JPH0511285A - 光波長選択スイツチ - Google Patents

光波長選択スイツチ

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Publication number
JPH0511285A
JPH0511285A JP16577791A JP16577791A JPH0511285A JP H0511285 A JPH0511285 A JP H0511285A JP 16577791 A JP16577791 A JP 16577791A JP 16577791 A JP16577791 A JP 16577791A JP H0511285 A JPH0511285 A JP H0511285A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
wavelength
light
signal light
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP16577791A
Other languages
English (en)
Inventor
Noboru Otani
昇 大谷
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPH0511285A publication Critical patent/JPH0511285A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 簡単な構成で波長多重された導波光から所定
の波長の信号光を分離すると共に選択することのできる
光波長選択スイッチを提供する。 【構成】 光波長選択スイッチは導波路基板21、並びに
2つの反射部22及び23を備えている。反射部22は反射膜
31、導波路基板21に形成されている導波路32及び電極33
を含んでいる。反射膜31は導波路基板21及び導波路32の
屈折率より小さい屈折率を有する2枚の透明な誘電体薄
膜と、これら2枚の誘電体薄膜に挟まれており負の誘電
率を有するAg薄膜とから成る3層構造の反射膜として
形成されている。導波路32はV字型単一モードの導波路
として形成されており、特定の波長の信号光に対してS
Pモードが励振される入射角度を成すように構成されて
いる。電極33は導波路32の交差部32a に形成されてお
り、交差部32a の屈折率を制御するために、電圧の印加
により交差部32a を加熱可能なように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光情報通信や光コンピ
ュータ等の光情報処理に利用される光学部品に関し、特
に、光波長多重伝送における光波長選択スイッチに関す
る。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信は、その高速性、広帯域
性からマルチメディア化する情報化社会の要望に応える
大容量情報伝送の有力な手段として実用化されつつあ
る。
【0003】光ファイバによる伝送容量を増加させる方
法として、送信側で合波器によって複数の異なる波長の
光を合波して1本の光ファイバで伝送し、受信側で分波
器によって各波長に分波する光波長多重伝送がある。こ
の光波長多重伝送では、波長を分離、選択するための素
子として分波器が従来利用されており、又、波長を選択
するスイッチング機能を有する導波路形の分波器とし
て、方向性結合器を応用した光波長フィルタがある。
【0004】図4は方向性結合器を応用した従来の光波
長フィルタの構成を示す概略構成図である。
【0005】同図に示すように、従来の光波長フィルタ
は、波長λ1 及び波長λ2 の信号光が多重された波長多
重信号光Pi (λ1 +λ2 )が伝搬定数の異なる非対称
方向性結合器41に導かれると、電圧V0 の印加により波
長λ1 の信号光P(λ1 )と波長λ2 の信号光P
(λ2 )とに分離されるように構成されている。この光
波長フィルタは低電圧駆動が可能であり、損失が小さい
等の利点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の光波
長フィルタでは、図4のY合流部42及びY分岐部43の水
平方向に対する角度が1 〜2 度と小さく、更に結合長が
10〜15mm(ミリメートル)程度と大きいため、小型
化、多段接続の構成とすることが難しいという問題点が
ある。
【0007】又、CATV(有線テレビ)のような多チ
ャンネルに多重化された同質の信号から1つの信号を選
択する場合には、上述の分波器で分離された情報を更
に、光スイッチ又は電気的スイッチによって選択しなけ
ればならず、構成が複雑になるという問題点がある。
【0008】本発明は、簡単な構成で波長多重された導
波光から所定の波長の信号光を分離すると共に選択する
ことができる光波長選択スイッチを提供するものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】複数の反射部と、波長多
重された導波光に含まれる複数の信号光を複数の反射部
に導くための複数の導波路と、複数の反射部のうちいず
れか1つの反射部により所定の信号光が全反射されるよ
うに当該反射部に導波光を導いている導波路の屈折率を
変化させる手段とを備えている。
【0010】
【作用】波長多重された導波光が、複数の導波路に沿っ
て基板の端面に形成されている複数の反射部に順次導か
れる。このとき、複数の導波路は複数の反射部に対して
所定の角度をもって基板にそれぞれ設けられているた
め、波長多重された導波光に含まれる複数の信号光は複
数の反射部の各々によってそれぞれ減衰される。この状
態において、複数の導波路のうちいずれか1つの導波路
の屈折率を変化させる手段によって当該導波路の屈折率
が変化させられると、当該導波路に沿って導波光が導か
れる反射部によって所定の波長の信号光が全反射され
る。従って、簡単な構成で波長多重された導波光から所
定の波長の信号光のみを分離すると共に選択することが
できる。
【0011】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。
【0012】本発明に係る光波長選択スイッチにおいて
利用されている原理を説明する。
【0013】基板の屈折率より小さい屈折率を有する誘
電体膜にTM(トランスバースマグネティック)偏光の
光が、基板から全反射角で入射すると、誘電体膜中にい
わゆるエバネッセント波が伝搬する。全反射界面に平行
なエバネッセント波の波数ベクトルk11は、基板の屈折
率をns 、光の入射角度をθ、角振動数をω及び光速を
cとすると、次式で与えられる。
【0014】k11=(ω/c)ns ・Sinθ このエバネッセント波の波数ベクトルk11が、上述の誘
電体膜に挟まれている負の誘電率を有する金属膜の表面
電磁((サーフィスプラズモン)Surface Plasmon 、以
下SPと略す。)モードの波数ベクトルと一致すると、
相互作用が生じてSPモードが励振される。
【0015】このとき、光のエネルギは上述の金属膜の
面と平行に伝搬されるため、全反射界面からの反射光は
0になる。SPモードの励振される角度θに光の入射角
度を設定し、基板の屈折率ns を変化させることによ
り、光波長選択スイッチを構成することができる。
【0016】図2は本発明に係る光波長選択スイッチの
一実施例に含まれている反射部の構成を示す概略構成図
である。
【0017】同図に示すように、この実施例の光波長選
択スイッチに含まれている反射部は、導波路基板11、反
射膜12、導波路13及び電極14を備えている。
【0018】導波路基板11と、導波路基板11に形成され
ている導波路13とは、例えばニオブ酸リチウム(LiN
bO3 )から形成されている。
【0019】反射膜12は導波路基板11及び導波路13の屈
折率より小さい屈折率を有する2枚の透明な誘電体薄膜
12a 及び12b と、誘電体薄膜12a 及び12b に挟まれてお
り負の誘電率を有する銀(Ag)薄膜12c とから成る3
層構造の反射膜として形成されている。誘電体薄膜12a
及び12b は例えば、窒化アルミニウム(AlN)から形
成されている。
【0020】導波路13はV字型単一モードの導波路とし
て形成されており、特定の波長の光に対してSPモード
が励振される入射角度(導波路のV字部が鉛直方向に対
して成す角度)θを成すように構成されている。
【0021】電極14は導波路13の交差部13a に形成され
ており、交差部13a の屈折率を制御するために、電圧の
印加により交差部13a を加熱可能なように構成されてい
る。即ち、この実施例では、導波路13の交差部13a の屈
折率を変化させるために、熱光学効果が利用されてい
る。
【0022】図1は本発明に係る光波長選択スイッチの
一実施例の構成を示す概略構成図である。同図には、1.
55μm(マイクロメートル)(λ1)及び1.3 μm(λ
2 )の波長の信号光が多重された導波光(入力光(λ1
+λ2 ))から、一方の波長の信号光(出力光)を分離
し、選択する場合が示されている。
【0023】同図に示すように、この実施例の光波長選
択スイッチは、導波路基板21、並びに2つの反射部22及
び23を備えている。
【0024】反射部22は反射膜31、導波路32及び電極33
を含んでいる。
【0025】導波路基板21と、導波路基板21に形成され
ている導波路32とは、例えばLiNbO3 から形成され
ている。
【0026】反射膜31は導波路基板21及び導波路32の屈
折率より小さい屈折率を有する、即ち1.8 の屈折率を有
する2枚の透明な誘電体薄膜と、これら2枚の誘電体薄
膜に挟まれており負の誘電率を有するAg薄膜とから成
る3層構造の反射膜として形成されている。
【0027】これら2枚の誘電体薄膜は例えば、2.8 μ
m厚のAlNから成っており、Ag薄膜の厚さは例え
ば、23nm(ナノメートル)厚に形成されている。
【0028】導波路32はV字型単一モードの導波路とし
て形成されており、特定の波長の光に対してSPモード
が励振される入射角度(導波路のV字部が鉛直方向に対
して成す角度)θが、この実施例では51.7度を成すよう
に構成されている。
【0029】電極33は導波路32の交差部32a に形成され
ており、交差部32a の屈折率を制御するために、電圧の
印加により交差部32a を加熱可能なように構成されてい
る。
【0030】反射部23は反射膜34、導波路35及び電極36
を含んでいる。
【0031】反射膜34、導波路35及び電極36は、反射部
22に含まれている反射膜31、導波路32及び電極33と同様
にそれぞれ構成されている。但し、2枚のAlNから成
る誘電体薄膜とAg薄膜とから形成されている3層構造
の反射膜34の膜厚については、後述するように、反射膜
34への入射角度に対する導波路35の交差部35a での反射
率の特性について、所定の特性が得られるように決定さ
れ得る。
【0032】反射部22及び23は、反射膜31によって反射
された導波光が導波路32及び35を介して反射膜34に導か
れるように構成されている。
【0033】反射部22及び23は本発明の複数の反射部の
一実施例である。導波路32及び35は本発明の複数の導波
路の一実施例である。電極33及び36は本発明の導波路の
屈折率を変化させる手段の一実施例である。
【0034】図3は図1の光波長選択スイッチに含まれ
ている2つの導波路32の交差部32a及び導波路34の交差
部35a の特性を示す概略特性図である。図3(A) は反射
膜31への入射角度に対する交差部32a での反射率の特性
を、図3(B) は反射膜34への入射角度に対する交差部35
a での反射率の特性を、及び図3(C) は電極33に電圧を
印加したときの反射膜31への入射角度に対する交差部32
a での反射率の特性、即ち電圧の印加による導波路32の
交差部32a の屈折率の変化に基づく反射率の減衰ピーク
のシフトの様子を、それぞれ示している。
【0035】図3(A) に示すように、実線で示す波長1.
55μmの信号光の反射率は、入射角度θが51.7度におい
て減衰し、ほぼ0となるのに対し、破線で示す波長1.3
μmの信号光の反射光は、入射角度θが51.7度において
99%以上の反射率を示す。
【0036】2枚の誘電体薄膜とAg薄膜とから形成さ
れる3層構造の反射膜34の膜厚は、図3(A) の実線で示
す波長1.55μmの信号光の反射率と同様に、図3(B) に
示す如く入射角度θが51.7度において波長1.3 μmの信
号光の反射率が減衰するように調整されており、反射膜
34は例えば、導波路基板21の端面から2 μm厚の誘電体
薄膜、26nm厚のAg薄膜、及び1 μm厚の誘電体薄膜
の順で形成されている。従って、入射角度θが51.7度に
おいて実線で示す波長1.3 μmの信号光の反射率は、減
衰してほぼ0となるのに対し、破線で示す波長1.55μm
の信号光の反射率は、入射角度θが51.7度において99%
以上の反射率を示す。
【0037】以上から、波長1.55μmの信号光の反射率
は反射膜31によって減衰し、波長1.3 μmの信号光の反
射率は反射膜34によって減衰し、反射膜34からの出力光
は0となる。
【0038】このように構成された状態において、反射
部22の電極33に電圧を印加し、交差部32a の屈折率を変
化させると、反射率の減衰のピークは小角側にシフト
し、波長1.55μmの信号光は反射膜31及び反射膜34によ
って全反射され、出力される。即ち、電極33への電圧の
印加により交差部32a の屈折率が2×10-3増加する
と、波長1.55μmの信号光の反射率の減衰ピークは図3
(C) に示すように、電圧を印加していないときに入射角
度θが51.7度において現れる実線で示すピークから、入
射角度θが51.6度近傍において現れる破線で示すピーク
へ移動し、電圧印加時に、入射角度θが51.7度における
反射率は99%以上となる。
【0039】同様にして、電極36に電圧を印加すること
により交差部35a の屈折率のみを変化させれば、波長1.
3 μmの信号光を選択することができる。
【0040】上述の実施例によれば、反射部22の電極33
に電圧を印加することにより波長1.55μmの信号光を分
離し選択して出力することができ、又、反射部23の電極
36に電圧を印加することにより波長1.3 μmの信号光を
分離し選択して出力することができる。従って、簡単な
構成で波長多重された導波光から所定の波長の信号光を
分離すると共に選択することができる。即ち、波長多重
された導波光から所定の波長の信号光を分離する機能
と、所定の波長の信号光を選択するスイッチング機能と
を反射部という単一の素子で実現することができる。
【0041】又、上述の実施例では、2つの波長の信号
光が多重された導波光から所定の波長の信号光を分離し
選択する光波長選択スイッチの例を示したが、反射部を
更に多段に接続することにより、3つ以上の波長の信号
光が多重された導波光から所定の波長の信号光を分離し
選択するスイッチを構成することができる。即ち、小型
の容易な構成により波長多重された導波光から所定の波
長の信号光を分離し選択することができる。
【0042】尚、SPモードの励振される入射角度は、
上述の実施例に示す角度に限らず、導波路基板の屈折
率、誘電体薄膜の屈折率及び膜厚、並びに誘電体薄膜に
挟まれており負の誘電率を有する薄膜の誘電率及び膜厚
等によって決まり、これらのパラメータを考慮して所望
の構成とすることが可能である。又、導波路の交差部の
屈折率を変化させる手段としては、実施例に示す熱光学
効果を利用したもの以外にも、強誘電体材料の電気光学
効果(ポッケルス効果)を利用することも可能である。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数の
反射部と、波長多重された導波光に含まれる複数の信号
光を複数の反射部に導くための複数の導波路と、複数の
反射部のうちいずれか1つの反射部により所定の信号光
が全反射されるようにこの反射部に導波光を導いている
導波路の屈折率を変化させる手段とを備えているので、
従って、簡単な構成で波長多重された導波光から所定の
波長の信号光を分離すると共に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光波長選択スイッチの一実施例の
構成を示す概略構成図である。
【図2】本発明に係る光波長選択スイッチの一実施例に
含まれている反射部の構成を示す概略構成図である。
【図3】図1の光波長選択スイッチに含まれている2つ
の交差部の特性を示す概略特性図である。
【図4】方向性結合器を応用した従来の光波長フィルタ
の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
11、21 導波路基板 12、31、34 反射膜 12a 、12b 誘電体薄膜 12c Ag薄膜 13、32、35 導波路 13a 、32a 、35a 交差部 14、33、36 電極 22、23 反射部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数の反射部と、波長多重された導波光
    に含まれる複数の信号光を前記複数の反射部に導くため
    の複数の導波路と、前記複数の反射部のうちいずれか1
    つの反射部により所定の信号光が全反射されるように当
    該反射部に導波光を導いている導波路の屈折率を変化さ
    せる手段とを備えたことを特徴とする光波長選択スイッ
    チ。
JP16577791A 1991-07-05 1991-07-05 光波長選択スイツチ Pending JPH0511285A (ja)

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