JPH02266334A - 光交差デバイス、光スイッチ、光通信システム - Google Patents
光交差デバイス、光スイッチ、光通信システムInfo
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- JPH02266334A JPH02266334A JP2037552A JP3755290A JPH02266334A JP H02266334 A JPH02266334 A JP H02266334A JP 2037552 A JP2037552 A JP 2037552A JP 3755290 A JP3755290 A JP 3755290A JP H02266334 A JPH02266334 A JP H02266334A
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- 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
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
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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］
本発明は伝送損失を低減した交差光導波路に関し、また
そのような導波路の交差を含む光通信システムに関する
。
そのような導波路の交差を含む光通信システムに関する
。
［従来の技術］
光通信の分野が成長し、新たな応用が二三年前可能であ
った能力を超えて関連技術の制限を推進している。これ
らの新たな応用の一つは、光信号を電気信号へ変換する
ことなしに多くの電話加入者を相互接続する光スイッチ
の使用である。提案された光スイッチの構成は、比較的
初歩のクロスバ−構成と、より高度のバニョン（ｂａｎ
ｙｏｎ） 、ペン、クロス及びシャツフル（ｓｈｕｆ’
ｆｌ（ｉ）構成を含んでいる。これら種々の構成を利用
するために考慮すべき２つの重要な制限は、漏話と損失
である。漏話の制限は上記構成の、種々の“拡張″され
た変形を使うことによって低減し得るし、それら全ては
当技術分野では周知である。しかし損失の問題はいまだ
不明瞭である。有害な損失は多くの異なる現象のどれか
一つと関連している。しかし前述のスイッチ構成に使わ
れる交差先導波路に関連する損失は、その損失が特別に
選ばれた経路で遭遇する交差の数の関数であり、それ故
経路によって変化するため、特に重要である。光交差に
関連する損失は、大きな光スイッチの開発・製品化にと
り、現在の最大の問題点である。
った能力を超えて関連技術の制限を推進している。これ
らの新たな応用の一つは、光信号を電気信号へ変換する
ことなしに多くの電話加入者を相互接続する光スイッチ
の使用である。提案された光スイッチの構成は、比較的
初歩のクロスバ−構成と、より高度のバニョン（ｂａｎ
ｙｏｎ） 、ペン、クロス及びシャツフル（ｓｈｕｆ’
ｆｌ（ｉ）構成を含んでいる。これら種々の構成を利用
するために考慮すべき２つの重要な制限は、漏話と損失
である。漏話の制限は上記構成の、種々の“拡張″され
た変形を使うことによって低減し得るし、それら全ては
当技術分野では周知である。しかし損失の問題はいまだ
不明瞭である。有害な損失は多くの異なる現象のどれか
一つと関連している。しかし前述のスイッチ構成に使わ
れる交差先導波路に関連する損失は、その損失が特別に
選ばれた経路で遭遇する交差の数の関数であり、それ故
経路によって変化するため、特に重要である。光交差に
関連する損失は、大きな光スイッチの開発・製品化にと
り、現在の最大の問題点である。
［発明の概要］
本発明は損失を低減した“先導波路交差“に関し、典型
的な実施例では、本発明の交差は、導波路の寸法（交差
する導波路面の中で、伝ばん方向に直行する面の）が交
差する領域に近付くにつれて減少する少なくとも二つの
交差する導波路を含んでいる。加えて、結合した導波路
の交差面でかつ交差面内の最小幅は、導波路の“変更前
。
的な実施例では、本発明の交差は、導波路の寸法（交差
する導波路面の中で、伝ばん方向に直行する面の）が交
差する領域に近付くにつれて減少する少なくとも二つの
交差する導波路を含んでいる。加えて、結合した導波路
の交差面でかつ交差面内の最小幅は、導波路の“変更前
。
（即ち夫々の導波路の伝ばん方向に直行する寸法が無変
化のままである時）に得られる値以下に減らされる。本
発明の実施例では、少なくとも二つの導波路は、良く知
られた漏話現象を減らすために選択されたある角度で交
