JPH03196024A - 導波型光スイッチ - 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、光スイッチに関する。より詳細には、本発明
は、対になった光導波路に印加する電界を断続すること
によって導波光の経路を制御する方式の光スイッチにお
いて、特に高い消光比を有する新規な光スイッチの構成
に関する。

従来の技術 各種の光回路において最も頻繁に使用されるデバイスの
ひとつに、光の伝播経路を切り換える光スイッチがある
。光スイッチは、機械的スイッチと電気的スイッチとに
大別されるが、特に電気光学効果を利用した電気的スイ
ッチは、動作が高速であり、また、機械的に動作する構
成要素が無いことから保守が容易であり、徐々にその利
用範囲が拡大している。

第２図は、上述のような電気光学効果を利用した光スイ
ッチの典型的な構成例を示す図である。

同図に示すように、この光スイッチは、基板２１上に形
成された１対の光導波路２２および２３と、この光導波
路２２．２３の一部を覆うように形成された１対の電極
２４．２５とから構成されている。光導波路２２．２３
は、その両端部近傍においては、実質的に平行に互いに
離隔して配置されているが、中央付近の特定の長さの区
間Ａのみ、互いに近接して配置されている。また、電極
２４．２５は、この区間Ａの光導波路２２．２３の直上
にそれぞれ形成されている。

ここで、区間へにおける光導波路２２および２３の配置
は、電極２４および２５に電圧を印加してこの区間Ａに
電界が印加された場合、または、電界が印加されていな
い場合の何れかのときに、区間Ａにおける光導波路２２
および２３が完全結合長かその整数倍の長さになるよう
に設定されている。従って、例えば、第２図において、
光導波路２３の紙面上での上方を入射端とし、通常は、
光導波路２３の他端から出力されている光が、電極２４
および２５に電界を印加した状態では、光導波路２２の
出射端から出力されるようになる。

このように、電気光学効果を利用した光スイッチは、機
械的な動作を一切伴わずに光の導波経路を切り換えるこ
とができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述のような構成の光スイッチにおいて
は、一方の光導波路の出射端に光が出力されるようにス
イッチ操作しても、他方の光導波路にも僅かな光が導波
されるという問題がある。

これは、光スイッチを作製する際に、光導波路の完全結
合長またはその整数倍の近接区間を形成することが、特
に工作精度の点から、実際には非常に困難なものである
ことに起因している。尚、このような現象は、クロスト
ーク（漏話）と呼ばれ、１対の出射端から出射される光
強度の比である消光比によって評価される。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、電
気光学効果を利用して方向性結合器によって形成した光
スイッチにおいて、特に消光比の高い新規な光スイッチ
を提供することをその目的としている。

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、基板上に形成された第１光導波
路と、該第１光導波路に対して所定の区間のみ近接して
配置された第２光導波路と、該第１光導波路と第２光導
波路との近接区間に対して電界を印加することができる
ように配置された第１電極とを具備し、該第１電極に対
する印加電圧の投入または遮断によって、該第１光導波
路の一端から入力した導波光が、該第１光導波路の他端
または該第２光導波路の一端から選択的に出力されるよ
うに構成された導波型光スイッチにおいて、該第１光導
波路の近接区間から出射端までの間に、該第１光導波路
に対して所定の区間のみ近接して配置された第３光導波
路と、該第１光導波路と第３光導波路との近接区間に対
して電界を印加することができるように配置された第２
電極とを具備する第２光スイッチと、該第２光導波路の
近接区間から出射端までの間に、該第２光導波路に対し
て所定の区間のみ近接して配置された第４光導波路と、
該第２光導波路と該第４光導波路との近接区間に対して
電界を印加することができるように配置された第３電極
とを具備する第３光スイッチとを備え、該第１光導波路
の出射側に光が導波されているときは、該第２光導波路
を伝播する光が該第４光導波路に導波されるように該第
３光スイッチが制御され、該第２光導波路の出射側に光
が導波されているときは、該第１光導波路を伝播する光
が該第３光導波路に導波されるように該第２光スイッチ
が制御されるように構成されていることを特徴とする導
波型光スイッチが提供される。

