JPS5893036A - 光分岐デバイス - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光分岐デバイスに関する。

光分岐デバイスとしては、従来、ＬｉＮｂＯ３の基板に
、周囲より高い屈折率を有し、分岐する光導波路を形成
し、分岐点近傍に導波路選択用の電極を配備し、この電
極による電気光学効果を利用して光導波路を選択し、光
を伝送する方式のものが知られている。

この光分岐デバイスは、性能的に優れたものではあるが
、基板として用いられるＬｉ　ＮｂＯ２の単結晶が高価
であるため、コストが高くつくという問題があった。

本発明の目的は、安価な素材で構成でき、かつ、新規な
光導波路選択方式の、光分岐デ・；イア、スを提供する
ことである。

以下、本発明を説明する。

本発明による光分岐デバイスは、透明な誘電体′基板と
、光導波路と、発熱体とを有する。

誘電体基板としては、石英板、ソーダガラス板、あるい
は、プラスチック板等、安価で、且つ大面積を取れるも
のを用いることができる。

光導波路は、この誘電体基板に形成される。形成された
光導波路は、周囲より高い屈折率を有し、１以上の分岐
点におＣで分岐する。従って、本発明による光分岐デバ
イスにおいて、光導波路は、少くともひとつ、分岐点を
有する。

光導波路ｌの分岐のしかたは、デバイスの使用目的によ
って定められる。例えば、分岐のし方は、１本の光導波
路が分岐点において複数本の導波路に分岐するのであっ
てもよいし、複数の光導波路が分岐点において合流し、
さらに、新たに複数に分岐するのであってもよい。

発熱体は、導波路選択用であって、分岐点近傍に配備さ
れる。この発熱体としては、後述する例のほか、周知の
感熱記録に用いられる、所謂サーマルの発熱体を用いる
ことができる。一本発明による光分岐デバイスにおいて
、光導波路の選択は、上記発熱体による光導波路の加熱
によって行なわれる。すなわち、一般に誘電体の屈折率
は、誘電体の温ｉに依存して変化するので、この、温度
による光導波路の屈折率変化を利用して、導波路選択を
行なうのである。

以下、図面を参照しながら、具体例に即して説明する。

、第１図は、本発明を適用した、光分岐デ・くイスの１
例を示している。図中、符号１は透明な誘電体基ｉ１１
層２は光導波路、符号３は・（ソファ、符号４は電極を
、それぞれ示している。

透明な誘電体基板１は、こ？実施例においては、ソーダ
ガラス板が用いられた。

このソーダガラス板による誘電体基板１上に、アルミニ
ウムを蒸着し、フォトエツチング法によって、光導波路
のパターン形状に窓あけする。次いで、この基板を、恒
温槽によって３７０℃の温度に保たれた１、　ＫＮＯ３
溶液人のるつぼ中に浸漬し、１時間放置する。すると、
誘電体基板１の、窓あけされた部分、すなわち、アルミ
ニウムの蒸着されていない部分では、ガラス表面付近の
Ｎａ＋イオンが、Ｋ＋イオンと置換する。このようにイ
オン置換された部分は、そうでない部分に比して、４〜
６×１０　程度、屈折率が高くなる。すなわち、このよ
うにして、上記光導波路のパターンに従って、屈折率の
高い部分が、誘電体基板１に形成される。

この屈折率の高い部分が光導波路２となるのである。

その後、上記蒸着アルミニウムが除去される。

第１図に０示す例において、光導波路２は、入力側２工
が１本であり、出力側はブランチ２Ａ、　２Ｂに分れて
いる。光導波路２の入出力側の幅ＷＩ、ＷＡ。

１：、１１ ＷＢは、いずれも２０μｍである。

光導波路２の入力側２Ｉは、分岐点の手前で、１１５ｏ
ラヂアンの角度で６０ｔｔｍ幅まで広げられ、分岐点に
おいて分岐角１．１５°で、ブランチ２Ａ、　２Ｂに分
岐する。出力側の端部において、ブランチ２Ａ、　２Ｂ
の間隔は１００μ雷となっている。

光導波路２の分岐部には、バッファ層３が配備され、こ
のバッファ層３の上に、図の如く蒸着発熱層４，５が形
成されている。７７．７７層３と、蒸着発熱層４，５と
は、導波路選択用の発熱体を構成している。バッファ層
３は５ｉ０２を素材とする薄板状であシ、その厚さは、
０．２μｍである。蒸着発熱層４，５は、Ｔｉによって
厚さ１４００Ａに形成した。これら蒸着発熱層４，５の
、光導波路に重なり合う部分のサイズは、幅２０μ情、
長さ３　ｍｍである。

なお、蒸着発熱層は、他に、ＮｉＣｒ、　Ｔａ２Ｎなど
を用いて形成してもよく、光導波路に重なり合う部分の
抵抗は１〜２にΩ程度がよい。図示の例では、この抵抗
は、１．８４にΩである。また、２７７７層の厚さは０
．２〜０．５μｍが適当である。　　′ここで、バッフ
７層３の役割についてのべておく。第１図に図示の例に
おいては、前述のとおり、７２２７層３と、蒸着発熱層
４，５とによって発熱体を構成しているのであるが、蒸
着発熱層４゜５のみによって発熱体を構成してもよい。

すなわち、蒸着発熱層４，５を直接、誘電体基板上に蒸
着形成してもよいのである。ただし、このようにした場
合には、発熱体の影響によシ、導波光に・若干の減衰が
生ずることになる。バッファ層は、このような導波光の
減衰を有効に防止する機能を有するものであり、素材と
しては、光導波路の屈折率より低屈折率を有するものが
選択される。

さて、蒸着薄膜による蒸着発熱層４．５には、それぞれ
、電圧ＶＡ、　Ｖｏが印加されるようになっている。　
　。

今、仮りに、蒸着発熱層４に、電圧ＶＡを印加すると、
蒸着〕発熱層４に流れる電流によりジーール熱が発生し
、光導波路２の分岐点近傍を加熱する。

光導波、路２は、この加熱によって、分岐点近傍に温度
分布を生ずる。もちろん、この温度分布において、蒸着
発熱層４直下の部分が高温となる。この温度分布に応じ
て光導波路２０分岐点近傍に屈折率の分布が生ずる。す
なわち、高温の部分はど屈折率が高くなる。これによっ
て、光導波路２を　′伝送される光は、その多くが、ブ
ランチＡにふり分けられることになる。

第２図は、ブランチ２Ａ、　２Ｂの出力光パワーの相対
値と、印加電圧ＶＡ、　Ｖａとの関係を示している。

実線はブランチ２Ａの出力光パワー、破線はブランチ２
Ｂの出力光パワーを示す。この図から明らかなように、
蒸着発熱層４に印加する電圧ＶＡを大きくすると、ブラ
ンチ２人の出力光パワーは増大し、これに応じて、ブラ
ンチ２Ｂの出力光パワーは減少する。逆に、蒸着発熱層
５に印加する電圧Ｖｓを大きくすると、ブランチ２Ｂの
出力光パワーが増大し、ブランチ２人の出力光パシーが
減少する。

従って・、蒸着発熱層４，５に印加する電圧ＶＡ。

ＶＢを制御することによって、良好な光スイッチングが
可能となる。　　　　　　　・ｌところで、このような
、光分岐デバイスで、光伝送の制御のためには、どの程
度の温度に、光導波路を加熱すべきであろうか。今、問
題としている実施例においては、光導波路２の屈折率は
、常温ないし数１００度Ｃの温度領域では、温度変化に
対する変化率が１０’／、のオーダーである。従って、
仮に、セルシラス目盛で１００℃の温度変化を与えれば
、１０−３　　のオーダーの屈折率変化を与えることが
できる。一般に、透明な誘電体基板に光導波路を形成し
た場合、数１０乃至１００度Ｃの温度変化で、１０−３
　　のオーダーの屈折率変化を得Σことができる。光導
波路は、一般に極めて微小であるから、その分岐点近傍
に、この程度の温度差を短時間に与えるのは容易である
。上記１０−３　　のオーダーの屈折率変化は、電気光
学効果を利用する場合に得られるものと同程度である。

従って、本発明では、容易に、屈折率の制御を行なうこ
とができる。

第３図（ＩＩ）は、第１図の光分岐デバイスの蒸着発熱
層４に、第３図（Ｉ）の１如きパルス電圧を印加した場
合の、ブランチ２人の出力光パワーの変化すなわち、応
答特性を示している。パルス電圧（第３図（■））の電
圧値は＋３０ｖ１パルス幅は５ｚｓｅｃである。

国中、符号ｈｂで示す時間幅が１ｚｓｅｃである。図に
明らかなように、出力光パルスの立上り、立下りｔｉ、
１ｍ５ｅｃ以下となっている。

なお、ＶＡ　＝　３ＱＶ、　　Ｖｎ　＝　ＯＶ、　　又
はＶＡ　＝　ＯＶ。

Ｖｅ　＝　３０Ｖにおける、分岐出力光のクロスト−７
は一１２ｄＢ　　以下であった。また、伝送すべき光と
しては、波長０．６３３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光を
用いた。

第２図において、ＶＡ　＝　Ｖａ≧０で、各ブランチの
出力光パワーが等しくならないのは、主として光導波路
形成時に発生する光導波路の非対称性によるものと考え
られる。また、印加電圧の変化に対し、出力光パワーが
滑らかに追づいしないのは、分岐点近傍における高次モ
ードの発生によるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例を示す斜視図、第２図およ
び第３図は、第１図に示す実施例における、光制御特性
を説明するだめの図である。 １・・・透明な誘電体基板、　　２・・・光導波路、２
Ａ、　２Ｂ・・・ブランチ、　　３・・・バッフ７．４
．５蒸着発熱層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透明な誘電体基板と、 この誘電体基板に形成され、周囲より高い屈折率を有し
   、１以上の分岐点で分岐する光導波路と、上記分岐点の
   近傍に配備された、導波路選択用の発熱体とを有する、
   光分岐デバイス。