JP2986031B2 - Spectral switch - Google Patents
Spectral switchInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、周波数分割多重光伝送
方式において、周波数多重で伝送されている光信号を分
波し、しかも光信号のまま光交換するという機能を持っ
た小型な分光型光スイッチに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency division multiplexing optical transmission system, which has a function of demultiplexing an optical signal transmitted by frequency division multiplexing and having a function of optically exchanging the optical signal as it is. It relates to an optical switch.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、垂直回折格子と光導波路が一体に
形成された光部品として、1.48〜1.56μmの光
を分光するものがあった(Appl.Phys.Lett.58(19
91)pp.1949−1951)。図9は従来の小型分光器を表
す平面図であって、1はスラブ導波路部、2はリッジ導
波路、3は垂直回折格子、4は入力光(λ1 ,λ2 ,…
λn )、5は出力光である。周波数多重された入力光4
は、リッジ導波路2に入り、スラブ導波路部1で拡が
り、垂直回折格子3で分光され、それぞれ異なったリッ
ジ導波路2に集光する。垂直回折格子3は、ローランド
円上にあり、リッジ導波路1の入力部は、1/2ローラ
ンド円上にあるから、焦点ずれなしに、それぞれの波長
の光は、異なったリッジ導波路2に集光する。2. Description of the Related Art Heretofore, as an optical component in which a vertical diffraction grating and an optical waveguide are integrally formed, there has been an optical component which disperses light of 1.48 to 1.56 μm (Appl. Phys. Lett. 58 (19)
91) pp. 1949-1951). FIG. 9 is a plan view showing a conventional compact spectroscope, wherein 1 is a slab waveguide portion, 2 is a ridge waveguide, 3 is a vertical diffraction grating, and 4 is input light (λ 1 , λ 2 ,...).
λ n ), 5 is output light. Frequency multiplexed input light 4
Enters the ridge waveguide 2, spreads in the slab waveguide section 1, is split by the vertical diffraction grating 3, and condenses on different ridge waveguides 2. Since the vertical diffraction grating 3 is on the Rowland circle and the input portion of the ridge waveguide 1 is on the 1/2 Rowland circle, light of each wavelength is transferred to a different ridge waveguide 2 without defocus. Collect light.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来例で
は、光交換の機能を全く持っていないという欠点があっ
た。また、スラブ導波路部の屈折率が固定であるので、
分波角度の調節ができないという欠点、即ち、各々のリ
ッジ導波路に適合する光波長を調節できないという欠点
があった。However, this conventional example has a disadvantage that it has no optical switching function. Also, since the refractive index of the slab waveguide is fixed,
There is a disadvantage that the demultiplexing angle cannot be adjusted, that is, an optical wavelength that is suitable for each ridge waveguide cannot be adjusted.
【0004】本発明の目的は、従来技術のこのような欠
点を解消して、複数の光を分光し、電気光学効果による
屈折率の制御により光の分波角度を調節し、かつリッジ
導波路の光回路網を工夫することにより、分光した複数
の光を相互に光交換する機能を持った分光型光スイッチ
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, disperse a plurality of lights, adjust a light splitting angle by controlling a refractive index by an electro-optic effect, and provide a ridge waveguide. By devising an optical circuit network, a spectral optical switch having a function of mutually exchanging a plurality of split lights is provided.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による分光型光スイッチは、基板の表面上に
スラブ導波路が形成されるとともに該基板の裏面と前記
スラブ導波路の上面とに対をなす電極が設けられ、該ス
ラブ導波路の一端面には垂直回折格子が円弧状をなしか
つ該垂直回折格子の溝の方向が前記基板の表面に垂直で
ありしかも該円弧状の垂直回折効果がローランド円上に
あるように設けられ、該スラブ導波路の他端面には一つ
の入力導波路と複数個の集光導波路がその入射部が1/
2ローランド円上にあるように設けられ、前記基板の表
面上には、複数個の出力導波路が形成されるとともに前
記複数個の集光導波路からの各出力光を該複数の出力導
波路に選択的に供給するための光導波路網が形成され、
該光導波路網は前記一つの入力導波路に入力された波長
の異なる複数の入力光が前記対をなす電極間に印加され
た逆バイアス電圧の値により複数の出力導波路に選択的
に光交換されるように形成されている。In order to achieve this object, a spectroscopic optical switch according to the present invention comprises a slab waveguide formed on a surface of a substrate, and a back surface of the substrate and an upper surface of the slab waveguide. A pair of electrodes is provided on one end of the slab waveguide, and the vertical diffraction grating has an arc shape on one end surface of the slab waveguide, and the direction of the groove of the vertical diffraction grating is perpendicular to the surface of the substrate, and the arc shape is A vertical diffraction effect is provided on the Rowland circle, and one input waveguide and a plurality of condensing waveguides are provided at the other end face of the slab waveguide at an incidence portion of 1/100.
