JP2004264631A - Optical switch - Google Patents

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JP2004264631A
JP2004264631A JP2003055313A JP2003055313A JP2004264631A JP 2004264631 A JP2004264631 A JP 2004264631A JP 2003055313 A JP2003055313 A JP 2003055313A JP 2003055313 A JP2003055313 A JP 2003055313A JP 2004264631 A JP2004264631 A JP 2004264631A
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Shinji Iio
晋司 飯尾
Masayuki Suehiro
雅幸 末広
Yoshiyuki Asano
義之 浅野
Shinichi Nakajima
眞一 中島
Akira Miura
明 三浦
Takeshi Yagihara
剛 八木原
Shinji Kobayashi
信治 小林
Sadaji Oka
貞治 岡
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an optical switch capable of reducing crosstalk. <P>SOLUTION: In the optical switch switching transmission pathways of an optical signal by a change in refractive index, an optical waveguide layer in which optical waveguides wherein the optical signal is made incident from one direction and branched on its way into two signals to be emitted are formed and light absorbing bodies formed at parts other than the parts where the optical waveguides are formed are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
本発明は、屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチに関し、特にクロストークを低減することが可能な光スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
現在の通信ネットワークであるLAN(Local Area Network)やWAN(Wide Area Network)等では、通常電気信号をもって情報を伝送する通信方式となっている。
【0003】
光信号をもって情報を伝送する通信方法は大量のデータを伝送する基幹ネットワークやその他一部のネットワークで用いられているだけである。また、これらのネットワークは”point to point”の通信であり、”フォトニックネットワーク”と言える通信網までは発達していないのが現状である。
【0004】
このような”フォトニックネットワーク”を実現するためには、電気信号の送信先を切り換えるルータやスイッチングハブ等といった装置と同様の機能を有する”光ルータ”や”光スイッチングハブ”等が必要になる。
【0005】
また、このような装置では高速に伝送経路を切り換える光スイッチが必要になり、ニオブ酸リチウムやPLZT(Lead Lanthanum Zirconate Titanate)等の強誘電体を用いたものや、半導体に光路導波路を形成し半導体中にキャリアを注入して屈折率を変化させ光信号の伝送経路を切り換えるものが存在する。
【0006】
さらに、最近では平面ガラス光導波路上に集積したヒーターで発熱させ、当該ヒータが形成され部分の屈折率を変化させることにより、スイッチング動作を行わせるものもある。
【0007】
そして、従来の半導体に光路導波路を形成し半導体中にキャリアを注入して屈折率を変化させ光信号の伝送経路を切り換える光スイッチに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【0008】
【特許文献1】
特開平6−059294号公報
【特許文献2】
特開平6−130236号公報
【非特許文献1】
「2x2 Optical Waveguide Switch with Bow−Tie Electrode Based on Carrier−Injection Total Internal Reflection in SiGe Alloy」, Baojun Li and Soo−Jin Chua, p206−p208, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.13, NO.3, MARCH 2001
【0009】
図5及び図6はこのような従来の光スイッチの一例を示す平面図及び断面図である。図5において1は”X字状”の光導波路を有する光導波路層、2及び3はキャリアを注入するための1対の電極である。
【0010】
図5において光導波路層1上には”X字状”の光導波路が形成され、図5中”CP01”に示すような”X字状”の光導波路の交差部分には長方形状の電極2が形成される。また、”X字状”の光導波路の交差部分の近傍であって電極2に並行して長方形状の電極3が形成される。
【0011】
一方、図6は図5中”A−A’”における断面図であり、図6において1、”WG01”及び”WG02”は図5と同一符号を付してあり、4はクラッド層、5は基板である。
【0012】
基板5上にはクラッド層4及び光導波路層1が順次形成され、光導波路層1には図6中”WG01”及び”WG02”に示すような”X字状”の光導波路が形成される。また、光導波路層1に形成される光導波路はリッジ型の光導波路となっており、例えば、図6中”PS01”に示すように光信号は分布して伝播する。
【0013】
ここで、図5に示す従来例の動作を図6を参照しながら説明する。光スイッチが”OFF”の場合、電極2及び電極3には電流が供給されない。
【0014】
このため、図5中”CP01”に示す”X字状”の光導波路の交差部分の屈折率の変化は生じないため、例えば、図5中”PI01”に示す入射端から入射した光信号は交差部分を直進して図5中”PO01”に示す出射端から出射される。
【0015】
一方、光スイッチが”ON”の場合、電極2から電子が注入され、電極3からは正孔が注入され、このため、前記交差部分にはキャリア(電子、正孔)が注入される。
【0016】
このため、プラズマ効果によって図5中”CP01”に示す”X字状”の光導波路の交差部分の屈折率が低くなるように変化するため、例えば、図5中”PI01”に示す入射端から入射した光信号は図5中”CP01”に示す交差部分に生じた低屈折率部分で全反射されて図5中”PO02”に示す出射端から出射される。
【0017】
この結果、電極に電流を供給して”X字状”の光導波路の交差部分にキャリア(電子、正孔)を注入して交差部分の屈折率を制御することにより、光信号の出射される位置を制御、言い換えれば、光信号の伝播経路を切り換えることが可能になる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図5及び図6に示す従来例では、シミュレーション等によって光信号の経路を調べた場合、光スイッチの”ON/OFF”動作によって光信号が伝播する光導波路が切り替わっているものの、光スイッチの”ON”若しくは”OFF”に関わり無く光導波路以外の部分に光信号の一部が漏れ出してしまうと言った問題点があった。
【0019】
このような問題点の原因としては2つ以上の光導波路が交差する部分では、光導波路の形状が著しく変化するため、光の導波モードが変化し、反射や散乱を起こすためであると推察される。
【0020】
