JPH0293435A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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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
- G02F1/3138—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions the optical waveguides being made of semiconducting materials
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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〕
光を空間的に切り換える光スィッチの構造に関し。
全反射時の反射光強度を向上して光スイ・７チの反射側
出力光の減衰を抑制し、その性能向上に寄与することを
目的とし 基体内に、相互に交差し、且つ幅の異なる２本の光導波
路と、交差部に電流を注入する手段とを有し１幅の狭い
方の先導波路より光を入力するように構成する。
出力光の減衰を抑制し、その性能向上に寄与することを
目的とし 基体内に、相互に交差し、且つ幅の異なる２本の光導波
路と、交差部に電流を注入する手段とを有し１幅の狭い
方の先導波路より光を入力するように構成する。
本発明は光を空間的に切り換える光スィッチの構造に関
する。
する。
近年、長距離、大容量の光通信システムが急速に発展し
、その有用性が高まっている。従来、この種の通信シス
テムにおいては、信号を処理する場合、光信号を一度電
気信号に換え、電気的に信号処理をした後再び光信号に
戻す方式が採られていた。
、その有用性が高まっている。従来、この種の通信シス
テムにおいては、信号を処理する場合、光信号を一度電
気信号に換え、電気的に信号処理をした後再び光信号に
戻す方式が採られていた。
しかし、光の高速性を生かす上でも、又、信号処理部の
構成素子数を減らす上でも、光信号を光のままで処理す
る方式の開発が望まれていた。このような新しい信号処
理方式の構成に、光を空間的に切り換える光スィッチが
必要となる。
構成素子数を減らす上でも、光信号を光のままで処理す
る方式の開発が望まれていた。このような新しい信号処
理方式の構成に、光を空間的に切り換える光スィッチが
必要となる。
上記のように、光通信システムや光情報処理システムに
おいて、光スィッチを用いて空間分割。
おいて、光スィッチを用いて空間分割。
時分割で光信号をそのまま処理してシステムに交換機能
を持たせることができる。
を持たせることができる。
上記システムの高性能化のために光スィッチの特性向上
が重要な課題となっている。
が重要な課題となっている。
光スィッチの１つに光の全反射性質を利用した交差型光
スイッチがある。
スイッチがある。
従来、光スィッチとしてリチウムナイオベイト（ＬｉＮ
ｂ０３）等の誘電体よりなる基体に、チタン（Ｔｉ）等
を拡散して（これにより屈折率を上げて）導波路を形成
し、導波路に電界を印加して電気光学効果により屈折率
差を生じさせてスイッチを行わせる素子が主流であった
が、近年化合物半導体を用いた交差型半導体光スィッチ
が使用されるようになった。
ｂ０３）等の誘電体よりなる基体に、チタン（Ｔｉ）等
を拡散して（これにより屈折率を上げて）導波路を形成
し、導波路に電界を印加して電気光学効果により屈折率
差を生じさせてスイッチを行わせる素子が主流であった
が、近年化合物半導体を用いた交差型半導体光スィッチ
が使用されるようになった。
上記のＬｉＮｂＯ３及び半導体光スィッチの偏光依存性
は次のようである。
は次のようである。
従来のＬｉＮｂ０：＋光スイッチでは結晶の方向によっ
て屈折率の変化量が異なるため、異なる偏光方向を持つ
光が入射すると偏光方向によってスイッチング特性が相
違するという欠点があった。従って。
て屈折率の変化量が異なるため、異なる偏光方向を持つ
光が入射すると偏光方向によってスイッチング特性が相
違するという欠点があった。従って。
結晶に対しある特定の方向だけの電界成分を持つ光を入
射させる必要があった。
射させる必要があった。
これに対して半導体光スィッチでは、屈折率変化量が等
方向であるので、スイッチング特性の偏光依存性が極め
て少なく、どの方向の電界成分を持つ光に対しても同じ
スイッチング特性が得られるという特徴がある。
方向であるので、スイッチング特性の偏光依存性が極め
て少なく、どの方向の電界成分を持つ光に対しても同じ
スイッチング特性が得られるという特徴がある。
交差型半導体光スィッチは、 ＬｉＮｂＯ３を用いた光
スィッチに比し、交差角を大きくとれるため素子長を短
くでき、偏光依存性が少ない、他の半導体光デバイスと
の集積化ができる等の利点を持っている。
スィッチに比し、交差角を大きくとれるため素子長を短
くでき、偏光依存性が少ない、他の半導体光デバイスと
の集積化ができる等の利点を持っている。
第２図ｆｌ）、 （２１は従来例による交差型半導体光
スィッチの平面図と断面図である。
スィッチの平面図と断面図である。
この図を用いて、製造工程の概略を含めて光スィッチの
構造を説明する。
構造を説明する。
図において、ｐ型（ｎ−）ＩｎＰ基板１表面にリプガイ
ド構造の導波路形成用の溝を形成する。
ド構造の導波路形成用の溝を形成する。
次に、液相成長法により、 ｎ−１ｎＧａＡｓＰガイド
層２、アンドープＩｎＧａＡｓＰコア層３． ｎ−１ｎ
Ｐ層４゜ｐ型（ｐ−） ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５
を連続して成長する。
層２、アンドープＩｎＧａＡｓＰコア層３． ｎ−１ｎ
Ｐ層４゜ｐ型（ｐ−） ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５
を連続して成長する。
次に、コンタクト層５上に絶縁層として二酸化珪素層（
ＳｉＯ□）層６を被着し、導波路の交差部上に矩形の窓
を開けた後、ここよりコア層３に届くように亜鉛（Ｚｎ
）を拡散してｐ型の電流注入領域７を形成する。
ＳｉＯ□）層６を被着し、導波路の交差部上に矩形の窓
を開けた後、ここよりコア層３に届くように亜鉛（Ｚｎ
）を拡散してｐ型の電流注入領域７を形成する。
成長側表面にｎ型電極８と、基板裏面にｎ型電極９を形
成する。
成する。
この構造において、アンドープＩｎＧａＡｓＰコア層３
の屈折率は、 ｎ−１ｎＧａＡｓＰガイド層２＋ ｎ−
１ｎＰ層４、電流注入領域７のｐ−１ｎＰよりも大きい
ので垂直方向に光の導波機構を持っている。又ｎ−１ｎ
ＧａＡｓＰガイド層２が厚（なっているリブ部では、水
平方向に等価的に屈折率が高くなっているので、水平方
向にも光の導波機構を持っている。
の屈折率は、 ｎ−１ｎＧａＡｓＰガイド層２＋ ｎ−
１ｎＰ層４、電流注入領域７のｐ−１ｎＰよりも大きい
ので垂直方向に光の導波機構を持っている。又ｎ−１ｎ
ＧａＡｓＰガイド層２が厚（なっているリブ部では、水
平方向に等価的に屈折率が高くなっているので、水平方
向にも光の導波機構を持っている。
又１図示のように２木の光導波路は相互に交差して同一
の幅に形成されている。
の幅に形成されている。
さて、この光スィッチに入力光Ｐ０を図のように入射す
ると、電流注入領域７に電流を流さない場合は交差部を
直進して出力光Ｐ、が得られる。
ると、電流注入領域７に電流を流さない場合は交差部を
直進して出力光Ｐ、が得られる。
一方、電流を流すと電流注入領域７の下側のアンドープ
ＩｎＧａＡｓＰコア層３の屈折率が減少するため光が全
反射して出力光Ｐ２が得られる。
ＩｎＧａＡｓＰコア層３の屈折率が減少するため光が全
反射して出力光Ｐ２が得られる。
このようにして、電流の有無により光を空間的に切り換
えることができる。
えることができる。
実用上、この光スィッチを構成する光導波路は単一モー
ド導波路が望ましい。そのために導波路幅を通常５μｍ
以下に狭くする必要がある。
ド導波路が望ましい。そのために導波路幅を通常５μｍ
以下に狭くする必要がある。
しかしながら５交差型光スイツチの場合、導波路幅を狭
くすると、全反射時のブース・ヘンジエン シフト１′
により交差部での反射光ＰＩＧの光軸はシフトするため
１反射側導波路に結合しにくくなり、全反射時の反射側
の出力光Ｐ２が小さくなるという問題がある。
くすると、全反射時のブース・ヘンジエン シフト１′
により交差部での反射光ＰＩＧの光軸はシフトするため
１反射側導波路に結合しにくくなり、全反射時の反射側
の出力光Ｐ２が小さくなるという問題がある。
この問題は、特に交差型半導体光スィッチのように交差
角の大きい場合に重要となる。
角の大きい場合に重要となる。
本発明は、交差型光スイッチにおいて、全反射時の反射
光強度を向上することを目的とする。
光強度を向上することを目的とする。
ｌ）光が高屈折率側から低屈折率側に入射して全反射す
るとき１反射光が進行方向側に少しシフトする現象をい
う。
るとき１反射光が進行方向側に少しシフトする現象をい
う。
例えば１次の文献参照。
末松安晴 他、“光フアイバ入門”
オーム社、 １９７６、 ｐ ２０゜
ｔＬｃ、ｃａｓｅｙ、Ｊｒ、ｅｔ ａｌ。
１ｌｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＬａｓｅｒｓＡｃ
ａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ＋ １９７８＋ ｐ ６４゜
〔課題を解決するための手段〕 上記問題点の解決は、基体内に、相互に交差し且つ幅の
異なる２本の光導波路と、交差部に電流を注入する手段
とを有し１幅の狭い方の光導波路より光を入力するよう
に構成されている光スィッチにより達成される。
ａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ＋ １９７８＋ ｐ ６４゜
〔課題を解決するための手段〕 上記問題点の解決は、基体内に、相互に交差し且つ幅の
異なる２本の光導波路と、交差部に電流を注入する手段
とを有し１幅の狭い方の光導波路より光を入力するよう
に構成されている光スィッチにより達成される。
〔作用］
本発明は１反射側の導波路の幅を大きくして。
全反射時に反射光の光軸がシフトしても反射側導波路に
反射光を結合し易くしたものである。このため、全反射
時に十分な反射光強度が得られるようになった。
反射光を結合し易くしたものである。このため、全反射
時に十分な反射光強度が得られるようになった。
第１図（１１，（２１は本発明の一実施例による交差型
半導体光スィッチの平面図と断面図である。
半導体光スィッチの平面図と断面図である。
実施例は１幅２．５μｍと５．０μｍの２本の光導波路
が交差して形成されている。
が交差して形成されている。
図を用いて、製造工程の概略を含めて光スィッチの構造
を説明する。
を説明する。
通常のりソグラフイと化学エツチングを用いてｎ−１ｎ
Ｐ基板（面指数（１００） 、 不純物濃度２ＸＩＯ
”ｃｍ′□″）ｌの表面にリプガイド構造の導波路を形
成するため１幅２．５μｍ及び５．０μｍの交差する溝
を形成する。溝の深さは０．１５μｍ、交差角は４６に
する。
Ｐ基板（面指数（１００） 、 不純物濃度２ＸＩＯ
”ｃｍ′□″）ｌの表面にリプガイド構造の導波路を形
成するため１幅２．５μｍ及び５．０μｍの交差する溝
を形成する。溝の深さは０．１５μｍ、交差角は４６に
する。
次に、液相成長法により
ｎ−１ｎＧａＡｓＰガイド層（不純物濃度２ Ｘ １０
” ｃｍ” ”フォトルミネセンス波長λ−１，０μ
ｍに相当する組成＋ ’ＩＭ部以外の平坦部での厚さ０
．１μｍ） ２アンド一プＩｎＧａＡｓＰコア層（λ
−１．３μｍ、厚さ０．４μｍ） ３ ｎ−１ｎＰ層（不純物濃度２Ｘ１０”ｃｍ−’、厚さ１
．５μｍ） ４ ｐ−１ｎＧａＡｓＰコンタクト層（不純物４度２ＸＩＯ
Ｉ８ｃｍ−３，λ−１，３μｍ、厚さ０．４μｍ）
５を連続して成長する。
” ｃｍ” ”フォトルミネセンス波長λ−１，０μ
ｍに相当する組成＋ ’ＩＭ部以外の平坦部での厚さ０
．１μｍ） ２アンド一プＩｎＧａＡｓＰコア層（λ
−１．３μｍ、厚さ０．４μｍ） ３ ｎ−１ｎＰ層（不純物濃度２Ｘ１０”ｃｍ−’、厚さ１
．５μｍ） ４ ｐ−１ｎＧａＡｓＰコンタクト層（不純物４度２ＸＩＯ
Ｉ８ｃｍ−３，λ−１，３μｍ、厚さ０．４μｍ）
５を連続して成長する。
次に、成長面に厚さ０．２μｍのＳｉＯ□層６を被着し
、導波路の交差部上に幅５μｍ、長さ７５μｍの窓を開
けた後、ここよりコア層３に届くようにＺｎを拡散して
ｐ型の電流注入領域７を形成する。
、導波路の交差部上に幅５μｍ、長さ７５μｍの窓を開
けた後、ここよりコア層３に届くようにＺｎを拡散して
ｐ型の電流注入領域７を形成する。
成長側表面にｎ型電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ） ８と、
基板裏面にｎ型電極（ＡｕＧｅＮｉ） ９を形成する
。
基板裏面にｎ型電極（ＡｕＧｅＮｉ） ９を形成する
。
実施例の構造では１片側の導波路幅が広がっていても、
電流注入領域の面晴は変わらないため。
電流注入領域の面晴は変わらないため。
全反射を起こすのに必要な注入量、、１ｍｆｆ１は従来
例と変わらない。
例と変わらない。
以上の構造を持つ光スィッチの全反射時の光軸のシフト
は約２μｍであるので、実施例において反射側導波路幅
を５．０μｍにすることにより反射側導波路に反射光を
十分に結合させることができた。
は約２μｍであるので、実施例において反射側導波路幅
を５．０μｍにすることにより反射側導波路に反射光を
十分に結合させることができた。
以上説明したように本発明によれば、全反射時の反射光
強度を向上でき、光スィッチの反射側出力光の減衰を抑
制し、その性能向上に寄与することができる。
強度を向上でき、光スィッチの反射側出力光の減衰を抑
制し、その性能向上に寄与することができる。
第１図（１１，（２１は本発明の一実施例による交差型
半導体光スィッチの平面図と断面図 第２図（１１，ｆ２）は従来例による交差型半導体光ス
ィッチの平面図と断面図である。 図において ｌはｎ−１ｎＰ基板。 ２はｎ−１ｎＧａＡｓＰガイド層。 ３はアンドープＩｎＧａＡｓＰコア層。 ４はｎ−１ｎＰ層。 ５はｐ−１ｎＧａＡｓＰコンタクト層。 ６はＳｉＯ□層。 ７はｐ型電流注入領域。 は ８−Ｊ）ｐ型電極。 ９はｎ型電極 丁稚金’ＪＬ７）平面図ヒＸ−Ｘ新面図１ ／ 図
半導体光スィッチの平面図と断面図 第２図（１１，ｆ２）は従来例による交差型半導体光ス
ィッチの平面図と断面図である。 図において ｌはｎ−１ｎＰ基板。 ２はｎ−１ｎＧａＡｓＰガイド層。 ３はアンドープＩｎＧａＡｓＰコア層。 ４はｎ−１ｎＰ層。 ５はｐ−１ｎＧａＡｓＰコンタクト層。 ６はＳｉＯ□層。 ７はｐ型電流注入領域。 は ８−Ｊ）ｐ型電極。 ９はｎ型電極 丁稚金’ＪＬ７）平面図ヒＸ−Ｘ新面図１ ／ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基体内に、相互に交差し、且つ幅の異なる２本の光導波
路と、交差部に電流を注入する手段とを有し、 幅の狭い方の光導波路より光を入力するように構成され
ていることを特徴とする光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24521688A JPH0293435A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24521688A JPH0293435A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0293435A true JPH0293435A (ja) | 1990-04-04 |
Family
ID=17130360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24521688A Pending JPH0293435A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0293435A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0602725A2 (en) * | 1992-12-16 | 1994-06-22 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing an optoelectronic semiconductor device |
-
1988
- 1988-09-29 JP JP24521688A patent/JPH0293435A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0602725A2 (en) * | 1992-12-16 | 1994-06-22 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing an optoelectronic semiconductor device |
| EP0602725A3 (en) * | 1992-12-16 | 1994-09-28 | Koninkl Philips Electronics Nv | Method of manufacturing an optoelectronic semiconductor device. |
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