JPH0527273A - 方向性結合器 - Google Patents
方向性結合器Info
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- JPH0527273A JPH0527273A JP18423691A JP18423691A JPH0527273A JP H0527273 A JPH0527273 A JP H0527273A JP 18423691 A JP18423691 A JP 18423691A JP 18423691 A JP18423691 A JP 18423691A JP H0527273 A JPH0527273 A JP H0527273A
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- waveguides
- waveguide
- layer
- directional coupler
- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 素子構成が簡単で、小型かつ光マトリックス
スイッチの構成が容易な方向性結合器およびを分波器を
提供する 【構成】 方向性結合器の２つの平行な導波路を多重量
子井戸ガイド層中に形成させ、この導波路の屈折率を、
ガイド層に印加する電界を制御して変化させることによ
り、導波路間の結合係数を変化させて、２つの導波路間
の交差状態と非交差状態を実現する。また、分波器はリ
ング状導波路と入出力導波路を上記方向性結合器と同様
に多重量子井戸ガイド層中に形成させ、このガイド層に
電界を印加できるようにしたものである。
スイッチの構成が容易な方向性結合器およびを分波器を
提供する 【構成】 方向性結合器の２つの平行な導波路を多重量
子井戸ガイド層中に形成させ、この導波路の屈折率を、
ガイド層に印加する電界を制御して変化させることによ
り、導波路間の結合係数を変化させて、２つの導波路間
の交差状態と非交差状態を実現する。また、分波器はリ
ング状導波路と入出力導波路を上記方向性結合器と同様
に多重量子井戸ガイド層中に形成させ、このガイド層に
電界を印加できるようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光マトリックススイッ
チの構成要素となる方向性結合器と分波器に関するもの
である。
チの構成要素となる方向性結合器と分波器に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図６は、応用物理学会 光学懇話会編
「光集積回路」ｐ１７１に示された従来の反転△β型方
向性結合器の構成を示す斜視図である。図において、４
０ａ、４０ｂはリッジ型導波路、５、６０ａ、６０ｂ、
６０ｃ、６０ｄはオーミック電極、８はｎ+ＧaＡs 層、
９はｎＧaＡs層である。２つのリッジ型導波路４０ａ、
４０ｂがｎＧaＡs層９の内部に形成されている。
「光集積回路」ｐ１７１に示された従来の反転△β型方
向性結合器の構成を示す斜視図である。図において、４
０ａ、４０ｂはリッジ型導波路、５、６０ａ、６０ｂ、
６０ｃ、６０ｄはオーミック電極、８はｎ+ＧaＡs 層、
９はｎＧaＡs層である。２つのリッジ型導波路４０ａ、
４０ｂがｎＧaＡs層９の内部に形成されている。
【０００３】次に動作原理について説明する。まず説明
を簡単にするために、一対の電極６０ａ、６０ｂの間に
ある導波路についてのみ考える。電極６０ａ、６０ｂに
電圧が印加されていないとき、導波路４０ａ、４０ｂの
伝搬定数β1 とβ2 は等しいとする。導波路４０ａから
入射した光の導波路４０ｂへの移行量は、導波路４０
ａ、４０ｂ間の結合係数Ｋと、伝搬定数β1 とβ2 との
差△βの関数として与えられる。△β＝β1−β2＝０の
とき、素子長ｌが、Ｌ＝π／２Ｋで定義される結合長Ｌ
の奇数倍に一致しているときに限り、導波路４０ａから
入射した光パワーは導波路４０ｂへ１００％移行でき
る。
を簡単にするために、一対の電極６０ａ、６０ｂの間に
ある導波路についてのみ考える。電極６０ａ、６０ｂに
電圧が印加されていないとき、導波路４０ａ、４０ｂの
伝搬定数β1 とβ2 は等しいとする。導波路４０ａから
入射した光の導波路４０ｂへの移行量は、導波路４０
ａ、４０ｂ間の結合係数Ｋと、伝搬定数β1 とβ2 との
差△βの関数として与えられる。△β＝β1−β2＝０の
とき、素子長ｌが、Ｌ＝π／２Ｋで定義される結合長Ｌ
の奇数倍に一致しているときに限り、導波路４０ａから
入射した光パワーは導波路４０ｂへ１００％移行でき
る。
【０００４】一方、伝搬定数β1 とβ2 が一致していな
いときは、導波路４０ａに入射した光パワーはその一部
だけが導波路４０ｂに移行できる。従って、電気光学的
に伝搬定数β1 とβ2 とを変化させることができれば、
実効的に導波路４０ａ、４０ｂ間の結合状態を変化させ
ることになり、導波路４０ａ、４０ｂの両者間で交差状
態（一方の導波路から他方の導波路に光パワーが完全に
移行できる状態）と非交差状態（一方の導波路から他方
の導波路に光パワーが完く移行できない状態）を実現で
きることになる。
いときは、導波路４０ａに入射した光パワーはその一部
だけが導波路４０ｂに移行できる。従って、電気光学的
に伝搬定数β1 とβ2 とを変化させることができれば、
実効的に導波路４０ａ、４０ｂ間の結合状態を変化させ
ることになり、導波路４０ａ、４０ｂの両者間で交差状
態（一方の導波路から他方の導波路に光パワーが完全に
移行できる状態）と非交差状態（一方の導波路から他方
の導波路に光パワーが完く移行できない状態）を実現で
きることになる。
【０００５】図７は、図６に示す反転△β型方向性結合
器の２つの導波路間を光パワーが移行する状態を示す特
性図である。図中横軸は素子長ｌを、縦軸は一方の導波
路における光パワーの最大値を１に規格化した量で示し
ている。この図からわかるように、素子長ｌが結合長Ｌ
の奇数倍に一致している場合だけ電極６０ａ、６０ｂに
印加する電圧が０で交差状態が実現される。一方、非交
差状態は素子長ｌが結合長Ｌの奇数倍に等しく、かつ△
β／Ｋ＝３．４６４１（正確には１２の平方根）となる
ように、電極６０ａと６０ｂとの間に適当な電圧を印加
することによって得られる。すなわち、１対の電極を有
する方向性結合器で交差状態と非交差状態とを同一素子
で実現するためには、素子長ｌが結合長Ｌの奇数倍に正
確に一致している必要がある。
器の２つの導波路間を光パワーが移行する状態を示す特
性図である。図中横軸は素子長ｌを、縦軸は一方の導波
路における光パワーの最大値を１に規格化した量で示し
ている。この図からわかるように、素子長ｌが結合長Ｌ
の奇数倍に一致している場合だけ電極６０ａ、６０ｂに
印加する電圧が０で交差状態が実現される。一方、非交
差状態は素子長ｌが結合長Ｌの奇数倍に等しく、かつ△
β／Ｋ＝３．４６４１（正確には１２の平方根）となる
ように、電極６０ａと６０ｂとの間に適当な電圧を印加
することによって得られる。すなわち、１対の電極を有
する方向性結合器で交差状態と非交差状態とを同一素子
で実現するためには、素子長ｌが結合長Ｌの奇数倍に正
確に一致している必要がある。
【０００６】しかしながら、上述した構成の方向性結合
器を製作する場合には、厳密に伝搬定数β1 とβ2 を等
しく、かつ素子長ｌを結合長Ｌの奇数倍に等しくするこ
とは困難である。伝搬定数β1 とβ2 を等しくなるよう
に補正するには電極６０ａと６０ｂとの間に印加する電
圧を調整することによって実現できる。しかし、素子長
ｌが結合長Ｌの奇数倍に等しくなるように補正すること
は困難である。この問題を解決する方法として、図６の
ように電極を２つあるいはそれ以上の組に分割して交互
に伝搬定数の差△βの極性を変える反転△β法が提案さ
れている。この場合、素子長は２組の電極の両端間の長
さになる。反転△β法では素子長ｌと結合長Ｌの関係を
Ｌ≦ｌ≦３Ｌとし、電極に印加する電圧を２つ適当な値
とすることによって任意の素子長に対して、交差状態と
非交差状態を得ることができる。
器を製作する場合には、厳密に伝搬定数β1 とβ2 を等
しく、かつ素子長ｌを結合長Ｌの奇数倍に等しくするこ
とは困難である。伝搬定数β1 とβ2 を等しくなるよう
に補正するには電極６０ａと６０ｂとの間に印加する電
圧を調整することによって実現できる。しかし、素子長
ｌが結合長Ｌの奇数倍に等しくなるように補正すること
は困難である。この問題を解決する方法として、図６の
ように電極を２つあるいはそれ以上の組に分割して交互
に伝搬定数の差△βの極性を変える反転△β法が提案さ
れている。この場合、素子長は２組の電極の両端間の長
さになる。反転△β法では素子長ｌと結合長Ｌの関係を
Ｌ≦ｌ≦３Ｌとし、電極に印加する電圧を２つ適当な値
とすることによって任意の素子長に対して、交差状態と
非交差状態を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の方向性結合器は
以上のように構成されているので、素子構成特に電極の
構成が複雑であった。また、全素子長が数ｍｍ程度の大
きなものとなる。従って、このような方向性結合器を組
合せて光マトリックススイッチを構成しようとする場
合、スイッチ本体が非常に大きなものとなり、実現し得
るマトリックスは低次元なものに限られるという問題が
あった。この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、素子構成が簡単で、素子長も短く、
光マトリックススイッチの構成が容易な方向性結合器を
提供することを目的としており、さらにこの発明による
方向性結合器とリング共振器を組合わせた分波器を提供
することを目的とする。
以上のように構成されているので、素子構成特に電極の
構成が複雑であった。また、全素子長が数ｍｍ程度の大
きなものとなる。従って、このような方向性結合器を組
合せて光マトリックススイッチを構成しようとする場
合、スイッチ本体が非常に大きなものとなり、実現し得
るマトリックスは低次元なものに限られるという問題が
あった。この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、素子構成が簡単で、素子長も短く、
光マトリックススイッチの構成が容易な方向性結合器を
提供することを目的としており、さらにこの発明による
方向性結合器とリング共振器を組合わせた分波器を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる方向性
結合器は、２つの平行な導波路間のガイド層を多重量子
井戸層により構成して、このガイド層に電界を印加でき
るようにしたものである。さらにこの発明による分波器
は、リング状導波路と入出力導波路間のガイド層を多重
量子井戸層により構成し、このガイド層に電界を印加で
きるようにしたものである。
結合器は、２つの平行な導波路間のガイド層を多重量子
井戸層により構成して、このガイド層に電界を印加でき
るようにしたものである。さらにこの発明による分波器
は、リング状導波路と入出力導波路間のガイド層を多重
量子井戸層により構成し、このガイド層に電界を印加で
きるようにしたものである。
【０００９】
【作用】この発明における方向性結合器は、２つの平行
な導波路間の多重量子井戸ガイド層の屈折率を、このガ
イド層に印加する電界を制御して変化させることによ
り、導波路間の結合係数を変化させて、２つの導波路間
の交差状態と非交差状態を実現する。またこの発明によ
る分波器は、リング状導波路と入出力導波路間の多重量
子井戸ガイド層の屈折率を、このガイド層に印加する電
圧を制御して変化させることにより、リング状導波路と
入出力導波路間の結合係数を変化させて、分波すべき波
長の光に対してリング状導波路と入出力導波路間の交差
状態を実現する。
な導波路間の多重量子井戸ガイド層の屈折率を、このガ
イド層に印加する電界を制御して変化させることによ
り、導波路間の結合係数を変化させて、２つの導波路間
の交差状態と非交差状態を実現する。またこの発明によ
る分波器は、リング状導波路と入出力導波路間の多重量
子井戸ガイド層の屈折率を、このガイド層に印加する電
圧を制御して変化させることにより、リング状導波路と
入出力導波路間の結合係数を変化させて、分波すべき波
長の光に対してリング状導波路と入出力導波路間の交差
状態を実現する。
【００１０】
実施例１．図１はこの発明の一実施例を示す方向性結合
器の構成図であり、１はｎ+ＩnＰクラッド層、２はＩn
Ｐ／Ｉn0.53Ｇa0.47Ａs多重量子井戸ガイド層、３はｎ
ＩnＰクラッド層、４ａ，４ｂは多重量子井戸ガイド層
中に形成される２つのリッジ型導波路、５はオーミック
電極、６はリッジ型導波路４ａ、４ｂの間に設けられた
オーミック電極である。
器の構成図であり、１はｎ+ＩnＰクラッド層、２はＩn
Ｐ／Ｉn0.53Ｇa0.47Ａs多重量子井戸ガイド層、３はｎ
ＩnＰクラッド層、４ａ，４ｂは多重量子井戸ガイド層
中に形成される２つのリッジ型導波路、５はオーミック
電極、６はリッジ型導波路４ａ、４ｂの間に設けられた
オーミック電極である。
【００１１】図２は、図１に示す方向性結合器の特性説
明図であり、（ａ）は導波路の断面形状とこの方向性結
合器を構成する各層の屈折率を、（ｂ）は多重量子井戸
ガイド層２の等価屈折率分布を、（ｃ）は多重量子井戸
ガイド層２における光強度分布をそれぞれ示している。
明図であり、（ａ）は導波路の断面形状とこの方向性結
合器を構成する各層の屈折率を、（ｂ）は多重量子井戸
ガイド層２の等価屈折率分布を、（ｃ）は多重量子井戸
ガイド層２における光強度分布をそれぞれ示している。
【００１２】簡単のためにＴＥモードの場合について考
える。図２（ｂ）に示すようにガイド層２のうち、導波
路４ａ、４ｂの部分の等価屈折率はその他の部分に比べ
てΔｎe だけ大きくなっている。そして、導波路４ａ、
４ｂを伝搬する光強度分布は、図２（ｃ）に示すように
導波路４ａ、４ｂのそれぞれの中心から離れるにしたが
って指数関数的に減衰する。図２（ａ）に示すように２
つの導波路４ａ、４ｂの幅をｗ、その間隔をｇとする
と、２つの導波路４ａ、４ｂの間の結合係数Ｋの間には Ｋ∝ｅｘｐ（−γｇ）／ｗ の関係がある。ここで、γは光の電界強度の減衰係数で
ある。この関係から、導波路の幅ｗとその間隔ｇが一定
であるとすると、減衰係数γの値を変えることによって
結合係数Ｋを変化させることができる。
える。図２（ｂ）に示すようにガイド層２のうち、導波
路４ａ、４ｂの部分の等価屈折率はその他の部分に比べ
てΔｎe だけ大きくなっている。そして、導波路４ａ、
４ｂを伝搬する光強度分布は、図２（ｃ）に示すように
導波路４ａ、４ｂのそれぞれの中心から離れるにしたが
って指数関数的に減衰する。図２（ａ）に示すように２
つの導波路４ａ、４ｂの幅をｗ、その間隔をｇとする
と、２つの導波路４ａ、４ｂの間の結合係数Ｋの間には Ｋ∝ｅｘｐ（−γｇ）／ｗ の関係がある。ここで、γは光の電界強度の減衰係数で
ある。この関係から、導波路の幅ｗとその間隔ｇが一定
であるとすると、減衰係数γの値を変えることによって
結合係数Ｋを変化させることができる。
【００１３】図３は、多重量子井戸層の垂直方向に電界
を印加したときの屈折率の変化を示す特性図であり、Ｉ
nＰ／Ｉn0.53Ｇa0.47Ａs多重量子井戸層の屈折率変化Δ
ｎを、量子井戸の幅７nm、入射光の波長１.５５μｍ と
した場合について示したものである。電界強度Ｆを増加
させるに従って、屈折率の変化Δｎは正の側に増加し、
最大値を経て減少しついで負の側に増加していく。この
実施例では、この正の屈折率変化を利用するものであ
る。すなわち、電極５、６間に適当な電圧を印加するこ
とによって、導波路４ａ、４ｂ間の多重量子井戸層２の
屈折率を増加させる。これにより導波路４ａ、４ｂの等
価屈折率差Δｎe は減少し、導波路４の光閉じ込めは弱
まる。これは、図２（ｃ）において減衰係数γが小さく
なることと等価である。従って、上で述べた関係式によ
り、結合係数が増加するとともに、結合長が減少する。
を印加したときの屈折率の変化を示す特性図であり、Ｉ
nＰ／Ｉn0.53Ｇa0.47Ａs多重量子井戸層の屈折率変化Δ
ｎを、量子井戸の幅７nm、入射光の波長１.５５μｍ と
した場合について示したものである。電界強度Ｆを増加
させるに従って、屈折率の変化Δｎは正の側に増加し、
最大値を経て減少しついで負の側に増加していく。この
実施例では、この正の屈折率変化を利用するものであ
る。すなわち、電極５、６間に適当な電圧を印加するこ
とによって、導波路４ａ、４ｂ間の多重量子井戸層２の
屈折率を増加させる。これにより導波路４ａ、４ｂの等
価屈折率差Δｎe は減少し、導波路４の光閉じ込めは弱
まる。これは、図２（ｃ）において減衰係数γが小さく
なることと等価である。従って、上で述べた関係式によ
り、結合係数が増加するとともに、結合長が減少する。
【００１４】たとえばｗ＝３μｍ、ｇ＝１μｍ、ｄ＝
０.２５μｍ とするとΔｎe≒０.０１だから、結合長Ｌ
は約４００μｍとなる。電極５、６間に電圧を印加する
ことにより、導波路４ａ、４ｂ間の多重量子井戸層２の
屈折率を増加させて、 Δｎe≒０.００５ とするとＬ≒
２００μｍとなる。従って、素子長ｌを４００μｍとす
ると、電圧を印加したとき非交差状態、電圧を印加しな
いとき交差状態が実現できる。実際には素子長ｌを計算
値どおりに製作することは困難であるため、実際にこの
実施例の方向性結合器を動作させる場合、素子長ｌが結
合長Ｌに等しくなるように、電極５、６間に適当な電圧
Ｖ1 を印加することにより交差状態が実現できる。ま
た、ｌ＝２Ｌとなるように、電極５、６間に適当な電圧
Ｖ2 を印加することにより非交差状態が実現できる。
０.２５μｍ とするとΔｎe≒０.０１だから、結合長Ｌ
は約４００μｍとなる。電極５、６間に電圧を印加する
ことにより、導波路４ａ、４ｂ間の多重量子井戸層２の
屈折率を増加させて、 Δｎe≒０.００５ とするとＬ≒
２００μｍとなる。従って、素子長ｌを４００μｍとす
ると、電圧を印加したとき非交差状態、電圧を印加しな
いとき交差状態が実現できる。実際には素子長ｌを計算
値どおりに製作することは困難であるため、実際にこの
実施例の方向性結合器を動作させる場合、素子長ｌが結
合長Ｌに等しくなるように、電極５、６間に適当な電圧
Ｖ1 を印加することにより交差状態が実現できる。ま
た、ｌ＝２Ｌとなるように、電極５、６間に適当な電圧
Ｖ2 を印加することにより非交差状態が実現できる。
【００１５】実施例．２
なお、上記実施例では電極５、６としてオーミック電極
を用いたものを示したが、電極５、６はショットキー電
極としてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
を用いたものを示したが、電極５、６はショットキー電
極としてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
【００１６】実施例．３
また、上記実施例では導波路の間にのみ電極を設けたも
のについて説明したが、２つの導波路の上に電極を設け
てもよい。図４は本発明の第３の実施例の方向性結合器
の構成図であり、導波路４ａ、４ｂの上に電極６ａ、６
ｂが設けられている。
のについて説明したが、２つの導波路の上に電極を設け
てもよい。図４は本発明の第３の実施例の方向性結合器
の構成図であり、導波路４ａ、４ｂの上に電極６ａ、６
ｂが設けられている。
【００１７】この場合、電極６と電極５ａ、５ｂとの間
に電圧を印加することにより結合係数Ｋを制御し、電極
５と電極６ａ、６ｂの間に電圧を印加することにより導
波路４ａ、４ｂの伝搬定数β1 とβ2 の差△βを制御す
ることができる。交差状態は、素子長ｌが結合長Ｌの奇
数倍に一致するように電極５、６間に適当な電圧を印加
することによって得られる。また、非交差状態は△β／
Ｋ＝３．４６４１（正確には１２の平方根）となるよう
に、電極５と電極５ａ、５ｂとの間に適当な電圧を印加
することによって得られる。
に電圧を印加することにより結合係数Ｋを制御し、電極
５と電極６ａ、６ｂの間に電圧を印加することにより導
波路４ａ、４ｂの伝搬定数β1 とβ2 の差△βを制御す
ることができる。交差状態は、素子長ｌが結合長Ｌの奇
数倍に一致するように電極５、６間に適当な電圧を印加
することによって得られる。また、非交差状態は△β／
Ｋ＝３．４６４１（正確には１２の平方根）となるよう
に、電極５と電極５ａ、５ｂとの間に適当な電圧を印加
することによって得られる。
【００１８】実施例．４
さらに、上記第３の実施例においてクラッド層３として
用いたｎＩnＰ の代りにｐＩn Ｐを用いてもよい。この
場合、多重量子井戸ガイド層にはビルトインポテンシャ
ルによる電界が印加されるため、電極５ａ、５ｂ間の電
圧が０の状態で屈折率変化が起っているが、電極５ａ、
５ｂ間に適当な電圧を印加することにより上記実施例と
同様の効果を奏する。
用いたｎＩnＰ の代りにｐＩn Ｐを用いてもよい。この
場合、多重量子井戸ガイド層にはビルトインポテンシャ
ルによる電界が印加されるため、電極５ａ、５ｂ間の電
圧が０の状態で屈折率変化が起っているが、電極５ａ、
５ｂ間に適当な電圧を印加することにより上記実施例と
同様の効果を奏する。
【００１９】実施例．５
次に、本発明の分波器の一実施例を図について説明す
る。図５は本発明による分波器の構成を示す説明図であ
り、４ａ、４ｂは導波路、７はリング状導波路、６ｃ、
６ｄはそれぞれ、リング状導波路７の一辺と導波路４
ａ、４ｂ間に設けた電極である。ただし、リング状導波
路７と導波路４ａ、４ｂを構成する半導体薄膜の積層構
造は上記方向性結合器の場合と同様である。
る。図５は本発明による分波器の構成を示す説明図であ
り、４ａ、４ｂは導波路、７はリング状導波路、６ｃ、
６ｄはそれぞれ、リング状導波路７の一辺と導波路４
ａ、４ｂ間に設けた電極である。ただし、リング状導波
路７と導波路４ａ、４ｂを構成する半導体薄膜の積層構
造は上記方向性結合器の場合と同様である。
【００２０】リング状導波路７と入出力導波路４ａある
いは４ｂとの結合に方向性結合器を用いている。リング
状導波路内を伝搬する光の実効的な波長をλg、リング
状導波路７のループ長をｌ、屈折率をｎとすると、λg
＝ｌ／ｎ なる関係が成立つとき、リング状導波路７は
共振器として機能する。このようにこの分波器は内部に
共振器を有していることから、高い波長選択性を有す
る。
いは４ｂとの結合に方向性結合器を用いている。リング
状導波路内を伝搬する光の実効的な波長をλg、リング
状導波路７のループ長をｌ、屈折率をｎとすると、λg
＝ｌ／ｎ なる関係が成立つとき、リング状導波路７は
共振器として機能する。このようにこの分波器は内部に
共振器を有していることから、高い波長選択性を有す
る。
【００２１】入力導波路４ａに入射した波長多重された
入力光のパワーをＰ0 、波長λg の光パワーをＰ1 とす
ると、リング状導波路７と入出力導波路４の伝搬定数が
等しく、かつ上の関係式を満たす波長λgの光信号のみ
が出力導波路４ｂから引出されて、他の信号光Ｐ2 は導
波路４ａを通って次段に伝搬される。一方、図７におい
て説明したように、方向性結合器の素子長ｌ、つまりリ
ング状導波路７の一辺と入出力導波路４が平行に配置さ
れている部分の長さが、結合長Ｌに等しいときのみ、入
力光のパワーＰ0 のうち全てのＰ1 が分波される。本発
明の分波器は、電極６ａ、６ｂに適当な電圧を印加する
ことによって、上記実施例の方向性結合器と同じ原理に
より、素子長ｌを結合長Ｌに等しくなるように調節する
ことができる。従って、素子長ｌの作製精度によらずに
分波すべき信号光を全て共振器内に移行することができ
る。
入力光のパワーをＰ0 、波長λg の光パワーをＰ1 とす
ると、リング状導波路７と入出力導波路４の伝搬定数が
等しく、かつ上の関係式を満たす波長λgの光信号のみ
が出力導波路４ｂから引出されて、他の信号光Ｐ2 は導
波路４ａを通って次段に伝搬される。一方、図７におい
て説明したように、方向性結合器の素子長ｌ、つまりリ
ング状導波路７の一辺と入出力導波路４が平行に配置さ
れている部分の長さが、結合長Ｌに等しいときのみ、入
力光のパワーＰ0 のうち全てのＰ1 が分波される。本発
明の分波器は、電極６ａ、６ｂに適当な電圧を印加する
ことによって、上記実施例の方向性結合器と同じ原理に
より、素子長ｌを結合長Ｌに等しくなるように調節する
ことができる。従って、素子長ｌの作製精度によらずに
分波すべき信号光を全て共振器内に移行することができ
る。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、この発明の方向性結合器
によれば、二つの導波路間のガイド層を多重量子井戸に
より、また、当ガイド層に電界を印加できるように構成
したので、ガイド層に印加する電界のみを制御すること
により、導波路間の交差状態と非交差状態を実現でき
る。さらに、素子長を結合長程度まで短くでき、また、
印加する電界のスイッチ時間はＣＲ時定数で決るので、
早い応答速度が得られる効果がある。さらに、この発明
の分波器によれば、入出力導波路とリング状導波路間の
ガイド層を多重量子井戸により、また、当ガイド層に電
界を印加できるように構成したので、当ガイド層に印加
する電界を適当な値に調節することにより、素子長の作
製精度によらずに、高い光パワー移行効率と高い波長選
択性が同時に得られる効果がある。
によれば、二つの導波路間のガイド層を多重量子井戸に
より、また、当ガイド層に電界を印加できるように構成
したので、ガイド層に印加する電界のみを制御すること
により、導波路間の交差状態と非交差状態を実現でき
る。さらに、素子長を結合長程度まで短くでき、また、
印加する電界のスイッチ時間はＣＲ時定数で決るので、
早い応答速度が得られる効果がある。さらに、この発明
の分波器によれば、入出力導波路とリング状導波路間の
ガイド層を多重量子井戸により、また、当ガイド層に電
界を印加できるように構成したので、当ガイド層に印加
する電界を適当な値に調節することにより、素子長の作
製精度によらずに、高い光パワー移行効率と高い波長選
択性が同時に得られる効果がある。
【図１】この発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】この発明の一実施例における導波路断面の形状
および各層の屈折率（ａ）、導波路の等価屈折率分布
（ｂ）および光強度分布（ｃ）を示す説明図である。
および各層の屈折率（ａ）、導波路の等価屈折率分布
（ｂ）および光強度分布（ｃ）を示す説明図である。
【図３】この発明の一実施例における印加電界強度と屈
折率変化Δｎの関係を示す特性図である。
折率変化Δｎの関係を示す特性図である。
【図４】この発明の他の実施例を示す構成図である。
【図５】この発明の一実施例を示す分波器の構成図であ
る。
る。
【図６】従来の反転△β型方向性結合器の構成図であ
る。
る。
【図７】従来の方向性結合器における２つの導波路間を
光パワーが移行する状態を示す特性図である。
光パワーが移行する状態を示す特性図である。
１ ｎ+ＩnＰクラッド層
２ 多重量子井戸ガイド層
３ ｎＩnＰ クラッド層
４ａ、４ｂ 導波路
５ 電極
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 電極
７ リング状導波路
フロントページの続き
(72)発明者 阿部 雄次
尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機
株式会社中央研究所内
(72)発明者 大石 敏之
尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機
株式会社中央研究所内
(72)発明者 後藤田 光伸
尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機
株式会社中央研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に同じ導電型をもつ第１の
半導体クラッド層、これと同じ導電型をもち、ド・ブロ
イ波長程度の厚みの第１の半導体層と前記第１の半導体
層よりバンドギャップの狭い第２の半導体層を交互に積
層して構成された多重量子井戸ガイド層、さらに前記第
１の半導体クラッド層と同じ導電型をもつ第２の半導体
クラッド層を積層して構成されたリッジ型光導波路を２
本平行に配置し、前記導波路間のガイド層に電界を印加
できる手段を備えたことを特徴とする方向性結合器。 - 【請求項２】 半導体基板上に同じ導電型をもつ第１の
半導体クラッド層、これと同じ導電型をもち、ド・ブロ
イ波長程度の厚みの第１の半導体層と前記第１の半導体
層よりバンドギャップの狭い第２の半導体層を交互に積
層して構成された多重量子井戸ガイド層、さらに前記第
１の半導体クラッド層と同じ導電型をもつ第２の半導体
クラッド層を積層して構成された複数のリッジ型導波
路、前記リッジ型光導波路とその１辺が平行になるよう
に配置して構成されたリッジ型リング状光導波路、前記
リッジ型導波路とリング状導波路の間のガイド層に電界
を印加できる手段を備えたことを特徴とする方向性結合
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18423691A JPH0527273A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 方向性結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18423691A JPH0527273A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 方向性結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0527273A true JPH0527273A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16149764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18423691A Pending JPH0527273A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 方向性結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0527273A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08195720A (ja) * | 1995-01-13 | 1996-07-30 | Okayama Univ | ピルボックス型光共振器の波長選択フィルタ |
| JP2004170478A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | フォトニック結晶光リングデバイス |
| WO2023162181A1 (ja) * | 2022-02-25 | 2023-08-31 | 日本電信電話株式会社 | 光リング変調器 |
-
1991
- 1991-07-24 JP JP18423691A patent/JPH0527273A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08195720A (ja) * | 1995-01-13 | 1996-07-30 | Okayama Univ | ピルボックス型光共振器の波長選択フィルタ |
| JP2004170478A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | フォトニック結晶光リングデバイス |
| WO2023162181A1 (ja) * | 2022-02-25 | 2023-08-31 | 日本電信電話株式会社 | 光リング変調器 |
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