すなわち、複数の光導波路が交差する光スイッチでは多少の差はあれ反射や散乱に起因する光の漏れが存在することになる。
【0021】
このような、光の漏れは図5に示すような光スイッチの構成では、光導波路以外の部分に漏れ出した光は図5中”PO01”及び”PO02”に示す出射端に到達しにくいので、光の漏れによる影響は少ない。
【0022】
但し、図7に示すように図5に示すような光スイッチを集積した場合には、光導波路以外の部分に漏れ出した光が再び別の光導波路に流れ込んで(結合して)しまう可能性が高くなる。
【0023】
図7は図5に示すような光スイッチを集積した光スイッチの平面図である。図7において6は”X字状”の光導波路を有し、それらの出射端側の光導波路の途中から異なる角度で分岐する”y字状”の光導波路をそれぞれ有する光導波路層である。
【0024】
但し、図7においてはキャリアを注入するための電極対が、図7中”CP11”に示す光導波路の交差部分、図7中”BP11”及び”BP12”に示す出射端側の光導波路の分岐部分にそれぞれ必要であるが、図7においてはその記載は省略している。
【0025】
ここで、図7に示す従来例の動作を簡単に説明する。例えば、図7中”PI11”に示す入射端から入射された光信号は図7中”CP11”に示す交差部分にキャリアが注入され屈折率が低くなっていれば(”ON”状態)、図7中”BP11”に示す分岐部分に向かって反射され、さらに、図7中”BP11”に示す示す分岐部分にキャリアが注入され屈折率が低くなっていれば(”ON”状態)、図7中”BP11”に示す分岐部分で更に反射されて図7中”PO12”に示す出射端から出射される。
【0026】
また、例えば、図7中”PI11”に示す入射端から入射された光信号は図7中”CP11”に示す交差部分にキャリアが注入されていなければ(”OFF”状態)、図7中”BP12”に示す分岐部分に向かって直進し、さらに、図7中”BP12”に示す示す分岐部分にキャリアが注入されていなければ(”OFF”状態)、更に直進して図7中”PO14”に示す出射端から出射される。
【0027】
すなわち、図7中”CP11”に示す交差部分、図7中”BP11”及び”BP12”に示す分岐部分へのキャリアの注入を制御することにより、図7中”PI11”に示す入射端から入射された光信号を、図7中”PO11”、”PO12”、”PO13”若しくは”PO14”に示す出射端の何れかから出射させることが可能になる。
【0028】
ここで、図7中”LK11”に示すように図7中”CP11”に示す交差部分で光導波路以外の部分で漏れ出した光は図7中”WG13”若しくは”WG14”に示すような光導波路に流れ込んで(結合して)しまう可能性が高くなる。
【0029】
例えば、スイッチングにより図7中”PO14”に示す出射端から光信号を出射させるように制御した場合であっても、図7中”PO12”若しくは”PO13”に示す出射端からも光信号が出射されてしまう、言い換えれば、クロストークが生じてしまうことになる。
従って本発明が解決しようとする課題は、クロストークを低減することが可能な光スイッチを実現することにある。
【0030】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチにおいて、
前記光信号が一方から入射され途中で2つに分岐して出射される光導波路が形成された光導波路層と、前記光導波路以外の部分に形成された光吸収体とを備えたことにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0031】
請求項2記載の発明は、
請求項1記載の発明である光スイッチにおいて、
半導体基板と、この半導体基板上に形成されたクラッド層と、このクラッド層上に形成された前記光導波路層と、前記光導波路の分岐部分にキャリアを注入する1対の電極とを備えたことにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0032】
請求項3記載の発明は、
請求項1記載の発明である光スイッチにおいて、
強誘電体で形成された前記光導波路層と、前記光導波路に電界を印加して光の位相を半波長分ずらす1対の電極とを備えたことにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0033】
請求項4記載の発明は、
請求項1記載の発明である光スイッチにおいて、
ガラスで形成された前記光導波路層と、前記光導波路に熱を印加して光の位相を半波長分ずらすヒーターとを備えたことにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0034】
請求項5記載の発明は、
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光吸収体が、
前記光導波路層内の光導波路以外の部分に形成されたことにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0035】
請求項6記載の発明は、
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光吸収体が、
前記光導波路層上の光導波路以外の部分に形成されたことにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0036】
請求項7記載の発明は、
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光吸収体が、
前記光導波路層内の光導波路以外の部分、且つ、前記光導波路層上の光導波路以外の部分に形成されたことにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0037】
請求項8記載の発明は、
請求項2記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光吸収体が、
前記光導波路を構成する半導体よりもエネルギーバンド幅の小さい素材であることにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0038】
請求項9記載の発明は、
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光吸収体を、
前記光導波路層をエッチングした後に堆積させたことにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0039】
請求項10記載の発明は、
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光吸収体を、
前記光導波路層に拡散、若しくは、イオン注入により形成させたことにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0040】
請求項11記載の発明は、
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光導波路層が、
2本の直線の光導波路が交差した光導波路を有することにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0041】
請求項12記載の発明は、
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光導波路層が、
1本の直線の光導波路の途中から異なる角度で分岐する光導波路を有することにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1及び図2は本発明に係る光スイッチの一実施例を示す平面図及び断面図である。
【0043】
図1において7は”X字状”の光導波路を有し、それらの出射端側の光導波路の途中から異なる角度で分岐する”y字状”の光導波路をそれぞれ有する光導波路層、8,9,10,11及び12は光導波路を構成する半導体よりもエネルギーバンド幅の小さい素材で構成される光吸収体である。
【0044】
図1において光導波路層7上にはX字状”の光導波路を有し、それらの出射端側の光導波路の途中から異なる角度で分岐する”y字状”の光導波路がそれぞれ形成される。また、光導波路層7内の前記光導波路以外の部分であって2つの入射端に挟まれる部分以外には光吸収体8,9,10,11及び12がそれぞれ形成される。
