JPH0721601B2 - 光素子 - Google Patents
光素子Info
- Publication number
- JPH0721601B2 JPH0721601B2 JP62505538A JP50553887A JPH0721601B2 JP H0721601 B2 JPH0721601 B2 JP H0721601B2 JP 62505538 A JP62505538 A JP 62505538A JP 50553887 A JP50553887 A JP 50553887A JP H0721601 B2 JPH0721601 B2 JP H0721601B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- core
- signal
- intensity
- cladding
- 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 - Lifetime
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
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
- G02F3/02—Optical bistable devices
-
- 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
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3515—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、例えば光増幅器または光スイッチとして使用
される光素子に関する。
される光素子に関する。
光通信および光論理回路の分野では、信号切替、論理動
作、増幅その他の機能を得るために、単純な光部品を開
発する必要性が高まっている。
作、増幅その他の機能を得るために、単純な光部品を開
発する必要性が高まっている。
本発明の第一の観点は光素子であり、コアとこのコアを
取り囲むクラッディングとからなる光導波路を備え、こ
のコアとクラッディングとは屈折率の異なる光学媒体に
より形成され、この光学媒体の少なくともひとつは、光
導波路に入射された単一モードの光信号がその光強度に
応じてコアの長さ方向に沿って導波されるかまたはコア
から散乱されるように、光導波路に入射した光の強度に
よりその屈折率が変化する非線形媒体であり、光強度の
和がコアに沿って導波される強度またはコアから散乱さ
れる強度となるように設定された第一および第二の光信
号を光導波路に結合する結合手段と、光導波路の出力端
に設けられ、コアに沿って導波された光信号を選択的に
受け取る出力手段とを備えたことを特徴とする。
取り囲むクラッディングとからなる光導波路を備え、こ
のコアとクラッディングとは屈折率の異なる光学媒体に
より形成され、この光学媒体の少なくともひとつは、光
導波路に入射された単一モードの光信号がその光強度に
応じてコアの長さ方向に沿って導波されるかまたはコア
から散乱されるように、光導波路に入射した光の強度に
よりその屈折率が変化する非線形媒体であり、光強度の
和がコアに沿って導波される強度またはコアから散乱さ
れる強度となるように設定された第一および第二の光信
号を光導波路に結合する結合手段と、光導波路の出力端
に設けられ、コアに沿って導波された光信号を選択的に
受け取る出力手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の第二の観点はこのような光素子を動作させる方
法であり、上述した光導波路に、第一および第二の光信
号を結合し、この第一および第二の光信号の光強度の和
がコアに沿って導波されるか散乱されるかを決定する強
度となるように選択し、コアに沿って導波された光信号
を選択的に受け取ることを特徴とする。
法であり、上述した光導波路に、第一および第二の光信
号を結合し、この第一および第二の光信号の光強度の和
がコアに沿って導波されるか散乱されるかを決定する強
度となるように選択し、コアに沿って導波された光信号
を選択的に受け取ることを特徴とする。
本発明は、非線形屈折率をもつ異種媒体の特性を利用
し、総入射光強度に依存して光導波路を導波状態と遮断
状態とで切り替える。このような自己誘導特性は、多く
の用途に利用できる。例えば、コアを伝搬する光信号に
着目し、光信号の強度があるしきい値を越えたときにそ
の光信号がコアに沿って導波されるとする。このとき、
本発明の光素子は、第一および第二の光信号の光強度の
和がそのしきい値以下のときにはオフ、そのしきい値を
越えたときにはオンとなる光スイッチまたは論理素子と
して動作する。また、光信号の強度があるしきい値を越
えたときにその光信号がコアから分散される場合には、
第一および第二の光信号の光強度の和がそのしきい値以
下のときにはオン、そのしきい値を越えたときにはオフ
となる光スイッチまたは論理素子として動作する。
し、総入射光強度に依存して光導波路を導波状態と遮断
状態とで切り替える。このような自己誘導特性は、多く
の用途に利用できる。例えば、コアを伝搬する光信号に
着目し、光信号の強度があるしきい値を越えたときにそ
の光信号がコアに沿って導波されるとする。このとき、
本発明の光素子は、第一および第二の光信号の光強度の
和がそのしきい値以下のときにはオフ、そのしきい値を
越えたときにはオンとなる光スイッチまたは論理素子と
