JPS6017726A - 半導体光スイツチ - Google Patents
半導体光スイツチInfo
- Publication number
- JPS6017726A JPS6017726A JP12547083A JP12547083A JPS6017726A JP S6017726 A JPS6017726 A JP S6017726A JP 12547083 A JP12547083 A JP 12547083A JP 12547083 A JP12547083 A JP 12547083A JP S6017726 A JPS6017726 A JP S6017726A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- current
- optical
- light
- output
- 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
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Classifications
-
- 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
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
- G02F1/3138—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions the optical waveguides being made of semiconducting materials
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野ン
本発明は半導体光スィッチに係り、特に、切替の高速化
、小型化かつ製作が容易な半導体光スィッチに関するも
のである。
、小型化かつ製作が容易な半導体光スィッチに関するも
のである。
（背景技術）
光フアイバ通信における高性能光中継器、あるいは光を
電気信号に変えずに直接交換する光交換機等におい呵は
、光の進路を自在に変えられる光スィッチの開発が重要
である。しかし従来の光中継器等に用いられる光スィッ
チは光学部品の機械的な位置変化を利用したものであり
、このような機械的な位置変化を利用する光スィッチは
高速な切替ができないばかりでなく、小型化にも限界が
あるのでいくつもの光スィッチを組合わせて用いる光交
換機を構築することはほとんど不可能となってしまう。
電気信号に変えずに直接交換する光交換機等におい呵は
、光の進路を自在に変えられる光スィッチの開発が重要
である。しかし従来の光中継器等に用いられる光スィッ
チは光学部品の機械的な位置変化を利用したものであり
、このような機械的な位置変化を利用する光スィッチは
高速な切替ができないばかりでなく、小型化にも限界が
あるのでいくつもの光スィッチを組合わせて用いる光交
換機を構築することはほとんど不可能となってしまう。
従って、光スィッチの小型化・切替の高速化を計るには
、今のところ光導波路の間の結合を利用した光導波路ス
イッチが有望視され、いくつか報告されている。
、今のところ光導波路の間の結合を利用した光導波路ス
イッチが有望視され、いくつか報告されている。
第１図は、従来の光導波器スイッチを示し、（ａ）は平
面図、（ｂ）はそのＡ −Ａ’断面図である。第１図に
おいて、１はＬｉＮｂＯ３基板、２及び３はチタン（Ｔ
ｉ ）を拡散した光導波器、４．４’、 ５及び５′は
電極を示しており、電極４と５及び電極４′と５′との
間に印加される電圧によって、光導波路２と３の間で光
の結合に変化が生じ、入力光は出力１あるいは２に切替
えられる。
面図、（ｂ）はそのＡ −Ａ’断面図である。第１図に
おいて、１はＬｉＮｂＯ３基板、２及び３はチタン（Ｔ
ｉ ）を拡散した光導波器、４．４’、 ５及び５′は
電極を示しており、電極４と５及び電極４′と５′との
間に印加される電圧によって、光導波路２と３の間で光
の結合に変化が生じ、入力光は出力１あるいは２に切替
えられる。
このような電気光学効果すなわち制御電界により光導波
器の屈折率の微少変化を利用して、２つの光導波路間の
光結合を制御する光導波路スイッチは、前述の機械的な
スイッチに比べ切替の高速化を図れるが、光導波路の大
きさ、光導波路間の間隔などを非常に精密に加工する必
要があり、製作が非常に困難であった。
器の屈折率の微少変化を利用して、２つの光導波路間の
光結合を制御する光導波路スイッチは、前述の機械的な
スイッチに比べ切替の高速化を図れるが、光導波路の大
きさ、光導波路間の間隔などを非常に精密に加工する必
要があり、製作が非常に困難であった。
また、電気光学効果による屈折率の変化は非常に小さい
ため、光導波路スイッチを小型化するのにも限度があっ
た。
ため、光導波路スイッチを小型化するのにも限度があっ
た。
（発明の課題）
本発明はこれら従来技術の欠点を解決するために、電流
を注入することにまり光導波路層の光導する。
を注入することにまり光導波路層の光導する。
（発明の構成および作用）
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。第２図は本
発明の動作原理を説明するだめの一実施例であり、ｔａ
＞は上から見た平面図、（ｂ）は平面図（ａ）のＢ−Ｂ
’断面図をそれぞれ示す。
発明の動作原理を説明するだめの一実施例であり、ｔａ
＞は上から見た平面図、（ｂ）は平面図（ａ）のＢ−Ｂ
’断面図をそれぞれ示す。
本図で６はｎ形ＩｎＰ半導体基板、７はｎ形ＩｎＰ基板
６の上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ光導波路層、８はＰ
形ＩｎＰ層、９はＰ形Ｉｎ ＧａＡｓ Ｐキャップ層、
１０はプロトン照射による高抵抗領域、１１は光電波領
／／／ 域、１２．、１２．１３Ｊ３．１４．１４．１５．１６
．１７．１８は電極を示している。ＩｎＧａＡｓＰ光導
波路層７は６及び８のＩｎＰよりも屈折率を太キ＜シで
あるため、Ｙ軸懺）方向では光を導波する導波機能を有
して℃、゛る。
６の上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ光導波路層、８はＰ
形ＩｎＰ層、９はＰ形Ｉｎ ＧａＡｓ Ｐキャップ層、
１０はプロトン照射による高抵抗領域、１１は光電波領
／／／ 域、１２．、１２．１３Ｊ３．１４．１４．１５．１６
．１７．１８は電極を示している。ＩｎＧａＡｓＰ光導
波路層７は６及び８のＩｎＰよりも屈折率を太キ＜シで
あるため、Ｙ軸懺）方向では光を導波する導波機能を有
して℃、゛る。
一方、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層７のＸ軸（狗方向は、
一様な屈折率分布のため、第２図（ｂ）の破線部分に照
射した光はＺ軸（半導体の長手）方向に進むにしたがっ
て、周囲（Ｘ軸方向）に拡散してしまい、出力端に光は
得られない。しかし、電極１２，１２’を介してＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波路層７から電極１８に電流を注入すると
、キャリアがＩｎＧａＡｓＰ光導波路層７に閉じ込めら
れてプラズマ振動効果により、電流が注入された部分の
屈折率が下がり、破線部分１１の屈折率が周囲より大き
くなって光導波領域が形成されることになる。よって、
入力光な光導波領域に照射すれば、光は拡散することな
く光導波領域にそって進み、減衰を受けずに出力端から
取り出てことが可能である。
一様な屈折率分布のため、第２図（ｂ）の破線部分に照
射した光はＺ軸（半導体の長手）方向に進むにしたがっ
て、周囲（Ｘ軸方向）に拡散してしまい、出力端に光は
得られない。しかし、電極１２，１２’を介してＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波路層７から電極１８に電流を注入すると
、キャリアがＩｎＧａＡｓＰ光導波路層７に閉じ込めら
れてプラズマ振動効果により、電流が注入された部分の
屈折率が下がり、破線部分１１の屈折率が周囲より大き
くなって光導波領域が形成されることになる。よって、
入力光な光導波領域に照射すれば、光は拡散することな
く光導波領域にそって進み、減衰を受けずに出力端から
取り出てことが可能である。
そこで、第２図（ａｌにおいて、入力光を出力端の出力
１に取り出て場合は、電極１２．ｌり、１５，１７，１
４，１イに電流を流すことによって、上述したＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波路層７（第２図（ｂ））に、電流を流した
電極の形状に沿って光導波領域が形成されるので、入力
光は形成された光導波領域を通って出力１に取り出せる
ことができろ。
１に取り出て場合は、電極１２．ｌり、１５，１７，１
４，１イに電流を流すことによって、上述したＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波路層７（第２図（ｂ））に、電流を流した
電極の形状に沿って光導波領域が形成されるので、入力
光は形成された光導波領域を通って出力１に取り出せる
ことができろ。
逆に、入力光を出力２に取り出す場合は、電極１２、１
２’、 １６．１７．１３．１３’に電流を流せばよい
。
２’、 １６．１７．１３．１３’に電流を流せばよい
。
すなわち、本発明は電流注入によって、入力光を出力さ
せたいところまで光導波領域を形成すればよく、光の進
路を切替えるのも、この光導波領域を変化することによ
ってできるので高速切替も可能である。
せたいところまで光導波領域を形成すればよく、光の進
路を切替えるのも、この光導波領域を変化することによ
ってできるので高速切替も可能である。
第３図（ａ）は本発明の他の実施例で、ＩｎＧａＡｓＰ
光導波路層の厚さを大きくすることによって固定の光導
波領域を形成し、切替を行う部分だけは第２図（ａ）の
ごとく電流を注入することによって光導波領域を変化さ
せて出力を取り出すようにしだものである。
光導波路層の厚さを大きくすることによって固定の光導
波領域を形成し、切替を行う部分だけは第２図（ａ）の
ごとく電流を注入することによって光導波領域を変化さ
せて出力を取り出すようにしだものである。
すなわち、第３図（ｂ）のようにＩｎＧａＡｓＰ光導波
路層７の厚さを大きくすることによって、屈折率を大ぎ
くして固定の光導波領域を形成したものである。このよ
うに、固定の光導波領域と電流注入により光導波領域を
変化させる領域とを組み合わせることによって、入力を
スムーズに出力端に取り出すことができる。
路層７の厚さを大きくすることによって、屈折率を大ぎ
くして固定の光導波領域を形成したものである。このよ
うに、固定の光導波領域と電流注入により光導波領域を
変化させる領域とを組み合わせることによって、入力を
スムーズに出力端に取り出すことができる。
以上の説明のように、本発明は電流の有無によって光導
波領域を変化させて光のスイッチングを行うものであり
、従来の機械的な位置変化や電界制御形の素子によりス
イッチングを行う方法とはまったく異な一つだ動作原理
の半導体光スィッチを提供するものである。
波領域を変化させて光のスイッチングを行うものであり
、従来の機械的な位置変化や電界制御形の素子によりス
イッチングを行う方法とはまったく異な一つだ動作原理
の半導体光スィッチを提供するものである。
また、今までの説明ではＩｎＰ基板上に形成されたＩｎ
ＧａＡｓＰ光導波路層の例について述べたが、ＧａＡｓ
基板上に形成されたＡＩ ＧａＡｓ系の光導波路層、あ
るいはＩｎＰ基板上に形成されたＡｌＩｎＧａＡｓ光導
波路層などその他の半導体にもまったく同様に本発明を
用いることができることは言うまでもない。
ＧａＡｓＰ光導波路層の例について述べたが、ＧａＡｓ
基板上に形成されたＡＩ ＧａＡｓ系の光導波路層、あ
るいはＩｎＰ基板上に形成されたＡｌＩｎＧａＡｓ光導
波路層などその他の半導体にもまったく同様に本発明を
用いることができることは言うまでもない。
（発明の効果）
以上の説明のように、本発明の半導体光スィッチは従来
の光スィッチに比べ、小型化、切替の高速化かつ製作が
容易という特徴を有しており、高性能光フアイバ通信、
光交換機等の分野に応用ができ、その効果は極めて大き
いものである。
の光スィッチに比べ、小型化、切替の高速化かつ製作が
容易という特徴を有しており、高性能光フアイバ通信、
光交換機等の分野に応用ができ、その効果は極めて大き
いものである。
第１図（ａ）及び（ｂ）は従来の光スィッチの実施例、
第２図（ａ）及び（ｂ）は本発明による光スィッチの実
施例、 第３図（ａ）及び（ｂ）は本発明による光スィッチの他
の実施例である。 符号の説明（第２図） ６；ｎ形ＩｎＰ半導体基板＋７；ＩｒＧａＡｓＰ光導波
路層。 ８；Ｐ形ＩｎＰ層、 ９；Ｐ形ＩｎＧａＡｓＰキャッフ
１゜１０；高抵抗領域、１１；光導波領域。 １２１１２’、 １３１１３′、１４１１４’、 １５
１１６ 、１７ 、１８ ；電極。 特許出願人 国際電信電話株式会社 譬出願代払 弁理士 山 本 恵 −
第２図（ａ）及び（ｂ）は本発明による光スィッチの実
施例、 第３図（ａ）及び（ｂ）は本発明による光スィッチの他
の実施例である。 符号の説明（第２図） ６；ｎ形ＩｎＰ半導体基板＋７；ＩｒＧａＡｓＰ光導波
路層。 ８；Ｐ形ＩｎＰ層、 ９；Ｐ形ＩｎＧａＡｓＰキャッフ
１゜１０；高抵抗領域、１１；光導波領域。 １２１１２’、 １３１１３′、１４１１４’、 １５
１１６ 、１７ 、１８ ；電極。 特許出願人 国際電信電話株式会社 譬出願代払 弁理士 山 本 恵 −
Claims (1)
- 半導体基板上に形成された光導波路層内に選択的に電流
注入制御を行い、電流が注入された部分の屈折率が変化
することを利用しそ、該制御に応じた光導波領域を形成
させて光の進路を変えることを特徴とする半導体光スィ
ッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12547083A JPS6017726A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 半導体光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12547083A JPS6017726A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 半導体光スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017726A true JPS6017726A (ja) | 1985-01-29 |
| JPH0544649B2 JPH0544649B2 (ja) | 1993-07-07 |
Family
ID=14910879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12547083A Granted JPS6017726A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 半導体光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017726A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62217226A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-24 | Yokogawa Electric Corp | 光制御装置 |
| JPS63217330A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-09 | Hitachi Ltd | 光スイツチ |
| US4784451A (en) * | 1984-08-10 | 1988-11-15 | Hitachi, Ltd. | Waveguide optical switches |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5093661A (ja) * | 1973-12-18 | 1975-07-25 | ||
| JPS5251955A (en) * | 1975-10-23 | 1977-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | Optical semiconductor device |
-
1983
- 1983-07-12 JP JP12547083A patent/JPS6017726A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5093661A (ja) * | 1973-12-18 | 1975-07-25 | ||
| JPS5251955A (en) * | 1975-10-23 | 1977-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | Optical semiconductor device |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4784451A (en) * | 1984-08-10 | 1988-11-15 | Hitachi, Ltd. | Waveguide optical switches |
| JPS62217226A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-24 | Yokogawa Electric Corp | 光制御装置 |
| JPH0511609B2 (ja) * | 1986-03-19 | 1993-02-16 | Yokogawa Electric Corp | |
| JPS63217330A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-09 | Hitachi Ltd | 光スイツチ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0544649B2 (ja) | 1993-07-07 |
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