JP3487664B2 - Optical function device and driving method thereof - Google Patents

Optical function device and driving method thereof

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JP3487664B2
JP3487664B2 JP2007595A JP2007595A JP3487664B2 JP 3487664 B2 JP3487664 B2 JP 3487664B2 JP 2007595 A JP2007595 A JP 2007595A JP 2007595 A JP2007595 A JP 2007595A JP 3487664 B2 JP3487664 B2 JP 3487664B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気光学材料からなる
光機能デバイス及びその駆動方法に関する。光伝送によ
るマルチメディア情報網の構築が進む中で、モード変換
器、波長フィルタ、光変調器などといった光機能デバイ
スの実用性の向上が望まれている。特にモード変換器に
ついては、選択波長の可変範囲の拡大、及びクロストー
クの低減が望まれている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical functional device made of an electro-optical material and a driving method thereof. As the construction of multimedia information networks by optical transmission progresses, it is desired to improve the practicality of optical functional devices such as mode converters, wavelength filters and optical modulators. Particularly for mode converters, it is desired to expand the variable range of the selected wavelength and reduce crosstalk.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気光学材料の基板内に形成した光導波
路に、櫛形電極を用いて周期的に電界を加えることによ
って、光導波路を伝播する光の偏光モードを、TEモー
ドからTMモードに、又はTMモードからTEモードに
変換することができる。そして、櫛形電極の電極指の配
列周期Λを適当に選定することにより、(1)式で表さ
れる波長λiの光を選択的にモード変換することができ
る。光導波路の後端に、入射光の偏光モードと直交関係
の偏光モードを透過させる検光子を設け、モード変換後
の光を検光子を介して後段へ送り出すようにした構成の
デバイスは波長フィルタとして機能する。
2. Description of the Related Art A polarization mode of light propagating in an optical waveguide is changed from a TE mode to a TM mode by periodically applying an electric field to an optical waveguide formed in a substrate made of an electro-optical material by using comb electrodes. Alternatively, the TM mode can be converted to the TE mode. Then, by appropriately selecting the arrangement period Λ of the electrode fingers of the comb-shaped electrode, it is possible to selectively perform mode conversion of the light of the wavelength λi expressed by the equation (1). At the rear end of the optical waveguide, an analyzer that transmits a polarization mode orthogonal to the polarization mode of the incident light is provided, and the device with the configuration that the light after mode conversion is sent to the latter stage through the analyzer is a wavelength filter. Function.

【0003】λi=Λ|NTE−NTM| …(1) NTE:TEモード光の実効屈折率 NTM:TMモード光の実効屈折率 例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO3 )では、屈折
率差|NTE−NTM|が約0.072であり、波長1.5
μmの光を選択する場合には、電極指の配列周期Λを約
20.8μmにすればよい。
Λi = Λ | N TE −N TM | (1) N TE : Effective refractive index of TE mode light N TM : Effective refractive index of TM mode light For example, in lithium niobate (LiNbO 3 ), the refractive index is The difference | N TE −N TM | is about 0.072, and the wavelength is 1.5.
When selecting the light of μm, the arrangement period Λ of the electrode fingers may be set to about 20.8 μm.

【0004】図7は従来のモード変換器80の構成を示
す図である。なお、図7(b)は図7(a)のB−B矢
視断面図である。モード変換器80は、表層部に光導波
路82が形成された電気光学材料からなる基板81、モ
ード変換用の2つの櫛形電極84,85、チューニング
用の電極86、及び櫛形電極84,85による光吸収を
防止するための絶縁膜層83などから構成されている。
図示の基板81は、XカットのLiNbO3 からなり、
光導波路82はY軸に沿った方向に設けられている。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a conventional mode converter 80. Note that FIG. 7B is a sectional view taken along the line BB of FIG. 7A. The mode converter 80 includes a substrate 81 made of an electro-optical material having an optical waveguide 82 formed on the surface layer thereof, two comb-shaped electrodes 84 and 85 for mode conversion, an electrode 86 for tuning, and the light formed by the comb-shaped electrodes 84 and 85. It is composed of an insulating film layer 83 for preventing absorption.
The illustrated substrate 81 is made of X-cut LiNbO 3 ,
The optical waveguide 82 is provided in the direction along the Y axis.

【0005】2つの櫛形電極84,85間には一定の電
圧VMCの電源87を接続し、櫛形電極84,85間の電
圧を一定とする。チューニング用の電極86には電圧可
変の電源88を接続し、電極86に印加する電圧VT
変化させて光導波路82内の屈折率を変化させる。すな
わち、モード変換の選択波長λiを変化させるチューニ
ングを行う。
A power source 87 having a constant voltage V MC is connected between the two comb-shaped electrodes 84 and 85 to keep the voltage between the comb-shaped electrodes 84 and 85 constant. A voltage variable power source 88 is connected to the tuning electrode 86, and the voltage V T applied to the electrode 86 is changed to change the refractive index in the optical waveguide 82. That is, tuning is performed to change the selected wavelength λi for mode conversion.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のモード変換器8
0では、電気光学効果によって選択波長のチューニング
を行う構成であるので、屈折率差|NTE−NTM|の変化
量が小さく、電圧VT の変化幅に比べて選択波長の変化
幅が小さいという問題があった。
The conventional mode converter 8
In 0, since the selection wavelength is tuned by the electro-optical effect, the change amount of the refractive index difference | N TE −N TM | is small, and the change width of the selection wavelength is smaller than the change width of the voltage V T. There was a problem.

【0007】通常、光機能デバイスとして要望される波
長可変幅Δλは、10〜100nm程度である。例えば
10nmの波長可変幅Δλを得るには、電圧VT の可変
幅として200V程度が必要である。しかし、このよう
な高い電圧を印加した場合には、基板81又は絶縁膜層
83に絶縁破壊が生じて過電流が流れ、それによる熱で
電極85,86が融けてしまう。したがって、電圧VT
の可変幅としては数十Vが限度であり、得られる波長可
変幅Δλは極めて不充分である。
Generally, the wavelength variable width Δλ required as an optical functional device is about 10 to 100 nm. For example, in order to obtain the wavelength variable width Δλ of 10 nm, the variable width of the voltage V T needs to be about 200V. However, when such a high voltage is applied, dielectric breakdown occurs in the substrate 81 or the insulating film layer 83, an overcurrent flows, and the heat generated thereby melts the electrodes 85 and 86. Therefore, the voltage V T
The maximum variable range is several tens of V, and the obtained variable wavelength range Δλ is extremely insufficient.

【0008】また、従来のモード変換器80では、波長
フィルタ特性における選択波長λiのメインピーク出力
レベルとサイドピーク出力レベルとの差が小さい、すな
わちサイドピーク出力レベルの抑圧が不十分である、と
いう問題もあった。そのため、モード変換器80を光通
信に用いた場合には、クロストークの低減が困難であっ
た。
Further, in the conventional mode converter 80, the difference between the main peak output level and the side peak output level of the selected wavelength λi in the wavelength filter characteristic is small, that is, the side peak output level is not sufficiently suppressed. There was also a problem. Therefore, when the mode converter 80 is used for optical communication, it is difficult to reduce crosstalk.

【0009】ところで、熱光学効果によっても屈折率の
変化することが知られている。例えば、LiNbO3
場合では、常光に対する屈折率n0 の温度依存性は無視
できるが、異常光に対する屈折率ne の温度係数dne
/dtは、波長1.5μm帯で約4×10-5/℃であっ
て、温度を僅かに変化させるだけで屈折率ne を大きく
変化させることができる。
By the way, it is known that the refractive index also changes due to the thermo-optic effect. For example, in the case of LiNbO 3 , the temperature dependence of the refractive index n 0 for ordinary light can be ignored, but the temperature coefficient dn e of the refractive index n e for extraordinary light is negligible.
/ Dt is about 4 × 10 −5 / ° C. in the wavelength band of 1.5 μm, and the refractive index n e can be greatly changed by slightly changing the temperature.

【0010】そこで、従来において、このような熱光学
効果を利用してチューニングを行うために、モード変換
器の全体を恒温槽に入れて光導波路の温度を調整する手
法が提案されている。しかし、この手法は、モード変換
器とその駆動系とからなる装置が膨大となるため実用的
でない。
Therefore, conventionally, in order to perform tuning by utilizing such a thermo-optical effect, a method has been proposed in which the entire mode converter is placed in a constant temperature bath to adjust the temperature of the optical waveguide. However, this method is not practical because the device including the mode converter and its drive system becomes enormous.

【0011】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、簡単な構成によって熱光学効果を利用し、低い電
圧によって大きい波長可変幅を得るとともに、波長選択
性の向上を図ることを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to utilize a thermo-optical effect with a simple structure to obtain a large wavelength tunable range with a low voltage and to improve wavelength selectivity. I am trying.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るデ
バイスは、光導波路が形成された電気光学材料からなる
基板の上に、前記光導波路内に周期的な電界分布を生じ
させるための電極が配置されてなる光機能デバイスであ
って、前記光導波路を加熱するための発熱体を有してお
り、前記発熱体による加熱時の前記光導波路内で、光伝
播方向に沿って窓関数に則した割合で温度の変化する温
度分布が生じるように構成されてなる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a device for producing a periodic electric field distribution in an optical waveguide on a substrate made of an electro-optic material on which the optical waveguide is formed. An optical functional device in which electrodes are arranged, which has a heating element for heating the optical waveguide, and has a window function along the light propagation direction in the optical waveguide during heating by the heating element. It is configured so that a temperature distribution in which the temperature changes at a rate according to

【0013】[0013]

【0014】 請求項の発明に係るデバイスは、前記
光導波路を加熱するための熱源として、光伝播方向に沿
って発熱量の変化する発熱体が前記基板の上に配置され
てなる。
In the device according to the second aspect of the present invention, as a heat source for heating the optical waveguide, a heat generating element whose heat generation amount changes along the light propagation direction is arranged on the substrate.

【0015】 請求項の発明に係るデバイスは、前記
基板の表面に前記光導波路に沿って延び且つ幅の変化す
る溝が設けられ、前記溝と前記光導波路との間に発熱体
が配置されてなる。
In the device according to the invention of claim 3 , a groove extending along the optical waveguide and having a varying width is provided on the surface of the substrate, and a heating element is arranged between the groove and the optical waveguide. It becomes.

【0016】 請求項4の発明に係るデバイスは、前記
光導波路を加熱するための発熱体を有しており、前記基
板の表面に前記光導波路に沿って延び且つ幅の変化する
帯状の絶縁層が設けられてなる。
A device according to a fourth aspect of the present invention has a heating element for heating the optical waveguide, and a strip-shaped insulating layer that extends along the optical waveguide and has a variable width on the surface of the substrate. Is provided.

【0017】 請求項の発明に係るデバイスは、前記
光導波路及び前記発熱体が絶縁層によって被覆されてな
る。請求項の発明に係る光機能デバイスの駆動方法
は、前記発熱体に電流を流して前記光導波路を加熱し、
光導波路内に光伝播方向に沿って窓関数に則した割合で
温度の変化する温度分布を生じさせた状態で、前記発熱
体と前記電極との間に電圧を印加して前記電界分布を生
じさせる方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, the optical waveguide and the heating element are covered with an insulating layer. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an optical functional device driving method, wherein a current is passed through the heating element to heat the optical waveguide,
A voltage is applied between the heating element and the electrode in a state where a temperature distribution in which the temperature changes in the optical waveguide along the light propagation direction at a rate according to a window function is generated. This is a method of generating an electric field distribution.

【0018】[0018]

【作用】電流を流すことによって発熱体が発熱し、それ
によって光導波路が加熱される。発熱体に流す電流を調
整することにより、光導波路の温度を制御することがで
きる。温度の変化に応じて熱光学効果によって光導波路
の屈折率が変わるので、光導波路の温度制御によって選
択波長λiのチューニングを行うことができる。光導波
路及び発熱体が絶縁層によって被覆されている場合は、
蓄熱効果によって光導波路の加熱効率が高まる。
The heating element generates heat by passing an electric current, and the optical waveguide is thereby heated. The temperature of the optical waveguide can be controlled by adjusting the current passed through the heating element. Since the refractive index of the optical waveguide changes depending on the temperature change due to the thermo-optical effect, the selection wavelength λi can be tuned by controlling the temperature of the optical waveguide. When the optical waveguide and heating element are covered with an insulating layer,
The heat storage effect increases the heating efficiency of the optical waveguide.

【0019】このとき、光導波路内に光伝播方向に沿っ
て温度が変化する温度分布を生じさせると、光導波路の
温度が場所によらずほぼ均一である場合に比べて、電気
光学効果によるモード変換における波長選択特性を改善
することができる。
At this time, when a temperature distribution in which the temperature changes along the light propagation direction is generated in the optical waveguide, a mode due to the electro-optical effect is generated as compared with the case where the temperature of the optical waveguide is substantially uniform regardless of the location. The wavelength selection characteristic in conversion can be improved.

【0020】すなわち、モード変換の変換効率ηは、例
えば(2)〜(4)式で表される。
That is, the conversion efficiency η of the mode conversion is expressed by the equations (2) to (4), for example.

【0021】[0021]

【数1】 [Equation 1]

【0022】なお、(2)〜(4)式において、Lは電
極長(光導波路に電界を印加するための電極の光伝播方
向の長さ)、λは任意波長、Γは印加電界の分布と光の
界分布(電界強度分布)との重なり積分の値(0≦Γ≦
1)、r51は電気光学定数である。
In the equations (2) to (4), L is the electrode length (length in the light propagation direction of the electrode for applying an electric field to the optical waveguide), λ is an arbitrary wavelength, and Γ is the distribution of the applied electric field. And the field distribution of light (electric field strength distribution), the value of the integral (0 ≦ Γ ≦
1) and r 51 are electro-optic constants.

【0023】屈折率NTE,NTMは温度に依存するので、
温度分布があれば、(4)式から明らかなように結合係
数κが光伝播方向の位置によって異なる。したがって、
光伝播方向の温度を、例えば方向性結合器の形状の最適
化に用いられている窓関数(ハミング関数、ハニング関
数、ブラックマン関数、シンク関数など)に則した割合
で変化させることにより、波長選択特性を最適化するこ
とができる。
Since the refractive indexes N TE and N TM depend on temperature,
If there is a temperature distribution, the coupling coefficient κ varies depending on the position in the light propagation direction, as is clear from the equation (4). Therefore,
For example, by changing the temperature in the light propagation direction at a rate according to the window function (Hamming function, Hanning function, Blackman function, Sink function, etc.) used to optimize the shape of the directional coupler, The selection characteristics can be optimized.

【0024】[0024]

【実施例】図1は第1実施例のモード変換器1の構成を
示す模式図であり、図1(b)は図1(a)のB−B矢
視断面図(端面図)である。
1 is a schematic view showing the structure of a mode converter 1 of the first embodiment, and FIG. 1 (b) is a sectional view (end view) taken along the line BB of FIG. 1 (a). .

【0025】モード変換器1は、電気光学材料からなる
基板11、光導波路12、光導波路12に電界を印加す
るための櫛形電極13、光導波路12を加熱するための
チューニング電極14、及び絶縁層15から構成されて
いる。
The mode converter 1 includes a substrate 11 made of an electro-optical material, an optical waveguide 12, a comb-shaped electrode 13 for applying an electric field to the optical waveguide 12, a tuning electrode 14 for heating the optical waveguide 12, and an insulating layer. It is composed of 15.

【0026】モード変換器1では、基板11として、Z
カットのLiNbO3 (ニオブ酸リチウム)結晶が用い
られている。基板11の外形寸法は、例えば5mm
(X)×30mm(Y)×1mm(Z)である。
In the mode converter 1, as the substrate 11, Z
Cut LiNbO 3 (lithium niobate) crystals are used. The external dimensions of the substrate 11 are, for example, 5 mm
It is (X) x 30 mm (Y) x 1 mm (Z).

【0027】光導波路12は、基板11の結晶構造にお
けるY方向に延びる単一モード直線導波路であり、基板
11の表層部(−Z方向の表面)に形成されている。櫛
形電極13は、光導波路12の光伝播方向(Y方向)に
沿って一定のピッチΛで配列された多数の電極指(櫛歯
部)13aと、各電極指13aの一端を繋ぐ連結導体部
13bとからなる。この櫛形電極13は、光導波路12
と重ならないように配置されている。
The optical waveguide 12 is a single-mode linear waveguide extending in the Y direction in the crystal structure of the substrate 11, and is formed on the surface layer portion (surface in the −Z direction) of the substrate 11. The comb-shaped electrode 13 includes a large number of electrode fingers (comb teeth) 13a arranged at a constant pitch Λ along the light propagation direction (Y direction) of the optical waveguide 12 and a connecting conductor portion that connects one end of each electrode finger 13a. 13b and. The comb-shaped electrode 13 serves as an optical waveguide 12.
It is arranged so that it does not overlap.

【0028】また、チューニング電極14は、光伝播方
向に等間隔に配列された電極片14aと、光導波路12
に沿って延びる一対の連結導体部14bとから構成され
た2層構造の導電性薄膜である。平面視において、チュ
ーニング電極14は、例えば梯子をその各段の中間部を
折り目として二つ折りしたような形状にパターニングさ
れている。
The tuning electrode 14 includes the electrode pieces 14a arranged at equal intervals in the light propagation direction and the optical waveguide 12.
It is a conductive thin film having a two-layer structure composed of a pair of connecting conductor portions 14b extending along. In plan view, the tuning electrode 14 is patterned, for example, into a shape in which a ladder is folded in two with the middle portion of each step being a fold line.

【0029】各電極片14aは、L字状の下層片141
と直線状の上層片142とからなり、光導波路12を挟
んで櫛形電極13の各電極指13aと対向するように配
置されている。下層片141と上層片142とは、光導
波路側の先端部どうしの重ね合わせによって一体化され
ている。
Each electrode piece 14a is an L-shaped lower layer piece 141.
And a linear upper layer piece 142, and are arranged so as to face each electrode finger 13a of the comb-shaped electrode 13 with the optical waveguide 12 interposed therebetween. The lower layer piece 141 and the upper layer piece 142 are integrated by superimposing the end portions on the optical waveguide side.

【0030】一方の連結導体部14bは電極片14aの
下層片141の一端どうしを繋ぎ、他方の連結導体部1
4bは電極片14aの上層片142の一端どうしを繋
ぐ。絶縁層15は、チューニング電極14の下層側と上
層側とを絶縁するために設けられている。
One connecting conductor portion 14b connects one ends of the lower layer pieces 141 of the electrode pieces 14a, and the other connecting conductor portion 1
4b connects one ends of the upper layer pieces 142 of the electrode pieces 14a. The insulating layer 15 is provided to insulate the lower layer side and the upper layer side of the tuning electrode 14 from each other.

【0031】ここで、注目すべき点は、チューニング電
極14の平面視形状が、光導波路12内で光伝播方向に
沿って温度の変化する温度分布が生じるように選定され
ている点である。
Here, it should be noted that the shape of the tuning electrode 14 in plan view is selected so that a temperature distribution in which the temperature changes in the optical waveguide 12 along the light propagation direction is generated.

【0032】すなわち、チューニング電極14の各連結
導体部14bは、光導波路12と平行ではなく、光伝播
方向の中央部が端部に比べて光導波路12に近づくよう
に湾曲している。それに伴って、チューニング電極14
の各電極片14aの長さは均等ではなく、光伝播方向の
中央部で最も短く且つ両端に近づくにつれて徐々に長く
なる。
That is, each connecting conductor portion 14b of the tuning electrode 14 is not parallel to the optical waveguide 12 and is curved so that the central portion in the light propagation direction is closer to the optical waveguide 12 than the end portion. Along with that, the tuning electrode 14
The lengths of the electrode pieces 14a are not uniform, and are the shortest at the central portion in the light propagation direction, and gradually increase toward both ends.

【0033】本実施例においては、各電極片14aの長
さの変化は、(5)式で表されるハミング関数に則して
いる。ただし、この場合の(5)式の変数pは光伝播方
向の位置を示し、原点(p=0の位置)は櫛形電極13
における光伝播方向の中央位置である。
In the present embodiment, the change in the length of each electrode piece 14a is based on the Hamming function represented by the equation (5). However, in this case, the variable p in the equation (5) indicates the position in the light propagation direction, and the origin (the position where p = 0) is the comb-shaped electrode 13.
At the center position in the light propagation direction.

【0034】[0034]

【数2】 [Equation 2]

【0035】以上の構成のモード変換器1は、次の手順
で作製される。基板11の表面に蒸着によって厚さ10
00Åのチタン(Ti)膜を設け、その薄膜を幅が約7
μmの帯状にパターニングする。そして、湿潤酸素雰囲
気中で基板11を1050℃に加熱し、その状態を10
時間にわたって保持する熱拡散処理によって、光導波路
12を形成する。
The mode converter 1 having the above configuration is manufactured by the following procedure. The thickness of the substrate 11 is 10 by vapor deposition.
A titanium (Ti) film of 00Å is provided, and the thin film has a width of
Patterning is performed in a band of μm. Then, the substrate 11 is heated to 1050 ° C. in a wet oxygen atmosphere, and the state is kept at 10 ° C.
The optical waveguide 12 is formed by a thermal diffusion process of holding for a time.

【0036】導電材料からなる薄膜の成膜及びパターニ
ングによって、チューニング電極14の一部(下層片1
41及び一方の連結導体部14b)を形成する。導電材
料としては、各種の金属、又はモリブデンシリサイドな
どの非金属の発熱体材料を用いることができる。
By forming and patterning a thin film made of a conductive material, a part of the tuning electrode 14 (the lower layer piece 1) is formed.
41 and one connecting conductor portion 14b) are formed. As the conductive material, various metals or non-metal heating element materials such as molybdenum silicide can be used.

【0037】続いて、例えばリフトオフ法によって、各
下層片141の先端部と連結導体部14bの一端とが露
出するように、二酸化珪素からなる厚さが0.5〜1μ
m程度の絶縁層15を形成し、必要に応じてアニール処
理を行う。
Then, by a lift-off method, for example, the thickness of silicon dioxide is 0.5 to 1 μm so that the tip end of each lower layer piece 141 and one end of the connecting conductor portion 14b are exposed.
The insulating layer 15 having a thickness of about m is formed, and an annealing process is performed if necessary.

【0038】そして、再び導電材料からなる薄膜を成膜
してパターニングし、チューニング電極14の残りの部
分(上層片142及び他方の連結導体部14b)と櫛形
電極13とを同時に形成する。
Then, a thin film made of a conductive material is formed again and patterned to form the remaining portion of the tuning electrode 14 (the upper layer piece 142 and the other connecting conductor portion 14b) and the comb-shaped electrode 13 at the same time.

【0039】このようにして作製されたモード変換器1
は、図示しない適当な金属製のハウジングに収納され
る。次に、モード変換器1の駆動方法及び動作について
説明する。
The mode converter 1 manufactured in this way
Are housed in a suitable metal housing (not shown). Next, the driving method and operation of the mode converter 1 will be described.

【0040】チューニング電極14の一対の連結導体部
14bは、電圧可変の電源52に接続される。これによ
って、チューニング電極14の電極片14aの両端間に
共通の電圧VH が印加され、電極片14aに電流が流れ
て電極片14aが発熱する。そして、熱伝導によって光
導波路12の温度が上昇する。つまり、チューニング電
極14によって光導波路12が加熱される。
The pair of connecting conductors 14b of the tuning electrode 14 is connected to a voltage variable power source 52. As a result, the common voltage V H is applied between both ends of the electrode piece 14a of the tuning electrode 14, a current flows through the electrode piece 14a, and the electrode piece 14a generates heat. Then, the temperature of the optical waveguide 12 rises due to heat conduction. That is, the tuning waveguide 14 heats the optical waveguide 12.

【0041】このとき、上述したようにハミング関数に
則して各電極片14aの長さが設定されていることか
ら、各電極片14aにおける両端間の抵抗値は、光伝播
方向の端部から中央部へ向かうにつれて小さくなる。そ
の結果、光伝播方向の中央部の発熱量が端部に比べて大
きく、図2に示すように光伝播方向の中央部から端部へ
向かうにつれて温度が徐々に低くなる温度分布が光導波
路12内に生じる。
At this time, since the length of each electrode piece 14a is set according to the Hamming function as described above, the resistance value between both ends of each electrode piece 14a is from the end portion in the light propagation direction. It becomes smaller toward the center. As a result, the amount of heat generated in the central portion in the light propagation direction is larger than that in the end portion, and as shown in FIG. 2, the temperature distribution is such that the temperature gradually decreases from the central portion in the light propagation direction to the end portion. Occurs within.

【0042】電源52は、電圧VH の中点電位が接地電
位となるように構成されている。したがって、各電極片
14aにおける中央位置の電位、すなわち一端からの距
離が全長の半分である位置の電位は、ほぼ接地電位とな
る。
The power supply 52 is constructed so that the midpoint potential of the voltage V H becomes the ground potential. Therefore, the electric potential at the central position of each electrode piece 14a, that is, the electric potential at the position where the distance from one end is half the total length is almost the ground potential.

【0043】電圧VH を変化させて光導波路12の温度
を制御することによって、光導波路12の屈折率を変化
させてモード変換の選択波長λiを調整することができ
る。熱光学効果によると、僅かな温度変化で大きな屈折
率変化を得ることができるので、電圧VH の最大値が1
0〜20V程度であっても、実用に充分な波長可変幅Δ
λを得ることができる。
By controlling the temperature of the optical waveguide 12 by changing the voltage V H , the refractive index of the optical waveguide 12 can be changed and the selected wavelength λi for mode conversion can be adjusted. According to the thermo-optic effect, a large change in the refractive index can be obtained with a slight change in temperature, so that the maximum value of the voltage V H is 1
Wavelength variable width Δ sufficient for practical use, even if it is about 0 to 20 V
λ can be obtained.

【0044】一方、櫛形電極13の連結導体部13b
は、一定の電圧VMCを出力する電源51と接続される。
これによって、各電極指13aは、接地電位との電位差
が電圧VMCに等しい状態に保たれる。
On the other hand, the connecting conductor portion 13b of the comb-shaped electrode 13
Is connected to a power supply 51 that outputs a constant voltage V MC .
As a result, each electrode finger 13a is kept in a state where the potential difference from the ground potential is equal to the voltage V MC .

【0045】チューニング電極14の電極片14aの中
央位置の電位が接地電位であることから、光導波路12
を挟んで対向する電極指13aと電極片14aとの間
に、電圧VMCに対応したx方向の電界が発生する。つま
り、光導波路12内に、光伝播方向の周期的な電界分布
が生じる。
Since the potential at the center of the electrode piece 14a of the tuning electrode 14 is the ground potential, the optical waveguide 12
An electric field in the x direction corresponding to the voltage V MC is generated between the electrode finger 13a and the electrode piece 14a that are opposed to each other with the electrode sandwiched therebetween. That is, a periodic electric field distribution in the light propagation direction occurs in the optical waveguide 12.

【0046】光導波路12内を伝播する光は、電界を通
過する毎に偏光方向が電界強度に応じた角度だけ回転す
る。したがって、櫛形電極13の電極長Lに応じて電圧
MCを設定すれば、選択波長λiの光に対するTEモー
ドとTMモードとの間のモード変換を実現することがで
きる。
The light propagating in the optical waveguide 12 rotates its polarization direction by an angle corresponding to the electric field strength each time it passes through the electric field. Therefore, by setting the voltage V MC according to the electrode length L of the comb-shaped electrode 13, it is possible to realize the mode conversion between the TE mode and the TM mode for the light of the selected wavelength λi.

【0047】 図3はモード変換器1の波長選択特性を
示す図である。図3の特性は、アルファーネスらによっ
て提唱された計算法(R.C.ALFERNESS and PETER S.CROS
S,“FILTER CHARACTERISTICS OF CODIRECTIONALLY COUP
LED WAVEGUIDES WITH WEIGHTED COUPLING",IEEE J.Quan
tum Electron.,vol.QE-14,No.11,pp843-847,1978 参
照)によるシミュレーションの結果を示している。図3
の実線は光導波路12にハミング関数に則した温度分布
がある場合の特性を示し、破線は光導波路12の温度
(屈折率)が一様な場合の特性を示している。シミュ
ーションのパラメータの値は表1のとおりであり、選択
波長λiは1.55μmに選定されている。
FIG. 3 is a diagram showing the wavelength selection characteristics of the mode converter 1. The characteristics of Fig. 3 are the calculation method (RCALFERNESS and PETER S.CROS proposed by Alphanes et al.
S, “FILTER CHARACTERISTICS OF CODIRECTIONALLY COUP
LED WAVEGUIDES WITH WEIGHTED COUPLING ", IEEE J.Quan
tum Electron., vol.QE-14, No.11, shows the results of simulation by reference pp843-847,1978). Figure 3
The solid line indicates the characteristic when the optical waveguide 12 has a temperature distribution conforming to the Hamming function, and the broken line indicates the characteristic when the temperature (refractive index) of the optical waveguide 12 is uniform. The value of the parameter of the simula- Les <br/> Shon are shown in Table 1, the selected wavelength λi is selected to be 1.55 .mu.m.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】図3において、温度分布がある場合には、
波長1.55μmのメインピークの出力レベルに対し
て、波長1.5525μmのサイドピークの出力レベル
は−29dBである。しかし、温度が一様である場合に
は、波長1.5517μmのサイドピークの出力レベル
は−9dBである。つまり、光導波路12の温度を光伝
播方向に沿って変化させることにより、波長選択性を大
幅に改善できることが判る。
In FIG. 3, when there is a temperature distribution,
The output level of the side peak of wavelength 1.5525 μm is −29 dB with respect to the output level of the main peak of wavelength 1.55 μm. However, when the temperature is uniform, the output level of the side peak at the wavelength of 1.5517 μm is −9 dB. That is, it is understood that the wavelength selectivity can be significantly improved by changing the temperature of the optical waveguide 12 along the light propagation direction.

【0050】図4は第2実施例のモード変換器2の構成
を示す模式図であり、図4(b)は図4(a)のB−B
矢視断面図(端面図)である。モード変換器2は、Zカ
ットのLiNbO3 結晶からなる基板21、基板21の
表層部に形成された光導波路22、光導波路22に電界
を印加するための櫛形電極23、光導波路22を加熱す
るためのチューニング電極24、及び絶縁層25から構
成されている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of the mode converter 2 of the second embodiment, and FIG. 4 (b) is a sectional view taken along the line BB of FIG. 4 (a).
It is a cross-sectional view (end view). The mode converter 2 heats a substrate 21 made of Z-cut LiNbO 3 crystal, an optical waveguide 22 formed on the surface layer of the substrate 21, a comb-shaped electrode 23 for applying an electric field to the optical waveguide 22, and an optical waveguide 22. The tuning electrode 24 and the insulating layer 25 are provided.

【0051】モード変換器2においては、基板21の上
に櫛形電極23及びチューニング電極24を形成する以
前の段階で、基板21の表面に光伝播方向に延びる2つ
の溝28,29がエッチングによって形成されており、
これら溝28,29の間に光導波路22が配置されてい
る。
In the mode converter 2, before forming the comb-shaped electrode 23 and the tuning electrode 24 on the substrate 21, two grooves 28 and 29 extending in the light propagation direction are formed on the surface of the substrate 21 by etching. Has been done,
The optical waveguide 22 is arranged between the grooves 28 and 29.

【0052】溝28,29の幅は一定ではなく、光伝播
方向に沿って変化する。すなわち、基板21における溝
28,29で挟まれた表層部分21aの幅(X方向の長
さ)wが、光伝播方向の中央付近で狭く且つ両端に近づ
くにつれて徐々に広くなるように、溝28,29の幅が
選定されている。
The widths of the grooves 28 and 29 are not constant but change along the light propagation direction. That is, the groove 28 is formed such that the width (length in the X direction) w of the surface layer portion 21a sandwiched between the grooves 28 and 29 in the substrate 21 is narrow near the center in the light propagation direction and gradually widens toward both ends. , 29 widths have been selected.

【0053】櫛形電極23は、光導波路22の光伝播方
向(本例ではY方向)に沿って一定のピッチΛで配列さ
れた多数の電極指23aと、各電極指23aの一端を繋
ぐ連結導体部23bとからなる。
The comb-shaped electrode 23 is a connecting conductor that connects a large number of electrode fingers 23a arranged at a constant pitch Λ along the light propagation direction of the optical waveguide 22 (Y direction in this example) and one end of each electrode finger 23a. And part 23b.

【0054】チューニング電極24は、梯子状の下層部
24aと櫛形の上層部24bとからなり、上層部24b
の櫛歯の先端が下層部24aに接合した2層構造の導電
性薄膜である。このチューニング電極24は、直線部分
241が溝28と光導波路22との間を通るように配置
されている。直線部分241は、下層部24aの内の光
伝播方向に延び且つ上層部24bと接する部分である。
なお、絶縁層25は、下層部24aと上層部24bとを
絶縁するために設けられている。
The tuning electrode 24 comprises a ladder-shaped lower layer portion 24a and a comb-shaped upper layer portion 24b.
Is a conductive thin film having a two-layer structure in which the tips of the comb teeth are joined to the lower layer portion 24a. The tuning electrode 24 is arranged so that the straight line portion 241 passes between the groove 28 and the optical waveguide 22. The straight line portion 241 is a portion of the lower layer portion 24a that extends in the light propagation direction and is in contact with the upper layer portion 24b.
The insulating layer 25 is provided to insulate the lower layer portion 24a and the upper layer portion 24b.

【0055】モード変換器2の使用に際しては、チュー
ニング電極24に対して電源62によって電圧VH を印
加する。電源62は電圧可変であり、電圧VH の中点電
位が接地電位となるように構成されている。
When the mode converter 2 is used, the voltage V H is applied to the tuning electrode 24 by the power supply 62. The power supply 62 is variable in voltage and is configured so that the midpoint potential of the voltage V H becomes the ground potential.

【0056】電圧VH の印加によって、チューニング電
極24が発熱し、光導波路12が加熱される。このと
き、チューニング電極24の直線部分241の発熱量は
光伝播方向の位置に係わらずほぼ均一であるが、光導波
路22の周辺の熱容量が基板21の表層部分21aの幅
wに応じて変化することから、光導波路22内におい
て、光伝播方向の中央部から端部へ向かうにつれて温度
が徐々に低くなる温度分布が生じる。
By applying the voltage V H , the tuning electrode 24 generates heat and the optical waveguide 12 is heated. At this time, the heat generation amount of the linear portion 241 of the tuning electrode 24 is substantially uniform regardless of the position in the light propagation direction, but the heat capacity around the optical waveguide 22 changes according to the width w of the surface layer portion 21a of the substrate 21. Therefore, in the optical waveguide 22, a temperature distribution occurs in which the temperature gradually decreases from the center to the end in the light propagation direction.

【0057】一方、櫛形電極23に対して電源61によ
って電圧VMCを印加すると、チューニング電極24の直
線部分241の電位がほぼ接地電位であることから、光
導波路22を挟んで対向する櫛形電極23と電極片24
aとの間にx方向の電界が効果的に発生し、光導波路2
2に光伝播方向に沿った周期的な電界分布が生じる。
On the other hand, when the voltage V MC is applied to the comb-shaped electrode 23 by the power supply 61, the potential of the linear portion 241 of the tuning electrode 24 is almost the ground potential. And electrode piece 24
The electric field in the x direction is effectively generated between the optical waveguide 2 and
2 shows a periodic electric field distribution along the light propagation direction.

【0058】このような電界の印加によって選択波長λ
iの光に対するモード変換が行われる。選択波長λi
は、電圧VH を変化させて光導波路22の温度を調整す
ることによって所望値に設定される。
By applying such an electric field, the selected wavelength λ
Mode conversion is performed on the light of i. Selected wavelength λi
Is set to a desired value by changing the voltage V H and adjusting the temperature of the optical waveguide 22.

【0059】モード変換器2においては、溝28,29
によって上述の例と同様の適切な温度分布が得られ、そ
れによって波長選択特性の良好なモード変換を実現する
ことができる。
In the mode converter 2, the grooves 28, 29 are provided.
As a result, an appropriate temperature distribution similar to the above-mentioned example can be obtained, whereby mode conversion with good wavelength selection characteristics can be realized.

【0060】図5は第3実施例のモード変換器3の構成
を示す模式図である。図5(b)は図5(a)のB−B
矢視断面図(端面図)であり、図5(c)は図5(b)
のC−C矢視断面図(端面図)である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of the mode converter 3 of the third embodiment. FIG. 5B is BB of FIG. 5A.
FIG. 5 is a cross-sectional view (end view) as viewed in the direction of the arrow, and FIG.
6 is a cross-sectional view (end view) taken along the line CC of FIG.

【0061】モード変換器3は、XカットのLiNbO
3 結晶からなる基板31、基板31の表層部に形成され
た光導波路32、金属薄膜からなる2つの梯子形電極3
3,34、絶縁層35、及びバッファ層36から構成さ
れている。
The mode converter 3 is an X-cut LiNbO.
A substrate 31 made of 3 crystals, an optical waveguide 32 formed on the surface layer of the substrate 31, and two ladder electrodes 3 made of a metal thin film.
3, 34, the insulating layer 35, and the buffer layer 36.

【0062】各梯子形電極33,34は、それぞれの電
極片33a,34aが光伝播方向(Y方向)に交互に並
ぶように、且つ電極片33a,34aの中央部が光導波
路32と重なるように配置されている。
The ladder-shaped electrodes 33, 34 are arranged so that the electrode pieces 33a, 34a are alternately arranged in the light propagation direction (Y direction), and the central portions of the electrode pieces 33a, 34a overlap the optical waveguide 32. It is located in.

【0063】絶縁層35は、梯子形電極33,34を絶
縁するために設けられている。また、バッファ層36
は、光導波路32と梯子形電極33,34との接触によ
る光吸収を防止するために設けられている。
The insulating layer 35 is provided to insulate the ladder electrodes 33 and 34. In addition, the buffer layer 36
Are provided to prevent light absorption due to contact between the optical waveguide 32 and the ladder electrodes 33 and 34.

【0064】モード変換器3の作製に際しては、チタン
の熱拡散によって光導波路32を形成し、バッファ層3
6と梯子形電極34とを順に設ける。そして、光導波路
32を覆わないように、光導波路32の両側に絶縁層3
5を設け、その後に梯子形電極33を形成する。
When manufacturing the mode converter 3, the optical waveguide 32 is formed by thermal diffusion of titanium, and the buffer layer 3 is formed.
6 and the ladder-shaped electrode 34 are sequentially provided. The insulating layer 3 is formed on both sides of the optical waveguide 32 so as not to cover the optical waveguide 32.
5 is provided, and then the ladder electrode 33 is formed.

【0065】モード変換器3においては、光導波路32
内に所定の温度分布が生じるように、絶縁層35がパタ
ーニングされている。すなわち、絶縁層35の幅(Z方
向の長さ)が、光伝播方向の中央付近で狭く且つ両端に
近づくにつれて徐々に広くなるように、絶縁層35の平
面形状が選定されている。絶縁層35の幅が狭い部分
は、絶縁層35の幅が広い部分に比べて、断面積が小さ
く単位体積当たりの熱容量が小さいので、温度が上昇し
やすい。
In the mode converter 3, the optical waveguide 32
The insulating layer 35 is patterned so that a predetermined temperature distribution is generated therein. That is, the planar shape of the insulating layer 35 is selected such that the width (length in the Z direction) of the insulating layer 35 is narrow near the center in the light propagation direction and gradually widens toward both ends. The narrow portion of the insulating layer 35 has a smaller cross-sectional area and a smaller heat capacity per unit volume than the wide portion of the insulating layer 35, so that the temperature easily rises.

【0066】梯子形電極34を電圧可変の電源72に接
続し、梯子形電極34の各電極片34aの両端間に共通
の電圧VH1を印加すると、各電極片34aが均等に発熱
する。電源72は、電圧VH1の中点電位が接地電位とな
るように構成されているので、各電極片34aにおける
中央位置の電位が、ほぼ接地電位となる。電圧VH1を変
化させて光導波路32の温度を制御することによって、
光導波路32の屈折率を変化させることができる。
When the ladder-shaped electrode 34 is connected to a voltage variable power source 72 and a common voltage V H1 is applied across both ends of each electrode piece 34a of the ladder-shaped electrode 34, each electrode piece 34a uniformly generates heat. Since the power source 72 is configured such that the midpoint potential of the voltage V H1 becomes the ground potential, the potential at the center position of each electrode piece 34a becomes substantially the ground potential. By controlling the temperature of the optical waveguide 32 by changing the voltage V H1 ,
The refractive index of the optical waveguide 32 can be changed.

【0067】また、梯子形電極33を電圧可変の電源7
3に接続し、梯子形電極33の各電極片33aの両端間
に共通の電圧VH2を印加すると、各電極片33aが均等
に発熱する。このとき、各電極片33aにおける中央位
置の電位が、ほぼ電圧VH2の中点電位となる。電圧VH2
を変化させて光導波路32の温度を制御することによっ
て、光導波路32の屈折率を変化させることができる。
Further, the ladder-shaped electrode 33 is connected to the power source 7 with variable voltage.
When the common voltage V H2 is applied across both ends of each electrode piece 33a of the ladder-shaped electrode 33, the electrode pieces 33a uniformly generate heat. At this time, the potential at the central position of each electrode piece 33a becomes approximately the midpoint potential of the voltage V H2 . Voltage V H2
The refractive index of the optical waveguide 32 can be changed by changing the temperature and controlling the temperature of the optical waveguide 32.

【0068】つまり、モード変換器3では、梯子形電極
33と梯子形電極34との両方によって光導波路32を
加熱し、光導波路32の屈折率を効率的に変化させてモ
ード変換の選択波長λiを調整することができる。
That is, in the mode converter 3, the optical waveguide 32 is heated by both the ladder-shaped electrode 33 and the ladder-shaped electrode 34, and the refractive index of the optical waveguide 32 is efficiently changed to select the selected wavelength λi for mode conversion. Can be adjusted.

【0069】一方、一定の電圧VMCを出力する電源71
によって、電圧VH1の中点電位を接地電位からシフトさ
せると、光導波路32の近傍において、梯子形電極33
の電極片33aと梯子形電極34の電極片34aとの間
に電圧VMCが加わる。これにより、図5(C)に破線で
示すようにX方向(基板31の厚さ方向)の電界が発生
し、光導波路32において光伝播方向に沿った周期的な
電界分布が生じる。そして、このような電界の印加によ
って選択波長λiの光に対するモード変換が行われる。
On the other hand, a power source 71 which outputs a constant voltage V MC
By shifting the midpoint potential of the voltage V H1 from the ground potential, the ladder-shaped electrode 33 is formed in the vicinity of the optical waveguide 32.
The voltage V MC is applied between the electrode piece 33a of No. 3 and the electrode piece 34a of the ladder electrode 34. As a result, an electric field in the X direction (thickness direction of the substrate 31) is generated as indicated by a broken line in FIG. 5C, and a periodic electric field distribution along the light propagation direction is generated in the optical waveguide 32. Then, the mode conversion for the light of the selected wavelength λi is performed by applying such an electric field.

【0070】モード変換器3においては、絶縁層35の
幅の設定によって上述の例と同様の適切な温度分布が得
られ、それによって波長選択特性の良好なモード変換を
実現することができる。
In the mode converter 3, by setting the width of the insulating layer 35, an appropriate temperature distribution similar to that in the above-described example can be obtained, and thereby mode conversion with good wavelength selection characteristics can be realized.

【0071】なお、梯子形電極33の電極片33aに加
熱用の電流を流すことなく、梯子形電極33を電界印加
のみに用いてもよい。また、梯子形電極33を光導波路
32の加熱に用い、梯子形電極34を電界印加に用いて
もよい。
It should be noted that the ladder electrode 33 may be used only for applying an electric field without passing a heating current through the electrode piece 33a of the ladder electrode 33. Further, the ladder electrode 33 may be used for heating the optical waveguide 32, and the ladder electrode 34 may be used for applying an electric field.

【0072】図6は第4実施例のモード変換器4の断面
図である。図6においては、図1(b)に対応した構成
要素には同一の符号を付してある。モード変換器4の構
成は、図1のモード変換器1と基本的には同一である。
ただし、モード変換器4では、最上層として、SiO2
などの熱伝導率の小さい約1μmの厚さの絶縁膜層17
が設けられている。この絶縁膜層17によって蓄熱効果
が発揮され、光導波路12の加熱が効果的に行われるの
で、電源52の消費電力の低減を図ることができる。
FIG. 6 is a sectional view of the mode converter 4 of the fourth embodiment. In FIG. 6, the components corresponding to those in FIG. 1B are designated by the same reference numerals. The configuration of the mode converter 4 is basically the same as that of the mode converter 1 of FIG.
However, in the mode converter 4, the uppermost layer is SiO 2
Insulating film layer 17 having a small thermal conductivity of about 1 μm
Is provided. Since the insulating film layer 17 exerts a heat storage effect and effectively heats the optical waveguide 12, the power consumption of the power supply 52 can be reduced.

【0073】上述の実施例によれば、チューニング電極
14の形状、溝28,29の形状、又は絶縁層35の形
状といった平面形状の設定によって、光導波路12,2
2,32に適切な温度分布を生じさせるようにしたの
で、膜厚や材質を変化させて温度分布を生じさせる場合
に比べて、滑らかに変化する温度分布の実現が容易であ
る。
According to the above-described embodiment, the optical waveguides 12, 2 are set by setting the planar shape such as the shape of the tuning electrode 14, the shape of the grooves 28, 29, or the shape of the insulating layer 35.
Since an appropriate temperature distribution is generated in Nos. 2 and 32, it is easier to realize a temperature distribution that changes smoothly as compared with the case where the temperature distribution is generated by changing the film thickness or the material.

【0074】上述の図4及び図5の実施例において、図
6の例と同様に蓄熱のための被覆を施し、光導波路2
2,32の加熱の効率化を図ることができる。図1の実
施例において、チューニング電極14の膜厚又は材質を
変化させることによって、チューニング電極14の発熱
量を光伝播方向に沿って変化させてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the coating for heat storage is applied as in the example shown in FIG.
The efficiency of heating 2, 32 can be improved. In the embodiment of FIG. 1, the heat generation amount of the tuning electrode 14 may be changed along the light propagation direction by changing the film thickness or material of the tuning electrode 14.

【0075】上述の実施例においては、ハミング関数に
則した温度分布を生じさせるものとして説明したが、ハ
ミング関数以外の窓関数(ハニング関数、ブラックマン
関数、シンク関数など)及び他の適切な関数に則した温
度分布を生じさせて、波長選択特性を最適化してもよ
い。
In the above-mentioned embodiments, the temperature distribution conforming to the Hamming function is explained, but window functions other than the Hamming function (Hanning function, Blackman function, Sink function, etc.) and other suitable functions are used. The wavelength selection characteristics may be optimized by generating a temperature distribution according to

【0076】上述の実施例において、基板材料として、
LiNbO3 以外の種々の電気光学材料を用いることが
できる。電極構造は、用途及び基板の材質などに応じて
適宜選定すればよい。その他、モード変換器1〜4の構
成(形状、寸法、材質)、電源との接続形態などは、本
発明の主旨に沿って種々変更することができる。
In the above-mentioned embodiment, as the substrate material,
Various electro-optic materials other than LiNbO 3 can be used. The electrode structure may be appropriately selected according to the application and the material of the substrate. In addition, the configuration (shape, size, material) of the mode converters 1 to 4, the connection form with the power source, and the like can be variously changed in accordance with the gist of the present invention.

【0077】[0077]

【発明の効果】請求項1乃至請求項の発明によれば、
簡単な構成によって熱光学効果を利用し、低い電圧によ
って大きい波長可変幅を得ることができ、しかも波長選
択性の向上を図ることができる。
According to the inventions of claims 1 to 6 ,
The thermo-optic effect can be utilized with a simple structure, a large wavelength tunable range can be obtained with a low voltage, and the wavelength selectivity can be improved.

【0078】 請求項の発明によれば、光導波路の加
熱を効果的に行い、消費電力の低減を図ることができ
る。請求項の発明によれば、発熱体を光導波路に対す
る加熱と電界印加とに兼用するので、電極構造の簡単化
を図ることができる。
According to the invention of claim 5 , it is possible to effectively heat the optical waveguide and reduce power consumption. According to the invention of claim 6 , since the heating element is used both for heating the optical waveguide and for applying an electric field, the electrode structure can be simplified.

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

【図1】第1実施例のモード変換器の構成を示す模式図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a mode converter according to a first embodiment.

【図2】光導波路の温度分布の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a temperature distribution of an optical waveguide.

【図3】モード変換器の波長選択特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing wavelength selection characteristics of a mode converter.

【図4】第2実施例のモード変換器の構成を示す模式図
である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a mode converter according to a second embodiment.

【図5】第3実施例のモード変換器の構成を示す模式図
である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a mode converter according to a third embodiment.

【図6】第4実施例のモード変換器の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a mode converter according to a fourth embodiment.

【図7】従来のモード変換器の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional mode converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3,4 モード変換器(光機能デバイス) 11,21,31 基板 12,22,32 光導波路 13,23 櫛形電極(電界分布を生じさせるための電
極) 14,24 チューニング電極(発熱体) 17 絶縁層(発熱体を被覆する絶縁層) 28,29 溝 33 梯子形電極(電界分布を生じさせるための電極) 34 梯子形電極(発熱体) 241 直線部分(溝と光導波路との間の発熱体) 35 絶縁層
1, 2, 3, 4 mode converter (optical functional device) 11, 21, 31 substrate 12, 22, 32 optical waveguide 13, 23 comb-shaped electrode (electrode for generating electric field distribution) 14, 24 tuning electrode (heat generation) Body 17 Insulating layer (insulating layer covering heating element) 28, 29 Groove 33 Ladder type electrode (electrode for generating electric field distribution) 34 Ladder type electrode (heating element) 241 Linear portion (groove and optical waveguide Heating element) 35 Insulating layer

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−300217(JP,A) 中沢忠雄、谷口眞司、清野実,熱光学 効果を用いたチューナブル波長フィルタ の検討,電子情報通信学会大会講演論文 集,1994年 9月,C−160 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/035 G02F 1/03 502 G02B 6/12 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-300217 (JP, A) Tadao Nakazawa, Shinji Taniguchi, Minoru Seino, Examination of tunable wavelength filters using thermo-optic effect, Proceedings of IEICE Conference , September 1994, C-160 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/035 G02F 1/03 502 G02B 6/12

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光導波路が形成された電気光学材料からな
る基板の上に、前記光導波路内に周期的な電界分布を生
じさせるための電極が配置されてなる光機能デバイスで
あって、 前記光導波路を加熱するための発熱体を有しており、 前記発熱体による加熱時の前記光導波路内で、光伝播方
向に沿って窓関数に則した割合で温度の変化する温度分
布が生じるように構成されてなることを特徴とする光機
能デバイス。
1. An optical functional device comprising an electrode for generating a periodic electric field distribution in the optical waveguide, which is arranged on a substrate made of an electro-optical material having an optical waveguide formed thereon. It has a heating element for heating the optical waveguide, and in the optical waveguide during heating by the heating element, a temperature distribution in which the temperature changes along the light propagation direction at a rate according to the window function is generated. An optical functional device comprising:
【請求項2】光導波路が形成された電気光学材料からな
る基板の上に、前記光導波路内に周期的な電界分布を生
じさせるための電極が配置されてなる光機能デバイスで
あって、 前記光導波路を加熱するための熱源として、光伝播方向
に沿って発熱量の変化する発熱体が前記基板の上に配置
されてなることを特徴とする光機能デバイス。
2. An optical functional device in which an electrode for generating a periodic electric field distribution in the optical waveguide is arranged on a substrate made of an electro-optical material in which the optical waveguide is formed. An optical functional device characterized in that a heat-generating body whose amount of heat generation changes along the light propagation direction is arranged on the substrate as a heat source for heating the optical waveguide.
【請求項3】光導波路が形成された電気光学材料からな
る基板の上に、前記光導波路内に周期的な電界分布を生
じさせるための電極が配置されてなる光機能デバイスで
あって、 前記基板の表面に前記光導波路に沿って延び且つ幅の変
化する溝が設けられ、 前記溝と前記光導波路との間に発熱体が配置されてなる
ことを特徴とする光機能デバイス。
3. An optical functional device comprising an electrode for generating a periodic electric field distribution in the optical waveguide, which is arranged on a substrate made of an electro-optical material having the optical waveguide formed thereon. An optical functional device, characterized in that a groove extending along the optical waveguide and having a variable width is provided on a surface of a substrate, and a heating element is arranged between the groove and the optical waveguide.
【請求項4】光導波路が形成された電気光学材料からな
る基板の上に、前記光導波路内に周期的な電界分布を生
じさせるための電極が配置されてなる光機能デバイスで
あって、 前記光導波路を加熱するための発熱体を有しており、 前記基板の表面に前記光導波路に沿って延び且つ幅の変
化する帯状の絶縁層が設けられてなることを特徴とする
光機能デバイス。
4. An optical functional device comprising an electrode for generating a periodic electric field distribution in the optical waveguide, which is arranged on a substrate made of an electro-optical material having an optical waveguide formed thereon. An optical functional device having a heating element for heating the optical waveguide, wherein a strip-shaped insulating layer extending along the optical waveguide and having a variable width is provided on the surface of the substrate.
【請求項5】前記光導波路及び発熱体が、絶縁層によっ
て被覆されてなることを特徴とする請求項1乃至請求項
のいずれかに記載の光機能デバイス。
5. The optical waveguide and the heating element are covered with an insulating layer.
4. The optical functional device according to any one of 4 above.
【請求項6】請求項1記載の光機能デバイスの駆動方法
であって、 前記発熱体に電流を流して前記光導波路を加熱し、光導
波路内に光伝播方向に沿って窓関数に則した割合で温度
の変化する温度分布を生じさせた状態で、前記発熱体と
前記電極との間に電圧を印加して前記電界分布を生じさ
せることを特徴とする光機能デバイスの駆動方法。
6. A method of driving the optical functional device of claim 1 Symbol placement, law to said electric current to the heating element to heat the optical waveguide, a window function along the light propagation direction in the optical waveguide A method for driving an optical functional device, characterized in that a voltage is applied between the heating element and the electrode to generate the electric field distribution in a state in which the temperature distribution in which the temperature changes at the ratio is generated.
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中沢忠雄、谷口眞司、清野実,熱光学効果を用いたチューナブル波長フィルタの検討,電子情報通信学会大会講演論文集,1994年 9月,C−160

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