JPH0228501Y2

JPH0228501Y2 -

Info

Publication number: JPH0228501Y2
Application number: JP1983032359U
Authority: JP
Priority date: 1983-03-07
Filing date: 1983-03-07
Publication date: 1990-07-31
Also published as: JPS59138832U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、電気的制御により光を送る方向を所
定の方向に切り換える光スイツチに関するもので
ある。

電気光学材料例えばニオブ酸リチウム
（LiNbO₃）で構成された基板にチタン拡散を行
なうと基板よりも高屈折率の光導波路が形成され
る。この光導波路が設けられた基板では、電気光
学効果の効率が極めて高い。このような光導波路
に電界を加えると、光導波路を通過する光は電気
光学効果により強度変調させられる。このような
光の強度変調が生じるように構成したものには光
変調器がある。

このような光変調器の一例として第１図に示す
ような方向性結合形の光変調器がある。

第１図において、１０は基板、２０は光導波
路、３０は光変調部、４０は電極である。

基板１０は、電気光学効果を有する板状の電気
光学材料例えばニオブ酸リチウム（LiNbO₃）で
構成されている。光導波路２０は、第１の光導波
路２１と第２の光導波路２２の２本が設けられて
いる。これらの光導波路２１，２２は、基板１０
上に線状に形成されていて、屈折率は基板１０よ
りも高く、一端の光入射部２３，２４から入射し
た光をガイドする。光導波路２０の基板１０上へ
の作成は、例えば公知のチタン拡散法によつて行
なわれる。光変調部３０では、第１の光導波路２
１と第２の光導波路２２は接近している。電極４
０は、４０₁と４０₂の２枚が設けられている。こ
れらの電極４０₁と４０₂は、光変調部３０で接近
して配置された第１の光導波路２１と第２の光導
波路２２の近傍に形成されている。

このような構成の光変調器において、電極４０
_１と４０₂の間には電圧が印加されている。光入射
部２３から入射した光は、光変調部３０に送られ
る。そして、この光は、光変調部３０では、電極
４０₁と４０₂の間の印加電圧に比例した位相差が
与えられ、強度変調される。これによつて、光は
第１の光導波路２１と第２の光導波路２２に分割
されて出射部２５，２６から出射する。第１の光
導波路２１と第２の光導波路２２の光の分割の割
合は、電極４０₁と４０₂の間の印加電圧によつて
変化する。電極４０₁と４０₂の間の印加電圧によ
り、光が出射部２５だけからあるいは出射部２６
だけから出射するように制御することができる。

この光変調器は、機械的摺動部を有しないこと
から、出射部２５，２６から出射する光の強度を
高速で制御することができるという利点を有して
いる。

電極４０₁と４０₂の間の印加電圧により、光入
射部２１から入射された光が出射部２５だけから
あるいは出射部２６だけから出射するように制御
することによつて光を送る方向を切り変えるよう
にすると、この方向性結合形の光変調器は光スイ
ツチに応用することができる。そして、このよう
な光スイツチは、光を送る方向を高速で切り換え
ることができる可能性を有している。そこで、こ
のような特徴を生かした応用が検討されている。

しかし、このような応用では、次のような問題
点があつた。

例えば光入射部２３から入射された光が、出射
部２６だけから出射するように電極４０₁と４０₂
の間に電圧が印加されているときに、電源が切れ
て電極４０₁と４０₂の間の電圧が印加されなくな
ると、入射光は出射部２５から出射するようにな
る。このため、電源が切れると光を送る方向の切
換状態が変わつてしまうという問題点があつた。

このような理由から、電気的制御により光を送
る方向を切り換える光スイツチは実現に至つてい
ない。

本考案は上述したような点を可能にしたもので
あつて、光を送る方向を電気的制御により高速で
切り換えることができてしかも電源を切つても光
を送る方向の切換状態が保持される光スイツチを
実現することを目的としたものである。

本考案は、電圧を印加して設定した分極状態によつて屈折
率が変わり印加電圧を除去しても設定した分極状
態を保持する特性を有するGMO単結晶で構成さ
れた基板と、該基板に設けられていてGMO単結
晶が構成材料の一部になつていて基板よりも屈折
率が高く一端の光入射部から入射された光を導き
分岐部で複数の分岐路を分割して送る光導波路
と、前記光入射部と前記分岐部との間の光導波路
に形成された基準電極と、前記各分岐路にそれぞ
れ形成されていて前記基準電極との間で電圧が印
加されるとこれらの電極間のGMO単結晶の分極
状態を変えて屈折率を変化させ前記光入射部から
入射された光を前記分岐路に選択的に通過させる
分岐路電極を具備したことを特徴とする光スイツ
チである。

