JP3075199B2 - Light switch - Google Patents

Light switch

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JP3075199B2
JP3075199B2 JP08309734A JP30973496A JP3075199B2 JP 3075199 B2 JP3075199 B2 JP 3075199B2 JP 08309734 A JP08309734 A JP 08309734A JP 30973496 A JP30973496 A JP 30973496A JP 3075199 B2 JP3075199 B2 JP 3075199B2
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optical switch
cascade
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optical
waveguide
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芳康 上野
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超高速大容量な光
時間多重(Optical Time−Domain
Multiplexing:OTDM)光通信に用いる
光制御光スイッチ、光Demultiplexer(光
Demux)、光ゲート等に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultra-high-speed, large-capacity optical time multiplexing (Optical Time-Domain).
The present invention relates to an optical control optical switch, an optical demultiplexer (optical demux), an optical gate, and the like used for multiplexing (OTDM) optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】通信需要の増加に伴い、光通信の高速化
・大容量化が精力的に進められている。現在の時間多重
(Time−Domain Multiplexin
g:TDM)通信方式では、時間多重光信号を光検出器
で電気通信に変換した後に、電気信号処理によって非多
重化(DeMultiplexing)を行っている。
従ってTDM光通信の速度限界は光−電気信号変換や電
気信号処理の速度で決まり、現在のところ10〜40G
bpsが限界となっている。
2. Description of the Related Art As the demand for communication increases, the speed and capacity of optical communication have been energetically advanced. Time-Domain Multiplexin
In the g: TDM) communication system, a time multiplexed optical signal is converted into electric communication by a photodetector, and then demultiplexing is performed by electric signal processing (DeMultiplexing).
Therefore, the speed limit of TDM optical communication is determined by the speed of optical-electrical signal conversion and electric signal processing.
bps is the limit.

【0003】また近年、TDM光通信の速度限界を越え
るものとして、OTDM光通信と波長多重(Wavel
ength−Domain Multiplexin
g:WDM)光通信が研究されている。WDMでは波長
の異なる光信号を多重する技術であるが、1.5μm帯
光ファイバアンプの帯域(30nm程度)あるいはファ
イバー内の光非線形効果と屈折率分散等の問題により4
00Gbps程度の長距離伝送が限界となっている。
In recent years, OTDM optical communication and wavelength multiplexing (Wavel) have been considered as exceeding the speed limit of TDM optical communication.
angle-Domain Multiplexin
g: WDM) Optical communication is being studied. WDM is a technique for multiplexing optical signals having different wavelengths.
Long-distance transmission of about 00 Gbps is the limit.

【0004】一方、PTDM光通信システムでは、単一
波長の光信号を100Gbpsないし1Tbps以上ま
で多重化し、受信側では光信号だけを使って40Gbp
s以下まで非多重化を行っている。このため非多重化処
理を行うためのデバイス(光Demux)がキーデバイ
スの1つとなっている。光Demuxは光−電気変換も
電気信号処理も使わないため高速な動作が可能となる。
On the other hand, in a PTDM optical communication system, an optical signal of a single wavelength is multiplexed to 100 Gbps to 1 Tbps or more, and a receiving side uses only the optical signal to transmit a signal of 40 Gbps.
Demultiplexing is performed up to s or less. Therefore, a device (optical Demux) for performing demultiplexing processing is one of the key devices. The optical Demux does not use optical-to-electrical conversion or electrical signal processing, and can operate at high speed.

【0005】従来の光Demuxは制御光パワーが非常
に大きいという問題点があったが、最近では制御光パワ
ーの小さな光Demuxとして、カスケード型光スイッ
チ、対称マッハツェンダー(Symmetric Ma
ch−Zehnder:SMZ)、およびTerahe
rz Optical Asymmetric Dem
ultiplexer(TOAD)の3つが提案されて
いる。
The conventional optical Demux has a problem that the control light power is very large. However, recently, a cascade type optical switch, a symmetric Mach-Zehnder (Symmetric Matrix) has been used as an optical Demux having a small control light power.
ch-Zehnder: SMZ), and Terahe
rz Optical Asymmetric Dem
There are three proposals of multiplexor (TOAD).

【0006】このうちSMZとTOADではデバイスを
構成する半導体材料内部のキャリア生成に伴う発熱、材
料劣化、電流の発生が課題となっており、さらにこれら
のスイッチでは必要な制御光パワーは光パルス幅に依ら
ず一定となる。
Among them, SMZ and TOAD have problems of heat generation, material deterioration and current generation due to generation of carriers in the semiconductor material constituting the device, and the control light power required for these switches is an optical pulse width. It is constant regardless of.

【0007】一方、カスケード型光スイッチはキャリア
を生成しないので、発熱等の問題が生じることが無い。
また必要な制御光パワーは光パルス幅に反比例するた
め、パルス幅が短いほど制御パワーを低減することが可
能となる。
On the other hand, since the cascade type optical switch does not generate carriers, there is no problem such as heat generation.
Further, since the required control light power is inversely proportional to the light pulse width, the shorter the pulse width, the more the control power can be reduced.

【0008】前述のカスケード型光スイッチはDeSa
lvoらによって提案され(DeSalvo et a
l.,Opt.Lett.17,1992,28−3
0)、その特徴は2次非線形感受率χ(2) に基づく位相
変化を利用するものであり、位相変化のメカニズムに第
2高調波(SHG)光が関与する点にある。
The above-mentioned cascade type optical switch is DeSa.
proposed by Ivo et al. (DeSalvo et a
l. , Opt. Lett. 17, 1992, 28-3
0), which uses a phase change based on the second-order nonlinear susceptibility χ (2), and is characterized in that the second harmonic (SHG) light is involved in the mechanism of the phase change.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】カスケード型光スイッ
チで用いる基本波長と第2高調波波長は一般に導波路材
料の屈折率が異なるため、基本波とSHGの位相速度が
ずれてしまうが、位相整合を行うことによって揃えるこ
とができる。しかし位相整合を行ってもなお、導波路材
料の屈折率分散(dn/dλ)が基本波長と第2高調波
波長で相違するため、基本波長光信号パルスとSHG光
パルスの群速度(導波速度)が異なり、導波路を進むに
したがって基本波パルスとSHGパルスがずれるという
問題点が生じていた。このような現象は一般にwalk
offと呼ばれている。
The fundamental wavelength and the second harmonic wavelength used in the cascade type optical switch generally differ in the refractive index of the waveguide material, so that the phase velocity of the fundamental wave and the SHG are shifted. Can be aligned. However, even if the phase matching is performed, since the refractive index dispersion (dn / dλ) of the waveguide material is different between the fundamental wavelength and the second harmonic wavelength, the group velocity (waveguide) of the fundamental wavelength optical signal pulse and the SHG optical pulse is changed. Speed), and the fundamental wave pulse and the SHG pulse are shifted as the light travels through the waveguide. Such a phenomenon is generally a walk
It is called off.

