JP2713598B2 - Light switch - Google Patents

Light switch

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JP2713598B2
JP2713598B2 JP1081042A JP8104289A JP2713598B2 JP 2713598 B2 JP2713598 B2 JP 2713598B2 JP 1081042 A JP1081042 A JP 1081042A JP 8104289 A JP8104289 A JP 8104289A JP 2713598 B2 JP2713598 B2 JP 2713598B2
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    • GPHYSICS
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    • G02F1/313Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3132Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高速度で動作する光スイッチに関するもの
である。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical switch that operates at a high speed.

(従来の技術) 従来、この種の光スイッチとしては、第2図に示す構
成を有するものが知られている(文献;M.Ojima et al.,
Optical NOR gate using diode laser sources",Appl.O
pt.,vol.25.no.14,pp2311〜2313,1986参照)。
(Prior Art) Conventionally, as this type of optical switch, one having a configuration shown in FIG. 2 is known (literature; M. Ojima et al.,
Optical NOR gate using diode laser sources ", Appl.O
pt., vol. 25. no. 14, pp. 2311-2313, 1986).

第2図において、1は信号光Iを出射する信号光源、
2a,2b,2c,2dは集光用レンズ、3は制御光Cを出射する
制御用光源、4は信号光Iと制御光Cとを合波する偏光
ビームスプリッタ、5はファブリペロエタロンで、誘導
体多層膜からなる高反射膜51,52間に、多重量子井戸構
造を有する光非線形媒質53を配置して構成されている。
In FIG. 2, 1 is a signal light source for emitting a signal light I,
2a, 2b, 2c, and 2d are condensing lenses, 3 is a control light source that emits control light C, 4 is a polarization beam splitter that combines signal light I and control light C, and 5 is a Fabry-Perot etalon. An optical nonlinear medium 53 having a multiple quantum well structure is arranged between the highly reflective films 51 and 52 made of a derivative multilayer film.

第3図は、第2図におけるファブリペロエタロン5の
光入力強度Pinに対する光出力強度Poutの特性を示す図
で、横軸が光入力強度Pinを、縦軸が光出力強度Poutを
それぞれ表している。
FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the light output intensity Pout with respect to the light input intensity Pin of the Fabry-Perot etalon 5 in FIG. 2, wherein the horizontal axis represents the light input intensity Pin and the vertical axis represents the light output intensity Pout. I have.

次に、第3図に基づいて、第2図の構成による動作を
説明する。なお、高反射膜51,52を有するファブリペロ
エタロン5の初期状態が、入力信号光Iの波長に対して
透過率の低い状態、即ち、反射状態に設定してあるもの
とする。
Next, the operation of the configuration shown in FIG. 2 will be described based on FIG. It is assumed that the initial state of the Fabry-Perot etalon 5 having the high reflection films 51 and 52 is set to a state where the transmittance is low with respect to the wavelength of the input signal light I, that is, a reflection state.

光源1より出射された信号光Iと光源3より出射され
た制御光Cの各々は、レンズ2a,2bを介して偏光ビーム
スプリッタ4に入射して、互いの偏光面が直交するよう
に合波される。合波光(I+C)は、レンズ2cで集光さ
れて、ファブリペロエタロン5に入力する。
Each of the signal light I emitted from the light source 1 and the control light C emitted from the light source 3 enters the polarization beam splitter 4 via the lenses 2a and 2b, and is combined so that their polarization planes are orthogonal to each other. Is done. The combined light (I + C) is condensed by the lens 2c and input to the Fabry-Perot etalon 5.

この時、入力光の強度が増加すると(制御光Cの強度
を増加させる)、光吸収により発生した自由キャリアの
ために光非線形媒質53の屈折率が減少し、入力光強度
が、第3図中、Pcで示す強度に達した時点で、突然、フ
ァブリペロエタロン5は反射状態から透過状態に遷移す
る。これにより、入力光はファブリペロエタロン5を透
過し、レンズ2dを介して出力される。
At this time, when the intensity of the input light increases (increases the intensity of the control light C), the refractive index of the optical nonlinear medium 53 decreases due to free carriers generated by light absorption, and the input light intensity decreases as shown in FIG. When the intensity reaches the medium level Pc, the Fabry-Perot etalon 5 suddenly transitions from the reflection state to the transmission state. Thereby, the input light passes through the Fabry-Perot etalon 5 and is output through the lens 2d.

