JPH0721597B2 - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
- Publication number
- JPH0721597B2 JPH0721597B2 JP24303487A JP24303487A JPH0721597B2 JP H0721597 B2 JPH0721597 B2 JP H0721597B2 JP 24303487 A JP24303487 A JP 24303487A JP 24303487 A JP24303487 A JP 24303487A JP H0721597 B2 JPH0721597 B2 JP H0721597B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical switch
- control electrodes
- pair
- main control
- 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.)
- Expired - Lifetime
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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光通信等において光波の変調，光路の切り替え
等を行う光スイッチに関し、特に基板上部表面に形成さ
れた光導波路を用いた導波形光スイッチに関するもので
ある。
等を行う光スイッチに関し、特に基板上部表面に形成さ
れた光導波路を用いた導波形光スイッチに関するもので
ある。
光通信システムの実用化が進み、大容量や多機能を持つ
さらに高度のシステムへと開発が進められている。光伝
送路網の交換機能，光データバスにおける端末間の高速
接続，切り替え等の新たな機能が求められており、それ
らを可能にする光スイッチングネットワークの必要性が
高まっている。現在実用されている光スイッチは、プリ
ズム，ミラー，ファイバ等を機械的に移動させるもので
あり、低速であること、信頼性が不十分なこと、形状が
大きくマトリックス化に不適なこと等の欠点がある。こ
れらの欠点を解決する手段として開発が進められている
ものは、切板上に設置した光導波路を用いた導波形の光
スイッチであり、高速，多素子の集積化が可能，高信頼
等の特徴がある。特にLiNbO3結晶等の強誘電体材料を用
いたものは、光吸収が小さく低損失であることと大きな
電気光学効果を有しているため高効率である等の特徴が
ある。
さらに高度のシステムへと開発が進められている。光伝
送路網の交換機能，光データバスにおける端末間の高速
接続，切り替え等の新たな機能が求められており、それ
らを可能にする光スイッチングネットワークの必要性が
高まっている。現在実用されている光スイッチは、プリ
ズム，ミラー，ファイバ等を機械的に移動させるもので
あり、低速であること、信頼性が不十分なこと、形状が
大きくマトリックス化に不適なこと等の欠点がある。こ
れらの欠点を解決する手段として開発が進められている
ものは、切板上に設置した光導波路を用いた導波形の光
スイッチであり、高速，多素子の集積化が可能，高信頼
等の特徴がある。特にLiNbO3結晶等の強誘電体材料を用
いたものは、光吸収が小さく低損失であることと大きな
電気光学効果を有しているため高効率である等の特徴が
ある。
従来の導波形光スイッチの一例である方向性結合形光ス
イッチの斜視図を第３図に示す。光学軸に垂直に切り出
して整形したLiNbO3結晶基板10上にTi等の金属を拡散し
て光導波路31,32が形成されている。これら光導波路31,
32は数μｍ程度の間隔で近接して設置されることにより
光方向性結合器35を構成しており、光導波路31,32上に
バッファ層であるSiO2膜（第２図では図示を省略）を介
して制御電極33および34が設置されている。
イッチの斜視図を第３図に示す。光学軸に垂直に切り出
して整形したLiNbO3結晶基板10上にTi等の金属を拡散し
て光導波路31,32が形成されている。これら光導波路31,
32は数μｍ程度の間隔で近接して設置されることにより
光方向性結合器35を構成しており、光導波路31,32上に
バッファ層であるSiO2膜（第２図では図示を省略）を介
して制御電極33および34が設置されている。
この光スイッチの基本的な動作原理は、まず、片方の光
導波路例えば光導波路31の端面から入射した光波16は光
導波路31中を伝搬し、光方向性結合器35の部分で近接し
た光導波路32にエネルギーが移行し、光方向性結合器35
の長さを完全結合長LCに一致させた場合は、ほぼ100％
のエネルギーが光導波路32に移って出射光37となる。一
方、制御電極33と34との間に電圧を印加した場合、電気
光学効果によって光導波路31,32の屈折率が変化して両
者の屈折率が非対称となり、両者を伝搬する光波の間で
位相不整合が生じて結合状態が変化し、適当な印加電圧
の下ではもとの光導波路31へエネルギーが移り出射光38
となる。
導波路例えば光導波路31の端面から入射した光波16は光
導波路31中を伝搬し、光方向性結合器35の部分で近接し
た光導波路32にエネルギーが移行し、光方向性結合器35
の長さを完全結合長LCに一致させた場合は、ほぼ100％
のエネルギーが光導波路32に移って出射光37となる。一
方、制御電極33と34との間に電圧を印加した場合、電気
光学効果によって光導波路31,32の屈折率が変化して両
者の屈折率が非対称となり、両者を伝搬する光波の間で
位相不整合が生じて結合状態が変化し、適当な印加電圧
の下ではもとの光導波路31へエネルギーが移り出射光38
となる。
従来、導波形光スイッチには、以上のような方向性結合
形の他に、全反射形，バランストブリッジ形,Y分岐形等
の方式があるが、光スイッチにとって重要なスイッチ電
圧やクロストークを比較的容易に低くでき、且つ構成が
最も簡単なのは方向性結合形であることが知られてお
り、中でも光学軸に垂直に切り出した電気光学効果を有
する結晶の深さ方向に電界を作用させる手段により、低
スイッチ電圧が得られ、且つ製作が容易となることも知
られている。
形の他に、全反射形，バランストブリッジ形,Y分岐形等
の方式があるが、光スイッチにとって重要なスイッチ電
圧やクロストークを比較的容易に低くでき、且つ構成が
最も簡単なのは方向性結合形であることが知られてお
り、中でも光学軸に垂直に切り出した電気光学効果を有
する結晶の深さ方向に電界を作用させる手段により、低
スイッチ電圧が得られ、且つ製作が容易となることも知
られている。
しかしながら、方向性結合形光スイッチには、結合長Ｌ
と印加電圧Ｖとに反比例関係が成立し、従来よりさらに
印加電圧を低くするためには結合長Ｌを長くしなけれ
ば、所定の作用が得られないという欠点があった。
と印加電圧Ｖとに反比例関係が成立し、従来よりさらに
印加電圧を低くするためには結合長Ｌを長くしなけれ
ば、所定の作用が得られないという欠点があった。
本発明の目的は、上述の従来の導波形光スイッチの欠点
を除き、従来の同一の結合長Ｌに対して印加電圧Ｖの低
い光スイッチを提供することにある。
を除き、従来の同一の結合長Ｌに対して印加電圧Ｖの低
い光スイッチを提供することにある。
本発明の光スイッチは、光学軸に垂直に切り出した電気
光学効果を有する結晶基板上部に形成された互いに近接
した２本の光導波路からなる光方向性結合器と、前記２
本の光導波路上にバッファ層を介してそれぞれ設置され
た１対の主制御電極と、前記１対の主制御電極と各々対
向し且つ前記２本の光導波路にそれぞれ近接して設置さ
れた１対の２次制御電極とから構成されることを特徴と
している。
光学効果を有する結晶基板上部に形成された互いに近接
した２本の光導波路からなる光方向性結合器と、前記２
本の光導波路上にバッファ層を介してそれぞれ設置され
た１対の主制御電極と、前記１対の主制御電極と各々対
向し且つ前記２本の光導波路にそれぞれ近接して設置さ
れた１対の２次制御電極とから構成されることを特徴と
している。
従来の方向性結合形光スイッチは、方向性結合器を構成
する２本の導波路上にのみ制御電極を設置し、それによ
る電界で屈折率変化を生じさせているのに対し、本発明
においては、主制御電極と２次制御電極とによる各々の
電界を合成させることで同じ屈折率変化を低電圧で実現
できる。また、結晶基板と主制御電極との間、結晶基板
と２次制御電極との間には、結晶基板からの光の漏れに
よる吸収損失を低減するためにSiO2膜等で代表されるバ
ッファ層が設けられるが、２次制御電極下からバッファ
層を取り除くことにより、低誘電率のため電界が集中し
やすい層が除去された割合だけ、結晶に電界を集中で
き、低電圧化が図れる。
する２本の導波路上にのみ制御電極を設置し、それによ
る電界で屈折率変化を生じさせているのに対し、本発明
においては、主制御電極と２次制御電極とによる各々の
電界を合成させることで同じ屈折率変化を低電圧で実現
できる。また、結晶基板と主制御電極との間、結晶基板
と２次制御電極との間には、結晶基板からの光の漏れに
よる吸収損失を低減するためにSiO2膜等で代表されるバ
ッファ層が設けられるが、２次制御電極下からバッファ
層を取り除くことにより、低誘電率のため電界が集中し
やすい層が除去された割合だけ、結晶に電界を集中で
き、低電圧化が図れる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明による光スイッチの一実施例を示す斜視
図であり、第２図はその断面図である。
図であり、第２図はその断面図である。
本実施例の光スイッチは、第３図に示した従来の方向性
結合形光スイッチと同様の形状のＺ軸カットLiNbO3結晶
基板10上に、厚さ数百〜千Åで幅が数〜十数μｍのTi膜
パターンを熱拡散して形成した光導波路11,12が近接し
て設置されて、光方向性結合器15を構成している。光方
向性結合器が構成された結晶基板10上に例えばSiO2膜の
バッファ層21が設けられる。光導波路11,12上にはバッ
ファ層21を介してそれぞれ主制御電極13,14が設置さ
れ、さらに主制御電極13,14の各々に対向して各光導波
路11,12に近接して２次制御電極19,20が、結晶基板10上
にバッファ層21を介して設置されている。光方向性結合
器15の長さは、従来例と同様に、TM,TE両モードに対し
てほぼ完全結合長LCに等しくなるように設定されてい
る。その長さは通常数mm〜数十mmである。
結合形光スイッチと同様の形状のＺ軸カットLiNbO3結晶
基板10上に、厚さ数百〜千Åで幅が数〜十数μｍのTi膜
パターンを熱拡散して形成した光導波路11,12が近接し
て設置されて、光方向性結合器15を構成している。光方
向性結合器が構成された結晶基板10上に例えばSiO2膜の
バッファ層21が設けられる。光導波路11,12上にはバッ
ファ層21を介してそれぞれ主制御電極13,14が設置さ
れ、さらに主制御電極13,14の各々に対向して各光導波
路11,12に近接して２次制御電極19,20が、結晶基板10上
にバッファ層21を介して設置されている。光方向性結合
器15の長さは、従来例と同様に、TM,TE両モードに対し
てほぼ完全結合長LCに等しくなるように設定されてい
る。その長さは通常数mm〜数十mmである。
以上のような構成の光スイッチの基本的な動作原理は第
３図について述べたものと同じである。まず、片方の光
導波路例えば光導波路11の端面から入射した光波16は光
導波路11中を伝搬し、光方向性結合器15の部分で近接し
た光導波路12にエネルギーが移行し、光方向性結合器15
の長さが完全結合長LCに一致しているので、ほぼ100％
のエネルギーが光導波路12に移って出射孔17となる。
３図について述べたものと同じである。まず、片方の光
導波路例えば光導波路11の端面から入射した光波16は光
導波路11中を伝搬し、光方向性結合器15の部分で近接し
た光導波路12にエネルギーが移行し、光方向性結合器15
の長さが完全結合長LCに一致しているので、ほぼ100％
のエネルギーが光導波路12に移って出射孔17となる。
一方、２次制御電極19と主制御電極13との間、主制御電
極13と14との間、主制御電極14と２次制御電極20との間
にそれぞれ電圧を印加した場合、電気光学効果によって
孔導波路11,12の屈折率が変化して両者の屈折率が非対
称となり、両者を伝搬する光波の間で位相不整合が生じ
て結合状態が変化し、適当な印加電圧の下ではもとの光
導波路11へエネルギーが移り出射光18となる。
極13と14との間、主制御電極14と２次制御電極20との間
にそれぞれ電圧を印加した場合、電気光学効果によって
孔導波路11,12の屈折率が変化して両者の屈折率が非対
称となり、両者を伝搬する光波の間で位相不整合が生じ
て結合状態が変化し、適当な印加電圧の下ではもとの光
導波路11へエネルギーが移り出射光18となる。
本実施例の方向性結合形スイッチが第３図の従来の方向
性結合形光スイッチと異なる点は、従来の方向性結合形
光スイッチが、方向性結合器を構成する２本の導波路上
にのみ制御電極を配置し、それによる電界で屈折率変化
が生じさせているのに対し、本実施例においては、主制
御電極13,14と２次制御電極19,20とによる各々の電界を
合成させることで、同じ屈折率変化を低電圧で実現して
いることにある。
性結合形光スイッチと異なる点は、従来の方向性結合形
光スイッチが、方向性結合器を構成する２本の導波路上
にのみ制御電極を配置し、それによる電界で屈折率変化
が生じさせているのに対し、本実施例においては、主制
御電極13,14と２次制御電極19,20とによる各々の電界を
合成させることで、同じ屈折率変化を低電圧で実現して
いることにある。
例えば、第２図に示すように、各電極間に極性が交互に
異なる電圧V1,V2,V3を印加すれば、第３図に示した従来
の光スイッチの場合に比べ、電界強度が増大し且つ図中
矢印で示すように電界分布の対称化が図れ、印加電圧を
低減した光スイッチが得られる。
異なる電圧V1,V2,V3を印加すれば、第３図に示した従来
の光スイッチの場合に比べ、電界強度が増大し且つ図中
矢印で示すように電界分布の対称化が図れ、印加電圧を
低減した光スイッチが得られる。
以上の実施例では、２次制御電極19,20の下にバッファ
層21が設けられているが、２次制御電極下からこのバッ
ファ層を取り除くことにより、結晶に電界を集中させる
ことができ、さらに低電圧化が図れる。
層21が設けられているが、２次制御電極下からこのバッ
ファ層を取り除くことにより、結晶に電界を集中させる
ことができ、さらに低電圧化が図れる。
〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、従来の光スイッチよ
りもスイッチ電圧が低く、且つ製作の容易な光スイッチ
が得られる。
りもスイッチ電圧が低く、且つ製作の容易な光スイッチ
が得られる。
第１図は本発明による光スイッチの一実施例を示す斜視
図、 第２図は第１図の光スイッチの断面図、 第３図は従来の光スイッチの一例を示す斜視図である。 10……Ｚ軸カットLiNbO3結晶基板 11,12,31,32……光導波路 13,14……主制御電極 15,35……光方向性結合基 19,20……２次制御電極 16……光波 17,18,37,38……出射光 21……バッファ層 33,34……制御電極
図、 第２図は第１図の光スイッチの断面図、 第３図は従来の光スイッチの一例を示す斜視図である。 10……Ｚ軸カットLiNbO3結晶基板 11,12,31,32……光導波路 13,14……主制御電極 15,35……光方向性結合基 19,20……２次制御電極 16……光波 17,18,37,38……出射光 21……バッファ層 33,34……制御電極
Claims (3)
- 【請求項１】光学軸に垂直に切り出した電気光学効果を
有する結晶基板上部に形成された互いに近接した２本の
光導波路からなる光方向性結合器と、前記２本の光導波
路上にバッファ層を介してそれぞれ設置された１対の主
制御電極と、前記１対の主制御電極と各々対向し且つ前
記２本の光導波路にそれぞれ近接して設置された１対の
２次制御電極とから構成されることを特徴とする光スイ
ッチ。 - 【請求項２】前記１対の２次制御電極を、前記結晶基板
上にバッファ層を介して設置した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。 - 【請求項３】前記１対の２次制御電極を、前記結晶基板
表面に直接配置した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 |
|---|---|---|---|
| JP24303487A JPH0721597B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24303487A JPH0721597B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6484230A JPS6484230A (en) | 1989-03-29 |
| JPH0721597B2 true JPH0721597B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=17097870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24303487A Expired - Lifetime JPH0721597B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721597B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7809217B2 (en) | 2007-01-23 | 2010-10-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Light control element |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2021572C (en) * | 1989-07-20 | 1994-08-16 | Hisao Kawashima | Optical control device |
| JPH04110831A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-13 | Nec Corp | 光制御デバイス |
| JP2008049921A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Mazda Motor Corp | 自動車の可動フロア装置 |
| JP4945198B2 (ja) * | 2006-08-25 | 2012-06-06 | マツダ株式会社 | 自動車の可動フロア装置 |
| JP2008049920A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Mazda Motor Corp | 自動車の可動フロア装置 |
-
1987
- 1987-09-28 JP JP24303487A patent/JPH0721597B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7809217B2 (en) | 2007-01-23 | 2010-10-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Light control element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6484230A (en) | 1989-03-29 |
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