差している。
化のままである時）に得られる値以下に減らされる。本
発明の実施例では、少なくとも二つの導波路は、良く知
られた漏話現象を減らすために選択されたある角度で交
差している。
上述した本発明の実施例によれば、交差近傍の所定の伝
送導波路の中では、隣接導波路の存在に起因する電磁界
ひずみが効果的に減少する。従って、本発明は最も普通
の形では、交差近傍の所定の伝送導波路の中で、隣接導
波路の存在に起因する電磁界のひずみを減少させる手段
を含んでいる。
送導波路の中では、隣接導波路の存在に起因する電磁界
ひずみが効果的に減少する。従って、本発明は最も普通
の形では、交差近傍の所定の伝送導波路の中で、隣接導
波路の存在に起因する電磁界のひずみを減少させる手段
を含んでいる。
本発明の交差は光スイッチの構成に存効に使われ、又光
通信システムの他の応用、例えば光計算や光センシング
にも使用可能である。
通信システムの他の応用、例えば光計算や光センシング
にも使用可能である。
［実施例の説明］
本発明は、低損失特性光交差に関するものである。本発
明は、交差に起因する損失は、少くとも一部分は、交差
近傍の伝送導路内での光学場ひずみに起因するという本
発明者の認識から生まれた。
明は、交差に起因する損失は、少くとも一部分は、交差
近傍の伝送導路内での光学場ひずみに起因するという本
発明者の認識から生まれた。
そのようなひずみは、光交差近傍の所定の導波路のモー
ド形状について、隣接する導波路が影響を与えることに
よる。交差角が十分大きくても、僅かなパワーが１つの
導波路から他の導波路に移り、所定の伝送導波路の中の
特殊なモードに関連する光学場ひずみが、隣接導波路の
存在によって起こることを、本発明者は見出した。交差
点所定導波路の中でのひずみは、交差点から離れて行く
同一導波路の中でのひずみとは非対称である。従って、
導波路の入口部分と出口部分の光学場の形状は交差点に
おいては一致せず、放射損失がその点で起こる。
ド形状について、隣接する導波路が影響を与えることに
よる。交差角が十分大きくても、僅かなパワーが１つの
導波路から他の導波路に移り、所定の伝送導波路の中の
特殊なモードに関連する光学場ひずみが、隣接導波路の
存在によって起こることを、本発明者は見出した。交差
点所定導波路の中でのひずみは、交差点から離れて行く
同一導波路の中でのひずみとは非対称である。従って、
導波路の入口部分と出口部分の光学場の形状は交差点に
おいては一致せず、放射損失がその点で起こる。
（ここで使われる“光”という用語は、電磁スペクトル
の１１なる可視光領域より広い意味である。
の１１なる可視光領域より広い意味である。
ここでは１０．５又は２ｄＢ／Ｋｍより少い損失で誘電
媒質中を伝送する光スペクトルの全領域を含んだ意味で
ある。ここで述べるデバイスについては、その伝送ＩＲ
失は、１０ｄＢ／ａｍ以上である。そのような損失は、
デバイスの物理的寸法が非常に小さいため、デバイスの
中では無視できるし、また信号の全体の絶対伝送損失か
らも無視できる。しかし、例えば、光ファイバの長距離
伝送に対しては、すでに言及された低損失特性が要求さ
れ、それゆえ、そのような損失特性は“光″という用語
の定義の中での基準としてここでは用いている。従って
、“光°という用語は光通信システムに用いられる電磁
スペクトルの領域に関係して定義される。更に詳しく述
べれば、このスペクトル領域は通常０．２から２０又は
５０ミクロンまでの範囲にある。最近、光通信で最も多
く使われるスペクトルの領域は０．６から２ミクロンで
ある。ここで使われる“導波路°という用語は、マック
スウェル方程式の解に従って電磁エネルギーを少なくと
も一方向に回折損失なしに送る誘電体構造を含む。） 本発明の実施によって減少する伝送損失は、１つの導波
路中を伝ばんする光に関連する光学場と、２番目の導波
路の光特性間の相互作用によることは、当業者には明ら
かなことである。ある意味では、１番目の導波路中の先
任ばんは、２番目の導波路の光特性を“感知″するか又
はそれが“拡散”されて、そのためにこの１番目の導波
路の伝送特性は交差点において付随的損失を伴ってひず
む。
媒質中を伝送する光スペクトルの全領域を含んだ意味で
ある。ここで述べるデバイスについては、その伝送ＩＲ
失は、１０ｄＢ／ａｍ以上である。そのような損失は、
デバイスの物理的寸法が非常に小さいため、デバイスの
中では無視できるし、また信号の全体の絶対伝送損失か
らも無視できる。しかし、例えば、光ファイバの長距離
伝送に対しては、すでに言及された低損失特性が要求さ
れ、それゆえ、そのような損失特性は“光″という用語
の定義の中での基準としてここでは用いている。従って
、“光°という用語は光通信システムに用いられる電磁
スペクトルの領域に関係して定義される。更に詳しく述
べれば、このスペクトル領域は通常０．２から２０又は
５０ミクロンまでの範囲にある。最近、光通信で最も多
く使われるスペクトルの領域は０．６から２ミクロンで
ある。ここで使われる“導波路°という用語は、マック
スウェル方程式の解に従って電磁エネルギーを少なくと
も一方向に回折損失なしに送る誘電体構造を含む。） 本発明の実施によって減少する伝送損失は、１つの導波
路中を伝ばんする光に関連する光学場と、２番目の導波
路の光特性間の相互作用によることは、当業者には明ら
かなことである。ある意味では、１番目の導波路中の先
任ばんは、２番目の導波路の光特性を“感知″するか又
はそれが“拡散”されて、そのためにこの１番目の導波
路の伝送特性は交差点において付随的損失を伴ってひず
む。
明らかに、この有害な影響は交差角を減らすと増大する
が、それは交差する導波路の距離が縮まるためである。
が、それは交差する導波路の距離が縮まるためである。
事実、交差角が５度以下になると、幅が約８ミクロンで
Δｎ−０，０１（ここでΔｎは導波路の屈折率と隣接基
板材料の屈折率との差である。）の導波路に対しては、
相互作用の総計は非常に大きくなり、結果として“漏話
″が増大する。従って、上述のような物理的特性の導波
路に対しては、５度以下の交差角は通常は実用的でない
。ここで述べる実施例は１０度の交差角である。
Δｎ−０，０１（ここでΔｎは導波路の屈折率と隣接基
板材料の屈折率との差である。）の導波路に対しては、
相互作用の総計は非常に大きくなり、結果として“漏話
″が増大する。従って、上述のような物理的特性の導波
路に対しては、５度以下の交差角は通常は実用的でない
。ここで述べる実施例は１０度の交差角である。
第１図は従来技術の光交差の例である。この従来例では
、互いにある交差角で配置された２つの導波路を示して
いる。第１図の交差では、導波路の各々の寸法は不変で
あり、その結果、交差領域での導波路の幅は交差前より
大きくなる。
、互いにある交差角で配置された２つの導波路を示して
いる。第１図の交差では、導波路の各々の寸法は不変で
あり、その結果、交差領域での導波路の幅は交差前より
大きくなる。
第１図の導波路は、本発明の実施例と同じく、当業者に
周知の技術で製造可能である。その技術には、１９８７
年１月１５日イ寸のＥ＋ｃｃｔｒｏｎｉｃｓ ｔ、ｃｕ
ｅｒｓ２３巻２号７２−７３頁にＴ ｉ： Ｌ ｉ Ｎ
ｂ Ｏａ交差導波路“と題するＧ、＾、Ｂｏｇｅｒｔ
の論文で発表されたＴ１処理されたＬ ｉＮ ｂ Ｏ３
を用いたチャネル導波路の製造を含まれる。
周知の技術で製造可能である。その技術には、１９８７
年１月１５日イ寸のＥ＋ｃｃｔｒｏｎｉｃｓ ｔ、ｃｕ
ｅｒｓ２３巻２号７２−７３頁にＴ ｉ： Ｌ ｉ Ｎ
ｂ Ｏａ交差導波路“と題するＧ、＾、Ｂｏｇｅｒｔ
の論文で発表されたＴ１処理されたＬ ｉＮ ｂ Ｏ３
を用いたチャネル導波路の製造を含まれる。
第２図は本発明の光交差の実施例である。第２図に示す
本発明の特徴は第１図と対比すれば容易に理解される。
本発明の特徴は第１図と対比すれば容易に理解される。
その発明の特徴は交差領域に近づく導波路が“先細り″
になっており、交差領域自身の寸法が減少している点で
ある。本発明者は充交差点に近づく導波路及び交差領域
自身の寸法変更が、従来技術の光交差で発生した光学場
ひずみから生ずる伝送損失を減らす結果となることを見
出した。
になっており、交差領域自身の寸法が減少している点で
ある。本発明者は充交差点に近づく導波路及び交差領域
自身の寸法変更が、従来技術の光交差で発生した光学場
ひずみから生ずる伝送損失を減らす結果となることを見
出した。
第３図は、従来技術の光交差と本発明の先交差の実施例
の典型的な寸法差を示したものである。
の典型的な寸法差を示したものである。
この図で１０と１１は１２で交差する埋設チャネル導波
路である。本発明の実施例においては、導波路はシング
ルモード導波路である。図の１７で与えられる交差角Φ
は従来技術により、漏話を減らすように選択されている
。導波路の幅は色々あるが、第１図では双方の導波路の
幅１３は同じである。第３図においては、従来技術の光
交差は実線で示され、導波路の幅は交差部分でも一定で
ある。第３図の交差点での光交差の幅１４は交差の“腰
゛と呼ばれ、交差領域及び交差導波路面での最小幅であ
る。
路である。本発明の実施例においては、導波路はシング
ルモード導波路である。図の１７で与えられる交差角Φ
は従来技術により、漏話を減らすように選択されている
。導波路の幅は色々あるが、第１図では双方の導波路の
幅１３は同じである。第３図においては、従来技術の光
交差は実線で示され、導波路の幅は交差部分でも一定で
ある。第３図の交差点での光交差の幅１４は交差の“腰
゛と呼ばれ、交差領域及び交差導波路面での最小幅であ
る。
本発明の光相互接続は第３図に示すように従来技術とは
異なっており、伝ばん方向の横断方向でかつ交差導波路
面中での寸法は、導波路が交差点に近づくにつれて変化
−通常は減少−する。これは第３図の点１ｉ１２４．２
５で示されている。更に本発明の他の実施例では、交差
の腰も縮小され、それは第３図の点線１８で示されてい
る。
異なっており、伝ばん方向の横断方向でかつ交差導波路
面中での寸法は、導波路が交差点に近づくにつれて変化
−通常は減少−する。これは第３図の点１ｉ１２４．２
５で示されている。更に本発明の他の実施例では、交差
の腰も縮小され、それは第３図の点線１８で示されてい
る。
本発明の一実施例によると、導波路は埋設型又はリッジ
型のチャネル導波路である。そのような導波路の構造や
製造技術は従来から周知である。
型のチャネル導波路である。そのような導波路の構造や
製造技術は従来から周知である。
例えば、構造はチタン拡散リチュウムニオブ酸塩、又は
エピタキシャル成長半導体のホモ構造又はヘテロ構造で
ある。更に本発明の実施例は他のプレーナーやチャネル
と同じくガラス又は結晶構造の周知の光フアイバー構造
を含んでいる。
エピタキシャル成長半導体のホモ構造又はヘテロ構造で
ある。更に本発明の実施例は他のプレーナーやチャネル
と同じくガラス又は結晶構造の周知の光フアイバー構造
を含んでいる。
本発明は、導波路の交差部での損失特性を改善するため
光導波路の物理的寸法を変更する点にあったが、そのよ
うな変更は、交差に近づく光導波路の寸法減少より、む
しろ屈折率などの適切な指数変更により影響されること
が当業者には明らかである。事実、当業者が理解するよ
うに、導波路の寸法に適用した“減らす”という用語は
最も一般的には導波路の領域を効果的に“減らす°屈折
率の適切な変更を意味する。そのような変更は通常、導
波路の中心領域の屈折率に対して導波路の境界領域の屈
折率の減少を含んでいる。
光導波路の物理的寸法を変更する点にあったが、そのよ
うな変更は、交差に近づく光導波路の寸法減少より、む
しろ屈折率などの適切な指数変更により影響されること
が当業者には明らかである。事実、当業者が理解するよ
うに、導波路の寸法に適用した“減らす”という用語は
最も一般的には導波路の領域を効果的に“減らす°屈折
率の適切な変更を意味する。そのような変更は通常、導
波路の中心領域の屈折率に対して導波路の境界領域の屈
折率の減少を含んでいる。
従って本発明は、例えば、伝ばん方向を横切る（直行）
方向の導波路の屈折率分布の観点から説明することがで
きる。殆どの先導波路では、そのようなｈ１断（直行）
方向の屈折率分布は伝ばん方向とは無関係である。しか
し本発明の特徴によれば、横断方向の屈折率分布は軸方
向、即ち伝ばん方向に沿って、交差点に達するまで変化
する。そのような変化は導波領域を“狭める”結果とな
る。
方向の導波路の屈折率分布の観点から説明することがで
きる。殆どの先導波路では、そのようなｈ１断（直行）
方向の屈折率分布は伝ばん方向とは無関係である。しか
し本発明の特徴によれば、横断方向の屈折率分布は軸方
向、即ち伝ばん方向に沿って、交差点に達するまで変化
する。そのような変化は導波領域を“狭める”結果とな
る。
従来技術の先導波路、例えば光ファイバでは横断方向の
屈折率分布は軸方向に変化する。導波路の横断方向の屈
折率の軸方向の変化の例は、より良い整合特性を得るた
めにビームの寸法を変更するために用いられる公知の“
先広がり″である。しかし、そのような可能な従来技術
は、本発明と少なくとも２点で異なっている。第１点は
、横断屈折率分布の軸方向の変化は交差点に接近した領
域の光導波路に用いられたことはなかった。第２点に、
そのような軸方向の変化は、伝ばん方向に沿う導波路の
対称軸について横断方向に対称である。
屈折率分布は軸方向に変化する。導波路の横断方向の屈
折率の軸方向の変化の例は、より良い整合特性を得るた
めにビームの寸法を変更するために用いられる公知の“
先広がり″である。しかし、そのような可能な従来技術
は、本発明と少なくとも２点で異なっている。第１点は
、横断屈折率分布の軸方向の変化は交差点に接近した領
域の光導波路に用いられたことはなかった。第２点に、
そのような軸方向の変化は、伝ばん方向に沿う導波路の
対称軸について横断方向に対称である。
しかし、本発明では、横断方向に沿っての屈折率の分布
の軸方向変化は伝ばん方向に沿う先導波路の対称軸に関
して非対称である。本発明のこの特性を別の方法で表現
すると、“修正された″交差導波路は、伝ばん方向に沿
う修正前の導波路の対称軸に関して非対称な屈折率の横
断分布を有していることである。
の軸方向変化は伝ばん方向に沿う先導波路の対称軸に関
して非対称である。本発明のこの特性を別の方法で表現
すると、“修正された″交差導波路は、伝ばん方向に沿
う修正前の導波路の対称軸に関して非対称な屈折率の横
断分布を有していることである。
本発明の実施例は上述のごとく交差する導波路の非対称
修正という観点から説明されたが、幾何学的には交差点
に近づく導波路は対称的修正によって本発明が実施され
得るよう構成されている。
修正という観点から説明されたが、幾何学的には交差点
に近づく導波路は対称的修正によって本発明が実施され
得るよう構成されている。
本発明のそのような対称的実施例の典型としては、１つ
の交差点で４つの導波路が交差するものがある。そのよ
うな典型的実施例では、中央の２つの導波路のみが本発
明の実施に伴う損失改善を示している。しかし伝送に用
いられるこれら２つの中央の導波路は、２つの外側の導
波路の存在に影響される不可欠の光学場ひずみを伴って
対称的テーパーになっている。これら２つの外側の導波
路は、伝送には用いられない、本実施例ではそれも又対
称的テーパーになっている。（本実施例では、テーパー
は交差の腰に於いてもやはり必要である。）しかしもし
外側の導波路も低損失でなければならないならば、この
外側の導波路は非対称なテーパーが好ましく、一方、中
央の導波路は対称的テーパーのままでよい。この外側の
導波路の非対称性はこの状況下で必要である。それは前
述の先導波路の伝送特性への必要有益な影響を作るため
、外側の導波路は隣接導波路を持っていないからである
。
の交差点で４つの導波路が交差するものがある。そのよ
うな典型的実施例では、中央の２つの導波路のみが本発
明の実施に伴う損失改善を示している。しかし伝送に用
いられるこれら２つの中央の導波路は、２つの外側の導
波路の存在に影響される不可欠の光学場ひずみを伴って
対称的テーパーになっている。これら２つの外側の導波
路は、伝送には用いられない、本実施例ではそれも又対
称的テーパーになっている。（本実施例では、テーパー
は交差の腰に於いてもやはり必要である。）しかしもし
外側の導波路も低損失でなければならないならば、この
外側の導波路は非対称なテーパーが好ましく、一方、中
央の導波路は対称的テーパーのままでよい。この外側の
導波路の非対称性はこの状況下で必要である。それは前
述の先導波路の伝送特性への必要有益な影響を作るため
、外側の導波路は隣接導波路を持っていないからである
。
本発明は種々の特別な実施例について説明された。しか
し最も一般的な形では、本発明は所定の導波路の中で、
隣接導波路の存在に起因する非対称の光学場ひずみを平
衡させ又は除去（減少）する手段を用いることを含んで
いる。実施例の説明においては、前記ひずみを減らすた
めの開示された技術の１つは、交差領域に近づく導波路
の横断方向の寸法を減らすことを含んでいる。もう１つ
の技術は、交差領域に近づく導波路の横断方向の屈折率
分布の軸方向の変化を含んでいる。従って導波路の材料
に対する物理的な変化より、むしろ電気光学的手段が導
波路の横断方向の屈折率の軸方向変化を具現するために
用いられる。
し最も一般的な形では、本発明は所定の導波路の中で、
隣接導波路の存在に起因する非対称の光学場ひずみを平
衡させ又は除去（減少）する手段を用いることを含んで
いる。実施例の説明においては、前記ひずみを減らすた
めの開示された技術の１つは、交差領域に近づく導波路
の横断方向の寸法を減らすことを含んでいる。もう１つ
の技術は、交差領域に近づく導波路の横断方向の屈折率
分布の軸方向の変化を含んでいる。従って導波路の材料
に対する物理的な変化より、むしろ電気光学的手段が導
波路の横断方向の屈折率の軸方向変化を具現するために
用いられる。
各図面では、導波路の境界が明確であるような印象を与
えている。しかし、事実は、本発明の拡散導波路を含む
実施例では、横断方向の屈折率分布は、しばしば連続的
に減衰するため明確な境界を持っているわけではない。
えている。しかし、事実は、本発明の拡散導波路を含む
実施例では、横断方向の屈折率分布は、しばしば連続的
に減衰するため明確な境界を持っているわけではない。
しかし説明の都合上、各図の導波路は明確な境界を持っ
ているように示されている。
ているように示されている。
１．３ミクロンで動作するシングルモードの導波路を含
む本発明の実施例の寸法を、第３図の交差点１２と関連
