JPH01179021A - 方向性結合器型導波路光スイッチ - Google Patents
方向性結合器型導波路光スイッチInfo
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- JPH01179021A JPH01179021A JP92788A JP92788A JPH01179021A JP H01179021 A JPH01179021 A JP H01179021A JP 92788 A JP92788 A JP 92788A JP 92788 A JP92788 A JP 92788A JP H01179021 A JPH01179021 A JP H01179021A
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 10
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- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 10
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 abstract description 3
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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
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光通信用の光制御素子に関し、とくに、とり
得る２つの状態のうちどちらか一方の状態のときにはバ
イアス電圧を要さず、しかもクロストーク特性が優れる
方向性結合器型導波路光スィッチに関する。
得る２つの状態のうちどちらか一方の状態のときにはバ
イアス電圧を要さず、しかもクロストーク特性が優れる
方向性結合器型導波路光スィッチに関する。
光通信システムは実用化が進み、大容量や多機能を持つ
さらに高度のシステムへと開発が進められている。光伝
送網の交換機能、光データバスにおける端末間の高速接
続・切り替え等の新たな機能が求められており、それら
を可能にする光スイツチングネットワークの必要性が高
まってきている。
さらに高度のシステムへと開発が進められている。光伝
送網の交換機能、光データバスにおける端末間の高速接
続・切り替え等の新たな機能が求められており、それら
を可能にする光スイツチングネットワークの必要性が高
まってきている。
現在実用されている光スィッチは、プリズム、ミラー、
ファイバ等を機械的に移動させるものであり、低速で信
頼性が不十分であること、形状が大きくマトリクス化に
は不適当などの欠点がある。これを解決する手段として
開発が進められているものは、基板上に設置した光導波
路を用いた導波路型のスイッチであり、高速、多素子の
集積化が可能、高信頼などの特長がある。特にニオブ酸
リチウム（Ｌｉｍｂ’ｓ）結晶などの強誘電体材料を用
いたものは、光吸収が小さく低損失であること、大きな
電気光学効果を有しているため高能率であるなどの特長
を持つ。
ファイバ等を機械的に移動させるものであり、低速で信
頼性が不十分であること、形状が大きくマトリクス化に
は不適当などの欠点がある。これを解決する手段として
開発が進められているものは、基板上に設置した光導波
路を用いた導波路型のスイッチであり、高速、多素子の
集積化が可能、高信頼などの特長がある。特にニオブ酸
リチウム（Ｌｉｍｂ’ｓ）結晶などの強誘電体材料を用
いたものは、光吸収が小さく低損失であること、大きな
電気光学効果を有しているため高能率であるなどの特長
を持つ。
導波路型スイッチのデバイス方式としては、これまで数
多くの方式が発明されているが、比較的動作電圧が低い
、光透過方向に終始チャンネル導波路で構成されている
ため光の放射損失が小さいなどの利点から、コブラ型の
方向性結合器型の光スィッチが多く利用されている。
多くの方式が発明されているが、比較的動作電圧が低い
、光透過方向に終始チャンネル導波路で構成されている
ため光の放射損失が小さいなどの利点から、コブラ型の
方向性結合器型の光スィッチが多く利用されている。
コブラ型の方向性結合器型の光スィッチの構造及び動作
原理は、方向性結合器に電圧を印加しないときには一方
の導波路の光が他方の導波路にすべて移行する（この状
態をクロス状態と一般に称し、×の記号を用いて表され
ている）ように、近接して配置する位相定数が同一の２
本の光導波路の結合部長を設定しておき、適切な電圧を
印加したときには、２つの導波路の位相定数が異なって
くるため、一方から他方への光の結合は生ぜず（この状
態をバー状態と一般に称し、＝の記号を用いて表されて
いる）、光は入射した一方の導波路をそのまま進む、と
いう、Ｘ状態、＝状態の２つの状態を選択することによ
ってスイッチングが実現されるものである。
原理は、方向性結合器に電圧を印加しないときには一方
の導波路の光が他方の導波路にすべて移行する（この状
態をクロス状態と一般に称し、×の記号を用いて表され
ている）ように、近接して配置する位相定数が同一の２
本の光導波路の結合部長を設定しておき、適切な電圧を
印加したときには、２つの導波路の位相定数が異なって
くるため、一方から他方への光の結合は生ぜず（この状
態をバー状態と一般に称し、＝の記号を用いて表されて
いる）、光は入射した一方の導波路をそのまま進む、と
いう、Ｘ状態、＝状態の２つの状態を選択することによ
ってスイッチングが実現されるものである。
このタイプの方向性結合器型の光スィッチは上記のよう
な特長を持つ反面、電圧を印加しない時のＸ状態におけ
る、本来出力させたくない導波路からの充分に低い光出
力、すなわち高いクロストーク特性を確保するためには
、結合部長を極めて精度よく設定しておくことが必要で
ある。しかしながら、現実の光導波路の製作技術ではこ
れを満たすことが困難である。
な特長を持つ反面、電圧を印加しない時のＸ状態におけ
る、本来出力させたくない導波路からの充分に低い光出
力、すなわち高いクロストーク特性を確保するためには
、結合部長を極めて精度よく設定しておくことが必要で
ある。しかしながら、現実の光導波路の製作技術ではこ
れを満たすことが困難である。
コブラ型の方向結合器型導波路光スィッチの製作精度を
緩和するためのデバイス方式として、デルタベータ（Δ
β）反転法が発明された。このΔβ反反転法、方向性結
合器に電圧を印加するための電極を光透過方向に２分割
し、電界方向を反転させるもので、これによって、ある
長さ以上に結合部長が設定してあれば、２つの電圧値の
間で動作させることによって、×および＝が実現できる
ののである。
緩和するためのデバイス方式として、デルタベータ（Δ
β）反転法が発明された。このΔβ反反転法、方向性結
合器に電圧を印加するための電極を光透過方向に２分割
し、電界方向を反転させるもので、これによって、ある
長さ以上に結合部長が設定してあれば、２つの電圧値の
間で動作させることによって、×および＝が実現できる
ののである。
これによって、常にバイアス電圧を掛けておきさえすれ
ば、高いクロストーク特性のＸ状態は確保できるものの
、難点がある。すなわち、その典型的なものは、単一の
スイッチではなく、多数のスイッチを集積したマトリク
ススイッチを構成したとき、各エレメントのバイアス電
圧は一定とはならずばらつきを生ずる。このような場合
、全てのエレメントに対してバイアス電圧の値を調節し
て与えることは、事実上困難である。
ば、高いクロストーク特性のＸ状態は確保できるものの
、難点がある。すなわち、その典型的なものは、単一の
スイッチではなく、多数のスイッチを集積したマトリク
ススイッチを構成したとき、各エレメントのバイアス電
圧は一定とはならずばらつきを生ずる。このような場合
、全てのエレメントに対してバイアス電圧の値を調節し
て与えることは、事実上困難である。
このように、多数のスイッチを集積したマトリクススイ
ッチを構成するためには、バイアスを必要としないデバ
イス方式が望まれる。
ッチを構成するためには、バイアスを必要としないデバ
イス方式が望まれる。
本発明の目的は、上述の従来の導波路型光スイッチの欠
点を取り除き、とり得る２つの状態のうち一方の状態に
あるときにはバイアス電圧を要さず、しかもクロストー
ク特性が優れる方向性結合器型導波路光スィッチを提供
することにある。
点を取り除き、とり得る２つの状態のうち一方の状態に
あるときにはバイアス電圧を要さず、しかもクロストー
ク特性が優れる方向性結合器型導波路光スィッチを提供
することにある。
本発明によれば、２板ニオブ酸リチウム結晶上に２本の
チャンネル光導波路を互いに近接して平行に、しかも曲
率が正と負の円の曲線を連ねて光透過方向に８字を描く
ように形成し、該２本のチャンネル光導波路の上にその
蛇行に沿って電界印加電極を設置することにより、バイ
アス電圧を要さず、しかもクロストーク特性が優れる方
向性結合器型導波路光スィッチが得られる。
チャンネル光導波路を互いに近接して平行に、しかも曲
率が正と負の円の曲線を連ねて光透過方向に８字を描く
ように形成し、該２本のチャンネル光導波路の上にその
蛇行に沿って電界印加電極を設置することにより、バイ
アス電圧を要さず、しかもクロストーク特性が優れる方
向性結合器型導波路光スィッチが得られる。
以下本発明を実施例に基づき図面を用いて詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例である方向性結合器型光スイ
ッチの構造を示す上面図である。１はＬｉＮｂＯ３結晶
板であり、基板方位は２板（即ち基板に立てた法線は２
軸）に選んである。結晶基板にＴｉ等を拡散して結晶基
板上に近接して設けた２本の光導波路２および３と、こ
れらの導波路の上にその蛇行に沿って設け、スイッチ電
圧を印加するための電極４〜７で構成されている。
ッチの構造を示す上面図である。１はＬｉＮｂＯ３結晶
板であり、基板方位は２板（即ち基板に立てた法線は２
軸）に選んである。結晶基板にＴｉ等を拡散して結晶基
板上に近接して設けた２本の光導波路２および３と、こ
れらの導波路の上にその蛇行に沿って設け、スイッチ電
圧を印加するための電極４〜７で構成されている。
２本の光導波路は、導波路幅が等しく互いに平行で方向
性結合器を構成している。ただし、この方向性結合器の
形状は通常の直線形状ではなく、Ｓ字曲線の形状を持た
せである。そして凸の部分の曲率の凹の部分の曲率〈す
なわち、導波路２ａと導波路３ｂ。）とは等しくし、そ
の長さも等しい、導波路３ａと導波路２ｂも同様の関係
にある。
性結合器を構成している。ただし、この方向性結合器の
形状は通常の直線形状ではなく、Ｓ字曲線の形状を持た
せである。そして凸の部分の曲率の凹の部分の曲率〈す
なわち、導波路２ａと導波路３ｂ。）とは等しくし、そ
の長さも等しい、導波路３ａと導波路２ｂも同様の関係
にある。
平行でかつ曲率を持った方向性結合器（第１図で云えば
、対称線Ａ−Ｂを境にした右半分または左半分のみの方
向性結合器の部分に対応）の結合特性については検討が
行われている（たとえば、アプライド・オプティックス
誌、第１９巻、第３号、３９８−４０３頁に掲載されて
いる論文“曲率をなせる誘電体導波路間の結合（Ｃｏｕ
ｐｌｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｕｒ−ｗｅｄ ｄｉｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ ｗｆｖｅｇｕｉｄｅｓ） ’ ） 、
この論文の解析するところによれば、同一の導波路幅と
曲率中心を有して平行する曲線形の結合導波路では、曲
率半径が無限大では通常の直線形の方向性結合特性を示
し、曲率半径が小さくなるにしたがい、一方の導波路の
光エネルギーが他方の導波路にすべて乗り移る（完全結
合）ことがなく、不完全な結合しか起こらなくなる。或
曲率半径以下では（例えば、この論文の計算例では半径
３０〜４０ｍｍ以下）、このことは、２つの導波路間に
位相定数差が生じていることを意味し、ち２うど、直線
形の方向性結合器で電界を印加することによって、＝状
態が生じているのと等価と理解される。
、対称線Ａ−Ｂを境にした右半分または左半分のみの方
向性結合器の部分に対応）の結合特性については検討が
行われている（たとえば、アプライド・オプティックス
誌、第１９巻、第３号、３９８−４０３頁に掲載されて
いる論文“曲率をなせる誘電体導波路間の結合（Ｃｏｕ
ｐｌｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｕｒ−ｗｅｄ ｄｉｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ ｗｆｖｅｇｕｉｄｅｓ） ’ ） 、
この論文の解析するところによれば、同一の導波路幅と
曲率中心を有して平行する曲線形の結合導波路では、曲
率半径が無限大では通常の直線形の方向性結合特性を示
し、曲率半径が小さくなるにしたがい、一方の導波路の
光エネルギーが他方の導波路にすべて乗り移る（完全結
合）ことがなく、不完全な結合しか起こらなくなる。或
曲率半径以下では（例えば、この論文の計算例では半径
３０〜４０ｍｍ以下）、このことは、２つの導波路間に
位相定数差が生じていることを意味し、ち２うど、直線
形の方向性結合器で電界を印加することによって、＝状
態が生じているのと等価と理解される。
本実施例では、第１図に示すごとくに、曲線部を凹凸組
み合わせて構成しである。この方向性結合器は、対称線
Ａ−Ｂを境にして、左側（すなわち、導波路２ａおよび
３ａで構成される部分）では、２つの導波路間には正の
Δβがあり、右側（すなわち、導波路２ｂおよび３ｂで
構成される部分）では負のΔβが存在する、云う成れば
、Δβ反転が自動的にくくりつけになっている。したが
って、電界を印加しない状態では、自動的に＝状態が保
証されている。つぎに、導波路上に設けた電極４〜７に
、このくくりつけになっているΔβを補償するように電
圧を印加する。或電圧値でこのΔβは相殺され、×状態
となる。上述のΔβ反転法の教えるところによれば、こ
の電圧値は必ず存在する。
み合わせて構成しである。この方向性結合器は、対称線
Ａ−Ｂを境にして、左側（すなわち、導波路２ａおよび
３ａで構成される部分）では、２つの導波路間には正の
Δβがあり、右側（すなわち、導波路２ｂおよび３ｂで
構成される部分）では負のΔβが存在する、云う成れば
、Δβ反転が自動的にくくりつけになっている。したが
って、電界を印加しない状態では、自動的に＝状態が保
証されている。つぎに、導波路上に設けた電極４〜７に
、このくくりつけになっているΔβを補償するように電
圧を印加する。或電圧値でこのΔβは相殺され、×状態
となる。上述のΔβ反転法の教えるところによれば、こ
の電圧値は必ず存在する。
このように、電圧を印加しない状態では＝状態が確保さ
れ、電圧を印加した時には×状態が得られる。とくに、
多数のスイッチエレメントを集積して形成する場合でも
、導波路の曲率半径を一定の値以下に設定しておけば、
導波路作成プロセスで生じるばらつきを吸収して、全て
のエレメントが電圧を印加しない状態で＝状態が揃って
得られ、しかも従来の直線形Δβ反転方式で必要となる
バイアス電圧を必要としない。
れ、電圧を印加した時には×状態が得られる。とくに、
多数のスイッチエレメントを集積して形成する場合でも
、導波路の曲率半径を一定の値以下に設定しておけば、
導波路作成プロセスで生じるばらつきを吸収して、全て
のエレメントが電圧を印加しない状態で＝状態が揃って
得られ、しかも従来の直線形Δβ反転方式で必要となる
バイアス電圧を必要としない。
以上説明のように、本発明によればバイアス電′圧を要
さず、しかもクロストーク特性が優れる方向性結合器型
導波路光スィッチが得られる。
さず、しかもクロストーク特性が優れる方向性結合器型
導波路光スィッチが得られる。
第１図は本発明の一実施例の構造を説明する上面図であ
る。 １はＬｉＮｂＯ３結晶基板、２ａ、ｂ及び３ａ。 ｂは光導波路、４〜７は電極である。
る。 １はＬｉＮｂＯ３結晶基板、２ａ、ｂ及び３ａ。 ｂは光導波路、４〜７は電極である。
Claims (1)
- ｚ板ニオブ酸リチウム結晶上に２本のチャンネル光導波
路を互いに近接して平行に、しかも曲率が正と負の円の
曲線を連ねて光透過方向にＳ字を描くように形成し、該
２本のチャンネル光導波路の上にその蛇行に沿って電界
印加電極を設置することを特徴とする方向性結晶器型導
波路光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP92788A JPH0727147B2 (ja) | 1988-01-05 | 1988-01-05 | 方向性結合器型導波路光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP92788A JPH0727147B2 (ja) | 1988-01-05 | 1988-01-05 | 方向性結合器型導波路光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01179021A true JPH01179021A (ja) | 1989-07-17 |
| JPH0727147B2 JPH0727147B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=11487324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP92788A Expired - Lifetime JPH0727147B2 (ja) | 1988-01-05 | 1988-01-05 | 方向性結合器型導波路光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727147B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009205154A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-09-10 | Anritsu Corp | 光変調デバイス |
-
1988
- 1988-01-05 JP JP92788A patent/JPH0727147B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009205154A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-09-10 | Anritsu Corp | 光変調デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0727147B2 (ja) | 1995-03-29 |
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