JPH1184434A - 光制御回路および動作方法 - Google Patents
光制御回路および動作方法Info
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- JPH1184434A JPH1184434A JP9236671A JP23667197A JPH1184434A JP H1184434 A JPH1184434 A JP H1184434A JP 9236671 A JP9236671 A JP 9236671A JP 23667197 A JP23667197 A JP 23667197A JP H1184434 A JPH1184434 A JP H1184434A
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- G—PHYSICS
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
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- 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
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-
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- G02F2202/20—LiNbO3, LiTaO3
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光導波路を伝わる光波を低損失かつ高効率で
分配比を調節する、あるいはスイッチングする光制御回
路およびその動作方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 ＬＮ基板１１に２本の入力導波路１２，
２本の出力導波路１３、並びにＭＭＩ光合分波導波路部
１４が形成されてなる光制御回路において、前記ＭＭＩ
光合分波導波路部１４に複数の電極１６，１７が配置さ
れ、かつ前記電極１６，１７が前記多モード干渉導波路
内に励起されるモードフィールドの分布に合わせるよう
に設定されている。
分配比を調節する、あるいはスイッチングする光制御回
路およびその動作方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 ＬＮ基板１１に２本の入力導波路１２，
２本の出力導波路１３、並びにＭＭＩ光合分波導波路部
１４が形成されてなる光制御回路において、前記ＭＭＩ
光合分波導波路部１４に複数の電極１６，１７が配置さ
れ、かつ前記電極１６，１７が前記多モード干渉導波路
内に励起されるモードフィールドの分布に合わせるよう
に設定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路を伝わる
光波を低損失かつ高効率で分配比を調節する、あるいは
スイッチングする光制御回路およびその動作方法に関す
るものである。
光波を低損失かつ高効率で分配比を調節する、あるいは
スイッチングする光制御回路およびその動作方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバあるいは半導体レーザダイオ
ード（ＬＤ）からの光波を一本あるいは複数の導波路や
光ファイバに光分配・合波あるいは光スイッチングする
ために、方向性結合器やＸ形合分波回路あるいは強結合
形方向性結合器等による光制御回路がこれまで多く使用
されている。方向性結合器を用いた場合の従来の光制御
回路の構成例（斜視図）を図１８に示す。
ード（ＬＤ）からの光波を一本あるいは複数の導波路や
光ファイバに光分配・合波あるいは光スイッチングする
ために、方向性結合器やＸ形合分波回路あるいは強結合
形方向性結合器等による光制御回路がこれまで多く使用
されている。方向性結合器を用いた場合の従来の光制御
回路の構成例（斜視図）を図１８に示す。
【０００３】図１８に示すように、従来技術において
は、基板０１として強誘電体材料であるＬｉＮｂＯ
3 （以下「ＬＮ」と記す）を用いており、該ＬＮ基板０
１は光導波路のクラッド部を構成している。該ＬＮ基板
０１には、チタン（Ｔｉ）あるいはプロトン等の不純物
拡散により形成した入力導波路及び出力導波路のコア部
０２，０３が形成されている。なお、図１８中、符号０
４は方向性結合器を構成する導波路、０５は電極０６，
０７による光伝搬損失を防ぐために形成したＳｉＯ2 等
より成るバッファ層、０８は電極０６，０７に電圧Ｖを
印加するための外部電源を各々図示する。
は、基板０１として強誘電体材料であるＬｉＮｂＯ
3 （以下「ＬＮ」と記す）を用いており、該ＬＮ基板０
１は光導波路のクラッド部を構成している。該ＬＮ基板
０１には、チタン（Ｔｉ）あるいはプロトン等の不純物
拡散により形成した入力導波路及び出力導波路のコア部
０２，０３が形成されている。なお、図１８中、符号０
４は方向性結合器を構成する導波路、０５は電極０６，
０７による光伝搬損失を防ぐために形成したＳｉＯ2 等
より成るバッファ層、０８は電極０６，０７に電圧Ｖを
印加するための外部電源を各々図示する。
【０００４】本構成の場合、方向性結合器の導波路長Ｌ
を完全結合長Ｌ0 に設定すると光スイッチになる。導波
路長Ｌを完全結合長の半分の長さ（Ｌ＝Ｌ0 ／２）にす
ると３ｄＢ光分配器になる。電圧Ｖの大きさによって、
出力光Ｐ1 ，Ｐ2 の分配比を制御できる。
を完全結合長Ｌ0 に設定すると光スイッチになる。導波
路長Ｌを完全結合長の半分の長さ（Ｌ＝Ｌ0 ／２）にす
ると３ｄＢ光分配器になる。電圧Ｖの大きさによって、
出力光Ｐ1 ，Ｐ2 の分配比を制御できる。
【０００５】一方、導波路内の複数のモード間の干渉を
利用して光波の合分波機能を持たせた多モード干渉導波
路（以下ではＭＭ１（：Multi-Mode Interferometer)と
記す）を用いた合分波回路は、前記の方向性結合器と比
較してデバイス構造に対する製作時の寸法バラツキ許容
偏差量が大きい等の特徴を有することから、最近多く使
用されるようになっているが、能動素子としての応用例
は、未だ提案されていないのが現状である。
利用して光波の合分波機能を持たせた多モード干渉導波
路（以下ではＭＭ１（：Multi-Mode Interferometer)と
記す）を用いた合分波回路は、前記の方向性結合器と比
較してデバイス構造に対する製作時の寸法バラツキ許容
偏差量が大きい等の特徴を有することから、最近多く使
用されるようになっているが、能動素子としての応用例
は、未だ提案されていないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の方向
性結合器を用いた光制御回路は、デバイス製作時におけ
る導波路の寸法や屈折率の僅かな偏差によって、特性バ
ラツキが大きく生じ、特にクロストークの劣化が大きい
等の問題があり、実用化の大きな障害となっている。ま
た、ＭＭＩ導波路を用いて、その実効的な幅あるいは実
効的な長さを変えて動作させる従来の光制御回路は、Ｍ
ＭＩ導波路の屈折率を大きく変化させる必要があり、駆
動電圧若しくは電流が著しく大きい等の効率が悪いとい
う問題がある。
性結合器を用いた光制御回路は、デバイス製作時におけ
る導波路の寸法や屈折率の僅かな偏差によって、特性バ
ラツキが大きく生じ、特にクロストークの劣化が大きい
等の問題があり、実用化の大きな障害となっている。ま
た、ＭＭＩ導波路を用いて、その実効的な幅あるいは実
効的な長さを変えて動作させる従来の光制御回路は、Ｍ
ＭＩ導波路の屈折率を大きく変化させる必要があり、駆
動電圧若しくは電流が著しく大きい等の効率が悪いとい
う問題がある。
【０００７】本発明は、これらの問題を解決すると共
に、さらに低損失かつ高効率でスイッチングあるいは分
配比を制御する光制御回路および動作方法を提供するこ
とを課題とする。
に、さらに低損失かつ高効率でスイッチングあるいは分
配比を制御する光制御回路および動作方法を提供するこ
とを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
る本発明による［請求項１］の光制御回路は、単数若し
くは複数の光入力部と光出力部とを有する多モード干渉
導波路からなる光制御回路において、単数若しくは複数
の電極を有し、そのうち少なくとも１つが前記多モード
干渉導波路上に配置され、かつ前記電極の１つ若しくは
複数が、前記多モード干渉導波路内に励起されるモード
フィールドの分布に合わせるように、その個数、形状、
配置が設定されていることを特徴とする。
る本発明による［請求項１］の光制御回路は、単数若し
くは複数の光入力部と光出力部とを有する多モード干渉
導波路からなる光制御回路において、単数若しくは複数
の電極を有し、そのうち少なくとも１つが前記多モード
干渉導波路上に配置され、かつ前記電極の１つ若しくは
複数が、前記多モード干渉導波路内に励起されるモード
フィールドの分布に合わせるように、その個数、形状、
配置が設定されていることを特徴とする。
【０００９】［請求項２］の光制御回路は、請求項１に
おいて、前記電極の１つ若しくは複数が、前記多モード
干渉導波路内に励起されるモードのうち、回路動作に利
用されるモードのモードフィールドの分布のピーク位置
を含むように、その個数、形状、配置が設定されている
ことを特徴とする。
おいて、前記電極の１つ若しくは複数が、前記多モード
干渉導波路内に励起されるモードのうち、回路動作に利
用されるモードのモードフィールドの分布のピーク位置
を含むように、その個数、形状、配置が設定されている
ことを特徴とする。
【００１０】［請求項３］の光制御回路は、請求項１又
は２において、電極にバイアスを印可しない状態で、前
記光制御回路の光出力部からの各出射光が等分配される
ようにしたことを特徴とする。
は２において、電極にバイアスを印可しない状態で、前
記光制御回路の光出力部からの各出射光が等分配される
ようにしたことを特徴とする。
【００１１】［請求項４］の光制御回路は、請求項１又
は２において、電極にバイアスを印可しない状態で、前
記光制御回路の、１つ、若しくは一部の複数の光出力部
から出射光が出力されるようにしたことを特徴とする。
は２において、電極にバイアスを印可しない状態で、前
記光制御回路の、１つ、若しくは一部の複数の光出力部
から出射光が出力されるようにしたことを特徴とする。
【００１２】［請求項５］の光制御回路は、請求項１乃
至４において、前記複数の電極が、進行波形電極を構成
していることを特徴とする。
至４において、前記複数の電極が、進行波形電極を構成
していることを特徴とする。
【００１３】［請求項６］の光制御回路は、請求項１乃
至５において、前記多モード干渉導波路若しくは電極の
一方若しくは両方の平面形状を、テーパ状としたことを
特徴とする。
至５において、前記多モード干渉導波路若しくは電極の
一方若しくは両方の平面形状を、テーパ状としたことを
特徴とする。
【００１４】［請求項７］の光制御回路は、請求項１乃
至６において、多モード干渉導波路が１×２、２×２、
若しくは１×３多モード干渉導波路であることを特徴と
する。
至６において、多モード干渉導波路が１×２、２×２、
若しくは１×３多モード干渉導波路であることを特徴と
する。
【００１５】一方、［請求項８］の光制御回路の動作方
法は、請求項１乃至７の光制御回路の動作方法におい
て、前記電極の各々に印可される電圧の極性及び大きさ
を、前記多モード干渉導波路内に励起されるモードフィ
ールドの分布に合わせるように設定することを特徴とす
る。
法は、請求項１乃至７の光制御回路の動作方法におい
て、前記電極の各々に印可される電圧の極性及び大きさ
を、前記多モード干渉導波路内に励起されるモードフィ
ールドの分布に合わせるように設定することを特徴とす
る。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例と原理
・効果を詳細に説明する。
・効果を詳細に説明する。
【００１７】図１及び図２は、基板として強誘電体材料
であるＬＮを用いた場合、本発明による２×２光制御回
路の一実施例であり、図１は光制御回路の斜視図、図２
はその上面図を示す。図１及び図２に示すように、本実
施例の光制御回路は、ＬＮ基板１１にチタン（Ｔｉ）あ
るいはプロトン等の不純物拡散により形成した２本の入
力導波路１２，２本の出力導波路１３、並びにＭＭＩ光
合分波導波路部１４が形成されてなる光制御回路におい
て、前記ＭＭＩ光合分波導波路部１４に複数の電極１
６，１７が配置され、かつ前記電極１６，１７が前記多
モード干渉導波路内に励起されるモードフィールドの分
布に合わせるように設定されている。前記ＬＮ基板１１
は、−ｚカット板（：＋ｚ方向がＬＮ結晶のｃ軸に相当
する））であり、光導波路のクラッド部を構成してい
る。また、前記ＬＮ基板１１の表面には、バッファ層１
５が形成されている。なお、図中、符号１６は制御電極
の中心導体，１７は制御電極の接地導体、１８は外部電
源、及びＰ1 ，Ｐ2 は出力光を各々図示する。前記制御
電極の中心導体１６，接地導体１７は図中では斜線部で
示している（以下、同様）。
であるＬＮを用いた場合、本発明による２×２光制御回
路の一実施例であり、図１は光制御回路の斜視図、図２
はその上面図を示す。図１及び図２に示すように、本実
施例の光制御回路は、ＬＮ基板１１にチタン（Ｔｉ）あ
るいはプロトン等の不純物拡散により形成した２本の入
力導波路１２，２本の出力導波路１３、並びにＭＭＩ光
合分波導波路部１４が形成されてなる光制御回路におい
て、前記ＭＭＩ光合分波導波路部１４に複数の電極１
６，１７が配置され、かつ前記電極１６，１７が前記多
モード干渉導波路内に励起されるモードフィールドの分
布に合わせるように設定されている。前記ＬＮ基板１１
は、−ｚカット板（：＋ｚ方向がＬＮ結晶のｃ軸に相当
する））であり、光導波路のクラッド部を構成してい
る。また、前記ＬＮ基板１１の表面には、バッファ層１
５が形成されている。なお、図中、符号１６は制御電極
の中心導体，１７は制御電極の接地導体、１８は外部電
源、及びＰ1 ，Ｐ2 は出力光を各々図示する。前記制御
電極の中心導体１６，接地導体１７は図中では斜線部で
示している（以下、同様）。
【００１８】前記入出力導波路１２，１３の構造は、基
本的には従来の光制御デバイスと同じ構成であり、例え
ば、入力あるいは出力導波路にモノリシック集積あるい
はハイブリッド集積によって接続される光機能処理デバ
イス部（例えばＥＯ効果を利用した変調電極が配置され
た屈折率変調部、あるいは第２次高調波発生等の非線形
効果を利用した光波長制御部等）や、接続される光ファ
イバ等の導波光と同程度の大きさのスポットサイズを与
える構造としており、導波路１２，１３幅ｗi，ｗo 、
コア厚ｔg （不純物の拡散長）の寸法ならびにそれら不
純物の拡散濃度が設定される。ここで、入出力導波路１
２，１３の間隔ｄは、接続される光機能処理部等の構造
を勘案して設定され、必要に応じて入出力部で異なった
大きさにしても良い。
本的には従来の光制御デバイスと同じ構成であり、例え
ば、入力あるいは出力導波路にモノリシック集積あるい
はハイブリッド集積によって接続される光機能処理デバ
イス部（例えばＥＯ効果を利用した変調電極が配置され
た屈折率変調部、あるいは第２次高調波発生等の非線形
効果を利用した光波長制御部等）や、接続される光ファ
イバ等の導波光と同程度の大きさのスポットサイズを与
える構造としており、導波路１２，１３幅ｗi，ｗo 、
コア厚ｔg （不純物の拡散長）の寸法ならびにそれら不
純物の拡散濃度が設定される。ここで、入出力導波路１
２，１３の間隔ｄは、接続される光機能処理部等の構造
を勘案して設定され、必要に応じて入出力部で異なった
大きさにしても良い。
【００１９】前記ＭＭＩ光合分波導波路部１４は、例え
ば文献［：P.A.Besse. M.Bachmann.H.Melchior, L.B.So
ldano, and M.K.Smit."Optical.bandwidth and fabrica
tion tolerances of multimode interference coupler
s." Journal of Lightwave Technology, vol.12, no.6.
pp.1004-1009. 1994.］に示されるような、従来の２×
２合分波回路のＭＭＩ導波路と同様に構成されている。
ば文献［：P.A.Besse. M.Bachmann.H.Melchior, L.B.So
ldano, and M.K.Smit."Optical.bandwidth and fabrica
tion tolerances of multimode interference coupler
s." Journal of Lightwave Technology, vol.12, no.6.
pp.1004-1009. 1994.］に示されるような、従来の２×
２合分波回路のＭＭＩ導波路と同様に構成されている。
【００２０】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明に
よる図１及び図２の実施例の原理を説明するための図で
ある。図３（ａ）はＭＭＩ導波路断面部の電圧印加前後
の屈折率分布、図３（ｂ）は電圧が無印加（Ｖ＝０）時
のＭＭＩ内に励振される基本（０次）モードと高次（：
この場合１次）モードの電界強度分布図、図３（ｃ）は
図２のＭＭＩの中央Ａ−Ａ′部の断面図である。ＬＮ結
晶はポッケルス効果によって、外部印加電圧の大きさに
応じて、その屈折率の大きさが変化する。−ｚカットＬ
Ｎ基板１１を用いた図１の実施例において、図３（ｃ）
のような電極配置にして電圧を印加すると、ｚ方向に偏
波面をもつ光波に対しては、ポッケルス効果の異方性に
よって、ＬＮ基板面と垂直方向（ｚ方向）の外部印加電
界の影響を大きく受けるので、特に電極部１６，１７の
直下部で屈折率の大きさが大きく変化する。
よる図１及び図２の実施例の原理を説明するための図で
ある。図３（ａ）はＭＭＩ導波路断面部の電圧印加前後
の屈折率分布、図３（ｂ）は電圧が無印加（Ｖ＝０）時
のＭＭＩ内に励振される基本（０次）モードと高次（：
この場合１次）モードの電界強度分布図、図３（ｃ）は
図２のＭＭＩの中央Ａ−Ａ′部の断面図である。ＬＮ結
晶はポッケルス効果によって、外部印加電圧の大きさに
応じて、その屈折率の大きさが変化する。−ｚカットＬ
Ｎ基板１１を用いた図１の実施例において、図３（ｃ）
のような電極配置にして電圧を印加すると、ｚ方向に偏
波面をもつ光波に対しては、ポッケルス効果の異方性に
よって、ＬＮ基板面と垂直方向（ｚ方向）の外部印加電
界の影響を大きく受けるので、特に電極部１６，１７の
直下部で屈折率の大きさが大きく変化する。
【００２１】図３（ａ）は電圧Ｖの極性がマイナスの場
合の変化を示している。この時、中心電極１６直下のＭ
ＭＩ中心部の屈折率変化に対して、図３（ｂ）に示した
ＭＭＩ導波路の各光波モードの電界強度分布から分かる
ように、基本モードは中心部の光電界強度が強いため
に、大きな影響を受け、その等価屈折率（伝搬定数）の
大きさは大きく変化する。一方、１次モードに対して
は、屈折率変化部でのモード光電界強度が相対的に弱く
なっているので、その影響は比較的小さく、等価屈折率
の変化量は小さい。
合の変化を示している。この時、中心電極１６直下のＭ
ＭＩ中心部の屈折率変化に対して、図３（ｂ）に示した
ＭＭＩ導波路の各光波モードの電界強度分布から分かる
ように、基本モードは中心部の光電界強度が強いため
に、大きな影響を受け、その等価屈折率（伝搬定数）の
大きさは大きく変化する。一方、１次モードに対して
は、屈折率変化部でのモード光電界強度が相対的に弱く
なっているので、その影響は比較的小さく、等価屈折率
の変化量は小さい。
【００２２】本発明では、ＭＭＩ導波路に励振される光
波モードのうち、光合分波動作に利用する各モードの電
界強度分布に合わせるように、ＭＭＩ領域上に電極を適
当に配置している。これによって、印加電圧によって生
ずる屈折率変化に対して、各モードへの影響の度合いに
差を持たせる事を利用して、光分配比調整あるいは光ス
イッチング動作を高効率に行っている。
波モードのうち、光合分波動作に利用する各モードの電
界強度分布に合わせるように、ＭＭＩ領域上に電極を適
当に配置している。これによって、印加電圧によって生
ずる屈折率変化に対して、各モードへの影響の度合いに
差を持たせる事を利用して、光分配比調整あるいは光ス
イッチング動作を高効率に行っている。
【００２３】図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ），
（ｂ）は、図１の実施例において、本発明の効果を説明
する図であり、波長１．５３μｍ帯２×２ＭＭＩ光合分
波回路について、固有モード展開法を用いた近似計算の
結果を示す。ここでは、通常の熱拡散法によりＬＮ基板
にＴｉを拡散して形成した光導波路で構成した場合を解
析している。計算を簡単化するために、電圧無印加の
時、拡散導波路をコア層、クラッド部がそれぞれ一様な
大きさの屈折率を持つものとして、等価屈折率法による
スラブ導波路モデル解析を行っている。
（ｂ）は、図１の実施例において、本発明の効果を説明
する図であり、波長１．５３μｍ帯２×２ＭＭＩ光合分
波回路について、固有モード展開法を用いた近似計算の
結果を示す。ここでは、通常の熱拡散法によりＬＮ基板
にＴｉを拡散して形成した光導波路で構成した場合を解
析している。計算を簡単化するために、電圧無印加の
時、拡散導波路をコア層、クラッド部がそれぞれ一様な
大きさの屈折率を持つものとして、等価屈折率法による
スラブ導波路モデル解析を行っている。
【００２４】入出力導波路幅はｗi ＝ｗo ＝６μｍ、入
出力導波路間隔はｄ＝２０μｍ一定とした。また、電極
ギャップはＧ1 ＝Ｇ2 として、図３（ａ）に示すような
ＭＭＩ内の屈折率分布を対称形状になるようにした。外
部印加電界によるＬＮの屈折率変化量Δｎについては、
ＬＮ結晶のポッケルス効果と通常のバッファ層１５の材
質、厚さを想定して、ここではｚ方向の偏波をもつ伝搬
光（波長１．５３μｍ帯）に対して、Δｎ＝１×１０-5
／Ｖとして計算した。
出力導波路間隔はｄ＝２０μｍ一定とした。また、電極
ギャップはＧ1 ＝Ｇ2 として、図３（ａ）に示すような
ＭＭＩ内の屈折率分布を対称形状になるようにした。外
部印加電界によるＬＮの屈折率変化量Δｎについては、
ＬＮ結晶のポッケルス効果と通常のバッファ層１５の材
質、厚さを想定して、ここではｚ方向の偏波をもつ伝搬
光（波長１．５３μｍ帯）に対して、Δｎ＝１×１０-5
／Ｖとして計算した。
【００２５】図４（ａ）では、図１において電圧Ｖ＝０
の時のほぼ３ｄＢ（Ｐ1 ＝Ｐ2 〜Ｐ 0 ／２）の光分配回
路になるように、ＭＭＩ導波路幅ｗg ＝２９μｍ、長さ
Ｌ＝３．１５ｍｍに設定している。この様にすることよ
り消光比を大きくすることができる。この時、電極幅Ｗ
を変えた時の出力光Ｐ1 ，Ｐ2 の印加電圧依存性を示
す。この図から、Ｗを狭くする程高効率な光分配調整動
作が可能になり、またスイッチング動作させる時、高消
光比特性を得られる事が分かる。これは、ＭＭＩ導波路
中央部の屈折率変化に対する、１次モード伝搬特性への
影響が相対的に小さくなっているための効果である。た
だし、Ｗが〜４μｍ以下になると、基本モードへの影響
も小さくなり、動作効率が悪くなることを確認してい
る。
の時のほぼ３ｄＢ（Ｐ1 ＝Ｐ2 〜Ｐ 0 ／２）の光分配回
路になるように、ＭＭＩ導波路幅ｗg ＝２９μｍ、長さ
Ｌ＝３．１５ｍｍに設定している。この様にすることよ
