JPH01231386A - Optical switch device - Google Patents
Optical switch deviceInfo
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- JPH01231386A JPH01231386A JP5776388A JP5776388A JPH01231386A JP H01231386 A JPH01231386 A JP H01231386A JP 5776388 A JP5776388 A JP 5776388A JP 5776388 A JP5776388 A JP 5776388A JP H01231386 A JPH01231386 A JP H01231386A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光情報処理、光通信等に用いる光スイッチ
素子に関し、特にそのコントラスト比の改善に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical switching element used in optical information processing, optical communication, etc., and particularly relates to improving the contrast ratio thereof.
第2図は例えばアプライド・フイズクス誌1985年第
46巻第10号918頁〜920真に示された従来の光
スィッチを示す構造模式図であり、図において、1は多
重量子井戸層、2は基板、3は高反射率誘電体膜、4は
プローブ光、5は制御光である。また6は透過出力光で
ある。FIG. 2 is a structural schematic diagram showing a conventional optical switch shown in, for example, Applied Physics Magazine, Vol. 46, No. 10, 1985, pp. 918-920. 3 is a high reflectance dielectric film, 4 is a probe light, and 5 is a control light. Further, 6 is transmitted output light.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
誘電体膜3を反射鏡として、多重量子井戸層1を媒質と
して構成されたファプリペロー・エタロンの透過率Tは
、
と表わされる。ここでRFは誘電体膜3の反射率、φ。The transmittance T of the Fabry-Perot etalon configured using the dielectric film 3 as a reflecting mirror and the multiple quantum well layer 1 as a medium is expressed as follows. Here, RF is the reflectance of the dielectric film 3, φ.
はエタロンの初期位相、n2は多重量子井戸層1の非線
形屈折率係数、Ioは制御光5のパワー密度、λ。は制
御光5の波長、αは制御光5の多重量子井戸層1におけ
る吸収係数である。is the initial phase of the etalon, n2 is the nonlinear refractive index coefficient of the multi-quantum well layer 1, Io is the power density of the control light 5, and λ. is the wavelength of the control light 5, and α is the absorption coefficient of the control light 5 in the multiple quantum well layer 1.
コントラスト比(CR)は、制御光がないときNo =
O)の透過率T。FFと制御光が入ったとき(L ≠0
)の透過率T。Nとの比である。Contrast ratio (CR) is No = when there is no control light.
O) transmittance T. When FF and control light enter (L ≠0
) transmittance T. This is the ratio to N.
即ち
となる。ここではφ。=0とした。この式よりCRを上
げるためにはΔφ8いつまりIoを増加すれば良いこと
がわかる。That is to say. Here φ. = 0. From this equation, it can be seen that in order to increase CR, it is sufficient to increase Δφ8, that is, Io.
従来の光スイッチ素子は以上のように構成されているの
で、コントラスト比が透過率の比となり、大きなコント
ラスト比を得るためには、入力光(制御光)のパワーを
大きくすることが必要となる。Conventional optical switching elements are configured as described above, so the contrast ratio is a ratio of transmittance, and in order to obtain a large contrast ratio, it is necessary to increase the power of the input light (control light). .
ところが入力光パワーを大きくすると、スイッチングパ
ワーが増加してしまい、また発熱によりコントラスト比
が飽和してしまうなどの問題点があった。However, when the input optical power is increased, the switching power increases, and the contrast ratio becomes saturated due to heat generation.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、コントラスト比を大幅に向上できる光スイッ
チ素子を得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to obtain an optical switch element that can significantly improve the contrast ratio.
この発明に係る光スイッチ素子は、非線形光入出力特性
を有し、制御光を受けてその反射率が変化する非線形光
学エタロン等の反射体と、該反射体とともに外部共振器
構造を構成する半導体レーザ等の利得媒質とからなるも
のである。The optical switch element according to the present invention includes a reflector such as a nonlinear optical etalon that has nonlinear optical input/output characteristics and whose reflectance changes upon receiving control light, and a semiconductor that constitutes an external resonator structure together with the reflector. It consists of a gain medium such as a laser.
この発明においては、利得媒質と、外部からの制御光に
より反射率を制御可能な反射鏡とを組み合わせて、全体
としてレーザ発振装置を構成したから、非線形光学エタ
ロンの反射率が外部光により変わり、これにより該エタ
ロンと組合わせた利得媒質のレーザ発振が0N10FF
制御されることとなり、この結果光スイッチ素子のコン
トラスト比を大きく向上できる。In this invention, since the laser oscillation device is constructed as a whole by combining a gain medium and a reflector whose reflectance can be controlled by external control light, the reflectance of the nonlinear optical etalon changes depending on external light. As a result, the laser oscillation of the gain medium combined with the etalon is 0N10FF.
As a result, the contrast ratio of the optical switch element can be greatly improved.
以下、この発明の一実施例を回について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.
第1図は本発明の一実施例による光スイッチ素子を示す
模式図であり、図において、1は多重量子井戸層、2は
基板、3は高反射率誘電体膜、4はプローブ光、5は制
御光、7はブラッグ反射層、8は半導体レーザの利得媒
質であるレーザ・アンプである。ここでは多重量子井戸
非線形エタロンを、多重量子井戸層1を媒質として、該
層l、高反射率誘電体膜3.及びブラッグ反射N7によ
り構成し、さらにこのエタロンとレーザ・アンプ8とか
ら外部共振器型レーザを構成している。FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical switch element according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a multiple quantum well layer, 2 is a substrate, 3 is a high reflectance dielectric film, 4 is a probe light, and 5 is a 7 is a control light, 7 is a Bragg reflection layer, and 8 is a laser amplifier which is a gain medium of a semiconductor laser. Here, a multi-quantum well nonlinear etalon is constructed using a multi-quantum well layer 1 as a medium, a multi-quantum well layer 1, a high reflectance dielectric film 3. and a Bragg reflection N7, and this etalon and laser amplifier 8 constitute an external cavity type laser.
次に作用効果について説明する。Next, the effects will be explained.
このような外部共振器型レーザでは、高反射率誘電体膜
3の反射率をRF、ブラッグ反射層7のブラッグ中心波
長における反射率をR8とすると、高反射率誘電体I!
13 、ブラッグ反射層7.及び媒質1で構成されるエ
タロンの反射率Rは、で表わされる。ここで、用いた記
号の意味は、従来例と同一である。φ。=Oとしても一
般性を失わないので簡単のため以下ではφ。=0とする
。In such an external cavity type laser, if the reflectance of the high reflectance dielectric film 3 is RF and the reflectance of the Bragg reflective layer 7 at the Bragg center wavelength is R8, then the high reflectance dielectric film I!
13. Bragg reflective layer 7. The reflectance R of the etalon composed of the medium 1 and the medium 1 is expressed as follows. The meanings of the symbols used here are the same as in the conventional example. φ. Since generality is not lost even if =O, in the following, φ is used for simplicity. =0.
制御光5がOFFのときNo =0) 、反射率ROF
Fは
4西717
となり、
また制御光5がONのときN、≠0)、反射率ROMは
となる。When control light 5 is OFF, No = 0), reflectance ROF
F becomes 4 West 717, and when the control light 5 is ON, N,≠0), the reflectance ROM becomes.
従って、制御光オン時の反射率と制御光オフ時の反射率
との比は、
となる。Therefore, the ratio of the reflectance when the control light is on and the reflectance when the control light is off is as follows.
今、反射率R0,Fでレーザが発振直前になるように、
レーザ・アンプ8への注入電流を調整しておけば、制御
光が入射して反射率がR2Hとなったとき、レーザを発
振状態にすることが、可能である。Now, so that the laser is about to oscillate at reflectance R0, F,
By adjusting the current injected into the laser amplifier 8, it is possible to cause the laser to oscillate when the control light is incident and the reflectance becomes R2H.
即ち、発振前後のしきい値利得差Δgいは、l: レー
ザ・アンプの長さ
と表わされるので、ROM/ROFFが適当に大きけれ
ば、利得差を充分つけることができ、発振の0N10F
F制御が可能となる。That is, the threshold gain difference Δg before and after oscillation is expressed as l: the length of the laser amplifier, so if ROM/ROFF is appropriately large, a sufficient gain difference can be created, and the 0N10F of oscillation
F control becomes possible.
また、レーザ・アンプとして微分量子効率が高く、自然
放出光が少ないものを選べば、0N10FFのパワー比
は大きくとることができ、これにより光スイッチ素子の
コントラスト比を著しく大きくす(ことができる。Furthermore, if a laser amplifier with high differential quantum efficiency and low spontaneous emission is selected, the power ratio of 0N10FF can be increased, thereby significantly increasing the contrast ratio of the optical switch element.
なお、上記実施例では、エタロンとしてブラッグ反射層
7を有する反射型のものを用いたが、これは従来例のよ
うに透過型エタロ、ンでもよく、この場合は透過光を反
射鏡を用いる等してレーザ・アンプ8に帰還させれば、
上記実施例と同様の効果が得られる。In the above embodiment, a reflection type etalon having a Bragg reflection layer 7 was used as the etalon, but it may be a transmission type etalon as in the conventional example. If it is fed back to the laser amplifier 8,
The same effects as in the above embodiment can be obtained.
また上記実施例では非線形入出力特性を有する反射体と
して多tl子井戸線形エタロンを用いたが、これはバル
ク結晶エタロンでもよく、またブラッグ反射層は他のグ
レーティングでもよい。Further, in the above embodiment, a multi-tl well linear etalon is used as a reflector having nonlinear input/output characteristics, but this may be a bulk crystal etalon, and the Bragg reflection layer may be another grating.
さらに上記実施例では光スイッチ素子の場合について説
明したが、本発明の基本原理は光双安定素子にも適用で
きる。Furthermore, although the above embodiments have been explained in the case of an optical switch element, the basic principle of the present invention can also be applied to an optical bistable element.
〔発明の効果〕 。〔Effect of the invention〕 .
以上のように、この発明によれば、非線形光入出力特性
を有し、制御光を受けてその反射率が変化する反射体と
、該反射体とともに外部共振器構造を構成する利得媒質
とから光スイッチ素子を構成したので、レーザ発振の0
N10FFを外部光により制御できるだけでなく、コン
トラスト比が大きな光スイッチ素子を得ることができる
。As described above, according to the present invention, a reflector that has nonlinear optical input/output characteristics and whose reflectance changes upon receiving control light, and a gain medium that constitutes an external resonator structure together with the reflector. Since the optical switch element is constructed, the zero of laser oscillation is
Not only can N10FF be controlled by external light, but also an optical switch element with a high contrast ratio can be obtained.
第1図はこの発明の一実施例による光スイッチ素子を説
明するための概略構成図、第2図は従来の光スイッチ素
子を示す構造模式図である。
1・・・多重量子井戸層、2・・・基板、3・・・誘電
体膜、4・・・プローブ光、5・・・i!IJ ?ff
1l光、6・・・透過光、7・・・ブラッグ反射層、8
・・・利得媒’If(レーザ・アンプ)、9・・・出力
光。
なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
代理人 早 瀬 憲 −一へ0ぐFIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining an optical switch element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic structural diagram showing a conventional optical switch element. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Multiple quantum well layer, 2...Substrate, 3...Dielectric film, 4...Probe light, 5...i! IJ? ff
1l light, 6... Transmitted light, 7... Bragg reflection layer, 8
... Gain medium 'If (laser amplifier), 9... Output light. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts. Agent Ken Hayase -ichihe0gu
Claims (1)
光スイッチ素子において、 非線形光入出力特性を有し、上記制御光を受けてその反
射率が変化する反射体と、 該反射体とともに外部共振器構造を構成する利得媒質と
からなることを特徴とする光スイッチ素子。(1) In an optical switch element whose emitted light is on/off controlled by control light, a reflector having nonlinear optical input/output characteristics and whose reflectance changes in response to the control light, and the reflector together with the reflector. An optical switch element comprising a gain medium constituting an external resonator structure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5776388A JPH01231386A (en) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | Optical switch device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5776388A JPH01231386A (en) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | Optical switch device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01231386A true JPH01231386A (en) | 1989-09-14 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5776388A Pending JPH01231386A (en) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | Optical switch device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01231386A (en) |
-
1988
- 1988-03-10 JP JP5776388A patent/JPH01231386A/en active Pending
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