JPH02173621A - 方向性結合器型光スイッチ - Google Patents

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、光導波路中を伝搬する光の進行方向を電気的
に制御するための導波路型光スイッチの一つである方向
性結合器型光スイッチに関するものでおる。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、特開昭６１−２
６０２８号公報に記載されるものかあった。以下、その
構成を図を用いて説明する。

第２図は従来の方向性結合器型光スイッチの−溝成例を
示す斜視図である。

この光スィッチでは、化合物半導体基板１上に光導波路
層２か形成され、その光導波路層２に２本の平行なりツ
ジ（尾根）形の光導波路３，４が形成されている。この
光導波路３．４の一方が入力ポート３ａ、４ａ、他方が
出力ポート３ｂ。

４ｂである。光導波路３，４上には電極５，６が、基板
１下には電極７かそれぞれ形成され、その電極５，７間
に所定電圧Ｖが印加される。

以上の構成において、入力ポート３ａに光が入射すると
、３次元光導波路３内に導波モートが励起される。この
導波モードは光導波路３内を伝搬するにつれ平行な他の
光導波路４内に光か結合し、光パワーか移行する。この
光パワーが完全に移る長さを完全結合長Ｌｏといい、一
般に光の結合係数Ｋを用いてＫＬｏ＝π／２で表わされ
る。この光導波路４は伝搬定数の差を△βとおくと、等
（曲屈折率η０を用いてΔβ＝Δη。・２π／λ（但し
、λは光の波長）となる。素子の長さか完全結合長り。

と等しい時、入力ポート３ａに入射した光は出力ポート
４ｂより出射する。ここでΔβ・Ｌｏ＝４πとなるよう
に伝搬定数に差を生じさせると、光は出力ポート３ｂよ
り出射するようになる。これは方向性結合器型光スイッ
チのスイッチング条件である。

この種の光スィッチでは、受・発光素子と一体化するこ
とが可能であること、スイッチング電圧Ｖの低減が容易
であること等の特徴を有している。

（発明か解決しようとする課題） しかしなから、上記構成の光スィッチでは、つの偏光に
対してのみ動作させることか可能であり、無偏光の光を
制御することができず、偏光により動作特注か変化する
という問題かあった。これは、基板１の垂直方向に電界
を印加した時に、結晶の対称性により、水平方向の偏光
に対してのみ電気光学効果か生じるためである。

本発明は前記従来技術か持っていた課題として、無偏光
の光を制御できないという点について解決した方向性結
合器型光スイッチを提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記課題を解決するために、リッジ形の複数の
光導波路を有する光導波路層を基板上に形成し、第１の
電極を前記光導波路に対応して複枚形成すると共に、第
２の電極を前記基板の下に形成し、前記第１と第２の電
極間に所定電圧を印加して光の進行方向を切換える方向
性結合器型光スイッチにおいて、前記複数の第１の電極
は、前記基板に対して前記光導波路に垂直方向の電場と
水平方向の電場を発生させる配置構造にしたものて必る
。

（作　用） 本発明によれば、以上のように方向性結合器型光スイッ
チを１構成したので、第１と第２の電極間に所定電圧を
印加すると、光導波路に垂直方向と水平方向の電場が発
生し、その電場によって垂直方向の偏光と水平方向の偏
光に対して電気光学効果が生じる。そのため、偏光依存
性の除去が図れる。従って、前記課題を解決できるので
ある。

（実施例） 第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施例を示すも
ので、同図（ａ）は方向性結合器型光スイッチの斜視図
、及び同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。

この光スィッチは、化合物半導体等の電気光学効果を有
する基板１０を有し、その基板１０上にはクラット層１
１を介して光導波路層１２が形成されている。光導波路
層１２には、その一部の膜厚を厚くして２本の平行なリ
ッジ形の直線状光導波路１３．１４が形成されている。

各光導波路１３．１４はその一端か入力ポート１３ａ。

１４ａ、他端が出力ボート１３ｂ、１４ｂである。各光
導波路１３．１４上には第１の電（か１５゜１６がそれ
ぞれ形成されると共に、基板１０の下面には第２の電極
１７が形成されている。第１の電極１５．１６のうち、
一方の電極１５は光導波路１３の中はどより外側に被着
され、他方の電極１６は光導波路１４をあおうように被
着されている。電極１６．１７は接地され、ざらに電１
画１７・１５間には所定の電圧が印加される。

光導波路１３と１４の結合領域の長さ、つまり電極１５
．１６の長さは、電圧Ｖを印加しない時に光が入力ポー
ト１３ａから出力ポート１４ｂへ、あるいは入力ポート
’１４ａから出力ポート１３ｂへ進む長ざに設定されて
いる。

以上の構成において、電極１７・１５間に電圧を印加し
た場合、光導波路１３には基板１０に対して垂直方向の
電場２０ａと水平方向の電場２０ｂが生じる。

光導波路１３．１４中には、基板１０に対して垂直な偏
光と水平な偏光が存在するが、垂、直及び水平方向の電
場２０ａ、２０ｂが光導波路１３中に発生するため、垂
直方向の偏光及び水平方向の偏光に対して電気光学効果
が生じる。

つまり、電場中の電界により生じる屈折率変化は、電界
に直角方向の偏光に対して生じるため、基板表面に対し
て水平の偏光成分、及び垂直の偏光成分ともに屈折率変
化を感じる。この変化の大きさは、斜め方向の電場が生
じるために必ずしも等しくないが、電圧Ｖによる屈折率
変化がある値以上でおれば、光が入力ポート１３ａから
出力ポート１３ｂへ、あるいは入力ポート１４ａから出
力ポート１４ｂへ進むようになる。

この第１の実施例では、次のような利点を有している。

（＋＞　　垂直方向及び水平方向の電場２０ａ。

２０ｂにより、導波光の固有モードである垂直及び水平
方向の各１扁先に対し、同時に電気光学効果を生じさせ
ることかできるため、偏光により動作待１生の変化しな
い高精度な光スィッチが得られる。

（ｉｉ）　　光導波路１４は、接地されたＮ極１６でお
おわれているため、その光導波路１４中には電場か発生
しない。そのため、スイッチ動作時において光導波路１
４の電場を考慮する必要がなく、電極１５に対する電圧
Ｖの印加によってバー状態（入カポーｔ〜１３ａ、１４
ｂ−＋出力ポート１３ｂ。

”１４ｂ）、電圧Ｖの遮断によってクロス状態（入ツク
ポート１３ａ→出力ボート１４ｂ、入カポニド１４ａ→
出力ボート１３ｂ）の制御か簡易、的確に行える。

（ｉｉｉ　）　　結合領域において光導波路１３．１４
が直線形状になっているため、印加電圧Ｖを小さくする
ことかできる。

第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施例を示すも
ので、同図（ａ）は方向性結合器型光スイッチの斜視図
、及び同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図で必り、第１図
中の要素と共通の要素には同一の符号が付されている。

この光スィッチでは、第１図の電極１５に代えて、電極
２５を光導波路１３の外［１１１１に形成すると共に、
その電極２５を第２の電極１７と共に接地し、ざらに電
極１６・１７間に所定電圧Ｖを印加するようになってい
る。

この光スイッチでは、電圧Ｖを印加すると、方の電極１
６は垂直方向の電場３　Ｑ　ａを生じ、他方の電ｔｉ３
ｏｂは水平方向の電極３０ｂを生じる。

つまり、一方の光導波路１４には垂直方向の電場３０ａ
が、他方の光導波路１３には水平方向の電場３０ｂがそ
れぞれ生じ、斜め方向の電場か発生しないので、基板表
面に水平な偏光と垂直な偏光という２つの偏光に対する
屈折率変化を等しくすることかでき、第１の実施例の利
点（ｉ＞に比ｌ〈てスイッチ動作かより安定化する。ま
た、電極２５が接地されているので、電圧Ｖの投入、遮
断のみでスイッチ動作か行え、第１の実施例の利点（ｉ
ｉ）とほぼ同様の利点を有している。ざらに、第１の実
施例の利点（ｉｉｉ　）と同様の利点も有している。

第４図（ａ）、（ｂ）は本発明の第３の実施例を示ずも
ので、同図（ａ）は方向性結合器型光スイッチの斜視図
、及び同図（ｂ）はそのＣ−Ｃ線断面図でおり、第１図
中の要素と共通の要素には同一の符号が付されている。

この光スィッチでは、第１図の電極１６に代えて、電ｂ
ｍ３６−１が光導波路１４の中はどより内側に被着され
ると共に、その光導波路１４の外側に電４ｆＡ３６−２
か形成されている。そして、電（伽３６−１．１７が接
地され、電極１５・１７間に電圧Ｖ１か印加されると共
に、電極３６−２・１７間にも電圧２が印加される。

この光スィッチでは、電圧Ｖ１．Ｖ２を印加すると、一
方の光導波路１３には水平方向の電場４０ａ及び垂直方
向の電場４０ｂが生じると共に、他方の光導波路１４に
は電場４０ｂと逆方向の水平方向の電場４０Ｃが発生す
る。そのため、電圧１．■２を調整することにより、両
光導波路１３．１４にあける屈折率か相乗されて大きく
なり、いわゆるブツシュ・プル動作が的確に行われる。

従って、第１の実施例の利点（ｉ＞、　　（ｉｉｉ）に
比べて、スイッチング動作がより安定化すると共に、動
作電圧をより小さくすることができる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、例えば、光
導波路１３．１４の長手方向の形状を曲線形状等にした
り、光力波路１３．１４を３本以上形成したり、さらに
それらの変形に対応して第１の電極１５，１６，２５．
３６−１．３６−２を他の配置形状や数等に変形するこ
とも可能である。ざらに、印加電圧Ｖ、Ｖ１．Ｖ２の極
性を反対にする等、種々の変形か可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、第１の電
極を、垂直方向の電場と水平方向の電場を発生させる配
置構造にしたので、動作電圧を増加することなく、偏光
により動作特性の変化しない的確なスイッチ動作が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ＞は本弁明の第１の実施例に係る方
向性結合器型光スイッチを示１もので、第１図（ａ）は
斜視図、及び第１図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図、第２
図は従来の方向性結合器型光スイッチの斜視図、第３図
（ａ＞、（ｂ）及び第４図（ａ＞、（ｂ）は本発明の第
２．第３の実施例を示ずもので、第３図（ａ）は方向Ｉ
生結合器型光スイッチの斜視図、及び第３図（ｂ）はそ
のＢ−Ｂ線断面図、第４図（ａ＞は方向性結合器を光ス
イッチの斜視図、及び第４図（ｂ）はそのＣ−Ｃ線ｌフ
１面図である。 １０・・・・・・基板、１２・・−・・・光導波路層、
１３゜１４・・・・・・光導波路、１５，１６．２５．
３６−１゜３６−２・・・・・・第１の電極、１７・・
・・・・第２の電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 リッジ形の複数の光導波路を有する光導波路層を基板上
   に形成し、第１の電極を前記光導波路に対応して複数形
   成すると共に、第２の電極を前記基板の下に形成し、前
   記第１と第２の電極間に所定電圧を印加して光の進行方
   向を切換える方向性結合器型光スイッチにおいて、 前記複数の第１の電極は、 前記基板に対して前記光導波路に垂直方向の電場と水平
   方向の電場を発生させる配置構造にしたことを特徴とす
   る方向性結合器型光スイッチ。