JPH065346B2 - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
- Publication number
- JPH065346B2 JPH065346B2 JP20913085A JP20913085A JPH065346B2 JP H065346 B2 JPH065346 B2 JP H065346B2 JP 20913085 A JP20913085 A JP 20913085A JP 20913085 A JP20913085 A JP 20913085A JP H065346 B2 JPH065346 B2 JP H065346B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strip layer
- strip
- refractive index
- layer
- light
- 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.)
- Expired - Fee Related
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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は光集積回路において導波された光波の強度お
よび導波される光路の選択を、電気的に制御する光スイ
ッチに関する。
よび導波される光路の選択を、電気的に制御する光スイ
ッチに関する。
従来の技術 交差導波路を用いた光スイッチの従来例を第３図に示
す。電気光学効果を有する基板１の表面に、光導波路
２，３が交差するように形成されている。これら光導波
路の交差部分に電極８，９が設けられ、さらに、これら
の電極は基板の端の電極パッド１０，１１に接続され、
これらの電極パッド１０，１１の間に抵抗１２を介して
信号源１３からの電圧が印加されるようになっている
（例えばアール・エイ・ベッカー．アンド ダブリュー
・エス・シー・チャン．「エレクトロオプティカル ス
イッチング インザ ウェーブガイズ フォー ア コ
ンピュータ コミュニケーションバス」アプライドオプ
ティックス．１８巻，１９番、３２９６〜３３００ペー
ジ、１０月 １９７９〔R.A.Becker and W.S.C.Chang，
Electrooptical switching in thin film waveguides
for a computar communication bus″Applied Optics,
vol.18,No.19 pp.3296-3300,Oct.1979）〕。
す。電気光学効果を有する基板１の表面に、光導波路
２，３が交差するように形成されている。これら光導波
路の交差部分に電極８，９が設けられ、さらに、これら
の電極は基板の端の電極パッド１０，１１に接続され、
これらの電極パッド１０，１１の間に抵抗１２を介して
信号源１３からの電圧が印加されるようになっている
（例えばアール・エイ・ベッカー．アンド ダブリュー
・エス・シー・チャン．「エレクトロオプティカル ス
イッチング インザ ウェーブガイズ フォー ア コ
ンピュータ コミュニケーションバス」アプライドオプ
ティックス．１８巻，１９番、３２９６〜３３００ペー
ジ、１０月 １９７９〔R.A.Becker and W.S.C.Chang，
Electrooptical switching in thin film waveguides
for a computar communication bus″Applied Optics,
vol.18,No.19 pp.3296-3300,Oct.1979）〕。
このような構造の素子は光スイッチとして動作すること
はよく知られている。すなわち、例えば端子４から光を
入射すると外部から電圧が印加されない場合、光は端子
５の方へ直進する。一方、外部から電圧が印加されると
電極８，９の間に発生する電界によって光導波路の交差
部分に電気光学効果に基づく屈折率変化が生じ、端子４
から入射した光は端子７の方へ出るようになる。従って
光スイッチングが可能となる。
はよく知られている。すなわち、例えば端子４から光を
入射すると外部から電圧が印加されない場合、光は端子
５の方へ直進する。一方、外部から電圧が印加されると
電極８，９の間に発生する電界によって光導波路の交差
部分に電気光学効果に基づく屈折率変化が生じ、端子４
から入射した光は端子７の方へ出るようになる。従って
光スイッチングが可能となる。
発明が解決しようとする問題点 従来例のような交差導波路を用いる光スイッチの動作は
通常、全内部反射モデルによって説明されている。すな
わち、光導波路の屈折率をｎとしたとき、交差部電極ギ
ャップ部の屈折率が印加スイッチング電圧によってΔｎ
だけ減少すると、全反射現象として知られているように sinθｃ＝（ｎ−Δｎ）／ｎ ……(1) を満たす臨界角において例えば端子４から入射した光は
端子７の方へ全反射される。従って、交差導波路の交差
角をθとすれば、(1)により Δｎ／ｎ＝１−sin（９０°−θ／２） ……(2) で与えられる交差部の屈折率変化Δｎにおいて入射光は
全反射される。スイッチング電圧、すなわち、全反射に
必要な屈折率変化Δｎを小さくするには、交差角θを小
さくする必要があるが、交差角θが小さい場合には、交
差部が長くなり、交差部でのモード結合が生じ、もはや
全内部反射モデルは適用できなくなる。従って、交差角
によっては印加電圧がない場合にも、例えば端子４から
入射した光のかなりの部分が端子７の方へ出てくるため
分岐比が劣化する。このため、従来例のような交差導波
路光スイッチではスイッチング電圧を低くするために交
差角を小さくすると分岐比が劣化するという問題があっ
た。
通常、全内部反射モデルによって説明されている。すな
わち、光導波路の屈折率をｎとしたとき、交差部電極ギ
ャップ部の屈折率が印加スイッチング電圧によってΔｎ
だけ減少すると、全反射現象として知られているように sinθｃ＝（ｎ−Δｎ）／ｎ ……(1) を満たす臨界角において例えば端子４から入射した光は
端子７の方へ全反射される。従って、交差導波路の交差
角をθとすれば、(1)により Δｎ／ｎ＝１−sin（９０°−θ／２） ……(2) で与えられる交差部の屈折率変化Δｎにおいて入射光は
全反射される。スイッチング電圧、すなわち、全反射に
必要な屈折率変化Δｎを小さくするには、交差角θを小
さくする必要があるが、交差角θが小さい場合には、交
差部が長くなり、交差部でのモード結合が生じ、もはや
全内部反射モデルは適用できなくなる。従って、交差角
によっては印加電圧がない場合にも、例えば端子４から
入射した光のかなりの部分が端子７の方へ出てくるため
分岐比が劣化する。このため、従来例のような交差導波
路光スイッチではスイッチング電圧を低くするために交
差角を小さくすると分岐比が劣化するという問題があっ
た。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、より低いス
イッチング電圧で動作し、かつ、良好な分岐比を有する
光スイッチを提供することを目的としている。
イッチング電圧で動作し、かつ、良好な分岐比を有する
光スイッチを提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段 本発明を上記問題点を解決するため、膜厚の増減により
薄膜中の導波光に対する実効屈折率を変化せしめる直線
状の第１ストリップ層と第２ストリップ層を、一定直線
距離だけ重なるように、かつ、上記第１ストリップ層と
第２ストリップ層が２つのＹ分岐を構成するように形成
し、上記第１，第２ストリップ層の重なる結合部分の膜
厚を上記第１，第２ストリップ層の膜厚より大きくする
ことにより、上記結合部分の導波光の実効屈折率を上記
第１，第２ストリップ層の導波光の実効屈折率より高く
する構成をとる。
薄膜中の導波光に対する実効屈折率を変化せしめる直線
状の第１ストリップ層と第２ストリップ層を、一定直線
距離だけ重なるように、かつ、上記第１ストリップ層と
第２ストリップ層が２つのＹ分岐を構成するように形成
し、上記第１，第２ストリップ層の重なる結合部分の膜
厚を上記第１，第２ストリップ層の膜厚より大きくする
ことにより、上記結合部分の導波光の実効屈折率を上記
第１，第２ストリップ層の導波光の実効屈折率より高く
する構成をとる。
作用 交差角の小さい交差導波路の特性は結合モード理論によ
って説明することができる。すなわち、入力光パワーを
Pin＝１とすれば交差部を経て、直進する光パワー
Ｐ ，および反射してもう一方の導波路に出てくる光パ
ワーＰ は、 Ｐ ＝sin２Ｋ……(3) Ｐ ＝cos２Ｋ……(4) と表される。ここでＫは交差部におけるevenモードとod
dモードの間に結合係数の交差部長にわたる積分値であ
る。従って、Ｋがπ／２の奇数倍のときＰ ＝１，Ｐ
＝Ｏとなり、Ｋがπ／２の偶数倍のときＰ ＝Ｏ，Ｐ
＝１となる。従って、スイッチング電圧を加えないとき
にＰ ＝１とするためにはＫがπ／２の奇数倍となるよ
うに設計する必要がある。スイッチング電圧を加えた場
合は、Ｋが変化し、これによってＰ ＝１からＰ ＝Ｏ
に変化させることができる。従って光のスイッチング動
作が可能となる。外部電圧に対するＫの変化量が大きい
程、スイッチング電圧は低くなる。従来例のような光ス
イッチでは、Ｋは交差角と導波路幅を与えるとほとんど
一意的に決まるため、分岐比をよくする条件とスイッチ
ング電圧を低くする条件を同時に満たすことは困難であ
る。本発明では、交差部の直接部分の長さを自由に設定
でき、しかも、ストリップ層の厚みを適当に選ぶことが
できるので設計の自由度が多く、すぐれた分岐比と低い
スイッチング電圧の条件を同時に満たすことができる。
って説明することができる。すなわち、入力光パワーを
Pin＝１とすれば交差部を経て、直進する光パワー
Ｐ ，および反射してもう一方の導波路に出てくる光パ
ワーＰ は、 Ｐ ＝sin２Ｋ……(3) Ｐ ＝cos２Ｋ……(4) と表される。ここでＫは交差部におけるevenモードとod
dモードの間に結合係数の交差部長にわたる積分値であ
る。従って、Ｋがπ／２の奇数倍のときＰ ＝１，Ｐ
＝Ｏとなり、Ｋがπ／２の偶数倍のときＰ ＝Ｏ，Ｐ
＝１となる。従って、スイッチング電圧を加えないとき
にＰ ＝１とするためにはＫがπ／２の奇数倍となるよ
うに設計する必要がある。スイッチング電圧を加えた場
合は、Ｋが変化し、これによってＰ ＝１からＰ ＝Ｏ
に変化させることができる。従って光のスイッチング動
作が可能となる。外部電圧に対するＫの変化量が大きい
程、スイッチング電圧は低くなる。従来例のような光ス
イッチでは、Ｋは交差角と導波路幅を与えるとほとんど
一意的に決まるため、分岐比をよくする条件とスイッチ
ング電圧を低くする条件を同時に満たすことは困難であ
る。本発明では、交差部の直接部分の長さを自由に設定
でき、しかも、ストリップ層の厚みを適当に選ぶことが
できるので設計の自由度が多く、すぐれた分岐比と低い
スイッチング電圧の条件を同時に満たすことができる。
実施例 本発明の一実施例を第１図に示す。第１図(A)は上面
図、第１図(B)は第１図(A)におけるＡ−Ａ線断面図であ
る。第１図において、１４は透明基板、１５は電気光学
効果を有する薄膜、１６は第１ストリップ層、１７は第
２ストリップ層、１８は光入力端子、１９は光透過出力
端子、２０は光反射出力端子、２１はバッファ層、２
２，２３は金属電極である。第２図にストリップ層の構
成斜視図を示す。
図、第１図(B)は第１図(A)におけるＡ−Ａ線断面図であ
る。第１図において、１４は透明基板、１５は電気光学
効果を有する薄膜、１６は第１ストリップ層、１７は第
２ストリップ層、１８は光入力端子、１９は光透過出力
端子、２０は光反射出力端子、２１はバッファ層、２
２，２３は金属電極である。第２図にストリップ層の構
成斜視図を示す。
薄膜上にストリップ層を付加すると光はストリップ層に
沿って導波されることはよく知られている。ストリップ
層１６と１７の厚みと、２つのストリップ層の重なる部
分の長さを適当に選ぶと、すでに述べた結合係数の積分
値Ｋをかなり自由に設定することができる。また、スト
リップ層は通常、露光プロセスを経て作成されるが、設
計においてストリップ層１６と１７の幅が異なるように
しておくと、作成プロセスにおいてストリップ層１６と
１７の重なり具合をわずかに調整することが可能であ
る。すなわち、第１図では、ストリップ層１６と１７の
エッジが右の端で一致するように重ねたものが示してあ
るが、このエッジが左の端で一致するようにすることも
できる。交差部分での結合量Ｋは２つのストリップ層の
重なり具合によって当然変わるので、作成プロセスによ
ってＫを変えることができる。
沿って導波されることはよく知られている。ストリップ
層１６と１７の厚みと、２つのストリップ層の重なる部
分の長さを適当に選ぶと、すでに述べた結合係数の積分
値Ｋをかなり自由に設定することができる。また、スト
リップ層は通常、露光プロセスを経て作成されるが、設
計においてストリップ層１６と１７の幅が異なるように
しておくと、作成プロセスにおいてストリップ層１６と
１７の重なり具合をわずかに調整することが可能であ
る。すなわち、第１図では、ストリップ層１６と１７の
エッジが右の端で一致するように重ねたものが示してあ
るが、このエッジが左の端で一致するようにすることも
できる。交差部分での結合量Ｋは２つのストリップ層の
重なり具合によって当然変わるので、作成プロセスによ
ってＫを変えることができる。
このようにして構成した交差導波路上にバッファ層２１
を介して金属電極２２，２３を設ける。結合量Ｋがπ／
２の奇数倍になるように設定しておくと、印加電圧のな
い場合入力端子１８から入射した光は直進して出力端子
１９の方へ出てくる。電極２２，２３に電圧を印加する
と、Ｋは変化し、Ｋがπ／２の偶数倍になったとき、光
は端子２０の方へ切換えられることになる。
を介して金属電極２２，２３を設ける。結合量Ｋがπ／
２の奇数倍になるように設定しておくと、印加電圧のな
い場合入力端子１８から入射した光は直進して出力端子
１９の方へ出てくる。電極２２，２３に電圧を印加する
と、Ｋは変化し、Ｋがπ／２の偶数倍になったとき、光
は端子２０の方へ切換えられることになる。
発明の効果 以上説明したように本発明は、光導波路の交差部分の長
さ、およびストリップ層の厚さを自由に変えられる構造
になっているため、最適設計を行うことができ、すぐれ
た分岐比と低いスイッチング電圧を実現することができ
る。
さ、およびストリップ層の厚さを自由に変えられる構造
になっているため、最適設計を行うことができ、すぐれ
た分岐比と低いスイッチング電圧を実現することができ
る。
また、同一の設計に基づく光スイッチを作成するとき
に、作成プロセスにおいて２つのストリップ層の重なり
具合を微調できるようになっているので、導波路交差部
におけるモードの結合量を調整することができ、作成プ
ロセスによっても最適化ができ、実用的にもきわめて有
用である。
に、作成プロセスにおいて２つのストリップ層の重なり
具合を微調できるようになっているので、導波路交差部
におけるモードの結合量を調整することができ、作成プ
ロセスによっても最適化ができ、実用的にもきわめて有
用である。
第１図(A)，(B)は本発明の一実施例の光スイッチの上面
図、Ａ−Ａ線断面図、第２図は本発明の一実施例の光ス
イッチのストリップ層の構成を示す斜視図、第３図は従
来の光スイッチの基本構成図である。 １４……透明基板、１５……電気光学効果を有する薄
膜、１６……第１ストリップ層、１７……第２ストリッ
プ層。
図、Ａ−Ａ線断面図、第２図は本発明の一実施例の光ス
イッチのストリップ層の構成を示す斜視図、第３図は従
