JPH0377493B2 - - Google Patents
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- JPH0377493B2 JPH0377493B2 JP57091371A JP9137182A JPH0377493B2 JP H0377493 B2 JPH0377493 B2 JP H0377493B2 JP 57091371 A JP57091371 A JP 57091371A JP 9137182 A JP9137182 A JP 9137182A JP H0377493 B2 JPH0377493 B2 JP H0377493B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 30
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 15
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
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)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(1) 発明の技術分野
本発明は、光回路素子に関し、特に電気光学効
果等による屈折率の変化を利用した光回路素子に
関する。
果等による屈折率の変化を利用した光回路素子に
関する。
(2) 技術の背景
一般に、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）等の電
気光学結晶に電界を印加することにより該電気光
学結晶の屈折率が変化する電化光学効果が知られ
ており、このような電気光学効果を利用して光ス
イツチ等の機能素子を構成することが行なわれて
いる。しかしながら、このような電気光学効果即
ち電界による屈折率の変化は印加された電界の大
きさに対してかなり少ないものであるため、機能
素子を動作させるには通常かなり高い電圧を印加
する必要があり動作効率が低い。したがつて、こ
のような機能素子を実用に供するためには動作効
率をさらに向上させる必要がある。
気光学結晶に電界を印加することにより該電気光
学結晶の屈折率が変化する電化光学効果が知られ
ており、このような電気光学効果を利用して光ス
イツチ等の機能素子を構成することが行なわれて
いる。しかしながら、このような電気光学効果即
ち電界による屈折率の変化は印加された電界の大
きさに対してかなり少ないものであるため、機能
素子を動作させるには通常かなり高い電圧を印加
する必要があり動作効率が低い。したがつて、こ
のような機能素子を実用に供するためには動作効
率をさらに向上させる必要がある。
(3) 従来技術と問題点
第１図は、従来形の光回路素子の１例としての
光スイツチを示す。同図において、１は前述のニ
オブ酸リチウム等の電気光学結晶基板、２−１，
２−１′，２−２，２−２′はそれぞれ電気光学基
板１内に構成されたＸ字形の導波路、そして３，
３′は該Ｘ字形導波路の交点部に互いに平行な位
置に形成された電極である。また、各導波路２−
１，２−１′，２−２，２−２′はすべて同じ屈折
率を有し、その屈折率は電気光学結晶基板１の屈
折率よりも大きくなつている。
光スイツチを示す。同図において、１は前述のニ
オブ酸リチウム等の電気光学結晶基板、２−１，
２−１′，２−２，２−２′はそれぞれ電気光学基
板１内に構成されたＸ字形の導波路、そして３，
３′は該Ｘ字形導波路の交点部に互いに平行な位
置に形成された電極である。また、各導波路２−
１，２−１′，２−２，２−２′はすべて同じ屈折
率を有し、その屈折率は電気光学結晶基板１の屈
折率よりも大きくなつている。
第１図の装置において、電極３，３′間に何ら
の電圧も印加されていない場合は例えば導波路２
−１を矢印Ａ方向に入射してきた光は該導波路２
−１内を通り２−１′内を矢印Ｄ方向に進行する。
同様にして例えば導波路２−２から矢印Ｂ方向に
入射した光は導波路２−２′を矢印Ｃ方向に進行
する。ところが、電極３，３′間に所定極性の直
流電圧Ｅを印加すると、Ｘ字形導波路の交点部に
電界が印加され該電極３，３′間にある導波路部
分の屈折率が小さくなる。これにより、Ａ方向か
ら入力された光は低屈折率部分で全反射され導波
路２−２′内を矢印Ｃ方向に進行する。従つて、
例えば導波路２−１から矢印Ａ方向に入力された
光が電極３，３′間に直流電圧Ｅを印加するか否
かにより導波路２−２′また２−１′のいづれかに
切換伝送されることになり、光スイツチとしての
動作が行なわれる。
の電圧も印加されていない場合は例えば導波路２
−１を矢印Ａ方向に入射してきた光は該導波路２
−１内を通り２−１′内を矢印Ｄ方向に進行する。
同様にして例えば導波路２−２から矢印Ｂ方向に
入射した光は導波路２−２′を矢印Ｃ方向に進行
する。ところが、電極３，３′間に所定極性の直
流電圧Ｅを印加すると、Ｘ字形導波路の交点部に