り消光比を大きくすることができる。この時、電極幅Ｗ
を変えた時の出力光Ｐ1 ，Ｐ2 の印加電圧依存性を示
す。この図から、Ｗを狭くする程高効率な光分配調整動
作が可能になり、またスイッチング動作させる時、高消
光比特性を得られる事が分かる。これは、ＭＭＩ導波路
中央部の屈折率変化に対する、１次モード伝搬特性への
影響が相対的に小さくなっているための効果である。た
だし、Ｗが〜４μｍ以下になると、基本モードへの影響
も小さくなり、動作効率が悪くなることを確認してい
る。
【００２６】図４（ｂ）は、ｗg ＝２９μｍ，Ｗ＝８μ
ｍ一定とした時、ＭＭＩ導波路長Ｌを変えた時の動作特
性である。Ｌが３．１５ｍｍｍより長くなる、あるいは
短くなると過剰損失が大きくなるが、各曲線の傾きはほ
ぼ同一であり、印加電圧の差が同一であれば、損失の変
化の割合、あるいはＰ1 とＰ2 の比はさほど変化しない
事が分かる。この事から、従来例の問題点であったデバ
イス製作時の僅かな構造、寸法等の偏差によって特性バ
ラツキが大きく生じていたのに対して、本発明ではこの
問題を緩和できる事が分かる。
ｍ一定とした時、ＭＭＩ導波路長Ｌを変えた時の動作特
性である。Ｌが３．１５ｍｍｍより長くなる、あるいは
短くなると過剰損失が大きくなるが、各曲線の傾きはほ
ぼ同一であり、印加電圧の差が同一であれば、損失の変
化の割合、あるいはＰ1 とＰ2 の比はさほど変化しない
事が分かる。この事から、従来例の問題点であったデバ
イス製作時の僅かな構造、寸法等の偏差によって特性バ
ラツキが大きく生じていたのに対して、本発明ではこの
問題を緩和できる事が分かる。
【００２７】図５（ａ）は、ｄ＝２０μｍ、Ｗ＝８μｍ
一定とし、ＭＭＩ導波路幅ｗg 変えて導波路長Ｌを２×
２光分配動作が最適になるように設定した時の特性であ
る。ｗg を広く設定してＬを長くする程、僅かな屈折率
変化で動作できるので、高効率動作が可能になる。従っ
て、ｗｇを固定して、ＭＭＩ導波路長Ｌ′を図４
（ａ），（ｂ）及び図５（ａ）に示した実施例のＬに対
して、Ｌ′＝Ｌ＋２ｎＬ（ｎ＝１，２，３，・・・）に
設定すれば、同様な特性を得られるので、Ｌ′を長くす
る程さらに高効率な動作が可能である。
一定とし、ＭＭＩ導波路幅ｗg 変えて導波路長Ｌを２×
２光分配動作が最適になるように設定した時の特性であ
る。ｗg を広く設定してＬを長くする程、僅かな屈折率
変化で動作できるので、高効率動作が可能になる。従っ
て、ｗｇを固定して、ＭＭＩ導波路長Ｌ′を図４
（ａ），（ｂ）及び図５（ａ）に示した実施例のＬに対
して、Ｌ′＝Ｌ＋２ｎＬ（ｎ＝１，２，３，・・・）に
設定すれば、同様な特性を得られるので、Ｌ′を長くす
る程さらに高効率な動作が可能である。
【００２８】以上の図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ）
では、電極１６，１７にバイアスを印加しない（Ｖ＝
０）時に、出力導波路１３からそれぞれほぼ等しい出力
光を得る（Ｐ1 〜Ｐ2 ）ように、ＭＭＩ導波路構造を設
定した場合を示した。
では、電極１６，１７にバイアスを印加しない（Ｖ＝
０）時に、出力導波路１３からそれぞれほぼ等しい出力
光を得る（Ｐ1 〜Ｐ2 ）ように、ＭＭＩ導波路構造を設
定した場合を示した。
【００２９】図５（ｂ）では、０バイアス（Ｖ＝０）時
に出力光Ｐ1 がほぼ０になるようにＭＭＩ導波路構造を
設定した場合の動作特性を示す。この様にする事により
消光比を大きくすることができる。この場合も、電圧Ｖ
を適当に印加することにより、光分配・スイッチング動
作が可能な事が分かる。また、図５（ｂ）の実施例のＬ
に対して、Ｌ′＝ｎＬ（ｎ＝１，２，３，・・・）に設
定すれば、Ｌ′を長くする程、高効率な動作が可能であ
る。
に出力光Ｐ1 がほぼ０になるようにＭＭＩ導波路構造を
設定した場合の動作特性を示す。この様にする事により
消光比を大きくすることができる。この場合も、電圧Ｖ
を適当に印加することにより、光分配・スイッチング動
作が可能な事が分かる。また、図５（ｂ）の実施例のＬ
に対して、Ｌ′＝ｎＬ（ｎ＝１，２，３，・・・）に設
定すれば、Ｌ′を長くする程、高効率な動作が可能であ
る。
【００３０】以上では入出力導波路幅はｗi ＝ｗo ＝６
μｍ、入出力導波路間隔はｄ＝２０μｍ一定として、電
極ギャップをＧ1 ＝Ｇ2 とした場合を示したが、ｗi ，
ｗo，ｄあるいは導波路材料の屈折率ｎの大きさや導波
光のスポットサイズの大きさに合わせて、ＭＭＩ導波路
・電極構造を適当に設定すれば、本発明の効果を同様に
得る事ができる。また、入出力導波路の寸法やＭＭＩ導
波路に接続する位置、あるいはＭＭＩ導波路構造を適当
に設定する事により、Ｖ＝０の時のＰ1 ，Ｐ2の分配比
を任意の大きさに設定でき、この場合も本発明の効果を
得ることができる。
μｍ、入出力導波路間隔はｄ＝２０μｍ一定として、電
極ギャップをＧ1 ＝Ｇ2 とした場合を示したが、ｗi ，
ｗo，ｄあるいは導波路材料の屈折率ｎの大きさや導波
光のスポットサイズの大きさに合わせて、ＭＭＩ導波路
・電極構造を適当に設定すれば、本発明の効果を同様に
得る事ができる。また、入出力導波路の寸法やＭＭＩ導
波路に接続する位置、あるいはＭＭＩ導波路構造を適当
に設定する事により、Ｖ＝０の時のＰ1 ，Ｐ2の分配比
を任意の大きさに設定でき、この場合も本発明の効果を
得ることができる。
【００３１】図６は、本発明による他の一実施例の上面
図であり、−ｚカットＬＮ基板２１を用いた２×２光分
波回路の構成を示している。入出力導波路２２，２３及
びＭＭＩ導波路２４の構造や導波路間隔ｄは、図１の実
施例と同じである。この場合、電圧印加による屈折率変
化の効果を、基本モードに対しては小さくし、１次モー
ドに対しては大きくなるように、電極中心導体２６を２
箇所配置している。従って、本実施例の中心導体ギャッ
プＧを図１の実施例の電極幅Ｗとおおよそ同じ大きさに
すると、図１の実施例と同様の動作特性を得ることがで
きる。ただし、電圧の極性に対しては逆の動作特性にな
る。
図であり、−ｚカットＬＮ基板２１を用いた２×２光分
波回路の構成を示している。入出力導波路２２，２３及
びＭＭＩ導波路２４の構造や導波路間隔ｄは、図１の実
施例と同じである。この場合、電圧印加による屈折率変
化の効果を、基本モードに対しては小さくし、１次モー
ドに対しては大きくなるように、電極中心導体２６を２
箇所配置している。従って、本実施例の中心導体ギャッ
プＧを図１の実施例の電極幅Ｗとおおよそ同じ大きさに
すると、図１の実施例と同様の動作特性を得ることがで
きる。ただし、電圧の極性に対しては逆の動作特性にな
る。
【００３２】図７は、本発明による他の一実施例の上面
図であり、ｘ若しくはｙカットＬＮ基板３１を用いた２
×２光分波回路の構成を示している。入出力導波路３
２，３３及びＭＭＩ導波路３４の構造は、図１の実施例
と同じである。本実施例の場合、ＬＮ基板３１面と平行
方向（ｚ方向）の外部印加電界を利用するので、中心導
体３６と接地導体３７のＭＭＩ間隙部の屈折率が大きく
変化する。従って、本構成の電極配置（Ｇ〜Ｗ、Ｗ1 〜
Ｇ1 、Ｗ2 〜Ｇ2 ）によって、図１の実施例の場合と同
様な動作特性を実現できる。
図であり、ｘ若しくはｙカットＬＮ基板３１を用いた２
×２光分波回路の構成を示している。入出力導波路３
２，３３及びＭＭＩ導波路３４の構造は、図１の実施例
と同じである。本実施例の場合、ＬＮ基板３１面と平行
方向（ｚ方向）の外部印加電界を利用するので、中心導
体３６と接地導体３７のＭＭＩ間隙部の屈折率が大きく
変化する。従って、本構成の電極配置（Ｇ〜Ｗ、Ｗ1 〜
Ｇ1 、Ｗ2 〜Ｇ2 ）によって、図１の実施例の場合と同
様な動作特性を実現できる。
【００３３】図７において、基板３１として−ｚカット
ＬＮ基板を用い、同じ導波路・電極構成をとった場合
も、本発明の効果を得る事ができる。この場合、入出力
導波路幅ｗi ＝ｗo ＝６μｍ、入出力導波路間隔ｄ＝２
０μｍ、ＭＭＩ導波路幅ｗg ＝２９μｍ、電極ギャップ
Ｇ＝１０μｍ一定として、導波路長Ｌを変えた時の２×
２光分波特性を図８に示す。Ｌ＝３．１５ｍｍの場合、
過剰損失が比較的小さくでき、印加電圧によって光分配
比をかえる事ができる。ただし、この場合、電圧印加に
よって、ＭＭＩ導波路内の屈折率分布が非対称形になる
ために、図１の実施例（図４（ｂ））と異なる動作特性
を示す。すなわち、本発明ではＭＭＩ導波路内のフィー
ルド形状に合せて、ＭＭＩ導波路内の屈折率変化の特性
・大きさを外部電源で制御すれば、各モードの伝搬定数
とフィールド形状を同時に変えることができるので、光
分波器の分配比や出力特性をさらに最適に制御できるこ
とになる。
ＬＮ基板を用い、同じ導波路・電極構成をとった場合
も、本発明の効果を得る事ができる。この場合、入出力
導波路幅ｗi ＝ｗo ＝６μｍ、入出力導波路間隔ｄ＝２
０μｍ、ＭＭＩ導波路幅ｗg ＝２９μｍ、電極ギャップ
Ｇ＝１０μｍ一定として、導波路長Ｌを変えた時の２×
２光分波特性を図８に示す。Ｌ＝３．１５ｍｍの場合、
過剰損失が比較的小さくでき、印加電圧によって光分配
比をかえる事ができる。ただし、この場合、電圧印加に
よって、ＭＭＩ導波路内の屈折率分布が非対称形になる
ために、図１の実施例（図４（ｂ））と異なる動作特性
を示す。すなわち、本発明ではＭＭＩ導波路内のフィー
ルド形状に合せて、ＭＭＩ導波路内の屈折率変化の特性
・大きさを外部電源で制御すれば、各モードの伝搬定数
とフィールド形状を同時に変えることができるので、光
分波器の分配比や出力特性をさらに最適に制御できるこ
とになる。
【００３４】図９は、本発明による他の一実施例の上面
図であり、−ｚカットＬＮ基板４１を用いた１×２光分
波回路の構成を示している。入出力導波路４２，４３及
びＭＭＩ導波路４４の構造は、図２の実施例と同じであ
る。前記１×２光分波ＭＭＩ導波路４４は、従来と同様
な構成にしても良い。この場合、ＭＭＩ導波路４４に励
振されるモードは、主に偶モード（０次，２次，４次，
・・・）になるので、これらのモードフィールド形状を
考慮して電極構造を設定すればよい。図９の実施例にお
いて、印加電圧Ｖ＝０の時に出力光Ｐ1 ，Ｐ 2 が３ｄＢ
分波されるようにＭＭＩ導波路幅ｗg ＝４０μｍ、導波
路長Ｌ＝１．３８ｍｍ、出力導波路幅ｄ＝２０μｍの構
造とした時、分波特性の印加電圧依存性を図１０に示し
た。図１０から電圧印加によって分配比を調整できるこ
とが分かる。
図であり、−ｚカットＬＮ基板４１を用いた１×２光分
波回路の構成を示している。入出力導波路４２，４３及
びＭＭＩ導波路４４の構造は、図２の実施例と同じであ
る。前記１×２光分波ＭＭＩ導波路４４は、従来と同様
な構成にしても良い。この場合、ＭＭＩ導波路４４に励
振されるモードは、主に偶モード（０次，２次，４次，
・・・）になるので、これらのモードフィールド形状を
考慮して電極構造を設定すればよい。図９の実施例にお
いて、印加電圧Ｖ＝０の時に出力光Ｐ1 ，Ｐ 2 が３ｄＢ
分波されるようにＭＭＩ導波路幅ｗg ＝４０μｍ、導波
路長Ｌ＝１．３８ｍｍ、出力導波路幅ｄ＝２０μｍの構
造とした時、分波特性の印加電圧依存性を図１０に示し
た。図１０から電圧印加によって分配比を調整できるこ
とが分かる。
【００３５】図１１は、本発明による他の一実施例の上
面図であり、−ｚカットＬＮ基板５１を用いた１×２光
分波回路の構成を示している。入出力導波路５２，５３
及びＭＭＩ導波路５４の構造は、図９の実施例と同じで
ある。この場合、電極５６，５７がＭＭ１導波路の中央
部に配置される。電圧印加による屈折率変化に対して、
ＭＭＩ内の基本モードより２次モードへの影響が相対的
に小さくなるように電極構成をとっている。図１２は図
１１の実施例の動作特性であり、適当な電圧印加によ
り、挿入損失を小さくできる。
面図であり、−ｚカットＬＮ基板５１を用いた１×２光
分波回路の構成を示している。入出力導波路５２，５３
及びＭＭＩ導波路５４の構造は、図９の実施例と同じで
ある。この場合、電極５６，５７がＭＭ１導波路の中央
部に配置される。電圧印加による屈折率変化に対して、
ＭＭＩ内の基本モードより２次モードへの影響が相対的
に小さくなるように電極構成をとっている。図１２は図
１１の実施例の動作特性であり、適当な電圧印加によ
り、挿入損失を小さくできる。
【００３６】図１３は、本発明による他の一実施例の上
面図であり、−ｚカットＬＮ基板１６１を用いた１×３
光分波回路の構成を示している。入出力導波路６２，６
３及びＭＭＩ導波路６４の構造は、図９の実施例と同じ
である。この場合、２つの電極中心導体６６−１，６６
−２にそれぞれ別々の電源６８が接続される。図１３の
実施例において、電圧が無印加（Ｖ1 ＝Ｖ2 ＝０）の
時、出力Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 が等分配されるようにＭＭＩ
導波路６４を構成した場合の動作特性例を図１４
（ａ），（ｂ）に示す。図１４（ａ）は、２つの中心導
体６６−１，６６−２を等電圧（Ｖ2 ＝Ｖ1 ）に、図１
４（ｂ）はその極性を逆（Ｖ2 ＝−Ｖ1 ）にした時の特
性である。すなわち、適当なバイアス設定により、１×
３光スイッチング動作が可能である。
面図であり、−ｚカットＬＮ基板１６１を用いた１×３
光分波回路の構成を示している。入出力導波路６２，６
３及びＭＭＩ導波路６４の構造は、図９の実施例と同じ
である。この場合、２つの電極中心導体６６−１，６６
−２にそれぞれ別々の電源６８が接続される。図１３の
実施例において、電圧が無印加（Ｖ1 ＝Ｖ2 ＝０）の
時、出力Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 が等分配されるようにＭＭＩ
導波路６４を構成した場合の動作特性例を図１４
（ａ），（ｂ）に示す。図１４（ａ）は、２つの中心導
体６６−１，６６−２を等電圧（Ｖ2 ＝Ｖ1 ）に、図１
４（ｂ）はその極性を逆（Ｖ2 ＝−Ｖ1 ）にした時の特
性である。すなわち、適当なバイアス設定により、１×
３光スイッチング動作が可能である。
【００３７】図１５は、本発明による他の一実施例の上
面図であり、−ｚカットＬＮ基板７１を用いた１×２光
分波回路の構成を示している。この場合、１×２光分波
ＭＭＩ導波路７４の幅ｗg やコア厚ｔg はテーパ状に構
成されており、このテーパー状の導波路には、入出力導
波路７２，７３が形成されている。前記入力導波路７２
側の構造は、基本的には従来のＭＭＩと同じ構造をと
り、入力導波路に接続される例えば半導体光機能デバイ
スの導波光と同じ大きさのスポットサイズを与える導波
路幅ｗi ，ｗgi、コア厚ｔgiの寸法ならびにそれらの材
質が設定される。ＭＭＩの出力導波路７３側では、出力
導波路に接続される例えば光ファイバのスポットサイズ
に合わせるように、出力導波路、ＭＭＩ導波路幅ｗo ，
ｗgo、コア厚ｔgoが設定される。この場合、入力側と比
較して出力側導波光のスポットサイズを拡大している実
施例を示している。横方向のスポットサイズは、ＭＭＩ
導波路幅ｗｇを光軸方向でテーパ状に徐々に広くする事
によって拡大している。テーパー状にすることにより、
素子の小型化が図れると共に、スポットサイズの変換を
行うことが可能となる。
面図であり、−ｚカットＬＮ基板７１を用いた１×２光
分波回路の構成を示している。この場合、１×２光分波
ＭＭＩ導波路７４の幅ｗg やコア厚ｔg はテーパ状に構
成されており、このテーパー状の導波路には、入出力導
波路７２，７３が形成されている。前記入力導波路７２
側の構造は、基本的には従来のＭＭＩと同じ構造をと
り、入力導波路に接続される例えば半導体光機能デバイ
スの導波光と同じ大きさのスポットサイズを与える導波
路幅ｗi ，ｗgi、コア厚ｔgiの寸法ならびにそれらの材
質が設定される。ＭＭＩの出力導波路７３側では、出力
導波路に接続される例えば光ファイバのスポットサイズ
に合わせるように、出力導波路、ＭＭＩ導波路幅ｗo ，
ｗgo、コア厚ｔgoが設定される。この場合、入力側と比
較して出力側導波光のスポットサイズを拡大している実
施例を示している。横方向のスポットサイズは、ＭＭＩ
導波路幅ｗｇを光軸方向でテーパ状に徐々に広くする事
によって拡大している。テーパー状にすることにより、
素子の小型化が図れると共に、スポットサイズの変換を
行うことが可能となる。
【００３８】そのテーパ形状については、例えば放物線
状あるいは指数関数状等の曲線形状、直線形状、あるい
はそれらの組み合わせでもよい。縦（：深さ）方向のス
ポットサイズは、この場合コア厚ｔg をｚ軸方向で徐々
に薄くして縦方向の導波路閉じ込め効果を弱くする事に
よって拡大している。また、逆にコア厚を必要なスポッ
トサイズの大きさに合わせて、徐々に厚く構成してもよ
い。このようなＭＭＩ導波路内を伝搬する光波のフィー
ルド形状に合わせて電極７６，７７の形状をテーパ状に
構成することにより本発明の効果を得ることができる。
また、入出力導波路幅を同じ（ｗi ＝ｗo ）にして、Ｍ
ＭＩ導波路・電極テーパ形状を適当に設定すれば１×２
光スイッチ動作も可能である。
状あるいは指数関数状等の曲線形状、直線形状、あるい
はそれらの組み合わせでもよい。縦（：深さ）方向のス
ポットサイズは、この場合コア厚ｔg をｚ軸方向で徐々
に薄くして縦方向の導波路閉じ込め効果を弱くする事に
よって拡大している。また、逆にコア厚を必要なスポッ
トサイズの大きさに合わせて、徐々に厚く構成してもよ
い。このようなＭＭＩ導波路内を伝搬する光波のフィー
ルド形状に合わせて電極７６，７７の形状をテーパ状に
構成することにより本発明の効果を得ることができる。
また、入出力導波路幅を同じ（ｗi ＝ｗo ）にして、Ｍ
ＭＩ導波路・電極テーパ形状を適当に設定すれば１×２
光スイッチ動作も可能である。
【００３９】図１６は、本発明による他の一実施例の上
面図であり、電極８６，８７の寸法、形状をマイクロ波
線路の一部として構成した進行波形コプレーナ電極（：
ＣＰＷ）を用いた場合を示す。入出力導波路８２，８３
及びＭＭＩ導波路８４の構造は、図１の実施例と同じで
ある。電極の光入射側から信号源８９からのマイクロ波
信号を入力させ、電極の出力側に終端抵抗（Ｒ）９０を
接続している。このような進行波形電極構成において、
マイクロ波と光波の伝搬速度を一致（：速度整合比）さ
せ、しかも電極の特性インピーダンスを信号線、終端抵
抗のイン−ダンスＺｉ，Ｒ（通常Ｚｉ＝Ｒ＝５０Ω）に
合わせるようにコプレーナ電極８６，８７構造を設定す
ることにより高速な光分配・スイッチ動作が可能にな
る。
面図であり、電極８６，８７の寸法、形状をマイクロ波
線路の一部として構成した進行波形コプレーナ電極（：
ＣＰＷ）を用いた場合を示す。入出力導波路８２，８３
及びＭＭＩ導波路８４の構造は、図１の実施例と同じで
ある。電極の光入射側から信号源８９からのマイクロ波
信号を入力させ、電極の出力側に終端抵抗（Ｒ）９０を
接続している。このような進行波形電極構成において、
マイクロ波と光波の伝搬速度を一致（：速度整合比）さ
せ、しかも電極の特性インピーダンスを信号線、終端抵
抗のイン−ダンスＺｉ，Ｒ（通常Ｚｉ＝Ｒ＝５０Ω）に
合わせるようにコプレーナ電極８６，８７構造を設定す
ることにより高速な光分配・スイッチ動作が可能にな
る。
【００４０】図１７は、本発明による他の一実施例の斜
視図であり、光制御回路を半導体材料で構成した場合の
一例を示す。１１１は導波路のクラッド部および接地電
極１０７の一部の機能をもつｎ形半導体、１１２は単層
あるいは例えば多層量子井戸層のような異なる材質から
なる多層の半導体コア層、１１３はクラッド部になるｐ
形半導体およびキャップ層である。このような構成にお
いて、ポッケルス効果、あるいはキャリア注入によるプ
ラズマ効果、量子閉じ込めシュタルク効果等の電気光学
効果を利用して中心導体１０６直下の半導体コア層１１
２の屈折率を電源１０８からの信号に応じて変化させれ
ば本発明の効果を得ることが出来る。
視図であり、光制御回路を半導体材料で構成した場合の
一例を示す。１１１は導波路のクラッド部および接地電
極１０７の一部の機能をもつｎ形半導体、１１２は単層
あるいは例えば多層量子井戸層のような異なる材質から
なる多層の半導体コア層、１１３はクラッド部になるｐ
形半導体およびキャップ層である。このような構成にお
いて、ポッケルス効果、あるいはキャリア注入によるプ
ラズマ効果、量子閉じ込めシュタルク効果等の電気光学
効果を利用して中心導体１０６直下の半導体コア層１１
２の屈折率を電源１０８からの信号に応じて変化させれ
ば本発明の効果を得ることが出来る。
【００４１】以上では、２×２、１×２若しくは１×３
の光分波回路構成を示したが、これ以外に、例えば高消
光比特性を得るための光合波回路や、ｎ×ｍ光合分波回
路（ｎ，ｍ：任意の整数）、光波長フィルタ、光モード
フィルタ、あるいは異なる波長の光を合分波する光デバ
イス等、ＭＭＩ導波路の特性を利用したあらゆる光デバ
イスに本発明を適用できる。
の光分波回路構成を示したが、これ以外に、例えば高消
光比特性を得るための光合波回路や、ｎ×ｍ光合分波回
路（ｎ，ｍ：任意の整数）、光波長フィルタ、光モード
フィルタ、あるいは異なる波長の光を合分波する光デバ
イス等、ＭＭＩ導波路の特性を利用したあらゆる光デバ
イスに本発明を適用できる。
【００４２】以上では、基板にＬｉＮｂＯ3 を、コア層
にＴｉ拡散導波路を用いた場合を主に示したが、これ以
外に導波路材料として、ＬｉＴａＯ3 やＰＬＺＴ等の強
誘電体材料、あるいは半導体材料、ガラス、石英等の無
機材料、ポリイミド等の有機材料など電気光学効果を有
するあらゆる光導波路材料を用いたデバイスに対して本
発明を適用できる。
にＴｉ拡散導波路を用いた場合を主に示したが、これ以
外に導波路材料として、ＬｉＴａＯ3 やＰＬＺＴ等の強
誘電体材料、あるいは半導体材料、ガラス、石英等の無
機材料、ポリイミド等の有機材料など電気光学効果を有
するあらゆる光導波路材料を用いたデバイスに対して本
発明を適用できる。
【００４３】以上では、ＭＭＩ導波路内の主にコア層の
屈折率を外部電源で変化させる場合を示したが、例えば
ＭＭＩ導波路のコア層近傍に配置された一部クラッド層
の屈折率を変化させて各モードの伝搬特性を制御しても
