JP2850955B2 - Light switch - Google Patents
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Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switch, and more particularly, to an optical switch used in fields such as optical fiber communication and optical information processing.
【０００２】[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、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）が採用されてきた
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。2. Description of the Related Art To increase the speed of an optical communication system or an optical information processing system, an all-optical system that does not use optical-to-electric or electrical-to-optical conversion for transmission lines, multiplexing / demultiplexing circuits, and logic circuits. Is considered necessary. To construct such an all-optical system, a light control element capable of high-speed operation is required. Conventionally, a method of performing light control by an electric signal (electric-light control) has been adopted in a light control element. In recent years, a method of performing light control by light (light-light control) has been expected as a method expected to have higher speed. Light control) is attracting attention.
In particular, if an optical-optical control switch (optical-optical switch) capable of operating at high speed can be used for an optical demultiplexing circuit (optical demultiplexer) in an optical communication system, a large capacity can be realized by a time division multiplexing method. Is a big breakthrough.
【０００３】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。[0003] The performance required for putting an optical-optical switch into practical use is not limited to the above-mentioned high speed, but also includes a variety of characteristics such as low switching energy, high-frequency repetitive operation, and compact size. In particular, the switching energy is required to be within the range of the light pulse energy that can be reached by the semiconductor laser, the fiber amplifier, or the semiconductor laser amplifier.
【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
動作を実現する様々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。The first problem in realizing the required performance is the figure of merit of the nonlinear optical effect, which is the driving principle of the optical-optical switch, χ (3) / τα (χ (3) :
The magnitude of the nonlinearity, τ: response time, α: signal loss) is generally substantially constant. That is, it is considered difficult to obtain a nonlinear optical effect that satisfies both large nonlinearity and high speed at the same time. When the nonlinear optical effect is roughly classified into a non-resonant excitation type and a resonance excitation type, first, high speed is expected in the non-resonance excitation type,
There is a problem that the nonlinearity is small. At present, it is considered to be quite difficult to utilize the nonlinear optical effect due to non-resonant excitation at a practical level of switching energy. On the other hand, in the resonance excitation type, the relaxation of electrons actually excited in the nonlinear optical medium is slow, which is a problem in realizing high-speed operation, but the nonlinearity is large. This point
Various methods have been proposed to solve the problem of slow relaxation and realize high-speed operation, which is of great appeal in practical use. Here, a conventional example of an optical-optical switch using a highly efficient resonance-excited nonlinear optical effect will be described.
【０００５】特開平７−２０５１０号公報には、制御光
の吸収により非線形屈折率変化を示す半導体媒質を非線
形光導波路に用いた光−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６のように表わされる。ファ
イバから成る３ｄＢカプラ２３，２４によりマッハ・ツ
ェンダー干渉計が構成される。信号光は信号光入力ポー
ト２７より入射され、３ｄＢカプラ２３で分岐され、３
ｄＢカプラ２４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３０，３１のいずれから
出力されるかが定まる。制御光パルスは制御光入力ポー
ト２８，２９へある時間差Ｔで入射され、それぞれ波長
選択カプラ２５，２６を通過した後、非線形光導波路２
１，２２に入射される。まず、制御光パルスが非線形光
導波路２１に入射され屈折率変化を引き起こし、これを
通過する信号光が非線形位相シフトを受ける。初期状態
で信号光が信号光出力ポート３０より出射されていたと
すれば、非線形光導波路２１での非線形位相シフトによ
り、信号光は信号光出力ポート３１より出射されること
になる。非線形光導波路２１での屈折率変化は、共鳴制
御光によるキャリア励起によって生じたものであるた
め、制御光パルスに追随して超高速で立ち上がるもの
の、緩和時間が長く、このままでは初期状態に戻るまで
に時間がかかる。しかし、時間Ｔの後、制御光パルスが
非線形光導波路２２に入射され屈折率変化を引き起こ
し、これを通過する信号光が非線形位相シフトを受け
る。これにより、非線形光導波路２１に残っている屈折
率変化の効果をキャンセルする。したがって、信号光の
出射されるポートは信号光出力ポート３０に戻る。こう
して、超高速の信号光切替動作が可能となる。Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-20510 discloses an optical-optical switch in which a semiconductor medium exhibiting a nonlinear refractive index change due to absorption of control light is used for a nonlinear optical waveguide.
The configuration of this optical switch is shown in FIG. The Mach-Zehnder interferometer is constituted by the 3 dB couplers 23 and 24 made of fibers. The signal light enters from the signal light input port 27, is branched by the 3 dB coupler 23, and
Interference occurs in the dB coupler 24. Which of the signal light output ports 30 and 31 the signal light is output from is determined by the phase difference between the two interfering light waves. The control light pulse is incident on the control light input ports 28 and 29 at a certain time difference T, and after passing through the wavelength selective couplers 25 and 26, respectively, the nonlinear optical waveguide 2
It is incident on 1 and 22. First, the control light pulse is incident on the nonlinear optical waveguide 21 to cause a change in the refractive index, and the signal light passing therethrough undergoes a nonlinear phase shift. If the signal light is emitted from the signal light output port 30 in the initial state, the signal light is emitted from the signal light output port 31 due to the nonlinear phase shift in the nonlinear optical waveguide 21. Since the change in the refractive index in the nonlinear optical waveguide 21 is caused by the carrier excitation by the resonance control light, it rises at an ultra-high speed following the control light pulse, but the relaxation time is long. It takes time. However, after the time T, the control light pulse is incident on the nonlinear optical waveguide 22, causing a change in the refractive index, and the signal light passing therethrough undergoes a nonlinear phase shift. Thereby, the effect of the change in the refractive index remaining in the nonlinear optical waveguide 21 is canceled. Therefore, the port from which the signal light is emitted returns to the signal light output port 30. Thus, an ultra-high-speed signal light switching operation can be performed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記に説明した従来技
術における問題点は、光回路が複雑かつ大型になること
である。導波路の分岐、導波路の屈曲部では、信号光損
失を伴い、これらを低減するために分岐角を抑えたり曲
率半径を増大させたりすることは、光回路を大型化させ
ることになる。A problem with the prior art described above is that the optical circuit becomes complicated and large. In the branching of the waveguide and the bent portion of the waveguide, signal light loss is involved. To reduce such loss, reducing the branch angle or increasing the radius of curvature increases the size of the optical circuit.
【０００７】本発明の目的は、上記の問題を解決し、簡
単な光回路で高速かつ高効率な動作を可能にする光スイ
ッチを提供することにある。An object of the present invention is to provide an optical switch that solves the above-mentioned problems and enables high-speed and high-efficiency operation with a simple optical circuit.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチは、
信号光および制御光を入力する手段と、前記制御光の吸
収または増幅により非線形屈折率変化を引き起こし前記
信号光に光周波数シフトを与える非線形光学媒質から成
る光導波路と、前記光導波路を出射する前記信号光のう
ち入力時の光周波数成分または非線形屈折率変化に伴っ
てシフトした光周波数成分の一方を透過させる光周波数
フィルタとを備える。An optical switch according to the present invention comprises:
Means for inputting signal light and control light, and causing a nonlinear refractive index change by absorption or amplification of the control light,
An optical waveguide made of a nonlinear optical medium that gives an optical frequency shift to the signal light, and an optical frequency component or a nonlinear refractive index change at the time of input of the signal light emitted from the optical waveguide;
And an optical frequency filter that transmits one of the shifted optical frequency components .
