JPS6084536A - Optical switch - Google Patents

Optical switch

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JPS6084536A
JPS6084536A JP19380383A JP19380383A JPS6084536A JP S6084536 A JPS6084536 A JP S6084536A JP 19380383 A JP19380383 A JP 19380383A JP 19380383 A JP19380383 A JP 19380383A JP S6084536 A JPS6084536 A JP S6084536A
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JP
Japan
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optical
photodiode
light
layer
waveguide
Prior art date
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Pending
Application number
JP19380383A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Fujiwara
雅彦 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP19380383A priority Critical patent/JPS6084536A/en
Publication of JPS6084536A publication Critical patent/JPS6084536A/en
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Abstract

PURPOSE:To switch relatively easily wide-band signals at a high speed by switching optionally connections between (l) pcs. of input optical transmission lines and (m) pcs. of output branches. CONSTITUTION:When there are two inputs and two outputs, LEDs 31a-31d are arranged on a semiconductor substrate 21 in front of two input light guides 30a and 30b corresponding to the number of output branches. For example, when connections from the light guide 30a to an output branch 32a and from the light guide 30b to an output branch 32b are made, the LEDs 31a and 31d are only connected to reverse bias circuits 33a and 33b equipped with photodetection systems. A light signal from the light guide 30a is absorbed partially at the part of the LED31a and outputted as a photocurrent 34a to the output branch 32a. A light signal from the light guide 30b propagates almost without being absorbed at the part of the LED31c, and is absorbed by the LED31d and outputted as a photocurrent 34b to the output branch 32b. When the connections are switched, LED reverse biases are only inverted in on-off state, realizing switch operation.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は1m<≧1)の入力光伝送路とm(>2)鯛の
出力ブランチの間の接続を任意に切換える光スイッチに
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical switch that arbitrarily switches the connection between an input optical transmission line of 1 m<≧1) and an output branch of m (>2) sea bream.

近年の光通信システムの本格的な実用化に伴い、従来に
無い新しい機能やサービスを提供するシステムが考えら
れてきている。そのようなシステムで必要とされるデバ
イスとして多数の光伝送路の接続を高速に切換える光ス
イッチがあげられる。
With the full-scale commercialization of optical communication systems in recent years, systems that provide new functions and services not previously available are being considered. An example of a device required in such a system is an optical switch that switches connections between a large number of optical transmission lines at high speed.

このような光スイッチとしては従来、プリズム、レンズ
若しくは光伝送路自体を移動させる銅ゆる機械式のもの
が広く用いられているが、スイ、チング速度の高速性、
動作の信頼性、多チャンネル化等の要求を考えると非機
械式かつ集積化が可能なスイッチが今後主流となると考
えられる。このようなスイッチを得るための方法として
こわ迄次の3つの方法が提案されている。
Conventionally, such optical switches have been widely used as copper loose mechanical ones that move prisms, lenses, or the optical transmission line itself, but they have high switching and switching speeds,
Considering the requirements for operational reliability, multichannelization, etc., it is thought that non-mechanical switches that can be integrated will become mainstream in the future. The following three methods have been proposed to obtain such a switch.

(1)導波整光スイッチを用いる方法 (2)光→電気、電気→光変換方式(07B 、 E1
0方式) (3) フォト・ダイオード・スイッチによる方法これ
らの方式につき次に図を用いて説明する。
(1) Method using a waveguide light switch (2) Light → electricity, electricity → light conversion method (07B, E1
0 method) (3) Method using photo diode switch These methods will be explained below using the figures.

尚、以下の説明では簡単のため2本の入力光伝送路と2
本の出力ブランチとの間の接続を切換える場合につき述
べることにする。第1図に(1)の導波型光スイッチを
用いる方式を1明するだめの図である。ここでは−例と
して導波形光スイ、ツチの基本エレメントとして方向性
結合器型光スイッチを用いた場合について示した。方向
性結合er型党スイ、チlの2本の導波路2a、2bの
両端に直接入力光伝送路3g 、 3t、、出力光伝送
路4m、4bが接続される。方向性結合器派光スイッチ
では制御用電極(図では省略)K加える電圧によ、り(
3a−+41,3b 4b)の接続状態から(3a→4
b、3b→4a)の接続状態へ切換えられる。
In the following explanation, for simplicity, two input optical transmission lines and two input optical transmission lines are used.
We will discuss the case of switching the connection between the output branch of the book and the output branch of the book. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the method using the waveguide optical switch (1). Here, as an example, a case is shown in which a directional coupler type optical switch is used as a basic element of a waveguide type optical switch. Input optical transmission lines 3g, 3t, and output optical transmission lines 4m, 4b are directly connected to both ends of the two waveguides 2a, 2b of the directional coupling type. In a directional coupler light switch, the voltage applied to the control electrode (omitted in the figure)
From the connection state of 3a-+41, 3b 4b) (3a→4
b, the connection state is switched from 3b to 4a).

このような系では光信号をそのままの状態でスイ、チす
ることが出来、切換え速度も一般に高速であるという利
点が有るが、反面切換える光の偏光。
This type of system has the advantage that it is possible to switch and switch the optical signal as it is, and the switching speed is generally high, but on the other hand, the polarization of the light to be switched.

モード等に制限が有り、りpストーク挿入損失の点でも
充分な特性を得るのが難しい。また形状も比較的大きく
多チャンネル化に問題が有る。次に(2)の07Fi 
E10変換方式について説明する。
There are restrictions on modes, etc., and it is difficult to obtain sufficient characteristics in terms of p-stoke insertion loss. In addition, the shape is relatively large and there is a problem in multi-channeling. Next (2) 07Fi
The E10 conversion method will be explained.

第2図はこの方式によるスイッチの動作を説明するため
の図である。入力光伝送路3a 、3hの光信号は各々
0/F)変換手段(A体内にはフォトダイオード+増幅
回路等)5a 、5bにより電気信号に変換される。こ
の電気信号はスイッチ71回路6によ妙電気的に切換え
られ出力ブランチ8a18bに出力される。出力ブラン
チ8a、8bKはB10変換手段(駆動回路と発光素子
を集積したもの)7a、7bが接続されており電気信号
を再び光信号に変換して出力光伝送路4a、4bに出力
する。この方式では系が再生増幅系となっているので挿
入損失を考える必要が無く、波形の劣化の補正も可能で
ある。また切換える光の性質も選ばないという利点も有
る。しかし高帯域の′光信号を高速に切換えるためには
情報、制御信号間の干渉を除く必要が打る等中間のスイ
ッチ71回路6に対する要求が非常に厳しいものとなる
。次に(3)のフォト・ダイオード・スイッチにつき説
明する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of a switch according to this method. The optical signals on the input optical transmission lines 3a and 3h are converted into electrical signals by 0/F converting means (photodiode + amplifier circuit, etc. in body A) 5a and 5b, respectively. This electrical signal is electrically switched by the switch 71 circuit 6 and output to the output branch 8a18b. The output branches 8a, 8bK are connected to B10 conversion means (integrated drive circuit and light emitting element) 7a, 7b, which convert the electric signal into an optical signal again and output it to the output optical transmission lines 4a, 4b. In this method, since the system is a regenerative amplification system, there is no need to consider insertion loss, and it is also possible to correct waveform deterioration. Another advantage is that the properties of the light to be switched are not selective. However, in order to switch high-band optical signals at high speed, the requirements for the intermediate switch 71 circuit 6 are extremely strict, such as the need to eliminate interference between information and control signals. Next, the photodiode switch (3) will be explained.

第3図はフォト・ダイオード・スイッチの動作を説明す
るための図である。入射光伝送路311.3bによシ伝
送された光信号はそれぞれ光分岐9a。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the photodiode switch. The optical signals transmitted through the incident optical transmission line 311.3b are each connected to an optical branch 9a.

9bKよシ分岐されそれぞれフォトダイオード10g、
10b、1lfi、llbによシ受光される。ここで制
御信号に応じフォト・ダイオードに与えるバイアスを切
換え所望のフォト・ダイオードのみを動作させれば出力
ブランチ8a 、8bに出力される電気信号を切換える
ことが出来る。この方法は伝送される信号の帯域を非常
に高くとれ、電気回路もそう複雑にならずクロストーク
も忍耐という利点が有るが光を分岐しているため多チャ
ンネル5− 化に伴い光の損失が増大し構造上からも多チャンネルの
集積化が困難という問題が有る。以上のようKこれ迄に
提案されている光スイツチング方式はそれぞれに短所が
有り充分なものではない。本発明の目的は上述の欠点を
除き、構成が比較的簡単で高速に広帯域信号の切換が可
能で集積化にも適した光スィッチを提供することに有る
。本発明による光スィッチは入力光1云送路に対応して
半導体基板上に並列に形成されたI!(≧1)個の半導
体光導波路と、前記各々の光導波路の光導波層の向に電
界を印加するための接合を有し、導波光に対し光吸収を
有する組成の高抵抗半導体材料によるm(≧2)閲の出
力ブランチに対応したフォトダイオードと、前記各々の
フォトダイオードを逆バイアス状態にし、光電流を対応
する出力ブランチに出力するm1ilの検出回路と前記
フォトダイオードと前記検出回路との接続を制御信号に
応じて開閉する手段とから成如、前記総ての半導体層は
6− 電気光学効果を有し、前記バッファ層の厚みは前記フォ
トダイオードに逆バイアスを与えない際には前記半導体
導波路中を伝搬する導波光が前記フォトダイオードの光
吸収層に殆ど吸収されない範囲で充分薄く設定したこと
を特徴とするものである。以下本発明につき、図面によ
り詳細に説明する。
9bK branched, each photodiode 10g,
The light is received by 10b, 1lfi, and llb. Here, by switching the bias applied to the photodiodes in accordance with the control signal and operating only the desired photodiodes, it is possible to switch the electrical signals output to the output branches 8a and 8b. This method has the advantage that the bandwidth of the transmitted signal can be very high, the electric circuit is not too complicated, and crosstalk can be tolerated, but since the light is split, there is a loss of light as the number of channels increases. There is a problem that it is difficult to integrate multiple channels due to the increase in the number of channels. As described above, the optical switching methods that have been proposed so far each have their own shortcomings and are not sufficient. An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and provide an optical switch that has a relatively simple configuration, can switch wideband signals at high speed, and is suitable for integration. The optical switch according to the present invention has I! formed in parallel on a semiconductor substrate corresponding to one input light transmission path. (≧1) semiconductor optical waveguides and a junction for applying an electric field in the direction of the optical waveguide layer of each of the optical waveguides, and is made of a high-resistance semiconductor material having a composition that absorbs the guided light. (≧2) A photodiode corresponding to the output branch of the sensor, a detection circuit of m1il that puts each of the photodiodes in a reverse bias state and outputs a photocurrent to the corresponding output branch, and the photodiode and the detection circuit. means for opening and closing the connections in response to a control signal, all of the semiconductor layers have an electro-optic effect, and the thickness of the buffer layer is the same as the thickness of the buffer layer when no reverse bias is applied to the photodiode. The semiconductor waveguide is characterized in that it is set to be sufficiently thin so that the guided light propagating through the semiconductor waveguide is hardly absorbed by the light absorption layer of the photodiode. The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

まずはじめに本発明に用いる導波路光検出器の動作につ
いて説明する。第4図は本発明に用いる導波路とフォト
ダイオードの一実施例を示すものである。ここでは説明
の便のためInPを基板とするInGaAs)’ 、 
InGaAs系の材別を用いた場合につき示しである。
First, the operation of the waveguide photodetector used in the present invention will be explained. FIG. 4 shows an embodiment of a waveguide and a photodiode used in the present invention. Here, for convenience of explanation, InGaAs)' with InP as the substrate,
This figure shows a case where InGaAs-based materials are used.

n−InP基板若しくはバッファ層21の上にInPよ
り大なる屈折率を有するn−−InGaAsP 導波層
22、n−InPバ、ファ層23が形成され、その上に
n −InGaAsP層24、p”−1,G、A、層2
5から成るメサ型フォトダイオードが形成されている。
An n-InGaAsP waveguide layer 22 having a refractive index greater than InP and an n-InP buffer layer 23 are formed on an n-InP substrate or a buffer layer 21, and an n-InGaAsP layer 24 and a p-layer are formed thereon. ”-1, G, A, layer 2
A mesa type photodiode consisting of 5 is formed.

p−1nGaAs層25にはメサ界面の安定化を計るた
めに設けられた絶縁物によるパッシベーション膜26に
形成されたコンタクト・ホールを介してオーム性電極2
7が取り伺げられ、同様にn −InP 基板21にも
オーム性電極28が形成されている。ここで上下のIn
Pにはさまれたn −IHGBABP層22は屈折率が
高いため導波路として働く。その際、n InP バッ
ファ層230メサ底部での厚みを導波光が充分減衰する
範囲で充分薄くとっておく。この状態ではn−InG1
AsP導波層22中を伝搬する光は上部のフォトダイオ
ードの育無にかかわらす一様に伝搬可能である。次に、
このようにn InGaAsP導波層22中に光が伝搬
している際にフォトタイオードに逆バイアスを印加し動
作させた場合を考える。この際には印加された逆バイア
スに応じてInGaAs中のpn接合から空乏層がn−
InP基板の方へ伸びていく。との空乏層内には電界が
有効に印加されこの状態で光が吸収帯域内の波長生ずる
ことになる。この空乏層はn −InGaAs層24、
n −InP バ、ファ層23のキar9ア濃度を充分
低くすることにより低逆バイアスで容易にn−InPパ
、ファ層23、n −In(laAsP 導波路層22
にまで達するように出来る。一方、InGaAsP 、
 InP のような半導体材料ハ、印加すれた電界に応
じてその屈折率が変化する電気光学効果を汀することが
知られている。従って、フォト・ダイオードへの逆バイ
アスの印加によシ生じた空乏層が、n InGaAsP
導波層22中を伝搬する光の界分布と重なる迄伸びた場
合に祉その重なり部分では電気光学効果によシ光の導波
状態が影響を受ける。InPのような魚群43mに為す
る結晶では(100)基板上に<011>方向の導波路
を形成した場合、<100>方向の電界によシ1次電気
光学効果を介してi’E−t−−ドについて屈折率は増
加する。つまり第4図のような構成ではn−−InPバ
、ファ層23の屈折率が増加゛し、導波光が上方にもれ
ることになる。従って逆バイアス印加の無い場合には上
部のフォトダイオードの仔無によらず導波層22中を伝
搬していた光が、逆バイアスの印加によシフオドダイオ
ード部分で上方に9− もれ、InGaAsの嘘収層に一部が吸収されることに
なる。つ−1逆バイアスの印加により導波光の一部の光
を上部のフォトダイオードによシ検出出来ることKなる
。このことは電気光学効果を有する半導体によシ形成さ
れた導波路上に部分的にフォトダイオードを形成してお
けば必要な際にフォトダイオードに逆バイアスを印加す
ることにより導波光に乗った信号をフォトダイオードか
ら取り出せることを示している。しかも、逆バイアスを
印加しない時には光はそのまま導波路中を伝搬するため
付加的な損失を受けることはない。また第4図に示した
ようなフォトダイオードは原理的に応答は非常に高速で
あシ逆バイアスのオン・オフによる切換速度も比較的高
速なものが期待出来る。
The ohmic electrode 2 is connected to the p-1nGaAs layer 25 through a contact hole formed in a passivation film 26 made of an insulator provided to stabilize the mesa interface.
Similarly, an ohmic electrode 28 is formed on the n-InP substrate 21. Here the upper and lower In
The n-IHGBABP layer 22 sandwiched between P layers has a high refractive index, so it functions as a waveguide. At this time, the thickness of the n InP buffer layer 230 at the bottom of the mesa is set to be sufficiently thin within a range where the guided light is sufficiently attenuated. In this state, n-InG1
Light propagating through the AsP waveguide layer 22 can be propagated uniformly regardless of whether the upper photodiode is grown or not. next,
Consider a case where a reverse bias is applied to the photodiode and it is operated while light is propagating in the n InGaAsP waveguide layer 22 in this manner. At this time, the depletion layer changes from the pn junction in InGaAs to the n-
It extends towards the InP substrate. An electric field is effectively applied within the depletion layer of , and in this state light is generated at a wavelength within the absorption band. This depletion layer is an n-InGaAs layer 24,
By making the ar9 concentration of the n-InP layer 23 sufficiently low, the n-InP layer 23 and the n-In(laAsP waveguide layer 22 can be easily formed with a low reverse bias).
It is possible to reach up to. On the other hand, InGaAsP,
Semiconductor materials such as InP are known to exhibit an electro-optic effect in which their refractive index changes in response to an applied electric field. Therefore, the depletion layer generated by applying a reverse bias to the photodiode is
When it extends to the point where it overlaps with the field distribution of light propagating in the waveguide layer 22, the waveguide state of the light is affected by the electro-optic effect at the overlapping portion. In a crystal such as InP, which is used for a school of fish 43m, when a waveguide in the <011> direction is formed on a (100) substrate, an electric field in the <100> direction causes i'E- through the primary electro-optic effect. The refractive index increases for t-does. In other words, in the configuration shown in FIG. 4, the refractive index of the n--InP fiber layer 23 increases, and the guided light leaks upward. Therefore, when no reverse bias is applied, the light that propagates in the waveguide layer 22 regardless of the presence of the upper photodiode leaks upward at the shifted diode part due to the application of a reverse bias. A portion of it will be absorbed into the InGaAs layer. By applying a reverse bias, part of the guided light can be detected by the upper photodiode. This means that if a photodiode is partially formed on a waveguide made of a semiconductor that has an electro-optic effect, a reverse bias can be applied to the photodiode when necessary, and the signal carried on the guided light can be detected. can be extracted from the photodiode. Furthermore, when no reverse bias is applied, the light propagates through the waveguide as it is, so it does not suffer any additional loss. Furthermore, the photodiode shown in FIG. 4 has a very fast response in principle, and can be expected to have a relatively fast switching speed by turning on and off the reverse bias.

更にフォトダイオードに光を導く方法が方向性結合のよ
うな長い相互作用長を必要とするものではないため非常
に小型なものとなり、簡便で導波路の長さ方向に多数タ
ンデムに接続することも可能である。このような系は1
つの光伝送路と多数の出力ブランチの間の接続を切換え
る光スイ、すと一1〇− 入力、2出力の場合を例にとり本発明の光スイ。
Furthermore, since the method of guiding light to the photodiode does not require a long interaction length like directional coupling, it is extremely compact, and it is easy to connect many waveguides in tandem along the length of the waveguide. It is possible. Such a system is 1
Optical switch for switching connections between one optical transmission line and a large number of output branches;

チにつき説明する。第5図は本発明の光スイッチの動作
につき説明するための図である。2本の入力光導波路3
0a、30b の前には半導体基板21上に形成された
第4図に示したようなフォトダイオード(31a # 
3 l b ) (31d + 31 m )が出力ブ
ランチの数(この場合2つ)K対応して配置される。
I'll explain about this. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the optical switch of the present invention. Two input optical waveguides 3
In front of 0a and 30b, there is a photodiode (31a#) formed on the semiconductor substrate 21 as shown in FIG.
3 l b ) (31 d + 31 m) are arranged corresponding to the number of output branches (two in this case) K.

ここで例として入力光伝送klA30a、30bと出力
ブランチ32a、32bの間で、aO,→32. 、3
01)→32b という接続をする場合を考えることに
する。
Here, as an example, between the input optical transmission klA 30a, 30b and the output branches 32a, 32b, aO,→32. ,3
Let us consider the case where the connection 01)→32b is made.

そのためには対応するフォトダイオード31..31d
を光電流検出系を備えた逆バイアス回路aaa、aab
K接続すれば良い。この状態では光伝送路30mからの
光信号は7オトダイオ一ド31a部分で一部が吸収され
光電fi 34.とじで出力ブランチ32mに出力され
る。−力覚伝送路30bからの光信号Fi7 tトダイ
オード31c部分では殆ど吸収されずに導波路中を伝搬
し、フォトダイオード31dで吸収され同様に光電流3
4hとして出力ブランチ32bへ出力される。接続を入
換えるにはフォトダイオード逆バイアスのオン・オフを
入換えればよく、スイッチ動作が実現される。このよう
な元スイッチではフォトダイオードに逆バイアスを印加
しなければ付加的な損失は殆ど無く、更に本質的にりp
ストークは小さい。制御系は単に各フォトダイオードの
バイアスのオン・オフを切換えるだけで、光46号は単
にフォトダイオードで受光されるだけであるため複雑な
電気回路を必要とゼす、電気回路を通ることによる光信
号の劣化は最小限度におさえることが出来る。加えてフ
ォトダイオードの動作の原理から非常に尚速性に浸れて
いる。また基本的な構成エレメントであるフォトダイオ
ードが非常に小型でマトリ、クス状の配置に適している
だめ、単一基板上への多チヤンネル用の集積化も容易で
ある。従ってこの光スイッチによれは非常に小型で性能
の渋れた光スイッチが実現出来る。
For this purpose, a corresponding photodiode 31. .. 31d
Reverse bias circuit aaa, aab equipped with photocurrent detection system
Just connect K. In this state, a part of the optical signal from the optical transmission line 30m is absorbed by the 7 photodiodes 31a, and the photoelectric signal fi 34. It is output to the output branch 32m by binding. - The optical signal Fi7 from the force sense transmission line 30b propagates through the waveguide with almost no absorption in the photodiode 31c, is absorbed by the photodiode 31d, and similarly generates a photocurrent 3.
4h to the output branch 32b. To change the connection, all you have to do is turn the photodiode reverse bias on and off, and a switch operation can be achieved. With such an original switch, there is almost no additional loss unless a reverse bias is applied to the photodiode, and furthermore, there is essentially no additional loss.
Stoke is small. The control system simply switches on and off the bias of each photodiode, and since light 46 is simply received by the photodiode, a complicated electrical circuit is not required. Signal deterioration can be kept to a minimum. In addition, due to the principle of operation of photodiodes, they are extremely fast. Furthermore, since the photodiode, which is the basic component, is very small and suitable for matrix or box-like arrangement, it is easy to integrate multiple channels on a single substrate. Therefore, with this optical switch, it is possible to realize an optical switch that is extremely compact and has poor performance.

第6図は本発明による光スイ、すの一実施例を示す図で
ある。ここでは光導波路40m、401)及びその上に
部分的に形成したフォトダイオード41a。
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the optical switch according to the present invention. Here, optical waveguides 40m, 401) and a photodiode 41a partially formed thereon.

41b、41c、41dを一つの半導体基板21の上に
集積化した場合を示している。ここでも簡単のため2人
力、2出力の場合につき示した。入力元伝送路30a、
30bからの光信号はそれぞれ結合回路42a、42b
により半導体基板21上に形成された2本の光導波路4
0m、40bに効率よく結合される。
41b, 41c, and 41d are integrated on one semiconductor substrate 21. Here again, for simplicity, the case of two people and two outputs is shown. input source transmission line 30a,
The optical signals from 30b are connected to coupling circuits 42a and 42b, respectively.
Two optical waveguides 4 formed on a semiconductor substrate 21 by
0m, 40b.

各光導波路の上にけバ、77層を介して、出力ブランチ
の数(この場合2)に対応したフォトダイオード41m
、41b、41c、41dが形成されている。
41 m of photodiodes corresponding to the number of output branches (2 in this case) are placed on top of each optical waveguide through 77 layers.
, 41b, 41c, and 41d are formed.

これらの構造は先に図面を用いて説明し九通夛である。These structures have been explained previously using drawings.

各フォトダイオードにはそれぞれに対応して光電流検出
系を含む逆バイアス回路33m、33bとの接続を制御
信号によジオ、ン・オフするスイ。
Each photodiode is connected to a corresponding reverse bias circuit 33m, 33b including a photocurrent detection system by a control signal.

チ43m、43b、43c、43dがm統されている。43m, 43b, 43c, and 43d are arranged in m groups.

この状態で希望の接続状部に応じてスイッチ43m。In this state, switch 43m according to the desired connection.

43b、43c、43dのオン・オフを行なえば前述し
たように出力ブランチ32m、32bに光1h号に応じ
た電気信号がスイッチングされ出力される。
When 43b, 43c, and 43d are turned on and off, electrical signals corresponding to the optical signal 1h are switched and output to the output branches 32m and 32b as described above.

更に、出力ブランチ321,32bに電気→光(Elo
 )13− 変換手段44a、44b (具体的には駆動回路と半導
体レーザ、発光ダイオード等を集積したもの)を接続し
ておけばスイッチ後の信号を再び光信号として出力光伝
送路45a、45bにより伝送することが出来る。ここ
では材料としてInGIAsP/InP系の材料を用い
たが他にklGaks /GaAs等の材料も用いるこ
とが出来る。これらの材料は光デバイスのみならず高速
の電子輸送デバイス用材料としても優れているのでスイ
ッチ43a、43b、43c、43dや光電流検出系を
含む逆バイアス回路aaa、 33b 。
Furthermore, electricity → light (Elo
) 13- If the converting means 44a, 44b (specifically, a drive circuit integrated with a semiconductor laser, a light emitting diode, etc.) are connected, the signal after the switch is converted into an optical signal again and output via the optical transmission lines 45a, 45b. Can be transmitted. Here, an InGIAsP/InP-based material is used as the material, but other materials such as klGaks/GaAs can also be used. Since these materials are excellent not only for optical devices but also for high-speed electron transport devices, reverse bias circuits aaa, 33b including switches 43a, 43b, 43c, and 43d and a photocurrent detection system.

E10変換手段44a、44b等も1つの基板の上に集
積化することが出来る。その場合に#′i1つの基板の
上に光スイッチを総て集積化することになり信頼性に優
れ、大量生産による低価格化も期待出来る。
The E10 conversion means 44a, 44b, etc. can also be integrated on one substrate. In that case, #'i all the optical switches will be integrated on a single substrate, resulting in excellent reliability and lower costs due to mass production.

以上詳細に説明したよ5に本発明によれば構成が比較的
簡単で高速に広帯域信号の切換が可能で集積化にも適し
た光スイッチが実現出来る。
As explained in detail above, according to the present invention, an optical switch can be realized which has a relatively simple configuration, can switch broadband signals at high speed, and is suitable for integration.

14−14-

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図、第3図は従来の光スイツチング方式を
説明するための図、第4図、第5図は本発明による光ス
イツチ11説明するための図、第6図は本発明による光
スィッチの一実施例を示す図である。 図に於て、1は得波製光スイ、チ、2m 、 2b 。 9g、9b、40m、40bは光ガイド、3..3b、
4.。 4b、30a、30b、45a、45bは光伝送路、5
a。 5bは光−電気変換手段、6,431,43b、43c
。 43dは電気系スイッチ、7a、7b、44g、44b
は電気−光変換手洩、8烏、8b、32m、32b は
出力ブランチ、101,10b、lla、llb、41
1.41b。 41c、41dはフォトダイオード、21.22゜23
.24.25は半導体、2’7.28は電極、26は絶
縁膜、33..33bは逆バイアス回路、a4..34
bFi光電流、42a、421)は結合回路である。 代曹人弁理士 内服 晋 15− 第1図 第2図 第4図 u Z + 0 第5図 3ja 31b 0a 凸01 31C31d 0b 凸コφ 第を図
1, 2, and 3 are diagrams for explaining the conventional optical switching system, FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the optical switch 11 according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram for explaining the optical switch 11 according to the present invention. 1 is a diagram showing an example of an optical switch according to FIG. In the figure, 1 is a light switch made by Tokuha, 2m, 2b. 9g, 9b, 40m, 40b are light guides; 3. .. 3b,
4. . 4b, 30a, 30b, 45a, 45b are optical transmission lines; 5
a. 5b is a photo-electric conversion means, 6,431, 43b, 43c
. 43d is an electrical switch, 7a, 7b, 44g, 44b
is the electric-optical conversion hand, 8crow, 8b, 32m, 32b is the output branch, 101, 10b, lla, llb, 41
1.41b. 41c and 41d are photodiodes, 21.22°23
.. 24.25 is a semiconductor, 2'7.28 is an electrode, 26 is an insulating film, 33. .. 33b is a reverse bias circuit, a4. .. 34
bFi photocurrent, 42a, 421) is a coupling circuit. Deputy Chief Petty Attorney Susumu 15- Fig. 1 Fig. 2 Fig. 4 u Z + 0 Fig. 5 3ja 31b 0a Convex 01 31C31d 0b Convex φ Fig.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 入力光伝送路に対応して半導体基板上に並列に
形成された!(≧1 >Hの半導体光導波路と、前記各
々の光導波路の光導波層の上に高抵抗半導体材料による
パ、77層を介して互いに電気的に分離して形成されそ
の内部に上下方向に電界を印加するための接合を有し、
導波光に対し光吸収を存する組成の高抵抗半導体材料に
よるm(≧21Hのフォトダイオードと、前記各々のフ
ォトダイオードを逆バイアス状態にし光電流を対応する
出力ブランチに出力するm@の検出回路と前記フォトダ
イオードと前記検出回路との接続を制御信号に応じて開
閉する手段とから成シ、前記総ての半導体層は電気光学
効果を存し、前記バッファ層の厚みは前記フォトダイオ
ードに逆バイアスを与えない際には前記半導体導波路中
を伝搬する導波光が前記フォトダイオードの光吸収層に
殆ど吸収されない範囲で充分薄く設定したことを特徴と
する光スイ、テ。
(1) Formed in parallel on the semiconductor substrate corresponding to the input optical transmission line! (≧1>H semiconductor optical waveguides, and on the optical waveguide layer of each of the above-mentioned optical waveguides, a layer made of a high-resistance semiconductor material is formed electrically separated from each other via 77 layers, and inside the optical waveguide, a layer is formed in the vertical direction. having a junction for applying an electric field;
A photodiode of m(≧21H) made of a high-resistance semiconductor material having a composition that absorbs light for guided light, and a detection circuit of m@ that puts each of the photodiodes in a reverse bias state and outputs a photocurrent to a corresponding output branch. means for opening and closing the connection between the photodiode and the detection circuit according to a control signal, all of the semiconductor layers have an electro-optic effect, and the thickness of the buffer layer is such that the photodiode is reverse biased. The optical switch is set to be sufficiently thin in such a range that the guided light propagating in the semiconductor waveguide is hardly absorbed by the light absorption layer of the photodiode when the semiconductor waveguide is not given.
(2)m鯛の各々の出方ブランチに電気信号を光信号に
変換するB10変換手段を接続したことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記戦の光スイ、チ。
(2) The optical switch according to claim 1, characterized in that a B10 conversion means for converting an electrical signal into an optical signal is connected to each outlet branch of the sea bream.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6295023A (en) * 1985-10-21 1987-05-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Electro-optical conversion type optical switch

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6295023A (en) * 1985-10-21 1987-05-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Electro-optical conversion type optical switch

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