して説明する。導波路の寸法変更（修正）は各導波路に
沿った点ａ、ｄから始まり、それらと交差点との軸方向
距離は１４０ミクロンである。線１９はａ、ｄ点におけ
る導波路の伝ばん方向に垂直の長さである。線１９の中
心と点１２との距離は１４０ミクロンである。！Ｉ２０
は点ａ、 ｄを結んだ線である。導波路の寸法変更は
線１９によって定義されたａ、ｄ点から始まり、交差す
る線ｂ−ｃまで続く。線ｂ−ｃは交差点より符号２２で
示された長さだけ離れている。線ｂ−Ｃは線２０と平行
に引かれ、これら２本の線と線２４．２５で形成された
台形が寸法変更の領域である。この領域と同じ領域が図
示のごとく交差の出力側にも対称的にある。本発明のこ
の実施例では、線ｂ−ｃの長さは２ミクロンである。線
す−Ｃから変更前の導波路の点２７までの距離２６は２
．７５ミクロンである。これらの数の全ては、幅１３が
８ミクロンの交差する導波路に与えられる。変更された
交差部の腰１７は直角三角形の原理から８ミクロン／（
ＣＯＳΦ／２）で与えられる。Φは導波路の交差角であ
る。本発明のこの特別の実施例について、コンピュータ
シミュレーションと実験デモンストレーションでは、交
差を通る光放射の横断に関連する損失が約５０％の率で
減ったことを示した。。
む本発明の実施例の寸法を、第３図の交差点１２と関連
して説明する。導波路の寸法変更（修正）は各導波路に
沿った点ａ、ｄから始まり、それらと交差点との軸方向
距離は１４０ミクロンである。線１９はａ、ｄ点におけ
る導波路の伝ばん方向に垂直の長さである。線１９の中
心と点１２との距離は１４０ミクロンである。！Ｉ２０
は点ａ、 ｄを結んだ線である。導波路の寸法変更は
線１９によって定義されたａ、ｄ点から始まり、交差す
る線ｂ−ｃまで続く。線ｂ−ｃは交差点より符号２２で
示された長さだけ離れている。線ｂ−Ｃは線２０と平行
に引かれ、これら２本の線と線２４．２５で形成された
台形が寸法変更の領域である。この領域と同じ領域が図
示のごとく交差の出力側にも対称的にある。本発明のこ
の実施例では、線ｂ−ｃの長さは２ミクロンである。線
す−Ｃから変更前の導波路の点２７までの距離２６は２
．７５ミクロンである。これらの数の全ては、幅１３が
８ミクロンの交差する導波路に与えられる。変更された
交差部の腰１７は直角三角形の原理から８ミクロン／（
ＣＯＳΦ／２）で与えられる。Φは導波路の交差角であ
る。本発明のこの特別の実施例について、コンピュータ
シミュレーションと実験デモンストレーションでは、交
差を通る光放射の横断に関連する損失が約５０％の率で
減ったことを示した。。
第２図、第３図の実施例は、周知の原理、及び本明細書
に引用したＧ、Ａ、Ｂｏｇｅｒｔによって述べられた原
理によって製造できる。これらの周知の技術に従って、
上に述べた本発明の交差はチタン拡散を用いたりチュー
ムニオブ酸塩基板の中に形成された。
に引用したＧ、Ａ、Ｂｏｇｅｒｔによって述べられた原
理によって製造できる。これらの周知の技術に従って、
上に述べた本発明の交差はチタン拡散を用いたりチュー
ムニオブ酸塩基板の中に形成された。
交差の働きとそれの損失特性への影響は、１９８９年２
月、テキサス、ハウストンに於ける「導波光学での数値
シミュレーションと分析学会」で、例えばＴｈｙｌｅｎ
が述べた周知のビーム伝ばん方法によるデバイスの伝送
特性を記述する反復計算機技術を使って分析された。
月、テキサス、ハウストンに於ける「導波光学での数値
シミュレーションと分析学会」で、例えばＴｈｙｌｅｎ
が述べた周知のビーム伝ばん方法によるデバイスの伝送
特性を記述する反復計算機技術を使って分析された。
第１図は光交差の従来例を示す図、
第２図は本発明の光交差の実施例を示す図、第３図は光
交差の従来例と本発明の実施例の寸法差を示す図である
。 ＦＩ６．１
交差の従来例と本発明の実施例の寸法差を示す図である
。 ＦＩ６．１
Claims (13)
- （１）交差領域を形成するために交差する少なくとも２
本の導波路を含み、その交差領域に接近する少なくとも
２本の導波路の夫々が、他方の導波路に十分接近し、前
記他方の導波路に送られた光に起因する電磁界形態を非
対称にひずみが形成される光交差デバイスにおいて、 ひずみ減少手段を含むことを特徴とする光交差デバイス
。 - （２）前記ひずみ減少手段は、前記導波路が交差領域に
接近するとき、前記導波路の直行方向の屈折率分布の軸
方向変化を含むことを特徴とする請求項１に記載のデバ
イス。 - （３）前記ひずみ減少手段は、前記交差領域内に於ける
直行方向の屈折率分布の軸方向変化を更に含むことを特
徴とする請求項２に記載のデバイス。 - （４）前記ひずみ減少手段は、交差領域に接近する導波
路の直行方向の寸法減少を含むことを特徴とする請求項
２に記載のデバイス。 - （５）前記ひずみ減少手段は、一定の直行方向幅の交差
導波路の交差領域と比較して、交差領域の寸法減少を更
に含むことを特徴とする請求項４に記載のデバイス。 - （６）前記ひずみ減少手段は、交差領域に接近する前記
導波路の直行方向の屈折率分布の軸方向変化を実現する
電気光学的手段を含むことを特徴とする請求項１に記載
のデバイス。 - （７）少なくとも２本の導波路間でパワーが実質上移行
しないように、少なくとも２本の導波路が交差する角度
が十分大きいことを特徴とする請求項１、２、６のいず
れかに記載のデバイス。 - （８）前記角度は５度より大きいことを特徴とする請求
項７に記載のデバイス。 - （９）前記角度は１０度より小さいことを特徴とする請
求項８に記載のデバイス。 - （１０）前記導波路はチャネルプレーナー導波路である
ことを特徴とする請求項１、２、６のいずれかに記載の
デバイス。 - （１１）前記導波路はヘテロ構造デバイスの一部である
ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。 - （１２）請求項１、２、６のいずれかに記載の光交差デ
バイスを含む光スイッチ。 - （１３）請求項１２に記載の光スイッチを含む光通信シ
ステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US318044 | 1989-03-02 | ||
| US07/318,044 US4961619A (en) | 1989-03-02 | 1989-03-02 | Low loss waveguide intersection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02266334A true JPH02266334A (ja) | 1990-10-31 |
| JP2545149B2 JP2545149B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=23236385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2037552A Expired - Lifetime JP2545149B2 (ja) | 1989-03-02 | 1990-02-20 | 光交差デバイス |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4961619A (ja) |
| EP (1) | EP0385671B1 (ja) |
| JP (1) | JP2545149B2 (ja) |
| CA (1) | CA2008901C (ja) |
| DE (1) | DE69021750T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018116115A (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | 古河電気工業株式会社 | 交差光導波路構造及び光導波路素子 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE69031968T2 (de) * | 1989-10-26 | 1998-06-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | Optischer Wellenleiterschalter |
| GB2239715B (en) * | 1990-01-06 | 1994-04-27 | Plessey Co Plc | Integrated optical device |
| FR2680418B1 (fr) * | 1991-08-13 | 1995-01-20 | Corning Inc | Diviseur achromatique en optique integree et coupleur de m entrees vers n sorties incorporant un tel diviseur. |
| FI944253A (fi) * | 1993-09-17 | 1995-03-18 | Iot Integrierte Optik Gmbh | Integroidusti optinen 2 x 2 -kytkin |
| US6134043A (en) * | 1998-08-11 | 2000-10-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Composite photonic crystals |
| US6198860B1 (en) | 1998-09-22 | 2001-03-06 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical waveguide crossings |
| US6684008B2 (en) | 2000-09-01 | 2004-01-27 | The University Of British Columbia | Planar photonic bandgap structures for controlling radiation loss |
| DE10253438B4 (de) * | 2002-11-12 | 2008-09-18 | Finisar Corp., Sunnyvale | Wellenleiterkreuzung |
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| US7447397B1 (en) | 2004-06-14 | 2008-11-04 | Dynamic Method Enterprises Limited | Optical switch matrix |
| EP2326977A4 (en) * | 2008-09-04 | 2016-01-06 | Hewlett Packard Development Co | DIELECTRIC WAVEGUIDE INTERSECTION WITH REDUCED LOSSES |
| CN103760637B (zh) * | 2014-02-10 | 2017-02-22 | 南京大学 | 一种微型高性能正交硅波导结构 |
| US10642074B2 (en) | 2016-09-30 | 2020-05-05 | University Of Utah Research Foundation | Photonic modulator structures and methods of manufacture |
| CN110325900B (zh) * | 2016-12-02 | 2023-11-17 | 洛克利光子有限公司 | 波导光电器件 |
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-
1989
- 1989-03-02 US US07/318,044 patent/US4961619A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-01-30 CA CA002008901A patent/CA2008901C/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-20 JP JP2037552A patent/JP2545149B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-23 DE DE69021750T patent/DE69021750T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-23 EP EP90301953A patent/EP0385671B1/en not_active Expired - Lifetime
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| WO2018135429A1 (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | 古河電気工業株式会社 | 交差光導波路構造及び光導波路素子 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2545149B2 (ja) | 1996-10-16 |
| DE69021750T2 (de) | 1996-02-29 |
| US4961619A (en) | 1990-10-09 |
| CA2008901A1 (en) | 1990-09-02 |
| EP0385671B1 (en) | 1995-08-23 |
| EP0385671A2 (en) | 1990-09-05 |
| CA2008901C (en) | 1994-07-05 |
| EP0385671A3 (en) | 1992-02-19 |
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