JPH0293626A - 光論理素子 - Google Patents

光論理素子

Info

Publication number
JPH0293626A
JPH0293626A JP24721188A JP24721188A JPH0293626A JP H0293626 A JPH0293626 A JP H0293626A JP 24721188 A JP24721188 A JP 24721188A JP 24721188 A JP24721188 A JP 24721188A JP H0293626 A JPH0293626 A JP H0293626A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
wavelength
optical
input light
optical path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP24721188A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07101270B2 (ja
Inventor
Kazuto Tajima
一人 田島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP24721188A priority Critical patent/JPH07101270B2/ja
Publication of JPH0293626A publication Critical patent/JPH0293626A/ja
Publication of JPH07101270B2 publication Critical patent/JPH07101270B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/3515All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam
    • G02F1/3517All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光情報処理に用いられる光論理素子に関する
(従来の技術とその課題) ディジナル光情報処理を行なうためには、光論理論子が
必要である。
現在6撞の光論理素子があるが、超高速光情報処理を実
現する高速光素子としては、光導波路で構成されたマツ
ハツエンダ系に基づくものが適している。(例えばアナ
リサ・ラッテスら、アイ・イー・イー・イー・ジャーナ
ル・オブ・カンタム・エレクトロニクス誌、QE−19
巻、11号、1718−1723ページ、1983年)
。この種の素子はs 1ps(ピコセカンド)以下の高
速スイッチングが可能である。従来の素子のうちで、制
御光と被制御光とに同一の波長を用いる素子は、制御光
と被制御光とを光導波路内で互いに直交する偏波状態で
伝搬させること等により、両方の光を区別している。し
かしながら、このような方法で制御光と被制御光とを区
別しようとすると、素子構造に多くの制御が生ずるし、
また完全な区別は事実上不可能であるから、素子の性能
が制限されていた。この制限を緩和するために、被制御
光と波長の異なる制御光を用いる素子が考えられる。
この方式の素子においては、被制御光と制御光の分離及
び区別は、種々の波長選択素子により容易にかつ高い効
率で行なえるから、素子自体の性能は極めて高い。しか
し、このように制御光(入力光)と被制光(出力光)の
波長が異なる素子を用いると、光論理回路を構成する際
に同一の素子を従続接続する上で攬々の問題がある。例
えば、出力素子の出力波長と次段の素子の入力波長が異
なる場合、素子間に波長変換素子が必要である。また、
たとえ従続接続が可能である場合にも、信号光の波長が
素子を通過する毎に変化する。そこで、従来の光論理素
子では、波長変換素子を要するか否かにかかわらず、制
御光と被制御光との波長が異なることは、光論理回路を
構成する上で著しい制約となっていた。
そこで、本発明の目的は、上述のような従来の光論理素
子の欠点を除去し、高性能でかつ従続接続の容易な光論
理素子を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 前述の課題を解決するためlこ本発明が提供する手段は
、2つのマツハツエンダ干渉系を備えてなり、これら両
干渉系は光路の一部を共用しており、その共用光路が光
学非線形性を有し、一方の前記干渉系の分岐部で分岐さ
れた光を前記共用光路へ合波する手段と、該共用光路の
光の一部を分波する手段とが波長依在性を有し、該分波
手段で分波された先は前記一方の干渉系の合波部へ導く
ことを特徴とする光論理素子である。
(作用) 本発明の光論理素子は、相互位相変調という非線形光学
現象を利用するが、ここで相互位相変調に関して簡単に
説明する。相互位相変調については、レーザハンドブッ
ク(朝会書店、稲葉文月ら編集、昭和48年、401ペ
ージ)に詳しい記述がある。
簡単のためIこ、非線形屈折率がn2の材料でできてい
る単一モードの導波を考える。この導波路に周波数がω
□とω2の2本の光線を伝搬させると、両方の光の強度
が十分に弱い場合は、それぞれの光の伝搬は独立の現象
と考えられる。つまり、ω1の光の伝搬はω2の光の存
在は影響は受けない。
しかし、もしω1の光の強度が強くなると、その光が前
記の非線形屈折率を介して、光導波路の実効光屈折率n
effを nett =nt +2 n2I C0m)     
(i)のように変化させる。ここでnoは、ω1の光が
存在しない場合における光導波路の屈折率(#形屈析率
)であリエ(ω1)は周波数ω1の光の強度である。こ
のように、ω1の光で屈折率が変化した光導波路に同時
に波長ω2の光を伝搬させると、波長、の光の導波路出
射端における位相は、I(ω□);00ときと比べて 
 。
だけ変化する。ここでI(ω1)の単位は(W/lr?
)、Lはω1とω2 の光の相互作用長(ここでは導波
路長)、λ□はω□ の光の波長、Cは真空中での光速
、−七してψ(3)は非線形光学媒質(ここでは光導波
路)の三次の非線形感受率(単位はesu )で、前記
のn、とは の関係にある。ここでReはψO)の実数部を表わすが
、本発明のように非線形光学媒質を透明な波長領域で使
用する場合(非共鳴領域)、ψ(りは実質的に実数と考
えてよい。
(実施例) 次に図面を参照して、本発明の光論理素子についてさら
に詳しく説明する。
第1図は本発明の一実施例の構成を示す斜視図で、ある
。この実施例は以下の様な手順で製作される。まず、n
型GaAs−の基板1上着こ、厚さ3μmのGao、a
A1g4Asバッファ層2と厚さ2/’mのGa6.I
At。、3Asのクラッド層3とを順にエビキキシャル
成長させる。さらにその上に厚さが約3olのG aA
 s層と厚さが約70又のQ a 6 、 ? AJo
