JPH0480362B2 - - Google Patents
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- JPH0480362B2 JPH0480362B2 JP57086178A JP8617882A JPH0480362B2 JP H0480362 B2 JPH0480362 B2 JP H0480362B2 JP 57086178 A JP57086178 A JP 57086178A JP 8617882 A JP8617882 A JP 8617882A JP H0480362 B2 JPH0480362 B2 JP H0480362B2
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- optical
- optical waveguide
- optical waveguides
- light
- waveguides
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
- G01C19/721—Details, e.g. optical or electronical details
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、光ビームを２つに分岐させたり、
逆に２つの光ビームを重ね合わせたりする場合に
用いる導波形光ビーム・スプリツタに関する。
逆に２つの光ビームを重ね合わせたりする場合に
用いる導波形光ビーム・スプリツタに関する。
光通信、光情報処理の実用化をはかる上で光集
積回路技術は不可欠なものである。この技術のな
かにあつて、導波形光回路技術はとりわけ重要な
基本技術となつている。種々の光回路を導波形で
構成する試みが盛んにおこなわれているが、そう
したもののひとつに光ビーム・スプリツタがあ
る。導波形光回路において光ビーム・スプリツタ
の機能を果すものとしては、従来、方向性結合器
が利用されてきた。これは、２本の近接した平行
光導波路からなり、光導波路間の結合で光のパワ
ーが光導波路間を互いに移行するようにしたもの
で、光導波路間隔すなわち結合の強さと光導波路
の結合長とを適切に設定すれば、ビーム・スプリ
ツタと同等な機能を実現することができる。しか
しながら、そのためには光導波路の形状、間隔お
よび結合長の３つのパラメータを適切な値に、精
密に設定しなければならないという欠点があつ
た。
積回路技術は不可欠なものである。この技術のな
かにあつて、導波形光回路技術はとりわけ重要な
基本技術となつている。種々の光回路を導波形で
構成する試みが盛んにおこなわれているが、そう
したもののひとつに光ビーム・スプリツタがあ
る。導波形光回路において光ビーム・スプリツタ
の機能を果すものとしては、従来、方向性結合器
が利用されてきた。これは、２本の近接した平行
光導波路からなり、光導波路間の結合で光のパワ
ーが光導波路間を互いに移行するようにしたもの
で、光導波路間隔すなわち結合の強さと光導波路
の結合長とを適切に設定すれば、ビーム・スプリ
ツタと同等な機能を実現することができる。しか
しながら、そのためには光導波路の形状、間隔お
よび結合長の３つのパラメータを適切な値に、精
密に設定しなければならないという欠点があつ
た。
導波形の光伝送線路として特公昭53−43304号
公報に記載のものがある。この光伝送線路はいわ
ゆるＹ字形のものであり、３ポートのものであ
る。この光伝送線路は第１の分岐の一端に第２、
第３の２つの分岐がＹ字形に結合されることによ
り構成されており、これらの３つの分岐の伝搬定
数が相互に異なつている。そして第１の分岐に導
入された光の分離、モード変換またはモード選択
が行なわれる。
公報に記載のものがある。この光伝送線路はいわ
ゆるＹ字形のものであり、３ポートのものであ
る。この光伝送線路は第１の分岐の一端に第２、
第３の２つの分岐がＹ字形に結合されることによ
り構成されており、これらの３つの分岐の伝搬定
数が相互に異なつている。そして第１の分岐に導
入された光の分離、モード変換またはモード選択
が行なわれる。
しかしながら、光情報処理の実用化のためには
光の分波のみならず光の合波が可能であることが
必要である。たとえば光の干渉を利用した光学的
測定の分野においては、入射光の導入ポート、こ
れとは分離した出射光の出力ポート、および干渉
させるべき２つの光のための２つのポートの合計
４個のポートをもつ光導波路が望まれる。
光の分波のみならず光の合波が可能であることが
必要である。たとえば光の干渉を利用した光学的
測定の分野においては、入射光の導入ポート、こ
れとは分離した出射光の出力ポート、および干渉
させるべき２つの光のための２つのポートの合計
４個のポートをもつ光導波路が望まれる。
この発明は、複雑、精密なパラメータの設定を
必要とせず、構成が容易でしかも４個のポートを
もつ導波形光ビーム・スプリツタを提供すること
を目的とする。
必要とせず、構成が容易でしかも４個のポートを
もつ導波形光ビーム・スプリツタを提供すること
を目的とする。
この発明による導波形光ビーム・スプリツタ
は、等しい位相定数を有する２つの単一モード光
導波路が一端で互いに交差することにより構成さ
れる対称側光導波路対と、互いに異なる位相定数
を有する２つの単一モード光導波路が一端で互い
に交差することにより構成される非対称側光導波
路対とが、基板上に形成されかつそれぞれの交差
部で互いに結合されることによりＸ字形の光導波
路を構成しており、対称側または非対称側のいず
れか一方の光導波路対から同相の光波を入力した
ときに他方の光導波路対の１つの光導波路から出
力光波が得られ、上記一方の光導波路対から逆相
の光波を入力したときには上記他方の光導波路対
の他の１つの光導波路から出力光波が得られるも
のである。光導波路は光学材料による基板上に周
囲よりも屈折率の大きい部分を形成することによ
り実現される。
は、等しい位相定数を有する２つの単一モード光
導波路が一端で互いに交差することにより構成さ
れる対称側光導波路対と、互いに異なる位相定数
を有する２つの単一モード光導波路が一端で互い
に交差することにより構成される非対称側光導波
路対とが、基板上に形成されかつそれぞれの交差
部で互いに結合されることによりＸ字形の光導波
路を構成しており、対称側または非対称側のいず
れか一方の光導波路対から同相の光波を入力した
ときに他方の光導波路対の１つの光導波路から出
力光波が得られ、上記一方の光導波路対から逆相
の光波を入力したときには上記他方の光導波路対
の他の１つの光導波路から出力光波が得られるも
のである。光導波路は光学材料による基板上に周
囲よりも屈折率の大きい部分を形成することによ
り実現される。
この発明によると、２つの単一モード光導波路
からそれぞれ構成され一端で互いに交差する対称
側および非対称側光導波路対をＸ字形に組合わせ
て基板上に作製すればよいので、その製造が容易
である。しかもこの発明による導波形光ビーム・
スプリツタは対称側光導波路対と非対称側光導波
路対とのそれぞれに２ポートずつ、合計４個のポ
ートをもつ。そして、対称側または非対称側のい
ずれか一方の光導波路対から同相の光波を入力し
たときに他方の光導波路対の１つの光導波路から
出力光波が得られ、上記一方の光導波路対から逆
相の光波を入力したときには上記他方の光導波路
対の他の１つの光導波路から出力光波が得られる
という、光ビームの合波の機能を達成でき、さら
に上述の作用は出力側と入力側とを交換しても成
立つから光ビームの分波の機能もあわせて達成で
きる。この発明によると、このような光の合波と
分波の機能を基板上に形成された光導波路という
形態で実現できるので、光集積回路技術の大幅な
進展が期待できる。
からそれぞれ構成され一端で互いに交差する対称
側および非対称側光導波路対をＸ字形に組合わせ
て基板上に作製すればよいので、その製造が容易
である。しかもこの発明による導波形光ビーム・
スプリツタは対称側光導波路対と非対称側光導波
路対とのそれぞれに２ポートずつ、合計４個のポ
ートをもつ。そして、対称側または非対称側のい
ずれか一方の光導波路対から同相の光波を入力し
たときに他方の光導波路対の１つの光導波路から
出力光波が得られ、上記一方の光導波路対から逆
相の光波を入力したときには上記他方の光導波路
対の他の１つの光導波路から出力光波が得られる
という、光ビームの合波の機能を達成でき、さら
に上述の作用は出力側と入力側とを交換しても成
立つから光ビームの分波の機能もあわせて達成で
きる。この発明によると、このような光の合波と
分波の機能を基板上に形成された光導波路という
形態で実現できるので、光集積回路技術の大幅な
進展が期待できる。
まず、この発明による光ビーム・スプリツタの
動作原理について説明する。第１図において、１
対の単一モード光導波路１と２がその一端におい
て微小角度θ１で交差している。これらの光導波
路１と２とは等しい幅Ｗ１，Ｗ２を有しており、
したがつて位相定数が等しく設定されている。も
う１対の単一モード光導波路３と４とがあり、こ
れらの光導波路３と４もまた一端にて微小角度θ
２で交差している。光導波路３と４の幅Ｗ３とＷ
４とは異なり、光導波路４の幅Ｗ４は光導波路３
の幅Ｗ３よりも狭くなつている。したがつて、光
導波路３と４の位相定数は異なり、光導波路３の
方が大きい。光導波路１，２の幅Ｗ１，Ｗ２と光
導波路３の幅Ｗ３とは、第１図では等しく設定さ
れているが、必ずしも等しくなくてもよい。ま
た、交差角はθ１＞θ２に設定されているが、θ
１≦θ２であつてもよい。このような光導波路
１，２と光導波路３，４とは、これらの光導波路
がほぼ直線状になるように、それぞれの交差部で
結合されている。この結合部を符号５で示す。説
明の便宜のために、光導波路１，２から光導波路
３，４に向う方向をＺ軸、紙面に垂直な方向をＸ
軸として、XYZ座標軸をとる。また、光導波路
１，２を対称側、光導波路３，４を非対称側と呼
ぶ。
動作原理について説明する。第１図において、１
対の単一モード光導波路１と２がその一端におい
て微小角度θ１で交差している。これらの光導波
路１と２とは等しい幅Ｗ１，Ｗ２を有しており、
したがつて位相定数が等しく設定されている。も
う１対の単一モード光導波路３と４とがあり、こ
れらの光導波路３と４もまた一端にて微小角度θ
２で交差している。光導波路３と４の幅Ｗ３とＷ
４とは異なり、光導波路４の幅Ｗ４は光導波路３
の幅Ｗ３よりも狭くなつている。したがつて、光
導波路３と４の位相定数は異なり、光導波路３の
方が大きい。光導波路１，２の幅Ｗ１，Ｗ２と光
導波路３の幅Ｗ３とは、第１図では等しく設定さ
れているが、必ずしも等しくなくてもよい。ま
た、交差角はθ１＞θ２に設定されているが、θ
１≦θ２であつてもよい。このような光導波路
１，２と光導波路３，４とは、これらの光導波路
がほぼ直線状になるように、それぞれの交差部で
結合されている。この結合部を符号５で示す。説
明の便宜のために、光導波路１，２から光導波路
３，４に向う方向をＺ軸、紙面に垂直な方向をＸ
軸として、XYZ座標軸をとる。また、光導波路
１，２を対称側、光導波路３，４を非対称側と呼
ぶ。
簡単のために、Ｘ方向には変化のない２次元構
造を考える。また、２つの交差角θ１，θ２はい
ずれも十分に小さく、光波はほぼＺ方向に進行
し、Ｚ方向の微小変化に対して光導波路１と２の
間隔、および光導波路３と４の間隔の変化は無視
できるものとする。すなわち、結合部５を除い
て、微小区間を考えれば、２本の平行な光導波路
があり、Ｙ方向に一様な５層構造が形成されてい
る、とみなすことができるものとする。このよう
な場合には、ローカル・ノーマル・モード
（Local Normal Mode）による解析法が適用で
きる。
造を考える。また、２つの交差角θ１，θ２はい
ずれも十分に小さく、光波はほぼＺ方向に進行
し、Ｚ方向の微小変化に対して光導波路１と２の
間隔、および光導波路３と４の間隔の変化は無視
できるものとする。すなわち、結合部５を除い
て、微小区間を考えれば、２本の平行な光導波路
があり、Ｙ方向に一様な５層構造が形成されてい
る、とみなすことができるものとする。このよう
な場合には、ローカル・ノーマル・モード
（Local Normal Mode）による解析法が適用で
きる。
よく知られているように、２つの単一モード光
導波路からなる５層光導波路の固有モードには、
偶モードと奇モードの２種類がある。第２図ａ，
ｂには、この５層光導波路構造における偶モード
と奇モードの伝搬状態がそれぞれ示されている。
第２図ｃには、この５層光導波路構造の偶、奇両
モードの位相定数の変化の様子が示されている。
光導波路１，２からなる対称側において、結合部
５から十分に遠く、光導波路１と２の間隔が広い
位置では、光導波路１と２の間の結合が無視でき
るため２つの固有モードは縮退し、両モードの位
相定数は等しい。結合部５に近づくにつれて縮退
がとけて両モードの位相定数の差が大きくなる。
結合部５では、２つの光導波路が１つになり、３
層光導波路構造となるため、偶モードは３層光導
波路の基本モード（位相定数の大きい方）に、奇
モードは１次モード（位相定数の小さい方）にそ
れぞれ移行する。結合部５を過ぎて、光導波路３
と４からなる非対称側にはいると、光導波路３と
４の間隔が再び拡大するため両モードの位相定数
の差は減少するが、光導波路３と４の位相定数が
異なるので偶、奇モードの位相定数はそれぞれ異
なる値に漸近する。この例では、光導波路３の幅
が光導波路４の幅より広くなつているから、位相
定数は光導波路３のほうで大きい。したがつて、
偶モードの光波パワーは光導波路３に、奇モード
の光波パワーは光導波路４にそれぞれ集中する。
導波路からなる５層光導波路の固有モードには、
偶モードと奇モードの２種類がある。第２図ａ，
ｂには、この５層光導波路構造における偶モード
と奇モードの伝搬状態がそれぞれ示されている。
第２図ｃには、この５層光導波路構造の偶、奇両
モードの位相定数の変化の様子が示されている。
光導波路１，２からなる対称側において、結合部
５から十分に遠く、光導波路１と２の間隔が広い
位置では、光導波路１と２の間の結合が無視でき
るため２つの固有モードは縮退し、両モードの位
相定数は等しい。結合部５に近づくにつれて縮退
がとけて両モードの位相定数の差が大きくなる。
結合部５では、２つの光導波路が１つになり、３
層光導波路構造となるため、偶モードは３層光導
波路の基本モード（位相定数の大きい方）に、奇
モードは１次モード（位相定数の小さい方）にそ
れぞれ移行する。結合部５を過ぎて、光導波路３
と４からなる非対称側にはいると、光導波路３と
４の間隔が再び拡大するため両モードの位相定数
の差は減少するが、光導波路３と４の位相定数が
異なるので偶、奇モードの位相定数はそれぞれ異
なる値に漸近する。この例では、光導波路３の幅
が光導波路４の幅より広くなつているから、位相
定数は光導波路３のほうで大きい。したがつて、
偶モードの光波パワーは光導波路３に、奇モード
の光波パワーは光導波路４にそれぞれ集中する。
上述の説明は、光が対称側から非対称側に伝搬
する場合のものであるが、非対称側から対称側に
光が進む場合には、上述の説明を逆にたどればよ
い。
する場合のものであるが、非対称側から対称側に
光が進む場合には、上述の説明を逆にたどればよ
い。
第３図は、上述の光導波路に対称側から種々の
光波を入力したときに得られる光波出力を示して
いる。第３図ａは、対称側の２つの光導波路１，
２に同相の光波が入力した場合である。対称側で
は偶モードが励振されて伝搬し、結合部５では基
本モードに、非対称側では再び偶モードにそれぞ
れ変化する。非対称側における偶モードの光波パ
ワーは光導波路３に集中しているため、出力光波
は光導波路３から得られる。第３図ｂは、互いに
逆相の光波を対称側の２つの光導波路１，２に入
力した場合である。対称側では奇モードが励振さ
れて伝搬し、結合部５では１次モードに、非対称
側では再び奇モードにそれぞれ変化する。非対称
側における奇モードの光波パワーは光導波路４に
集中しているため、出力光波は光導波路４から得
られる。第３図ｃは、光波が光導波路２にのみ入
力した場合である。この場合には、対称側で偶モ
ードと奇モードとが等しいパワーで励振されたと
考えられるから、第３図ａとｂの重ね合わせとな
り、光導波路３と４に等しいパワーの光波が出力
される。
光波を入力したときに得られる光波出力を示して
いる。第３図ａは、対称側の２つの光導波路１，
２に同相の光波が入力した場合である。対称側で
は偶モードが励振されて伝搬し、結合部５では基
本モードに、非対称側では再び偶モードにそれぞ
れ変化する。非対称側における偶モードの光波パ
ワーは光導波路３に集中しているため、出力光波
は光導波路３から得られる。第３図ｂは、互いに
逆相の光波を対称側の２つの光導波路１，２に入
力した場合である。対称側では奇モードが励振さ
れて伝搬し、結合部５では１次モードに、非対称
側では再び奇モードにそれぞれ変化する。非対称
側における奇モードの光波パワーは光導波路４に
集中しているため、出力光波は光導波路４から得
られる。第３図ｃは、光波が光導波路２にのみ入
力した場合である。この場合には、対称側で偶モ
ードと奇モードとが等しいパワーで励振されたと
考えられるから、第３図ａとｂの重ね合わせとな
り、光導波路３と４に等しいパワーの光波が出力
される。
光波を非対称側から入力することもでき、この
場合には上述した逆の過程をたどる。たとえば、
光導波路３に光波が入力した場合には、対称側の
両光導波路１と２とから同相の光波が出力される
（第３図ａに破線の矢印で示す）。さらに非対称側
の両光導波路３と４とから同相または逆相の光波
を入力して、対称側の光導波路１，２のいずれか
一方から光波を出力させることもできる（第３図
ｃに示す破線の矢印を参照）。以上の考察から、
この光導波路構造が通常の光ビーム・スプリツタ
（たとえばハーフ・ミラー）と等価な機能を有す
るものであることが理解されよう。
場合には上述した逆の過程をたどる。たとえば、
光導波路３に光波が入力した場合には、対称側の
両光導波路１と２とから同相の光波が出力される
（第３図ａに破線の矢印で示す）。さらに非対称側
の両光導波路３と４とから同相または逆相の光波
を入力して、対称側の光導波路１，２のいずれか
一方から光波を出力させることもできる（第３図
ｃに示す破線の矢印を参照）。以上の考察から、
この光導波路構造が通常の光ビーム・スプリツタ
（たとえばハーフ・ミラー）と等価な機能を有す
るものであることが理解されよう。
第４図は実施例を示している。LiNbO3結晶基
板１０の一面上に、Tiを熱拡散することにより、
第１図に示すような光導波路１と２の対、光導波
路３と４の対およびこれらの交差部の結合部５が
形成されている。これらの光導波路１〜４の結合
部５と反対側の端部には、平行な光導波路１１，
１２，１３，１４がそれぞれ連続している。光導
波路１１，１２を入力側、光導波路１３，１４を
出力側とすることもできるし、逆に光導波路１
３，１４を入力側、光導波路１１，１２を出力側
とすることも可能である。いずれにしても、上述
の動作原理のところで説明した種々の光分岐また
は重ね合せを行なうことができる。光導波路１と
２の交差角、光導波路３と４の交差角θ１，θ２
はいずれも、1.2°以下の小さい値にとられてい
る。光導波路３と４の交差角θ２を小さくする
と、両光導波路３，４の非対称性が強調されるか
ら、非対称側の交差角θ２を対称側の交差角θ１
より小さくする方が有利である。
板１０の一面上に、Tiを熱拡散することにより、
第１図に示すような光導波路１と２の対、光導波
路３と４の対およびこれらの交差部の結合部５が
形成されている。これらの光導波路１〜４の結合
部５と反対側の端部には、平行な光導波路１１，
１２，１３，１４がそれぞれ連続している。光導
波路１１，１２を入力側、光導波路１３，１４を
出力側とすることもできるし、逆に光導波路１
３，１４を入力側、光導波路１１，１２を出力側
とすることも可能である。いずれにしても、上述
の動作原理のところで説明した種々の光分岐また
は重ね合せを行なうことができる。光導波路１と
２の交差角、光導波路３と４の交差角θ１，θ２
はいずれも、1.2°以下の小さい値にとられてい
る。光導波路３と４の交差角θ２を小さくする
と、両光導波路３，４の非対称性が強調されるか
ら、非対称側の交差角θ２を対称側の交差角θ１
より小さくする方が有利である。
基板としてはLiNbO3以外にも他の多くの光学
材料を使用することができる。たとえば、ガラス
を基板として用い、銀イオンを拡散することによ
り光導波路を形成することができる。また、基板
上に光導波路を形成せずに、光フアイバを用いて
もこの発明による光ビーム・スプリツタを構成す
ることは可能である。
材料を使用することができる。たとえば、ガラス
を基板として用い、銀イオンを拡散することによ
り光導波路を形成することができる。また、基板
上に光導波路を形成せずに、光フアイバを用いて
もこの発明による光ビーム・スプリツタを構成す
ることは可能である。
第５図は、応用例を示し、この発明による導波
形光ビーム・スプリツタを用いて反転出力付差動
光変調素子を構成した場合である。第５図ａにお
いて、LiNbO3基板１０上に、Tiを拡散すること
により、上述の光導波路１〜４、結合部５、光導
波路１１〜１４に加えて、光導波路２１〜２３か
らなるＹ字形光分岐路が形成されている。光導波
路２１，２２はそれぞれ光導波路１１，１２に連
続している。また、平行な光導波路１１，１２上
に、SiO2バツフア層３２を介して１対の電極３
１がつくられ、この電極３１には電源３３によつ
て電圧Ｖが印加される。バツフア層３２は、光が
電極３１によつて吸収されるのを防止するもので
ある。電極３１は光導波路１１，１２の一部を覆
つても、全部を覆つてもどちらでもよい。
形光ビーム・スプリツタを用いて反転出力付差動
光変調素子を構成した場合である。第５図ａにお
いて、LiNbO3基板１０上に、Tiを拡散すること
により、上述の光導波路１〜４、結合部５、光導
波路１１〜１４に加えて、光導波路２１〜２３か
らなるＹ字形光分岐路が形成されている。光導波
路２１，２２はそれぞれ光導波路１１，１２に連
続している。また、平行な光導波路１１，１２上
に、SiO2バツフア層３２を介して１対の電極３
１がつくられ、この電極３１には電源３３によつ
て電圧Ｖが印加される。バツフア層３２は、光が
電極３１によつて吸収されるのを防止するもので
ある。電極３１は光導波路１１，１２の一部を覆
つても、全部を覆つてもどちらでもよい。
第５図ｂは光導波路を平面からみた様子を示し
ており、この図を参照して、差動光変調素子の各
部の寸法の一例を示すと次の通りである。
ており、この図を参照して、差動光変調素子の各
部の寸法の一例を示すと次の通りである。
光導波路１および１１の幅Ｗ１、光導波路２お
よび１２の幅Ｗ２、ならびに光導波路２１，２２
および２３の幅Ｗ５はいずれも3μm 光導波路３および１３の幅Ｗ３は3μm 光導波路４および１４の幅Ｗ４は2.5μm 光導波路１と２の交差角θ１は0.02rad 光導波路３と４の交差角θ２は0.005rad 光導波路２１と２２の交差角θ３は0.02rad 光導波路１，２の長さＬ１は１mm 光導波路３，４の長さＬ２は８mm 結合部５の長さＬ５は40μm 平行光導波路１１，１２および電極３１の長さ
Ｌ３はいずれも10mm 光導波路２１，２２の長さＬ４は１mm 光導波路１１と１２の間隔Ｄ１は20μm 光導波路１３と１４の間隔Ｄ２は40μm １対の電極３１の間隔Ｄ３は22μm 光波は、光導波路２３から入射され、光導波路
２１，２２によつて２つに分岐される。１対の電
極３１間に電圧を印加すると、２つに分岐された
光波が光導波路１１，１２を伝搬する過程でそれ
らに印加電圧Ｖに応じた位相差が生じる。したが
つて、第３図ａ，ｂで説明したように、この位相
差に応じて光導波路１３，１４のいずれか一方か
らまたは両方から適当な割合で光波が出力する。
光導波路１３，１４から出力される光の相対強度
が第６図に示されている。この図からわかるよう
に、光導波路１３からの出力光と光導波路１４か
らの出力光とは互いに反転したものとなつてい
る。
よび１２の幅Ｗ２、ならびに光導波路２１，２２
および２３の幅Ｗ５はいずれも3μm 光導波路３および１３の幅Ｗ３は3μm 光導波路４および１４の幅Ｗ４は2.5μm 光導波路１と２の交差角θ１は0.02rad 光導波路３と４の交差角θ２は0.005rad 光導波路２１と２２の交差角θ３は0.02rad 光導波路１，２の長さＬ１は１mm 光導波路３，４の長さＬ２は８mm 結合部５の長さＬ５は40μm 平行光導波路１１，１２および電極３１の長さ
Ｌ３はいずれも10mm 光導波路２１，２２の長さＬ４は１mm 光導波路１１と１２の間隔Ｄ１は20μm 光導波路１３と１４の間隔Ｄ２は40μm １対の電極３１の間隔Ｄ３は22μm 光波は、光導波路２３から入射され、光導波路
２１，２２によつて２つに分岐される。１対の電
極３１間に電圧を印加すると、２つに分岐された
光波が光導波路１１，１２を伝搬する過程でそれ
らに印加電圧Ｖに応じた位相差が生じる。したが
つて、第３図ａ，ｂで説明したように、この位相
差に応じて光導波路１３，１４のいずれか一方か
らまたは両方から適当な割合で光波が出力する。
光導波路１３，１４から出力される光の相対強度
が第６図に示されている。この図からわかるよう
に、光導波路１３からの出力光と光導波路１４か
らの出力光とは互いに反転したものとなつてい
る。
この光変調素子においては、光導波路１３また
は１４から光を入射させることも可能である。こ
れは、第３図ａ，ｂに破線で示す方向に光を入射
した場合に相当する。光導波路２３からは、電極
３１に印加される電圧Ｖに応じて変調された出力
光が得られ、しかも光導波路１３に入力した場合
と光導波路１４に入力した場合とで得られる出力
光は反転している。
は１４から光を入射させることも可能である。こ
れは、第３図ａ，ｂに破線で示す方向に光を入射
した場合に相当する。光導波路２３からは、電極
３１に印加される電圧Ｖに応じて変調された出力
光が得られ、しかも光導波路１３に入力した場合
と光導波路１４に入力した場合とで得られる出力
光は反転している。
第７図はさらに他の応用例を示すものであり、
導波形光ビーム・スプリツタを用いて反射形差動
光変調素子を構成した場合である。この素子は、
第５図に示す素子と同じようにしてつくられてい
るが、Ｙ字形光分岐路は設けられていない。平行
な光導波路１１，１２の光導波路１，２との接続
側とは反対側の端部が終端になつており、この終
端において、基板１０の端面には、Alを真空蒸
着するなどの方法によつて反射膜３４が形成され
ている。
導波形光ビーム・スプリツタを用いて反射形差動
光変調素子を構成した場合である。この素子は、
第５図に示す素子と同じようにしてつくられてい
るが、Ｙ字形光分岐路は設けられていない。平行
な光導波路１１，１２の光導波路１，２との接続
側とは反対側の端部が終端になつており、この終
端において、基板１０の端面には、Alを真空蒸
着するなどの方法によつて反射膜３４が形成され
ている。
非対称側の一方の光導波路たとえば光導波路１
３に入力された光は、結合部５から対称側に進む
ときに光導波路１と２に等分され、それぞれ平行
光導波路１１，１２を通過して反射膜３４で反射
して再び光導波路１１，１２を通る。光導波路１
１，１２を往復する過程で両導波路１１，１２内
の光は電極３１への印加電圧によつて変調され、
位相変化が生じる。そして、両光導波路１１，１
２の光の位相差に応じて、光導波路４もしくは３
のいずれか一方に進むか、または両方に適当な割
合で分岐し光導波路１４，１３から出射する。両
光導波路１１，１２の光が丁度逆相になつたとき
に、光導波路１３に入射した光は、そのほとんど
が光導波路１４から出射する。光導波路１３また
は１４のいずれか一方に入射した光のうち他方の
光導波路から出射する光の相対強度と電極３１へ
の印加電圧との関係が第８図に示されている。
３に入力された光は、結合部５から対称側に進む
ときに光導波路１と２に等分され、それぞれ平行
光導波路１１，１２を通過して反射膜３４で反射
して再び光導波路１１，１２を通る。光導波路１
１，１２を往復する過程で両導波路１１，１２内
の光は電極３１への印加電圧によつて変調され、
位相変化が生じる。そして、両光導波路１１，１
２の光の位相差に応じて、光導波路４もしくは３
のいずれか一方に進むか、または両方に適当な割
合で分岐し光導波路１４，１３から出射する。両
光導波路１１，１２の光が丁度逆相になつたとき
に、光導波路１３に入射した光は、そのほとんど
が光導波路１４から出射する。光導波路１３また
は１４のいずれか一方に入射した光のうち他方の
光導波路から出射する光の相対強度と電極３１へ
の印加電圧との関係が第８図に示されている。
第７図に示す応用例では、平行な２つの光導波
路中を伝搬する光の位相差を電気的に与えている
が、他のやり方によつても２つの光に位相差を与
えることができ、種々の応用の展開が可能とな
る。
路中を伝搬する光の位相差を電気的に与えている
が、他のやり方によつても２つの光に位相差を与
えることができ、種々の応用の展開が可能とな
る。
第９図においては、平行光導波路１１，１２の
光が一旦基板１０の外部に出射され、基板１０の
外部に配置された反射鏡または物体などの反射面
４１，４２によつて反射され、再び光導波路１
１，１２に導かれる。反射面４１と４２との相対
的な位置関係により、出力光の強度が変化する。
たとえば、光の波長をλとして、反射面４１と４
２との距離がλ／４の場合には、光導波路１３に
入射した光のほとんどが光導波路１４から出力さ
れる。この構成は、たとえばデジタル・オーデイ
オ・デイスクなどの光学的読取りなどに応用でき
る。光導波路１１，１２からの光の入出力は光フ
アイバまたはレンズ系を用いればよい。
光が一旦基板１０の外部に出射され、基板１０の
外部に配置された反射鏡または物体などの反射面
４１，４２によつて反射され、再び光導波路１
１，１２に導かれる。反射面４１と４２との相対
的な位置関係により、出力光の強度が変化する。
たとえば、光の波長をλとして、反射面４１と４
２との距離がλ／４の場合には、光導波路１３に
入射した光のほとんどが光導波路１４から出力さ
れる。この構成は、たとえばデジタル・オーデイ
オ・デイスクなどの光学的読取りなどに応用でき
る。光導波路１１，１２からの光の入出力は光フ
アイバまたはレンズ系を用いればよい。
第１０図に示す応用例では、光導波路１１，１
２から出射される光が、それぞれ別個の光フアイ
バ４３，４４に導かれ、これらの光フアイバ４
３，４４の先端で反射された光が再び光導波路１
１，１２に戻されている。２本の光フアイバ４３
と４４の長さ、２本の光フアイバ４３と４４がそ
れぞれおかれている温度など種々の物理量の差
が、光導波路１４の出力光の強度変化に変換され
るので、これらの物理量の測定に適用可能であ
る。
２から出射される光が、それぞれ別個の光フアイ
バ４３，４４に導かれ、これらの光フアイバ４
３，４４の先端で反射された光が再び光導波路１
１，１２に戻されている。２本の光フアイバ４３
と４４の長さ、２本の光フアイバ４３と４４がそ
れぞれおかれている温度など種々の物理量の差
が、光導波路１４の出力光の強度変化に変換され
るので、これらの物理量の測定に適用可能であ
る。
第１１図においては、一方の光導波路１２の端
部に反射膜４５が設けられており、この光導波路
１２の光には位相変化が生じない。他方の光導波
路１１からのみ光が外部に取出され、何らかの手
段によつて再び光導波路１１に戻される。光導波
路１１の光に位相変化を与える要因たとえば上述
のような光フアイバの長さ、光フアイバの温度
が、光導波路１４の出力光の強度変化に変換され
る。
部に反射膜４５が設けられており、この光導波路
１２の光には位相変化が生じない。他方の光導波
路１１からのみ光が外部に取出され、何らかの手
段によつて再び光導波路１１に戻される。光導波
路１１の光に位相変化を与える要因たとえば上述
のような光フアイバの長さ、光フアイバの温度
が、光導波路１４の出力光の強度変化に変換され
る。
第９図から第１１図においてはいずれも、光導
波路１３から光を入力し、光導波路１４から出力
しているが、逆に光導波路１４から光を入力し、
光導波路１３から出力させるようにしてもよい。
波路１３から光を入力し、光導波路１４から出力
しているが、逆に光導波路１４から光を入力し、
光導波路１３から出力させるようにしてもよい。
第１図は、導波形光ビーム・スプリツタの動作
原理を示す構成図、第２図ａ，ｂは、このビー
ム・スプリツタにおける固有モードの伝搬の様子
を示す図、第２図ｃは位相定数の変化を示すグラ
フ、第３図は、このビーム・スプリツタへの光波
の入力と出力との種々の関係を示す図、第４図
は、この発明の実施例を示す斜視図、第５図およ
び第６図はこの発明によるビーム・スプリツタの
応用例を示すものであつて、第５図ａは斜視図、
第５図ｂは光導波路の構成図、第６図は、印加電
圧と出力光の相対強度との関係を示すグラフ、第
７図および第８図は他の応用例を示すものであつ
て、第７図は斜視図、第８図は、印加電圧と出力
光の相対強度との関係を示すグラフ、第９図から
第１１図はさらに他の応用例を示す構成図であ
る。 １，２，３，４……単一モード光導波路、５…
…結合部、１０……基板、θ1，θ2……交差角。
原理を示す構成図、第２図ａ，ｂは、このビー
ム・スプリツタにおける固有モードの伝搬の様子
を示す図、第２図ｃは位相定数の変化を示すグラ
フ、第３図は、このビーム・スプリツタへの光波
の入力と出力との種々の関係を示す図、第４図
は、この発明の実施例を示す斜視図、第５図およ
び第６図はこの発明によるビーム・スプリツタの
応用例を示すものであつて、第５図ａは斜視図、
第５図ｂは光導波路の構成図、第６図は、印加電
圧と出力光の相対強度との関係を示すグラフ、第
７図および第８図は他の応用例を示すものであつ
て、第７図は斜視図、第８図は、印加電圧と出力
光の相対強度との関係を示すグラフ、第９図から
第１１図はさらに他の応用例を示す構成図であ
る。 １，２，３，４……単一モード光導波路、５…
…結合部、１０……基板、θ1，θ2……交差角。
Claims (1)
- １ 等しい位相定数を有する２つの単一モード光
導波路が一端で互いに交差することにより構成さ
れる対称側光導波路対と、互いに異なる位相定数
を有する２つの単一モード光導波路が一端で互い
に交差することにより構成される非対称側光導波
路対とが、基板上に形成されかつそれぞれの交差
部で互いに結合されることによりＸ字形の光導波
路を構成しており、対称側または非対称側のいず
れか一方の光導波路対から同相の光波を入力した
ときに他方の光導波路対の１つの光導波路から出
力光波が得られ、上記一方の光導波路対から逆相
の光波を入力したときには上記他方の光導波路対
の他の１つの光導波路から出力光波が得られる、
導波形光ビーム・スプリツタ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8617882A JPS58202406A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 導波形光ビ−ム・スプリツタ |
| US06/816,974 US4674827A (en) | 1982-05-20 | 1986-01-06 | Slab-type optical device |
| US07/000,865 US4850666A (en) | 1982-05-20 | 1987-01-06 | Slab-type optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8617882A JPS58202406A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 導波形光ビ−ム・スプリツタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58202406A JPS58202406A (ja) | 1983-11-25 |
| JPH0480362B2 true JPH0480362B2 (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=13879502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8617882A Granted JPS58202406A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 導波形光ビ−ム・スプリツタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58202406A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62239016A (ja) * | 1986-04-11 | 1987-10-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 光フアイバジヤイロ |
| JPS6340106A (ja) * | 1986-08-06 | 1988-02-20 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光導波回路の製造方法 |
| GB2441233A (en) * | 2005-03-18 | 2008-02-27 | Fujitsu Ltd | Optical device |
| JP2007114222A (ja) | 2005-03-31 | 2007-05-10 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光制御素子 |
| JP5019483B2 (ja) * | 2009-02-25 | 2012-09-05 | 国立大学法人徳島大学 | 光スイッチ |
| CN120141428B (zh) * | 2025-03-19 | 2025-12-12 | 北京航天时代光电科技有限公司 | 一种基于双y波导抑制光源相对强度噪声的光纤陀螺光路设计 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343304A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | Vehicle number detecting system |
-
1982
- 1982-05-20 JP JP8617882A patent/JPS58202406A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58202406A (ja) | 1983-11-25 |
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