JPH06118467A - 光デバイス - Google Patents
光デバイスInfo
- Publication number
- JPH06118467A JPH06118467A JP26441592A JP26441592A JPH06118467A JP H06118467 A JPH06118467 A JP H06118467A JP 26441592 A JP26441592 A JP 26441592A JP 26441592 A JP26441592 A JP 26441592A JP H06118467 A JPH06118467 A JP H06118467A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal light
- parametric
- optical
- light
- pump light
- 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.)
- Pending
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 信号光の光スイッチングを行う光デバイスに
おいて、Ｓ／Ｎ及び応答速度を向上させることを目的と
する。 【構成】 ２次の非線形光学係数を有する光学媒体にグ
レーティングを設けてパラメトリック位相整合条件を満
足させ、該光学媒体の入出射ポートにポンプ光と信号光
とを合流、分離させる光回路を配置し、信号光をポンプ
光によって制御するようにしたものである。
おいて、Ｓ／Ｎ及び応答速度を向上させることを目的と
する。 【構成】 ２次の非線形光学係数を有する光学媒体にグ
レーティングを設けてパラメトリック位相整合条件を満
足させ、該光学媒体の入出射ポートにポンプ光と信号光
とを合流、分離させる光回路を配置し、信号光をポンプ
光によって制御するようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は小型にして動作速度の早
い光デバイスに関するものである。
い光デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の光デバイスとしては図１に
示すＬＤ光スイッチが挙げられる。図１において、１は
電極、２はｐ型半導体クラッド、３は活性層、４はｎ型
半導体クラッドを各々示すように、通常の半導体レーザ
と同じ構成である。
示すＬＤ光スイッチが挙げられる。図１において、１は
電極、２はｐ型半導体クラッド、３は活性層、４はｎ型
半導体クラッドを各々示すように、通常の半導体レーザ
と同じ構成である。
【０００３】今、信号光Ｐsが活性層３に入射されたと
きに、電極１より順方向電流を注入することにより、信
号光Ｐsは誘導増幅により増幅されて出射するが、電流
の注入を中断することにより、信号光Ｐsは吸収され出
射されない。即ち、電流のＯＮ−ＯＦＦにより、信号光
の光スイッチング、即ち光ゲートが可能となるのであ
る。
きに、電極１より順方向電流を注入することにより、信
号光Ｐsは誘導増幅により増幅されて出射するが、電流
の注入を中断することにより、信号光Ｐsは吸収され出
射されない。即ち、電流のＯＮ−ＯＦＦにより、信号光
の光スイッチング、即ち光ゲートが可能となるのであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような光スイッチ
は、原理ないし構成は簡単で優れているが、進行波型半
導体増幅機能を利用するため、ＳＮ比が悪く、動作速度
がナノ秒程度と遅い等の欠点があった。
は、原理ないし構成は簡単で優れているが、進行波型半
導体増幅機能を利用するため、ＳＮ比が悪く、動作速度
がナノ秒程度と遅い等の欠点があった。
【０００５】即ち、従来の光スイッチについて、図２に
電流ＯＮの状態に於ける出力光のスペクトルを示すよう
に、進行波型光増幅では信号光出力のみならず、自然放
出光成分による光パワーが生ずるため、自然放出光同志
のビートや信号光と自然放出光とのビートによる雑音が
生じてＳＮ比が劣化するのである。
電流ＯＮの状態に於ける出力光のスペクトルを示すよう
に、進行波型光増幅では信号光出力のみならず、自然放
出光成分による光パワーが生ずるため、自然放出光同志
のビートや信号光と自然放出光とのビートによる雑音が
生じてＳＮ比が劣化するのである。
【０００６】本発明の目的は、ＳＮ比及び応答速度を解
決した光デバイスを提供することにある。
決した光デバイスを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成はパラメトリック効果を用いることと、ポン
プ光で信号光を制御する事を最も主要な特徴とする。
発明の構成はパラメトリック効果を用いることと、ポン
プ光で信号光を制御する事を最も主要な特徴とする。
【０００８】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。図３は、本発明の一実施例に
係る光デバイスを示す。同図に示すように、パラメトリ
ック機能導波路５の入出射ポートとして、それぞれ偏光
ビームスプリッタ６が配置されている。入射ポートであ
る偏光ビームスプリッタ６は、パラメトリック機能導波
路５に対して信号光Ｐsとポンプ光Ｐpとを合流させ、ま
た、出射ポートである偏光ビームスプリッタ６は、信号
光Ｐsとポンプ光Ｐpとを分離する。ここで、パラメトリ
ック機能導波路５は、２次の非線型光学係数を有する光
学媒体にグレーティングを設けてパラメトリック位相整
合条件を満足させたものである。
参照して詳細に説明する。図３は、本発明の一実施例に
係る光デバイスを示す。同図に示すように、パラメトリ
ック機能導波路５の入出射ポートとして、それぞれ偏光
ビームスプリッタ６が配置されている。入射ポートであ
る偏光ビームスプリッタ６は、パラメトリック機能導波
路５に対して信号光Ｐsとポンプ光Ｐpとを合流させ、ま
た、出射ポートである偏光ビームスプリッタ６は、信号
光Ｐsとポンプ光Ｐpとを分離する。ここで、パラメトリ
ック機能導波路５は、２次の非線型光学係数を有する光
学媒体にグレーティングを設けてパラメトリック位相整
合条件を満足させたものである。
【０００９】例えば、図４、図５にパラメトリック機能
導波路５をＧaＡs基板上に構成した場合の縦断面図、横
断面図を示す。同図に示すように、１１はＡl0.3Ｇa0.7
Ａsクラッド、７はＡl0.27Ｇa0.73Ａsのグレーティング
導波路、８はＧaＡsの活性層（半導体コア）、９は１１
と同じ半導体クラッド、１０は（１００）面方位のＧa
Ａs基板、６２は半絶縁性の半導体クラッドを各々示す
ように、このパラメトリック機能導波路５は、半導体レ
ーザの埋め込み型と同様な構造となっている。
導波路５をＧaＡs基板上に構成した場合の縦断面図、横
断面図を示す。同図に示すように、１１はＡl0.3Ｇa0.7
Ａsクラッド、７はＡl0.27Ｇa0.73Ａsのグレーティング
導波路、８はＧaＡsの活性層（半導体コア）、９は１１
と同じ半導体クラッド、１０は（１００）面方位のＧa
Ａs基板、６２は半絶縁性の半導体クラッドを各々示す
ように、このパラメトリック機能導波路５は、半導体レ
ーザの埋め込み型と同様な構造となっている。
【００１０】パラメトリック機能導波路５はいわゆる縮
退パラメトリック増幅構成となっている。即ち、信号光
波長をλs、ポンプ光波長をλpとし、グレーティングの
周期をΛとすると、エネルギの保存則、ωp＝２ωsと位
相整合条件Ｎp＝Ｎs＋λp／Λの各々を満足するように
構成されている。但し、ωは角周波数、Ｎは等価屈折率
を各々表わしている。例えば、信号光波長を1.55μｍ、
ポンプ光波長を0.775μｍとすると、グレーティングの
周期は約3.1μｍとなる。
退パラメトリック増幅構成となっている。即ち、信号光
波長をλs、ポンプ光波長をλpとし、グレーティングの
周期をΛとすると、エネルギの保存則、ωp＝２ωsと位
相整合条件Ｎp＝Ｎs＋λp／Λの各々を満足するように
構成されている。但し、ωは角周波数、Ｎは等価屈折率
を各々表わしている。例えば、信号光波長を1.55μｍ、
ポンプ光波長を0.775μｍとすると、グレーティングの
周期は約3.1μｍとなる。
【００１１】次に、本構成におけるパラメトリック増幅
係数ｇについて説明する。ＧaＡs結晶は閃亜鉛鉱形結晶
に属し、２次の非線形係数が大きく、約1.189×10
-21（MKS単位）である。パラメトリック機能導波路５の
コア断面積が１×１μｍ2、ポンプパワーが50ｍＷとす
ると、増幅係数ｇは約280ｃｍ-1と見積もられる。ま
た、パラメトリック機能導波路の吸収係数αを約30ｃｍ
-1とすると導波路長が300μｍあると約32.5ｄＢの利得
が得られる。したがって、図３においてポンプ光をＯ
Ｎ、ＯＦＦすると信号光のゲインが32.5ｄＢ変化する事
になり、信号光のスイッチングを行なうことが可能であ
る。
係数ｇについて説明する。ＧaＡs結晶は閃亜鉛鉱形結晶
に属し、２次の非線形係数が大きく、約1.189×10
-21（MKS単位）である。パラメトリック機能導波路５の
コア断面積が１×１μｍ2、ポンプパワーが50ｍＷとす
ると、増幅係数ｇは約280ｃｍ-1と見積もられる。ま
た、パラメトリック機能導波路の吸収係数αを約30ｃｍ
-1とすると導波路長が300μｍあると約32.5ｄＢの利得
が得られる。したがって、図３においてポンプ光をＯ
Ｎ、ＯＦＦすると信号光のゲインが32.5ｄＢ変化する事
になり、信号光のスイッチングを行なうことが可能であ
る。
【００１２】図６はパラメトリック増幅時の光スペクト
ル特性を示したものである。この場合には自然放出光パ
ワーが関与しないため、ポンプ光成分をカットする事が
できればＳＮ比を大幅に改善することができる。図３の
構成においては（１００）基板の導波路ではポンプ光に
ＴＭ波、信号光にＴＥ波を用い、入出射ポートで偏光ビ
ームスプリッタを用いることによって損失の少ない合
波、分離が可能である。なお、（１１０）基板の場合に
は、偏光を逆にして構成する。
ル特性を示したものである。この場合には自然放出光パ
ワーが関与しないため、ポンプ光成分をカットする事が
できればＳＮ比を大幅に改善することができる。図３の
構成においては（１００）基板の導波路ではポンプ光に
ＴＭ波、信号光にＴＥ波を用い、入出射ポートで偏光ビ
ームスプリッタを用いることによって損失の少ない合
波、分離が可能である。なお、（１１０）基板の場合に
は、偏光を逆にして構成する。
【００１３】以上はポンプ光による光スイッチとして使
用される光デバイスの構成について説明したが、本発明
の光デバイスは分波器としての使用も可能である。即
ち、ポンプ光の波長を変化させると増幅される波長が変
化することから、複数波長の多重信号光から任意の信号
光を選択増幅して出射させることができる。
用される光デバイスの構成について説明したが、本発明
の光デバイスは分波器としての使用も可能である。即
ち、ポンプ光の波長を変化させると増幅される波長が変
化することから、複数波長の多重信号光から任意の信号
光を選択増幅して出射させることができる。
【００１４】これらのパラメトリック機能は２次の非線
形効果を利用する為、応答速度はポンプ光に対してフェ
ムト秒程度の高速応答が可能である。以上の説明では半
導体材料について述べたがＬiＮbＯ3のような２次の非
線形係数を持った誘電体結晶でも同様に適用することが
できる。また、上記説明ではビーム回路で説明したが、
偏光分離回路を用いた集積形光デバイスとすることも可
能である。
形効果を利用する為、応答速度はポンプ光に対してフェ
ムト秒程度の高速応答が可能である。以上の説明では半
導体材料について述べたがＬiＮbＯ3のような２次の非
線形係数を持った誘電体結晶でも同様に適用することが
できる。また、上記説明ではビーム回路で説明したが、
偏光分離回路を用いた集積形光デバイスとすることも可
能である。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、パラメトリック効
果を用いてポンプ光による信号光の制御を行なうため以
下の利点がある。 （１）信号光波長に対して媒質が透明であるため、挿入
損失が小さい。 （２）自然放出光か無いためＳＮ比が良好である。 （３）広い波長帯域で動作可能である。 （４）応答速度が早い。 （５）コンパクトに構成することができる。 （６）受動回路で構成するため安定性、信頼性が良好で
ある。
果を用いてポンプ光による信号光の制御を行なうため以
下の利点がある。 （１）信号光波長に対して媒質が透明であるため、挿入
損失が小さい。 （２）自然放出光か無いためＳＮ比が良好である。 （３）広い波長帯域で動作可能である。 （４）応答速度が早い。 （５）コンパクトに構成することができる。 （６）受動回路で構成するため安定性、信頼性が良好で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光スイッチデバイスの構造図である。
【図２】図１の出力光のスペクトル特性を説明するグラ
フである。
フである。
【図３】本発明の一実施例に係る光デバイスの構成図で
ある。
ある。
【図４】パラメトリック機能導波路の縦断面図である。
【図５】パラメトリック機能導波路の横断面図である。
【図６】パラメトリック増幅時のスペクトル特性示すグ
ラフである。
ラフである。
１ 電極 ２ ｐ型半導体クラッド ３ 活性層 ４ ｎ型半導体クラッド ５ パラメトリック機能導波路 ６ 偏光ビームスプリッタ ７ グレーティング導波路 ８ 半導体コア ９ 半導体クラッド １０ 半導体基板 １１ 半導体クラッド ６２ 半絶縁性の半導体クラッド
Claims (3)
- 【請求項１】 ２次の非線形光学係数を有する光学媒体
にグレーティングを設けてパラメトリック位相整合条件
を満足させ、該光学媒体の入出射ポートにポンプ光と信
号光とを合流、分離させる光回路を配置し、信号光をポ
ンプ光によって制御する事を特徴とする光デバイス。 - 【請求項２】 信号光とポンプ光を直交する偏光とした
ことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。 - 【請求項３】 前記光回路は偏光ビームスプリッタで構
成することを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26441592A JPH06118467A (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 光デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26441592A JPH06118467A (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 光デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06118467A true JPH06118467A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17402857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26441592A Pending JPH06118467A (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 光デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06118467A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08194238A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 非線形光学装置 |
| JP2004006943A (ja) * | 1995-12-13 | 2004-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器 |
| JP2017187643A (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | キヤノン株式会社 | 光源装置及びそれを用いた情報取得装置 |
-
1992
- 1992-10-02 JP JP26441592A patent/JPH06118467A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08194238A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 非線形光学装置 |
| JP2004006943A (ja) * | 1995-12-13 | 2004-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器 |
| JP2017187643A (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | キヤノン株式会社 | 光源装置及びそれを用いた情報取得装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001107 |