JPH1164809A - 光導波路デバイス及び光導波路デバイスを用いた光通信システム - Google Patents
光導波路デバイス及び光導波路デバイスを用いた光通信システムInfo
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＡＷにより光の偏光制御し特定波長の分離
を行う光デバイスにおいて、ＳＡＷの閉じ込め効率を改
善する必要がある。 【解決手段】光導波路上にＳＡＷをガイドする薄膜をも
うけることで、ＳＡＷの閉じ込め効果を上げる。
を行う光デバイスにおいて、ＳＡＷの閉じ込め効率を改
善する必要がある。 【解決手段】光導波路上にＳＡＷをガイドする薄膜をも
うけることで、ＳＡＷの閉じ込め効果を上げる。
Description
【０００１】（目次） 発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 発明の実施の形態 ・（ａ）第１実施形態の説明（図４、図５、図６、図１
７、図１８） ・（ｂ）第２実施形態の説明（図７） ・（ｃ）第３実施形態の説明（図８） ・（ｄ）第４実施形態の説明（図９、図１０、図１１、
図１２、図１３、図１４） ・（ｅ）第５実施形態の説明（図１５） ・（ｆ）第６実施形態の説明（図１６） ・（ｇ）第７実施形態の説明（図１９） 発明の効果
７、図１８） ・（ｂ）第２実施形態の説明（図７） ・（ｃ）第３実施形態の説明（図８） ・（ｄ）第４実施形態の説明（図９、図１０、図１１、
図１２、図１３、図１４） ・（ｅ）第５実施形態の説明（図１５） ・（ｆ）第６実施形態の説明（図１６） ・（ｇ）第７実施形態の説明（図１９） 発明の効果
【０００２】
【発明の属する技術分野】近年、高度情報化社会の進展
とともに膨大な情報量の処理が必要とされ、これらの情
報を伝送する手段として光ファイバを用いた光通信シス
テムが活用さされている。この光通信システムでも変調
速度の高速化によって年々伝送容量の増大が図られ、現
在すでにギガビット／秒（Ｇｂ／ｓ）以上の変調速度が
実現されている。
とともに膨大な情報量の処理が必要とされ、これらの情
報を伝送する手段として光ファイバを用いた光通信シス
テムが活用さされている。この光通信システムでも変調
速度の高速化によって年々伝送容量の増大が図られ、現
在すでにギガビット／秒（Ｇｂ／ｓ）以上の変調速度が
実現されている。
【０００３】しかし、今後増大が見込まれる画像等大容
量の伝送を多く扱う伝送システムでは、テラビット／秒
（Ｔｂ／ｓ）以上の伝送容量を有するシステムが求めら
れている。このようなシステムでは変調速度の増大だけ
では伝送容量の要求を満足することはできず、光波長多
重伝送システムが不可欠と考ええられている。
量の伝送を多く扱う伝送システムでは、テラビット／秒
（Ｔｂ／ｓ）以上の伝送容量を有するシステムが求めら
れている。このようなシステムでは変調速度の増大だけ
では伝送容量の要求を満足することはできず、光波長多
重伝送システムが不可欠と考ええられている。
【０００４】この波長多重通信を実現する場合の重要な
光回路構成部品として、光波長フィルタがある。このフ
ィルタは多数の光源で発生した波長の異なる光を一本の
ファイバに合波したり、一本のファイバ中を伝搬して来
た多数の波長の光を分波してそれぞれファイバやディテ
クタに導いたりするもので、光波長多重伝送システムの
キーデバイスである。
光回路構成部品として、光波長フィルタがある。このフ
ィルタは多数の光源で発生した波長の異なる光を一本の
ファイバに合波したり、一本のファイバ中を伝搬して来
た多数の波長の光を分波してそれぞれファイバやディテ
クタに導いたりするもので、光波長多重伝送システムの
キーデバイスである。
【０００５】特に、この分野ではシステムによって数波
から１００波程度の幅広い波長数の波長多重が期待され
たり、波長間隔も１ｎｍ以下から数十ｎｍと幅広い間隔
が要求されたり、アクセス系システムへの適用では極め
て低価格のフィルタの実現が求められるなどシステムに
よって種々多様な要求が成されている。特に、本発明の
光導波路デバイスは、波長特性をチューナブルに制御で
きるチューナブル波長フィルタを実現でき、光多重通信
線路における光アドドロップマルチプレクサ( ＡＤＭ)
や光クロスコネクト、光交換などの通信システムで不可
欠なデバイスである。
から１００波程度の幅広い波長数の波長多重が期待され
たり、波長間隔も１ｎｍ以下から数十ｎｍと幅広い間隔
が要求されたり、アクセス系システムへの適用では極め
て低価格のフィルタの実現が求められるなどシステムに
よって種々多様な要求が成されている。特に、本発明の
光導波路デバイスは、波長特性をチューナブルに制御で
きるチューナブル波長フィルタを実現でき、光多重通信
線路における光アドドロップマルチプレクサ( ＡＤＭ)
や光クロスコネクト、光交換などの通信システムで不可
欠なデバイスである。
【０００６】またこのデバイスは単一波長に注目すれ
ば、スイッチや変調機能も有することとなり、多波長を
同時にスイッチ、変調させるデバイスとしても重要であ
る他、単一波長を用いた長距離通信でも、光増幅器によ
って発生するＡＳＥ光を除去して受信感度を向上させる
ＡＳＥ光除去用フィルタとしても重要である。さらに、
近年情報処理や計測の分野にもこの波長多重技術を使う
試みが成されており、本発明はこれらの分野でも重要で
ある。
ば、スイッチや変調機能も有することとなり、多波長を
同時にスイッチ、変調させるデバイスとしても重要であ
る他、単一波長を用いた長距離通信でも、光増幅器によ
って発生するＡＳＥ光を除去して受信感度を向上させる
ＡＳＥ光除去用フィルタとしても重要である。さらに、
近年情報処理や計測の分野にもこの波長多重技術を使う
試みが成されており、本発明はこれらの分野でも重要で
ある。
【０００７】本発明はこのような波長多重システムにお
ける合分波器、スイッチ、変調器や波長特性を改善する
部品としてチューニング特性、量産性、低価格などの特
長を生かして、広範な光伝送、処理システムに対応でき
る光導波路技術を用いた光導波路デバイに関するもので
ある。
ける合分波器、スイッチ、変調器や波長特性を改善する
部品としてチューニング特性、量産性、低価格などの特
長を生かして、広範な光伝送、処理システムに対応でき
る光導波路技術を用いた光導波路デバイに関するもので
ある。
【０００８】
【従来の技術】従来より弾性波と光を相互干渉させて機
能するデバイスは多く存在する。図１はこの一例でｘ−
ｙカットのLiNbO3基板上にTi金属を熱拡散させ、チャネ
ル化導波路１、平面導波路２、導波路レンズ３を形成
し、ここに表面弾性波（ＳＡＷ）を励起させる櫛の歯状
電極からなるトランスデューサ４が形成されている。
能するデバイスは多く存在する。図１はこの一例でｘ−
ｙカットのLiNbO3基板上にTi金属を熱拡散させ、チャネ
ル化導波路１、平面導波路２、導波路レンズ３を形成
し、ここに表面弾性波（ＳＡＷ）を励起させる櫛の歯状
電極からなるトランスデューサ４が形成されている。
【０００９】このデバイスでは、導波路レンズ３で平行
光となった光がＳＡＷの存在によって光弾性効果による
屈折率グレーティングが発生し、このグレーティングに
よって光が回折し、ＳＡＷの周波数によって異なる方向
に回折する。この回折した光をレンズ５により、集光す
ると回折した光がそれぞれ異なる点に焦点を結ぶことに
より、光ディフレクタとして機能する。
光となった光がＳＡＷの存在によって光弾性効果による
屈折率グレーティングが発生し、このグレーティングに
よって光が回折し、ＳＡＷの周波数によって異なる方向
に回折する。この回折した光をレンズ５により、集光す
ると回折した光がそれぞれ異なる点に焦点を結ぶことに
より、光ディフレクタとして機能する。
【００１０】図２は同じくＳＡＷによる屈折率グレーテ
ィングを利用した従来例のデバイス( Photonics in Swi
tching, Sendai, April 21-25,1996 )であるが、この場
合にはＹカットのLiNbO3基板６上に光導波路７，８が形
成され、その上にＳＡＷの導波路としてTa2O5 などから
成る薄膜９が形成されている。この場合には平行な光導
波路７．８間でＳＡＷによる屈折率グレーティングによ
って偶モードと奇モードの結合が起き、光導波路７に入
射した光はＳＡＷによる屈折率グレーティングに対応し
た特定の波長の光だけが光導波路８にスイッチする。
ィングを利用した従来例のデバイス( Photonics in Swi
tching, Sendai, April 21-25,1996 )であるが、この場
合にはＹカットのLiNbO3基板６上に光導波路７，８が形
成され、その上にＳＡＷの導波路としてTa2O5 などから
成る薄膜９が形成されている。この場合には平行な光導
波路７．８間でＳＡＷによる屈折率グレーティングによ
って偶モードと奇モードの結合が起き、光導波路７に入
射した光はＳＡＷによる屈折率グレーティングに対応し
た特定の波長の光だけが光導波路８にスイッチする。
【００１１】また、この例では、ＳＡＷを導波する薄膜
９の幅および厚さが変えられてグレーティングに重み付
けが設けられ、波長特性におけるサイドローブ低減が図
られている。また、導波路を横切ってＳＡＷ導波路を形
成することでこの重み付けがなされた例も知られてい
る。
９の幅および厚さが変えられてグレーティングに重み付
けが設けられ、波長特性におけるサイドローブ低減が図
られている。また、導波路を横切ってＳＡＷ導波路を形
成することでこの重み付けがなされた例も知られてい
る。
【００１２】一方、図３は、ＳＡＷの周波数に対応する
波長の光に対して導波路屈折率の主軸が回転し、伝搬光
の偏光が回転させることで特定の波長の取り出しや変調
を行う光導波路デバイスである。ＸカットのLiNbO3基板
１０上にTi拡散で構成した光導波路１１，１２が形成さ
れ、これを挟んでＳＡＷを導波する領域１３を形成する
ためにTiの深拡散領域１４が形成されるとともにＳＡＷ
用トランスデューサ１５が形成されている。
波長の光に対して導波路屈折率の主軸が回転し、伝搬光
の偏光が回転させることで特定の波長の取り出しや変調
を行う光導波路デバイスである。ＸカットのLiNbO3基板
１０上にTi拡散で構成した光導波路１１，１２が形成さ
れ、これを挟んでＳＡＷを導波する領域１３を形成する
ためにTiの深拡散領域１４が形成されるとともにＳＡＷ
用トランスデューサ１５が形成されている。
【００１３】入力光は交差型偏光ビームスプリッタ（交
差型ＰＢＳ）１６によりＴＥモード光とＴＭモード光に
分離されＴＥモード光は光導波路１２にＴＭモード光は
光導波路１１に入射する。ＳＡＷと対応した波長の光は
光導波路１１の中でＴＭモード光からＴＥモード光に偏
光が回転し、かつ、光導波路１２ではＴＥモード光から
ＴＭモード光に偏光が回転する。
差型ＰＢＳ）１６によりＴＥモード光とＴＭモード光に
分離されＴＥモード光は光導波路１２にＴＭモード光は
光導波路１１に入射する。ＳＡＷと対応した波長の光は
光導波路１１の中でＴＭモード光からＴＥモード光に偏
光が回転し、かつ、光導波路１２ではＴＥモード光から
ＴＭモード光に偏光が回転する。
【００１４】ここで、交差型ＰＢＳ１７で光導波路１１
のＴＭモード光は非選択光側にＴＥモード光の光は選択
光側に出力され、光導波路１２のＴＥモード光は非選択
光側にＴＭモード光の光は選択光側に出力されることに
より、特定の波長の取り出しや変調を行う光導波路デバ
イスである。ここで、吸収体１９及び２０はＳＡＷの基
板端面の反射を防止するためのＳＡＷ吸収体である。
のＴＭモード光は非選択光側にＴＥモード光の光は選択
光側に出力され、光導波路１２のＴＥモード光は非選択
光側にＴＭモード光の光は選択光側に出力されることに
より、特定の波長の取り出しや変調を行う光導波路デバ
イスである。ここで、吸収体１９及び２０はＳＡＷの基
板端面の反射を防止するためのＳＡＷ吸収体である。
【００１５】この構成に於いては、Tiの深拡散領域１４
のＳＡＷ速度がTiの影響で早くなるため、Tiの深拡散領
域１４の間のＳＡＷ伝搬の速度が遅い領域１３にＳＡＷ
が閉じ込められて伝搬し、領域１４がＳＡＷ導波路とし
て機能する。
のＳＡＷ速度がTiの影響で早くなるため、Tiの深拡散領
域１４の間のＳＡＷ伝搬の速度が遅い領域１３にＳＡＷ
が閉じ込められて伝搬し、領域１４がＳＡＷ導波路とし
て機能する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】図１や図２に示した光
導波路の偶モードと奇モード間での結合を利用したフィ
ルタ、スイッチでは、ＴＥモード光とＴＭモードそれぞ
れに対して独立にフィルタやスイッチングが実現できる
状態が存在する。もしも、光導波路およびＳＡＷの影響
が完全に対称に形成あるいは生じている場合にはそのよ
うなことが起きるが、一般に平面上に形成された光導波
路ではＴＥモード光とＴＭモード光の伝搬定数は異な
る。
導波路の偶モードと奇モード間での結合を利用したフィ
ルタ、スイッチでは、ＴＥモード光とＴＭモードそれぞ
れに対して独立にフィルタやスイッチングが実現できる
状態が存在する。もしも、光導波路およびＳＡＷの影響
が完全に対称に形成あるいは生じている場合にはそのよ
うなことが起きるが、一般に平面上に形成された光導波
路ではＴＥモード光とＴＭモード光の伝搬定数は異な
る。
【００１７】また、接近した二つの光導波路間の結合の
問題では、明らかにＴＥモード光とＴＭモード光のモー
ド依存性が生ずる。このため、フィルタ特性又は、スイ
ッチ特性に偏光状態の依存性が生ずることとなる。 こ
れは、光通信のように任意の偏光状態の光を制御しなけ
ればならないデバイスとしては問題である。
問題では、明らかにＴＥモード光とＴＭモード光のモー
ド依存性が生ずる。このため、フィルタ特性又は、スイ
ッチ特性に偏光状態の依存性が生ずることとなる。 こ
れは、光通信のように任意の偏光状態の光を制御しなけ
ればならないデバイスとしては問題である。
【００１８】図１及び図２の構成で、偏光無依存にする
ためには、入力光を偏光分離して、図１及び図２デバイ
スを２組用意しそれぞれの偏波に対応させる事も考えら
れるが、デバイスが二組必要に成り現実的でない。一
方、図３に示す例の場合には、本来偏光を分離してＴＥ
からＴＭに、ＴＭからＴＥに変換して動作するため、偏
光依存性を除去することができるが、Tiの深拡散領域の
形成に数十時間と多大な工数を必要とする他、第２図に
示すように光導波路に交差して形成することができな
い。
ためには、入力光を偏光分離して、図１及び図２デバイ
スを２組用意しそれぞれの偏波に対応させる事も考えら
れるが、デバイスが二組必要に成り現実的でない。一
方、図３に示す例の場合には、本来偏光を分離してＴＥ
からＴＭに、ＴＭからＴＥに変換して動作するため、偏
光依存性を除去することができるが、Tiの深拡散領域の
形成に数十時間と多大な工数を必要とする他、第２図に
示すように光導波路に交差して形成することができな
い。
【００１９】この理由は、Tiの深拡散領域が同じTi拡散
で形成する光導波路をかき消してしまい構成することは
できない。このため、交差構造によるフィルタ等の波長
特性におけるサイドローブの低減ができない。さらに、
Tiの深拡散によるＳＡＷ導波路ではＳＡＷに対する閉じ
込め力が弱く、側に集積してＳＡＷ導波路を形成するこ
とができない。
で形成する光導波路をかき消してしまい構成することは
できない。このため、交差構造によるフィルタ等の波長
特性におけるサイドローブの低減ができない。さらに、
Tiの深拡散によるＳＡＷ導波路ではＳＡＷに対する閉じ
込め力が弱く、側に集積してＳＡＷ導波路を形成するこ
とができない。
【００２０】これらの三つの例が知られていると、当
然、図１あるいは図２に示す薄膜を設置する方法で図３
に示すＴＥ／ＴＭモード変換で動作するデバイスが予想
されるが、これらの歴史は古いにも係わらず、これを実
行した例は存在しなかった。ＳＡＷ導波路を形成するた
めには、その部分の音速を周囲に比較して遅くする必要
があり、このためには直感的に音速の遅い物質を形成す
るべきと考えられる。
然、図１あるいは図２に示す薄膜を設置する方法で図３
に示すＴＥ／ＴＭモード変換で動作するデバイスが予想
されるが、これらの歴史は古いにも係わらず、これを実
行した例は存在しなかった。ＳＡＷ導波路を形成するた
めには、その部分の音速を周囲に比較して遅くする必要
があり、このためには直感的に音速の遅い物質を形成す
るべきと考えられる。
【００２１】しかし、SiO2やAl2O3 といったバッファ層
に良く用いられる材料では、音速は6000m/s 程度と早
く、直感的には膜材料に適さないと考えられる。また、
LiNbO3の音速はその伝搬方向によって大きく異なり（約
3500〜4000m/s)、選択された方位に適した音速の材料が
必要となる。また、これらは導波路の上に形成されるた
め、透明でLiNbO3よりも屈折率の小さい物質である必要
がある。
に良く用いられる材料では、音速は6000m/s 程度と早
く、直感的には膜材料に適さないと考えられる。また、
LiNbO3の音速はその伝搬方向によって大きく異なり（約
3500〜4000m/s)、選択された方位に適した音速の材料が
必要となる。また、これらは導波路の上に形成されるた
め、透明でLiNbO3よりも屈折率の小さい物質である必要
がある。
【００２２】さらに、ＴＥ／ＴＭモード変換を引き起こ
すに十分な振幅のＳＡＷの分布をLiNbO3中に形成する必
要がある。このような種々の条件を満足する薄膜の材
質、厚さ、幅を計算等で推測、設計するのはかなり難し
く、労力のいる作業である。さらに、ＴＥ／ＴＭモード
変換を行う基板に於いては、基板表面に異なる材料の膜
が形成されると、表面状態が変化し、わずかなＴＥ−Ｔ
Ｍモード変換を行う効果に支障をきたす懸念があるた
め、現在まで未検討であった。
すに十分な振幅のＳＡＷの分布をLiNbO3中に形成する必
要がある。このような種々の条件を満足する薄膜の材
質、厚さ、幅を計算等で推測、設計するのはかなり難し
く、労力のいる作業である。さらに、ＴＥ／ＴＭモード
変換を行う基板に於いては、基板表面に異なる材料の膜
が形成されると、表面状態が変化し、わずかなＴＥ−Ｔ
Ｍモード変換を行う効果に支障をきたす懸念があるた
め、現在まで未検討であった。
【００２３】このような理由からこれまで「薄膜でＳＡ
Ｗをガイドし、ＴＥ／ＴＭモード変換で動作するデバイ
ス」が実現されなかったと考えられる。当然、図１や図
２に示すｚ軸方向に導波路が形成されたデバイスでは図
３に示すようなＴＥ／ＴＭモード変換の機能は実現でき
ない。
Ｗをガイドし、ＴＥ／ＴＭモード変換で動作するデバイ
ス」が実現されなかったと考えられる。当然、図１や図
２に示すｚ軸方向に導波路が形成されたデバイスでは図
３に示すようなＴＥ／ＴＭモード変換の機能は実現でき
ない。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は， １．音響光学効果を有する基板と、該基板表面内部に形
成された概ねX またはY 軸方向に光が伝搬する光導波路
と、該基板に接して形成し弾性表面波を励起させるトラ
ンスデューサとにより該光導波路が該弾性表面波で該光
導波路の屈折率楕円体の軸方位が傾き伝搬する該光の偏
光がモード変換する光導波路デバイスにおいて、該基板
の表面に薄膜を形成し該基板表面がリッジ構造としたこ
とを特徴とする光導波路デバイスあるいは、 ２．請求項１記載の前記薄膜が、伝搬する光に対して透
明でかつ屈折率が該導波路より小さい材料から形成され
ていることを特長とする光導波路デバイスあるいは、
３．請求項１記載の前記薄膜はSiO2あるい
は、SiO2に金属酸化物が添加されていることを特長とす
る光導波路デバイスあるいは、
４．請求項１記載の薄膜が、酸
化インジウムあるいは、酸化インジウムに金属酸化物が
添加されていることを特長とする光導波路デバイスある
いは、 ５．請求項１記載の薄膜は該基板を弾性表面波が伝搬す
る速度より早い速度で伝搬する材料としたことを特徴と
する光導波路デバイスあるいは、 ６．請求項１記載の該薄膜は該基板表面に形成されると
ともに、その上に誘電体膜あるいは金属膜を形成したこ
とを特長とする光導波路デバイスあるいは、 ７．請求項１記載の該薄膜は該基板表面に形成され、か
つ、一部の厚さが異なるように構造したことを特長とす
る光導波路デバイスあるいは、 ８．請求項１記載の該薄膜の中心線が、該光導波路を横
切るあるいは光導波路に対して傾斜して形成したことを
特長とする光導波路デバイスあるいは、 ９．請求項１記載の薄膜は場所によって太さを変えて形
成したことを特長とする光導波路デバイスあるいは、 １０．請求項１記載の該薄膜が多段構造から成ることを
特長とする光導波路デバイス或いは、 １１．請求項１記載の該薄膜は該基板表面に多段のリッ
ジ構造で形成されるとともに、その上に誘電体膜あるい
は金属膜を形成したことを特長とする光導波路デバイス
あるいは、１２．請求項１記載の該トランスデューサと
該薄膜は複数あり、該薄膜は該基板表面で交差している
ことを特長とする光導波路デバイスあるいは、 １３．音響光学効果を有する基板と、該基板の表面に該
基板の結晶軸のX 軸又はY 軸方向に光が伝搬するように
構成した光導波路と、該基板表面に弾性表面波を励起さ
せるトランスデューサと、該光導波路上を伝搬する弾性
表面波をガイドする薄膜を設け、該薄膜は該基板を弾性
表面波が伝搬する速度より早い速度で伝搬する材料とし
たことを特徴とする光導波路デバイスあるいは、 １４．請求項１記載の該光導波路デバイスに伝送路から
伝送された波長多重した光信号を入力し、該トランスデ
ューサより該光信号内の特定波長を出力するための弾性
表面波を出力し、該波長多重した光信号内の特定波長を
出力することを特徴とする光通信システムあるいは、 １５．請求項１４記載の光通信システムにおいて、該ト
ランスデューサからの弾性表面波を断続的に与えること
により、該光信号を変調することを特徴とする光通信シ
ステム。
成された概ねX またはY 軸方向に光が伝搬する光導波路
と、該基板に接して形成し弾性表面波を励起させるトラ
ンスデューサとにより該光導波路が該弾性表面波で該光
導波路の屈折率楕円体の軸方位が傾き伝搬する該光の偏
光がモード変換する光導波路デバイスにおいて、該基板
の表面に薄膜を形成し該基板表面がリッジ構造としたこ
とを特徴とする光導波路デバイスあるいは、 ２．請求項１記載の前記薄膜が、伝搬する光に対して透
明でかつ屈折率が該導波路より小さい材料から形成され
ていることを特長とする光導波路デバイスあるいは、
３．請求項１記載の前記薄膜はSiO2あるい
は、SiO2に金属酸化物が添加されていることを特長とす
る光導波路デバイスあるいは、
４．請求項１記載の薄膜が、酸
化インジウムあるいは、酸化インジウムに金属酸化物が
添加されていることを特長とする光導波路デバイスある
いは、 ５．請求項１記載の薄膜は該基板を弾性表面波が伝搬す
る速度より早い速度で伝搬する材料としたことを特徴と
する光導波路デバイスあるいは、 ６．請求項１記載の該薄膜は該基板表面に形成されると
ともに、その上に誘電体膜あるいは金属膜を形成したこ
とを特長とする光導波路デバイスあるいは、 ７．請求項１記載の該薄膜は該基板表面に形成され、か
つ、一部の厚さが異なるように構造したことを特長とす
る光導波路デバイスあるいは、 ８．請求項１記載の該薄膜の中心線が、該光導波路を横
切るあるいは光導波路に対して傾斜して形成したことを
特長とする光導波路デバイスあるいは、 ９．請求項１記載の薄膜は場所によって太さを変えて形
成したことを特長とする光導波路デバイスあるいは、 １０．請求項１記載の該薄膜が多段構造から成ることを
特長とする光導波路デバイス或いは、 １１．請求項１記載の該薄膜は該基板表面に多段のリッ
ジ構造で形成されるとともに、その上に誘電体膜あるい
は金属膜を形成したことを特長とする光導波路デバイス
あるいは、１２．請求項１記載の該トランスデューサと
該薄膜は複数あり、該薄膜は該基板表面で交差している
ことを特長とする光導波路デバイスあるいは、 １３．音響光学効果を有する基板と、該基板の表面に該
基板の結晶軸のX 軸又はY 軸方向に光が伝搬するように
構成した光導波路と、該基板表面に弾性表面波を励起さ
せるトランスデューサと、該光導波路上を伝搬する弾性
表面波をガイドする薄膜を設け、該薄膜は該基板を弾性
表面波が伝搬する速度より早い速度で伝搬する材料とし
たことを特徴とする光導波路デバイスあるいは、 １４．請求項１記載の該光導波路デバイスに伝送路から
伝送された波長多重した光信号を入力し、該トランスデ
ューサより該光信号内の特定波長を出力するための弾性
表面波を出力し、該波長多重した光信号内の特定波長を
出力することを特徴とする光通信システムあるいは、 １５．請求項１４記載の光通信システムにおいて、該ト
ランスデューサからの弾性表面波を断続的に与えること
により、該光信号を変調することを特徴とする光通信シ