一方、この透過状態から、入力光強度が減少すると
(制御光Cの強度を減少させる)、第3図に示すよう
に、同じ軌跡を描かずに、入力光強度が、第3図中、Pa
で示す強度に達した時点で、突然、ファブリペロエタロ
ン5は透過状態から反射状態に遷移する。これにより、
入力光は反射されて入力方向に対して逆進する。
On the other hand, when the input light intensity decreases (the intensity of the control light C decreases) from this transmission state, as shown in FIG. 3, the input light intensity becomes Pa in FIG.
Suddenly, the Fabry-Perot etalon 5 transitions from the transmission state to the reflection state at the time when the intensity indicated by. This allows
The input light is reflected and moves backward with respect to the input direction.

このように、ファブリペロエタロン5の、いわゆる光
双安定素子としての機能を利用することによって、制御
光Cに基づく、信号光Iのスイッチング動作が行なわれ
る。
As described above, the switching operation of the signal light I based on the control light C is performed by utilizing the function of the Fabry-Perot etalon 5 as a so-called optical bistable element.

上記した動作から分るように、制御光CをPc以上の光
強度でファブリペロエタロン5に注入してやれば、光強
度がPa以上の間に亘って透過状態となり、信号光Iも透
過することが可能となる。
As can be seen from the above-described operation, if the control light C is injected into the Fabry-Perot etalon 5 at a light intensity of Pc or more, the light intensity is in a transmission state over Pa or more, and the signal light I is also transmitted. It becomes possible.

なお、第2図の構成では、信号光Iと制御光Cとの合
波用に偏光ビームスプリッタ4を用いているのは、互い
の偏光面を直交させることにより挿入損失を少なくした
状態で合波させるためである。従って、3dBの挿入損失
を許容すれば、半透鏡でも同様な機能を得ることができ
る。
In the configuration shown in FIG. 2, the polarization beam splitter 4 is used for multiplexing the signal light I and the control light C in a state where the polarization planes are orthogonal to each other to reduce the insertion loss. To make it wave. Therefore, if an insertion loss of 3 dB is allowed, a similar function can be obtained with a semi-transparent mirror.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記従来の光スイッチでは、以下のよ
うな欠点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional optical switch has the following disadvantages.

ファブリペロエタロン5で反射された信号光が入力信
号光と同一光路を逆進し、信号光源1に悪影響を及ぼ
す。
The signal light reflected by the Fabry-Perot etalon 5 reverses on the same optical path as the input signal light, and adversely affects the signal light source 1.

ファブリペロエタロン5で反射された信号光を取り出
すためには、光サーキュレータあるいは半透鏡等が必要
となり、部品点数の増加を招くとともに構成が複雑化
し、かつ、挿入損失の増加を招く。
In order to extract the signal light reflected by the Fabry-Perot etalon 5, an optical circulator or a semi-transparent mirror is required, which increases the number of parts, complicates the configuration, and increases the insertion loss.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
その目的は、入力ポートと出力ポートを分離でき、信号
光源に影響を与えることはなく、しかも簡易な構成で低
損失な光スイッチを提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances,
An object of the present invention is to provide an optical switch which can separate an input port and an output port, does not affect a signal light source, and has a simple configuration and low loss.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、請求項(1)では、平行に
近接した2本の導波路からなる方向性結合器の結合領域
の一部に、屈折率の変化により光の透過・反射を切り替
える切替部と、該切替部の屈折率を変化させる手段とを
備え、前記切替部の長さを前記結合領域の長さよりも十
分に短く設定し、かつ、光の入力側導波路の結合領域の
長さを完全結合長の(n+1/2)倍に設定した(但し、
n=0,1,2,3…)。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, according to claim (1), a change in the refractive index is included in a part of a coupling region of a directional coupler composed of two waveguides that are closely adjacent in parallel. A switching unit that switches between transmission and reflection of light, and a unit that changes a refractive index of the switching unit. The length of the switching unit is set to be sufficiently shorter than the length of the coupling region, and The length of the coupling region of the input waveguide was set to (n + 1/2) times the complete coupling length (however,
n = 0,1,2,3 ...).

また、請求項(2)では、前記切替部をファブリペロ
エタロンまたはグレーティングにより構成した。
Further, in claim (2), the switching unit is formed of a Fabry-Perot etalon or a grating.

(作 用) 請求項(1)によれば、一方の導波路端に入力された
信号光は、この導波路を伝搬し、結合領域の入力側端部
に到達する。信号光は、結合領域の一方の導波路を伝搬
する間に、少量の光が他方の光導波路に結合される。こ
のようにして、信号光は結合領域を(n+1/2)の距離
だけ伝搬して切替部に到達する。
(Operation) According to claim (1), the signal light input to one waveguide end propagates through this waveguide and reaches the input side end of the coupling region. As the signal light propagates through one waveguide of the coupling region, a small amount of light is coupled into the other optical waveguide. In this way, the signal light propagates through the coupling region by a distance of (n + 1/2) and reaches the switching unit.

ここで、切替部が反射状態に切替えられていると、信
号光は反射されて、入力側の結合領域を逆方向に伝搬
し、(n+1/2)の距離を伝搬した時点で、信号光は、
他方の導波路に100%結合され、他方の導波路を伝搬
後、その一端から出力される。
Here, if the switching unit is switched to the reflection state, the signal light is reflected and propagates in the coupling region on the input side in the opposite direction. At the time when the signal light has propagated the distance of (n + 1/2), the signal light is ,
It is 100% coupled to the other waveguide, propagates through the other waveguide, and is output from one end.

一方、切替部が透過状態に切替えられていると、信号
光は、切替部を透過して、結合領域をさらに直進し、例
えば、(n+1/2)の距離を伝搬した時点で、他方の導
波路に100%結合され、その他端から出力される。
On the other hand, when the switching unit is switched to the transmission state, the signal light passes through the switching unit, proceeds further straight through the coupling region, and for example, propagates the distance of (n + 1/2) at the time when the other light is transmitted. 100% coupled to the wave path and output from the other end.

また、請求項(2)によれば、切替部がファブリペロ
エタロンまたはグレーティングにより構成され、透過及
び反射の切替制御が、制御光あるいは電界、電流、熱等
の入力条件に基づいて行なわれる。
Further, according to claim (2), the switching unit is formed of a Fabry-Perot etalon or a grating, and switching control of transmission and reflection is performed based on input conditions such as control light or electric field, current, heat, and the like.

(実施例) 第1図は、本発明に係る光スイッチの第1の実施例を
示す図で、第1図(a)は構成図、第1図(b)は第1
図(a)のX−X線矢視方向の拡大断面図、第1図
(c)は第1図(a)のY−Y線矢視方向の拡大断面図
である。
(Embodiment) FIG. 1 is a view showing a first embodiment of an optical switch according to the present invention. FIG. 1 (a) is a configuration diagram, and FIG.
FIG. 1 (a) is an enlarged cross-sectional view taken along line XX of FIG. 1, and FIG. 1 (c) is an enlarged cross-sectional view taken along line YY of FIG. 1 (a).

第1図において、11,12,13は導波路で、第1図(b)
及び(c)に示すように、幅約5μm、厚さが約0.5μ
mに設定されたIn0.720.28As0.590.41からなるコア
11a,12a,13aと、これらコア11a,12a,13aを被覆したInP
よりなるクラッド14からそれぞれ構成されている。
In FIG. 1, reference numerals 11, 12, and 13 denote waveguides, and FIG.
And (c), a width of about 5 μm and a thickness of about 0.5 μm
Core consisting of In 0.72 G 0.28 As 0.59 P 0.41 set to m
11a, 12a, 13a, and InP covering these cores 11a, 12a, 13a
Each of the claddings 14 is composed of a cladding 14.

これらの導波路のうち、導波路11と12の2本は、光の
伝搬方向の一部において、コア11aと12aがクラッド14を
介して平行に近接して形成され、光方向性結合器におけ
る結合領域15を構成している。さらに、導波路11の一端
が、波長1.55μmの信号光Iの入力ポートIinと、導波
路11の他端及び導波路12の両端は、信号光Iの出力ポー
トO1,O2,O3として選定してある。
Of these waveguides, two of the waveguides 11 and 12 have cores 11a and 12a formed in parallel and close to each other via a cladding 14 in a part of the light propagation direction, and are used in the optical directional coupler. The connection region 15 is formed. Further, one end of the waveguide 11 has an input port Iin of the signal light I having a wavelength of 1.55 μm, and the other end of the waveguide 11 and both ends of the waveguide 12 have output ports O 1 , O 2 , O 3 of the signal light I. Has been selected.

一方、導波路13は、結合領域15を構成する導波路11,1
2のコア11a,12aのほぼ中央部の長手方向側面に直交する
ように形成されており、その一端が波長1.50μmの制御
光Cの入力ポートCinとして選定してある。
On the other hand, the waveguide 13 is composed of the waveguides 11, 1 constituting the coupling region 15.
The two cores 11a and 12a are formed so as to be substantially perpendicular to the longitudinal side surfaces at the central portion, and one end thereof is selected as an input port Cin of the control light C having a wavelength of 1.50 μm.

