JPH10115844A

JPH10115844A - 光スイッチ

Info

Publication number: JPH10115844A
Application number: JP26819596A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nakamura; 滋中村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 1998-05-06
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JP2850955B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、高速かつ高効率な光−光制御
方式の光スイッチを提供する。【解決手段】非線形光導波路１を出射した信号光は、
光周波数フィルタ２を通過した後、信号光出力ポート１
２へ導かれる。光周波数フィルタ２は、中心周波数ω１
の信号光パルスのみを透過させるバンドパスフィルター
である。制御光の中心周波数ω０が非線形光導波路１の
吸収領域に設定されている場合、制御光パルスが吸収さ
れキャリアが励起されることにより屈折率変化が生じ
る。これにより、制御光パルスと同時に入射される信号
光パルスのみが中心周波数ω２へシフトする。光周波数
フィルタ２により、中心周波数がω２へシフトした信号
光パルスはブロックされ、ゲート型の光スイッチ動作が
実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチに関
し、特に光ファイバ通信や光情報処理等の分野で用いら
れる光スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムや光情報処理システムの
高速化には、伝送路、多重／分離回路、さらには論理回
路に光−電気、電気−光の変換を用いない全光化システ
ムの構築が必要であると考えられる。このような全光化
システムの構築には、高速動作の可能な光制御素子が求
められる。従来、光制御素子においては電気信号により
光制御を行う方法（電気−光制御）が採用されてきた
が、近年、より高速性が期待される方法として、光によ
り光制御を行う方法（光−光制御）が注目されている。
特に、光通信システムにおいて、高速動作可能な光−光
制御によるスイッチ（光−光スイッチ）を光分離回路
（光デマルチプレクサ）に用いることができれば、時間
分割多重方式による大容量化を実現する上で大きなブレ
イクスルーとなる。

【０００３】光−光スイッチを実用化する上で要求され
る性能は、上記のような高速性だけでなく、低スイッチ
ングエネルギー、高頻度の繰り返し動作、コンパクトな
サイズなど多岐にわたる。特に、スイッチングエネルギ
ーに関しては、半導体レーザ、ファイバアンプ、又は半
導体レーザアンプによって到達可能な光パルスエネルギ
ーの範囲内にあることが求められる。

【０００４】要求される性能を実現する上でまず問題と
なるのは、光−光スイッチの駆動原理である非線形光学
効果のフィギュアオブメリットχ⁽³⁾／τα（χ⁽³⁾：
非線形性の大きさ、τ：応答時間、α：信号損失）が一
般的にほぼ一定であるという点である。すなわち、大き
な非線形性と高速性とを同時に満足する非線形光学効果
を得ることは困難であると考えられている。非線形光学
効果を非共鳴励起型と共鳴励起型に大別した場合、ま
ず、非共鳴励起型においては、高速性が期待されるが、
非線形性が小さいという問題がある。現在のところ、非
共鳴励起による非線形光学効果を実用レベルのスイッチ
ングエネルギーで利用することはかなり難しいと考えら
れる。これに対して、共鳴励起型においては、非線形光
学媒質中に実励起される電子の緩和が遅く、高速動作実
現の上で問題となるが、非線形性は大きい。この点は、
実用上大きな魅力であり、遅い緩和の問題を解決し高速
動作を実現する様々な方法が提案されてきた。ここで
は、高効率な共鳴励起非線形光学効果を利用した光−光
スイッチの従来例を挙げる。

【０００５】特開平７−２０５１０号公報には、制御光
の吸収により非線形屈折率変化を示す半導体媒質を非線
形光導波路に用いた光−光スイッチが記載されている。
この光スイッチの構成は図６のように表わされる。ファ
イバから成る３ｄＢカプラ２３，２４によりマッハ・ツ
ェンダー干渉計が構成される。信号光は信号光入力ポー
ト２７より入射され、３ｄＢカプラ２３で分岐され、３
ｄＢカプラ２４で干渉する。干渉する二光波の位相差に
より信号光が信号光出力ポート３０，３１のいずれから
出力されるかが定まる。制御光パルスは制御光入力ポー
ト２８，２９へある時間差Ｔで入射され、それぞれ波長
選択カプラ２５，２６を通過した後、非線形光導波路２
１，２２に入射される。まず、制御光パルスが非線形光
導波路２１に入射され屈折率変化を引き起こし、これを
通過する信号光が非線形位相シフトを受ける。初期状態
で信号光が信号光出力ポート３０より出射されていたと
すれば、非線形光導波路２１での非線形位相シフトによ
り、信号光は信号光出力ポート３１より出射されること
になる。非線形光導波路２１での屈折率変化は、共鳴制
御光によるキャリア励起によって生じたものであるた
め、制御光パルスに追随して超高速で立ち上がるもの
の、緩和時間が長く、このままでは初期状態に戻るまで
に時間がかかる。しかし、時間Ｔの後、制御光パルスが
非線形光導波路２２に入射され屈折率変化を引き起こ
し、これを通過する信号光が非線形位相シフトを受け
る。これにより、非線形光導波路２１に残っている屈折
率変化の効果をキャンセルする。したがって、信号光の
出射されるポートは信号光出力ポート３０に戻る。こう
して、超高速の信号光切替動作が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記に説明した従来技
術における問題点は、光回路が複雑かつ大型になること
である。導波路の分岐、導波路の屈曲部では、信号光損
失を伴い、これらを低減するために分岐角を抑えたり曲
率半径を増大させたりすることは、光回路を大型化させ
ることになる。

【０００７】本発明の目的は、上記の問題を解決し、簡
単な光回路で高速かつ高効率な動作を可能にする光スイ
ッチを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチは、
信号光および制御光を入力する手段と、前記制御光の吸
収または増幅により非線形屈折率変化を引き起こす非線
形光学媒質から成る光導波路と、前記光導波路を出射す
る前記信号光のうち特定の光周波数のみを透過させる光
周波数フィルタとを備える。

【０００９】また、本発明の光スイッチは、信号光およ
び制御光を入力する手段と、前記制御光の吸収または増
幅により非線形屈折率変化を引き起こす非線形光学媒質
から成る光導波路と、前記光導波路を出射する信号光を
分岐する光分岐回路と、前記光分岐回路を出射する前記
信号光のうち特定の光周波数のみを透過させる光周波数
フィルタとを備える。

【００１０】また、本発明の光スイッチは、信号光およ
び制御光を入力する手段と、前記制御光および前記信号
光を分岐する光分岐回路と、前記光分岐回路を出射する
前記制御光および前記信号光が入射され前記制御光の吸
収または増幅により非線形屈折率変化を引き起こす非線
形光学媒質から成る光導波路と、前記光導波路を出射す
る前記信号光のうち特定の光周波数のみを透過させる光
周波数フィルタとを備える。

【００１１】また、本発明の光スイッチは、信号光およ
び制御光を入力する手段と、前記制御光の吸収または増
幅により非線形屈折率変化を引き起こす非線形光学媒質
から成る光導波路と、前記光導波路を出射する前記信号
光を光周波数の相違によって異なる出力ポートへ回折さ
せる手段とを備える。

【００１２】また、本発明の光スイッチは、信号光およ
び二波長の制御光を入力する手段と、前記二波長制御光
の一方の制御光の吸収および他方の制御光の増幅により
非線形屈折率変化を引き起こす非線形光学媒質から成る
光導波路と、前記光導波路を出射する前記信号光を光周
波数の相違によって異なる出力ポートへ回折させる手段
とを備える。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００１４】図１（ａ）は、本発明の第一実施の形態で
あるゲート型の光スイッチの構成を示す図である。中心
周波数ω１の信号光パルスおよび中心周波数ω０の制御
光パルスが、信号光・制御光入力ポート１１より入力さ
れ、非線形光導波路１へ入射される。非線形光導波路１
の光導波部は、制御光の吸収または増幅により非線形屈
折率変化を示す非線形光学媒質から成る。中心周波数ω
１は、非線形光導波路１の透明領域に設定される。非線
形光導波路１を出射した信号光は、光周波数フィルタ２
を通過した後、信号光出力ポート１２へ導かれる。光周
波数フィルタ２は、中心周波数ω１の信号光パルスのみ
を透過させるバンドパスフィルタである。

【００１５】制御光の中心周波数ω０が非線形光導波路
１の吸収領域に設定されている場合、制御光パルスが吸
収されキャリアが励起されることにより、屈折率変化が
生じる。この非線形光導波路１の光導波部は、制御光増
幅とともに屈折率変化が生ずる半導体利得媒質から成っ
ていてもよい。制御光増幅型の場合には、制御光が増幅
されキャリアが減少することにより、屈折率が変化す
る。このようなキャリア密度変化に伴う屈折率変化の場
合、立ち上がりは、制御光パルスに追随する超高速の現
象であり、これに対して、立ち下がりはキャリア再結合
に伴う遅い現象である。屈折率変化が超高速で立ち上が
る際、信号光の位相が時間的に変化し、周波数がシフト
する。屈折率変化の緩和時定数は長いので、緩和する際
に信号光パルスが受ける周波数シフトは、無視し得る。
実際、パルス幅２ｐｓの制御光を用いる場合、立ち上が
りは２ｐｓ程度となるが、立ち下がりは通常ｎｓオーダ
ーである。したがって、屈折率変化の緩和に伴う周波数
シフト量は、立ち上がり時の値より２桁から３桁小さく
なる。

【００１６】図１（ｂ）は、本発明の第一実施の形態の
動作を示す波形図である。前段落で説明したように、非
線形光導波路１で生じた屈折率変化により、制御光パル
スと同時に入射される信号光パルスのみが中心周波数ω
２へシフトする。光周波数フィルタ２により、中心周波
数がω２へシフトした信号光パルスはブロックされ、ゲ
ート型の光スイッチ動作が実現される。したがって、簡
単な構成で高速かつ高効率な光−光スイッチが実現され
る。

【００１７】本発明の光スイッチにおいて利用される非
線形屈折率変化は、非線形光学媒質中のキャリア密度変
化に伴うものであり、スイッチング動作自体は屈折率変
化の立ち上がり時で終了するが、非線形光導波路中には
キャリアが残留しており消滅までに通常ｎｓオーダーを
要する。しかし、これは必ずしもスイッチングの繰り返
し時間をキャリア寿命よりも長くとる必要性を意味する
ものではない。１回のスイッチング動作に要する屈折率
変化は、非線形光学媒質が有する屈折率変化のダイナミ
ックレンジの大きさに比べて小さい。すなわち、非線形
光学媒質中にキャリアが残留している場合でも、新たな
制御光吸収による屈折率変化を引き起こすことが可能で
ある。したがって、キャリア寿命の逆数よりも十分高い
周波数での繰り返し動作が可能である。

【００１８】図２（ａ）は、本発明の第二実施の形態で
ある１×２型の光スイッチの構成を示す図である。中心
周波数ω１の信号光パルスおよび中心周波数ω０の制御
光パルスが、信号光・制御光入力ポート１１より入力さ
れ、非線形光導波路１へ入射される。非線形光導波路１
の光導波部は、制御光の吸収または増幅により非線形屈
折率変化を示す非線形光学媒質から成る。中心周波数ω
１は、非線形光導波路１の光導波部の透明領域に設定さ
れている。中心周波数ω０が非線形光導波路１の光導波
部の吸収領域に設定されている場合、制御光パルスが吸
収されキャリアが励起されることにより、屈折率変化が
生じる。この非線形光導波路１の光導波部は、制御光増
幅とともに屈折率変化が生ずる半導体利得媒質から成っ
ていてもよい。非線形光導波路１を出射した信号光は、
光分岐回路５によりアームＡ、Ｂに分配され、それぞ
れ、光周波数フィルタ２，４を通過し、信号光出力ポー
ト１２，１３へ導かれる。光周波数フィルタ２は、中心
周波数ω１の信号光パルスのみを透過させ、光周波数フ
ィルタ４は、中心周波数ω２の信号光パルスのみを透過
させる。

【００１９】図２（ｂ）は、本発明の第二実施の形態の
動作を示す波形図である。制御光パルスと同時に入射さ
れる信号光パルスは、非線形光導波路１において屈折率
変化が超高速で立ち上がるのに伴い、中心周波数がω２
にシフトする。光分岐回路５で二分された後、アームＡ
においては、中心周波数ω１の信号光パルスのみが光周
波数フィルタ２を通過することにより信号光出力ポート
１２へ導かれる。また、アームＢにおいては、中心周波
数ω２の信号光パルスのみが光周波数フィルタ４を通過
することにより信号光出力ポート１３へ導かれる。これ
により、簡単な構成で高速かつ高効率な光−光スイッチ
が実現される。

【００２０】図３（ａ）は、本発明の第三実施の形態で
ある１×２型の光スイッチの構成を示す図である。中心
周波数ω１の信号光パルスおよび中心周波数ω０の制御
光パルスが、信号光・制御光入力ポート１１より入力さ
れ、光分岐回路５により分岐された後、非線形光導波路
１，３へ入射される。非線形光導波路１，３の光導波部
は、制御光の吸収または増幅により非線形屈折率変化を
示す非線形光学媒質から成る。中心周波数ω１は、非線
形光導波路１，３の光導波部の透明領域に設定されてい
る。中心周波数ω０が非線形光導波路１，３の光導波部
の吸収領域に設定されている場合、制御光パルスが吸収
されキャリアが励起されることにより、屈折率変化が生
じる。この非線形光導波路１，３の光導波部は、制御光
増幅とともに屈折率変化が生ずる半導体利得媒質から成
っていてもよい。非線形光導波路１，３を出射した信号
光は、それぞれ、光周波数フィルタ２，４を通過し、信
号光出力ポート１２，１３へ導かれる。光周波数フィル
タ２は、中心周波数ω１の信号光パルスのみを透過さ
せ、光周波数フィルタ４は、中心周波数ω２の信号光パ
ルスのみを透過させる。

【００２１】図３（ｂ）は、本発明の第三実施の形態の
動作を示す波形図である。制御光パルスと同時に入射さ
れる信号光パルスは、非線形光導波路１，３において屈
折率変化が超高速で立ち上がるのに伴い、中心周波数が
ω２にシフトする。アームＡにおいては、中心周波数ω
１の信号光パルスのみが光周波数フィルタ２を通過する
ことにより信号光出力ポート１２へ導かれる。また、ア
ームＢにおいては、中心周波数ω２の信号光パルスのみ
が光周波数フィルタ４を通過することにより信号光出力
ポート１３へ導かれる。これにより、簡単な構成で高速
かつ高効率な光−光スイッチが実現される。

【００２２】図４（ａ）は、本発明の第四実施の形態で
ある１×２型の光スイッチの構成を示す図である。中心
周波数ω１の信号光パルスおよび中心周波数ω０の制御
光パルスが、信号光・制御光入力ポート１１より入力さ
れ、非線形光導波路１へ入射される。非線形光導波路１
の光導波部は、制御光の吸収または増幅により非線形屈
折率変化を示す非線形光学媒質から成る。中心周波数ω
１は、非線形光導波路１の光導波部の透明領域に設定さ
れている。中心周波数ω０が非線形光導波路１の光導波
部の吸収領域に設定されている場合、制御光パルスが吸
収されキャリアが励起されることにより、屈折率変化が
生じる。この非線形光導波路１の光導波部は、制御光増
幅とともに屈折率変化が生ずる半導体利得媒質から成っ
ていてもよい。非線形光導波路１を出射した信号光は、
アレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ）６中で回折さ
れ、異なる光周波数は異なる出力ポートから出射され
る。

【００２３】図４（ｂ）は、本発明の第四実施の形態の
動作を示す波形図である。制御光パルスと同時に入射さ
れる信号光パルスは、非線形光導波路１において屈折率
変化が超高速で立ち上がるのに伴い、中心周波数がω２
にシフトする。ＡＷＧ６において、中心周波数ω１の信
号光パルスは信号光出力ポート１２より、中心周波数ω
２の信号光パルスは信号光出力ポート１３より出射され
る。これにより、簡単な構成で高速かつ高効率な光−光
スイッチが実現される。

【００２４】図５（ａ）は、本発明の第五実施の形態で
ある１×３型の光スイッチの構成を示す図である。中心
周波数ω１の信号光パルスおよび中心周波数ω＋、ω−
の制御光パルスが、信号光・制御光入力ポート１１より
入力され、非線形光導波路１へ入射される。非線形光導
波路１の光導波部は、電流が注入された半導体非線形光
学媒質であり、制御光の吸収または増幅により非線形屈
折率変化を示す。ω＋、ω−は、それぞれ、非線形光導
波路１の吸収領域、利得領域に設定されている。周波数
ω＋の制御光パルスが非線形光導波路１に入射される場
合、キャリアが励起されることにより非線形屈折率変化
が生じる。他方、周波数ω−の制御光パルスが非線形光
導波路１に入射される場合、キャリアが減少することに
より非線形屈折率変化が生じる。また、中心周波数ω１
は非線形光導波路１の透明領域に設定されている。非線
形光導波路１を出射した信号光は、アレイ導波路グレー
ティング（ＡＷＧ）６中で回折され、異なる光周波数は
異なる出力ポートから出射される。

【００２５】図５（ｂ）は、本発明の第五実施の形態の
動作を示す波形図である。信号光パルスの中心周波数
は、周波数ω＋の制御光パルスが入射される場合には、
ω２（＞ω１）へシフトし、周波数ω−の制御光パルス
が入射される場合には、ω３（＜ω１）へシフトする。
ω１の信号光パルスは信号光出力ポート１３より、ω２
の信号光パルスは信号光出力ポート１２より、ω３の信
号光パルスは信号光出力ポート１４より出射される。こ
れにより、簡単な構成で高速かつ高効率な光−光スイッ
チが実現される。

【００２６】

【実施例】以下に、本発明の実施例の第一〜第五実施の
形態の各実施例を説明する。

【００２７】まず、本発明の第一実施の形態の実施例を
説明する。非線形光導波路１は、ＩｎＧａＡｓＰをコア
としＩｎＰをクラッドとする埋め込み型の半導体光導波
路である。この半導体光導波路は、ＩｎＰ基板上にＩｎ
ＧａＡｓＰを有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）
法により成長し、これをリソグラフィーおよびウェット
エッチングによりストライプ状に加工し、再びＭＯＶＰ
Ｅ法によりＩｎＧａＡｓＰを埋め込むためのＩｎＰを成
長することにより作成される。さらに、この光導波路の
両端面には、無反射コーティングが施される。ＩｎＧａ
ＡｓＰで成る光導波部は、吸収端波長１．５００μｍで
あり、厚さ０．３μｍ、幅１μｍ、長さ３００μｍであ
る。光周波数フィルタ２は、透過波長１．５５０μｍ、
バンド幅３．０ｎｍに設定されている。

【００２８】制御光はパルス幅１．５ｐｓ、波長１．５
００μｍであり、この波長はＩｎＧａＡｓＰコアの吸収
領域に設定されている。制御光パルスは、強度Ｉの時間
ｔへの依存性がＩ（ｔ）＝ｓｅｃｈ²（１．７６ｔ／ｔｐ）ｔｐ：パルスの半値全幅で表わされるものを用いたが、矩形に近いパルスの方が
望ましい。また、信号光はパルス幅１ｐｓ、スペクトル
幅２．６ｎｍ、波長１．５５００μｍであり、この波長
はＩｎＧａＡｓＰコアの透明領域に設定されている。制
御光パルスと同時に入射された信号光パルスは、中心周
波数が０．５９ＴＨｚ高周波側に、すなわち波長が４．
７ｎｍ短波側にシフトする。このとき、非線形光導波路
１において生じた信号光の非線形位相シフト量は２πで
ある。中心周波数が１．５４５３μｍへシフトした信号
光パルスは、光周波数フィルタ２でブロックされ、これ
によりゲート型の光スイッチ動作が得られる。

【００２９】次に、本発明の第二実施の形態の実施例を
説明する。非線形光導波路１は、第一実施の形態の実施
例と同様で、ＩｎＧａＡｓＰコアとしＩｎＰをクラッド
とする埋め込み型の半導体光導波路である。光周波数フ
ィルタ２は、透過波長１．５５０μｍ、バンド幅３．０
ｎｍに設定されている。また、光周波数フィルタ４は、
透過波長１．５４５μｍ、バンド幅３．０ｎｍに設定さ
れている。制御光はパルス幅１．５ｐｓ、波長１．５０
０μｍであり、この波長は非線形光導波路１のコアを成
すＩｎＧａＡｓＰの吸収領域に設定されている。また、
信号光はパルス幅１ｐｓ、スペクトル幅２．６ｎｍ、波
長１．５５００μｍであり、この波長は非線形光導波路
１に対して透明領域に設定されている。制御光パルスと
同時に入射された信号光パルスは、中心周波数が０．５
９ＴＨｚ高周波側に、すなわち波長が４．７ｎｍ短波側
にシフトする。このとき、非線形光導波路１において生
じた信号光の非線形位相シフト量は２πである。光分岐
回路５で二分された後、アームＡにおいては、中心周波
数が１．５４５３μｍへシフトした信号光パルスは、光
周波数フィルタ２でブロックされ、アームＢにおいて
は、中心周波数１．５５００μｍの信号光パルスが光周
波数フィルタ４でブロックされる。これにより１×２型
の光スイッチ動作が得られる。

【００３０】続いて、本発明の第三実施の形態の実施例
を説明する。非線形光導波路１は、第一実施の形態の実
施例と同様で、ＩｎＧａＡｓＰをコアとしＩｎＰをクラ
ッドとする埋め込み型の半導体光導波路である。光周波
数フィルタ２は、透過波長１．５５０μｍ、バンド幅
３．０ｎｍに設定されている。光周波数フィルタ４は、
透過波長１．５４５μｍ、バンド幅３．０ｎｍに設定さ
れている。制御光はパルス幅１．５ｐｓ、波長１．５０
０μｍであり、この波長は非線形光導波路１のコアを成
すＩｎＧａＡｓＰの吸収領域に設定されている。また、
信号光はパルス幅１ｐｓ、スペクトル幅２．６ｎｍ、波
長１．５５００μｍであり、この波長は非線形光導波路
１に対して透明領域に設定されている。制御光パルスと
同時に入射された信号光パルスは、中心周波数が０．５
９ＴＨｚ高周波側に、すなわち波長が４．７ｎｍ短波側
にシフトする。このとき、非線形光導波路１において生
じた信号光の非線形位相シフト量は２πである。アーム
Ａにおいては、中心周波数が１．５４５３μｍへシフト
した信号光パルスは、光周波数フィルタ２でブロックさ
れ、アームＢにおいては、中心周波数１．５５００μｍ
の信号光パルスが光周波数フィルタ４でブロックされ
る。これにより１×２型の光スイッチ動作が得られる。

【００３１】更に、本発明の第四実施の形態の実施例を
説明する。非線形光導波路１は、第一実施の形態の実施
例と同様で、ＩｎＧａＡｓＰをコアとしＩｎＰをクラッ
ドとする埋め込み型の半導体光導波路である。制御光は
パルス幅１．５ｐｓ、波長１．５００μｍであり、この
波長は非線形光導波路１のコアを成すＩｎＧａＡｓＰの
吸収領域に設定されている。また、信号光はパルス幅１
ｐｓ、スペクトル幅２．６ｎｍ、波長１．５５００μｍ
であり、この波長は非線形光導波路１に対して透明領域
に設定されている。制御光パルスと同時に入射された信
号光パルスは、中心周波数が０．５９ＴＨｚ高周波側
に、すなわち波長が４．７ｎｍ短波側にシフトする。こ
のとき、非線形光導波路１において生じた信号光の非線
形位相シフト量は２πである。ＡＷＧ６において、１．
５５００μｍの信号光パルスは信号光出力ポート１２よ
り、１．５４５３μｍの信号光パルスは信号光出力ポー
ト１３より出射される。これにより１×２型の光スイッ
チ動作が得られる。

【００３２】更に、本発明の第五実施の形態の実施例を
説明する。非線形光導波路１は、第一実施の形態の実施
例と同様で、ＩｎＧａＡｓＰをコアとしＩｎＰをクラッ
ドとする埋め込み型の半導体光導波路である。半導体光
導波路には電流が注入されており、１．４６０〜１．５
２０μｍの光に対して利得を示す。制御光は、パルス幅
１．５ｐｓ、波長１．４５０μｍ、およびパルス幅１．
５ｐｓ、波長１．４９０μｍの二波長を用いる。また、
信号光はパルス幅１ｐｓ、スペクトル幅２．６ｎｍ、波
長１．５５００μｍであり、この波長は非線形光導波路
１に対して透明領域に設定されている。１．４５０μｍ
の制御光パルスと同時に入射された信号光パルスは、中
心周波数が０．５９ＴＨｚ高周波側に、すなわち波長が
４．７ｎｍ短波側にシフトし、１．４９０μｍの制御光
パルスと同時に入射された信号光パルスは、中心周波数
が０．５９ＴＨｚ低周波側に、すなわち波長が４．７ｎ
ｍ長波側にシフトする。ＡＷＧ６において、１．５５４
７μｍの信号光パルスは信号光出力ポート１２より、
１．５５００μｍの信号光パルスは信号光出力ポート１
３より、１．５４５３μｍの信号光パルスは信号光出力
ポート１４より出射される。これにより１×３型の光ス
イッチ動作が得られる。

【００３３】上記では、ＩｎＧａＡｓＰをコアとしＩｎ
Ｐをクラッドとする非線形光導波路を用いた光スイッチ
を例にとって説明したが、本発明によれば、ＩｎＰ基板
上に形成しうるＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸構造をコアとする場合、又はＧａＡｓ基板上に形成
しうる材料を用いた場合など他の材料から成る非線形光
導波路を用いた場合においても同様の光スイッチが得ら
れる。また、非線形光導波路単体と光フィルター単体又
はＡＷＧ単体とを組み合わせて構成した場合を例にとっ
て説明したが、本発明によれば、半導体基板上に形成さ
れたモノリシック光回路により構成した場合など他の部
品を用いて構成した場合においても同様の効果がみられ
る。さらに、信号光波長に関しては、非線形光導波路の
透明領域のみに限定されるものではない。光増幅作用を
有する非線形光導波路を用いる場合には、信号光波長を
利得領域に設定しても同様の効果がみられる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光スイッ
チによれば、簡単な構成で高速かつ高効率な光スイッチ
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光スイッチの第一実施の形態を示し、
（ａ）は構成図、（ｂ）は動作の波形図である。

【図２】本発明の光スイッチの第二実施の形態を示し、
（ａ）は構成図、（ｂ）は動作の波形図である。

【図３】本発明の光スイッチの第三実施の形態を示し、
（ａ）は構成図、（ｂ）は動作の波形図である。

【図４】本発明の光スイッチの第四実施の形態を示し、
（ａ）は構成図、（ｂ）は動作の波形図である。

【図５】本発明の光スイッチの第五実施の形態を示し、
（ａ）は構成図、（ｂ）は動作の波形図である。

【図６】従来の光スイッチの構成図である。

【符号の説明】

１非線形光導波路２光周波数フィルタ３非線形光導波路４光周波数フィルタ５光分岐回路６アレイ導波路グレーティング１１信号光・制御光入力ポート１２信号光出力ポート１３信号光出力ポート１４信号光出力ポート２１非線形光導波路２２非線形光導波路２３３ｄＢカプラ２４３ｄＢカプラ２５波長選択カプラ２６波長選択カプラ２７信号光入力ポート２８制御光入力ポート２９制御光入力ポート３０信号光出力ポート３１信号光出力ポート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号光および制御光を入力する手段と、
前記制御光の吸収または増幅により非線形屈折率変化を
引き起こす非線形光学媒質から成る光導波路と、前記光
導波路を出射する前記信号光のうち特定の光周波数のみ
を透過させる光周波数フィルタとを備えたことを特徴と
する光スイッチ。
【請求項２】信号光および制御光を入力する手段と、
前記制御光の吸収または増幅により非線形屈折率変化を
引き起こす非線形光学媒質から成る光導波路と、前記光
導波路を出射する信号光を分岐する光分岐回路と、前記
光分岐回路を出射する前記信号光のうち特定の光周波数
のみを透過させる光周波数フィルタとを備えたことを特
徴とする光スイッチ。
【請求項３】信号光および制御光を入力する手段と、
前記制御光および前記信号光を分岐する光分岐回路と、
前記光分岐回路を出射する前記制御光および前記信号光
が入射され前記制御光の吸収または増幅により非線形屈
折率変化を引き起こす非線形光学媒質から成る光導波路
と、前記光導波路を出射する前記信号光のうち特定の光
周波数のみを透過させる光周波数フィルタとを備えたこ
とを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】信号光および制御光を入力する手段と、
前記制御光の吸収または増幅により非線形屈折率変化を
引き起こす非線形光学媒質から成る光導波路と、前記光
導波路を出射する前記信号光を光周波数の相違によって
異なる出力ポートへ回折させる手段とを備えたことを特
徴とする光スイッチ。
【請求項５】信号光および二波長の制御光を入力する
手段と、前記二波長制御光の一方の制御光の吸収および
他方の制御光の増幅により非線形屈折率変化を引き起こ
す非線形光学媒質から成る光導波路と、前記光導波路を
出射する前記信号光を光周波数の相違によって異なる出
力ポートへ回折させる手段とを備えたことを特徴とする
光スイッチ。