【0010】これまでの研究ではカスケード型光スイッ
チではwalkoffが起きると媒介SHGパルスと基
本波パルスの相互作用が極端に低下して位相変化が生じ
なくなり、従ってスイッチ動作しないと考えられてき
た。
It has been considered in the past studies that when a walkoff occurs in a cascade-type optical switch, the interaction between the mediating SHG pulse and the fundamental wave pulse is extremely reduced so that a phase change does not occur, and therefore the switch does not operate.

【0011】基本波パルスとSHGパルスとのwalk
offの値は次のように表される。
Walk of fundamental wave pulse and SHG pulse
The value of off is represented as follows.

【0012】[0012]

【数1】 ただし、Tp-p :基本波パルスピークとSHGパルスピ
ークの時間軸上の距離、T0 :入力基本波パルスのパル
ス幅、κ′m ,κ′2m:基本波とSHG波の群速度の逆
数、Lwalkoff :walkoff長、L:カスケード領
域長(位相整合が行われる光導波路長)である。
(Equation 1) Where T pp is the distance on the time axis between the fundamental wave pulse peak and the SHG pulse peak, T 0 is the pulse width of the input fundamental wave pulse, κ ′ m , κ ′ 2m is the reciprocal of the group velocity between the fundamental wave and the SHG wave, L walkoff : walkoff length, L: cascade region length (optical waveguide length for phase matching).

【0013】上記数式よりパルス幅が短いほど、また屈
折率分散が大きいほど、walkoffが強く起きるこ
とがわかる。
It can be seen from the above equation that the shorter the pulse width and the larger the refractive index dispersion, the stronger the walkoff occurs.

【0014】Mach−Zehnder干渉を使ったカ
スケード型光スイッチでは(Y.Baek et a
l.,Opt.Lett.20,1995,2168−
2170)導波路材料として誘電体(LiNbO3 )を
使うものが報告されている。この報告では、パルス幅の
長いパルス(90ps)を使っていること、誘電体では
屈折率分散が小さいことからwalkoffは殆ど起き
ていない。
In a cascaded optical switch using Mach-Zehnder interference, (Y. Baek et a
l. , Opt. Lett. 20, 1995, 2168-
2170) A report using a dielectric (LiNbO 3 ) as a waveguide material has been reported. In this report, almost no walkoff occurs because a pulse having a long pulse width (90 ps) is used and the dielectric material has a small refractive index dispersion.

【0015】walkoff効果を取り入れたカスケー
ド位相変化についてはSundheimerらが実験と
計算の両面から報告しているが(Sundheimer
et al.,Opt.Lett.18,1993,
1397−1399)、この報告ではwalkoff=
1.9と、walkoffが小さい場合についてしか報
告されておらず、walkoffが大きい場合のカスケ
ード位相変化についての検討はない。
Sundheimer et al. Have reported on the cascade phase change incorporating the walkoff effect from both experimental and calculated points (Sundheimer et al.).
et al. , Opt. Lett. 18, 1993,
1397-1399), and in this report the walkoff =
1.9 is reported only for the case where walkoff is small, and there is no study on the cascade phase change when walkoff is large.

【0016】半導体はχ(2) の値が大きく、位相整合及
び集積化が可能であるため、カスケードスイッチの材料
として有望であるが(Y.Ueno,US Pat A
ppl.No.08/633882)、屈折率分散が大
きい。また1Gbps信号伝送に用いる1ps幅の基本
波パルス(波長1.5μm)をGaAs系の半導体光導
波路へ入れる場合、walkoff長は300μmと非
常に短く、カスケード型光スイッチでは大きなwalk
offが起きやすい。
Semiconductors have a large value of χ (2) and can be phase-matched and integrated, so they are promising as materials for cascade switches (Y. Ueno, US Pat A).
ppl. No. 08/633882), and the refractive index dispersion is large. Also, when a 1 ps-wide fundamental wave pulse (1.5 μm wavelength) used for 1 Gbps signal transmission is input into a GaAs-based semiconductor optical waveguide, the walkoff length is very short, 300 μm, and a large walk in a cascade type optical switch.
off is likely to occur.

【0017】Ironsideらは、カスケード型光ス
イッチに半導体を使う場合について考察しているが、w
alkoffが及ぼす影響について具体的に言及してい
ない(Ironside et al.,IEEE
J.Quantum Electron.Vol.2
9,pp.2650−2654,Oct.1993、H
utchings et al.,Opt.Lett.
Vol.18,pp.793−795,May 199
3)。
Have considered the case where a semiconductor is used for a cascade type optical switch.
No specific reference is made to the effects of alcohol off (Ironside et al., IEEE).
J. Quantum Electron. Vol. 2
9, pp. 2650-2654, Oct. 1993, H
utchings et al. , Opt. Lett.
Vol. 18, pp. 793-795, May 199
3).

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチは、
導波路型のカスケード型光スイッチであって、位相シフ
トを発生するカスケード領域の長さ(L)とwalko
ff長(Lwalkoff )が10≦L/Lwalkoff <30の
関係を充たすことを特徴とする。また導波路型のカスケ
ード型光スイッチを構成する材料がAlGaAs、Al
GaInP、InGaAsP、AlGaInAs、Cd
ZnSSe、AlGaInN、SiGeのいずれかであ
ることを特徴とする。
An optical switch according to the present invention comprises:
A waveguide type cascade type optical switch, wherein a length (L) of a cascade region generating a phase shift and a walko
The ff length (Lwalkoff) satisfies the relationship of 10 ≦ L / Lwalkoff <30. In addition, waveguide type
The material constituting the optical switch is AlGaAs, Al
GaInP, InGaAsP, AlGaInAs, Cd
It is characterized by being one of ZnSSe, AlGaInN, and SiGe.

【0019】さらに前記カスケード型光スイッチは、基
板上に形成された方向性結合器の導波路のうち、最も導
波路が近接している箇所にカスケード領域を有するか、
基板上に形成されたマッハツェンダー干渉形の導波路の
うち一方のアーム部にカスケード領域を有するか、基板
上に形成されたマッハツェンダー干渉形の導波路の両方
のアーム部にカスケード領域を有するか、また一方のア
ーム部にはバイアス位相を0またはπに制御するための
位相制御部を有することを特徴とする。また前記光スイ
ッチの後段に偏光子または波長フィルタを配置すること
を特徴とする。
Further, the cascade-type optical switch has a cascade region in a portion of the waveguide of the directional coupler formed on the substrate which is closest to the waveguide,
Whether one of the Mach-Zehnder interference type waveguides formed on the substrate has a cascade region in one arm or the Mach-Zehnder interference type waveguide formed on the substrate has a cascade region in both arms. In addition, one of the arms has a phase controller for controlling the bias phase to 0 or π. Further, a polarizer or a wavelength filter is arranged at a stage subsequent to the optical switch.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明では、まずカスケード型光
スイッチに屈折率分散の大きい「半導体」を用いた場合
のWalkoffの影響について、シュミレーションし
た結果を下記に示す。カスケード型光スイッチとしてプ
シュプル型マッハツェンダースイッチ、半導体としてA
lGaAsを用いた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, first, a simulation result of the effect of Walkoff when a "semiconductor" having a large refractive index dispersion is used for a cascade type optical switch is shown below. Push-pull Mach-Zehnder switch as cascade type optical switch, A as semiconductor
lGaAs was used.

【0021】プシュプル型マッハツェンダースイッチの
例を図4に示す。図4のプシュプル型マッハツェンダー
スイッチ7には、基板上に入射部8、光分岐部、アーム
部(11,12)、合流部、射出部からなる光導波路が
形成され、アーム部11,12には疑似位相整合(qu
asi phase matching:QPM)構造
13,14からなるカスケード領域が設けられている。
FIG. 4 shows an example of a push-pull type Mach-Zehnder switch. In the push-pull type Mach-Zehnder switch 7 of FIG. 4, an optical waveguide including an incident part 8, an optical branch part, an arm part (11, 12), a merging part, and an emission part is formed on a substrate. Is quasi-phase matching (qu
A cascade region composed of asi phase matching (QPM) structures 13 and 14 is provided.

【0022】疑似位相整合の原理は、光導波路における
2次非線形感受率χ(2) (または屈折率)を周期的に変
調することにより、基本波とSHG波に対する導波路実
効屈折率の差を擬似的に整合するものである。
The principle of the quasi-phase matching is to periodically modulate the second-order nonlinear susceptibility χ (2) (or the refractive index) in the optical waveguide to reduce the difference between the waveguide effective refractive index for the fundamental wave and the SHG wave. They are pseudo matching.

【0023】図4のプシュプル型マッハツェンダー光ス
イッチではカスケード領域の位相不整合量(ΔκL)が
各アーム部でそれぞれ正と負となるようQPMの構造周
期を設けている。またバイアス位相を0またはπに制御
するために位相制御領域15をアーム部12のQPM構
造14の後段に設けている。この部分では導波路の上下
に電極を設け、電気光学効果型位相制御を行う。
In the push-pull Mach-Zehnder optical switch shown in FIG. 4, the structure period of the QPM is provided so that the phase mismatch (ΔκL) in the cascade region becomes positive and negative in each arm. Further, a phase control region 15 is provided at a stage subsequent to the QPM structure 14 of the arm portion 12 in order to control the bias phase to 0 or π. In this portion, electrodes are provided above and below the waveguide to perform electro-optic effect type phase control.

【0024】図4にあるように信号光は光パルスが時間
多重された信号光パルスであり、信号光パルスと制御光
パルスが重なる時、カスケード領域13でカスケード位
相差+π/2が発生し、カスケード領域14では−π/
2が発生する。従ってアーム間のカスケード位相変化の
差はπとなる。プシュプル型マッハツェンダー光スイッ
チでは、カスケード効果で発生する位相変化が通常のマ
ッハツェンダー光スイッチの半分なので制御光パワーを
低減できる。
As shown in FIG. 4, the signal light is a signal light pulse in which the light pulse is time-multiplexed. When the signal light pulse and the control light pulse overlap, a cascade phase difference + π / 2 occurs in the cascade region 13. In the cascade region 14, −π /
2 occurs. Therefore, the difference in the cascade phase change between the arms is π. In a push-pull Mach-Zehnder optical switch, the phase change generated by the cascade effect is half that of a normal Mach-Zehnder optical switch, so that the control light power can be reduced.

【0025】カスケード型スイッチの動作メカニズムの
基本は、信号光パルスがカスケード領域を導波する際に
受ける位相変化である。
The basis of the operation mechanism of the cascade switch is a phase change received when the signal light pulse is guided through the cascade region.

【0026】単一の光パルス(基本波)を入射した際に
光パルスが受け取る位相変化が、光パルスが弱いときに
0となり光パルスが強い時にπ/2〜πまで増加するこ
とが、信号パルスに制御パルスを重ねる実際の光スイッ
チ動作の基本となる。
When a single optical pulse (fundamental wave) is incident, the phase change received by the optical pulse is 0 when the optical pulse is weak, and increases from π / 2 to π when the optical pulse is strong. This is the basis of the actual optical switch operation of superposing the control pulse on the pulse.

【0027】以下、カスケード領域を伝播するパルスの
位相変化の例を示しながら動作パラメータを挙げる。
The operation parameters will be described below while showing an example of a phase change of a pulse propagating in the cascade region.

【0028】動作パラメータは、カスケード領域長で規
格化した位相不整合量(ΔκL)、規格化光パルス強度
(ΓL)と
The operating parameters are the amount of phase mismatch (ΔκL) normalized by the cascade region length, the normalized light pulse intensity (強度 L), and the like.

【0029】[0029]

【数2】 の3つである。(Equation 2) The three.

【0030】以下、動作条件の一例を示す。walko
ff長は、式(1)に示すように、パルス幅に比例す
る。パルス幅3ps(300Gbps信号列相当)のと
き、walkoff長は1mmである。従って、カスケ
ード領域長(L)が15mmでwalkoff=15と
なる。次に、L=15mmの時、パルスピークパワー=
2Wに相当する。ここでは、χ(2) の値をGaAsの非
共鳴領域の値(d14=130pm/V @10.6μ
m)、導波路の有効断面積を10μm2 とした。
The following is an example of the operating conditions. walko
The ff length is proportional to the pulse width as shown in Expression (1). When the pulse width is 3 ps (corresponding to a 300 Gbps signal train), the walkoff length is 1 mm. Therefore, when the cascade region length (L) is 15 mm, walkoff = 15. Next, when L = 15 mm, the pulse peak power =
2W. Here, the value of χ (2) is changed to the value of the non-resonant region of GaAs (d 14 = 130 pm/V@10.6 μm).
m), the effective sectional area of the waveguide was set to 10 μm 2 .

【0031】したがって40GbpsでDemux動作
する場合の制御光パワーは、240mWとなる。また、
QPM周期を位相整合条件からわずかにずらすことによ
って、ΔκL=3〜30π程度を設ける。QPM周期は
2〜3μmである。
Therefore, the control light power when the Demux operation is performed at 40 Gbps is 240 mW. Also,
By slightly shifting the QPM period from the phase matching condition, ΔκL = about 3 to 30π is provided. The QPM period is 2-3 μm.

【0032】図6に、walkoffが15起きた場合
の基本波パルス(a)とSHGパルス(b)の導波中の
推移を示す。図中、zは伝播距離、tは時間軸であり、
ΔκL=π2 、(ΓL)2 =120とした。
FIG. 6 shows the transitions of the fundamental wave pulse (a) and the SHG pulse (b) during the waveguiding in the case where the walkoff 15 occurs. In the figure, z is the propagation distance, t is the time axis,
ΔκL = π 2 and (ΓL) 2 = 120.

【0033】SHGパルスは群速度が大きいため基本波
よりも早く進み、入射直後以外は基本波パルスとSHG
パルスの重なりは非常に小さい。しかし重なりが小さい
にもかかわらず基本波が大きなカスケード位相変化を受
け取る。
Since the SHG pulse has a large group velocity, it advances faster than the fundamental wave.
The pulse overlap is very small. However, despite the small overlap, the fundamental receives a large cascade phase change.

【0034】図7にwalkoffだけを変えた場合の
基本波パルスピークの位相変化を示す。左側縦軸は位相
(ΦNL/π)、右側縦軸がパルス波形歪みであり、横軸
はwalkoffである。図7にあるように、walk
offが無い場合(100 =1)に比べて位相変化は減
少するものの、減少は非常に緩やかである。
FIG. 7 shows the phase change of the fundamental pulse peak when only walkoff is changed. The left vertical axis represents the phase (Φ NL / π), the right vertical axis represents the pulse waveform distortion, and the horizontal axis represents the walkoff. As shown in FIG.
Although the phase change is reduced as compared with the case where there is no off (10 0 = 1), the decrease is very slow.

【0035】図7から規格化光パルス強度(ΓL)2
120に相当する光パルス強度を使い、walkoff
が10〜15と大きくてもプシュプル干渉動作(図4)
に必要な位相変化(π/2)が得られることがわかる。
上述のピークパワー2Wは(ΓL)2 =120にもとづ
いた見積もりである。また30程度のwalkoffが
起きた場合、基本波パルスとSHGパルスの重なりは非
常に小さくなるが、それでも1/2〜1/3程度の位相
変化が残ることがわかる。
From FIG. 7, the normalized light pulse intensity (ΓL) 2 =
Using a light pulse intensity equivalent to 120, walkoff
Push-pull interference operation even if is as large as 10 to 15 (Fig. 4)
It can be seen that the phase change (π / 2) required for the above is obtained.
The peak power 2W described above is an estimate based on (ΓL) 2 = 120. Also, when a walkoff of about 30 occurs, the overlap between the fundamental wave pulse and the SHG pulse becomes very small, but the phase change of about 1/2 to 1/3 still remains.

【0036】基本波パルスとSHGパルスの重なりが非
常に小さいにもかかわらず大きな位相変化が発生するメ
カニズムは、重なりが小さいとはいえ基本波パルス位置
に1/100程度の強度のSHG電場が存在し、これら
の間で相互作用が起きるためである。このため基本波と
SHG電場の間でエネルギーのやりとりが殆ど起きない
代わりに、電場の位相が非常に効率よく交換されること
になる。
The mechanism by which a large phase change occurs even though the overlap between the fundamental wave pulse and the SHG pulse is very small is that although the overlap is small, an SHG electric field having an intensity of about 1/100 exists at the position of the fundamental wave pulse. However, an interaction occurs between them. Therefore, energy exchange between the fundamental wave and the SHG electric field hardly occurs, but the phases of the electric fields are exchanged very efficiently.

【0037】プシュプル型マッハツェンダースイッチ
(図4)のスイッチ動作を図8に示す。図中、縦軸は信
号透過率、横軸は規格化入力光強度〔(ΓL)2 〕であ
る。バイアス位相がπの場合(Switch−On動
作、実線):信号パルスと制御パルスが重なる(入力光
強度が大きい)時に信号パルスが透過する。信号パルス
と制御パルスが重ならない(入力光強度は小さい)時、
信号パルスは透過しない。バイアス位相が0の場合(S
witch−Off動作、破線)は逆に、信号パルスと
制御パルスが重ならない時だけ、信号パルスが透過す
る。
FIG. 8 shows the switching operation of the push-pull Mach-Zehnder switch (FIG. 4). In the figure, the vertical axis represents the signal transmittance, and the horizontal axis represents the normalized input light intensity [(ΓL) 2 ]. When the bias phase is π (Switch-On operation, solid line): When the signal pulse and the control pulse overlap (the input light intensity is high), the signal pulse is transmitted. When the signal pulse and control pulse do not overlap (input light intensity is low),
Signal pulses are not transmitted. When the bias phase is 0 (S
On the contrary, the signal pulse is transmitted only when the signal pulse and the control pulse do not overlap with each other (switch-off operation, broken line).

【0038】なお方向性結合器(図1、2)では、信号
パルスと制御パルスが重なるとき、信号パルスは第1チ
ャネルから信号光パルス32として出力され、重ならな
いときは第2チャネルから信号光パルス33として出力
される。
In the directional coupler (FIGS. 1 and 2), when the signal pulse and the control pulse overlap, the signal pulse is output as the signal light pulse 32 from the first channel, and when not overlapped, the signal light is output from the second channel. It is output as a pulse 33.

【0039】プシュプル型マッハツェンダースイッチか
ら出力される信号光パルスの波形を図9に示す。図中、
縦軸は光強度、横軸は時間を表してる。また実線は出力
パルス波形、破線はカスケード領域を通過した後の出力
パルス波形、点線は入力パルス波形を表わしている。図
に示すように出力パルス波形は乱れのない単峰となる。
FIG. 9 shows the waveform of the signal light pulse output from the push-pull Mach-Zehnder switch. In the figure,
The vertical axis represents light intensity, and the horizontal axis represents time. The solid line represents the output pulse waveform, the broken line represents the output pulse waveform after passing through the cascade region, and the dotted line represents the input pulse waveform. As shown in the figure, the output pulse waveform has a single peak without disturbance.

【0040】以上のように、カスケード型光スイッチに
屈折率分散の大きな材料である半導体を用いた場合、カ
スケード領域の長さとwalkoff長が1<L/L
walkoff <30の関係を満たしていれば基本波パルスは
充分大きな位相変化が起き、従って光スイッチとしての
動作が可能となる。
As described above, when a semiconductor which is a material having a large refractive index dispersion is used for the cascade type optical switch, the length of the cascade region and the walkoff length are 1 <L / L.
If the relationship of walkoff <30 is satisfied, the fundamental wave pulse undergoes a sufficiently large phase change, so that it can operate as an optical switch.

【0041】[0041]

【実施例】本発明を適用できるその他のカスケード型光
スイッチを図面を用いて説明する。本発明を適用した光
Demuxの第1の実施例の構造を図1に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Another cascaded optical switch to which the present invention can be applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the structure of an optical Demux according to a first embodiment of the present invention.

【0042】第1の実施例の光Demux1は、基板上
に上導波路チャネル2と3が形成され、この光導波路チ
ャネル2と3は中央部4で近接して設けられたいわゆる
方向性結合器構造となっている。
In the optical Demux 1 of the first embodiment, upper waveguide channels 2 and 3 are formed on a substrate, and the optical waveguide channels 2 and 3 are so-called directional couplers provided close to each other at a central portion 4. It has a structure.

【0043】中央部4にはカスケード領域が形成され、
疑似位相整合(quasi phase matchi
ng:QPM)構造5が設けられており、この領域で基
本波とSHG波の間の疑似位相整合を行う。疑似位相整
合の原理は、光導波路における2次非線形感受率χ(2)
(または屈折率)を周期的に変調することにより、基本
波とSHG波に対する導波路実効屈折率の差を擬似的に
整合するものでる。
A cascade region is formed in the central portion 4,
Quasi phase matchi
ng: QPM) structure 5 is provided, and quasi-phase matching between the fundamental wave and the SHG wave is performed in this region. The principle of quasi-phase matching, second-order nonlinear susceptibility of the optical waveguide chi (2)
By periodically modulating (or the refractive index), the difference between the waveguide effective refractive index for the fundamental wave and the SHG wave is pseudo-matched.

【0044】本実施例のカスケード領域のQPM構造の
例を図5に示す。GaAs基板22上にGaAsバッフ
ァ層、AlGaAsクラッド層20、非対称量子井戸
(QW)層19、AlGaAsクラッド層18を積層
し、AlGaAsクラッド層18にリッジを設け光導波
路チャネルを形成する。次にAlGaAsクラッド層1
8上にQPM構造5を形成する箇所を残してマスクを設
け、表面からAlGaAsクラッド層20までイオン注
入を行い、非対称量子井戸(QW)層19を周期的に無
秩序化してQPM構造を形成する。QPM周期はおよそ
2μmである。
FIG. 5 shows an example of the QPM structure of the cascade region of this embodiment. A GaAs buffer layer, an AlGaAs cladding layer 20, an asymmetric quantum well (QW) layer 19, and an AlGaAs cladding layer 18 are laminated on a GaAs substrate 22, and a ridge is provided on the AlGaAs cladding layer 18 to form an optical waveguide channel. Next, the AlGaAs cladding layer 1
A mask is provided on the portion 8 except for the portion where the QPM structure 5 is to be formed, ions are implanted from the surface to the AlGaAs cladding layer 20, and the asymmetric quantum well (QW) layer 19 is periodically disordered to form a QPM structure. The QPM period is approximately 2 μm.

【0045】導波路構造の寸法は、クラッド層厚をそれ
ぞれ2〜5μm、チャネル幅を2〜4μm、として基本
波及びSHG波を導波する。カスケード領域の長さは、
信号光のパルス幅や動作条件に依存するがおよそ200
μm〜10mmである。
The dimensions of the waveguide structure are such that the thickness of the cladding layer is 2 to 5 μm and the channel width is 2 to 4 μm, and the fundamental wave and the SHG wave are guided. The length of the cascade region is
Approximately 200
μm to 10 mm.

【0046】なお、非対称量子井戸(QW)ではSHG
に対する吸収損失を避けるために、QWのバンドギャッ
プエネルギーを基本波の光子エネルギーの2倍以上とし
ている。光通信用に1.5μm波長光(0.8eV)を
基本波とする場合にはバンドギャップエネルギーは1.
6eV以上(波長にして0.77μm以下)必要であ
り、これに適する材料としては、実施例のAlGaAs
の他に例えばAlGaInP、等がある。
In the asymmetric quantum well (QW), SHG
In order to avoid the absorption loss of the fundamental wave, the band gap energy of the QW is set to twice or more the photon energy of the fundamental wave. When 1.5 μm wavelength light (0.8 eV) is used as a fundamental wave for optical communication, the band gap energy is 1.
6 eV or more (0.77 μm or less in wavelength) is necessary, and a material suitable for this is AlGaAs of the embodiment.
In addition, for example, there is AlGaInP.

【0047】以上、Kelaidisらによる秩序−無
秩序型半導体QPM構造(C.kelaidis,et
al.,IEEE Trans,Quantum E
lectron,vol.30,pp.2998−30
05,1994)を示したが、GaAs等の半導体やL
iNbO3 等の誘電体や有機材料で報告されているドメ
イン反転型QPM構造(M.J.Angell,et
al.,Appl.Phys.Lett.vol.6
4,1994,pp.3107−3109;S.J.Y
oo,et al.,Appl.Phys.Lett.
vol.66,1995,pp.3410−3412)
を用いることも可能である。
As described above, an ordered-disordered semiconductor QPM structure (K. Kelaidis, et.
al. , IEEE Trans, Quantum E
electron, vol. 30, pp. 2998-30
05, 1994), but semiconductors such as GaAs and L
Domain-inverted QPM structures reported in dielectrics and organic materials such as iNbO 3 (MJ Angell, et al.
al. , Appl. Phys. Lett. vol. 6
4, 1994, p. 3107-3109; J. Y
oo, et al. , Appl. Phys. Lett.
vol. 66, 1995, p. 3410-3412)
Can also be used.

【0048】次に第1の実施例の動作を説明する。第1
の実施例には光Demuxlには時間多重された信号光
パルス31と制御光パルス41が入力される。ここで両
者は互いに直交する偏光となっている。
Next, the operation of the first embodiment will be described. First
In this embodiment, the time-multiplexed signal light pulse 31 and control light pulse 41 are input to the optical Demuxl. Here, both are polarized light orthogonal to each other.

【0049】第1チャネル2に入力された光パルスは、
光Demux1の中央部4でカスケード位相変化を起こ
す。カスケード位相変化は、制御光パルス41と信号光
パルス31が重なった時にπ、重ならない時に0であ
る。従って、時間多重された信号光は、制御光パルスに
よって第1出力ポートと第2出力ポートに振り分けれ
る。
The optical pulse input to the first channel 2 is
A cascade phase change occurs in the central portion 4 of the light Demux1. The cascade phase change is π when the control light pulse 41 and the signal light pulse 31 overlap, and is 0 when they do not overlap. Therefore, the time-multiplexed signal light is distributed to the first output port and the second output port by the control light pulse.

【0050】中央部以外では位相整合条件から大きくは
ずれるため、カスケード効果は起きない。図1の制御光
は信号光パルスと直交する偏光を持っているが、偏光子
6によって除去される。
In the area other than the center, the cascade effect does not occur since the phase matching condition deviates greatly. The control light in FIG. 1 has a polarization orthogonal to the signal light pulse, but is removed by the polarizer 6.

【0051】このように直交偏光を用いたカスケード位
相変化については、Kobyakovやhuching
sらが詳しく報告している(Kobyakov snd
Lederer,Physical Review
A,vol.54,no.4,pp.3455−347
1,1996;kobyakov et al.,Op
tics Communications,vol.1
24,pp.184,1996;Huchings e
t al.,Opties Letters,vol.
18,pp.793−795,May 1993)。
As described above, the cascade phase change using orthogonally polarized light is described in Kobyakov and huching.
et al. (Kobyakov snd)
Lederer, Physical Review
A, vol. 54, no. 4, pp. 3455-347
1, 1996; kobyakov et al. , Op
tics Communications, vol. 1
24, pp. 184, 1996; Huchings e
t al. , Optics Letters, vol.
18, pp. 793-795, May 1993).

【0052】本実施例では簡単のために信号光と制御光
の波長は同一としているが、波長が異なる場合でも本発
明を適用することができる(Hutchings et
al.,Opt.Lett.Vol.18,pp.7
93−795,May 1993)。波長が異なる場
合、偏光子6の代わりに波長フィルタを設けて制御光成
分を除去することも可能である。
In this embodiment, the signal light and the control light have the same wavelength for simplicity, but the present invention can be applied even when the wavelengths are different (Hutchings et al.).
al. , Opt. Lett. Vol. 18, pp. 7
93-795, May 1993). When the wavelengths are different, a wavelength filter can be provided instead of the polarizer 6 to remove the control light component.

【0053】また波長が同じ場合の動作メカニズムの基
本は、Assantoらの報告(Assanto et
al.,Appl.Phys.Lett.Vol.6
2,pp.1323−1325,March 199
3)と同様である。
The basis of the operation mechanism when the wavelength is the same is the one reported by Asanto et al.
al. , Appl. Phys. Lett. Vol. 6
2, pp. 1323-1325, March 199
Same as 3).

【0054】このようにカスケード型の光スイッチの材
料として半導体を用いることができれば、光Demux
を複数個集積したり、さらに制御光源を集積する等が可
能であり、集積光Demuxにも適用できる。
If a semiconductor can be used as the material of the cascade-type optical switch as described above, the optical Demux
And a control light source can be further integrated. The present invention can also be applied to an integrated light Demux.

【0055】本発明を適用した光Demuxの第2の実
施例を図2に示す。
FIG. 2 shows a second embodiment of the optical Demux to which the present invention is applied.

【0056】第2の実施例の光Demux1は第1の実
施例と同様の構造であり、基板上に光導波路チャネル2
と3が形成され、この光導波路チャネル2と3は中央部
4で近接して設けられた方向性結合器構造となってい
る。このため具体的な記載は省略する。第2の実施例は
第1の実施例と入射する信号光パルスの点で異なってい
る。
The light Demux 1 of the second embodiment has the same structure as that of the first embodiment, and the optical waveguide channel 2 is provided on the substrate.
And 3 are formed, and the optical waveguide channels 2 and 3 have a directional coupler structure provided close to each other at the central portion 4. Therefore, specific description is omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in the point of the incident signal light pulse.

【0057】第2の実施例では、大小の光パルスが時間
多重された信号光パルスとなっており、第2の実施例に
おけるカスケード位相変化は、入力する光パルスが大き
いときにπ、入力する光パルスが小さいときに0とな
る。従って、時間多重された光パルスは、制御光と信号
光との光パルスの大きさの違いによって第1出力ポート
と第2出力ポートに振り分けれる。
In the second embodiment, large and small light pulses are time-multiplexed signal light pulses, and the cascade phase change in the second embodiment is π when the input light pulse is large. It becomes 0 when the light pulse is small. Therefore, the time-multiplexed optical pulse is distributed to the first output port and the second output port depending on the difference in the magnitude of the optical pulse between the control light and the signal light.

【0058】また第2の実施例においても中央部以外で
は位相整合条件から大きくはずれるため、カスケード効
果は起きない。
Also in the second embodiment, the cascading effect does not occur except in the central part because the phase matching condition deviates greatly.

【0059】第2の実施例においても、簡単なために信
号光と制御光の波長は同一としているが、第1の実施例
と同様に、波長が異なる場合でも適用でき、波長フィル
タを設けて制御光成分を除去することも可能である。
In the second embodiment, the signal light and the control light have the same wavelength for the sake of simplicity. However, as in the first embodiment, the present invention can be applied to the case where the wavelengths are different. It is also possible to remove the control light component.

【0060】本発明を適用したマッハツェンダー型の光
スイッチの第3の実施例を図3に示す。第3の実施例の
マッハツェンダー型の光スイッチ7は、基板上に入射部
8、光分岐部、アーム部(9,10)、合流部、射出部
からなる光導波路が形成され、一方のアーム部9にはQ
PM構造が設けられている。本実施例におけるQPM構
造も第1の実施例と同様に形成される。
FIG. 3 shows a third embodiment of a Mach-Zehnder type optical switch to which the present invention is applied. In the Mach-Zehnder optical switch 7 of the third embodiment, an optical waveguide including an incident part 8, an optical branch part, an arm part (9, 10), a junction part, and an emission part is formed on a substrate. Q in part 9
A PM structure is provided. The QPM structure in this embodiment is formed in the same manner as in the first embodiment.

【0061】第3の実施例には時間多重された信号光パ
ルス31と制御光パルス41が入力される。ここで両者
は互いに直交する偏光となっている。
In the third embodiment, a time-multiplexed signal light pulse 31 and control light pulse 41 are input. Here, both are polarized light orthogonal to each other.

【0062】一方、アーム9を導波する信号光と制御光
はカスケード位相変化を起こす。信号パルスと制御パル
スが重なると位相変化はπ、重ならないと0である。ア
ーム10を導波するパルスはカスケード位相変化を起こ
さない。アーム9とアーム10の合流点で干渉が起き
る。
On the other hand, the signal light and control light guided through the arm 9 undergo a cascade phase change. The phase change is π when the signal pulse and the control pulse overlap, and is 0 when they do not overlap. The pulse guided through the arm 10 does not cause a cascade phase change. Interference occurs at the junction of the arms 9 and 10.

【0063】アーム9とアーム10の長さが1/2波長
相当異なる場合、アーム間位相差のバイアスはπであ
る。従って、信号パルスが制御パルスと重なるとカスケ
ード位相変化+バイアス位相差=2πとなり、干渉で強
め合い信号光は出力チャネルBへ出ていく(On状
態)。信号パルスが制御パルスと重ならないと、カスケ
ード位相変化+バイアス位相差=πとなり、干渉で打ち
消し合って信号光は出ない(Off状態)。
When the lengths of the arms 9 and 10 are different from each other by 波長 wavelength, the bias of the phase difference between the arms is π. Therefore, when the signal pulse overlaps with the control pulse, the cascade phase change + bias phase difference = 2π, and the signal light reinforces by interference and goes out to the output channel B (On state). If the signal pulse does not overlap with the control pulse, the cascade phase change + bias phase difference = π, and the signals cancel each other out due to interference, and no signal light is emitted (Off state).

【0064】以上の実施例では導波路構造の寸法は、ク
ラッド層厚をそれぞれ2〜5μm、チャネル幅を2〜4
μm、として基本波及びSHG波を導波する。カスケー
ド領域の長さは、信号光のパルス幅や動作条件に依存す
るがおよそ200μm〜10mmである。
In the above embodiments, the dimensions of the waveguide structure are as follows: the cladding layer thickness is 2 to 5 μm, and the channel width is 2 to 4 μm.
The fundamental wave and the SHG wave are guided as μm. The length of the cascade region is about 200 μm to 10 mm, depending on the pulse width of the signal light and operating conditions.

【0065】なお、非対称量子井戸(QW)ではSHG
に対する吸収損失を避けるために、QWのバンドギャッ
プエネルギーを基本波の光子エネルギーの2倍以上とし
ている。光通信用に1.5μm波長光(0.8eV)を
基本波とする場合にはバンドギャップエネルギーは1.
6eV以上(波長にして0.77μm以下)必要であ
り、これに適する材料としては、実施例のAlGaAs
の他に例えばAlGaInP等がある。
In the asymmetric quantum well (QW), SHG
In order to avoid the absorption loss of the fundamental wave, the band gap energy of the QW is set to twice or more the photon energy of the fundamental wave. When 1.5 μm wavelength light (0.8 eV) is used as a fundamental wave for optical communication, the band gap energy is 1.
6 eV or more (0.77 μm or less in wavelength) is necessary, and a material suitable for this is AlGaAs of the embodiment.
Besides, there is, for example, AlGaInP.

【0066】[0066]

【発明の効果】従来、カスケード型光スイッチとしてL
iNbO3 、KTP、有機材料といった屈折率分散の低
い材料だけが用いられてきたが、カスケード領域の長さ
とwalkoff長が1<L/Lwalkoff <30の関係
を満すようにすることで、屈折率分散の大きな材料(例
えば、AlGaAs、AlGaInP、InGaAs
P、AlGaInAs、CdZnSSe、AlGaIn
N、SiGe等の各種半導体)を利用してカスケード型
光スイッチを構成できる。また半導体材料の利用によ
り、同一基板上への素子の集積化が可能となった。
As described above, a conventional cascade type optical switch has an L switch.
Only materials having a low refractive index dispersion such as iNbO 3 , KTP, and organic materials have been used. However, when the length of the cascade region and the walkoff length satisfy the relationship of 1 <L / L walkoff <30, the refractive index is reduced. A material having a large rate dispersion (eg, AlGaAs, AlGaInP, InGaAs)
P, AlGaInAs, CdZnSSe, AlGaIn
A cascade-type optical switch can be configured using various semiconductors such as N and SiGe. Also, the use of semiconductor materials has made it possible to integrate elements on the same substrate.

【0067】本発明のもうひとつの効果は、出力パルス
波形の分裂(breakup)が解消することである。
従来、パルス波形分裂はΔκLの選択と関連しており、
小さな光エネルギーでスイッチ動作するためにはΔκL
は小さい方が良いが、walkoffが無い従来の場
合、ΔκLが30πより小さくなると図10に示すよう
に分裂が顕著になる。本発明では図9で示したように、
同様な条件でも分裂が起きることはない。
Another advantage of the present invention is that the output pulse waveform breakup is eliminated.
Traditionally, pulse waveform splitting is associated with the choice of ΔκL,
ΔκL for switching operation with small light energy
Is better, but in the conventional case without walkoff, if ΔκL is smaller than 30π, the division becomes remarkable as shown in FIG. In the present invention, as shown in FIG.
No splitting occurs under similar conditions.

【0068】前述のAssantoらの報告では、非常
に小さなΔκL(0.1π)を仮定し、パルス波形分裂
の無い良好な出力パルスが得られることを述べている。
これは非常に小さなΔκLではパルス強度と位相が階段
状(報告ではstep−like)に変化することを用
いたものである。しかし、0.1πという非常に小さな
ΔκLをカスケード領域全域にわたって均一に製作する
ことは非常に困難であり、現実性に乏しいものであっ
た。
The above-mentioned report by Asanto et al. Assumes that a very small ΔκL (0.1π) is obtained and that a good output pulse without pulse waveform splitting can be obtained.
This is based on the fact that the pulse intensity and phase change stepwise (in the report, step-like) at a very small ΔκL. However, it is very difficult to uniformly produce a very small ΔκL of 0.1π over the entire cascade region, and it is not realistic.

【0069】別のもうひとつの効果は、カスケード領域
長の製作精度が厳しくない点である。従来のカスケード
スイッチでは、基本波とSHG波間のエネルギー交換が
強く起きるため、基本波の強度と位相が導波中に大きく
脈動する。従ってカスケード領域長の作製に高い精度が
必要であった。これに対し、本発明ではエネルギー交換
が殆ど起きないため長さの許容範囲が広く、カスケード
領域長の作製に高い精度を必要としない。したがって生
産性に優れたカスケード型光スイッチが得られる。
Another advantage is that the manufacturing accuracy of the cascade region length is not strict. In the conventional cascade switch, since the energy exchange between the fundamental wave and the SHG wave occurs strongly, the intensity and phase of the fundamental wave largely pulsate during the waveguide. Therefore, high precision was required for producing the cascade region length. On the other hand, in the present invention, since energy exchange hardly occurs, the allowable range of the length is wide, and high precision is not required for producing the cascade region length. Therefore, a cascade-type optical switch having excellent productivity can be obtained.

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

【図1】本発明による光Demuxの実施例を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a light Demux according to the present invention.

【図2】本発明による光Demuxの実施例を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a light Demux according to the present invention.

【図3】本発明によるマッハツェンダー型スイッチの実
施例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a Mach-Zehnder switch according to the present invention.

【図4】本発明によるマッハツェンダー型スイッチの実
施例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a Mach-Zehnder switch according to the present invention.

【図5】カスケード領域におけるQPM構造を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a QPM structure in a cascade region.

【図6】基本波パルスとSHGパルスの導波中の推移を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing transitions of a fundamental wave pulse and an SHG pulse during waveguiding.

【図7】カスケード位相変化量とwalkoffの関係
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a cascade phase change amount and a walkoff.

【図8】マッハツェンダースイッチの出力強度を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing the output intensity of a Mach-Zehnder switch.

【図9】本発明の出力パルス波形を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an output pulse waveform of the present invention.

【図10】従来の出力パルス波形を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a conventional output pulse waveform.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光Demux 2 チャネルA 3 チャネルB 4 カスケード領域 5 QPM構造 6 偏光フィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical Demux 2 Channel A 3 Channel B 4 Cascade area 5 QPM structure 6 Polarization filter

フロントページの続き (56)参考文献 IEEE Journal of Q uantum Electronic s,Vol.29,No.10,p.2650− 2654 Appl.Phys.Lett.Vo l.62,No.12,p.1323−1325 4,IEEE Journal of Quantum Electroni cs,Vol.29,No.10,p.2650 −2654 Optics Letters,Vo l.18,No.10,p.793−795 3,Appl.Phys.Lett. Vol.62,No.12,p.1323−1325 4,IEEE Journal of Quantum Electroni cs,Vol.29,No.10,p.2650 −2654 Optics Letters,Vo l.18,No.17,p.1397−1399 Optics Letters,Vo l.18,No.10,p.793−795 3.Appl.Phys.Lett. Vol.62,No.12,p.1323−1325 4,IEEE Journal of Quantum Electroni cs,Vol.29,No.10,p.2650 −2654 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/313 G02F 1/377 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (56) References IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 29, No. 10, p. 2650-2654 Appl. Phys. Lett. Vol. 62, No. 12, p. 1323-1325 4, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 29, No. 10, p. 2650-2654 Optics Letters, Vol. 18, No. 10, p. 793-795 3, Appl. Phys. Lett. Vol. 62, No. 12, p. 1323-1325 4, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 29, No. 10, p. 2650-2654 Optics Letters, Vol. 18, No. 17, p. 1397-1399 Optics Letters, Vol. 18, No. 10, p. 793-795 3. Appl. Phys. Lett. Vol. 62, No. 12, p. 1323-1325 4, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 29, No. 10, p. 2650 -2654 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/313 G02F 1/377 JICST file (JOIS)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導波路型のカスケード型光スイッチであ
って、位相シフトを発生するカスケード領域の長さ
(L)とwalkoff長(Lwalkoff )が10≦L/
Lwalkoff <30の関係を充たすことを特徴とする光ス
イッチ。
1. A cascade type optical switch of a waveguide type , wherein the length (L) and the walkoff length (Lwalkoff) of a cascade region for generating a phase shift are 10 ≦ L /
An optical switch characterized by satisfying a relationship of Lwalkoff <30.
【請求項2】 前記導波路型のカスケード型光スイッチ
を構成する材料がAlGaAs、AlGaInP、In
GaAsP、AlGaInAs、CdZnSSe、Al
GaInN、SiGeのいずれかであることを特徴とす
る請求項1記載の光スイッチ。
2. A cascaded optical switch of the waveguide type.
Is composed of AlGaAs, AlGaInP, In
GaAsP, AlGaInAs, CdZnSSe, Al
2. The optical switch according to claim 1, wherein the optical switch is one of GaInN and SiGe.
【請求項3】 前記カスケード型光スイッチは、基板上
に形成された方向性結合器を導波路のうち、最も導波路
が近接している箇所にカスケード領域を有することを特
徴とする請求項1記載の光スイッチ。
3. The cascade type optical switch according to claim 1, wherein the directional coupler formed on the substrate has a cascade region at a position of the waveguide closest to the waveguide. An optical switch as described.
【請求項4】 前記カスケード型光スイッチは、基板上
に形成されたマッハツェンダー干渉形の導波路のうち一
方のアーム部にカスケード領域を有することを特徴とす
る請求項1記載の光スイッチ。
4. The optical switch according to claim 1, wherein said cascade type optical switch has a cascade region in one arm portion of a Mach-Zehnder interference type waveguide formed on a substrate.
【請求項5】 前記カスケード型光スイッチは、基板上
に形成されたマッハツェンダー干渉形の導波路の両方の
アーム部にカスケード領域を有することを特徴とする請
求項1記載の光スイッチ。
5. The optical switch according to claim 1, wherein the cascade type optical switch has a cascade region in both arms of a Mach-Zehnder interference type waveguide formed on a substrate.
【請求項6】 前記カスケード型光スイッチは、基板上
に形成されたマッハツェンダー干渉形の導波路の両方の
アーム部にカスケード領域を有し、一方のアーム部には
バイアス位相を0またはπに制御するための位相制御部
を有することを特徴とする請求項1記載の光スイッチ。
6. The cascade type optical switch has a cascade region in both arms of a Mach-Zehnder interference type waveguide formed on a substrate, and a bias phase is set to 0 or π in one of the arms. The optical switch according to claim 1, further comprising a phase control unit for controlling.
【請求項7】 前記光スイッチの後段に偏光子または波
長フィルタを配置することを特徴とする請求項3又は4
又は5又は6記載の光スイッチ。
7. The optical switch according to claim 3, wherein a polarizer or a wavelength filter is arranged at a stage subsequent to the optical switch.
Or the optical switch according to 5 or 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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3,Appl.Phys.Lett.Vol.62,No.12,p.1323−1325
3.Appl.Phys.Lett.Vol.62,No.12,p.1323−1325
4,IEEE Journal of Quantum Electronics,Vol.29,No.10,p.2650−2654
Appl.Phys.Lett.Vol.62,No.12,p.1323−1325
IEEE Journal of Quantum Electronics,Vol.29,No.10,p.2650−2654
Optics Letters,Vol.18,No.10,p.793−795
Optics Letters,Vol.18,No.17,p.1397−1399

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