JP2018022089A - 光スイッチ素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光スイッチ素子10は、入力光導波路12と、電界印加用電極13tを有する電界吸収型の光ゲート13と、出力光導波路14とが順に接続されて構成されている。更に、入力光導波路12の上面に、接地電位に接続されるグランド電極12tが形成されている。グランド電極12tを接地することにより、局所的な大電流が電界印加用電極13tに流れこむことがなくなり、光スイッチ素子10の損傷耐性が向上する。
【選択図】図1
Description
前記入力光導波路の上面に、接地電位に接続されるグランド電極が形成されていることを特徴とする。
N個の前記入力光導波路の上面に、接地電位に接続されるグランド電極が形成されていることを特徴とする。
N個の前記入力光導波路の上面に、接地電位に接続されるグランド電極が形成されていることを特徴とする。
本発明の実施例1に係る光スイッチ素子10は、電界吸収型(Electro absorption: EA)の光ゲートを備えている。本実施例に係る光スイッチ素子10の概念図を図1に示す。また、図1のX−X線における光スイッチ素子10の断面図を図2に示す。
n−InP基板11の裏面に設けたn型電極(不図示)は接地し(電位=0V)、光ゲート13に設けたp型電極(電界印加用電極)13tにマイナス電圧を印加すると、フランツケルディッシュ効果により、InGaAsPコア層22における吸収端がシフトし、光ゲート13を伝搬する信号光波長での吸収係数が増加する。そこで、例えば、光ゲート13に信号光波長で所望の吸収率(減衰)が得られるマイナス電圧を印加することで、入力された信号光は減衰し、出力されるようになる。こうして、光ゲート13への印加電圧の制御により、光スイッチ素子10をスイッチ動作させることができる。なお、光ゲート13への印加電圧が0Vである場合、信号光波長を1.55μmとすると、光ゲート13の吸収端は信号光波長よりも100 nm以上離れており、光ゲート13における伝搬損失は0.5 dB/mmと小さい。
(a)に示す。また、光導波路のp−InP上部クラッド層23の電位分布を図3(b)に、PN接合で発生するフォトカレント(光電流)の分布を図3(c)に示す。
まず、n−InP基板11上に、n−InP下部クラッド層21、1.4Q組成0.3 μm膜厚のバルクi−InGaAsPコア層22、p−InP上部クラッド層23、p+−InGaAsキャップ層24を、有機金属気相成長法(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy:MOVPE)により成長させる。
2) InGaAsPコア層22の幅は、入力信号光に対してシングルモード導波条件となり、0.8μm〜3μmの範囲が望ましい。
3) 駆動回路の消費電力を低減する観点から、光ゲート13への印加電圧の条件は−7V以下であり、InGaAsPコア層22の組成は1.3Q〜1.5Qで、電界印加用電極13tの長さは100μm〜2000μmの範囲が望ましい。
4) 入力光導波路12に配置された接地用のp型電極12tの長さは接地の効果が十分に得られる長さとして、10μmから500μm程度が望ましい。
5) 入力光導波路12の長さは入力端面12aからの接地用のp型電極12tの長さに加えて、電界印加用電極13tとの間に10μmから500μm程度の導波路を加えた長さが望ましい。
図5は、本発明の実施例2に係る光スイッチ素子30を示す。この光スイッチ素子30は、同一のn−InP基板(不図示)上に形成された、N個の入力光導波路32−1〜32−Nと、N個の電界吸収型の光ゲート33−1〜33−Nと、1個のN×1光カプラ35と、1個の出力光導波路34を、順に接続して構成されている。
図6は、本発明の実施例3に係る光スイッチ素子40を示す。この光スイッチ素子40は、同一のn−InP基板41上に形成された、8個の入力光導波路42−1〜42−8と、8個の電界吸収型の光ゲート43−1〜43−8と、7個の2×2対称マッハツェンダ干渉計(MZI)による2×2光スイッチ45−1〜45−7をツリー状に多段接続してなるMZI光スイッチ45(8×1光スイッチ)と、1個の出力光導波路44を、順に接続して構成されている。
11 n−InP基板
12,32−1〜32−N,42−1〜42−8 入力光導波路
12t,32t,42t グランド電極
13,33−1〜33−N,43−1〜43−8 光ゲート
13t,33t−1〜33t−N,43t−1〜43t−8 電界印加用電極
14,34,44 出力光導波路
35 N×1光カプラ
45 MZI光スイッチ
Claims (6)
- 入力光導波路と、電界吸収型の光ゲートと、出力光導波路とが順に接続されて構成されている光スイッチ素子において、
前記入力光導波路の上面に、接地電位に接続されるグランド電極が形成されていることを特徴とする光スイッチ素子。 - N個の入力光導波路と、N個の前記入力光導波路に個別に接続されたN個の電界吸収型の光ゲートと、N個の前記光ゲートから出力される光を合波するN×1光カプラと、前記N×1光カプラに接続された出力光導波路と、を備えた光スイッチ素子において、
N個の前記入力光導波路の上面に、接地電位に接続されるグランド電極が形成されていることを特徴とする光スイッチ素子。 - N個の入力光導波路と、N個の前記入力光導波路に個別に接続されたN個の電界吸収型の光ゲートと、N個の前記光ゲートから出力される光を選択するN×1光スイッチと、前記N×1光スイッチに接続された出力光導波路と、を備えた光スイッチ素子において、
N個の前記入力光導波路の上面に、接地電位に接続されるグランド電極が形成されていることを特徴とする光スイッチ素子。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
前記入力光導波路と前記光ゲートの光導波路は、物理的に連続して形成されていることを特徴とする光スイッチ素子。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
前記入力光導波路と前記光ゲートの光導波路は、同一の導波路構造を有することを特徴とする光スイッチ素子。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、
前記入力光導波路と前記光ゲートの光導波路は、導波路幅が等しくなっていることを特徴とする光スイッチ素子。
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