電界が印加され該電極３，３′間にある導波路部
分の屈折率が小さくなる。これにより、Ａ方向か
ら入力された光は低屈折率部分で全反射され導波
路２−２′内を矢印Ｃ方向に進行する。従つて、
例えば導波路２−１から矢印Ａ方向に入力された
光が電極３，３′間に直流電圧Ｅを印加するか否
かにより導波路２−２′また２−１′のいづれかに
切換伝送されることになり、光スイツチとしての
動作が行なわれる。
しかしながら、前記従来形においては、電気光
学結晶の印加電界に対する屈折率の変化率があま
り大きくないため、光スイツチとしての動作を行
なうためにはかなり高い直流電圧、例えば60V、
を印加しなければならないという不都合があつ
た。
学結晶の印加電界に対する屈折率の変化率があま
り大きくないため、光スイツチとしての動作を行
なうためにはかなり高い直流電圧、例えば60V、
を印加しなければならないという不都合があつ
た。
(4) 発明の目的
本発明の目的は、前述の従来形における問題点
に鑑み、電気光学結晶等を用いた光回路素子にお
いて、該電気光学結晶上に構成した導波路の上に
部分的に所定の屈折率の膜を形成し、該膜の存在
による屈折率の変化効果を電界等によつて強めま
たは弱めるように構成するという構想に基づき、
低電圧で動作し、従つて効率の良い光機能素子が
実現できるようにすることにある。
に鑑み、電気光学結晶等を用いた光回路素子にお
いて、該電気光学結晶上に構成した導波路の上に
部分的に所定の屈折率の膜を形成し、該膜の存在
による屈折率の変化効果を電界等によつて強めま
たは弱めるように構成するという構想に基づき、
低電圧で動作し、従つて効率の良い光機能素子が
実現できるようにすることにある。
(5) 発明の構成
そしてこの目的は、全反射により光路の切り換
えを行う領域の屈折率を予め低く設定し、光路の
切り換えを行わない場合には、所定極性の電圧を
印加して該領域の屈折率を高くすることで周囲と
同程度とし、また、全反射により光路の切り換え
を行う場合には、該所定極性と逆極性の電圧を印
加して該領域の屈折率を電圧を印加しない場合よ
りもさらに低下させるようにしとことを特徴とす
る光回路素子を提供することによつて達成され
る。
えを行う領域の屈折率を予め低く設定し、光路の
切り換えを行わない場合には、所定極性の電圧を
印加して該領域の屈折率を高くすることで周囲と
同程度とし、また、全反射により光路の切り換え
を行う場合には、該所定極性と逆極性の電圧を印
加して該領域の屈折率を電圧を印加しない場合よ
りもさらに低下させるようにしとことを特徴とす
る光回路素子を提供することによつて達成され
る。
(6) 発明の実施例
以下図面により本発明の実施例を説明する。第
２図は、本発明の１実施例に係わる光回路素子と
しての光スイツチを示す。同図において、１は電
気光学結晶基板、２−１，２−１′，２−２，２
−２′は電気光学結晶基板１内に形成された高屈
折率の導波路でありこれらのものは第１図の装置
のものと同じである。４は、欠如部５の部分を除
き、電気光学結晶基板１および各導波路２−１，
２−１′，２−２，２−２′上に形成された酸化ア
ルミニウム（Al2O3）等の光導波路より小さな屈
折率を持ち５より大きな屈折率を持つ膜、そして
６，６′はＸ字形導波路の交点部付近に前記欠如
部５をはさんで設けられた電極である。
２図は、本発明の１実施例に係わる光回路素子と
しての光スイツチを示す。同図において、１は電
気光学結晶基板、２−１，２−１′，２−２，２
−２′は電気光学結晶基板１内に形成された高屈
折率の導波路でありこれらのものは第１図の装置
のものと同じである。４は、欠如部５の部分を除
き、電気光学結晶基板１および各導波路２−１，
２−１′，２−２，２−２′上に形成された酸化ア
ルミニウム（Al2O3）等の光導波路より小さな屈
折率を持ち５より大きな屈折率を持つ膜、そして
６，６′はＸ字形導波路の交点部付近に前記欠如
部５をはさんで設けられた電極である。
第３図ａおよびｂは、それぞれ第２図の装置の
−線および−線から見た部分的断面図で
ある。これらの断面図から明らかなように、高屈
折率膜４は欠如部５を除きすべての光学結晶基板
１および導波路上に形成されており、該高屈折率
膜上に電極６，６′が形成されている。なお、第
３図ｂにおいて７は高屈折率膜スイツチを保護す
るためのバツフア層であり第２図および第３図ａ
においては図示を省略している。この層の存在は
不可欠なものではなく、この膜７及び５を除く構
成もありうる。
−線および−線から見た部分的断面図で
ある。これらの断面図から明らかなように、高屈
折率膜４は欠如部５を除きすべての光学結晶基板
１および導波路上に形成されており、該高屈折率
膜上に電極６，６′が形成されている。なお、第
３図ｂにおいて７は高屈折率膜スイツチを保護す
るためのバツフア層であり第２図および第３図ａ
においては図示を省略している。この層の存在は
不可欠なものではなく、この膜７及び５を除く構
成もありうる。
上記構成に係わる光回路素子において、一般に
高屈折率を領域に隣接する領域の屈折率が増加す
