JPH01231386A - 光スイッチ素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光情報処理、光通信等に用いる光スイッチ
素子に関し、特にそのコントラスト比の改善に関するも
のである。

〔従来の技術〕

第２図は例えばアプライド・フイズクス誌１９８５年第
４６巻第１０号９１８頁〜９２０真に示された従来の光
スィッチを示す構造模式図であり、図において、１は多
重量子井戸層、２は基板、３は高反射率誘電体膜、４は
プローブ光、５は制御光である。また６は透過出力光で
ある。

次に動作について説明する。

誘電体膜３を反射鏡として、多重量子井戸層１を媒質と
して構成されたファプリペロー・エタロンの透過率Ｔは
、 と表わされる。ここでＲＦは誘電体膜３の反射率、φ。

はエタロンの初期位相、ｎ２は多重量子井戸層１の非線
形屈折率係数、Ｉｏは制御光５のパワー密度、λ。は制
御光５の波長、αは制御光５の多重量子井戸層１におけ
る吸収係数である。

コントラスト比（ＣＲ）は、制御光がないときＮｏ　＝
Ｏ）の透過率Ｔ。ＦＦと制御光が入ったとき（Ｌ　≠０
）の透過率Ｔ。Ｎとの比である。

即ち となる。ここではφ。＝０とした。この式よりＣＲを上
げるためにはΔφ８いつまりＩｏを増加すれば良いこと
がわかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光スイッチ素子は以上のように構成されているの
で、コントラスト比が透過率の比となり、大きなコント
ラスト比を得るためには、入力光（制御光）のパワーを
大きくすることが必要となる。

ところが入力光パワーを大きくすると、スイッチングパ
ワーが増加してしまい、また発熱によりコントラスト比
が飽和してしまうなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、コントラスト比を大幅に向上できる光スイッ
チ素子を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る光スイッチ素子は、非線形光入出力特性
を有し、制御光を受けてその反射率が変化する非線形光
学エタロン等の反射体と、該反射体とともに外部共振器
構造を構成する半導体レーザ等の利得媒質とからなるも
のである。

〔作用〕

この発明においては、利得媒質と、外部からの制御光に
より反射率を制御可能な反射鏡とを組み合わせて、全体
としてレーザ発振装置を構成したから、非線形光学エタ
ロンの反射率が外部光により変わり、これにより該エタ
ロンと組合わせた利得媒質のレーザ発振が０Ｎ１０ＦＦ
制御されることとなり、この結果光スイッチ素子のコン
トラスト比を大きく向上できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を回について説明する。

第１図は本発明の一実施例による光スイッチ素子を示す
模式図であり、図において、１は多重量子井戸層、２は
基板、３は高反射率誘電体膜、４はプローブ光、５は制
御光、７はブラッグ反射層、８は半導体レーザの利得媒
質であるレーザ・アンプである。ここでは多重量子井戸
非線形エタロンを、多重量子井戸層１を媒質として、該
層ｌ、高反射率誘電体膜３．及びブラッグ反射Ｎ７によ
り構成し、さらにこのエタロンとレーザ・アンプ８とか
ら外部共振器型レーザを構成している。

次に作用効果について説明する。

このような外部共振器型レーザでは、高反射率誘電体膜
３の反射率をＲＦ、ブラッグ反射層７のブラッグ中心波
長における反射率をＲ８とすると、高反射率誘電体Ｉ！
１３　、ブラッグ反射層７．及び媒質１で構成されるエ
タロンの反射率Ｒは、で表わされる。ここで、用いた記
号の意味は、従来例と同一である。φ。＝Ｏとしても一
般性を失わないので簡単のため以下ではφ。＝０とする
。

制御光５がＯＦＦのときＮｏ　＝０）　、反射率ＲＯＦ
Ｆは ４西７１７ となり、 また制御光５がＯＮのときＮ、≠０）、反射率ＲＯＭは となる。

従って、制御光オン時の反射率と制御光オフ時の反射率
との比は、 となる。

今、反射率Ｒ０，Ｆでレーザが発振直前になるように、
レーザ・アンプ８への注入電流を調整しておけば、制御
光が入射して反射率がＲ２Ｈとなったとき、レーザを発
振状態にすることが、可能である。

即ち、発振前後のしきい値利得差Δｇいは、ｌ：　レー
ザ・アンプの長さ と表わされるので、ＲＯＭ／ＲＯＦＦが適当に大きけれ
ば、利得差を充分つけることができ、発振の０Ｎ１０Ｆ
Ｆ制御が可能となる。

また、レーザ・アンプとして微分量子効率が高く、自然
放出光が少ないものを選べば、０Ｎ１０ＦＦのパワー比
は大きくとることができ、これにより光スイッチ素子の
コントラスト比を著しく大きくす（ことができる。

なお、上記実施例では、エタロンとしてブラッグ反射層
７を有する反射型のものを用いたが、これは従来例のよ
うに透過型エタロ、ンでもよく、この場合は透過光を反
射鏡を用いる等してレーザ・アンプ８に帰還させれば、
上記実施例と同様の効果が得られる。

また上記実施例では非線形入出力特性を有する反射体と
して多ｔｌ子井戸線形エタロンを用いたが、これはバル
ク結晶エタロンでもよく、またブラッグ反射層は他のグ
レーティングでもよい。

さらに上記実施例では光スイッチ素子の場合について説
明したが、本発明の基本原理は光双安定素子にも適用で
きる。

〔発明の効果〕　。

以上のように、この発明によれば、非線形光入出力特性
を有し、制御光を受けてその反射率が変化する反射体と
、該反射体とともに外部共振器構造を構成する利得媒質
とから光スイッチ素子を構成したので、レーザ発振の０
Ｎ１０ＦＦを外部光により制御できるだけでなく、コン
トラスト比が大きな光スイッチ素子を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光スイッチ素子を説
明するための概略構成図、第２図は従来の光スイッチ素
子を示す構造模式図である。 １・・・多重量子井戸層、２・・・基板、３・・・誘電
体膜、４・・・プローブ光、５・・・ｉ！ＩＪ　？ｆｆ
１ｌ光、６・・・透過光、７・・・ブラッグ反射層、８
・・・利得媒’Ｉｆ（レーザ・アンプ）、９・・・出力
光。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　　　　　早　　　瀬　　憲　　−一へ０ぐ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）その出射光が制御光によりオン・オフ制御される
   光スイッチ素子において、 非線形光入出力特性を有し、上記制御光を受けてその反
   射率が変化する反射体と、 該反射体とともに外部共振器構造を構成する利得媒質と
   からなることを特徴とする光スイッチ素子。