JPS5934287B2 - 多段光方向性結合器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光損失の低減をはかつた多段光方向性結合
器に関するものである。

第１図は従来の光方向性結合器による光スイッチの構成
斜視図である。

第１図において、１は基板、２、３は前記基板１に設け
られた光導波路、４、５は電極、６は信号源、７は入力
光、８、９は出力光である。第１図の光方向性結合器の
原理は２本の光導波路２、３を平行に近接させると、光
導波路２、３中を伝ばんする光の位相定数が等しい時に
は、例えば光導波路２に入射した入力光７は次第に光導
波路３に移行する。

基板１が電気光学効果を持つ場合、光結合部の光導波路
２、３上に電極４、５を形成し、これに信号源６によつ
て電圧を加えると、光導波路２、３の屈折率が電気光学
効果を介して変化し、光導波路２、３中の光の位相定数
が互いに反対方向に変わる。その結果、光導波路２、３
間の光の結合が行われなくなる。すなわち、電圧の有無
で光導波路２、３間で光のスイッチングを行わせること
ができる。第２図は第１図の構造を基本要素として構成
された従来の光方向性結合器をｌ枚の基板上に多段に形
成したものである。

この図で、１０〜１３は光導波路で、任意の個所に電極
１４〜２３を設け５個（段）の光方向性結合器Ｉ−Ｖを
構成し、４×４の光スイッチ回路を構成したものである
。このように５段の光方向性結合器Ｉ−Ｖを形成した時
、光導波路１０から入射した入力光７を光導波路１３に
結合させるには、入力光７が第３段の光方向性結合器■
を通過しなければならない。また光導波路１１に入力光
７を結合させたい時に０は電極１８、１９および電極２
０、２１に電圧を印加すれば、光導波路１１と１２およ
び次段の光導波路１０と１１の相互間で光の結合が生じ
なくなるので、光導波路１１から出力光８を得ることが
できる。すなわち、光方向性結合器Ｉ−Ｖの各電極１４
〜２３の所要のものに電圧を印加することによつて任意
の光導波路へのスイッチが可能となる。ところで、この
構成の最大の欠点は、光方向性結合器１〜以外は２本の
光導波路間で光の結合が起らないように、各光導波路間
を十分に分離する必要がある。

そのため、第２図に示したように必らず曲り部が必要と
なり、光導波路の数が増すに従い曲り部も増すので、曲
り部における光損失が無視できず、素子製作上大きな問
題となる。さらに、すべての光導波路１０〜１３に特性
上何ら影響させることなく、光の結合長を調整すること
が極めて難しい。また曲り部が入ることで光導波路１０
〜１３の冗長度が増し、基板１を大きくしなければなら
ない。特にこの構成による光方向性結合器１〜では、電
界方向としては深さ方向しか利用できず、例えばＬｌＮ
ｂＯ３を基板１とするにはＺ板のみに限られてしまう。
従つて、基板１の面積が大きく切り出すことが可能なＸ
板またはＹ板には適用できない欠点がある。この発明は
、これらの欠点を解消するためになされたもので、３本
の光導波路からなる光方向性結合器を基本構成きして、
光導波路に曲り部のない多段光方向性結合器を提供しよ
うとするものである。

以下この発明について説明する。まず、この発明の基本
要素となる光方向性結合器を第３図によつて説明する。

第３図において、１〜９は第１図と同一部分であり、２
４は新たに付加した結合用光導波路である。

・第３図に示した光方向性結合器は平行に配置された２
本の光導波路２，３間に新たな結合用光導波路２４を付
加して、光導波路２，３間の光の結合を結合用光導波路
２４を介して行わせる原理に基づいている。また光のス
イツチングは従来の原理と変わらないが、光導波路２，
３上に形成された電極４，５からの電界分布が、光導波
路２，３に対しては深さ方向、光導波路２４に対しては
水平方向に印加されるため、電界分布を有効に利用でき
る点が異なる。第４図は電界分布の状態を説明するため
の図で、直流電源６′を電極４，５に接続すると、電界
は点線で示すように印加され、光導波路２，３では基板
１の深さ方向に加わり、結合用光導波路２４では水平方
向に加わるようになる。

そこで、例えばＬｌＮｂＯ３を基板１とする場合、Ｚ軸
と平行な電界による電気光学効果がもつと大きいので、
Ｚ板を基板１とする時には深さ方向の電界を、Ｙ板を基
板吉する時には水平方向の電界を印加する必要があるが
、第３図の光方向性結合器の光の結合部では、３本の光
導波路を用いているので、Ｙ，Ｚ板あるいはその中間の
方位をもつ基板であつても、スイツチ機能を有する光方
向性結合器を実現できる。第５図はこの発明の一実施例
を示すもので、第３図の構造を基方形として４×４のス
イツチ網として構成したものである。

第５図において、２５〜２９は新たに付加された所定の
結合長を有する結合用光導波路であり、その他は第２図
と同一構成部分を示す。複数の光導波路１０〜１３は平
行にかつ近接して設置され、これらの光導波路１０〜１
３の結合させるべき個所の相隣り合う光導波路間に、前
記結合用光導波路２５〜２９が配置され、この結合用光
導波路２５〜２９の長さに等しい電極１４〜２３がそれ
ぞれ設けられる。このような構成によれば、光導波路１
０〜１３に曲り部を切要とせずに多段の光方向性結合器
が構成される。

結合用光導波路２５〜２９の長さ、すなわち、結合長は
結合用光導波路を介して２本の光導波路相互間で光の結
合が行われる際、一端の光導波路から他端の光導波路に
光が１００％移行するために必要な長さである。

この結合長は、結合用光導波路を介して結合すべき２本
の光導波路中を伝ばんする伝ばん光の位相定数が全く等
しいとすれば、従来の２本の光導波路間における結合長
よへん倍長くなる。しかし、曲り部を必要としないから
、例えば光導波路１０，１１間に光方向性結合器を形成
して、引続いて間をほとんどあけることなく、光導波路
１１，１２間に次段の光方向性結合器を形成することが
できる。従つて、光導波路を無駄なく有効に光方向性結
合器として用いることができる。しかもすべての光導波
路１０〜１３はその入出力端を除いて直線であるから、
例えば電極１５，１８，２１および電極１７，２３を分
割することなく共通接地電極とすれば、各電極からのリ
ード端子も減らすことができる。ところで、この発明に
よつて製作された光スイツチ網の各光方向性結合器に付
加された結合用光導波路の長さが異なる場合、結合用光
導波路中を伝ばんする光の位相定数が変化するような基
板１とは異なる物質の薄膜を結合用光導波路２５〜２９
上に装荷し、光の結合が１００７０になるように除除に
前記薄膜を除去して結合長を調整すればよい。

ただし、この方法は従来の場合と同様に結合長が所定寸
法より長い場合しか適用できない。しかし、従来の光方
向性結合器とは異なり結合用光導波路２５〜２９のみに
手を加えるので、光の導波特性に何ら悪影響を及ぼさな
い。例えば結合用光導波路２７および２８の結合長が所
定寸法より長い場合には、電極２０，２１に電圧を加え
ておき、結合用光導波路２８による影響を除いた後に前
述したような方法で結合用光導波路２７の結合長を調整
し、その次に結合用光導波路２８の結合長を調整する。
すなわち、光スイツチの状況を確認しながら多段でも個
別に結合長を調整できる。以上説明したようにこの発明
によれば、次のような利点がある。

（１）光導波路の曲り部は光の入出力部だけであるから
光の損失を低減できる。

（２）継続接続した場合に光方向性結合器の間の冗長が
ないので高密度の多段化が可能であり、従フつて基板面
積を小さくできる。

（３）光の結合長の調整を行う場合には、所望とする光
導波路の特性を劣化させることなく結合長の調整が可能
であり、しかも電圧を印加しながら、個別に調整できる
。

（４）光導波路は結合部分がすべて直線であるから共通
電極が簡単にでき駆動回路の端子数の低減にもなる。

（５）結晶基板とする場合、結晶方位の制約がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光方向性結合器の基本要素の構成斜視図
、第２図は従来の光方向性結合器を１枚の基板に形成さ
れた４本の光導波路間に５段構成とした斜視図、第３図
はこの発明の基本要素となる光方向性結合器の構成斜視
図、第４図は電界分布の状態を説明するための図、第５
図はこの発明の一実施例を示す針視図である。 図中、１は基板、１０〜１３は光導波路、１４〜２３は
電極、２４〜２９は結合用光導波路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気光学効果を有する結晶基板に複数本の光導波路
   を互いに平行にかつ近接させて設け、前記複数本の光導
   波路の結合させるべき個所の相隣り合う光導波路間に所
   定の結合長を有する結合用光導波路を設けるとともに、
   電極対を前記結合用光導波路の両側の光導波路上に前記
   結合用光導波路と平行に設けたことを特徴とする多段光
   方向性結合器。