JPS58202406A - 導波形光ビ−ム・スプリツタ - Google Patents
導波形光ビ−ム・スプリツタInfo
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- JPS58202406A JPS58202406A JP8617882A JP8617882A JPS58202406A JP S58202406 A JPS58202406 A JP S58202406A JP 8617882 A JP8617882 A JP 8617882A JP 8617882 A JP8617882 A JP 8617882A JP S58202406 A JPS58202406 A JP S58202406A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
- G01C19/721—Details
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
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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】
この発明は、光ビームを２つに分岐させたり、逆に２つ
の光ビームを重ね合わせたりする場合に用いる導波形光
ビーム・スプリッタに関する。
の光ビームを重ね合わせたりする場合に用いる導波形光
ビーム・スプリッタに関する。
光通信、光情報処理の実用化をはかる上で光集積回路技
術は不可欠なものである。この技術のなかにあって、導
波形光回路技術はとりわけ重要な基本技術となっている
。種々の光回路を導波形で構成する試みが盛んにおこな
われているが、そうしたもののひとつに光ビーム・スプ
リッタがある。導波形光回路において光ビーム・スプリ
ッタの機能を果すものとしては、従来、方向性結合器が
利用されてきた。これは、２本の近接した平行光導波路
からなり、光導波路間の結合で光のパワーが光導波路間
を互いに移行するようにしたもので、先導波路間隔すな
わち結合の強さと光導波路の結合長とを適切に設定すれ
ば、ビュム・スプリッタと同等な機能を実現することが
できる。しかしながら、そのためには光導波路の形状、
間隔および結合長の３つのパラメータを適切な値に、精
密に設定しなければならないという欠点があった。
術は不可欠なものである。この技術のなかにあって、導
波形光回路技術はとりわけ重要な基本技術となっている
。種々の光回路を導波形で構成する試みが盛んにおこな
われているが、そうしたもののひとつに光ビーム・スプ
リッタがある。導波形光回路において光ビーム・スプリ
ッタの機能を果すものとしては、従来、方向性結合器が
利用されてきた。これは、２本の近接した平行光導波路
からなり、光導波路間の結合で光のパワーが光導波路間
を互いに移行するようにしたもので、先導波路間隔すな
わち結合の強さと光導波路の結合長とを適切に設定すれ
ば、ビュム・スプリッタと同等な機能を実現することが
できる。しかしながら、そのためには光導波路の形状、
間隔および結合長の３つのパラメータを適切な値に、精
密に設定しなければならないという欠点があった。
この発明は、複雑、精密なパラメータの設定を必要とせ
ず、構成が容易な導波形光ビームΦスプリッタを得るこ
とを目的とする。
ず、構成が容易な導波形光ビームΦスプリッタを得るこ
とを目的とする。
この発明による導波形光ビーム・スプリッタは、等しい
位相定数を有しかつ一端で互いに交差する１対の単一モ
ード光導波路と、互いに異なる位相定数を有しかつ一端
で互いに交差する１対の単一モード光導波路とが、それ
ぞれの交差部で互いに結合されており、各光導波路対に
おける２本の光導波路の交差角が、光が光導波路にそっ
て微小距離伝搬したときの光導波路間の間隔の変化が伝
搬した距離に対して無視できる程度に小さく設定されて
いることを特徴とする。光導波路は、光学材料の基板上
に周囲よりも屈折率の大きい部分を形成することにより
、または光ファイバによりつくられる。この発明におい
ては、互いに交差する２対の光導波路をイ つくり、各光導波路対の交窓角を微小に設定するだけで
よいから、無調整で容易に製造できる。
位相定数を有しかつ一端で互いに交差する１対の単一モ
ード光導波路と、互いに異なる位相定数を有しかつ一端
で互いに交差する１対の単一モード光導波路とが、それ
ぞれの交差部で互いに結合されており、各光導波路対に
おける２本の光導波路の交差角が、光が光導波路にそっ
て微小距離伝搬したときの光導波路間の間隔の変化が伝
搬した距離に対して無視できる程度に小さく設定されて
いることを特徴とする。光導波路は、光学材料の基板上
に周囲よりも屈折率の大きい部分を形成することにより
、または光ファイバによりつくられる。この発明におい
ては、互いに交差する２対の光導波路をイ つくり、各光導波路対の交窓角を微小に設定するだけで
よいから、無調整で容易に製造できる。
まず、この発明による光ビーム・スプリッタの動作原理
について説明する。第１図において、１対の単一モード
光導波路（１）と（２）がその一端において微小角度θ
１で交差している。これらの光導波路（１）と（２）と
は等しい巾Ｗ １ 、 Ｗ ２を有しており、したがっ
て位相定数が等しく設定されている。もう１対の単一モ
ード光導波路（３）と（４）とがあり、これらの光導波
路（３）と（４）もまた一端にて微小角度θ２で交差し
ている。光導波路（３）と（４）の巾Ｗ３とＷ４とは異
なり、光導波路（４）の巾Ｗ４は光導波路（３）の巾Ｗ
３よりも狭くなっている。したがって、先導波路（３）
と（４）の位相定数は異なり、光導波路（３）の方が大
きい。光導波路ｉｌｌ ［２１の巾Ｗｌ、Ｗ２と光導波
路（３）の巾Ｗ３とは、第１図では等しく設定されてい
るが、必ずしも等しくなくてもよい。また、交差角はθ
ｌ〉θ２に設定されているが、θくθ２であってもよい
。このような光導波路（１１１２＋と光導波路＋３１
＋４１とは、これらの先導波路がほぼ直線状になるよう
に、それぞれの交差部で結合されている。この結合・部
を符号（５）で示す。説明の便宜のために、光導波路ｆ
ｉｌ ＋２１から光導波路＋３１ ＋４１に向う方向を
２軸、紙面に垂直な方向をＸ軸として、ＸＹｚ座標軸を
とる。また、光導波路＋１１ （２＋を対称側、光導波
路ｆ３＋ ＋４＋を非対象側と呼ぶ。
について説明する。第１図において、１対の単一モード
光導波路（１）と（２）がその一端において微小角度θ
１で交差している。これらの光導波路（１）と（２）と
は等しい巾Ｗ １ 、 Ｗ ２を有しており、したがっ
て位相定数が等しく設定されている。もう１対の単一モ
ード光導波路（３）と（４）とがあり、これらの光導波
路（３）と（４）もまた一端にて微小角度θ２で交差し
ている。光導波路（３）と（４）の巾Ｗ３とＷ４とは異
なり、光導波路（４）の巾Ｗ４は光導波路（３）の巾Ｗ
３よりも狭くなっている。したがって、先導波路（３）
と（４）の位相定数は異なり、光導波路（３）の方が大
きい。光導波路ｉｌｌ ［２１の巾Ｗｌ、Ｗ２と光導波
路（３）の巾Ｗ３とは、第１図では等しく設定されてい
るが、必ずしも等しくなくてもよい。また、交差角はθ
ｌ〉θ２に設定されているが、θくθ２であってもよい
。このような光導波路（１１１２＋と光導波路＋３１
＋４１とは、これらの先導波路がほぼ直線状になるよう
に、それぞれの交差部で結合されている。この結合・部
を符号（５）で示す。説明の便宜のために、光導波路ｆ
ｉｌ ＋２１から光導波路＋３１ ＋４１に向う方向を
２軸、紙面に垂直な方向をＸ軸として、ＸＹｚ座標軸を
とる。また、光導波路＋１１ （２＋を対称側、光導波
路ｆ３＋ ＋４＋を非対象側と呼ぶ。
簡単のために、Ｘ方向には変化のない２次元構造を考え
る。また、２つの交差角θ１、θ２はいずれも十分に小
さく、光波はほぼ２方向に進行し、２方向の微小変化に
対して光導波路（１）と（２）の間隔、および光導波路
（３）と（４）の間隔の変化は無視できるものとする。
る。また、２つの交差角θ１、θ２はいずれも十分に小
さく、光波はほぼ２方向に進行し、２方向の微小変化に
対して光導波路（１）と（２）の間隔、および光導波路
（３）と（４）の間隔の変化は無視できるものとする。
すなわち、結合部（５）を除いて、微小区間を考えれば
、２本の平行な光導波路があり、Ｙ方向に一様な５層構
造が形成されている、とみなすことができるものとする
。このような場合には、ローカル・ノーマル・モード（
Ｌｏｅａｌ Ｎｏｒｍａｌ Ｍｏｄｅ ）による解析法
が適用できる。
、２本の平行な光導波路があり、Ｙ方向に一様な５層構
造が形成されている、とみなすことができるものとする
。このような場合には、ローカル・ノーマル・モード（
Ｌｏｅａｌ Ｎｏｒｍａｌ Ｍｏｄｅ ）による解析法
が適用できる。
よく知られているように、２つの単一モード先導波路か
らなる５層光導波路の固有モード番こは、偶モードと奇
モードの２種類がある。第２図（ａ）、 （ｂ）には、
この５層光導波路構造１こおける偶モードと奇モードの
伝搬状態がそれぞれ示されている。第２図（６）には、
この５層光導波路構造の偶、奇両モードの位相定数の変
化の様子が示されている。光導波路（１１＋２１からな
る対称側において、結合部（５）から十分に速く、光導
波路（１）と（２）の間隔が広い位置では、光導波路（
１）と（２）の間の結合が無視できるため２つの固有モ
ードは縮退し、両モードの位相定数は等しい。結合部（
５）に近づくにつれて縮退がとけて両モードの位相定数
の差が大きくなる。結合部（５）では、２つの光導波路
が１つになり、３層光導波路構造となるため、偶モード
は３層光導波路の基本モード（位相定数の大きい方）に
、奇モードは１次モード（位相定数の小さい方）にそれ
ぞれ移行する。結合部（５）を過ぎて、光導波路（３）
と（４）からなる非対称側にはいると、光導波路（３）
と（４）の間隔が再び拡大するため両モ〒ドの位相定数
の差は減少するが、光導波路（３）と（４）の位相定数
が異なるので偶、奇モードの位相定数はそれぞれ異なる
値に漸近する。この例では、光導波路（３）の幅が光導
波路（４）の幅より広くなっているから、位相定数は先
導波路（３）のはうで大きい。したがって、偶モードの
光波パワーは光導波路（３）に、奇モードの光波パワー
は光導波路（４）にそれぞれ集中する。
らなる５層光導波路の固有モード番こは、偶モードと奇
モードの２種類がある。第２図（ａ）、 （ｂ）には、
この５層光導波路構造１こおける偶モードと奇モードの
伝搬状態がそれぞれ示されている。第２図（６）には、
この５層光導波路構造の偶、奇両モードの位相定数の変
化の様子が示されている。光導波路（１１＋２１からな
る対称側において、結合部（５）から十分に速く、光導
波路（１）と（２）の間隔が広い位置では、光導波路（
１）と（２）の間の結合が無視できるため２つの固有モ
ードは縮退し、両モードの位相定数は等しい。結合部（
５）に近づくにつれて縮退がとけて両モードの位相定数
の差が大きくなる。結合部（５）では、２つの光導波路
が１つになり、３層光導波路構造となるため、偶モード
は３層光導波路の基本モード（位相定数の大きい方）に
、奇モードは１次モード（位相定数の小さい方）にそれ
ぞれ移行する。結合部（５）を過ぎて、光導波路（３）
と（４）からなる非対称側にはいると、光導波路（３）
と（４）の間隔が再び拡大するため両モ〒ドの位相定数
の差は減少するが、光導波路（３）と（４）の位相定数
が異なるので偶、奇モードの位相定数はそれぞれ異なる
値に漸近する。この例では、光導波路（３）の幅が光導
波路（４）の幅より広くなっているから、位相定数は先
導波路（３）のはうで大きい。したがって、偶モードの
光波パワーは光導波路（３）に、奇モードの光波パワー
は光導波路（４）にそれぞれ集中する。
上述の説明は、光が対称側から非対称側に伝搬する場合
のものであるが、非対称側から対称側に光が進む場合に
は、上述の説明を逆にたどればよい。
のものであるが、非対称側から対称側に光が進む場合に
は、上述の説明を逆にたどればよい。
第３図は、上述の光導波路に対称側から種々の光波を入
力したときに得られる光波出力を示している。第３図（
ａ）は、対称側の２つの光導波路（１１（２１に同相の
光波が人力した場合である０対称側では偶モードが励振
されて伝搬し、結合部（５）では基本モードに、非対称
側では再び偶モー（Ｔ ドにそれぞれ変化する。非対称側にお４る偶モードの光
波パワーは光導波路（３）に集中しているため、出力光
波は光導波路（３）から得られる。第３図（ｂ）は、互
いに逆相の光波を対称側の２つの先導波路＋１１ ＋２
１に入力した場合である。対称側では奇モードが励振さ
れて伝搬し、結合部（５）では１次モードに、非対称側
では再び奇モードにそれぞれ変化する。非対称側におけ
る奇モードの光波パワーは光導波路（４）に集中してい
るため、出力光波は光導波路（４）から得られる。第３
図（（１）は、光波が光導波路（１）にのみ入力した場
合である。この場合には、対称側で偶モードと奇モード
とが等しいパワーで励振されたと考えられるから、第３
図（ａ）と（ｂ）の重ね合わせとなり、光導波路（３）
と（４）に等しいパワーの光波が出力される。
力したときに得られる光波出力を示している。第３図（
ａ）は、対称側の２つの光導波路（１１（２１に同相の
光波が人力した場合である０対称側では偶モードが励振
されて伝搬し、結合部（５）では基本モードに、非対称
側では再び偶モー（Ｔ ドにそれぞれ変化する。非対称側にお４る偶モードの光
波パワーは光導波路（３）に集中しているため、出力光
波は光導波路（３）から得られる。第３図（ｂ）は、互
いに逆相の光波を対称側の２つの先導波路＋１１ ＋２
１に入力した場合である。対称側では奇モードが励振さ
れて伝搬し、結合部（５）では１次モードに、非対称側
では再び奇モードにそれぞれ変化する。非対称側におけ
る奇モードの光波パワーは光導波路（４）に集中してい
るため、出力光波は光導波路（４）から得られる。第３
図（（１）は、光波が光導波路（１）にのみ入力した場
合である。この場合には、対称側で偶モードと奇モード
とが等しいパワーで励振されたと考えられるから、第３
図（ａ）と（ｂ）の重ね合わせとなり、光導波路（３）
と（４）に等しいパワーの光波が出力される。
光波を非対称側から入力することもでき、この場合には
上述した逆の過程をたどる。たとえば、先導波路（３）
に光波が入力した場合には、対称側の画先導波路（１）
と（２）とから同相の光波が出力される（第３図（、）
に破線の矢印で示す）。他についても同じように考える
ことができる。以上の考察から、この先導波路構造が通
常の光ビーム・スプリッタ（たとえばハーフφミラー）
と等価な機能を有するものであることが理解されよう。
上述した逆の過程をたどる。たとえば、先導波路（３）
に光波が入力した場合には、対称側の画先導波路（１）
と（２）とから同相の光波が出力される（第３図（、）
に破線の矢印で示す）。他についても同じように考える
ことができる。以上の考察から、この先導波路構造が通
常の光ビーム・スプリッタ（たとえばハーフφミラー）
と等価な機能を有するものであることが理解されよう。
第４図は実施例を示している。Ｌ ｉ Ｎ ｂ ０３結
晶基板（１０１の一面上に、Ｔｉを熱拡散することによ
り、第１図に示すような先導波路（１）と（２）の対、
光導波路（３）と（４）の対およびこＥ６の交差部の結
合部（５）が形成されている。これらの光導波路（１）
〜（４）の結合部（５）と反対側端部には、平行な先導
波路ｆａｌｌ （１２） （１３１Ｇ４１がそれぞれ連
続している。光導波路ｆｉｌｌ ＋１２１を入力側、光
導波路ａｓ Ｑ４＋を出力側とすることもてきるし、逆
に光導波路ａ：ｉ （１４１を入力側、光導波路０１１
（１２１を出力側とすることも可能である。いずれに
しても、上述の動作原理のところで説明した種々の光分
岐または重ね合せを行なうことができる。゛光導波路（
１）と（２）の交差角、を導波路（３）と（４）の交差
角θ１、Ｇ２はいずれも１．２°以下の小さい値にとら
れている。光導波路（３）と（４）の交差角θ２を小さ
くすると、両光導波路（３１＋４１の非対称性が強調さ
れるから、非対称側の交差角θ２を対称側の交差角θ１
より小さくする方が有利である。
晶基板（１０１の一面上に、Ｔｉを熱拡散することによ
り、第１図に示すような先導波路（１）と（２）の対、
光導波路（３）と（４）の対およびこＥ６の交差部の結
合部（５）が形成されている。これらの光導波路（１）
〜（４）の結合部（５）と反対側端部には、平行な先導
波路ｆａｌｌ （１２） （１３１Ｇ４１がそれぞれ連
続している。光導波路ｆｉｌｌ ＋１２１を入力側、光
導波路ａｓ Ｑ４＋を出力側とすることもてきるし、逆
に光導波路ａ：ｉ （１４１を入力側、光導波路０１１
（１２１を出力側とすることも可能である。いずれに
しても、上述の動作原理のところで説明した種々の光分
岐または重ね合せを行なうことができる。゛光導波路（
１）と（２）の交差角、を導波路（３）と（４）の交差
角θ１、Ｇ２はいずれも１．２°以下の小さい値にとら
れている。光導波路（３）と（４）の交差角θ２を小さ
くすると、両光導波路（３１＋４１の非対称性が強調さ
れるから、非対称側の交差角θ２を対称側の交差角θ１
より小さくする方が有利である。
基板としてはＬｉＮｂＯ３以外にも他の多くの光学材料
を使用することができる０たとえば、ガラスを基板とし
て用い、銀イオンを拡散することにより光導波路を形成
することができる。
を使用することができる０たとえば、ガラスを基板とし
て用い、銀イオンを拡散することにより光導波路を形成
することができる。
また、基板上に光導波路を形成せずに、光ファイバを用
いてもこの発明による光ビーム・スプリッタを構成する
ことは可能である。
いてもこの発明による光ビーム・スプリッタを構成する
ことは可能である。
第５図は、応用例を示し、この発明による導波形光ビー
ム拳スプリッタを用いて反転出力付差動光変調素子を構
成した場合である。第５図（、）において、ＬｉＮｂＯ
３基板ＯＯ１上に、Ｔｉを拡散することにより、上述の
光導波路（１）〜（４）、結合部（５）、先導波路０１
１〜０４１に加えて、光導波路（２１）〜２３＋からな
るＹ字形光分岐路が形成されている。光導波路Ｃ１）＠
はそれぞれ光導波路α１）Ｇ２に連続している。また、
平行な光導波路αＤ（１３上に、５ｉ０２バッファ層（
支）を介して１対の電極ｒ３１）がつくられ、この電極
Ｃ１１ｌには電源（至）によって電圧Ｖが印加される。
ム拳スプリッタを用いて反転出力付差動光変調素子を構
成した場合である。第５図（、）において、ＬｉＮｂＯ
３基板ＯＯ１上に、Ｔｉを拡散することにより、上述の
光導波路（１）〜（４）、結合部（５）、先導波路０１
１〜０４１に加えて、光導波路（２１）〜２３＋からな
るＹ字形光分岐路が形成されている。光導波路Ｃ１）＠
はそれぞれ光導波路α１）Ｇ２に連続している。また、
平行な光導波路αＤ（１３上に、５ｉ０２バッファ層（
支）を介して１対の電極ｒ３１）がつくられ、この電極
Ｃ１１ｌには電源（至）によって電圧Ｖが印加される。
バッファ層（至）は、光が電極Ｇυによって吸収される
のを防止するものである。
のを防止するものである。
電極Ｃ３１１は先導波路ｆｉｌｌ １１”２１の一部を
覆っても、全部を覆ってもどちらでもよい。
覆っても、全部を覆ってもどちらでもよい。
第５図（ｂ）は光導波路を平面からみた様子を示してお
り、この図を参照して、差動光変調素子の各部の寸法の
一例を示すと次の通りである。
り、この図を参照して、差動光変調素子の各部の寸法の
一例を示すと次の通りである。
光導波路（１）および［１１の巾Ｗ１、光導波路（２）
および（１２）の巾Ｗ２、ならびに光導波路（２１１＠
および図）の巾Ｗ５はいずれも３μｍ 光導波路（３）およびα（至）の巾Ｗ３は３μｍ光導波
路（４）および（１４の巾Ｗ４は２．５μｍ光導波路（
３）と（４）の交差角θ２はＪｉ＃＃４Ｉｒ ａ ｄ光
導波路に）と■の交差角θ３はＱ、Ｑ２ｒａｄ光導波路
（１１（２）の長さＬｌは１ｍｍ光導波路（３） ＋４
１の長さＬ２は８１１１Ｉ結合部（５）の長さＬ５は４
０μｍ 平行光導波路ａ１１ａｇおよび電極（３１）の長さＬ３
はいずれも１０１１１１ 光導波路ｃ！１１ Ｅ （７）長さＬ４ハｌ１１１１１
光導波路αＢとＧ２の間隔Ｄ１は２０μｍ光導波路α急
と０４１の間隔Ｄ２は４０μｍ１対の電極（３１）の間
隔Ｄ３は２２μ乳光波は、先導波路のから入射され、光
導波路４２１１ （２２１によって２つに分岐される。
および（１２）の巾Ｗ２、ならびに光導波路（２１１＠
および図）の巾Ｗ５はいずれも３μｍ 光導波路（３）およびα（至）の巾Ｗ３は３μｍ光導波
路（４）および（１４の巾Ｗ４は２．５μｍ光導波路（
３）と（４）の交差角θ２はＪｉ＃＃４Ｉｒ ａ ｄ光
導波路に）と■の交差角θ３はＱ、Ｑ２ｒａｄ光導波路
（１１（２）の長さＬｌは１ｍｍ光導波路（３） ＋４
１の長さＬ２は８１１１Ｉ結合部（５）の長さＬ５は４
０μｍ 平行光導波路ａ１１ａｇおよび電極（３１）の長さＬ３
はいずれも１０１１１１ 光導波路ｃ！１１ Ｅ （７）長さＬ４ハｌ１１１１１
光導波路αＢとＧ２の間隔Ｄ１は２０μｍ光導波路α急
と０４１の間隔Ｄ２は４０μｍ１対の電極（３１）の間
隔Ｄ３は２２μ乳光波は、先導波路のから入射され、光
導波路４２１１ （２２１によって２つに分岐される。
１対の電極ｔ３１）間に電圧を印加すると、２つに分岐
された光波が先導波路＋１１１ ＋１３を伝搬する過程
でそれらに印加電圧Ｖに応じた位相差が生じる。したが
って、第３ ｍ （ａ） （ｂ）で説明したように、こ
の位相差に応じて光導波路α３１（１４１のいずれか一
方からまたは両方から適当な割合で光波が出力する。先
導波路０（至）（１４１から出力される光の相対強度が
第６図に示されている。この図かられかるように、光導
波路０３）からの出力光と光導波路０句からの出力光と
は互いに反転したものとなっている。
された光波が先導波路＋１１１ ＋１３を伝搬する過程
でそれらに印加電圧Ｖに応じた位相差が生じる。したが
って、第３ ｍ （ａ） （ｂ）で説明したように、こ
の位相差に応じて光導波路α３１（１４１のいずれか一
方からまたは両方から適当な割合で光波が出力する。先
導波路０（至）（１４１から出力される光の相対強度が
第６図に示されている。この図かられかるように、光導
波路０３）からの出力光と光導波路０句からの出力光と
は互いに反転したものとなっている。
この光変調素子においては、光導波路αつまたはＯΦか
ら光を入射させることも可能である。これは、第３図（
ａ） （ｂ）に破線で示す方向に光を入射した場合に相
当する。光導波路のからは、電極れ （３１）に印加さ負る電圧Ｖに応じて変調された出力光
が得られ、しかも先導波路α３に入力した場合と光導波
路（１４１に入力した場合とで得られる出力光は反転し
ている。
ら光を入射させることも可能である。これは、第３図（
ａ） （ｂ）に破線で示す方向に光を入射した場合に相
当する。光導波路のからは、電極れ （３１）に印加さ負る電圧Ｖに応じて変調された出力光
が得られ、しかも先導波路α３に入力した場合と光導波
路（１４１に入力した場合とで得られる出力光は反転し
ている。
第７図はさらに他の応用例を示すものであり、導波形光
ビーム・スプリッタを用いて反射形差動光変調素子を構
成した場合である。この素子は、第５図に示す素子と同
じようにしてつくられているが、Ｙ字形光分岐路は設け
られていない。平行な光導波路α旧１２１の光導波路（
１） （２１との接続側とは反対側の端部が終端になっ
ており、この終端において、基板（１αの端部には、Ａ
Ｉ！を真空蒸漬するなどの方法によって反射膜（財）が
形成されている。
ビーム・スプリッタを用いて反射形差動光変調素子を構
成した場合である。この素子は、第５図に示す素子と同
じようにしてつくられているが、Ｙ字形光分岐路は設け
られていない。平行な光導波路α旧１２１の光導波路（
１） （２１との接続側とは反対側の端部が終端になっ
ており、この終端において、基板（１αの端部には、Ａ
Ｉ！を真空蒸漬するなどの方法によって反射膜（財）が
形成されている。
非対称側の一方の光導波路たとえば光導波路αＪに入力
された光は、結合部（５）から対称側に進むときに光導
波路（１）と（２）に等分され、それぞれ平行光導波路
１１１ ＋１２１を通過して反射膜（財）で反射して再
び先導波路（１１１１２１を通る。光導波路ｆｉｌｌ
＋１２）を往復する過程で両溝波路１１１ （１２内の
光は電極Ｇ１１ｌによって変調され、位相変化が生じる
。そして、両光導波路（１旧］２の光の位相差に応じて
、先導波路（４）もしくは（３）のいずれか一方に進む
か、または両方に適当な割合で分岐し光導波路α勾αＪ
から出射する。両光導波路１１１０’！Ｉの光が丁度逆
相になったときに、光導波路（１３１に入射した光は、
そのほとんどが先導波路圓から出射する。光導波路αＪ
または０４１のいずれか一方に入射した光のうち他方の
光導波路から出射する光の相対強度と電極（３１）への
印加電圧との関係が第８図に示されている０ 第７図に示す応用例では、平行な２つの光導波路中を伝
搬する光の位相差を電気的に与えているが、他のやり方
によっても２つの光に位相差を与えることができ、種々
の応用の展開が可能となる。
された光は、結合部（５）から対称側に進むときに光導
波路（１）と（２）に等分され、それぞれ平行光導波路
１１１ ＋１２１を通過して反射膜（財）で反射して再
び先導波路（１１１１２１を通る。光導波路ｆｉｌｌ
＋１２）を往復する過程で両溝波路１１１ （１２内の
光は電極Ｇ１１ｌによって変調され、位相変化が生じる
。そして、両光導波路（１旧］２の光の位相差に応じて
、先導波路（４）もしくは（３）のいずれか一方に進む
か、または両方に適当な割合で分岐し光導波路α勾αＪ
から出射する。両光導波路１１１０’！Ｉの光が丁度逆
相になったときに、光導波路（１３１に入射した光は、
そのほとんどが先導波路圓から出射する。光導波路αＪ
または０４１のいずれか一方に入射した光のうち他方の
光導波路から出射する光の相対強度と電極（３１）への
印加電圧との関係が第８図に示されている０ 第７図に示す応用例では、平行な２つの光導波路中を伝
搬する光の位相差を電気的に与えているが、他のやり方
によっても２つの光に位相差を与えることができ、種々
の応用の展開が可能となる。
第９図においては、平行光導波路１１１ ＋１２＋の光
か一旦基板０〔の外部に出射され、基板（１０１の外部
に配置された反射鏡または物体などの反射面（４１）
＋４２）によって反射され、再び光導波路＋１１１０２
に導かれる。反射面（４１）と（４２との相対的な位置
関係により、出力光の強度が変化する。たとえば、光の
波長成は、たとえばデジタル・オーディオ・ディスクな
どの光学的読取りなどに応用できる。なお、先導波路０
１１１２からの光の入出力は光ファイバまたはレンズ系
を用いればよい。
か一旦基板０〔の外部に出射され、基板（１０１の外部
に配置された反射鏡または物体などの反射面（４１）
＋４２）によって反射され、再び光導波路＋１１１０２
に導かれる。反射面（４１）と（４２との相対的な位置
関係により、出力光の強度が変化する。たとえば、光の
波長成は、たとえばデジタル・オーディオ・ディスクな
どの光学的読取りなどに応用できる。なお、先導波路０
１１１２からの光の入出力は光ファイバまたはレンズ系
を用いればよい。
第１０図に示す応用例では、光導波路ａｎ ａ２１がら
出射される光が、それぞれ別個の光ファイバ１３１ ＋
４４１に導かれ、これらの光ファイバ（４３１（４４１
の先端で反射された光が再び光導波路０１）αりに戻さ
れている。２本の光ファイバ（４３１と（４４１の長さ
、２本の光ファイバ（４３１と（技がそれぞれおかれて
いる温度など種々の物理量の差が、光導波路α勾の出力
光の強度変化に変換されるので、これらの物理量の測定
に適用可能である。
出射される光が、それぞれ別個の光ファイバ１３１ ＋
４４１に導かれ、これらの光ファイバ（４３１（４４１
の先端で反射された光が再び光導波路０１）αりに戻さ
れている。２本の光ファイバ（４３１と（４４１の長さ
、２本の光ファイバ（４３１と（技がそれぞれおかれて
いる温度など種々の物理量の差が、光導波路α勾の出力
光の強度変化に変換されるので、これらの物理量の測定
に適用可能である。
第１１図においては、一方の光導波路α２の端部に反射
膜（４５１が設けられており、この先導波路（１渇の光
には位相変化が生じない。他方の光導波路（１１）から
のみ光が外部に取出され、何らかの手段によって再び光
導波路０１）に戻される。光導波路（］１）の光に位相
変化を与える要因たとえば上述のような光ファイバの長
さ、光ファイバの温度が、光導波路−の出力光の強度変
化に変換される。
膜（４５１が設けられており、この先導波路（１渇の光
には位相変化が生じない。他方の光導波路（１１）から
のみ光が外部に取出され、何らかの手段によって再び光
導波路０１）に戻される。光導波路（］１）の光に位相
変化を与える要因たとえば上述のような光ファイバの長
さ、光ファイバの温度が、光導波路−の出力光の強度変
化に変換される。
第９図から第１１図においてはいずれも、光導波路αＪ
から光が入力し、光導波路−から出力しているが、逆に
光導波路（１４１から光を入力し、光導波路ＯＪから出
力させるようにしてもよい。
から光が入力し、光導波路−から出力しているが、逆に
光導波路（１４１から光を入力し、光導波路ＯＪから出
力させるようにしてもよい。
第１図は、導波形光ビーム・スプリッタの動作原理を示
す構成図、第２図（ａ）％ （ｂ）は、このビーム・ス
プリッタにおける固有モードの伝搬の様子を示す図、第
２図（６）は位相定数の変化を示すグラフ、第３図は、
このビーム・スプリッタへの光波の入力と出力との種々
の関係を示す図、第４図は、この発明の実施例を示す斜
視図、第５図および第６図はこの発明によるビーム・ス
プリッタの応用例を示すものであって、第５図（ａ）は
斜視図、第５図（ｂ）は先導波路の構成図、第６図は、
印加電圧と出力光の相対強度との関係を示すグラフ、第
７図および第８図は他の応用例を示すものであって、第
７図は斜視図、第８図は、印加電圧と出力光の相対強度
との関係を示すグラフ、第９図から第１１図はさらに他
の応用例を示す構成図である。 ｉｌ＋ ＋２１ ＋３１ （４１・・・光導波路、（５
）・・・結合部、α０拳・・・基板、 Ｃ３１１・・φ
電極、θ１、θ２・・・交差角。 以 上 特許出願人 井 筒 雅 之 同 末 １） 正量 立石
電機株式会社 ←−（ＴｌｍｕｔＥＶ（ＶｏＬｔ〕 第７図 第８図
す構成図、第２図（ａ）％ （ｂ）は、このビーム・ス
プリッタにおける固有モードの伝搬の様子を示す図、第
２図（６）は位相定数の変化を示すグラフ、第３図は、
このビーム・スプリッタへの光波の入力と出力との種々
の関係を示す図、第４図は、この発明の実施例を示す斜
視図、第５図および第６図はこの発明によるビーム・ス
プリッタの応用例を示すものであって、第５図（ａ）は
斜視図、第５図（ｂ）は先導波路の構成図、第６図は、
印加電圧と出力光の相対強度との関係を示すグラフ、第
７図および第８図は他の応用例を示すものであって、第
７図は斜視図、第８図は、印加電圧と出力光の相対強度
との関係を示すグラフ、第９図から第１１図はさらに他
の応用例を示す構成図である。 ｉｌ＋ ＋２１ ＋３１ （４１・・・光導波路、（５
）・・・結合部、α０拳・・・基板、 Ｃ３１１・・φ
電極、θ１、θ２・・・交差角。 以 上 特許出願人 井 筒 雅 之 同 末 １） 正量 立石
電機株式会社 ←−（ＴｌｍｕｔＥＶ（ＶｏＬｔ〕 第７図 第８図
Claims (2)
- （１） 等しい位相定数を有しかつ一端で互いに交差
する１対の単一モード光導波路と、互いに異なる位相定
数を有しかつ一端で互いに交差する１対の単一モード光
導波路とが、それぞれの交差部で互いに結合されており
、各光導波路対における２本の光導波路の交差角が、光
が光導波路にそって微小距離伝搬したときの光導波路間
の間隔の変化が伝搬した距離に対して無視できる程度に
小さく設定されている、導波形光ビーム・スプリッタ。 - （２） いずれか一方の先導波路対に、伝搬する光の
位相差を生じさせる手段が設けられている、特許請求の
範囲第（１）項記載の導波形光ビーム・スプリッタ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8617882A JPS58202406A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 導波形光ビ−ム・スプリツタ |
| US06/816,974 US4674827A (en) | 1982-05-20 | 1986-01-06 | Slab-type optical device |
| US07/000,865 US4850666A (en) | 1982-05-20 | 1987-01-06 | Slab-type optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8617882A JPS58202406A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 導波形光ビ−ム・スプリツタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58202406A true JPS58202406A (ja) | 1983-11-25 |
| JPH0480362B2 JPH0480362B2 (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=13879502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8617882A Granted JPS58202406A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 導波形光ビ−ム・スプリツタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58202406A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62239016A (ja) * | 1986-04-11 | 1987-10-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 光フアイバジヤイロ |
| JPS6340106A (ja) * | 1986-08-06 | 1988-02-20 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光導波回路の製造方法 |
| WO2006100719A1 (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Fujitsu Limited | 光デバイス |
| WO2006112055A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-26 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | 光制御素子 |
| JP2010197743A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Univ Of Tokushima | 光スイッチ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343304A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | Vehicle number detecting system |
-
1982
- 1982-05-20 JP JP8617882A patent/JPS58202406A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343304A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | Vehicle number detecting system |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62239016A (ja) * | 1986-04-11 | 1987-10-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 光フアイバジヤイロ |
| JPS6340106A (ja) * | 1986-08-06 | 1988-02-20 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光導波回路の製造方法 |
| WO2006100719A1 (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Fujitsu Limited | 光デバイス |
| GB2441233A (en) * | 2005-03-18 | 2008-02-27 | Fujitsu Ltd | Optical device |
| US7519241B2 (en) | 2005-03-18 | 2009-04-14 | Fujitsu Limited | Optical device |
| WO2006112055A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-26 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | 光制御素子 |
| JP2007114222A (ja) * | 2005-03-31 | 2007-05-10 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光制御素子 |
| JPWO2006106807A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2008-09-11 | 住友大阪セメント株式会社 | 光制御素子 |
| US7912325B2 (en) | 2005-03-31 | 2011-03-22 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical control element |
| JP4958771B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2012-06-20 | 住友大阪セメント株式会社 | 光制御素子 |
| JP2010197743A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Univ Of Tokushima | 光スイッチ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0480362B2 (ja) | 1992-12-18 |
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