して動作する。また、光信号の強度があるしきい値を越
えたときにその光信号がコアから分散される場合には、
第一および第二の光信号の光強度の和がそのしきい値以
下のときにはオン、そのしきい値を越えたときにはオフ
となる光スイッチまたは論理素子として動作する。
出力手段としては、光導波路の出力端に結合されそのコ
アからの信号を受け取る単一モード光ファイバを用いる
ことができる。
アからの信号を受け取る単一モード光ファイバを用いる
ことができる。
光導波路の構造として従来から知られている構造のもの
を用い、その少なくとも一部に非線形媒体を用いること
ができる。例えば、クラッディングが内側クラッディン
グとこの内側クラッディングの周囲に設けられた外側ク
ラッディングとを含み、内側クラッディングの動作時の
屈折率が外側クラッディングおよびコアの屈折率より大
きく設定されたものを用いることができる。
を用い、その少なくとも一部に非線形媒体を用いること
ができる。例えば、クラッディングが内側クラッディン
グとこの内側クラッディングの周囲に設けられた外側ク
ラッディングとを含み、内側クラッディングの動作時の
屈折率が外側クラッディングおよびコアの屈折率より大
きく設定されたものを用いることができる。
具体的には、光ファイバ、特に断面屈折率分布がＷ字型
の光ファイバを用いることができる。このような光ファ
イバは、適切に設計することにより、基本モードの遮断
波長を所望の値に移動させることができる。シリカのカ
ー係数は自己収束性であり、自己収束に必要なパワーは
約100kwである。他に利用できる材料としては、不純物
が添加されたシリカや、大きな非線形性を有する有機金
属を含むシリカ製Ｗ字型毛細管がある。
の光ファイバを用いることができる。このような光ファ
イバは、適切に設計することにより、基本モードの遮断
波長を所望の値に移動させることができる。シリカのカ
ー係数は自己収束性であり、自己収束に必要なパワーは
約100kwである。他に利用できる材料としては、不純物
が添加されたシリカや、大きな非線形性を有する有機金
属を含むシリカ製Ｗ字型毛細管がある。
「非線形」とは、媒体の屈折率（n1）が光強度により変
化することをいう。これは一般に、 n1＝n0＋n2|E|2 で表される。ここで、n0は媒体の線形屈折率、n2はカー
係数、|E|2は入射光強度である。
化することをいう。これは一般に、 n1＝n0＋n2|E|2 で表される。ここで、n0は媒体の線形屈折率、n2はカー
係数、|E|2は入射光強度である。
一般には、|E|2n2はn0より非常に小さく、したがって、
非線形効果は光強度が大きいときにだけ現れる。本発明
は、入射光の強度およびカー係数の値が、n0がn2|E|2よ
り２桁ないし３桁も大きくなることのないような導波路
に関する。
非線形効果は光強度が大きいときにだけ現れる。本発明
は、入射光の強度およびカー係数の値が、n0がn2|E|2よ
り２桁ないし３桁も大きくなることのないような導波路
に関する。
屈折率n2もまた光強度により増加または減少することが
あることを補足しておく。
あることを補足しておく。
ホモジニアスな媒体では、導波路の屈折率が非線形の場
合に、光強度が小さいと横断方向の光電界が生じ、光信
号が散逸する。これに対して光強度が大きいときには、
自己収束の効果が大きくなり、光信号が中心に集中す
る。また、屈折率が光強度により減少するときに自己収
束非線形性が発生する媒質もある。非線形性のタイプは
カー係数の正負に依存する。インホモジニアスな媒質で
は、急激な自己収束が生じる前に導波状態となるものも
ある。
合に、光強度が小さいと横断方向の光電界が生じ、光信
号が散逸する。これに対して光強度が大きいときには、
自己収束の効果が大きくなり、光信号が中心に集中す
る。また、屈折率が光強度により減少するときに自己収
束非線形性が発生する媒質もある。非線形性のタイプは
カー係数の正負に依存する。インホモジニアスな媒質で
は、急激な自己収束が生じる前に導波状態となるものも
ある。
本発明の光素子は、自己収束非線形性を有する導波路に
対して以下のように動作し、自己発散非線形性を有する
導波路を用いる場合には、カッコ内の用語で表すように
動作する。基本モードの遮断周波数近傍の周波数では、
光電界はうまく導波されるわけではない。低（高）パワ
ーでは、入射したほとんどのパワーがクラッディングに
散逸してしまう。光強度が増加すると、非線形な屈折率
の効果により、遮断周波数が低（高）周波数に移動す
る。これは、動作周波数における光電界が前より多く
（少なく）導波されることを意味し、より少ない（多
い）パワーがクラッディングに散逸することを意味す
る。中央領域に閉じ込められたパワーを出力パワーと定
義すると、本発明の光素子は、出力パワーが入力パワー
の非線形関数となる素子である。
対して以下のように動作し、自己発散非線形性を有する
導波路を用いる場合には、カッコ内の用語で表すように
動作する。基本モードの遮断周波数近傍の周波数では、
光電界はうまく導波されるわけではない。低（高）パワ
ーでは、入射したほとんどのパワーがクラッディングに
散逸してしまう。光強度が増加すると、非線形な屈折率
の効果により、遮断周波数が低（高）周波数に移動す
る。これは、動作周波数における光電界が前より多く
（少なく）導波されることを意味し、より少ない（多
い）パワーがクラッディングに散逸することを意味す
る。中央領域に閉じ込められたパワーを出力パワーと定
義すると、本発明の光素子は、出力パワーが入力パワー
の非線形関数となる素子である。
すなわち、導波遮断特性は、光電界によって生じる屈折
率に依存する。
率に依存する。
すべての媒体が非線形であることが望ましい。
本発明の光素子はまた、導波路の出力端に分離手段を含
むことが望ましく、この分離手段により、出力端のコア
領域から放射される光信号を他の部分から放射される光
信号から分離することができる。分離手段を設けること
により、入力パワーに対する出力パワーの変化を利用で
きる。典型的には分離手段が単一モード光ファイバを含
み、光導波路が光ファイバで構成される場合には、この
光導波路にスプライスされる。このようにして、光導波
路のコアを通過した光信号の部分だけを出力信号として
単一モード光ファイバに結合する。
むことが望ましく、この分離手段により、出力端のコア
領域から放射される光信号を他の部分から放射される光
信号から分離することができる。分離手段を設けること
により、入力パワーに対する出力パワーの変化を利用で
きる。典型的には分離手段が単一モード光ファイバを含
み、光導波路が光ファイバで構成される場合には、この
光導波路にスプライスされる。このようにして、光導波
路のコアを通過した光信号の部分だけを出力信号として
単一モード光ファイバに結合する。
本発明の光素子はさらに、導波路の入力端に光バイアス
信号を注入するバイアス信号発生手段、例えばレーザを
備えることが便利である。このとき、バイアス信号の強
度は、導波路が非線形領域で動作するものの、バイアス
信号を遮断する程度の値に設定する。これにより、本発
明の光素子を種々の応用に利用できる。例えばスイッチ
として利用する場合には、遮断領域にバイアスし、バイ
アス信号に付加して適当な切替信号を入力することによ
り、素子がオンまたはオフして、放射光がそれぞれ導波
または遮断される。バイアス信号と切替信号とは、位相
がそろっていなければならない。
信号を注入するバイアス信号発生手段、例えばレーザを
備えることが便利である。このとき、バイアス信号の強
度は、導波路が非線形領域で動作するものの、バイアス
信号を遮断する程度の値に設定する。これにより、本発
明の光素子を種々の応用に利用できる。例えばスイッチ
として利用する場合には、遮断領域にバイアスし、バイ
アス信号に付加して適当な切替信号を入力することによ
り、素子がオンまたはオフして、放射光がそれぞれ導波
または遮断される。バイアス信号と切替信号とは、位相
がそろっていなければならない。
この素子を基本的な論理素子、例えば論理積ゲートとし
ても使用できる。論理積ゲートの場合には、多数（２以
上）の入力を光導波路の入力端に入射すると、総入射強
度が自己導波の発生に十分なときだけ、導波路の出力端
から放射光が得られる。これらの応用において、光導波
路には適当な長さが必要である。自己発散非線形性の素
子の場合には、基本的にNANDゲートとして使用できる。
ても使用できる。論理積ゲートの場合には、多数（２以
上）の入力を光導波路の入力端に入射すると、総入射強
度が自己導波の発生に十分なときだけ、導波路の出力端
から放射光が得られる。これらの応用において、光導波
路には適当な長さが必要である。自己発散非線形性の素
子の場合には、基本的にNANDゲートとして使用できる。
本発明の光素子はさらに、結合器、例えばＹ字型結合器
を備え、結合器のひとつの入力アームにはバイアス信号
発生手段が結合され、他の入力アームには入力信号が結
合され、結合器の出力アームには導波路が接続されるこ
とが便利である。
を備え、結合器のひとつの入力アームにはバイアス信号
発生手段が結合され、他の入力アームには入力信号が結
合され、結合器の出力アームには導波路が接続されるこ
とが便利である。
本発明の光素子と、そのアセンブリを動作させる方法と
の例について、添付図面を参照して説明する。
の例について、添付図面を参照して説明する。
図面の簡単な説明 第１図はＷ字型断面分布を有する光ファイバの直径方向
の屈折率変化を示す図。
の屈折率変化を示す図。
第２図は入射光の波長に対する有効屈折率の変化を示す
図。
図。
第3a図ないし第3c図はそれぞれ初期強度が異なる三つの
伝搬光信号の強度変化を示す図。
伝搬光信号の強度変化を示す図。
第４図は長さがそれぞれ異なる３本の光ファイバについ
て、入力パーワに対する出力光信号のパワー変化をグラ
フとして示す図。
て、入力パーワに対する出力光信号のパワー変化をグラ
フとして示す図。
第５図はアセンブリの例を示す図。
典型的なＷ字型断面分布を有する光ファイバは、外側ク
ラッディングと、この外側クラッディングより高屈折率
のコアと、外側クラッディングより低屈折率の内側クラ
ッディングとを備える。コアは不純物ドープされたシリ
カにより形成される。この光ファイバの屈折率変化を第
１図に線１で示す。ここで、波長が異なる二つの横断方
向電界を例に考える。これらの光電界は、光ファイバの
中心コア領域４、内側クラッディング領域５および外側
クラッディング領域を異なる割合で伝搬する。このた
め、それぞれの電界が受ける有効（平均）屈折率は異な
る。そこで、ひとつの電界が受ける有効屈折率（neff）
を第１図の破線６で示し、他の電界が受ける有効屈折率
を破線７で示す。有効屈折率は電界が「感じる」平均屈
折率であり、波長が長くなると外側クラッディングの屈
折率に近づく。
ラッディングと、この外側クラッディングより高屈折率
のコアと、外側クラッディングより低屈折率の内側クラ
ッディングとを備える。コアは不純物ドープされたシリ
カにより形成される。この光ファイバの屈折率変化を第
１図に線１で示す。ここで、波長が異なる二つの横断方
向電界を例に考える。これらの光電界は、光ファイバの
中心コア領域４、内側クラッディング領域５および外側
クラッディング領域を異なる割合で伝搬する。このた
め、それぞれの電界が受ける有効（平均）屈折率は異な
る。そこで、ひとつの電界が受ける有効屈折率（neff）
を第１図の破線６で示し、他の電界が受ける有効屈折率
を破線７で示す。有効屈折率は電界が「感じる」平均屈
折率であり、波長が長くなると外側クラッディングの屈
折率に近づく。
第２図は波長に対する有効屈折率の変化全体を線８で示
す。比較のために、基本モードを遮断しない光ファイバ
に対する同様の変化を線９で示す。第２図に示したよう
に、有効屈折率が外側クラッディングの屈折率と等しく
なる特別の波長λcが存在し、この点で、ファイバによ
る信号伝搬が停止する。
す。比較のために、基本モードを遮断しない光ファイバ
に対する同様の変化を線９で示す。第２図に示したよう
に、有効屈折率が外側クラッディングの屈折率と等しく
なる特別の波長λcが存在し、この点で、ファイバによ
る信号伝搬が停止する。
前述したように、ここで用いる光ファイバは非線形屈折
率をもつ。これは、入射光信号の強度変化により、第１
図に示した分布の形状が変化することを意味する。この
結果、自己収束型のファイバでは、注入された放射光の
強度が増加することにより、第２図に示した曲線８が新
しい曲線10にシフトし、遮断波長が長波長側の値λc′
となる。したがって、第２図に線８で示した屈折率が現
れる強度で波長λcの放射光を光ファイバに注入して
も、その放射光は伝搬されない。しかし、光強度がわず
かに増加すると、屈折率が変化し、光ファイバの有効屈
折率が、最初の外側クラッディングの値からより大きな
値（ｎ′）に変化し、光信号がファイバに沿って導かれ
る。
率をもつ。これは、入射光信号の強度変化により、第１
図に示した分布の形状が変化することを意味する。この
結果、自己収束型のファイバでは、注入された放射光の
強度が増加することにより、第２図に示した曲線８が新
しい曲線10にシフトし、遮断波長が長波長側の値λc′
となる。したがって、第２図に線８で示した屈折率が現
れる強度で波長λcの放射光を光ファイバに注入して
も、その放射光は伝搬されない。しかし、光強度がわず
かに増加すると、屈折率が変化し、光ファイバの有効屈
折率が、最初の外側クラッディングの値からより大きな
値（ｎ′）に変化し、光信号がファイバに沿って導かれ
る。
これが本発明の原理である。
本発明者等は、Ｗ字型断面分布を有するファイバに沿っ
た伝搬を理論的に解析した。この解析のため、連続波の
電界Ｅ（xyz）に対するスカラ波動方式、 ▽2Ｅ（xyz）＋（k2n2（ｒ）−β2）＝０ ｋ＝２π／λ を解いた。ここで、ｚはファイバに沿った伝搬距離、ｘ
およびｙは二つの横断方向、λは波長であり、前方進行
波に対するビーム伝搬方法を用いた。屈折率ｎ（r,|E
|2）は、 ｎ（r,|E|2）＝n0＋n2・|E（ｒ）｜2 で与えられる。ここで、n0（ｒ）はファイバの屈折率分
布であり、n2はカー係数である。
た伝搬を理論的に解析した。この解析のため、連続波の
電界Ｅ（xyz）に対するスカラ波動方式、 ▽2Ｅ（xyz）＋（k2n2（ｒ）−β2）＝０ ｋ＝２π／λ を解いた。ここで、ｚはファイバに沿った伝搬距離、ｘ
およびｙは二つの横断方向、λは波長であり、前方進行
波に対するビーム伝搬方法を用いた。屈折率ｎ（r,|E
|2）は、 ｎ（r,|E|2）＝n0＋n2・|E（ｒ）｜2 で与えられる。ここで、n0（ｒ）はファイバの屈折率分
布であり、n2はカー係数である。
これらの計算において、本発明者等は、高速フーリエ余
弦変換を使用するために矩形の対称性を仮定し、計算効
率を高めた。また、必要な数のフーリエ・モードと、積
分ステップとにより実験を行い、いくつかの形状につい
て、この計算が正確であることを確認した。本発明者等
はまた、円筒形の対称性における境界モードを正確に表
すに十分な点についても検査した。一辺の長さが300μ
ｍの周期的な箱の中の1922個のフーリエ・モードを用
い、1.5μｍの積分ステップで30mmの距離について計算
した。ファイバの入力には、Ｗ字型ファイバの境界モー
ドにより与えられるビーム分布を同一の形状で入射し、
コアの屈折率については、モードを閉じ込めるに十分な
大きさとした。
弦変換を使用するために矩形の対称性を仮定し、計算効
率を高めた。また、必要な数のフーリエ・モードと、積
分ステップとにより実験を行い、いくつかの形状につい
て、この計算が正確であることを確認した。本発明者等
はまた、円筒形の対称性における境界モードを正確に表
すに十分な点についても検査した。一辺の長さが300μ
ｍの周期的な箱の中の1922個のフーリエ・モードを用
い、1.5μｍの積分ステップで30mmの距離について計算
した。ファイバの入力には、Ｗ字型ファイバの境界モー
ドにより与えられるビーム分布を同一の形状で入射し、
コアの屈折率については、モードを閉じ込めるに十分な
大きさとした。
第3a図は、線形の場合、すなわちn0＝０の場合に、ファ
イバ直径を横切るビーム強度分布が、ファイバを伝搬す
るにつれてコアから緩慢に散逸するようすを示す。第3b
図および第3c図は入射パワーがより大きい場合の分布を
示す。ここで損失は無視し、総エネルギが保存されるも
のとした。しかし、中心から有限の半径に含まれるエネ
ルギ量は、エネルギがクラッディングに散逸することに
より減少する。半径10μｍの領域内に閉じ込められてい
るエネルギは、屈折率の構造がないファイバに比較して
