JP4347653B2

JP4347653B2 - 光偏向素子及び該光偏向素子で構成した光スイッチ

Info

Publication number: JP4347653B2
Application number: JP2003346966A
Authority: JP
Inventors: 智子月舘; 明夫菅間; 雅之加藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-10-06
Also published as: JP2005114908A

Description

本発明は、光通信ネットワークに例えばレーザ信号光などの光を入射して伝播させる場合、電気光学効果を有する材料から成っていて、電界印加に依って屈折率が変化して該伝播光を偏向させるのに用いて好適な光偏向素子及び該光偏向素子で構成した光スイッチに関する。

光スイッチは、光通信ネットワーク中に於いて、光の経路を切り替える中継点として機能する装置であって、光通信ネットワークを構築する上で不可欠な要素である。

また、光スイッチを構成する光偏向素子として、電気光学効果をもつ材料の屈折率を電界を印加することで変化させ、その屈折率変化を利用して光の経路を切り替える光偏向素子が開発されている。

図９は従来の光スイッチを表す要部平面図である（例えば、特許文献１参照。）。図に於いて、４×４の光スイッチ８０は、４つの入力チャンネルｉｎ１、ｉｎ２、ｉｎ３、ｉｎ４並びに４つの出力チャンネルｏｕｔ１、ｏｕｔ２、ｏｕｔ３、ｏｕｔ４の間で光パスの切り替えを行うものであり、入力チャンネルｉｎ１、ｉｎ２、ｉｎ３、ｉｎ４と接続されたチャンネル導波路６１ａからなるチャンネル導波路部６１と、光信号を平行光にする（以下、コリメートという。）導波路レンズ６２ａ及び６２ｂからなるコリメート部６２と、電圧印加時に光信号の偏向方向を変える光偏向素子部６３と、光信号を伝播するスラブ光導波路６４と、出力側の光偏向素子部６５と、光信号を集光する導波路レンズ６６ａ及び６６ｂからなる光集束部６６と、出力チャンネルｏｕｔ１、ｏｕｔ２、ｏｕｔ３、ｏｕｔ４と接続されたチャンネル導波路６７ａからなるチャンネル導波路部６７とで構成されている。尚、図９に於いては、簡素化する為、主として１チャンネル分の構成要素について記号を記載してあるが、他のチャンネルについても同じ記号が付与されることは云うまでもない。

光偏向素子部６３及び光偏向素子部６５は、各チャンネル毎に２つのプリズム型を成す電極６３ａ及び電極６３ｂ、或いは、プリズム型を成す電極６５ａ及び電極６５ｂが設けられている。これ等電極６３ａ及び電極６３ｂ、或いは、電極６５ａ及び電極６５ｂの対にそれぞれ電圧を印加することに依り、電極６３ａ及び電極６３ｂで挟まれた電気光学効果をもつ材料からなる光偏向素子、又、電極６５ａ及び電極６５ｂで挟まれた電気光学効果をもつ材料からなる光偏向素子に生ずる屈折率変化で入力光信号をそれぞれ異なる方向に偏向するようになっている。

この光スイッチでは、プリズム型電極６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂを用いることに依って、マトリクス光スイッチを構成するのに必要なレーザ光の偏向角度を得ていて、回折型の偏向手段とは異なり、偏向状態で未偏向成分がなく、また、電気光学効果を有する材料からなる光偏向素子の作り方を工夫することで、散乱光を極めて少なくすることができ、従って、挿入損失やクロストークの問題を解消できることが知られている。

図９に見られる光スイッチ８０について、入力チャンネルｉｎ１から出力チャンネルｏｕｔ３に光パスを切り替える際の動作について説明する。

光信号が入力チャンネルｉｎ１に接続されているチャンネル導波路６１ａに入力された場合、光信号は、導波路レンズ６２ａ及び６２ｂでコリメートされて光偏向素子部６３に入力される。入力チャンネルｉｎ１から出力チャンネルｏｕｔ３に切り替える場合、光偏向素子部６３では、プリズム型電極６３ａ及び６３ｂのうち、駆動電圧を電極６３ａに印加することに依り、図９に見られるように偏向方向を変えることができる。続いて、光信号はスラブ導波路６４を経て光偏向素子部６５に入力される。ここでは、出力チャンネルｏｕｔ３に光信号を出力する為、プリズム型電極６５ａ及び６５ｂのうち、電極６５ｂに電極６３ａに印加した駆動電圧と略同等の駆動電圧を印加することに依り、図９に見られるように光信号を導波路レンズ６６ａ及び６６ｂに入力する。導波路レンズ６６ａ及び６６ｂでは、光信号を集光して出力チャンネルｏｕｔ３に対応するチャンネル導波路６７ａに結合する。

例えば、入力チャンネルＩｎ３から出力チャンネルｏｕｔ１に光パスを切り替える場合には、光偏向素子部６３に於いて、プリズム型電極６３ｂに駆動電圧を印加することに依り、出力チャンネルｏｕｔ１方向に偏向させ、光偏向素子部６５では、プリズム型電極６３ｂに印加した電圧と略同程度の駆動電圧をプリズム型電極６５ａに印加すれば良い。

前記したように、光スイッチ８０では、光偏向素子部６３及び６５に於いて、プリズム型電極６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂに選択的に所定の駆動電圧を印加することで光パスを切り替えている。

また、光スイッチを構成する為、電気光学効果を利用したスイッチング素子、即ち、光偏向素子も開発されている（例えば、特許文献を参照。）。

図１０は従来の光偏向素子を表す平面図、図１１は同じく要部切断側面図であり、図に於いて、導電性或いは半導電性の単結晶基板１の上に電気光学効果をもつ光導波路２が形成され、更にその上に上部電極３が形成されている。上部電極３は、入射光の光軸に対し直交する辺（底辺と呼ぶ）と、斜めに交差する辺（斜辺と呼ぶ）とをもつくさび形状、即ち、直角三角形状に形成されている。

前記のように構成された光偏向素子に於いては、図１０に見られるように、光は上部電極３の底辺側から入射し、上部電極３の斜辺側から出射するようになっている。ここで、基板１を下部電極とし、上部電極３との間に電圧を印加することに依り、光導波路２のうち、上部電極３の下方の部分の屈折率が変化し、周囲との間に屈折率の差を生ずる。光導波路２を通る光は、屈折率が変化する部分で屈折して進行方向が変化するから、上部電極３と基板１との間に印加する電圧を変化させ、光の出射方向を制御することができる。

ところで、光導波路上に形成された光偏向素子の縦横比Ｌ／Ｗ（図１０参照。）が大きくなると光の偏向角も大きくなる。この為、前記説明した従来の光スイッチで大きな偏向角を得る為には、光偏向素子の横幅Ｗに対して縦幅Ｌを充分に長く設定することが必要となり、光偏向素子を形成する為の所要スペースは大きくなる。

また、電気光学効果に依る屈折率の変化は小さいから、その変化に起因する偏向角で光スイッチのチャンネルを分離する為には、図９に見られる中央のスラブ導波路６４として長い距離が必要である。然しながら、光は細いビームである程、光の波動的性質が顕著になって拡がるので、長い距離を伝播させるには、或程度太いビームが必要となる。

例えば、電圧を印加することで屈折率が小さくなる性質の電気光学効果を用いる場合、次に説明するような光偏向素子の配列を考えることができる。

図１２は光偏向素子の配列を表す要部上面図であって、図９に見られる偏向素子部６３の１チャンネル分を示してある。尚、図１２に示した電極は１組であるが、図９に見られるように複数個が配列される場合もある。

図１２に於いて、２０ａ１乃至２０ａ４は光偏向素子に於けるプリズム型電極、２０ｂ１乃至２０ｂ４は光偏向素子のプリズム型電極、ｎは屈折率、Δｎは屈折率の変化分をそれぞれ示している。尚、本明細書では、他の箇所の記述に於いても全て屈折率はｎ、屈折率の変化分はΔｎで表すことにする。

ここで、電極２０ａ１乃至２０ａ４に電圧を印加し、電極２０ｂ１乃至２０ｂ４に電圧を印加しない場合、電極２０ａ１乃至２０ａ４と下部電極（図１１参照。）との間には屈折率ｎ−Δｎの光偏向素子領域が生成される。

これに対し、電極２０ｂ１乃至２０ｂ４には電圧が印加されていない為、電極２０ｂ１乃至２０ｂ４と下部電極との間には光偏向素子領域は生成されず、屈折率はｎのままである。

前記したような状態の光導波路に光が入射された場合、光はｎ−Δｎの光偏向素子領域を通過する毎に偏向を受け、図示されているように上方に曲がりながら伝播する。

図１３は図１２と同じ光偏向素子の配列を表す要部上面図であって、ここでは、電極２０ｂ１乃至２０ｂ４に電圧を印加し、電極２０ａ１乃至２０ａ４に電圧を印加しない場合が示され、従って、電極２０ｂ１乃至２０ｂ４と下部電極との間には屈折率ｎ−Δｎの光偏向素子領域が生成される。

これに対し、電極２０ａ１乃至２０ａ４には電圧が印加されていない為、電極２０ａ１乃至２０ａ４と下部電極との間には光偏向素子領域は生成されず、屈折率はｎのままである。

このような状態の光導波路は、図１２の場合と逆であって、光が入射された場合、光はｎ−Δｎの光偏向素子領域を通過する毎に偏向を受け、図示されているように下方に曲がりながら伝播する。

さて、図１２及び図１３について説明したような光偏向素子の配列にした場合、図示されているように、ビームの太さが次第に変化する。即ち、図１２の場合では、ビームが次第に太くなり、図１３の場合では、ビームが次第に細くなっている。

図１４及び図１５はビームの太さが変化する原理を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図であり、図に於いて、２１は光偏向素子、２１Ａは入射光の光軸に略直交する辺、２１Ｂは入射光の光軸に斜め交差する辺、２２は光偏向素子、２２Ａは入射光の光軸に略直交する辺、２２Ｂは入射光の光軸に斜め交差する辺、Ｌ１は入射光、Ｌ２は偏向を受けない出射光、Ｌ３は偏向を受けた出射光をそれぞれ示している。

図１４から明らかなように、光偏向素子２１に電圧が印加されていない状態に於いて、入射光の光軸に略直交する辺２１Ａから入射した光Ｌ１は、偏向を受けずにそのままの太さの出射光Ｌ２として斜め交差する辺２１Ｂから出射される。また、光偏向素子２１に電圧が印加された状態で入射光の光軸に略直交する辺２１Ａから入射した光Ｌ１は偏向を受け、入射光Ｌ１に比較して太くなった出射光Ｌ３として斜め交差する辺２１Ｂから出射される。

図１５から明らかなように、光偏向素子２２に電圧が印加されていない状態で、入射光の光軸に斜め交差する辺２２Ｂから入射した光Ｌ１は、偏向を受けずにそのままの太さの出射光Ｌ２として入射光の光軸に略直交する辺２２Ａから出射される。また、光偏向素子２２に電圧が印加された状態で入射光の光軸に斜め交差する辺２２Ｂから入射した光Ｌ１は偏向を受け、入射光Ｌ１に比較して細くなった出射光Ｌ３として入射光の光軸に略直交する辺２２Ａから出射される。

図１６はビームの太さを変化させないようにする原理を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図であり、図に於いて、２３は光偏向素子、２３Ａ及び２３Ｂは入射光の光軸に斜め交差する辺、２３Ｃは入射光の光軸に略直交する辺をそれぞれ示している。

図１６に見られる光偏向素子２３は、図１４並びに図１５に示した光偏向素子２１及び２２の機能を併せもつ為、入射光Ｌ１及び出射光Ｌ３に於けるビーム太さは殆ど変わりないものとなる。

図１２及び図１３について説明したように、光偏向素子を配列した場合、ビームの太さが次第に変化する旨の問題があり、また、大きな偏向角を実現する為には、複数の光偏向素子を並べて配置する必要があり、しかも、提案されているパターン及び配置では、次第に偏向が大きくなるビームを受ける為には光偏向素子を次第に大型化しなければならず、そして、光偏向素子のピッチも大きくする必要があり、従って、微細化の要求には応えることができない。
特開平９−５７９７号公報特開２００２−３１８３９８号公報

本発明では、光偏向素子の小型化及び配設ピッチの狭小化を可能にして光スイッチの微細化を実現し、また、複数配設した光偏向素子を光が通過しても太さが変化することはなく、しかも、全体として大きな偏向角を実現できるようにする。

本発明に依る光偏向素子及び光スイッチに於いては、電気光学効果をもつ材料で形成されたスラブ型導波路に於ける光信号通過領域を上下から挟んで光を異なる方向に偏向する複数の電極が光の進行方向に配列形成されてなる光偏向素子に於いて、該電極は光の進行方向で隣り合う電極同士の対向する辺が略平行であると共に光の進行方向に対して傾きをもち且つ該傾きの方向は該隣り合う電極同士が対向する辺を一対とする複数対のそれぞれが互い違いになる方向であり更に光が最初に入射する電極の辺及び最後に出射する電極の辺は入射した光が直進した場合の進行方向に対して略直角を成すパターンにしてあり、該複数の電極を、電圧を印加して入射した該光を偏向させる方向毎の電極群に分けたときに、各電極群の電極は、該電極の該光を通過する辺と異なる辺が同じ直線上に位置するように配置され、各電極群の電極は、入射した該光の入力側から並んだ順に、該電極の該光を通過する辺の長さが、徐々に或いは段階的に長くなるように、該電極の該光を通過する辺の交差する頂点が配置され、該各電極群の電極は、更に、該電極の該光を通過する辺の中心が、電圧を印加したときに該光が曲がる方向に、徐々に或いは段階的にシフトさせた配置であることが基本になっている。

前記手段を採ることに依り、スラブ導波路に於ける光偏向素子を小さくすることができるので、光偏向素子を形成するスペースを小さく、また、配設ピッチを狭くすることが可能であって、その結果、光スイッチを小型化することができる。

また、光が複数の光偏向素子領域を通過してもビームの太さは殆ど変化せず、しかも、全体として大きな偏向角を実現することができるので、光学的特性が良好な光学装置の実現に寄与することができる。

図１乃至図３は本発明の一実施の形態を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図であり、図に於いて、１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、１０ｂ３、１１ａ１、１１ａ２、１１ｂ１、１１ｂ２、１１ｂ３、１２ａ１、１２ａ２、１２ｂ１、１２ｂ２、１２ｂ３は光偏向素子のプリズム型電極であるが、これ等は、それぞれ光偏向素子領域を代表するものと認識してよい。

図１乃至図３から明らかなように、光を異なった方向に偏向させる複数の電極１０ａ１・・・・は、隣り合う電極同士の対向する辺が略平行であって、且つ、光の進行方向に対して傾いて並んでいて、しかも、傾き方向が互い違いになっている。また、偏向が次第に大きくなる光を受ける為に光偏向素子も次第に大きくなっている。更にまた、光が電極に入射する最初の辺、及び、電極から出射する最後の辺は光の入射時に於ける進行方向に対して略直角を成している。尚、図１乃至図３については実施例の項で詳細に説明する。

図４は本発明に依る光偏向素子が占有スペースを小さくできることを説明する為の要部上面図であり、図に於いて、６ａ１、６ａ２、６ｂ１、６ｂ２、６ｂ３は光偏向素子のプリズム型電極、Ｌ１は入射光、Ｌ２は偏向されずに光偏向素子を直進した出射光、Ｌ３及びＬ４は偏向された出射光を示している。

図から明らかなように、入射光Ｌ１が電極６ｂ１に入射する最初の辺、及び、電極６ｂ３から出射する最後の辺は光の直進方向に対して略垂直となるパターンになっていて、この構成を採ることに依り、光偏向素子のスペースを小さくすることを可能にしている。

これは、一見、簡単なことのよう思われ、そして、大きな効果は期待できないように思われるかも知れぬが、この種の光偏向素子で大きな偏向を実現するには、光偏向素子全体として、かなり細長い長大なものが必要であるから、本発明に依る電極パターン及び構成は、光スイッチ、延いては、光学装置の小型化や性能向上に寄与するところは大きい。

図５は占有面積が小さくならない光偏向素子を説明する為の要部上面図であり、図示の電極６ｃ１、６ｃ２、６ｅ１、６ｅ２のパターン及び構成の場合には、図４について説明した本発明の場合と比較すると電極６ｃ２に於ける半分の長さが余分に必要となる。

また、図４から明らかなように、光偏向素子に於ける各電極は光の進行方向で隣り合う電極同士の対向する辺が略平行であると共に光の進行方向に対して傾きをもち且つ該傾きの方向は該隣り合う電極同士が対向する辺を一対とする複数対のそれぞれが互い違いになっていることから、例えば図１６の場合のようにビームが細くはならない。

また、本発明では、電圧の印加に依って屈折率が小さくなる方向の電気光学効果を利用していることに起因して種々な効果が得られている。

図６は電圧の印加で屈折率が小さくなる電気光学効果を利用する利点を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図であり、図に於いて、７ａ１、７ａ２、７ｂ１、７ｂ２、７ｂ３は光偏向素子のプリズム型電極、Ｌ１は入射光、Ｌ２は偏向されずに光偏向素子を直進した出射光、Ｌ３及びＬ４は偏向された出射光を示している。

この光偏向素子では、電極７ａ１及び７ａ２に電圧を印加すると光は紙面の上方（出射光Ｌ４の方向）に、また、電極７ｂ１乃至７ｂ３に電圧を印加すると光は紙面の下方（出射光Ｌ３の方向）にそれぞれ曲がることとなる。偏向する光をカバーするように電極を配置するには、図６のように、各電極形状を、矢印方向に大きくしていけば良い。すなわち、該複数の電極を、電圧を印加して入射した該光を偏向させる方向毎の電極群に分けたときに、各電極群の電極を、入射した該光の入力側から並んだ順に、該電極の該光を通過する辺の長さが、徐々に或いは段階的に長くなるようにする。このような配置にすることで、図４のように同じ大きさの電極を並べて配置した場合と比較して、各電極はコンパクトにまとまっており、光偏向素子を形成する為に必要とされるスペースを小さくすることができる。更に、上述した該複数の電極を、電圧を印加して入射した該光を偏向させる方向毎の電極群に分けたときに、各電極群の電極は、入射した該光の入力側から並んだ順に、該電極の該光を通過する辺の長さが、徐々に或いは段階的に長くなるようにすることに加えて、該電極の該光を通過する辺の中心が、電圧を印加したときに該光が曲がる方向に向けて、徐々に或いは段階的にシフトした状態に配置にすれば良い。そのような配置にすることで、光偏向素子を形成する為に必要とされるスペースを、更に少なくすることが可能となる。尚、仮に電圧の印加で屈折率が大きくなる電気光学効果を利用した場合には、このような利点を享受することはできない。

図７は電圧の印加で屈折率が大きくなる方向の電気光学効果を利用した光偏向素子を表す要部上面図であり、図に於いて、７ｃ１、７ｃ２、７ｃ３、７ｅ１、７ｅ２は光偏向素子のプリズム型電極、Ｌ１は入射光、Ｌ２は偏向されずに光偏向素子を直進した出射光、Ｌ３及びＬ４は偏向された出射光を示している。

この光偏向素子では、電極７ｃ１乃至７ｃ３に電圧を印加すると光は紙面の上方（出射光Ｌ４の方向）に、また、電極７ｅ１及び７ｅ２に電圧を印加すると光は紙面の下方（出射光Ｌ３の方向）にそれぞれ曲がることとなる。偏向する光をカバーできるようにする為には、図７に見られるように各電極を矢印方向に電極形状を大きくすることが必要であって、これは、各電極のピッチ幅が拡がる方向であることから、光偏向素子の占有領域は大きくなってしまう。

図８は本発明の一実施例である光偏向素子を表す要部切断側面図であり、図に於いて、７１は基板、７２は下部クラッド層、７３はコア層、７４は上部クラッド層、７５は光偏向素子の電極をそれぞれ示し、下部クラッド層７２とコア層７３と上部クラッド層７４とでスラブ光導波路層を構成している。

ＮｂがドープされたＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ₃）基板７１上には、例えば厚さ１５００〔ｎｍ〕のＰＬＺＴからなる下部クラッド層７２が形成されている。ＰＬＺＴの具体的組成はＰｂ_0.91Ｌａ_0.09（Ｚｒ_0.65Ｔｉ_0.35）Ｏ₃である。下部クラッド層７２の屈折率は、例えば２．４５である。このような下部クラッド層７２は、例えばゾル・ゲル（ｓｏｌ−ｇｅｌ）法で形成することができる。

下部クラッド層７２上には、例えば厚さ２０００〔ｎｍ〕のＰＺＴからなるコア層７３が形成されている。ＰＺＴの具体的組成はＰｂ（Ｚｒ_0.52Ｔｉ_0.48）Ｏ₃である。このようなコア層７３の屈折率は、例えば２．５６である。このようなコア層７３は、例えばゾル・ゲル法で形成することができる。

コア層７３上には、例えば厚さ１５００〔ｎｍ〕のＰＬＺＴからなる上部クラッド層７４が形成されている。ＰＬＺＴの具体的組成は、下部クラッド層７２と同様、Ｐｂ_0.91Ｌａ_0.09（Ｚｒ_0.65Ｔｉ_0.35）Ｏ₃である。上部クラッド層７４の屈折率は、下部クラッド層７２と同様、例えば２．４５である。このような上部クラッド層７４は、例えばゾル・ゲル法で形成することができる。

下部クラッド層７２、コア層７３、上部クラッド層７４で構成されたスラブ光導波路層８０上には、例えば膜厚２００〔ｎｍ〕のＡｕからなる電極７５が形成されている。電極７５は、例えばスパッタリング法で成膜することができる。

電極７５は、光導波路層８０に電界を印加し、電気光学効果に依って光偏向素子の電極７５と基板７１との間に挟まれた領域の光の屈折率を制御する。

光導波路層８０に用いられているＰＺＴやＰＬＺＴは、電界を加えると電気光学効果で屈折率が変化する材料であることは良く知られている。従って、光偏向素子の電極７５への印加電圧をオン・オフすることで電極７５と基板７１とに挟まれた領域の屈折率が変化する。電極７５及び基板７１で挟まれ、電界の印加で屈折率が変化する領域を光偏向素子領域とする。光偏向素子領域は、実質的に光偏向素子として機能し、光を偏向させる働きをする。

さきに挙げた図１乃至図３を再び参照しつつ、図８について説明した光偏向素子で構成された光偏向素子の動作について詳細に説明する。この場合の光偏向素子は、電界を印加すると屈折率が小さくなる方向の電気光学効果をもつ材料で構成されていることは云うまでもない。例えばＰＬＺＴに電界を印加すると−Δｎの屈折率変化を生ずる。

図１乃至図３には、１０乃至１２の３つのチャンネルが示されている。このうち、図１に見られるチャンネル１０に於いて、電極１０ａ１〜１０ａ２で代表される光偏向素子の一つ以上に電圧を印加し、電極１０ｂ１〜１０ｂ３をもつ光偏向素子に電圧を印加しない状態について説明する。

上記の電圧印加状態では、電極１０ａ１〜１０ａ２と下部電極との間に屈折率がｎ−Δｎの光偏向素子領域が生成され、そして、電極１０ｂ１〜１０ｂ３と下部電極との間に光偏向素子領域が生成されることはなく屈折率はｎのままである。従って、レンズを介してスラブ光導波路に導入された光Ｌ１は屈折率ｎ−Δｎの光偏向素子領域を通過するたびに偏向され紙面上で上方に曲がることになり、最後の電極である電極１０ｂ３の下方に在るコア層７３（図８参照）から出射光Ｌ４として出射される。

図２に見られるチャンネル１１に於いては、電極１１ａ１及び１１ａ２、そして、１１ｂ１〜１１ｂ３の何れにも電圧を印加していない。この場合、前記各電極と下部電極との間には光偏向素子領域が生成されないので屈折率はｎのままであり、従って、入射光Ｌ１は偏向されることなく直進して出射光Ｌ２として最後の電極である電極１１ｂ３の下方に在るコア層から出射される。

図３に見られるチャンネル１２に於いては、電極１２ａ１及び１２ａ２に電圧を印加せず、電極１２ｂ１〜１２ｂ３の一つ以上に電圧を印加した状態を示している。この場合、電極１２ｂ１〜１２ｂ３と下部電極との間に屈折率がｎ−Δｎの光偏向素子領域が生成され、そして、電極１２ａ１〜１２ａ２と下部電極との間に光偏向素子領域が生成されることはなく屈折率はｎのままである。従って、光Ｌ１は屈折率ｎ−Δｎの光偏向素子領域を通過するたびに偏向され紙面上で下方に曲がることになり、最後の電極である電極１２ｂ３の下方に在るコア層から出射光Ｌ３として出射される。

本発明の一実施の形態を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図である。本発明の一実施の形態を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図である。本発明の一実施の形態を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図である。本発明に依る光偏向素子が占有スペースを小さくできることを説明する為の要部上面図である。占有面積が小さくならない光偏向素子を説明する為の要部上面図である。電圧の印加で屈折率が小さくなる電気光学効果を利用する利点を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図である。電圧の印加で屈折率が大きくなる方向の電気光学効果を利用した光偏向素子を表す要部上面図である。本発明の一実施例である光偏向素子を表す要部切断側面図である。従来の光スイッチを表す要部平面図である。従来の光偏向素子を表す平面図である。図１０と同じ光偏向素子の要部切断側面図である。光偏向素子の配列を表す要部上面図である。図１２と同じ光偏向素子の配列を表す要部上面図である。ビームの太さが変化する原理を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図である。ビームの太さが変化する原理を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図である。ビームの太さを変化させないようにする原理を説明する為の光偏向素子を表す要部上面図である。

符号の説明

１０ａ１及び１０ａ２光偏向素子を代表する電極
１０ｂ１乃至１０ｂ３光偏向素子を代表する電極
１１ａ１及び１１ａ２光偏向素子を代表する電極
１１ｂ１乃至１１ｂ３光偏向素子を代表する電極
１２ａ１及び１２ａ２光偏向素子を代表する電極
１２ｂ１乃至１２ｂ３光偏向素子を代表する電極
Ｌ１入射光
Ｌ２直進した出射光
Ｌ３偏向された出射光
Ｌ４偏向された出射光

Claims

電気光学効果をもつ材料で形成されたスラブ型導波路に於ける光信号通過領域を上下から挟んで光を異なる方向に偏向する複数の電極が光の進行方向に配列形成されてなる光偏向素子に於いて、
該電極は光の進行方向で隣り合う電極同士の対向する辺が略平行であると共に光の進行方向に対して傾きをもち且つ該傾きの方向は該隣り合う電極同士が対向する辺を一対とする複数対のそれぞれが互い違いになる方向であり更に光が最初に入射する電極の辺及び最後に出射する電極の辺は入射した光が直進した場合の進行方向に対して略直角を成すパターンにしてあり、
該複数の電極を、電圧を印加して入射した該光を偏向させる方向毎の電極群に分けたときに、各電極群の電極は、該電極の該光を通過する辺と異なる辺が同じ直線上に位置するように配置され、
各電極群の電極は、入射した該光の入力側から並んだ順に、該電極の該光を通過する辺の長さが、徐々に或いは段階的に長くなるように、該電極の該光を通過する辺の交差する頂点が配置され、
該各電極群の電極は、更に、該電極の該光を通過する辺の中心が、電圧を印加したときに該光が曲がる方向に、徐々に或いは段階的にシフトさせた配置であること
を特徴とする光偏向素子。
請求項１記載の光偏向素子が形成されたスラブ光導波路を備えてなること
を特徴とする光スイッチ。