JPH03256028A - 光制御デバイス - Google Patents
光制御デバイスInfo
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- JPH03256028A JPH03256028A JP5543890A JP5543890A JPH03256028A JP H03256028 A JPH03256028 A JP H03256028A JP 5543890 A JP5543890 A JP 5543890A JP 5543890 A JP5543890 A JP 5543890A JP H03256028 A JPH03256028 A JP H03256028A
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- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
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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
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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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〕
本発明は光路の切り替え、光の変調をおこなう光制御デ
バイス、特に導波型光制御デバイスに関する。
バイス、特に導波型光制御デバイスに関する。
光通信システムの実用化が進むにつれ、さらに大容量や
多機能を持つ高度のシステムが求められており、より高
速な光信号の発生や光伝送路の切り替え、交換などの新
たな機能の付加が必要とされている。光信号の制御には
高速、小型で集積化が可能、高高率な導波型光スイッチ
の開発が進められている。特に方向性結合器型光スイッ
チは、構成が容易なため広く用いられている。
多機能を持つ高度のシステムが求められており、より高
速な光信号の発生や光伝送路の切り替え、交換などの新
たな機能の付加が必要とされている。光信号の制御には
高速、小型で集積化が可能、高高率な導波型光スイッチ
の開発が進められている。特に方向性結合器型光スイッ
チは、構成が容易なため広く用いられている。
以下Ｔｉ拡散ＬｉＮｂＯ３光導波路を用いた方向性結合
器型光スイッチを例にとって従来例を説明する。
器型光スイッチを例にとって従来例を説明する。
第３図はこの光スィッチを示す斜視図である。
ＬｉＮｂＯ３基板３１上にＴｉをストライプ状に拡散す
ることにより屈折率を基板より増加させ単一モード光導
波路３２．３３を形成する。光導波路３２及び３３は中
央部で互いに数μｍ程度まで近接し方向性結合器３４を
形成している。また方向性結合器を形成する光導波路上
には電極による光吸収を防ぐためのバッファ層３５を介
して制御電極３６が形成されている。
ることにより屈折率を基板より増加させ単一モード光導
波路３２．３３を形成する。光導波路３２及び３３は中
央部で互いに数μｍ程度まで近接し方向性結合器３４を
形成している。また方向性結合器を形成する光導波路上
には電極による光吸収を防ぐためのバッファ層３５を介
して制御電極３６が形成されている。
第３図において制御電極３６に電圧を印加しない場合、
先導波路３２に入射した入射光３７は方向性結合器３４
の部分を伝播するにしたがって近接した光導波路３３へ
徐々に光エネルギーが移り、方向性結合器３４を通過後
は光導波路に３３にほぼ１００％エネルギーが移って出
射光３８となる。一方、制御電極３６に電圧を印加した
場合、電気光学効果により電極下の光導波路の屈折率が
変わり、光導波路３２と３３を伝播する導波モードの間
に位相速度の不整合が生じて両者の結合状態は変化し、
ある一方の電圧Ｖπにおいて出射光はすべて光導波路３
２から出るようになる。
先導波路３２に入射した入射光３７は方向性結合器３４
の部分を伝播するにしたがって近接した光導波路３３へ
徐々に光エネルギーが移り、方向性結合器３４を通過後
は光導波路に３３にほぼ１００％エネルギーが移って出
射光３８となる。一方、制御電極３６に電圧を印加した
場合、電気光学効果により電極下の光導波路の屈折率が
変わり、光導波路３２と３３を伝播する導波モードの間
に位相速度の不整合が生じて両者の結合状態は変化し、
ある一方の電圧Ｖπにおいて出射光はすべて光導波路３
２から出るようになる。
以上説明した方向性結合器型光スイッチでは、その消光
比は光導波路の作製時のＴｉ膜厚、光導波路幅、光導波
路間のギャップ、拡散条件などの精度により決まり、通
常−１５〜−２０ｄＢ程度までは得られている。
比は光導波路の作製時のＴｉ膜厚、光導波路幅、光導波
路間のギャップ、拡散条件などの精度により決まり、通
常−１５〜−２０ｄＢ程度までは得られている。
導波型光制御デバイスを光信号の通信・遮断を行う光ゲ
ートとして用いる場合、従来の方向性結合器型光スイッ
チではその作製精度のため消光比が−１５〜−２０ｄＢ
程度しかとれないためクロストーク特性がシステムの要
求を満たせない場合がある。
ートとして用いる場合、従来の方向性結合器型光スイッ
チではその作製精度のため消光比が−１５〜−２０ｄＢ
程度しかとれないためクロストーク特性がシステムの要
求を満たせない場合がある。
またより低いクロストーク特性を得るため方向性結合器
を２段カスケードに接続することにより消光比を１段の
場合の２倍とれるようにしたデバイスも考えられる。し
かしこの場合、デバイス長が方向性結合器１段の場合の
２倍となりデバイスサイズが大きくなってしまうという
欠点がある。
を２段カスケードに接続することにより消光比を１段の
場合の２倍とれるようにしたデバイスも考えられる。し
かしこの場合、デバイス長が方向性結合器１段の場合の
２倍となりデバイスサイズが大きくなってしまうという
欠点がある。
また基板の大きさにより方向性結合器のカスケード接続
段数が制限されてしまう。
段数が制限されてしまう。
本発明の目的は上述の従来の光制御デバイスの欠点を除
き、より小型で高消光比の光制御デバイスを提供するこ
とにある・。
き、より小型で高消光比の光制御デバイスを提供するこ
とにある・。
本発明の光制御デバイスは、電気光学効果を有する基板
上に形成された少なくともｎ＋１本（ｎは整数）の光導
波路により構成された少なくともｎ個の方向性結合器と
、前記各方向結合器の片端にそれぞれ形成された反射膜
と、各方向性結合器近傍にそれぞれ形成された制御用電
極とよりなることを特徴とする構成である。
上に形成された少なくともｎ＋１本（ｎは整数）の光導
波路により構成された少なくともｎ個の方向性結合器と
、前記各方向結合器の片端にそれぞれ形成された反射膜
と、各方向性結合器近傍にそれぞれ形成された制御用電
極とよりなることを特徴とする構成である。
光導波路を反射膜により折り返すことにより、方向性結
合器長が従来の半分になり、さらに方向性結合器への入
出力のための曲がり導波路部分がｎ重化されるために、
従来例よりもデバイス長が短く、しかも消光比のより高
い光ゲートが得られる。
合器長が従来の半分になり、さらに方向性結合器への入
出力のための曲がり導波路部分がｎ重化されるために、
従来例よりもデバイス長が短く、しかも消光比のより高
い光ゲートが得られる。
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第一の実施例を示す斜視図である。ｚ
−Ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ３基板１０上にストライブ状の
Ｔｉを９００〜１１００℃で数時間拡散することにより
幅３〜１０μｍ程度の光導波路１１，１２．１３を形成
する。光導波路１１゜１２及び光導波路１２．１３はそ
れぞれ互いに数μｍ程度まで近接し方向性結合器１４．
１５を形成している。方向性結合器を形成する光導波路
間の光の移動が１００％となる長さを完全結合長１０と
すると、本実施例の方向性結合器１４゜１５の長さはｌ
。／２となるよう設定されている。方向性結合器１４及
び１５の片端は光学鏡面に研磨され、金属膜あるいは絶
縁体膜による反射膜１６．１７が形成されている。また
、方向性結合器１４．１５を形成する光導波路上にはバ
ッファ層１８を介して制御用電極１９．２０が形成され
、これらの制御信号端子は電気的に接続され同時に電圧
を印加できるようにされている。
−Ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ３基板１０上にストライブ状の
Ｔｉを９００〜１１００℃で数時間拡散することにより
幅３〜１０μｍ程度の光導波路１１，１２．１３を形成
する。光導波路１１゜１２及び光導波路１２．１３はそ
れぞれ互いに数μｍ程度まで近接し方向性結合器１４．
１５を形成している。方向性結合器を形成する光導波路
間の光の移動が１００％となる長さを完全結合長１０と
すると、本実施例の方向性結合器１４゜１５の長さはｌ
。／２となるよう設定されている。方向性結合器１４及
び１５の片端は光学鏡面に研磨され、金属膜あるいは絶
縁体膜による反射膜１６．１７が形成されている。また
、方向性結合器１４．１５を形成する光導波路上にはバ
ッファ層１８を介して制御用電極１９．２０が形成され
、これらの制御信号端子は電気的に接続され同時に電圧
を印加できるようにされている。
第１図において制御用電極１９．２０に電圧を印加しな
い場合、光導波路１１に入射した入射光１は方向性結合
器１４の部分を電幡するに従い近接した光導波路１２に
徐々に光エネルギーが移り、距離ｌ。／２電幡して反射
面１６に達したときは５０％のエネルギーが移動されて
おり、光導波路１１と１２の光強度は等しく位相が互い
に反転した状態になっている。反射膜１６で折り返しち
たのち、光エネルギーは光導波路１１からさらに光導波
路１２に移り、距Ｍ１．／２戻った時点では１００％光
導波路１２に移動する。これは反射膜１６で折り返され
る以外は通常の方向性結合器の動作となんら変わりはな
い。方向性結合器１５の部分でも光導波路１２から光導
波路１３への光エネルギーの移動が行われ、最終的には
光導波路１３から出射光２が得られる。
い場合、光導波路１１に入射した入射光１は方向性結合
器１４の部分を電幡するに従い近接した光導波路１２に
徐々に光エネルギーが移り、距離ｌ。／２電幡して反射
面１６に達したときは５０％のエネルギーが移動されて
おり、光導波路１１と１２の光強度は等しく位相が互い
に反転した状態になっている。反射膜１６で折り返しち
たのち、光エネルギーは光導波路１１からさらに光導波
路１２に移り、距Ｍ１．／２戻った時点では１００％光
導波路１２に移動する。これは反射膜１６で折り返され
る以外は通常の方向性結合器の動作となんら変わりはな
