JPH01201629A - 方向性結合器型導波路光スイッチ - Google Patents
方向性結合器型導波路光スイッチInfo
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- JPH01201629A JPH01201629A JP2802688A JP2802688A JPH01201629A JP H01201629 A JPH01201629 A JP H01201629A JP 2802688 A JP2802688 A JP 2802688A JP 2802688 A JP2802688 A JP 2802688A JP H01201629 A JPH01201629 A JP H01201629A
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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
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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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。
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、光通信用の光制御素子に関し、とくにバイア
ス電圧を要さず、しかもクロストーク特性が優れる方向
性結合器型導波路光スィッチに関する。
ス電圧を要さず、しかもクロストーク特性が優れる方向
性結合器型導波路光スィッチに関する。
本発明は、光通信用の光制御素子に関し、とくにバイア
ス電圧を要さず、しかもクロストーク特性が優れる方向
性結合器型導波路光スィッチに関する。
ス電圧を要さず、しかもクロストーク特性が優れる方向
性結合器型導波路光スィッチに関する。
光通信システムは実用化が進み、大容量や多機能を持つ
さらに高度のシステムへと開発が進められている。光伝
送網の交換機能、光データバスにおける端末間の高速接
続・切り替え等の新たな機能が求められており、それら
を可能にする光スイツチングネットワークの必要性が高
まってきている。
さらに高度のシステムへと開発が進められている。光伝
送網の交換機能、光データバスにおける端末間の高速接
続・切り替え等の新たな機能が求められており、それら
を可能にする光スイツチングネットワークの必要性が高
まってきている。
現在実用されている光スィッチは、プリズム、ミラー、
ファイバ等を機械的に移動させるものであシ、形状が大
きく低速で信頼性が不十分であること、マトリクス化に
は不適当などの欠点がある。
ファイバ等を機械的に移動させるものであシ、形状が大
きく低速で信頼性が不十分であること、マトリクス化に
は不適当などの欠点がある。
これを解決する手段として開発が進められているものは
、導波路型のスイッチであり、この方式のスイッチは高
速、多素子の集積化が可能、高信頼などの特長がおる。
、導波路型のスイッチであり、この方式のスイッチは高
速、多素子の集積化が可能、高信頼などの特長がおる。
特にニオブ酸リチウム（Ｌ １Ｎｂ０３）結晶などの強
誘電体材料を用いたものは、光吸収が小さく低損失であ
ること、大きな電気光学効果を有しているため高能率で
あるなどの特長を持つ。
誘電体材料を用いたものは、光吸収が小さく低損失であ
ること、大きな電気光学効果を有しているため高能率で
あるなどの特長を持つ。
導波路型スイッチのデバイス方式としては、これまで数
多くの方式が発明されているが、比較的動作電圧が低い
、光透過方向に終始チャンネル導波路で構成されている
ため光の放射損失が小さいなどの利点から、方向性結合
器型の光スィッチが多く利用されている。
多くの方式が発明されているが、比較的動作電圧が低い
、光透過方向に終始チャンネル導波路で構成されている
ため光の放射損失が小さいなどの利点から、方向性結合
器型の光スィッチが多く利用されている。
しかしながら従来の方向性結合器型導波路光スィッチに
はいくつかの難点がある。その１つはスイッチに印加す
る電圧に対して光出力特性が周期特性に近い特性を持つ
ため、印加する電圧値を正確に設定する必要がある。こ
のことは、多数エレメントを集積したマトリクススイッ
チを構成した場合に、一つ一つのエレメントに対して設
定値を調節する必要があり、極めて実用性に乏しいこと
である。第２に、素子を設計した波長にたいして使用波
長が僅かでもずれると、特性が確保されなくなる点であ
る。光通信用レーザ光源として用いられている半導体レ
ーザは、その製作ロフト間やウェハー間で、また使用周
囲温度変化によって発振波長が変わシ、最大１０００＾
近くもずれる場合もある。通常マトリクススイッチを構
成するのに設計される素子長数ｍｍ程度以上の導波路方
