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JPH0323430A - Optical switch - Google Patents

Optical switch

Info

Publication number
JPH0323430A
JPH0323430A JP15796489A JP15796489A JPH0323430A JP H0323430 A JPH0323430 A JP H0323430A JP 15796489 A JP15796489 A JP 15796489A JP 15796489 A JP15796489 A JP 15796489A JP H0323430 A JPH0323430 A JP H0323430A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
optical
output
input
optical path
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
Application number
JP15796489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Kato
正良 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP15796489A priority Critical patent/JPH0323430A/en
Publication of JPH0323430A publication Critical patent/JPH0323430A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable fast operation and multi-mode optical switching by making the optical axis of the crystal of an input/output part and the optical axis of the crystal of a center part for optical path conversion opposite in direction, utilizing a large refractive index difference obtained by impressing an electric field selectively by an electrode couple, and switching an optical path by refraction on a border surface slanting to waveguide light. CONSTITUTION:When a voltage is impressed to electrode couples 27a and 27b, waveguide light guided in input part crystal parts 21 and 22 is refracted large by the oblique border surface 26 of the center part crystal 23 for optical path conversion and travels to output part crystal parts 24 and 25 which are different from crystal parts at the time of straight traveling. Further, the light is refracted large even by the oblique border surface 26 between the center crystal 23 for optical path conversion and output part crystal parts 24 and 25 and outputted from those output part crystal parts 24 and 25. Thus, couples of input part crystal parts 21 and 22 and output part crystal parts 24 and 25 are provided on an input and an output side for the center part crystal 23 for optical path conversion, and the input and output sides are combined mutually when the voltage is impressed and not impressed to enable the 2X2 multi- mode optical switching.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ファイバ等を用いた光伝送、光悄報処理等
の分野で用いられる電気光学効果を利用した光スイッチ
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an optical switch that utilizes an electro-optic effect and is used in fields such as optical transmission using optical fibers and optical alarm processing.

従来の技術 従来、電気光学効果を利用したこの槌の光スイッチとし
ては、第5図に示すようなものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is an optical switch for a mallet that utilizes an electro-optic effect, as shown in FIG.

まず、例えばLiNbO,なる電気光学物質による基板
l土に、基板lよりも屈折率大なる透明な領域、例えば
Tiを熱拡散させた領域(=光導波路)2,3を、互い
に近接させて平行に形成した3次元光導波路とされてい
る。このような導波路に平行に電極対4a,4b、5a
,5bが形成されている。そこで、これらの電極対4,
5に電圧を印加することにより、電気光学効果により導
波路の屈折率を変化させ、光導波路2.3の光学的結合
を電気的に制御して、出力導波路をスイッチングするも
のである。
First, on a substrate made of an electro-optical material such as LiNbO, transparent regions having a refractive index higher than that of the substrate, for example regions (=optical waveguides) in which Ti is thermally diffused, are placed close to each other and parallel to each other. It is said to be a three-dimensional optical waveguide formed in Electrode pairs 4a, 4b, 5a are parallel to such a waveguide.
, 5b are formed. Therefore, these electrode pairs 4,
By applying a voltage to the waveguide 5, the refractive index of the waveguide is changed by the electro-optic effect, the optical coupling of the optical waveguide 2.3 is electrically controlled, and the output waveguide is switched.

しかし、このような光スイッチはシングルモード導波路
に対してはスイッチ性能が良奸に発揮されるが、導波路
幅などを大きくするマルチモード導波路に対しては消光
比が小さくなる等、スイッチ性能が低下してしまう。
However, although such optical switches exhibit excellent switching performance for single-mode waveguides, the extinction ratio decreases for multi-mode waveguides where the waveguide width is large, etc. Performance will deteriorate.

このようなことから、マルチモード導波路対応の光スイ
ッチとして、特開昭58−121024号公報に示され
るものがある。第6図はその光スイッチを示すもので、
まず、ガラスなどの基板6上に基板6よりも屈折率大な
る透明薄膜7を形成してスラブ導波路8が構成されてい
る。透明薄膜7上には、スラブ導波路8よりも屈折率小
なるKDPなとの電気光学物質よりなり平行四辺形形状
に形成された薄板9が、入力ファイバ10からの導波光
に斜交するように設けられている。この薄板9には導波
光を挾む形で電極対11a,Ilbが形成されている。
For this reason, an optical switch compatible with multimode waveguides is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 121024/1983. Figure 6 shows the optical switch.
First, a transparent thin film 7 having a refractive index higher than that of the substrate 6 is formed on a substrate 6 such as glass to form a slab waveguide 8. On the transparent thin film 7, a parallelogram-shaped thin plate 9 made of an electro-optical material such as KDP, which has a refractive index lower than that of the slab waveguide 8, is arranged so as to obliquely cross the guided light from the input fiber 10. It is set in. A pair of electrodes 11a and Ilb are formed on this thin plate 9 to sandwich the guided light.

そこで、電極対1.Ia,1lb間に電圧を印加して、
薄板9の屈折率を変化させ、その下部のスラブ導波路8
(透明薄膜7)の等価屈折率を制御することにより、出
力ファイバ12.13に対する光路を切換えるようにし
たものである。
Therefore, electrode pair 1. Applying a voltage between Ia and 1lb,
The refractive index of the thin plate 9 is changed, and the slab waveguide 8 below it is
By controlling the equivalent refractive index of the transparent thin film 7, the optical path to the output fibers 12 and 13 is switched.

また、特開昭60−192926号公報に示されるよう
な光スイッチもある。第7図にその光スイッチを示す。
There is also an optical switch as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-192926. FIG. 7 shows the optical switch.

これは、直角三角形状の2つの電気光学結晶14.15
を、矢印A,Bで示すように互いに光学軸が逆向きとな
る状態で、入力ファイバ16.17からの導波光に斜交
する境界面14a,15aで接して一体化させた結晶複
合型光スイッチである。これらの電気光学結晶14.1
5の両面には、これらの電気光学結晶14.15内に光
学軸に平行な電界を発生させる電極対l8a,+8bが
設けられている。そこで、これらの電極対18a,18
b間に電圧を印加すると、光学軸が逆向きの電気光学結
品l4と電気光学結晶l5とでは屈折率変化の極姓が逆
となる。このような電気光学結晶14.15間の屈折率
差による光の屈折を利用し、出力ファイバ19.20に
対する光路の切換えを行うようにしたものである。
This consists of two electro-optic crystals 14.15 in the shape of a right triangle.
crystal composite light that is integrated by touching the guided light from the input fiber 16, 17 at oblique boundary surfaces 14a, 15a, with the optical axes facing in opposite directions as shown by arrows A and B. It's a switch. These electro-optic crystals 14.1
Electrode pairs l8a and +8b are provided on both sides of the electro-optic crystals 14, 15 to generate an electric field parallel to the optical axis. Therefore, these electrode pairs 18a, 18
When a voltage is applied between b, the polarity of the refractive index change becomes opposite between the electro-optic crystal 14 and the electro-optic crystal 15, whose optical axes are in opposite directions. The refraction of light due to the difference in refractive index between the electro-optic crystals 14 and 15 is used to switch the optical path to the output fibers 19 and 20.

発明が解決しようとする課題 第6図に示した光スイッチによれば、マルチモード伝送
路に用いることが可能である。しかし、スラブ導波路8
の等価屈折率を変化させることによりスイッチ動作させ
ているため、屈折率変化が小さく、光の屈折角が小さい
ため、光路の切換え幅が制約を受けてしまう。
Problems to be Solved by the Invention The optical switch shown in FIG. 6 can be used for multimode transmission lines. However, the slab waveguide 8
Since the switching operation is performed by changing the equivalent refractive index of , the change in refractive index is small and the angle of refraction of light is small, so the switching width of the optical path is restricted.

また、第7図に示した光スイッチによれば、電気光学結
晶14.15につき電気光学効果による屈折率変化の極
性を逆にしているため、境界面での両者の屈折率差を大
きくとることができる。しかし、電気光学結晶l5から
の導波光の出力ファイバ19.20への入射がある角度
を持つため、結合効率の悪いものである。
Furthermore, according to the optical switch shown in FIG. 7, since the polarity of the refractive index change due to the electro-optic effect is reversed for the electro-optic crystal 14.15, the difference in refractive index between the two at the interface can be made large. Can be done. However, since the guided light from the electro-optic crystal 15 enters the output fiber 19.20 at a certain angle, the coupling efficiency is poor.

さらに、これらの光スイッチはマルチモード対応のもの
であるが、基本的動作としては、入力×出力=1×Nの
光スイッチに過ぎないものである。
Furthermore, although these optical switches are compatible with multi-modes, their basic operation is just an optical switch with input×output=1×N.

課題を解決するための手段 請求項l記載の発明では、光学軸が互いに逆向きで導波
光に斜交する境界面で接して一体化させた少なくとも2
つの入力部結晶,光路変換用中央部結晶及び2つの出力
部結晶からなる複数の電気光学結晶と、これらの電気光
学結晶内に光学軸に平行な電界を発生させる電極対と、
この電極対に選択的に電圧を印加させる電源手段とによ
り構成した。
Means for Solving the Problem In the invention described in claim 1, at least two optical fibers whose optical axes are opposite to each other and are in contact with each other at a boundary surface obliquely intersecting the guided light are integrated.
a plurality of electro-optic crystals each consisting of one input crystal, a center crystal for optical path conversion, and two output crystals, and an electrode pair that generates an electric field parallel to the optical axis within these electro-optic crystals;
A power supply means for selectively applying a voltage to this electrode pair was constructed.

!l’J求項2記載の発明では、光学軸を基板面に直交
させて基板上に形成した電気光学物質による光導波路と
、この光導波路の両面に位置し導波光に斜交する形状の
境界面を有して互いに絶縁された少なくとも2つの入力
部電極対、光路変換用中央部電極対及び2つの出力部電
極対からなり光導波路内に光学軸に平行な電界を発生さ
せる複数の電極対と、これらの電極対に少なくとも入力
部電極対及び出力部電極対と光路変換用中央部電極対と
で逆向きの電圧を選択的に印加させる電源手段とにより
構成した。
! l'J In the invention described in claim 2, there is provided an optical waveguide made of an electro-optic material formed on a substrate with the optical axis perpendicular to the substrate surface, and a boundary having a shape located on both sides of the optical waveguide and obliquely intersecting the guided light. A plurality of electrode pairs that generate an electric field parallel to the optical axis in the optical waveguide, including at least two pairs of input electrodes having surfaces and insulated from each other, a pair of center electrodes for optical path conversion, and two pairs of output electrodes. and a power supply means for selectively applying voltages in opposite directions to at least the input part electrode pair, the output part electrode pair, and the central part electrode pair for optical path conversion to these electrode pairs.

作用 請求項l記載の発明によれば、電極対に電圧を印加しな
い状態では複数の電気光学結晶に屈折率変化が生ぜず、
導波光は入力部結晶一光路変換用中央部結晶一出力部結
晶内を直進透過する。電極対に電圧を印加すると、各電
気光学結晶には屈折率変化が生じるが、これらの結晶は
光学軸が互いに逆向きとなるようにして一体化接合され
ているため、結晶間では大きな屈折率差が生ずる。よっ
て、入力部結晶中に導波した導波光は、斜交する光路変
換用中央部結晶との境界面で大きく屈折され、直進時と
異なる出力部結晶側に進む。更に、この光路変換用中央
部結晶と出力部結晶との斜交する境界面でも大きく屈折
されて、この出力部結晶から出力される。ここに、光路
変換用中央部結晶に対して入・出力側に各々一対ずつの
入力部結晶と出力部結晶とが設けられており、電圧印加
時/無印加時とで入・出力側を相互に組合せることによ
り、2×2のマルチモードの光スイッチングが可能とな
る。また、出力部結晶の出力端面に直交する状態で出力
させることは容易であり、出力ファイバ等との結合効率
が損なわれることもない。
According to the invention recited in claim 1, no change in refractive index occurs in the plurality of electro-optic crystals when no voltage is applied to the electrode pair;
The guided light passes straight through the input crystal, the center crystal for optical path conversion, and the output crystal. When a voltage is applied to the electrode pair, a change in refractive index occurs in each electro-optic crystal, but since these crystals are integrally joined with their optical axes facing in opposite directions, there is a large refractive index between the crystals. It makes a difference. Therefore, the guided light guided into the input crystal is largely refracted at the oblique interface with the center crystal for optical path conversion, and travels toward the output crystal, which is different from when it travels straight. Further, the light is largely refracted at the oblique boundary between the optical path converting central crystal and the output crystal, and is output from the output crystal. Here, a pair of input crystals and an output crystal are provided on the input and output sides of the central crystal for optical path conversion, and the input and output sides are mutually connected when voltage is applied or when no voltage is applied. By combining these, 2×2 multimode optical switching becomes possible. In addition, it is easy to output in a state perpendicular to the output end face of the output crystal, and the coupling efficiency with the output fiber etc. is not impaired.

請求項2記載の発明によれば、各電極対に電圧を印加し
ない状態では電気光学物質による光導波路に屈折率変化
が生ぜず、導波光は光導波路内を直進透過して出力する
。次に、各電極対に電圧を印加すると、各電極対に対応
する光導波路部分に屈折率変化が生ずる。この時、電極
対は入力部電極対、出力部電極対と光路変換用中央部?
Ilt極対とで逆向きの電圧印加により,光導波路には
その光学軸方向に逆向きの電界が印加されることになり
、これらの電極対対応の領域間の屈折率差は大きなもの
となる。よって、入ノノ部電極対に対応する結晶中に導
波した導波光は、斜交する光路変換用中央部電極対の境
界面対応の部分にて大きく屈折され、光路変換用中央部
電極対に対応する結晶中を、直進時と異なる出力部電極
対に対応する領域側に進む。さらに、この出力部@極対
に対応する領域への斜交する境界面部分でも大きく屈折
され、出力される。ここに、光路変換用中央部電極対に
対して入・出力側に各々一対ずつの入力部電極対と出力
部電極対とが設けられており、電圧印加時/無印加時と
で入・出力側を相互に組合せることにより、2×2のマ
ルチモードの光スイッチングが可能となる。
According to the second aspect of the invention, when no voltage is applied to each electrode pair, no refractive index change occurs in the optical waveguide made of the electro-optic material, and the guided light passes straight through the optical waveguide and is output. Next, when a voltage is applied to each electrode pair, a refractive index change occurs in the optical waveguide portion corresponding to each electrode pair. At this time, are the electrode pairs an input part electrode pair, an output part electrode pair, and a central part for optical path conversion?
By applying a voltage in the opposite direction to the Ilt pole pair, an electric field in the opposite direction is applied to the optical waveguide in the optical axis direction, and the refractive index difference between the regions corresponding to these electrode pairs becomes large. . Therefore, the guided light guided into the crystal corresponding to the pair of entrance electrodes is largely refracted at the part corresponding to the boundary surface of the oblique pair of central electrodes for optical path conversion, and is refracted to the central pair of electrodes for optical path conversion. Proceed through the corresponding crystal toward a region corresponding to a different pair of output electrodes than when traveling straight. Further, the light is largely refracted and output at the oblique boundary surface portion to the region corresponding to the output section @ pole pair. Here, one pair of input part electrodes and one pair of output part electrodes are provided on the input and output sides of the center electrode pair for optical path conversion, and the input and output electrodes are connected to each other when voltage is applied or when no voltage is applied. By combining the sides with each other, 2×2 multimode optical switching is possible.

実施例 請求項1記載の発明の一実施例を第1図及び第2図に基
づいて説明する。まず、LiNbO,等による5片の電
気光学結晶2l〜25が設けられている。電気光学結晶
23は平面的に見て菱形形状に形成されて光路変換用中
央部結品となるものである。電気光学結晶21.22は
光路変換用中央部結晶23の1辺に相当する長さの斜辺
をイI゛する直角三角形状に形成されて入力部結晶とな
るものである。電気光学結晶24.25も光路変換用中
央部結晶23の1辺に相当する長さの斜辺を{rする直
角三角形状に形成されて出力部結晶となるものである。
Embodiment An embodiment of the invention set forth in claim 1 will be described based on FIGS. 1 and 2. FIG. First, five pieces of electro-optic crystals 21 to 25 made of LiNbO or the like are provided. The electro-optic crystal 23 is formed into a rhombus shape when viewed from above, and serves as a central piece for changing the optical path. The electro-optic crystals 21 and 22 are formed in the shape of a right triangle with a hypotenuse having a length corresponding to one side of the optical path converting central crystal 23, and serve as input crystals. The electro-optic crystals 24 and 25 are also formed in the shape of a right triangle with a hypotenuse having a length corresponding to one side of the optical path converting central crystal 23, and serve as output crystals.

これらの結晶21〜25は第1図に矢印A,Bで示す向
きの光学軸をt.’yつものであり、図示例の如く、光
路変換用中央部結晶23と残りの結晶2+,22,24
.25とでは、結晶軸が逆向きとされている。このよう
な方向性を持たせて、これらの結晶2l〜25は結晶2
3を中心として、導波光に斜交する境界而26で密着又
は接着により矩形状に一体化されている。このような矩
形状の結晶両面全域には、電源手段(図示せず)により
選択的に電圧が印加される電極対27a,27bが設け
られている。また、入力部結晶21,22の入力端而に
は入力ファイバ28.29がコリメートレンズ30.3
1を介して結合されている。出力部結晶24.25の出
力端而には入力ファイバ32.33が集光用レンズ34
.35を介して結合されている。
These crystals 21 to 25 have optical axes oriented in the directions indicated by arrows A and B in FIG. 1 at t. As shown in the figure, there is a central crystal 23 for optical path conversion and the remaining crystals 2+, 22, 24.
.. 25, the crystal axes are in opposite directions. With such orientation, these crystals 2l to 25 form crystal 2.
3 as the center, they are integrated into a rectangular shape by close contact or adhesion at a boundary 26 that obliquely intersects the guided light. A pair of electrodes 27a and 27b to which a voltage is selectively applied by a power supply means (not shown) is provided over the entire surface of both surfaces of the rectangular crystal. In addition, the input fiber 28.29 is connected to the collimating lens 30.3 at the input end of the input crystals 21 and 22.
1. At the output end of the output crystal 24.25, the input fiber 32.33 is connected to the condensing lens 34.
.. 35.

このような構成において、入力ファイバ28からの光は
コリメートレンズ30によりコリメートされて本実施例
の光スイッチ、具体的には入力部結晶2l中に導波し、
導波光となる。この峙、電極対27a,27b間に電圧
が印加されていなければ、各結晶21〜25は屈折率変
化を生じない.よって、入力部結晶21中に導波した導
波光はそのまま直進し、光路変換用中央部結晶23の一
部、出力部結晶24を経て、集光レンズ34により集光
されつつ出力ファイバ32中に出力される。よって、入
力ファイバ28からの光は出力ファイバ32中に導波さ
れる。これは、例えば入力ファイバ29側からの光につ
いて同様であり、直進して対応する出力ファイバ33中
に導波される。
In such a configuration, the light from the input fiber 28 is collimated by the collimating lens 30 and guided into the optical switch of this embodiment, specifically, into the input crystal 2l,
Becomes guided light. In this case, unless a voltage is applied between the electrode pair 27a, 27b, the refractive index of each crystal 21-25 does not change. Therefore, the guided light guided into the input crystal 21 travels straight as it is, passes through a part of the central crystal 23 for optical path conversion, the output crystal 24, and is condensed by the condensing lens 34 while entering the output fiber 32. Output. Thus, light from input fiber 28 is guided into output fiber 32. This is the same for, for example, light from the input fiber 29 side, which travels straight and is guided into the corresponding output fiber 33.

しかして、電極対27a,27b間に電圧を印加した場
合を考える。結晶21〜25は光学軸方向に電界が印加
されると、電気光学効果により屈折率変化Δnを生ずる
。ここに、光路変換用中央部結晶23と他の結晶21,
22,24.25とは光学軸が逆向きであり、屈折率変
化も逆極性で現れる。例えば、光路変換用中央部結晶2
3の屈折率変化がΔnとすると、他の結晶21,22,
24.25の屈折率変化はーΔnとなる。よって、光路
変換用中央部結晶23と他の結晶21,22,24.2
5との間の屈折率差は相対的に2・Δnなる大きなもの
となる。そこで、入力ファイバ28から入力部結晶2l
中に導波した導波光は第2図中に仮想線で示すように光
路変換用中央部結晶23との境界面26(導波光に対し
て斜交している)角度ψだけ屈折されて光路変換用中央
部結晶23中を進む。さらに、今度は出力部結晶25と
の境界而26でも屈折され、人力導波光と平行な状態に
変換されて出力部結晶25を直進し、集光用レンズ35
により集光されて出力ファイバ33中に導波される。よ
って、電極対27a,27b間に電圧を印加すると、入
力ファイバ28からの光は出力ファイバ33中に導波さ
れる。これは、入力ファイバ29側からの光についても
同様であり、屈折を受けて出力ファイバ32中に導波さ
れることになる。
Consider the case where a voltage is applied between the electrode pair 27a and 27b. When an electric field is applied to the crystals 21 to 25 in the optical axis direction, the refractive index changes Δn due to the electro-optic effect. Here, a central crystal 23 for optical path conversion and other crystals 21,
22, 24.25, the optical axis is in the opposite direction, and the refractive index change also appears with opposite polarity. For example, the central crystal 2 for optical path conversion
If the refractive index change of 3 is Δn, other crystals 21, 22,
The refractive index change of 24.25 becomes -Δn. Therefore, the central crystal 23 for optical path conversion and the other crystals 21, 22, 24.2
The refractive index difference between the two and 5 is relatively large by 2·Δn. Therefore, from the input fiber 28 to the input crystal 2l
The guided light is refracted by an angle ψ (oblique to the guided light) at the interface 26 with the optical path converting central crystal 23, as shown by the imaginary line in FIG. Proceed through the central crystal 23 for conversion. Furthermore, this time it is refracted at the boundary 26 with the output crystal 25, converted into a state parallel to the manually guided waveguide light, travels straight through the output crystal 25, and passes through the condensing lens 35.
The light is focused and guided into the output fiber 33. Therefore, when a voltage is applied between the electrode pair 27a, 27b, light from the input fiber 28 is guided into the output fiber 33. This also applies to the light from the input fiber 29 side, which is refracted and guided into the output fiber 32.

よって、本実施例によれば、消光比が大きくて高速動作
可能なものであって、2×2のマルチモ一ド光スイッチ
機能を簡単に発揮させることができる。
Therefore, according to this embodiment, the extinction ratio is large and high-speed operation is possible, and the 2×2 multimode optical switch function can be easily achieved.

つづいて、請求項2記載の発明の一実施例を第3図及び
第4図により説明する。本実施例の光スイッチは、前記
実施例のように複数片の電気光学結晶からなるものでは
なく、1つの矩形状の電気光学結晶をベースとしてなる
。即ち、矩形状の基板36上に電気光学結晶37を成長
させた光導波路としてのスラブ導波路38をベースとす
る。ここに、電気光学結晶37はその光学軸が基板36
面に直交するように形威される。このようなスラブ導波
路38の両面には、複数の電極対が形成されている。ま
ず、入力部結晶21.22の場合と同様に直角三角形状
に形成された2つの入力部電極対3 9 a, 3 9
 b, 4 0 a, 4 0 bが設けられている。
Next, an embodiment of the invention according to claim 2 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The optical switch of this embodiment is not composed of a plurality of pieces of electro-optic crystal as in the previous embodiment, but is based on a single rectangular electro-optic crystal. That is, the base is a slab waveguide 38 as an optical waveguide in which an electro-optic crystal 37 is grown on a rectangular substrate 36. Here, the electro-optic crystal 37 has its optical axis aligned with the substrate 36.
It is shaped so that it is perpendicular to the plane. A plurality of electrode pairs are formed on both sides of such a slab waveguide 38. First, as in the case of the input crystals 21 and 22, two input electrode pairs 3 9 a and 3 9 are formed in a right triangle shape.
b, 40a, and 40b are provided.

また、光路変換用中央部結晶23の場合と同様に菱形形
状に形成されたlつの光路変換用中央部電極対41a,
4lbが設けられている。
Further, as in the case of the optical path converting central crystal 23, one pair of optical path converting central electrodes 41a formed in a diamond shape,
4lb is provided.

さらに、出力部結晶24.25の場合と同様に直角三角
形状に形成された2つの出力部電極対42a,42b、
43a,43bが設けられている。
Further, two pairs of output electrodes 42a and 42b formed in a right triangle shape as in the case of the output crystal 24.25,
43a and 43b are provided.

これらの電極対を組合せることによりスラブ導波路38
の矩形状領域を全面的にカバーするものであるが、隣接
する電極対間を電気的に絶縁分離するため、光路変換用
中央部電極対41a,4lbの周りには一回り大きい菱
形枠状の絶縁層44が設けられている。これらの電極対
は何れも電源手段(図示せず)により選択的に電圧が印
加されるものであるが、第3図中に矢印A,Bで示すよ
うに、光路変換用中央m電極対4Ja,4lb間に印加
する電圧の方向と、他の電極対39a,39b,40a
,40b,42a,42b、43a,43b間に各々印
加する電圧の方向とは逆向きとなるように設定されてい
る。また、各電極対39a〜43bの斜辺が導波光に対
して斜交する境界面45を形成するものである。このよ
うなスラブ導波路38、電極対39a〜43bないしは
絶縁層44は、周知の薄膜形成技術や納品成長技術ない
しはフォトリソグラフィーなどの手法を用いることによ
り、容易に形成し得るものである。
By combining these electrode pairs, the slab waveguide 38
However, in order to electrically insulate and separate adjacent electrode pairs, a slightly larger diamond-shaped frame is provided around the center electrode pair 41a, 4lb for optical path conversion. An insulating layer 44 is provided. A voltage is selectively applied to each of these electrode pairs by a power supply means (not shown), but as shown by arrows A and B in FIG. , 4lb, and the direction of the voltage applied between the other electrode pairs 39a, 39b, 40a.
, 40b, 42a, 42b, 43a, and 43b, the directions of the voltages are set to be opposite to each other. Further, the oblique sides of each electrode pair 39a to 43b form a boundary surface 45 obliquely intersecting the guided light. The slab waveguide 38, the electrode pairs 39a to 43b, or the insulating layer 44 can be easily formed by using a well-known technique such as a thin film formation technique, a delivery growth technique, or photolithography.

また、スラブ導波路38の入力部電極対39a,39b
、40a,40bに対応する位置の入力端而には入力フ
ァイバ46.47が結合されている。
In addition, the input part electrode pair 39a, 39b of the slab waveguide 38
, 40a, 40b are connected to input fibers 46, 47.

同様に、スラブ導波路38の出力部?Ia極対42a,
42b、43a,43bに対応する位置の出力端面には
出力ファイバ48.49が結合されている。
Similarly, the output section of the slab waveguide 38? Ia pole pair 42a,
Output fibers 48 and 49 are coupled to the output end faces at positions corresponding to 42b, 43a, and 43b.

ここに、本実施例では、スラブ導波路38の入力ファイ
バ46.47の結合部にコリメート川の導波路レンズ5
0.51が形成され、出力ファイバ48.49の結合部
に集光用の導波路レンズ52.53が形成されている。
Here, in this embodiment, the collimated waveguide lens 5 is connected to the coupling part of the input fibers 46 and 47 of the slab waveguide 38.
0.51 is formed, and a waveguide lens 52.53 for focusing light is formed at the coupling part of the output fiber 48.49.

本実施例では、これらの導波路レンズ50〜53は、電
気光学結品37に対する金属の熱拡散による分布屈折率
レンズとして形成されている。
In this embodiment, these waveguide lenses 50 to 53 are formed as distributed index lenses by thermal diffusion of metal to the electro-optic component 37.

このような構成において,入力ファイバ46からの光は
導波路レンズ50によりコリメートされてスラブ導波路
38中を導波する。この時、各電極対39a〜43b間
に電圧が印加されていなければ,電気光学結晶37は屈
折率変化を生じない。
In such a configuration, light from input fiber 46 is collimated by waveguide lens 50 and guided through slab waveguide 38 . At this time, unless a voltage is applied between each electrode pair 39a to 43b, the electro-optic crystal 37 does not change its refractive index.

よって、入力ファイバ46から導波した導波光は、電気
光学結晶37中を直進透過し、対応する導波路レンズ5
2により集光されて、出力ファイバ48中に出力される
。これは、入力ファイバ47側からの光についても同様
であり、直進して対応する出力ファイバ49中に導波さ
れる。
Therefore, the guided light guided from the input fiber 46 passes straight through the electro-optic crystal 37 and passes through the corresponding waveguide lens 5.
2 and output into an output fiber 48. This also applies to the light from the input fiber 47 side, which travels straight and is guided into the corresponding output fiber 49.

しかして、各電極対39a〜43b間に@rEを印加し
た場合を考える。電気光学結晶37は光学軸方向に電界
が印加されると、屈折率変化Δnを生ずる。ここに、光
路変換用中央部電極対41a,4lb間に印加する電圧
の向きと他の電極対39a,39b,40a,40b、
42a,42b、43a,43b間に各々印加する電圧
の向きとは逆向きであり、′?r1極形状に対応して電
気光学結晶37中に生ずる屈折率変化も逆極性で現れる
。例えば、lit極対41a,4lbに対応する領域の
屈折率変化がΔnとすると、他の電極対39a,39b
,40a,40b,42a,42b、43a,43bに
対応する領域の屈折率変化はーΔnとなる。よって、こ
れらの領域間の屈折率差は相対的に2・Δnなる大きな
ものとなる。
Consider the case where @rE is applied between each electrode pair 39a to 43b. When an electric field is applied to the electro-optic crystal 37 in the optical axis direction, the refractive index changes Δn. Here, the direction of the voltage applied between the center electrode pair 41a and 4lb for optical path conversion and the other electrode pairs 39a, 39b, 40a, 40b,
The direction of the voltage applied between 42a, 42b, 43a, and 43b is opposite to '? The refractive index change that occurs in the electro-optic crystal 37 corresponding to the r1 pole shape also appears in reverse polarity. For example, if the refractive index change in the region corresponding to the lit pole pair 41a, 4lb is Δn, then the other electrode pair 39a, 39b
, 40a, 40b, 42a, 42b, 43a, 43b, the refractive index change is −Δn. Therefore, the refractive index difference between these regions is relatively large by 2·Δn.

そこで、入力ファイバ46から入力部電極対39a,3
9b対応領域中に導波した導波光は第4図中に仮想線で
示すように,その斜辺対応の境界面45で屈折され、さ
らに、光路変換用中央部電極対41a,4lb対応領域
の境界而45でも屈折されて光路変換用中央部電極対4
1a,4lb対応領域中を進む。さらに、今度は出力部
電極対43a,43b側との境界而45でも2回屈折さ
れ、入力導波光と平行な状態に変換されて出力部電極対
43a,43b対応領域中を進み、導波路レンズ53に
より集光されて出力ファイバ49中に導波される。よっ
て、各電極対問に電圧を印加すると、入力ファイバ46
からの光は出力ファイバ49中に導波される。これは、
入力ファイバ47側からの光についても同様であり、屈
折を受けて出力ファイバ48中に導波されることになる
Therefore, from the input fiber 46 to the input part electrode pair 39a, 3
The guided light guided into the region corresponding to 9b is refracted at the boundary surface 45 corresponding to the hypotenuse, as shown by the imaginary line in FIG. However, it is also refracted at 45, and the center electrode pair 4 for optical path conversion is refracted.
Proceed through the area corresponding to 1a and 4lb. Furthermore, this time it is refracted twice at the boundary 45 with the output electrode pair 43a, 43b side, is converted into a state parallel to the input waveguide light, travels through the region corresponding to the output electrode pair 43a, 43b, and passes through the waveguide lens. 53 and guided into the output fiber 49. Therefore, when a voltage is applied to each electrode pair, the input fiber 46
The light from is guided into the output fiber 49. this is,
The same applies to the light from the input fiber 47 side, which is refracted and guided into the output fiber 48.

よって、本実施例によっても、泪光比が大きくて高速動
作可能なものであって、2×2のマルチモード光スイッ
チ機能を簡小に発揮させることができる。特に、本実施
例によれば、電気光学結品37において人・出力部に導
波路レンズ50〜53が形成されてファイバ46〜49
と結合されているため、結合効率が改善されるとともに
、光スイッチ素子を一層小型化できることになる。
Accordingly, this embodiment also has a large light reduction ratio and is capable of high-speed operation, and can easily perform a 2×2 multimode optical switch function. In particular, according to this embodiment, the waveguide lenses 50 to 53 are formed in the output part of the electro-optic component 37, and the fibers 46 to 49
Since the optical switch element is coupled with the optical switch element, the coupling efficiency is improved and the optical switch element can be further miniaturized.

発明の効果 本発明は、上述したように構成したので、請求項l記載
の発明によれば、入・出力部結晶と光路変換用中央部結
晶との光学軸を逆向きとし電極対により選択的に電界を
印加することによる大きな屈折率差を利用し、導波光に
対して斜交させた境界面での屈折により光路の切換えを
行うので、消光比が大きくて高速動作可能であり、また
、光路変換用中央部結晶に対して入・出力側に各々一対
ずつの入力部結晶と出力部結晶とが設けられており、電
極対への電圧印加B.?/無印加ロ,1とで入・出力側
を相互に組合せることにより、2×2のマルチモードの
光スイッチングを可能とすることができ、かつ、出力部
結晶の出力端而に直交する状態で出力させることは容易
であり、出力ファイバ等との結合効率も損なわれないス
イッチングが可能となり、Ja求項2記載の発明によっ
ても同様であり、特に、1つの電気光学結晶、複数の電
極対なる構成により、既Hの薄膜形成技術や結品成長技
術ないしはフォトリソグラフィーなどの手法を用いるこ
とにより、容易に作製することができるものである。
Effects of the Invention Since the present invention is configured as described above, according to the invention described in claim 1, the optical axes of the input/output part crystal and the central part crystal for optical path conversion are set in opposite directions, and the electrode pair selectively The optical path is switched by utilizing the large refractive index difference created by applying an electric field to the waveguide and refraction at the boundary surface obliquely intersecting the guided light, so the extinction ratio is large and high-speed operation is possible. A pair of input crystals and an output crystal are provided on the input and output sides of the optical path converting central crystal, and a voltage is applied to the electrode pair. ? By mutually combining the input and output sides with /no-applying B and 1, 2 x 2 multi-mode optical switching can be made possible, and the state is perpendicular to the output end of the output part crystal. It is easy to output the signal with a single electro-optic crystal, and it becomes possible to perform switching without impairing the coupling efficiency with the output fiber. With this structure, it can be easily manufactured by using techniques such as conventional thin film formation technology, crystal growth technology, or photolithography.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は請求項l記載の発明の一実施例を示す分M,1
4視図、第2図は??i極対を省略して動作を示す平面
図、第3図は請求項2記載の発明の一実施例を示す分解
斜視図、第4図は電極対を省略して動作を示す平面図、
第5図は従来例を示す斜視図、第6図は異なる従来例を
示す斜視図、第7図はさらに異なる従来例を示す斜視図
である。
FIG. 1 shows an embodiment of the invention as claimed in claim 1.
What about the 4th view and the 2nd view? ? FIG. 3 is an exploded perspective view showing an embodiment of the invention according to claim 2; FIG. 4 is a plan view showing the operation with the electrode pair omitted;
FIG. 5 is a perspective view showing a conventional example, FIG. 6 is a perspective view showing a different conventional example, and FIG. 7 is a perspective view showing a still different conventional example.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光学軸が互いに逆向きで導波光に斜交する境界面で
接して一体化させた少なくとも2つの入力部結晶、光路
変換用中央部結晶及び2つの出力部結晶からなる複数の
電気光学結晶と、これらの電気光学結晶内に光学軸に平
行な電界を発生させる電極対と、この電極対に選択的に
電圧を印加させる電源手段とよりなることを特徴とする
光スイッチ。 2、光学軸を基板面に直交させて基板上に形成した電気
光学物質による光導波路と、この光導波路の両面に位置
し導波光に斜交する形状の境界面を有して互いに絶縁さ
れた少なくとも2つの入力部電極対、光路変換用中央部
電極対及び2つの出力部電極対からなり光導波路内に光
学軸に平行な電界を発生させる複数の電極対と、これら
の電極対に少なくとも入力部電極対及び出力部電極対と
光路変換用中央部電極対とで逆向きの電圧を選択的に印
加させる電源手段とよりなることを特徴とする光スイッ
チ。
[Claims] 1. At least two input crystals, a central crystal for optical path conversion, and two output crystals, whose optical axes are opposite to each other and are in contact with and integrated at a boundary surface obliquely intersecting the guided light. a plurality of electro-optic crystals, a pair of electrodes that generate an electric field parallel to the optical axis within these electro-optic crystals, and a power supply means that selectively applies a voltage to the pair of electrodes. switch. 2. An optical waveguide made of an electro-optic material formed on a substrate with the optical axis orthogonal to the substrate surface, and an optical waveguide that is insulated from each other by having boundary surfaces located on both sides of the optical waveguide and obliquely intersecting the guided light. A plurality of electrode pairs that generate an electric field parallel to the optical axis within the optical waveguide, each consisting of at least two input electrode pairs, a center electrode pair for optical path conversion, and two output electrode pairs, and at least an input electrode to these electrode pairs. 1. An optical switch comprising power supply means for selectively applying voltages in opposite directions to a pair of central electrodes, a pair of output electrodes, and a pair of central electrodes for optical path conversion.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100332530B1 (en) * 2000-03-24 2002-04-17 안병엽 Switching device using a multi-mode interference waveguide

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