JPH01267526A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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- JPH01267526A JPH01267526A JP9625788A JP9625788A JPH01267526A JP H01267526 A JPH01267526 A JP H01267526A JP 9625788 A JP9625788 A JP 9625788A JP 9625788 A JP9625788 A JP 9625788A JP H01267526 A JPH01267526 A JP H01267526A
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- Japan
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- refractive index
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- waveguide
- optical amplifier
- optical
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 5
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
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- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
概要
光路を切り換えるた咬に使用される光スイッチに関し、
消費電力の低減を目的とし、
主導波路と、そこから分岐された複数の分岐導波路と、
この分岐導波路に光増幅器を介して接続された光導波路
と、上記光増幅器の励起状態を切り換える手段とを具備
して構成される光スイッチにおいて、上記分岐導波路の
屈折率をそれぞれ独立に変化させる屈折率可変手段を設
け、励起状態にある光増幅器に対応した分岐導波路の屈
折率が他の分岐導波路の屈折率より高くなるように制御
して構成する。
この分岐導波路に光増幅器を介して接続された光導波路
と、上記光増幅器の励起状態を切り換える手段とを具備
して構成される光スイッチにおいて、上記分岐導波路の
屈折率をそれぞれ独立に変化させる屈折率可変手段を設
け、励起状態にある光増幅器に対応した分岐導波路の屈
折率が他の分岐導波路の屈折率より高くなるように制御
して構成する。
産業上の利用分野
本発明は光路を切り換えるために使用される光スイッチ
に関する。
に関する。
光通信又は光伝送の分野においては、光送信機、光受信
機及び光伝送路の他に種々の光デバイスが使用される。
機及び光伝送路の他に種々の光デバイスが使用される。
なかでも光路を切り換えるための光スイッチは、基本的
な光デバイスとして広く使用されている。光スイッチに
要求されることは、（イ） 高速動作が可能であること
。
な光デバイスとして広く使用されている。光スイッチに
要求されることは、（イ） 高速動作が可能であること
。
（ロ） 小型化に適していること。−
（ハ） 消費電力が小さいこと。
等である。本発明は、（イ）、（ロ）を前提として（ハ
）の要求に応するものである。
）の要求に応するものである。
従来の技術
従来、光路を切り換えるための光スイッチとしては、方
向性結合器の結合係数を電気光学効果により変化させる
ものを始めとして種々のものが提案されている。なかで
も半導体レーザの利得を利用した光スイッチは、高速動
作性及び小型化の面で有望である。第５図は半導体レー
ザの利得を利用した従来の光スイッチを示す図であり、
特開昭５９−１３５４４１号に開示された技術に対応し
ている。この光スイッチは、−本の主導波路５１と、そ
こから分岐された複数の（この図では二本の）分岐導波
路５２．５３と、分岐導波路５２゜５３に光増幅器５４
．５５を介して接続された光導波路５６．５７とから構
成されており、これらの構成要素は全て同一の基板５８
上に形成されている。光増幅器５４．５５は半導体レー
ザ等のレーザ増幅媒質により構成されており、外部から
励起を行って媒質の状態を励起状態にすることで導波さ
れた波長の光に対して利得を生じさせるものである。ス
イッチングは光増幅器５４．５５の励起状態を切り換え
ることにより行う。即ち、光増幅器５４が励起状態で光
増幅器５５が励起状態でない場合には、導波路５２に分
岐された光は増幅されるが、導波路５３に分岐された光
は増幅されず、波長及びレーザ媒質を適当に選択すれば
むしろ強い吸収を起こさせることができる。このように
レーザ増幅媒質の利得と吸収を利用して光スイッチとし
ての高い消光比を実現したものである。
向性結合器の結合係数を電気光学効果により変化させる
ものを始めとして種々のものが提案されている。なかで
も半導体レーザの利得を利用した光スイッチは、高速動
作性及び小型化の面で有望である。第５図は半導体レー
ザの利得を利用した従来の光スイッチを示す図であり、
特開昭５９−１３５４４１号に開示された技術に対応し
ている。この光スイッチは、−本の主導波路５１と、そ
こから分岐された複数の（この図では二本の）分岐導波
路５２．５３と、分岐導波路５２゜５３に光増幅器５４
．５５を介して接続された光導波路５６．５７とから構
成されており、これらの構成要素は全て同一の基板５８
上に形成されている。光増幅器５４．５５は半導体レー
ザ等のレーザ増幅媒質により構成されており、外部から
励起を行って媒質の状態を励起状態にすることで導波さ
れた波長の光に対して利得を生じさせるものである。ス
イッチングは光増幅器５４．５５の励起状態を切り換え
ることにより行う。即ち、光増幅器５４が励起状態で光
増幅器５５が励起状態でない場合には、導波路５２に分
岐された光は増幅されるが、導波路５３に分岐された光
は増幅されず、波長及びレーザ媒質を適当に選択すれば
むしろ強い吸収を起こさせることができる。このように
レーザ増幅媒質の利得と吸収を利用して光スイッチとし
ての高い消光比を実現したものである。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、第５図に示される従来の光スイッチにあ
っては、主導波路を進行してきた光は分岐部において常
にその光電力がほぼ均等となるように分配されるので、
励起状態にある光増幅器に入力される光電力はこの光ス
イッチに人力される全光電力に対して半減する。このた
め、光増幅器の増幅率を上記光電力の減少分だけ高く設
定しておく必要があり、高い消費電力が必要とされる。
っては、主導波路を進行してきた光は分岐部において常
にその光電力がほぼ均等となるように分配されるので、
励起状態にある光増幅器に入力される光電力はこの光ス
イッチに人力される全光電力に対して半減する。このた
め、光増幅器の増幅率を上記光電力の減少分だけ高く設
定しておく必要があり、高い消費電力が必要とされる。
このように、従来の光スイッチは、単一スイツチング動
作当たりの消費電力が高いことから、大規模マトリック
ス化に適したものということはできなかった。
作当たりの消費電力が高いことから、大規模マトリック
ス化に適したものということはできなかった。
本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、単
一スイツチング動作当たりの消費電力の低減を目的とし
ている。
一スイツチング動作当たりの消費電力の低減を目的とし
ている。
課題を解決するための手段
第１図は本発明の原理図である。
１は主導波路である。
２は主導波路１から分岐された複数（図では２）の分岐
導波路である。
導波路である。
３は分岐導波路２に接続された光増幅器である。
４は光増幅器３に接続された光導波路である。
５は光増幅器３の励起状態を切り換える手段である。
６は分岐導波路２の屈折率をそれぞれ独立に変化させる
屈折率可変手段である。
屈折率可変手段である。
そして、この光スイッチは、励起状態にある光増幅器３
に対応した分岐導波路２の屈折率が他の分岐導波路２の
屈折率より高くなるように制御される。
に対応した分岐導波路２の屈折率が他の分岐導波路２の
屈折率より高くなるように制御される。
尚、屈折率可変手段としては、分岐導波路に適当な電極
を装架して電気光学効果又は熱光学効果を利用したもの
を用いることができる。
を装架して電気光学効果又は熱光学効果を利用したもの
を用いることができる。
作 用
本発明の構成において、屈折率可変手段を設け、励起状
態にある光増幅器に対応した分岐導波路の屈折率が他の
分岐導波路の屈折率より高くなるように制御しているの
は、主導波路を進んできた光が分岐部で分配されて励起
状態にある光増幅器に人力される光電力が半減すること
を防止するためである。即ち、分岐部において比較的屈
折率が高い分岐導波路と比較的屈折率が低い分岐導波路
があった場合、主導波路を進んできた光は比較的屈折率
が高い分岐導波路に導波される℃で、励起状態にある光
増幅器に効率良く導波光を導くことができるものである
。このように、励起状態にある光増幅器に入力される光
電力が半減しないので、その分、光増幅器の増幅率を低
く設定することができ、消費電力の低減がはかられる。
態にある光増幅器に対応した分岐導波路の屈折率が他の
分岐導波路の屈折率より高くなるように制御しているの
は、主導波路を進んできた光が分岐部で分配されて励起
状態にある光増幅器に人力される光電力が半減すること
を防止するためである。即ち、分岐部において比較的屈
折率が高い分岐導波路と比較的屈折率が低い分岐導波路
があった場合、主導波路を進んできた光は比較的屈折率
が高い分岐導波路に導波される℃で、励起状態にある光
増幅器に効率良く導波光を導くことができるものである
。このように、励起状態にある光増幅器に入力される光
電力が半減しないので、その分、光増幅器の増幅率を低
く設定することができ、消費電力の低減がはかられる。
実 施 例
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第２図は本発明を適用して構成される光スイッチを示す
図である。１２は基板１１上に形成された主導波路、１
３．１４は主導波路１２から分岐された分岐導波路、１
５．１６はそれぞれ分岐導波路１３．１４に接続された
光増幅器、１７．１８はそれぞれ光増幅器１５．１６に
接続された光導波路である。分岐部にふいて、一方の分
岐導波路１３には電極１９．２０が装架されており、他
方の分岐導波路１４には電極１９を共通として電極１９
．２１が装架されている。２２はこの光スイッチの制御
回路であり、光増幅器１５．１６及び電極１９，２０．
２１に電気的に接続されている。
図である。１２は基板１１上に形成された主導波路、１
３．１４は主導波路１２から分岐された分岐導波路、１
５．１６はそれぞれ分岐導波路１３．１４に接続された
光増幅器、１７．１８はそれぞれ光増幅器１５．１６に
接続された光導波路である。分岐部にふいて、一方の分
岐導波路１３には電極１９．２０が装架されており、他
方の分岐導波路１４には電極１９を共通として電極１９
．２１が装架されている。２２はこの光スイッチの制御
回路であり、光増幅器１５．１６及び電極１９，２０．
２１に電気的に接続されている。
いま、光増幅器１５が励起状態にあり光増幅器１６が励
起状態にないように制御回路２２が機能しているとする
と、これに連動して電極１９，２０間に所定の電界が印
加される。電極１９．２０間に電界が印加されと、分岐
部において分岐導波路１３の屈折率は電気光学効果によ
り電界を印加されていないときの屈折率よりも高くなる
ので、結果として分岐導波路１４の屈折率よりも高くな
り、主導波路１２を進んできた光は積極的に分岐導波路
１３の方に導波される。一方、光増幅器１６が励起状態
にあり光増幅器１５が励起状態にないように制御回路２
２が機能しているときには、上記とは逆に、電極１９．
２１閏に所定の電界が印加され、主導波路１２を進んで
きた光は積極的に分岐導波路１４に導波される。このよ
うに、光増幅器の励起状態の切り換えに連動して電極１
９゜２０間及び電！１９．２１間への電界の印加を切り
換えることにより、励起状態にある光増幅器により多く
の光電力を供給することができるものである。従来、励
起状態にある光増幅器に入力される光電力が半減してい
たことから、分岐部における分岐比を正確にｌ：１に設
定しておく必要があったが、本実施例では大部分の導波
光が一方の分岐導波路に導波されるので、分岐比を正確
にｌ：１に設定しておく必要がなく、高精度な作成作業
が不要となる。
起状態にないように制御回路２２が機能しているとする
と、これに連動して電極１９，２０間に所定の電界が印
加される。電極１９．２０間に電界が印加されと、分岐
部において分岐導波路１３の屈折率は電気光学効果によ
り電界を印加されていないときの屈折率よりも高くなる
ので、結果として分岐導波路１４の屈折率よりも高くな
り、主導波路１２を進んできた光は積極的に分岐導波路
１３の方に導波される。一方、光増幅器１６が励起状態
にあり光増幅器１５が励起状態にないように制御回路２
２が機能しているときには、上記とは逆に、電極１９．
２１閏に所定の電界が印加され、主導波路１２を進んで
きた光は積極的に分岐導波路１４に導波される。このよ
うに、光増幅器の励起状態の切り換えに連動して電極１
９゜２０間及び電！１９．２１間への電界の印加を切り
換えることにより、励起状態にある光増幅器により多く
の光電力を供給することができるものである。従来、励
起状態にある光増幅器に入力される光電力が半減してい
たことから、分岐部における分岐比を正確にｌ：１に設
定しておく必要があったが、本実施例では大部分の導波
光が一方の分岐導波路に導波されるので、分岐比を正確
にｌ：１に設定しておく必要がなく、高精度な作成作業
が不要となる。
第３図は本発明の他の実施例を示す図であり、第２図と
同一の部材には同一の符号を付しである。
同一の部材には同一の符号を付しである。
この実施例では、分岐部における導波光の制御を熱光学
効果により行っている。即ち、分岐導波路１３．１４に
それぞれ抵抗電極３１．３２を重ねて形成し、これらの
抵抗電極３１．３１に流す電流の切り換えと光増幅器１
５．１６に印加する電圧の切り換えとを制御回路３３に
て行うようにしている。光増幅器１５が励起状態にあり
光増幅器１６が励起状態にないときには、抵抗電極３１
に電流が流れ、これにより６分岐導波路１３の温度が上
昇して屈折率も上昇する。一方、光増幅器１６が励起状
態にあり光増幅器１５が励起状態にないときには、抵抗
電極３２に電流が流れ、分岐導波路１４の温度が上昇し
これに伴い屈折率も上昇する。この実施例では、分岐導
波路の温度変化の追従速度がスイッチング速度を律速す
るおそれがないではないが、実際には、分岐導波路の熱
容量は極めて微小であるから、充分実用的なスイッチン
グ速度を得ることができる。
効果により行っている。即ち、分岐導波路１３．１４に
それぞれ抵抗電極３１．３２を重ねて形成し、これらの
抵抗電極３１．３１に流す電流の切り換えと光増幅器１
５．１６に印加する電圧の切り換えとを制御回路３３に
て行うようにしている。光増幅器１５が励起状態にあり
光増幅器１６が励起状態にないときには、抵抗電極３１
に電流が流れ、これにより６分岐導波路１３の温度が上
昇して屈折率も上昇する。一方、光増幅器１６が励起状
態にあり光増幅器１５が励起状態にないときには、抵抗
電極３２に電流が流れ、分岐導波路１４の温度が上昇し
これに伴い屈折率も上昇する。この実施例では、分岐導
波路の温度変化の追従速度がスイッチング速度を律速す
るおそれがないではないが、実際には、分岐導波路の熱
容量は極めて微小であるから、充分実用的なスイッチン
グ速度を得ることができる。
第２図及び第３図に示された導波路構成は基本的なもの
で、実際の態様としては種々のもので実現される。即ち
、分岐導波路は光ファイバを直接分岐して作成されたも
の、誘電体基板上に構成されたもの、半導体基板上に構
成されたもの等が考えられ、又、その分岐形式も第１図
乃至第３図に示すようなＹ字型分岐、第４図に示すよう
な分布結合型分岐等で構成することができる。尚、第４
図においては、４１は主導波路、４２は分布結合部、４
３．４４は分岐導波路である。
で、実際の態様としては種々のもので実現される。即ち
、分岐導波路は光ファイバを直接分岐して作成されたも
の、誘電体基板上に構成されたもの、半導体基板上に構
成されたもの等が考えられ、又、その分岐形式も第１図
乃至第３図に示すようなＹ字型分岐、第４図に示すよう
な分布結合型分岐等で構成することができる。尚、第４
図においては、４１は主導波路、４２は分布結合部、４
３．４４は分岐導波路である。
−力先増幅器としては、ファブリペロ共振器型、分布帰
還型（ＤＦＢ型）、ブラッグ反射型（ＤＢＲ型）等の半
導体レーザを用いるこ之ができ、特に、小型な光スイッ
チを構成して大規模なマトリックススイッチを提供する
場合には、各導波路及び光増幅器を単一の基板上にモノ
リシックに構成することが望ましい。
還型（ＤＦＢ型）、ブラッグ反射型（ＤＢＲ型）等の半
導体レーザを用いるこ之ができ、特に、小型な光スイッ
チを構成して大規模なマトリックススイッチを提供する
場合には、各導波路及び光増幅器を単一の基板上にモノ
リシックに構成することが望ましい。
発明の効果
以上詳述したように、本発明によれば、単一スイッチ機
能当たりの消費電力を低減することができ、大規模なマ
トリックススイッチを容易に小型化することが可能にな
るという効果を奏する。
能当たりの消費電力を低減することができ、大規模なマ
トリックススイッチを容易に小型化することが可能にな
るという効果を奏する。
第１図は本発明の原理図、
第２図は本発明の実施例を示す光スイッチの構成図、
第３図は本発明の他の実施例を示す光スイッチの構成図
、 第４図は本発明の実施例の変形例を示す分岐部の構成図 第５図は従来の光スイッチの構成図である。 １．１２．４１・・・主導波路、 ２．１３．１４，４３．４４・・・分岐導波路、３．１
５．１６・・・光増幅器、 ４．１７．１８・・・光導波路、 −６・・・屈折率
可変手段、 １９．２０．２１・・・電極、 ３１．３２・・・抵抗電極。 ２”會１１１序シ皮井 ４≦ 員５ 日月の岸 理 凹 第１図 釈免伊ｊ図 第２図 イイコ Ｉフ 享５ ラゐＬイダリ ｉ第３図
、 第４図は本発明の実施例の変形例を示す分岐部の構成図 第５図は従来の光スイッチの構成図である。 １．１２．４１・・・主導波路、 ２．１３．１４，４３．４４・・・分岐導波路、３．１
５．１６・・・光増幅器、 ４．１７．１８・・・光導波路、 −６・・・屈折率
可変手段、 １９．２０．２１・・・電極、 ３１．３２・・・抵抗電極。 ２”會１１１序シ皮井 ４≦ 員５ 日月の岸 理 凹 第１図 釈免伊ｊ図 第２図 イイコ Ｉフ 享５ ラゐＬイダリ ｉ第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 主導波路（１）と、そこから分岐された複数の分岐導波
路（２）と、この分岐導波路（２）に光増幅器（３）を
介して接続された光導波路（４）と、上記光増幅器（３
）の励起状態を切り換える手段（５）とを具備して構成
される光スイッチにおいて、 上記分岐導波路（２）の屈折率をそれぞれ独立に変化さ
せる屈折率可変手段（６）を設け、 励起状態にある光増幅器（３）に対応した分岐導波路（
２）の屈折率が他の分岐導波路２の屈折率より高くなる
ように制御することを特徴とする光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9625788A JPH01267526A (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9625788A JPH01267526A (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01267526A true JPH01267526A (ja) | 1989-10-25 |
Family
ID=14160142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9625788A Pending JPH01267526A (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01267526A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0682848A (ja) * | 1992-04-29 | 1994-03-25 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | チューナブル光学フィルタ、及び選択された光波長の提供方法 |
| JPH09211501A (ja) * | 1996-01-31 | 1997-08-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 熱光学光スイッチ |
| EP0857996A1 (en) * | 1997-02-10 | 1998-08-12 | Lucent Technologies Inc. | Crosstalk-reduced integrated digital optical switch |
-
1988
- 1988-04-19 JP JP9625788A patent/JPH01267526A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0682848A (ja) * | 1992-04-29 | 1994-03-25 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | チューナブル光学フィルタ、及び選択された光波長の提供方法 |
| JPH09211501A (ja) * | 1996-01-31 | 1997-08-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 熱光学光スイッチ |
| EP0857996A1 (en) * | 1997-02-10 | 1998-08-12 | Lucent Technologies Inc. | Crosstalk-reduced integrated digital optical switch |
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