JP2007017815A - 多モード干渉導波路型光スイッチ - Google Patents

多モード干渉導波路型光スイッチ Download PDF

Info

Publication number
JP2007017815A
JP2007017815A JP2005200995A JP2005200995A JP2007017815A JP 2007017815 A JP2007017815 A JP 2007017815A JP 2005200995 A JP2005200995 A JP 2005200995A JP 2005200995 A JP2005200995 A JP 2005200995A JP 2007017815 A JP2007017815 A JP 2007017815A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
slab
mode
straight line
slab waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005200995A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3823193B1 (ja
Inventor
Hiroyuki Tsuda
裕之 津田
Mitsuhiro Yasumoto
光浩 安本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Keio University
Original Assignee
Keio University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Keio University filed Critical Keio University
Priority to JP2005200995A priority Critical patent/JP3823193B1/ja
Priority to PCT/JP2006/302392 priority patent/WO2007007438A1/ja
Priority to US11/988,308 priority patent/US7860358B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3823193B1 publication Critical patent/JP3823193B1/ja
Publication of JP2007017815A publication Critical patent/JP2007017815A/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2808—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using a mixing element which evenly distributes an input signal over a number of outputs
    • G02B6/2813—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using a mixing element which evenly distributes an input signal over a number of outputs based on multimode interference effect, i.e. self-imaging
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

【課題】印加電圧又は電流変化に対してディジタル型にスイッチングするトレランスの広い多モード干渉導波路型光スイッチを提供する。
【解決手段】入力光が入射する入力単一モード導波路１０２と、該入力単一モード導波路からの出射光が入射する多モード長方形のスラブ導波路１０３と、該スラブ導波路上において導波方向に平行に配置されて形成され、注入電流を流すか又は印加電圧を加えることによって下部のスラブ導波路１０３の屈折率を低下させる２つの電極１０５a、１０５bと、前記スラブ導波路１０３からの出射光が入射して出力光を出射する複数の出力単一モード導波路１０４a、１０４bとを備える。
【選択図】図１d

Description

本発明は、光通信ネットワークノードにおけるスイッチング処理回路に適用して好適な多モード干渉導波路型光スイッチに関する。
従来の典型的な多モードスラブ導波路を利用する光スイッチの構成を図１３及び図１４に示す。これらの構成は、各々、特許文献１「光スイッチ」、特許文献２「多モード干渉導波路型光スイッチ」にて公開されている。
図１３の構成では、多モード干渉器上に２本の平行電極が構成され、電極に電圧を印可したり、電流を注入したりすることによって、電極下の導波路の屈折率を変調しスイッチング動作を行う。２０１は多モード干渉導波路で、２０２aと２０２bの２つの部分からなる。２０３は入力導波路、２０４は出力導波路、２０５a、２０５bは電極である。従来技術では、電圧印加部の屈折率が増大し、両電極に電圧を印可すると光信号は電極下部に閉じ込められてスイッチはバー動作（対向する入出力導波路間が結合される。）し、電圧を印可しない状態ではクロス結合する多モード干渉導波路として動作する。この構成の問題点は、光の導波する全領域に渡って屈折率を変化させる必要があり、電極面積が広くなるために、スイッチングに必要な電力が増えたり、キャパシタンスの増加に伴うスイッチング時間の増大を引き起こしたりすることである。また、本従来技術では、電極下部の屈折率を増大させることを利用しているが、半導体中の電流注入によるプラズマ効果及びＰＬＺＴ（ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛）等材料の電気光学効果は、電流ないし電圧印可によって屈折率が低下するので、この従来技術の構成では利用できない。
図１４の構成においては、多モード干渉器中央部に２つに分割された電極を持ち、電極下の導波路の屈折率を変調して、光閉じ込め状態を変化させてスイッチングすることが述べられている。ここで、２０６は多モード干渉導波路で、２０７aと２０７bの２つの部分からなる。２０８は入力導波路、２０９は出力導波路、２１０a、２１０bは電極である。本従来技術では、電極に電圧を印可することにより、多モード干渉導波路２０６の電極下部の屈折率が低下し、多モード干渉導波路２０７aと多モード干渉導波路２０７bの２つの部分に光学的に分離される。すなわち、電圧を印可しない場合はクロス結合する多モード干渉導波路として動作し、電圧を印可すると対向する入出力間で結合する２つの多モード干渉導波路として動作する。この構成では、バー状態では、多モード干渉導波路の片側が電圧印加によって屈折率変化させたことによる光閉じ込めで、もう片方の側面は導波路側面と外部との屈折率差を用いた光閉じ込め効果が利用されている。そのため、導波光の伝搬方向に対して非対称性が強く、屈折率変化量のトレランスが小さくなり、クロストーク及び消光比特性を高めることが難しい。また、スイッチングに必要な屈折率変化は、入力導波路端で励振される最高次モードの伝搬角によって決められる。スイッチングに必要な電圧変化はほぼ必要とされる屈折率変化に比例する。すなわち、スイッチング電圧が高くなってしまう問題点がある。また、電極面積が広く、スイッチングに必要な電力が増えたり、キャパシタンスの増加に伴うスイッチング時間の増大を引き起こしたりすることは考慮されていないし、有限の電極幅を見込んだ設計が行われていない。
特開平７−１１０４９８号公報 特開２００１−１８３７１０号公報
以上を鑑みて、本発明では、以下の改善を試みた。
(1) 電極面積を小さくすることによって、小電力、かつ、高速動作のスイッチを実現する。
(2) 対称的なスイッチ構成にすることによって屈折率が位置的に対称的に変化して、印加電圧又は電流変化に対してディジタル型にスイッチングするトレランスの広い光スイッチを構成することが可能になる。
(3) テーパ導波路によって断熱的に、すなわち、入力テーパ導波路中で高次モードを励振しないように、モードフィールドを広げ、多モード導波路で励振されるモードを低次モード側に推移させることによって、多モード干渉導波路中で励振される高次モードを制限し、伝搬角を低減し、スイッチングに必要な電圧を低減することが可能である。
(4) 屈折率が電流注入、電圧印可によって低減する材料を利用して光スイッチを構成できるようになる。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（図１、８、９、１２参照）
本発明の多モード干渉導波路型光スイッチは、
入力光が入射する入力単一モード導波路と、
該入力単一モード導波路からの出射光が入射する多モード長方形のスラブ導波路と、
該スラブ導波路上において導波方向に平行に配置されて形成され、注入電流を流すか又は印加電圧を加えることによって下部のスラブ導波路の屈折率を低下させる２つの電極と、
前記スラブ導波路からの出射光が入射して出力光を出射する複数の出力単一モード導波路と
を備えることを特徴とする。
（図１参照）
また、
前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
前記スラブ導波路の第１の電極から遠い方の側面に沿う直線と、
前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
かつ、
前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
前記スラブ導波路の第２の電極から遠い方の側面に沿う直線と、
前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする。
（図８、９参照）
また、
前記入力単一モード導波路が２本あり、前記出力単一モード導波路が２本あり、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
及び、
第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
前記スラブ導波路の中心に対して点対称の位置にあり、
かつ、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
及び、
第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする。
（図２、３、４、５、６、７、１０参照）
また、本発明の多モード干渉導波路型光スイッチは、
入力光が入射する入力単一モード導波路と、
該入力単一モード導波路からの出射光が入射する多モード長方形のスラブ導波路と、
該スラブ導波路上において導波方向に平行に配置されて形成され、注入電流を流すか又は印加電圧を加えることによって下部のスラブ導波路の屈折率を低下させる４つの電極と、
前記スラブ導波路からの出射光が入射して出力光を出射する複数の出力単一モード導波路と
を備えることを特徴とする。
（図２、４参照）
また、
前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
第３の電極の内側の側面に沿う直線と、
前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
かつ、
前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
第４の電極の内側の側面に沿う直線と、
前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする。
（図３参照）
また、
前記入力単一モード導波路が入力単一モード導波路アレイあり、
前記出力単一モード導波路が複数の出力単一モード導波路アレイであり、
前記入力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端とが、
第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
第３の電極の内側の側面に沿う直線と、
前記入力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
第１の出力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
かつ、
前記入力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端とが、
第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
