JPH07230013A - 交差導波路構造及びこれを用いた光スイッチ - Google Patents
交差導波路構造及びこれを用いた光スイッチInfo
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- JPH07230013A JPH07230013A JP2236494A JP2236494A JPH07230013A JP H07230013 A JPH07230013 A JP H07230013A JP 2236494 A JP2236494 A JP 2236494A JP 2236494 A JP2236494 A JP 2236494A JP H07230013 A JPH07230013 A JP H07230013A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 交差角が1〜3°であってもクロストーク特
性が実用的な交差導波路構造を提供すること。 【構成】 光を交差させるための交差導波路構造11
を、多モード導波路15であって該導波路15中にX字
状の領域15aでかつ該領域の屈折率が該導波路中の他
の領域15bより高くされたX字状の領域15aを有し
た多モード導波路15で、構成する。
性が実用的な交差導波路構造を提供すること。 【構成】 光を交差させるための交差導波路構造11
を、多モード導波路15であって該導波路15中にX字
状の領域15aでかつ該領域の屈折率が該導波路中の他
の領域15bより高くされたX字状の領域15aを有し
た多モード導波路15で、構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、導波路中を伝搬する
光の進行方向を設定する光導波路構造とこれを用いた光
スイッチとに関するものである。
光の進行方向を設定する光導波路構造とこれを用いた光
スイッチとに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ある導波路を伝搬してきた光を別の導波
路を交差するように伝搬させるための導波路構造(これ
を交差導波路構造ということにする。)の従来例とし
て、例えば文献I(エレクトロニクス レターズ(Elec
tronics Letters )Vol.23,pp.72-73(1987.1.16))に開
示されたものがある。文献Iに開示のこの交差導波路構
造は、基板(ここではLiNbO3基板)と、該基板に互いが
X字型に交差するように形成された2本の導波路(ここ
ではTi導波路)とで構成されたものであった。この交差
導波路構造では2本の導波路のうちの一方の導波路の入
力端から入力した光は該一方の導波路の出力端から出力
される。この際、一方の導波路の入力端から入力した光
が他方の導波路の出力端に漏れてしまう程度いわゆるク
ロストークは少ない程、好ましい。文献Iの特にFi
g.2には、この交差導波路構造における2本の導波路
がなす角(以下、交差角°)をパラメータとした場合
の、上記クロストーク特性の変化具合が示されている。
路を交差するように伝搬させるための導波路構造(これ
を交差導波路構造ということにする。)の従来例とし
て、例えば文献I(エレクトロニクス レターズ(Elec
tronics Letters )Vol.23,pp.72-73(1987.1.16))に開
示されたものがある。文献Iに開示のこの交差導波路構
造は、基板(ここではLiNbO3基板)と、該基板に互いが
X字型に交差するように形成された2本の導波路(ここ
ではTi導波路)とで構成されたものであった。この交差
導波路構造では2本の導波路のうちの一方の導波路の入
力端から入力した光は該一方の導波路の出力端から出力
される。この際、一方の導波路の入力端から入力した光
が他方の導波路の出力端に漏れてしまう程度いわゆるク
ロストークは少ない程、好ましい。文献Iの特にFi
g.2には、この交差導波路構造における2本の導波路
がなす角(以下、交差角°)をパラメータとした場合
の、上記クロストーク特性の変化具合が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2本の
導波路を単に交差させた構造の交差導波路構造では、文
献IのFig.2からも理解出来るように、交差角を小
さくするに従いクロストーク特性が悪化する。したがっ
て、交差角をあまり小さくできないという問題点があっ
た。交差角を小さく出来ると、例えば交差導波路構造と
光ファイバとの間に曲線導波路を設ける必要がなくなる
のでその分導波路構造全体の小型化が図れる等の利点が
得られる。また、例えば光スイッチや光スイッチ網の小
型化に寄与でき、また、これらの設計自由度を高めるこ
とができる等の利点が得られる。したがって、上記問題
点の解決が望まれる。また、交差角が1°以下である交
差導波路構造を構成する場合非対称X分岐を用いること
によりクロストークを小さく出来ることが知られている
が、この場合交差部の長さが長くなるため小型化が図れ
ない。ロスが小さくかつ小型化可能でしかも交差角が1
〜3°の領域でクロストークの低減が可能な構造は知ら
れていなかった。
導波路を単に交差させた構造の交差導波路構造では、文
献IのFig.2からも理解出来るように、交差角を小
さくするに従いクロストーク特性が悪化する。したがっ
て、交差角をあまり小さくできないという問題点があっ
た。交差角を小さく出来ると、例えば交差導波路構造と
光ファイバとの間に曲線導波路を設ける必要がなくなる
のでその分導波路構造全体の小型化が図れる等の利点が
得られる。また、例えば光スイッチや光スイッチ網の小
型化に寄与でき、また、これらの設計自由度を高めるこ
とができる等の利点が得られる。したがって、上記問題
点の解決が望まれる。また、交差角が1°以下である交
差導波路構造を構成する場合非対称X分岐を用いること
によりクロストークを小さく出来ることが知られている
が、この場合交差部の長さが長くなるため小型化が図れ
ない。ロスが小さくかつ小型化可能でしかも交差角が1
〜3°の領域でクロストークの低減が可能な構造は知ら
れていなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、この出願の第一
発明では、交差導波路構造を、多モード導波路であって
該導波路中にX字状の領域でかつ該領域の屈折率が該導
波路中の他の領域より高くされたX字状の領域を有した
多モード導波路で、構成する。
発明では、交差導波路構造を、多モード導波路であって
該導波路中にX字状の領域でかつ該領域の屈折率が該導
波路中の他の領域より高くされたX字状の領域を有した
多モード導波路で、構成する。
【0005】
【作用】この第一発明の構成によれば、多モード導波路
自体がそもそも導波路であるので、伝搬光は先ずこの多
モード導波路内にとじこめられる。また、多モード導波
路中のX字状の領域は該多モード導波路中の他の領域よ
り高屈折率な領域とされているので、多モード導波路に
入力された光は該X字状の領域を主に伝搬する。ただ
し、この第一発明の構成の場合、導波路中に導波路(X
字状の領域)が存在する二重導波路構造といえるので、
多モード導波路中の、X字状の領域の屈折率と、そうで
ない領域の屈折率との差をそれ程大きくしなくとも、光
はX字状の領域を優位に伝搬する。X字状の領域の屈折
率と、そうでない領域(X字部分に接する領域)の屈折
率との差が小さくできるので、その分、クロストークが
低減される(詳細は後述する)。
自体がそもそも導波路であるので、伝搬光は先ずこの多
モード導波路内にとじこめられる。また、多モード導波
路中のX字状の領域は該多モード導波路中の他の領域よ
り高屈折率な領域とされているので、多モード導波路に
入力された光は該X字状の領域を主に伝搬する。ただ
し、この第一発明の構成の場合、導波路中に導波路(X
字状の領域)が存在する二重導波路構造といえるので、
多モード導波路中の、X字状の領域の屈折率と、そうで
ない領域の屈折率との差をそれ程大きくしなくとも、光
はX字状の領域を優位に伝搬する。X字状の領域の屈折
率と、そうでない領域(X字部分に接する領域)の屈折
率との差が小さくできるので、その分、クロストークが
低減される(詳細は後述する)。
【0006】
【実施例】以下、図面を参照してこの出願の第一〜第三
発明の実施例についてそれぞれ説明する。なお、説明に
用いる各図はこの発明を理解出来る程度に各構成成分の
寸法、形状及び配置関係を概略的に示してあるにすぎな
い。また、各図において同様な構成成分には同一の番号
を付して示し、その重複説明を省略する場合もある。
発明の実施例についてそれぞれ説明する。なお、説明に
用いる各図はこの発明を理解出来る程度に各構成成分の
寸法、形状及び配置関係を概略的に示してあるにすぎな
い。また、各図において同様な構成成分には同一の番号
を付して示し、その重複説明を省略する場合もある。
【0007】1.第一発明(交差導波路構造)の実施例
の説明 1−1.第1実施例 図1は第一発明の交差導波路構造11の一実施例を示し
た平面図である。この実施例の交差導波路構造11は、
基板13と、該基板13に設けられた所定の多モード導
波路15(詳細は後述する)と、入出力ポート17a〜
17dとを具える。
の説明 1−1.第1実施例 図1は第一発明の交差導波路構造11の一実施例を示し
た平面図である。この実施例の交差導波路構造11は、
基板13と、該基板13に設けられた所定の多モード導
波路15(詳細は後述する)と、入出力ポート17a〜
17dとを具える。
【0008】ここで、多モード導波路15は、該導波路
15中にX字状の領域15aでかつ該領域15aの屈折
率が該導波路15中の他の領域15bより高くされたX
字状の領域15aを有した多モード導波路15としてあ
る。したがってこの実施例の交差導波路構造では、基板
13と、多モード導波路15中のX字状の領域15a
と、X字状の領域15a以外の領域15bとにおける屈
折率の大小関係は、X字状の領域15a>X字状の領域
以外の領域15b>基板13となる。もしここで、X字
状の領域15a以外の領域15bの屈折率を基板13の
屈折率と同じとすると、文献Iなどに開示されている従
来の交差導波路構造の構成になってしまうことを付記す
る。なお、X字状の領域15aの屈折率とそれ以外の領
域15bの屈折率との差(以下、ΔnX という)をどの
程度にするかは設計に応じ決定する。またこのとき、基
板13の屈折率と多モード導波路15におけるX字状の
領域15a以外の領域15bの屈折率との差(以下、Δ
nM )、及び、ΔnX /ΔnM をそれぞれどの程度にす
るかも重要なパラメータと考えられるが、これらΔnX
及びΔnX /Δnについての説明の一例を後に示してあ
る。
15中にX字状の領域15aでかつ該領域15aの屈折
率が該導波路15中の他の領域15bより高くされたX
字状の領域15aを有した多モード導波路15としてあ
る。したがってこの実施例の交差導波路構造では、基板
13と、多モード導波路15中のX字状の領域15a
と、X字状の領域15a以外の領域15bとにおける屈
折率の大小関係は、X字状の領域15a>X字状の領域
以外の領域15b>基板13となる。もしここで、X字
状の領域15a以外の領域15bの屈折率を基板13の
屈折率と同じとすると、文献Iなどに開示されている従
来の交差導波路構造の構成になってしまうことを付記す
る。なお、X字状の領域15aの屈折率とそれ以外の領
域15bの屈折率との差(以下、ΔnX という)をどの
