JPH0785151B2 - 導波路光スイツチ - Google Patents
導波路光スイツチInfo
- Publication number
- JPH0785151B2 JPH0785151B2 JP14139486A JP14139486A JPH0785151B2 JP H0785151 B2 JPH0785151 B2 JP H0785151B2 JP 14139486 A JP14139486 A JP 14139486A JP 14139486 A JP14139486 A JP 14139486A JP H0785151 B2 JPH0785151 B2 JP H0785151B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- propagation constant
- constant difference
- central region
- electrode
- 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
- 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】 〔概 要〕 本発明は、方向性結合器型の導波路光スイッチにおい
て、２本の近接する光導波路を光進行方向に２つの領域
に区分し、少なくとも中央領域以外の両外側領域におい
て予め両導波路間に所定の伝播定数差を与えておき、中
央領域における両導波路間の伝播定数差を電極により変
化させて動作状態を切換えるように構成することによ
り、動作電圧の低下および高速化を実現したものであ
る。
て、２本の近接する光導波路を光進行方向に２つの領域
に区分し、少なくとも中央領域以外の両外側領域におい
て予め両導波路間に所定の伝播定数差を与えておき、中
央領域における両導波路間の伝播定数差を電極により変
化させて動作状態を切換えるように構成することによ
り、動作電圧の低下および高速化を実現したものであ
る。
本発明は、光スイッチ、特に方向性結合器型の導波路光
スイッチに関する。
スイッチに関する。
導波路光スイッチは、小型、集積化が可能、また動作電
圧が低く、高速動作の可能性があり、しかも大量生産に
適しているため、その実用化が期待されている。導波路
光スイッチには、方向性結合器型、交差導波路型、全反
射型、などがある。その中でも特に方向性結合器型のス
イッチは比較的動作電圧が低く、動作電圧Ｖと電極長
（通常は結合長Ｌに等しい）の積としてＶ・Ｌ＝50〜10
0V・mm（波長λ＝1.3μｍ）のものが実現されている
が、より一層の電圧低減および高速化（つまり、Ｖ・Ｌ
積の低減）が要望されている。
圧が低く、高速動作の可能性があり、しかも大量生産に
適しているため、その実用化が期待されている。導波路
光スイッチには、方向性結合器型、交差導波路型、全反
射型、などがある。その中でも特に方向性結合器型のス
イッチは比較的動作電圧が低く、動作電圧Ｖと電極長
（通常は結合長Ｌに等しい）の積としてＶ・Ｌ＝50〜10
0V・mm（波長λ＝1.3μｍ）のものが実現されている
が、より一層の電圧低減および高速化（つまり、Ｖ・Ｌ
積の低減）が要望されている。
方向性結合器型導波路光スイッチは、例えば昭和60年オ
ーム社発行の「光集積回路」第304〜309頁に記載されて
いる。第４図〜第６図はそのような方向性結合器型導波
路光スイッチの従来例を示し、各図において（Ａ）図は
スイッチの構成を、また（Ｂ）図はその動作モードを示
す。これらの図において、符号1,2は電気光学結晶（例
えばLiNbO3）の基板にTiを拡散して形成した同じ特性の
光導波路を示し、符号３は電極を示す。また、素子長を
Ｌ、完全結合長をｌ、両導波路間の伝播定数差をΔβと
し、L/lおよびΔβL/πをそれぞれ縦軸および横軸にと
って動作モードを表してある。なお、動作モード図表
中、記号＝を結ぶ線が光導波路1,2の非結合状態（光路
直進状態）を示し、また記号×を結ぶ線が光導波路１、
２の結合状態（光路交差状態）を示している。
ーム社発行の「光集積回路」第304〜309頁に記載されて
いる。第４図〜第６図はそのような方向性結合器型導波
