JPS6136975Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電気光学結晶を用いて電気的に複数個
の入射光を他の光導波路に結合する光分配器に関
する。

光通信システムや光メモリ装置等の光情報処理
システムでは、複数の光波を合成したり、伝搬光
路の異なる複数の光波間の結合を行なう光分配器
が必要とされる。このような光分配器において
は、結合させようとする光波以外の光波との間の
結合、すなわちストロークが生じないことが要求
される。また、高速性、安定性や消費電力が小さ
いこと等が要求される。上記の如き光分配器を構
成する方法としては、ミラーや光フアイバーを機
械的に動かす方法、音響光学効果を利用する方
法、電気光学効果を利用する方法等がある。しか
し、これらの中で光フアイバ等を機械的に動かし
て他の光路に結合する方法は低速度しか得られな
いし、音響光学効果により光を回折させ他の光路
に結合する方法は切換速度が遅く、キヤリヤ周波
数を必要とするので駆動回路が複雑になり易い。
また、製作工程も複雑である。これに対し結晶の
電気光学効果を利用する方法は、一般に、高速度
が得られ、低電力で動作すという特長がある。電
気光学効果を利用して上記の光分配器を構成する
手段として、(1)電気光学結晶中に空間的周期電界
を加え、光波をブラツグ回折させる、(2)電気光学
結晶の２つの主軸方向の偏波間の位相遅延量を電
気的に制御し、偏波状態を制御する、等の方法を
利用することができる。しかし、(1)の方法では電
界を印加しなくても電極パターンにより回折が生
ずるためクロストークが大きくなつてしまう。ま
た(2)の方法と複屈折性物質を組合せて光スイツチ
を作り、それを多数組合せて光分配器を構成する
ことができるが、周囲温度が変化すると偏光状態
が変化してしまうので安定なクロストークの小さ
い光分配器は得られない。(2)の方法では、２つの
結晶を縦続に配列して温度補償を行なうことがで
きるが、製作に高精度を必要とするので実用的で
はない。

本考案の目的はクロストークが小さく、低電力
で高速に動作する、温度に対して安定な実用的な
光分配器を提供することにある。

本考案によれば、表面に周期構造の電極を設け
た電気光学効果を有する複数個の結晶と、この結
晶に電界をかけて光学的な屈折率楕円形を回転さ
せる手段と、電気光学結晶から出射した光をその
偏光方向に従つて空間的に分離する複数個の光学
的異方性を有する物質と、この光学的異方性物質
の出射側に設けた光導波路とからなる光分配器が
得られる。

次に図面を参照して本考案を詳細に説明する。

第１図は本考案による光分配器の一実施例を示
す。図において、１，２，３はYZ面に平行に切
り出し、Ｙ軸方向に光を透過させるように形成し
た酸化リチウムの濃度が酸化タンタルの濃度より
も10〜30％程度大きいタンタル酸リチウム結晶
（LiTaO₃）である。結晶上に設置されたインター
デイジタル電極４，５，６に制御電圧発生器７，
８，９によつて電圧が印加されると、結晶１，
２，３にはＸ軸方向の電界が光透過方向に周期的
に印加される。１０，１１，１２はそれぞれ、結
晶１，２，３への入射光であり、全てＸ軸方向に
偏光した直線偏光である。

第３図は、上記の構成のLiTaO₃結晶にインタ
ーデイジタル電極を介して電圧を印加したときの
結晶内の電界分布を示す断面図である。結晶１内
の矢印がおおよその電界の向きを示している。こ
のようなＸ軸方向の電界が印加されると電気光学
定数Y₅₁によつて結晶の屈折率惰円体がXZ面内で
わずかに回転する。このため結晶内を進む光波の
Ｘ軸方向の偏光成分はＺ軸方向の偏光成分にわず
かに変換される。印加電圧を増加するに従い、上
記屈折率惰円体の回転角は大きくなり局所的に見
ればＺ軸方向の偏光成分は増加する。しかしＺ軸
方向とＸ軸方向の偏光成分の位相速度が異なるの
で、電界の向きが一定である場合、光が進行する
に従つて逆にＸ軸方向の偏光成分への変換が生
じ、上記変換は打消されて、出射端でのＺ軸方向
の偏光成分は小さい。一方、前述のように光透過
方向に沿つて第３図に示す如く電界の向きを周期
的に反転し、その周期Λを(1)式を満足する値に選
ぶと、偏光成分間の変換は加算され、大きな変換
効率が得られる。

２π／Λ＝２π／λ（ｎ_e−ｎ_p） …(1) ここでλは光波長、ｎ_e，ｎ_pはそれぞれ異常
光、常光に対する屈折率である。周期Λを一定と
した場合には、より大きな変換効率が得られる
が、ｎ_e−ｎ_pに温度依存性があるので、周囲温度
変化に対して変換効率の変動がより大きい。

そこで本実施例では周期Λはほぼ(1)式に満足し
ているが光透過方向にわずかに増加又は減少して
いる。

上記のような電気光学効果を用いる動作原理は
特願昭51−82095号に詳述されている。上記の動
作においては、電圧を印加しないときの結晶から
の出射光は入射光の偏光状態がそのまま保存され
ており、入射光は結晶軸方向に偏光しているから
温度により影響を受けない。第１図において制御
電圧を印加したとき、Ｘ軸方向の直線偏光である
入射光１０，１１，１２はそれぞれＺ軸方向の偏
光成分を含む出射光１３，１４，１５となりその
Ｚ軸方向の偏光成分はそれぞれ方解石等の複屈折
性物質１６，１７，１８を通過することにより光
路を変更され出力光１９，２０，２１となる。ま
た、入射光１０，１１，１２の変換されないで残
つたＸ軸方向の偏波成分はそれぞれ出力光２２，
２３，２４となる。出力光１９，２０，２１は微
小レンズ２５，２６，２７を通過することによつ
て光導波路２８に入射し、合成されて出力光２９
となる。以上のように入射光１０，１１，１２は
それぞれ制御電圧印加により光導波路２８に結合
される。また、その結合量は印加電圧の大きさに
より制御される。本実施例の特長は電圧を印加し
ないときの入射光エネルギーの光導波路への結合
量は温度によらず常に０であることである。即
ち、クロストークがほとんどない光分配器が得ら
れる。

なお、電極の周期Λを一定とした場合、温度の
変動に対して出力光１９，２０，２１の強度はや
や変動するがクロストークは常に０である。

第２図は本考案による光分配器の他の実施例の
平面図である。図において３０，３１は入射光で
あり、３２，３３，３４は上面にインターデイジ
タル電極を設けた第１図に示した第一の実施例の
結晶１，２，３と同じ組成、形状の結晶である。
３６，３７，３８，３９は制御電圧発生器であ
る。４０は複屈性物質であり、制御電圧が印加さ
れた場合のみ入射光が光導波路４１および４２に
結合される。印加電圧の与え方により入射光３
０，３１のエネルギーは光導波路４１，４２に任
意に分配される。本実施例では電圧を印加しない
ときの光導波路への結合量は常に０であるのでク
ロストークのない光分配器が得られる。

以上の２つの実施例において、さらに結晶数を
増すことによりエネルギーの結合を行なう光波の
数を増すことができることは明らかであろう。

以上述べたように本考案によれば、複数の入射
光を伝搬光路の異なる他の光波に変換する光分配
器を得ることができる。また、本考案による光分
配器は温度に対して安定であり、クロストークが
小さく、高速であり、製作も容易である。

なお、本考案において用いる結晶材料、電極形
状、複屈折性物質及びその形状は上記の実施例に
限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本考案による光
分配器の第１，第２の実施例を示す模式的斜視図
である。第３図は、本考案に用いる電気光学結晶
の動作原理を説明するために示す断面図である。 図において、１，２，３，３２，３３，３４，
３５は電気光学結晶、７，８，９，３６，３７，
３８，３９は制御電圧発生器、１６，１７，１
８，４０は複屈折性物質、２８，４１，４２は光
導波路である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電界を印加すると光学的な屈折率惰円体の主軸
   が回転する電気光学効果を示す複数個の電気光学
   結晶と、該結晶の光透過方向に対して垂直な向き
   の電界を光透過方向に周期的な該結晶中に印加す
   るために該結晶上にそれぞれ設置された周期構造
   をもち、かつその周辺が光透過方向にわずかに増
   加または減少するように形成された電極と、該電
   極にそれぞれ接続された制御電圧発生器と、前記
   電気光学結晶から出射した光をその偏光方向に従
   つて光の伝搬光路を分離させる光学的異方性を有
   する複数個の物質と、該光学的異方性物質の出射
   側に設けた光導波路とからなる光分配器。