A plurality of output waveguides are formed on the surface of the substrate, and each output light from the plurality of light-collecting waveguides is applied to the plurality of output waveguides. Forming an optical waveguide network for selectively supplying;
The optical waveguide network is configured such that a plurality of input lights having different wavelengths input to the one input waveguide selectively exchange light with a plurality of output waveguides according to a value of a reverse bias voltage applied between the paired electrodes. It is formed to be.
【0006】また、前記回折格子の形状を鋸状にして、
入射光と回折光とが、該回折格子の溝の面に対して、略
正反射の関係になるように形成し、かつ前記回折格子の
端面に絶縁膜と金属膜からなる高反射膜を形成すること
ができる。[0006] Further, the shape of the diffraction grating is saw-toothed,
The incident light and the diffracted light are formed so as to have a substantially regular reflection relationship with respect to the groove surface of the diffraction grating, and a high reflection film made of an insulating film and a metal film is formed on an end surface of the diffraction grating. can do.
【0007】周波数多重で光伝送されて来る光を分光
し、かつ、電気光学効果による屈折率の制御により、光
の分波角度を調節し、かつリッジ導波路の光回路網を工
夫することにより、分光した複数の光を相互に光交換す
る機能を実現することが従来の技術と異なる。[0007] By splitting the light transmitted by frequency multiplexing, adjusting the splitting angle of the light by controlling the refractive index by the electro-optic effect, and devising the optical network of the ridge waveguide. This is different from the conventional technology in that a function of mutually exchanging a plurality of split light beams is realized.
【0008】[0008]
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を説明する斜
視図であって、11はn−InP基板、12は垂直回折
格子、13はスラブ導波路、14は入力導波路、15は
集光導波路I、16は集光導波路II、17は集光導波路
III 、18は出力導波路I、19は出力導波路II、20
は全反射鏡、21は導波路合波部、22は導波路交差
部、23はp−電極、24はn−電極、25は入力光、
26は出力光I、27は出力光II、28はリード線であ
る。導波路の層構造は図面の簡単化のため省略してあ
る。FIG. 1 is a perspective view for explaining a first embodiment of the present invention, wherein 11 is an n-InP substrate, 12 is a vertical diffraction grating, 13 is a slab waveguide, 14 is an input waveguide, 15 is a condensing waveguide I, 16 is a condensing waveguide II, 17 is a condensing waveguide
III, 18 are output waveguides I, 19 are output waveguides II, 20
Is a total reflection mirror, 21 is a waveguide multiplexing part, 22 is a waveguide intersection, 23 is a p-electrode, 24 is an n-electrode, 25 is input light,
26 is an output light I, 27 is an output light II, and 28 is a lead wire. The layer structure of the waveguide is omitted for simplification of the drawing.
【0009】図2は、第1の実施例の機能を説明する図
である。図2を参考にしながら第1の実施例の機能を説
明する。まず、逆バイアス電圧V=V1 の場合、入力導
波路14に入射した入力光λ1 ,λ2 の入力光25はス
ラブ導波路部13で拡がり、λ1 の回折光は集光導波路
(I)15に集光し、λ2 の回折光は集光導波路(II)
16に集光する。λ1 の光は直進し出力導波路(I)1
8より出射し、出力光(I)26となり、λ2 の光は同
じく直進し、出力導波路(II)19より出射し、出力光
(II)27となる。また、逆バイアス電圧V=V2 の場
合、λ1 の光は回折角が変化し、集光導波路(II)16
に集光し、同じくλ2 の光は集光導波路(III)17に集
光する。λ1 の光は直進し、導波路交差部22を経て、
出力導波路(II)19から射出し、出力光(II)27と
なる。一方λ2 の光は集光導波路(III)17から全反射
鏡20により光路を曲げられ、導波路交差部22を経
て、再び全反射鏡20により光路を曲げ、導波路合波部
21により、出力導波路(I)18に合流し、出力導波
路(I)18より出射し、出力光(I)26となる。す
なわち、λ1 ,λ2 の光は分光され、逆バイアス電圧の
大小により光交換される。FIG. 2 is a diagram for explaining the function of the first embodiment. The function of the first embodiment will be described with reference to FIG. First, when the reverse bias voltage V = V 1 , the input light 25 of the input lights λ 1 and λ 2 incident on the input waveguide 14 spreads in the slab waveguide section 13, and the diffracted light of λ 1 is converted into the condensing waveguide (I ) Condensed to 15 and diffracted light of λ 2 is condensed waveguide (II)
Focus on 16 The light of λ 1 goes straight and the output waveguide (I) 1
8, and becomes output light (I) 26, and the light of λ 2 also travels straight, exits from output waveguide (II) 19, and becomes output light (II) 27. When the reverse bias voltage V = V 2 , the diffraction angle of the light of λ 1 changes, and the light of the condensing waveguide (II) 16
And the light of λ 2 is also focused on the focusing waveguide (III) 17. The light of λ 1 goes straight and passes through the waveguide intersection 22,
The light exits from the output waveguide (II) 19 and becomes the output light (II) 27. On the other hand, the light of λ 2 has its optical path bent by the total reflection mirror 20 from the condensing waveguide (III) 17, passes through the waveguide intersection 22, bends the optical path again by the total reflection mirror 20, and The light merges with the output waveguide (I) 18, exits from the output waveguide (I) 18, and becomes an output light (I) 26. That is, the lights of λ 1 and λ 2 are split, and the light is exchanged according to the magnitude of the reverse bias voltage.
【0010】次に、スラブ導波路13に逆バイアス電圧
を印加することにより、分波角が変化するメカニズムに
ついて説明する。電気光学効果による屈折率変化は、次
式で与えられる。Next, a description will be given of a mechanism in which a branch angle is changed by applying a reverse bias voltage to the slab waveguide 13. The change in the refractive index due to the electro-optic effect is given by the following equation.
【数1】 Δn=(1/2)n3 r41E …………… ここで、Δnは屈折率変化、nは屈折率、Eは印加され
る電界、r41は電気光学係数でほぼ1.6×10-12 (m
/V)程度である。アンドープ層のトータル厚さを0.
5μm=5×10-7(m)とすると、100V印加した
時、E=2×108 (V/m)となる。n≒3.3とす
るとΔn≒5.8×10-8となり、1.55μm帯で
は、光波長のシフトはΔλ≒27Å程度となる。Δn = (1/2) n 3 r 41 E where Δn is a change in refractive index, n is a refractive index, E is an applied electric field, and r 41 is an electro-optic coefficient. 1.6 × 10 -12 (m
/ V). Set the total thickness of the undoped layer to 0.
Assuming that 5 μm = 5 × 10 −7 (m), when 100 V is applied, E = 2 × 10 8 (V / m). If n ≒ 3.3, then Δn ≒ 5.8 × 10 -8 , and in the 1.55 μm band, the shift of the optical wavelength is about Δλ ≒ 27Å.
【0011】スラブ導波路のコア層にInGaAs/I
nAlAsのあるいはInGaAs/InPの多重量子
井戸層を使用すれば、電気光学係数を大きくすることが
でき、低電圧で、波長シフトを大きくすることが可能で
ある。The core layer of the slab waveguide has InGaAs / I
If an nAlAs or InGaAs / InP multiple quantum well layer is used, the electro-optic coefficient can be increased, and the wavelength shift can be increased at low voltage.
【0012】また回折格子の分解能は、The resolution of the diffraction grating is
【数2】 Δλ=λ/(mNneff ) …………… ここでΔλは分解能、λは波長、mは回折の次数、Nは
回折格子の本数、neff はスラブ導波路の実効屈折率で
ある。スラブ導波路部を充分長くとると、回折格子の本
数Nは大きくなり、充分周波数分割多重方式に使用する
ことができる。また回折格子の形状を鋸状にすれば特性
の次数の回折光を強くすることができ、高反射膜を付加
することにより、回折効率を85〜95%程度にするこ
とができる。Δλ = λ / (mNn eff ) where Δλ is the resolution, λ is the wavelength, m is the order of diffraction, N is the number of diffraction gratings, and n eff is the effective refractive index of the slab waveguide. It is. If the slab waveguide portion is made sufficiently long, the number N of the diffraction gratings becomes large, and the slab waveguide portion can be used sufficiently for the frequency division multiplexing system. Further, if the shape of the diffraction grating is made saw-tooth, the diffracted light of the characteristic order can be strengthened, and the diffraction efficiency can be made about 85 to 95% by adding a high reflection film.
