JPS6220532B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光導波路中を伝搬する任意の偏光の電
極エネルギーに対する変調器及びスイツチに関す
るものである。 通信及び他の信号伝搬のため電磁波を変調して
用いることは周知の通りである。近年、波長が電
磁スペクトルの赤外、可視、紫外領域である光波
を変調して多量の情報を伝搬させる可能性に多大
の関心がはらわれるようになつてきた。多数の信
号源の各々から多数の目的地の各々へ情報を伝送
せんがためには、用途に応じて光をスイツチする
だけでなく変調を行うことも要求される。かかる
機能を実現するため結晶物質のチツプ状基板に導
波路、電極を形成することが提案されてきた。 集積化された光スイツチ及び変調器は偏光に敏
感であることが知られている。そのため、１個の
偏光方向に対して有効な動作をするよう設計され
た素子は他の偏光方向に対しては有効に動作しな
い。偏光に敏感でない集積化された光スイツチ素
子としてアプライドオプテイクス第16巻、８号、
1977年８月、2166―2170ページに記載されたもの
が知られている。この素子は結合関係を満足する
よう配置された電気光学物質製の一対の光導波路
で構成されている。２個の相互に直交した偏光方
向の波に対する導波路の有効屈折率を順次制御す
るため導波路に沿つて縦方向に２相の電極が配置
されている。各組の電極により２個の導波路中に
一方の偏光方向に平行な電界が形成される。導波
路に沿つて電極を順次配置したため、導波路間の
結合長は長くなつている。光の周波数領域での透
過損失は1dB／cm程であるため、かかる配置では
導波路間の結合長によりかなり損失が生ずる。更
に、かかる素子では導波路物質のＣ軸（あるいは
電気光学軸）は２個の印加電界の一方と平行であ
る。両基本偏光姿態はＣ軸方向に沿つた電界成分
により影響を受け、従つて調整のための自由度は
１となつてしまう。 前述の問題は電気光学物質から成り、ある結合
長に渡つて同一長さで伸び、かつ基板の表面に沿
つて形成され、そして光エネルギーの伝搬姿態を
相互に直交した２個の偏光方向に保持し得る一対
の導波路から成る光スイツチあるいは変調器にお
いて解決される。その光スイツチあるいは変調器
は更に導波路内に偏光方向と平行な電界成分を形
成する構造を含むものである。本発明の一実施例
においては、電界成分を形成するための構造は相
互に直交した電界成分が結合長の同一部分に広が
るよう導波路に対して配置される。更に本発明の
別の実施例においては、変調器あるいはスイツチ
の有効な動作は導波路物質のＣ軸を印加電界とあ
る方向角を持たせることにより実現される。 本発明の一利点として双偏光光スイツチあるい
は変調器において損失を減少できることが挙げら
れる。 本発明の別の利点として電磁エネルギーの両偏
光状態に対するスイツチングがほぼ完全となるよ
うに電気的調整が可能なため光も含めて電磁波変
調器及びスイツチ作製時の微細加工精度に対する
要求がかなり緩和されることも挙げられる。 本発明の更に他の利点として電気光学感がそれ
ほど劣化しないLiNbO₃，LiTaO₃などの結晶物質
中に形成される導波路を有する電磁波変調器、ス
イツチが作製できる。 また更に本発明の利点として両偏光姿態に対し
その電気光学感度がほぼ等しい結晶導波路中に集
積化された光変調器、スイツチが作製できる点が
ある。 本発明の一実施例においては、例えば一対の平
行導波路が第１，第２の基本偏光姿態の電磁エネ
ルギーを伝搬させるためある種の方向性結合器と
して動作するよう十分近接して配置される。導波
路は電磁エネルギーを通過させる物質あるいは諸
物質が形成される。TM（transverse
magnetic）偏光姿態の各導波路中での波数β_TM
（それぞれβ_1TM，β_2TMとする）とし、TE
（transverse electric）偏光姿態の各導波路中で
の波数β_TE（それぞれβ_1TE，β_2TEとする）とす
る。物質あるいは諸物質の性質は横方向、縦方向
に可変な成分を有する磁気的、音響的、電気的な
どの物理場を波数変化あるいは差△β_TM＝β_1TM
―β_2TMを等しくするか、あるいは導波路間での
該波数に別種の変化が生ずるよう導波路の一方あ
るいは両方に印加できるものとされる。△β_TE，
△β_TM即ちβ_TE，β_TMが調整可能なため両偏光姿
態とも同時にあるいは連動して変調及びスイツチ
され得る。電界が必要とされる場合に互に直交し
た電界成分を調整するため第１、第２の独立に可
変な制御信号源が導波路付近に取付けられた電極
に接続される。印加された電界あるいは他のベク
トル場の導波路における大きさのみでなく方向ま
でも調整できるような構造の電極があるといいか
えてもよい。変調器、スイツチの構造は各波数β
あるいは導波路間の波数差および結合定数が各導
波路のいずれかに対する制御信号の変化に応じて
その絶対値が調整可能であり、かつ相対的にも調
整可能であるようなものとされる。 本発明の有効な実施例においては、LiNbO₃，
LiTaO₃などペロブスカイト構造の電気光学結晶
が基板として用いられ、各基板中あるいは基板上
に導波路が形成され、そのＣ軸は平行導波路と直
交しかつ基板面と15゜乃至75゜の角そして通常は
45゜の角をなすものとされる。第１の電界成分に
応じた係数γ₃₃による電気光学効果は第２の直交
した電界成分に対応する大きな係数γ₄₂による電
気光学効果により補われる。係数γ₃₃，γ₄₂によ
る電気光学効果の協力関係により一方でなく両偏
光姿態の波数βのみでなく両偏向姿態に対する結
合率の調整が実現される。 第１図に従来法による電気光学変調器及びスイ
ツチから成る光積回路が示されている。リチウム
ナイオベイト基板１中にはチタニウム拡散により
光伝搬用単一姿態導波路２，３が形成されてい
る。両導波路はミクロン程度の長さで相互に近接
した平行部分を有し、両者間の方向性結合が行わ
れる。基板１のＣ軸７は両導波路の軸２Ａ，３Ａ
及び基板１の主表面１Ａに垂直とされる。Ｃ軸７
の方向は導波路の軸に垂直でかつ基板の主要表面
１Ａ，１Ｂに平行な線と角θ＝90゜をなすもので
ある。電極４，５はそれぞれ導波路２，３上ある
いはそれを覆う形に位置している。両導波路が最
も近接した部分の軸２Ａ，３Ａ方向（紙面に垂直
方向）の導波路長は最小共振クロスオーバ長ｌに
等しいかあるいは奇数倍である長さＬとなるよう
選択される。電圧Ｖ印加用可変電源８はスイツチ
９を通して電極４，５間に接続される。 かかる従来法による変調器、スイツチから成る
光集積回路はスイツチ９が開放時に導波路２に入
射する光が導波路３と結合し、導波路３に移行す
るよう動作する。逆にスイツチ９が閉じられ、電
界６が導波路２，３に印加された状態では、各導
波路Ｃ軸７に平行な電界成分が偏光に対する屈折
率に影響を及ぼし、その結果方向性結合が起らず
光は導波路３にスイツチされることなく導波路２
中を伝搬する。 第２図に第１図に示された従来法による光集積
回路素子の断面の一部が拡大して示されており、
これにより動作説明が容易となり本発明を完全に
理解するために必要な若干の解析が可能となる。
ベクトルで示される電界６は一本の曲線で表わ
されているが、当然のことながら電界は導波路３
の全断面に渡つて存在し、曲線６で代表されるの
と同方向を向いている。例えば導波路３のような
拡散導波路中では光はその偏光が定性的に矢印１
１，１２の方向に相当する光姿態で座標系１３の
Ｘ軸方向に伝搬する。実際に伝搬する光は電界ベ
クトルが任意の方向を有する電磁場であるが、
幸いなことにそれは２個のTE（transverse
lectric）及びTM（transverse magnetic）と呼
ばれる基本的な偏光姿態の電界ベクトルのベクト
ル和とみなされるものである。 TE及びTM姿態の電界ベクトルは第２図中で
１２，１１で示され、それぞれ_TE，_TMと表わ
される。TM姿態の電界ベクトルは第２図に示す
ようにＣ軸７に平行である。それ故波数β_TMは
LiNbO₃の異常屈折率η_eに比例する。電極５に対
する印加電圧によるβ_TMの変化はγ₃₃E_Zに比例す
る。ここでＥ_Zは電界の座標系１３におけるＺ
方向成分である。一方TE姿態の波数β_TMは
LiNbO₃の常屈折率η_pに相当し、波数β_TE（そし
て常屈折率η_p）の変化はγ₁₃E_Zに比例する。但
し、LinNbO₃及びLiTaO₃など興味ある多数の物
質ではγ₃₃とγ₁₃の値はかなり異なり、そのため
両偏光姿態に対して同様な効果を有する方向性結
合器を作製することは不可能である。また、かか
る従来法によるスイツチでは両姿態は電界成分Ｅ
_Zで制御され、その結果調整の自由度は１とな
る。 第３図は波数β_TE、β_TMのＣ軸の方向角θに対
する変化をプロツトしたものである。θの範囲は
０゜から90゜であり、他の角度はこの範囲内の角
度と等価になる。Ｃ軸方向に電界ベクトル_TMを
有するTM姿態の波数β_TMはθ＝90゜の時、
LiNbO₃の異常屈折率η_eが常屈折率η_pより大で
あるためβ_TEより高い値となる。一方、θ＝０゜
では（第１図には示されていない）Ｃ軸は基板表
面に平行となり、TE，TM姿態に対する波数値
は変換される。従つて、中間のθにおいては両姿
態に対する波数は両端のθ＝０゜及び90゜におけ
る値の間を図中の曲線１５，１６に従つて変化す
る。θが15゜から75゜の範囲では波数曲線の傾斜
は無視できず、従つて角度θに影響する電界成分
を利用できるため、双偏光問題解決に余分な自由
度を付加することが可能となる。 Ｃ軸方向が15゜から75゜の範囲にあるLiNbO₃
及びLiTaO₃を例として論じられるが、本発明の
意図は双偏光スイツチが可能となるよう波数変化
△β_TM及び△β_TE調整に２自由度をもつて電気
的、磁気的、音響的あるいはその他の物理場を印
加できるような導波路物質を用いることにある。 第４図には前述の原理に基づく本発明の一実施
例が示されている、双偏光変調器、スイツチ２０
は拡散で作製される導波路１８，１９を有する基
板１７で構成される。基板及び導波路のＣ軸は導
波路１８，１９とは直交しており、基板表面１７
Ａとはθで表わされる角度２７をなしている。図
中ではθ＝45゜としている。電極２１，２２，２
３は基板１７の上部主表面１Ａ上に形成され、電
極２１，２２の一部が導波路１８に接して横に並
び、電極２２，２３の一部が導波路１９に接して
横に並ぶよう作製される。電極２１，２３は導波
路１８，１９のそれぞれ一方の外側に位置し、か
つその中間電極２２に対する電位はほぼ等しい。
中間電極は導波路１８，１９間に位置し、図に示
されるように接地されている。上部の３個の電極
２１―２３によりTE姿態のみに対する波数変化
に影響を与える互いに逆向きの水平方向電界成分
２８，２９が形成される。電界成分２８，２９は
導波路１８，１９の長さ方向にほぼ直交してお
り、かつ基板表面１７Ａにほぼ平行である。電極
２４，２５は基板１７の表面１７Ａとは反対の下
部主表面１７Ｂに形成される。図に示したよう
に、電極２４，２５は下部表面１７Ｂから見てそ
れぞれ導波路１８，１９上にある。電極２４，２
５は低電圧でかなりの高電界を得るため基板１７
を機械研磨、イオンビームによる研磨、あるいは
エツチングいずれかの方法で薄くし電極２１，２
２，２３に近接して形成される。電極２４，２５
に平均として電極２１あるいは２３と２２の間の
電位差の1/2に等しい電圧が印加される。電極２
１，２３が接地、即ち横方向電界成分２８，２９
が存在しない場合、電極２４，２５に印加される
電圧は平均として０、従つてそれぞれに同一振幅
逆符号の電圧が印加される状態となる。それ故導
波路１８，１９中に互いに逆方向を有する縦方向
電界成分３０，３１が形成される。電界成分３
０，３１は導波路１８，１９及び導波路を含む面
１７Ａにほぼ直交している。以下に記載するよう
に各電極２１―２５に電圧を印加することによ
り、導波路中に誘起される独立に調整可能な縦及
び横方向電界成分Ｅ_y，Ｅ_zの事実上あらゆる組合
せを得ることができる。それぞれ電極２１，２
２，２４、及び２２，２３，２５を有する２個の
導波路１８，１９により１個ではなく２個の光波
処理（wave―processing）導波路素子２０Ａ，
２０Ｂから成る本発明によるスイツチ２０が構成
されると考えられる。電極に電圧を印加するため
の回路は第４図中に模式的に示されている。 電圧印加回路には２個の独立した可変制御電源
