JP3158460B2 - 案内光用偏光ビーム・スプリッタ - Google Patents
案内光用偏光ビーム・スプリッタInfo
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- 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
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- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3136—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of interferometric switch type
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- 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
- G02F1/01—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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0136—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 intensity, phase, polarisation or colour for the control of polarisation, e.g. state of polarisation [SOP] control, polarisation scrambling, TE-TM mode conversion or separation
- G02F1/0144—TE-TM mode separation
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- 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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- G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
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- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/20—LiNbO3, LiTaO3
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、案内光用偏光ビーム・
スプリッタに関する。
スプリッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、集積光学系の分野、例えば光
ファイバ・センサ又はトランスデューサ（例えば電界セ
ンサ及び温度センサ）に関連すると共に、単一モードの
光ファイバによる情報のコヒーレント伝送において、又
は光ジャイロスコープにおいて用いられる。このような
分野においては、使用された光波の偏光状態は非常に重
要なパラメータである。
ファイバ・センサ又はトランスデューサ（例えば電界セ
ンサ及び温度センサ）に関連すると共に、単一モードの
光ファイバによる情報のコヒーレント伝送において、又
は光ジャイロスコープにおいて用いられる。このような
分野においては、使用された光波の偏光状態は非常に重
要なパラメータである。
【０００３】このような分野では、偏光ビーム・スプリ
ッタ、又は単にビーム・スプリッタは、使用している電
気的横波TE及び磁気的横波TMの空間的に分割させる基本
的な装置である。
ッタ、又は単にビーム・スプリッタは、使用している電
気的横波TE及び磁気的横波TMの空間的に分割させる基本
的な装置である。
【０００４】種々の案内光用偏光ビーム・スプリッタは
既に知られており、一軸電気光材料上に、特にLiNbO3:T
i 上に形成される。後者の材料の場合に、その結晶軸は
通常Ｘ、Ｙ及びＺにより表わされ、結晶軸Ｘ及びＹは共
にその材料の常光屈折率に対応し、一方結晶軸Ｚはその
材料の異常光屈折率に対応する。既に、結晶軸Ｘ及びＹ
に沿った伝搬構成における方向性結合器（以下で引用す
る他の文献と同様に、明細書の終りで詳細に記載する文
献（１）と比較すること）と、２モード干渉方法を使用
する装置（文献（２）と比較すること）と、Ｙ接合によ
り構造（文献（３）と比較すること）とイオン交換導波
路部品を有するビーム・スプリッタ（文献（４）を参照
すること）とを作成することは、可能なことが証明され
ている。
既に知られており、一軸電気光材料上に、特にLiNbO3:T
i 上に形成される。後者の材料の場合に、その結晶軸は
通常Ｘ、Ｙ及びＺにより表わされ、結晶軸Ｘ及びＹは共
にその材料の常光屈折率に対応し、一方結晶軸Ｚはその
材料の異常光屈折率に対応する。既に、結晶軸Ｘ及びＹ
に沿った伝搬構成における方向性結合器（以下で引用す
る他の文献と同様に、明細書の終りで詳細に記載する文
献（１）と比較すること）と、２モード干渉方法を使用
する装置（文献（２）と比較すること）と、Ｙ接合によ
り構造（文献（３）と比較すること）とイオン交換導波
路部品を有するビーム・スプリッタ（文献（４）を参照
すること）とを作成することは、可能なことが証明され
ている。
【０００５】更に、文献（５）は、図１に概要的に示す
偏光ビーム・スプリッタを開示している。この従来TEの
偏光ビーム・スプリッタは 3dB方向性結合器４及び６を
相互接続する位相シフタ２を備えている。この公知の偏
光ビーム・スプリッタを適当に偏光させることにより、
3dB方向性結合器６の出力８及び１０に、 3dB方向性結
合器４及び６の２入力のうちの一入力１２に到達した入
力光波の電気的横波(TE)モード及び磁気的横波(TM)モー
ドをそれぞれ得ることができる。
偏光ビーム・スプリッタを開示している。この従来TEの
偏光ビーム・スプリッタは 3dB方向性結合器４及び６を
相互接続する位相シフタ２を備えている。この公知の偏
光ビーム・スプリッタを適当に偏光させることにより、
3dB方向性結合器６の出力８及び１０に、 3dB方向性結
合器４及び６の２入力のうちの一入力１２に到達した入
力光波の電気的横波(TE)モード及び磁気的横波(TM)モー
ドをそれぞれ得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この従来の偏光ビーム
・スプリッタは、導波路間に２つの偏光TE及びTM用に同
一位相シフタを導入する受動的な位相シフタ、例えば以
下で説明する光導波路の幅の局部的な変更により得られ
る受動的な位相シフタを用いるマッハ・ツェーンダー(M
ach-Zehnder)干渉計を必要とする欠点があり、また前記
活性の方向性結合器上で３dB状態にするための操作をし
たときに、 3dB方向性結合器４及び６の２つの出力間で
発生する位相偏移を除去することもできない。
・スプリッタは、導波路間に２つの偏光TE及びTM用に同
