JPS5917511A - 光スイツチ - 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】 （ａ）発明の技術分野 本発明は、光回路に係り、とくに交差型光導波路からな
る光スィッチに関する。

（ｂ）技術の背景 現在実用化されている光回路においては、レンズ、フィ
ルター、アイソレーター、スイッチ等の光回路部品はそ
れぞれが独立しており、その小型化、集積化が困難であ
る。また回路形成時にこれら光回路部品相互間における
高精度の光軸調整が必要であり、かつ形成された光回路
に対する十分な耐震性が要求される。

上記光回路部品における種々の難点を解決するために、
基板上に形成された光導波路を用いて光回路を構成する
ことが試みられており、その実現が期待されている。

（Ｃ）従来技術と問題点 従来、基板上に形成された交差型光導波路から成る光ス
ィッチには、ブラッグ回折型と全反則型とか提案されて
いる。

ブラッグ回折型光スイッチは低電圧動作が可能であるが
回折条件がきびしく、波長等の各種パラメーターに対す
る許容範囲が狭いこと、また、回折効率を高めるために
光ビームの径を大きくする必要があり、このためにこれ
を用いて多段型マトリックススインチを構成した場合、
全体の寸法が長くなること等の欠点があった。

一方、全反射型光スイッチは交差型光導波路を用いて形
成され、比較的パターンが簡単であり小型の多段型７１
−リックススインチを構成できるが動作電圧が高いこと
が欠点であった。

これに対し、本発明者等はＬｉＮｂＯ３等の電気光学的
結晶上に形成された交差型光導波路において交差部分の
屈折率が他の部分より高い場合には、主光導波路を進行
する光は交差部分で屈折、反射され後述の第２図に示す
ように分岐光導波路へ偏向されること、この場合におい
て、主光導波路と分岐光導波路とが交差する領域に一対
または二対の電極を設け、これらの間に直流電圧信号を
印加すると先導波路内に電極に沿って光学的障壁が形成
され、この光学的障壁によって光を主光導波路方向に進
行させることができること、すなわち前記直流電圧信号
の０Ｎ−ＯＦＦによって光の進行方向をスイッチできる
こと、また、この場合の動作電圧は前記全反射型の光ス
ィッチの動作電圧より低いこと等を見出している。（特
願昭５５−１６４０９１）（ｄ）発明の目的 本発明は、交差型光導波路における偏向現象を利用した
新規な構造の光スィッチを提供することを目的とする。

（ｅ）発明の構成 本発明は、交差型光導波路において先導波路の交差部分
における屈折率を他の部分より高くすることによって光
を分岐先導波路に分岐させることを特徴とし、該交差部
分の屈折率はあらかじめ高屈折率物質の拡散量を大きく
して高くされる場合合を含み、また、該屈折率を大きく
される部分の形状は該交差部分の中心に頂点を向けた二
等辺三角形あるいはこれに類似した形状であることを含
み、さらにまた、該屈折率が高くされる部分の光導波路
表面に該部分と同形状の電極を設けることを含む。

（ｆ）発明の実施例 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は交差型先導波路を模式的に示した図である。同
図において、１はＬｉＮｂＯ３等の電気光学結晶からな
る基板であり、この表面に２つの帯状チタン薄ＩＩＩ層
２を交差するように形成した後例えば９６０℃で５時間
、熱処理を行うと、前記チタン薄膜層２は基板１に拡散
し、基板ｌより屈折率が高　　　□い層３が形成され、
これらが光導波路として用いられる。

第２図は上記のようにして形成された交差型光導波路の
平面図を示す。

基板１の表面に形成されるチタン薄膜層２の幅は第１図
に示すようにこれらの交差が始まる部分において最も広
く、交差部分の中心に向って漸減する。このために、通
常第２図において４で示した部分においてチタン濃度が
最も高く、屈折率も他の先導波路部分に比して高くなっ
ている。

したがって、主光導波路５に入射し、この内部を進行す
る光６は高屈折率部分４によって矢印のごとく屈折され
、分岐先導波路７の側面に当ってここで反射された後、
分岐光導波路７１を進行するようになる。

本発明の第１の実施例は、第３図のようにして屈折率が
高くされた部分４の光導波路の表面に該部分４と同形状
かあるいはこれに類似した形状の電極８および９を設け
、これらの電極に直流電圧信号を印加し、前記高屈折率
の部分４の屈折率を減少させることによって主先導波路
５を進行する光６を主光導波路５１へ向かって直進させ
ることにより光スイツチ動作を行わせる方法を間隙する
ものである。

すなわち、ＬｉＮｂＯ３結晶は電気光学効果を有し、結
晶軸の方向と印加直流電界の方向とを適当に選ぶことに
よって電界を印加した部分の屈折率が増加あるいは減少
する。したがって、前記高屈折率部分４にその高屈折率
を打ち消すように外部直流電圧信号を印加することによ
り、光は主光導波路５から主光導波路５１に向かって直
進し、外部電圧信号を除去することにより主光導波路５
から分岐光導波路７１に分岐され、このようにして光ス
イツチ動作を行うことができる。

本発明の第２の実施例は、第２図に示したような高屈折
率部分４を有しない交差型光導波路を形成し、この光導
波路の交差部分表面に電極を設け、この電極に直流電圧
信号を印加した場合にはじめて該交差部分に高屈折率部
分４を生じさせ、これにより光ば分岐光導波路７１に分
岐させられ、一方、直流電圧信号を印加しない時には光
は主導波路５−主導波路５１を直進するようにして光ス
イツチ動作を行わせる方法を量線するものである。

なお、高屈折率部分を有しない交差型光導波路の形成は
、拡散源であるチタン薄膜層の膜厚分布を制御すること
によって達成され、その方法については本発明者らによ
る発明を出願準備中である。

前記本発明の第２の実施例をｉｊＪ記第２図および第３
図を用いて説明すると、上記のようにして形成された高
屈折率部分４を有しない交差型光導波路の表面に第３図
に示ずような電極８および９を設げ〜直流電圧信号を印
加することによって第２図に示すように光導波路交差部
分に高屈折率部分４を生じさせると主光導波路５を進行
する光６は分岐光導波路７１に分岐され、該直流電圧信
号を除去すると主光導波路５１に向って直進する。

」二記本発明の光スィッチが全反射型の光スィッチと異
なる点は、全反射型の光スィッチにおいては前記高屈折
率部分４を有しない交差型先導波路の交差部分におりる
屈折率を減少させるように直流電圧信号を印加し、前記
主光導波路５を進行する光がこの低屈折率化された部分
によって全反射される効果を利用するのに対し、本発明
の第２の実施例の場合は、逆に、交差部分の屈折率を増
加させることにより光が該交差部分で屈折される効果を
利用するものである。

通常、電気光学効果による全反射層の厚さは薄いために
、前記主光導波路５を進行する光は１ンネル効果のため
に完全には反射されず、前記主光導波路５１に直進しや
すい。したがって、前記分岐光導波路７１に分岐される
光の割合を大きくするためには印加直流電圧信号値を大
きくすることが必要となり、光スイツチ効率（分岐導波
路出力／印加直流電圧）が低い。これに対し、本発明の
屈折効果を利用する場合には光スイツチ効率が高く、低
電圧駆動が可能である。

（ｇ）発明の効果 本発明によれば、交差型光導波路を用いて低電圧駆動の
光スィッチを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は交差型光導波路の概要を説明するための斜視図
、第２図は交差型光導波路の平面図、第３図は交差型光
導波路における屈折効果を用いる本発明の実施例の光ス
ィッチの動作を説明するための図である。 図において、１は基板、２はチタン薄膜層、３は光導波
路、４は高屈折率部分、５および５１は主光導波路、６
ば光、７および７１ば分岐光導波路、８および９は電極
である。 ０

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）交差型光導波路において、光導波路の交差部分に
   おける屈折率を他の部分より高くすることによって光を
   分岐光導波路に分岐させることを特徴とする光スィッチ
2. （２）屈折率を高くする部分は、あらかじめ高屈折率物
   質の拡ｐＩ！１．量を大きくして形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第一項記載の光スィッチ
3. （３）屈折率を高くする部分は、外部信号電圧の印加に
   よって形成されることを特徴とする特許請求の範囲第一
   項記載の光スィッチ
4. （４）屈折率が高くされる部分の形状は光導波路交差部
   分の中心に頂点を向けた二等辺三角形あるいはこれに類
   似した形状であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光スィッチ（５）屈折率が高くされる部分の光
   導波路表面に、該部分と同形状の電極を設げることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の光スィッチ