向性結合器型光スイッチでは、動作波長幅は、土載１ｏ
ｏｉ程度以下でしかない。このため、波長の変化によっ
て、スイッチの特性、特にクロストーク特性が劣化する
。
はいくつかの難点がある。その１つはスイッチに印加す
る電圧に対して光出力特性が周期特性に近い特性を持つ
ため、印加する電圧値を正確に設定する必要がある。こ
のことは、多数エレメントを集積したマトリクススイッ
チを構成した場合に、一つ一つのエレメントに対して設
定値を調節する必要があり、極めて実用性に乏しいこと
である。第２に、素子を設計した波長にたいして使用波
長が僅かでもずれると、特性が確保されなくなる点であ
る。光通信用レーザ光源として用いられている半導体レ
ーザは、その製作ロフト間やウェハー間で、また使用周
囲温度変化によって発振波長が変わシ、最大１０００＾
近くもずれる場合もある。通常マトリクススイッチを構
成するのに設計される素子長数ｍｍ程度以上の導波路方
向性結合器型光スイッチでは、動作波長幅は、土載１ｏ
ｏｉ程度以下でしかない。このため、波長の変化によっ
て、スイッチの特性、特にクロストーク特性が劣化する
。
印加する電圧に対して光出力特性が周期特性ではなく階
段状の特性をもたせ、波長変化にたいしてもクロストー
ク特性の劣化が小さくなるように、導波路方向性結合器
型光スイッチに冗長性を与える方式として、導波路位相
定数に傾きをもたせる方法が考案されている。第２図は
その原理を示す図であって、第２図（ａ）は、電気光学
結晶上に形成された導波路と、それに電圧を印加する電
極の構造を示す上面図であシ、第２図（ｂ）は、動作を
理解するための位相定数のダイヤグラムを示す図である
。光透過方向に導波路幅が一定で、それ故、位相定数β
が一定の導波路１と、光透過方向に導波路幅が単調に増
加し、位相定数も単調に増加しているが光透過方向のあ
る一点で導波路１のそれと一致している導波路２とは方
向性結合器を形成している。導波路１に入射した光５は
、電極３と４の間に電圧を印加しないときには、導波路
を進むに連れ導波路２にエネルギーをすべて移行させ、
出射光６となって出射する。電極３，４間に電圧を印加
すると、入射したｆｔ、５は導波路２に光エネルギーを
移行させることなく、自らの等波路１を進んで出射光７
となって出射する。この方式の元スイッチが、上に述べ
た印加する電圧に対して光出力特性が周期特性を持たず
、波長変化にたいして冗長となる理由は次のように理解
される。すなわち、光透過方向Ｚに対して電圧を印加し
ないときの２つの導波路の位相定数βは、第２図（ｂ）
の１１および１２に示すように、交差している。このた
め、入射した光５は交差点近傍を中心にして導波路１か
ら導波路２に一方的に光を結合させるだけであって、導
波路２から再び導波路１に戻ることはない。一方、充分
に高い電圧を印加したとき、位相定数は１３．１４のよ
うに、減少及び増大して交差する位置がなくなるため、
導波路間の光の結合が生じなくなって、入射した光５は
自らの導波路１を進んで出射光７となって出射する。す
なわち、電圧Ｏと成るあたい以上の電圧を与えさえすれ
ばスイッチ動作がえられる。また、光の波長が成程度変
わっても、第２図（ｂ）の位相定数の交差点が少し横移
動するだけで、上記のスイッチ動作は確保され、クロス
トークの劣化を招くことがない。
段状の特性をもたせ、波長変化にたいしてもクロストー
ク特性の劣化が小さくなるように、導波路方向性結合器
型光スイッチに冗長性を与える方式として、導波路位相
定数に傾きをもたせる方法が考案されている。第２図は
その原理を示す図であって、第２図（ａ）は、電気光学
結晶上に形成された導波路と、それに電圧を印加する電
極の構造を示す上面図であシ、第２図（ｂ）は、動作を
理解するための位相定数のダイヤグラムを示す図である
。光透過方向に導波路幅が一定で、それ故、位相定数β
が一定の導波路１と、光透過方向に導波路幅が単調に増
加し、位相定数も単調に増加しているが光透過方向のあ
る一点で導波路１のそれと一致している導波路２とは方
向性結合器を形成している。導波路１に入射した光５は
、電極３と４の間に電圧を印加しないときには、導波路
を進むに連れ導波路２にエネルギーをすべて移行させ、
出射光６となって出射する。電極３，４間に電圧を印加
すると、入射したｆｔ、５は導波路２に光エネルギーを
移行させることなく、自らの等波路１を進んで出射光７
となって出射する。この方式の元スイッチが、上に述べ
た印加する電圧に対して光出力特性が周期特性を持たず
、波長変化にたいして冗長となる理由は次のように理解
される。すなわち、光透過方向Ｚに対して電圧を印加し
ないときの２つの導波路の位相定数βは、第２図（ｂ）
の１１および１２に示すように、交差している。このた
め、入射した光５は交差点近傍を中心にして導波路１か
ら導波路２に一方的に光を結合させるだけであって、導
波路２から再び導波路１に戻ることはない。一方、充分
