JPH0833561B2 - 光スイッチドライブ方法 - Google Patents

光スイッチドライブ方法

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JPH0833561B2
JPH0833561B2 JP59134315A JP13431584A JPH0833561B2 JP H0833561 B2 JPH0833561 B2 JP H0833561B2 JP 59134315 A JP59134315 A JP 59134315A JP 13431584 A JP13431584 A JP 13431584A JP H0833561 B2 JPH0833561 B2 JP H0833561B2
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optical switch
optical
electrode
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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/03Devices 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  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/0327Operation of the cell; Circuit arrangements

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電気光学効果を利用する光スイッチのドライ
ブ方法に関する。
(従来技術とその問題点) 光ファイバ通信技術は近年急速に進歩し適用範囲が益
々拡大しつつありさらに高度なシステムを目指した様々
な光データ通信網や光交換システム等が検討されてい
る。これらのシステムでは光信号を切り換えることがで
きる光スイッチが重要な構成要素となる。光スイッチの
うちニオブ酸リチウム,タンタル酸リチウム,インジウ
ム燐,ガリウム砒素など電気光学効果を有する光学結晶
を用いた光スイッチは、高速スイッチングが可能である
こと、機械的な可動部がないことによる高信頼性、およ
び集積化が可能であること等の利点を有している。これ
ら電気光学効果を用いた光スイッチは、一対の電極を有
しており、この一対の電極に電圧を印加すると、電極間
の電圧によって生じる電界に応じて結晶の屈折率が変化
し、光信号の切り換えを行なうことができる。
第1図は、電気光学効果を用いた方向性結合型光スイ
ッチの構造と特性を示したものである。第1図(a)に
示すように、電気光学効果を有する結晶101上に、光導
波路102および光導波路103を近接させて構成した方向性
結合器型光スイッチでは、光導波路103の一方の端面か
ら光入力106を入射し光導波路102および103上の電極104
および105間の電圧Vを変化させると光導波路103の他方
の端面から出射する光出力108の光量および光導波路107
の一方の端面から出射する光出力107の光量は変化す
る。第1図(b)は、電圧Vに対する光出力107の光量1
09および光出力108の光量110の変化を示したものであ
り、電圧V=±Vlでは光出力107のみが出射され、電圧
V=±Vhでは光出力108のみが出射される。したがって
電圧Vを±Vlと±Vhとの間で切り換えれば、光信号の切
り換えを行なうことができる。
この時、+Vlと+Vhの切り換え、あるいは−Vlと−Vh
の切り換えによって光スイッチの制御を行ない、常に同
方向の電界を結晶に加え続けると電荷が結晶面に蓄積
し、第1図(b)に示した特性が、第1図(c)に示す
ように全体に電圧軸にそって平行移動してしまう直流ド
リフト現象が生じる場合がある。直流ドリフト現象が生
じると、電圧Vとして±Vlあるいは±Vhを与えても、正
常に光信号の切り換えを行なうことができなくなる。こ
れを防止する為には周期的に電界の向きを反転させるこ
とが有効であることが知られている。例えばエレクトロ
ニクス・レターズ(Electronics Letters)1976年10月
号575ページから577ページの論文においては、一対の電
極のうち一方を電圧零に固定し、他方の電極にスイッチ
切り換えに必要な電圧を極性反転して与える方法が記載
されている。以下この方法について第2図及び第3図を
参照して説明する。第2図は光スイッチと光スイッチド
ライブ回路の接続関係を示す図である。
光スイッチドライブ回路202はスイッチ切り換え信号2
03および極性反転クロック204に従って電圧Vxを有する
電気信号205,電圧Vyを有する電気信号206を発生させ、
電圧V=Vx-Vyに従って光スイッチ201の接続を切り換え
る。第1図を用いて説明した通り、光スイッチ201はV
=±Vlのとき1方の接続状態となりV=±Vhのとき他方
の接続状態となるものとする。
第3図は前記文献記載の光スイッチドライブ方法を説
明する為のタイミングチャートである。第3図において
301は第2図の電気信号205の電圧Vxを示し302は電気信
号206の電圧Vyを示す。
電圧302は0Vに固定されており、第2図の光スイッチ
ドライブ回路202は電圧301として光スイッチ201が一方
の接続状態である期間(T1)の間は、+Vlと−Vlの値を周
期的に出力し、他の接続状態である期間(T2)の間は、+
Vhと−Vhの値を周期的に出力する。これによって光信号
の切換えを行なえば、前述した電荷の蓄積に帰因する直
流ドリフト現象を防止することができる。しかしながら
この方法においては、第3図より明らかな通り、光スイ
ッチドライブ回路は光スイッチの切り換えに必要な電圧
Vhの2倍の振幅を持つ電圧波形を発生する必要がある。
このような大きな振幅を持つ電圧波形を供給するために
は、光スイッチドライブ回路の各部品に高い耐圧を必要
とし、また特に高速スイッチング時に消費電力が増大す
るなどの欠点があった。
(発明の目的) 本発明の目的は、光スイッチドライブ回路の出力電圧
の振幅が小さくてすむ光スイッチドライブ方法を提供す
ることにある。
(発明の構成) 本発明によれば、電気光学効果を有する基盤上に1対
の光導波路を近接させて設け、前記1対の光導波路上の
各々に電極を設けて構成される光スイッチの前記1対の
電極間の電圧差を第1の電圧差、第2の電圧差のいずれ
かとすることにより、前記1対の光導波路の入力光信号
をそのまま通過させるかあるいは入換えて通過させるか
の2つの接続状態を示す光スイッチのドライブ方法であ
って、 (a)前記2つの接続状態の一方においては、前記1対
の電極の中の一方の電極へは、基準電圧に前記第1の電
圧差及び前記第2の電圧差を加えた電圧である第1の電
圧と前記基準電圧との2つの電圧値を一定期間毎に交互
に印加し、他方の電極へは前記一方の電極に前記第1の
電圧が印加されている期間には前記基準電圧に前記第2
の電圧差を加えた電圧である第2の電圧を、前記一方の
電極に前記基準電圧が印加されている期間には前記基準
電圧に前記第1の電圧差を加えた電圧である第3の電圧
を印加し、 (b)前記2つの接続状態の他方においては、前記1対
の電極の中の一方の電極へは前記第1の電圧と前記基準
電圧との2つの電圧を一定期間毎に印加し、他方の電極
へは前記一方の電極に前記第1の電圧が印加されている
期間には前記第3の電圧を、前記一方の電極に前記基準
電圧が印加されている期間には前記第2の電圧を印加す
る、ことを特徴とする光スイッチドライブ方法が得られ
る。
(実施例) 以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
第4図は本発明の光スイッチドライブ方法の第1の実
施例を説明する為のタイミングチャートである。第4図
において401は第2図の電気信号205の電圧Vxを、402は
電気信号206の電圧Vyを、403は光スイッチ201の電極間
電圧V(=Vx-Vy)をそれぞれ示す。光スイッチ201が一
方の接続状態である期間T1の間は電圧401は2つの値V1
とV4の間を周期的に切り換わり、電圧402は2つの値V2
とV3の間を電圧401と同相で周期的に切り換わる。この
時V1=V4+Vl+Vh,V2=V4+Vh,V3=V4+Vlとなるように
V1,V2,V3,V4を設定すると電極間電圧403=Vx-Vyは期間T
1の間+Vlと−Vlの電圧を周期的に切り換わる状態にす
ることができる。一方、光スイッチ201が他方の接続状
態である期間T2の間は電圧401および402はそれぞれV1
V4およびV2とV3の間を周期的に互いに逆相で切り換えら
れる。これにより電極間電圧403は+Vhと−Vhの電圧を
周期的に切り換わる状態にすることができる。
このように電圧VxおよびVyのそれぞれに2つの値を設
定し、互いに同相で切り換えるか、逆相で切り換えるか
を選択することによって電界反転させながら光スイッチ
201の接続を切り換えることができる。この時電圧401と
402の振幅はそれぞれV1-V4=Vl+Vh,V2-V3=Vh-Vlであ
り、光スイッチドライブ回路202の最大振幅はV1-V4=Vl
+Vhとなり、従来の2Vhよりも小さくすることができ
る。なお以上の説明において電圧V4の決め方について
は、特に説明しなかったが、電極104,105間に印加され
る電圧はV4に無関係であるので、V4の値は任意に定める
ことができる。
以上説明した例においてはVl=15(v),Vh=30
(v)であり、V4=−15(v)と定めた。したがって第
4図に示した各電圧値は、V1=30(v),V2=15
(v),V3=0(v)となる。
第5図は本発明の光スイッチドライブ方法の第2の実
施例を説明する為のタイミングチャートである。第5図
において501は第2図の電気信号205の電圧Vxを、502は
電気信号Vyを、503はVx-Vyである光スイッチ201の電極
間電圧Vをそれぞれ示す。光スイッチ201が一方の接続
状態である期間T1の間は、電圧501および電圧502はいず
れも2つの値V2とV3の間を周期的に互いに逆相で切り換
っている。この時V2=V3+VlとなるようにV2,V3を設定す
ると電極間電圧503は+Vlと−Vlとの電圧間を周期的に
切り換っている状態にすることができる。一方、光スイ
ッチ201が他方の接続状態である期間T2の間は、電圧501
および電圧502はいずれも2つの値V1とV4の間を周期的
に逆相で切り換えられる。この時V1=V4+Vhとなるよう
にV1,V4を設定すると電極間電圧503は+Vhと−Vhとの電
圧間を周期的に切り換っている状態にすることができ
る。なおV1およびV4の値はV2あるいはV3の値とは無関係
に設定してよい。
以上のように電圧501および502の電圧をそれぞれ2つ
の値の間で互いに逆相で周期的に切り換えその振幅を光
スイッチの接続状態に応じて変化させることによって電
界反転させながら光スイッチ201の接続を切り換えるこ
とができる。この時電圧501,502の振幅はVlまたはVh
あり、光スイッチドライブ回路202の最大振幅はVhです
み、従来の2Vhの半分とすることができる。
本実施例においては、Vl=15(v),Vh=30(v)で
あり、かつV4=−15(v)と定めれば、V1=15Vとな
り、またV2とV′3についてはV2-V3=Vlの関係を満足す
ればよいので、たとえばV2=10V,V3=−5Vと定めればよ
い。
なお第6図に示すように、第5図におけるV3とV4を等
しくおき、電圧601および電圧602を光スイッチ201が一
方の接続である期間T1ではV2=V3+VlとV3の間を、他方
の接続である期間T2ではV1=V3+VhとV3の間をいずれも
周期的に逆相で切り換えてもまったく同様の効果が得ら
れる。これにより光スイッチドライブ回路202の出力電
圧は3値で済む。この場合には、Vl=15(v),Vh=30
(v)であるから、V4=V3=−15(v)と定めればV1
15(v),V2=0(v)となる。
さらに第7図に示すように、第5図におけるV1とV2
等しくおき、電圧701および電圧702を光スイッチ201が
一方の接続状態である期間T1ではV1=V3+VlとV3の間
を、他方の接続状態である期間T2ではV1=V4+VhとV4
間をいずれも周期的に逆相で切り換えてもまったく同様
の効果が得られる。これにより第6図と同様に光スイッ
チドライブ回路202の出力電圧は3値で済む。この場合
にはVl=15(v),Vh=30(v)であるからV4=−15V
とすると、V1=V2=15V,V2=0(v)となる。
なお以上の説明においては2光信号入力,2光信号出力
(2×2光スイッチ)についてのみ詳細な説明を行なっ
たが、本発明の範囲は2×2スイッチのみにとどまるも
のではない。なぜならば、m×n光スイッチは2×2ス
イッチを多数個組合わせることにより作られるので(た
とえば4×4光スイッチは2×2光スイッチ5個で構成
可能である)、m×n光スイッチ内の各々の2×2光ス
イッチにおいて本発明を適用すればよい。入出力線数が
多くなると、必要となる2×2光スイッチ及びそのドラ
イブ回路の数は増大するので、本発明を用いることによ
る消費電力の低減効果はより有益となる。
(発明の効果) 以上のように本発明の光スイッチドライブ方法では光
スイッチドライブ回路の出力電力波形の最大振幅を小さ
くする事が出来、光スイッチドライブ回路各部品の耐圧
が低くてすみ、また高速スイッチング時の消費電力を低
減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は電気光学効果を利用する光スイッチの構成と特
性を示す図、第2図は本発明に関わる光スイッチと光ス
イッチドライブ回路の接続関係を示す図、第3図は従来
の光スイッチドライブ方法を説明する為のタイミングチ
ャート、第4図は本発明の第1の実施例の動作を説明す
る為のタイミングチャート、第5図,第6図および第7
図は本発明の第2の実施例の動作を説明する為のタイミ
ングチャートである。 図において、101は電気光学効果を有する結晶、102,103
は光導波路、104,105は電極、106は入射光、107,108は
出射光、201は電気光学効果を利用した光スイッチ、202
は光スイッチドライブ回路をそれぞれ示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気光学効果を有する基盤上に1対の光導
    波路を近接させて設け、前記1対の光導波路上の各々に
    電極を設けて構成される光スイッチの前記1対の電極間
    の電圧差を第1の電圧差、第2の電圧差のいずれかとす
    ることにより、前記1対の光導波路の入力光信号をその
    まま通過させるかあるいは入換えて通過させるかの2つ
    の接続状態を示す光スイッチのドライブ方法であって、 (a)前記2つの接続状態の一方においては、前記1対
    の電極の中の一方の電極へは、基準電圧に前記第1の電
    圧差及び前記第2の電圧差を加えた電圧である第1の電
    圧と前記基準電圧との2つの電圧値を一定期間毎に交互
    に印加し、他方の電極へは前記一方の電極に前記第1の
    電圧が印加されている期間には前記基準電圧に前記第2
    の電圧差を加えた電圧である第2の電圧を、前記一方の
    電極に前記基準電圧が印加されている期間には前記基準
    電圧に前記第1の電圧差を加えた電圧である第3の電圧
    を印加し、 (b)前記2つの接続状態の他方においては、前記1対
    の電極の中の一方の電極へは前記第1の電圧と前記基準
    電圧との2つの電圧を一定期間毎に印加し、他方の電極
    へは前記一方の電極に前記第1の電圧が印加されている
    期間には前記第3の電圧を、前記一方の電極に前記基準
    電圧が印加されている期間には前記第2の電圧を印加す
    る、ことを特徴とする光スイッチドライブ方法。
JP59134315A 1984-06-29 1984-06-29 光スイッチドライブ方法 Expired - Lifetime JPH0833561B2 (ja)

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