、sAsを交互lこ200回成長させ、ることにより、
厚さが2pmのGaAjAs/GaAs  超格子層4
を形成する。この超格子層4の成長には分子線エビタル
シャル法を用いる。次に通常のフォトリソグラフィー技
術を用いて、表面の超格子層上に第1図に示されるパタ
ーンを形成するように、超格子層4を約1μmエツチン
グする。ここで、導波路部分(11〜13等)は、波長
1.2〜1.4 /J mで単一横モード伝搬になるよ
うに幅を約4.0μmとした。
また方向性綜合部9.10では、その結合長を調節する
ことにより、波長1.27μmでは結合系数が1、波長
1.33μmでは結合系数がほぼOになるようlこする
。また、超格子層4においては、Snドープによりキャ
リア密度を約10 ”/cc程度にし、その非吸収波長
領域でTM伝搬における非線形定数ψO)をI X 1
0’esu程度に増大しである。
波長1゜27μmの入力光5は、分岐部14で2つに分
岐され、導波部11としてとを伝搬した後に合波部で合
波される。ここで導波路11と12の長さは半波長だけ
異らしである。このような光路長差があるから、合波部
16で合波されるときの位相がπずれる。したがって、
入力光5は合波部16で放射モードに変換され、出力光
7は得られない。波長1.33μmの入入出6について
も同様で、導波路13の光路長と、方向性結合部9及び
10を含む導波路12の実効的な光路長とは半波長だけ
異ならしである。この光路長差があることにより、入力
光6が存在しても、入力光6だけが存在して入力光5が
ないときは出力8は得られない。ところが、波長1.2
7μmの入力光5と、波長1.33μmの入力光6とが
同時に入射されると、波長1.27μmの出力光7及び
波長1.33μmの出力比8が以下の理由により得られ
る。
第1図で明らかなように、波長の異なる入力光5と6と
は、方向性結合部9で合波された後、方向性結合部10
で分波されるまで導波路12を同時に伝搬する。すると
作用の項で既に説明し九ように、波長の異なる光の間に
相互位相変調効果が働く。つまり1.27μmの光は、
1.33μmの光の存在の影響をうけ位相変調をうける
が、これは1.27μmの光にとり、導波路12の実効
光路長が変化した事に他ならない。同様に1.33μm
の光も1.27μmの光の存在により位相変調を受ける
。ここで、前述の如く、導波路12の非線形屈折率は、
波長1.3μm付近の広い範囲にわたりIX 10−’
esu  で、かつこの波長における導波路12の実効
断面積は15μm2 程度、長さは20闘である。そこ
で、この条件において(21式を適用すると、入射光5
及び6の光パワーが約10mWのとき、前記の位相変調
量はπとなる。導波路12においてπだけの位相変調を
受けると、導波路11と12との実効光路長は同じにな
り、導波路12と13との実効光路長も同じになる。す
ると、合波部16及び17では入力光の位相が同相lこ
なるから、波長1627μmの出力光7及び波長1.3
3μmの光力光8が得られる。
以上に述べた如く、入力光5又は入力光6だけがあると
きには出力光は得られない。もちろん入力光5及び6の
双方がともに存在しない場合にも出力光は得られない。
入力光5と6とを同時に入射したときだけに出力光が得
られるので、本光論理素子は純光学的AND光素子とし
て動作する。
また本実施例では、出力光として、入力光と同じ波長の
1.33μm及び1.27μmの双方をとり出すことが
可能である。
以上、本発明の光論理素子に関し実施例を挙げて説明し
たが、本発明は本実施例に限定されない。
例えば、本実施例では、半導体超格子材料を非線形光学
材料として用いたが、これはバルクの半導体材料、有機
非線形材料、ガラス等のd電体材料、また半導体微粒子
をドープした誘電体材料等でもよい。また、本実施例で
はY分岐で光分岐及び合波を実現しているが、これには
反応性イオンエツチング法等を用いて、急峻な縦穴を基
板上の形成することによるハーフミラ−構造や、また等
波路の非対象分岐を用いてもよい。この場合、2波長の
出力のそれぞれに対して、その否定信号も得られるから
、NAND機能が実現できる。さらに、本実施例では、
マツハツエンダのアーム長を物理的な長さで調節したが
、これは電界をかける等の手段lこより調節してもよい
(発明の効果) 以上のように、本発明の光論理素子では、制御光と被制
御光とで波長が異なるから、信号の分離が容易で高性能
な光論理素子でありながら、出力として双方の波長が得
られる。そこで、本発明の光論理素子は容易に縦続に接
続できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の光論理素子の一実施例を示す斜視図
である。 1・・・・・・GaAs基板、2・・・・・・GaAA
Asバッファ層、3− ・= GaAJAsクラッド層
、4−=GaA7As/GaAs超格子層、5.6・・
・・・・光入力、7.8・・・・・・光出力、9.10
・・・・・・方向性結合部、14.15・・・・・分岐
部、16.17・・・・・・合波部。 代理人 弁理士   本 庄 伸 介 1− Ga As基扱 3  ・GaAlAsクラ−、ト4 5.6  光入力 9.10  方菌4准H合邦 16.17 合成部 2− Ga AL As  バ・・777層4− Ga
 AI As /Ga As B lh % 看7.8
・光との 14.1s#山足部 第1 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  2つのマッハツェンダ干渉系を備えてなり、これら両
    干渉系は光路の一部を共用しており、その共用光路が光
    学非線形性を有し、一方の前記干渉系の分岐部で分岐さ
    れた光を前記共用光路へ合波する手段と、該共用光路の
    光の一部を分波する手段とが波長依存性を有し、該分波
    手段で分波された先は前記一方の干渉系の合波部へ導く
    ことを特徴とする光論理素子。
JP24721188A 1988-09-30 1988-09-30 光論理素子 Expired - Lifetime JPH07101270B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24721188A JPH07101270B2 (ja) 1988-09-30 1988-09-30 光論理素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24721188A JPH07101270B2 (ja) 1988-09-30 1988-09-30 光論理素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0293626A true JPH0293626A (ja) 1990-04-04
JPH07101270B2 JPH07101270B2 (ja) 1995-11-01

Family

ID=17160100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24721188A Expired - Lifetime JPH07101270B2 (ja) 1988-09-30 1988-09-30 光論理素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07101270B2 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100440765B1 (ko) * 2002-10-23 2004-07-21 전자부품연구원 다중모드간섭을 이용한 도파로형 전광 논리 소자
JP2006128188A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Nikon Corp 基板搬送装置、基板搬送方法および露光装置
US7239768B2 (en) * 2004-06-02 2007-07-03 Alphion Corporation Photonic integrated circuit
JP2008026831A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光論理回路
JP2008250168A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光論理回路
JP2009116267A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Toppan Printing Co Ltd ペリクル付きフォトマスクのリペア方法及び装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100440765B1 (ko) * 2002-10-23 2004-07-21 전자부품연구원 다중모드간섭을 이용한 도파로형 전광 논리 소자
US7239768B2 (en) * 2004-06-02 2007-07-03 Alphion Corporation Photonic integrated circuit
JP2006128188A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Nikon Corp 基板搬送装置、基板搬送方法および露光装置
JP2008026831A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光論理回路
JP2008250168A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光論理回路
JP2009116267A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Toppan Printing Co Ltd ペリクル付きフォトマスクのリペア方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07101270B2 (ja) 1995-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10686526B2 (en) Method and system for silicon photonics wavelength division multiplexing transceivers
CA1290436C (en) Optical waveguide junction
US4340272A (en) Light intensity modulator in an integrated optical circuit with feedback means
US20190324199A1 (en) Method And System For Stabilized Directional Couplers
JP2707898B2 (ja) 光スイッチ
CA2112387C (en) Adiabatic polarization splitter
JPH1073792A (ja) 光導波路およびマッハ・ツェンダー変調器
JP2007052328A (ja) 複合光導波路
WO2021061592A1 (en) Polarization systems and methods
JPH08304664A (ja) 波長分波素子
Xu et al. Methods and applications of on-chip beam splitting: A review
JP3020129B2 (ja) 光信号の偏光を処理するための集積光デバイス
JPH0293626A (ja) 光論理素子
CA2053710A1 (en) Mach-zehnder interferometer
CN107561646A (zh) 光波导偏振分离器及其制造方法
JPH07191290A (ja) 半導体マッハツェンダ変調器およびその製造方法
WO2001023955A2 (en) A nanophotonic mach-zehnder interferometer switch and filter
EP0825479B1 (en) Optical non-linear branching element with MZ interferometer
JPH04346301A (ja) 光合分岐器
JPH11174268A (ja) 光機能素子
US7336855B1 (en) Integration of a waveguide self-electrooptic effect device and a vertically coupled interconnect waveguide
JP2901321B2 (ja) 光デマルチプレクサ
JP2786669B2 (ja) 半導体光スイッチ
Hu et al. An integrated two-stage cascaded Mach-Zehnder device in GaAs
JPH0576614B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081101

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term