JP3215252B2 - 偏波分離素子および可変波長フィルタ - Google Patents

偏波分離素子および可変波長フィルタ

Info

Publication number
JP3215252B2
JP3215252B2 JP2918994A JP2918994A JP3215252B2 JP 3215252 B2 JP3215252 B2 JP 3215252B2 JP 2918994 A JP2918994 A JP 2918994A JP 2918994 A JP2918994 A JP 2918994A JP 3215252 B2 JP3215252 B2 JP 3215252B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
light
polarization separation
refractive index
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2918994A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07239423A (ja
Inventor
秀彰 岡山
正人 川原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP2918994A priority Critical patent/JP3215252B2/ja
Publication of JPH07239423A publication Critical patent/JPH07239423A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3215252B2 publication Critical patent/JP3215252B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、2つの偏光(偏波)
を分離する素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の偏波分離素子の一例として、例え
ば、文献「光スイッチングシステム、デバイス研究会
資料、PSSD93−25、pp.35−39(199
3)」の特に37頁「3−1受動型PBSの構造と動作
原理」の欄に記載されたものがある。この文献の38頁
の図6には偏波分離素子(文献中では、PBS、Polari
zation Beam Splitter、偏光ビームスプリッタと記載さ
れている)の構成が示されている。
【0003】この文献開示の偏波分離素子は、S字ベン
ト導波路(光導波路)と、そのベント開始部分から直線
状に伸びた、単一偏光(異常光)のみを導波する異方性
導波路とを具えている。この異方性導波路は、Ti拡散
法とプロトン交換法とを併用して形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
偏波分離素子は、例えば導波路にS字ベント部分を必要
とし、その構造が複雑なため、通常、素子長が7mm程
度の大きさになってしまう。このため、素子長のより小
さな偏波分離素子の実現が望まれていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の偏波分離素子
によれば、電気光学効果を有する基板の主表面に複数の
導波路を並べて具えている。また、各導波路間の主表面
には偏波分離領域を具えている。
【0006】そして、導波路の常光に対する屈折率は、
基板および偏波分離領域の常光に対する屈折率よりも高
くなっており、一方、偏波分離領域の異常光に対する屈
折率は、基板および導波路の異常光に対する屈折率より
も高くなっていることを特徴とする。
【0007】
【作用】この発明の偏波分離素子によれば、並んで設け
られた導波路間に偏波分離領域を具えている。
【0008】そして、常光に対する導波路の屈折率は、
基板および偏波分離領域の常光に対する屈折率よりも高
くなっている。このため、導波路に入射した入力光の常
光は、その導波路のみを伝搬して、その導波路から出射
する。
【0009】一方、異常光に対する偏波分離領域の屈折
率は、基板および導波路の異常光に対する屈折率よりも
高くなっている。このため、導波路に入射した入力光の
異常光は、その導波路に隣接した偏波分離領域を伝搬し
て、入射した導波路と並んで設けられた他の導波路から
出射する。従って、他の導波路からは異常光のみが出射
される。
【0010】このようにして、入力光の常光と異常光と
を偏波分離することができる。
【0011】さらに、この発明の偏波分離素子によれ
ば、導波路にS字ベント部分を設ける必要がなく、従来
よりも簡単な素子構造で偏波分離をすることができる。
このため、後述の実施例の欄の(4)式を用いた計算結
果で示すように、偏波分離素子の素子長を従来の素子長
よりも小さくすることができる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の偏波分離
素子の一例について説明する。なと、以下に参照する図
は、今発明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、形
状および配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従
ってこの発明は、図示例にのみ限定されるものでないこ
とは明らかである。
【0013】図1は、この実施例の偏波分離素子の構造
の説明に供する平面図である。この実施例では、電気光
学効果を有する基板であるニオブ酸リチウム(LiNb
3)基板(以下、基板とも略称する)10の主表面1
0aに、第1導波路11aおよび第2導波路11bの2
本の導波路11を並べて具えている。第1導波路および
第2導波路の両端にはそれぞれ接続導波路15a〜15
dを1本ずつ具えている。接続導波路15aおよび15
bの端面は、それぞれ第1入力ポート17aおよび第2
入力ポート17bとなっており、接続導波路15cおよ
び15dの端面は、それぞれ第1出力ポート17cおよ
び第2出力ポート17dとなっており、いわゆる2入力
2出力素子となっている。また、この偏波分離素子は、
第1および第2導波路11aおよび11b間の主表面1
0aに偏波分離領域13を具えている。
【0014】そして、図2の(A)および(B)に示す
ように、導波路11の常光に対する屈折率は、基板10
および偏波分離領域13の常光に対する屈折率よりも高
くなっている。一方、偏波分離領域13の異常光に対す
る屈折率は、基板10および導波路11の異常光に対す
る屈折率よりも高くなっている。
【0015】図2の(A)および(B)は、図1のI−
Iに沿った切り口における、基板10、導波路11およ
び偏波分離領域13の屈折率の様子を示している。図2
の(A)は、常光に対する屈折率を示し、図2の(B)
は、異常光に対する屈折率を示している。図2の(A)
および(B)の横軸は、図1の切り口に対応した位置を
示しており、縦軸は、等価屈折率の大小を表している。
【0016】この実施例では、図2の(A)に示すよう
に異常光に対しては、偏波分離領域13の屈折率aは
2.1434、導波路11の屈折率bは2.143、基
板10の屈折率cは2.14となっている。一方、図2
の(B)に示すように常光に対しては、偏波分離領域1
3の屈折率dは2.202、導波路11の屈折率eは
2.20、基板10の屈折率fは2.199となってい
る。
【0017】尚、LiNbO3 基板をX軸カットY軸伝
搬として用いた場合は、異常光がTEモード、常光がT
Mモードにそれぞれ対応する。
【0018】次に、この実施例の偏波分離素子の導波路
11および偏波分離領域13を、Ti拡散法とプロトン
交換法を併用して形成する例について説明する。
【0019】先ず、基板10の主表面10aの導波路お
よび接続導波路形成予定領域に、1050℃の温度で8
時間かけてチタン(Ti)600Åを拡散し、4μmの
厚さの導波路11および接続導波路15a〜15bを形
成する。
【0020】次に、TiまたはCr(クロム)の膜をマ
スクとして用いて、導波路11間の主表面10aの領域
13へリチウムイオンとプロトンの交換(プロトン交
換)を行う。プロトン交換にあたっては、先ず、導波路
11等を形成した基板10を、200℃の温度の安息香
酸またはピロリン酸に1時間程度浸し、次に、400℃
の温度で2〜3時間熱処理を行なって、基板10の主表
面10aから4μm程度までプロトンを拡散させて偏波
分離領域13を形成する。
【0021】このようにして得られた偏波分離領域13
の異常光に対する屈折率は、基板10の異常光に対する
屈折率よりも0.0034高くなっている。一方、偏波
分離領域13の常光に対する屈折率は、基板10の常光
に対する屈折率よりも0.001低くなっている。
【0022】次に、図3を参照して、この実施例の偏波
分離素子の動作について説明する。図3は、この実施例
の偏波分離素子の動作説明図である。
【0023】先ず第1入力ポート17aに入射した入力
光は、接続導波路15aを伝搬して第1導波路11aに
入射する。
【0024】第1導波路11aの常光に対する屈折率
は、基板10および偏波分離領域13の常光に対する屈
折率よりも高くなっている。このため、第1導波路11
aに入射した入力光のうちの常光21dは、第1導波路
11aおよび接続導波路15cのみを伝搬して第1出力
ポート17cから出射する。
【0025】一方、偏波分離領域13の異常光に対する
屈折率は、基板10および第1導波路11aの異常光に
対する屈折率よりも高くなっている。このため、第1導
波路11aに入射した入力光のうちの異常光21aは、
伝搬光21bに変換されて、第1導波路11aに隣接し
た偏波分離領域13を伝搬し、第1導波路11aと並ん
で設けられた第2導波路11bへ伝搬する。そして第2
導波路11bを伝搬する光21cに変換されて接続導波
路15dを経て第2出力ポート17dから出射する。従
って、第2出力ポート17bからは異常光のみが出射さ
れる。
【0026】第2入力ポート17bに入力光を入射した
場合も、第1入力ポート17aに入射した場合と同様に
偏波分離をすることができる。但し、第2入力ポート1
7bに入射した常光は第2出力ポート17dから出射
し、一方、第2入力ポート17bに入射した異常光は第
1出力ポート17cから出射する。
【0027】ここで、偏波分離領域13の異常光に対す
る屈折率をn1 (図2中のaに相当する)、導波路11
の異常光に対する屈折率をn2 (図2中のbに相当す
る)とすると、偏波分離領域14を伝搬する異常光(伝
搬光)21bの進行方向の、導波路11の伸びる方向に
対する角度θは、下記の(1)式で表される。
【0028】 n1 cosθ=n2 ・・・(1) ここで、n1 とn2 との屈折率差をΔne とすれば、角
度θは、下記の(2)で近似的に表される。
【0029】 θ=(2Δne /n11/2 ・・・(2) さらに、導波路長をL、並んで設けられた導波路11の
間隔をWとすると、角度θは下記の(3)式のようにも
近似的に表される。
【0030】 θ≒W/L ・・・(3) 従って、(2)式および(3)式から(4)式が導かれ
る。
【0031】 (2Δne /n11/2 =W/L・・・(4) この(4)式から、素子長Lは、入力光の波長λの関数
でない(波長依存性がない)ことが分かる。従って、こ
の発明の偏波分離素子は広い波長範囲で動作可能とな
る。例えば、この実施例の素子では、波長100nm以
上の波長帯域で入力光を偏波分離することが可能とな
る。但し、ここでLに波長依存がないとは、同化屈折率
の弱い波長依存性を除いての意味である。
【0032】ここで、(4)式にΔne =0.000
4、n1 =2.1434、導波路の通常の間隔としてW
=20μmを代入すると、導波路長L=1mmとなる。
従って、従来(例えば7mm)よりも素子長の小さな偏
波分離素子が得られることが分かる。
【0033】また、この偏波分離素子においても、L、
Wに対してΔne の最適化を図ることにより、従来のも
のと同様に、クロストークを−20dB以下に低減する
ことができる。BPM(Beam Propagation Method)によ
るシミュレーションにより、伝搬ロスが−1dB以下、
クロストークが−20dB以下になる条件で、例えばL
=1mm、W=20μmの場合、Δne ≒4×10-4
最適である。
【0034】上述した実施例では、特定の材料を使用
し、また、特定条件で形成した例についてこの発明を説
明したが、この発明は多くの偏光および変形を行なうこ
とができる。例えば、上述した実施例では、電気光学効
果を有する基板として、LiNbO3 基板を用いたが、
この発明では、例えばLiTaO3 基板を用いても良
い。
【0035】また、この発明では、例えばInP基板ま
たはGaAs基板といった化合物半導体基板を用い、導
波路として多重量子井戸層を設け、亜鉛(Zn)等の不
純物を拡散させる量子井戸の無秩序化プロセスによって
偏波分離領域を形成しても良い。この場合、この偏波分
離素子は、レーザダイオードや受光素子等とともに集積
化する上で好適である。
【0036】また、この発明の偏波分離素子は、偏波分
離素子と音響光学(AO)フィルタとを具え、偏波分離
素子の出力光を音響光学フィルタに入力光として入射さ
せる可変波長フィルタに用いて好適である。可変波長フ
ィルタの構成としては、例えば上述の文献第37頁図5
の(b)のブロックダイアグラムのPBSとしてこの発
明の偏波分離素子を用いたものが好適である。
【0037】また、上述下実施例では、2本の導波路間
に偏波分離領域を設けた例について説明したが、この発
明の偏波分離素子では、3本以上の導波路を設けても良
い。
【0038】また、上述した実施例では、駆動電圧を必
要としない受動的偏波分離素子とした例について説明し
たが、この発明の偏分分離素子は、駆動電圧印加装置と
組み合わせた受動的偏波分離素子として用いることもで
きる。
【0039】
【発明の効果】この発明の偏波分離素子によれば、導波
路の常光に対する屈折率は、基板および偏波分離領域の
常光に対する屈折率よりも高く、一方、偏波分離領域の
異常光に対する屈折率は、基板および導波路の異常光に
対する屈折率よりも高くなっている。このため、入力光
の常光と異常光とを偏波分離することができる。
【0040】さらに、この発明の偏波分離素子によれ
ば、上述の実施例の欄の(4)式を用いた計算結果で示
したように、偏波分離素子の素子長を従来の素子長より
も小さくすることができる。その結果、集積化する上
で、チップサイズ中を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の偏波分離素子の構造の説明に供する平
面図である。
【図2】(A)および(B)は、屈折率の説明に供する
図である。
【図3】実施例の偏波分離素子の動作の説明に供する図
である。
【符号の説明】
10:STO基板 10a:主表面 11:導波路 11a:第1導波路 11b:第2導波路 13:偏波分離領域 15a〜15d:接続導波路 17a:第1入力ポート 17b:第2入力ポート 17c:第1出力ポート 17d:第2出力ポート 21a:第1導波路を通る異常光 21b:偏波分離領域を伝搬する異常光(伝搬光) 21c:第2導波路を通る異常光 21d:第1導波路を伝搬する常光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−163705(JP,A) 特開 平2−12108(JP,A) 特開 平2−64604(JP,A) 特開 昭63−229336(JP,A) 特開 昭62−36608(JP,A) 特開 平6−88913(JP,A) 特開 昭52−89943(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気光学効果を有する基板の主表面に複
    数の導波路を並べて具え、 各前記導波路間の前記主表面に偏波分離領域を具え、 前記導波路の常光に対する屈折率は、前記基板および前
    記偏波分離領域の常光に対する屈折率よりも高く、 前記偏波分離領域の異常光に対する屈折率は、前記基板
    および前記導波路の異常光に対する屈折率よりも高いこ
    とを特徴とする偏波分離素子。
  2. 【請求項2】 偏波分離素子と音響光学フィルタとを具
    え、該偏波分離素子の出力光を該音響光学フィルタの入
    力光としてなる可変波長フィルタであって、 該偏波分離素子を請求項1に記載の偏波分離素子を以っ
    て構成してなることを特徴とする可変波長フィルタ。
JP2918994A 1994-02-28 1994-02-28 偏波分離素子および可変波長フィルタ Expired - Fee Related JP3215252B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2918994A JP3215252B2 (ja) 1994-02-28 1994-02-28 偏波分離素子および可変波長フィルタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2918994A JP3215252B2 (ja) 1994-02-28 1994-02-28 偏波分離素子および可変波長フィルタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07239423A JPH07239423A (ja) 1995-09-12
JP3215252B2 true JP3215252B2 (ja) 2001-10-02

Family

ID=12269262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2918994A Expired - Fee Related JP3215252B2 (ja) 1994-02-28 1994-02-28 偏波分離素子および可変波長フィルタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3215252B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103675998B (zh) * 2013-11-25 2015-11-18 中国计量学院 人参形太赫兹波偏振分束器

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07239423A (ja) 1995-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Smith et al. Integrated-optic acoustically-tunable filters for WDM networks
JP2679570B2 (ja) 偏光分離素子
KR100224755B1 (ko) 집적광학 편광 분할소자 및 결합소자
US5002349A (en) Integrated acousto-optic filters and switches
Tian et al. Polarization-independent integrated optical, acoustically tunable double-stage wavelength filter in LiNbO/sub 3
EP1302793A2 (en) A polarization beam splitter
EP0591381A1 (en) ADIABATIC POLARIZATION BEAM DIVIDER.
US6876782B2 (en) Integrated type optical waveguide device
US4983006A (en) Polarization-independent optical waveguide switch
US6778313B2 (en) Optical phase modulator and optical equalizer using the same
JP3272064B2 (ja) 4セクション光結合器
JP3215252B2 (ja) 偏波分離素子および可変波長フィルタ
US5835644A (en) TE-pass optical waveguide polarizer using elecro-optic polymers
US6233372B1 (en) Waveguide path type polarization independent optical wavelength tunable filter
JPH10160951A (ja) 光合分波回路
JP3220003B2 (ja) 偏光分離素子
JP2880770B2 (ja) 光波長フィルタ
JP2635986B2 (ja) 光導波路スイッチ
JP3548472B2 (ja) 光波長変換装置
JP3016387B2 (ja) 光波長フィルタ
JP2659786B2 (ja) モード光分離器
JP3486091B2 (ja) 光サーキュレータ
JP2882399B2 (ja) 波長可変光フィルタ
JPH03188423A (ja) 光方向性結合器及びその製造方法
JPH02136822A (ja) 光変調器

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010717

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080727

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090727

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100727

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110727

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees