JP3164124B2 - 光スイッチ - Google Patents
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- optical switch
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、光通信システム、光
情報処理システム等のキーデバイスとして用いて好適な
光スイッチに関するものである。
情報処理システム等のキーデバイスとして用いて好適な
光スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信システム、光情報処理システム等
を構成する重要な基本部品の一つに導波路型光スイッチ
がある。この導波路型光スイッチは、方向性結合器部に
電界をかけ該方向性結合器部の屈折率を変化させて光路
を変えるもので、半導体導波路を用いた光スイッチと、
石英系ガラス導波路を用いた光スイッチがある。前者の
光スイッチは、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タ
ンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）等の電気光学結晶の
基板にチタン（Ｔｉ）を拡散させて単一モード光導波路
を形成し、これらの光導波路の一部を近接させて方向性
結合器としたもので、非線形係数が大きくスイッチング
特性に優れているという特徴がある。また、後者の光ス
イッチは、シリコン（Ｓｉ）基板上に石英（ＳｉＯ2）
系ガラスの単一モード光導波路を形成し、これらの光導
波路の一部を近接させて方向性結合器としたもので、伝
送損失が低い、安定性が高い、加工性がよい、石英系光
ファイバとの整合性がよい等の特徴があり、実用的な導
波路型光スイッチとして研究開発が進められている。ま
た、上記特徴を生かして、石英系ガラスの導波路を用い
た光合分波回路等の受動素子の開発も進展している。
を構成する重要な基本部品の一つに導波路型光スイッチ
がある。この導波路型光スイッチは、方向性結合器部に
電界をかけ該方向性結合器部の屈折率を変化させて光路
を変えるもので、半導体導波路を用いた光スイッチと、
石英系ガラス導波路を用いた光スイッチがある。前者の
光スイッチは、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タ
ンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）等の電気光学結晶の
基板にチタン（Ｔｉ）を拡散させて単一モード光導波路
を形成し、これらの光導波路の一部を近接させて方向性
結合器としたもので、非線形係数が大きくスイッチング
特性に優れているという特徴がある。また、後者の光ス
イッチは、シリコン（Ｓｉ）基板上に石英（ＳｉＯ2）
系ガラスの単一モード光導波路を形成し、これらの光導
波路の一部を近接させて方向性結合器としたもので、伝
送損失が低い、安定性が高い、加工性がよい、石英系光
ファイバとの整合性がよい等の特徴があり、実用的な導
波路型光スイッチとして研究開発が進められている。ま
た、上記特徴を生かして、石英系ガラスの導波路を用い
た光合分波回路等の受動素子の開発も進展している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体導波
路を用いた光スイッチでは、可視光領域において光損傷
を受け易く光出力レベルを低く抑える必要があり、導波
路損失が大きい、石英系光ファイバとの整合性が悪い
（結合損失が大きい）等の欠点があった。また、石英系
ガラス導波路を用いた光スイッチでは、石英系導波路の
非線形効果が小さく、高速でスイッチングを行うことが
できないという欠点があった。
路を用いた光スイッチでは、可視光領域において光損傷
を受け易く光出力レベルを低く抑える必要があり、導波
路損失が大きい、石英系光ファイバとの整合性が悪い
（結合損失が大きい）等の欠点があった。また、石英系
ガラス導波路を用いた光スイッチでは、石英系導波路の
非線形効果が小さく、高速でスイッチングを行うことが
できないという欠点があった。
【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、石英系光ファイバとの整合性がよく、か
