JPH0310927B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0310927B2 JPH0310927B2 JP55187888A JP18788880A JPH0310927B2 JP H0310927 B2 JPH0310927 B2 JP H0310927B2 JP 55187888 A JP55187888 A JP 55187888A JP 18788880 A JP18788880 A JP 18788880A JP H0310927 B2 JPH0310927 B2 JP H0310927B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- light
- crystal substrate
- electro
- electrodes
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光変調器に係り、特に電気光学的光偏
向素子内部に電極を設け光フアイバーからの光を
レンズを通して直接に結晶バルク内に照射する光
変調器に関する。
向素子内部に電極を設け光フアイバーからの光を
レンズを通して直接に結晶バルク内に照射する光
変調器に関する。
従来、電気光学的光偏向素子を用いた光変調器
には導波路型光偏向素子があつた。これは、第１
図に示されているようにリチウムニオブ酸などの
結晶板１の平表面上に交鎖指電極２を取りつけ、
左方からの光線のうち一定偏波の波をプリズム３
にて分け、結晶板１上の導波路に沿つて光が直進
し、プリズム４により屈折されて取り出される。
前記交鎖指電極２に電圧が印加されると導波路内
に周期的な屈折率変化を生じて回折格子が形成さ
れ、いわゆるブラツグ回折が生じて光路が変化す
る。このような導波路型光偏向素子では光の結合
取り出し手段に問題があり、印加電界に対する結
晶内の屈折率変化は表面から数μｍ以下のごく浅
いところに光との相互作用領域が限定されてお
り、入射光の偏波面を厳しくそろえなくてはなら
ず、さらにブラツグ回折条件を満足させるように
前記交鎖指電極のパターンを高精度に調整するこ
とは極めてむずかしいなどの欠点があつた。
には導波路型光偏向素子があつた。これは、第１
図に示されているようにリチウムニオブ酸などの
結晶板１の平表面上に交鎖指電極２を取りつけ、
左方からの光線のうち一定偏波の波をプリズム３
にて分け、結晶板１上の導波路に沿つて光が直進
し、プリズム４により屈折されて取り出される。
前記交鎖指電極２に電圧が印加されると導波路内
に周期的な屈折率変化を生じて回折格子が形成さ
れ、いわゆるブラツグ回折が生じて光路が変化す
る。このような導波路型光偏向素子では光の結合
取り出し手段に問題があり、印加電界に対する結
晶内の屈折率変化は表面から数μｍ以下のごく浅
いところに光との相互作用領域が限定されてお
り、入射光の偏波面を厳しくそろえなくてはなら
ず、さらにブラツグ回折条件を満足させるように
前記交鎖指電極のパターンを高精度に調整するこ
とは極めてむずかしいなどの欠点があつた。
本発明の目的は、電気光学的光偏向素子内部に
電極を設け光フアイバーからの光をレンズを通し
て直接に結晶バルク内に照射することにより、光
偏波面依存性を必要とせず、光フアイバーをレン
ズを介して直接光変調素子に接触でき、高速度変
調が可能でさらに製造加工性が容易な光変調器を
提供するにある。
電極を設け光フアイバーからの光をレンズを通し
て直接に結晶バルク内に照射することにより、光
偏波面依存性を必要とせず、光フアイバーをレン
ズを介して直接光変調素子に接触でき、高速度変
調が可能でさらに製造加工性が容易な光変調器を
提供するにある。
上記目的を達成するために本発明は、複数本の
光フアイバーからなり、該光フアイバー端面が全
体として単一の凹面又は凸面を形成するように整
形し、該端面を対向させて配置された一対の光フ
アイバー束と、前記光フアイバー束の端面間に設
けられ、各端面の夫々に対して該端面と中心との
間隙を焦点距離とした２つの球体レンズと、該球
体レンズ間に設けられた電気光学的光偏向結晶基
板とからなり、前記電気光学的光偏向結晶基板に
は、一対又は複数対の光変調用電極棒が前記電気
光学的光偏向結晶基板内を通過する光路と平行に
設けられた一対又は複数対の貫通穴に嵌合挿入さ
れてなり、前記光変調用電極間の中心により各前
記光変調用電極方向と垂直方向に密度が変化する
電界を与え、前記電気光学的光偏向結晶基板内を
傾斜を持つて通過する光に対し前記光変調用電極
間の電界密度により偏向或いは透過させることを
特徴とする。
光フアイバーからなり、該光フアイバー端面が全
体として単一の凹面又は凸面を形成するように整
形し、該端面を対向させて配置された一対の光フ
アイバー束と、前記光フアイバー束の端面間に設
けられ、各端面の夫々に対して該端面と中心との
間隙を焦点距離とした２つの球体レンズと、該球
体レンズ間に設けられた電気光学的光偏向結晶基
板とからなり、前記電気光学的光偏向結晶基板に
は、一対又は複数対の光変調用電極棒が前記電気
光学的光偏向結晶基板内を通過する光路と平行に
設けられた一対又は複数対の貫通穴に嵌合挿入さ
れてなり、前記光変調用電極間の中心により各前
記光変調用電極方向と垂直方向に密度が変化する
電界を与え、前記電気光学的光偏向結晶基板内を
傾斜を持つて通過する光に対し前記光変調用電極
間の電界密度により偏向或いは透過させることを
特徴とする。
本発明の具体的実施例について第２図〜第６図
とともに説明する。第２図において５はリチウム
ニオブ酸の結晶基板であり、光路が通過する面は
ARコーテイングされている。６，６′は球体レ
ンズである。ここで球体レンズを使う理由は球体
レンズの場合は曲率半径Ｒが小さくすることがで
きるので、レンズ内の光路長も小さくなり位相が
乱れず結合損失も少くすることができるからであ
る。７，７′は光フアイバ束である。このフアイ
バ束中には互いに入出力の関係が同じ関係にある
ａ，ｂ，ｃ，ｄと示す４本のフアイバコアが入つ
ている。このフアイバコアの球体レンズ６，６′
に接触する面は凹面バフ研磨されている。これら
４本のフアイバコアａ，ｂ，ｃ，ｄと球体レンズ
６，６′との最適整合条件は、下記式により与え
られる。
とともに説明する。第２図において５はリチウム
ニオブ酸の結晶基板であり、光路が通過する面は
ARコーテイングされている。６，６′は球体レ
ンズである。ここで球体レンズを使う理由は球体
レンズの場合は曲率半径Ｒが小さくすることがで
きるので、レンズ内の光路長も小さくなり位相が
乱れず結合損失も少くすることができるからであ
る。７，７′は光フアイバ束である。このフアイ
バ束中には互いに入出力の関係が同じ関係にある
ａ，ｂ，ｃ，ｄと示す４本のフアイバコアが入つ
ている。このフアイバコアの球体レンズ６，６′
に接触する面は凹面バフ研磨されている。これら
４本のフアイバコアａ，ｂ，ｃ，ｄと球体レンズ
６，６′との最適整合条件は、下記式により与え
られる。
θ＝（ｌ−Ｆ）ｈ／F2（N0−１） …(1)
上記式においてθは光フアイバコアの光軸に対
するフアイバ凹面の傾斜角である。θ＞０の場合
は凹面研磨であるがθ＜０の場合は凸面研磨とな
る。ｌはレンズ間の光学長であり、レンズの屈折
率ｎに依存する値である。Ｆはレンズの焦点距離
でありレンズの曲率半径をＲとすればＦ＝nR／
２（ｎ−１）で与えられる。ｈは光フアイバー束
内の２つのフアイバーコア間の距離の1/2倍であ
る。N0はフアイバーコアの屈折率である。
するフアイバ凹面の傾斜角である。θ＞０の場合
は凹面研磨であるがθ＜０の場合は凸面研磨とな
る。ｌはレンズ間の光学長であり、レンズの屈折
率ｎに依存する値である。Ｆはレンズの焦点距離
でありレンズの曲率半径をＲとすればＦ＝nR／
２（ｎ−１）で与えられる。ｈは光フアイバー束
内の２つのフアイバーコア間の距離の1/2倍であ
る。N0はフアイバーコアの屈折率である。
次にリチウムニオブ酸、PLZT等の結晶基板内
には第３図のような構造で電極８，８′が対とな
つて入射光Ａに平行に設置されている。この結晶
基板は厚さが200μで１〜２mm角の板である。こ
の結晶板に、光フアイバコネクタへフアイバーを
埋めこむ際使用するレーザー加工等の技術によ
り、厚さ方向に互いに平行な２つの200〜300μの
径の穴を開けて、この穴に電極８，８′を埋めこ
るのである。電極間距離はできるだけ狭い方がよ
い。このような電極構造に電圧を印加すると、電
極間の電気力線の密度分布によつて、第３図のＮ
のような屈折率勾配が発生し、いわゆる光フアイ
バが形成された様な状態になる。なお変調能力を
上昇するために電極対は複数でもよい。
には第３図のような構造で電極８，８′が対とな
つて入射光Ａに平行に設置されている。この結晶
基板は厚さが200μで１〜２mm角の板である。こ
の結晶板に、光フアイバコネクタへフアイバーを
埋めこむ際使用するレーザー加工等の技術によ
り、厚さ方向に互いに平行な２つの200〜300μの
径の穴を開けて、この穴に電極８，８′を埋めこ
るのである。電極間距離はできるだけ狭い方がよ
い。このような電極構造に電圧を印加すると、電
極間の電気力線の密度分布によつて、第３図のＮ
のような屈折率勾配が発生し、いわゆる光フアイ
バが形成された様な状態になる。なお変調能力を
上昇するために電極対は複数でもよい。
このようにして、電極８，８′に電圧が印加さ
れない間は、フアイバコアａよりレンズ６を通過
して結晶基板５に入射した光は、第１図の１の光
路を通過してフアイバコアｄへ入射するが、電極
８，８′に電圧が印加されると、結晶基板内の前
述した屈折率勾配によつて光が偏向し、入射光
は、光路を通過してフアイバコアｃへ入射す
る。この電界偏向の場合の曲折率と偏向角との関
係は次式で与えられる。
れない間は、フアイバコアａよりレンズ６を通過
して結晶基板５に入射した光は、第１図の１の光
路を通過してフアイバコアｄへ入射するが、電極
８，８′に電圧が印加されると、結晶基板内の前
述した屈折率勾配によつて光が偏向し、入射光
は、光路を通過してフアイバコアｃへ入射す
る。この電界偏向の場合の曲折率と偏向角との関
係は次式で与えられる。
α＝2ne√２△ …(2)
△＝ne2−no2／2ne2 …(3)
ここで、αはｅボルトの電圧を電極に印加した
とこの偏向角、n0は、印加電圧０ボルトの場合の
結晶基板の屈折率である。neは印加電圧ｅボル
トの場合の結晶基板の屈折率である。上記式に基
づいて例えば印加電圧10V、電極間距離10μの場
合偏向角は約44゜となり、従来の光導波路型光偏
向素子に比べ数十〜数百倍の偏向角が得られる。
とこの偏向角、n0は、印加電圧０ボルトの場合の
結晶基板の屈折率である。neは印加電圧ｅボル
トの場合の結晶基板の屈折率である。上記式に基
づいて例えば印加電圧10V、電極間距離10μの場
合偏向角は約44゜となり、従来の光導波路型光偏
向素子に比べ数十〜数百倍の偏向角が得られる。
なお、偏向光束が最適条件で、フアイバａから
フアイバｃ又はｄへ、あるいはフアイバｂからフ
アイバｃ又はｄへカツプリングするためには、以
下の条件が成立することを必要とする。
フアイバｃ又はｄへ、あるいはフアイバｂからフ
アイバｃ又はｄへカツプリングするためには、以
下の条件が成立することを必要とする。
2h＝Ｆ・α …(4)
上式のパラメータについては既に説明されてあ
る。
る。
尚、電極としては第４図に示された板状のもの
８，８′でもよいが加工が極めてむずかしい事が
予想され。
８，８′でもよいが加工が極めてむずかしい事が
予想され。
又、応用例の１としては、第５図にあるように
電極８，８′に傾斜を作れば電極８，８′の縁の電
界により光Ａが偏向できる。
電極８，８′に傾斜を作れば電極８，８′の縁の電
界により光Ａが偏向できる。
この応用例で重要なことは電極８，８′の傾斜
部分ではさまれた所を光が通過するようにするこ
とが重要である。
部分ではさまれた所を光が通過するようにするこ
とが重要である。
これは電極の端部でか電界密度が変化している
ので、前記の如く光フアイバーと同じ状態になつ
ており、更に傾斜部分においては傾斜部にそつて
あたかも光フアイバーが形成されたようになつて
いるためである。さらに応用例の２としては結晶
基板５の上半分に電極板８，８′をつけ下半分に
は電極を取りつけないようにし、上半分を通過す
る光と下半分を通過する光とを半波長位相をずれ
させるように電極を設計すれば、AM波偏調も行
なうことがができる。
ので、前記の如く光フアイバーと同じ状態になつ
ており、更に傾斜部分においては傾斜部にそつて
あたかも光フアイバーが形成されたようになつて
いるためである。さらに応用例の２としては結晶
基板５の上半分に電極板８，８′をつけ下半分に
は電極を取りつけないようにし、上半分を通過す
る光と下半分を通過する光とを半波長位相をずれ
させるように電極を設計すれば、AM波偏調も行
なうことがができる。
上述の如く、本発明になる光変調器において、
電気光学的光偏向素子内部に電極を設け光フアイ
バーからの光をレンズを通して直接に結晶バルク
内に照射することにより、光偏波依存性を必要と
せず、光フアイバーをレンズを介して直接光変調
器に接触できるので、光路損失がなく、高速度変
調が可能でさらに製造加工が容易であり極めて効
率の良い偏向角が得られる等の特長を有する。
電気光学的光偏向素子内部に電極を設け光フアイ
バーからの光をレンズを通して直接に結晶バルク
内に照射することにより、光偏波依存性を必要と
せず、光フアイバーをレンズを介して直接光変調
器に接触できるので、光路損失がなく、高速度変
調が可能でさらに製造加工が容易であり極めて効
率の良い偏向角が得られる等の特長を有する。
第１図は従来例の光変調器の一実施例の図、第
２図は本発明の光変調器の一実施例の図、第３図
は第２図の結晶基板内の１の構造図、第４図は第
２図の結晶基板内の２の構造図、第５図は第２図
の結晶基板内の３の構造図、第６図は第２図の応
用例を示す図である。 １，５……電気光学的偏光結晶基板、２……交
鎖指電極、３，４……プリズム、６，６′……レ
ンズ、７，７′……光学フアイバー、８，８′……
電極。
２図は本発明の光変調器の一実施例の図、第３図
は第２図の結晶基板内の１の構造図、第４図は第
２図の結晶基板内の２の構造図、第５図は第２図
の結晶基板内の３の構造図、第６図は第２図の応
用例を示す図である。 １，５……電気光学的偏光結晶基板、２……交
鎖指電極、３，４……プリズム、６，６′……レ
ンズ、７，７′……光学フアイバー、８，８′……
電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数本の光フアイバーからなり、該光フアイ
バー端面が全体として単一の凹面又は凸面を形成
するように整形し、該端面を対向させて配置され
た一対の光フアイバー束と、 前記光フアイバー束の端面間に設けられ、各端
面の夫々に対して該端面と中心との間隙を焦点距
離とした２つの球体レンズと、 該球体レンズ間に設けられた電気光学的光偏向
結晶基板とからなり、 前記電気光学的光偏向結晶基板には、一対又は
複数対の光変調用電極棒が前記電気光学的光偏向
結晶基板内を通過する光路と平行に設けられた一
対又は複数対の貫通穴に嵌合挿入されてなり、 前記光変調用電極間の中心より各前記光変調用
電極方向と垂直方向に密度が変化する電界を与
え、前記電気光学的光偏向結晶基板内を傾斜を持
つて通過する光に対し前記光変調用電極間の電界
密度により偏向或いは透過させること を特徴とする光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18788880A JPS57112722A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Optical modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18788880A JPS57112722A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Optical modulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57112722A JPS57112722A (en) | 1982-07-13 |
| JPH0310927B2 true JPH0310927B2 (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=16213941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18788880A Granted JPS57112722A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Optical modulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57112722A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3737634A1 (de) * | 1987-11-06 | 1989-05-18 | Philips Patentverwaltung | Optisches mehrtorelement mit einem akustooptischen modulator |
| JP5240195B2 (ja) | 2007-06-19 | 2013-07-17 | 日本電気株式会社 | 光スイッチ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7706988A (nl) * | 1976-07-09 | 1978-04-11 | Xerox Corp | Elektro-optische modulator/deflector. |
| JPS54122134A (en) * | 1978-03-16 | 1979-09-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light crossbar switch |
| JPS55155302A (en) * | 1979-05-23 | 1980-12-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photo matrix switch |
-
1980
- 1980-12-29 JP JP18788880A patent/JPS57112722A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57112722A (en) | 1982-07-13 |
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