JPS58147710A - 導波形光制御デバイス - Google Patents
導波形光制御デバイスInfo
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- JPS58147710A JPS58147710A JP3031882A JP3031882A JPS58147710A JP S58147710 A JPS58147710 A JP S58147710A JP 3031882 A JP3031882 A JP 3031882A JP 3031882 A JP3031882 A JP 3031882A JP S58147710 A JPS58147710 A JP S58147710A
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- JP
- Japan
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- optical
- waveguide
- control
- control device
- electric field
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-
- 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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は基板上に設置し走光導波路を用いて光波の変調
、スイッチ等の光制御を行なう導波形光制御デバイスに
関する。
、スイッチ等の光制御を行なう導波形光制御デバイスに
関する。
光通信システムや光センサ、光情報処理システム等の光
応用システムの開発が進められており、これらのシステ
ムでは情報量や伝送速度、システム機能の拡大が図られ
つつある。そこで、光信号を変調する光変調器や、光信
号の光路を任意に切換える光スィッチ等の光制御デバイ
スの必要性が高１；）ている。上記デバイスに対しては
、高効率、高速、小形、単一モード７アイバとの結合が
必要な条件であるが、この他に、機能拡大という目的に
対しては、多機能デバイスを集積化できることが重要な
条件となる。止金 記要求をＩて満足すべく開発が進められているのが導波
形光制御デバイスであシ、これは、基板上に設置した光
導波路を用いて構成される。
応用システムの開発が進められており、これらのシステ
ムでは情報量や伝送速度、システム機能の拡大が図られ
つつある。そこで、光信号を変調する光変調器や、光信
号の光路を任意に切換える光スィッチ等の光制御デバイ
スの必要性が高１；）ている。上記デバイスに対しては
、高効率、高速、小形、単一モード７アイバとの結合が
必要な条件であるが、この他に、機能拡大という目的に
対しては、多機能デバイスを集積化できることが重要な
条件となる。止金 記要求をＩて満足すべく開発が進められているのが導波
形光制御デバイスであシ、これは、基板上に設置した光
導波路を用いて構成される。
導波形光制御デバイスを一枚の基板上に多数個集積し、
上述の多機能集積化デバイスを得ようとする試みも行な
われている。
上述の多機能集積化デバイスを得ようとする試みも行な
われている。
導波形光制御デバイスで高効率、高速性を得る場合には
通常、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０ｓ）結晶やタンタ
ル酸リチウム（ＬｉＴａＯｓ ）結晶等の強誘電体が基
板としてよく用いられる。上記結晶は大きい電気光学効
果を有し、かつ、金属の拡散によシ比較的容易に光導波
路を製作できるからである。光制御デバイスとしては方
向性結合形構成や全反射形構成が通常よく用いられる。
通常、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０ｓ）結晶やタンタ
ル酸リチウム（ＬｉＴａＯｓ ）結晶等の強誘電体が基
板としてよく用いられる。上記結晶は大きい電気光学効
果を有し、かつ、金属の拡散によシ比較的容易に光導波
路を製作できるからである。光制御デバイスとしては方
向性結合形構成や全反射形構成が通常よく用いられる。
方向性結合形構成では幅数μｍ〜数十μｍの光導波路２
本を数μｍの間隔で互いに近接させ光導波路近傍に設け
た制御電極に電圧を印加することにより上記２本の光導
波路間の結合度を制御するものである。一方、全反射形
構成では、２本の光導波路を数度の角度で交差させ、そ
の交差部に制御電極を設置して交差部における光波の反
射率を制御する。
本を数μｍの間隔で互いに近接させ光導波路近傍に設け
た制御電極に電圧を印加することにより上記２本の光導
波路間の結合度を制御するものである。一方、全反射形
構成では、２本の光導波路を数度の角度で交差させ、そ
の交差部に制御電極を設置して交差部における光波の反
射率を制御する。
上記のような方向性結合形あるいは全反射形の光制御デ
バイスを１光制御エレメントとしてそれらを複数個単一
の基板上に集積することによシ、マトリックス状の光ス
ィッチや光スイツチ列、光変調器列等の複合機能をもっ
た光制御デバイスを得ることができる。しかし、この場
合、各エレメントを近接させて設置するとある１つの制
御電極に印加した電界が隣接するエレメントにもれてし
まうという問題が生ずる。一方、各エレメント間隔を広
げて光制御エレメントを集積すること、光導波路を大き
い角度で曲げたル、小さい曲率で曲げたシする必要が生
ずるため光伝搬損失が大きくなる。上述のもれ電界は隣
接エレメントの状態を乱し、例えば光スィッチではクロ
ストークを増大させる等の悪影響を招く。そこで従来は
伝搬損失を小さくし、かつもれ電界を防ぐために集積可
能なエレメント数は制限されていた。
バイスを１光制御エレメントとしてそれらを複数個単一
の基板上に集積することによシ、マトリックス状の光ス
ィッチや光スイツチ列、光変調器列等の複合機能をもっ
た光制御デバイスを得ることができる。しかし、この場
合、各エレメントを近接させて設置するとある１つの制
御電極に印加した電界が隣接するエレメントにもれてし
まうという問題が生ずる。一方、各エレメント間隔を広
げて光制御エレメントを集積すること、光導波路を大き
い角度で曲げたル、小さい曲率で曲げたシする必要が生
ずるため光伝搬損失が大きくなる。上述のもれ電界は隣
接エレメントの状態を乱し、例えば光スィッチではクロ
ストークを増大させる等の悪影響を招く。そこで従来は
伝搬損失を小さくし、かつもれ電界を防ぐために集積可
能なエレメント数は制限されていた。
本発明の目的は各エレメントを近接した場合に上述のよ
うな電界もれによる影響を低減し、多数のエレメントが
集積可能な導波形光制御デバイスを提供することにある
。
うな電界もれによる影響を低減し、多数のエレメントが
集積可能な導波形光制御デバイスを提供することにある
。
本発明の導波形光制御デバイスは、電気光学効果を有す
る誘電体基板、例えばニオブ酸リチウム結晶基板上に光
導波路と該光導路に近接して設けた制御電極からなる光
制御エレメントを複数個配置し、上記光制御エレメント
間に溝を設置することによシ構成される。
る誘電体基板、例えばニオブ酸リチウム結晶基板上に光
導波路と該光導路に近接して設けた制御電極からなる光
制御エレメントを複数個配置し、上記光制御エレメント
間に溝を設置することによシ構成される。
本発明の光制御デバイスでは各光制御エレメントを近接
させて配置しても電界もれによる影響を非常に小さくで
きるので多数エレメントが集積可能である。
させて配置しても電界もれによる影響を非常に小さくで
きるので多数エレメントが集積可能である。
以下図面を参照し、本発明の詳細な説明する。
第１図は従来の導波形光制御デノくイスの一例を示す図
であり、方向性結合形の光制御エレメントを３個用いた
２×４導波形光スイツチの平面図である。第１図におい
て、Ｚ板のＬｔＮｂＯｓ結晶基板１上に光導波路２，３
，４，５，６．７が通常のチタン拡散法によって形成さ
れている。チタン拡散法とは、光導波路２，３，４，５
，６．７のパターンを数百久のチタン薄膜で作成し、１
０００℃程度で数時間熱拡散を行なって光導波路を得る
方法である。ここで光導波路２，３，４，５，６゜７の
幅は全て数８ｍ〜士数μｍである。光導波路２と３．４
と５及び６と７はそれぞれ互いに数μｍ程度まで近接し
て方向性結合器１１，１２．１３を形成している。光導
波路２と５．３と６はそれぞれ接続されている。方向性
結合器１１，１２゜１３の結合量は、それを構成する２
つの光導波路間の位相速度差によって大きく変化するの
で、通常、光スィッチでは光導波路近傍に設置した制御
電極に電圧を印加して、光導波路中に生ずる電界と電気
光学効果によって光導波路の位相速度を変化させてスイ
ッチング制御を行嫌っている。本光スィッチでは２板基
板を用いているので方向性結合器１１，１２．１３のそ
れぞれに対する制御電極１４と１５．１６と１７．１８
と１９は光導波路上に光吸収を防ぐための８１０．膜２
０をはさんで設置されている。また本光スィッチでは方
向性結合器１１，１２．１３は制御電極に電圧を印加し
ない状態で互いに１００％結合となシ、制御用電極に電
圧Ｖを印加したときに結合がＯとなるように製作されて
いる。すなわち、制御電極への印加電圧が全て０のとき
、光導波路２への入射光２１は方向性結合器１１で光導
波路３へ結合し、方向性結合器１３で光導波路７へ結合
して出射光２３となる。同様に光導波路３への入射光２
２は光導波路４に結合して出射光２４となる。ここで制
御電極１８にのみ電圧Ｖを印加すると、方向性結合器１
３の結合が０と −なるので入射光２１は光導波路６
からの出射光２５となる。通常、本光スィッチのように
複数の方向性結合器形光制御エレメントを接続する場合
には、小さい角度θで光導波路を折シ曲げて接続される
。但し、折れ曲夛部で光損失が小さくなるようにθの値
は非常に小さい値が用いられる。例えば光損失をｌ ｃ
ｌＢ以下とするためにはθは数ｍ ｒａｄ以下とする必
要がある。このとき、折れ曲シ部の長さｌを数ｎとする
と方向性結合器１２と１３の間隔Ｓは非常に狭くなって
しまう。例えばθ＝＝４＊ｒａｄ 、 ｌ＝２．５ｍと
すると５＝２０μｍ程度となる。計算によると制御電極
１８ ［ＥＥＶｅＥｌ］ｍＬ−［、Ｉｎ！＆−１１６，
１７’ヂ を電圧０としたとき光導波路４及び５の中にも電界が生
じ光導波路４と５の間には、光導波路６と７の間に生ず
る位相速度差の８％に相当する位相速度差が生じ、光導
波路４からの出射光２４の１．６係（−１８ｄＢ ）程
度に相当する光が光導波路５にもれてしまう。
であり、方向性結合形の光制御エレメントを３個用いた
２×４導波形光スイツチの平面図である。第１図におい
て、Ｚ板のＬｔＮｂＯｓ結晶基板１上に光導波路２，３
，４，５，６．７が通常のチタン拡散法によって形成さ
れている。チタン拡散法とは、光導波路２，３，４，５
，６．７のパターンを数百久のチタン薄膜で作成し、１
０００℃程度で数時間熱拡散を行なって光導波路を得る
方法である。ここで光導波路２，３，４，５，６゜７の
幅は全て数８ｍ〜士数μｍである。光導波路２と３．４
と５及び６と７はそれぞれ互いに数μｍ程度まで近接し
て方向性結合器１１，１２．１３を形成している。光導
波路２と５．３と６はそれぞれ接続されている。方向性
結合器１１，１２゜１３の結合量は、それを構成する２
つの光導波路間の位相速度差によって大きく変化するの
で、通常、光スィッチでは光導波路近傍に設置した制御
電極に電圧を印加して、光導波路中に生ずる電界と電気
光学効果によって光導波路の位相速度を変化させてスイ
ッチング制御を行嫌っている。本光スィッチでは２板基
板を用いているので方向性結合器１１，１２．１３のそ
れぞれに対する制御電極１４と１５．１６と１７．１８
と１９は光導波路上に光吸収を防ぐための８１０．膜２
０をはさんで設置されている。また本光スィッチでは方
向性結合器１１，１２．１３は制御電極に電圧を印加し
ない状態で互いに１００％結合となシ、制御用電極に電
圧Ｖを印加したときに結合がＯとなるように製作されて
いる。すなわち、制御電極への印加電圧が全て０のとき
、光導波路２への入射光２１は方向性結合器１１で光導
波路３へ結合し、方向性結合器１３で光導波路７へ結合
して出射光２３となる。同様に光導波路３への入射光２
２は光導波路４に結合して出射光２４となる。ここで制
御電極１８にのみ電圧Ｖを印加すると、方向性結合器１
３の結合が０と −なるので入射光２１は光導波路６
からの出射光２５となる。通常、本光スィッチのように
複数の方向性結合器形光制御エレメントを接続する場合
には、小さい角度θで光導波路を折シ曲げて接続される
。但し、折れ曲夛部で光損失が小さくなるようにθの値
は非常に小さい値が用いられる。例えば光損失をｌ ｃ
ｌＢ以下とするためにはθは数ｍ ｒａｄ以下とする必
要がある。このとき、折れ曲シ部の長さｌを数ｎとする
と方向性結合器１２と１３の間隔Ｓは非常に狭くなって
しまう。例えばθ＝＝４＊ｒａｄ 、 ｌ＝２．５ｍと
すると５＝２０μｍ程度となる。計算によると制御電極
１８ ［ＥＥＶｅＥｌ］ｍＬ−［、Ｉｎ！＆−１１６，
１７’ヂ を電圧０としたとき光導波路４及び５の中にも電界が生
じ光導波路４と５の間には、光導波路６と７の間に生ず
る位相速度差の８％に相当する位相速度差が生じ、光導
波路４からの出射光２４の１．６係（−１８ｄＢ ）程
度に相当する光が光導波路５にもれてしまう。
上記の電界のもれＫより生ずるクロストークは通常許容
されるクロストーク−２０〜−２４４よ）４大きくなっ
てしまう、一方、間隔Ｓを電界もれかないように大きく
しようとすると折れ曲シ部の長さｌが非常に長くなって
しまい、多くの光制御エレメントを小さな基板に集積す
ること社できない。
されるクロストーク−２０〜−２４４よ）４大きくなっ
てしまう、一方、間隔Ｓを電界もれかないように大きく
しようとすると折れ曲シ部の長さｌが非常に長くなって
しまい、多くの光制御エレメントを小さな基板に集積す
ること社できない。
本発明では光制御エレメントの制御電極間に溝を設置す
ることＫよ）上記の欠点を除くことができる。
ることＫよ）上記の欠点を除くことができる。
第２図は本発明による導波形光制御デバイスの実施例を
示す断面図である。本実施例は第１図の従来の導波形光
制御デバイスと光導波路、制御電極の形状は全て同じで
あるが、第１図の方向性結合器１２と１３の間の破線で
囲んだ領域に溝３０を設置したことが異なっている。第
２図は上記溝３０と方向性結合器１２．１３を含む断面
を示す。本実施例では制御電極１８に電圧Ｖを印加し、
制御電極１６，１７．１９を電圧０としたときでも光導
波路４．５への電界のもれを小さくできるので、光導波
路４と５の間に生ずるクロストークは一２９ｄＢ以下と
なる。ここで溝３０の深さは、電界分布の深さく通常３
〜１０μｍ）と同程度であれば本発明の効果が得られる
。また本実施例では方向性結合器１２と１３の間隔をさ
らに接近させることが可能とな）、折れ曲シ部の長さを
さらに短くできるので多くの光制御エレメントを小さな
基板に集積することができる。
示す断面図である。本実施例は第１図の従来の導波形光
制御デバイスと光導波路、制御電極の形状は全て同じで
あるが、第１図の方向性結合器１２と１３の間の破線で
囲んだ領域に溝３０を設置したことが異なっている。第
２図は上記溝３０と方向性結合器１２．１３を含む断面
を示す。本実施例では制御電極１８に電圧Ｖを印加し、
制御電極１６，１７．１９を電圧０としたときでも光導
波路４．５への電界のもれを小さくできるので、光導波
路４と５の間に生ずるクロストークは一２９ｄＢ以下と
なる。ここで溝３０の深さは、電界分布の深さく通常３
〜１０μｍ）と同程度であれば本発明の効果が得られる
。また本実施例では方向性結合器１２と１３の間隔をさ
らに接近させることが可能とな）、折れ曲シ部の長さを
さらに短くできるので多くの光制御エレメントを小さな
基板に集積することができる。
第３図は本発明による導波形光制御デバイスの他の実施
例を示す断面図である。本実施例も第２図の実施例と光
導波路、制御電極形状は全て同じであるが、溝の位置及
び形状が異なっている。本実施例においては、制御電極
１６及び１８に近接してそれぞれ溝３１及び３２を設け
、また、制御電極１７及び１９に近接して溝３３及び３
４を設けている。但し、溝３１，３２，３３゜３４はそ
れぞれ光導波路５，６，４．７からは一以上離れており
、また、Ｓｓ’、膜２０を溝を形成後コーティングして
いるので光伝搬特性に与える溝の影響が小さくなるよう
に形成されている。
例を示す断面図である。本実施例も第２図の実施例と光
導波路、制御電極形状は全て同じであるが、溝の位置及
び形状が異なっている。本実施例においては、制御電極
１６及び１８に近接してそれぞれ溝３１及び３２を設け
、また、制御電極１７及び１９に近接して溝３３及び３
４を設けている。但し、溝３１，３２，３３゜３４はそ
れぞれ光導波路５，６，４．７からは一以上離れており
、また、Ｓｓ’、膜２０を溝を形成後コーティングして
いるので光伝搬特性に与える溝の影響が小さくなるよう
に形成されている。
本実施例は、第２図の実施例に比べて印加電界の閉込め
効果が強いので隣接光制御エレメントへの電界もれが非
常に少なく、また、電界が光導波路中に有効に印加され
るので高効率が得られるという特長がある。
効果が強いので隣接光制御エレメントへの電界もれが非
常に少なく、また、電界が光導波路中に有効に印加され
るので高効率が得られるという特長がある。
以上述べたように本発明によれば、光制御エレメントを
近接した場合に電界もれによる影響が低減され、多数の
エレメントが集積可能な導波形光制御デバイスが得られ
る。
近接した場合に電界もれによる影響が低減され、多数の
エレメントが集積可能な導波形光制御デバイスが得られ
る。
なお、本発明は上述の実施例に限定されないのはいうま
でもない。例えば基板としては通常光導波路をはさんで
電極が設置されるＸ板又はＹ板ＬｔＮｂＯ，やＬｉＴｓ
Ｏ＠結晶等を用いることができる。また光制御エレメン
トとしては、光変調器、偏光変換器、可変波長フィルタ
ー等を集積する場合や、全反射形の光制御エレメントを
集積する場合にも本発明を用いることができる。
でもない。例えば基板としては通常光導波路をはさんで
電極が設置されるＸ板又はＹ板ＬｔＮｂＯ，やＬｉＴｓ
Ｏ＠結晶等を用いることができる。また光制御エレメン
トとしては、光変調器、偏光変換器、可変波長フィルタ
ー等を集積する場合や、全反射形の光制御エレメントを
集積する場合にも本発明を用いることができる。
第１図は従来の導波形光制御デバイスを示す平面図、第
２図、第３図は本発明による導波形光制御デバイスの実
施例を示す断面図である。 図において、ｌは誘電体基板、２，３，４，５゜６．７
は光導波路、１４．１５．１６．１７．１８．１９は制
御電極、３０，３１，３２，３３．３４は溝を示す。 π ２ 第 １ 図
２図、第３図は本発明による導波形光制御デバイスの実
施例を示す断面図である。 図において、ｌは誘電体基板、２，３，４，５゜６．７
は光導波路、１４．１５．１６．１７．１８．１９は制
御電極、３０，３１，３２，３３．３４は溝を示す。 π ２ 第 １ 図
Claims (1)
- 電気光学効果を有する誘電体基板上に先導波路及び該光
導波路に近接して設けた制御電極とからなる光制御エレ
メントを複数個配置して構成される導波形光制御デバイ
スにおいて、少くとも互いに隣接する光制御エレメント
間に＃＃を設置したことを特徴とする導波形光制御デバ
イス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031882A JPS58147710A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 導波形光制御デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031882A JPS58147710A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 導波形光制御デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58147710A true JPS58147710A (ja) | 1983-09-02 |
| JPH0425524B2 JPH0425524B2 (ja) | 1992-05-01 |
Family
ID=12300441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3031882A Granted JPS58147710A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 導波形光制御デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58147710A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01142907U (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-29 | ||
| JPH02214828A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-27 | Fujitsu Ltd | 集積化光導波路デバイス |
| JP2009053444A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
| EP2136240A1 (en) * | 2007-03-29 | 2009-12-23 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide element, and method for restraining temperature crosstalk of optical waveguide element |
| JP2012068679A (ja) * | 2011-12-19 | 2012-04-05 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
| JP2012098744A (ja) * | 2011-12-19 | 2012-05-24 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
-
1982
- 1982-02-26 JP JP3031882A patent/JPS58147710A/ja active Granted
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| APPLIED PHYSICS LETTER=1978 * |
| APPLIED PHYSICS LETTER=1979 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01142907U (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-29 | ||
| JPH02214828A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-27 | Fujitsu Ltd | 集積化光導波路デバイス |
| EP2136240A1 (en) * | 2007-03-29 | 2009-12-23 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide element, and method for restraining temperature crosstalk of optical waveguide element |
| EP2136240A4 (en) * | 2007-03-29 | 2013-08-14 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | OPTICAL WAVEGUIDE MEMBER AND METHOD FOR LIMITING TEMPERATURE CROSSTALK OF OPTICAL WAVEGUIDE ELEMENT |
| JP2009053444A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
| JP2012068679A (ja) * | 2011-12-19 | 2012-04-05 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
| JP2012098744A (ja) * | 2011-12-19 | 2012-05-24 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0425524B2 (ja) | 1992-05-01 |
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