ステム。
【００２５】
【作用】LiNbO3基板表面内部に形成された概ねX または
Y 軸方向に伝搬する光導波路と概ね同じ方向に基板表面
がリッジ状になるよう、1 μm 弱程度の厚さのSiO2など
の透明薄膜を形成するだけで、ＳＡＷを効果的にガイド
できるＳＡＷ導波路を形成できる。
Y 軸方向に伝搬する光導波路と概ね同じ方向に基板表面
がリッジ状になるよう、1 μm 弱程度の厚さのSiO2など
の透明薄膜を形成するだけで、ＳＡＷを効果的にガイド
できるＳＡＷ導波路を形成できる。
【００２６】薄膜の音速と言うよりも、LiNbO3基板１０
の表面がリッジ型になるように膜を形成されている構成
により、重さのある物が乗っている事による質量付加に
よる閉じ込め効果、表状態変化の閉じ込め効果、膜その
物のＳＡＷの閉じ込め効果、などが関与し、ＳＡＷを閉
じ込めていると考えられる。この構成で形成されたＳＡ
Ｗガイドでは、光導波路に効果的なＴＥ／ＴＭモード変
換に十分な結晶軸の回転を引き起こすことができる。
の表面がリッジ型になるように膜を形成されている構成
により、重さのある物が乗っている事による質量付加に
よる閉じ込め効果、表状態変化の閉じ込め効果、膜その
物のＳＡＷの閉じ込め効果、などが関与し、ＳＡＷを閉
じ込めていると考えられる。この構成で形成されたＳＡ
Ｗガイドでは、光導波路に効果的なＴＥ／ＴＭモード変
換に十分な結晶軸の回転を引き起こすことができる。
【００２７】また、膜の厚さ、幅、材質の設計で従来に
比較して、ＳＡＷ導波路の閉じ込め力を大幅に強くでき
るとともに、導波路上にもＳＡＷ導波路を交差させた
り、多段構成等により、ＳＡＷの強度分布、速度を幅方
向、進行方向共に複雑に分布制御させることができ、Ｔ
Ｅ／ＴＭモード変換型ＳＡＷデバイスの設計性を広くで
き、高機能化を実現しやすくした。
比較して、ＳＡＷ導波路の閉じ込め力を大幅に強くでき
るとともに、導波路上にもＳＡＷ導波路を交差させた
り、多段構成等により、ＳＡＷの強度分布、速度を幅方
向、進行方向共に複雑に分布制御させることができ、Ｔ
Ｅ／ＴＭモード変換型ＳＡＷデバイスの設計性を広くで
き、高機能化を実現しやすくした。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （ａ）第１実施形態の説明 第４図（ａ）は本発明の第１実施形態にかかる光デバイ
スの構成を示す図であり、x-cut LiNbO3基板１０にy 軸
方向に伸びる光導波路１１，１２が形成され、この上に
ＳＡＷを発生させる櫛の歯電極からなるトランスデュー
サ１５が形成されている。
施の形態を説明する。 （ａ）第１実施形態の説明 第４図（ａ）は本発明の第１実施形態にかかる光デバイ
スの構成を示す図であり、x-cut LiNbO3基板１０にy 軸
方向に伸びる光導波路１１，１２が形成され、この上に
ＳＡＷを発生させる櫛の歯電極からなるトランスデュー
サ１５が形成されている。
【００２９】LiNbO3基板１０の光入力側とトランスデュ
ーサ１５との間にレジストからなるＳＡＷ吸収体を形成
されている。さらにその後方の導波路上に光学的に透明
でLiNbO3基板よりも屈折率の低いSiO2膜からなるＳＡＷ
導波路用の薄膜１８が形成されている。さらに、電極の
前方およびＳＡＷ導波路用の薄膜１８の終点にレジスト
からなるＳＡＷ吸収体２０が形成されている。
ーサ１５との間にレジストからなるＳＡＷ吸収体を形成
されている。さらにその後方の導波路上に光学的に透明
でLiNbO3基板よりも屈折率の低いSiO2膜からなるＳＡＷ
導波路用の薄膜１８が形成されている。さらに、電極の
前方およびＳＡＷ導波路用の薄膜１８の終点にレジスト
からなるＳＡＷ吸収体２０が形成されている。
【００３０】この図で上側の導波路に入射した光は交差
型ＰＢＳ１６でＴＥモード光とＴＭモード光に分離さ
れ、平行な導波路部を伝搬し、再び後方の交差型ＰＢＳ
１７で合波されて上側の出力導波路１１’から出射す
る。ＳＡＷの周波数に対応した波長は導波路１１，１２
間でモード変換が行われ、下側の出力導波路１２’より
出力される。
型ＰＢＳ１６でＴＥモード光とＴＭモード光に分離さ
れ、平行な導波路部を伝搬し、再び後方の交差型ＰＢＳ
１７で合波されて上側の出力導波路１１’から出射す
る。ＳＡＷの周波数に対応した波長は導波路１１，１２
間でモード変換が行われ、下側の出力導波路１２’より
出力される。
【００３１】この導波路１１，１１’，１２，１２’は
例えば約0.1 μm の厚さで幅7 μmのTi金属膜を1000℃
で10時間熱拡散して得られる。一方、トランスデューサ
１５は長さ140 μm で約20μm 周期で15対の櫛の歯電極
から形成されており、この電極に約175 MHz の高周波電
力を印加することでLiNbO3基板表面１０にＳＡＷが発生
し、このＳＡＷに対応する波長の光約 1.54 μm の光が
選択的にＴＥ／ＴＭモード変換を受ける。
例えば約0.1 μm の厚さで幅7 μmのTi金属膜を1000℃
で10時間熱拡散して得られる。一方、トランスデューサ
１５は長さ140 μm で約20μm 周期で15対の櫛の歯電極
から形成されており、この電極に約175 MHz の高周波電
力を印加することでLiNbO3基板表面１０にＳＡＷが発生
し、このＳＡＷに対応する波長の光約 1.54 μm の光が
選択的にＴＥ／ＴＭモード変換を受ける。
【００３２】しかしながら、トランスデューサ１５で発
生したＳＡＷはこれをガイドする機構が無いとすぐに拡
散して広がってしまう。この対策として設けられた物が
SiO2膜からなるＳＡＷ導波路用薄膜で、ここでは幅120
μm 、厚さ 0.5 μm 、長さ30mmに形成してある。図４
（ｂ）に図４（ａ）のＡの位置でLiNbO3をカットした場
合の断面図を示し図４（ａ）と同一番号は同一部材であ
る。
生したＳＡＷはこれをガイドする機構が無いとすぐに拡
散して広がってしまう。この対策として設けられた物が
SiO2膜からなるＳＡＷ導波路用薄膜で、ここでは幅120
μm 、厚さ 0.5 μm 、長さ30mmに形成してある。図４
（ｂ）に図４（ａ）のＡの位置でLiNbO3をカットした場
合の断面図を示し図４（ａ）と同一番号は同一部材であ
る。
【００３３】図４の構成でフィルタ特性を評価したとこ
ろ、図５に示すような結果が得られた。この半値幅0.82
μm は理論計算から求められた計算結果と良く一致して
いた。さらに、ＳＡＷ吸収体の位置をＳＡＷ導波路用薄
膜で手前に移動し、半値幅や電力を評価した所、30〜40
mmのＳＡＷ導波路用薄膜ではＳＡＷの減衰は観測されな
かった。
ろ、図５に示すような結果が得られた。この半値幅0.82
μm は理論計算から求められた計算結果と良く一致して
いた。さらに、ＳＡＷ吸収体の位置をＳＡＷ導波路用薄
膜で手前に移動し、半値幅や電力を評価した所、30〜40
mmのＳＡＷ導波路用薄膜ではＳＡＷの減衰は観測されな
かった。
【００３４】さらに、ＳＡＷ導波路用薄膜の幅180 μmn
の物についてそのＳＡＷ強度分布を導波路を相対的にＳ
ＡＷ導波路用薄膜から少しづつずらした物を作製し評価
した所、図６に示すようなきれいなガウス分布となって
おり、このＳＡＷ導波路用中にきれいな基本モードのＳ
ＡＷが伝搬していることを確認した。多数のサンプルに
対して評価した結果、ガイド幅が30〜250 μm でいずれ
も良好なガイドとなっていることを確認することができ
た。
の物についてそのＳＡＷ強度分布を導波路を相対的にＳ
ＡＷ導波路用薄膜から少しづつずらした物を作製し評価
した所、図６に示すようなきれいなガウス分布となって
おり、このＳＡＷ導波路用中にきれいな基本モードのＳ
ＡＷが伝搬していることを確認した。多数のサンプルに
対して評価した結果、ガイド幅が30〜250 μm でいずれ
も良好なガイドとなっていることを確認することができ
た。
【００３５】また、このＳＡＷ導波路用薄膜材料として
SiO2膜に酸化インジウムを添加したところ、ＳＡＷに対
する閉じ込め効果が増加した。100%の酸化インジウムの
場合にも良好なＳＡＷ導波路はできていたが、この場合
には、多少光が薄膜に吸収された。また酸化スズや酸化
チタンなど他の透明な金属酸化物を添加した場合にも同
様に閉じ込め力は増加した。
SiO2膜に酸化インジウムを添加したところ、ＳＡＷに対
する閉じ込め効果が増加した。100%の酸化インジウムの
場合にも良好なＳＡＷ導波路はできていたが、この場合
には、多少光が薄膜に吸収された。また酸化スズや酸化
チタンなど他の透明な金属酸化物を添加した場合にも同
様に閉じ込め力は増加した。
【００３６】また、酸化インジウムが主体となっている
物に金属酸化物を添加しても同様に有効であった。この
ように幅広い材料物質でガイドが実現できた理由は、薄
膜の音速と言うよりも、LiNbO3基板１０の表面がリッジ
型になるように膜を形成されていることによるＳＡＷの
閉じ込め効果，重さのある物が乗っていることによる質
量付加による閉じ込め効果、表面状態が変化することに
よる閉じ込め効果などが関与していると考えられる。
物に金属酸化物を添加しても同様に有効であった。この
ように幅広い材料物質でガイドが実現できた理由は、薄
膜の音速と言うよりも、LiNbO3基板１０の表面がリッジ
型になるように膜を形成されていることによるＳＡＷの
閉じ込め効果，重さのある物が乗っていることによる質
量付加による閉じ込め効果、表面状態が変化することに
よる閉じ込め効果などが関与していると考えられる。
【００３７】一般に、ＳＡＷの伝搬速度を決める要素は
基板上に設けた物質の硬さと重さに影響され図１７の表
にあるように振り分けられる。従って、基板より硬くＳ
ＡＷの伝搬速度が早い薄膜をリッジ状に構成することに
より、リッジ状に構成した部分の質量付加による伝搬速
度の低下が基板に生じ、ＳＡＷの閉じ込めが生じる効果
が強く影響しているものと考えられる。
基板上に設けた物質の硬さと重さに影響され図１７の表
にあるように振り分けられる。従って、基板より硬くＳ
ＡＷの伝搬速度が早い薄膜をリッジ状に構成することに
より、リッジ状に構成した部分の質量付加による伝搬速
度の低下が基板に生じ、ＳＡＷの閉じ込めが生じる効果
が強く影響しているものと考えられる。
【００３８】図２の従来例と図４の実施例のＳＡＷの伝
搬のパワー分布の比較を図１８に示す。図１８（ａ）は
図２の構成を示し、薄膜の硬さの影響により薄膜自体を
ＳＡＷが伝搬するしている。これに対して、図１８
（ｂ）は図４の構成を示し、薄膜の質量効果や表面状態
の変化により基板そのもの伝搬速度が変化しＳＡＷが基
板の内部に閉じ込められていると考える。 このような
事実は実際に実験によって調べることで見いだすことが
できた物である。
搬のパワー分布の比較を図１８に示す。図１８（ａ）は
図２の構成を示し、薄膜の硬さの影響により薄膜自体を
ＳＡＷが伝搬するしている。これに対して、図１８
（ｂ）は図４の構成を示し、薄膜の質量効果や表面状態
の変化により基板そのもの伝搬速度が変化しＳＡＷが基
板の内部に閉じ込められていると考える。 このような
事実は実際に実験によって調べることで見いだすことが
できた物である。
【００３９】図１の実施例ではＸカットのLiNbO3基板を
例として上げたが、これは、ＳＡＷの励起効率が最も高
いため、代表例として説明したが、ＺカットのLiNbO3基
板でも、ＴＥ／ＴＭモード変換は生じる。ＺカットのLi
NbO3基板の場合は、光導波路の光が伝搬する方向にＸ軸
又はＹ軸の何方の軸でも、ＴＥ／ＴＭモード変換は生じ
る。
例として上げたが、これは、ＳＡＷの励起効率が最も高
いため、代表例として説明したが、ＺカットのLiNbO3基
板でも、ＴＥ／ＴＭモード変換は生じる。ＺカットのLi
NbO3基板の場合は、光導波路の光が伝搬する方向にＸ軸
又はＹ軸の何方の軸でも、ＴＥ／ＴＭモード変換は生じ
る。
【００４０】（ｂ）第２実施形態の説明 図７は本発明の第２実施形態にかかる光デバイスの構成
を示す図であり図４と同一部材は同一番号で示す。LiNb
O3基板１０上に光導波路１１，１２を覆って導波路１
１，１２よりも屈折率の小さく、透明な透明な薄膜２２
が形成されている。
を示す図であり図４と同一部材は同一番号で示す。LiNb
O3基板１０上に光導波路１１，１２を覆って導波路１
１，１２よりも屈折率の小さく、透明な透明な薄膜２２
が形成されている。
【００４１】本例では薄膜２２はトランスデューサ１５
の後方全面を覆うように構成している。この上に所望の
ＳＡＷ導波路形状に金属膜２１が形成された構成となっ
ている。一例として透明な薄膜２２として厚さ0.4 μm
のSiO2膜を選び、この上に厚さ0.3 μm の金製の金属膜
２１を形成した所、良好なＳＡＷ導波路を実現すること
ができた。
の後方全面を覆うように構成している。この上に所望の
ＳＡＷ導波路形状に金属膜２１が形成された構成となっ
ている。一例として透明な薄膜２２として厚さ0.4 μm
のSiO2膜を選び、この上に厚さ0.3 μm の金製の金属膜
２１を形成した所、良好なＳＡＷ導波路を実現すること
ができた。
【００４２】金属の場合、一般にLiNbO3よりも音速が遅
く、かつ重いため質量付加効果もあり、有効である。さ
らに、この場合には図４の如くSiO2膜のパターン化によ
るリッジ構造が行われていないため、LiNbO3基板１０と
SiO2膜の薄膜２２との間のエッジ部におけるLiNbO3とSi
O2膜のストレスによる不均一歪みも無い。
く、かつ重いため質量付加効果もあり、有効である。さ
らに、この場合には図４の如くSiO2膜のパターン化によ
るリッジ構造が行われていないため、LiNbO3基板１０と
SiO2膜の薄膜２２との間のエッジ部におけるLiNbO3とSi
O2膜のストレスによる不均一歪みも無い。
【００４３】また、金はやわらかいため、ストレスに与
える影響は小さい。また、下地のSiO2膜がパターン化さ
れている場合には、エッジ部のストレスの問題はある
が、SiO2膜がパターン化されてない場合に比べ一層閉じ
込め力は強くなり、ＳＡＷの閉じ込めに関しては極めて
有効である。 （ｃ）第３実施形態の説明 図８は本発明の第３実施形態にかかる光デバイスの構成
を示す図であり図４と同一部材は同一番号で示す。
える影響は小さい。また、下地のSiO2膜がパターン化さ
れている場合には、エッジ部のストレスの問題はある
が、SiO2膜がパターン化されてない場合に比べ一層閉じ
込め力は強くなり、ＳＡＷの閉じ込めに関しては極めて
有効である。 （ｃ）第３実施形態の説明 図８は本発明の第３実施形態にかかる光デバイスの構成
を示す図であり図４と同一部材は同一番号で示す。
【００４４】前述のように透明の薄膜のパターン化によ
って生ずるストレスを避けるため、図示のように透明の
薄膜２２が周囲を残してリッジ型に形成されている。こ
の場合、材質をSiO2膜に選び、残された部分２３の厚さ
を0.3 μm 、リッジの高さを0.5 μm とした所、図７と
同様に良好なＳＡＷ導波路が作製できていることを確認
した。（ｄ）第４実施形態の説明 図９は本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの構成
を示す図であり図４と同一部材は同一番号で示す。
って生ずるストレスを避けるため、図示のように透明の
薄膜２２が周囲を残してリッジ型に形成されている。こ
の場合、材質をSiO2膜に選び、残された部分２３の厚さ
を0.3 μm 、リッジの高さを0.5 μm とした所、図７と
同様に良好なＳＡＷ導波路が作製できていることを確認
した。（ｄ）第４実施形態の説明 図９は本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの構成
を示す図であり図４と同一部材は同一番号で示す。
【００４５】薄膜１８からなるＳＡＷ導波路が光導波路
１１，１２をよぎって形成されている。この場合には、
ＴＥ／ＴＭのモード変換が光導波路の進行方向に対して
ガウス分布的な重み付けが成されることとなり、フィル
タ特性におけるサイドローブ低減が実現できる。 第１
０図はこの１例で、薄膜１８の材料としてSiO2にInSnを
60重量% 添加した物を用い、幅120 μm 、厚さ0.4 μm
、傾き 0.5度でＳＡＷ導波路を形成した場合の測定結
果である。
１１，１２をよぎって形成されている。この場合には、
ＴＥ／ＴＭのモード変換が光導波路の進行方向に対して
ガウス分布的な重み付けが成されることとなり、フィル
タ特性におけるサイドローブ低減が実現できる。 第１
０図はこの１例で、薄膜１８の材料としてSiO2にInSnを
60重量% 添加した物を用い、幅120 μm 、厚さ0.4 μm
、傾き 0.5度でＳＡＷ導波路を形成した場合の測定結
果である。
【００４６】このような重み付けが実現できるのも、本
発明のように膜を形成するだけでＳＡＷ導波路が実現で
きることによる。また、ガウス分布的な重み付けを行う
手段としては、図１１に示すように、ＳＡＷ導波路を構
成する薄膜２７の幅を場所によって太さを変える構成と
することで、その重み付けに自由度がまし、よりガウス
分布に近く、あるいはさらに良好な分布曲線に近づける
ことができる。
発明のように膜を形成するだけでＳＡＷ導波路が実現で
きることによる。また、ガウス分布的な重み付けを行う
手段としては、図１１に示すように、ＳＡＷ導波路を構
成する薄膜２７の幅を場所によって太さを変える構成と
することで、その重み付けに自由度がまし、よりガウス
分布に近く、あるいはさらに良好な分布曲線に近づける
ことができる。
【００４７】さらに、その変形として、図１２の構成が
ある。図１２に於いて図４と同一部材は同一番号で示
す。図１２においては、ＳＡＷ導波路を構成する薄膜２
６の中心線を直線ではなく曲線で構成することによって
自由度を増加させ、より良好なＳＡＷ強度の分布を実現
できる。
ある。図１２に於いて図４と同一部材は同一番号で示
す。図１２においては、ＳＡＷ導波路を構成する薄膜２
６の中心線を直線ではなく曲線で構成することによって
自由度を増加させ、より良好なＳＡＷ強度の分布を実現
できる。
【００４８】また、さらに、その変形として図１３の構
成がある。図１３に於いて図４と同一部材は同一番号で
示す。図１３では、薄膜25を多段のリッジ構造とするこ
とで、ＳＡＷ導波路を構成し、ＳＡＷ強度の分布を実現
する。この場合、最下層は透明膜でパターン化されてお
り、その上に金属膜がパターン化される構成も有効であ
る。
成がある。図１３に於いて図４と同一部材は同一番号で
示す。図１３では、薄膜25を多段のリッジ構造とするこ
とで、ＳＡＷ導波路を構成し、ＳＡＷ強度の分布を実現
する。この場合、最下層は透明膜でパターン化されてお
り、その上に金属膜がパターン化される構成も有効であ
る。
【００４９】さらに、同様の実施例として、図１４を示
す。図１４に於いて図４と同一部材は同一番号で示す。
図１４では、薄膜２８が図１３と同様の多段リッジ構成
に成っている。ここで、薄膜２８の上部は、下地のパタ
ーンに対して菱形に形成されており、光導波路１１，１
２の進行方向に対して、LiNbO3基板１１側面方向に広が
るため、より良好なＳＡＷの強度分布を実現することが
出来る。
す。図１４に於いて図４と同一部材は同一番号で示す。
図１４では、薄膜２８が図１３と同様の多段リッジ構成
に成っている。ここで、薄膜２８の上部は、下地のパタ
ーンに対して菱形に形成されており、光導波路１１，１
２の進行方向に対して、LiNbO3基板１１側面方向に広が
るため、より良好なＳＡＷの強度分布を実現することが
出来る。
【００５０】図１３及び図１４において、多段構成され
た薄膜の最上段の部分を金属で形成するとより効果的で
ある。 （ｅ）第５実施形態の説明 第１５図は本発明の第５実施形態にかかる光デバイスの
構成を示す模試図であり、ＳＡＷ導波路を構成する薄膜
２４，２５に対して、それぞれトランスデューサ１５−
１，１５−２が接続される。
た薄膜の最上段の部分を金属で形成するとより効果的で
ある。 （ｅ）第５実施形態の説明 第１５図は本発明の第５実施形態にかかる光デバイスの
構成を示す模試図であり、ＳＡＷ導波路を構成する薄膜
２４，２５に対して、それぞれトランスデューサ１５−
１，１５−２が接続される。
【００５１】薄膜２４，２５はLiNbO3基板上中央部で交
差してＳＡＷ導波路を形成している。この例のように複
数のトランスデューサ１５−１，１５−２を設けた構成
では最適なＳＡＷ発振を実現できる波長をトランスデュ
ーサ１５−１，１５−２ごとに少し変えることで幅広い
周波数に対して効率良くＳＡＷを発生できる利点を有す
る。
差してＳＡＷ導波路を形成している。この例のように複
数のトランスデューサ１５−１，１５−２を設けた構成
では最適なＳＡＷ発振を実現できる波長をトランスデュ
ーサ１５−１，１５−２ごとに少し変えることで幅広い
周波数に対して効率良くＳＡＷを発生できる利点を有す
る。
【００５２】この場合、薄膜２４，２５の中央部は重な
って一つのＳＡＷ導波路である場合と、分岐し複数のＳ
ＡＷ導波路の構成と成っている。重なっている部分のＳ
ＡＷ導波路は合流する時に、ＳＡＷに大きな損失を生ず
るが、中央部では入射方向に依らない特性を実現でき
る。また、図１５の場合には導波路に対しても対称構造
となっているため、分岐した部分についはそれぞれの導
波路を伝搬する光はどちらからのＳＡＷに対しても、等
価な影響を受ける。
って一つのＳＡＷ導波路である場合と、分岐し複数のＳ
ＡＷ導波路の構成と成っている。重なっている部分のＳ
ＡＷ導波路は合流する時に、ＳＡＷに大きな損失を生ず
るが、中央部では入射方向に依らない特性を実現でき
る。また、図１５の場合には導波路に対しても対称構造
となっているため、分岐した部分についはそれぞれの導
波路を伝搬する光はどちらからのＳＡＷに対しても、等
価な影響を受ける。
【００５３】またこの例、ではトランスデューサを分散
して形成できる利点があり、発熱の緩和やＳＡＷ同士の
相互干渉の緩和などに効果がある。このような構成も本
発明によるＳＡＷ導波路を用いることで容易に実現でき
る。 （ｆ）第６実施形態の説明 図１６に示す実施例は、光導波路１１一つで構成さてお
り、ＴＥ／ＴＭモード変換を行うものである。
して形成できる利点があり、発熱の緩和やＳＡＷ同士の
相互干渉の緩和などに効果がある。このような構成も本
発明によるＳＡＷ導波路を用いることで容易に実現でき
る。 （ｆ）第６実施形態の説明 図１６に示す実施例は、光導波路１１一つで構成さてお
り、ＴＥ／ＴＭモード変換を行うものである。
【００５４】この構成の構成においても、ＳＡＷをガイ
ドする薄膜１８を設け、ＳＡＷを閉じ込めることが可能
である。図１６の薄膜１８の構成は図７，図８，図９，
図１１，図１２，図１３，図１４，図１５の薄膜による
リッジ構造を適用することができる。 （ｇ）第７実施形態の説明 図１９は第７の実施形態を示す。
ドする薄膜１８を設け、ＳＡＷを閉じ込めることが可能
である。図１６の薄膜１８の構成は図７，図８，図９，
図１１，図１２，図１３，図１４，図１５の薄膜による
リッジ構造を適用することができる。 （ｇ）第７実施形態の説明 図１９は第７の実施形態を示す。
【００５５】図１９には伝送路である光ファイバ31から
送れてきた、波長多重した光信号を入力し、この入力信
号の特定の波長λの信号に対応するＳＡＷをトランスデ
ューサ１５により発生させ、薄膜１８によトランスデュ
ーサ１５で発生したＳＡＷを基板内部にとじこめ、光導
波路１１，１２を回折させ特定波長λの波を回転させる
ことで、特定波長の光信号を光ファイバ32へ取り出すこ
とができる。
送れてきた、波長多重した光信号を入力し、この入力信
号の特定の波長λの信号に対応するＳＡＷをトランスデ
ューサ１５により発生させ、薄膜１８によトランスデュ
ーサ１５で発生したＳＡＷを基板内部にとじこめ、光導
波路１１，１２を回折させ特定波長λの波を回転させる
ことで、特定波長の光信号を光ファイバ32へ取り出すこ
とができる。
【００５６】さらに、トランスデューサ１５より出力す
るＳＡＷを断続的に与えることにより、取り出した特定
波長の光を光変調を行うことができる。
るＳＡＷを断続的に与えることにより、取り出した特定
波長の光を光変調を行うことができる。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、LiNbO3基板表面内部に
形成された概ねX またはY 軸方向に伝搬する光導波路と
該基板に接して形成されたLiNbO3基板のピエゾ効果を利
用した弾性表面波を励起させるトランスデューサと励起
された弾性表面波をガイドする弾性表面波用導波路とか
ら構成されるとともに、この光導波路が弾性表面波の存
在によってその屈折率楕円体の軸方位が傾く効果を有
し、これを利用した偏光のモード変換を用いて機能する
ＴＥ／ＴＭモード変換型導波路デバイスにおいて、LiNb
O3基板上にチャネル化して薄膜を形成することで効率的
なＳＡＷ導波路を実現でき、その膜材料の選択、幅、厚
さ、形状、多段構成および複数のＳＡＷ導波路入出力部
などにより、フィルタ特性の制御に対する設計の自由度
を飛躍的に広げることができる。
形成された概ねX またはY 軸方向に伝搬する光導波路と
該基板に接して形成されたLiNbO3基板のピエゾ効果を利
用した弾性表面波を励起させるトランスデューサと励起
された弾性表面波をガイドする弾性表面波用導波路とか
ら構成されるとともに、この光導波路が弾性表面波の存
在によってその屈折率楕円体の軸方位が傾く効果を有
し、これを利用した偏光のモード変換を用いて機能する
ＴＥ／ＴＭモード変換型導波路デバイスにおいて、LiNb
O3基板上にチャネル化して薄膜を形成することで効率的
なＳＡＷ導波路を実現でき、その膜材料の選択、幅、厚
さ、形状、多段構成および複数のＳＡＷ導波路入出力部
などにより、フィルタ特性の制御に対する設計の自由度
を飛躍的に広げることができる。
【図１】従来よりの光デバイスの構成を示す図である。
【図２】従来よりの光デバイスの構成を示す模式図であ
る。
る。
【図３】従来よりの光デバイスの構成を示す模式図であ
る。
る。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる光デバイスの構
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる光デバイスのフ
ィルタ特性を示す図である。
ィルタ特性を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる光デバイスのＳ
ＡＷ導波路幅方向のＳＡＷ強度分布を示す図である。
ＡＷ導波路幅方向のＳＡＷ強度分布を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる光デバイスの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる光デバイスの構
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
【図９】本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの構
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの
フィルタ特性を示す図である。
フィルタ特性を示す図である。
【図１１】本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図１２】本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図１４】本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図１５】本発明の第５実施形態にかかる光デバイスの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図１６】本発明の第６実施形態にかかる光デバイスの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図１７】ＳＡＷの伝搬速度を決める要素の表である。
【図１８】従来例と実施例のＳＡＷの伝搬のパワー分布
の比較を示す図である。
の比較を示す図である。
【図１９】本発明の第７実施形態にかかる光デバイスの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
１０．LiNbO3基板 １１．１１’．１２，１２’は光導波路 １５．トランスデューサ １６．１７．交差型ＰＢＳ １８．薄膜 １９．２０．吸収体 ２１．金属膜
Claims (15)
- 【請求項１】音響光学効果を有する基板と、 該基板表面内部に形成された概ねX またはY 軸方向に光
が伝搬する光導波路と、 該基板に接して形成し弾性表面波を励起させるトランス
デューサとにより該光導波路が該弾性表面波で該光導波
路の屈折率楕円体の軸方位が傾き伝搬する該光の偏光が
モード変換する光導波路デバイスにおいて、 該基板の表面に薄膜を形成し該基板表面がリッジ構造と
したことを特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項２】請求項１記載の前記薄膜が、伝搬する光に
対して透明でかつ屈折率が該導波路より小さい材料から
形成されていることを特長とする光導波路デバイス。 - 【請求項３】請求項１記載の前記薄膜はSiO2あるいは、
SiO2に金属酸化物が添加されていることを特長とする光
導波路デバイス。 - 【請求項４】請求項１記載の薄膜が、酸化インジウムあ
るいは、酸化インジウムに金属酸化物が添加されている
ことを特長とする光導波路デバイス。 - 【請求項５】請求項１記載の薄膜は該基板を弾性表面波
が伝搬する速度より早い速度で伝搬する材料としたこと
を特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項６】請求項１記載の該薄膜は該基板表面に形成
されるとともに、その上に誘電体膜あるいは金属膜を形
成したことを特長とする光導波路デバイス。 - 【請求項７】請求項１記載の該薄膜は該基板表面に形成
され、かつ、一部の厚さが異なるように構造したことを
特長とする光導波路デバイス。 - 【請求項８】請求項１記載の該薄膜の中心線が、該光導
波路を横切るあるいは光導波路に対して傾斜して形成し
たことを特長とする光導波路デバイス。 - 【請求項９】請求項１記載の薄膜は場所によって太さを
変えて形成したことを特長とする光導波路デバイス。 - 【請求項１０】請求項１記載の該薄膜が多段構造から成
ることを特長とする光導波路デバイス。 - 【請求項１１】請求項１記載の該薄膜は該基板表面に多
段のリッジ構造で形成されるとともに、その上に誘電体
膜あるいは金属膜を形成したことを特長とする光導波路
デバイス。 - 【請求項１２】請求項１記載の該トランスデューサと該
薄膜は複数あり、該薄膜は該基板表面で交差しているこ
とを特長とする光導波路デバイス。 - 【請求項１３】音響光学効果を有する基板と、 該基板の表面に該基板の結晶軸のX 軸又はY 軸方向に光
が伝搬するように構成した光導波路と、 該基板表面に弾性表面波を励起させるトランスデューサ
と、 該光導波路上を伝搬する弾性表面波をガイドする薄膜を
設け、 該薄膜は該基板を弾性表面波が伝搬する速度より早い速
度で伝搬する材料としたことを特徴とする光導波路デバ
イス。 - 【請求項１４】請求項１に記載の該光導波路デバイスに
伝送路から伝送された波長多重した光信号を入力し、該
トランスデューサより該光信号内の特定波長を出力する
ための弾性表面波を出力し、該波長多重した光信号内の
特定波長を出力することを特徴とする光通信システム。 - 【請求項１５】請求項１４に記載の光通信システムにお
いて、該トランスデューサからの弾性表面波を断続的に
与えることにより、該光信号を変調することを特徴とす
る光通信システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21605097A JP3861395B2 (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 光導波路デバイス及び光導波路デバイスを用いた光通信システム |
| US09/118,936 US6400881B1 (en) | 1997-08-11 | 1998-07-20 | Optical device having thin film formed over optical waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21605097A JP3861395B2 (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 光導波路デバイス及び光導波路デバイスを用いた光通信システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164809A true JPH1164809A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3861395B2 JP3861395B2 (ja) | 2006-12-20 |
Family
ID=16682505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (1) | US6400881B1 (ja) |
| JP (1) | JP3861395B2 (ja) |
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| US6594069B1 (en) | 2001-12-28 | 2003-07-15 | Fujitsu Limited | Control method and control apparatus of optical wavelength variable filter |
| US6783282B2 (en) | 2001-12-28 | 2004-08-31 | Fujitsu Limited | Optical wavelength filter |
| US6870972B2 (en) | 2001-12-28 | 2005-03-22 | Fujitsu Limited | Connecting method of optical devices, and optical apparatus |
| US6895141B2 (en) | 2001-12-28 | 2005-05-17 | Fujitsu Limited | Control method and device for optical filter, and optical node device |
| US6917732B2 (en) | 2001-12-28 | 2005-07-12 | Fujitsu Limited | Connecting method of optical function devices, and optical apparatus |
| US6934433B2 (en) | 2001-12-28 | 2005-08-23 | Fujitsu Limited | Control method and control apparatus of optical device |
| US7120321B2 (en) | 2001-12-28 | 2006-10-10 | Fujitsu Limited | Control method and device for optical filter |
| US7343056B2 (en) | 2003-07-07 | 2008-03-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acoustooptic filter |
| WO2008041448A1 (fr) | 2006-10-04 | 2008-04-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Filtre acousto-optique |
| JP2017538169A (ja) * | 2014-11-06 | 2017-12-21 | ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド | 導波路偏光回転子およびその構成方法 |
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| JP2002250905A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-09-06 | Nec Corp | 光導波路デバイス及びその製造方法 |
| JP4801330B2 (ja) * | 2004-06-25 | 2011-10-26 | 富士通株式会社 | 音響光学デバイス |
| US7508577B2 (en) * | 2005-03-29 | 2009-03-24 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Method and system for suppressing ASE noise |
| JP4312748B2 (ja) * | 2005-08-08 | 2009-08-12 | 富士通株式会社 | 光波長可変フィルタ |
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| JP2689800B2 (ja) | 1991-12-27 | 1997-12-10 | 日本電気株式会社 | 音響光学可変波長フィルタ |
| JPH05323248A (ja) | 1992-05-25 | 1993-12-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可同調光フィルタ |
| JPH05333298A (ja) | 1992-05-29 | 1993-12-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光フィルタ |
| US5400171A (en) | 1993-10-01 | 1995-03-21 | Bell Communications Research, Inc. | Acousto-optic filter with near-ideal bandpass characteristics |
| JPH07270735A (ja) | 1994-04-01 | 1995-10-20 | Nec Corp | 音響光学フィルタ |
| US5446807A (en) | 1994-06-23 | 1995-08-29 | Bell Communications Research, Inc. | Passband-flattened acousto-optic polarization converter |
| JPH0850267A (ja) | 1994-08-08 | 1996-02-20 | Nec Corp | 音響光学フィルタ |
| JP3575841B2 (ja) | 1994-08-26 | 2004-10-13 | 沖電気工業株式会社 | 光波長フィルタ |
| JP3466293B2 (ja) | 1994-10-19 | 2003-11-10 | 沖電気工業株式会社 | 光素子アレイ及びそれを用いた光装置 |
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| IT1277412B1 (it) | 1995-08-02 | 1997-11-10 | Pirelli Cavi S P A Ora Pirelli | Dispositivo acusto-ottico in guida d'onda sintonizzabile a risposta indipendente dalla polarizzazione e metodo di trattamento acusto- |
| IT1277256B1 (it) | 1995-10-13 | 1997-11-05 | Pirelli Cavi S P A Ora Pirelli | Commutatore acusto-ottico in guida d'onda, sintonizzabile, con cammini ottici equilibrati |
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| IT1285209B1 (it) | 1996-06-20 | 1998-06-03 | Pirelli Cavi E Sistemi Spa | Dispositivo acusto-ottico in guida d'onda a doppio stadio, a risposta indipendente dalla polarizzazione |
-
1997
- 1997-08-11 JP JP21605097A patent/JP3861395B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-07-20 US US09/118,936 patent/US6400881B1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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