JPH09186389A - 光制御レーザスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速でメモリ性をもった光スイッチング特性
を、（ａ）厳しい波長依存性、（ｂ）出射信号側への漏
れ光、（ｃ）入射信号側への戻り光など実用上の問題点
を解決した上で、得ることができる光制御レーザスイッ
チを提供する。 【解決手段】 光制御レーザスイッチにおいて、各々可
飽和吸収領域を有する垂直偏光モードで発振する双安定
レーザ共振器と水平偏光モードで発振させる双安定レー
ザ共振器とを利得導波路途中で結合し、どちらか一方を
発振することにより他方の発振を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光情報処理や光
交換システムに用いられる光信号の高速スイッチ、論理
動作の機能を有する光制御レーザスイッチに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の光制御レーザスイッチで
ある双安定レーザの構成図である。

【０００３】図９において、８−１はｎ−ＩｎＰからな
る基板であり、８−２はＭＱＷ構造の活性層よりなるレ
ーザ利得導波路、８−３はｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなる
ガイド層、８−４はｐ−ＩｎＰからなるクラッド層、８
−５はｐ⁺ −ＩｎＧａＡｓＰからなるオーミックコンタ
クト層、８−６は長さが３００μｍのレーザ光利得領
域、８−７は長さ１００μｍの発振制御領域となる可飽
和吸収領域、８−９は可飽和吸収領域８−７を制御する
電圧を印加するための制御電極、８−８は活性層の利得
領域８−６にキャリアを供給するための電流注入電極、
８−１０は制御電極８−９と電流注入電極８−８とを電
気的に分離する電極分離領域、８−１１は基板８−１の
裏面に形成されたＡｕ等からなるｎ−電極である。ま
た、８−１２，８−１３は、基板８−１、レーザ利得導
波路８−２、ガイド層８−３、クラッド層８−４からな
る積層体の両端面に配置された反射鏡であり、へき開面
からなり、レーザ利得導波路の光入射端、出射端を覆っ
ている。これら基板８−１、レーザ利得導波路８−２、
ガイド層８−３、クラッド層８−４、反射鏡８−１２、
反射鏡８−１３により、レーザ共振器が構成される。

【０００４】双安定レーザは、共振器内に配置された可
飽和吸収領域８−７の光損失を、反射鏡８−１２を通っ
て入射する制御光により、制御する構成をとる。電気的
に、可飽和吸収領域８−７の損失制御により、図２
（ａ）に示すようなヒステリシスを持つ注入電流−光出
力特性が実現し、矢印Ａの位置に電気バイアス条件を設
定し、外領域から反射鏡８−１２を通して制御光を入射
すると、図２（ｂ）に示すように、レーザの発振、非発
振を急峻に制御することができる。一旦発振したレーザ
は、停止信号が外領域から与えられるまでその状態を維
持することも可能なため、光デジタル再生、ビットメモ
リ、フリップフロップなどの光論理動作への利用が期待
されている。

【０００５】しかし、前記双安定レーザでは、光の帰還
が繰り返されるレーザ共振器内に外領域より同軸に制御
光を入射するため、次のような問題があった。

【０００６】すなわち、（ａ）制御光が共振器に共鳴し
た波長か否かによって、容易に入射するか、あるいはほ
とんど反射される。このような急峻な波長依存性があ
る。（ｂ）出射側に入射光が漏れて出射信号の雑音が増
加する。（ｃ）反射光が入射側の光源に戻り、雑音の原
因となる。前記双安定レーザは、このような問題があっ
たため、実用には至らなかった。

【０００７】一方、前記双安定レーザにおいて、信号応
答速度について注目してみると、信号の応答速度は、多
量の注入キャリアの変動をともなうレーザ発振、非発振
をスイッチングに用いているため、発振しきい値近傍の
低い電流注入状態での緩和振動波長に律速される。その
ため、前記双安定レーザでは、５ＧＨｚを越える高速の
スイッチングは得られていない。

