JPH01267610A

JPH01267610A - 光スイッチ

Info

Publication number: JPH01267610A
Application number: JP9564688A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ikeda; 正宏池田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-25
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPH0760225B2

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】（１）発明の属する技術分野本発明は小型で集積化のできる光スイッチに関するもの
である。

（２）従来す技術とその問題点従来のこの種の光スイッチとしては第１図に示す構成の
ものが知られている。（例えば文献Ｓ、Ｔａｒｕｃｈａ
、Ｈ，Ｉｗａｍｕｒａ、Ｔ、５ａｋｕ　　ａｎｄ　　Ｈ
，Ｏｋａｍｏｔｏど−ａｖｅｑｕｉｄｅ−ＴｙｐｅＯｐ
ｔｉｃａｌ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｎ　ｏｆ　ＧａＡｓ　Ｑ
ｕａｎｔｕｓ＋　ＷｅｌｌＤｏｕｂｌｅ　Ｈｅｔｅｒｏ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｔｌｓｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ　ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔ　　ｏｎ　　Ｅｘｃｉｔｏ
ｎ　　Ａｂｓｏｒｐｔｏｎ、’Ｊａｐａｎｅｓｅ　　Ｊ
ｏｕｒｎａｌｏｆ　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、ｖｏｌ、２
４．　Ｎａ、　　６．　ＰＰ、Ｌ４４２−Ｌ４４４゜１
９８５）。ここで、１はｐ側電極、２はＰ型半導体のク
ラツデイング、３は量子井戸構造の活性層、４はｎ型半
導体のクラツデイング、５はｎ側電極、６は集光用レン
ズ、７は印加電圧用負電源を表している。

第２図は第１図に示したＧａＡｓ系素子の波長に対する
吸収特性を示したものである。実線の特性は電圧が印加
されていない状態での吸収特性で、破線の特性はｐｎ接
合に逆方向電圧とじて１ｖ印加された状態での吸収特性
を表している。この図から分るように量子構造の活性層
によって生ずる励起子の吸収ピークが逆方向電界の印加
によってシフトする。この吸収の変化を光のスイッチン
グに利用するものである。光スイツチ素子として挿入損
失が小さく、かつアイソレーションが大きく取れる波長
として、この場合には０．８６μｍの信号光が選ばれる
。この場合には、オン時（電界がかかっていない状ＬＱ
）の吸収が約６０ｃｍ−’、オフ時（−１，ＯＶの印加
時）の吸収が約２５０ｃｍ−’であるから、素子長が２
００μｍとすると、オン時の挿入損失は約５．２ｄＢと
なり、アイソレーションは約１６．５ｄＢとなる。

印加する電圧を変えてもこの値には大差はなく、挿入損
失が小さくてアイソレージジンの大きい良好な特性を得
る事は困難であった。

また、第１図のように信号光の入出力にはレンズ結合を
利用しているため、小型で高集積の光スイッチを構成す
る事が難しいという欠点があった。

（３）発明の目的本発明の目的は、オン時の挿入１員失を小とし、アイソ
レージジンを大きくして高集積化することができる構造
とした光スイッチを提供することにある。

（４）発明の構成（４−１）発明の特徴と従来の技術との差異本発明は、
導波路部とスイッチ部の構造が同じであり、かつオン時
に順方向に電流を注入することを最も主要な特徴とする
。従来の技術とは、オン時に利得が得られる点が大きく
異なる。

（４−２）実施例第３図は本発明の第１の実施例の構造図を示すものであ
り、■はｐ側電極、２はＰ型Ａ　ｌ　ｏ、　＝Ｇａｏ、
？Ａｓのタラッディング、３は量子井戸構造の活性層で
、ＧａＡｓ８０人、　　Ａ　ｌ　ｏ、　ｚＧａｏ、　５
Ａｓ５０人の周期を約１０層構成する。また、４はｎ型
Ａ　ｌ　６．５Ｇａｏ、　Ｊｓのタラッディング、５は
ｎ側電極、７及び８は各々逆方向及び順方向用電極、９
はｐ゛型ＧａＡｓ層を表している。

今、電極に順方向電流を注入すると、活性層３における
キャリアは反転分布となる。これは半導体レーザにおけ
る反転分布と同じであり、活性層３は吸収媒質から利得
媒質へと変化する。

第２図における一点鎖線の波長特性は０．５ｖ順方向に
電圧を印加した場合の利得特性を示している。

この場合には、０６８６μｍの波長で利得のピークが観
測され、約３００ｃｍ−’の利得となる。ここで導波路
端面に反射防止膜が施されていれば発振が防止され、２
００μｍの利得導波路長で約２６ｄＢの利得が得られる
。従って、オンの時には０．５Ｖの順方向電圧、オフの
時には１．ＯＶの逆方向電圧を印加することによって、
素子長２００　ｐ　ｍスイッチでオン時に２６ｄＢの利
得、アイソレーション４７．７ｄＢのスイッチ特性が得
られる。実際の素子構成では、入出力部の導波路での損
失と光信号の結合損失があるため、オン時の利得は減少
するが、全損失を補償して全体としての利得を得る事は
不可能ではない。

第４図は第３図における＾−Ａ゛断面の構造で、１０は
ｎ型Ａ　ｊ！　ｔｒ、　ｘＧａｏ、　？へＳの埋込層、
１１はｐ型Ａｊ２ｏ、３Ｇａ、９．Ａｓのブロック層、
１２はＳｉＯ□層を示している。

第４図に示すように、導波路を埋込型の導波路で構成す
ることによって光の散乱損失及び電流の活性層３への閉
じ込め効果を上げることができるが、リッヂ型の導波路
構造で構成することもできる事・は言うまでもない。

第５図は本発明の第二の実施例の構造図を示す。

本構造ではオン用の電極とオフ用の電極を分離して構成
しているため、オンとオフを独立に制御することができ
る。従って、オンとオフのタイミングをオーバラップす
ることによってスイッチング速度を早くする事が可能と
なる。

第６図は２×２の光マトリクス・スイッチを構成した実
施例であり、１３は上記構造の導波路部、１４は上記構
造の光スイツチ部を表している。

今、ｐ　、ｎＩから信号光が入射し、Ｐｇ０□の出力導
波路を選択する場合には、１４．１の電極には逆方向の
電圧を、１４゜の電極には順方向の電圧を各々印加する
ことによって達成される。また、１４１１と１４゜の画
電極に同時Ｑこ順方向電圧を印加１“る、二と乙こよっ
て、挿入杆１失なしに両出力導波路に信号光を出！Ｈす
ることが−〔Ｚきるゆ　　　　゛なお本実施例ではＧａ
Ａｓ系の実施例について説明したが、ＩｎＰ系の光スイ
２・チも構成できることは言うまでもない。

（５）発明の詳細な説明したよ乙こ、本発明の光スイッチでは、活性層に
量子井戸構造を有した導波路の一部に電極を設け、オン
（０時には利得を、オフの時には吸収を起こさゼてスイ
ッチングする構成どしているため、以下のような利点が
ある。

１）導波路部、スイッチ部とも同一構造で構成できるた
め集積化した光スイツチ網を作成する事が容易である。

１１）挿入損失のない１１１得を持った光スイツチ網を
得る事ができる。

山）アイソレーションの大きい特性が得られる。

ｉｖ）クロストークの小さい光スイツチ網が構成できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光スイツチ構成図、第２回は吸収係数の
波長依存性を示す特性図、第３図及び第５図は各々本発
明素子の構造断面図、第４図は第３図Ａ−Ａ’線での構
造断面図、第６図は２×２光マトリクス・スイッチの構
成図である。１・・・ｐ側電極、２・・・ｐ型半導体クラツデイング
、３・・・量子井戸構造の活性層、４・・・ｎ型半導体
クラツデイング、５・・・ｎ側電極、６・・・集光用レ
ンズ、７・・・逆方向用電源、８・・司傾方向用電源、
９・・・ｐ゛・・・コンタクト層、１０・・・ｎ型埋込
層、１１・・・ｐ型ブロック層、１２・・・５ｉ０２層
、１３・・・導波路部、１４・・・スイッチ部。特許出願人　　日本電信電話株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ｐｎ接合を有する半導体素子への印加電圧によっ
て光信号をオン・オフするゲート型光スイッチにおいて
、前記ｐｎ接合の中間に設けられる活性層として量子井
戸構造を持った導波路の一部に電極を備え、該電極にオ
ンの時には順方向電流を注入し、オフの時には逆方向電
圧を印加するように構成されたことを特徴とする光スイ
ッチ。
（２）前記電極が分割され、一方を順方向電流注入用電
極とし、他方を逆方向電圧印加用電極とするように構成
されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
スイッチ。
（３）前記導波路の端面に反射防止膜が施された構造を
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
スイッチ。