JPS635740B2

JPS635740B2 -

Info

Publication number: JPS635740B2
Application number: JP57199874A
Authority: JP
Inventors: Kurifuoodo Arufuaanesu Rodonii
Original assignee: AT&T Technologies Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1981-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1988-02-04
Also published as: GB2109580B; JPS5890615A; DE3241945A1; DE3241945C2; IT1153030B; GB2109580A; FR2516667A1; NL185311C; NL185311B; CA1191563A; NL8204448A; US4448479A; FR2516667B1; IT8224258A0

Description

【発明の詳細な説明】本発明は進行波電子デバイスに係る。

米国特許第4005927号及び第4251130号には、速
度整合形ゲート回路（VMG）について述べられ
ている。そのデバイスにおいては、光信号と同期
して伝搬する進行波電気変調信号により、ゲート
動作が生じる。

そのようなゲート及び電子光学変調器に付随し
た一般的な問題は、ゲートが構成される基板材料
の屈折率が、対照とする二つの周波数、すなわち
電気信号及び光信号周波数において、非常に異な
ることである。その結果、速度整合の条件を満足
するために、電気的導波路は特別に設計されなけ
ればならず、二つの信号の速度が精度よく整合し
なくなると、スイツチング効率又は変調効率は、
著しく劣化する。この速度の整合が不完全になる
ことは、“ウオーク−オフ”とよばれる。

本発明の広い目的は、電極構造を著しく増した
りあるいは複雑にすることなく、ウオーク−オフ
の制約を克服することにある。

本発明においては、請求の範囲で述べるよう
に、変調信号がそのようなデバイスの動作パラメ
ータに対してもつ効果に対し、縦方向に分離され
た間隔で、180度位相シフト（すなわち極性反転）
を導入することにより、進行波電子光学デバイス
におけるウオーク−オフの効果を最小にする。従
つて、結合効率が二つの導波路の伝搬定数差Δβ
を変調することにより制御される一対の結合され
た導波路から成る進行波変調器において、ウオー
クオフの効果は、結合導波路に沿つた特定の間隔
で、Δβの符号が反転することにより、除去され
る。位相器において、TE及びTMモードの相対
的な位相が、これら二つのモードの伝搬定数差を
変調することにより制御され、この差の符号の反
転は、縦方向の特定の間隔で、同様に導入され
る。

このデバイスの電子光学変調動作パラメータで
ある電子光学的に導入されるTETM結合係数
の符号に、位相反転を導入することにより、TE
TMモード変換器におけるウオーク−オフの効
果は最小になる。

本発明のいくつかの実施例について、添付した
図面を参照しながら、例をあげて説明する。

変調器周知の第１図の速度整合変調器及び第２図の変
調器の両方の動作は、一対の結合導波路間の転送
効率を制御することに基礎をおいている。説明の
ため、電気及び光信号、電気及び光導波路を例に
する。しかし、本発明の原理はたとえば電子ビー
ム、ソリトン、フオノンなどを含む任意の種類の
相互作用導波路に、等しく適用できることを認識
すべきである。加えて、そのような相互作用は、
任意の周波数において起る。これらの事実を念頭
において、第１図を参照する。この図は上で引用
した米国特許第4251130号に述べられている周知
のVNG型を示す。ゲートは低屈折率の光電子基
板１３中に埋め込まれた本質的に同一の誘電体導
波路１１及び１２の対を含む光学方向性結合器か
ら成る。導波路は間隔Ｌに渡つて結合し、単位長
当りの結合係数ｋ及び結合間隙Ｌは、次式により
置きかえられる。

kL＝π／２ (1) 導波路間の転送効率を変えるための変調手段
は、光導波路１１及び１２上にそれぞれ直接配置
された一対の電極１４及び１５から成る。電極は
出力端において線の特性インピーダンスに等しい
大きさをもつ抵抗器により終端され、信号源１７
により入力端でエネルギーが与えられる伝送線を
形成する。

信号源１７からの電気信号を変調しない時は、
二つの導波路１１及び１２の伝搬定数β₁及びβ₂は
等しい。その結果、導波路１１の一端に印加され
る光信号P₁は、完全に導波路１２に結合する。
しかし、もし二つの電極間に電界が印加される
と、伝搬定数β₁及びβ₂は電子光学効果により、局
部的に乱される。従つて、結合器に沿つた任意の
点Ｘにおいて、伝搬定数は時間ｔの関数として変
化する。周期Ｔの正弦波電気信号を仮定すると、
位相定数の差Δβは次式で与えられる。

Δβ＝β₁−β₂＝4πΔn／λ₀｛sin2π／Ｔ（Ｘ／V_rf−
ｔ）｝(2) ただし、 λ₀は光信号の自由空間波長； V_rfは電気信号の位相速度； Δnは電界により各導波路に導入された最大屈
折率変化である。

第(2)式で表わされる摂動は、光信号とともに光
導波路に沿つて伝搬する。速度整合結合器におい
て、摂動と光信号は同じ速度で伝搬する。従つ
て、任意の時間に系に入る光は、同じ伝搬定数を
見る。具体的には、変調電圧がゼロである時入る
光は、ゼロであるΔβを見て、それはゼロに維持
される。その結果、導波路間で完全にエネルギー
の転送が起る。他のすべての時間において、Δβ
は入射光の不完全な転送が行われるような、何ら
かの有限の値をもつ。

一方、もし電気的な波及び光波が同期していな
ければ、結合器に入るフオトンは、定常的に変化
しているΔβをみる。しかし、結合器を適当に設
計することにより、1976年７月にアイ・イーイー
イー・ジヤーナル・オブ・カンタム・エレクトロ
ニクス（IEEE Jaurnal of Quantum
Electronics）第QE−12巻、No.７、396−401頁に
発表されたエイチ・・コグルニク（H.Kogelnik）
及びアール・ヴイ・シユミツト（R.V.Schmidt）
による「変化するΔβを有する切換え方向性結合
器」と題する論文で述べられている型のΔβが変
化する結合器を作るために、この効果が利用でき
る。すべての場合において、結合効率が時間の関
数として制御されるよう、条件を整えなければな
らない。

第２図の変調器には、進行波速度非整合デバイ
ス中の結合された導波路間での、信号パワーの転
送を制御する手段を備える。その方法は、変調信
号導波路に沿つた適当な間隔で、Δβに等価な180
度位相逆転を導入するように、電気的信号導波路
を整形することによる。この効果は、速度非整合
による光波及び変調波間のウオークオフの効果を
打ち消すことである。良い方に考えると、位相の
反転により、速度はある程度Δβの反転に近くな
り、結合距離に渡り一定ではなくなる。少くとも
変調信号の特定の位相において、系り入るフオト
ンの符号は変化させない。その結果、ウオーク−
オフにより受ける可能性のある効果を消去すると
いうよりも、適当な位相信号に対する各距離から
の圧縮する寄与がある。

次に考える第２図において、上に述べた位相反
転は、電極の特定の配置により生じる。従来技術
において、結合された導波路２０及び２１は、低
屈折率の基板中に埋め込まれた一対の本質的に同
一の、並行な光導波領域である。基板及び光導波
路に重なつて、３個の導電性電極２３，２４及び
２５があり、それらは光導波路の長さＬに沿つ
て、それと同じだけ延びる。ここで、距離Ｌは第
(1)式で規定される結合距離である。

この変調器において、電極は内側の曲りくねつ
た電極２３及び２個の外側のフインガー電極２４
及び２５から成り、ともに同一平面ストライプ伝
送線を形成する。

内側の電極は光導波路２０及び２１のそれぞれ
の上に交互に延び、横方向への遷移は可干渉距離
とよばれ、次式で与えられる一様に離された縦方
向の間隔l₀において起る。

l₀＝λ_rf／2n_rf〔１−V_rf／V₀〕^-1 (3) こゝで、λ_rfは指定された電気的な自由空間波
長； n_rf及びV_rfはそれぞれ該導波路における実効屈
折率及び伝搬速度； V₀は光信号の伝搬信号である。

外部フインガー電極２４及び２５は、結合距離
に沿つて、各電極のフインガーが内部電極により
被覆されていない光導波路の位置に延びるよう
に、配置される。たとえば、第１の距離l₁に沿つ
て、内部電極２３は導波路２１上に延びる。従つ
て、電極２４のフインガー２４−１はもう一方の
導波路２０の同じ距離の位置の上に延びる。第２
の距離l₂に沿つて、内部電極２３は導波路２０上
に延び、電極２５のフインガー２５−１は導波路
２１の対応する位置まで延びる。

