JPS58107512A - 光制御フアイバ素子 - Google Patents
光制御フアイバ素子Info
- Publication number
- JPS58107512A JPS58107512A JP56207815A JP20781581A JPS58107512A JP S58107512 A JPS58107512 A JP S58107512A JP 56207815 A JP56207815 A JP 56207815A JP 20781581 A JP20781581 A JP 20781581A JP S58107512 A JPS58107512 A JP S58107512A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- optical
- optical fiber
- light
- refractive index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0147—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on thermo-optic effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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】
本発明は、光ファイバを熱的に制御することにより、フ
ァイバの透過光量を変化させることの出来る全く針し光
変調素子に関する。
ァイバの透過光量を変化させることの出来る全く針し光
変調素子に関する。
光シャッタを含め、光強度を信号によって制御するため
の光変調素子は光通信その他の分野において、最近急激
に開発が進められてきている。従来の光変調素子はガド
リニウム−鉄ガーネット （Ｇｄｓ −ｘ Ｂｉｘ Ｆ
ｅ５−ｙ Ｇａｙ ０１２） Ｑｉ結晶またはエピタキ
シャルフィルムを磁界中に置き７アレデー効果を利用し
て光を制御するものや、ＰＬＺＴ板に電界を作用させた
ときく生ずるケル効果を利用して光を制御するものが多
く用ａられている・ しかし、これらの光変調素子は、光変調器を組立てるに
嶺り、偏光子、検光“子を必要とする他、大面積の素子
の製作が現在つとこる不可能であり、曲者は補装置・度
より高い！度の下でｌｏ ｏ Ｑｅ楊変の磁界をかける
必要があり、後者も８０〜２５０ｖと駆辿電圧が高いと
いう欠点を有する。
の光変調素子は光通信その他の分野において、最近急激
に開発が進められてきている。従来の光変調素子はガド
リニウム−鉄ガーネット （Ｇｄｓ −ｘ Ｂｉｘ Ｆ
ｅ５−ｙ Ｇａｙ ０１２） Ｑｉ結晶またはエピタキ
シャルフィルムを磁界中に置き７アレデー効果を利用し
て光を制御するものや、ＰＬＺＴ板に電界を作用させた
ときく生ずるケル効果を利用して光を制御するものが多
く用ａられている・ しかし、これらの光変調素子は、光変調器を組立てるに
嶺り、偏光子、検光“子を必要とする他、大面積の素子
の製作が現在つとこる不可能であり、曲者は補装置・度
より高い！度の下でｌｏ ｏ Ｑｅ楊変の磁界をかける
必要があり、後者も８０〜２５０ｖと駆辿電圧が高いと
いう欠点を有する。
一方、光ファイバは、細径、軽量、町とう性電気絶縁性
、無誘導比、耐火耐水性、耐腐蝕注広帯域註の池に、最
近で′Ｆｉ低損失比など、他（け見られない数々■優れ
た％曲を育しており、通信分野ばかりでなく、ｆ、に４
Ｏ多くの分野でそθ利用が１まかられ２つある。
、無誘導比、耐火耐水性、耐腐蝕注広帯域註の池に、最
近で′Ｆｉ低損失比など、他（け見られない数々■優れ
た％曲を育しており、通信分野ばかりでなく、ｆ、に４
Ｏ多くの分野でそθ利用が１まかられ２つある。
しかし、従来の利用例は光の導波路としてυ利用のみで
あり、導波光を変調する場合には一１ファイバ外に取出
して変調し、場合によっては変調光をもう−１光ファイ
バに入射させなければならないという欠点を有していた
。
あり、導波光を変調する場合には一１ファイバ外に取出
して変調し、場合によっては変調光をもう−１光ファイ
バに入射させなければならないという欠点を有していた
。
本発明は、光７フイパの外１１１１ｒＩｉに微少発熱体
を設け、温度変化による光ファイバのクラツド部の屈折
率を変化させることにより、コア部からの光の漏れを生
じさせることにより、極めて簡略な構造によってファイ
バの伝搬光鎗を変化サセて光変調素子の機能を持たせる
ことが出来友もっである− 以下ｖＩ！施例により絆細に説明をする。
を設け、温度変化による光ファイバのクラツド部の屈折
率を変化させることにより、コア部からの光の漏れを生
じさせることにより、極めて簡略な構造によってファイ
バの伝搬光鎗を変化サセて光変調素子の機能を持たせる
ことが出来友もっである− 以下ｖＩ！施例により絆細に説明をする。
光ファイバは、そＩＩ）構造から大きく分けて２つのタ
イプに分類することが出来る。第１図に７ドすようｖｃ
＠折率が階段状に変化しているステップ型元ファイバう
りと屈折率が半部方向に放物線状Ｋｆ化しているグレー
ディッド型７アイパ＋、１））であるが、何れにしても
コアと呼ばれるファイバ中心ｔｉｌｌの屈折率をクラッ
ドと呼ばれる外周ｍＬ２Ｄ＠折率よりわずか（０，１〜
１％）に筒＜シてあり、光波はコア部分にとじ込められ
て伝搬する。
イプに分類することが出来る。第１図に７ドすようｖｃ
＠折率が階段状に変化しているステップ型元ファイバう
りと屈折率が半部方向に放物線状Ｋｆ化しているグレー
ディッド型７アイパ＋、１））であるが、何れにしても
コアと呼ばれるファイバ中心ｔｉｌｌの屈折率をクラッ
ドと呼ばれる外周ｍＬ２Ｄ＠折率よりわずか（０，１〜
１％）に筒＜シてあり、光波はコア部分にとじ込められ
て伝搬する。
構成＠′科υ点から誉れは、石莢系元ファイバ多成分系
光ファイバ、プラスチッククラッド光フアイバ外に分け
られるが、本発明では石英系党ファイバを使用する。石
英系元ファイバではコアはＧｅＯ２、Ｐ２・０５等をド
ープした石英ガラス。
光ファイバ、プラスチッククラッド光フアイバ外に分け
られるが、本発明では石英系党ファイバを使用する。石
英系元ファイバではコアはＧｅＯ２、Ｐ２・０５等をド
ープした石英ガラス。
クラッドはＢ２Ｏ５等をドープした石英ガラスが用いら
れる。
れる。
コアの屈折率をｎｏ％クラッドの屈折率をｎｃとすると
そＯ屈折率差Δは ｎ。
そＯ屈折率差Δは ｎ。
で定義される。上記のようにΔは通常α１〜ｌ優に選ば
れる０今、Δ＝ ０． Ｕ Ｕ ５、ｎｏ＝ １．４６
０の石英ファイバでは、ｎ（！−１，４５３となり、５ コアとクラッドの屈折率差はｌＯ〜１０ Ｏオーダー
となる。
れる０今、Δ＝ ０． Ｕ Ｕ ５、ｎｏ＝ １．４６
０の石英ファイバでは、ｎ（！−１，４５３となり、５ コアとクラッドの屈折率差はｌＯ〜１０ Ｏオーダー
となる。
ところで、ガラス等■誘電体媒質においては、屈折率が
温［Ｋよって変化し、０〜１００℃υ温１範囲では、ガ
ラスでは１Ｏ−５℃変化する。
温［Ｋよって変化し、０〜１００℃υ温１範囲では、ガ
ラスでは１Ｏ−５℃変化する。
第２図に石英ガラスの屈折率の温直依存注を示す。これ
（よれば室温から３００℃へ加熱することで、４Ｘ１（
Ｊ の屈折率変化が生ずることがわかる口従って、ク
ラッドにこの程度υ墨変変化を与えるとその屈折率はほ
ぼコアＯ屈折率と等しくなる。このような条件下では光
ファイバのコア内を伝搬する導波光はコア部分にとじ込
められて伝搬することができなくなり、クラッド部へも
れるようになる。クラッド部へもれた光は、クラッドｉ
！！面で反射されたとしても再びコア中り導波光となる
ことはなく、光フアイバ外へ゛出射してゆく。従って、
光７アイパの１部に加熱部を設け、入力信号に従ってフ
ァイバを加熱すれば、加熱に伴って導波光強度が減少す
るＯで光スィッチ或は光変調素子として利用することが
出来る。
（よれば室温から３００℃へ加熱することで、４Ｘ１（
Ｊ の屈折率変化が生ずることがわかる口従って、ク
ラッドにこの程度υ墨変変化を与えるとその屈折率はほ
ぼコアＯ屈折率と等しくなる。このような条件下では光
ファイバのコア内を伝搬する導波光はコア部分にとじ込
められて伝搬することができなくなり、クラッド部へも
れるようになる。クラッド部へもれた光は、クラッドｉ
！！面で反射されたとしても再びコア中り導波光となる
ことはなく、光フアイバ外へ゛出射してゆく。従って、
光７アイパの１部に加熱部を設け、入力信号に従ってフ
ァイバを加熱すれば、加熱に伴って導波光強度が減少す
るＯで光スィッチ或は光変調素子として利用することが
出来る。
上記の加熱部は、光ファイバの外側に発熱体たとえば電
気抵抗体薄膜を真空蒸着やスパッタリングによって形成
することによって作ることが出来る。Ｎｉ −Ｃｒ 、
Ｔａ２Ｎ ％Ｔａ −８１系％Ｔａ−８田系勢種々の材
料がこの目的に利用出来るが、薄膜だけでなく、ＲｕＯ
２などの１膜抵抗でもさしつかえない・このような抵抗
体２をフォトエツチング法等により、１１３図に示すよ
うにファイバｌの片側ｒＭ（勾または全外周（ｂ）に選
択的に設け、数百ないし数にΩの抵抗素子とする。この
抵抗素子は電流パルスによって発熱するが、数μ３〜数
ｍ５ｆ）電流パルスによって３００℃〜５００℃に昇温
させることが可能である。こ０昇温によりクラッド部が
加熱され、上記のように光フアイバ内を導波していた光
が外部にもれ。
気抵抗体薄膜を真空蒸着やスパッタリングによって形成
することによって作ることが出来る。Ｎｉ −Ｃｒ 、
Ｔａ２Ｎ ％Ｔａ −８１系％Ｔａ−８田系勢種々の材
料がこの目的に利用出来るが、薄膜だけでなく、ＲｕＯ
２などの１膜抵抗でもさしつかえない・このような抵抗
体２をフォトエツチング法等により、１１３図に示すよ
うにファイバｌの片側ｒＭ（勾または全外周（ｂ）に選
択的に設け、数百ないし数にΩの抵抗素子とする。この
抵抗素子は電流パルスによって発熱するが、数μ３〜数
ｍ５ｆ）電流パルスによって３００℃〜５００℃に昇温
させることが可能である。こ０昇温によりクラッド部が
加熱され、上記のように光フアイバ内を導波していた光
が外部にもれ。
出射端で光の強度を観測すると、第４図に示すように電
流パルスに応じて光強度が変化するυが見られる。すな
わち、電流信号に応じた光ＯＯＮ、ＯＦＦが可能になる
。ファイバーには多モードファイバと墜−モードファイ
バがあり、多モードファイバではコア部が６０虜前後、
−一モードファイバでは５ＩＪｘｎ 前後υものが多く
、クラツド径は１５０ＩＩｍ が典型値であるが、何れ
にしても熱容量は十分に少さく、光の応答は１ ｍｍ
以下にすることが可能である。
流パルスに応じて光強度が変化するυが見られる。すな
わち、電流信号に応じた光ＯＯＮ、ＯＦＦが可能になる
。ファイバーには多モードファイバと墜−モードファイ
バがあり、多モードファイバではコア部が６０虜前後、
−一モードファイバでは５ＩＪｘｎ 前後υものが多く
、クラツド径は１５０ＩＩｍ が典型値であるが、何れ
にしても熱容量は十分に少さく、光の応答は１ ｍｍ
以下にすることが可能である。
第５図は上記のような光ファイバを複数個差べて光スイ
ツチアレイを構暉したガである。ファイバｌをヒートシ
ンクとして作用する基板３上に配列し、その各々に独立
に抵抗素子２を設けることにより、任意のファイバを選
択的に制御することが出来る。場合により、一括して抵
抗体を設けることも出来るが、この場合には総てのファ
イバを同時に作動させることとなる。
ツチアレイを構暉したガである。ファイバｌをヒートシ
ンクとして作用する基板３上に配列し、その各々に独立
に抵抗素子２を設けることにより、任意のファイバを選
択的に制御することが出来る。場合により、一括して抵
抗体を設けることも出来るが、この場合には総てのファ
イバを同時に作動させることとなる。
なか、上記実施例では抵抗体に通電して発熱させている
が、例えば吸収率の高い物質Ｏ薄膜を設け、光の吸収に
よって昇温させる等、適宜の他の形式の加熱体を配設し
てもよいことは云うまでもない。
が、例えば吸収率の高い物質Ｏ薄膜を設け、光の吸収に
よって昇温させる等、適宜の他の形式の加熱体を配設し
てもよいことは云うまでもない。
以上説明したように、本発明は光ファイバの貴重または
外周面に力ａ熱素子を形成するだけなυで、素子ＤＩＩ
Ｉ成が簡単で、作製が容易であるだけでなく、光変調器
とする場合もファイバの導波光を外部に−［９抄出して
ＫＭする必要もなく、光フアイバ以外に例えば偏光板等
の他の光学素子を必要としない。更にファイバそのもの
が導波路なので、従来のように外部に導波路を作って光
質１ｌＩ１１を構成する必要もないので。
外周面に力ａ熱素子を形成するだけなυで、素子ＤＩＩ
Ｉ成が簡単で、作製が容易であるだけでなく、光変調器
とする場合もファイバの導波光を外部に−［９抄出して
ＫＭする必要もなく、光フアイバ以外に例えば偏光板等
の他の光学素子を必要としない。更にファイバそのもの
が導波路なので、従来のように外部に導波路を作って光
質１ｌＩ１１を構成する必要もないので。
非常に簡便な光スィッチを提供することができる０また
。素子は極めて小型なので、複数のファイバを合わせる
ことにより、光シヤツタアレイとしても使用出来るなど
％従来のも０Ｋｆｆｆを見ない光変調器として光通信分
野をはじめ広い応用分野を持つもっである。
。素子は極めて小型なので、複数のファイバを合わせる
ことにより、光シヤツタアレイとしても使用出来るなど
％従来のも０Ｋｆｆｆを見ない光変調器として光通信分
野をはじめ広い応用分野を持つもっである。
第１図は光ファイバの構造説明図、第２図はファイバ材
料Ｉｌ）温度−屈折率変化曲線、第３図はこの発明υ光
制御ファイバの実施例の斜視図第４図はそＯ作動状況の
説明図、ＩＭ５図は光スイツチアレイの構成概念図であ
る。 １：光ファイバ ２：発熱抵抗体 ３：基板特許出願人
陳式会仕 リコー
料Ｉｌ）温度−屈折率変化曲線、第３図はこの発明υ光
制御ファイバの実施例の斜視図第４図はそＯ作動状況の
説明図、ＩＭ５図は光スイツチアレイの構成概念図であ
る。 １：光ファイバ ２：発熱抵抗体 ３：基板特許出願人
陳式会仕 リコー
Claims (1)
- 光ファイバの外周面上に加熱体を設けたことを４Ｉ徴と
する光−御ファイバ素子
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56207815A JPS58107512A (ja) | 1981-12-22 | 1981-12-22 | 光制御フアイバ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56207815A JPS58107512A (ja) | 1981-12-22 | 1981-12-22 | 光制御フアイバ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58107512A true JPS58107512A (ja) | 1983-06-27 |
Family
ID=16545959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56207815A Pending JPS58107512A (ja) | 1981-12-22 | 1981-12-22 | 光制御フアイバ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58107512A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60260017A (ja) * | 1984-06-07 | 1985-12-23 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光変調素子 |
| JPS6247620A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-03-02 | Nec Corp | 導波型光スイツチ |
| JPS6249129U (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-26 |
-
1981
- 1981-12-22 JP JP56207815A patent/JPS58107512A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60260017A (ja) * | 1984-06-07 | 1985-12-23 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光変調素子 |
| JPS6247620A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-03-02 | Nec Corp | 導波型光スイツチ |
| JPS6249129U (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-26 |
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