JPH0262519A - Optical switch for directional coupler type waveguide - Google Patents

Optical switch for directional coupler type waveguide

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JPH0262519A
JPH0262519A JP21551788A JP21551788A JPH0262519A JP H0262519 A JPH0262519 A JP H0262519A JP 21551788 A JP21551788 A JP 21551788A JP 21551788 A JP21551788 A JP 21551788A JP H0262519 A JPH0262519 A JP H0262519A
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Abstract

PURPOSE:To obtain the optical switch which is small in the emission loss of a waveguide while the characteristics do not depend upon the polarizing state of incident light by providing linear optical waveguides to upper and lower layers among three layers of semiconductor crystal at a fine crossing angle. CONSTITUTION:The semiconductor crystal layers 3 and 5 are stacked on a semiconductor substrate 1 and the linear optical waveguides 4 and 2 are formed on the upper and lower layers while having a slight angle difference. Counter electrodes 6 and 7 are provided on the surface of the semiconductor crystal layer 5 as the clad part of the liner optical waveguide 4 nearby the intersection. When neither a voltage nor current is applied between the counter electrodes 6 and 7, light entering one linear optical waveguide 2 is projected from the linear optical waveguide 4 with full power. When a voltage or current is applied between the counter electrodes 6 and 7, the light entering the linear optical waveguide 2 travels in the linear optical waveguide 2 as it is and is projected. Thus, switching which has redundancy to a deviation in the wavelength of the incident light is carried out without polarized dependency.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は方向性結合器型導波路スイッチに関し、特に、
光通信用の光制御素子であって、素子の特性が入射光の
偏光状態に依存せず、しかもマトリクス状の光集積回路
を構成しても曲線光導波路での放射に起因する光損失の
小さい方向性結合器型導波路光スィッチに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a directional coupler type waveguide switch, and in particular,
A light control element for optical communication, in which the characteristics of the element do not depend on the polarization state of incident light, and furthermore, even when a matrix-shaped optical integrated circuit is configured, optical loss due to radiation in a curved optical waveguide is small. This invention relates to a directional coupler type waveguide optical switch.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光通信システムの実用化が進み、大容量や多機能を持つ
さらに高度のネットワークシステムへと開発が進められ
ている。光伝送網の交換機能、光データバスにおける端
末間の高速接続・切替等の新たな機能が求められており
、それらを可能にする光スイツチングネットワークの必
要性が高まってきている。
Optical communication systems are being put into practical use, and more advanced network systems with large capacity and multiple functions are being developed. New functions such as switching functions of optical transmission networks and high-speed connections and switching between terminals in optical data buses are required, and the need for optical switching networks that enable these functions is increasing.

現在実用されている光スィッチは、プリズム、ミラー、
光ファイバ等を機械的に移動させるものであり、スイッ
チング速度が低速で信頼性が不十分であること、形状が
大きくマトリクス化には不適当などの欠点がある。これ
を解決する手段として開発が進められているものが、基
板上に設置した光導波路を利用した導波路型のスイッチ
であり、高速で多素子の集積化が可能、高信頼などの特
徴がある。特にニオブ酸リチウム(LiNb03)結晶
などの強誘電体材料を用いたものは、光吸収が小さく低
損失であること、大きな電気光学効果を有しているため
高能率であること、プレーナー構造であるため製作プロ
セスが簡便で、バッチ処理による生産性が高いなどの特
徴を持つ。
Optical switches currently in use include prisms, mirrors,
It mechanically moves optical fibers, etc., and has drawbacks such as low switching speed and insufficient reliability, and large size that makes it unsuitable for matrix formation. A waveguide-type switch that uses optical waveguides installed on a substrate is being developed as a means to solve this problem, and has features such as high speed, high-speed integration of multiple elements, and high reliability. . In particular, those using ferroelectric materials such as lithium niobate (LiNb03) crystals have the following characteristics: low light absorption and low loss, high efficiency due to large electro-optic effect, and planar structure. Therefore, the production process is simple and batch processing allows for high productivity.

導波路型スイッチのデバイス方式としては、これまで数
多くの方式が発明されているが、比較的動作電圧が低い
、光透過方向に終始チャンネル導波路で構成されている
ため比較的光の放射損失が小さいなどの利点から、方向
性結合器型の光スイツチ方式が多く利用されている。
Many device methods have been invented for waveguide switches, but the operating voltage is relatively low, and since the channel waveguide is constructed from beginning to end in the light transmission direction, the radiation loss of light is relatively low. Directional coupler type optical switches are often used because of their small size and other advantages.

方向性結合器型の光スィッチの構造及び動作原理は以下
のようである。
The structure and operating principle of a directional coupler type optical switch are as follows.

ニオブ酸リチウムのような電気光学結晶板の同一平面上
に、互いに近接しかつ平行な2本のチャンネル光導波路
を形成し、この2本のチャンネル光導波路に沿って電解
印加電極を設置しである。
Two channel optical waveguides that are close to each other and parallel to each other are formed on the same plane of an electro-optic crystal plate such as lithium niobate, and electrolytic application electrodes are installed along these two channel optical waveguides. .

方向性結合器に電圧を印加しないときには一方の導波路
の光が他方の導波路にすべて移行するように(この状態
をクロス状態と一般に称し、■の記号を用いて表されて
いる)、位相定数が同一の2本の光導波路の近接して配
置する結合部の長さを設定しておき、適切な電圧を印加
したときには、2つの導波路の位相定数が異なってくる
ため、−方から他方への光の結合は生ぜず、光は入射し
た一方の導波路をそのまま進む(この状態をバー状態と
一般に称し、Oの記号を用いて表されている)という、
■状態、O状態の2つの状態を選択することによってス
イッチングが実現される。
The phase is adjusted so that when no voltage is applied to the directional coupler, all the light in one waveguide transfers to the other waveguide (this state is generally called a cross state and is represented using the symbol ■). If the length of the coupling part of two optical waveguides with the same constant is placed close to each other is set, and an appropriate voltage is applied, the phase constants of the two waveguides will be different. No coupling of light to the other occurs, and the light travels as it is through one waveguide into which it entered (this state is generally referred to as a bar state and is represented using the symbol O).
Switching is realized by selecting two states: the ■ state and the O state.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来の方向性結合器型の光スィッチは、前述の
ような特徴を持つ反面、以下のような欠点を有する。
Although the conventional directional coupler type optical switch described above has the above-mentioned characteristics, it also has the following drawbacks.

第1の欠点は、偏光依存性があることである。The first drawback is that it is polarization dependent.

−mに、光スィッチは光伝送路中に挿入され、光フアイ
バ中を伝送された光信号の光路を切り替えるために使用
される場合が多い、高速、大容量の光通信システムでは
光ファイバとして単一モード光ファイバが使用される。
- In high-speed, large-capacity optical communication systems, an optical switch is inserted into an optical transmission line and is often used to switch the optical path of an optical signal transmitted through an optical fiber. One mode optical fiber is used.

単一モードファイバ中を透過した光波は、一般に楕円偏
光であり、またその偏光状態も時間的に変動する。これ
までの導波路型の光スィッチでは、電圧、クロストーク
などのスイッチ特性が入射光の偏光状態に大きく依存す
る。このため、光フアイバ伝送路の途中にこの導波路型
光スイッチを挿入することは困難である。
A light wave transmitted through a single mode fiber is generally elliptically polarized light, and its polarization state also changes over time. In conventional waveguide type optical switches, switch characteristics such as voltage and crosstalk depend largely on the polarization state of incident light. Therefore, it is difficult to insert this waveguide type optical switch in the middle of an optical fiber transmission line.

第2の欠点は、方向性結合器型の光スィッチを用いてマ
トリクスを構成したときにスイッチエレメント間を接続
する曲線導波路での光放射損失が生ずることである。多
チャンネルの入出力間の光路の切替を行なうサイズの大
きいスイッチマトリクスを考えたとき、スイッチ段数は
多段となり、これらを結ぶ曲線導波路の本数は増大し、
これらの各所で放射され損失される光の総量は莫大とな
る。
A second drawback is that when a matrix is constructed using directional coupler type optical switches, optical radiation loss occurs in curved waveguides connecting switch elements. When considering a large switch matrix that switches optical paths between inputs and outputs of multiple channels, the number of switch stages increases, and the number of curved waveguides connecting them increases.
The total amount of light emitted and lost at each of these locations is enormous.

第3の欠点は、特性が波長に対して敏感であることであ
る。半導体レーザの発振波長は、周知の如くロットごと
や温度によって変動する。一方、チャンネル導波路のモ
ード分布は、波長に対して分散特性を持つため、導波路
間の結合長は変化する。
A third drawback is that the properties are sensitive to wavelength. As is well known, the oscillation wavelength of a semiconductor laser varies from lot to lot and depending on temperature. On the other hand, since the mode distribution of the channel waveguide has dispersion characteristics with respect to wavelength, the coupling length between the waveguides changes.

すなわち、波長が短くなれば導波路の光閉じこめ効果は
増して結合長は長くなり、波長が長くなれば結合長は短
くなる。このため、クロス・バー(■・O)2つのスイ
ッチ状態の電圧値は入力波長によって変わり、チャンネ
ルごとに異なった波長の入力が想定されるマトリクスス
イッチを構成したときに、個個のスイッチエレメントに
異なる電圧値を調整して与えることは困難であり、不都
合である。
That is, as the wavelength becomes shorter, the optical confinement effect of the waveguide increases and the coupling length becomes longer, and as the wavelength becomes longer, the coupling length becomes shorter. Therefore, the voltage value of the two switch states of the cross bar (■・O) changes depending on the input wavelength. Adjusting and applying different voltage values is difficult and inconvenient.

上述した方向性結合器型の欠点を回避する光スイツチ方
式として、半導体材料を用い、この半導体材料の同一表
面に交差型の光導波路を形成し、電流注入による大きな
屈折率減少を利用して交差部での光の透過または全反射
の原理を使う方式が検討されている。この方式は原理的
には、電流注入で生じる屈折率減少が偏光依存性を持た
ず、波長依存もそれほど敏感ではない、また、直線導波
路のみで網目状のスイッチマトリクスが構成できるため
導波路放射損失は小さい。このような利点に反し、交差
部において、電流注入で生じる低屈折率層が幾何形状的
に必ずしも明確な屈折率段差を形成せず、また、この低
屈折率層−層だけでは全反射面にたいして導波モードを
有する入射角度スペクトル全体にたいして良好な全反射
条件が形成しきれないことなどのため、高いクロストー
ク特性が得られないという欠点がある。
As an optical switch method that avoids the drawbacks of the directional coupler type described above, a semiconductor material is used, a cross-type optical waveguide is formed on the same surface of the semiconductor material, and a cross-type optical waveguide is formed using a large refractive index reduction due to current injection. Methods using the principle of light transmission or total internal reflection are being considered. In principle, this method is based on the principle that the refractive index decrease caused by current injection has no polarization dependence and is not very sensitive to wavelength dependence.Also, since a mesh-like switch matrix can be constructed using only straight waveguides, the waveguide radiation Losses are small. Contrary to these advantages, at the intersection, the low refractive index layer generated by current injection does not necessarily form a clear refractive index step in terms of geometric shape, and the low refractive index layer alone does not form a clear refractive index step with respect to the total reflection surface. There is a drawback that high crosstalk characteristics cannot be obtained because good total reflection conditions cannot be formed for the entire incident angle spectrum having a waveguide mode.

以上申し述べた如く、従来の導波路型の光スィッチでは
、偏光依存性、曲線導波路における放射損失の増大、波
長特性の敏感さ、低いクロストーク特性など、数々の欠
点を有している。
As mentioned above, conventional waveguide type optical switches have a number of drawbacks such as polarization dependence, increased radiation loss in curved waveguides, sensitivity of wavelength characteristics, and low crosstalk characteristics.

本発明の目的は上述した従来の導波路型光スイッチの欠
点を取り除き、入射光の偏光状態に特性が依存せず、導
波路における放射損失が少なく、波長許容範囲の広い、
しかもクロストーク特性が優れる導波路型光スイッチを
提供することにある。
The purpose of the present invention is to eliminate the drawbacks of the conventional waveguide type optical switch described above, and to provide a switch whose characteristics do not depend on the polarization state of incident light, less radiation loss in the waveguide, and a wide wavelength tolerance range.
Moreover, it is an object of the present invention to provide a waveguide type optical switch that has excellent crosstalk characteristics.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の方向性結合型導波路光スィッチは、第一の半導
体結晶層を介して互いに平行な上下2層の第二および第
三の半導体結晶層のそれぞれに設けた真直ぐなチャンネ
ル光導波路の光透過軸方向に僅少の角度差を付与し前記
上層のチャンネル光導波路のクラッド部の屈折率を変化
させる手段を備えて構成される。
The directionally coupled waveguide optical switch of the present invention has a straight channel optical waveguide provided in each of two upper and lower semiconductor crystal layers that are parallel to each other through a first semiconductor crystal layer. It is configured to include means for changing the refractive index of the cladding portion of the upper layer channel optical waveguide by imparting a slight angular difference in the direction of the transmission axis.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。 Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の方向性結合器型導波路光スィッチの第
一の実施例の構成を示す斜視図、第2図は第1図の実施
例のA−A’断面図(a)、B−B′断面図(b)およ
びc −c ’・断面図(c)である。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a first embodiment of a directional coupler type waveguide optical switch of the present invention, FIG. 2 is an AA' cross-sectional view (a) of the embodiment of FIG. 1, They are a BB' cross-sectional view (b) and a c-c' cross-sectional view (c).

第1図において、第三の半導体結晶層として゛の半導体
結晶基板1は、この結晶基板中に直線光導波路2を形成
するための1本の溝を形成しである。
In FIG. 1, a semiconductor crystal substrate 1 serving as a third semiconductor crystal layer has one groove formed therein for forming a linear optical waveguide 2. As shown in FIG.

この溝の方向は、例えばy軸を選ぶ。The direction of this groove is, for example, the y-axis.

半導体結晶基板の上に、半導体結晶基板よりも屈折率の
大きい組成の第一の半導体結晶層としての半導体結晶層
3をエピタキシャル成長させてその表面に直線光導波路
4を形成するための溝状の突起を形成し、さらに半導体
結晶層3の上に半導体結晶基板と同一組成の第二の半導
体結晶層としての半導体結晶層5を形成しである。
A groove-shaped projection for forming a straight optical waveguide 4 on the surface of a semiconductor crystal layer 3 as a first semiconductor crystal layer having a composition higher in refractive index than that of the semiconductor crystal substrate by epitaxial growth on the semiconductor crystal substrate. A semiconductor crystal layer 5 as a second semiconductor crystal layer having the same composition as the semiconductor crystal substrate is further formed on the semiconductor crystal layer 3.

チャンネル光導波路としての直線光導波路4を形成すべ
き溝状の突起の幅および高さは、直線光導波路2を形成
するための溝と同じとし、かつこの溝状の突起の方向は
、直線光導波路2を形成するための溝の方向として選ん
だy軸から僅少の角度、約1°程度回転させた方向とし
、しかも半導体結晶層3の中央付近で直線光導波路2を
形成すべき溝を跨ぐように形成しである。直線光導波路
4を形成する突起を含む結晶層の領域は導波路を形成す
る。直線光導波路2と4が上下に交差する付近で、上部
に設けた直線光導波路4のクラッド部である半導体結晶
層5の表面に、電界や電流を印加して直線光導波路4の
クロット部の屈折率を変化させるための対向電極6およ
び7がこの光導波路に沿って設けである。第2図は、第
1図の実施例のA−A’ 、O−○’ 、B−B’での
縦断面図である。
The width and height of the groove-like protrusion to form the straight optical waveguide 4 as a channel optical waveguide are the same as the groove for forming the straight optical waveguide 2, and the direction of the groove-like protrusion is the same as that of the groove for forming the straight optical waveguide 2. The direction is rotated by a slight angle, approximately 1°, from the y-axis selected as the direction of the groove for forming the waveguide 2, and moreover, the groove in which the straight optical waveguide 2 is to be formed is straddled near the center of the semiconductor crystal layer 3. It is formed like this. The region of the crystal layer containing the protrusions forming the linear optical waveguide 4 forms a waveguide. In the vicinity where the straight optical waveguides 2 and 4 intersect vertically, an electric field or current is applied to the surface of the semiconductor crystal layer 5, which is the cladding part of the straight optical waveguide 4 provided above, to create a cross-section of the clot part of the straight optical waveguide 4. Opposing electrodes 6 and 7 are provided along this optical waveguide for changing the refractive index. FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along lines AA', O-○', and BB' of the embodiment shown in FIG.

次に本実施例の方向性結合器型光スイッチの動作につい
て説明する。一方の直線光導波路2に入射した光は、対
向電8i!6および7の間に電圧または電流が印加され
ない時には直線光導波路2を進むにつれ光パワーが直線
光導波路4に除徐に移行し、出射時には直線光導波路4
から全パワー出射する。一方、対向電極6と7の間に電
圧または電流が印加されると、直線先導波路2に入射し
た光は、終始自らの直線光導波路2を進みそのまま出射
する。すなわち、印加しない時には直線光導波路4から
、印加した時には直線光導波路2から、と経路のスイッ
チングが行なわれる。加えて直線光導波路2,4を光ス
イツチ素子とするこの光スイツチング特性は、偏光無依
存であり、入射光の波長のずれに対して冗長性がある 上述したような動作が実現する理由は以下のように理解
される。すなわち、同一の位相定数をもつ2本の直線光
導波路が上下に交差したこの構造は、2つの導波路間の
光結合の強さが一様でなく、光透過方向に重み付けがさ
れた第3図(a)の光導波路間結合係数を有する方向性
結合器を構成していることと実効的に等価である。
Next, the operation of the directional coupler type optical switch of this embodiment will be explained. The light incident on one of the straight optical waveguides 2 is transmitted to the opposite electric field 8i! When no voltage or current is applied between 6 and 7, the optical power gradually transfers to the straight optical waveguide 4 as it travels through the straight optical waveguide 2, and upon exit, the optical power gradually transfers to the straight optical waveguide 4.
Full power is emitted from. On the other hand, when a voltage or current is applied between the opposing electrodes 6 and 7, the light incident on the linear optical waveguide 2 continues along its own linear optical waveguide 2 from beginning to end and exits as it is. That is, when no voltage is applied, the path is switched from the straight optical waveguide 4, and when the voltage is applied, from the straight optical waveguide 2. In addition, this optical switching characteristic using the straight optical waveguides 2 and 4 as optical switching elements is independent of polarization, and has redundancy against wavelength deviations of the incident light.The reason why the above-mentioned operation is realized is as follows. It is understood as follows. In other words, in this structure in which two straight optical waveguides with the same phase constant intersect vertically, the strength of the optical coupling between the two waveguides is not uniform, and the third waveguide is weighted in the light transmission direction. This is effectively equivalent to configuring a directional coupler having the coupling coefficient between optical waveguides as shown in FIG.

一般に、同一の位相定数をもつ2本の光導波路間の結合
定数が光進行方向に一様の場合の結合光量は5in2 
(に2)に比例する。ここで、には光進行方向の座標2
に依存せずに一定の結合定数である。すなわち、結合光
量は2の周期関数となる。成る特定の波長および偏光モ
ードにたいして完全結合すなわち5in2 (にzo)
=1となるように方向性結合器の結合長2゜を設定して
も、僅か波長が異なったり偏光モードが異なったりする
と、結合定数にが変わるため、これらに対しては完全結
合とはならない(sin2 (にZo)≠これに対して
、光透過方向に結合定数の重み付けがなされた方向性結
合器の結合光量の2に対する変化は、第3図(b)の実
線に示すように段階状の曲線となり、周期関数とはなら
ない。加えて、設計モードとは結合定数が僅かに異なる
偏光モードや近接した波長の光に対しても、第3図(b
)の破線に示すようにスロープの傾きは異なるもののや
はり階段状の曲線となるため完全な結合が確保される。
Generally, when the coupling constant between two optical waveguides with the same phase constant is uniform in the light traveling direction, the amount of coupled light is 5in2
Proportional to (to 2). Here, is the coordinate 2 of the light traveling direction.
is a constant binding constant independent of . That is, the amount of combined light becomes a periodic function of 2. perfect coupling for a specific wavelength and polarization mode, i.e. 5in2
Even if the coupling length of the directional coupler is set to 2° so that = 1, the coupling constant will change if the wavelength or polarization mode differs slightly, so perfect coupling will not be achieved in these cases. (sin2 (Zo)≠On the other hand, the change in the amount of coupled light of a directional coupler weighted by the coupling constant in the light transmission direction with respect to 2 is in a stepwise manner as shown by the solid line in Fig. 3(b). , and is not a periodic function.In addition, the curve shown in Figure 3 (b
Although the inclination of the slope is different, as shown by the broken line in ), it still becomes a step-like curve, so perfect coupling is ensured.

次に、半導体結晶層3の表面に設けた方向電極6および
7の間に電圧または電流を印加すると、直線光導波路4
のクラッド部の屈折率が変化し、直線光導波路4の位相
定数が導波路2の位相定数と一致しなくなるため、直接
光導波路間の結合は生じなくなる。
Next, when a voltage or current is applied between the directional electrodes 6 and 7 provided on the surface of the semiconductor crystal layer 3, the linear optical waveguide 4
Since the refractive index of the cladding portion of the straight optical waveguide 4 changes and the phase constant of the straight optical waveguide 4 no longer matches the phase constant of the waveguide 2, direct coupling between the optical waveguides no longer occurs.

2つの直線光導波路間の光結合定数に光透過方向に沿っ
て重み付けが施された方向性結合器を単一の結晶面の上
に曲線導波路によって構成した例はL i NbO3結
晶を用いた例が知られている。平面上の導波路の間隔を
光の進行方向に変化させているものであって、スイッチ
ング特性の偏光無依存性、入射光波長に対する冗長性が
確認されている。
An example of a directional coupler in which the optical coupling constant between two straight optical waveguides is weighted along the light transmission direction using a curved waveguide on a single crystal plane uses a Li NbO3 crystal. Examples are known. The spacing between waveguides on a plane is changed in the direction in which light travels, and it has been confirmed that the switching characteristics are polarization independent and redundant with respect to the wavelength of incident light.

この公知例では曲線導波路で構成しなければならない。In this known example, a curved waveguide must be used.

このため、曲線部での放射損失が避けられない。これに
対して、本発明では、直線導波路のみで構成できる特徴
を持つ。このことは、第4図の如く直線光導波路による
光スイツチ素子を7トリクス状に構成したときに時に顕
著である。
Therefore, radiation loss at the curved portion is unavoidable. On the other hand, the present invention has the feature that it can be constructed using only straight waveguides. This is sometimes noticeable when optical switch elements using straight optical waveguides are configured in a 7-trix configuration as shown in FIG.

なお、光導波路の構造ならびに作成法は、上述した実施
例で示すものに限定されるものではなく、知られている
方法の多くを利用することが出来る。
Note that the structure and manufacturing method of the optical waveguide are not limited to those shown in the above embodiments, and many known methods can be used.

例えば、第5図は、本発明の方向性結合器型導波路光ス
ィッチの第二の実施例の構造を示す斜視図で、光導波路
のコア部(斜線部)10.11以外はすべて同一の組成
としたものであ・つて、この構造の作成は、半導体レー
ザを作成する際に用いられるエツチングの技術と結晶成
長の技術とを繰り返し用いることで実現が可能である。
For example, FIG. 5 is a perspective view showing the structure of a second embodiment of the directional coupler type waveguide optical switch of the present invention. This structure can be created by repeatedly using the etching technique and crystal growth technique used in manufacturing semiconductor lasers.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、第一の半導体結晶
層を介して互いに平行な上下2層の第2および第三の半
導体結晶層のそれぞれに設けたチャンネル導波路の光透
過軸に僅少の角度差を付与し前記上層のチャンネル導波
路のクラッド部の屈折率を変化させることにより、導波
路放射損失が小さく、特性が入射偏光に依存せず、設計
波長にたいしての使用波長変化の許容範囲が広く、しか
もクロストーク特性が優れる方向性結合器型導波路光ス
ィッチが実現できるという効果がある。
As explained above, according to the present invention, there is a slight difference in the optical transmission axis of the channel waveguide provided in each of the second and third semiconductor crystal layers of two upper and lower layers parallel to each other via the first semiconductor crystal layer. By changing the refractive index of the cladding part of the channel waveguide in the upper layer by giving an angular difference of This has the effect of realizing a directional coupler type waveguide optical switch that has a wide range of characteristics and excellent crosstalk characteristics.

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

第1図は本発明の方向性結合器型導波路光スィッチの第
一の実施例の構造を示す斜視図、第2図は第1図の実施
例のA−A’断面図(a)、B−B′断面図(b)およ
びc−c’断面図(C)、第3図(a)は第1図の実施
例の光透過方向での光導波路間の結合係数の空間的分布
特性図、第3図(b)は第1図の実施例の先導波路間の
結合光量特性図、第4図は第1図の実施例の光導波路を
マトリックス化した構造の一例を示す斜視図、第5図は
本発明の方向性結合器型導波路光スィッチの第二の実施
例の構造を示す斜視図である。 1・・・半導体結晶基板、2・・・直線光導波路、・・
・半導体結晶層、4・・・直接光導波路、5・・・半導
体結晶層、6,7・・・対向電極、8,9・・・直線光
導電路、10.11・・・光導波路コア部。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a first embodiment of the directional coupler type waveguide optical switch of the present invention, FIG. 2 is an AA' cross-sectional view (a) of the embodiment of FIG. 1, B-B' cross-sectional view (b), CC' cross-sectional view (C), and Figure 3 (a) show the spatial distribution characteristics of the coupling coefficient between the optical waveguides in the light transmission direction of the embodiment of Figure 1. 3(b) is a characteristic diagram of the amount of coupled light between the leading waveguides of the embodiment of FIG. 1, and FIG. 4 is a perspective view showing an example of a structure in which the optical waveguides of the embodiment of FIG. 1 are formed into a matrix. FIG. 5 is a perspective view showing the structure of a second embodiment of the directional coupler type waveguide optical switch of the present invention. 1... Semiconductor crystal substrate, 2... Straight optical waveguide,...
- Semiconductor crystal layer, 4... Direct optical waveguide, 5... Semiconductor crystal layer, 6, 7... Counter electrode, 8, 9... Straight optical conductive path, 10.11... Optical waveguide core part .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  第一の半導体結晶層を介して互いに平行な上下2層の
第二および第三の半導体結晶層のそれぞれに設けた真直
ぐなチャンネル光導波路の光透過軸方向に僅少の角度差
を付与し前記上層のチャンネル光導波路のクラッド部の
屈折率を変化させる手段を備えて成ることを特徴とする
方向性結合器型導波路光スイッチ。
A slight angular difference is imparted to the light transmission axis direction of the straight channel optical waveguide provided in each of the upper and lower second and third semiconductor crystal layers that are parallel to each other through the first semiconductor crystal layer. A directional coupler type waveguide optical switch, comprising means for changing the refractive index of a cladding portion of a channel optical waveguide.
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