路光スイッチの従来例を示し、各図において（Ａ）図は
スイッチの構成を、また（Ｂ）図はその動作モードを示
す。これらの図において、符号1,2は電気光学結晶（例
えばLiNbO3）の基板にTiを拡散して形成した同じ特性の
光導波路を示し、符号３は電極を示す。また、素子長を
Ｌ、完全結合長をｌ、両導波路間の伝播定数差をΔβと
し、L/lおよびΔβL/πをそれぞれ縦軸および横軸にと
って動作モードを表してある。なお、動作モード図表
中、記号＝を結ぶ線が光導波路1,2の非結合状態（光路
直進状態）を示し、また記号×を結ぶ線が光導波路１、
２の結合状態（光路交差状態）を示している。
第４図のスイッチは、電極３が素子長Ｌの長さ全体にわ
たって連続したものであり、電極３に電圧が印加されて
いないとき（つまり、Ｖ＝０、伝播定数差＝０）にスイ
ッチが結合状態（×）であり、そして電極３に電圧を印
加して動作点Ｐに対応する伝播定数差＋Δβを両光導波
路1,2間に生じさせるとスイッチは非結合状態（＝）と
なる。しかしこのスイッチは、結合長を厳密に制御しな
ければならないけど、高精度が要求され、製作が容易で
ないという問題がある。
たって連続したものであり、電極３に電圧が印加されて
いないとき（つまり、Ｖ＝０、伝播定数差＝０）にスイ
ッチが結合状態（×）であり、そして電極３に電圧を印
加して動作点Ｐに対応する伝播定数差＋Δβを両光導波
路1,2間に生じさせるとスイッチは非結合状態（＝）と
なる。しかしこのスイッチは、結合長を厳密に制御しな
ければならないけど、高精度が要求され、製作が容易で
ないという問題がある。
この問題を解決するため、電極を分割して動作点を電気
的に調整できるようにした反転Δβ型のスイッチがあ
り、第５図に２分割型、また第６図に３分割型の例をそ
れぞれ示してある。これらのスイッチは、図示の如く各
電極ごとに逆極性の電圧を印加して各区分領域に正負が
逆の伝播定数差＋Δβ，−Δβを生じせしめ、そして電
圧を変えて伝播定数差Δβを変えることにより非結合状
態（＝）と結合状態（×）とを切換えるようにしてあ
る。しかしこれらのスイッチは、動作電圧が絶対値およ
び変化幅ともに大きく、従ってまた高速化が困難であ
り、更にDCバイアスが必要であるという欠点がある。
的に調整できるようにした反転Δβ型のスイッチがあ
り、第５図に２分割型、また第６図に３分割型の例をそ
れぞれ示してある。これらのスイッチは、図示の如く各
電極ごとに逆極性の電圧を印加して各区分領域に正負が
逆の伝播定数差＋Δβ，−Δβを生じせしめ、そして電
圧を変えて伝播定数差Δβを変えることにより非結合状
態（＝）と結合状態（×）とを切換えるようにしてあ
る。しかしこれらのスイッチは、動作電圧が絶対値およ
び変化幅ともに大きく、従ってまた高速化が困難であ
り、更にDCバイアスが必要であるという欠点がある。
本発明は、上記問題点を解決するため、２本の近接する
光導波路を光進行方向に３つの領域に区分し、少なくと
も中央領域以外の両外側領域において予め両導波路間に
所定の伝播定数差を与えておき、また中央領域に電極を
設け、該電極により中央領域における両導波路間の伝播
定数差を変化させて動作状態を切換えるように構成した
導波路光スイッチを提供するものである。
光導波路を光進行方向に３つの領域に区分し、少なくと
も中央領域以外の両外側領域において予め両導波路間に
所定の伝播定数差を与えておき、また中央領域に電極を
設け、該電極により中央領域における両導波路間の伝播
定数差を変化させて動作状態を切換えるように構成した
導波路光スイッチを提供するものである。
すなわち、第１図に示すように、光導波路11,12の結合
領域（長さＬ）を３つの領域に区分し、そのうち２つの
外側領域において、あるいは３つの領域全部において両
導波路11,12間に伝播定数差Δβを予め与えておく。こ
の伝播定数差Δβの付与は、後述の実施例を参照して説
明するように光導波路の幅や厚さ、あるいはTiの拡散量
などを変えることによって可能である。そして、中央領
域にのみ電極13を形成し、所要の電圧を印加して中央領
域の伝播定数差を＋Δβと−Δβとの間で反転させるよ
うにする。
領域（長さＬ）を３つの領域に区分し、そのうち２つの
外側領域において、あるいは３つの領域全部において両
導波路11,12間に伝播定数差Δβを予め与えておく。こ
の伝播定数差Δβの付与は、後述の実施例を参照して説
明するように光導波路の幅や厚さ、あるいはTiの拡散量
などを変えることによって可能である。そして、中央領
域にのみ電極13を形成し、所要の電圧を印加して中央領
域の伝播定数差を＋Δβと−Δβとの間で反転させるよ
うにする。
第１図（Ｂ）は上記スイッチの動作モードを示し、これ
は前述の第４図の電極が分割されていない本来の方向性
結合器型スイッチの動作モード〔第１図（Ｂ）ではこれ
を点線で示す〕と第６図の３分割型反転Δβ型スイッチ
の動作モード〔第１図（Ｂ）でではこれを実線で示す〕
を合わせたものに相当する。すなわち、中央領域の伝播
定数差を＋Δβとすれば第４図のスイッチと同じ動作モ
ードとなり、また中央領域の伝播定数差を−Δβにすれ
ば第６図のスイッチと同じ動作モードなる。従って、素
子長Ｌ、完全結合長ｌ、および伝播定数差Δβを第１図
（Ｂ）の動作点Ｐ〔第４図のスイッチの非結合状態
（＝）と第６図のスイッチの結合状態（×）との共通
点〕と対応するように予め決めておけば、中央領域の伝
播定数差を＋Δβにすることにより非結合状態（＝）
に、また中央領域の伝播定数差を−Δβにすることによ
り、結合状態（×）に切換えられる。
は前述の第４図の電極が分割されていない本来の方向性
結合器型スイッチの動作モード〔第１図（Ｂ）ではこれ
を点線で示す〕と第６図の３分割型反転Δβ型スイッチ
の動作モード〔第１図（Ｂ）でではこれを実線で示す〕
を合わせたものに相当する。すなわち、中央領域の伝播
定数差を＋Δβとすれば第４図のスイッチと同じ動作モ
ードとなり、また中央領域の伝播定数差を−Δβにすれ
ば第６図のスイッチと同じ動作モードなる。従って、素
子長Ｌ、完全結合長ｌ、および伝播定数差Δβを第１図
（Ｂ）の動作点Ｐ〔第４図のスイッチの非結合状態
（＝）と第６図のスイッチの結合状態（×）との共通
点〕と対応するように予め決めておけば、中央領域の伝
播定数差を＋Δβにすることにより非結合状態（＝）
に、また中央領域の伝播定数差を−Δβにすることによ
り、結合状態（×）に切換えられる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
実施例１ 第２図は本発明の第１実施例を示し、その基本的構成は
第１図を参照して説明したとおりである。この実施例で
は、光導波路11,12の結合領域を３等分し、そしてそれ
らの幅W1,W2をW1＞W2として、予め光導波路11と光導波
路12との伝播定数差が全領域において＋Δβとなるよう
にしてある。
第１図を参照して説明したとおりである。この実施例で
は、光導波路11,12の結合領域を３等分し、そしてそれ
らの幅W1,W2をW1＞W2として、予め光導波路11と光導波
路12との伝播定数差が全領域において＋Δβとなるよう
にしてある。
従って、電極13に電圧が印加されていないとき（Ｖ＝
０）は、第４図のスイッチと同じ動作状態、つまり非結
合状態（＝）にある。一方、電極13に電圧を印加して中
央領域における光導波路11と光導波路12との伝播定数差
を−Δβにする変えると、第６図のスイッチと同じ動作
状態、つまり結合状態（×）に切換えられる。
０）は、第４図のスイッチと同じ動作状態、つまり非結
合状態（＝）にある。一方、電極13に電圧を印加して中
央領域における光導波路11と光導波路12との伝播定数差
を−Δβにする変えると、第６図のスイッチと同じ動作
状態、つまり結合状態（×）に切換えられる。
ここで、伝播定数差を＋Δβから−Δβに、つまり２Δ
βだけ変化させるのに要する電圧は、伝播定数差Δβが
第４図のスイッチにおける伝播定数とほぼ同じであるか
ら、第４図のスイッチにおける所要動作電圧をVSとすれ
ば、その２倍の2Vsとなる。つまり第２図のスイッチで
は、第４図のスイッチの２倍の動作電圧が必要である。
しかしながら、電極長が結合長Ｌの1/3であることか
ら、動作電圧と電極長の積としては２×1/3＝2/3と小さ
くなる。すなわち、電極長が同じであれば動作電圧が2/
3となる。一方、動作電圧が同じであれば、電極長が2/3
となるため、進行波電極にした場合のスイッチ帯域を1.
5倍に拡大できることになる。
βだけ変化させるのに要する電圧は、伝播定数差Δβが
第４図のスイッチにおける伝播定数とほぼ同じであるか
ら、第４図のスイッチにおける所要動作電圧をVSとすれ
ば、その２倍の2Vsとなる。つまり第２図のスイッチで
は、第４図のスイッチの２倍の動作電圧が必要である。
しかしながら、電極長が結合長Ｌの1/3であることか
ら、動作電圧と電極長の積としては２×1/3＝2/3と小さ
くなる。すなわち、電極長が同じであれば動作電圧が2/
3となる。一方、動作電圧が同じであれば、電極長が2/3
となるため、進行波電極にした場合のスイッチ帯域を1.
5倍に拡大できることになる。
実施例２ 第３図は第２実施例を示し、この実施例では両光導波路
11,12の結合領域を３等分に区分し、そして両外側領域
では光導波路11,12の幅をW1,W2（W1＞W2）に、中央領域
では光導波路11,12の幅を逆にW2,W1にして、予め光導波
路11と光導波路12との伝播定数差が両外側領域では＋Δ
βに、また中央領域では−Δβとなるようにしてある。
11,12の結合領域を３等分に区分し、そして両外側領域
では光導波路11,12の幅をW1,W2（W1＞W2）に、中央領域
では光導波路11,12の幅を逆にW2,W1にして、予め光導波
路11と光導波路12との伝播定数差が両外側領域では＋Δ
βに、また中央領域では−Δβとなるようにしてある。
従って、電極13に動作電圧が印加されていないとき（Ｖ
＝０）は第６図のスイッチと同じ動作状態、つまり結合
状態（×）にあり、そして電極13に動作電圧−2Vsを印
加すると、中央領域の伝播定数差が＋Δβになり、第４
図のスイッチと同じ動作状態、つまり非結合状態（＝）
となる。なお、この実施例におけるＶ・Ｌ積は、第２図
の実施例と同じである。
＝０）は第６図のスイッチと同じ動作状態、つまり結合
状態（×）にあり、そして電極13に動作電圧−2Vsを印
加すると、中央領域の伝播定数差が＋Δβになり、第４
図のスイッチと同じ動作状態、つまり非結合状態（＝）
となる。なお、この実施例におけるＶ・Ｌ積は、第２図
の実施例と同じである。
以上のように、本発明による導波路光スイッチは、光導
波路の３つに区分した領域のうち少なくとも両外側領域
には予め所定の伝播定数差Δβを与えておき、中央領域
の伝播定数差のみを電極により＋Δβおよび−Δβに変
化させて動作状態を切換えるようにしたことにより、以
下のような効果を奏する。
波路の３つに区分した領域のうち少なくとも両外側領域
には予め所定の伝播定数差Δβを与えておき、中央領域
の伝播定数差のみを電極により＋Δβおよび−Δβに変
化させて動作状態を切換えるようにしたことにより、以
下のような効果を奏する。
Ｖ・Ｌ積の低減、つまり動作電圧の低下、および高
速化が図れる。
速化が図れる。
DCバイアスが不要である。
電極の構造が簡単となる。
第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の第１実施例を示す図、 第３図は本発明の第２実施例を示す図、 第４図、第５図、第６図は従来例を示す図である。 〔符号の説明〕 11,12……光導波路 13……電極
Claims (1)
- 【請求項１】２本の近接する光導波路を光進行方向に３
つの領域に区分し、少なくとも中央領域以外の両外側領
域において予め両導波路間に所定の伝播定数差を与えて
おき、また中央領域に電極を設け、該電極により中央領
域における両導波路間の伝播定数差を変化させて動作状
態を切換えるように構成したことを特徴とする導波路光
スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14139486A JPH0785151B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 導波路光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14139486A JPH0785151B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 導波路光スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62299825A JPS62299825A (ja) | 1987-12-26 |
| JPH0785151B2 true JPH0785151B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=15290969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14139486A Expired - Lifetime JPH0785151B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 導波路光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785151B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2927795B2 (ja) * | 1988-03-29 | 1999-07-28 | 日本電気株式会社 | 光スイッチ |
| JP2754774B2 (ja) * | 1989-03-31 | 1998-05-20 | 株式会社島津製作所 | 導波路型光回路素子 |
-
1986
- 1986-06-19 JP JP14139486A patent/JPH0785151B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62299825A (ja) | 1987-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |