JPS62299825A - 導波路光スイツチ - Google Patents
導波路光スイツチInfo
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- JPS62299825A JPS62299825A JP14139486A JP14139486A JPS62299825A JP S62299825 A JPS62299825 A JP S62299825A JP 14139486 A JP14139486 A JP 14139486A JP 14139486 A JP14139486 A JP 14139486A JP S62299825 A JPS62299825 A JP S62299825A
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- constant difference
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/29—Devices 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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (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】
３、発明の詳細な説明
〔概 要〕
本発明は、方向性結合器型の導波路光スイッチにおいて
、２本の近接する光導波路を光進行方向に３つの領域に
区分し、少なくとも中央領域以外の両外側領域において
予め両導波路間に所定の伝播定数差を与えておき、中央
領域における両導波路間の伝播定数差を電極により変化
させて動作状態を切換えるように構成することにより、
動作型圧の低下および高速化を実現したものである。
、２本の近接する光導波路を光進行方向に３つの領域に
区分し、少なくとも中央領域以外の両外側領域において
予め両導波路間に所定の伝播定数差を与えておき、中央
領域における両導波路間の伝播定数差を電極により変化
させて動作状態を切換えるように構成することにより、
動作型圧の低下および高速化を実現したものである。
本発明は、光スイッチ、特に方向性結合器型の導波路光
スイッチに関する。
スイッチに関する。
導波路光スイッチは、小型、集積化が可能、また動作電
圧が低く、高速動作のり飽性があり、しかも大量生産に
適しているため、ぞの実用化が期待されている。導波路
光スイッチには、方向性結合器型、交差導波路型、全反
射型、などがある。
圧が低く、高速動作のり飽性があり、しかも大量生産に
適しているため、ぞの実用化が期待されている。導波路
光スイッチには、方向性結合器型、交差導波路型、全反
射型、などがある。
その中でも特に方向性結合器型のスイッチは比較的動作
電圧が低く、動作電圧■と結合長しの積として■・Ｌ＝
５０〜１００■・ｍｍ（波長λ−１，３，１７１１）の
ものが実現されているが、より一層の電圧低減および高
速化（つまり、Ｖ−Ｌ積の低減）が要望されている。
電圧が低く、動作電圧■と結合長しの積として■・Ｌ＝
５０〜１００■・ｍｍ（波長λ−１，３，１７１１）の
ものが実現されているが、より一層の電圧低減および高
速化（つまり、Ｖ−Ｌ積の低減）が要望されている。
第５図〜第７図は方向性結合器型導波路光スイッチの従
来例を示し、各図において（Ａ）図はスインチの構成を
、また（Ｂ）図はその動作モートを示す。これらの図に
おいて、符号１．２は電気光学結晶（例えばＬｉＮｂ０
ｉ）の基板に７４を拡散して形成した同じ特性の光導波
路を示し、符号３は電極を示す。また、素子長をし、電
極長をｅ、両道波路間の伝播定数差をΔβとし、Ｌ／６
およびΔβＬ／πをそれぞれ縦軸および横軸にとって動
作モードを表しである。なお、動作モード図表中、記号
−を結ぶ線が光導波路１，２の非結合状Ｍ（光路直進状
態）を示し、また記号×を結ぶ線が光導波路１．２の結
合状態（光路交差状態）を示している。
来例を示し、各図において（Ａ）図はスインチの構成を
、また（Ｂ）図はその動作モートを示す。これらの図に
おいて、符号１．２は電気光学結晶（例えばＬｉＮｂ０
ｉ）の基板に７４を拡散して形成した同じ特性の光導波
路を示し、符号３は電極を示す。また、素子長をし、電
極長をｅ、両道波路間の伝播定数差をΔβとし、Ｌ／６
およびΔβＬ／πをそれぞれ縦軸および横軸にとって動
作モードを表しである。なお、動作モード図表中、記号
−を結ぶ線が光導波路１，２の非結合状Ｍ（光路直進状
態）を示し、また記号×を結ぶ線が光導波路１．２の結
合状態（光路交差状態）を示している。
第５図のスイッチは、電極３が素子長しの長さ全体にわ
たって連続したものであり、電極３に電圧が印加されて
いないとき（つまり、■−０、伝播定数差＝０）にスイ
ッチが結合状態（×）であり、そして電極３に電圧を印
加して動作点Ｐに対応する伝播定数差＋Δβを両光導波
路１．２間に生じさせるとスイッチは非結合状態（＝）
となる。
たって連続したものであり、電極３に電圧が印加されて
いないとき（つまり、■−０、伝播定数差＝０）にスイ
ッチが結合状態（×）であり、そして電極３に電圧を印
加して動作点Ｐに対応する伝播定数差＋Δβを両光導波
路１．２間に生じさせるとスイッチは非結合状態（＝）
となる。
しかしこのスイッチは、結合長を厳密に制御しなければ
ならないなど、高精度が要求され、制作が容易でないと
いう問題がある。
ならないなど、高精度が要求され、制作が容易でないと
いう問題がある。
この問題を解決するため、電極を分割して動作点を電気
的に調整できるようにした反転Δβ型のスイッチがあり
、第６図に２分割型、また第７図に３分割型の例をそれ
ぞれ示しである。これらのスイッチは、図示の如く各電
極ごとに逆極性の電圧を印加して各区分領域に正負が逆
の伝播定数差→−Δβ、−ΔβをｔＢじせしめ、そして
電圧を変えて伝播定数差Δβを変えることにより非結合
状態（＝）と結合状態（×）とを切換えるようにしであ
る。しかしこれらのスイッチは、動作電圧が絶対値およ
び変化幅ともに大きく、従ってまた高速化が困難であり
、更にＤＣバイアスが必要であるという欠点がある。
的に調整できるようにした反転Δβ型のスイッチがあり
、第６図に２分割型、また第７図に３分割型の例をそれ
ぞれ示しである。これらのスイッチは、図示の如く各電
極ごとに逆極性の電圧を印加して各区分領域に正負が逆
の伝播定数差→−Δβ、−ΔβをｔＢじせしめ、そして
電圧を変えて伝播定数差Δβを変えることにより非結合
状態（＝）と結合状態（×）とを切換えるようにしであ
る。しかしこれらのスイッチは、動作電圧が絶対値およ
び変化幅ともに大きく、従ってまた高速化が困難であり
、更にＤＣバイアスが必要であるという欠点がある。
本発明は、上記問題点を解決するため、２本の近接する
光導波路を光進行方向に３つの領域に区分し、少なくと
も中央領域以外の両列側領域において予め両道波路間に
所定の伝播定数差を与えておき、また中央領域に電極を
設け、該電極により中央領域における両道波路間の伝播
定数差を変化させて動作状態を切換えるように構成した
導波路光スイッチを提供するものである。
光導波路を光進行方向に３つの領域に区分し、少なくと
も中央領域以外の両列側領域において予め両道波路間に
所定の伝播定数差を与えておき、また中央領域に電極を
設け、該電極により中央領域における両道波路間の伝播
定数差を変化させて動作状態を切換えるように構成した
導波路光スイッチを提供するものである。
すなわち、第１図に示すように、光導波路ｌＬ１２の結
合領域（長さし）を３つの領域に区分し、そのうちの２
つの外側領域において、あるいは３つの領域全部におい
て画壇波路１１．１２間に伝播定数差Δβを予め与えて
おく。この伝播定数差Δβの（１与は、後述の実施例を
参照して説明するように光導波路の幅や厚さ、あるいは
Ｔｉの拡散量などを変えることによって可能である。そ
して、中央領域にのみ電極１３を形成し、所要の電圧を
印加して中央領域の伝播定数差を＋Δβと−Δβとの間
で反転させるようにする。
合領域（長さし）を３つの領域に区分し、そのうちの２
つの外側領域において、あるいは３つの領域全部におい
て画壇波路１１．１２間に伝播定数差Δβを予め与えて
おく。この伝播定数差Δβの（１与は、後述の実施例を
参照して説明するように光導波路の幅や厚さ、あるいは
Ｔｉの拡散量などを変えることによって可能である。そ
して、中央領域にのみ電極１３を形成し、所要の電圧を
印加して中央領域の伝播定数差を＋Δβと−Δβとの間
で反転させるようにする。
第１図（Ｂ）は上記スイッチの動作モートを示し、これ
は前述の第５図の電極が分割されていない本来の方向性
結合器型スイッチの動作モード〔第１図（Ｂ）ではこれ
を点線で示す）と第７図の３分割型反転Δβ型スイッチ
の動作モード〔第１図（Ｂ）ではこれを実線で示す〕を
合わせたものに相当する。すなわち、中央領域の伝播定
数差を＋Δβとすれば第５図のスイッチと同じ動作モー
ドとなり、また中央領域の伝播定数差を一Δβにすれば
第７図のスイッチと同じ動作モードとなる。従って、素
子長し、電極長ｌ、および伝播定数差Δβを第１図（Ｂ
）の動作点Ｐ〔第５図のスイッチの非結合状態（＝）と
第７図のスイッチの結合状態（×）との共通点〕と対応
するように予め決めておけば、中央領域の伝播定数差を
＋Δβにすることにより非結合状態（−）に、また中央
領域の伝播定数差を一Δβにすることにより、結合状態
（×）に切換えられる。
は前述の第５図の電極が分割されていない本来の方向性
結合器型スイッチの動作モード〔第１図（Ｂ）ではこれ
を点線で示す）と第７図の３分割型反転Δβ型スイッチ
の動作モード〔第１図（Ｂ）ではこれを実線で示す〕を
合わせたものに相当する。すなわち、中央領域の伝播定
数差を＋Δβとすれば第５図のスイッチと同じ動作モー
ドとなり、また中央領域の伝播定数差を一Δβにすれば
第７図のスイッチと同じ動作モードとなる。従って、素
子長し、電極長ｌ、および伝播定数差Δβを第１図（Ｂ
）の動作点Ｐ〔第５図のスイッチの非結合状態（＝）と
第７図のスイッチの結合状態（×）との共通点〕と対応
するように予め決めておけば、中央領域の伝播定数差を
＋Δβにすることにより非結合状態（−）に、また中央
領域の伝播定数差を一Δβにすることにより、結合状態
（×）に切換えられる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
大差１．−
第２図は本発明の第１実施例を示し、その基本的構成は
第１図を参照して説明したとおりである。
第１図を参照して説明したとおりである。
この実施例では、光導波路ＩＬ １２の結合領域を３等
分し、そしてそれらの幅Ｗ、、Ｗ、をＷ、＞Ｗ。
分し、そしてそれらの幅Ｗ、、Ｗ、をＷ、＞Ｗ。
とじて、予め光導波路１１と光導波路１２との伝播定数
差が全領域において＋Δβとなるようにしである。
差が全領域において＋Δβとなるようにしである。
従って、電極１３に電圧が印加されていないとき（Ｖ＝
Ｏ）は、第５図のスイッチと同じ動作状態、つまり非結
合状態（−）にある。一方、電極１３に電圧を印加して
中央領域における光導波路１１と光導波路１２との伝播
定数差を一Δβにする変えると、第７図のスイッチと同
じ動作状態、つまり結合状態（Ｘ）に切換えられる。
Ｏ）は、第５図のスイッチと同じ動作状態、つまり非結
合状態（−）にある。一方、電極１３に電圧を印加して
中央領域における光導波路１１と光導波路１２との伝播
定数差を一Δβにする変えると、第７図のスイッチと同
じ動作状態、つまり結合状態（Ｘ）に切換えられる。
ここで、伝播定数差を＋Δβから一Δβに、つまり２Δ
βだけ変化させるのに要する電圧は、伝播定数差Δβが
第５図のスイッチにおける伝播定数差とほぼ同じである
から、第５図のスイッチにおける所要動作電圧を■、と
すれば、その２倍の２■、となる。つまり第２図のスイ
ッチでは、第５図のスイッチのの２倍の動作電圧が必要
である。
βだけ変化させるのに要する電圧は、伝播定数差Δβが
第５図のスイッチにおける伝播定数差とほぼ同じである
から、第５図のスイッチにおける所要動作電圧を■、と
すれば、その２倍の２■、となる。つまり第２図のスイ
ッチでは、第５図のスイッチのの２倍の動作電圧が必要
である。
しかしながら、電極長が１／３であることから、■・Ｌ
積としては２Ｘ１／３＝２／３と小さくなる。すなわち
、電極長が同じであれば動作電圧が２／３となる。一方
、動作電圧が同じであれば、電極長が２／３となるため
、進行波電極にした場合のスイッチ帯域を１．５倍に拡
大できることになる。
積としては２Ｘ１／３＝２／３と小さくなる。すなわち
、電極長が同じであれば動作電圧が２／３となる。一方
、動作電圧が同じであれば、電極長が２／３となるため
、進行波電極にした場合のスイッチ帯域を１．５倍に拡
大できることになる。
スｍ
第３図は本発明の第２実施例を示し、この実施例では両
光導波路１１．１２の結合領域を中央領域の長さし、と
両性側領域の長さし、が■、。≠Ｌ、となるように３つ
に区分し、そして中央領域および両性側領域の結合係数
に。、に、をに、・＋−＋−Ｋ。・Ｌとなるように決め
、また両性側領域では光導波路１１、１２の幅をＷｉ
、Ｗｔ （Ｗｉ＞Ｗｚ ）に、中央領域では光導波路１
１．１２の幅をいずれもＷｔにして、予め光導波路１１
と光導波路１２との伝播定数差が中央領域ではＯとなり
、両性側領域でのみ＋Δβとなるように構成しである。
光導波路１１．１２の結合領域を中央領域の長さし、と
両性側領域の長さし、が■、。≠Ｌ、となるように３つ
に区分し、そして中央領域および両性側領域の結合係数
に。、に、をに、・＋−＋−Ｋ。・Ｌとなるように決め
、また両性側領域では光導波路１１、１２の幅をＷｉ
、Ｗｔ （Ｗｉ＞Ｗｚ ）に、中央領域では光導波路１
１．１２の幅をいずれもＷｔにして、予め光導波路１１
と光導波路１２との伝播定数差が中央領域ではＯとなり
、両性側領域でのみ＋Δβとなるように構成しである。
従って、電極１３に動作電圧−■、を印加すると、中央
領域における光導波路１１と光導波路１２との伝播定数
差が＋Δβとなり、第５図のスイッチと同じ動作状態、
つまり非結合状態（−）となる。一方、電極１３に動作
電圧（−■、を印加すると、中央領域における光導波路
１１と光導波路１２との伝播定数差が一Δβとなり、第
７図のスイッチと同じ動作状態、つまり結合状１％１ｉ
（Ｘ）となる。
領域における光導波路１１と光導波路１２との伝播定数
差が＋Δβとなり、第５図のスイッチと同じ動作状態、
つまり非結合状態（−）となる。一方、電極１３に動作
電圧（−■、を印加すると、中央領域における光導波路
１１と光導波路１２との伝播定数差が一Δβとなり、第
７図のスイッチと同じ動作状態、つまり結合状１％１ｉ
（Ｘ）となる。
この実施例の場合、動作電圧は極性が正負に変わるだけ
で絶対値は■３であり、第５図のスイッチの場合と同じ
である。しかし、電極長が１／３であるから■・Ｌ積と
してはＩＸＩ／３＝１／３となり、かなり低減される。
で絶対値は■３であり、第５図のスイッチの場合と同じ
である。しかし、電極長が１／３であるから■・Ｌ積と
してはＩＸＩ／３＝１／３となり、かなり低減される。
裏施貞工
第４図は本発明の第３実施例を示し、この実施例では両
光導波路１１．１２の結合領域を３等分に区分し、そし
て両性側領域では光導波路１１．１２の幅をＷｉ 、Ｗ
ｚ （Ｗｉ＞Ｗｔ ）に、中央領域では光導波路１１．
１２の幅を逆にＷ、、Ｗ、にして、予め光導波路１１と
光導波路１２との伝播定数差が両性側領域では＋Δβに
、また中央領域では一Δβとなるようにしである。
光導波路１１．１２の結合領域を３等分に区分し、そし
て両性側領域では光導波路１１．１２の幅をＷｉ 、Ｗ
ｚ （Ｗｉ＞Ｗｔ ）に、中央領域では光導波路１１．
１２の幅を逆にＷ、、Ｗ、にして、予め光導波路１１と
光導波路１２との伝播定数差が両性側領域では＋Δβに
、また中央領域では一Δβとなるようにしである。
従って、電極１３に動作電圧が印加されていないとき（
Ｖ−０）は第７図のスイッチと同じ動作状態、つまり結
合状態（×）にあり、そして電極１３に動作電圧−２Ｖ
ｓを印加すると、中央領域の伝播定数差が→−Δβにな
り、第５図のスイッチと同じ動作状態、つまり非結合状
態（−）となる。なお、この実施例における■・Ｌ積は
、第２図の実施例と同じである。
Ｖ−０）は第７図のスイッチと同じ動作状態、つまり結
合状態（×）にあり、そして電極１３に動作電圧−２Ｖ
ｓを印加すると、中央領域の伝播定数差が→−Δβにな
り、第５図のスイッチと同じ動作状態、つまり非結合状
態（−）となる。なお、この実施例における■・Ｌ積は
、第２図の実施例と同じである。
以上のように、本発明による導波路光スイッチは、光導
波路の３つに区分した領域のうち少なくとも両性側領域
には予め所定の伝播定数差Δβを与えておき、中央領域
の伝播定数差のみを電極により＋Δβおよび一Δβに変
化させて動作状態を切換えるようにしたことにより、以
下のような効果を奏する。
波路の３つに区分した領域のうち少なくとも両性側領域
には予め所定の伝播定数差Δβを与えておき、中央領域
の伝播定数差のみを電極により＋Δβおよび一Δβに変
化させて動作状態を切換えるようにしたことにより、以
下のような効果を奏する。
■ Ｖ−Ｌ積の低減、つまり動作電圧の低下、および高
速化が図れる。
速化が図れる。
■ ＤＣバイアスが不要である。
■ 電極の構造が簡単となる。
第１図は本発明の原理図、
第２図、第３図、第４図は本発明の第１、第２、第３の
実施例を示す図、 第５図、第６図、第７図は従来例を示す図。 〔符号の説明〕 １１．１２・・・光導波路 １３・・・電極
実施例を示す図、 第５図、第６図、第７図は従来例を示す図。 〔符号の説明〕 １１．１２・・・光導波路 １３・・・電極
Claims (1)
- １、２本の近接する光導波路を光進行方向に３つの領域
に区分し、少なくとも中央領域以外の両外側領域におい
て予め両導波路間に所定の伝播定数差を与えておき、ま
た中央領域に電極を設け、該電極により中央領域におけ
る両導波路間の伝播定数差を変化させて動作状態を切換
えるように構成したことを特徴とする導波路光スイッチ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14139486A JPH0785151B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 導波路光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14139486A JPH0785151B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 導波路光スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62299825A true JPS62299825A (ja) | 1987-12-26 |
| JPH0785151B2 JPH0785151B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=15290969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14139486A Expired - Lifetime JPH0785151B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 導波路光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785151B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248142A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-03 | Nec Corp | 光スイッチ |
| WO1990012341A1 (en) * | 1989-03-31 | 1990-10-18 | Shimadzu Corporation | Optical circuit element of waveguide type |
-
1986
- 1986-06-19 JP JP14139486A patent/JPH0785151B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248142A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-03 | Nec Corp | 光スイッチ |
| WO1990012341A1 (en) * | 1989-03-31 | 1990-10-18 | Shimadzu Corporation | Optical circuit element of waveguide type |
| US5103491A (en) * | 1989-03-31 | 1992-04-07 | Shimadzu Corporation | Waveguide type optical circuit element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0785151B2 (ja) | 1995-09-13 |
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