【０００８】この問題を解決する一つの手段として、河
口らは、面発光レーザなどを用い、レーザ発振の直交す
る２つの偏光方向を切り替えることにより、高い電流注
入領域において高速の光フリップフロップ動作を実現し
た（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｌｅｔｔｅｒｓ，１９ ９
２，２８，ｐｐ．１６４５−１６４６）。しかし、かか
るレーザスイッチでも、偏光を切り替える方法として、
外領域より同軸に所望の偏光をもった信号光を入射して
誘導放出を制御する方法をとるため、図９に示した通常
の双安定レーザにおける前記問題点（ａ），（ｂ），
（ｃ）をそのまま引き継ぐことになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】レーザ発振の直交する
２つの偏光方向の切り替えにより、高い電流注入領域に
おいて高速の光スイッチ動作を実現できる利点を生かし
ながら、光の帰還が繰り返されるレーザ共振器内に外領
域より同軸に制御光を入射するため、（ａ）制御光が共
振器に共鳴した波長か否かに伴って容易に入射するかほ
とんど反射される、という急峻な波長依存性がある、
（ｂ）出射側に入射光が漏れて出射信号の雑音が増加す
る、（ｃ）反射光が入射側の光源に戻り、雑音の原因と
なる、という従来の問題を解決した光制御レーザスイッ
チを提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１の光制御レーザスイッチは、第１
の利得導波路と、該第１の利得導波路に光学的に接続す
るとともに第１の可飽和吸収領域を有する第２の利得導
波路と、前記第１の利得導波路に光学的に接続するとと
もに第２の可飽和吸収領域を有する第３の利得導波路と
からなり、前記第１の利得導波路と前記第２の利得導波
路が第１の光共振器を形成するとともに、前記第１の利
得導波路と前記第３の利得導波路が第２の光共振器を形
成し、前記第１の光共振器の垂直偏光に対する利得が、
該第１の光共振器の水平偏光に対する利得に比して高
く、前記第２の光共振器の水平偏光に対する利得が、該
第２の光共振器の垂直偏光に対する利得に比して高いこ
とを特徴とする。

【００１１】また、本発明の請求項２の光制御レーザス
イッチは、前記請求項１に記載の光制御レーザスイッチ
において、前記第１の可飽和吸収領域および前記第２の
可飽和吸収領域に光学的に結合する制御光入力用の利得
導波路を有することを特徴とする。

【００１２】さらに、本発明の請求項３の光制御レーザ
スイッチは、第１の利得導波路と、該第１の利得導波路
に光学的に接続するとともに第１の可飽和吸収領域を有
する第２の利得導波路と、前記第１の利得導波路に光学
的に接続するとともに第２の可飽和吸収領域を有する第
３の利得導波路とからなり、前記第１の利得導波路と前
記第２の利得導波路が第１の光共振器を形成するととも
に、前記第１の利得導波路と前記第３の利得導波路が第
２の光共振器を形成し、前記第１の光共振器の第１の波
長を有する光に対する利得が、該第１の光共振器の第２
の波長を有する光に対する利得に比して高く、前記第２
の光共振器の第２の波長を有する光に対する利得が、該
第２の光共振器の第１の波長を有する光に対する利得に
比して高いことを特徴とする。

【００１３】すなわち、本発明の光制御レーザスイッチ
においては、各々可飽和吸収領域を有する垂直偏光モー
ドで発振する双安定レーザ共振器と水平偏光モードで発
振させる双安定レーザ共振器とが利得導波路途中で結合
し、どちらか一方を発振することにより他方が発振を停
止する。可飽和領域のみを外部光により制御することに
より制御光の同軸入射による問題点を回避し、かつ高速
応答可能な偏光スイッチ型の双安定動作が得られること
を特徴とする。

