JPH10115845A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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- JPH10115845A JPH10115845A JP8268203A JP26820396A JPH10115845A JP H10115845 A JPH10115845 A JP H10115845A JP 8268203 A JP8268203 A JP 8268203A JP 26820396 A JP26820396 A JP 26820396A JP H10115845 A JPH10115845 A JP H10115845A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3515—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam
- G02F1/3517—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour by interference
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速、高効率の光スイッチングが可能で、信
号光出射部に制御光を分離する手段が不要で、簡単な構
成となる光−光制御方式の光スイッチを提供する。 【解決手段】 ３ｄＢカプラ３，４で構成されるマッハ
・ツェンダー干渉計の一方のアームに、非線形光導波路
１，２が挿入されている。制御光パルスは、制御光入力
ポート１２より入射され、バイアス電流を印加された非
線形光導波路１で増幅されつつ屈折率変化を引き起こ
し、その後、さらに非線形光導波路２で吸収され屈折率
変化を引き起こす。信号光は、信号光入力ポート１１よ
り入射され、３ｄＢカプラ３で分岐され、３ｄＢカプラ
４で干渉する。初期状態では、信号光は信号光出力ポー
ト１３より出射されているが、制御光が入射されると、
信号光は、まず、非線形光導波路１での屈折率の増加に
よる非線形位相シフトを受け、出射されるポートが一旦
信号光出力ポート１４へ切り替わる。
号光出射部に制御光を分離する手段が不要で、簡単な構
成となる光−光制御方式の光スイッチを提供する。 【解決手段】 ３ｄＢカプラ３，４で構成されるマッハ
・ツェンダー干渉計の一方のアームに、非線形光導波路
１，２が挿入されている。制御光パルスは、制御光入力
ポート１２より入射され、バイアス電流を印加された非
線形光導波路１で増幅されつつ屈折率変化を引き起こ
し、その後、さらに非線形光導波路２で吸収され屈折率
変化を引き起こす。信号光は、信号光入力ポート１１よ
り入射され、３ｄＢカプラ３で分岐され、３ｄＢカプラ
４で干渉する。初期状態では、信号光は信号光出力ポー
ト１３より出射されているが、制御光が入射されると、
信号光は、まず、非線形光導波路１での屈折率の増加に
よる非線形位相シフトを受け、出射されるポートが一旦
信号光出力ポート１４へ切り替わる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチに関
し、特に光ファイバ通信や光情報処理等の分野で用いら
れる光スイッチに関する。
し、特に光ファイバ通信や光情報処理等の分野で用いら
れる光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムや光情報処理システムの
高速化には、伝送路、多重／分離回路、さらには論理回
路に光−電気又は電気−光の変換を用いない全光化シス
テムの構築が必要であると考えられる。このような全光
化システムの構築には、高速動作の可能な光制御素子が
求められる。従来、光制御素子においては電気信号によ
り光制御を行う方法（電気−光制御）がとられてきた
が、近年、より高速性が期待される方法として、光によ
り光制御を行う方法（光−光制御）が注目されている。
特に、光通信システムにおいて、高速動作可能な光−光
制御によるスイッチ（光−光スイッチ）を光分離回路
（光デマルチプレクサ）に用いることができれば、時間
分割多重方式による大容量化を実現する上で大きなブレ
イクスルーとなる。
高速化には、伝送路、多重／分離回路、さらには論理回
路に光−電気又は電気−光の変換を用いない全光化シス
テムの構築が必要であると考えられる。このような全光
化システムの構築には、高速動作の可能な光制御素子が
求められる。従来、光制御素子においては電気信号によ
り光制御を行う方法（電気−光制御）がとられてきた
が、近年、より高速性が期待される方法として、光によ
り光制御を行う方法（光−光制御）が注目されている。
特に、光通信システムにおいて、高速動作可能な光−光
制御によるスイッチ（光−光スイッチ）を光分離回路
（光デマルチプレクサ）に用いることができれば、時間
分割多重方式による大容量化を実現する上で大きなブレ
イクスルーとなる。
【０００３】光−光スイッチを実用化上で要求される性
能は、上記のような高速性だけでなく、低スイッチング
エネルギー、高頻度の繰り返し動作、コンパクトなサイ
ズなど多岐にわたる。特に、スイッチングエネルギーに
関しては、半導体レーザ、ファイバアンプ、又は半導体
レーザアンプによって到達可能な光パルスエネルギーの
範囲内にあることが求められる。
能は、上記のような高速性だけでなく、低スイッチング
エネルギー、高頻度の繰り返し動作、コンパクトなサイ
ズなど多岐にわたる。特に、スイッチングエネルギーに
関しては、半導体レーザ、ファイバアンプ、又は半導体
レーザアンプによって到達可能な光パルスエネルギーの
範囲内にあることが求められる。
【０００４】要求される性能を実現する上でまず問題と
なるのは、光−光スイッチの駆動原理である非線形光学
効果のフィギュアオブメリットχ(3) ／τα（χ(3) ：
非線形性の大きさ、τ：応答時間、α：信号損失）が一
般的にほぼ一定であるという点である。すなわち、大き
な非線形性と高速性とを同時に満足する非線形光学効果
を得ることは困難であると考えられている。非線形光学
効果を非共鳴励起型と共鳴励起型に大別した場合、ま
ず、非共鳴励起型においては、高速性が期待されるが、
非線形性が小さいという問題がある。現在のところ、非
共鳴励起による非線形光学効果を実用レベルのスイッチ
ングエネルギーで利用することはかなり難しいと考えら
れる。これに対して、共鳴励起型においては、非線形光
学媒質中に実励起される電子の緩和が遅く、高速動作実
現の上で問題となるが、非線形性は大きい。この点は、
実用上大きな魅力であり、遅い緩和の問題を解決し高速
動作を実現する様な方法が提案されてきた。ここでは、
高効率な共鳴励起非線形光学効果を利用した光−光スイ
ッチの従来例を挙げる。
なるのは、光−光スイッチの駆動原理である非線形光学
効果のフィギュアオブメリットχ(3) ／τα（χ(3) ：
非線形性の大きさ、τ：応答時間、α：信号損失）が一
般的にほぼ一定であるという点である。すなわち、大き
な非線形性と高速性とを同時に満足する非線形光学効果
を得ることは困難であると考えられている。非線形光学
効果を非共鳴励起型と共鳴励起型に大別した場合、ま
ず、非共鳴励起型においては、高速性が期待されるが、
非線形性が小さいという問題がある。現在のところ、非
共鳴励起による非線形光学効果を実用レベルのスイッチ
ングエネルギーで利用することはかなり難しいと考えら
れる。これに対して、共鳴励起型においては、非線形光
学媒質中に実励起される電子の緩和が遅く、高速動作実
現の上で問題となるが、非線形性は大きい。この点は、
実用上大きな魅力であり、遅い緩和の問題を解決し高速
動作を実現する様な方法が提案されてきた。ここでは、
高効率な共鳴励起非線形光学効果を利用した光−光スイ
ッチの従来例を挙げる。
【０００５】特開平２−１９３１２８号公報には、半導
体光増幅媒質において、制御光入射によるキャリア密度
の減少によって生じる非線形屈折率変化を利用した光−
光制御方式の光スイッチが、記載されている。この光ス
イッチの構成は、図３のように表わされる。ファイバか
ら成る３ｄＢカプラ２２，２３によりマッハ・ツェンダ
ー干渉計が構成されており、信号光は信号光入力ポート
２５より入射され、３ｄＢカプラ２２で分岐され、３ｄ
Ｂカプラ２３で干渉する。干渉する二光波の位相差によ
り、信号光が信号光出力ポート２７，２８のどちらから
出力されるかが、定まる。マッハ・ツェンダー干渉計の
一方のアームには、非線形導波路２１が挿入される。こ
の非線形光導波路２１は、電流が印加され、光増幅作用
を有する。波長を利得領域に設定された制御光は、制御
光入力ポート２６より入射され、ファイバから成る波長
選択カプラ２４を通過して非線形光導波路２１へ入力さ
れる。制御光が入射されると、非線形光導波路２１にお
いては、制御光増幅に伴ってキャリアが減少し、屈折率
変化が引き起こされる。このとき、非線形光導波路２１
を通過する信号光は、非線形位相シフトを受ける。信号
光が信号光出力ポート２７より出射される状態を初期状
態とした場合、非線形光導波路２１における屈折率変化
により、信号光の出射ポートは、信号光出力ポート２８
に切り替わる。こうして、制御光による信号光の切替動
作が可能となる。
体光増幅媒質において、制御光入射によるキャリア密度
の減少によって生じる非線形屈折率変化を利用した光−
光制御方式の光スイッチが、記載されている。この光ス
イッチの構成は、図３のように表わされる。ファイバか
ら成る３ｄＢカプラ２２，２３によりマッハ・ツェンダ
ー干渉計が構成されており、信号光は信号光入力ポート
２５より入射され、３ｄＢカプラ２２で分岐され、３ｄ
Ｂカプラ２３で干渉する。干渉する二光波の位相差によ
り、信号光が信号光出力ポート２７，２８のどちらから
出力されるかが、定まる。マッハ・ツェンダー干渉計の
一方のアームには、非線形導波路２１が挿入される。こ
の非線形光導波路２１は、電流が印加され、光増幅作用
を有する。波長を利得領域に設定された制御光は、制御
光入力ポート２６より入射され、ファイバから成る波長
選択カプラ２４を通過して非線形光導波路２１へ入力さ
れる。制御光が入射されると、非線形光導波路２１にお
いては、制御光増幅に伴ってキャリアが減少し、屈折率
変化が引き起こされる。このとき、非線形光導波路２１
を通過する信号光は、非線形位相シフトを受ける。信号
光が信号光出力ポート２７より出射される状態を初期状
態とした場合、非線形光導波路２１における屈折率変化
により、信号光の出射ポートは、信号光出力ポート２８
に切り替わる。こうして、制御光による信号光の切替動
作が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記に説明した従来の
光スイッチにおける第一の問題点は、信号光と共に制御
光も出射され、これを取り除く手段が必要となることで
ある。また、制御光は増幅された上で取り除かれること
になり、エネルギーの無駄である。
光スイッチにおける第一の問題点は、信号光と共に制御
光も出射され、これを取り除く手段が必要となることで
ある。また、制御光は増幅された上で取り除かれること
になり、エネルギーの無駄である。
【０００７】第二の問題点は、信号光が初期状態に戻る
には半導体媒質中のキャリア密度が元に戻る必要があ
り、動作速度はキャリア寿命で制限されることである。
には半導体媒質中のキャリア密度が元に戻る必要があ
り、動作速度はキャリア寿命で制限されることである。
【０００８】本発明の目的は、上記のような実用上の問
題を解決し、高速かつ高効率な光−光スイッチを提供す
ることにある。
題を解決し、高速かつ高効率な光−光スイッチを提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、マッハ・ツェ
ンダー干渉計を用い、制御光により信号光を制御する光
スイッチにおいて、一方のアームに前記信号光とは逆方
向に伝搬する前記制御光を入射する手段を設け、該アー
ムの信号光出射側に該制御光の増幅により非線形屈折率
変化を生じる利得媒質で成る光導波路を挿入し、さらに
該アームの信号光入射側に該制御光の吸収により非線形
屈折率変化を生じる媒質で成る光導波路を挿入して構成
される。
ンダー干渉計を用い、制御光により信号光を制御する光
スイッチにおいて、一方のアームに前記信号光とは逆方
向に伝搬する前記制御光を入射する手段を設け、該アー
ムの信号光出射側に該制御光の増幅により非線形屈折率
変化を生じる利得媒質で成る光導波路を挿入し、さらに
該アームの信号光入射側に該制御光の吸収により非線形
屈折率変化を生じる媒質で成る光導波路を挿入して構成
される。
【００１０】また、本発明は、制御光に対し利得を示す
非線形光導波路と制御光に対して吸収を示す非線形光導
波路の間に制御光遅延回路を設けて構成される。
非線形光導波路と制御光に対して吸収を示す非線形光導
波路の間に制御光遅延回路を設けて構成される。
【００１１】さらに、本発明は、制御光遅延回路内にバ
イアス電流を印加した半導体光導波路を挿入して構成さ
れる。
イアス電流を印加した半導体光導波路を挿入して構成さ
れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の二つの実施の形態
例について、図面を参照して説明する。
例について、図面を参照して説明する。
【００１３】図１は、本発明の第１実施の形態例の構成
を示す図である。ファイバから成る３ｄＢカプラ３，４
によりマッハ・ツェンダー干渉計が構成されており、信
号光は信号光入力ポート１１より入射され、３ｄＢカプ
ラ３で分岐され、３ｄＢカプラ４で干渉する。干渉する
二光波の位相差により、信号光が信号光出力ポート１
３，１４のどちらから出力されるかが、定まる。このマ
ッハ・ツェンダー干渉計の一方のアームに、半導体光増
幅媒質から成る非線形光導波路１、半導体から成る非線
形光導波路２が挿入されている。非線形光導波路１，２
は、いずれもＩｎＧａＡｓＰをコアとし、ＩｎＰをクラ
ッドとする埋め込み型の半導体光導波路である。これら
の半導体光導波路は、ｎドープＩｎＰ基板上にノンドー
プＩｎＧａＡｓＰを有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶ
ＰＥ）法により成長させ、リソグラフィーおよびウェッ
トエッチングによりストライプ状に加工し、再びＭＯＶ
ＰＥ法によりＩｎＰを埋め込み成長させ、最後にｐドー
プＩｎＧａＡｓキャップ層を成長させることにより作成
された。さらに、これらの半導体導波路には、表面およ
び裏面に電極が形成され、両端面には無反射コーティン
グが施されている。ＩｎＧａＡｓＰで成る光導波部は、
吸収端波長１．５０μｍであり、厚さ０．３μｍ、幅１
μｍ、長さ３００μｍである。非線形光導波路１にはバ
イアス電流が印加されており、利得ピーク波長は１．４
７μｍとなった。
を示す図である。ファイバから成る３ｄＢカプラ３，４
によりマッハ・ツェンダー干渉計が構成されており、信
号光は信号光入力ポート１１より入射され、３ｄＢカプ
ラ３で分岐され、３ｄＢカプラ４で干渉する。干渉する
二光波の位相差により、信号光が信号光出力ポート１
３，１４のどちらから出力されるかが、定まる。このマ
ッハ・ツェンダー干渉計の一方のアームに、半導体光増
幅媒質から成る非線形光導波路１、半導体から成る非線
形光導波路２が挿入されている。非線形光導波路１，２
は、いずれもＩｎＧａＡｓＰをコアとし、ＩｎＰをクラ
ッドとする埋め込み型の半導体光導波路である。これら
の半導体光導波路は、ｎドープＩｎＰ基板上にノンドー
プＩｎＧａＡｓＰを有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶ
ＰＥ）法により成長させ、リソグラフィーおよびウェッ
トエッチングによりストライプ状に加工し、再びＭＯＶ
ＰＥ法によりＩｎＰを埋め込み成長させ、最後にｐドー
プＩｎＧａＡｓキャップ層を成長させることにより作成
された。さらに、これらの半導体導波路には、表面およ
び裏面に電極が形成され、両端面には無反射コーティン
グが施されている。ＩｎＧａＡｓＰで成る光導波部は、
吸収端波長１．５０μｍであり、厚さ０．３μｍ、幅１
μｍ、長さ３００μｍである。非線形光導波路１にはバ
イアス電流が印加されており、利得ピーク波長は１．４
７μｍとなった。
【００１４】用いた制御光パルスはパルス幅１ｐｓ、波
長１．４７μｍであり、この波長は非線形光導波路１を
成す半導体光増幅媒質の利得領域かつ非線形光導波路２
を成す半導体の吸収領域に設定されている。制御光は、
まず制御光入力ポート１２より入射され、ファイバから
成る波長選択カプラ５を通過して非線形光導波路１へ入
射される。非線形光導波路１では、制御光がキャリアを
減少させることにより屈折率変化を引き起こしながら、
制御光自身が増幅される。その後、非線形光導波路２へ
入射される。非線形光導波路２では、制御光は吸収さ
れ、キャリアが生成され、これにより屈折率変化が引き
起こされる。ここでは、非線形光導波路１から非線形光
導波路２までの光路長は３ｍｍとなるよう設定した。
長１．４７μｍであり、この波長は非線形光導波路１を
成す半導体光増幅媒質の利得領域かつ非線形光導波路２
を成す半導体の吸収領域に設定されている。制御光は、
まず制御光入力ポート１２より入射され、ファイバから
成る波長選択カプラ５を通過して非線形光導波路１へ入
射される。非線形光導波路１では、制御光がキャリアを
減少させることにより屈折率変化を引き起こしながら、
制御光自身が増幅される。その後、非線形光導波路２へ
入射される。非線形光導波路２では、制御光は吸収さ
れ、キャリアが生成され、これにより屈折率変化が引き
起こされる。ここでは、非線形光導波路１から非線形光
導波路２までの光路長は３ｍｍとなるよう設定した。
【００１５】他方、信号光は波長が１．５５μｍに設定
され、非線形光導波路２，１の順に通過する。初期状態
では、信号光は信号光出力ポート１３より出射されてい
る。制御光が入射されると、信号光は、まず、非線形光
導波路１での屈折率の増加による非線形位相シフトを受
ける。しかし、１０ｐｓの後、非線形光導波路１での屈
折率増加、非線形光導波路２での屈折率減少の影響をあ
わせて受けるようになり、トータルの非線形位相シフト
は再びゼロとなる。したがって、非線形光導波路１での
屈折率変化のみを受けている１０ｐｓの間だけ、信号光
の出力されるポートは信号光出力ポート１４へ切り替わ
る。
され、非線形光導波路２，１の順に通過する。初期状態
では、信号光は信号光出力ポート１３より出射されてい
る。制御光が入射されると、信号光は、まず、非線形光
導波路１での屈折率の増加による非線形位相シフトを受
ける。しかし、１０ｐｓの後、非線形光導波路１での屈
折率増加、非線形光導波路２での屈折率減少の影響をあ
わせて受けるようになり、トータルの非線形位相シフト
は再びゼロとなる。したがって、非線形光導波路１での
屈折率変化のみを受けている１０ｐｓの間だけ、信号光
の出力されるポートは信号光出力ポート１４へ切り替わ
る。
【００１６】すなわち、非線形光導波路での屈折率変化
の緩和にはキャリア寿命程度の時間がかかるが、スイッ
チング動作は、非線形光導波路１，２での屈折率変化の
立ち上がりでそれぞれオンおよびオフが起こり、キャリ
ア寿命で制限されない高速動作が実現される。また、制
御光が非線形光導波路１で増幅される作用も利用される
ため、素子に入射される制御光パルスエネルギーは０．
５ｐＪ程度となり、低エネルギー動作も実現される。さ
らに、制御光パルスは、最終的に非線形光導波路２で吸
収され、素子を出射する信号光から制御光を分離する手
段が必要でない。
の緩和にはキャリア寿命程度の時間がかかるが、スイッ
チング動作は、非線形光導波路１，２での屈折率変化の
立ち上がりでそれぞれオンおよびオフが起こり、キャリ
ア寿命で制限されない高速動作が実現される。また、制
御光が非線形光導波路１で増幅される作用も利用される
ため、素子に入射される制御光パルスエネルギーは０．
５ｐＪ程度となり、低エネルギー動作も実現される。さ
らに、制御光パルスは、最終的に非線形光導波路２で吸
収され、素子を出射する信号光から制御光を分離する手
段が必要でない。
【００１７】図２は、本発明の第２実施の形態例の構成
を示す図である。構成は図１に示した第１実施の形態例
とほぼ同様であり、３ｄＢカプラ３，４によりマッハ・
ツェンダー干渉計が構成され、一方のアームに、半導体
光増幅媒質から成る非線形光導波路１、半導体から成る
非線形光導波路２が挿入されている。非線形光導波路
１，２は、いずれもＩｎＧａＡｓＰをコアとしＩｎＰを
クラッドとする埋め込み型の半導体光導波路であり、吸
収端波長１．５０μｍ、バイアス電流が印加された非線
形光導波路１における利得ピーク波長は１．４７μｍと
なった。非線形光導波路１，２の間には、波長選択カプ
ラ６，７により制御光のみが一旦分岐され再び合流され
る制御光遅延回路が設けられている。さらに、この遅延
回路上に、バイアス電流を印加された半導体導波路が設
けられている。これも、ＩｎＧａＡｓＰをコアとしＩｎ
Ｐをクラッドとする埋め込み型の半導体光導波路であ
り、利得領域と吸収領域の境界である透明波長が１．４
７μｍとなるようにバイアス電流が印加される。ここで
は、遅延回路による制御光パルスの信号光に対する遅れ
は、１０ｐｓとなるよう設定した。
を示す図である。構成は図１に示した第１実施の形態例
とほぼ同様であり、３ｄＢカプラ３，４によりマッハ・
ツェンダー干渉計が構成され、一方のアームに、半導体
光増幅媒質から成る非線形光導波路１、半導体から成る
非線形光導波路２が挿入されている。非線形光導波路
１，２は、いずれもＩｎＧａＡｓＰをコアとしＩｎＰを
クラッドとする埋め込み型の半導体光導波路であり、吸
収端波長１．５０μｍ、バイアス電流が印加された非線
形光導波路１における利得ピーク波長は１．４７μｍと
なった。非線形光導波路１，２の間には、波長選択カプ
ラ６，７により制御光のみが一旦分岐され再び合流され
る制御光遅延回路が設けられている。さらに、この遅延
回路上に、バイアス電流を印加された半導体導波路が設
けられている。これも、ＩｎＧａＡｓＰをコアとしＩｎ
Ｐをクラッドとする埋め込み型の半導体光導波路であ
り、利得領域と吸収領域の境界である透明波長が１．４
７μｍとなるようにバイアス電流が印加される。ここで
は、遅延回路による制御光パルスの信号光に対する遅れ
は、１０ｐｓとなるよう設定した。
【００１８】用いた制御光パルスはパルス幅１ｐｓ、波
長１．４７μｍであり、この波長は非線形光導波路１を
成す半導体光増幅媒質の利得領域かつ非線形光導波路２
を成す半導体の吸収領域に設定されている。制御光は、
まず制御光入力ポート１２より入射され、ファイバから
成る波長選択カプラ５を通過して非線形光導波路１へ入
射される。非線形光導波路１では、制御光がキャリアを
減少させることにより屈折率変化を引き起こしながら、
制御光自身が増幅される。その後、非線形光導波路２へ
入射される。非線形光導波路２では、制御光は吸収さ
れ、キャリアが生成され、これにより屈折率変化が引き
起こされる。
長１．４７μｍであり、この波長は非線形光導波路１を
成す半導体光増幅媒質の利得領域かつ非線形光導波路２
を成す半導体の吸収領域に設定されている。制御光は、
まず制御光入力ポート１２より入射され、ファイバから
成る波長選択カプラ５を通過して非線形光導波路１へ入
射される。非線形光導波路１では、制御光がキャリアを
減少させることにより屈折率変化を引き起こしながら、
制御光自身が増幅される。その後、非線形光導波路２へ
入射される。非線形光導波路２では、制御光は吸収さ
れ、キャリアが生成され、これにより屈折率変化が引き
起こされる。
【００１９】他方、信号光は波長が１．５５μｍに設定
され、非線形光導波路２，１の順に通過する。初期状態
では、信号光は、信号光出力ポート１３より出射されて
いる。制御光が入射されると、信号光は、まず、非線形
光導波路１での屈折率の増加による非線形位相シフトを
受ける。しかし、１０ｐｓの後、非線形光導波路１での
屈折率増加、非線形光導波路２での屈折率減少の影響を
あわせて受けるようになり、トータルの非線形位相シフ
トは再びゼロとなる。さらに、この素子では、半導体光
導波路８へのバイアス電流を変化させることによって、
非線形光導波路２へ入射される制御光パルスエネルギー
の大きさが調節可能である。すなわち、非線形光導波路
１を出射する制御光パルスよりも大きなエネルギーの制
御光パルスを非線形光導波路２に入射する必要がある場
合には、半導体光導波路８のバイアス電流を増加させ制
御光パルスを増幅する。逆に、非線形光導波路１を出射
する制御光パルスよりも小さなエネルギーの制御光パル
スを非線形光導波路２に入射する必要がある場合には、
半導体光導波路８のバイアス電流を減少させ制御光パル
スを部分的に吸収する。したがって、非線形光導波路１
および２での非線形位相シフトの和が完全にゼロとなる
よう調節される。非線形光導波路１での屈折率変化のみ
を受けている１０ｐｓの間だけ、信号光の出力されるポ
ートは信号光出力ポート１４へ切り替わる。
され、非線形光導波路２，１の順に通過する。初期状態
では、信号光は、信号光出力ポート１３より出射されて
いる。制御光が入射されると、信号光は、まず、非線形
光導波路１での屈折率の増加による非線形位相シフトを
受ける。しかし、１０ｐｓの後、非線形光導波路１での
屈折率増加、非線形光導波路２での屈折率減少の影響を
あわせて受けるようになり、トータルの非線形位相シフ
トは再びゼロとなる。さらに、この素子では、半導体光
導波路８へのバイアス電流を変化させることによって、
非線形光導波路２へ入射される制御光パルスエネルギー
の大きさが調節可能である。すなわち、非線形光導波路
１を出射する制御光パルスよりも大きなエネルギーの制
御光パルスを非線形光導波路２に入射する必要がある場
合には、半導体光導波路８のバイアス電流を増加させ制
御光パルスを増幅する。逆に、非線形光導波路１を出射
する制御光パルスよりも小さなエネルギーの制御光パル
スを非線形光導波路２に入射する必要がある場合には、
半導体光導波路８のバイアス電流を減少させ制御光パル
スを部分的に吸収する。したがって、非線形光導波路１
および２での非線形位相シフトの和が完全にゼロとなる
よう調節される。非線形光導波路１での屈折率変化のみ
を受けている１０ｐｓの間だけ、信号光の出力されるポ
ートは信号光出力ポート１４へ切り替わる。
【００２０】以上、ＩｎＧａＡｓＰをコアとしＩｎＰを
クラッドとする非線形光導波路を用いた光スイッチを例
にとって説明したが、本発明によれば、ＩｎＰ基板上に
形成しうるＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
構造をコアとする場合、又はＧａＡｓ基板上に形成しう
る材料を用いた場合など他の材料から成る非線形光導波
路を用いた場合においても、同様の効果がみられる。ま
た、ファイバから成る３ｄＢカプラ、波長選択カプラを
用いてマッハ・ツェンダー干渉計を構成した光スイッチ
を例にとって説明したが、本発明によれば、マッハ・ツ
ェンダー干渉計をビームスプリッタを用いて構成した場
合、又は半導体基板上にモノリシックに形成された光回
路により構成した場合など他の部品を用いて構成した場
合においても、同様の効果がみられる。
クラッドとする非線形光導波路を用いた光スイッチを例
にとって説明したが、本発明によれば、ＩｎＰ基板上に
形成しうるＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
構造をコアとする場合、又はＧａＡｓ基板上に形成しう
る材料を用いた場合など他の材料から成る非線形光導波
路を用いた場合においても、同様の効果がみられる。ま
た、ファイバから成る３ｄＢカプラ、波長選択カプラを
用いてマッハ・ツェンダー干渉計を構成した光スイッチ
を例にとって説明したが、本発明によれば、マッハ・ツ
ェンダー干渉計をビームスプリッタを用いて構成した場
合、又は半導体基板上にモノリシックに形成された光回
路により構成した場合など他の部品を用いて構成した場
合においても、同様の効果がみられる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光スイッ
チによれば、高速、高効率の光スイッチングが可能とな
り、また信号光出射部に制御光を分離する手段が不要で
簡単な構成となる。
チによれば、高速、高効率の光スイッチングが可能とな
り、また信号光出射部に制御光を分離する手段が不要で
簡単な構成となる。
【図１】本発明の光スイッチの第１実施の形態例の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明の光スイッチの第２実施の形態例の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図３】従来の技術による光スイッチの構成を示す図で
ある。
ある。
１ 非線形光導波路 ２ 非線形光導波路 ３ ３ｄＢカプラ ４ ３ｄＢカプラ ５ 波長選択カプラ ６ 波長選択カプラ ７ 波長選択カプラ ８ 半導体光導波路 １１ 信号光入力ポート １２ 制御光入力ポート １３ 信号光出力ポート １４ 信号光出力ポート ２１ 非線形光導波路 ２２ ３ｄＢカプラ ２３ ３ｄＢカプラ ２４ 波長選択カプラ ２５ 信号光入力ポート ２６ 制御光入力ポート ２７ 信号光出力ポート ２８ 信号光出力ポート
Claims (3)
- 【請求項１】 マッハ・ツェンダー干渉計を用い、制御
光により信号光を制御する光スイッチにおいて、一方の
アームに前記信号光とは逆方向に伝搬する前記制御光を
入射する手段を設け、前記アームの信号光出射側に前記
制御光の増幅により非線形屈折率変化を生じる利得媒質
で成る光導波路を挿入し、さらに前記アームの信号光入
射側に前記制御光の吸収により非線形屈折率変化を生じ
る媒質で成る光導波路を挿入したことを特徴とする光ス
イッチ。 - 【請求項２】 前記制御光に対し利得を示す非線形光導
波路と前記制御光に対して吸収を示す非線形光導波路の
間に制御光遅延回路を設けたことを特徴とする請求項１
記載の光スイッチ。 - 【請求項３】 制御光遅延回路内にバイアス電流を印加
した半導体光導波路を挿入したことを特徴とする請求項
２記載の光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8268203A JP2806426B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8268203A JP2806426B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10115845A true JPH10115845A (ja) | 1998-05-06 |
| JP2806426B2 JP2806426B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=17455360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8268203A Expired - Fee Related JP2806426B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2806426B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009145744A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電磁波偏波面回転装置および方法 |
| WO2022183625A1 (zh) * | 2021-03-04 | 2022-09-09 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 可调全光整形器、可调全光整形器的参数确定方法及装置 |
-
1996
- 1996-10-09 JP JP8268203A patent/JP2806426B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009145744A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電磁波偏波面回転装置および方法 |
| WO2022183625A1 (zh) * | 2021-03-04 | 2022-09-09 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 可调全光整形器、可调全光整形器的参数确定方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2806426B2 (ja) | 1998-09-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980624 |
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