第２図は本考案にかかる光スイツチの一実施例
の構成を示した図である。

第２図において、５０は基板、６０は光導波
路、７０は駆動電極である。

基板５０は、例えばガドリニウムモリブデンオ
キサイド（以下、GMOとする）の単結晶によつ
て構成されている。GMOの単結晶は、３本の結
晶軸の方向についての屈折率がそれぞれ異なる。
なお、基板５０はGMO単結晶以外の結晶材料で
構成されていてもよい。光導波路６０は、基板５
０上に線状に形成されていて、GMO単結晶が構
成材料の一部になつている。光導波路６０の屈折
率は基板５０の屈折率よりも高く、一端の光入射
部６１から入射された光を導き、分岐部６２で２
本の分岐路６３₁と６３₂に分割して送る。光導波
路６０の基板５０上への形成は、例えばイオン打
込みによつて行なわれる。GMO単結晶の３本の
結晶軸の方向をａ方向、ｂ方向およびｃ方向とす
る。これらの結晶軸の方向のうち、ｃ方向は光導
波路６０の長さ方向であり、ａ方向とｂ方向は光
導波路６０の断面方向である。ａ方向、ｂ方向お
よびｃ方向についての屈折率をn_a，n_bおよびn_cと
すると、前述したようにn_a，n_b，n_cはそれぞれ異
なる。そして、 n_b−n_a≒４×10^-4 となる。駆動電極７０において、７１は基準電極
であり、光入射部６１と分岐部６２の間の光導波
路６０の近傍に形成されている。７２は分岐路電
極であり、７２₁と７２₂が分岐路６３₁と６３₂の
近傍にそれぞれ形成されている。７３は電圧印加
手段であり、７３₁と７３₂が設けられている。こ
れらの電圧印加手段７３₁および７３₂は、基準電
極７１と分岐路電極７２₁の間および基準電極７
１と分岐路電極７２₂の間に選択的に電圧を印加
する。

次に、このような構成の光スイツチの動作につ
いて説明する。

基板５０と光導波路６０の構成材料となつてい
るGMO単結晶は、ｃ方向（分極軸方向）に電界
が加えられると、結晶軸の方向はａ，ｂ，ｃ方向
になる。そして、これらのａ，ｂ，ｃ方向につい
ての光の屈折率は、それぞれn_a，n_b，n_cになつて
いる。この状態では、光導波路６０の光が送られ
る方向（ｃ方向）について屈折率は高い。

一方、GMO単結晶にｃ方向と逆方向の電界が
加えられると、GMO単結晶の分極状態が変わ
り、結晶軸の方向が反転して、図の破線に示すよ
うなa′，b′，c′の方向になる。そして、これらの
a′，b′，c′方向についての屈折率は、それぞれn_a，
n_b，n_cである。この状態では、光導波路６０の光
が送られる方向（ｃ方向）についての屈折率は低
い。

このようなことから、電圧印加手段７３₁によ
つて基準電極７１と分岐部電極７２₁の間にｃ方
向の電界を加え、電圧印加手段７３₂によつて基
準電極７１と分岐路電極７２₂の間にｃ方向と逆
方向の電界を加えると、光導波路６０の光が送ら
れる方向についての屈折率は、基準電極７１と分
岐部電極７２₁の間では高く、基準電極７１と分
岐部電極７２₂の間では低くなる。このような状
態では、光入射部６１から入射された光は、分岐
路６３₁に送られ、出射部６４₁から出射する。電
圧印加手段７３₁，７３₂によつて加える電界の方
向を逆にすると、基準電極７１と分岐路電極７２
の間のGMO単結晶の分極状態が変わり、光入射
部６１から入射された光は、分岐路６３₂に送ら
れ、出射部６４₂から出射する。

このような基板５０、光導波路６０を構成して
いるGMO単結晶の分極状態は、電圧印加手段７
３₁，７３₂によつて基準電極７１と分岐路電極７
２の間にパルス状に電圧を一度印加してしまえ
ば、その後に電源を切つて電圧を印加していない
状態にしても変わらない。GMO単結晶の分極状
態を変えるときは、電圧印加手段７３₁，７３₂に
よつて新たにパルス状の電圧を基準電極７１と分
岐路電極７２の間に印加しなければならない。

このような構成の光スイツチによれば、基板５
０と光導波路６０の構成材料であるGMO単結晶
の分極状態を、電圧印加手段７３の印加電圧で変
えることによつて光を送る方向を切り換えること
ができる。このことから、光を送る方向を高速で
切り換えることができる。また、GMO単結晶の
分極状態は、電圧印加手段７３によつて一度電圧
を印加してしまうと、その後電源を切つて基準電
極７１と分岐路電極７２の間に電圧が印加されて
いない状態にしても保持される。これによつて、
電源を切つても光を送る方向の切換状態を保持す
ることができる。

なお、実施例では基板５０は３本の結晶軸の方
向についての屈折率がそれぞれ異なる結晶材料で
構成されている場合について説明したが、これに
限らず基板５０は３本の結晶軸の方向のうち２方
向について屈折率が異なる結晶材料で構成されて
いてもよい。

また、実施例では分岐路６２が２本設けられて
いる場合について説明したが、分岐路６２はこれ
以外の複数本だけ設けられていてもよい。

以上説明したように本考案によれば、光を送る
方向を電気的制御により高速で切り換えることが
できてしかもGMO単結晶の分極状態の保持特性
を利用して電源を切つても切換状態を保持できる
光スイツチを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は方向性結合形の光変調器の構成を示し
た図、第２図は本考案にかかる光スイツチの一実
施例の構成を示した図である。５０……基板、６０……光導波路、６１……光
入射部、６２……分岐部、６３，６３₁，６３₂…
…分岐路、７１……基準電極、７２，７２₁，７
２₂……分岐路電極、７３，７３₁，７３₂……電
圧印加手段。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

電圧を印加して設定した分極状態によつて屈折
率が変わり印加電圧を除去しても設定した分極状
態を保持する特性を有するGMO単結晶で構成さ
れた基板と、該基板に設けられていてGMO単結
晶が構成材料の一部になつていて基板よりも屈折
率が高く一端の光入射部から入射された光を導き
分岐部で複数の分岐路に分割して送る光導波路
と、前記光入射部と前記分岐部との間の光導波路
に形成された基準電極と、前記各分岐路にそれぞ
れ形成されていて前記基準電極との間で電圧が印
加されるとこれらの電極間のGMO単結晶の分極
状態を変えて屈折率を変化させ前記光入射部から
入射された光を前記分岐路に選択的に通過させる
分岐路電極を具備したことを特徴とする光スイツ
チ。