JPS6249336A - 光制御型光スイツチ装置 - Google Patents
光制御型光スイツチ装置Info
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- JPS6249336A JPS6249336A JP7440985A JP7440985A JPS6249336A JP S6249336 A JPS6249336 A JP S6249336A JP 7440985 A JP7440985 A JP 7440985A JP 7440985 A JP7440985 A JP 7440985A JP S6249336 A JPS6249336 A JP S6249336A
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- film
- buffer layer
- thin film
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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】
産業上の利用分野
本発明は光制御型光スイッチに関する。特に本発明は薄
膜光導波路用の全反射型の光制御型光スイッチの構成と
その構成材料に関するものである。
膜光導波路用の全反射型の光制御型光スイッチの構成と
その構成材料に関するものである。
従来の技術
電気光学効果が大きく駆動電圧が小さくてすむＰＬＺＴ
系材料を用いた光制御型スイッチの例を第２図に示す。
系材料を用いた光制御型スイッチの例を第２図に示す。
このスイッチは例えばサファイヤ（α−アルミナ）基板
２１上に設けられたＰＬＺＴ系薄膜２２からなる少なく
とも２本の互いに交差する光導波路２３と、交差部２４
上に設けた制御電極２６と、光導波路２３と制御電極２
５との間にＰＬＺＴ系薄膜２２（屈折率２．６）より小
さい屈折率を有するバッファ層２６例えば酸化タンタル
（屈折率２．１）を備え、先導波路２３をＰＬＺＴ系薄
膜２２の表面２２ｇに、奇警のＰＬＺＴ系薄膜２２より
小さくバッファ層より大きい薄帯２７例えば酸化タンタ
ル−酸化アルミニウム化合物（屈折率２．０）を゛具備
して構成し、さらにサファイヤ基板２１上に光起電力膜
２８を設け、この光起電力膜２８と制御電極２６とを電
気的に結合させている。
２１上に設けられたＰＬＺＴ系薄膜２２からなる少なく
とも２本の互いに交差する光導波路２３と、交差部２４
上に設けた制御電極２６と、光導波路２３と制御電極２
５との間にＰＬＺＴ系薄膜２２（屈折率２．６）より小
さい屈折率を有するバッファ層２６例えば酸化タンタル
（屈折率２．１）を備え、先導波路２３をＰＬＺＴ系薄
膜２２の表面２２ｇに、奇警のＰＬＺＴ系薄膜２２より
小さくバッファ層より大きい薄帯２７例えば酸化タンタ
ル−酸化アルミニウム化合物（屈折率２．０）を゛具備
して構成し、さらにサファイヤ基板２１上に光起電力膜
２８を設け、この光起電力膜２８と制御電極２６とを電
気的に結合させている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、以上の光導波路構成においては気温変化
に要因される光導波路内の実効屈折率が変動するため、
分岐比（電圧ＯＦＦ時の４２と１３の比）および消光比
（１２の電圧ＯＮ時とＯＦＦ時の比）が最良の状態から
はずれる。すなわち、交差部２４が複雑な導波モードの
有するマルチモード光導波路のため、気温変化に弱いも
のであり、例えば交差角θが２°で、設計上２ｏｄＢの
分岐比であったものが、１ｏ ｄＢＫまで変動が発生す
る。加えて、交差角２°、消光比２０ｄＢでも、電圧オ
ン（ＯＮ）時に基板モード、スラブモー ドの発生が大
きく、光スィッチの伝送損失がａ ｄＢに達するという
問題を有していた。
に要因される光導波路内の実効屈折率が変動するため、
分岐比（電圧ＯＦＦ時の４２と１３の比）および消光比
（１２の電圧ＯＮ時とＯＦＦ時の比）が最良の状態から
はずれる。すなわち、交差部２４が複雑な導波モードの
有するマルチモード光導波路のため、気温変化に弱いも
のであり、例えば交差角θが２°で、設計上２ｏｄＢの
分岐比であったものが、１ｏ ｄＢＫまで変動が発生す
る。加えて、交差角２°、消光比２０ｄＢでも、電圧オ
ン（ＯＮ）時に基板モード、スラブモー ドの発生が大
きく、光スィッチの伝送損失がａ ｄＢに達するという
問題を有していた。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、気温変動に
対して安定した消光比５分岐比を示す光制御型光スイッ
チ装置を提供することを目的としている。
対して安定した消光比５分岐比を示す光制御型光スイッ
チ装置を提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、サファイヤ（α−
アルミナ）基板上に設けたＰＬＺＴ系薄膜上に、膜厚の
増減によｆｉＰＬＺＴ系薄膜中の導波光に対する実効屈
折率を変化せしめる第１薄帯と第２薄帯とを交差せしめ
、上記第１．第２薄帯の交差部の膜厚を上記第１．第２
薄帯の膜厚以上に構成し上記交差部におけるＰＬＺＴ系
薄膜の導波光の実効屈折率を上記第１．第２薄帯下のＰ
ＬＺＴ系薄膜中の導波光の実効屈折率より高くせしめた
交差光導波路上に上記第１．第２薄帯より低い屈折率を
有するバッファ層を具備し、上記バッファ層上に導波光
の制御電極を設け、上記サファイヤ基板上に光起電力膜
を設け、この光起電力膜と上記制御電極とを電気的に結
合させて構成したものである。
アルミナ）基板上に設けたＰＬＺＴ系薄膜上に、膜厚の
増減によｆｉＰＬＺＴ系薄膜中の導波光に対する実効屈
折率を変化せしめる第１薄帯と第２薄帯とを交差せしめ
、上記第１．第２薄帯の交差部の膜厚を上記第１．第２
薄帯の膜厚以上に構成し上記交差部におけるＰＬＺＴ系
薄膜の導波光の実効屈折率を上記第１．第２薄帯下のＰ
ＬＺＴ系薄膜中の導波光の実効屈折率より高くせしめた
交差光導波路上に上記第１．第２薄帯より低い屈折率を
有するバッファ層を具備し、上記バッファ層上に導波光
の制御電極を設け、上記サファイヤ基板上に光起電力膜
を設け、この光起電力膜と上記制御電極とを電気的に結
合させて構成したものである。
作 用
本発明は上記した構成により、導波光の実効屈折率は上
記交差部の中心で最も高くなるので、交差部がいわば凸
レンズに似た働きをすることになる。したがって、気温
変動に対して安定した消光比１分岐比を得ることができ
る。
記交差部の中心で最も高くなるので、交差部がいわば凸
レンズに似た働きをすることになる。したがって、気温
変動に対して安定した消光比１分岐比を得ることができ
る。
実施例
第１図（、）は本発明にかかる光制御型光スイッチの一
実施例の構造にかかる要部斜視図、第１図（ｂ）は（ａ
）における光導波路構成を示す要部斜視構成図である。
実施例の構造にかかる要部斜視図、第１図（ｂ）は（ａ
）における光導波路構成を示す要部斜視構成図である。
第１図（ｂ）において、サフアイヤ（α−アルミナ）基
板１１上に設けたＰＬＺＴ系薄膜１２上に、膜厚の増減
によりＰＬＺＴ系薄膜１２中の導波光に対する実効屈折
率を変化せしめる第１薄帯１３と第２薄帯１４とを交差
せしめ、第１．第２薄帯１３，１４の交差部１５の膜厚
ｄｃを第１゜第２薄帯１３，１４の膜厚ｄ１．ｄ２以上
に構成し、交差部１６におけるＰＬＺＴ系薄膜１２の導
波光の実効屈折率ｎｃを第１．第２薄帯１３，１４下の
ＰＬＺＴ系薄膜１２の導波光の実効屈折率ｎｂ１および
”ｂ２より高くせしめる。さらに、第１図（、）に示す
ように交差光導波路１ｅ上に、第１．第２薄帯１３，１
４より低い屈折率を有するバッフ１層１７を配置し、バ
ッファ層１７上に導波光の制御電極１８を設け、サファ
イヤ基板１１上に光起電力膜１９を設け、光起電力膜１
９と制御電極１８とを電気的に結合させて構成する。
板１１上に設けたＰＬＺＴ系薄膜１２上に、膜厚の増減
によりＰＬＺＴ系薄膜１２中の導波光に対する実効屈折
率を変化せしめる第１薄帯１３と第２薄帯１４とを交差
せしめ、第１．第２薄帯１３，１４の交差部１５の膜厚
ｄｃを第１゜第２薄帯１３，１４の膜厚ｄ１．ｄ２以上
に構成し、交差部１６におけるＰＬＺＴ系薄膜１２の導
波光の実効屈折率ｎｃを第１．第２薄帯１３，１４下の
ＰＬＺＴ系薄膜１２の導波光の実効屈折率ｎｂ１および
”ｂ２より高くせしめる。さらに、第１図（、）に示す
ように交差光導波路１ｅ上に、第１．第２薄帯１３，１
４より低い屈折率を有するバッフ１層１７を配置し、バ
ッファ層１７上に導波光の制御電極１８を設け、サファ
イヤ基板１１上に光起電力膜１９を設け、光起電力膜１
９と制御電極１８とを電気的に結合させて構成する。
上記構成において、第１．第２薄帯１３，１４および交
差部１６の下部に構成される光導波路をそれぞれ１３Ｗ
、１４Ｗ、１５Ｗとする。交差部下の導波路１６Ｗの実
効屈折率は光導波路１３Ｗ。
差部１６の下部に構成される光導波路をそれぞれ１３Ｗ
、１４Ｗ、１５Ｗとする。交差部下の導波路１６Ｗの実
効屈折率は光導波路１３Ｗ。
１４Ｗより高いので、交差部１５Ｗがいわば凸レンズに
似た働きをし、漏洩のない導波と優れた消光比が得られ
、気温変動にも耐久性のあることを確認している。
似た働きをし、漏洩のない導波と優れた消光比が得られ
、気温変動にも耐久性のあることを確認している。
第３図は本発明のもう一つの実施例の光導波路構成を示
す要部斜視図である。同図において、４１は第２薄膜、
１１．１２，１３，１４．１５は第１図（ｂｌと同一で
ある。第１図（、）に示すのと同様にして交差部１６に
バッファ層１７および制御電極１日を設けて本発明の光
スィッチが構成される。
す要部斜視図である。同図において、４１は第２薄膜、
１１．１２，１３，１４．１５は第１図（ｂｌと同一で
ある。第１図（、）に示すのと同様にして交差部１６に
バッファ層１７および制御電極１日を設けて本発明の光
スィッチが構成される。
すなわち、第１．第２薄帯１３，１４．！：ＰＬＺＴ〜
。
。
□系薄膜１２との間に第２薄膜４１を設けた。本実施例
では、薄帯１３，１４と交差部薄帯１６の膜厚の製作精
度が、第２薄膜４１を介することにより緩和されるため
、導波路構造の最適化が容易になり一層の漏洩の減少が
計られる。第１．第２薄帯に、酸化チタン、酸化タンタ
ル、酸化イツトリウム、酸化ジルコン、酸化アルミニウ
ムなどの少なくとも一種で構成し、バッフ１層を、酸化
チタン、酸化タンタル、酸化イツトリウム、酸化ニオブ
、酸化ジルコン、酸化アルミニウム、酸化珪素などの酸
化物の少なくとも一種で構成した。この種の酸化物でバ
ッファ層１７ならびに薄帯１３°。
では、薄帯１３，１４と交差部薄帯１６の膜厚の製作精
度が、第２薄膜４１を介することにより緩和されるため
、導波路構造の最適化が容易になり一層の漏洩の減少が
計られる。第１．第２薄帯に、酸化チタン、酸化タンタ
ル、酸化イツトリウム、酸化ジルコン、酸化アルミニウ
ムなどの少なくとも一種で構成し、バッフ１層を、酸化
チタン、酸化タンタル、酸化イツトリウム、酸化ニオブ
、酸化ジルコン、酸化アルミニウム、酸化珪素などの酸
化物の少なくとも一種で構成した。この種の酸化物でバ
ッファ層１７ならびに薄帯１３°。
１４を構成した場合、又透光性も良好で密着性に優れて
いる。加えて、複数の金属元素からなる酸化物は固溶度
を自由に選ぶことが可能で所望の屈折率を得ることがで
きる。したがって、バック１層と薄帯の屈折率の差を小
さくすることが出来るため、交差部では複数モード、そ
れ以外では単一モードの導波モードを形成することが可
能となる。
いる。加えて、複数の金属元素からなる酸化物は固溶度
を自由に選ぶことが可能で所望の屈折率を得ることがで
きる。したがって、バック１層と薄帯の屈折率の差を小
さくすることが出来るため、交差部では複数モード、そ
れ以外では単一モードの導波モードを形成することが可
能となる。
故に光導波路と光ファイバとの光結合は位置精度が、例
えば数百人と比較的緩やかな精度で安定した特性を得る
ことが出来た。
えば数百人と比較的緩やかな精度で安定した特性を得る
ことが出来た。
従来では導波路幅１０μｍ、導波モード数〜２ｏのマル
チモードになシ漏洩の少ない基本モードを励振させるた
めには、位置精度は１００Å以下と非常に厳密にするこ
とが必要であった。
チモードになシ漏洩の少ない基本モードを励振させるた
めには、位置精度は１００Å以下と非常に厳密にするこ
とが必要であった。
以下に具体例を挙げ、第１図（、）にもとづき詳細に説
明する。透明基板１１にサファイヤ０面基板を用い、例
えばスパッタ蒸着にょシ膜厚０．５μｍのＰＬＺＴ系薄
膜（屈折率２．ｅ ） １２を設け、膜厚１０μｍの酸
化タンタル膜（屈折率２．１０ ）で幅１０μｍで、半
導体リングラフに使用されるリフトオフ法で第１薄帯１
３を形成し、次に同じく膜厚１０μｍ９幅１０μｍの第
２薄帯１４を交差角θを２°でリフトオフ法で形成した
。続いて、アルミ添加酸化タンタル膜（屈折率２．０９
）でバッファ層を構成した。この場合、光導波路は
単一モード（波長１．３μｍ）であった。次に、制御電
極を電極空隙間隔４μｍで蒸着アルミにより構成し、光
起電力膜１９たとえばｐ−ｎ直列接続からなるＧ ａ
Ａ ｓ光起電力セルを基板上に接着し、Ａｌ配線パター
ンで制御電極１８と電気的に結゛合し、光スィッチを構
成した〇 上記の構成において、例えばＨｅ −Ｎｅレーザ光を光
起電力膜１９に照射し、出力電圧２０Ｖ以上で、スイッ
チング動作することを確認した。又、分岐比、消光比の
改善により気温５０〜ｅＯ°Ｃで分岐比１８±２ ｄＢ
、伝送損失１ｄＢ以下であることを確認している。
明する。透明基板１１にサファイヤ０面基板を用い、例
えばスパッタ蒸着にょシ膜厚０．５μｍのＰＬＺＴ系薄
膜（屈折率２．ｅ ） １２を設け、膜厚１０μｍの酸
化タンタル膜（屈折率２．１０ ）で幅１０μｍで、半
導体リングラフに使用されるリフトオフ法で第１薄帯１
３を形成し、次に同じく膜厚１０μｍ９幅１０μｍの第
２薄帯１４を交差角θを２°でリフトオフ法で形成した
。続いて、アルミ添加酸化タンタル膜（屈折率２．０９
）でバッファ層を構成した。この場合、光導波路は
単一モード（波長１．３μｍ）であった。次に、制御電
極を電極空隙間隔４μｍで蒸着アルミにより構成し、光
起電力膜１９たとえばｐ−ｎ直列接続からなるＧ ａ
Ａ ｓ光起電力セルを基板上に接着し、Ａｌ配線パター
ンで制御電極１８と電気的に結゛合し、光スィッチを構
成した〇 上記の構成において、例えばＨｅ −Ｎｅレーザ光を光
起電力膜１９に照射し、出力電圧２０Ｖ以上で、スイッ
チング動作することを確認した。又、分岐比、消光比の
改善により気温５０〜ｅＯ°Ｃで分岐比１８±２ ｄＢ
、伝送損失１ｄＢ以下であることを確認している。
発明の効果
本発明は、光導波路構造における薄帯の膜厚を交差部に
おいて厚くすることにより実効屈折率分布を交差部にお
いて高くし、いわば凸レンズの効果を持たせたもので、
従来の光制御型光スイッチの伝送損失および安定性に改
善を加える効果を奏する。
おいて厚くすることにより実効屈折率分布を交差部にお
いて高くし、いわば凸レンズの効果を持たせたもので、
従来の光制御型光スイッチの伝送損失および安定性に改
善を加える効果を奏する。
第１図（ａ）は本発明の一実施例にかかる光制御型スイ
ッチ装置の要部斜視図、第１図（ト））は光導波路構成
を示す要部斜視構成図、第２図は従来例の要部構成を示
す要部斜視図、第３図は本発明の第２の実施例の要部構
成を示す要部斜視図である。 １１・・・・・・サス１イヤ基板、１２・・・・・・Ｐ
ＬＺＴ系薄膜、１３・・・・・・第１薄帯、１４・・・
・・・第２薄帯、１６・・・・・・交差光導波路、１７
・・・・・・バッファ層、１８・・・・・・制御電極、
１９・・・・・・光起電力膜０特許出願人 工業技術院
長 等々力 達第１図 箆 ２ 図 第 ３ 図 ４１−ｍ−も２１膿 ！、５ 手続補正＠（方式） ％式％ １事件の表示 昭和６０年特許願ｖＪ７４４０９号 ２発明の名称 光制御型光スイッチ装置 ３補正をする者 住所回 上 氏 名 工業技術院 研究開発官憲 電話（５０１）１１５１ 内線４６１１〜２４補正命
令の日付 ６、補正の内容 （１）明細書の第１０頁第１１行目〜第１３行目の「第
１図（４）〜構成図、」を「第１図は本発明の一実施例
における光導波路構成を示す要部斜視構成図、」と補正
します。 ます。 第３図 １５ １５ｗ
ッチ装置の要部斜視図、第１図（ト））は光導波路構成
を示す要部斜視構成図、第２図は従来例の要部構成を示
す要部斜視図、第３図は本発明の第２の実施例の要部構
成を示す要部斜視図である。 １１・・・・・・サス１イヤ基板、１２・・・・・・Ｐ
ＬＺＴ系薄膜、１３・・・・・・第１薄帯、１４・・・
・・・第２薄帯、１６・・・・・・交差光導波路、１７
・・・・・・バッファ層、１８・・・・・・制御電極、
１９・・・・・・光起電力膜０特許出願人 工業技術院
長 等々力 達第１図 箆 ２ 図 第 ３ 図 ４１−ｍ−も２１膿 ！、５ 手続補正＠（方式） ％式％ １事件の表示 昭和６０年特許願ｖＪ７４４０９号 ２発明の名称 光制御型光スイッチ装置 ３補正をする者 住所回 上 氏 名 工業技術院 研究開発官憲 電話（５０１）１１５１ 内線４６１１〜２４補正命
令の日付 ６、補正の内容 （１）明細書の第１０頁第１１行目〜第１３行目の「第
１図（４）〜構成図、」を「第１図は本発明の一実施例
における光導波路構成を示す要部斜視構成図、」と補正
します。 ます。 第３図 １５ １５ｗ
Claims (4)
- （１）サファイア基板上に設けたＰＬＺＴ系薄膜上に、
膜厚の増減によりＰＬＺＴ系薄膜中の導波光に対する実
効屈折率を変化せしめる第１薄帯と第２薄帯を交差せし
め、上記第１、第２薄帯の交差部の膜厚を上記第１、第
２薄帯の膜厚以上に構成して上記交差部におけるＰＬＺ
Ｔ系薄膜の導波光の実効屈折率を上記第１、第２薄帯下
のＰＬＺＴ系薄膜中の導波光の実効屈折率より高くせし
めた交差光導波路上に、上記第１、第２薄帯より低い屈
折率を有するバッファ層を具備し、上記バッファ層上に
導波光の制御電極を設け、上記サファイア基板上に光起
電力膜を設け、この光起電力膜と上記制御電極とを電気
的に結合させたことを特徴とする光制御型光スイッチ装
置。 - （２）第１、第２薄帯とＰＬＺＴ系薄膜との間に別の薄
膜を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光制御型光スイッチ装置。 - （３）第１、第２薄帯を、酸化チタン、酸化タンタル、
酸化イットリウム、酸化ニオブ、酸化ジルコン、酸化ア
ルミニウムなどの酸化物の少なくとも一種で構成し、バ
ッファ層を、酸化チタン、酸化タンタル、酸化イットリ
ウム、酸化ニオブ、酸化ジルコン、酸化アルミニウム、
酸化珪素などの酸化物の少なくとも一種で構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光制御型光ス
イッチ装置。 - （４）第１、第２薄帯を酸化タンタル、バッファ層を酸
化タンタル−酸化アルミニウム化合物で構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光制御型光スイ
ッチ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7440985A JPS6249336A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 光制御型光スイツチ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7440985A JPS6249336A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 光制御型光スイツチ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6249336A true JPS6249336A (ja) | 1987-03-04 |
| JPH0379692B2 JPH0379692B2 (ja) | 1991-12-19 |
Family
ID=13546362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7440985A Granted JPS6249336A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 光制御型光スイツチ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6249336A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6810176B2 (en) | 2000-08-07 | 2004-10-26 | Rosemount Inc. | Integrated transparent substrate and diffractive optical element |
| US6987901B2 (en) | 2002-03-01 | 2006-01-17 | Rosemount, Inc. | Optical switch with 3D waveguides |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP7440985A patent/JPS6249336A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6810176B2 (en) | 2000-08-07 | 2004-10-26 | Rosemount Inc. | Integrated transparent substrate and diffractive optical element |
| US6987901B2 (en) | 2002-03-01 | 2006-01-17 | Rosemount, Inc. | Optical switch with 3D waveguides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0379692B2 (ja) | 1991-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |