JPS5946630A - 光スイツチ - Google Patents

光スイツチ

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Publication number
JPS5946630A
JPS5946630A JP15792682A JP15792682A JPS5946630A JP S5946630 A JPS5946630 A JP S5946630A JP 15792682 A JP15792682 A JP 15792682A JP 15792682 A JP15792682 A JP 15792682A JP S5946630 A JPS5946630 A JP S5946630A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
light
refractive index
heating element
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15792682A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Mikami
和夫 三上
Taro Watanabe
太郎 渡辺
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Tateisi Electronics Co
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tateisi Electronics Co, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Tateisi Electronics Co
Priority to JP15792682A priority Critical patent/JPS5946630A/ja
Publication of JPS5946630A publication Critical patent/JPS5946630A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G02F1/29Devices 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
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3137Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 ((イ)発明の分野 この発明は光スィッチ、特に機械的な接触をともなわな
い光スィッチに関する。
((2)発明の背景 近年、光ファイバを用いた光伝送が天川化されつつあシ
、その中でも光交換網や光データハイウェイが光伝送シ
ステムとして注1」されるにいたっている。これらのシ
ステムの占(本コンボーネン1−とじて光スィッチが1
吏用されるが、光ファイバとの接続の問題から、できる
だけコア径の大きなファ7fバの1史川が必要なため、
ビーム径の犬なるマルチモード光を制碑する技術の開発
が広〈産業界で要請されている。
しかしながら従来の光り換制御卸は、光伝搬路に電界あ
るいは磁界を印加して、′IE気光学効果あるいは磁気
光学効果により光伝搬路に設けられる誘電体拐料の力1
(折率を制御するものであり、シングルモード光導波路
内の2〜5 (// Ill 〕程度の非常に細いビー
ムを切換えるものであった。一般に電界や磁界は表面層
から深く入るにしたがい減衰が大きいため200〔μ1
11〕以上の太いビームを側径する場会、高゛屯圧や大
電流が必要である。また電気光学効果の大きい誘電体拐
料は導波路厚さの大きいマルチモード光導波路を作成す
ることが非常に困備であり、一般にシンクルモードの光
導波路しか作成できないという欠点がある。そのため従
来の電気光学効果、磁気光学効果による2〜5(/7 
m )程度の小径光ビームの切換方法を20.0(/)
m 〕以上の大径の光ビームの制御にそのt −i適用
することはできない。
一方、仮に200 (/7 l11)程度の光ビームの
制御がIiJ能な光切換手段が実現したとしても、従来
の光ファイバ、バルク等よりなる光伝送システムでは光
ファイバとバルクの結合部で光ビームの拡大が生じ、な
お光ビームの制御の困難さが(入熱問題として残る。
そこでこれらの問題を−・挙に解決するために。
この出願の発明者等は発熱体を加熱しまた場合にはその
温度分71jに応じたE(折率分布で光導波路内の光ビ
ームが偏向され9発熱体を加熱しない場合には1ji’
r度分−r1iが生じず光ビームが直進するという特性
を利用した光スィッチを創出し、すでに出願した。
この光スィッチは誘電体基板」二に設けられ1分岐路を
持つ光導波路と、この先導波路の前記分岐路近傍に光導
波路の軸方向に垂直な方向に温度勾11己を生じさせる
温度勾配発生手段とよりなり+ +iiJ記温度勾配発
生手段により分岐路の温度勾配を変化させることにより
前記光導波路内の光伝搬方向を制g11するようにした
ものである。この光スイッチの基本原理について以下若
干説明する。
第1図は誘電体、(;(料1の表面に発効)体2を蒸)
;11した場合の温度(′r)分布および屈折率01)
分布を示している。図の特性曲線aに示ずように71〜
1.度分布は発熱体2の中心部2aで最も高く発熱体2
の端部2bから遠ざかるにしだがって小さくなり、端部
2b伺近に変曲点a1を持つ関数である。このような温
度分布によって誘電体材料1の内部に温度分布曲線aと
4■似形の屈折率分布が生じる。誘′1E体材料1が高
分子フィルムで形成される場合は温度屈折率変化が負、
ガラスで形成される場合は正となるので、たとえば誘電
体材料1が高分子フィルムの場合には、屈折率分布は第
1図のしに示すように発熱体2の中火部2aの真下でJ
B(折率IIが最小となる分布曲線となる。
ここで上記屈折率分布を有する高分子フイ/L’ム1−
4―の発熱体2の端部2bに人力用光ファイバろより光
ビームCを入射させると、Xl!l111方向に屈折率
勾配が生じているだめ屈折率の人なる方向へ光が偏向さ
れる。このときの偏向角θは次式で表わたたし a n
 / a T ;温度に対する屈折率変化。
a’J’/ax  : x軸方向のIQ度勾配L  :
発熱体の光伝搬方向の長さ 上記において、  ay、/aTは利′*」によってき
まるものであるだめ、偏向角0を大きくするにはa T
 /B 。
すなわちILi’r度勾配を大きくすればよい。そのた
めにaT/axの最も大となる変曲点付近に光ビームを
人n、Iい常に偏向角が変曲点イー1近を通過するよう
にすればよい。
発熱体2の端部2bすなわち温度分布の変曲点a1に光
ビームCを入射した場合の光ビームの軌跡が第2図に示
されている。
発熱体2か実線で示すように長方形である場合には、光
ビームCは右方に偏向され発M)体2の端部2bより遠
ざかるにつれて伍)面角がθ→θ1→02→03→Q 
4−Q 5−・・・と変化し、偏向光ビームdとして出
射される。
発熱体2が長方形の場合でも光ビームはかなり偏向を受
けるが、この場合発熱体2の端部2bより遠ざかるにし
たかい温度勾配aT/aヶが小さくなり、偏向角は0>
01>02>O’5>04>05〉・・・の関係となり
発熱体2の全体にわたって有効に屈jハ率勾配が利用で
きないので大きな偏向角を得るには限界がある。
そこで2発熱体2の端部形状を、光ビームが常に温度分
布の変曲点(;]近すなわちaT/axの最大点を通過
するように、光ビームの偏向軌跡に沼って形成すること
が望ましい。たとえば一点鎖線で示す発熱体2′のよう
に端部2′bの形状を円弧状とすれば常に最大の偏向角
0で発熱体2′の全長にわたって有効に屈折率勾配が利
用でき、Cに示すような(4I!向効・ぢの良い光ビー
ムを得ることかできる。
上記した光スィッチによれば、非接触で大径光ビームの
切換を容易に行なうことができるし、先導波路に大コア
径のファイバを容易に結合することができるので挿入口
ヌが低減でき、さらに、ビー1、が広がらないだめ、低
電圧、低電力で比較的容易に光ビームの切換が可能であ
る。そのうえ温度勾配によって光を偏向させるものであ
り、電界や磁界て制作1する場合のように光の偏波方向
によって制御割合か変化することがなく偏波面の影響を
受けることなく、効率の良い光ビームの切換か+1丁能
である等多くの長所を持っている。
しかしながら、」1記1バ(埋の光ス、イツチにおいて
発熱体を光20波路の一方の側部のみにしか設けない場
合には、切換時(発熱体を加熱した時)に主導波路を伝
搬してきた光が屈折佃1向を受けて分岐24ネ波路に進
入して来るが、光の一部が偏向の勢い余って発熱体を設
ける方向とは反対の側に山1れるものが生じ7分岐導波
路よりの光出力が小さくなり良好な光スイツチ特性が得
られないという問題がある。
(ハ)発明の目的 この発明の目的は上記した問題点を解消し2発熱体を加
2. L光伝搬方向を分岐2波路測に切換えた場合に1
分岐導波路外に光か!iiれるのを防+i、:L。
7人1インチ特性の良好な光スィッチをぞ)るにある。
に)発明の構成と効果 上記目的を達成するためにこの発明の光スィッチは主導
波路部と分岐導波路部からなり、誘電体基板上に設けら
れる先導波路と+ +il記主導波路部の一方の4・ト
側部より主導波路部を経てtin記分岐心波路部の一方
の外側部に跨設される第1の発熱体と、前記主導波路部
の他方の外側部より1)1j記分岐林゛訊波路の他方の
外側部に宿って11賃けられる第2の発熱体と、前記第
1の発熱体及び第2の発熱体の発熱動作をオン/オフす
る手段とを備え+ f)!J記第1の発熱体及び第2の
発熱体のオン、/オフ動作により前記先導波路内の光伝
搬ノj向を切換えるようにしている。
この発明の光スィッチによれば9分岐導波路の内外11
111部に第1の発熱体と第′、2の発$、jV体を設
け。
;・、イツチの切換時にはこの第1及び第2の発熱体を
加;興し、この第1及び第2の発ζ1ν5体で1火まれ
る分岐2!阜波路を光が伝搬してゆくようにしているの
で分11伎導波路外に光ビームがv11]れることがな
く。
光スイッチ特性すなわち消光比か改近される。
(j;)実力市例の説明 第6図はこの発明の一実施例を示すマルチモー1・′光
スイッチの斜視図、第4図は同概略51′而図である。
図において、基板10」二に低hi 4ノーj十のアク
リル系樹j指で形成される表面ヨー1一層11を介して
低屈’dj4:モノマとしてアクリル酸メチルヲ含”I
’J−しだ商号Pフィルム(たとえばポリカーボネート
)lH’+j 12 ヲキA1スティングで形成し、ザ
ント′つ、インチ1Vフi造としている。1゛1う分子
フィルム眉112の」−面にも表11′11コー1− 
JHjj 11が形成されている。丑だ。
l:’+1分子フィルム層12は紫外線露光により20
0(p Il+ )幅+  200 (7z l11)
厚さの主導波路16及びその分岐導波路14を形成して
いる。さらに表面ヨー1−1蕾11には5分岐点15の
近傍に、主導波路15の一方のタト叫部13 aから分
岐20波路14の一方の外側部14nに跨がるようにN
 i c rて形成される発熱)、j、: 16 n 
(たとえば厚さ2000人)が円弧状にリフl−オフ法
により蒸成形成さ肛ている。寸だ同じく分岐点15の近
傍に、主導波路1ろの他方の外側1゛11畳3bから分
岐導波路14の他方の外側部141〕にWlつてN i
 c rで形成される発熱体16 bが円弧状に蒸、γ
I″形成されている。
丑た発熱体i6a、16bの各、々の而」二の2点に、
スイッチ17を介して直流′屯源1Bより直流”+lL
i1「(5凹)か印加されるように構成されている。
なお発熱体i6a、16bの円弧は分岐導波路14の分
岐角か5となる1′U1度に選ばれる。
上記主導波路13には、コア径が200〔μI11 )
の入力月光ファイバ19が結合され、同じくコア(’4
が200 (71m〕の出力用光774/< 20 カ
ゴ:。4波路13の他端に直接結合されている。また切
換用の200(71nQ出力用光フアイバ21が分岐導
波路14に直接結合されている。
上記実施例光スィッチにおいてヌイツ′f−17がオフ
て直流’li、:igi 1 sの直流電圧が発熱体1
6・l・161〕に印加されない場合ずなわぢ非切換時
は。
ブー)4)休16a、16+)は加熱されず、したが′
りて分岐点15の近傍に温度分布が生じないので+1.
IE折・!l;勾配も生じず入力用光ファイバ19より
−iミ心波路16に人絹された200C7月I+)のマ
ルチモー1−光f゛は主導波路16に閉じ込められその
it伝搬し。
出力ファイバ20を経て出力光gか導出される。
この状I#は光スィッチのオフ状態にイ゛[1当する。
他方スイッチ17がオンし、直流電源18より直流電圧
が発熱体16 a・16bに印加されると発熱体16 
r、・16bに電流が流れ発夕)する。その結果分岐点
15の近傍には、光伝搬路に略直角にl′l’ll1度
勾配が生じしだがって屈折率勾配が生じる。
そして発熱体16aの端部形状が円弧状になっているた
め、入力用光ファイバ19から主導波路1ろに人14、
Iされたマルチモード光は屈411率勾配の最大点イ・
1近を通龜しながら効率よく偏向される。そしてイ(i
li向された光りは分岐導波路14に入ρ、1する。
この場合主導波路13は負の温度屈折率変化により、’
+jJ折率か分岐導波路14よυ小さいため、直進的な
光gの導波はほとんど生じない。一方分岐導波路14で
偏向を受けた光は一部労い余って外部に漏れようとする
。しかし光熱体161〕のため分岐導波路14の内部と
外側部14bでは内部の方がノ1)(折率が高くなって
いるので分岐導波路14の入口内外側部14a−14b
は発熱体16a−16bのため、屈折率の低いクラッド
層を形成したのと同イコ;となり、漏れようとした光も
その寸ま分岐導波路14内の高屈折率部を伝搬し出力光
11として出力ファイバ21より導出される。この状態
ハ光スイッチのオン状Q(f、1示し1以上のようにし
て光スイツチ作用が行なわれる。
なお上記実施例においては、マルチモード光スイッチに
ついて説明したが導波路の厚みおよび幅を5〜10 〔
1i 111 )とすることによりこの発明をシングル
モード光スイッチに適用することもできる。
また上記実施例において発熱体16a・161〕の発熱
オン/オフは共通の電源及びスイッチで行なっているか
、もちろん個別になすものであってもよい。
1/ζ上記失がHi例において、光導波路を高分子フィ
ルムで形成する場合について説明したが、この発明はこ
れに限ることなく、ガラスやさらに他の電気光学結晶、
多結晶、アルモファヌ月」:、1等で形成した光導波路
を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は発熱体利用の光スィッチの原理をiij+!明
するだめの温度分布、屈折率分布を示す図、第2図は同
光ビームの偏向軌跡を示す図、第3図はこの発明の一実
施例を示す光スィッチの斜視図、第4図は同光スィッチ
の概1喀平面図である。 10:ノ、(板、  11:表面コート層。 12:高分子フィルム層、  13:主導波路。 14:分岐導波路、  15:分岐点。 16 a・161) ;発熱体、  17:スイッチ。 18:直流知二源、  19:入力用光ファイバ。 20・21:出力用光ファイバ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (])主導波路部と分岐導波路部からなシ、誘電体」1
    (板上に設けられる光導波路と、前記主導波路部の一方
    の外側部より主導波路部を経てr3iJ記分岐導波路部
    一方の外側部に跨設される第1の発熱体と+ riiJ
    記主導波路部の他方の外側部より目IJ記分岐尋波路部
    の他方の外側部に清って設けられる第2の発熱体と、前
    記第1の発熱体及び第2の発熱体の発熱動作をオン/オ
    フする手段とを鋪え、前記第1の発熱体及び第2の発熱
    体のオン/オフ動作によシ前記光20波路内の光伝搬)
    j向を切換えるようにした光スィッチ。
JP15792682A 1982-09-09 1982-09-09 光スイツチ Pending JPS5946630A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63217330A (ja) * 1987-03-06 1988-09-09 Hitachi Ltd 光スイツチ
JPH09211501A (ja) * 1996-01-31 1997-08-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 熱光学光スイッチ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63217330A (ja) * 1987-03-06 1988-09-09 Hitachi Ltd 光スイツチ
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