JPH02308125A - Waveguide type optical switch - Google Patents

Waveguide type optical switch

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JPH02308125A
JPH02308125A JP12788489A JP12788489A JPH02308125A JP H02308125 A JPH02308125 A JP H02308125A JP 12788489 A JP12788489 A JP 12788489A JP 12788489 A JP12788489 A JP 12788489A JP H02308125 A JPH02308125 A JP H02308125A
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JP
Japan
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output side
branch
waveguide
light
branches
Prior art date
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Application number
JP12788489A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisaharu Yanagawa
柳川 久治
Takeshi Ueki
健 植木
Hidehisa Miyazawa
宮澤 秀久
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02308125A publication Critical patent/JPH02308125A/en
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Abstract

PURPOSE:To allow the execution of a switching operation simply by lowering the refractive index of the output side branches of a Y-branch waveguide by forming a cut-off means for a waveguide mode in the above-mentioned output side branches. CONSTITUTION:The refractive indices of the output side branches 21a, 21b of the Y-branch waveguide are lowered to cut off the waveguide mode. The means thereof is a current implantation type electrode for implanting carriers to the output side branch branches and voltage impression type electrode which impresses a prescribed voltage. The light entering from the main path is emitted as the light of equally divided light outputs from the respective output side branches. The refractive index of the one output side branch is lowered by operating the cut-off means 18 formed in this output side branch, by which the propagation mode of the guided light is cut off at this time. Then, the state equiv. to the state that this output side branch does not substantially exist is attained and, therefore, the incident light is eventually totally emitted from the other output side branch. The light entering from the main path is emitted from the arbitrary one output side branch in this way if the cut-off means is operated.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は導波路型光スイッチに関し、更に詳しくは、製
造が容易で、波長依存性や偏波依存性を示すことがない
導波路型光スイッチに関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a waveguide type optical switch, and more specifically, a waveguide type optical switch that is easy to manufacture and does not exhibit wavelength dependence or polarization dependence. Regarding switches.

(従来の技術) 例えば、分岐干渉形変調器は2つのY分岐導波路につき
互いの分岐を組合わせることにより製造されている。こ
の場合、個々のY分岐導波路は、第6図の斜視図で示し
たように、半導体基板1の上に、所定組成の半導体から
成る薄層を下部クランド層、コア層、上部クラッド層と
して順次積層することにより導波路2を形成して構成さ
れている。そして、この導波路2は、光の人力路である
主路2aと、この主路2aから所定の分岐角度θで分岐
して延びる出力側分岐2b、2cを構成している。
(Prior Art) For example, a branching interferometric modulator is manufactured by combining the branches of two Y-branch waveguides. In this case, as shown in the perspective view of FIG. 6, each Y-branch waveguide is formed by forming a thin layer of a semiconductor of a predetermined composition on a semiconductor substrate 1 as a lower landing layer, a core layer, and an upper cladding layer. The waveguide 2 is formed by sequentially laminating layers. The waveguide 2 includes a main path 2a that is a manual path for light, and output side branches 2b and 2c that branch off and extend from the main path 2a at a predetermined branching angle θ.

ここで、分岐2aと分岐2bの断面構造が同一であると
すると、主路2aから入射した光は分岐2b、分岐2c
からの等しい光出力の光として出射する。すなわち、主
路2aへ入射した光出力1の光は、分岐2b、分岐2C
からは光出力0.5の光として等分に出射する。
Here, assuming that the cross-sectional structures of the branch 2a and the branch 2b are the same, the light incident from the main path 2a will be transmitted to the branch 2b and the branch 2c.
It is emitted as light with equal light output from. That is, the light with optical output 1 that has entered the main path 2a is transmitted to the branch 2b and the branch 2C.
The light is emitted equally as light with an optical output of 0.5.

このようなY分岐導波路を組合わせた分岐干渉形変調器
は、第5回に示したような構造になっている。すなわち
、一方のY分岐導波路の出力側分岐2b、2cは、他方
のY分岐導波路の入力側分岐2b’、2c’ とそれぞ
れ接続されており、その接続部には、電極3a、3bが
形成されている。
A branching interferometric modulator that combines such Y-branching waveguides has a structure as shown in Part 5. That is, the output branches 2b and 2c of one Y-branch waveguide are connected to the input branches 2b' and 2c' of the other Y-branch waveguide, respectively, and the electrodes 3a and 3b are connected to the connection parts. It is formed.

この変調器において、主路2aから入射した光は分岐2
b、2cで2等分され、例えば分岐2cから2c’ に
伝播する導波光は電極3aから印加される所定電圧によ
って位相変化を受けるため、その導波光は、分岐2bか
ら2b’を伝播してきた導波光と合波・干渉することに
なる。その結果、主路2 alから出射する光は、両分
岐を伝播する導波光の位相差に対応してその先゛出力が
変化することになる。
In this modulator, the light incident from the main path 2a is split into a branch 2
The guided light that is divided into two parts b and 2c, and propagates from branch 2c to 2c', for example, undergoes a phase change due to a predetermined voltage applied from electrode 3a, so that the guided light propagates from branch 2b to 2b'. It will combine with and interfere with the guided light. As a result, the output of the light emitted from the main path 2al changes in accordance with the phase difference between the guided lights propagating through both branches.

(発明が解決しようとする謀−) 上記した分岐干渉形変調器の場合、導波路を伝播する光
のモード干渉を利用している。そのため、出射する光の
光出力は伝播せしめる光の偏波、波長に依存せざるを得
ない。
(A Plot to be Solved by the Invention) In the case of the above-mentioned branching interferometric modulator, mode interference of light propagating through a waveguide is utilized. Therefore, the optical output of the emitted light must depend on the polarization and wavelength of the light to be propagated.

そして、組合わせに用いたY分岐導波路の場合、そのス
イッチング特性は偏波依存性、波長依存性を有している
ため、1つの偏波、1つの波長の導波光に対してしか動
作することができない。
In the case of the Y-branch waveguide used in the combination, its switching characteristics have polarization dependence and wavelength dependence, so it operates only for guided light of one polarization and one wavelength. I can't.

本発明は、上記したような問題を解決し、スイッチング
特性において偏波依存性や波長依存性を育することがな
く、前記した分岐干渉形変調器に限らず、各種の光回路
部品の光スィッチとしての機能に優れている導波路型光
スイッチの提供を目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, does not develop polarization dependence or wavelength dependence in switching characteristics, and is applicable not only to the above-mentioned branching interferometric modulator but also to optical switches for various optical circuit components. The purpose of the present invention is to provide a waveguide type optical switch that has excellent functions as an optical switch.

(課題を解決するための手段) 上記し□た目的を達成するために、本発明においては、
Y分岐導波路またはX分岐導波路を備え、出力側分岐に
は、導波モードのカットオフ手段が形成されていること
を特徴とする導波路型光スイッチが提供される。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention
A waveguide type optical switch is provided, which includes a Y-branch waveguide or an X-branch waveguide, and has a waveguide mode cutoff means formed at the output side branch.

本発明の光スィッチにおける導波モードのカットオフ手
段とは、具体的には、入力側の主路から所定の分岐角度
で分岐して延びる出力側分岐の表面に形成されていて、
これら出力側分岐の屈折率を低下せしめてその導波モー
ドをカットオフする手段で、例えば、出力側分岐にキャ
リアを注入する電流注入型電極や所定電圧を印加する電
圧印加型電極である。
Specifically, the waveguide mode cutoff means in the optical switch of the present invention is formed on the surface of an output side branch that branches off from the main path on the input side at a predetermined branching angle,
This is a means for reducing the refractive index of these output side branches and cutting off their waveguide modes, such as a current injection type electrode that injects carriers into the output side branch or a voltage application type electrode that applies a predetermined voltage.

(作用) 例えば、出力側分岐の断面構造が同一である本発明の光
スィッチにおいて、出力側分岐のカットオフ手段を作動
しない場合には、主路から入射した光は、各出力側分岐
から等分の光出力の光として出射する。ここで、一方の
出力側分岐に形成されているカットオフ手段を作動する
ことにより、その出力側分岐の屈折率を低下せしめて導
波光の伝播モードをカットオフすると、この出力側分岐
は事実上存在しないことと同じになるので、入射した光
の全ては他方の出力側分岐から出射することになる。す
なわち、このカットオフ手段を作動せしめることにより
、主路から入射した光を、任意のいずれか一方の出力側
分岐から出射せしめることができる。この機能は、スイ
ッチング機能である。
(Function) For example, in the optical switch of the present invention in which the output side branches have the same cross-sectional structure, when the cutoff means of the output side branches is not activated, the light incident from the main path is equally distributed from each output side branch. It is emitted as light with a light output of Here, by activating the cutoff means formed in one output side branch, the refractive index of the output side branch is lowered and the propagation mode of the guided light is cut off, and this output side branch is effectively Since it is the same as not existing, all of the incident light will be emitted from the other output side branch. That is, by activating this cutoff means, the light incident from the main path can be made to exit from any one of the output side branches. This function is a switching function.

このとき、分岐角度θの影響で、主路から入射した光が
いずれか一方の出力側分岐から出射するときに若干の出
力損失を招くが、しかしその程度は少なく、実用上は無
視できる0例えば、導波路の構成材料がGaAsで、分
岐角度θがloの分岐導波路に、導波光のスポットサイ
ズが4μmで波長が1.55#mの導波光を伝播せしめ
た場合の光損失は、072厘0.5′であるので、0.
27dBになる。
At this time, due to the effect of the branching angle θ, some output loss occurs when the light incident from the main path exits from one of the output branches, but the degree is small and can be ignored in practice. , the optical loss when guided light having a spot size of 4 μm and a wavelength of 1.55 #m is propagated through a branched waveguide whose constituent material is GaAs and whose branching angle θ is lo is 072. Since it is 0.5', 0.
It becomes 27dB.

(発明の実施例) 以下に、導波モードのカットオフ手段が電流注入型電極
である対称Y分岐導波路型光スイッチの実施例につき、
添付図面に基づいて説明する。
(Embodiments of the Invention) Below, an embodiment of a symmetrical Y-branch waveguide type optical switch in which the waveguide mode cutoff means is a current injection type electrode will be described.
The explanation will be based on the attached drawings.

第1図は実施例光スィッチの概略斜視図、第2図は出力
側分岐の゛断面図を示す。
FIG. 1 is a schematic perspective view of the optical switch according to the embodiment, and FIG. 2 is a sectional view of the output side branch.

この光スィッチの主路20においては、Au−Ge−N
i/Auから成る下部電極11の上にn0GaAsの基
板12が積層され、この基板12の上に、n″A j!
 G a A sから成る下部クラッド層13、n−C
;aAsから成るコアN14.  n−AlGaAsか
ら成るリッジ状の上部クラッド層15が順次積層され、
その全体をSin、の絶縁薄膜19で被覆して構成され
ている。
In the main path 20 of this optical switch, Au-Ge-N
A substrate 12 of n0GaAs is laminated on the lower electrode 11 made of i/Au, and n″A j!
Lower cladding layer 13 consisting of GaAs, n-C
; core N14 consisting of aAs; A ridge-shaped upper cladding layer 15 made of n-AlGaAs is sequentially laminated,
The entire structure is covered with an insulating thin film 19 of Sin.

出力側分岐21a、21bにおいては、上記した上部ク
ラッド層15の上に、更にn−GaAsから成るキャッ
プIJ16が積層され、このキャップN16から上部ク
ラッド層15の所定深さまではZnを拡散してZn拡散
域17が形成されている。そして、全体は絶縁薄119
19で被覆され、キャップ層16の部分には窓19aが
形成され、この窓19aにはCr / A uから成る
電流注入用の電極18が形成されている。この電極18
が本発明でいう導波モードのカットオフ手段である。
In the output side branches 21a and 21b, a cap IJ16 made of n-GaAs is further laminated on the upper cladding layer 15 described above, and Zn is diffused from the cap N16 to a predetermined depth of the upper cladding layer 15. A diffusion region 17 is formed. And the whole is insulation thin 119
A window 19a is formed in the cap layer 16, and a current injection electrode 18 made of Cr/Au is formed in the window 19a. This electrode 18
is the waveguide mode cutoff means in the present invention.

第1図において、電極1日は、出力側分岐21a。In FIG. 1, the electrode 1st is the output side branch 21a.

21bの双方のある長さ部分の上面を被覆するように形
成されているが、しかし、これらの電極I8は、出力側
分岐21a、21bの上面の全部ではなく、一部分に形
成されてもよい。また、電極18は、出力側分岐2]a
、21bのいずれか一方に形成されていてもよい。
However, these electrodes I8 may be formed on a portion of the upper surface of the output branches 21a, 21b instead of all of them. Further, the electrode 18 is connected to the output side branch 2]a
, 21b.

分岐角度θ:2°、出力側分岐21a、21bの路幅5
μmにおいて、主路20から波長1.3μm。
Branch angle θ: 2°, road width of output side branches 21a and 21b 5
In μm, the wavelength is 1.3 μm from the main path 20.

1.55μmの導波光を入射せしめた状態で、電極18
から注入する電流値を変化させ、そのときの各分岐21
a、21bから出射する光の光出力を測定した。その結
果を第3図に示した。図中、O印は分岐21a、e印は
分岐21bを表し、ま力実線は波長1.3μmの場合、
点線は波長1.55μmの場合を表す。
With the guided light of 1.55 μm incident, the electrode 18
The current value injected from the branch 21 at that time is changed.
The optical output of light emitted from a and 21b was measured. The results are shown in Figure 3. In the figure, the O mark represents the branch 21a, the e mark represents the branch 21b, and the solid line represents the wavelength of 1.3 μm.
The dotted line represents the case where the wavelength is 1.55 μm.

更に、注入電流を100mAにした状態で両波長の導波
光に対する偏波依存性を調べた。その結果を第4図に示
す。図中0印は波長1.3μm、・印は波長1.55μ
mの場合を表す。
Furthermore, the polarization dependence of guided light of both wavelengths was investigated with the injection current set to 100 mA. The results are shown in FIG. In the figure, the mark 0 indicates a wavelength of 1.3μm, and the mark ・ indicates a wavelength of 1.55μm.
This represents the case of m.

第3図から明らかなように、実施例のY分岐導波路にお
いて、電極18からの注入電流が0の場合は、1.3〜
1.55μmの波長の導波光に対し、分岐21a、21
bから出射する光は等分であるが、しかし、注入電流が
250mA以上になると、〇−1のスイッチング特性が
発現する。すなわち、このY分岐導波路は、波長1.3
〜1.55μmの範囲の導波光に対し、注入電流を25
0mA以上にすることにより光スィッチとなる。また、
このY分岐導波路のスイッチング特性は、第4図から明
らかなように偏波依存性を示すことがない。
As is clear from FIG. 3, in the Y-branch waveguide of the example, when the injection current from the electrode 18 is 0, the current is 1.3 to 1.
For waveguide light with a wavelength of 1.55 μm, branches 21a and 21
The light emitted from b is divided into equal parts, but when the injected current exceeds 250 mA, a switching characteristic of 0-1 appears. In other words, this Y branch waveguide has a wavelength of 1.3
For waveguide light in the range of ~1.55 μm, the injection current is 25 μm.
By setting the voltage to 0 mA or more, it becomes an optical switch. Also,
As is clear from FIG. 4, the switching characteristics of this Y-branch waveguide do not exhibit polarization dependence.

なお、実施例としては、対称Y分岐導波路について示し
たが、本発明はこのタイプに限定されることなく、例え
ば、出力側分岐が等幅ではない非対称Y分岐導波路につ
いても、その出力側分岐に導波モードのカットオフ手段
を形成することにより、同様の効果を得ることができる
。また、X分岐導波路においても、その出力側分岐に同
様の手段を形成すれば、実施例と同様の動作を行なわせ
ることができる。
Although a symmetrical Y-branch waveguide has been shown as an example, the present invention is not limited to this type. A similar effect can be obtained by forming a waveguide mode cutoff means at the branch. Further, in the X-branch waveguide, if a similar means is formed on the output side branch, the same operation as in the embodiment can be performed.

(発明の効果) 以上の説明で明らかなように、本発明の導波路型光スイ
ッチは、Y分岐導波路またはX分岐導波を備え、出力側
分岐の少なくとも一方には、導波モードのカットオフ手
段が形成されている構成にしたので、このカットオフ手
段を作動せしめることにより一方の出力側分岐の屈折率
を低下させるだけで、0−1のスイッチング動作を行な
わせることができる。そしてこの動作は、波長依存性や
偏波依存性を示すことがない。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, the waveguide type optical switch of the present invention includes a Y-branch waveguide or an X-branch waveguide, and at least one of the output branches has a waveguide mode cut Since the cut-off means is provided, a 0-1 switching operation can be performed simply by lowering the refractive index of one output branch by activating the cut-off means. This operation does not exhibit wavelength dependence or polarization dependence.

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

第1図は本発明の実施例である対称Y分岐導波路型光ス
イッチの斜視図、第2図は第1図の光スィッチの出力側
分岐の断面図、第3図は実施例光スィッチの注入電流値
−光出力の関係を示す関係図、第4図は実施例光スィッ
チの入射偏波方向角−分岐比の関係を示す関係図、第5
図は従来の分岐干渉形変調器の概略図、第6図は従来の
Y分岐導波路の斜視図である。 11・・・下部電極、12・・・基板、13・・・下部
クラッド層、14・・・コア層、15・・・上部クラン
ド層、16・・・キャップ層、17・・・Zn#A敗域
、1日・・・電流注入用電極(導波モードのカントオフ
手段)、19・・・絶縁薄膜、19a・・・窓、2o・
・・主路、21a。 21b・・・出力側分岐。
FIG. 1 is a perspective view of a symmetrical Y-branch waveguide type optical switch which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the output side branch of the optical switch of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram of the optical switch of the embodiment. FIG. 4 is a relationship diagram showing the relationship between the injection current value and the optical output; FIG. 4 is a relationship diagram showing the relationship between the incident polarization direction angle and the branching ratio of the optical switch of the embodiment; FIG.
The figure is a schematic diagram of a conventional branching interferometric modulator, and FIG. 6 is a perspective view of a conventional Y branching waveguide. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Lower electrode, 12... Substrate, 13... Lower cladding layer, 14... Core layer, 15... Upper cladding layer, 16... Cap layer, 17... Zn#A Loss area, 1st... Current injection electrode (waveguide mode cant-off means), 19... Insulating thin film, 19a... Window, 2o...
...Main road, 21a. 21b... Output side branch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] Y分岐導波路またはX分岐導波路を備え、出力側分岐の
少なくとも一方には、導波モードのカットオフ手段が形
成されていることを特徴とする導波路型光スイッチ。
1. A waveguide type optical switch comprising a Y-branch waveguide or an X-branch waveguide, and at least one of the output branches is provided with cutoff means for waveguide mode.
JP12788489A 1988-11-04 1989-05-23 Waveguide type optical switch Pending JPH02308125A (en)

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JP12788489A JPH02308125A (en) 1989-05-23 1989-05-23 Waveguide type optical switch
US07/428,929 US5033811A (en) 1988-11-04 1989-10-30 Optical switch
CA002002098A CA2002098C (en) 1988-11-04 1989-11-02 Optical switch
DE68926605T DE68926605T2 (en) 1988-11-04 1989-11-03 Optical switch
EP89403037A EP0367682B1 (en) 1988-11-04 1989-11-03 Optical switch
US07/686,610 US5148505A (en) 1988-11-04 1991-04-17 Optical semiconductor waveguide switch

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JP12788489A JPH02308125A (en) 1989-05-23 1989-05-23 Waveguide type optical switch

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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