JPH06110024A - 光反射器 - Google Patents

光反射器

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JPH06110024A
JPH06110024A JP26137892A JP26137892A JPH06110024A JP H06110024 A JPH06110024 A JP H06110024A JP 26137892 A JP26137892 A JP 26137892A JP 26137892 A JP26137892 A JP 26137892A JP H06110024 A JPH06110024 A JP H06110024A
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JP
Japan
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domain inversion
light
inversion layer
light reflector
grating region
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Application number
JP26137892A
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English (en)
Inventor
Hiroki Ito
弘樹 伊藤
Shigeo Ishibashi
茂雄 石橋
Atsushi Yokoo
篤 横尾
Yoshihisa Sakai
義久 界
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、光通信や光情報処理などの分野
において狭帯域ミラーとして利用可能な光反射器に関す
るもので、グレーテング領域におけるブラッグ反射をオ
ン(ON)−オフ(OFF)制御することが可能な光反
射器を提供することを目的とする。 【構成】 本発明にもとづく光反射器は、強誘電体導波
路上に形成されかつ光伝搬方向に沿って一定の周期Λで
もって交互に配列したドメイン反転層と非ドメイン反転
層とからなるグレーテング領域と、このグレーテング領
域に絶縁層を介して接し、電圧を印加して前記ドメイン
反転層の屈折率と前記非ドメイン反転層の屈折率とを変
化させるための電極とを具備し、周期Λと被反射光の伝
搬定数βとの間に、2β=m・2π/Λ(mは自然数)
の関係が成立することを特徴とする光反射器である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光通信や光情報処理
などの分野において狭帯域ミラーとして利用可能な光反
射器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の強誘電帯導波路を用いた光反射器
の一例を図4に示す。この図に示すように、光反射路3
00は、矩形状のLiNbO3 結晶基板301と、この
基板301の上面に基板301の長手方向軸線と平行と
なるようにしてチタン(Ti)を一直線状にドープする
ことにより形成された高屈折率コア領域302と、基板
301上面の特定領域にTiおよびLiNbO3 を化学
的にエッチングすることによって形成された幅方向へ延
びる複数の凹凸部からなるレリーフ形グレーテング領域
303とからなる。
【0003】この光反射器300は、長手方向一端部か
ら光を入射し、レリーフ形グレーテング領域303でブ
ラッグ反射された光を反射光として同一端部から出力す
る。また、この光反射器300の他端部からレリーフ形
グレーテング領域303を透過した光を透過光として放
出する。この図では、入射光、反射光および透過光はそ
れぞれ矢印304,305および306によって示され
ている。また、図の説明を容易とするために、光の伝搬
方向をX軸方向とし、このX軸と直交する軸をY軸、そ
してX軸およびY軸と直交する軸をZ軸とする。
【0004】光反射器によって導波されてX軸方向へ伝
搬する入射光304の伝搬定数βと、光伝搬方向(X軸
方向)に沿って形成されたレリーフ形グレーテング領域
303の複数の凹凸部がなす格子間隔の周期Λとの間
に、2β=m・2π/Λ(mは自然数)の関係が成立す
ると、入射光304は光反射器300内のレリーフ形グ
レーテング領域303においてブラッグ反射される。そ
してブラッグ反射された光は、反射光305として光反
射器300の光入射側端部から出力される。ここで、伝
搬定数βは光の波長によって異なる値を取るものなの
で、ブラッグ反射はある狭帯域の波長の光(X線、電子
線など)に対して選択的に生じる。その結果、光反射器
300は狭帯域のフイルタ特性を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光反射
器はレリーフ形グレーテング領域におけるブラッグ反射
を制御する手段を有していないため、必要に応じてブラ
ッグ反射を制御したり、その反射率を変化させたりする
ことが不可能であるという問題点を有する。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は前記問
題点を解決するために、ブラッグ反射を利用した光反射
器を、強誘電体導波路上に形成されかつ光伝搬方向に沿
って一定の周期Λでもって交互に配列したドメイン反転
層と非ドメイン反転層とからなるグレーテング領域と、
このグレーテング領域上に絶縁層を介して設けられ、電
圧を印加してドメイン反転層の屈折率と非ドメイン反転
層の屈折率とを変化させるための電極とを具備するもの
とし、また周期Λと被反射光の伝搬定数βとの間に、2
β=m・2π/Λ(mは自然数)の関係が成立するよう
にした。
【0007】
【作用】強誘電体導波路上に形成されかつ光伝搬方向に
沿って一定の周期Λでもって交互に配列したドメイン反
転層と非ドメイン反転層とからなるグレーテング領域
に、このグレーテング領域上に絶縁層を介して設けられ
た電極から電界印加がなされると、ドメイン反転層と非
ドメイン反転層とからなる繰り返し配列の周期Λと同一
の周期を持つ屈折率変調形グレーテング領域が形成され
る。これは強誘電体のドメインが反転した場合、電界の
印加により引き起こされる一次の電気光学的効果による
屈折率変化の符号が反転するためである。その場合、ド
メイン反転層と非ドメイン反転層との繰り返し配列の周
期Λと光波の伝搬定数βとの関係を2β=m・2π/Λ
(mは自然数)に設定することによりブラッグ反射が生
じ、光反射器動作が可能となる。
【0008】
【実施例】実施例を図面に基づいて説明する。
【0009】図1は、本発明にもとづく光反射器の一実
施例を示すもので、図中符号100が光反射器である。
また、この図では実施例をわかりやすく説明するために
いくつかの矢印が示されている。
【0010】まず、これらの矢印について簡単に説明す
る。
【0011】太線矢印106,107および108は、
それぞれ光反射器100に対する入射光、反射光および
透過光を示すものである。さらに、細線矢印X,Yおよ
びZは、それぞれ座標軸を表すもので、光の伝搬方向を
X軸方向とし、このX軸と直交する軸をY軸、そしてX
軸およびY軸と直交する軸をZ軸とする。
【0012】つぎに本発明にもとづく光反射器100に
ついて説明する。
【0013】光反射器100は、約1μm厚のSiO2
絶縁層が上面に被覆された矩形状のLiNbO3 結晶基
板101と、この基板101の長手方向軸線(X軸方
向)に沿って等間隔となるようにしてかつこの基板10
1の幅方向(Y軸方向)端面に平行となるようにして既
知の電子ビーム照射法(参考文献:H.Ito,eta
l.,Electron.Lett.,vol.27,
No14,pp1221−1222,1991)により
形成された複数のドメイン反転層102aを含むグレー
テング領域102と、基板101の上面に基板101の
長手方向軸線と平行となるようにしてチタン(Ti)を
一直線状にドープすることにより形成されかつ屈折率が
高められた光導波路コア領域103と、そして電極10
4とからなる。
【0014】この実施例では、電極104は第一電極1
04aと第二電極104bとからなる。第一電極104
aはこのコア領域103の上面と複数のドメイン反転層
102の上面とに前記SiO2 絶縁層109を介して接
しかつ一端が電圧電源105に接続可能となるようにし
て形成されたもので、電圧電源105から電圧が印加さ
れると電界を生ずる。一方、第二電極104bは第一電
極104aと平行となるようにして基板101の上面に
設けられたアース電極である。もちろん、この第二電極
104bが配設される位置は、前記上面に限定されるこ
となく、例えば光反射器100の底面でもよい。
【0015】また、本実施例の光反射器100は、X軸
方向に沿って基板101内に複数のドメイン反転層10
2aとドメイン反転層ではない部分(非ドメイン反転
層)102bとが一定の周期Λでもって交互に繰返し配
列してなるグレーテング領域102を有するが、このよ
うな周期的繰返し配列の構造を図2を用いてより詳細に
説明する。
【0016】図2は、図1に示した光反射器100のI
I−II線に沿う断面図で、グレーテング領域102の
周期的繰返し配列構造を説明するためのものである。こ
の図では、模式的に示されたグレーテング領域102の
一端部をZ軸線に接するようにしてその底面をX軸線上
に置いている。図に示すように、光反射器100のドメ
イン反転層102aは、非ドメイン反転層102bの自
発分極方向(矢印A方向)が反転して矢印B方向に分極
したものである。また、ドメイン反転層102aと非ド
メイン反転層102bとが等間隔に並列形成されたグレ
ーテング領域102の上面に第一電極104aがSiO
2 絶縁層109を介して設けられている。さらに、この
図では電界印加の方向が矢印Cによって示されている。
【0017】このような構成からなる光反射器100に
対して電圧電源105から電界が印加されていない状態
の場合、ドメイン反転層102aと非ドメイン反転層1
02bとの間の屈折率の差は無視できるほど小さい。し
かし、電圧電源105から第一電極104aを介して電
界がグレーテング領域102に印加されると、この電界
によってドメイン反転層102aと非ドメイン反転層1
02bとの間に顕著な屈折率の差が生じる。その結果、
ドメイン反転層102aと非ドメイン反転層102bと
が周期的に繰り返すグレーテング領域102に、前記周
期と同一周期からなる屈折率変調をともなった屈折率回
折格子が形成される。このような変化は、ドメイン反転
層102aにおいて、電界により屈折率が変化する効果
(一次の電気光学効果)の符号が反転されているためで
ある。すなわち、図3に示すように、ドメイン反転層1
02aおよび非ドメイン反転層102bの屈折率変化
は、変化量をΔnとすると、電界無印加状態における屈
折率の値からそれぞれ−Δnおよび+Δnだけ変化す
る。
【0018】前記一次の電気光学効果は、電気光学定数
33(=30.8pm/V)およびr13(=8.3pm
/V)を介して生じ、Z軸方向屈折率およびY軸方向屈
折率の変化として発現する。図3に示すように、形成さ
れる回折格子の周期はドメイン反転層102aと非ドメ
イン反転層102bとの繰り返し配列周期Λに一致す
る。したがって、入射光106の伝搬定数βに対して複
数のドメイン反転層102aと非ドメイン反転層102
bとの繰り返し配列周期ΛをΛ=m・2π/2βとする
ことにより、ブラッグ反射が複数のドメイン反転層10
2を含むグレーテング領域中で起こり、反射光107が
出力される。この場合、反射光107の出力は、入射光
106が入射した側からなされる。一方、ブラッグ反射
されなかった光は透過光108として入射側とは反対側
の光反射器100の端部から出力される。
【0019】ここで、本実施例の光反射器を用いた一実
験例を示す。
【0020】複数のドメイン反転層102aと非ドメイ
ン反転層102bとによって形成されるグレーテング領
域102の光伝搬方向(X軸方向)の長さを1cm、周
期Λを730nm(m=2に対応)、そして印加電圧を
20Vに設定することにより、波長1.55μmのTM
モード(Z軸方向に偏光)に対してほぼ100%の反射
率を達成した。また、その場合の反射光の波長範囲の半
値幅は約0.3nmであった。さらに、印加電圧の値を
下げることにより、反射率の値を任意に設定することが
できた。例えば、印加電圧を10Vに設定することによ
って前記反射率は50%となった。もちろん、電圧を印
加しない場合は反射率は0%であった。
【0021】以上のように、本発明にもとづく光反射器
100は、電圧電源105がオフの状態では、ドメイン
反転層102aと非ドメイン反転層102bとの間の屈
折率の差が無視できる程度にとどまり、光反射器100
は入射光をブラッグ反射しない状態(オフ状態)とな
る。一方で電圧電源105から第一電極104aを介し
て電界がグレーテング領域に印加されると、この電界に
よってドメイン反転層102aと非ドメイン反転層10
2bとの間に顕著な屈折率の差が生じ、光反射器100
は入射光をブラッグ反射する状態(オン状態)となる。
【0022】なお、本実施例では基板の材料をLiNb
3 としたが、これ以外に既知の方法によって反転構造
を形成しうる材料、例えばLiTaO3 ,KTiOPO
4 (KTP),KNBO3 等を結晶基板として用いるこ
とも可能である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
光反射器は、強誘電体導波路上に形成されかつ光伝搬方
向に沿って一定の周期Λでもって交互に配列したドメイ
ン反転層と非ドメイン反転層とからなるグレーテング領
域と、このグレーテング領域に絶縁層を介して設けら
れ、電圧を印加してドメイン反転層の屈折率と非ドメイ
ン反転層の屈折率とを変化させるための電極とを具備
し、また周期Λと被反射光の伝搬定数βとの間に、2β
=m・2π/Λ(mは自然数)の関係が成立するように
したものなので、グレーテング領域に電界が印加されな
い状態では、ドメイン反転層と非ドメイン反転層との間
の屈折率の差が無視できる程度にとどまってグレーテン
グ領域は入射光をブラッグ反射しない状態(オフ状態)
となるが、一方グレーテング領域に電界が印加された状
態では、ドメイン反転層と非ドメイン反転層との間に顕
著な屈折率の差が生じるのでグレーテング領域は入射光
をブラッグ反射する状態(オン状態)となり、光反射器
内におけるブラッグ反射のオン(ON)−オフ(OF
F)制御および反射率制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にもとづく光反射器の一実施例の概略的
構成を説明するための斜視図である。
【図2】図1に示した光反射器のグレーテング領域のI
I−II線に沿う断面図である。
【図3】図2に示したグレーテング領域におけるx軸方
向の屈折率変化を表す図である。
【図4】従来の光反射器の一例の概略的構成を説明する
ための斜視図である。
【符号の説明】
100 光反射器 101 LiNbO3 基板 102 グレーテング領域 102a ドメイン反転層 102b 非ドメイン反転層 103 光導波路コア領域 104 電極 104a 第一電極 104b 第二電極 109 絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 界 義久 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブラッグ反射を利用した光反射器におい
    て、該光反射器は、強誘電体導波路上に形成されかつ光
    伝搬方向に沿って一定の周期Λでもって交互に配列した
    ドメイン反転層と非ドメイン反転層とからなるグレーテ
    ング領域と、 前記グレーテング領域上に絶縁層を介して設けられ、電
    圧を印加して前記ドメイン反転層の屈折率と前記非ドメ
    ン反転層の屈折率とを変化させるための電極とを有し、 前記周期Λと被反射光の伝搬定数βとの間に、2β=m
    ・2π/Λ(mは自然数)の関係が成立することを特徴
    とする光反射器。
JP26137892A 1992-09-30 1992-09-30 光反射器 Pending JPH06110024A (ja)

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