非常に緩慢に減少する（ホモジニアスなファイバでは、
約1mmの距離でビームが散逸する）。
イバ直径を横切るビーム強度分布が、ファイバを伝搬す
るにつれてコアから緩慢に散逸するようすを示す。第3b
図および第3c図は入射パワーがより大きい場合の分布を
示す。ここで損失は無視し、総エネルギが保存されるも
のとした。しかし、中心から有限の半径に含まれるエネ
ルギ量は、エネルギがクラッディングに散逸することに
より減少する。半径10μｍの領域内に閉じ込められてい
るエネルギは、屈折率の構造がないファイバに比較して
非常に緩慢に減少する（ホモジニアスなファイバでは、
約1mmの距離でビームが散逸する）。
本発明者等は、光信号の伝搬における非線形屈折率の効
果についても検討した。第４図は、7.5mm、15mmおよび3
0mmの長さのファイバについて、入射エネルギに対する
半径10μｍの領域内に閉じ込められているエネルギの割
合をn2・|E（０）｜2の関数として表す。この図から、
ファイバを「しきい素子」として使用できることがわか
る。ビームの中心部を（例えば）第二の標準型単一モー
ドファイバに結合させた場合には、総エネルギのうちの
伝搬モードとなる割合が、入力パワーに依存する。
果についても検討した。第４図は、7.5mm、15mmおよび3
0mmの長さのファイバについて、入射エネルギに対する
半径10μｍの領域内に閉じ込められているエネルギの割
合をn2・|E（０）｜2の関数として表す。この図から、
ファイバを「しきい素子」として使用できることがわか
る。ビームの中心部を（例えば）第二の標準型単一モー
ドファイバに結合させた場合には、総エネルギのうちの
伝搬モードとなる割合が、入力パワーに依存する。
Ｗ字型断面分布のファイバを用いたアセンブリの一例を
第５図に示す。この例では、Ｗ字型断面分布光ファイバ
11がＹ字型結合器12に接続される。Ｙ字型結合器12の一
方の入力アーム13にはレーザ14が結合され、Ｙ字型結合
器12の出力アームにはファイバ11が接続される。ファイ
バ11の中心コアには、単一モード光ファイバ15がスプラ
イスされる。
第５図に示す。この例では、Ｗ字型断面分布光ファイバ
11がＹ字型結合器12に接続される。Ｙ字型結合器12の一
方の入力アーム13にはレーザ14が結合され、Ｙ字型結合
器12の出力アームにはファイバ11が接続される。ファイ
バ11の中心コアには、単一モード光ファイバ15がスプラ
イスされる。
第５図に示したアセンブリを光スイッチまたは増幅器と
して使用する場合には、レーザ14から光ファイバ11にバ
イアス光信号を供給する。バイアス信号の強度は、（第
４図に示した）伝達パワー分布の階段状部分の近傍に設
定する。例えば、30mmの光ファイバについて、バイアス
信号の強度を参照番号16で示した部分に設定する。この
部分でファイバをバイアスすることにより、Ｙ字型結合
器12の他の入力アーム17に沿って小さい制御信号を入力
すると、総入射強度が第４図に示したグラフの上方の位
置になり、比較的大きな出力パワーが得られる。
して使用する場合には、レーザ14から光ファイバ11にバ
イアス光信号を供給する。バイアス信号の強度は、（第
４図に示した）伝達パワー分布の階段状部分の近傍に設
定する。例えば、30mmの光ファイバについて、バイアス
信号の強度を参照番号16で示した部分に設定する。この
部分でファイバをバイアスすることにより、Ｙ字型結合
器12の他の入力アーム17に沿って小さい制御信号を入力
すると、総入射強度が第４図に示したグラフの上方の位
置になり、比較的大きな出力パワーが得られる。
典型的には、バイアス信号だけの横断形状は第3a図の形
状と同等である。したがって、光ファイバ11の出力端で
はエネルギが広い範囲に拡散し、中心コア領域内には非
常にわずかの部分しか残らず、非常に少量の信号しか光
ファイバ15に結合しない。アーム17に沿って信号を供給
すると、これがバイアス信号の強度に加算され、総強度
が例えば第４図の参照番号18の位置に変化する。これに
より、光ファイバ11が自己導波モードに切り替わり、初
期総強度の大部分が、第3c図に示すように、コア内を経
由してファイバの出力端に導かれる。したがって、大強
度の信号が光ファイバ15に結合する。
状と同等である。したがって、光ファイバ11の出力端で
はエネルギが広い範囲に拡散し、中心コア領域内には非
常にわずかの部分しか残らず、非常に少量の信号しか光
ファイバ15に結合しない。アーム17に沿って信号を供給
すると、これがバイアス信号の強度に加算され、総強度
が例えば第４図の参照番号18の位置に変化する。これに
より、光ファイバ11が自己導波モードに切り替わり、初
期総強度の大部分が、第3c図に示すように、コア内を経
由してファイバの出力端に導かれる。したがって、大強
度の信号が光ファイバ15に結合する。
他の構成（図示せず）として、光ファイバ11を論理和回
路として使用することもできる。その場合には、アーム
13、17に沿って二つの入力信号を供給する（レーザ14は
省く）。このとき、双方のアーム13、17を経由して十分
な強度の信号が供給されたときだけ、その信号により十
分な強度が得られ、自己誘導が生じ、光ファイバ11の中
心コア内に大きな出力パワーが生じる。
路として使用することもできる。その場合には、アーム
13、17に沿って二つの入力信号を供給する（レーザ14は
省く）。このとき、双方のアーム13、17を経由して十分
な強度の信号が供給されたときだけ、その信号により十
分な強度が得られ、自己誘導が生じ、光ファイバ11の中
心コア内に大きな出力パワーが生じる。
Claims (11)
- 【請求項１】コアとこのコアを取り囲むクラッディング
とからなる光導波路を備え、 このコアとクラッディングとは屈折率の異なる光学媒体
により形成され、 この光学媒体の少なくともひとつは、前記光導波路に入
射された単一モードの光信号がその光強度に応じて前記
コアの長さ方向に沿って導波されるかまたは前記コアか
ら散乱されるように、前記光導波路に入射した光の強度
によりその屈折率が変化する非線形媒体であり、 光強度の和が前記コアに沿って導波される強度または前
記コアから散乱される強度となるように設定された第一
および第二の光信号を前記光導波路に結合する結合手段
と、 前記光導波路の出力端に設けられ、前記コアに沿って導
波された光信号を選択的に受け取る出力手段と を備えた光素子。 - 【請求項２】前記出力手段は前記光導波路の出力端に結
合されそのコアからの信号を受け取る単一モード光ファ
イバを含む請求項１記載の光素子。 - 【請求項３】前記クラッディングは内側クラッディング
とこの内側クラッディングの周囲に設けられた外側クラ
ッディングとを含み、前記内側クラッディングの動作時
の屈折率は前記外側クラッディングおよび前記コアの屈
折率より大きく設定された請求項１または２記載の光素
子。 - 【請求項４】前記光導波路は光ファイバである請求項１
ないし３のいずれかに記載の光素子。 - 【請求項５】前記光ファイバはその断面屈折率分布がＷ
字型である請求項４記載の光素子。 - 【請求項６】前記コアおよび前記クラッディングを構成
するすべての光学媒体が非線形媒体である請求項１ない
し５のいずれかに記載の光素子。 - 【請求項７】前記第一の光信号は定常的に入力される光
バイアス信号であり、このバイアス信号の光強度は、そ
れ自身では前記コアに沿って導波されるか散乱されるか
のしきい値レベルよりわずかに小さく、前記第二の光信
号が入力されたときにはそのしきい値レベルを越えるよ
うに設定された請求項１ないし６のいずれかに記載の光
素子。 - 【請求項８】前記結合手段は、前記第一および第二の光
信号が入力される二つの入力アームと、前記光導波路に
結合される一つの出力アームとが設けられたＹ字型結合
器を含む請求項１ないし７のいずれかに記載の光素子。 - 【請求項９】コアとこのコアを取り囲むクラッディング
とからなり、このコアとクラッディングとは屈折率の異
なる光学媒体により形成され、この光学媒体の少なくと
もひとつは入射した光の強度によりその屈折率が変化す
る非線形媒体であり、入射された単一モードの光信号が
その光強度に応じて前記コアの長さ方向に沿って導波さ
れるかまたは前記コアから散乱される光導波路に、第一
および第二の光信号を結合し、 この第一および第二の光信号の光強度の和が前記コアに
沿って導波されるか散乱されるかを決定する強度となる
ように選択し、 前記コアに沿って導波された光信号を選択的に受け取る 光信号の切り替え方法。 - 【請求項１０】前記第一および第二の光信号の光強度を
あらかじめ定められた論理関数が実現されるように設定
する請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】前記あらかじめ定められた論理関数は論
理積である請求項10記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8622314 | 1986-09-16 | ||
| GB868622314A GB8622314D0 (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Optical device |
| PCT/GB1987/000639 WO1988002132A1 (en) | 1986-09-16 | 1987-09-14 | Optical device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01500858A JPH01500858A (ja) | 1989-03-23 |
| JPH0721601B2 true JPH0721601B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=10604280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62505538A Expired - Lifetime JPH0721601B2 (ja) | 1986-09-16 | 1987-09-14 | 光素子 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4938557A (ja) |
| EP (1) | EP0263604B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0721601B2 (ja) |
| AT (1) | ATE80231T1 (ja) |
| CA (1) | CA1295156C (ja) |
| DE (1) | DE3781498T2 (ja) |
| GB (1) | GB8622314D0 (ja) |
| WO (1) | WO1988002132A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0279029A (ja) * | 1988-09-16 | 1990-03-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 非線形光学装置 |
| US4932739A (en) * | 1989-09-25 | 1990-06-12 | At&T Bell Laboratories | Ultra-fast optical logic devices |
| US5711884A (en) * | 1990-08-22 | 1998-01-27 | University Of Pittsburgh Of The Commonwealth System Of Higher Education | Method of filtering submicron particles with gel lattice membrane filter |
| US5448664A (en) * | 1992-12-11 | 1995-09-05 | Alexander Shkolnik | Optical gates where output signal intensity is independent of phases of input signals |
| US5737102A (en) * | 1992-12-30 | 1998-04-07 | University Of Pittsburgh Of The Commonwealth System Of Higher Education | Method of making an optically nonlinear switched optical device and related devices |
| US5452123A (en) * | 1992-12-30 | 1995-09-19 | University Of Pittsburgh Of The Commonwealth System Of Higher Education | Method of making an optically nonlinear switched optical device and related devices |
| WO1996005605A1 (en) * | 1994-08-15 | 1996-02-22 | Nigel Eric Rose | Improvements to switching systems |
| WO1996028758A1 (en) * | 1995-03-15 | 1996-09-19 | Philips Electronics N.V. | Optical switch |
| US6014246A (en) * | 1996-11-06 | 2000-01-11 | University Of Pittsburgh Of The Commonwealth System Of Higher Education | Thermally switchable optical devices |
| US6589452B2 (en) | 2000-02-23 | 2003-07-08 | University Of Pittsburgh | Photochemically controlled photonic crystal diffraction |
| CN102216822B (zh) * | 2011-05-09 | 2013-01-09 | 华为技术有限公司 | 无源光分路器和无源光网络系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6197630A (ja) * | 1984-10-18 | 1986-05-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバ論理素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4515429A (en) * | 1980-05-27 | 1985-05-07 | At&T Bell Laboratories | Nonlinear and bistable optical waveguide devices |
-
1986
- 1986-09-16 GB GB868622314A patent/GB8622314D0/en active Pending
-
1987
- 1987-09-14 JP JP62505538A patent/JPH0721601B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-14 EP EP87308107A patent/EP0263604B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-14 WO PCT/GB1987/000639 patent/WO1988002132A1/en unknown
- 1987-09-14 DE DE8787308107T patent/DE3781498T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-14 AT AT87308107T patent/ATE80231T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-09-14 US US07/193,285 patent/US4938557A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-15 CA CA000546917A patent/CA1295156C/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6197630A (ja) * | 1984-10-18 | 1986-05-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバ論理素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1988002132A1 (en) | 1988-03-24 |
| CA1295156C (en) | 1992-02-04 |
| JPH01500858A (ja) | 1989-03-23 |
| EP0263604B1 (en) | 1992-09-02 |
| GB8622314D0 (en) | 1986-10-22 |
| EP0263604A1 (en) | 1988-04-13 |
| US4938557A (en) | 1990-07-03 |
| ATE80231T1 (de) | 1992-09-15 |
| DE3781498T2 (de) | 1993-01-07 |
| DE3781498D1 (de) | 1992-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4068191A (en) | Acoustooptic modulator for optical fiber waveguides | |
| Neyer et al. | A beam propagation method analysis of active and passive waveguide crossings | |
| US11092826B2 (en) | Magneto-optical waveguide device and coupling methods | |
| US8749871B2 (en) | On-chip miniature optical isolator | |
| JPH0721601B2 (ja) | 光素子 | |
| Giallorenzi et al. | Light deflection in multimode waveguides using the acousto‐optic interaction | |
| US20030142902A1 (en) | Optical device | |
| US4988156A (en) | Bent waveguide for an optical integrated circuit | |
| Bahl et al. | Nonlinear optical effects in a two-dimensional photonic crystal containing one-dimensional Kerr defects | |
| WO1995024618A3 (en) | Device for raising the frequency of electromagnetic radiation | |
| JP2001133647A (ja) | 導波路型高次モードフィルタおよび半導体レーザ | |
| JPH09318978A (ja) | 導波形光機能装置 | |
| US3395331A (en) | Optical frequency harmonic generating structure | |
| Sanchez | Optical bistability in a 2× 2 coupler fiber ring resonator: parametric formulation | |
| JPH08234062A (ja) | 光結合デバイスおよび光結合方法 | |
| JP2003084324A (ja) | マルチモード導波路 | |
| Hadley | Design of tapered waveguides for improved output coupling | |
| JP3425420B2 (ja) | 非線形光導波素子 | |
| JPH02127623A (ja) | 光素子 | |
| Chen et al. | Photothermal switching of SOI waveguide-based Mach-Zehnder interferometer with integrated plasmonic nanoheater | |
| Gisin et al. | Stationary solutions of plane nonlinear optical antiwaveguides | |
| RU2129721C1 (ru) | Способ переключения и модуляции однонаправленных распределенно-связанных волн (варианты) и устройство для его осуществления | |
| JP3193427B2 (ja) | 光スイッチ及びその製造方法 | |
| Farjady et al. | New all-optical linear scanner and variable-power single-soliton generator using graded-nonlinear waveguides | |
| KR100704546B1 (ko) | 자기 광학적 효과를 이용한 다중모드 간섭영역을 갖는집적화된 광 아이솔레이터 제조방법 |