３９，４０が含まれている。電源３９により横方
向あるいはTE姿態の波数変化を調整する電圧V₁
が供給される。電源４０により縦方向あるいは
TM姿態の波数変化を調整する電圧2V₂が供給さ
れる。電極２１―２５に対する変調あるいはスイ
ツチ用信号を印加するため電源３９，４０はスイ
ツチ４２，４１により開閉される。第４図に示さ
れるように値の等しい抵抗３５，３６，３７，３
８から成るブリツジ回路を用いることにより所望
の電極電圧間の関係が満足される。 例えば外側電極２１，２３の中間電極２２に対
する電圧をV₁とするようスイツチ４１を開けス
イツチ４２を閉じた場合、導波１８，１９下の電
極対２４，２５は共に1/2V₁に等しくなる。 スイツチ４２を開けスイツチ４１を閉じた場
合、電極２１，２３は抵抗３５，３６の電圧分割
作用により接地電位となり、電極２４，２５の電
圧は同一振幅逆符号でそれぞれV₂，−V₂となる。
スイツチ４１，４２を共に閉じた場合、この回路
により電極２４，２５の電圧はそれぞれ1/2V₁＋
V₂，1/2V₁−V₂となる。従つて、電源３９，４０
の電圧V₁，2V₂を独立に調整することにより導波
路中の電界成分のほぼあらゆる組合せが実現でき
ると考えられる。 本発明の図示した実際の動作としてはスイツチ
４１，４２を連動して高速で開閉させ双偏光スイ
ツチさせるを目的としている。従つて、制御回路
において機械的スイツチ４１，４２の代わりにス
イツチング用トランジスタあるいは他の高速スイ
ツチング素子を用いる方が有効である。同様に研
究室段階では手動とされる電源３９，４０の調整
も商用では自動あるいはプリセツト式とするのが
望ましい。基板の切出しあるいは導波路及び電極
の配置に要求される厳密な精度も設形形状の加工
上のずれを電気的調整により補償するため大幅に
緩和される。 第５図に通常屈折率楕円５９と呼ばれるものを
示す。一軸性結晶が複屈折率を示すことはよく知
られている。このためかかる物質中では平面波は
異常屈折率η_eに対する偏光成分を有し、屈折率
η_pに対する直角偏光成分と異なつた速度で伝搬
する。Ｃ軸は異常屈折率に対する偏光方向で定義
される。 古典的解析では、屈折率楕円を描く場合、平面
波の伝波方向に垂直な楕円体の断面でその長軸を
η_eに比例した長さ、その短軸をη_pに比例した長
さとする。無限長の複屈折性を示す物質中での平
面波に対しては長軸及び短軸のみが物理的意味を
有する。しかしながら、本発明の例では導波路中
を単一TM姿態と単一TE姿態のみが伝搬する。
光学的に見ると導波路中ではかなりの反射が生
じ、波数β_TE，β_TMは第３図のようになる。これ
らの波数値は無限大一軸性結晶での純平面波解析
から期待される値の中間値をとり得る。 以上より屈折率楕円体の断面５９は電磁波反射
の現象論的考察に対して物理的意味を有する。第
５図にはＺ方向あるいはＣ軸方向を長軸、ｙ方向
を短軸とする現象論的楕円体断面５９を示す。縦
軸η_TM及び横軸η_TEはそれぞれTM，TE姿態に
対する波数に相当する有効屈折率値５３，５２で
楕円体断面と交差する。Ｚ軸即ちＣ軸は方向角θ
を有する。 平行導波路による方向性結合変調器及びスイツ
チの応用の見地からすると、主として重要なのは
屈折率η_TM，η_TEの変化に対する波数変化であ
る。これは平行導波路１８，１９が各導波路中の
TE姿態、TM姿態に対してほぼ同一の特性とな
るよう作製され、誘起される屈折率変化により素
子に阻止効果を起し、光が入力導波路中に留まる
ためである。 第５図において、Ｚ方向に電界Ｅ_zが印加され
ると、異常屈折率η_e及び矢印５４で示されるγ
₃₃E_zに比例した長軸５０の長さの変化が生ずる。
常屈折率η_pに対して電解Ｅ_zは短い矢印５６で示
されるγ₁₃E_zに比例した微少変化を生ずる。γ₃₃
はLiTaO₃における最大の電気光学係数である。
γ₁₃は約その1/4であり以下の定量的議論では重
要視しない。 Ｅ_y方向の電界は偏光方向に対する楕円体の方
向角θを増減させ、その方向角変化はＥ_yの方向
に依存する。方向角の変化量は矢印５５で示され
るγ₄₂E_yに比例する。矢印５４，５５は
LiNbO₃，LiTaO₃において係数γ₃₃，γ₄₂が同程
度の値であるため同一長としている。 第４図の電界成分３０に対する電界Ｅ_Mが導波
路に垂直に印加されると、例えばθが45゜の時電
界Ｅ_Mは第５図のｙ及びｚ両方向の成分を有す
る。TM姿態に対する△β_TMに比例する屈折率変
化５８はＥ_zにより楕円面積が増加し、かつ楕円
が反時計方向に回転してη_TM軸上で点５３が上昇
するため正である。一方、縦方向電界成分Ｅ_Mの
みを考えた場合、二つの効果はTE姿態に対する
波数には互いに逆の効果を生ずる。γ₁₃E_z，γ
₃₃E_zによる楕円面積の増加に従うη_TE軸上での点
５２の右方向移動はγ₄₂E_yによる楕円の反時計方
向の回転のため相殺される。このことはＥ_y，Ｅ_z
の比率の選択によりTE姿態に影響を与えずTM
姿態を変調できることを意味している。 他方、第４図の電界成分２８に対する電界Ｅ_E
が第５図右向きに印加されると、Ｚ方向の電界成
分により楕円面積は増加する。しかしながら、電
界がｙ方向の反平行成分を有するため楕円は反時
計方向でなく時計方向に回転する。これら二つの
効果をベクトル的に考えると、TE姿態に対する
波数β_TEにおける有効屈折率５２にかなり大きな
変化５７が生じTE姿態に大きな影響を及ぼすこ
とが知れる。横方向電界Ｅ_Eの場合、しかしなが
らγ₁₃E_z，γ₃₃E_zによる点５３での屈折率増加は
楕円体断面のγ₄₂E_yによる時計方向の回転のため
相殺される故、点５３の動きは波数変化△β_TMを
打消す方向となる。従つて、縦及び横方向電界Ｅ
_M，Ｅ_EによりTE，TM姿態に対する波数変化△
β_TM、△β_TEをほぼ独立に制御することが可能と
なる。第４図に示すように、電源３９，４０によ
り縦及び横方向電界成分をそれぞれ独立に制御で
きるため、これら電源で波数変化△β_TM、円β_TE
をそれぞれ独立に制御することが可能となる。い
ずれの場合も大きな電気光学係数γ₃₃，γ₄₂が用
いられており、高感度の双偏光光スイツチが作製
される。 本発明の実施例に用いる結晶の有効な切出し法
をより詳細に記述するため若干の数学的計算を以
下に示す。電界が結晶に印加された場合の屈折率
楕円体に対する一般的な式は、“電気光学光変調
器”I.P.カミノー（Kaminow）著、プロシーデイ
ング オブ IEEE、第53号、10号、1976年10月
PP.1375の式(3)に示されている。第５図の楕円体
断面は一般的な式から導れ、 （１／η_ｐ ^２−γ₁₂E_y＋γ₁₃E_z）y² ＋（１／η_ｅ ^２＋γ₃₃E_z）z²＋２γ₄₂E_yyz＝１ (1) で与えられる。それぞれ点５３，５２で表わされ
る有効屈折率η_TM，η_TEを求めるためには、θ＝
45゜の仮定のもとでη_TM，η_TEとｙ ｚ系の座標軸
を関係づける以下の式を用いて、式(1)をまずη_T
Ｍ、続いてη_TEに対して解くことが必要となる。
η_TMの座標（第５図の点５３はｙ＝η_TM／√２で
あり、η_TEの座標（第５図の点５２）はｙ＝η_T
Ｅ／２、Ｚ＝η_TE／√２である。従つて、 y²＝z²＝η_ＴＭ ^２／２＝η_ＴＥ ^２／２ (2) また、式(1)をη_TMに対して解くと yz＝η_ＴＭ ^２／２ (3) となる。また、式(1)をη_TEに対して解くと yz＝−η_ＴＥ ^２／２ (4) となる。縦及び横方向電界Ｅ_M，Ｅ_Eに関する表現
を得るため Ｅ_E＝（Ｅ_M＋Ｅ_E）／√２ (5) Ｅ_y＝（Ｅ_M−Ｅ_E）／√２ (6) とする。式(2)から(6)を式(1)に代入して解くことに
より が得られる。式(7)(8)でη_TE，η_TMが得られる。も
ちろん必要とされるのはη_TE、η_TMの変化に対す
る表式である。なぜならこれらの値が波数変化あ
るいは方向性結合導波路の差△β_TE、△β_TMに比
例するからである。これら波数変化は式(7)(8)で係
数γを含む分子に比例する。LiNbO₃における係
数γの値は10^-12メータ／ボルトの単位で γ₁₂＝―．67， γ₄₂＝28 ， γ₁₃＝8.6， γ₃₃＝30.8， (9) である。定数を代入して式(7)(8)の分子第２項を計
算することにより、 △β_TM ∝−96E_M＋17E_E (10) △β_TE ∝ 16E_M−95E_E (11) が得られる。式(10)(11)より、第５図を用いて定性的
に記述したように印加電界成分Ｅ_M，Ｅ_EのTM及
びTE姿態に対する波数変化への効果は独立であ
ることが数学的に証明される。電界の効果は主と
して係数γ₃₃とγ₄₂から生ずる。式(7)(8)の解析よ
り各電界成分Ｅ_M，Ｅ_Eに対する有効電気光学感度
は約【式】あるいは0.91γ₃₃で最 大電気光学係数γ₃₃とほぼ等しい。従つて、本発
明のかゝる実施例においては従来法の変調器、ス
イツチに比しその感度を一方の偏光姿態のみでな
く、両偏光姿態に対して拡大できることが有利な
点となる。 本発明による双偏光変調器、スイツチの他の実
施例においては、全電極は基板の同一面上に配置
される。第６図において、光スイツチ６５は第１
の３連の電極７５，７６，７７を有し、導波路７
３，７４間に中間電極７６、そして両導波路の外
側に外側電極７５，７７が位置している。またス
イツチ６５は一対の電極７８，７９を有し、それ
ぞれLiNbO₃基板７２へのチタニウム拡散による
光導波路７３，７４上に位置している。光源６
６，６７からスイツチ作用を受ける光が供給さ
れ、利用装置６８，６９でスイツチされた光を受
光する。導波路７３，７４の断面積Ｓは電極に電
圧が印加されない状態で方向性結合が行われない
よう若干異なつた値に作製される。電極７５，７
６，７７にはスイツチ用信号源７０が接続され、
TE姿態に影響を及ぼす互いに反平行で導波路に
直交しかつ基板の主表面７２Ａにほぼ平行な電界
８０，８１を誘起するため、電極７６に対して電
極７５，７７に第１の可変制御信号が印加され
る。電極対７８，７９には信号源７１から第２の
可変制御信号が印加され、TM姿態に影響を及ぼ
す互いに逆方向を向いて両導波路及び基板に第６
図のようにほぼ直交する電界８２，８３を生ずる
ようこれら電極は導波路７３，７４上に位置して
いる。 第６図の装置の一動作例において、光源６６か
らの偏光は導波路７３を通り、３連電極７５，７
６，７７に入射する。TM光成分８４は印加電界
成分８０，８１に直交した電界（ε_TMを有する。
従つて、TM光は３連電極に印加されるスイツチ
用電圧V₁に影響されず、そのエネルギーは導波
路７３，７４間の結合が形状的に阻止されている
ため導波路７３中を通過する。一方、TE光はTE
姿態に対して各導波路中のβを電気光学的に等し
くし、かつ方向性結合機能を起こす電界成分８
０，８１に平行な電界ε_TEを有する。従つて、
TE光８５のエネルギーは周知の消光波結合現象
（evanescent wave coupling phenomena）によ
り導波路７３から導波路７４へ移行する。 TM光８４を電界８２，８３によるβ_TMの均等
化に基づき両導波路間に分散させ、一方TE光８
５はTE姿態に対する形状的阻止効果により導波
路７４中に留まつた状態とすることにより電極７
８，７９下の方向性結合器部におけるスイツチ６
５の動作は完了する。 スイツチ用信号源からの電圧V₁，V₂を電極か
ら同時に除去すると、形状的に方向性結合機能が
阻止されているため、TM，TE成分ともそのま
ま導波路７３を伝播し利用装置６９に入射する。
再びスイツチ用電圧V₁，V₂が同時に印加される
と光は導波路７４にスイツチされ、利用装置６８
に入射する。信号源No.２を考慮すると、第６図の
具体例は信号源と利用装置間の反転スイツチとし
て動作することがわかる。スイツチ用信号電圧を
交互に印加するとTE、TM姿態を分離し、マル
チプレクサ及びデイマルチプレクサとして働く。 最近正及び負の波数変化△βを与える電極を交
互に配置することにより光スイツチの漏話特性を
大幅に改善できることが示された。かかるスイツ
チは±△β光スイツチとして知られ、米国特許第
4012113号に記載されている。かかるスイツチは
本発明による双偏光動作に基づき更に改善され
る。 一般的に±△β動作には臨界結合長ｌの整数倍
と若干異なつた長さＬに渡り方向性結合スイツチ
動作を必要とする。長さＬは米国特許第4012113
号の第３から５図に示される“クロスバー”ダイ
ヤグラムに基づき選択される。 第４図の双偏光スイツチ２０はクロスバーダイ
ヤグラムから決定される長さＬの方向性結合器を
作製し、第４図に示される形状で第１の電極群２
１，２２，２３，２４，２５を作製し、同時に第
４図の電界成分２８，２９及び３０，３１とそれ
ぞれ逆方向あるいは反平行な電界成分を印加する
ため同一断面積の（図中紙面に垂直に第２の上部
及び下部に取りつけられた電極対として）第２の
電極例２１′，２２′，２３′，２４′，２５′を形
成することにより±△βスイツチを行うことがで
きる。接地あるいは同電位とされる例えば２２，
２２′などの電極は当然１個の電極構造で作製さ
れる。電源３９，４０の電圧V₁及び2V₂と同一振
幅で逆符号の電圧を発生するため図示されてはい
ないが第２の電源３９′，４０′を有する第２のブ
リツジ回路が第２の電極列を交差状態（cross
state）に駆動するため設置される。また上述の
特許に記載される技術により低電圧平行状態
（barstate）を実現するため電源３９，４０，３
９′，４０′は電圧スイツチ動作が可能とされる。 同様に第６図の双偏光スイツチも長さＬの左半
分に電極７５―７９を配置し、長さＬの右半分に
第３、第４のスイツチ用信号源（図示されていな
い）により駆動される第２の３連電極７５′，７
６′，７７′（図示されていない）及び第２の電極
対７８′，７９′（図示されていない）を有する７
５，７６，７７，７８，７９と同一形状の別の電
極群を付加することにより±△βスイツチに修正
される。このように２対の電界成分８０′，８
１′及び８２′，８３′（図示されていない）がそ
れぞれ成分８０，８１，８２，８３に反平行とな
るよう付加され、漏話の少ない光スイツチが実現
される。 第７図の±△β光スイツチ９０も上述のように
修正された第６図のスイツチと同様なものであ
り、基板７２、導波路７３，７４、電源６６，６
７、及び利用装置６８，６９から成るものであ
る。スイツチ９０では長さＬは米国特許第
4012113号に記載された解析に基づきクロスバー
ダイヤグラムから決定される。２対の±△β_TE用
電極は電界成分１００を生ずる電極対９１，９２
と反平行成分１０１を生ずる電極対９５，９６で
ある。これらの電極対９１，９２及び９５，９６
は導波路７３の両端に位置し、逆符号同一振幅の
可変制御信号V₁及び−V₃が印加される。これら
の電極対は各々前述したように第６図の３連電極
構造７５，７６，７７と交換可能である。相互に
打消し合う効果を有する電極対９１，９２及び９
５，９６は第７図に示されるように作製工程が経
済的に有利な形状となることがわかる。２対の△
β_TM電極部は電界成分１０４，１０５を生ずる電
極９３，９４及び反平行成分１０６，１０７を生
ずる電極９７，９８で示されている。これらは第
６図の導波路７３，７４上にそれぞれ位置する電
極対７８，７９と同一構造をしており、従つて電
極９３，９７は導波路７３上に、電極９４，９８
は導波路７４上に位置する。スイツチ用電圧
V₁，−V₃はTE偏光姿態に対する±△βを生じさ
せるため電極９１，９５に印加され、電極９２，
９６は接地される。同様にTM姿態に対する±△
βを生じさせるためほぼ同一振幅逆符号であるス
イツチ用電圧V₂，−V₄が電極９３，９７に印加さ
れ、その時電極９４，９６は接地される。４個の
電極９２，９４，９６，９８はすべて接地される
ため、それらは電気的に単一の電極として振舞
う。別の構造では電極９５，９７が接地され、電
極９６，９８にそれぞれV₃，V₄がかかるよう作
製される。双偏光及び±△βスイツチの原理を用
いて、電圧V₁，V₂，−V₃，−V₄は交差状態、平行
状態ともにおいて低漏話スイツチングができるよ
う調整される。 第７図の装置を用いる場合の付加的な事項とし
て、変調器あるいはスイツチに対する応用で±△
βが必要とされないならば、電極９１，９２，９
３，９４のみがあればよく、かつ長さＬは第６図
に従い2nlと設計すればよいものと言える。 第８図±△βスイツチに用いられる更に別の構
造の光スイツチ１１０を示す。スイツチ長は第７
図のものと等しく、かつ２個の非対称３連電極１
１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６
が配置される。導波路７４上に位置し導波路７３
の一端付近まで広がる中間電極部１１２，１１５
は共に接地され、一体となつている。外側電極１
１１，１１３，１１４，１１６は対になつてそれ
ぞれ導波路７３，７４の外側に位置している。電
極１１１，１１２間には電位差−V₁、電極１１
４，１１５間には電位差−V₃が印加され、TE姿
態の±△βスイツチのため導波路７３を横切つて
電界１１７，１１９が生ずる。またTM姿態の±
△βスイツチ用電界１１８，１２０を生じさせる
ため電極１１２，１１３間には電位差V₂、電極
１１５，１１６間には電位差−V₄が印加され
る。当然のことながら、±△βスイツチの低漏話
特性が必要でない場合には最小クロスオーバ長ｌ
と等しいかあるいはその奇数倍の長さを有する単
一の非対称３連電極が先の具体例で記述したもの
と同様な方法で用いられる。±△βスイツチ動作
により低漏話光スイツチを実現するのに重要なの
は電界成分１１７，１１８と互いに反平行である
２個の付加的成分１１９，１２０を誘起する第２
の非対称３連電極、例えば１１４，１１５，１１
６である。 ±△βスイツチを用いない、即ち長さＬが最小
共振長ｌに等しいかその奇数倍である第４及び第
６図のような本発明の実施例においては、長さＬ
は変調器、スイツチをある用途に用いる場合の精
度を十分満足するよう正確に作製されるものと考
えられてきた。しかし経済的あるいは他の理由に
より機械的作製工程に要求されるＬに対する精度
は緩和されることが望ましく、本発明ではそれぞ
れTE，TM姿態に対する有効長Ｌを電気的に調
整できる点が有利となる。 第９図に第４図と同様な本発明による方向性結
合器が示されており、第４図に対応する各部は第
４図の例と同一番号で示されている。しかしなが
ら、第９図の長さＬはTE，TM姿態に対して約
長さｌに等しいかその奇数倍となつている。両偏
光姿態に対する長さを調整し、従つてより有効な
変調ができ±△β法以外で低漏話光スイツチング
特性が得られるように両導波路間の結合は電気的
に調整される。即ち、TE姿態に対する結合は第
１の電圧を調整することにより電気的に変調さ
れ、TM姿態は第２の電圧の調整によりなされ
る。従つて、電極２１，２２，２３，２４，２５
には調整可能でかつ２個のスイツチング状態にス
イツチでき、さもなければ適切に変調可能な電圧
V₁₁，V₁₂，V₁₃，V₁₄，V₁₅が印加される。四個の
変数△β_TE，△β_TM，TE及びTM姿態の結合長
変化を調整するには自由度が４となればよいた
め、電圧V₁₁，V₁₂，V₁₃，V₁₄，V₁₅の内１個は一
定あるいは接地してもよい。 例えば、第９図では電極２２を接地することに
よりV₁₂が０とされている。電極２１，２３，２
４，２５はそれぞれスイツチング可能な電源
V₁₁，V₁₃，V₁₄，V₁₅で駆動される。電圧V₁₁とV₁₂
（ここではV₁₂＝０）により導波路１８中の電界成
分２８が決定され、電圧V₁₂とV₁₃（ここではV₁₂
＝０）により導波路１９中の電界成分２９が決定
される。電気光学効果によるTE姿態に対する各
導波路中での屈折率変化により両導波路間の伝搬
定数差△β_TE及び結合長変化がほぼ独立に変調さ
れる。このことは導波路１８，１９中の屈折率の
変化の差が△β_TEと関係し、変化の平均が結合長
変化と関係していることより言える。従つて
V₁₁，V₁₃を独立に調整することによりいかなるス
イツチング状態に対しても波数変化△β_TEと結合
長変化の必要条件は十分満足される。 他の偏光姿態即ちTM姿態に対しては電極２
４，２５上の電圧V₁₄，V₁₅を独立に調整すること
により、波数変化△β_TM及びTM結合長変化の必
要条件は満足される。例えば、電圧V₁₁，V₁₂，
V₁₃がすべて０ならば、電圧V₁₄とV₁₅の差が波数
変化△β_TMに相当し、電圧V₁₄とV₁₅の平均がTM
結合長変化と関係している。一般的には、電極２
１，２３，２４，２５上の電圧がそれぞれV₁₁，
V₁₃ならば、V₁₂＝０の状態で V₁₄＝Ｖ_１１／２＋△V₁₄ （12） V₁₅＝Ｖ_１３／２＋△V₁₅ （13） となり、TE姿態の波数変化△β_TEはV₁₁＋V₁₃、
TE姿態の結合長変化は（V₁₁−V₁₃）／２と関係
し、TM姿態の波数変化△β_TMは△V₁₄−△V₁₅、
TM姿態の結合長変化は（△V₁₄＋△V₁₅）／２と
関係づけられる。 この具体例をスイツチとして使用する時の準備
段階において、まず任意の偏光を入射し、V₁₄＝
V₁₂／２及びV₁₅＝V₁₃／２の状態で導波路１８か
らの透過光が０となるようV₁₁，V₁₃を決定する。
この調整によりTE姿態に対する交差状態がほぼ
実現される。続いてTE及びTM姿態に対する交
差状態を得るために導波路１８からの透過光をほ
ぼ完全に０とする条件からV₁₄とV₁₅を実験的に調
整する。以上得られた電圧が交差状態に対する値
である。次に、同様な実験的調整法により導波路
１９からの透過光をほぼ完全に０とすることがで
き、TE及びTM姿態に対して平行状態が実現さ
れる。このように得られた電圧が平行状態に対す
る値である。 第６図の３連電極、対電極からなる例において
も、電極７６を接地しかつ互いに独立な可変電源
Ｖ_1AとＶ_1B（図示されていない）を電極７５，７
１に接続し、更に基板７２裏面上電極７８，７９
下に接地用電極板を設けかつ互いに独立な可変電
源Ｖ_2AとＶ_2B（図示されていない）を電極７８，
７９に接続することにより結合長Ｌが調整できる
ように変更すれば同様に所望の自由度４を得るこ
とができる。 本発明が電磁波に対する導波路中での双偏光ス
イツチ動作を含み、本発明の具体例で電気光学効
果以外の物理的効果が使用でき、かつLiNbO₃及
びLiTaO₃以外の種々の物質も本発明の適当と思
われる分野において使用可能なことは当然であ
る。種々の型の無間隙（Gapless）双偏光方向性
結合器及び単一導波路電磁波処理装置（Single―
wave guide wave―processing apparatus）は
本発明の装置に含まれる。 以上本発明を要約すると下記のようになる。 １ 電磁波変調器、スイツチにおいて、第１及び
第２の別個の偏光姿態で伝搬する電磁エネルギ
ーの方向性結合を行うため相互に十分近接した
部分を有し、該第１及び第２の偏光姿態の各々
に対し第１及び第２の波数差△βを与えること
のできる一対の導波路、及び 該導波路の少なくとも一方に電界が印加さ
れ、少なくとも第１及び第２の互いに独立に調
整可能な制御信号に応じて該第１及び第２の波
数差の絶対値及び相対変化が調整可能となり、
その結果２個の該偏光姿態を同時に該導波路間
で完全に変調あるいはスイツチングできるよう
に該制御信号に応答すべき手段 からなる電磁波変調器、スイツチ。 ２ 前記第１項に記載された変調器、スイツチに
おいて、該導波路が電気光学結晶で作製され、
該電界印加手段が相互にほぼ直交しかつ該変調
あるいはスイツチング用該制御信号に対する第
１及び第２の電界成分を印加することの可能な
電極群である変調器、スイツチ。 ３ 前記第２項に記載された変調器、スイツチに
おいて、該電極群が該導波路上に位置する部分
及び該導波路に接して横方向に並ぶ部分を有す
るストライプ状電極を含み、その結果該直交す
る電界成分が該制御信号に応じて該導波路中に
それぞれ誘起され得る変調器、スイツチ。 ４ 前記第２項に記載された変調器、スイツチに
おいて、該導波路がある平面を規定する導波路
軸を有し、該電気光学物質が該導波路軸に直交
しかつ該導波路軸で規定される該平面と15゜乃
至75゜の角をなすＣ軸を有する変調器、スイツ
チ。 ５ 前記第４項に記載された変調器、スイツチに
おいて、該電気光学物質がリチウムナイオベン
ト、リチウムタンタレイト中から選ばれた物質
である変調器、スイツチ。 ６ 前記第４項に記載された変調器、スイツチに
おいて、該Ｃ軸角が45゜である変調器、スイツ
チ。 ７ 前記第４項に記載された変調器、スイツチに
おいて、該電極群により該導波路軸にほぼ直交
しかつ該導波路軸で規定される平面にほぼ平行
な該第１の電界成分が印加され、また該導波軸
及び該平面ともにほぼ直交する該第２の電界成
分が印加され、そして該電界成分が該電気光学
物質中で主として電気光学係数γ₃₃とγ₄₂を通
して該光エネルギーに影響を与える変調器、ス
イツチ。 ８ 前記第７項に記載された変調器、スイツチに
おいて、該Ｃ軸角が約45゜でである変調器、ス
イツチ。 ９ ２個の基本偏光姿態の光エネルギーを伝搬し
得る電気光学物質から成り、基板の第１の主表
面上あるいは主表面中に近接して作製される一
対の光導波路を含む光変調器、スイツチにおい
て、 該光変調器、スイツチが少なくとも第１及び
第２のほぼ独立に調整可能な電界成分を印加す
るための電極を有し、該成分が相互にほぼ直交
し、そのため該導波路中で該２種類の偏光姿態
の光エネルギーを同時に変調あるいはスイツチ
ングの行なえることを特徴とする光変調器、ス
イツチ。 10 前記第９項に記載された光変調器、スイツチ
において、該基板が該第１の主表面とは反対の
第２の表面を有し、そして該電極群が 該導波路間の該第１の主表面上に位置する中
間ストライプ部及び該第１の主表面上で該導波
路のそれぞれの端に位置する２個の外側ストラ
イプ部から成る第１の３連ストライプ状電極、
及び 該基板の該第２の表面上で各導波路下にそれ
ぞれ位置する一対のストライプ状電極 を含む光変調器、スイツチ。 11 前記第10項に記載された光変調器、スイツチ
において、該変調器、スイツチが更に該中間ス
トライプ部に対して該外側ストライプ部に第１
の可変電圧を印加し、かつ該導波路下の該一対
のストライプ状電極に第２の可変電圧を印加す
るための手段を含む光変調器、スイツチ。 12 前記第10項に記載された光変調器、スイツチ
において、該変調器、スイツチが更に該導波路
に少なくとも第３及び第４の電界成分を印加す
るための第２の電極群を有し、低漏話光スイツ
チングを実現するため該第３及び第４の成分を
それぞれ該第１及び第２の電界成分とほぼ反平
行となし得る光変調器、スイツチ。 13 前記第10項に記載された光変調器、スイツチ
において、該変調器、スイツチが更に 該導波路間の該第１の主表面上に位置する第
２の中間ストライプ部及び各該導波路側面上の
該第１の主表面上に位置する２個の外側ストラ
イプ部から成る第２の３連ストライプ状電極、
そして 各該導波路下該第２の主表面上にそれぞれ位
置する第２のストライプ状電極対 を含む第２の電極群を有する光変調器、スイ
ツチ。 14 前記第９項に記載された光変調器、スイツチ
において、該電極群が該第１の主表面上に 該導波路間に位置する中間ストライプ及び該
導波路の側面上に位置する２個の外側ストライ
プから成る第１の３連ストライプ状電極、そし
て 各該導波路上を覆う形で位置するストライプ
電極対 を含み、該第１の３連電極により該中間スト
ライプに対して該２個の外側ストライプ上に第
１の可変制御信号を印加でき、かつ該電極対に
より少なくとも第２の可変制御信号を印加でき
る 光変調器、スイツチ。 15 前記第14項に記載された光変調器、スイツチ
において、該変調器、スイツチが更に該導波路
に少なくとも第３、第４の電界成分に印加する
ための第２の電極群を有し、低漏話光スイツチ
ングを実現するため該第３、第４の成分を該第
１、第２の電界成分にほぼ反平行となし得る光
変調器、スイツチ。 16 前記第14項に記載された光変調器、スイツチ
において、該変調器、スイツチが該第１の主表
面上に更に該導波路間に位置する第２の中間ス
トライプ及び各該導波路の側面上に位置する２
個の第２の外側ストライプから成る第２の３連
ストライプ状電極、そして各該導波路上を覆う
形で位置する第２のストライプ状電極対を有す
る光変調器、スイツチ。 17 前記第９項に記載された光変調器、スイツチ
において、該電極群が該第１の主表面上に 第１の可変制御信号を印加するため一方の該
導波路の側面上に位置する第１の一対のストラ
イプ状電極部、そして 第２の可変制御信号を印加するため各該導波
路上を覆う形で位置する第２の一対のストライ
プ状電極部 を含む光変調器、スイツチ。 18 前記第17項に記載された光変調器、スイツチ
において、該第１の対の一方のストライプ部と
該第２の対の一方のストライプ部が電気的に接
続されている光変調器、スイツチ。 19 前記第17項に記載された光変調器、スイツチ
において、該変調器、スイツチが更に該導波路
に第３、第４の電界成分を印加するための第２
の電極群を有し、低漏話光スイツチングを実現
するため該第３、第４の成分を該第１、第２の
電界成分にそれぞれ反平行となし得る光変調
器、スイツチ。 20 前記第17項に記載された光変調器、スイツチ
において、該変調器、スイツチが該第１の主表
面上に更に 該導波路の一方の側面上に位置する第３の一
対のストライプ状電極部、 そして 各該導波路上を覆う形で位置する第４の一対
のストライプ状電極部 から成る第２の電極群を有する光変調器、ス
イツチ。 21 前記第９項に記載された光変調器、スイツチ
において、該電極群が該導波路の一方の上を覆
いかつ該導波路の一方の上を覆いかつ該導波路
の他方の側面近くまで伸びた中間ストライプ状
電極及び各該導波路の側面上にそれぞれ位置す
る２個の外側電極から成る非対称３連電極を含
む光変調器、スイツチ。 22 前記第21項に記載された光変調器、スイツチ
において、該変調器、スイツチが該導波路に第
３、第４の電界成分を印加するための第２の電
極群を有し、低漏話光スイツチングを実現する
ため該第３、第４の成分を該第１、第２の電界
成分にそれぞれ反平行となし得る光変調器、ス
イツチ。 23 前記第21項に記載された光変調器、スイツチ
において、該変調器、スイツチが該第１の主表
面上に更に該導波路の一方の上を覆いかつ該導
波路の他方の側面近くまで伸びた中間ストライ
プ状電極部及び各該導波路の側面上に位置する
２個の外側電極から成る第２の非対称３連電極
を含む第２の電極群を有する光変調器、スイツ
チ。 24 前記第９項に記載された光変調器、スイツチ
において、該電気光学物質のＣ軸が該導波路と
直交しかつ該第１の主表面と15゜乃至75゜の角
をなす光変調器、スイツチ。 25 前記第24項に記載された光変調器、スイツチ
において、該Ｃ軸角がほぼ45゜である光変調
器、スイツチ。 26 前記第９項に記載された光変調器、スイツチ
において、該変調器、スイツチが該導波路に第
３、第４の電界成分を印加するための付加的な
電極群を有し、低漏話光スイツチングを実現す
るため該第３、第４の成分を該第１、第２の電
界成分にそれぞれほぼ反平行となし得る光変調
器、スイツチ。 27 電磁波処理（ELectromagnetic wave―
processing）装置において、 ある伝搬方向を有し、相互に偏光方向の直交
した第１、第２の電磁波姿態に対しそれぞれ第
１、第２の波数を有する導波手段、そして 該伝搬方向に直交しかつ該偏光方向のいずれ
かと15゜乃至75゜の角θをなす長軸及び短軸を
有する屈折率楕円体で表わされる複屈折性物質
から成り、各該波数βがａ）該軸の一方あるい
は両方の長さ、ｂ）該楕円体軸と該偏光方向の
なす方向角θの両者に対する物理ベクトル場の
結合効果により互いに独立した第１、第２の可
変制御信号に応じて相互に調整可能で、その結
果各該偏光姿態が該装置伝播中に調整可能な影
響を受ける導波手段に対し該物理ベクトル場を
印加するため該第１、第２の制御信号に応答す
る電極群、 から成る電磁波処理装置。 28 前記第27項に記載された電磁波処理装置にお
いて、該導波手段が電気光学性を有する電磁波
処理装置。 29 前記第27項に記載された電磁波処理装置にお
いて、該装置が更に 該第１、第２の偏光姿態に対しそれぞれ第
３、第４の波数βを有する第２の電磁波導波手
段、そして 該第２の導波手段に第２の物理ベクトル場を
印加し、各該第３、第４の波数βが互いに独立
した第３、第４の可変制御信号に応じて相互に
調整可能となるよう該第３、第４の制御信号に
応答する第２の電極群、 から成り、該第１、第２の導波手段が相互の
方向性結合のため十分近接して存在する電磁波
処理装置。 30 前記第29項に記載された電磁波処理装置にお
いて、該電磁波処理装置が該第１、第２、第
３、第４の制御信号によつて少なくとも１個の
TE姿態に対する波数変化、該少なくとも１個
のTE姿態に対する結合率変化、少なくとも１
個のTM姿態に対する波数変化、及び該少なく
とも１個のTM姿態に対する結合率変化を調整
する双偏光方向性結合変調器、スイツチである
電磁波処理装置。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法による光集積回路用変調器ある
いはスイツチの断面図、第２図は第１図の断面を
拡大して示した図、第３図は２種類の波数βの基
板のＣ軸方向角θに対する関係を示した図、第４
図は本発明による双偏光変調器、スイツチを制御
信号用電気回路とともに一部断面図でそして一部
模式図で示した図、第５図は本発明の具体例にお
いて用いられる係数γ₃₃，T₄₂協力関係を説明す
るための現象論的な屑折率楕円体断面を示す図、
第６図は基板の一表面のみに電極のある構造によ
る本発明の具体例を一部模式的に一部ブロツク図
で示した図、第７図は低漏話特性を得るため双偏
光かつ±△β光スイツチングを行わせる構造の電
極対による本発明の具体例を一部模式的に一部ブ
ロツク図で示した図、第８図は双偏光かつ±△β
光スイツチングを行わせる横方向交互に配置され
る非対称電極構造による本発明の具体例を一部模
式的に一部ブロツク図で示した図、そして第９図
は第４図と類似の本発明の具体例を示した図であ
る。

【表】

【表】 電源、可変制御電源 ３９,４０ 可変電界

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 結合長に渡つて同一長さで伸び、かつ基板の
   表面に沿つて形成され、光エネルギーの伝搬モー
   ドを相互に直交した２個の偏光方向に保持し得る
   電気光学物質から成る一対の導波路と、 該導波路内に偏光方向と平行な電界成分を形成
   するための手段と、から構成される光方向性結合
   器において、 該電界形成手段が、 前記基板の一方の面に沿つて配置されて、各導
   波路中に当該導波路軸に直交しかつ導波路軸面に
   平行な方向に第１の電界成分を発生させるための
   第１の電界形成手段、 前記基板の他の一方の面に沿つて配置されて、
   前記第１の電界形成手段と協同して各導波路中に
   導波路軸および導波路軸面とに直交する方向に第
   ２の電界成分を発生させるための第２の電界形成
   手段とから成り、 上記第１の電界形成手段および第２の電界形成
   手段は各々独立に制御可能であり、 前記各導波路中に発生された第１および第２の
   電界成分は、他の一方の導波路中に発生される第
   １および第２の電界成分に対しそれぞれ反対の向
   きであり； 前記電気光学物質の結晶Ｃ軸は、導波路軸に対
   して直交し、基板表面の法線に対して角度をな
   し、 前記角度は第１の電界形成手段の動作により上
   記伝搬モードの一方のモードの波数にのみ変化を
   与え、第２の電界形成手段の動作により他方のモ
   ードの波数にのみ変化を与えるような角度である
   ことを特徴とする光方向性結合器。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された光方向性
   結合器において、 前記第１および第２の電界形成手段は、 互いに独立に調整可能および開閉可能な電源に
   より電位が供給されることを特徴とする光方向性
   結合器。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載された光方向性
   結合器において、 一方の基板表面上の前記第１の電界形成手段は
   導波路間に配設された内電極および各導波路の外
   側に近接してそれぞれ配設された２つの外電極と
   を含み、 他の一方の基板表面上の前記第２の電界形成手
   段は、各導波路に相対する位置にそれぞれ配設さ
   れた一対の電極を含むことを特徴とする光方向性
   結合器。 ４ 特許請求の範囲第１項または第２項または第
   ３項に記載の光方向性結合器において、 前記導波路を成す電気光学物質の結晶Ｃ軸は前
   記基板面の法線と15゜乃至75゜の範囲の角度をな
   していることを特徴とする光方向性結合器。