JPS5858525A - Optical switch - Google Patents

Optical switch

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JPS5858525A
JPS5858525A JP15611781A JP15611781A JPS5858525A JP S5858525 A JPS5858525 A JP S5858525A JP 15611781 A JP15611781 A JP 15611781A JP 15611781 A JP15611781 A JP 15611781A JP S5858525 A JPS5858525 A JP S5858525A
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JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
waveguides
refractive index
electrode
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP15611781A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taizo Yoshida
泰三 吉田
Masaaki Mori
正昭 森
Jiro Koyama
次郎 小山
Masamitsu Haruna
正光 春名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Priority to US06/431,020 priority patent/US4648687A/en
Publication of JPS5858525A publication Critical patent/JPS5858525A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • 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 
    • G02F1/0147Devices 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 thermo-optic effects

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an optical switch of high efficiency which is easy to manufacture and operates on low electric power by providing an optical transmission medium of which the refractive index changes with temp. in the opposing part of a pair of waveguides of which the end parts oppose to each other specially on a substrate, and providing a heating electrode between the waveguides. CONSTITUTION:A Ti is diffused on a substrate 1 consisting of a dielectric crystal consisting of an LiNbO3 to form waveguides 2a, 2b of which the end parts are spaced by l1. An electrode 3 of a length l2(l2>=l1) consisting of an Ni-Cr alloy is provided in the opposed part of the waveguides 2a, 2b to form a switching area 1a. While no electric conduction is performed at the electrode 3, the light waves propagating in the waveguide 2a deflects toward the inside of the substrate 1 as shown by an alternate long and short dash line in a switching area 1a where the refractive index is small, and the light waves arriving at the waveguide 2b are slight but when electric conduction is performed at the electrode 3, the refractive index of the area 1a is increased by the heating, and the strong light is emitted from the waveguide 2. Thus the optical switch which is easy to manufacture and operates on low electric power is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、結晶材料の温度によ)屈折率が変化・する性
質を利用した光スィッチに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical switch that utilizes the property that the refractive index (depending on the temperature) of a crystal material changes.

光フアイバ通信、光メモリ装置及び光プリンタ等の光情
報処理の分野におiでは、光の方向上制御し、光の通過
をオン・オフするデバイスが不可欠である。この種のデ
バイスとして使用される光スィッチには、クロストーク
が小さいこと、低電力で容易にスイッチング可能である
こと、スイッチング速度が高すこと、及び低価格である
こと等が要求される。ところで、従来の光スィッチには
音譬光学効果を利用したもの又は電気光学効果を利用し
たものがある。第3図は、電気光学効果を利用した光ス
イッチO模 一式的斜視図である。この光スィッチは、
 LiNb0j等の結晶材料からなる基板60表面に、
Tit拡散させてT1拡散層を形成し、cite導波路
7としたものである。そして、この導波路7の一方の部
分K Tie!からなるプリズム1oを載置し、他方の
部分には、 Sin、又はAjρ8等の絶縁層Ill積
層形成してあり、更に絶縁層11上には、平行線状のプ
レーナ3電極sas 8b、 gc ?b基板60幅方
向中央にてその長手方向が基板6の長手方向に一致する
ように並設しである。これら各電極8m、 8b、 8
cは夫々ターミナル9m、 9b、 9cに接続されて
おり、ターミナル9a及び9cとターミナル9bとの間
には直流電圧を印加可能となっている。而して、プリズ
ム10i介して導波路7に光波を入射させると、光波は
導波路7を電極81等の形成位置側に向けて伝搬する。
In the field of optical information processing such as optical fiber communications, optical memory devices, and optical printers, devices that control the direction of light and turn on and off the passage of light are essential. Optical switches used as devices of this type are required to have low crosstalk, easy switching with low power, high switching speed, and low cost. By the way, some conventional optical switches utilize an acoustic optical effect or an electro-optical effect. FIG. 3 is a schematic perspective view of an optical switch O using the electro-optic effect. This light switch is
On the surface of the substrate 60 made of a crystal material such as LiNb0j,
A T1 diffusion layer is formed by Tit diffusion to form a cite waveguide 7. Then, one part of this waveguide 7 K Tie! A prism 1o consisting of a prism 1o is mounted, and an insulating layer Ill of Sin or Ajρ8 is laminated on the other part, and three parallel planar electrodes sas 8b, gc ? b The substrates 60 are arranged in parallel at the center in the width direction so that their longitudinal directions coincide with the longitudinal direction of the substrate 6. Each of these electrodes 8m, 8b, 8
Terminals c are connected to terminals 9m, 9b, and 9c, respectively, and a DC voltage can be applied between terminals 9a and 9c and terminal 9b. When a light wave is made to enter the waveguide 7 through the prism 10i, the light wave propagates through the waveguide 7 toward the formation position of the electrode 81 and the like.

そして、中央の電極8bとその両側の電極ga、geと
の間に電圧上印加して、導波路7における電極8b直下
斌の部分の屈折率が上昇するような電界を形成すると、
光波はこの中央電極8bの直下域に集束されて伝搬し、
導波路7の電極8b側端部から出射する。一方、電極8
bと電極8&。
Then, when a voltage is applied between the center electrode 8b and the electrodes ga and ge on both sides thereof, an electric field is formed that increases the refractive index of the portion directly below the electrode 8b in the waveguide 7.
The light wave is focused and propagated directly under the central electrode 8b,
The light is emitted from the end of the waveguide 7 on the electrode 8b side. On the other hand, electrode 8
b and electrode 8&.

8Cとの間に印加される電圧の極性を逆にすると、光波
はスラブ状の導波路71に光進行方向平面視で左右に分
散して進行し、導波路7の電極8b端部近傍から出射す
る光波の強度は著しく低下する。このように、電極8b
と電極8a、gcと0間に印加される電圧の極性及び強
度により、導波路7の特定位Wから出射する光波の強度
が変化し、光スィッチが構成される。
When the polarity of the voltage applied between 8C and 8C is reversed, the light wave propagates through the slab-shaped waveguide 71 while being dispersed to the left and right when viewed from above in the light traveling direction, and is emitted from near the end of the electrode 8b of the waveguide 7. The intensity of the light waves generated decreases significantly. In this way, the electrode 8b
The intensity of the light wave emitted from the specific position W of the waveguide 7 changes depending on the polarity and intensity of the voltage applied between the electrodes 8a, gc, and 0, thereby forming an optical switch.

然るに、この場合は、導波路7 d’Zスラブ状である
ため、入射光波の導波路7に対する入射方向及び入射位
置により、その伝搬方向が変化するのでスイッチング特
性が変動し、高効率の光スィッチを笑現するのが難しい
。また、電&8a。
However, in this case, since the waveguide 7 is in the form of a d'Z slab, the propagation direction changes depending on the direction of incidence and the position of incidence of the incident light wave on the waveguide 7, so the switching characteristics fluctuate, resulting in a highly efficient optical switch. It's difficult to make it look funny. Also, electric & 8a.

8b、8cに対する光波の伝搬損失全抑制するため。To completely suppress the propagation loss of light waves for 8b and 8c.

絶縁層11t−設ける必要があり、また、導波路7Fi
広幅のスラブ状である必要があるから光波の単一モード
化が不可能に近い。更に、電極8a。
It is necessary to provide the insulating layer 11t, and the waveguide 7Fi
Since it needs to be shaped like a wide slab, it is almost impossible to convert the light wave into a single mode. Furthermore, an electrode 8a.

8b#8cの相対的形状が機船であってその形成が容易
ではなく、電源として直流電源を使用する   ゛必要
がある轡、a+々の難点がある。
The relative shape of 8b and 8c is that of a machine ship, which makes it difficult to form, and there are other disadvantages such as the need to use a DC power source as a power source.

一方、音響光学効果を利用し九九スイッチにおいては、
PbMo0.、 Teal等の結晶材料を使用し。
On the other hand, in the multiplication table switch using the acousto-optic effect,
PbMo0. , using crystalline materials such as Teal.

また電気信号を超音波に変換するトランスデユーサを使
用するため、極めて高価である。更に1光・スイッチの
駆動のために、高醐波の大電力を必要とするから、その
使用態様に制約ヲ費けるという難点がある。
Furthermore, it is extremely expensive because it uses a transducer that converts electrical signals into ultrasonic waves. Furthermore, since a large amount of high power is required to drive one light/switch, there is a problem in that there are restrictions on how it can be used.

本発明は以上の点に鑑みなされたものであって、製造が
容易であり、駆動用電源に制約管受けず低電力で動作可
能であり、また光波の単一モード化も容易である、高効
率の光スイツチ全提供することを目的とする。本発明は
、結晶材料の電気光学効果又は音響光学効果を利用する
という従来の光スィッチの概念とは別に、結晶材料の屈
折率温度依存性を利用するという新規な発想KMいてな
されたものである。従って、本発明の光スィッチは、従
来の電気光学効果を利用したもののように光波の偏波面
が特定の方向に偏向している必要はなく、このため白色
光でも動作可能である。本発明に係る光スィッチは、基
板表面にその端部同士が適長M隔して対向するように形
成された1対の導波路と、少くとも前記基板表面の前記
1対の導波路が対向する部分に温度により屈折率が変化
する光伝送媒体で形成されたスイッチング領域と、骸ス
イッチ、ング領域に沿い前記1対の導波路間に形成され
た加熱電極とi有することを特徴とするものである。こ
の場合に、前記スイッチング領域を含6基板表面にSt
O,又はA40.等からなる絶縁層を形成し、この絶縁
層上に前記加熱電極を形成することにより、スイッチン
グ領域を伝搬する光波の金属(加熱電極)中への損失を
低減することができるが、加熱電極のスイッチング領域
に沿う部分の長さは極めて短寸に設定し得るので光波の
伝搬損失は少いから、この場合は必ずしも絶縁層を設け
る必要はなか。また、前記1対の導波路は前記基板及び
前記スイッチング領域よりも屈折率が高い光伝送媒体で
形成され。
The present invention has been made in view of the above points, and is easy to manufacture, can operate with low power without being restricted by a driving power source, and can easily convert light waves into a single mode. Aims to provide full efficiency light switch. The present invention was made based on the novel idea of utilizing the temperature dependence of the refractive index of crystalline materials, in addition to the conventional optical switch concept of utilizing the electro-optic effect or acousto-optic effect of crystalline materials. . Therefore, the optical switch of the present invention does not require that the plane of polarization of the light wave be polarized in a specific direction unlike conventional switches that utilize the electro-optic effect, and therefore can operate even with white light. The optical switch according to the present invention includes a pair of waveguides formed on the surface of a substrate such that their end portions face each other with an appropriate distance M apart from each other, and at least the pair of waveguides on the surface of the substrate face each other. a switching region formed of an optical transmission medium whose refractive index changes depending on temperature; and a heating electrode formed between the pair of waveguides along the switching region. It is. In this case, St.
O, or A40. By forming an insulating layer consisting of, for example, the heating electrode on this insulating layer, it is possible to reduce the loss of light waves propagating in the switching region into the metal (heating electrode). Since the length of the portion along the switching region can be set to be extremely short, the propagation loss of light waves is small, so in this case it is not necessarily necessary to provide an insulating layer. Further, the pair of waveguides are formed of an optical transmission medium having a higher refractive index than the substrate and the switching region.

前記スイッチング領域は温度上昇にょ9屈折率が上昇す
る光伝送媒体で形成されているのが好ましい。
Preferably, the switching region is formed of an optical transmission medium whose refractive index increases with increasing temperature.

LtNbol、 LtTaO,、TaOxを石英等の結
晶材料#′i。
LtNbol, LtTaO, TaOx as a crystal material #'i such as quartz.

その屈折率が温度依存性を有し、高温和なる稈屑折率が
高いという性質を有する。そして、光は屈折率が異なる
物質の境界を通過する際K。
Its refractive index has temperature dependence, and it has the property of having a high culm waste refractive index with a high temperature sum. When light passes through a boundary between substances with different refractive indexes, K.

屈折角(境界に垂直の方向と光線とのなす角)が屈折率
の大きい物質中で小さくなるように屈折現象を起す。従
って、導波路がその途中で一部欠落しており、その欠落
部分を、屈折率は導波路の屈折率より小さいが、屈折率
の温度依存性を有する光伝送媒体が占めている場合は、
その導波路を伝搬する光波は屈折率が小さい欠落部分に
進入して四方に離散し、対向する導波路にまで到達して
これに入射する光波は、強度が極めて弱いものとなる。
A refraction phenomenon occurs such that the angle of refraction (the angle between the direction perpendicular to the boundary and the light beam) becomes smaller in a substance with a high refractive index. Therefore, if a part of the waveguide is missing in the middle and the missing part is occupied by an optical transmission medium whose refractive index is smaller than the refractive index of the waveguide but whose refractive index is temperature dependent,
The light wave propagating through the waveguide enters the missing portion with a small refractive index and is dispersed in all directions, and the light wave that reaches the opposing waveguide and enters it has an extremely weak intensity.

ところが、この導波路間の欠落部分を加熱して温度を上
昇させ屈折率を上昇させると、この欠落部分の屈折率が
導波路の屈折率と同様の高値になり、いわば一部欠落し
た導波路間を連結する新しい導波路が形成されたことに
なる。従って、光波はこの部分で離散することなく、導
波路の出射端からは極めて高強度の光波が出射する。本
発明はこのような知見に基いてなされたものである。即
ち、導波路間の欠落部分に沿い加熱電極を設けてその通
電によシ欠落部分を加熱し、この部分を屈折率゛が高い
導波路化させることによp、加熱電極への通電のオン・
オフと導波路の接続・短絡とが対応する光スィッチを構
成するものである。
However, when the missing part between the waveguides is heated to raise the temperature and increase the refractive index, the refractive index of the missing part becomes as high as the refractive index of the waveguide, so to speak. This means that a new waveguide connecting the two has been formed. Therefore, the light waves are not dispersed in this portion, and extremely high-intensity light waves are emitted from the output end of the waveguide. The present invention has been made based on this knowledge. That is, by providing a heating electrode along the missing part between the waveguides, heating the missing part by applying electricity, and turning this part into a waveguide with a high refractive index, it is possible to turn on the electricity to the heating electrode.・
This constitutes an optical switch that corresponds to turning off and connecting/shorting the waveguide.

以下1本発明の具体的実施の態様につき、添付の図面を
#照して具体的に説明する。第1図は本発明の1実施例
を示す模式的斜視図、第2図は@1図の■−■線による
縦断面図である。
Hereinafter, one specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view taken along the line ■--■ of FIG.

基板1は綽電体結晶材料のLiNb0.結晶Iz軸方向
が厚み方向になるように切出したものであり、この基板
10表面にrt2拡散させて導波路2a及び2bi形成
しである。光波の入射側の導波路2&と出射側の導波路
2bとはその長手方向全整合させて形成されており、そ
の対向側端部同士はtlだけ離隔していて、このtlの
対向部分は基板lの構成材料であるTi拡散をさせてい
ないLiNb0゜が占めている。Tl=i拡散させた導
波路2a及び2bは、導波路間の対向部分を含む基板l
よりも屈折率が高く、特に、電界方向が2軸方向である
異常光に対しては屈折率が約o、 o t sだけ高い
The substrate 1 is made of LiNb0. It is cut so that the crystal Iz axis direction is the thickness direction, and waveguides 2a and 2bi are formed by rt2 diffusion on the surface of this substrate 10. The waveguide 2& on the light wave input side and the waveguide 2b on the output side are formed to be fully aligned in the longitudinal direction, and their opposing ends are separated by tl, and the opposing portion of this tl is located on the substrate. It is occupied by LiNb0°, which is the constituent material of 1 and which is not subjected to Ti diffusion. Tl=i The diffused waveguides 2a and 2b are connected to the substrate l including the opposing portions between the waveguides.
In particular, the refractive index is higher by approximately o, o t s for extraordinary light in which the electric field direction is biaxial.

また、Tlの拡散深さは数μs ’(例えば約2.4趨
)であって、導波路2m、2bの厚み方向に1M41及
びTMlの2つのモードの光波を伝搬させるのに十分な
厚みを有しているが、導波路2m、2bはその厚み方向
及び幅方向に単一モードの光波を伝搬可能に形成しても
本発明の所期の目的を達成可能であることは勿論である
In addition, the diffusion depth of Tl is several μs' (for example, about 2.4 lines), and the thickness is sufficient to propagate light waves of two modes, 1M41 and TMl, in the thickness direction of the waveguides 2m and 2b. However, it is of course possible to achieve the intended purpose of the present invention even if the waveguides 2m and 2b are formed so that a single mode light wave can be propagated in the thickness direction and the width direction.

而して、基板1における導波路2息及び2bが対向する
部分の表面には、加熱電極3がその長手方向両端部を導
波路2&及び2bO対向側端部に若干重合させて形成さ
れている。加熱電極3 FiNi−Cr系合金からなり
、これを蒸着尋により形成しであるが、長石1. (≧
t1)の長手方向端部から略々垂直に導出されて基板1
0表面に形成されたターミナル部4.4に接続されてお
り、更にターミナル@4,4#i、直流又は商用周波数
の交流電源等、適宜の電源5に接続され。
A heating electrode 3 is formed on the surface of the portion of the substrate 1 where the waveguides 2 and 2b are opposed, with both ends of the heating electrode 3 in the longitudinal direction slightly overlapping the opposite end of the waveguides 2& and 2b. . The heating electrode 3 is made of a FiNi-Cr alloy and is formed by vapor deposition. (≧
t1) is led out approximately perpendicularly from the longitudinal end of the substrate 1.
It is connected to a terminal section 4.4 formed on the surface of the terminal 4, and is further connected to a suitable power source 5 such as a terminal @4, 4#i, a DC power source, or a commercial frequency AC power source.

加熱電極3に通電してその抵抗発熱によp加熱電極3の
直下域の基板1を加熱するようになっている。即ち、長
さt3の加熱電極30通電による発熱によって、第2図
中破線にて示す領域la力l加熱され、この領域の屈折
率が上昇して導波路化し、加熱電極3に通電しない場合
は、屈折率が低値のままであるから導波路2a、2bが
短絡した状態となり、破線領域がスイッチング領[1m
として機能することになる。
The heating electrode 3 is energized to heat the substrate 1 directly under the p-heating electrode 3 through resistance heat generation. That is, due to the heat generated by energizing the heating electrode 30 of length t3, the area shown by the broken line in FIG. 2 is heated, and the refractive index of this area increases and becomes a waveguide. , since the refractive index remains at a low value, the waveguides 2a and 2b are short-circuited, and the broken line region is the switching region [1 m
It will function as

而して、スイッチング領域1aの長さは導波路2m、2
b間距離t、及び加熱電極3の長さt、によって定まる
が、これは光スィッチとしてのSN比に影譬を与える。
Therefore, the length of the switching region 1a is 2 m, 2 m of the waveguide.
It is determined by the distance t between b and the length t of the heating electrode 3, but this affects the S/N ratio as an optical switch.

即ち、加熱電極3に通電しない場合は、導波路2&を伝
搬してきた光波はスイッチング領域1mに進入してその
進行方向平面視で左右方向に且つ基板1の内部方向に向
けて離散するが、対向する導波路2bに入射する光波の
光1itiスイッチング領域1aの長さが長い程少くな
りノイズが小さくなるからである。一方。
That is, when the heating electrode 3 is not energized, the light waves that have propagated through the waveguide 2 enter the switching region 1m and are dispersed in the left and right direction and toward the inside of the substrate 1 when viewed from above in the direction of propagation. This is because the longer the length of the switching region 1a of the light wave incident on the waveguide 2b, the smaller the noise. on the other hand.

光スィッチとしての実用性の点から、SN比はlO乃至
20 dB 、好ましくは20 dB以上必必要あり、
このためにtl又は1. (1,≧11>は数100μ
l(例えば400声諷)程度に設定する必要がある。と
ころで、導波路化したスイッチング鎖酸1&t−伝搬す
る光波が、スイッチング領域1aの表面に形成された加
熱電極3内に伝搬し。
From the point of view of practicality as an optical switch, the S/N ratio must be 10 to 20 dB, preferably 20 dB or more.
For this tl or 1. (1, ≧11> is several hundred μ
It is necessary to set it to about 1 (for example, 400 tones). By the way, the light wave propagating through the switching chain acid 1&t- formed into a waveguide propagates into the heating electrode 3 formed on the surface of the switching region 1a.

出射光量が損失することを回避するためには。In order to avoid loss of output light quantity.

スイッチング領域la上に5i01又ll1Atρ8等
からなる絶縁層1に膜形成し、この絶縁層上に加熱電極
3t−形成することとすればよい。しかしながら、前述
の如<、tl又はt、が数100μs+程度と短寸であ
る場合は、光波の伝搬損失は無視できる程微菫であるか
ら、必ずしも絶縁層を設ける必要はない。また、加熱電
極3の構成材料としてNi−Cr系合金を使用すると、
熱容量が小さくまた加熱効率が高いのでスイッチング速
度を高めることが可能であるが、ターミナル部4又はタ
ーミナル部4と加熱電極3とを接続する導出部について
はこのような材料を使用する必要はなく、むしろμ又は
Au等の加熱効率が低い(低電気抵抗)材料を使用する
方が、その直下域の゛基板が加熱されて屈折率が高まり
、導波路−2m、2bを伝搬する光波が漏洩してしまう
ことを回避する上で好ましい。
An insulating layer 1 made of 5i01 or ll1Atρ8 may be formed on the switching region la, and the heating electrode 3t may be formed on this insulating layer. However, as described above, when tl or t is short, on the order of several 100 μs+, the propagation loss of the light wave is negligibly small, so it is not necessarily necessary to provide an insulating layer. Furthermore, if a Ni-Cr alloy is used as the material for the heating electrode 3,
Since the heat capacity is small and the heating efficiency is high, it is possible to increase the switching speed, but it is not necessary to use such a material for the terminal section 4 or the lead-out section connecting the terminal section 4 and the heating electrode 3. Rather, it is better to use a material with low heating efficiency (low electrical resistance), such as μ or Au, because the substrate directly below it is heated and its refractive index increases, causing light waves propagating through waveguides -2m and 2b to leak. This is preferable in order to avoid the possibility of

上述の如く構成された光スィッチにおいては、加熱電極
3が通電されていない場合は、導波路2akX軸方向に
伝搬してきたTM光等の光波が、屈折率の小さいスイッ
チング領域11に進入して、その進行方向が屈曲され、
進行方向平面視で左右方向に且つ第2図中一点鎖線にて
示す如く基板1の内部方向に向けて偏向し離散する。こ
のため、対向する導波路2bK到達する光波は微量であ
り、導波路2bから出射する光波は強度が極めて弱い。
In the optical switch configured as described above, when the heating electrode 3 is not energized, light waves such as TM light propagating in the X-axis direction of the waveguide 2ak enter the switching region 11 having a small refractive index. Its direction of travel is bent,
The particles are deflected and dispersed in the left-right direction when viewed from above in the direction of travel, and toward the inside of the substrate 1 as shown by the dashed line in FIG. Therefore, only a small amount of light waves reach the opposing waveguide 2bK, and the intensity of the light waves emitted from the waveguide 2b is extremely weak.

而して、加熱電極3に通電すると、加熱電極3が抵抗発
熱してその直下域のスイッチング領域1aが加熱される
。そして。
When electricity is applied to the heating electrode 3, the heating electrode 3 generates resistance heat, and the switching region 1a immediately below the heating electrode 3 is heated. and.

スイッチング領域1にの温度が上昇して屈折率が上昇し
、スイッチング領域1aは基板lの他の部分よりも屈折
率が高くなって導波路化する。これによって、導波路2
a及び2bが連結され、導波路2aを伝搬してきた光波
はスイッチング領域1息で散乱することなく、第2−中
矢印にて示す如く、導波路2bに到達し、導波路Zbi
伝厳して高強度で出射する。
The temperature in the switching region 1 rises and the refractive index increases, and the switching region 1a has a higher refractive index than other parts of the substrate 1, and becomes a waveguide. As a result, the waveguide 2
a and 2b are connected, and the light wave propagating through the waveguide 2a reaches the waveguide 2b, as shown by the second middle arrow, without being scattered in one breath of the switching region, and the light wave propagates through the waveguide Zbi.
Emits light with high intensity.

このように、加熱電極3への通電のオン・オフによって
、導波路2bから出射する光波の強度を高SN比で制御
するこ七ができる。また、加熱電極3及びスイッチング
領域1aの熱容量が小さいから、スイッチング速度はl
 m5ec以下と高速である。更に、電源5は加熱電極
3を抵抗発熱させるものであるから交流電源でもよく、
加熱電極3に対する印加電圧Fi20/ルト以下でよい
。この印加電圧は、加熱電極3の材質及び形状を適当に
設定することにより更に低下させることが可能であるが
1本発明の光スィッチと同等の性能を有する光スィッチ
’g(LiNb0mの電気光学効果を利用して構成せん
とすると、 10’ V/cm以上のTo′dL昇を印
加する必要があり、このような光スィッチを実現するこ
とは実質上不可能である。加熱電極3の形状は図示の如
く長板状であり、また電気光学効果を利用した光スィッ
チの如く導波路の幅方向に複数本の電極を並設する・必
要もないので、形状が単純であり、形成が容易である。
In this way, the intensity of the light wave emitted from the waveguide 2b can be controlled with a high S/N ratio by turning on and off the power supply to the heating electrode 3. Moreover, since the heat capacity of the heating electrode 3 and the switching region 1a is small, the switching speed is l
It is fast at less than m5ec. Furthermore, since the power source 5 causes the heating electrode 3 to generate heat through resistance, it may be an AC power source.
The voltage applied to the heating electrode 3 may be less than or equal to Fi20/root. This applied voltage can be further reduced by appropriately setting the material and shape of the heating electrode 3. If it were to be configured using As shown in the figure, it has a long plate shape, and there is no need to arrange multiple electrodes in parallel in the width direction of the waveguide like in an optical switch that uses the electro-optic effect, so the shape is simple and easy to form. be.

これは1%に、光スィッチを多重通信に有利な単一モー
ドの光波について動作可能とした場合に利点がある。即
ち、導波路を厚み方向と共に輪方向についても単一モー
ド化した場合は導波路幅が5μ轟以下となるが、電極形
状が単純であるためその形成は容易であり、導波路の狭
幅化に対し電極形成上の制約を受けない、また、光スィ
ッチを多数並設してプレイ化することも容易である。
This has an advantage of 1% if the optical switch can be operated with single mode light waves, which is advantageous for multiplex communications. In other words, if the waveguide is made into a single mode in both the thickness direction and the annular direction, the waveguide width will be less than 5μ, but since the electrode shape is simple, it is easy to form, and the waveguide width can be reduced. However, there are no restrictions on electrode formation, and it is also easy to arrange many optical switches in parallel to form a play.

以上、詳説した如く1本発明に係る光スィッチは、その
製造が容易であり、電源に制約を受けず、低電力で動作
可能である。また、動作対象の光波はその偏向状態及び
波長等の制約を受けず、従来動作不能であった白色光も
動作可能である。なお1本発明は上記の特定の実施例に
限定されるべきものではなく、本発明の技術的範囲内に
おいて種々の変形が可能である。例えば、基板1の材料
としては前述の如(LiNb0.の外に石英等、屈折率
温度依存性を有する種々の誘電体結晶が使用可能である
。また、基板10表面に形成場れる導波路及び表面上に
形成場れる加熱電極も、夫々Tl拡散によるもの及び、
Ni−Cr系合金に限らないことは勿−である。更をζ
As described in detail above, the optical switch according to the present invention is easy to manufacture, is not limited by the power source, and can operate with low power. Furthermore, the light wave to be operated is not subject to any restrictions on its polarization state, wavelength, etc., and white light, which was conventionally inoperable, can also be operated. Note that the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications can be made within the technical scope of the present invention. For example, as the material of the substrate 1, various dielectric crystals having a refractive index temperature dependence such as quartz can be used as described above (in addition to LiNb0. The heating electrodes formed on the surface are also formed by Tl diffusion and
Of course, the material is not limited to Ni-Cr alloys. Further ζ
.

導波路及び加熱電極(従ってスイッチング領域)は上記
実施例の如く直線状にする必gIはなく。
The waveguide and the heating electrode (and therefore the switching region) do not have to be straight as in the above embodiment.

湾曲させて形成してもよい。更Kまた、導波路と加熱電
極とはその幅寸法を四−にする必較がないことは勿論で
ある。
It may be formed in a curved manner. Furthermore, it goes without saying that the waveguide and the heating electrode do not necessarily have to have a width dimension of 4-4.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の1実施例を示す模式的胴視図、第2図
は第1図の■−■縁による縦断面図。 第3図は従来の光スィッチの模式的斜視図である。 (符号の説明) l・・・基  板     1m・・・スイッチング領
域2m、2b・・・導波路   3・・・加熱電極特許
出願人  株式会社 リ コ − 第1図 第2図 へ 第3図 手続補正書 昭和57年2月19日 特許庁長官 島1)春樹殿 1 事件の表示 昭和56年 特許願” 156117 ”2、発明の名
称  光スィッチ 3、 補正をする者 事件との関係  特許出願人 4、代理人 氏 名 (7618)弁理土手も信正明5、 補正命令
の日付  自 発 6、 補正により増加する発明の数  な し補正の内
容 1、 明細書中、「発明の詳細な説明」の禰を以Fの如
く補正する。 (1)第2貞Eから4行目、「結晶」とめるのtl(「
光学」に訂正する。 (2)  第4t4上から15乃至16行目、「光波の
単一モード化が不可能に近い。」とめるQk、「応用範
囲が限定される。」に訂正する。 (3315頁上から9乃至10行目、[光波の単   
(−モード化も容易である、」とあるのtl[多モード
光ファイバとの結付が容易である」に訂正する。 (4) II5!上から13乃至14行目、「結晶」と
あるのを、「光学」に訂正する。 (5)第5頁上から18乃至19行目、「−同している
必要はなく、このため白色光でも1IIIJtI¥可能
である。」とあるのtl「偏光している   (必要は
なく、また自然光でも動作可能である。 光情報処理分野でに多モード光ファイバが使   (用
されゐのが一収的であるが、本発明が従来の如く単一モ
ードに限らず、多モードの光ファイバにも適用できる点
に多大の利点がある。」に訂正する。 6) 第9貞七から5乃至7行目、「にTMe及びTM
Iの2つのモードの光波を伝搬させるのに十分な厚みを
有しているが、」とあるのt、「及び幅方向に多モード
光ビームを伝搬させるのに十分な寸法を有しているが、
」に訂正する・7)第14真上から6乃至8行目、[こ
れは、特に、光スィッチを多重通信に有利な単一モード
の光波について動作可能とした場合に」とあるのtl「
この光スィッチは加熱による屈折率変化が大きく多モー
ド光ファイバ元通信系に使用するのに有用であるが、光
スィッチを光波長多重通信に有利な単一モードの光フア
イバ系に適用するのにも」に訂正する。 8)g14頁上から18行目、「偏向」とあるのを、「
偏光」に訂正する。。 9) 第14真上から19行目、「白色光」とあるのを
1「自然光」に訂正する。 (10)  @15真上カラ4行目、r 石J[J 、
!=66の紫、「石英、セラミック、ガラス等」に訂正
丁ゐ。 (11)第15貞上から5行目、「誘電体結晶」とめる
の會、「光学材料」に訂正する。 以  上
FIG. 1 is a schematic trunk view showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view taken along the line -■ in FIG. 1. FIG. 3 is a schematic perspective view of a conventional optical switch. (Explanation of symbols) l...Substrate 1m...Switching area 2m, 2b...Waveguide 3...Heating electrode patent applicant Ricoh Co., Ltd. - Figure 1 To Figure 2 Figure 3 Procedure Amendment February 19, 1980 Commissioner of the Japan Patent Office Shima 1) Haruki-dono 1 Indication of the case 1982 Patent application "156117" 2. Title of the invention Optical switch 3. Relationship with the person making the amendment Patent applicant 4 , Agent's name (7618) Patent attorney Masaaki Nobu 5, Date of amendment order 6, Number of inventions increased by amendment None Contents of amendment 1, ``Detailed description of the invention'' in the description Correct as shown below. (1) 4th line from 2nd Sada E, tl of “crystal” stop (“
Corrected to "optics." (2) In the 15th and 16th lines from the top of 4t4, Qk that says "it is almost impossible to convert light waves into a single mode" is corrected to "the scope of application is limited." (Page 3315, lines 9-10 from the top, [Light wave unit]
(-Correct the statement "It is easy to create a mode" to tl [It is easy to connect with a multimode optical fiber.") (4) II5! Lines 13 and 14 from the top say "crystal" (5) On the 5th page, lines 18-19 from the top, it says, "-They do not have to be the same, and therefore 1IIIJtI\ is possible even with white light." ``Polarized light is not required, and it can also operate with natural light. Multimode optical fibers are currently being used in the optical information processing field, but the present invention is It has a great advantage in that it can be applied not only to one mode but also to multimode optical fibers.'' 6) Lines 5 to 7 from No. 9 Teishichi, ``To TMe and TM
It has a thickness sufficient to propagate two modes of light waves I, t, and dimensions sufficient to propagate a multimode light beam in the width direction. but,
7) Lines 6 to 8 from the top of No. 14, [This is especially true when the optical switch is made operable for single-mode light waves that are advantageous for multiplex communication.''
This optical switch has a large refractive index change due to heating, making it useful for use in multimode optical fiber communication systems. Correct to "also". 8) In the 18th line from the top of page g14, replace the word "deflection" with "
Polarized light”. . 9) In the 19th line from the top of the 14th line, correct "white light" to 1 "natural light." (10) @15 4th row directly above, r stone J[J,
! =66 purple, corrected to "quartz, ceramic, glass, etc." (11) In the 5th line from the top of the 15th page, correct the phrase "dielectric crystal" to "optical material". that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板表面にその端部同士が適長離隔して対向するよ
うに形成された1対の導波路と、少くとも前記基板表面
の前記1対の導波路が対向する部分に温度により屈折率
が変化する光伝送媒体で形成されたスイッチング領域と
。 該スイッチング領域に沿い前記1対の導波路間に形成さ
れた加熱電極とを有することを特徴とする光スィッチ。 2、上記第1項において、前記加熱電極は、前記スイッ
チング領域とO関に絶縁層を介在させて形成しであるこ
と管特徴とする光スィッチ・ 3、上記第1項又は第2項において、前記1対の導波路
は前記基板及び前記スイッチング領域よりも屈折率が高
い光伝送媒体で形成され。 前記スイッチング領域は温度上昇により屈折率が上昇す
る光伝送媒体で形成されていることを特徴とする光スィ
ッチ。
[Claims] 1. A pair of waveguides formed on the surface of a substrate so that their ends face each other with an appropriate distance apart, and at least the pair of waveguides on the surface of the substrate face each other. A switching region is formed of an optical transmission medium whose refractive index changes depending on temperature. and a heating electrode formed between the pair of waveguides along the switching region. 2. In the above item 1, the optical switch is characterized in that the heating electrode is formed with an insulating layer interposed between the switching region and the switching region. 3. In the above item 1 or 2, The pair of waveguides are formed of an optical transmission medium having a higher refractive index than the substrate and the switching region. An optical switch characterized in that the switching region is formed of an optical transmission medium whose refractive index increases with temperature rise.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5013058A (en) * 1973-06-04 1975-02-10
JPS548542A (en) * 1977-06-22 1979-01-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical controller wave guide
JPS5416866A (en) * 1977-07-08 1979-02-07 Matsushita Electric Works Ltd Device for flashing emergency lighting apparatus

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