JP2616144B2 - 光制御デバイス及び光制御回路 - Google Patents
光制御デバイス及び光制御回路Info
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F2203/21—Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光波の変調、光切り替えなどを行う光制御
デバイス及び関連回路に関し、特に基板中に設けた光導
波路を用いて制御を行う導波型の光制御デバイス、並び
にこの光制御デバイス及びバイアス回路でなる光制御回
路に関する。
デバイス及び関連回路に関し、特に基板中に設けた光導
波路を用いて制御を行う導波型の光制御デバイス、並び
にこの光制御デバイス及びバイアス回路でなる光制御回
路に関する。
（従来の技術） 光通信システムの実用化が進むにつれ、さらに大容量
や多機能を持つ高度のシステムが求められており、より
高度な光信号の発生や光伝送路の切り替え、交換などの
新たな機能の付加が必要とされている。現在の実用シス
テムでは光信号は半導体レーザや発光ダイオードの注入
電流を直接に変調することによって得られているが、直
接変調では緩和振動などの効果のため、10GHz前後以上
の高速変調が難しいこと、波長変動が発生するからコヒ
ーレント光伝送方式には適用が難しいなどの欠点があ
る。これうを解決する手段としては、外部変調器を使用
する方法があり、特に基板中に形成した光導波路により
構成した導波型の光変調器には、小型、高効率、高速と
いう特徴がある。一方、光伝送路の切り替えやネットワ
ークの交換機能を得る手段としては光スイッチが使用さ
れる。現在実用されている光スイッチは、プリズム、ミ
ラー、ファイバーなどを機械的に移動させるものであ
る。この機械式光スイッチには、スイッチング速度が低
い、信頼性が不十分である、形状が大きくてマトリクス
化に不適である等の欠点がある。この欠点を解決する手
段として開発が進められているものはやはり光導波路を
用いた導波型の光スイッチである。この導波型の光スイ
ッチには、スイッチング速度が高く、多素子の集積化が
可能であり、信頼性が高い等の特徴がある。特にニオブ
酸リチウム（以下LiNbO3とする）結晶等の強誘電体材料
を用いたものには、光吸収が小さく低損失であること、
大きな電気光学効果を有しているから高効率である等の
特徴があり、従来からも方向性結合器型光変調器・スイ
ッチ、全反射型光スイッチまたはマッハツエンダ型光変
調器等の種々の方式の光制御素子が報告されている。
や多機能を持つ高度のシステムが求められており、より
高度な光信号の発生や光伝送路の切り替え、交換などの
新たな機能の付加が必要とされている。現在の実用シス
テムでは光信号は半導体レーザや発光ダイオードの注入
電流を直接に変調することによって得られているが、直
接変調では緩和振動などの効果のため、10GHz前後以上
の高速変調が難しいこと、波長変動が発生するからコヒ
ーレント光伝送方式には適用が難しいなどの欠点があ
る。これうを解決する手段としては、外部変調器を使用
する方法があり、特に基板中に形成した光導波路により
構成した導波型の光変調器には、小型、高効率、高速と
いう特徴がある。一方、光伝送路の切り替えやネットワ
ークの交換機能を得る手段としては光スイッチが使用さ
れる。現在実用されている光スイッチは、プリズム、ミ
ラー、ファイバーなどを機械的に移動させるものであ
る。この機械式光スイッチには、スイッチング速度が低
い、信頼性が不十分である、形状が大きくてマトリクス
化に不適である等の欠点がある。この欠点を解決する手
段として開発が進められているものはやはり光導波路を
用いた導波型の光スイッチである。この導波型の光スイ
ッチには、スイッチング速度が高く、多素子の集積化が
可能であり、信頼性が高い等の特徴がある。特にニオブ
酸リチウム（以下LiNbO3とする）結晶等の強誘電体材料
を用いたものには、光吸収が小さく低損失であること、
大きな電気光学効果を有しているから高効率である等の
特徴があり、従来からも方向性結合器型光変調器・スイ
ッチ、全反射型光スイッチまたはマッハツエンダ型光変
調器等の種々の方式の光制御素子が報告されている。
第９図に従来の光制御デバイスの一例として方向性結
合器型光スイッチの平面図を、また第10図に、第９図の
切断線Ａ−Ａ′に沿ったその光スイッチの断面図を示
す。第９図は平面図であり第10図は断面図であるが、こ
れら図には電極15,16に電圧を印加するための電源20及
びスイッチ19並びに関連回路が併せて模式的に回路記号
で描かれている。第９図においてLiNbO3結晶基板11の上
にTiを拡散して屈折率を基板よりも大きくして形成した
ストライブ状の光導波路12及び13が形成されており、光
導波路12及び13は中央部で互いに数μｍ程度まで近接
し、方向性結合器14を形成している。また、方向性結合
器14を構成する光導波路上には第10図に示すように、Si
O2バッファ層17を介して、光制御電極15及び16が形成さ
れている。SiO2のバッファ層17は電極15,16による光吸
収を防ぐために設けられている。
合器型光スイッチの平面図を、また第10図に、第９図の
切断線Ａ−Ａ′に沿ったその光スイッチの断面図を示
す。第９図は平面図であり第10図は断面図であるが、こ
れら図には電極15,16に電圧を印加するための電源20及
びスイッチ19並びに関連回路が併せて模式的に回路記号
で描かれている。第９図においてLiNbO3結晶基板11の上
にTiを拡散して屈折率を基板よりも大きくして形成した
ストライブ状の光導波路12及び13が形成されており、光
導波路12及び13は中央部で互いに数μｍ程度まで近接
し、方向性結合器14を形成している。また、方向性結合
器14を構成する光導波路上には第10図に示すように、Si
O2バッファ層17を介して、光制御電極15及び16が形成さ
れている。SiO2のバッファ層17は電極15,16による光吸
収を防ぐために設けられている。
光制御電極15と16が同電位の場合、光導波路12に入射
した入射光１は方向性結合器14の部分を伝搬するにした
がって近接した光導波路13へ徐々に光エネルギーが移
り、方向性結合器14を通過後は光導波路13にほぼ100％
エネルギーが移って出射光２となる。一方電極15,16間
に電圧を印加した場合、電極間に発生する電界によるLi
NbO3の電気光学効果で制御電極15,16下の光導波路の屈
折率が変化し、光導波路12と13を伝搬する導波モードの
間に位相速度の不整合が生じて両者の間の係合状態は変
化する。印加電圧の増加によって光導波路13の出射光２
の強度は減少し、ある特定の電圧（以下VSとする）にお
いて極小値をとる。このときもう一方の光導波路12の出
射光強度が最大となる。印加電圧の極性を反転させた場
合も同様で印加電圧OVにおいて出射光２が最大に、−VS
において最小になる。第７図に印加電圧に対する出射光
２の変化の一例を実線３で示す。
した入射光１は方向性結合器14の部分を伝搬するにした
がって近接した光導波路13へ徐々に光エネルギーが移
り、方向性結合器14を通過後は光導波路13にほぼ100％
エネルギーが移って出射光２となる。一方電極15,16間
に電圧を印加した場合、電極間に発生する電界によるLi
NbO3の電気光学効果で制御電極15,16下の光導波路の屈
折率が変化し、光導波路12と13を伝搬する導波モードの
間に位相速度の不整合が生じて両者の間の係合状態は変
化する。印加電圧の増加によって光導波路13の出射光２
の強度は減少し、ある特定の電圧（以下VSとする）にお
いて極小値をとる。このときもう一方の光導波路12の出
射光強度が最大となる。印加電圧の極性を反転させた場
合も同様で印加電圧OVにおいて出射光２が最大に、−VS
において最小になる。第７図に印加電圧に対する出射光
２の変化の一例を実線３で示す。
従って、第９図の光スイッチで光伝送路の切り替えを
行う場合は、電極間の電圧を０ないしVSとすることによ
り光信号の出力策を選択する。
行う場合は、電極間の電圧を０ないしVSとすることによ
り光信号の出力策を選択する。
このような導波型の光制御デバイスを実際の光通信シ
ステムに適用する場合、低損失、高速性等の基本的性能
と共に、特に動作特性の安定性が重要である。しかし従
来の導波型光制御デバイスでは、動作特性の安定性に関
しては十分な特性が得られていないことは以下に述べる
とおりである。
ステムに適用する場合、低損失、高速性等の基本的性能
と共に、特に動作特性の安定性が重要である。しかし従
来の導波型光制御デバイスでは、動作特性の安定性に関
しては十分な特性が得られていないことは以下に述べる
とおりである。
（発明が解決しようとする課題） 第９図、第10図に示した従来の光スイッチにおいては
伝送路の切り替えのために電圧を印加した状態を続ける
と、スイッチの光出力−電圧特性が印加電圧方向へドリ
フトする現象が起こる（以下この現象をDCドリフトと呼
ぶ）。DCドリフトにより変化した光スイッチの電圧−光
出力特性の一例を第７図に破線４で示す。DCドリフトが
発生すると出射光２の最大値、最小値が得られる電圧は
それぞれ0,VSからΔＶ、VS＋ΔＶへとシフトする。
伝送路の切り替えのために電圧を印加した状態を続ける
と、スイッチの光出力−電圧特性が印加電圧方向へドリ
フトする現象が起こる（以下この現象をDCドリフトと呼
ぶ）。DCドリフトにより変化した光スイッチの電圧−光
出力特性の一例を第７図に破線４で示す。DCドリフトが
発生すると出射光２の最大値、最小値が得られる電圧は
それぞれ0,VSからΔＶ、VS＋ΔＶへとシフトする。
このドリフト電圧ΔＶは電圧印加時間及び印加電圧に
より変化し、第８図に示すように一定時間でドリフト量
は飽和する。またDCドリフトは可逆的な現象であり電圧
を除くと減少し、ΔＶは０に戻る。
より変化し、第８図に示すように一定時間でドリフト量
は飽和する。またDCドリフトは可逆的な現象であり電圧
を除くと減少し、ΔＶは０に戻る。
このDCドリフトの原因は、ドリフト量の飽和特性及び
可逆性より基板11ないしはSiO2バッファ層17に含まれる
不純物イオンが電極15,16間の電界に引かれて移動して
反電界を形成し、電気光学効果による屈折率変化に関与
する電界が実効的に減少するためと推定される。
可逆性より基板11ないしはSiO2バッファ層17に含まれる
不純物イオンが電極15,16間の電界に引かれて移動して
反電界を形成し、電気光学効果による屈折率変化に関与
する電界が実効的に減少するためと推定される。
以上に説明したDCドリフトが発生すると光スイッチの
特性はスイッチング状態の履歴により変動することにな
り、例えば動作電圧を一定に設定した場合ストローク劣
化が起こり安定な動作が望めず、実用化の上で解決すべ
き大きな課題となっている。
特性はスイッチング状態の履歴により変動することにな
り、例えば動作電圧を一定に設定した場合ストローク劣
化が起こり安定な動作が望めず、実用化の上で解決すべ
き大きな課題となっている。
本発明の目的は、上述の従来の光制御デバイスに於い
て発生しているDCドリフトによる特性の変動を抑圧し、
安定な動作が得られる光制御デバイス及び光制御回路を
提供することにある。
て発生しているDCドリフトによる特性の変動を抑圧し、
安定な動作が得られる光制御デバイス及び光制御回路を
提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の光制御デバイスは、 電気光学効果を有する誘電体基板に形成された光導波
路と、 前記光導波路の近傍に設けられ、該光導波路に電界を
形成することにより前記光導波路の屈折率を変化させる
ための制御電圧が印加される少なくとも一対の光制御電
極と、 前記光制御電極との間に印加されるバイアス電圧によ
り該光制御電極に対し正または負の電位にバイアスさ
れ、該光制御電極の近傍に設けられるバイアス電極と からなり、 前記バイアス電圧は、前記誘電体基板において前記制
御電圧により起る不純物イオンの移動を抑制するのに足
るだけの大きさである ことを特徴とする。
路と、 前記光導波路の近傍に設けられ、該光導波路に電界を
形成することにより前記光導波路の屈折率を変化させる
ための制御電圧が印加される少なくとも一対の光制御電
極と、 前記光制御電極との間に印加されるバイアス電圧によ
り該光制御電極に対し正または負の電位にバイアスさ
れ、該光制御電極の近傍に設けられるバイアス電極と からなり、 前記バイアス電圧は、前記誘電体基板において前記制
御電圧により起る不純物イオンの移動を抑制するのに足
るだけの大きさである ことを特徴とする。
本発明の光制御回路は、 電気光学効果を有する誘電体基板に形成された光導波
路と、 前記光導波路の近傍に設けられ、該光導波路に電界を
形成することにより前記光導波路の屈折率を変化させる
ための制御電圧が印加される少なくとも一対の光制御電
極と、 前記光制御電極の近傍に設けられ、前記光制御電極と
の間に印加されるバイアス電圧により該光制御電極に対
し正または負の電位にバイアスされるバイアス電極と、 前記バイアス電圧を発生するバイアス電源と、 前記バイアス電源で発生された前記バイアス電圧を前
記光制御電極およびバイアス電極に導く回路と からなり、 前記バイアス電圧は、前記誘電体基板において前記制
御電圧により起る不純物イオンの移動を抑制するのに足
るだけの大きさである ことを特徴とする。
路と、 前記光導波路の近傍に設けられ、該光導波路に電界を
形成することにより前記光導波路の屈折率を変化させる
ための制御電圧が印加される少なくとも一対の光制御電
極と、 前記光制御電極の近傍に設けられ、前記光制御電極と
の間に印加されるバイアス電圧により該光制御電極に対
し正または負の電位にバイアスされるバイアス電極と、 前記バイアス電圧を発生するバイアス電源と、 前記バイアス電源で発生された前記バイアス電圧を前
記光制御電極およびバイアス電極に導く回路と からなり、 前記バイアス電圧は、前記誘電体基板において前記制
御電圧により起る不純物イオンの移動を抑制するのに足
るだけの大きさである ことを特徴とする。
（作用） 本発明の光制御デバイスは光制御電極の近傍にバイア
ス電極が備えてある。このような構成においては、光制
御電極とバイアス電極との間に常時バイアス電圧を加え
ておくことによりDCドリフトを引き起こす不純物イオン
の移動を押さえることができる。本発明の光制御回路は
そのような光制御デバイスにバイアス回路を加えてなる
回路である。この光制御回路はスイッチングあるいは変
調時のドリフトを抑圧し、安定な動作をすることができ
る。
ス電極が備えてある。このような構成においては、光制
御電極とバイアス電極との間に常時バイアス電圧を加え
ておくことによりDCドリフトを引き起こす不純物イオン
の移動を押さえることができる。本発明の光制御回路は
そのような光制御デバイスにバイアス回路を加えてなる
回路である。この光制御回路はスイッチングあるいは変
調時のドリフトを抑圧し、安定な動作をすることができ
る。
（実施例） 次に本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明による光制御回路の第１の実施例を示
す平面図である。また第２図に、第１図の切断面Ａ−
Ａ′に沿った断面図を示す。第１図における基板11内の
部分が本発明の実施例の光制御デバイスを示し、第１図
全体の構成で本発明の光制御回路の第１の実施例を示
す。なお、第１図は平面図であり第２図は断面図である
が、スイッチ19、電源20,21及び関連回路が併せて模式
的に回路記号で描かれている。
す平面図である。また第２図に、第１図の切断面Ａ−
Ａ′に沿った断面図を示す。第１図における基板11内の
部分が本発明の実施例の光制御デバイスを示し、第１図
全体の構成で本発明の光制御回路の第１の実施例を示
す。なお、第１図は平面図であり第２図は断面図である
が、スイッチ19、電源20,21及び関連回路が併せて模式
的に回路記号で描かれている。
第１図においてＺ−Cut LiNbO3基板11上にストライ
プ状のTiを900〜1100℃で数時間拡散することにより幅
３〜10μｍ程度の光導波路12,13を形成する。光導波路1
2及び13は中央部で互いに数μｍ程度まで近接し方向性
結合器14を形成している。方向性結合器14の長さは光導
波路間の光の移動が100％となるように設定されてい
る。また方向性結合器14を構成する光導波路上には、第
２図に示すように、SiO2バッファ層17を介して制御電極
15,16が形成されている。SiO2のバッファ層17は電極15,
16による光吸収を防ぐために設けられている。光制御電
極16は接地され、光制御電極15,16間にはスイッチ19を
切り換えることによりスイッチ電圧VS（前述の制御電圧
に相当する）を印加できるようにスイッチ電源20が接続
されている。
プ状のTiを900〜1100℃で数時間拡散することにより幅
３〜10μｍ程度の光導波路12,13を形成する。光導波路1
2及び13は中央部で互いに数μｍ程度まで近接し方向性
結合器14を形成している。方向性結合器14の長さは光導
波路間の光の移動が100％となるように設定されてい