結合領域15は、完全結合長Lを約5mmに設定してあ
り、そのほぼ中央部には後記するように切替部20が配置
され、この切替部20を中心として、図面に向かって左
側、即ち、入力側結合長lG1はL/2に設定してある。同様
に、切替部20の右側の結合長lG2もL/2に設定してある。
The coupling region 15 has a complete coupling length L set to about 5 mm, and a switching unit 20 is disposed at a substantially central portion thereof as described later. , The input side coupling length l G1 is set to L / 2. Similarly, the coupling length l G2 on the right side of the switching unit 20 is set to L / 2.

20は例えばファブリペロエタロンからなる切替部で、
TiO2とSiO2の多層膜をスパッタリングによって形成した
反射率0.82(消光比20db以上)を有する高反射膜21,22
と、高反射膜21と22の間に配置され、第1図(c)に示
すように、In0.47Ga0.53Asからなる50A厚の井戸層231と
InPからなる75A厚の障壁層232を交互に約40層積層した
多重量子井戸構造を有する光非線形媒質23a,23bとから
構成されている。なお、この光非線形媒質23a,23bは、
室温において波長1.5μmに、電子と重いホールによっ
て形成されるエキシトンのピークを有し、かつ、これら
の間には制御光注入用の導波路13が形成されている。
20 is a switching unit composed of, for example, Fabry-Perot etalon,
Highly reflective films 21, 22 having a reflectivity of 0.82 (extinction ratio of 20 db or more) formed by sputtering a multilayer film of TiO 2 and SiO 2
And a well layer 231 having a thickness of 50 A made of In 0.47 Ga 0.53 As and disposed between the high reflection films 21 and 22 as shown in FIG.
An optical nonlinear medium 23a, 23b having a multiple quantum well structure in which about 40 barrier layers 232 each having a thickness of 75 A made of InP are alternately stacked. Note that the optical nonlinear media 23a and 23b
At room temperature, there is an exciton peak formed by electrons and heavy holes at a wavelength of 1.5 μm, and a waveguide 13 for control light injection is formed between them.

このような構成の切替部20の長さlEは、約5μm(コ
アの幅と同一)に設定してある。また、光非線形媒質23
aの光軸が導波路11のコア11aの光軸と、光非線形媒質23
bの光軸が導波路12のコア12aの光軸とそれぞれ一致し、
かつ、光非線形媒質23aの長さ方向外側面が導波路13の
コア13aの端面と直交して接合するように、結合領域15
の光伝搬方向のほぼ中央部に配置されている。
The length l E of the switching unit 20 having such a configuration is set to about 5 μm (the same as the width of the core). In addition, the optical nonlinear medium 23
The optical axis of a is the optical axis of the core 11a of the waveguide 11 and the optical nonlinear medium 23.
The optical axis of b corresponds to the optical axis of the core 12a of the waveguide 12, respectively,
Further, the coupling region 15 is formed such that the outer surface in the length direction of the optical nonlinear medium 23a is joined orthogonally to the end surface of the core 13a of the waveguide 13.
Are arranged substantially at the center in the light propagation direction.

次に、上記結合領域15の動作原理について説明する。
導波路11,12が平行に近接している結合領域15において
は、互いに直交する正規モードとして偶及び奇対称モー
ドが存在し、各々の伝搬定数はβe,βoである。入力端
z=0で導波路11から光が入力されると、この入力端z
で電界振幅が等しい偶・奇モードが同相で励起される。
これらのモードが結合領域15を伝搬していくにつれて、
二つのモード間に位相差(βe−βo)zが生じ、伝搬
距離が L=π/(βe−βo) となったときに位相差がπになる。このとき、偶・奇モ
ードの合成電界分布は、結合領域15外における導波路12
の導波モードの電界分布と一致しており、結合領域15の
長さ(結合長)がLであれば、導波路11へ入力された光
が損失なく100%導波路12に移行することになり、この
ときのLが完全結合長である。
Next, the operation principle of the coupling region 15 will be described.
In the coupling region 15 where the waveguides 11 and 12 are close to each other in parallel, even and odd symmetric modes exist as normal modes orthogonal to each other, and their propagation constants are βe and βo. When light is input from the waveguide 11 at the input end z = 0, this input end z
, Even and odd modes having the same electric field amplitude are excited in phase.
As these modes propagate through the coupling region 15,
A phase difference (βe−βo) z occurs between the two modes, and the phase difference becomes π when the propagation distance is L = π / (βe−βo). At this time, the combined electric field distribution of the even / odd mode is
If the length (coupling length) of the coupling region 15 is L, the light input to the waveguide 11 is transferred to the waveguide 12 without loss. Where L is the complete bond length.

次に、第1図の構成よる動作を説明する。なお、切替
部20を構成するファブリペロエタロンの初期設定は、入
力する信号光Iの波長1.55μmに対して透過率の低い状
態にしてあり、波長1.50μmの制御光Cが光非線形媒質
23a,23bに注入されると、吸収され信号光1の波長1.55
μmでの屈折率が変化して、透過率の高い状態になるも
のとする。
Next, the operation of the configuration shown in FIG. 1 will be described. The initial setting of the Fabry-Perot etalon constituting the switching unit 20 is such that the transmittance of the input signal light I is low with respect to the wavelength of 1.55 μm, and the control light C having the wavelength of 1.50 μm is applied to the optical nonlinear medium.
When injected into 23a and 23b, it is absorbed and the wavelength of signal light 1 is 1.55
It is assumed that the refractive index in μm changes and the state becomes high in transmittance.

入力ポートIinから入力された信号光Iは、入力用導
波路111を伝搬して、結合領域15の入射端zに到達し、
さらに結合領域15をL/2の距離だけ伝搬して、切替部20
に入力する。
The signal light I input from the input port Iin propagates through the input waveguide 111, reaches the incident end z of the coupling region 15, and
Further, the light propagates through the coupling area 15 for a distance of L / 2, and
To enter.

このとき、導波路13を介して、切替部20の光非線形媒
質23a,23bに制御光Cが注入されていない場合には、信
号光Iは切替部20で反射されて、結合領域15を往復す
る。これにより、信号光Iは、結合領域15を2lG1=Lだ
け伝搬して、出力用導波路121に100%結合される。出力
用導波路121に結合した信号光Iは、出力用導波路121を
伝搬した後、出力ポートO1より出力される。
At this time, when the control light C is not injected into the optical nonlinear media 23a and 23b of the switching unit 20 via the waveguide 13, the signal light I is reflected by the switching unit 20 and reciprocates in the coupling region 15. I do. As a result, the signal light I propagates through the coupling region 15 by 2l G1 = L and is 100% coupled to the output waveguide 121. Signal light I which is coupled to the output waveguide 121, after having propagated through the output waveguide 121, is output from the output port O 1.

一方、入力信号光Iが切替部20に到達したときに、切
替部20の光非線形媒質23a,23bに制御光Cが注入される
と、信号光Iは、切替部20を透過して、出力用導波路11
2,122を伝搬する。このようにして結合領域15をL/2だけ
伝搬すると、信号光Iは、lG1+lG2=Lだけ伝搬したこ
とになり、これにより、出力用導波路122に100%結合さ
れる。出力用導波路122に結合した信号光Iは、出力用
導波路122を伝搬した後、出力ポートO2より出力され
る。
On the other hand, when the control light C is injected into the optical nonlinear media 23a and 23b of the switching unit 20 when the input signal light I reaches the switching unit 20, the signal light I passes through the switching unit 20 and is output. Waveguide 11
Propagate 2,122. When the signal light I propagates through the coupling region 15 by L / 2 in this manner, the signal light I propagates by l G1 + l G2 = L, whereby the signal light I is 100% coupled to the output waveguide 122. Signal light I which is coupled to the output waveguide 122 after propagating through the output waveguide 122, is output from the output port O 2.

なお、実際は、結合領域15における透過あるいは反射
した信号光Iの伝搬距離は、最大、切替部20の長さlE
5μm分、完全結合長L=5mmからずれることになる
が、本第1の実施例においては、L》lEなる関係を満足
しているため、実際上問題とはならず、上記ずれは無視
できる。
Actually, the propagation distance of the transmitted or reflected signal light I in the coupling region 15 is a maximum, and the length l E =
Although it deviates from the perfect coupling length L = 5 mm by 5 μm, the first embodiment satisfies the relationship L >> E, so that it does not actually cause a problem and the above deviation is ignored. it can.

以上のように、本第1の実施例によれば、入力ポート
Iinより入力され、切替部20で反射された信号光Iを、
光サーキュレータ等を用いることなく入力ポートIinと
は異なる出力ポートO1により出力することができるの
で、信号光源に悪影響を与えることはなく、しかも、簡
易な構成を有するとともに、低損失であり、しかも導波
路構造のため、動作が安定した高速動作の光スイッチを
実現している。
As described above, according to the first embodiment, the input port
The signal light I input from Iin and reflected by the switching unit 20 is
Can be output by different output ports O 1 and input port Iin without using an optical circulator, etc., no adverse effect on the signal source, yet, which has a simple structure, low loss, yet Because of the waveguide structure, an optical switch with stable operation and high speed operation is realized.