【0045】
但し、図1においてはキャリアを注入するための電極対が、図1中”CP21”に示す光導波路の交差部分、図1中”BP21”及び”BP22”に示す出射端側の光導波路の分岐部分にそれぞれ必要であるが、図1においてはその記載は省略している。
【0046】
一方、図2は図1中”B−B’”における断面図であり、図2において7、”WG21”及び”WG22”は図1と同一符号を付してあり、13はクラッド層、14は基板である。
【0047】
基板14上にはクラッド層13及び光導波路層7が順次形成され、光導波路層7内には図2中”WG21”及び”WG22”に示すような光導波路が形成される。また、光導波路層7に形成される光導波路はリッジ型の光導波路となっており、例えば、図2中”PS21”に示すように光信号は分布して伝播する。
【0048】
また、光導波路層7内であって図2中”WG21”及び”WG22”に示す光導波路以外の部分には光吸収体8,9及び12がそれぞれ形成される。
【0049】
ここで、図1及び図2に示す実施例の動作を説明する。例えば、図1中”PI21”に示す入射端から入射された光信号は図1中”CP21”に示す交差部分にキャリアが注入され屈折率が低くなっていれば(”ON”状態)、図1中”BP21”に示す分岐部分に向かって反射され、さらに、図1中”BP21”に示す示す分岐部分にキャリアが注入され屈折率が低くなっていれば(”ON”状態)、図1中”BP21”に示す分岐部分で更に反射されて図1中”PO22”に示す出射端から出射される。
【0050】
また、例えば、図1中”PI21”に示す入射端から入射された光信号は図1中”CP21”に示す交差部分にキャリアが注入されていなければ(”OFF”状態)、図1中”BP22”に示す分岐部分に向かって直進し、さらに、図1中”BP22”に示す示す分岐部分にキャリアが注入されていなければ(”OFF”状態)、更に直進して図1中”PO24”に示す出射端から出射される。
【0051】
すなわち、図1中”CP21”に示す交差部分、図1中”BP21”及び”BP22”に示す分岐部分へのキャリアの注入を制御することにより、図1中”PI21”に示す入射端から入射された光信号を、図1中”PO21”、”PO22”、”PO23”若しくは”PO24”に示す出射端の何れかから出射させることが可能になる。
【0052】
この状態で、図1中”LK21”に示すように図1中”CP21”に示す交差部分で光導波路以外の部分で光が漏れ出した場合であっても、光吸収体12によって当該漏れ出した光は吸収されることになるので、図7に示す従来例のように、図1中”WG23”若しくは”WG24”に示すような光導波路に流れ込んで(結合して)しまうことを防止できる。言い換えれば、クロストークを低減することが可能になる。
【0053】
この結果、光導波路の交差部分若しくは分岐部分における反射や散乱に起因して漏れ出す光を吸収する光吸収体を光導波路層7内の光導波路以外の部分であって2つの入射端に挟まれる部分以外に形成することにより、クロストークを低減することが可能になる。
【0054】
なお、図1に示す実施例では、光吸収体8〜12を光導波路層7内に形成しているが、光導波路層7上の光導波路以外の部分であって2つの入射端に挟まれる部分以外に形成しても構わない。
【0055】
図3はこのような本発明に係る光スイッチの他の実施例を示す断面図である。但し、平面図に関しては図1に示す実施例と同様であるので記載及び説明は省略する。
【0056】
図3において7,13及び14は図2と同一符号を付してあり、15,16及び17は光吸収体である。
【0057】
基板14上にはクラッド層13及び光導波路層7が順次形成され、光導波路層7内には図3中”WG31”及び”WG32”に示すような光導波路が形成される。また、光導波路層7に形成される光導波路はリッジ型の光導波路となっており、例えば、図3中”PS31”に示すように光信号は分布して伝播する。
【0058】
また、光導波路層7上であって図3中”WG31”及び”WG32”に示す光導波路以外の部分には光吸収体15,16及び17がそれぞれ形成される。
【0059】
この場合、図1中”LK21”に示すように図1中”CP21”に示す交差部分で光導波路以外の部分で光が漏れ出した場合であっても、光吸収体16によって当該漏れ出した光は吸収されることになるので、図7に示す従来例のように、図1中”WG23”若しくは”WG24”に示すような光導波路に流れ込んで(結合して)しまうことを防止できる。言い換えれば、クロストークを低減することが可能になる。
【0060】
また、図3に示す構成は光吸収体の吸収係数が同程度であれば図1及び図2に示す構成と比較してクロストークの低減効果は低いものの製作が容易になると言った効果を奏する。
【0061】
また、図2に示す構成と図3に示す構成を併せ持つようにしても構わない。図4はこのような本発明に係る光スイッチの他の実施例を示す断面図である。但し、平面図に関しては図1に示す実施例と同様であるので記載及び説明は省略する。
【0062】
図4において7,8,9,12,13及び14は図2と同一符号を付してあり、15,16及び17は図3と同一符号を付してある。
【0063】
基板14上にはクラッド層13及び光導波路層7が順次形成され、光導波路層7内には図4中”WG41”及び”WG42”に示すような光導波路が形成される。また、光導波路層7に形成される光導波路はリッジ型の光導波路となっており、例えば、図4中”PS41”に示すように光信号は分布して伝播する。
【0064】
また、光導波路層7内であって図4中”WG41”及び”WG42”に示す光導波路以外の部分には光吸収体8,9及び12がそれぞれ形成され、光吸収体8,9及び12の上には光吸収体15,17及び16がそれぞれ形成される。
【0065】
この場合も、図1中”LK21”に示すように図1中”CP21”に示す交差部分で光導波路以外の部分で光が漏れ出した場合であっても、光吸収体12及び光吸収体16によって当該漏れ出した光は吸収されることになるので、図7に示す従来例のように、図1中”WG23”若しくは”WG24”に示すような光導波路に流れ込んで(結合して)しまうことを防止できる。言い換えれば、クロストークを低減することが可能になる。
【0066】
また、図1に示す実施例では、光導波路層7の光導波路以外の部分であって2つの入射端に挟まれる部分には光吸収体を形成していないが、勿論当該2つの入射端に挟まれる部分にも光吸収体を形成する構成であっても構わない。
【0067】
また、図1、図2、図3及び図4に示す実施例では、光吸収体として光導波路を構成する半導体よりもエネルギーバンド幅の小さい素材を例示してるが、具体的には、波長が”1.5μm”の光で、光導波路がInPの場合にはInGaAs等を光吸収体として用いることができる。
【0068】
また、光導波路がガラスやニオブ酸リチウム等の素材の場合には、クロム等の金属、若しくは、当該金属のフィラー(粉末)を含有する有機膜、樹脂等を光吸収体として用いることができる。
【0069】
また、光吸収体の形成方法としては光導波路層をエッチングした後に光吸収体を堆積させても、光導波路層に拡散、若しくは、イオン注入により光吸収体を形成させても構わない。
【0070】
また、図1に示す実施例では光導波路層に”X字状”の光導波路を有し、それらの出射端側の光導波路の途中から異なる角度で分岐する”y字状”の光導波路を形成する構成となっているが、光信号が一方から入射され途中で2つに分岐して出射される光導波路を形成する構成であれば構わない。
【0071】
また、単純に、”X字状”、言い換えれば、2本の直線の光導波路が交差した形状の光導波路を形成する構成であっても構わない。
【0072】
また、勿論、出射用の光導波路を2つ有する光導波路でれば”y字状”であっても、その他の形状であっても構わない。ここで、”y字状”の光導波路とは、1本の直線の光導波路の途中から異なる角度で分岐する形状である。
【0073】
さらに、図1に示す実施例にように、”X字状”と”y字状”とを組み合わせた形状の光導波路であっても構わない。
【0074】
