JPH022531A - 導波型光スイッチ - Google Patents
導波型光スイッチInfo
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- JPH022531A JPH022531A JP14901088A JP14901088A JPH022531A JP H022531 A JPH022531 A JP H022531A JP 14901088 A JP14901088 A JP 14901088A JP 14901088 A JP14901088 A JP 14901088A JP H022531 A JPH022531 A JP H022531A
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
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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
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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。
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〕
本発明は光通信の分野等で用いられる導波型光スイッチ
に関するものである。
に関するものである。
従来、この種の光スィッチとしては、第６図にその平面
図が示されるものが知られている。図示のように、この
光スィッチでは基板３上に２本の直線導波路１．２が交
差させられ、この交差された領域４を長平方向に縦断す
るように一対のブレーナ電極５が設けられている。そし
て、電圧を印加しないときには導波路１（または２）の
上流側ｌａ（または２ａ）に人力された光は、下流側ｌ
ｂ（または２ｂ）から出力されるように交差角φが設定
されている。このように光が進行する場合をクロス状態
という。
図が示されるものが知られている。図示のように、この
光スィッチでは基板３上に２本の直線導波路１．２が交
差させられ、この交差された領域４を長平方向に縦断す
るように一対のブレーナ電極５が設けられている。そし
て、電圧を印加しないときには導波路１（または２）の
上流側ｌａ（または２ａ）に人力された光は、下流側ｌ
ｂ（または２ｂ）から出力されるように交差角φが設定
されている。このように光が進行する場合をクロス状態
という。
また、電Ｉ！！１１５へその入力端子５ａ、５ｂを介し
て電圧を印加する場合には、領域４の一部の屈折率が下
がり、導波路１（または２）の上流側１ａ（または２ａ
）に人力された光は、全反射されて下流側２ｂ（または
ｌｂ）から出力されるようになっている。このように光
が全反射される場合をバー（Ｂ ａｒ）状態という。
て電圧を印加する場合には、領域４の一部の屈折率が下
がり、導波路１（または２）の上流側１ａ（または２ａ
）に人力された光は、全反射されて下流側２ｂ（または
ｌｂ）から出力されるようになっている。このように光
が全反射される場合をバー（Ｂ ａｒ）状態という。
しかしながら上記の光スィッチでは、クロス状態におい
て良好なりロストーク特性を得ることが困難であり、こ
れを解決するためには、交差角φを８″程度以上とする
ことが必要である。
て良好なりロストーク特性を得ることが困難であり、こ
れを解決するためには、交差角φを８″程度以上とする
ことが必要である。
ところが、交差角φを大きくした場合には領域４の屈折
率が低下する部分の境界面に対して光の入射角が小さく
なり、全反射が起きにくくなるため、印加する電圧を大
きくして屈折率を低下させることになるが、電圧の増加
には限度があり、クロストークを十分に低減させること
ができなかった。
率が低下する部分の境界面に対して光の入射角が小さく
なり、全反射が起きにくくなるため、印加する電圧を大
きくして屈折率を低下させることになるが、電圧の増加
には限度があり、クロストークを十分に低減させること
ができなかった。
そこで、上記の光スィッチの問題点を解決するため、導
波路が交差して形成される領域の屈折率を導波路に対し
て高くした２Δｎ型構造があるが、かかる構造では交差
角φが小さい場合にモードの干渉効果が大きくなり、十
分なスイッチング機能を発揮できなくなるという問題点
が生じた。
波路が交差して形成される領域の屈折率を導波路に対し
て高くした２Δｎ型構造があるが、かかる構造では交差
角φが小さい場合にモードの干渉効果が大きくなり、十
分なスイッチング機能を発揮できなくなるという問題点
が生じた。
そこで本発明では、交差角φを小さくしても良好なりロ
ストーク特性を有する導波型光スイッチを提供すること
を目的とする。
ストーク特性を有する導波型光スイッチを提供すること
を目的とする。
本発明に係る導波型光スイッチは、第１の導波路と第２
導波路とが交差させられた領域に外部から電圧を印加し
て当該領域の屈折率を変化させる導波型光スイッチであ
って、領域内が外部からの電圧が印加されていないとき
に屈折率の異なる複数の小領域で形成され、これら小領
域の境界が、領域へ第１の導波路の上流側から到来する
光を第１の導波路の下流側へ屈折させるとともに、領域
へ第２の導波路の上流側から到来する光を第１の導波路
の下流側へ全反射させるように形成されていることを特
徴とする。
導波路とが交差させられた領域に外部から電圧を印加し
て当該領域の屈折率を変化させる導波型光スイッチであ
って、領域内が外部からの電圧が印加されていないとき
に屈折率の異なる複数の小領域で形成され、これら小領
域の境界が、領域へ第１の導波路の上流側から到来する
光を第１の導波路の下流側へ屈折させるとともに、領域
へ第２の導波路の上流側から到来する光を第１の導波路
の下流側へ全反射させるように形成されていることを特
徴とする。
本発明に係る導波型光スイッチは、以上の通りに構成さ
れるので、クロス状態においては第１の導波路の上流側
から到来する光は小領域の境界において屈折されてその
ほとんどが上記第１の導波路の下流側へ通過させられる
とともに、第１の導波路と第２の導波路との結合によっ
て第２の導波路に生じる光は上記領域中の小領域の境界
において全反射されて第１の導波路の下流側へ到ること
から、結果的に第２の導波路の下流へ到る光がほとんど
なく、クロストークが減少されることになる。
れるので、クロス状態においては第１の導波路の上流側
から到来する光は小領域の境界において屈折されてその
ほとんどが上記第１の導波路の下流側へ通過させられる
とともに、第１の導波路と第２の導波路との結合によっ
て第２の導波路に生じる光は上記領域中の小領域の境界
において全反射されて第１の導波路の下流側へ到ること
から、結果的に第２の導波路の下流へ到る光がほとんど
なく、クロストークが減少されることになる。
以下、添付図面の第１図ないし第５図を用いて本発明の
詳細な説明する。なお、図面の説明において同一の要素
には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
詳細な説明する。なお、図面の説明において同一の要素
には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第１図は本発明の一実施例に係る導波型光スイッチの平
面図である。図示のように、第１の導波路１０１と第２
の導波路１０２とが交差され、領域１０３が形成される
。この領域１０３を長手方向に縦断するように一対のプ
レーナ電極が設けられ、電圧の印加を制御して領域１０
３の屈折率を変化させる構成は、第６図の導波型光スイ
ッチと同様である。これについては、図示を省略する。
面図である。図示のように、第１の導波路１０１と第２
の導波路１０２とが交差され、領域１０３が形成される
。この領域１０３を長手方向に縦断するように一対のプ
レーナ電極が設けられ、電圧の印加を制御して領域１０
３の屈折率を変化させる構成は、第６図の導波型光スイ
ッチと同様である。これについては、図示を省略する。
また、上記領域１０３が図示のような三角形の小領域１
０４，１０５で形成され、小領域１０４の屈折率は小領
域１０５の屈折率より大きく、小領域１０５の屈折率は
第１の導波路１０１の屈折率に等しく形成される。
０４，１０５で形成され、小領域１０４の屈折率は小領
域１０５の屈折率より大きく、小領域１０５の屈折率は
第１の導波路１０１の屈折率に等しく形成される。
小領域１０４，１０５の境界の表面が第２図に示される
ように菱形ＡＢＣＤの角Ａと角Ｃとを結んだ直線ｇを作
り出すように、それぞれの小領域１０４．１０５の材料
の組成を変える。具体的には、例えば基板１００に誘電
体結晶としてのＬＩ ＮｂＯ３にオブ酸リチウム）を用
いた場合。
ように菱形ＡＢＣＤの角Ａと角Ｃとを結んだ直線ｇを作
り出すように、それぞれの小領域１０４．１０５の材料
の組成を変える。具体的には、例えば基板１００に誘電
体結晶としてのＬＩ ＮｂＯ３にオブ酸リチウム）を用
いた場合。
ＴＩ （チタニウム）拡散法により第１の導波路１０
１及び第２の導波路１０２を形成する。この場合に、小
領域１０４の部分のＴＩ拡散量を他の部分の２倍とする
ことで、第２図に示されるように、小領域１０４の屈折
率を小領域１０５の屈折率より高くすることができる。
１及び第２の導波路１０２を形成する。この場合に、小
領域１０４の部分のＴＩ拡散量を他の部分の２倍とする
ことで、第２図に示されるように、小領域１０４の屈折
率を小領域１０５の屈折率より高くすることができる。
なお、屈折率の変化については、第２図に示される領域
１０３の１−１線断面におけるものを示しである。
１０３の１−１線断面におけるものを示しである。
次に、上記のような構成の光スィッチのクロス状態にお
ける動作を、第３図を用いて説明する。
ける動作を、第３図を用いて説明する。
第３図において、光は図上の第１の導波路１０１及び第
２の導波路１０２の上側から下側へ送られるものとし、
光の入出力する部分をそれぞれボート１０１ ．１０１
．１０２１゜１０２ とする。ボート１０１ ．１０
２□は領域１０３に対して光を送出する側であるから上
流側であり、ボート１０１ ．１０２□は領域１０３か
