JPH052195A - 導波路型光デバイス - Google Patents
導波路型光デバイスInfo
- Publication number
- JPH052195A JPH052195A JP37091A JP37091A JPH052195A JP H052195 A JPH052195 A JP H052195A JP 37091 A JP37091 A JP 37091A JP 37091 A JP37091 A JP 37091A JP H052195 A JPH052195 A JP H052195A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- light
- port
- waveguide
- signal light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】第１の光導波路２は、電気光学効果を有する基
板１の表面に形成される。第１の制御電極５は、光導波
路２の方向性結合器７の近傍に設けられ、光導波路２が
導く信号光の曲折率を制御する。第２の制御電極６は、
接続される光導波路２より狭くして信号光が出力される
ように基板１の表面に形成される。第２の制御電極６
は、第２の光導波路３が導く光の曲折率を制御する。 【効果】信号光が出力ポートから出射されていないとき
に信号光が伝搬する光導波路をカットオフ状態にするこ
とにより、信号光が出力するポートの高消光比が得られ
る。
板１の表面に形成される。第１の制御電極５は、光導波
路２の方向性結合器７の近傍に設けられ、光導波路２が
導く信号光の曲折率を制御する。第２の制御電極６は、
接続される光導波路２より狭くして信号光が出力される
ように基板１の表面に形成される。第２の制御電極６
は、第２の光導波路３が導く光の曲折率を制御する。 【効果】信号光が出力ポートから出射されていないとき
に信号光が伝搬する光導波路をカットオフ状態にするこ
とにより、信号光が出力するポートの高消光比が得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は導波路型光デバイスに関
し、特に光導波路を有する導波路型光デバイスに関す
る。
し、特に光導波路を有する導波路型光デバイスに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムの実用化に伴い、更に大
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
が難しいこと、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等の欠点がある。これを解決
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
特長がある。
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
が難しいこと、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等の欠点がある。これを解決
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
特長がある。
【０００３】一方、光伝送路の切り替えやネットワーク
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替
えるものであり、低速であること、形状が大きくマトリ
クス化に不適等の欠点がある。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，高信頼等の特
長がある。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
失であること、大きな電気光学効果を有しているため高
効率である等の特長があり、方向性結合器型光変調器あ
るいは光スイッチ，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報告さ
れている。
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替
えるものであり、低速であること、形状が大きくマトリ
クス化に不適等の欠点がある。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，高信頼等の特
長がある。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
失であること、大きな電気光学効果を有しているため高
効率である等の特長があり、方向性結合器型光変調器あ
るいは光スイッチ，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報告さ
れている。
【０００４】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ており、西本裕らの論文、
電子情報通信学会ＯＱＥ８８−１４７によれば、ＬｉＮ
ｂＯ3 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を得ている。一
方、外部光変調器のような単一の光スイッチ素子からな
るデバイスの研究開発も盛んに進めらている。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。
積化の研究開発が盛んに行わており、西本裕らの論文、
電子情報通信学会ＯＱＥ８８−１４７によれば、ＬｉＮ
ｂＯ3 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を得ている。一
方、外部光変調器のような単一の光スイッチ素子からな
るデバイスの研究開発も盛んに進めらている。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。
【０００５】図４は従来の導波路型光デバイスの一例の
斜視図であり、基板表面に形成された方向性結合器から
なる光スイッチ，変調器の斜視図を示す。電極５に電圧
が印加されないときにポートａから入力された光は方向
性結合器７ａの部分で隣接する他方の光導波路２にパワ
ーが移り、光がポートｃから出射するように、ある一定
の電圧が電極５に印加されたときには光導波路２の屈折
率が変化し、方向性結合器７ａの部分で光導波路２間で
光パワーの移動は起こらず光はポートｂから出射する。
例えば光ファイバの破断点測定用計測器に用いる光スイ
ッチの場合、ポートｂが光源、ポートａに被測定光ファ
イバ、ポートｃには受光素子が接続される。この計測器
は光源から被測定光ファイバに光を送り、被測定光ファ
イバからの戻り光を受光素子で測定し、被測定光ファイ
バの破断点等を調べるものでポートｃが信号光の出力で
ある。また、変調器の場合は、方向性結合器７ａの部分
で光路を切り替えることによりポートｃの光出力がＯ
Ｎ，ＯＦＦされ信号光として伝播される。（ポートｂで
も同様に光出力がＯＮ，ＯＦＦされるが、ここではポー
トｃを信号光出力としている。）
斜視図であり、基板表面に形成された方向性結合器から
なる光スイッチ，変調器の斜視図を示す。電極５に電圧
が印加されないときにポートａから入力された光は方向
性結合器７ａの部分で隣接する他方の光導波路２にパワ
ーが移り、光がポートｃから出射するように、ある一定
の電圧が電極５に印加されたときには光導波路２の屈折
率が変化し、方向性結合器７ａの部分で光導波路２間で
光パワーの移動は起こらず光はポートｂから出射する。
例えば光ファイバの破断点測定用計測器に用いる光スイ
ッチの場合、ポートｂが光源、ポートａに被測定光ファ
イバ、ポートｃには受光素子が接続される。この計測器
は光源から被測定光ファイバに光を送り、被測定光ファ
イバからの戻り光を受光素子で測定し、被測定光ファイ
バの破断点等を調べるものでポートｃが信号光の出力で
ある。また、変調器の場合は、方向性結合器７ａの部分
で光路を切り替えることによりポートｃの光出力がＯ
Ｎ，ＯＦＦされ信号光として伝播される。（ポートｂで
も同様に光出力がＯＮ，ＯＦＦされるが、ここではポー
トｃを信号光出力としている。）
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の導波路
型光デバイスは、光ファイバの破断点測定用計測器の場
合、電極５の部分に電圧が引加され光源から被測定光フ
ァイバに光を送り込むときに方向性結合器７で近接する
光導波路に光が漏れ込みポートｃでの消光比が劣化する
という欠点がある。また、変調器の場合は電極５に電圧
を印加して信号光出力をＯＦＦにしたとき（ポートｂに
光が出力されるとき）にポートｃに光が漏れ込み消光比
が劣化するという欠点がある。
型光デバイスは、光ファイバの破断点測定用計測器の場
合、電極５の部分に電圧が引加され光源から被測定光フ
ァイバに光を送り込むときに方向性結合器７で近接する
光導波路に光が漏れ込みポートｃでの消光比が劣化する
という欠点がある。また、変調器の場合は電極５に電圧
を印加して信号光出力をＯＦＦにしたとき（ポートｂに
光が出力されるとき）にポートｃに光が漏れ込み消光比
が劣化するという欠点がある。
【０００６】
【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、電気光学効果を有する基板の表面に形成された
複数本の第１の光導波路と、この第１の光導波路の近傍
に設けられた前記第１の光導波路が導く信号光の曲折率
を制御する第１の制御電極と、接続される前記第１の光
導波路より狭くして前記信号光が出力されるように前記
基板の表面に形成された第２の光導波路と、この第２の
光導波路が導く前記信号光の曲折率を制御する第２の制
御電極とを有する。
イスは、電気光学効果を有する基板の表面に形成された
複数本の第１の光導波路と、この第１の光導波路の近傍
に設けられた前記第１の光導波路が導く信号光の曲折率
を制御する第１の制御電極と、接続される前記第１の光
導波路より狭くして前記信号光が出力されるように前記
基板の表面に形成された第２の光導波路と、この第２の
光導波路が導く前記信号光の曲折率を制御する第２の制
御電極とを有する。
【０００７】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の斜視図、図２は図１にお
けるＡ−Ａ′線の断面図である。
る。図１は本発明の一実施例の斜視図、図２は図１にお
けるＡ−Ａ′線の断面図である。
【０００８】本実施例では、基板１にＴｉを熱拡散する
ことにより光導波路２，３を形成させた導波路型光デバ
イスであり、基板１の電気光学効果を利用して光導波路
２，３の屈折率を変化させるために光導波路２，３の方
向性結合器７の上部にはバッファ層４を介して電極５が
形成されている。このバッファ層４は、電極５が金属膜
であるので光導波路２，３の上部に直接形成さると光導
波路２，３を伝搬する光のＴＭモード光のパワーが電極
５に吸収され損失が大きくなるのを防ぐ役割をしてい
る。本実施例では、バッファ層４として酸化シリコン
（ＳｉＯ2 ）膜を用いている。また、光導波路の形状は
光導波路３の方向性結合器７からポートｃまでの直線部
分の光導波路幅を狭くしている。
ことにより光導波路２，３を形成させた導波路型光デバ
イスであり、基板１の電気光学効果を利用して光導波路
２，３の屈折率を変化させるために光導波路２，３の方
向性結合器７の上部にはバッファ層４を介して電極５が
形成されている。このバッファ層４は、電極５が金属膜
であるので光導波路２，３の上部に直接形成さると光導
波路２，３を伝搬する光のＴＭモード光のパワーが電極
５に吸収され損失が大きくなるのを防ぐ役割をしてい
る。本実施例では、バッファ層４として酸化シリコン
（ＳｉＯ2 ）膜を用いている。また、光導波路の形状は
光導波路３の方向性結合器７からポートｃまでの直線部
分の光導波路幅を狭くしている。
【０００９】図３は本発明による動作原理をあらわすた
めの基板１にＬｉＮｂＯ3 を用いた場合の光導波路の分
散曲線を示している。図３においてｋ０は波数（２π／
λ）、ｄは光導波路幅、ｎＳは基板の屈折率、ｎｆは光
導波路の屈折率、Ｎは等価屈折率ｎｆｓｉｎθ（θは伝
搬光のコアとグラッドの境界への入射角度）である。本
実施例による導波路幅を狭くした光導波路はＡ点（導波
路幅を狭くしない部分はＢ点）になるよう光導波路３を
設定し、この部分の光導波路の屈折率を変化させるため
に電極ｂをバッファ層４を介して形成している。
めの基板１にＬｉＮｂＯ3 を用いた場合の光導波路の分
散曲線を示している。図３においてｋ０は波数（２π／
λ）、ｄは光導波路幅、ｎＳは基板の屈折率、ｎｆは光
導波路の屈折率、Ｎは等価屈折率ｎｆｓｉｎθ（θは伝
搬光のコアとグラッドの境界への入射角度）である。本
実施例による導波路幅を狭くした光導波路はＡ点（導波
路幅を狭くしない部分はＢ点）になるよう光導波路３を
設定し、この部分の光導波路の屈折率を変化させるため
に電極ｂをバッファ層４を介して形成している。
【００１０】ポートａから入力された光は、電圧無印加
時には信号出力であるポートｃより出射され、電圧印加
時にはダミーの出力ポートであるポートｂから出射され
る。ポートｃで高消光比がとれるように、電極５に電圧
が印加され光がポートｂより出射されるときには電極６
にも電圧が印加され光導波路３の屈折率が変化し光が光
導波路中に取り込められなくなり（カットオフ状態のＣ
点）基板１へ放射する。電圧は光導波路の屈折率を小さ
くする方向に電界が発生するように印加する。そのた
め、例えばポートｃに光ファイバが接続されていると光
導波路を伝搬してきた光が基板１中に放射され光ファイ
バへの結合が少なくなり高消光比が得られる。
時には信号出力であるポートｃより出射され、電圧印加
時にはダミーの出力ポートであるポートｂから出射され
る。ポートｃで高消光比がとれるように、電極５に電圧
が印加され光がポートｂより出射されるときには電極６
にも電圧が印加され光導波路３の屈折率が変化し光が光
導波路中に取り込められなくなり（カットオフ状態のＣ
点）基板１へ放射する。電圧は光導波路の屈折率を小さ
くする方向に電界が発生するように印加する。そのた
め、例えばポートｃに光ファイバが接続されていると光
導波路を伝搬してきた光が基板１中に放射され光ファイ
バへの結合が少なくなり高消光比が得られる。
【００１１】このように、光がダミーポートであるポー
トｂに出射されるときに信号光の出射ポートであるポー
トｃの光導波路３がカットオフ状態になることにより高
消光比が得られる。例えば光ファイバの破断点測定用計
測器に用いる光スイッチの場合、ポートｂが光源、ポー
トａに被測定光ファイバ、ポートｃには受光素子が接続
される。この計測器は光源から被測定光ファイバに光を
送り、被測定光ファイバからの戻り光を受光素子で測定
し、被測定光ファイバの破断点を調べるもので、上述し
たように光源から被測定光ファイバに光を送るように光
スイッチが働いている場合、受光素子が接続されている
光導波路３をカットオフ状態にすることにより受光素子
へのノイズが低減され高分解能な測定が可能である。ま
た、この構造は全反射型光スイッチ等の他の導波路型デ
バイスおよびＧａＡｓ，ＩｎＰ等化合物半導体基板を用
いた導波路型光デバイスにも適用できる。
トｂに出射されるときに信号光の出射ポートであるポー
トｃの光導波路３がカットオフ状態になることにより高
消光比が得られる。例えば光ファイバの破断点測定用計
測器に用いる光スイッチの場合、ポートｂが光源、ポー
トａに被測定光ファイバ、ポートｃには受光素子が接続
される。この計測器は光源から被測定光ファイバに光を
送り、被測定光ファイバからの戻り光を受光素子で測定
し、被測定光ファイバの破断点を調べるもので、上述し
たように光源から被測定光ファイバに光を送るように光
スイッチが働いている場合、受光素子が接続されている
光導波路３をカットオフ状態にすることにより受光素子
へのノイズが低減され高分解能な測定が可能である。ま
た、この構造は全反射型光スイッチ等の他の導波路型デ
バイスおよびＧａＡｓ，ＩｎＰ等化合物半導体基板を用
いた導波路型光デバイスにも適用できる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、信号光が
出力ポートから出射されていないときに信号光が伝搬す
る光導波路をカットオフ状態にすることにより、信号光
が出力するポートの高消光比が得られる。
出力ポートから出射されていないときに信号光が伝搬す
る光導波路をカットオフ状態にすることにより、信号光
が出力するポートの高消光比が得られる。
【図１】本発明の一実施例の斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ′線の断面図である。
【図３】本実施例の光導波路の動作説明のための相関図
である。
である。
【図４】従来の導波路型光デバイスの一例の斜視図であ
る。
る。
１ 基板 ２，３ 光導波路 ４ バッファ層 ５，６ 電極 ７ 方向性結合器
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電気光学効果を有する基板の表面に形成
された複数本の第１の光導波路と、この第１の光導波路
の近傍に設けられた前記第１の光導波路が導く信号光の
曲折率を制御する第１の制御電極と、接続される前記第
１の光導波路より狭くして前記信号光が出力されるよう
に前記基板の表面に形成された第２の光導波路と、この
第２の光導波路が導く前記信号光の曲折率を制御する第
２の制御電極とを有す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 |
|---|---|---|---|
| JP37091A JPH052195A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 導波路型光デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37091A JPH052195A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 導波路型光デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH052195A true JPH052195A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=11471908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37091A Pending JPH052195A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 導波路型光デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH052195A (ja) |
-
1991
- 1991-01-08 JP JP37091A patent/JPH052195A/ja active Pending
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