つ、高速でスイッチング可能な光スイッチを提供するこ
とにある。
のであって、石英系光ファイバとの整合性がよく、か
つ、高速でスイッチング可能な光スイッチを提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は下記のような光スイッチを採用した。すな
わち、請求項１記載の光スイッチは、基板上に、石英を
主成分とする複数の光導波路と、これらの光導波路上に
形成された２入力２出力の方向性結合器部とを具備して
なる光スイッチにおいて、前記方向性結合器部の出射側
の一方の光導波路の端部に全反射機能を有する素子を設
け、他方の光導波路の端部に電気光学型位相変調素子と
全反射機能を有する素子とを設けてなることを特徴とし
ている。
に、本発明は下記のような光スイッチを採用した。すな
わち、請求項１記載の光スイッチは、基板上に、石英を
主成分とする複数の光導波路と、これらの光導波路上に
形成された２入力２出力の方向性結合器部とを具備して
なる光スイッチにおいて、前記方向性結合器部の出射側
の一方の光導波路の端部に全反射機能を有する素子を設
け、他方の光導波路の端部に電気光学型位相変調素子と
全反射機能を有する素子とを設けてなることを特徴とし
ている。
【０００６】また、請求項２記載の光スイッチは、基板
上に、石英を主成分とする複数の光導波路と、これらの
光導波路上に形成された２入力２出力の方向性結合器部
とを具備してなる光スイッチにおいて、前記方向性結合
器部の出射側の一方の光導波路の端部に全反射機能を有
する素子を設け、他方の光導波路の端部に半導体超格子
を用いた量子井戸構造からなる位相変調素子と全反射機
能を有する素子とを設けてなることを特徴としている。
上に、石英を主成分とする複数の光導波路と、これらの
光導波路上に形成された２入力２出力の方向性結合器部
とを具備してなる光スイッチにおいて、前記方向性結合
器部の出射側の一方の光導波路の端部に全反射機能を有
する素子を設け、他方の光導波路の端部に半導体超格子
を用いた量子井戸構造からなる位相変調素子と全反射機
能を有する素子とを設けてなることを特徴としている。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【作用】本発明の光スイッチでは、方向性結合器部の一
方の入射側から入射した光は該方向性結合器部により２
方向に分岐される。分岐された２つの光は出射側の２つ
の光導波路それぞれを伝搬し、これらの光導波路に設け
られた全反射機能を有する素子により全反射されて再び
方向性結合器部で合波される。
方の入射側から入射した光は該方向性結合器部により２
方向に分岐される。分岐された２つの光は出射側の２つ
の光導波路それぞれを伝搬し、これらの光導波路に設け
られた全反射機能を有する素子により全反射されて再び
方向性結合器部で合波される。
【００１１】ここで、位相変調素子が動作しない場合、
分岐された２つの光は見かけ上同一光路を伝搬するので
前記方向性結合器部において互いに干渉し合い、入射し
た光導波路に戻り出射される。また、位相変調素子が動
作した場合、分岐された２つの光のうち他方の光導波路
を伝搬した光は位相変調素子により位相がπ／２だけ変
化され、方向性結合器部における干渉条件が逆位相にな
る。互いに干渉し合った光は入射した光導波路とは別の
光導波路を伝搬し出射される。したがって、伝搬する光
の位相を調節することにより高速スイッチングが可能と
なる。また、基板上に各種の光学要素を集積することに
より小型化が可能となる。
分岐された２つの光は見かけ上同一光路を伝搬するので
前記方向性結合器部において互いに干渉し合い、入射し
た光導波路に戻り出射される。また、位相変調素子が動
作した場合、分岐された２つの光のうち他方の光導波路
を伝搬した光は位相変調素子により位相がπ／２だけ変
化され、方向性結合器部における干渉条件が逆位相にな
る。互いに干渉し合った光は入射した光導波路とは別の
光導波路を伝搬し出射される。したがって、伝搬する光
の位相を調節することにより高速スイッチングが可能と
なる。また、基板上に各種の光学要素を集積することに
より小型化が可能となる。
【００１２】この光スイッチでは、前記光導波路を石英
を主成分とすることにより、石英系光ファイバとの整合
性が向上する。
を主成分とすることにより、石英系光ファイバとの整合
性が向上する。
【００１３】ここで、前記位相変調素子として電気光学
型位相変調素子を用いれば、印加電圧を可変することで
高速で位相調節が可能となる。
型位相変調素子を用いれば、印加電圧を可変することで
高速で位相調節が可能となる。
【００１４】また、前記位相変調素子として、半導体超
格子を用いた量子井戸構造からなる位相変調素子を用い
れば、高速での位相調節、及びスイッチングに要する動
作電圧を低下させることが可能となる。
格子を用いた量子井戸構造からなる位相変調素子を用い
れば、高速での位相調節、及びスイッチングに要する動
作電圧を低下させることが可能となる。
【００１５】
【００１６】
【実施例】以下、本発明の各実施例について図面に基づ
き説明する。 （実施例１）図１は本発明の実施例１の光スイッチの構
成を示す平面図である。この光スイッチ１は、Ｓｉ基板
２上に形成された光導波路３，４と、これらの光導波路
３，４の一部が近接された２入力２出力の方向性結合器
部５と、前記光導波路３の出射端６に設けられた全反射
ミラー（全反射機能を有する素子）を有する位相変調素
子（位相変調素子と略称）７と、前記光導波路４の出射
端８に設けられた全反射ミラー（全反射機能を有する素
子）９とから構成されている。
き説明する。 （実施例１）図１は本発明の実施例１の光スイッチの構
成を示す平面図である。この光スイッチ１は、Ｓｉ基板
２上に形成された光導波路３，４と、これらの光導波路
３，４の一部が近接された２入力２出力の方向性結合器
部５と、前記光導波路３の出射端６に設けられた全反射
ミラー（全反射機能を有する素子）を有する位相変調素
子（位相変調素子と略称）７と、前記光導波路４の出射
端８に設けられた全反射ミラー（全反射機能を有する素
子）９とから構成されている。
【００１７】光導波路３，４は、断面が矩形（７×７μ
ｍ）の光導波路で、材質がＧｅＯ2添加石英ガラスから
なり、コアとクラッドの屈折率差を０．７５％としたも
のである。また、方向性結合器部５の結合部の導波路長
は０．４ｍｍ、分岐比（Ｐ1：Ｐ2）は波長１．５５μｍ
において１：１である。
ｍ）の光導波路で、材質がＧｅＯ2添加石英ガラスから
なり、コアとクラッドの屈折率差を０．７５％としたも
のである。また、方向性結合器部５の結合部の導波路長
は０．４ｍｍ、分岐比（Ｐ1：Ｐ2）は波長１．５５μｍ
において１：１である。
【００１８】次に、この光スイッチ１の作用について説
明する。光導波路３の入力ポート１１から入射した入射
光Ｌ0は該方向性結合器部５により２方向の光Ｌ1，Ｌ2
に分岐される。光Ｌ1は光導波路３を伝搬し位相変調素
子７により全反射され、また、光Ｌ2は光導波路４を伝
搬し全反射ミラー９により全反射される。
明する。光導波路３の入力ポート１１から入射した入射
光Ｌ0は該方向性結合器部５により２方向の光Ｌ1，Ｌ2
に分岐される。光Ｌ1は光導波路３を伝搬し位相変調素
子７により全反射され、また、光Ｌ2は光導波路４を伝
搬し全反射ミラー９により全反射される。
【００１９】ここで、位相変調素子７が動作しない場合
には、２つの光Ｌ1，Ｌ2は見かけ上同一光路を伝搬する
ので方向性結合器部５において互いに干渉し合い、入射
側の光導波路３に戻り出力ポート１１から出射される。
また、位相変調素子７が動作した場合には、光導波路３
を伝搬した光Ｌ1は位相変調素子７により位相がπ／２
だけ変化され、方向性結合器部５における干渉条件が逆
位相になる。したがって、互いに干渉し合った光Ｌ3は
別の光導波路４を伝搬し出力ポート１２から出射され
る。したがって、高速スイッチングが可能となる。ま
た、この場合のスイッチング速度は位相変調素子７の位
相変化速度によって決まる。
には、２つの光Ｌ1，Ｌ2は見かけ上同一光路を伝搬する
ので方向性結合器部５において互いに干渉し合い、入射
側の光導波路３に戻り出力ポート１１から出射される。
また、位相変調素子７が動作した場合には、光導波路３
を伝搬した光Ｌ1は位相変調素子７により位相がπ／２
だけ変化され、方向性結合器部５における干渉条件が逆
位相になる。したがって、互いに干渉し合った光Ｌ3は
別の光導波路４を伝搬し出力ポート１２から出射され
る。したがって、高速スイッチングが可能となる。ま
た、この場合のスイッチング速度は位相変調素子７の位
相変化速度によって決まる。
【００２０】以上説明したように、この光スイッチ１に
よれば、該Ｓｉ基板２上に形成された２つの光導波路
３，４と、２入力２出力の方向性結合器部５と、位相変
調素子７と、全反射ミラー９とから構成することとした
ので、伝搬する光の位相を調節することにより、光路を
高速でスイッチングすることができる。また、基板上に
各種の光学要素を集積することにより小型化することが
でき、したがって、光導波路３，４と非線形性の高い半
導体またはＬｉＮｂＯ3やＬｉＴａＯ3等の誘電体とを効
率よくハイブリット化することができる。
よれば、該Ｓｉ基板２上に形成された２つの光導波路
３，４と、２入力２出力の方向性結合器部５と、位相変
調素子７と、全反射ミラー９とから構成することとした
ので、伝搬する光の位相を調節することにより、光路を
高速でスイッチングすることができる。また、基板上に
各種の光学要素を集積することにより小型化することが
でき、したがって、光導波路３，４と非線形性の高い半
導体またはＬｉＮｂＯ3やＬｉＴａＯ3等の誘電体とを効
率よくハイブリット化することができる。
【００２１】（実施例２）図２は本発明の実施例２の光
スイッチの構成を示す平面図である。この光スイッチ２
１は、上述した光スイッチ１の位相変調素子７を多層量
子井戸（Ｍultiple Ｑuantum Ｗell：ＭＱＷ）２２に置
き換え、光導波路３の出射端６側に位相調整用ヒータ２
３を設けたものである。
スイッチの構成を示す平面図である。この光スイッチ２
１は、上述した光スイッチ１の位相変調素子７を多層量
子井戸（Ｍultiple Ｑuantum Ｗell：ＭＱＷ）２２に置
き換え、光導波路３の出射端６側に位相調整用ヒータ２
３を設けたものである。
【００２２】ＭＱＷ２２は、波長１．５５μｍ用のＩｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系の半導体超格子からなり、片
面に誘電体多層膜ミラー（全反射ミラー）が蒸着された
もので、非線形屈折率ｎ2〜１０-4cm2/w、応答速度が約
１０ｎｓの特性を有するものである。この誘電体多層膜
ミラーの波長１．５５μｍにおける反射率は１００％で
ある。このＭＱＷ２２においては、位相変化△φは次式
で与えられる。 △φ＝２πｎ2Ｐ0Ｌ／λＡ0 … …（１） ここで、Ｐ0は方向性結合器に入射した入射光Ｌ0のパワ
ー、ＬはＭＱＷの厚み、λは入射光の波長、Ａ0はコア
の有効断面積である。△φ＝πの条件の下でスイッチン
グが生じるから、スイッチングに必要なＰ0は、本実施
例では数ｍｗである。ここではＬ＝１μｍとした。
ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系の半導体超格子からなり、片
面に誘電体多層膜ミラー（全反射ミラー）が蒸着された
もので、非線形屈折率ｎ2〜１０-4cm2/w、応答速度が約
１０ｎｓの特性を有するものである。この誘電体多層膜
ミラーの波長１．５５μｍにおける反射率は１００％で
ある。このＭＱＷ２２においては、位相変化△φは次式
で与えられる。 △φ＝２πｎ2Ｐ0Ｌ／λＡ0 … …（１） ここで、Ｐ0は方向性結合器に入射した入射光Ｌ0のパワ
ー、ＬはＭＱＷの厚み、λは入射光の波長、Ａ0はコア
の有効断面積である。△φ＝πの条件の下でスイッチン
グが生じるから、スイッチングに必要なＰ0は、本実施
例では数ｍｗである。ここではＬ＝１μｍとした。
【００２３】また、位相調整用ヒータ２３は、加える電
力の大きさにより光路を切り替えるもので、低パワーの
時に出力ポート１１から出射され、高パワーの時に出力
ポート１２から出射される。
力の大きさにより光路を切り替えるもので、低パワーの
時に出力ポート１１から出射され、高パワーの時に出力
ポート１２から出射される。
【００２４】ここで、波長１．５４５μｍ、パルス幅１
０ｎｓの入射光Ｌ0を光スイッチ２１に入射し、スイッ
チング特性を調べたところ、１００ｍＷ以上のピークパ
ワーでスイッチングできることが確認された。
０ｎｓの入射光Ｌ0を光スイッチ２１に入射し、スイッ
チング特性を調べたところ、１００ｍＷ以上のピークパ
ワーでスイッチングできることが確認された。
【００２５】以上説明したように、この光スイッチ２１
によれば、上記実施例１の光スイッチ１の位相変調素子
７をＭＱＷ２２に置き換え、導波路３の出射端６側に位
相調整用ヒータ２３を設けたので、光路を低パワーかつ
高速でスイッチングすることができる。
によれば、上記実施例１の光スイッチ１の位相変調素子
７をＭＱＷ２２に置き換え、導波路３の出射端６側に位
相調整用ヒータ２３を設けたので、光路を低パワーかつ
高速でスイッチングすることができる。
【００２６】（実施例３）図３は本発明の実施例３の光
スイッチの構成を示す平面図である。この光スイッチ３
１は、Ｓｉ基板２上に形成された光導波路３，４，３２
と、光導波路３の複数個所が光導波路４に近接された非
対称マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）型光フィルタ３
３と、光導波路４，３２の一部が近接された２入力２出
力の方向性結合器部５と、光導波路４の出射端８に設け
られたＭＱＷ２２と、光導波路３２の出射端３４側に設
けられた全反射ミラー９及び位相調整用ヒータ２３とか
ら構成されている。全反射ミラー９は光導波路３２に形
成された溝３５に挿入されている。
スイッチの構成を示す平面図である。この光スイッチ３
１は、Ｓｉ基板２上に形成された光導波路３，４，３２
と、光導波路３の複数個所が光導波路４に近接された非
対称マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）型光フィルタ３
３と、光導波路４，３２の一部が近接された２入力２出
力の方向性結合器部５と、光導波路４の出射端８に設け
られたＭＱＷ２２と、光導波路３２の出射端３４側に設
けられた全反射ミラー９及び位相調整用ヒータ２３とか
ら構成されている。全反射ミラー９は光導波路３２に形
成された溝３５に挿入されている。
【００２７】非対称ＭＺＩ型光フィルタ３３は、△Ｌを
１６．２μｍとすることにより、波長１．５４５μｍに
おける分岐比が１：０、また、波長１．５５μｍにおけ
る分岐比が０：１となるように設定されている。
１６．２μｍとすることにより、波長１．５４５μｍに
おける分岐比が１：０、また、波長１．５５μｍにおけ
る分岐比が０：１となるように設定されている。
【００２８】この光スイッチ３１では、光導波路３の入
力ポート１１に波長１．５４５μｍの制御光Ｌ11を入射
させるとともに、光導波路３２の入力ポート３６に波長
１．５５μｍの信号光Ｌ12を入射させ、制御光Ｌ11のパ
ルス強度を変えることにより信号光Ｌ12の光路の切り替
えをコントロールする。ここでは、信号光Ｌ12の光パル
ス強度は、ＭＱＷ２２に与える影響を無視できる程度に
まで充分小さくする必要がある。また、信号光Ｌ12の光
路は、位相調整用ヒータ２３に加える電力の大きさによ
り切り替えることができ、低パワーの時には出力ポート
１１から出射され、高パワーの時に出力ポート３７から
出射される。
力ポート１１に波長１．５４５μｍの制御光Ｌ11を入射
させるとともに、光導波路３２の入力ポート３６に波長
１．５５μｍの信号光Ｌ12を入射させ、制御光Ｌ11のパ
ルス強度を変えることにより信号光Ｌ12の光路の切り替
えをコントロールする。ここでは、信号光Ｌ12の光パル
ス強度は、ＭＱＷ２２に与える影響を無視できる程度に
まで充分小さくする必要がある。また、信号光Ｌ12の光
路は、位相調整用ヒータ２３に加える電力の大きさによ
り切り替えることができ、低パワーの時には出力ポート
１１から出射され、高パワーの時に出力ポート３７から
出射される。
【００２９】ここで、制御光Ｌ11及び信号光Ｌ12を光ス
イッチ３１に入射し、スイッチング特性を調べたとこ
ろ、△φ＝πでスイッチングを生じさせるために必要な
制御光Ｌ11のパワーＰcは、ピークパワーで１００ｍＷ
以上となり、信号光Ｌ12を効率よくスイッチングできる
ことが確認された。
イッチ３１に入射し、スイッチング特性を調べたとこ
ろ、△φ＝πでスイッチングを生じさせるために必要な
制御光Ｌ11のパワーＰcは、ピークパワーで１００ｍＷ
以上となり、信号光Ｌ12を効率よくスイッチングできる
ことが確認された。
【００３０】この光スイッチ３１においても上記実施例
２の光スイッチ２１と同様の作用・効果を奏することが
できる。
２の光スイッチ２１と同様の作用・効果を奏することが
できる。
【００３１】（実施例４）図４は本発明の実施例４の光
スイッチの構成を示す平面図である。この光スイッチ４
１は、Ｓｉ基板２上に形成された光導波路３，４の複数
個所が近接された対称マッハツェンダー干渉計（ＭＺ
Ｉ）型光分岐器４２と、対称ＭＺＩ型光分岐器４２内の
光導波路３に設けられた対称ＭＺＩ型光分岐器４２制御
用金属薄膜ヒータ（薄膜ヒータ）４３と、光導波路３の
出射端６側に設けられた位相調整用ヒータ２３と、該出
射端６に設けられ片面に誘電体多層膜ミラー（全反射ミ
ラー）が蒸着された電気光学変調素子４４と、光導波路
４の出射端８側に設けられた全反射ミラー９とから構成
されている。
スイッチの構成を示す平面図である。この光スイッチ４
１は、Ｓｉ基板２上に形成された光導波路３，４の複数
個所が近接された対称マッハツェンダー干渉計（ＭＺ
Ｉ）型光分岐器４２と、対称ＭＺＩ型光分岐器４２内の
光導波路３に設けられた対称ＭＺＩ型光分岐器４２制御
用金属薄膜ヒータ（薄膜ヒータ）４３と、光導波路３の
出射端６側に設けられた位相調整用ヒータ２３と、該出
射端６に設けられ片面に誘電体多層膜ミラー（全反射ミ
ラー）が蒸着された電気光学変調素子４４と、光導波路
４の出射端８側に設けられた全反射ミラー９とから構成
されている。
【００３２】電気光学変調素子４４は、ＬｉＮｂＯ3基
板にＴｉが拡散されて単一モード光導波路４５とされ、
該光導波路４５の両側にクロム（Ｃｒ）薄膜からなる電
圧印加用の電極４６，４６が形成されたものである。対
称ＭＺＩ型光分岐器４２は、例えば波長１．５５μｍに
おける分岐比が１：１となるように、薄膜ヒータ４３を
コントロールすることにより分岐比を可変することがで
きる。
板にＴｉが拡散されて単一モード光導波路４５とされ、
該光導波路４５の両側にクロム（Ｃｒ）薄膜からなる電
圧印加用の電極４６，４６が形成されたものである。対
称ＭＺＩ型光分岐器４２は、例えば波長１．５５μｍに
おける分岐比が１：１となるように、薄膜ヒータ４３を
コントロールすることにより分岐比を可変することがで
きる。
【００３３】この光スイッチ４１では、電気光学変調素
子４４の電極４６，４６間に電圧を印加することにより
伝搬する光の位相を変化させ、光路の切り替えをコント
ロールする。
子４４の電極４６，４６間に電圧を印加することにより
伝搬する光の位相を変化させ、光路の切り替えをコント
ロールする。
【００３４】ここで、波長１．５４５μｍ、パルス幅１
０ｎｓの入射光Ｌ0を光スイッチ４１に入射し、スイッ
チング特性を調べたところ、電気光学変調素子４４に５
Ｖの電圧を加えることによりスイッチングできることが
確認された。
０ｎｓの入射光Ｌ0を光スイッチ４１に入射し、スイッ
チング特性を調べたところ、電気光学変調素子４４に５
Ｖの電圧を加えることによりスイッチングできることが
確認された。
【００３５】この光スイッチ４１においても上記実施例
２の光スイッチ２１と同様の作用・効果を奏することが
できる。
２の光スイッチ２１と同様の作用・効果を奏することが
できる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光スイッ
チによれば、基板上に、複数の光導波路と、これらの光
導波路上に形成された２入力２出力の方向性結合器部と
を具備してなる光スイッチにおいて、前記方向性結合器
部の出射側の一方の光導波路の端部に全反射機能を有す
る素子を設け、他方の光導波路の端部に位相変調素子と
全反射機能を有する素子とを設けてなることとしたの
で、伝搬する光の位相を調節することにより、光路を高
速でスイッチングすることができる。また、基板上に各
種の光学要素を集積することにより小型化することがで
き、したがって、光導波路と非線形性の高い半導体また
はＬｉＮｂＯ3やＬｉＴａＯ3等の誘電体とを効率よくハ
イブリット化することができる。
チによれば、基板上に、複数の光導波路と、これらの光
導波路上に形成された２入力２出力の方向性結合器部と
を具備してなる光スイッチにおいて、前記方向性結合器
部の出射側の一方の光導波路の端部に全反射機能を有す
る素子を設け、他方の光導波路の端部に位相変調素子と
全反射機能を有する素子とを設けてなることとしたの
で、伝搬する光の位相を調節することにより、光路を高
速でスイッチングすることができる。また、基板上に各
種の光学要素を集積することにより小型化することがで
き、したがって、光導波路と非線形性の高い半導体また
はＬｉＮｂＯ3やＬｉＴａＯ3等の誘電体とを効率よくハ
イブリット化することができる。
【００３７】また、前記光導波路は石英を主成分とした
ので、石英系光ファイバとの整合性を向上させることが
できる。
ので、石英系光ファイバとの整合性を向上させることが
できる。
【００３８】また、前記位相変調素子として電気光学型
位相変調素子を用いれば、電圧を印加させて伝搬する光
の位相を変化させることにより、光路を高速でスイッチ
ングすることができる。
位相変調素子を用いれば、電圧を印加させて伝搬する光
の位相を変化させることにより、光路を高速でスイッチ
ングすることができる。
【００３９】また、前記位相変調素子として、半導体超
格子を用いた量子井戸構造からなる位相変調素子を用い
れば、スイッチングに要する動作電圧を低下させること
ができ、光路を高速でスイッチングすることができる。
格子を用いた量子井戸構造からなる位相変調素子を用い
れば、スイッチングに要する動作電圧を低下させること
ができ、光路を高速でスイッチングすることができる。
【００４０】
【００４１】以上により、石英系光ファイバとの整合性
がよく、かつ、高速でスイッチング可能な光スイッチを
提供することができ、さらに、石英系光導波路および非
線形デバイスがコンパクトであり集積化が可能、位相変
調素子と導波路との位置合わせが容易等の効果も奏する
ことができる。
がよく、かつ、高速でスイッチング可能な光スイッチを
提供することができ、さらに、石英系光導波路および非
線形デバイスがコンパクトであり集積化が可能、位相変
調素子と導波路との位置合わせが容易等の効果も奏する
ことができる。
【図１】本発明の実施例１の光スイッチの構成を示す平
面図である。
面図である。
【図２】本発明の実施例２の光スイッチの構成を示す平
面図である。
面図である。
【図３】本発明の実施例３の光スイッチの構成を示す平
面図である。
面図である。
【図４】本発明の実施例４の光スイッチの構成を示す平
面図である。
面図である。
１ 光スイッチ ２ Ｓｉ基板 ３，４，３２ 光導波路 ５ 方向性結合器部 ６ 出射端 ７ 全反射ミラー（全反射機能を有する素子）を有する
位相変調素子 ８ 出射端 ９ 全反射ミラー（全反射機能を有する素子） １１ 入（出）力ポート １２ 出力ポート ２１ 光スイッチ ２２ 多層量子井戸（Ｍultiple Ｑuantum Ｗell：ＭＱ
Ｗ） ２３ 位相調整用ヒータ ３１ 光スイッチ ３３ 非対称マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）型光フ
ィルタ ３４ 出射端 ３６ 入力ポート ３７ 出力ポート３７ ４１ 光スイッチ ４２ 対称マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）型光分岐
器 ４３ 対称ＭＺＩ型光フィルタ制御用金属薄膜ヒータ
（薄膜ヒータ） ４４ 電気光学変調素子 ４５ 単一モード光導波路 ４６ 電極 Ｌ0 入射光 Ｌ1，Ｌ2 光 Ｌ3 互いに干渉し合った光 Ｌ11 制御光 Ｌ12 信号光
位相変調素子 ８ 出射端 ９ 全反射ミラー（全反射機能を有する素子） １１ 入（出）力ポート １２ 出力ポート ２１ 光スイッチ ２２ 多層量子井戸（Ｍultiple Ｑuantum Ｗell：ＭＱ
Ｗ） ２３ 位相調整用ヒータ ３１ 光スイッチ ３３ 非対称マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）型光フ
ィルタ ３４ 出射端 ３６ 入力ポート ３７ 出力ポート３７ ４１ 光スイッチ ４２ 対称マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）型光分岐
器 ４３ 対称ＭＺＩ型光フィルタ制御用金属薄膜ヒータ
（薄膜ヒータ） ４４ 電気光学変調素子 ４５ 単一モード光導波路 ４６ 電極 Ｌ0 入射光 Ｌ1，Ｌ2 光 Ｌ3 互いに干渉し合った光 Ｌ11 制御光 Ｌ12 信号光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−32347（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−271725（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−226832（ＪＰ，Ａ) 国際公開91／12487（ＷＯ，Ａ１) 電子情報通信学会技術研究報告，Ｖｏ ｌ．86，Ｎｏ．218，（11月．1986）西 原 浩，「ＯＱＥ−86−123 最近の光 集積回路デバイス」ｐｐ．47−54 光学，Ｖｏｌ．18，Ｎｏ．12，（12 月．1989）河内 正夫，「石英系導波路 と集積光部品への応用」ｐｐ．681−686 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/313 G02F 1/35 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に、石英を主成分とする複数の光
導波路と、これらの光導波路上に形成された２入力２出
力の方向性結合器部とを具備してなる光スイッチにおい
て、 前記方向性結合器部の出射側の一方の光導波路の端部に
全反射機能を有する素子を設け、他方の光導波路の端部
に電気光学型位相変調素子と全反射機能を有する素子と
を設けてなることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項２】 基板上に、石英を主成分とする複数の光
導波路と、これらの光導波路上に形成された２入力２出
力の方向性結合器部とを具備してなる光スイッチにおい
て、 前記方向性結合器部の出射側の一方の光導波路の端部に
全反射機能を有する素子を設け、他方の光導波路の端部
に半導体超格子を用いた量子井戸構造からなる位相変調
素子と全反射機能を有する素子とを設けてなることを特
徴とする光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09684292A JP3164124B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09684292A JP3164124B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297420A JPH05297420A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3164124B2 true JP3164124B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=14175773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09684292A Expired - Fee Related JP3164124B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3164124B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19809887A1 (de) * | 1998-03-07 | 1999-09-09 | Bosch Gmbh Robert | Optisches Signalübertragungssystem |
| JP2003195239A (ja) | 2001-12-25 | 2003-07-09 | Nec Corp | 集積型光導波路デバイス |
| CN113589556A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-11-02 | 华中科技大学 | 光开关及其制作方法 |
-
1992
- 1992-04-16 JP JP09684292A patent/JP3164124B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 光学，Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．１２，（１２月．１９８９）河内 正夫，「石英系導波路と集積光部品への応用」ｐｐ．６８１−６８６ |
| 電子情報通信学会技術研究報告，Ｖｏｌ．８６，Ｎｏ．２１８，（１１月．１９８６）西原 浩，「ＯＱＥ−８６−１２３ 最近の光集積回路デバイス」ｐｐ．４７−５４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05297420A (ja) | 1993-11-12 |
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