JPS61160703A - Te−tmモ−ドスプリツタ - Google Patents

Te−tmモ−ドスプリツタ

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JPS61160703A
JPS61160703A JP92685A JP92685A JPS61160703A JP S61160703 A JPS61160703 A JP S61160703A JP 92685 A JP92685 A JP 92685A JP 92685 A JP92685 A JP 92685A JP S61160703 A JPS61160703 A JP S61160703A
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JP
Japan
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waveguide
waves
input
refractive index
output
Prior art date
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Application number
JP92685A
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English (en)
Inventor
Hideaki Okayama
秀彰 岡山
Keisuke Watanabe
敬介 渡辺
Shigehiro Kusumoto
楠本 茂宏
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61160703A publication Critical patent/JPS61160703A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/14Mode converters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125Bends, branchings or intersections

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光導波路中の導波光の2つの偏光、即ちTE波
とTM波とを分離し、偏光プリズムに対応した働きをす
る素子であるTE−TMモードスプリッタに関するもの
である。
(従来の技術) 従来、このような分野のTE−TMモードスプリッタと
して、交叉型導波路を用いたものは、「電子通信学会総
合全国大会」(昭56 ) P4−191及び「電子通
信学会総合全国大会」(昭57)P4−95に説明され
ている。
第7図は従来のTE−TMモードスプリッタの構成及び
動作を示す図である。同図において、21a。
21bは入力導波路、nは直線導波路、23a、23b
は出力導波路である。入力導波路212.21b及び出
力導波路233.23bは単一モードの導波路である。
入力導波路21a、21b及び出力導波路23a、23
bをそれぞれ入力端22a及び出力端22bで接続する
直線導波路22は2つのモード光を導波する。24a乃
至29aは以上の構成による素子を伝播するTM波で、
その波形は電界強度分布を示す。また、24b乃至29
dは同じ素子を伝播するTE波で、その波形は同様に電
界強度分布を示す。
次に動作を説明する。まずTM波を考える。TM波入力
光24aが入力導波路21aに入力された場合を第7図
[alを参照して説明する。TM波入力光24aは、入
力導波路21aを通って、直線導波路nの入力端22a
で、0次モード光2!5aと1次モード光26aに分離
される。更に、直線導波路nの出力端22bで、0次モ
ード光27aと1次モード光28aとの間の位相差が入
力端22aにおける位相よりπの奇数倍だけ多いとき、
この2つの光は出力導波路23bよりTM波出力光29
aとして出射される。
次に、TE波について考える。TE波入力光24bが入
力導波路213に入力対された場合を第7図(blを参
照して説明する。TE波入力光24bは入力導波路21
aを通って直線導波路220入力端22aで、0次モー
ド光25bと1次モード光26bに分離される。
更に、導波路ηの出力端22bで0次モード光27bと
1次モード光28bの間の位相が入力端22a におけ
る位相よりπの偶数倍だけ多いとき、これらの2つの光
は出力端23aよりTE波出力光29bとして出射され
る。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前記従来技術のTE−TMモードスプリ
ンタでは次のような問題点がある。
TE−TMモードスプリッタとして動作させるためには
、TM波の直線導波路ρの出力端22bにおける位相と
、TE波の出力端22bにおける位相とをそれぞれ制御
する必要がある。これは、素子長と導波路の屈折率との
関係を精密に制御しなければならないことを意味する。
素子長及び屈折率はともに、TE、 TM波の位相を変
化させるため、素子の作製は容易ではない。即ち、ある
素子長に対して、最適な屈折率を得なくてはならない。
本発明は前記従来技術の問題点を除去し、作製の容易な
TE−TMモードスプリンタを提供するものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は前記問題を解決するために、入射する光をTE
波とTM波に分離して出射する非対称X分岐型導波路を
用いたTE−TMモードスプリッタ、 において、前記
非対称X分岐型導波路はTE波及びTM波に対してほぼ
同一の等価屈折率を示す入力側の非対称分岐と、TE波
及びTM波に対して異なる等価屈折率を示す出力側の非
対称分岐とから構成されたTE−TMモードスプリッタ
でアル。
好ましくは、前記入力側の非対称分岐及び出力側の非対
称分岐はそれぞれ幅の異なる2本の導波路で構成され、
出力側の幅の小さい方の導波路はイオン交換処理及び銀
拡散処理の一方によりTM波に対して大きい等価屈折率
を示す領域を有するものである。又は、前記出力側の幅
の大きい方の導波路が、金属を該導波路上に装荷した金
属装荷部を有してもよい。
(作用) 本発明によれば、以上のようKTE−TMモードスプリ
ッタを構成したので技術的手段は次のように作用する。
入力側の非対称分岐は、いずれか一方の非対称分岐に入
射した光を出力側の非対称分岐へ伝播するように働き、
出力側の非対称分岐は各非対称分岐がTE波及びTM波
に対して異なる等価屈折率を示すので、一方の非対称分
岐からTE波出力光を出射すると共に、他方の非対称分
岐からTM波出力光を出射するように働く。従って、前
記従来技術の問題点が解決できるのである。
(実施例) 第1図は本発明によるTE−TMモードスプリッタの一
実施例の構成を示す図である。ここではLiNb0.の
Z板を基板として用いた場合を説明する。同図において
、1a、1bは入力導波路(非対称分岐)で、入力導波
路1bの等価屈折率を入力導波路1aより高(する。こ
のために、ここでは入力導波路1bの幅を入力導波路1
aより広くした非対称分岐となっている。3a+ 3b
は出力導波路(非対称分岐)で、出力導波路3bの等価
屈折率を出力導波路3aより高くする。このため、入力
導波路13.1bと同様に、出力導波路1bの幅は出力
導波路1aの幅より広(した非対称分岐となっている。
2は入力導波路1aylbと出力導波路3a、3bの接
点である。4はTM波に対して屈折率の高い領域である
。ここではイオン交換により作成する。
LiNb0.を安息香酸又はAgNO3中で熱すること
により、H又はAg+イオンがL1NbO8中のLi+
イオンと交換された場合、LINbO8のZ板に作成さ
れた導波路において、TM波に対する屈折率のみが増加
し、TE波に対する屈折率は低下するか、又は変化しな
いことが知られている([アフリイトフィジックスvp
 −j (Appl、Phys、Lett、)41(7
) (1982) P、607)。イオン交換による導
波路の屈折率の変化は大きい。導波光の等価屈折率は導
波路の屈折率と共に増加する。従って、領域4の屈折率
を十分太き(し、出力導波路3aのTM波に対する等価
屈折率を、出力導波路3bのTM波に対する等価屈折率
より高(する。また、入力導波路lay lb及び出力
導波路3a+3bは単一モード光を導波する。
次に、第2図を用いて第1の実施例の動作を説明する。
同図において、5a乃至7a及び5b乃至7bは素子を
伝播するTM波で、その波形は電界強度分布を示す。ま
た5゜乃至7゜及び5d乃至7dは素子を伝播するTE
波で、その波形は同様に電界強度分布を示す。
まず、TM波について考える。TM波入力光5aが入力
導波路1bに入射された場合を、第2図(a)を参照し
て説明する。TM波入力光5aは非対称分岐1a、lb
を進む間に非対称分岐1aへ移って行き、接点2で0次
モード光6.となる。この0次モード光6aは非対称分
岐3at3bを進む間に、TM波に対して等価屈折率の
高い出力導波路3aへパワーを移して行き、出力導波路
3.の出力ポートよりTM波出力光73として出射され
る。
TM波入力光5bが入力導波路1aに入射された場合を
第2図(b)を参照して説明する。TM波5bは非対称
分岐1a*1bを進む間に非対称分岐lbへ移って行き
、接点2で、1次モード光6bとなる。
更に、この1次モード光6bは、非対称分岐38e3b
を進む間に、TM波に対して等価屈折率の低い出力導波
路3bへパワーを移して行き、出力導波路3bの出力ポ
ートよりTM波出力光7bとして出射される。
次に、TE波を考える。TE波入力光5゜が入力導波路
1bに入射された場合を第2図(C1を参照して説明す
る。TE波5゜は非対称分岐1as 1bを進む間に非
対称分岐laに移って行き、接点2で0次モード光6c
となる。更に、この0次モード光6゜は、非対称分岐3
a+ 3bを進む間に、TE波に対して等価屈折率の高
い出力導波路3bへパワーを移して行き、出力導波路3
bの出力ポートより、TE波出力光7゜とじて出射され
る。
TE波入力光5dが入力導波路1aより入射された場合
を第2図(d)を参照して説明する。TE波5dは非対
称分岐18,1bを進む間に、分岐1bへ移って行き、
接点2で1次モード光6dとなる。この1次モード光6
dは非対称分岐3a、3bを進む間に、TE波に対して
等価屈折率の低い出力導波路3aへパワーを移して行き
、出力導波路33の出力ポートより、TE波出力光7d
として出射される。
結局、このTE−TMモードスプリッタは、第3図(a
)、(b)に示すように、TM波に対しては常に直進状
態、TE波に対しては反射状態となる。
非対称分岐の動作は、 Δn / 1θ〉定数        ・・・・・・+
11但し、Δn:分岐を構成する2つ導波路間の等側屈
折率差 θ:分岐角度 γ:導波路から分岐間への光のし み出しを表わす定数 という不等式で表わされる([電子通信学会光・量子エ
レクトロニクス研究会J 0QE83−87)。
Δnを大きくし、θを十分小さくすれば、それぞれある
値以上で素子の動作が実現できる。例えば、θ”:: 
1 /200 rad 、Δnは導波路の幅を3:2と
したときの値を用いる。そして、rは作成条件より得る
。領域4の屈折率は導波路の作成後、別に作成し、最適
値を得ることができる。
第4図は本発明によるTE−TMモードスプリッタの第
2の実施例の構成を示す図である。同図において、第1
図と同一の参照符号は同一性のある構成部分を示す。1
13.11bは入力導波路で、第1の実施例の入力導波
路1a+ lbと、導波路幅の大小関係を逆にしている
。即ち、入力導波路l1l)の等価屈折率を入力導波路
llaよりも高くしている。
この入力導波路113.11bの接点12で出力側の非
対称分岐3a、3bと接続している。
入力導波路11a、11bの導波路幅の大小関係が、第
1の実施例の入力導波路1a、1bの導波路幅の大小関
係と逆になっているために、第2の実施例のTE−TM
モードスプリンタは第1の実施例のものとはTE、TM
波に対する状態が逆になる。即ち、TM波は反射され、
TE波は直進する。
第5図は本発明によるTE−TMモードスプリッタの第
3の実施例の構成を示す図である。同図において、第1
図と同一の参照符号は同一性のある構成部分を示す。1
3は単一モードの直線導波路で、接点14で出力側の非
対称分岐3a、3bと接続される。
直線導波路13に入力された0次モードのTM波は、出
力導波路3aへ移行する。また、0次モードのTE波は
出力導波路3bへ移行する。この結果、TE、TM波の
分離を行なうことができる。
第6図は本発明によるTE−TMモードスプリッタの第
4の実施例の構成を示す図である。第1図と同一の参照
符号は同一性のある構成部分を示す。
15は出力導波路3b上に装荷された金属装荷部である
。導波路上に金属を装荷した場合、TM波に対する等価
屈折率が低下することが知られている。
従って、TM波に対して、出力導波路3aは出力導波路
3bより等価屈折率が高くなり、TE波に対しては逆に
、出力導波路3aは出力導波路3bより等価屈折率が低
(なる。従って、このTE−TMモードスプリッタは第
1の実施例のものと同じ動作をする。
本実施例によるTE−TMモードスプリッタは次のよう
な効果がある。
1)動作条件が(1)式の不等式で表わされるために、
非常に作製し易い。
2) 15dB以上の比でTE波、TM波の分離を容易
に行なうことができる。
3)作製条件がゆるやかであるために、他の素子との集
積が容易である。
4)動作させるために電圧を印加する必要がない。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、作製が容易で優
れた特性を有するTE−TMモードスプリッタを提供で
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるTE−TMモードスプリッタの第
1の実施例を示す図、第2図及び第3図は第1図の動作
を説明する図、第4図は本発明による第2の実施例を示
す図、第5図は本発明による第3の実施例を示す図、第
6図は本発明による第4の実施例を示す図、第7図は従
来のTE−TMモードスプリッタを示す図である。 la、 1b・・・非対称分岐(入力導波路)2・・・
接点 33y 3b・・・非対称分岐(出力導波路)4・・・
領域 5a、5b・・・’rM波入力光 5c、5d・・・TE波大入力 光 8m 6 C・・・0次モード光 6bt6d・・・1次モード光 7as7b・・・’rM波出力光 7c、s7d・・・TEE出力光 11a、11b・・・非対称分岐(入力導波路)12.
14・・・接点     13・・・直線導波路15・
・・金属装荷部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入射する光をTE波とTM波に分離して出射する
    非対称X分岐型導波路を用いたTE−TMモードスプリ
    ッタにおいて、前記非対称X分岐型導波路はTE波及び
    TM波に対してほぼ同一の等価屈折率を示す入力側の非
    対称分岐と、TE波及びTM波に対して異なる等価屈折
    率を示す出力側の非対称分岐とを有することを特徴とす
    るTE−TMモードスプリッタ。
  2. (2)前記入力側の非対称分岐及び出力側の非対称分岐
    はそれぞれ幅の異なる2本の導波路で構成され、出力側
    の幅の小さい方の導波路はイオン交換及び銀拡散の一方
    の処理によりTM波に対して大きい等価屈折率を示す領
    域を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のTE−TMモードスプリッタ。
  3. (3)前記入力側の非対称分岐及び出力側の非対称分岐
    は、それぞれ幅の異なる2本の導波路で構成され、出力
    側の幅の大きい方の導波路は金属を該導波路上に装荷し
    た金属装荷部を有することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のTE−TMモードスプリッタ。
JP92685A 1985-01-09 1985-01-09 Te−tmモ−ドスプリツタ Pending JPS61160703A (ja)

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