JPH02269308A - 光スイッチ - 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〕 本発明は、光アンプ及び光スィッチに関する。

〔従来の技術〕

光通信技術の進歩に伴い、その適用分野は、基幹伝送系
から加入者系、ＬＡＮ、データ・リンク等のシステムへ
急速に広がりつつある。このような、光システムの高度
化に対応するなめには光デバイスの高性能化、高機能化
、高薬積化が不可欠である。

光アンプ、光スィッチ、波長可変光源、光電子集積回路
などは、これらの光システムの核となるキー・デバイス
の一つである。すなわち、光アンプは、挿入損失の大き
な半導体外部変調器の損失を補償し、長距離伝送路の中
継器に使用される。

また波長可変光源は、将来の波長多重光通信システムの
基本エレメントである。光電子集積回路はこれらをワン
チップ上に集積したものであり、低価格・小型・高信頼
・無調整化、といった集積による基本的メリットのみな
らず、高速化・高感度化といった光デバイスの性能改善
も期待できる。

このように、これらのエレメントは、光配線・光交換と
いった将来の光システムを支える高機能・新機能デバイ
スの実現に欠かせないものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来、光アンプは半導体レーザーで成る光増
幅素子のみで構成されている（光・量子エレクトロニク
ス研究会資料　０ＱＥ８６−３９ｐ、７５）、また、光
スィッチは第４図のように、Ｘ型の光スイツチ部３２と
、２個の分布帰還型レーザー（ＤＦＢレーザー）３３と
、半導体レーザーで成る２個の光アンプ３１を集積した
ものがある。この、従来の光アンプは、使用する際には
発振閾値よりわずかに小さい電流を常時流しておかなけ
ればならない。従って、２個の内の動作させない方の光
アンプにも電流が常に流れており、素子の発熱や、電力
損失、クロストークの発生、自然放出光が常時発光して
いると言った問題点がある。また、変調器とレーザーを
ＦＥＴ等の電気回路とハイブリッドに構成すれば、寄生
容量の影響を受けやすくなり、素子が大きくなるといっ
た問題点がある。

本発明の目的は、スイッチの低クロストーク化、光アン
プの低消費電力化、小型化を計ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光アンプは、制御信号により電流をＯＮ−ＯＦ
Ｆするスイッチング素子を光増幅素子に、電気的に直列
接続し、電圧印加状態により光吸収特性が変化する光ゲ
ートの一方の電極を前記スイッチング素子の制御電極に
接続したこととを特徴とする構成になっている。

また、本発明の光スィッチは、入力光を複数の出力光に
分岐する光分岐回路の各出力端に、上述の光アンプを光
学的に接続したことを特徴とする構成になっている。

〔作用〕

本発明の光アンプは、スイッチング素子が光増幅素子に
直列に接続し、光ゲートで光を吸収した時にスイッチン
グ素子に印加する電圧が変化するようになっている。こ
のため、動作させる必要がない時には光増幅素子に電流
が流れず増幅作用が起らない、必要時のみ電流が流れ増
幅するので前述の電力損失２発熱等の問題点が解決され
、光スィッチの低クロストーク化も実現できる。また、
０ＥＩＣ化が簡単に実現できるなめ高速化・小型化、高
信頼化も容易に実現できる。

〔実施例〕

第１図Ａに本発明の光アンプの一実施例を示す。光増幅
素子１は半導体レーザーで構成している。スイッチング
素子３は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成し、光
増幅素子１に直列に接続し、ゲート電極は光ゲート２の
電極に接続している。光ゲート２はｐｉｎ構造で成り、
ｉ層は禁制帯幅の異なる２種類の半導体薄膜を交互に多
層構造した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造になっている。

このＭＱＷＩ造は、電界の印加によって、実効的なバン
ドギャップが減少するため、量子井戸の励起子の低エネ
ルギー側の光に対する吸収係数が大きくなる。従って、
光ゲート２に印加する電圧を変化させることにより、光
ゲート２は光吸収状態と光透過状態の２状態間を遷移す
る。

この光アンプにおいては、外部電源４により電圧が印加
されて光吸収状態にある光ゲートに光が入射すると、入
射光は吸収されて光電流が発生する。この光電流による
電圧降下により、スイッチング素子（ＦＥＴ）３のゲー
ト電極に印加する電圧が変化し、スイッチング素子がＯ
Ｎ状態になる。この結果、光増幅素子、すなわち半導体
レーザーに電流が流れて光増幅素子はレーザー発振する
。このレーザー発振光が光アンプの出力光となり出力さ
れる。

第１図Ｂに本発明の第２の実施例を示す。この実施例で
は、第１図Ａの構成に加えて、光の入力部にＹ分岐光フ
ァイバーで成る光分岐回路５を付加し、入力光を光ゲー
トと光増幅素子の両方に入射させている。光増幅素子１
は半導体レーザーで構成しているが、その共振器面に反
射防止膜６を設けてレーザー発振を抑制した構造になっ
ている。この他の点は第１図Ａの構成と同じである。

スイッチング動作も第１図Ａのものと同じである。

第２図に本発明の光スィッチの実施例を示す。

この光スィッチは、入力部にＹ分岐光ファイバーで成る
光分岐回路１１を配置し、この光分岐回路１１の各出力
端に、第１図Ａで説明した光アンプ１０ａ・　１０ｂを
それぞれ光学的に結合させた構成になっている。光スイ
ツチング動作は光アンプ１０ａ、１０ｂの各光ゲート２
に印加する電圧を切り換えて行うが、光ゲート２ａ、２
ｂに印加する電圧は第１図Ａの場合と逆になっている。

すなわち、光ゲート２ａ、２ｂに印加する逆バイアスが
、それぞれ光増幅素子１ａ、ｌｂに接続されているＦＥ
Ｔ３ａ、３ｂのゲートバイアスとなっている。入力光１
２を光分岐回路１１を通して３ｄＢ分岐する。３ｄＢ分
岐した光は、光ゲート２ａ、２ｂによってどちらか一方
の光は吸収され、他方の光は吸収されない、光ゲート２
ａの逆バイアスがＶｇ＋（＝Ｏ）であれば、光は吸収さ
れずに、光増幅素子１ａに入力する。第３図Ａのように
、ＦＥＴ３ａのゲートバイアスがＶ　ｇ　１であれば、
ドレイン電流がＩｄＩであるので、第３図Ｂから分るよ
うに、光増幅素子１ａは誘導放出光を発光する。他方、
光ゲート１ｂには、逆バイアスＶｇｚ（＜Ｏ）が印加さ
れ、光は吸収される。このとき、ＦＥＴ３ｂのドレイン
電流は、ＶｇｚがＦＥＴ３ｂのピンチオフ電圧ならばま
ったく流れないため、光増幅素子１ｂは、自然放出光さ
えも放出せず、発熱、電力損失も少ない。この時、使用
するＦＥＴ光ゲート、光増幅素子は０ＥＩＣ化も可能で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、電力損失１発熱と
言った問題を防ぎ、光スィッチの低クロストーク化が行
うことができる。また、０ＥＩＣ化により高速化、小型
化、低価格化、光信頼化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光アンプの実施例を示す概略図、第２
図は本発明の光スィッチの実施例を示す概略図、第３図
は光スィッチのスイッチング動作を説明するための図、
第４図は従来例を示す図である。 １は光増幅素子、２は光ゲート、３はスイッチング素子
、１０ａ、　ＩＱｂは光アンプ、１１は光分岐回路、で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御信号により電流をＯＮ−ＯＦＦするスイッチ
   ング素子を光増幅素子に、電気的に直列接続し、電圧印
   加状態により光吸収特性が変化する光ゲートの一方の電
   極を前記スイッチング素子の制御電極に接続したことと
   を特徴とする光アンプ。
2. （２）入力光を複数の出力光に分岐する光分岐回路の各
   出力端に、請求項１記載の光アンプを光学的に接続した
   ことを特徴とする光スイッチ。