JPH01201626A - Waveguide type optical switch - Google Patents
Waveguide type optical switchInfo
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- JPH01201626A JPH01201626A JP63026853A JP2685388A JPH01201626A JP H01201626 A JPH01201626 A JP H01201626A JP 63026853 A JP63026853 A JP 63026853A JP 2685388 A JP2685388 A JP 2685388A JP H01201626 A JPH01201626 A JP H01201626A
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- 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
- G02F1/01—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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—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 intensity, phase, polarisation or colour by interference
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光通信や光情報処理に必須の導波路型光スイ
ッチに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a waveguide type optical switch essential for optical communication and optical information processing.
〔従来の技術・発明が解決しようとする課題〕導波路型
光スイッチの代表的構成例としては、以下の5つがある
。[Prior Art/Problems to be Solved by the Invention] There are the following five typical configuration examples of waveguide type optical switches.
■ 電気光学効果の利用
LiNbO3等の無機光学結晶を使用し、方向性結合器
で結合度を電気的に制御することでスイッチング作用を
さける。■ Utilization of electro-optic effect Switching effects are avoided by using an inorganic optical crystal such as LiNbO3 and electrically controlling the degree of coupling with a directional coupler.
■ 熱光学効果を利用
屈折t′の温度変化を利用し、方向性結合器やマツハツ
エンダ−干渉計等の導波路の一部分を加熱することでス
イッチング作用をさせる。(2) Utilizing the thermo-optic effect Utilizing the temperature change of refraction t', a switching effect is produced by heating a portion of the waveguide of a directional coupler, Matsuhatsu-Ender interferometer, etc.
■ 音響光学効果を利用
表面弾性波の伝播による屈折率変化(SAW波による動
的グレーティング)を利用して光を偏向させスイッチン
グ作用をさせる。■ Utilizing the acousto-optic effect The change in refractive index caused by the propagation of surface acoustic waves (dynamic grating by SAW waves) is used to deflect light and create a switching effect.
■ 半導体のキトリア誘起屈折率変化を利用半導体導波
路の一部に電気的・光学的方法ににリキt・リアを誘起
し、それによる屈折率変化によりスイッチング作用をさ
せる。(2) Utilizing the change in the refractive index induced by the refractive index of a semiconductor The refractive index is induced in a part of the semiconductor waveguide using electrical and optical methods, and the resulting change in the refractive index causes a switching effect.
■ 非線形光学効果を利用
光カー効果等により導波路の一部の屈折率を変えスイッ
チング作用をさせる。■ Utilize nonlinear optical effects Change the refractive index of a part of the waveguide using optical Kerr effect, etc. to create a switching effect.
これらの中で、■の方法についてはもっとも一船釣イヱ
方法であるが埋め込み型導波路の作製が難しい。■につ
いては、導波路内にSAW波のエネルV−を集中さける
ことが困難であり実用的でない。Among these methods, method (2) is the easiest method to use in a single boat, but it is difficult to fabricate a buried waveguide. Regarding (2), it is difficult to avoid concentrating the energy V- of the SAW wave in the waveguide, and this is not practical.
■については、単一ニード光導波路のスイッチに適用す
るためには誘起した′Ft=リアの拡散を防止すること
が必要であり、吊子井戸構造の柱な複雑な構造にぜざる
を得ない。Regarding (2), in order to apply it to a single-needle optical waveguide switch, it is necessary to prevent the diffusion of the induced 'Ft = rear, and a complicated structure with the pillars of a hanging well structure is unavoidable. .
■の方法では、スイッチング速度は材料の非線形応答速
度に依存してJ3す、G117以上の動作も期待できる
。しかしながらこれまでは、比較的大きな非線形光学効
果を持ちかつ速い非線形応答速度を持つ材料が少なかっ
たために検問がバれていた。In method (2), the switching speed depends on the nonlinear response speed of the material, and operation of J3, G117 or higher can be expected. However, until now, inspections have been unsuccessful due to the lack of materials with relatively large nonlinear optical effects and fast nonlinear response speeds.
特にガラス材料については、導波路への適用は比較的進
んでいるものの、非線形光学効果が余りにも低いために
導波路型光スイッチへの応答については殆ど考慮されて
いない。In particular, glass materials have been relatively well applied to waveguides, but their nonlinear optical effects are so low that little consideration has been given to their response to waveguide-type optical switches.
ここでは、本発明と構造的に最も近い■の方法について
説明する。第4図は、スイッチの構造を示す図である。Here, method (2), which is structurally closest to the present invention, will be explained. FIG. 4 is a diagram showing the structure of the switch.
入射ボート18より入射した光は、光方向性結合器21
により分波さF′L2光束干渉訂20に等しい光パワー
で入る。2光束干渉計20では、2本の導波路の伝播定
数は等しく光路長も等しいため合波用光方向性結合器2
2に入射する2つの光の位相は等しく、その結果として
合波後に出射ボート19では入射光と同一の光が出射す
る。この状態で薄1]々加熱ヒータ23に加熱するど熱
光学効果によりガラス導波路の屈折率が変化し、結果と
して合波用方向性結合器22に入射する2つの光の位相
はずれる。加熱温度を調節し位相差が180度になるよ
うにすれば、出射ボート19での出射光は零になり、光
スィッチとして動作できることになる。この方法の問題
点は、ガラスの熱光学効果を使用するために動作速度が
原理的に遅いこと(m5ec程度)である。The light incident from the input boat 18 is transmitted to the optical directional coupler 21.
Therefore, the light beam enters with optical power equal to the demultiplexed beam F'L2 beam interference correction 20. In the two-beam interferometer 20, since the two waveguides have the same propagation constant and the same optical path length, the multiplexing optical directional coupler 2
The phases of the two lights incident on 2 are equal, and as a result, the same light as the incident light is emitted from the output boat 19 after multiplexing. In this state, when the glass waveguide is heated by the heater 23, the refractive index of the glass waveguide changes due to the thermo-optic effect, and as a result, the phases of the two lights incident on the multiplexing directional coupler 22 are shifted. If the heating temperature is adjusted so that the phase difference becomes 180 degrees, the output light from the output boat 19 becomes zero, and it can operate as an optical switch. The problem with this method is that the operating speed is theoretically slow (on the order of m5ec) because it uses the thermo-optic effect of glass.
本発明は、石英系光ファイバとの整合性が良いガラス導
波路を使用して非線形光学効果を利用した光スイッチで
あって、高速動作を行うことのでさる光スイッチを提供
することを目的としている。The present invention aims to provide an optical switch that utilizes nonlinear optical effects using a glass waveguide that has good compatibility with a silica-based optical fiber, and that is capable of high-speed operation. .
本発明は、信号光を波長の異なる制御光により制御する
導波路型光スイッチの構成において、光回路を構成する
光導波路が全て単一モード光導波路であって、一対の光
方向性結合器よりなる一個の2光束干渉計とバンドパス
型フィルタの二つを主要構成要素とし、その相互の位置
関係は2光束干渉計の出力端がバンドパス型フィルタの
入力端に光学的に接続される構成であり、該バンドパス
型フィルタの特性として透過波長帯域内に信号光波長を
有し透過波長帯域外に制御光波長を有する特性を持ら、
また2光束干渉計は2系統の導波路のうちの一方の導波
路に合波された制御光入射ボートを有し、さらに2系統
の導波路のうち少なくとも制御光合波用のボートが接続
されている導波路の一部分或は2系統の導波路の各々一
部分に共に光カー効果を有する非線形光学材料を使用し
、かつ2系統の導波路のうち制御光合波用のボートが接
続されている導波路に設けられた非線形光学材料の位置
が該制御光合波用の合流部分より出射側にあることを特
徴とするものである。The present invention provides a configuration of a waveguide type optical switch in which signal light is controlled by control lights of different wavelengths, in which all the optical waveguides constituting the optical circuit are single mode optical waveguides, and a pair of optical directional couplers are used. The two main components are a two-beam interferometer and a bandpass filter, and their mutual positional relationship is such that the output end of the two-beam interferometer is optically connected to the input end of the bandpass filter. The bandpass filter has a characteristic that the signal light wavelength is within the transmission wavelength band and the control light wavelength is outside the transmission wavelength band,
In addition, the two-beam interferometer has a control light input boat that is multiplexed to one of the two waveguides, and is further connected to at least a boat for controlling light multiplexing among the two waveguides. A waveguide in which a nonlinear optical material having an optical Kerr effect is used in a part of the waveguide or a part of each of the two waveguides, and a boat for controlling light multiplexing of the two waveguides is connected. It is characterized in that the position of the nonlinear optical material provided in the control light beam is located on the output side of the merging portion for multiplexing the control beam.
非線形光学材r1どしては、半導体微結晶を添加したガ
ラス、半導体導波路等が使用できる。As the nonlinear optical material r1, etc., glass doped with semiconductor microcrystals, a semiconductor waveguide, etc. can be used.
本発明の特徴は、導波路型2光束干渉計の一方の導波路
の伝播定数を非線形光学効果(光カー効果)を介して制
御光により変化させることでスイッチング作用を、持た
ゼたものである。但し従来のように信号光の光強度によ
り光非線形光学効果を介して直接スイッチ動作をさせる
ためには、高強度の信号光が必要であること、及び明確
なスイッチング動作を得ることが困難である。A feature of the present invention is that the propagation constant of one waveguide of a waveguide-type two-beam interferometer is changed by control light through a nonlinear optical effect (optical Kerr effect), thereby achieving a switching effect. . However, in order to directly perform a switching operation using the optical nonlinear optical effect using the optical intensity of the signal light as in the conventional method, a high-intensity signal light is required, and it is difficult to obtain a clear switching operation. .
本発明の光回路構成上の特徴は、■信号光と制御光(非
線形光学効果を生じさせるだめのポンプ光(制御光))
を分けた点、■制御光により非線形光学媒質導波路の伝
播定数を変化させる点、■非線形光学効果を生じさせた
後信号光と同一の導波路を伝播する制御光を導波路へ゛
1バンドパス型フィルタ部で除去する貞にある。従来と
は、光回路の構成方法が大きく異なる。7本発明では、
非線形光学効果を利用するために、類似の技術である熱
光学効果を利用した素子に比較し少なくとも3桁以上の
n速動作が期待できる。The features of the optical circuit configuration of the present invention are: ■ Signal light and control light (pump light (control light) that causes nonlinear optical effects)
(1) The point where the propagation constant of the nonlinear optical medium waveguide is changed by the control light; (2) The control light that propagates through the same waveguide as the signal light after producing the nonlinear optical effect is transferred to the waveguide by one band pass. The purpose is to remove it with the mold filter section. The method of configuring the optical circuit is significantly different from the conventional method. 7 In the present invention,
Because it utilizes nonlinear optical effects, it can be expected to operate at n-speed at least three orders of magnitude faster than a similar technology, an element that utilizes thermo-optic effects.
(実施例1)
第1図は、本発明の実施例の光スイッチの構成を示す図
である。第2図は、実施例に示した光スィッチの動作例
を示す図である。第3図は、本実施例の導波路の作製方
法の概略を示した図である。(Example 1) FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an optical switch according to an example of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the operation of the optical switch shown in the embodiment. FIG. 3 is a diagram schematically showing the method for manufacturing the waveguide of this example.