程度にするかは設計に応じ決定する。またこのとき、基
板13の屈折率と多モード導波路15におけるX字状の
領域15a以外の領域15bの屈折率との差(以下、Δ
nM )、及び、ΔnX /ΔnM をそれぞれどの程度にす
るかも重要なパラメータと考えられるが、これらΔnX
及びΔnX /Δnについての説明の一例を後に示してあ
る。
【0009】また、この実施例では、多モード導波路1
5の平面形状を長方形としてある。さらにこの実施例で
は、長方形状の多モード導波路15及びX字状の領域1
5aは、X字状の導波路15aの4つの端部15aa、
15ab、15ac及び15adが、長方形の導波路1
5の4つの角部分に位置するように、それぞれ配置して
ある。また、X字の領域15aを構成している2本導波
路の幅W1 、W2 はこの実施例では同じとしている。ま
た、入出力ポート17a〜17dは、X字状の領域15
aの各端部15aa〜15ad各々に重複なく接するよ
うに配置してある。
5の平面形状を長方形としてある。さらにこの実施例で
は、長方形状の多モード導波路15及びX字状の領域1
5aは、X字状の導波路15aの4つの端部15aa、
15ab、15ac及び15adが、長方形の導波路1
5の4つの角部分に位置するように、それぞれ配置して
ある。また、X字の領域15aを構成している2本導波
路の幅W1 、W2 はこの実施例では同じとしている。ま
た、入出力ポート17a〜17dは、X字状の領域15
aの各端部15aa〜15ad各々に重複なく接するよ
うに配置してある。
【0010】もちろん、多モード導波路15の平面形
状、X字状の領域15aを構成している2本の導波路の
幅W1 、W2 などは設計に応じ変更出来る。また、X字
状の領域15aに関し、図1の例では、X字を構成する
2本の導波路が直線である例を示したがこれに限られず
概略的にX字状の場合も含む。例えば図2に示したよう
な、途中で交差角が小さい導波路15cを接続して構成
した略X字状の領域であっても良い。この図2の構成の
場合、交差角を大きくする或は、X字状の領域15a,
15cとそうでない領域15bとの間の屈折率差を大き
くした場合にも、図1の場合に比べ、入力端からX字状
の領域に光がスムーズに入射できる。
状、X字状の領域15aを構成している2本の導波路の
幅W1 、W2 などは設計に応じ変更出来る。また、X字
状の領域15aに関し、図1の例では、X字を構成する
2本の導波路が直線である例を示したがこれに限られず
概略的にX字状の場合も含む。例えば図2に示したよう
な、途中で交差角が小さい導波路15cを接続して構成
した略X字状の領域であっても良い。この図2の構成の
場合、交差角を大きくする或は、X字状の領域15a,
15cとそうでない領域15bとの間の屈折率差を大き
くした場合にも、図1の場合に比べ、入力端からX字状
の領域に光がスムーズに入射できる。
【0011】上述のような多モード導波路15、X字状
の領域15a及び入出力ポート17a〜17dは従来公
知の導波路作製技術で形成出来る。例えば基板13とし
てLiNbO3 を用いる場合なら、多モード導波路1
5、X字状の領域15a及び入出力ポート17a〜17
dは、例えば基板にTiを拡散させることで形成出来
る。また、基板として化合物半導体基板を用いる場合な
ら、多モード導波路15、X字状の領域15a及び入出
力ポート17a〜17dは例えば高さを適性に制御した
リッジ状の導波路で構成出来る。また、X字状の領域1
5aは上記したような導波路作製技術で予め固定的に作
製されたものに限られない。予め導波路として作製して
おかずに外的手段(例えば電気光学効果を有する基板に
電圧を印加する等)によって後発的にX字状の領域15
aが形成されるような場合もこの第一発明に含まれる。
の領域15a及び入出力ポート17a〜17dは従来公
知の導波路作製技術で形成出来る。例えば基板13とし
てLiNbO3 を用いる場合なら、多モード導波路1
5、X字状の領域15a及び入出力ポート17a〜17
dは、例えば基板にTiを拡散させることで形成出来
る。また、基板として化合物半導体基板を用いる場合な
ら、多モード導波路15、X字状の領域15a及び入出
力ポート17a〜17dは例えば高さを適性に制御した
リッジ状の導波路で構成出来る。また、X字状の領域1
5aは上記したような導波路作製技術で予め固定的に作
製されたものに限られない。予め導波路として作製して
おかずに外的手段(例えば電気光学効果を有する基板に
電圧を印加する等)によって後発的にX字状の領域15
aが形成されるような場合もこの第一発明に含まれる。
【0012】この第一発明の交差導波路構造11では、
例えば入出力ポート17aより入射された光はX字状の
領域15aの一方の導波路の入力端15aaを通りX字
状の領域15aに導かれ、そして該一方の導波路の出力
端15ad、入出力ポート17dを通り出力される。交
差導波路構造において入出力ポート17aより入射され
た光の入出力ポート17c方向への漏れを小さくするた
め(つまり、クロストーク特性を良好なものとするた
め)には、X字状の領域15a(特に交差点部分)の屈
折率とX字状の領域周囲の部分15bの屈折率との差が
小さい方が良いことが知られている。例えば、X字状の
領域15aの交差角θを3°、該領域の15aの屈折率
を3.5、伝搬光の波長を1.3μmの場合及び1.5
5μmの場合とそれぞれ仮定し、X字状の領域15aの
屈折率とその周囲領域15bの屈折率との差ΔnX が5
×10-3の場合、2×10-3の場合それぞれのクロスト
ークを、公知のBPM(Beam Propagation Method )に
よってシミュレーションすると、前者のクロストークは
−10dBであるのに対し、後者は−15dB以下まで
改善されることが分かった。ただし、このシミュレーシ
ョンに際し、多モード導波路15の長さL、幅W(図1
参照)をL≒1mm、W=20〜30μmとし、X字状
の領域を構成する各導波路の幅W1 、W2 をそれぞれ1
0μmとしている。さらに、基板13の屈折率と多モー
ド導波路15におけるX字状の領域15a以外の領域1
5bの屈折率との差ΔnM 及び、X字状の領域15aの
屈折率とX字状の領域15a以外の領域15bの屈折率
との差ΔnX で示されるΔnX /ΔnM を1/3〜1/
6の範囲と仮定している。
例えば入出力ポート17aより入射された光はX字状の
領域15aの一方の導波路の入力端15aaを通りX字
状の領域15aに導かれ、そして該一方の導波路の出力
端15ad、入出力ポート17dを通り出力される。交
差導波路構造において入出力ポート17aより入射され
た光の入出力ポート17c方向への漏れを小さくするた
め(つまり、クロストーク特性を良好なものとするた
め)には、X字状の領域15a(特に交差点部分)の屈
折率とX字状の領域周囲の部分15bの屈折率との差が
小さい方が良いことが知られている。例えば、X字状の
領域15aの交差角θを3°、該領域の15aの屈折率
を3.5、伝搬光の波長を1.3μmの場合及び1.5
5μmの場合とそれぞれ仮定し、X字状の領域15aの
屈折率とその周囲領域15bの屈折率との差ΔnX が5
×10-3の場合、2×10-3の場合それぞれのクロスト
ークを、公知のBPM(Beam Propagation Method )に
よってシミュレーションすると、前者のクロストークは
−10dBであるのに対し、後者は−15dB以下まで
改善されることが分かった。ただし、このシミュレーシ
ョンに際し、多モード導波路15の長さL、幅W(図1
参照)をL≒1mm、W=20〜30μmとし、X字状
の領域を構成する各導波路の幅W1 、W2 をそれぞれ1
0μmとしている。さらに、基板13の屈折率と多モー
ド導波路15におけるX字状の領域15a以外の領域1
5bの屈折率との差ΔnM 及び、X字状の領域15aの
屈折率とX字状の領域15a以外の領域15bの屈折率
との差ΔnX で示されるΔnX /ΔnM を1/3〜1/
6の範囲と仮定している。
【0013】基板に単に2本の導波路をこれらが交差す
るように設ける構成の交差導波路構造すなわち従来の交
差導波路構造では、導波路構造を確保する意味から(光
閉じ込めを確保する意味から)、基板の屈折率とこれら
2本の導波路の屈折率との差を小さくするにも限界があ
った。これに対し、この第一発明の構造では、多モード
導波路15自体で導波路構造がまず確保され、その中に
X字状の領域15aが存在しているので、多モード導波
路15の、X字状の領域15aとそうでない領域15b
との屈折率差ΔnX を、従来構造での基板と導波路との
間の屈折率差に比べ小さく出来る。このため、交差角を
小さくした状態でも、満足の行くクロストーク特性を有
する交差導波路構造が実現できるのである。また、この
第一発明の交差導波路構造は、交差角を小さくできる分
その全長を短縮できる。実施例でいえば全長1mm以下
のものも作製可能となる。
るように設ける構成の交差導波路構造すなわち従来の交
差導波路構造では、導波路構造を確保する意味から(光
閉じ込めを確保する意味から)、基板の屈折率とこれら
2本の導波路の屈折率との差を小さくするにも限界があ
った。これに対し、この第一発明の構造では、多モード
導波路15自体で導波路構造がまず確保され、その中に
X字状の領域15aが存在しているので、多モード導波
路15の、X字状の領域15aとそうでない領域15b
との屈折率差ΔnX を、従来構造での基板と導波路との
間の屈折率差に比べ小さく出来る。このため、交差角を
小さくした状態でも、満足の行くクロストーク特性を有
する交差導波路構造が実現できるのである。また、この
第一発明の交差導波路構造は、交差角を小さくできる分
その全長を短縮できる。実施例でいえば全長1mm以下
のものも作製可能となる。
【0014】また、この第一発明の交差導波路構造で
は、入力端15aaから多モード導波路15に入った光
は、n1 cosQ=n2 で与えられる角度Q(交差角θ
/2)で多モード導波路15を伝搬する。ここで、n1
はX字状の領域15aの屈折率であり、n2 はX字状の
領域以外の領域15bの屈折率である。ここで、n1 と
n2 との屈折率差ΔnX を用いると上記角度Qは次式で
近似的に与えられる。
は、入力端15aaから多モード導波路15に入った光
は、n1 cosQ=n2 で与えられる角度Q(交差角θ
/2)で多モード導波路15を伝搬する。ここで、n1
はX字状の領域15aの屈折率であり、n2 はX字状の
領域以外の領域15bの屈折率である。ここで、n1 と
n2 との屈折率差ΔnX を用いると上記角度Qは次式で
近似的に与えられる。
【0015】Q=(2ΔnX /n1 )1/2 またここでQは、Q≒W/Lであるので、 Q=(2ΔnX /n1 )1/2 =W/L ・・・(a) が成立する。この(a)式からLはλの関数でない(波
長依存性がないまた偏光依存性がない)ことが分かるか
ら、この第一発明の交差導波路構造は広い波長範囲で動
作可能なものであることが分かる。ただし、Lが波長依
存性がないとは、等価屈折率の弱い波長依存性を除いて
の意味である。
長依存性がないまた偏光依存性がない)ことが分かるか
ら、この第一発明の交差導波路構造は広い波長範囲で動
作可能なものであることが分かる。ただし、Lが波長依
存性がないとは、等価屈折率の弱い波長依存性を除いて
の意味である。
【0016】2.第二発明の実施例の説明 次に、第一発明の交差導波路構造に所定の屈折率制御用
電極を設けることで構成される第二発明の光スイッチの
いくつかの実施例について説明する。ただし、以下の各
実施例では基板13は電気光学効果を有した化合物半導
体基板を仮定している。
電極を設けることで構成される第二発明の光スイッチの
いくつかの実施例について説明する。ただし、以下の各
実施例では基板13は電気光学効果を有した化合物半導
体基板を仮定している。
【0017】2−1.第二発明の第1実施例 図3は第二発明の第1実施例の説明に供する平面図であ
る。X字状の領域15aを構成する一方の導波路の入力
端15aaと他方の導波路の出力端15acとの間(入
力端15abと出力端15acとの間において同じ。)
に存在する該X字状の領域より屈折率が低くされている
領域に光伝搬経路を生じさせるための屈折率制御用電極
を、この第1実施例では以下のように構成している。す
なわち、図3に示したように、X字状の領域15aを構
成する一方の導波路の入力端15aa(15ab)と他
方の導波路の出力端15ac(15ad)との間に存在
するX字状の領域15aより屈折率が低くされている領
域15b上に、電極19a(19b)を設けてある。た
だし、これら電極19a、19bと対となる電極は基板
13の裏面に設けてある(図示せず)。また、多モード
導波路15の中央領域(X字状の領域15aの交差点部
分を含む)上には電極は設けていない。この構成である
と、電極19a及び19bの双方または一方を電極19
a下の部分の屈折率がそれ以外の部分の屈折率より高く
なるように駆動した場合入力端15aaと出力端15a
cとの間にX字状部分15aをバイパスするような光伝
搬経路が構成でき、その逆の屈折率関係が生じるように
電極を駆動した場合入力端15abと出力端15adと
の間にX字状部分15aをバイパスするような光伝搬経
路が構成できる。この結果、バー状態のスイッチングが
おこなえる。また、電極を駆動しない場合はクロス状態
のスイッチングが行なえる。この実施例の理解を深める
ため、図3の構成の光スイッチにおいて入力端15aa
(15ab)から出力端15ad(15ac)に伝搬し
ていた光を出力端15ac(15ad)に偏向させるた
め電極19a下の部分と電極19b下の部分との間で必
要な屈折率差を、公知のBPMによってシミュレーショ
ンする。このシミュレーションの際の条件として、多モ
ード導波路15の長さLを800μm、幅Wを23μ
m、X字状の領域を構成する2本の導波路の幅W1 、W
2 をそれぞれ5μm、X字状の領域15aの屈折率と周
囲領域(図1の15b)の屈折率との差を1×10-3と
それぞれ仮定する。この条件では、上記必要な屈折率差
は2×10-3であることが分かった。
る。X字状の領域15aを構成する一方の導波路の入力
端15aaと他方の導波路の出力端15acとの間(入
力端15abと出力端15acとの間において同じ。)
に存在する該X字状の領域より屈折率が低くされている
領域に光伝搬経路を生じさせるための屈折率制御用電極
を、この第1実施例では以下のように構成している。す
なわち、図3に示したように、X字状の領域15aを構
成する一方の導波路の入力端15aa(15ab)と他
方の導波路の出力端15ac(15ad)との間に存在
するX字状の領域15aより屈折率が低くされている領
域15b上に、電極19a(19b)を設けてある。た
だし、これら電極19a、19bと対となる電極は基板
13の裏面に設けてある(図示せず)。また、多モード
導波路15の中央領域(X字状の領域15aの交差点部
分を含む)上には電極は設けていない。この構成である
と、電極19a及び19bの双方または一方を電極19
a下の部分の屈折率がそれ以外の部分の屈折率より高く
なるように駆動した場合入力端15aaと出力端15a
cとの間にX字状部分15aをバイパスするような光伝
搬経路が構成でき、その逆の屈折率関係が生じるように
電極を駆動した場合入力端15abと出力端15adと
の間にX字状部分15aをバイパスするような光伝搬経
路が構成できる。この結果、バー状態のスイッチングが
おこなえる。また、電極を駆動しない場合はクロス状態
のスイッチングが行なえる。この実施例の理解を深める
ため、図3の構成の光スイッチにおいて入力端15aa
(15ab)から出力端15ad(15ac)に伝搬し
ていた光を出力端15ac(15ad)に偏向させるた
め電極19a下の部分と電極19b下の部分との間で必
要な屈折率差を、公知のBPMによってシミュレーショ
ンする。このシミュレーションの際の条件として、多モ
ード導波路15の長さLを800μm、幅Wを23μ
m、X字状の領域を構成する2本の導波路の幅W1 、W
2 をそれぞれ5μm、X字状の領域15aの屈折率と周
囲領域(図1の15b)の屈折率との差を1×10-3と
それぞれ仮定する。この条件では、上記必要な屈折率差
は2×10-3であることが分かった。
【0018】2−2.第二発明の第2実施例 図4は第二発明の第2実施例の説明に供する平面図であ
る。主に、屈折率制御用電極の他の例の説明に供する図
である。
る。主に、屈折率制御用電極の他の例の説明に供する図
である。
【0019】上記第二発明の第1実施例では、多モード
導波路15の中央領域(X字状の領域15aの交差点部
分を含む)上には電極を設けない例を示したが、この第
2実施例では上記中央領域にも屈折率制御用電極19c
を設けている。ただし、この電極19cは、この電極下
の部分の屈折率を他の部分より低めるように駆動される
ものである。
導波路15の中央領域(X字状の領域15aの交差点部
分を含む)上には電極を設けない例を示したが、この第
2実施例では上記中央領域にも屈折率制御用電極19c
を設けている。ただし、この電極19cは、この電極下
の部分の屈折率を他の部分より低めるように駆動される
ものである。
【0020】この第二発明の第2実施例の構成では、入
力端15aaと出力端15acとを接続する場合若しく
は入力端15abと出力端15adとを接続する場合
は、例えば電極19c下の部分の屈折率が他の部分の屈
折率より所定量以上低くなるように電極19a〜19c
の1または複数を駆動する。また、入力端15aaと出
力端15adとを接続する場合若しくは入力端15ab
と出力端15acとを接続する場合は、電極19c下の
部分の屈折率が上がるようかつ電極19a下の部分及び
19b下の部分の屈折率を下がるよう、しかも、電極1
9c下の部分の屈折率が電極19a下の部分及び19b
下の部分の屈折率より所定量以上高くなるように電極1
9a〜19cの1または複数を駆動する。
力端15aaと出力端15acとを接続する場合若しく
は入力端15abと出力端15adとを接続する場合
は、例えば電極19c下の部分の屈折率が他の部分の屈
折率より所定量以上低くなるように電極19a〜19c
の1または複数を駆動する。また、入力端15aaと出
力端15adとを接続する場合若しくは入力端15ab
と出力端15acとを接続する場合は、電極19c下の
部分の屈折率が上がるようかつ電極19a下の部分及び
19b下の部分の屈折率を下がるよう、しかも、電極1
9c下の部分の屈折率が電極19a下の部分及び19b
下の部分の屈折率より所定量以上高くなるように電極1
9a〜19cの1または複数を駆動する。
【0021】この第二発明によれば、第一発明の交差導
波路構造に所定の屈折率制御用電極を設けたので、交差
角の小さな光スイッチが実現出来る。交差角が小さいと
全反射角が小さくなるので少しの屈折率変化でもスイッ
チング動作する。このため比較的低電圧で駆動する光ス
イッチが実現出来る。
波路構造に所定の屈折率制御用電極を設けたので、交差
角の小さな光スイッチが実現出来る。交差角が小さいと
全反射角が小さくなるので少しの屈折率変化でもスイッ
チング動作する。このため比較的低電圧で駆動する光ス
イッチが実現出来る。
【0022】なお、上述の第二発明の第1及び第2実施
例の屈折率制御電極の構成それぞれは、図2に示した交
差導波路構造に対してももちろん適用出来る。その一例
として、図2に示した交差導波路構造に第二発明の第1
実施例の屈折率制御用電極19a,19bを設けた例
を、図5に示した。
例の屈折率制御電極の構成それぞれは、図2に示した交
差導波路構造に対してももちろん適用出来る。その一例
として、図2に示した交差導波路構造に第二発明の第1
実施例の屈折率制御用電極19a,19bを設けた例
を、図5に示した。
【0023】また、この第二発明でいう屈折率制御用電
極の形状及び配置は上述の各実施例のものに限られず任
意好適な形状、配置とできる。例えば、多モード導波路
15の中央領域に電極19cのみを設けるような場合で
も良いと考える。
極の形状及び配置は上述の各実施例のものに限られず任
意好適な形状、配置とできる。例えば、多モード導波路
15の中央領域に電極19cのみを設けるような場合で
も良いと考える。
【0024】3.第三発明の実施例の説明 次に、第一発明の交差導波路構造と4個のY分岐型の光
スイッチとを用いた第三発明に係る光スイッチについて
説明する。図6はその説明に供する平面図である。
スイッチとを用いた第三発明に係る光スイッチについて
説明する。図6はその説明に供する平面図である。
【0025】この第三発明の光スイッチは、第一発明の
交差導波路構造11と第1〜第4の4個のY分岐型の光
スイッチ21〜27とを具える。ただし、第一発明の交
差導波路構造11におけるX字状の領域15aの4つの
端部15aa〜15adそれぞれに、第1〜第4のY分
岐型の光スイッチ21,23,25,24における分岐
側の2本の導波路のうちの一方の導波路21a,23
a,25a,27aを重複なく接続してある。さらに、
第1〜第4のY分岐型の光スイッチ21〜27における
分岐側の2本の導波路のうちのX字状の領域15aに接
続していない導波路21b,23b,25b,27bに
ついては、X字状の領域15aを構成する一方の導波路
の入力端15aaに接続されているY分岐型の光スイッ
チ21及びX字状の領域15aを構成する他方の導波路
の出力端15acに接続されているY分岐型の光スイッ
チ25の当該導波路21b,25b同士を接続してあ
る。同様に、X字状の領域15aを構成する一方の導波
路の入力端15acに接続されているY分岐型の光スイ
ッチ23及びX字状の領域15aを構成する他方の導波
路の出力端15adに接続されているY分岐型の光スイ
ッチ27の当該導波路23b,27b同士を接続してあ
る。なお、図6中、29は各Y分岐型の光スイッチ21
〜27の分岐での光の伝搬方向を制御するための屈折率
制御用電極である。
交差導波路構造11と第1〜第4の4個のY分岐型の光
スイッチ21〜27とを具える。ただし、第一発明の交
差導波路構造11におけるX字状の領域15aの4つの
端部15aa〜15adそれぞれに、第1〜第4のY分
岐型の光スイッチ21,23,25,24における分岐
側の2本の導波路のうちの一方の導波路21a,23
a,25a,27aを重複なく接続してある。さらに、
第1〜第4のY分岐型の光スイッチ21〜27における
分岐側の2本の導波路のうちのX字状の領域15aに接
続していない導波路21b,23b,25b,27bに
ついては、X字状の領域15aを構成する一方の導波路
の入力端15aaに接続されているY分岐型の光スイッ
チ21及びX字状の領域15aを構成する他方の導波路
の出力端15acに接続されているY分岐型の光スイッ
チ25の当該導波路21b,25b同士を接続してあ
る。同様に、X字状の領域15aを構成する一方の導波
路の入力端15acに接続されているY分岐型の光スイ
ッチ23及びX字状の領域15aを構成する他方の導波
路の出力端15adに接続されているY分岐型の光スイ
ッチ27の当該導波路23b,27b同士を接続してあ
る。なお、図6中、29は各Y分岐型の光スイッチ21
〜27の分岐での光の伝搬方向を制御するための屈折率
制御用電極である。
【0026】この第三発明の光スイッチでは、入力側の
Y分岐型の光スイッチ(ここでは光スイッチ21や23
とする。)でのクロストーク光は、出力側のY分岐型の
光スイッチ(ここでは光スイッチ25や27とする。)
で排除できるので、Y分岐型の光スイッチを用いたこと
によるクロストーク特性の劣化は生じない。また、Y分
岐型の光スイッチ自体も波長依存性及び偏光依存性が小
さい。これらのことから、第一発明の交差導波路の特徴
を生かした光スイッチ、すなわち、クロストーク特性が
よく、かつ、波長依存性及び偏光依存性が小さい光スイ
ッチが実現される。また、この第三発明の場合は交差導
波路構造11自体に電極を設ける必要がなくなるという
利点もある。また、交差導波路構造11自体は既に説明
したように全長1mm以下と小型であるので、4つのY
分岐型の光スイッチを公知の非対称X分岐で交差させる
場合に比べ1/2程度の長さで2×2の光スイッチが構
成出来る。
Y分岐型の光スイッチ(ここでは光スイッチ21や23
とする。)でのクロストーク光は、出力側のY分岐型の
光スイッチ(ここでは光スイッチ25や27とする。)
で排除できるので、Y分岐型の光スイッチを用いたこと
によるクロストーク特性の劣化は生じない。また、Y分
岐型の光スイッチ自体も波長依存性及び偏光依存性が小
さい。これらのことから、第一発明の交差導波路の特徴
を生かした光スイッチ、すなわち、クロストーク特性が
よく、かつ、波長依存性及び偏光依存性が小さい光スイ
ッチが実現される。また、この第三発明の場合は交差導
波路構造11自体に電極を設ける必要がなくなるという
利点もある。また、交差導波路構造11自体は既に説明
したように全長1mm以下と小型であるので、4つのY
分岐型の光スイッチを公知の非対称X分岐で交差させる
場合に比べ1/2程度の長さで2×2の光スイッチが構
成出来る。
【0027】4.光スイッチ網への応用例の説明 図7(A)及び(B)は第一発明の交差導波路構造を利
用した光スイッチ網のいくつかの例を示した平面図であ
る。図7(A)及び(B)それぞれにおいて31は入出
力導波路、33は光スイッチである。光スイッチ33の
構造は特に限定されない。光スイッチ33として種々の
もの或は第二発明または第三発明に係る光スイッチを用
いても良い。ただし、図7(A)には、光スイッチ33
として多モード導波路を用いかつ多モード導波路の一方
の縁部に屈折率制御用電極33aを具えた構成の光スイ
ッチを用いた例を示している。また、図7(B)には、
光スイッチ33として多モード導波路を用いかつ多モー
ド導波路の中央に屈折率制御用電極33bを具えた構成
の光スイッチを用いた例を示している。
用した光スイッチ網のいくつかの例を示した平面図であ
る。図7(A)及び(B)それぞれにおいて31は入出
力導波路、33は光スイッチである。光スイッチ33の
構造は特に限定されない。光スイッチ33として種々の
もの或は第二発明または第三発明に係る光スイッチを用
いても良い。ただし、図7(A)には、光スイッチ33
として多モード導波路を用いかつ多モード導波路の一方
の縁部に屈折率制御用電極33aを具えた構成の光スイ
ッチを用いた例を示している。また、図7(B)には、
光スイッチ33として多モード導波路を用いかつ多モー
ド導波路の中央に屈折率制御用電極33bを具えた構成
の光スイッチを用いた例を示している。
【0028】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の出願の第一発明によれば、多モード導波路であって該
導波路中にX字状の領域でかつ該領域の屈折率が該導波
路中の他の領域より高くされたX字状の領域を有した多
モード導波路で、交差導波路構造を構成する。このた
め、交差角1〜3°であっても実用的なクロストーク特
性が得られる交差導波路構造が実現できる。
の出願の第一発明によれば、多モード導波路であって該
導波路中にX字状の領域でかつ該領域の屈折率が該導波
路中の他の領域より高くされたX字状の領域を有した多
モード導波路で、交差導波路構造を構成する。このた
め、交差角1〜3°であっても実用的なクロストーク特
性が得られる交差導波路構造が実現できる。
【図1】第一発明の実施例の説明図(その1)である。
【図2】第一発明の実施例の説明図(その2)であり、
X字状の領域の他の例の説明図である。
X字状の領域の他の例の説明図である。
【図3】第二発明の第1実施例の光スイッチの説明図で
ある。
ある。
【図4】第二発明の第2実施例の光スイッチの説明図で
ある。
ある。
【図5】第二発明の他の例の説明図であり、図2に示し
た交差導波路構造に所定の屈折率制御用電極を設けて構
成した光スイッチの例を示した図である。
た交差導波路構造に所定の屈折率制御用電極を設けて構
成した光スイッチの例を示した図である。
【図6】第三発明の実施例の説明図である。
【図7】(A)及び(B)は、交差導波路構造の光スイ
ッチ網への応用例を示した図である。
ッチ網への応用例を示した図である。
11:実施例の交差導波路構造 13:基板 15:多モード導波路 15a:屈折率が高いX字状の領域 15b:X字状の領域以外の領域 15aa〜15ad:X字状の領域を構成する導波路の
入力端、出力端(X字状の領域の4つの端部ともい
う。) 15c:交差角θ1 の導波路部分 17a〜17d:入出力ポート 19a〜19c:屈折率制御用電極 21〜27:第1〜第4のY分岐型の光スイッチ 21a〜27a:分岐側の一方の導波路 21b〜27b:分岐側の他方の導波路 29:各Y分岐型の光スイッチの屈折率制御用電極
入力端、出力端(X字状の領域の4つの端部ともい
う。) 15c:交差角θ1 の導波路部分 17a〜17d:入出力ポート 19a〜19c:屈折率制御用電極 21〜27:第1〜第4のY分岐型の光スイッチ 21a〜27a:分岐側の一方の導波路 21b〜27b:分岐側の他方の導波路 29:各Y分岐型の光スイッチの屈折率制御用電極
Claims (3)
- 【請求項1】 光を交差させるための交差導波路構造
を、多モード導波路であって該導波路中にX字状の領域
でかつ該領域の屈折率が該導波路中の他の領域より高く
されたX字状の領域を有した多モード導波路で、構成し
たことを特徴とする交差導波路構造。 - 【請求項2】 請求項1に記載の交差導波路構造に、該
構造におけるX字状の領域を構成する一方の導波路の入
力端と他方の導波路の出力端との間に存在する該X字状
の領域より屈折率が低くされている領域に光伝搬経路を
生じさせるための屈折率制御用電極を、設けて成ること
を特徴とする光スイッチ。 - 【請求項3】 請求項1に記載の交差導波路構造と、 第1〜第4の4つのY分岐型の光スイッチとを具え、か
つ、 該交差導波路構造におけるX字状の領域の4つの端部そ
れぞれに、該第1〜第4のY分岐型の光スイッチにおけ
る分岐側の2本の導波路のうちの一方の導波路を重複な
く接続してあり、 これら第1〜第4のY分岐型の光スイッチにおける分岐
側の2本の導波路のうちの前記X字状の領域に接続して
いない導波路については、前記X字状の領域を構成する
一方の導波路の入力端に接続されているY分岐型の光ス
イッチ及び前記前記X字状の領域を構成する他方の導波
路の出力端に接続されているY分岐型の光スイッチの当
該導波路同士を接続してあることを特徴とする光スイッ
チ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2236494A JPH07230013A (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 交差導波路構造及びこれを用いた光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2236494A JPH07230013A (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 交差導波路構造及びこれを用いた光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07230013A true JPH07230013A (ja) | 1995-08-29 |
Family
ID=12080580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2236494A Withdrawn JPH07230013A (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 交差導波路構造及びこれを用いた光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07230013A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002196378A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Fujikura Ltd | 熱光学効果型光スイッチおよびそれを用いた波長多重化装置 |
| CN106537199A (zh) * | 2014-07-16 | 2017-03-22 | 华为技术有限公司 | 交叉波导 |
| WO2018198927A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 日本電信電話株式会社 | N×n光スイッチ |
-
1994
- 1994-02-21 JP JP2236494A patent/JPH07230013A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002196378A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Fujikura Ltd | 熱光学効果型光スイッチおよびそれを用いた波長多重化装置 |
| CN106537199A (zh) * | 2014-07-16 | 2017-03-22 | 华为技术有限公司 | 交叉波导 |
| KR20170033344A (ko) * | 2014-07-16 | 2017-03-24 | 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 | 교차 도파관 |
| WO2018198927A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 日本電信電話株式会社 | N×n光スイッチ |
| JPWO2018198927A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2019-11-07 | 日本電信電話株式会社 | N×n光スイッチ |
| CN110573958A (zh) * | 2017-04-26 | 2019-12-13 | 日本电信电话株式会社 | N×n光开关 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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