い。方向性結合器１５の部分でも光導波路１２から光導
波路１３への光エネルギーの移動が行われ、最終的には
光導波路１３から出射光２が得られる。
一方、制御用電極１９．２０に電圧を印加した場合、電
気光学効果により！［！下の先導波路の屈折率が変わり
、方向性結合器を形成する光導波路の導波モード間に位
相速度の不整合が生じて両者の結合状態は変化し、ある
一定の電圧Ｖπにおいて方向性結合器１４．１５で光の
移動は起こらなくなり、出射光は光導波路１３から出射
されなくなる。
気光学効果により！［！下の先導波路の屈折率が変わり
、方向性結合器を形成する光導波路の導波モード間に位
相速度の不整合が生じて両者の結合状態は変化し、ある
一定の電圧Ｖπにおいて方向性結合器１４．１５で光の
移動は起こらなくなり、出射光は光導波路１３から出射
されなくなる。
本実施例では電圧印加により光の通過を遮断した場合、
光導波路１３から出射するクロストーク光は方向性結合
器１４．１５の２段を通過本番することになるため通常
の方向性結合器１段の場合に比べ消光比が２倍に改善さ
れ、−４０ｄＢ以上の消光比を持つ光制御デバイスが容
易に得られる。しかも方向性結合器を完全結合長の１／
２で折り返す構造であり、さらに方向性結合器を形成す
るために光導波路の間隔を近接させる曲がり部分の長さ
も１／２となるため、方向性結合器を二重化しているに
もかかわらず逆にデバイス長は短縮化されている。
光導波路１３から出射するクロストーク光は方向性結合
器１４．１５の２段を通過本番することになるため通常
の方向性結合器１段の場合に比べ消光比が２倍に改善さ
れ、−４０ｄＢ以上の消光比を持つ光制御デバイスが容
易に得られる。しかも方向性結合器を完全結合長の１／
２で折り返す構造であり、さらに方向性結合器を形成す
るために光導波路の間隔を近接させる曲がり部分の長さ
も１／２となるため、方向性結合器を二重化しているに
もかかわらず逆にデバイス長は短縮化されている。
第２図は本発明の第２の実施例を示す平面図である。
ｚ−Ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ３基板２１上にＴｉ拡散によ
りｎ＋１本の光導波路２２を形成する。それぞれ隣合う
光導波路はそれぞれ互いに数μｍまで近接しｎ個の方向
性結合器２４を形成している。方向性結合器２４の長さ
は完全結合長１０の１／２となるよう設定されている。
りｎ＋１本の光導波路２２を形成する。それぞれ隣合う
光導波路はそれぞれ互いに数μｍまで近接しｎ個の方向
性結合器２４を形成している。方向性結合器２４の長さ
は完全結合長１０の１／２となるよう設定されている。
方向性結合器２４の片端は光学鏡面に研磨され金属膜あ
るいは該電体膜による反射膜２６が形成されている。ま
た方向性結合器２４を形成する光導波路上にはバッファ
層を介して制御用電極２９が形成され、これらの制御信
号端子は電気的に接続され同時に電圧を印加できるよう
にされている。
るいは該電体膜による反射膜２６が形成されている。ま
た方向性結合器２４を形成する光導波路上にはバッファ
層を介して制御用電極２９が形成され、これらの制御信
号端子は電気的に接続され同時に電圧を印加できるよう
にされている。
第２図において制御用電極２９に電圧を印加しない場合
、光導波路２２にに入射した入射光１は方向性結合器２
４の部分で光導波路間の光エネルギーの移動がｎ回行わ
れ、最終的には出射光２が得られる。
、光導波路２２にに入射した入射光１は方向性結合器２
４の部分で光導波路間の光エネルギーの移動がｎ回行わ
れ、最終的には出射光２が得られる。
制御用電極２９に電圧を印加した場合、ある−定の電圧
Ｖπにおいて方向性結合器２４で光導波路間の光の移動
は起こらなくなり出射光は出射されなくなる。このよう
に電圧印加により光の通過を遮断した場合、先導波路２
２がら出射するクロストーク光は方向性結合器ｎ段を通
過することになるため通常の方向性結合器１段の場合に
比べ消光比がｎ倍に改善され、非常に高い消光比を持つ
光制御デバイスが容易に得られる。しかもデバイス長は
通常の方向性結合器１段の場合に比べ短縮化されている
。
Ｖπにおいて方向性結合器２４で光導波路間の光の移動
は起こらなくなり出射光は出射されなくなる。このよう
に電圧印加により光の通過を遮断した場合、先導波路２
２がら出射するクロストーク光は方向性結合器ｎ段を通
過することになるため通常の方向性結合器１段の場合に
比べ消光比がｎ倍に改善され、非常に高い消光比を持つ
光制御デバイスが容易に得られる。しかもデバイス長は
通常の方向性結合器１段の場合に比べ短縮化されている
。
以上Ｔｉ拡散ＬｉＮｂＯ３光導波路を用いた光スィッチ
を例にとって説明したが、プロトン交換ＬｉＮｂＯ３光
導波路や半導体光導波路、その他の光導波路を用いた場
合も同様の効果を得られることは明らかである。
を例にとって説明したが、プロトン交換ＬｉＮｂＯ３光
導波路や半導体光導波路、その他の光導波路を用いた場
合も同様の効果を得られることは明らかである。
以上説明したように本発明によればデバイス長の増加無
しに方向性結合器を多段に接続することが可能であり、
より小型で消光比の高い光ゲート素子を得ることができ
る。
しに方向性結合器を多段に接続することが可能であり、
より小型で消光比の高い光ゲート素子を得ることができ
る。
第１図は本発明の第１の実施例を示す斜視図である。第
２図は本発明の第２の実施例を示す平面図である。第３
図は従来例を示す斜視図である。 １．３７・・・入射光、２，３８・・・出射光、１０゜
２１ 、３１−Ｌ ｉ ＮｂＯ３基板、１１．１２゜１
３．２２，３２．３３・・・光導波路、１４１５．２４
．３４・・・方向性結合器、１６．１７２６・・・反射
膜、１８．３５・・・バッファ層、１９゜２０．２９．
３６・・・制御用電極。
２図は本発明の第２の実施例を示す平面図である。第３
図は従来例を示す斜視図である。 １．３７・・・入射光、２，３８・・・出射光、１０゜
２１ 、３１−Ｌ ｉ ＮｂＯ３基板、１１．１２゜１
３．２２，３２．３３・・・光導波路、１４１５．２４
．３４・・・方向性結合器、１６．１７２６・・・反射
膜、１８．３５・・・バッファ層、１９゜２０．２９．
３６・・・制御用電極。
Claims (1)
- 電気光学効果を有する基板上に形成された少なくともｎ
＋１本（ｎは整数）の光導波路により構成された少なく
ともｎ個の方向性結合器と、前記各方向性結合器の片端
にそれぞれ形成された反射膜と、前記各方向性結合器近
傍にそれぞれ形成された制御用電極とよりなることを特
徴とする光制御デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5543890A JPH03256028A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 光制御デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5543890A JPH03256028A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 光制御デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03256028A true JPH03256028A (ja) | 1991-11-14 |
Family
ID=12998600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5543890A Pending JPH03256028A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 光制御デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03256028A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0964290A1 (en) * | 1998-05-29 | 1999-12-15 | Nec Corporation | Optical switch |
| JP2005099554A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-14 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 反射型光変調器 |
| US6993213B2 (en) | 2002-11-21 | 2006-01-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical waveguide device including s-shaped waveguides |
| CN106125351A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-11-16 | 全球能源互联网研究院 | 一种反射式电光相位调制器 |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP5543890A patent/JPH03256028A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0964290A1 (en) * | 1998-05-29 | 1999-12-15 | Nec Corporation | Optical switch |
| US6304697B1 (en) | 1998-05-29 | 2001-10-16 | Nec Corporation | Thermo-optic device with evanescent wave coupling |
| US6993213B2 (en) | 2002-11-21 | 2006-01-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical waveguide device including s-shaped waveguides |
| JP2005099554A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-14 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 反射型光変調器 |
| JP4519436B2 (ja) * | 2003-09-26 | 2010-08-04 | 住友大阪セメント株式会社 | 反射型光変調器 |
| CN106125351A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-11-16 | 全球能源互联网研究院 | 一种反射式电光相位调制器 |
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