JPS62231944A - Waveguide type optical switch - Google Patents

Waveguide type optical switch

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JPS62231944A
JPS62231944A JP7428586A JP7428586A JPS62231944A JP S62231944 A JPS62231944 A JP S62231944A JP 7428586 A JP7428586 A JP 7428586A JP 7428586 A JP7428586 A JP 7428586A JP S62231944 A JPS62231944 A JP S62231944A
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JP
Japan
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waveguide
waveguides
refractive index
equivalent refractive
optical switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP7428586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Okayama
秀彰 岡山
Keisuke Watanabe
敬介 渡辺
Shigehiro Kusumoto
楠本 茂宏
Kiyoshi Nagai
長井 清
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To shorten the length of an element so that it can be made small in size, by constituting a waveguide so that each waveguide contents in both ends for constituting the element and its interval widens as it approaches the center, and also, each equivalent refractive index increases as the interval of the waveguides widens. CONSTITUTION:On a substrate 7, optical waveguides 8a, 8b are formed, and this optical waveguide 8a or 8b consists of an input use waveguide 9a or 9b, an output use waveguide 10a or 10b, and waveguides 11a, 12a or 11b, 12b which are placed between said waveguides. As he input use waveguides 9a, 9b advance from an input port, an interval between each of them narrows and they contact each other at a contact P. These input use waveguides 9a, 9b are connected to the waveguides 11a, 11b, respectively, and as the waveguides 11a, 11b advance from a contact P1, an interval between each of them widens, and also, each equivalent refractive index difference increases. That is to say, the equivalent refractive index increases together with width of the waveguide, therefore, as it advances from the contact P1, the width of the waveguide 11a is narrowed, and also, the width of the waveguide 11b is widened, therefore, the equivalent refractive index difference increases.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光導波路中を伝搬する光の進行方向を電気的
に制御する光スィッチに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical switch that electrically controls the traveling direction of light propagating in an optical waveguide.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の光スィッチとしてバランス型の光スィッ
チがある。この型の光スィッチは、動作電圧を低減する
ことが容易であると共に、電極と導波路の位置合わせの
精度要求が緩いという特徴がちる。
Conventionally, there is a balanced type optical switch as this type of optical switch. This type of optical switch is characterized by the fact that it is easy to reduce the operating voltage, and the requirements for precision in positioning the electrodes and the waveguide are relaxed.

この従来例としては、V、Ramaswamy、M、I
ILDivino and R,D、5tandley
“Appl ied physicsLetLer”3
2i (IQ)、 15 May 1978 (米) 
p−644〜p、 646 に記載したものがある。こ
のような従来例を第2図に基づいて説明する。
Examples of this prior art include V., Ramaswamy, M., I.
ILDivino and R, D, 5tandley
“Applied physics LetLer”3
2i (IQ), 15 May 1978 (US)
There are those described in p-644 to p-646. Such a conventional example will be explained based on FIG. 2.

第2図は従来例の構成図である。第2図において、基板
1上には、2本の光導波路2a−2τ。
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional example. In FIG. 2, two optical waveguides 2a-2τ are provided on the substrate 1.

2b−21が形成されており、それらの3dB力プラ部
3a、3bとその間に設けた干渉部4とによシ1つの素
子5が構成される。
2b-21 are formed, and one element 5 is constituted by the 3 dB power plastic parts 3a, 3b and the interference part 4 provided therebetween.

前記3dB力プラ部3a、3bは、1本の導波路から入
力された光を2本の光導波路2a−2a、、2b−2石
に等分に分配して出力する。また、干渉部5は、光導波
路2a−2丁、2b−21の中央部上に電極6a、6b
を設け、光の位相を制御する。
The 3 dB power plastic parts 3a and 3b equally distribute the light input from one waveguide to the two optical waveguides 2a-2a, 2b-2 and output the same. In addition, the interference section 5 includes electrodes 6a and 6b on the central portions of the optical waveguides 2a-2 and 2b-21.
to control the phase of the light.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、このような従来例は、3dB  カプラ
部と干渉部との2つの部分を必要とするので、素子長が
長くなシ、シかも作成条件によシ3dBカプラ部の特性
が変化するので、作成条件に制限が生じる問題がある。
However, such a conventional example requires two parts, a 3 dB coupler part and an interference part, so the element length may be long, and the characteristics of the 3 dB coupler part change depending on the manufacturing conditions. There is a problem that there are restrictions on the creation conditions.

本発明は、前記問題を解決するためになされたものであ
シ、その目的は、3dB力プラ部を不要にすることによ
シ、小形化及び作成の簡易化をはかることにある。
The present invention has been made to solve the above problem, and its purpose is to reduce the size and simplify manufacturing by eliminating the need for a 3 dB power plastic section.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記した目的を達成するため、本発明は、互いの間隔が
素子を構成する両端では狭く、中央では広くした2本の
導波路を備えた導波路型光スイッチにおいて、素子を構
成する両端では接して中央に近づくに従って広がり、し
かも互いの等価屈折率が導波路間隔が広がるに従って増
大する導波路と、この導波路上にそれぞれ設けた電極と
、前記2本の導波路の入力側及び出力側にそれぞれ接続
した導波路とを、具備することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a waveguide type optical switch that includes two waveguides whose mutual spacing is narrow at both ends constituting an element and wide at the center, in which the two waveguides are in contact at both ends constituting the element. a waveguide which widens as it approaches the center and whose mutual equivalent refractive index increases as the waveguide spacing increases, electrodes provided on each of the waveguides, and an input side and an output side of the two waveguides. and waveguides connected to each other.

〔作用〕[Effect]

前記特徴を有する本発明は、先ず入力用導波路よシ光が
入力した場合、導波路へ進んできた光がその端部で、対
称モードと反対称モードに分離する。次に、前記導波路
の端から素子の中点へ進むに従って、対称モードは導波
路幅の広い導波路へパワーを移すと共に、反対称モード
s11 は導波路幅の狭い導波路へパワーを移す。
In the present invention having the above characteristics, first, when light is input through the input waveguide, the light traveling to the waveguide is separated into a symmetric mode and an antisymmetric mode at the end thereof. Next, as the mode advances from the end of the waveguide to the center of the element, the symmetric mode transfers power to the waveguide with a wider waveguide width, and the antisymmetric mode s11 transfers power to the waveguide with a narrower waveguide width.

さらに、素子の中点より端へ進むと、2本の導波路に等
分にパワーが分布する。
Furthermore, when proceeding from the midpoint of the element to the end, the power is equally distributed between the two waveguides.

前記した素子の端において、対称モードと反対称モード
の位相差により、これらがどの出方用導波路へ出力され
るか決定される。
At the end of the element described above, the phase difference between the symmetrical mode and the antisymmetrical mode determines which output waveguide these are outputted to.

同、電極に電圧を印加すると、2本の導波路間の等価屈
折率差が電気光学効果にょフ変えることができる。その
ため、前述した導波路型光スイッチは光スィッチとして
切換動作ができる。
Similarly, when a voltage is applied to the electrodes, the difference in equivalent refractive index between the two waveguides can be changed by an electro-optic effect. Therefore, the above-described waveguide type optical switch can perform a switching operation as an optical switch.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図、第3図及び第4図(
a) 、 (b)に基づいて説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 3, and 4 (
The explanation will be based on a) and (b).

第1図は本発明に係る導波路型光スHツチの一実施例を
示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a waveguide type optical switch according to the present invention.

第1図において、基板7上には、光導波路8a。In FIG. 1, an optical waveguide 8a is provided on the substrate 7.

8bが形成しである。この光導波路8aまたは8bは、
入力用導波路9aまたは9b+出力用導波路10aまた
は10b及びそれらの間に配置する導波路11aと12
aまたは11bと12bからなる。
8b is formed. This optical waveguide 8a or 8b is
Input waveguide 9a or 9b + output waveguide 10a or 10b and waveguides 11a and 12 arranged between them
It consists of a or 11b and 12b.

前記入力用導波路9a、9bは、入力ボートよシ進むに
従って互いの間隔が狭ばまり、接点Pで互いに接する。
As the input waveguides 9a and 9b move toward the input boat, the distance between them becomes narrower, and the input waveguides 9a and 9b contact each other at a contact point P.

この入力用導波路9a 、9bは、それぞれ導波路11
a、11bに接続する。
These input waveguides 9a and 9b are respectively waveguides 11
a, connect to 11b.

前記導波路11a+11bは、接点P1  より進むに
従って互いの間隔が広が9、シかも互いの等価屈折率差
が大きくなるようにしである。すなわち、等価屈折率は
導波路幅と共に増大するので、接点P1  より進むに
従って導波路11aの幅を狭クシ、また導波路11bの
幅を広くする。これにより、前記等価屈折率差が大きく
なるようにする。
The waveguides 11a+11b are arranged such that the distance between them widens 9 as they proceed from the contact point P1, and the difference in their equivalent refractive indexes also increases. That is, since the equivalent refractive index increases with the waveguide width, the width of the waveguide 11a is made narrower and the width of the waveguide 11b is made wider as the waveguide goes beyond the contact point P1. This increases the equivalent refractive index difference.

また、この2本の導波路11a、11bの間隔が広がる
に従って、2本の導波路11a*11b間の結合係数は
減少する。
Furthermore, as the distance between the two waveguides 11a and 11b increases, the coupling coefficient between the two waveguides 11a*11b decreases.

次に、導波路製光ス・イツチを構成する素子13の中点
(Z=t/2)において、前記導波路11a。
Next, at the midpoint (Z=t/2) of the element 13 constituting the waveguide optical switch, the waveguide 11a is inserted.

iibはそれぞれ導波路12a、12bに接続する。iib is connected to waveguides 12a and 12b, respectively.

この導波路12a、12bは、素子13の中点よシ進む
に従って互いの間隔を狭め、しかも互いの等価屈折率差
を小さくしていく。これにより、導波路12a、12b
間の結合係数は、前記中点よシ進むに従って増大する。
As the waveguides 12a and 12b move toward the center of the element 13, the distance between them becomes narrower, and the difference in their equivalent refractive indexes becomes smaller. As a result, the waveguides 12a, 12b
The coupling coefficient between the two increases as one moves beyond the midpoint.

また、これらの導波路幅は、前記中点よシ進むに従い同
一となる構成とする。
Furthermore, the widths of these waveguides are configured to become the same as they advance from the midpoint.

次に、接点P2 において、前記導波路12a。Next, at contact P2, the waveguide 12a.

12bは第1図に示す如く接し、またこれらの導波路幅
は同一となっている。しかも、接点P2 において導波
路12a、12bには、それぞれ出力用導波路10a、
IQbが接続する。
12b are in contact with each other as shown in FIG. 1, and their waveguide widths are the same. Moreover, at the contact point P2, the waveguides 12a and 12b have output waveguides 10a and 12b, respectively.
IQb connects.

前記導波路11aと12a、11bと12b上の外側に
は、第1図に示すように電極14a。
As shown in FIG. 1, electrodes 14a are provided on the outside of the waveguides 11a and 12a, 11b and 12b.

14bが設けである。この構成は、基板7として、この
表面に垂直な方向の電場に対して屈折率変化が大きい物
質、例えばL 1Nb03− Z板を用いた場合を示す
14b is provided. This configuration shows a case where a material whose refractive index changes largely with respect to an electric field in a direction perpendicular to the surface of the substrate 7 is used, such as an L 1Nb03-Z plate.

しかも、素子13の中点(Z=t/2)から接点PL、
P2寄りになるに従って、電極14a、14bの間隔が
広がると共に、電極14a、14bのエツジ(最も屈折
率変化が大きい部分)が、導波路11aと12a、11
bとi2bよシ離れるようにしてるる。
Moreover, from the midpoint (Z=t/2) of the element 13 to the contact PL,
As it moves closer to P2, the distance between the electrodes 14a and 14b increases, and the edges of the electrodes 14a and 14b (the part where the refractive index change is the largest) become closer to the waveguides 11a, 12a, 11
I try to stay away from b and i2b.

すなわち、電極i 4 a s 14 bに電圧を印加
した場合、電気光学効果による導波路11aと12a。
That is, when a voltage is applied to the electrodes i 4 a s 14 b, the waveguides 11a and 12a are formed due to the electro-optic effect.

11bと12bにおける等側屈折率変化が、接点PL、
P2において程んど0となり、また素子13の中点(Z
=4/2)に近づくに従い徐々に大きくなるようにする
The isolateral refractive index change at 11b and 12b is the contact point PL,
It becomes almost 0 at P2, and the midpoint of element 13 (Z
= 4/2).

第3図は、素子13の始点(2=0)よシ終点(2=t
)へ進む間における結合係数及び等価屈折率の変化の概
要を示す関係図である。伺、Δβは導波路11aと11
b、12aと12bの最大等価屈折率差である。
FIG. 3 shows the starting point (2=0) of the element 13 and the ending point (2=t
) is a relational diagram showing an overview of changes in the coupling coefficient and equivalent refractive index while proceeding to ). Δβ is the waveguide 11a and 11
b, the maximum equivalent refractive index difference between 12a and 12b.

次に、第4図(a)、(b)に基づいて動作原理を説明
する。
Next, the principle of operation will be explained based on FIGS. 4(a) and 4(b).

第4図(a) 、 (b)は動作原理の説明図でらり、
(a)は位相差が2nπの場合、(b)は位相差が(2
n+1)πの場合のときを示す。ただし、n=o、1,
2゜3・・・である。
Figures 4(a) and 4(b) are explanatory diagrams of the operating principle.
In (a), the phase difference is 2nπ, and in (b), the phase difference is (2nπ).
The case of n+1)π is shown. However, n=o, 1,
It is 2°3...

先ず、入力用導波路9a(または9b)より光Sが入力
した場合、接点P1へ進んできた光Sは、対称モードS
1  と反対称モードS2に分離する。次に、接点P1
  よ多素子13の中点(Z=t/2)へ進むに従って
、対称モードS5 は導波路11aヘパワーを移すと共
に、反対称モードS11 は導波路11bへパワーを移
す。
First, when the light S is input from the input waveguide 9a (or 9b), the light S that has proceeded to the contact point P1 is in the symmetric mode S.
1 and antisymmetric mode S2. Next, contact P1
As the wave moves toward the center point (Z=t/2) of the multi-element 13, the symmetric mode S5 transfers its power to the waveguide 11a, and the antisymmetric mode S11 transfers its power to the waveguide 11b.

さらに、素子13の中点(Z=t/2)よシ接点P2へ
進むと、今度は対称モードS5  またはS7及び反対
称チーlドS6 またはS8が、再び接点P1における
場合と同様に2本の導波路12a、12bに等分にパワ
ーが分布する。
Further, proceeding from the midpoint of the element 13 (Z=t/2) to the contact P2, the symmetrical mode S5 or S7 and the antisymmetrical mode S6 or S8 are again the same as at the contact P1. Power is equally distributed in the waveguides 12a and 12b.

このような現象が生じるのは、2本の導波路12a、1
2bがある系において、導波路間隔と導波路幅の比(ま
たは等価屈折率差)によシ、対称モードS3  と反対
称モードS11 のパワー分布が決まっているからであ
る。すなわち、対称モードは導波路幅の広い導波路11
bt12bに主なパワーを存在させ、また反対称モード
は導波路幅の狭い導波路11a、12aに主なパワーを
存在させるからである。
This phenomenon occurs because the two waveguides 12a and 1
This is because, in a system with 2b, the power distribution of the symmetric mode S3 and the antisymmetric mode S11 is determined by the ratio of the waveguide spacing to the waveguide width (or equivalent refractive index difference). In other words, the symmetric mode is the waveguide 11 with a wide waveguide width.
This is because the main power is present in bt12b, and the main power is present in the waveguides 11a and 12a having a narrow waveguide width in the antisymmetric mode.

前記接点P2 において、対称モードS5 またはS7
  と反対称モードS6 またはSg の間の位相差に
より、これらがどの出力用導波路1Qa、10bへ出力
されるか決定される。
At the contact point P2, the symmetrical mode S5 or S7
The phase difference between the antisymmetric mode S6 or Sg determines which output waveguide 1Qa, 10b these are output to.

ここで、例えば、位相差が0.2π、4π、・・・なら
ば、第4図(a)の光S9 のように出力用導波路10
aへ出力され、また位相差がπ、3π、5π。
For example, if the phase difference is 0.2π, 4π, etc., the output waveguide 10 is
a, and the phase differences are π, 3π, and 5π.

・・・ならば第4図(b)の光S10のように出力用導
波路iobへ出力される。
..., then the light is output to the output waveguide iob like light S10 in FIG. 4(b).

前記接点P2 における位相差は、対称モードと反対称
モードに対する各等価屈折率の差に光の波数を掛けた後
、これをZ二〇から2=1まで積分することによシ得ら
れる。
The phase difference at the contact point P2 is obtained by multiplying the difference in equivalent refractive index for the symmetric mode and the antisymmetric mode by the wave number of light, and then integrating this from Z20 to 2=1.

同、導波路11a、12aと導波路11b、12bの間
の等価屈折率差を大きくすると、対称モードと反対称モ
ードの等価屈折率の差は大きくなる。
Similarly, when the difference in equivalent refractive index between the waveguides 11a and 12a and the waveguides 11b and 12b is increased, the difference in equivalent refractive index between the symmetric mode and the antisymmetric mode becomes larger.

逆に、導波路11 ap 12aと導波路iibと12
bの間の等価屈折率差を小さくすると、対称モードと反
対称モードの等価屈折率の差は小さくなる。
Conversely, waveguides 11 ap 12a and waveguides iib and 12
When the equivalent refractive index difference between b is made smaller, the difference in equivalent refractive index between the symmetric mode and the antisymmetric mode becomes smaller.

また、前記電極14a、14bに電圧を印加すると、導
波路11a、12aと導波路11bと12bの間の等価
屈折率差が電気光学効果により変えることができる。
Further, when a voltage is applied to the electrodes 14a and 14b, the equivalent refractive index difference between the waveguides 11a and 12a and the waveguides 11b and 12b can be changed by the electro-optic effect.

したがって、このように導波路11a、11b。Therefore, in this way, the waveguides 11a, 11b.

t2a、i2bの個所のみで、導波路型光スイッチとし
て動作できることになる。そのため、電極構造は、簡素
なバランスブリッジ型の導波路型光スイッチの電極構造
に近いのにもかかわらず、3dB力プラ部が不要となっ
ている。
It is possible to operate as a waveguide type optical switch only at the points t2a and i2b. Therefore, even though the electrode structure is close to that of a simple balance bridge type waveguide optical switch, the 3 dB power plug part is not required.

次に、第5図(al) r (a2)t (c) 、 
(a)において、導波路型光スイッチの素子の動作特性
を解析した結果を示す。
Next, Fig. 5 (al) r (a2) t (c),
In (a), the results of analyzing the operating characteristics of a waveguide optical switch element are shown.

第5図は導波路型光スイッチにおける素子の動作特性の
説明図である。尚、結合方程式は、下記(11式を用い
た。これは、第1図に示す導波路型光スイッチの構成に
対応して設定し要式である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the operating characteristics of elements in a waveguide type optical switch. Note that the following equation (11) was used as the coupling equation. This is an essential equation set corresponding to the configuration of the waveguide type optical switch shown in FIG.

ただし、δ=Δβα−I Z/ CL/2) −11)
・・・(2)式 a:導波路11a112aにおける光パワーb:導波路
11b、12bにおける光パワーψ:導波路11aと1
1b及び12aと12bの開き角(rad ) Δβ:導波路11aと11b及び12aと12bの最大
等価屈折率差 2:伝搬距離     t:素子長 Ko:導波路11aと11b及び12aと12bの最大
の結合係数を示し、接点P1  とP2 における前記
導波路11aと11b及び12aと12bの結合係数で
ある。
However, δ=Δβα−I Z/ CL/2) −11)
...(2) Equation a: Optical power b in waveguides 11a and 112a: Optical power ψ in waveguides 11b and 12b: Waveguides 11a and 1
Opening angle (rad) of waveguides 11a and 11b and 12a and 12b Δβ: Maximum equivalent refractive index difference between waveguides 11a and 11b and 12a and 12b 2: Propagation distance t: Element length Ko: Maximum difference between waveguides 11a and 11b and 12a and 12b The coupling coefficients are the coupling coefficients of the waveguides 11a and 11b and 12a and 12b at the contact points P1 and P2.

B:2本の導波路11a、12aと導波路11b。B: Two waveguides 11a and 12a and a waveguide 11b.

12bの間隔と、結合係数の間を関係づける係数を示す
。例えば、光の波長=0.63μm1導波路幅3 am
 として、LiNbO3に30OAの厚さのTi  を
100℃で拡散し作成した導波路においては、BzO,
058という実1験値がある。
12b and a coefficient that relates the coupling coefficient. For example, wavelength of light = 0.63 μm 1 waveguide width 3 am
In the waveguide created by diffusing Ti with a thickness of 30 OA into LiNbO3 at 100°C, BzO,
There is an actual experimental value of 058.

Lo=(tc/2γKo  ここで、第5図においては
tozO,25+wという実験値を代入して得られた値
を用いた。
Lo=(tc/2γKo Here, in FIG. 5, the value obtained by substituting the experimental value of tozO,25+w was used.

尚、第5図(al) 、 (a2) 、 (b) 、 
(c)においては、素子長L = 5 tea、I−/
 to= 20  として、開き角をψを3つの値に設
定した場合を示している。
In addition, Fig. 5 (al), (a2), (b),
In (c), element length L = 5 tea, I-/
The case where to=20 and the opening angle ψ is set to three values is shown.

先ず、第5図(al)はψ=1/200の場合における
動作特性の説明図である。同図において、縦軸は相対光
出力パワーを示し、横軸は最大の等価屈折率差Δβを向
、1で割り規格化した値Δβ/Koを示す。
First, FIG. 5(al) is an explanatory diagram of the operating characteristics in the case of ψ=1/200. In the figure, the vertical axis indicates the relative optical output power, and the horizontal axis indicates the maximum equivalent refractive index difference Δβ, which is the normalized value Δβ/Ko divided by 1.

ここで、1本の入力用導波路例えば9aに光を入力した
場合、出力用導波路10aまたは10bの光出力パワー
、入力した光のパワーの大きさを1として示している。
Here, when light is input to one input waveguide, for example 9a, the optical output power of the output waveguide 10a or 10b and the power of the input light are shown as 1.

前記入力用導波路9aに入力した場合、出力用導波路1
0aに出力される光のパワーをBar方向出力(図中○
及び実線)、出力用導波路10bに出力される光のパワ
ーをCross方向出力(図中×及び破線)で示しであ
る。
When inputting to the input waveguide 9a, the output waveguide 1
The power of the light output to 0a is output in the Bar direction (○
and a solid line), and the power of light output to the output waveguide 10b is shown by a cross direction output (× and a broken line in the figure).

したがって、出力用導波路10ay10bにおいては、
Δβが増大すると共に周期的に切換っていくようすがわ
かる。
Therefore, in the output waveguide 10ay10b,
It can be seen that as Δβ increases, it switches periodically.

第5図(a2)は、第5図(al)に示す縦軸の相対出
力光パワーの値をdB で表示した説明図である。
FIG. 5(a2) is an explanatory diagram in which the value of the relative output optical power on the vertical axis shown in FIG. 5(al) is expressed in dB.

この第5図(a2)から広いΔβ/Koの範囲で20 
dB以上の消光比が得られることがわかる。
From this Fig. 5 (a2), 20
It can be seen that an extinction ratio of dB or more can be obtained.

第5図(b) 、 (C)は、それぞれ開き角ψ=0.
0075とψ=0.0025に設定した場合における動
作特性の説明図である。尚、縦軸は相対光出力パワーを
示し、横軸はΔβ/Koを示す。
FIGS. 5(b) and 5(C) show the opening angle ψ=0.
0075 and ψ=0.0025. FIG. Note that the vertical axis indicates relative optical output power, and the horizontal axis indicates Δβ/Ko.

これらの場合は、設計が第5図(al)の場合と閏なる
。また、結合係数Kを示す前記(2)式のeXp。
In these cases, the design differs from the case in FIG. 5(al). Further, eXp in the above equation (2) indicating the coupling coefficient K.

図(al)の場合と同様でBのみ異なるとしても効果は
同じである。これは、導波路の作成条件が第5図(al
)の場合と異なる場合にも相当する。
Similar to the case in Figure (al), even if only B is different, the effect is the same. This is because the waveguide creation conditions are as shown in Figure 5 (al
).

また、第5図(b) * (C)の場合においても、第
5図(al)の場合と同様に広いΔβ/Koの範囲で2
0 dB以上の消光比が得られることがわかる。
Also, in the case of Fig. 5(b) * (C), 2
It can be seen that an extinction ratio of 0 dB or more can be obtained.

ところで、第6図は、接点P1とP2  において導波
路11aと11b、12aと12b間の等価屈折率差が
Oでない場合で、Δβ0の値を有する場合の相対光出力
パワーとΔβ/ Koの関係を示す説明図である。
By the way, FIG. 6 shows the relationship between relative optical output power and Δβ/Ko when the equivalent refractive index difference between waveguides 11a and 11b and 12a and 12b at contact points P1 and P2 is not O and has a value of Δβ0. FIG.

第7図は、第6図に示す場合における等価屈折率差及び
結合係数と伝搬距離Zの関係を示す説明図である。これ
は、第4図(b)の場合の等側屈折率に対して、Δβ0
だけ上のせした状態を示す。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the equivalent refractive index difference, the coupling coefficient, and the propagation distance Z in the case shown in FIG. This is Δβ0 for the isolateral refractive index in the case of FIG. 4(b).
It shows the state where the top is raised.

前記した第6図よシ、この場合は第5図(al)に示す
特性よシ劣化することがわかる。そのため、Δβ0はで
きるだけ小さい方が望ましいことが理解できる。
It can be seen that the characteristics shown in FIG. 6 described above, and in this case, the characteristics shown in FIG. 5 (al), are deteriorated. Therefore, it can be understood that it is desirable that Δβ0 be as small as possible.

第8図は試作した素子の測定結果の特性を示す説明図で
ある。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the characteristics of the measurement results of the prototype device.

ここで、試作した素子は、素子長L=6ra、導波路幅
平均3μm、導波路11aと11b及び12aと12b
における導波路幅比の最大値が0.85:1.15、ψ
= 0.005とした。
Here, the prototype device has an element length L=6ra, an average waveguide width of 3 μm, and waveguides 11a and 11b and 12a and 12b.
The maximum value of the waveguide width ratio is 0.85:1.15, ψ
= 0.005.

また、この素子の作成は、L:Nb05−Z板の基板7
にTi  を膜厚300久蒸着して、1000℃で拡散
を行い導波路パターンを形成し、この上にS i02を
2000X厚にスパッタ蒸着して上側に電極14a、1
4bを設けた。この電極14a。
In addition, this element was created using a substrate 7 of an L:Nb05-Z plate.
A Ti film is deposited to a thickness of 300× and diffused at 1000° C. to form a waveguide pattern. On top of this, Si02 is sputter deposited to a thickness of 2000× and electrodes 14a and 1 are formed on the upper side.
4b was installed. This electrode 14a.

14bの最大間隔は20μm1また最小間隔は13μm
となっている。
The maximum interval between 14b is 20μm1 and the minimum interval is 13μm
It becomes.

先ず、第8図(a)は印加電圧と相対光出力の関係図で
ある。ここで、横軸は電極14a、14bに印加した電
圧の大きさを示し、また縦軸は出力用導波路10a、1
0bからの相対光出力パワーを示す。
First, FIG. 8(a) is a diagram showing the relationship between applied voltage and relative optical output. Here, the horizontal axis indicates the magnitude of the voltage applied to the electrodes 14a, 14b, and the vertical axis indicates the output waveguides 10a, 1.
The relative optical output power from 0b is shown.

第8図(a)かられかるように、第8図(a)は第5図
(a1〕に相当し、Δβ/Koは印加電圧にほぼ比例す
る。したがって、解析結果で予想されたように、出力用
導波路10a、10bが周期的に切換わる動作金するこ
とがわかる。
As can be seen from Fig. 8(a), Fig. 8(a) corresponds to Fig. 5(a1), and Δβ/Ko is approximately proportional to the applied voltage.Therefore, as expected from the analytical results, It can be seen that the output waveguides 10a and 10b operate in a manner that they are periodically switched.

次に、第8図(b)は前記素子の消光比と拡散時間の関
係図である。伺、縦軸は素子の消光比を示し、また横軸
は拡散時間を示す。
Next, FIG. 8(b) is a diagram showing the relationship between the extinction ratio and the diffusion time of the element. The vertical axis shows the extinction ratio of the element, and the horizontal axis shows the diffusion time.

この図かられかるように、比較的高い消光比が拡散時間
によらずに得られる。そのため、作成条件に対する制限
が緩いことがわかる。
As can be seen from this figure, a relatively high extinction ratio can be obtained regardless of the diffusion time. Therefore, it can be seen that the restrictions on the creation conditions are lenient.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

前記した如く、本発明に係る導波路型光スイッチによれ
ば、導波路が素子を構成する両端では接して中央に近づ
くに従って広がり、しかも互いの等価屈折率が導波路間
隔が広がるに従って増大する構成にしたことによって、
以下に示す効果を発揮する。
As described above, according to the waveguide type optical switch according to the present invention, the waveguides are in contact at both ends of the element, and widen as they approach the center, and their equivalent refractive indexes increase as the distance between the waveguides increases. By making it
It exhibits the following effects.

すなわち、従来例のように3 dB カプラ部を接続す
る必要がないので、素子長が短くなり小型化でき、また
作成条件に対する要求条件が緩み、しかモ従来のバラン
スブリッジ型光スイッチの特性を有し、この特性が電極
と導波路の位置合わせ精度に、余り影響を及ばさないと
いう効果がある。
In other words, it is not necessary to connect the 3 dB coupler section as in the conventional example, so the device length can be shortened and the device can be made smaller. Also, the requirements for the manufacturing conditions are relaxed, but it still has the characteristics of the conventional balanced bridge type optical switch. However, this characteristic has the effect that it does not have much influence on the alignment accuracy between the electrode and the waveguide.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は従来
例の構成図、第3図は結合係数と等価屈折率との関係図
、第4図(a) 、 (b)は動作原理の説明図でv 
り 、(a)は位相差が2nπの場合、(b)は位相差
が(2n+1)πの場合のときを示す。第5図(al)
。 (a 2) 、 (b) I (C)は素子の動作特性
の説明図であり、(al)はψ=1/200の場合、(
a2)は相対光出力パワーの値をdB で表示した場合
、(b)はψ=0.0075の場合、(C)はψ=0.
0025の場合を示す。第6図は相対光出力パワーとΔ
β/Koの関係を示す説明図、第7図は結合係数と等側
屈折率差との関係図、第8図(a) t (b)は試作
素子の特性を示す説明図であり、(a)は印加電圧と相
対光出力の関係図、(b)は消光比と拡散時間の関係図
である。 7・・・基板 aa、sb・・・光導波路 9a、9b
・・・入力用導波路 10attOb・・・出力用導波
路11ay11b、12a、12b−導波路 13・・
・素子 特許出願人  沖電気工業株式会社 代理人弁理士  金 倉 喬 二 本発明の一実施例を示す構成図 舖 1 = 従来例の構成図 2−0  伝搬距離zZ鴫 結合係数と等偏屈折率との関係図 @3111a (al) (a2) 素子の動作特性の説明図 麺 51 (、b) 素子O動作特性の説明@   t=5″″麺 5 l 相対光出力パワーとΔル乍うの関係を示す説明図軸 6
 図 結合係数と等価屈折率差との関係図 軸 7 図 印加電圧〔v〕 (a) 試作素子の特性を示す説明図 紬 81 手続補正帯(自発) 昭和62年6月29日 特・許庁長官  小 川 邦 夫  殿1、事件の表示 昭和61年 特許願 第074285号2、発明の名称
   導波路型光スイッチ3、補正をする者 事件との関係      特許出願人 性 所   東京都港区虎ノ門1丁目7番12号名 称
  (029)沖電気工業株式会社代表者   橋  
本  南海男 4、代理 人 7、補正の内容 1、特許請求の範囲を別紙の如く訂正する。 2、明細書第1頁第20行目に「バランス型」とあるを
「バランスブリッジ型」と訂正する。 3、明細書第2頁第17行目から第18行目に「干渉部
5は、」とあるを「干渉部4は、」と訂正する。 4、明細書第3頁第16行目から第17行目に「屈折率
が」とあるを「屈折率差が」と訂正する。 5、明細書第4頁第6行目に「対称モードは」とあるを
「対称モード53は、」と訂正する。 6、明細書第4頁第9行目「素子の中点より端へ進むと
、」の後に「前記2つのモードは」を挿入する。 7、明細書第4頁第15行目に「等価屈折率差が」とあ
るを「等価屈折率差を」と訂正する。 8、明細書第8頁第12行目に「導波路11a」とある
を「導波路11b」と訂正する。 9、明細書第8頁第13行目に「導波路11b」とある
を「導波路11a」と訂正する。 10.明細書第9頁第13行目に「位相差が0.2π。 4π、・・・」とあるを「位相差が0,2π、4π。 ・・・」と訂正する。 11、明細書第12頁第7行目にrBzO,ossjと
あるをrB:o、0012J  と訂正する。 12、明細書第12頁第15行目に「φ=1/200j
とあるを「φ=l/1000 Jと訂正する。 13、明細書第13頁第16行目に「φ=0.0075
Jとあるを「φ=O,0O15J  と訂正する。 14、明細書第13頁第17行目に[φ=0.0025
Jとあるを[φ=0.0005J  と訂正する。 15、明細書第16頁第15行目に「屈折率が」とある
を「屈折率差が」と訂正する。 16、明細書第17頁第11行目K「φ=1/200J
とあるを「φ=1/1000 Jと訂正する。 丘明細書第17頁第12行目に「φ= 0.0075 
jとあるを「φ= 0.0015 J  と訂正する。 18、明細書第17頁第13行目に「φ= 0.002
5 Jとあるを「φ=0.0005J  と訂正する。 19、第2図を添付図面の如く訂正する。 美、第5図(al) を添付図面の々口く訂正する。 21、第5図(b)を添付図面のな口く訂正する。 22、第5図(c)を添付図面の如く訂正する。 23、第6図を添付図面の如く訂正する。 特許請求の範囲 互いの間隔が素子を構成する両端では狭く、中央では広
くした2本の導波路を具備した導波路型光スイッチにお
いて、 素子を構成する両端では接して中央に近づくに従って広
がり、しかも互いの等側屈折率差が導波路間隔か広がる
に従って増幅する導波路と、この導波路上にそれぞれ設
けた電極と、前記2本の導波路の入力側及び出力側にそ
れぞれ接続した導波路とを、具備することを特徴とする
導波路型光スイッチ。 従来例の横取図 紬 2 圓 (al) 麺 5 国 Δル欠0 (b) 素子の動作特性の説明向   t=5′″輔 5 l
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of a conventional example, Fig. 3 is a diagram showing the relationship between the coupling coefficient and the equivalent refractive index, and Figs. 4 (a) and (b). is an explanatory diagram of the operating principle.v
(a) shows the case where the phase difference is 2nπ, and (b) shows the case where the phase difference is (2n+1)π. Figure 5 (al)
. (a2), (b) I (C) is an explanatory diagram of the operating characteristics of the element, and (al) is when ψ = 1/200, (
a2) is when the relative optical output power value is expressed in dB, (b) is when ψ=0.0075, and (C) is when ψ=0.
The case of 0025 is shown. Figure 6 shows the relative optical output power and Δ
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between β/Ko, FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the coupling coefficient and isolateral refractive index difference, and FIGS. 8(a) and 8(b) are explanatory diagrams showing the characteristics of the prototype element. (a) is a relationship diagram between applied voltage and relative optical output, and (b) is a relationship diagram between extinction ratio and diffusion time. 7... Substrate aa, sb... Optical waveguide 9a, 9b
...Input waveguide 10attOb...Output waveguide 11ay11b, 12a, 12b-waveguide 13...
・Device patent applicant Takashi Kanakura, patent attorney representing Oki Electric Industry Co., Ltd. 2. Block diagram showing one embodiment of the present invention 1 = Block diagram of conventional example 2-0 Propagation distance zZ Coupling coefficient and equipolarized refractive index Relationship diagram @ 3111a (al) (a2) Explanation diagram of the operating characteristics of the element Noodle 51 (,b) Explanation of the operating characteristic of the element O @ t=5″ Noodle 5 l Relative optical output power and ΔR Explanatory diagram axis showing relationships 6
Figure Relationship between coupling coefficient and equivalent refractive index difference Axis 7 Figure Applied voltage [v] (a) Explanatory diagram showing the characteristics of the prototype element Tsumugi 81 Procedural correction band (spontaneous) June 29, 1988 Patent Office Director Kunio Ogawa 1, Indication of the case 1986 Patent Application No. 074285 2, Title of the invention Waveguide type optical switch 3, Relationship with the person making the amendment Case Patent applicant Location 1-chome Toranomon, Minato-ku, Tokyo No. 7 No. 12 Name (029) Oki Electric Industry Co., Ltd. Representative Bridge
Hon Nankai 4, agent 7, amendment content 1, and scope of claims are revised as shown in the attached sheet. 2. In the 20th line of page 1 of the specification, the word "balanced type" is corrected to "balanced bridge type." 3. In the 17th to 18th lines of page 2 of the specification, the phrase ``the interference unit 5 is'' is corrected to ``the interference unit 4 is''. 4. In the 16th to 17th lines of page 3 of the specification, the phrase "refractive index" is corrected to "refractive index difference." 5. In the 6th line of page 4 of the specification, the phrase ``The symmetric mode is'' is corrected to ``The symmetric mode 53 is''. 6. In the 9th line of page 4 of the specification, insert ``the above two modes'' after ``proceeding from the midpoint of the element to the edge''. 7. On page 4, line 15 of the specification, the phrase "equivalent refractive index difference" is corrected to "equivalent refractive index difference." 8. On page 8, line 12 of the specification, "waveguide 11a" is corrected to "waveguide 11b." 9. On page 8, line 13 of the specification, "waveguide 11b" is corrected to "waveguide 11a." 10. On page 9, line 13 of the specification, the statement "The phase difference is 0.2π. 4π, . . ." is corrected to "The phase difference is 0, 2π, 4π. . . ." 11. On page 12, line 7 of the specification, rBzO, ossj is corrected to rB:o, 0012J. 12. On page 12, line 15 of the specification, “φ=1/200j
The statement “φ=l/1000 J is corrected. 13. On page 13, line 16 of the specification, “φ=0.0075
J is corrected to ``φ=O,0O15J. 14. On page 13, line 17 of the specification, [φ=0.0025
Correct the statement J to [φ=0.0005J. 15. On page 16, line 15 of the specification, the phrase "refractive index" is corrected to "refractive index difference." 16, Specification page 17, line 11 K “φ=1/200J
Correct the statement as ``φ=1/1000 J.In the 12th line of page 17 of the Oka Specification, it says ``φ= 0.0075.
j is corrected to ``φ= 0.0015 J. 18. In the specification, page 17, line 13, ``φ= 0.002
5 Correct J to φ=0.0005J. 19. Correct Figure 2 as shown in the attached drawing. Correct Figure 5 (al) as shown in the attached drawing. 21. 5th Figure (b) is corrected as shown in the attached drawing. 22. Figure 5 (c) is corrected as shown in the attached drawing. 23. Figure 6 is corrected as shown in the attached drawing. Spacing between claims In a waveguide type optical switch, the two waveguides are narrow at both ends of the element and wide at the center, and the two waveguides are in contact at both ends of the element and widen as they approach the center. comprises a waveguide which is amplified as the waveguide spacing increases, electrodes provided on each of the waveguides, and waveguides connected to the input side and output side of the two waveguides, respectively. A waveguide type optical switch with a conventional example.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 互いの間隔が素子を構成する両端では狭く、中央では広
くした2本の導波路を具備した導波路型光スイッチにお
いて、 素子を構成する両端では接して中央に近づくに従つて広
がり、しかも互いの等価屈折率が導波路間隔が広がるに
従つて増幅する導波路と、 この導波路上にそれぞれ設けた電極と、 前記2本の導波路の入力側及び出力側にそれぞれ接続し
た導波路とを、具備することを特徴とする導波路型光ス
イッチ。
[Scope of Claims] In a waveguide type optical switch equipped with two waveguides whose mutual spacing is narrow at both ends constituting an element and wide at the center, the two ends constituting the element touch each other as they approach the center. a waveguide which spreads out and whose mutual equivalent refractive index amplifies as the distance between the waveguides increases; electrodes provided on each of the waveguides; and electrodes connected to the input and output sides of the two waveguides, respectively. What is claimed is: 1. A waveguide type optical switch comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01136131A (en) * 1987-11-24 1989-05-29 Oki Electric Ind Co Ltd Waveguide type optical switch
CN104111545A (en) * 2014-08-12 2014-10-22 中国电子科技集团公司第四十四研究所 Electro-optic phase modulator with low additional strength

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JPH01136131A (en) * 1987-11-24 1989-05-29 Oki Electric Ind Co Ltd Waveguide type optical switch
CN104111545A (en) * 2014-08-12 2014-10-22 中国电子科技集团公司第四十四研究所 Electro-optic phase modulator with low additional strength

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