを前記第1の長さLの変
化として、式: 【数2】 及び 【数3】 により前記屈折率nの変化と関係付けられることを特徴とする請求項9記載の光
デバイス。
10. The first plurality of mutually orthogonal distortion components are dn x a change in refractive index with respect to the first polarized component, dn y with a change in refractive index with respect to the second polarized component, Let p 11 and p 12 be photoelastic coefficients, ε x , ε y , and ε z = dL 1 /
It said L first plurality of orthogonal distortion component together, the dL 1 as a change in the first length L 1, the formula: ## EQU2 ## And [Equation 3] 10. The optical device according to claim 9, wherein the optical device is related to the change in the refractive index n by.
【請求項11】 前記第1の導波路変形が、K及びKを無次元の係数で
あり前記第1の複数の互いに直交する歪成分の関数として、式: 【数4】 及び 【数5】 にしたがう、第1の偏極成分位相差ΔΦ及び第2の偏極成分位相差ΔΦを前
記第1の導波路と前記第2の導波路との間に確立することを特徴とする請求項1
0記載の光デバイス。
11. The first waveguide deformation, wherein K x and K y are non-dimensional coefficients and is a function of the first plurality of mutually orthogonal distortion components, the equation: And [Equation 5] Accordingly, the first polarization component phase difference ΔΦ x and the second polarization component phase difference ΔΦ y are established between the first waveguide and the second waveguide. Item 1
The optical device described in 0.
【請求項12】 前記第1のコアにおける第1の複屈折値が、Qを前記第1
の複屈折値に逆比例する値として、式: 【数6】 により前記複数の互いに直交する歪成分と関係付けられることを特徴とする請求
項10記載の光デバイス。
12. A first birefringence value in the first core is set such that Q is equal to the first birefringence value.
As a value inversely proportional to the birefringence value of, the expression: 11. The optical device according to claim 10, wherein the optical device is associated with the plurality of mutually orthogonal distortion components by.
【請求項13】 前記第1のあらかじめ定められたオフセット距離がλ/4
nにほぼ等しいことを特徴とする請求項12記載の光デバイス。
13. The first predetermined offset distance is λ / 4.
13. The optical device according to claim 12, wherein the optical device is substantially equal to n.
【請求項14】 前記第1の出力ポート及び第2の出力ポートにおける消光
比が、Qが16より大きいときに、少なくとも20dBであることを特徴とする
請求項12記載の光デバイス。
14. The optical device according to claim 12, wherein the extinction ratio at the first output port and the second output port is at least 20 dB when Q is greater than 16.
【請求項15】 前記第1の導波路変形が前記第1の導波路と前記第2の導
波路との間にπラジアンの位相差を確立して、前記光信号を前記第1の出力ポー
トに向けさせることを特徴とする請求項5記載の光デバイス。
15. The first waveguide modification establishes a phase difference of π radians between the first waveguide and the second waveguide to direct the optical signal to the first output port. The optical device according to claim 5, characterized in that the optical device is directed toward.
【請求項16】 前記第1の導波路変形がない場合には前記光信号が前記第
2の出力ポートに向けられることを特徴とする請求項15記載の光デバイス。
16. The optical device of claim 15, wherein the optical signal is directed to the second output port when there is no deformation of the first waveguide.
【請求項17】 前記第1のアクチュエータが前記第1の圧電リブにあらか
じめ定められた電圧を供給するために前記第1の圧電リブに接続された電圧源で
あることを特徴とする請求項15記載の光デバイス。
17. The first actuator is a voltage source connected to the first piezoelectric rib for supplying a predetermined voltage to the first piezoelectric rib. The optical device described.
【請求項18】 前記第1の圧電リブが、K及びKを無次元の係数であ
り前記第1の複数の互いに直交する歪成分の関数として、式: 【数7】 にしたがう、πラジアンの位相シフトに対応する第1のリブ長Lπを有すること
を特徴とする請求項15記載の光デバイス。
18. The first piezoelectric rib has the equations : K x and K y as non-dimensional coefficients and as a function of the first plurality of mutually orthogonal strain components: 16. The optical device according to claim 15, having a first rib length L π corresponding to a phase shift of π radians according to.
【請求項19】 前記Lπがほぼ2mmから3cmの範囲にあることを特徴
とする請求項18記載の光デバイス。
19. The optical device of claim 18, wherein L π is in the range of approximately 2 mm to 3 cm.
【請求項20】 前記第1の圧電リブの幅がほぼ20μmから300μmの
範囲にあることを特徴とする請求項18記載の光デバイス。
20. The optical device according to claim 18, wherein the width of the first piezoelectric rib is in the range of approximately 20 μm to 300 μm.
【請求項21】 前記第1の圧電リブの厚さがほぼ3μmから300μmの
範囲にあることを特徴とする請求項18記載の光デバイス。
21. The optical device according to claim 18, wherein the thickness of the first piezoelectric rib is in the range of approximately 3 μm to 300 μm.
【請求項22】 請求項7記載の光デバイスにおいて: 前記第2の導波路内に第2の複数の互いに直交する歪成分をつくりだすことに
より前記第1の圧電リブと協同して前記光信号を前記第1の出力ポートと前記第
2の出力ポートとの間で切り換えるための第2の圧電リブであって、前記第2の
複数の互いに直交する歪成分の内の第2の成分だけが実質的に前記第2のコア内
に存在するように、前記第2のコアから第2のあらかじめ定められたオフセット
距離をおいて前記第2の導波路上に配置され、前記第2の成分は前記伝搬方向に
平行であるような第2の圧電リブ;及び 前記第2の複数の互いに直交する歪成分を前記第2の導波路内につくるような
第2の導波路変形を、前記第2の圧電リブに発生させるために、前記第2の圧電
リブに接続された第2のアクチュエータ; をさらに含むことを特徴とする光デバイス。
22. An optical device according to claim 7, wherein the optical signal is produced in cooperation with the first piezoelectric rib by creating a second plurality of mutually orthogonal strain components in the second waveguide. A second piezoelectric rib for switching between the first output port and the second output port, wherein only a second component of the second plurality of mutually orthogonal strain components is substantially formed. Is disposed on the second waveguide at a second predetermined offset distance from the second core such that it is within the second core, and the second component is A second piezoelectric rib that is parallel to the direction of propagation; and a second waveguide modification that creates the second plurality of mutually orthogonal strain components in the second waveguide. In order to generate a piezoelectric rib, it is connected to the second piezoelectric rib. It has been the second actuator; and optical devices, which comprises a.
【請求項23】 前記第1の長さLが実質的に前記第2の長さLに等し
いことを特徴とする請求項22記載の光デバイス。
23. The optical device of claim 22, wherein the first length L 1 is substantially equal to the second length L 2 .
【請求項24】 第1のあらかじめ定められた電圧を前記第1のアクチュエ
ータに供給することにより前記第1の導波路変形を生じさせ、前記第1のあらか
じめ定められた電圧とは逆の極性を有する第2のあらかじめ定められた電圧を前
記第2のアクチュエータに供給することにより前記第2の導波路変形を生じさせ
ることを特徴とする請求項23記載の光デバイス。
24. A first predetermined voltage is applied to the first actuator to cause the first waveguide deformation, and a polarity opposite to the first predetermined voltage is applied. 24. The optical device according to claim 23, wherein the second waveguide deformation is caused by supplying a second predetermined voltage that the second actuator has to the second actuator.
【請求項25】 前記第1の導波路変形が前記第1の導波路に第1の位相シ
フトを確立し、前記第2の導波路変形が前記第2の導波路に第2の位相シフトを
確立し、前記第1の位相シフトと前期第2の位相シフトとの間の位相差がπラジ
アンまたはπラジアンの奇数倍にほぼ等しいことを特徴とする請求項24記載の
光デバイス。
25. The first waveguide modification establishes a first phase shift in the first waveguide, and the second waveguide modification establishes a second phase shift in the second waveguide. 25. The optical device of claim 24, wherein the phase difference between the first and second phase shifts established is substantially equal to [pi] radians or an odd multiple of [pi] radians.
【請求項26】 前記第1の導波路及び前記第2の導波路が変形されていな
い場合にはほぼゼロラジアンの位相差が存在し、前記光信号が前記第2の出力ポ
ートに向けられることを特徴とする請求項23記載の光デバイス。
26. A phase difference of substantially zero radians exists when the first waveguide and the second waveguide are not deformed, and the optical signal is directed to the second output port. The optical device according to claim 23, wherein:
【請求項27】 前記第1の圧電リブの長さ及び前記第2の圧電リブの長さ
が等しく、αを0.5にほぼ等しい比例定数、λを波長、K及びKをそれぞ
れ前記第1の導波路及び前記第2の導波路の前記第1の複数の互いに直交する歪
成分及び前記第2の複数の互いに直交する歪成分に関係付けられる無次元の係数
として、式: 【数8】 にしたがうπ/2ラジアンの位相シフトに対応するリブ長Lπ/2を有することを
特徴とする請求項23記載の光デバイス。
27. The lengths of the first piezoelectric rib and the second piezoelectric rib are equal to each other, α is a proportional constant approximately equal to 0.5, λ is a wavelength, and K x and K y are respectively the above-mentioned. As a dimensionless coefficient related to the first plurality of mutually orthogonal distortion components and the second plurality of mutually orthogonal distortion components of the first waveguide and the second waveguide, the equation: 8] 24. An optical device according to claim 23, having a rib length L [ pi] / 2 corresponding to a phase shift of [pi] / 2 radians according to.
【請求項28】 前記第1の長さL及び前記第2の長さLが不等であり
、前記第1の導波路と前記第2の導波路との間にπラジアンの位相差を確立する
経路長差を形成することを特徴とする請求項22記載の光デバイス。
28. The first length L 1 and the second length L 2 are unequal, and a phase difference of π radians is provided between the first waveguide and the second waveguide. 23. The optical device according to claim 22, wherein a path length difference that establishes is established.
【請求項29】 前記第1の長さLと前記第2の長さLとが不等であり
、前記第1の導波路と前記第2の導波路との間にπ/2ラジアンの位相差を確立
する経路長差を形成することを特徴とする請求項22記載の光デバイス。
29. The first length L 1 and the second length L 2 are unequal, and π / 2 radian is provided between the first waveguide and the second waveguide. 23. The optical device according to claim 22, wherein a path length difference that establishes the phase difference of the optical device is formed.
【請求項30】 前記経路長差がほぼ250nmであることを特徴とする請
求項29記載の光デバイス。
30. The optical device according to claim 29, wherein the path length difference is approximately 250 nm.
【請求項31】 前記第1のアクチュエータに正のあらかじめ定められた電
圧を供給することにより前記第1の導波路変形を生じさせ、前記第2のアクチュ
エータに負のあらかじめ定められた電圧を供給することにより前記第2の導波路
変形を生じさせることを特徴とする請求項29記載の光デバイス。
31. The first waveguide deformation is caused by supplying a positive predetermined voltage to the first actuator, and a negative predetermined voltage is supplied to the second actuator. 30. The optical device according to claim 29, wherein the second waveguide deformation is caused thereby.
【請求項32】 前記光信号が前記第1の出力ポートに向けられるように、
前記第1の導波路変形が前記第1の導波路にほぼ+π/4ラジアンの位相シフト
を誘起し、前記第2の導波路変形が前記第2の導波路にほぼ−π/4ラジアンの
位相シフトを誘起して、前記第1の導波路構造と前記第2の導波路構造との間に
πラジアンの位相差を生じさせることを特徴とする請求項31記載の光デバイス
32. The optical signal is directed to the first output port,
The first waveguide deformation induces a phase shift of approximately + π / 4 radians in the first waveguide, and the second waveguide deformation causes a phase shift of approximately −π / 4 radians in the second waveguide. 32. The optical device according to claim 31, wherein a shift is induced to cause a phase difference of π radian between the first waveguide structure and the second waveguide structure.
【請求項33】 前記第1のアクチュエータに負のあらかじめ定められた電
圧を供給することにより前記第1の導波路変形を生じさせ、前記第2のアクチュ
エータに正のあらかじめ定められた電圧を供給することにより前記第2の導波路
変形を生じさせることを特徴とする請求項31記載の光デバイス。
33. The first waveguide deformation is caused by supplying a negative predetermined voltage to the first actuator, and a positive predetermined voltage is supplied to the second actuator. 32. The optical device according to claim 31, wherein the second waveguide deformation is caused thereby.
【請求項34】 前記第1の導波路変形が前記第1の導波路構造にほぼ−π
/4ラジアンの位相シフトを誘起し、前記第2の導波路変形が前記第2の導波路
構造にほぼ+π/4ラジアンの位相シフトを誘起して、前記経路長差により確立
された前記第1の導波路と前記第2の導波路との間の前記π/2ラジアンの位相
差を相殺し、よって前記光信号を前記第2の出力ポートに向けることを特徴とす
る請求項33記載の光デバイス。
34. The first waveguide deformation is approximately -π in the first waveguide structure.
The second waveguide deformation induces a phase shift of approximately + π / 4 radians in the second waveguide structure and induces a phase shift of / 4 radians, and the first path established by the path length difference. 34. The light of claim 33, wherein the phase difference of π / 2 radians between the second waveguide and the second waveguide is canceled, thus directing the optical signal to the second output port. device.
【請求項35】 前記第1の導波路及び前記第2の導波路が変形されず、よ
って前記光信号が前記第1の出力ポート及び前記第2の出力ポートに向けられる
実質的に相等しい分割光信号に分割されることを特徴とする請求項31記載の光
デバイス。
35. Substantially equal splits in which the first waveguide and the second waveguide are not deformed so that the optical signal is directed to the first output port and the second output port. The optical device according to claim 31, wherein the optical device is divided into optical signals.
【請求項36】 前記第1の圧電リブ及び前記第2の圧電リブが、αを0.
25にほぼ等しい比例定数、K及びKをそれぞれ前記第1の導波路及び前記
第2の導波路の前記第1の複数の互いに直交する歪成分及び前記第2の複数の互
いに直交する歪成分に関係付けられる無次元の係数として、式: 【数9】 にしたがうπ/4ラジアンの位相シフトに対応するリブ長Lπ/4を有することを
特徴とする請求項31記載の光デバイス。
36. The first piezoelectric rib and the second piezoelectric rib have α of 0.
A proportionality constant, K x and K y , which is approximately equal to 25, respectively, for the first plurality of mutually orthogonal strain components and the second plurality of mutually orthogonal strains of the first waveguide and the second waveguide, respectively. As a dimensionless coefficient associated with the component, the equation: 32. The optical device of claim 31, having a rib length L [ pi] / 4 corresponding to a phase shift of [pi] / 4 radians according to.
【請求項37】 前記第1の圧電リブが: 前記第1のオフセットに実質的に等しい距離をおいて前記第1の導波路の外縁
上に配置された第1の外縁圧電ストリップ;及び 前記第1のオフセットに実質的に等しい距離をおいて前記第1の導波路の内縁
上に配置された第1の内縁圧電ストリップ; を含むことを特徴とする請求項22記載の光デバイス。
37. A first outer edge piezoelectric strip disposed on an outer edge of the first waveguide at a distance substantially equal to the first offset; and 37. 23. The optical device of claim 22, further comprising: a first inner edge piezoelectric strip disposed on an inner edge of the first waveguide at a distance substantially equal to an offset of 1.
【請求項38】 前記第2の圧電リブが: 前記第2のオフセットに実質的に等しい距離をおいて前記第2の導波路構造の
外縁上に配置された第2の外縁圧電ストリップ;及び 前記第2のオフセットに実質的に等しい距離をおいて前記第2の導波路の内縁
上に配置された第2の内縁圧電ストリップ; を含み: 前記第1の内縁圧電ストリップと前記第2の内縁圧電ストリップとの間隔が実
質的に500μmから1,000μmの間の範囲内にある; ことを特徴とする請求項37記載の光デバイス。
38. A second outer edge piezoelectric strip disposed on an outer edge of the second waveguide structure at a distance substantially equal to the second offset; and 38. A second inner edge piezoelectric strip disposed on an inner edge of the second waveguide at a distance substantially equal to a second offset; and including: the first inner edge piezoelectric strip and the second inner edge piezoelectric strip. 38. An optical device according to claim 37, wherein the distance to the strip is substantially in the range between 500 [mu] m and 1,000 [mu] m.
【請求項39】 前記第1のアクチュエータが前記第1の出力ポートに向け
られる前記光信号の量に比例する電圧を供給するために前記第1の圧電リブに接
続された可変電圧源であることを特徴とする請求項5記載の光デバイス。
39. The first actuator is a variable voltage source connected to the first piezoelectric rib to provide a voltage proportional to the amount of the optical signal directed to the first output port. The optical device according to claim 5, wherein
【請求項40】 前記電圧がゼロボルトと第1のあらかじめ定められた電圧
量との間の連続する範囲内で可変であることを特徴とする請求項39記載の光デ
バイス。
40. The optical device of claim 39, wherein the voltage is variable within a continuous range between zero volts and a first predetermined amount of voltage.
【請求項41】 ゼロボルトが前記光信号の最大減衰に対応し、前記第1の
あらかじめ定められた電圧量が前記光信号の最大伝送に対応することを特徴とす
る請求項40記載の光デバイス。
41. The optical device of claim 40, wherein zero volts corresponds to maximum attenuation of the optical signal and the first predetermined amount of voltage corresponds to maximum transmission of the optical signal.
【請求項42】 前記第1の出力ポートと前記第2の出力ポートとの間に前
記第1の出力ポートを前記第2の出力ポートから機械的に分離するためのエッチ
ングされた溝をさらに含むことを特徴とする請求項5記載の光デバイス。
42. The method further comprises an etched groove between the first output port and the second output port for mechanically separating the first output port from the second output port. The optical device according to claim 5, wherein:
【請求項43】 前記第1の長さL及び前記第2の長さLがほぼ200
μmの経路長差を有し、前記経路長差が、ΔL=L−Lとして、式: 【数10】 に等しい位相変化を誘起することを特徴とする請求項5記載の光デバイス。
43. The first length L 1 and the second length L 2 are approximately 200.
The path length difference is μm, and the path length difference is ΔL = L 1 −L 2 , and the expression: The optical device according to claim 5, which induces a phase change equal to
【請求項44】 前記第1の圧電リブが作動されていないときには第1の波
長を有する第1の光信号が出力され、前記第1の圧電リブが作動されているとき
には第2の波長を有する第2の光信号が出力されることを特徴とする請求項43
記載の光デバイス。
44. A first optical signal having a first wavelength is output when the first piezoelectric rib is not activated, and a second wavelength of light is output when the first piezoelectric rib is activated. 44. The second optical signal is output.
The optical device described.
【請求項45】 波長がλの光信号を、第1の出力ポート及び第2の出力ポ
ート、前記第1の出力ポートに接続された第1のコア、屈折率n及び第1の長さ
を有し、前記光信号が前記第1のコアにより伝搬方向に伝搬される光デバイ
スの、前記第1の出力ポートまたは前記第2の出力ポートに向けるための方法で
あって: 前記第1の導波路内に第1の複数の互いに直交する歪成分を発生させるための
第1の圧電リブを設ける工程であって、前記第1の圧電リブが、前記第1の複数
の互いに直交する歪成分の内の第1の成分だけが実質的に前記第1のコア内に存
在するように、前記第1のコアから第1のあらかじめ定められたオフセット距離
をおいて前記第1の導波路上に配置され、前記第1の成分が、前記伝搬方向に平
行であるような工程; 前記光信号を前記伝搬方向に伝搬させる前記第2の出力ポートに接続された第
2のコア、前記屈折率n、第2の長さL、及び第2の出力を有する、前記第1
の導波路に近接して配置された第2の導波路を設ける工程;及び 前記第1の圧電リブを作動させ、よって第1の導波路変形を生じさせて、前記
第1の複数の互いに直交する歪成分を前記第1の導波路内につくりだす工程; を含むことを特徴とする方法。
45. An optical signal having a wavelength of λ, a first output port and a second output port, a first core connected to the first output port, a refractive index n and a first length L. 1 for directing said optical signal to said first output port or said second output port of an optical device in which said optical signal is propagated in a propagation direction by said first core: said first A step of providing a first plurality of piezoelectric ribs for generating first plurality of mutually orthogonal strain components in the waveguide, wherein the first piezoelectric rib comprises the first plurality of mutually orthogonal strain elements. On the first waveguide at a first predetermined offset distance from the first core such that only a first of the components is substantially within the first core. In which the first component is parallel to the propagation direction. ; A second core connected to said second output port for propagating the optical signal in the propagation direction, the refractive index n, the second length L 1, and a second output, the first
Providing a second waveguide disposed adjacent to the first waveguide; and actuating the first piezoelectric ribs, thereby causing a first waveguide deformation to cause the first plurality of orthogonal to each other. Producing a strain component in the first waveguide, the method including:
【請求項46】 前記第1の圧電リブを作動させる前記工程が前記第1の導
波路と前記第2の導波路との間にπラジアンの位相差を誘起することを特徴とす
る請求項45記載の方法。
46. The step of actuating the first piezoelectric rib induces a phase difference of π radians between the first waveguide and the second waveguide. The method described.
【請求項47】 前記第1の圧電リブを作動させる前記工程が行われていな
いときには前記光信号が前記第2の導波路から出ることを特徴とする請求項45
記載の方法。
47. The optical signal exits the second waveguide when the step of actuating the first piezoelectric rib is not being performed.
The method described.
【請求項48】 請求項45記載の方法において: 前記第2の導波路内に第2の複数の互いに直交する歪成分を発生させるための
第2の圧電リブを設ける工程であって、前記第2の圧電リブが、前記第2の複数
の互いに直交する歪成分の内の第2の成分だけが実質的に前記第2のコア内に存
在するように、前記第2のコアから第2のあらかじめ定められたオフセット距離
をおいて前記第2の導波路上に配置され、前記第2の成分が、前記伝搬方向に平
行であるような工程;及び 前記第2の圧電リブを作動させ、よって第2の導波路変形を生じさせて、前記
第2の複数の互いに直交する歪成分を前記第2の導波路内につくりだす工程; をさらに含むことを特徴とする方法。
48. The method according to claim 45, comprising providing a second piezoelectric rib in the second waveguide for generating a second plurality of mutually orthogonal strain components. Two piezoelectric ribs are provided from the second core to the second core such that only the second component of the second plurality of mutually orthogonal strain components is substantially within the second core. Arranging on the second waveguide at a predetermined offset distance such that the second component is parallel to the propagation direction; and actuating the second piezoelectric rib, Producing a second waveguide deformation to produce said second plurality of mutually orthogonal strain components within said second waveguide.
【請求項49】 前記第1の圧電リブを作動させる前記工程が正のあらかじ
め定められた電圧を前記第1の圧電リブに供給する工程を含み、前記第2の圧電
リブを作動させる前記工程が負のあらかじめ定められた電圧を前記第2の圧電リ
ブに供給する工程を含むことを特徴とする請求項48記載の方法。
49. Activating the first piezoelectric ribs comprises applying a positive predetermined voltage to the first piezoelectric ribs, and actuating the second piezoelectric ribs comprises: 49. The method of claim 48 including the step of applying a negative predetermined voltage to the second piezoelectric ribs.
【請求項50】 前記第1の圧電リブを作動させる前記工程が前記第1の導
波路構造にほぼ+π/2ラジアンの位相シフトを確立し、前記第2の圧電リブを
作動させる前記工程が前記第2の導波路構造にほぼ−π/2ラジアンの位相シフ
トを確立することを特徴とする請求項49記載の方法。
50. Activating the first piezoelectric rib establishes a phase shift of approximately + π / 2 radians in the first waveguide structure, and actuating the second piezoelectric rib comprises: 50. The method of claim 49, wherein a phase shift of approximately-[pi] / 2 radians is established in the second waveguide structure.
【請求項51】 前記第1の導波路と前記第2の導波路との間にπラジアン
またはπラジアンの奇数倍の位相差が確立され、よって前記光信号が前記第1の
出力ポートに向けられることを特徴とする請求項49記載の方法。
51. A phase difference of π radians or an odd multiple of π radians is established between the first waveguide and the second waveguide, so that the optical signal is directed to the first output port. 50. The method of claim 49, wherein the method is performed.
【請求項52】 前記第1の導波路及び前記第2の導波路が変形されないと
きは前記第1の導波路と前記第2の導波路との間に位相差が確立されず、前記光
信号が前記第2の出力ポートに向けられることを特徴とする請求項48記載の方
法。
52. When the first waveguide and the second waveguide are not deformed, a phase difference is not established between the first waveguide and the second waveguide, and the optical signal 49. The method of claim 48, wherein is directed to the second output port.
【請求項53】 前記第1の長さLと前記第2の長さLとが不等であり
、前記第1の導波路構造と前記第2の導波路構造との間にほぼπ/2ラジアンの
位相差を生じさせる経路長差を有することを特徴とする請求項48記載の方法。
53. The first length L 1 and the second length L 2 are unequal and approximately π is provided between the first waveguide structure and the second waveguide structure. 49. The method of claim 48, having a path length difference that results in a phase difference of / 2 radians.
【請求項54】 前記第1の圧電リブを作動させる前記工程が前記第1の圧
電リブにあらかじめ定められた正電圧を供給して、前記第1の導波路構造におい
て前記光信号をほぼ+π/4ラジアン位相シフトさせる工程を含み、前記第2の
圧電リブを作動させる前記工程が前記第2の圧電リブに負電圧を供給して、前記
第2の導波路構造において前記光信号をほぼ−π/4ラジアン位相シフトさせる
工程を含むことを特徴とする請求項53記載の方法。
54. The step of actuating the first piezoelectric ribs supplies a predetermined positive voltage to the first piezoelectric ribs to drive the optical signal at approximately + π // in the first waveguide structure. 4 radian phase shifts, the step of actuating the second piezoelectric ribs supplying a negative voltage to the second piezoelectric ribs to cause the optical signal to be approximately -π in the second waveguide structure. 54. The method of claim 53 including the step of shifting the phase by / 4 radians.
【請求項55】 前記第1の導波路構造と前記第2の導波路構造との間にπ
ラジアンまたはπラジアンの奇数倍の位相差が存在し、前記光信号が、前記第1
の導波路構造を通じて、前記光デバイスから出力されることを特徴とする請求項
54記載の方法。
55. π between the first waveguide structure and the second waveguide structure
There is a phase difference of radian or an odd multiple of π radian, and the optical signal is
55. The method of claim 54, wherein the light is output from the optical device through the waveguide structure of.
【請求項56】 前記第1の圧電リブを作動させる前記工程が前記第1の圧
電リブにあらかじめ定められた負電圧を供給して、前記第1の導波路構造におい
て前記光信号をほぼ−π/4ラジアン位相シフトさせる工程を含み、前記第2の
圧電リブを作動させる前記工程が前記第2の圧電リブに正電圧を供給して、第2
の導波路構造において前記光信号をほぼ+π/4ラジアン位相シフトさせる工程
を含むことを特徴とする請求項53記載の方法。
56. Activating the first piezoelectric ribs supplies a predetermined negative voltage to the first piezoelectric ribs to drive the optical signal to approximately -π in the first waveguide structure. / 4 radian phase shift, the step of actuating the second piezoelectric rib supplying a positive voltage to the second piezoelectric rib,
54. The method of claim 53 including the step of substantially phase shifting the optical signal in the waveguide structure of + π / 4 radians.
【請求項57】 前記π/2ラジアンの位相差が相殺され、前記第1の導波
路と前記第2の導波路との間に位相差が存在せず、前記光信号が前記第2の出力
ポートに向けられることを特徴とする請求項56記載の方法。
57. The phase difference of π / 2 radians is canceled, there is no phase difference between the first waveguide and the second waveguide, and the optical signal is output by the second output. 57. The method of claim 56, wherein the method is directed to a port.
【請求項58】 前記第1の圧電リブを作動させる前記工程及び前記第2の
圧電リブを作動させる前記工程が行われず、よって前記光信号が前記第1の出力
ポート及び前記第2の出力ポートにそれぞれ向けられる実質的に相等しい分割光
信号に分割されることを特徴とする請求項53記載の方法。
58. The step of actuating the first piezoelectric rib and the step of actuating the second piezoelectric rib are not performed, so that the optical signal is transmitted to the first output port and the second output port. 54. The method of claim 53, wherein the method is split into substantially equal split optical signals that are each directed to the.
【請求項59】 光デバイスを基板上に作製する方法において、前記光デバ
イスは光信号を対象物に向けるために用いられ、前記作製方法が: 前記基板上に導波路コア層を被着して、前記導波路コア層から第1の導波路を
形成する工程であって、前記第1の導波路構造が、第1のコア、屈折率n、及び
第1の長さLを含むような工程; 前記導波路コア層から第2の導波路を形成する工程であって、前記第2の導波
路構造が、第2のコア、前記屈折率n、及び第2の長さLを含むような工程; 前記第1のコアから、前記第1の導波路における複屈折値を最小限に抑える第
1のあらかじめ定められたオフセット距離をおいて、前記第1の導波路構造上に
第1の圧電リブを配置する工程;及び 前記第2のコアから、前記第2の導波路における複屈折値を最小限に抑える第
2のあらかじめ定められたオフセット距離をおいて、前記第2の導波路構造上に
第2の圧電リブを配置する工程; を含むことを特徴とする方法。
59. A method of fabricating an optical device on a substrate, said optical device being used to direct an optical signal to an object, said method of fabrication comprising: depositing a waveguide core layer on said substrate. Forming a first waveguide from the waveguide core layer, wherein the first waveguide structure comprises a first core, a refractive index n, and a first length L 1. Step; a step of forming a second waveguide from the waveguide core layer, wherein the second waveguide structure includes a second core, the refractive index n, and a second length L 2 . Such a step; a first predetermined offset distance from the first core that minimizes a birefringence value in the first waveguide, and a first offset on the first waveguide structure. Arranging the piezoelectric ribs, and from the second core to the second waveguide. Arranging a second piezoelectric rib on the second waveguide structure at a second predetermined offset distance that minimizes the birefringence value.
【請求項60】 第1の圧電リブを配置する前記工程が: 前記第1のオフセットに実質的に等しい距離をおいて前記第1の導波路構造の
外縁上に第1の外縁圧電ストリップを配置する工程;及び 前記第1のオフセットに実質的に等しい距離をおいて前記第1の導波路の内縁
上に第1の内縁圧電ストリップを配置する工程; をさらに含むことを特徴とする請求項59記載の方法。
60. The step of disposing a first piezoelectric rib comprises: disposing a first outer edge piezoelectric strip on an outer edge of the first waveguide structure at a distance substantially equal to the first offset. 60. Placing a first inner edge piezoelectric strip on an inner edge of the first waveguide at a distance substantially equal to the first offset, and further comprising: The method described.
【請求項61】 第2の圧電リブを配置する前記工程が: 前記オフセットに実質的に等しい距離をおいて前記第2の導波路構造の外縁上
に第2の外縁圧電ストリップを配置する工程;及び 前記オフセットに実質的に等しい距離をおいて前記第2の導波路の内縁上に第
2の内縁圧電ストリップを配置する工程; をさらに含むことを特徴とする請求項60記載の方法。
61. The step of disposing a second piezoelectric rib comprises: disposing a second outer edge piezoelectric strip on an outer edge of the second waveguide structure at a distance substantially equal to the offset. 61. The method of claim 60, further comprising: and arranging a second inner edge piezoelectric strip on an inner edge of the second waveguide at a distance substantially equal to the offset.
【請求項62】 前記第1の外縁圧電ストリップ、前記第2の外縁圧電スト
リップ、前記第1の内縁圧電ストリップ、及び前記第2の内縁圧電ストリップの
それぞれが、実質的に50μmから200μmの範囲の幅を有することを特徴と
する請求項61記載の方法。
62. Each of the first outer edge piezoelectric strips, the second outer edge piezoelectric strips, the first inner edge piezoelectric strips, and the second inner edge piezoelectric strips is substantially in the range of 50 μm to 200 μm. 62. The method of claim 61, having a width.
【請求項63】 前記第1の内縁圧電ストリップと前記第2の内縁圧電スト
リップとの間隔が実質的に500μmから3,000μmの範囲にあることを特
徴とする請求項62記載の方法。
63. The method of claim 62, wherein the spacing between the first inner edge piezoelectric strip and the second inner edge piezoelectric strip is substantially in the range of 500 μm to 3,000 μm.
【請求項64】 前記第1の圧電リブまたは前記第2の圧電リブあるいはこ
れらのいずれもが: ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)及び酸化亜鉛(ZnO) からなる群から選ばれる1種または複数種の物質でつくられた圧電材料から作製
されることを特徴とする請求項59記載の方法。
64. The first piezoelectric rib, the second piezoelectric rib, or any one of them is one or more selected from the group consisting of lead zirconate titanate (PZT) and zinc oxide (ZnO). 60. A method according to claim 59, characterized in that it is made from a piezoelectric material made of a substance.
【請求項65】 前記第1の導波路構造または前記第2の導波路構造あるい
はこれらのいずれもが: シリカ、重合体及び共重合体 からなる群から選ばれる1種または複数種の物質でつくられた材料から作製され
ることを特徴とする請求項59記載の方法。
65. The first waveguide structure or the second waveguide structure, or any of these, is made of one or more substances selected from the group consisting of silica, polymers and copolymers. 60. The method of claim 59, wherein the method is made from a material that has been prepared.
【請求項66】 前記第1の導波路構造が第1の断面形状を有し、前記第2
の導波路構造が第2の断面形状を有し、前記第1の断面形状及び前記第2の断面
形状が正方形、長方形、台形、円形または半円形であることを特徴とする請求項
59記載の方法。
66. The first waveguide structure has a first cross-sectional shape and the second waveguide structure
60. The waveguide structure of claim 2 has a second cross-sectional shape, and the first cross-sectional shape and the second cross-sectional shape are square, rectangular, trapezoidal, circular or semi-circular. Method.
【請求項67】 第1の出力ポート及び第2の出力ポートを有し、前記第1
の出力ポートに接続された少なくとも1つのコアを有する少なくとも1つの導波
路を含み、前記光信号が前記少なくとも1つの導波路に沿って伝搬方向に伝搬す
る光デバイスの前記第1の出力ポートまたは前記第2の出力ポートに光信号を選
択的に向けるための方法であって: 前記少なくとも1つの導波路に複数の互いに直交する歪成分を誘起することに
より前記光信号を前記第1の出力ポートから前記第2の出力ポートに切り換える
ための少なくとも1つの圧電素子を設ける工程であって、前記少なくとも1つの
圧電素子が、前記複数の互いに直交する歪成分の内の第1の成分だけが実質的に
前記少なくとも1つのコア内に存在するように、あらかじめ定められた位置で前
記少なくとも1つの導波路上に配され、前記第1の成分が、前記伝搬方向に整合
する歪成分であるような工程;及び 前記少なくとも1つの圧電素子を作動させ、よって前記少なくとも1つの導波
路に変形を生じさせて、前記複数の互いに直交する歪成分を前記少なくとも1つ
の導波路内につくりだす工程; を含むことを特徴とする方法。
67. A first output port and a second output port, the first output port
The first output port of the optical device or the at least one waveguide having at least one core connected to an output port of the optical device, the optical signal propagating in a propagation direction along the at least one waveguide. A method for selectively directing an optical signal to a second output port comprising: directing the optical signal from the first output port by inducing a plurality of mutually orthogonal distortion components in the at least one waveguide. Providing at least one piezoelectric element for switching to the second output port, wherein the at least one piezoelectric element is such that only a first component of the plurality of mutually orthogonal strain components is substantially Disposed on the at least one waveguide at a predetermined location such that it resides in the at least one core, and the first component is A strain component matching the carrying direction; and actuating the at least one piezoelectric element to cause deformation of the at least one waveguide to cause the plurality of mutually orthogonal strain components to move into the at least one Producing in two waveguides;
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