JPH0364048B2 - - Google Patents

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JPH0364048B2
JPH0364048B2 JP4184485A JP4184485A JPH0364048B2 JP H0364048 B2 JPH0364048 B2 JP H0364048B2 JP 4184485 A JP4184485 A JP 4184485A JP 4184485 A JP4184485 A JP 4184485A JP H0364048 B2 JPH0364048 B2 JP H0364048B2
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JP
Japan
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waveguide
refractive index
optical switch
distance
waveguides
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JP4184485A
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Japanese (ja)
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JPS6211831A (en
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Hideaki Okayama
Keisuke Watanabe
Shigehiro Kusumoto
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPH0364048B2 publication Critical patent/JPH0364048B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/29Devices 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
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3132Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は導波型光スイツチ素子、特に導波路
中を進む光の進行方向を電気的に制御出来る導波
型光スイツチ素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a waveguide type optical switch element, and particularly to a waveguide type optical switch element that can electrically control the traveling direction of light traveling in a waveguide.

(従来の技術) 従来、方向性結合器を用いた、偏波依存性のな
い光スイツチ素子が提案されている(文献:
Appl.Phys.Lett.35(10),15 November 1979,
p748−750及び文献:IEEE JOURNAL OF
QUANTUM ELECTRONICS,QE−18(10)、
(1982)、p1772−1779)。
(Prior Art) Conventionally, an optical switch element using a directional coupler and having no polarization dependence has been proposed (Reference:
Appl.Phys.Lett. 35 (10), 15 November 1979,
p748−750 and literature: IEEE JOURNAL OF
QUANTUM ELECTRONICS, QE−18 (10),
(1982), p1772−1779).

ここに開示されている光スイツチ素子は
LiNbO3の基板にTiを拡散して導波路を形成した
タイプのものである。この構造は、第5図に平面
図で概略的に示すように、幅が一定で直線ストラ
イプ状の第一導波路1と、幅が一定の曲線ストラ
イプ状の第二導波路2とを基板上に設け、さらに
第一導波路1上に第一電極3を設け、第二導波路
2上に第二電極4及び第三電極5を設けた構造と
なつている。第一電極3をアース側電極とし、第
二及び第三電極4及び5を制御電極として用いて
いる。
The optical switch element disclosed here is
This type has a waveguide formed by diffusing Ti into a LiNbO 3 substrate. As schematically shown in a plan view in FIG. 5, this structure has a first waveguide 1 in the form of straight stripes with a constant width and a second waveguide 2 in the form of curved stripes with a constant width on a substrate. Further, a first electrode 3 is provided on the first waveguide 1, and a second electrode 4 and a third electrode 5 are provided on the second waveguide 2. The first electrode 3 is used as a ground side electrode, and the second and third electrodes 4 and 5 are used as control electrodes.

この素子構造において、電極3の上側端縁から
下側端縁の方向を導波方向とし及びこの上側端縁
からの導波距離をzとし電極3の下側端縁までの
導波距離(素子長)をLとする。また、第一及び
第二導波路1及び2間の間隔をdとし、この間隔
dは第二及び第三電極4及び5の中間で最小とな
るように距離zに応じて順次に変化する構造とな
つている。この構造では、第二導波路2上の第二
及び第三電極4及び5にそれぞれ等しい電圧を可
変印加すると、あるしきい値電圧以上の広い範囲
にわたつて高い消光比(すなわち比の値が大き
い)のバー(Bar)状態が得られる。
In this element structure, the direction from the upper edge of the electrode 3 to the lower edge is the waveguiding direction, and the waveguiding distance from this upper edge is z, and the waveguiding distance to the lower edge of the electrode 3 (element length) is L. In addition, the spacing between the first and second waveguides 1 and 2 is d, and the structure is such that the spacing d sequentially changes according to the distance z so that it becomes minimum between the second and third electrodes 4 and 5. It is becoming. In this structure, when equal voltages are applied variably to the second and third electrodes 4 and 5 on the second waveguide 2, a high extinction ratio (i.e., a ratio value) is obtained over a wide range above a certain threshold voltage. A bar state of (large) is obtained.

第5図に示す従来構造の光スイツチ素子は、こ
のような性質をもつた(しきい値をもつた)バー
状態が得られる現象を利用したものである。
The optical switch element of the conventional structure shown in FIG. 5 utilizes the phenomenon of obtaining a bar state having such properties (having a threshold value).

一般に、方向性結合器を用いた光スイツチ素子
では、先ず、結合長が素子長に一致するように作
製し、二分割された第二及び第三電極4及び5に
それぞれ+及び−の電圧を印加して結合長の微調
整を図り、一方の導波路1又は2の入力ポート
(z=0)に入力した光を他方の導波路2又は1
に乗り移らせてその出力ポート(z=L)から出
力させる、いわゆる、クロス(cross)状態を得
ている。
Generally, in an optical switch element using a directional coupler, first, the coupling length is made to match the element length, and + and - voltages are applied to the second and third electrodes 4 and 5, which are divided into two. The light input to the input port (z=0) of one waveguide 1 or 2 is transferred to the other waveguide 2 or 1 by applying a
A so-called cross state is obtained in which the signal is transferred to the output port (z=L) and output from the output port (z=L).

他方、一方の導波路1又は2の入力ポートに入
力した光を直進させて同一の導波路1又は2の出
力ポートから出力させる、いわゆる、バー状態
は、第二及び第三電極4及び5に一様に同一の電
圧を印加して得ている。
On the other hand, in the so-called bar state, in which light input to the input port of one waveguide 1 or 2 is made to travel straight and output from the output port of the same waveguide 1 or 2, the second and third electrodes 4 and 5 Obtained by uniformly applying the same voltage.

ところで、通常、基板に使用しているLiNbO3
の異常光に対する電気光学効果は常光に対するよ
りも三倍大きく、これがため、異常光の等価屈折
率差は常光のそれよりも3倍大きい。従つて、常
光に対しレバー状態が得られるような電圧を印加
しておけば、異常光に対して高い消光比のバー状
態を得ることが出来る。
By the way, LiNbO 3 which is usually used for the substrate
The electro-optic effect for the extraordinary light is three times larger than for the ordinary light, so the equivalent refractive index difference of the extraordinary light is three times larger than that of the ordinary light. Therefore, if a voltage is applied to obtain a lever state for ordinary light, a bar state with a high extinction ratio can be obtained for extraordinary light.

また、常光及び異常光に対してクロス状態を得
るには、常光及び異常光の両方に対して結合長が
一致しかつこの結合長が素子長とほぼ一致するよ
うに設計と作成条件を決定し、そして、二分割電
極4及び5に+及び−の電圧をそれぞれ印加して
結合長の微調整を行つて素子長と結合長とを完全
に一致させれば良い。
In addition, in order to obtain a cross state for ordinary and extraordinary light, the design and manufacturing conditions must be determined so that the coupling length for both ordinary and extraordinary light is the same, and this coupling length is approximately equal to the element length. Then, by applying + and - voltages to the two-part electrodes 4 and 5, respectively, and finely adjusting the bond length, the element length and the bond length may be perfectly matched.

(発明が解決しようとする問題点) 上述した方法では、常光及び異常光の両方に対
して高い消光比のバー状態を容易に得ることが出
来る。
(Problems to be Solved by the Invention) With the method described above, a bar state with a high extinction ratio for both ordinary light and extraordinary light can be easily obtained.

しかしながら、上述したように、偏光の種類に
より電気光学効果の大きさが異なることに起因し
て、クロス状態を得る場合に両方の光を制御しよ
うとすると、一方のみ光を制御する場合に比べて
等価屈折率差や、結合係数の値等の作製条件の許
容範囲が著しく狭くなり、これがため、高い消光
比を得ることは容易でなかつた。
However, as mentioned above, due to the fact that the magnitude of the electro-optic effect differs depending on the type of polarization, when trying to control both lights when obtaining a cross state, compared to controlling only one light, The allowable range of manufacturing conditions such as the difference in equivalent refractive index and the value of the coupling coefficient has become significantly narrower, making it difficult to obtain a high extinction ratio.

この発明の目的はクロス状態を得るための作製
条件を緩和し、高い消光比を得しかも簡単な電圧
制御によつて動作する導波型光スイツチ素子を提
供することにある。
It is an object of the present invention to provide a waveguide type optical switch element which relaxes the manufacturing conditions for obtaining a cross state, obtains a high extinction ratio, and operates by simple voltage control.

(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、こ発明によれば、
相互間の結合係数が、相互間の間隔を光スイツチ
の導波の出発点から終点までの、導波距離に応じ
て順次に変えることによつて、この導波距離に応
じて順次に変わるように設けられた第一及び第二
導波路と、これら導波路に関連させて設けられた
電極とを基板上に具える導波型光スイツチ素子に
おいて、 これら第一及び第二導波路の等価屈折率差が前
述の導波距離の中点で零となりかつ導波の出発点
および終点に向うに従つて増大するようすると共
に、導波の出発点では第一導波路の等価屈折率が
第二導波路の等価屈折率よりも大となりおよび導
波の終点では、逆に、第二導波路の等価屈折率が
第一導波路の等価屈折率よりも大となるように、
これら第一及び第二導波路の両者又は一方の幅を
この距離に応じて変化させてなる ことを特徴とする。
(Means for solving the problem) In order to achieve this objective, according to the present invention,
By sequentially changing the mutual spacing according to the waveguide distance from the starting point to the end point of the waveguide of the optical switch, the mutual coupling coefficient can be changed sequentially according to the waveguide distance. In a waveguide type optical switch element comprising first and second waveguides provided on a substrate and electrodes provided in relation to these waveguides, the equivalent refraction of these first and second waveguides is The index difference becomes zero at the midpoint of the waveguiding distance and increases toward the starting point and ending point of the waveguiding, and at the starting point of the waveguiding, the equivalent refractive index of the first waveguide becomes the second waveguide. is larger than the equivalent refractive index of the waveguide, and conversely, at the end point of the waveguide, the equivalent refractive index of the second waveguide is larger than the equivalent refractive index of the first waveguide.
It is characterized in that the width of both or one of the first and second waveguides is changed according to this distance.

さらに、この発明の実施に当り、電極を制御電
極及びアース側電極とし、この制御電極を前述の
第一導波路上に設け、このアース側電極をこれら
第一及び第二導波路外に設けるのが好適である。
Furthermore, in carrying out the present invention, the electrodes are used as a control electrode and a ground side electrode, the control electrode is provided on the first waveguide, and the ground side electrode is provided outside of the first and second waveguides. is suitable.

(作用) この発明によれば、二つの導波路間の間隔を導
波方向の導波距離に応じて変化させることによ
り、結合係数に重み付けを行つていることに追加
して、導波路の幅を変化させることによつて導波
路間の等価屈折率差に、素子中央部で零となりか
つ両端縁に向うに従つて増大するように、重み付
けを行つているので、クロス状態を得るための等
価屈折率差の範囲が広くなり、従つて、偏波依存
性のない光スイツチ素子を構成した場合に容易に
クロス状態が得られる。
(Function) According to the present invention, in addition to weighting the coupling coefficient by changing the interval between two waveguides according to the waveguide distance in the waveguide direction, the width of the waveguide is By changing the , the equivalent refractive index difference between the waveguides is weighted so that it becomes zero at the center of the element and increases toward both edges, so the equivalent refractive index difference to obtain the cross state is The range of the refractive index difference is widened, and therefore, when an optical switch element without polarization dependence is constructed, a cross state can be easily obtained.

さらに、結合係数の値に対する条件が緩やかに
なるので、偏波依存性のない光スイツチ素子を構
成した場合、常光及び異常光の結合係数を一致さ
せる必要がない。
Furthermore, since the conditions for the value of the coupling coefficient are relaxed, when an optical switch element without polarization dependence is constructed, it is not necessary to match the coupling coefficients of ordinary light and extraordinary light.

さらに、バー状態に対しては、偏波によらず高
い消光比が得られる。
Furthermore, for a bar state, a high extinction ratio can be obtained regardless of polarization.

さらに、電圧を印加するのはバー状態の場合だ
けであるので、電圧制御が簡単かつ容易となる。
Furthermore, since voltage is applied only in the bar state, voltage control becomes simple and easy.

(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の実施例につ
き説明する。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図Aはこの発明の導波型光スイツチ素子の
一実施例を概略的に示す線図である。同図におい
て、21及び22は第一及び第二導波路で、これ
らは基板に形成されている。尚、この基板として
例えばLiNbO3−z等のような、図の紙面に垂直
な方向の電場に対して、ポツケルス効果による屈
折率の変化が大きい物質で形成された基板を用い
ている。23及び24はこれら導波路21及び2
2上にそれぞれ設けた第一及び第二電極であり、
これら電極の一方の端縁を光スイツチ素子の導波
の出発点(z=0の点)とし、他方の端縁を導波
の終点(z=Lの点)とする。
FIG. 1A is a diagram schematically showing an embodiment of the waveguide type optical switch element of the present invention. In the figure, 21 and 22 are first and second waveguides, which are formed on the substrate. Note that this substrate is made of a material such as LiNbO 3 -z, which has a large change in refractive index due to the Pockels effect with respect to an electric field in a direction perpendicular to the plane of the drawing. 23 and 24 are these waveguides 21 and 2
first and second electrodes respectively provided on 2;
One edge of these electrodes is taken as the starting point of waveguide of the optical switch element (the point where z=0), and the other edge is taken as the end point of the waveguide (the point where z=L).

この実施例においては、z=0の点から導波距
離(伝搬距離ともいう)zの増加に応じて21の
幅を順次に広げ、こうすることにより、等価屈折
率が導波距離とともに増加するように設計してあ
る。一般には、この幅の増加に従つて等価屈折率
は大きくなる。
In this example, the width of 21 is sequentially increased as the waveguide distance (also called propagation distance) increases from the point z=0, and by doing this, the equivalent refractive index increases with the waveguide distance. It is designed as such. Generally, the equivalent refractive index increases as the width increases.

さらに、第二導波路22は第一導波路21に対
してある曲率を以つて湾曲させて配置して、これ
ら導波路21及び22間の間隔dが素子の中点で
最小となりかつzの増大に従つて変化するように
構成し、これにより21及び22間の結合係数が
導波距離zの増大に応じて変化するようになして
いる。一般には、この間隔が拡がるにつれて結合
係数は小さくなる。
Further, the second waveguide 22 is curved with a certain curvature relative to the first waveguide 21, so that the distance d between the waveguides 21 and 22 is minimized at the midpoint of the element, and the increase in z Thus, the coupling coefficient between 21 and 22 changes as the waveguide distance z increases. Generally, as the spacing increases, the coupling coefficient decreases.

さらに、この実施例においては、従来の場合と
異なり、導波路構造により完全なクロス状態が得
られるので、制御電極として二分割電極を用いる
必要がない。
Furthermore, in this embodiment, unlike the conventional case, a perfect crossing state is obtained by the waveguide structure, so there is no need to use a two-part electrode as a control electrode.

次に、第2図を参照して、第1図Aに示す構造
の光スイツチ素子の動作原理につき説明する。
Next, with reference to FIG. 2, the operating principle of the optical switch element having the structure shown in FIG. 1A will be explained.

このような構造において、第一及び第二電極2
3及び24に電圧を印加しない場合及び〓及び±
の電圧を印加した場合の各導波路21及び22の
等価屈折率na、nb及びna′、nb′を第2図にそれぞ
れ示す。同図において、横軸に伝搬距離(導波距
離)zをプロツトして示し及び縦軸に等価屈折率
neffをプロツトして示す。
In such a structure, the first and second electrodes 2
When no voltage is applied to 3 and 24 and 〓 and ±
FIG. 2 shows the equivalent refractive indices n a , n b and na ′, n b ′ of each waveguide 21 and 22 when a voltage of is applied. In the figure, the horizontal axis shows the propagation distance (waveguide distance) z, and the vertical axis shows the equivalent refractive index.
The n eff is plotted and shown.

先ず、クロス状態につき説明する。クロス状態
を得るために、第一及び第二電極23及び24に
電圧を印加しないとする。この場合、第2図に示
すように、等価屈折率na、nbは伝搬距離zの小さ
いところでは、na<nbであり、素子の中点である
z=1/2Lの点ではna=nbである。さらに、zが
大きいところでは、na>nbとなつている。
First, the cross state will be explained. In order to obtain a crossed state, it is assumed that no voltage is applied to the first and second electrodes 23 and 24. In this case, as shown in Figure 2, the equivalent refractive indices n a and n b are n a < n b where the propagation distance z is small, and at the midpoint of the element, z = 1/2L. n a =n b . Furthermore, where z is large, n a >n b .

この状態を得るために、第1図Aに示す構造で
は、導波路21の幅がz=0の点からz=Lの点
に向うに従つて、テーパー状に拡げていると共
に、素子の中点で両導波路21及び22の幅を等
しくしてある。
In order to obtain this state, in the structure shown in FIG. 1A, the width of the waveguide 21 is tapered from the point z=0 to the point z=L, and At this point, the widths of both waveguides 21 and 22 are made equal.

ところでクロス状態を得るための条件は、na
伝搬距離zの一次関数とし、及び結合係数をKo
exp{z−L/2)2/r}として、結合方程式か
ら求められる。但し、Lは素子長、r及びKoは
導波路間隔により決まる定数である。この場合、
第5図に示すように伝搬距離zに対して第一導波
路21の等価屈折率が変化しない(△n=0)時
は、上述したKoとrの値により、第1図Aに示
す構造の片方の導波路の入力ポート(z=0)か
ら入力された光が出力ポート(z=L)まで進む
間に何回これら二つの導波路21及び22間を移
り合うかが決定されることになる(文献:参
照)。
By the way, the conditions for obtaining a cross state are that n a is a linear function of the propagation distance z, and the coupling coefficient is Ko
It is determined from the coupling equation as exp{z-L/2) 2 /r}. However, L is the element length, and r and Ko are constants determined by the waveguide spacing. in this case,
As shown in FIG. 5, when the equivalent refractive index of the first waveguide 21 does not change with respect to the propagation distance z (△n=0), the structure shown in FIG. It is determined how many times light input from the input port (z=0) of one of the waveguides passes between these two waveguides 21 and 22 while traveling to the output port (z=L). (Literature: Reference).

ここで、第一導波路21の等価屈折率が、第5
図に示した場合のように、変化しない(△n=
0)とした時に、光が両導波路21及び22間を
移り合う回数が3回以上となるようにKo及びr
を設定している場合(第3図A)には、第1図A
に示すように、第一導波路21の幅の拡がり角度
を大きくしていつて、素子両端(z=0、z=
L)における等価屈折率na及びnbの差△nを充分
大きくしていくと{△nKo/(2π/λ)}、第
3図B及びCで示したようなクロス状態(消光比
−20dB)が得られる。なお、ここで第3図A〜
Cは伝搬距離zと光パワーとの関係を示す特性曲
線図で、いずれもr=500とし、かつ、Ko=0.15
とした時、Aは△n/Ko=0のとき、Bは△
n/Ko=1.3/(2π/λ)のとき及びCは△n/
Ko=4/(2π/λ)のときをそれぞれ示し、さ
らに、これら図において、点線は光を入力した導
波路の光パワーを示し及び実線は光を入力させな
かつた導波路の光パワーを示している。
Here, the equivalent refractive index of the first waveguide 21 is the fifth
As in the case shown in the figure, there is no change (△n=
0), Ko and r are set so that the number of times the light moves between both waveguides 21 and 22 is 3 or more times.
(A in Figure 3), A in Figure 1
As shown in FIG.
If the difference △n between the equivalent refractive indices n a and n b at L) is made sufficiently large, a cross state (extinction ratio - 20dB). In addition, here, Figure 3 A~
C is a characteristic curve diagram showing the relationship between propagation distance z and optical power, where r = 500 and Ko = 0.15.
When A is △n/Ko=0, B is △
When n/Ko=1.3/(2π/λ) and C is △n/
In these figures, the dotted line indicates the optical power of the waveguide into which light is input, and the solid line indicates the optical power of the waveguide into which no light is input. ing.

従来例と比較すると、第5図に示す従来の光ス
イツチ素子の場合には、第3図Aに示すように素
子長と結合長とが一致していなければ、第二及び
第三電極4及び5に+及び−の電圧をそれぞれ印
加して、素子長と結合長とを一致させてクロス状
態を得るようにするが、この場合には、第3図A
に示すような状態では最適な電圧値からのずれの
許容範囲が狭いので(−20dB)、電圧によつて生
じる一様な等価屈折率変化△neの許容範囲も狭
く、これがため、両偏光の電気光学効果の大きさ
が異なる常光及び異常光の両偏光に対し同時にク
ロス状態を得ることは不可能である。
In comparison with the conventional example, in the case of the conventional optical switch element shown in FIG. 5, if the element length and the coupling length do not match as shown in FIG. 3A, the second and third electrodes 4 and 5, respectively, to match the element length and the bond length to obtain a cross state. In this case, as shown in FIG.
In the state shown in , the tolerance range for the deviation from the optimal voltage value is narrow (-20 dB), so the tolerance range for the uniform equivalent refractive index change △n e caused by voltage is also narrow; It is impossible to simultaneously obtain a cross state for both ordinary and extraordinary polarized light, which have different electro-optic effects.

しかし、この実施例のように、導波路21の幅
を導波方向に沿つてテーパ状に幅広に変化させて
おくと、構造的に広い等価屈折率変化△neの範囲
でクロス状態を得ることが出来、従つて、光スイ
ツチ素子の製作条件を大きく緩和させることが出
来る。
However, as in this embodiment, if the width of the waveguide 21 is varied in a tapered manner along the waveguide direction, a cross state can be obtained within a structurally wide range of equivalent refractive index change △n e . Therefore, the manufacturing conditions of the optical switch element can be greatly relaxed.

次に、第4図A及びBを参照して、バー状態に
つき説明する。第4図A及びBは第3図A〜Cと
同様な伝搬距離と光パワーとの関係を示した特性
曲線図である。これらはr=500、Ko=0.15及び
△n/Ko=1.3/(2π/λ)での条件で示したも
のであり、Aの場合には△n′/Ko=1.7/(2π/
λ)及びBの場合には△n′/Ko=6/(2π/λ)
である。そして、図中、点線は光を入力した導波
路の光パワーであり、実線は光を入力させなかつ
た方の導波路の光パワーである。
Next, the bar state will be explained with reference to FIGS. 4A and 4B. FIGS. 4A and 4B are characteristic curve diagrams showing the relationship between propagation distance and optical power similar to FIGS. 3A to 3C. These are shown under the conditions of r = 500, Ko = 0.15, and △n/Ko = 1.3/(2π/λ), and in the case of A, △n'/Ko = 1.7/(2π/
λ) and B, △n′/Ko=6/(2π/λ)
It is. In the figure, the dotted line represents the optical power of the waveguide into which light is input, and the solid line represents the optical power of the waveguide into which light is not input.

バー状態を得るためには、電極23及び24に
+及び−の電圧をそれぞれ印加する。この場合に
は、導波路21及び22間には第2図に示すよう
に等価屈折率差△n′が生ずる。この時、この種の
方向性結合器の性質により導波路21の入力ポー
ト(z=0)から入力された光は導波路22には
ほとんど移ることはなく、導波路21の出力ポー
ト(z=L)から出力される。
To obtain the bar state, + and - voltages are applied to the electrodes 23 and 24, respectively. In this case, an equivalent refractive index difference Δn' occurs between the waveguides 21 and 22 as shown in FIG. At this time, due to the properties of this type of directional coupler, the light input from the input port (z = 0) of the waveguide 21 hardly transfers to the waveguide 22, and the light input from the output port (z = 0) of the waveguide 21 L).

この実施例では、従来の光スイツチ素子と同様
に、ある△n′(電圧)以上では、−18dB以下に消
光比が低下することはない(第4図A及びB)。
In this embodiment, as with the conventional optical switch element, the extinction ratio does not decrease below -18 dB above a certain Δn' (voltage) (FIGS. 4A and 4B).

第1図Bはこの発明の他の実施例を示し、この
場合には、第一及び第二導波路21及び22の両
方の幅をテーパ状に変え、第一導波路21では導
波距離に従つて広くし、第二導波路22では狭く
し、しかも、両導波路21及び22に導波距離L
の中点で間隔が最小となるような曲率を設けて入
力された導波路によつて特性にバラツキが生じる
のを防止している。
FIG. 1B shows another embodiment of the invention, in which the widths of both the first and second waveguides 21 and 22 are tapered, and in the first waveguide 21 the waveguide distance is Therefore, the second waveguide 22 is made wider, and the second waveguide 22 is made narrower, and the waveguide distance L is set for both waveguides 21 and 22.
A curvature is provided so that the interval is minimized at the midpoint of the waveguide to prevent variations in characteristics caused by the input waveguide.

第1図Cはこの発明のさらに他の実施例を示
し、この場合には、第一導波路21上のみに第二
電極24を設け、第一電極23をその左側に第一
導波路21から外して設け、しかも、第二導波路
22の上には電極を設けない構造となしている。
このようにすることにより、KTMやPLZTのよ
うなカ−効果を示す物質に対して動作する光スイ
ツチ素子構造となる。
FIG. 1C shows still another embodiment of the present invention, in which the second electrode 24 is provided only on the first waveguide 21, and the first electrode 23 is placed on the left side from the first waveguide 21. The second waveguide 22 is provided separately, and has a structure in which no electrode is provided on the second waveguide 22.
By doing this, an optical switch element structure is obtained that operates on materials exhibiting the Kerr effect, such as KTM and PLZT.

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明
の導波型光スイツチ素子によれば、クロス状態を
得るための等価屈折率差の範囲が広いため、偏波
依存のない光スイツチを構成した場合でも、容易
にクロス状態を得ることが出来る。
(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, the waveguide type optical switch element of the present invention has a wide range of equivalent refractive index difference for obtaining a cross state, so that it can produce light without polarization dependence. Even when a switch is configured, a cross state can be easily obtained.

また、この発明によれば、結合係数の値に対す
る条件が緩和されるので、偏波依存のない光スイ
ツチを構成した場合でも、常光及び異常光の両偏
光の結合係数を一致させる必要はない。
Furthermore, according to the present invention, the conditions for the value of the coupling coefficient are relaxed, so even if an optical switch without polarization dependence is constructed, it is not necessary to match the coupling coefficients of both the ordinary and extraordinary polarized lights.

さらに、この発明によれば、偏波によらずして
高い消光比のバー状態を得ることが出来る。
Further, according to the present invention, a bar state with a high extinction ratio can be obtained regardless of polarization.

さらに、この発明によれば、電極に電圧を印加
するのはバー状態を得る場合だけであるので、従
来よりも電圧制御が簡単かつ容易となる。
Furthermore, according to the present invention, voltage is applied to the electrodes only when a bar state is obtained, making voltage control simpler and easier than in the past.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図A〜Cはこの発明の導波型光スイツチ素
子の構造を説明するための略図的平面図、第2図
はこの発明の説明に供する、動作時における等価
屈折率の変化を示す特性曲線図、第3図A〜C及
び第4図A及びBはこの発明の導波型光スイツチ
素子の動作を説明するための伝搬距離と光パワー
との関係を示す特性曲線図、第5図は従来の導波
型光スイツチ素子の説明に供する略図的平面図で
ある。 21……第一導波路、22……第二導波路、2
3……第一電極、24……第二電極。
1A to 1C are schematic plan views for explaining the structure of the waveguide type optical switch element of the present invention, and FIG. 2 is a characteristic showing changes in the equivalent refractive index during operation, for explaining the present invention. Curve diagrams, FIGS. 3 A to C and FIGS. 4 A and B are characteristic curve diagrams showing the relationship between propagation distance and optical power for explaining the operation of the waveguide type optical switch element of the present invention, and FIG. 1 is a schematic plan view for explaining a conventional waveguide type optical switch element. 21...First waveguide, 22...Second waveguide, 2
3...first electrode, 24...second electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 相互間の結合係数が、相互間の間隔を光スイ
ツチの導波の出発点から終点までの、導波距離に
応じて順次に変えることによつて、該導波距離に
応じて順次に変わるように設けられた第一及び第
二導波路と、これら導波路に関連させて設けられ
た電極とを基板上に具える導波型光スイツチ素子
において、 前記間隔は、前記導波の出発点および終点にお
いて大であつてかつ前記導波距離の中点では最小
となつており、 前記第一及び第二導波路の等価屈折率差が前記
導波距離の中点で零となりかつ前記導波の出発点
および終点に向うに従つて増大するようにすると
共に、前記導波の出発点では前記第一導波路の等
価屈折率が前記第二導波路の等価屈折率よりも大
となりおよび前記導波の終点では、逆に、前記第
二導波路の等価屈折率が前記第一導波路の等価屈
折率よりも大となるように、前記第一及び第二導
波路の両者又は一方の幅を前記距離に応じて変化
させてなる ことを特徴とする導波型光スイツチ素子。 2 特許請求の範囲第1項記載の導波型光スイツ
チ素子において、前記電極を制御電極及びアース
側電極とし、該制御電極を前記第一導波路上に設
け、前記アース側電極を前記第一及び第二導波路
外に設けてなることを特徴とする導波型光スイツ
チ素子。
[Claims] 1. The mutual coupling coefficient is determined by changing the mutual spacing according to the waveguide distance from the starting point to the end point of the waveguide of the optical switch. In a waveguide optical switch element comprising, on a substrate, first and second waveguides provided to vary sequentially according to the waveguides, and electrodes provided in association with these waveguides, the distance being It is large at the starting point and end point of the waveguide and is minimum at the midpoint of the waveguiding distance, and the equivalent refractive index difference between the first and second waveguides is at the midpoint of the waveguiding distance. The refractive index of the first waveguide becomes zero and increases toward the starting point and ending point of the waveguide, and at the starting point of the waveguide, the equivalent refractive index of the first waveguide is lower than the equivalent refractive index of the second waveguide. conversely, the equivalent refractive index of the second waveguide is larger than the equivalent refractive index of the first waveguide. A waveguide type optical switch element characterized in that the width of one or both of the elements is changed according to the distance. 2. In the waveguide optical switch element according to claim 1, the electrode is a control electrode and a ground side electrode, the control electrode is provided on the first waveguide, and the ground side electrode is provided on the first waveguide. and a waveguide type optical switch element, characterized in that it is provided outside the second waveguide.
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