第４の電極の内側の側面に沿う直線と、
前記入力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
第２の出力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする。
（図５参照）
また、
前記入力単一モード導波路が２本あり、前記出力単一モード導波路が２本あり、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
及び、
第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
第４の電極の内側の側面に沿う直線と、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
かつ、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
かつ、
第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第３の電極の内側の側面に沿う直線と、
第４の電極の内側の側面に沿う直線と、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする。
（図６、７参照）
また、
前記入力単一モード導波路が２本あり、前記出力単一モード導波路が２本あり、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
及び、
第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
第４の電極の内側の側面に沿う直線と、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
かつ、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
及び、
第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
第３の電極の内側の側面に沿う直線と、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする。
（図１０参照）
また、
前記入力単一モード導波路が２本あり、前記出力単一モード導波路が２本あり、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
及び、
第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
前記スラブ導波路の中心に対して点対称の位置にあり、
かつ、
第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
第２の電極の内側の側面に沿う直線との間に配置され、
かつ、
第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
第３の電極の内側の側面に沿う直線と、
第４の電極の内側の側面に沿う直線との間に配置されることを特徴とする。
（図１２参照）
また、前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路間、及び／又は、前記スラブ導波路と前記出力単一モード導波路間にテーパ導波路を備えることを特徴とする。
また、前記スラブ導波路中にニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸ストロンチウムバリウム、又は、ＰＬＺＴ（ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛）を有する層を備えることを特徴とする。
また、前記スラブ導波路中に量子閉じこめシュタルク効果、フランツケルディシュ効果、又は、注入キャリアによるプラズマ効果を有する層を備えることを特徴とする。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1) 電極面積を小さくすることによって、小電力、かつ、高速動作のスイッチを提供できる。
(2) 全反射面を対称的な構成にすることによって、消光比が高く、クロストークの少ないディジタル型光スイッチを構成することが可能である。
(3) 小型に光スイッチを構成するための基本的デザインが明らかにされている。
(4) 駆動電圧を低減するために、多モード干渉導波路中の高次モードを低減するテーパ導波路を利用する構成が明らかにされている。
(5) 電流注入によって屈折率が低下する半導体中のプラズマ効果、ＰＬＺＴ等の電気光学効果を利用する光スイッチを構成することが可能になる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
実施の形態１
第１の実施の形態を図１aに示す。図１aにおいて、１０１は光導波路基板、１０２は入力導波路（入力単一モード導波路）、１０３は多モード干渉導波路、１０４a、１０４bは出力導波路（出力単一モード導波路）、１０５a、１０５bは電極である。また、図中の線分Ａ−Ａ’における断面を図１bに示す。本実施の形態ではＰＬＺＴ導波路の場合の構造を示すが、材料系はＰＬＺＴに限定されない。ここで、１０１aは半導体ニオブドープチタン酸ストロンチウム基板、１０１bは導波路層で、ＰＬＺＴコア１０６とＰＬＺＴクラッド１０７から構成され、１０８はＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）電極、１０９は金電極である。また、１０７trは、電界がコア層に集中するように設けられた分離溝である。組成を制御して比屈折率差0.5%程度の導波路を構成することが可能である。半導体ニオブドープチタン酸ストロンチウム基板１０１aは裏面電極も兼ねている。また、導波路に電圧を印可すると、dn/dV=-0.0003程度、屈折率が変化する。
スイッチの動作の説明に先立って、多モード干渉導波路の結像特性について簡単に説明する。図１cに示すように、導波路幅Ｗの多モード干渉導波路端に光を入射すると、多数のモードが励振されるが、距離Ｚ2の位置で入射プロファイルと同一プロファイルで結像する。これは、多数の励振されたモードが多モード干渉導波路側面で全反射を繰り返す間に、モード間の位相差が２πの整数倍となるからである。また、Ｚ2の丁度半分の距離Ｚ1の位置で反転したプロファイルに結像する。これは、モード間の位相差がπの奇数倍となるからである。Ｚ1とＺ2は次式で示される。
ここで、ｎは多モードスラブ導波路の実効屈折率であり、λは入射光波長である。光学的な導波路幅はＷと異なるので、(1)及び(2)式は近似的に成り立つ式であるが、導波路の比屈折率差が大きいときに精度は高くなる。比屈折率差が小さい場合、(1)及び(2)式で与えられる距離よりも結像距離が長くなる。実際の設計では、ビーム伝搬法などで正確な導波路長を数値計算して求める必要がある。また、入射光プロファイルが多モード導波路中心線に対して対称で有る場合、(3)式に示す距離Ｚ3の位置で入射プロファイルと同一強度プロファイルで結像する。
また、周期的に繰り返し同じ間隔で結像を繰り返す。
図１dにおいて、多モード干渉導波路の長さＬ1は、図中の長さＷを多モード干渉導波路の幅とした場合のＺ1を用いて、Ｌ1＝Ｚ1に設定されている。（Ｚ1の整数倍とすることも可能である。）電極１０５aに電圧を印可すると電極下部のコア部分の屈折率が低下し、破線Ｓ2と多モード干渉導波路側面の境界線Ｓ4が多モード干渉導波路の全反射側面として働く。厳密には、光が電極下部にしみだすことと反射による位相変化が生じることを考慮すると反射面の位置は僅かにこの境界線からずれているが、以下の概要の説明ではその点は省略する。すなわち入力導波路１０２から入射した光は、破線Ｓ3と方形導波路を２分割する破線Ｐとの交点Ｑ1に対して対称な位置、すなわち、出力導波路１０４bの位置に結像し、出力される。逆に、図１eに示すように、電極１０５bに電圧を印可すると、破線Ｓ3と多モード干渉導波路側面の境界線Ｓ1が多モード干渉導波路の全反射側面として働く。入力導波路１０２から入射した光は、破線Ｓ2と方形導波路を２分割する破線Ｐとの交点Ｑ2に対して対称な位置、すなわち、出力導波路１０４aの位置に結像し、出力される。このようにして１×２光スイッチとして動作する。光を反対向きに入力すれば２×１スイッチとして動作し、２個の１×２光スイッチと２個の２×１スイッチを接続すれば、２×２スイッチを構成できることは言うまでもない。
実施の形態２
第２の実施の形態を、図２a、図２bに示す。本実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、屈折率制御用の上面電極を４個（１０５c〜１０５f）に増やしている点である。第１の実施の形態では全反射側面として機能する箇所が、片側が電圧印可によって生じる屈折率段差の生じている箇所で、もう一方の側は導波路構造によって設けられた屈折率段差の箇所であり、同一の構成でなく非対称であった。しかしながら、本実施の形態では全反射側面が両面とも電圧印可に伴う屈折率変化によって生じ、完全に対称の構成となっている。電極１０５d、１０５fに電圧を印可すると、破線Ｓ6と破線Ｓ8が多モード干渉導波路の全反射側面として働く。入力導波路１０２から入射した光は、破線Ｓ7と方形導波路を２分割する破線Ｐとの交点Ｑ1に対して対称な位置、すなわち、出力導波路１０４bの位置に結像し、出力される。また、電極１０５c、１０５eに電圧を印可すると、破線Ｓ5と破線Ｓ7が多モード干渉導波路の全反射側面として働く。入力導波路１０２から入射した光は、破線Ｓ6と方形導波路を２分割する破線Ｐとの交点Ｑ2に対して対称な位置、すなわち、出力導波路１０４aの位置に結像し、出力される。本実施の形態では、対称構成になっているため、スイッチング動作時の消光比が高く、クロストークも低減される。また、ある電圧以上の電圧を印可してもスイッチング状態の変動が僅かであるため、動作電圧に対してトレランスの大きいディジタル型スイッチとして機能する。図２cに具体的な導波路パラメータを用いて設計した導波路の概形を示す。この設計では、ＰＬＺＴ導波路のパラメータを利用している。図２dは、ビーム伝搬法を用いて計算した入力光の導波状態を示す。図２d左図は、方形のスラブ導波路内で伝搬する光の強度を示したものである。図で白い部分が光強度が強いことを意味している。入力側（Ｚ＝０）から、出射した光が、出力側（Ｚ＝4573μｍ）で集光していることが分かる。図２d右図は、ｘ＝10μｍの位置における光強度（任意単位）を示している。Ｚ＝4573μｍで集光して、約45％の光が出力されることが分かる。図２eは、光スイッチング特性を示す。横軸のｄｎは電極１０５d、１０５fの下部の屈折率変化量を表す。この図には書かれていないが、電極１０５c、１０５eの下部の屈折率変化量は−１×１０^(−３)＋ｄｎと仮定している。縦軸は出力導波路１０４a、１０４bへの結合効率を示している。屈折率が変化するに従って、出力導波路が切り替わることが分かる。
実施の形態３
第３の実施の形態を、図３a〜図３cに示す。本実施の形態は、複数の入力を同時に切り替えるスイッチ構成である。スイッチングのメカニズムは第２の実施の形態と同様であるが、電極１０５d、１０５fに電圧を印可すると、破線Ｓ6と破線Ｓ8が多モード干渉導波路の全反射側面として働く。入力導波路１１０a、１１０bから入射した光は、破線Ｓ7と方形導波路を２分割する破線Ｐとの交点Ｑ1に対して対称な位置、すなわち、出力導波路１１１b、１１１aの位置に結像し、出力される。また、電極１０５c、１０５eに電圧を印可すると、破線Ｓ5と破線Ｓ7が多モード干渉導波路の全反射側面として働く。入力導波路１１０a、１１０bから入射した光は、破線Ｓ6と方形導波路を２分割する破線Ｐとの交点Ｑ2に対して対称な位置、すなわち、出力導波路１１１d、１１１cの位置に結像し、出力される。入出力導波路本数を３本以上に増やすことが出来ることは言うまでもない。
実施の形態４
第４の実施の形態を、図４a〜図４cに示す。本実施の形態は、第２の実施の形態と同様の効果を有するが、電極と出力導波路の配置が異なる。出力導波路を近接して配置できることが特徴である。ここで、１１２は入力導波路、１１３a、１１３bは出力導波路、１０５g〜１０５jは電極である。電極１０５h、１０５jに電圧を印可すると出力導波路１１３aから、電極１０５g、１０５iに電圧を印可すると出力導波路１１３bから光が出力される。
実施の形態５
第５の実施の形態を、図５a〜図５cに示す。本実施の形態は、２×２スイッチであり、１１４a、１１４bは入力導波路、１１５a、１１５bは出力導波路、１１６a〜１１６dは電極である。本実施の形態では、多モード干渉導波路の幅と長さは次の関係式を満たすように設定される。なお、第１の実施の形態で説明したようにこれらの式は近似式であるので、正確な長さの決定には、ビーム伝搬法等による数値計算が不可欠である。
(a) ｄ6≠Ｗ2／２の場合（入出力導波路がＳ9とＳ10の中心線上にない場合）
これらの式を利用して、次式を得ることが出来る。
すなわち、Ｗ3をパラメータとして導波路幅と長さを決定できる。重要な点は、Ｗ3は有限の幅が必要である点であり、従来技術では考慮されていない。なお、回路を小型化するためには、ｋ＝１，ｌ＝３とすればよい。
(b) ｄ6＝Ｗ2／２の場合（入出力導波路がＳ9とＳ10の中心線上にある場合）
これらの式を利用して、次式を得ることが出来る。
なお、回路を小型化するためには、ｋ’＝１，ｌ’＝１７とすればよい。
全電極に電圧を印可した場合、図５bに示すように、多モード干渉導波路はＳ9とＳ10に囲まれた部分と、Ｓ11とＳ12に囲まれた部分との２つの多モード干渉導波路に分割され、入力導波路１１４aから入射された光は出力導波路１１５aから出力され、入力導波路１１４bから入射された光は出力導波路１１５bから出力される。また、図５cに示すように、電極１１６a、１１６dに電圧を印可した場合、入力導波路１１４aから入射された光は出力導波路１１５bから出力され、入力導波路１１４bから入射された光は出力導波路１１５aから出力される。
実施の形態６
第６の実施の形態を、図６a、図６bに示す。本実施の形態は、２×２スイッチであり、１１７a、１１７bは入力導波路、１１８a、１１８bは出力導波路、１１９a〜１１９dは電極である。本実施の形態では、多モード干渉導波路の幅と長さは次の関係式を満たすように設定される。
すなわち、次式を得ることが出来る。
Ｗ4＞Ｗ5であるので、回路を小型化するためには、ｐ＝３，ｑ＝１とすればよい。
電極１１９a、１１９dに電圧を印可した場合、図６aに示すように、Ｓ13とＳ16に囲まれた部分が多モード干渉導波路として機能し、入力導波路１１７aから入射された光は出力導波路１１８aから出力され、入力導波路１１７bから入射された光は出力導波路１１８bから出力される。また、図６bに示すように、Ｓ14とＳ15に囲まれた部分が多モード干渉導波路として機能し、電極１１９b、１１９cに電圧を印可した場合、入力導波路１１７aから入射された光は出力導波路１１８bから出力され、入力導波路１１７bから入射された光は出力導波路１１８aから出力される。
実施の形態７
第７の実施の形態を、図７a、図７bに示す。本実施の形態は、２×２スイッチであり、１２０a、１２０bは入力導波路、１２１a、１２１bは出力導波路、１２２a〜１２２dは電極である。本実施の形態では、多モード干渉導波路の幅と長さは次の関係式を満たすように設定される。
すなわち、次式を得ることが出来る。
Ｗ7＞Ｗ6であるので、回路を小型化するためには、ｐ’＝１，ｑ’＝１とすればよい。
電極１２２a、１２２dに電圧を印可した場合、図７aに示すように、Ｓ17とＳ20に囲まれた部分が多モード干渉導波路として機能し、入力導波路１２０aから入射された光は出力導波路１２１bから出力され、入力導波路１２０bから入射された光は出力導波路１２１aから出力される。また、図７bに示すように、電極１２２b、１２２cに電圧を印可した場合、入力導波路１２０aから入射された光は出力導波路１２１aから出力され、入力導波路１２０bから入射された光は出力導波路１２１bから出力される。
実施の形態８
第８の実施の形態を、図８a、図８bに示す。本実施の形態は、２×２スイッチであり、１２３a、１２３bは入力導波路、１２４a、１２４bは出力導波路、１２５a、１２５ｂは電極である。本実施の形態では、多モード干渉導波路の幅と長さは次の関係式を満たすように設定される。
すなわち、次式を得ることが出来る。
Ｗ8＞Ｗ9であるので、回路を小型化するためには、ｐ＝３，ｑ＝１とすればよい。
電極１２５a、１２５ｂに電圧を印可しない場合、図８aに示すように、Ｓ21とＳ24に囲まれた部分が多モード干渉導波路として機能し、入力導波路１２３aから入射された光は出力導波路１２４aから出力され、入力導波路１２３bから入射された光は出力導波路１２４bから出力される。また、電極１２５ａ、１２５ｂに電圧を印可した場合、図８bに示すように、Ｓ22とＳ23に囲まれた部分が多モード干渉導波路として機能し、入力導波路１２３aから入射された光は出力導波路１２４bから出力され、入力導波路１２３bから入射された光は出力導波路１２４aから出力される。
実施の形態９
第９の実施の形態を、図９a、図９bに示す。本実施の形態は、２×２スイッチであり、１２６a、１２６bは入力導波路、１２７a、１２７bは出力導波路、１２８a〜１２８dは電極である。本実施の形態では、多モード干渉導波路の幅と長さは次の関係式を満たすように設定される。
すなわち、次式を得ることが出来る。
Ｗ11＞Ｗ10であるので、回路を小型化するためには、ｐ’＝１，ｑ’＝１とすればよい。
電極１２８a、１２８dに電圧を印可しない場合、図９aに示すように、Ｓ25とＳ28に囲まれた部分が多モード干渉導波路として機能し、入力導波路１２６aから入射された光は出力導波路１２７bから出力され、入力導波路１２６bから入射された光は出力導波路１２７aから出力される。また、図９bに示すように、電極１２８ａ、１２８ｂに電圧を印可した場合、入力導波路１２６aから入射された光は出力導波路１２７aから出力され、入力導波路１２６bから入射された光は出力導波路１２７bから出力される。図９cに具体的な導波路パラメータを用いて設計した導波路の概形を示す。この設計では、ＰＬＺＴ導波路のパラメータを利用している。図９dでは、ビーム伝搬法を用いて計算した光スイッチング特性を示す。横軸のｄｎは電極１２８ａ、１２８ｂの下部の屈折率変化量を表す。縦軸は出力導波路１２７a、１２７bへの結合効率を示している。屈折率が変化するに従って、出力導波路が切り替わることが分かる。
実施の形態１０
第１０の実施の形態を、図１０a、図１０bに示す。本実施の形態は、２×２スイッチであり、１２９a、１２９bは入力導波路、１３０a、１３０bは出力導波路、１３１a〜１３１dは電極である。本実施の形態では、多モード干渉導波路の幅と長さは次の関係式を満たすように設定される。
電極１３１a〜１３１dに電圧を印可しない場合、図１０aに示すように、Ｓ29とＳ32に囲まれた部分が多モード干渉導波路として機能し、入力導波路１２９aから入射された光は出力導波路１３０bから出力され、入力導波路１２９bから入射された光は出力導波路１３０aから出力される。また、図１０bに示すように、電極１３１a〜１３１dに電圧を印可した場合、入力導波路１２９aから入射された光は、電極１３１aと電極１３１ｂの部分の屈折率が低下するので両電極の間のＷgの幅に閉じこめられ、出力導波路１３０ａから出力される。入力導波路１２９ｂから入射された光は、電極１３１ｃと電極１３１ｄの部分の屈折率が低下するので両電極の間のＷgの幅に閉じこめられ、出力導波路１３０ｂから出力される。
実施の形態１１
本実施の形態は、第１の実施の形態の光スイッチをInP系半導体導波路を用いて構成するための導波路断面構造である。ここで、１４０はAu/AuGeNi電極層、１４１はn-InP基板、１４２はn-InPバッファ層、１４３はn-InP下部クラッド層、１４４はInP/InGaAsP-量子多重井戸層、１４５はp- InP上部クラッド層、１４６はp-InGaAsコンタクト層、１４７はAu/AuZnNi電極層である。InP/InGaAsP-量子多重井戸層１４４の代わりに、InGaAs/InAlAs-量子多重井戸層、InGaAsPバルク層なども利用可能である。逆バイアスでは、量子多重井戸構造の場合は量子閉じこめシュタルク効果によって、バルク構造の場合はフランツケルディシュ効果によって屈折率が変化する。順バイアスでは、注入キャリアによるプラズマ効果によって屈折率が低下する。また、これらの導波路は、本発明の他の実施の形態に適用可能であることは言うまでもない。また、順方向バイアスの場合、導波損失をキャンセルさせるために、InP/InGaAsP-量子多重井戸層１４４に代えて単一量子井戸構造を利用することが特に有効である。
実施の形態１２
本実施の形態は、第１の実施の形態の光スイッチにおいて、単一モード入出力導波路と多モード干渉導波路間にテーパ導波路１４８を挿入した形態である。テーパ導波路において断熱的にモードフィールド径を拡げることによって多モード干渉導波路で励振される高次モードを抑圧することが可能になる。これによって、多モード干渉導波路側面において全反射させるために必要な屈折率変化量を低減し、スイッチングに必要な印可電圧を下げることが可能になる。また、本発明の他の実施の形態に適用可能であることは言うまでもない。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
第１の実施の形態を説明する図である。 第１の実施の形態を説明する図である。 第１の実施の形態を説明する図である。 第１の実施の形態を説明する図である。 第１の実施の形態を説明する図である。 第２の実施の形態を説明する図である。 第２の実施の形態を説明する図である。 第２の実施の形態を説明する図である。 第２の実施の形態を説明する図である。 第２の実施の形態を説明する図である。 第３の実施の形態を説明する図である。 第３の実施の形態を説明する図である。 第３の実施の形態を説明する図である。 第４の実施の形態を説明する図である。 第４の実施の形態を説明する図である。 第４の実施の形態を説明する図である。 第５の実施の形態を説明する図である。 第５の実施の形態を説明する図である。 第５の実施の形態を説明する図である。 第６の実施の形態を説明する図である。 第６の実施の形態を説明する図である。 第７の実施の形態を説明する図である。 第７の実施の形態を説明する図である。 第８の実施の形態を説明する図である。 第８の実施の形態を説明する図である。 第９の実施の形態を説明する図である。 第９の実施の形態を説明する図である。 第９の実施の形態を説明する図である。 第９の実施の形態を説明する図である。 第１０の実施の形態を説明する図である。 第１０の実施の形態を説明する図である。 第１１の実施の形態を説明する図である。 第１２の実施の形態を説明する図である。 第１の従来技術を説明する図である。 第２の従来技術を説明する図である。
符号の説明
１０１：光導波路基板、１０２：入力単一モード導波路、１０３：多モード干渉導波路、１０４a、１０４b：出力単一モード導波路、１０５a、１０５b：電極、
１０１a：半導体ニオブドープチタン酸ストロンチウム基板、１０１b：導波路層、
１０６：ＰＬＺＴコア、１０７：ＰＬＺＴクラッド、１０７ｔｒ：分離溝
１０８：ITO（インジウム・チン・オキサイド）電極、１０９：金電極、
１０５c〜１０５f：電極、１１０a、１１０b：入力導波路、
１１１a〜１１１d：出力導波路、１１２：入力導波路、１１３a、１１３b：出力導波路、１０５g〜１０５j：電極、１１４a、１１４b：入力導波路、
１１５a、１１５b：出力導波路、１１６a〜１１６d：電極、
１１７a、１１７b：入力導波路、１１８a、１１８b：出力導波路、
１１９a〜１１９d：電極、１２０a、１２０b：入力導波路、
１２１a、１２１b：出力導波路、１２２a〜１２２d：電極、
１２３a、１２３b：入力導波路、１２４a、１２４b：出力導波路、
１２５a、１２５ｂ：電極、１２６a、１２６b：入力導波路、
１２７a、１２７b：出力導波路、１２８a、１２８ｂ：電極、
１２９a、１２９b：入力導波路、１３０a、１３０b：出力導波路、
１３０a〜１３０d：電極、
１４０：Au/AuGeNi電極層、１４１：n-InP基板、１４２：n-InPバッファ層、
１４３：n-InP下部クラッド層、１４４：InP/InGaAsP-量子多重井戸層、
１４５：p- InP上部クラッド層、１４６：p-InGaAsコンタクト層、
１４７：Au/AuZnNi電極層、１４８：テーパ導波路
２０１：多モード干渉導波路、２０２a、２０２b：多モード干渉導波路の一部、
２０３：入力導波路、２０４：出力導波路、２０５a、２０５b：電極、
２０６：多モード干渉導波路、２０７a、２０７b：多モード干渉導波路の一部、
２０８：入力導波路、２０９：出力導波路、２１０a、２１０b：電極

Claims (12)

  1. 入力光が入射する入力単一モード導波路と、
    該入力単一モード導波路からの出射光が入射する多モード長方形のスラブ導波路と、
    該スラブ導波路上において導波方向に平行に配置されて形成され、注入電流を流すか又は印加電圧を加えることによって下部のスラブ導波路の屈折率を低下させる２つの電極と、
    前記スラブ導波路からの出射光が入射して出力光を出射する複数の出力単一モード導波路と
    を備えることを特徴とする多モード干渉導波路型光スイッチ。
  2. 前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
    前記スラブ導波路の第１の電極から遠い方の側面に沿う直線と、
    前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
    第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
    かつ、
    前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
    前記スラブ導波路の第２の電極から遠い方の側面に沿う直線と、
    前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
    第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする請求項１記載の多モード干渉導波路型光スイッチ。
  3. 前記入力単一モード導波路が２本あり、前記出力単一モード導波路が２本あり、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    及び、
    第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    前記スラブ導波路の中心に対して点対称の位置にあり、
    かつ、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    及び、
    第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする請求項１記載の多モード干渉導波路型光スイッチ。
  4. 入力光が入射する入力単一モード導波路と、
    該入力単一モード導波路からの出射光が入射する多モード長方形のスラブ導波路と、
    該スラブ導波路上において導波方向に平行に配置されて形成され、注入電流を流すか又は印加電圧を加えることによって下部のスラブ導波路の屈折率を低下させる４つの電極と、
    前記スラブ導波路からの出射光が入射して出力光を出射する複数の出力単一モード導波路と
    を備えることを特徴とする多モード干渉導波路型光スイッチ。
  5. 前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第３の電極の内側の側面に沿う直線と、
    前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
    第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
    かつ、
    前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第４の電極の内側の側面に沿う直線と、
    前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
    第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする請求項４記載の多モード干渉導波路型光スイッチ。
  6. 前記入力単一モード導波路が入力単一モード導波路アレイあり、
    前記出力単一モード導波路が複数の出力単一モード導波路アレイであり、
    前記入力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第３の電極の内側の側面に沿う直線と、
    前記入力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
    第１の出力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
    かつ、
    前記入力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第４の電極の内側の側面に沿う直線と、
    前記入力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と、
    第２の出力単一モード導波路アレイの中心線と前記スラブ導波路の接続端を通り、導波方向に垂直な直線と
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする請求項４記載の多モード干渉導波路型光スイッチ。
  7. 前記入力単一モード導波路が２本あり、前記出力単一モード導波路が２本あり、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    及び、
    第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第４の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
    かつ、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
    かつ、
    第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第３の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第４の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする請求項４記載の多モード干渉導波路型光スイッチ。
  8. 前記入力単一モード導波路が２本あり、前記出力単一モード導波路が２本あり、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    及び、
    第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第４の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあり、
    かつ、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    及び、
    第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第２の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第３の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とを通る直線と、
    から構成される長方形の中心に対して点対称の位置にあることを特徴とする請求項４記載の多モード干渉導波路型光スイッチ。
  9. 前記入力単一モード導波路が２本あり、前記出力単一モード導波路が２本あり、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    及び、
    第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    前記スラブ導波路の中心に対して点対称の位置にあり、
    かつ、
    第１の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第１の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第１の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第２の電極の内側の側面に沿う直線との間に配置され、
    かつ、
    第２の入力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端と、第２の出力単一モード導波路と前記スラブ導波路の接続端とが、
    第３の電極の内側の側面に沿う直線と、
    第４の電極の内側の側面に沿う直線との間に配置されることを特徴とする請求項４記載の多モード干渉導波路型光スイッチ。
  10. 前記入力単一モード導波路と前記スラブ導波路間、及び／又は、前記スラブ導波路と前記出力単一モード導波路間にテーパ導波路を備えることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の多モード干渉導波路型光スイッチ。
  11. 前記スラブ導波路中にニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸ストロンチウムバリウム、又は、ＰＬＺＴ（ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛）を有する層を備えることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の多モード干渉導波路型光スイッチ。
  12. 前記スラブ導波路中に量子閉じこめシュタルク効果、フランツケルディシュ効果、又は、注入キャリアによるプラズマ効果を有する層を備えることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の多モード干渉導波路型光スイッチ。
JP2005200995A 2005-07-08 2005-07-08 多モード干渉導波路型光スイッチ Expired - Fee Related JP3823193B1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005200995A JP3823193B1 (ja) 2005-07-08 2005-07-08 多モード干渉導波路型光スイッチ
PCT/JP2006/302392 WO2007007438A1 (ja) 2005-07-08 2006-02-10 多モード干渉導波路型光スイッチ
US11/988,308 US7860358B2 (en) 2005-07-08 2006-02-10 Multimode interference waveguide type optical switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005200995A JP3823193B1 (ja) 2005-07-08 2005-07-08 多モード干渉導波路型光スイッチ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP3823193B1 JP3823193B1 (ja) 2006-09-20
JP2007017815A true JP2007017815A (ja) 2007-01-25

Family

ID=37101302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005200995A Expired - Fee Related JP3823193B1 (ja) 2005-07-08 2005-07-08 多モード干渉導波路型光スイッチ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7860358B2 (ja)
JP (1) JP3823193B1 (ja)
WO (1) WO2007007438A1 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5616629B2 (ja) * 2007-03-23 2014-10-29 国立大学法人九州大学 高輝度発光ダイオード
US8644648B2 (en) * 2008-10-20 2014-02-04 Northwestern University Organic electro-optic modulators with transparent conducting electrodes and related device structures
WO2012099275A1 (ja) * 2011-01-21 2012-07-26 日本電気株式会社 光カプラと分岐制御方法
US9557485B2 (en) * 2015-03-23 2017-01-31 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System and method for manipulating polarizations of optical signal
US10394060B2 (en) * 2017-05-17 2019-08-27 Mellanox Technologies, Ltd. Optical testing of FK modulators for silicon photonics applications
US10036855B1 (en) * 2017-07-13 2018-07-31 Chen-Kuo Sun Reverse bias modulating waveguide/diode
US10126496B1 (en) * 2017-07-13 2018-11-13 Chen-Kuo Sun Reverse bias modulating multi-material waveguide/diode
US10409137B2 (en) 2017-08-22 2019-09-10 Chen-Kuo Sun System and method for controlling energy flux modulation
WO2019117313A1 (ja) * 2017-12-15 2019-06-20 古河電気工業株式会社 光偏波素子およびその製造方法
US11226451B2 (en) * 2019-01-24 2022-01-18 Electronics And Telecommunications Research Institute Three-dimensional optical switch
US10747085B1 (en) * 2019-07-05 2020-08-18 PsiQuantum Corp. Optical switches based on induced optical loss
US10895764B1 (en) 2019-10-24 2021-01-19 Veo, Inc. Dielectric electro-optic phase shifter
CN114660716B (zh) * 2022-03-31 2024-10-18 西湖大学 一种基于多模干涉的光计算芯片和控制系统

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4291939A (en) * 1978-03-24 1981-09-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Polarization-independent optical switches/modulators
US4877299A (en) * 1989-03-15 1989-10-31 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Metal-insulator-semiconductor control of guided optical waves in semiconductor waveguides
US5044712A (en) * 1990-06-29 1991-09-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Waveguided electrooptic switches using ferroelectric liquid crystals
GB9027658D0 (en) 1990-12-20 1991-02-13 Secr Defence Intensity dividing device
US5202941A (en) * 1991-12-02 1993-04-13 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Four section optical coupler
US5361157A (en) * 1992-08-25 1994-11-01 Nippon Hoso Kyokai Bidirectional light transmission system and optical device therefor
US5303315A (en) * 1992-09-01 1994-04-12 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Near Z digital switch
JPH07110498A (ja) 1993-10-14 1995-04-25 Oki Electric Ind Co Ltd 光スイッチ
JP3236426B2 (ja) 1993-10-14 2001-12-10 沖電気工業株式会社 光結合器
US6167169A (en) * 1994-09-09 2000-12-26 Gemfire Corporation Scanning method and architecture for display
US5544268A (en) * 1994-09-09 1996-08-06 Deacon Research Display panel with electrically-controlled waveguide-routing
US5647036A (en) * 1994-09-09 1997-07-08 Deacon Research Projection display with electrically-controlled waveguide routing
US5528707A (en) * 1994-09-30 1996-06-18 Honeywell Inc. Bidirectional optical modulator having lightwave signal conservation
US5970186A (en) * 1997-03-11 1999-10-19 Lightwave Microsystems Corporation Hybrid digital electro-optic switch
JPH1184434A (ja) 1997-09-02 1999-03-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光制御回路および動作方法
JP2000305117A (ja) * 1999-02-19 2000-11-02 Fuji Xerox Co Ltd 光デバイス、光デバイスの駆動方法、及び光デバイスの製造方法
US6801691B2 (en) * 1999-12-23 2004-10-05 Spectalis Corp. Optical waveguide structures
JP2001183710A (ja) 1999-12-27 2001-07-06 Kddi Corp 多モード干渉導波路型光スイッチ
US6842569B2 (en) * 2000-05-17 2005-01-11 Eospace, Inc. Polarization independent broad wavelength band optical switches/modulators
JP2003121889A (ja) 2001-10-15 2003-04-23 Fujitsu Ltd 光スイッチ及び光デマルチプレクサ
EP1446687B1 (en) * 2001-10-30 2012-05-09 Hoya Corporation Usa Optical junction apparatus and methods employing optical power transverse-transfer
GB0126621D0 (en) * 2001-11-06 2002-01-02 Univ Nanyang A multimode interference (MMI) device
JP4090286B2 (ja) * 2002-06-19 2008-05-28 富士通株式会社 光スイッチ
US6853758B2 (en) * 2002-07-12 2005-02-08 Optimer Photonics, Inc. Scheme for controlling polarization in waveguides
US20060039646A1 (en) * 2004-08-20 2006-02-23 Keiichi Nashimoto Optical switch and matrix optical switch
JP2006184345A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Keio Gijuku 光スイッチ、光シリアル−パラレル変換器、並列ビット遅延可変・波長変換回路及び光時間スイッチ

Also Published As

Publication number Publication date
US7860358B2 (en) 2010-12-28
WO2007007438A1 (ja) 2007-01-18
JP3823193B1 (ja) 2006-09-20
US20090214161A1 (en) 2009-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3823193B1 (ja) 多モード干渉導波路型光スイッチ
JP5686347B2 (ja) 双安定素子
JP3329764B2 (ja) 半導体レーザー及び半導体光増幅器
JP4499611B2 (ja) 多モード干渉型光導波路
JP5005775B2 (ja) 多モード干渉型光導波路の製造方法
WO2006016453A1 (ja) 半導体レーザ、半導体光アンプ、及び光通信装置
KR940006159B1 (ko) 디지탈 광스위치
JP5326102B2 (ja) 双安定素子
JP2011175109A (ja) 波長可変光フィルタおよび波長可変レーザ
JPH07110498A (ja) 光スイッチ
JP2910218B2 (ja) 半導体光モードスプリッタ
JPH05107568A (ja) 光スイツチ
JPH04237001A (ja) 光デバイス
JPH08179168A (ja) 光集積回路
JP2000347231A (ja) 光ゲートスイッチ素子
JP3236426B2 (ja) 光結合器
JP4611710B2 (ja) 光増幅素子
JP3578737B6 (ja) 全光フリップフロップ
KR100627137B1 (ko) 이득 고정 반도체 광증폭기
Vawter et al. An integrated optical XY coupler for phase-sensitive optical-power combining and suppression of radiated light
JP2994077B2 (ja) 方向性結合器型光機能素子およびその駆動方法
JP2626208B2 (ja) 半導体導波路型偏光制御素子
JP2994078B2 (ja) 方向性結合器型光機能素子とその駆動方法
JP2004118220A (ja) 光方向性結合器
JP2006073870A (ja) 光増幅素子

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060609

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100707

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110707

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees