JPH0862646A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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- JPH0862646A JPH0862646A JP19308294A JP19308294A JPH0862646A JP H0862646 A JPH0862646 A JP H0862646A JP 19308294 A JP19308294 A JP 19308294A JP 19308294 A JP19308294 A JP 19308294A JP H0862646 A JPH0862646 A JP H0862646A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- magnetic field
- optical switch
- magnetic
- light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】一時的外力を加えることにより光路を切り替え
たり遮光または透過の状態を切り替え、外力を除いても
その状態を保持する自己保持型の光スイッチを得る。 【構成】磁気光学効果を有する結晶薄膜22を用いた光
スイッチにおいて、上記薄膜22面に平行な方向の磁場
により非相反45度回転効果を用いる。
たり遮光または透過の状態を切り替え、外力を除いても
その状態を保持する自己保持型の光スイッチを得る。 【構成】磁気光学効果を有する結晶薄膜22を用いた光
スイッチにおいて、上記薄膜22面に平行な方向の磁場
により非相反45度回転効果を用いる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光信号処理に
用いられる光スイッチの構造に関するものである。
用いられる光スイッチの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来提案されている光スイッチとして
は、化合物半導体材料の電荷注入に基づく過飽和吸収や
屈折率変化およびガラス材料の熱光学効果等を用いるこ
とによって、遮光あるいは透過させ、または光路の切り
替えを行っていた。
は、化合物半導体材料の電荷注入に基づく過飽和吸収や
屈折率変化およびガラス材料の熱光学効果等を用いるこ
とによって、遮光あるいは透過させ、または光路の切り
替えを行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記原理を用いた従来
技術の構成では、電流等の外力を切ると、その光スイッ
チはスイッチング機能が失われるという欠点を有してい
た。
技術の構成では、電流等の外力を切ると、その光スイッ
チはスイッチング機能が失われるという欠点を有してい
た。
【0004】本発明の目的は、一時的に外力を加えるこ
とにより光路を切り替えたり遮光または透光の状態を切
り替え、外力を加えることなくその状態を保持し続ける
自己保持型の光スイッチを得ることにある。
とにより光路を切り替えたり遮光または透光の状態を切
り替え、外力を加えることなくその状態を保持し続ける
自己保持型の光スイッチを得ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、磁気光学効
果を有する結晶薄膜を用いた光スイッチにおいて、上記
薄膜面に平行な方向の磁場による非相反45度回転効果
を用いることにより達成される。上記結晶薄膜は、磁性
体光導波路であることにより、あるいはガーネットであ
ることにより、さらにまた、膜面に平行な磁場を反転さ
せて動作させることにより達成される。
果を有する結晶薄膜を用いた光スイッチにおいて、上記
薄膜面に平行な方向の磁場による非相反45度回転効果
を用いることにより達成される。上記結晶薄膜は、磁性
体光導波路であることにより、あるいはガーネットであ
ることにより、さらにまた、膜面に平行な磁場を反転さ
せて動作させることにより達成される。
【0006】また、上記磁場の反転が光の透過率を切り
替えることにより、あるいは、上記磁場の反転が偏向光
の直交した成分を分離する機能を有する素子、および偏
向光の相反回転機能を有する素子を用いて行うことによ
り、あるいはまた、上記偏向光の相反回転機能が、磁場
の反転により光路を切り替えることにより、さらにま
た、上記45度非相反回転効果が、外力なしにその状態
を維持することによって達成される。
替えることにより、あるいは、上記磁場の反転が偏向光
の直交した成分を分離する機能を有する素子、および偏
向光の相反回転機能を有する素子を用いて行うことによ
り、あるいはまた、上記偏向光の相反回転機能が、磁場
の反転により光路を切り替えることにより、さらにま
た、上記45度非相反回転効果が、外力なしにその状態
を維持することによって達成される。
【0007】
【作用】本発明は光波の偏向状態を非相反に45°回転
する機能を有する磁性体導波路(ファラディー回転子)
と上記回転子の一端に配置されて、光波の偏向状態を4
5°回転する機能を有する素子およびこれら回転子の両
側に配置された光波の偏向成分を分離する機能を有する
素子、さらにファラディー回転子に磁場を印加する磁石
により構成され、いわゆる光サーキュレーターと類似な
構造を有しており、磁石の磁化方向を反転可能とするこ
とにより、スイッチング機能を実現したものである。
する機能を有する磁性体導波路(ファラディー回転子)
と上記回転子の一端に配置されて、光波の偏向状態を4
5°回転する機能を有する素子およびこれら回転子の両
側に配置された光波の偏向成分を分離する機能を有する
素子、さらにファラディー回転子に磁場を印加する磁石
により構成され、いわゆる光サーキュレーターと類似な
構造を有しており、磁石の磁化方向を反転可能とするこ
とにより、スイッチング機能を実現したものである。
【0008】また、上記回転子の両端に配置された偏光
子検光子およびファラディー回転子に磁場を印加する磁
石により構成され、いわゆる光アイソレータと類似な構
