JP2000214497A - Light amplifying gate circuit and optical gate switch and wavelength selective filter which use the circuit - Google Patents
Light amplifying gate circuit and optical gate switch and wavelength selective filter which use the circuitInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅型ゲート回
路及びそれを用いた光ゲート型スイッチ並びに波長選択
フィルタに関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an optical amplification type gate circuit, an optical gate type switch using the same, and a wavelength selection filter.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ネットワーク技術の進展と共にダイナ
ミックなトラフィック制御用や障害発生時の迂回用とし
てマトリクス光スイッチのニーズが高まってきた。マト
リクス光スイッチには、1)低損失、2)低クロストーク、
3)高速スイッチング、4)低消費電力、5)小型、6)低コス
ト等が要求される。このような要求を満足する可能性の
あるマトリクス光スイッチとして、半導体光増幅器を光
分岐回路の各出力側に光ゲートとして配置し、これらの
光ゲートへの注入電流を制御することにより、出力を行
う光ゲートを選択して光路切り替えを行う方式のマトリ
クス光スイッチ、すなわち、半導体光増幅器を用いたゲ
ート型マトリクス光スイッチが注目されている。2. Description of the Related Art With the development of optical network technology, the need for a matrix optical switch for dynamic traffic control and detour in the event of a failure has increased. Matrix optical switches include 1) low loss, 2) low crosstalk,
3) High-speed switching, 4) Low power consumption, 5) Small size, 6) Low cost, etc. are required. As a matrix optical switch that may satisfy such requirements, semiconductor optical amplifiers are arranged as optical gates on each output side of the optical branch circuit, and the output is controlled by controlling the injection current to these optical gates. Attention has been paid to a matrix optical switch of a system in which an optical gate is selected and an optical path is switched, that is, a gate type matrix optical switch using a semiconductor optical amplifier.
【0003】図8はマトリクス光スイッチを構成する光
スイッチの従来例である。FIG. 8 shows a conventional example of an optical switch constituting a matrix optical switch.
【0004】同図に示した光スイッチは、1入力2出力
の1×2型光スイッチであり、1個の入力ポートと、2
個の出力ポートとを有する光分岐回路(以下1入力2出
力の光分岐回路と記す)2の各出力ポート2−2、2−
3に光ゲートを構成する半導体光増幅器3−1、3−2
の入力端をそれぞれ接続したものである。The optical switch shown in FIG. 1 is a 1 × 2 type optical switch having one input and two outputs, and has one input port and two input ports.
Output ports 2-2, 2- of an optical branching circuit 2 (hereinafter referred to as a 1-input 2-output optical branching circuit) having two output ports.
3 and semiconductor optical amplifiers 3-1 and 3-2 forming an optical gate
Are connected to each other.
【0005】同図に示す光スイッチにおいて、信号光1
は、光分岐回路2の入力ポート2−1に入力され、出力
ポート2−2、2−3へ略等分配され、信号光1−1、
1−2として伝搬し、それぞれの出力ポート2−2、2
−3に接続された半導体光増幅器3−1、3−2に入力
される。In the optical switch shown in FIG.
Is input to the input port 2-1 of the optical branching circuit 2, is substantially equally distributed to the output ports 2-2 and 2-3, and outputs the signal light 1-1 and
1-2, and each output port 2-2, 2
-3 are connected to the semiconductor optical amplifiers 3-1 and 3-2.
【0006】ここで、例えば矢印5−1方向に信号光を
出力させる場合には、半導体光増幅器3−1に電流注入
端子4−1から順方向電流Ik1を注入し、半導体光増幅
器3−2には順方向電流Ik2を注入しないようにする。
このようにすると、半導体光増幅器3−1の出力端から
は増幅された信号光が取り出される。Here, for example, when a signal light is output in the direction of the arrow 5-1, a forward current I k1 is injected into the semiconductor optical amplifier 3-1 from the current injection terminal 4-1. No. 2 is not injected with the forward current I k2 .
Thus, the amplified signal light is extracted from the output terminal of the semiconductor optical amplifier 3-1.
【0007】一方、半導体光増幅器3−2には順方向電
流Ik2が注入されていないので、信号光1−2は半導体
光増幅器3−2で吸収を受けて減衰してしまい、半導体
光増幅器3−2の出力端からは信号光がほとんど出力さ
れない。すなわち、両出力端間のクロストークは低く抑
えられる。On the other hand, since the forward current I k2 is not injected into the semiconductor optical amplifier 3-2, the signal light 1-2 is attenuated by being absorbed by the semiconductor optical amplifier 3-2. Almost no signal light is output from the output terminal of 3-2. That is, the crosstalk between both output terminals is suppressed low.
【0008】このような構成は、光分岐回路2は、ガラ
ス導波路や光ファイバを用いて実現され、半導体光増幅
器3−1、3−2は光分岐回路とハイブリッド構造で実
装される。In such a configuration, the optical branching circuit 2 is realized using a glass waveguide or an optical fiber, and the semiconductor optical amplifiers 3-1 and 3-2 are mounted in a hybrid structure with the optical branching circuit.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図8に示し
た従来の光スイッチは、ガラス導波路型や光ファイバ型
の光分岐回路と半導体光増幅器とをハイブリッド実装す
ることにより実現されているが、そのために以下のよう
な問題がある。The conventional optical switch shown in FIG. 8 is realized by hybrid mounting a glass waveguide type or optical fiber type optical branching circuit and a semiconductor optical amplifier. Therefore, there are the following problems.
【0010】(1) 組み立て実装に多大の時間と実装治
具、調整部品等の経費がかかるため、コストの高い光部
品になっている。(1) Since a large amount of time is required for assembling and mounting and costs for mounting jigs, adjustment parts, and the like, optical parts are expensive.
【0011】(2) ガラス導波路型や光ファイバ型の光分
岐回路の屈折率(約1.46)と、半導体光増幅器の屈
折率(約3.3)との間に屈折率の大きなミスマッチン
グがあるため、光部品の接続部での結合損失や反射損失
が大きい。(2) There is a large refractive index error between the refractive index (about 1.46) of the glass waveguide type or optical fiber type optical branch circuit and the refractive index (about 3.3) of the semiconductor optical amplifier. Because of the matching, coupling loss and reflection loss at the connection part of the optical component are large.
【0012】(3) ガラス導波路型や光ファイバ型の光分
岐回路は屈折率が低いため、寸法は少なくとも長さ数十
mm、幅数mmになり、半導体光増幅器の寸法(長さ、
幅共に約1mm)に比し、あまりにも大きすぎる。(3) Since the optical branching circuit of the glass waveguide type or the optical fiber type has a low refractive index, the dimensions are at least several tens mm in length and several mm in width, and the dimensions (length,
(The width is about 1 mm), which is too large.
【0013】(4) 上記(2) の理由により、ロスレスの光
スイッチを実現するためには、半導体光増幅器に注入電
流を大幅に増やす必要があり、これは結果的に消費電力
の大きな光スイッチになる。(4) For the reason (2) above, in order to realize a lossless optical switch, it is necessary to greatly increase the injection current in the semiconductor optical amplifier, which results in an optical switch that consumes a large amount of power. become.
【0014】(5) 小形化をめざして光分岐回路と半導体
光増幅器とをInP(あるいはGaAs)基板上にモノ
リシックに構成することも検討されているが、上記In
P(あるいはGaAs)基板上に光分岐回路のような受
動光部品を構成すると、損失が大きくなる。ロスレス、
あるいはゲインをもった光スイッチを実現するには、過
大な注入電流を流さなければならず、実用的な光スイッ
チとしてはまだ実現されていない。(5) For the purpose of miniaturization, it has been studied to monolithically configure the optical branch circuit and the semiconductor optical amplifier on an InP (or GaAs) substrate.
When a passive optical component such as an optical branch circuit is formed on a P (or GaAs) substrate, the loss increases. Lossless,
Alternatively, in order to realize an optical switch having a gain, an excessive injection current must be passed, and it has not yet been realized as a practical optical switch.
【0015】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低コスト、低損失で高速の光増幅型ゲート回路及び
それを用いた光ゲート型スイッチ並びに波長選択フィル
タを提供することにある。An object of the present invention is to solve the above problems and provide a low-cost, low-loss, high-speed optical amplification type gate circuit, an optical gate type switch using the same, and a wavelength selection filter.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光増幅型ゲート回路は、基板上にスラブ状の
下部クラッド層、活性層及び上部第1クラッド層が順次
形成され、上部第1クラッド層の上に略矩形断面形状の
上部第2クラッド層が基板の一端から他端に向かって少
なくとも二股に分岐するように形成され、上部第2クラ
ッド層の側面及び上部第1クラッド層の露出した上面が
酸化層及びポリマ膜で覆われ、上部第2クラッド層が上
部第1クラッド層上にコンタクト層を介して上面電極が
少なくとも二つ形成され、上面電極と基板下面に形成さ
れた下面電極との間にそれぞれ別々に電流が注入され、
上部第2クラッド層の一端から信号が入射され、分岐側
の上部第2クラッド層のいずれかから増幅された信号光
が出力するようにしたものである。In order to achieve the above object, an optical amplification type gate circuit according to the present invention comprises a slab-shaped lower cladding layer, an active layer and an upper first cladding layer formed on a substrate in this order. An upper second clad layer having a substantially rectangular cross-sectional shape is formed on the first clad layer so as to be branched into at least two branches from one end of the substrate to the other end, and a side surface of the upper second clad layer and the upper first clad layer The exposed upper surface is covered with an oxide layer and a polymer film, the upper second cladding layer is formed on the upper first cladding layer with at least two upper electrodes via a contact layer, and formed on the upper electrode and the lower surface of the substrate. Current is separately injected between the lower electrode and
A signal is incident from one end of the upper second cladding layer, and the amplified signal light is output from one of the upper second cladding layers on the branch side.
【0017】上記構成に加え本発明の光増幅型ゲート回
路は、信号光の入射端面と出射端面とに無反射コーティ
ング層が形成されているのが好ましい。In addition to the above configuration, the optical amplification type gate circuit of the present invention preferably has an anti-reflection coating layer formed on the incident end face and the outgoing end face of the signal light.
【0018】上記構成に加え本発明の光増幅型ゲート回
路の増幅された信号光を出力させる出力端の選択は、分
岐側の上部第2クラッド層の上側の上面電極のいずれか
の電極に電流を注入するかによって制御するようにする
のが好ましい。In addition to the above configuration, the selection of the output terminal for outputting the amplified signal light of the optical amplification type gate circuit of the present invention is performed by applying a current to one of the upper electrodes on the upper side of the upper second cladding layer on the branch side. It is preferable to control by injecting.
【0019】上記構成に加え本発明の光増幅型ゲート回
路の上部第2クラッド層は、一端及び他端に向かって幅
はテーパ状に細く形成されているのが好ましい。In addition to the above configuration, it is preferable that the upper second cladding layer of the optical amplification type gate circuit of the present invention is formed so that the width is tapered toward one end and the other end.
【0020】上記構成に加え本発明の光増幅型ゲート回
路の上部第2クラッド層の分岐側は曲線状パターンを含
むように他端までパターン化されているのが好ましい。In addition to the above configuration, the branch side of the upper second cladding layer of the optical amplification type gate circuit of the present invention is preferably patterned to the other end so as to include a curved pattern.
【0021】上記構成に加え本発明の光増幅型ゲート回
路の上部第2クラッド層の一端側は狭い間隔で配置され
た二つのテーパ状に形成され、他端側に接近するにした
がって放射状に広がるように形成されているのが好まし
い。In addition to the above structure, one end of the upper second cladding layer of the optical amplification type gate circuit of the present invention is formed in two tapered shapes arranged at a narrow interval, and spreads radially toward the other end. It is preferably formed as follows.
【0022】上記構成に加え本発明の光増幅型ゲート回
路は、下部クラッド層と活性層との間に、屈折率が下部
クラッド層の屈折率と活性層の屈折率との間の値を有す
るスラブ状のバッファ層を設けるのが好ましい。In addition to the above configuration, in the optical amplification type gate circuit of the present invention, the refractive index between the lower cladding layer and the active layer has a value between the refractive index of the lower cladding layer and the refractive index of the active layer. It is preferable to provide a slab-shaped buffer layer.
【0023】上記構成に加え本発明の光増幅型ゲート回
路は、信号光の入射端面と出射端面とが2°から10°
の角度だけ斜めに形成されているのが好ましい。In addition to the above configuration, the optical amplification type gate circuit according to the present invention may be arranged such that the incident end face and the output end face of the signal light have an angle of 2 ° to 10 °.
Is preferably formed at an angle of.
【0024】本発明の光増幅型ゲート回路は、上記構成
の光増幅型ゲート回路を用いたN入力M出力(N≧1、
M≧2)のゲート回路である。The optical amplification type gate circuit of the present invention has N inputs and M outputs (N ≧ 1,
M ≧ 2).
【0025】本発明の波長選択フィルタは上記構成の光
増幅型ゲート回路を用いたAdd/Drop機能付きの
フィルタである。The wavelength selection filter of the present invention is a filter having an Add / Drop function using the optical amplification type gate circuit having the above configuration.
【0026】本発明によれば、光増幅、光吸収領域内
に、光増幅・光分岐・光増幅部及び光増幅・光分岐・光
吸収部をモノリシック状に構成したことにより、光ゲー
ト回路を小型サイズで構成することができ、信号光入力
を増幅して一方の出力端にゲート出力させ、他方の出力
端には信号光を光吸収させて十分に減衰させて出力させ
ないようにすることができると共に、いずれの出力端に
ゲート出力させるかを電気的に制御して高速切り替えす
ることができる。また、信号光入力端及び出力端側近傍
にスポットサイズ変換部を設けて入出力端に接続される
光ファイバとの高効率光結合を行うことができる。According to the present invention, the optical gate circuit can be formed by forming the optical amplification, light branching, and light amplifying unit and the light amplification, light branching, and the light absorbing unit into a monolithic shape in the light amplifying and light absorbing region. It can be configured in a small size, amplify the signal light input and output it to the gate at one output terminal, and absorb the signal light at the other output terminal so that it is sufficiently attenuated and not output. At the same time, it is possible to perform high-speed switching by electrically controlling which output terminal outputs the gate. Further, by providing a spot size converter near the signal light input terminal and the output terminal side, highly efficient optical coupling with an optical fiber connected to the input / output terminal can be performed.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【0028】図1(a)は本発明の光増幅型ゲート回路
の一実施の形態を示す信号光入力側の断面図、図1
(b)は上面図、図1(c)は図1(a)のA−A線断
面図、図1(d)は図1(b)のB−B線断面図であ
る。FIG. 1A is a sectional view of a signal light input side showing an embodiment of an optical amplification type gate circuit according to the present invention.
1B is a top view, FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A, and FIG. 1D is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1B.
【0029】本光増幅型ゲート回路の特徴は、光増幅、
光吸収領域内に、光増幅・光分岐・光増幅部及び光増幅
・光分岐・光吸収部をモノリシック状に構成した点にあ
る。このような構成により、光ゲート回路を小型サイズ
で構成することができ、信号光入力を増幅して一方の出
力端にゲート出力させ、他方の出力端には信号光を光吸
収させて十分に減衰させて出力させないようにすること
ができると共に、いずれの出力端にゲート出力させるか
を電気的に制御して高速切り替えすることができる。ま
た、信号光入力端及び出力端側近傍にスポットサイズ変
換部を設けて入出力端に接続される光ファイバとの高効
率光結合を行うことができる。The characteristics of the present optical amplification type gate circuit are as follows.
The optical amplifying / branching / optical amplifying unit and the optical amplifying / branching / optical absorbing unit are configured in a monolithic shape in the light absorbing region. With such a configuration, the optical gate circuit can be configured in a small size, and the signal light input is amplified and gate-outputted to one output terminal, while the other output terminal absorbs the signal light to absorb light sufficiently. The output can be attenuated so as not to be output, and at the same time, which output terminal is to be gated can be electrically controlled to perform high-speed switching. Further, by providing a spot size converter near the signal light input terminal and the output terminal side, highly efficient optical coupling with an optical fiber connected to the input / output terminal can be performed.
【0030】以下、本光増幅型ゲート回路について詳し
く説明する。Hereinafter, the present optical amplification type gate circuit will be described in detail.
【0031】本光増幅型ゲート回路は、信号光入力1を
角度ψ(3°から30°の範囲が好ましい)で二股に分
岐されて広がった、矢印5−1方向か矢印5−2方向の
いずれか一方に光増幅、光分岐、光増幅部を経て出力さ
せ、他端には光増幅、光分岐、光吸収部を経て出力させ
ないように電気的に制御し、かついずれの方向に出力さ
せるかを電気的な制御により高速に光路切り替えを行う
ことができるようになっている。In the present optical amplification type gate circuit, the signal light input 1 is bifurcated and spread at an angle ψ (preferably in the range of 3 ° to 30 °) in the direction of arrow 5-1 or arrow 5-2. One of them is optically amplified, branched, and output through an optical amplification unit, and the other end is electrically controlled so as not to be output through optical amplification, optical branching, and a light absorption unit, and is output in any direction. The optical path can be switched at high speed by electrical control.
【0032】例えば矢印5−1方向に信号光入力1を光
増幅して出力させたい場合には、端子4−1に電流Ik1
を注入し、端子4−2に電流Ik2を注入すればよく、こ
れとは逆に矢印5−2方向に信号光入力1を光増幅して
出力させたい場合には、端子4−1に電流Ik1を注入
し、端子4−3に電流Ik3を注入すればよい。For example, when it is desired to optically amplify and output the signal light input 1 in the direction of arrow 5-1, the current I k1 is supplied to the terminal 4-1.
And inject the current I k2 into the terminal 4-2. Conversely, when it is desired to optically amplify and output the signal light input 1 in the direction of arrow 5-2, the terminal 4-1 The current I k1 may be injected, and the current I k3 may be injected into the terminal 4-3.
【0033】このように電流が注入された領域は、信号
光を光増幅し、電流を注入しない領域は信号光を光吸収
して減衰させるようになっている。In the region where the current is injected as described above, the signal light is optically amplified, and in the region where the current is not injected, the signal light is absorbed and attenuated.
【0034】図1(a)〜(d)に示す光増幅型ゲート
回路は、1.5μm帯用の光増幅型ゲート回路であり、
6はInP(n+ )基板、7はスラブ状のInP(n)
下部クラッド層、8はスラブ状のInGaAsP活性
層、9はスラブ状のInP(p)上部第1クラッド層、
10はリッジ構造で、かつ上部第2クラッド層10−1
〜10−3のような2分岐構造を有し、InP(p)で
構成された上部第2クラッド層、11は上部第2クラッ
ド層10上に形成されたInGaAsPコンタクト層、
12−1、12−2及び12−3は上面電極、13は下
面電極、14は電極分離溝、15−1及び15−2は光
の入出力端面に形成された無反射コーティング層、17
はリッジ構造の上部第2クラッド層10の側面及び上部
第1クラッド層9の上面に形成されたSiO2 層(低誘
電率層)、16−1及び16−2はSiO2 層17を覆
うように形成されたポリイミド膜、あるいはフッ素化ポ
リイミド膜(低誘電率層)、18−1、18−2及び1
8−3はスポットサイズ変換用のリッジ構造の上部第2
クラッド層10のテーパ部であり、19は信号光を2分
岐するための分岐部である。The light amplification type gate circuits shown in FIGS. 1A to 1D are 1.5 μm band light amplification type gate circuits.
6 is an InP (n + ) substrate, 7 is a slab-shaped InP (n)
A lower clad layer, 8 a slab-shaped InGaAsP active layer, 9 a slab-shaped InP (p) upper first clad layer,
Reference numeral 10 denotes a ridge structure and an upper second cladding layer 10-1.
An upper second cladding layer having a two-branch structure such as 10-3 and made of InP (p), 11 being an InGaAsP contact layer formed on the upper second cladding layer 10,
12-1, 12-2 and 12-3 are upper surface electrodes, 13 is a lower surface electrode, 14 is an electrode separation groove, 15-1 and 15-2 are non-reflective coating layers formed on light input / output end faces, 17
Is a SiO 2 layer (low dielectric constant layer) formed on the side surface of the upper second cladding layer 10 of the ridge structure and the upper surface of the upper first cladding layer 9, and 16-1 and 16-2 cover the SiO 2 layer 17. Polyimide film or fluorinated polyimide film (low dielectric constant layer), 18-1, 18-2 and 1
8-3 is the second upper part of the ridge structure for spot size conversion.
Reference numeral 19 denotes a tapered portion of the cladding layer 10, and reference numeral 19 denotes a branch portion for splitting the signal light into two.
【0035】入力端N1 側に接続された光ファイバ(図
示せず)内を伝搬してきた信号光1は入力端N1 に達
し、リッジ型の上部第2クラッド層10−1の真下の活
性層8内に結合され、閉じ込められて伝搬する。上部第
2クラッド層10−1の上部の上面電極12−1には端
子4−1から電流Ik1が注入されているので、信号光1
はこの領域で光増幅され、分岐部19に達し、この分岐
部19で2分岐される。分岐された一方の信号光はリッ
ジ型の上部第2クラッド層10−2の真下の活性層8内
を上部第2クラッド層10−2によってガイドされなが
ら伝搬し、他方の信号光はリッジ型の上部第2クラッド
層10−3の真下の活性層8内を上部第2クラッド層1
0−3によってガイドされながら伝搬する。The input terminal N 1 side to the connected optical fiber signal light propagating through the inside (not shown) 1 reaches the input terminal N 1, activity immediately below the ridge of the upper second clad layer 10-1 Coupled within layer 8 and confined to propagate. Since the current I k1 is injected from the terminal 4-1 into the upper electrode 12-1 on the upper second cladding layer 10-1, the signal light 1
Is amplified in this region, reaches the branching portion 19, and is branched into two at the branching portion 19. One of the branched signal lights propagates in the active layer 8 immediately below the ridge-type upper second cladding layer 10-2 while being guided by the upper second cladding layer 10-2, and the other signal light propagates in the ridge-type upper cladding layer 10-2. The inside of the active layer 8 directly below the upper second cladding layer 10-3 is formed by the upper second cladding layer 1.
It propagates while being guided by 0-3.
【0036】ここで、例えば端子4−2側には電流Ik2
を注入し、端子4−3側には電流Ik3を注入しないとす
ると、上部第2クラッド層10−2によってガイドされ
ながらその真下の活性層8内を伝搬していった信号光は
さらに上部第2クラッド層10−2の領域で光増幅さ
れ、出力端N2 から矢印5−1方向に高利得で光増幅さ
れて出力される。これとは逆に上部第2クラッド層10
−3によってガイドされながらその真下の活性層8内を
伝搬する信号光は、上部第2クラッド層10−3の領域
で光吸収を受けて大幅に減衰し、端子N3 からは矢印5
−2方向にほとんど信号光が出力されない。しかも端子
N1 のY方向位置と端子N3 のY方向が例えば光ファイ
バ(図示せず)の直径(125μm)程度に離れていれ
ば入力側の光ファイバからの信号光が端子N3 側に接続
された図示しない光ファイバ内に漏れ込むことがほとん
どない。Here, for example, the current I k2 is connected to the terminal 4-2.
If the current I k3 is not injected into the terminal 4-3, the signal light propagating in the active layer 8 directly below the upper second cladding layer 10-2 while being guided by the upper second cladding layer 10-2 further increases It is optically amplified in the region of the second cladding layer 10, and output is optically amplified by the high gain from the output terminal N 2 in the arrow 5-1 direction. Conversely, the upper second cladding layer 10
While being guided by -3 signal light propagating in the active layer 8 directly below the receives the light absorption significantly attenuated in the region of the upper second clad layer 10-3 arrow from the terminal N 3 5
Almost no signal light is output in the -2 direction. Moreover the signal light terminal N 3 side from the optical fiber diameter (125 [mu] m) long as the input side away to the extent of terminal N 1 in the Y-direction position and the terminal N 3 in the Y direction, for example, an optical fiber (not shown) It hardly leaks into the connected optical fiber (not shown).
【0037】すなわち、分岐側の上部第2クラッド層1
0−2、10−3の一方の側は光増幅を行い、他方の側
は光吸収を行うので、光ゲート回路としてのオン/オフ
消光比を非常に大きくとることができる。この構造の他
の特徴は、上部第2クラッド層10の側面が、低誘電率
のSiO2 層17と、ポリイミド膜16−1、16−2
とで覆われているので、光信号を矢印5−1方向か矢印
5−2方向のいずれかに切り換えてゲート出力するスイ
ッチング速度を高速で行うことができる。また入力端及
び出力端の上部第2クラッド層10−1〜10−3の端
面近傍を18−1〜18−3のようにテーパ状にしてス
ポットサイズ変換部を構成することにより、本発明の光
増幅型ゲート回路は、光ファイバ内を伝搬してきた信号
光1を効率よく上部第2クラッド層の真下の活性層内に
入射させて伝搬させ、かつ2方向に分岐することができ
る。分岐された信号光を端子N2 (N3 )に接続された
光ファイバ内に効率よく結合して伝搬させることができ
る。That is, the upper second cladding layer 1 on the branch side
Since one side of O-2 and 10-3 performs optical amplification and the other side absorbs light, the ON / OFF extinction ratio of the optical gate circuit can be made very large. Another feature of this structure is that the side surface of the upper second cladding layer 10 has a low dielectric constant SiO 2 layer 17 and polyimide films 16-1 and 16-2.
Therefore, the switching speed at which the optical signal is switched to either the direction of arrow 5-1 or the direction of arrow 5-2 to perform gate output can be increased. The spot size converter of the present invention is formed by making the vicinity of the end faces of the upper second cladding layers 10-1 to 10-3 at the input end and the output end into a tapered shape like 18-1 to 18-3. The optical amplification type gate circuit can efficiently make the signal light 1 that has propagated in the optical fiber enter the active layer immediately below the upper second cladding layer, propagate the signal light, and branch the signal light in two directions. The split signal light can be efficiently coupled and propagated in the optical fiber connected to the terminal N 2 (N 3 ).
【0038】すなわち、本発明の光増幅型ゲート回路内
での不要な放射損失を最小限に抑えるようなテーパ入
力、テーパ出力構造となっている。That is, the tapered input and tapered output structure is such that unnecessary radiation loss in the optical amplification type gate circuit of the present invention is minimized.
【0039】図2(a)は本発明の光増幅型ゲート回路
の他の実施の形態を示す信号光入力側の断面図、図2
(b)は上面図、図2(c)は図2(a)のC−C線断
面図、図2(d)は図2(b)のD−D線断面図であ
る。FIG. 2A is a sectional view on the signal light input side showing another embodiment of the optical amplification type gate circuit of the present invention.
2 (b) is a top view, FIG. 2 (c) is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 2 (a), and FIG. 2 (d) is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 2 (b).
【0040】図1に示した実施の形態との相違点は、I
nP(n)下部クラッド層7とInGaAsP活性層8
との間にバッファ層20を形成した点である。このバッ
ファ層20は本光増幅型ゲート回路の偏波依存性をでき
るだけ小さくするためのものである。バッファ層20の
屈折率はInP(n)下部クラッド層7の屈折率(3.
163)よりも大きく、InGaAsP活性層8の屈折
率(3.375)よりも小さい値(3.2〜3.25)
に選ぶのが好ましい。バッファ層20の厚さはInP
(n)下部クラッド層7の厚さ(約3μm)と略同等の
厚さが好ましい。The difference from the embodiment shown in FIG.
nP (n) lower cladding layer 7 and InGaAsP active layer 8
This is the point that the buffer layer 20 is formed between these two. This buffer layer 20 is for minimizing the polarization dependence of the present optical amplification type gate circuit. The refractive index of the buffer layer 20 is equal to the refractive index of the InP (n) lower cladding layer 7 (3.
163) and smaller than the refractive index (3.375) of the InGaAsP active layer 8 (3.2 to 3.25).
It is preferable to select The thickness of the buffer layer 20 is InP
(N) It is preferable that the thickness is substantially equal to the thickness (about 3 μm) of the lower cladding layer 7.
【0041】スポットサイズ変換部18−1、18−
2、18−3の構造として、幅W1 =0μm、幅W2 =
3μm、L1 =50μm、InGaAsP活性層8の厚
さ0.25μm、InP(P)上部第1クラッド層9の
厚さ70nm、屈折率3.163、InP(p)上部第
2クラッド層10の屈折率3.163、厚さ3μmとす
ると、入出射端面での活性層8内の幅方向光強度分布の
半値幅は約3.3μmとなり、幅W2 での半値幅に比し
て約1.2倍に拡大される。また入出射端面での活性層
8の厚さ方向光強度分布の半値幅も約1.5μmとな
り、幅W2 での半値幅に比して約1.5倍に拡大され、
スポットサイズ変換効果が十分に得られることがわかっ
た。これはバッファ層20の挿入とその屈折率及びその
厚さの最適化によって得られたものである。Spot size converters 18-1 and 18-
2, 18-3, the width W 1 = 0 μm and the width W 2 =
3 μm, L 1 = 50 μm, InGaAsP active layer 8 thickness 0.25 μm, InP (P) upper first cladding layer 9 thickness 70 nm, refractive index 3.163, InP (p) upper second cladding layer 10 Assuming that the refractive index is 3.163 and the thickness is 3 μm, the half width of the light intensity distribution in the width direction in the active layer 8 at the entrance / exit end face is about 3.3 μm, which is about 1 μm compared to the half width at the width W 2. .2 times larger. Further, the half width of the light intensity distribution in the thickness direction of the active layer 8 at the incident / exit end face is also about 1.5 μm, which is about 1.5 times as large as the half width at the width W 2 ,
It was found that the spot size conversion effect was sufficiently obtained. This is obtained by inserting the buffer layer 20 and optimizing its refractive index and its thickness.
【0042】図3は本発明の光増幅型ゲート回路の他の
実施の形態を示す図2(c)に相当する図2(a)のC
−C線断面図である。FIG. 3 shows another embodiment of the optical amplification type gate circuit according to the present invention, which corresponds to FIG. 2 (c) and corresponds to FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line C of FIG.
【0043】図2に示した実施の形態との相違点は、リ
ッジ構造のInP(p)上部第2クラッド層10−2、
10−3をS曲線パターン21−1、21−2で構成し
た点である。S曲線パターン21−1、21−2を設け
ることにより、出力端N2 と出力端N3 との間隔Sを広
げることができ、消光比及びクロストーク特性を向上さ
せることができる。また、S曲線パターン21−1、2
1−2の真下の活性層8内に閉じ込められて伝搬する信
号光の不要な散乱損失を抑えることができ、結果的に高
い利得で光増幅された信号光を取り出すことができる。
さらにL2 が長くなるので、ゲイン媒体長及び光吸収媒
体長も長くなり、より高消光比、高利得特性を実現する
ことができる。The difference from the embodiment shown in FIG. 2 is that the InP (p) upper second cladding layer 10-2 of the ridge structure has a
10-3 is constituted by S curve patterns 21-1 and 21-2. By providing the S curve pattern 21-1 and 21-2, it is possible to increase the distance S between the output terminal N 2 and the output terminal N 3, it is possible to improve the extinction ratio and crosstalk characteristics. Also, the S curve patterns 21-1, 2
Unnecessary scattering loss of signal light confined and propagated in the active layer 8 directly below 1-2 can be suppressed, and as a result, signal light that has been optically amplified with a high gain can be extracted.
Further, since L 2 is longer, the gain medium length and the light-absorbing medium length becomes longer, a higher extinction ratio, it is possible to realize high gain characteristics.
【0044】図4(a)は本発明の光増幅型ゲート回路
の他の実施の形態を示す信号光入力側の断面図、図4
(b)は上面図、図4(c)は図4(a)のE−E線断
面図、図4(d)は図4(b)のF−F線断面図であ
る。FIG. 4A is a sectional view on the signal light input side showing another embodiment of the light amplification type gate circuit of the present invention.
4B is a top view, FIG. 4C is a sectional view taken along line EE of FIG. 4A, and FIG. 4D is a sectional view taken along line FF of FIG. 4B.
【0045】図3に示した実施の形態との相違点は、上
面電極12−1にクサビ22を設け、リッジ型InP
(p)上部第2クラッド層10−1のパターンに相似し
た電極パターンとすることにより、注入電流Ik1を上部
第2クラッド層10−1に閉じ込めるように上部第1ク
ラッド層9、活性層8、下部クラッド層7、InP(n
+ )基板6を通して下面電極13へ流すことができる。
その結果、上部第2クラッド層10−1の真下の活性層
8内に光を効率よく閉じ込めて光増幅することができ
る。なお、入出射端面は角度θ(2°から10°の範囲
が好ましい)だけ斜めに形成しておけば、入出射両端面
からの反射光の光増幅型ゲート回路内への伝搬を抑える
ことができる。The difference from the embodiment shown in FIG. 3 is that a wedge 22 is provided on the upper electrode 12-1 and the ridge type InP
(P) by an upper similar to the electrode pattern to the pattern of the second cladding layer 10, the injection current upper first cladding layer 9 to confine I k1 to the upper second cladding layer 10, active layer 8 , Lower cladding layer 7, InP (n
+ ) It can flow to the lower electrode 13 through the substrate 6.
As a result, light can be efficiently confined in the active layer 8 immediately below the upper second cladding layer 10-1, and the light can be amplified. If the input / output end faces are formed at an angle θ (preferably in the range of 2 ° to 10 °), propagation of reflected light from the input / output end faces into the optical amplification type gate circuit can be suppressed. it can.
【0046】ここで図1(a)〜(d)から図3に示し
た実施の形態に対しても斜め端面形成は有効であること
はいうまでもない。Here, it goes without saying that the formation of the oblique end face is also effective for the embodiment shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d) to FIG.
【0047】図5(a)は本発明の光増幅型ゲート回路
の他の実施の形態を示す信号光入力側の断面図、図5
(b)は上面図、図5(c)は図5(a)のG−G線断
面図、図5(d)は図5(b)のH−H線断面図であ
る。FIG. 5A is a cross-sectional view on the signal light input side showing another embodiment of the light amplification type gate circuit of the present invention.
5B is a top view, FIG. 5C is a sectional view taken along line GG of FIG. 5A, and FIG. 5D is a sectional view taken along line HH of FIG. 5B.
【0048】図4に示した実施の形態との相違点は、リ
ッジ状の上部第2クラッド層10−2、10−3を幅d
で分離した点である。The difference from the embodiment shown in FIG. 4 is that the upper ridge-shaped second cladding layers 10-2 and 10-3 have a width d.
Is a point separated by.
【0049】図1〜図4に示した実施の形態は、信号光
入力を上部第2クラッド層10−1の光合流部の真下の
活性層8内に入射させ、その後で上部第2クラッド層1
0−2、10−3の真下の活性層8内にそれぞれ分岐し
て伝搬させる構成であった。In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the signal light input is made to enter the active layer 8 immediately below the optical converging portion of the upper second cladding layer 10-1, and thereafter, the upper second cladding layer 1
The configuration is such that the light is branched and propagated in the active layer 8 immediately below 0-2 and 10-3.
【0050】これに対して図5に示した構成は、信号光
1を非常に接近した端子N11と端子N12とに入射させ、
その後、角度ψ(ψ:3°から30°の範囲が好まし
い)で徐々に広がる上部第2クラッド層10−2、10
−3の真下の活性層8内にそれぞれ分岐して伝搬させる
ようにしたものである。[0050] The configuration shown in FIG. 5 contrast, it is incident on the terminal N 11 and the terminal N 12 very close to the signal light 1,
Thereafter, the upper second cladding layers 10-2 and 10-2 gradually spread at an angle ψ (ψ: preferably in the range of 3 ° to 30 °).
In this case, the light is branched and propagated in the active layer 8 immediately below the area -3.
【0051】ここで、間隔dの値としてはできるだけ小
さい値が好ましく、プロセス上で実現できる最小寸法
(約1μm)とした。このようにすれば、入出射両端面
に接続された光ファイバからの信号光は、その光ファイ
バのモードフィールド径が5μmから8μmの範囲であ
るので、信号光は二つの端子N11、N12に結合され、上
部第2クラッド層10−2、10−3は分離されて独立
に端子4−2、4−3から電流Ik2、Ik3を注入するこ
とができる。従って、例えば、矢印5−1方向に信号光
1を増幅して出力させたい場合には、電流Ik2のみ注入
すればよく(電流Ik2は注入しない)、これとは逆に矢
印5−2方向に信号光1を増幅して出力させたい場合に
は電流Ik3のみ注入すればよい(電流Ik2は注入しな
い)。Here, the value of the interval d is preferably as small as possible, and is set to the minimum dimension (about 1 μm) that can be realized in the process. With this configuration, the signal light from the optical fiber connected to both the input and output end faces has a mode field diameter of the optical fiber in the range of 5 μm to 8 μm. Therefore, the signal light is transmitted to the two terminals N 11 and N 12. And the upper second cladding layers 10-2 and 10-3 are separated and the currents I k2 and I k3 can be independently injected from the terminals 4-2 and 4-3. Therefore, for example, when it is desired to amplify and output the signal light 1 in the direction of arrow 5-1, it is sufficient to inject only the current I k2 (do not inject the current I k2 ), and conversely, in the direction of arrow 5-2 When the signal light 1 is to be amplified and output in the direction, only the current I k3 may be injected (the current I k2 is not injected).
