JPH0695175A - 4-port optical switch - Google Patents

4-port optical switch

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Publication number
JPH0695175A
JPH0695175A JP24608092A JP24608092A JPH0695175A JP H0695175 A JPH0695175 A JP H0695175A JP 24608092 A JP24608092 A JP 24608092A JP 24608092 A JP24608092 A JP 24608092A JP H0695175 A JPH0695175 A JP H0695175A
Authority
JP
Japan
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optical
port
optical switch
light
switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP24608092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kanmei Baku
漢明 麦
Yoshiyuki Kamata
良行 鎌田
Hisaharu Yanagawa
久治 柳川
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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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP24608092A priority Critical patent/JPH0695175A/en
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 スルー状態,クロス状態,ループバック状態
の切り替えが可能で、挿入損失が小さく、クロストーク
特性も優れている半導体4ポート光スイッチを提供す
る。 【構成】 X交差型光スイッチ素子SW1 の入力側光ポ
ートの一方WG1a,WG1bには他の光スイッチ素子SW
2 ,SW3 の出力側分岐光ポートの一方WG2d,WG3c
がそれぞれ光接続され、かつ、前記光スイッチ素子SW
2 ,SW3 の出力側分岐光ポートの他方WG2c,WG 3d
は光路変更素子RM1 ,RM2 を介して互いに光接続さ
れ、前記光スイッチ素子SW2 ,SW3 の入力側光ポー
トWG2a,WG3bおよび前記X交差型光スイッチ素子の
出力側光ポートWG1C,WG1Dはそれぞれ半導体光増幅
器素子AM1 ,AM2 ,AM3 ,AM4 を介して全体の
光ポートP1 ,P2 ,P3 ,P4 に光接続されている4
ポート光スイッチ。
(57) [Summary] (Corrected) [Purpose] Through state, cross state, loopback state
Switchable, low insertion loss, crosstalk
We provide a semiconductor 4-port optical switch with excellent characteristics.
It [Structure] X-cross type optical switch element SW1Input side optical port
One side WG1a, WG1bOther optical switch element SW
2, SW3Output side branch optical port one WG2d, WG3c
Are optically connected to each other, and the optical switch element SW
2, SW3Output side branch optical port other side WG2c, WG 3d
Is the optical path changing element RM1, RM2Optically connected to each other via
The optical switch element SW2, SW3Input side light port
WG2a, WG3bAnd the X-crossing type optical switch element
Output side optical port WG1C, WG1DAre semiconductor optical amplifiers
Vessel element AM1, AM2, AM3, AMFourThrough the whole
Optical port P1, P2, P3, PFourOptically connected to 4
Port optical switch.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、全体が半導体で構成さ
れていて、光通信等において用いる半導体4ポート光ス
イッチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor 4-port optical switch which is entirely composed of a semiconductor and is used in optical communication and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】光スイッチ、例えば、図13に示す4個
の光ポートP1 〜P4 を備えた2入力・2出力(以後、
2×2という)光スイッチにおいては、光経路を、光ポ
ートP 1 →光ポートP3 (以後、この状態をスルー状態
という)、光ポートP2 →光ポートP4 、あるいは、光
ポートP1 →光ポートP4 、光ポートP2 →光ポートP
3 (以後、この状態をクロス状態という)へと切り替え
ており、1個の光ポートに対し、この光ポートを切替接
続可能な相手方の光ポートの数は2個のみであった。
2. Description of the Related Art Optical switches, for example, four switches shown in FIG.
Optical port P1~ PFour2 inputs and 2 outputs equipped with
In an optical switch (referred to as 2 × 2), the optical path is
Red P 1→ Optical port P3(Hereafter, this state is a through state
Optical port P2→ Optical port PFourOr light
Port P1→ Optical port PFour, Optical port P2→ Optical port P
3Switch to (hereinafter, this state is called cross state)
This optical port is switched and connected to one optical port.
The number of optical ports on the other side that can be connected was only two.

【0003】このような2×2光スイッチの場合、1個
の光ポートは、スイッチングによって接続できる相手方
の光ポートの数が2個に限られ、上記接続状態に加え
て、更に、入射光ポートP1 →入射光ポートP2 への切
替機能をも有しているものはなかった。このため、光通
信等において、種々の通信状態を実現すべく光経路の切
り替えを行ううえで、光スイッチの数が増加し、中継点
等に設置した切替器が大型化する等の問題があった。
In the case of such a 2 × 2 optical switch, one optical port is limited in the number of the other optical ports that can be connected by switching, and in addition to the above connection state, an incident optical port is further provided. None of them also had the function of switching from P 1 to the incident light port P 2 . Therefore, in optical communication, etc., there are problems such as an increase in the number of optical switches and an increase in the size of a switch installed at a relay point, etc., when switching optical paths to realize various communication states. It was

【0004】しかしながら、最近、光通信網の切り替え
システムにおいては、とりわけFAM(Fiber Access M
odule)システムにおいては、光ポートP1 →光ポートP
2 (以後、この状態をループバック状態という)への切
り替えが要求されている。このような問題への対策とし
て、図14で示したように、導波路がX字型に交差し、
1入力・2出力動作を行う4個の光スイッチSを格子状
に配置してそれぞれの光スイッチを光ポートで図のよう
に接続することにより、例えば、1個の光ポートP1
対し、切り替え可能な相手方の光ポートの数を光ポート
2 ,P3,P4 の3個にした光スイッチが提案されて
いる(特願平1−137827号公報参照)。
However, recently, in the switching system of the optical communication network, especially the FAM (Fiber Access M) is used.
odule) system, optical port P 1 → optical port P
2 (Hereafter, this state is called loopback state) is requested to be switched. As a measure against such a problem, as shown in FIG. 14, the waveguides cross in an X shape,
By arranging four optical switches S for performing one-input / two-output operation in a grid pattern and connecting the respective optical switches with optical ports as shown in the figure, for example, for one optical port P 1 , An optical switch has been proposed in which the number of switchable optical ports of the other party is set to three optical ports P 2 , P 3 , and P 4 (see Japanese Patent Application No. 1-137827).

【0005】しかしながら、上記の光スイッチは各光ポ
ートの接続状態が等価にならない構造であり、とくに、
光ポートP1 →光ポートP2 や光ポートP3 →光ポート
4のループバック状態においては、光経路の長さは、
他のスルー状態やクロス状態の場合に比べて約2倍程度
長くなる。そのため、光ポートの切り替え接続時におい
ては、接続状態に差が生ずるという問題が引き起され
る。
However, the above-mentioned optical switch has a structure in which the connection states of the respective optical ports are not equivalent to each other.
In the loopback state of the optical port P 1 → the optical port P 2 and the optical port P 3 → the optical port P 4 , the optical path length is
It is about twice as long as in other through states or cross states. Therefore, a problem arises in that there is a difference in the connection state when the optical ports are switched and connected.

【0006】このような問題を解決するために、特願平
1−306157号公報では、例えば図15に示したよ
うな4ポート光スイッチが提案されている。この光スイ
ッチでは、1入力・2出力(以下、1×2という)動作
をする4個のY分岐型光スイッチS1 ,S2 ,S3 ,S
4 の各分岐側光ポートp1a,p1b,p2a,p2b,p3a
3b,p4a,p4bをそれぞれ図のように互いに接続し
て、図の点線で囲ったような2×2光スイッチAが形成
されている。そして、この2×2光スイッチAの入力側
と出力側には、2個の1×2光スイッチS5 とS6 、同
じくS7 とS8 を並設して2組の光スイッチ群B1 とB
2 を配設し、光スイッチS1 の光ポートp1cと光スイッ
チS5 の一方の分岐側光ポートp5a;光スイッチS3
光ポートp3cと光スイッチS6 の一方の分岐側光ポート
6a;光スイッチS2 の光ポートp2cと光スイッチS7
の一方の分岐側光ポートp7a;光スイッチS4 の光ポー
トp4cと光スイッチS8 の一方の分岐側光ポートp8a
とを接続し、また、光スイッチS5 の他方の分岐側光ポ
ートp5bと光スイッチS6 の他方の分岐側光ポートp6b
とを全反射型光路変更部R1 で接続し、光スイッチS7
の他方の分岐側光ポートp7bと光スイッチS8 の他方の
分岐側光ポートp8bとを全反射型光路変更部R2 で接続
し、更に、光スイッチS5 の光ポートp5cと光ポートP
1 ,光スイッチS6 の光ポートp6cと光ポートP2 ,光
スイッチS7 の光ポートp7cと光ポートP3 ,光スイッ
チS8 の光ポートp8cと光ポートP4 をそれぞれ接続し
た構造になっている。
In order to solve such a problem, Japanese Patent Application No. 1-306157 proposes a 4-port optical switch as shown in FIG. 15, for example. In this optical switch, four Y-branch type optical switches S 1 , S 2 , S 3 and S that perform 1-input / 2-output (hereinafter referred to as 1 × 2) operation are used.
4 branch side optical ports p 1a , p 1b , p 2a , p 2b , p 3a ,
p 3b , p 4a and p 4b are connected to each other as shown in the figure to form a 2 × 2 optical switch A surrounded by a dotted line in the figure. On the input side and the output side of this 2 × 2 optical switch A, two 1 × 2 optical switches S 5 and S 6 and also S 7 and S 8 are arranged side by side to form two optical switch groups B. 1 and B
2 disposed, one of the split side optical port p 5a optical port p 1c and the light switch S 5 of the optical switch S 1; one of the split side optical optical port p 3c and the light switch S 6 of the optical switch S 3 port p 6a; optical ports of the optical switch S 2 p 2c and the optical switch S 7
One of the split side optical port p 7a of; one of the split side optical port p 8a of the optical switch S 4 optical ports p 4c and the optical switch S 8;
Connect the door, also other branched side optical port p 6b of the other branch side optical port p 5b and the light switch S 6 of the optical switch S 5
And a total reflection type optical path changing unit R 1 to connect the optical switch S 7
The other branch-side optical port p 7b of the optical switch S 8 and the other branch-side optical port p 8b of the optical switch S 8 are connected by the total reflection type optical path changing unit R 2 , and the optical port p 5c of the optical switch S 5 is connected to the optical port p 5c. Port P
1, optical port p 6c and the optical port P 2 of the optical switch S 6, the optical port p 7c and optical port P 3 of the optical switch S 7, and the optical port p 8c and optical port P 4 of the optical switch S 8 is connected It is structured.

【0007】この構造の4ポート光スイッチの場合、光
ポートP1 →光ポートP4 または光ポートP2 →光ポー
トP3 というクロス状態、光ポートP1 →光ポートP3
または光ポートP2 →光ポートP4 というスルー状態、
光ポートP1 →光ポートP2または光ポートP3 →光ポ
ートP4 というループバック状態の各状態において、光
は、入射してから出射するまでの間、同数の光スイッチ
を通過するため、接続される2本の経路の差異を解消す
ることができる。
In the case of the 4-port optical switch having this structure, the optical port P 1 → optical port P 4 or the optical port P 2 → optical port P 3 is in a cross state, and the optical port P 1 → optical port P 3
Or optical port P 2 → optical port P 4 in the through state,
In each of the loopback states of the optical port P 1 → the optical port P 2 or the optical port P 3 → the optical port P 4 , the light passes through the same number of optical switches from the time it enters to the time it exits. The difference between the two connected routes can be eliminated.

【0008】しかしながら、上記光スイッチにおいて、
光経路を切り替えた場合、その切り替え状態の変化に伴
って、通過する光スイッチの状態や数が変化する。例え
ば、スルー状態においては、2本の経路とも、光はOF
F状態にある4個の光スイッチ(S5 −S1 −S2 −S
7 またはS6 −S3 −S4 −S8 )を通過しているが、
これがクロス状態になると、2本の経路とも、光はOF
F状態にある2個の光スイッチとON状態にある2個の
光スイッチ(S5 −S1 −S4 −S8 またはS 6 −S3
−S2 −S7 )を通過する。すなわち、光が通過する光
スイッチの総数はスルー状態と同じであるが、上記切り
替えでは、完全に等価な状態間で切り替えが行われてい
るということはできない。
However, in the above optical switch,
When the optical path is switched, it is
Therefore, the state and number of passing optical switches change. example
For example, in the through state, the light is OF in both paths.
Four optical switches (SFive-S1-S2-S
7Or S6-S3-SFour-S8), But
When this goes into a cross state, the light is OF in both paths.
Two optical switches in F state and two in ON state
Optical switch (SFive-S1-SFour-S8Or S 6-S3
-S2-S7). That is, the light that the light passes through
The total number of switches is the same as in the through state, but the above switch
Switching involves switching between fully equivalent states.
It cannot be said that

【0009】したがって、上記構造の4ポート光スイッ
チの場合、クロス状態,スルー状態,ループバック状態
の3種類の切り替え状態の間では、挿入損失とクロスト
ーク特性で若干の差異が生じてくる。また、上記4ポー
ト光スイッチは半導体で構成されているが、一般に半導
体光導波路型の光スイッチでは、出射光強度が入射光強
度よりも大幅に弱くなる、すなわち、挿入損失が顕著で
あるという問題が不可避である。
Therefore, in the case of the 4-port optical switch having the above structure, a slight difference occurs in the insertion loss and the crosstalk characteristic between the three switching states of the cross state, the through state and the loopback state. Further, although the 4-port optical switch is made of a semiconductor, in general, in a semiconductor optical waveguide type optical switch, the emitted light intensity is significantly weaker than the incident light intensity, that is, the insertion loss is significant. Is unavoidable.

【0010】上記した4ポート光スイッチにおけるこの
ような問題を解決するために、図16で示したような構
造の光スイッチが提案されている(特願平3−5274
7号公報参照)。この光スイッチは、図15で示した光
スイッチの各光経路に半導体光増幅器C 1 ,C2
3 ,C4 ,C5 ,C6 を配設した構造になっている。
したがって、クロス状態,スルー状態,ループバック状
態の切り替え状態のいずれにおいても、光は入射から出
射までの過程で必ず半導体光増幅器を通過するため、挿
入損失が補償され、また、半導体光増幅器に注入する電
流値を適宜に調整することによってその動作条件を選定
して、クロス状態,スルー状態,ループバック状態の3
種類の状態の間における差異を解消することができる。
In the above-mentioned 4-port optical switch,
In order to solve such a problem, the structure shown in FIG.
Optical switch has been proposed (Japanese Patent Application No. 3-5274).
(See Japanese Patent Publication No. 7). This optical switch is the optical switch shown in FIG.
A semiconductor optical amplifier C is provided in each optical path of the switch. 1, C2
C3, CFour, CFive, C6It has a structure with.
Therefore, cross state, through state, loopback state
In any of the state switching states, light is emitted from the incident.
Since it always passes through the semiconductor optical amplifier in the process of irradiation,
Input loss is compensated and the power injected into the semiconductor optical amplifier is compensated.
Select the operating condition by adjusting the flow value appropriately
Then, 3 of cross state, through state, loopback state
Differences between types of states can be resolved.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図16
で示した4ポート光スイッチの場合にも次のような問題
がある。すなわち、まず、この光スイッチの場合、それ
を構成する光スイッチ素子は少なくとも8個必要である
ため、全体の形状が大型化するという問題である。
However, as shown in FIG.
The following problem also occurs in the case of the 4-port optical switch shown in. That is, first, in the case of this optical switch, at least eight optical switch elements constituting the optical switch are required, which causes a problem that the overall shape becomes large.

【0012】また、ループバック状態を実現するために
配設されている全反射型光路変更部R1 ,R2 は、その
光路変化角が極めて大きくなっている。そのため、光路
変更部付近においては、光を光路変更部に導く導波路と
反射光が伝搬していく導波路との相互の間隔は非常に短
くなっている。したがって、光路変更部に入射してきた
光は、光路変更部で反射する前に、隣接する反射光用の
導波路との間で結合を起こしてしまい、光接続されてい
る反射光用の導波路に伝搬しないことが起こり、光路変
更に伴う損失が極めて大きくなってしまう。
Further, the total reflection type optical path changing portions R 1 and R 2 arranged to realize the loopback state have an extremely large optical path changing angle. Therefore, in the vicinity of the optical path changing portion, the mutual distance between the waveguide that guides the light to the optical path changing portion and the waveguide through which the reflected light propagates is very short. Therefore, the light that has entered the optical path changing unit causes a coupling with the adjacent reflected light waveguide before being reflected by the optical path changing unit, and the optical waveguide for reflected light that is optically connected. It does not propagate to the optical path, and the loss due to the optical path change becomes extremely large.

【0013】このような状態が引き起こされると、光路
変更した光を半導体光増幅器で増幅しても、光通信にお
ける実使用はできなくなる。本発明は、図16で示した
4ポート光スイッチの利点を生かしつつ、その光スイッ
チにおける上記した問題を解決し、光路変更による損失
の異常増大を抑制することができる4ポート光スイッチ
の提供を目的とする。
When such a state is caused, even if the light whose optical path has been changed is amplified by the semiconductor optical amplifier, it cannot be actually used in optical communication. The present invention provides a 4-port optical switch that can solve the above-mentioned problems in the optical switch while suppressing the abnormal increase in loss due to optical path change, while taking advantage of the advantages of the 4-port optical switch shown in FIG. To aim.

【0014】[0014]

【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、2本の入力ポートと2本の
出力ポートを有し、1入力・2出力動作をする半導体光
スイッチ素子を集積して成る4ポート光スイッチにおい
て、2本の入力側光ポートと2本の出力側光ポートを有
するX交差型光スイッチ素子が少なくとも1個含まれて
いる少なくとも3個の光スイッチ素子を配置し、前記X
交差型光スイッチ素子の入力側光ポートの一方または/
および出力側光ポートの一方には他の前記光スイッチ素
子の出力側分岐光ポートの一方がそれぞれ光接続され、
かつ、前記光スイッチ素子の出力側分岐光ポートの他方
は光路変更素子を介して互いに光接続され、前記光スイ
ッチ素子の入力側光ポートおよび前記X交差型光スイッ
チ素子の出力側光ポートはそれぞれ半導体光増幅器素子
を介して前記入力ポートおよび前記出力ポートが光接続
されている4ポート光スイッチが提供される。
In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a semiconductor optical switch device having two input ports and two output ports and performing one input / two output operation is provided. In a 4-port optical switch formed by integrating at least three optical switching elements including at least one X-crossing type optical switching element having two input-side optical ports and two output-side optical ports. Place the above X
One of the input side optical ports of the cross-type optical switch element or /
And one of the output side branch optical ports of the other optical switch element is optically connected to one of the output side optical ports,
The other of the output side branch optical ports of the optical switch element is optically connected to each other via an optical path changing element, and the input side optical port of the optical switch element and the output side optical port of the X-crossing type optical switch element are respectively There is provided a 4-port optical switch in which the input port and the output port are optically connected via a semiconductor optical amplifier element.

【0015】[0015]

【作用】本発明の4ポート光スイッチは、集積される光
スイッチ素子の数は最少でも3個でよいので全体形状を
小型化することができる。また、光スイッチ素子,光路
変更素子,光増幅器素子の相互の配置関係を後述の例示
のように適宜に設定することにより、スルー状態,クロ
ス状態,ループバック状態における光経路の長さを一致
させることもできるので、各状態での光出力の差異を解
消することができるようになる。
In the four-port optical switch of the present invention, the number of integrated optical switch elements may be at least three, so that the overall shape can be miniaturized. Further, by appropriately setting the mutual arrangement relationship among the optical switch element, the optical path changing element, and the optical amplifier element as described later, the lengths of the optical paths in the through state, the cross state, and the loopback state are made to coincide with each other. It is also possible to eliminate the difference in light output in each state.

【0016】更に、クロス状態,スルー状態,ループバ
ック状態の切り替え状態のいずれにおいても、光は入射
から出射までの過程で必ず半導体光増幅器素子を通過す
るため、挿入損失が補償される。しかも、不必要な光の
成分は、動作していない半導体光増幅器素子で吸収され
ることになるので、クロストーク特性は向上する。更
に、半導体光増幅器素子に注入する電流値を適宜に調整
することによってその動作条件を選定して、クロス状
態,スルー状態,ループバック状態の3種類の切り替え
状態の間における出力強度の差異を解消することができ
る。
Further, in any of the crossing state, the through state, and the switching state of the loopback state, light always passes through the semiconductor optical amplifier element in the process from the incidence to the emission, so that the insertion loss is compensated. Moreover, unnecessary light components are absorbed by the non-operating semiconductor optical amplifier element, so that the crosstalk characteristic is improved. Further, the operating condition is selected by appropriately adjusting the current value to be injected into the semiconductor optical amplifier element to eliminate the difference in output intensity between the three switching states of the cross state, the through state, and the loopback state. can do.

【0017】[0017]

【発明の実施例】Examples of the invention

実施例1 図1は本発明の4ポート光スイッチの基本構成を示す概
略平面図である。図において、光スイッチの中央部に
は、2本の入力側光ポートWG1a,WG1bと2本の出力
側光ポートWG1c,WG1dを有し、1入力・2出力動作
をするX交差型光スイッチ素子SW1 が配置されてい
る。
Example 1 FIG. 1 is a schematic plan view showing the basic configuration of a 4-port optical switch of the present invention. In the figure, in the center of the optical switch, there are two input side optical ports WG 1a and WG 1b and two output side optical ports WG 1c and WG 1d , and there is an X-crossing for one input and two output operation. The optical switch element SW 1 is arranged.

【0018】このX交差型光スイッチSW1 の一方の入
力側光ポートWG1aは、構造は導波路のX交差型である
が、1本の入力側光ポートWG2aと2本の出力側分岐光
ポートWG2c,WG2dを有し、1入力・2出力動作をす
る光スイッチ素子SW2 の前記出力側分岐光ポートWG
2dと光接続している。また、X交差型光スイッチ素子S
1 の別の入力側光ポートWG1bは、前記した光スイッ
チSW2 を同じ構造で同じ機能を果たす光スイッチ素子
SW3 の一方の出力側分岐光ポートWG3cと光接続され
ている。
Although one input side optical port WG 1a of this X-crossing type optical switch SW 1 has an X-crossing type structure of a waveguide, it has one input side optical port WG 2a and two output side branching ports. The output side branching optical port WG of the optical switch element SW 2 having the optical ports WG 2c and WG 2d and performing one-input / two-output operation
Optically connected to 2d . In addition, the X-crossing type optical switch element S
The other input side optical port WG 1b of W 1 is optically connected to one output side branching optical port WG 3c of the optical switch element SW 3 which has the same structure as the optical switch SW 2 and has the same function.

【0019】そして、光スイッチ素子SW2 の別の出力
側分岐光ポートWG2cと光スイッチ素子SW3 の別の出
力側分岐光ポートWG3dは、例えば反射面RM1aを有す
る光路変更素子RM1 と反射面RM2aを有する光路変更
素子RM2 を配設し、これら光路変更素子RM1 ,RM
2 の各反射面を結ぶ光ポートWGR1を形成することによ
り互いに光接続されている。
[0019] Then, another output side branching optical port WG 3d of another output branch optical port of the optical switch SW 2 WG 2c and the optical switch SW 3, the optical path changing element RM 1 having, for example, reflection surface RM 1a And an optical path changing element RM 2 having a reflecting surface RM 2a , and these optical path changing elements RM 1 and RM
They are optically connected to each other by forming an optical port WG R1 connecting the two reflecting surfaces.

【0020】したがって、光スイッチ素子SW2 と光ス
イッチ素子SW3 の間には閉じた光経路(光ポートWG
2c−光路変更素子RM1 −光ポートWGR1−光路変更素
子RM2 −光ポートWG3d)が形成され、光ポートWG
2cから反射面RM1aに入射した光は、変更角度φ(rad)
で光ポートWG3dに導かれるようになっている。また、
光スイッチ素子SW2 の入力側光ポートWG2aは、全体
の入力ポートP 1 と光接続する半導体光増幅器素子AM
1 と光接続し、光スイッチ素子SW3 の入力側光ポート
WG3bは、全体の入力ポートP2 と光接続する半導体光
増幅器素子AM2 と光接続している。
Therefore, the optical switch element SW2And light
Switch element SW3Closed optical path (optical port WG
2c-Optical path changing element RM1-Optical port WGR1− Optical path changing element
Child RM2-Optical port WG3d) Is formed, the optical port WG
2cTo reflective surface RM1aIncident light on the change angle φ (rad)
At optical port WG3dIs being led to. Also,
Optical switch element SW2Input side optical port WG2aIs the whole
Input port P 1Semiconductor optical amplifier device AM optically connected to
1Optical switch element SW3Input side optical port
WG3bIs the total input port P2Semiconductor light that is optically connected to
Amplifier element AM2Optically connected with.

【0021】そして最後に、X交差型光スイッチSW1
の一方の出力側分岐光ポートWG1cと他方の出力側分岐
光ポートWG1dは、それぞれ、全体の出力ポートP3
光接続する半導体光増幅器素子AM3 、および、全体の
入力ポートP4 と光接続する半導体光増幅器素子AM4
に光接続されている。光スイッチ素子SW1 ,SW2
SW3 ,SW4 は、いずれも、図2の平面図で示したよ
うに、2本の光ポートがX字型に交差して入力側光ポー
トA,B、出力側分岐光ポートC,Dが形成されその交
差部に上部電極10が装荷され、上部電極10を作動さ
せることにより1入力・2出力動作を行う光スイッチ素
子である。
Finally, the X-crossing type optical switch SW 1
One of the output side branch optical ports WG 1c and the other of the output side branch optical ports WG 1d are respectively a semiconductor optical amplifier element AM 3 optically connected to the whole output port P 3 and a whole input port P 4 . Optically connected semiconductor optical amplifier element AM 4
Optically connected to. Optical switch elements SW 1 , SW 2 ,
As shown in the plan view of FIG. 2, each of SW 3 and SW 4 has two optical ports intersecting in an X-shape so that input side optical ports A and B and output side branching optical ports C and D Is formed and the upper electrode 10 is loaded at the crossing portion thereof, and the upper electrode 10 is operated to perform the 1-input / 2-output operation.

【0022】ここで、これら各光ポートA,B,C,D
の断面構造は、図2のIII-III 線に沿う断面図である図
3で示したように、下面にAuGeNi/Auのような
材料で下部電極2が形成され、例えばn+ InPのよう
な半導体材料から成る基板1の上に、n+ InPのよう
な半導体材料から成るバッファ層3、および下部クラッ
ド層4、n- InGaAsPのような半導体材料から成
るコア層5が順次形成され、更にこのコア層5の上にn
- InPのような半導体材料から成るリッジ状の上部ク
ラッド層6、n- InGaAsのような半導体材料から
成るキャップ層7が形成され、その上面全体が絶縁薄膜
8で被覆されている。
Here, each of these optical ports A, B, C, D
As shown in FIG. 3 which is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2, the lower electrode 2 is formed of a material such as AuGeNi / Au on the lower surface, and is formed of, for example, n + InP. A buffer layer 3 made of a semiconductor material such as n + InP, a lower clad layer 4, and a core layer 5 made of a semiconductor material such as n InGaAsP are sequentially formed on a substrate 1 made of a semiconductor material. N on the core layer 5
A ridge-shaped upper clad layer 6 made of a semiconductor material such as InP and a cap layer 7 made of a semiconductor material such as n InGaAs are formed, and the entire upper surface thereof is covered with an insulating thin film 8.

【0023】また、交差部の断面構造においては、図2
のIV−IV線に沿う断面図である図4に示したように、交
差部を覆う絶縁薄膜8の一部を光路方向にスリット状に
除去して窓8aが形成され、ここから、上部クラッド層
6の中にコア層5の界面まで例えばZnを拡散せしめて
Zn拡散域が形成され、その窓8aの上に例えばTi/
Pt/Auのような材料を蒸着することにより上部電極
10が装荷されている。
The cross-sectional structure of the intersection is shown in FIG.
4, which is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 4, a part of the insulating thin film 8 covering the intersection is removed in a slit shape in the optical path direction to form a window 8a. For example, Zn is diffused in the layer 6 to the interface of the core layer 5 to form a Zn diffusion region, and for example, Ti / Ti is formed on the window 8a.
The upper electrode 10 is loaded by depositing a material such as Pt / Au.

【0024】なお、光スイッチ素子SW2 においては、
図2における光ポートBに相当する部分が光ポートとし
て機能せず、また光スイッチ素子SW3 においては光ポ
ートAに相当する部分が光ポートとして機能しないよう
になっている。図2に示した光スイッチ素子において
は、上部電極10に何らの電気信号も与えることなく、
例えば入力側光ポートAから光を入射すると光は直進し
て出力側分岐光ポートDから出射する。しかし、上部電
極10から所定値の電流を注入すると、Zn拡散域9の
屈折率が低下してその部分に全反射面が発現するので、
光ポートAに入射した光は交差部で反射して光ポートC
へと光路変更しそこから出射する。すなわち、上部電極
10への電流のオン/オフ動作によりスイッチング機能
が発現するので、この光スイッチ素子は1入力・2出力
動作を行うことになる。
In the optical switch element SW 2 ,
The part corresponding to the optical port B in FIG. 2 does not function as an optical port, and the part corresponding to the optical port A in the optical switch element SW 3 does not function as an optical port. In the optical switch element shown in FIG. 2, without applying any electric signal to the upper electrode 10,
For example, when light enters from the input side optical port A, the light goes straight and goes out from the output side branching optical port D. However, when a current of a predetermined value is injected from the upper electrode 10, the refractive index of the Zn diffusion region 9 decreases and a total reflection surface appears in that portion,
Light incident on the optical port A is reflected at the intersection and is reflected on the optical port C.
The optical path is changed to and the light is emitted from there. That is, since a switching function is exhibited by the ON / OFF operation of the current to the upper electrode 10, this optical switch element performs the 1-input / 2-output operation.

【0025】つぎに、光路変更素子について説明する。
図5は、図1における光路変更素子RM1 ,RM2 と各
出力側分岐光ポートWG2c,WG2dと光ポートWGR1
の位置関係を示す概略図である。図において、光ポート
WG2c,WG2d,WGR1はその断面構造がいずれも図3
で示したようになっている。
Next, the optical path changing element will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the positional relationship between the optical path changing elements RM 1 and RM 2 , the output side branch optical ports WG 2c and WG 2d, and the optical port WG R1 in FIG. In the figure, the optical ports WG 2c , WG 2d , and WG R1 all have the cross-sectional structure shown in FIG.
It is as shown in.

【0026】そして光路変更素子RM1 ,RM2 は、い
ずれも、それぞれが反射面RM1a,RM2aを有する反射
ミラー部として形成されている。反射面RM1aにおいて
は、図1の仮想線で示したように、光ポートWG2cと光
ポートWGR1は交差角θ1 で交差するような状態で光ポ
ートWGR1が折れ曲がり、また反射面RM2aにおいて
は、同じく図1の仮想線で示したように、光ポートWG
R1と光ポートWG3dは交差角θ2 で交差するような状態
で光ポートWG3dが折れ曲がっている。
Each of the optical path changing elements RM 1 and RM 2 is formed as a reflecting mirror portion having reflecting surfaces RM 1a and RM 2a . In the reflecting surface RM 1a , as shown by the phantom line in FIG. 1, the optical port WG R1 is bent such that the optical port WG 2c and the optical port WG R1 intersect at the intersection angle θ 1 , and the reflecting surface RM 1a is bent. In 2a , as indicated by the phantom line in FIG. 1, the optical port WG
The optical port WG 3d is bent such that R1 and the optical port WG 3d intersect at an intersection angle θ 2 .

【0027】したがって、反射面RM1aにおける光ポー
トWG2cと光ポートWGR1の仮想的な交差角θ1 ,反射
面RM2aにおける光ポートWGR1と光ポートWG3dの仮
想的な交差角θ2 とは、いずれも、これら反射面におけ
る光の臨界角よりも大きくなっていて、各光ポートから
反射面に伝搬してきた光はこれら反射面で全反射するよ
うになっている。
[0027] Thus, the reflecting surface imaginary crossing angle theta 1 optical port WG 2c and the optical port WG R1 in RM 1a, the reflecting surface of optical ports in RM 2a WG R1 and virtual crossing angle theta 2 of the optical ports WG 3d In both cases, the critical angle of light on these reflecting surfaces is larger than that on the other side, and the light propagating from each optical port to the reflecting surface is totally reflected on these reflecting surfaces.

【0028】これらの反射ミラー部は、所定の位置に、
例えば通常のドライエッチング法を適用して、通常は図
3における下部クラッド層4にまで達する深さの凹所を
刻設することによって形成すればよい。半導体材料と凹
所内の空気との界面として存在する反射面RM1a,RM
2aにおいては屈折率差が大きくなるからである。なお、
前記した交差角θ1 またはθ2 が光の臨界角よりも小さ
い場合は、その反射面RM1a,RM2aに適当な金属を蒸
着して反射面における光の屈折率差を大きくすればよ
い。
These reflection mirror parts are provided at predetermined positions.
For example, it may be formed by applying a normal dry etching method and usually by engraving a recess having a depth reaching the lower cladding layer 4 in FIG. Reflective surfaces RM 1a , RM existing as interfaces between the semiconductor material and the air in the recess
This is because the difference in refractive index becomes large in 2a . In addition,
When the crossing angle θ 1 or θ 2 is smaller than the critical angle of light, a suitable metal may be vapor-deposited on the reflecting surfaces RM 1a and RM 2a to increase the difference in the refractive index of light on the reflecting surfaces.

【0029】かくして、光スイッチ素子SW2 の出力側
分岐光ポートWG2cを矢印p1 のように直進してきた光
は、反射ミラー部RM1 の反射面RM1aで全反射して矢
印p 2 のように光ポートWGR1へと光路変更し、反射ミ
ラー部RM2 の反射面RM2aで全反射して矢印p3 のよ
うに光ポートWG3dへと光路変更し、光スイッチ素子S
3 に光路変更角φで入射する。
Thus, the optical switch element SW2Output side of
Branch optical port WG2cArrow p1Light that has gone straight like
Is the reflection mirror section RM1Reflective surface RM1aWith total reflection at the arrow
Mark p 2Like optical port WGR1Change the optical path to
Ra part RM2Reflective surface RM2aWith total reflection at arrow p3No
Sea urchin light port WG3dThe optical path is changed to the optical switch element S
W3Incident on the optical path changing angle φ.

【0030】ところで、上記した光の進行に関する挙動
において、光ポートWG2cを伝搬してきた光は、交差角
θ1 で仮想的に交差する1番目の光ポートWG2cと2番
目の光ポートWGR1とがなす反射面RM1a、および、交
差角θ2 で仮想的に交差する2番目の光ポートWGR1
3番目の光ポートWG3dとがなす反射面RM2aで2回全
反射して、最初の光の進行方向に対し、角度φだけ光路
変更して光ポートWG 3dを伝搬する。
By the way, the above-mentioned behavior related to the progress of light
At the optical port WG2cThe light propagating through the
θ1First optical port WG that virtually intersects at2cAnd number 2
Eye light port WGR1Reflective surface RM1a, And
Difference angle θ2Second optical port WG that virtually intersects atR1When
Third optical port WG3dReflective surface RM2aTwice all
The light path is reflected by an angle φ with respect to the direction of travel of the first light.
Change the optical port WG 3dPropagate.

【0031】したがって、光スイッチ素子SW2 からの
光が、光スイッチ素子SW3 へ光路変更角度φで伝搬し
てくる場合には、上記したθ1 ,θ2 は、いずれも、θ
1 ,θ2 ≦φでなければならないことになる。より一般
化していえば、光路変更角度φが、0〜mπ(mは正の
整数)の範囲にある場合は、反射面で仮想的に交差する
光ポートの数が2〜n(nは2より大きい整数)である
とき、そのi番目の光ポートとi+1番目の光ポートが
仮想的に交差する交差角θi (i=1,2,……n−
1)は、いずれもθi ≦φの関係を満足しなければなら
ない。
Therefore, when the light from the optical switch element SW 2 propagates to the optical switch element SW 3 at the optical path changing angle φ, both θ 1 and θ 2 described above are θ
This means that 1 and θ 2 ≤ φ must be satisfied. More generally, when the optical path changing angle φ is in the range of 0 to mπ (m is a positive integer), the number of optical ports virtually intersecting on the reflecting surface is 2 to n (n is 2 or more). Large integer), the intersection angle θ i (i = 1, 2, ... N−) at which the i-th optical port and the i + 1-th optical port virtually intersect.
In 1), all must satisfy the relationship of θ i ≦ φ.

【0032】つぎに、半導体光増幅器素子について説明
する。これらの半導体光増幅器素子AM1 ,AM2 ,A
3 ,AM4 はいずれも、図6で示したような断面構造
になっている。すなわち、n+ InPのような半導体基
板11の下面に下部電極12が形成され、半導体基板1
1の上にはn+ InGaAsPのような半導体から成る
下部クラッド層13,n- InGaAsPのような半導
体から成る活性層14,p+ InGaAsPのような半
導体から成るクラッド層15,p+ InGaAsのよう
な半導体から成るキャップ層16が順次積層され、その
上面は絶縁薄膜17で全面が被覆されている。そして、
この絶縁薄膜17の一部は光路方向にスリット状に除去
されて窓17aが形成され、窓17aからZnのような
金属を活性層14まで拡散してZn拡散域18を形成し
たのち、ここに金属を例えば蒸着して上部電極19が形
成されている。半導体光増幅器素子の作製方法は、前記
したような拡散を用いずに、下部クラッド層からキャッ
プ層までを全てエピタキシャル成長によって形成するこ
ともできる。
Next, the semiconductor optical amplifier element will be described. These semiconductor optical amplifier elements AM 1 , AM 2 , A
Each of M 3 and AM 4 has a sectional structure as shown in FIG. That is, the lower electrode 12 is formed on the lower surface of the semiconductor substrate 11 such as n + InP, and the semiconductor substrate 1
1, a lower clad layer 13 made of a semiconductor such as n + InGaAsP, an active layer 14 made of a semiconductor such as n InGaAsP, a clad layer 15 made of a semiconductor such as p + InGaAsP, and p + InGaAs. A cap layer 16 made of a different semiconductor is sequentially stacked, and the upper surface thereof is entirely covered with an insulating thin film 17. And
A part of the insulating thin film 17 is removed in a slit shape in the optical path direction to form a window 17a, and a metal such as Zn is diffused from the window 17a to the active layer 14 to form a Zn diffusion region 18. The upper electrode 19 is formed by evaporating a metal, for example. In the method of manufacturing the semiconductor optical amplifier element, the lower clad layer to the cap layer can be entirely formed by epitaxial growth without using the diffusion as described above.

【0033】この構造において、使用する光の波長に対
応した禁制帯幅が得られるように活性層14の組成を調
整することにより、上部電極19から所定値の電流を注
入したとき、活性層14を導波する光の増幅を行わせる
ことができ、また電流注入しない場合は、光の強い吸収
を行わせることができる。さて、この4ポート光スイッ
チにおいて、光スイッチ素子SW1 ,SW2 ,SW3
全部をオフにすれば、光ポートP1 −光増幅器素子AM
1 −光スイッチSW2 −光スイッチ素子SW1 −光増幅
器素子AM4 −光ポートP4 の光経路、または、光ポー
トP2 −光増幅器素子AM2 −光スイッチSW3 −光ス
イッチ素子SW1 −光増幅器素子AM3 −光ポートP3
の光経路から成る一方または両方クロス状態が得られ
る。
In this structure, by adjusting the composition of the active layer 14 so as to obtain a forbidden band width corresponding to the wavelength of light used, when a current of a predetermined value is injected from the upper electrode 19, the active layer 14 is activated. It is possible to amplify the light propagating in, and to strongly absorb the light when no current is injected. Now, in this 4-port optical switch, if all the optical switch elements SW 1 , SW 2 , and SW 3 are turned off, the optical port P 1 -optical amplifier element AM
1 - optical switch SW 2 - optical switch elements SW 1 - optical amplifier element AM 4 - light path of the optical port P 4, or optical port P 2 - optical amplifier element AM 2 - optical switch SW 3 - optical switch elements SW 1 - an optical amplifier device AM 3 - optical port P 3
One or both cross states consisting of the optical paths of

【0034】この動作に連動して、光増幅器素子AM1
とAM4 、または、光増幅器素子AM2 とAM3 を動作
させることにより、上記の経路では挿入損失を補償する
ことができる。そして、一方の光経路が動作していると
きには、他方の光経路には動作していない光増幅器素子
が必ず介装されているので、不要な光成分はここで吸収
され、クロストーク特性が著しく向上する。
In conjunction with this operation, the optical amplifier element AM 1
And AM 4 or the optical amplifier elements AM 2 and AM 3 are operated, the insertion loss can be compensated in the above path. When one optical path is operating, the other optical path is always provided with an optical amplifier element that is not operating. Therefore, unnecessary optical components are absorbed here, and the crosstalk characteristics are remarkably increased. improves.

【0035】つぎに、光スイッチ素子SW1 をオフ、光
スイッチ素子SW2 ,SW3 をオンにすると、光ポート
1 −光増幅器素子AM1 −入力側光ポートWG2a−光
スイッチ素子SW2 −出力側光ポートWG2c−光路変更
素子RM1 −光ポートWGR1−光路変更素子RM2 −出
力側分岐光ポートWG3d−光スイッチSW3 −入力側分
岐光ポートWG3b−光増幅器素子AM2 −光ポートP2
の光経路から成るループバック状態が得られる。
Next, when the optical switch element SW 1 is turned off and the optical switch elements SW 2 and SW 3 are turned on, the optical port P 1 -optical amplifier element AM 1 -input side optical port WG 2a -optical switch element SW 2 - output optical port WG 2c - optical path changing element RM 1 - optical port WG R1 - optical path changing element RM 2 - output branch optical port WG 3d - optical switch SW 3 - input branch optical port WG 3b - optical amplifier device AM 2 -optical port P 2
A loopback state consisting of the optical paths of

【0036】この動作に連動して、光増幅器素子A
1 ,AM2 を動作させることにより、上記の経路では
挿入損失を補償することができる。そして、この光経路
が動作しているときには、他方の光経路には動作してい
ない光増幅器素子AM3 ,AM4が介装されているの
で、漏洩光のような不要な光成分はここで吸収され、ク
ロストーク特性が著しく向上する。
In conjunction with this operation, the optical amplifier element A
By operating M 1 and AM 2 , the insertion loss can be compensated for in the above path. When this optical path is operating, the other optical paths are provided with the optical amplifier elements AM 3 and AM 4 which are not operating, so that unnecessary optical components such as leaked light are generated here. It is absorbed and the crosstalk characteristic is significantly improved.

【0037】また、光スイッチ素子SW2 ,SW3 をオ
フ、光スイッチ素子SW1 をオンにすると、光ポートP
1 −光増幅器素子AM1 −光スイッチ素子SW2 −出力
側光ポートWG2d−入力側光ポートWG1a−光スイッチ
素子SW1 −出力側光ポートWG1c−光増幅器素子AM
3 −光ポートP2 の光経路、または、光ポートP2 −−
光増幅器素子AM2 −入力側光ポートWG3b−光スイッ
チ素子SW3 −出力側光ポートWG3c−入力側光ポート
WG1b−光スイッチ素子SW1 −出力側光ポートWG1d
−光増幅器素子AM4 −光ポートP4 の光経路から成る
一方または両方スルー状態が得られる。
When the optical switch elements SW 2 and SW 3 are turned off and the optical switch element SW 1 is turned on, the optical port P
1 - optical amplifier device AM 1 - optical switching element SW 2 - the output optical port WG 2d - input optical port WG 1a - optical switch SW 1 - output optical port WG 1c - optical amplifier device AM
3 - optical port P 2 of the optical path, or optical port P 2 -
The optical amplifier device AM 2 - input optical port WG 3b - optical switching element SW 3 - output optical port WG 3c - input optical port WG 1b - optical switch SW 1 - output optical port WG 1d
- an optical amplifier element AM 4 - one or both the through state and an optical path of the optical port P 4 is obtained.

【0038】この動作に連動して、光増幅器素子AM1
とAM3 、または、光増幅器素子AM2 とAM4 を動作
させることにより、上記の経路では挿入損失を補償する
ことができる。そして、一方の光経路が動作していると
きには、他方の光経路には動作していない光増幅器素子
が必ず介装されているので、不要な光成分はここで吸収
され、クロストーク特性が著しく向上する。
In conjunction with this operation, the optical amplifier element AM 1
And AM 3 or the optical amplifier elements AM 2 and AM 4 are operated, the insertion loss can be compensated in the above path. When one optical path is operating, the other optical path is always provided with an optical amplifier element that is not operating. Therefore, unnecessary optical components are absorbed here, and the crosstalk characteristics are remarkably increased. improves.

【0039】このように、この4ポート光スイッチで
は、クロス状態,スルー状態,ループバック状態のいず
れの状態も実現することができる。そして、いずれの場
合においても、それぞれの光経路の光増幅器素子を動作
させることにより挿入損失を補償することができ、その
ときに、他の光経路に介装されている非動作の光増幅器
素子の働きによりクロストーク特性の向上が達成され
る。
As described above, the 4-port optical switch can realize any of the cross state, the through state, and the loopback state. In any case, the insertion loss can be compensated by operating the optical amplifier element of each optical path, and at that time, the non-operational optical amplifier element interposed in the other optical path. The crosstalk characteristic is improved by the action of.

【0040】また、上記したいずれの状態において、各
素子の配置関係を適切に選定することにより、各状態の
光経路の長さを一致させることができるので、光増幅器
素子の利得が0dBであった場合でも各状態における光
出力強度を一致させることができ、スイッチング状態の
変更による光出力の差異を解消することができるように
なる。
Further, in any of the above-mentioned states, the length of the optical path in each state can be made equal by appropriately selecting the arrangement relation of each element, and therefore the gain of the optical amplifier element is 0 dB. Even in such a case, the light output intensities in each state can be made to match, and the difference in light output due to the change in the switching state can be eliminated.

【0041】実施例2 図7は別の4ポート光スイッチを示す概略平面図で、こ
れは、図1で示した4ポート光スイッチにおいて、X交
差型の光スイッチ素子SW2 ,SW3 を、1入力・2出
力動作をするY分岐光スイッチ素子SW4 ,SW5 に代
え、他の素子や光ポートは図1で示したものと同じ構造
にしたものである。
Embodiment 2 FIG. 7 is a schematic plan view showing another 4-port optical switch. This is the same as the 4-port optical switch shown in FIG. 1, except that the X-crossing type optical switch elements SW 2 and SW 3 are Instead of the Y-branch optical switch elements SW 4 and SW 5 that perform 1-input / 2-output operation, other elements and optical ports have the same structure as that shown in FIG.

【0042】光スイッチ素子SW4 ,SW5 は、図8の
平面図で示したように、1本の入力側光ポートA’がY
分岐をして2本の出力側分岐光ポートB’,C’を形成
し、各出力側分岐光ポートB’,C’のそれぞれに上部
電極20a,20bが装荷された構造になっている。ま
た、その断面構造は、図8のIX−IX線に沿う断面図であ
る図9に示したように、下面にAuGeNi/Auのよ
うな材料で下部電極12が形成され、例えばn+ InP
のような半導体材料から成る基板11の上に、n+ In
Pのような半導体材料から成るバッファ層13、n+
nPのような半導体材料から成る下部クラッド層14、
- InGaAsPのような半導体材料から成るコア層
15が順次形成され、更にこのコア層15の上にn-
nPのような半導体材料から成るリッジ状の上部クラッ
ド層16、n- InGaAsのような半導体材料から成
るキャップ層17が形成され、その上面全体が絶縁薄膜
18で被覆され、その一部を適宜な広さで除去して窓1
8aを形成したのち、ここからキャップ層17,上部ク
ラッド層16の中に適宜な深さで例えばZnを拡散せし
めてZn拡散域19を形成し、その窓18aの上に例え
ばTi/Pt/Auのような材料を蒸着することにより
電流注入用(または電圧印加用)の上部電極20a,2
0bがそれぞれ装荷されている。
In the optical switch elements SW 4 and SW 5 , as shown in the plan view of FIG. 8, one input side optical port A'is Y.
It has a structure in which two output side branching optical ports B ′ and C ′ are branched to form the output side branching optical ports B ′ and C ′, and the upper electrodes 20a and 20b are respectively loaded. Further, the cross-sectional structure is shown in FIG. 9 is a sectional view taken along the line IX-IX in FIG. 8, the lower electrode 12 is formed of a material such as AuGeNi / Au on the lower surface, for example, n + InP
N + In on a substrate 11 made of a semiconductor material such as
A buffer layer 13 made of a semiconductor material such as P, n + I
a lower cladding layer 14 made of a semiconductor material such as nP,
A core layer 15 made of a semiconductor material such as n InGaAsP is sequentially formed, and n I is further formed on the core layer 15.
A ridge-shaped upper clad layer 16 made of a semiconductor material such as nP and a cap layer 17 made of a semiconductor material such as n InGaAs are formed, and the entire upper surface thereof is covered with an insulating thin film 18, and a part thereof is appropriately formed. Remove by size and window 1
After forming 8a, Zn is diffused from here into the cap layer 17 and the upper cladding layer 16 to an appropriate depth to form a Zn diffusion region 19, and, for example, Ti / Pt / Au is formed on the window 18a. Electrode 20a, 2 for current injection (or voltage application) by depositing a material such as
0b is loaded respectively.

【0043】図8に示した光スイッチ素子においては、
上部電極20a,20bのいずれにも電気信号を与える
ことなく、入力側光ポートA’から光を入射すると、出
力側分岐光ポートB’,C’からはそれぞれ等しい出力
の光が出射する。そして、上部電極20bを無駆動に
し、上部電極20aからのみ例えば所定値の電流を注入
すると、その直下に位置する出力側分岐光ポートB’の
部分の屈折率全体が低下してそこを伝搬する光モードは
カットオフされるので、入力側光ポートA’から入射し
た光は、全て、出力側分岐光ポートC’のみを伝搬して
そこから出射する。また、上部電極20aを無駆動に
し、上部電極20bのみから所定値の電流を注入する
と、今度は、出力側分岐光ポートC’がモードカットオ
フ状態になり、光は出力側分岐光ポートB’にのみ伝搬
してそこから出射する。すなわち、上部電極20a,2
0bへの電流注入を交互に行えば、入力側光ポートA’
に入射した光は、出力側分岐光ポートB’,出力側分岐
光ポートC’へと交互に光路切り替えして出射するの
で、ここにスイッチング動作が発現する。
In the optical switch element shown in FIG. 8,
When light is input from the input side optical port A ′ without applying an electric signal to either of the upper electrodes 20a and 20b, light of the same output is emitted from the output side branching optical ports B ′ and C ′. Then, when the upper electrode 20b is made non-driving and a current of, for example, a predetermined value is injected only from the upper electrode 20a, the entire refractive index of the portion of the output side branching optical port B ′ located immediately below that lowers and propagates there. Since the optical mode is cut off, all the light incident from the input side optical port A ′ propagates only through the output side branching optical port C ′ and exits from there. When the upper electrode 20a is not driven and a current of a predetermined value is injected only from the upper electrode 20b, the output side branching optical port C'is in the mode cutoff state, and the light is output side branching optical port B '. Propagate only to and exit from there. That is, the upper electrodes 20a, 2
If the current injection to 0b is performed alternately, the input side optical port A '
The light incident on the optical path is alternately switched to the output-side branch optical port B ′ and the output-side branch optical port C ′ and emitted, so that the switching operation occurs.

【0044】この4ポート光スイッチにおいて、光スイ
ッチ素子SW1 をオフにし、光スイッチ素子SW4 の出
力側分岐光ポートWG4cに装荷されている上部電極を駆
動し、また光スイッチ素子SW5 の出力側分岐光ポート
WG5dに装荷されている上部電極のみを駆動すると、光
ポートP1 −光増幅器素子AM1 −入力側光ポートWG
4a−出力側分岐光ポートWG4d−入力側光ポートWG1a
−光スイッチ素子SW 1 −出力側分岐光ポートWG1d
−光増幅器素子AM4 −光ポートP4 の光経路、また
は、光ポートP2 −光増幅器素子AM2 −入力側光ポー
トWG5b−光スイッチ素子SW5 −出力側分岐光ポート
WG5c−入力側光ポートWG1b−光スイッチ素子SW1
−出力側分岐光ポートWG1c−光増幅器素子AM3 −光
ポートP3の光経路から成る一方または両方クロス状態
が得られる。
In this 4-port optical switch, the optical switch
Switch SW1To turn off the optical switch element SWFourOut of
Power side branch optical port WG4cDrive the upper electrode loaded in
The optical switch element SWFiveOutput side branch optical port
WG5dIf only the upper electrode loaded on the
Port P1-Optical amplifier element AM1-Input side optical port WG
4a-Output side branch optical port WG4d-Input side optical port WG1a
-Optical switch element SW 1-Output side branch optical port WG1d
-Optical amplifier element AMFour-Optical port PFourThe light path of
Is the optical port P2-Optical amplifier element AM2-Input side optical port
WG5b-Optical switch element SWFive-Output side optical port
WG5c-Input side optical port WG1b-Optical switch element SW1
-Output side branch optical port WG1c-Optical amplifier element AM3-Light
Port P3One or both cross states consisting of optical paths
Is obtained.

【0045】この動作に連動して、光増幅器素子AM1
とAM3 、または、光増幅器素子AM2 とAM4 を動作
させることにより、上記の経路では挿入損失を補償する
ことができる。そして、一方の光経路が動作していると
きには、他方の光経路には動作していない光増幅器素子
が必ず介装されているので、不要な光成分はここで吸収
され、クロストーク特性が著しく向上する。
In conjunction with this operation, the optical amplifier element AM 1
And AM 3 or the optical amplifier elements AM 2 and AM 4 are operated, the insertion loss can be compensated in the above path. When one optical path is operating, the other optical path is always provided with an optical amplifier element that is not operating. Therefore, unnecessary optical components are absorbed here, and the crosstalk characteristics are remarkably increased. improves.

【0046】つぎに、光スイッチ素子SW1 をオフ、光
スイッチ素子SW4 の出力側分岐光ポートWG4dに装荷
されている上部電極のみを駆動し、また光スイッチ素子
SW 5 の出力側分岐光ポートWG5cに装荷されている上
部電極を駆動すると、光ポートP1 −光増幅器素子AM
1 −入力側光ポートWG4a−光スイッチ素子SW4 −出
力側分岐光ポートWG4c−光路変更素子RM1 −光ポー
トWGR1−光路変更素子RM2 −出力側分岐光ポートW
5d −光スイッチ素子SW5 −入力側光ポートWG5b
−光増幅器素子AM2 −光ポートP2 の光経路から成る
ループバック状態が得られる。
Next, the optical switch element SW1Off, light
Switch element SWFourOutput side branch optical port WG4dLoaded on
Drive only the upper electrode, and also the optical switching element
SW FiveOutput side branch optical port WG5cLoaded on
When the partial electrodes are driven, the optical port P1-Optical amplifier element AM
1-Input side optical port WG4a-Optical switch element SWFour− Out
Power side branch optical port WG4c-Optical path changing element RM1-Light port
WGR1-Optical path changing element RM2-Output side branch optical port W
G5d-Optical switch element SWFive-Input side optical port WG5b
-Optical amplifier element AM2-Optical port P2Consisting of the light path of
A loopback state is obtained.

【0047】この動作に連動して、光増幅器素子A
1 ,AM2 を動作させることにより、上記の光経路で
は挿入損失を補償することができる。そして、この光経
路が動作しているときには、他方の光経路には動作して
いない光増幅器素子AM3 ,AM 4 が必ず介装されてい
るので、不要な光成分はここで吸収され、クロストーク
特性が著しく向上する。
In conjunction with this operation, the optical amplifier element A
M1, AM2By operating the above optical path
Can compensate for insertion loss. And this light sutra
When the light path is working, the other light path is
Not optical amplifier element AM3, AM FourMust be installed
Unwanted light components are absorbed here and crosstalk
The characteristics are significantly improved.

【0048】また、光スイッチ素子SW1 をオンにし、
光スイッチ素子SW4 の出力側分岐光ポートWG4cに装
荷されている上部電極のみを駆動し、かつ、光スイッチ
素子SW5 の出力側分岐光ポートWG5dに装荷されてい
る上部電極のみを駆動すると、光ポートP1 −光増幅器
素子AM1 −入力側光ポートWG4a−光スイッチ素子S
4 −出力側分岐光ポートWG4d−入力側光ポートWG
1a−光スイッチ素子SW1 −出力側分岐光ポートWG1c
−光増幅器素子AM3 −光ポートP3 の光経路、また
は、光ポートP2 −光増幅器素子AM2 −入力側光ポー
トWG5b−光スイッチ素子SW5 −出力側分岐光ポート
WG5c−入力側光ポートWG1b−光スイッチ素子SW1
−出力側分岐光ポートWG1d−光増幅器素子AM4 −光
ポートP4の光経路から成る一方または両方スルー状態
が得られる。
Further, the optical switch element SW 1 is turned on,
Only the upper electrode loaded in the output side branching optical port WG 4c of the optical switch element SW 4 is driven, and only the upper electrode loaded in the output side branching optical port WG 5d of the optical switch element SW 5 is driven. Then, the optical port P 1 -optical amplifier element AM 1 -input side optical port WG 4a -optical switch element S
W 4 -Output side optical port WG 4d -Input side optical port WG
1a -Optical switch element SW 1 -Output side branch optical port WG 1c
- an optical amplifier device AM 3 - optical port P 3 of the optical path, or optical port P 2 - optical amplifier element AM 2 - input optical port WG 5b - optical switch SW 5 - output branch optical port WG 5c - Input Side optical port WG 1b -Optical switch element SW 1
- the output branch optical port WG 1d - optical amplifier element AM 4 - one or both the through state and an optical path of the optical port P 4 is obtained.

【0049】この動作に連動して、光増幅器素子AM1
とAM3 、または、光増幅器素子AM2 とAM4 を動作
させることにより、上記の光経路では挿入損失を補償す
ることができる。そして、一方の光経路が動作している
ときには、他方の光経路には動作していない光増幅器素
子AM2 ,AM4 が必ず介装されているので、不要な光
成分はここで吸収され、クロストーク特性が著しく向上
する。
In conjunction with this operation, the optical amplifier element AM 1
And AM 3 or the optical amplifier elements AM 2 and AM 4 are operated, the insertion loss can be compensated in the above optical path. Then, when one optical path is operating, the optical amplifier elements AM 2 and AM 4 which are not operating are always provided in the other optical path, so that unnecessary optical components are absorbed here, Crosstalk characteristics are significantly improved.

【0050】このように、この4ポート光スイッチの場
合も、クロス状態,スルー状態,ループバック状態のい
ずれの状態も実現することができる。そして、いずれの
場合においても、それぞれの光経路の光増幅器素子を動
作させることにより挿入損失を補償することができ、そ
のときに、他の光経路に介装されている光増幅器素子の
働きによりクロストーク特性の向上が達成される。
As described above, also in the case of this 4-port optical switch, any of the cross state, the through state, and the loopback state can be realized. And in any case, the insertion loss can be compensated by operating the optical amplifier element of each optical path, and at that time, due to the function of the optical amplifier element interposed in the other optical path. An improvement in crosstalk characteristics is achieved.

【0051】また、上記したいずれの状態において、各
素子の配置関係を適切に選定することにより、各状態の
光経路の長さを一致させることができるので、光増幅器
素子の利得が0dBであった場合でも各状態における光
出力強度を一致させることができ、スイッチング状態の
変更による光出力の差異を解消することができるように
なる。
Further, in any of the above-mentioned states, the length of the optical path in each state can be made equal by properly selecting the arrangement relationship of each element, so that the gain of the optical amplifier element is 0 dB. Even in such a case, the light output intensities in each state can be made to match, and the difference in light output due to the change in the switching state can be eliminated.

【0052】実施例3 図10に別の実施例の4ポート光スイッチを概略平面図
として示す。この4ポート光スイッチは、光スイッチ素
子SW1 を中心にして、図1で示した各素子を左右対象
に配置した構造のものである。この4ポート光スイッチ
において、光スイッチ素子SW1 ,SW2 ,SW'2,S
3 ,SW'3の全てをオフにすると、光ポートP1 −光
増幅器素子AM1 −入力側光ポートWG2a−光スイッチ
素子SW2 −出力側分岐光ポートWG2d−入力側光ポー
トWG1a−光スイッチ素子SW1 −出力側分岐光ポート
WG1d−入力側光ポートWG'3c −光スイッチ素子S
W'3−出力側分岐光ポートWG'3b −光増幅器素子AM
4 −光ポートP4 の光経路から成る一方クロス状態、ま
たは、光ポートP2 −光増幅器素子AM2 −入力側光ポ
ートWG3b−光スイッチ素子SW3−出力側分岐光ポー
トWG3c−入力側光ポートWG1b−光スイッチ素子SW
1 −出力側分岐光ポートWG1c−入力側光ポートWG'
2d −光スイッチ素子SW'2−出力側分岐光ポートWG'
2a −光増幅器素子AM3 −光ポートP3 の光経路から
成る一方クロス状態が得られる。
Embodiment 3 FIG. 10 shows a schematic plan view of a 4-port optical switch of another embodiment. This 4-port optical switch has a structure in which the respective elements shown in FIG. 1 are arranged symmetrically with the optical switch element SW 1 as the center. In this 4-port optical switch, the optical switch elements SW 1 , SW 2 , SW ′ 2 , S
W 3, Turning off all SW '3, the optical port P 1 - optical amplifier device AM 1 - input optical port WG 2a - optical switching element SW 2 - output branch optical port WG 2d - input optical port WG 1a - optical switch SW 1 - output branch optical port WG 1d - input optical port WG '3c - optical switching element S
W ′ 3 −Output side branch optical port WG ′ 3b −Optical amplifier element AM
4 - While cross state consisting of the light path of the optical port P 4, or optical port P 2 - optical amplifier element AM 2 - input optical port WG 3b - optical switching element SW 3 - output branch optical port WG 3c - Input Side optical port WG 1b -Optical switch element SW
1 -Output side optical port WG 1c -Input side optical port WG '
2d -Optical switch element SW ' 2 -Output side branch optical port WG'
2a - optical amplifier device AM 3 - one is cross state obtained consisting of the light path of the optical port P 3.

【0053】つぎに、光スイッチ素子SW1 ,SW'2
SW'3をオフにし、光スイッチ素子SW2 ,SW3 をオ
ンにすると、光ポートP1 −光増幅器素子AM1 −入力
側光ポートWG2a−光スイッチ素子SW2 −出力側分岐
光ポートWG2c−光路変更素子RM1 −光ポートWGR1
−光路変更素子RM2 −出力側分岐光ポートWG3d−光
スイッチ素子SW3 −入力側光ポートWG3b−光増幅器
素子AM2 −光ポートP2 の光経路から成るループバッ
ク状態が得られ、また、光スイッチ素子SW1,SW
2 ,SW3 をオフにし、光スイッチ素子SW'2,SW'3
をオンにすると、光ポートP3 −光増幅器素子AM3
出力側分岐光ポートWG'2a −光スイッチ素子SW'2
入力側光ポートWG'2c −光路変更素子RM'1−光ポー
トWG' R1−光路変更素子RM'2−入力側光ポートW
G'3d −光スイッチ素子SW'3−出力側分岐光ポートW
G'3b −光増幅器素子AM4 −光ポートP4 の光経路か
ら成る別のループバック状態が得られる。
Next, the optical switch elements SW 1 , SW ′ 2 ,
When SW ′ 3 is turned off and the optical switch elements SW 2 and SW 3 are turned on, the optical port P 1 -optical amplifier element AM 1 -input side optical port WG 2a -optical switch element SW 2 -output side branch optical port WG 2c -Optical path changing element RM 1 -Optical port WG R1
- the optical path changing element RM 2 - output branch optical port WG 3d - optical switching element SW 3 - input optical port WG 3b - the optical amplifier element AM 2 - loopback state consisting of optical ports P 2 of the optical path is obtained, In addition, the optical switch elements SW 1 , SW
2 and SW 3 are turned off, and the optical switch elements SW ' 2 and SW' 3
Is turned on, the optical port P 3 − optical amplifier element AM 3
Output side branch optical port WG ′ 2a − Optical switch element SW ′ 2
Input side optical port WG ' 2c -Optical path changing element RM' 1 -Optical port WG ' R1 -Optical path changing element RM' 2 -Input side optical port W
G '3d - optical switch SW' 3 - output branch optical port W
G '3b - optical amplifier element AM 4 - another loop-back state consisting of the light path of the optical port P 4 is obtained.

【0054】また、光スイッチ素子SW1 をオンにし、
光スイッチ素子SW2 ,SW3 ,SW'2,SW'3の全て
をオフにすると、光ポートP1 −光増幅器素子AM1
入力側光ポートWG2a−光スイッチ素子SW2 −出力側
分岐光ポートWG2d−入力側光ポートWG1a−光スイッ
チ素子SW1 −出力側分岐光ポートWG1c−入力側光ポ
ートWG'2d −光スイッチ素子SW'2−出力側分岐光ポ
ートWG'2a −光増幅器素子AM3 −光ポートP3 の光
経路、または、光ポートP2 −光増幅器素子AM2 −入
力側光ポートWG3b−光スイッチ素子SW3 −出力側分
岐光ポートWG 3c−入力側光ポートWG1b−光スイッチ
素子SW1 −出力側分岐光ポートWG1d−入力側光ポー
トWG'3c −光スイッチ素子SW'3−出力側分岐光ポー
トWG'3 b −光増幅器素子AM4 −光ポートP4 の光経
路から成る一方または両方スルー状態が得られる。
Further, the optical switch element SW1Turn on,
Optical switch element SW2, SW3 , SW '2, SW '3All of
Turn off the light port P1-Optical amplifier element AM1
Input side optical port WG2a-Optical switch element SW2-Output side
Branch optical port WG2d-Input side optical port WG1a-Light switch
Chi element SW1-Output side branch optical port WG1c-Input side optical port
WG '2d-Optical switch element SW '2-Output side branch optical port
WG '2a-Optical amplifier element AM3-Optical port P3Light of
Path or optical port P2-Optical amplifier element AM2-Enter
Power side light port WG3b-Optical switch element SW3-Output side
Gikou Port WG 3c-Input side optical port WG1b-Optical switch
Element SW1-Output side branch optical port WG1d-Input side optical port
To WG '3c-Optical switch element SW '3− Output side branch optical port
To WG '3 b-Optical amplifier element AMFour-Optical port PFourLight sutra
One or both slews of roads are obtained.

【0055】このように、この4ポート光スイッチの場
合も、クロス状態,スルー状態,ループバック状態のい
ずれの状態も実現することができる。そして、いずれの
場合においても、それぞれの光経路の光増幅器素子を動
作させることにより挿入損失を補償することができ、そ
のときに、他の光経路に介装されている光増幅器素子の
働きによりクロストーク特性の向上が達成される。
As described above, also in the case of this 4-port optical switch, any of the cross state, the through state, and the loopback state can be realized. And in any case, the insertion loss can be compensated by operating the optical amplifier element of each optical path, and at that time, due to the function of the optical amplifier element interposed in the other optical path. An improvement in crosstalk characteristics is achieved.

【0056】また、上記したいずれの状態において、各
素子の配置関係を適切に選定することにより、各状態の
光経路の長さを一致させることができるので、光増幅器
素子の利得が0dBであった場合でも各状態における光
出力強度を一致させることができ、スイッチング状態の
変更による光出力の差異を解消することができるように
なる。
Further, in any of the above-mentioned states, the length of the optical path in each state can be made equal by appropriately selecting the arrangement relationship of each element, so that the gain of the optical amplifier element is 0 dB. Even in such a case, the light output intensities in each state can be made to match, and the difference in light output due to the change in the switching state can be eliminated.

【0057】実施例4 図11は更に別の実施例を示す概略平面図であり、この
4ポート光スイッチは、図10で示した4ポート光スイ
ッチにおいて、光スイッチ素子SW2 の4本の光ポート
のうち光の伝搬に関与しない入力側光ポート(ダミー光
ポートという)GW2bと、光スイッチ素子SW3 の4本
の光ポートのうち光の伝搬に関与しない入力側光ポート
(ダミー光ポートという)GW3aとのそれぞれを延在し
て前記した光路変更素子(反射ミラー部)RM3 で光接
続し、また、光スイッチ素子SW'2の4本の光ポートの
うち光の伝搬に関与しない出力側分岐光ポート(ダミー
光ポートという)GW'2b と、光スイッチ素子SW'3
4本の光ポートのうち光の伝搬に関与しない出力側分岐
光ポート(ダミー光ポートという)GW'3a をそれぞれ
延在して同じく前記した光路変更素子(反射ミラー部)
RM'3で光接続した構造になっている。
[0057] Example 4 FIG. 11 is a schematic plan view showing still another embodiment, the 4-port optical switch, the 4-port optical switch shown in FIG. 10, four optical optical switch element SW 2 port input optical ports that are not involved in the propagation of light out of the GW 2b (referred dummy light port), four input optical ports that are not involved in the propagation of out of light ports of the optical switch SW 3 (dummy optical port The optical path changing element (reflection mirror section) RM 3 is extended to each of the GW 3a to be optically connected, and is involved in the propagation of light among the four optical ports of the optical switch element SW ′ 2. Output side branching optical port (called dummy optical port) GW ′ 2b and output side branching optical port (called dummy optical port) GW ′ that does not participate in light propagation among the four optical ports of the optical switch element SW ′ 3 3a, respectively Mashimashi the light path changing element also has the (reflective mirror)
The structure is such that RM ' 3 is optically connected.

【0058】この4ポート光スイッチは、実施例3(図
10)の4ポート光スイッチと同じような操作を行うこ
とにより、スルー状態,クロス状態,ループバック状態
の切り替えが可能である。そして、この4ポート光スイ
ッチは、光路変更素子RM3,RM'3を新たに配置した
ことにより、スイッチング動作時の漏話や迷光などを有
効に減衰させたり、または伝搬すべき個所に導くことが
できるという機能が付加されている。
This 4-port optical switch can switch between the through state, the cross state, and the loopback state by performing the same operation as that of the 4-port optical switch of the third embodiment (FIG. 10). In this 4-port optical switch, the optical path changing elements RM 3 and RM ′ 3 are newly arranged, so that crosstalk or stray light during switching operation can be effectively attenuated or guided to a position to be propagated. The ability to do it is added.

【0059】この効果を以下に説明する。例えば、実施
例3(図10)に示した4ポート光スイッチにおいて、
光スイッチSW1 ,SW'2,SW'3をオフにし、光スイ
ッチ素子SW2 ,SW3 をオンにすると、実施例3で説
明したように、光ポートP1 −光増幅器素子AM1 −光
スイッチ素子SW2 −光路変更素子RM1 −光路変更素
子RM2 −光スイッチ素子SW3 −光増幅器素子AM2
−光ポートP2 を結ぶループバック状態の光経路(以
下、光経路1という)が形成される。
This effect will be described below. For example, in the 4-port optical switch shown in Example 3 (FIG. 10),
When the optical switches SW 1 , SW ′ 2 and SW ′ 3 are turned off and the optical switch elements SW 2 and SW 3 are turned on, as described in the third embodiment, the optical port P 1 -optical amplifier element AM 1 -optical switching element SW 2 - optical path changing element RM 1 - optical path changing element RM 2 - optical switch elements SW 3 - optical amplifier element AM 2
A loopback optical path (hereinafter referred to as optical path 1) that connects the optical ports P 2 is formed.

【0060】このとき、光スイッチ素子SW2 を通る光
は、その光スイッチ素子SW2 のクロストーク特性に対
応して、光出力の一部が漏洩する。そして、その漏洩光
の一部は、光スイッチ素子SW2 −光スイッチ素子SW
1 −光スイッチ素子SW'2−光増幅器素子AM3 −光ポ
ートP3 を結ぶ光経路(以下、光経路2という)と、光
スイッチ素子SW2 −光スイッチ素子SW1 −光スイッ
チ素子SW'3−光増幅器素子AM4 −光ポートP4 を結
ぶ光経路(以下、光経路3という)を伝搬する。
[0060] At this time, the light passing through the optical switch element SW 2, corresponding to the crosstalk characteristics of the optical switching elements SW 2, a part of the light output is leaked. Then, a part of the leaked light is generated by the optical switch element SW 2 −optical switch element SW.
1 - optical switching element SW '2 - optical amplifier device AM 3 - light path connecting the optical port P 3 (hereinafter, referred to as an optical path 2) and the optical switch element SW 2 - optical switch elements SW 1 - optical switch elements SW' 3 -Optical amplifier element AM 4- Propagate through an optical path connecting the optical port P 4 (hereinafter referred to as optical path 3).

【0061】これらの漏洩光は、光ポートP3 ,光ポー
トP4 に到達する前に、作動していない光増幅器素子A
3 ,AM4 で吸収されることになるで問題はない。し
かし、光経路1を伝搬する光が光スイッチ素子SW3
到達すると、その光の一部は、この光スイッチ素子SW
3 のクロストーク特性に対応して、わずかならが一部の
出力パワーがダミー光ポートGW3aに伝搬し、ダミー光
ポートの先端から放射して迷光になる。そして、この迷
光は、光増幅器素子で吸収することができないため、光
スイッチ素子SW3 のクロストーク特性に影響を与える
ことになる。
These leaked lights reach the optical port P 3 and the optical port P 4 before reaching the inactive optical amplifier element A.
There is no problem because it will be absorbed by M 3 and AM 4 . However, when the light propagating through the optical path 1 reaches the optical switch element SW 3 , a part of the light is
Corresponding to the crosstalk characteristic of 3, a part of the output power is slightly propagated to the dummy optical port GW 3a and emitted from the tip of the dummy optical port to become stray light. Since this stray light cannot be absorbed by the optical amplifier element, it affects the crosstalk characteristics of the optical switch element SW 3 .

【0062】しかし、図11で示した構造にすると、ダ
ミー光ポートGW3aに伝搬した漏洩光は、光路変更素子
RM3 −ダミー光ポートGW2bを経由して再び光スイッ
チ素子SW1 に入射する。入射した光の大部分は光経路
1を伝搬するが、しかしその一部は、この光スイッチ素
子SW1 のクロストーク特性に基づき、光経路2または
光経路3に伝搬して光増幅器素子AM3 またはAM4
吸収される。
However, in the structure shown in FIG. 11, the leaked light propagating to the dummy optical port GW 3a enters the optical switch element SW 1 again via the optical path changing element RM 3 -dummy optical port GW 2b. . Most of the incident light propagates through the optical path 1, but a part thereof propagates to the optical path 2 or the optical path 3 and propagates to the optical amplifier element AM 3 based on the crosstalk characteristic of the optical switch element SW 1. Or absorbed by AM 4 .

【0063】したがって、図11で示した迷光用のルー
プ経路を配置することにより、光スイッチ素子SW3
一部漏洩光は、このループ経路を反復して伝搬する過程
で有効に減衰される。なお、上記した4種類の4ポート
光スイッチでは、いずれも半導体材料から成るリッジ状
光導波路から成る光スイッチ素子を採用したが、これら
光スイッチ素子に用いる光導波路はこのタイプに限定さ
れるものではなく、例えば、図12で示したように、コ
ア層5を上部クラッド層6の中に埋込み、上部クラッド
層6にZn拡散域9を形成した埋込みタイプのものであ
ってもよい。
Therefore, by arranging the loop path for stray light shown in FIG. 11, the partially leaked light of the optical switch element SW 3 is effectively attenuated in the process of repeatedly propagating through the loop path. In each of the four types of four-port optical switches described above, an optical switch element including a ridge-shaped optical waveguide made of a semiconductor material is adopted, but the optical waveguide used for these optical switch elements is not limited to this type. Alternatively, for example, as shown in FIG. 12, the core layer 5 may be embedded in the upper clad layer 6, and the Zn diffusion region 9 may be formed in the upper clad layer 6 to be a buried type.

【0064】また、各実施例においては、光ポート
1 ,P2 ,P3 ,P4 にそれぞれ対応して1個ずつの
光増幅器素子が配置されているが、これら光増幅器素子
の数および配置個所はこれに限定されるものではなく、
任意の個所に任意の個数を配置してもよい。
In each embodiment, one optical amplifier element is arranged corresponding to each of the optical ports P 1 , P 2 , P 3 and P 4 , but the number of these optical amplifier elements and The location is not limited to this,
Any number may be arranged at any place.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
4ポート光スイッチは、全て半導体材料を用いて各要素
を集積して製造されているので全体の形状は小型化す
る。そして、スルー状態,クロス状態,ループバック状
態の切り替えが可能であり、その切り替え時における挿
入損失,迷光,クロストーク特性の変化を生ずることが
ない。
As is apparent from the above description, the four-port optical switch of the present invention is manufactured by integrating each element using a semiconductor material, so that the overall shape can be miniaturized. The through state, the cross state, and the loopback state can be switched, and insertion loss, stray light, and changes in the crosstalk characteristics do not occur at the time of the switching.

【0066】また、半導体光増幅器素子の働きにより挿
入損失は補償されてクロストーク特性が著しく向上す
る。更には、各素子の配置関係を適切に選定することに
より、切り替えに伴う光経路の長さを一致させることが
できるので、切り替えによって起こる光路変更に基づく
損失の異常増大を抑制することができる。
Further, the insertion loss is compensated by the function of the semiconductor optical amplifier element, and the crosstalk characteristic is remarkably improved. Furthermore, by appropriately selecting the arrangement relationship of the respective elements, the lengths of the optical paths due to the switching can be made equal, so that it is possible to suppress the abnormal increase in loss due to the optical path change caused by the switching.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の4ポート光スイッチの基本構成例を示
す概略平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a basic configuration example of a 4-port optical switch of the present invention.

【図2】用いる光スイッチ素子の1例を示す概略平面図
である。
FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of an optical switch element used.

【図3】図2のIII-III 線に沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.

【図4】図2のIV−IV線に沿う断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.

【図5】用いる光路変更素子の配置状態を示す概略平面
図である。
FIG. 5 is a schematic plan view showing an arrangement state of optical path changing elements used.

【図6】用いる光増幅器素子の断面構造例を示す概略平
面図である。
FIG. 6 is a schematic plan view showing an example of a sectional structure of an optical amplifier element used.

【図7】他の実施例を示す概略平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view showing another embodiment.

【図8】他の光スイッチ素子を示す概略平面図である。FIG. 8 is a schematic plan view showing another optical switch element.

【図9】図8のIX−IX線に沿う断面図である。9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.

【図10】別の実施例を示す概略平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view showing another embodiment.

【図11】更に別の実施例を示す概略平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view showing still another embodiment.

【図12】用いる光スイッチ素子の他の例を示す概略平
面図である。
FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of an optical switch element used.

【図13】4ポート光スイッチを示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a 4-port optical switch.

【図14】特願平1−137827号公報に記載されて
いる4ポート光スイッチを示す概略平面図である。
FIG. 14 is a schematic plan view showing a 4-port optical switch described in Japanese Patent Application No. 1-137827.

【図15】特願平1−306157号公報に記載されて
いる4ポート光スイッチを示す概略平面図である。
FIG. 15 is a schematic plan view showing a 4-port optical switch described in Japanese Patent Application No. 1-306157.

【図16】特願平3−52747号公報に記載されてい
る4ポート光スイッチを示す概略平面図である。
FIG. 16 is a schematic plan view showing a 4-port optical switch described in Japanese Patent Application No. 3-52747.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 半導体基板 2,12 下部電極 3 バッファ層 4,13 下部クラッド層 5,14 コア層 6,15 上部クラッド層 7,16 キャップ層 8,17 絶縁薄膜 8a,17a 窓 9,18 Zn拡散域 10,20a,20b 上部電極 14 活性層 SW1 ,SW2 ,SW'2,SW3 ,SW'3 1入力・2
出力動作をするX交差型光スイッチ素子 SW4 ,SW5 1入力・2出力動作をするY分岐光ス
イッチ素子 RM1 ,RM'1,RM2 ,RM'2,RM3 ,RM'3
路変更素子(反射ミラー) RM1a,RM2a 反射面 AM1 ,AM2 ,AM3 ,AM4 光増幅器素子 WG1a,WG1b 光スイッチ素子SW1 の入力側光ポー
ト WG1c,WG1d 光スイッチ素子SW1 の出力側分岐光
ポート WG2a 光スイッチ素子SW2 の入力側光ポート WG2b 光スイッチ素子SW2 の入力側光ポート(ダミ
ー光ポート) WG2c,WG2d 光スイッチ素子SW2 の出力側分岐光
ポート WG3a 光スイッチ素子SW3 の入力側光ポート WG3b 光スイッチ素子SW3 の入力側光ポート(ダミ
ー光ポート) WG3c,WG3d 光スイッチ素子SW3 の出力側分岐光
ポート WG'2a 光スイッチ素子SW'2の出力側分岐光ポート WG'2b 光スイッチ素子SW'2の出力側分岐光ポート
(ダミー光ポート) WG'2c ,WG'2d 光スイッチ素子SW'2の入力側光
ポート WG'3a 光スイッチ素子SW'3の出力側分岐光ポート
(ダミー光ポート) WG'3b 光スイッチ素子SW'3の出力側分岐光ポート WG'3c ,WG'3d 光スイッチ素子SW'3の入力側光
ポート WG4a 光スイッチ素子SW4 の入力側光ポート WG4c,WG4d 光スイッチ素子SW4 の出力側分岐光
ポート WG5b 光スイッチ素子SW5 の入力側光ポート WG5c,WG5d 光スイッチ素子SW5 の出力側分岐光
ポート GWR1,GW' R1 光ポート
1,11 Semiconductor substrate 2,12 Lower electrode 3 Buffer layer 4,13 Lower clad layer 5,14 Core layer 6,15 Upper clad layer 7,16 Cap layer 8,17 Insulating thin film 8a, 17a Window 9,18 Zn diffusion region 10, 20a, 20b Upper electrode 14 Active layer SW 1 , SW 2 , SW ' 2 , SW 3 , SW' 3 1 Input-2
X-crossing type optical switching element for output operation SW 4 , SW 5 Y-branching optical switching element for 1-input and 2-output operation RM 1 , RM ' 1 , RM 2 , RM' 2 , RM 3 , RM ' 3 Optical path change Element (reflection mirror) RM 1a , RM 2a Reflective surface AM 1 , AM 2 , AM 3 , AM 4 Optical amplifier element WG 1a , WG 1b Input side optical port of optical switch element SW 1 WG 1c , WG 1d Optical switch element SW 1 output side optical port WG 2a optical switch element SW 2 input side optical port WG 2b optical switch element SW 2 input side optical port (dummy optical port) WG 2c , WG 2d optical switch element SW 2 output side branch input optical port of the input optical port WG 3b optical switching element SW 3 optical ports WG 3a optical switching element SW 3 (dummy optical port) WG 3c, the output-side branched optical ports WG of WG 3d optical switching element SW 3 '2a Light switch Element SW '2 of the output-side branched optical ports WG' 2b optical switching element SW '2 of the output-side branched optical ports (dummy optical port) WG' 2c, WG '2d optical switching element SW' 2 of the input optical port WG ' 3a Optical switch element SW ' 3 output side branch optical port (dummy optical port) WG' 3b Optical switch element SW ' 3 output side branch optical port WG' 3c , WG ' 3d Optical switch element SW' 3 input side light Port WG 4a Optical switch element SW 4 input side optical port WG 4c , WG 4d Optical switch element SW 4 output side branch optical port WG 5b Optical switch element SW 5 input side optical port WG 5c , WG 5d optical switch element SW 5 output side branch optical ports GW R1 , GW ' R1 optical ports

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2本の入力ポートと2本の出力ポートを
有し、1入力・2出力動作をする半導体光スイッチ素子
を集積して成る4ポート光スイッチにおいて、2本の入
力側光ポートと2本の出力側光ポートを有するX交差型
光スイッチ素子が少なくとも1個含まれている少なくと
も3個の光スイッチ素子を配置し、前記X交差型光スイ
ッチ素子の入力側光ポートの一方または/および出力側
光ポートの一方には他の前記光スイッチ素子の出力側分
岐光ポートの一方がそれぞれ光接続され、かつ、前記光
スイッチ素子の出力側分岐光ポートの他方は光路変更素
子を介して互いに光接続され、前記光スイッチ素子の入
力側光ポートおよび前記X交差型光スイッチ素子の出力
側光ポートはそれぞれ半導体光増幅器素子を介して前記
入力ポートおよび前記出力ポートに光接続されているこ
とを特徴とする4ポート光スイッチ。
1. A four-port optical switch having two input ports and two output ports and integrating a semiconductor optical switch element that performs one-input / two-output operation, and two input-side optical ports. And at least three optical switching elements including at least one X-crossing optical switching element having two output-side optical ports are arranged, one of the input-side optical ports of the X-crossing optical switching element, or / And one of the output side optical ports is optically connected to one of the output side branching optical ports of the other optical switching element, and the other of the output side branching optical ports of the optical switching element is connected via an optical path changing element. Are optically connected to each other, and an input side optical port of the optical switch element and an output side optical port of the X-crossing type optical switch element are respectively connected to the input port and the front side via a semiconductor optical amplifier element. A 4-port optical switch that is optically connected to the output port.
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