JPH0361932B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0361932B2 JPH0361932B2 JP57203067A JP20306782A JPH0361932B2 JP H0361932 B2 JPH0361932 B2 JP H0361932B2 JP 57203067 A JP57203067 A JP 57203067A JP 20306782 A JP20306782 A JP 20306782A JP H0361932 B2 JPH0361932 B2 JP H0361932B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- refractive index
- waveguide
- electric field
- optical
- 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
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は低電圧動作を可能とした光スイツチに
関する。
関する。
(b) 技術の背景
ニオブ酸リチウム（LiNbO3）、タンタル酸リ
チウム（LiTaO3）などのような電気光学結晶上
にチタン（Ti）薄膜よりなる導波路パターンを
リフトオフ法によりリフトオフ法により形成し、
次にこれに熱処理を行つてTiを結晶内に拡散せ
しめ屈折率が基板結晶より増加した領域を作つた
ものは光導波路として使用されている。
チウム（LiTaO3）などのような電気光学結晶上
にチタン（Ti）薄膜よりなる導波路パターンを
リフトオフ法によりリフトオフ法により形成し、
次にこれに熱処理を行つてTiを結晶内に拡散せ
しめ屈折率が基板結晶より増加した領域を作つた
ものは光導波路として使用されている。
こゝで電気光学結晶はこれに電界を加えると屈
折率が変化することから、かゝる結晶基板上に形
成された光導波路を用いて光スイツチが実用化さ
れている。
折率が変化することから、かゝる結晶基板上に形
成された光導波路を用いて光スイツチが実用化さ
れている。
本発明は低電圧動作が可能な光スイツチに関す
るのである。
るのである。
(c) 従来技術と問題点
光導波路スイツチとしては方向性結合器スイツ
チ、全反射スイツチ等が知られている。
チ、全反射スイツチ等が知られている。
すなわち前者は例えばLiNbO3結晶基板上に数
［μｍ］程の僅かの間隔を保つて平行な光導波路
を形成すると共にこの上に電極を形成し、光の滲
み出し効果と電界による光導波路の屈折率変化を
利用して相互の光導波路の間で光スイツチングを
行うものである。
［μｍ］程の僅かの間隔を保つて平行な光導波路
を形成すると共にこの上に電極を形成し、光の滲
み出し効果と電界による光導波路の屈折率変化を
利用して相互の光導波路の間で光スイツチングを
行うものである。
然し製作に当つては高い寸法精度を必要とし、
温度依存性が強くまた素子長が長くなると云う問
題点がある。
温度依存性が強くまた素子長が長くなると云う問
題点がある。
また後者は交叉する２つの光導波路の交点上に
電極を設け光導波路に電界を加えることにより、
屈折率の小さい障壁を光導波路内に作り、この部
分で光を反射させて光の進行方向を変えスイツチ
ング作用を行なうものである。
電極を設け光導波路に電界を加えることにより、
屈折率の小さい障壁を光導波路内に作り、この部
分で光を反射させて光の進行方向を変えスイツチ
ング作用を行なうものである。
然しこの場合は高い動作電圧を必要とすると云
う問題点がある。
う問題点がある。
(d) 発明の目的
本発明は低電圧動作が可能な光スイツチを提供
することを目的とする。
することを目的とする。
(e) 発明の構成
本発明の目的は、電気光学結晶基板の一面に、
２本の入射光導波路と２本の出力光導波路および
該入出射光導波路間に長方形導波路が形成されて
いると共に、該電気光学結晶基板面には、前記長
方形導波路の中央部に電界印加により該長方形導
波路よりも狭い長方形の屈折率変化領域が形成さ
れるように、該電界印加用の第１電極と第２電極
および第３電極が設けられ、且つ該第１電極は前
記屈折率変化領域に対応して配置され、前記第２
電極と前記第３電極の各々は前記長方形導波路外
の両側に前記第１電極と平行に配置されており、
前記第１電極から前記第２電極および前記第３電
極の各々へまたは該第２電極および該第３電極の
各々から該第１電極へ前記屈折率変化領域を通つ
て該屈折率変化領域に対する前記電界の電気力線
が前記電気光学結晶基板の厚さ方向の垂直成分を
生ずるように、前記第１電極と前記第２電極およ
び前記第３電極間に前記電界発生用の電圧を印加
してなる光スイツチにより達成できる。
２本の入射光導波路と２本の出力光導波路および
該入出射光導波路間に長方形導波路が形成されて
いると共に、該電気光学結晶基板面には、前記長
方形導波路の中央部に電界印加により該長方形導
波路よりも狭い長方形の屈折率変化領域が形成さ
れるように、該電界印加用の第１電極と第２電極
および第３電極が設けられ、且つ該第１電極は前
記屈折率変化領域に対応して配置され、前記第２
電極と前記第３電極の各々は前記長方形導波路外
の両側に前記第１電極と平行に配置されており、
前記第１電極から前記第２電極および前記第３電
極の各々へまたは該第２電極および該第３電極の
各々から該第１電極へ前記屈折率変化領域を通つ
て該屈折率変化領域に対する前記電界の電気力線
が前記電気光学結晶基板の厚さ方向の垂直成分を
生ずるように、前記第１電極と前記第２電極およ
び前記第３電極間に前記電界発生用の電圧を印加
してなる光スイツチにより達成できる。
(f) 発明の実施例
本発明は電気光学結晶例えばＺ板LiNbO3結晶
基盤上に第１図に示すような長方形の導波域１を
もち、その上に電極２を設けると共にこの両側に
２本の入射光導波路３，４と２本の出射光導波路
５，６を備えた長方形の光回路素子７を用いて光
スイツチを行うものである。
基盤上に第１図に示すような長方形の導波域１を
もち、その上に電極２を設けると共にこの両側に
２本の入射光導波路３，４と２本の出射光導波路
５，６を備えた長方形の光回路素子７を用いて光
スイツチを行うものである。
例えば入射光導波路４からの入射光を何れかの
出射光導波路５，６へ選択的にスイツチさせるも
ので、これは長方形の導波域１にその方向と大き
さを変えて電界を垂直に与えることにより行うこ
とができる。
出射光導波路５，６へ選択的にスイツチさせるも
ので、これは長方形の導波域１にその方向と大き
さを変えて電界を垂直に与えることにより行うこ
とができる。
第１図において長方形の光回路素子７の両側に
設けてある２つの電極８，９は電界附与のための
電極であり、これは両電極の間に電圧を印加する
ことにより達成せられる。
設けてある２つの電極８，９は電界附与のための
電極であり、これは両電極の間に電圧を印加する
ことにより達成せられる。
第２図は第１図のXX′線における断面図であつ
て、長方形の導波域１の上に設けた電極２とこの
光回路素子７の両側に設けた２つの電極８，９の
間に電圧を印加すると破線で示すような電気力線
１０を生じ、この垂直成分により長方形の導波域
１の屈折率が変化し、スイツチ作用を行うことが
できる。
て、長方形の導波域１の上に設けた電極２とこの
光回路素子７の両側に設けた２つの電極８，９の
間に電圧を印加すると破線で示すような電気力線
１０を生じ、この垂直成分により長方形の導波域
１の屈折率が変化し、スイツチ作用を行うことが
できる。
然し乍らこのスイツチ作用を行うに必要な屈折
率の変化量は長方形の導波域に対する電極幅によ
つて大きく変化する。
率の変化量は長方形の導波域に対する電極幅によ
つて大きく変化する。
第３図は幅が15［μｍ］の長方形の導波域１の
上にこれと同面積の電極１１を設けた光回路素子
７についてスイツチ作用を行うのに必要な屈折率
差（△ｎ）と導波路長との関係を示すものであ
る。
上にこれと同面積の電極１１を設けた光回路素子
７についてスイツチ作用を行うのに必要な屈折率
差（△ｎ）と導波路長との関係を示すものであ
る。
すなわち第３図Ａは第１図の光回路素子７に対
応するもので入射光導波路４から単一モード光１
２を入射すると、電界により生ずる屈折率差（△
ｎ）に依存して長方形の導波域の中を左寄り次は
右寄りと光濃度分布が変化し乍ら伝播して行く。
応するもので入射光導波路４から単一モード光１
２を入射すると、電界により生ずる屈折率差（△
ｎ）に依存して長方形の導波域の中を左寄り次は
右寄りと光濃度分布が変化し乍ら伝播して行く。
例えば第３図Ｂの一点斜線１３で示すように光
回路素子７の電極に電圧を加えて導波域１に0.03
の屈折率差を生じた場合を考えると入射側から測
定して0.4［mm］の位置イでは光は導波域の全域に
互つて拡がり、0.8［mm］の位置ロでは左寄りに、
1.2［mm］の位置ハでは全域に拡がり、1.6［mm］の
位置ニでは右寄りにと移行し、以後このような変
化をしながら伝播して行く。
回路素子７の電極に電圧を加えて導波域１に0.03
の屈折率差を生じた場合を考えると入射側から測
定して0.4［mm］の位置イでは光は導波域の全域に
互つて拡がり、0.8［mm］の位置ロでは左寄りに、
1.2［mm］の位置ハでは全域に拡がり、1.6［mm］の
位置ニでは右寄りにと移行し、以後このような変
化をしながら伝播して行く。
それでこの第３図Ｂから導波路長が2.5［mm］の
光回路素子を用いる場合は矢印１４で示す範囲の
屈折率変化を起させればスイツチング作用をする
ことが判る。
光回路素子を用いる場合は矢印１４で示す範囲の
屈折率変化を起させればスイツチング作用をする
ことが判る。
すなわち0.0008の屈折率変化を起させれば光は
右寄りの導波路へ出射し、一方0.0025の屈折率変
化を起させれば左側の導波路へ出射する。
右寄りの導波路へ出射し、一方0.0025の屈折率変
化を起させれば左側の導波路へ出射する。
然し乍らこの構成では導波路長が１［mm］程度
の光回路素子７を実現することは不可能である。
の光回路素子７を実現することは不可能である。
本発明は長方形の導波域１に対する電極１１の
幅を狭くすることによりこれを実現するものであ
る。
幅を狭くすることによりこれを実現するものであ
る。
第４図はこの状態を示すもので同図Ａは導波域
１と電極との関係を示す平面図で、この実施例の
場合は幅１５［μｍ］の導波域に対し、幅６［μ
ｍ］の電極が設けられている。
１と電極との関係を示す平面図で、この実施例の
場合は幅１５［μｍ］の導波域に対し、幅６［μ
ｍ］の電極が設けられている。
また同図Ｂは第３図において屈折率差（△ｎ）
が0.004の場合を基準としてスイツチ作用を行う
のに必要な屈折率差（△ne）と導波路長との関係
を示した図である。
が0.004の場合を基準としてスイツチ作用を行う
のに必要な屈折率差（△ne）と導波路長との関係
を示した図である。
図から導波路長が１［mm］の光回路素子につい
て考えると基準値より−0.0008変化させれば左側
の導波路へ光が出射し一方0.0009変化させれば右
側の導波路へ出射することが判る。
て考えると基準値より−0.0008変化させれば左側
の導波路へ光が出射し一方0.0009変化させれば右
側の導波路へ出射することが判る。
以上のように本発明は電極１１の幅を導波域の
幅の１よりも狭く形成することにより光スイツチ
ングに必要な屈折率差を減少させるものである。
幅の１よりも狭く形成することにより光スイツチ
ングに必要な屈折率差を減少させるものである。
すなわち光回路素子の導波域１と電極１１の幅
が従来のように等しい場合は光回路素子への電界
附与により実現可能な屈折率変化範囲で光スイツ
チングを行うには第３図Ｂで判るように導波路長
の増加が避けられなかつたが本発明に係るように
電極１１の幅を導波域１より少なくすることによ
り導波路長の短い光回路素子の実現が可能となつ
た。
が従来のように等しい場合は光回路素子への電界
附与により実現可能な屈折率変化範囲で光スイツ
チングを行うには第３図Ｂで判るように導波路長
の増加が避けられなかつたが本発明に係るように
電極１１の幅を導波域１より少なくすることによ
り導波路長の短い光回路素子の実現が可能となつ
た。
(g) 発明の効果
本発明の実施により導波路長の短い光回路素子
を用いて低電圧で光スイツチ動作を行うことがで
きた。
を用いて低電圧で光スイツチ動作を行うことがで
きた。
第１図は本発明に係る光スイツチの平面図、第
２図は第１図のＸ−X´線における断面図、第３図
は光回路素子の導波域全面に電極を設けた場合で
同図Ａは平面図、Ｂは特性図または第４図は導波
域の中央部に電極を設ける場合で同図Ａは平面図
またＢはこの場合の特性図である。 図において、１は導波域、２，８，９，１１は
電極、３，４は入射光導波路、５，６は出射光導
波路、７は光回路素子、１０は電気力線。
２図は第１図のＸ−X´線における断面図、第３図
は光回路素子の導波域全面に電極を設けた場合で
同図Ａは平面図、Ｂは特性図または第４図は導波
域の中央部に電極を設ける場合で同図Ａは平面図
またＢはこの場合の特性図である。 図において、１は導波域、２，８，９，１１は
電極、３，４は入射光導波路、５，６は出射光導
波路、７は光回路素子、１０は電気力線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電気光学結晶基板の一面に、２本の入射光導
波路と２本の出力光導波路および該入出射光導波
路間に長方形導波路が形成されていると共に、 該電気光学結晶基板面には、前記長方形導波路
の中央部に電界印加により該長方形導波路よりも
狭い長方形の屈折率変化領域が形成されるよう
に、該電界印加用の第１電極と第２電極および第
３電極が設けられ、 且つ該第１電極は前記屈折率変化領域に対応し
て配置され、前記第２電極と前記第３電極の各々
は前記長方形導波路外の両側に前記第１電極と平
行に配置されており、 前記第１電極から前記第２電極および前記第３
電極の各々へまたは該第２電極および該第３電極
の各々から該第１電極へ前記屈折率変化領域を通
つて該屈折率変化領域に対する前記電界の電気力
線が前記電気光学結晶基板の厚さ方向の垂直成分
を生ずるように、前記第１電極と前記第２電極お
よび前記第３電極間に前記電界発生用の電圧を印
加してなる光スイツチ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20306782A JPS5993431A (ja) | 1982-11-19 | 1982-11-19 | 光スイツチ |
| EP83305761A EP0105693B1 (en) | 1982-09-30 | 1983-09-27 | Bipolar voltage controlled optical switch using intersecting waveguide |
| DE8383305761T DE3381598D1 (de) | 1982-09-30 | 1983-09-27 | Optischer bipolarschalter mit spannungssteuerung mittels sich kreuzenden wellenleitern. |
| US06/890,974 US4730884A (en) | 1982-09-30 | 1986-07-29 | Bipolar voltage controlled optical switch using intersecting waveguides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20306782A JPS5993431A (ja) | 1982-11-19 | 1982-11-19 | 光スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5993431A JPS5993431A (ja) | 1984-05-29 |
| JPH0361932B2 true JPH0361932B2 (ja) | 1991-09-24 |
Family
ID=16467789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20306782A Granted JPS5993431A (ja) | 1982-09-30 | 1982-11-19 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5993431A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6136726A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-21 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 光スイツチ |
| JPS6165223A (ja) * | 1984-09-07 | 1986-04-03 | Fujitsu Ltd | 導波路型光スイツチ |
| JPH0713685B2 (ja) * | 1984-09-11 | 1995-02-15 | 富士通株式会社 | 交叉導波路型光スイッチ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4012113A (en) * | 1975-12-17 | 1977-03-15 | Herwig Werner Kogelnik | Adjustable optical switch or modulator |
| FR2379086A1 (fr) * | 1977-01-31 | 1978-08-25 | Thomson Csf | Dispositif optique de transmission guidee a commande electrique |
| FR2465243A1 (fr) * | 1979-09-06 | 1981-03-20 | Thomson Csf | Commutateur electro-optique a commande electrique et circuit optique integre comprenant un tel commutateur |
| JPS57161837A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-05 | Nec Corp | Optical switching method |
-
1982
- 1982-11-19 JP JP20306782A patent/JPS5993431A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5993431A (ja) | 1984-05-29 |
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