る。また方向性結合器14を構成する光導波路上には、第
２図に示すように、SiO2バッファ層17を介して制御電極
15,16が形成されている。SiO2のバッファ層17は電極15,
16による光吸収を防ぐために設けられている。光制御電
極16は接地され、光制御電極15,16間にはスイッチ19を
切り換えることによりスイッチ電圧VS（前述の制御電圧
に相当する）を印加できるようにスイッチ電源20が接続
されている。
またこの光制御電極15,16を取り囲んで等距離にバイ
アス電極18が形成されている。バイアス電極18と光制御
電極15,16間にはスイッチ電圧VSよりも充分に大きい正
のバイアス電圧VBがバイアス電極21により常時印加され
ている。
アス電極18が形成されている。バイアス電極18と光制御
電極15,16間にはスイッチ電圧VSよりも充分に大きい正
のバイアス電圧VBがバイアス電極21により常時印加され
ている。
光制御電極15と16間が同電位の場合（スイッチ19の切
片が端子ａ側にあるとき）、光導波路12に入射した入射
光１のエネルギーは方向性結合器14の部分を伝搬するに
したがって近接した光導波路13へ徐々に移り。方向性結
合器14を通過し終えるまでには光導波路13にほぼ100％
移って出射光２となる。
片が端子ａ側にあるとき）、光導波路12に入射した入射
光１のエネルギーは方向性結合器14の部分を伝搬するに
したがって近接した光導波路13へ徐々に移り。方向性結
合器14を通過し終えるまでには光導波路13にほぼ100％
移って出射光２となる。
一方光制御電極15,16間にスイッチ電圧VSを印加した
場合（スイッチ19の切片が端子ｂ側にあるとき）、電極
間に発生する電界によるLiNbO3の電気光学効果で制御電
極15,16下の光導波路の屈折率が変化し、光導波路12,13
を伝搬する導波モードの間に位相速度の不整合が生じて
両者の間の結合状態は変化し、出射光２の強度はほとん
ど０となる。
場合（スイッチ19の切片が端子ｂ側にあるとき）、電極
間に発生する電界によるLiNbO3の電気光学効果で制御電
極15,16下の光導波路の屈折率が変化し、光導波路12,13
を伝搬する導波モードの間に位相速度の不整合が生じて
両者の間の結合状態は変化し、出射光２の強度はほとん
ど０となる。
本実施例の構成では光制御電極15,16とバイアス電極1
8間に常時スイッチ電圧VSよりも充分に大きい正バイア
ス電圧VBを印加しているから、基板11ないしSiO2バッフ
ァ層17に含まれるマイナスの不純物イオンがバイアス電
圧に引かれて移動してバイアス電極18近傍に集中し光制
御電極15,16近傍から不純物イオンが無くなり、ひいて
は制御電極15,16間の電圧の有無による不純物イオンの
移動による実効的電界の減少、すなわちDCドリフトもな
くなる。
8間に常時スイッチ電圧VSよりも充分に大きい正バイア
ス電圧VBを印加しているから、基板11ないしSiO2バッフ
ァ層17に含まれるマイナスの不純物イオンがバイアス電
圧に引かれて移動してバイアス電極18近傍に集中し光制
御電極15,16近傍から不純物イオンが無くなり、ひいて
は制御電極15,16間の電圧の有無による不純物イオンの
移動による実効的電界の減少、すなわちDCドリフトもな
くなる。
本実施例では、バイアス電圧による電気光学効果によ
っても光導波路の屈折率は変化するが、光導波路12及び
13にかかる電界の強度・向きは等しくなるから両光導波
路を伝搬する光の導波モードの間に位相速度の不整合は
生じず、バイアス電圧はスイッチ動作にはまったく影響
を及ぼさない。
っても光導波路の屈折率は変化するが、光導波路12及び
13にかかる電界の強度・向きは等しくなるから両光導波
路を伝搬する光の導波モードの間に位相速度の不整合は
生じず、バイアス電圧はスイッチ動作にはまったく影響
を及ぼさない。
次に本発明による光制御回路の第２の実施例について
説明する。
説明する。
第３図はその第２の実施例である光制御回路を示す平
面図である。また第４図に、第３図の切断線Ａ−Ａ′に
沿った断面図を示す。この第２の実施例における光制御
デバイスは第１図に示したものと全く同じである。ま
た、第３図および第４図に回路記号で示す部分があるこ
とは第１図および第２図におけるところと同様である。
面図である。また第４図に、第３図の切断線Ａ−Ａ′に
沿った断面図を示す。この第２の実施例における光制御
デバイスは第１図に示したものと全く同じである。ま
た、第３図および第４図に回路記号で示す部分があるこ
とは第１図および第２図におけるところと同様である。
第３図においてＺ−Cut LiNbO3基板31上にストライ
プ状のTiを900〜1100℃で数時間拡散することにより幅
３〜10μｍ程度の光導波路12,13を形成する。光導波路1
2及び13は中央部で互いに数μｍ程度まで近接し方向性
結合器14を形成している。方向性結合器14の長さは光導
波路間の光の移動が100％となるように設定されてい
る。また方向性結合器14を構成する光導波路上には、第
４図に示すように、SiO2バッファ層17を介して制御電極
15,16が形成されている。SiO2のバッファ層17は電極15,
16による光吸収を防ぐために設けられている。光制御電
極15,16間にはスイッチ19を切り換えることによりスイ
ッチ電圧VS（前述の制御電圧に相当する）を印加できる
ようにスイッチ電源20が接続されている。
プ状のTiを900〜1100℃で数時間拡散することにより幅
３〜10μｍ程度の光導波路12,13を形成する。光導波路1
2及び13は中央部で互いに数μｍ程度まで近接し方向性
結合器14を形成している。方向性結合器14の長さは光導
波路間の光の移動が100％となるように設定されてい
る。また方向性結合器14を構成する光導波路上には、第
４図に示すように、SiO2バッファ層17を介して制御電極
15,16が形成されている。SiO2のバッファ層17は電極15,
16による光吸収を防ぐために設けられている。光制御電
極15,16間にはスイッチ19を切り換えることによりスイ
ッチ電圧VS（前述の制御電圧に相当する）を印加できる
ようにスイッチ電源20が接続されている。
またこの光制御電極15,16を取り囲んで等距離にバイ
アス電圧18が形成されている。バイアス電極18と光制御
電極15,16間にはスイッチ電圧VSよりも充分に大きいバ
イアス電圧VBが常時印加されており、バイアス電極18は
接地されている。
アス電圧18が形成されている。バイアス電極18と光制御
電極15,16間にはスイッチ電圧VSよりも充分に大きいバ
イアス電圧VBが常時印加されており、バイアス電極18は
接地されている。
光制御電極15と16間が同電位の場合、光導波路12に入
射した入射光１のエネルギーは方向性結合器14の部分を
伝搬するにしたがって近接した光導波路13へ徐々に移
り、方向性結合器14を通過し終えるまでには光導波路13
にほぼ100％移って出射光２となる。
射した入射光１のエネルギーは方向性結合器14の部分を
伝搬するにしたがって近接した光導波路13へ徐々に移
り、方向性結合器14を通過し終えるまでには光導波路13
にほぼ100％移って出射光２となる。
一方、光制御電極15,16間にスイッチ電圧VSを印加し
た場合、電極間に発生する電界によるLiNbO3の電気光学
効果で制御電極15,16下の光導波路の屈折率が変化し、
光導波路12と13を伝搬する導波モードの間に位相速度の
不整合が生じて両者の間の結合状態は変化し、出射光２
の強度はほとんど０となる。
た場合、電極間に発生する電界によるLiNbO3の電気光学
効果で制御電極15,16下の光導波路の屈折率が変化し、
光導波路12と13を伝搬する導波モードの間に位相速度の
不整合が生じて両者の間の結合状態は変化し、出射光２
の強度はほとんど０となる。
本実施例の構成では光制御電極15,16とバイアス電極1
8間に常時スイッチ電圧VSよりも充分に大きいバイアス
電圧VBを印加しているから、基板11ないしはSiO2バッフ
ァ層17に含まれるプラスの不純物イオンがバイアス電圧
に引かれて移動してバイアス電極18近傍に集中し光制御
電極近傍から不純物イオンが無くなり、ひいては光制御
電極15,16間の電圧の有無による不純物イオンの移動に
よる実効的電界の減少、すなわちDCドリフトもなくな
る。
8間に常時スイッチ電圧VSよりも充分に大きいバイアス
電圧VBを印加しているから、基板11ないしはSiO2バッフ
ァ層17に含まれるプラスの不純物イオンがバイアス電圧
に引かれて移動してバイアス電極18近傍に集中し光制御
電極近傍から不純物イオンが無くなり、ひいては光制御
電極15,16間の電圧の有無による不純物イオンの移動に
よる実効的電界の減少、すなわちDCドリフトもなくな
る。
本実施例ではバイアス電圧による電気光学効果によっ
ても光導波路の屈折率は変化するが、光導波路12及び13
にかかる電界の強度・向きは等しくなるから両光導波路
を伝搬する光の導波モードの間に位相速度の不整合は生
じず、バイアス電圧はスイッチ動作にはまったく影響を
及ぼさない。
ても光導波路の屈折率は変化するが、光導波路12及び13
にかかる電界の強度・向きは等しくなるから両光導波路
を伝搬する光の導波モードの間に位相速度の不整合は生
じず、バイアス電圧はスイッチ動作にはまったく影響を
及ぼさない。
第５図は本発明によるう光制御回路の第３の実施例を
示す平面図、第６図は第５図の切断線Ａ−Ａ′に沿った
断面図である。この第３の実施例における光制御デバイ
スは第１図に示したものと全く同じである。また、第５
図および第６図に回路記号で示す部分があることは、第
１図および第２図におけるところと同様である。
示す平面図、第６図は第５図の切断線Ａ−Ａ′に沿った
断面図である。この第３の実施例における光制御デバイ
スは第１図に示したものと全く同じである。また、第５
図および第６図に回路記号で示す部分があることは、第
１図および第２図におけるところと同様である。
この第３の実施例は、前述の第２の実施例における接
地回路を除いた構成であり、第２の実施例と同様に作用
し、同様な効果を呈する。
地回路を除いた構成であり、第２の実施例と同様に作用
し、同様な効果を呈する。
以上にはTi拡散LiNbO3光導波路の場合を例にとっと説
明したが、他の電気光学効果を有する誘電体基板や光導
波路に本発明を適用しても同様の効果が得られる。また
集中定数型電極に限らず進行波型電極でも同様の効果が
得られる。
明したが、他の電気光学効果を有する誘電体基板や光導
波路に本発明を適用しても同様の効果が得られる。また
集中定数型電極に限らず進行波型電極でも同様の効果が
得られる。
（発明の効果） 以上に実施例を挙げて詳しく説明したように、本発明
の光制御デバイスによれば光制御電極とバイアス電極間
に常時バイアス電圧を加えておくことによりDCドリフト
を引き起こす不純物イオンの移動を押さえることができ
る。
の光制御デバイスによれば光制御電極とバイアス電極間
に常時バイアス電圧を加えておくことによりDCドリフト
を引き起こす不純物イオンの移動を押さえることができ
る。
そして、このような構成の光制御デバイスにそのバイ
アス電圧を供給する回路を接続してなる本発明の光制御
回路では、DCドリフトによる特性の変動が抑圧され、安
定な動作が得られる。
アス電圧を供給する回路を接続してなる本発明の光制御
回路では、DCドリフトによる特性の変動が抑圧され、安
定な動作が得られる。
第１図は本発明による光制御回路の第１の実施例を示す
平面図、第２図はその第１の実施例を示す断面図、第３
図は本発明による光制御回路の第２の実施例を示す平面
図、第４図はその第２の実施例を示す断面図、第５図は
本発明による光制御回路の第３の実施例を示す平面図、
第６図はその第３の実施例を示す断面図、第７図はLiNb
O3光スイッチのDCドリフト発生前、及びDCドリフト発生
後の電圧−光出力特性の一例を示す図、第８図はLiNbO3
光スイッチの時間−DCドリフト量特性の一例を示す図、
第９図は従来例を示す平面図、第10図はその従来例を示
す断面図である。 １……入射光、２……出射光、11……LiNbO3、12,13…
…光導波路、14……方向性結合器、15,16……光制御電
極、17……バッファ層、18……バイアス電極、19……ス
イッチ、20……スイッチ電源、21……バイアス電源、３
……DCドリフト発生前の電圧−光出力特性、４……DCド
リフト発生後の電圧−光出力特性。
平面図、第２図はその第１の実施例を示す断面図、第３
図は本発明による光制御回路の第２の実施例を示す平面
図、第４図はその第２の実施例を示す断面図、第５図は
本発明による光制御回路の第３の実施例を示す平面図、
第６図はその第３の実施例を示す断面図、第７図はLiNb
O3光スイッチのDCドリフト発生前、及びDCドリフト発生
後の電圧−光出力特性の一例を示す図、第８図はLiNbO3
光スイッチの時間−DCドリフト量特性の一例を示す図、
第９図は従来例を示す平面図、第10図はその従来例を示
す断面図である。 １……入射光、２……出射光、11……LiNbO3、12,13…
…光導波路、14……方向性結合器、15,16……光制御電
極、17……バッファ層、18……バイアス電極、19……ス
イッチ、20……スイッチ電源、21……バイアス電源、３
……DCドリフト発生前の電圧−光出力特性、４……DCド
リフト発生後の電圧−光出力特性。
Claims (3)
- 【請求項１】電気光学効果を有する誘電体基板に形成さ
れた光導波路と、 前記光導波路の近傍に設けられ、該光導波路に電界を形
成することにより前記光導波路の屈折率を変化させるた
めの制御電圧が印加される少なくとも一対の光制御電極
と、 前記光制御電極との間に印加されるバイアス電圧により
該光制御電圧に対し正または負の電位にバイアスされ、
該光制御電極の近傍に設けられるバイアス電極と からなり、 前記バイアス電圧は、前記誘電体基板において前記制御
電圧により起る不純物イオンの移動を抑制するのに足る
だけの大きさである ことを特徴とする光制御デバイス。 - 【請求項２】電気光学効果を有する誘電体基板に形成さ
れた光導波路と、 前記光導波路の近傍に設けられ、該光導波路に電界を形
成することにより前記光導波路の屈折率を変化させるた
めの制御電圧が印加される少なくとも一対の光制御電極
と、 前記光制御電極の近傍に設けられ、前記光制御電極との
間に印加されるバイアス電圧により該光制御電極に対し
正または負の電位にバイアスされるバイアス電極と、 前記バイアス電圧を発生するバイアス電源と、 前記バイアス電源で発生された前記バイアス電圧を前記
光制御電極およびバイアス電極に導く回路と からなり、 前記バイアス電圧は、前記誘電体基板において前記制御
電圧により起る不純物イオンの移動を抑制するのに足る
だけの大きさである ことを特徴とする光制御回路。 - 【請求項３】前記バイアス電極が接地されていることを
特徴とする請求項２に記載の光制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14223190A JP2616144B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 光制御デバイス及び光制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14223190A JP2616144B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 光制御デバイス及び光制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434523A JPH0434523A (ja) | 1992-02-05 |
| JP2616144B2 true JP2616144B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=15310476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14223190A Expired - Fee Related JP2616144B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 光制御デバイス及び光制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616144B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT511652B1 (de) | 2011-06-15 | 2013-07-15 | Szlezak Philipp | Gabelzinke |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP14223190A patent/JP2616144B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0434523A (ja) | 1992-02-05 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |