JPH06313908A - 分極反転型光スイッチ - Google Patents
分極反転型光スイッチInfo
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- JPH06313908A JPH06313908A JP5103220A JP10322093A JPH06313908A JP H06313908 A JPH06313908 A JP H06313908A JP 5103220 A JP5103220 A JP 5103220A JP 10322093 A JP10322093 A JP 10322093A JP H06313908 A JPH06313908 A JP H06313908A
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- 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
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3515—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam
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- 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
- G02F1/21—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 by interference
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、入力信号光と出力信号光の波長が
等しい２次の非線形効果を用いた分極反転型光スイッチ
を提供する。 【構成】 ２次の光非線形効果を有しかつ周期的分極反
転部分を有する非線形光学媒質を備えた分極反転型光ス
イッチにおいて、前記分極反転型光スイッチがマッハツ
ェンダー干渉計の構造を有し、前記マッハツェンダー干
渉計の２つの光学アームの少なくとも一方の一部に前記
非線形光学媒質を備えていることを特徴とする。
等しい２次の非線形効果を用いた分極反転型光スイッチ
を提供する。 【構成】 ２次の光非線形効果を有しかつ周期的分極反
転部分を有する非線形光学媒質を備えた分極反転型光ス
イッチにおいて、前記分極反転型光スイッチがマッハツ
ェンダー干渉計の構造を有し、前記マッハツェンダー干
渉計の２つの光学アームの少なくとも一方の一部に前記
非線形光学媒質を備えていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光通信、光情報
処理の分野で光信号のスイッチングや論理演算等に用い
られる導波路光スイッチに係り、特にその分極反転型光
スイッチに関するものである。
処理の分野で光信号のスイッチングや論理演算等に用い
られる導波路光スイッチに係り、特にその分極反転型光
スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、２次の非線形光学効果と
は、電界の２乗に比例した分極が光学媒質中に生じるこ
とによって起こる現象である。
は、電界の２乗に比例した分極が光学媒質中に生じるこ
とによって起こる現象である。
【０００３】例えば、角周波数ω1 なるｊ方向電界Ｅj
（ω1 ）と角周波数ω2 なるｋ方向電界Ｅk （ω2 ）に
よって発生する和周波成分に対応する角周波数ω3 （＝
ω1＋ω2 ）なる２次分極のｉ方向成分Ｐi （ω3 ）は
次式で表される。
（ω1 ）と角周波数ω2 なるｋ方向電界Ｅk （ω2 ）に
よって発生する和周波成分に対応する角周波数ω3 （＝
ω1＋ω2 ）なる２次分極のｉ方向成分Ｐi （ω3 ）は
次式で表される。
【０００４】 Ｐi （ω3 ）＝Σε0 ・ｄijk ・Ｅj （ω1 ）・Ｅk （ω2 ） …（１） （ｊ，ｋ＝１，２，３） ここで、（１）式におけるε0 は真空の誘電率、ｄijk
は非線形定数のテンソルである。
は非線形定数のテンソルである。
【０００５】角周波数ω1 とω2 の光波の伝搬定数をβ
1 ，β2 とし、角周波数ω3 の光波の伝搬定数をβ3 と
するとき、Δβ＝β3 −β2 −β1 ＝０の位相整合条件
が満足された時、発生した２次の分極を基に角周波数ω
3 の和周波数成分が効率よく発生する。
1 ，β2 とし、角周波数ω3 の光波の伝搬定数をβ3 と
するとき、Δβ＝β3 −β2 −β1 ＝０の位相整合条件
が満足された時、発生した２次の分極を基に角周波数ω
3 の和周波数成分が効率よく発生する。
【０００６】ここで、非線形定数のテンソルｄijk につ
いて見てみる。ＬＮ等の非線形結晶は、そのテンソル成
分の中で、概してではあるが、ｄ33成分が一番大きな値
を持つ。
いて見てみる。ＬＮ等の非線形結晶は、そのテンソル成
分の中で、概してではあるが、ｄ33成分が一番大きな値
を持つ。
【０００７】例えば、ＬＮの場合では、ｄ333 の値は２
番目に大きいｄ311 の約７倍である。
番目に大きいｄ311 の約７倍である。
【０００８】従って、和周波発生の効率を上げるために
はｄ333 を利用するのが得策であるが、結晶の持つ波長
分散のためΔβ≠０となり、ｄ333 を用いて位相整合を
とることは通常できない。
はｄ333 を利用するのが得策であるが、結晶の持つ波長
分散のためΔβ≠０となり、ｄ333 を用いて位相整合を
とることは通常できない。
【０００９】これはｄ333 の場合、関与する３光波がす
べて結晶のｚ軸方向に偏光している必要があり、結晶の
復屈折を利用することができないという理由による。
べて結晶のｚ軸方向に偏光している必要があり、結晶の
復屈折を利用することができないという理由による。
【００１０】しかし、周期的分極反転のようにｄ333 に
周期的変化を与えることによって、疑似的な位相整合が
可能となる。
周期的変化を与えることによって、疑似的な位相整合が
可能となる。
【００１１】例えば、結晶のｚ軸方向の自発分極の向き
が周期的に反転した場合、等価的にｄ333 の符号が周期
的に反転する。
が周期的に反転した場合、等価的にｄ333 の符号が周期
的に反転する。
【００１２】その周期ＴをΔβ／２πに等しくすると、
次の疑似的な位相整合条件が満足され、 Δβ’＝Δβ−２π／Ｔ＝β3 −β2 −β1 −２π／Ｔ＝０ …（２） 和周波成分を効率よく発生することができる。
次の疑似的な位相整合条件が満足され、 Δβ’＝Δβ−２π／Ｔ＝β3 −β2 −β1 −２π／Ｔ＝０ …（２） 和周波成分を効率よく発生することができる。
【００１３】また、その場合の実効的非線形定数の値
は、ｄeff ＝２・ｄ333 ／πとなる。この周期的分極反
転による２次の非線形光学効果を用いた分極反転型光ス
イッチとしては、信号光と制御光を光学媒質に入力し両
者の和周波数成分をその出力とする分極反転型光スイッ
チがある。
は、ｄeff ＝２・ｄ333 ／πとなる。この周期的分極反
転による２次の非線形光学効果を用いた分極反転型光ス
イッチとしては、信号光と制御光を光学媒質に入力し両
者の和周波数成分をその出力とする分極反転型光スイッ
チがある。
【００１４】図２は、従来の分極反転型光スイッチの構
成図である。
成図である。
【００１５】図２において、２０１はＺカットのＬｉＮ
ｂＯ3 （ＬＮ）結晶基板に電子線照射等の方法によって
周期的分極反転構造を形成し、かつプロトン（Ｈ）を拡
散することによって導波路を形成した非線形光学媒質で
ある。
ｂＯ3 （ＬＮ）結晶基板に電子線照射等の方法によって
周期的分極反転構造を形成し、かつプロトン（Ｈ）を拡
散することによって導波路を形成した非線形光学媒質で
ある。
【００１６】２０２は合波ミラー、２０３は波長フィル
タ、２０４，２０５は光結合レンズ、２０６は信号光、
２０７は制御光、２０８は出力光である。
タ、２０４，２０５は光結合レンズ、２０６は信号光、
２０７は制御光、２０８は出力光である。
【００１７】ここで、非線形光学媒質２０１の分極反転
部分の周期は（２）式を満足するように設定されてい
る。
部分の周期は（２）式を満足するように設定されてい
る。
【００１８】また、波長フィルタ２０３は信号光２０６
と制御光２０７の和周波光のみを透過する。
と制御光２０７の和周波光のみを透過する。
【００１９】非線形光学媒質２０１に信号光２０６が入
射しただけでは、出力光２０８である和周波光は発生し
ないが、制御光２０７が一緒に入射すると和周波数発生
が起こる。
射しただけでは、出力光２０８である和周波光は発生し
ないが、制御光２０７が一緒に入射すると和周波数発生
が起こる。
【００２０】従って、結果として信号光が制御光によっ
てゲートスイッチングされたことになる。
てゲートスイッチングされたことになる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の分極反転型光スイッチでは、入射信号光と出力信号
光の波長が異なるので、光スイッチを多段につなげるよ
うな用途には使えないという問題があった。
来の分極反転型光スイッチでは、入射信号光と出力信号
光の波長が異なるので、光スイッチを多段につなげるよ
うな用途には使えないという問題があった。
【００２２】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、入力
信号光と出力信号光の波長が等しい２次の非線形効果を
用いた分極反転型光スイッチを提供することにある。
信号光と出力信号光の波長が等しい２次の非線形効果を
用いた分極反転型光スイッチを提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、和周波発生過程を通して引き起こされる
信号光の位相変化を利用して全光型スイッチ動作による
分極反転型光スイッチを達成することを主眼とする。
決するために、和周波発生過程を通して引き起こされる
信号光の位相変化を利用して全光型スイッチ動作による
分極反転型光スイッチを達成することを主眼とする。
【００２４】ここで、２次の非線形効果による光波の位
相変化の基本原理について述べる。信号光の角周波数を
ω1 、制御光の角周波数をω2 、和周波光の角周波数を
ω3 とすると、周期的分極反転構造を有する２次の非線
形光学媒質中のこれら３光波の相互作用は次式によって
表すことができる。
相変化の基本原理について述べる。信号光の角周波数を
ω1 、制御光の角周波数をω2 、和周波光の角周波数を
ω3 とすると、周期的分極反転構造を有する２次の非線
形光学媒質中のこれら３光波の相互作用は次式によって
表すことができる。
【００２５】 ｄＥ1 ／ｄｚ＝ｊω1 ・ｄeff ・※Ｅ2 Ｅ3 ｅｘｐ（ｊΔβ’ｚ）／ｃＮ1 ……（３） ｄＥ2 ／ｄｚ＝ｊω2 ・ｄeff ・※Ｅ1 Ｅ3 ｅｘｐ（ｊΔβ’ｚ）／ｃＮ2 ……（４） ｄＥ3 ／ｄｚ＝ｊω3 ・ｄeff ・Ｅ1 Ｅ2 ｅｘｐ（−ｊΔβ’ｚ）／ｃＮ3 ……（５） ここで、（３），（４），（５）式におけるｚは伝搬方
向の変数、ｃは光速、Ｎi は線形の屈折率、Ｅi は各光
波の電界振幅、Δβは位相不整合（Δβ’＝β3 −β1
−β2 −２π／Ｔ；βi は各光波の伝搬定数、Ｔは分極
反転構造の周期）、※Ｅi はＥi の位相共約、ｄeff は
２次の実効非線形光学定数を表す。
向の変数、ｃは光速、Ｎi は線形の屈折率、Ｅi は各光
波の電界振幅、Δβは位相不整合（Δβ’＝β3 −β1
−β2 −２π／Ｔ；βi は各光波の伝搬定数、Ｔは分極
反転構造の周期）、※Ｅi はＥi の位相共約、ｄeff は
２次の実効非線形光学定数を表す。
【００２６】また、３つの光波は周期的に反転している
分極方向に偏光しているとする。
分極方向に偏光しているとする。
【００２７】位相整合（Δβ’＝０）が成立した場合に
は、各光波間の結合に伴う位相変化は生じないが、Δ
β’≠０の場合、光波間の結合に伴う位相変化が生じ
る。
は、各光波間の結合に伴う位相変化は生じないが、Δ
β’≠０の場合、光波間の結合に伴う位相変化が生じ
る。
【００２８】位相変化を含めた信号光の電界振幅Ｅi の
挙動は次式で表すことができる。
挙動は次式で表すことができる。
【００２９】 ｄ2 Ｅ1 ／ｄｚ2 ＋ｊΔβ’ｄＥ1 ／ｄｚ＝ω1 ｄeff 2 ［ω2 ｜Ｅ3 ｜2 ／ Ｎ2 −ω3 ｜Ｅ2 ｜2 ／Ｎ3 ］Ｅ1 ／ｃ2 Ｎ1 ……（６） ここで、｜Ｅ2 ｜〓｜Ｅ1 ｜を仮定して式（６）を解く
と、Ｅ1 の位相変化Δφ1 は近似的に次式で表すことが
できる。
と、Ｅ1 の位相変化Δφ1 は近似的に次式で表すことが
できる。
【００３０】 Δφ1 ＝Δβ’Ｌ・｛１−（１＋８Γ2 ／Δβ2 ）1/2 ｝／２ …（７） Γ2 ＝２ω1 ω2 ｄeff 2 Ｉ2 ／ｃ3 ω0 Ｎ2 Ｎ1 2 …（８） ここで、（７），（８）式におけるＬは光学媒質長、Ｉ
2 は制御光の強度、ω0 は真空の誘電率である。
2 は制御光の強度、ω0 は真空の誘電率である。
【００３１】また、｜Ｅ1 ｜〜｜Ｅ2 ｜の場合には、信
号光の位相変化Δφ1 は近似的に次式で表すことができ
る。
号光の位相変化Δφ1 は近似的に次式で表すことができ
る。
【００３２】 Δφ1 ＝Δβ’Ｌ・｛１−（１＋４Γ2 ／Δβ2 ）1/2 ｝／２ …（９） Γ2 ＝２ω1 ω2 ｄeff 2 ・（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／ｃ3 ω0 Ｎ2 Ｎ1 2 …（１０） ここで、（９），（１０）式におけるＩ1 とＩ2 はそれ
ぞれ信号光と制御光の強度である。
ぞれ信号光と制御光の強度である。
【００３３】例えば、ＬＮの導波路を仮定して、｜Δ
β’｜・Ｌ＝πにおいて、信号光、制御光の波長を〜
１．５μｍ、ｄeff ＝２０ｐｍ／Ｖ、非線形光学媒質の
実効断面積：Ａeff ＝１０μｍ2 、Ｎ1 〜Ｎ2 ＝２．
１、Ｌ＝２ｃｍ、信号光および制御光のパワーをそれぞ
れ１Ｗと仮定すると位相変化Δφ1 の値が約πとなる。
β’｜・Ｌ＝πにおいて、信号光、制御光の波長を〜
１．５μｍ、ｄeff ＝２０ｐｍ／Ｖ、非線形光学媒質の
実効断面積：Ａeff ＝１０μｍ2 、Ｎ1 〜Ｎ2 ＝２．
１、Ｌ＝２ｃｍ、信号光および制御光のパワーをそれぞ
れ１Ｗと仮定すると位相変化Δφ1 の値が約πとなる。
【００３４】以上の結果からわかるように、制御光によ
って信号光の位相を制御することができる。
って信号光の位相を制御することができる。
【００３５】また、干渉計を構成して光波の干渉を利用
するとこの位相変化を信号光の強度変化に変換でき、結
果として信号光のスイッチングが可能となる。
するとこの位相変化を信号光の強度変化に変換でき、結
果として信号光のスイッチングが可能となる。
【００３６】また、（７）式、（９）式からわかるよう
に、位相変化の符号はΔβ’の符号に依存しており、Ｔ
の値を変化させてΔβ’の符号を変えることにより位相
変化を＋にも−にも設定できる。
に、位相変化の符号はΔβ’の符号に依存しており、Ｔ
の値を変化させてΔβ’の符号を変えることにより位相
変化を＋にも−にも設定できる。
【００３７】従って、２つのアームが分極反転構造を有
するマッハツェンダー干渉計を構成し、それぞれのアー
ムで生じる信号光の位相変化の符号を逆にすれば、より
効率のよいスイッチングが可能となる。
するマッハツェンダー干渉計を構成し、それぞれのアー
ムで生じる信号光の位相変化の符号を逆にすれば、より
効率のよいスイッチングが可能となる。
【００３８】本発明では、この分極反転構造を有する非
線形光学媒質による位相変化を利用して制御光による信
号光のスイッチングを達成した。
線形光学媒質による位相変化を利用して制御光による信
号光のスイッチングを達成した。
【００３９】そのため請求項１ではマッハツェンダー干
渉計の２つの光学アームの少なくとも一方の一部に周期
的分極反転構造を有する非線形光学媒質を備えているこ
とを特徴とする分極反転型光スイッチを構成した。
渉計の２つの光学アームの少なくとも一方の一部に周期
的分極反転構造を有する非線形光学媒質を備えているこ
とを特徴とする分極反転型光スイッチを構成した。
【００４０】また、請求項２ではマッハツェンダー干渉
計の一方のアーム１内の周期的分極反転部分の周期をＴ
1 とし、もう一方のアーム２内の周期的分極反転部分の
周期をＴ2 とするとき、アーム１内の周期的分極反転部
分を伝搬する信号光、制御光、および信号光と制御光の
和周波数成分の伝搬定数であるβ11，β21，およびβ31
と、アーム２内の周期的分極反転部分を伝搬する信号
光、制御光、および信号光と制御光の和周波数成分の伝
搬定数であるβ12，β22，およびβ32に対して、周期Ｔ
1 および周期Ｔ2 が ２π／Ｔ1 ＜β31−β11−β21 ２π／Ｔ2 ＞β32−β12−β22 の関係を満たすように設計し、２つのアームにおける位
相変化の符号を逆にすることにより高効率の分極反転型
光スイッチを達成した。
計の一方のアーム１内の周期的分極反転部分の周期をＴ
1 とし、もう一方のアーム２内の周期的分極反転部分の
周期をＴ2 とするとき、アーム１内の周期的分極反転部
分を伝搬する信号光、制御光、および信号光と制御光の
和周波数成分の伝搬定数であるβ11，β21，およびβ31
と、アーム２内の周期的分極反転部分を伝搬する信号
光、制御光、および信号光と制御光の和周波数成分の伝
搬定数であるβ12，β22，およびβ32に対して、周期Ｔ
1 および周期Ｔ2 が ２π／Ｔ1 ＜β31−β11−β21 ２π／Ｔ2 ＞β32−β12−β22 の関係を満たすように設計し、２つのアームにおける位
相変化の符号を逆にすることにより高効率の分極反転型
光スイッチを達成した。
【００４１】
【作用】本発明の請求項１によれば、マッハツェンダー
干渉計の光学アームをなす周期的分極反転構造を有す
る、２次の非線形光学媒質中での制御光による信号光の
位相制御を介して信号光をスイッチングする。
干渉計の光学アームをなす周期的分極反転構造を有す
る、２次の非線形光学媒質中での制御光による信号光の
位相制御を介して信号光をスイッチングする。
【００４２】すなわち、制御光がない場合に信号光出力
が零になるよう干渉計の光路長を設定しておき、制御光
が入射した時のみ分極反転部における和周波発生を介し
て信号光の位相を変化させ、その位相変化によって、干
渉計から信号光を出力させる。
が零になるよう干渉計の光路長を設定しておき、制御光
が入射した時のみ分極反転部における和周波発生を介し
て信号光の位相を変化させ、その位相変化によって、干
渉計から信号光を出力させる。
【００４３】従って、結果的に、信号光が制御光によっ
てスイッチングされたことになる。また、その場合、入
力信号光と出力信号光の波長は同じである。
てスイッチングされたことになる。また、その場合、入
力信号光と出力信号光の波長は同じである。
【００４４】請求項２によれば、マッハツェンダー干渉
計の２つの光学アームにおける分極反転の周期を調整す
ることにより、それぞれのアームにおける位相変化の符
号を逆にする。
計の２つの光学アームにおける分極反転の周期を調整す
ることにより、それぞれのアームにおける位相変化の符
号を逆にする。
【００４５】すなわち、干渉計からの信号出力強度は２
つのアーム間の位相差に依存するので、位相変化の符号
を逆にして位相差を大きくすることにより、大きな信号
出力強度が得られる。
つのアーム間の位相差に依存するので、位相変化の符号
を逆にして位相差を大きくすることにより、大きな信号
出力強度が得られる。
【００４６】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００４７】図１は、本発明の一実施例を示す構成図で
ある。
ある。
【００４８】図１において、１０１は、ｚカットのＭｇ
Ｏ添加のＬｉＮｂＯ3 （ＭｇＯ−ＬＮ）基板、１０２は
１０１にチタン（Ｔｉ）を添加することにより形成され
た導波路型のマッハツェンダー干渉計、１０３は電子線
照射によって周期的分極反転構造が形成された上記干渉
計１０２の第１のアーム、１０４は電子線照射によって
周期的分極反転構造が形成された上記干渉計１０２の第
２のアームである。
Ｏ添加のＬｉＮｂＯ3 （ＭｇＯ−ＬＮ）基板、１０２は
１０１にチタン（Ｔｉ）を添加することにより形成され
た導波路型のマッハツェンダー干渉計、１０３は電子線
照射によって周期的分極反転構造が形成された上記干渉
計１０２の第１のアーム、１０４は電子線照射によって
周期的分極反転構造が形成された上記干渉計１０２の第
２のアームである。
【００４９】第１のアーム１０３と第２のアーム１０４
は分極反転構造の周期が異なる以外は同一の導波特性を
有する導波路である。
は分極反転構造の周期が異なる以外は同一の導波特性を
有する導波路である。
【００５０】また、各アーム１０３および１０４の分極