まず、作製方法について簡単に説明する。導波膜の作製
は、シリコン基板上に火炎堆積法により行った。ここで
、火炎耳1積法とは酸水系火炎内に塩化物等の原料(S
j(!、+ 、GeCl4. PC3,8C13′8)
を供給し、火炎内で熱加水分解反応により生成したガラ
ス微粒子を適当な温度に加熱保持した基板上に堆積(多
孔質膜として堆積)し、その後ヘリウム等の雰囲気中で
加熱・透明ガラス化処理し導波膜を形成するものである
。作製順序を第3図に従い説明する。第3図は作製工程
を示しており、各図(a)〜(e)は各々断面図および
平面図である。まず第1工程として、第3図(a)に示
すようにシリコン基板13上に下部クラッド用ガラス膜
14となる多孔質膜を堆積する。膜の組成は、5j02
−GeO28203−P2O5の組成であり屈折率は純
粋石英ガラスに比較して0゜25%低くしである。次に
、コア用ガラス膜15となる多孔質膜をJ1積した。膜
の組成は、5LO2’−Ge02−B283 P2O
5の組成であり、下部クラッド用ガラス膜に比べGe0
2成分を多くし屈折率を純粋石英ガラスと同一にしであ
る。2種類の多孔′RwAを堆積後、ヘリウムガス中で
1390℃で加熱処理し全体をガラス化した。第2工程
として、第3図(b)に示すように反応性エツチングに
より半導体微結晶添加ガラスを堆積したい部分のコア用
ガラス膜15のみを取り除いた。取り除いた部分に、第
3図(C)に示すようにコア用ガラス膜15と同一の組
成でS、の微結晶(結晶粒径約200Δ)を含むガラス
膜16を堆積し、同様にガラス化した。ガラス化後、後
に示すような第1図の光回路パターンをフォト・リソに
より形成した。(第3図(d)参照。なおこの第3図(
d)において平面図は第3図(C)から90度回転させ
た状態を示している。)最後に、第3図(e)に示すよ
うに上部クラッド用ガラス膜17を堆積した。膜の組成
は、Si02 ceo 2− B2o3−p2o5の
組成であり屈折率は純粋石英ガラスに比較して0.25
%低くしである。First, the manufacturing method will be briefly explained. The waveguide film was fabricated on a silicon substrate by flame deposition. Here, the single flame selvage method means that raw materials such as chlorides (S
j(!,+,GeCl4.PC3,8C13'8)
Glass particles generated by a thermal hydrolysis reaction in a flame are deposited on a substrate heated and maintained at an appropriate temperature (deposited as a porous film), and then heated in an atmosphere such as helium and treated to make it transparent. This is used to form a waveguide film. The manufacturing order will be explained according to FIG. 3. FIG. 3 shows the manufacturing process, and each figure (a) to (e) is a cross-sectional view and a plan view, respectively. First, as a first step, a porous film that will become the lower cladding glass film 14 is deposited on the silicon substrate 13, as shown in FIG. 3(a). The composition of the film is 5j02
-GeO28203-P2O5, and its refractive index is 0.25% lower than that of pure silica glass. Next, J1 layers of porous films to be the core glass film 15 were stacked. The composition of the film is 5LO2'-Ge02-B283P2O
5, and compared to the glass film for the lower cladding, Ge0
The number of two components is increased to make the refractive index the same as that of pure silica glass. After depositing two types of porous 'RwA, heat treatment was performed at 1390° C. in helium gas to vitrify the entire structure. As a second step, as shown in FIG. 3(b), only the portion of the core glass film 15 on which semiconductor microcrystalline glass was to be deposited was removed by reactive etching. A glass film 16 having the same composition as the core glass film 15 and containing microcrystals of S (crystal grain size approximately 200Δ) is deposited on the removed portion, as shown in FIG. 3(C), and vitrified in the same manner. did. After vitrification, an optical circuit pattern shown in FIG. 1 as shown later was formed by photolithography. (See Figure 3(d).In addition, this Figure 3(
In d), the plan view shows a state rotated by 90 degrees from FIG. 3(C). ) Finally, as shown in FIG. 3(e), an upper cladding glass film 17 was deposited. The composition of the film is Si02ceo2-B2o3-p2o5, and the refractive index is 0.25 compared to pure silica glass.
% is low.
次に、第1図の光回路について説明する。この図におい
て1は信号光入射ボート、2は制御光入射ボート、3は
出射ボート、4,5.6.10は光方向性結合器、7は
半導体微結晶添加ガラス尋波路、8はバンドパス型フィ
ルター、B r 、 8nは各々第1.第2フィルタ一
部、9は2光束干渉計である。Next, the optical circuit shown in FIG. 1 will be explained. In this figure, 1 is a signal light input boat, 2 is a control light input boat, 3 is an output boat, 4, 5, 6, and 10 are optical directional couplers, 7 is a semiconductor microcrystal doped glass waveguide, and 8 is a bandpass. type filters, B r , 8n are each the first . The second filter part 9 is a two-beam interferometer.
上記の構成において、コアクラッド間の比屈折率差は0
.25%であり、1.06I1mで単一モード光導波路
となっている。コア形状は、−辺12.3μ7nの正方
形である。(分波用)光方向性結合器4と(合波用)光
方向性結合器5と(合波用)光方向性結合器6及び光方
向性結合器10は3dBカツプラの特性を有し、2木の
コア(同一形状)がコア間隔3.1μTnで3.27m
m(1)長さで平行に位置している。半導体微結晶添加
ガラス導波路7の部分の断面形状は他の導波路部と同一
であり、長さは10mである。バンドパス型フィルタ8
部分は、8′及び8″の各々の内側・外側の導波路の長
さの差が2 ctn及び4 asである。この部分での
バンドパス型フィルタとしての特性は、中心波長1.6
6μmで帯域幅20 G11zである。In the above configuration, the relative refractive index difference between the core and cladding is 0.
.. 25% and 1.06I1m, making it a single mode optical waveguide. The core shape is a square with a negative side of 12.3μ7n. The optical directional coupler 4 (for demultiplexing), the optical directional coupler 5 (for multiplexing), the optical directional coupler 6 (for multiplexing), and the optical directional coupler 10 have a 3 dB coupler characteristic. , 2 cores (same shape) are 3.27m with a core spacing of 3.1μTn.
They are located in parallel with a length of m(1). The cross-sectional shape of the glass waveguide 7 doped with semiconductor microcrystals is the same as that of the other waveguide sections, and the length is 10 m. Bandpass filter 8
The difference in length between the inner and outer waveguides of the 8' and 8'' sections is 2 ctn and 4 as.The characteristic of this section as a bandpass filter is that the center wavelength is 1.6
It has a bandwidth of 20 G11z at 6 μm.
作製した光回路の特性の測定結果を第2図に示す。第2
図において11は信号光強度であり、12は制御光強度
である。Figure 2 shows the measurement results of the characteristics of the fabricated optical circuit. Second
In the figure, 11 is the signal light intensity, and 12 is the control light intensity.
信号光としてはハロゲンランプからの白色光を分光して
1′:1られた波長1.066μmの単色光を使用し、
スイッチング用の制御光としては波長1゜064μmの
Nd:YAGレーず光を音響光学型変調器にJ、り強度
変調(100%変調)した光(ピーク強度的IW)を使
用した。第2図に示すように、制御光の強度により信号
光が変調していることが判る。これは第1図中の半導体
微結晶添加ガラス導波路7に入射した制御光により半導
体微結晶添加ガラス導波路7部分の屈折率h(光カー効
果にJ:り変化したために、(合波用)光方向性結合器
5に入射ザる2つの信号光の位相が180d(!(1,
ずれた結果生じたものである。長さが1 cmの半導体
微結晶添加ガラス導波路7部分で必要とされる位相差を
得るためには、屈折率として104稈度変化すれば良く
、そのためSL微結晶添加ガラスの非線形屈折率及び導
波光のモードフィールドを考慮すれば必要な制御光強度
は1W程度と見積れる。第2図の実験結果は、設計どう
りの特性を示しており、本素子構造の有効性を確認した
。As the signal light, we used monochromatic light with a wavelength of 1.066 μm, which was obtained by dividing white light from a halogen lamp into 1':1 ratio.
As control light for switching, light (peak intensity IW) obtained by intensity modulating (100% modulation) Nd:YAG laser light with a wavelength of 1°064 μm using an acousto-optic modulator was used. As shown in FIG. 2, it can be seen that the signal light is modulated depending on the intensity of the control light. This is because the control light incident on the semiconductor microcrystal-doped glass waveguide 7 in FIG. ) The phase of the two signal lights incident on the optical directional coupler 5 is 180d(!(1,
This is a result of the deviation. In order to obtain the required phase difference in the 7 portions of the semiconductor microcrystal-doped glass waveguide with a length of 1 cm, the refractive index only needs to change by 104 degrees, and therefore the nonlinear refractive index of the SL microcrystal-doped glass and Considering the mode field of the guided light, the required control light intensity is estimated to be about 1W. The experimental results shown in FIG. 2 show the characteristics as designed and confirm the effectiveness of this device structure.
(実施例2)
本発明の第2の実施例について説明する。実施例1と大
きく¥?、なる点は、非線形光学材料としてモノリシッ
クな半導体導波路を使用した点である。(Example 2) A second example of the present invention will be described. Is it bigger than Example 1? , is that a monolithic semiconductor waveguide is used as the nonlinear optical material.
半導体導波路としてはGaAS/Ga^IAs導波路を
使用した。光フアイバ回路の構成は第1図と同様な構成
としたが、使用波長が0,85μ7nであるために、若
干回路の寸法が異なる。回路作製上は、第3図の各工程
のうち、半導体微結晶添加ガラス層積を省ぎ(第3図の
(b)、(C)の工程)、上部クラッド用ガラス膜17
形成後、半導体を挿入する部分をエツチングにより除去
し、別に作製した半導体導波路を挿入した。A GaAS/Ga^IAs waveguide was used as the semiconductor waveguide. The configuration of the optical fiber circuit was similar to that shown in FIG. 1, but the dimensions of the circuit were slightly different because the wavelength used was 0.85μ7n. In the circuit fabrication process, the semiconductor microcrystal-doped glass layer stacking is omitted from the steps shown in FIG. 3 (steps (b) and (C) in FIG. 3), and the glass film 17 for the upper cladding is
After formation, the portion into which the semiconductor was to be inserted was removed by etching, and a separately manufactured semiconductor waveguide was inserted.
光回路の寸法について説明する。コアクラッド間の比屈
折率差は0.25%であり、0.85μmで中−モード
光導波路となっている。コア形状は1.−辺4.12μ
mの正方形である。(分波用)光方向性結合器4と(合
波用)光方向性結合器5と6及び光方向性結合器′10
は3dBカツプラの特性を有し、2本のコア(同一形状
)がコア間隔6゜2μmで4.05mの長さで平行に位
置している。The dimensions of the optical circuit will be explained. The relative refractive index difference between the core and cladding is 0.25% and is 0.85 μm, forming a medium-mode optical waveguide. The core shape is 1. -Side 4.12μ
It is a square of m. Optical directional coupler 4 (for demultiplexing), optical directional couplers 5 and 6 (for multiplexing), and optical directional coupler '10
has a 3 dB coupler characteristic, and two cores (of the same shape) are located in parallel with a core spacing of 6° and 2 μm and a length of 4.05 m.
半導体微結晶添加ガラス導波路7の部分の断面形状は他
の導波路部と同一であり、長さは5.0sで゛ある。バ
ンドパス型フィルタ8部分は、8′及び8″の各々の内
側・外側の導波路の長さの差が2 cm及び4 cmで
ある。この部分でのバンドパス型フィルタとしての特性
は、中心波長0.85μmで112域幅20Gllzで
ある。The cross-sectional shape of the glass waveguide 7 doped with semiconductor microcrystals is the same as that of the other waveguide sections, and the length is 5.0 seconds. In the bandpass filter 8 section, the difference in length between the inner and outer waveguides of 8' and 8'' is 2 cm and 4 cm.The characteristics of this section as a bandpass filter are as follows: The wavelength is 0.85 μm and the bandwidth is 20 Gllz.
作製した光回路の特性の測定結果を述べる。信号光とし
ては、発振波長波長0.85μmの半導体レーザ光を使
用し、スイッチング用の制御光としでは波長0.83μ
7nの高出力半導体レーザ光を直接変調(100%変調
)した光(ピーク強度的2W)を使用した。実験結果は
、制御光により信号光がスイッチングすることが確認で
きた。スイッチングに必要な光パワーは、約2.0Wで
あった。We will describe the results of measuring the characteristics of the fabricated optical circuit. As the signal light, a semiconductor laser beam with an oscillation wavelength of 0.85 μm is used, and as the control light for switching, the wavelength is 0.83 μm.
Light (peak intensity: 2 W) obtained by directly modulating (100% modulation) 7n high-power semiconductor laser light was used. The experimental results confirmed that the signal light was switched by the control light. The optical power required for switching was approximately 2.0W.
以上実施例においては、SL微結晶添加ガラスを非線形
媒質として使用したもの及びGaAs半導体導波路を使
用したものについて述べたが、CdSe、 CdS 、
CdTe、 GaAs、 GaSb、 InP 1G
alnAsP等の幅広い化合物21′尋体微結晶を添加
したガラスを使用して作製した素子についても、同様の
構成により光スイッチング素子が実現できることは言う
までもない。In the above examples, examples using SL microcrystal doped glass as a nonlinear medium and those using a GaAs semiconductor waveguide have been described, but CdSe, CdS,
CdTe, GaAs, GaSb, InP 1G
It goes without saying that an optical switching element can also be realized with a similar configuration for an element fabricated using glass doped with a wide range of compound 21' compound microcrystals such as alnAsP.
さらに、2光束干渉甜を構成でるさいに2系統の導波路
部分の伝播損失分を考+aして、分波側の光方向性結合
器の分岐比を設計することも素子特性向上に有効である
ことは言うまでもない。Furthermore, when configuring a two-beam interference beam, it is also effective to design the splitting ratio of the optical directional coupler on the splitting side by considering the propagation loss of the two waveguide sections. It goes without saying that there is.
以上示したように、本発明によれば非線形光学効果を利
用したスイッチングを行い1qるため、非常に高速のス
イッチング速度が実現でさる。さらに、従来の石英ガラ
スに比較して3桁以上の大きな非線形光学定数を持つ半
導体微結晶添加ガラスを使用することで低光パワーでの
光スイッチングが期待でさ・る。また、導波路化したた
めに制御光の光パワー密度が高く出来るために1、実効
的に低パワーで動作できる素子となる利点もある。As described above, according to the present invention, switching is performed using the nonlinear optical effect, and therefore a very high switching speed can be achieved. Furthermore, optical switching at low optical power is expected by using semiconductor microcrystal-doped glass, which has a nonlinear optical constant three orders of magnitude larger than that of conventional quartz glass. Furthermore, since the optical power density of the control light can be increased due to the use of a waveguide, there is an advantage that 1. the element can effectively operate at low power.
第1図は、本発明の実施例の光スィッチの概略構成図で
ある。第2図は、実施例に示した光スィッチの動作例を
ポリグラフである。第3図は、実施例の導波路の作製方
法の概略を示した工程図である。第4図は、従来技術と
して説明している熱光学効果を利用した光スィッチの概
略構成図である。
1・・・信号光入射ボート、2・・・制御光入射ボート
、3・・・出射光ボー1−14・・・(分波用)光方向
性結合器、5・・・(合波用)光方向性結合器、6・・
・(合波用)光方向性結合器、7・・・半導体微結晶添
加ガラス導波路、8・・・(バンドパス型フィルタ(8
′。
8″は各々第1.第2フィルタ一部)、9・・・2光束
干渉計、10・・・光方向性結合器、11・・・信号光
強度、12・・・制御光強度、13・・・基板、14・
・・下部クラッド用ガラス膜、15・・・コア用ガラス
膜、16・・・半導体微結晶添加ガラス膜、17・・・
上部クラッド用ガラス膜。
第1図
8’ 8”
oro 20 30 40時 間
(nsecンFIG. 1 is a schematic diagram of an optical switch according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a polygraph showing an example of the operation of the optical switch shown in the embodiment. FIG. 3 is a process diagram showing an outline of the method for manufacturing the waveguide of the example. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an optical switch using the thermo-optic effect, which has been described as a conventional technique. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Signal light input boat, 2... Control light input boat, 3... Output light boat 1-14... (for demultiplexing) optical directional coupler, 5... (for multiplexing) ) Optical directional coupler, 6...
・(For multiplexing) Optical directional coupler, 7...Semiconductor microcrystal doped glass waveguide, 8...(Band pass filter (8)
'. 8'' are the first and second filters respectively), 9...2-beam interferometer, 10... Optical directional coupler, 11... Signal light intensity, 12... Control light intensity, 13 ... Board, 14.
...Glass film for lower cladding, 15... Glass film for core, 16... Glass film added with semiconductor microcrystals, 17...
Glass membrane for upper cladding. Figure 1 8'8" oro 20 30 40 hours (nsec)
Claims (1)
スイッチの構成において、光回路を構成する光導波路が
全て単一モード光導波路であつて、一対の光方向性結合
器よりなる一個の2光束干渉計とバンドパス型フィルタ
の二つを主要構成要素とし、その相互の位置関係は2光
束干渉計の出力端がバンドパス型フィルタの入力端に光
学的に接続される構成であり、該バンドパス型フィルタ
の特性として透過波長帯域内に信号光波長を有し透過波
長帯域外に制御光波長を有する特性を持ち、また2光束
干渉計は2系統の導波路のうちの一方の導波路に合波さ
れた制御光入射ポートを有し、さらに2系統の導波路の
うち少なくとも制御光合波用のポートが接続されている
導波路の一部分或は2系統の導波路の各々一部分に共に
光カー効果を有する非線形光学材料を使用し、かつ2系
統の導波路のうち制御光合波用のポートが接続されてい
る導波路に設けられた非線形光学材料の位置が該制御光
合波用の合流部分より出射側にあることを特徴とする導
波路型光スイッチ。In the configuration of a waveguide optical switch in which signal light is controlled by control lights of different wavelengths, all the optical waveguides constituting the optical circuit are single-mode optical waveguides, and a single two-mode optical waveguide consisting of a pair of optical directional couplers is used. The two main components are a beam interferometer and a bandpass filter, and their mutual positional relationship is such that the output end of the two-beam interferometer is optically connected to the input end of the bandpass filter. Band-pass filters have the characteristics of having a signal light wavelength within the transmission wavelength band and a control light wavelength outside the transmission wavelength band, and a two-beam interferometer uses one of the two waveguides. It has a control light input port that is multiplexed into a control light input port, and also has a control light input port that is connected to at least a control light multiplexing port among the two waveguides, or a portion of each of the two waveguides. A nonlinear optical material having a Kerr effect is used, and the position of the nonlinear optical material provided in the waveguide to which the port for control light multiplexing is connected among the two waveguides is the confluence part for the control light multiplexing. A waveguide type optical switch characterized by being located closer to the output side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63026853A JPH01201626A (en) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | Waveguide type optical switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63026853A JPH01201626A (en) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | Waveguide type optical switch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01201626A true JPH01201626A (en) | 1989-08-14 |
Family
ID=12204832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63026853A Pending JPH01201626A (en) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | Waveguide type optical switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01201626A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007170918A (en) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical waveguide device, temperature measuring device, and temperature measuring method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6068321A (en) * | 1983-09-26 | 1985-04-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical switch |
| JPS60237425A (en) * | 1984-05-09 | 1985-11-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and device for compressing light pulse width |
| JPS6180109A (en) * | 1984-09-26 | 1986-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical multiplexer and demultiplexer |
-
1988
- 1988-02-08 JP JP63026853A patent/JPH01201626A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6068321A (en) * | 1983-09-26 | 1985-04-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical switch |
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