るという現象があるため、高屈折率４の存在下に
ある各導波路２−１，２−１′，２−２，２−
２′の部分は屈折率は欠如部５の下側の部分より
も屈折率が高くなつている。従つて、各電極６，
６′に何らの電圧にも印加しない場合は、導波路
２−１内を矢印Ａ方向に進行してきた光はその全
部または１部が欠如部５の下側に存在する低屈折
率領域によつてフルネル反射又は全反射され導波
路２−２′内矢印Ｃ方向に進行する。同様に、導
波路２−２から矢印Ｂ方向に入射してきた光はそ
の全部または一部がフルネル反射又は全反射され
て導波路２−１′内を矢印Ｄ方向に進行する。次
に電極６および６′間に例えば電極６′側が高電圧
となるような直流電圧E′を印加すると、欠如部５
の下にある低屈折率領域に電界が印加されこの電
界により該低屈折率領域内の屈折率が大きくなり
導波路の他の部分とほぼ同じ屈折率になるように
することができる。このような状態においては、
前述のような欠如部５の下の領域におけるフレネ
ル反射又は全反射はおこらず、導波路２−１内を
Ａ方向に入力された光は導波路２−１′内を矢印
Ｄ方向に直進し、また導波路２−２から矢印Ｂ方
向に入力された光は導波路２−２′を矢印Ｃ方向
に直進する。次に、電極６および６′に印加され
る直流電圧E′の極性を反転して電極６が高電圧側
になるようにすると、欠如部５の下側の領域の屈
折率は、もともと高屈折率膜４が存在しないこと
により低くなつているものがさらに低くなるよう
にされ、極めて低い値になる。従つて、導波路２
−１内を矢印Ａ方向に入力された光は欠如部５の
下側の領域においてほぼすべて全反射され導波路
２−２′内を矢印Ｃ方向に進行する。同様に導波
路２−２内を矢印Ｂ方向に入力された光は導波路
２−１′内を矢印Ｄ方向に進行するよう全反射さ
れる。従つて、上述の構成によれば第１図の従来
形の構成に比し、同じ電圧の印加により実効的な
屈折率の変化量を２倍にすることができ、あるい
は同じ屈折率の変化を得るための印加電圧はほぼ
１／２でよい。
高屈折率を領域に隣接する領域の屈折率が増加す
るという現象があるため、高屈折率４の存在下に
ある各導波路２−１，２−１′，２−２，２−
２′の部分は屈折率は欠如部５の下側の部分より
も屈折率が高くなつている。従つて、各電極６，
６′に何らの電圧にも印加しない場合は、導波路
２−１内を矢印Ａ方向に進行してきた光はその全
部または１部が欠如部５の下側に存在する低屈折
率領域によつてフルネル反射又は全反射され導波
路２−２′内矢印Ｃ方向に進行する。同様に、導
波路２−２から矢印Ｂ方向に入射してきた光はそ
の全部または一部がフルネル反射又は全反射され
て導波路２−１′内を矢印Ｄ方向に進行する。次
に電極６および６′間に例えば電極６′側が高電圧
となるような直流電圧E′を印加すると、欠如部５
の下にある低屈折率領域に電界が印加されこの電
界により該低屈折率領域内の屈折率が大きくなり
導波路の他の部分とほぼ同じ屈折率になるように
することができる。このような状態においては、
前述のような欠如部５の下の領域におけるフレネ
ル反射又は全反射はおこらず、導波路２−１内を
Ａ方向に入力された光は導波路２−１′内を矢印
Ｄ方向に直進し、また導波路２−２から矢印Ｂ方
向に入力された光は導波路２−２′を矢印Ｃ方向
に直進する。次に、電極６および６′に印加され
る直流電圧E′の極性を反転して電極６が高電圧側
になるようにすると、欠如部５の下側の領域の屈
折率は、もともと高屈折率膜４が存在しないこと
により低くなつているものがさらに低くなるよう
にされ、極めて低い値になる。従つて、導波路２
−１内を矢印Ａ方向に入力された光は欠如部５の
下側の領域においてほぼすべて全反射され導波路
２−２′内を矢印Ｃ方向に進行する。同様に導波
路２−２内を矢印Ｂ方向に入力された光は導波路
２−１′内を矢印Ｄ方向に進行するよう全反射さ
れる。従つて、上述の構成によれば第１図の従来
形の構成に比し、同じ電圧の印加により実効的な
屈折率の変化量を２倍にすることができ、あるい
は同じ屈折率の変化を得るための印加電圧はほぼ
１／２でよい。
なお、上記例に於いては膜を用いて交叉部の必
要部を実効的に低屈折率としたが、この代わりに
５の部分の下にある導波路をイオンエツチ等の手
段によつて少し削る事によつても部分的な導波路
の低屈折率化は実現できる。
要部を実効的に低屈折率としたが、この代わりに
５の部分の下にある導波路をイオンエツチ等の手
段によつて少し削る事によつても部分的な導波路
の低屈折率化は実現できる。
さらに、上述においては電気光学結晶に電界を
印加することによつて動作するようにした光回路
素子の例を示したが、本発明は特にこれに限るこ
となく例えば磁気光学結晶あるいは音響光学結晶
にそれぞれ磁界あるいは超音波を印加することに
よつて動作するようにした光回路素子にも適用で
きることが明らかである。
印加することによつて動作するようにした光回路
素子の例を示したが、本発明は特にこれに限るこ
となく例えば磁気光学結晶あるいは音響光学結晶
にそれぞれ磁界あるいは超音波を印加することに
よつて動作するようにした光回路素子にも適用で
きることが明らかである。
(7) 発明の効果
このように、本発明によれば、導波路上に部分
的に形成した所要の屈折率膜による屈折率の変化
を強めまたは弱めるように電界等を印加するよう
にしたから、従来の光回路素子に比べてかなり低
い電圧によつて動作させることが可能となり、光
回路素子の動作感度を向上させることができる。
的に形成した所要の屈折率膜による屈折率の変化
を強めまたは弱めるように電界等を印加するよう
にしたから、従来の光回路素子に比べてかなり低
い電圧によつて動作させることが可能となり、光
回路素子の動作感度を向上させることができる。
第１図は、従来形の光回路素子を示す平面図、
第２図は、本発明の１実施例に係わる光回路素子
を示す平面図、そして第３図ａおよびｂはそれぞ
れ第２図における−線および−線におけ
る断面図である。 １……電気光学結晶基板、２−１，２−１′，
２−２，２−２′……導波路、３，３′，６，６′
……電極、４……高屈折率膜、５……欠如部、７
……バツフア層。
第２図は、本発明の１実施例に係わる光回路素子
を示す平面図、そして第３図ａおよびｂはそれぞ
れ第２図における−線および−線におけ
る断面図である。 １……電気光学結晶基板、２−１，２−１′，
２−２，２−２′……導波路、３，３′，６，６′
……電極、４……高屈折率膜、５……欠如部、７
……バツフア層。
Claims (1)
- １ 全反射により光路の切り換えを行う領域の屈
折率を予め低く設定し、光路の切り換えを行わな
い場合には、所定極性の電圧を印加して該領域の
屈折率を高くすることで周囲と同程度とし、ま
た、全反射により光路の切り換えを行う場合に
は、該所定極性と逆極性の電圧を印加して該領域
の屈折率を電圧を印加しない場合よりもさらに低
下させるようにしたことを特徴とする光回路素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9137182A JPS58208727A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 光回路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9137182A JPS58208727A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 光回路素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58208727A JPS58208727A (ja) | 1983-12-05 |
| JPH0377493B2 true JPH0377493B2 (ja) | 1991-12-10 |
Family
ID=14024513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9137182A Granted JPS58208727A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 光回路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58208727A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4761060A (en) * | 1984-11-07 | 1988-08-02 | Nec Corporation | Optical delay type flipflop and shift register using it |
| JP2006276576A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Ricoh Co Ltd | 光制御素子及び光制御素子製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5870216A (ja) * | 1981-10-22 | 1983-04-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波形光スイツチ |
-
1982
- 1982-05-31 JP JP9137182A patent/JPS58208727A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5870216A (ja) * | 1981-10-22 | 1983-04-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波形光スイツチ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58208727A (ja) | 1983-12-05 |
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