一位相シフタを導入する受動的な位相シフタ、例えば以
下で説明する光導波路の幅の局部的な変更により得られ
る受動的な位相シフタを用いるマッハ・ツェーンダー(M
ach-Zehnder)干渉計を必要とする欠点があり、また前記
活性の方向性結合器上で３dB状態にするための操作をし
たときに、 3dB方向性結合器４及び６の２つの出力間で
発生する位相偏移を除去することもできない。
【０００７】本発明の目的はこれらの欠点を除去するこ
とにある。このために、本発明による偏光ビーム・スプ
リッタは入力でＹ接合を有するが３dB方向性結合器は備
えていない。
とにある。このために、本発明による偏光ビーム・スプ
リッタは入力でＹ接合を有するが３dB方向性結合器は備
えていない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、特に基板上に
形成された案内光用偏光ビーム・スプリッタに関するも
のであって、その特徴は、基板（１４）の上に形成され
る案内光用の偏光ビーム・スプリッタにおいて、１入力
２出力を有し、入力に到達する２つの案内光モードの組
合せつまり横電気モードTE及び横電磁モードTMを同じ振
幅で同相の２つの出力に分離する受動的なＹ接合（６
６）と、該Ｙ接合の出力に結合する入力と、出力とを有
するアームを２個有する活性の位相シフタ（６８）を有
し、該位相シフタは一方のアームを伝播するTEモードを
他方のアームを伝播するTEモードに関しＦだけ移相し、
前記一方のアームを伝播するTMモードを前記他方のアー
ムを伝播するTMモードに関し−Ｆだけ移相し、前記基板
はTEモードの屈折率とTMモードの屈折率に逆の変動DN、
−DNを与える材料により形成され、前記位相シフタの２
つの出力に結合する２つの入力と、２つの出力と、電極
（７８、８０、８２）とを有し偏光から独立して該電極
の電位に従って３dB結合器を形成する活性の方向性結合
器（７０）を有し、該方向性結合器が３dB結合器を形成
しているとき、前記位相シフタの電極（７２、７４、７
６）の電位に従って、前記方向性結合器の一方の出力に
入力波のTMモードが出力され他方の出力にTEモードが出
力される偏光ビーム・スプリッタにある。
形成された案内光用偏光ビーム・スプリッタに関するも
のであって、その特徴は、基板（１４）の上に形成され
る案内光用の偏光ビーム・スプリッタにおいて、１入力
２出力を有し、入力に到達する２つの案内光モードの組
合せつまり横電気モードTE及び横電磁モードTMを同じ振
幅で同相の２つの出力に分離する受動的なＹ接合（６
６）と、該Ｙ接合の出力に結合する入力と、出力とを有
するアームを２個有する活性の位相シフタ（６８）を有
し、該位相シフタは一方のアームを伝播するTEモードを
他方のアームを伝播するTEモードに関しＦだけ移相し、
前記一方のアームを伝播するTMモードを前記他方のアー
ムを伝播するTMモードに関し−Ｆだけ移相し、前記基板
はTEモードの屈折率とTMモードの屈折率に逆の変動DN、
−DNを与える材料により形成され、前記位相シフタの２
つの出力に結合する２つの入力と、２つの出力と、電極
（７８、８０、８２）とを有し偏光から独立して該電極
の電位に従って３dB結合器を形成する活性の方向性結合
器（７０）を有し、該方向性結合器が３dB結合器を形成
しているとき、前記位相シフタの電極（７２、７４、７
６）の電位に従って、前記方向性結合器の一方の出力に
入力波のTMモードが出力され他方の出力にTEモードが出
力される偏光ビーム・スプリッタにある。
【０００９】前記結合器は活性なので、偏光の不存在で
正確に３dB状態になかった場合は、これを３dB状態に設
定することができる。
正確に３dB状態になかった場合は、これを３dB状態に設
定することができる。
【００１０】本発明は、２つの偏光TE及びTMで同一の受
動的な位相シフタの使用を不必要にし、出力結合器が活
性結合器なので、そのバイアス電位により３dB状態に設
定されると、前記位相シフタの偏光を調整することによ
り前記結合器の２出力間に現われる好ましくない位相シ
フトを補償することができる。
動的な位相シフタの使用を不必要にし、出力結合器が活
性結合器なので、そのバイアス電位により３dB状態に設
定されると、前記位相シフタの偏光を調整することによ
り前記結合器の２出力間に現われる好ましくない位相シ
フトを補償することができる。
【００１１】本発明に用いる前記位相シフタはプッシュ
・プル構造を備えてもよい。
・プル構造を備えてもよい。
【００１２】本発明による案内光用偏光ビーム・スプリ
ッタは、前記結合器の出力にそれぞれ得られる前記TMモ
ード及び前記TEモードを切換え可能にさせる制御手段を
備えてもよい。
ッタは、前記結合器の出力にそれぞれ得られる前記TMモ
ード及び前記TEモードを切換え可能にさせる制御手段を
備えてもよい。
【００１３】それぞれ前記TEモード及び前記TMモードに
関連された前記屈折率の変動は、電気光学効果により導
入されてもよい。
関連された前記屈折率の変動は、電気光学効果により導
入されてもよい。
【００１４】本発明による案内光用偏光ビーム・スプリ
ッタの特定の一実施例では、前記基板の材料は３ｍ三方
晶形対称系に属する材料から選択され、前記基板の材料
は互いに垂直な３つの結晶軸Ｘ、Ｙ及びＺを有する一軸
電気光材料であり、前記結晶軸Ｘ及びＹは共に前記一軸
電気光材料の常光屈折率Noに対応し、かつ前記結晶軸Ｚ
は前記一軸電気光材料の異常光軸Neに対応し、前該案内
光用偏光ビーム・スプリッタを形成している基板面は前
記結晶軸Ｘ及びＹのうちの一つに垂直であり、かつ案内
光用偏光ビーム・スプリッタは案内光が当該案内光用偏
光ビーム・スプリッタの結晶軸Ｚに平行に伝搬するよう
に形成されたものである。
ッタの特定の一実施例では、前記基板の材料は３ｍ三方
晶形対称系に属する材料から選択され、前記基板の材料
は互いに垂直な３つの結晶軸Ｘ、Ｙ及びＺを有する一軸
電気光材料であり、前記結晶軸Ｘ及びＹは共に前記一軸
電気光材料の常光屈折率Noに対応し、かつ前記結晶軸Ｚ
は前記一軸電気光材料の異常光軸Neに対応し、前該案内
光用偏光ビーム・スプリッタを形成している基板面は前
記結晶軸Ｘ及びＹのうちの一つに垂直であり、かつ案内
光用偏光ビーム・スプリッタは案内光が当該案内光用偏
光ビーム・スプリッタの結晶軸Ｚに平行に伝搬するよう
に形成されたものである。
【００１５】前記３ｍ三方晶形対称系において、LiNbO3
を選択することができる。
を選択することができる。
【００１６】前記案内光用偏光ビーム・スプリッタは、
Ｘカット又はＹカットのＺ伝搬LiNbO3上に形成される。
Ｘカット又はＹカットのＺ伝搬LiNbO3上に形成される。
【００１８】前記Ｙ接合、前記位相シフタ及び前記結合
器は、LiNbO３へのTiの局部的な拡散、イオン交換又は
注入により形成することができる。
器は、LiNbO３へのTiの局部的な拡散、イオン交換又は
注入により形成することができる。
【００１９】以下、本発明を非限定的な実施例、及び添
付する図面に関連させて詳細に説明する。
付する図面に関連させて詳細に説明する。
【００２０】
【実施例】図２は、本発明による偏光ビーム・スプリッ
タを形成することができる一軸電気光材料からなる基板
１４の断面図である。この材料は３つの結晶軸Ｘ、Ｙ及
びＺを有する。これらの結晶軸はそれぞれ他の２つに対
して垂直である。更に、結晶軸Ｘ及びＹは材料の常光屈
折率Noに対応し、また結晶軸Ｚは前記材料の異常光軸Ne
に対応する。
タを形成することができる一軸電気光材料からなる基板
１４の断面図である。この材料は３つの結晶軸Ｘ、Ｙ及
びＺを有する。これらの結晶軸はそれぞれ他の２つに対
して垂直である。更に、結晶軸Ｘ及びＹは材料の常光屈
折率Noに対応し、また結晶軸Ｚは前記材料の異常光軸Ne
に対応する。
【００２１】偏光ビーム・スプリッタが形成される基板
面１６は、結晶軸Ｘ又はＹに対して垂直である。
面１６は、結晶軸Ｘ又はＹに対して垂直である。
【００２２】図２の場合に、偏光ビーム・スプリッタは
結晶軸Ｘに対して垂直な面に形成される。
結晶軸Ｘに対して垂直な面に形成される。
【００２３】図２は、適当な材料の局部的な拡散によ
り、基板１４におけるイオン交換又は埋込みにより形成
される偏光ビーム・スプリッタの導波路の部品１８を示
す。
り、基板１４におけるイオン交換又は埋込みにより形成
される偏光ビーム・スプリッタの導波路の部品１８を示
す。
【００２４】偏光ビーム・スプリッタに到達する光波の
電界Ｅは、通常の方法により、互いに垂直な、かつこの
場合は、結晶軸Ｚに平行な光波の伝搬方向に垂直な２つ
のTEモード及びTMモードの総和であると考えられる。
電界Ｅは、通常の方法により、互いに垂直な、かつこの
場合は、結晶軸Ｚに平行な光波の伝搬方向に垂直な２つ
のTEモード及びTMモードの総和であると考えられる。
【００２５】TEモードは基板面１６に平行であり、また
TMモードは基板面１６に垂直であることも知られてい
る。従って、基板面１６が結晶軸Ｘに垂直な場合に、TE
モードは結晶軸Ｙ上でカウントされ、またTMモードは結
晶軸Ｘ上でカウントされる。
TMモードは基板面１６に垂直であることも知られてい
る。従って、基板面１６が結晶軸Ｘに垂直な場合に、TE
モードは結晶軸Ｙ上でカウントされ、またTMモードは結
晶軸Ｘ上でカウントされる。
【００２６】偏光ビーム・スプリッタを形成した基板面
１６が結晶軸Ｙに垂直であったときは、明らかに、TEモ
ードは結晶軸Ｘ上でカウントされ、またTMモードは結晶
軸Ｙ上でカウントされることになる。
１６が結晶軸Ｙに垂直であったときは、明らかに、TEモ
ードは結晶軸Ｘ上でカウントされ、またTMモードは結晶
軸Ｙ上でカウントされることになる。
【００２７】図３は本発明の理論的な解析を可能にする
構造の平面図を示しており、この構造はＸカット、Ｚ伝
搬LiNbO3のものである。
構造の平面図を示しており、この構造はＸカット、Ｚ伝
搬LiNbO3のものである。
【００２８】図３に示す構造は、連続的に、Ｙ接合２
０、位相シフタ２２及び方向性結合器２４を備えてい
る。Ｙ接合２０は基板面１６と、位相シフタ２２の２入
力にそれぞれ接続されている２つの出力２８及び３０を
有する。
０、位相シフタ２２及び方向性結合器２４を備えてい
る。Ｙ接合２０は基板面１６と、位相シフタ２２の２入
力にそれぞれ接続されている２つの出力２８及び３０を
有する。
【００２９】位相シフタ２２は２つの出力３２及び３４
を有し、これら出力３２及び３４は２つの出力２８及び
３０に対応すると共に、方向性結合器２４の２つの入力
にそれぞれ接続されている。方向性結合器２４は２つの
出力３６及び３４を有し、出力３６及び３４は図３に示
すように、２つの出力３２及び３４にそれぞれ対応して
いる。
を有し、これら出力３２及び３４は２つの出力２８及び
３０に対応すると共に、方向性結合器２４の２つの入力
にそれぞれ接続されている。方向性結合器２４は２つの
出力３６及び３４を有し、出力３６及び３４は図３に示
すように、２つの出力３２及び３４にそれぞれ対応して
いる。
【００３０】光波はＹ接合の入力２６に供給される。こ
の光波は図示していない光ファイバを介して導入され、
かつ適当な光学系によりＹ接合の入力２６に入射されて
もよいし、又は偏光ビーム・スプリッタと同一の材料の
面上に形成され、かつＹ接合の入力２６に伸延している
図示していない導波路から導入されてもよい。
の光波は図示していない光ファイバを介して導入され、
かつ適当な光学系によりＹ接合の入力２６に入射されて
もよいし、又は偏光ビーム・スプリッタと同一の材料の
面上に形成され、かつＹ接合の入力２６に伸延している
図示していない導波路から導入されてもよい。
【００３１】図３は、方向性結合器２４の出力３６及び
３８が２つの導波路４０及び４２にそれぞれ接続されて
もよく、かつ導波路４０及び４２が図３の構造と同一面
上の形成されいることを示す。図３に示す構造は、入手
可能な最も一般的な構造である。その方向性結合器２４
は活性の方向性結合器である。
３８が２つの導波路４０及び４２にそれぞれ接続されて
もよく、かつ導波路４０及び４２が図３の構造と同一面
上の形成されいることを示す。図３に示す構造は、入手
可能な最も一般的な構造である。その方向性結合器２４
は活性の方向性結合器である。
【００３２】受動的な方向性結合器は電気的にバイアス
されていない活性の方向性結合器であるということがで
きる。位相シフタ２２は混合位相シフタ、即ち活性位相
シフタと受動的な位相シフタとの組み合わせである。
されていない活性の方向性結合器であるということがで
きる。位相シフタ２２は混合位相シフタ、即ち活性位相
シフタと受動的な位相シフタとの組み合わせである。
【００３３】この接続において、位相シフタは適当な基
板上に、２つの光導波路４４、４６（図４及び図６）を
有することは明らかである。光導波路４４、４６は、互
いに平行しており、かつ十分に離されており、これらの
間の結合、即ち数センチメートルの伝搬長の場合に、一
方の導波路から他方の導波路に光エネルギの転送を無視
することができる。
板上に、２つの光導波路４４、４６（図４及び図６）を
有することは明らかである。光導波路４４、４６は、互
いに平行しており、かつ十分に離されており、これらの
間の結合、即ち数センチメートルの伝搬長の場合に、一
方の導波路から他方の導波路に光エネルギの転送を無視
することができる。
【００３４】しかし、２つの導波路内をそれぞれ伝搬す
る光波間の位相シフトを、電気光学効果により導入する
ことができる。このために、電極４８は、光導波路４４
及び電極４８と、光導波路４６及び電極４８とにより形
成されるアッセンブリの両側に、かつ２つの光導波路４
４、４６と、２つの電極５０、５２との間に配置され
る。これを「活性位相シフタ」ということにする。
る光波間の位相シフトを、電気光学効果により導入する
ことができる。このために、電極４８は、光導波路４４
及び電極４８と、光導波路４６及び電極４８とにより形
成されるアッセンブリの両側に、かつ２つの光導波路４
４、４６と、２つの電極５０、５２との間に配置され
る。これを「活性位相シフタ」ということにする。
【００３５】２つの光波間の位相シフトは、導波路の構
造、特に幅ｗ（図５）の変更により得られる。
造、特に幅ｗ（図５）の変更により得られる。
【００３６】図５に示すように、もはや電極は存在して
おらず、位相シフタを配置している領域に基板上で、２
つの導波路のうちの一つの幅が増加され、一方、同一領
域で他方の導波路の幅が減少されている。これを「受動
的な位相シフタ」ということにする。
おらず、位相シフタを配置している領域に基板上で、２
つの導波路のうちの一つの幅が増加され、一方、同一領
域で他方の導波路の幅が減少されている。これを「受動
的な位相シフタ」ということにする。
【００３７】更に、活性位相シフタと受動的な位相シフ
タとを組み合わせることもできる（図６）。これを「混
合位相シフタ」ということにする。
タとを組み合わせることもできる（図６）。これを「混
合位相シフタ」ということにする。
【００３８】この場合に、位相シフタは電極４８、５０
及び５２を備えている。更に、光導波路４４、４６は、
図５の場合に示すように、位相シフタの領域で異なる幅
を有する。
及び５２を備えている。更に、光導波路４４、４６は、
図５の場合に示すように、位相シフタの領域で異なる幅
を有する。
【００３９】図４の位相シフタを図６の位相シフタと同
様に機能させるために、適当な電圧が電極４８と電極５
０との間に印加され、更に適当な電圧を電極４８と電極
５２との間に印加することは明らかである。例えば、電
極４８をアース即ち接地して電極５０、５２を適当な電
位を与えてもよい。
様に機能させるために、適当な電圧が電極４８と電極５
０との間に印加され、更に適当な電圧を電極４８と電極
５２との間に印加することは明らかである。例えば、電
極４８をアース即ち接地して電極５０、５２を適当な電
位を与えてもよい。
【００４０】図３は位相シフタの電極５４、５６及び５
８を示す（最も一般的な場合では、混合されているもの
と仮定する）。これらはそれぞれ図４及び図６の電極４
８、５０及び５２に対応する。位相シフタ２２を機能さ
せるために、電極５４はアース即ち接地さてもよく、ま
た電極５６、５８は適当な電位v1に持上げられてもよ
い。
８を示す（最も一般的な場合では、混合されているもの
と仮定する）。これらはそれぞれ図４及び図６の電極４
８、５０及び５２に対応する。位相シフタ２２を機能さ
せるために、電極５４はアース即ち接地さてもよく、ま
た電極５６、５８は適当な電位v1に持上げられてもよ
い。
【００４１】図３は位相シフタの電極５４、５６及び５
８を示す（最も一般的な場合では、混合されているもの
と仮定する）。位相シフタ２２を機能させるために、電
極５４を例えばアース即ち接地して、電極５６、５８を
適当な電位v1に持上げられてもよい。
８を示す（最も一般的な場合では、混合されているもの
と仮定する）。位相シフタ２２を機能させるために、電
極５４を例えばアース即ち接地して、電極５６、５８を
適当な電位v1に持上げられてもよい。
【００４２】更に、図３に示すことから明らかなよう
に、最も一般的な場合に、活性結合器である方向性結合
器２４は、その２つの光導波路間の電極６０と、電極６
０及び方向性結合器２４の２つの導波路により形成され
たアッセンブリの両側に配置される２つの電極６２、６
４とを備えている。
に、最も一般的な場合に、活性結合器である方向性結合
器２４は、その２つの光導波路間の電極６０と、電極６
０及び方向性結合器２４の２つの導波路により形成され
たアッセンブリの両側に配置される２つの電極６２、６
４とを備えている。
【００４３】方向性結合器２４を機能させるために、電
極６０を接地してもよく、また電極６２及び６４を適当
な電位v2に持上げてもよい。
極６０を接地してもよく、また電極６２及び６４を適当
な電位v2に持上げてもよい。
【００４４】本発明による偏光ビーム・スプリッタに戻
ると、前記偏光ビーム・スプリッタの正しい動作は、そ
の方向性結合器の３dB状態が前記偏光ビーム・スプリッ
タに入力される光波のTEモード及びTMモードの両方で得
られる。従って、正しい動作の条件は、３dB方向性結合
器が偏光から独立しているということである。
ると、前記偏光ビーム・スプリッタの正しい動作は、そ
の方向性結合器の３dB状態が前記偏光ビーム・スプリッ
タに入力される光波のTEモード及びTMモードの両方で得
られる。従って、正しい動作の条件は、３dB方向性結合
器が偏光から独立しているということである。
【００４５】TEモードに対する結合長lc及びTMモードに
対する結合長lcが等しく、かつ電磁波の電界と結合器の
電極の結果として印加される電界との間のオバーラップ
が２つのTEモード及びTMモードについて同一であると仮
定すると、前記条件はＺ軸に沿った伝搬構造における結
合器について自動的に満足される。電気光学係数r12及
びr22が逆なので、TEモード及びTMモードにおける結合
器の状態に対応する制御図（図７）の構成点は、常光軸
に対して対称である。
対する結合長lcが等しく、かつ電磁波の電界と結合器の
電極の結果として印加される電界との間のオバーラップ
が２つのTEモード及びTMモードについて同一であると仮
定すると、前記条件はＺ軸に沿った伝搬構造における結
合器について自動的に満足される。電気光学係数r12及
びr22が逆なので、TEモード及びTMモードにおける結合
器の状態に対応する制御図（図７）の構成点は、常光軸
に対して対称である。
【００４６】この制御図では、横軸にパラメータ（Δβ
・L/ π）を示し、πは約3.1416であり、Ｌは電極の長
さ、Δβは結合器の対称及び非対称伝搬モードに関連し
た伝搬定数間の差である。L/1cは縦軸に示されている。
・L/ π）を示し、πは約3.1416であり、Ｌは電極の長
さ、Δβは結合器の対称及び非対称伝搬モードに関連し
た伝搬定数間の差である。L/1cは縦軸に示されている。
【００４７】３dB状態の軌跡６６（図７）が縦軸に対し
て対称であるので、結合器の偏光が３dB状態に到達可能
にさせ、他の偏光については偏光（TE又はTM）が３dB状
態に到達可能にさせると結論付けることができる。
て対称であるので、結合器の偏光が３dB状態に到達可能
にさせ、他の偏光については偏光（TE又はTM）が３dB状
態に到達可能にさせると結論付けることができる。
【００４８】図３に戻り、以下、これに示されている構
造の動作を説明しよう。光波は、前記構造に入射され、
矢印Ｒにより示されている。この光波は、当該構造の光
導波路の電気的横波TE及び磁気的横波TMに従った２つの
振動成分を有し、それぞれATE 及びATM により表わされ
ている。従って、 R=(ATM;ATE) と表わすことができる。
造の動作を説明しよう。光波は、前記構造に入射され、
矢印Ｒにより示されている。この光波は、当該構造の光
導波路の電気的横波TE及び磁気的横波TMに従った２つの
振動成分を有し、それぞれATE 及びATM により表わされ
ている。従って、 R=(ATM;ATE) と表わすことができる。
【００４９】従って、Ｙ接合は位相シフタ２２の２出力
に対して矢印R1及びR2により表わされ、同一振幅を有
し、かつ同相の２つの光波を供給する。光波R1はＹ接合
の位相シフタ２８に対応し、光波S1はＹ接合の出力３０
に対応し、下記のように表わすことができる。 R1=S1=2-1/2(ATM;ATE)
に対して矢印R1及びR2により表わされ、同一振幅を有
し、かつ同相の２つの光波を供給する。光波R1はＹ接合
の位相シフタ２８に対応し、光波S1はＹ接合の出力３０
に対応し、下記のように表わすことができる。 R1=S1=2-1/2(ATM;ATE)
【００５０】位相シフタは、受動的な位相効果及び活性
位相効果を接続する最も一般的な形式において、異なる
４つの独立した調整可能な位相シフトを光波R1及びS1の
４部品に割り付る。これらの位相シフトはａ、ｂ、ｃ及
びｄにより表わされる。
位相効果を接続する最も一般的な形式において、異なる
４つの独立した調整可能な位相シフトを光波R1及びS1の
４部品に割り付る。これらの位相シフトはａ、ｂ、ｃ及
びｄにより表わされる。
【００５１】位相シフトの出力３２及び３４で得られる
光波は、それぞれ２つの光波R2及び光波S2により表わさ
れ、次式により定められる。 R2=2-1/2(ATM.eja;ATE.ejb) S2=2-1/2(ATM.ejc;ATE.ejd) ただし、 jは j2=-1となるものである。
光波は、それぞれ２つの光波R2及び光波S2により表わさ
れ、次式により定められる。 R2=2-1/2(ATM.eja;ATE.ejb) S2=2-1/2(ATM.ejc;ATE.ejd) ただし、 jは j2=-1となるものである。
【００５２】３dB出力結合器は、位相係数ｆにより特徴
付けされ、R2及びS2の成分TMを互いに、かつR2及びS2の
成分とTMを位相係数ｆにより重み付けにおり混合する。
付けされ、R2及びS2の成分TMを互いに、かつR2及びS2の
成分とTMを位相係数ｆにより重み付けにおり混合する。
【００５３】次いで、方向性結合器２４の出力３６から
得られる光波に関連するベクトルR3及び前記方向性結合
器２４の出力３８から得られる光波に関連するベクトル
S3は、結合された光波の理論から、及び方向性結合器に
適用される次式により与えられる。 R3=2-1(ATM.eja(ejf-ej(c-a+pi/2)); ATE.ej(b-f)(ej(b-d-pi/2)-ejf)) S3=2-1(-jATM.ej(a-f)(ejf-ej(c-a-pi/2)); ATE.ejD(ejf-ej(b-d+pi/2)))
得られる光波に関連するベクトルR3及び前記方向性結合
器２４の出力３８から得られる光波に関連するベクトル
S3は、結合された光波の理論から、及び方向性結合器に
適用される次式により与えられる。 R3=2-1(ATM.eja(ejf-ej(c-a+pi/2)); ATE.ej(b-f)(ej(b-d-pi/2)-ejf)) S3=2-1(-jATM.ej(a-f)(ejf-ej(c-a-pi/2)); ATE.ejD(ejf-ej(b-d+pi/2)))
【００５４】偏光ビーム分波が可能な２つの場合は、 （ａ）出力３６(R3)における成分TE及び出力３８(S3)に
おける成分TM: f=c-a+π/2(modulo 2π) =b-d+π/2(modulo 2π) （ｂ）出力３６(R3)における成分TE及び出力３８(S3)に
おける成分TM: f=c-a-π/2(modulo 2π) =b-d-π/2(modulo 2π)
おける成分TM: f=c-a+π/2(modulo 2π) =b-d+π/2(modulo 2π) （ｂ）出力３６(R3)における成分TE及び出力３８(S3)に
おける成分TM: f=c-a-π/2(modulo 2π) =b-d-π/2(modulo 2π)
【００５５】全ての場合における証明されなければなら
ない条件c-a=b-dは活性位相シフタを特徴付けること、f
=0にする受動的な結合器を出力に用いることを可能にし
て、c-a=b-d=π/2(modulo 2π)となること、及び活性位
相シフタの場合に、プッシュ・プル構造（同一振幅の電
位差及び位相シフタの２チャネル上の符号）は、補充的
な条件a=d及びb=cを意味する。従って、a=d=-b=-c=±π
/4(modulo 2π)を得る。
ない条件c-a=b-dは活性位相シフタを特徴付けること、f
=0にする受動的な結合器を出力に用いることを可能にし
て、c-a=b-d=π/2(modulo 2π)となること、及び活性位
相シフタの場合に、プッシュ・プル構造（同一振幅の電
位差及び位相シフタの２チャネル上の符号）は、補充的
な条件a=d及びb=cを意味する。従って、a=d=-b=-c=±π
/4(modulo 2π)を得る。
【００５６】これは、図８の平面図に示した本発明の特
定の実施例に基づいて得られ、受動的な結合器を有す
る、従って電極のない偏光ビーム・スプリッタに対応す
る。図８に示す電極は、結合器が活性であり、以下で説
明することになる特定の実施例に対応する。
定の実施例に基づいて得られ、受動的な結合器を有す
る、従って電極のない偏光ビーム・スプリッタに対応す
る。図８に示す電極は、結合器が活性であり、以下で説
明することになる特定の実施例に対応する。
【００５７】特に、図８に示す偏光ビーム・スプリッタ
は、ＸカットのＺ伝搬LiNbO3上に作成され、Ｙ接合６６
を備えている。このＹ接合６６は入力波を２つの等しい
部分に分波し、かつ活性な位相シフタ６８の２つのアー
ムにそれぞれ前記２つの入力波部分を供給するために、
互いに同相である。
は、ＸカットのＺ伝搬LiNbO3上に作成され、Ｙ接合６６
を備えている。このＹ接合６６は入力波を２つの等しい
部分に分波し、かつ活性な位相シフタ６８の２つのアー
ムにそれぞれ前記２つの入力波部分を供給するために、
互いに同相である。
【００５８】図８に示すように、前記位相シフタ６８は
中央電極７２及び２つの電極７４、７６を備えており、
位相シフタ６８の２つの導波路はそれぞれ中央電極７２
と電極７４との間、及び中央電極７２と電極７６との間
を通過している。
中央電極７２及び２つの電極７４、７６を備えており、
位相シフタ６８の２つの導波路はそれぞれ中央電極７２
と電極７４との間、及び中央電極７２と電極７６との間
を通過している。
【００５９】位相シフタ６８は適当な制御手段７７によ
り制御されており、この制御手段７７は電極７４、７６
を適当な電位V1に設定する。この中央電極７２は接地即
ちアースされている。電位V1は入力波のTEモードとTMモ
ードとの間に位相シフトを発生させる電位である。
り制御されており、この制御手段７７は電極７４、７６
を適当な電位V1に設定する。この中央電極７２は接地即
ちアースされている。電位V1は入力波のTEモードとTMモ
ードとの間に位相シフトを発生させる電位である。
【００６０】次いで、これらTEモード及びTMモードは、
入力アームをそれぞれ位相シフタの２つのアームに接続
している３dB結合器７０により組み合わせられ、かつ結
合器７０の２つの出力でそれぞれ得られる干渉効果によ
り、TEモードとTMモードとの間に空間的な分離が発生す
る。
入力アームをそれぞれ位相シフタの２つのアームに接続
している３dB結合器７０により組み合わせられ、かつ結
合器７０の２つの出力でそれぞれ得られる干渉効果によ
り、TEモードとTMモードとの間に空間的な分離が発生す
る。
【００６１】本発明の特定の実施例において、結合器７
０はその光導波路間に配置された中央電極７８を有する
活性結合器であり、またアッセンブリの両側の２つの電
極８０及び８２は前記２つの結合器の導波路及び中央電
極７８に関連されている。
０はその光導波路間に配置された中央電極７８を有する
活性結合器であり、またアッセンブリの両側の２つの電
極８０及び８２は前記２つの結合器の導波路及び中央電
極７８に関連されている。
【００６２】このような活性結合器を制御するために、
適当な制御手段８３を使用して、電極８０及び８２を適
当な電位V2に設定させることができる。電極７８は接地
されている。
適当な制御手段８３を使用して、電極８０及び８２を適
当な電位V2に設定させることができる。電極７８は接地
されている。
【００６３】活性結合器を用いることにより、結合器の
受動的な状態（V2=0) が正確には３dB状態ではない場合
に、図８に示す本発明により、補助的に調節することが
できる偏光ビーム・スプリッタが得られる。
受動的な状態（V2=0) が正確には３dB状態ではない場合
に、図８に示す本発明により、補助的に調節することが
できる偏光ビーム・スプリッタが得られる。
【００６４】結合器の制御図は、比L/1cが二重の不等式
を成立させるか否かを示している。 n+0.5 ≦L/1c≦n+1.5 ただし、n は整数である。これは、ある電圧を印加する
ことにより、即ちL/1c定数によりパラメータΔβを変化
させることにより、まだ３dB状態が達成可能である。し
かし、導入されたパラメータΔβの変更により、結合器
の位相シフトｆの特性の変化Dfとなる。
を成立させるか否かを示している。 n+0.5 ≦L/1c≦n+1.5 ただし、n は整数である。これは、ある電圧を印加する
ことにより、即ちL/1c定数によりパラメータΔβを変化
させることにより、まだ３dB状態が達成可能である。し
かし、導入されたパラメータΔβの変更により、結合器
の位相シフトｆの特性の変化Dfとなる。
【００６５】本発明の利点は、活性の位相シフタ６８に
印加される電圧に作用することによりこの変化を補償で
きるようにすることである。
印加される電圧に作用することによりこの変化を補償で
きるようにすることである。
【００６６】従って、純粋に受動的な３dB出力結合器を
備えた偏光ビーム・スプリッタの理想的な場合に対応す
るそれぞれの値 a、 b、 c及び dをa0、b0、c0及びd0に
より指定することによっては、結合器は十分ではないと
いうべきである。３dB状態に結合器をもってくるために
は、位相シフトの変動Dfを導入することが必要である。
位相シフタに印加される電圧Ｖは、量DVにより変化す
る。従って、値 a、 b、c及び dはDa、Db、DC及びDdに
よりそれぞれ変化する。
備えた偏光ビーム・スプリッタの理想的な場合に対応す
るそれぞれの値 a、 b、 c及び dをa0、b0、c0及びd0に
より指定することによっては、結合器は十分ではないと
いうべきである。３dB状態に結合器をもってくるために
は、位相シフトの変動Dfを導入することが必要である。
位相シフタに印加される電圧Ｖは、量DVにより変化す
る。従って、値 a、 b、c及び dはDa、Db、DC及びDdに
よりそれぞれ変化する。
【００６７】偏光を分波するために、前記変数は次式を
満足するものでなければならない。 Df=Dc-Da=Db-Dd
満足するものでなければならない。 Df=Dc-Da=Db-Dd
【００６８】位相シフタが純粋に活性であり、かつプッ
シュ・プル構造を有するので、変数Da、Db、Dc及びDdは
下記のようになる。 Da=-Db=-Dc= Dd 拡散源として使用されたチタン層の厚さ：80nm 導波路の長さ：9 μm 位相シフト・ゾーンの長さ：6000μm 結合器の干渉の長さ：6000μm 干渉ゾーンにおいて測定した結合器の２導波路間の結合
器ギャップ：9 μm
シュ・プル構造を有するので、変数Da、Db、Dc及びDdは
下記のようになる。 Da=-Db=-Dc= Dd 拡散源として使用されたチタン層の厚さ：80nm 導波路の長さ：9 μm 位相シフト・ゾーンの長さ：6000μm 結合器の干渉の長さ：6000μm 干渉ゾーンにおいて測定した結合器の２導波路間の結合
器ギャップ：9 μm
【００６９】前記データに対応する偏光ビーム・スプリ
ッタを、波長1.52μm 、クロストーク・レベル-18 dB以
下、かつ偏光電圧V1=3V 及びV2=19VのHeNeレーザを用い
てそれぞれTE及びTMの注入により試験した。
ッタを、波長1.52μm 、クロストーク・レベル-18 dB以
下、かつ偏光電圧V1=3V 及びV2=19VのHeNeレーザを用い
てそれぞれTE及びTMの注入により試験した。
【００７０】本発明にはLiNbO3以外の材料、例えばカッ
ト、 Z伝搬LiTaO3を用いることができる。
ト、 Z伝搬LiTaO3を用いることができる。
【００７１】本発明では、LiNbO3又はLiTaO3を用いる代
りに、同一材料を Yカット、 Z伝搬形式で用いてもよ
い。いずれの場合もＹ軸に指向されるスプリッタの導波
路g1、g2（図９及び図１０）に電界Egを印加することが
必要である。
りに、同一材料を Yカット、 Z伝搬形式で用いてもよ
い。いずれの場合もＹ軸に指向されるスプリッタの導波
路g1、g2（図９及び図１０）に電界Egを印加することが
必要である。
【００７２】従って、Ｘカットの場合は、電極e1、e2、
e3( 図９）のようにスプリッタ電極は、スプリッタを形
成する材料の表面に平行な電界を印加することが可能で
なければならない。
e3( 図９）のようにスプリッタ電極は、スプリッタを形
成する材料の表面に平行な電界を印加することが可能で
なければならない。
【００７３】図９は、これらの電極e1、e2及びe3を材料
の表面、かつ導波路g1及びg2の両側に配置することがで
きることを示す。
の表面、かつ導波路g1及びg2の両側に配置することがで
きることを示す。
【００７４】Ｙカットの場合に、電極e'1、e'2、及びe'3
（図１０）のようなスプリッタ電極は、スプリッタを形
成している材料の表面に垂直な電界Egを印加することが
できるものでなければならない。従って、位相シフトに
印加される電圧Vが Da=-Db=Dc=Dd=-Df/2 となるように、量DVにより修正される。
（図１０）のようなスプリッタ電極は、スプリッタを形
成している材料の表面に垂直な電界Egを印加することが
できるものでなければならない。従って、位相シフトに
印加される電圧Vが Da=-Db=Dc=Dd=-Df/2 となるように、量DVにより修正される。
【００７５】本発明によるスプリッタを偏光スイッチと
して用いることができることに注意すべきである。従っ
て、本発明に用いた結合器の２出力間で２つのTE及びTM
を切換え可能なことに注意すべきである。
して用いることができることに注意すべきである。従っ
て、本発明に用いた結合器の２出力間で２つのTE及びTM
を切換え可能なことに注意すべきである。
【００７６】これを達成する最も簡単な方法は、逆の量
により、量ａ、ｂ、ｃ及びｄを置換すること、即ち図８
のスプリッタの場合に、位相シフトに印加された電圧を
反転させることである。従って、この目的に制御手段７
７を備えることができる。更に、結合器７０に印加され
る制御電圧を反転させることも必要であり、図８のスプ
リッタの場合はこの目的に制御手段８３を備えることが
できる。従って、本発明によるスプリッタを偏光スイッ
チとして用いることができることは、明らかである。
により、量ａ、ｂ、ｃ及びｄを置換すること、即ち図８
のスプリッタの場合に、位相シフトに印加された電圧を
反転させることである。従って、この目的に制御手段７
７を備えることができる。更に、結合器７０に印加され
る制御電圧を反転させることも必要であり、図８のスプ
リッタの場合はこの目的に制御手段８３を備えることが
できる。従って、本発明によるスプリッタを偏光スイッ
チとして用いることができることは、明らかである。
【００７７】しかし、これは、結合器の長さ及びTM及び
TEモードに対応する電気光学的に重畳した一体物を同一
にする必要がある。
TEモードに対応する電気光学的に重畳した一体物を同一
にする必要がある。
【００７８】本発明によるスプリッタは、純粋に例示的
かつ非限定的な方法において、通常のチタン拡散法によ
り、純粋に活性位相シフト及び活性結合器をＸカットの
Ｚ伝搬LiNbO3上に形成することができるものであり、下
記のような特性を有する。 拡散温度：1000°C 拡散時間：8 時間
かつ非限定的な方法において、通常のチタン拡散法によ
り、純粋に活性位相シフト及び活性結合器をＸカットの
Ｚ伝搬LiNbO3上に形成することができるものであり、下
記のような特性を有する。 拡散温度：1000°C 拡散時間：8 時間
【００７９】図１０は、これらの電極e'1 、e'2 及びe'
3を材料の表面上に配置することができる。この電極e'1
及びe'3は前記導波路間の導波路g1及びg2電極e'2 上に
配置される。
3を材料の表面上に配置することができる。この電極e'1
及びe'3は前記導波路間の導波路g1及びg2電極e'2 上に
配置される。
【００８０】最後に、本発明では、LiNbO3族に属するも
のより他の材料を用いることができる。
のより他の材料を用いることができる。
【００８１】任意の材料から形成された基板上に本発明
によるスプリッタを形成し、TEモードに関連した屈折
率、及びTMモードに関連した屈折率によりそれぞれ逆の
変形DN及び-DN を導入させることができる（前記TE及び
TMモードはスプリッタの入力に到達する光波に対応して
いる）。
によるスプリッタを形成し、TEモードに関連した屈折
率、及びTMモードに関連した屈折率によりそれぞれ逆の
変形DN及び-DN を導入させることができる（前記TE及び
TMモードはスプリッタの入力に到達する光波に対応して
いる）。
【００８２】従って、立方43m 対称結晶系の形成してい
る半導体であるガリウムGaAsを用いることができる。
る半導体であるガリウムGaAsを用いることができる。
【００８３】例えば、GaAs基板８４（図１１）を用いる
ことにより、スプリッタを形成し、かつその一部を図１
１に示す前記GaAs基板８４の基板面８６は、結晶軸|110
| に垂直、即ち前記GaAs基板８４に垂直である。前記ス
プリッタの動作に必要な各電界R1は、前記結晶軸|110|
に従って印加される。光伝搬の案内方向は結晶軸|001|
に平行である。このような条件において、TMモードは前
記結晶軸|110| に沿って偏光され、またTEモードは結晶
軸|110| に沿って偏光される。
ことにより、スプリッタを形成し、かつその一部を図１
１に示す前記GaAs基板８４の基板面８６は、結晶軸|110
| に垂直、即ち前記GaAs基板８４に垂直である。前記ス
プリッタの動作に必要な各電界R1は、前記結晶軸|110|
に従って印加される。光伝搬の案内方向は結晶軸|001|
に平行である。このような条件において、TMモードは前
記結晶軸|110| に沿って偏光され、またTEモードは結晶
軸|110| に沿って偏光される。
【００８４】この実施例では、TEモード及びTMモードに
それぞれ関連する屈折率NTE 及びNTM は、次式により表
わされる。 NTE=n0-1/2・n3 0・r41・|E1| NTM=n0+1/2・n3 0・r41・|E1| ただし、|E1|はE1の絶対値を表わし、r41 はGaAsの電気
光学系テンソルの唯一の非ゼロ係数を表わし、n0は電界
E1が存在しないときにNTE 及びNTに共通な値を表わす。
電気光学効果により導入されたNTE 及びNTの変化は逆で
あることは、明らかである。
それぞれ関連する屈折率NTE 及びNTM は、次式により表
わされる。 NTE=n0-1/2・n3 0・r41・|E1| NTM=n0+1/2・n3 0・r41・|E1| ただし、|E1|はE1の絶対値を表わし、r41 はGaAsの電気
光学系テンソルの唯一の非ゼロ係数を表わし、n0は電界
E1が存在しないときにNTE 及びNTに共通な値を表わす。
電気光学効果により導入されたNTE 及びNTの変化は逆で
あることは、明らかである。
【００８５】
【発明の効果】このような構成は、モード上の副屈折を
大きく減少させ、かつ偏光ビーム・スプリッタ及び偏光
変換器の同一基板上に集積化することを容易にし、これ
によって電極構造をＸ伝搬又はＹ伝搬構造と比較してか
なり簡単化される。
大きく減少させ、かつ偏光ビーム・スプリッタ及び偏光
変換器の同一基板上に集積化することを容易にし、これ
によって電極構造をＸ伝搬又はＹ伝搬構造と比較してか
なり簡単化される。
【００８６】前記Ｙ接合、前記位相シフタ及び前記方向
性結合器を、LiNbO３への局部的なTiの拡散、イオン交
換又は注入により作成することができる。
性結合器を、LiNbO３への局部的なTiの拡散、イオン交
換又は注入により作成することができる。
【００８７】引用文献 （１）グラネストランド、タイレン、シュトルツ(GRANE
STRAND,THYLEN, STOLZ)エレクトン(Electron),Lett.,2
4,No,18,1142,(1988)、「デルタ・ベータ及びデルタ・カ
ッパ変調を用いる非偏光スイッチ及び偏光スプリッタ(P
olarizationindependent switch and polarization spl
itter employing delta betaanddelta kappa modulatio
n) 」。 （２）パプチョン、ロイ、オストロゥスキー(PAPUCHON,
ROY,OSTROWSKY),Appl.PHys, Lett.,31,266(1977),
「電気的に活性な光分岐(Electrically activeoptical
bifurcation):BOA」。 （３）フィナク(FINAK),YIP, Opt, Quant. El,17,15(19
85)。。 （４）フジイ、イケダ(FUJII,IKEDA),Proc. 4th 100C T
OKYO,(1983) 29A1 4,「TE/TM モード・スプリッタに対
するイオン交換法及びその応用により製造されたLiNbO3
光導波路( LiNbO3 optical Waveguide fabricated by t
he ionexchange technique and its application to TE
/TM mode splitter)」。 （５）チョン、チャン(CHON,CHIANG) 、「光学系及びレ
ーザ技術(Optics LasorTechnology)、April 1983,pp.83
〜90」。 （６）ブールバン、レナート、ウェルナー、バトー、パ
プチョン(BOURBIN,LENARD,WERNER,VATOUX,PAPUCHON)、
「集積光学第５回国際会議 ECIO'89 ( 5thInternation
al Conference on International optics,ECIO'89, Ap
olarization splitter in integrated optics)」。
STRAND,THYLEN, STOLZ)エレクトン(Electron),Lett.,2
4,No,18,1142,(1988)、「デルタ・ベータ及びデルタ・カ
ッパ変調を用いる非偏光スイッチ及び偏光スプリッタ(P
olarizationindependent switch and polarization spl
itter employing delta betaanddelta kappa modulatio
n) 」。 （２）パプチョン、ロイ、オストロゥスキー(PAPUCHON,
ROY,OSTROWSKY),Appl.PHys, Lett.,31,266(1977),
「電気的に活性な光分岐(Electrically activeoptical
bifurcation):BOA」。 （３）フィナク(FINAK),YIP, Opt, Quant. El,17,15(19
85)。。 （４）フジイ、イケダ(FUJII,IKEDA),Proc. 4th 100C T
OKYO,(1983) 29A1 4,「TE/TM モード・スプリッタに対
するイオン交換法及びその応用により製造されたLiNbO3
光導波路( LiNbO3 optical Waveguide fabricated by t
he ionexchange technique and its application to TE
/TM mode splitter)」。 （５）チョン、チャン(CHON,CHIANG) 、「光学系及びレ
ーザ技術(Optics LasorTechnology)、April 1983,pp.83
〜90」。 （６）ブールバン、レナート、ウェルナー、バトー、パ
プチョン(BOURBIN,LENARD,WERNER,VATOUX,PAPUCHON)、
「集積光学第５回国際会議 ECIO'89 ( 5thInternation
al Conference on International optics,ECIO'89, Ap
olarization splitter in integrated optics)」。
【図１】従来の偏光ビーム・スプリッタの概要的な説明
図である。
図である。
【図２】本発明に使用可能な材料の概要的な断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の理論的な解析を可能にするＹ接合、混
合位相シフタ及び方向性結合器に関連させた構造の平面
図である。
合位相シフタ及び方向性結合器に関連させた構造の平面
図である。
【図４】活性位相シフタの部分平面図である。
【図５】受動的な位相シフタの部分平面図である。
【図６】混合位相シフタの部分平面図である。
【図７】本発明に使用可能な方向性結合器の部分的な制
御図である。
御図である。
【図８】本発明による偏光ビーム・スプリッタの一実施
例の平面図である。
例の平面図である。
【図９】Ｘカット、Ｚ伝搬LiNbO3型材料上に本発明によ
る偏光ビーム・スプリッタを形成し得ることを示す図で
ある。
る偏光ビーム・スプリッタを形成し得ることを示す図で
ある。
【図１０】Ｙカット、Ｚ伝搬LiNbO3型材料上に本発明に
よる偏光ビーム・スプリッタを形成し得ることを示す図
である。
よる偏光ビーム・スプリッタを形成し得ることを示す図
である。
【図１１】本発明に使用可能な他の材料の断面図であ
る。
る。
１４ 基板 １６ 基板面 ２０ Ｙ接合 ２２ 位相シフタ ４８ 電極 ５０ 電極 ５２ 電極 ５４ 電極 ５６ 電極 ５８ 電極 ６０ 電極 ６６ Ｙ接合 ６８ 位相シフタ ７０ 結合器 ７２ 中央電極 ７４ 電極 ７６ 電極 ７７ 制御手段 ７８ 中央電極 ８０ 電極 ８２ 電極 ８３ 制御手段 ８６ 基板面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/313 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】 基板（１４）の上に形成される案内光用
の偏光ビーム・スプリッタにおいて、 １入力２出力を有し、入力に到達する２つの案内光モー
ドの組合せつまり横電気モードTE及び横電磁モードTMを
同じ振幅で同相の２つの出力に分離する受動的なＹ接合
（６６）と、 該Ｙ接合の出力に結合する入力と、出力とを有するアー
ムを２個有する活性の位相シフタ（６８）を有し、 該位相シフタは一方のアームを伝播するTEモードを他方
のアームを伝播するTEモードに関しＦだけ移相し、前記
一方のアームを伝播するTMモードを前記他方のアームを
伝播するTMモードに関し−Ｆだけ移相し、前記基板はTE
モードの屈折率とTMモードの屈折率に逆の変動DN、−DN
を与える材料により形成され、 前記位相シフタの２つの出力に結合する２つの入力と、
２つの出力と、電極（７８、８０、８２）とを有し偏光
から独立して該電極の電位に従って３dB結合器を形成す
る活性の方向性結合器（７０）を有し、 該方向性結合器が３dB結合器を形成しているとき、前記
位相シフタの電極（７２、７４、７６）の電位に従っ
て、前記方向性結合器の一方の出力に入力波のTMモード
が出力され他方の出力にTEモードが出力されることを特
徴とする、偏光ビーム・スプリッタ。 - 【請求項２】 請求項１記載の案内光用偏光ビーム・ス
プリッタにおいて、前記位相シフタ（６８）はプッシュ
・プル構造を有することを特徴とする案内光用偏光ビー
ム・スプリッタ。 - 【請求項３】 請求項１記載の案内光用偏光ビーム・ス
プリッタにおいて、前記結合器（７０）の出力でそれぞ
れ得られる前記TMモード及び前記TEモードを切換え可能
にさせる制御手段（７８、８３）を備えていることを特
徴とする案内光用偏光ビーム・スプリッタ。 - 【請求項４】 請求項１記載の案内光用偏光ビーム・ス
プリッタにおいて、前記屈折率の変動は電気的効果によ
り導入されることを特徴とする案内光用偏光ビーム・ス
プリッタ。 - 【請求項５】 請求項４記載の案内光用偏光ビーム・ス
プリッタにおいて、前記基板の材料は３ｍ三方晶形対称
系に属する材料から選択され、 前記基板の材料は互いに垂直な３つの結晶軸Ｘ、Ｙ及び
Ｚを有する一軸電気光材料であり、 前記結晶軸Ｘ及びＹは共に前記一軸電気光材料の常光屈
折率Noに対応し、かつ前記結晶軸Ｚは前記一軸電気光材
料の異常光軸Neに対応し、 前該案内光用偏光ビーム・スプリッタを形成している基
板面（１６）は前記結晶軸Ｘ及びＹのうちの一つに垂直
であり、 かつ案内光用偏光ビーム・スプリッタは案内光が当該案
内光用偏光ビーム・スプリッタの結晶軸Ｚに平行に伝搬
するように形成されていることを特徴とする案内光用偏
光ビーム・スプリッタ。 - 【請求項６】 請求項５記載の案内光用偏光ビーム・ス
プリッタにおいて、前記基板の材料はLiNbO3であること
を特徴とする案内光用偏光ビーム・スプリッタ。 - 【請求項７】 請求項６記載の案内光用偏光ビーム・ス
プリッタにおいて、前記Ｙ接合（６６）、前記位相シフ
タ（６８）及び前記結合器（７０）はLiNbO３へのTiの
局所的な拡散、イオン交換又は注入により作成されたこ
とを特徴とする案内光用偏光ビーム・スプリッタ。
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