JPH0721593B2 - 光マトリックス・スイッチ - Google Patents
光マトリックス・スイッチInfo
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- JPH0721593B2 JPH0721593B2 JP2956784A JP2956784A JPH0721593B2 JP H0721593 B2 JPH0721593 B2 JP H0721593B2 JP 2956784 A JP2956784 A JP 2956784A JP 2956784 A JP2956784 A JP 2956784A JP H0721593 B2 JPH0721593 B2 JP H0721593B2
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- waveguide
- wavelength
- junction
- matrix switch
- optical matrix
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- G02—OPTICS
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
- G02B6/29332—Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
-
- 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
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は光波長多重信号の交換用光通話路スイッチとし
て用いられる光マトリックス・スイッチに関するもので
ある。
て用いられる光マトリックス・スイッチに関するもので
ある。
（背景技術） 従来、光波長多重信号の交換用光通話路スイッチは存在
しないためこの機能を満足するスイッチを既存の部品を
組み合わせて構成することは、大型になる事や、挿入損
失が大きくなる事等のために現実的には不可能である。
しないためこの機能を満足するスイッチを既存の部品を
組み合わせて構成することは、大型になる事や、挿入損
失が大きくなる事等のために現実的には不可能である。
（発明の課題） 本発明は新たに波長選択性機能とスイッチ機能とを合わ
せて持つ素子を用いる事によって光マトリクス・スイッ
チを可能としたもので以下図面について詳細に説明す
る。
せて持つ素子を用いる事によって光マトリクス・スイッ
チを可能としたもので以下図面について詳細に説明す
る。
（発明の構成および作用） 図１は本発明の実施例で用いる波長選択性結合器を示
す。１は入力導波路、11,12は各々入力導波路の入・出
射ポート、２はダブルヘテロ接合のpn接合導波路で導波
路１に近接して配置してある。22は結合回路の出力ポー
トを表わす。導波路１および２の光学定数（例えば導波
路幅，厚さ，屈折率等）が異なる場合には図２に示すよ
うにある特定波長λ０でのみ伝搬定数が一致するように
構成することができる。ダブルヘテロ接合のpn接合導波
路はGaAlAs/GaAs系やInGaAsP/InP系の埋込形半導体レー
ザ素子として既に実現されている。したがって今入力ポ
ート11に波長多重信号λ１…λ０…λｎが入射された
時、pn接合導波路２に順方向電流を注入すると２の部分
の導波路は利得媒質となり、結合回路の出射ポート22に
はβ１とβ２が一致する波長λ０の信号のみが増幅され
て出射する。入力導波路の出射ポート12からはλ０以外
の波長の信号光が出射される。一方２への注入電流がオ
フの場合にはpn接合導波路２は吸収媒質となるため22か
らは信号光は出射されずスイッチはオフの状態となる。
また電流注入がない場合にはキャリア濃度の変化による
屈折率変化が生じ、波長λ０で伝搬定数が一致しなくな
るため波長λ０の信号光も出射端12へ出力される。この
原因を説明する。pn接合導波路では注入電流を増加させ
ると導波路内のキャリア濃度が増加するため屈折率が低
下することが既に知られている。すなわち、注入電流を
増加させると屈折率が低下するため伝搬定数が低下し、
例えば第２図におけるβ２の曲線が下方に移動し、β１
とβ２が一致する波長が図中の波長λ０より長波長側に
ずれる。逆に注入電流を減少させると屈折率が増加する
ため伝搬定数が増加し、たとえば第２図におけるβ２の
曲線が上方に移動し、β１とβ２が一致する波長が図中
の波長λ０より短波長側にずれる。すなわち、注入電流
を制御することにより、導波路の伝搬定数を制御し結合
回路の出射側22に出射される信号光の波長を選択するこ
とができる。
す。１は入力導波路、11,12は各々入力導波路の入・出
射ポート、２はダブルヘテロ接合のpn接合導波路で導波
路１に近接して配置してある。22は結合回路の出力ポー
トを表わす。導波路１および２の光学定数（例えば導波
路幅，厚さ，屈折率等）が異なる場合には図２に示すよ
うにある特定波長λ０でのみ伝搬定数が一致するように
構成することができる。ダブルヘテロ接合のpn接合導波
路はGaAlAs/GaAs系やInGaAsP/InP系の埋込形半導体レー
ザ素子として既に実現されている。したがって今入力ポ
ート11に波長多重信号λ１…λ０…λｎが入射された
時、pn接合導波路２に順方向電流を注入すると２の部分
の導波路は利得媒質となり、結合回路の出射ポート22に
はβ１とβ２が一致する波長λ０の信号のみが増幅され
て出射する。入力導波路の出射ポート12からはλ０以外
の波長の信号光が出射される。一方２への注入電流がオ
フの場合にはpn接合導波路２は吸収媒質となるため22か
らは信号光は出射されずスイッチはオフの状態となる。
また電流注入がない場合にはキャリア濃度の変化による
屈折率変化が生じ、波長λ０で伝搬定数が一致しなくな
るため波長λ０の信号光も出射端12へ出力される。この
原因を説明する。pn接合導波路では注入電流を増加させ
ると導波路内のキャリア濃度が増加するため屈折率が低
下することが既に知られている。すなわち、注入電流を
増加させると屈折率が低下するため伝搬定数が低下し、
例えば第２図におけるβ２の曲線が下方に移動し、β１
とβ２が一致する波長が図中の波長λ０より長波長側に
ずれる。逆に注入電流を減少させると屈折率が増加する
ため伝搬定数が増加し、たとえば第２図におけるβ２の
曲線が上方に移動し、β１とβ２が一致する波長が図中
の波長λ０より短波長側にずれる。すなわち、注入電流
を制御することにより、導波路の伝搬定数を制御し結合
回路の出射側22に出射される信号光の波長を選択するこ
とができる。
このように波長選択性結合器をマトリックス状に構成し
た入力導波路と出力導波路の各クロスポイントに配置す
ることにより、第３図のような光マトリックス・スイッ
チを構成することができる。
た入力導波路と出力導波路の各クロスポイントに配置す
ることにより、第３図のような光マトリックス・スイッ
チを構成することができる。
第３図における1iは第ｉ番目の入力導波路、3lは第ｌ番
目の出力導波路、４は合波回路を表わしている。
目の出力導波路、４は合波回路を表わしている。
今入力導波路1iに▲λi 1▼▲λi 2▼…▲λi i▼…▲λi n
▼の波長多重信号が入射したとき、（i,l）のクロスポ
イントにおける波長選択性結合器２がλｋの波長に設定
されている場合には注入電流がオンの状態で3lの出力導
波路に▲λi k▼の波長の光信号が増幅されて出射され
る。このように波長選択性結合器の波長設定によって出
力導波路には異なった波長の信号光を多重化し直すこと
ができる。またこのようなユニットスイッチを多段に接
続することによってさらに複雑な交換機能も可能とな
る。
▼の波長多重信号が入射したとき、（i,l）のクロスポ
イントにおける波長選択性結合器２がλｋの波長に設定
されている場合には注入電流がオンの状態で3lの出力導
波路に▲λi k▼の波長の光信号が増幅されて出射され
る。このように波長選択性結合器の波長設定によって出
力導波路には異なった波長の信号光を多重化し直すこと
ができる。またこのようなユニットスイッチを多段に接
続することによってさらに複雑な交換機能も可能とな
る。
次に本発明の別の実施例について詳細に説明する。第４
図は本実施例で用いる波長選択性結合器を示す。２′は
ダブルヘテロ接合のpn接合導波路で構成されたグレーテ
ィング形結合導波路を示す。グレーティングの周期Λは
波長λ０でΛ＝２π／（β１＋β２）となるように構成
する。ただしβ1,β２は各々入力導波路および結合導波
路の伝搬定数を表わす。
図は本実施例で用いる波長選択性結合器を示す。２′は
ダブルヘテロ接合のpn接合導波路で構成されたグレーテ
ィング形結合導波路を示す。グレーティングの周期Λは
波長λ０でΛ＝２π／（β１＋β２）となるように構成
する。ただしβ1,β２は各々入力導波路および結合導波
路の伝搬定数を表わす。
今、入力導波路１にλ１…λ０…λｎ波長多重信号が入
射された時には、周期Λ＝２π／（β１＋β２）のグレ
ーティンと結合する波長の信号光のみが選択され、21ポ
ートに出射される。２′の部分が受動素子で構成される
場合の波長分波特性については特願昭55−148200に詳述
している。本発明の実施例では２′部分がpn接合導波路
で構成されるため、順方向に電流を注入すると２′の部
分の導波路グレーティングは利得媒質となり、結合回路
の入射ポート21にはλ０の信号のみが逆方向結合によっ
て出射される。一方２′への注入電流がオフの場合には
pn接合導波路２′は吸収媒質となるため21ポートへは信
号光は出射されずスイッチはオフの状態となる。また注
入電流がない場合にはキャリアの変化による屈折率変化
が生じ、λ０の波長でグレーティング周期と位相条件が
合わないためλ０波長の信号光も11の出射端へ出力され
る。第３図の実施例で説明したように、pn接合導波路で
は注入電流を増加すると導波路内のキャリア濃度が増加
するため屈折率が低下することが既に知られている。ま
たグレーティングを設けた導波路においては、注入電流
を増加し導波路の屈折率を低下させるとグレーティング
に結合する波長が長波長側にずれる。逆に注入電流を減
少させて導波路の屈折率を高くするとグレーティングに
結合する波長が短波長側にずれる。これが注入電流の増
減により波長選択が可能な理由である。図５はこのよう
な波長選択性光スイッチ素子を用いて構成した本発明特
許請求範囲第（４）項の実施例を示す。
射された時には、周期Λ＝２π／（β１＋β２）のグレ
ーティンと結合する波長の信号光のみが選択され、21ポ
ートに出射される。２′の部分が受動素子で構成される
場合の波長分波特性については特願昭55−148200に詳述
している。本発明の実施例では２′部分がpn接合導波路
で構成されるため、順方向に電流を注入すると２′の部
分の導波路グレーティングは利得媒質となり、結合回路
の入射ポート21にはλ０の信号のみが逆方向結合によっ
て出射される。一方２′への注入電流がオフの場合には
pn接合導波路２′は吸収媒質となるため21ポートへは信
号光は出射されずスイッチはオフの状態となる。また注
入電流がない場合にはキャリアの変化による屈折率変化
が生じ、λ０の波長でグレーティング周期と位相条件が
合わないためλ０波長の信号光も11の出射端へ出力され
る。第３図の実施例で説明したように、pn接合導波路で
は注入電流を増加すると導波路内のキャリア濃度が増加
するため屈折率が低下することが既に知られている。ま
たグレーティングを設けた導波路においては、注入電流
を増加し導波路の屈折率を低下させるとグレーティング
に結合する波長が長波長側にずれる。逆に注入電流を減
少させて導波路の屈折率を高くするとグレーティングに
結合する波長が短波長側にずれる。これが注入電流の増
減により波長選択が可能な理由である。図５はこのよう
な波長選択性光スイッチ素子を用いて構成した本発明特
許請求範囲第（４）項の実施例を示す。
（発明の効果） 以上説明したように光スイッチ素子として波長選択性機
能を持ったpn接合導波路を用いて発振閾値以下の注入電
流でオン・オフさせる構成とするため以下のような利点
がある。
能を持ったpn接合導波路を用いて発振閾値以下の注入電
流でオン・オフさせる構成とするため以下のような利点
がある。
（１）利得があるため挿入損失なしで波長多重信号光の
交換機能を達成することができる。
交換機能を達成することができる。
（２）pn接合導波路の端子電圧変化を検出することによ
って信号光のモニタをすることができる。
って信号光のモニタをすることができる。
（３）長寿命である。
（４）半導体プロセス技術による大量生産が可能なため
安価にできる。
安価にできる。
（５）小型集積化が可能である。
第１図は本発明による波長選択性結合器の構造例、第２
図は第１図における導波路の伝搬定数と波長の関係を示
す図、第３図は光マトリックス・スイッチの構成例、第
４図は本発明による波長選択性結合器の別の実施例、第
５図は光マトリックス・スイッチの別の構成例である。 1i……第ｉ番目の入力導波路、11,12,21,22……導波路
のポート、2,2′……ダブルヘテロ接合のpn接合導波
路、3l……第ｌ番目の出力導波路、４……合成回路。
図は第１図における導波路の伝搬定数と波長の関係を示
す図、第３図は光マトリックス・スイッチの構成例、第
４図は本発明による波長選択性結合器の別の実施例、第
５図は光マトリックス・スイッチの別の構成例である。 1i……第ｉ番目の入力導波路、11,12,21,22……導波路
のポート、2,2′……ダブルヘテロ接合のpn接合導波
路、3l……第ｌ番目の出力導波路、４……合成回路。
Claims (4)
- 【請求項１】１以上の入力導波路と複数の出力導波路を
互いにマトリックス状の交差させて構成した光マトリッ
クス・スイッチにおいて、 各クロスポイントに、 pn接合導波路と合波回路から構成される波長選択性結合
器と、 該pn接合導波路に電流注入を行う電流注入手段とが配置
されることを特徴とする光マトリックス・スイッチ。 - 【請求項２】前記入力導波路と前記出力導波路が誘電体
媒質で構成される特許請求の範囲第１項記載の光マトリ
ックス・スイッチ。 - 【請求項３】前記波長選択性結合器の前記pn接合導波路
を、前記入力導波路と平行に近接して配置し、少なくと
も前記pn接合導波路の寸法を調整し、前記入力導波路に
入射されたλ１…λ０…λｎの波長多重信号のうち所望
の波長λ０に対して前記pn接合導波路の伝搬定数β２が
前記入力導波路の伝搬定数β１と等しくなるように、前
記電流注入手段による電流注入によって屈折率を変化さ
せて前記pn整合導波路の伝搬定数を変化させる特許請求
項第１項記載の光マトリックス・スイッチ。 - 【請求項４】前記波長選択性結合器の前記pn接合導波路
を、前記入力導波路と平行に近接して配置し、少なくと
も前記pn接合導波路に周期Λ＝２π／（β１＋β２）の
グレーティンを設け、前記電流注入手段による電流注入
によって屈折率を変化させて前記pn接合導波路の伝搬定
数を変化させる特許請求項第１項記載の光マトリックス
・スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2956784A JPH0721593B2 (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | 光マトリックス・スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2956784A JPH0721593B2 (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | 光マトリックス・スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60175036A JPS60175036A (ja) | 1985-09-09 |
| JPH0721593B2 true JPH0721593B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=12279701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2956784A Expired - Lifetime JPH0721593B2 (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | 光マトリックス・スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721593B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE455969B (sv) * | 1984-11-19 | 1988-08-22 | Ericsson Telefon Ab L M | Optisk riktkopplare |
| US4813769A (en) * | 1985-11-05 | 1989-03-21 | Itt Defense Communications, A Division Of Itt Corporation | Liquid crystal wave division device |
| JPS62262834A (ja) * | 1986-05-10 | 1987-11-14 | Agency Of Ind Science & Technol | 光線路スイツチ |
| JP2656598B2 (ja) * | 1989-01-30 | 1997-09-24 | 株式会社日立製作所 | 半導体光スイッチ及び半導体光スイッチアレイ |
| JPH06186598A (ja) * | 1993-06-01 | 1994-07-08 | Hitachi Ltd | 光交換機 |
| KR20010046674A (ko) * | 1999-11-15 | 2001-06-15 | 김춘호 | 도파로형 광 매트릭스 스위치 |
-
1984
- 1984-02-21 JP JP2956784A patent/JPH0721593B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60175036A (ja) | 1985-09-09 |
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