JPS5810705A - 光結合器 - Google Patents
光結合器Info
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- JPS5810705A JPS5810705A JP10856481A JP10856481A JPS5810705A JP S5810705 A JPS5810705 A JP S5810705A JP 10856481 A JP10856481 A JP 10856481A JP 10856481 A JP10856481 A JP 10856481A JP S5810705 A JPS5810705 A JP S5810705A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
- G02B6/2826—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing
- G02B6/283—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing couplers being tunable or adjustable
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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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】
この発明は、光方向性結合器や光スィッチに適用される
光結合器に関する。
光結合器に関する。
従来、光方向性結合器としては第１図（５）に示すよう
に伝播定数の近い２つの先導波路を極めて近い間隔で隣
接させるものや、第１図の）に示すよりなＹ分岐による
結合器がある。しかし第１図（Ａ）のものは、隣接間隔
を入射する光の／波長にとる必要があシ、結合効率はそ
れぞれＯ光導波路の伝播定数と隣接距離ｅに依存する。
に伝播定数の近い２つの先導波路を極めて近い間隔で隣
接させるものや、第１図の）に示すよりなＹ分岐による
結合器がある。しかし第１図（Ａ）のものは、隣接間隔
を入射する光の／波長にとる必要があシ、結合効率はそ
れぞれＯ光導波路の伝播定数と隣接距離ｅに依存する。
この光方向性結合器は上記隣接間隔をとることが難しい
という欠点がある。また第１図中）の場合では１図に示
す角度θが大きくなる分岐の結合効率が小さくなる欠点
がある。
という欠点がある。また第１図中）の場合では１図に示
す角度θが大きくなる分岐の結合効率が小さくなる欠点
がある。
一方光導波路に用いられる光スィッチとして従来よシ知
られている有用なものはほとんどない。
られている有用なものはほとんどない。
数少ない光導波路用のスイッチとして第２図に示すもの
がある。この光スィッチは、基板１上に光誘起屈折率変
化特性を持つフィルム２を形成して導波路とし、ルチル
製プリズム６と屈折率変化を生じる光４を照射する手段
を備え、プリズム５の屈折率とフィルム２の屈折率変化
の相対的関係から、光信号４の入射がプリズム５とフィ
ルム２の界面で調節されるものである。この光スィッチ
はプリズムを用いるものでありアレイ化が困難であリ、
また光導波路自体が光スイツチ機能を持たないという欠
点がある。
がある。この光スィッチは、基板１上に光誘起屈折率変
化特性を持つフィルム２を形成して導波路とし、ルチル
製プリズム６と屈折率変化を生じる光４を照射する手段
を備え、プリズム５の屈折率とフィルム２の屈折率変化
の相対的関係から、光信号４の入射がプリズム５とフィ
ルム２の界面で調節されるものである。この光スィッチ
はプリズムを用いるものでありアレイ化が困難であリ、
また光導波路自体が光スイツチ機能を持たないという欠
点がある。
この発明は、上記した従来の光方向性結合器や光スィッ
チの欠点を解消し、光導波路その兎のが光方向性結合器
としであるいは光スィッチとして機能し得る。しかもそ
れらのアレイ化が可能な光結合器を提供するにある。
チの欠点を解消し、光導波路その兎のが光方向性結合器
としであるいは光スィッチとして機能し得る。しかもそ
れらのアレイ化が可能な光結合器を提供するにある。
この発明の光結合器は以上の目的を達成するために基板
面上に、コア層およびクラッド層よシなる複数の光導波
路を並設し、隣接する光導波路のコア層間に挾まれるク
ラッド層の一部に代えて光誘起屈折率変化特性を持つ透
明体を形成し、この透明体に励起光を照射して隣接する
光導波路を光学的に結合するようにしている。
面上に、コア層およびクラッド層よシなる複数の光導波
路を並設し、隣接する光導波路のコア層間に挾まれるク
ラッド層の一部に代えて光誘起屈折率変化特性を持つ透
明体を形成し、この透明体に励起光を照射して隣接する
光導波路を光学的に結合するようにしている。
以下１図面に示す実施例にょシこの発明の詳細な説明す
る。
る。
第３図はこの発明の一実施例を示す光方向性結合器の断
面図である。透明基、板１ｏ上に、コア層１１、クラッ
ド層１２．コア層１４．クラッド層１５が順次積層され
て２つの積層された光導波路を形成している。そしてそ
れぞれの積層においてコア層の屈折率〉クラッド層の屈
折率となるように調節されている。また２つの光導波路
のコア層に挾まれたクラッド層１２の一部が除去され、
これに代えて光誘起屈折率変化特性を有する透明体１５
が形成されている。この透明体１３は光照射によって屈
折率が変化する。
面図である。透明基、板１ｏ上に、コア層１１、クラッ
ド層１２．コア層１４．クラッド層１５が順次積層され
て２つの積層された光導波路を形成している。そしてそ
れぞれの積層においてコア層の屈折率〉クラッド層の屈
折率となるように調節されている。また２つの光導波路
のコア層に挾まれたクラッド層１２の一部が除去され、
これに代えて光誘起屈折率変化特性を有する透明体１５
が形成されている。この透明体１３は光照射によって屈
折率が変化する。
第６図において信号光Ａがコア層１１に入射されると、
一部の光線が・そのまま出力光Ａ′として導出されるが
透明体１３によってコア層１１の伝播光Ａは一部隣接す
る導波路のコア層１４にも結合され、出力光Ｂを導出す
る。この隣接する導波路への結合度は、透明体１６に照
射されるＣによって調節される。なお透明体１３への励
起光の照射はＣのように導波路に垂直に入射させてもよ
い。
一部の光線が・そのまま出力光Ａ′として導出されるが
透明体１３によってコア層１１の伝播光Ａは一部隣接す
る導波路のコア層１４にも結合され、出力光Ｂを導出す
る。この隣接する導波路への結合度は、透明体１６に照
射されるＣによって調節される。なお透明体１３への励
起光の照射はＣのように導波路に垂直に入射させてもよ
い。
上記の透明体１３の材料、すなわち光誘起屈折率変化特
性を有する材料としては、現在カルコゲン元素Ｓ、Ｓｓ
、Ｔｅ を含む化合物としてＡ ｓ −Ｓ 。
性を有する材料としては、現在カルコゲン元素Ｓ、Ｓｓ
、Ｔｅ を含む化合物としてＡ ｓ −Ｓ 。
Ａｓ−８ｅ−Ｇｅ、 Ａｓ −８ｅ−８−Ｇｅなどがよ
く知られ。
く知られ。
さらに（Ｐｂ、Ｌ２）（Ｚｒ、Ｔｉ）０＋ で表わされ
るＰＬＺＴも同特性を生じることが確認されている。
るＰＬＺＴも同特性を生じることが確認されている。
これら光誘起屈折率変化特性を有する材料の屈折率変化
特性を第２図に示している。
特性を第２図に示している。
全く履歴を受けていない材料の屈折率をｎｏとし、この
材料のバンドキャップをＥ！とする。ここでｈｗ≧Ｅ！
の光子エネルギを有する光をバンドキャップ光ＢＧＬと
定義し、とのＢＧＬよシも波長の長い、すなわちｈｗ＜
Ｋｙの光を非バンドギャップ光ＬＢＧＬと定義すると、
屈折率ｎｏの材料にＢＧＬを照射すると屈折率が大計ぐ
警３１球］に達する。また屈折率ｎｏの材料にＬＢＧＬ
を照射するとやはシ屈折率が大きくなりｎ２に達する。
材料のバンドキャップをＥ！とする。ここでｈｗ≧Ｅ！
の光子エネルギを有する光をバンドキャップ光ＢＧＬと
定義し、とのＢＧＬよシも波長の長い、すなわちｈｗ＜
Ｋｙの光を非バンドギャップ光ＬＢＧＬと定義すると、
屈折率ｎｏの材料にＢＧＬを照射すると屈折率が大計ぐ
警３１球］に達する。また屈折率ｎｏの材料にＬＢＧＬ
を照射するとやはシ屈折率が大きくなりｎ２に達する。
この場合ｎ １） ｎ ２の関係にある。屈折率ｎ１に
達した材料にＬＢＧＬを照射すると屈折率はｎ２に下が
る。逆に屈折率ｎ２の材料にＢＧＬを照射すると、屈折
率はｎｌに上がる。なお屈折率ｎ１は光照射を停止して
から放置するとｎ３まで下がる。この屈折率ｎ３とｎｌ
、ｎ２の関係はｎ２＜ｎ３＜ｎｌである。
達した材料にＬＢＧＬを照射すると屈折率はｎ２に下が
る。逆に屈折率ｎ２の材料にＢＧＬを照射すると、屈折
率はｎｌに上がる。なお屈折率ｎ１は光照射を停止して
から放置するとｎ３まで下がる。この屈折率ｎ３とｎｌ
、ｎ２の関係はｎ２＜ｎ３＜ｎｌである。
以上より、光を照射することによシ動的には屈折率ｎを
ｎ ２ （ｎ （ｎ ｉの範囲で変化でき、静的状態に
はｎ ２ （ｎ （ｎ ３の範囲で屈折率の定常状。
ｎ ２ （ｎ （ｎ ｉの範囲で変化でき、静的状態に
はｎ ２ （ｎ （ｎ ３の範囲で屈折率の定常状。
態を保つことができる。またＬＢＧＬとＢＧＬを交互に
照射することによシ可逆的にｎ ２ ＜ ｎ ＜ｎｌの
範囲で屈折率を調節できる。さらにまたＬＢＧＬとＢＧ
Ｌを同時に照射することＫよりｎ２とｎ３の中間の屈折
率を得ることができる。
照射することによシ可逆的にｎ ２ ＜ ｎ ＜ｎｌの
範囲で屈折率を調節できる。さらにまたＬＢＧＬとＢＧ
Ｌを同時に照射することＫよりｎ２とｎ３の中間の屈折
率を得ることができる。
第５図において、コア層１１．１４の屈折率をｎ４とす
ると、この屈折率ｎ４を第４図に示す屈折率特性に対し
、ｎ２（ｎ４＜ｎ３となるように設定する。ここで透明
体１３の部分の屈折率向がｎ ２（ｎ（ｎ４であると光
導波路は導波条件を満たすので、先述したようにコア層
１１を伝達される光線Ａは光線Ａ′のように導光される
。一方ｎ４くｎとなると導波条件が画たされなくなるの
で。
ると、この屈折率ｎ４を第４図に示す屈折率特性に対し
、ｎ２（ｎ４＜ｎ３となるように設定する。ここで透明
体１３の部分の屈折率向がｎ ２（ｎ（ｎ４であると光
導波路は導波条件を満たすので、先述したようにコア層
１１を伝達される光線Ａは光線Ａ′のように導光される
。一方ｎ４くｎとなると導波条件が画たされなくなるの
で。
コア層１１を伝播する光はコア層１１を光線Ａ′のよう
に導光される成分と光線Ｂのようにコア層１１から隣シ
の導波路のコア層１４に導出される成分に分かれる。ま
た光導波路の臨界角θＣで定義される導波条件は で表わされるが、透明体１３の部分の屈折率ｎが変化す
ることにより、θＣが変化するので、コア層１１内の伝
達光量も変化する。なおｎ（ｎ４となる関係は光線Ｃと
してＬＢＧＬを透明体１３に照射すると左により達成で
きるし＋ｎ４＜ｎの関係は光線ＣとしてＢＧＩ、を照射
することによって達成される。そしてＬＢＧＬおよびＢ
ＧＬを一定光量で透明体１３に照射し、このＬＢＧＬと
ＢＧＬの照射時間を調節することにより任意の中間の屈
折率を得ることができ、光結合量を加減できる。
に導光される成分と光線Ｂのようにコア層１１から隣シ
の導波路のコア層１４に導出される成分に分かれる。ま
た光導波路の臨界角θＣで定義される導波条件は で表わされるが、透明体１３の部分の屈折率ｎが変化す
ることにより、θＣが変化するので、コア層１１内の伝
達光量も変化する。なおｎ（ｎ４となる関係は光線Ｃと
してＬＢＧＬを透明体１３に照射すると左により達成で
きるし＋ｎ４＜ｎの関係は光線ＣとしてＢＧＩ、を照射
することによって達成される。そしてＬＢＧＬおよびＢ
ＧＬを一定光量で透明体１３に照射し、このＬＢＧＬと
ＢＧＬの照射時間を調節することにより任意の中間の屈
折率を得ることができ、光結合量を加減できる。
第５図はこの発明の他の実施例を示す光方向性結合器の
平面図、第６図はその断面図である。
平面図、第６図はその断面図である。
第５図、第６図に示す光方向性結合器は、基板２０上に
コア層２１．２４およびクラッド層２２゜２５からなる
２つの光導波路を同一平面に設けている。もちろん両党
導波路は光誘起屈折率変化特性を持つ透明体２３で結合
されている。動作は第３図に示すものと同様に考えられ
るので説明は省略する。
コア層２１．２４およびクラッド層２２゜２５からなる
２つの光導波路を同一平面に設けている。もちろん両党
導波路は光誘起屈折率変化特性を持つ透明体２３で結合
されている。動作は第３図に示すものと同様に考えられ
るので説明は省略する。
次に実施例として光スイツチアレイを構成する場合につ
いて説明する。第５図に示す方向性結合器において導出
光Ａの伝達光量が０となれば光スィッチとして利用でき
る。しかしながら第５図のものにおいて導出光Ａを完全
に０にすることは難しい。それゆえ光スィッチとしては
第７図ないし第９図に示すものを使用するのが望ましい
。
いて説明する。第５図に示す方向性結合器において導出
光Ａの伝達光量が０となれば光スィッチとして利用でき
る。しかしながら第５図のものにおいて導出光Ａを完全
に０にすることは難しい。それゆえ光スィッチとしては
第７図ないし第９図に示すものを使用するのが望ましい
。
第７図に示す光スィッチは、２個のコア層３１゜３４の
うちの一方のコア層３１に屈曲部を設けておシ、この屈
曲部を含む両コア層間に光誘起屈折率変化特性を有する
透明体３３を配している。この透明体３３に励起光をあ
てると、コア層３１への入射された光線Ａは、光線Ｂと
してコア層３４に透出する。またコア層３１を伝播すれ
ばそのほとんどが透失光りとなりコア層外へ出てゆく。
うちの一方のコア層３１に屈曲部を設けておシ、この屈
曲部を含む両コア層間に光誘起屈折率変化特性を有する
透明体３３を配している。この透明体３３に励起光をあ
てると、コア層３１への入射された光線Ａは、光線Ｂと
してコア層３４に透出する。またコア層３１を伝播すれ
ばそのほとんどが透失光りとなりコア層外へ出てゆく。
さらにコア層３１を伝播した光線Ａは屈曲部のために多
重反射を繰シ返すので透失してしまい、コア層３１の終
端まで伝達されない。結局光線人の伝搬をコア層３１か
らコア層３４に切換えることができる。
重反射を繰シ返すので透失してしまい、コア層３１の終
端まで伝達されない。結局光線人の伝搬をコア層３１か
らコア層３４に切換えることができる。
第８図の光スィッチはコア層３１に屈曲部を設けるとと
もにコア層３４にも、コア層３１の屈曲部よりもアール
の大きい屈曲部を設け１両屈曲部を含、んだコア層３１
．３４間に光誘起屈折率変化特性を持つ透明体３３を設
けている。コア層！＋４も屈曲部を有しているのでコア
層５１の入射光線Ａが容易にコア層３４に取り込まれる
。
もにコア層３４にも、コア層３１の屈曲部よりもアール
の大きい屈曲部を設け１両屈曲部を含、んだコア層３１
．３４間に光誘起屈折率変化特性を持つ透明体３３を設
けている。コア層！＋４も屈曲部を有しているのでコア
層５１の入射光線Ａが容易にコア層３４に取り込まれる
。
第９図の光スィッチは、２つの屈曲されたコア層が積層
された例を示している。基板４０の一端を研磨して角づ
けした上にコア層４１．クラッド層４２．コア層４４．
クラッド層４５が順次積層形成されている。また４３は
光誘起屈折率変化時１生を有する透明体である。このよ
うに基板４０の一方に角づけすることによっても、第７
図、第８図に示す光スィッチと同様の効果を得ることが
できる。なお上記実施例において光導波路は２個並設す
るものについて説明したが、２個はトを並設するもので
あってもよい。
された例を示している。基板４０の一端を研磨して角づ
けした上にコア層４１．クラッド層４２．コア層４４．
クラッド層４５が順次積層形成されている。また４３は
光誘起屈折率変化時１生を有する透明体である。このよ
うに基板４０の一方に角づけすることによっても、第７
図、第８図に示す光スィッチと同様の効果を得ることが
できる。なお上記実施例において光導波路は２個並設す
るものについて説明したが、２個はトを並設するもので
あってもよい。
また上記実施例（でおいて光信号用の先導波路と励起光
用の光導波路を兼用しているが、光信号用の導波路の他
に励起光用の導波路を併設してもよい。
用の光導波路を兼用しているが、光信号用の導波路の他
に励起光用の導波路を併設してもよい。
以上のようにこの発明の光結合器によれば、基板面上に
、複数の光導波路を並設し隣接する光導波路のコア層間
に挾まれるクラッド層の一部に代えて、光誘起屈折率変
化特性を持つ透明体を形成し、この透明体に励起光を照
射して隣接する光導波路を光学的に結合するものである
から、これを光方向性結合器や光スィッチとして適用す
れば光結合器そのものを光方向性結合器や光スィッチと
して機能させ得るので、小形化が可能であるとともに、
アレイ化も可能であり光ＩＣ回路の機能素子として利用
できる。
、複数の光導波路を並設し隣接する光導波路のコア層間
に挾まれるクラッド層の一部に代えて、光誘起屈折率変
化特性を持つ透明体を形成し、この透明体に励起光を照
射して隣接する光導波路を光学的に結合するものである
から、これを光方向性結合器や光スィッチとして適用す
れば光結合器そのものを光方向性結合器や光スィッチと
して機能させ得るので、小形化が可能であるとともに、
アレイ化も可能であり光ＩＣ回路の機能素子として利用
できる。
第１図は従来の光方向性結合器を示す図、第２図は従来
のプリズム結合法を用いた光スィッチを示す図、第３図
はこの発明の一実施例を示す光方向性結合器の断面図、
第４図は第３図実施例に使用される光誘起屈折率変化特
性を持つ透明体の屈折率変化特性を示す図、第５図はこ
の発明の池の実施例を示す光方向性結合器の平面図、第
６図は第５図の光方向性結合器の断面図、第７図、第８
図、第９図はそれぞれこの発明の他の実施例であ。 る光スィッチを示す図である。 １０・２０・３０；基板、 １１・１４・２１・２４
・５１・３４・４１・４４蓚コア層。 １２・１５・２２・２５・４２・４５；クラッド層、
１３・２６・５６・４３ｉ光誘起屈折率変化特性を持つ
透明体。 特許出願人 立石電機株式会社代理人 弁理士
中 村 茂 信 第 １ 記 （Ａ） ’１１２１１ １１！！３ 図 ・ 笥 ４ 図 箆 ５ 図 隻 ６ 図 Ｊ４゜ ｌ１８９ 聞
のプリズム結合法を用いた光スィッチを示す図、第３図
はこの発明の一実施例を示す光方向性結合器の断面図、
第４図は第３図実施例に使用される光誘起屈折率変化特
性を持つ透明体の屈折率変化特性を示す図、第５図はこ
の発明の池の実施例を示す光方向性結合器の平面図、第
６図は第５図の光方向性結合器の断面図、第７図、第８
図、第９図はそれぞれこの発明の他の実施例であ。 る光スィッチを示す図である。 １０・２０・３０；基板、 １１・１４・２１・２４
・５１・３４・４１・４４蓚コア層。 １２・１５・２２・２５・４２・４５；クラッド層、
１３・２６・５６・４３ｉ光誘起屈折率変化特性を持つ
透明体。 特許出願人 立石電機株式会社代理人 弁理士
中 村 茂 信 第 １ 記 （Ａ） ’１１２１１ １１！！３ 図 ・ 笥 ４ 図 箆 ５ 図 隻 ６ 図 Ｊ４゜ ｌ１８９ 聞
Claims (2)
- （１）基板面上に、コア層およびクラッド層よシなる複
数の光導波路を並設し、隣接する光導波路のコア層間に
挾まれるクラッド層の一部に代えて、光誘起屈折率変化
特性を持つ透明体を形成し、この誘明体に励起光を照射
して、隣接する光導波路を光学的に結合することを特徴
とする光結合器。 - （２）前記並設される光導波路の少なくとも一方に。 屈曲部を設けこの屈曲部を含んで前記透明体を形成して
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光結
合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10856481A JPS5810705A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 光結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10856481A JPS5810705A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 光結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5810705A true JPS5810705A (ja) | 1983-01-21 |
Family
ID=14488017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10856481A Pending JPS5810705A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 光結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5810705A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100395490B1 (ko) * | 2001-03-27 | 2003-08-25 | 한국전자통신연구원 | 높은 소멸비와 매우 짧은 길이를 가지는 두 개의 영역으로구성된 수직 방향성 결합기 스위치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5177259A (ja) * | 1974-08-08 | 1976-07-05 | Int Standard Electric Corp | |
| JPS5298459A (en) * | 1976-02-13 | 1977-08-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light logic element |
-
1981
- 1981-07-10 JP JP10856481A patent/JPS5810705A/ja active Pending
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