JP3415152B2 - 多分岐デジタル光学スイッチ - Google Patents
多分岐デジタル光学スイッチInfo
- Publication number
- JP3415152B2 JP3415152B2 JP50237694A JP50237694A JP3415152B2 JP 3415152 B2 JP3415152 B2 JP 3415152B2 JP 50237694 A JP50237694 A JP 50237694A JP 50237694 A JP50237694 A JP 50237694A JP 3415152 B2 JP3415152 B2 JP 3415152B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- branch
- waveguide
- waveguides
- central
- switch
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
-
- 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
- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/02—Materials and properties organic material
-
- 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
- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/10—Materials and properties semiconductor
-
- 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
- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/20—LiNbO3, LiTaO3
Description
【発明の詳細な説明】
本発明の分野
本発明は、一般に光学スイッチに関し、特に１つの主
導波路を有し、少なくとも３つの異なる導波路に分岐す
るデジタル光学スイッチに関する。
導波路を有し、少なくとも３つの異なる導波路に分岐す
るデジタル光学スイッチに関する。
本発明の背景
光学導波路は、予め決めた通路に光学パワー（optica
l power）を送るため用いる。導波路は、結晶質と非晶
質との双方の材料を含む多くの異なる材料から製造す
る。このような材料の幾つかは、電場の存在する中で、
屈折率の変化をもたらす電気光学効果を示す。導波路
は、例えば、ガリウムアルミニウム砒素（GaAlAs）及び
ガリウム砒素（GaAs）の連続な結晶質層の成長により製
造することができる。導波路を製造するのに有利な他の
材料の例としては、リチウムニオベート（LiNb03）、リ
チウムタンタレート（LiTa03）、亜鉛酸化物（ZnO）、
及び非線形光学成分をドープした硝子質ポリマーであ
る。電場により屈折率を変化させる性質は、光学スイッ
チと変調器とを用いる集積光学回路を製造するために役
立つ。光学導波路は、光学記録、電気通信、計算処理、
及び画像グラフに使用する光チップを作るのに用いられ
る。
l power）を送るため用いる。導波路は、結晶質と非晶
質との双方の材料を含む多くの異なる材料から製造す
る。このような材料の幾つかは、電場の存在する中で、
屈折率の変化をもたらす電気光学効果を示す。導波路
は、例えば、ガリウムアルミニウム砒素（GaAlAs）及び
ガリウム砒素（GaAs）の連続な結晶質層の成長により製
造することができる。導波路を製造するのに有利な他の
材料の例としては、リチウムニオベート（LiNb03）、リ
チウムタンタレート（LiTa03）、亜鉛酸化物（ZnO）、
及び非線形光学成分をドープした硝子質ポリマーであ
る。電場により屈折率を変化させる性質は、光学スイッ
チと変調器とを用いる集積光学回路を製造するために役
立つ。光学導波路は、光学記録、電気通信、計算処理、
及び画像グラフに使用する光チップを作るのに用いられ
る。
一つ入力分岐及び二つの出力分岐を有する光学導波路
は、Ｙスイッチとして公知である。米国特許第3,883,22
0号（Tayler）は、二つの空間に分離した光学的通路に
分岐するＹスイッチを開示する。電場の存在しないとき
は、導波路が受光する光線は、二つの通路に等しく分割
される。与えられた電場が光学通路の一方を横切って負
荷された場合、この通路の屈折率は小さくなり、それに
よって、この通路から他方の通路へと光学エネルギーが
転換或いは変換される。米国特許第4,070,092号（Burn
s）は、Ｙの一つの腕の屈折率が、わずかな量Δｎだけ
上昇し、第２の腕の屈折率が、それと同じ量減少するＹ
スイッチを開示する。
は、Ｙスイッチとして公知である。米国特許第3,883,22
0号（Tayler）は、二つの空間に分離した光学的通路に
分岐するＹスイッチを開示する。電場の存在しないとき
は、導波路が受光する光線は、二つの通路に等しく分割
される。与えられた電場が光学通路の一方を横切って負
荷された場合、この通路の屈折率は小さくなり、それに
よって、この通路から他方の通路へと光学エネルギーが
転換或いは変換される。米国特許第4,070,092号（Burn
s）は、Ｙの一つの腕の屈折率が、わずかな量Δｎだけ
上昇し、第２の腕の屈折率が、それと同じ量減少するＹ
スイッチを開示する。
二つの入力分岐路と二つの出力分岐路を有する光学的
導波路は、Ｘスイッチとして公知である。米国特許第4,
775,207号（Silberberg）は、二つの収束入力と二つの
発散出力とを有する導波路と、その出力導波路の収束点
に隣接した電場を発生させる電極とを有するＸスイッチ
を開示している。
導波路は、Ｘスイッチとして公知である。米国特許第4,
775,207号（Silberberg）は、二つの収束入力と二つの
発散出力とを有する導波路と、その出力導波路の収束点
に隣接した電場を発生させる電極とを有するＸスイッチ
を開示している。
両者の出力分岐路が同一屈折率を有するＸ或いはＹス
イッチにおいては、いずれの所定の局部正規モードでス
イッチに入る光学エネルギーは、出力分岐導波路の間で
等しく分割されるだろう。しかしながら、出力分岐路の
うちの一方が、他方の分岐路より大きい屈折率を有する
場合、低位の局部正規モードは、より大きい屈折率を有
する出力分岐導波路を通り出ていく傾向を示すだろう
し、且つ高位の局部正規モードは、より小さい屈折率を
有する出力分岐導波路を通って出ていく傾向を示すであ
ろう。
イッチにおいては、いずれの所定の局部正規モードでス
イッチに入る光学エネルギーは、出力分岐導波路の間で
等しく分割されるだろう。しかしながら、出力分岐路の
うちの一方が、他方の分岐路より大きい屈折率を有する
場合、低位の局部正規モードは、より大きい屈折率を有
する出力分岐導波路を通り出ていく傾向を示すだろう
し、且つ高位の局部正規モードは、より小さい屈折率を
有する出力分岐導波路を通って出ていく傾向を示すであ
ろう。
デジタルスイッチは、光がほぼ断熱的に伝搬して通る
ものである。所定の局部正規モードでスイッチに入る光
学エネルギーは、出力分岐導波路を通り通過する場合、
このモードを本質的に保持し、断熱伝搬は、導波路パラ
メーターのゆっくり十分な変化を意味する。したがっ
て、局部正規モード間では実質的なモード変換、或いは
パワー変換はない。
ものである。所定の局部正規モードでスイッチに入る光
学エネルギーは、出力分岐導波路を通り通過する場合、
このモードを本質的に保持し、断熱伝搬は、導波路パラ
メーターのゆっくり十分な変化を意味する。したがっ
て、局部正規モード間では実質的なモード変換、或いは
パワー変換はない。
したがって、光学エネルギーが低位の局部正規モード
でスイッチに入る場合、光は、より大きい屈折率を有す
る出力分岐導波路を通り抜け出て行く傾向を示し、この
スイッチを通るエネルギー伝搬が実質的に断熱であるな
らば、光は高い消光比（extinction ratio）を生ず
る。消光比は、所定の分岐路を出ていく光学エネルギー
量を、他の分岐路を出ていく光学エネルギーで割ったも
のである。消光比は、典型的にはデシベル（dB）の対数
で表す。すなわち、10dBは10:1の比に等しく、20dBは10
0:1であり、30dBは1,000:1である。
でスイッチに入る場合、光は、より大きい屈折率を有す
る出力分岐導波路を通り抜け出て行く傾向を示し、この
スイッチを通るエネルギー伝搬が実質的に断熱であるな
らば、光は高い消光比（extinction ratio）を生ず
る。消光比は、所定の分岐路を出ていく光学エネルギー
量を、他の分岐路を出ていく光学エネルギーで割ったも
のである。消光比は、典型的にはデシベル（dB）の対数
で表す。すなわち、10dBは10:1の比に等しく、20dBは10
0:1であり、30dBは1,000:1である。
スイッチに入る光の実質的に全ては、所定の側分岐路
或いは別の分岐路を通って出ていく。「損失」は、スイ
ッチに入ってくる光線の百分率として定義され、「オ
フ」分岐路を通り出ていくか、或いはバックグランド
へ、例えば、基板などへ放出される。
或いは別の分岐路を通って出ていく。「損失」は、スイ
ッチに入ってくる光線の百分率として定義され、「オ
フ」分岐路を通り出ていくか、或いはバックグランド
へ、例えば、基板などへ放出される。
隣接する出力分岐路間の角度が小さくなければ、断熱
伝搬が起こることはない。Applied Physics Letterの
1987年10月19日第51巻（16号）1230〜1232頁の「Digtal
Optical Switch」と題する論文にY.Silberberg、P.P
erlmutter、及びJ.E.Baranにより記載されているよう
に、この角度はδβ／γよりかなり小さいはずであり、
ここでδβは、二つの正規モードの伝搬定数の平均差異
であり、γはクラッディング領域の横伝搬定数である。
典型的にγ＝50δβとなり、0.02ラジアン（1.1゜）よ
りかなり小さい角度をとなる。
伝搬が起こることはない。Applied Physics Letterの
1987年10月19日第51巻（16号）1230〜1232頁の「Digtal
Optical Switch」と題する論文にY.Silberberg、P.P
erlmutter、及びJ.E.Baranにより記載されているよう
に、この角度はδβ／γよりかなり小さいはずであり、
ここでδβは、二つの正規モードの伝搬定数の平均差異
であり、γはクラッディング領域の横伝搬定数である。
典型的にγ＝50δβとなり、0.02ラジアン（1.1゜）よ
りかなり小さい角度をとなる。
Silberberg等は、１ミリラジアン（0.06゜）の側分岐
路間の角度に対して±15Vで20dBの消光比を主張してい
る。角度はこのように小さいので、Silberbergは、十分
離して出力分岐導波路の端部を分離するため（15μ
ｍ）、少なくとも1.5cm長さのスイッチを作る必要があ
り、これにより側分岐物間のカップリング（coupling）
は、光線がスイッチの端部に到達する時間により無視で
きることを確実にする。このスイッチの分岐路間の光線
をカップリングしない臨界は、分岐路間の分離距離15μ
ｍである。光線をカップリングする必要のないスイッチ
の長さは、分岐路の角度とスイッチ端部での分離との三
角法に関係する。したがって、Silberberg等のスイッチ
は分岐路間の角度の増加のみにより短くすることができ
る。しかし、角度を増加するにつれ、スイッチがデジタ
ル型に作動することが終わるまで、伝搬が次第に断熱的
でなくなる。
路間の角度に対して±15Vで20dBの消光比を主張してい
る。角度はこのように小さいので、Silberbergは、十分
離して出力分岐導波路の端部を分離するため（15μ
ｍ）、少なくとも1.5cm長さのスイッチを作る必要があ
り、これにより側分岐物間のカップリング（coupling）
は、光線がスイッチの端部に到達する時間により無視で
きることを確実にする。このスイッチの分岐路間の光線
をカップリングしない臨界は、分岐路間の分離距離15μ
ｍである。光線をカップリングする必要のないスイッチ
の長さは、分岐路の角度とスイッチ端部での分離との三
角法に関係する。したがって、Silberberg等のスイッチ
は分岐路間の角度の増加のみにより短くすることができ
る。しかし、角度を増加するにつれ、スイッチがデジタ
ル型に作動することが終わるまで、伝搬が次第に断熱的
でなくなる。
Applied Opticsの1980年11月15日第19巻22号3837〜3
842頁の「Optical LiNbO33−branched Waveguide an
d its Application to ａ ４−port Optical Sw
itch」と題する論文で、K.Mitunaga、K.Murakami、M.Ma
suda、及びJ.Koyamaにより成されたビーム伝搬方法（BP
M）を用い計算することにより（これから先は、Mitunag
a等による）、デジタルスイッチング、例えば、断熱伝
搬に必要とする側分岐路間の角度は、0.2゜未満であ
る。ビーム伝搬方法（BPM）は、電場が局部化した場合
の、導波路を通る光線の伝搬を計算する方法である。BP
Mは、Applied Opticsの1978年12月15日第17巻24号3990
〜3998頁の「Light Propagation in Graded−Index
Optical Fibers」と題する論文で、M.D.Feit及びJ.
A,Fleckにより検討されている。
842頁の「Optical LiNbO33−branched Waveguide an
d its Application to ａ ４−port Optical Sw
itch」と題する論文で、K.Mitunaga、K.Murakami、M.Ma
suda、及びJ.Koyamaにより成されたビーム伝搬方法（BP
M）を用い計算することにより（これから先は、Mitunag
a等による）、デジタルスイッチング、例えば、断熱伝
搬に必要とする側分岐路間の角度は、0.2゜未満であ
る。ビーム伝搬方法（BPM）は、電場が局部化した場合
の、導波路を通る光線の伝搬を計算する方法である。BP
Mは、Applied Opticsの1978年12月15日第17巻24号3990
〜3998頁の「Light Propagation in Graded−Index
Optical Fibers」と題する論文で、M.D.Feit及びJ.
A,Fleckにより検討されている。
３個の出力（或いは入力）を有するスイッチが公知で
ある。米国特許第4,813,757号（Sakano）は、中央分岐
路と各々の則分岐路間に７゜の角度を有する1x3−分岐
スイッチを開示するが、これは断熱伝搬を可能にするた
めに余りにも大きすぎる。Mitunaga等は、隣接する分岐
路との間に１゜の角度を有する1x3−分岐スイッチを開
示するが、これらも断熱伝搬を可能にするために大きす
ぎる。Integrated Optics and Optoelectronicsの19
89年第177巻SPIEの216〜227頁の「Design Optimizatio
n and Implementation of an Optical Ti:LiNbO3
3−branch Switch by the Beam Propagation Met
hod」と題する論文において、M.A.Serkerka−Bajbus及
びG.L.Yipは、0.01ラジアン（0.6゜）の隣接する分岐路
間の角度を有する1x3−分岐スイッチを開示するが、こ
れらは、実質的な断熱伝搬を可能にするためにまだ大き
すぎる。
ある。米国特許第4,813,757号（Sakano）は、中央分岐
路と各々の則分岐路間に７゜の角度を有する1x3−分岐
スイッチを開示するが、これは断熱伝搬を可能にするた
めに余りにも大きすぎる。Mitunaga等は、隣接する分岐
路との間に１゜の角度を有する1x3−分岐スイッチを開
示するが、これらも断熱伝搬を可能にするために大きす
ぎる。Integrated Optics and Optoelectronicsの19
89年第177巻SPIEの216〜227頁の「Design Optimizatio
n and Implementation of an Optical Ti:LiNbO3
3−branch Switch by the Beam Propagation Met
hod」と題する論文において、M.A.Serkerka−Bajbus及
びG.L.Yipは、0.01ラジアン（0.6゜）の隣接する分岐路
間の角度を有する1x3−分岐スイッチを開示するが、こ
れらは、実質的な断熱伝搬を可能にするためにまだ大き
すぎる。
20dB（100:1）を越える消光比で断熱伝搬を可能に
し、スイッチの集積を光学回路へと改良するため、スイ
ッチ長さが現在入手可能なデジタルスイッチより短い３
分岐デジタルスイッチを得ることが望まれる。
し、スイッチの集積を光学回路へと改良するため、スイ
ッチ長さが現在入手可能なデジタルスイッチより短い３
分岐デジタルスイッチを得ることが望まれる。
本発明の概要
本発明に従う多分岐デジタル光学スイッチは、三つの
付加的な導波路、すなわち、一つの中央分岐導波路と二
つの側分岐導波路に枝分かれする主導波路を含む。二つ
の側分岐導波路は、スイッチのモード評価が実質的に断
熱的で充分小さな角度で主分岐導波路から分岐する。こ
のスイッチは、中央分岐導波路の屈折率より大きく一方
の側導波路の屈折率を上昇させ、且つ他方の導波路の屈
折率を下げる手段を有する。
付加的な導波路、すなわち、一つの中央分岐導波路と二
つの側分岐導波路に枝分かれする主導波路を含む。二つ
の側分岐導波路は、スイッチのモード評価が実質的に断
熱的で充分小さな角度で主分岐導波路から分岐する。こ
のスイッチは、中央分岐導波路の屈折率より大きく一方
の側導波路の屈折率を上昇させ、且つ他方の導波路の屈
折率を下げる手段を有する。
本発明の一つの実施態様においては、中央分岐導波路
の終結端部以降で、側分岐導波路の間のカップリングが
無視できることを確保にするのに必要なだけ、中央分岐
導波路は伸ばされる。
の終結端部以降で、側分岐導波路の間のカップリングが
無視できることを確保にするのに必要なだけ、中央分岐
導波路は伸ばされる。
本発明の別の実施例において、多分岐デジタル光学ス
イッチは、ｍ＋２個の付加導波路、すなわち２つの側導
波路と、ｍ個の中央導波路とに枝分かれする主導波路を
有し、ｍは正の整数である。二つの側導波路は、スイッ
チのモード評価が実質的に断熱的な充分小さな角度で主
導波路から対称的に分岐する。このスイッチは、主導波
路の屈折率よりも量Δｎだけ大きく一方の側導波路の屈
折率を上昇させ、且つ主導波路の屈折率よりも量Δだけ
他方の側導波路の屈折率を降下させる手段を含む。
イッチは、ｍ＋２個の付加導波路、すなわち２つの側導
波路と、ｍ個の中央導波路とに枝分かれする主導波路を
有し、ｍは正の整数である。二つの側導波路は、スイッ
チのモード評価が実質的に断熱的な充分小さな角度で主
導波路から対称的に分岐する。このスイッチは、主導波
路の屈折率よりも量Δｎだけ大きく一方の側導波路の屈
折率を上昇させ、且つ主導波路の屈折率よりも量Δだけ
他方の側導波路の屈折率を降下させる手段を含む。
図面の簡単な説明
本発明のこの新しい特徴と利点は、添付図面を参照す
る次の詳細な説明の考察を基に当業者にはさらに明確に
なるであろう。
る次の詳細な説明の考察を基に当業者にはさらに明確に
なるであろう。
図１は、本発明に従う1x3個の分岐スイッチの平面図
であり、 図２は、図１に示す1x3個の分岐スイッチの電場を減
少するのに使用する電極の平面図であり、かつ 図３は、図１に示す1x3個の分岐スイッチの負荷電圧
の関数のような分岐路当たりの光線輻射を示す。
であり、 図２は、図１に示す1x3個の分岐スイッチの電場を減
少するのに使用する電極の平面図であり、かつ 図３は、図１に示す1x3個の分岐スイッチの負荷電圧
の関数のような分岐路当たりの光線輻射を示す。
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明にしたがう1x3スイッチ10を図１に示す。我々
の1x3分岐スイッチは、ギリシャ文字のΨに似ているの
でプシイ（Ψ）スイッチと呼ぶ。Ψスイッチ10は、主導
波路12、中央分岐導波路14、及び側分岐導波路16及び18
を含む。中央分岐導波路14は、側分岐導波路16と18と同
一長さにすることも、或いは図１に示すように、短い長
さで終結しもよい。側分岐導波路16と18は、主導波路12
と中央分岐路14とにも接続する接続部20で接続される。
側分岐導波路16と18は、接続部20で主導波路12から対称
的に分岐する。側分岐路16と18の各々は、中央分岐路14
に対して角度θで分岐する（したがって、側分岐路16と
18は、２θを成している。）。隣接する分岐路間の角度
θは、光線がスイッチ10を通ってほとんど断熱的に、す
なわち著しモード変換無しに伝搬できることを確保にす
るため小さくなければならない。
の1x3分岐スイッチは、ギリシャ文字のΨに似ているの
でプシイ（Ψ）スイッチと呼ぶ。Ψスイッチ10は、主導
波路12、中央分岐導波路14、及び側分岐導波路16及び18
を含む。中央分岐導波路14は、側分岐導波路16と18と同
一長さにすることも、或いは図１に示すように、短い長
さで終結しもよい。側分岐導波路16と18は、主導波路12
と中央分岐路14とにも接続する接続部20で接続される。
側分岐導波路16と18は、接続部20で主導波路12から対称
的に分岐する。側分岐路16と18の各々は、中央分岐路14
に対して角度θで分岐する（したがって、側分岐路16と
18は、２θを成している。）。隣接する分岐路間の角度
θは、光線がスイッチ10を通ってほとんど断熱的に、す
なわち著しモード変換無しに伝搬できることを確保にす
るため小さくなければならない。
導波路12、14、16と18は、それらが互いにカップリン
グされない場合、同一の幅と屈折率輪郭（すなわち、同
一の伝搬定数）とを有する。二つの側分岐路の屈折率
は、電極の適切な配置により、電気光学効果を介して変
えることができる。屈折率は、磁気光学効果、音響光学
効果、温度、及び電荷担体の注入を含む、その他の幾つ
かの手段によっても変えることもできる。
グされない場合、同一の幅と屈折率輪郭（すなわち、同
一の伝搬定数）とを有する。二つの側分岐路の屈折率
は、電極の適切な配置により、電気光学効果を介して変
えることができる。屈折率は、磁気光学効果、音響光学
効果、温度、及び電荷担体の注入を含む、その他の幾つ
かの手段によっても変えることもできる。
典型的な電極配置30を図２に示す。電極配置30は、側
分岐導波路16と18に沿い且つ上方に延びる第一の一対の
対称電極32と34を有する。第二の一対の対称電極36と38
は、側分岐導波路16と18の外側に沿って延びる。電極32
は、電極38に電気的に接続され、且つ電極34は電極36に
電気的に接続される。電源（図示せず）が、電極32と3
6、及び電極34と38との間に電位差を作りだす。これ
が、側分岐導波路16と18を通る電場を交互に作りだし、
側分岐導波路の屈折率に影響を及ぼす。
分岐導波路16と18に沿い且つ上方に延びる第一の一対の
対称電極32と34を有する。第二の一対の対称電極36と38
は、側分岐導波路16と18の外側に沿って延びる。電極32
は、電極38に電気的に接続され、且つ電極34は電極36に
電気的に接続される。電源（図示せず）が、電極32と3
6、及び電極34と38との間に電位差を作りだす。これ
が、側分岐導波路16と18を通る電場を交互に作りだし、
側分岐導波路の屈折率に影響を及ぼす。
強度／振幅の輪郭は、光が主導波路12に入り且つ分岐
導波路14、16と18を出ていくと仮定し、Ψスイッチに対
してBPMにより計算された。各々の側導波路16と18は、
中央導波路14から角度θが2.5ミリラジアン（0.14゜）
で分岐すると仮定した。４つの導波路全てが等しい伝搬
定数を有すると仮定した。光の約50％が、中央導波路14
を通って、且つ25％が各々の側導波路16と18を通って分
離すると仮定する。光がΨスイッチを通って伝搬するよ
うに光のモード評価が断熱的であると仮定するならば、
出力光の分布は予想されることに一致する。
導波路14、16と18を出ていくと仮定し、Ψスイッチに対
してBPMにより計算された。各々の側導波路16と18は、
中央導波路14から角度θが2.5ミリラジアン（0.14゜）
で分岐すると仮定した。４つの導波路全てが等しい伝搬
定数を有すると仮定した。光の約50％が、中央導波路14
を通って、且つ25％が各々の側導波路16と18を通って分
離すると仮定する。光がΨスイッチを通って伝搬するよ
うに光のモード評価が断熱的であると仮定するならば、
出力光の分布は予想されることに一致する。
本発明の一つの実施態様に従えば、側分岐路16と18
は、中央分岐路14から角度θ＝2.5ミリラジアン（0.14
゜）で分岐する。一方の側分岐導波路の屈折率は、中央
分岐導波路の屈折率よりも上昇する、且つ他方の側分岐
導波路の屈折率は中央分岐路14のそれよりも低下する。
側分岐路16の屈折率が、中央分岐導波路14より0.0005低
くなり、且つ側分岐路18が中央分岐導波路14より0.0005
高くなれば（LiNbO3及び他の電気光学媒体で達成され
る）、BMPは、主導波路12を入る光の97％が、側導波路1
8を通って出ていき、約２％が中央導波路を通って出て
いき、且つ僅か0.015％が側分岐路16を通って出ていく
であろう。これは、Ψスイッチの二つの側分岐路の間の
理論的消光比を6500:1（25dB）及び中央分岐路と放射モ
ードからの損失を３％以下にする。
は、中央分岐路14から角度θ＝2.5ミリラジアン（0.14
゜）で分岐する。一方の側分岐導波路の屈折率は、中央
分岐導波路の屈折率よりも上昇する、且つ他方の側分岐
導波路の屈折率は中央分岐路14のそれよりも低下する。
側分岐路16の屈折率が、中央分岐導波路14より0.0005低
くなり、且つ側分岐路18が中央分岐導波路14より0.0005
高くなれば（LiNbO3及び他の電気光学媒体で達成され
る）、BMPは、主導波路12を入る光の97％が、側導波路1
8を通って出ていき、約２％が中央導波路を通って出て
いき、且つ僅か0.015％が側分岐路16を通って出ていく
であろう。これは、Ψスイッチの二つの側分岐路の間の
理論的消光比を6500:1（25dB）及び中央分岐路と放射モ
ードからの損失を３％以下にする。
同一条件の下、そして2.5ミリラジアン（0.14゜）の
側分岐路間の角度θを有する従来のＹスイッチに対する
同様の計算は、主導波路に入る光の94.5％が一方の側分
岐路を出ていき、4.5％が他方を出ていき、１％が損失
となることを予想する。したがって、中央分岐路14の装
入が、300:1（25dB）の係数のＹスイッチより大きい理
論的消光比を有するΨスイッチを作りだす。
側分岐路間の角度θを有する従来のＹスイッチに対する
同様の計算は、主導波路に入る光の94.5％が一方の側分
岐路を出ていき、4.5％が他方を出ていき、１％が損失
となることを予想する。したがって、中央分岐路14の装
入が、300:1（25dB）の係数のＹスイッチより大きい理
論的消光比を有するΨスイッチを作りだす。
Ｙスイッチに有限の中央分岐路を設けることは、消光
比（extinction ratio）を減少することなく、Ｙスイ
ッチと比較できるほどの性能を有し、それより短いスイ
ッチを作りだす付加的な利点を有する。これは、光がこ
のスイッチを出ていくまでの時間に、側分岐路間で実質
的に光をカップリングしない、十分な長さのスイッチで
なければならないためである。側分岐路の端部を十分に
分離するに必要なスイッチの長さは、角度θと分離距離
15μｍの三角法に関係するので、側分岐路の角度が減少
し、側分岐の端部を十分に分離するため必要なスイッチ
長さを増加するようになる。例えば、１゜の分岐路間の
角度を有する無断熱Ｙスイッチは、分岐物間に15μｍの
端部分離を有するため僅か0.9ミリの長さにする必要が
ある。しかしながら、断熱的に作用するスイッチを作る
ため角度を１ミリラジアン（0.06゜）まで減少した場
合、このスイッチは15μｍの端部分離を有するため1.5
センチの長さを必要とする。
比（extinction ratio）を減少することなく、Ｙスイ
ッチと比較できるほどの性能を有し、それより短いスイ
ッチを作りだす付加的な利点を有する。これは、光がこ
のスイッチを出ていくまでの時間に、側分岐路間で実質
的に光をカップリングしない、十分な長さのスイッチで
なければならないためである。側分岐路の端部を十分に
分離するに必要なスイッチの長さは、角度θと分離距離
15μｍの三角法に関係するので、側分岐路の角度が減少
し、側分岐の端部を十分に分離するため必要なスイッチ
長さを増加するようになる。例えば、１゜の分岐路間の
角度を有する無断熱Ｙスイッチは、分岐物間に15μｍの
端部分離を有するため僅か0.9ミリの長さにする必要が
ある。しかしながら、断熱的に作用するスイッチを作る
ため角度を１ミリラジアン（0.06゜）まで減少した場
合、このスイッチは15μｍの端部分離を有するため1.5
センチの長さを必要とする。
本発明のスイッチにおいては、しかしながら、断熱伝
搬を可能にするに必要なこの角度は、側分岐路間の角度
でなく、むしろ隣接する分岐路間の角度で決められる。
したがって、本発明のΨスイッチは、Ψスイッチの隣接
する分岐路間の角度がＹスイッチの側分岐路間の角度に
等しい、同様のＹスイッチと比較できる消光比を有す
る。したがって、本発明の1x3分岐スイッチでは、中央
分岐路が両側分岐路から１ミリラジアンの角度θまで分
離させた場合（二つの側分岐路間の角度が２θ、又は２
ミリラジアンに成るため）、スイッチは、15μｍの側分
岐路間で端部分離を有するため7.5ミリ長さになるであ
ろう。このようなスイッチは、２倍の長さのＹスイッチ
に比較しうる消光比を有するであろう。
搬を可能にするに必要なこの角度は、側分岐路間の角度
でなく、むしろ隣接する分岐路間の角度で決められる。
したがって、本発明のΨスイッチは、Ψスイッチの隣接
する分岐路間の角度がＹスイッチの側分岐路間の角度に
等しい、同様のＹスイッチと比較できる消光比を有す
る。したがって、本発明の1x3分岐スイッチでは、中央
分岐路が両側分岐路から１ミリラジアンの角度θまで分
離させた場合（二つの側分岐路間の角度が２θ、又は２
ミリラジアンに成るため）、スイッチは、15μｍの側分
岐路間で端部分離を有するため7.5ミリ長さになるであ
ろう。このようなスイッチは、２倍の長さのＹスイッチ
に比較しうる消光比を有するであろう。
我々は、側分岐路のみが存在する場合より、スイッチ
を光がさらに断熱的に通って伝搬するような、三つの分
岐導波路で屈折率の階段状配置を有するＹスイッチに中
央分岐路を設けることは、光のモード評価に原因するも
のと考える。中央分離導波路は、Ψスイッチの実施の基
本的効果を有する。
を光がさらに断熱的に通って伝搬するような、三つの分
岐導波路で屈折率の階段状配置を有するＹスイッチに中
央分岐路を設けることは、光のモード評価に原因するも
のと考える。中央分離導波路は、Ψスイッチの実施の基
本的効果を有する。
これはポテンシャル井戸の光子トンネルを含む単純な
発見的モデルを用いて理解することができる。このモデ
ルにおいては、Ψスイッチの各分岐導波路は、光子のポ
テンシャル井戸を表す。中央分岐路は、ダミーチャンネ
ルであり、側分岐路間の所定の角度に対して、中間ポテ
ンシャル井戸を与えることにより側分岐路間のカップリ
ングを強め、光子が作用中に一方の側分岐路から他方に
トンネルして通り障壁の幅を減少する。これは、伝搬中
に起こるモード変換量を減少させ、側分岐路間に付加的
なカップリングを生じ、したがって、さらに断熱的な伝
搬になり、側分岐路間が同一角度である従来のＹスイッ
チを越えて、大きさ１オーダー以上まで側分岐路間の所
定の角度に対する消光比を順次増加する。
発見的モデルを用いて理解することができる。このモデ
ルにおいては、Ψスイッチの各分岐導波路は、光子のポ
テンシャル井戸を表す。中央分岐路は、ダミーチャンネ
ルであり、側分岐路間の所定の角度に対して、中間ポテ
ンシャル井戸を与えることにより側分岐路間のカップリ
ングを強め、光子が作用中に一方の側分岐路から他方に
トンネルして通り障壁の幅を減少する。これは、伝搬中
に起こるモード変換量を減少させ、側分岐路間に付加的
なカップリングを生じ、したがって、さらに断熱的な伝
搬になり、側分岐路間が同一角度である従来のＹスイッ
チを越えて、大きさ１オーダー以上まで側分岐路間の所
定の角度に対する消光比を順次増加する。
望ましくは、側分岐路間の直接カップリングが中央分
岐路の終結部で無視できることを確保するのに、必要な
だけ中央分岐路は伸ばされる。中央分岐路が終結部とな
ると、側分岐路内の残っている光の実質的に全てが、中
央分岐路を出てバックグランドへと放射していく光とと
もにそこに閉じ込められ続ける。これが、低損失、高消
光比及び最近入手できるスイッチより入出力端部間で小
さい寸法のデジタルスイッチを提供する。
岐路の終結部で無視できることを確保するのに、必要な
だけ中央分岐路は伸ばされる。中央分岐路が終結部とな
ると、側分岐路内の残っている光の実質的に全てが、中
央分岐路を出てバックグランドへと放射していく光とと
もにそこに閉じ込められ続ける。これが、低損失、高消
光比及び最近入手できるスイッチより入出力端部間で小
さい寸法のデジタルスイッチを提供する。
プシイスイッチ10は、主導波路12に入射する光のデジ
タルスイッチに使用できる。主導波路12に入射する光
は、電極により負荷された電圧の関数のような変化量で
分岐導波路14、16、及び18を通って出ていく。ボルトの
負荷ポテンシャル関数に従う各分岐導波路を出る光強度
を表すグラフを図３に示す。
タルスイッチに使用できる。主導波路12に入射する光
は、電極により負荷された電圧の関数のような変化量で
分岐導波路14、16、及び18を通って出ていく。ボルトの
負荷ポテンシャル関数に従う各分岐導波路を出る光強度
を表すグラフを図３に示す。
側分岐路16を出る光の強度は、四角で印した線50で表
し、側分岐路18を出る光は、丸で印した線52で表し、且
つ中央分岐路14を出る光は、三角で印した線54で表す。
電圧が負荷されていない場合、入射光の大半（約3/5）
は、中央分岐路14から出ていき、残りは等しい量（各々
1/5）で側分岐路16と18から出ていく。負荷電圧が正極
を増すにしたがって、側分岐路18と中央分岐路14の出力
は減少する、且つ側分岐路16の出力は増加する。反対
に、負荷電圧が負極を増すにしたがって、側分岐路16と
中央分岐路14の出力は減少する、且つ側分岐路18の出力
は増加する。我々は、28dB（700:1）の消光比を有する
スイッチを作り、このスイッチは、θ＝2.5ミリラジア
ン（0.14゜）、そして一方の分岐路の屈折率は、約1.5x
10-4間で上昇し、且つ他方の分岐路の屈折率は±15ボル
トの負荷電圧で1.5x10-4まで低下した。
し、側分岐路18を出る光は、丸で印した線52で表し、且
つ中央分岐路14を出る光は、三角で印した線54で表す。
電圧が負荷されていない場合、入射光の大半（約3/5）
は、中央分岐路14から出ていき、残りは等しい量（各々
1/5）で側分岐路16と18から出ていく。負荷電圧が正極
を増すにしたがって、側分岐路18と中央分岐路14の出力
は減少する、且つ側分岐路16の出力は増加する。反対
に、負荷電圧が負極を増すにしたがって、側分岐路16と
中央分岐路14の出力は減少する、且つ側分岐路18の出力
は増加する。我々は、28dB（700:1）の消光比を有する
スイッチを作り、このスイッチは、θ＝2.5ミリラジア
ン（0.14゜）、そして一方の分岐路の屈折率は、約1.5x
10-4間で上昇し、且つ他方の分岐路の屈折率は±15ボル
トの負荷電圧で1.5x10-4まで低下した。
分岐導波路の全てが同じ幅である必要はない。例え
ば、スイッチの損失は、中央導波路の幅を側導波路の幅
より小さくすることで減少することができ、それによっ
て、中央分岐路の実際の屈折率を下げるので、僅かな光
線だけが中央分岐路を通り抜けていく。しかしながら、
この欠点はスイッチの消光比の増加をもたらす。
ば、スイッチの損失は、中央導波路の幅を側導波路の幅
より小さくすることで減少することができ、それによっ
て、中央分岐路の実際の屈折率を下げるので、僅かな光
線だけが中央分岐路を通り抜けていく。しかしながら、
この欠点はスイッチの消光比の増加をもたらす。
本発明の別の実施態様において、主導波路12に入り且
つ中央と側の分岐導波路を通って出ていく光線を有する
代わりに、光線は側導波路16或いは18の一つに入り、且
つ主導波路12を通って出ていく。主導波路12を通って出
ていかない光線は基盤（図示せず）に輻射される。例え
ば、側導波路16の屈折率が中央分岐導波路14の屈折率よ
りも上昇するならば、その場合、側分岐導波路16に向け
られた光のほとんどは、主導波路から輻射されるであろ
う。これとは逆に、側分岐路16の屈折率が、中央分岐導
波路14の屈折率よちも低下するならば、その場合、側分
岐路16に向かって入射するほんの僅かな光だけが、主導
波路12から輻射される。側分岐路16の屈折率が主導波路
から輻射した光に比較して1.5x10-4まで上昇し、側分岐
路16の屈折率が1.5x10-4まで低下した場合、主導波路か
ら輻射した光線比が、15ボルトの負荷電圧に対して700:
1（28dB）であった。
つ中央と側の分岐導波路を通って出ていく光線を有する
代わりに、光線は側導波路16或いは18の一つに入り、且
つ主導波路12を通って出ていく。主導波路12を通って出
ていかない光線は基盤（図示せず）に輻射される。例え
ば、側導波路16の屈折率が中央分岐導波路14の屈折率よ
りも上昇するならば、その場合、側分岐導波路16に向け
られた光のほとんどは、主導波路から輻射されるであろ
う。これとは逆に、側分岐路16の屈折率が、中央分岐導
波路14の屈折率よちも低下するならば、その場合、側分
岐路16に向かって入射するほんの僅かな光だけが、主導
波路12から輻射される。側分岐路16の屈折率が主導波路
から輻射した光に比較して1.5x10-4まで上昇し、側分岐
路16の屈折率が1.5x10-4まで低下した場合、主導波路か
ら輻射した光線比が、15ボルトの負荷電圧に対して700:
1（28dB）であった。
本発明のもう一つの実施態様において（図示せず）、
スイッチ10は、接続部20に接続された一つ以上の中央分
岐導波路を有してもよい。このようなスイッチは、側分
岐導波路16と18の間に１つまたはそれ以上のｍ個の中央
分岐導波路を有してもよく、ｍは正の整数である。側分
岐路16の屈折率は中央分岐導波路14よりも量Δｎ上昇
し、一方側分岐路18の屈折率は同量だけ低下する。１つ
またはそれ以上のｍ個の中央分岐導波路の屈折率は、主
導波路12の屈折率（即ちΔｎ＝０）と同じにしてもよ
く、或いは中央分岐導波路は、側分岐導波路16と18の屈
折率の間の屈折率であってもよい。例えば、１つまたは
それ以上のｍ個の中央分岐導波路の屈折率は、各中央分
岐導波路が２Δn/（ｍ＋１）までその隣の中央分岐導波
路の屈折率と異なる屈折率を有するように配列すること
ができる。したがって、ｍ＝１に対し、すなわち中央分
岐導波路が１つのΨスイッチの各分岐導波路は、２Δn/
2＝Δｎだけ相違し、ｍ＝２に対し、すなわち中央分岐
導波路が２つの1x4分岐スイッチの各分岐導波路は、（2
/3）Δｎだけ相違し、そしてｍ＝３に対し、すなわち中
央分岐導波路は３つの1x5分岐スイッチの各分岐導波路
が、（1/2）Δｎ相違する。ｍ＞１であり且つｍが奇数
である場合、ｍ−１個の中央分岐導波路は、側分岐導波
路16と中央分岐導波路14との間、及び側分岐導波路18と
中央分岐導波路14との間に配置し、この中央分岐導波路
14の屈折率ｎは変化させる必要はない。したがって、ｍ
＞１個の中央分岐導波路のｍ−１個の屈折率を調整す
る。すなわち、ｍ−１個の中央分岐導波路は、屈折率を
調整する手段が備えられる。
スイッチ10は、接続部20に接続された一つ以上の中央分
岐導波路を有してもよい。このようなスイッチは、側分
岐導波路16と18の間に１つまたはそれ以上のｍ個の中央
分岐導波路を有してもよく、ｍは正の整数である。側分
岐路16の屈折率は中央分岐導波路14よりも量Δｎ上昇
し、一方側分岐路18の屈折率は同量だけ低下する。１つ
またはそれ以上のｍ個の中央分岐導波路の屈折率は、主
導波路12の屈折率（即ちΔｎ＝０）と同じにしてもよ
く、或いは中央分岐導波路は、側分岐導波路16と18の屈
折率の間の屈折率であってもよい。例えば、１つまたは
それ以上のｍ個の中央分岐導波路の屈折率は、各中央分
岐導波路が２Δn/（ｍ＋１）までその隣の中央分岐導波
路の屈折率と異なる屈折率を有するように配列すること
ができる。したがって、ｍ＝１に対し、すなわち中央分
岐導波路が１つのΨスイッチの各分岐導波路は、２Δn/
2＝Δｎだけ相違し、ｍ＝２に対し、すなわち中央分岐
導波路が２つの1x4分岐スイッチの各分岐導波路は、（2
/3）Δｎだけ相違し、そしてｍ＝３に対し、すなわち中
央分岐導波路は３つの1x5分岐スイッチの各分岐導波路
が、（1/2）Δｎ相違する。ｍ＞１であり且つｍが奇数
である場合、ｍ−１個の中央分岐導波路は、側分岐導波
路16と中央分岐導波路14との間、及び側分岐導波路18と
中央分岐導波路14との間に配置し、この中央分岐導波路
14の屈折率ｎは変化させる必要はない。したがって、ｍ
＞１個の中央分岐導波路のｍ−１個の屈折率を調整す
る。すなわち、ｍ−１個の中央分岐導波路は、屈折率を
調整する手段が備えられる。
付加された中央分岐路を用いることは、所望のスイッ
チに対しスイッチの屈折率を増加し、所望の適用に対す
るスイッチの必要な長さを減少することが可能である。
スイッチの必要とする長さＬは、中央分岐路ｍ個の関数
として減少する。
チに対しスイッチの屈折率を増加し、所望の適用に対す
るスイッチの必要な長さを減少することが可能である。
スイッチの必要とする長さＬは、中央分岐路ｍ個の関数
として減少する。
本発明の光学スイッチは、米国特許第4,400,052号に
記載されるものと同じ方法で作られる。基板は二つのバ
ルク屈折率と結晶学的方向ｘ−、ｙ−、ｚ−を有する光
学的不等方性の物質から選択され、ｚ−方向は、基板の
主表面に位置する。基板にふさわしい物質は、リチウム
ニオベート（LiNbO3）であるが、その他の物質は、リチ
ウムタンタレート（LiTaO3）、GaAs、ZnSe等のようなII
I−Ｖ族及びII−VI族の半導体化合物、NLOポリマー、Mg
OドープLiNbO3、及びその他の無機と有機との電気光学
誘電体物質のようなものを使用してもよい。その後、Li
NbO3の場合、次の工程に含まれる方法を用いた選択的陽
子変換により、狭くて浅い導波路が基板表面で作りださ
れた。
記載されるものと同じ方法で作られる。基板は二つのバ
ルク屈折率と結晶学的方向ｘ−、ｙ−、ｚ−を有する光
学的不等方性の物質から選択され、ｚ−方向は、基板の
主表面に位置する。基板にふさわしい物質は、リチウム
ニオベート（LiNbO3）であるが、その他の物質は、リチ
ウムタンタレート（LiTaO3）、GaAs、ZnSe等のようなII
I−Ｖ族及びII−VI族の半導体化合物、NLOポリマー、Mg
OドープLiNbO3、及びその他の無機と有機との電気光学
誘電体物質のようなものを使用してもよい。その後、Li
NbO3の場合、次の工程に含まれる方法を用いた選択的陽
子変換により、狭くて浅い導波路が基板表面で作りださ
れた。
先ず、約100nm厚みのチタニウム層を電子ビーム蒸着
により前面マスク金属のように堆積する。その後、約70
nm厚みのチタニウム層を電子ビーム蒸着により背面マス
ク金属のように堆積する。次に、導波路水準の写真平板
が実施され、前面と背面との金属が導波路のマスクを限
定するためエチレンジアミン四酢酸（EDTA）基チタニウ
ムエッチ内でほぼ10分エッチされる。その後、約200nm
の厚さのチタニウム第２層は、電子ビーム蒸着により背
面マスク金属として堆積される。上記工程の全てにおい
て、チタニウムは、アルミニウム或いはその他の金属で
互いに置き換えることができる。
により前面マスク金属のように堆積する。その後、約70
nm厚みのチタニウム層を電子ビーム蒸着により背面マス
ク金属のように堆積する。次に、導波路水準の写真平板
が実施され、前面と背面との金属が導波路のマスクを限
定するためエチレンジアミン四酢酸（EDTA）基チタニウ
ムエッチ内でほぼ10分エッチされる。その後、約200nm
の厚さのチタニウム第２層は、電子ビーム蒸着により背
面マスク金属として堆積される。上記工程の全てにおい
て、チタニウムは、アルミニウム或いはその他の金属で
互いに置き換えることができる。
続いて、導波路を限定する陽子変換工程は、安息香酸
浴のような陽子源内で生ずる。基板は約30分約175℃の
温度に置かれる。その後、約230nmの厚みの二酸化珪素
の層を雰囲気CVD処理により堆積され、約3.5時間350℃
でリチウムニオベート（LiNbO3）とアニールする。
浴のような陽子源内で生ずる。基板は約30分約175℃の
温度に置かれる。その後、約230nmの厚みの二酸化珪素
の層を雰囲気CVD処理により堆積され、約3.5時間350℃
でリチウムニオベート（LiNbO3）とアニールする。
その後、約250nmの厚さのアルミニウム層が前面電極
金属として電子ビーム蒸着により堆積される。さらに、
約100nmの厚さのアルミニウム層が背面電極金属として
電子ビーム蒸着により堆積される。アルミニウムは金或
いはその他の金属で互いに置き換えられる。次に、電極
水準の写真平板が実施され、前面と背面のアルミニウム
が電極を限定するため、燐酸−塩基アルミニウムエッチ
溶液内で約３分間ウエットエッチされる。
金属として電子ビーム蒸着により堆積される。さらに、
約100nmの厚さのアルミニウム層が背面電極金属として
電子ビーム蒸着により堆積される。アルミニウムは金或
いはその他の金属で互いに置き換えられる。次に、電極
水準の写真平板が実施され、前面と背面のアルミニウム
が電極を限定するため、燐酸−塩基アルミニウムエッチ
溶液内で約３分間ウエットエッチされる。
マスクしないSiO2は、15％O2と85％CF4のエッチガス
混合物内で90分間反応性イオンエッチ（RIEエッチ）に
より取り除く。その後、ウェハーはチップとして賽の目
に切断され、チップ端部は機械的に研磨される。その
後、チップはテストするため接続された線が設けられ
る。
混合物内で90分間反応性イオンエッチ（RIEエッチ）に
より取り除く。その後、ウェハーはチップとして賽の目
に切断され、チップ端部は機械的に研磨される。その
後、チップはテストするため接続された線が設けられ
る。
極めて多くの特徴、利点、及び本発明の実施態様が、
添付された図面を参照し前記説明に詳細に記載されてい
る。しかし、開示は実例のみであり、本発明は図示され
た厳格な実施例に制限するものでない。多くの変化及び
改良が、本発明の分野と精神から離脱することなく当業
者によりもたらされるであろう。
添付された図面を参照し前記説明に詳細に記載されてい
る。しかし、開示は実例のみであり、本発明は図示され
た厳格な実施例に制限するものでない。多くの変化及び
改良が、本発明の分野と精神から離脱することなく当業
者によりもたらされるであろう。
フロントページの続き
(72)発明者 モハパトラ，サラット カマー
アメリカ合衆国，ミネソタ 55133―
3427，セント ポール，ポスト オフィ
ス ボックス 33427（番地なし)
(72)発明者 テイト，ウィリアム チャールズ
アメリカ合衆国，ミネソタ 55133―
3427，セント ポール，ポスト オフィ
ス ボックス 33427（番地なし)
(56)参考文献 特開 平４−296726（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−157923（ＪＰ，Ｕ)
ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ ＯＦ ＴＨ
Ｅ ＳＰＩＥ，1989年，ＶＯＬ．1177,
216−227
ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ，1987年，ＶＯＬ．ＱＥ−23，Ｎｏ.
８，1245−1254
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/313
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】多分岐デジタル光学スイッチ（10）であっ
て、 第１及び第２の端部を有する主導波路（12）、 前記主導波路（12）の第２の端部に一方の端部で接続し
た中央分岐導波路（14）、 二つの側分岐導波路（16、18）であって、各々が前記主
導波路（12）の前記第２の端部に一つの端部で接続さ
れ、各々の前記側分岐導波路（16、18）は光線が前記ス
イッチを通って断熱的にモード変換することなく伝搬す
るのに十分小さな角度で前記中央分岐導波路（14）から
分岐し、且つ前記中央分岐導波路（14）の終結した以降
で、前記側分岐路間（16、18）のカップリングが無視し
得ることを確保するために、前記中央分岐導波路（14）
が側分岐導波路（16、18）と同一長さかまたは短い長さ
で延在する二つの側分岐導波路、及び 前記中央分岐導波路（14）の屈折率より大きく一方の側
分岐導波路（16、18）の屈折率を上昇させ且つ前記中央
分岐導波路（14）の屈折率より小さく他方の側分岐導波
路（16、18）の屈折率を低下させるための手段（30）を
含む多分岐デジタル光学スイッチ。 - 【請求項２】一方の前記側分岐導波路（16、18）の屈折
率を、他方の前記側分岐導波路（16、18）が低下すると
等しい量だけ上昇させたことを特徴とする請求項１記載
の多分岐デジタル光学スイッチ。 - 【請求項３】前記屈折率を上昇及び低下させる前記手段
（30）が、二つの電場の使用を含むことを特徴とする請
求項２記載の多分岐デジタル光学スイッチ。 - 【請求項４】前記スイッチが、15Vの負荷電圧に対して
少なくとも700:1の消光比を有することを特徴とする請
求項１記載の多分岐デジタル光学スイッチ。 - 【請求項５】多分岐デジタル光学スイッチ（10）であっ
て、 第１と第２の端部を有する主導波路（12）、 前記主導波路（12）の第２の端部から分岐する二つの側
分岐導波路（16、18）、 ｍが正の整数であるｍ個の中央分岐導波路（14）であっ
て、各々が二つの前記側分岐導波路（16、18）の間に配
置する前記主導波路（12）の第２の端部に一つの端部で
接続され、隣接する分岐路の各対の間に形成される角度
が光線が前記スイッチを通って断熱的にモード変換する
ことなく伝搬するのに十分小さい角度であり且つ前記中
央分岐導波路（14）の終結した以降で、前記側分岐路
（16、18）間のカップリングが無視し得ることを確保す
るために、少なくとも一つの中央分岐導波路（14）が側
分岐導波路（16、18）と同一長さかまたは短い長さで延
在するｍ個の中央分岐導波路（14）、及び 前記主導波路（12）の屈折率よりも量Δｎだけ大きく一
方の前記側分岐導波路（16、18）の屈折率を上昇させ且
つ前記主導波路（12）の屈折率よりも量Δｎだけ小さく
他方の前記側分岐導波路（16、18）の屈折率を低下させ
るための手段（30）を含む多分岐デジタル光学スイッ
チ。 - 【請求項６】ｍ＞１であり且つｍが奇数であり、且つｍ
個の前記中央分岐導波路（14）のｍ−１個が屈折率を調
整する手段を備えることを特徴とする請求項５記載の多
分岐デジタル光学スイッチ。 - 【請求項７】各中央分岐導波路（14）の屈折率がその隣
の分岐路（14）の屈折率と２Δn/（ｍ＋１）だけ相違さ
せるため、前記中央分岐導波路（14）の屈折率を調整す
る手段を特徴とする請求項５記載の多分岐デジタル光学
スイッチ。 - 【請求項８】ｍ＞１であり、且つｍ個の前記中央分岐導
波路（14）の少なくとも１個が屈折率を調整する手段を
備えることを特徴とする請求項５記載の多分岐デジタル
光学スイッチ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US90503592A | 1992-06-26 | 1992-06-26 | |
| US905,035 | 1992-06-26 | ||
| PCT/US1993/005376 WO1994000796A1 (en) | 1992-06-26 | 1993-06-07 | Multi-branch digital optical switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07508598A JPH07508598A (ja) | 1995-09-21 |
| JP3415152B2 true JP3415152B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=25420201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50237694A Expired - Fee Related JP3415152B2 (ja) | 1992-06-26 | 1993-06-07 | 多分岐デジタル光学スイッチ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5357589A (ja) |
| EP (1) | EP0647334B1 (ja) |
| JP (1) | JP3415152B2 (ja) |
| CA (1) | CA2136752C (ja) |
| DE (1) | DE69315435T2 (ja) |
| WO (1) | WO1994000796A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2705664B2 (ja) * | 1995-09-18 | 1998-01-28 | 日本電気株式会社 | 光スイッチ |
| EP0869387A1 (en) * | 1997-04-02 | 1998-10-07 | Akzo Nobel N.V. | Optical switch |
| US6008920A (en) * | 1998-03-11 | 1999-12-28 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Multiple channel multiplexer/demultiplexer devices |
| US6215924B1 (en) | 1998-08-06 | 2001-04-10 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Optical coupler device for dense wavelength division multiplexing |
| US6205273B1 (en) * | 1999-03-02 | 2001-03-20 | Lucent Technologies Inc. | Waveguide grating router having a predetermined composite amplitude spectrum |
| KR20040017539A (ko) * | 2002-08-22 | 2004-02-27 | 우리로광통신주식회사 | 3분기형 광 도파로 |
| US20050250651A1 (en) * | 2004-03-29 | 2005-11-10 | Amin Mohammad H S | Adiabatic quantum computation with superconducting qubits |
| AU2007209712A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-02 | D-Wave Systems, Inc. | Methods of adiabatic quantum computation |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3883220A (en) * | 1973-12-10 | 1975-05-13 | Us Navy | Optical switch |
| US4070092A (en) * | 1976-09-22 | 1978-01-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Active waveguide branch with variable synchronism |
| US4400052A (en) * | 1981-03-19 | 1983-08-23 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method for manufacturing birefringent integrated optics devices |
| JPS60149030A (ja) * | 1983-12-21 | 1985-08-06 | Nec Corp | 光スイツチ |
| US4813757A (en) * | 1986-11-26 | 1989-03-21 | Hitachi, Ltd. | Optical switch including bypass waveguide |
| US4775207A (en) * | 1987-03-17 | 1988-10-04 | Bell Communications Research, Inc. | Electro-optical switch |
| US4842368A (en) * | 1987-08-17 | 1989-06-27 | American Telephone And Telegraph Company | N×N single-mode optical waveguide coupler |
| US4846540A (en) * | 1988-01-25 | 1989-07-11 | Bell Communications Research, Inc. | Optical wavegide junction |
| US5033811A (en) * | 1988-11-04 | 1991-07-23 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical switch |
-
1993
- 1993-06-07 CA CA002136752A patent/CA2136752C/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-06-07 WO PCT/US1993/005376 patent/WO1994000796A1/en active IP Right Grant
- 1993-06-07 DE DE69315435T patent/DE69315435T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-06-07 EP EP93916433A patent/EP0647334B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-06-07 JP JP50237694A patent/JP3415152B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-01-13 US US08/180,697 patent/US5357589A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，１９８７年，ＶＯＬ．ＱＥ−２３，Ｎｏ．８，１２４５−１２５４ |
| ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ ＯＦ ＴＨＥ ＳＰＩＥ，１９８９年，ＶＯＬ．１１７７，２１６−２２７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0647334A1 (en) | 1995-04-12 |
| DE69315435D1 (de) | 1998-01-08 |
| EP0647334B1 (en) | 1997-11-26 |
| DE69315435T2 (de) | 1998-03-19 |
| CA2136752C (en) | 2003-04-15 |
| WO1994000796A1 (en) | 1994-01-06 |
| JPH07508598A (ja) | 1995-09-21 |
| CA2136752A1 (en) | 1994-01-06 |
| US5357589A (en) | 1994-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Krahenbuhl et al. | Performance and modeling of advanced Ti: LiNbO/sub 3/digital optical switches | |
| US5291574A (en) | Method for manufacturing strip optical waveguides | |
| Siebel et al. | Crosstalk-enhanced polymer digital optical switch based on a W-shape | |
| JP3415152B2 (ja) | 多分岐デジタル光学スイッチ | |
| JPH1090638A (ja) | 光制御素子 | |
| Cheng et al. | Mach-Zehnder modulators with lithium niobate ridge waveguides fabricated by proton-exchange wet etch and nickel indiffusion | |
| US20030228107A1 (en) | Low-loss compact reflective turns in optical waveguides | |
| EP0105693B1 (en) | Bipolar voltage controlled optical switch using intersecting waveguide | |
| US6363189B1 (en) | Directional coupler | |
| CN115877506B (zh) | 覆盖可见光波段的薄膜铌酸锂端面耦合器及其制备方法 | |
| JP2754774B2 (ja) | 導波路型光回路素子 | |
| JP2581486B2 (ja) | 光導波路素子およびその製造方法 | |
| JPH0756199A (ja) | 偏波無依存導波路型光スイッチ | |
| JPH01201609A (ja) | 光デバイス | |
| JPH0721597B2 (ja) | 光スイッチ | |
| JP2998373B2 (ja) | 光制御回路 | |
| JP3119965B2 (ja) | 光導波路型光素子 | |
| JP2900569B2 (ja) | 光導波路デバイス | |
| JP2635986B2 (ja) | 光導波路スイッチ | |
| JP3222092B2 (ja) | リッジ構造光導波路の製造方法 | |
| JPH0566428A (ja) | 光制御デバイス | |
| JP2809112B2 (ja) | 光制御デバイスとその製造方法 | |
| JP3050202B2 (ja) | 光導波路デバイスおよびその製造方法 | |
| JPH06347839A (ja) | 光制御デバイス | |
| JP2720654B2 (ja) | 光制御デバイス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |