JPS625223A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
- Publication number
- JPS625223A JPS625223A JP14263285A JP14263285A JPS625223A JP S625223 A JPS625223 A JP S625223A JP 14263285 A JP14263285 A JP 14263285A JP 14263285 A JP14263285 A JP 14263285A JP S625223 A JPS625223 A JP S625223A
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- Japan
- Prior art keywords
- optical
- width
- electrodes
- voltage
- waveguides
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は光スイッチに係り、特に集積化に好適な導波路
型光スイッチに関する。
型光スイッチに関する。
従来、光スイッチとしては、機械的動作によって光伝送
路の切換えを行なうものが実用化されている。しかし、
この機械式の光スイッチは、光ネットワークの構成に必
要とされる高速性、多点間の切換え等の要求を満足する
ことができない問題点がある。そのため、現在、切換え
の高速性や多点間の切換え等の要求を満足し、かつ高効
率で集積化することが可能な小型の光スイッチとして、
電気式の導波路型光スイッチの開発が、進められている
。
路の切換えを行なうものが実用化されている。しかし、
この機械式の光スイッチは、光ネットワークの構成に必
要とされる高速性、多点間の切換え等の要求を満足する
ことができない問題点がある。そのため、現在、切換え
の高速性や多点間の切換え等の要求を満足し、かつ高効
率で集積化することが可能な小型の光スイッチとして、
電気式の導波路型光スイッチの開発が、進められている
。
導波路型光スイッチは、基板上に複数の光スイツチエレ
メントを集積化できるという特徴があり、比較的容易に
マトリックス型の光スイッチを得ることができる。
メントを集積化できるという特徴があり、比較的容易に
マトリックス型の光スイッチを得ることができる。
導波路型の光スイッチには、全反射型、方向性結合型、
ブラッグ回折型、７分岐路型等の方式がある。しかし、
光スイッチにおいて、特に重要な特性である消光比を比
較的容易に大きくでき、また構成が簡単でマトリックス
化し易いものは、方向性結合型と全反射型の光スイッチ
である。
ブラッグ回折型、７分岐路型等の方式がある。しかし、
光スイッチにおいて、特に重要な特性である消光比を比
較的容易に大きくでき、また構成が簡単でマトリックス
化し易いものは、方向性結合型と全反射型の光スイッチ
である。
このうち、全反射型光スイッチは、２本の光導波路を数
置の角度で交差させ、その交差部に制御電極を設けて電
圧を印加することにより屈折率を変化させて、光の反射
率を制御するものである。
置の角度で交差させ、その交差部に制御電極を設けて電
圧を印加することにより屈折率を変化させて、光の反射
率を制御するものである。
全反射型光スイッチは、消光比を高めるために上配交差
角を大きくする必要があるが、この場合、印加電圧が増
加するという問題点がある６通常、高電圧の高速駆動回
路を得るのは困難であるか、ら。
角を大きくする必要があるが、この場合、印加電圧が増
加するという問題点がある６通常、高電圧の高速駆動回
路を得るのは困難であるか、ら。
高速スイッチングを全反射型光スイッチで行なうには、
電気光学効果の大きい材料を開発・実用化する必要があ
る。
電気光学効果の大きい材料を開発・実用化する必要があ
る。
また、方向性結合型光スイッチは、２本の光導波路を数
μ■の間隔で互いに近接させた構成を有し、光導波路近
傍に設けた制御電極に電圧を印加することにより、上記
２本の光導波路間の屈折率を変化させ、その結合度を制
御するものである。
μ■の間隔で互いに近接させた構成を有し、光導波路近
傍に設けた制御電極に電圧を印加することにより、上記
２本の光導波路間の屈折率を変化させ、その結合度を制
御するものである。
方向性結合型光スイッチは比較的低電圧で動作し。
しかも高い消光比を得ることができる可能性があり、集
積化光スイッチとして最も早期に実用化される位置にあ
る。しかし、全反射型等の光スイッチと比較して、スイ
ッチエレメントが大きいという問題点がある。このため
、方向性結合型光スイッチでは、高い消光比を維持した
まま、スイッチエレメントを小型にする゛ことが、集積
化のための重要な技術課題となっている。
積化光スイッチとして最も早期に実用化される位置にあ
る。しかし、全反射型等の光スイッチと比較して、スイ
ッチエレメントが大きいという問題点がある。このため
、方向性結合型光スイッチでは、高い消光比を維持した
まま、スイッチエレメントを小型にする゛ことが、集積
化のための重要な技術課題となっている。
なお、この種の光スイッチとして関連するものには１例
えば特開昭５３−９６８５３、特開昭５４−６６１５４
がある。
えば特開昭５３−９６８５３、特開昭５４−６６１５４
がある。
本発明は上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもの
で、高い消光比が得られ、かつマトリックス化に適する
様に小型化した光スイッチを提供することを目的として
いる。
で、高い消光比が得られ、かつマトリックス化に適する
様に小型化した光スイッチを提供することを目的として
いる。
本発明の光スイッチは、第１．第２の光導波路の結合部
を所定長一体化して形成し、一体化して形成された結合
部の中央にスイッチングのための第１の一対の電極を設
け、更に一体化して形成された結合部の両端部に第２．
第３の一対の電極を設け、結合部の幅を変更可能に構成
したことを特徴としている。
を所定長一体化して形成し、一体化して形成された結合
部の中央にスイッチングのための第１の一対の電極を設
け、更に一体化して形成された結合部の両端部に第２．
第３の一対の電極を設け、結合部の幅を変更可能に構成
したことを特徴としている。
次に１本発明の原理について説明する。第２図は、従来
の方向性結合型光スイッチを示す平面図である。第２図
において、基板１に設けられた光導波路２（２’）を通
る光は、結合部４に設けられた一対の電極３に電圧を印
加しないとき、光導波路２’（２）へ導入される。この
場合、結合部４の導波路間隔Ｗを横軸にとり、位相定数
βを縦軸にとって、Ｗとβの関係を示すと第３図に示す
ようになる。すなわち、Ｗが小さくなれば、結合部４の
光導波路には２つのモードの光が異なる位相速度で伝搬
するようになる。このため、例えば導波路−間隔がＷｌ
の場合、結合部４を距離りだけ伝搬した光は、両モード
間でΔβ・Ｌ＝（βｅ−β０）・Ｌの位相差を生じる。
の方向性結合型光スイッチを示す平面図である。第２図
において、基板１に設けられた光導波路２（２’）を通
る光は、結合部４に設けられた一対の電極３に電圧を印
加しないとき、光導波路２’（２）へ導入される。この
場合、結合部４の導波路間隔Ｗを横軸にとり、位相定数
βを縦軸にとって、Ｗとβの関係を示すと第３図に示す
ようになる。すなわち、Ｗが小さくなれば、結合部４の
光導波路には２つのモードの光が異なる位相速度で伝搬
するようになる。このため、例えば導波路−間隔がＷｌ
の場合、結合部４を距離りだけ伝搬した光は、両モード
間でΔβ・Ｌ＝（βｅ−β０）・Ｌの位相差を生じる。
この位相差Δβ・Ｌがπの奇数倍のとき、一方の光導波
路２（２’）に入射した光は他方の光導波路２’（２）
に完全にスイッチングされ、クロス状態となる。このと
き、最小のＬであるＬｃを完全結合長という。
路２（２’）に入射した光は他方の光導波路２’（２）
に完全にスイッチングされ、クロス状態となる。このと
き、最小のＬであるＬｃを完全結合長という。
スイッチングさせない場合には、電極３に電圧を印加し
、結合部４の屈折率を変化させて、位相差Δβ・Ｌをπ
の偶数倍に変化させれば良い。
、結合部４の屈折率を変化させて、位相差Δβ・Ｌをπ
の偶数倍に変化させれば良い。
以上に述べた方向性結合型光スイッチの原理から、次の
ことがわかる。先ず、結合部４の距離りを短かくする、
即ち、完全結合長Ｌｃを短かくして小型化するためには
、Δβをできるだけ大きくすれば良い、そして、Δβを
大きくするためには。
ことがわかる。先ず、結合部４の距離りを短かくする、
即ち、完全結合長Ｌｃを短かくして小型化するためには
、Δβをできるだけ大きくすれば良い、そして、Δβを
大きくするためには。
第４図から明らかな様に、導波路間隔Ｗを狭くすれば良
い、そこで、この本発明では、２つの光導波路の結合部
を一体化して形成し、導波路間隔を零にして、結合部の
中央部にスイッチング制御用の一対の電極を設け−てい
る。
い、そこで、この本発明では、２つの光導波路の結合部
を一体化して形成し、導波路間隔を零にして、結合部の
中央部にスイッチング制御用の一対の電極を設け−てい
る。
また、一般に光導波路を伝搬する光の位相定数βは、第
４図に示す様に、光導波路の幅ｄによって異なり、光導
波路の帽ｄが広い程大となる。第４図では、ｄｌ＞ｄ２
であり、幅ｄ１の光導波路の位相定数の方が幅ｄ２の光
導波路の位相定数βよりも大となっている。
４図に示す様に、光導波路の幅ｄによって異なり、光導
波路の帽ｄが広い程大となる。第４図では、ｄｌ＞ｄ２
であり、幅ｄ１の光導波路の位相定数の方が幅ｄ２の光
導波路の位相定数βよりも大となっている。
従って、２つの光導波路を一体化して形成した本発明の
光スイッチでは、非クロス状態において次の様な問題が
生じる。即ち、結合部の中央の電檜に電圧を印加して電
極間の屈折率を低下させ。
光スイッチでは、非クロス状態において次の様な問題が
生じる。即ち、結合部の中央の電檜に電圧を印加して電
極間の屈折率を低下させ。
２つの光導波路に分離し、非クロス状態にすると、結合
部における２つの光導波路の幅がそれぞれ中央の電極間
距離の上だけ結合部において狭くなる、即ち、電極間距
離をＷｌとすると、距離Ｗ１に亘って屈折率が変化する
ため、各光導波路の結合部の幅がそれぞれほぼＴＷｉだ
け狭くなるのである。このため、結合部以外の２つの光
導波路の幅をｄｌとし、一体化して形成された結合部の
幅をクロス状態において２ｄｌとすれば、非クロス状態
における結合部の幅ｄ２は、（ｄｉ−７よ）と表わせる
。一般に、二つの導波路の結合がなければ。
部における２つの光導波路の幅がそれぞれ中央の電極間
距離の上だけ結合部において狭くなる、即ち、電極間距
離をＷｌとすると、距離Ｗ１に亘って屈折率が変化する
ため、各光導波路の結合部の幅がそれぞれほぼＴＷｉだ
け狭くなるのである。このため、結合部以外の２つの光
導波路の幅をｄｌとし、一体化して形成された結合部の
幅をクロス状態において２ｄｌとすれば、非クロス状態
における結合部の幅ｄ２は、（ｄｉ−７よ）と表わせる
。一般に、二つの導波路の結合がなければ。
すなわち導波路間隔Ｗが大きくなれば、光導波路上の光
の伝搬モードが完全に縮退して１つのモードで伝搬する
。この状態は、第４図に示すＰ点で表わせる。ところが
、非クロス状態において、結合部と非結合部の幅が、前
記した様に、ｄｌ、ｄ２と異なると、第４図において、
Ｐ′点で示す様に。
の伝搬モードが完全に縮退して１つのモードで伝搬する
。この状態は、第４図に示すＰ点で表わせる。ところが
、非クロス状態において、結合部と非結合部の幅が、前
記した様に、ｄｌ、ｄ２と異なると、第４図において、
Ｐ′点で示す様に。
光導波路上の伝搬モードは完全に縮退せず。
Δβ′＝βｅ′−β０′の位相定数差が存在する。この
ことは、完全な非クロス状態が実現できず、消光比が劣
化することを意味するのである。
ことは、完全な非クロス状態が実現できず、消光比が劣
化することを意味するのである。
そこで１本発明では、非クロス状態における先導波路の
幅の変化に基づく消光比の劣化を除去するため、結合部
の両端に第２．第３の一対の電極を設け、電圧印加によ
り光導波路の幅を結合部と非結合部で一定とし、消光比
の劣化を防止している。すなわち、中央部の第１の電極
に対する電圧のオン・オフにより実質的に光導波路が結
合部で分離したり一体化したりするが、いづれの状態に
おいても第２．第３の一対の電極の動作により。
幅の変化に基づく消光比の劣化を除去するため、結合部
の両端に第２．第３の一対の電極を設け、電圧印加によ
り光導波路の幅を結合部と非結合部で一定とし、消光比
の劣化を防止している。すなわち、中央部の第１の電極
に対する電圧のオン・オフにより実質的に光導波路が結
合部で分離したり一体化したりするが、いづれの状態に
おいても第２．第３の一対の電極の動作により。
総導波路幅はほぼｄｉ＋ｄ□＝２ｄ１に保持される。
これは、高い消光比を維持できることを意味する。
以下、添付の図面に示す一実施例により、更に詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明の光スイッチの一実施例を示す平面図で
ある１図示する様に、２つの光導波路２゜２′は、結合
部４において、所定長だけ一体化して形成され、結合部
の中央にはスイッチング制御用の一対の電極３が設けら
れている。ここで。
ある１図示する様に、２つの光導波路２゜２′は、結合
部４において、所定長だけ一体化して形成され、結合部
の中央にはスイッチング制御用の一対の電極３が設けら
れている。ここで。
ｄｌは各光導波路２，２′の幅を示し、光導波路２゜２
′の結合部４の幅はクロス時において２ｄｌとなる。ま
た、Ｗｌは一対の電極３間の距離を示している。そして
、２つの光導波路２，２′の結合部４の両端部には、そ
れぞれ一対の電極５，６が設けられている。
′の結合部４の幅はクロス時において２ｄｌとなる。ま
た、Ｗｌは一対の電極３間の距離を示している。そして
、２つの光導波路２，２′の結合部４の両端部には、そ
れぞれ一対の電極５，６が設けられている。
次に、本実施例の動作を説明する。電極３に電圧が印加
されない場合には、クロス状態となり、光導波路２に入
射された光は結合部４を介して光導波路２′へ伝搬する
。このとき、電極５，６には電圧が印加され、この部分
の屈折率を変化させ。
されない場合には、クロス状態となり、光導波路２に入
射された光は結合部４を介して光導波路２′へ伝搬する
。このとき、電極５，６には電圧が印加され、この部分
の屈折率を変化させ。
結合部４の幅を２ｄｌにする。
電極３に電圧が印加されると、結合部４の中央部の屈折
率が変化して、各光導波路２，２′が分離し、非クロス
状態となる。この中央部の屈折率の変化により、各光導
波路２，２′の幅がＷ１／２だけ狭められる。しかし、
電極５．６に電圧を印加しないことにより、電極５，６
の部分が光導波路と６して拡大される。その結果、結合
部４の中央部の屈折率の変化により各光導波路２，２′
の幅がＷ１／２だけ狭められても、各先導波路２，２′
の幅を一定の値ｄ１にすることができる。
率が変化して、各光導波路２，２′が分離し、非クロス
状態となる。この中央部の屈折率の変化により、各光導
波路２，２′の幅がＷ１／２だけ狭められる。しかし、
電極５．６に電圧を印加しないことにより、電極５，６
の部分が光導波路と６して拡大される。その結果、結合
部４の中央部の屈折率の変化により各光導波路２，２′
の幅がＷ１／２だけ狭められても、各先導波路２，２′
の幅を一定の値ｄ１にすることができる。
従って１本実施例によれば、２つの光導波路４の結合部
４を一体形成したため、結合部４の長さを短かくするこ
とができ、光スイッチの小型化を図ることができる。し
かも、非クロス状態において、各光導波路２，２′の幅
を一定値ｄ１に保持することができるため、完全な縮退
を実現でき、高い消光比を得ることができる。
４を一体形成したため、結合部４の長さを短かくするこ
とができ、光スイッチの小型化を図ることができる。し
かも、非クロス状態において、各光導波路２，２′の幅
を一定値ｄ１に保持することができるため、完全な縮退
を実現でき、高い消光比を得ることができる。
第１図に示す実施例においては、電極３，５゜６を基板
１の表面に配置して電界を基板表面に対し略平行に印加
する場合を示したが、電極３，５゜６は電気光学効果を
有する材料の上下に配置し。
１の表面に配置して電界を基板表面に対し略平行に印加
する場合を示したが、電極３，５゜６は電気光学効果を
有する材料の上下に配置し。
電界を基板表面に対し略垂直に印加するような構成とし
てもよいことは、言うまでもない。
てもよいことは、言うまでもない。
以上の説明から明らかな様に１本発明によれば。
高い消光比が得られ、かつマトリックス化に適する小型
化した光スイッチを提供することができる。
化した光スイッチを提供することができる。
第１図は本発明の光スイッチの一実施例を示す平面図、
第２図は従来の方向性結合型光スイッチの一例を示す平
面図、第３図は導波路間隔Ｗと位相定数βの関係を示す
図、第４図は光導波路の幅ｄをパラメータとした場合の
導波路間隔Ｗと位相定数βの関係を示す図である。 １・・・基板、２，２′・・・光導波路、３，５．６・
・・電極、４・・・結合部。
第２図は従来の方向性結合型光スイッチの一例を示す平
面図、第３図は導波路間隔Ｗと位相定数βの関係を示す
図、第４図は光導波路の幅ｄをパラメータとした場合の
導波路間隔Ｗと位相定数βの関係を示す図である。 １・・・基板、２，２′・・・光導波路、３，５．６・
・・電極、４・・・結合部。
Claims (1)
- 第１、第２の光導波路と、第１、第２の光導波路を所定
長一体化して形成した結合部と、該結合部の中央に設け
られたスイッチング用の第１の一対の電極と、該結合部
の両端にそれぞれ設けられ、結合部の幅を可変する第２
、第３の一対の電極とから構成されていることを特徴と
する光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14263285A JPS625223A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14263285A JPS625223A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS625223A true JPS625223A (ja) | 1987-01-12 |
Family
ID=15319860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14263285A Pending JPS625223A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS625223A (ja) |
-
1985
- 1985-07-01 JP JP14263285A patent/JPS625223A/ja active Pending
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