同様の効果を得ることができる。また、ＭＭＩ導波路の
入出力部に入出力導波路を配置した場合を示したが、Ｍ
ＭＩ入出力部に他の光導波路デバイスがそれぞれの導波
路端面で直接光結合をとる、あるいはレンズを介して接
続される場合も、それら接続される導波光のスポットサ
イズに合わせるように、ＭＭＩの構造・材質・寸法を適
当に設定すれば本発明の効果を得ることができる。ま
た、他の光機能デバイスを本発明の光制御デバイス入出
力導波路部にモノリシックあるいはハイブリッド集積化
しても本発明の効果を得ることができるのは自明であ
る。
屈折率を外部電源で変化させる場合を示したが、例えば
ＭＭＩ導波路のコア層近傍に配置された一部クラッド層
の屈折率を変化させて各モードの伝搬特性を制御しても
同様の効果を得ることができる。また、ＭＭＩ導波路の
入出力部に入出力導波路を配置した場合を示したが、Ｍ
ＭＩ入出力部に他の光導波路デバイスがそれぞれの導波
路端面で直接光結合をとる、あるいはレンズを介して接
続される場合も、それら接続される導波光のスポットサ
イズに合わせるように、ＭＭＩの構造・材質・寸法を適
当に設定すれば本発明の効果を得ることができる。ま
た、他の光機能デバイスを本発明の光制御デバイス入出
力導波路部にモノリシックあるいはハイブリッド集積化
しても本発明の効果を得ることができるのは自明であ
る。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光制
御回路は、光合分波回路として、導波路内の複数のモー
ド間の干渉を利用して光波の合分波機能を持たせた多モ
ード干渉導波路を用い、その領域上の少なくとも一部に
制御用電極を励振モードフィールド形状に合わせるよう
に配置し、外部電源から制御用電極に電圧若しくは電流
を印加することによって光を合分波制御あるいはスイッ
チング動作しているので、デバイス製作時の材質・寸法
等の許容偏差量が緩和され、さらに低損失から高効率な
動作を可能にしている。
御回路は、光合分波回路として、導波路内の複数のモー
ド間の干渉を利用して光波の合分波機能を持たせた多モ
ード干渉導波路を用い、その領域上の少なくとも一部に
制御用電極を励振モードフィールド形状に合わせるよう
に配置し、外部電源から制御用電極に電圧若しくは電流
を印加することによって光を合分波制御あるいはスイッ
チング動作しているので、デバイス製作時の材質・寸法
等の許容偏差量が緩和され、さらに低損失から高効率な
動作を可能にしている。
【図１】本発明による光制御回路の一実施例を示す斜視
図である。
図である。
【図２】本発明による光制御回路の一実施例を示す上面
図である。
図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の原理を説明
するための図である。
するための図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明の効果を説明するため
の図である。
の図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明の効果を説明するため
の図である。
の図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図８】本発明の効果を説明するための図である。
【図９】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図１０】本発明の効果を説明するための図である。
【図１１】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図１２】本発明の効果を説明するための図である。
【図１３】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図１４】本発明の効果を説明するための図である。
【図１５】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図１６】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図１７】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図１８】従来の光制御回路の斜視図である。
１１，２１，４１，５１，６１，７１，８１ 基板 １２，２２，４２，５２，６２，７２，８２ 入力導波
路 １３，２３，４３，５３，６３，７３，８３ 出力導波
路 １４，２４，４４，５４，６４，７４，８３ ＭＭＩ導
波路 １５，２５，４５，５５，６５，７５，８５ バッファ
層 １６，２６，４６，５６，６６，７６ 電極中心導体 １７，２７，４７，５７，６７，７７ 電極接地導体 １８，２８，４８，５８，６８，７８，８８ 外部電源 ８６，８７ コプレーナ電極 ９０ 終端抵抗 １０６ 中心導体 １０７ 接地電極 １０８ 電源 １１１ ｎ形半導体 １１２ 半導体コア層 １１３ ｐ形半導体およびキャップ層
路 １３，２３，４３，５３，６３，７３，８３ 出力導波
路 １４，２４，４４，５４，６４，７４，８３ ＭＭＩ導
波路 １５，２５，４５，５５，６５，７５，８５ バッファ
層 １６，２６，４６，５６，６６，７６ 電極中心導体 １７，２７，４７，５７，６７，７７ 電極接地導体 １８，２８，４８，５８，６８，７８，８８ 外部電源 ８６，８７ コプレーナ電極 ９０ 終端抵抗 １０６ 中心導体 １０７ 接地電極 １０８ 電源 １１１ ｎ形半導体 １１２ 半導体コア層 １１３ ｐ形半導体およびキャップ層
Claims (8)
- 【請求項１】 単数若しくは複数の光入力部と光出力部
とを有する多モード干渉導波路からなる光制御回路にお
いて、 単数若しくは複数の電極を有し、そのうち少なくとも１
つが前記多モード干渉導波路上に配置され、かつ前記電
極の１つ若しくは複数が、前記多モード干渉導波路内に
励起されるモードフィールドの分布に合わせるように、
その個数、形状、配置が設定されていることを特徴とす
る光制御回路。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記電極の１つ若しくは複数が、前記多モード干渉導波
路内に励起されるモードのうち、回路動作に利用される
モードのモードフィールドの分布のピーク位置を含むよ
うに、その個数、形状、配置が設定されていることを特
徴とする光制御回路。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、 電極にバイアスを印可しない状態で、前記光制御回路の
光出力部からの各出射光が等分配されるようにしたこと
を特徴とする光制御回路。 - 【請求項４】 請求項１又は２において、 電極にバイアスを印可しない状態で、前記光制御回路
の、１つ、若しくは一部の複数の光出力部から出射光が
出力されるようにしたことを特徴とする光制御回路。 - 【請求項５】 請求項１乃至４において、 前記複数の電極が、進行波形電極を構成していることを
特徴とする光制御回路。 - 【請求項６】 請求項１乃至５において、 前記多モード干渉導波路若しくは電極の一方若しくは両
方の平面形状を、テーパ状としたことを特徴とする光制
御回路。 - 【請求項７】 請求項１乃至６において、 多モード干渉導波路が１×２、２×２、若しくは１×３
多モード干渉導波路であることを特徴とする光制御回
路。 - 【請求項８】 請求項１乃至７の光制御回路の動作方法
において、 前記電極の各々に印可される電圧の極性及び大きさを、
前記多モード干渉導波路内に励起されるモードフィール
ドの分布に合わせるように設定することを特徴とする光
制御回路の動作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9236671A JPH1184434A (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | 光制御回路および動作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9236671A JPH1184434A (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | 光制御回路および動作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1184434A true JPH1184434A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=17004067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9236671A Withdrawn JPH1184434A (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | 光制御回路および動作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1184434A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1048971A1 (en) * | 1999-04-30 | 2000-11-02 | JDS Uniphase Inc. | MMI Thermo-optic coupler |
| EP1308772A2 (en) * | 2001-11-06 | 2003-05-07 | Nanyang Technological University | A multimode interference (MMI) device |
| KR100424606B1 (ko) * | 2001-09-10 | 2004-03-27 | 이두환 | 다중 모드 간섭을 이용한 가변 광감쇄기 |
| WO2004104662A1 (ja) * | 2003-05-23 | 2004-12-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光デバイス及び光デバイスの製造方法、ならびに光集積デバイス |
| WO2007007438A1 (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-18 | Keio University | 多モード干渉導波路型光スイッチ |
| KR100721800B1 (ko) | 2005-08-08 | 2007-05-28 | 주식회사 리트로닉스 | 다중 모드 간섭을 이용한 가변 광 분배기 |
| JP2008107518A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 光分岐結合器および光通信システム |
| JP2008139671A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Fuji Xerox Co Ltd | 光変調器 |
| US7403678B2 (en) | 2006-05-12 | 2008-07-22 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Optical switching element |
| WO2012099275A1 (ja) * | 2011-01-21 | 2012-07-26 | 日本電気株式会社 | 光カプラと分岐制御方法 |
| JP2023047337A (ja) * | 2021-09-24 | 2023-04-05 | アップル インコーポレイテッド | 波長ロックのための干渉デバイス |
-
1997
- 1997-09-02 JP JP9236671A patent/JPH1184434A/ja not_active Withdrawn
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7266277B2 (en) | 2003-05-23 | 2007-09-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device, optical device manufacturing method, and optical integrated device |
| WO2004104662A1 (ja) * | 2003-05-23 | 2004-12-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光デバイス及び光デバイスの製造方法、ならびに光集積デバイス |
| KR101228225B1 (ko) * | 2003-05-23 | 2013-01-31 | 파나소닉 주식회사 | 광디바이스, 광디바이스의 제조방법 및 광집적 디바이스 |
| WO2007007438A1 (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-18 | Keio University | 多モード干渉導波路型光スイッチ |
| US7860358B2 (en) | 2005-07-08 | 2010-12-28 | Keio University | Multimode interference waveguide type optical switch |
| KR100721800B1 (ko) | 2005-08-08 | 2007-05-28 | 주식회사 리트로닉스 | 다중 모드 간섭을 이용한 가변 광 분배기 |
| US7403678B2 (en) | 2006-05-12 | 2008-07-22 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Optical switching element |
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| JP2008139671A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Fuji Xerox Co Ltd | 光変調器 |
| WO2012099275A1 (ja) * | 2011-01-21 | 2012-07-26 | 日本電気株式会社 | 光カプラと分岐制御方法 |
| JP2023047337A (ja) * | 2021-09-24 | 2023-04-05 | アップル インコーポレイテッド | 波長ロックのための干渉デバイス |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041102 |