また、図1等に示す実施例ではキャリア注入による屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチを例示しているが、屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える平面光導波路型の光スイッチであれば、電気光学効果を用いた光スイッチであっても、熱を用いた光スイッチであっても構わない。
【0075】
例えば、前者としては、ニオブ酸リチウム等の強誘電体を用いて、光導波路に電界を印加して、当該電界が印加された光導波路の屈折率を変化(屈折率を下げて光の位相を半波長ずらす)させることにより、光信号の伝送経路を切り換えるものである。
【0076】
例えば、後者としては、ガラスを用いて入力側及び出力側に50%方向性結部分を有するマッハツェンダー構造を形成し、入力側方向性結合部分の後段で2つに分岐された光導波路の一方或いは両方の上にヒーターを設けてある。
【0077】
ここで、当該ヒーターにより熱を光導波路に供給することにより、熱を供給された光導波路の屈折率を変化(屈折率を高くして光の位相を半波長分遅延させる)させることにより、出力側の方向性結合部分で光信号の伝送経路を切り換えるものである。
【0078】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11及び請求項12の発明によれば、光導波路の交差部分若しくは分岐部分における反射や散乱に起因して漏れ出す光を吸収する光吸収体を光導波路層内、若しくは、光導波路層上、或いは、光導波路層内及び光導波路層上の光導波路以外の部分に形成することにより、クロストークを低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光スイッチの一実施例を示す平面図である。
【図2】本発明に係る光スイッチの一実施例を示す断面図である。
【図3】本発明に係る光スイッチの他の実施例を示す断面図である。
【図4】本発明に係る光スイッチの他の実施例を示す断面図である。
【図5】従来の光スイッチの一例を示す平面図である。
【図6】従来の光スイッチの一例を示す断面図である。
【図7】図5に示すような光スイッチを集積した光スイッチの平面図である。
【符号の説明】
1,6,7 光導波路層
2,3 電極
4,13 クラッド層
5,14 基板
8,9,10,11,12,15,16,17 光吸収体
[0001]
The present invention relates to an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index, and more particularly to an optical switch that can reduce crosstalk.
[0002]
[Prior art]
Current communication networks such as a LAN (Local Area Network) and a WAN (Wide Area Network) generally use a communication method of transmitting information using electric signals.
[0003]
Communication methods for transmitting information using optical signals are only used in backbone networks for transmitting large amounts of data and some other networks. In addition, these networks are “point to point” communications, and at present the communication networks that can be called “photonic networks” have not been developed.
[0004]
In order to realize such a “photonic network”, an “optical router” or “optical switching hub” having the same function as a device such as a router or a switching hub for switching a transmission destination of an electric signal is required. .
[0005]
Further, such a device requires an optical switch for switching a transmission path at high speed, and a device using a ferroelectric material such as lithium niobate or PLZT (Lead Lanthanum Zirconate Titanate) or a semiconductor using an optical path waveguide is formed. There is a type in which a carrier is injected into a semiconductor to change a refractive index to switch a transmission path of an optical signal.
[0006]
Further, recently, there is a type in which a switching operation is performed by generating heat with a heater integrated on a flat glass optical waveguide and changing a refractive index of a portion where the heater is formed.
[0007]
There are the following prior art documents relating to an optical switch in which an optical path waveguide is formed in a conventional semiconductor and a carrier is injected into the semiconductor to change a refractive index to switch a transmission path of an optical signal.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-6-059294 [Patent Document 2]
JP-A-6-130236 [Non-Patent Document 1]
"2x2 Optical Waveguide Switch with Bow-Tie Electrode Based on Carrier-Injection Total Internal Reflection in SiGe Alloy", Baojun Li and Soo-Jin Chua, p206-p208, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 13, NO. 3, MARCH 2001
[0009]
5 and 6 are a plan view and a cross-sectional view showing an example of such a conventional optical switch. In FIG. 5, 1 is an optical waveguide layer having an "X-shaped" optical waveguide, and 2 and 3 are a pair of electrodes for injecting carriers.