なお、本第1の実施例においては、結合領域15の入力
側及び出力側の結合長lG1及びlG2を、完全結合長Lの1/
2倍に設定したが、これに限定されるものではなく、結
合長lG1及びlG2を以下に示す条件を満足するように変化
させることにより、信号光Iを結合させる出力用導波路
を任意に選択することも可能である。即ち、入力側結合
長lG1を、 lG1=(n+1/2)L (但し、n=0,1,2,3…) なる関係を満足するように選択すると、入力用導波路11
1へ入射され、切替部20で反射された信号光Iを、出力
用導波路121に結合させることができる。一方、切替部2
0を透過した信号光Iは、結合長lG2に応じて出力用導波
路112あるいは122に結合させることができる。即ち、入
力側結合長lG1が上の条件を満たすとき、 lG2=(n+1/2)L (但し、n=0,1,2,3…) なる関係を満足すれば、出力用導波路122に結合し、 lG2=(n+3/2)L (但し、n=0,1,2,3…) なる関係を満足すれば、出力用導波路112に結合する。
In the first embodiment, the coupling lengths l G1 and l G2 on the input side and the output side of the coupling region 15 are set to 1 / the full coupling length L.
Although set to twice, the present invention is not limited to this. By changing the coupling lengths l G1 and l G2 so as to satisfy the following conditions, the output waveguide for coupling the signal light I is optional. Can also be selected. That is, if the input side coupling length l G1 is selected so as to satisfy the relationship l G1 = (n + n) L (where n = 0, 1, 2, 3,...), The input waveguide 11
The signal light I incident on 1 and reflected by the switching unit 20 can be coupled to the output waveguide 121. On the other hand, switching unit 2
The signal light I that has passed through 0 can be coupled to the output waveguide 112 or 122 according to the coupling length l G2 . That is, when the input side coupling length l G1 satisfies the above condition, if the relationship l G2 = (n + 1/2) L (where n = 0, 1, 2, 3,...) Is satisfied, the output waveguide When the relationship of l G2 = (n + 3/2) L (where n = 0, 1, 2, 3,...) Is satisfied, the light is coupled to the output waveguide 112.

また、本第1の実施例では、制御光Cを導波路13を介
して注入するようにしたが、ビーム状にして注入して
も、同様の効果を得ることができる。さらに、ファブリ
ペロエタロンの屈折率の制御は、ここで示した光による
ものの他に、エタロンにpn接合を設けて逆方向電界を印
加する方法、順方向電流を流す方法、あるいはエタロン
を加熱・冷却する方法でも可能である。この場合も、制
御領域が小さいので、高速動作が可能である。
In the first embodiment, the control light C is injected through the waveguide 13. However, the same effect can be obtained by injecting the control light C in the form of a beam. In addition to controlling the refractive index of the Fabry-Perot etalon, in addition to the light shown here, a method of applying a reverse electric field by providing a pn junction in the etalon, a method of flowing a forward current, or heating and cooling the etalon This is also possible. Also in this case, since the control area is small, high-speed operation is possible.

第4図は、本発明に係る光スイッチの第2の実施例を
示す図で、第4図(a)は構成図、第4図(b)は第1
図(a)のZ−Z線矢視方向の拡大断面図である。な
お、第4図(b)においては、図面を見易くするため
に、コア11a,クラッド14部分のハッチングを省略してい
る。
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the optical switch according to the present invention. FIG. 4 (a) is a configuration diagram, and FIG.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along a line ZZ in FIG. In FIG. 4B, hatching of the core 11a and the clad 14 is omitted to make the drawing easier to see.

本第1の実施例と前記第1の実施例の異なる点は、切
替部24をファブリペロエタロンで構成する代わりに、光
非線形媒質と同一媒質からなる長さlgが50μm、最大反
射率約98%のグレーティング24a,24bで構成し、さら
に、これに応じて制御光用導波路13の幅を約50μmとし
たことにある。
Different points of the the present first embodiment the first embodiment, instead of constituting the switching unit 24 in the Fabry-Perot etalon, the length l g consisting of optical nonlinear medium and the same medium 50 [mu] m, about the maximum reflectance It is constituted by gratings 24a and 24b of 98%, and the width of the control light waveguide 13 is set to about 50 μm accordingly.

グレーティング24a,24bのピッチは、波長1.55μmの
2次波長0.48μmに一致している。従って、ピッチΛは
0.48μm、厚さtは0.5μmに設定してある。さらに、
グレーティング24a,24bの多重量子井戸構造部分及びク
ラッド14の屈折率は、それぞれ約3.5及び3.2であるた
め、グレーティング24a,24bにおける反射結合係数Κは
約0.05μm-1以上となっている。
The pitch of the gratings 24a and 24b matches the secondary wavelength of 0.48 μm with a wavelength of 1.55 μm. Therefore, pitch Λ
The thickness t is set to 0.5 μm and the thickness t is set to 0.5 μm. further,
Since the refractive indices of the multiple quantum well structure portions of the gratings 24a and 24b and the cladding 14 are about 3.5 and 3.2, respectively, the reflection coupling coefficient に お け る in the gratings 24a and 24b is about 0.05 μm −1 or more.

第5図は、グレーティング24a,24bの波長(λ)に対
する反射率(R)の特性を示す図で、横軸が波長λ、縦
軸が反射率Rをそれぞれ表している。第5図において、
Aで示す波形は、制御光Cが入射されていない、いわゆ
る初期状態(反射状態)を示し、Bで示す波形は、制御
光Cが入射された時の状態(透過状態)を示している。
FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the reflectance (R) with respect to the wavelength (λ) of the gratings 24a and 24b. The horizontal axis represents the wavelength λ, and the vertical axis represents the reflectance R. In FIG.
The waveform indicated by A indicates a so-called initial state (reflection state) in which the control light C is not incident, and the waveform indicated by B indicates a state (transmission state) when the control light C is incident.

第5図から分かるように、反射率が最初零となる反射
帯域幅△λは183Aとなる。従って、波長1.55μmの信号
光Iのみがグレーティングに入射された場合には、グレ
ーティング24a,24bは反射状態となる。ここで、グレー
ティング24a,24bに制御光Cを入射して、多重量子井戸
構造部分の屈折率を変化させ、反射率の中心波長λcを
△λだけ変化させれば、グレーティング24a,24bは反射
状態から透過状態へとスイッチングされる。
As can be seen from FIG. 5, the reflection bandwidth Δλ at which the reflectivity is initially zero is 183A. Therefore, when only the signal light I having a wavelength of 1.55 μm is incident on the grating, the gratings 24a and 24b are in a reflection state. Here, when the control light C is incident on the gratings 24a and 24b, the refractive index of the multiple quantum well structure is changed, and the center wavelength λc of the reflectance is changed by △ λ, the gratings 24a and 24b are in the reflection state. To the transparent state.

従って、本第2の実施例においても、前記第1の実施
例と同様に、制御光Cの有無に応じて信号光Iを入力ポ
ートIinとは異なる出力ポートO1またはO2から出力させ
ることができ、第1の実施例と同様の効果を得ることが
できる。
Thus, also in this second embodiment, like the first embodiment, it is output from the input port Iin signal light I in accordance with the presence or absence of the control light C from the different output ports O 1 or O 2 Thus, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

なお、本第2の実施例においても、結合領域15の完全
結合長Lは5mmであり、切替部24の長さ、即ち、グレー
ティング24a,24bの長さlg(=50μm)との関係は、
L》Lgを満足し、グレーティング分のずれは前記第1の
実施例の場合と同様に無視できる。
In the second embodiment as well, the complete coupling length L of the coupling region 15 is 5 mm, and the relationship with the length of the switching portion 24, that is, the length l g (= 50 μm) of the gratings 24a and 24b is ,
L >> L g is satisfied, and the displacement of the grating can be ignored as in the case of the first embodiment.

また、グレーティング24a,24bの屈折率の制御に関し
ても、前記第1の実施例の場合と同様に、ビーム状の
光、あるいは電界、電流、熱等でも制御可能である。こ
の電界等による制御の場合も、制御領域が小さいので、
高速動作が可能である。
Also, the refractive index of the gratings 24a and 24b can be controlled by beam light, electric field, current, heat, etc., as in the case of the first embodiment. Also in the case of control using this electric field or the like, since the control area is small,
High-speed operation is possible.

(発明の効果) 以上説明したように、請求項(1)または請求項
(2)によれば、以下のような利点がある。
(Effects of the Invention) As described above, according to claim (1) or claim (2), there are the following advantages.

信号光の入力ポートと出力ポート(複数)が分離でき
る。
The input port and the output port (plural) of the signal light can be separated.

切替部で反射された信号光が信号光源へ悪影響を及ぼ
さない。
The signal light reflected by the switching unit does not adversely affect the signal light source.

切替部で反射された信号光を取り出す際に、光サーキ
ュレータ、半透鏡等が不要となり、簡易な構成が実現で
きる。
When extracting the signal light reflected by the switching unit, an optical circulator, a semi-transparent mirror, and the like are not required, and a simple configuration can be realized.

原理的に損失が小さい。The loss is small in principle.

導波路型で構成できるため制御パワーが小さくてす
み、また多段接続が可能である。
Since it can be configured as a waveguide type, the control power can be small, and multi-stage connection is possible.

導波路型で構成できるため、動作が安定する。The operation can be stabilized because it can be configured as a waveguide.

制御領域が方向性結合器の一部で領域が小さいため、
同一の制御法で比較したとき、高速動作が可能である。
Since the control area is a part of the directional coupler and the area is small,
When compared by the same control method, high-speed operation is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)は本発明に係る光スイッチの第1の実施例
を示す構成図、第1図(b)は第1図(a)のX−X線
矢視方向の拡大断面図、第1図(c)は第1図(a)の
Y−Y線矢視方向の拡大断面図、第2図は従来の光スイ
ッチの構成図、第3図はファブリペロエタロンの光入力
強度に対する光出力強度の特性図、第4図(a)は本発
明に係る光スイッチの第2の実施例を示す構成図、第4
図(b)は第4図(a)のZ−Z線矢視方向の拡大断面
図、第5図はグレーティングの波長に対する反射率の特
性図である。 図中、11,12,13……導波路、11a,12a,13a……コア、14
……クラッド、15……結合領域、20……切替部(ファブ
リペロエタロン)、21,22……高反射膜、23a,23b……光
非線形媒質、24……切替部、24a,24b……グレーティン
グ。
FIG. 1A is a configuration diagram showing a first embodiment of an optical switch according to the present invention, FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view taken along line XX of FIG. 1A, FIG. 1 (c) is an enlarged cross-sectional view taken along line YY of FIG. 1 (a), FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional optical switch, and FIG. FIG. 4 (a) is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical switch according to the present invention, and FIG.
FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view taken along the line ZZ in FIG. 4A, and FIG. In the figure, 11, 12, 13 ... waveguide, 11a, 12a, 13a ... core, 14
... clad, 15 ... coupling region, 20 ... switching part (Fabry-Perot etalon), 21, 22 ... high reflection film, 23a, 23b ... optical nonlinear medium, 24 ... switching part, 24a, 24b ... Grating.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−50016(JP,A) 特開 昭63−234227(JP,A) 特開 昭57−161707(JP,A) 特開 昭63−197130(JP,A) Applied Optics,Vo l.25 No.14 p.2311〜p.2313 (1986年7月15日)Continuation of front page (56) References JP-A-64-50016 (JP, A) JP-A-63-234227 (JP, A) JP-A-57-161707 (JP, A) JP-A-63-197130 (JP, A) , A) Applied Optics, Vol. 25 No. 14 p. 2311-p. 2313 (July 15, 1986)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】平行に近接した2本の導波路からなる方向
性結合器の結合領域の一部に、屈折率の変化により光の
透過・反射を切り替える切替部と、該切替部の屈折率を
変化させる手段とを備え、 前記切替部の長さを前記結合領域の長さよりも十分に短
く設定し、 かつ、光の入力側導波路の結合領域の長さを完全結合長
の(n+1/2)倍に設定した(但し、n=0,1,2,3…) ことを特徴とする光スイッチ。
1. A switching unit for switching transmission / reflection of light by changing a refractive index, in a part of a coupling region of a directional coupler comprising two waveguides arranged in parallel and a refractive index of the switching unit. Means for changing the length of the switching portion is set sufficiently shorter than the length of the coupling region, and the length of the coupling region of the light input side waveguide is set to (n + 1 / 2) An optical switch characterized in that it is set to double (where n = 0, 1, 2, 3 ...).
【請求項2】前記切替部をファブリペロエタロンまたは
グレーティングにより構成した請求項(1)記載の光ス
イッチ。
2. The optical switch according to claim 1, wherein said switching section is made of a Fabry-Perot etalon or a grating.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3108814A1 (en) * 1981-03-09 1982-09-16 Siemens Ag 180 (DEGREE) DEFLECTOR
JPS63197130A (en) * 1987-02-12 1988-08-16 Hitachi Ltd Optical frequency selective reception system
JPS63234227A (en) * 1987-03-23 1988-09-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Directional coupling type optical switch
JPS6450016A (en) * 1987-08-20 1989-02-27 Nec Corp Demultiplexing and photodetecting device

Non-Patent Citations (1)

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