JPH07281213A - 光スイッチ - Google Patents

光スイッチ

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JPH07281213A
JPH07281213A JP6583494A JP6583494A JPH07281213A JP H07281213 A JPH07281213 A JP H07281213A JP 6583494 A JP6583494 A JP 6583494A JP 6583494 A JP6583494 A JP 6583494A JP H07281213 A JPH07281213 A JP H07281213A
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JP
Japan
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light
waveguide
optical
signal light
optical waveguide
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JP6583494A
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English (en)
Inventor
Tomotsugu Sakai
智嗣 坂井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極の作製が不要で、且つ、防爆環境及び導
電性液体中での使用を可能とし、更に、非接触でスイッ
チングできる光スイッチを提供することを目的とする。 【構成】 TiO2及びSiO2の混合膜よりなる光導波路
を装荷した基板と、該光導波路に信号光を導入する信号
光入力手段と、該光導波路から信号光を導出する信号光
出力手段と、前記光導波路に紫外光を供給する紫外光供
給手段とを有することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光スイッチに関する。
詳しくは、光集積回路において、信号光のオン・オフを
紫外光の照射の有無で切り換える光スイッチ関する。更
に、紫外光照射を検出する紫外光検出器等の産業機械全
般に応用することも可能である。
【0002】
【従来の技術】従来技術の一例を図2に示す。この例
は、分岐干渉(マッハツェンダー)型光スイッチに関す
るものである。同図に示すように、LiNb03(ニオブ
酸リチウム)基板22上には、Ti拡散導波路21が作
製され、このTi拡散導波路21は、途中で二つの導波
路部分(アーム)に分離している。
【0003】従って、Ti拡散導波路21に入力された
導波路24は、二つの導波光25及び26に分岐して、
その後、再び合流して導波光27となる。Ti拡散導波
路21の分離された一方の導波路部分の両側には、電極
23が配置されている。電極23に電圧を印加して、T
i拡散導波路21の分離された一方の導波路部分に電界
を加えると、電気光学的効果により、その導波路部分の
屈折率が変化する。
【0004】その為、導波光25と導波光26との位相
差に応じた干渉の結果、光が強めあい、又は、打ち消し
あうことになる。例えば、電界を加えない場合に、導波
光25と導波光26との位相差がゼロであるとすると、
それらの光は強め合い導波光27が出力される。
【0005】また、導波光26が通る導波路部分に電界
を加わえて、その屈折率を変化させると、導波路26の
通る光路長が実質的に変化し、導波光25と導波光26
との間に位相差を生じる。このときの位相差がπとなる
ように電界強度を設定すれば、導波光25と導波光26
とは完全に打ち消し合って、導波光27の強度はゼロと
なる。つまり、電極23に加える外部電圧を調整するこ
とにより、干渉計から出力される導波光27の強度を制
御してスイッチング動作を行えるのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光スイ
ッチは、光の制御を行うための電極23を必要とするた
め、電極23を作製する製造プロセスが増加する。ま
た、電極23に電気信号を加えなければならない為、防
爆環境及び導電性液体中での使用が不可能であった。更
に、機械的あるいは電気的手段によりスイッチング動作
するため、非接触でスイッチングできなかった。
【0007】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、電極の作製が不要で、且つ、防爆環境及び
導電性液体中での使用を可能とし、更に、非接触でスイ
ッチングできる光スイッチを提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】斯かる目的を達
成する本発明は、TiO2及びSiO2を混合した薄膜を導
波路材料に用いる。この薄膜に制御用光として紫外光を
照射すると、TiO2のフォトクロミズムにより、可視域
の光の吸収が増加し、導波光強度が減少する。
【0009】また、紫外光照射終了後、可視光の照射或
いは導波光により、可視域の光の吸収がなくなり、導波
光強度が初期値に戻る。このフォトクロミズム現象を利
用し、制御用光(紫外光)と導波光(可視光)の透過率
を変化させて、導波光の強度をスイッチングするのであ
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例を図1に示
す。本実施例は、本発明の基本的構成に係るものであ
る。同図に示すように、基板12上には、TiO2及びS
iO2の混合膜である導波層11が装荷されている。
【0011】この導波層11の一方の端面側には光ファ
イバ2を介して信号光光源1が接続され、また、その反
対方向の端面側には光ファイバ3を介して受光器4が接
続されている。従って、信号光光源1から出射された可
視域の入力信号光13は、光ファイバ2を通過した後、
光導波路である導波層11を導波光14として伝搬し、
出力信号光15として光ファイバ3を通過し、受光器4
に受光されることになる。
【0012】更に、導波層11に対して、上方から紫外
光16を照射することができるように、紫外光光源17
及び石英ファイバーライトガイド18が設置されてい
る。従って、紫外光光源17から出射された紫外光16
が石英ファイバーライトガイド18を経由して、導波路
11に制御用光として照射されると、導波路11中のT
iO2によるフォトクロミズムにより、Ti3+が生成し、
その結果、可視域の光に吸収が生じる。
【0013】この為、紫外光16の照射によって、導波
光14が導波路11で吸収されるため、出力信号光15
の強度が低下する。また、紫外光16の照射を停止し、
入力信号光13を送り続けると、導波光14を吸収する
ことにより、Ti3+が消滅し、可視域の吸収がなくな
り、出力信号光15の値が初期値に戻る。
【0014】上記構成を有する本実施例においては、紫
外光照射によるTiO2のフォトクロミズムを利用するの
で、紫外光16により、別の導波光14を直接に制御す
ることができる。ここで、TiO2を導波層材料に適用す
るにあたって、本発明では、TiO2及びSiO2の混合膜
で光導波路を構成している。この為、TiO2とSiO2
混合比を調節することにより、混合膜の屈折率を、Si
2の屈折率n=1.5から、TiO2の屈折率n=2.
5までの範囲で任意に選択でき、光デバイスの各種材料
と屈折率の整合をとることを可能としている。
【0015】また、TiO2のフォトクロミズムによる可
視域の吸収の変化量は少なく、TiO2を薄膜化した場
合、その膜の垂直方向に可視光を通したときの透過率の
変化は少ないため、スイッチング動作は困難である。し
かし、本発明では、可視光を導波光として、該薄膜の面
内で長い距離を伝搬させることで、微小な透過率の変化
でも感度良くスイッチングすることを可能としている。
【0016】尚、Ti3+を消滅させる他の方法として
は、可視域の光を導波層11に照射することも有効であ
る。次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【0017】〔実施例1〕図1を参照して、本実施例を
説明する。同図に示す導波層11としては、TiO2とS
iO2の混合膜を用い、基板12としては石英ガラスを用
いた。導波層11は一例として、アルゴンガスのプラズ
マによるスパッタリング法を用いて作製した。TiO2
SiO2の組成比は任意であるが、紫外光に対するTiO2
とSiO2の混合膜のフォトクロミズムの変化はTiO2
度が高い程大きい。
【0018】従って、低照射レベルの紫外光でスイッチ
ング動作させるには、高TiO2濃度の混合膜ほど有利で
ある。しかし、高TiO2濃度の導波膜ほど、可視光の吸
収(紫外光未照射の場合)が大きく信号光の入出力自体
が困難になる。従って、紫外光に対する感度が高く、且
つ、信号光(可視光)の吸収レベルが実用的レベル(1
dB/cm)にあるTiO2濃度の一実施例として、Ti
2:SiO2=85:15の組成比のターゲットを用い
て、TiO2とSiO2の混合膜を作製した。
【0019】上記構成を有する光スイッチは、次のよう
に使用される。即ち、信号光光源1であるHe−Neレー
ザから出射した波長633nmの入力信号光13は、光
ファイバ13を透過した後、導波路である導波層11に
端面結合し、導波層11を導波光14として伝搬し、更
に、光ファイバ3を出力信号光15として通過し、受光
器4で信号光強度が測定される。導波層11の長さ(導
波光14の進行方向に平行な方向の長さ)は6mmであ
る。
【0020】紫外光光源17としては、水銀−キセノン
ランプ200Wで、フィルターをかけて波長365nm
の紫外光を選択している。紫外光光源17から石英ファ
イバーライトガイド18を通じて導波層11に紫外線1
6を照射した。紫外光16の強度と出力信号光15の減
衰の関係を図5に示す。この結果から、紫外光強度を1
00mW/cm2にすれば、出力信号光の消光比を−1
0dBにできることが判る。
【0021】尚、例えば、紫外光16の強度を上げる
か、或いは、導波層11の長さを長くすれば、更に消光
比は増加する。また、信号光の波長も可視域で任意に選
択可能である。更に、紫外光16の波長も、波長400
nm以下という条件内であれば任意に選択可能である。
【0022】〔実施例2〕図3に本発明の実施例2を示
す。本実施例2では、実施例1で光導波路として用いた
スラブ型導波路に代えて、チャンネル型導波路を用いた
ものである。即ち、基板12上には、チャンネル型導波
路のコアに相当する光導波路31が形成され、この光導
波路31は、導波光14を基板12の深さ方向及び水平
方向にも閉じ込めている。
【0023】光導波路31としては、TiO2とSiO2
混合膜が用いられる。この光導波路31は、例えば、基
板全体に図1のように導波層11を形成した後、フォト
リソグラフィー技術を用いて、導波路パターンを形成し
たマスクを作製し、エッチングすることにより作製され
る。基板12及び光導波路31の上にはクラッド層32
が形成されている。クラッド層32としては、空気を用
いても良いが、誘電体材料、例えば、SiO2で構成する
ことができる。誘電体材料の場合は、屈折率が導波層1
1よりも低くて、且つ、紫外光を吸収しないことが条件
である。尚、その他の構成は、前述した実施例1と同様
である。
【0024】本実施例のような構成とすれば、チャンネ
ル型導波路を用いた他の光素子を同一基板上に構成する
場合に整合性が高まり、また、光ファイバとの光の入出
力において、結合効率の向上が図れる。
【0025】〔実施例3〕図4に本発明の実施例3を示
す。本実施例3は、紫外線の供給方法を、導波路の面の
上方からではなく、導波路の面内で行うようにしたもの
である。即ち、基板12上には、導波光14を伝搬させ
る光導波路51が形成されると共に、制御用光である紫
外光16を伝搬させるための光導波路41が形成されて
いる。この光導波路41の一端側は光導波路51に対し
て結合部42を介して結合しており、他端側は石英ファ
イバーライトガイド18を介して紫外光光源17に接続
している。
【0026】また、光導波路51の一方の端面側には光
ファイバ2を介して信号光光源1が接続され、また、そ
の反対方向の端面側には光ファイバ3を介して受光器4
が接続されている。光導波路41,51は、何れもチャ
ンネル型導波路のコアに相当するものである。但し、光
導波路41としては、TiO2とSiO2の混合膜が用いら
れるのに対し、光導波路41としては、紫外光吸収の少
ない材料、例えば、石英に微小量のGeをドープした材
料が用いられる。
【0027】従って、紫外光光源17から石英ファイバ
ーライトガイド18を通じて、光導波路41に伝搬した
紫外光16は、結合部42で光導波路41よりも高屈折
率である光導波路51側へ放射される。このようにし
て、光導波路51に紫外光が供給され、導波光14の出
力を制御することができる。その他の構成は、前述した
実施例1と同様である。本実施例のような構成とすれ
ば、導波路面内だけで、信号光の制御が可能となるた
め、光スイッチ素子の小型化ができ、また、他の光素子
を同一基板上に構成した場合の整合性も向上する。
【0028】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば、外部からの紫外光により導
波光を直接的に制御可能となり、電極及び電気信号を不
要とすることができる。このため、次の効果を奏する。 (1)電極が不要となり、製造プロセスの簡素化、コス
ト低減が図れる。 (2)電気信号を不要としたので、防爆環境及び導電性
液体中での使用が可能となる。 (3)機械的、電気的手段を用いず、制御用光(紫外
光)を自由空間に伝搬させて、スイッチング動作できる
ため、非接触スイッチングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的実施例及び実施例1に係る光ス
イッチの構成図である。
【図2】従来の分岐干渉型光スイッチの構成図である。
【図3】本発明の実施例2に係る光スイッチの構成図で
ある。
【図4】本発明の実施例3に係る光スイッチの構成図で
ある。
【図5】本発明の実施例1において測定した、紫外光に
よる信号光の消光データを示すグラフである。
【符号の説明】
1 信号光光源 2,3 光ファイバ 4 受光器 11 導波層 12 基板 13 入力信号光 14 導波光 15 出力信号光 16 紫外光 17 紫外光光源 18 石英ファイバーライトガイド 21 Ti拡散導波路 22 LiNb03(ニオブ酸リチウム)基板 23 電極 24,25,26,27 導波光 31,41,51 光導波路 32 クラッド層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 TiO2及びSiO2の混合膜よりなる光導
    波路を装荷した基板と、該光導波路に信号光を導入する
    信号光入力手段と、該光導波路から信号光を導出する信
    号光出力手段と、前記光導波路に紫外光を供給する紫外
    光供給手段とを有することを特徴とする光スイッチ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記光導波路とし
    て、チャンネル型光導波路を用いることを特徴とする光
    スイッチ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、前記紫外光供
    給手段は、前記基板上に形成され前記光導波路に接続す
    るチャンネル型光導波路と、該チャンネル型光導波路に
    紫外線を入射させる紫外光光源とを有することを特徴と
    する光スイッチ。
JP6583494A 1994-04-04 1994-04-04 光スイッチ Withdrawn JPH07281213A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1091234A2 (en) * 1999-10-05 2001-04-11 Nortel Networks Limited Adaptive optical waveguides
CN100428017C (zh) * 2004-12-07 2008-10-22 阿尔卑斯电气株式会社 显示板及显示装置
CN114371532A (zh) * 2021-08-16 2022-04-19 北京工业大学 一种基于相变材料的分支波导交互调控超快全光开关

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Effective date: 20010605