JPH04350826A - 導波路型光デバイス - Google Patents
導波路型光デバイスInfo
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- JPH04350826A JPH04350826A JP12579791A JP12579791A JPH04350826A JP H04350826 A JPH04350826 A JP H04350826A JP 12579791 A JP12579791 A JP 12579791A JP 12579791 A JP12579791 A JP 12579791A JP H04350826 A JPH04350826 A JP H04350826A
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に設けた光導波
路中に、光を閉じ込めて制御を行う導波路型光デバイス
に係わり、特に導波路型光デバイスの改良に関する。
路中に、光を閉じ込めて制御を行う導波路型光デバイス
に係わり、特に導波路型光デバイスの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信システムの実用化に伴い、大容量
で多機能の高度なシステムが求められており、より高速
の光信号の発生や光伝送路の切り替え、交換等の新たな
機能の付加が必要とされている。現在の実用システムで
は光信号は直接半導体レーザや発光ダイオードの注入電
流を変調することによって得られているが、直接変調で
は緩和振動等の効果のため数GHz以上の高速変調が難
しく、かつ波長変動が発生するためコヒーレント光伝送
方式には適用が難しいという欠点がある。
で多機能の高度なシステムが求められており、より高速
の光信号の発生や光伝送路の切り替え、交換等の新たな
機能の付加が必要とされている。現在の実用システムで
は光信号は直接半導体レーザや発光ダイオードの注入電
流を変調することによって得られているが、直接変調で
は緩和振動等の効果のため数GHz以上の高速変調が難
しく、かつ波長変動が発生するためコヒーレント光伝送
方式には適用が難しいという欠点がある。
【0003】この欠点を解決する手段としては、外部変
調器を使用する方法があり、特に電気光学結晶基板中に
形成された光導波路により構成される導波型の光変調器
は小型、高効率、高速という特徴がある。
調器を使用する方法があり、特に電気光学結晶基板中に
形成された光導波路により構成される導波型の光変調器
は小型、高効率、高速という特徴がある。
【0004】一方、光伝送路の切り換えやネットワーク
の交換機能を得る手段としては、光スイッチが使用され
ている。現在実用化されている光スイッチはプリズム、
ミラー、ファイバ等を機械的に移動させて光路を切り換
えるものであり、低速であること、形状が大きくマトリ
クス化に不適当等の欠点がある。
の交換機能を得る手段としては、光スイッチが使用され
ている。現在実用化されている光スイッチはプリズム、
ミラー、ファイバ等を機械的に移動させて光路を切り換
えるものであり、低速であること、形状が大きくマトリ
クス化に不適当等の欠点がある。
【0005】これを解決する手段として、光導波路を用
いた導波型の光スイッチの開発が進められており、高速
、多素子の集積化が可能、高信頼性等の特徴がある。 特に、ニオブ酸リチウム(LiNbO3 )結晶等の強
誘電体材料を用いたものは、光吸収が小さく低損失であ
り、大きな電気光学効果を有しているため、高効率であ
る等の特徴があり、方向性結合器型光変調器あるいは光
りスイッチ、前反射型光スイッチ、マッハツェンダ型光
変調器等の種々の方式の光制御デバイスが案出されてい
る。
いた導波型の光スイッチの開発が進められており、高速
、多素子の集積化が可能、高信頼性等の特徴がある。 特に、ニオブ酸リチウム(LiNbO3 )結晶等の強
誘電体材料を用いたものは、光吸収が小さく低損失であ
り、大きな電気光学効果を有しているため、高効率であ
る等の特徴があり、方向性結合器型光変調器あるいは光
りスイッチ、前反射型光スイッチ、マッハツェンダ型光
変調器等の種々の方式の光制御デバイスが案出されてい
る。
【0006】近年、この導波路型光スイッチの高密度集
積化の研究開発が盛んに行われており、例えば西本裕氏
らの文献、電子情報通信学会「OQE88−147」に
よれば、LiNbO3 基板を用いて方向性結合器型光
スイッチを64素子集積した8×8マトリクス光スイッ
チが提案されている。
積化の研究開発が盛んに行われており、例えば西本裕氏
らの文献、電子情報通信学会「OQE88−147」に
よれば、LiNbO3 基板を用いて方向性結合器型光
スイッチを64素子集積した8×8マトリクス光スイッ
チが提案されている。
【0007】一方、外部光変調器のような単一の光スイ
ッチからなるデバイスの研究開発も盛んに進められてい
る。このような、光スイッチデバイスの特性項目には、
スイッチング電圧(電力)、クロストーク、消光比、損
失、切り替え速度、温湿度などの環境に対する動作の安
定性などがある。
ッチからなるデバイスの研究開発も盛んに進められてい
る。このような、光スイッチデバイスの特性項目には、
スイッチング電圧(電力)、クロストーク、消光比、損
失、切り替え速度、温湿度などの環境に対する動作の安
定性などがある。
【0008】図2は、従来の方向性結合器を用いた導波
路型光デバイスとしての光スイッチを示す斜視図である
。光スイッチ11は、LiNbO3 結晶からなる基板
12を有しており、基板12上にはTi拡散により光導
波路13、14が形成されている。そして、光導波路1
3と14は、中央部分が近接しており、入光側と出光側
ではそれぞれ所定間隔(例えば600μm)だけ離間し
ている。
路型光デバイスとしての光スイッチを示す斜視図である
。光スイッチ11は、LiNbO3 結晶からなる基板
12を有しており、基板12上にはTi拡散により光導
波路13、14が形成されている。そして、光導波路1
3と14は、中央部分が近接しており、入光側と出光側
ではそれぞれ所定間隔(例えば600μm)だけ離間し
ている。
【0009】そして、基板12上には、基板12表面全
体を覆うようにバッファ層15が配設されており、バッ
ファ層15は二酸化珪素(SiO2 )等により構成さ
れている。基板12とバッファ層15との入光側端面に
は光導波路13と14のポート16a,16bが位置し
、出光側端面には光導波路13と14のポート16c,
16dが位置している。
体を覆うようにバッファ層15が配設されており、バッ
ファ層15は二酸化珪素(SiO2 )等により構成さ
れている。基板12とバッファ層15との入光側端面に
は光導波路13と14のポート16a,16bが位置し
、出光側端面には光導波路13と14のポート16c,
16dが位置している。
【0010】更に、バッファ層16上かつ光導波路13
と14が近接する部分には2枚の制御用電極17それぞ
れ光導波路13と14上に位置するように配置されてお
り、制御用電極17は金属膜により構成されている。そ
して、光導波路13と14の近接した中央部分と制御用
電極17により方向性結合器18が構成されている。な
お、光導波路13と14の近接した中央部分の長さは制
御用電極17に電圧が印加されていない時は、方向性結
合器18の部分で近接する光導波路に光パワーが移るよ
うな長さ(完全結合長)に設定されている。そして、偏
光無依存動作を行うために完全結合長がTE、TM両モ
ードで一致するようにしている。
と14が近接する部分には2枚の制御用電極17それぞ
れ光導波路13と14上に位置するように配置されてお
り、制御用電極17は金属膜により構成されている。そ
して、光導波路13と14の近接した中央部分と制御用
電極17により方向性結合器18が構成されている。な
お、光導波路13と14の近接した中央部分の長さは制
御用電極17に電圧が印加されていない時は、方向性結
合器18の部分で近接する光導波路に光パワーが移るよ
うな長さ(完全結合長)に設定されている。そして、偏
光無依存動作を行うために完全結合長がTE、TM両モ
ードで一致するようにしている。
【0011】次に、動作について説明する。
【0012】制御用電極17に電圧が印加されていない
場合、ポート16aから光導波路13へ入射する光は、
方向性結合器18の部分で近接する光導波路14に光パ
ワーが移り、光導波路14を通ってポート16dから出
射する。
場合、ポート16aから光導波路13へ入射する光は、
方向性結合器18の部分で近接する光導波路14に光パ
ワーが移り、光導波路14を通ってポート16dから出
射する。
【0013】また、制御用電極17に所定電圧が印加さ
れた場合、光導波路13、14の屈折率が変化し、方向
性結合器18の部分で光導波路13、14間の光パワー
の移動が起こらない。ポート16aから光導波路13へ
入射する光は、光導波路13を通ってポート16cから
出射する。
れた場合、光導波路13、14の屈折率が変化し、方向
性結合器18の部分で光導波路13、14間の光パワー
の移動が起こらない。ポート16aから光導波路13へ
入射する光は、光導波路13を通ってポート16cから
出射する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従来の導波路型光デバ
イスは、以上のように構成されており、光スイッチ11
は、偏光無依存動作を行うために上述した完全結合長が
TE、TM両モードで一致するようにしているが、TE
、TM両モードの完全結合長が一致するような条件で方
向性結合器を作成してもプロセスバッチ間のばらつき等
によりポート16cから出射される光パワーがTEモー
ドとTMモードとで異なり、入力光の変更状態により出
力が変動する、すなわちTE、TMモードとで完全結合
長に差が生じるという問題点があった。
イスは、以上のように構成されており、光スイッチ11
は、偏光無依存動作を行うために上述した完全結合長が
TE、TM両モードで一致するようにしているが、TE
、TM両モードの完全結合長が一致するような条件で方
向性結合器を作成してもプロセスバッチ間のばらつき等
によりポート16cから出射される光パワーがTEモー
ドとTMモードとで異なり、入力光の変更状態により出
力が変動する、すなわちTE、TMモードとで完全結合
長に差が生じるという問題点があった。
【0015】本発明は、上記のような課題を解消するた
めになされたもので、TE、TMモードとで完全結合長
を一致するように調整できる導波路型光デバイスを得る
ことを目的とする。
めになされたもので、TE、TMモードとで完全結合長
を一致するように調整できる導波路型光デバイスを得る
ことを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の導波路型光デバ
イスは、基板表面に形成された複数本の光導波路と、光
導波路および基板表面を覆うバッファ層と、バッファ層
上の光導波路に臨む位置に配置された制御用電極と、バ
ッファ層の光導波路の出射側を切り欠いた切欠部と、切
欠部に光導波路と直接接触するように設けられた偏光成
分間の導波損失を補う長さの金属膜と、を備えることを
特徴とするものである。
イスは、基板表面に形成された複数本の光導波路と、光
導波路および基板表面を覆うバッファ層と、バッファ層
上の光導波路に臨む位置に配置された制御用電極と、バ
ッファ層の光導波路の出射側を切り欠いた切欠部と、切
欠部に光導波路と直接接触するように設けられた偏光成
分間の導波損失を補う長さの金属膜と、を備えることを
特徴とするものである。
【0017】
【作用】以上のように構成したので、切欠部に光導波路
と直接接触するように設けられた金属膜によりTMモー
ド光のパワーを吸収し、金属膜と光導波路との接触長を
調整することにより信号光が出射ポートでTE、TMモ
ードの光パワーの大きさを等しくし、入力光の偏向状態
で光出力パワーを変動させない。
と直接接触するように設けられた金属膜によりTMモー
ド光のパワーを吸収し、金属膜と光導波路との接触長を
調整することにより信号光が出射ポートでTE、TMモ
ードの光パワーの大きさを等しくし、入力光の偏向状態
で光出力パワーを変動させない。
【0018】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。
する。
【0019】図1は、本発明に係わる導波路型光デバイ
スとしての光スイッチを示す斜視図である。光スイッチ
11は、LiNbO3 結晶からなる基板12を有して
おり、基板12上に光導波路パターンに形成されTiを
熱拡散することにより基板12よりも屈折率の高い光導
波路13、14が形成されている。そして、光導波路1
3と14は、中央部分が近接しており、入光側と出光側
ではそれぞれ所定間隔(例えば600μm)だけ離間し
ている。
スとしての光スイッチを示す斜視図である。光スイッチ
11は、LiNbO3 結晶からなる基板12を有して
おり、基板12上に光導波路パターンに形成されTiを
熱拡散することにより基板12よりも屈折率の高い光導
波路13、14が形成されている。そして、光導波路1
3と14は、中央部分が近接しており、入光側と出光側
ではそれぞれ所定間隔(例えば600μm)だけ離間し
ている。
【0020】そして、基板12上には、基板12表面全
体を覆うようにバッファ層15が配設されており、バッ
ファ層15は二酸化珪素(SiO2 )等により構成さ
れている。基板12とバッファ層15との入光側端面に
は光導波路13と14のポート16a,16bが位置し
、出光側端面には光導波路13と14のポート16c,
16dが位置している。
体を覆うようにバッファ層15が配設されており、バッ
ファ層15は二酸化珪素(SiO2 )等により構成さ
れている。基板12とバッファ層15との入光側端面に
は光導波路13と14のポート16a,16bが位置し
、出光側端面には光導波路13と14のポート16c,
16dが位置している。
【0021】更に、バッファ層16上かつ光導波路13
と14が近接する部分には2枚の制御用電極17がそれ
ぞれ光導波路13と14上に位置するように配置されて
おり、制御用電極17は金属膜により構成されている。 なお、バッファ層15は、制御用電極17によるTMモ
ードの吸収を防ぐ機能を有している。
と14が近接する部分には2枚の制御用電極17がそれ
ぞれ光導波路13と14上に位置するように配置されて
おり、制御用電極17は金属膜により構成されている。 なお、バッファ層15は、制御用電極17によるTMモ
ードの吸収を防ぐ機能を有している。
【0022】そして、光導波路13と14の近接した中
央部分と制御用電極17とにより方向性結合器18が構
成されている。なお、光導波路13と14の近接した中
央部分の長さは制御用電極17に電圧が印加されていな
い時は、方向性結合器18の部分で近接する光導波路に
光パワーが移るような長さ(完全結合長)に設定されて
いる。すなわち、ポート16dの出射光はTEモードに
比べTMモードのパワーが大きくなるように設定されて
いる。
央部分と制御用電極17とにより方向性結合器18が構
成されている。なお、光導波路13と14の近接した中
央部分の長さは制御用電極17に電圧が印加されていな
い時は、方向性結合器18の部分で近接する光導波路に
光パワーが移るような長さ(完全結合長)に設定されて
いる。すなわち、ポート16dの出射光はTEモードに
比べTMモードのパワーが大きくなるように設定されて
いる。
【0023】また、バッファ層16は光導波路14のポ
ート16dの近傍側が切り欠かれており、この切欠部1
9には、光導波路14と直接接触するように偏光成分間
の導波損失を補う長さの金属膜20が設けられている。 金属膜20はTMモード光のパワーを吸収し、ポート1
6dでの出射光のパワーがTE,TM両モードで等しく
なるようにTMモード光を吸収するようになっている。
ート16dの近傍側が切り欠かれており、この切欠部1
9には、光導波路14と直接接触するように偏光成分間
の導波損失を補う長さの金属膜20が設けられている。 金属膜20はTMモード光のパワーを吸収し、ポート1
6dでの出射光のパワーがTE,TM両モードで等しく
なるようにTMモード光を吸収するようになっている。
【0024】そして、金属膜20の長さを設定する場合
、TMモード光の金属膜20への吸収の割合は、金属膜
20の長さが長いほど大きくなる。金属膜20の長さは
始めはポート16dでの出射光のパワーがTMモード光
のポート16dでの出射光のパワーをモニタしながらT
Eモード光と等しくなるように金属膜20の長さを短く
していく。同様の動作を繰り返し、ポート16dでの出
射光のパワーをTE,TM両モードで等しくし、これに
より偏光無依存動作を行うことが可能となる。
、TMモード光の金属膜20への吸収の割合は、金属膜
20の長さが長いほど大きくなる。金属膜20の長さは
始めはポート16dでの出射光のパワーがTMモード光
のポート16dでの出射光のパワーをモニタしながらT
Eモード光と等しくなるように金属膜20の長さを短く
していく。同様の動作を繰り返し、ポート16dでの出
射光のパワーをTE,TM両モードで等しくし、これに
より偏光無依存動作を行うことが可能となる。
【0025】次に、本実施例の作用について説明する。
【0026】制御用電極17に電圧が印加されていない
場合、ポート16aから光導波路13へ入射する光は、
方向性結合器18の部分で近接する光導波路14に光パ
ワーが移り、光導波路14を通ってポート16dから出
射する。
場合、ポート16aから光導波路13へ入射する光は、
方向性結合器18の部分で近接する光導波路14に光パ
ワーが移り、光導波路14を通ってポート16dから出
射する。
【0027】この際、金属膜20はTMモード光のパワ
ーを吸収し、ポート16dでの出射光のパワーがTE,
TM両モードで等しくなる。
ーを吸収し、ポート16dでの出射光のパワーがTE,
TM両モードで等しくなる。
【0028】また、制御用電極17に所定電圧が印加さ
れた場合、光導波路13、14の屈折率が変化し、方向
性結合器18の部分で光導波路13、14間の光パワー
の移動が起こらない。ポート16aから光導波路13へ
入射する光は、光導波路13を通ってポート16cから
出射する。
れた場合、光導波路13、14の屈折率が変化し、方向
性結合器18の部分で光導波路13、14間の光パワー
の移動が起こらない。ポート16aから光導波路13へ
入射する光は、光導波路13を通ってポート16cから
出射する。
【0029】なお、上述実施例においては、ポート16
dを信号光の出力として説明したが、これに限らず、ポ
ート16cを信号光の出力としてもよい。このようにし
た場合、光導波路13と直接接触するように金属膜20
を形成する。
dを信号光の出力として説明したが、これに限らず、ポ
ート16cを信号光の出力としてもよい。このようにし
た場合、光導波路13と直接接触するように金属膜20
を形成する。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光導波路
と直接接触するように設けられた金属膜によりTMモー
ド光のパワーを吸収し、金属膜と光導波路との接触長を
調整することにより信号光が出射ポートでTE、TMモ
ードの光パワーの大きさを等しくするように構成したの
で、TE、TMモードとで完全結合長を一致させて、入
力光の偏向状態で光出力パワーを変動させないようにす
ることができる。
と直接接触するように設けられた金属膜によりTMモー
ド光のパワーを吸収し、金属膜と光導波路との接触長を
調整することにより信号光が出射ポートでTE、TMモ
ードの光パワーの大きさを等しくするように構成したの
で、TE、TMモードとで完全結合長を一致させて、入
力光の偏向状態で光出力パワーを変動させないようにす
ることができる。
【図1】本発明に係わる導波路型光デバイスとしての光
スイッチを示す斜視図である。
スイッチを示す斜視図である。
【図2】従来の光スイッチを示す斜視図である。
13、14 光導波路
15 バッファ層
17 制御用電極
19 切欠部
20 金属板
Claims (1)
- 【請求項1】 基板表面に形成された複数本の光導波
路と、光導波路および基板表面を覆うバッファ層と、バ
ッファ層上の光導波路に臨む位置に配置された制御用電
極とを備える導波路型光デバイスにおいて、前記バッフ
ァ層の光導波路の出射側を切り欠いた切欠部と、切欠部
に光導波路と直接接触するように設けられた偏光成分間
の導波損失を補う長さの金属膜とを備えることを特徴と
する導波路型光デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-05-29 JP JP12579791A patent/JP2936792B2/ja not_active Expired - Lifetime
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