JPS62170944A - Optical switch - Google Patents
Optical switchInfo
- Publication number
- JPS62170944A JPS62170944A JP1185886A JP1185886A JPS62170944A JP S62170944 A JPS62170944 A JP S62170944A JP 1185886 A JP1185886 A JP 1185886A JP 1185886 A JP1185886 A JP 1185886A JP S62170944 A JPS62170944 A JP S62170944A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waves
- optical
- wave
- switching
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 52
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光伝送路中に挿入されて光路を切り換える光ス
イッチに係わり、特に電気光学効果を用いる導波路形光
スイッチに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical switch inserted into an optical transmission line to switch an optical path, and more particularly to a waveguide type optical switch using an electro-optic effect.
一般に、電気光学効果を用いた導波路形光スイッチは、
可動部を有しないので切換の信頼度が高く、また高速の
切換応答が可能である。さらに、誘電体基板や半導体素
子基板上に従来の半導体のフォトリソグラフィー技術や
拡散技術を応用して形成でき、高集積化にも適している
など種々のすぐれた特長がある。In general, waveguide optical switches using electro-optic effects are
Since there are no moving parts, switching reliability is high and high-speed switching response is possible. Furthermore, it has various excellent features such as being able to be formed on a dielectric substrate or a semiconductor element substrate by applying conventional semiconductor photolithography technology and diffusion technology, and being suitable for high integration.
第3図は従来の導波路形光スイッチの一例を示す図であ
る。この光スイッチは、L IN b Os から成る
基板1にTiを拡散して2本の導波路2、3を形成する
と共に、導波路2.3上に形成された電極4に電圧を印
加し、電気光学効果により導波路2.3の屈折率を変化
させ光路を切り換えるようにし、さらに前記導波路2.
3に光ファイバ5.6.7を結合することによって構成
されている。FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional waveguide type optical switch. This optical switch diffuses Ti into a substrate 1 made of L IN b Os to form two waveguides 2 and 3, and applies a voltage to an electrode 4 formed on the waveguide 2.3. The refractive index of the waveguide 2.3 is changed by the electro-optic effect to switch the optical path, and furthermore, the waveguide 2.3 is changed to switch the optical path.
3 and an optical fiber 5.6.7.
現在のところ、光フアイバー導波路−光ファイバの構造
の光スイッチの挿入損失として2dB程度、漏話2O−
30dB、切換電圧5■程度、切換速度数ns以下が実
現されている。At present, the insertion loss of an optical switch with an optical fiber waveguide-optical fiber structure is about 2 dB, and the crosstalk is 2 O-
A switching voltage of about 30 dB, a switching voltage of about 5 cm, and a switching speed of several ns or less have been achieved.
ところで、このように従来の導波路形光スイッチは数々
の特長を有するが、実用上の大きな問題の1つとして、
偏波依存性が大きいことが挙げられる。すなわち、TE
STM偏波に対して電気光学効果が異なる(電気機械結
合係数が異なる)ので、TM波で切換条件を満足してい
る時、TE波でも切換条件が満足されているとは限らな
い。この結果、特定の偏波に対しては良好な特性を示す
が、もう一方の偏波に対しては著しく特性が劣化する場
合もある。上述した導波路形光スイ・7チの特性例もT
M波に対しての値である。By the way, although conventional waveguide type optical switches have many advantages, one of the major problems in practical use is that
One example is that the polarization dependence is large. That is, T.E.
Since the electro-optical effect is different for STM polarized waves (the electromechanical coupling coefficient is different), when the switching conditions are satisfied for TM waves, the switching conditions are not necessarily satisfied for TE waves as well. As a result, although it exhibits good characteristics for a specific polarized wave, the characteristics may deteriorate significantly for the other polarized wave. The characteristic example of the waveguide optical switch 7 mentioned above is also T.
This is the value for M waves.
この問題を解決するために偏波依存性のない光スイッチ
が提案されている。たとえば
rL、 McCaughan i”Low−Loss
Po1arization−Independent
Blectrooptical 5w1thes
”atλ=1.3μm 、 Journalf L
ightwave 7echnology 。To solve this problem, optical switches without polarization dependence have been proposed. For example, rL, McCaughan i”Low-Loss
Po1arization-Independent
Blectrooptical 5w1thes
"atλ=1.3μm, Journalf L
lightwave 7technology.
Vol、 Lt4、N011、Feb、1984 pp
、51−55 J等である。Vol, Lt4, N011, Feb, 1984 pp
, 51-55 J, etc.
この光スイッチにおいては第4図に示すように、TMS
TE波に共通の切換電圧があるようにL i N b
03基板上に拡散するTiの導波路、NILラメータを
コントロールするのであるが、本質的にTE、TM波で
は電気機械結合係数が約3倍異なるので切換電圧が高く
なってしまう。例えば、TM波みのみでは5■程度の切
換電圧が可能であるが、この場合では約TOVとなって
しまう。切換電圧が高いと、ドリフトの影響を受けやす
く、また高速応答の光スイツチ駆動回路が複雑になる等
の実用上の問題が出て(る。In this optical switch, as shown in Fig. 4, TMS
L i N b so that the TE wave has a common switching voltage
It controls the Ti waveguide and NIL lameter diffused on the 03 substrate, but essentially the electromechanical coupling coefficient is about three times different between TE and TM waves, so the switching voltage becomes high. For example, a switching voltage of about 5 .mu. is possible using only the TM wave, but in this case, the switching voltage is about TOV. If the switching voltage is high, practical problems arise, such as being susceptible to drift and complicating a fast-response optical switch drive circuit.
本発明の目的は上述した問題点に鑑みなされたもので、
偏波依存性を極力小さくすることができしかもTM波と
同じ低電圧切換を可能ならしめた光スイッチを提供する
にある。The purpose of the present invention was made in view of the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide an optical switch that can minimize polarization dependence and also enables low voltage switching similar to that of TM waves.
本発明の光スイッチは、基板上にTM波で切換条件を満
足する第1、第2の導波路形光スイッチング素子を並列
に形成すると共に、前記第1の光スイッチング素子の入
力側導波路に第1の変換素子が形成されかつ前記第2の
光スイッチング素子の出力側導波路に第1の変換素子と
は逆の機能を持つ第2の変換素子が形成されて成り、さ
らに前記基板と入力端光ファイバとの間には基板上の導
波路と光ファイバを結合するレンズおよびTE。In the optical switch of the present invention, first and second waveguide-type optical switching elements that satisfy switching conditions using TM waves are formed in parallel on a substrate, and the input side waveguide of the first optical switching element is A first conversion element is formed, and a second conversion element having an opposite function to that of the first conversion element is formed in the output side waveguide of the second optical switching element, and further includes an input to the substrate. A lens and a TE are provided between the end optical fiber and the optical fiber to couple the waveguide on the substrate with the optical fiber.
TM波を分離する複屈折材料が配置され、かつ前記基板
と出力側光ファイバとの間には基板上の導波路と光ファ
イバを結合するレンズおよびTE。A birefringent material for separating TM waves is disposed, and a lens and a TE for coupling the waveguide on the substrate and the optical fiber are arranged between the substrate and the output optical fiber.
TM波を合成する複屈折材料が配置された構成とし、も
って上述した目的を達成せんとするものである。The structure is such that a birefringent material for synthesizing TM waves is arranged, thereby achieving the above-mentioned purpose.
以下、図に示す実施例を用いて本発明の詳細な説明する
。Hereinafter, the present invention will be explained in detail using embodiments shown in the drawings.
第1図は本発明に係わる光スイッチの一実施例を示すi
略構成図である。本発明の光スイッチは、電気光学効果
の大きい基板8上に、TM波で切換条件を満足するよう
に並列な状態で導波路形光スイッチ素子9、lOが形成
されている。光スイッチング素子9の入力側導波路11
にはTE波からTM波へモード変換する第1の変換素子
12が形成されており、また光スイッチング素子10の
出力側導波路13にはTM波からTE波へモード変換す
る第2の変換素子14が形成されている。基板8と入力
端光ファイバ15との間には、導波路11.13と光フ
ァイバ15を結合するためのレンズ16および複屈折材
料17が配置されている。FIG. 1 shows an embodiment of an optical switch according to the present invention.
It is a schematic configuration diagram. In the optical switch of the present invention, waveguide type optical switch elements 9 and 10 are formed in parallel on a substrate 8 having a large electro-optic effect so as to satisfy switching conditions using TM waves. Input side waveguide 11 of optical switching element 9
A first conversion element 12 for mode conversion from TE waves to TM waves is formed, and a second conversion element 12 for mode conversion from TM waves to TE waves is formed in the output side waveguide 13 of the optical switching element 10. 14 is formed. A lens 16 and a birefringent material 17 for coupling the waveguide 11.13 and the optical fiber 15 are arranged between the substrate 8 and the input end optical fiber 15.
また、基板8と出力側光ファイバ18.19との間には
導波路11.13と光ファイバ18.19を結合するた
めのレンズ20と複屈折材M21が配置されている。Further, a lens 20 and a birefringent material M21 for coupling the waveguide 11.13 and the optical fiber 18.19 are arranged between the substrate 8 and the output optical fiber 18.19.
このような構成としたので、本発明の光スイッチは偏波
依存性がない。すなわち、光ファイバ15からの入力光
は、レンズ16により像変換後、複屈折材料17により
、TESTM波に分離され導波路11.13にそれぞれ
結合する。導波路11に結合したTE波は第1の変換素
子12によりTM波に変換され、TM波に対して切換条
件を満足する光スイッチング素子9に入る。With such a configuration, the optical switch of the present invention has no polarization dependence. That is, the input light from the optical fiber 15 undergoes image conversion by the lens 16, and then is separated into TESTM waves by the birefringent material 17 and coupled to the waveguides 11 and 13, respectively. The TE wave coupled to the waveguide 11 is converted into a TM wave by the first conversion element 12, and enters the optical switching element 9 which satisfies the switching conditions for the TM wave.
一方、導波路13に結合したTM波は、TM波で最適化
された光スイッチング素子10の通過後、第2の変換素
子14でTE波に変換され出力する。On the other hand, the TM wave coupled to the waveguide 13 passes through the optical switching element 10 optimized for the TM wave, and then is converted into a TE wave by the second conversion element 14 and output.
導波路11および13から出力したTM、TE波は、複
屈折材料21により合流されて、レンズ20により像変
換されて光ファイバ18または光ファイバ19に結合す
る。光ファイバ15−18間と15−19間の切換は光
スイッチング素子9.10のコントロールにより行う。The TM and TE waves output from the waveguides 11 and 13 are combined by the birefringent material 21, image converted by the lens 20, and coupled to the optical fiber 18 or the optical fiber 19. Switching between optical fibers 15-18 and 15-19 is performed by controlling optical switching elements 9.10.
このように本発明の光スイッチでは、TM波の切換条件
で、光ファイバからの入力光の偏波に依存することなく
切換が可能である。As described above, in the optical switch of the present invention, switching is possible under the TM wave switching conditions without depending on the polarization of the input light from the optical fiber.
次に、第2図に示す試作例について説明する。Next, a prototype example shown in FIG. 2 will be explained.
本試作例ではL IN b○そ3の基板22上において
入力側に300μmの間隔で2本のTi拡散導波路23
.24を形成し、さらに光スイッチング素子部分25で
間隔8μm程度でかつ基板22の出力端側で間隔125
μmになるように配置さ、れた導波路26.27を形成
する。この後、2つのインターディジタル電極28.2
9をTE波からTM波へのモード変換素子部分にβ(ベ
ータ)反転形の光スイッチング電極を光スイッチング素
子部分25に形成する。光ファイバ30.31.32は
コア径10μm1外径125μmの単一モードファイバ
、レンズ33は焦点距離3mm5複屈折材料34は厚さ
3mmの方解石板をそれぞれ使用する。なお、光ファイ
バ31.32は間隔125μmで隣接して配置される。In this prototype example, two Ti diffused waveguides 23 are placed at an interval of 300 μm on the input side on the substrate 22 of L IN b○ part 3.
.. 24, and a gap of about 8 μm in the optical switching element portion 25, and a gap of 125 μm on the output end side of the substrate 22.
Waveguides 26 and 27 are formed so as to have a diameter of .mu.m. After this, two interdigital electrodes 28.2
A β (beta) inversion type optical switching electrode is formed in the optical switching element portion 25 at the mode conversion element portion 9 for converting the mode from TE wave to TM wave. The optical fibers 30, 31, and 32 are single mode fibers with a core diameter of 10 μm and an outer diameter of 125 μm, the lens 33 has a focal length of 3 mm, and the birefringent material 34 is a calcite plate with a thickness of 3 mm. Note that the optical fibers 31 and 32 are arranged adjacent to each other with an interval of 125 μm.
インターディジタル電極28.29の長さが5mmでは
導波路パラメータを最適化すると、2.5■でほぼ10
0%のTE波からTM波への変換効率が達成できる。ま
た、β反転光スイッチの電極は導波路パラメータを最適
化すると18mmで約5■の切換電圧が実現できる。し
たがって、基板22の長さ50〜60mmで十分である
。試作結果では挿入損失3dB。When the length of the interdigital electrode 28.29 is 5 mm, optimizing the waveguide parameters results in approximately 10
A conversion efficiency of 0% from TE waves to TM waves can be achieved. Furthermore, if the waveguide parameters of the electrodes of the β-inversion optical switch are optimized, a switching voltage of approximately 5μ can be achieved with a length of 18 mm. Therefore, a length of 50 to 60 mm for the substrate 22 is sufficient. The prototype results show an insertion loss of 3dB.
漏話−25dB、駆動電圧6■、切換時間5ns以下、
偏波依存性0.2dB以下の特性が得られた。Crosstalk -25dB, drive voltage 6■, switching time 5ns or less,
Characteristics with polarization dependence of 0.2 dB or less were obtained.
以上説明したように本発明に係わる光スイッチによれば
、同一基板上にTM波に対して最適な2つの光スイッチ
ング素子を並列な状態で形成すると共にTESTM間の
変換素子を入力側、出力側に形成し、複屈折材料により
、TE、TM波の分離合成をする構成としたことにより
、偏波依存性を極力小さくできると共に、TM波と同じ
低電圧切換が可能であるという種々の優れた効果を有す
る。したがって、実用性の高い光スイッチを提供できる
。As explained above, according to the optical switch according to the present invention, two optical switching elements optimal for TM waves are formed in parallel on the same substrate, and a conversion element between TESTM is placed on the input side and the output side. By using a birefringent material to separate and combine TE and TM waves, polarization dependence can be minimized, and the same low voltage switching as with TM waves is possible. have an effect. Therefore, a highly practical optical switch can be provided.
第1図は本発明に係わる光スイッチの一実施例を示す概
略構成図、第2図は本発明に係わる光スイッチの試作例
を示す概略構成図、第3図は従来の光スイッチの一例を
示す概略構成図、第4図は従来の偏波依存性のない光ス
イッチの印加電圧と出力パワーとの関係を示す図である
。
8・・・・・・基板、
9.10・・・・・・光スイッチング素子、11・・・
・・・入力側導波路、
12・・・・・・第1の変換素子、
13・・・・・・出力側導波路、
14・・・・・・第2の変換素子、
15・・・・・・入力端光ファイバ、
16.20・・・・・・レンズ、
17.21・・・・・・複屈折材料、
18.19・・・・・・出力側光ファイバ。
出 願 人
日本電気株式会社
代 理 人FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an optical switch according to the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a prototype example of an optical switch according to the present invention, and FIG. 3 is an example of a conventional optical switch. The schematic configuration diagram shown in FIG. 4 is a diagram showing the relationship between applied voltage and output power of a conventional optical switch without polarization dependence. 8... Substrate, 9.10... Optical switching element, 11...
...Input side waveguide, 12...First conversion element, 13...Output side waveguide, 14...Second conversion element, 15... ... Input end optical fiber, 16.20 ... Lens, 17.21 ... Birefringent material, 18.19 ... Output side optical fiber. Applicant: NEC Corporation Representative
Claims (1)
導波路形光スイッチング素子を並列に形成すると共に、
前記第1の光スイッチング素子の入力側導波路に第1の
変換素子が形成されかつ前記第2の光スイッチング素子
の出力側導波路に第1の変換素子とは逆の機能を持つ第
2の変換素子が形成されて成り、さらに前記基板と入力
側光ファイバとの間には基板上の導波路と光ファイバを
結合するレンズおよびTE、TM波を分離する複屈折材
料が配置され、かつ前記基板と出力側光ファイバとの間
には基板上の導波路と光ファイバを結合するレンズおよ
びTE、TM波を合成する複屈折材料が配置されたこと
を特徴とする光スイッチ。 2、前記第1の変換素子はTE波からTM波への変換素
子であり、かつ第2の変換素子はTMはからTE波への
変換素子であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の光スイッチ。 3、前記基板は誘電体基板または半導体材料基板である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光スイッ
チ。[Claims] 1. First and second waveguide type optical switching elements that satisfy switching conditions using TM waves are formed in parallel on a substrate, and
A first conversion element is formed in the input side waveguide of the first optical switching element, and a second conversion element having a function opposite to that of the first conversion element is formed in the output side waveguide of the second optical switching element. A conversion element is formed, and a lens for coupling the waveguide on the substrate and the optical fiber and a birefringent material for separating TE and TM waves are arranged between the substrate and the input optical fiber, and An optical switch characterized in that a lens for coupling the waveguide on the substrate and the optical fiber and a birefringent material for synthesizing TE and TM waves are arranged between the substrate and the output optical fiber. 2. Claim 1, wherein the first conversion element is a conversion element from TE waves to TM waves, and the second conversion element is a conversion element from TM to TE waves. Optical switch described in section. 3. The optical switch according to claim 1, wherein the substrate is a dielectric substrate or a semiconductor material substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1185886A JPS62170944A (en) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | Optical switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1185886A JPS62170944A (en) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | Optical switch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62170944A true JPS62170944A (en) | 1987-07-28 |
Family
ID=11789422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1185886A Pending JPS62170944A (en) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | Optical switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62170944A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5899601A (en) * | 1995-05-19 | 1999-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrophotographic copying apparatus with component units in a vertical arrangement |
-
1986
- 1986-01-24 JP JP1185886A patent/JPS62170944A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5899601A (en) * | 1995-05-19 | 1999-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrophotographic copying apparatus with component units in a vertical arrangement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5502781A (en) | Integrated optical devices utilizing magnetostrictively, electrostrictively or photostrictively induced stress | |
JP2856880B2 (en) | Polarization-independent optical switch / modulator and method of manufacturing the same | |
US4711515A (en) | Electrooptic polarization multiplexer/demultiplexer | |
US20020159684A1 (en) | Novel optical waveguide switch using cascaded mach-zehnder interferometers | |
JPH01248142A (en) | Optical switch | |
US6885789B2 (en) | Optical switch fabricated by a thin film process | |
JPH10160954A (en) | Optical waveguide having nonlinear thin film | |
JPS62170944A (en) | Optical switch | |
JPH11503241A (en) | Digital light switch | |
US5687265A (en) | Optical control device and method for making the same | |
JPH08234149A (en) | Optical filter using electron - optical material | |
US4934776A (en) | Ultra-high-extinction cascaded coupled-waveguide optical modulators and optical gate arrays | |
JPH05303022A (en) | Single mode optical device | |
JPH0721597B2 (en) | Optical switch | |
JPH0756199A (en) | Polarization-independent waveguide type optical switch | |
JP2858744B2 (en) | Multi-channel optical switch and driving method thereof | |
JP3283772B2 (en) | Waveguide type variable optical attenuator | |
OKAYAMA et al. | 8< cd0215f. gif> 8 Ti: LiNbO 3 Waveguide Digital Optical Switch Matrix | |
JPH079524B2 (en) | Optical demultiplexer | |
KR100207599B1 (en) | Low electric power optical switch and the production method thereof | |
JPH0553157A (en) | Optical control device | |
JPS6396626A (en) | Waveguide type light control element | |
JP3164124B2 (en) | Light switch | |
JPH01201628A (en) | Optical switch | |
JPH01257921A (en) | Optical circuit element |