JPH05313108A - 光変調器 - Google Patents
光変調器Info
- Publication number
- JPH05313108A JPH05313108A JP3078254A JP7825491A JPH05313108A JP H05313108 A JPH05313108 A JP H05313108A JP 3078254 A JP3078254 A JP 3078254A JP 7825491 A JP7825491 A JP 7825491A JP H05313108 A JPH05313108 A JP H05313108A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- light
- surface plasmon
- light wave
- electrodes
- 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
Links
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
- G02F1/01—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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/19—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 intensity, phase, polarisation or colour based on variable-reflection or variable-refraction elements not provided for in groups G02F1/015 - G02F1/169
- G02F1/195—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 intensity, phase, polarisation or colour based on variable-reflection or variable-refraction elements not provided for in groups G02F1/015 - G02F1/169 by using frustrated reflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
-
- 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
- G02F1/01—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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/011—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 intensity, phase, polarisation or colour in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass
-
- 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
- G02F1/01—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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/011—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 intensity, phase, polarisation or colour in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass
- G02F1/0115—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 intensity, phase, polarisation or colour in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass in optical fibres
- G02F1/0118—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 intensity, phase, polarisation or colour in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass in optical fibres by controlling the evanescent coupling of light from a fibre into an active, e.g. electro-optic, overlay
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 集積光学回路に用いられる超高速小型表面プ
ラズモン波変調器を得ることを目的とする。 【構成】 光波を運ぶための平らなウエーブガイドに隣
接して金属−絶縁体界面を形成し、この界面に高周波電
圧を加えることによって絶縁体を共振せしめて上記界面
に表面プラズモン波を発生せしめこれを上記ウエーブガ
イド内の次第に消える光波に結合せしめ上記光波の強度
を変化せしめた光変調器。
ラズモン波変調器を得ることを目的とする。 【構成】 光波を運ぶための平らなウエーブガイドに隣
接して金属−絶縁体界面を形成し、この界面に高周波電
圧を加えることによって絶縁体を共振せしめて上記界面
に表面プラズモン波を発生せしめこれを上記ウエーブガ
イド内の次第に消える光波に結合せしめ上記光波の強度
を変化せしめた光変調器。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光の高速変調装置、特に
光を表面プラズモン波相互作用によって高速変調する装
置に関するものである。
光を表面プラズモン波相互作用によって高速変調する装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】表面プラズモン波（ＳＰＷ）は金属と絶
縁体間の界面によって支持される電磁波である。金属等
の総ての導体は正の所定の電荷の連続部分内で静電的に
釣り合っている電子のガスとして定義することができ
る。これは１立方ｃｍ以内に１０の２３乗の数の電子が
存在することに略等しい電子密度を有する凝縮された電
子プラズマである。プラズモンは金属内の蓄積電荷振動
に関連する自然エネルギ量子である。電子密度が高いた
め量子効果が著しい。このような表面プラズモン波はＡ
・Ｄ・バードマン著“電磁表面モード”に示されてい
る。
縁体間の界面によって支持される電磁波である。金属等
の総ての導体は正の所定の電荷の連続部分内で静電的に
釣り合っている電子のガスとして定義することができ
る。これは１立方ｃｍ以内に１０の２３乗の数の電子が
存在することに略等しい電子密度を有する凝縮された電
子プラズマである。プラズモンは金属内の蓄積電荷振動
に関連する自然エネルギ量子である。電子密度が高いた
め量子効果が著しい。このような表面プラズモン波はＡ
・Ｄ・バードマン著“電磁表面モード”に示されてい
る。
【０００３】表面プラズモン波は共振結合によって光学
的に励起せしめることができる。共振の条件は金属と絶
縁体の界面に近い媒体の回折インデックス及び厚さに強
く依存する。光波の強度は、光波を表面プラズモン波に
結合することにより変調することができる。一般的に
は、表面プラズモン波と光波間の結合が強ければ光波伝
達の減衰が大きくなり、結合が弱ければ光波伝達は減衰
しないか減衰しても僅かである。
的に励起せしめることができる。共振の条件は金属と絶
縁体の界面に近い媒体の回折インデックス及び厚さに強
く依存する。光波の強度は、光波を表面プラズモン波に
結合することにより変調することができる。一般的に
は、表面プラズモン波と光波間の結合が強ければ光波伝
達の減衰が大きくなり、結合が弱ければ光波伝達は減衰
しないか減衰しても僅かである。
【０００４】減衰された全反射（ＡＴＲ）効果は高イン
デックスプリズムを介して表面プラズモン波を光学的に
励起するために利用されている。自由空間を移動する光
は臨界角を越える角度でプリズムを介して金属−絶縁体
界面に送られ、表面プラズモン波領域に重なるであろう
次第に消えていく光波の領域を作る。
デックスプリズムを介して表面プラズモン波を光学的に
励起するために利用されている。自由空間を移動する光
は臨界角を越える角度でプリズムを介して金属−絶縁体
界面に送られ、表面プラズモン波領域に重なるであろう
次第に消えていく光波の領域を作る。
【０００５】かさばった光学的配置内で表面プラズモン
波を光学的に励起するために２つの形態が用いられてい
る。第１の形態はオットーの全反射（ＡＴＲ）形状であ
る。このオットーの形状では厚い金属媒体上に被着され
た薄い絶縁体層と高インデックスプリズムとの間に小さ
い空隙が存在する。オットーの形状は図１に示される通
りであり、又Ａ・オットー著“フラストレーテッド全反
射法による銀内の非放射表面プラズモン波の励起”に示
されている。表面プラズモン波を光学的に励起するため
に用いられる第２の形態は図２に示すクレットシーマン
の変形ＡＴＲ形状である。この形状では薄い金属箔がプ
リズムと絶縁体との間に介挿されている。この形状では
空隙がないのでより実用的である。この形状は米国特許
第４，４５１，１２３号公報に示されている。このよう
なプリズム形状はシールドクラウト著“長い範囲の表面
プラズモン光電変調器”に示されている。
波を光学的に励起するために２つの形態が用いられてい
る。第１の形態はオットーの全反射（ＡＴＲ）形状であ
る。このオットーの形状では厚い金属媒体上に被着され
た薄い絶縁体層と高インデックスプリズムとの間に小さ
い空隙が存在する。オットーの形状は図１に示される通
りであり、又Ａ・オットー著“フラストレーテッド全反
射法による銀内の非放射表面プラズモン波の励起”に示
されている。表面プラズモン波を光学的に励起するため
に用いられる第２の形態は図２に示すクレットシーマン
の変形ＡＴＲ形状である。この形状では薄い金属箔がプ
リズムと絶縁体との間に介挿されている。この形状では
空隙がないのでより実用的である。この形状は米国特許
第４，４５１，１２３号公報に示されている。このよう
なプリズム形状はシールドクラウト著“長い範囲の表面
プラズモン光電変調器”に示されている。
【０００６】表面プラズモン波効果は２つの見地から考
えることができる。その１つは光子、電子、プラズモン
及び他の粒子及びこれら粒子間の相互作用に関連する量
子機械的見地である。これら粒子のエネルギは数１で示
される。
えることができる。その１つは光子、電子、プラズモン
及び他の粒子及びこれら粒子間の相互作用に関連する量
子機械的見地である。これら粒子のエネルギは数１で示
される。
【０００７】
【数１】
【０００８】この数１は粒子のエネルギと運動量を示
す。光と金属媒体の相互作用は金属内のガス状電子（フ
ァーミガス）を考えることによって及びプラズマとして
の電子、即ち荷電粒子（イオン）を含む媒体を考えるこ
とによって了解できる。
す。光と金属媒体の相互作用は金属内のガス状電子（フ
ァーミガス）を考えることによって及びプラズマとして
の電子、即ち荷電粒子（イオン）を含む媒体を考えるこ
とによって了解できる。
【０００９】プラズモン波は共振周波数を有する。プラ
ズモン波がその共振周波数で照射されることによって励
起されたとき共振を観察でき、照射エネルギのあるもの
がプラズモン波により吸収される。量子粒子の点から見
れば表面プラズモン波システムはある共振周波数を有す
るプラズマ内の粒子の相互作用の背景で考えられる。
ズモン波がその共振周波数で照射されることによって励
起されたとき共振を観察でき、照射エネルギのあるもの
がプラズモン波により吸収される。量子粒子の点から見
れば表面プラズモン波システムはある共振周波数を有す
るプラズマ内の粒子の相互作用の背景で考えられる。
【００１０】表面プラズモン波はマクスウエルの方程
式、物質定数及び境界条件からも考えられる。簡単なモ
デルでは金属は数２と数３による複雑な誘電体定数によ
って特徴づけられる。
式、物質定数及び境界条件からも考えられる。簡単なモ
デルでは金属は数２と数３による複雑な誘電体定数によ
って特徴づけられる。
【００１１】
【数２】
【００１２】
【数３】
【００１３】かさ（ｂｕｌｋ）プラズモン周波数ｆｐは
数４で示される。
数４で示される。
【００１４】
【数４】
【００１５】ここでｍは電子質量、ｎは１０の２３乗で
ある。これからかさプラズモン周波数ｆｐ ｂｕｌｋと
かさ波長λｐ ｂｕｌｋが数５のように得られる。
ある。これからかさプラズモン周波数ｆｐ ｂｕｌｋと
かさ波長λｐ ｂｕｌｋが数５のように得られる。
【００１６】
【数５】
【００１７】表面プラズモン波技術において重要なこと
はかさプラズモン波ではなく後述する金属境界における
電子である表面プラズモン波である。表面電子の固有振
動周波数は表面形状と、相互作用された絶縁体の両方の
関数である。平らな境界と単純な金属に対しては表面プ
ラズモン波周波数ｆｐ ｓｕｒｆａｃｅは数６に示すよ
うにかさ周波数ｆｐ ｂｕｌｋに関連する。
はかさプラズモン波ではなく後述する金属境界における
電子である表面プラズモン波である。表面電子の固有振
動周波数は表面形状と、相互作用された絶縁体の両方の
関数である。平らな境界と単純な金属に対しては表面プ
ラズモン波周波数ｆｐ ｓｕｒｆａｃｅは数６に示すよ
うにかさ周波数ｆｐ ｂｕｌｋに関連する。
【００１８】
【数６】
【００１９】一般に表面プラズモン波の共振波長（周波
数）はＵＶ、ＶＩＳ及びｎＩＲを含む広いスペクトル内