[0010]
In FIG. 5, an "X-shaped" optical waveguide is formed on the optical waveguide layer 1, and a rectangular electrode 2 is formed at the intersection of the "X-shaped" optical waveguide as indicated by "CP01" in FIG. Is formed. A rectangular electrode 3 is formed near the intersection of the “X-shaped” optical waveguides and in parallel with the electrode 2.
[0011]
On the other hand, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line “AA ′” in FIG. 5. In FIG. 6, 1, “WG01” and “WG02” have the same reference numerals as in FIG. Is a substrate.
[0012]
A clad layer 4 and an optical waveguide layer 1 are sequentially formed on a substrate 5, and an “X-shaped” optical waveguide such as “WG01” and “WG02” in FIG. 6 is formed on the optical waveguide layer 1. . The optical waveguide formed in the optical waveguide layer 1 is a ridge-type optical waveguide, and an optical signal is distributed and propagated, for example, as indicated by “PS01” in FIG.
[0013]
Here, the operation of the conventional example shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. When the optical switch is “OFF”, no current is supplied to the electrodes 2 and 3.
[0014]
For this reason, since the refractive index does not change at the intersection of the “X-shaped” optical waveguides indicated by “CP01” in FIG. 5, for example, the optical signal incident from the incident end indicated by “PI01” in FIG. The light goes straight through the intersection and is emitted from the emission end indicated by “PO01” in FIG.
[0015]
On the other hand, when the optical switch is "ON", electrons are injected from the electrode 2 and holes are injected from the electrode 3, so that carriers (electrons and holes) are injected into the intersection.
[0016]
For this reason, the refractive index at the intersection of the “X-shaped” optical waveguides indicated by “CP01” in FIG. 5 is changed by the plasma effect so as to decrease. For example, from the incident end indicated by “PI01” in FIG. The incident optical signal is totally reflected by the low refractive index portion generated at the intersection indicated by “CP01” in FIG. 5 and is emitted from the emission end indicated by “PO02” in FIG.
[0017]
As a result, a current is supplied to the electrode to inject carriers (electrons and holes) into the intersection of the "X-shaped" optical waveguides to control the refractive index of the intersection, thereby emitting an optical signal. It is possible to control the position, in other words, switch the propagation path of the optical signal.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional example shown in FIGS. 5 and 6, when the path of the optical signal is examined by simulation or the like, the optical waveguide through which the optical signal propagates is switched by the "ON / OFF" operation of the optical switch. There is a problem that a part of the optical signal leaks out to a portion other than the optical waveguide regardless of the “ON” or “OFF”.
[0019]
It is presumed that the cause of such a problem is that, at a portion where two or more optical waveguides intersect, the shape of the optical waveguide changes significantly, so that the waveguide mode of light changes, causing reflection and scattering. Is done.
[0020]
That is, in an optical switch in which a plurality of optical waveguides intersect, light leakage due to reflection or scattering exists with a slight difference.
[0021]
Such leakage of light in the configuration of the optical switch as shown in FIG. 5 is difficult because light leaked to portions other than the optical waveguide does not reach the emission ends indicated by “PO01” and “PO02” in FIG. The effect of light leakage is small.
[0022]
However, when an optical switch as shown in FIG. 5 is integrated as shown in FIG. 7, there is a possibility that light leaked to a portion other than the optical waveguide flows into another optical waveguide again (coupling). Will be higher.
[0023]
FIG. 7 is a plan view of an optical switch in which the optical switches as shown in FIG. 5 are integrated. In FIG. 7, reference numeral 6 denotes an optical waveguide layer having "X-shaped" optical waveguides and having "y-shaped" optical waveguides branched at different angles from the middle of the optical waveguides on the emission end side.
[0024]
However, in FIG. 7, an electrode pair for injecting carriers is provided at the intersection of the optical waveguides indicated by “CP11” in FIG. 7 and the branch of the optical waveguide on the emission end side indicated by “BP11” and “BP12” in FIG. Although necessary for each part, their description is omitted in FIG.
[0025]
Here, the operation of the conventional example shown in FIG. 7 will be briefly described. For example, if the optical signal incident from the incident end indicated by “PI11” in FIG. 7 has a low refractive index (“ON” state) when carriers are injected into the intersection indicated by “CP11” in FIG. 7 is reflected toward the branch portion indicated by “BP11” in FIG. 7, and further, when the carrier is injected into the branch portion indicated by “BP11” in FIG. 7 and the refractive index decreases (“ON” state), FIG. The light is further reflected by the branch portion indicated by "BP11" in the middle and is emitted from the emission end indicated by "PO12" in FIG.
[0026]
In addition, for example, the optical signal incident from the incident end indicated by “PI11” in FIG. 7 does not have carriers injected into the intersection indicated by “CP11” in FIG. 7 (“OFF” state). Go straight to the branch shown by BP12 ", and if no carrier is injected into the branch shown by" BP12 "in FIG. 7 (" OFF "state), go further straight to" PO14 "in FIG. Are emitted from the emission end shown in FIG.
[0027]
That is, by controlling the injection of carriers into the intersection shown by “CP11” in FIG. 7 and the branch shown by “BP11” and “BP12” in FIG. 7, the light enters from the incidence end shown by “PI11” in FIG. The emitted optical signal can be emitted from any of the emission ends indicated by “PO11”, “PO12”, “PO13” or “PO14” in FIG.
[0028]
Here, as shown by "LK11" in FIG. 7, the light leaked from the portion other than the optical waveguide at the intersection shown by "CP11" in FIG. 7 is the light guide shown by "WG13" or "WG14" in FIG. The possibility of flowing into (coupling with) the wave path increases.
[0029]
For example, even when control is performed such that an optical signal is emitted from the emission end indicated by “PO14” in FIG. 7 by switching, an optical signal is also emitted from the emission end indicated by “PO12” or “PO13” in FIG. In other words, in other words, crosstalk occurs.
Therefore, an object of the present invention is to realize an optical switch capable of reducing crosstalk.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index,
By providing an optical waveguide layer in which an optical waveguide in which the optical signal is incident from one side and branched out in the middle and emitted is formed, and a light absorber formed in a portion other than the optical waveguide, Crosstalk can be reduced.
[0031]
The invention according to claim 2 is
The optical switch according to claim 1,
A semiconductor substrate; a cladding layer formed on the semiconductor substrate; the optical waveguide layer formed on the cladding layer; and a pair of electrodes for injecting carriers into a branch portion of the optical waveguide. Thus, crosstalk can be reduced.
[0032]
The invention according to claim 3 is
The optical switch according to claim 1,
Crosstalk can be reduced by providing the optical waveguide layer formed of a ferroelectric material and a pair of electrodes for applying an electric field to the optical waveguide to shift the phase of light by half a wavelength. Become.
[0033]
The invention according to claim 4 is
The optical switch according to claim 1,
The provision of the optical waveguide layer made of glass and the heater that applies heat to the optical waveguide to shift the phase of light by a half wavelength enables crosstalk to be reduced.
[0034]
The invention according to claim 5 is
In the optical switch according to any one of claims 2 to 4,
The light absorber,
The crosstalk can be reduced by being formed in a portion other than the optical waveguide in the optical waveguide layer.
[0035]
The invention according to claim 6 is
In the optical switch according to any one of claims 2 to 4,
The light absorber,
The crosstalk can be reduced by being formed in a portion other than the optical waveguide on the optical waveguide layer.
[0036]
The invention according to claim 7 is
In the optical switch according to any one of claims 2 to 4,
The light absorber,
The crosstalk can be reduced by being formed in a portion other than the optical waveguide in the optical waveguide layer and in a portion other than the optical waveguide on the optical waveguide layer.
[0037]
The invention according to claim 8 is
The optical switch according to claim 2,
The light absorber,
The crosstalk can be reduced by using a material having a smaller energy bandwidth than the semiconductor constituting the optical waveguide.
[0038]
The invention according to claim 9 is
In the optical switch according to any one of claims 2 to 4,
The light absorber,
By depositing the optical waveguide layer after etching, crosstalk can be reduced.
[0039]
The invention according to claim 10 is
In the optical switch according to any one of claims 2 to 4,
The light absorber,
Crosstalk can be reduced by forming the optical waveguide layer by diffusion or ion implantation.
[0040]
The invention according to claim 11 is
In the optical switch according to any one of claims 2 to 4,
The optical waveguide layer,
By having an optical waveguide in which two straight optical waveguides intersect, crosstalk can be reduced.
[0041]
The invention according to claim 12 is
In the optical switch according to any one of claims 2 to 4,
The optical waveguide layer,
By having an optical waveguide that branches at a different angle from the middle of one straight optical waveguide, crosstalk can be reduced.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are a plan view and a sectional view showing an embodiment of the optical switch according to the present invention.
[0043]
In FIG. 1, reference numeral 7 denotes an "X-shaped" optical waveguide, and optical waveguide layers respectively having "y-shaped" optical waveguides branched at different angles from the middle of the optical waveguides on the emission end side thereof. Reference numerals 9, 10, 11 and 12 are light absorbers made of a material having a smaller energy band width than the semiconductor constituting the optical waveguide.
[0044]
In FIG. 1, an "X-shaped" optical waveguide is provided on the optical waveguide layer 7, and a "y-shaped" optical waveguide is formed which branches at a different angle from the middle of the optical waveguide on the emission end side. Light absorbers 8, 9, 10, 11 and 12 are formed in portions of the optical waveguide layer 7 other than the optical waveguide and other than the portion sandwiched between the two incident ends.
[0045]
However, in FIG. 1, a pair of electrodes for injecting carriers is an intersection of the optical waveguides indicated by “CP21” in FIG. 1 and a branch of the optical waveguide on the emission end side indicated by “BP21” and “BP22” in FIG. Although necessary for each part, the description is omitted in FIG.
[0046]
On the other hand, FIG. 2 is a cross-sectional view along “BB ′” in FIG. 1. In FIG. 2, 7, “WG21” and “WG22” are denoted by the same reference numerals as in FIG. Is a substrate.
[0047]
A cladding layer 13 and an optical waveguide layer 7 are sequentially formed on a substrate 14, and an optical waveguide as shown by "WG21" and "WG22" in FIG. 2 is formed in the optical waveguide layer 7. The optical waveguide formed in the optical waveguide layer 7 is a ridge-type optical waveguide, and optical signals are distributed and propagated, for example, as indicated by “PS21” in FIG.
[0048]
Light absorbers 8, 9, and 12 are formed in portions other than the optical waveguides indicated by "WG21" and "WG22" in FIG. 2 in the optical waveguide layer 7, respectively.
[0049]
Here, the operation of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described. For example, an optical signal incident from the incident end indicated by “PI21” in FIG. 1 has a low refractive index (“ON” state) when carriers are injected into the intersection indicated by “CP21” in FIG. 1 is reflected toward a branch portion indicated by "BP21" in FIG. 1, and further, if carriers are injected into the branch portion indicated by "BP21" in FIG. 1 to lower the refractive index ("ON" state), FIG. The light is further reflected at a branch portion indicated by "BP21" in the middle and is emitted from the emission end indicated by "PO22" in FIG.
[0050]
Also, for example, in the optical signal incident from the incident end indicated by “PI21” in FIG. 1 unless the carrier is injected into the intersection indicated by “CP21” in FIG. 1 (“OFF” state), “1” in FIG. Go straight to the branch shown by BP22 ", and if no carrier is injected into the branch shown by" BP22 "in FIG. 1 (" OFF "state), go further straight to" PO24 "in FIG. Are emitted from the emission end shown in FIG.
[0051]
That is, by controlling the injection of carriers into the intersection shown by “CP21” in FIG. 1 and the branch shown by “BP21” and “BP22” in FIG. 1, the light enters from the incidence end shown by “PI21” in FIG. The emitted optical signal can be emitted from any of the emission ends indicated by “PO21”, “PO22”, “PO23”, or “PO24” in FIG.
[0052]
In this state, even if the light leaks out of the portion other than the optical waveguide at the intersection indicated by “CP21” in FIG. 1 as indicated by “LK21” in FIG. The absorbed light is absorbed, so that it is possible to prevent the light from flowing into (coupled to) an optical waveguide such as “WG23” or “WG24” in FIG. 1, as in the conventional example shown in FIG. . In other words, crosstalk can be reduced.
[0053]
As a result, a light absorber that absorbs light leaking due to reflection or scattering at the intersection or branch portion of the optical waveguide is sandwiched between the two incident ends in a portion other than the optical waveguide in the optical waveguide layer 7. By forming the portions other than the portions, crosstalk can be reduced.
[0054]
In the embodiment shown in FIG. 1, the light absorbers 8 to 12 are formed in the optical waveguide layer 7. However, the portions other than the optical waveguide on the optical waveguide layer 7 are sandwiched between two incident ends. It may be formed in a portion other than the portion.
[0055]
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the optical switch according to the present invention. However, since the plan view is the same as the embodiment shown in FIG. 1, the description and description are omitted.
[0056]
3, 7, 13 and 14 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 2, and 15, 16, and 17 are light absorbers.
[0057]
A cladding layer 13 and an optical waveguide layer 7 are sequentially formed on a substrate 14, and optical waveguides such as “WG31” and “WG32” in FIG. 3 are formed in the optical waveguide layer 7. The optical waveguide formed in the optical waveguide layer 7 is a ridge-type optical waveguide, and an optical signal is distributed and propagated, for example, as indicated by “PS31” in FIG.
[0058]
Light absorbers 15, 16 and 17 are formed on portions other than the optical waveguides indicated by "WG31" and "WG32" in FIG. 3 on the optical waveguide layer 7, respectively.
[0059]
In this case, even when light leaks out of the portion other than the optical waveguide at the intersection shown by “CP21” in FIG. 1 as indicated by “LK21” in FIG. Since light is absorbed, it is possible to prevent the light from flowing into (coupled to) an optical waveguide such as “WG23” or “WG24” in FIG. 1, as in the conventional example shown in FIG. In other words, crosstalk can be reduced.
[0060]
Further, the configuration shown in FIG. 3 has an effect that if the absorption coefficient of the light absorber is substantially the same, the crosstalk reduction effect is low, but the fabrication becomes easy, as compared with the configurations shown in FIGS. 1 and 2. .
[0061]
Further, the configuration shown in FIG. 2 and the configuration shown in FIG. 3 may be combined. FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of such an optical switch according to the present invention. However, since the plan view is the same as the embodiment shown in FIG. 1, the description and description are omitted.
[0062]
4, 7, 8, 9, 12, 13 and 14 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 2, and 15, 16, and 17 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
[0063]
The clad layer 13 and the optical waveguide layer 7 are sequentially formed on the substrate 14, and an optical waveguide as shown by "WG41" and "WG42" in FIG. 4 is formed in the optical waveguide layer 7. The optical waveguide formed in the optical waveguide layer 7 is a ridge-type optical waveguide, and an optical signal is distributed and propagated, for example, as indicated by “PS41” in FIG.
[0064]
Light absorbers 8, 9 and 12 are formed in the optical waveguide layer 7 at portions other than the optical waveguides indicated by "WG41" and "WG42" in FIG. 4, respectively, and the light absorbers 8, 9 and 12 are formed. Light absorbers 15, 17 and 16 are respectively formed on the substrate.
[0065]
Also in this case, as shown by "LK21" in FIG. 1, even if light leaks out of the intersection shown by "CP21" in FIG. Since the leaked light is absorbed by the light guide 16, the light flows (couples) into an optical waveguide such as "WG23" or "WG24" in FIG. 1 as in the conventional example shown in FIG. Can be prevented. In other words, crosstalk can be reduced.
[0066]
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, a light absorber is not formed in a portion of the optical waveguide layer 7 other than the optical waveguide and sandwiched between the two incident ends. A configuration in which a light absorber is formed also in a portion to be sandwiched may be used.
[0067]
In addition, in the embodiments shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4, a material having a smaller energy band width than the semiconductor constituting the optical waveguide is exemplified as the light absorber. In the case of “1.5 μm” light, when the optical waveguide is InP, InGaAs or the like can be used as the light absorber.
[0068]
When the optical waveguide is made of a material such as glass or lithium niobate, a metal such as chromium, or an organic film or resin containing a filler (powder) of the metal can be used as the light absorber.
[0069]
As a method for forming the light absorber, the light absorber may be deposited after etching the optical waveguide layer, or the light absorber may be formed by diffusion or ion implantation in the optical waveguide layer.
[0070]
In the embodiment shown in FIG. 1, an "X-shaped" optical waveguide is provided in the optical waveguide layer, and a "y-shaped" optical waveguide that branches at a different angle from the middle of the optical waveguide on the emission end side is used. The optical waveguide is formed, but any configuration may be used as long as an optical waveguide is formed in which an optical signal is incident from one side and is branched into two in the middle and emitted.
[0071]
Further, the configuration may be such that the optical waveguide is simply formed in an “X shape”, in other words, a shape in which two straight optical waveguides intersect.
[0072]
Of course, an optical waveguide having two optical waveguides for emission may have a "y-shape" or another shape. Here, the “y-shaped” optical waveguide has a shape that branches at a different angle from the middle of one straight optical waveguide.
[0073]
Further, as in the embodiment shown in FIG. 1, an optical waveguide having a combination of "X-shape" and "y-shape" may be used.
[0074]
Also, in the embodiment shown in FIG. 1 and the like, an optical switch that switches the transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection is illustrated. The switch may be an optical switch using the electro-optical effect or an optical switch using heat.
[0075]
For example, as the former, an electric field is applied to the optical waveguide using a ferroelectric material such as lithium niobate, and the refractive index of the optical waveguide to which the electric field is applied is changed (the refractive index is lowered to change the phase of light). The transmission path of the optical signal is switched by shifting the wavelength by half a wavelength).
[0076]
For example, as the latter, a glass is used to form a Mach-Zehnder structure having a 50% directional coupling portion on the input side and the output side, and one of two optical waveguides branched after the input side directional coupling portion. Alternatively, a heater is provided on both.
[0077]
Here, by supplying heat to the optical waveguide by the heater, the refractive index of the optical waveguide to which the heat is supplied is changed (the refractive index is increased and the phase of light is delayed by half a wavelength), so that the output is increased. The optical signal transmission path is switched at the directional coupling portion on the side.
[0078]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, and twelfth aspects of the present invention, leakage due to reflection or scattering at the intersection or branch of the optical waveguide is caused. Crosstalk is reduced by forming a light absorber that absorbs emitted light in the optical waveguide layer, or on the optical waveguide layer, or in a portion other than the optical waveguide in the optical waveguide layer and on the optical waveguide layer. Becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of an optical switch according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the optical switch according to the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the optical switch according to the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the optical switch according to the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing an example of a conventional optical switch.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional optical switch.
FIG. 7 is a plan view of an optical switch in which the optical switches as shown in FIG. 5 are integrated.
[Explanation of symbols]
1,6,7 Optical waveguide layer 2,3 Electrode 4,13 Cladding layer 5,14 Substrate 8,9,10,11,12,15,16,17 Light absorber

Claims (12)

屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチにおいて、
前記光信号が一方から入射され途中で2つに分岐して出射される光導波路が形成された光導波路層と、
前記光導波路以外の部分に形成された光吸収体と
を備えたことを特徴とする光スイッチ。
In an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index,
An optical waveguide layer in which an optical waveguide in which the optical signal is incident from one side and branched and emitted in the middle in two directions is formed;
An optical switch, comprising: a light absorber formed in a portion other than the optical waveguide.
半導体基板と、
この半導体基板上に形成されたクラッド層と、
このクラッド層上に形成された前記光導波路層と、
前記光導波路の分岐部分にキャリアを注入する1対の電極と
を備えたことを特徴とする
請求項1記載の光スイッチ。
A semiconductor substrate;
A cladding layer formed on the semiconductor substrate,
The optical waveguide layer formed on the cladding layer,
2. The optical switch according to claim 1, further comprising a pair of electrodes for injecting carriers into a branch portion of the optical waveguide.
強誘電体で形成された前記光導波路層と、
前記光導波路に電界を印加して光の位相を半波長分ずらす1対の電極と
を備えたことを特徴とする
請求項1記載の光スイッチ。
Said optical waveguide layer formed of a ferroelectric,
2. The optical switch according to claim 1, further comprising a pair of electrodes for applying an electric field to the optical waveguide to shift a phase of light by a half wavelength.
ガラスで形成された前記光導波路層と、
前記光導波路に熱を印加して光の位相を半波長分ずらすヒーターと
を備えたことを特徴とする
請求項1記載の光スイッチ。
Said optical waveguide layer formed of glass,
2. The optical switch according to claim 1, further comprising a heater for applying heat to the optical waveguide to shift a phase of light by a half wavelength.
前記光吸収体が、
前記光導波路層内の光導波路以外の部分に形成されたことを特徴とする
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。
The light absorber,
The optical switch according to claim 2, wherein the optical switch is formed in a portion other than the optical waveguide in the optical waveguide layer.
前記光吸収体が、
前記光導波路層上の光導波路以外の部分に形成されたことを特徴とする
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。
The light absorber,
The optical switch according to claim 2, wherein the optical switch is formed on a portion other than the optical waveguide on the optical waveguide layer.
前記光吸収体が、
前記光導波路層内の光導波路以外の部分、且つ、前記光導波路層上の光導波路以外の部分に形成されたことを特徴とする
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。
The light absorber,
The optical switch according to any one of claims 2 to 4, wherein the optical switch is formed in a portion other than the optical waveguide in the optical waveguide layer and in a portion other than the optical waveguide on the optical waveguide layer.
前記光吸収体が、
前記光導波路を構成する半導体よりもエネルギーバンド幅の小さい素材であることを特徴とする
請求項2記載の光スイッチ。
The light absorber,
3. The optical switch according to claim 2, wherein the optical switch is made of a material having a smaller energy bandwidth than a semiconductor constituting the optical waveguide.
前記光吸収体を、
前記光導波路層をエッチングした後に堆積させたことを特徴とする
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。
The light absorber,
The optical switch according to claim 2, wherein the optical switch is deposited after etching the optical waveguide layer.
前記光吸収体を、
前記光導波路層に拡散、若しくは、イオン注入により形成させたことを特徴とする
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。
The light absorber,
The optical switch according to any one of claims 2 to 4, wherein the optical switch is formed by diffusion or ion implantation in the optical waveguide layer.
前記光導波路層が、
2本の直線の光導波路が交差した光導波路を有することを特徴とする
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。
The optical waveguide layer,
The optical switch according to any one of claims 2 to 4, wherein the optical switch has an optical waveguide in which two linear optical waveguides intersect.
前記光導波路層が、
1本の直線の光導波路の途中から異なる角度で分岐する光導波路を有することを特徴とする
請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。
The optical waveguide layer,
The optical switch according to any one of claims 2 to 4, further comprising an optical waveguide that branches at a different angle from the middle of one linear optical waveguide.
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