JP2932742B2 - 導波路型光デバイス - Google Patents
導波路型光デバイスInfo
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- JP2932742B2 JP2932742B2 JP3099036A JP9903691A JP2932742B2 JP 2932742 B2 JP2932742 B2 JP 2932742B2 JP 3099036 A JP3099036 A JP 3099036A JP 9903691 A JP9903691 A JP 9903691A JP 2932742 B2 JP2932742 B2 JP 2932742B2
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- Japan
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- optical
- waveguide
- polarized light
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- optical waveguide
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- 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
-
- G—PHYSICS
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は導波路型光デバイスに係
わり、特に光導波路の構成に関する。
わり、特に光導波路の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信システムの実用化に伴い、
さらに大容量で多機能の高度なシステムが求められてお
り、より高速の光信号の発生や光伝送路の切り替え、交
換等の新たな機能の付加が必要とされている。現在の実
用システムでは光信号は直接半導体レーザや発光ダイオ
ードの注入電流を変調することによって得られている
が、直接変調では緩和振動等の効果のため数ＧＨ2 以上
の高速変調が難しいことや、波長変動が発生するためコ
ヒーレント光伝達方式には適用が難しい等の欠点があ
る。
さらに大容量で多機能の高度なシステムが求められてお
り、より高速の光信号の発生や光伝送路の切り替え、交
換等の新たな機能の付加が必要とされている。現在の実
用システムでは光信号は直接半導体レーザや発光ダイオ
ードの注入電流を変調することによって得られている
が、直接変調では緩和振動等の効果のため数ＧＨ2 以上
の高速変調が難しいことや、波長変動が発生するためコ
ヒーレント光伝達方式には適用が難しい等の欠点があ
る。
【０００３】これを解決する手段としては、外部変調器
を使用する方法があり、特に電気光学結晶基板中に形成
された光導波路により構成される導波型の光変調器は小
型、高効率、高速という特長がある。
を使用する方法があり、特に電気光学結晶基板中に形成
された光導波路により構成される導波型の光変調器は小
型、高効率、高速という特長がある。
【０００４】一方、光伝送路の切り替えやネットワーク
の交換機能を得る手段としては、光スイッチが使用され
ている。現在実用化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て光路を切り替
えるものである。しかしながら、この機械式の光スイッ
チは低速であるばかりか、形状が大きくマトリクス化に
不適である等の欠点がある。これを解決する手段として
も光導波路を用いた導波型の光スイッチの開発が進めら
れている。この電気光学効果を利用した導波型の光スイ
ッチは高速で、しかも多素子の集積化が可能で、さらに
信頼性が高い等の特長がある。特に、基板にニオブ酸リ
チウム（Ｌi Ｎb Ｏ3 ）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り、しかも大きな電
気光学効果を有しているため高効率である等の特長があ
る。この種の装置として、方向性結合器型光変調器ある
いは光スイッチ、全反射型光スイッチ、マッハツェンダ
型光変調器等の種々の方式の光制御デバイスが報告され
ている。
の交換機能を得る手段としては、光スイッチが使用され
ている。現在実用化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て光路を切り替
えるものである。しかしながら、この機械式の光スイッ
チは低速であるばかりか、形状が大きくマトリクス化に
不適である等の欠点がある。これを解決する手段として
も光導波路を用いた導波型の光スイッチの開発が進めら
れている。この電気光学効果を利用した導波型の光スイ
ッチは高速で、しかも多素子の集積化が可能で、さらに
信頼性が高い等の特長がある。特に、基板にニオブ酸リ
チウム（Ｌi Ｎb Ｏ3 ）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り、しかも大きな電
気光学効果を有しているため高効率である等の特長があ
る。この種の装置として、方向性結合器型光変調器ある
いは光スイッチ、全反射型光スイッチ、マッハツェンダ
型光変調器等の種々の方式の光制御デバイスが報告され
ている。
【０００５】近年、この導波路型光スイッチの高密度集
積化の研究開発が盛んに行われており、西本裕らの文
献、電子情報通信学会 ＯＱＥ８８−１４７ によれ
ば、Ｌi Ｎb Ｏ3 基板を用いて方向性結合器型光スイッ
チを６４素子集積した８×８マトリクス光スイッチ（８
入力８出力間を切り替える光スイッチ）を得ている。一
方、外部光変調器のような単一の光スイッチ素子から成
るデバイスの研究開発も盛んに進められている。このよ
うな光スイッチデバイスの特性項目には、スイッチング
電圧（電力）、クロストーク、消光比、損失、切り替え
速度、温湿度等の環境に対する動作の安定性等が挙げら
れる。
積化の研究開発が盛んに行われており、西本裕らの文
献、電子情報通信学会 ＯＱＥ８８−１４７ によれ
ば、Ｌi Ｎb Ｏ3 基板を用いて方向性結合器型光スイッ
チを６４素子集積した８×８マトリクス光スイッチ（８
入力８出力間を切り替える光スイッチ）を得ている。一
方、外部光変調器のような単一の光スイッチ素子から成
るデバイスの研究開発も盛んに進められている。このよ
うな光スイッチデバイスの特性項目には、スイッチング
電圧（電力）、クロストーク、消光比、損失、切り替え
速度、温湿度等の環境に対する動作の安定性等が挙げら
れる。
【０００６】図２に従来の導波路型光デバイスの一実施
例である光スイッチの斜視図を示す。この光スイッチ
は、基板１にＴｉを熱拡散することにより基板１よりも
屈折率の高い光導波路２、３を形成している。この光導
波路２、３は方向性結合器４の部分で近接しており、こ
の近接した部分の上部には２本の平行な制御用の電極
５、６が配設されている。この電極５、６と基板１との
間にはバッファ層７が介装されている。
例である光スイッチの斜視図を示す。この光スイッチ
は、基板１にＴｉを熱拡散することにより基板１よりも
屈折率の高い光導波路２、３を形成している。この光導
波路２、３は方向性結合器４の部分で近接しており、こ
の近接した部分の上部には２本の平行な制御用の電極
５、６が配設されている。この電極５、６と基板１との
間にはバッファ層７が介装されている。
【０００７】次に、本光スイッチの動作について説明す
る。まず、制御用の電極５、６に電圧が印加されない場
合は、入力ポート８から入射された光は方向性結合器４
の部分で光導波路２からこれに近接する光導波路３に光
パワーが移り、第１の出力ポート９から出射される。す
なわち、このようにして出射されるように方向性結合器
４の部分で近接する光導波路２、３の長さ（完全結合長
という）を設定している。したがって、このような構成
では、ある特定の電圧が電極６に印加された場合には、
光導波路２、３の屈折率が変化し、方向性結合器４の部
分で光導波路２、３間の光パワーの移動が起こらず、光
は第２の出力ポート１０から出射される。また、本光ス
イッチは偏光無依存動作を行うために、前記した完全結
合長がＴＥ、ＴＭ両モードで一致するように構成されて
いる。
る。まず、制御用の電極５、６に電圧が印加されない場
合は、入力ポート８から入射された光は方向性結合器４
の部分で光導波路２からこれに近接する光導波路３に光
パワーが移り、第１の出力ポート９から出射される。す
なわち、このようにして出射されるように方向性結合器
４の部分で近接する光導波路２、３の長さ（完全結合長
という）を設定している。したがって、このような構成
では、ある特定の電圧が電極６に印加された場合には、
光導波路２、３の屈折率が変化し、方向性結合器４の部
分で光導波路２、３間の光パワーの移動が起こらず、光
は第２の出力ポート１０から出射される。また、本光ス
イッチは偏光無依存動作を行うために、前記した完全結
合長がＴＥ、ＴＭ両モードで一致するように構成されて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＴＥ、
ＴＭ両モードの完全結合長が一致するような条件で実際
に方向性結合器４を作製しても、プロセスバッチ間のば
らつき等により、ＴＥモードとＴＭモードとの完全結合
長に差が生じる。これによって、第１の出力ポート９か
ら出射される光パワーがＴＥモードとＴＭモードで異な
り、入力光の偏光状態により出力が変動するという問題
があった。
ＴＭ両モードの完全結合長が一致するような条件で実際
に方向性結合器４を作製しても、プロセスバッチ間のば
らつき等により、ＴＥモードとＴＭモードとの完全結合
長に差が生じる。これによって、第１の出力ポート９か
ら出射される光パワーがＴＥモードとＴＭモードで異な
り、入力光の偏光状態により出力が変動するという問題
があった。
【０００９】本発明の目的は上述した問題に鑑みなされ
たもので、入力光の偏光状態で光出力パワーが変動しな
いようにした導波路型光デバイスを提供するにある。
たもので、入力光の偏光状態で光出力パワーが変動しな
いようにした導波路型光デバイスを提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基板表面に形成された複数の光導波路と、この光導波路
上に形成された電極と、基板と電極との間に配置された
バッファ層を備えた導波路型光デバイスにおいて、前記
した光導波路の出力部に、光導波路のＴＥ偏光に対する
等価屈折率とほぼ等しい等価屈折率を有するＴＥ偏光吸
収膜を形成したことを特徴とする。
基板表面に形成された複数の光導波路と、この光導波路
上に形成された電極と、基板と電極との間に配置された
バッファ層を備えた導波路型光デバイスにおいて、前記
した光導波路の出力部に、光導波路のＴＥ偏光に対する
等価屈折率とほぼ等しい等価屈折率を有するＴＥ偏光吸
収膜を形成したことを特徴とする。
【００１１】請求項２記載の発明は、ＴＥ偏光吸収膜が
偏光成分間の導波損失差を補う長さで形成されて成るこ
とを特徴とする。
偏光成分間の導波損失差を補う長さで形成されて成るこ
とを特徴とする。
【００１２】
【作用】このように本発明によれば、ＴＥ偏光に対する
光導波路の等価屈折率とほぼ等しい等価屈折率を有する
膜を光導波路上に形成することにより、この光導波路と
膜との間で位相整合が生じる。したがって、光導波路を
伝播していたＴＥ偏光は膜の方へ移行する。この位相整
合度は、膜と光導波路との等価屈折率の一致した度合に
依存し、膜厚および作用長によってＴＥ偏光の光導波路
からの移行光パワーを調整できる。したがって、光出力
パワーを入力光の偏光状態で変動しないように調整でき
る。
光導波路の等価屈折率とほぼ等しい等価屈折率を有する
膜を光導波路上に形成することにより、この光導波路と
膜との間で位相整合が生じる。したがって、光導波路を
伝播していたＴＥ偏光は膜の方へ移行する。この位相整
合度は、膜と光導波路との等価屈折率の一致した度合に
依存し、膜厚および作用長によってＴＥ偏光の光導波路
からの移行光パワーを調整できる。したがって、光出力
パワーを入力光の偏光状態で変動しないように調整でき
る。
【００１３】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１４】図１は本発明に係わる導波路型光デバイス
の一実施例である光スイッチの斜視図である。本光スイ
ッチにあっては基板１１としてニオブ酸リチウム（Ｌi
Ｎb Ｏ3 ）が採用されており、このＬi Ｎb Ｏ3 の基板
１１に光導波路パターンに形成されたチタン（Ｔｉ）を
熱拡散することにより、基板１１よりも屈折率の高い光
導波路１２、１３が形成されている。この光導波路１
２、１３の近接した部分の上部には、この光導波路１
２、１３に電界を印加し屈折率を制御して光路の切り替
えを行うために、バッファ層１４を介して制御用の電極
１５、１６が形成されている。なお、このバッファ層１
４は制御用の電極１５、１６が金属膜で形成されている
ために生じるＴＥモードの吸収を防ぐ機能をもってい
る。本実施例ではバッファ層１４として二酸化ケイ素
（Ｓi Ｏ2 ）を採用している。
の一実施例である光スイッチの斜視図である。本光スイ
ッチにあっては基板１１としてニオブ酸リチウム（Ｌi
Ｎb Ｏ3 ）が採用されており、このＬi Ｎb Ｏ3 の基板
１１に光導波路パターンに形成されたチタン（Ｔｉ）を
熱拡散することにより、基板１１よりも屈折率の高い光
導波路１２、１３が形成されている。この光導波路１
２、１３の近接した部分の上部には、この光導波路１
２、１３に電界を印加し屈折率を制御して光路の切り替
えを行うために、バッファ層１４を介して制御用の電極
１５、１６が形成されている。なお、このバッファ層１
４は制御用の電極１５、１６が金属膜で形成されている
ために生じるＴＥモードの吸収を防ぐ機能をもってい
る。本実施例ではバッファ層１４として二酸化ケイ素
（Ｓi Ｏ2 ）を採用している。
【００１５】また、方向性結合器１７の部分で近接する
光導波路１２、１３の長さは、ＴＥ偏光に対する完全結
合長になるように設定され、かつＴＭ偏光に対する完全
結合長がＴＥ偏光に対する完全結合長より短くなるよう
に設定されている。さらに、光導波路１３の出力部、つ
まり方向性結合器１７と第１の出力ポート１８を結ぶ光
導波路１３の出射端側には、バッファ層１４を介して１
０００ÅのＴＥ偏光吸収膜１９が所定の長さで形成され
ている。なお、本実施例にあってこのＴＥ偏光吸収膜１
９としてケイ素（Ｓｉ）を用いている。このＴＥ偏光吸
収膜１９は、ＴＥ偏光に対する光導波路１３の透過屈折
率とほぼ等しい等価屈折率をもつように形成されてお
り、光導波路１３を伝播してきたＴＥ偏光の光のみこの
ＴＥ偏光吸収膜１９へ移行させることができるよう構成
されている。本実施例にあって、ＴＥ偏光吸収膜１９は
偏波成分間の導波損失差を補う長さで形成されている。
光導波路１２、１３の長さは、ＴＥ偏光に対する完全結
合長になるように設定され、かつＴＭ偏光に対する完全
結合長がＴＥ偏光に対する完全結合長より短くなるよう
に設定されている。さらに、光導波路１３の出力部、つ
まり方向性結合器１７と第１の出力ポート１８を結ぶ光
導波路１３の出射端側には、バッファ層１４を介して１
０００ÅのＴＥ偏光吸収膜１９が所定の長さで形成され
ている。なお、本実施例にあってこのＴＥ偏光吸収膜１
９としてケイ素（Ｓｉ）を用いている。このＴＥ偏光吸
収膜１９は、ＴＥ偏光に対する光導波路１３の透過屈折
率とほぼ等しい等価屈折率をもつように形成されてお
り、光導波路１３を伝播してきたＴＥ偏光の光のみこの
ＴＥ偏光吸収膜１９へ移行させることができるよう構成
されている。本実施例にあって、ＴＥ偏光吸収膜１９は
偏波成分間の導波損失差を補う長さで形成されている。
【００１６】ＴＥ偏光の光のＴＥ偏光吸収膜１９への移
行量は、バッファ層１４の厚さとＴＥ偏光吸収膜１９の
透過屈折率と作用長とで決定され、この作用長が長い程
移行量は多くなる。したがって、このＴＥ偏光吸収膜１
９を除去して作用長を短くしていきながら出射光の偏光
に対する光パワー差をモニタすれば、これによって出射
光パワーの偏光差を零にすることが可能となる。なお、
光導波路１２の両端部には入力ポート２０、第２の出力
ポート２１が形成されている。
行量は、バッファ層１４の厚さとＴＥ偏光吸収膜１９の
透過屈折率と作用長とで決定され、この作用長が長い程
移行量は多くなる。したがって、このＴＥ偏光吸収膜１
９を除去して作用長を短くしていきながら出射光の偏光
に対する光パワー差をモニタすれば、これによって出射
光パワーの偏光差を零にすることが可能となる。なお、
光導波路１２の両端部には入力ポート２０、第２の出力
ポート２１が形成されている。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係わる導波
路型光デバイスによれば、光導波路の出力部に、光導波
路のＴＥ偏光に対する等価屈折率とほぼ等しい等価屈折
率を有するＴＥ偏光吸収膜を形成したことにより、光導
波路とＴＥ偏光吸収膜との間で位相整合が起こり、光導
波路を伝播していたＴＥ偏光をＴＥ偏光吸収膜の方向へ
移行させることができる。したがって、このＴＥ偏光吸
収膜を調整することにより、出力ポートから出射される
光パワーが入力光の偏光状態で変動するという偏光依存
性をなくすことができるという優れた効果を奏する。
路型光デバイスによれば、光導波路の出力部に、光導波
路のＴＥ偏光に対する等価屈折率とほぼ等しい等価屈折
率を有するＴＥ偏光吸収膜を形成したことにより、光導
波路とＴＥ偏光吸収膜との間で位相整合が起こり、光導
波路を伝播していたＴＥ偏光をＴＥ偏光吸収膜の方向へ
移行させることができる。したがって、このＴＥ偏光吸
収膜を調整することにより、出力ポートから出射される
光パワーが入力光の偏光状態で変動するという偏光依存
性をなくすことができるという優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係わる導波路型光デバイスの一実施例
である光スイッチの斜視図である。
である光スイッチの斜視図である。
【図２】従来の光スイッチの一例を示す斜視図である。
１１ 基板 １２、１３ 光導波路 １４ バッファ層 １５、１６ 電極 １７ 方向性結合器 １９ ＴＥ偏光吸収膜
Claims (2)
- 【請求項１】 基板表面に形成された複数の光導波路
と、この光導波路上に形成された電極と、基板と電極と
の間に配置されたバッファ層を備えた導波路型光デバイ
スにおいて、前記光導波路の出力部に、光導波路のＴＥ
偏光に対する等価屈折率とほぼ等しい等価屈折率を有す
るＴＥ偏光吸収膜を形成したことを特徴とする導波路型
光デバイス。 - 【請求項２】 前記したＴＥ偏光吸収膜は偏光成分間の
導波損失差を補う長さで形成されて成る請求項１記載の
導波路型光デバイス。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099036A JP2932742B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 導波路型光デバイス |
| EP92303796A EP0511815B1 (en) | 1991-04-30 | 1992-04-27 | Optical waveguide device |
| DE69207943T DE69207943T2 (de) | 1991-04-30 | 1992-04-27 | Optische Wellenleitervorrichtung |
| US07/876,022 US5185831A (en) | 1991-04-30 | 1992-04-30 | Optical waveguide device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099036A JP2932742B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 導波路型光デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04328720A JPH04328720A (ja) | 1992-11-17 |
| JP2932742B2 true JP2932742B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=14236191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3099036A Expired - Lifetime JP2932742B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 導波路型光デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5185831A (ja) |
| EP (1) | EP0511815B1 (ja) |
| JP (1) | JP2932742B2 (ja) |
| DE (1) | DE69207943T2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5293439A (en) * | 1991-11-12 | 1994-03-08 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Integrated optical circuit for fiber-optics gyroscopes |
| JPH05264834A (ja) * | 1992-03-18 | 1993-10-15 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 導波路型光部品 |
| JPH07318986A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Nec Corp | 導波路型光スイッチ |
| JP3836950B2 (ja) * | 1997-07-02 | 2006-10-25 | 富士通株式会社 | 音響光学デバイス |
| US6987784B2 (en) * | 2001-09-10 | 2006-01-17 | San Jose Systems, Inc. | Wavelength agile laser |
| US7092419B2 (en) | 2001-09-10 | 2006-08-15 | San Jose Systems, Inc. | Wavelength agile laser |
| US6891983B2 (en) * | 2002-12-02 | 2005-05-10 | Photodigm, Inc. | Wavelength filter and polarizer |
| CN107229095B (zh) * | 2017-07-28 | 2019-04-26 | 河南仕佳光子科技股份有限公司 | 一种可调2×2光分路器 |
| CN111290191B (zh) * | 2020-02-19 | 2023-07-18 | 联合微电子中心有限责任公司 | 定向耦合器及基于氮化硅平台的光开关 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4220395A (en) * | 1974-05-13 | 1980-09-02 | Regents Of University Of California | Polarization converter and circuit elements for use in optical waveguides |
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