来の光スイッチの基本構成図である。 １４……透明基板、１５……電気光学効果を有する薄
膜、１６……第１ストリップ層、１７……第２ストリッ
プ層。
Claims (1)
- 【請求項１】透明基板上に設けた上記透明基板より高い
屈折率をもつ電気光学効果を有する薄膜上に、膜厚の増
減により上記薄膜中の導波光に対する実効屈折率を変化
せしめる第１ストリップ層および第２ストリップ層を、
一定直線距離だけ重なるようにかつ上記第１ストリップ
層と第２ストリップ層が２つのＹ分岐を構成するように
形成し、上記第１ストリップ層と第２ストリップ層の重
なる結合部分の膜厚を上記第１ストリップ層および第２
ストリップ層の膜厚より大きくすることにより、上記結
合部分の導波光の実効屈折率を上記第１ストリップ層お
よび第２ストリップ層の導波光の実効屈折率より高く構
成し、上記結合部分に設けた電極に電気信号を印加させ
て上記結合部分の屈折率を変化させることにより上記第
１ストリップ層および第２ストリップ層に沿って導波さ
れる光をスイッチングするようにしたことを特徴とする
光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20913085A JPH065346B2 (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20913085A JPH065346B2 (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 光スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6269246A JPS6269246A (ja) | 1987-03-30 |
| JPH065346B2 true JPH065346B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=16567779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20913085A Expired - Fee Related JPH065346B2 (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065346B2 (ja) |
-
1985
- 1985-09-20 JP JP20913085A patent/JPH065346B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6269246A (ja) | 1987-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6012085Y2 (ja) | 光チヤネルの一平面内クロスオ−バ | |
| US5185830A (en) | Optical waveguide directional coupler including control electrodes | |
| US20030219197A1 (en) | Waveguide type liquid crystal optical switch | |
| JP2674535B2 (ja) | 光制御デバイス | |
| EP0105693B1 (en) | Bipolar voltage controlled optical switch using intersecting waveguide | |
| US6738541B2 (en) | Optical switch comprising two non-coplanar arrays of optical waveguides | |
| JPH065346B2 (ja) | 光スイツチ | |
| JPS5911086B2 (ja) | 光変調装置 | |
| JPH045174B2 (ja) | ||
| JPH0713685B2 (ja) | 交叉導波路型光スイッチ | |
| JPH05264938A (ja) | 光導波路デバイス | |
| JPH11271699A (ja) | 光導波路素子 | |
| JPH0760236B2 (ja) | 光スイツチ素子 | |
| JPS61231522A (ja) | 光制御型光スイツチ装置 | |
| JPH03163534A (ja) | 光偏向素子 | |
| JPS6151775B2 (ja) | ||
| JPH0361932B2 (ja) | ||
| JPS59214020A (ja) | 光スイツチ | |
| JPS63221306A (ja) | 導波型光制御デバイス | |
| JPS6142620A (ja) | 光ＥｘＯＲ回路 | |
| JPS6313024A (ja) | 全反射型光スイツチ | |
| JPH022531A (ja) | 導波型光スイッチ | |
| JPH07110411A (ja) | 方向性結合器 | |
| JPH02201318A (ja) | 導波型光スイッチ | |
| JPS5941170B2 (ja) | 薄膜光スイツチ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |