JPS62145224A - 光導波路素子 - Google Patents
光導波路素子Info
- Publication number
- JPS62145224A JPS62145224A JP60286057A JP28605785A JPS62145224A JP S62145224 A JPS62145224 A JP S62145224A JP 60286057 A JP60286057 A JP 60286057A JP 28605785 A JP28605785 A JP 28605785A JP S62145224 A JPS62145224 A JP S62145224A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- refractive index
- waveguides
- optical waveguide
- light
- 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
- G02F1/13—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 liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/1326—Liquid crystal optical waveguides or liquid crystal cells specially adapted for gating or modulating between optical waveguides
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Optical Integrated Circuits (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】
産業上の利用分野
本発明は光通信および光情報処理の分野において使用さ
れる光導波路素子に関するものである。
れる光導波路素子に関するものである。
従来の技術
光導波路素子の代表例として方向性結合器を利用したも
のがある。この素子は２本の近接した光導波路で構成さ
れており、また各導波路は伝搬定数を変化すべき手段が
設けられている。ここで素子の長さは完全結合長り。に
なるべく設計されているのが普通である。完全結合長と
は、一方の導波路に光を入射した時、出力端側では他方
の導波路からのみ光が出射するような長さである。つぎ
に（たとえば電気光学効果を用いて）２つの導波路間に
伝搬定数の差を作ることにより光のスイッチングが実現
される。この他にも内部全対型の光スィッチなどが考案
されている。
のがある。この素子は２本の近接した光導波路で構成さ
れており、また各導波路は伝搬定数を変化すべき手段が
設けられている。ここで素子の長さは完全結合長り。に
なるべく設計されているのが普通である。完全結合長と
は、一方の導波路に光を入射した時、出力端側では他方
の導波路からのみ光が出射するような長さである。つぎ
に（たとえば電気光学効果を用いて）２つの導波路間に
伝搬定数の差を作ることにより光のスイッチングが実現
される。この他にも内部全対型の光スィッチなどが考案
されている。
発明が解決しようとする問題点
しかし実際には導波路の屈折率変動、導波路作製誤差等
により素子長を完全結合長に制御することが非常に困難
である。また従来の光導波素子はＬｉＮｂ０．や化合物
半導体を用いて作製されているが、それらの電気光学定
数が小さいため、素子の高性能化や素子作製後の微調整
が困難であった。
により素子長を完全結合長に制御することが非常に困難
である。また従来の光導波素子はＬｉＮｂ０．や化合物
半導体を用いて作製されているが、それらの電気光学定
数が小さいため、素子の高性能化や素子作製後の微調整
が困難であった。
本発明はこのような欠点を除去するため屈折率制御範囲
の大きい液晶を利用した光導波路素子である。
の大きい液晶を利用した光導波路素子である。
問題点を解決するための手段
電気的に屈折率制御可能な液晶を近接並置された２つの
凸型光導波路間の凹部に満たすことにより、両溝波路間
の光の分布を制御する。またこの液晶に電界を印加する
だめの手段として凸型導波路側面に電極を構成している
。ここで用いる液晶は正の誘電異方性を有し、電界方向
に対し電圧無印加時に垂直に分子配列されているもので
ある。
凸型光導波路間の凹部に満たすことにより、両溝波路間
の光の分布を制御する。またこの液晶に電界を印加する
だめの手段として凸型導波路側面に電極を構成している
。ここで用いる液晶は正の誘電異方性を有し、電界方向
に対し電圧無印加時に垂直に分子配列されているもので
ある。
作用
２つの光導波路結合部に液晶を配置し、その屈折率を変
化させることにより導波路間の結合度合が変化する。す
なわち液晶の屈折率が高くなると各導波路からの光のし
み出しが大きくなり、導波路間の相互作用が大きくなる
。これは液晶の屈折率が低い場合に比べ２つの導波路間
隔が狭くなったのと同じ効果を生む。この場合本発明の
光導波素子の完全結合長は短かくなる。また逆に液晶の
屈折率が小さい場合は、同様の原理より完全結合長は長
くなる。このように液晶の屈折率をバイアス電圧により
変化させることが可能となり素子性能の向上が期待でき
る。また液晶は通常の誘電体結晶に比べ大きな電界によ
り屈折率変化が期待でき、この特性を近接並置された凸
型導波素子に適用することにより、たとえば全反射型光
スイッチ等の構成も可能となる。
化させることにより導波路間の結合度合が変化する。す
なわち液晶の屈折率が高くなると各導波路からの光のし
み出しが大きくなり、導波路間の相互作用が大きくなる
。これは液晶の屈折率が低い場合に比べ２つの導波路間
隔が狭くなったのと同じ効果を生む。この場合本発明の
光導波素子の完全結合長は短かくなる。また逆に液晶の
屈折率が小さい場合は、同様の原理より完全結合長は長
くなる。このように液晶の屈折率をバイアス電圧により
変化させることが可能となり素子性能の向上が期待でき
る。また液晶は通常の誘電体結晶に比べ大きな電界によ
り屈折率変化が期待でき、この特性を近接並置された凸
型導波素子に適用することにより、たとえば全反射型光
スイッチ等の構成も可能となる。
実施例
第１図は本発明の実施例を示す光導波路素子の構造図で
ある。１はｎ型半導体基板、２は光導波層、３はショッ
トキー電極、４は絶縁膜、５は液晶制御電極、６は基板
側オーミック電極、７は液晶制御用電源、８は光導波路
制御電源、９は液晶の屈折率変化に伴ない実効的屈折率
変化が生じる導波路結合部、１０は液晶である。ここで
使用する半導体材料はＧａＡｓ 、 ＩｎＰ等の化合物
半導体であるがこれらのみに限定するものではない。
ある。１はｎ型半導体基板、２は光導波層、３はショッ
トキー電極、４は絶縁膜、５は液晶制御電極、６は基板
側オーミック電極、７は液晶制御用電源、８は光導波路
制御電源、９は液晶の屈折率変化に伴ない実効的屈折率
変化が生じる導波路結合部、１０は液晶である。ここで
使用する半導体材料はＧａＡｓ 、 ＩｎＰ等の化合物
半導体であるがこれらのみに限定するものではない。
第１図は方向性結合器型光スイッチに本発明を適用した
ものである。片方の導波路にＴＥモードの導波光が励振
するように入射された光（Ｐｉｎ）は導波路間の結合に
よりＰｌおよびＰ２ として出力側で観測されるが通
常、ショットキー電極３にバイアスを加えない場合は、
Ｐｌはほとんど零になるように素子長（完全結合長）を
選ぶ。しかしこの完全結合長に素子長を制御するのは非
常に困難である。そこで図に示すように凸型光導波路間
に液晶１ｏを配置することによりこの完全結合長の電気
的制御が可能となる。この様子を第２図を用いて説明す
る。第２図において第１図と同一のものには同一番号を
付している。ここで液晶１゜は正の誘電異方性を有し、
第２図ａに示すように液晶制御電源７が接続されていな
い時は分子配列が光の進行方向に配列されている。ここ
でＴＥモードの光に対する液晶１ｏの屈折率は比較的小
さく導波路間の結合も小さくなり完全結合長は比較的長
いものである。
ものである。片方の導波路にＴＥモードの導波光が励振
するように入射された光（Ｐｉｎ）は導波路間の結合に
よりＰｌおよびＰ２ として出力側で観測されるが通
常、ショットキー電極３にバイアスを加えない場合は、
Ｐｌはほとんど零になるように素子長（完全結合長）を
選ぶ。しかしこの完全結合長に素子長を制御するのは非
常に困難である。そこで図に示すように凸型光導波路間
に液晶１ｏを配置することによりこの完全結合長の電気
的制御が可能となる。この様子を第２図を用いて説明す
る。第２図において第１図と同一のものには同一番号を
付している。ここで液晶１゜は正の誘電異方性を有し、
第２図ａに示すように液晶制御電源７が接続されていな
い時は分子配列が光の進行方向に配列されている。ここ
でＴＥモードの光に対する液晶１ｏの屈折率は比較的小
さく導波路間の結合も小さくなり完全結合長は比較的長
いものである。
しかし同図すに示すように液晶制御電源７をＯＮにする
と液晶分子配列は電界に対し平行となり、この場合の液
晶の屈折率は同図すのそれより大きくなる。この際液晶
の屈折率の変化は、適当な材料を選ぶことにより１．４
から１．８程度までの〜Ｑ・４の変化が実現でき、この
値は化合物半導体や、誘電体のそれが１０−３〜１０−
４オーダであることを考えると非常に大きなものといえ
る。このような状態では導波路結合部９における実効的
屈折率は大きくなり、したがって完全結合長は短かくな
る。これらの様子を第３図に示す。第３図はＰ２のパワ
ーの素子長依存性を示したものである。
と液晶分子配列は電界に対し平行となり、この場合の液
晶の屈折率は同図すのそれより大きくなる。この際液晶
の屈折率の変化は、適当な材料を選ぶことにより１．４
から１．８程度までの〜Ｑ・４の変化が実現でき、この
値は化合物半導体や、誘電体のそれが１０−３〜１０−
４オーダであることを考えると非常に大きなものといえ
る。このような状態では導波路結合部９における実効的
屈折率は大きくなり、したがって完全結合長は短かくな
る。これらの様子を第３図に示す。第３図はＰ２のパワ
ーの素子長依存性を示したものである。
今実際の素子長をＬとする。その時素子の完全結合長が
ＬＯであり、Ｌよりも長いと仮定する。この状態を図中
の実線で示す。このような素子において液晶１０に電圧
を印加することにより、破線で示すように完全結合長に
制御可能となる。以上のように素子長を完全結合長より
少し短かめに設計することによりその結合長を液晶２１
０により制御が可能となる。これは特に光集積回路等の
ように多くの素子が存在する場合特に有効と考えられる
。
ＬＯであり、Ｌよりも長いと仮定する。この状態を図中
の実線で示す。このような素子において液晶１０に電圧
を印加することにより、破線で示すように完全結合長に
制御可能となる。以上のように素子長を完全結合長より
少し短かめに設計することによりその結合長を液晶２１
０により制御が可能となる。これは特に光集積回路等の
ように多くの素子が存在する場合特に有効と考えられる
。
また図では示していないが、液晶充填後、液晶が流れ出
ないように光導波路凸部作製法と同じ方法で凸部を作成
しこれにより液晶を囲み、さらに上部はガラス板等によ
り密封をする必要がある。
ないように光導波路凸部作製法と同じ方法で凸部を作成
しこれにより液晶を囲み、さらに上部はガラス板等によ
り密封をする必要がある。
ここで本来の信号光が導波する光導波路１１４ζ以外に
形成さｔｚた凸ｒ’（＜に光がス、１７波しないよう凸
導彼路どうしの交叉部をＹ合波構成にする。
形成さｔｚた凸ｒ’（＜に光がス、１７波しないよう凸
導彼路どうしの交叉部をＹ合波構成にする。
発明の効果
液晶の大きな屈折率変化を利用することにより、先導波
素子の特性を広い範囲でｆｌｉＩｔ御できる。また凸型
光導波路を用いることにより液晶を安定に保持すること
が可能となり、素子の安定な動作が可能となる。
素子の特性を広い範囲でｆｌｉＩｔ御できる。また凸型
光導波路を用いることにより液晶を安定に保持すること
が可能となり、素子の安定な動作が可能となる。
萬１図は本発明の一実施例を示す光導波路素子の斜視図
、第２図は素子の結合長制御の原理を示す素子断面図、
第３図は結合長の変化を示す図である。 １ ・・・・半導体結晶基板、２・・・・・・半導体光
導波層、３・・・・・ショットキー電極、４・・・・・
・絶縁膜、５・・・・・・１夜晶１７１Ｉ龍ｊ電極、６
・・・・・・オーミック電極、７・・・・・・液晶！ｔ
ｉ制御電源、８・・・・・・光導波路制御電源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 Ｌ Ｌθ
、第２図は素子の結合長制御の原理を示す素子断面図、
第３図は結合長の変化を示す図である。 １ ・・・・半導体結晶基板、２・・・・・・半導体光
導波層、３・・・・・ショットキー電極、４・・・・・
・絶縁膜、５・・・・・・１夜晶１７１Ｉ龍ｊ電極、６
・・・・・・オーミック電極、７・・・・・・液晶！ｔ
ｉ制御電源、８・・・・・・光導波路制御電源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 Ｌ Ｌθ
Claims (3)
- （１）少なくとも一部が互いに平行な２本の凸型形状を
もった光導波路が近接並置されており、上記２本の導波
路間に形成されるくぼんだ領域が液晶で満たされている
ことを特徴とする光導波路素子。 - （２）液晶に電界が印加できるように電極を具備してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波
路素子。 - （３）液晶が正の誘電異方性をもち電圧無印加時に電界
方向に対し垂直に分子配列されていることを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の光導波路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60286057A JPS62145224A (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 光導波路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60286057A JPS62145224A (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 光導波路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62145224A true JPS62145224A (ja) | 1987-06-29 |
Family
ID=17699397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60286057A Pending JPS62145224A (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 光導波路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62145224A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002103443A1 (fr) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Nemoptic | Dispositif electrooptique, formant notamment commutateur, a base de cristaux liquides |
-
1985
- 1985-12-19 JP JP60286057A patent/JPS62145224A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002103443A1 (fr) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Nemoptic | Dispositif electrooptique, formant notamment commutateur, a base de cristaux liquides |
| US6959124B2 (en) | 2001-06-15 | 2005-10-25 | Nemoptic | Liquid crystal-based electro-optical device forming, in particular, a switch |
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