【0013】図3は、第2の実施例を説明する平面図で
あって、31はスラブ導波路部、32は垂直回折格子、
33は入力導波路、34は集光導波路(I)、35は集
光導波路(II)、36は集光導波路(III)、37は集光
導波路(IV)、38は出力導波路(I)、39は出力導
波路(II)、40は全反射鏡、41は導波路合波部、4
2は導波路交差部、43は入力光、44は出力光
(I)、45は出力光(II)である。FIG. 3 is a plan view for explaining a second embodiment, in which 31 is a slab waveguide portion, 32 is a vertical diffraction grating,
33 is an input waveguide, 34 is a condensing waveguide (I), 35 is a condensing waveguide (II), 36 is a condensing waveguide (III), 37 is a condensing waveguide (IV), and 38 is an output waveguide (I). , 39 is an output waveguide (II), 40 is a total reflection mirror, 41 is a waveguide multiplexing section,
2 is a waveguide intersection, 43 is input light, 44 is output light (I), and 45 is output light (II).
【0014】図4は第2の実施例の機能を説明する図で
ある。逆バイアス電圧V=V1 の場合、入力光λ1 ,λ
2 は入力導波路33に入り、スラブ導波部31で拡が
り、垂直回折格子32で回折され、λ1 の光は集光導波
路(I)34に集光し、λ2 の光は集光導波路(II)3
5に集光する。すなわちλ1 の光は出力導波路(I)3
8より出射し、出力光(I)44となり、λ2 の光は導
波路合波部41と導波路交差部42を経て出力導波路
(II)39より出射し、出力光(II)45となる。逆バ
イアス電圧V=V2 の時、回折角が変化し、λ1 の光は
集光導波路(III)36に入り、導波路合波部41と導波
路交差部42を経て出力導波路(II)39より出射し、
出力光(II)45となる。λ2 の光は集光導波路(IV)
37に入り、全反射鏡40,導波路交差部42,全反射
鏡40,導波路合波部41を経て出力導波路(I)38
より出射し、出力光(I)44となる。即ちλ1 ,λ2
の光は分光され、逆バイアス電圧の大小により、光交換
される。FIG. 4 is a diagram for explaining the function of the second embodiment. When the reverse bias voltage V = V 1 , the input light λ 1 , λ
2 enters the input waveguide 33, spreads in the slab waveguide section 31, is diffracted by the vertical diffraction grating 32, and condenses the light of λ 1 to the condensing waveguide (I) 34 and the light of λ 2 to the condensing waveguide (II) 3
Focus on 5 That is, the light of λ 1 is output from the output waveguide (I) 3
8, the output light (I) 44, the light of λ 2 is output from the output waveguide (II) 39 via the waveguide multiplexing part 41 and the waveguide intersection part 42, and is output from the output light (II) 45. Become. When the reverse bias voltage V = V 2 , the diffraction angle changes, and the light of λ 1 enters the condensing waveguide (III) 36, passes through the waveguide multiplexing part 41 and the waveguide intersection part 42, and outputs the output waveguide (II). ) Emitted from 39,
Output light (II) 45 is obtained. The light of λ 2 is a focusing waveguide (IV)
37, a total reflection mirror 40, a waveguide intersection 42, a total reflection mirror 40, and a waveguide multiplexing unit 41, and an output waveguide (I) 38.
Out, and becomes output light (I) 44. That is, λ 1 , λ 2
Is split and the light is exchanged according to the magnitude of the reverse bias voltage.
【0015】図5は、第3の実施例を説明する平面図で
あって、51はスラブ導波路部、52は垂直回折格子、
53は入力導波路、54は集光導波路(I)、55は集
光導波路(II)、56は集光導波路(III)、57は集光
導波路(IV)、58は集光導波路(V)、59は出力導
波路(I)、60は出力導波路(II)、61は出力導波
路(III)、62は入力光、63は出力光(I)、64は
出力光(II)、65は出力光(III)、66は全反射鏡、
67は導波路合波部、68は導波路交差部である。FIG. 5 is a plan view for explaining the third embodiment, in which 51 is a slab waveguide portion, 52 is a vertical diffraction grating,
53 is an input waveguide, 54 is a condensing waveguide (I), 55 is a condensing waveguide (II), 56 is a condensing waveguide (III), 57 is a condensing waveguide (IV), and 58 is a condensing waveguide (V). , 59 is an output waveguide (I), 60 is an output waveguide (II), 61 is an output waveguide (III), 62 is input light, 63 is output light (I), 64 is output light (II), 65 Is an output light (III), 66 is a total reflection mirror,
67 is a waveguide multiplexing part, and 68 is a waveguide crossing part.
