JPS6259933A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
- Publication number
- JPS6259933A JPS6259933A JP60199328A JP19932885A JPS6259933A JP S6259933 A JPS6259933 A JP S6259933A JP 60199328 A JP60199328 A JP 60199328A JP 19932885 A JP19932885 A JP 19932885A JP S6259933 A JPS6259933 A JP S6259933A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- thin film
- waveguide
- optical switch
- 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
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、光通信、光応用計測あるいは光情報処理等に
使用する光・スイッチに関する。
使用する光・スイッチに関する。
（従来の技術）
近年、光フアイバ通信における計測等において、光路を
切換える光スイッチが重要な役割を担って研究開発が活
発である。なかでも、導波路型の光スイッチは数ＧＨｚ
以上の高速切換に応答可能な素子として関心が集まって
おり、特にＴＩＲ（内部全反射型）と呼ばれている、導
波路型の光スイッチは小形で高速性に富む特性を有し脚
光を浴びている。
切換える光スイッチが重要な役割を担って研究開発が活
発である。なかでも、導波路型の光スイッチは数ＧＨｚ
以上の高速切換に応答可能な素子として関心が集まって
おり、特にＴＩＲ（内部全反射型）と呼ばれている、導
波路型の光スイッチは小形で高速性に富む特性を有し脚
光を浴びている。
第２図はそのような、光スイッチの従来の例を平面的に
示すものであり、基板上に形成した電気光学効果を有す
る透明薄膜２１上に、交差光導波路２２を設け、その上
に屈折率の低いバッファ層を介して制御電極２３が形成
されている。リッツ型の交差光導波路２２は、入力光導
波路２２ａとその出力光導波路２２ｂ 、２２ｃからな
る。制御を極２３に制御電圧を印加しない場合、光ファ
イバ２４から入力光導波路２２ａに結合される光波ｔ１
は直進し、出力光導波路２２ｂを経て光ファイバ２５に
結合される。制御電圧が印加されると光波ｔ１は制御電
極２３に基づき、電気光学効果により出力光導波路２２
ｃを伝播し、光ファイバ２６に光波ｔ２として結合され
る。
示すものであり、基板上に形成した電気光学効果を有す
る透明薄膜２１上に、交差光導波路２２を設け、その上
に屈折率の低いバッファ層を介して制御電極２３が形成
されている。リッツ型の交差光導波路２２は、入力光導
波路２２ａとその出力光導波路２２ｂ 、２２ｃからな
る。制御を極２３に制御電圧を印加しない場合、光ファ
イバ２４から入力光導波路２２ａに結合される光波ｔ１
は直進し、出力光導波路２２ｂを経て光ファイバ２５に
結合される。制御電圧が印加されると光波ｔ１は制御電
極２３に基づき、電気光学効果により出力光導波路２２
ｃを伝播し、光ファイバ２６に光波ｔ２として結合され
る。
このようにして第２図構成の光スイッチは、光ファイバ
２４から印加される光波ｔ１を光ファイバ２５．２６に
切換入力するスイッチ動作をする（たとえば、特開昭５
９−１１３３１８号）。
２４から印加される光波ｔ１を光ファイバ２５．２６に
切換入力するスイッチ動作をする（たとえば、特開昭５
９−１１３３１８号）。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記した従来の光スイッチは光入力部の
、光ファイバ２４と入力光導波路２２ａとの間の結合部
で授受される光波ｔ１ば、光結合効率がηが完全に１で
はないため、入力光導波路２２ａ以外にも伝播し、光波
ｔ′１が発生する。光波ｔ′１は光出力部の光ファイ・
ぐ２５にも伝送され、消光比あるいは分岐比を低下させ
る欠点があった。
、光ファイバ２４と入力光導波路２２ａとの間の結合部
で授受される光波ｔ１ば、光結合効率がηが完全に１で
はないため、入力光導波路２２ａ以外にも伝播し、光波
ｔ′１が発生する。光波ｔ′１は光出力部の光ファイ・
ぐ２５にも伝送され、消光比あるいは分岐比を低下させ
る欠点があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、上述の従来の光スイッチの欠点に鑑み、基板
上に形成した電気光学効果を有する透明薄膜上に、透明
誘電体薄膜でなるバッファ層と、このバッファ層より高
屈折率の、上記透明薄膜を伝播する導波光の横方向の閉
じ込めを行なうための、交差する光導波路を形成し、そ
の入力端部および出力端部の少なくとも一方の近傍に、
上記のバッファ層よシ高屈折率の導波路プリズムを配置
し、かつ、前記バッファ層上に、光路切換のための制御
電極を設けた光スイッチを提供し、上記の欠点を排除す
るものである。
上に形成した電気光学効果を有する透明薄膜上に、透明
誘電体薄膜でなるバッファ層と、このバッファ層より高
屈折率の、上記透明薄膜を伝播する導波光の横方向の閉
じ込めを行なうための、交差する光導波路を形成し、そ
の入力端部および出力端部の少なくとも一方の近傍に、
上記のバッファ層よシ高屈折率の導波路プリズムを配置
し、かつ、前記バッファ層上に、光路切換のための制御
電極を設けた光スイッチを提供し、上記の欠点を排除す
るものである。
（作用）
本発明は上記の構成により、導波路モード以外の伝播モ
ードの光波を、導波路プリズムにより屈折させ進行方向
を変えることにより、その有害な光波が導波路に入力さ
れず、したがって消光比、分岐比の優れた光スイッチを
形成できる。
ードの光波を、導波路プリズムにより屈折させ進行方向
を変えることにより、その有害な光波が導波路に入力さ
れず、したがって消光比、分岐比の優れた光スイッチを
形成できる。
（実施例）
以下、実施例により図面を用いて本発明の詳細な説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の構成を平面的に示す図であ
る。第１図において基板上に電気光学効果を有する透明
薄膜１１を形成し、透明な誘電体薄膜からなるバッファ
層と、及び前記バッファ層よりも高屈折率の透明誘電体
を薄膜帯状にしたストリップロード１２を、光導波路形
状に配置し、これを上記のバッファ層と透明薄膜１１に
よシ取シ囲んでおり、したがってストリップＯ−１”１
２の真下部分の透明薄膜１１の実効屈折率が高く、光波
ｔの横方向閉じ込めが行なわれるようになされており、
そのため光波ｔはス） ＩＪツブロード１２に沿って導
波される。ここで以下の説明を簡便にするため、ストリ
ップロードを単に光導波路と呼ぶことにする。
る。第１図において基板上に電気光学効果を有する透明
薄膜１１を形成し、透明な誘電体薄膜からなるバッファ
層と、及び前記バッファ層よりも高屈折率の透明誘電体
を薄膜帯状にしたストリップロード１２を、光導波路形
状に配置し、これを上記のバッファ層と透明薄膜１１に
よシ取シ囲んでおり、したがってストリップＯ−１”１
２の真下部分の透明薄膜１１の実効屈折率が高く、光波
ｔの横方向閉じ込めが行なわれるようになされており、
そのため光波ｔはス） ＩＪツブロード１２に沿って導
波される。ここで以下の説明を簡便にするため、ストリ
ップロードを単に光導波路と呼ぶことにする。
しかるとき、光導波路１２は入力光ファイバ１３ａと対
設される入力光導波路１２ａと、入力光ファイバ１３ｂ
と対設される入力光導波路１２ｂとを有し、それらそれ
ぞれの他端部分は出力光導波路１２ｃ１および出力光導
波路１２ｄとなって、出力光ファイバ１４ ａ ｅ １
４ ｂに光学的て結合されている。
設される入力光導波路１２ａと、入力光ファイバ１３ｂ
と対設される入力光導波路１２ｂとを有し、それらそれ
ぞれの他端部分は出力光導波路１２ｃ１および出力光導
波路１２ｄとなって、出力光ファイバ１４ ａ ｅ １
４ ｂに光学的て結合されている。
光波ｔは光導波路１２の真下の部分を導波される。１５
．１６はそれぞれバッファ層より高い屈折率を有する導
波路プリズムで、それぞれ人力光導波路１２ａ、１２ｂ
、および出力光導波路１２ｃ 。
．１６はそれぞれバッファ層より高い屈折率を有する導
波路プリズムで、それぞれ人力光導波路１２ａ、１２ｂ
、および出力光導波路１２ｃ 。
１２ｄの近傍の、電気光学効果を有する透明薄膜１１上
に形成されている。制御電極１７．１７’はギャップ１
８を有してバッファ層を介して光導波路１２の交差部上
に設けられた制御電極であり、ギャッ７’１８は、真下
部分の透明薄膜１１が２ｍの入力および出力光導波路１
２ａないし１２ｄの端部を結ぶ交差線の２等分線上にな
るように配置されている。この制御電極１７．１７’に
電圧を印加することによシ、電気光学効果を有する透明
薄膜１１の光学効果により光スイツチ動作をすることに
なる。
に形成されている。制御電極１７．１７’はギャップ１
８を有してバッファ層を介して光導波路１２の交差部上
に設けられた制御電極であり、ギャッ７’１８は、真下
部分の透明薄膜１１が２ｍの入力および出力光導波路１
２ａないし１２ｄの端部を結ぶ交差線の２等分線上にな
るように配置されている。この制御電極１７．１７’に
電圧を印加することによシ、電気光学効果を有する透明
薄膜１１の光学効果により光スイツチ動作をすることに
なる。
この実施例において、電気光学効果を有する透明薄膜１
１は、ＰＬＺＴ （ん４′力）薄膜を使用した。ただし
、Ｐｂ１−）ｃ／１００ Ｌａｘ／１００（Ｚｒｙ／１
００ Ｔ’ｉｚ／１ｏｏ ）ｊ−ｘ／４０００５ 、
Ｏ≦ｘ、ｙ、ｚ≦１００ 、 ｙ＋ｚ＝ １００である
。
１は、ＰＬＺＴ （ん４′力）薄膜を使用した。ただし
、Ｐｂ１−）ｃ／１００ Ｌａｘ／１００（Ｚｒｙ／１
００ Ｔ’ｉｚ／１ｏｏ ）ｊ−ｘ／４０００５ 、
Ｏ≦ｘ、ｙ、ｚ≦１００ 、 ｙ＋ｚ＝ １００である
。
具体的にはサファイヤ基板上に、ＰＬＺＴ （２ａ４４
ｏｏ）組成のターケ°ットを使用して、ゾレーナ・マグ
ネトロン・スパッタ法により、ＰＬＺＴ薄膜を単結晶成
長させた。膜厚は３５００Ｘであった。ストリップロー
ド（光導波路）１２にはＴａ２Ｏ５をス・セックし、リ
フトオフ法により幅１０ Ｉｎｎ、膜厚２Ｏ０Ｘ、交差
角１°を形成する２×２の、入力または出力光導波路１
２ ａ ＋ １２ ｂ ＊ １２ ｃおよび１２ｄを全
長１５ ｍｍに形成した。
ｏｏ）組成のターケ°ットを使用して、ゾレーナ・マグ
ネトロン・スパッタ法により、ＰＬＺＴ薄膜を単結晶成
長させた。膜厚は３５００Ｘであった。ストリップロー
ド（光導波路）１２にはＴａ２Ｏ５をス・セックし、リ
フトオフ法により幅１０ Ｉｎｎ、膜厚２Ｏ０Ｘ、交差
角１°を形成する２×２の、入力または出力光導波路１
２ ａ ＋ １２ ｂ ＊ １２ ｃおよび１２ｄを全
長１５ ｍｍに形成した。
次ＫＴａ２Ｏ５をス・ゼツタして導波路プリズム１５゜
１６を形成した。光導波路１２との間の最小幅を１０μ
ｍ、同じく光導波路１２との角度を１．３°にしだ。そ
の上にバッファ層を、 Ａｔを添加したＴａ２Ｏ５膜を
ス・母ツタして形成した。膜厚は約１８００Ｘであった
。屈折率はＰＬＺＴ薄膜が２．６ 、 Ｔａ２Ｏ５膜が
２．０８、Ａｔ２ｏ５添加Ｔａ２Ｏ５膜が２．０であっ
た。その上に、４μｍ幅のギャップ１８を設けて、＠１
間、長さ２鳩の平行制御電極１７ 、１７’を交差部中
央に来るようにして、Ａｔによりリフトオフ法で形成し
たＯ 入力光導波路１２ａの一端から１．３μｍの半導体レー
ザ光を入射させて、出力光導波路１２ｃからの光出力を
測定した。その結果、スイッチ電圧３Ｖ、消光比１５ｄ
Ｂが得られた。これは従来のも。
１６を形成した。光導波路１２との間の最小幅を１０μ
ｍ、同じく光導波路１２との角度を１．３°にしだ。そ
の上にバッファ層を、 Ａｔを添加したＴａ２Ｏ５膜を
ス・母ツタして形成した。膜厚は約１８００Ｘであった
。屈折率はＰＬＺＴ薄膜が２．６ 、 Ｔａ２Ｏ５膜が
２．０８、Ａｔ２ｏ５添加Ｔａ２Ｏ５膜が２．０であっ
た。その上に、４μｍ幅のギャップ１８を設けて、＠１
間、長さ２鳩の平行制御電極１７ 、１７’を交差部中
央に来るようにして、Ａｔによりリフトオフ法で形成し
たＯ 入力光導波路１２ａの一端から１．３μｍの半導体レー
ザ光を入射させて、出力光導波路１２ｃからの光出力を
測定した。その結果、スイッチ電圧３Ｖ、消光比１５ｄ
Ｂが得られた。これは従来のも。
のに比べて５ｄＢ以上の改善であり、発生したスラブモ
ードが屈折率の高い導波路プリズム１５．１６により屈
折されて導波路モードへの影響が避けられた結果である
。さらに光ファイバ１３ ａ 、 １３ｂ。
ードが屈折率の高い導波路プリズム１５．１６により屈
折されて導波路モードへの影響が避けられた結果である
。さらに光ファイバ１３ ａ 、 １３ｂ。
１４ａ 、１４ｂを通じての光導波テストでも消光比お
よび分岐比の改善がみられた。以上、本発明を説明した
。上記の実施例では、電気光学材料としてＰＬＺＴ （
２８１０／１００ ’）のターケ９ット組成から得られ
るＰＬＺＴ薄膜によって述べたが、材料として、電気光
学特性を示す全ての組成のものを用いることができる。
よび分岐比の改善がみられた。以上、本発明を説明した
。上記の実施例では、電気光学材料としてＰＬＺＴ （
２８１０／１００ ’）のターケ９ット組成から得られ
るＰＬＺＴ薄膜によって述べたが、材料として、電気光
学特性を示す全ての組成のものを用いることができる。
またストリップロード１２にはＴａ２Ｏ５ ｆ用い、バ
ッファ層にＡｚ２ｏ３を添加したＴａ ２Ｏ５を使用し
たが、これに限定されるものではなく、Ｎｂ２Ｏ５１Ａ
ｌ２Ｏ３＋酸化イツトリ９ム、酸化チタニウム、 ５ｔ
０２等の、電気光学効果を有する誘電体の透明薄膜より
屈折率が低く透明な薄膜であればよい。
ッファ層にＡｚ２ｏ３を添加したＴａ ２Ｏ５を使用し
たが、これに限定されるものではなく、Ｎｂ２Ｏ５１Ａ
ｌ２Ｏ３＋酸化イツトリ９ム、酸化チタニウム、 ５ｔ
０２等の、電気光学効果を有する誘電体の透明薄膜より
屈折率が低く透明な薄膜であればよい。
さらに、導波路プリズム１５．１６にはＴａ２Ｏ５を用
いたが、これはバッファ層よりも屈折率が高いもので、
ＰＬＺＴ 、あるいは上記のストリップロードを形成
した材料、さらに、Ｓ＋ ＋ ＧａＡｓ ＋Ｇｅｓ Ｉ
ｎＡｓ ＋ＩｎＳｂ ＪｎＰ ｒ ＣｄＴｅなどの不透
明材料が使用できる。
いたが、これはバッファ層よりも屈折率が高いもので、
ＰＬＺＴ 、あるいは上記のストリップロードを形成
した材料、さらに、Ｓ＋ ＋ ＧａＡｓ ＋Ｇｅｓ Ｉ
ｎＡｓ ＋ＩｎＳｂ ＪｎＰ ｒ ＣｄＴｅなどの不透
明材料が使用できる。
（発明の効果）
本発明による光スイッチによれば導波路モード以外の伝
播モード発生による消光比、分岐比の低下が導波路プリ
ズムの配置によシ容易に改善されるから、今後益々注目
される光スイッチとして用いて大いに効果が得られる。
播モード発生による消光比、分岐比の低下が導波路プリ
ズムの配置によシ容易に改善されるから、今後益々注目
される光スイッチとして用いて大いに効果が得られる。
第１図は、本発明の光スイッチの一実施例の構成を示す
平面的な図、第２図は従来例として示す光スイッチの平
面的な図である。 １１・・・（電気光学効果を有する）透明薄膜、１２・
・・ストリップロード（光導波路）、１５．１６・・・
導波路プリズム、１７ 、１７’・・・制御電極、１８
・・・（電極の）ギャップ。 特許出願人 松下電器産業株式会社 、、；、＝ｌａ・・◆つ 代 理 人 星 野 恒 司ｒ゛
−票。 （、’：： ”（−ｊ。 第１図 １δ−−・↑で・ノア“ 第２図 ２５．２６−二ηたフフイハ゛
平面的な図、第２図は従来例として示す光スイッチの平
面的な図である。 １１・・・（電気光学効果を有する）透明薄膜、１２・
・・ストリップロード（光導波路）、１５．１６・・・
導波路プリズム、１７ 、１７’・・・制御電極、１８
・・・（電極の）ギャップ。 特許出願人 松下電器産業株式会社 、、；、＝ｌａ・・◆つ 代 理 人 星 野 恒 司ｒ゛
−票。 （、’：： ”（−ｊ。 第１図 １δ−−・↑で・ノア“ 第２図 ２５．２６−二ηたフフイハ゛
Claims (4)
- （１）基板上に設けた電気光学効果を有する誘電体の透
明薄膜を用いて構成する光スイッチにおいて、前記透明
薄膜上に透明誘電体薄膜からなるバッファ層と、および
、そのバッファ層より高屈折率の、上記電気光学効果を
有する透明薄膜を伝播する導波光の横方向の閉じ込めを
行なう交差した光導波路と、その光導波路の光波入力端
部、および出力端部の近傍に配置した上記のバッファ層
より高屈折率の導波路プリズムと、および、前記バッフ
ァ層上に設けた、上記光導波路の選択切換を行なう制御
電極とを有することを特徴とする光スイッチ。 - （２）電気光学効果を有する透明薄膜が、ＰＬＺＴ系の
材料により構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項記載の光スイッチ。 - （３）導波路プリズムを形成する材料が、透明、高屈折
率の、Ｔａ＿２Ｏ＿５、Ｎｂ＿２Ｏ＿５、Ａｌ＿２Ｏ＿
３、酸化イットリウム、酸化チタニウム、ＳｉＯ＿２等
の材料であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項記載の光スイッチ。 - （４）導波路プリズムを形成する材料が、Ｓｉ、ＧａＡ
ｓ、Ｇｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅ等の
不透明高屈折率の材料であることを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60199328A JPS6259933A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60199328A JPS6259933A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6259933A true JPS6259933A (ja) | 1987-03-16 |
Family
ID=16405964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60199328A Pending JPS6259933A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6259933A (ja) |
-
1985
- 1985-09-11 JP JP60199328A patent/JPS6259933A/ja active Pending
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