【００１４】本発明によれば、２つの直交するレーザ共
振器は利得領域の一領域を共有しているため、一方の発
振が強まるとキャリアの消費により他方は光利得が減少
して発振が停止する。可飽和吸収領域は小さな制御領域
に外部光を入射するだけで共振器の損失を低減でき、急
速にレーザ発振をたちあげることができる。どちらか一
方の発振を可飽和吸収領域への光励起で制御する場合、
レーザ利得導波路に同軸に、しかも偏光方向を切り替え
て入射する必要はなく、例えば、横注入導波路や面垂直
入射などレーザ利得導波路と異なる向きから制御光を入
射できるので、前記課題が解決できる。また、１つの横
注入導波路で２つの可飽和吸収領域を制御する利便性の
良い構成も可能である。さらに、２つのモードを制御す
る領域分は独立なため、偏光方向の切り替えのみなら
ず、発振波長の切り替えによっても同様の効果が期待で
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。

【００１６】（第１の実施の形態）図１は、本発明にか
かるレーザスイッチの第１の実施の形態を示す構成図で
ある。図において、Ｗ１は垂直偏光に高い利得を持つよ
う導波路幅が設計されたレーザ利得導波路（第２の利得
導波路）であり、Ｗ２は水平偏光に高い利得を持つよう
設計されたレーザ利得導波路（第３の利得導波路）であ
り、同じように偏光方向により異なる利得は、各端面の
反射鏡Ｒ１，Ｒ２の反射率に偏光依存性を与えることに
よっても実現可能である。また、Ｗ３は前記２つのレー
ザ利得導波路を光学的に結合させるＹ分岐導波路であ
り、Ｗ４は前記２つのレーザ利得導波路に共通な光利得
導波路（第１の利得導波路）であり、垂直偏光、水平偏
光にほぼ等価な導波路利得を有する。Ａｂｓ．１および
Ａｂｓ．２は、各々レーザ利得導波路Ｗ１方向とレーザ
利得導波路Ｗ２方向のレーザ発振を抑える第１および第
２の可飽和吸収領域であり、Ｆ１，Ｆ２は、第１および
第２の可飽和吸収領域Ａｂｓ．１およびＡｂｓ．２とに
制御光を導くレンズ付きファイバ（制御光入力用利得導
波路）であり、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６
は、レーザ利得導波路Ｗ１、レーザ利得導波路Ｗ２、Ｙ
分岐導波路Ｗ３、光利得導波路Ｗ４、過飽和吸収領域Ａ
ｂｓ．１および２のそれぞれにおける電流電圧条件を制
御する電極であり、Ｓｅｇ．は各領域間を電気的に分離
する電極分離領域であり、ＱＷ１は、各導波路に共通す
る急峻な励起子吸収と光利得を持つＭＱＷ活性層であ
る。可飽和吸収領域Ａｂｓ．１および２の電極Ｅ５およ
びＥ６は、光の入射を容易にするため、導波路上の可飽
和吸収領域上では櫛形電極となり、表面に無反射コーテ
ィングを施してある。また、入射光を折り返すことによ
り入射光を有効に利用するために、活性層ＱＷ１の２μ
ｍ程度下には半導体の多層膜光反射層ＤＢＲ１が形成さ
れている。

【００１７】前記構成において、垂直偏光、水平偏光の
各々の双安定レーザは、反射鏡Ｒ１，Ｒ２、レーザ利得
導波路Ｗ１，Ｗ２、Ｙ分岐導波路領域Ｗ３、可飽和吸収
領域Ａｂｓ．１，Ａｂｓ．２、共通光利得導波路Ｗ４、
反射鏡Ｒ１，Ｒ２、電極Ｅ１，２，３，４，５，６で構
成される。

【００１８】次に、本実施の形態の動作原理を図２〜４
を参照して説明する。

【００１９】各々の双安定レーザを単独で動作させたと
きの電流−光出力特性と、矢印Ａの電気条件に設定した
ときの光入力−光出力のグラフを図２に示した。

【００２０】図２（ａ）によれば、バイアス電流の増加
に伴い、可飽和吸収領域Ａｂｓ．１、２への自然放出光
による吸収飽和が進行し、しきい値２４ｍＡにおいて発
振を開始する。一旦発振すると、レーザ共振器内の光の
電場は高い状態が維持され、上記しきい値以下において
も可飽和吸収領域Ａｂｓ．１、２の光吸収係数は飽和し
たままで、注入電流１７ｍＡまで発振は維持される。こ
のようにレーザの電流・光出力特性に発振／非発振の２
値安定状態を含むヒステリシスが存在する場合、そのヒ
ステリシスループの中間に位置するＡ点の注入電流状態
において外領域より制御光を入射すると、その励起光に
応答して発振・非発振が制御される。この場合、出力光
は、図２（ｂ）に示したように、入射光強度に対して急
峻なヒステリシスと光スイッチ、メモリ特性が得られ
る。

【００２１】さて、このように可飽和吸収の損失と電流
注入によるレーザ利得導波路の利得との相互関係で双安
定性を持つ複数のレーザ利得導波路の一領域を共有する
構造を取ったのが、図１に説明した第１の実施例のレー
ザスイッチである。供給される利得導波路に電流量は一
定のため一方のレーザモードで発振した場合、相異なる
モードのレーザ発振は、光利得を奪われ発振が抑圧され
る。両者を同時に動作させた場合のレーザスイッチの２
つのモードのヒステリシス特性を、図３に示した。共通
の光利得導波路Ｗ４は、どちらか一方の発振にキャリア
が消費されるので、例えば、ＴＭ偏光導波路と可飽和吸
収領域Ａｂｓ．１の効果で現れる電流・光出力のヒステ
リシス特性において、ＴＭモードが発振（ｏｎ）状態に
あるとき、ＴＥ偏光の出力はｏｆｆになる。そこで、相
補的にどちらか一方が発振する双安定特性を得ることが
できる。例えば、ＴＭ偏光のモードが発振するとき、そ
れに寄与する可飽和吸収領域は透明になるため、それ以
降、外部光に対して不感症であるが、未発振のＴＥモー
ド側の可飽和吸収領域Ａｂｓ．２は、外領域よりの制御
光の入射により励起子が励起され、可飽和な吸収損失が
減り、双安定レーザはＴＥモードでの発振が始まる。そ
の結果、いままで発振していたＴＭ偏光モードは利得を
失い、発振が停止し、可飽和吸収領域Ａｂｓ．１も光吸
収係数が増加する。

【００２２】逆に、ＴＭ発振の側の可飽和吸収領域Ａｂ
ｓ．１を励起することによって発振が始まると、ＴＥ偏
光の発振は抑圧され、Ｔ←→ＴＭの発振モードの変化に
よるスイッチングが実行される。面垂直方向より入射す
る光の電場は、〈１００〉面に結晶成長した超格子の重
い正孔に起因する励起子に対していずれも共鳴する面方
位なので、入射偏光方向によらずスイッチング感度は等
しい。厚さ０．２μｍの可飽和吸収領域の活性層に１方
向から吸収される外部光は５０％程度だが、下領域の半
導体ＤＢＲ層で折り返して吸収されるので、入射光の７
５％は吸収されてスイッチングに寄与する。双安定スイ
ッチング速度は、通常の発振しきい値電流の数倍のキャ
リア密度の領域で行われるので、スイッチングｏｎの速
度は１０ＧＨｚ以上も可能である。一般に、発振・非発
振の２値でオン・オフをおこなう通常の双安定レーザで
は、スイッチングｏｆｆは可飽和領域の回復時間に律速
されるが、この二つの発振モードの競合を利用する方式
の場合、直交するモードのスイッチングｏｎと連携して
いるので、ｏｆｆ動作は他のモードのｏｎ動作に連動し
て速やかにおこなわれ、ｏｎ時間と同じく十分高速であ
る。

【００２３】図４に、制御光入射と各偏光方向の出力光
のタイミングの関係を示した。ファイバＦ１より入射し
た光によって、光利得導波路Ｗ４からは垂直、水平の出
力が得られ、相補的に、レーザ利得導波路Ｗ１からは垂
直偏光の発振、非発振の強度スイッチング出力が得ら
れ、レーザ利得導波路Ｗ２からは水平偏光の発振、非発
振の強度スイッチング出力が得られる。それぞれの出力
には、入力信号の漏れはなく、入射光側にも出射信号の
戻りはない。この際の２つの異なるモード利得を持つ導
波路の結合は、結晶面に対して横方向とは限らない。図
５に示すように、結晶面の厚み方向に重なった２つの導
波路ＴＭ１，ＴＥ１があり、共通の利得導波路Ｇ１と方
向性結合導波路Ｃ１を介して、上記と同じ効果が期待で
きる。この場合、各偏光のレーザ利得は、各結晶活性層
の歪み量（引っ張りひずみまたは圧縮歪み）で選択でき
るので、導波路構造は、同一サイズで作成でき、作成プ
ロセスが単純にできる利点を持つ。

【００２４】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を示す。この実施の形態は、本発明の第２
の請求項に対応するものである。

【００２５】図６は、本発明の第２の実施の形態を示す
光制御レーザスイッチの構成図であって、図中、Ｗ１は
垂直偏光に高い利得を持つよう導波路幅が設計されたレ
ーザ利得導波路（第２の利得導波路）、Ｗ２は水平偏光
に高い利得を持つレーザ利得導波路（第３の利得導波
路）であり、利得は各端面の反射鏡の反射率に偏光依存
性を与えることによっも実現可能である。また、Ｗ３は
２つのレーザ利得導波路Ｗ１，Ｗ２を光学的に結合させ
るＹ分岐導波路であり、Ｗ４は２つのレーザ利得導波路
Ｗ１，Ｗ２に共通な光利得導波路（第１の利得導波路）
であり、Ａｂｓ．１およびＡｂｓ．２は各々レーザ利得
導波路Ｗ１とＷ２の発振を抑える第１および第２の可飽
和吸収領域であり、Ｓｕｂ．１は可飽和吸収領域Ａｂ
ｓ．１とＡｂｓ．２とに制御光を導く光横注入導波路
（制御光入力用利得導波路）である。また、Ｅ１，Ｅ
２，Ｅ３，Ｅ４は、レーザ利得導波路Ｗ１、レーザ利得
導波路Ｗ２、Ｙ分岐導波路領域Ｗ３、光利得導波路Ｗ
４、過飽和吸収領域Ａｂｓ．１および２のそれぞれにお
ける利得電流を制御する電極であり、Ｓｅｇ．は各領域
間を電気的に分離する分離領域であり、ＱＷ１は、急峻
な励起子吸収と光利得を持つ、各々の導波路に共通する
ＭＱＷ活性層である。可飽和吸収領域Ａｂｓ．１，２へ
制御光を導く横注入導波路Ｓｕｂ．１は、入射端面に無
反射コーティングＡＲを施してある。

【００２６】前記構成において、垂直偏光の双安定レー
ザ共振器は、反射鏡Ｒ１，Ｒ３、レーザ利得導波路Ｗ
１、Ｙ分岐導波路Ｗ３、可飽和吸収領域Ａｂｓ．１、共
通の光利得導波路Ｗ４で構成される。また、水平偏光の
双安定レーザは、反射鏡Ｒ２、レーザ利得導波路Ｗ２、
Ｙ分岐導波路Ｗ３、可飽和吸収領域Ａｂｓ．２、共通の
光利得導波路Ｗ４、反射鏡Ｒ３で構成される。光利得導
波路Ｗ４およびＹ分岐導波路領域Ｗ３は、両モードに共
通なため、一定の電流値において片方のモードで発振し
た場合、他方の発振のための光利得が不足し、抑制され
る。このモードの切り替えは、スイッチｏｎするレーザ
の発振立ち上がり時間（緩和振動周波数）に依存し、電
流値を通常の発振しきい値より高く設定すると、高速の
モード切り替えが可能である。

【００２７】次に、本実施の形態の動作原理を、図６を
参照して説明する。

【００２８】本実施の形態の構成では、前記第１の実施
の形態と同様に、図３のように、相補的にどちらか一方
が発振する双安定特性を得ることができる。光横注入導
波路Ｓｕｂ．１は、電流注入により光増幅機能を有する
信号光導入導波路として機能する。約１０マイクロワッ
ト程度のわずかな入射制御光で、約１ミリワット程度の
十分な到達光強度が得られ、効果的に可飽和吸収領域を
励起する。

【００２９】例えば、レーザ利得導波路Ｗ２がＴＥ偏光
のモードが発振しているときは、ＴＥ偏光モードに寄与
する可飽和吸収領域Ａｂｓ．２はすでに透明になってい
るが、その手前に位置するＡｂｓ．１は、ＴＭ偏光で発
振すべき導波路Ｗ１上にあるため、光利得が抑制され、
励起子吸収損失の大きい状態にある。この可飽和吸収領
域Ａｂｓ．１に横注入導波路Ｓｕｂ．１からの制御光が
到達すると、吸収損失が減り、双安定レーザは、ＴＭモ
ードで発振する。それに同期して、共通部分であるＹ分
岐導波路Ｗ３および光利得導波路Ｗ４の光利得を奪われ
たレーザ利得導波路Ｗ２のＴＭ偏光のモードが発振を停
止する。

【００３０】逆に、あらかじめレーザ利得導波路Ｗ１が
ＴＭ偏光モードが発信しているときは、ＴＭ偏光モード
に寄与する可飽和吸収領域Ａｂｓ．１はすでに透明にな
っているため、レーザ利得導波路Ｗ１は横注入導波路Ｓ
ｕｂ．１より入射する外部光に対して不感症であるが、
その先に位置するレーザ利得導波路Ｗ２上のＴＥ偏光の
非発振のモードの可飽和吸収領域Ａｂｓ．２は、横注入
導波路Ｓｕｂ．１からの外部光により励起され、吸収損
失が減り、双安定レーザは発振が始まる。その結果、い
ままで発振していた偏光モードは利得を失い発振が停止
し、可飽和領域Ａｂｓ１．も吸収が増加する。レーザ利
得導波路と同軸でない横方向より入射する光の電場は、
幅３μｍの可飽和吸収領域の活性層に１方向から吸収さ
れる。そして、外部光の７５％は吸収されてスイッチン
グに寄与する。双安定スイッチング速度は、通常の発振
閾値電流の数倍のキャリア密度の状態で行われるので、
スイッチングｏｎの速度は１０ＧＨｚ以上も可能であ
る。スイッチングｏｆｆは、通常、可飽和領域の回復時
間に律速されるが、この場合、直交するモードのスイッ
チングｏｎと連携しているので、ｏｎ時間と同じく十分
高速である。

【００３１】図７に、制御光入射と各偏光方向の出力光
のタイミングの関係の例を示した。横注入導波路Ｓｕ
ｂ．１から入射した光によって、レーザ利得導波路Ｗ１
からは垂直、水平の出力が得られ、相補的に、レーザ利
得導波路Ｗ２からは垂直偏光の発振、非発振の強度スイ
ッチングが得られ、光利得導波路Ｗ４からは水平偏光の
発振、非発振の強度スイッチング出力が得られる。それ
ぞれの出力には、入力信号の漏れはなく、入射光側にも
出射信号の戻りはない。なお、それぞれの可飽和吸収領
域Ａｂｓ．１，Ａｂｓ．２に別々に制御光が入るように
入射光増幅道路を独立に設けても良い。

【００３２】この際も、第１の実施の形態と同じく２つ
の異なるモード利得を持つ導波路の結合は、結晶面に対
して横方向とは限らない。図５に示すように、結晶面の
厚み方向に重なった２つの導波路ＴＭ１，ＴＥ１があ
り、共通の利得導波路Ｇ１と方向性結合導波路Ｃ１を介
して上記と同じ効果が期待できる。この場合、各偏光の
レーザ利得は、各結晶層の歪み量（引っ張りひずみまた
は圧縮歪み）で選択できるので、導波路構造は同一サイ
ズで形成でき、構造を単純化できる利点を持つ。また、
制御光は面垂直方向から入射することができる。

【００３３】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態を示す。この実施の形態は、本発明の請求
項３に対応するものである。

【００３４】図８は、本発明に係る光制御レーザスイッ
チの第３の実施の形態の構成図である。図中、Ｗ１は波
長λ１に高い利得を持つよう設計された分布帰還型グレ
ーティングを持つレーザ利得導波路（第２の利得導波
路）であり、Ｗ２は水平偏光にλ２高い利得を持つよう
設計された分布帰還型グレーティングを持つレーザ利得
導波路（第３の利得導波路）であり、Ｗ３は２つの導波
路を光学的に結合させるＹ分岐導波路である。また、Ｗ
４は前記２つのレーザ利得導波路に共通な光利得導波路
（第１の利得導波路）であり、この光利得導波路Ｗ４に
は、特に波長選択的グレーティングは付与していない。
また、Ａｂｓ．１およびＡｂｓ．２は各々レーザ利得導
波路Ｗ１とＷ２の発振を抑える第１および第２の可飽和
吸収領域であり、Ｓｕｂ．１は可飽和吸収領域Ａｂｓ．
１とＡｂｓ．２とに制御光を導く光横注入導波路（制御
光入力用利得導波路）である。Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４
は、レーザ利得導波路Ｗ１、レーザ利得導波路Ｗ２、Ｙ
分岐導波路Ｗ３、光利得導波路Ｗ４、過飽和吸収領域Ａ
ｂｓ．１および２のそれぞれにおける利得電流を制御す
る電極であり、Ｓｅｇ．は各領域間を電気的に分離する
分離領域であり、ＱＷ１は急峻な励起子吸収と光利得を
持つ各々の導波路に共通するＭＱＷ活性層である。可飽
和吸収領域Ａｂｓ．１，２へ制御光を導く横注入導波路
Ｓｕｂ．１は、入射端面に無反射コーティングＡＲを施
してある。

【００３５】前記構成において、垂直偏光の双安定レー
ザ共振器は、反射鏡Ｒ３とレーザ利得導波路Ｗ１上のグ
レーティング、レーザ利得導波路Ｗ１、Ｙ分岐導波路Ｗ
３、可飽和吸収領域Ａｂｓ．１、共通光利得導波路Ｗ４
で構成される。また、水平偏光の双安定レーザは、反射
鏡Ｒ３，レーザ利得導波路Ｗ２上のグレーティング、レ
ーザ利得導波路Ｗ２、Ｙ分岐導波路Ｗ３、可飽和吸収領
域Ａｂｓ．２、共通光利得導波路Ｗ４で構成される。光
利得導波路Ｗ４，Ｙ分岐導波路Ｗ３は、両波長に共通な
利得領域であるため、一定の電流値において片方の波長
で発振した場合、他方の発振のための光利得が不足し、
抑制される。このモードの切り替えは、スイッチｏｎす
るレーザの立ち上がり時間（緩和振動周波数）に依存
し、電流値を通常の発振しきい値より高く設定すると、
偏光を用いたスイッチと同様に高速のモード切り替えが
可能である。動作の手順は、前記第２の実施の形態に同
様であるので、説明を省略する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる光
制御レーザスイッチによれば、二つの偏光または各々の
波長で発振しやすいレーザ利得導波路同士を一領域結合
して、各々の可飽和吸収領域をレーザ利得導波路と同軸
でない（例えば、面垂直入射や、横注入導波路）方向か
ら高速の制御信号光で励起することにより、高速でメモ
リ性をもった光スイッチング特性を、（ａ）厳しい波長
依存性、（ｂ）出射信号側への漏れ光、（ｃ）入射信号
側への戻り光など実用上の問題点を解決した上で、得る
ことができる。しかも、本発明の光制御レーザスイッチ
の出力は、導波路方向であり、単一の偏波方向または波
長のみの出力でも、両方の偏波の信号でも取り出し可能
であるため、ＬＳＩロジックに対応したフリップフロッ
プ動作や、ＤＡＴＡ，ＤＡＴＡ−Ｂａｒの同時出力が可
能であり、論理動作に適している。また、小型でモジュ
ール化できるため、取り扱いも容易で高速の光信号処理
装置、光伝送装置等に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態の偏波光レーザスイッ
チの構成図である。

【図２】光制御レーザスイッチの双安定光出力抑制を説
明するためのもので、（ａ）は利得電流−光出力特性を
示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）図における矢印の条
件での光入力−光出力特性を示すグラフである。

【図３】光制御レーザスイッチ（２偏光レーザスイッ
チ）の入出力特性を示すグラフである。

【図４】本発明の第１の実施の実施の形態の光制御レー
ザスイッチの動作特性を示すグラフである。

【図５】本発明の第１の実施の形態を説明するための光
制御レーザスイッチ（偏波光レーザスイッチ）の断面構
成図である。

【図６】本発明の第２実施の形態の光制御レーザスイッ
チ（偏波光レーザスイッチ）の構成図である。

【図７】本発明の第２実施の形態の光制御レーザスイッ
チの動作特性を示すグラフである。

【図８】本発明の第３実施の形態の光制御レーザスイッ
チ（レーザ波長光スイッチ）の構成図である。

【図９】従来の光制御レーザスイッチ（双安定レーザ）
の断面構成図である。

【符号の説明】

Ａｂｓ．１ 第１の可飽和吸収領域 Ａｂｓ．２ 第２の可飽和吸収領域 Ｆ１，Ｆ２ 制御光を導くレンズ付きファイバ（制御光
入力用利得導波路） Ｓｕｂ．１ 制御光を導く光横注入導波路（制御光入力
用利得導波路） Ｗ１ レーザ利得導波路（第２の利得導波路） Ｗ２ レーザ利得導波路（第３の利得導波路） Ｗ３ Ｙ分岐導波路 Ｗ４ 光利得導波路（第１の利得導波路）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の利得導波路と、該第１の利得導波
   路に光学的に接続するとともに第１の可飽和吸収領域を
   有する第２の利得導波路と、前記第１の利得導波路に光
   学的に接続するとともに第２の可飽和吸収領域を有する
   第３の利得導波路とからなり、 前記第１の利得導波路と前記第２の利得導波路が第１の
   光共振器を形成するとともに、前記第１の利得導波路と
   前記第３の利得導波路が第２の光共振器を形成し、 前記第１の光共振器の垂直偏光に対する利得が、該第１
   の光共振器の水平偏光に対する利得に比して高く、 前記第２の光共振器の水平偏光に対する利得が、該第２
   の光共振器の垂直偏光に対する利得に比して高いことを
   特徴とする光制御レーザスイッチ。
2. 【請求項２】 前記第１の可飽和吸収領域および前記第
   ２の可飽和吸収領域に光学的に結合する制御光入力用の
   利得導波路を有することを特徴とする請求項１記載の光
   制御レーザスイッチ。
3. 【請求項３】 第１の利得導波路と、該第１の利得導波
   路に光学的に接続するとともに第１の可飽和吸収領域を
   有する第２の利得導波路と、前記第１の利得導波路に光
   学的に接続するとともに第２の可飽和吸収領域を有する
   第３の利得導波路とからなり、 前記第１の利得導波路と前記第２の利得導波路が第１の
   光共振器を形成するとともに、前記第１の利得導波路と
   前記第３の利得導波路が第２の光共振器を形成し、 前記第１の光共振器の第１の波長を有する光に対する利
   得が、該第１の光共振器の第２の波長を有する光に対す
   る利得に比して高く、 前記第２の光共振器の第２の波長を有する光に対する利
   得が、該第２の光共振器の第１の波長を有する光に対す
   る利得に比して高いことを特徴とする光制御レーザスイ
   ッチ。