ら光を受取る側であるから下流側ということができる。
２の導波路１０２の上側から下側へ送られるものとし、
光の入出力する部分をそれぞれボート１０１ ．１０１
．１０２１゜１０２ とする。ボート１０１ ．１０
２□は領域１０３に対して光を送出する側であるから上
流側であり、ボート１０１ ．１０２□は領域１０３か
ら光を受取る側であるから下流側ということができる。
ここで、光２０１がボート１０１、に入力されたとする
と、光２０１の導波モード分布（モードパターン）は２
０２１で示されるように対称形となる。この光が２０１
１が進行し領域１０３に入ると、小領域１０４の屈折率
が高いためその導波モード分布が２０２ ．２０２３で
示されるように非対称となり、屈折して小領域１０４を
通過して分布２０２４に示されるようになることから、
そのほとんどがボート１０１２へ到る。逆に、光２０２
１のうち小領域１０４，１０５の境界面で反射されてボ
ート１０２゜へ出力される光２０３の量はわずかとなる
。
と、光２０１の導波モード分布（モードパターン）は２
０２１で示されるように対称形となる。この光が２０１
１が進行し領域１０３に入ると、小領域１０４の屈折率
が高いためその導波モード分布が２０２ ．２０２３で
示されるように非対称となり、屈折して小領域１０４を
通過して分布２０２４に示されるようになることから、
そのほとんどがボート１０１２へ到る。逆に、光２０２
１のうち小領域１０４，１０５の境界面で反射されてボ
ート１０２゜へ出力される光２０３の量はわずかとなる
。
また、光２０１がボート１０１１へ入力されて進行して
ゆくと、第１の導波路１０１と第２の導波路１０２との
間の光結合によって、第２の導波路１０２の上流側には
光２０４□を発生させる。
ゆくと、第１の導波路１０１と第２の導波路１０２との
間の光結合によって、第２の導波路１０２の上流側には
光２０４□を発生させる。
この光２０４１は領域１０３に入って小領域１０４と小
領域１０５との境界面で全反射され（小領域１０４の屈
折率が小領域１０５のそれより高いため）、ボート１０
１２へ進む光２０４２となり、ボート１０２□へ進む光
はほとんど生じない。
領域１０５との境界面で全反射され（小領域１０４の屈
折率が小領域１０５のそれより高いため）、ボート１０
１２へ進む光２０４２となり、ボート１０２□へ進む光
はほとんど生じない。
結局、クロス状態においてはボート１０１１から光を入
力するとボート１０１２へそのほとんどが出力され、ボ
ート１０２２へはわずかが出力されることから、クロス
トークを低減させ良好な光伝送を可能とする。
力するとボート１０１２へそのほとんどが出力され、ボ
ート１０２２へはわずかが出力されることから、クロス
トークを低減させ良好な光伝送を可能とする。
第４図は本発明の他の実施例に係る導波型光スイッチの
平面図である。
平面図である。
この実施例では、屈折率の高い延長部１０６を小領域１
０４から第１の導波路１０１の下流方向へ延長したもの
である。このような構成の光スィッチでは、第１の導波
路１０１の上流側から到来した光の導波モード分布は上
記延長された延長部１０６でも非対称が続き、第２の導
波路１０２の下流へ光が進行することが妨げられ、より
以上にクロストークを低減させることが可能である。
０４から第１の導波路１０１の下流方向へ延長したもの
である。このような構成の光スィッチでは、第１の導波
路１０１の上流側から到来した光の導波モード分布は上
記延長された延長部１０６でも非対称が続き、第２の導
波路１０２の下流へ光が進行することが妨げられ、より
以上にクロストークを低減させることが可能である。
第５図に本発明の応用例を示す。
領域１０３の屈折率に変化を起こさせるための電圧を印
加する１対の電極３００ ．３００゜を■ 長方形に形成し、このうち電極３００、の電極３００゜
に対向する端縁３０１を、小領域１０４と小領域１０５
との境界に一致させる。このようにすると、電極３００
１に電圧を印加しない状態では第３図のように動作する
ことになる。他方、図のように電極３００、に電圧＋Ｖ
を与え、電極３００２にアースレベルを与えると、電圧
印加による小領域１０４の屈折率の低下により、高効率
なスイッチング特性を得ることができる。
加する１対の電極３００ ．３００゜を■ 長方形に形成し、このうち電極３００、の電極３００゜
に対向する端縁３０１を、小領域１０４と小領域１０５
との境界に一致させる。このようにすると、電極３００
１に電圧を印加しない状態では第３図のように動作する
ことになる。他方、図のように電極３００、に電圧＋Ｖ
を与え、電極３００２にアースレベルを与えると、電圧
印加による小領域１０４の屈折率の低下により、高効率
なスイッチング特性を得ることができる。
本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、種々
の変形が可能である。
の変形が可能である。
例えば、導波路は誘電体にＴＩを拡散したものだけでな
く、半導体導波路であっても本発明を適用可能である。
く、半導体導波路であっても本発明を適用可能である。
また、領域１０３のうち小領域１０４の屈折率が小領域
１０５の屈折率と異なればよく、第１．第２の導波路の
屈折率との関係は問わない。更に、小領域は２つに限ら
ず３つ以上であってもよく、また境界の線の形状や位置
は、屈折率との関係で適宜変更させてもよい。
１０５の屈折率と異なればよく、第１．第２の導波路の
屈折率との関係は問わない。更に、小領域は２つに限ら
ず３つ以上であってもよく、また境界の線の形状や位置
は、屈折率との関係で適宜変更させてもよい。
以上、詳細に説明したように本発明では、第１の導波路
と第２の導波路とが交差する領域を屈折率の異なる小領
域で形成して、これら小領域間の境界で生じる屈折と全
反射とにより第１の導波路の光が第２の導波路へ進まな
いように境界を設けたので、クロストークを低減させ良
好な光スィッチ、光伝送を可能とする効果がある。
と第２の導波路とが交差する領域を屈折率の異なる小領
域で形成して、これら小領域間の境界で生じる屈折と全
反射とにより第１の導波路の光が第２の導波路へ進まな
いように境界を設けたので、クロストークを低減させ良
好な光スィッチ、光伝送を可能とする効果がある。
第１図は、本発明の一実施例に係る導波型光スイッチの
平面図、第２図は、第１図に示した導波型光スイッチの
領域の１−１断面による屈折率分布図、第３図は、第１
図に示した導波型光スイッチの動作説明図、第４図は、
本発明の他の実施例に係る導波型光スイッチの平面図、
第５図は、本発明を応用した導波型光スイッチの平面図
、第６図は、従来の導波型光スイッチの平面図である。 １０１・・・第１の導波路、１０２・・・第２の導波路
、１０３・・・領域、１０４，１０５・・・小領域、３
００ ．３００□・・・電極。 ■ 特許出願人 住友電気工業株式会社
平面図、第２図は、第１図に示した導波型光スイッチの
領域の１−１断面による屈折率分布図、第３図は、第１
図に示した導波型光スイッチの動作説明図、第４図は、
本発明の他の実施例に係る導波型光スイッチの平面図、
第５図は、本発明を応用した導波型光スイッチの平面図
、第６図は、従来の導波型光スイッチの平面図である。 １０１・・・第１の導波路、１０２・・・第２の導波路
、１０３・・・領域、１０４，１０５・・・小領域、３
００ ．３００□・・・電極。 ■ 特許出願人 住友電気工業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第１の導波路と第２導波路とが交差させられた領域に外
部から電圧を印加して当該領域の屈折率を変化させる導
波型光スイッチにおいて、 前記領域内が、外部からの電圧が印加されていないとき
に屈折率の異なる複数の小領域で形成され、これら小領
域の境界が、前記領域へ前記第１の導波路の上流側から
到来する光を前記第１の導波路の下流側へ屈折させると
ともに、前記領域へ前記第２の導波路の上流側から到来
する光を前記第１の導波路の下流側へ全反射させるよう
に形成されていることを特徴とする導波型光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14901088A JPH022531A (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 導波型光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14901088A JPH022531A (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 導波型光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH022531A true JPH022531A (ja) | 1990-01-08 |
Family
ID=15465701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14901088A Pending JPH022531A (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 導波型光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH022531A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001040849A3 (en) * | 1999-11-05 | 2001-11-15 | Teloptics Corp | Electro-optic switching assembly and method |
-
1988
- 1988-06-16 JP JP14901088A patent/JPH022531A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001040849A3 (en) * | 1999-11-05 | 2001-11-15 | Teloptics Corp | Electro-optic switching assembly and method |
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