JPH05241205A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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- JPH05241205A JPH05241205A JP4184992A JP4184992A JPH05241205A JP H05241205 A JPH05241205 A JP H05241205A JP 4184992 A JP4184992 A JP 4184992A JP 4184992 A JP4184992 A JP 4184992A JP H05241205 A JPH05241205 A JP H05241205A
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- JP
- Japan
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- optical switch
- electrodes
- refractive index
- electrode
- electric field
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光スイッチのスイッチング特性を改良した、
小さいサイズで、低損失で、スイッチング特性（高反射
率と高消光比）を示し、消光比及び散乱損失に対して顕
著な悪影響なしで、２倍程度、交差角度が広げられた特
性を有する光スイッチを提供することを目的とする。 【構成】電界誘起屈折率変化を用いた光スイッチにおい
て、その電極の形状は、蝶型電極から構成されているこ
とを特徴とする前記光スイッチである。
小さいサイズで、低損失で、スイッチング特性（高反射
率と高消光比）を示し、消光比及び散乱損失に対して顕
著な悪影響なしで、２倍程度、交差角度が広げられた特
性を有する光スイッチを提供することを目的とする。 【構成】電界誘起屈折率変化を用いた光スイッチにおい
て、その電極の形状は、蝶型電極から構成されているこ
とを特徴とする前記光スイッチである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信等に利用する光
スイッチに関する。特に、電界誘起屈折率変化を用いた
光スイッチの電極の形状の新規なもの及びそれによる光
スイッチに関する。
スイッチに関する。特に、電界誘起屈折率変化を用いた
光スイッチの電極の形状の新規なもの及びそれによる光
スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近１０年の間に、幹線システムとし
て、大容量の光ファイバー通信が付与され、巨大な通信
バンド幅を有する伝送路が準備された。次に、信号を挿
入分岐したり、切り換えたりする（これを信号処理とい
う）ノード機能の付与が必要である。代表的なものとし
て、光交換機用のスイッチがある。この光交換機用スイ
ッチには、高速応答ができ、高い信頼性を有し、サイズ
が小さい、且つ、低損失の特性を有することが必要であ
る。このような特性が実現するには、集積型のデバイス
でなければならない。半導体材料を用いた交差型光スイ
ッチは、この要求を満足することができる。近年におい
て、半導体で作られた交差型光スイッチは、その屈折率
が電界印加により変化できることが、提案されている。
([A] H.Yamamoto, M.Asada and Y.Suematsu,IEEE Journ
al of Lightwave Technology,vol.6,no.12,pp 1831〜18
40の記事”Theory of related index variation in qua
ntum well structure and related intersectional opt
ical switch”及び[B] K.G.Ravikumar, K.Shimomura,
T.Kikugawa, A,Izumi, K.Matsubara, S.Arai, Y.Suemat
su,”GaInAsP/InP MQW intersectional optical switch
/modulator using fieldinduced refractive index var
iation”, Transactions of the Institute of Electro
nics, Information and Communication Engineers(IEIC
E), vol.E72,no.4,pp 384-392,April 1989の記事,及び
[C] T.Kikugawa, K.G.Ravikumar, K.Shimomura,A.Izum
i, K.Matsubara, Y.Miyamoto, S.Arai and Y.Suemats
u,”Switchingoperation in OMVPE grown GaInAs/InP M
QW intersectional optical switch structure”, IEEE
Photonic Technology Letters, vol.1,no.6,pp 126〜1
27,June1988の 記事及び[D]J.Nayyer, Y.Suematsu and
K.Shimomura,”Analysis of reflection type optical
switches with intersecting waveguides”, IEEE Jour
nal of Lightwave Technology,vol.6,no.6,pp 1146〜11
52,June 1988の記事及び[E] K.Shimomura, Y.Suematsu
and S.Arai,”Analysis of semicoduntor intersectina
l waveguide optical switch-modulator”,IEEE Journa
l of Quantum Electronics, vol.26, no.5 pp 883〜89
2,May,1990の記事、[F] J.Nayyer and S.Safavi-Nain
i,”Characteristics of otpical switches with inter
secting waveguides-Electrode length dependency-”,
Transactions of the Institute of Electronics,Infor
mation and Communication Engineers(IEICE),vol.E73,
no.2 pp 195〜197,Feb,1990の記事,[G] T.Aizawa,K.Sh
imomura, S.Arai and Y.Suematsu,”Fabrication of Ga
InAs/GaInAsP/InP Quantum Box Structure and its Fie
ld-induced Refractive Index Variation Spectrum”,E
xtended Abstracts of the 52nd Autumn Meeting,The J
apanese Society of Applied Physics,9P-ZN-1,p981,19
91の記事::参照）。この交差型光スイッチは、モノリシ
ックに半導体レーザに集積できる点で有利である。そし
て、これらの実験と理論の結果によって、光スィッチの
特性を改善するために、以上のような報告がある。この
結論では、大きな（１％以上）の屈折率変化と、≧１０
の大きなαの値（屈折率変化の実数値／虚数値）が、必
要であり、交差角は、約臨界角度に限定されている。ま
た、満足するスイッチ特性を得るために電極長は、導波
路幅の少なくとも１００倍を必要とする。
て、大容量の光ファイバー通信が付与され、巨大な通信
バンド幅を有する伝送路が準備された。次に、信号を挿
入分岐したり、切り換えたりする（これを信号処理とい
う）ノード機能の付与が必要である。代表的なものとし
て、光交換機用のスイッチがある。この光交換機用スイ
ッチには、高速応答ができ、高い信頼性を有し、サイズ
が小さい、且つ、低損失の特性を有することが必要であ
る。このような特性が実現するには、集積型のデバイス
でなければならない。半導体材料を用いた交差型光スイ
ッチは、この要求を満足することができる。近年におい
て、半導体で作られた交差型光スイッチは、その屈折率
が電界印加により変化できることが、提案されている。
([A] H.Yamamoto, M.Asada and Y.Suematsu,IEEE Journ
al of Lightwave Technology,vol.6,no.12,pp 1831〜18
40の記事”Theory of related index variation in qua
ntum well structure and related intersectional opt
ical switch”及び[B] K.G.Ravikumar, K.Shimomura,
T.Kikugawa, A,Izumi, K.Matsubara, S.Arai, Y.Suemat
su,”GaInAsP/InP MQW intersectional optical switch
/modulator using fieldinduced refractive index var
iation”, Transactions of the Institute of Electro
nics, Information and Communication Engineers(IEIC
E), vol.E72,no.4,pp 384-392,April 1989の記事,及び
[C] T.Kikugawa, K.G.Ravikumar, K.Shimomura,A.Izum
i, K.Matsubara, Y.Miyamoto, S.Arai and Y.Suemats
u,”Switchingoperation in OMVPE grown GaInAs/InP M
QW intersectional optical switch structure”, IEEE
Photonic Technology Letters, vol.1,no.6,pp 126〜1
27,June1988の 記事及び[D]J.Nayyer, Y.Suematsu and
K.Shimomura,”Analysis of reflection type optical
switches with intersecting waveguides”, IEEE Jour
nal of Lightwave Technology,vol.6,no.6,pp 1146〜11
52,June 1988の記事及び[E] K.Shimomura, Y.Suematsu
and S.Arai,”Analysis of semicoduntor intersectina
l waveguide optical switch-modulator”,IEEE Journa
l of Quantum Electronics, vol.26, no.5 pp 883〜89
2,May,1990の記事、[F] J.Nayyer and S.Safavi-Nain
i,”Characteristics of otpical switches with inter
secting waveguides-Electrode length dependency-”,
Transactions of the Institute of Electronics,Infor
mation and Communication Engineers(IEICE),vol.E73,
no.2 pp 195〜197,Feb,1990の記事,[G] T.Aizawa,K.Sh
imomura, S.Arai and Y.Suematsu,”Fabrication of Ga
InAs/GaInAsP/InP Quantum Box Structure and its Fie
ld-induced Refractive Index Variation Spectrum”,E
xtended Abstracts of the 52nd Autumn Meeting,The J
apanese Society of Applied Physics,9P-ZN-1,p981,19
91の記事::参照）。この交差型光スイッチは、モノリシ
ックに半導体レーザに集積できる点で有利である。そし
て、これらの実験と理論の結果によって、光スィッチの
特性を改善するために、以上のような報告がある。この
結論では、大きな（１％以上）の屈折率変化と、≧１０
の大きなαの値（屈折率変化の実数値／虚数値）が、必
要であり、交差角は、約臨界角度に限定されている。ま
た、満足するスイッチ特性を得るために電極長は、導波
路幅の少なくとも１００倍を必要とする。
【０００３】この種の交差型光スイッチでは、量子井戸
の印加電圧による屈折率変化を利用しているため、大き
な屈折率変化が得られるので、小型化が可能であるもの
である。従って、そのスイッチング特性の改良について
の要望が、強い。また、交差型光スイッチでは、入射光
が臨界角範囲内では、全反射するが、その臨界角の大き
さは、なるべく、大きなものが、実用的であり、挿入損
失を低減できるものである。
の印加電圧による屈折率変化を利用しているため、大き
な屈折率変化が得られるので、小型化が可能であるもの
である。従って、そのスイッチング特性の改良について
の要望が、強い。また、交差型光スイッチでは、入射光
が臨界角範囲内では、全反射するが、その臨界角の大き
さは、なるべく、大きなものが、実用的であり、挿入損
失を低減できるものである。
【０００４】従来は、交差角度θ（＝２θi)で、交差す
る２つの単一モード導波路と直線電極からなるスイッチ
であった。（前記の引例A,B,C,D参照。）
る２つの単一モード導波路と直線電極からなるスイッチ
であった。（前記の引例A,B,C,D参照。）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、光
スイッチのスイッチング特性を改良した、小さいサイズ
で、低損失で、スイッチング特性（高反射率と高消光
比）を示す光スイッチを提供することを目的とする。従
って、本発明は、交差角度を広げたことにより、低い挿
入損失を実現できる交差型光スイッチを提供することを
目的とする。即ち、本発明は、蝶型電極の構成により、
消光比及び散乱損失に対して顕著な悪影響なしで、２倍
程度、交差角度が広げられた特性を有する光スイッチを
提供することを目的とする。従って、直線のものより
も、優れた特性を示す蝶型電極を有する光スイッチを提
供することを目的とする。
スイッチのスイッチング特性を改良した、小さいサイズ
で、低損失で、スイッチング特性（高反射率と高消光
比）を示す光スイッチを提供することを目的とする。従
って、本発明は、交差角度を広げたことにより、低い挿
入損失を実現できる交差型光スイッチを提供することを
目的とする。即ち、本発明は、蝶型電極の構成により、
消光比及び散乱損失に対して顕著な悪影響なしで、２倍
程度、交差角度が広げられた特性を有する光スイッチを
提供することを目的とする。従って、直線のものより
も、優れた特性を示す蝶型電極を有する光スイッチを提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のために、電界誘起屈折率変化を用いた光
スイッチにおいて、その電極の形状は、蝶型電極である
ことを特徴とする前記光スイッチを提供する。
な課題の解決のために、電界誘起屈折率変化を用いた光
スイッチにおいて、その電極の形状は、蝶型電極である
ことを特徴とする前記光スイッチを提供する。
【０００７】本発明の交差型光スイッチは、幅”ａ”
で、交差する２つの単一モード導波路よりなる。屈折率
を変える所定領域を活性化するために用いられる電極
は、図１に示されるように、特有の扇角度θw を有する
蝶型電極である。導波され、電極に入射された基本モー
ドの電界分布は、無限数の平面波の成分に展開し、合成
成分についてスネル法則が適応され、電極に向かって入
射された導波モードのパワー反射率は、反射された成分
の、平面波の全空間スペクトルに対する比率である。
で、交差する２つの単一モード導波路よりなる。屈折率
を変える所定領域を活性化するために用いられる電極
は、図１に示されるように、特有の扇角度θw を有する
蝶型電極である。導波され、電極に入射された基本モー
ドの電界分布は、無限数の平面波の成分に展開し、合成
成分についてスネル法則が適応され、電極に向かって入
射された導波モードのパワー反射率は、反射された成分
の、平面波の全空間スペクトルに対する比率である。
【０００８】即ち、導波されたモードの空間周波数の各
成分が、図１の２分割された電極に入射されると、導波
された基本モードの全空間スペクトルに対する反射成分
の比率となる。次に、各パラメーターとそれらのデバイ
スに及ぼす影響について説明する。図１の入射光のパワ
ーＰi に対して、空間成分の部分は、電極の第１の分割
部分（６）により反射され、伝搬の方向（ｚ軸）に関し
て、角度θ／２をなす。一方、他の成分は、角度θ／２
＋θw 傾斜した第２の分割電極部分（７）に入射する。
上記引例[d]の式(7)を変形して、次式の形で、スイッチ
のポートに向かう光のパワー反射率が与えられる。
成分が、図１の２分割された電極に入射されると、導波
された基本モードの全空間スペクトルに対する反射成分
の比率となる。次に、各パラメーターとそれらのデバイ
スに及ぼす影響について説明する。図１の入射光のパワ
ーＰi に対して、空間成分の部分は、電極の第１の分割
部分（６）により反射され、伝搬の方向（ｚ軸）に関し
て、角度θ／２をなす。一方、他の成分は、角度θ／２
＋θw 傾斜した第２の分割電極部分（７）に入射する。
上記引例[d]の式(7)を変形して、次式の形で、スイッチ
のポートに向かう光のパワー反射率が与えられる。
【０００９】
【数１】 但し、 |r1(kx)|＝{(1-2Δeq)1/2・cosθ1-cosθ2}／{(1-2Δeq)1/2・cosθ1+cosθ2} ・・・・・・・・・(2) また、θ1＝π／２−θ／２−sin-1(kx/k1)・・・・・・(3) θ2＝sin-1[sinθ1/(1-2Δeq)1/2] ・・・・・・(4)である。 但し、k1は、コア領域中の波ベクトルの大きさであり、
kxは、ｘ軸に沿う成分を示す。反射率r2(kx)を、反射率
r1(kx)と同様に、θ／２をθ／２＋θwで置き替えて、
計算すると。 k1’＝k1sinν・・・・・・・・・・・・・・(5) で、 ν＝tan-1{[(l/a)・sin[(θ/2)+θw]]／[cot(θ/2)+(l/a)・cos(θ/2+θw)]} ・・・・・・・・(6) 但し、２つの蝶型電極の分割部分の長さは、同じものと
する。
kxは、ｘ軸に沿う成分を示す。反射率r2(kx)を、反射率
r1(kx)と同様に、θ／２をθ／２＋θwで置き替えて、
計算すると。 k1’＝k1sinν・・・・・・・・・・・・・・(5) で、 ν＝tan-1{[(l/a)・sin[(θ/2)+θw]]／[cot(θ/2)+(l/a)・cos(θ/2+θw)]} ・・・・・・・・(6) 但し、２つの蝶型電極の分割部分の長さは、同じものと
する。
【００１０】本発明によると、先ず、交差型光スイッチ
を構成する電界印加のための電極は、分割された形状
で、各々、角度を変えていき、ほぼ、双曲線の曲線率に
近いものとなるようにできるので、入射光は、その成分
が結果的に漏れることないものである。これは、媒質の
屈折率ｎ1、ｎ2に対して定められる固有の臨界角によ
り、調整された角度で設置された分割電極のためであ
り、図１に示すように、入射光モードは、ほぼ、全反射
が得られる。
を構成する電界印加のための電極は、分割された形状
で、各々、角度を変えていき、ほぼ、双曲線の曲線率に
近いものとなるようにできるので、入射光は、その成分
が結果的に漏れることないものである。これは、媒質の
屈折率ｎ1、ｎ2に対して定められる固有の臨界角によ
り、調整された角度で設置された分割電極のためであ
り、図１に示すように、入射光モードは、ほぼ、全反射
が得られる。
【００１１】本発明の交差型光スイッチの実現化に対し
て、例えば、ＩｎＰウェーハ上で、ＧａＩｎＡｓＰの多
層量子井戸の構造で、ＯＭＶＰＥ成長法を用いて、実現
できる（前記引例C参照)。
て、例えば、ＩｎＰウェーハ上で、ＧａＩｎＡｓＰの多
層量子井戸の構造で、ＯＭＶＰＥ成長法を用いて、実現
できる（前記引例C参照)。
【００１２】このような電極を形成するためには、よく
知られているホトリソグラフィ技術を利用することがで
きる。
知られているホトリソグラフィ技術を利用することがで
きる。
【００１３】蝶型電極の製造、特に、その電極の折れ点
（図１の１０で示す個所）で、設計からのずれは、避け
られない。然し乍ら、この発明の構造及びそのスイッチ
特性は、そのような小さなずれに耐えられる。これは、
電極に小さな曲げ部分又はずれが発生しても、その点に
入射する平面波に対して、入射角が臨界角以下ならば、
影響を受けないことによる。
（図１の１０で示す個所）で、設計からのずれは、避け
られない。然し乍ら、この発明の構造及びそのスイッチ
特性は、そのような小さなずれに耐えられる。これは、
電極に小さな曲げ部分又はずれが発生しても、その点に
入射する平面波に対して、入射角が臨界角以下ならば、
影響を受けないことによる。
【００１４】そして、スネル法則を、各成分に適応し、
電極に入射した後の導波モードのパワー反射率は、平面
波の全空間スペクトルに対する反射成分の比率となる。
解析処理法及びパラメータの説明の詳細は、前記のよう
な従来の刊行物に記載されているものと同様である（前
記引例D参照)。
電極に入射した後の導波モードのパワー反射率は、平面
波の全空間スペクトルに対する反射成分の比率となる。
解析処理法及びパラメータの説明の詳細は、前記のよう
な従来の刊行物に記載されているものと同様である（前
記引例D参照)。
【００１５】実際上は、電極長は、導波路の幅より、数
百倍長いものとして示してある（前記引例F参照)。この
ときでも、蝶型電極の全長（ｌ）は、導波路の１００倍
となるようにしている。
百倍長いものとして示してある（前記引例F参照)。この
ときでも、蝶型電極の全長（ｌ）は、導波路の１００倍
となるようにしている。
【００１６】直線型電極の交差型光スイッチでは、満足
できるスイッチング特性、即ち、高い反射率を得るた
め、交差角度は、臨界角度の半分程度に制限された。本
発明の光スイッチでは、交差角度は、２倍程度広げられ
たので、同じ屈折率変化でも、低損失化が可能となっ
た。
できるスイッチング特性、即ち、高い反射率を得るた
め、交差角度は、臨界角度の半分程度に制限された。本
発明の光スイッチでは、交差角度は、２倍程度広げられ
たので、同じ屈折率変化でも、低損失化が可能となっ
た。
【００１７】次に、本発明を具体的に実施例により説明
するが、本発明はそれらによって限定されるものではな
い。
するが、本発明はそれらによって限定されるものではな
い。
【００１８】
【実施例】図１は、本発明による交差型光スイッチの構
造を示す平面図であり、入射光モード、反射光モード及
び透過光モードを示す。本発明による電界印加のための
電極２は、図示のように、屈曲した境界面８、９を各々
有する２つの部分６、７からなるものである。そして、
交差する幅”ａ”の２つの単一モード導波路４、５（ポ
ート、）を有する。そして、蝶型電極は、屈折率を
変化する領域を活性化するためであり、図示のような屈
曲面８と９を有するものである。この屈曲面８、９は、
図示のようなに、扇角度θW を有している。導波基本モ
ードの電界分布は、平面波の無限の数に展開している。
蝶型電極２を形成した部分は、互いに異なる方向の斜線
で示した２つの部分６と７からなる蝶型電極であり、こ
の部分に電界をかけると、屈折率が変化する。
造を示す平面図であり、入射光モード、反射光モード及
び透過光モードを示す。本発明による電界印加のための
電極２は、図示のように、屈曲した境界面８、９を各々
有する２つの部分６、７からなるものである。そして、
交差する幅”ａ”の２つの単一モード導波路４、５（ポ
ート、）を有する。そして、蝶型電極は、屈折率を
変化する領域を活性化するためであり、図示のような屈
曲面８と９を有するものである。この屈曲面８、９は、
図示のようなに、扇角度θW を有している。導波基本モ
ードの電界分布は、平面波の無限の数に展開している。
蝶型電極２を形成した部分は、互いに異なる方向の斜線
で示した２つの部分６と７からなる蝶型電極であり、こ
の部分に電界をかけると、屈折率が変化する。
【００１９】光導波路３から入射する入射光の光界分布
は、１３で示すようなものであり、それに対して、ポー
トから出射する透過モードの光界分布も、図示され
（１４）、更に、ポートから出射する反射モードの光
界分布も図示されている（１５）。
は、１３で示すようなものであり、それに対して、ポー
トから出射する透過モードの光界分布も、図示され
（１４）、更に、ポートから出射する反射モードの光
界分布も図示されている（１５）。
【００２０】図２は、パワー反射率ＲXrと蝶型電極の有
する特有角度を屈折率変化に対する臨界角θcで規格化
した角度θe (＝θw／θc）の関係を示すグラフであ
る。前記のように、良好なスイッチ特性を得るために、
電極は、少なくとも導波路幅の１００倍にしなければな
らない。そのために、電極の全長ｌは、ｌ＝１００ａと
なる。前記の結果から、他のパラメーター（図２で表に
示した）を調整して、最大の屈折角になるようにする。
パワー反射率ＲXrは、ほとんど一定で（空間スペクトル
のサイドローブによる少しのゆれを除いて）、θe＝０.
６程度までになる。
する特有角度を屈折率変化に対する臨界角θcで規格化
した角度θe (＝θw／θc）の関係を示すグラフであ
る。前記のように、良好なスイッチ特性を得るために、
電極は、少なくとも導波路幅の１００倍にしなければな
らない。そのために、電極の全長ｌは、ｌ＝１００ａと
なる。前記の結果から、他のパラメーター（図２で表に
示した）を調整して、最大の屈折角になるようにする。
パワー反射率ＲXrは、ほとんど一定で（空間スペクトル
のサイドローブによる少しのゆれを除いて）、θe＝０.
６程度までになる。
【００２１】図３は、ポート及びポートの消光比
（ｄＢ）と、引例[D]の式(15)と(16)を用いた蝶型電極
の規格化された角度θe (＝θw／θc)との関係を示す。
観察されるように、反射ポートの消光比は、角度θe
と共に増加する。即ち,ポートのパワー漏洩は、電圧印
加が無くなったとき、減少するものである。ポートの
消光比は、ほとんど、θe〜０.５以下で一定であり、掛
けた電圧の存在下で、ポートの導波路中に現れるパワ
ーは、一定角度θ／２傾いた第１の分割電極（６）によ
り主に決められる。即ち、導波入射モードは、平面波の
無限スペクトルに展開され、スネル法則が、各平面波に
適用され、消光比を計算するために用いる反射及び透過
出力が計算できる。電界誘起屈折率変化を、△eqとし、
仮に、△eq＝１％とする。また、△W は導波路のコアと
クラッド部分の規格化した屈折率△w（＝０．１％)とし
て、規格化電極全長(ｌ／ａ)を１００とし、臨界角θC
で規格化した入射角を（θN＝θ／２θC）θN ＝０．４
とした。規格化波長ｖ＝１．０として、これらを図３
で、パラメータとして、示した。
（ｄＢ）と、引例[D]の式(15)と(16)を用いた蝶型電極
の規格化された角度θe (＝θw／θc)との関係を示す。
観察されるように、反射ポートの消光比は、角度θe
と共に増加する。即ち,ポートのパワー漏洩は、電圧印
加が無くなったとき、減少するものである。ポートの
消光比は、ほとんど、θe〜０.５以下で一定であり、掛
けた電圧の存在下で、ポートの導波路中に現れるパワ
ーは、一定角度θ／２傾いた第１の分割電極（６）によ
り主に決められる。即ち、導波入射モードは、平面波の
無限スペクトルに展開され、スネル法則が、各平面波に
適用され、消光比を計算するために用いる反射及び透過
出力が計算できる。電界誘起屈折率変化を、△eqとし、
仮に、△eq＝１％とする。また、△W は導波路のコアと
クラッド部分の規格化した屈折率△w（＝０．１％)とし
て、規格化電極全長(ｌ／ａ)を１００とし、臨界角θC
で規格化した入射角を（θN＝θ／２θC）θN ＝０．４
とした。規格化波長ｖ＝１．０として、これらを図３
で、パラメータとして、示した。
【００２２】図４は、ポートの導波路への入射パワー
の結合に伴う、スイッチの散乱損失と蝶型電極の規格化
された角度θeとの関係を示すグラフである。散乱損失
は、約θe＝０．２で最小になることが分かる。この結
果は、図５に示すように、θeの種々の価に対して反射
電界パターンにより説明できる。即ち、図５は、種々の
蝶型電極の規格化された角度θeに対する反射電界パタ
ーンを示す。θe＝０、即ち、直線電極に対して、反射
電界の中心が変わり、ｘ＝０に対するものと一致しな
く。これは、全反射に伴うゴ−ス・ヘンシェン(Goos-Ha
enschen)変動によるものである(引例[D]参照)。散乱損
失は、ゴ−ス・ヘンシェン変動と逆の作用が部分的に働
き、いくらか減少できる。
の結合に伴う、スイッチの散乱損失と蝶型電極の規格化
された角度θeとの関係を示すグラフである。散乱損失
は、約θe＝０．２で最小になることが分かる。この結
果は、図５に示すように、θeの種々の価に対して反射
電界パターンにより説明できる。即ち、図５は、種々の
蝶型電極の規格化された角度θeに対する反射電界パタ
ーンを示す。θe＝０、即ち、直線電極に対して、反射
電界の中心が変わり、ｘ＝０に対するものと一致しな
く。これは、全反射に伴うゴ−ス・ヘンシェン(Goos-Ha
enschen)変動によるものである(引例[D]参照)。散乱損
失は、ゴ−ス・ヘンシェン変動と逆の作用が部分的に働
き、いくらか減少できる。
【００２３】以上により、電圧印加による屈折率変化
が、Δeq＝１％と仮定すると、蝶型電極の利点が、この
屈折率差が更に増加したときに、より高められる。この
屈折率変化の増加については、前記の引例[G]に報告さ
れた実験で証明された量子井戸のボックス構造で可能な
ことが示されている。
が、Δeq＝１％と仮定すると、蝶型電極の利点が、この
屈折率差が更に増加したときに、より高められる。この
屈折率変化の増加については、前記の引例[G]に報告さ
れた実験で証明された量子井戸のボックス構造で可能な
ことが示されている。
【００２４】本発明の光スイッチでは、半導体材料の吸
収損失について考慮していないが、必要なスイッチング
特性、例えば、消光比及び散乱損失において、本発明の
光スイッチの構造は、より広い交差角度を可能とし、従
って、光スイッチの大きさを減少せしめ、従って、更に
吸収損失を低下させることができる。
収損失について考慮していないが、必要なスイッチング
特性、例えば、消光比及び散乱損失において、本発明の
光スイッチの構造は、より広い交差角度を可能とし、従
って、光スイッチの大きさを減少せしめ、従って、更に
吸収損失を低下させることができる。
【００２５】本発明の蝶型電極による交差型光スイッチ
では、消光比及び散乱損失に対する顕著な悪影響なし
で、屈折角度を２倍にすることができる。
では、消光比及び散乱損失に対する顕著な悪影響なし
で、屈折角度を２倍にすることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光スイッ
チにより、次のような顕著な技術的効果が得られた。第
１に、より広い屈折角度を有する光スイッチが達成され
た。第２に、小さいサイズの光スイッが達成された。第
３に、挿入損失を小さくできたモノリシックに集積化可
能な交差型光スイッチが提供される。
チにより、次のような顕著な技術的効果が得られた。第
１に、より広い屈折角度を有する光スイッチが達成され
た。第２に、小さいサイズの光スイッが達成された。第
３に、挿入損失を小さくできたモノリシックに集積化可
能な交差型光スイッチが提供される。
【図１】本発明の交差型光スイッチの構造を示す模式的
平面図である。
平面図である。
【図２】本発明の光スイッチでのパワー反射率ＲXrと蝶
型電極の特有の角度を規格化した角度θe (＝θw／
θc）との関係を示すグラフである。
型電極の特有の角度を規格化した角度θe (＝θw／
θc）との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の光スイッチでの、ポート及びポート
の消光比（ｄＢ）と蝶型電極の特有の角度を規格化し
た角度θe (＝θw／θc)との関係を示すグラフである。
の消光比（ｄＢ）と蝶型電極の特有の角度を規格化し
た角度θe (＝θw／θc)との関係を示すグラフである。
【図４】本発明のスイッチでの、ポートの導波路への
入射パワーの結合に伴う、スイッチの散乱損失と蝶型電
極の特有の角度を規格化した角度θe (＝θw／θc)との
関係を示すグラフである。
入射パワーの結合に伴う、スイッチの散乱損失と蝶型電
極の特有の角度を規格化した角度θe (＝θw／θc)との
関係を示すグラフである。
【図５】本発明の交差型スイッチにおいて、種々の蝶型
電極の特有の角度を規格化した角度θe (＝θw／θc)に
対する反射電界パターンを示す。
電極の特有の角度を規格化した角度θe (＝θw／θc)に
対する反射電界パターンを示す。
１ 交差型光スイッチ ２ 交差型光スイッチ電極、屈折率
が変化する領域 ３ 入射導波路 ４、５ ポート及びポート ６、７ 蝶型電極の２つの部分
が変化する領域 ３ 入射導波路 ４、５ ポート及びポート ６、７ 蝶型電極の２つの部分
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年３月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【数１】 但し、 |r1(kx)|＝{(1-2Δeq)1/2・cosθ1-cosθ2}／{(1-2Δeq)1/2・cosθ1+cosθ2} ・・・・・・・・・(2) また、θ1＝π／２−θ／２−sin-1(kx/k1)・・・・・・(3) θ2＝sin-1[sinθ1/(1-2Δeq)1/2] ・・・・・・(4)である。 但し、k1は、コア領域中の波ベクトルの大きさであり、
kxは、ｘ軸に沿う成分を示す。反射率r2(kx)を、反射率
r1(kx)と同様に、θ／２をθ／２＋θwで置き替えて、
計算すると。 k1’＝k1sinν・・・・・・・・・・・・・・(5) で、 ν＝tan-1{[(l/a)・sin[(θ/2)+θw]]／[cot(θ/2)+(l/a)・cos(θ/2+θw)]} ・・・・・・・・(6) 但し、２つの蝶型電極の分割部分の長さは、同じものと
する。
kxは、ｘ軸に沿う成分を示す。反射率r2(kx)を、反射率
r1(kx)と同様に、θ／２をθ／２＋θwで置き替えて、
計算すると。 k1’＝k1sinν・・・・・・・・・・・・・・(5) で、 ν＝tan-1{[(l/a)・sin[(θ/2)+θw]]／[cot(θ/2)+(l/a)・cos(θ/2+θw)]} ・・・・・・・・(6) 但し、２つの蝶型電極の分割部分の長さは、同じものと
する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (1)
- 【請求項１】 電界誘起屈折率変化を用いた光スイッチ
において、 その電極の形状は、蝶型電極から構成されていることを
特徴とする前記の光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4184992A JPH05241205A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4184992A JPH05241205A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05241205A true JPH05241205A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12619705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4184992A Pending JPH05241205A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05241205A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001038933A3 (en) * | 1999-11-23 | 2001-11-08 | Optical Technologies Italia | Optical switching/modulation device |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP4184992A patent/JPH05241205A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001038933A3 (en) * | 1999-11-23 | 2001-11-08 | Optical Technologies Italia | Optical switching/modulation device |
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