JPH06265944A - 集積光回路 - Google Patents
集積光回路Info
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- JPH06265944A JPH06265944A JP5664193A JP5664193A JPH06265944A JP H06265944 A JPH06265944 A JP H06265944A JP 5664193 A JP5664193 A JP 5664193A JP 5664193 A JP5664193 A JP 5664193A JP H06265944 A JPH06265944 A JP H06265944A
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- Japan
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- waveguide
- optical
- waveguides
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電気光学的安定性に優れ多チャンネル出力の構
成が容易な導波路電気光学光スイッチ等の集積光回路を
提供する。 【構成】Ｃ板タンタル酸リチウム結晶１の表面に、表面
に沿って自発分極反転周期構造を形成し、平行する２本
のチャンネル形光導波路３，４を形成する。その間に平
面導波路５をプロトン変換により形成する。光導波路に
電界を印加する電極６Ａ，７Ａをチャンネル導波路上
に、電極６Ｂ，７Ｂをその近傍に設ける。電極による光
の吸収を防ぐ光学的バッファ層１１を結晶面と電極の間
に設ける。
成が容易な導波路電気光学光スイッチ等の集積光回路を
提供する。 【構成】Ｃ板タンタル酸リチウム結晶１の表面に、表面
に沿って自発分極反転周期構造を形成し、平行する２本
のチャンネル形光導波路３，４を形成する。その間に平
面導波路５をプロトン変換により形成する。光導波路に
電界を印加する電極６Ａ，７Ａをチャンネル導波路上
に、電極６Ｂ，７Ｂをその近傍に設ける。電極による光
の吸収を防ぐ光学的バッファ層１１を結晶面と電極の間
に設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、安定性に優れ、他チャ
ンネルの構成が容易な導波路形集積光回路に関する。
ンネルの構成が容易な導波路形集積光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ伝送技術を加入者端まで適用
してＨＤＴＶを含む広帯域のデジタルサービス統合シス
テムを実現する方式が精力的に検討されている。この様
なシステムを実現する上で必須の光部品の一つに光フィ
ルタや光スイッチ等の集積光回路がある。光スイッチの
定義としては、通常、光路を空間的に切り換えるタイプ
と、単に光強度をオン／オフするタイプの両方を指して
いる。集積光回路が備えるべき要件は、高性能であると
同時に安価でなければならないことから、光学結晶基板
に光導波路を築いて構成する集積光回路が中心に検討さ
れている。利用している物理光学効果としては、動作速
度の観点から結晶の電気光学効果が主に選ばれている。
代表的な単位光スイッチとしては、光ファイバから導か
れた光を二つのチャンネル導波路に光強度を等分に分
け、電気光学効果によって各々の導波路を伝わる光に位
相差を与え、干渉の効果によって強度の変化を与える構
成のものがある。この光スイッチは干渉光強度の変化が
位相差に対して周期性を持っているため、動作点の変動
に対して敏感であるという難点を有する。動作点を変動
させる要因としては、導波路精度のばらつき、プロセス
加工時の残留歪、結晶の焦電効果、結晶中の不純物、空
孔等に起因するイオンドリフトと空間電荷蓄積変化、等
多くのものがあり、未だ充分に安定性、信頼性の高い素
子の実現に至っていない。
してＨＤＴＶを含む広帯域のデジタルサービス統合シス
テムを実現する方式が精力的に検討されている。この様
なシステムを実現する上で必須の光部品の一つに光フィ
ルタや光スイッチ等の集積光回路がある。光スイッチの
定義としては、通常、光路を空間的に切り換えるタイプ
と、単に光強度をオン／オフするタイプの両方を指して
いる。集積光回路が備えるべき要件は、高性能であると
同時に安価でなければならないことから、光学結晶基板
に光導波路を築いて構成する集積光回路が中心に検討さ
れている。利用している物理光学効果としては、動作速
度の観点から結晶の電気光学効果が主に選ばれている。
代表的な単位光スイッチとしては、光ファイバから導か
れた光を二つのチャンネル導波路に光強度を等分に分
け、電気光学効果によって各々の導波路を伝わる光に位
相差を与え、干渉の効果によって強度の変化を与える構
成のものがある。この光スイッチは干渉光強度の変化が
位相差に対して周期性を持っているため、動作点の変動
に対して敏感であるという難点を有する。動作点を変動
させる要因としては、導波路精度のばらつき、プロセス
加工時の残留歪、結晶の焦電効果、結晶中の不純物、空
孔等に起因するイオンドリフトと空間電荷蓄積変化、等
多くのものがあり、未だ充分に安定性、信頼性の高い素
子の実現に至っていない。
【０００３】また、導波路で構成する方向性結合器やマ
ッハツェンダー干渉器で光波長フィルタを実現すること
が検討されているが、干渉効果を利用するこれらの集積
光回路では、上で述べたと同じ問題がある。
ッハツェンダー干渉器で光波長フィルタを実現すること
が検討されているが、干渉効果を利用するこれらの集積
光回路では、上で述べたと同じ問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の集積光回路の不
安定性発現の根本的な原因は、上記のように光の干渉効
果を利用している点にある。光スイッチ等の集積光回路
を構成するのに利用できる光学現象のうち有用なものの
一つは回折である。電気光学結晶上に平面導波路とその
上にインターディジタル電極を形成し、この電極間に印
加した電界が、電気光学効果を介して結晶表面近傍に屈
折率変化の周期格子を形造り、この周期格子によって導
波光を回折させるという原理の光スイッチはすでに提案
されており、原理は実証されている。回折角は電極周期
長に反比例し、回折効率は基板中への電界の浸透深さが
深い方が大きく、この二つの条件は相反する。このため
素子長が長くなり、また、インターディジタル電極を使
用しているため、他チャンネル化が難しいという難点が
ある。
安定性発現の根本的な原因は、上記のように光の干渉効
果を利用している点にある。光スイッチ等の集積光回路
を構成するのに利用できる光学現象のうち有用なものの
一つは回折である。電気光学結晶上に平面導波路とその
上にインターディジタル電極を形成し、この電極間に印
加した電界が、電気光学効果を介して結晶表面近傍に屈
折率変化の周期格子を形造り、この周期格子によって導
波光を回折させるという原理の光スイッチはすでに提案
されており、原理は実証されている。回折角は電極周期
長に反比例し、回折効率は基板中への電界の浸透深さが
深い方が大きく、この二つの条件は相反する。このため
素子長が長くなり、また、インターディジタル電極を使
用しているため、他チャンネル化が難しいという難点が
ある。
【０００５】本発明の目的は、上記の難点の全てを除去
した導波路形光スイッチを含む集積光回路を提供するこ
とである。
した導波路形光スイッチを含む集積光回路を提供するこ
とである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、近接したチャンネル導波路間の干渉による光パワ
ーの偏移を起こすのではなく、チャンネル導波路に屈折
率周期変化を与えて平行しているが空間的に離れたチャ
ンネル導波路間で光を転送させるのが本発明の基本概念
である。
めに、近接したチャンネル導波路間の干渉による光パワ
ーの偏移を起こすのではなく、チャンネル導波路に屈折
率周期変化を与えて平行しているが空間的に離れたチャ
ンネル導波路間で光を転送させるのが本発明の基本概念
である。
【０００７】そのために、基本構成としては、電気光学
結晶を基板とし、この基板に、互いに平行し、互いに離
れた二本のチャンネル導波路を形成し、これらの間を平
面導波路で満たし、一方のチャンネル導波路に電界を作
用させたとき、ポインティングベクトルが、チャンネル
導波路方向から角度を有する平面導波路のモード、すな
わち、チャンネル導波路方向に直交する方向に伝搬波数
を有する平面導波路モードへ変換し伝搬させ、もう一方
のチャンネル導波路にも電界を掛けておき、この平面導
波路モードを相反の原理でこのチャンネルの導波モード
に変換する。電界を掛けないと、この平面導波モード
は、このチャンネル導波路を横切って通り過ぎる。そし
て、チャンネル導波路に電界を作用させて、チャンネル
方向とは直交する方向に伝搬波数を有する平面導波路モ
ードへの変換を行なわせるのに、インターディジタル電
極による電界の周期ではなく、単なるストライプ状の電
極による一様電界で電気光学効果の周期を作り出す手段
を持たせる。このために、結晶表面に自発分極の反転格
子を予め作っておくことが特徴でもある。具体的に入出
力一本ずつの導波路で構成する光スイッチの場合では、
電気光学結晶を基板とし、その表面に沿って周期を有す
る結晶方位の反転周期と該結晶表面にあって、光学的に
結合しない程度に離れた入力及び出力の二本のチャンネ
ンル導波路とこれら二本の導波路の間に形成され、前記
チャンネル導波路より等価屈折率の小さい平面導波路
と、前記にチャンネル導波路に電界を印加するための電
極とから構成することによって、他チャンネル構成が可
能で安定、製作容易な電気光学光スイッチが得られる。
さらに、平面導波路に波長選択機能（伝搬波長に合わせ
て平面導波路の厚さを決める）を持たせると光フィルタ
としても働く。
結晶を基板とし、この基板に、互いに平行し、互いに離
れた二本のチャンネル導波路を形成し、これらの間を平
面導波路で満たし、一方のチャンネル導波路に電界を作
用させたとき、ポインティングベクトルが、チャンネル
導波路方向から角度を有する平面導波路のモード、すな
わち、チャンネル導波路方向に直交する方向に伝搬波数
を有する平面導波路モードへ変換し伝搬させ、もう一方
のチャンネル導波路にも電界を掛けておき、この平面導
波路モードを相反の原理でこのチャンネルの導波モード
に変換する。電界を掛けないと、この平面導波モード
は、このチャンネル導波路を横切って通り過ぎる。そし
て、チャンネル導波路に電界を作用させて、チャンネル
方向とは直交する方向に伝搬波数を有する平面導波路モ
ードへの変換を行なわせるのに、インターディジタル電
極による電界の周期ではなく、単なるストライプ状の電
極による一様電界で電気光学効果の周期を作り出す手段
を持たせる。このために、結晶表面に自発分極の反転格
子を予め作っておくことが特徴でもある。具体的に入出
力一本ずつの導波路で構成する光スイッチの場合では、
電気光学結晶を基板とし、その表面に沿って周期を有す
る結晶方位の反転周期と該結晶表面にあって、光学的に
結合しない程度に離れた入力及び出力の二本のチャンネ
ンル導波路とこれら二本の導波路の間に形成され、前記
チャンネル導波路より等価屈折率の小さい平面導波路
と、前記にチャンネル導波路に電界を印加するための電
極とから構成することによって、他チャンネル構成が可
能で安定、製作容易な電気光学光スイッチが得られる。
さらに、平面導波路に波長選択機能（伝搬波長に合わせ
て平面導波路の厚さを決める）を持たせると光フィルタ
としても働く。
【０００８】
【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を示す斜視図で、単位光ス
イッチの例についてその構成を示してある。電気光学効
果の大きい結晶、例えばＣ板タンタル酸リチウム結晶１
の表面に、電子ビーム照射により基板表面に沿って自発
分極を周期的に反転させて形成し、自発分極反転周期構
造２を形成し、プロトン交換法により、平行する２本の
チャンネル導波路３及び４を形成し、これらの間に平面
導波路５を形成する。このとき、平面導波路５の等価屈
折率がチャンネル導波路３，４の等価屈折率よりも小さ
くなるよう導波路の深さ及びプロトンの量を調整する。
この実施例ではチャンネル導波路の等価屈折率を２．２
２とし、平面導波路の等価屈折率を２．２１８とした。
このように平面導波路の等価屈折率をチャンネル導波路
の等価屈折率よりも小さくしたのは、チャンネル導波路
中に光を閉じ込めて伝播させる（平面導波路に漏れ出る
のを防ぐ）ためである。さらにチャンネル導波路に電界
を印加するための電極６Ａ及び７Ａを各々のチャンネル
導波路上に、電極６Ｂ、７Ｂを各々のチャンネル導波路
の近傍の領域に設ける。なお、この電極による光の吸収
を防ぐ目的で、基板よりも屈折率の小さい材料、例えば
ＳｉＯ2 等の光学的バッファ層１１を結晶面と電極との
間に薄く設けてある。自発分極反転周期構造２を構成す
るストライプ状の自発分極反転領域２ａとチャンネル導
波路とは、図１に示す如く、斜めに交叉している。
る。図１は本発明の一実施例を示す斜視図で、単位光ス
イッチの例についてその構成を示してある。電気光学効
果の大きい結晶、例えばＣ板タンタル酸リチウム結晶１
の表面に、電子ビーム照射により基板表面に沿って自発
分極を周期的に反転させて形成し、自発分極反転周期構
造２を形成し、プロトン交換法により、平行する２本の
チャンネル導波路３及び４を形成し、これらの間に平面
導波路５を形成する。このとき、平面導波路５の等価屈
折率がチャンネル導波路３，４の等価屈折率よりも小さ
くなるよう導波路の深さ及びプロトンの量を調整する。
この実施例ではチャンネル導波路の等価屈折率を２．２
２とし、平面導波路の等価屈折率を２．２１８とした。
このように平面導波路の等価屈折率をチャンネル導波路
の等価屈折率よりも小さくしたのは、チャンネル導波路
中に光を閉じ込めて伝播させる（平面導波路に漏れ出る
のを防ぐ）ためである。さらにチャンネル導波路に電界
を印加するための電極６Ａ及び７Ａを各々のチャンネル
導波路上に、電極６Ｂ、７Ｂを各々のチャンネル導波路
の近傍の領域に設ける。なお、この電極による光の吸収
を防ぐ目的で、基板よりも屈折率の小さい材料、例えば
ＳｉＯ2 等の光学的バッファ層１１を結晶面と電極との
間に薄く設けてある。自発分極反転周期構造２を構成す
るストライプ状の自発分極反転領域２ａとチャンネル導
波路とは、図１に示す如く、斜めに交叉している。
【０００９】この光スイッチの動作原理は次のようであ
る。入力のチャンネル導波路３の一端より入射したＴＭ
モード光８は、この入力チャンネル導波路３の上及び近
傍に設けた電極６Ａ−６Ｂ間に電圧を印加しない時、こ
のＴＭモード光にとっては、導波路中に自発分極の反転
部位があっても屈折率は空間的に変化を生じていないの
で、伝搬特性に影響を受けることなく導波路を進み、入
力のチャンネル導波路３の出射端より出力する。電極６
Ａ−６Ｂ間に電圧を印加すると、基板に垂直な印加電界
成分により、電気光学定数テンソル成分ｒ33を介して、
基板に垂直な光電界であるＴＭモード光に屈折率の変化
を与える。この時、基板表面付近には予め自発分極反転
周期構造２が形成されているので、分極の方向の正負の
位置で屈折率変化の正負が反転する。このためＴＭモー
ド光は位相格子を通過することと等価となり、格子のピ
ッチで定まるブラッグ角方向に回折される。この回折方
向は、図２に示すように、入射チャンネルＴＭモード光
の端数ベクトルＫCHと自発分極反転周期構造のつくる空
間格子ベクトルＫa の２つのベクトルで平面導波路のＴ
Ｍ平面導波路モード光の端数ベクトルＫp1が閉じた、三
角形を形成する方向となる。この位相整合条件は、つと
に良く知られている音響光学効果に於ける異常ブラッグ
回折効果と類似的である。すなわち、入射チャンネルＴ
Ｍモード光の波数ベクトルＫCHと自発分極反転周期構造
のつくる空間格子ベクルＫa とは直交していないため、
変換されるＴＭ平面導波路モード光はチャンネル導波路
を挟んで両方向に出るのではなく、一方向であって効率
がよい。音響進行波と異なり、静止した空間位相格子の
波数ベクトルは正負両方向を持つ。チャンネルＴＭモー
ド光の波数ベクトルＫCHと自発分極反転周期構造のつく
る空間格子ベクトルＫaとが直交していると、導波路を
挟んで両方向に整合する平面導波路モード光の端数ベク
トルＫP1が存在し得るが、ＫCHとＫa とが傾いて設けて
あるため、図２に示すように平面導波路モード光の波数
ベクトルＫp1は、導波路の斜め一方向にしか整合条件を
満たすベクトルが存在し得ないため、好都合である。
る。入力のチャンネル導波路３の一端より入射したＴＭ
モード光８は、この入力チャンネル導波路３の上及び近
傍に設けた電極６Ａ−６Ｂ間に電圧を印加しない時、こ
のＴＭモード光にとっては、導波路中に自発分極の反転
部位があっても屈折率は空間的に変化を生じていないの
で、伝搬特性に影響を受けることなく導波路を進み、入
力のチャンネル導波路３の出射端より出力する。電極６
Ａ−６Ｂ間に電圧を印加すると、基板に垂直な印加電界
成分により、電気光学定数テンソル成分ｒ33を介して、
基板に垂直な光電界であるＴＭモード光に屈折率の変化
を与える。この時、基板表面付近には予め自発分極反転
周期構造２が形成されているので、分極の方向の正負の
位置で屈折率変化の正負が反転する。このためＴＭモー
ド光は位相格子を通過することと等価となり、格子のピ
ッチで定まるブラッグ角方向に回折される。この回折方
向は、図２に示すように、入射チャンネルＴＭモード光
の端数ベクトルＫCHと自発分極反転周期構造のつくる空
間格子ベクトルＫa の２つのベクトルで平面導波路のＴ
Ｍ平面導波路モード光の端数ベクトルＫp1が閉じた、三
角形を形成する方向となる。この位相整合条件は、つと
に良く知られている音響光学効果に於ける異常ブラッグ
回折効果と類似的である。すなわち、入射チャンネルＴ
Ｍモード光の波数ベクトルＫCHと自発分極反転周期構造
のつくる空間格子ベクルＫa とは直交していないため、
変換されるＴＭ平面導波路モード光はチャンネル導波路
を挟んで両方向に出るのではなく、一方向であって効率
がよい。音響進行波と異なり、静止した空間位相格子の
波数ベクトルは正負両方向を持つ。チャンネルＴＭモー
ド光の波数ベクトルＫCHと自発分極反転周期構造のつく
る空間格子ベクトルＫaとが直交していると、導波路を
挟んで両方向に整合する平面導波路モード光の端数ベク
トルＫP1が存在し得るが、ＫCHとＫa とが傾いて設けて
あるため、図２に示すように平面導波路モード光の波数
ベクトルＫp1は、導波路の斜め一方向にしか整合条件を
満たすベクトルが存在し得ないため、好都合である。
【００１０】回折されたＴＭ平面導波路モード光９は、
チャンネル導波路間に平面導波路があるため基板深さ方
向の進行は阻止され、表面に平行な方向への伝搬波とな
って平面導波路を進み、入力のチャンネル導波路３と平
行する出力のチャンネル導波路４に到着する。この出力
チャンネル導波路近部に設けた電極７Ａ−７Ｂ間に電圧
が印加されていると、チャンネル導波路３で起こったの
とは相反の効果でチャンネル導波路４の導波ＴＭモード
に変換されこの導波路を進み、出射ＴＭモード光１０と
なって出力チャンネル導波路４を出射する。電極７Ａ−
７Ｂ間に電界が印加されていない時、チャンネル導波路
４の近傍には屈折率変化による位相格子が形成されてい
ないため、ＴＭ平面導波路モード光はチャンネル導波路
４を横切って進み、このチャンネル導波路にエネルギー
を残すことはない。
チャンネル導波路間に平面導波路があるため基板深さ方
向の進行は阻止され、表面に平行な方向への伝搬波とな
って平面導波路を進み、入力のチャンネル導波路３と平
行する出力のチャンネル導波路４に到着する。この出力
チャンネル導波路近部に設けた電極７Ａ−７Ｂ間に電圧
が印加されていると、チャンネル導波路３で起こったの
とは相反の効果でチャンネル導波路４の導波ＴＭモード
に変換されこの導波路を進み、出射ＴＭモード光１０と
なって出力チャンネル導波路４を出射する。電極７Ａ−
７Ｂ間に電界が印加されていない時、チャンネル導波路
４の近傍には屈折率変化による位相格子が形成されてい
ないため、ＴＭ平面導波路モード光はチャンネル導波路
４を横切って進み、このチャンネル導波路にエネルギー
を残すことはない。
【００１１】このように、入力側チャンネル導波路の電
極６Ａ−６Ｂ及び出力側チャンネル導波路の電極７Ａ−
７Ｂの両方の電極対に電圧が印加されているときのみ、
出力チャンネル導波路から光は現われ、どちらか一方の
電極対に電圧が印加されていなければ現われることは無
い。
極６Ａ−６Ｂ及び出力側チャンネル導波路の電極７Ａ−
７Ｂの両方の電極対に電圧が印加されているときのみ、
出力チャンネル導波路から光は現われ、どちらか一方の
電極対に電圧が印加されていなければ現われることは無
い。
【００１２】出力側のチャンネル導波路及び電極を平行
して多数設けると、任意のチャンネル導波路から光を出
射させることとか、複数の出射導波路近傍の電極対に電
圧を各々調整して印加すれば任意の強度比で複数のチャ
ンネル導波路から光を出射させる等、いわゆる、１対ｎ
光スイッチの集積光回路が構成できる。また、入力側チ
ャンネル導波路を複数本、出力側をチャンネル導波路を
１本とすれば、任意の入力光を出力チャンネル導波路に
接続することもできる。また、複数の入力光を１つの出
力に合流するｎ対１光スイッチの集積光回路も可能であ
る。
して多数設けると、任意のチャンネル導波路から光を出
射させることとか、複数の出射導波路近傍の電極対に電
圧を各々調整して印加すれば任意の強度比で複数のチャ
ンネル導波路から光を出射させる等、いわゆる、１対ｎ
光スイッチの集積光回路が構成できる。また、入力側チ
ャンネル導波路を複数本、出力側をチャンネル導波路を
１本とすれば、任意の入力光を出力チャンネル導波路に
接続することもできる。また、複数の入力光を１つの出
力に合流するｎ対１光スイッチの集積光回路も可能であ
る。
【００１３】上で述べた整合条件では、チャンネル導波
路及び平面導波路のＴＭモードの等価屈折率、自発分極
反転格子の方向とピッチを正しく設計しても、製作時の
ばらつきや入射波長のばらつきに対する余裕度が考慮さ
れていないと、集積光回路の特性は安定して得られな
い。この場合、自発分極反転周期構造の作る格子ベクト
ルの方向とチャンネル導波路の光透過方向との成す相対
角度をチャンネル導波路の光透過方向に沿って徐々に変
化させておけば、これによって、ＴＭモードの透過方向
の何処かで上記の位相整合条件が満たされる事になり、
その場で強いチャンネル／平面モード間の変換が起こ
り、製作時の等価屈折率のばらつき、入射波長のばらつ
きや変動を吸収することが出来、安定した集積光回路を
得ることが出来る。
路及び平面導波路のＴＭモードの等価屈折率、自発分極
反転格子の方向とピッチを正しく設計しても、製作時の
ばらつきや入射波長のばらつきに対する余裕度が考慮さ
れていないと、集積光回路の特性は安定して得られな
い。この場合、自発分極反転周期構造の作る格子ベクト
ルの方向とチャンネル導波路の光透過方向との成す相対
角度をチャンネル導波路の光透過方向に沿って徐々に変
化させておけば、これによって、ＴＭモードの透過方向
の何処かで上記の位相整合条件が満たされる事になり、
その場で強いチャンネル／平面モード間の変換が起こ
り、製作時の等価屈折率のばらつき、入射波長のばらつ
きや変動を吸収することが出来、安定した集積光回路を
得ることが出来る。
【００１４】タンタル酸リチウム結晶やニオブ酸リチウ
ム結晶等では育成された単結晶ウェハに熱処理、電子ビ
ーム描画等適当な処理を施すことによって、結晶板表面
に自発分極の反転模様を形成できることが知られてい
る。また、結晶引上げ育成時に、通入電流の反転や、育
成温度の周期制御を行なうことによって、結晶塊全体に
自発分極の反転を形成できることが知られている。した
がって、これらの方法によって自発分極反転周期構造を
形成することができる。
ム結晶等では育成された単結晶ウェハに熱処理、電子ビ
ーム描画等適当な処理を施すことによって、結晶板表面
に自発分極の反転模様を形成できることが知られてい
る。また、結晶引上げ育成時に、通入電流の反転や、育
成温度の周期制御を行なうことによって、結晶塊全体に
自発分極の反転を形成できることが知られている。した
がって、これらの方法によって自発分極反転周期構造を
形成することができる。
【００１５】上記の実施例では、基板材料に強誘電体の
タンタル酸リチウム結晶を用い、プロトン交換法による
導波路形成方法の場合を述べたが、Ｔｉ拡散法等の既に
知られている他の導波路形成方法、他の強誘電体（例え
ばＢａＴｉＯ3 ）、電気光学効果のある他の常誘電体
（例えばＢＳＯ）や半導体でも同じ様な機能を実現でき
る。
タンタル酸リチウム結晶を用い、プロトン交換法による
導波路形成方法の場合を述べたが、Ｔｉ拡散法等の既に
知られている他の導波路形成方法、他の強誘電体（例え
ばＢａＴｉＯ3 ）、電気光学効果のある他の常誘電体
（例えばＢＳＯ）や半導体でも同じ様な機能を実現でき
る。
【００１６】本発明の基本構成は、空間的に離れている
独立したチャンネル導波路間の光結合を、位相格子によ
る回折を介して間を埋めている平面導波路の平面モード
によって行なうものであって、位相格子に、結晶方位の
反転周期に基づく電気光学効果の周期を利用するのが上
記第一の実施例の光スイッチである。
独立したチャンネル導波路間の光結合を、位相格子によ
る回折を介して間を埋めている平面導波路の平面モード
によって行なうものであって、位相格子に、結晶方位の
反転周期に基づく電気光学効果の周期を利用するのが上
記第一の実施例の光スイッチである。
【００１７】上記実施例における構成要件を変形する事
によって、別なる有用な素子も可能である。例えば、独
立したチャンネル導波路間を埋めている平面導波路に波
長選択機能を付与する、即ち、例えば、１．３μｍ光は
平面モード導波し、１．５μｍ光はカットオフとなるよ
うに平面導波路厚さを設定する。このときの平面導波路
の厚さは、例えば基板にニオブ酸リチウム結晶を使用
し、Ｔｉ拡散法によって高屈折率層を形成する場合、
１．８μｍ程度の厚さにすればよい。
によって、別なる有用な素子も可能である。例えば、独
立したチャンネル導波路間を埋めている平面導波路に波
長選択機能を付与する、即ち、例えば、１．３μｍ光は
平面モード導波し、１．５μｍ光はカットオフとなるよ
うに平面導波路厚さを設定する。このときの平面導波路
の厚さは、例えば基板にニオブ酸リチウム結晶を使用
し、Ｔｉ拡散法によって高屈折率層を形成する場合、
１．８μｍ程度の厚さにすればよい。
【００１８】また、位相格子は、基板に自発分極反転周
期構造を形成した構造とする替りに、チャンネル導波路
上に誘電体膜等（例えばＳｉＯ2 ）でグレーティングを
形成してくくりつけとし、先の図２の位相整合条件が
１．３μｍ光で成立するように設定する。すなわち、Ｋ
CHとＫp1とのなす角度をθi 、ＫCHとＫa とのなす角度
をθa としたとき、 ＫCH＝Ｋp1・ＣＯＳ（θi ）＋Ｋａ・ＣＯＳ（θa ） Ｋp1・ＳＩＮ（θｉ）＝Ｋa ・ＳＩＮ（θa ） の両式を１．３μｍ光で満たすようにθi やθa の値、
回折格子の周期、チャンネル導波路や平面導波路の厚さ
等を定める。この構成にすると、例えば２種類の波長の
合波や分波が可能な光フィルタを構成することが出来
る。更にチャンネル導波路を追加し、平面導波路の波長
選択機能を適切に定める事により、更にもう１波の合
波、分波が可能になり、構造的に機能拡張が容易であ
る。この機能の素子に使う材料は、物理光学効果は特に
必要はなく、光学的に透明な硝子等の通常の誘電体であ
りさえすればよい。
期構造を形成した構造とする替りに、チャンネル導波路
上に誘電体膜等（例えばＳｉＯ2 ）でグレーティングを
形成してくくりつけとし、先の図２の位相整合条件が
１．３μｍ光で成立するように設定する。すなわち、Ｋ
CHとＫp1とのなす角度をθi 、ＫCHとＫa とのなす角度
をθa としたとき、 ＫCH＝Ｋp1・ＣＯＳ（θi ）＋Ｋａ・ＣＯＳ（θa ） Ｋp1・ＳＩＮ（θｉ）＝Ｋa ・ＳＩＮ（θa ） の両式を１．３μｍ光で満たすようにθi やθa の値、
回折格子の周期、チャンネル導波路や平面導波路の厚さ
等を定める。この構成にすると、例えば２種類の波長の
合波や分波が可能な光フィルタを構成することが出来
る。更にチャンネル導波路を追加し、平面導波路の波長
選択機能を適切に定める事により、更にもう１波の合
波、分波が可能になり、構造的に機能拡張が容易であ
る。この機能の素子に使う材料は、物理光学効果は特に
必要はなく、光学的に透明な硝子等の通常の誘電体であ
りさえすればよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明によって、電気光学的安定性に優
れ、多チャンネル出力の構成が容易な導波路電気光学光
スイッチ等の集積光回路が得られる。加えて、周囲の温
度変化による等価屈折率の変動や入射光の波長変動やば
らつきを吸収することが出来る集積光回路が実現し、ま
た、構成が簡単な波長フィルタ機能も実現することが出
来、本発明の基本的な概念を展開することによって有用
な集積光回路を生み出すことが出来る。
れ、多チャンネル出力の構成が容易な導波路電気光学光
スイッチ等の集積光回路が得られる。加えて、周囲の温
度変化による等価屈折率の変動や入射光の波長変動やば
らつきを吸収することが出来る集積光回路が実現し、ま
た、構成が簡単な波長フィルタ機能も実現することが出
来、本発明の基本的な概念を展開することによって有用
な集積光回路を生み出すことが出来る。
【図１】本発明の一実施例である単位光スイッチの構造
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】光スイッチ内における光波モードの変換の整合
条件を示す図である。
条件を示す図である。
１ ＬｉＴａＯ3 結晶 ２ 自発分極反転周期構造 ３ 入力チャンネル導波路 ４ 出力チャンネル導波路 ５ 平面導波路 ６Ａ，６Ｂ，７Ａ，７Ｂ 電極 ８ 入射ＴＭモード光 ９ ＴＭ平面導波路モード光 １０ 出射ＴＭモード光 １１ 光学的バッファ層
Claims (3)
- 【請求項１】 同一の等価屈折率を有し、光学的に結合
しない程度に離れた複数本の直線チャンネル光導波路
と、該チャンネル導波路間にあってチャンネル光導波路
より等価屈折率の低い平面導波路と、前記チャンネル導
波路の導波光に同一の方向と空間周波数の屈折率周期変
化を与える手段とを有することを特徴とする集積光回
路。 - 【請求項２】 電気光学結晶を基板とし、その表面に沿
った方向に周期配列方向を有する結晶方位の反転周期構
造と、該結晶表面にあって光学的に結合しない程度に離
れ、同一の導波特性を有する複数本のチャンネル導波路
と、これらのチャンネル導波路の間に形成され該チャン
ネル導波路より等価屈折率の小さい平面導波路と、前記
チャンネル光導波路に電界を印加する手段とを有するこ
とを特徴とする集積光回路。 - 【請求項３】 光学的に結合しない程度に離れ、同一の
導波特性を有し、複数の波長の光を導波する複数本のチ
ャンネル導波路と、これらのチャンネル導波路の間に形
成され、チャンネル導波路よりも等価屈折率が小さく、
かつ、特定の波長の光を導波する平面導波路と、前記チ
ャンネル光導波路の導波光に屈折率周期変化を与える手
段とを有することを特徴とする集積光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5664193A JPH0785150B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 集積光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5664193A JPH0785150B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 集積光回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265944A true JPH06265944A (ja) | 1994-09-22 |
| JPH0785150B2 JPH0785150B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=13032971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5664193A Expired - Fee Related JPH0785150B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 集積光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785150B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011039415A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 空間光変調器およびパターン描画装置 |
| JP2013164614A (ja) * | 2013-04-18 | 2013-08-22 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 空間光変調器 |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP5664193A patent/JPH0785150B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011039415A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 空間光変調器およびパターン描画装置 |
| JP2013164614A (ja) * | 2013-04-18 | 2013-08-22 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 空間光変調器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0785150B2 (ja) | 1995-09-13 |
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|---|---|---|---|
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