JPS6059572B2 - 可変型光方向性結合器 - Google Patents
可変型光方向性結合器Info
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- JPS6059572B2 JPS6059572B2 JP1280579A JP1280579A JPS6059572B2 JP S6059572 B2 JPS6059572 B2 JP S6059572B2 JP 1280579 A JP1280579 A JP 1280579A JP 1280579 A JP1280579 A JP 1280579A JP S6059572 B2 JPS6059572 B2 JP S6059572B2
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- Japan
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- waveguide
- optical
- directional coupler
- waveguides
- optical directional
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- G02—OPTICS
- 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
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3594—Characterised by additional functional means, e.g. means for variably attenuating or branching or means for switching differently polarized beams
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3502—Optical coupling means having switching means involving direct waveguide displacement, e.g. cantilever type waveguide displacement involving waveguide bending, or displacing an interposed waveguide between stationary waveguides
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- G—PHYSICS
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- G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
- G02B6/3544—2D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
- G02B6/3548—1xN switch, i.e. one input and a selectable single output of N possible outputs
- G02B6/355—1x2 switch, i.e. one input and a selectable single output of two possible outputs
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/3568—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
- G02B6/3578—Piezoelectric force
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、並行する２本の光導波路間の光結合係数を簡
易な方法て変化させることにより、光スイッチ、光減衰
器等の機能が実現できる光素子を提供しようとするもの
てある。
易な方法て変化させることにより、光スイッチ、光減衰
器等の機能が実現できる光素子を提供しようとするもの
てある。
ここで述べる光導波路とは、透明な誘電体または半導体
中に、周囲より屈折率の高い誘電体または半導体を線路
状に形成したものを云い、光は屈折率の高い部分に集中
して伝播する。
中に、周囲より屈折率の高い誘電体または半導体を線路
状に形成したものを云い、光は屈折率の高い部分に集中
して伝播する。
従来この種の光結合素子はＬｉＮｂ０。
などのような電気光学効果を有する結晶にＴｉを拡散さ
せるなどの方法によつて高屈折率を形成することによつ
て作られていた。２本の光導波路間の結合係数を変える
ためには、２本の導波路の間の媒質に電圧を印加し、電
気光学効果によりその屈折率を変えることで実現してい
た。
せるなどの方法によつて高屈折率を形成することによつ
て作られていた。２本の光導波路間の結合係数を変える
ためには、２本の導波路の間の媒質に電圧を印加し、電
気光学効果によりその屈折率を変えることで実現してい
た。
この方法では電気光学効果を有する結晶等が必要とされ
るため下記のような問題点があつた。（１）導波路間の
微小領域（通常は幅が１〜１０ｐ７ＴＬ）に、光電効果
を有する結晶を形成するのが困難である。
るため下記のような問題点があつた。（１）導波路間の
微小領域（通常は幅が１〜１０ｐ７ＴＬ）に、光電効果
を有する結晶を形成するのが困難である。
（２）上記問題点を解決するため導波路自体も同質の結
晶で作られることが多いが、この場合には、光損傷等に
よりその特性が変わり易い。
晶で作られることが多いが、この場合には、光損傷等に
よりその特性が変わり易い。
また一般には不純物、散乱等により導波路の光損失が大
きい。本発明は、これらの欠点を解決することを目的と
し、並行する２本の光導波路を機械的に歪曲させること
によつて光導波路間の光結合係数を変えるもので、特殊
な結晶等を利用する必要はない。
きい。本発明は、これらの欠点を解決することを目的と
し、並行する２本の光導波路を機械的に歪曲させること
によつて光導波路間の光結合係数を変えるもので、特殊
な結晶等を利用する必要はない。
以下図面に従つて詳細に説明する。第１図は本発明の基
本的構成を示したもので、基板１の内部に、図に示すよ
うな２本の屈折率が周辺部より高い光導波路２および３
があり、その一部に長さ１の近接して平行している部分
がある。
本的構成を示したもので、基板１の内部に、図に示すよ
うな２本の屈折率が周辺部より高い光導波路２および３
があり、その一部に長さ１の近接して平行している部分
がある。
高屈折率部分とその周辺部との屈折率差、２本の導波路
部の寸法等を、所定の値にすると一方の導波路２から入
射した光（光量Ｐ。
部の寸法等を、所定の値にすると一方の導波路２から入
射した光（光量Ｐ。
）は平行部分で他方の導波路に結合して第２の導波路３
より１００％取り出すことができる。このような構造の
設計法に関しては、Ｅ．Ａ．Ｊ・Ｍａｒｃａｔ山氏の論
文（ＢｅｌｌＳｙｓｔｅｍＴｅｈｎｉｃａｌＪＯｕｒｒ
ｌａｌ４８巻，２０７１〜２１０２頁，１９６９年９月
）に詳述されている。
より１００％取り出すことができる。このような構造の
設計法に関しては、Ｅ．Ａ．Ｊ・Ｍａｒｃａｔ山氏の論
文（ＢｅｌｌＳｙｓｔｅｍＴｅｈｎｉｃａｌＪＯｕｒｒ
ｌａｌ４８巻，２０７１〜２１０２頁，１９６９年９月
）に詳述されている。
さてこのような構造の２本の導波路をその導波路を含む
平面内で曲げるとその結合係数は変化する。
平面内で曲げるとその結合係数は変化する。
第１の導波路２よりＰ。の光を入れ導波路２の他方の端
部から出て来る光量をＰ１とするととなる。ここでＳは
２つの導波路の中心軸間隔、βは導波路の伝搬定数（位
相定数）、Ｒは曲けの曲率半径、Ｋ２つの導波路間の結
合定数てある。
部から出て来る光量をＰ１とするととなる。ここでＳは
２つの導波路の中心軸間隔、βは導波路の伝搬定数（位
相定数）、Ｒは曲けの曲率半径、Ｋ２つの導波路間の結
合定数てある。
第２図に後に示す具体的に対応するＰ１／ＰＯを示す。
これかられかるように直線状態から徐々に曲率を小さく
してゆくに従い、入射光は導波路２から出射するように
なる。或る曲埠沢。ては入射光は導波路３に移ることな
く、全て導波路２から出射する。以下具体的な実施例に
ついて説明する。
これかられかるように直線状態から徐々に曲率を小さく
してゆくに従い、入射光は導波路２から出射するように
なる。或る曲埠沢。ては入射光は導波路３に移ることな
く、全て導波路２から出射する。以下具体的な実施例に
ついて説明する。
第１図は本発明の実施例であり、１はガラス基板、２お
よび３はガラス基板上に形成された分布結合する２本の
導波路、４は光導波路に曲率を与える圧電素子である。
このような圧電素子として、セラミックバイモルフがあ
る。第３図にガラス基板中に埋め込まれた光導波断面構
造を示す。
よび３はガラス基板上に形成された分布結合する２本の
導波路、４は光導波路に曲率を与える圧電素子である。
このような圧電素子として、セラミックバイモルフがあ
る。第３図にガラス基板中に埋め込まれた光導波断面構
造を示す。
５は幅１０ｐｍ．、高さ５ｐｍ１屈折率差比０．２％の
矩形導波路、６はＣＶＤ法により作成されたシリカガラ
ス層である。
矩形導波路、６はＣＶＤ法により作成されたシリカガラ
ス層である。
シリカガラス層にｅを添加することにより導波路構造が
実現され、屈折率差比０．２％は、ＳｌＯ２に対して重
量比２％のＧｅＯ２を添加して実現される。また導波路
の結合長１は６．５７Ｔ！ｒ！ｎであり、この結合長に
おいては二つの導波路が１００％結合する。このため、
第１図の導波路１の左側よりＰ。の光パワを入射すると
右側の側において、導波路２の出射パワＰ１がＰ１＝０
および導波路３の出射パワＰ２がＰ２＝ＰＯとなる。こ
れを動作するため圧電素子に電圧を加えると、第４図に
示すように二本の導波路が曲げられて、曲率半径Ｒの曲
率を持つ。第２図に、曲率半径Ｒに対する導波路１の入
出力パワ比Ｐ１／ＰＯを示す。曲率半径Ｒ。＝１３Ｃ７
ＩてＰ１＝ＰＯおよびＰ２＝０となりスイッチングが実
現する。また、ＲＯより大きな曲率半径では任意の分割
比の分岐が実現される。上記の実施例において、圧電素
子の代わりに磁わい素子を用いるなど機械的に曲率を付
加できる素子であれば前記の機能は実現され、特に限定
するものでない。
実現され、屈折率差比０．２％は、ＳｌＯ２に対して重
量比２％のＧｅＯ２を添加して実現される。また導波路
の結合長１は６．５７Ｔ！ｒ！ｎであり、この結合長に
おいては二つの導波路が１００％結合する。このため、
第１図の導波路１の左側よりＰ。の光パワを入射すると
右側の側において、導波路２の出射パワＰ１がＰ１＝０
および導波路３の出射パワＰ２がＰ２＝ＰＯとなる。こ
れを動作するため圧電素子に電圧を加えると、第４図に
示すように二本の導波路が曲げられて、曲率半径Ｒの曲
率を持つ。第２図に、曲率半径Ｒに対する導波路１の入
出力パワ比Ｐ１／ＰＯを示す。曲率半径Ｒ。＝１３Ｃ７
ＩてＰ１＝ＰＯおよびＰ２＝０となりスイッチングが実
現する。また、ＲＯより大きな曲率半径では任意の分割
比の分岐が実現される。上記の実施例において、圧電素
子の代わりに磁わい素子を用いるなど機械的に曲率を付
加できる素子であれば前記の機能は実現され、特に限定
するものでない。
また、結合器に、導波路幅または屈折率差比といつた導
波路構造定数の異なる二本の導波路を用いても実現され
る。この場合は、直線導波路のとき結合が起きず、適当
な曲率を加えた曲がり導波路のとき１００％の結合が起
きる。以上説明したように、方向性結合器において結晶
を使用せずに結合係数を変えることができるので、（１
）たとえば、ガラス基板上に導波路を作成すれば、低損
失な可変結合器、可変減衰器が実現できる。
波路構造定数の異なる二本の導波路を用いても実現され
る。この場合は、直線導波路のとき結合が起きず、適当
な曲率を加えた曲がり導波路のとき１００％の結合が起
きる。以上説明したように、方向性結合器において結晶
を使用せずに結合係数を変えることができるので、（１
）たとえば、ガラス基板上に導波路を作成すれば、低損
失な可変結合器、可変減衰器が実現できる。
（２）上記の場合、導波路構造の微細加工（幅１μｍ〜
１０μＷＬ）が可能である。
１０μＷＬ）が可能である。
などの利点がある。
本発明の可変型光方向性結合器は、曲け半径Ｒを１及び
Ｒ。
Ｒ。
の２値で切り換えることにより光スイッチとして機能す
ることを示した。このような素子を多段に接続すること
により光交換機を構成することができる。即ち１本の導
波路を伝搬する光をｎ本の導波路の任意の導波路に結合
させることができる。
ることを示した。このような素子を多段に接続すること
により光交換機を構成することができる。即ち１本の導
波路を伝搬する光をｎ本の導波路の任意の導波路に結合
させることができる。
第１図は本発明による可変型光方向性結合器の構造例、
第２図は本発明による可変型光方向性結合器における曲
率半径Ｒと出射パワ比の関係を示す図、第３図は光導波
路の断面構造、第４図は第１図の装置が歪曲した状態を
示す図である。 １・・・・・・ガラス基板、２，３・・・・・・光導波
路、４・・・・・・圧電素子、５・・・・・・矩形導波
路、６・・・・・シリカガラス層。
第２図は本発明による可変型光方向性結合器における曲
率半径Ｒと出射パワ比の関係を示す図、第３図は光導波
路の断面構造、第４図は第１図の装置が歪曲した状態を
示す図である。 １・・・・・・ガラス基板、２，３・・・・・・光導波
路、４・・・・・・圧電素子、５・・・・・・矩形導波
路、６・・・・・シリカガラス層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 周辺部より屈折率の高い細長の誘電体により構成さ
れる１対の光導波路を平行に近接して配置した光方向性
結合器において、各電波路をふくむ平面内で各導波路を
機械的に歪曲させる歪曲手段をもうけ、歪曲により各導
波路の間の結合係数を制御することを特徴とする可変型
光方向性結合器。 ２ 歪曲手段が圧電素子である特許請求の範囲第１項の
発明。 ３ 歪曲手段が磁歪素子である特許請求の範囲第１項の
発明。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1280579A JPS6059572B2 (ja) | 1979-02-08 | 1979-02-08 | 可変型光方向性結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1280579A JPS6059572B2 (ja) | 1979-02-08 | 1979-02-08 | 可変型光方向性結合器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55105209A JPS55105209A (en) | 1980-08-12 |
| JPS6059572B2 true JPS6059572B2 (ja) | 1985-12-25 |
Family
ID=11815600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1280579A Expired JPS6059572B2 (ja) | 1979-02-08 | 1979-02-08 | 可変型光方向性結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6059572B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5917524A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Matsushita Electric Works Ltd | 光分岐器 |
| US4560234A (en) * | 1983-08-15 | 1985-12-24 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic switchable coupler |
| US4679894A (en) * | 1984-08-20 | 1987-07-14 | Litton Systems, Inc. | Electrically switched fiber optic directional coupler |
| JPH0394207A (ja) * | 1989-09-06 | 1991-04-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分岐状態可変型光カプラ |
-
1979
- 1979-02-08 JP JP1280579A patent/JPS6059572B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55105209A (en) | 1980-08-12 |
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