JPH02116820A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
- Publication number
- JPH02116820A JPH02116820A JP26935788A JP26935788A JPH02116820A JP H02116820 A JPH02116820 A JP H02116820A JP 26935788 A JP26935788 A JP 26935788A JP 26935788 A JP26935788 A JP 26935788A JP H02116820 A JPH02116820 A JP H02116820A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active layer
- implanted
- optical switch
- wavelength
- absorption
- 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.)
- Pending
Links
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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は半導体材料で構成される小型で損失の小さい光
スィッチに関するものである。
スィッチに関するものである。
〈従来の技術及び発明が解決しようとする課題〉第１図
はＰ型及びＮ型半導体にはさまれた活性層に順方向電流
を注入し、入射光信号の増幅、吸収によって入射光信号
のオン、オフ（ゲート）を行う光スィッチの基本構成を
示したものである。同図中、１は入力用光導波路、２は
出力用先導波路、３はＰ型半導体材料で構成されるクラ
ッド、４は活性層、５はＮ型半導体材料で構成されるク
ラッド、６は反射防止膜である。
はＰ型及びＮ型半導体にはさまれた活性層に順方向電流
を注入し、入射光信号の増幅、吸収によって入射光信号
のオン、オフ（ゲート）を行う光スィッチの基本構成を
示したものである。同図中、１は入力用光導波路、２は
出力用先導波路、３はＰ型半導体材料で構成されるクラ
ッド、４は活性層、５はＮ型半導体材料で構成されるク
ラッド、６は反射防止膜である。
従来技術に係るこの種の光スィッチでは、活性層４はノ
ンドープの半導体材料で、厚さは約０．１５μｍ程度が
一般的である。この光スィッチに順方向電流を注入する
とキャリアの反転分布が形成され、半導体レーザと同様
に活性層４は利得媒質に変化する。したがって利得幅内
に入力用光導波路１を介して光信号が注入されると誘導
増幅作用によって入射光信号は増幅され、出力月光導波
路２を介して出射する。一方、電流が注入されていない
場合には誘導吸収によって入射光信号は減衰し、出力用
光導波路２には出射されない。したがって順方向注入電
流のオン、オフによって入射光信号のオン、オフを行う
光スィッチとして機能する。
ンドープの半導体材料で、厚さは約０．１５μｍ程度が
一般的である。この光スィッチに順方向電流を注入する
とキャリアの反転分布が形成され、半導体レーザと同様
に活性層４は利得媒質に変化する。したがって利得幅内
に入力用光導波路１を介して光信号が注入されると誘導
増幅作用によって入射光信号は増幅され、出力月光導波
路２を介して出射する。一方、電流が注入されていない
場合には誘導吸収によって入射光信号は減衰し、出力用
光導波路２には出射されない。したがって順方向注入電
流のオン、オフによって入射光信号のオン、オフを行う
光スィッチとして機能する。
第３図は活性層４が、１．３μｍのバンドギャツブエネ
ルギ波長を持つノンドープの半導体で構成される従来の
光スィッチの、オン時とオフ時の出力−波長特性を示し
たものである。
ルギ波長を持つノンドープの半導体で構成される従来の
光スィッチの、オン時とオフ時の出力−波長特性を示し
たものである。
オン時の少数キャリア注入量は６ Ｘ １０ ”ｅｌｌ
−’程度であり、このキャリア濃度は、活性Ｎ４の厚さ
を０．２μｍ１活性層４の輻を３μｍ１素子長Ｉを２０
０μｍ１キヤリアの寿命時間を約１ｎｓと仮定すると約
１２０〜１５０ ｍＡの電流注入量に対応する。今、光
信号波長λｇが１．３μｍと仮定すると、オン時には約
２０ ｄＢの利得が得られ、オフ時には約３５ ｄＢの
吸収損失となる。すなわち、アイソレージシンが約５５
ｄＢの光ゲートスイッチが得られる。
−’程度であり、このキャリア濃度は、活性Ｎ４の厚さ
を０．２μｍ１活性層４の輻を３μｍ１素子長Ｉを２０
０μｍ１キヤリアの寿命時間を約１ｎｓと仮定すると約
１２０〜１５０ ｍＡの電流注入量に対応する。今、光
信号波長λｇが１．３μｍと仮定すると、オン時には約
２０ ｄＢの利得が得られ、オフ時には約３５ ｄＢの
吸収損失となる。すなわち、アイソレージシンが約５５
ｄＢの光ゲートスイッチが得られる。
ところが信号光波長が１．５５μｍの場合にはオン時も
オフ時も約３ ｄＢの損失となり、光スィッチとしての
機能を果さな（なる。
オフ時も約３ ｄＢの損失となり、光スィッチとしての
機能を果さな（なる。
因に光ファイバを用いた光通信方式においては光信号波
長が１．３μｍから１．５５μｍ以上の波長に亘る波長
多重伝送方式が将来の伝送方式として重要な位置を占め
る。そこで、かかる波長多重伝送方式に使うことのでき
る低損失で高速、かつ小型の光スィッチ４の出現が待望
されている。
長が１．３μｍから１．５５μｍ以上の波長に亘る波長
多重伝送方式が将来の伝送方式として重要な位置を占め
る。そこで、かかる波長多重伝送方式に使うことのでき
る低損失で高速、かつ小型の光スィッチ４の出現が待望
されている。
本発明は、上記従来技術に鑑み、オン時に利得のある光
スィッチの動作波長域を拡大して波長多重伝送用として
使用できる光スィッチを提供することを目的とする。
スィッチの動作波長域を拡大して波長多重伝送用として
使用できる光スィッチを提供することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉
第４図は活性層にバンドギャップエネルギに対応する波
長が１．５５μｍで井戸層の輻Ｗ＝ ２００ ｎｍの量
子井戸構造を持った量子井戸半導体レーザの出力−波長
特性を示したものである。同図はキャリア濃度がＩ Ｘ
１０ ”ａｍ−’程度で、０．５６μｍの波長で発振
するものについて示したものである。
長が１．５５μｍで井戸層の輻Ｗ＝ ２００ ｎｍの量
子井戸構造を持った量子井戸半導体レーザの出力−波長
特性を示したものである。同図はキャリア濃度がＩ Ｘ
１０ ”ａｍ−’程度で、０．５６μｍの波長で発振
するものについて示したものである。
同図から明らかなように、１．５６μｍの発振光波長で
はオフ時の吸収量が５ ｄＢ以下となる。このときに、
量子井戸構造では、利得のピーク波長は発振波長の量子
エネルギレベルにほぼ固定されるものと見られていたた
め光スィッチとしてはアイソレージ讐ン特性が悪く使用
できないものと見られていた。
はオフ時の吸収量が５ ｄＢ以下となる。このときに、
量子井戸構造では、利得のピーク波長は発振波長の量子
エネルギレベルにほぼ固定されるものと見られていたた
め光スィッチとしてはアイソレージ讐ン特性が悪く使用
できないものと見られていた。
本発明は量子井戸構造の材料と井戸層幅を制御し、注入
キャリア濃度を制御して広い波長域に亘ってアイソレー
ジシンを確保できろようにしたものである。
キャリア濃度を制御して広い波長域に亘ってアイソレー
ジシンを確保できろようにしたものである。
上記目的を達成する本発明の構成は、Ｐ型及びＮ型半導
体にはさまれた活性層を、複数積類の複合化された量子
井戸構造の半導体で構成し、活性層に注入される光信号
の増幅。
体にはさまれた活性層を、複数積類の複合化された量子
井戸構造の半導体で構成し、活性層に注入される光信号
の増幅。
吸収を、活性層に注入する少数キャリアで制御するよう
にしたことを特徴とする 〈作 用〉 上記構成の本発明によれば、広い波長域に亘って充分大
きな利得を得ることができ、オフ時には充分大きな吸収
損失がある。
にしたことを特徴とする 〈作 用〉 上記構成の本発明によれば、広い波長域に亘って充分大
きな利得を得ることができ、オフ時には充分大きな吸収
損失がある。
く実 施 例〉
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
本実施例に係る光スィッチは外形的には第１図に示す光
スィッチと同じであるが、その活性層４は、バンドギャ
ップエネルギ波長λｇ ＝ １．５５ μｍ、井戸層幅
４０ｎｍ、Ｐ型バックグラウンドキャリア濃度＝ ４
Ｘ １０ ”ａｍ−３の第１の量子井戸層と、パックギ
ャップエネルギ波長λｇ ＝ １．３３ μｍ、井戸層
幅Ｗ＝１０ｎｍ。
スィッチと同じであるが、その活性層４は、バンドギャ
ップエネルギ波長λｇ ＝ １．５５ μｍ、井戸層幅
４０ｎｍ、Ｐ型バックグラウンドキャリア濃度＝ ４
Ｘ １０ ”ａｍ−３の第１の量子井戸層と、パックギ
ャップエネルギ波長λｇ ＝ １．３３ μｍ、井戸層
幅Ｗ＝１０ｎｍ。
Ｐ型バックグラウンドキャリア濃度＝４ ＸＩＯ”ａｍ
−３の第２の量子井戸層とを有し、これら第１及び第２
の井戸層の暦数比が１：２．５で注入少数キャリア濃度
ｎ ＝＝ ４． ＯＸ １０ ′８ａｍ−３としである
。
−３の第２の量子井戸層とを有し、これら第１及び第２
の井戸層の暦数比が１：２．５で注入少数キャリア濃度
ｎ ＝＝ ４． ＯＸ １０ ′８ａｍ−３としである
。
第２図は本実施例に係る複合化量子井戸構造を持った光
スィッチに対して計算した出力−波長特性を示したもの
である。計算は密度行列解析で、重い正孔と軽い正孔の
両者を考慮したものである。
スィッチに対して計算した出力−波長特性を示したもの
である。計算は密度行列解析で、重い正孔と軽い正孔の
両者を考慮したものである。
また、同図中の破線の特性は、活性層４が量子井戸構造
でない通常のＤＨ構造の場合について同様の特性を併せ
て示したものである。
でない通常のＤＨ構造の場合について同様の特性を併せ
て示したものである。
同図から明らかなようにｎ ＝ ４． ＯＸ １０ ”
ｃｍ−’以下の少ない注入キャリア濃度で、１．３μｍ
から１．５５μｍまでの波長域で２５ｄＢ以上の利得が
得られている。またオフ時の吸収は１．５５μｍの波長
で３０ ｄＢ以上の吸収損失となっているため、アイソ
レージ璽ン特性としては１．３μｍから１．５５μｍま
で５５ ｄＢ以上の良好な特性が得られる。
ｃｍ−’以下の少ない注入キャリア濃度で、１．３μｍ
から１．５５μｍまでの波長域で２５ｄＢ以上の利得が
得られている。またオフ時の吸収は１．５５μｍの波長
で３０ ｄＢ以上の吸収損失となっているため、アイソ
レージ璽ン特性としては１．３μｍから１．５５μｍま
で５５ ｄＢ以上の良好な特性が得られる。
一方通常のＤＨ構造の光スィッチでは、吸収特性は同等
のものが得られるが、利得に関してはこの少数キャリア
濃度では同等のレベルは得られない。そうだからといっ
て注入少数キャリア濃度を増加させても熱による利得の
飽和、非発光再結合過程の増加等によって利得の増加は
困難なため通常の構造の活性層４では広帯域化は難かし
い。
のものが得られるが、利得に関してはこの少数キャリア
濃度では同等のレベルは得られない。そうだからといっ
て注入少数キャリア濃度を増加させても熱による利得の
飽和、非発光再結合過程の増加等によって利得の増加は
困難なため通常の構造の活性層４では広帯域化は難かし
い。
なお本実施例の光スィッチを多段に組み合わせて集積型
光マトリクススイッチを構成すると広帯域な光マトリク
ススイッチが構成できることは言うまでもない。
光マトリクススイッチを構成すると広帯域な光マトリク
ススイッチが構成できることは言うまでもない。
〈発明の効果〉
以上実施例とともに具体的に説明したようｊコ、本発明
によれば広い波長域に亘って充分大きな利得を得ること
ができるとともにオフ時には充分大きな吸収損失を得る
ことができるので、超広帯域光スィッチとして波長多重
伝送方式への適用も可能となる。また、小型で高速な集
積型光スイッチ網を構成することができるとともに、波
長多重伝送方式に光アンプ兼光スイッチとして使用する
ことも可能である。
によれば広い波長域に亘って充分大きな利得を得ること
ができるとともにオフ時には充分大きな吸収損失を得る
ことができるので、超広帯域光スィッチとして波長多重
伝送方式への適用も可能となる。また、小型で高速な集
積型光スイッチ網を構成することができるとともに、波
長多重伝送方式に光アンプ兼光スイッチとして使用する
ことも可能である。
第１図はＰＮ接合を有する光スィッチの一般的な構造を
概念的に示す説明図、第２図は本発明の実施例に係る光
スィッチの出力−波長特性を示すグラフ、第３図は従来
技術に係る光スィッチの出力−波長特性を示すグラフ、
第４図は量子井戸構造を有する活性層をもった半導体レ
ーザの出力−波長特性を示すグラフである。 図面中、 １は入力用光導波路、 ２は出力用光導波路、 ３はＰ型クラッド、 ４は活性層、 ５はＮ型クラッド、 ６は反射防止膜である。
概念的に示す説明図、第２図は本発明の実施例に係る光
スィッチの出力−波長特性を示すグラフ、第３図は従来
技術に係る光スィッチの出力−波長特性を示すグラフ、
第４図は量子井戸構造を有する活性層をもった半導体レ
ーザの出力−波長特性を示すグラフである。 図面中、 １は入力用光導波路、 ２は出力用光導波路、 ３はＰ型クラッド、 ４は活性層、 ５はＮ型クラッド、 ６は反射防止膜である。
Claims (1)
- Ｐ型及びＮ型半導体にはさまれた活性層を、複数種類の
複合化された量子井戸構造の半導体で構成し、活性層に
注入される光信号の増幅、吸収を、活性層に注入する少
数キャリアで制御するようにしたことを特徴とする光ス
イッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26935788A JPH02116820A (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26935788A JPH02116820A (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02116820A true JPH02116820A (ja) | 1990-05-01 |
Family
ID=17471254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26935788A Pending JPH02116820A (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02116820A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59104191A (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-15 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS6045087A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6371826A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Hitachi Ltd | 光半導体装置 |
-
1988
- 1988-10-27 JP JP26935788A patent/JPH02116820A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59104191A (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-15 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS6045087A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6371826A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Hitachi Ltd | 光半導体装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2637531B2 (ja) | 光スイッチ | |
| JP3262331B2 (ja) | 周波数分割光通信システムのための端子 | |
| JP2650746B2 (ja) | 対称的光学デバイス | |
| US5155737A (en) | Semiconductor wavelength conversion device | |
| JPS61105887A (ja) | 光信号増幅方法 | |
| JPS63244783A (ja) | 波長変換素子 | |
| US5283799A (en) | Semiconductor laser with a saturable absorber | |
| Ma et al. | Realization of all-optical wavelength converter based on directionally coupled semiconductor optical amplifiers | |
| Nonaka et al. | Optical nonlinear characteristics of a side-injection light-controlled laser diode with a multiple-quantum-well saturable absorption region | |
| JPS6140159B2 (ja) | ||
| JP4069111B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH02116820A (ja) | 光スイッチ | |
| JPH02116819A (ja) | 光スイッチ | |
| JP3006553B2 (ja) | 半導体集積型偏波モード変換器 | |
| CA2267018C (en) | Optical wavelength converter with active waveguide | |
| JPS5860726A (ja) | 光スイツチ | |
| JPS6184891A (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
| Zali et al. | Design and Analysis of Polarization Insensitive O-Band Bulk SOA for active-passive photonic circuits | |
| KR102950859B1 (ko) | 커플링 방식 및 비율이 조정된 전광섬유 펨토초 레이저 장치 | |
| JP2849190B2 (ja) | 光スイッチ | |
| JPH02170587A (ja) | 半導体レーザ装置と半導体光検出器及びその製造方法 | |
| EP1059554B1 (en) | Operating method for a semiconductor optical device | |
| US6870667B2 (en) | Optical amplifier | |
| JP3196958B2 (ja) | 変調器集積半導体レーザ | |
| JP2963527B2 (ja) | 半導体面型光変調素子 |