作用 本発明に係る光スイッチは、複数の光スイッチを多段に
配列して１つの光スイッチを構成していることをその主
要な特徴としている。

即ち、前述のように、単独の光スイッチは、導波路の切
り替えに際して、選択された導波路とは異なる導波路に
対しても導波光が漏洩することが避けられない。そこで
、本発明に係る光スイッチでは、第１の光スイッチで分
割された導波光を、更に他の光スイッチで分割すること
によって、全体として極めて高い消光比を実現している
。

尚、本発明に係る光スイッチを構成する複数の光スイッ
チは、実際には導波路パターンを形成する際に適切なパ
ターンを選択することにより、単独の光スイッチと同じ
工数で作製することができる。また、各光スイッチの動
作特性を揃えておくことによって、具体的に後述するよ
うに、全体として１つの光スイッチとして取り扱うこと
ができる。

このように、本発明に係る光スイッチは、製造工程や取
り扱いの容易さを損なうことなく極めて高い消光比を有
する光スイッチを実現している。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。

実施例 第１図は、本発明に従って構成された１人力２出力の光
スイッチの具体的な構成を示す図である。

同図に示すように、この光スイッチは、基板１１上に形
成された４本の光導波路１２．１３．１４および１５と
、後述するこの光導波路１２．１３．１４．１５の相互
の近接区間上に形成された電極１６．１７．１８．１９
．３１および３２とから構成されている。尚、具体的に
は、この光スイッチを構成する基板１１は、ＬｉＮｂＯ
３基板に金属元素を拡散して経緯された平面導波路であ
る。

光導波路１２は、基板１１の一方の端部から反対側の端
部まで連続して形成されており、その一端を入射端Ｐ。

とじて、他端を出射端のひとつＰｌとして形成されてい
る。光導波路１３は、光導波路１２と、最も入射端Ｐ。

に近い側で近接区間Ｘを形成しできるように一端を形成
され、他端は、光導波路１２の出射端Ｐ、と並んで第２
の出射端Ｐ２を形成している。また、光導波路１４およ
び１５は、光導波路１２または１３の近接区間Ｘと出射
端Ｐ１またはＰ２との間において、それぞれ光導波路１
２または１３との近接区間ＹまたはＺを構成するように
形成されている。光導波路１４および１５の終端は、そ
れぞれ基板の端部に至る前に、終端Ｑ、およずＱ２とし
て端部を遮断されている。更に、それぞれの近接区間Ｘ
、ＹおよびＺにおいては、各光導波路１２．１３．１４
．１５の直上に、電極１６．１７．１８．１９．３１．
３２が形成されている。

即ち、この光スイッチは、光導波路１２および１３と電
極１６および１７によって構成された第１光スイッチＳ
Ｗｌ　と、光導波路１２および１４と電極１８および１
９によって構成された第２光スイッチＳＷ２と、光導波
路１３および１５と電極３１および１３２よって構成さ
れた第３光スイッチＳＷ３　とから構成されている。尚
、本発明の好ましい実施態様によれば、光スイッチＳ　
Ｗ３　、Ｓ　Ｗ３およびＳＷ、は、互いに同じ条件で作
製されており、その動作電圧等の特性も揃っていること
が有利である。

本実施例では、各光スイッチＳ　Ｗ＋　、Ｓ　Ｗ２、Ｓ
Ｗ３は、同じ印加電圧で動作すると共に、電圧を印加さ
れた状態では図中の右側の光導波路にそれぞれ光を導波
し、電圧を印加していない状態では図中の左側の光導波
路にそれぞれ光を導波するように構成されている。

従って、この光スイッチに電圧を印加していない状態で
は、各光スイッチＳＷ＋　、ＳＷ２　、ＳＷ３は下記の
第１表に示す光導波路に対して主に光を導波するように
設定される。

第１表 一方、この光スイッチに対して電圧を印加すると、各光
スイッチの設定は、下記の第２表に示すように変化する
。

第２表 いま、この光スイッチを構成する個々の光スイッチＳ　
Ｗ３　、Ｓ　Ｗ３　、Ｓ　Ｗ３の消光光が９＝１である
とする。

第１表に示した電圧無印加状態では、入射端Ｐ。

に注入されたＣ　１００）の光パワーの注入光は、まず
、光スイッチＳｗＩにおいて光導波路１３に〔９ｏ〕、
光導波路１２に〔１０〕の割合で導波される。続いて、
これらの導波光は、光スイッチＳＷｌおよび８ｗ２にお
いてそれぞれ９：１に分割される。従って、光導波路１
２の出射端Ｐ＋から出力される導波光の光パワーは〔１
〕となり、光導波路１３の出射端Ｐ２から出力される導
波光の光パワーは〔８１〕となる。

即ち、このときのこの光スイッチ全体の消光比は、８１
：１ζ０．９８８である。この光スイッチが、第２図に
示したような従来の光スイッチと同じ構成である場合に
は、消光比が０．９となることはいうまでもなく、本発
明に係る構成により、消光比が著しく改善されているこ
とが判る。尚、第２表に示した電圧印加状態においても
、全く同様に消光比は（０，９８ｇ：］となる。

尚、前述のように、この光スイッチを構成する個々の光
スイッチＳＷ、　、ＳＷ２　右よびＳＷ、は同時に形成
した互いに動作特性の揃った光スイッチである。従って
、外見的には、この光スイッチは単一のデバイスとして
従来の光スイッチと同様に取り扱うことができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係る光スイッチは、複数の
光スイッチを組み合わせて使用することによって大きく
消光光を向上させ、導波路型の光スイッチでは除去する
ことが困難なりロスト−りを実質的に排除している。従
って、この光スイッチを構成する個々の光スイッチ自体
は、従来の光スイッチと同じ技術で作製できると共に、
各光スイッチの動作電圧を揃えておくことにより、外見
上は、単一の光スイッチとして従来の光スイッチと同じ
ように取り扱うことができる。

このような光スイッチは、近年実用化が進んでいる各種
の光通信システムにおいて、広範且つ効果的に利用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る導波路型光スイッチの具体的な
構成例を示す図であり、 第２図は、従来の導波路型光スイッチの典型的な構成を
示す図である。 〔主な参照番号〕 １１．２１・・・基板、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に形成された第１光導波路と、該第１光導
   波路に対して所定の区間のみ近接して配置された第２光
   導波路と、該第１光導波路と第２光導波路との近接区間
   に対して電界を印加することができるように配置された
   第１電極とを具備し、該第１電極に対する印加電圧の投
   入または遮断によって、該第１光導波路の一端から入力
   した導波光が、該第１光導波路の他端または該第２光導
   波路の一端から選択的に出力されるように構成された導
   波型光スイッチにおいて、 該第１光導波路の近接区間から出射端までの間に、該第
   １光導波路に対して所定の区間のみ近接して配置された
   第３光導波路と、該第１光導波路と第３光導波路との近
   接区間に対して電界を印加することができるように配置
   された第２電極とを具備する第２光スイッチと、 該第２光導波路の近接区間から出射端までの間に、該第
   ２光導波路に対して所定の区間のみ均整して配置された
   第４光導波路と、該第２光導波路と該第４光導波路との
   近接区間に対して電界を印加することができるように配
   置された第３電極とを具備する第３光スイッチとを備え
   、 該第１光導波路の出射側に光が導波されているときは、
   該第２光導波路を伝播する光が該第４光導波路に導波さ
   れるように該第３光スイッチが制御され、 該第２光導波路の出射側に光が導波されているときは、
   該第１光導波路を伝播する光が該第３光導波路に導波さ
   れるように該第２光スイッチが制御されるように構成さ
   れていることを特徴とする導波型光スイッチ。
2. （２）請求項１に記載された導波型光スイッチであって
   、前記第１、第２および第３の光スイッチが、互いに同
   じ印加電圧で動作するように構成されていることを特徴
   とする導波型光スイッチ。