JPH11119268A

JPH11119268A - 光スイッチ及びその消光比の向上方法

Info

Publication number: JPH11119268A
Application number: JP9286403A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nakamura; 滋中村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】互いに直交する直線偏光間に時間差を与えた
後、非線形光導波路での位相変調を与えることを利用す
る光−光スイッチにおいて、非線形光導波路において信
号光が受ける非線形位相シフトの信号光偏光依存性をな
くし、以って、消光比の向上をはかる。【解決手段】制御光の増幅により非線形屈折率変化を
生ずる媒質から成る非線形屈折率変化発現部Ａと、信号
光を互いに直交する直線偏光成分に分割する手段４と、
前記の互いに直交する直線偏光成分の間に伝搬時間差を
与える手段４と、前記制御光と前記互いに直交する直線
偏光成分に分割された信号光を共に前記非線形屈折率変
化発現部Ａに導く伝搬手段６と、前記の互いに直交する
直線偏光成分の間に与えられた時間差を解消する手段５
を備えた光スイッチにおいて、非線形屈折率変化発現部
Ａを二つの非線形光導波路１、３で構成した光スイッ
チ。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムや光情報処理システムに
おける情報の伝送・処理速度の飛躍的な向上のために
は、システムの全光化が必要である。システムの全光化
とは、システム内の伝送路、多重／分離回路、論理回路
等を伝搬する信号が、途中で光−電気、電気−光の変換
を受けずに光のまま伝えられることを意味する。

【０００３】このような全光化システムの構築には、光
信号を高速で制御する素子が要求される。従来、光制御
素子としては、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、超高速の光−光制御型のスイッチ（光−光スイッ
チ）が光分離回路（光デマルチプレクサ）に応用されれ
ば、光通信システムの高速化を実現する上で大きなブレ
イクスルーとなる。光−光スイッチを実用化する上で要
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、高繰り返し動作、コンパクトな
サイズなど多岐にわたる。

【０００４】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、あるいは半導体光
アンプによって出力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。これらの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）が経験的にほぼ一定という法則に従う点である。
即ち、非線形光学効果は、非共鳴励起型と共鳴励起型に
大別されるが、どちらの場合も高効率性と高速性を同時
に満足することは困難であると考えられている。

【０００５】まず、非共鳴励起型においては、高速性が
期待されるが、効率が低い。したがって、高いスイッチ
ングエネルギーまたは長い相互作用長が要求されること
になる。これに対して、共鳴励起型の場合は、高効率で
あるが、非線形光学媒質中に実励起される電子の緩和が
遅いという点が問題であり、これが高速動作の実現を妨
げている。しかし、近年、共鳴励起型の高効率性は実用
上大きな魅力であることが再認識され、遅い緩和の問題
を克服し高速動作を実現する様々な方法が提案されてき
た。

【０００６】例えば、特開平８−１７９３８５号公報に
記載された光−光スイッチにおいては、制御光の吸収ま
たは増幅に伴う共鳴励起型の非線形屈折率変化が利用さ
れ、しかも、スイッチの動作速度は励起された非線形屈
折率変化の遅い緩和で制限されない。図３は、従来技術
による光スイッチの構成を示す図である。非線形光導波
路１は、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。ＩｎＧａＡ
ｓＰで成る光導波部は、吸収端波長１．５２μｍであ
り、直流電流が印加されることにより、波長１．５２μ
ｍから１．３５μｍまでの範囲の光に対し利得を示す。
複屈折結晶４および６はルチル単結晶（ＴｉＯ₂）で成
る。ルチル単結晶は、光学軸に垂直な直線偏光を有する
光パルス（常光線）と光学軸に平行な直線偏光を有する
光パルス（異常光線）の伝搬時間が異なるという複屈折
性を示す。

【０００７】また、検光子７はある直線偏光のみを透過
させる。光スイッチには、波長１．５５μｍ、パルス幅
２ｐｓ、繰り返し周波数１６０ＧＨｚの信号光パルス列
と、波長１．４０μｍ、パルス幅２ｐｓ、くり返し周波
数１０ＧＨｚの制御光パルス列が入力される。すなわ
ち、信号光波長は吸収端より長波側の透明領域２０に、
制御光波長は利得帯域２１内に設定される（（図３
（Ｂ））。

【０００８】制御光は、ＷＤＭカプラ（波長選択カプ
ラ）６を経由して非線形光導波路１に入射され、光増幅
をうける。制御光の増幅により、非線形光導波路１では
キャリアが減少し、このキャリア密度変化に伴って信号
光に対する非線形位相シフトが生じる。他方、信号光パ
ルスは、複屈折結晶４において、光学軸に垂直な偏光を
有するＳ−１成分と光学軸に平行な偏光を有するＳ−２
成分の間に時間遅延が与えられる。これらの信号光パル
スは、ＷＤＭカプラ６を通過した後、非線形光導波路１
に入射され、Ｓ−１成分、Ｓ−２成分は、それぞれ、Ｔ
Ｍ偏光、ＴＥ偏光として伝搬する。非線形光導波路１を
出射した信号光は、複屈折結晶５において、Ｓ−１成分
の偏光が光学軸に平行に、Ｓ−２成分の偏光が光学軸に
垂直になるよう入射される。

【０００９】これによって、複屈折結晶４で与えられた
Ｓ−１成分とＳ−２成分の時間差はキャンセルされ、両
成分は再び合成される。合成される際の両成分の相対位
相差が０の場合とπラヂアンの場合とでは、合成時の信
号光の偏光は互いに直交する。複屈折結晶５を出射した
信号光は検光子７へ入力され、一方の直線偏光のみが出
力される。

【００１０】ここでは、初期状態として、複屈折結晶５
出射時のＳ−１成分、Ｓ−２成分の相対位相差が０であ
り、両成分の合成により定まる直線偏光が検光子７で完
全にブロックされる場合について説明する。図４は、従
来技術による光スイッチの動作を示す波形図である。同
図（Ａ）に示すように、６．２５ｐｓ間隔で信号光パル
スが入力される。ここでは、“１０１１１０１０”とコ
ード化された信号光パルス列が例示されている。このう
ち、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の３つのパルスに注目して説明す
る。

【００１１】これらは、複屈折結晶４を通過することに
より、（Ｂ）に示すように、偏光が互いに直交する２成
分、Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１とＳ１２、Ｓ２２、Ｓ３２
との間に時間遅延が与えられる。同図（Ｃ）に示した位
置に制御光パルスＣが挿入されると、非線形光導波路１
の非線形屈折率が制御光パルスにほぼ追随して立ち上が
って変化し、ゆっくりと緩和する。緩和時間は図４に示
した時間スケールに比べて長いため、ここでは簡単化の
ため（Ｄ）に示すようなステップ状の変化であるとす
る。制御光パルスＣ以後に入射する信号光パルスＳ３
１、Ｓ２２、Ｓ３２等は非線形位相シフトπを受ける。
非線形光導波路１を出射する信号光パルスは、更に、複
屈折結晶５を通過することにより、同図（Ｅ）で示すよ
うに、先に複屈折結晶４で与えられた時間遅延が元に戻
される。

【００１２】その結果、Ｓ２１とＳ２２の間の相対位相
差だけがπとなり、合成される信号光パルスの偏光は、
初期状態に対して９０度回転する。これに対して、Ｓ１
１とＳ１２は両方とも非線形位相シフトを受けないので
相対位相差は０となり、また、Ｓ３１とＳ３２は両方と
も非線形位相シフトπを受けるので、やはり相対位相差
は０である。即ち、Ｓ３１とＳ３２で合成されるＳ３の
偏光方向は初期状態と同じになる。

【００１３】したがって、検光子７を通過することによ
り、同図（Ｆ）に示すように、信号光パルスＳ２だけが
出力される。このようなメカニズムにより、１６０Ｇｂ
ｐｓのデータ列から１０ＧＨｚ繰り返しで分離を行う超
高速光−光スイッチの実現が可能となる。上記した従来
の光スイッチの問題点は、非線形光導波路１でＴＥ偏光
及びＴＭ偏光の信号光が受ける非線形位相シフトを完全
に一致させることが困難なため、消光比が劣化すること
である。

【００１４】その理由を以下に説明する。即ち、出力さ
せたくないＳ３以降の信号光パルスの抑圧比は、非線形
光導波路１で信号光が受ける非線形位相シフトの偏光依
存性で定まる。例えば、Ｓ３の場合、Ｓ３１とＳ３２の
間の相対位相差がどれだけ０に近いかで定まる。しか
し、信号光の非線形位相シフトを偏光無依存化するに
は、かなりの困難が伴う。

【００１５】半導体光増幅器に対しては、近年、導波路
断面形状の改良、導波路材料の工夫等により利得の偏光
無依存化が精力的に進められてきた。この利得の偏光無
依存化は、上記光スイッチにおいては、制御光が引き起
こすキャリア変化量が制御光の偏光に依存しないことを
意味する。しかし、制御光に対する利得が偏光無依存と
なっても、信号光が受ける非線形位相シフトには依然と
して偏光依存性が残る。すなわち、非線形光導波路内で
ＴＭ偏光となるＳ３１とＴＥ偏光となるＳ３２の受ける
信号光の非線形位相シフトが完全に一致しない。したが
って、Ｓ３１とＳ３２の間の相対位相差が０とならず、
検光子７でＳ３を完全にブロックすることが不可能とな
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来例の欠点を改良し、特に、非線形位相シフトの
信号光偏光への依存性がある非線形光導波路を用いても
十分に高い消光比を実現しうる光−光スイッチと、光−
光スイッチの消光比の向上方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には以下に記載されたような技術
構成を採用するものである。即ち、本発明に係わる第１
の態様としては、制御光の増幅により非線形屈折率変化
を生ずる媒質から成る非線形屈折率変化発現部と、信号
光を互いに直交する直線偏光成分に分割する手段と、前
記の互いに直交する直線偏光成分の間に伝搬時間差を与
える手段と、前記制御光と前記互いに直交する直線偏光
成分に分割された信号光を共に前記非線形屈折率変化発
現部に導く伝搬手段と、前記の互いに直交する直線偏光
成分の間に与えられた時間差を解消する手段を備えた光
スイッチにおいて、非線形屈折率変化発現部を二つの非
線形光導波路で構成した光スイッチであり、第２の態様
としては、上記構成に加え、前記二つの非線形光導波路
の内、後段に配置された非線形光導波路は、二つの非線
形光導波路による位相シフト量が０又はπラヂアンにな
るように補償するように構成した光スイッチであり、第
３の態様としては、前記二つの非線形光導波路の少なく
とも一方の非線形光導波路には位相シフト量を調整する
ための調整手段を設けた光スイッチであり、第４の態様
としては、前記二つの非線形光導波路の間には、偏光回
転手段が設けられている光スイッチであり、第５の態様
としては、前記二つの非線形光導波路の間には、偏光回
転手段が設けられ、第一の非線形光導波路を出射するＴ
Ｅ偏光の信号光が第二の非線形光導波路にＴＭ偏光とし
て入射され、前記第一の非線形光導波路を出射するＴＭ
偏光の信号光が第二の非線形光導波路にＴＥ偏光として
入射されるように構成した光スイッチであり、第５の態
様としては、上記構成に加え、前記偏光回転手段が半波
長板である光スイッチである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係わる光スイッチは、制
御光の増幅により非線形屈折率変化を生ずる媒質から成
る非線形屈折率変化発現部と、信号光を互いに直交する
直線偏光成分に分割する手段と、前記の互いに直交する
直線偏光成分の間に伝搬時間差を与える手段と、前記制
御光と前記互いに直交する直線偏光成分に分割された信
号光を共に前記非線形屈折率変化発現部に導く伝搬手段
と、前記の互いに直交する直線偏光成分の間に与えられ
た時間差を解消する手段を備えた光スイッチにおいて、
非線形屈折率変化発現部を二つの非線形光導波路で構成
したものであり、又、上記構成に加え、前記二つの非線
形光導波路の内、後段に配置された非線形光導波路は、
二つの非線形光導波路による位相シフト量が０又はπラ
ヂアンになるように補償するように構成した光スイッチ
であり、又、前記二つの非線形光導波路の間には、偏光
回転手段が設けられ、第一の非線形光導波路を出射する
ＴＥ偏光の信号光が第二の非線形光導波路にＴＭ偏光と
して入射され、前記第一の非線形光導波路を出射するＴ
Ｍ偏光の信号光が第二の非線形光導波路にＴＥ偏光とし
て入射されるように構成したので、信号光の受ける非線
形位相シフトは、第一及び第二の非線形光導波路を伝搬
することにより、信号光偏光に無依存となる。

【００１９】即ち、ここで、第一の非線形光導波路にお
いて、制御光により励起される信号光の非線形位相シフ
トが、例えば、ＴＥ偏光信号光では、（２／３）πラヂ
アン、ＴＭ偏光信号光では（１／３）πラヂアンとす
る。第一の非線形光導波路でＴＥ偏光の状態で伝搬され
る信号光は、第二の非線形光導波路ではＴＭ偏光の状態
で伝搬され、逆に、第一の非線形光導波路でＴＭ偏光の
状態で伝搬される信号光は、第二の非線形光導波路では
ＴＥ偏光の状態で伝搬される。

【００２０】したがって、互いに直交する直線偏光成分
は、いずれも、πラヂアンの非線形位相シフトを受ける
ことになるから、スイッチング動作終了直後に出力され
る信号光は、完全に初期状態に戻ることになり、消光比
が向上する。制御光は、第一の非線形光導波路で増幅さ
れた後、第二の非線形光導波路でさらに増幅される。し
たがって、第一及び第二の非線形光導波路に入力される
夫々の制御光パルスエネルギーが異なるが、出力がほぼ
飽和される状態で使用されるため、非線形光導波路内部
で生じるキャリア密度の変化量にあまり大きな差は生じ
ない。

【００２１】なお、精密に調整するためには、第一及び
第二の非線形光導波路に印加される直流電流量をそれぞ
れ調整する調整手段を設ければよい。

【００２２】

【実施例】以下に、本発明に係わる光スイッチの具体例
について図面を参照しながら詳細に説明する。図１、４
には、制御光の増幅により非線形屈折率変化を生ずる媒
質から成る非線形屈折率変化発現部Ａと、信号光を互い
に直交する直線偏光成分に分割する手段４と、前記の互
いに直交する直線偏光成分の間に伝搬時間差を与える手
段４と、前記制御光と前記互いに直交する直線偏光成分
に分割された信号光を共に前記非線形屈折率変化発現部
Ａに導く伝搬手段６と、前記の互いに直交する直線偏光
成分の間に与えられた時間差を解消する手段５を備えた
光スイッチにおいて、非線形屈折率変化発現部Ａを二つ
の非線形光導波路１、３で構成したことが示され、又、
前記二つの非線形光導波路１、３の内、後段に配置され
た非線形光導波路３は、二つの非線形光導波路１、３に
よる位相シフト量が０又はπラヂアンになるように補償
するように構成したことが示され、又、前記二つの非線
形光導波路１、３の少なくとも一方の非線形光導波路に
は位相シフト量を調整するための調整手段８を設けたこ
とが示され、又、前記二つの非線形光導波路の間には、
偏光回転手段２が設けられていることが示され、又、前
記二つの非線形光導波路１、３の間には、偏光回転手段
２が設けられ、第一の非線形光導波路１を出射するＴＥ
偏光の信号光が第二の非線形光導波路３にＴＭ偏光とし
て入射され、前記第一の非線形光導波路１を出射するＴ
Ｍ偏光の信号光が第二の非線形光導波路３にＴＥ偏光と
して入射されるように構成した光スイッチが示されてい
る。

【００２３】更に、信号光を互いに直交する直線偏光成
分に分割し、分割された前記信号光の二成分に所定の時
間差を与えた後、前記信号光の二成分を制御光の増幅に
より非線形屈折率変化を生ずる媒質から成る第一の非線
形光導波路１に導いて位相シフトし、更に、第二の非線
形光導波路３に導いて位相シフトし、前記第一及び第二
の非線形光導波路１、３での合計位相シフト量を０又は
πラヂアンになるようにして消光比を向上せしめた光ス
イッチの消光比の向上方法が示され。

【００２４】又、前記二つの非線形光導波路１、３の間
には、偏光回転手段２が設けられ、第一の非線形光導波
路１を出射するＴＥ偏光の信号光が第二の非線形光導波
路３にＴＭ偏光として入射され、前記第一の非線形光導
波路１を出射するＴＭ偏光の信号光が第二の非線形光導
波路３にＴＥ偏光として入射させた光スイッチの消光比
の向上方法が示されている。

【００２５】本発明の具体例を更に詳細に説明すると、
非線形光導波路１及び３は、ＩｎＧａＡｓＰをコアと
し、ＩｎＰをクラッドとする導波路である。この半導体
光導波路１、３は、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰを有
機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）法により成長さ
せ、これをリソグラフィー及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、ＭＯＶＰＥ法によりＩ
ｎＧａＡｓＰを埋め込むためのＩｎＰを成長することに
より作成される。更に、この半導体光導波路１、３の両
端面には無反射コーティングが施される。ＩｎＧａＡｓ
Ｐで成る光導波部１ａは、吸収端波長１．５２μｍであ
り、厚さ０．３μｍ、幅０．４μｍ、長さ３００μｍで
ある。更に、この半導体光導波路１又は３には位相シフ
ト調整用の直流電流が印加され、波長１．５２μｍから
１．３５μｍまでの範囲の光に対し利得を示ようになっ
ている。

【００２６】非線形光導波路１及び３の間に挿入された
半波長板２は、半導体光導波路１より出射される制御光
および信号光の偏光方向を９０度回転させる。複屈折結
晶４および６はルチル単結晶で成る。ルチル単結晶は、
光学軸に垂直な直線偏光を有する光パルス（常光線）と
光学軸に平行な直線偏光を有する光パルス（異常光線）
の伝搬時間が異なるという複屈折性を示す。また、検光
子７はある直線偏光のみを透過させる。

【００２７】この光スイッチには、波長１．５５μｍ、
パルス幅２ｐｓ、繰り返し周波数１６０ＧＨｚの信号光
パルス列と、波長１．４０μｍ、パルス幅２ｐｓ、くり
返し周波数１０ＧＨｚの制御光パルス列が入力される。
即ち、信号光波長は吸収端より長波側の透明領域２０
に、制御光波長は利得帯域２１内に設定される。制御光
は、ＷＤＭカプラ６を経由して非線形光導波路１に入射
されて光増幅を受け、更に、半波長板２を通過した後、
非線形光導波路３に入射されて光増幅を受ける。

【００２８】制御光の増幅により、非線形光導波路１及
び３ではキャリアが減少し、このキャリア密度変化に伴
って信号光に対する非線形位相シフトが生じる。他方、
信号光パルスは、複屈折結晶４において、光学軸に垂直
な偏光を有するＳ−１成分と光学軸に平行な偏光を有す
るＳ−２成分の間に時間遅延が与えられる。これらの信
号光パルスは、ＷＤＭカプラ６を通過した後、非線形光
導波路１に入射され、Ｓ−１成分、Ｓ−２成分は、それ
ぞれ、ＴＭ偏光、ＴＥ偏光として伝搬する。非線形光導
波路１を出射した信号光は、偏光回転手段である半波長
板２で偏光が９０度回転させられた後、非線形光導波路
３に入射される。したがって、Ｓ−１成分、Ｓ−２成分
は、それぞれ、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光として伝搬する。

【００２９】その後、複屈折結晶５において、Ｓ−１成
分の偏光が光学軸に平行に、Ｓ−２成分の偏光が光学軸
に垂直になるよう入射される。これによって、複屈折結
晶４で与えられたＳ−１成分とＳ−２成分の時間差はキ
ャンセルされ、両成分は再び合成される。合成される際
の両成分の相対位相差が０の場合とπの場合とでは、合
成時の信号光の偏光は互いに直交する。

【００３０】複屈折結晶５を出射した信号光は検光子７
へ入力され、一方の直線偏光のみが出力される。ここで
は、初期状態として、複屈折結晶５出射時のＳ−１成
分、Ｓ−２成分の相対位相差が０であり、両成分の合成
により定まる直線偏光が検光子７で完全にブロックされ
る場合を考える。図４を用いて、本発明の光スイッチの
動作を説明する。図４（Ａ）に示すように、６．２５ｐ
ｓ間隔で信号光パルスが入力される。ここでは、“１０
１１１０１０”とコード化された信号光パルス列が例示
されている。このうち、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の３つのパル
スに注目する。

【００３１】これらは、複屈折結晶４を通過することに
より、同図（Ｂ）に示すように、偏光が互いに直交する
２成分、Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１とＳ１２、Ｓ２２、Ｓ
３２との間に時間遅延が与えられる。同図（Ｃ）に示し
た位置に、制御光パルスＣが挿入された後、非線形光導
波路１及び３に入射され、非線形屈折率が制御光パルス
にほぼ追随して立ち上がり、ゆっくりと緩和する。緩和
時間は図４に示した時間スケールに比べて長いため、こ
こでは簡単化のため（Ｄ）に示すようなステップ状の変
化であるとする。

【００３２】制御光パルスＣ以降に入射する信号光パル
スＳ３１、Ｓ２２、Ｓ３２等はπラヂアンの非線形位相
シフトを受ける。非線形光導波路１を出射する信号光パ
ルスは、さらに複屈折結晶５を通過することにより、同
図（Ｅ）で示すように、先に複屈折結晶４で与えられた
時間遅延が元に戻される。その結果、Ｓ２１とＳ２２の
間の相対位相差だけがπラヂアンとなり、合成される信
号光パルスの偏光は、初期状態に対して９０度回転す
る。これに対して、Ｓ１１とＳ１２は両方とも非線形位
相シフトを受けないので相対位相差は０となり、また、
Ｓ３１とＳ３２は両方ともπラヂアンの非線形位相シフ
トを受けるのでやはり相対位相差は０である。

【００３３】ここで、既に説明したように、Ｓ３１とＳ
３２の受ける非線形位相シフトは、第一及び第二の非線
形光導波路１，３を通過することにより、完全に等しく
なる。即ち、Ｓ３１とＳ３２で合成されるＳ３の偏光方
向は初期状態と同じになる。従って、検光子７を通過す
ることにより、同図（Ｆ）に示すように、信号光パルス
Ｓ２だけが出力される。このようなメカニズムにより、
１６０Ｇｂｐｓのデータ列から１０ＧＨｚ繰り返しで分
離を行う超高速光−光スイッチの実現が可能となる。

【００３４】図２は、本発明による第二の実施例による
光スイッチの構成の一部を示す図である。この例では、
シリコン基板１１上に、非線形光導波路１及び３、半波
長板２、及びこれらの間の光結合させるシリカ導波路１
２、１３、１４、１５が集積化される。

【００３５】まず、非線形光導波路１及び３を搭載する
部位のみを残してエッチングされたシリコン基板上１１
に、ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂をコアとし、ＳｉＯ₂をクラッド
とする埋め込み型のシリカ導波路１２、１３、１４、１
５を形成する。その作成法は、例えば、「１９９３年３
月、エレクトロニクス・レターズ、第２９巻、第５号、
４４４〜４４６ページ、（ＥＬＥＣＴＯＮＩＣＳＬＥ
ＴＴＥＴＲＳ、ＶＯＬ、２９，ＮＯ５、４４４〜４４
６、ＭＡＲＣＨ１９９３）」に記載されているよう
に、シリコン基板上に、火炎堆積法によりＳｉＯ₂、Ｓ
ｉＯ₂−ＴｉＯ₂を順次堆積させた後、フォトリソグラフ
ィ及びドライエッチングによりＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂をスト
ライプ状に加工する。その後、ＳｉＯ₂を堆積すること
によりＳｉＯ ₂−ＴｉＯ₂を埋め込む。

【００３６】更に、非線形光導波路１及び３を装着する
部位、半波長板２を挿入する部位をドライエッチングに
より除去する。シリコンを露出させた部位に、非線形光
導波路１及び３をハンダで固定する。装着される非線形
光導波路１及び３は、第一の実施例に用いられたものと
同様で、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。

【００３７】非線形光導波路１及び３の間に挿入される
半波長板２は、ポリイミドから成り、非線形光導波路１
より出射される制御光および信号光の偏光方向を９０度
回転させる。この集積化素子を、図１の構成における
１、２、３の代わりに用いることで、第一の実施例と同
様の光スイッチを得ることが可能である。上記では、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ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ＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸構造をコアとする場
合、或いは、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
においても同様の光スイッチが得られる。

【００３８】また、非線形光導波路単体と他の光部品と
の組み合わせ、又は、非線形光導波路と半波長板を集積
化した光回路と他の光部品との組み合わせで構成した場
合を例にとって説明したが、本発明によれば、全光部品
を集積化した光回路により構成した場合においても同様
の効果がみられる。更に、信号光波長に関しては、非線
形光導波路の透明領域のみに限定されるものではない。
光増幅作用を有する非線形光導波路を用いる場合には、
信号光波長を利得領域に設定しても同様の効果がみられ
る。

【００３９】

【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、消光比の高い出力を得ることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光スイッチの第一の実施例の構成を示
す図である。

【図２】本発明の光スイッチの第二の実施例の構成の一
部を示す図である。

【図３】（Ａ）は従来技術による光スイッチの構成を示
す図、（Ｂ）は波長と信号損失との関係を示すグラフで
ある。

【図４】本発明の光スイッチ、及び、従来技術による光
スイッチの動作を示す波形図である。

【符号の説明】

１非線形光導波路２半波長板３非線形光導波路４、５複屈折結晶６ＷＤＭカプラ７検光子１１シリコン基板１２、１３、１４、１５シリカ導波路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御光の増幅により非線形屈折率変化を
生ずる媒質から成る非線形屈折率変化発現部と、信号光
を互いに直交する直線偏光成分に分割する手段と、前記
の互いに直交する直線偏光成分の間に伝搬時間差を与え
る手段と、前記制御光と前記互いに直交する直線偏光成
分に分割された信号光とを共に前記非線形屈折率変化発
現部に導く伝搬手段と、前記の互いに直交する直線偏光
成分の間に与えられた時間差を解消する手段を備えた光
スイッチにおいて、非線形屈折率変化発現部を二つの非
線形光導波路で構成したことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】前記二つの非線形光導波路の内、後段に
配置された非線形光導波路は、二つの非線形光導波路に
よる位相シフト量が０又はπラヂアンになるように補償
するように構成し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】前記二つの非線形光導波路の少なくとも
一方の非線形光導波路には位相シフト量を調整するため
の調整手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記
載の光スイッチ。
【請求項４】前記二つの非線形光導波路の間には、偏
光回転手段が設けられていることを特徴とする請求項
１、２又は３記載の光スイッチ。
【請求項５】前記二つの非線形光導波路の間には、偏
光回転手段が設けられ、第一の非線形光導波路を出射す
るＴＥ偏光の信号光が第二の非線形光導波路にＴＭ偏光
として入射され、前記第一の非線形光導波路を出射する
ＴＭ偏光の信号光が第二の非線形光導波路にＴＥ偏光と
して入射されるように構成したことを特徴とする請求項
１、２又は３記載光スイッチ。
【請求項６】前記偏光回転手段が半波長板であること
を特徴とする請求項４又は５記載の光スイッチ。
【請求項７】信号光を互いに直交する直線偏光成分に
分割し、分割された前記信号光の二成分に所定の時間差
を与えた後、前記信号光の二成分を制御光の増幅により
非線形屈折率変化を生ずる媒質から成る第一の非線形光
導波路に導いて位相シフトし、更に、第二の非線形光導
波路に導いて位相シフトし、前記第一及び第二の非線形
光導波路での合計位相シフト量を０又はπラヂアンにな
るようにして消光比を向上せしめたことを特徴とする光
スイッチの消光比の向上方法。
【請求項８】前記二つの非線形光導波路の間には、偏
光回転手段が設けられ、第一の非線形光導波路を出射す
るＴＥ偏光の信号光が第二の非線形光導波路にＴＭ偏光
として入射され、前記第一の非線形光導波路を出射する
ＴＭ偏光の信号光が第二の非線形光導波路にＴＥ偏光と
して入射させたことを特徴とする請求項７記載の光スイ
ッチの消光比の向上方法。