JPH04110831A - 光制御デバイス - Google Patents
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- JPH04110831A JPH04110831A JP2228047A JP22804790A JPH04110831A JP H04110831 A JPH04110831 A JP H04110831A JP 2228047 A JP2228047 A JP 2228047A JP 22804790 A JP22804790 A JP 22804790A JP H04110831 A JPH04110831 A JP H04110831A
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- 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
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- G02F2202/20—LiNbO3, LiTaO3
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
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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〕
本発明は光波の変調、光路切り替えを行う光制御デバイ
スに関し、特に電気光学結晶基板中に形成された先導波
路を用いて制御を行う導波路型光制御デバイスに関する
ものである。
スに関し、特に電気光学結晶基板中に形成された先導波
路を用いて制御を行う導波路型光制御デバイスに関する
ものである。
光通信システムの実用化に伴い、さらに大容量で多機能
の高度なシステムが求められており、より高速の光信号
の発生や光伝送路の切り替え、交換等の新たな機能の付
加が必要とされている。現在の実用システムでは光信号
は直接半導体レーザや発光ダイオードの注入電流を変調
することによって得られているが、直接変調では緩和振
動等の効果のため数ＧＨｚ以上の高速変調が難しいこと
、波調変動が発生するためコヒーレント光伝送方式には
適用が難しい等の欠点がある。これを解決する手段とし
ては、外部変調器を使用する方法があり、特に電気光学
結晶基板中に形成された光導波路により構成される導波
型の光変調器は小型、高効率、高速という特長がある。
の高度なシステムが求められており、より高速の光信号
の発生や光伝送路の切り替え、交換等の新たな機能の付
加が必要とされている。現在の実用システムでは光信号
は直接半導体レーザや発光ダイオードの注入電流を変調
することによって得られているが、直接変調では緩和振
動等の効果のため数ＧＨｚ以上の高速変調が難しいこと
、波調変動が発生するためコヒーレント光伝送方式には
適用が難しい等の欠点がある。これを解決する手段とし
ては、外部変調器を使用する方法があり、特に電気光学
結晶基板中に形成された光導波路により構成される導波
型の光変調器は小型、高効率、高速という特長がある。
一方、光伝送路の切り替えやネットワークの交換機能を
得る手段としては、光スィッチが使用されている。現在
実用化されている光スィッチはプリズム、ミラー、ファ
イ）＜等を機械的に移動させて光路を切り替えるもので
あり、低速であること、形状が大きくマトリクス化に不
適当の欠点がある。
得る手段としては、光スィッチが使用されている。現在
実用化されている光スィッチはプリズム、ミラー、ファ
イ）＜等を機械的に移動させて光路を切り替えるもので
あり、低速であること、形状が大きくマトリクス化に不
適当の欠点がある。
これを解決する手段として、光導波路を用いた導波型の
光スィッチの開発が進められており、高速、多素子の集
積化が可能、高信頼等の特長がある。特に、ニオブ酸リ
チウム（Ｌ ｉ Ｎ ｂ○３）結晶等の強誘電体材料を
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袷高効率である等の特長
があり、方向性結合器型光変調器あるいは光スィッチ、
全反射型光スイッチ、マツハツエンダ型光変調器等の種
々の方式の光制御デバイスが報告されている。
光スィッチの開発が進められており、高速、多素子の集
積化が可能、高信頼等の特長がある。特に、ニオブ酸リ
チウム（Ｌ ｉ Ｎ ｂ○３）結晶等の強誘電体材料を
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袷高効率である等の特長
があり、方向性結合器型光変調器あるいは光スィッチ、
全反射型光スイッチ、マツハツエンダ型光変調器等の種
々の方式の光制御デバイスが報告されている。
その中でも方向性結合器を用いた光変調器、光スィッチ
は低クロストーク、高消光比が他の方式に比べ得られ易
いため、盛んに研究開発が行われている。
は低クロストーク、高消光比が他の方式に比べ得られ易
いため、盛んに研究開発が行われている。
近年、この方向性結合器を用いた導波路型光スイッチの
高密度集積化の研究開発が盛んに行われており、四本
裕らの文献、電子情報通信学会○○Ｅ８８−１４７１ｍ
よれば、２板（７） Ｌ ｉ Ｎ ｂ ０３基板を用い
て方向性結合器型光スイッチを６４素子集積した８×８
マトリクス光スイツチを得ている。また、前述した８×
８マトリクス光スイツチは任意の偏光成分に対してスイ
ッチンク機能が可能になるように集積された６４素子の
方向性結合型光スィッチのそれぞれが任意の偏波面成分
に対してスイッチングができるようになっている（以下
、偏光無依存動作と呼ぶ）。この偏光無依存動作は、光
導波路を伝搬するランダムな偏波面を有する光波におい
て偏波面が直交しているＴＥ偏光成分とＴＭ偏光成分の
それぞれのスイッチング電圧を一致させれば実現される
。すなわち、方向性結合器のバー状態を得るた袷の印加
電圧が任意偏波面で一致していればよい。
高密度集積化の研究開発が盛んに行われており、四本
裕らの文献、電子情報通信学会○○Ｅ８８−１４７１ｍ
よれば、２板（７） Ｌ ｉ Ｎ ｂ ０３基板を用い
て方向性結合器型光スイッチを６４素子集積した８×８
マトリクス光スイツチを得ている。また、前述した８×
８マトリクス光スイツチは任意の偏光成分に対してスイ
ッチンク機能が可能になるように集積された６４素子の
方向性結合型光スィッチのそれぞれが任意の偏波面成分
に対してスイッチングができるようになっている（以下
、偏光無依存動作と呼ぶ）。この偏光無依存動作は、光
導波路を伝搬するランダムな偏波面を有する光波におい
て偏波面が直交しているＴＥ偏光成分とＴＭ偏光成分の
それぞれのスイッチング電圧を一致させれば実現される
。すなわち、方向性結合器のバー状態を得るた袷の印加
電圧が任意偏波面で一致していればよい。
一方、外部光変調器のような単一の光スイツチ素子から
成るデバイスの研究開発も盛んに進められている。
成るデバイスの研究開発も盛んに進められている。
このような光スイツチデバイスの特性項目には、スイッ
チング電圧（電力）、クロストーク、消光比、損失、切
替え速度、強度及び位相変調周波数帯域、温湿度及び衝
撃等の環境に対する動作の安定性等がある。また、前述
した偏光無依存動作の光スィッチでは、任意偏光のスイ
ッチング電圧の致が重要である。
チング電圧（電力）、クロストーク、消光比、損失、切
替え速度、強度及び位相変調周波数帯域、温湿度及び衝
撃等の環境に対する動作の安定性等がある。また、前述
した偏光無依存動作の光スィッチでは、任意偏光のスイ
ッチング電圧の致が重要である。
前述した特性項目の中でもスイッチング電圧の低減、ま
た、偏光無依存動作を実現する上で任意偏光でのスイッ
チング電圧の一致が最も重要な課題である。ここで従来
の技術を第２図を用いて説明する。
た、偏光無依存動作を実現する上で任意偏光でのスイッ
チング電圧の一致が最も重要な課題である。ここで従来
の技術を第２図を用いて説明する。
第２図は方向性結合器２を用いた従来の光スィッチの構
造を示す断面図である。第２図において、２枚ＬｉＮｂ
Ｏ３基板を電気光学結晶基板１０に用いている。電気光
学結晶基板１０に２本の光導波路２ａ１２ｂから成る方
向性結合器２が形成されている。この時、光波が光導波
路２ａ１２ｂを伝搬する方向はＸ軸である（以下、Ｘ軸
伝搬と呼ぶ）。一般に、方向性結合器２を形成する近接
する２本の光導波路２ａ、２ｂの伝搬定数はお互いに等
しく成るように設計、製作されている。
造を示す断面図である。第２図において、２枚ＬｉＮｂ
Ｏ３基板を電気光学結晶基板１０に用いている。電気光
学結晶基板１０に２本の光導波路２ａ１２ｂから成る方
向性結合器２が形成されている。この時、光波が光導波
路２ａ１２ｂを伝搬する方向はＸ軸である（以下、Ｘ軸
伝搬と呼ぶ）。一般に、方向性結合器２を形成する近接
する２本の光導波路２ａ、２ｂの伝搬定数はお互いに等
しく成るように設計、製作されている。
この場合、方向性結合器２の長さをある長さに設定すれ
ば、一方の光導波路２ａ又は２ｂを伝搬する光波は、隣
接する光導波路２ｂ又は２ａにモード結合し、光波のエ
ネルギは徐々に隣接する光導波路２ａ、２ｂに移行する
。光波のエネルギの１００％が他方の隣接する先導波路
２ａ、２ｂに移行する時の方向性結合器２の長さは完全
結合長と呼ばれ、第２図ではこの完全結合長に長さを設
定した方向性結合器２を用いている。さらに、前記した
電気光学結晶基板１０上にバッファ層３が装荷され、こ
のバッファ層３を介して金属材料から成る電極４ａ、４
ｂ（以下、金属電極と呼ぶ）が光導波路２ａ、２ｂの上
に形成されている。前記したバッファ層３は、金属電極
４ａ、４ｂによる光の吸収を防ぐための光学的バッファ
層として用いられ、金属電極４ａ、４ｂは高速動作が行
なえるように体積抵抗率が小さいものが用いられている
。また、先導波路２ａ、２ｂの上に形成された２つの電
極４ａ、４ｂの幅はＷＥで等しく、かつ光導波路２ａ、
２ｂの光波伝搬方向に対して垂直方向の幅ＷＧと同じ程
度である。この構造の光制御デバイスでは光波の制御を
行う電界成分としては、２板ＬｉＮｂＯ３基板を用いて
いる電気光学結晶基板１０の表面に対して垂直なもの、
すなわちＺ軸方向の電界成分（以下、縦電界成分と呼ぶ
）を利用している。この場合、光波の制御を行うために
用いる光導波路２ａ１２ｂの屈折率の変化を発生させる
電気光学定数は縦電界と平行方向のものく以下、縦電気
光学定数と呼ぶ）である。
ば、一方の光導波路２ａ又は２ｂを伝搬する光波は、隣
接する光導波路２ｂ又は２ａにモード結合し、光波のエ
ネルギは徐々に隣接する光導波路２ａ、２ｂに移行する
。光波のエネルギの１００％が他方の隣接する先導波路
２ａ、２ｂに移行する時の方向性結合器２の長さは完全
結合長と呼ばれ、第２図ではこの完全結合長に長さを設
定した方向性結合器２を用いている。さらに、前記した
電気光学結晶基板１０上にバッファ層３が装荷され、こ
のバッファ層３を介して金属材料から成る電極４ａ、４
ｂ（以下、金属電極と呼ぶ）が光導波路２ａ、２ｂの上
に形成されている。前記したバッファ層３は、金属電極
４ａ、４ｂによる光の吸収を防ぐための光学的バッファ
層として用いられ、金属電極４ａ、４ｂは高速動作が行
なえるように体積抵抗率が小さいものが用いられている
。また、先導波路２ａ、２ｂの上に形成された２つの電
極４ａ、４ｂの幅はＷＥで等しく、かつ光導波路２ａ、
２ｂの光波伝搬方向に対して垂直方向の幅ＷＧと同じ程
度である。この構造の光制御デバイスでは光波の制御を
行う電界成分としては、２板ＬｉＮｂＯ３基板を用いて
いる電気光学結晶基板１０の表面に対して垂直なもの、
すなわちＺ軸方向の電界成分（以下、縦電界成分と呼ぶ
）を利用している。この場合、光波の制御を行うために
用いる光導波路２ａ１２ｂの屈折率の変化を発生させる
電気光学定数は縦電界と平行方向のものく以下、縦電気
光学定数と呼ぶ）である。
したがって、スイッチング電圧はこの縦電気光学定数の
大きさでほぼ一義的に決まり、特定のスイッチング電圧
しか得られない。この縦電気光学定数は２板Ｌ ｉ Ｎ
ｂ ０３ 基板、Ｘ軸伝搬において、ＴＭ偏光に対し
てはｒ３３であり、ＴＥ偏光に対しては丁、３である。
大きさでほぼ一義的に決まり、特定のスイッチング電圧
しか得られない。この縦電気光学定数は２板Ｌ ｉ Ｎ
ｂ ０３ 基板、Ｘ軸伝搬において、ＴＭ偏光に対し
てはｒ３３であり、ＴＥ偏光に対しては丁、３である。
また、第２図の従来の構造の光スィッチを偏光無依存動
作させるための手段の１つとして、ＴＭ、ＴＥの面偏光
における方向性結合器２の完全結合長を等しく設定し、
２つの電極４ａ、４ｂ間の電位差が零の時、すなわち縦
電界を発生させないときには、光導波路２ａ、２ｂを伝
搬する光波のエネルギは、一方の先導波路から他方の先
導波路へ１００％が移行する。これはクロス状態と呼ば
れている。２つの電極４ａ、４ｂ間に電位差を与えてい
くと、伝搬定数の等しかった２本の光導波路２ａ、２ｂ
の間に伝搬定数差が発生し、位相不整合が起こり、隣接
する先導波路２ａ、２ｂへの光波のエネルギ移行が起こ
りにくくなる。そして、特定の電位差で光波のエネルギ
移行は全く発生せず、光波は始めに伝搬していた光導波
路２ａ、２ｂをそのまま伝搬する。これはバー状態とよ
ばれている。このバー状態を得る電位差がスイッチング
電圧である。バー状態が得られる電位差は一点ではなく
、完全な位相不整合が起こる電位差ならばよい。
作させるための手段の１つとして、ＴＭ、ＴＥの面偏光
における方向性結合器２の完全結合長を等しく設定し、
２つの電極４ａ、４ｂ間の電位差が零の時、すなわち縦
電界を発生させないときには、光導波路２ａ、２ｂを伝
搬する光波のエネルギは、一方の先導波路から他方の先
導波路へ１００％が移行する。これはクロス状態と呼ば
れている。２つの電極４ａ、４ｂ間に電位差を与えてい
くと、伝搬定数の等しかった２本の光導波路２ａ、２ｂ
の間に伝搬定数差が発生し、位相不整合が起こり、隣接
する先導波路２ａ、２ｂへの光波のエネルギ移行が起こ
りにくくなる。そして、特定の電位差で光波のエネルギ
移行は全く発生せず、光波は始めに伝搬していた光導波
路２ａ、２ｂをそのまま伝搬する。これはバー状態とよ
ばれている。このバー状態を得る電位差がスイッチング
電圧である。バー状態が得られる電位差は一点ではなく
、完全な位相不整合が起こる電位差ならばよい。
したがって、最初にバー状態を得る電位差をＶＳとする
と、２．２４ＶＳ、３．４２ＶＳ等のｉ位差でもバー状
態が得られる。偏光無依存動作を得るためには、前述し
たクロス状態を得ると共にスイッチング電圧をＴＭ、Ｔ
Ｅの各偏光間で一致させる必要がある。
と、２．２４ＶＳ、３．４２ＶＳ等のｉ位差でもバー状
態が得られる。偏光無依存動作を得るためには、前述し
たクロス状態を得ると共にスイッチング電圧をＴＭ、Ｔ
Ｅの各偏光間で一致させる必要がある。
一方、各偏光のスイッチング電圧は前述した縦電気光学
定数、すなわち、ＴＭ偏光に対するｒ３３、ＴＥ偏光に
対するｒ１３の大きさで一義的に決定される。この場合
、縦電気光学定数ｒ３３は異常光屈折率ｎｅの変化を発
生させ、もう１つの縦電気光学定数ｒ１３は常光屈折率
ｎｏの変化を生じさせる。
定数、すなわち、ＴＭ偏光に対するｒ３３、ＴＥ偏光に
対するｒ１３の大きさで一義的に決定される。この場合
、縦電気光学定数ｒ３３は異常光屈折率ｎｅの変化を発
生させ、もう１つの縦電気光学定数ｒ１３は常光屈折率
ｎｏの変化を生じさせる。
したがって、ＴＭ、ＴＥの各偏光が同時にバー状態にな
る電位差を実現するためにはｒ３３とｒ１３の比である
（ｒ３３／ｒ１３＞が１．０．２．２４．３゜４２等の
比率である必要がある。しかし、ｗＣ電気光学定定数３
３とｒｌｌの大きさの比（ｒ３３／ｒ１３）は前述した
値ではなく、約２．９〜３．３である。
る電位差を実現するためにはｒ３３とｒ１３の比である
（ｒ３３／ｒ１３＞が１．０．２．２４．３゜４２等の
比率である必要がある。しかし、ｗＣ電気光学定定数３
３とｒｌｌの大きさの比（ｒ３３／ｒ１３）は前述した
値ではなく、約２．９〜３．３である。
この縦電気光学定数はＺ板Ｌ ＩＮ ｂ Ｏｓ基板固有
の定数であり、調整はできない。つまり、ランダムな偏
波面を有する光波に対しては完全なバー状態を得ること
はできない。すなわち、一方の光導波路２ａ又は２ｂか
ら隣接する光導波路２ｂ、又は２ａへの光波エネルギ移
行を完全には無くすことはてきないという欠点がある。
の定数であり、調整はできない。つまり、ランダムな偏
波面を有する光波に対しては完全なバー状態を得ること
はできない。すなわち、一方の光導波路２ａ又は２ｂか
ら隣接する光導波路２ｂ、又は２ａへの光波エネルギ移
行を完全には無くすことはてきないという欠点がある。
したがって、光路の切り替えを行う光スィッチの応用で
はクロストークの劣化として現れ、光の強度変調器の応
用では消光比の劣化を引き起こす。
はクロストークの劣化として現れ、光の強度変調器の応
用では消光比の劣化を引き起こす。
本発明の目的は、低電圧な動作及び任意偏波面のスイッ
チング電圧が一致し、高クロストーク及び高消光比が可
能な偏光無依存動作が得られる光制御デバイスを提供す
るにある。
チング電圧が一致し、高クロストーク及び高消光比が可
能な偏光無依存動作が得られる光制御デバイスを提供す
るにある。
本発明に係る光制御デバイスは、電気光学効果を有する
結晶基板に形成された２本の近接した光導波路から成る
方向性結合器と、この方向性結合器を成す２本の光導波
路の上にそれぞれ形成された第１、第２の電極と、この
第１、第２の電極に隣接した位置に形成された第３、第
４の電極を具備し、前記した第１、第２の電極のいずれ
か一方の電極と第３、第４の電極を同電位とせしめたこ
とを特徴とする。
結晶基板に形成された２本の近接した光導波路から成る
方向性結合器と、この方向性結合器を成す２本の光導波
路の上にそれぞれ形成された第１、第２の電極と、この
第１、第２の電極に隣接した位置に形成された第３、第
４の電極を具備し、前記した第１、第２の電極のいずれ
か一方の電極と第３、第４の電極を同電位とせしめたこ
とを特徴とする。
本発明による方向性結合器を用いた光制御デノ＼イスを
用いれば、低電圧化が得られると共に、高タロストーク
及び高消光比の光スイ・ソチ、変調器が得られる。すな
わち、本発明では従来の構造と異なり、２つの電極の両
方に隣接してさらに電極を具備させており、縦電界に加
えて横方向の電界を用いているためである。
用いれば、低電圧化が得られると共に、高タロストーク
及び高消光比の光スイ・ソチ、変調器が得られる。すな
わち、本発明では従来の構造と異なり、２つの電極の両
方に隣接してさらに電極を具備させており、縦電界に加
えて横方向の電界を用いているためである。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の光制御デノくイスの一
実施例を示す断面図である。第１図（Ａ）、（Ｂ）にお
いては、Ｚ板ＬｉＮｂＯ３基板を電気光学結晶基板１０
に用いており、また光波の伝搬方向はＸ軸に平行な方向
である。
実施例を示す断面図である。第１図（Ａ）、（Ｂ）にお
いては、Ｚ板ＬｉＮｂＯ３基板を電気光学結晶基板１０
に用いており、また光波の伝搬方向はＸ軸に平行な方向
である。
第１図（Ａ）の光制御デバイスは２本の光導波路１１ａ
、ｌｌｂから成る方向性結合器１１と、光導波路１１ａ
、ｌｌｂの上にバ・ソファ層１２を介して電極１３ａ、
１３ｂが形成されている。さらに、バッファ層１２の上
であって前記した電極１３ａ、１３ｂに隣接した位置に
電極１４ａ、１４ｂ（以下、付加電極と呼ぶ）が形成さ
れており、また、一方の光導波路１１ａの上に形成され
た電極１３ａと付加電極１４ａ、１４ｂは同電位になる
ように電気光学結晶基板１０上で、または外部配線で接
続されている。
、ｌｌｂから成る方向性結合器１１と、光導波路１１ａ
、ｌｌｂの上にバ・ソファ層１２を介して電極１３ａ、
１３ｂが形成されている。さらに、バッファ層１２の上
であって前記した電極１３ａ、１３ｂに隣接した位置に
電極１４ａ、１４ｂ（以下、付加電極と呼ぶ）が形成さ
れており、また、一方の光導波路１１ａの上に形成され
た電極１３ａと付加電極１４ａ、１４ｂは同電位になる
ように電気光学結晶基板１０上で、または外部配線で接
続されている。
この時、２本の光導波路１１ａ、ｌｌｂの上に形成され
たそれぞれの電極１３ａ、１３ｂのＹ軸方向の幅ＷＥＩ
、ＷＢ２は等しい。一方、付加電極１４ａ、１４ｂＯＹ
軸方向の幅ＷＥ３、ＷＦ２に限定はない。この時、この
ような電極構造を用いると縦電界成分の他に、光波の伝
搬方向に垂直で、かつＺ板ＬｉＮｂＯ３基板から成る電
気光学結晶基板１００表面に平行な電界成分、すなわち
Ｙ軸方向の電界成分（以下、横電界成分と呼ぶ）を用い
ている。
たそれぞれの電極１３ａ、１３ｂのＹ軸方向の幅ＷＥＩ
、ＷＢ２は等しい。一方、付加電極１４ａ、１４ｂＯＹ
軸方向の幅ＷＥ３、ＷＦ２に限定はない。この時、この
ような電極構造を用いると縦電界成分の他に、光波の伝
搬方向に垂直で、かつＺ板ＬｉＮｂＯ３基板から成る電
気光学結晶基板１００表面に平行な電界成分、すなわち
Ｙ軸方向の電界成分（以下、横電界成分と呼ぶ）を用い
ている。
第１図（Ａ）の構造では横電界成分は一方の光導波路１
１ｂの上に形成された電極１３ｂと他方の光導波路１１
ａの上に形成された電極１３ａに隣接した付加電極１４
Ｈの間の電位差で発生し、片方の光導波路１１ａに寄与
する。この横電界成分に対応する電気光学定数はｒ２２
であり（以下、横電気光学定数と呼ぶ）、常光屈折率ｎ
ｏの変化を引き起こす。すなわち、ＴＥ偏光のみに寄与
する。したがって、先導波路１１ａ、ｌｌｂを伝搬する
光波がＴＥ偏光の場合には、本発明による光制御デバイ
スの構造を用いれば縦電気光学定数と横電気光学定数の
両方を用いることができるため、印加電圧が従来の構造
と同一でも光導波路１１ａ、１１ｂの常光の屈折率変化
を大きくすることができる。したがって、従来の構造に
比べ低電圧動作が得られる。
１ｂの上に形成された電極１３ｂと他方の光導波路１１
ａの上に形成された電極１３ａに隣接した付加電極１４
Ｈの間の電位差で発生し、片方の光導波路１１ａに寄与
する。この横電界成分に対応する電気光学定数はｒ２２
であり（以下、横電気光学定数と呼ぶ）、常光屈折率ｎ
ｏの変化を引き起こす。すなわち、ＴＥ偏光のみに寄与
する。したがって、先導波路１１ａ、ｌｌｂを伝搬する
光波がＴＥ偏光の場合には、本発明による光制御デバイ
スの構造を用いれば縦電気光学定数と横電気光学定数の
両方を用いることができるため、印加電圧が従来の構造
と同一でも光導波路１１ａ、１１ｂの常光の屈折率変化
を大きくすることができる。したがって、従来の構造に
比べ低電圧動作が得られる。
また、逆に横電界成分の向きを反対にすれば、すなわち
、付加電極１４ａ、１４ｂを第１図（Ｂ）に示すように
他方の光導波路１１ｂの上に形成された電極１３ｂと２
本の付加電極１４ａ、１４ｂを同電位に設定すれば、常
光屈折率ｎｏの変化を従来の構造よりも小さくできる。
、付加電極１４ａ、１４ｂを第１図（Ｂ）に示すように
他方の光導波路１１ｂの上に形成された電極１３ｂと２
本の付加電極１４ａ、１４ｂを同電位に設定すれば、常
光屈折率ｎｏの変化を従来の構造よりも小さくできる。
したがって、ＴＥ偏光のスイッチング電圧を小さくも大
きくもできる。すなわち、可変可能なため偏光無依存動
作を行う光制御デバイスにおいて、ＴＭ、ＴＥ偏光のそ
れぞれのスイッチング電圧を一致させることができる。
きくもできる。すなわち、可変可能なため偏光無依存動
作を行う光制御デバイスにおいて、ＴＭ、ＴＥ偏光のそ
れぞれのスイッチング電圧を一致させることができる。
すなわち、ある一定の値であるＴＭ偏光のスイッチング
電圧にＴＥ偏光のスイッチング電圧を合わせることがで
きる。したがって、偏光無依存動作において、光路の切
り替えを行う光スィッチの応用では高クロストークが得
られ、光の強度変調器等の応用では高消光比が得られる
。
電圧にＴＥ偏光のスイッチング電圧を合わせることがで
きる。したがって、偏光無依存動作において、光路の切
り替えを行う光スィッチの応用では高クロストークが得
られ、光の強度変調器等の応用では高消光比が得られる
。
なお、バッファ層１２としては５１０２系、Ａ１２０３
、ＭｇＦ２ ５１ＯＮ、 Ｓ １３Ｎ４ 等が用いられ
、電極１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂとしてはＡｕ５
Ａｆ、ＭＯｌＩＴＯ，ＺｎＯ系材料、導電性高分子等が
用いられる。なお、電極１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４
ｂに光の吸収がなければ、バッファ層１２を用いなくと
もよい。
、ＭｇＦ２ ５１ＯＮ、 Ｓ １３Ｎ４ 等が用いられ
、電極１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂとしてはＡｕ５
Ａｆ、ＭＯｌＩＴＯ，ＺｎＯ系材料、導電性高分子等が
用いられる。なお、電極１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４
ｂに光の吸収がなければ、バッファ層１２を用いなくと
もよい。
Ｃ発明の効果〕
以上説明したように本発明を用いれば、２本の近接した
光導波路から成る方向性結合器を用いた光制御デバイス
において、本発明では従来の構造と異なり、２つの電極
の両方に隣接してさらに電極を具備させているため、縦
電界に加えて横方向の電界を用いることができる。これ
によって、低電圧が得られると共に、偏光無依存動作に
おける高クロストーク及び高消光比の光スィッチ、変調
器が得られるという優れた効果を奏する。
光導波路から成る方向性結合器を用いた光制御デバイス
において、本発明では従来の構造と異なり、２つの電極
の両方に隣接してさらに電極を具備させているため、縦
電界に加えて横方向の電界を用いることができる。これ
によって、低電圧が得られると共に、偏光無依存動作に
おける高クロストーク及び高消光比の光スィッチ、変調
器が得られるという優れた効果を奏する。
第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明に係る光制御デバイ
スの一実施例を示す断面図、第２図は従来例の光制御デ
バイスの断面図である。 １０・・・・・・電気光学結晶基板、 １１・・・・・・方向性結合器、 １１ａ、ｌｌｂ・・・・・・先導波路、１２・・・・・
・バッファ層、 １３ａ、１３ｂ・・・・・・電極、 １４ａ、１４ｂ・・・・・・付加電極。
スの一実施例を示す断面図、第２図は従来例の光制御デ
バイスの断面図である。 １０・・・・・・電気光学結晶基板、 １１・・・・・・方向性結合器、 １１ａ、ｌｌｂ・・・・・・先導波路、１２・・・・・
・バッファ層、 １３ａ、１３ｂ・・・・・・電極、 １４ａ、１４ｂ・・・・・・付加電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電気光学効果を有する結晶基板に形成された２本の
近接した光導波路から成る方向性結合器と、この方向性
結合器を成す２本の光導波路の上にそれぞれ形成された
第１、第２の電極と、この第１、第２の電極に隣接した
位置に形成された第３、第４の電極を具備し、前記した
第１、第２の電極のいずれか一方の電極と第３、第４の
電極が同電位とせしめたことを特徴とする光制御デバイ
ス。 ２、前記した第１〜第４の電極はバッファ層を介して電
気光学結晶基板上に形成されて成ることを特徴とする請
求項１記載の光制御デバイス。 ３、前記した第１、第２の電極のＹ軸方向の幅は等しく
形成されており、かつ第３、第４のＹ軸方向の幅は限定
されていないことを特徴とする請求項１または請求項２
記載の光制御デバイス。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228047A JPH04110831A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 光制御デバイス |
| DE69122939T DE69122939T2 (de) | 1990-08-31 | 1991-08-30 | Optische Steuervorrichtung |
| EP91114679A EP0478963B1 (en) | 1990-08-31 | 1991-08-30 | Optical control device |
| US07/753,766 US5185830A (en) | 1990-08-31 | 1991-09-03 | Optical waveguide directional coupler including control electrodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228047A JPH04110831A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 光制御デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04110831A true JPH04110831A (ja) | 1992-04-13 |
Family
ID=16870370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2228047A Pending JPH04110831A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 光制御デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5185830A (ja) |
| EP (1) | EP0478963B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04110831A (ja) |
| DE (1) | DE69122939T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5617493A (en) * | 1994-12-15 | 1997-04-01 | Nec Corporation | Waveguide type optical control device with properties of suppressed DC drift, reduced driving voltage and high speed operation |
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| EP0816879A1 (en) * | 1992-07-08 | 1998-01-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide device and manufacturing method of the same |
| KR0137125B1 (ko) * | 1992-11-16 | 1998-06-15 | 모리시타 요이찌 | 광도파로소자와 그 제조방법 |
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| JP4789460B2 (ja) * | 2004-12-22 | 2011-10-12 | 株式会社アドバンテスト | 光スイッチ及び光試験装置 |
| US7522784B2 (en) * | 2006-02-27 | 2009-04-21 | Jds Uniphase Corporation | Asymmetric directional coupler having a reduced drive voltage |
| CN116931336A (zh) * | 2022-04-12 | 2023-10-24 | 深圳市中光工业技术研究院 | 集成光学耦合开关 |
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| US4772084A (en) * | 1986-04-14 | 1988-09-20 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Optical power splitter and polarization splitter |
| DE3883492T2 (de) * | 1987-11-20 | 1993-12-23 | Ericsson Telefon Ab L M | Verfahren zur Anordnung eines polarisationsrichtenden optoelektronischen Schalters und ein Schalter dafür. |
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1990
- 1990-08-31 JP JP2228047A patent/JPH04110831A/ja active Pending
-
1991
- 1991-08-30 EP EP91114679A patent/EP0478963B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-30 DE DE69122939T patent/DE69122939T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-03 US US07/753,766 patent/US5185830A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE69122939D1 (de) | 1996-12-05 |
| EP0478963B1 (en) | 1996-10-30 |
| EP0478963A2 (en) | 1992-04-08 |
| US5185830A (en) | 1993-02-09 |
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