反転部の長さＬはともに５ｍｍである。
反転部の長さＬはともに５ｍｍである。
【００５１】１０５は干渉計１０２の第２のアーム１０
４の一部の上にＳｉＯ2 バッファー層をはさんで形成さ
れた電極、１０６は、電極１０５に接続される電圧電
源、１０７は基板１０１の下に置かれた温度調整用のヒ
ータ、１０８はヒータ１０７の電源である。
４の一部の上にＳｉＯ2 バッファー層をはさんで形成さ
れた電極、１０６は、電極１０５に接続される電圧電
源、１０７は基板１０１の下に置かれた温度調整用のヒ
ータ、１０８はヒータ１０７の電源である。
【００５２】１０９は合波ミラー、１１０，１１１は光
結合レンズ、１１２は波長１．５６μｍの光だけを透過
する波長フィルタである。
結合レンズ、１１２は波長１．５６μｍの光だけを透過
する波長フィルタである。
【００５３】１１３は、波長１．５６μｍのＮａＣｌ−
Ｆセンタモードロックレーザから出力されたパルス幅１
５ｐｓ、繰り返し１００ＭＨｚの光パルス列を光変調器
を用いてあるコードで符号化した信号光パルスである。
Ｆセンタモードロックレーザから出力されたパルス幅１
５ｐｓ、繰り返し１００ＭＨｚの光パルス列を光変調器
を用いてあるコードで符号化した信号光パルスである。
【００５４】１１４は波長１．５３５μｍのＮａＣｌ−
Ｆセンタモードロックレーザから出力されたパルス幅１
５ｐｓ、繰り返し１００ＭＨｚの光パルス列を光変調器
を用いて信号光パルス１１３とは異なるコードで符号化
した制御光パルスである。
Ｆセンタモードロックレーザから出力されたパルス幅１
５ｐｓ、繰り返し１００ＭＨｚの光パルス列を光変調器
を用いて信号光パルス１１３とは異なるコードで符号化
した制御光パルスである。
【００５５】１１５はスイッチングされた波長１．５６
μｍの出力光パルスであり、信号光パルス１１３と制御
光パルス１１４のＡＮＤ信号を意味する。
μｍの出力光パルスであり、信号光パルス１１３と制御
光パルス１１４のＡＮＤ信号を意味する。
【００５６】次に本実施例の動作について述べる。
【００５７】本実施例で用いた信号光と制御光の波長に
対して、分極反転構造の周期を１８μｍとしたときに、
位相整合が満たされ（Δβ’＝０）、波長０．７７３７
μｍの和周波光が発生する。
対して、分極反転構造の周期を１８μｍとしたときに、
位相整合が満たされ（Δβ’＝０）、波長０．７７３７
μｍの和周波光が発生する。
【００５８】第１のアーム１０３でΔβ’＞０とし、第
２のアーム１０４でΔβ’＜０とするため、第１のアー
ム１０３および第２のアーム１０４における分極反転の
周期をそれぞれ１８．１μｍと１７．９μｍに設定し
た。
２のアーム１０４でΔβ’＜０とするため、第１のアー
ム１０３および第２のアーム１０４における分極反転の
周期をそれぞれ１８．１μｍと１７．９μｍに設定し
た。
【００５９】この結果、第１のアーム１０３では負の位
相変化が起こり、第２のアーム１０４では正の位相変化
が起こる。
相変化が起こり、第２のアーム１０４では正の位相変化
が起こる。
【００６０】次に、この位相変化によるスイッチング動
作について述べる。
作について述べる。
【００６１】信号光パルス１１３は合波ミラー１０９を
経て、導波路型干渉計１０２に入射する。
経て、導波路型干渉計１０２に入射する。
【００６２】この場合、電極１０５を介して干渉計１０
２の第２のアーム１０４に電界を加え、ＥＯ効果によっ
て第２のアーム１０４の屈折率を微調して信号光パルス
１０９のみの入力に対しては出力が零になるよう干渉計
１０２を設定しておく。
２の第２のアーム１０４に電界を加え、ＥＯ効果によっ
て第２のアーム１０４の屈折率を微調して信号光パルス
１０９のみの入力に対しては出力が零になるよう干渉計
１０２を設定しておく。
【００６３】次に、制御光パルス１１４を合波ミラー１
０９を経て、干渉計１０２に入射する。
０９を経て、干渉計１０２に入射する。
【００６４】制御光パルス１１４と信号光パルス１１３
の和周波発生過程が第１のアーム１０３および第２のア
ーム１０４で起こり、両アームにおいて信号光パルス１
０９の位相が変化する。この位相変化によって、干渉計
１０２の零出力状態がくずれ、信号光パルス１０９は出
力光パルス１１５として干渉計１０２から出力される。
出力光パルス１１５は、信号光パルス１１３と制御光パ
ルス１１４とが同時に存在する時に出力されるので、こ
のスイッチング動作はＡＮＤ回路動作である。また、干
渉計１０２から出力される制御光パルス１１４および和
周波成分は波長フィルタ１１２によって遮断され光学系
から出力されない。
の和周波発生過程が第１のアーム１０３および第２のア
ーム１０４で起こり、両アームにおいて信号光パルス１
０９の位相が変化する。この位相変化によって、干渉計
１０２の零出力状態がくずれ、信号光パルス１０９は出
力光パルス１１５として干渉計１０２から出力される。
出力光パルス１１５は、信号光パルス１１３と制御光パ
ルス１１４とが同時に存在する時に出力されるので、こ
のスイッチング動作はＡＮＤ回路動作である。また、干
渉計１０２から出力される制御光パルス１１４および和
周波成分は波長フィルタ１１２によって遮断され光学系
から出力されない。
【００６５】本実施例においては、ヒータ１０７を用い
てＭｇＯ−ＬＮ基板１０１の温度を調整しΔβの最適化
を図った結果、信号光パルス１１３および制御光パルス
１１４のピークパワーがともに２０Ｗにおいてスイッチ
ング動作が観測された。
てＭｇＯ−ＬＮ基板１０１の温度を調整しΔβの最適化
を図った結果、信号光パルス１１３および制御光パルス
１１４のピークパワーがともに２０Ｗにおいてスイッチ
ング動作が観測された。
【００６６】なお、図１の構成のように干渉計の両アー
ムに分極反転構造を有する非線形光学媒質を用いるので
はなく、一方のアームにのみ用いた構成においてもスイ
ッチング動作が可能である。
ムに分極反転構造を有する非線形光学媒質を用いるので
はなく、一方のアームにのみ用いた構成においてもスイ
ッチング動作が可能である。
【００６７】ただし、その場合のスイッチング効率は図
１の構成の約半分となる。
１の構成の約半分となる。
【００６８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分極反転構造に起因する２次の光非線形光学効果を用い
たコンパクトで入力信号光と出力信号との波長が等しい
全光型スイッチを実現することができる。
分極反転構造に起因する２次の光非線形光学効果を用い
たコンパクトで入力信号光と出力信号との波長が等しい
全光型スイッチを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分極反転型光スイッチの一実施例の構
成図。
成図。
【図２】従来技術である和周波光を出力とする分極反転
型全スイッチの構成図。
型全スイッチの構成図。
１０１…ＭｇＯ−ＬＮ基板、 １０２…Ｔｉ拡散導波路からなるマッハツェンダー干渉
計、 １０３…分極反転構造を有する干渉計の第１のアーム、 １０４…分極反転構造を有する干渉計の第２のアーム、 １０５…分極、 １０６…電圧電源、 １０７…ヒータ、 １０８…ヒータ用電源、 １０９…合波ミラー、 １１０，１１１…光結合レンズ、 １１２…波長フィルタ、 １１３…信号光パルス、 １１４…制御光パルス、 １１５…出力光パルス、 ２０１…分極反転構造を有するＬＮ導波路、 ２０２…合波ミラー、 ２０３…波長フィルタ、 ２０４，２０５…光結合レンズ、 ２０６…信号光、 ２０７…制御光、 ２０８…出力光。
計、 １０３…分極反転構造を有する干渉計の第１のアーム、 １０４…分極反転構造を有する干渉計の第２のアーム、 １０５…分極、 １０６…電圧電源、 １０７…ヒータ、 １０８…ヒータ用電源、 １０９…合波ミラー、 １１０，１１１…光結合レンズ、 １１２…波長フィルタ、 １１３…信号光パルス、 １１４…制御光パルス、 １１５…出力光パルス、 ２０１…分極反転構造を有するＬＮ導波路、 ２０２…合波ミラー、 ２０３…波長フィルタ、 ２０４，２０５…光結合レンズ、 ２０６…信号光、 ２０７…制御光、 ２０８…出力光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 茂雄 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 ２次の光非線形効果を有しかつ周期的分
極反転部分を有する非線形光学媒質を備えた分極反転型
光スイッチにおいて、 前記分極反転型光スイッチが、マッハツェンダー干渉計
の構造を有し、前記マッハツェンダー干渉計の２つの光
学アームの少なくとも一方の一部に前記非線形光学媒質
を備えていることを特徴とする分極反転型光スイッチ。 - 【請求項２】 前記マッハツェンダー干渉計の一方のア
ーム内の前記周期的分極反転部分の周期をＴ1 とし、他
方のアーム内の前記周期的分極反転部分の周期をＴ2 と
するとき、前記一方のアーム内の周期的分極反転部分を
伝搬する信号光、制御光、および前記信号光と前記制御
光の和周波数成分の伝搬定数であるβ11，β21，および
β31と、前記他方のアーム内の周期的分極反転部分を伝
搬する前記信号光、前記制御光、および前記信号光と前
記制御光の和周波数成分の伝搬定数であるβ12，β22，
およびβ32に対して、前記周期Ｔ1 および前記周期Ｔ2
が ２π／Ｔ1 ＜β31−β11−β21 ２π／Ｔ2 ＞β32−β12−β22 の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の分極反
転型光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5103220A JPH06313908A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 分極反転型光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5103220A JPH06313908A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 分極反転型光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06313908A true JPH06313908A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14348417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5103220A Pending JPH06313908A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 分極反転型光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06313908A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08194238A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 非線形光学装置 |
| FR3001053A1 (fr) * | 2013-01-15 | 2014-07-18 | Univ Bourgogne | Generateur et procede pour la generation d'impulsions optiques a haut taux de repetition |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP5103220A patent/JPH06313908A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08194238A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 非線形光学装置 |
| FR3001053A1 (fr) * | 2013-01-15 | 2014-07-18 | Univ Bourgogne | Generateur et procede pour la generation d'impulsions optiques a haut taux de repetition |
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