【０００９】また、本発明の光スイッチは、信号光およ
び制御光を入力する手段と、前記制御光の吸収または増
幅により非線形屈折率変化を引き起こし前記信号光に光
周波数シフトを与える非線形光学媒質から成る光導波路
と、前記光導波路を出射する前記信号光を分岐する光分
岐回路と、前記光導波路を出射する前記信号光のうち入
力時の光周波数成分または非線形屈折率変化に伴ってシ
フトした光周波数成分の一方を透過させる光周波数フィ
ルタとを備える。Further, the optical switch according to the present invention comprises a means for inputting a signal light and a control light, and a non-linear refractive index change caused by absorption or amplification of the control light to cause the signal light to have an optical change.
An optical waveguide made of a nonlinear optical medium to provide a frequency shift, and an optical branching circuit for branching the signal light emitted through the optical waveguide, out of the signal light for emitting said optical waveguide input
Force due to changes in the optical frequency component or nonlinear refractive index
An optical frequency filter that transmits one of the shifted optical frequency components .
【００１０】また、本発明の光スイッチは、信号光およ
び制御光を入力する手段と、前記制御光および前記信号
光を分岐する光分岐回路と、前記光分岐回路を出射する
前記制御光および前記信号光が入射され前記制御光の吸
収または増幅により非線形屈折率変化を引き起こし前記
信号光に光周波数シフトを与える非線形光学媒質から成
る光導波路と、前記光導波路を出射する前記信号光のう
ち入力時の光周波数成分または非線形屈折率変化に伴っ
てシフトした光周波数成分の一方を透過させる光周波数
フィルタとを備える。The optical switch according to the present invention comprises: means for inputting signal light and control light; an optical branching circuit for splitting the control light and the signal light; and the control light and the light emitted from the optical splitting circuit. The signal light is incident and causes a nonlinear refractive index change due to absorption or amplification of the control light.
An optical waveguide made of a nonlinear optical medium that gives an optical frequency shift to the signal light, and an optical frequency component or a nonlinear refractive index change at the time of input of the signal light emitted from the optical waveguide;
And an optical frequency filter that transmits one of the shifted optical frequency components .
【００１１】また、本発明の光スイッチは、信号光およ
び制御光を入力する手段と、前記制御光の吸収または増
幅により非線形屈折率変化を引き起こし前記信号光に光
周波数シフトを与える非線形光学媒質から成る光導波路
と、前記光導波路を出射する前記信号光のうち入力時の
光周波数成分および非線形屈折率変化に伴ってシフトし
た光周波数成分を異なる出力ポートへ回折させる手段と
を備える。Further, the optical switch according to the present invention includes a means for inputting signal light and control light, and a non-linear refractive index change caused by absorption or amplification of the control light to cause the signal light to have an optical change.
An optical waveguide made of a non-linear optical medium that gives a frequency shift, and the signal light emitted from the optical waveguide at the time of input
Shifts with changes in the optical frequency component and nonlinear refractive index
Means for diffracting the reflected optical frequency component to different output ports.
【００１２】また、本発明の光スイッチは、信号光およ
び二波長の制御光を入力する手段と、前記二波長制御光
の一方の制御光の吸収および他方の制御光の増幅により
非線形屈折率変化を引き起こし前記信号光に光周波数シ
フトを与える非線形光学媒質から成る光導波路と、前記
光導波路を出射する前記信号光のうち入力時の光周波数
成分および非線形屈折率変化に伴ってシフトした光周波
数成分を異なるポートへ回折させる手段とを備える。Further, the optical switch according to the present invention comprises a means for inputting a signal light and a control light of two wavelengths, and a means for absorbing one of the two wavelength control lights and amplifying the other control light.
A non-linear change in the refractive index causes an optical frequency shift on the signal light.
An optical waveguide made of a nonlinear optical medium providing a shift, and an optical frequency at the time of input of the signal light emitted from the optical waveguide.
Optical frequency shifted with component and nonlinear refractive index changes
Means for diffracting several components to different ports.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１４】図１（ａ）は、本発明の第一実施の形態で
あるゲート型の光スイッチの構成を示す図である。中心
周波数ω１の信号光パルスおよび中心周波数ω０の制御
光パルスが、信号光・制御光入力ポート１１より入力さ
れ、非線形光導波路１へ入射される。非線形光導波路１
の光導波部は、制御光の吸収または増幅により非線形屈
折率変化を示す非線形光学媒質から成る。中心周波数ω
１は、非線形光導波路１の透明領域に設定される。非線
形光導波路１を出射した信号光は、光周波数フィルタ２
を通過した後、信号光出力ポート１２へ導かれる。光周
波数フィルタ２は、中心周波数ω１の信号光パルスのみ
を透過させるバンドパスフィルタである。FIG. 1A is a diagram showing a configuration of a gate type optical switch according to a first embodiment of the present invention. The signal light pulse having the center frequency ω1 and the control light pulse having the center frequency ω0 are input from the signal light / control light input port 11 and are incident on the nonlinear optical waveguide 1. Nonlinear optical waveguide 1
Is made of a nonlinear optical medium that exhibits a nonlinear refractive index change by absorbing or amplifying control light. Center frequency ω
1 is set in the transparent region of the nonlinear optical waveguide 1. The signal light emitted from the nonlinear optical waveguide 1 is applied to an optical frequency filter 2
, And is guided to the signal light output port 12. The optical frequency filter 2 is a bandpass filter that transmits only the signal light pulse having the center frequency ω1.
【００１５】制御光の中心周波数ω０が非線形光導波路
１の吸収領域に設定されている場合、制御光パルスが吸
収されキャリアが励起されることにより、屈折率変化が
生じる。この非線形光導波路１の光導波部は、制御光増
幅とともに屈折率変化が生ずる半導体利得媒質から成っ
ていてもよい。制御光増幅型の場合には、制御光が増幅
されキャリアが減少することにより、屈折率が変化す
る。このようなキャリア密度変化に伴う屈折率変化の場
合、立ち上がりは、制御光パルスに追随する超高速の現
象であり、これに対して、立ち下がりはキャリア再結合
に伴う遅い現象である。屈折率変化が超高速で立ち上が
る際、信号光の位相が時間的に変化し、周波数がシフト
する。屈折率変化の緩和時定数は長いので、緩和する際
に信号光パルスが受ける周波数シフトは、無視し得る。
実際、パルス幅２ｐｓの制御光を用いる場合、立ち上が
りは２ｐｓ程度となるが、立ち下がりは通常ｎｓオーダ
ーである。したがって、屈折率変化の緩和に伴う周波数
シフト量は、立ち上がり時の値より２桁から３桁小さく
なる。When the center frequency ω 0 of the control light is set in the absorption region of the nonlinear optical waveguide 1, the control light pulse is absorbed and the carriers are excited, thereby causing a change in the refractive index. The optical waveguide portion of the nonlinear optical waveguide 1 may be made of a semiconductor gain medium in which the refractive index changes along with the amplification of the control light. In the case of the control light amplification type, the control light is amplified and the number of carriers is reduced, so that the refractive index changes. In the case of such a change in the refractive index due to the change in the carrier density, the rising is an ultra-high-speed phenomenon following the control light pulse, whereas the falling is a slow phenomenon due to the carrier recombination. When the change in the refractive index rises at a very high speed, the phase of the signal light changes with time and the frequency shifts. Since the relaxation time constant of the change in the refractive index is long, the frequency shift received by the signal light pulse during the relaxation can be ignored.
In fact, when a control light having a pulse width of 2 ps is used, the rise is about 2 ps, but the fall is usually on the order of ns. Therefore, the frequency shift amount accompanying the mitigation of the change in the refractive index is smaller by two to three digits than the value at the time of rising.
【００１６】図１（ｂ）は、本発明の第一実施の形態の
動作を示す波形図である。前段落で説明したように、非
線形光導波路１で生じた屈折率変化により、制御光パル
スと同時に入射される信号光パルスのみが中心周波数ω
２へシフトする。光周波数フィルタ２により、中心周波
数がω２へシフトした信号光パルスはブロックされ、ゲ
ート型の光スイッチ動作が実現される。したがって、簡
単な構成で高速かつ高効率な光−光スイッチが実現され
る。FIG. 1B is a waveform chart showing the operation of the first embodiment of the present invention. As described in the previous paragraph, only the signal light pulse incident simultaneously with the control light pulse has the center frequency ω due to the change in the refractive index generated in the nonlinear optical waveguide 1.
Shift to 2. The optical frequency filter 2 blocks the signal light pulse whose center frequency has shifted to ω2, and realizes a gate-type optical switch operation. Therefore, a high-speed and high-efficiency optical-optical switch can be realized with a simple configuration.
【００１７】本発明の光スイッチにおいて利用される非
線形屈折率変化は、非線形光学媒質中のキャリア密度変
化に伴うものであり、スイッチング動作自体は屈折率変
化の立ち上がり時で終了するが、非線形光導波路中には
キャリアが残留しており消滅までに通常ｎｓオーダーを
要する。しかし、これは必ずしもスイッチングの繰り返
し時間をキャリア寿命よりも長くとる必要性を意味する
ものではない。１回のスイッチング動作に要する屈折率
変化は、非線形光学媒質が有する屈折率変化のダイナミ
ックレンジの大きさに比べて小さい。すなわち、非線形
光学媒質中にキャリアが残留している場合でも、新たな
制御光吸収による屈折率変化を引き起こすことが可能で
ある。したがって、キャリア寿命の逆数よりも十分高い
周波数での繰り返し動作が可能である。The change in the non-linear refractive index used in the optical switch of the present invention is accompanied by a change in the carrier density in the non-linear optical medium, and the switching operation itself ends at the rise of the change in the refractive index. Carriers remain therein, and usually require an ns order to disappear. However, this does not necessarily mean that the switching repetition time needs to be longer than the carrier lifetime. The change in the refractive index required for one switching operation is smaller than the dynamic range of the change in the refractive index of the nonlinear optical medium. That is, even when carriers remain in the nonlinear optical medium, it is possible to cause a change in the refractive index due to new absorption of control light. Therefore, a repetitive operation at a frequency sufficiently higher than the reciprocal of the carrier life is possible.
【００１８】図２（ａ）は、本発明の第二実施の形態で
ある１×２型の光スイッチの構成を示す図である。中心
周波数ω１の信号光パルスおよび中心周波数ω０の制御
光パルスが、信号光・制御光入力ポート１１より入力さ
れ、非線形光導波路１へ入射される。非線形光導波路１
の光導波部は、制御光の吸収または増幅により非線形屈
折率変化を示す非線形光学媒質から成る。中心周波数ω
１は、非線形光導波路１の光導波部の透明領域に設定さ
れている。中心周波数ω０が非線形光導波路１の光導波
部の吸収領域に設定されている場合、制御光パルスが吸
収されキャリアが励起されることにより、屈折率変化が
生じる。この非線形光導波路１の光導波部は、制御光増
幅とともに屈折率変化が生ずる半導体利得媒質から成っ
ていてもよい。非線形光導波路１を出射した信号光は、
光分岐回路５によりアームＡ、Ｂに分配され、それぞ
れ、光周波数フィルタ２，４を通過し、信号光出力ポー
ト１２，１３へ導かれる。光周波数フィルタ２は、中心
周波数ω１の信号光パルスのみを透過させ、光周波数フ
ィルタ４は、中心周波数ω２の信号光パルスのみを透過
させる。FIG. 2A is a diagram showing the configuration of a 1 × 2 optical switch according to a second embodiment of the present invention. The signal light pulse having the center frequency ω1 and the control light pulse having the center frequency ω0 are input from the signal light / control light input port 11 and are incident on the nonlinear optical waveguide 1. Nonlinear optical waveguide 1
Is made of a nonlinear optical medium that exhibits a nonlinear refractive index change by absorbing or amplifying control light. Center frequency ω
Numeral 1 is set in the transparent region of the optical waveguide of the nonlinear optical waveguide 1. When the center frequency ω0 is set in the absorption region of the optical waveguide section of the nonlinear optical waveguide 1, the control light pulse is absorbed and the carriers are excited, so that the refractive index changes. The optical waveguide portion of the nonlinear optical waveguide 1 may be made of a semiconductor gain medium in which the refractive index changes along with the amplification of the control light. The signal light emitted from the nonlinear optical waveguide 1 is
The light is distributed to the arms A and B by the optical branch circuit 5, passes through the optical frequency filters 2 and 4, respectively, and is guided to the signal light output ports 12 and 13. The optical frequency filter 2 transmits only the signal light pulse having the center frequency ω1, and the optical frequency filter 4 transmits only the signal light pulse having the center frequency ω2.
【００１９】図２（ｂ）は、本発明の第二実施の形態の
動作を示す波形図である。制御光パルスと同時に入射さ
れる信号光パルスは、非線形光導波路１において屈折率
変化が超高速で立ち上がるのに伴い、中心周波数がω２
にシフトする。光分岐回路５で二分された後、アームＡ
においては、中心周波数ω１の信号光パルスのみが光周
波数フィルタ２を通過することにより信号光出力ポート
１２へ導かれる。また、アームＢにおいては、中心周波
数ω２の信号光パルスのみが光周波数フィルタ４を通過
することにより信号光出力ポート１３へ導かれる。これ
により、簡単な構成で高速かつ高効率な光−光スイッチ
が実現される。FIG. 2B is a waveform chart showing the operation of the second embodiment of the present invention. The signal light pulse incident simultaneously with the control light pulse has a center frequency of ω2 as the refractive index changes at a very high speed in the nonlinear optical waveguide 1.
Shift to After being split by the optical branching circuit 5, the arm A
In, only the signal light pulse having the center frequency ω1 is guided to the signal light output port 12 by passing through the optical frequency filter 2. In the arm B, only the signal light pulse having the center frequency ω2 passes through the optical frequency filter 4 and is guided to the signal light output port 13. This realizes a high-speed and high-efficiency optical-optical switch with a simple configuration.
【００２０】図３（ａ）は、本発明の第三実施の形態で
ある１×２型の光スイッチの構成を示す図である。中心
周波数ω１の信号光パルスおよび中心周波数ω０の制御
光パルスが、信号光・制御光入力ポート１１より入力さ
れ、光分岐回路５により分岐された後、非線形光導波路
１，３へ入射される。非線形光導波路１，３の光導波部
は、制御光の吸収または増幅により非線形屈折率変化を
示す非線形光学媒質から成る。中心周波数ω１は、非線
形光導波路１，３の光導波部の透明領域に設定されてい
る。中心周波数ω０が非線形光導波路１，３の光導波部
の吸収領域に設定されている場合、制御光パルスが吸収
されキャリアが励起されることにより、屈折率変化が生
じる。この非線形光導波路１，３の光導波部は、制御光
増幅とともに屈折率変化が生ずる半導体利得媒質から成
っていてもよい。非線形光導波路１，３を出射した信号
光は、それぞれ、光周波数フィルタ２，４を通過し、信
号光出力ポート１２，１３へ導かれる。光周波数フィル
タ２は、中心周波数ω１の信号光パルスのみを透過さ
せ、光周波数フィルタ４は、中心周波数ω２の信号光パ
ルスのみを透過させる。FIG. 3A is a diagram showing the configuration of a 1 × 2 optical switch according to a third embodiment of the present invention. The signal light pulse having the center frequency ω1 and the control light pulse having the center frequency ω0 are input from the signal light / control light input port 11, branched by the optical branching circuit 5, and then incident on the nonlinear optical waveguides 1 and 3. The optical waveguides of the nonlinear optical waveguides 1 and 3 are made of a nonlinear optical medium that exhibits a nonlinear refractive index change by absorbing or amplifying control light. The center frequency ω1 is set in the transparent region of the optical waveguides of the nonlinear optical waveguides 1 and 3. When the center frequency ω0 is set in the absorption region of the optical waveguides of the nonlinear optical waveguides 1 and 3, the control light pulse is absorbed and the carriers are excited, thereby causing a change in the refractive index. The optical waveguides of the nonlinear optical waveguides 1 and 3 may be made of a semiconductor gain medium in which the refractive index changes along with the amplification of the control light. The signal lights emitted from the nonlinear optical waveguides 1 and 3 pass through the optical frequency filters 2 and 4, respectively, and are guided to the signal light output ports 12 and 13, respectively. The optical frequency filter 2 transmits only the signal light pulse having the center frequency ω1, and the optical frequency filter 4 transmits only the signal light pulse having the center frequency ω2.
【００２１】図３（ｂ）は、本発明の第三実施の形態の
動作を示す波形図である。制御光パルスと同時に入射さ
れる信号光パルスは、非線形光導波路１，３において屈
折率変化が超高速で立ち上がるのに伴い、中心周波数が
ω２にシフトする。アームＡにおいては、中心周波数ω
１の信号光パルスのみが光周波数フィルタ２を通過する
ことにより信号光出力ポート１２へ導かれる。また、ア
ームＢにおいては、中心周波数ω２の信号光パルスのみ
が光周波数フィルタ４を通過することにより信号光出力
ポート１３へ導かれる。これにより、簡単な構成で高速
かつ高効率な光−光スイッチが実現される。FIG. 3B is a waveform chart showing the operation of the third embodiment of the present invention. The central frequency of the signal light pulse incident simultaneously with the control light pulse is shifted to ω2 as the refractive index changes at a very high speed in the nonlinear optical waveguides 1 and 3. In the arm A, the center frequency ω
Only one signal light pulse passes through the optical frequency filter 2 and is guided to the signal light output port 12. In the arm B, only the signal light pulse having the center frequency ω2 passes through the optical frequency filter 4 and is guided to the signal light output port 13. This realizes a high-speed and high-efficiency optical-optical switch with a simple configuration.
【００２２】図４（ａ）は、本発明の第四実施の形態で
ある１×２型の光スイッチの構成を示す図である。中心
周波数ω１の信号光パルスおよび中心周波数ω０の制御
光パルスが、信号光・制御光入力ポート１１より入力さ
れ、非線形光導波路１へ入射される。非線形光導波路１
の光導波部は、制御光の吸収または増幅により非線形屈
折率変化を示す非線形光学媒質から成る。中心周波数ω
１は、非線形光導波路１の光導波部の透明領域に設定さ
れている。中心周波数ω０が非線形光導波路１の光導波
部の吸収領域に設定されている場合、制御光パルスが吸
収されキャリアが励起されることにより、屈折率変化が
生じる。この非線形光導波路１の光導波部は、制御光増
幅とともに屈折率変化が生ずる半導体利得媒質から成っ
ていてもよい。非線形光導波路１を出射した信号光は、
アレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ）６中で回折さ
れ、異なる光周波数は異なる出力ポートから出射され
る。FIG. 4A is a diagram showing the configuration of a 1 × 2 optical switch according to a fourth embodiment of the present invention. The signal light pulse having the center frequency ω1 and the control light pulse having the center frequency ω0 are input from the signal light / control light input port 11 and are incident on the nonlinear optical waveguide 1. Nonlinear optical waveguide 1
Is made of a nonlinear optical medium that exhibits a nonlinear refractive index change by absorbing or amplifying control light. Center frequency ω
Numeral 1 is set in the transparent region of the optical waveguide of the nonlinear optical waveguide 1. When the center frequency ω0 is set in the absorption region of the optical waveguide section of the nonlinear optical waveguide 1, the control light pulse is absorbed and the carriers are excited, so that the refractive index changes. The optical waveguide portion of the nonlinear optical waveguide 1 may be made of a semiconductor gain medium in which the refractive index changes along with the amplification of the control light. The signal light emitted from the nonlinear optical waveguide 1 is
Diffracted in the arrayed waveguide grating (AWG) 6, different optical frequencies are emitted from different output ports.
【００２３】図４（ｂ）は、本発明の第四実施の形態の
動作を示す波形図である。制御光パルスと同時に入射さ
れる信号光パルスは、非線形光導波路１において屈折率
変化が超高速で立ち上がるのに伴い、中心周波数がω２
にシフトする。ＡＷＧ６において、中心周波数ω１の信
号光パルスは信号光出力ポート１２より、中心周波数ω
２の信号光パルスは信号光出力ポート１３より出射され
る。これにより、簡単な構成で高速かつ高効率な光−光
スイッチが実現される。FIG. 4B is a waveform chart showing the operation of the fourth embodiment of the present invention. The signal light pulse incident simultaneously with the control light pulse has a center frequency of ω2 as the refractive index changes at a very high speed in the nonlinear optical waveguide 1.
Shift to In the AWG 6, the signal light pulse of the center frequency ω 1 is sent from the signal light output port 12 to the center frequency ω
The second signal light pulse is emitted from the signal light output port 13. This realizes a high-speed and high-efficiency optical-optical switch with a simple configuration.
【００２４】図５（ａ）は、本発明の第五実施の形態で
ある１×３型の光スイッチの構成を示す図である。中心
周波数ω１の信号光パルスおよび中心周波数ω＋、ω−
の制御光パルスが、信号光・制御光入力ポート１１より
入力され、非線形光導波路１へ入射される。非線形光導
波路１の光導波部は、電流が注入された半導体非線形光
学媒質であり、制御光の吸収または増幅により非線形屈
折率変化を示す。ω＋、ω−は、それぞれ、非線形光導
波路１の吸収領域、利得領域に設定されている。周波数
ω＋の制御光パルスが非線形光導波路１に入射される場
合、キャリアが励起されることにより非線形屈折率変化
が生じる。他方、周波数ω−の制御光パルスが非線形光
導波路１に入射される場合、キャリアが減少することに
より非線形屈折率変化が生じる。また、中心周波数ω１
は非線形光導波路１の透明領域に設定されている。非線
形光導波路１を出射した信号光は、アレイ導波路グレー
ティング（ＡＷＧ）６中で回折され、異なる光周波数は
異なる出力ポートから出射される。FIG. 5A is a diagram showing the configuration of a 1 × 3 optical switch according to a fifth embodiment of the present invention. The signal light pulse having the center frequency ω1 and the center frequencies ω +, ω−
Is input from the signal light / control light input port 11 and is incident on the nonlinear optical waveguide 1. The optical waveguide portion of the nonlinear optical waveguide 1 is a semiconductor nonlinear optical medium into which a current is injected, and exhibits a nonlinear refractive index change due to absorption or amplification of control light. ω + and ω− are set in the absorption region and the gain region of the nonlinear optical waveguide 1, respectively. When the control light pulse having the frequency ω + is incident on the nonlinear optical waveguide 1, the carrier is excited to change the nonlinear refractive index. On the other hand, when the control light pulse having the frequency ω− is incident on the nonlinear optical waveguide 1, a decrease in the number of carriers causes a change in the nonlinear refractive index. Also, the center frequency ω1
Is set in the transparent region of the nonlinear optical waveguide 1. The signal light emitted from the nonlinear optical waveguide 1 is diffracted in the arrayed waveguide grating (AWG) 6, and different optical frequencies are emitted from different output ports.
【００２５】図５（ｂ）は、本発明の第五実施の形態の
動作を示す波形図である。信号光パルスの中心周波数
は、周波数ω＋の制御光パルスが入射される場合には、
ω２（＞ω１）へシフトし、周波数ω−の制御光パルス
が入射される場合には、ω３（＜ω１）へシフトする。
ω１の信号光パルスは信号光出力ポート１３より、ω２
の信号光パルスは信号光出力ポート１２より、ω３の信
号光パルスは信号光出力ポート１４より出射される。こ
れにより、簡単な構成で高速かつ高効率な光−光スイッ
チが実現される。FIG. 5B is a waveform chart showing the operation of the fifth embodiment of the present invention. When a control light pulse having a frequency ω + is incident, the center frequency of the signal light pulse is:
Shifts to ω2 (> ω1) and shifts to ω3 (<ω1) when a control light pulse of frequency ω− is incident.
The signal light pulse of ω1 is sent from the signal light output port 13 to ω2
Are emitted from the signal light output port 12, and the signal light pulse of ω3 is emitted from the signal light output port 14. This realizes a high-speed and high-efficiency optical-optical switch with a simple configuration.
【００２６】[0026]
【実施例】以下に、本発明の実施例の第一〜第五実施の
形態の各実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the first to fifth embodiments of the present invention will be described below.
【００２７】まず、本発明の第一実施の形態の実施例を
説明する。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。この半導体光導波路は、ＩｎＰ基板上にＩｎ
ＧａＡｓＰを有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）
法により成長し、これを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ＭＯＶＰ
Ｅ法によりＩｎＧａＡｓＰを埋め込むためのＩｎＰを成
長することにより作成される。さらに、この光導波路の
両端面には、無反射コーティングが施される。ＩｎＧａ
ＡｓＰで成る光導波部は、吸収端波長１．５００μｍで
あり、厚さ０．３μｍ、幅１μｍ、長さ３００μｍであ
る。光周波数フィルタ２は、透過波長１．５５０μｍ、
バンド幅３．０ｎｍに設定されている。First, an example of the first embodiment of the present invention will be described. The nonlinear optical waveguide 1 is a buried semiconductor optical waveguide having InGaAsP as a core and InP as a clad. This semiconductor optical waveguide has InP on an InP substrate.
Metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) for GaAsP
Grown by a lithography method and processed into a stripe by lithography and wet etching.
It is formed by growing InP for embedding InGaAsP by the E method. Further, anti-reflection coating is applied to both end surfaces of the optical waveguide. InGa
The optical waveguide portion made of AsP has an absorption edge wavelength of 1.500 μm, a thickness of 0.3 μm, a width of 1 μm, and a length of 300 μm. The optical frequency filter 2 has a transmission wavelength of 1.550 μm,
The bandwidth is set to 3.0 nm.
【００２８】制御光はパルス幅１．５ｐｓ、波長１．５
００μｍであり、この波長はＩｎＧａＡｓＰコアの吸収
領域に設定されている。制御光パルスは、強度Ｉの時間
ｔへの依存性が Ｉ（ｔ）＝ｓｅｃｈ2 （１．７６ｔ／ｔｐ） ｔｐ：パルスの半値全幅 で表わされるものを用いたが、矩形に近いパルスの方が
望ましい。また、信号光はパルス幅１ｐｓ、スペクトル
幅２．６ｎｍ、波長１．５５００μｍであり、この波長
はＩｎＧａＡｓＰコアの透明領域に設定されている。制
御光パルスと同時に入射された信号光パルスは、中心周
波数が０．５９ＴＨｚ高周波側に、すなわち波長が４．
７ｎｍ短波側にシフトする。このとき、非線形光導波路
１において生じた信号光の非線形位相シフト量は２πで
ある。中心周波数が１．５４５３μｍへシフトした信号
光パルスは、光周波数フィルタ２でブロックされ、これ
によりゲート型の光スイッチ動作が得られる。The control light has a pulse width of 1.5 ps and a wavelength of 1.5
This wavelength is set in the absorption region of the InGaAsP core. As the control light pulse, a pulse whose intensity I is dependent on the time t is expressed by I (t) = sech 2 (1.76 t / tp) tp: full width at half maximum of the pulse is used. Is desirable. The signal light has a pulse width of 1 ps, a spectral width of 2.6 nm, and a wavelength of 1.5500 μm, and this wavelength is set in the transparent region of the InGaAsP core. The signal light pulse incident simultaneously with the control light pulse has a center frequency of 0.59 THz on the high frequency side, that is, a wavelength of 4.
Shifts to 7 nm shorter wave side. At this time, the amount of nonlinear phase shift of the signal light generated in the nonlinear optical waveguide 1 is 2π. The signal light pulse whose center frequency has shifted to 1.5453 μm is blocked by the optical frequency filter 2, whereby a gate-type optical switch operation is obtained.
【００２９】次に、本発明の第二実施の形態の実施例を
説明する。非線形光導波路１は、第一実施の形態の実施
例と同様で、ＩｎＧａＡｓＰ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。光周波数フ
ィルタ２は、透過波長１．５５０μｍ、バンド幅３．０
ｎｍに設定されている。また、光周波数フィルタ４は、
透過波長１．５４５μｍ、バンド幅３．０ｎｍに設定さ
れている。制御光はパルス幅１．５ｐｓ、波長１．５０
０μｍであり、この波長は非線形光導波路１のコアを成
すＩｎＧａＡｓＰの吸収領域に設定されている。また、
信号光はパルス幅１ｐｓ、スペクトル幅２．６ｎｍ、波
長１．５５００μｍであり、この波長は非線形光導波路
１に対して透明領域に設定されている。制御光パルスと
同時に入射された信号光パルスは、中心周波数が０．５
９ＴＨｚ高周波側に、すなわち波長が４．７ｎｍ短波側
にシフトする。このとき、非線形光導波路１において生
じた信号光の非線形位相シフト量は２πである。光分岐
回路５で二分された後、アームＡにおいては、中心周波
数が１．５４５３μｍへシフトした信号光パルスは、光
周波数フィルタ２でブロックされ、アームＢにおいて
は、中心周波数１．５５００μｍの信号光パルスが光周
波数フィルタ４でブロックされる。これにより１×２型
の光スイッチ動作が得られる。Next, an example of the second embodiment of the present invention will be described. The nonlinear optical waveguide 1 is a buried semiconductor optical waveguide having an InGaAsP core and an InP cladding as in the example of the first embodiment. The optical frequency filter 2 has a transmission wavelength of 1.550 μm and a bandwidth of 3.0.
nm. The optical frequency filter 4 is
The transmission wavelength is set to 1.545 μm, and the bandwidth is set to 3.0 nm. The control light has a pulse width of 1.5 ps and a wavelength of 1.50
This wavelength is set in the absorption region of InGaAsP which forms the core of the nonlinear optical waveguide 1. Also,
The signal light has a pulse width of 1 ps, a spectral width of 2.6 nm, and a wavelength of 1.5500 μm, and this wavelength is set in a transparent region with respect to the nonlinear optical waveguide 1. The signal light pulse incident simultaneously with the control light pulse has a center frequency of 0.5
The wavelength shifts to the high frequency side of 9 THz, that is, the wavelength shifts to the short wavelength side of 4.7 nm. At this time, the amount of nonlinear phase shift of the signal light generated in the nonlinear optical waveguide 1 is 2π. The signal light pulse whose center frequency is shifted to 1.5453 μm in the arm A after being divided by the optical branching circuit 5 is blocked by the optical frequency filter 2, and the signal light having the center frequency of 1.5500 μm in the arm B. The pulses are blocked by the optical frequency filter 4. As a result, a 1 × 2 optical switch operation is obtained.
【００３０】続いて、本発明の第三実施の形態の実施例
を説明する。非線形光導波路１は、第一実施の形態の実
施例と同様で、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。光周波
数フィルタ２は、透過波長１．５５０μｍ、バンド幅
３．０ｎｍに設定されている。光周波数フィルタ４は、
透過波長１．５４５μｍ、バンド幅３．０ｎｍに設定さ
れている。制御光はパルス幅１．５ｐｓ、波長１．５０
０μｍであり、この波長は非線形光導波路１のコアを成
すＩｎＧａＡｓＰの吸収領域に設定されている。また、
信号光はパルス幅１ｐｓ、スペクトル幅２．６ｎｍ、波
長１．５５００μｍであり、この波長は非線形光導波路
１に対して透明領域に設定されている。制御光パルスと
同時に入射された信号光パルスは、中心周波数が０．５
９ＴＨｚ高周波側に、すなわち波長が４．７ｎｍ短波側
にシフトする。このとき、非線形光導波路１において生
じた信号光の非線形位相シフト量は２πである。アーム
Ａにおいては、中心周波数が１．５４５３μｍへシフト
した信号光パルスは、光周波数フィルタ２でブロックさ
れ、アームＢにおいては、中心周波数１．５５００μｍ
の信号光パルスが光周波数フィルタ４でブロックされ
る。これにより１×２型の光スイッチ動作が得られる。Next, an example of the third embodiment of the present invention will be described. The nonlinear optical waveguide 1 is a buried-type semiconductor optical waveguide having InGaAsP as a core and InP as a clad, as in the example of the first embodiment. The optical frequency filter 2 has a transmission wavelength of 1.550 μm and a bandwidth of 3.0 nm. The optical frequency filter 4
The transmission wavelength is set to 1.545 μm, and the bandwidth is set to 3.0 nm. The control light has a pulse width of 1.5 ps and a wavelength of 1.50
This wavelength is set in the absorption region of InGaAsP which forms the core of the nonlinear optical waveguide 1. Also,
The signal light has a pulse width of 1 ps, a spectral width of 2.6 nm, and a wavelength of 1.5500 μm, and this wavelength is set in a transparent region with respect to the nonlinear optical waveguide 1. The signal light pulse incident simultaneously with the control light pulse has a center frequency of 0.5
The wavelength shifts to the high frequency side of 9 THz, that is, the wavelength shifts to the short wavelength side of 4.7 nm. At this time, the amount of nonlinear phase shift of the signal light generated in the nonlinear optical waveguide 1 is 2π. In the arm A, the signal light pulse whose center frequency is shifted to 1.5453 μm is blocked by the optical frequency filter 2, and in the arm B, the center frequency is 1.5500 μm
Are blocked by the optical frequency filter 4. As a result, a 1 × 2 optical switch operation is obtained.
【００３１】更に、本発明の第四実施の形態の実施例を
説明する。非線形光導波路１は、第一実施の形態の実施
例と同様で、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。制御光は
パルス幅１．５ｐｓ、波長１．５００μｍであり、この
波長は非線形光導波路１のコアを成すＩｎＧａＡｓＰの
吸収領域に設定されている。また、信号光はパルス幅１
ｐｓ、スペクトル幅２．６ｎｍ、波長１．５５００μｍ
であり、この波長は非線形光導波路１に対して透明領域
に設定されている。制御光パルスと同時に入射された信
号光パルスは、中心周波数が０．５９ＴＨｚ高周波側
に、すなわち波長が４．７ｎｍ短波側にシフトする。こ
のとき、非線形光導波路１において生じた信号光の非線
形位相シフト量は２πである。ＡＷＧ６において、１．
５５００μｍの信号光パルスは信号光出力ポート１２よ
り、１．５４５３μｍの信号光パルスは信号光出力ポー
ト１３より出射される。これにより１×２型の光スイッ
チ動作が得られる。Next, an example of the fourth embodiment of the present invention will be described. The nonlinear optical waveguide 1 is a buried-type semiconductor optical waveguide having InGaAsP as a core and InP as a clad, as in the example of the first embodiment. The control light has a pulse width of 1.5 ps and a wavelength of 1.500 μm, and this wavelength is set in the absorption region of InGaAsP forming the core of the nonlinear optical waveguide 1. The signal light has a pulse width of 1
ps, spectral width 2.6 nm, wavelength 1.5500 μm
This wavelength is set in a transparent region with respect to the nonlinear optical waveguide 1. The signal light pulse incident simultaneously with the control light pulse has a center frequency shifted to a high frequency side of 0.59 THz, that is, a wavelength shifted to a short wavelength side of 4.7 nm. At this time, the amount of nonlinear phase shift of the signal light generated in the nonlinear optical waveguide 1 is 2π. In AWG6:
The 5500 μm signal light pulse is emitted from the signal light output port 12, and the 1.5453 μm signal light pulse is emitted from the signal light output port 13. As a result, a 1 × 2 optical switch operation is obtained.
【００３２】更に、本発明の第五実施の形態の実施例を
説明する。非線形光導波路１は、第一実施の形態の実施
例と同様で、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。半導体光
導波路には電流が注入されており、１．４６０〜１．５
２０μｍの光に対して利得を示す。制御光は、パルス幅
１．５ｐｓ、波長１．４５０μｍ、およびパルス幅１．
５ｐｓ、波長１．４９０μｍの二波長を用いる。また、
信号光はパルス幅１ｐｓ、スペクトル幅２．６ｎｍ、波
長１．５５００μｍであり、この波長は非線形光導波路
１に対して透明領域に設定されている。１．４５０μｍ
の制御光パルスと同時に入射された信号光パルスは、中
心周波数が０．５９ＴＨｚ高周波側に、すなわち波長が
４．７ｎｍ短波側にシフトし、１．４９０μｍの制御光
パルスと同時に入射された信号光パルスは、中心周波数
が０．５９ＴＨｚ低周波側に、すなわち波長が４．７ｎ
ｍ長波側にシフトする。ＡＷＧ６において、１．５５４
７μｍの信号光パルスは信号光出力ポート１２より、
１．５５００μｍの信号光パルスは信号光出力ポート１
３より、１．５４５３μｍの信号光パルスは信号光出力
ポート１４より出射される。これにより１×３型の光ス
イッチ動作が得られる。Next, an example of the fifth embodiment of the present invention will be described. The nonlinear optical waveguide 1 is a buried-type semiconductor optical waveguide having InGaAsP as a core and InP as a clad, as in the example of the first embodiment. A current is injected into the semiconductor optical waveguide, and 1.460 to 1.5
The gain is shown for light of 20 μm. The control light has a pulse width of 1.5 ps, a wavelength of 1.450 μm, and a pulse width of 1.
Two wavelengths of 5 ps and a wavelength of 1.490 μm are used. Also,
The signal light has a pulse width of 1 ps, a spectral width of 2.6 nm, and a wavelength of 1.5500 μm, and this wavelength is set in a transparent region with respect to the nonlinear optical waveguide 1. 1.450 μm
The signal light pulse which has been incident simultaneously with the control light pulse has a center frequency shifted to the high frequency side of 0.59 THz, that is, the wavelength is shifted to the short wave side of 4.7 nm, and has been incident simultaneously with the control light pulse of 1.490 μm. The pulse has a center frequency on the low frequency side of 0.59 THz, that is, a wavelength of 4.7 n.
Shift to the m-long wave side. 1.554 in AWG6
The 7 μm signal light pulse is output from the signal light output port 12.
The 1.5500 μm signal light pulse is applied to the signal light output port 1
3, the signal light pulse of 1.5453 μm is emitted from the signal light output port 14. As a result, a 1 × 3 optical switch operation is obtained.
【００３３】上記では、ＩｎＧａＡｓＰをコアとしＩｎ
Ｐ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光スイッチが得ら
れる。また、非線形光導波路単体と光フィルター単体又
はＡＷＧ単体とを組み合わせて構成した場合を例にとっ
て説明したが、本発明によれば、半導体基板上に形成さ
れたモノリシック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。さらに、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。In the above description, InGaAsP is used as a core and InGaAsP is used.
Although an optical switch using a nonlinear optical waveguide having P as a cladding has been described as an example, according to the present invention, when an InGaAs / InGaAsP multiple quantum well structure that can be formed on an InP substrate is used as a core, or when a GaAs substrate is used. A similar optical switch can be obtained even when a nonlinear optical waveguide made of another material is used, such as when a material that can be formed is used. Also, the case where the nonlinear optical waveguide alone and the optical filter alone or the AWG alone are combined has been described as an example. The same effect can be obtained in the case of using components. Further, the signal light wavelength is not limited to only the transparent region of the nonlinear optical waveguide. When a nonlinear optical waveguide having an optical amplification function is used, the same effect can be obtained even if the signal light wavelength is set in the gain region.
【００３４】[0034]
【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、簡単な構成で高速かつ高効率な光スイッチ
が得られる。As described above, according to the optical switch of the present invention, a high-speed and high-efficiency optical switch can be obtained with a simple configuration.
【図１】本発明の光スイッチの第一実施の形態を示し、
（ａ）は構成図、（ｂ）は動作の波形図である。FIG. 1 shows a first embodiment of an optical switch of the present invention,
(A) is a configuration diagram, (b) is an operation waveform diagram.
【図２】本発明の光スイッチの第二実施の形態を示し、
（ａ）は構成図、（ｂ）は動作の波形図である。FIG. 2 shows a second embodiment of the optical switch of the present invention,
(A) is a configuration diagram, (b) is an operation waveform diagram.
【図３】本発明の光スイッチの第三実施の形態を示し、
（ａ）は構成図、（ｂ）は動作の波形図である。FIG. 3 shows a third embodiment of the optical switch of the present invention,
(A) is a configuration diagram, (b) is an operation waveform diagram.
【図４】本発明の光スイッチの第四実施の形態を示し、
（ａ）は構成図、（ｂ）は動作の波形図である。FIG. 4 shows a fourth embodiment of the optical switch of the present invention,
(A) is a configuration diagram, (b) is an operation waveform diagram.
【図５】本発明の光スイッチの第五実施の形態を示し、
（ａ）は構成図、（ｂ）は動作の波形図である。FIG. 5 shows an optical switch according to a fifth embodiment of the present invention;
(A) is a configuration diagram, (b) is an operation waveform diagram.
【図６】従来の光スイッチの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional optical switch.
１ 非線形光導波路 ２ 光周波数フィルタ ３ 非線形光導波路 ４ 光周波数フィルタ ５ 光分岐回路 ６ アレイ導波路グレーティング １１ 信号光・制御光入力ポート １２ 信号光出力ポート 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 非線形光導波路 ２３ ３ｄＢカプラ ２４ ３ｄＢカプラ ２５ 波長選択カプラ ２６ 波長選択カプラ ２７ 信号光入力ポート ２８ 制御光入力ポート ２９ 制御光入力ポート ３０ 信号光出力ポート ３１ 信号光出力ポート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonlinear optical waveguide 2 Optical frequency filter 3 Nonlinear optical waveguide 4 Optical frequency filter 5 Optical branch circuit 6 Array waveguide grating 11 Signal light / control light input port 12 Signal light output port 13 Signal light output port 14 Signal light output port 21 Nonlinear Optical waveguide 22 Nonlinear optical waveguide 23 3 dB coupler 24 3 dB coupler 25 Wavelength selection coupler 26 Wavelength selection coupler 27 Signal light input port 28 Control light input port 29 Control light input port 30 Signal light output port 31 Signal light output port
Claims (5)
前記制御光の吸収または増幅により非線形屈折率変化を
引き起こし前記信号光に光周波数シフトを与える非線形
光学媒質から成る光導波路と、前記光導波路を出射する
前記信号光のうち入力時の光周波数成分または非線形屈
折率変化に伴ってシフトした光周波数成分の一方を透過
させる光周波数フィルタとを備えたことを特徴とする光
スイッチ。Means for inputting signal light and control light;
Non-linear refractive index change due to absorption or amplification of the control light
An optical waveguide made of a nonlinear optical medium that causes the optical signal to shift the optical frequency of the signal light, and an optical frequency component or nonlinear distortion at the time of input of the signal light emitted from the optical waveguide.
An optical switch, comprising: an optical frequency filter that transmits one of optical frequency components shifted according to a change in the folding factor .
前記制御光の吸収または増幅により非線形屈折率変化を
引き起こし前記信号光に光周波数シフトを与える非線形
光学媒質から成る光導波路と、前記光導波路を出射する
前記信号光を分岐する光分岐回路と、前記光導波路を出
射する信号光のうち入力時の光周波数成分または非線形
屈折率変化に伴ってシフトした光周波数成分の一方を透
過させる光周波数フィルタとを備えたことを特徴とする
光スイッチ。Means for inputting signal light and control light;
Non-linear refractive index change due to absorption or amplification of the control light
An optical waveguide made of a non-linear optical medium that causes and gives an optical frequency shift to the signal light, and emits the optical waveguide
An optical branching circuit for branching the signal light, optical frequency components or non-linear at the input of the signal light for emitting said optical waveguide
An optical switch, comprising: an optical frequency filter that transmits one of optical frequency components shifted with a change in refractive index .
前記制御光および前記信号光を分岐する光分岐回路と、
前記光分岐回路を出射する前記制御光および前記信号光
が入射され前記制御光の吸収または増幅により非線形屈
折率変化を引き起こし前記信号光に光周波数シフトを与
える非線形光学媒質から成る光導波路と、前記光導波路
を出射する前記信号光のうち入力時の光周波数成分また
は非線形屈折率変化に伴ってシフトした光周波数成分の
一方を透過させる光周波数フィルタとを備えたことを特
徴とする光スイッチ。3. A means for inputting signal light and control light,
An optical branch circuit that branches the control light and the signal light,
The control light and the signal light emitted from the optical branching circuit are incident and are nonlinearly bent by absorption or amplification of the control light.
Causes a change in the refractive index and gives an optical frequency shift to the signal light.
An optical waveguide made of a non-linear optical medium, and an optical frequency component at the time of input of the signal light emitted from the optical waveguide.
Is the optical frequency component shifted with the nonlinear refractive index change.
An optical switch, comprising: an optical frequency filter that transmits one of them.
前記制御光の吸収または増幅により非線形屈折率変化を
引き起こし前記信号光に光周波数シフトを与える非線形
光学媒質から成る光導波路と、前記光導波路を出射する
前記信号光のうち入力時の光周波数成分および非線形屈
折率変化に伴ってシフトした光周波数成分を異なる出力
ポートへ回折させる手段とを備えたことを特徴とする光
スイッチ。4. A means for inputting signal light and control light,
Non-linear refractive index change due to absorption or amplification of the control light
An optical waveguide made of a nonlinear optical medium that causes an optical frequency shift to the signal light , and an optical frequency component and nonlinear distortion of the signal light emitted from the optical waveguide at the time of input.
Means for diffracting an optical frequency component shifted according to a change in the bending ratio to a different output port.
手段と、前記二波長制御光の一方の制御光の吸収および
他方の制御光の増幅により非線形屈折率変化を引き起こ
し前記信号光に光周波数シフトを与える非線形光学媒質
から成る光導波路と、前記光導波路を出射する前記信号
光のうち入力時の光周波数成分および非線形屈折率変化
に伴ってシフトした光周波数成分を異なる出力ポートへ
回折させる手段とを備えたことを特徴とする光スイッ
チ。5. A means for inputting signal light and two-wavelength control light, and causing a nonlinear refractive index change by absorbing one of the two-wavelength control lights and amplifying the other control light.
An optical waveguide made of a nonlinear optical medium that gives an optical frequency shift to the signal light ; and an optical frequency component and a nonlinear refractive index change of the signal light emitted from the optical waveguide at the time of input.
Means for diffracting the optical frequency component shifted according to the above to a different output port.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP26819596A JP2850955B2 (en) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Light switch |
| US08/947,937 US6049642A (en) | 1996-10-09 | 1997-10-09 | Nonlinear optical switch |
| EP97117426A EP0836112A3 (en) | 1996-10-09 | 1997-10-09 | Optical switch |
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| JP26819596A JP2850955B2 (en) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Light switch |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH10115844A JPH10115844A (en) | 1998-05-06 |
| JP2850955B2 true JP2850955B2 (en) | 1999-01-27 |
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-
1996
- 1996-10-09 JP JP26819596A patent/JP2850955B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH10115844A (en) | 1998-05-06 |
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