【0052】このような構成で、より高い消光比と、よ
り低いクロストーク特性とが得られる。With such a configuration, a higher extinction ratio and lower crosstalk characteristics can be obtained.
【0053】以上において図1から図5に示した実施の
形態では、信号光入力端1の数が一つで信号光出力端の
数が二つの場合で説明したが、信号光入力端の数が二つ
以上であっても信号光出力端の数が三つ以上(4、6、
8、…)であってもよい。In the embodiments shown in FIGS. 1 to 5, the case where the number of signal light input terminals 1 is one and the number of signal light output terminals is two has been described. Is two or more, the number of signal light output terminals is three or more (4, 6,
8, ...).
【0054】図6は本発明の光増幅型ゲート回路を用い
た光ゲート型スイッチの一実施の形態を示すブロック図
であり、図6(a)は1×2型光ゲートスイッチを示
し、図6(b)は2×2型光ゲートスイッチを示してい
る。FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of an optical gate type switch using the optical amplification type gate circuit of the present invention. FIG. 6 (a) shows a 1 × 2 type optical gate switch. 6 (b) shows a 2 × 2 optical gate switch.
【0055】これらの光ゲートスイッチは小型に作るこ
とができ、増幅した信号光(利得のある信号光)を得る
ことができる。また、これらの光ゲートスイッチは、出
力光1と出力光2との消光比の高い特性を得ることがで
き、低クロストーク特性を得ることができる。さらに、
これらの光ゲートスイッチは、光部品間の接続損失を小
さくすることができ、注入電流を結果的に小さくするこ
とができる(接続損失が低いため)等の特長がある。These optical gate switches can be made small, and can obtain amplified signal light (signal light with gain). In addition, these optical gate switches can obtain a characteristic of a high extinction ratio between the output light 1 and the output light 2, and can obtain a low crosstalk characteristic. further,
These optical gate switches have features such as a reduction in connection loss between optical components and a reduction in injection current as a result (because connection loss is low).
【0056】図7は本発明の光増幅型ゲート回路を用い
た波長選択フィルタのブロック図であり、Add/Dr
op機能を有している。FIG. 7 is a block diagram of a wavelength selection filter using the optical amplification type gate circuit of the present invention.
It has an op function.
【0057】この波長選択フィルタは、波長多重された
信号光(波長λ1 〜λ4 )を光分波器24−1で分波
し、分波された各波長の信号光を光増幅型ゲート回路2
3−1、23−2、23−4へそれぞれ入力させる。光
増幅型ゲート回路23−1、23−2、23−3、23
−4の出力のうち、一方は光分波器24−2へそれぞれ
矢印27−1、27−2、27−3、27−4のように
入力され、他方はDROP受信回路25へ矢印28−
1、28−2、28−3、28−4のように入力され
る。ADD送信回路26からの光信号は矢印29−1、
29−2、29−3、29−4のようにそれぞれの波長
の信号光が光分波器24−2へ入力され、光分波器24
−2の出力から所望波長の信号光が出力される。This wavelength selection filter splits the wavelength-multiplexed signal light (wavelengths λ 1 to λ 4 ) by the optical splitter 24-1 and converts the split signal light of each wavelength into an optical amplification type gate. Circuit 2
3-1, 23-2, and 23-4. Optical amplification type gate circuits 23-1, 23-2, 23-3, 23
-4, one is input to the optical demultiplexer 24-2 as indicated by arrows 27-1, 27-2, 27-3, and 27-4, and the other is output to the DROP receiving circuit 25 by the arrow 28-.
1, 28-2, 28-3, and 28-4. The optical signal from the ADD transmission circuit 26 is indicated by an arrow 29-1,
29-2, 29-3, and 29-4, the signal light of each wavelength is input to the optical demultiplexer 24-2,
-2, a signal light having a desired wavelength is output.
【0058】以上、図1から図5に示した実施の形態に
おいては、基板6にはInP基板を用い、波長1.5μ
m帯の光回路について示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、基板6にGaAs基板を用い、波長
1.3μm帯の光回路を構成してもよい。すなわち、基
板6には種々の化合物半導体基板を用いることができ
る。As described above, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, an InP substrate is used as the substrate 6 and the wavelength is 1.5 μm.
Although an optical circuit in the m band has been described, the present invention is not limited to this, and an optical circuit in the 1.3 μm wavelength band may be configured using a GaAs substrate as the substrate 6. That is, various compound semiconductor substrates can be used as the substrate 6.
【0059】SiO2 層17にはFやB、P等屈折率制
御用ドーパントを含ませてもよい。The SiO 2 layer 17 may contain a dopant for controlling the refractive index, such as F, B or P.
【0060】また、図1から図5に示した実施の形態に
おいて、二股に分かれた上部第2クラッド層10−2
と、上部第2クラッド層10−3との間のポリイミド膜
16−3部分には溝を形成したり、膜中に光吸収剤(カ
ーボン、金属微粒子、染料、顔料等)を含ませるように
し、消光比及びクロストーク特性をさらに向上させるよ
うにしてもよい。Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the upper second cladding layer 10-2 divided into two branches.
A groove is formed in the portion of the polyimide film 16-3 between the upper second cladding layer 10-3 and the light absorbing agent (carbon, metal fine particles, dye, pigment, etc.) in the film. , The extinction ratio and the crosstalk characteristics may be further improved.
【0061】図1〜図5に示した光増幅型ゲート回路を
同一基板上にアレイ状に並ぶように構成し、N入力M出
力(N≧1、M≧2)の光増幅型マトリクスゲート回路
を構成してもよい。このような構成にすることにより、
高集積光デバイスを、小型、高性能で実現することがで
きる。The optical amplification type gate circuits shown in FIGS. 1 to 5 are arranged in an array on the same substrate, and have N inputs and M outputs (N ≧ 1, M ≧ 2). May be configured. With such a configuration,
A highly integrated optical device can be realized with small size and high performance.
【0062】図1〜図5に示した光増幅型ゲート回路に
おいて、ゲート出力させる方の上部第2クラッド層の上
面電極には電流を注入するが、ゲート出力させない、い
わゆる光吸収させる側の端子には電流を注入しない代わ
りに、逆方向電圧を印加すればより光吸収を強く生じさ
せることができ、さらに高い消光比及び低クロストーク
特性を得ることができる。In the optical amplification type gate circuit shown in FIGS. 1 to 5, a current is injected into the upper electrode of the upper second cladding layer to be gate-outputted, but a terminal on the so-called light-absorbing side which does not output a gate. If a reverse voltage is applied instead of injecting a current into the device, more light absorption can be generated, and a higher extinction ratio and low crosstalk characteristics can be obtained.
【0063】図1〜図5に示した光増幅型ゲート回路に
おいて、図示しないInP(p)上部第1クラッド層
(厚さ約70nm)9とInP(p)上部第2クラッド
層(厚さ1.3〜3.5μm)10との間にはエッチス
トップ層(InGaAsP)を15nm程度形成してお
き、上部第2クラッド層10をリッジ状にエッチングす
る際にエッチストップ層でエッチングが停止するように
構成されている。また活性層8の具体的な組成例として
は、Ga0.27In0.73As0.5 P0.43を用い、波長1.
55μm帯として動作させることができる。またコンタ
クト層11の具体的な組成例としてP+ −In0.53Ga
0.47As(1019)のCドープを用いる。In the optical amplification type gate circuit shown in FIGS. 1 to 5, the InP (p) upper first cladding layer (not shown) (not shown) 9 and the InP (p) upper second cladding layer (not shown) An etch stop layer (InGaAsP) of about 15 nm is formed between the upper second clad layer 10 and the upper second clad layer 10 in a ridge shape so that the etching is stopped at the etch stop layer. Is configured. As a specific composition example of the active layer 8, Ga 0.27 In 0.73 As 0.5 P 0.43 is used, and the wavelength is 1.
It can be operated as a 55 μm band. As a specific composition example of the contact layer 11, P + -In 0.53 Ga
C doping of 0.47 As (10 19 ) is used.
【0064】以上において、本発明によれば、 (1) 一つの基板上に光増幅・光分岐・光増幅部と光増幅
(あるいは光吸収)・光分岐・光吸収部を設けることに
より、一つの入力端に入射した信号光を二つの出力端の
いずれかに高速で切り換えて出力させることができる光
増幅型ゲート回路を実現することができる。As described above, according to the present invention, (1) by providing an optical amplification / optical branching / optical amplification section and an optical amplification (or optical absorption) / optical branching / optical absorption section on one substrate, It is possible to realize an optical amplification type gate circuit that can switch the signal light incident on one input terminal to one of the two output terminals and output the signal light at high speed.
【0065】(2) 本光増幅型ゲート回路は小型サイズで
モノリシック構造に実現することができる。(2) The present optical amplification type gate circuit can be realized with a small size and a monolithic structure.
【0066】(3) 二つの出力端の消光比を高くとること
ができ、クロストーク特性を低くすることができる。(3) The extinction ratio of the two output terminals can be increased, and the crosstalk characteristics can be reduced.
【0067】(4) モノリシック状に一体に構成されてい
るので、光部品間の接続損失は極めて小さい。(4) The connection loss between the optical components is extremely small because they are monolithically integrated.
【0068】(5) スポットサイズ変換部と分岐部とをテ
ーパ状構造とすることにより、本光増幅型ゲート回路の
入力端に入射した信号光を活性層内に効率よく結合して
伝搬させ、その後効率よく分岐して二つの方向に伝搬さ
せることができる。(5) By making the spot size conversion section and the branch section have a tapered structure, the signal light incident on the input terminal of the present optical amplification type gate circuit is efficiently coupled and propagated in the active layer, Thereafter, the light can be efficiently branched and propagated in two directions.
【0069】(6) 本光増幅型ゲート回路を用いれば、1
×2型、2×2型、1×4型、1×6型等のN×M型
(N≧1、M≧2)光ゲートスイッチや波長選択型フィ
ルタ、Add/Drop機能付き波長選択フィルタ等を
小型、高性能に実現できる。(6) If this optical amplification type gate circuit is used,
N × M type (N ≧ 1, M ≧ 2) optical gate switch such as × 2 type, 2 × 2 type, 1 × 4 type, 1 × 6 type, wavelength selective filter, wavelength selective filter with Add / Drop function Etc. can be realized with small size and high performance.
【0070】(7) 一体化部品であるので、従来のような
組立て実装コストを大幅に低減することができる。(7) Since it is an integrated part, the cost of assembly and mounting as in the conventional case can be greatly reduced.
【0071】(8) 信号光を増幅した後で2分岐し、一方
には光増幅させ、他方には光吸収させながら伝搬させる
光デバイスをモノリシックに一体化した構成としたり、
信号光を分岐しながら一方には光増幅させ、他方には光
吸収させながら伝搬させる光デバイスをモノリシックに
一体化構成とする光デバイスが得られる。この光デバイ
スは、従来のような分岐部品、増幅部品等の単機能の部
品の組み合わせではなく、複数の機能を有する光デバイ
スがモノリシック状に一体的に構成したものである。(8) After amplifying the signal light, it is branched into two, one is optically amplified, and the other is a monolithically integrated optical device that propagates while absorbing light.
An optical device having a monolithically integrated optical device for propagating signal light while amplifying it and splitting the signal light while absorbing the other light is obtained. This optical device is not a combination of conventional single-function components such as a branching component and an amplification component, but an optical device having a plurality of functions integrally formed in a monolithic manner.
【0072】(9) 結晶成長はInP(n+ )基板上に、
InP(n)下部クラッド層7、InGaAsP活性層
8、InP(p)上部第1クラッド層9、InGaAs
Pエッチストップ層(図示せず)、InP(p)上部第
2クラッド層10、InGaAsPコンタクト層11を
順次結晶成長させる。ドライエッチングによりコンタク
ト層11と上部第2クラッド層10とをリッジ状に加工
する。ついでSiO2 層17、ポリイミド膜16を形成
する。その後電極パターンを形成することによって、光
増幅型ゲート回路を作ることができる。簡易プロセスで
あるため、低コスト化が図れる。(9) The crystal is grown on an InP (n + ) substrate.
InP (n) lower cladding layer 7, InGaAsP active layer 8, InP (p) upper first cladding layer 9, InGaAs
A P-etch stop layer (not shown), an InP (p) upper second cladding layer 10, and an InGaAsP contact layer 11 are sequentially crystal-grown. The contact layer 11 and the upper second cladding layer 10 are processed into a ridge shape by dry etching. Next, an SiO 2 layer 17 and a polyimide film 16 are formed. Thereafter, by forming an electrode pattern, an optical amplification type gate circuit can be produced. Since it is a simple process, cost reduction can be achieved.
【0073】(10)信号光の伝搬する活性層8がスラブで
構成され、その上下に低屈折率の上部第1クラッド層と
下部クラッド層とがスラブ状に形成されているので、リ
ッジ状上部第2クラッド層の曲線パターンや不連続パタ
ーンで信号光の伝搬経路がガイドされても活性層8内の
信号光は比較的スムーズに伝搬し、かつ、不要な散乱素
質がないので、高利得な光デバイスが得られる。(10) Since the active layer 8 through which the signal light propagates is made of a slab, and the upper first clad layer and the lower clad layer having a low refractive index are formed above and below the slab, the ridge-shaped upper clad layer is formed. Even if the propagation path of the signal light is guided by the curved pattern or the discontinuous pattern of the second cladding layer, the signal light in the active layer 8 propagates relatively smoothly and has no unnecessary scattering properties, so that a high gain is obtained. An optical device is obtained.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
【0075】低コスト、低損失で高速の光増幅型ゲート
回路及びそれを用いた光ゲート型スイッチ並びに波長選
択フィルタの提供を実現することができる。It is possible to provide a low-cost, low-loss, high-speed optical amplification type gate circuit, an optical gate type switch using the same, and a wavelength selection filter.
【図1】(a)は本発明の光増幅型ゲート回路の一実施
の形態を示す信号光入力側の断面図、(b)は上面図、
(c)は(a)のA−A線断面図、(d)は(b)のB
−B線断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view on the signal light input side showing one embodiment of an optical amplification type gate circuit of the present invention, FIG. 1B is a top view,
(C) is a sectional view taken along the line AA of (a), and (d) is a sectional view of B of (b).
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B.
【図2】(a)は本発明の光増幅型ゲート回路の他の実
施の形態を示す信号光入力側の断面図、(b)は上面
図、(c)は(a)のC−C線断面図、(d)は(b)
のD−D線断面図である。2A is a cross-sectional view on the signal light input side showing another embodiment of the optical amplification type gate circuit according to the present invention, FIG. 2B is a top view, and FIG. 2C is CC in FIG. Line cross-sectional view, (d) is (b)
FIG. 4 is a sectional view taken along line DD of FIG.
【図3】本発明の光増幅型ゲート回路の他の実施の形態
を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the light amplification type gate circuit of the present invention.
【図4】(a)は本発明の光増幅型ゲート回路の他の実
施の形態を示す信号光入力側の断面図、(b)は上面
図、(c)は(a)のE−E線断面図、(d)は(b)
のF−F線断面図である。4A is a cross-sectional view on the signal light input side showing another embodiment of the optical amplification type gate circuit of the present invention, FIG. 4B is a top view, and FIG. 4C is EE in FIG. Line cross-sectional view, (d) is (b)
FIG. 4 is a sectional view taken along line FF of FIG.
【図5】(a)は本発明の光増幅型ゲート回路の他の実
施の形態を示す信号光入力側の断面図、(b)は上面
図、(c)は(a)のG−G線断面図、(d)は(b)
のH−H線断面図である。5A is a sectional view on the signal light input side showing another embodiment of the optical amplification type gate circuit of the present invention, FIG. 5B is a top view, and FIG. 5C is GG in FIG. Line cross-sectional view, (d) is (b)
FIG. 3 is a sectional view taken along line HH of FIG.
【図6】本発明の光増幅型ゲート回路を用いた光ゲート
型スイッチの一実施の形態を示すブロック図であり、
(a)は1×2型光ゲートスイッチを示し、(b)は2
×2型光ゲートスイッチを示している。FIG. 6 is a block diagram showing one embodiment of an optical gate type switch using the optical amplification type gate circuit of the present invention;
(A) shows a 1 × 2 type optical gate switch, and (b) shows a 2 × 2 type optical gate switch.
A × 2 type optical gate switch is shown.
【図7】本発明の光増幅型ゲート回路を用いた波長選択
フィルタのブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a wavelength selection filter using the optical amplification type gate circuit of the present invention.
【図8】マトリクス光スイッチを構成する光スイッチの
従来例である。FIG. 8 is a conventional example of an optical switch constituting a matrix optical switch.
6 InP(n+ )基板 7 InP(n)下部クラッド層 8 InGaAsP活性層 9 スラブ状のInP(p)上部第1クラッド層 10−1、10−2、10−3 上部第2クラッド層 12−1、12−2、12−3 上面電極 13 下面電極 18−1、8−2 スポットサイズ変換部(テーパ部) 19 分岐部Reference Signs List 6 InP (n + ) substrate 7 InP (n) lower cladding layer 8 InGaAsP active layer 9 Slab-shaped InP (p) upper first cladding layer 10-1, 10-2, 10-3 upper second cladding layer 12- 1, 12-2, 12-3 Upper electrode 13 Lower electrode 18-1, 8-2 Spot size converter (taper) 19 Branch
Claims (10)
性層及び上部第1クラッド層が順次形成され、上部第1
クラッド層の上に略矩形断面形状の上部第2クラッド層
が上記基板の一端から他端に向かって少なくとも二股に
分岐するように形成され、上部第2クラッド層の側面及
び上部第1クラッド層の露出した上面が酸化層及びポリ
マ膜で覆われ、上部第2クラッド層が上部第1クラッド
層上にコンタクト層を介して上面電極が少なくとも二つ
形成され、該上面電極と基板下面に形成された下面電極
との間にそれぞれ別々に電流が注入され、上部第2クラ
ッド層の一端から信号が入射され、分岐側の上部第2ク
ラッド層のいずれかから増幅された信号光が出力するよ
うにしたことを特徴とする光増幅型ゲート回路。A slab-shaped lower cladding layer, an active layer and an upper first cladding layer are sequentially formed on a substrate.
An upper second clad layer having a substantially rectangular cross-sectional shape is formed on the clad layer so as to be branched into at least two branches from one end to the other end of the substrate, and the side surfaces of the upper second clad layer and the upper first clad layer are formed. The exposed upper surface was covered with an oxide layer and a polymer film, and the upper second cladding layer was formed on the upper first cladding layer with at least two upper electrodes via a contact layer, and formed on the upper electrode and the lower surface of the substrate. Currents are separately injected between the lower electrode and the lower electrode, a signal is input from one end of the upper second cladding layer, and an amplified signal light is output from one of the upper second cladding layers on the branch side. An optical amplification type gate circuit characterized by the above-mentioned.
コーティング層が形成されている請求項1に記載の光増
幅型ゲート回路。2. The optical amplification type gate circuit according to claim 1, wherein a non-reflection coating layer is formed on an incident end face and an output end face of the signal light.
選択は、分岐側の上部第2クラッド層の上側の上面電極
のいずれかの電極に電流を注入するかによって制御する
ようにした請求項1または2に記載の光増幅型ゲート回
路。3. The selection of an output terminal for outputting the amplified signal light is controlled by injecting a current into one of the upper surface electrodes on the upper side of the upper second cladding layer on the branch side. Item 3. An optical amplification type gate circuit according to item 1 or 2.
向かって幅はテーパ状に細く形成されている請求項1か
ら3のいずれかに記載の光増幅型ゲート回路。4. The optical amplification type gate circuit according to claim 1, wherein the upper second cladding layer is formed so as to have a tapered width toward one end and the other end.
ターンを含むように他端までパターン化されている請求
項1から4のいずれかに記載の光増幅型ゲート回路。5. The optical amplification type gate circuit according to claim 1, wherein the branch side of the upper second cladding layer is patterned to the other end so as to include a curved pattern.
で配置された二つのテーパ状に形成され、他端側に接近
するにしたがって放射状に広がるように形成されている
請求項1から5のいずれかに記載の光増幅型ゲート回
路。6. One end of the upper second cladding layer is formed in two tapered shapes arranged at a narrow interval, and is formed so as to expand radially toward the other end. The optical amplification type gate circuit according to any one of the above.
に、屈折率が上記下部クラッド層の屈折率と上記活性層
の屈折率との間の値を有するスラブ状のバッファ層を設
けた請求項1から6のいずれかに記載の光増幅型ゲート
回路。7. A slab-shaped buffer layer having a refractive index between the lower clad layer and the active layer having a refractive index between the refractive index of the lower clad layer and the refractive index of the active layer. The optical amplification type gate circuit according to claim 1.
ら10°の角度だけ斜めに形成されている請求項1から
7のいずれかに記載の光増幅型ゲート回路。8. The optical amplification type gate circuit according to claim 1, wherein the incident end face and the output end face of the signal light are formed obliquely at an angle of 2 ° to 10 °.
幅型ゲート回路を用いたN入力M出力(N≧1、M≧
2)の光増幅型ゲート回路。9. An N-input M-output (N ≧ 1, M ≧ 1) using the optical amplification type gate circuit according to any one of claims 1 to 8.
2) The optical amplification type gate circuit.
増幅型ゲート回路を用いたAdd/Drop機能付きの
波長選択フィルタ。10. A wavelength selection filter having an Add / Drop function using the optical amplification type gate circuit according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11012102A JP2000214497A (en) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | Light amplifying gate circuit and optical gate switch and wavelength selective filter which use the circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11012102A JP2000214497A (en) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | Light amplifying gate circuit and optical gate switch and wavelength selective filter which use the circuit |
Publications (1)
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JP2000214497A true JP2000214497A (en) | 2000-08-04 |
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JP11012102A Pending JP2000214497A (en) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | Light amplifying gate circuit and optical gate switch and wavelength selective filter which use the circuit |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2000214497A (en) |
-
1999
- 1999-01-20 JP JP11012102A patent/JP2000214497A/en active Pending
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