【0016】図6は、第3の実施例の機能を説明する図
である。まず逆バイアス電圧V=V1 の場合、入力光λ
1 ,λ2 ,λ3 が入力導波路53に入り、スラブ導波路
部51で拡がり、垂直回折格子52で回折され、λ1 の
光は集光導波路(I)54に集光し、導波路合波部67
を経て出力導波路(I)59より出射し、出力光(I)
63となる。λ2 の光は集光導波路(II)55に集光
し、導波路交差部68と導波路合波部67を経て出力導
波路(II)60より出射し、出力光(II)64となる。
λ3 の光は集光導波路(III)56に集光し、導波路交差
部68を経て出力導波路(III)61より出射し、出力光
(III)65となる。逆バイアス電圧V=V2 の場合に
は、回折角が変化しλ1 の光は集光導波路(II)55に
集光し、導波路交差部68と導波路合波部67を経て出
力導波路(II)60より出射し、出力光(II)64とな
る。λ2 の光は集光導波路(III)56に集光し、導波路
交差部68を経て出力導波路(III)64より出射し、出
力光(III)65となる。λ3 の光は、集光導波路(IV)
57に集光し、全反射鏡66,導波路交差部68,全反
射鏡66及び導波路合波部67を経て出力導波路(I)
59より出射し、出力光(I)63となる。FIG. 6 is a diagram for explaining the function of the third embodiment. First, when the reverse bias voltage V = V 1 , the input light λ
1 , λ 2 and λ 3 enter the input waveguide 53, spread in the slab waveguide section 51, are diffracted by the vertical diffraction grating 52, and the light of λ 1 is condensed on the condensing waveguide (I) 54, Multiplexing section 67
, And emerges from the output waveguide (I) 59 through the output light (I).
63. The light of λ 2 is condensed on the condensing waveguide (II) 55, exits from the output waveguide (II) 60 via the waveguide intersection 68 and the waveguide multiplexing part 67, and becomes the output light (II) 64. .
The light of λ 3 is condensed on the converging waveguide (III) 56, exits from the output waveguide (III) 61 via the waveguide intersection 68, and becomes the output light (III) 65. When the reverse bias voltage V = V 2 , the diffraction angle changes and the light of λ 1 is condensed on the condensing waveguide (II) 55, and is output through the waveguide intersection 68 and the waveguide multiplexing part 67. The light exits from the wave path (II) 60 and becomes the output light (II) 64. The light of λ 2 is condensed on the converging waveguide (III) 56, exits from the output waveguide (III) 64 via the waveguide intersection 68, and becomes the output light (III) 65. light lambda 3 is Atsumarikoshirube waveguide (IV)
The light is condensed at 57, passes through a total reflection mirror 66, a waveguide intersection 68, a total reflection mirror 66, and a waveguide multiplexing unit 67, and is output from the output waveguide (I).
The light exits from 59 and becomes output light (I) 63.
【0017】逆バイアス電圧V=V3 の場合、λ1 の光
は集光導波路(III)56に集光し、導波路交差部68を
経て出力導波路(III)61より出射し、出力光(III)6
5となる。λ2 の光は集光導波路(IV)57に集光し、
全反射鏡66,導波路交差部68,全反射鏡66及び導
波路合波部67を経て出力導波路(I)59より出射
し、出力光(I)63となる。λ3 の光は集光導波路
(V)58に集光し、全反射鏡66及び導波路合波部6
7を経て、出力導波路(II)60より出射し、出力光
(II)64となる。即ち、逆バイアス電圧の変化によ
り、3波のλ1 ,λ2 ,λ3 を光交換することができ
る。When the reverse bias voltage is V = V 3 , the light of λ 1 is condensed on the converging waveguide (III) 56, exits from the output waveguide (III) 61 via the waveguide intersection 68, and is output. (III) 6
It becomes 5. The light of λ 2 is focused on the focusing waveguide (IV) 57,
The light exits the output waveguide (I) 59 via the total reflection mirror 66, the waveguide intersection 68, the total reflection mirror 66, and the waveguide multiplexing unit 67, and becomes output light (I) 63. The light of λ 3 is condensed on the converging waveguide (V) 58, and the total reflection mirror 66 and the waveguide multiplexing unit 6
After passing through 7, the light exits from the output waveguide (II) 60 and becomes the output light (II) 64. That is, three wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 can be optically exchanged by the change of the reverse bias voltage.
