JPH01108531A - 導波型光スイッチ - Google Patents

導波型光スイッチ

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Publication number
JPH01108531A
JPH01108531A JP26684387A JP26684387A JPH01108531A JP H01108531 A JPH01108531 A JP H01108531A JP 26684387 A JP26684387 A JP 26684387A JP 26684387 A JP26684387 A JP 26684387A JP H01108531 A JPH01108531 A JP H01108531A
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JP
Japan
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waveguides
waveguide
electrodes
polarized light
element length
Prior art date
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Pending
Application number
JP26684387A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Okayama
秀彰 岡山
Ryoko Shibuya
渋谷 良子
Masato Kawahara
正人 川原
Takashi Ushikubo
牛窪 孝
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPH01108531A publication Critical patent/JPH01108531A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/29Devices 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
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3132Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気光学結晶基板に形成された導波路中を伝
搬する光の進行方向を電気的に制御する導波型光スイッ
チに関するものである。
〔従来の技術〕
一般に導波型光スイッチに用いられる Li Nb 03等の異方性結晶では偏光状態に応じて
屈折率が異なっているため特定の直線偏向に対してのみ
しか動作を行うことができなかった。そこで、方向性結
合器を用いることによって偏光状態に応じて屈折率を変
えて、L t Nb O3結晶の偏光依存性をなくする
必要があった。
第2図には偏光依存性をなくした従来の導波型光スイッ
チの一例が示されている。この光スィッチはLi Nb
 O3基板にTiを拡散して幅が一定で直線ストライプ
状の第一導波路1と、幅が一定で且つ一定の曲率の曲線
ストライプ状の第二導波路2とを形成し、第一導波路1
上には第一電極3を設け、第二導波路2上には第二電極
4と第三電極5を設けた構造となっている。ここで、第
一電極3はアース電極であり、第二及び第三電極4及び
5は制御@極である。
上記構成において電極3の上側端縁から下側端縁の方向
を導波方向とし、この上側端縁からの導波距離をZとす
ると、電極3の下側端縁までの導波距t4Z(素子長)
はLとなる。また、第一導波FI?Iiと第二導波路2
との間隔dは第二電極4と第三電極5の中間位置で最少
となるよう、導波距離Zに応じて順次変化させている。
上記構成によると、第二導波路2上の第二及び第三電極
4及び5のそれぞれに等しい電圧を可変印加すると、所
定のしきい値電圧以上の広い範囲にわたって低いクロス
1−一りのバー状態が得られる。従って、方向性結合器
を用いた光スィッチでは結合長か素子長に一致するよう
に導波路を形成し、第二及び第三電極4及び5にそれぞ
れ正及び負の電圧を印加して結合長の微調整を図り、一
方の導波(i′81又は2の入力ポート(Z=O)に入
力した光を他方の導波路2又は1に乗り移らせてその出
力ボート(Z = L )から出力させるクロス状態を
得ている。また、一方の導波Ill又は2の入力ボート
に入力した光を直進させて同じ導波1?81又は2の出
力ボートから出力させるバー状態では、第二及び第三電
極4及び5の双方に同じ電圧を印加している。
ところで、通常、基板に使用している LiNbO3の異状光線に対する電気光学効果は常光線
に対するよりも3倍大きくこのなめ、異状光線の等偏屈
折率差は常光線のそれよりも3倍大きい。従って、常光
線に対してバー状態が得られるような電圧を印加するこ
とによって、異状光線に対して低いタロストークのバー
状態を得ることが出来る。
また、常光線及び異状光線に対してクロス状態を得るに
は異状光線及び常光線の両方に対して結合長が一致し且
つこの結合長が素子長と略一致するように導波路を作製
すると共に、電極4及び5のそれぞれに正及び負の電圧
を印加して結合長の微調整を行い、素子長と結合長とを
完全に一致させている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、斯かる従来例の構成においては、任意の
直線偏光に対する結合長相互の差がクロストークに大き
く影響するため、素子長/結合長に対するクロスドータ
の値を調べた第3図の曲線すより読み収れるように一2
0dBのクロストークを得るには結合長の誤差は素子長
の12%程度しか許容されず、導波路の作製精度が厳し
く、且つ電極への印加電圧の調整も非常に困難であると
いう問題点を有していた。
そこで、本発明は従来技術の上記した問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、導波
路の作製精度並びに電気的調整が容易で偏光依存性をな
くした導波型光スイッチを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明に係る導波型光ス
イッチは、電気光学結晶基板に所定間隔をあけて並置さ
れた所定の素子長の3本の直線状導波路と、上記各々の
導波路上に電極とを備え、任意の直線偏光に対する上記
導波路間の結合係数か互いに略等しい値となるよう上記
各々の導波路の素子長、上記導波路間隔および上記電極
へ印加する電圧を設定したことによって構成されている
〔作 用〕
上記の構成を有する本発明においては、電気光学結晶基
板に所定間隔をあけて所定の素子長の3本の直線状導波
路を並置すると共に、上記各々の導波路上に電極を設け
たことによって、中央の導波路を共用した2組の導波路
を直列に接続した場合と同様にクロストークを2段階で
取り除くことができるうよになり結合長の誤差に対して
大きな許容値を有することとなる。
〔実施例〕
以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。第1
図は本発明に係る導波型光スイッチの一実施例を示す構
成図であり、同図において、11.12及び13は例え
ばLi Nb 03−Z板等の光学結晶基板にTiを拡
散して形成された導波路であり、11及び12は入出力
導波路、13は入出力導波路11及び12間の橋渡し機
能を果す中間導波路である。また、lla及び12aは
それぞれ導波路11及び12の入力ボート、llb及び
12bはそれぞれ導波路11及び12の出カポ−トであ
る。また、14a、14b及び14cはそれぞれ導波1
1811.12、及び13上に設置された電極であり、
電極14a、14bは光スイツチ動作電圧印加用の制御
電極で、電極14cはアース電極である。
上記構成を有する本実施例においては導波路作成条件を
次のように設定している。即ち、作成に際しては、素子
長しと結合長を一致させ、入カポ−)llaから入力さ
れた光が出力ボート12aへ出力されるクロス状態に電
極14a、14bの電圧を調整しておく。ここで、電極
14aに正電圧を、電極14bに負電圧を印加した時に
は入力ボートllaに入力された光が出力ボートllb
に出力されるバー状態となる。本実施例においては偏光
依存性をなくするためにTM波、TB波の両波に対して
素子長と結合長とが一致するように導波路11.12.
13の幅、導波路11と13および導波路12と13の
それぞれの間隔、屈折率調整のために電極14a、14
bに印加する電圧を適正値に設定して導波路11と13
問および導波路13と12間の互いの結合係数を略等し
い値に設定している。具体的にはLi Nb 03−Z
板基板に対して厚さ850X、幅7mmのTi膜を5μ
m間隔で配置し、1050℃の拡散温度で9.5時間]
゛I拡散を行うことによって作成される。
第3図は本実施例と第2図に示された従来例のそれぞれ
について素子長/結合長とタロストーク(dB)の関係
並びにロス(dB)との関係を調べた結果を示すもので
ある。同図において、曲線aは本実施例の場合のクロス
トーク、曲線a゛は本実施例の場合のロスを、曲線すは
従来例の場合のタロストーク、曲線b°は従来例の場合
のロスを示している。曲線すにより示されるように従来
例においては一20dBのクロストークを得るために1
2%程度の誤差しか許容されなかった。しかし、本実施
例においては中間導波路13を設け、中間導波路13と
入出力導波路11及び中間導波路13と人出導波路12
、の2組の組合わせによって、2組の方向性結合器を直
列に接続した場合と同様に機能して、曲線aにより示さ
れるように−20−7= dBのタロストークを得るために40%程度の誤差まで
許容できるようになっている。
また、電極14a、14bに電圧を印加したときにはT
E波と1゛M波とでは電気光学効果が3倍興なるため、
偏光に依存しない光スィッチを構成するためには、所定
電圧以上でクロストークがなくなるしきい値電圧を有す
る特性を持たなければならない。上記実施例で説明した
L i N b O3結晶の導波路では、導波路に入力
されたTIVI波について、印加電圧に比例するTM波
の位相角度の変化の比 △βL/πとタロストークの関
係及び△βL/πとロスの関係が第4図のようになって
おり、バー状態を得るために必要な一20dB以下のク
ロストークはΔβL/π>1.35で得ることかができ
る。即ち、△βL/π>1.35では必ずクロストーク
が一20dB以下となってしきい値を有している。ここ
で、△βは制御電極の印加電圧に比例する値である2本
の導波路間の伝搬定数差、Lは素子長であり、△βLは
位相角度の変化を、△βLをπで除した△βL/πは位
相角度の変化の比を表す。
また、Li Nb O3結晶の導波路では、TM波と’
I’E波の双方を有する無偏光に対して素子長と結合長
を一致させ偏光による電気工学効果の大きさの比を3.
2とした場合、位相角度の変化の比△βL/πとクロス
トークの関係及び△βL/πとロスの関係は第5図のよ
うになっており、バー状態を得るために必要な一20d
B以下のクロストークは無偏光に対してはΔβL/π〉
4で得ることができる。
また、導波路寸法、導波路間隔、屈折率等の設定条件は
上記した値には限らず、例えば、厚さ350人、幅6.
1〜6.3 μmのT1膜を間隔3〜7μmで配置した
上で温度1050°Cの元で6時間Ti拡散させてもよ
く、他にも種々の組合せがある。
さらに、第6図は本発明の他の実施例を示すもので、第
1図に示す実施例と同一の構成部分には同一の符号を付
して説明すると、本実施例は電極14a、1.4 bの
それぞれの外側にアース電極15a、15bを並置した
構成を有している。このように、アース電極15a、1
5bを並置することによって電界分布を均一化させるこ
とかできので、電極14a、14bへ印加する動作電圧
の低減が図れると共に、電極と導波路の位置ずれによる
特性の劣化を防止することができる。尚、上記以外の構
成及び作用は第1図に示した上記実施例と同一につきそ
の説明を省略する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、任意の直線偏光に
対して導波路間の結合係数が互いに略等しい値となるよ
う素子長、導波路間隔、電極への印加電圧を設定したの
で、厳しい作製精度が要求されず、しかも電気的調整が
容易で、偏光依存性のない光スィッチを提供できるとい
う効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る導波型光スイッチの一実施例を示
す構成図、第2図は従来の導波型光スイッチの構成図、
第3図は本実施例と従来例の効果を比較するため素子長
/結合長とクロストークの関係を示すグラフ、第4図は
TIVI波に対する△βL/πとクロストークの関係を
示すグラフ、第5図は##偏光に対する△βL/πとク
ロストークの関係を示すグラフ、第6図は他の実施例を
示す構成図である。 11.12.13・・・導波路、 14a、i4b、14cm電極、 L・・・素子長、d・・・導波路間隔。 特許出願人  沖電気工業株式会社 代理人 弁理士  前 1)   実 ニ 苓突紀イ列の構成民 第1已 茶2匡 −12〜 If、 /2.13−・−辱j良瞥ト l火、141.μに0.−電車に α、α′−−−本実施#11 g、+’−−・イ芝象不41 を子長/趙8長−クロストーク翳七り 羊 3 しへ 0    z−q−Q 4        ゛。8        勺’:A−
10’   、           l0Hb′クロ
ストク        ロ 区吻CA 々 ロ     j ゝj \ハ t:惧 ゴ ″ ++’t/  \  ″′1”′9″″101第Q民 一一二二佳−」ニー■ θ 1.352   4    6ムβL/7CTM波
1;文↑す5りBストーク乍1疋を第4民

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電気光学結晶基板に所定間隔をあけて並置された所定の
    素子長の3本の直線状導波路と、 上記各々の導波路上に電極とを備え、 任意の直線偏光に対する上記導波路間の結合係数が互い
    に略等しい値となるよう上記各々の導波路の素子長、上
    記導波路間隔、および上記電極へ印加する電圧を設定し
    たことを特徴とする導波型光スイッチ。
JP26684387A 1987-10-22 1987-10-22 導波型光スイッチ Pending JPH01108531A (ja)

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JP26684387A JPH01108531A (ja) 1987-10-22 1987-10-22 導波型光スイッチ

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JP26684387A JPH01108531A (ja) 1987-10-22 1987-10-22 導波型光スイッチ

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JPH01108531A true JPH01108531A (ja) 1989-04-25

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288623A (ja) * 2006-04-18 2007-11-01 Ricoh Co Ltd 画像読取装置及び画像形成装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6239826A (ja) * 1985-08-15 1987-02-20 テレフオンアクチ−ボラゲツト エル エム エリツクソン 偏光に無関係な光電子方向性結合器
JPS62123432A (ja) * 1985-11-22 1987-06-04 Oki Electric Ind Co Ltd 導波型光スイツチ

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