JPH04350628A - 導波路型光スイッチ - Google Patents

導波路型光スイッチ

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Publication number
JPH04350628A
JPH04350628A JP12385091A JP12385091A JPH04350628A JP H04350628 A JPH04350628 A JP H04350628A JP 12385091 A JP12385091 A JP 12385091A JP 12385091 A JP12385091 A JP 12385091A JP H04350628 A JPH04350628 A JP H04350628A
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JP
Japan
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output port
optical switch
intersection
port
input port
Prior art date
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Pending
Application number
JP12385091A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiyuki Kamata
鎌田 良行
Hisaharu Yanagawa
柳川 久治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP12385091A priority Critical patent/JPH04350628A/ja
Publication of JPH04350628A publication Critical patent/JPH04350628A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/29Devices 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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3137Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は導波路型光スイッチに関
し、更に詳しくは、スイッチング動作時における光損失
が少ない導波路型光スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば半導体材料などで構成する導波路
型光スイッチには各種タイプのものが提案されているが
、それらのうち、全反射型の光スイッチを平面パターン
図として図5に示す。この光スイッチの場合、直線導波
路Aと直線導波路Bが交差角θで交差し、点線で示した
領域の交差部Cを形成している。これらの導波路A,B
はいずれも例えば半導体材料を用いて基板,下部クラッ
ド層,コア層(導波路層),上部クラッド層を順次形成
し、その上面全体は絶縁膜で被覆されている。
【0003】交差部Cにおいては、導波路A,Bの略中
央の絶縁膜を除去して窓10を形成し、ここに例えば、
導電材料を蒸着して上部電極11が添着されている。そ
して、窓10の直下の交差部Cを含む部分には、図の点
線の領域9で示したように、Znが拡散されたZn拡散
域が形成されている。この上部電極11,Zn拡散域9
と、基板の裏面に形成される図示しない下部電極とを組
合わせて屈折率変化手段が構成されている。
【0004】この光スイッチにおいて、屈折率変化手段
を動作しない場合は、導波路Aの入射ポートA1 ,導
波路Bの入射ポートB1 から入射した光は、交差部C
を直進し、導波路Aの出射ポートA2 ,導波路Bの出
射ポートB2 からそれぞれ出射していく。ここで、上
部電極11から例えば所定値の電流を注入すると、窓1
0の直下のZn拡散域9ではプラズマ効果やバンドフィ
リング効果が発現してその屈折率低下が引き起こされる
ので、前記Zn拡散域9とZnが拡散していない光導波
路との界面に全反射面が形成される。
【0005】したがって、例えば入射ポートA1 から
の光は、交差部Cにおいて、窓10直下に発現した全反
射面で反射して出射ポートB2 を伝搬していくことに
なる。すなわち交差部Cの屈折率変化手段を動作させる
ことにより、入射ポートA1 からの光は、出射ポート
A2 から反射側の出射ポートB2 へと光路変更して
ここにスイッチング動作が発現する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した全
反射型光スイッチの場合、互いに交差する直線導波路A
,Bは単純に交差角θで交差しているだけである。その
ため、屈折率変化手段を動作して全反射面を形成し、入
射ポートA1からの光をこの全反射面で反射させて反射
側の出射ポートB2 に光路変更する場合、反射した光
は出射ポートB2 に伝搬しにくく、反射光は導波路以
外の個所に拡散することがあり、結果として光損失が増
大する、すなわち漏話の増大という問題が生ずる。
【0007】本発明は上記した問題を解決し、スイッチ
ング動作時の反射光の漏話を減少させることができる導
波路型光スイッチの提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、光導波路を互いに交差する
ことにより入射ポート群と出射ポート群に接続する交差
部を形成し、前記交差部に屈折率変化手段を配設して、
前記入射ポート群のうちの1本の入射ポートから入射す
る光を前記出射ポート群の1本の出射ポートへ反射させ
て光路変更できるようにした導波路型光スイッチにおい
て、前記光が入射する入射ポートと光が反射する側の前
記出射ポートとを結ぶ前記交差部の少なくとも前記出射
ポートの側部を曲線形状にしたことを特徴とする導波路
型光スイッチが提供される。
【0009】
【作用】入射ポートと反射側の出射ポートとを結ぶ交差
部の少なくとも出射ポートの側部は曲線を描いて変化し
ていて、従来のように、単純な直線ではないので、屈折
率変化手段を動作することにより交差部の略中央の位置
で反射した光は、円滑に反射側の出射ポートに伝搬する
ことができるようになり、その結果、スイッチング動作
時における漏話は減少する。
【0010】
【実施例】以下に、実施例光スイッチを示す添付図面に
基づいて本発明の光スイッチを詳細に説明する。図1は
、本発明の光スイッチの平面パターンを示す概略平面図
である。本発明の光スイッチは、交差部Cの両側部C1
 ,C2 が曲線形状をしていることを除いては、図5
として示した従来の光スイッチと変わることはない。
【0011】すなわち、入射ポートA1 ,B1 、出
射ポートA2 ,B2 はいずれも直線導波路である。 しかし、導波路A,Bが交差して形成する交差部Cにお
いては、入射ポートA1 と出射ポートB2 との間を
結ぶ側部C1 および入射ポートB1 と出射ポートA
2 との間を結ぶ側部C2 が所定の曲率半径Rを有す
る円弧になっている。
【0012】このときの曲率半径Rは、各入射ポートA
1 ,B1と各出射ポートA2 ,B2 を円滑に交差
部Cと接続させることからすると、5〜10mm程度で
ある。また、交差部の両側部C1 ,C2 は上記した
ような円弧に限らず、例えば、楕円形状であってもよい
。なお、本発明の光スイッチにおいては、入射ポートA
1 から光を入射する場合、出射ポートB2 が反射側
の出射ポートになるが、この入射ポートA1 と出射ポ
ートB2 を結ぶ交差部の側部C1 だけを円弧や楕円
にし、他の側部C2 は従来と同じように直線形状であ
ってもよい。両側部C1 ,C2 を曲線にした方が光
損失は少なくなる。
【0013】入射ポートA1 ,B1 、出射ポートA
2,B2 は、図1のII−II線に沿う断面図である
図2で示したような構造になっており、また交差部Cは
図1のIII−III線に沿う断面図である図3 に示
したような構造になっている。これらの構造は例えば半
導体を用いて次のようにして製造される。すなわち、ま
ずn+ GaAsから成る基板2の上に、MOCVD法
によって、n+ GaAsから成る厚み0.5μmのバ
ッファ層3,n+ Al0.1 Ga0.9 Asから
成る厚み3.0μmの下部クラッド層4,n− GaA
sから成る厚み0.9μmのコア層5,n− Al0.
1 Ga0.9 Asから成る厚み0.8μmの下部ク
ラッド層6,更にn− GaAsから成る厚み0.2μ
mのキャップ層7を順次積層する。
【0014】そして、入射ポート,出射ポートの場合は
、導波路A1 ,A2 ,B1 ,B2 の部分を除い
て、キャップ層7,上部クラッド層6を適当にエッチン
グする。例えば、導波光がシングルモードになるように
、波長1.3μmの光の場合は、上部クラッド層6を0
.4μm程度残すようにエッチングする。その後、全体
の表面をSiO2のような絶縁膜8で被覆し、基板2の
下辺を研磨したのち、そこにAuGeNi/Auを蒸着
して下部電極1が形成される。
【0015】交差部Cの場合は、MOCVD法で基板2
の上に前記と同様のバッファ層3,下部クラッド層4,
コア層5,上部クラッド層6,キャップ層7を積層した
のち、屈折率を変化させる個所にZnを拡散してZn拡
散域9を形成し、ついで入・出射ポートの場合と同様に
してエッチング処理を行なう。このエッチングによって
、図1で示した平面パターンの交差部Cが形成される。 その後、全面を絶縁膜8で被覆し、交差部Cの略中央位
置の絶縁膜の一部を除去して窓10を形成し、ここにT
i/Pt/Auを蒸着して上部電極11を装荷したのち
、基板2の下面を研磨しそこにAuGeNi/Auを蒸
着して下部電極1を形成する。
【0016】ここで、上部電極11と下部電極1および
Zn拡散域9で屈折率変化手段が構成されていて、上部
電極11から所定値の電流を注入すると、Zn拡散域9
の屈折率が低下し、上部クラッド層6におけるZn拡散
域9の境界が反射面として発現する。なお、光スイッチ
の構成材料としては、上記した半導体材料の外に、例え
ば、LiNbO3 のような誘電体材料であってもよい
【0017】また、屈折率変化手段は、上記した上部電
極11からの電流注入で動作させる場合にだけ限られる
ことなく、導波路の構成によっては電圧印加で動作させ
ることもできる。今、図1で示した光スイッチにおいて
交差部Cにおける両側部C1 ,C2 の曲率半径Rを
5mmとした場合のスイッチング特性を図4に示す。
【0018】図中、○印はスルーポートの受光パワーの
変化、●印は反射ポートの受光パワーの変化を表す。図
4から明らかなように、この光スイッチは、電極11か
ら電流注入しないとき(非スイッチング時)には、例え
ば入射ポートA1 から入射した光は交差部Cを直進し
てスルーポート(出射ポートA2 )を伝搬する。そし
て、電極11からの注入電流を増加していくと、Zn拡
散域9の屈折率が低下していき、それに応じて反射ポー
ト(出射ポートB2 )の受光パワーは増大し、注入電
流250mAでスイッチング動作が実現する。
【0019】つぎに図1で示した光スイッチにおいて、
導波路の交差角θ,交差部の両側部C1 ,C2 の曲
率半径Rを表1で示したような値にして4種類の光スイ
ッチを製造した。これらの光スイッチにつき、スイッチ
ング動作発現時の漏話量を測定した。その結果を表1に
示した。なお、比較のため、表1に示した交差角θを有
する図5で示した従来の光スイッチについても、同様に
して、スイッチング動作発現時の漏話量を測定した。そ
の結果を表1に併記した。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
導波路型光スイッチは、光導波路が互いに交差して交差
部を形成し、前記交差部に屈折率変化手段が設けられて
いる導波路型光スイッチにおいて、光が入射する入射ポ
ートと光が反射する側の出射ポートとを結ぶ前記交差部
の側部が曲線形状になっているので、スイッチング動作
時の光損失が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明光スイッチの平面パターン例を示す概略
平面図である。
【図2】図1のII−II線に沿う断面図である。
【図3】図1の III−III 線に沿う断面図であ
る。
【図4】従来の光スイッチ例の平面パターンを示す概略
平面図である。
【図5】本発明光スイッチのスイッチング特性例を示す
グラフである。
【符号の説明】
A  導波路 A1   入射ポート A2   出射ポート B  導波路 B1   入射ポート B2   出射ポート C  交差部 C1 ,C2   交差部Cの側部 θ  導波路の交差角 R  側部C1 ,C2 の曲率半径 1  下部電極 2  基板 3  バッファ層 4  下部クラッド層 5  コア層 6  上部クラッド層 7  キャップ層 8  絶縁膜 9  Zn拡散域 10  窓 11  上部電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  光導波路を互いに交差することにより
    入射ポート群と出射ポート群に接続する交差部を形成し
    、前記交差部に屈折率変化手段を配設して、前記入射ポ
    ート群のうちの1本の入射ポートから入射する光を前記
    出射ポート群の1本の出射ポートへ反射させて光路変更
    できるようにした導波路型光スイッチにおいて、前記光
    が入射する入射ポートと光が反射する側の前記出射ポー
    トとを結ぶ前記交差部の少なくとも前記出射ポートの側
    部を曲線形状にしたことを特徴とする導波路型光スイッ
    チ。
JP12385091A 1991-05-28 1991-05-28 導波路型光スイッチ Pending JPH04350628A (ja)

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