【0018】図7は第4の実施例の分光型光スイッチの
光回路網の部分略図である。図面の簡単化のため光回路
網だけの線図にしている。71は入力導波路、72は出
力導波路(I)、73は出力導波路(II)、74は出力
導波路(III)、75は全反射鏡、76は導波路交差部、
77は導波路合波部である。図7からわかるように、λ
1 ,λ2 ,λ3 の3波の光を分光して、光交換すること
ができる。FIG. 7 is a partial schematic view of an optical network of a spectral type optical switch according to a fourth embodiment. For simplicity of the drawing, only the optical network is illustrated. 71 is an input waveguide, 72 is an output waveguide (I), 73 is an output waveguide (II), 74 is an output waveguide (III), 75 is a total reflection mirror, 76 is a waveguide intersection,
77 is a waveguide multiplexing part. As can be seen from FIG.
Light of three wavelengths of 1 , λ 2 and λ 3 can be spectrally separated and exchanged.
【0019】図8は、第5の実施例の分光型光スイッチ
の光回路網の部分略図である。図面の簡単化のため光回
路網だけの線図にしている。81は入力導波路、82は
出力導波路(I)、83は出力導波路(II)、84は出
力導波路(III)、85は出力導波路(IV)、86は全反
射鏡である。図9からわかるようにλ1 ,λ2 ,λ3,
λ4 の4波の光を分光して、光交換することができる。FIG. 8 is a partial schematic view of an optical network of a spectroscopic optical switch according to a fifth embodiment. For simplicity of the drawing, only the optical network is illustrated. 81 is an input waveguide, 82 is an output waveguide (I), 83 is an output waveguide (II), 84 is an output waveguide (III), 85 is an output waveguide (IV), and 86 is a total reflection mirror. As can be seen from FIG. 9, λ 1 , λ 2 , λ 3 ,
Light of four wavelengths of λ 4 can be separated and light exchanged.
【0020】なお実施例は、InGaAsP/InP系
結晶を用いた例をあげたが、GaAs/AlGaAs系
結晶で製作しても良い。Although the embodiment uses an InGaAsP / InP-based crystal, it may be made of a GaAs / AlGaAs-based crystal.
【0021】これらの結果から明らかなように、従来の
技術に比べ、電気光学効果による屈折率の制御により、
光の分波角度を調節し、光回路網を工夫することによ
り、分光した複数の光を相互に光交換できる点の改善が
あった。As is apparent from these results, the control of the refractive index by the electro-optic effect is more effective than in the prior art.
By adjusting the demultiplexing angle of light and devising an optical circuit network, there is an improvement in that a plurality of split lights can be exchanged with each other.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、周波数
多重で高伝送されている複数の光を分光し、かつ電気光
学効果による屈折率の制御により、各々の光の分波角度
を調節し、かつリッジ導波路の光回路網を工夫すること
により、分光した複数の光を相互に光交換する機能を実
現できる利点がある。As described above, according to the present invention, a plurality of lights transmitted at high frequency by frequency multiplexing are separated, and the demultiplexing angle of each light is adjusted by controlling the refractive index by the electro-optic effect. In addition, by devising the optical circuit network of the ridge waveguide, there is an advantage that a function of mutually exchanging a plurality of separated lights can be realized.
【図1】第1の実施例の分光型光スイッチの斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view of a spectral optical switch according to a first embodiment.
【図2】第1の実施例の機能を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating functions of the first embodiment.
【図3】第2の実施例の分光型光スイッチの平面図であ
る。FIG. 3 is a plan view of a spectral optical switch according to a second embodiment.
【図4】第2の実施例の機能を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating functions of a second embodiment.
【図5】第3の実施例の分光型光スイッチの平面図であ
る。FIG. 5 is a plan view of a spectral optical switch according to a third embodiment.
【図6】第3の実施例の機能を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating functions of a third embodiment.
【図7】第4の実施例の分光型光スイッチの光回路網の
略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of an optical network of a spectroscopic optical switch according to a fourth embodiment.
【図8】第5の実施例の分光型光スイッチの光回路網の
略図である。FIG. 8 is a schematic view of an optical network of a spectroscopic optical switch according to a fifth embodiment.
【図9】従来の小型分光器の例を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing an example of a conventional compact spectroscope.
1 スラブ導波路部 2 リッジ導波路 3 垂直回折格子 4 入力光(λ1 ,λ2 …λn ) 5 出力光 11 n−InP基板 12 垂直回折格子 13 スラブ導波路部 14 入力導波路部 15 集光導波路(I) 16 集光導波路(II) 17 集光導波路(III) 18 出力導波路(I) 19 出力導波路(II) 20 全反射鏡 21 導波路合波部 22 導波路交差部 23 p−電極 24 n−電極 25 入力光 26 出力光(I) 27 出力光(II) 28 リード線 31 スラブ導波路 32 垂直回折格子 33 入力導波路 34 集光導波路(I) 35 集光導波路(II) 36 集光導波路(III) 37 集光導波路(IV) 38 出力導波路(I) 39 出力導波路(II) 40 全反射鏡 41 導波路合波部 42 導波路交差部 43 入力光 44 出力光(I) 45 出力光(II) 51 スラブ導波路部 52 垂直回折格子 53 入力導波路 54 集光導波路(I) 55 集光導波路(II) 56 集光導波路(III) 57 集光導波路(IV) 58 集光導波路(V) 59 出力導波路(I) 60 出力導波路(II) 61 出力導波路(III) 62 入力光 63 出力光(I) 64 出力光(II) 65 出力光(III) 66 全反射鏡 67 導波路合波部 68 導波路交差部 71 入力導波路 72 出力導波路(I) 73 出力導波路(II) 74 出力導波路(III) 75 全反射鏡 76 導波路交差部 77 導波路合波部 78 集光導波路 81 入力導波路 82 出力導波路(I) 83 出力導波路(II) 84 出力導波路(III) 85 出力導波路(IV) 86 全反射鏡 87 集光導波路Reference Signs List 1 slab waveguide section 2 ridge waveguide 3 vertical diffraction grating 4 input light (λ 1 , λ 2 ... Λ n ) 5 output light 11 n-InP substrate 12 vertical diffraction grating 13 slab waveguide section 14 input waveguide section 15 Optical waveguide (I) 16 Focusing waveguide (II) 17 Focusing waveguide (III) 18 Output waveguide (I) 19 Output waveguide (II) 20 Total reflection mirror 21 Waveguide combining part 22 Waveguide intersection 23 p -Electrode 24 n-electrode 25 input light 26 output light (I) 27 output light (II) 28 lead wire 31 slab waveguide 32 vertical diffraction grating 33 input waveguide 34 focusing waveguide (I) 35 focusing waveguide (II) 36 Condensing waveguide (III) 37 Condensing waveguide (IV) 38 Output waveguide (I) 39 Output waveguide (II) 40 Total reflection mirror 41 Waveguide multiplexing part 42 Waveguide intersection part 43 Input light 44 Output light ( I) 45 Output light (II) 5 Slab waveguide part 52 Vertical diffraction grating 53 Input waveguide 54 Focusing waveguide (I) 55 Focusing waveguide (II) 56 Focusing waveguide (III) 57 Focusing waveguide (IV) 58 Focusing waveguide (V) 59 Output conduction Waveguide (I) 60 Output waveguide (II) 61 Output waveguide (III) 62 Input light 63 Output light (I) 64 Output light (II) 65 Output light (III) 66 Total reflection mirror 67 Waveguide combining section 68 Waveguide intersection 71 Input waveguide 72 Output waveguide (I) 73 Output waveguide (II) 74 Output waveguide (III) 75 Total reflection mirror 76 Waveguide intersection 77 Waveguide multiplexing part 78 Condensing waveguide 81 Input Waveguide 82 Output waveguide (I) 83 Output waveguide (II) 84 Output waveguide (III) 85 Output waveguide (IV) 86 Total reflection mirror 87 Condensing waveguide
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−171115(JP,A) 特開 平4−367819(JP,A) 特表 平3−501065(JP,A) Appl.Phys.Lett.,V ol.58 No.18 pp.1949−1951 (6 May 1991) Electronics Lette rs,Vol.27 No.2 pp. 132−134(17th January 1991) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/00 - 1/055 505 G02F 1/29 - 1/313 G02B 6/12 - 6/14 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-171115 (JP, A) JP-A-4-367819 (JP, A) JP-A-3-501065 (JP, A) Appl. Phys. Lett. , Vol. 58 No. 18 pp. 1949-1951 (6 May 1991) Electronics Letters, Vol. 27 No. 2 pp. 132-134 (17th January 1991) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02F 1/00-1/055 505 G02F 1/29-1/313 G02B 6/12-6 /14
Claims (5)
るとともに該基板の裏面と前記スラブ導波路の上面とに
対をなす電極が設けられ、 該スラブ導波路の一端面には垂直回折格子が円弧状をな
しかつ該垂直回折格子の溝の方向が前記基板の表面に垂
直でありしかも該円弧状の垂直回折効果がローランド円
上にあるように設けられ、 該スラブ導波路の他端面には一つの入力導波路と複数個
の集光導波路がその入射部が1/2ローランド円上にあ
るように設けられ、 前記基板の表面上には、複数個の出力導波路が形成され
るとともに前記複数個の集光導波路からの各出力光を該
複数の出力導波路に選択的に供給するための光導波路網
が形成され、 該光導波路網は前記一つの入力導波路に入力された波長
の異なる複数の入力光が前記対をなす電極間に印加され
た逆バイアス電圧の値により複数の出力導波路に選択的
に光交換されるように形成された分光型光スイッチ。1. A slab waveguide is formed on a front surface of a substrate, and a pair of electrodes is provided on a back surface of the substrate and an upper surface of the slab waveguide. The other end surface of the slab waveguide, wherein the grating has an arc shape and the direction of the groove of the vertical diffraction grating is perpendicular to the surface of the substrate, and the arc-shaped vertical diffraction effect is on a Rowland circle; Is provided with one input waveguide and a plurality of light-collecting waveguides such that their incident portions are on a 1/2 Rowland circle, and a plurality of output waveguides are formed on the surface of the substrate. And an optical waveguide network for selectively supplying each output light from the plurality of condensing waveguides to the plurality of output waveguides is formed, and the optical waveguide network is input to the one input waveguide. A plurality of input light beams having different wavelengths Spectroscopic optical switch formed to be selectively optical switching to a plurality of output waveguides by the value of the applied reverse bias voltage between.
その入射光と回折光とが、該回折格子の溝の面に対し
て、略正反射の関係になるように形成されたことを特徴
とする請求項1に記載の分光型光スイッチ。2. A saw-tooth shape of the vertical diffraction grating,
The spectral optical switch according to claim 1, wherein the incident light and the diffracted light are formed so as to have a substantially regular reflection relationship with respect to the surface of the groove of the diffraction grating.
属膜からなる高反射膜が形成されていることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の分光型光スイッチ。3. The spectral optical switch according to claim 1, wherein a high reflection film made of an insulating film and a metal film is formed on an end face of the vertical diffraction grating.
n型InPクラッド層、アンドープのInGaAsPコ
ア層、アンドープInP層、p型InPクラッド層,p
型InGaAsPコンタクト層からなり、逆バイアス電
圧が印加できるように構成されていることを特徴とする
請求項1,2,3のいずれかに記載の分光型光スイッ
チ。4. The slab waveguide according to claim 1, wherein the slab waveguide is an n-type InP substrate,
n-type InP cladding layer, undoped InGaAsP core layer, undoped InP layer, p-type InP cladding layer, p
4. The optical switch according to claim 1, wherein the optical switch comprises a contact type InGaAsP layer, and is configured to apply a reverse bias voltage.
n型InPクラッド層,アンドープのInGaAs/I
nAlAsのあるいはInGaAs/InPの多重量子
井戸コア層,アンドープInP層,p型InPクラッド
層,p型InGaAsPコンタクト層からなり、逆バイ
アス電圧が印加できるように構成されていることを特徴
とする請求項1,2,3のいずれかに記載の分光型光ス
イッチ。5. The slab waveguide according to claim 5, wherein the slab waveguide is an n-type InP substrate,
n-type InP cladding layer, undoped InGaAs / I
9. A semiconductor device comprising an nAlAs or InGaAs / InP multiple quantum well core layer, an undoped InP layer, a p-type InP cladding layer, and a p-type InGaAsP contact layer, wherein a reverse bias voltage can be applied. 4. The spectral optical switch according to any one of 1, 2, and 3.
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- 1991-12-05 JP JP34832091A patent/JP2986031B2/en not_active Expired - Fee Related
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