造を有する場合も、磁石の磁化方向を反転可能とするこ
とによりスイッチング機能を実現したものである。
子検光子およびファラディー回転子に磁場を印加する磁
石により構成され、いわゆる光アイソレータと類似な構
造を有する場合も、磁石の磁化方向を反転可能とするこ
とによりスイッチング機能を実現したものである。
【0009】図10および図11を用いて上記光サーキ
ュレータと類似構造の光スイッチにおけるスイッチング
機能を説明する。ファラディー回転子1と相反回転子2
およびこれらの回転子の両側に配置された偏向分離合波
素子3に任意の偏向状態にある光波4が、図10(a)
に示すように第1ポート5から入射し、磁場6が矢印で
示すように印加されている。任意の偏向状態にある光波
4は偏向分離合波素子3により直交した2成分の偏向光
に分離され、分離された2光波の偏向角はファラディー
回転子1により磁場方向6のとき45°回転され、さら
に相反回転子2によって45°回転される。(a)に示
した偏向状態で右端の偏向分離合波素子3に入射し、2
光波は右端の偏向分離合波素子3により合波されて第3
ポート7より出射する。また、(b)に示したように第
2ポート8に入射した任意の偏向状態にある光波9は、
磁場方向6のとき第4ポート10より出射される。同様
に第3ポート7と第4ポート10に入射した任意の偏向
状態にある光波11と12とは、(c)および(d)に
示すように磁場方向6のときそれぞれ第2ポート8およ
び第1ポート5より出射され、この素子は磁場方向6の
とき入出射光の関係が、第1ポート→第3ポート→第2
ポート→第4ポート→第1ポートとなる光サーキュレー
ターとして動作し、さらに偏波無依存のアイソレータと
して機能する。 ファラディー回転子に印加する磁場を
反転したときには図11(a)に示すように、磁場方向
14であるときに分離された2光波の偏向角はファラデ
ィー回転子1により45°回転され、第1ポート5に入
射した任意の偏向状態にある光波13は第4ポート10
より出射される。同様に、第2ポートと第3ポートおよ
び第4ポートに入射した任意の偏向状態にある光波15
と16および17は、磁場方向14のときそれぞれ第3
ポート7と第1ポート5および第2ポート8より出射さ
れる。この素子は磁場方向14のとき入出射光の関係
が、第1ポート→第4ポート→第2ポート→第3ポート
→第1ポートとなる光サーキュレーターとして動作し、
さらに偏波無依存のアイソレータとしても機能する。
ュレータと類似構造の光スイッチにおけるスイッチング
機能を説明する。ファラディー回転子1と相反回転子2
およびこれらの回転子の両側に配置された偏向分離合波
素子3に任意の偏向状態にある光波4が、図10(a)
に示すように第1ポート5から入射し、磁場6が矢印で
示すように印加されている。任意の偏向状態にある光波
4は偏向分離合波素子3により直交した2成分の偏向光
に分離され、分離された2光波の偏向角はファラディー
回転子1により磁場方向6のとき45°回転され、さら
に相反回転子2によって45°回転される。(a)に示
した偏向状態で右端の偏向分離合波素子3に入射し、2
光波は右端の偏向分離合波素子3により合波されて第3
ポート7より出射する。また、(b)に示したように第
2ポート8に入射した任意の偏向状態にある光波9は、
磁場方向6のとき第4ポート10より出射される。同様
に第3ポート7と第4ポート10に入射した任意の偏向
状態にある光波11と12とは、(c)および(d)に
示すように磁場方向6のときそれぞれ第2ポート8およ
び第1ポート5より出射され、この素子は磁場方向6の
とき入出射光の関係が、第1ポート→第3ポート→第2
ポート→第4ポート→第1ポートとなる光サーキュレー
ターとして動作し、さらに偏波無依存のアイソレータと
して機能する。 ファラディー回転子に印加する磁場を
反転したときには図11(a)に示すように、磁場方向
14であるときに分離された2光波の偏向角はファラデ
ィー回転子1により45°回転され、第1ポート5に入
射した任意の偏向状態にある光波13は第4ポート10
より出射される。同様に、第2ポートと第3ポートおよ
び第4ポートに入射した任意の偏向状態にある光波15
と16および17は、磁場方向14のときそれぞれ第3
ポート7と第1ポート5および第2ポート8より出射さ
れる。この素子は磁場方向14のとき入出射光の関係
が、第1ポート→第4ポート→第2ポート→第3ポート
→第1ポートとなる光サーキュレーターとして動作し、
さらに偏波無依存のアイソレータとしても機能する。
【0010】この際、第1ポートと第2ポートとを入力
端、第3ポートと第4ポートとを出力端として使用する
と、ファラディー回転子への印加磁場方向の反転によ
り、それぞれの入力端に対する出力端が入れ替ることに
なり、2×2のチャンネルセレクターとして機能するこ
とになる。第3ポートと第4ポートとを入力端、第1ポ
ートと第2ポートとを出力端として使用しても、同様の
機能を実現することができる。また1つのポートだけを
使用すると、アイソレーター機能付きのチャンネルセレ
クターとしても使用することができる。
端、第3ポートと第4ポートとを出力端として使用する
と、ファラディー回転子への印加磁場方向の反転によ
り、それぞれの入力端に対する出力端が入れ替ることに
なり、2×2のチャンネルセレクターとして機能するこ
とになる。第3ポートと第4ポートとを入力端、第1ポ
ートと第2ポートとを出力端として使用しても、同様の
機能を実現することができる。また1つのポートだけを
使用すると、アイソレーター機能付きのチャンネルセレ
クターとしても使用することができる。
【0011】つぎに、上記光アイソレーターと類似構造
の光スイッチのスイッチング機能を図12を用いて説明
する。ファラディー回転子1と回転子の両側に配置した
偏光子13および検光子14に光波4が入射し、磁場1
7が矢印方向に印加されている。偏光子13と検光子1
4はそれぞれ15および16の偏向状態にある光だけを
図12(a)に示すように透過する機能を有し、ファラ
ディー回転子1は磁場方向17のとき入射光の偏向状態
18の光を出射時に偏向状態19に回転する機能を有し
ている。このため、磁場方向17のときには光の透過状
態になる。しかし、ファラディー回転子1は磁場方向2
0のとき入射光の偏向状態18の光を、出射時に図12
(b)に示すように偏向状態21に回転する機能を有し
ているため、磁場方向が20のときには検光子14を光
が通過することができず遮光状態になる。
の光スイッチのスイッチング機能を図12を用いて説明
する。ファラディー回転子1と回転子の両側に配置した
偏光子13および検光子14に光波4が入射し、磁場1
7が矢印方向に印加されている。偏光子13と検光子1
4はそれぞれ15および16の偏向状態にある光だけを
図12(a)に示すように透過する機能を有し、ファラ
ディー回転子1は磁場方向17のとき入射光の偏向状態
18の光を出射時に偏向状態19に回転する機能を有し
ている。このため、磁場方向17のときには光の透過状
態になる。しかし、ファラディー回転子1は磁場方向2
0のとき入射光の偏向状態18の光を、出射時に図12
(b)に示すように偏向状態21に回転する機能を有し
ているため、磁場方向が20のときには検光子14を光
が通過することができず遮光状態になる。
【0012】基板上に液相エピタキシャル(LPE)成
長された磁気光学効果を有するガーネット薄膜結晶は、
一般に磁化方向の異方性を有している。すなわち、基板
面に平行な方向への飽和磁化を得るために必要な外部磁
場強度は数百Oe以下であるのに対し、基板面に垂直な
方向の飽和磁化を得るためには数千Oe程度の強度が必
要とされ、基板面に平行な方向への磁化は、垂直方向へ
の磁化に較べ一桁以上弱い外部磁場により磁化される。
このため、基板面に垂直な方向の非相反45°回転効果
を利用する従来のガーネット薄膜結晶では、数千Oeの
磁界を均一にガーネット結晶に印加する必要上、磁気回
路が大型化せざるを得ない欠点を有していた。これに対
して、特開平5−88037号、特開平5−88033
号等に記載された磁性体導波路の磁気光学効果を利用す
る本発明の場合には、基板面に平行な方向の非相反45
°回転効果を用いるため、必要とされる外部磁場は数百
Oe以下と小さく、磁気回路を小型化することができ
る。
長された磁気光学効果を有するガーネット薄膜結晶は、
一般に磁化方向の異方性を有している。すなわち、基板
面に平行な方向への飽和磁化を得るために必要な外部磁
場強度は数百Oe以下であるのに対し、基板面に垂直な
方向の飽和磁化を得るためには数千Oe程度の強度が必
要とされ、基板面に平行な方向への磁化は、垂直方向へ
の磁化に較べ一桁以上弱い外部磁場により磁化される。
このため、基板面に垂直な方向の非相反45°回転効果
を利用する従来のガーネット薄膜結晶では、数千Oeの
磁界を均一にガーネット結晶に印加する必要上、磁気回
路が大型化せざるを得ない欠点を有していた。これに対
して、特開平5−88037号、特開平5−88033
号等に記載された磁性体導波路の磁気光学効果を利用す
る本発明の場合には、基板面に平行な方向の非相反45
°回転効果を用いるため、必要とされる外部磁場は数百
Oe以下と小さく、磁気回路を小型化することができ
る。
【0013】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。
る。
【0014】第1実施例 図1は本発明の光スイッチにおける第1実施例を示す図
であって、磁性体光導波路を含む磁性体導波路チップ2
2(導波路長3mm、コア寸法4×4μm角、上部およ
び下部クラッド厚さ6μm、基板厚さ450μm、導波
路間隔1.0mm、導波路数2本)を導波路と光ファイ
バの接続治具23に固定した。これの両端に偏波保持光
ファイバ24、25、26、27を、偏向軸(偏波保持
光ファイバ24と25は基板と平行および垂直な偏波方
向へ、また、偏波保持光ファイバ26と27は基板と±
45°の傾きをなす偏波方向へ)および光軸調芯後UV
硬化樹脂により接続固定し、さらに接続補強治具28に
より芯線ジャケット部も固定した。偏波保持光ファイバ
24、25、26、27の片側にはSCコネクタを取り
付け、偏波光分離合波部29、30の接続端子31、3
2、33、34に接続した。偏波光分離合波部29と3
0はプリズム型偏光ビームスプリッタ35を用い、入射
側の先端球シングルモード光ファイバ36と37から出
射されれる任意の偏向状態にある光波を、光波の進行方
向に応じ出射側の先端球偏波保持光ファイバ38と39
とに、pおよびs偏光に分離する機能と、先端球偏波保
持光ファイバ38と39からのpおよびs偏光波を、光
波の進行方向に応じ、先端球シングルモード光ファイバ
36と37のいずれかに合波する機能を有している。プ
リズム型偏光ビームスプリッタ35は、BK7ガラスの
直角プリズム斜面に誘電体多層偏光薄膜コートして張り
合わせ、各入出射面に無反射コートを施した構造であ
り、入射光に対し、p偏光直進s偏光直角反射の特性を
有している。また、SCコネクタ接続部では、偏波保持
光ファイバ24、25、26、27と偏波光分離合波部
29と30におけるそれぞれの先端球偏波保持光ファイ
バの偏向の主軸が一致するように配置した。このため、
基板と±45°の傾きをなす偏波方向で磁性体導波路と
接続した偏波保持光ファイバ26と27は相反回転子と
しての機能も有している。
であって、磁性体光導波路を含む磁性体導波路チップ2
2(導波路長3mm、コア寸法4×4μm角、上部およ
び下部クラッド厚さ6μm、基板厚さ450μm、導波
路間隔1.0mm、導波路数2本)を導波路と光ファイ
バの接続治具23に固定した。これの両端に偏波保持光
ファイバ24、25、26、27を、偏向軸(偏波保持
光ファイバ24と25は基板と平行および垂直な偏波方
向へ、また、偏波保持光ファイバ26と27は基板と±
45°の傾きをなす偏波方向へ)および光軸調芯後UV
硬化樹脂により接続固定し、さらに接続補強治具28に
より芯線ジャケット部も固定した。偏波保持光ファイバ
24、25、26、27の片側にはSCコネクタを取り
付け、偏波光分離合波部29、30の接続端子31、3
2、33、34に接続した。偏波光分離合波部29と3
0はプリズム型偏光ビームスプリッタ35を用い、入射
側の先端球シングルモード光ファイバ36と37から出
射されれる任意の偏向状態にある光波を、光波の進行方
向に応じ出射側の先端球偏波保持光ファイバ38と39
とに、pおよびs偏光に分離する機能と、先端球偏波保
持光ファイバ38と39からのpおよびs偏光波を、光
波の進行方向に応じ、先端球シングルモード光ファイバ
36と37のいずれかに合波する機能を有している。プ
リズム型偏光ビームスプリッタ35は、BK7ガラスの
直角プリズム斜面に誘電体多層偏光薄膜コートして張り
合わせ、各入出射面に無反射コートを施した構造であ
り、入射光に対し、p偏光直進s偏光直角反射の特性を
有している。また、SCコネクタ接続部では、偏波保持
光ファイバ24、25、26、27と偏波光分離合波部
29と30におけるそれぞれの先端球偏波保持光ファイ
バの偏向の主軸が一致するように配置した。このため、
基板と±45°の傾きをなす偏波方向で磁性体導波路と
接続した偏波保持光ファイバ26と27は相反回転子と
しての機能も有している。
【0015】ファラディー回転子の駆動用磁気回路は、
サマリウム/コバルト系焼結体磁石40に常磁性体の鉄
ブロックよりなるヨーク41をNおよびS両極に接着し
た構造を有し、これにギヤー部42を取り付け、モータ
ーにより360°回転可能な機構にした。これにより、
ファラディー回転子に印加される磁場は、モーターへの
電流供給を停止しても保持されることになる。この素子
を使用して光波長1.55μmで無偏波光源により、ク
ロストーク平均−20dB、挿入損平均1.8dBの光
サーキュレーター動作と2×2のチャンネルセレクター
動作が得られた。 第2実施例 図2は、本発明の第2実施例を示す図で、磁性体光導波
路アレーチップ43(導波路長3mm、コア寸法4×4
μm角、上部および下部クラッド厚さ6μm、基板厚さ
450μm、導波路間隔1.5mm、導波路数2本)の
両側に2個の偏波保持ファイバ接続用アレーブロック4
4と45を光軸調芯後接着固定し、さらに補強用の保持
台46上に固着した。これに、非磁性の薄膜47に固着
した半硬質磁石48を装着固定し、ソレノイドコイル4
9を実装した。偏波保持ファイバ接続用アレーブロック
44と45とは、偏波保持ファイバの偏向の主軸が基板
と平行50、基板と垂直51で、45°の角度52およ
び−45°の角度53をなすようにファイバを固定し、
両側の偏波保持ファイバはファイバコード52の中間部
53で融着接続してファイバ型偏波分離合波機能を有し
ており、偏波保持ファイバ52と53はファイバ融着接
続部まで相反回転子として機能する。また、ファイバの
一端はFCコネクタ54とした。半硬質磁石48は鉄と
銅およびモリブデンを主成分とし、±40Oe外部磁場
により磁化の極性を反転し、磁性体導波路(飽和磁場7
0Oe)に100Oe以上の磁場を印加する。ソレノイ
ドコイル49は1mm径のニクロム線を用い、1cmあ
たりの巻き数50回とし1Aで50Oe以上の磁場を発
生し、十分に半硬質磁石48の極性を反転する。これに
より、磁性体導波路に印加される磁場は、ソレノイドコ
イル49への電流供給を停止しても保持されることにな
る。この素子を使用して動作光波長1.55μm、クロ
ストーク−18dB、挿入損平均1.5dBの光サーキ
ュレータ動作と2×2のチャンネルセレクタ動作が得ら
れた。
サマリウム/コバルト系焼結体磁石40に常磁性体の鉄
ブロックよりなるヨーク41をNおよびS両極に接着し
た構造を有し、これにギヤー部42を取り付け、モータ
ーにより360°回転可能な機構にした。これにより、
ファラディー回転子に印加される磁場は、モーターへの
電流供給を停止しても保持されることになる。この素子
を使用して光波長1.55μmで無偏波光源により、ク
ロストーク平均−20dB、挿入損平均1.8dBの光
サーキュレーター動作と2×2のチャンネルセレクター
動作が得られた。 第2実施例 図2は、本発明の第2実施例を示す図で、磁性体光導波
路アレーチップ43(導波路長3mm、コア寸法4×4
μm角、上部および下部クラッド厚さ6μm、基板厚さ
450μm、導波路間隔1.5mm、導波路数2本)の
両側に2個の偏波保持ファイバ接続用アレーブロック4
4と45を光軸調芯後接着固定し、さらに補強用の保持
台46上に固着した。これに、非磁性の薄膜47に固着
した半硬質磁石48を装着固定し、ソレノイドコイル4
9を実装した。偏波保持ファイバ接続用アレーブロック
44と45とは、偏波保持ファイバの偏向の主軸が基板
と平行50、基板と垂直51で、45°の角度52およ
び−45°の角度53をなすようにファイバを固定し、
両側の偏波保持ファイバはファイバコード52の中間部
53で融着接続してファイバ型偏波分離合波機能を有し
ており、偏波保持ファイバ52と53はファイバ融着接
続部まで相反回転子として機能する。また、ファイバの
一端はFCコネクタ54とした。半硬質磁石48は鉄と
銅およびモリブデンを主成分とし、±40Oe外部磁場
により磁化の極性を反転し、磁性体導波路(飽和磁場7
0Oe)に100Oe以上の磁場を印加する。ソレノイ
ドコイル49は1mm径のニクロム線を用い、1cmあ
たりの巻き数50回とし1Aで50Oe以上の磁場を発
生し、十分に半硬質磁石48の極性を反転する。これに
より、磁性体導波路に印加される磁場は、ソレノイドコ
イル49への電流供給を停止しても保持されることにな
る。この素子を使用して動作光波長1.55μm、クロ
ストーク−18dB、挿入損平均1.5dBの光サーキ
ュレータ動作と2×2のチャンネルセレクタ動作が得ら
れた。
【0016】第3実施例 図3は本発明の第3実施例を示す図であって、磁性体光
導波路チップ55(導波路長3mm、コア寸法4×4μ
m角、上部および下部クラツド厚さ6μm、基板厚さ4
50μm)を導波路と光ファイバの接続治具56に固定
し、両端に1対の偏波保持ファイバ57と58とを光軸
調芯後に接着固定し、さらに補助用のファイバ保持台5
9上に固着した。偏波保持ファイバ57と58とは、偏
波保持ファイバの偏向の主軸が基板と平行および45°
の角度をなすように、また、偏波保持ファイバ60と6
1は偏波保持ファイバの偏向の主軸が基板と垂直および
45°の角度をなすように固定されていてる。それぞれ
のファイバの片端は、シリンドリカルレンズ62により
偏向光分離合波部63と64に光波が結合するように固
定した。さらに、偏向光分離合波部の光路の他端は、同
様にシリンドリカルレンズを介してSCコネクタ付きシ
ングルモードファイバ65に接続している。偏向光分離
合波部63は方解石を用い、直交する常光と異常光とを
空間的に分離する機能を利用している。偏向光分離合波
部64に方解石66を同様に用いるほか、延伸したポリ
イミド薄膜波長板67を相反回転子として用いた。磁性
体導波路上にはバリウムフェライト(Ba:Fe:O=
1:12:19、Fe一部Coイオン置換)を基板温度
500℃でスパッタリング法により1μm積層し、窒化
シリコンをマスクにして熱燐酸を用いパタン化(長さ3
mm、幅0.6mm)した半硬質磁性薄膜磁石68が実
装されている。鉄を用いて作製した磁芯69にソレノイ
ドコイル70を実装し、ヨーク71を装着した小型電磁
石により、半硬質磁性薄膜磁石68の磁化反転を行う構
造にしている。半硬質磁性薄膜磁石68は±60Oeの
外部磁場により磁化の極性を反転し、磁性体導波路(飽
和磁場70Oe)に100Oe以上の磁場を印加する。
ソレノイドコイル70は1mm径のニクロム線を用い、
1cm当り70回の巻数で1Aで70Oe以上の磁場を
発生し、十分に半硬質磁性薄膜磁石68の極性を反転す
る。これにより磁性体導波路に印加される磁場は、ソレ
ノイドコイル70への電流供給を停止しても保持される
ことになる。この素子を使用し光波長1.55μmで無
偏波光源により、クロストーク平均−15dB、挿入損
平均3dBの光サーキュレータ動作と2×2のチャンネ
ルセレクタ動作が得られた。
導波路チップ55(導波路長3mm、コア寸法4×4μ
m角、上部および下部クラツド厚さ6μm、基板厚さ4
50μm)を導波路と光ファイバの接続治具56に固定
し、両端に1対の偏波保持ファイバ57と58とを光軸
調芯後に接着固定し、さらに補助用のファイバ保持台5
9上に固着した。偏波保持ファイバ57と58とは、偏
波保持ファイバの偏向の主軸が基板と平行および45°
の角度をなすように、また、偏波保持ファイバ60と6
1は偏波保持ファイバの偏向の主軸が基板と垂直および
45°の角度をなすように固定されていてる。それぞれ
のファイバの片端は、シリンドリカルレンズ62により
偏向光分離合波部63と64に光波が結合するように固
定した。さらに、偏向光分離合波部の光路の他端は、同
様にシリンドリカルレンズを介してSCコネクタ付きシ
ングルモードファイバ65に接続している。偏向光分離
合波部63は方解石を用い、直交する常光と異常光とを
空間的に分離する機能を利用している。偏向光分離合波
部64に方解石66を同様に用いるほか、延伸したポリ
イミド薄膜波長板67を相反回転子として用いた。磁性
体導波路上にはバリウムフェライト(Ba:Fe:O=
1:12:19、Fe一部Coイオン置換)を基板温度
500℃でスパッタリング法により1μm積層し、窒化
シリコンをマスクにして熱燐酸を用いパタン化(長さ3
mm、幅0.6mm)した半硬質磁性薄膜磁石68が実
装されている。鉄を用いて作製した磁芯69にソレノイ
ドコイル70を実装し、ヨーク71を装着した小型電磁
石により、半硬質磁性薄膜磁石68の磁化反転を行う構
造にしている。半硬質磁性薄膜磁石68は±60Oeの
外部磁場により磁化の極性を反転し、磁性体導波路(飽
和磁場70Oe)に100Oe以上の磁場を印加する。
ソレノイドコイル70は1mm径のニクロム線を用い、
1cm当り70回の巻数で1Aで70Oe以上の磁場を
発生し、十分に半硬質磁性薄膜磁石68の極性を反転す
る。これにより磁性体導波路に印加される磁場は、ソレ
ノイドコイル70への電流供給を停止しても保持される
ことになる。この素子を使用し光波長1.55μmで無
偏波光源により、クロストーク平均−15dB、挿入損
平均3dBの光サーキュレータ動作と2×2のチャンネ
ルセレクタ動作が得られた。
【0017】上記実施例中で偏向光分離合波部63は方
解石を用い、偏向光分離合波部64に方解石66と延伸
したポリイミド薄膜波長板67を相反回転子として用い
たが、方解石の替りにルチルプリズムあるいは文献オプ
チクス・レターズ(Optics Letters)15#9'90P
516(K.Shiraishi&S.Kawakami)に見られる偏向光
空間分離素子、また、延伸したポリイミド薄膜波長板の
替りに石英波長板を用いても同様の効果が得られる。ま
た、半硬質磁性薄膜磁石68を用いなくても、小型電磁
石の磁芯69に半硬質磁性体を使用し、実施例と同様に
ヨーク71を装着した構造とすることにより、磁場反転
可能な自己保持型磁気回路を構成することができ、実施
例と同様な効果を実現できる。
解石を用い、偏向光分離合波部64に方解石66と延伸
したポリイミド薄膜波長板67を相反回転子として用い
たが、方解石の替りにルチルプリズムあるいは文献オプ
チクス・レターズ(Optics Letters)15#9'90P
516(K.Shiraishi&S.Kawakami)に見られる偏向光
空間分離素子、また、延伸したポリイミド薄膜波長板の
替りに石英波長板を用いても同様の効果が得られる。ま
た、半硬質磁性薄膜磁石68を用いなくても、小型電磁
石の磁芯69に半硬質磁性体を使用し、実施例と同様に
ヨーク71を装着した構造とすることにより、磁場反転
可能な自己保持型磁気回路を構成することができ、実施
例と同様な効果を実現できる。
【0018】なお、上記発明の2×2のチャンネルセレ
クタを一構成要素として用いることによって、図4と図
5に示すような構成の4×4または8×8等の多数のア
イソレータ機能付きのチャンネルセレクタを容易に作製
することができる。また、本発明に示した2×2のチャ
ンネルセレクタを2段連結した素子を一構成要素として
用いると、図6(a)〜(e)に示すような2×2、4
×4等の多段の容易に作製することができる。本発明で
は、スイッチング機能が信号光の偏波状態によらないた
めに、光ファイバを用いた光通信あるいは光信号処理の
分やにおいても十分な適用性を有している。
クタを一構成要素として用いることによって、図4と図
5に示すような構成の4×4または8×8等の多数のア
イソレータ機能付きのチャンネルセレクタを容易に作製
することができる。また、本発明に示した2×2のチャ
ンネルセレクタを2段連結した素子を一構成要素として
用いると、図6(a)〜(e)に示すような2×2、4
×4等の多段の容易に作製することができる。本発明で
は、スイッチング機能が信号光の偏波状態によらないた
めに、光ファイバを用いた光通信あるいは光信号処理の
分やにおいても十分な適用性を有している。
【0019】第4実施例 本発明の第4実施例を図4に示す。磁性体光導波路を含
む磁性体導波路チップ72(導波路長3mm、コア寸法
4×4μm角、上部および下部クラッド厚さ6μm、基
板厚さ450μm)の両側に入射側ラミポール偏光子7
3(厚さ16μm)と出射側ラミポール検光子74(厚
み16μm)を密着し、導波路と光ファイバの接続治具
75に固定した。入射側ラミポール偏光子73は、基板
と平行な方向の偏波を透過するように、また、出射側ラ
ミポール74は入射側偏向方向と45°の傾きをなすよ
うに主軸を合わせた。これに入射側には偏波保持光ファ
イバ76と出射側にはシングルモードファイバ77を、
偏向軸および光軸調芯後にUV硬化樹脂により接続固定
し、さらに接続補強治具78により芯線ジャケット部も
固定した。ファラディー回転子の駆動用磁気回路は、サ
マリウム/コバルト系焼結体磁石79に常磁性体の鉄ブ
ロックよりなるヨーク80をNおよびSの両極に接着し
た構造を有し、これにギヤ部81を取り付け、モーター
により360回転可能な機構とした。これにより、ファ
ラディー回転子に印加される磁場はモーターへの電流供
給を停止しても保持されることになり、光透過状態ある
いは遮光状態を保ち続ける。この素子を使用し動作光波
長1.55μmで、消光比30dBのスイッチング動作
が得られた。
む磁性体導波路チップ72(導波路長3mm、コア寸法
4×4μm角、上部および下部クラッド厚さ6μm、基
板厚さ450μm)の両側に入射側ラミポール偏光子7
3(厚さ16μm)と出射側ラミポール検光子74(厚
み16μm)を密着し、導波路と光ファイバの接続治具
75に固定した。入射側ラミポール偏光子73は、基板
と平行な方向の偏波を透過するように、また、出射側ラ
ミポール74は入射側偏向方向と45°の傾きをなすよ
うに主軸を合わせた。これに入射側には偏波保持光ファ
イバ76と出射側にはシングルモードファイバ77を、
偏向軸および光軸調芯後にUV硬化樹脂により接続固定
し、さらに接続補強治具78により芯線ジャケット部も
固定した。ファラディー回転子の駆動用磁気回路は、サ
マリウム/コバルト系焼結体磁石79に常磁性体の鉄ブ
ロックよりなるヨーク80をNおよびSの両極に接着し
た構造を有し、これにギヤ部81を取り付け、モーター
により360回転可能な機構とした。これにより、ファ
ラディー回転子に印加される磁場はモーターへの電流供
給を停止しても保持されることになり、光透過状態ある
いは遮光状態を保ち続ける。この素子を使用し動作光波
長1.55μmで、消光比30dBのスイッチング動作
が得られた。
【0020】第5実施例 本発明の第5実施例を図5に示す。磁性体光導波路アレ
ーチップ82(導波路長3mm、コア寸法4×4μm
角、上部および下部クラッド厚さ6μm、基板厚さ45
0μm、導波路間隔1.5mm、導波路数3本)の両側
に3本の偏波保持ファイバ接続用アレーブロック83を
光軸調芯後接着固定し、さらに補強用の保持具84上に
固着した。これに半硬質磁石85を装着固定し、ソレノ
イドコイル86を実装した。偏波保持ファイバ接続用ア
レーブロック83は、偏波保持ファイバの偏向の主軸が
基板と平行(87)および45°の角度(88)をなす
ようにファイバを固定し、ファイバコード89の中間部
90にラミポール偏光子をファイバと偏向主軸が一致す
るように装着してある。また、ファイバの一端はFCコ
ネクタ91とした。半硬質磁石85は鉄と銅およびモリ
ブデンを主成分とし、±40Oeの外部磁場により磁化
の極性を反転し、磁性体導波路(飽和磁場70Oe)に
100Oe以上の磁場を印加する。ソレノイドコイル8
6は1mm径のニクロム線を用い1cm当り50回の巻
数で、1Aで50Oe以上の磁場を発生し、十分に半硬
質磁石85の極性を反転する。これにより、磁性体導波
路に印加される磁場はソレノイドコイルへの電流供給を
停止しても保持されることになり、半透過状態あるいは
遮光状態を保ち続ける。この素子を使用し動作光波長
1.55μmで、消光比平均25dBのスイッチング動
作が得られた。
ーチップ82(導波路長3mm、コア寸法4×4μm
角、上部および下部クラッド厚さ6μm、基板厚さ45
0μm、導波路間隔1.5mm、導波路数3本)の両側
に3本の偏波保持ファイバ接続用アレーブロック83を
光軸調芯後接着固定し、さらに補強用の保持具84上に
固着した。これに半硬質磁石85を装着固定し、ソレノ
イドコイル86を実装した。偏波保持ファイバ接続用ア
レーブロック83は、偏波保持ファイバの偏向の主軸が
基板と平行(87)および45°の角度(88)をなす
ようにファイバを固定し、ファイバコード89の中間部
90にラミポール偏光子をファイバと偏向主軸が一致す
るように装着してある。また、ファイバの一端はFCコ
ネクタ91とした。半硬質磁石85は鉄と銅およびモリ
ブデンを主成分とし、±40Oeの外部磁場により磁化
の極性を反転し、磁性体導波路(飽和磁場70Oe)に
100Oe以上の磁場を印加する。ソレノイドコイル8
6は1mm径のニクロム線を用い1cm当り50回の巻
数で、1Aで50Oe以上の磁場を発生し、十分に半硬
質磁石85の極性を反転する。これにより、磁性体導波
路に印加される磁場はソレノイドコイルへの電流供給を
停止しても保持されることになり、半透過状態あるいは
遮光状態を保ち続ける。この素子を使用し動作光波長
1.55μmで、消光比平均25dBのスイッチング動
作が得られた。
【0021】第6実施例 本発明の第6実施例を図9により説明する。磁性体光導
波路アレーチップ92(導波路長3mm、コア寸法4×
4μm角、上部および下部クラッド厚さ6μm、基板厚
さ450μm、導波路間隔1.0mm、導波路数2本)
を導波路と光ファイバの接続治具93に固定し、両端に
2対の偏波保持ファイバ94を光軸調芯後接着固定し、
さらに補強用のファイバ保持台95上に固着した。偏波
保持ファイバ94は偏波保持ファイバの偏向の主軸が基
板と平行および45°の角度をなすようにファイバが固
定され、ファイバコードの中間部にラミポール偏光子を
ファイバと偏向主軸が一致するように装着している。ま
た、ファイバの一端はSCコネクタとした。磁性体導波
路上にはバリウムフェライト(Ba:Fe:O=1:1
2:19、Fe一部Coイオン置換)を基板温度500
℃でスパッタリング法で1μm積層し、窒化シリコンを
マスクとして熱燐酸によりパタン化(長さ3mm、幅
0.6mm)した半硬質磁性薄膜磁石96が実装されて
いる。鉄を用いて作製した磁芯とヨーク97にソレノイ
ドコイル98を実装した小型電磁石により、半硬質磁性
薄膜磁石96の磁化反転を行う構造になっている。半硬
質磁性薄膜磁石96は±60Oeの外部磁場により磁化
の極性を反転し磁性体導波路(飽和磁場70Oe)に1
00Oe以上の磁場を印加する。ソレノイドコイル98
は1mm径のニクロム線を用い、1cm当り70回の巻
数で1A流し70Oe以上の磁場を発生し、十分に半硬
質磁性薄膜磁石96の極性を反転する。これにより、磁
性体導波路に印加される磁場は、ソレノイドコイルへの
電流供給を停止しても保持されることになり、光透過状
態あるいは遮光状態を保ち続ける。この素子を使用し、
動作光波長1.55μmで、消光比平均20dBのスイ
ッチング動作が得られた。
波路アレーチップ92(導波路長3mm、コア寸法4×
4μm角、上部および下部クラッド厚さ6μm、基板厚
さ450μm、導波路間隔1.0mm、導波路数2本)
を導波路と光ファイバの接続治具93に固定し、両端に
2対の偏波保持ファイバ94を光軸調芯後接着固定し、
さらに補強用のファイバ保持台95上に固着した。偏波
保持ファイバ94は偏波保持ファイバの偏向の主軸が基
板と平行および45°の角度をなすようにファイバが固
定され、ファイバコードの中間部にラミポール偏光子を
ファイバと偏向主軸が一致するように装着している。ま
た、ファイバの一端はSCコネクタとした。磁性体導波
路上にはバリウムフェライト(Ba:Fe:O=1:1
2:19、Fe一部Coイオン置換)を基板温度500
℃でスパッタリング法で1μm積層し、窒化シリコンを
マスクとして熱燐酸によりパタン化(長さ3mm、幅
0.6mm)した半硬質磁性薄膜磁石96が実装されて
いる。鉄を用いて作製した磁芯とヨーク97にソレノイ
ドコイル98を実装した小型電磁石により、半硬質磁性
薄膜磁石96の磁化反転を行う構造になっている。半硬
質磁性薄膜磁石96は±60Oeの外部磁場により磁化
の極性を反転し磁性体導波路(飽和磁場70Oe)に1
00Oe以上の磁場を印加する。ソレノイドコイル98
は1mm径のニクロム線を用い、1cm当り70回の巻
数で1A流し70Oe以上の磁場を発生し、十分に半硬
質磁性薄膜磁石96の極性を反転する。これにより、磁
性体導波路に印加される磁場は、ソレノイドコイルへの
電流供給を停止しても保持されることになり、光透過状
態あるいは遮光状態を保ち続ける。この素子を使用し、
動作光波長1.55μmで、消光比平均20dBのスイ
ッチング動作が得られた。
【0022】
【発明の効果】上記のように本発明による光スイッチ
は、磁気光学効果を有する結晶薄膜を用いた光スイッチ
において、上記薄膜面に平行な方向の磁場による非相反
45度回転効果を用いることによって、一般的に外力を
加えることにより光路を切り替え、上記外力を取り除い
てもその状態を保持し続ける自己保持型光スイッチの製
作が可能になり、さらに本発明のスイッチのチャンネル
セレクタを構成要素として用いると、多段のアイソレー
タ機能付きチャンネルセレクタや、多段双方向通信用マ
トリクスチャンネルスイッチを容易に作製することがで
きる。本発明ではスイッチング機能が信号光の偏波状態
によらないために、光ファイバを用いた光通信あるいは
光信号処理の分野でも、十分に適用性を有するという特
徴を持っている。
は、磁気光学効果を有する結晶薄膜を用いた光スイッチ
において、上記薄膜面に平行な方向の磁場による非相反
45度回転効果を用いることによって、一般的に外力を
加えることにより光路を切り替え、上記外力を取り除い
てもその状態を保持し続ける自己保持型光スイッチの製
作が可能になり、さらに本発明のスイッチのチャンネル
セレクタを構成要素として用いると、多段のアイソレー
タ機能付きチャンネルセレクタや、多段双方向通信用マ
トリクスチャンネルスイッチを容易に作製することがで
きる。本発明ではスイッチング機能が信号光の偏波状態
によらないために、光ファイバを用いた光通信あるいは
光信号処理の分野でも、十分に適用性を有するという特
徴を持っている。
【図1】本発明による光スイッチの第1実施例を示す図
で、(a)は光スイッチを示し、(b)は偏波光分離合
波部を示す図、(c)はプリズム型偏光ビームスプリッ
タを示す図である。
で、(a)は光スイッチを示し、(b)は偏波光分離合
波部を示す図、(c)はプリズム型偏光ビームスプリッ
タを示す図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す図で、(a)は光ス
イッチの基本構成を示す図、(b)はソレノイドコイル
を示す図である。
イッチの基本構成を示す図、(b)はソレノイドコイル
を示す図である。
【図3】本発明の第3実施例を示す図である。
【図4】本発明の応用例として2×2のチャンネルセレ
クタおよび4×4アイソレータ機能付きチャンネルセレ
クタの構成を(a)〜(d)にそれぞれ示す図である。
クタおよび4×4アイソレータ機能付きチャンネルセレ
クタの構成を(a)〜(d)にそれぞれ示す図である。
【図5】本発明の応用例として8×8アイソレータ機能
付きチャンネルセレクタの構成を示す図である。
付きチャンネルセレクタの構成を示す図である。
【図6】本発明の応用例として(a)〜(d)に2×2
双方向通信用マトリクスチャンネルスイッチを、(e)
に4×4双方向通信用マトリクスチャンネルスイッチの
構成を示す図である。
双方向通信用マトリクスチャンネルスイッチを、(e)
に4×4双方向通信用マトリクスチャンネルスイッチの
構成を示す図である。
【図7】本発明の第4実施例を示す図である。
【図8】本発明の第5実施例を示す図で、(a)は光ス
イッチ本体を示し、(b)はソレノイドコイルを示す図
である。
イッチ本体を示し、(b)はソレノイドコイルを示す図
である。
【図9】本発明の第6実施例を示す図である。
【図10】本発明の動作原理を(a)〜(d)により説
明する図である。
明する図である。
【図11】本発明の動作原理を(a)〜(d)により説
明する図である。
明する図である。
【図12】本発明の動作原理を説明する図で、(a)は
光透過状態を示し、(b)は光遮光状態を説明する図で
ある。
光透過状態を示し、(b)は光遮光状態を説明する図で
ある。
22、43、55、82、92 磁性体光導波路(結
晶薄膜) 29、30、63、64 偏波光分離合波部
晶薄膜) 29、30、63、64 偏波光分離合波部
Claims (8)
- 【請求項1】磁気光学効果を有する結晶薄膜を用いた光
スイッチにおいて、上記薄膜面に平行な方向の磁場によ
る非相反45度回転効果を用いることを特徴とする光ス
イッチ。 - 【請求項2】上記結晶薄膜は、磁性体光導波路であるこ
とを特徴とする請求項1記載の光スイッチ。 - 【請求項3】上記結晶薄膜は、ガーネットであることを
特徴とする請求項1または請求項2記載の光スイッチ。 - 【請求項4】上記結晶薄膜は、該膜面に平行な磁場を反
転させて動作させることを特徴とする請求項1から請求
項3のいずれかに記載の光スイッチ。 - 【請求項5】上記磁場の反転は、光の透過率を切り替え
ることを特徴とする請求項4記載の光スイッチ。 - 【請求項6】上記光の透過率の切り換えは、偏光子、検
光子および非相反45度回転機能を有する素子を用いて
行うことを特徴とする請求項5記載の光スイッチ。 - 【請求項7】上記磁場を反転させる動作は、直交する成
分を2分する機能を有する素子または偏向光の非相反4
5度回転機能を有する素子、または偏向光の相反回転性
能を有する素子を用いて、磁場の反転により光路を切り
替えて行うことを特徴とする請求項6記載の光スイッ
チ。 - 【請求項8】上記非相反45度回転効果は、外力なしに
その状態を維持することを特徴とする請求項1記載の光
スイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19308294A JPH0862646A (ja) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19308294A JPH0862646A (ja) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | 光スイッチ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0862646A true JPH0862646A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16301930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19308294A Pending JPH0862646A (ja) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | 光スイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0862646A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002091069A1 (fr) * | 2001-05-07 | 2002-11-14 | Fujitsu Limited | Rotateur de faraday |
JP2013168681A (ja) * | 2003-06-03 | 2013-08-29 | Imra America Inc | インライン、高エネルギファイバチャープパルス増幅システム |
EP3128363A1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-02-08 | Maxphotonics Corporation | An optical isolator, a laser output head and a laser device |
-
1994
- 1994-08-17 JP JP19308294A patent/JPH0862646A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002091069A1 (fr) * | 2001-05-07 | 2002-11-14 | Fujitsu Limited | Rotateur de faraday |
JP2013168681A (ja) * | 2003-06-03 | 2013-08-29 | Imra America Inc | インライン、高エネルギファイバチャープパルス増幅システム |
EP3128363A1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-02-08 | Maxphotonics Corporation | An optical isolator, a laser output head and a laser device |
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