に調節することができる。これは０．１μｍのＵＶ面積
内のみに位置するかさ波長との対比である。従来技術に
おいては表面プラズモン波効果は、プリズムを介してＳ
ＰＷを光学的に励起するため減衰された全反射効果が利
用されるクレットシーマン形状を用いることによって理
解できる。一般に運動量とエネルギ不滅の法則は同時に
満足できないという理由から表面プラズモン波は直接結
合によっては励起できない。然しながらクレットシーマ
ン形状では両不滅の法則が満足される。
数）はＵＶ、ＶＩＳ及びｎＩＲを含む広いスペクトル内
に調節することができる。これは０．１μｍのＵＶ面積
内のみに位置するかさ波長との対比である。従来技術に
おいては表面プラズモン波効果は、プリズムを介してＳ
ＰＷを光学的に励起するため減衰された全反射効果が利
用されるクレットシーマン形状を用いることによって理
解できる。一般に運動量とエネルギ不滅の法則は同時に
満足できないという理由から表面プラズモン波は直接結
合によっては励起できない。然しながらクレットシーマ
ン形状では両不滅の法則が満足される。
【００２０】表面プラズモン波（ＳＰＷ）モードインデ
ックスの数値例を図３に示す。この図３にはアルミニウ
ムと金の２つの型の金属、及び空気とガラスの２つの型
の絶縁体を示し、上記金属は高い回折インデックスを有
し、上記絶縁物は高い誘電定数を有している。図３から
明らかなようにＳＰＷモードインデックスの実部分が絶
縁インデックスより大きく、ＳＰＷモードインデックス
の虚部分が金のような回折インデックスの低い金属より
も小さく、所定の金属に対してはＳＰＷモードインデッ
クスの虚部分が高いインデックスの絶縁体よりも大き
い。図４は眞空での波長がλ0 で０．８３μｍに等しい
表面プラズモン波を有するΖ軸に沿った金属と絶縁体の
相互作用面を示す。
ックスの数値例を図３に示す。この図３にはアルミニウ
ムと金の２つの型の金属、及び空気とガラスの２つの型
の絶縁体を示し、上記金属は高い回折インデックスを有
し、上記絶縁物は高い誘電定数を有している。図３から
明らかなようにＳＰＷモードインデックスの実部分が絶
縁インデックスより大きく、ＳＰＷモードインデックス
の虚部分が金のような回折インデックスの低い金属より
も小さく、所定の金属に対してはＳＰＷモードインデッ
クスの虚部分が高いインデックスの絶縁体よりも大き
い。図４は眞空での波長がλ0 で０．８３μｍに等しい
表面プラズモン波を有するΖ軸に沿った金属と絶縁体の
相互作用面を示す。
【００２１】表面プラズモン波の相速度と伝達ロスに関
して、表面プラズモン波の所定の伝達定数（モードイン
デックス）ｎSPW は複雑な数７によって表すことができ
る。
して、表面プラズモン波の所定の伝達定数（モードイン
デックス）ｎSPW は複雑な数７によって表すことができ
る。
【００２２】
【数７】
【００２３】ここでｎR SPW とｎI SPW は夫々実及び虚
部分を示す。表面プラズモン波の相速度ＶSPW は数８に
よって示される。
部分を示す。表面プラズモン波の相速度ＶSPW は数８に
よって示される。
【００２４】
【数８】
【００２５】ここでＣは眞空中での光の速度である。単
位長Ｌに対するＳＰＷ伝達ロスは伝達定数の虚部分によ
って定められる。デシベル単位で数９又は数１０によっ
て示されるロスを生ずる。
位長Ｌに対するＳＰＷ伝達ロスは伝達定数の虚部分によ
って定められる。デシベル単位で数９又は数１０によっ
て示されるロスを生ずる。
【００２６】
【数９】
【００２７】
【数１０】
【００２８】ここでλ0 は眞空中での光の波長である。
上述のように平滑な境界における表面プラズモン波は直
接結合によって光学的に励起されることはない。この理
由は運動量及びエネルギ不滅の法則が同時に満足される
ことがないためである。絶縁体とＳＰＷの２つのカーブ
の間に相互作用のないことは図５に示すω−κ線図から
明らかである。所定の周波数においてはＳＰＷの運動量
は絶縁体内の光の運動量より大きい。粗い面を用いた直
接結合は可能であるが解析するのは困難である。従って
既述のオットー及びクレットシーマンの結合体の背景に
おけるような次第に消える波結合が必要となる。
上述のように平滑な境界における表面プラズモン波は直
接結合によって光学的に励起されることはない。この理
由は運動量及びエネルギ不滅の法則が同時に満足される
ことがないためである。絶縁体とＳＰＷの２つのカーブ
の間に相互作用のないことは図５に示すω−κ線図から
明らかである。所定の周波数においてはＳＰＷの運動量
は絶縁体内の光の運動量より大きい。粗い面を用いた直
接結合は可能であるが解析するのは困難である。従って
既述のオットー及びクレットシーマンの結合体の背景に
おけるような次第に消える波結合が必要となる。
【００２９】従来の技術においては高速変調器は複合量
子井戸（ＭＱＷ）を含む。ＭＱＷ変調器ではＩＲ（ｎＩ
Ｒ）スペクトル近くの可視領域では挿入ロスは中程度
（３ｄｂ以下）であり、駆動電圧は極端に低く、（１０
ボルト以下）であり、周波数は極端に高く（５ＧＨｚ以
上）相互作用長さは極めて短い（ミクロン）。ＭＱＷ変
調器は速い変調又は切り換えを要求する広い範囲の光信
号の伝達、貯蔵、計算、処理のために用いられている。
ＭＱＷ変調器は多くの薄い半導体層を有し、これに加え
られる電圧が変ることによって変調器を通過する光の強
度が変化する。ＭＱＷ変調器は半透明の半導体材料を用
いている。好ましくないことにＭＱＷ技術は装置に適用
することが困難であり、極めて高価であり、極端な周囲
条件では適用不可能となる。
子井戸（ＭＱＷ）を含む。ＭＱＷ変調器ではＩＲ（ｎＩ
Ｒ）スペクトル近くの可視領域では挿入ロスは中程度
（３ｄｂ以下）であり、駆動電圧は極端に低く、（１０
ボルト以下）であり、周波数は極端に高く（５ＧＨｚ以
上）相互作用長さは極めて短い（ミクロン）。ＭＱＷ変
調器は速い変調又は切り換えを要求する広い範囲の光信
号の伝達、貯蔵、計算、処理のために用いられている。
ＭＱＷ変調器は多くの薄い半導体層を有し、これに加え
られる電圧が変ることによって変調器を通過する光の強
度が変化する。ＭＱＷ変調器は半透明の半導体材料を用
いている。好ましくないことにＭＱＷ技術は装置に適用
することが困難であり、極めて高価であり、極端な周囲
条件では適用不可能となる。
【００３０】長距離光ファイバー伝達技術の最近の発展
は、伝達ネットワーク、局部エリアネットワーク（ＬＡ
Ｎ）、高出力レーザビーム複写、空間光変調（ＳＬ
Ｍ）、及び外部ＬＤ変調のための切換技術の変形の開発
に向けられている。これらの切換技術はＭＱＷよりも適
用が広く光ファイバー伝達のみならず光学コンピュー
タ、検知、高出力レーザ複写、レーザ手術等に適用され
ている。これら技術の他の型のものは比較的低い周波数
（ＫＨｚ）で電力消費の高い、又光学材料ロスの高い電
磁−光ＳＬＭを含む。電磁−光ＳＬＭとしてはセメテッ
クス（Ｓｅｍｅｔｅｘ）によって造られたものを含む。
他のものは比較的高い周波数のクリスタル（ＬＣ）ＳＬ
Ｍであり、最大応答時間が２０ｎｓ（又はこれより長
い）の強電性ＬＣを基礎としている。更に他のものはＬ
i Ｎb Ｏ3 を基礎とする又は応答時間が約７０ｎｓ以上
のＰＬＺＴを基礎とする光回折スイッチである。１ピコ
秒以上の極めて高い周波数のＭＱＷ変調器は先に述べ
た。更に５ピコ秒より大きい超高速のプラズモン変調器
がある。
は、伝達ネットワーク、局部エリアネットワーク（ＬＡ
Ｎ）、高出力レーザビーム複写、空間光変調（ＳＬ
Ｍ）、及び外部ＬＤ変調のための切換技術の変形の開発
に向けられている。これらの切換技術はＭＱＷよりも適
用が広く光ファイバー伝達のみならず光学コンピュー
タ、検知、高出力レーザ複写、レーザ手術等に適用され
ている。これら技術の他の型のものは比較的低い周波数
（ＫＨｚ）で電力消費の高い、又光学材料ロスの高い電
磁−光ＳＬＭを含む。電磁−光ＳＬＭとしてはセメテッ
クス（Ｓｅｍｅｔｅｘ）によって造られたものを含む。
他のものは比較的高い周波数のクリスタル（ＬＣ）ＳＬ
Ｍであり、最大応答時間が２０ｎｓ（又はこれより長
い）の強電性ＬＣを基礎としている。更に他のものはＬ
i Ｎb Ｏ3 を基礎とする又は応答時間が約７０ｎｓ以上
のＰＬＺＴを基礎とする光回折スイッチである。１ピコ
秒以上の極めて高い周波数のＭＱＷ変調器は先に述べ
た。更に５ピコ秒より大きい超高速のプラズモン変調器
がある。
【００３１】後者の２つの型の変調技術−ＭＱＷ及びプ
ラズモン変調器−は前者の４つの切換システムより速度
が少なくとも３桁高いという基本的な利益を有する。更
に後者の２つの技術は電力消費が少なく駆動電圧が低
い。然しながら表面プラズモン波技術はＭＱＷ技術に優
る重要な利点を有する。第１にＳＰＷの波長範囲はＩＲ
から可視域に延びている。ＭＱＷ技術はＩＲに近い。両
者の技術は潜在的に１００ＧＨｚより高い同一の変調周
波数を有する。同様にしてＭＱＷとＳＰＷ技術の相互作
用長さは共に１００μｍのように短い。
ラズモン変調器−は前者の４つの切換システムより速度
が少なくとも３桁高いという基本的な利益を有する。更
に後者の２つの技術は電力消費が少なく駆動電圧が低
い。然しながら表面プラズモン波技術はＭＱＷ技術に優
る重要な利点を有する。第１にＳＰＷの波長範囲はＩＲ
から可視域に延びている。ＭＱＷ技術はＩＲに近い。両
者の技術は潜在的に１００ＧＨｚより高い同一の変調周
波数を有する。同様にしてＭＱＷとＳＰＷ技術の相互作
用長さは共に１００μｍのように短い。
【００３２】上述した相互作用長さは変調器の材料が光
ビームに相互作用する距離である。理想的な例では変調
器はそのオン状態では光ビームを完全に吸収し、オフ状
態では光ビームを完全に伝達する。変調器を理想的な例
にどのようにして近づけるかは拡大比（ＥＲ）の形で表
現できる。理想的な例のＥＲは無限に等しい。
ビームに相互作用する距離である。理想的な例では変調
器はそのオン状態では光ビームを完全に吸収し、オフ状
態では光ビームを完全に伝達する。変調器を理想的な例
にどのようにして近づけるかは拡大比（ＥＲ）の形で表
現できる。理想的な例のＥＲは無限に等しい。
【００３３】
【数１１】
【００３４】他の例ではＥＲは数１２のように示すこと
ができる。
ができる。
【００３５】
【数１２】
【００３６】図６においてＴ1 は完全なオフ状態（値
１）、Ｔ2 は完全なオン状態（値０）を示す。理想的な
例では速度又は変調周波数はできるだけ大きくする。通
常の例では相互作用長さＬが短かければＴ1 は低い。相
互作用長さＬが極めて長い時はＴ1 は高い。（この結果
変調装置はかさばったものとなり、能率も悪い）。普通
の相互作用長さはミリメータ単位であり、一方相互作用
長さの短いものは１ミリメータより小さい。
１）、Ｔ2 は完全なオン状態（値０）を示す。理想的な
例では速度又は変調周波数はできるだけ大きくする。通
常の例では相互作用長さＬが短かければＴ1 は低い。相
互作用長さＬが極めて長い時はＴ1 は高い。（この結果
変調装置はかさばったものとなり、能率も悪い）。普通
の相互作用長さはミリメータ単位であり、一方相互作用
長さの短いものは１ミリメータより小さい。
【００３７】ＭＱＷ技術の駆動電圧はＳＰＷ技術のそれ
よりも高い。ＭＱＷの電圧レベルは１０ボルトであり、
ＳＰＷの電圧レベルは１ボルトより小さい。駆動電圧が
小さいことは電力消費が少ないことを意味する。ＳＰＷ
システムで挿入ロスは１メータ当たり３ｄｂであり、Ｍ
ＱＷでの挿入ロスは１センチメータ当たり３ｄｂであ
る。挿入ロスはオフ状態での吸収測定値である。ＳＰＷ
変調器の挿入ロスはメータ目盛で測定される。
よりも高い。ＭＱＷの電圧レベルは１０ボルトであり、
ＳＰＷの電圧レベルは１ボルトより小さい。駆動電圧が
小さいことは電力消費が少ないことを意味する。ＳＰＷ
システムで挿入ロスは１メータ当たり３ｄｂであり、Ｍ
ＱＷでの挿入ロスは１センチメータ当たり３ｄｂであ
る。挿入ロスはオフ状態での吸収測定値である。ＳＰＷ
変調器の挿入ロスはメータ目盛で測定される。
【００３８】ＭＱＷ変調器の製造コストは極めて高い
が、ＳＰＷ技術でのそれは低い。ＭＱＷ技術では複雑な
ＧａＡｓ ＶＬＳＩ処理を必要とするためそのコストは
高い。更にＳＰＷ変調器のレーザ破壊しきい値は極端に
高いが、ＭＱＷのそれは低い。ＭＱＷ装置を含む総ての
半導体装置のレーザ破壊しきい値は低く温度感知性が高
い。同様にしてＭＱＷ変調器のでこぼこ化と環境安定性
は低いがＳＰＷ変調器のそれは高い。
が、ＳＰＷ技術でのそれは低い。ＭＱＷ技術では複雑な
ＧａＡｓ ＶＬＳＩ処理を必要とするためそのコストは
高い。更にＳＰＷ変調器のレーザ破壊しきい値は極端に
高いが、ＭＱＷのそれは低い。ＭＱＷ装置を含む総ての
半導体装置のレーザ破壊しきい値は低く温度感知性が高
い。同様にしてＭＱＷ変調器のでこぼこ化と環境安定性
は低いがＳＰＷ変調器のそれは高い。
【００３９】ＭＱＷシステムで用いる基礎材料はＧａＡ
ｓでありＳＰＷ技術のそれはポリマーガラスである。従
って材料の点からみれば、ＭＱＷ技術は半導体を基礎と
するレーザ ダイオード（ＬＤ）技術により大きく関連
している。一方ＳＰＷ技術は絶縁体を基礎としており、
従って挿入ロスの低い光ファイバー媒体技術に大きく関
連している。ＭＱＷとの対比においてＳＰＷは１ｃｍ2
当たり１ＧＷより大きい極めて高いレーザ破壊しきい値
を有する高出力レーザ切り換え及び変調に使用できる。
ｓでありＳＰＷ技術のそれはポリマーガラスである。従
って材料の点からみれば、ＭＱＷ技術は半導体を基礎と
するレーザ ダイオード（ＬＤ）技術により大きく関連
している。一方ＳＰＷ技術は絶縁体を基礎としており、
従って挿入ロスの低い光ファイバー媒体技術に大きく関
連している。ＭＱＷとの対比においてＳＰＷは１ｃｍ2
当たり１ＧＷより大きい極めて高いレーザ破壊しきい値
を有する高出力レーザ切り換え及び変調に使用できる。
【００４０】一般にオプトエレクトロニクスにおいては
２つの基本的な傾向がある。その１つは半導体を大きな
基礎とするプリント回路ＧａＡｓ ＶＬＳＴエレクトロ
ニクス技術である。これら材料の回折インデックスｎは
約２−４の範囲である。他の１つはより最近のものであ
り、ガラス−ポリマー技術である。この技術における一
般的な利益はガラスとポリマーは吸収の極めて低い殆ど
の光学材料と両立でき、回折インデックスの低い記録材
料と多くの接着剤と共に用いることができることであ
る。回折インデックスが低い（ｎ＝１．５−１．６）こ
とによる問題の１つは、２つの本質的に異なる材料（例
えばポリマーとＧａＡｓ）を用いたときフレスネル反射
ロスが高いことである。然しながら反射防止膜を用いれ
ばこの影響を小さくすることができる。第１の傾向、即
ちプリント回路ＶＬＳＩ技術における基本的な利益はこ
の技術がＧａＡｓやＬＤ等の多くの光源と両立できるこ
とである。従ってＭＱＷ技術は両立できる光源であり、
ＳＰＷ技術は両立できる材料と言える。
２つの基本的な傾向がある。その１つは半導体を大きな
基礎とするプリント回路ＧａＡｓ ＶＬＳＴエレクトロ
ニクス技術である。これら材料の回折インデックスｎは
約２−４の範囲である。他の１つはより最近のものであ
り、ガラス−ポリマー技術である。この技術における一
般的な利益はガラスとポリマーは吸収の極めて低い殆ど
の光学材料と両立でき、回折インデックスの低い記録材
料と多くの接着剤と共に用いることができることであ
る。回折インデックスが低い（ｎ＝１．５−１．６）こ
とによる問題の１つは、２つの本質的に異なる材料（例
えばポリマーとＧａＡｓ）を用いたときフレスネル反射
ロスが高いことである。然しながら反射防止膜を用いれ
ばこの影響を小さくすることができる。第１の傾向、即
ちプリント回路ＶＬＳＩ技術における基本的な利益はこ
の技術がＧａＡｓやＬＤ等の多くの光源と両立できるこ
とである。従ってＭＱＷ技術は両立できる光源であり、
ＳＰＷ技術は両立できる材料と言える。
【００４１】広い範囲の条件変化を感知するため表面プ
ラズモン波相互作用を基礎とする、高感度受動的感知装
置が用いられている。感知すべき条件は感知媒体の光学
特性、従って共振条件を変える。ＴＭ強度も変化する。
この強度変化はファイバーの他端で検出され、感知すべ
き領域の測定値となる。このような受動的センサは例え
ばガス、化学物質、温度、ストレス、張力及び磁界を感
知するために用いられる。これらセンサの型はポスター
ペーパー著“表面プラズモン波共振結合を基礎とする光
ファイバーセンサ”に示されている。プリズムを基礎と
する表面プラズモンセンサは米国特許第４，８４４，６
１３号明細書に示されている。
ラズモン波相互作用を基礎とする、高感度受動的感知装
置が用いられている。感知すべき条件は感知媒体の光学
特性、従って共振条件を変える。ＴＭ強度も変化する。
この強度変化はファイバーの他端で検出され、感知すべ
き領域の測定値となる。このような受動的センサは例え
ばガス、化学物質、温度、ストレス、張力及び磁界を感
知するために用いられる。これらセンサの型はポスター
ペーパー著“表面プラズモン波共振結合を基礎とする光
ファイバーセンサ”に示されている。プリズムを基礎と
する表面プラズモンセンサは米国特許第４，８４４，６
１３号明細書に示されている。
【００４２】
【発明が解決しようとする課題】表面プラズモン波変調
器はＭＱＷ変調器に優る多くの利点を有する。然しなが
ら上述のように従来の表面プラズモン波変調器は、その
光源がＨｅＮｅ等のかさばった高価なレーザーを光源と
する自由空間光ビームと、表面プラズモン波を支持する
金属−絶縁体界面との間を結合するためプリズムを用い
るかさばった光学タイプである。大型のシステムは安定
性と整列性に問題がある。更にＳＰＷ大型光学システム
の速度上の利点はＭＱＷ型システムのそれよりそれほど
大きくない。従って超高速小型ＳＰＷ変調器が必要とさ
れている。
器はＭＱＷ変調器に優る多くの利点を有する。然しなが
ら上述のように従来の表面プラズモン波変調器は、その
光源がＨｅＮｅ等のかさばった高価なレーザーを光源と
する自由空間光ビームと、表面プラズモン波を支持する
金属−絶縁体界面との間を結合するためプリズムを用い
るかさばった光学タイプである。大型のシステムは安定
性と整列性に問題がある。更にＳＰＷ大型光学システム
の速度上の利点はＭＱＷ型システムのそれよりそれほど
大きくない。従って超高速小型ＳＰＷ変調器が必要とさ
れている。
【００４３】本発明の目的は改良された表面プラズモン
波変調器を得るにある。
波変調器を得るにある。
【００４４】
【課題を解決するための手段】本発明の表面プラズモン
波変調器はポリマーガラス材料と、超高周波数における
変調レーザ光のための超高速光電制御媒体とを有する。
能動的表面プラズモン波変調器は案内された光波を、金
属電極と案内された光波を含む光通路に接近して配置さ
れた光電材料との界面において発生する表面プラズモン
波と結合するもので平らに集積された形又は光ファイバ
ーフォーマットの何れかに形成される。光波は光通路内
で内面的に全反射され光通路の境界の外側に延びる次第
に消える波によって囲まれている。
波変調器はポリマーガラス材料と、超高周波数における
変調レーザ光のための超高速光電制御媒体とを有する。
能動的表面プラズモン波変調器は案内された光波を、金
属電極と案内された光波を含む光通路に接近して配置さ
れた光電材料との界面において発生する表面プラズモン
波と結合するもので平らに集積された形又は光ファイバ
ーフォーマットの何れかに形成される。光波は光通路内
で内面的に全反射され光通路の境界の外側に延びる次第
に消える波によって囲まれている。
【００４５】表面プラズモン波は金属−光電材料の何れ
かの側における金属電極に外部電磁界を加えることによ
って上記材料の界面に発生し、光通路を通る次第に消え
る光波部分に結合される。２つの波間の結合が強いとき
光エネルギは表面プラズモン波によって吸収され、光の
強度が減少し、弱いときは光の強度の減少が少ない。
かの側における金属電極に外部電磁界を加えることによ
って上記材料の界面に発生し、光通路を通る次第に消え
る光波部分に結合される。２つの波間の結合が強いとき
光エネルギは表面プラズモン波によって吸収され、光の
強度が減少し、弱いときは光の強度の減少が少ない。
【００４６】本発明の表面プラズモン波変調器によれば
大型変調器における大型及び整列の問題を解消でき、金
属−絶縁体界面を有する切換システムが全体として光源
の外側に配置され、光波ガイドがビーム変形と挿入ロス
を十分に低下せしめる。本発明の変調器は寸法制限のあ
る集積光学回路内においても使用できる。１０-3より少
ない光電材料の回折インデックスの変化によって切り換
えを達成でき、この結果表面プラズモン波変調器に加え
るべき電圧を最小となし得る。
大型変調器における大型及び整列の問題を解消でき、金
属−絶縁体界面を有する切換システムが全体として光源
の外側に配置され、光波ガイドがビーム変形と挿入ロス
を十分に低下せしめる。本発明の変調器は寸法制限のあ
る集積光学回路内においても使用できる。１０-3より少
ない光電材料の回折インデックスの変化によって切り換
えを達成でき、この結果表面プラズモン波変調器に加え
るべき電圧を最小となし得る。
【００４７】
【実施例】以下図面によって本発明の実施例を説明す
る。電磁モード（ＴＭ偏光）で操作される本発明の好ま
しい実施例のプラズモン波変調器は、主としてその界面
においてプラズモン波を発生し（界面で最大であり、界
面から離れるに従って指数的に減衰する）界面に極めて
近い光の特性に極端に感度を有する複合伝播定数を有
し、ＴＭ偏光のための光波伝播ロスが高い。
る。電磁モード（ＴＭ偏光）で操作される本発明の好ま
しい実施例のプラズモン波変調器は、主としてその界面
においてプラズモン波を発生し（界面で最大であり、界
面から離れるに従って指数的に減衰する）界面に極めて
近い光の特性に極端に感度を有する複合伝播定数を有
し、ＴＭ偏光のための光波伝播ロスが高い。
【００４８】図７Ａ，７Ｂは本発明の表面プラズモン波
変調器１０を示す。この表面プラズモン波変調器１０
は、２つの金属電極１８Ａ，１８Ｂと、この間に挟まれ
ている光電材料２０と、２つの電極間に挟まれている層
に対向する被覆材料１４の２つの層と、この２つの層間
に挟まれている単一モードの平らなウエーブガイド１２
より成る平らな多層構造である。この多層構造内の各層
の回折インデックスを図７Ｂに示す。被覆材料１４の最
上部の層の回折インデックスはｎ１であり、平らなウエ
ーブガイド１２の回折インデックスはｎ２であり、被覆
材料１４の下層の回折インデックスはｎ３であり、バッ
ファ層１６の回折インデックスはｎ４であり、両金属電
極１８Ａ，１８Ｂの複合回折インデックスはｎ５であ
り、光電材料２０の回折インデックスはｎ６である。
変調器１０を示す。この表面プラズモン波変調器１０
は、２つの金属電極１８Ａ，１８Ｂと、この間に挟まれ
ている光電材料２０と、２つの電極間に挟まれている層
に対向する被覆材料１４の２つの層と、この２つの層間
に挟まれている単一モードの平らなウエーブガイド１２
より成る平らな多層構造である。この多層構造内の各層
の回折インデックスを図７Ｂに示す。被覆材料１４の最
上部の層の回折インデックスはｎ１であり、平らなウエ
ーブガイド１２の回折インデックスはｎ２であり、被覆
材料１４の下層の回折インデックスはｎ３であり、バッ
ファ層１６の回折インデックスはｎ４であり、両金属電
極１８Ａ，１８Ｂの複合回折インデックスはｎ５であ
り、光電材料２０の回折インデックスはｎ６である。
【００４９】図７Ｂに示すようにウエーブガイド１２の
回折インデックスｎ２は被覆材料１４の回折インデック
スｎ１，ｎ３より大きく、又この回折インデックスｎ２
はバッファ１６の回折インデックスｎ４よりも大きい。
光電材料２０の回折インデックスｎ６はウエーブガイド
１２の回折インデックスｎ２より小さい。
回折インデックスｎ２は被覆材料１４の回折インデック
スｎ１，ｎ３より大きく、又この回折インデックスｎ２
はバッファ１６の回折インデックスｎ４よりも大きい。
光電材料２０の回折インデックスｎ６はウエーブガイド
１２の回折インデックスｎ２より小さい。
【００５０】平らな多層表面プラズモン波変調器１０内
の各層の相対的な厚さは、光波のＴＭ部分と、金属−光
電材料界面において発生した表面プラズモン波との結合
を得るためには絶対的なものである。ウエーブガイド１
２と、電極１８Ａと光電材料２０間の金属−絶縁体界面
との間の距離は小さくしなければならない。下側の被覆
材料１４の層、バッファ層１６（約０．１μｍ）、両電
極１８Ａ，１８Ｂ及びこの電極間に挟まれた光電材料２
０の全体としての厚さは好ましくは０．５μｍ程度であ
り、一方平らなウエーブガイド１２の厚さは好ましく６
μｍである。ウエーブガイド層を含めた表面プラズモン
波変調器１０全体の厚さは１０μｍのオーダーである。
の各層の相対的な厚さは、光波のＴＭ部分と、金属−光
電材料界面において発生した表面プラズモン波との結合
を得るためには絶対的なものである。ウエーブガイド１
２と、電極１８Ａと光電材料２０間の金属−絶縁体界面
との間の距離は小さくしなければならない。下側の被覆
材料１４の層、バッファ層１６（約０．１μｍ）、両電
極１８Ａ，１８Ｂ及びこの電極間に挟まれた光電材料２
０の全体としての厚さは好ましくは０．５μｍ程度であ
り、一方平らなウエーブガイド１２の厚さは好ましく６
μｍである。ウエーブガイド層を含めた表面プラズモン
波変調器１０全体の厚さは１０μｍのオーダーである。
【００５１】電極１８Ａ、１８Ｂとこれによって挟まれ
た光電材料２０の全体の長さは１００μｍ程度に短かく
でき、これは変調器１０の能動領域を定める。同様にし
て電極の長さは１０μｍ程度に極端に短くできる。変調
器１０の高度に集積した構成は極端にコンパクトにで
き、同様にしてでこぼこにでき、環境の変化に抵抗でき
るものとなる。
た光電材料２０の全体の長さは１００μｍ程度に短かく
でき、これは変調器１０の能動領域を定める。同様にし
て電極の長さは１０μｍ程度に極端に短くできる。変調
器１０の高度に集積した構成は極端にコンパクトにで
き、同様にしてでこぼこにでき、環境の変化に抵抗でき
るものとなる。
【００５２】被覆材料１４は好ましくは光学ウエーブガ
イドを包むために用いられる。この被覆の最も重大な制
限はウエーブガイド１２と光電材料２０間の被覆材料１
４の層を薄くしなければならないことである。光学ウエ
ーブガイド１２には好ましくは１つの光波モードを支持
する、即ち単一モードウエーブガイドとする。光電材料
２０は被覆材料１４とバッファ１６の２つの薄い中間層
によってウエーブガイド１２から分離されているためウ
エーブガイド１２の材料を例えばＧａＡｓ（又はガラ
ス）のような中性にできる。一般にウエーブガイドの材
料は光波の伝達に好適な光学的に透明な材料となし得
る。バッファ層１６はウエーブガイド１２の回折インデ
ックスより小さい回折インデックスの絶縁材料によって
作ることができる。好ましいバッファ材料は弗化カルシ
ウムＣａＦ2 である。金属電極１８Ａ、１８Ｂは好まし
くは金、アルミニウム、銀又は他の類似の金属によって
作り、その厚さを１００Ａのオーダーとする。ＹｅＢａ
ＣｕＯのような超電導体をも使用することができる。
イドを包むために用いられる。この被覆の最も重大な制
限はウエーブガイド１２と光電材料２０間の被覆材料１
４の層を薄くしなければならないことである。光学ウエ
ーブガイド１２には好ましくは１つの光波モードを支持
する、即ち単一モードウエーブガイドとする。光電材料
２０は被覆材料１４とバッファ１６の２つの薄い中間層
によってウエーブガイド１２から分離されているためウ
エーブガイド１２の材料を例えばＧａＡｓ（又はガラ
ス）のような中性にできる。一般にウエーブガイドの材
料は光波の伝達に好適な光学的に透明な材料となし得
る。バッファ層１６はウエーブガイド１２の回折インデ
ックスより小さい回折インデックスの絶縁材料によって
作ることができる。好ましいバッファ材料は弗化カルシ
ウムＣａＦ2 である。金属電極１８Ａ、１８Ｂは好まし
くは金、アルミニウム、銀又は他の類似の金属によって
作り、その厚さを１００Ａのオーダーとする。ＹｅＢａ
ＣｕＯのような超電導体をも使用することができる。
【００５３】光電材料２０は光電ポリマーと呼ばれるセ
カンドオーダーの非線形ポリマーであることが好まし
く、このようなものはピコセコンドのオーダーの応答時
間を有し、振幅変調に要求される回折インデックスは１
０-2以下と極めて低い。これらのものを含む光電ポリマ
ーはデュポン アンド セラネーズによって作られてい
る。好ましいポリマーはメチルニトロアニリンである。
従来の変調器ではナノセコンドのオーダーの応答時間を
有する強電クリスタルのような液晶が用いられており、
これは本発明においても同様に用いることができる。
カンドオーダーの非線形ポリマーであることが好まし
く、このようなものはピコセコンドのオーダーの応答時
間を有し、振幅変調に要求される回折インデックスは１
０-2以下と極めて低い。これらのものを含む光電ポリマ
ーはデュポン アンド セラネーズによって作られてい
る。好ましいポリマーはメチルニトロアニリンである。
従来の変調器ではナノセコンドのオーダーの応答時間を
有する強電クリスタルのような液晶が用いられており、
これは本発明においても同様に用いることができる。
【００５４】液晶には１０ボルト程度の高い電圧を加え
る必要がある。セレニーズポリマーのような新しいポリ
マーは３．３ボルトで十分である。然しながら本発明の
好ましい光電ポリマーは１ボルトのオーダーの電圧で十
分である。代表的なＬＣ速度は１ミリセコンドのオーダ
ーであり、スメクチックＬＣ速度は約２０ナノセコンド
のオーダーであり、ＰＬＺＴは７０ナノセコンド以下の
オーダーであり、これに対し代表的な光電ポリマーでは
その速度はピコセコンド以下のオーダーではるかに高
い。
る必要がある。セレニーズポリマーのような新しいポリ
マーは３．３ボルトで十分である。然しながら本発明の
好ましい光電ポリマーは１ボルトのオーダーの電圧で十
分である。代表的なＬＣ速度は１ミリセコンドのオーダ
ーであり、スメクチックＬＣ速度は約２０ナノセコンド
のオーダーであり、ＰＬＺＴは７０ナノセコンド以下の
オーダーであり、これに対し代表的な光電ポリマーでは
その速度はピコセコンド以下のオーダーではるかに高
い。
【００５５】好ましい光電ポリマーは以下の３つの重要
な点でＬＣより秀れている。即ち要求される電圧が２桁
低い。速度が３桁高い。コントラスト比が１桁良い。更
に伝播は最も重要なＩＲ領域（０．７−１．３μｍ）近
くにある２つの型の材料に比較可能である。
な点でＬＣより秀れている。即ち要求される電圧が２桁
低い。速度が３桁高い。コントラスト比が１桁良い。更
に伝播は最も重要なＩＲ領域（０．７−１．３μｍ）近
くにある２つの型の材料に比較可能である。
【００５６】高い駆動電圧を必要とするＰＬＺＴのよう
な光回折材料も同様にして用いられる。然しながら本発
明の変調器１０の光電材料２０の層としては極端に高い
感度と超高速応答時間を有する光電ポリマーを選択する
必要がある。
な光回折材料も同様にして用いられる。然しながら本発
明の変調器１０の光電材料２０の層としては極端に高い
感度と超高速応答時間を有する光電ポリマーを選択する
必要がある。
【００５７】表面プラズモン波変調器１０は、例えばレ
ーザダイオード（ＬＤ）からの光波の単一モードウエー
ブガイド１２によって作られる次第に消える波の相互作
用によって操作される。既に述べたようにウエーブガイ
ド１２は極端に薄いので１つのモードのみを支持する。
金属電極１８Ａ、１８Ｂ間に印加される電圧によって光
電材料２０の回折インデックスｎ６が変わる。必要とさ
れる電圧の値は特別な表面プラズモン波変調器１０のた
めに選ばれた光電材料２０の感度に正比例する。
ーザダイオード（ＬＤ）からの光波の単一モードウエー
ブガイド１２によって作られる次第に消える波の相互作
用によって操作される。既に述べたようにウエーブガイ
ド１２は極端に薄いので１つのモードのみを支持する。
金属電極１８Ａ、１８Ｂ間に印加される電圧によって光
電材料２０の回折インデックスｎ６が変わる。必要とさ
れる電圧の値は特別な表面プラズモン波変調器１０のた
めに選ばれた光電材料２０の感度に正比例する。
【００５８】２つの異なる光学モードを表面プラズモン
波変調器１０内で支持することができる。その１つはウ
エーブガイド１２のコアによるコアモードであり、他は
金属電極１８と光電材料２０の層との間の界面における
表面プラズモン波界面モードである。ガイドされたコア
モードからのエネルギは、２つのモードの相速度が合致
したとき表面プラズモン波界面モードに共振的に結合さ
れる。この相合致条件は、電界を加えて光電材料２０の
回折インデックスを変化することによって制御できる。
薄いバッファ層１６は相合致条件を満足させるためのも
のである。光波のＴＭ偏光成分は表面プラズモン波界面
モードに結合され、一方ＴＥ偏光は不変のままである。
従って入射光がＴＭ偏光されていれば、そのパワーは相
合致例における界面モードに結合される。相が合致しな
いときはＴＭ偏光パワーは不変のままであり、一方界面
モードは抵抗加熱として金属電極内に放散される。従っ
て出力パワーレベルは加えられる電界によって制御され
る。金属電極１８Ａ、１８Ｂと光電材料２０とより成る
切換システムはＬＤのみならずウエーブガイドに対して
も全体として外側に位置される。この結果ビーム変形と
挿入ロスが十分に低下される。
波変調器１０内で支持することができる。その１つはウ
エーブガイド１２のコアによるコアモードであり、他は
金属電極１８と光電材料２０の層との間の界面における
表面プラズモン波界面モードである。ガイドされたコア
モードからのエネルギは、２つのモードの相速度が合致
したとき表面プラズモン波界面モードに共振的に結合さ
れる。この相合致条件は、電界を加えて光電材料２０の
回折インデックスを変化することによって制御できる。
薄いバッファ層１６は相合致条件を満足させるためのも
のである。光波のＴＭ偏光成分は表面プラズモン波界面
モードに結合され、一方ＴＥ偏光は不変のままである。
従って入射光がＴＭ偏光されていれば、そのパワーは相
合致例における界面モードに結合される。相が合致しな
いときはＴＭ偏光パワーは不変のままであり、一方界面
モードは抵抗加熱として金属電極内に放散される。従っ
て出力パワーレベルは加えられる電界によって制御され
る。金属電極１８Ａ、１８Ｂと光電材料２０とより成る
切換システムはＬＤのみならずウエーブガイドに対して
も全体として外側に位置される。この結果ビーム変形と
挿入ロスが十分に低下される。
【００５９】図８は図１に示す表面プラズモン波変調器
の特性を示し、この変調器における金属電極の厚さｔm
は１００オングストローム、バッファの厚さｔB は０．
１μｍ、バッファインデックスｎB （ｎB ＝ｎ4 ）は
１．３９である。図８にはミリメータ当たりのＴＭ伝播
ロスをｄｂで示しており、又光電材料インデックスに対
するモードインデックスの関係を示している。図８のカ
ーブはウエーブガイド１２を通る光波のＴＭ偏光の単一
モード伝播のためのマクスウエルの方程式を解くことに
よって得られる。実線のカーブ２６はＴＭロスを示し、
光電材料の回折インデックスがｎSPW の部分で急激に変
化している。この部分においてはＴＭ伝播ロスは２ｄｂ
／ｍｍから約７５ｄｂ／ｍｍに急増している。
の特性を示し、この変調器における金属電極の厚さｔm
は１００オングストローム、バッファの厚さｔB は０．
１μｍ、バッファインデックスｎB （ｎB ＝ｎ4 ）は
１．３９である。図８にはミリメータ当たりのＴＭ伝播
ロスをｄｂで示しており、又光電材料インデックスに対
するモードインデックスの関係を示している。図８のカ
ーブはウエーブガイド１２を通る光波のＴＭ偏光の単一
モード伝播のためのマクスウエルの方程式を解くことに
よって得られる。実線のカーブ２６はＴＭロスを示し、
光電材料の回折インデックスがｎSPW の部分で急激に変
化している。この部分においてはＴＭ伝播ロスは２ｄｂ
／ｍｍから約７５ｄｂ／ｍｍに急増している。
【００６０】図８の点線のカーブ２８はモードインデッ
クスを示し、光電材料の回折インデックス（ｎ6 ）２７
の点でピークとなっている。このピークの点では光波モ
ードと表面プラズモン波モードとの間の結合が最大であ
り、従って表面プラズモン波モードによる光波モードの
ＴＭ伝播部分の吸収が最強となる。この回折インデック
スｎ6 において共振効果特性が急変する。
クスを示し、光電材料の回折インデックス（ｎ6 ）２７
の点でピークとなっている。このピークの点では光波モ
ードと表面プラズモン波モードとの間の結合が最大であ
り、従って表面プラズモン波モードによる光波モードの
ＴＭ伝播部分の吸収が最強となる。この回折インデック
スｎ6 において共振効果特性が急変する。
【００６１】図９Ａ−９Ｃは光電材料と電極との積層体
に加える電圧によって出力が変わる状態を示す。図９Ａ
は所定の電圧及び波長におけるウエーブガイド内でのガ
イドモード波の角度に対する出力変化を示す。図９Ｂは
異なる電圧と所定の波長におけるガイドモード角に対す
る出力変化を示す。上記電圧変化によって共振点がづれ
るようになる。従って光電材料の何れかの側の電極に加
える電圧を変えれば２つのカーブＶ1 とＶ2 の垂直線２
９上の点ＡとＢ間で示されるように出力が変化する。カ
ーブＶ1 とＶ2 ではウエーブガイド内のガイドモード角
が互いに異なる。ガイドモード角が大きくなればカーブ
Ｖ2 の出力が大きくなる。これら２つの異なるガイドモ
ード角は複数モードシステムにおける２つの区別された
モードに対応する。
に加える電圧によって出力が変わる状態を示す。図９Ａ
は所定の電圧及び波長におけるウエーブガイド内でのガ
イドモード波の角度に対する出力変化を示す。図９Ｂは
異なる電圧と所定の波長におけるガイドモード角に対す
る出力変化を示す。上記電圧変化によって共振点がづれ
るようになる。従って光電材料の何れかの側の電極に加
える電圧を変えれば２つのカーブＶ1 とＶ2 の垂直線２
９上の点ＡとＢ間で示されるように出力が変化する。カ
ーブＶ1 とＶ2 ではウエーブガイド内のガイドモード角
が互いに異なる。ガイドモード角が大きくなればカーブ
Ｖ2 の出力が大きくなる。これら２つの異なるガイドモ
ード角は複数モードシステムにおける２つの区別された
モードに対応する。
【００６２】カーブＶ2 に対応する第２のモードではカ
ーブＶ1 とＶ2 の垂直線３０上の点Ｃ、Ｄ間で示される
ように夫々出力が変化する。出力変化はθＲ1 で最も大
きく変調の深さも最大となる。
ーブＶ1 とＶ2 の垂直線３０上の点Ｃ、Ｄ間で示される
ように夫々出力が変化する。出力変化はθＲ1 で最も大
きく変調の深さも最大となる。
【００６３】図９Ｃは印加電圧の異なる２つのカーブＶ
1 , Ｖ2 に対する回折インデックスの変化を示す。ここ
で電圧Ｖ2 での光電材料の回折インデックスｎV2は電圧
Ｖ1での光電材料の回折インデックスｎv1と、これら２
つの電圧における２つのインデックス間の差Δｎとの和
に等しい。出力変化を大きくするためにはｎの値を１０
-3のオーダーだけ変えるだけで良い。
1 , Ｖ2 に対する回折インデックスの変化を示す。ここ
で電圧Ｖ2 での光電材料の回折インデックスｎV2は電圧
Ｖ1での光電材料の回折インデックスｎv1と、これら２
つの電圧における２つのインデックス間の差Δｎとの和
に等しい。出力変化を大きくするためにはｎの値を１０
-3のオーダーだけ変えるだけで良い。
【００６４】上記のカーブは光波の波長λが０．８３μ
ｍの場合である。本発明の表面プラズモン波変調器１０
はこれを構成する層の厚さと回折インデックスによって
その特性が大きく変化し、表面プラズモン波によって光
波のＴＭ部分を３ｄｂ吸収するため、即ちＴＭロスを３
ｄｂ変えるためには回折インデックスを１０-3のオーダ
ーで小さく変えるのみで良い。
ｍの場合である。本発明の表面プラズモン波変調器１０
はこれを構成する層の厚さと回折インデックスによって
その特性が大きく変化し、表面プラズモン波によって光
波のＴＭ部分を３ｄｂ吸収するため、即ちＴＭロスを３
ｄｂ変えるためには回折インデックスを１０-3のオーダ
ーで小さく変えるのみで良い。
【００６５】従って表面プラズモン波変調器１０の設計
に際しては、伝播波ベクトルが波長のモード特性のカッ
トオフ共振周波数に近くなるようレーザダイオード光を
ウエーブガイド１２内に加えるようにする。換言すれば
特殊な変調器のための上記のカーブを得るためにはウエ
ーブガイド１２内の光の波長を共振波長に接近するよう
に（又はシステムの構成によってはその逆）調節し、境
界条件を入れたマクスウエルの方程式を解くようにす
る。
に際しては、伝播波ベクトルが波長のモード特性のカッ
トオフ共振周波数に近くなるようレーザダイオード光を
ウエーブガイド１２内に加えるようにする。換言すれば
特殊な変調器のための上記のカーブを得るためにはウエ
ーブガイド１２内の光の波長を共振波長に接近するよう
に（又はシステムの構成によってはその逆）調節し、境
界条件を入れたマクスウエルの方程式を解くようにす
る。
【００６６】回折インデックスがｎ６である特定の光電
材料のためには特定の共振周波数を見出す必要がある。
この値が見出されたとき共振周波数に近い周波数の光源
を設定し、光電材料２０の回折インデックスを極めて僅
か変えるのみで光電材料を共振せしめ、その表面プラズ
モン波を光波モードに結合できるようにする。このよう
にすればＴＭウエーブガイドモードの強度ロスを、外側
に配置した光電材料２０の回折インデックスの変化が３
×１０-3当たり１ｄｂの非常に大きい傾斜に沿ったもの
とすることができる。光と長い摂動ウエーブガイド間の
相互作用長さを１０μｍ以上にすることによって外部回
折インデックス変調の変化に対する変調器の感度を１０
-4に増加することができる。
材料のためには特定の共振周波数を見出す必要がある。
この値が見出されたとき共振周波数に近い周波数の光源
を設定し、光電材料２０の回折インデックスを極めて僅
か変えるのみで光電材料を共振せしめ、その表面プラズ
モン波を光波モードに結合できるようにする。このよう
にすればＴＭウエーブガイドモードの強度ロスを、外側
に配置した光電材料２０の回折インデックスの変化が３
×１０-3当たり１ｄｂの非常に大きい傾斜に沿ったもの
とすることができる。光と長い摂動ウエーブガイド間の
相互作用長さを１０μｍ以上にすることによって外部回
折インデックス変調の変化に対する変調器の感度を１０
-4に増加することができる。
【００６７】本発明の変調器１０の主な利益の１つは電
極１８Ａ、１８Ｂの面積が小さいため相互作用長さが極
端に短く、その結果システムの時定数が極めて短くなる
ことである。従って変調器１０の応答は、変調器１０の
構造によって僅かに制限されるのみであり、セカンドオ
ーダーの非線形ポリマーを含む光電材料２０の選択によ
って主として定めることができる。
極１８Ａ、１８Ｂの面積が小さいため相互作用長さが極
端に短く、その結果システムの時定数が極めて短くなる
ことである。従って変調器１０の応答は、変調器１０の
構造によって僅かに制限されるのみであり、セカンドオ
ーダーの非線形ポリマーを含む光電材料２０の選択によ
って主として定めることができる。
【００６８】一方電極は抵抗ロスの極めて低いＳｒＣａ
ＣｕＯやＹB ＣｕＯ等の超電動物質によって作ることが
できる。
ＣｕＯやＹB ＣｕＯ等の超電動物質によって作ることが
できる。
【００６９】表面プラズモン波変調器１０はウエーブガ
イド１２内を移動する光波モードの次第に消える波部分
と表面プラズモン波モードとの結合効果を基礎としてい
る。電極−光電材料集積体が完全にウエーブガイド外に
位置しているため表面プラズモンモードはウエーブガイ
ド１２内の光波の次第に消える波のみに実質的に影響す
る。
イド１２内を移動する光波モードの次第に消える波部分
と表面プラズモン波モードとの結合効果を基礎としてい
る。電極−光電材料集積体が完全にウエーブガイド外に
位置しているため表面プラズモンモードはウエーブガイ
ド１２内の光波の次第に消える波のみに実質的に影響す
る。
【００７０】光路内を移動する光波は内面的に全反射す
るため、必然的にファイバーコア内のガイド波と同一方
向で被覆材料内を移動する次第に消える波の形の電磁エ
ネルギが発生する。次第に消える波はファイバーから半
径方向にエネルギを運ぶことはないが、光のオーバーフ
ローの形でファイバーに沿ってパワーを運ぶ。半径方向
では次第に消える波は被覆の０．５μｍのオーダーの被
覆半径の数分の一である１／ｅ間隔の指数関数的に減少
する振幅の波である。次第に消える波のエネルギが除去
又は吸収されたときウエーブガイド１２内を移動する光
の強度が減少する。特に光ファイバー用途ではこのパワ
ーもれは長い距離の効果的光伝達の目的に有害であるた
め好ましくない。然しながら表面プラズモン波変調器１
０の使用に際してこのパワーもれを正しく制御すること
によってウエーブガイド又はファイバー内の光の振幅は
変調でき、この結果情報によってコード化でき、又は非
パルス状光源からパルス状光源を作り得る。
るため、必然的にファイバーコア内のガイド波と同一方
向で被覆材料内を移動する次第に消える波の形の電磁エ
ネルギが発生する。次第に消える波はファイバーから半
径方向にエネルギを運ぶことはないが、光のオーバーフ
ローの形でファイバーに沿ってパワーを運ぶ。半径方向
では次第に消える波は被覆の０．５μｍのオーダーの被
覆半径の数分の一である１／ｅ間隔の指数関数的に減少
する振幅の波である。次第に消える波のエネルギが除去
又は吸収されたときウエーブガイド１２内を移動する光
の強度が減少する。特に光ファイバー用途ではこのパワ
ーもれは長い距離の効果的光伝達の目的に有害であるた
め好ましくない。然しながら表面プラズモン波変調器１
０の使用に際してこのパワーもれを正しく制御すること
によってウエーブガイド又はファイバー内の光の振幅は
変調でき、この結果情報によってコード化でき、又は非
パルス状光源からパルス状光源を作り得る。
【００７１】光の振幅変調はマイクロウエーブのような
極めて高い周波数で行うことができ、かくして変調器１
０によってテラヘルツ領域内での周波数変調を達成でき
る。相互作用長さＬを僅か大きくすることによって光電
材料の回折インデックスを１０-4又はそれ以下に変える
ことができる。
極めて高い周波数で行うことができ、かくして変調器１
０によってテラヘルツ領域内での周波数変調を達成でき
る。相互作用長さＬを僅か大きくすることによって光電
材料の回折インデックスを１０-4又はそれ以下に変える
ことができる。
【００７２】図１０は光ファイバー装置とした表面プラ
ズモン波変調器３０′を示す。図１０において３２は被
覆３４を有する光ファイバーケーブルであり、３６はそ
の被覆３４の一部を除去したコアである。バッファ層３
８は被覆３４の一部を除去することによってその外径の
減少された部分に配置されている。金属箔４０がバッフ
ァ層３８の頂面に配置されており、光電材料４２と金属
電極４４が金属箔４０の頂面に配置されている。コア３
６の外側と被覆３４及びバッファ層３８内に延びる次第
に消える波を有しコア３６内を移動する光波は、光電材
料４２の回折インデックスを変えて共振せしめるに十分
な電圧を金属箔４０と金属電極４４間に加えることによ
って金属箔４０と光電材料４２との間の界面に発生する
表面プラズモン波と結合せしめることができる。本発明
の集積した平らなウエーブガイド装置の例ではコア３６
内の光波のＴＭ部分の伝播は光電材料の共振周波数で表
面プラズモン波によって吸収することができ、このコア
３６内の光波は極端に高い周波数でパルス化して例えば
パルスレーザとしたり、遠隔地へ光ファイバーケーブル
で伝達すべき情報でコード化することができる。
ズモン波変調器３０′を示す。図１０において３２は被
覆３４を有する光ファイバーケーブルであり、３６はそ
の被覆３４の一部を除去したコアである。バッファ層３
８は被覆３４の一部を除去することによってその外径の
減少された部分に配置されている。金属箔４０がバッフ
ァ層３８の頂面に配置されており、光電材料４２と金属
電極４４が金属箔４０の頂面に配置されている。コア３
６の外側と被覆３４及びバッファ層３８内に延びる次第
に消える波を有しコア３６内を移動する光波は、光電材
料４２の回折インデックスを変えて共振せしめるに十分
な電圧を金属箔４０と金属電極４４間に加えることによ
って金属箔４０と光電材料４２との間の界面に発生する
表面プラズモン波と結合せしめることができる。本発明
の集積した平らなウエーブガイド装置の例ではコア３６
内の光波のＴＭ部分の伝播は光電材料の共振周波数で表
面プラズモン波によって吸収することができ、このコア
３６内の光波は極端に高い周波数でパルス化して例えば
パルスレーザとしたり、遠隔地へ光ファイバーケーブル
で伝達すべき情報でコード化することができる。
【００７３】変調器１０、３０′は金属電極に加えられ
る高周波電圧による光電材料の回折インデックス変化に
敏感であり、光電材料の特定な回折インデックス値で光
波のＴＭモードが共振結合によって減衰表面プラズモン
モードと結合する。
る高周波電圧による光電材料の回折インデックス変化に
敏感であり、光電材料の特定な回折インデックス値で光
波のＴＭモードが共振結合によって減衰表面プラズモン
モードと結合する。
【００７４】高周波マイクロウエーブ（１００ＧＨｚま
で）を本発明変調器の能動領域（電極端部間の面積）に
結合するため移動波電極構造が必要とされる。図１１は
５０オームのインピーダンスを有する高周波移動波（１
ＧＨｚ以上）に合致する電極構造５０を示す。図１１に
示すようにマイクロ波エネルギを含む同軸ケーブル５２
は、第２のマイクロストリップ電極５８をその下面に有
する光電材料５６の頂面に配設した第１のマイクロスト
リップ電極５４に結合される。変調すべき光波は電極構
造５０の最上部層である平らなウエーブガイド６０内に
運ばれる。同軸ケーブル５２内のマイクロ波エネルギは
光電材料５６の回折インデックスを変化し、光電材料５
６の共振周波数において光電材料５６とマイクロストリ
ップ電極５６との間の界面を移動する表面プラズモン波
が平らなウエーブガイド６０内を移動する光波の次第に
消える波部分に結合される。この結果同軸ケーブル５２
内を移動するマイクロ波の周波数とエネルギの変化に応
じて光波のエネルギが減少する。絶対的な条件はマイク
ロ波と光の両電磁波の相速度の合致であり、これは種々
の層の相対的材料定数を適当に調節することによって達
成することができる。
で）を本発明変調器の能動領域（電極端部間の面積）に
結合するため移動波電極構造が必要とされる。図１１は
５０オームのインピーダンスを有する高周波移動波（１
ＧＨｚ以上）に合致する電極構造５０を示す。図１１に
示すようにマイクロ波エネルギを含む同軸ケーブル５２
は、第２のマイクロストリップ電極５８をその下面に有
する光電材料５６の頂面に配設した第１のマイクロスト
リップ電極５４に結合される。変調すべき光波は電極構
造５０の最上部層である平らなウエーブガイド６０内に
運ばれる。同軸ケーブル５２内のマイクロ波エネルギは
光電材料５６の回折インデックスを変化し、光電材料５
６の共振周波数において光電材料５６とマイクロストリ
ップ電極５６との間の界面を移動する表面プラズモン波
が平らなウエーブガイド６０内を移動する光波の次第に
消える波部分に結合される。この結果同軸ケーブル５２
内を移動するマイクロ波の周波数とエネルギの変化に応
じて光波のエネルギが減少する。絶対的な条件はマイク
ロ波と光の両電磁波の相速度の合致であり、これは種々
の層の相対的材料定数を適当に調節することによって達
成することができる。
【００７５】レーザ光等の光波をウエーブガイド６０内
にエッジ結合せしめるためにはグリン（ｇｒｉｎ）レン
ズを有する従来のレーザダイオードを用いることができ
る。出力光は解析による光検出器によって検出すること
ができる。プラズモン変調器の周波数レスポンスは電極
を駆動する掃引発振器、高速ＧａＡｓ光検出器及び光検
出電流を受け取るスペクトルアナライザを含むマイクロ
波測定装置を用いることによって測定できる。発振器、
スペクトルアナライザ及び測定値の図形表示装置を制御
するため卓上コンピュータを使用できる。
にエッジ結合せしめるためにはグリン（ｇｒｉｎ）レン
ズを有する従来のレーザダイオードを用いることができ
る。出力光は解析による光検出器によって検出すること
ができる。プラズモン変調器の周波数レスポンスは電極
を駆動する掃引発振器、高速ＧａＡｓ光検出器及び光検
出電流を受け取るスペクトルアナライザを含むマイクロ
波測定装置を用いることによって測定できる。発振器、
スペクトルアナライザ及び測定値の図形表示装置を制御
するため卓上コンピュータを使用できる。
【図１】従来のオットーの表面プラズモン波発生器の説
明図である。
明図である。
【図２】従来のクレットシーマンの表面プラズモン波発
生器の説明図である。
生器の説明図である。
【図３】本発明の変調器における金属と絶縁体の異なる
組合せと、達成可能な回折インデックス変化との比較を
示す説明図である。
組合せと、達成可能な回折インデックス変化との比較を
示す説明図である。
【図４】λ0 ＝０．８３μｍでの金属絶縁物界面を通る
表面プラズモン波の説明図である。
表面プラズモン波の説明図である。
【図５】運動量とエネルギ不滅の法則が直接結合によっ
ては同時に満足されないことを示すグラフである。
ては同時に満足されないことを示すグラフである。
【図６】表面プラズモン波変調器の時間に対する伝達状
態のオン，オフを示す線図である。
態のオン，オフを示す線図である。
【図７Ａ】本発明の平らな形の表面プラズモン波変調器
の説明図である。
の説明図である。
【図７Ｂ】本発明の平らな形の表面プラズモン波変調器
の各層の回折インデックスの説明図である。
の各層の回折インデックスの説明図である。
【図８】光電材料のインデックスの共振とロスの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図９Ａ】印加電圧に応じた出力とガイドされた波のモ
ード角の関係を示すグラフである。
ード角の関係を示すグラフである。
【図９Ｂ】印加電圧に応じた出力とガイドされた波のモ
ード角の関係を示すグラフである。
ード角の関係を示すグラフである。
【図９Ｃ】印加電圧に応じた出力とガイドされた波のモ
ード角の関係を示すグラフである。
ード角の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の光ファイバーの形の表面プラズモン
波変調器を示す説明図である。
波変調器を示す説明図である。
【図１１】本発明の表面プラズモン波変調器におけるマ
イクロストリップ電極を用いた表面プラズモン波変調器
の説明図である。
イクロストリップ電極を用いた表面プラズモン波変調器
の説明図である。
７Ａ 金属電極 ７Ｂ 金属電極 １０ 表面プラズモン波変調器 １２ ウエーブガイド １４ 被覆材料 １６ バッファ層 １８ 金属電極 ２０ 光電材料 ２９ 垂直線 ３０ 垂直線 ３０′ 表面プラズモン波変調器 ３２ 光ファイバーケーブル ３４ 被覆 ３６ コア ３８ バッファ層 ４０ 金属箔 ４２ 光電材料 ４４ 金属電極 ５０ 電極構造 ５２ 同軸ケーブル ５４ マイクロストリップ電極 ５６ 光電材料 ５８ マイクロストリップ電極 ６０ ウエーブガイド
フロントページの続き (72)発明者 ジョアンナ エル． ジャンソン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90505 トーランス ビア エル セレノ 2629 (72)発明者 ベザド モスレヒ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90277 レドンド ビーチ ノースルシア アベニュー 724
Claims (12)
- 【請求項１】 光波を運ぶための平らなウエーブガイド
と、このウエーブガイド上に配置した相合致層と、可変
電磁界が加えられる２つの電極と、この２つの電極によ
って挟まれ、その回折インデックスが電磁エネルギによ
って変化される材料とより成り、この材料とこれを挟む
上記電極が光波の次第に消えていくフィールド内で上記
相合致層上に配置されていることを特徴とする光変調
器。 - 【請求項２】 上記平らなウエーブガイドが光波を内面
的に全反射する単一モードのウエーブガイドである請求
項１記載の光変調器。 - 【請求項３】 光波を運ぶための、その一部が被覆され
ていない光ファイバーと、この光ファイバーの被覆され
ていない部分上に配置した相合致層と、２つの電極によ
って挟まれ、その回折インデックスが電磁エネルギによ
って変化される材料とより成り、上記２つの電極に可変
電磁界が加えられ、上記材料とこれを挟む上記電極が光
波の次第に消えていくフィールド内で上記相合致層上に
配置されていることを特徴とする光変調器。 - 【請求項４】 上記光ファイバーが光波を内面的に全反
射する単一モードのウエーブガイドである請求項３記載
の光変調器。 - 【請求項５】 上記電極が金等の導体である請求項１又
は３記載の光変調器。 - 【請求項６】 上記材料が強電液晶又は光電ポリマーよ
り成る請求項１又は３記載の光変調器。 - 【請求項７】 ２つの電極間に位置する上記材料の回折
インデックスが光によって影響される請求項１又は３記
載の光変調器。 - 【請求項８】 光波の源がレーザである請求項１記載の
光変調器。 - 【請求項９】 その回折インデックスが印加電圧に対応
する材料と、この材料を挟持してこれに異なる電圧を印
加するための２つの電極の一つとの間の界面に形成され
る表面プラズモン波にウエーブガイド内を移動する光波
を結合するための機構と、上記結合のための機構と上記
ウエーブガイド間に配置された相合致層とより成り、電
圧によって発生された表面プラズモン波に応じて光波の
強度が変化するようになることを特徴とする光波の強度
変調装置。 - 【請求項１０】 上記電極間に加えられる電圧がマイク
ロ波発生器によって発生される請求項９記載の光波の強
度変調装置。 - 【請求項１１】 上記材料が絶縁物である請求項９記載
の光波の強度変調装置。 - 【請求項１２】 上記材料が光電物質である請求項９記
載の光波の強度変調装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/496,799 US5067788A (en) | 1990-03-21 | 1990-03-21 | High modulation rate optical plasmon waveguide modulator |
| US496799 | 1990-03-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05313108A true JPH05313108A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=23974187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3078254A Pending JPH05313108A (ja) | 1990-03-21 | 1991-03-19 | 光変調器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5067788A (ja) |
| JP (1) | JPH05313108A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6504651B1 (en) | 1999-05-14 | 2003-01-07 | Nec Corporation | Light modulator, light source using the light modulator, display apparatus using the light modulator, and method for driving the light modulator |
| US7471852B2 (en) | 2006-10-06 | 2008-12-30 | Panasonic Corporation | Optical modulator and optical modulation method |
| US8379287B2 (en) | 2010-09-03 | 2013-02-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Surface plasmon polariton modulator |
| US8909002B2 (en) | 2012-04-05 | 2014-12-09 | Panasonic Corporation | Light modulator, optical pickup, and light modulation module |
| CN107430297A (zh) * | 2015-04-01 | 2017-12-01 | Eth苏黎世公司 | 电光调制器 |
Families Citing this family (90)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69125888T2 (de) * | 1990-07-09 | 1997-11-20 | Canon Kk | Verfahren zur Lichtmodulation und optischer Modulator |
| FI88754C (fi) * | 1992-02-11 | 1993-06-28 | Valtion Teknillinen | Foerfarande foer foermedling av visuell information |
| US6590502B1 (en) | 1992-10-12 | 2003-07-08 | 911Ep, Inc. | Led warning signal light and movable support |
| US5359681A (en) * | 1993-01-11 | 1994-10-25 | University Of Washington | Fiber optic sensor and methods and apparatus relating thereto |
| US5606633A (en) * | 1995-06-26 | 1997-02-25 | American Research Corporation Of Virginia | Chemical detector employing surface plasmon resonance excited using an optical waveguide configured as an asymmetric waveguide coupler |
| US5858799A (en) * | 1995-10-25 | 1999-01-12 | University Of Washington | Surface plasmon resonance chemical electrode |
| US5729641A (en) * | 1996-05-30 | 1998-03-17 | Sdl, Inc. | Optical device employing edge-coupled waveguide geometry |
| US5854864A (en) * | 1996-07-16 | 1998-12-29 | The Regents Of The University Of California | In-line polymeric construct for modulators, filters, switches and other electro-optic devices |
| CA2218262C (en) * | 1996-10-17 | 2001-04-24 | Kenji Kawano | Ultra-high-speed semiconductor optical modulator with traveling-wave electrode |
| US5982961A (en) * | 1997-01-21 | 1999-11-09 | Molecular Optoelectronics Corporation | Organic crystal compound optical waveguide and methods for its fabrication |
| US5892857A (en) * | 1997-01-21 | 1999-04-06 | Molecular Optoelectronics Corporation | Electro-optic compound waveguide intensity modular and method using same |
| US6026205A (en) * | 1997-01-21 | 2000-02-15 | Molecular Optoelectronics Corporation | Compound optical waveguide and filter applications thereof |
| AU7271198A (en) * | 1997-05-01 | 1998-11-24 | Trustees Of The Stevens Institute Of Technology, The | Method and apparatus for modulation of guided plasmons |
| CA2298459A1 (en) * | 1997-06-10 | 1999-01-14 | Howard P. Groger | Detection of chemical agent materials using a sorbent polymer and fluorescent probe |
| US6021240A (en) * | 1997-10-02 | 2000-02-01 | F&S, Inc. | Optical sensor activation device |
| US6343168B1 (en) | 1997-10-02 | 2002-01-29 | Luna Innovations, Inc. | Optical sensor arrangement |
| GB2330679B (en) | 1997-10-21 | 2002-04-24 | 911 Emergency Products Inc | Warning signal light |
| US5966493A (en) * | 1998-02-20 | 1999-10-12 | Molecular Optoelectronics Corporation | Fiber optic attenuators and attenuation systems |
| US6034809A (en) * | 1998-03-26 | 2000-03-07 | Verifier Technologies, Inc. | Optical plasmon-wave structures |
| US6282005B1 (en) * | 1998-05-19 | 2001-08-28 | Leo J. Thompson | Optical surface plasmon-wave communications systems |
| US6169594B1 (en) | 1998-08-24 | 2001-01-02 | Physical Optics Corporation | Beam deflector and scanner |
| US6191224B1 (en) | 1998-08-25 | 2001-02-20 | Molecular Optoelectronics Corporation | Dispersion-controlled polymers for broadband fiber optic devices |
| US6785461B2 (en) * | 1998-08-25 | 2004-08-31 | Molecular Optoelectronics Corp. | Blockless fiber optic attenuators and attenuation systems employing dispersion tailored polymers |
| US6091879A (en) * | 1998-09-15 | 2000-07-18 | Molecular Optoelectronics Corporation | Organic photochromic compositions and method for fabrication of polymer waveguides |
| KR20010079835A (ko) | 1998-09-16 | 2001-08-22 | 추후 | 전자장치가 없는 무선 광학통신 |
| US6300638B1 (en) | 1998-11-12 | 2001-10-09 | Calspan Srl Corporation | Modular probe for total internal reflection fluorescence spectroscopy |
| US6275628B1 (en) | 1998-12-10 | 2001-08-14 | Luna Innovations, Inc. | Single-ended long period grating optical device |
| US6845118B1 (en) * | 1999-01-25 | 2005-01-18 | Optical Communication Products, Inc. | Encapsulated optoelectronic devices with controlled properties |
| EP1035428A3 (en) * | 1999-03-02 | 2005-07-27 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical logic device and optical memory device |
| US6462669B1 (en) | 1999-04-06 | 2002-10-08 | E. P . Survivors Llc | Replaceable LED modules |
| US6614359B2 (en) | 1999-04-06 | 2003-09-02 | 911 Emergency Products, Inc. | Replacement led lamp assembly and modulated power intensity for light source |
| US6700502B1 (en) | 1999-06-08 | 2004-03-02 | 911Ep, Inc. | Strip LED light assembly for motor vehicle |
| WO2000074974A1 (en) | 1999-06-08 | 2000-12-14 | 911 Emergency Products, Inc. | Reflector/cullminator |
| US6705745B1 (en) | 1999-06-08 | 2004-03-16 | 911Ep, Inc. | Rotational led reflector |
| US6367949B1 (en) | 1999-08-04 | 2002-04-09 | 911 Emergency Products, Inc. | Par 36 LED utility lamp |
| US6623151B2 (en) | 1999-08-04 | 2003-09-23 | 911Ep, Inc. | LED double light bar and warning light signal |
| US6744909B1 (en) | 1999-08-19 | 2004-06-01 | Physical Optics Corporation | Authentication system and method |
| US7043134B2 (en) | 1999-12-23 | 2006-05-09 | Spectalis Corp. | Thermo-optic plasmon-polariton devices |
| CA2314723A1 (en) | 1999-12-23 | 2001-06-23 | Pierre Simon Joseph Berini | Optical waveguide structures |
| US6614960B2 (en) | 1999-12-23 | 2003-09-02 | Speotalis Corp. | Optical waveguide structures |
| US6466729B1 (en) | 2000-03-30 | 2002-10-15 | Molecular Optoelectronics Corporation | Controllable fiber optic attenuators employing tapered and/or etched fiber sections |
| US6483981B1 (en) | 2000-06-28 | 2002-11-19 | Molecular Optoelectronics Corp. | Single-channel attenuators |
| ATE284543T1 (de) * | 2000-07-21 | 2004-12-15 | Micro Managed Photons As | Bandlücken strukturen für oberflächenplasmonenpolariton |
| US6489399B1 (en) | 2000-07-31 | 2002-12-03 | Molecular Optoelectronics Corp. | Dye-appended polymers for broadband fiber optic devices |
| WO2002041276A2 (en) * | 2000-11-15 | 2002-05-23 | Snowy Village, Inc. | Led warning light and communication system |
| US7439847B2 (en) | 2002-08-23 | 2008-10-21 | John C. Pederson | Intelligent observation and identification database system |
| US8188878B2 (en) | 2000-11-15 | 2012-05-29 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | LED light communication system |
| US6681073B2 (en) | 2001-03-19 | 2004-01-20 | Molecular Optoelectronics Corporation | Fiber optic power control systems and methods |
| US6611649B2 (en) | 2001-03-19 | 2003-08-26 | Molecular Optoelectronics Corporation | Variable optical attenuator with polarization maintaining fiber |
| US7173275B2 (en) * | 2001-05-21 | 2007-02-06 | Regents Of The University Of Colorado | Thin-film transistors based on tunneling structures and applications |
| US7177515B2 (en) | 2002-03-20 | 2007-02-13 | The Regents Of The University Of Colorado | Surface plasmon devices |
| US6563185B2 (en) * | 2001-05-21 | 2003-05-13 | The Regents Of The University Of Colorado | High speed electron tunneling device and applications |
| US7126151B2 (en) * | 2001-05-21 | 2006-10-24 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Interconnected high speed electron tunneling devices |
| US6967347B2 (en) * | 2001-05-21 | 2005-11-22 | The Regents Of The University Of Colorado | Terahertz interconnect system and applications |
| US7010183B2 (en) * | 2002-03-20 | 2006-03-07 | The Regents Of The University Of Colorado | Surface plasmon devices |
| WO2003102676A1 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Spectalis Corp. | Electro-optic modulators |
| JP4080843B2 (ja) | 2002-10-30 | 2008-04-23 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
| US20040120649A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-06-24 | Motorola, Inc. | Optical coupling interface for optical waveguide and optical fiber |
| TW578310B (en) * | 2003-04-02 | 2004-03-01 | Au Optronics Corp | Low temperature poly silicon thin film transistor and method of forming poly silicon layer of the same |
| JP4289918B2 (ja) * | 2003-05-01 | 2009-07-01 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置、及び該位置検出装置を有するアライメント装置 |
| US20050001562A1 (en) * | 2003-07-02 | 2005-01-06 | 911Ep, Inc. | LED compensation circuit |
| US7652995B2 (en) * | 2003-12-19 | 2010-01-26 | International Business Machines Corporation | Autonomic reassociation of clients in a wireless local area network |
| US6982819B2 (en) * | 2004-05-10 | 2006-01-03 | Ciencia, Inc. | Electro-optic array interface |
| US7705415B1 (en) | 2004-08-12 | 2010-04-27 | Drexel University | Optical and electronic devices based on nano-plasma |
| US8805136B2 (en) * | 2006-05-08 | 2014-08-12 | Photonics On-Fiber Devices, Inc. | On-fiber tunable Bragg gratings for DWDM applications |
| US7949210B2 (en) * | 2006-10-09 | 2011-05-24 | Colorado School Of Mines | Silicon-compatible surface plasmon optical elements |
| US20080180340A1 (en) * | 2007-01-31 | 2008-07-31 | International Business Machines Corporation | Waveguide Coupling Devices |
| US9258864B2 (en) | 2007-05-24 | 2016-02-09 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | LED light control and management system |
| US11265082B2 (en) | 2007-05-24 | 2022-03-01 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | LED light control assembly and system |
| US9455783B2 (en) | 2013-05-06 | 2016-09-27 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | Network security and variable pulse wave form with continuous communication |
| WO2008148022A2 (en) | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | Building illumination apparatus with integrated communications, security and energy management |
| US9414458B2 (en) | 2007-05-24 | 2016-08-09 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | LED light control assembly and system |
| US9294198B2 (en) | 2007-05-24 | 2016-03-22 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | Pulsed light communication key |
| US9100124B2 (en) | 2007-05-24 | 2015-08-04 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | LED Light Fixture |
| US7639355B2 (en) | 2007-06-26 | 2009-12-29 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Electric-field-enhancement structure and detection apparatus using same |
| US7781853B2 (en) * | 2007-07-26 | 2010-08-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Plasmon-enhanced electromagnetic-radiation-emitting devices and methods for fabricating the same |
| US8218226B2 (en) * | 2008-08-15 | 2012-07-10 | Corning Incorporated | Surface-plasmon-based optical modulator |
| US8314985B2 (en) * | 2008-10-28 | 2012-11-20 | Boise State University | Surface plasmon optical modulator |
| JP2010145399A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Rohm Co Ltd | ショートレンジ表面プラズモンポラリトンと一般誘電体導波路との混合結合構造、ロングレンジ表面プラズモンポラリトンと誘電体導波路との結合構造、およびその応用 |
| US7920766B2 (en) * | 2009-02-10 | 2011-04-05 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Surface-plasmon-assisted optical frequency conversion |
| WO2010093783A2 (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | Physical Sciences, Inc. | Surface plasmon enhanced optical devices for integrated photonics |
| US8890773B1 (en) | 2009-04-01 | 2014-11-18 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | Visible light transceiver glasses |
| WO2012037474A1 (en) | 2010-09-17 | 2012-03-22 | The Governors Of The University Of Alberta | Two-and three-terminal molecular electronic devices with ballistic electron transport |
| EP2663969B1 (en) | 2011-01-14 | 2020-04-15 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | Method of providing lumens and tracking of lumen consumption |
| KR101257309B1 (ko) * | 2011-11-11 | 2013-04-23 | 한국과학기술연구원 | 광섬유 표면 플라즈몬 공진 센서 및 이를 이용한 센싱 방법 |
| WO2014160096A1 (en) | 2013-03-13 | 2014-10-02 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | Led light control and management system |
| US20150198941A1 (en) | 2014-01-15 | 2015-07-16 | John C. Pederson | Cyber Life Electronic Networking and Commerce Operating Exchange |
| US20170046950A1 (en) | 2015-08-11 | 2017-02-16 | Federal Law Enforcement Development Services, Inc. | Function disabler device and system |
| US10197793B2 (en) * | 2016-05-12 | 2019-02-05 | The Chinese University Of Hong Kong | Light modulator using total internal reflection at an interface with a tunable conductive layer |
| US20220228982A1 (en) * | 2019-06-07 | 2022-07-21 | Qinetiq Limited | METHOD AND APPARATUS FOR IMAGING A BIOLOGICAL SAMPLE BY TOTAL INTERNAL REFLECTION OF LIGHT IN THE GHz RANGE |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4765705A (en) * | 1983-03-11 | 1988-08-23 | Gte Laboratories Incorporated | Grating surface plasmon coupler |
| GB8509492D0 (en) * | 1985-04-12 | 1985-05-15 | Plessey Co Plc | Optical assay |
| GB2197065A (en) * | 1986-11-03 | 1988-05-11 | Stc Plc | Optical sensor device |
| US4915482A (en) * | 1988-10-27 | 1990-04-10 | International Business Machines Corporation | Optical modulator |
-
1990
- 1990-03-21 US US07/496,799 patent/US5067788A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-03-19 JP JP3078254A patent/JPH05313108A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6504651B1 (en) | 1999-05-14 | 2003-01-07 | Nec Corporation | Light modulator, light source using the light modulator, display apparatus using the light modulator, and method for driving the light modulator |
| US6618027B2 (en) | 1999-05-14 | 2003-09-09 | Nec Corporation | Light modulator, light source using the light modulator, display apparatus using the light modulator, and method for driving the light modulator |
| US6618204B2 (en) | 1999-05-14 | 2003-09-09 | Nec Corporation | Light modulator, light source using the light modulator, display apparatus using the light modulator, and method for driving the light modulator |
| US7471852B2 (en) | 2006-10-06 | 2008-12-30 | Panasonic Corporation | Optical modulator and optical modulation method |
| US8379287B2 (en) | 2010-09-03 | 2013-02-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Surface plasmon polariton modulator |
| US8879138B2 (en) | 2010-09-03 | 2014-11-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Surface plasmon polariton modulator |
| US8909002B2 (en) | 2012-04-05 | 2014-12-09 | Panasonic Corporation | Light modulator, optical pickup, and light modulation module |
| CN107430297A (zh) * | 2015-04-01 | 2017-12-01 | Eth苏黎世公司 | 电光调制器 |
| JP2018511084A (ja) * | 2015-04-01 | 2018-04-19 | エー・テー・ハー・チューリッヒＥｔｈ Ｚｕｅｒｉｃｈ | 電気光学変調器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5067788A (en) | 1991-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05313108A (ja) | 光変調器 | |
| Benea-Chelmus et al. | Gigahertz free-space electro-optic modulators based on Mie resonances | |
| US6034809A (en) | Optical plasmon-wave structures | |
| US6532326B1 (en) | Transverse-longitudinal integrated resonator | |
| Babicheva et al. | Plasmonic modulator optimized by patterning of active layer and tuning permittivity | |
| US20100303123A1 (en) | Compact optical resonators | |
| KR101467241B1 (ko) | 갭으로 단절된 불연속 도파로를 가지는 표면 플라즈몬 폴라리톤 소자 및 이를 이용한 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드 생성 장치 및 방법 | |
| US3856378A (en) | Method and means for modulating light propagating in an optical waveguide by bulk acoustic waves | |
| Bashiri et al. | A 2× 1 all-optical multiplexer using Kerr nonlinear nano-plasmonic switch | |
| Kumar et al. | Integrated optic TE/TM pass polarizers using resonant coupling between ITO thin film lossy modes and dielectric waveguide modes | |
| JPH087355B2 (ja) | 波長変換素子 | |
| TSUTSUMI et al. | Optical control of millimeter waves in the semiconductor waveguide | |
| WO1989001171A1 (en) | Optical fibre components | |
| KR101129223B1 (ko) | 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 전광 논리소자 및 광변조기 | |
| US11733455B2 (en) | Amplitude and phase light modulator based on miniature optical resonators | |
| Jung et al. | Integrated optics waveguide modulator based on surface plasmon resonance | |
| Chyou et al. | High-efficiency electro-optic polymer light modulator based on waveguide-coupled surface plasmon resonance | |
| US8983242B2 (en) | Plasmonic device for modulation and amplification of plasmonic signals | |
| US4974923A (en) | Gap tuned optical waveguide device | |
| Mehrany et al. | Novel optical devices based on surface wave excitation at conducting interfaces | |
| Saad et al. | Beam scattering by nonuniform leaky-wave structures | |
| US20090040579A1 (en) | Submicron Structures In Dye-Doped Polymer Materials | |
| Morozov et al. | Switching of electromagnetic waves by two-layered periodic dielectric structures | |
| EP1436662B1 (en) | Acousto-optical device based on phonon-induced polaritonic band gaps | |
| Driessen et al. | Novel integrated optic intensity modulator based on mode coupling |