JPS5895330A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
- Publication number
- JPS5895330A JPS5895330A JP19243981A JP19243981A JPS5895330A JP S5895330 A JPS5895330 A JP S5895330A JP 19243981 A JP19243981 A JP 19243981A JP 19243981 A JP19243981 A JP 19243981A JP S5895330 A JPS5895330 A JP S5895330A
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- JP
- Japan
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- optical
- optical waveguide
- refractive index
- waveguide
- light
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- Pending
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Classifications
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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】
本発明は光スィッチに関し、可動部を持たず且つ電話(
クロストーク)を小さくし得るよう改良したものである
。
クロストーク)を小さくし得るよう改良したものである
。
従来技術に係る光スイツチt−第1図〜第4図に示す。
このうち第1図はLiNbO3にTiを拡散した導波路
1.2を用いた方向性結合形光スイッチである(樽茶、
蓄力「方向性結合形スイッチを用いた双安定光スィッチ
の検討」光音ニレ研資料、o o 1 、 OQE
79−146、PP、7−12.1 ’:) 79 )
。このタイグの光スィッチは、導波路1.2上にある電
極3,4に電圧を印加することによシミ気光学効釆によ
って生じる導波路1.2の結合定数の変化を利用してP
oから入つ九九をPs aしくはP2にスイッチさせる
ものである。このような方向性結合器形のクロストーク
は一26dB、挿入損失は4.6 dBである。
1.2を用いた方向性結合形光スイッチである(樽茶、
蓄力「方向性結合形スイッチを用いた双安定光スィッチ
の検討」光音ニレ研資料、o o 1 、 OQE
79−146、PP、7−12.1 ’:) 79 )
。このタイグの光スィッチは、導波路1.2上にある電
極3,4に電圧を印加することによシミ気光学効釆によ
って生じる導波路1.2の結合定数の変化を利用してP
oから入つ九九をPs aしくはP2にスイッチさせる
ものである。このような方向性結合器形のクロストーク
は一26dB、挿入損失は4.6 dBである。
第2しIに示す光スィッチは、#膜光4波路内の高屈折
率領域と低屈折率領域の境界での光の全反射゛を利用す
るものである( H,Tarui 、 M。
率領域と低屈折率領域の境界での光の全反射゛を利用す
るものである( H,Tarui 、 M。
Kobayaahi and T、Kaaai、”To
tal refreationoptical w
aveguide 5w1tch ” r E
lectron、 Lett 拳 +vo1.17
、N112 、PP、77−79.1981 )。即ち
、第2図において斜綜部で示す低屈折率領域5の薄膜の
屈折率n2 は、他の領域である高屈折率領域6の屈
折率n2よシ小さくなっている。可動h′fkL体(m
ovable dialectric chip )
7が離れているときには、Iv1度”0で低屈折率領域
5に入射した光は、 の条件が満足されているときには全反射される。
tal refreationoptical w
aveguide 5w1tch ” r E
lectron、 Lett 拳 +vo1.17
、N112 、PP、77−79.1981 )。即ち
、第2図において斜綜部で示す低屈折率領域5の薄膜の
屈折率n2 は、他の領域である高屈折率領域6の屈
折率n2よシ小さくなっている。可動h′fkL体(m
ovable dialectric chip )
7が離れているときには、Iv1度”0で低屈折率領域
5に入射した光は、 の条件が満足されているときには全反射される。
ただし、β及び!は高屈折率領域6の伝搬定数及び可動
誘電体7が無いときの低屈折率領域5の伝搬定数である
。これに対して可11II籾電体7が薄膜に接すると低
屈折率領域5の伝搬定数β“はβ′よシ大きくなる。し
たがって式(1)の条件は成立しなくなシ光は低屈折率
領域6を透過するーこの棟の薄膜全反射形光スイッチは
この様な原理に基づいて可動誘電体7を薄膜に接したり
離したシすることによって光の通路を切シ換えるもので
ある。また、この柚の光スィッチのクロストークは−2
8dB 、挿入損失は3dBである。
誘電体7が無いときの低屈折率領域5の伝搬定数である
。これに対して可11II籾電体7が薄膜に接すると低
屈折率領域5の伝搬定数β“はβ′よシ大きくなる。し
たがって式(1)の条件は成立しなくなシ光は低屈折率
領域6を透過するーこの棟の薄膜全反射形光スイッチは
この様な原理に基づいて可動誘電体7を薄膜に接したり
離したシすることによって光の通路を切シ換えるもので
ある。また、この柚の光スィッチのクロストークは−2
8dB 、挿入損失は3dBである。
一般に光スィッチのクロストークは一60dB以下が要
求されるが、方向性結合器形光スイッチや全反射形光ス
イッチは光導波路の不完全性による散乱により一60d
B以下のクロストークを得ることは困’AIkである。
求されるが、方向性結合器形光スイッチや全反射形光ス
イッチは光導波路の不完全性による散乱により一60d
B以下のクロストークを得ることは困’AIkである。
第3図(a) 、 (b)は液晶を用いた光スィッチで
、第3図(a)が電源8を開放した状態、第3図(b)
が投入した状態である( R−A、5orefどl、o
w−croaa−talk2 X2 optical
witch”+ Opt、+Lett、+vo1.6+
Na6 、 PP、275−277、1981 )。液
晶9は電圧を印加することによって分子の配向状態を変
えることが出来、それによって光の偏光方向を変えるこ
とが出来る。第3図(a) 、 (b)では、このよう
な液晶9と偏向方向によって反射あるいは透過特性が異
なる組み合わせプリズム10を用いて光のスイッチを行
なうもの、である。この光スィッチではクロストークは
一27dB、挿入損失は2.5 dB である。このよ
うに液晶9を用いる光スィッチにおいては、液晶分子に
よる散乱のためにクロストークを一60dB以下にする
ことは困難である。
、第3図(a)が電源8を開放した状態、第3図(b)
が投入した状態である( R−A、5orefどl、o
w−croaa−talk2 X2 optical
witch”+ Opt、+Lett、+vo1.6+
Na6 、 PP、275−277、1981 )。液
晶9は電圧を印加することによって分子の配向状態を変
えることが出来、それによって光の偏光方向を変えるこ
とが出来る。第3図(a) 、 (b)では、このよう
な液晶9と偏向方向によって反射あるいは透過特性が異
なる組み合わせプリズム10を用いて光のスイッチを行
なうもの、である。この光スィッチではクロストークは
一27dB、挿入損失は2.5 dB である。このよ
うに液晶9を用いる光スィッチにおいては、液晶分子に
よる散乱のためにクロストークを一60dB以下にする
ことは困難である。
第4図は光ファイバ入りIIMllと元ファイバ出線1
2の間をレンズ系によって平行ビームとし、相方が交差
する位置に反射プリズム13を出し入れすることによっ
てスイッチ作用を行なうものである( H,Yamam
ot o 、 M−Yokoyama 、 H。
2の間をレンズ系によって平行ビームとし、相方が交差
する位置に反射プリズム13を出し入れすることによっ
てスイッチ作用を行なうものである( H,Yamam
ot o 、 M−Yokoyama 、 H。
Ogiwara and M、Yoshida、 ”
Large−a’cale andlow−1oss
optical 5w1tch matrix for
opticalswitching systems
”+ Jour、of Opt、Commun、。
Large−a’cale andlow−1oss
optical 5w1tch matrix for
opticalswitching systems
”+ Jour、of Opt、Commun、。
vol、1 、ta2.PP、74−79.1980)
o この様なマ) IJクス・スイッチは不要光の散乱
が非常に小さいためクロストークは−60dB以下であ
り、クロストークの点では要求条件を満たしている。
o この様なマ) IJクス・スイッチは不要光の散乱
が非常に小さいためクロストークは−60dB以下であ
り、クロストークの点では要求条件を満たしている。
また挿入損失も0.95dBと小さい。しかし、1.0
XIOのスイッチ−マトリクスを構成するためには10
0個の反射プリズム、およびそれらを駆動するための回
路が各プリズムに対して必要であるため製置が高価で大
規模のものとなシ、また消費電力も大きいという欠点を
有している。
XIOのスイッチ−マトリクスを構成するためには10
0個の反射プリズム、およびそれらを駆動するための回
路が各プリズムに対して必要であるため製置が高価で大
規模のものとなシ、また消費電力も大きいという欠点を
有している。
本発明は、上記従来技術に鑑み、可動部分を除去し同時
に低クロストークも達成し得る光スィッチを提供するこ
とを目的とする。
に低クロストークも達成し得る光スィッチを提供するこ
とを目的とする。
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する1、
第5図はlX4(N=4)の光スィッチを示す。同図に
示すように、光ファイバ入シIi!l!21の端部はL
iNb0a基板22の一端部に固着してあシ、とのLi
Nb0g基板220他端部には光フアイバ出線39,4
0.41.42が互いに平行となって夫々の端部を固着
しである。かくて光ファイバ入シ11iA21と各光フ
ァイバ出!39〜42とは前記LiNb0a基板22上
に形成されたTi拡散の光導波路26,27.28,2
9.30によシ連絡されるとともに、各先導波路26〜
30の選択はAt電極23,24.25に印加する電圧
の組み合せによシ行なわれる。光導波路27〜30の途
中には、これらの屈折率nlよシ低屈折率(n3)のバ
リア層31,32..33゜34が交差して斜めに設け
られてお9、且つ夫々の交点のバリア層31〜34には
電圧の印加。
第5図はlX4(N=4)の光スィッチを示す。同図に
示すように、光ファイバ入シIi!l!21の端部はL
iNb0a基板22の一端部に固着してあシ、とのLi
Nb0g基板220他端部には光フアイバ出線39,4
0.41.42が互いに平行となって夫々の端部を固着
しである。かくて光ファイバ入シ11iA21と各光フ
ァイバ出!39〜42とは前記LiNb0a基板22上
に形成されたTi拡散の光導波路26,27.28,2
9.30によシ連絡されるとともに、各先導波路26〜
30の選択はAt電極23,24.25に印加する電圧
の組み合せによシ行なわれる。光導波路27〜30の途
中には、これらの屈折率nlよシ低屈折率(n3)のバ
リア層31,32..33゜34が交差して斜めに設け
られてお9、且つ夫々の交点のバリア層31〜34には
電圧の印加。
によシ発生するNi−Cr薄膜である発熱体35゜36
.37.38が搭載されている。
.37.38が搭載されている。
かかる本実施例において光ファイバ入シ緑21からの光
が、電極23〜25に印加する電圧の組み合わせによっ
て光導波路27〜30のうち所望のものに導かれるとと
は第1図に示す従来技術の場合と同じである。しかし、
第1図に示す光スィッチでは光のスイッチング機能と低
クロストークとを同時に達成しようとしていたために、
導波路の散乱によってクロストークが制限されていた。
が、電極23〜25に印加する電圧の組み合わせによっ
て光導波路27〜30のうち所望のものに導かれるとと
は第1図に示す従来技術の場合と同じである。しかし、
第1図に示す光スィッチでは光のスイッチング機能と低
クロストークとを同時に達成しようとしていたために、
導波路の散乱によってクロストークが制限されていた。
これに対して、本実施例では低クロストークを達成する
几めに発熱体35〜38を搭載したバリア層31〜34
を設けている。
几めに発熱体35〜38を搭載したバリア層31〜34
を設けている。
第6図はバリア層31〜340部分を拡大した図である
。同図においては、光導波路27、バリアー31、発熱
体35を夫々の代表とじて示しである。なお、同図中4
3は光吸収体である。
。同図においては、光導波路27、バリアー31、発熱
体35を夫々の代表とじて示しである。なお、同図中4
3は光吸収体である。
このときバリア層31と光導波路27のなす角φは
90°−φ=θ≧1ln−’ (na/nt) ・”
−(2)を満足するように配置されているので光導波
路27を伝搬して来た光は境界で全反射される。
−(2)を満足するように配置されているので光導波
路27を伝搬して来た光は境界で全反射される。
全反射された光は他の光導波路28〜30に悪影響を与
えないようにするために、光吸収体43(例えは黒色の
液体あるいはテープ)によって吸収する。第7図は発熱
体35に80Vの電圧(50Hz)を印加したときの光
の透過の様子を示す。LiNb0i単結晶においては、
100℃の温度変化で5〜6 X 10−3の屈折率変
化を得ることが出来る(巻毛、小山、r LiNbO3
の屈折率温度依存性を利用した光スィッチ」応用物理学
会秋期全国大会、9p−M−10)。Ni−Cr薄膜か
らなる発熱体350発熱によシバリア励31の屈折率が
上昇したことにより、式(2)の関係が成立しなくな9
、光はバリア〜31を透過して出射端よ多光ファイバ出
線39に進む。
えないようにするために、光吸収体43(例えは黒色の
液体あるいはテープ)によって吸収する。第7図は発熱
体35に80Vの電圧(50Hz)を印加したときの光
の透過の様子を示す。LiNb0i単結晶においては、
100℃の温度変化で5〜6 X 10−3の屈折率変
化を得ることが出来る(巻毛、小山、r LiNbO3
の屈折率温度依存性を利用した光スィッチ」応用物理学
会秋期全国大会、9p−M−10)。Ni−Cr薄膜か
らなる発熱体350発熱によシバリア励31の屈折率が
上昇したことにより、式(2)の関係が成立しなくな9
、光はバリア〜31を透過して出射端よ多光ファイバ出
線39に進む。
いま、第5図において光ファイバ人υ線21と、光フア
イバ出線39を接続する場合を考えよう。方向性結合器
の電極23と24に印加する電圧を調整することによっ
て光を導波路27に導くことが出来る。同時に、発熱体
35にも電圧を印加することによって光をファイバ出縁
39に導くことが出来るわけである。
イバ出線39を接続する場合を考えよう。方向性結合器
の電極23と24に印加する電圧を調整することによっ
て光を導波路27に導くことが出来る。同時に、発熱体
35にも電圧を印加することによって光をファイバ出縁
39に導くことが出来るわけである。
この時、他の光フアイバ出線40,41.42に漏れる
光(クロストーク)について検討する。
光(クロストーク)について検討する。
従来技術の項で述べ是ように、散乱等によって本来導波
されるべきではない光導波路に行く光の童は約−25〜
−30dBである。したがって、光導波路29.30に
行く光の量は−25〜−30dBである。また、光導波
路28に行く光の量も−25〜−30dBである。光導
波路27以外の導波路を進む光に対しては、各々のバリ
ア層32〜34に装荷された発熱体36〜38に電圧が
印加されていないため、導波路28〜30とバリア層3
2〜34の境界で全反射される。従来技術の第2図で示
した様に薄膜全反射型スイッチのクロストークはそれ自
身で約−25〜−30dBである。したがって、光導波
路28〜30を進む漏れ光が光フアイバ出線30〜32
に達する蓋は−50〜−60dBとなる。Ni−Cr薄
膜の発熱によるバリア層31〜34の屈折率変化の応答
時間は数n18のオーダであシ、Ni−Cr薄膜の熱容
量を小さくすることによってさらに高速化出来ると考え
られる。
されるべきではない光導波路に行く光の童は約−25〜
−30dBである。したがって、光導波路29.30に
行く光の量は−25〜−30dBである。また、光導波
路28に行く光の量も−25〜−30dBである。光導
波路27以外の導波路を進む光に対しては、各々のバリ
ア層32〜34に装荷された発熱体36〜38に電圧が
印加されていないため、導波路28〜30とバリア層3
2〜34の境界で全反射される。従来技術の第2図で示
した様に薄膜全反射型スイッチのクロストークはそれ自
身で約−25〜−30dBである。したがって、光導波
路28〜30を進む漏れ光が光フアイバ出線30〜32
に達する蓋は−50〜−60dBとなる。Ni−Cr薄
膜の発熱によるバリア層31〜34の屈折率変化の応答
時間は数n18のオーダであシ、Ni−Cr薄膜の熱容
量を小さくすることによってさらに高速化出来ると考え
られる。
以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
ればクロスト−フカ“二60 dB程度以下で可動部分
を持たない光スィッチを実現することが出来る。バリア
層が一段では十分なりロストークが得られない場合には
バリア層を被数段配置しても良い。
ればクロスト−フカ“二60 dB程度以下で可動部分
を持たない光スィッチを実現することが出来る。バリア
層が一段では十分なりロストークが得られない場合には
バリア層を被数段配置しても良い。
第1図はLi NbOsを用いた従来技術に係る方向性
結合形光スイッチ、第2図は従来技術に係る薄膜全反射
形光スイッチ、第3図は従来技術に係る液晶を用いた光
スィッチ、第4図は反射プリズムを用いた従来技術に係
るマトリクス・ス図であり、Ni−Cr薄腺に電流が流
れていないために光が全反射されている様子上表わし、
菓7図はN46図と同じ部分であるが発熱体による温度
上昇によって光が通過している様子を示す拡大図である
。 図面中、 21は光ファイバ入り線、 23.24.25は!極、 26.27.28,29.30は光導波路、31.32
,33.34はバリア層、 35.36,37.38は発熱体、 39.40,41.42は光フアイバ出線である。 %針山願人 日本電信1i!話公社 代理人弁理士 ゛光層 士 部(他1名)第2凶
結合形光スイッチ、第2図は従来技術に係る薄膜全反射
形光スイッチ、第3図は従来技術に係る液晶を用いた光
スィッチ、第4図は反射プリズムを用いた従来技術に係
るマトリクス・ス図であり、Ni−Cr薄腺に電流が流
れていないために光が全反射されている様子上表わし、
菓7図はN46図と同じ部分であるが発熱体による温度
上昇によって光が通過している様子を示す拡大図である
。 図面中、 21は光ファイバ入り線、 23.24.25は!極、 26.27.28,29.30は光導波路、31.32
,33.34はバリア層、 35.36,37.38は発熱体、 39.40,41.42は光フアイバ出線である。 %針山願人 日本電信1i!話公社 代理人弁理士 ゛光層 士 部(他1名)第2凶
Claims (1)
- 平行する二つの光導波路間のモード結合定数を光導波路
の上若しくは近傍に配設された@極に電圧を印加し電気
光学効果を介して変化させることによって一方の光導波
路から入射した光を二本の光導波路のうちの所望の光導
波路へ切シ換えることのできる方向性結合器が各々の光
導波路に継続して多段に配設され、最初の一本の光導波
路に入射した光をN=2n本の所望の光導波路に切シ換
え得るようにしたものにおいて、N本の光導波路の各々
において出射端に到る壕での中途に光導波路のコアの屈
折率よシ低い屈折率を有し上部に発熱体を搭載したバリ
ア層が光導波路に対して斜めに交差しており、前記発熱
体に電流を流さない時はバリア層と光導波路の境界で光
は全反射され、前記発熱体にTi1lLkを匠した時に
は熱によってバリア層の屈折率が笈化し光導波路に伝搬
してきた光が出射端に4かれるようにしたことを特徴と
する光スィッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19243981A JPS5895330A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19243981A JPS5895330A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 光スイツチ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5895330A true JPS5895330A (ja) | 1983-06-06 |
Family
ID=16291318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19243981A Pending JPS5895330A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 光スイツチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5895330A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6076722A (ja) * | 1983-10-04 | 1985-05-01 | Nec Corp | マトリクス光スイツチ |
JPS6167838A (ja) * | 1984-09-11 | 1986-04-08 | Fujitsu Ltd | 導波路型光スイツチ |
JPS6290627A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-25 | Nec Corp | 光スイツチ回路 |
JPS62119504A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-05-30 | Fujitsu Ltd | 光導波路デイバイス |
JPS62119517A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-05-30 | Fujitsu Ltd | 熱光学素子 |
US4787692A (en) * | 1987-03-13 | 1988-11-29 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Electro optical switch architectures |
JPS63300218A (ja) * | 1987-05-30 | 1988-12-07 | Nec Corp | 光バイパススイッチモジュ−ル |
JPH01159614A (ja) * | 1987-12-16 | 1989-06-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 導波型光スイッチ |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP19243981A patent/JPS5895330A/ja active Pending
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