電界を光導波路の領域に閉じ込めるため、内部
電極２３と隣接するフインガー間の間隔d₁は、内
部電極２３及びもう一方の電極の同じ距離におけ
る位置間の間隔d₂より、はるかに小さくなければ
ならない。遷移そのものはできるだけ急峻に作ら
れる。典型的な光変調器内の寸法d₁は、わずかに
数ミクロンで、それは変調用電気信号の波長よ
り、何桁も小さいことを認識すべきである。電極
が波状になつていることにより、変調用信号の伝
搬路に沿つて、あまり大きくない摂動が作られ
る。

以下で詳細に述べるように、第１電極と最後の
電極間の長さl₁は、第(3)式により与えられるよう
に、l₀より小さい任意の値をもつてよい。一方、
他の間隔l₂，l₃……は、すべてl₀に等しい。しか
し、説明のため、すべての間隔はl₀に等しいと仮
定する。

電極により形成される伝送線は、その入力にお
いて信号源３０によりエネルギーが与えられ、特
性インピーダンスに等しいインピーダンス３１，
３２により、その出力が終端されている。

上に述べたように、信号源３０からの変調信号
がない場合は、光導波路２０及び２１の伝搬定数
β₁及びβ₂は、等しく、かつ結合距離Ｌ全体に渡り
一定である。従つて、導波路２０の一端に印加さ
れる光信号P₁は、第２の導波路２１に完全に転
送され、信号P₂としてその他端から出る。ここ
で、P₂＝P₁である。しかし、もし電極にエネル
ギーが与えられると、電極に沿つて伝搬する電界
が生じ、電子光学効果により、伝搬定数β₁及びβ₂
を、局部的に乱す。従つて、結合器に沿つた各点
において、二つの光導波路の伝搬定数は、時間の
関数として変る。より具体的には、二つの導波路
中の電界が反対方向を向くため、二つの伝搬定数
は異なる効果を受ける。典型的には、一つは増加
し、他方はそのゼロ電界値に対し減少する。従つ
て、二つの導波路間の正味のパワー転送は、位相
定数差Δβ＝β、−β₂の関数として変化するが、電
気信号により変調される。

上に述べたように、速度整合ゲートにおいて、
入力導波路に入るフオトンが見るΔβは、光波及
び変調波が同期して伝搬する限り、結合距離全体
に渡り一定に保たれる。速度整合の場合、二つの
波は同期しては伝搬せず、ウオーク−オフ効果を
生じる。光波が電気信号より速い速度で伝搬する
今の場合、ある任意の時刻に入るフオトンは、伝
搬する電気的波に追いつく傾向がある。その結
果、何らかの補償装置が無い場合、電界の変化及
び結合器に沿つた距離の関数として、フオトンが
見るΔβは変化は、第３図中の曲線４０及び４１
により示されるようになる。曲線４０により示さ
れる具体的な変化Δβは、第４図中の曲線５０で
表されるように、変調信号がゼロ振幅にある時に
入るフオトンに対してである。光信号は電気信号
より速く伝搬するから、これらのフオトンは曲線
５０の−ｔ部分により示される先に印加された変
調信号の部分に追いつく。具体的には、距離2l₀
において、フオトンは完全な変調電圧周期及び対
応するΔβ変化を見る。ここで、l₀は第(3)式によ
り与えられる。正弦波変調信号の場合、Δβはこ
の空間的周期内で、符号を変える。

同様のΔβは第３図中の曲線４１により示され
るように、変調信号周期中の他の時刻に入射する
フオトンに対しても生じる。これは第４図中の曲
線５１で表される変調信号の位相シフトと等価で
ある。

第３図中の曲線４０及び４１はともに、Δβに
対するウオーク−オフの効果を表す。全体を通じ
ての効率が結合距離に渡るΔβの積分の関数であ
る限り、変化するΔβの正味の効果は、Δβの積分
値を最小にすることである。ここで、全体を通じ
ての効率ηが同じ導波路に沿つて測つた入力パワ
ーに対する出力パワーの比である。第２図を参照
すると、 η＝P₃／P₁ (4) である。

ηを増すためには、Δβの積分は最大にするこ
とが必要である。このことはΔβに対する電界の
効果を反転にすることにより行える。すなわち、
Δβの符号変化が起る時は常に、先に述べた時刻
に系に入るフオトンが見るように、電子光学材料
中の同じ電界方向を維持するように、電極は再配
置され、それによつてΔλの極性は同じに維持さ
れる。このことは第５図及び第６図に示されてお
り、図は隣接する一対の間隔に沿つた結合器の断
面図を示す。たとえば、第５図は内部電極２３が
フインガー電極２４及び２５に対し正である時、
第１の距離l₁に沿つて現れる電極及び電界分布を
示す。電界は基本的には電極２３から導波路２１
を下へ貫き、次に電極２４まで導波路２０を上へ
貫く。次の距離l₂においては、同じフオトンが見
るように、電界の位相はウオーク−オフにより、
第３図に示されるように反転している。従つて、
第６図に示されるように、フインガー電極に対し
負である。しかし、内部電極は距離l₂において、
導波路２１上から導波路２０へ移動し、フインガ
ー電極２５は導波路２１上に延びるため、各導波
路中の電界の方向は、同じのまま、すなわち導波
路２１中では下向き、導波路２０中では上向きで
ある。Δβに関する限り、電極に沿つた電界の位
相は反転され、その結果第７図に示されるような
Δβ曲線７０が生じる。変調信号の振幅がゼロの
時、系に入るフオトンに対し、Δβは結合距離全
体に渡つて符号を反転しないことに、特に注意す
べきである。結果はΔβの積分が最大になり、そ
れにより全体の効率が最大になることである。こ
のようにして、速度整合が模式化された。

一方、変調信号の振幅が最大の時系に入るフオ
トンは、第８図に示されるΔβ分布を見る。図は
正及び負の等しい間隔を含む。この場合、Δβの
積分はゼロで、第(4)式で規定されるように、全体
の効率は対応して低くなる。変調信号の他の位相
の場合、全体の効率はゼロ及び最大値の間で変化
する。したがつて、光波の変調が実現される。

位相シフタ本発明の原理は位相シフタ中のウオーク−オフ
の効果を除去することにも適用できる。そのよう
なデバイスにおいては、電子光学的に変調される
動作パラメータは、伝搬波のTE及びTMモード
の位相定数差である。次に考える第９図は、位相
器を示し、それは低屈折率複屈折材料の基板６１
中に埋め込まれた光導波路ストリツプ６０及び電
子光学効果により、二つのモードの相対的な伝搬
定数を変調する手段から成る。第９図の位相器に
おいて、この変調は基板及び導波路ストリツプ上
に重畳された一対の導電性フインガー電極６２及
び６３により、行われる。電極は光導波路の長さ
Ｌと同じ距離延び、電極６２のフインガー６２−
１，６２−２，……６２−Ｎ及びフインガー６３
−１，６３−２，……６３−Ｎが交互になるよう
に、配置される。波の伝搬方向に沿つた各フイン
ガーの幅l₀は、第(3)式のように与えられる。

電極により形成される伝送線は、その入力にお
いて信号源６４からエネルギーが与えられ、その
特性インピーダンスに等しいインピーダンス６５
により、その他端が終端されている。

動作中、ストリツプ６０に沿つて伝搬する任意
の極性の光信号は、二つの直角に偏光したTE及
びTM成分に分解される。Ｚカツト結晶材料の場
合、各モードの位相シフトは、距離Ｌに渡るΔβ
の積分に比例する。ここで、 Δβ_TEα γ₁₃E_Z； Δβ_TMα γ₃₃E_Z； γ₁₃及びγ₃₃は電子光学係数、E_Zはストリツプ６
０中の変調信号のＺ方向の成分である。

第７図及び第８図、上に述べた説明から、位相
シフトは変調信号のゼロ交差点で入るフオトンに
対し最大となり、４分の１周期遅れて入つてたの
に対し、ゼロとなる。従つて、得られる位相シフ
トは、電気信号により変調ができる。この位相変
調は、位相器の前後に置かれた適当なポラライザ
を用いることにより、強度変調に変換できる。あ
るいは、強度変調を起すために、位相器とともに
干渉導波回路を用いることができる。

モード変換器第１０図はたとえば米国特許第3877782号に述
べられている型のTETMモード変調器に対す
る本発明の応用を示す。典型的な場合、モード変
換器は低屈折率電子光学材料の基板７１中に埋め
込まれた導板ストリツプ７０を含む。ストリツプ
７０の部分Ｌに沿つて、一対の電極７２，７３が
適切に配置されている。変調用信号源７４は電極
の一端に接続され、整合用インピーダンス７５は
他端に接続されている。

二つのモードが見る屈折率の差により、光TE
及びTMモード間の位相を整合させるため、フイ
ンガー電極が用いられる。ここで、フインガーの
空間的周期は、次式で与えられる。

１／λ₀〔N_TE−N_TM〕＝１／Λ (6) ここで、λ₀は対象とする光周波数の波長、 N_TE及びN_TMはTE及びTMモードが見る実効的
屈折率である。

基板材料の切り方に依存して、電極フインガー
は交互に配置されるか、あるいは第１０図に示さ
れるように、相互に向いあうように配置される。

均一な電位差が電極間にかかる通常のモード変
換器において、電極フインガーの空間的周期Λ
は、電極の長さ全体で均一である。ただし、変換
器の応答を広げる手段として、何らかの空間的な
傾斜を含んでもよい。しかし、電気及び光信号が
速度整合しない進行波モード変換器において、ウ
オーク−オフに伴つてつけ加わる問題を考慮しな
ければならない。具体的には、変調器及び位相器
の場合のように、伝搬光信号が速く通過すればす
るほど、伝搬電気信号は遅くなる。第３図に示さ
れるように、距離l₀において、順次電界の極性反
転が起る。そして、電子光学効果に対応する反転
が起る。すなわち、何らかの補正手段がなけれ
ば、第１の距離l₁で起るモード交換は、第２の距
離l₂でのモード交換では行われない。これを防止
するためには、モード−モード結合係数に対する
変調電界の効果における等価な180度の位相反転
が、電極に沿つた適当な距離において導入され
る。具体的な実施例において、結合係数の位相整
合成分は、k₀ exp（j2πZ／Λ）である。電界の極
性反転を補償するために、間隔l₁，l₂……のそれ
ぞれに続いて、N₂に等しい空間７２−１，７３
−１，７２−２，７３−２、を導入することによ
り、結合係数の補正反転が得られる。これが行わ
れた時、順次続く各間隔における結合係数は、空
間をつけ加えない時のそれの負の値になる。すな
わち、 k₀ exp〔ｊ2π／Λ（Ｚ＋Λ／２）〕＝ −k₀ exp〔ｊ2πZ／Λ〕 (7) であり、従つて所望の補償が行われる。

フインガー−フインガー間隔Λは可干渉長l₀よ
りはるかに小さいことに注意すべきである。従つ
て、各間隔l₁，l₂及びl₃が３個のフインガーを含
むように示されているが、一般的には３個より多
くある。l₀はΛの正確に整数倍ではなくてよいこ
とにも注意すべきである。その場合、空間波長の
整数倍に最も近いl₀の値が選ばれる。このことは
変調用信号の波長λ_rfの設計の、非常にわずかの
変化に対応する。

第１０図の実施例において、各間隔l₁、l₂……
は空間とともに終り、従つて空間的な半周期をつ
け加えるために、空間がつけ加えられる。しか
し、もし間隔がフインガー中で終るならば、つけ
加えられる半周期は、フインガーを追加すること
により加わる。

上に述べたデバイスの動作を量的に表わす尺度
は、変調電極に沿つた距離Ｚ及び時間ｔの関数と
して、変調電圧Ｅ（Ｚ、ｔ）を以下のように表す
ことにより得られる。

Ｅ（Ｚ、ｔ）＝E₀sin（kZ−ωt−φ） (8) ここで、E₀は変調信号の最大振幅であり、ｋ＝2πn_rf／λ_rf である。

また、 V_rf＝λ_rff_rf／n_rf 及び ω＝2πf_rf であることに注意すると、Ｅ（Ｚ、ｔ）＝E₀sin2πf_rf（Ｚ／V_rf−ｔ＋φ′） (9) となる。

時刻t₀に入るフオトンは、次式で与えられる時
刻ｔにおいて電極に沿つた点Ｚに到達する。

Ｚ＝V₀（ｔ−t₀） (10) 第(10)式のｔを第(9)式に代入すると、次式が得ら
れる。

Ｅ（Ｚ、t₀）＝E₀sin2πf_rf〔Ｚ（１／V_rf −１／V₀）−t₀＋φ₀′〕 (11) 動作中の電子光学効果が電極電圧に比例する限
り、第(11)式はこれらフオトンが見る摂動の尺度で
ある。伝搬とともに電子光学効果の符号変化を見
ないフオトンには、Ｚが変化するとともにＥ（Ｚ、
t₀）の符号が反転しないことが必要である。φ′＝
０となる時間軸上の原点を選び、t₀＝０で入るフ
オトンを考えることにより、第(11)式は次のように
なる。

Ｅ（Ｚ、Ｏ）＝E₀sin2πf_rf（１／V_rf−１／V₀）Ｚ(1
2) Ｅ（Ｚ、Ｏ）はもし 2πf_rf（１／V_rf−１／V₀）Ｚπ （13）又はＺ１／2f_rf（１／V_rf−１／V₀）^-1 （14）ならば符号を変えない。

V_rf／f_rf＝λ_rf／n_rf であることに注意すると、Ｚl₀＝λ_rf／2n_rf〔１−V_rf／V₀〕^-1 （15）を得る。この式は上で示した第(3)式により与えら
れる可干渉長に対する表式であり、第７図及び第
８図に示したことを証明している。すなわち、特
定の遷移距離ｌにおいて、変調信号のゼロ交差点
で入つたフオトンに対しては、Δβ又はｋの符号
反転はない。より具体的には、l₀に対応するrf波
長の場合、光信号及びrf信号間の効果は、l₀に等
しいかそれより小さな電極距離に対しては重要で
ない。

変調信号の実際の周波数を表すf_rfとして、ある
値ｆをもつ電界に対して第(11)式をとり、距離l₀で
極性の反転が起るとすれば、電極全体の長さＬに
渡り積分することにより、実効変調深さを導くこ
とができる。l₀は変調周波数の設計値を表すf_rfと
して、f₀の値を使い、第（15）式から計算でき
る。これから、以下の二つの式が得られる。

(a) 反転距離の偶数倍に対して（すなわち、Ｌ＝
l₀（ｎ＋１）、ｎは奇数） ∫E dz＝E₀l₀／α｛cos（ｎ＋１）α −cos nα／cosα｝cos〔2πft₀−（ｎ＋１）α〕
（16） (b) 反転距離の奇数倍に対して（すなわち、Ｌ＝
l₀（ｎ＋１）、ｎは偶数 ∫E dz＝E₀l₀／α｛sin nα／cosα−sin（ｎ＋１）α｝sin〔2πft₀−（ｎ＋１）α〕（17）ここで、α＝πf／2f₀である。

第（16）式及び（17）式のそれぞれは、変調周
波数ｆの関数である振幅項、変調信号のレプリカ
である時間による変動項及び変調周波数ｆ／f₀の
関数である位相シフトを含むことに気がつくであ
ろう。また、第８図に描かれた条件であるt₀＝１
１／4f₀及びｆ＝f₀の場合、Δβの積分値は、図に示されるように、ゼロであることにも気づくであろ
う。

第１１図は２，４及び８の部分を有するデバイ
スの場合の、規格化された変調周波数ｆ／f₀の関
数としての、振幅応答の変化を示す。ウオーク−
オフによる補償位相反転がない長さ2l₀の電極に
ついての結果も示されている。図からわかるよう
に、部分の数を増す効果は、変調帯を位相反転の
ない場合の、低域通過特性から、周波数f₀に中心
をもつ帯域通過特性に移動させることである。補
正されない場合、ｆ＝f₀では光変調は得られな
い。しかし、ここで提案した電極を用いることに
より、部分の数が増すとともに、振幅応答は増
し、一方変換帯域は減少する。従つて、所望の目
的が達成される。長さを加えることにより、変調
信号の周波数を下る必要なく、より低い変調電圧
の使用が可能になる。

第２図の変調器において、二つの外部電極２４
及び２５が示され、フインガー電極と説明されて
いる。しかし、これらの電極部分は省くことがで
き、これらを省くと外観は変るが、これらの動作
には影響を与えない。たとえば、第１２図は電極
６２及び６３を示し、その中でクロスハツチ部分
６２−１，６２−２，６３−１及び６３−２は省
かれており、電極は一対のフインガー電極から均
一な幅の凹凸型の電極に変つている。本発明の目
的に対しては、これら二つは等価であり、本発明
は各種の電極構成を用いて実施できることを示す
のに役立つ。

上に述べた議論において、説明のためすべての
間隔は等しい長さl₀をもつと仮定した。しかし、
最初の間隔及び最後のものはl₀に等しいかそれ以
下でもよいことが示された。もし、たとえば第１
の間隔がl₀より小さければ、第３図及び第７図中
で移動した垂直軸４２及び４３により示されるよ
うに、効果は変調信号の位相シフトと等価であ
る。同様に、もし最後の間隔がl₀より小さけれ
ば、第７図中の軸４４で示される点において、相
互作用間隔を終結させることである。しかし、他
のすべての点において、デバイスは上に述べたよ
うに動作する。

【図面の簡単な説明】

第１図は既知の進行波速度整合ゲートを示す説
明図、第２図は本発明に従う変調器を示す説明
図、第３図は変調信号の二つの異なる位相におい
て、変調器に入つたフオトンが見るΔβの変化を
示す説明図、第４図は時間の関数として、変調信
号の振幅変化を示す説明図、第５図及び第６図は
変調器に沿つた二つの隣接した距離における電界
の方向を示す説明図、第７図及び第８図は異なる
時刻に入つたフオトンに対する距離の関数として
のΔβの変化を示す説明図、第９図は本発明に従
う位相器を示す説明図、第１０図は本発明に従う
モード変換器を示す説明図、第１１図は異なる数
の部分を有するデバイスの振幅−周波数応答を示
す説明図、及び第１２図は電極の別の形状を示す
説明図である。〔主要部分の符号の説明〕、180度の位相シフト
を生じさせる手段……２４−１，２５−１，６２
−１，６３−１，６２−２，６３−２，７２−
１，７２−２，７３−１，７３−２、離間した間
隔……l₁〜l₅；l₀、ストリツプ……６０、電極…
…６２，６３、光導波路……２０，２１、中心電
極……２３、外部電極……２４，２５。

Claims

【特許請求の範囲】１１ないし複数の光導波路、及び該１ないし複
数の光導波路に結合され、電子−光学効果により
該１ないし複数の光導波路のパラメータを局部的
に変調する電気的導波路から成る進行波電子光学
デバイスにおいて、該１ないし複数の光導波路に沿つた縦方向に離
間した間隔で該パラメータの変調において180度
の位相シフトを生じさせる手段を設けたことを特
徴とするデバイス。２特許請求の範囲第１項に記載のデバイスであ
つて、電気的導波路は、プレーナ型ストリツプ伝
送線を構成する複数の電極から成り、 180度の位相シフトを生じさせる手段は、該１
ないし複数の光導波路に対し、電極を横方向にず
らすことから成ることを特徴とするデバイス。３特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のデ
バイスであつて、該デバイスは位相シフタであ
り、該１ないし複数の光導波路は、低屈折率の電
子−光学材料中に埋め込まれたストリツプから構
成された一つの光導波路から成り、電気的導波路は、ストリツプの順次続く長さに
渡り、交互に延びる二つの電極から成ることを特
徴とするデバイス。４特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のデ
バイスであつて、該デバイスは変調器であり、該
１ないし複数の光導波路は、一対の結合された光
導波路から成り、電気的導波路は、光導波路の縦方向に延びるス
トリツプ伝送線を形成する一対の外部電極間の中
心電極から成り、中心電極は、光導波路の長さ全
体に渡り、交互に屈曲して延びることを特徴とす
るデバイス。５特許請求の範囲第１項に記載のデバイスであ
り、該デバイスは、TE、TM相互のモード変換
器であり、該１ないし複数の光導波路は単一光導
波路から成り、電気的導波路はそれぞれ周期的に
分離されたフインガーから成り、パラメータの変調において180度の位相シフト
を生じさせる手段は、フインガーの周期に180度
の位相シフトを生じさせることを特徴とするデバ
イス。