JPS5948713A - 偏光分離光素子 - Google Patents
偏光分離光素子Info
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- JPS5948713A JPS5948713A JP15923482A JP15923482A JPS5948713A JP S5948713 A JPS5948713 A JP S5948713A JP 15923482 A JP15923482 A JP 15923482A JP 15923482 A JP15923482 A JP 15923482A JP S5948713 A JPS5948713 A JP S5948713A
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- optical waveguide
- waveguide
- wave
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
- G02B6/2726—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means in or on light guides, e.g. polarisation means assembled in a light guide
- G02B6/2733—Light guides evanescently coupled to polarisation sensitive elements
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
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- G02B6/2726—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means in or on light guides, e.g. polarisation means assembled in a light guide
- G02B6/274—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means in or on light guides, e.g. polarisation means assembled in a light guide based on light guide birefringence, e.g. due to coupling between light guides
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
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- G02B6/29332—Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency
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- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
Landscapes
- Physics & Mathematics (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】
本発明は振動電界成分が互いに直交しているツＣ導波モ
ードヲ空間的に分離する偏光分離光素子に関するもので
ある。
ードヲ空間的に分離する偏光分離光素子に関するもので
ある。
近年、光通１Ｍの研究が進展しその実用化が推進されつ
つあるが、元７１“、受光素子、光ファイバに加えて光
スィッチ、光変ル１間器１分ｄ艷合波器、フィルタ、元
アイソレータ等釉々の元素子が必要とされそれらの開発
が行なわれている。まｆｃ、）ｉｎ物系の高性龍什、萬
信頼化を計るために、従来のレンズ、プリズムの光学部
品を組合せた構成から、訪電体、半尋体基板上に屈折率
の高い導波層ｆｆ：設けた光導波路内に、これら谷独元
素子を１４成する方向へ同いつつある。１な、元スイッ
チや光変調器などＫは偏光依存性をもつ元素子があるが
、クロストークや挿入損全低減し高性能な安定した元素
子を実現するには、偏光を分離してＴＥ波あるいはＴＭ
波のみをこれらの元素子に入射させる必をがある。
つあるが、元７１“、受光素子、光ファイバに加えて光
スィッチ、光変ル１間器１分ｄ艷合波器、フィルタ、元
アイソレータ等釉々の元素子が必要とされそれらの開発