に高い電圧を印加したとき、位相定数は１３．１４のよ
うに、減少及び増大して交差する位置がなくなるため、
導波路間の光の結合が生じなくなって、入射した光５は
自らの導波路１を進んで出射光７となって出射する。す
なわち、電圧Ｏと成るあたい以上の電圧を与えさえすれ
ばスイッチ動作がえられる。また、光の波長が成程度変
わっても、第２図（ｂ）の位相定数の交差点が少し横移
動するだけで、上記のスイッチ動作は確保され、クロス
トークの劣化を招くことがない。
このように上記の方式は、冗長性が高く優れているが、
欠点は印加電圧が高いことである。その理由は、電圧を
印加して他方のスイッチ状態にするためには、第２図（
ｂ）に示すように、位相定数の交差をなくするために、
過大な電圧を必要とするからである。
欠点は印加電圧が高いことである。その理由は、電圧を
印加して他方のスイッチ状態にするためには、第２図（
ｂ）に示すように、位相定数の交差をなくするために、
過大な電圧を必要とするからである。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、上述の従来の導波路型光スイッチの欠
点を取り除き、バイアス電圧を要さず、しかもスイッチ
電圧設定精度が緩く、波長変化に対しても特性劣化が少
なく、なおかつ所要スイッチ電圧が低い方向性結合器型
導波路光スィッチを提供することにある。
点を取り除き、バイアス電圧を要さず、しかもスイッチ
電圧設定精度が緩く、波長変化に対しても特性劣化が少
なく、なおかつ所要スイッチ電圧が低い方向性結合器型
導波路光スィッチを提供することにある。
本発明によれば、２板ニオブ酸リチウム結晶上に２本の
チャンネル光導波路を互いに近接して、また、それらの
位相定数の大きさを光透過方向に単調に変化させ光透過
方向で交わるように、形成し、上記２本のチャンネル光
導波路の上に、その光透過方向に分割した電界印加電極
を設置することによって、バイアス電圧を要さず、しか
もスイッチ電圧設定精度が緩く、波長変化に対しても特
性劣化が少なく、なおかつ所要スイッチ電圧が低い方向
性結合器型導波路光スイッチが得られる。
チャンネル光導波路を互いに近接して、また、それらの
位相定数の大きさを光透過方向に単調に変化させ光透過
方向で交わるように、形成し、上記２本のチャンネル光
導波路の上に、その光透過方向に分割した電界印加電極
を設置することによって、バイアス電圧を要さず、しか
もスイッチ電圧設定精度が緩く、波長変化に対しても特
性劣化が少なく、なおかつ所要スイッチ電圧が低い方向
性結合器型導波路光スイッチが得られる。
以下本発明を実施例に基づき図面を用いて詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例であるＺ板ＬｉＮｂＯ５結晶
板上に形成した方向性結合器型光スイッチの構造を示す
上面図である。近接した２本の光導波路１および２と、
これらの導波路の上にその光透過方向に２分割して形成
された。スイッチ電圧を印加するだめの電極３ａ、３ｂ
、４ａ、４ｂで構成されておシ、方向性結合器を構成し
ている。ただし、２つの導波路は、通常の方向性結合器
のように光透過方向に位相定数が常に等しい導波路では
なく、導波路２の幅は、中心付近のみで導波路１の幅と
一致するように、光透過方向に単調に変化させである。
板上に形成した方向性結合器型光スイッチの構造を示す
上面図である。近接した２本の光導波路１および２と、
これらの導波路の上にその光透過方向に２分割して形成
された。スイッチ電圧を印加するだめの電極３ａ、３ｂ
、４ａ、４ｂで構成されておシ、方向性結合器を構成し
ている。ただし、２つの導波路は、通常の方向性結合器
のように光透過方向に位相定数が常に等しい導波路では
なく、導波路２の幅は、中心付近のみで導波路１の幅と
一致するように、光透過方向に単調に変化させである。
いずれの電極にも電圧を印加しない時、導波路１への入
射光５は、位相定数が一致する点近傍を中心にして導波
路１から導・波路２に一方的に光を結合させ、出射光６
となって導波路２から出射する。電極３ａ 、 ４ｂを
接地し、電極３ｂと４８に電圧を印加すると、入射した
光５は導波路２に光エネルギーを移行させることなく、
自らの導波路１を進んで出射光７となって出射する。こ
の時に必要となる電圧の大きさは、前述（従来の技術）
で述べた従来例に比較して半分以下である。
射光５は、位相定数が一致する点近傍を中心にして導波
路１から導・波路２に一方的に光を結合させ、出射光６
となって導波路２から出射する。電極３ａ 、 ４ｂを
接地し、電極３ｂと４８に電圧を印加すると、入射した
光５は導波路２に光エネルギーを移行させることなく、
自らの導波路１を進んで出射光７となって出射する。こ
の時に必要となる電圧の大きさは、前述（従来の技術）
で述べた従来例に比較して半分以下である。
その理由は、第１図＜ｂ）で説明する。導波路１および
導波路２それぞれの位相定数の光透過方向ヘヘの変化は
１１および１２で表される。電圧を上記のように印加し
たときの位相定数は、波線のようになる。すなわち、導
波路１の位相定数１１は、電極３ａ部の下では１４ａへ
増大し、電極３ｂ部の下では１３ｂへ低下してこれらを
結んだステップ状となる。一方、導波路２０位相定数１
２は、電極４ａ部の下では低下し１３ａとなり、電極３
ｂ部の下では増大し１４ｂとなる。このような状態では
、導波路１の位相定数と導波路２のそれとは光透過方向
にほとんどどの位置でも離れているため、光の結合は生
じない。ただ１点、中心付近、すなわち電極が光透過方
向に分割された付近で２つの位相定数は一致しているが
、光透過方向に急激な交わシかたをしているために、２
つの導波路間の結合は生じない。この状態を生み出すた
めに必要な電圧は、２つの位相定数を光透過方向に等し
く上下に変化させて交点をなくするような従来の構造に
比べて半分以下である。
導波路２それぞれの位相定数の光透過方向ヘヘの変化は
１１および１２で表される。電圧を上記のように印加し
たときの位相定数は、波線のようになる。すなわち、導
波路１の位相定数１１は、電極３ａ部の下では１４ａへ
増大し、電極３ｂ部の下では１３ｂへ低下してこれらを
結んだステップ状となる。一方、導波路２０位相定数１
２は、電極４ａ部の下では低下し１３ａとなり、電極３
ｂ部の下では増大し１４ｂとなる。このような状態では
、導波路１の位相定数と導波路２のそれとは光透過方向
にほとんどどの位置でも離れているため、光の結合は生
じない。ただ１点、中心付近、すなわち電極が光透過方
向に分割された付近で２つの位相定数は一致しているが
、光透過方向に急激な交わシかたをしているために、２
つの導波路間の結合は生じない。この状態を生み出すた
めに必要な電圧は、２つの位相定数を光透過方向に等し
く上下に変化させて交点をなくするような従来の構造に
比べて半分以下である。
以上説明のように、本発明によればバイアス電圧を要さ
ず、しかもスイッチ電圧設定精度が緩く、波長変化に対
しても特性劣化が少なく、なおかつ所要スイッチ電圧が
低い方向性結合器型導波路光スィッチが得られる。
ず、しかもスイッチ電圧設定精度が緩く、波長変化に対
しても特性劣化が少なく、なおかつ所要スイッチ電圧が
低い方向性結合器型導波路光スィッチが得られる。
第１図は本発明の一実施例の構造を説明する上面図であ
り、第２図は従来の方向性結合器型導波路光スィッチの
構造を説明する上面図である。 １ 、２−−− ・・・導波路、３，３ａ、３ｂ、４，
４ａ、４ｂ−・・・電極。 代理人 弁理士 内 原 音 Ｉ３α （ｂ） 筒 ２ 図 （α） （ｂ）
り、第２図は従来の方向性結合器型導波路光スィッチの
構造を説明する上面図である。 １ 、２−−− ・・・導波路、３，３ａ、３ｂ、４，
４ａ、４ｂ−・・・電極。 代理人 弁理士 内 原 音 Ｉ３α （ｂ） 筒 ２ 図 （α） （ｂ）
Claims (1)
- ｚ板ニオブ酸リチウム結晶上に２本のチャンネル光導波
路を、それらの位相定数の大きさを光透過方向に単調に
変化させ光透過方向で交わるように、互いに近接して形
成し、上記２本のチャンネル光導波路の上に、その光透
過方向に分割した電界印加電極を設置することを特徴と
する方向性結合器型導波路光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2802688A JPH01201629A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 方向性結合器型導波路光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2802688A JPH01201629A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 方向性結合器型導波路光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01201629A true JPH01201629A (ja) | 1989-08-14 |
Family
ID=12237234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2802688A Pending JPH01201629A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 方向性結合器型導波路光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01201629A (ja) |
-
1988
- 1988-02-08 JP JP2802688A patent/JPH01201629A/ja active Pending
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