JPH06324367A - Optical waveguide element and control therefor - Google Patents
Optical waveguide element and control thereforInfo
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- JPH06324367A JPH06324367A JP18421893A JP18421893A JPH06324367A JP H06324367 A JPH06324367 A JP H06324367A JP 18421893 A JP18421893 A JP 18421893A JP 18421893 A JP18421893 A JP 18421893A JP H06324367 A JPH06324367 A JP H06324367A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、コアを伝搬するコヒー
レントな光の位相をその屈折率を特定波長域の光の照射
により変化させて制御する光導波路素子およびその制御
方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide element for controlling the phase of coherent light propagating through a core by changing the refractive index of the coherent light by irradiating light in a specific wavelength range and a control method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、コアを伝搬するコヒーレントな光
の位相をその屈折率を変化させて制御する光導波路素子
としては、熱光学効果(TO効果)を利用したものが知
られている(例えば、オプトロニクス、No.8(19
88)河内正夫、p.85〜90参照)。具体的には、
ガラスクラッド上部にヒーターを設けるとともに下部に
シリコン基板のヒートシンクを設け、ヒーターに通電し
て加熱することによって上部クラッド、コア、下部クラ
ッドの順に温度が低下する温度分布を得て、この際、該
温度分布に応じて生じる屈折率の変化により、コアを伝
搬する光の位相を変化させるようになしたものである。
この光導波路素子を用いた位相調整器で位相を一定にし
ようとする場合、常時、光導波路の温度分布を一定に保
持する正確な温度維持装置が必要となり、また、温度維
持のための通電を行う必要がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as an optical waveguide element for controlling the phase of coherent light propagating through a core by changing its refractive index, one utilizing a thermo-optical effect (TO effect) is known (for example, , Optronics, No. 8 (19
88) Masao Kawauchi, p. 85-90). In particular,
A heater is provided above the glass clad and a heat sink of a silicon substrate is provided below the glass clad, and a temperature distribution in which the temperature of the upper clad, the core, and the lower clad decreases in order is obtained by heating the heater by energizing the heater. The phase of light propagating through the core is changed by changing the refractive index depending on the distribution.
When trying to make the phase constant with the phase adjuster using this optical waveguide element, an accurate temperature maintaining device that constantly maintains the temperature distribution of the optical waveguide is required, and it is necessary to energize to maintain the temperature. There is a need to do.
【0003】また、従来のこの種の他の光導波路素子と
しては、電気光学効果(EO効果)を利用したものが知
られている(例えば、光新時代、No.31(199
2)、Guss Mohlmann、中村司朗、p.1
〜5、またはFourth Optoelectron
ics Conference(OEC’92)Tec
hnical Digest、17D3−4、Jul
y、(1992)、G.R.Mohlmann参照)。
具体的には、二次の光学非線形有機ポリマーをコアと
し、これに電界を印加してその屈折率を変化させ、該コ
アを伝搬する光の位相を変化させるようになしたもので
ある。この光導波路素子を用いて、相変調器、マッハツ
ェンダー干渉計、2×2方向スイッチまたはこれらを3
0組程度まで集積化した光デバイスが実現されている。Further, as another conventional optical waveguide element of this type, one utilizing an electro-optical effect (EO effect) is known (for example, Koshin era, No. 31 (199).
2), Guss Mohlmann, Shiro Nakamura, p. 1
~ 5, or Fourth Optoelectron
ics Conference (OEC'92) Tec
mechanical Digest, 17D3-4, Jul
y, (1992), G.I. R. Mohlmann).
Specifically, a secondary optical nonlinear organic polymer is used as a core, and an electric field is applied to the core to change its refractive index, thereby changing the phase of light propagating through the core. Using this optical waveguide device, a phase modulator, Mach-Zehnder interferometer, 2 × 2 directional switch
Optical devices integrated up to about 0 sets have been realized.
【0004】また、最近、光を照射することにより屈折
率を制御する光反応効果(OO効果)を光デバイスへ応
用した例が報告されている(例えば、電子情報通信学会
春季全国大会、C−217、(1990)、小林勇仁
他、p.4−272、または電子情報通信学会春季全国
大会、C−292、(1991)、小林勇仁 他、p.
4−309、または電子情報通信学会春季全国大会、C
−646、(1992)、吉田卓史 他、p.5−26
7、または特開平4−256907号公報参照)。これ
らは光ファイバカップラのクラッドに、光屈折率制御材
料としてホトクロミック性有機材料を用いて、カップラ
の分岐比を変化させるようになしたものである。Further, recently, an example in which a photoreaction effect (OO effect) for controlling a refractive index by irradiating light is applied to an optical device has been reported (for example, IEICE Spring National Convention, C-. 217, (1990), Yujihito Kobayashi
Et al., P. 4-272, or IEICE Spring National Convention, C-292, (1991), Yuji Kobayashi et al., P.
4-309, or IEICE Spring National Convention, C
-646, (1992), T. Yoshida et al., P. 5-26
7, or JP-A-4-256907). In these, a photochromic organic material is used as a photorefractive index control material for the cladding of the optical fiber coupler to change the branching ratio of the coupler.
【0005】さらにまた、機械式の自己保持型光導波路
スイッチがいくつか提案されている(例えば、特開平4
−256906号公報参照)が、該機械式の光導波路ス
イッチはオン・オフ動作だけが可能で、その自己保持性
はオン・オフ動作に限定されたものであり、コアを伝搬
する光の位相を変化させるものとは異なる。Furthermore, some mechanical self-holding type optical waveguide switches have been proposed (for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 4)
However, since the mechanical optical waveguide switch is capable of only on / off operation and its self-holding property is limited to on / off operation, the phase of light propagating through the core is It's different from changing.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前述した従来のTO効
果やEO効果を利用した光導波路素子では高速な位相制
御が可能であるが、いずれも熱や電界をかけ続けなけれ
ばその効果、すなわち位相制御状態が消失してしまうと
いう欠点があった。The above-mentioned conventional optical waveguide device utilizing the TO effect and the EO effect enables high-speed phase control, but in any case, if the heat or the electric field is not continuously applied, the effect, that is, the phase There was a drawback that the control state disappeared.
【0007】本発明は前記従来の問題点に鑑み、外部か
らのエネルギーを何ら必要とすることなく、任意の屈折
率、すなわち位相制御状態を保持し得る光導波路素子を
提供することを目的とする。In view of the above conventional problems, it is an object of the present invention to provide an optical waveguide device which can maintain an arbitrary refractive index, that is, a phase control state without requiring any energy from the outside. .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、コアを伝搬するコヒーレントな光の位相を
その屈折率を変化させて制御する光導波路素子におい
て、コアの一部分を、特定波長域の光照射に感応して屈
折率が任意の値に制御され且つ該屈折率が暗所及び前記
特定波長域を除く光照射ではそのまま保持される有機化
合物で構成した光導波路素子を提案する。According to the present invention, in order to achieve the above object, in an optical waveguide device for controlling the phase of coherent light propagating in a core by changing its refractive index, a part of the core is set to a specific wavelength. We propose an optical waveguide device composed of an organic compound in which the refractive index is controlled to an arbitrary value in response to light irradiation in a region and the refractive index is maintained as it is in light irradiation except in a dark place and the specific wavelength region.
【0009】すなわち、請求項1記載の発明は、少なく
ともコアとクラッドからなる光導波路素子であって、前
記コアの少なくとも一部は、該コアの屈折率を特定波長
域の光の照射のみによって変化せしめる有機化合物を含
むものであることを特徴とする。That is, the invention according to claim 1 is an optical waveguide device comprising at least a core and a clad, wherein at least a part of the core has its refractive index changed only by irradiation with light in a specific wavelength range. It is characterized by containing an organic compound.
【0010】また、請求項2記載の発明は、少なくとも
コアとクラッドからなる光導波路素子であって、前記ク
ラッドの少なくとも一部は、該クラッドの屈折率を特定
波長域の光の照射のみにより変化せしめる有機化合物を
含むものであることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide element comprising at least a core and a clad, wherein at least a part of the clad changes a refractive index of the clad only by irradiation with light in a specific wavelength range. It is characterized by containing an organic compound.
【0011】請求項3記載の発明は、少なくともコアと
クラッドからなり、該コアおよびクラッドのうち少なく
とも一方が該一方の屈折率を特定波長域の光の照射のみ
によって変化せしめる有機化合物を含む光導波路素子の
制御方法であって、前記コアの一端から前記特定波長域
の光を照射し、該照射により前記コアまたはクラッドの
屈折率を変化させ、前記コアを伝搬する光の位相を制御
することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide comprising at least a core and a clad, wherein at least one of the core and the clad contains an organic compound capable of changing the refractive index of the one only by irradiation with light in a specific wavelength range. A method of controlling an element, comprising irradiating light in the specific wavelength range from one end of the core, changing the refractive index of the core or the clad by the irradiation, and controlling the phase of light propagating in the core. Characterize.
【0012】請求項4記載の発明は、少なくともコアと
クラッドからなり、該コアおよびクラッドのうち少なく
とも一方が該一方の屈折率を特定波長域の光の照射のみ
によって変化せしめる有機化合物を含む光導波路素子の
制御方法であって、前記光導波路素子の光導波路に直交
する方向から前記特定波長域の光を照射し、該照射によ
り前記コアまたはクラッドの屈折率を変化させ、前記コ
アを伝搬する光の位相を制御することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide comprising at least a core and a clad, wherein at least one of the core and the clad contains an organic compound capable of changing the refractive index of the one only by irradiation with light in a specific wavelength range. A method of controlling an element, irradiating light in the specific wavelength range from a direction orthogonal to an optical waveguide of the optical waveguide element, changing the refractive index of the core or clad by the irradiation, and propagating through the core. It is characterized by controlling the phase of.
【0013】[0013]
【作用】位相制御という観点から見た場合の本発明と従
来技術との差を表1に示す。Table 1 shows the difference between the present invention and the prior art from the viewpoint of phase control.
【0014】[0014]
【表1】 [Table 1]
【0015】表1からわかるように、本発明は従来の位
相制御技術に比べて、完全無電力でコアを伝搬する光の
位相状態を長期に亘って維持し、その状態を容易に変更
可能な技術を提供するものである。このため、実際の素
子の使用に当たって、動作速度が早いか遅いかはあまり
問題とならない。このような長期に亘る位相状態の保持
をTO効果で実現しようとする場合は高精度な温度維持
管理装置並びに長期に亘る電力供給が不可欠になり、非
常に不経済なシステムとなってしまう。また、EO効果
で実現しようとする場合も、屈折率を制御するための電
圧を常時印加しなければならず、また、その状態を維持
管理する新たな装置が必要であり、非常に高価なシステ
ムとなってしまう。As can be seen from Table 1, the present invention can maintain the phase state of light propagating through the core with no power for a long period of time as compared with the conventional phase control technique, and the state can be easily changed. It provides technology. Therefore, in actual use of the element, it does not matter whether the operation speed is fast or slow. When attempting to realize such a long-term holding of the phase state by the TO effect, a highly accurate temperature maintenance management device and long-term power supply are indispensable, resulting in a very uneconomical system. Also, in order to realize by the EO effect, a voltage for controlling the refractive index must be constantly applied, and a new device for maintaining the state is required, which is an extremely expensive system. Will be.
【0016】また、OO効果を利用した光ファイバカッ
プラでの自己保持型スイッチや、機械式の自己保持型光
導波路スイッチがあるが、いずれも任意の位相シフトを
起こさせるものではなく、その応用は位相シフトのもの
とは異なる。すなわち、ホトクロミック性有機材料を用
いたカップラの例では、分岐比を変化させた自己保持型
光スイッチ、ならびにその分岐比の設定、変更、微調整
に使用が限定される。また、これらに用いられている有
機化合物の物性からみて、室温下での熱逆反応は止めら
れず、長期の自己保持性は実現されていない。また、機
械式では比のオン・オフ動作に限定され、任意の位相調
整を行うことはできない。Further, there are self-holding type switches using optical fiber couplers utilizing the OO effect and mechanical self-holding type optical waveguide switches, but none of them cause any phase shift and their applications are It is different from the phase shift one. That is, in the example of the coupler using the photochromic organic material, its use is limited to the self-holding type optical switch having a changed branching ratio, and the setting, change and fine adjustment of the branching ratio. Further, in view of the physical properties of the organic compounds used therein, the thermal reverse reaction cannot be stopped at room temperature, and long-term self-holding property has not been realized. Further, the mechanical type is limited to the on / off operation of the ratio, and arbitrary phase adjustment cannot be performed.
【0017】本発明はOO効果を用いて長期に亘る自己
保持動作を可能となした位相制御機能を有する光導波路
素子に関するものであり、従来のTO効果やEO効果を
用いた位相制御機能を有する光導波路素子とは外部から
強制的に位相保持のための動作を行う必要がないという
点が異なる。また、従来の長期に亘る自己保持型光スイ
ッチは機械式のスイッチのみであり、位相制御という動
作でない点、すなわち機械式のスイッチがオン・オフ動
作しかできない点が異なる。The present invention relates to an optical waveguide device having a phase control function which enables self-holding operation for a long period of time by using the OO effect, and has a phase control function using the conventional TO effect and EO effect. It differs from the optical waveguide device in that it is not necessary to forcibly perform the operation for maintaining the phase from the outside. Further, the conventional long-term self-holding type optical switch is only a mechanical switch, and is different in that it is not an operation of phase control, that is, the mechanical switch can only perform an on / off operation.
【0018】また、本発明は石英系光導波路での応用に
限定されるものではなく、半導体光導波路、誘導体光導
波路、石英系を除く非晶質光導波路等のコアまたはクラ
ッドにホトクロミック材料を装荷し、同様な動作が可能
である。Further, the present invention is not limited to the application to a silica-based optical waveguide, but a photochromic material is used for a core or a clad of a semiconductor optical waveguide, a dielectric optical waveguide, an amorphous optical waveguide other than a silica optical waveguide, or the like. It can be loaded and a similar operation is possible.
【0019】本発明に用いられる有機化合物は、光照射
で屈折率を制御できる材料であれば特に限定されず、例
えば光分解反応、光解離反応、光二量化反応、光異性化
反応、ホトクロミック反応等を引起す有機材料を用いる
ことができる。ただし、可逆な屈折率制御ができる点で
ホトクロミック反応を引起す有機材料が好適であり、発
明者らの調べた限りではジアリールエテン構造のホトク
ロミック材料で最も良い結果が得られた。The organic compound used in the present invention is not particularly limited as long as it is a material whose refractive index can be controlled by irradiation with light. For example, photolysis reaction, photodissociation reaction, photodimerization reaction, photoisomerization reaction, photochromic reaction. An organic material that causes the like can be used. However, an organic material that induces a photochromic reaction is preferable in that the reversible refractive index can be controlled, and the best results have been obtained with the photochromic material having a diarylethene structure as far as the inventors investigated.
【0020】これらの有機化合物は通常、室温で固体で
あり、光導波路のコア材料として用いる時は有機高分子
と混合して、あるいは有機溶媒に溶解させて、もしくは
有機高分子の側鎖に化学結合して用いられる。このよう
な有機化合物を光導波路のコアとして用いる場合には光
導波路との屈折率のマッチングが重要である。特に、石
英系の光導波路は通常の有機化合物より低い屈折率が必
要になるが、発明者らが検討した結果ではフッ素化した
有機高分子あるいはフッ素系有機溶媒、シリコン系有機
溶媒を用いることにより、容易にマッチングを実現でき
た。These organic compounds are usually solid at room temperature, and when used as a core material of an optical waveguide, they are mixed with an organic polymer or dissolved in an organic solvent, or the side chains of the organic polymer are chemically bonded. Used in combination. When such an organic compound is used as the core of the optical waveguide, matching of the refractive index with the optical waveguide is important. In particular, a silica-based optical waveguide requires a lower refractive index than an ordinary organic compound, but the results of studies conducted by the inventors indicate that a fluorinated organic polymer, a fluorine-based organic solvent, or a silicon-based organic solvent is used. , Matching was easily realized.
【0021】有機化合物をコア層として光導波路のコア
を形成する方法は特に限定されず、良質のコアとして光
が通過すれば良い。コアは石英ガラスクラッドで覆われ
るため、特に防湿や自然酸化等の環境からの影響は極め
て少ないが、さらに信頼性を確保する目的でパッシベー
ションや封止等の処理を加えても良い。The method of forming the core of the optical waveguide using the organic compound as the core layer is not particularly limited, and light may be transmitted as the core of good quality. Since the core is covered with the quartz glass clad, influences from the environment such as moisture proof and natural oxidation are extremely small, but treatments such as passivation and sealing may be added for the purpose of ensuring reliability.
【0022】有機化合物をクラッド層として導波路のコ
ア部に形成する方法は特に限定されず、良質のクラッド
層としてコア部を被覆できればいかなる形成方法も使用
可能である。有機化合物をクラッド層に用いる場合も導
波路全体を被覆して、屈折率変化の必要な部分に光照射
して導波路の位相を制御してもよいが、位相制御する部
分のみを該屈折率制御有機化合物でコア部を被覆し、他
の部分は通常のクラッド層を用いてもよい。また、位相
制御のバランスをとるため、コア部の任意の箇所に屈折
率を調整、固定した有機材料をクラッド層として用いて
もよい。このようにして作製したクラッド層は、必要に
応じて、防湿や自然酸化等の環境からの影響を軽減する
目的で、パッシベーションや封止等の処理を加えても良
い。The method of forming the organic compound as a cladding layer on the core portion of the waveguide is not particularly limited, and any forming method can be used as long as it can cover the core portion as a good quality cladding layer. Even when an organic compound is used for the clad layer, the entire waveguide may be covered and the phase of the waveguide may be controlled by irradiating the portion where the refractive index needs to be changed with light, but only the portion for phase control has the refractive index. The core part may be covered with the control organic compound, and the other part may be a usual clad layer. Further, in order to balance the phase control, an organic material whose refractive index is adjusted and fixed at an arbitrary position of the core may be used as the cladding layer. The clad layer thus produced may be subjected to a treatment such as passivation or sealing for the purpose of reducing influences from the environment such as moisture proof and natural oxidation, if necessary.
【0023】上述の有機化合物をコアまたはクラッドに
含有させた本発明の光導波路素子において、そのコアを
伝搬するコヒーレントな光の位相を制御する方法として
は、その伝搬光(信号光)とともにコアの一端から、ま
たは光導波路に対して直交する方向から特定波長域の光
を照射して屈折率を変化させて位相を制御する方法など
を挙げることができる。In the optical waveguide element of the present invention in which the above-mentioned organic compound is contained in the core or the clad, the method of controlling the phase of the coherent light propagating through the core is as follows: Examples include a method of irradiating light in a specific wavelength range from one end or a direction orthogonal to the optical waveguide to change the refractive index and control the phase.
【0024】以下、実施例に従って本発明を説明する
が、本発明はこれに限定されるものでなく、位相制御が
必要となる光導波路素子であれば使用できる。The present invention will be described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to this, and any optical waveguide element that requires phase control can be used.
【0025】[0025]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0026】図1は本発明の光導波路素子の第1の実施
例を示すもので、ここでは方向性結合器付きマッハツェ
ンダー型2×2光スイッチを実現した例を示す。図中、
1はシリンダ基板、2は火炎堆積法で作製した石英ガラ
スクラッド、3は同法で作製した石英ガラスコア(9μ
m×9μm、△n=0.3%)、4,5は3dB方向性
結合器、6は石英ガラス板、7はホトクロミック材料を
10(重量)%添加した高分子コア、8はホトクロミッ
ク材料を添加していない高分子コア、AおよびBは光入
射ポート、CおよびDは光出射ポート、Eはマッハツェ
ンダ第1アーム、Fはマッハツェンダ第2アームであ
る。FIG. 1 shows a first embodiment of the optical waveguide device of the present invention, and here shows an example in which a Mach-Zehnder type 2 × 2 optical switch with a directional coupler is realized. In the figure,
1 is a cylinder substrate, 2 is a silica glass clad produced by the flame deposition method, 3 is a silica glass core produced by the same method (9 μm)
m × 9 μm, Δn = 0.3%), 4 and 5 are 3 dB directional couplers, 6 is a quartz glass plate, 7 is a polymer core added with 10 (wt)% of a photochromic material, and 8 is a photochromic material. A polymer core to which no material is added, A and B are light entrance ports, C and D are light exit ports, E is a Mach-Zehnder first arm, and F is a Mach-Zehnder second arm.
【0027】図2は図1中のa−a線矢視方向の拡大断
面図、図3は図1中のb−b線矢視方向の拡大断面図で
ある。高分子コアおよび8の長さはいずれも5mm、素
子全体の長さは40mm、幅4.5mmである。FIG. 2 is an enlarged sectional view in the direction of arrow aa in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged sectional view in the direction of arrow bb in FIG. The length of each of the polymer core and 8 is 5 mm, the length of the entire device is 40 mm, and the width is 4.5 mm.
【0028】これを作製するには、まず、従来の火炎堆
積法で2入力2出力方向性結合器付きマッハツェンダー
干渉回路を作製し、その後、マッハツェンダーの2本の
アームの中央部にリアクティブイオンエッチング(RI
E)装置でコアに沿って幅2mm、長さ5mmでコア上
部までエッチングする。次に、両アームのコア部分だけ
をコア幅9μm、長さ4mm、深さ9μmとして、コア
部分をくり抜くようにエッチングする。In order to manufacture this, first, a Mach-Zehnder interfering circuit with a 2-input 2-output directional coupler is manufactured by a conventional flame deposition method, and thereafter, a reactive part is provided at the center of two arms of the Mach-Zehnder. Ion etching (RI
E) Using an apparatus, etch along the core with a width of 2 mm and a length of 5 mm up to the top of the core. Next, only the core portions of both arms have a core width of 9 μm, a length of 4 mm and a depth of 9 μm, and are etched so as to hollow out the core portions.
【0029】次に、コア材として、波長1.5μmにお
ける屈折率を1.448に調整したフッ素化メチルメタ
クリレートとメチルメタクリレートとの共重合体の高分
子溶液を第1アームEのコア部分に注入し、同様にホト
クロミック材料(ここではペルフルオロシクロペンテン
環を持つジアリールエテンを用いた。)を10(重量)
%添加し且つ波長1.5μmにおける屈折率を1.44
8になるように調整した高分子溶液を第2アームFのコ
ア部分に注入する。該注入した高分子溶液の溶媒が十分
に蒸発した後、長さ4.6mm、幅1.9mm、長さ
0.2mmの上下面を光学研磨した石英ガラス板6を高
分子コア7および8上に載せる。Next, as a core material, a polymer solution of a copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate, the refractive index of which was adjusted to 1.448 at a wavelength of 1.5 μm, was injected into the core portion of the first arm E. Then, similarly, a photochromic material (here, a diarylethene having a perfluorocyclopentene ring was used) was used in an amount of 10 (weight).
% And the refractive index at a wavelength of 1.5 μm is 1.44
The polymer solution adjusted to be 8 is injected into the core portion of the second arm F. After the solvent of the injected polymer solution is sufficiently evaporated, a quartz glass plate 6 whose upper and lower surfaces are 4.6 mm long, 1.9 mm wide, and 0.2 mm long is optically polished on the polymer cores 7 and 8. Put on.
【0030】次に、真空状態でこの部分を120℃〜1
40℃に加熱し、石英ガラス板6を軽く押し付けると高
分子コア7および8は軟化して余分な分が押し出され、
石英ガラス板6は高分子コア7および8の上に隙間なく
密着し、この石英ガラス板6は上部クラッドとなる。Next, this portion is heated to 120 ° C. to 1 in a vacuum state.
When heated to 40 ° C. and lightly pressed the quartz glass plate 6, the polymer cores 7 and 8 are softened and the excess is extruded,
The quartz glass plate 6 is tightly adhered onto the polymer cores 7 and 8 without any gap, and the quartz glass plate 6 becomes an upper clad.
【0031】前記構造では光の進行方向で石英ガラス板
6と素子本体のクラッド2との間のわずかな隙間による
コア露出部分が生ずるため、特に、ガラスコア3の直上
部のみに屈折率を調整したフッ素化PMMAの高分子溶
液を注入し、高分子クラッド9を形成する。その後、石
英ガラス板6の周辺の凹部にシアノアクリレート系ある
いはエポキシ系接着剤10を注入し、基板との接着を十
分に行う。このことにより、高分子コア7および8は湿
気、酸素、その他の反応性ガス等の外部からの影響が遮
断され、長期安定性を保証できる。さらに使用したホト
クロミック材料の屈折率の自己保持性は極めて優れ、8
0℃で3ケ月以上の安定性を有することが知られてい
る。In the above structure, the exposed portion of the core is caused by a slight gap between the quartz glass plate 6 and the clad 2 of the element body in the light traveling direction. Therefore, the refractive index is adjusted only just above the glass core 3. The polymer solution of the fluorinated PMMA is injected to form the polymer clad 9. Then, a cyanoacrylate-based or epoxy-based adhesive 10 is injected into the concave portion around the quartz glass plate 6 to sufficiently bond it to the substrate. As a result, the polymer cores 7 and 8 are shielded from external influences of moisture, oxygen, other reactive gases, etc., and long-term stability can be guaranteed. Furthermore, the self-holding property of the refractive index of the photochromic material used is extremely excellent.
It is known to have stability at 0 ° C for 3 months or more.
【0032】これを動作させるには、高分子コア7に光
反応を生じさせるための紫外光源、可視光源が必要とな
る。高分子コア7に光反応を生ぜしめる光入射方法とし
ては、光導波路上面等の外部から光を入射させる方法
と、コアを伝搬させて入射する方法とがある。簡便に
は、光導波路上面よりキセノンストロボ光を入射させる
方法がある。キセノンストロボ(例えば、松下電気PE
1120CT等)の発光面カバーを取外し、代りに紫外
光源として紫外線バンドパスフィルタ(例えば、UVD
33S、東芝ガラス製等)を取付けたもの、可視光源と
して紫外線カットフィルタ(例えば、Y−50、東芝ガ
ラス製等)を取付けたものを2つ準備する。この光源は
乾電池2本で動作するものであり、携帯に便利である。In order to operate this, an ultraviolet light source and a visible light source for causing a photoreaction in the polymer core 7 are required. As a light incident method that causes a photoreaction to the polymer core 7, there are a method of injecting light from the outside such as an upper surface of an optical waveguide and a method of injecting light by propagating the core. For convenience, there is a method of making xenon strobe light incident from the upper surface of the optical waveguide. Xenon strobe (eg Matsushita Electric PE
(1120CT, etc.) is removed, and an ultraviolet bandpass filter (for example, UVD) is used as an ultraviolet light source instead.
33S, Toshiba glass, etc.) and an ultraviolet cut filter (for example, Y-50, Toshiba Glass, etc.) as a visible light source are prepared. This light source operates with two dry batteries and is convenient to carry.
【0033】次に、光入射ポートAおよび光出射ポート
C,Dにそれぞれシングルモードファイバを接続する。
光入射ポートA溝の光ファイバにはレーザダイオード
(波長1.55μm、出力1mW)からの光を入射さ
せ、光出射ポートC,Dの光ファイバは2入力のGaA
s受光装置に接続した。光出射ポートCからの光出力は
900μWで、光出射ポートDからの光出力は10μw
であった。Next, a single mode fiber is connected to each of the light incident port A and the light emission ports C and D.
Light from a laser diode (wavelength: 1.55 μm, output: 1 mW) is incident on the optical fiber of the groove A of the light incident port, and the optical fibers of the light emission ports C and D are two-input GaA.
s It was connected to the light receiving device. The light output from light output port C is 900 μW, and the light output from light output port D is 10 μw
Met.
【0034】次に、石英ガラス板6の上部から紫外線バ
ンドパスフィルタを取付けたストロボを1回閃光させた
ところ、直ちに光出射ポートCの光出力が10μWとな
り、光出射ポートDの光出力が900μWとなった。こ
の状態は光の照射なしでは変化しなかった。この1分
後、紫外線カットフィルタを取付けたストロボを1回閃
光させたところ、速やかに光出射ポートCの光出力が9
00μWとなり、、光出射ポートDの光出力が10μW
となった。このようすを図4に示す。この結果、前記光
スイッチは自己保持動作が可能で消光比は−19.5d
B、挿入損失は0.46dBの特性を有していることが
わかった。Next, when a strobe equipped with an ultraviolet bandpass filter was flashed once from above the quartz glass plate 6, the light output of the light output port C immediately became 10 μW and the light output of the light output port D was 900 μW. Became. This state did not change without light irradiation. One minute later, when the strobe equipped with the UV cut filter was flashed once, the light output of the light emission port C was promptly 9%.
00 μW, and the optical output of the light output port D is 10 μW
Became. This is shown in FIG. As a result, the optical switch is capable of self-holding operation and has an extinction ratio of -19.5d.
B, the insertion loss was found to have a characteristic of 0.46 dB.
【0035】さらに、前記光スイッチを暗所に1ケ月以
上放置しても、900μWの光出力の変動は0.1%以
内という良好な安定性を示した。また、周囲温度を−2
0℃から60℃まで変化させたヒートサイクル試験(サ
イクル時間1時間)でも500回以上のサイクルで光出
力の変動は0.1%以内と良好な安定性を示した。Further, even if the optical switch was left in a dark place for one month or more, the fluctuation of the optical output of 900 μW was within 0.1%, which showed good stability. Also, set the ambient temperature to -2.
Even in a heat cycle test (cycle time of 1 hour) in which the temperature was changed from 0 ° C. to 60 ° C., the fluctuation of the light output was within 0.1% after 500 cycles or more, showing good stability.
【0036】一方、制御光である可視光および紫外光を
シングルモードファイバで伝送させ、3dBのファイバ
カップラで信号光(波長1.3あるいは1.5μm)と
光スイッチ直前で合波させて、高分子コア7および8に
導く方法がある。On the other hand, visible light and ultraviolet light, which are control lights, are transmitted through a single mode fiber and combined with a signal light (wavelength 1.3 or 1.5 μm) by a 3 dB fiber coupler immediately before an optical switch to obtain a high light. There is a way to lead to molecular cores 7 and 8.
【0037】光入射ポートAより信号光とともにコア3
に入射された制御光は3dB方向性結合器4を通過した
後、マッハツェンダー第1アームE、マッハツェンダー
第2アームFのコアに入射し、ホトクロミック材料が存
在する第2アームFのみの位相を変化させる。ここでは
ヘリウムネオンレーザー光(633nm、3mW)とヘ
リウムカドミウムレーザー(325nm、10mW)、
水銀キセノンランプ(313nm、50mW、365n
m、100mW)あるいはパルス窒素レーザー(337
nm)とをファイバカップラで合波させ、10mのシン
グルモードファイバで光スイッチの直前まで伝送し、さ
らにファイバカップラを用いて信号光(波長1.55μ
m、1000μW)と合波させ、コア3に直接入射させ
た。The core 3 together with the signal light from the light incident port A
After passing through the 3 dB directional coupler 4, the control light incident on is incident on the cores of the Mach-Zehnder first arm E and the Mach-Zehnder second arm F, and the phase of only the second arm F in which the photochromic material exists. Change. Here, helium neon laser light (633 nm, 3 mW) and helium cadmium laser (325 nm, 10 mW),
Mercury xenon lamp (313nm, 50mW, 365n
m, 100 mW) or pulsed nitrogen laser (337
nm) with a fiber coupler and transmitted to just before the optical switch with a single-mode fiber of 10 m. Further, a signal light (wavelength 1.55 μm is used with the fiber coupler.
m, 1000 μW) and directly incident on the core 3.
【0038】制御光である可視光及び紫外光を照射しな
い状態では光出射ポートCがオン状態(900μm
W)、光出射ポートDがオフ状態(10μW)であっ
た。1分後にヘリウムカドミウムレーザーの照射を5秒
間行ったところ、直ちに光出射ポートCがオフ状態、光
出射ポートDがオン状態になった。この状態は光の照射
なしでは変化しなかった。さらに1分後、ヘリウムネオ
ンレーザーの照射を5秒間、光ファイバを通じて行った
ところ、光出射ポートCがオン状態、光出射ポートDが
オフ状態の初期状態に戻った。なお、制御光の光照射時
間をより長くすることで、出力光をさらに変化させるこ
とができた。このとき、最大値として4πラジアンの位
相シフトが観測できた。従って、2π,4πラジアンの
時には出力光としては制御光を照射しない時と同じ状態
になった。When the visible light and the ultraviolet light which are the control light are not irradiated, the light emission port C is in the ON state (900 μm).
W) and the light emission port D was in the off state (10 μW). After 1 minute, irradiation with a helium-cadmium laser was performed for 5 seconds. Immediately, the light emission port C was turned off and the light emission port D was turned on. This state did not change without light irradiation. After a further 1 minute, irradiation with a helium neon laser was carried out for 5 seconds through an optical fiber. As a result, the light emitting port C returned to the on state and the light emitting port D returned to the initial state. The output light could be further changed by increasing the light irradiation time of the control light. At this time, a phase shift of 4π radians was observed as the maximum value. Therefore, at 2π and 4π radians, the output light was in the same state as when the control light was not emitted.
【0039】このように、制御光もまた光ファイバで伝
送可能であり、光だけでの遠隔操作で自己保持型スイッ
チングが可能であることがわかつた。As described above, it has been found that the control light can also be transmitted through the optical fiber, and the self-holding type switching can be performed by the remote operation using only the light.
【0040】図5は本発明の光導波路素子の第2の実施
例を示すもので、ここでは自己保持型光周波数多重合分
波器を実現した例を示す。図中、11はシリコン基板、
12は下部クラッド、13は上部クラッド、14はコ
ア、15および16は3dB方向性結合器、17は石英
ガラス板、18はホトクロミック添加高分子コア、Aお
よびBは光入射ポート、CおよびDは光出射ポート、G
は下部アーム、Hは上部アームである。FIG. 5 shows a second embodiment of the optical waveguide device according to the present invention. Here, an example in which a self-holding type optical frequency multiplex demultiplexer is realized is shown. In the figure, 11 is a silicon substrate,
12 is a lower cladding, 13 is an upper cladding, 14 is a core, 15 and 16 are 3 dB directional couplers, 17 is a quartz glass plate, 18 is a photochromic-doped polymer core, A and B are light incident ports, and C and D. Is the light output port, G
Is a lower arm and H is an upper arm.
【0041】これを作製するには、まず、従来の火炎堆
積法で石英ガラス導波路を作製し、高分子コア18のコ
ア部分およびその周囲の上部クラッド13を第1の実施
例と同様に反応性イオンエッチング法によりエッチング
し、このコア部分にホトクロミック材料を添加した高分
子溶液(屈折率は石英ガラスコア14と一致させてあ
る。)を注入する。該注入した高分子溶液の溶媒を十分
に蒸発させた後、この上に石英ガラス板17を載せ、不
活性ガス中で140℃に全体を加熱し、該石英ガラス板
17を押し付けて上部クラッドとする。In order to fabricate this, first, a silica glass waveguide is fabricated by the conventional flame deposition method, and the core portion of the polymer core 18 and the upper cladding 13 around it are reacted in the same manner as in the first embodiment. Etching is performed by the ionic etching method, and a polymer solution containing a photochromic material (refractive index is matched with that of the silica glass core 14) is injected into this core portion. After sufficiently evaporating the solvent of the injected polymer solution, a quartz glass plate 17 is placed on this, the whole is heated to 140 ° C. in an inert gas, and the quartz glass plate 17 is pressed to form an upper clad. To do.
【0042】前記構造では光の進行方向で石英ガラス板
17と素子本体のクラッド13との間のわずかな隙間に
よるコア露出部分が生ずるため、特に、ガラスコア14
の直上部に屈折率を調整したフッ素化PMMAの高分子
溶液を注入し、高分子クラッド(図示せず)を形成す
る。その後、石英ガラス板17の周辺の凹部にシアノア
クリレート系あるいはエポキシ系接着剤(図示せず)を
注入し、基板との接着を十分に行う。このことにより、
高分子コア18は湿気、酸素、その他の反対性ガス等の
外部からの影響が遮断され、長期安定性を保証できる。In the above structure, the exposed portion of the core is caused by a slight gap between the quartz glass plate 17 and the cladding 13 of the element body in the traveling direction of the light.
A polymer solution of fluorinated PMMA having a controlled refractive index is injected immediately above the substrate to form a polymer clad (not shown). Then, a cyanoacrylate-based or epoxy-based adhesive (not shown) is injected into the concave portion around the quartz glass plate 17 to sufficiently bond it to the substrate. By this,
The polymer core 18 is shielded from external influences such as moisture, oxygen, and other counter gases, so that long-term stability can be guaranteed.
【0043】これを動作させるため、第1の実施例と同
様にキセノンストロボをフィルタを変えて用いた。To operate this, a xenon strobe was used with a different filter as in the first embodiment.
【0044】また、光入射ポートAおよび光出射ポート
C,Dにそれぞれシングルモードファイバを接続する。
光入射ポートAにはDFB−LD(波長1.55μm)
の光を導入し、注入電流あるいは温度により周波数を変
化させる。2本のアームGおよびHの光路差をΔLとす
ると、ΔL=1cmの時、Δf(=f1−f2)は0.
04nm(5GHz)となった。DFB−LDの波長を
掃引させると、波長が1.51nmの時は光出射ポート
Cに光出力があり、波長が1.55nmになると光出射
ポートDに光出力があった。この時の挿入損失は2.5
dB、クロストークは17dBであった。Further, a single mode fiber is connected to each of the light incident port A and the light emission ports C and D.
DFB-LD (wavelength: 1.55 μm) for light incident port A
Light is introduced and the frequency is changed by the injection current or the temperature. Assuming that the optical path difference between the two arms G and H is ΔL, when ΔL = 1 cm, Δf (= f1−f2) is 0.
It became 04 nm (5 GHz). When the wavelength of the DFB-LD was swept, the light output port C had a light output when the wavelength was 1.51 nm, and the light output port D had a light output when the wavelength was 1.55 nm. Insertion loss at this time is 2.5
The dB and the crosstalk were 17 dB.
【0045】次に、紫外線バンドパスフィルタを取付け
たストロボを石英ガラス板17の上から1回閃光させた
ところ、光出射ポートCに波長1.52μmの光が出力
され、光出射ポートDには波長1.55μmの光が出力
された。この状態はホトクロミック添加高分子コア18
の屈折率が変化し、ΔLが実効的に長くなった効果と同
じであり、波長間隔を変化させることができた。この状
態は暗所に放置した状態では安定し、自己保持性があっ
た。Next, when a strobe equipped with an ultraviolet bandpass filter was made to flash once from above the quartz glass plate 17, light with a wavelength of 1.52 μm was output to the light output port C, and to the light output port D. Light having a wavelength of 1.55 μm was output. This state is the photochromic-added polymer core 18
The refractive index was changed, and ΔL was effectively lengthened, which was the same effect, and the wavelength interval could be changed. This state was stable when left in the dark and had self-holding property.
【0046】また、可視光を石英ガラス板17に照射す
ると、Δfが元の5GHzの状態に速やかに戻った。紫
外光線の照射量、可視光線の照射量を適宜変化させる
と、任意の波長間隔を自己保持できる光周波数多重合波
分波器が構成できた。自己保持可能なΔfは1GHzか
ら1THzまでの任意の周波数であった。When the quartz glass plate 17 was irradiated with visible light, Δf quickly returned to the original 5 GHz state. By appropriately changing the irradiation amount of ultraviolet rays and the irradiation amount of visible rays, an optical frequency multi-polymer wave demultiplexer capable of self-holding an arbitrary wavelength interval could be constructed. The self-holding Δf was an arbitrary frequency from 1 GHz to 1 THz.
【0047】さらに、前記光周波数多重合波分波器を暗
所に数カ月以上放置しても、光出力の変動は0.1%以
内という良好な安定性を示した。また、周囲温度を−2
0℃から60℃まで変化させたヒートサイクル試験(サ
イクル時間1時間)でも500回以上のサイクルで光出
力の変動は0.1%以内と良好な安定性を示した。Furthermore, even when the optical frequency multiplex wave splitter was left in a dark place for several months or more, the optical output showed a good stability of 0.1% or less. Also, set the ambient temperature to -2.
Even in a heat cycle test (cycle time of 1 hour) in which the temperature was changed from 0 ° C. to 60 ° C., the fluctuation of the light output was within 0.1% after 500 cycles or more, showing good stability.
【0048】また、第1の実施例と同様に、光ファイバ
を伝送させた制御光で波長選択域を再設定可能であるこ
ともわかった。It was also found that the wavelength selection region can be reset by the control light transmitted through the optical fiber, as in the first embodiment.
【0049】〔実施例3〕図6は本発明の光導波路素子
の第3の実施例を示すもので、21は石英ガラス基板、
22は石英ガラス板、23および26は3dB方向性結
合器、24はホトクロミック材料添加高分子コア、25
は高分子コア、27は光吸収剤添加高分子コア、Iおよ
びJは光入射ポート、KおよびLは光出射ポート、Mは
マッハツェンダー第1アーム、Nはマッハツェンダー第
2アームである。[Embodiment 3] FIG. 6 shows a third embodiment of the optical waveguide device of the present invention, in which 21 is a quartz glass substrate.
22 is a quartz glass plate, 23 and 26 are 3 dB directional couplers, 24 is a photochromic material-added polymer core, 25
Is a polymer core, 27 is a light absorber-added polymer core, I and J are light entrance ports, K and L are light exit ports, M is a Mach-Zehnder first arm, and N is a Mach-Zehnder second arm.
【0050】図7は図6中のc−c線矢視方向の拡大断
面図、図8は図6中のd−d線矢視方向の拡大断面図で
ある。図7はマッハツェンダーアーム部の断面で左の第
2アームNにのみホトクロミック材料添加の高分子が用
いられ、その長さは5mmである。図8は3dB方向性
結合器の中央部分の断面を示したもので左右のコアはよ
り接近し、コア材料は同じ添加剤なしの高分子で作製さ
れている。素子全体の長さは50mm、幅5mmであ
る。FIG. 7 is an enlarged sectional view taken along line cc of FIG. 6 and FIG. 8 is an enlarged sectional view taken along line dd of FIG. FIG. 7 is a cross section of the Mach-Zehnder arm part, and the polymer to which the photochromic material is added is used only for the second arm N on the left, and its length is 5 mm. FIG. 8 shows a cross section of the central part of a 3 dB directional coupler, where the left and right cores are closer together and the core material is made of the same additive-free polymer. The entire element has a length of 50 mm and a width of 5 mm.
【0051】これを作製するには従来法である溶融法で
作製した石英板の表面を光学研磨し、2入力2出力方向
結合器付きマッハツェンダー干渉回路を構成出来るよう
にコア部となる8μm×8μmの凹部をリアクティブイ
オンエッチング(RIE)装置で作製する。次に機能性
コア材として、ホトクロミック材料(ここではペルフル
オロシクロペンテン環を持つジアリールエテンを用い
た)を10重量%添加した高分子(フッ素化メチルメタ
クリレートとメチルメタクリレートの共重合体)で屈折
率が1.448(波長1.55μm)になるように屈折
率を調整した高分子溶液を第2アームNの一定長さ(5
mm)に高分子溶液として塗布した。次に、光吸収剤と
して、紫外線吸収剤(最大吸収波長353nm、商品名
チヌビン326)を1重量%と可視光吸収剤(最大吸収
波長550nm、商品名デイスパースファーストバイオ
レット5R)を1重量%を共に高分子(フッ素化メチル
メタクリレートとメチルメタクリレートの共重合体)に
混ぜた。高分子溶液を長さ5mmの光吸収剤添加高分子
コア部27に塗布した。乾燥後の高分子の屈折率は1.
448(波長1.55μm)になるように調整されてい
る。In order to manufacture this, the surface of the quartz plate manufactured by the conventional melting method is optically polished, and the core portion is 8 μm × so that a Mach-Zehnder interferometer with a 2-input 2-output directional coupler can be constructed. A recess of 8 μm is formed by a reactive ion etching (RIE) device. Next, as a functional core material, a photochromic material (here, a diarylethene having a perfluorocyclopentene ring was used) was added to a polymer (copolymer of fluorinated methylmethacrylate and methylmethacrylate) having a refractive index of 1% by weight. The polymer solution whose refractive index is adjusted so as to be 0.448 (wavelength 1.55 μm) has a constant length (5
mm) as a polymer solution. Next, as a light absorber, 1% by weight of an ultraviolet absorber (maximum absorption wavelength 353 nm, trade name Tinuvin 326) and 1% by weight of a visible light absorber (maximum absorption wavelength 550 nm, trade name Disperse First Violet 5R) Both were mixed with a polymer (copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate). The polymer solution was applied to the light absorber-containing polymer core portion 27 having a length of 5 mm. The refractive index of the polymer after drying is 1.
The wavelength is adjusted to 448 (wavelength 1.55 μm).
【0052】第1アームMを含む残りのコア部全体にフ
ッ素化メチルメタクリレートとメチルメタクリレートの
共重合体(屈折率1.448、波長1.55μm)の溶
液を塗布した。該注入した高分子溶液の溶媒が十分に蒸
発した後に基板と同じ大きさの石英ガラス板22を上部
から静かに載せる。A solution of a copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate (refractive index 1.448, wavelength 1.55 μm) was applied to the entire remaining core portion including the first arm M. After the solvent of the injected polymer solution is sufficiently evaporated, a quartz glass plate 22 having the same size as the substrate is gently placed from above.
【0053】次に真空状態でこの部分を120℃〜14
0℃に加熱し、石英ガラス板22を押し付けると高分子
は軟化して余分な分が押し出され、石英ガラス板22は
高分子コアの上に隙間なく密着し、この石英ガラス板2
2は上部クラッドとなる。この時、高分子コア部以外の
ガラス界面にエポキシ系接着剤を薄く塗布し、石英ガラ
ス基板21と石英ガラス板22の接着強度を高め、湿度
など外部環境から導波路を保護する。最後に入射ポート
および出射ポート端面を光学研磨し、接続損失を低減さ
せた。Next, this portion is heated to 120 ° C. to 14 ° C. under vacuum.
When heated to 0 ° C. and pressed against the quartz glass plate 22, the polymer softens and the excess is pushed out, and the quartz glass plate 22 adheres to the polymer core without any gaps.
2 is an upper clad. At this time, an epoxy adhesive is thinly applied to the glass interface other than the polymer core portion to increase the adhesive strength between the quartz glass substrate 21 and the quartz glass plate 22 and protect the waveguide from the external environment such as humidity. Finally, the end faces of the entrance port and the exit port were optically polished to reduce the connection loss.
【0054】これを動作するには、第1の実施例と同様
に光信号を光入射ポートIまたはJから光ファイバで導
入し、制御光を石英ガラス板22上面から照射して、光
信号を光出射ポートK,Lのいずれかにスイッチさせる
ことができる。さらに第1の実施例では基板がシリコン
でできていたために基板側からは可視紫外光である制御
光の照射は不可能であったが、本実施例では基板が石英
ガラスでできているために下部からも光制御が可能とな
った。このために、制御光の発光装置の配置が容易にな
った。In order to operate this, as in the first embodiment, an optical signal is introduced from the light incident port I or J through an optical fiber, and control light is emitted from the upper surface of the quartz glass plate 22 to generate an optical signal. It can be switched to one of the light emission ports K and L. Further, in the first embodiment, since the substrate was made of silicon, it was impossible to irradiate the control light, which was visible ultraviolet light, from the substrate side. However, in this embodiment, the substrate is made of quartz glass. Light control is also possible from the bottom. Therefore, the arrangement of the control light emitting device is facilitated.
【0055】次に制御光による遠隔制御による動作方法
を示す。遠隔制御用光源として、紫外線用に水銀キセノ
ンランプ(200W、1600mW/cm2 )の照射光
を365nmのバンドパスフィルタ(バンド幅10n
m)を通し、単色化したのち、レンズコリメータ系で光
通信用石英系シングルモードファイバに直接入射させ
た。ファイバ入射1m後の光出力強度は150mWであ
った。一方、可視光用にキセノンランプ(200W)の
照射光を550nmのバンドパスフィルタ(バンド幅5
0nm)を通し、単色化したのち、同様にレンズコリメ
ータ系で光通信用石英系シングルモードファイバに直接
入射させた。ファイバ入射後1mでの光出力強度は20
mWであった。紫外線および可視光線用の光ファイバを
ファイバカップラーで1本の石英ファイバにまとめて、
1km光伝送を行った結果、紫外線では0.9mWの光
出力が、一方、可視光では0.6mWの光出力が得られ
た。Next, an operation method by remote control using control light will be described. As a light source for remote control, a light emitted from a mercury xenon lamp (200 W, 1600 mW / cm 2 ) for ultraviolet rays is passed through a 365 nm band pass filter (band width 10 n
After passing through m) to make it monochromatic, it was directly made incident on a silica single mode fiber for optical communication by a lens collimator system. The optical output intensity 1 m after entering the fiber was 150 mW. On the other hand, for the visible light, the irradiation light from the xenon lamp (200 W) was passed through a bandpass filter (bandwidth 5
(0 nm) to obtain a monochromatic light, which was then directly incident on a silica single mode fiber for optical communication by a lens collimator system. The optical output intensity at 1 m after fiber incidence is 20
It was mW. Combine the optical fibers for ultraviolet and visible light into one quartz fiber with a fiber coupler,
As a result of 1 km optical transmission, an optical output of 0.9 mW was obtained with ultraviolet rays, and an optical output of 0.6 mW was obtained with visible light.
【0056】制御用光ファイバは光導波路素子の入射ポ
ートJに接続し、入射ポートIには信号光用シングルモ
ードファイバを1本、出射ポートKおよびLにもそれぞ
れシングルモードファイバを接続した。入射ポートIに
レーザダイオード(波長1.55μm、出力1mW)か
らの光を入射させ、出射ポートKおよびLの光ファイバ
はそれぞれ2台のGaAs受光装置に接続した。出射ポ
ートKからの光出力は900μWで、出射ポートLから
の光出力は10μWであった。次に水銀キセノンランプ
の照射光をシャッターを10秒間開けて照射したとこ
ろ、ただちに出射ポートLの光出力が900μWとな
り、出射ポートKの光出力が10μWとなった。この状
態を10分間保持した後にキセノンランプの照射光を同
様に10秒間照射したところ、今度は逆に出射ポートK
の光出力が900μWとなり、出射ポートLの光出力が
10μWとなった。この様子は第1の実施例の図4に示
したものと同等であった。The control optical fiber was connected to the entrance port J of the optical waveguide device, one single mode fiber for signal light was connected to the entrance port I, and single mode fibers were also connected to the exit ports K and L, respectively. Light from a laser diode (wavelength 1.55 μm, output 1 mW) was made incident on the incident port I, and the optical fibers at the emission ports K and L were respectively connected to two GaAs light receiving devices. The light output from the emission port K was 900 μW, and the light output from the emission port L was 10 μW. Next, when the irradiation light of the mercury-xenon lamp was irradiated with the shutter opened for 10 seconds, the light output of the emission port L immediately became 900 μW and the light output of the emission port K became 10 μW. After this state was maintained for 10 minutes, the irradiation light from the xenon lamp was irradiated for 10 seconds in the same manner.
Optical output of 900 μW, and the optical output of the emission port L became 10 μW. This state was equivalent to that shown in FIG. 4 of the first embodiment.
【0057】屈折率制御のために導波してきた制御光
(356nm、550nm)が出射ポートK,Lから出
射されることは光信号処理にとって好ましくない。この
ための紫外光、可視光を吸収し、信号光のみ通過させる
ように光吸収剤添加高分子コア部27を出射ポートK,
Lの直前に設置した。紫外光の減衰量は70dB、可視
光の減衰量は83dBであった。一方、通信波長帯域で
はその挿入損失はたかだか0.1dBであった。このよ
うに光出射ポートK,L側にフィルタを構成することで
光信号への悪影響を取り除くと共に出射光ポートからの
紫外、可視光の入射による素子動作の不安定性も同時に
取り除くことができた。この結果、この自己保持性を有
する光スイッチは高い信頼性とともに消光比:−19.
5dB、挿入損失:0.58dBのスイッチ特性を有し
ていることがわかった。しかも、石英系光ファイバを用
いた1kmの遠隔光スイッチ制御が可能なことがわかっ
た。It is not preferable for optical signal processing that the control light (356 nm, 550 nm) guided for controlling the refractive index is emitted from the emission ports K, L. For this purpose, the light absorbent-added polymer core portion 27 is arranged so as to absorb the ultraviolet light and the visible light and allow only the signal light to pass therethrough.
It was installed just before L. The attenuation of ultraviolet light was 70 dB and the attenuation of visible light was 83 dB. On the other hand, in the communication wavelength band, the insertion loss was at most 0.1 dB. By constructing the filters on the side of the light emission ports K and L as described above, it is possible to eliminate the adverse effect on the optical signal and at the same time remove the instability of the element operation due to the incidence of ultraviolet light and visible light from the emission light port. As a result, the self-holding optical switch has a high reliability and an extinction ratio of −19.
It was found that the switch characteristics were 5 dB and insertion loss: 0.58 dB. Moreover, it has been found that it is possible to control a remote optical switch of 1 km using a silica optical fiber.
【0058】さらに、前記光スイッチを暗所に1カ月以
上放置しても、900μWの光出力の変動は0.1%以
内と良好な安定性を示した。また、周囲温度を−20℃
から60℃まで変化させたヒートサイクル試験(サイク
ル時間1時間)でも500回以上のサイクルで光出力変
動率0.1%以内と良好な安定性を示した。Further, even if the optical switch was left in a dark place for one month or more, the fluctuation of the optical output of 900 μW was within 0.1%, which showed good stability. Also, set the ambient temperature to -20 ° C.
In a heat cycle test (cycle time of 1 hour) changed from 1 to 60 ° C., the light output fluctuation rate was within 0.1% and good stability was shown after 500 cycles or more.
【0059】〔実施例4〕図9は本発明の光導波路素子
の第4の実施例を説明する図であって、31はプラスチ
ック基板、32はプラスチック板、33および36は3
dB方向性結合器、34はホトクロミック材料添加高分
子コア、35は高分子コア、37は光吸収剤添加高分子
コア、OおよびPは光入射ポート、QおよびRは光出射
ポート、Sはマッハツェンダ第1アーム、Tはマッハツ
ェンダ第2アームである。図9の断面は第3の実施例を
示す図7および図8と同様な断面形状を有している。た
だし、基板を含むクラッド部は石英ガラスでなくプラス
チックになっている。[Fourth Embodiment] FIG. 9 is a view for explaining a fourth embodiment of the optical waveguide device of the present invention, in which 31 is a plastic substrate, 32 is a plastic plate, and 33 and 36 are 3.
dB directional coupler, 34 is a photochromic material-added polymer core, 35 is a polymer core, 37 is a light absorber-added polymer core, O and P are light entrance ports, Q and R are light exit ports, and S is The Mach-Zehnder first arm and T are the Mach-Zehnder second arm. The cross section of FIG. 9 has the same cross sectional shape as that of FIGS. 7 and 8 showing the third embodiment. However, the clad including the substrate is made of plastic instead of quartz glass.
【0060】プラスチック基板31はコアの凹部(8μ
m×8μm)で3dB方向性結合器、マッハツェンダア
ームおよび導波路を構成できるように精密金型を用いた
射出金型成形により形成した。プラスチック板32も同
様に平板として射出成形により形成した。プラスチック
材料としては低屈折率で安定性に優れたポリオレフィン
系熱可塑性樹脂を用いた。ここではポリ4メチル1ペン
テン(屈折率1.46)および低密度ポリエチレン(屈
折率1.51)を用いた。この他にフッ素系樹脂である
ポリビニリデンフロライド(屈折率1.41)も用い
た。The plastic substrate 31 is a core recess (8 μm).
m × 8 μm) was formed by injection mold molding using a precision mold so that a 3 dB directional coupler, a Mach-Zehnder arm, and a waveguide can be configured. Similarly, the plastic plate 32 is also formed as a flat plate by injection molding. A polyolefin thermoplastic resin having a low refractive index and excellent stability was used as the plastic material. Here, poly 4-methyl 1-pentene (refractive index 1.46) and low density polyethylene (refractive index 1.51) were used. In addition to this, polyvinylidene fluoride (refractive index 1.41), which is a fluorine-based resin, was also used.
【0061】次にホトクロミック材料(ここではペルフ
ルオロシクロペンテン環を持つジアリールエタンを用い
た)を10重量%添加した高分子(フッ素化メチルメタ
クリレートとメチルメタクリレートの共重合体)を用い
たコアを作製するために、高分子乾燥後にコア・クラッ
ド屈折率差(Δn)が0.3%になるように屈折率を調
整した高分子溶液を作製した。この高分子溶液を第2ア
ームTの一定長さ(5mm)に高分子溶液として塗布し
た。次に光吸収剤として、紫外線吸収剤(最大吸収波長
353nm、商品名チヌビン326)を1重量%と可視
光吸収剤(最大吸収波長550nm、商品名ディスパー
スファーストバイオレット5R)を1重量%を共に高分
子(フッ素化メチルメタクリレートとメチルメタクリレ
ートの共重合体)の溶液に混ぜた。この時、高分子の共
重合比を調整し、乾燥後にΔnが0.3%になるように
屈折率を調整した。この高分子溶液を長さ5mmの光吸
収剤添加高分子コア部37に塗布した。Next, a core using a polymer (copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate) containing 10% by weight of a photochromic material (here, a diarylethane having a perfluorocyclopentene ring was used) was prepared. Therefore, a polymer solution was prepared in which the refractive index was adjusted so that the core-clad refractive index difference (Δn) was 0.3% after the polymer was dried. This polymer solution was applied as a polymer solution on the fixed length (5 mm) of the second arm T. Next, as a light absorber, 1% by weight of an ultraviolet absorber (maximum absorption wavelength 353 nm, trade name Tinuvin 326) and 1% by weight of a visible light absorber (maximum absorption wavelength 550 nm, trade name Disperse First Violet 5R) It was mixed with a solution of a polymer (a copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate). At this time, the copolymerization ratio of the polymer was adjusted, and the refractive index was adjusted so that Δn was 0.3% after drying. This polymer solution was applied to a light absorber-containing polymer core portion 37 having a length of 5 mm.
【0062】第1アームSを含む残りのコア部全体にΔ
nを0.3%に調整した高分子(フッ素化メチルメタク
リレートとメチルメタクリレートの共重合体)の溶液を
塗布した。該注入した高分子溶液の溶媒を十分に蒸発さ
せた後に基板と同じ大きさのプラスチック板32を上部
から静かに載せる。Δ over the rest of the core including the first arm S
A solution of a polymer (copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate) in which n was adjusted to 0.3% was applied. After the solvent of the injected polymer solution is sufficiently evaporated, a plastic plate 32 of the same size as the substrate is gently placed from the top.
【0063】次に真空状態でこの部分を70℃〜80℃
に加熱し、プラスチック板32を押し付けると高分子コ
ア部は軟化して余分な分が押し出され、プラスチック板
32は高分子コアの上に隙間なく密着し、このプラスチ
ック板32は上部クラッドとなる。Next, this part is heated to 70 ° C. to 80 ° C. under vacuum.
When the plastic plate 32 is pressed and heated, the polymer core portion is softened and the surplus portion is pushed out, the plastic plate 32 is closely adhered onto the polymer core without a gap, and the plastic plate 32 becomes the upper clad.
【0064】さらに、高分子コア部以外の部分をイオン
アッシャーで表面を軽く荒らした後にプラスチック板の
間にエポキシ系接着剤を薄く塗布し、プラスチック基板
31とプラスチック板32とを接着した。この結果、機
械的強度とともに湿度など外部環境から導波路の高分子
を保護できることがわかった。Further, the surface other than the polymer core was lightly roughened with an ion asher, and a thin epoxy adhesive was applied between the plastic plates to bond the plastic substrate 31 and the plastic plate 32 together. As a result, it was found that the polymer of the waveguide can be protected from not only mechanical strength but also external environment such as humidity.
【0065】これを動作するには、第1の実施例と同様
に光信号に光入射ポートOまたはPから光ファイバで導
入し、制御光をプラスチック板32上面から照射して、
光信号を光出射ポートQ,Rのいずれかにスイッチさせ
ることができる。この時、第1の実施例では基板がシリ
コンでできていたために基板側からの可視紫外光である
制御光の照射は不可能であったが、本実施例では基板が
プラスチック製であるために下部からも光制御が可能と
なった、このために、制御光の発光装置の配置が容易に
なった。To operate this, as in the first embodiment, an optical signal is introduced into the optical signal from the light incident port O or P, and control light is emitted from the upper surface of the plastic plate 32,
The optical signal can be switched to either the light output port Q or R. At this time, in the first embodiment, since the substrate was made of silicon, it was impossible to irradiate the control light, which was visible ultraviolet light, from the substrate side. However, in this embodiment, since the substrate is made of plastic, The light can be controlled even from the bottom, which facilitates the arrangement of the control light emitting device.
【0066】次に制御光による遠隔制御による動作方法
を示す。遠隔制御用光源として、紫外線用に水銀キセノ
ンランプ(200W、1600mW/cm2 )の照射光
を365nmのバンドパスフィルタ(バンド幅10n
m)を通し、単色化したのち、レンズコリメータ系で光
通信用石英系シングルモードファイバに直接入射させ
た。ファイバ入射1m後の光出力強度は150mWであ
った。可視光用にキセノンランプ(200W)の照射光
を550nmのバンドパスフィルタ(バンド幅50n
m)を通し、単色化したのち、レンズコリメータ系で光
通信用石英系シングルモードファイバに直接入射させ
た。ファイバ入射後1mでの光出力強度は20mWであ
った。Next, an operation method by remote control using control light will be described. As a light source for remote control, a light emitted from a mercury xenon lamp (200 W, 1600 mW / cm 2 ) for ultraviolet rays is passed through a 365 nm band pass filter (band width 10 n
After passing through m) to make it monochromatic, it was directly made incident on a silica single mode fiber for optical communication by a lens collimator system. The optical output intensity 1 m after entering the fiber was 150 mW. Irradiation light from a xenon lamp (200 W) for visible light is passed through a bandpass filter (bandwidth 50 n) of 550 nm.
After passing through m) to make it monochromatic, it was directly made incident on a silica single mode fiber for optical communication by a lens collimator system. The optical output intensity 1 m after the fiber was incident was 20 mW.
【0067】紫外線および可視光線用の光ファイバをフ
ァイバカップラーで1本の石英ファイバにまとめて、通
信用光ファイバに接続した。1km光伝送を行った結
果、紫外線では0.9mWの光出力が、一方、可視光で
は0.6mWの光出力が得られた。特に制御用光ファイ
バを設置することなく、通信用石英系シングルモードフ
ァイバを信号光と併用することができる。このファイバ
を光導波路素子の入射ポートIに接続した。出射ポート
Q,Rにはそれぞれシングルモードファイバを接続す
る。レーザダイオード(波長1.55μm、出力100
5μW)の光出力を制御光入射点で入射させ、制御光を
伝送させる同じシングルモードファイバで1kmの光伝
送を行った。光ファイバでの減衰を受けて入射ポートI
での光強度は1000μWとなった。出射ポートQ,R
の光ファイバはそれぞれ2台のGaAs受光装置に接続
した。出射ポートQからの光出力は900μWで、出射
ポートRからの光出力は10μWであった。次に水銀キ
セノンランプの照射光をシャッターを10秒間開けて照
射したところ、ただちに出射ポートLの光出力が900
μWとなり、出射ポートQの光出力が10μWとなっ
た。この状態を10分間保持した後にキセノンランプの
照射光を同様に10秒間照射したところ、今度は逆に出
射ポートQの光出力が900μWとなり、出射ポートR
の光出力が10μWとなった。この様子は第1の実施例
の図4に示したものと同等であった。Optical fibers for ultraviolet rays and visible rays were put together into one quartz fiber by a fiber coupler and connected to a communication optical fiber. As a result of 1 km optical transmission, an optical output of 0.9 mW was obtained with ultraviolet rays, and an optical output of 0.6 mW was obtained with visible light. In particular, the silica single mode fiber for communication can be used together with the signal light without installing a control optical fiber. This fiber was connected to the entrance port I of the optical waveguide device. Single mode fibers are connected to the emission ports Q and R, respectively. Laser diode (wavelength 1.55 μm, output 100
An optical output of 5 μW) was made incident at the control light incident point, and optical transmission of 1 km was performed using the same single mode fiber that transmits the control light. Incident port I due to attenuation in optical fiber
The light intensity was 1000 μW. Output port Q, R
Each of the optical fibers was connected to two GaAs light receiving devices. The light output from the emission port Q was 900 μW, and the light output from the emission port R was 10 μW. Next, when the irradiation light of the mercury-xenon lamp was irradiated with the shutter opened for 10 seconds, the light output of the emission port L immediately reached 900.
μW, and the optical output of the emission port Q became 10 μW. When this state was maintained for 10 minutes, the irradiation light of the xenon lamp was irradiated for 10 seconds in the same manner. This time, on the contrary, the optical output of the emission port Q became 900 μW, and the emission port R
Optical output of 10 μW. This state was equivalent to that shown in FIG. 4 of the first embodiment.
【0068】屈折率制御のために導波してきた制御光
(356nm、550nm)が出射ポートK,Lから出
射されることは光信号処理にとって好ましくない。この
ための紫外光、可視光を吸収し、信号光のみ通過させる
ように光吸収剤添加高分子コア部27を出射ポートK,
Lの直前に設置した。紫外光の減衰量は70dB、可視
光の減衰量は83dBであった。一方、通信波長帯域で
はその挿入損失はたかだか0.1dBであった。このよ
うに光出射ポートK,L側にフィルタを配置することで
光信号への悪影響を取り除くと共に出射光ポートからの
紫外光、可視光の入射による素子動作の不安定性も同時
に取り除くことができた。この結果、この自己保持性を
有する光スイッチは高い信頼性とともに消光比:−1
9.5dB、挿入損失:0.58dBのスイッチ特性を
有していることがわかった。しかも、石英系光ファイバ
を用いた1kmの遠隔光スイッチ制御が可能なことがわ
かった。It is not preferable for optical signal processing that the control light (356 nm, 550 nm) guided for controlling the refractive index is emitted from the emission ports K, L. For this purpose, the light absorbent-added polymer core portion 27 is arranged so as to absorb the ultraviolet light and the visible light and allow only the signal light to pass therethrough.
It was installed just before L. The attenuation of ultraviolet light was 70 dB and the attenuation of visible light was 83 dB. On the other hand, in the communication wavelength band, the insertion loss was at most 0.1 dB. By arranging the filters on the side of the light emission ports K and L in this way, it is possible to eliminate the adverse effect on the optical signal and at the same time remove the instability of the device operation due to the incidence of ultraviolet light and visible light from the emission light port. . As a result, the optical switch having this self-holding property has a high reliability and an extinction ratio of -1.
It was found that the switch characteristics were 9.5 dB and insertion loss: 0.58 dB. Moreover, it has been found that it is possible to control a remote optical switch of 1 km using a silica optical fiber.
【0069】さらに、前記光スイッチを暗所に1カ月以
上放置しても、900μWの光出力の変動は0.1%以
内と良好な安定性を示した。また、周囲温度を−20℃
から60℃まで変化させたヒートサイクル試験(サイク
ル時間1時間)でも500回以上のサイクルで光出力変
動率0.1%以内と良好な安定性を示した。Further, even when the optical switch was left in a dark place for one month or more, the fluctuation of the optical output of 900 μW was within 0.1%, which showed good stability. Also, set the ambient temperature to -20 ° C.
In a heat cycle test (cycle time of 1 hour) changed from 1 to 60 ° C., the light output fluctuation rate was within 0.1% and good stability was shown after 500 cycles or more.
【0070】〔実施例5〕図10は本発明の光導波路素
子の第5の実施例を示すもので、ここでは光遠隔制御型
光周波数フィルタを実現した例を示す。この素子を用い
るホトクロミック材料が双安定性を有するために自己保
持動作が可能である。図中41はシリコン基板、42は
下部クラッド、43は上部クラッド、44はコア、45
および46は3dB方向性結合器、47および50は石
英ガラス板、48はホトクロミック添加高分子コア、4
9および52は高分子クラッド、51は光吸収剤添加高
分子コア、UおよびVは光入射ポート、WおよびXは光
出射ポート、Yは上部アーム、Zは下部アームである。[Embodiment 5] FIG. 10 shows a fifth embodiment of the optical waveguide device of the present invention, in which an optical remote control type optical frequency filter is realized. Since the photochromic material using this element has bistability, it can perform self-holding operation. In the figure, 41 is a silicon substrate, 42 is a lower clad, 43 is an upper clad, 44 is a core, 45
And 46 are 3 dB directional couplers, 47 and 50 are quartz glass plates, 48 is a photochromic-doped polymer core, 4
Reference numerals 9 and 52 are polymer clads, 51 is a light absorbent-added polymer core, U and V are light input ports, W and X are light output ports, Y is an upper arm, and Z is a lower arm.
【0071】これを作製するには、まず火災堆積法で石
英ガラス導波路を作製し、ホトクロミック添加高分子コ
ア48のコア部分およびその周囲の上部クラッド43を
第1の実施例と同様に反応性イオンエッチング法により
エッチングし、このコア部分に前者のコア部にはホトク
ロミック材料(ジアリールエテン系ホトクロミック材
料)を添加した高分子溶液を注入する。同時に光吸収剤
添加高分子コア51のコア部分およびその周囲の上部ク
ラッド43を反応性イオンエッチング法によりエッチン
グし、このコア部分には光吸収剤(紫外線吸収剤チヌビ
ン326と可視光吸収剤ディスパースファーストバイオ
レット5R)を添加した高分子溶液を注入する。乾燥
後、これらの高分子コアの屈折率は石英ガラスコア44
と屈折率が一致するように材料配合の調整が行なわれて
いる。In order to fabricate this, first, a silica glass waveguide was fabricated by the fire deposition method, and the core portion of the photochromic-doped polymer core 48 and the upper cladding 43 around it were reacted in the same manner as in the first embodiment. Etching is performed by a reactive ion etching method, and a polymer solution containing a photochromic material (diarylethene-based photochromic material) added to the former core portion is injected into the core portion. At the same time, the core part of the light absorbent-added polymer core 51 and the upper clad 43 around the core part are etched by the reactive ion etching method, and the light absorbent (UV absorber TINUVIN 326 and visible light absorber disperse) is attached to this core part. Inject the polymer solution to which the first violet 5R) was added. After drying, the refractive index of these polymer cores is
The material composition is adjusted so that
【0072】前記製造では光の進行方向で石英ガラス板
47および50と素子本体の上部クラッド43とのわず
かな隙間によるコア露出部分が生ずるため、特にガラス
コア44の直上部に屈折率を調整したフッ素化PMMA
の高分子溶液を注入し、高分子クラッド49,52を形
成する。その後、石英ガラス板47および50の周囲の
凹部にシアノアクリレート系あるいはエポキシ系接着剤
(図示せず)を注入し、基板との接着を十分に行う。こ
のことにより、高分子コア48および51は湿気,酸
素、その他反応性ガスなどの外部からの影響が遮断さ
れ、長期安定性が保証できる。In the above-mentioned manufacturing, since a core exposed portion is generated due to a slight gap between the quartz glass plates 47 and 50 and the upper clad 43 of the element body in the light traveling direction, the refractive index is adjusted especially right above the glass core 44. Fluorinated PMMA
Is injected to form the polymer clads 49 and 52. After that, a cyanoacrylate-based or epoxy-based adhesive (not shown) is injected into the concave portions around the quartz glass plates 47 and 50 to sufficiently bond them to the substrate. As a result, the polymer cores 48 and 51 are shielded from external influences such as moisture, oxygen and other reactive gases, and long-term stability can be guaranteed.
【0073】第3の実施例と同様に制御用光源として、
紫外線用の水銀キセノンランプ(200W、1600m
W/cm2 )の照射光を365nmのバンドパスフィル
タ(バンド幅10nm)を通し、単色化したのち、レン
ズコリメータ系で光通信用石英系シングルモードファイ
バに直接入射させた。ファイバ入射1m後の光出力強度
は10mWであった。可視光用にキセノンランプ(20
0W)の照射光を550nmのバンドパスフィルタ(バ
ンド幅50nm)を通し、単色化したのち、レンズコリ
メータ系で光通信用石英系シングルモードファイバに直
接入射させた。ファイバ入射後1mでの光出力強度は2
0mWであった。Similar to the third embodiment, as a control light source,
Mercury xenon lamp for ultraviolet rays (200W, 1600m
Irradiation light of W / cm 2 ) was passed through a 365 nm band-pass filter (band width 10 nm) to obtain a monochromatic light, which was then directly incident on a silica single mode fiber for optical communication by a lens collimator system. The optical output intensity 1 m after the fiber was incident was 10 mW. Xenon lamp for visible light (20
The irradiation light (0 W) was passed through a bandpass filter (bandwidth 50 nm) of 550 nm to make it monochromatic, and was then directly incident on a silica single mode fiber for optical communication by a lens collimator system. The optical output intensity at 1 m after fiber incidence is 2
It was 0 mW.
【0074】紫外線および可視光線用の光ファイバをフ
ァイバカップラーで1本の石英ファイバにまとめて、1
km光伝送を行った結果、紫外線では0.9mWの光出
力が、一方、可視光では0.6mWの光出力が得られ
た。この制御用光ファイバーを光導波路素子の入射ポー
トUに接続した。一方、入射ポートVには信号光用シン
グルモードファイバーを1本、出射ポートW,Xにもそ
れぞれシングルモードファイバーを接続する。Optical fibers for ultraviolet rays and visible rays are combined into one quartz fiber by a fiber coupler, and
As a result of performing km optical transmission, an optical output of 0.9 mW was obtained with ultraviolet light, while an optical output of 0.6 mW was obtained with visible light. This control optical fiber was connected to the entrance port U of the optical waveguide device. On the other hand, one single-mode fiber for signal light is connected to the entrance port V, and single-mode fibers are connected to the exit ports W and X, respectively.
【0075】入射ポートVにDFBレーザーダイオード
(波長1.55μm)の光を導入し、注入電流あるいは
温度により周波数を変化させた。2本のアームYおよび
Zの光路差をΔLとするとΔL=1cmの時、Δf(=
f1−f2)は0.04nm(5GHz)となった。D
FB−レーザーダイオードの波長を掃引させると波長が
1.51nm時は出射ポートWに光出力があり、波長が
1.55nmになると出射ポートXに光出力があった。
この時の挿入損失は2.5dB、クロストークは17d
Bであった。Light from a DFB laser diode (wavelength: 1.55 μm) was introduced into the incident port V, and the frequency was changed by the injection current or the temperature. Assuming that the optical path difference between the two arms Y and Z is ΔL, when ΔL = 1 cm, Δf (=
f1-f2) was 0.04 nm (5 GHz). D
When the wavelength of the FB-laser diode was swept, the light output was at the emission port W when the wavelength was 1.51 nm, and the light output was at the emission port X when the wavelength was 1.55 nm.
The insertion loss at this time is 2.5 dB, and the crosstalk is 17 d.
It was B.
【0076】次に紫外線光源のシャッターを20秒間開
いたところ、出射ポートWに1.52μmの光が、一方
出射ポートXには1.55μm光出力があらわれた。こ
の状態はホトクロミック高分子コアの実効屈折率が変化
し、ΔLが実効的に長くなった効果と同じであり、光遠
隔制御型の可変光周波数フィルタが実現できた。自己保
持可能なΔfは1GHzから1THzまでの任意の光周
波数であった。Next, when the shutter of the ultraviolet light source was opened for 20 seconds, light of 1.52 μm appeared at the emission port W and light output of 1.55 μm appeared at the emission port X. This state is the same as the effect that the effective refractive index of the photochromic polymer core was changed and ΔL was effectively lengthened, and an optical remote control type variable optical frequency filter was realized. The self-holding Δf was an arbitrary optical frequency from 1 GHz to 1 THz.
【0077】紫外線および可視光は光吸収剤添加高分子
コア部での吸収作用で出射ポートW,Xには出射されな
かった。ここでの1.3μm、1.55μmでの挿入損
失は0.1dB以内であった。The ultraviolet rays and visible light were not emitted to the emission ports W and X due to the absorption effect of the polymer core portion containing the light absorber. The insertion loss at 1.3 μm and 1.55 μm here was within 0.1 dB.
【0078】さらに、前記光遠隔制御型可変光周波数フ
ィルタを暗所に数カ月以上で一定周波数に対しての光出
力変動は0.1%以内と良好な安定性を示した。また、
周囲温度を−20℃から60℃まで変化させたヒートサ
イクル試験(サイクル時間1時間)でも500回以上の
サイクルで光出力変動率0.1%以内と良好な安定性を
示した。Further, the optical remote control type variable optical frequency filter showed a good stability in which the optical output fluctuation with respect to a constant frequency was within 0.1% after several months in the dark. Also,
Even in a heat cycle test (cycle time of 1 hour) in which the ambient temperature was changed from −20 ° C. to 60 ° C., the light output fluctuation rate was within 0.1% and good stability was shown after 500 cycles or more.
【0079】なお、本実施例は、コア部となる溝部分を
基板両端まで貫通させたが、基板41の端部で下部クラ
ッド42を数μm残した箱型の溝48aとしてもよい
(図11参照)。このような箱型溝の場合は、コア端部
が光結合するのに適した平坦面となるため、損失が低下
する効果がある。In this embodiment, the groove portion to be the core portion is penetrated to both ends of the substrate, but it is also possible to form a box-shaped groove 48a in which the lower clad 42 is left by several μm at the end portion of the substrate 41 (FIG. 11). reference). In the case of such a box-shaped groove, since the end portion of the core is a flat surface suitable for optical coupling, there is an effect of reducing loss.
【0080】〔実施例6〕図12は本発明の光導波路素
子の第6の実施例を説明するための図である。図中61
はシリコン基板、62は火炎堆積法により作製した下部
の石英ガラスクラッド、63は同法により作製したコア
(9μm×9μm、Δn=0.3%)、64は上部ガラ
スクラッド、65はY分岐コア、66は高分子クラッ
ド、67は高分子クラッド66の材料にホトクロミック
材料を10重量%添加した高分子クラッドである。素子
の大きさは長さ80mm、幅4.5mmである。両方の
高分子クラッド部分の長さは20mmであった。高分子
クラッド66としてフッ素化メチルメタクリレートとメ
チルメタクリレートの共重合体を用いた。また、高分子
クラッド67に添加されるホトクロミック材料としてペ
ルフルオロシクロペンテン環をもつジアリールエタンを
用いた。この材料は屈折率の自己保持特性に優れ、80
℃で3カ月以上の安定性を示すことが知られている。[Sixth Embodiment] FIG. 12 is a view for explaining a sixth embodiment of the optical waveguide device of the present invention. 61 in the figure
Is a silicon substrate, 62 is a lower quartz glass clad produced by the flame deposition method, 63 is a core produced by the same method (9 μm × 9 μm, Δn = 0.3%), 64 is an upper glass clad, and 65 is a Y-branch core. , 66 is a polymer clad, and 67 is a polymer clad in which a photochromic material is added to the material of the polymer clad 66 by 10% by weight. The size of the element is 80 mm in length and 4.5 mm in width. The length of both polymer cladding parts was 20 mm. As the polymer clad 66, a copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate was used. Further, a diarylethane having a perfluorocyclopentene ring was used as a photochromic material added to the polymer clad 67. This material has excellent self-holding property of refractive index,
It is known to show a stability of 3 months or more at ° C.
【0081】図13は図12の自己保持型マッハツェン
ダ干渉計を石英ガラス窓付きの容器に収納し、ファイバ
コネクタを取り付けた導波路素子の構成を示す模式的斜
視図である。68はマッハツェンダ干渉計、69は容
器、70は石英ガラス窓、71は上蓋、72はコネクタ
付き光ファイバである。これを動作するには、高分子ク
ラッド67のPC材料に光反応効果を生じさせるための
紫外線光源、可視光源、およびバンドパスフィルタが必
要となる。図示しないレーザーダイオード(波長1.5
5μm、出力1mW)を光ファイバ72のコネクタに接
続し、反対側の光ファイバ72のコネクタをGaAs受
光素(図示略)に接続する。この状態で光の出力が0.
9mWであることが確認された。このことから、その素
子の1.55μmでの挿入損失は0.46dBであるこ
とがわかった。次に、容器69の上蓋71を取り外し、
上部からXe−Hgランプ(100W)を330nmの
バンドパスフィルタ(UVD33S、東芝ガラス製;図
示略)を通して、5秒間、石英ガラス窓70を介して照
射した。このときの照射強度はおよそ50mW/cm2
であった。次に照射1分後、ハロゲンランプ(150
W)に500nm(G−50、東芝ガラス製)のバンド
パスフィルタと500nm(Y−50)のシャープカッ
トフィルタを用いて、500nmの光を10秒間照射し
た。このときの光照射強度は20mW/cm2 であっ
た。このときの波長1.55μmのレーザー光の出力変
化を図14に示した、紫外線照射開始後約1秒間で光出
力は90μWと90%低下したことから、90%応答速
度は約1秒であることがわかった。その後、数秒で光出
力は10μWと低下し、スイッチとした時の消光比1
9.5dBが確認された。紫外線照射1分後にハロゲン
ランプ光を10秒間照射した。光出力が800μWの紫
外線照射前の光出力に対して89%になった時間は照射
約4秒後であった。90%回復時間は約4秒と確認され
た。この結果、マッハツェンダ干渉回路のホトクロミッ
ク材料を含む導波路アームの位相シフトはπであること
がわかった。次に、マッハツェンダ干渉計に紫外線を2
秒間照射し、レーザー光出力を450μWに低下させ
た。このときの位相シフトはπ/2である。この状態で
容器69に光が入らないように上蓋11をしっかり閉め
て測定を継続した。50時間後でも光出力は450μW
±0.5μWと0.1%の変動で光出力が保持されてい
ることを確認した(図15)。さらに、3カ月後でも光
出力変動は0.4%以内であった。このように、長期に
亘り、その導波路の位相を一定に自己保持できることが
確認された。FIG. 13 is a schematic perspective view showing the structure of a waveguide device in which the self-holding Mach-Zehnder interferometer of FIG. 12 is housed in a container having a quartz glass window and a fiber connector is attached. 68 is a Mach-Zehnder interferometer, 69 is a container, 70 is a quartz glass window, 71 is an upper lid, and 72 is an optical fiber with a connector. To operate this, an ultraviolet light source, a visible light source, and a bandpass filter for producing a photoreaction effect on the PC material of the polymer clad 67 are required. Laser diode not shown (wavelength 1.5
5 μm, output 1 mW) is connected to the connector of the optical fiber 72, and the connector of the optical fiber 72 on the opposite side is connected to the GaAs light receiving element (not shown). In this state, the light output is 0.
It was confirmed to be 9 mW. From this, it was found that the insertion loss of the device at 1.55 μm was 0.46 dB. Next, remove the upper lid 71 of the container 69,
An Xe-Hg lamp (100 W) was irradiated from the top through a quartz glass window 70 for 5 seconds through a 330 nm bandpass filter (UVD33S, made by Toshiba Glass; not shown). The irradiation intensity at this time is about 50 mW / cm 2.
Met. Then, 1 minute after irradiation, the halogen lamp (150
W) was irradiated with light of 500 nm for 10 seconds using a bandpass filter of 500 nm (G-50, made by Toshiba Glass) and a sharp cut filter of 500 nm (Y-50). The light irradiation intensity at this time was 20 mW / cm 2 . The output change of the laser beam having a wavelength of 1.55 μm at this time is shown in FIG. 14. The light output was 90 μW, which was 90% lower about 1 second after the start of ultraviolet irradiation, and the 90% response speed was about 1 second. I understood it. After that, the optical output drops to 10 μW within a few seconds, and the extinction ratio of the switch is 1
9.5 dB was confirmed. After 1 minute of ultraviolet irradiation, halogen lamp light was irradiated for 10 seconds. The time when the light output was 89% of the light output before the irradiation with the ultraviolet rays of 800 μW was about 4 seconds after the irradiation. The 90% recovery time was confirmed to be about 4 seconds. As a result, it was found that the phase shift of the waveguide arm containing the photochromic material of the Mach-Zehnder interferometer is π. Next, the Mach-Zehnder interferometer is exposed to two ultraviolet rays.
Irradiation was continued for 2 seconds to reduce the laser light output to 450 μW. The phase shift at this time is π / 2. In this state, the upper lid 11 was firmly closed so that the container 69 was not exposed to light, and the measurement was continued. Light output is 450 μW even after 50 hours
It was confirmed that the optical output was maintained with a fluctuation of ± 0.5 μW and 0.1% (FIG. 15). Furthermore, the fluctuation in light output was within 0.4% even after 3 months. In this way, it was confirmed that the phase of the waveguide can be kept constant for a long period of time.
【0082】レーザーの波長を1.3μmにして、同様
の実験を行ったが、1.55μmの場合と等価な結果が
得られた。A similar experiment was conducted by setting the laser wavelength to 1.3 μm, but the result equivalent to the case of 1.55 μm was obtained.
【0083】この結果から明らかなように半固定の可変
光減衰器として用いた場合、従来の技術に比べて、安定
性、信頼性、特にTO効果利用の素子に比べて省電力
化、簡易化の転移大きな改善が見られた。As is clear from these results, when used as a semi-fixed variable optical attenuator, stability and reliability are improved as compared with the prior art, especially power saving and simplification compared with elements using the TO effect. The metastasis was significantly improved.
【0084】〔実施例7〕図16は本発明の自己保持型
光導波路素子の第7の実施例を説明するための図であっ
て、(a)は上面図、(b)は(a)のe−e線に沿う
断面図である。73は方向性結合器、74はホトクロミ
ック材料を一定重量%添加した高分子クラッド、75は
高分子クラッド、76は石英導波路コア、77は石英ガ
ラスクラッド、78はシリコン基板である。素子の大き
さは長さ80mm、幅4.5mmである。両方の高分子
クラッド部分の長さは20mmである。高分子クラッド
の高分子としてフッ素化メチルメタクリレートとメチル
メタクリレートの共重合体を用いた。また、ホトクロミ
ック材料として無水マイレン酸基を有するジアリールエ
テンを用いた。このホトクロミック材料は屈折率の自己
保持性に優れ、80℃で3カ月以上の安定性を有するこ
とが知られている。[Embodiment 7] FIGS. 16A and 16B are views for explaining a seventh embodiment of the self-holding type optical waveguide device of the present invention. FIG. 16A is a top view and FIG. 3 is a sectional view taken along line ee of FIG. Reference numeral 73 is a directional coupler, 74 is a polymer clad to which a photochromic material is added at a fixed weight%, 75 is a polymer clad, 76 is a quartz waveguide core, 77 is a silica glass clad, and 78 is a silicon substrate. The size of the element is 80 mm in length and 4.5 mm in width. The length of both polymer cladding parts is 20 mm. A copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate was used as the polymer of the polymer clad. Further, diarylethene having a maleic anhydride group was used as the photochromic material. It is known that this photochromic material has excellent self-holding property of refractive index and has stability at 80 ° C. for 3 months or more.
【0085】この2入力2出力光スイッチを実施例6と
同様に石英ガラス窓付き容器に収納し、コネクタ付きフ
ァイバを取り付けて、スイッチ素子とした。この構成を
図17に示した。This two-input, two-output optical switch was housed in a container with a quartz glass window as in Example 6 and a fiber with a connector was attached to form a switch element. This structure is shown in FIG.
【0086】図17において79は2×2光スイッチ、
80は容器、81は石英ガラス窓、82は上蓋、83は
コネクタ付き光ファイバである。これを動作するには、
ホトクロミック材料を添加した高分子クラッド84の屈
折率を光反応効果によって変化させる必要がある。実施
例6と同様に動作させるために紫外線光源、可視光源、
およびバンドパスフィルタを準備した。In FIG. 17, 79 is a 2 × 2 optical switch,
Reference numeral 80 is a container, 81 is a quartz glass window, 82 is an upper lid, and 83 is an optical fiber with a connector. To make this work,
It is necessary to change the refractive index of the polymer clad 84 to which the photochromic material is added by the photoreaction effect. In order to operate in the same manner as in Example 6, an ultraviolet light source, a visible light source,
And a bandpass filter was prepared.
【0087】この2×2スイッチを動作させるにはレー
ザーダイオード(波長1.55μm、出力1mW;図示
略)の出力光を光ファイバ83を通じて2×2スイッチ
の入射ポートBに入射させる。次に図16に示すように
出射ポートCとDにつながっている光ファイバを2台の
GaAs受光装置(図示略)にそれぞれ接続する。この
状態で出射ポートCの光の出力が800μWであること
が確認された。このことから、その素子の1.55μm
での挿入損失は1dBであることがわかった。出射ポー
トDでの光出力は8μWであった。次に、容器80の上
蓋82を取り外し、上部から図示しないハロゲンランプ
(150W)を440nmのバンドパスフィルタ(V4
4、東芝ガラス製;図示略)を通して、5秒間照射し
た。このときの照射強度はおよそ40mW/cm2 であ
った。次に照射1分後、波長670nmの可視レーザー
ダイオード(出力20mW)をビームエクスパンダによ
り幅5mm、長さ20mmに広げ、ホトクロミック材料
添加高分子クラッド74に向けて5秒間照射した。この
ときの光照射強度は20mW/cm2 であった。In order to operate this 2 × 2 switch, the output light of the laser diode (wavelength 1.55 μm, output 1 mW; not shown) is made incident on the incident port B of the 2 × 2 switch through the optical fiber 83. Next, as shown in FIG. 16, the optical fibers connected to the emission ports C and D are connected to two GaAs light receiving devices (not shown). In this state, it was confirmed that the light output of the emission port C was 800 μW. From this, the device's 1.55 μm
It was found that the insertion loss at 1 dB was 1 dB. The optical output at the output port D was 8 μW. Next, the upper lid 82 of the container 80 is removed, and a halogen lamp (150 W) (not shown) is attached from above to a 440 nm bandpass filter (V4).
Irradiation was carried out for 5 seconds through No. 4, Toshiba Glass; not shown). The irradiation intensity at this time was about 40 mW / cm 2 . Then, 1 minute after irradiation, a visible laser diode (output: 20 mW) having a wavelength of 670 nm was spread by a beam expander to a width of 5 mm and a length of 20 mm, and the photochromic material-added polymer clad 74 was irradiated for 5 seconds. The light irradiation intensity at this time was 20 mW / cm 2 .
【0088】このとき波長1.55μmのレーザー光の
出射ポートCとDの光出力変化を図18に示した。44
0nmの光を照射する前は入射ポートBに入射した光は
ポートCに出射され、ポートDには出射されない(クロ
ススイッチ状態)。次に、440nmの光を石英ガラス
窓21を通して照射すると1秒後に出射ポートCの出射
光が90%以上低下し、逆に出射ポートDの出射光の強
度が増加した。数秒後には両出射光ポートの光出力は逆
転した(バースイッチ状態)。この440nmの光の照
射は5秒間行った。出射ポートDでは800μWの出力
が、出射ポートCでは8μWの光出力が観測された。こ
の結果、90%応答速度1秒、クロストーク20dBが
達成された。440nmを照射してから1分後に波長6
70nmのレーザーダイオードを照射したところ、クロ
ススイッチ状態に数秒で変化した。この670nmの照
射は5秒間行った。上蓋82を完全に閉じて、無電力で
クロススイッチ状態を維持させた。1.55μmの光を
通したままで50時間後に出射ポートCの光出力を調べ
たところ、その変動は0.1%以内であった。光を通し
たまま3カ月後の変動を調べたところ0.5%以内であ
った。このように、長期に亘り、無電力、無調整でクロ
ス状態あるいはバー状態を一定に自己保持できることが
確認された。FIG. 18 shows the change in the optical output of the emission ports C and D for the laser light having the wavelength of 1.55 μm. 44
Before irradiating 0 nm light, the light incident on the incident port B is emitted to the port C and is not emitted to the port D (cross switch state). Next, when light of 440 nm was applied through the quartz glass window 21, the output light of the output port C decreased by 90% or more after 1 second, and conversely the output light intensity of the output port D increased. After a few seconds, the light output of both emission light ports was reversed (bar switch state). This irradiation with 440 nm light was performed for 5 seconds. An output of 800 μW was observed at the emission port D, and an optical output of 8 μW was observed at the emission port C. As a result, a 90% response speed of 1 second and a crosstalk of 20 dB were achieved. 1 minute after irradiating 440 nm, wavelength 6
When a laser diode of 70 nm was irradiated, the state changed to a cross switch state within a few seconds. This 670 nm irradiation was performed for 5 seconds. The upper lid 82 was completely closed to maintain the cross switch state without power. When the light output of the emission port C was examined 50 hours after the light of 1.55 μm was passed, the variation was within 0.1%. When the change after 3 months was examined with light passing through, it was within 0.5%. As described above, it was confirmed that the cross state or the bar state can be kept constant for a long period of time with no power consumption and no adjustment.
【0089】さらに方向性結合器73を波長無依存型
(WINC)として、レーザーの波長を1.3μmにし
て、1.55μmの場合と同様の実験を行ったところ、
同様な結果が得られた。Further, when the directional coupler 73 was a wavelength independent type (WINC), the wavelength of the laser was 1.3 μm, and the same experiment as in the case of 1.55 μm was conducted,
Similar results were obtained.
【0090】この結果から明らかなように半固定の2×
2光スイッチとして用いた場合、従来の技術に比べて、
安定性、信頼性、特にTO効果利用の素子に比べて省電
力化、無保守化の点で大きな改善が見られた。As is clear from this result, the semi-fixed 2 ×
When used as a two-optical switch, compared to conventional technology,
Significant improvements were seen in terms of stability and reliability, especially in terms of power saving and maintenance-free compared with the element using the TO effect.
【0091】〔実施例8〕図19は本発明の光導波路素
子の第8の実施例を説明する図であって、91はシリコ
ン基板、92は下部クラッド、93は上部クラッド、9
4はコア、95および96は3dB方向性結合器、97
はホトクロミック材料添加高分子クラッド、98は高分
子クラッド、99は石英ガラス板、100は光吸収剤添
加高分子コア、Aは光入射ポート、Cは光出射ポート、
Eはマッハツェンダー第1アーム、Fはマッハツェンダ
ー第2アームである。[Embodiment 8] FIG. 19 is a view for explaining an eighth embodiment of the optical waveguide device of the present invention. 91 is a silicon substrate, 92 is a lower cladding, 93 is an upper cladding, 9
4 is a core, 95 and 96 are 3 dB directional couplers, 97
Is a polymer clad with a photochromic material, 98 is a polymer clad, 99 is a quartz glass plate, 100 is a light absorber-added polymer core, A is a light incident port, C is a light emitting port,
E is the Mach-Zehnder first arm, and F is the Mach-Zehnder second arm.
【0092】図20は図19中のf−fの線矢視方向の
拡大断面図、図21は図19中のg−g線矢視方向の拡
大断面図である。図20はマッハツェンダーアーム部中
央の断面図であり、第1アームEにのみホトクロミック
材料添加の高分子が用いられ、その長さは5mmであ
る。図21はガラスコア部を光吸収剤添加高分子コア1
00に置き換えた部分の断面を示したもので上部クラッ
ドとして石英ガラス板99が用いられている。このコア
部100の長さは5mmである。素子の全体の長さは5
0mm、幅5mmである。FIG. 20 is an enlarged sectional view taken along the line ff of FIG. 19 as seen in the direction of the arrow, and FIG. 21 is an enlarged sectional view taken along the line gg of FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view of the center of the Mach-Zehnder arm portion, in which the polymer added with the photochromic material is used only in the first arm E, and its length is 5 mm. FIG. 21 shows the glass core portion as a polymer core 1 with a light absorber added.
A quartz glass plate 99 is used as the upper clad in the cross section of the part replaced with 00. The core portion 100 has a length of 5 mm. The total length of the element is 5
The width is 0 mm and the width is 5 mm.
【0093】これを作製するにはシリコン基板91の上
に火炎堆積法(FHD法)により、初めに下部クラッド
92を作製し、次にコア部となる層を作製し、リアクテ
ィブイオンエッチング(RIE)装置で図19の破線で
示したコアの形にする。次に高分子クラッド97および
98を除いた部分に上部クラッド93を作製する。最後
に、高分子コア100部分を図21の断面図のようにリ
アクティブイオンエッチング(RIE)装置で切削す
る。In order to fabricate this, the lower clad 92 is first fabricated by the flame deposition method (FHD method) on the silicon substrate 91, then the layer to be the core portion is fabricated, and the reactive ion etching (RIE) is performed. ) In the apparatus, form the core shown by the broken line in FIG. Next, the upper clad 93 is formed in the portion excluding the polymer clads 97 and 98. Finally, the polymer core 100 portion is cut by a reactive ion etching (RIE) device as shown in the sectional view of FIG.
【0094】ホトクロミック材料(ここではベルフルオ
ロシクペンテン環あるいは無水マレイン酸を持つジアリ
ールエテンを用いた)を10重量%添加した高分子(フ
ッ素化メチルメタクリレートとメチルメタクリレートの
共重合体)で乾燥後屈折率が1.444(波長1.55
μm)になるように屈折率を調整した高分子溶液を第1
アームEに高分子溶液として塗布した。一方、第2アー
ムFには乾燥後の屈折率が1.444(波長1.55μ
m)になるように調整したフッ素メチルメタクリレート
とメチルメタクリレートの共重合体の高分子溶液を塗布
した。さらにこれら高分子クラッド上に高分子あるいは
金属蒸着膜で保護膜101を形成した。Refraction after drying with a polymer (a copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate) containing 10% by weight of a photochromic material (here, a diarylethene having a perfluorocyclopentene ring or maleic anhydride was used). The rate is 1.444 (wavelength 1.55
First, the polymer solution whose refractive index is adjusted so that
It was applied to arm E as a polymer solution. On the other hand, the refractive index after drying of the second arm F is 1.444 (wavelength 1.55 μm).
The polymer solution of the copolymer of fluoromethylmethacrylate and methylmethacrylate adjusted so as to be m) was applied. Further, a protective film 101 was formed on these polymer clads with a polymer or metal vapor deposition film.
【0095】次に、光吸収剤添加高分子コアを作製する
ために紫外線吸収剤(最大吸収波長353nm、商品名
チヌビン326)と可視光吸収剤(最大吸収波長550
nm、商品名ディスバースファーストバイオレット5
R)をそれぞれ1重量%を共に高分子(フッ素化メチル
メタクリレートとメチルメタクリレートの共重合体)に
混ぜて、高分子溶液を作製した。これを長さ5mmの光
吸収剤添加高分子コア部100に塗布した。乾燥後の高
分子の屈折率は1.448(波長1.55μm)になる
ように調整されている。該注入した高分子溶液の溶媒が
十分に蒸発した後にこの部分を加温(80℃から120
℃)しながら石英ガラス板99をRIEでエッチングし
た部分に押し込んだ。軽く押し付けると軟化した高分子
はコア部および石英ガラス板99に隙間なく充填され
た。さらに、石英ガラス板99と上部クラッド93の隙
間にエポキシ系接着剤102を塗布し、これと反対の光
透過方向のわずかな隙間には高分子クラッド98と同一
材料である高分子溶液を塗布した。以上の手順で光遠隔
制御型の自己保持可変減衰器が作製された。Next, an ultraviolet absorber (maximum absorption wavelength 353 nm, trade name Tinuvin 326) and a visible light absorber (maximum absorption wavelength 550) were prepared in order to prepare a polymer core containing a light absorber.
nm, trade name Disverse First Violet 5
1% by weight of each of R) was mixed with a polymer (a copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate) to prepare a polymer solution. This was applied to a light absorber-containing polymer core 100 having a length of 5 mm. The refractive index of the polymer after drying is adjusted to 1.448 (wavelength 1.55 μm). After the solvent of the injected polymer solution is sufficiently evaporated, this portion is heated (80 ° C to 120 ° C).
The quartz glass plate 99 was pushed into the portion etched by RIE while the temperature was kept at .degree. The polymer softened by pressing lightly filled the core and the quartz glass plate 99 without any gap. Further, the epoxy adhesive 102 is applied to the gap between the quartz glass plate 99 and the upper clad 93, and a polymer solution, which is the same material as the polymer clad 98, is applied to a slight gap in the opposite light transmission direction. . An optical remote control type self-maintaining variable attenuator was manufactured by the above procedure.
【0096】これを動作するには、光信号を光入射ポー
トAから光ファイバで導入し、制御光を素子上面から照
射して、光信号の光強度可変を行うことができる。一
方、制御光を信号光に重ねて光ファイバから入射し、減
衰量の加減を遠隔制御によって行うこともできる。遠隔
制御には次の光源を用いた。水銀キセノンランプ(20
0W、1600mW/cm2 )の照射光を365nmの
バンドパスフィルタ(バンド幅10nm)を通し、単色
化したのち、レンズコリメータ系で光通信用石英系シン
グルモードファイバに直接入射させたものとキセノンラ
ンプ(200W)の照射光を550nmのバンドパスフ
ィルタ(バンド幅50nm)を通し、単色化したのち、
同様にレンズコリメータ系で光通信用石英系シングルモ
ードファイバに直接入射させたものを用いた。これら2
つの光源を一本の光ファイバにまとめた後、およそ1k
mの伝送を行った。紫外線では0.9mW、可視光では
0.6mWの光出力がファイバ末端で得られた。この光
ファイバは制御光とともに信号光を伝送することが可能
である。To operate this, it is possible to introduce an optical signal from the light incident port A through an optical fiber and irradiate the control light from the upper surface of the element to change the optical intensity of the optical signal. On the other hand, the control light can be superposed on the signal light and incident from the optical fiber, and the amount of attenuation can be adjusted by remote control. The following light sources were used for remote control. Mercury xenon lamp (20
0 W, 1600 mW / cm 2 ) irradiation light was passed through a 365 nm band-pass filter (band width 10 nm) to make it monochromatic, and then was directly incident on a quartz single mode fiber for optical communication with a lens collimator system and a xenon lamp. (200 W) irradiation light is passed through a bandpass filter (bandwidth 50 nm) of 550 nm to be monochromatic,
Similarly, a lens collimator system was used which was directly incident on a silica single mode fiber for optical communication. These two
Approximately 1k after combining two light sources into one optical fiber
m transmission. A light output of 0.9 mW for ultraviolet light and 0.6 mW for visible light was obtained at the end of the fiber. This optical fiber can transmit signal light together with control light.
【0097】入射ポートAでの1.55μmの光強度は
1000μWであり、出射ポートCからの光出力は90
0μW(挿入損失0.46dB)であった。次に水銀キ
セノンランプの照射光をシャッターを10秒間開けて照
射したところ、たたちに光出力が9μWとなり、これ以
上減光しなかった。暗状態で10分間保持した後にキセ
ノンランプの照射光を同様に10秒間照射したところ、
今度は逆に出射ポートCの光出力が900μWとなっ
た。また、次に水銀キセノンランプの照射光をシャッタ
ーを4秒間開けて照射したところ、ただちに光出力が4
00μWとなり、この状態は暗状態で長時間安定(2ケ
月以上)に保持された。この状態は可視光および紫外光
を交互にあるいは続けて照射し、これらの照射光量を変
えることで任意の光減衰量(可変減衰量範囲0〜20d
B)を得ることができた。いったん、遠隔操作で設定さ
れた減衰量は暗状態で長時間の安定性を示した。The light intensity of 1.55 μm at the entrance port A is 1000 μW, and the light output from the exit port C is 90
It was 0 μW (insertion loss 0.46 dB). Next, when the irradiation light of the mercury-xenon lamp was irradiated with the shutter opened for 10 seconds, the light output was 9 μW and the light was not dimmed any more. After holding for 10 minutes in the dark state, the irradiation light of the xenon lamp was similarly irradiated for 10 seconds,
This time, conversely, the optical output of the emission port C became 900 μW. Also, when the irradiation light from the mercury-xenon lamp was irradiated with the shutter opened for 4 seconds, the light output immediately increased to 4
It became 00 μW, and this state was kept stable in the dark state for a long time (more than two months). In this state, the visible light and the ultraviolet light are alternately or continuously irradiated, and by changing the irradiation light amount, an arbitrary light attenuation amount (variable attenuation amount range 0 to 20 d) is obtained.
B) could be obtained. Once set by remote control, the attenuation showed long-term stability in the dark.
【0098】導波してきた制御光(356nm、550
nm)が出射ポートCから出射されることは光信号処理
にとって好ましくない。このための紫外光、可視光を吸
収する光吸収剤添加高分子コア部100を出射ポートの
直前に設置した。紫外光の減衰量は70dB、可視光の
減衰量は83dBであった。一方、通信波長帯域ではそ
の挿入損失は0.1dB以内であった。このように光出
射ポート直前にフィルタを構成することで制御光の光信
号検出系への悪影響を取り除くと共に出射ポートからの
紫外光、可視光の入射による素子動作の不安定性も同時
に取り除くことができた。この結果、自己保持型の可変
光減衰器(可変減衰量範囲;0〜20dB、挿入損失:
0.46dB)が実現できた。しかも、石英系光ファイ
バを用いた1kmの光遠隔制御が可能なことがわかっ
た。Control light guided (356 nm, 550 nm)
(nm) is emitted from the emission port C, which is not preferable for optical signal processing. For this purpose, a light absorber-added polymer core portion 100 that absorbs ultraviolet light and visible light was placed immediately before the emission port. The attenuation of ultraviolet light was 70 dB and the attenuation of visible light was 83 dB. On the other hand, in the communication wavelength band, the insertion loss was within 0.1 dB. By configuring the filter just before the light emission port in this way, it is possible to eliminate the adverse effects of the control light on the optical signal detection system and at the same time remove the instability of the element operation due to the incidence of ultraviolet light and visible light from the emission port. It was As a result, a self-maintaining variable optical attenuator (variable attenuation amount range: 0 to 20 dB, insertion loss:
0.46 dB) was achieved. Moreover, it was found that 1 km optical remote control using a silica optical fiber is possible.
【0099】さらに、周囲温度を−20℃から80℃ま
で変化させたヒートサイクル試験(サイクル時間1時
間)でも500回以上のサイクルで任意の減衰量下での
光出力変動は0.1%以内と良好な安定性を示した。Further, even in the heat cycle test (cycle time of 1 hour) in which the ambient temperature was changed from -20 ° C to 80 ° C, the fluctuation of the light output under an arbitrary attenuation amount was within 0.1% after 500 cycles or more. And showed good stability.
【0100】〔実施例9〕図22は本発明の光導波路素
子の第9の実施例を説明する図であって、111はシリ
コン基板、112は下部クラッド、113は上部クラッ
ド、114はコア、115および116は3dB方向性
結合器、117はホトクロミック材料添加高分子クラッ
ド、118は高分子クラッド、119は石英ガラス板、
120は光吸収剤添加高分子コア、AおよびBは光入射
ポート、CおよびDは光出射ポート、Eはマッハツェン
ダー第1アーム、Fはマッハツェンダー第2アームであ
る。素子の全体の長さは50mm、幅5mmである。[Embodiment 9] FIG. 22 is a view for explaining the ninth embodiment of the optical waveguide device of the present invention, in which 111 is a silicon substrate, 112 is a lower cladding, 113 is an upper cladding, 114 is a core, 115 and 116 are 3 dB directional couplers, 117 is a photochromic material-added polymer clad, 118 is a polymer clad, and 119 is a quartz glass plate.
Reference numeral 120 is a light absorbent-added polymer core, A and B are light entrance ports, C and D are light exit ports, E is a Mach-Zehnder first arm, and F is a Mach-Zehnder second arm. The total length of the device is 50 mm and the width is 5 mm.
【0101】これを作製するにはシリコン基板111の
上に火炎堆積法(FHD法)により、初めに下部クラッ
ド112を作製し、次にコア部となる層を作製し、リア
クティブイオンエッチング(RIE)装置で図22の破
線で示したコアの形にする。次に高分子クラッド117
および118を除いた部分に上部クラッド113を作製
する。最後に、高分子コア120部分を第8の実施例に
おける高分子コア100(図21参照)のようにリアク
ティブイオンエッチング(RIE)装置に切削する。In order to fabricate this, the lower clad 112 is first fabricated on the silicon substrate 111 by the flame deposition method (FHD method), then the layer to be the core portion is fabricated, and the reactive ion etching (RIE) is performed. 22.) In the apparatus, form the core shown by the broken line in FIG. Next, polymer clad 117
The upper clad 113 is formed in a portion excluding and 118. Finally, the polymer core 120 portion is cut into a reactive ion etching (RIE) apparatus like the polymer core 100 in the eighth embodiment (see FIG. 21).
【0102】ホトクロミック材料(ここではベルフルオ
ロシクロペンテン環あるいは無水マレイン酸を持つジア
リールエテンを用いた)を10重量%添加した高分子
(フッ素化メチルメタクリレートとメチルメタクリレー
トの共重合体)で乾燥後屈折率が1.444(波長1.
55μm)になるように屈折率を調整した高分子溶液を
第1アームEに高分子溶液として塗布した。一方、第2
アームFには乾燥後の屈折率が1.444(波長1.5
5μm)になるように調整したフッ素化メチルメタクリ
レートとメチルメタクリレートの共重合体の高分子溶液
を塗布した。さらにこれらの上に高分子あるいは金属蒸
着膜の保護膜を形成した。Refractive index after drying with a polymer (a copolymer of fluorinated methylmethacrylate and methylmethacrylate) containing 10% by weight of a photochromic material (here, diarylethene having a perfluorocyclopentene ring or maleic anhydride) was added. Is 1.444 (wavelength 1.
The polymer solution whose refractive index was adjusted to 55 μm) was applied to the first arm E as a polymer solution. Meanwhile, the second
The arm F has a refractive index of 1.444 (wavelength 1.5 after drying).
A polymer solution of a copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate adjusted to have a thickness of 5 μm was applied. Further, a protective film of a polymer or a metal vapor deposition film was formed on these.
【0103】次に、紫外線吸収剤(最大吸収波長353
nm、商品名チヌビン326)と可視光吸収剤(最大吸
収波長550nm、商品名ディスバースファーストバイ
オレット5R)をそれぞれ1重量%を共に高分子(フッ
素化メチルメタクリレートとメチルメタクリレートの共
重合体)に混ぜ、これを光吸収剤添加高分子溶液とし
た。これを長さ5mmの光吸収剤添加高分子コア部12
0に塗布した。乾燥後の高分子の屈折率は1.448
(波長1.55μm)になるように調整されている。Next, an ultraviolet absorber (maximum absorption wavelength 353
nm, trade name Tinuvin 326) and a visible light absorber (maximum absorption wavelength 550 nm, trade name Disverse Fast Violet 5R), each of which is mixed at 1% by weight with a polymer (a copolymer of fluorinated methyl methacrylate and methyl methacrylate). This was used as a polymer solution containing a light absorber. This is a polymer core portion 12 with a length of 5 mm
Applied to 0. The refractive index of the polymer after drying is 1.448.
The wavelength is adjusted to 1.55 μm.
【0104】該注入した高分子溶液の溶媒が十分に蒸発
した後にこの部分を加温(80℃から120℃)しなが
ら石英ガラス板119をはめ込んだ。軽く押し付けると
軟化した高分子はコア部と石英ガラス板119の間に隙
間なく充填された。さらに、石英ガラス板119と上部
クラッド113の隙間にエポキシ系接着剤を塗布し、光
透過方向のわずかな隙間には高分子溶液(ただし高分子
クラッド118を作製したものと同じもの)を塗布し
た。After the solvent of the injected polymer solution was sufficiently evaporated, the quartz glass plate 119 was fitted while heating this portion (80 ° C. to 120 ° C.). The polymer softened by pressing lightly was filled between the core portion and the quartz glass plate 119 without any gap. Furthermore, an epoxy adhesive was applied to the gap between the quartz glass plate 119 and the upper clad 113, and a polymer solution (however, the same as that used to produce the polymer clad 118) was applied to a slight gap in the light transmitting direction. .
【0105】これを動作するには制御光を素子上面から
照射して、スイッチングを行う方法と以下に述べる光フ
ァイバによる光遠隔制御によってスイッチングを行う方
法がある。In order to operate this, there are a method of irradiating control light from the upper surface of the element for switching and a method of performing switching by optical remote control by an optical fiber described below.
【0106】遠隔制御用光源として、水銀キセノンラン
プ(200W、1600mW/cm2 )の365nmバ
ンドパスフィルタ装着)の照射光をレンズコリメータ系
で光通信用石英系シングルモードファイバに直接入射さ
せたものとキセノンランプ(200W、550nmバン
ドパスフィルタ装着)の照射光を同様に光ファイバに直
接入射させたものを用いた。これらの光ファイバを1本
にまとめ、長さ1kmとして、素子の入射ポートBに接
続した。入射ポートでの紫外光強度は0.9mW、可視
光では0.6mWの光強度であった。As the light source for remote control, the irradiation light of a mercury xenon lamp (200 W, 1600 mW / cm 2 ) equipped with a 365 nm bandpass filter was directly incident on a silica single mode fiber for optical communication by a lens collimator system. The irradiation light of a xenon lamp (200 W, 550 nm band-pass filter attached) was made to directly enter the optical fiber in the same manner. These optical fibers were put together into one, and the length was set to 1 km, which was connected to the incident port B of the device. The ultraviolet light intensity at the incident port was 0.9 mW, and the visible light intensity was 0.6 mW.
【0107】入射ポートAには信号光用シングルモード
ファイバを1本、出射ポートCおよびDにもそれぞれシ
ングルモードファイバを接続した。入射ポートAにレー
ザダイオード(波長1.55μm、出力1mW)からの
光を入射させ、出射ポートCおよびDの光ファイバはそ
れぞれ2台のGaAs受光装置に接続した。出射ポート
Cからの光出力は900μWで、出射ポートDからの光
出力は10μWであった。次に水銀キセノンランプの照
射光をシャッターを10秒間開けて、入射ポートBから
光制御用ファイバを通じて照射したところ、ただちに出
射ポートDの光出力が900μWとなり、出射ポートC
の光出力が10μWとなった。この状態を10分間保持
した後にキセノンランプで照射光を同様に10秒間照射
したところ、今度は逆に出射ポートCの光出力が900
μWとなり、出射ポートDの光出力が10μWとなっ
た。屈折率制御のために導波してきた制御光(356n
m、550nm)が出射ポートCおよびDから出射され
ることは光信号処理にとって好ましくない。このための
紫外光、可視光を吸収し、信号光のみ通過させるように
光吸収剤添加高分子コア部120を出射ポートCおよび
Dの直前に設置した。紫外光の減衰量は70dB、可視
光の減衰量は83dBであった。一方、通信波長帯域で
はその挿入損失はたかだか0,1dBであった。このよ
うに光出射ポートCおよびD側にフィルタを構成するこ
とで光信号への悪影響を取り除くと共に出射光ポートか
らの紫外光、可視光の入射による素子動作の不安定性も
同時に取り除くことができた。この結果、この自己保持
性を有する光スイッチは高い信頼性とともに消光比:−
19.5dB、挿入損失:0.58dBのスイッチ特性
を有していることがわかった。しかも、石英系光ファイ
バを用いた1kmの遠隔光スイッチ制御が可能なことが
わかった。One single-mode fiber for signal light was connected to the entrance port A, and single-mode fibers were connected to the exit ports C and D, respectively. Light from a laser diode (wavelength 1.55 μm, output 1 mW) was made incident on the incident port A, and the optical fibers at the emission ports C and D were respectively connected to two GaAs light receiving devices. The light output from the emission port C was 900 μW, and the light output from the emission port D was 10 μW. Next, when the irradiation light of the mercury xenon lamp was opened for 10 seconds and the light was irradiated from the incident port B through the light control fiber, the light output of the emission port D immediately became 900 μW and the emission port C
Optical output of 10 μW. When this state was maintained for 10 minutes, irradiation light was similarly irradiated for 10 seconds with a xenon lamp.
μW, and the optical output of the emission port D became 10 μW. Control light guided to control the refractive index (356n
(550 nm) from the output ports C and D is not preferable for optical signal processing. For this purpose, the light absorbent-added polymer core portion 120 is installed immediately before the emission ports C and D so as to absorb the ultraviolet light and the visible light and allow only the signal light to pass therethrough. The attenuation of ultraviolet light was 70 dB and the attenuation of visible light was 83 dB. On the other hand, in the communication wavelength band, the insertion loss was at most 0.1 dB. By constructing the filters on the side of the light emission ports C and D as described above, it is possible to eliminate the adverse effect on the optical signal and at the same time remove the instability of the device operation due to the incidence of ultraviolet light and visible light from the emission light port. . As a result, this self-holding optical switch has high reliability and an extinction ratio of −
It was found that the switch characteristics were 19.5 dB and insertion loss: 0.58 dB. Moreover, it has been found that it is possible to control a remote optical switch of 1 km using a silica optical fiber.
【0108】さらに、前記光スイッチを暗所に1年以上
放置しても、900μWの光出力の変動は0.1%以内
と良好な安定性を示した。また、光温度を−20℃から
80℃まで変化させたヒートサイクル試験(サイクル時
間1時間)でも500回以上のサイクルで光出力変動率
0.1%以内と良好な安定性を示した。Further, even if the optical switch was left in a dark place for one year or more, the fluctuation of the optical output of 900 μW was within 0.1%, which showed good stability. Also, in a heat cycle test (cycle time 1 hour) in which the light temperature was changed from -20 ° C to 80 ° C, the light output fluctuation rate was within 0.1% and good stability was shown after 500 cycles or more.
【0109】[0109]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
アを伝搬する光の位相を手軽に設定でき、しかも長期に
亘って安定かつ無電力、無制御で維持できるため、手軽
に位相設定ができる半固定位相調整器あるいは長期の位
相維持機能を持つ自己保持型光導波路素子を提供でき
る。As described above, according to the present invention, the phase of the light propagating through the core can be easily set, and moreover, the phase can be set easily because it can be maintained stable, without power consumption, and without control for a long period of time. It is possible to provide a semi-fixed phase adjuster or a self-maintaining optical waveguide device having a long-term phase maintaining function.
【0110】例えば、自己保持動作が可能な光減衰器、
自己保持動作が可能な光スイッチ、導波路位相高精度調
整器、位相自己保持型リング共振器、リング共振器付き
マッハツェンダー干渉回路、多チャネル周波数選択スイ
ッチ、多チャネル光合分波器、位相干渉効果型トランス
バーサルフィルタ、チューナプル光結合器等が挙げられ
る。この中で導波路位相高精度調整器は光集積回路の工
場出荷前の最終位相調整装置に利用することができる。
また、2×2光スイッチに代表されるN×N光スイッチ
は、光交換機に入る前の光ファイバ集線装置の回線切替
え、光加入者の宅内配線切替えの自己保持動作光スイッ
チに利用でき、機械的動作無しの回線切替えが可能であ
り、信頼性の改善、簡便さ等が実現できる。For example, an optical attenuator capable of self-holding operation,
Optical switch capable of self-holding operation, high-precision waveguide phase adjuster, phase self-holding ring resonator, Mach-Zehnder interferometer with ring resonator, multi-channel frequency selective switch, multi-channel optical multiplexer / demultiplexer, phase interference effect Type transversal filters, tunable optical couplers and the like. Among these, the waveguide phase high-precision adjuster can be used for a final phase adjuster before factory shipment of an optical integrated circuit.
Further, an N × N optical switch typified by a 2 × 2 optical switch can be used as a self-holding operation optical switch for switching the line of an optical fiber concentrator before entering an optical switch and switching the home wiring of an optical subscriber. It is possible to switch lines without dynamic operation, improving reliability and simplicity.
【0111】また、前記素子の制御はストロボ等を使用
してその場で簡単に可能であるとともに、シングルモー
ドファイバを用いた光伝送によっても可能なため、光だ
けによる素子の遠隔制御が可能である。このため、光加
入者系光伝送切替えスイッチとして、また、光LANへ
の応用等も可能である。Further, since the control of the element can be easily performed on the spot by using a strobe etc., and also by the optical transmission using the single mode fiber, the element can be remotely controlled only by the light. is there. Therefore, it can be used as an optical subscriber system optical transmission changeover switch, and can be applied to an optical LAN.
【0112】以上述べたように本発明は従来の光導波路
素子の位相制御に新たな展開を与えるものであり、光通
信産業の発展に大きく貢献するものである。As described above, the present invention gives a new development to the phase control of the conventional optical waveguide device, and greatly contributes to the development of the optical communication industry.
【図1】本発明の光導波路素子の第1の実施例の構成を
示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a first embodiment of an optical waveguide device of the present invention.
【図2】図1中のa−a線矢視方向の拡大断面図であ
る。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line aa in FIG.
【図3】図1中のb−b線矢視方向の拡大断面図であ
る。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line bb in FIG.
【図4】図1に示した光導波路素子である光スイッチの
スイッチング特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a switching characteristic of an optical switch which is the optical waveguide device shown in FIG.
【図5】本発明の光導波路素子の第2の実施例の構成を
示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a second embodiment of the optical waveguide device of the present invention.
【図6】本発明の光導波路素子の第3の実施例の構成を
示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of a third embodiment of the optical waveguide device of the present invention.
【図7】図6中のc−c線矢視方向の拡大断面図であ
る。FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view taken along line cc in FIG.
【図8】図6中のd−d線矢視方向の拡大断面図であ
る。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view taken along line d-d in FIG.
【図9】本発明の光導波路素子の第4の実施例の構成を
示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a fourth embodiment of the optical waveguide device of the present invention.
【図10】本発明の光導波路素子の第5の実施例の構成
を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of a fifth embodiment of the optical waveguide device of the present invention.
【図11】図に示した光導波路素子における溝状のコア
の変形例の構成を示す一部を省略した斜視図である。11 is a perspective view with a part omitted showing the configuration of a modification of the groove-shaped core in the optical waveguide device shown in FIG.
【図12】本発明の光導波路素子の第6の実施例である
自己保持型Y分岐マッハツェンダー導波路素子の構成を
示す模式的斜視図である。FIG. 12 is a schematic perspective view showing a configuration of a self-holding Y-branch Mach-Zehnder waveguide device which is a sixth embodiment of the optical waveguide device of the present invention.
【図13】図12に示した導波路素子を容器に収容した
半固定型光減衰器の構成を示す模式的斜視図である。13 is a schematic perspective view showing a configuration of a semi-fixed optical attenuator in which the waveguide element shown in FIG. 12 is housed in a container.
【図14】図13に示した半固定型光減衰器に対する特
定波長域の光照射によって変化した波長1.55μmの
レーザ光の出力変化曲線を示す特性図である。14 is a characteristic diagram showing an output change curve of laser light having a wavelength of 1.55 μm, which is changed by irradiation of light in a specific wavelength range on the semi-fixed optical attenuator shown in FIG.
【図15】図14における光出力変化後に光出力を半減
させた状態での出力安定性を示す特性図である。15 is a characteristic diagram showing output stability in a state where the light output is halved after the change in the light output in FIG.
【図16】本発明の自己保持型光導波路素子の第7の実
施例である2×2光スイッチの構成を示す図であって、
(a)は上面図、(b)は(a)におけるe−e線に沿
う断面図である。FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a 2 × 2 optical switch that is a seventh embodiment of the self-holding type optical waveguide device of the present invention,
(A) is a top view, (b) is sectional drawing which follows the ee line in (a).
【図17】図16に示した2×2光スイッチを収納容器
に収納した半固定2×2光スイッチの構成を示す模式的
斜視図である。FIG. 17 is a schematic perspective view showing a configuration of a semi-fixed 2 × 2 optical switch in which the 2 × 2 optical switch shown in FIG. 16 is housed in a housing container.
【図18】図17に示した半固定2×2光スイッチに対
する光照射で変化させたクロスバースイッチ特性曲線を
示す特性図である。FIG. 18 is a characteristic diagram showing a crossbar switch characteristic curve changed by light irradiation with respect to the semi-fixed 2 × 2 optical switch shown in FIG. 17;
【図19】本発明の光導波路素子の第8の実施例の構成
を示す斜視図である。FIG. 19 is a perspective view showing the configuration of an eighth embodiment of the optical waveguide device of the present invention.
【図20】図19中のf−f線矢視方向の拡大断面図で
ある。20 is an enlarged sectional view taken along line ff in FIG.
【図21】図19中のg−g線矢視方向の拡大断面図で
ある。FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view taken along the line gg in FIG.
【図22】本発明の光導波路素子の第9の実施例の構成
を示す斜視図である。FIG. 22 is a perspective view showing the configuration of a ninth embodiment of the optical waveguide device of the present invention.
1,11,41 シリコン基板 2,12,13,42,43 クラッド 3,14,44 コア 4,5,15,16,23,26,33,36,45,
46 3dB方向性結合器 6,17,22,47,50 石英ガラス板 7,18,24,34,48 ホトクロミック材料を添
加した高分子コア 8,25,35 高分子コア 9,49,52 高分子クラッド 10 接着剤 21 石英ガラス基板 27,37,51 光吸収剤を添加した高分子コア 31 プラスチック基板 32 プラスチック板 61 シリコン基板 62 火炎堆積法により作製した下部の石英ガラスクラ
ッド 63 同法により作製したコア(9μm×9μm、Δn
=0.3%) 64 上部ガラスクラッド 65 Y分岐コア 66 高分子クラッド 67 PC材料を10重量%添加した高分子クラッド 68 マッハツェンダ干渉計 69 容器 70 石英ガラス窓 71 上蓋 72 コネクタ付き光ファイバ 73 方向性結合器 74 PC材料を一定重量%添加した高分子クラッド 75 高分子クラッド 76 石英導波路コア 77 石英ガラスクラッド 78 シリコン基板 79 2×2光スイッチ 80 容器 81 石英ガラス窓 82 上蓋 83 コネクタ付き光ファイバ 91 シリコン基板 92 下部クラッド 93 上部クラッド 94 コア 95,96 3dB方向性結合器 97 ホトクロミック材料を添加した高分子クラッド 98 高分子クラッド 99 石英ガラス板 100 光吸収剤を添加した高分子コア 101 保護膜 102 接着剤 111 シリコン基板 112 下部クラッド 113 上部クラッド 114 コア 115,116 3dB方向性結合器 117 ホトクロミック材料を添加した高分子クラッド 118 高分子クラッド 119 石英ガラス板 120 光吸収剤を添加した高分子コア A,B,I,J,O,P,U,V 光入射ポート C,D,K,L,Q,R,W,X 光出射ポート E,M,S マッハツェンダー第1アーム F,N,T マッハツェンダー第2アーム G,Z 下部アーム H,Y 上部アーム1, 11, 41 Silicon substrate 2, 12, 13, 42, 43 Clad 3, 14, 44 Core 4, 5, 15, 16, 23, 26, 33, 36, 45,
46 3dB directional coupler 6,17,22,47,50 Quartz glass plate 7,18,24,34,48 Polymer core with photochromic material added 8,25,35 Polymer core 9,49,52 High Molecule clad 10 Adhesive 21 Quartz glass substrate 27, 37, 51 Polymer core with light absorber 31 Plastic substrate 32 Plastic plate 61 Silicon substrate 62 Lower quartz glass clad produced by flame deposition method 63 Produced by the same method Core (9 μm × 9 μm, Δn
= 0.3%) 64 Upper glass clad 65 Y branch core 66 Polymer clad 67 Polymer clad with 10% by weight of PC material 68 Mach-Zehnder interferometer 69 Container 70 Quartz glass window 71 Top lid 72 Optical fiber with connector 73 Directionality Coupler 74 Polymer clad to which a certain amount of PC material is added 75 Polymer clad 76 Quartz waveguide core 77 Quartz glass clad 78 Silicon substrate 79 2 × 2 optical switch 80 Container 81 Quartz glass window 82 Top lid 83 Optical fiber with connector 91 Silicon substrate 92 Lower clad 93 Upper clad 94 Core 95, 96 3 dB directional coupler 97 Polymer clad with photochromic material 98 Polymer clad 99 Quartz glass plate 100 Polymer core with light absorber 101 Protective film 102 Contact Adhesive 111 Silicon substrate 112 Lower clad 113 Upper clad 114 Core 115,116 3dB directional coupler 117 Polymer clad 118 with photochromic material 118 Polymer clad 119 Quartz glass plate 120 Polymer core A with light absorber A , B, I, J, O, P, U, V Light incident port C, D, K, L, Q, R, W, X Light emission port E, M, S Mach-Zehnder first arm F, N, T Mach-Zender 2nd arm G, Z Lower arm H, Y Upper arm
Claims (4)
波路素子であって、 前記コアの少なくとも一部は、該コアの屈折率を特定波
長域の光の照射のみによって変化せしめる有機化合物を
含むものであることを特徴とする光導波路素子。1. An optical waveguide device comprising at least a core and a clad, wherein at least a part of the core contains an organic compound capable of changing the refractive index of the core only by irradiation with light in a specific wavelength range. Characteristic optical waveguide device.
波路素子であって、前記クラッドの少なくとも一部は、
該クラッドの屈折率を特定波長域の光の照射のみにより
変化せしめる有機化合物を含むものであることを特徴と
する光導波路素子。2. An optical waveguide device comprising at least a core and a clad, wherein at least a part of the clad is
An optical waveguide device comprising an organic compound capable of changing the refractive index of the clad only by irradiation with light in a specific wavelength range.
コアおよびクラッドのうち少なくとも一方が該一方の屈
折率を特定波長域の光の照射のみによって変化せしめる
有機化合物を含む光導波路素子の制御方法であって、 前記コアの一端から前記特定波長域の光を照射し、該照
射により前記コアまたはクラッドの屈折率を変化させ、
前記コアを伝搬する光の位相を制御することを特徴とす
る光導波路素子の制御方法。3. A method for controlling an optical waveguide element comprising at least a core and a clad, at least one of the core and the clad including an organic compound capable of changing the refractive index of the one only by irradiation with light in a specific wavelength range. By irradiating the light of the specific wavelength range from one end of the core, and changing the refractive index of the core or the clad by the irradiation,
A method of controlling an optical waveguide device, which comprises controlling a phase of light propagating through the core.
コアおよびクラッドのうち少なくとも一方が該一方の屈
折率を特定波長域の光の照射のみによって変化せしめる
有機化合物を含む光導波路素子の制御方法であって、 前記光導波路素子の光導波路に直交する方向から前記特
定波長域の光を照射し、該照射により前記コアまたはク
ラッドの屈折率を変化させ、前記コアを伝搬する光の位
相を制御することを特徴とする光導波路素子の制御方
法。4. A method of controlling an optical waveguide element comprising at least a core and a clad, at least one of the core and the clad including an organic compound capable of changing the refractive index of the one only by irradiation with light in a specific wavelength range. And irradiating the light in the specific wavelength range from a direction orthogonal to the optical waveguide of the optical waveguide element, changing the refractive index of the core or the clad by the irradiation, and controlling the phase of the light propagating in the core. A method for controlling an optical waveguide device, the method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18421893A JPH06324367A (en) | 1993-02-16 | 1993-07-26 | Optical waveguide element and control therefor |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2669093 | 1993-02-16 | ||
JP5-26690 | 1993-03-17 | ||
JP5709293 | 1993-03-17 | ||
JP5-57092 | 1993-03-17 | ||
JP18421893A JPH06324367A (en) | 1993-02-16 | 1993-07-26 | Optical waveguide element and control therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06324367A true JPH06324367A (en) | 1994-11-25 |
Family
ID=27285499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18421893A Pending JPH06324367A (en) | 1993-02-16 | 1993-07-26 | Optical waveguide element and control therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06324367A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6332055B1 (en) | 1999-03-02 | 2001-12-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical attenuator, plane waveguide type optical circuit having the same and optical attenuation system having the same |
US6904221B2 (en) | 2001-04-23 | 2005-06-07 | Omron Corporation | Optical device, and optical transceiver and other optical apparatuses using the optical device |
JP2020027128A (en) * | 2018-08-09 | 2020-02-20 | 日本電信電話株式会社 | Method of modulating transmitted wavelength of signal light transmitted through optical waveguide device |
CN113495396A (en) * | 2020-04-08 | 2021-10-12 | 富士通光器件株式会社 | Optical modulator |
-
1993
- 1993-07-26 JP JP18421893A patent/JPH06324367A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6332055B1 (en) | 1999-03-02 | 2001-12-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical attenuator, plane waveguide type optical circuit having the same and optical attenuation system having the same |
US6904221B2 (en) | 2001-04-23 | 2005-06-07 | Omron Corporation | Optical device, and optical transceiver and other optical apparatuses using the optical device |
JP2020027128A (en) * | 2018-08-09 | 2020-02-20 | 日本電信電話株式会社 | Method of modulating transmitted wavelength of signal light transmitted through optical waveguide device |
CN113495396A (en) * | 2020-04-08 | 2021-10-12 | 富士通光器件株式会社 | Optical modulator |
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