JPS6057043B2 - 光導波板をもつ光導波装置 - Google Patents

光導波板をもつ光導波装置

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JPS6057043B2
JPS6057043B2 JP55060129A JP6012980A JPS6057043B2 JP S6057043 B2 JPS6057043 B2 JP S6057043B2 JP 55060129 A JP55060129 A JP 55060129A JP 6012980 A JP6012980 A JP 6012980A JP S6057043 B2 JPS6057043 B2 JP S6057043B2
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JP
Japan
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polarized light
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light beam
light component
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JP55060129A
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JPS56155918A (en
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正孝 白崎
武 小保方
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to DE8181301333T priority patent/DE3175396D1/de
Priority to DE198181301333T priority patent/DE37263T1/de
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    • 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
    • G02F1/01Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/011Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour  in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass

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  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、先導波板をもつ先導波装置、特に電。
気光学結晶の透明体を光ビームが反射しながら進行する
とき該反射の際に生ずるP偏光成分とs偏光成分との位
相のずれを各々の偏光成分についての異なつた屈折率を
有する透明体や物質を用いて上記位相のずれを補正する
ようにした先導波板をもつ先導波装置に関するものであ
る。 従来から電気光学結晶の先導波体を用いて例えば
光スイッチを含む光変調器を構成することが行なわれて
いる。第1図はその概念的構成を示し、符号1は透明体
、2、2’は透明体の例えば上下面にもうけた電極、3
は電源、4、5は必要に応じてもうけられるプリズムを
表わしている。 このような光変調器においては、電極
2、2’間に電圧を印加することによつて偏光を制御す
るものであるが、所定量の偏光を得るためには、同図の
厚さdを小にし、長手方向の距離lを大にし、かつ電源
3の電圧を大に選ぶことが望まれる。しカル上記電源電
圧を比較的小にした上で上記所定量の偏光を得ようとす
ると、例えば上記厚さdを200lLWL)距離lを2
C77Z程度に選ぶことが必要となり、値l’ / d
が非常に大となる。一方透明体1に入射される光ビーム
は当該透明体1の断面に対して直角に入射されるが、光
ビームの径に反比例して光ビームが拡大する傾向をもち
、上記の如く値l/dを大に選ぶと上記光ビームの拡大
が不可避なものであることから必然的に透明体1内にお
いて生ずる反射回数が大となる。このとき一般に反射時
に光ビーム中に含まれるP偏光成分とS偏光成分とで位
相のすれが生ずる。第2図は入射角を横軸に示したP偏
光成分とS偏光成分との各々の入射光と反射光との位相
差を表わしている。
上記透明体1内において生ずる反射は入射角が90記近
傍になるものであるが、第2図から判る如く入射角が8
7る程度であるとしても、1回の反射によつて入射光内
におけるP偏光成分とS偏光成分との位相差Δに対して
反射光内における該位相差Δが変化することになる。そ
して反射回数が増加するにつれて上記変化が大となる。
このため上記値e/dを大に選ぶ限界が生じ、換言すれ
ば上記電源電圧を大にせざるを得ないことになる。本発
明は上記の点を解決することを目的としており、本発明
の光導波板をもつ光導波装置は電気光学結晶の透明体に
対して当該透明体の断面に直角な方向に光ビームを導入
し、上記透明体の境界において反射を繰返して上記光ビ
ームを導波する光導波装置において、上記透明体を第1
媒質とし該第1媒質の透明体を厚さdに対して光導波方
向の距離eを大に選んだ透明体に構成すると共に、上記
透明体の境界において全反射をなすよう上記第1媒質の
透明板体の厚さ方向の上下両面に各々第1媒質の透明体
の屈折率よりも小さい屈折率の第2媒質の物質を被着し
てなり、上記導入された光ビームが上記全反射を繰返す
際に当該光ビーム中に含まれるS偏光成分についての上
記第2媒質てある物質に対する第1媒質の透明体の相対
屈折率N2lSが当該光ビーム中に含まれるP偏光成分
についての上記第2媒質である物質に対する第1媒質の
透明体の相対屈折率N2lPよりも大となる単結晶体を
配置することにより、上記導入された光ビームが上記反
射を繰返す際に当該光ビーム中に含まれるP偏光成分と
S偏光成分との間の当該反射にもとずく位相のすれを補
正するようにしたことを特徴としている。
以下図面を参照しつつ説明する。第3図は屈折率を異に
する境界において全反射によつてP偏光成分とS偏光成
分との各々に生ずる位相すれを説明する説明図、第4図
は本発明の光導波板の一構成例を示す図、第5図は本発
明の一実施例の光導波装置を示す。
第3図に示す如く屈折率n1の第1媒質と屈折率Rl2
(Rl2〉n1)の第2媒質との境界6に対して入射角
ψをもつて入射されたP偏光成分とS偏光成分との各々
の位相ずれΔpとΔsとは次の如く表わされる。
(1)式から屈折勅,と屈折率N2とがP偏光成分、S
偏光成分に対し同じ値てあるものとすると、反射に際し
(1)式に基づく位相のずれが両偏光成分間に生ずる。
そこでS偏光成分についての第2媒質〜に対する第1媒
質n1の相対屈折率N2lSをP偏光成分についての第
2媒質〜に対する第1媒質n1の相対屈折率N2lPよ
り大となる透明体を用いれば第2図におけるS偏光成分
の位相角は900近傍でほぼ一致させる補正が可能とな
る。第4図はP偏光成分、S偏光成分に対し屈折率の異
なる複屈折をする単結晶を透明板体に用いた第1媒質と
第2媒質の構成例を示している。
図中、7は複屈折をする単軸負結晶の透明体て第1媒質
、8,8″は前記第1媒質より屈折率の小さい第2媒質
を各々表わしている。第4図において透明体7は複屈折
のある負結晶のものが用いられているから光ビームを該
透明体7の断面に垂直に入射したとき振動面が入射面に
垂直となる常光線即ちS偏光成分の屈折率は異常光線即
ちP偏光成分の屈折率より大となつている。
従つて第2媒質8,8″がP偏光成分、S偏光成分につ
いての屈折率が共に等しい場合P偏光成分についての第
2媒質8,8″に対する第1媒質7の相対屈折率N2l
P=N,P/N2はS偏光成分についての第2媒質8,
8″に対する第1媒質7の相対屈折率N2lS=NlS
/N2より小となる。これにより反射の際生ずるP偏光
成分、S偏光成分の位相ずれについて(1)式のTan
Δp/2の値とTanΔs/2の値とは900近傍では
一致する。第2図の点線13がこれを示している。また
P偏光成分とS偏光成分の全反射による位相のすれは全
反射が第2媒質8,8″に対する第1媒質7の相対屈折
率によつて定まるものであるからP偏光成分とS偏光成
分とに対して共に一定の屈折率の透明体を用い第2媒質
8,8″に複屈折のある単軸結晶を使用することによつ
ても両偏光成分の位相のずれは補正される。
この場合第2媒質8,8″に用いられる複屈折のある単
軸結晶は、P偏光成分についての第2媒質8,8″に対
する第1媒質7の相対屈折率N2lP=n1/N2Pが
S偏光成分についての第2媒質8,8″に対する第1媒
質7の相対屈折率N2lS=n1/N2.より小となる
ためにP偏光成分に対する第2媒質8,8″の屈折率N
2PよりもS偏光成分に対する第2媒質8,8″の屈折
率N2Sが小となるような結晶即ち異常光線の速度が常
光線の速度より小さい負結晶のものである。第2媒質8
,8″に負結晶のものを用いることにより第2図図示の
13の如くP偏光成分とS偏光成分の位相のずれは90
如近傍で補正されほぼ一致するようになる。上記いずれ
の場合においても全反射をするための条件てある第1媒
質7の屈折率は第2媒質8,8″の屈折率より大でなけ
ればならない。
そして複屈折のある単結晶は入射光ビームに対し光軸が
それぞれの偏光成分の屈折率となる方向に向けられる。
第5図は本発明の光導波板をもつ光導波装置の一実施例
を示し、図中2,3は第1図のものに、7,8,8″は
第4図のものにそれぞれ対応する。
14,22は光学ファイバ、15,21は球面レンズ、
16は偏光子、17,19は円柱レンズまたは半円柱レ
ンズ、18は電気光学素子、20は検光子、23は入射
光ビーム、24は出射光ビームをそれぞれ表わしている
光学ファイバ14からの光ビームは球面レンズ15、偏
光子16を介し円柱レンズ17て絞られて電気光学素子
18の透明体7に導入される。
該電気光学素子18によつて信号電源3の電圧に応じ偏
光力唯1御され円柱レンズ19、検光子2を介して光の
強さに変調される。そして球面レンズ21を介して光学
ファイバ22に導入される。第5図図示の電気光学素子
18に対して、透明板体7の幅方向には十分大きい幅を
もちかつ厚さ方向に対して同図図示の如く十分絞られた
入射光ビーム23が入射される。このようにすると周知
の如く透明板体7内での光ビームの拡がりは光ビームの
径に反比例することから幅方向には拡がり角度が十分小
さなものとなり、厚さ方向には比較的大きなものとなる
。従がつて入射光ビーム23は透明板体7内において厚
さ方向にのみ反射を繰返す出射光ビーム24となる。こ
のとき上記説明した如く反射時において生ずるP偏光成
分とS偏光成分との位相のずれは十分小さく保たれる。
従つて第1図図示の如き光変調器を構成した場合にも、
位相のずれにもとずいて生ずる制限即ち第1図を参照し
て本願明細書冒頭に述べた如き値′/dを大にとること
の制限がなくなり、値′/dを大にとることによつて印
加する電源電圧を十分小さな値例えば20V程度にとる
ことが可能となる。以上説明した如く、本発明によれば
、透明板体に複屈折物質を用いかつ第2物質に複屈折物
質および/または非複屈折物質を用いるか、あるいは透
明板体に非複屈折物質を用いかつ第2物質に複屈折物質
を用いることによつて反射時に生じるP偏光成分とS偏
光成分との位相のすれを抑止し、値e/dを十分にとる
ことがてき電源電圧の低下が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光変調器の一例、第2図は反射時に生するP偏
光成分とS偏光成分との位相差を説明する説明図、第3
図は屈折率を異にする境界におけjる全反射によつてP
偏光成分とS偏光成分との各々に生ずる位相すれを説明
する説明図、第4図は位相のずれを防止した本発明に用
いる一実施例の複屈折のある単結晶使用状況を説明する
説明図、第5図は本発明の光導波板をもつ光導波装置・
の一実施構成例を示す。 図中1は透明体(透明板体)、2は電極を表わす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電気光学結晶の透明体に対して当該透明体の断面に
    直角な方向に光ビームを導入し、上記透明体の境界にお
    いて反射を繰返して上記光ビームを導波する光導波装置
    において、上記透明体を第1媒質とし該第1媒質の透明
    体を厚さdに対して光導波方向の距離lを大に選んだ透
    明板体に構成すると共に、上記透明体の境界において全
    反射をなすよう上記第1媒質の透明板体の厚さ方向の上
    下両面に各々第1媒質の透明体の屈折率よりも小さい屈
    折率の第2媒質の物質を被着してなり、上記導入された
    光ビームが上記全反射を繰返す際に当該光ビーム中に含
    まれるS偏光成分についての上記第2媒質である物質に
    対する第1媒質の透明体の相対屈折率n_2_1_Sが
    当該光ビーム中に含まれるP偏光成分についての上記第
    2媒質である物質に対する第1媒質の透明体の相対屈折
    率n_2_1_Pよりも大となる単結晶体を配置するこ
    とにより、上記導入された光ビームが上記反射を繰返す
    際に当該光ビーム中に含まれるP偏光成分とS偏光成分
    との間の当該反射にもとずく位相のずれを補正するよう
    にしたことを特徴とする光導波板をもつ光導波装置。
JP55060129A 1980-03-28 1980-05-07 光導波板をもつ光導波装置 Expired JPS6057043B2 (ja)

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CA000373260A CA1158082A (en) 1980-03-28 1981-03-18 Optical waveguide device
EP81301333A EP0037263B1 (en) 1980-03-28 1981-03-27 Optical waveguide device
DE8181301333T DE3175396D1 (en) 1980-03-28 1981-03-27 Optical waveguide device
DE198181301333T DE37263T1 (de) 1980-03-28 1981-03-27 Optische wellenleitervorrichtung.
US06/249,014 US4387953A (en) 1980-03-28 1981-03-30 Optical waveguide device with phase matching layers

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JPS56155918A JPS56155918A (en) 1981-12-02
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US4762383A (en) * 1981-12-04 1988-08-09 Omron Tateisi Electronics Co. Two dimensional light beam deflectors utilizing thermooptical effect and method of using same
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JPS51122455A (en) * 1975-04-02 1976-10-26 Commissariat Energie Atomique Phase control light transmission line between two light transmission modes
JPS51138457A (en) * 1975-05-26 1976-11-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wave guide shape light modulating element

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