が行なわれている。まｆｃ、）ｉｎ物系の高性龍什、萬
信頼化を計るために、従来のレンズ、プリズムの光学部
品を組合せた構成から、訪電体、半尋体基板上に屈折率
の高い導波層ｆｆ：設けた光導波路内に、これら谷独元
素子を１４成する方向へ同いつつある。１な、元スイッ
チや光変調器などＫは偏光依存性をもつ元素子があるが
、クロストークや挿入損全低減し高性能な安定した元素
子を実現するには、偏光を分離してＴＥ波あるいはＴＭ
波のみをこれらの元素子に入射させる必をがある。
従来、偏光を分離するには偏光プリズムのような光学部
品が用いられているが、高価格で小形化集積化は困難で
ある欠点がある。また、菌属折率物質と低屈折率物質全
交互積層構成とし、この多層、ヴ電体１模の反射係数が
１！ｌｌｌ光により大きく異なることを利用したものＣ
詳細は電子通信学会、昭和５７年度１痣合全国大会予稿
渠分冊４の第８７頁参照）もあるが、多層）換の形成に
ｊ換厚の精度と多くの手数を必要とし生産性が悪く、ま
た小形化、呆１、■化にも不Ｊ西である。
品が用いられているが、高価格で小形化集積化は困難で
ある欠点がある。また、菌属折率物質と低屈折率物質全
交互積層構成とし、この多層、ヴ電体１模の反射係数が
１！ｌｌｌ光により大きく異なることを利用したものＣ
詳細は電子通信学会、昭和５７年度１痣合全国大会予稿
渠分冊４の第８７頁参照）もあるが、多層）換の形成に
ｊ換厚の精度と多くの手数を必要とし生産性が悪く、ま
た小形化、呆１、■化にも不Ｊ西である。
さらに、２つの４彼路全力向１生形合器形に１１４成し
、その一方の導波路に金２脚膜を付加した（４成のもの
（詳細は電子通信学会、マイクロ波研究会へ偕７８−８
１の第４７頁から第５４頁参照）がある。
、その一方の導波路に金２脚膜を付加した（４成のもの
（詳細は電子通信学会、マイクロ波研究会へ偕７８−８
１の第４７頁から第５４頁参照）がある。
これは金属膜を付、加した導波路ではＴ Ｍ波の伝搬位
相定数が金１１劇（〆を付加しない導波路の伝搬位相定
数を大きく異なるために、ＴＥ波だけ全一方の導波路か
ら他方に結合させ、’ｒＭ波は他方の導波路と、結合が
生じさせないで元の４波路全伝搬させるようにして制光
を公印するものであるが、この金属膜は吸収損が大きく
元パワーの損失が避けられない欠点がある。従って従来
の栴成では、小形化、集積化が容易で代損失な偏光分離
元素子の実現とは困！ｉ’ｒｌａであった。
相定数が金１１劇（〆を付加しない導波路の伝搬位相定
数を大きく異なるために、ＴＥ波だけ全一方の導波路か
ら他方に結合させ、’ｒＭ波は他方の導波路と、結合が
生じさせないで元の４波路全伝搬させるようにして制光
を公印するものであるが、この金属膜は吸収損が大きく
元パワーの損失が避けられない欠点がある。従って従来
の栴成では、小形化、集積化が容易で代損失な偏光分離
元素子の実現とは困！ｉ’ｒｌａであった。
本発明の目的は、これらの欠点（ｉ＝ ：ｉ、ｊτ去し
、小形化、果イ゛に化が容易で低晴失の鍋元分前北素子
全１場供することにある。
、小形化、果イ゛に化が容易で低晴失の鍋元分前北素子
全１場供することにある。
不発明の１ｌｉｎ元分離光素子の（Ｈ成は、うｔ学的異
方性を有する結晶基板上に、この結晶基板面に垂直方向
の撮動電界成分を有する光専波モードとその水平方向に
振動′電界成分を有する光寺波モードとが伝播できるよ
うにその結晶基板の屈折率より大きい屈折重金もつ第１
のうｎ導波路と、前記各党導波モードの一方のみが伝搬
するように前記第１の光導波路の屈折率より所定１１σ
だけ大きい屈折率を不しかつこの第１０元導波路の伝搬
位相定数と寺しい伝播位相足載をもつ第２０光導波路と
を近接して＃’′ｌ：けたこと全特１改とする。
方性を有する結晶基板上に、この結晶基板面に垂直方向
の撮動電界成分を有する光専波モードとその水平方向に
振動′電界成分を有する光寺波モードとが伝播できるよ
うにその結晶基板の屈折率より大きい屈折重金もつ第１
のうｎ導波路と、前記各党導波モードの一方のみが伝搬
するように前記第１の光導波路の屈折率より所定１１σ
だけ大きい屈折率を不しかつこの第１０元導波路の伝搬
位相定数と寺しい伝播位相足載をもつ第２０光導波路と
を近接して＃’′ｌ：けたこと全特１改とする。
以下図面により本発明全詳刺１に勝、明する。
図は不発明の実砲Ｉｊｌｌを示す斜視図であり、以下は
光の波長が０６３２μｍの場合の実施例についてＲ１？
、明する。また、この実り市例の構造は、明線Ｑ） ４
ｉｌ来の方向性結合器形のものと同様であり、（＋１１
えばＥ、Ａ、、Ｔ、へ４ａｒｃａｔｉｌｉによる米国雑
誌” Ｂｅ Ｉ １Ｓｙｓｔ 、Ｔｅｃｈ、Ｊ、”第４
８巻（１９６９年）の第４８頁以下のｄ）重文に詳述さ
れている。
光の波長が０６３２μｍの場合の実施例についてＲ１？
、明する。また、この実り市例の構造は、明線Ｑ） ４
ｉｌ来の方向性結合器形のものと同様であり、（＋１１
えばＥ、Ａ、、Ｔ、へ４ａｒｃａｔｉｌｉによる米国雑
誌” Ｂｅ Ｉ １Ｓｙｓｔ 、Ｔｅｃｈ、Ｊ、”第４
８巻（１９６９年）の第４８頁以下のｄ）重文に詳述さ
れている。
この実梅列において、１はニオブ咳リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ２）Ｚ板のような異方性結晶基板である。
Ｏ２）Ｚ板のような異方性結晶基板である。
この７債晶基板１上に、通常の内拡赦法及びフォト２を
設ける。この導波路２は屈折率が最大約００１増加し、
正常光、異常光（正常光と直交した光）に対する／ｉｌ
′ｌ’１斤率ｎ６．ｎｅは同程度であり、’ｒＥ波、Ｔ
Ｍ波両方伝搬可能な導波路となる。さらにこの導波路２
Ｖこ近」妥してＴＭ波のみが伝搬可能な導波路３′ｆｆ
：設けて導波路２を伝搬するＴλ１波の浸み出しによっ
て導波路３に結合する光結合器全形成する。
設ける。この導波路２は屈折率が最大約００１増加し、
正常光、異常光（正常光と直交した光）に対する／ｉｌ
′ｌ’１斤率ｎ６．ｎｅは同程度であり、’ｒＥ波、Ｔ
Ｍ波両方伝搬可能な導波路となる。さらにこの導波路２
Ｖこ近」妥してＴＭ波のみが伝搬可能な導波路３′ｆｆ
：設けて導波路２を伝搬するＴλ１波の浸み出しによっ
て導波路３に結合する光結合器全形成する。
ここで導波路３はよく知られているイオン交換法及びフ
ォ） ＩＪソグラフィ技術を用いて作成する。
ォ） ＩＪソグラフィ技術を用いて作成する。
例えば、イオン交換耐液として安息香（“役（Ｃ７Ｈ６
（Ｊ２ ）を用いて結晶基板１のリチウムとｍｉｔ中の
水素とを置換させることにより結晶基板１内の屈折率を
増加させ、等波路３を形成することができる。このイオ
ン交換法については、１９８２年米国学会論文集”Ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔ
ｉｎｇｏｎ Ｉｎｔｃ４ｒａｔｅｄ （Ｊｐｔｉｃ
ｓ”（ＤｍＰＤＰ−１〜４頁に詳述されている。このと
き、雇（耳率変化は異請元に対する力１（折率ｎ６だけ
が最大０．１２程度増加し、一方ＩＦ、富うｔに対する
屈折率ｎｏは変化しない。従って導波路３においては、
１゛〜１波だけが伝搬可能であり、ＴＥ波は伝搬しない
ことになる。
（Ｊ２ ）を用いて結晶基板１のリチウムとｍｉｔ中の
水素とを置換させることにより結晶基板１内の屈折率を
増加させ、等波路３を形成することができる。このイオ
ン交換法については、１９８２年米国学会論文集”Ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔ
ｉｎｇｏｎ Ｉｎｔｃ４ｒａｔｅｄ （Ｊｐｔｉｃ
ｓ”（ＤｍＰＤＰ−１〜４頁に詳述されている。このと
き、雇（耳率変化は異請元に対する力１（折率ｎ６だけ
が最大０．１２程度増加し、一方ＩＦ、富うｔに対する
屈折率ｎｏは変化しない。従って導波路３においては、
１゛〜１波だけが伝搬可能であり、ＴＥ波は伝搬しない
ことになる。
なお、この２つの導波路２．３間でＴへ４波が完全に結
合するｋめＫは、導波路２，３を伝彷ンするＴＭ波の伝
搬位相定数を時しくする必要がある。
合するｋめＫは、導波路２，３を伝彷ンするＴＭ波の伝
搬位相定数を時しくする必要がある。
ここで導波路２の異常光に対する屈折率ｎｅは、結晶裁
板１の異常光に対する屈折率が約２２０であるので、２
２１程度であう、一方導波路３の屈折率ｎｅは２３２程
度である。従って、これら２つの導波路２，３０幅を等
しくすると、それぞれの寺波路全伝姑するＴＭ波の専制
屈折率（位搬位相定数を自由空間波数ｋ。で除した値）
は０１１（＝２．３２−２．２１）程度の差があハこの
ままでは光の結合はほとんど生じない。￥１：たフォト
リングラフィ技術で容易に作成できる４波路幅３μｍと
幅が十分大きい４波路とではＴへ１波の等価ｔｍ折率が
５Ｘ１０−３程度異なる。従って導波路２と導波路３と
の屈折率差が５Ｘ１０−３以下であれば両得波路の幅を
調整することにより、導波路２゜３全伝ｊＱするＴ Ｍ
波の伝搬位相定数全一致させて導波路２を伝搬するＴＭ
波を導波路３に完全に移行させることができる。この導
波路２．３の屈折率差を５×１０ 以下に接近させるに
は、導波路３を作成する際にイオン交換溶液の濃度を薄
くして力量４折率ｔｌ加を０，０１程度にすることによ
り可能である。
板１の異常光に対する屈折率が約２２０であるので、２
２１程度であう、一方導波路３の屈折率ｎｅは２３２程
度である。従って、これら２つの導波路２，３０幅を等
しくすると、それぞれの寺波路全伝姑するＴＭ波の専制
屈折率（位搬位相定数を自由空間波数ｋ。で除した値）
は０１１（＝２．３２−２．２１）程度の差があハこの
ままでは光の結合はほとんど生じない。￥１：たフォト
リングラフィ技術で容易に作成できる４波路幅３μｍと
幅が十分大きい４波路とではＴへ１波の等価ｔｍ折率が
５Ｘ１０−３程度異なる。従って導波路２と導波路３と
の屈折率差が５Ｘ１０−３以下であれば両得波路の幅を
調整することにより、導波路２゜３全伝ｊＱするＴ Ｍ
波の伝搬位相定数全一致させて導波路２を伝搬するＴＭ
波を導波路３に完全に移行させることができる。この導
波路２．３の屈折率差を５×１０ 以下に接近させるに
は、導波路３を作成する際にイオン交換溶液の濃度を薄
くして力量４折率ｔｌ加を０，０１程度にすることによ
り可能である。
このよりな４Ｊ、４成の導波路２にＴＥ、１．ｉ波両方
の成分を含む光４を入射させると、この導波路２を伝し
するＴＭ波はその光の浸み出しによって１．我々に導波
路３に結合し、光結合器の終端では完全に移行する。一
方、ＴＥ波は導波路３ではＴＩＣ波が伝搬しないために
光の納付が全く起こらず導波路２だけを伝搬する。即ち
、 ＴＥ、 ＴＭ 波が混在して入射した光４のうちＴ
Ｅ波は導波路２、’Ｉ’Ｍ波は導波路３に完全に分離さ
れてそれぞれ出射光５．６となって出射して、偏光分離
素子が実現できる。
の成分を含む光４を入射させると、この導波路２を伝し
するＴＭ波はその光の浸み出しによって１．我々に導波
路３に結合し、光結合器の終端では完全に移行する。一
方、ＴＥ波は導波路３ではＴＩＣ波が伝搬しないために
光の納付が全く起こらず導波路２だけを伝搬する。即ち
、 ＴＥ、 ＴＭ 波が混在して入射した光４のうちＴ
Ｅ波は導波路２、’Ｉ’Ｍ波は導波路３に完全に分離さ
れてそれぞれ出射光５．６となって出射して、偏光分離
素子が実現できる。
また、この拡散、イオン父候により形成された４波路の
損失は共に小さく ｌｄＢ／ｃｍ以下であるので損失の
問題は改善される。また、この偏光分離素子は小形であ
るから、素子自身の多重化、あるいは他累子との接に元
も容易であり、元回路系子の集積化にも有用である。
損失は共に小さく ｌｄＢ／ｃｍ以下であるので損失の
問題は改善される。また、この偏光分離素子は小形であ
るから、素子自身の多重化、あるいは他累子との接に元
も容易であり、元回路系子の集積化にも有用である。
以上のｄ）Ｌ明では、導波路３０作製法としてイオン父
決法を示したが、外拡散法でも同様な効果が得られる。
決法を示したが、外拡散法でも同様な効果が得られる。
この尖廁例は、基板にニオブ１設リチウムＺ板を用い、
ＴＭ波全もう一方の導波路に結合させる構成を示したが
、基板にニオブｉ’ｌ ’）チウムＸ板を用いてｙ方向
に伝搬させる場合にはＴＥ波をもう一方の２！４波路と
結合させて偏光を分離することもできる。さらに以上の
説明では基板として−Ｉ＋１１１異方性結晶であるニオ
ブ醒リチウム結晶を示したが、他の一軸異方性結晶、あ
るいは二軸異方性結晶でも同様な構成のものが得られる
。
ＴＭ波全もう一方の導波路に結合させる構成を示したが
、基板にニオブｉ’ｌ ’）チウムＸ板を用いてｙ方向
に伝搬させる場合にはＴＥ波をもう一方の２！４波路と
結合させて偏光を分離することもできる。さらに以上の
説明では基板として−Ｉ＋１１１異方性結晶であるニオ
ブ醒リチウム結晶を示したが、他の一軸異方性結晶、あ
るいは二軸異方性結晶でも同様な構成のものが得られる
。
以上説明したように本発明によれば、小形化。
果４ｊ目ヒが容易で低損失な偏光分離光水子が得られる
。
。
１．１は不発明の実姉し１１の、１１成を示す斜ｒ兄図
である。 図Ｖこおいて、 ｌ・・ ＋（方１生゛、＋１°１１□−）・り板、２，
３・・・・・・イ、導波路１．１・・・・人旧元、５，
６・・・・・・出射光、である。
である。 図Ｖこおいて、 ｌ・・ ＋（方１生゛、＋１°１１□−）・り板、２，
３・・・・・・イ、導波路１．１・・・・人旧元、５，
６・・・・・・出射光、である。
Claims (1)
- 光学的異方性を有する結晶基板上に、この結晶基板面に
垂直方向の振動室１界成分を有する光導波モードと水平
方向の１辰動正界成分を有する光導波モードとが伝播で
きるようにその結晶基板の屈折率より大きい屈折率をも
つ第１の光導波路と、前記各光導波モードの一方のみが
仏殿するようにＡｉＪ記第１の光導波路の屈折率より所
定１直だけ大きい屈折率を有しかつこの第１の光等波路
の伝磁位相足数と等しい伝浦位相定数全もつ第２の光導
波路とを近接して設けたことを＋＋１政とする偏光分離
光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15923482A JPS5948713A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 偏光分離光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15923482A JPS5948713A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 偏光分離光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5948713A true JPS5948713A (ja) | 1984-03-21 |
Family
ID=15689268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15923482A Pending JPS5948713A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 偏光分離光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5948713A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2626082A1 (fr) * | 1988-01-14 | 1989-07-21 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'optique integree permettant de separer les composantes polarisees d'un champ electromagnetique guide et procede de realisation du dispositif |
| JPH01259306A (ja) * | 1988-04-11 | 1989-10-17 | Hitachi Ltd | 導波路型光波長フイルタ及び光合分波器 |
| JPH0264604A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-03-05 | Philips Gloeilampenfab:Nv | 光集積装置 |
| EP0389172A2 (en) * | 1989-03-23 | 1990-09-26 | AT&T Corp. | Adiabatic polarization manipulating device |
| JPH0450807A (ja) * | 1990-06-14 | 1992-02-19 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 導波型光偏波分離デバイス |
-
1982
- 1982-09-13 JP JP15923482A patent/JPS5948713A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2626082A1 (fr) * | 1988-01-14 | 1989-07-21 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'optique integree permettant de separer les composantes polarisees d'un champ electromagnetique guide et procede de realisation du dispositif |
| JPH01259306A (ja) * | 1988-04-11 | 1989-10-17 | Hitachi Ltd | 導波路型光波長フイルタ及び光合分波器 |
| JPH0264604A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-03-05 | Philips Gloeilampenfab:Nv | 光集積装置 |
| EP0389172A2 (en) * | 1989-03-23 | 1990-09-26 | AT&T Corp. | Adiabatic polarization manipulating device |
| JPH0450807A (ja) * | 1990-06-14 | 1992-02-19 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 導波型光偏波分離デバイス |
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