JPS63314518A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
- Publication number
- JPS63314518A JPS63314518A JP62150737A JP15073787A JPS63314518A JP S63314518 A JPS63314518 A JP S63314518A JP 62150737 A JP62150737 A JP 62150737A JP 15073787 A JP15073787 A JP 15073787A JP S63314518 A JPS63314518 A JP S63314518A
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- JP
- Japan
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- quantum well
- well structure
- multiple quantum
- electric field
- branch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
- G02F1/3138—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions the optical waveguides being made of semiconducting materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
この発明は、分岐型光スイッチにかがり、導波路の分岐
位置に多重量子井戸構造と、該多重量子井戸構造に電界
を印加する手段とを設けることにより、 分岐角の拡大を実現するものである。
位置に多重量子井戸構造と、該多重量子井戸構造に電界
を印加する手段とを設けることにより、 分岐角の拡大を実現するものである。
本発明は光スィッチ、特に分岐型光スイッチの改善に関
する。
する。
光通信システムや光情報処理システムの性能や適応性を
向上するために、光信号を電気信号に変換することなく
そのままで時間的、空間的に処理できるシステムや素子
の開発が希望されており、その中でも最も基本的な構成
素子である光スィッチは、従来例えばニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂ０３）等を主材料として開発が進められてい
る。
向上するために、光信号を電気信号に変換することなく
そのままで時間的、空間的に処理できるシステムや素子
の開発が希望されており、その中でも最も基本的な構成
素子である光スィッチは、従来例えばニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂ０３）等を主材料として開発が進められてい
る。
他方これらの光応用システムに用いられている半導体レ
ーザ、ホトダイオード等の光半導体素子と光変調、信号
増幅等の半導体回路とをモノリシック集積化する光・電
子集積回路（ＯＥＩＣ）の研究、開発が同様の目的で進
められている。
ーザ、ホトダイオード等の光半導体素子と光変調、信号
増幅等の半導体回路とをモノリシック集積化する光・電
子集積回路（ＯＥＩＣ）の研究、開発が同様の目的で進
められている。
この様な現状から、特に光半導体素子等と材料が整合し
、最新のへテロ接合やパターン形成技術を活用し得る半
導体材料を用いて、光スィッチ等の光回路素子を改善す
ることが要望されている。
、最新のへテロ接合やパターン形成技術を活用し得る半
導体材料を用いて、光スィッチ等の光回路素子を改善す
ることが要望されている。
第２図（ａ）に例示する如く、例えばガリウム砒素化合
物半導体（ＧａＡｓ） ４板１１上にＧａＡｓ層１２を
エピタキシャル成長し、ＧａＡｓ層１２上にショットキ
コンタクト電極１４ａ、 １４ｂ、 １４ｃを等間隔を
隔てて設ければ、導波路１５Ａ、 １５Ｂを備える方向
性結合器が形成され、この２導波路間でパワーの交換が
行われる。
物半導体（ＧａＡｓ） ４板１１上にＧａＡｓ層１２を
エピタキシャル成長し、ＧａＡｓ層１２上にショットキ
コンタクト電極１４ａ、 １４ｂ、 １４ｃを等間隔を
隔てて設ければ、導波路１５Ａ、 １５Ｂを備える方向
性結合器が形成され、この２導波路間でパワーの交換が
行われる。
ＧａＡｓ結晶は電界が加われば屈折率が変化する電気光
学効果があり、基板１１裏面のオーミックコンタクト電
極１３と例えば電極１４ａとの間に電圧を印加すれば、
パワー転換量が可変となり光スィッチの動作が得られる
。
学効果があり、基板１１裏面のオーミックコンタクト電
極１３と例えば電極１４ａとの間に電圧を印加すれば、
パワー転換量が可変となり光スィッチの動作が得られる
。
また第２図（ｂ）に例示する如く、例えばインジウム燐
化合物（ＩｎＰ）基板２１にインジウムガリウム砒素燐
化合物（ＩｎＧａＡｓＰ）を埋設して、分岐する導波路
２２を形成し、その分岐点に表裏対向する電極２３を設
ける。
化合物（ＩｎＰ）基板２１にインジウムガリウム砒素燐
化合物（ＩｎＧａＡｓＰ）を埋設して、分岐する導波路
２２を形成し、その分岐点に表裏対向する電極２３を設
ける。
この電極２３間に電流を通ずればその領域の屈折率が減
少しくプラズマ効果）、入射角がこの屈折率差による臨
界角以上であれば、入射光が直進から全反射に転じて光
スィッチの動作が得られる。この場合に直進方向と全反
射方向との間の角を分岐角という。
少しくプラズマ効果）、入射角がこの屈折率差による臨
界角以上であれば、入射光が直進から全反射に転じて光
スィッチの動作が得られる。この場合に直進方向と全反
射方向との間の角を分岐角という。
第２図（ｂｌに例示した分岐型光スイッチの従来例は、
屈折率変化が小さく臨界角の変化幅が小さいために、分
岐角θが例えば４〜５度程度に限定されてパターン構成
が制約されている。
屈折率変化が小さく臨界角の変化幅が小さいために、分
岐角θが例えば４〜５度程度に限定されてパターン構成
が制約されている。
本発明はこの様な現状に鑑み、屈折率変化を増大して従
来より大きい分岐角が可能な分岐型光スイッチを提供す
ることを目的とする。
来より大きい分岐角が可能な分岐型光スイッチを提供す
ることを目的とする。
前記問題点は、導波路の分岐位置に多重量子井戸構造が
形成され、かつ該多重量子井戸構造に電界を印加する手
段を備えて、 該分岐位置に到達した光が、該多重量子井戸構造に電界
を印加しない状態では、該多重量子井戸構造を透過して
一の分岐路に伝送され、該多重量子井戸構造に電界を印
加した状態では、該多重量子井戸構造領域の界面で全反
射して他の分岐路に伝送される本発明による光スィッチ
により解決される。
形成され、かつ該多重量子井戸構造に電界を印加する手
段を備えて、 該分岐位置に到達した光が、該多重量子井戸構造に電界
を印加しない状態では、該多重量子井戸構造を透過して
一の分岐路に伝送され、該多重量子井戸構造に電界を印
加した状態では、該多重量子井戸構造領域の界面で全反
射して他の分岐路に伝送される本発明による光スィッチ
により解決される。
本発明による光スィッチは、導波路の分岐位置に屈折率
可変領域として多重量子井戸構造が形成され、この多重
量子井戸構造に電界を印加する電極等の手段を備える。
可変領域として多重量子井戸構造が形成され、この多重
量子井戸構造に電界を印加する電極等の手段を備える。
例えばＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ等からなる多重量子井戸
構造にそのヘテロ接合界面に垂直方向の電界を印加すれ
ば、この組成を平均化した均質のＩｎＧａＡｓＰ層に同
一電界を印加した場合の１００倍程度の屈折率変化が量
子閉じ込めスターク効果によって得られるために、臨界
角の変化量が大幅に増大し、分岐角を従来の光スィッチ
より大きくすることが可能となる。
構造にそのヘテロ接合界面に垂直方向の電界を印加すれ
ば、この組成を平均化した均質のＩｎＧａＡｓＰ層に同
一電界を印加した場合の１００倍程度の屈折率変化が量
子閉じ込めスターク効果によって得られるために、臨界
角の変化量が大幅に増大し、分岐角を従来の光スィッチ
より大きくすることが可能となる。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図は本発明の実施例の模式図であり、同図（ａ）は
その導波路面を示す平面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ’凹断
面示す側断面図である。
その導波路面を示す平面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ’凹断
面示す側断面図である。
本実施例では例えば不純物濃度がｌ ＸＩＯＩＩＩｃｍ
−”程度のｎ型１ｎＰ基板１上に、不純物濃度ｌＸｌ０
１″ｃｍ−’、厚さ１．５ｘｍ程度のｎ型１ｎＰクラッ
ド層２、厚さが３０ｎｒＩＩのＩｎＧａＡｓＰ層３ａと
厚さが８ｎｍのＩｎＰＪｉ３ｂとを交互に積層して合計
厚さを０．４ｆｍとした多重量子井戸構造３Ｑ、不純物
濃度５ ＸＩＯ”ｃａ＋−３、厚さ１．３−程度のｐ型
１ｎＰクラッド層４、不純物濃度Ｉ Ｘｌ０１９ｃａ＋
−３、厚さ０．５ｐｍ程度のｐ型１ｎＧａＡｓＰｊ否５
を順次成長した半導体基体を用いている。
−”程度のｎ型１ｎＰ基板１上に、不純物濃度ｌＸｌ０
１″ｃｍ−’、厚さ１．５ｘｍ程度のｎ型１ｎＰクラッ
ド層２、厚さが３０ｎｒＩＩのＩｎＧａＡｓＰ層３ａと
厚さが８ｎｍのＩｎＰＪｉ３ｂとを交互に積層して合計
厚さを０．４ｆｍとした多重量子井戸構造３Ｑ、不純物
濃度５ ＸＩＯ”ｃａ＋−３、厚さ１．３−程度のｐ型
１ｎＰクラッド層４、不純物濃度Ｉ Ｘｌ０１９ｃａ＋
−３、厚さ０．５ｐｍ程度のｐ型１ｎＧａＡｓＰｊ否５
を順次成長した半導体基体を用いている。
ただし、多重量子井戸構造３Ｑのウェル層であるＩｎＧ
ａＡｓＰ層３ａの組成はＩｎｏ、 ｓ＋＋Ｇａｏ、 ４
！Ａｓ１９ＰＯ，ｌ とし、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層５の
組成もこれと等しくしている。
ａＡｓＰ層３ａの組成はＩｎｏ、 ｓ＋＋Ｇａｏ、 ４
！Ａｓ１９ＰＯ，ｌ とし、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層５の
組成もこれと等しくしている。
この半導体基体の導波路を分岐させる領域の半ばを被覆
するマスクを設けて例えば亜鉛（Ｚｎ）を拡散し、この
拡散領域の多重量子井戸構造３Ｑを無秩序化して３Ｒと
する。
するマスクを設けて例えば亜鉛（Ｚｎ）を拡散し、この
拡散領域の多重量子井戸構造３Ｑを無秩序化して３Ｒと
する。
次いでこの半導体基体に、多重量子井戸構造３Ｑとして
成長した層を導波層とする導波路のパターンをメサ状に
残すエツチングを行う。ただし上記の多重量子井戸構造
３Ｑを残した領域が導波路の交差位置を図示の如く２分
する様にパターンを配置する。なお本実施例では、例え
ば導波路のパターン幅を１０ｎ１、分岐角θ＝８度とし
ている。
成長した層を導波層とする導波路のパターンをメサ状に
残すエツチングを行う。ただし上記の多重量子井戸構造
３Ｑを残した領域が導波路の交差位置を図示の如く２分
する様にパターンを配置する。なお本実施例では、例え
ば導波路のパターン幅を１０ｎ１、分岐角θ＝８度とし
ている。
次いでこのエツチング除去した部分に、例えば鉄（Ｆｅ
）をドープした半絶縁性ＩｎＰ層６を埋め込む再成長を
行い、多重量子井戸構造３Ｑ上に電極８、基板１の裏面
に電極９を対向して設ける。
）をドープした半絶縁性ＩｎＰ層６を埋め込む再成長を
行い、多重量子井戸構造３Ｑ上に電極８、基板１の裏面
に電極９を対向して設ける。
本実施例の電極８．９間に電圧を印加しない状態では、
多重量子井戸構造が無秩序化された導波層３Ｒの屈折率
ｎＲｏと、多重量子井戸構造３Ｑが残置された屈折率可
変領域の屈折率ｎ９゜とが等しく、例えば波長１．６μ
ｍの光に対して約３．４０であり、導波路のポートＰ１
から入った光は多重量子井戸構造３Ｑ内を直進してポー
）Ｐ２に伝送される。
多重量子井戸構造が無秩序化された導波層３Ｒの屈折率
ｎＲｏと、多重量子井戸構造３Ｑが残置された屈折率可
変領域の屈折率ｎ９゜とが等しく、例えば波長１．６μ
ｍの光に対して約３．４０であり、導波路のポートＰ１
から入った光は多重量子井戸構造３Ｑ内を直進してポー
）Ｐ２に伝送される。
電極８．９間に例えば１５Ｖの電圧を印加すればこの波
長の光に対して、無秩序化された導波層３Ｒは電圧印加
部分でも屈折率ｎ＊＋＝３．４０であるが、多重量子井
戸構造３Ｑが残置された屈折率可変領域の屈折率はｎｏ
＋＝３．４２となり、臨界角の余角の２倍は約１２度で
、分岐角θが８度である本実施例では、導波路のボート
Ｐｌから入った光は多重量子井戸構造３Ｑの領域の界面
で全反射されてボー）Ｐ３に伝送される。
長の光に対して、無秩序化された導波層３Ｒは電圧印加
部分でも屈折率ｎ＊＋＝３．４０であるが、多重量子井
戸構造３Ｑが残置された屈折率可変領域の屈折率はｎｏ
＋＝３．４２となり、臨界角の余角の２倍は約１２度で
、分岐角θが８度である本実施例では、導波路のボート
Ｐｌから入った光は多重量子井戸構造３Ｑの領域の界面
で全反射されてボー）Ｐ３に伝送される。
上述の実施例はＩｎＰ／ ＩｎＧａＡｓＰ系半導体材料
で構成されているが、例えばＧａＡｓ／Ａ ｌＧａＡｓ
等の他の手厚体材料を用いても、本発明により同様に屈
折率の変化が太き（て分岐角が大きい光スィッチを構成
することができる。
で構成されているが、例えばＧａＡｓ／Ａ ｌＧａＡｓ
等の他の手厚体材料を用いても、本発明により同様に屈
折率の変化が太き（て分岐角が大きい光スィッチを構成
することができる。
以上説明した如く本発明によれば、分岐型光スイッチの
分岐角を拡大することが可能となり、光応用システムの
進展に大きい効果が得られる。
分岐角を拡大することが可能となり、光応用システムの
進展に大きい効果が得られる。
第１図は本発明の実施例の模式図、
第２図は従来例の模式図である。
図において、
１はｎ型１ｒｉＰ基板、
２はｎ型１ｎＰクラッド層、
３Ｑは多重量子井戸構造、
３ａはＩｎＧａＡｓＰ層、 ３ｂはＩｎＰ層、３
Ｒは多重量子井戸構造を無秩序化した層、４はｐ型Ｉｎ
Ｐクラフト層、 ５はｐ型１ｎＧａＡｓＰ層、 ６は半絶縁性ＩｎＰ層、 ８．９は電極を示す。
Ｒは多重量子井戸構造を無秩序化した層、４はｐ型Ｉｎ
Ｐクラフト層、 ５はｐ型１ｎＧａＡｓＰ層、 ６は半絶縁性ＩｎＰ層、 ８．９は電極を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 導波路の分岐位置に多重量子井戸構造が形成され、かつ
該多重量子井戸構造に電界を印加する手段を備えて、 該分岐位置に到達した光が、該多重量子井戸構造に電界
を印加しない状態では、該多重量子井戸構造を透過して
一の分岐路に伝送され、 該多重量子井戸構造に電界を印加した状態では、該多重
量子井戸構造領域の界面で全反射して他の分岐路に伝送
されることを特徴とする光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62150737A JPS63314518A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62150737A JPS63314518A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63314518A true JPS63314518A (ja) | 1988-12-22 |
Family
ID=15503311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62150737A Pending JPS63314518A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63314518A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02308125A (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 導波路型光スイッチ |
| US5101294A (en) * | 1990-03-30 | 1992-03-31 | The University Of Connecticut | Surface acoustic wave optical modulator |
-
1987
- 1987-06-17 JP JP62150737A patent/JPS63314518A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02308125A (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 導波路型光スイッチ |
| US5101294A (en) * | 1990-03-30 | 1992-03-31 | The University Of Connecticut | Surface acoustic wave optical modulator |
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