JP6031785B2 - 光スイッチ装置およびその制御方法 - Google Patents
光スイッチ装置およびその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6031785B2 JP6031785B2 JP2012061658A JP2012061658A JP6031785B2 JP 6031785 B2 JP6031785 B2 JP 6031785B2 JP 2012061658 A JP2012061658 A JP 2012061658A JP 2012061658 A JP2012061658 A JP 2012061658A JP 6031785 B2 JP6031785 B2 JP 6031785B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- output
- input
- signal
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 714
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 31
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 20
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 30
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 208000024798 heartburn Diseases 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
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
- G02F1/01—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
- G02F1/015—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 based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
- G02F1/025—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 based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction in an optical waveguide structure
-
- 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
- G02F1/3136—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of interferometric switch type
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04Q—SELECTING
- H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
- H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
- H04Q11/0005—Switch and router aspects
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04Q—SELECTING
- H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
- H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
- H04Q11/0005—Switch and router aspects
- H04Q2011/0037—Operation
- H04Q2011/0039—Electrical control
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04Q—SELECTING
- H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
- H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
- H04Q11/0005—Switch and router aspects
- H04Q2011/0037—Operation
- H04Q2011/0049—Crosstalk reduction; Noise; Power budget
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
(1)構造
図1は、本実施の形態の光スイッチ装置2の構成図である。
光スイッチ素子4は、例えばマッハツェンダ型光スイッチ(以下、MZ光スイッチと呼ぶ)である。図2は、このMZ光スイッチ16の平面図である。
図4は、第1の光ゲート素子6aの平面図である。図5は、図4のV-V線に沿った断面図である。図4及び5に示すように、第1の光ゲート素子6aは、第1の位相シフタ部20aと略同じ構造(素子長を除く)を有している。したがって第1の位相シフタ部20aと共通する部分については、説明を省略する。
制御部8は、光スイッチ素子4にスイッチ制御信号を供給する。制御部8はさらに、第1の光ゲート素子6aおよび第2の光ゲート素子6bそれぞれに、ゲート制御信号を供給する。
制御部8は、第1の接続モード(以下、第1の1×2接続モードと呼ぶ)と第2の接続モード(以下、第2の1×2接続モードと呼ぶ)とで動作する。
図8は、第1の1×2接続モードのフローチャートである。図9は、第1の1×2接続モードにおける動作図である。
図9に示すように、信号光(例えば、何らかの情報に基づいて変調された光)62が第1の入力導波路14cを伝搬して、光スイッチ素子(1×2光スイッチ素子)4に入力しているとする。
次に、制御回路54は、スイッチ素子60を制御して、第1の光ゲート素子6aの第3の電極46cに電流モニタ58を接続する(S4)。
電流モニタ58は、第1の光ゲート素子6aに接続されると、第1の光ゲート素子6aが生成する光強度信号(フォトカレント)66を検出し、その電流値を制御回路54に送信する。
ステップS4およびステップS6と並行して、制御回路54は、スイッチ素子60を制御して、第2のゲート素子6bに電流源58を接続する。電流源58は例えば、第2のゲート素子6bの損失(光減衰率)を略20dBにする電流(ハイレベルのゲート制御信号)を、第2のゲート素子6bのpin接合に供給する。
図10は、第2の1×2接続モードのフローチャートである。図11は、第2の1×2接続モードにおける動作図である。第2の1×2接続モードは、第1の1×2接続モードに類似している。したがって第1の1×2接続モードと共通する部分については、説明を省略する。
図12及び13は、制御部8を除く光スイッチ装置4の製造方法を説明する工程断面図である。図12及び13には、第1の光ゲート素子6aの断面が示されている。
以上の例では、光スイッチ素子4の第2の電極46bは接地されている。しかし第1の電極46aと同様、第2の電極46bにもスイッチ制御信号が供給されてもよい。
以上の例では光スイッチ素子4は、プラズマ効果を利用するMZ光スイッチである。しかし光スイッチ素子4としては、プラズマ効果を利用するMZ光スイッチ以外の光スイッチも用いることができる。例えば、熱光学効果を利用したMZ光スイッチ(Yuya Shoji et al., “Low-crosstalk 2×2 thermo-optic switch with silicon wire waveguide”, Optics Letters, Vol.18 pp.9071-9075, 2010.)を用いてもよい。
上述したように、光スイッチ装置2は1×2光スイッチである。
(1)構造
図14は、本実施の形態の光スイッチ装置2aの構成図である。図14に示すように、光スイッチ装置2aは、実施の形態1の光スイッチ装置2に類似した構成を有している。したがって、実施の形態1の光スイッチ装置2と共通する部分については、説明を省略する。
制御部8は、以下に示す4つのモードで動作する。
図15は、第1の2×1接続モードのフローチャートである。図16は、第1の2×1接続モードにおける動作図である。
図17は、第2の1×2接続モードにおける動作図である。
図18は、第1の2×1遮断モードにおける動作図である。
図19は、第2の2×1遮断モードにおける動作図である。
(1)構造
図20は、本実施の形態の光スイッチ装置(2×2光スイッチ)2bの構成図である。
制御部8bは、以下に示す4つのモードで第2の光回路88bを制御する。
図21は、経路交換モードのフローチャートである。図22は、経路交換モードにおける動作図である。
図23は、経路非交換モードのフローチャートである。図24は、経路非交換モードにおける動作図である。
図25は、第1の経路切り替えモードのフローチャートである。図26は、第1の経路切り替えモードにおける動作図である。
図27は、第2の経路切り替えモードのフローチャートである。図28は、第2の経路切り替えモードにおける動作図である。
(1)構造
図29は、本実施の形態の光スイッチ装置(2×2光スイッチ)2cの構成図である。
制御部8cは、以下に示す4つのモードで第2の光回路88bを制御する。
図30は、経路交換モードのフローチャートである。
第2の1×2接続モードのステップS14〜S18と略同じである(図10参照)。
図31は、経路非交換モードのフローチャートである。図32は、経路非交換モードにおける動作図である。
図32は、第1の経路選択モードのフローチャートである。
図33は、第2の経路選択モードのフローチャートである。
図34は、第3の経路切り替えモードのフローチャートである。
図35は、第4の経路選択モードのフローチャートである。
この時、第5の出力ポート12eからは、クロストーク光が出力される。制御部8cは、第2の光スイッチ素子4bに第2のスイッチ制御信号を供給して、このクロストーク光をダミーポート86から出力させる(S112の後半部分)。
(実施の形態5)
図36は、本実施の形態の光スイッチ装置2dの構成図である。
図38は、本実施の形態の光スイッチ装置2eの構成図である。
入力ポートと出力ポートとを有し、スイッチ制御信号が供給され、当該スイッチ制御信号のレベルに応じて前記入力ポートに入力する信号光を変調して出力する 光スイッチ素子と、
前記光スイッチ素子の出力ポートに接続され、ゲート制御信号が供給され、当該ゲート制御信号のレベルに応じて前記信号光の出力を切替える光ゲート素子とを有し、
前記光スイッチ素子は、前記光ゲート素子の光強度信号の大きさに応じて光ゲート信号を制御し、前記出力ポートから出力される前記信号光の強度を変化させる 光スイッチ装置。
付記1に記載の光スイッチ装置において、さらに、
前記光スイッチ素子に前記スイッチ制御信号を供給し、前記光ゲート素子に前記ゲート制御信号を供給する制御部を有し、
前記制御部は、
前記光スイッチ素子に前記出力ポートから前記信号光を出力させながら、前記光ゲート素子に前記出力された信号光を透過させる出力モードと、
前記光スイッチ素子に前記出力ポートから前記信号光を出力させずに、前記光ゲート素子に前記出力ポートから漏れ出る前記信号光を遮断させる遮断モードとで動作し、
前記出力モードでは、前記光ゲート素子が生成する前記光強度信号が増加するように、前記スイッチ制御信号の大きさを調整することを
特徴とする光スイッチ装置。
付記1又は2に記載の光スイッチ装置において、
前記光ゲート素子は、
一方向に延在し前記信号光が伝搬するi型の畝部と、前記畝部の一側方に設けられたn型領域と、前記畝部の他側方に設けられたp型領域とを有する半導体層を有し、
前記ゲート制御信号は、前記p型領域、前記n型領域、およびi型の前記畝部とを有するpin接合に注入される電流であり、
前記光強度信号は、前記信号光に応答して前記pin接合が生成する光電流であることを
特徴とする光スイッチ装置。
付記1乃至3のいずれか1項に記載の光スイッチ装置において、
前記光スイッチ素子は、マッハツェンダ型光スイッチ素子であり、
前記マッハツェンダ型光スイッチ素子は、一方向に延在し前記信号光の分岐光が伝搬するi型の畝部と、前記i型の畝部の一側方に設けられたp型領域と、前記畝部の他側方に設けられたn型領域とを有する半導体層を有し、
前記スイッチ制御信号は、前記p型領域、前記n型領域、およびi型の前記畝部とを有するpin接合に注入される電流であることを
特徴とする光スイッチ装置。
付記1乃至4のいずれか1項に記載の光スイッチ装置において、
前記スイッチ制御信号に重畳され周期的に増減するディザ信号と前記光ゲート素子が生成する前記光強度信号の増減のタイミングに基づいて、前記光ゲート信号を制御することを
特徴とする光スイッチ装置。
出力モードと遮断モードとを有する光スイッチ装置の制御方法であって、
前記光スイッチ装置は、光スイッチ素子と、入力された信号光を透過させながらその強度に対応する光強度信号を生成する光ゲート素子とを有し、
前記出力モードは、前記光スイッチ素子から出力される第1の信号光を前記光ゲート素子に入力する工程と、入力された第1の信号光に対応する前記光強度信号が増加するように前記光スイッチ素子を制御する工程とを有し、
前記遮断モードは、前記光スイッチ素子から漏れ出る第2の信号光を前記光ゲート素子に入力する工程と、入力された第2の信号光を前記光ゲート素子に遮断させる工程とを有する
光スイッチ装置の制御方法。
付記1に記載の光スイッチ装置において、
前記光スイッチ素子は、第1の出力ポートと第2の出力ポートとを有し、
第1の出力ポートおよび第2の出力ポートそれぞれに、前記光ゲート素子が接続されていることを
特徴とする光スイッチ装置。
付記7に記載の光スイッチ装置において、さらに、
前記光スイッチ素子に前記スイッチ制御信号を供給し、前記光ゲート素子に前記ゲート制御信号を供給する制御部を有し、
前記光スイッチ素子は、前記スイッチ制御信号のレベルに応じて前記信号光を第1の出力ポートから出力し又は出力しない光素子であり、前記信号光を第1の出力ポートから出力させない場合には前記信号光を第2の出力ポートから出力させ、
前記制御部は、
前記光スイッチ素子に前記第1の出力ポートから前記信号光を出力させながら、前記第1の出力ポートに接続された前記光ゲート素子に前記信号光を透過させ、前記第2の出力ポートに接続された前記光ゲート素子に前記第2の出力ポートから漏れ出る前記信号光を遮断させる第1のモードと、
前記光スイッチ素子に前記第2の出力ポートから前記信号光を出力させながら、前記第2の出力ポートに接続された前記光ゲート素子に前記出力された信号光を透過させ、前記第1の出力ポートに接続された前記光ゲート素子に前記第1の出力ポートから漏れ出る前記信号光を遮断させる第2のモードとで動作し、
前記第1の接続モードでは、前記第1の出力ポートに接続された前記光ゲート素子が生成する前記光強度信号が増加するように、前記スイッチ制御信号の大きさを調整し、
前記第2の接続モードでは、前記第2の出力ポートに接続された前記光ゲート素子が生成する前記光強度信号が増加するように、前記スイッチ制御信号の大きさを調整することを
特徴とする光スイッチ装置。
第1の入力ポートと第1の出力ポートと第2の出力ポートとを有し、第1のスイッチ制御信号が供給され、第1のスイッチ制御信号のレベルに応じて第1の入力ポートに入力する入力光を第1の出力ポートまたは第2の出力ポートに出力する第1の光スイッチ素子と、
第1の出力ポートに入力端が接続され、第1のゲート制御信号が供給され、第1のゲート制御信号のレベルに応じて、第1の入射光を透過または遮断する第1のゲート素子と、
第2の出力ポートに入力端が接続され、第2のゲート制御信号が供給され、第2のゲート制御信号のレベルに応じて、第2の入射光を透過または遮断する第2のゲート素子と、
第1のゲート素子の出力端に接続された第2の入力ポートと第3の入力ポートと第3の出力ポートとを有し、第2のスイッチ制御信号が供給され、第2のスイッチ制御信号のレベルに応じて第2の入力ポートに入力する入力光または第3の入力ポートに入力する入力光を第3の出力ポートから出力する第2の光スイッチ素子と、
第3の出力ポートに接続され、第3のゲート制御信号が供給され、第3のゲート制御信号のレベルに応じて、第3の入射光を透過または遮断する第3のゲート素子とを有し、
第1の光スイッチ素子は、第1の入力ポートに入力する入力光を出力する場合には、第1のスイッチ制御信号の大きさに応じて第1の出力ポートまたは第2の出力ポートに出力される出力光の強度を変化させ、
第2の光スイッチ素子は、第2の入力ポートまたは第3の入力ポートに入力する入力光を第3の出力ポートに出力する場合には、第2のスイッチ制御信号の大きさに応じて第3の出力ポートから出力される出力光の強度を変化させ、
第1乃至第3の光ゲート素子はそれぞれ、第1乃至第3の入射光を透過させる場合には、透過している第1乃至第3の入射光の強度に対応する光強度信号を生成する
光スイッチ装置。
付記9に記載の光スイッチ装置において、
さらに、制御部を有し、
第1の入力ポートに外部から第1の信号光が供給され、第3の入力ポートに外部から第2の信号光が供給され、
前記制御部は、第1乃至第3の光ゲート素子のうちの第1の信号光または第2の信号光を透過させているそれぞれの光ゲート素子が生成する前記光強度信号が増加するように、第1のスイッチ制御信号および第2のスイッチ制御信号のいずれか一方または双方の大きさを調整することを
特徴とする光スイッチ装置。
付記9に記載の光スイッチ装置において、さらに、
第4の入力ポートと第4の出力ポートと第5の出力ポートとを有し、第3のスイッチ制御信号が供給され、第3のスイッチ制御信号のレベルに応じて第4の入力ポートに入力する入力光を第4の出力ポートまたは第5の出力ポートに出力する第3の光スイッチ素子と、
第4の出力ポートに入力端が接続され、第4のゲート制御信号が供給され、第4のゲート制御信号のレベルに応じて第4の入射光を透過または遮断する第4のゲート素子と、
第5の出力ポートに入力端が接続され、第5のゲート制御信号が供給され、第5のゲート制御信号のレベルに応じて第5の入射光を透過または遮断する第5のゲート素子と、
第4のゲート素子の出力端に接続された第5の入力ポートと第2のゲート素子の出力端に接続された第6の入力ポートと第6の出力ポートとを有し、第4のスイッチ制御信号が供給され、第4のスイッチ制御信号のレベルに応じて第5の入力ポートに入力する入力光または第6の入力ポートに入力する入力光を第6の出力ポートに出力する第4の光スイッチ素子と、
第6の出力ポートに接続され、第6のゲート制御信号が供給され、第6のゲート制御信号のレベルに応じて、第6の入射光を透過または遮断する第6のゲート素子とを有し、
第3の光スイッチ素子は、第4の入力ポートに入力する入力光を出力する場合には、第3のスイッチ制御信号の大きさに応じて第4の出力ポートまたは第5の出力ポートに出力される出力光の強度を変化させ、
第4の光スイッチ素子は、第5の入力ポートまたは第6の入力ポートに入力する入力光を第6の出力ポートに出力する場合には、第4のスイッチ制御信号の大きさに応じて第6の出力ポートから出力される出力光の強度を変化させ、
第4乃至第6の光ゲート素子はそれぞれ、第4乃至第6の入射光を透過させる場合には、透過している第4乃至第6の入射光の強度に対応する光強度信号を生成する
光スイッチ装置。
付記11に記載の光スイッチ装置において、
第1の入力ポートに外部から第1の信号光が供給され、第4の入力ポートに外部から第2の信号光が供給され、
第1乃至第6の光ゲート素子のうちの第1の信号光または第2の信号光を透過させているそれぞれの光ゲート素子が生成する前記光強度信号が増加するように、第1乃至第4のスイッチ制御信号の一部又は全部を調整する制御部を有することを
特徴とする光スイッチ装置。
付記1に記載の光スイッチ装置において、さらに、
前記光スイッチ素子に前記スイッチ制御信号を供給し、前記光ゲート素子に前記ゲート制御信号を供給する制御部を有し、
前記光スイッチ素子は、第1の入力ポートと第2の入力ポートとを有し、前記スイッチ制御信号のレベルに応じて第1の入力ポートに入力する第1の信号光を前記出力ポートから出力し又は出力せず、第1の入力ポートに入力する第1の信号光を出力しない場合には第2の入力ポートに入力する第2の信号光を前記出力ポートから出力し、
前記制御部は、
前記光スイッチ素子に第1の信号光または第2の信号光を前記出力ポートから出力させながら、前記光ゲート素子に第1の信号光または第2の信号光を透過させ、
前記光ゲート素子が生成する前記光強度信号が増加するように、前記スイッチ制御信号の大きさを調整することを
特徴とする光スイッチ装置。
4 ・・・ 光スイッチ素子
6a〜6f ・・・ 光ゲート素子
8,8a,8b ・・・ 制御部
10 ・・・ 入力ポート
12a,12b ・・・ 出力ポート
14 ・・・ 光導波路
16 ・・・ MZ光スイッチ
28 ・・・ 第1クラッド層
30 ・・・ 第2クラッド層
32 ・・・ 半導体層
36a,36b,36c ・・・ 畝部
38 ・・・ p型領域
40 ・・・ n型領域
Claims (10)
- 入力ポートと出力ポートとを有し、スイッチ制御信号が供給され、前記スイッチ制御信号のレベルに応じて前記入力ポートに入力する信号光を変調して出力する光スイッチ素子と、
前記光スイッチ素子の前記出力ポートに接続され、前記信号光の波長より短いバンドギャップ波長を有しpin接合が設けられ前記信号光が伝搬する半導体層を備え、ゲート制御信号が供給され、前記ゲート制御信号のレベルに応じて前記信号光の出力を切替えると共に、前記ゲート制御信号がローレベルの場合に前記信号光に応答して光電流を前記pin接合で生成する光ゲート素子と、
前記光スイッチ素子に前記スイッチ制御信号を供給し、前記光ゲート素子に前記ゲート制御信号を供給する制御部とを有し、
前記制御部は、
前記光スイッチ素子に前記出力ポートから前記信号光を出力させながら、前記光ゲート素子に前記出力された信号光を透過させる出力モードと、
前記光スイッチ素子に前記出力ポートから前記信号光を出力させずに、前記光ゲート素子に前記出力ポートから漏れ出る前記信号光を遮断させる遮断モードとのいずれかのモードで動作し、
前記出力モードでは、前記光ゲート素子が生成する前記光電流が増加するように、前記スイッチ制御信号の大きさを調整することを
特徴とする光スイッチ装置。 - 請求項1に記載の光スイッチ装置において、
前記半導体層は、一方向に延在し前記信号光が伝搬するi型の畝部と、前記畝部の一側方に設けられたn型領域と、前記畝部の他側方に設けられたp型領域とを有し、
前記pin接合は、前記p型領域、前記n型領域、およびi型の前記畝部とを有する接合であり、
前記ゲート制御信号は、前記pin接合に注入される電流であることを
特徴とする光スイッチ装置。 - 出力モードと遮断モードとを有する光スイッチ装置の制御方法であって、
前記光スイッチ装置は、入力ポートに入力する信号光を変調して出力する光スイッチ素子と、前記信号光の波長より短いバンドギャップ波長を有しpin接合が設けられ前記信号光が伝搬する半導体層を備え前記信号光を透過させながら前記信号光の強度に対応する光電流を前記pin接合で生成する光ゲート素子とを有し、
前記出力モードは、前記光スイッチ素子から出力される第1の信号光を前記光ゲート素子に入力する工程と、入力された前記第1の信号光に対応する前記光電流が増加するように前記光スイッチ素子を制御する工程とを有し、
前記遮断モードは、前記光スイッチ素子から漏れ出る第2の信号光を前記光ゲート素子に入力する工程と、入力された前記第2の信号光を前記光ゲート素子に遮断させる工程とを有する
光スイッチ装置の制御方法。 - 入力ポートと第1の出力ポートと第2の出力ポートとを有し、スイッチ制御信号が供給され、前記スイッチ制御信号のレベルに応じて前記入力ポートに入力する信号光を変調して出力する光スイッチ素子と、
前記光スイッチ素子の前記第1〜第2の出力ポートに夫々接続され、前記信号光の波長より短いバンドギャップ波長を有しpin接合が設けられ前記信号光が伝搬する半導体層を備え、ゲート制御信号が供給され、前記ゲート制御信号のレベルに応じて前記信号光の出力を切替えると共に、前記ゲート制御信号がローレベルの場合に前記信号光に応答して光電流を前記pin接合で生成する複数の光ゲート素子と、
前記光スイッチ素子に前記スイッチ制御信号を供給し、前記光ゲート素子に前記ゲート制御信号を供給する制御部とを有し、
前記光スイッチ素子は、前記スイッチ制御信号のレベルに応じて前記信号光を前記第1の出力ポートから出力し又は出力しない光素子であり、前記信号光を前記第1の出力ポートから出力させない場合には前記信号光を前記第2の出力ポートから出力させ、
前記制御部は、
前記光スイッチ素子に前記第1の出力ポートから前記信号光を出力させながら、前記第1の出力ポートに接続された前記光ゲート素子に前記信号光を透過させ、前記第2の出力ポートに接続された前記光ゲート素子に前記第2の出力ポートから漏れ出る前記信号光を遮断させる第1のモードと、
前記光スイッチ素子に前記第2の出力ポートから前記信号光を出力させながら、前記第2の出力ポートに接続された前記光ゲート素子に前記出力させた信号光を透過させ、前記第1の出力ポートに接続された前記光ゲート素子に前記第1の出力ポートから漏れ出る前記信号光を遮断させる第2のモードとで動作し、
前記第1のモードでは、前記第1の出力ポートに接続された前記光ゲート素子が生成する前記光電流が増加するように、前記スイッチ制御信号の大きさを調整し、
前記第2のモードでは、前記第2の出力ポートに接続された前記光ゲート素子が生成する前記光電流が増加するように、前記スイッチ制御信号の大きさを調整することを
特徴とする光スイッチ装置。 - 第1の入力ポートと第1の出力ポートと第2の出力ポートとを有し、第1のスイッチ制御信号が供給され、前記第1のスイッチ制御信号のレベルに応じて前記第1の入力ポートに入力する入力光を前記第1の出力ポートまたは前記第2の出力ポートに出力する第1の光スイッチ素子と、
前記第1の出力ポートに入力端が接続され、第1の入射光の波長より短いバンドギャップ波長を有し第1のpin接合が設けられ前記第1の入射光が伝搬する第1の半導体層を備え、第1のゲート制御信号が供給され、前記第1のゲート制御信号のレベルに応じて、前記第1の入射光を透過または遮断する第1の光ゲート素子と、
前記第2の出力ポートに入力端が接続され、第2の入射光の波長より短いバンドギャップ波長を有し第2のpin接合が設けられ前記第2の入射光が伝搬する第2の半導体層を備え、第2のゲート制御信号が供給され、前記第2のゲート制御信号のレベルに応じて、前記第2の入射光を透過または遮断する第2の光ゲート素子と、
前記第1の光ゲート素子の出力端に接続された第2の入力ポートと第3の入力ポートと第3の出力ポートとを有し、第2のスイッチ制御信号が供給され、前記第2のスイッチ制御信号のレベルに応じて前記第2の入力ポートに入力する入力光または前記第3の入力ポートに入力する入力光を前記第3の出力ポートから出力する第2の光スイッチ素子と、
前記第3の出力ポートに接続され、第3の入射光の波長より短いバンドギャップ波長を有し第3のpin接合が設けられ前記第3の入射光が伝搬する第3の半導体層を備え、第3のゲート制御信号が供給され、前記第3のゲート制御信号のレベルに応じて、前記第3の入射光を透過または遮断する第3の光ゲート素子と、
制御部とを有し、
前記第1の光スイッチ素子は、前記第1の入力ポートに入力する入力光を出力する場合には、前記第1のスイッチ制御信号の大きさに応じて前記第1の出力ポートまたは前記第2の出力ポートに出力される出力光の強度を変化させ、
前記第2の光スイッチ素子は、前記第2の入力ポートまたは前記第3の入力ポートに入力する入力光を前記第3の出力ポートに出力する場合には、前記第2のスイッチ制御信号の大きさに応じて前記第3の出力ポートから出力される出力光の強度を変化させ、
前記第1乃至第3の光ゲート素子はそれぞれ、前記第1乃至第3の入射光を透過させる場合には、透過している前記第1乃至第3の入射光の強度に対応する第1の光電流を前記第1乃至第3のpin接合により生成し、
前記第1の入力ポートに外部から第1の信号光が供給され、前記第3の入力ポートに外部から第2の信号光が供給され、
前記制御部は、前記第1乃至第3の光ゲート素子のうちの前記第1の信号光または前記第2の信号光を透過させている光ゲート素子が生成する前記第1の光電流が増加するように、前記第1のスイッチ制御信号および前記第2のスイッチ制御信号のいずれか一方または双方の大きさを調整することを
特徴とする光スイッチ装置。 - 請求項5に記載の光スイッチ装置において、さらに、
第4の入力ポートと第4の出力ポートと第5の出力ポートとを有し、第3のスイッチ制御信号が供給され、前記第3のスイッチ制御信号のレベルに応じて前記第4の入力ポートに入力する入力光を前記第4の出力ポートまたは前記第5の出力ポートに出力する第3の光スイッチ素子と、
前記第4の出力ポートに入力端が接続され、第4のゲート制御信号が供給され、第4の入射光の波長より短いバンドギャップ波長を有し第4のpin接合が設けられ前記第4の入射光が伝搬する第4の半導体層を備え、前記第4のゲート制御信号のレベルに応じて前記第4の入射光を透過または遮断する第4の光ゲート素子と、
前記第5の出力ポートに入力端が接続され、第5のゲート制御信号が供給され、第5の入射光の波長より短いバンドギャップ波長を有し第5のpin接合が設けられ前記第5の入射光が伝搬する第5の半導体層を備え、前記第5のゲート制御信号のレベルに応じて前記第5の入射光を透過または遮断する第5の光ゲート素子と、
前記第4の光ゲート素子の出力端に接続された第5の入力ポートと前記第2の光ゲート素子の出力端に接続された第6の入力ポートと第6の出力ポートとを有し、第4のスイッチ制御信号が供給され、前記第4のスイッチ制御信号のレベルに応じて前記第5の入力ポートに入力する入力光または前記第6の入力ポートに入力する入力光を前記第6の出力ポートに出力する第4の光スイッチ素子と、
前記第6の出力ポートに接続され、第6のゲート制御信号が供給され、第6の入射光の波長より短いバンドギャップ波長を有し第6のpin接合が設けられ前記第6の入射光が伝搬する第6の半導体層を備え、前記第6のゲート制御信号のレベルに応じて、前記第6の入射光を透過または遮断する第6の光ゲート素子とを有し、
前記第3の光スイッチ素子は、前記第4の入力ポートに入力する入力光を出力する場合には、前記第3のスイッチ制御信号の大きさに応じて前記第4の出力ポートまたは前記第5の出力ポートに出力される出力光の強度を変化させ、
前記第4の光スイッチ素子は、前記第5の入力ポートまたは前記第6の入力ポートに入力する入力光を前記第6の出力ポートに出力する場合には、前記第4のスイッチ制御信号の大きさに応じて前記第6の出力ポートから出力される出力光の強度を変化させ、
前記第4乃至第6の光ゲート素子はそれぞれ、前記第4乃至第6の入射光を透過させる場合には、透過している前記第4乃至第6の入射光の強度に対応する第2の光電流を前記第4乃至第6のpin接合で生成する
光スイッチ装置。 - 請求項6に記載の光スイッチ装置において、
前記第1の入力ポートに外部から前記第1の信号光が供給され、前記第4の入力ポートに外部から前記第2の信号光が供給され、
前記制御部は、前記第1乃至第6の光ゲート素子のうちの前記第1の信号光または前記第2の信号光を透過させているそれぞれの光ゲート素子が生成する前記第1又は第2の光電流が増加するように、前記第1乃至第4のスイッチ制御信号の一部又は全部を調整することを
特徴とする光スイッチ装置。 - 請求項1、2及び4のいずれか1項に記載の光スイッチ装置において、
前記半導体層は、シリコン単結晶であることを
特徴とする光スイッチ装置。 - 請求項3に記載の光スイッチ装置の制御方法において、
前記半導体層は、シリコン単結晶であることを
特徴とする光スイッチ装置の制御方法。 - 請求項5乃至7のいずれか1項に記載の光スイッチ装置において、
前記第1乃至第6の半導体層は、シリコン単結晶であることを
特徴とする光スイッチ装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012061658A JP6031785B2 (ja) | 2012-03-19 | 2012-03-19 | 光スイッチ装置およびその制御方法 |
US13/754,927 US8923659B2 (en) | 2012-03-19 | 2013-01-31 | Optical switching apparatus and method |
CN201310062142.6A CN103326781B (zh) | 2012-03-19 | 2013-02-27 | 光交换设备和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012061658A JP6031785B2 (ja) | 2012-03-19 | 2012-03-19 | 光スイッチ装置およびその制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013195617A JP2013195617A (ja) | 2013-09-30 |
JP6031785B2 true JP6031785B2 (ja) | 2016-11-24 |
Family
ID=49157730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012061658A Expired - Fee Related JP6031785B2 (ja) | 2012-03-19 | 2012-03-19 | 光スイッチ装置およびその制御方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8923659B2 (ja) |
JP (1) | JP6031785B2 (ja) |
CN (1) | CN103326781B (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015131380A1 (zh) | 2014-03-06 | 2015-09-11 | 华为技术有限公司 | 一种数据处理方法及装置 |
CN103986670B (zh) * | 2014-04-24 | 2017-11-21 | 电子科技大学 | 一种光交换芯片性能的获取方法 |
JP5917645B2 (ja) * | 2014-10-01 | 2016-05-18 | 日本電信電話株式会社 | 光スイッチ素子 |
JP6855323B2 (ja) * | 2017-05-24 | 2021-04-07 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
WO2022113153A1 (ja) | 2020-11-24 | 2022-06-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
CN114647034B (zh) * | 2020-12-18 | 2023-03-24 | 联合微电子中心有限责任公司 | 光开关、光网络和光芯片 |
US20230030971A1 (en) * | 2021-07-28 | 2023-02-02 | Cisco Technology, Inc. | Silicon germanium-based semiconductor-insulator-semiconductor capacitor (siscap) modulator |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0659294A (ja) * | 1992-08-12 | 1994-03-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路形光スイッチ |
JPH0667221A (ja) * | 1992-08-19 | 1994-03-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光スイッチの制御方法 |
DE59509069D1 (de) * | 1994-09-14 | 2001-04-05 | Siemens Ag | Optische 1xn- und nxn-schaltmatrix in baumstruktur |
WO2000002085A1 (fr) | 1998-07-01 | 2000-01-13 | Nec Corporation | Commutateur optique matriciel et multiplexeur optique a insertion-extraction |
JP2000019569A (ja) | 1998-07-01 | 2000-01-21 | Nec Corp | 光回路 |
JP3425878B2 (ja) * | 1999-01-28 | 2003-07-14 | 日本電気株式会社 | 光スイッチ、および該光スイッチを有する光スイッチシステム |
JP3434473B2 (ja) | 1999-07-23 | 2003-08-11 | 古河電気工業株式会社 | 光モジュール用シリコンプラットフォーム |
CN2534736Y (zh) * | 2002-01-18 | 2003-02-05 | 陕西双威数码科技有限责任公司 | 一种弱光开关 |
JP3929844B2 (ja) * | 2002-02-19 | 2007-06-13 | 株式会社フジクラ | 光スイッチ、光アドドロップモジュール及び光通信システム |
JP2003337317A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-28 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 導波路型液晶光スイッチ |
US6999652B2 (en) * | 2002-11-06 | 2006-02-14 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch constituting the same |
US7742125B2 (en) * | 2007-08-24 | 2010-06-22 | World Properties, Inc. | Light switch having plural shutters |
JP5380872B2 (ja) * | 2008-03-18 | 2014-01-08 | 富士通株式会社 | 光ゲート素子の監視装置及び方法並びに光スイッチシステム |
JP5565148B2 (ja) * | 2010-06-30 | 2014-08-06 | 富士通株式会社 | 半導体光素子 |
-
2012
- 2012-03-19 JP JP2012061658A patent/JP6031785B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-01-31 US US13/754,927 patent/US8923659B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-02-27 CN CN201310062142.6A patent/CN103326781B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130243365A1 (en) | 2013-09-19 |
US8923659B2 (en) | 2014-12-30 |
CN103326781A (zh) | 2013-09-25 |
JP2013195617A (ja) | 2013-09-30 |
CN103326781B (zh) | 2016-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6031785B2 (ja) | 光スイッチ装置およびその制御方法 | |
US9541775B2 (en) | Method and system for a low-voltage integrated silicon high-speed modulator | |
JP2007248850A (ja) | マッハツェンダ型半導体素子及びその制御方法 | |
US11106061B2 (en) | Method and system for a low-voltage integrated silicon high-speed modulator | |
EP1520206A1 (en) | Current tuned mach-zehnder optical attenuator | |
JP5917645B2 (ja) | 光スイッチ素子 | |
US5991475A (en) | Tightly curved digital optical switches | |
JP4575883B2 (ja) | 光ビームを光学装置内で変調する方法及び装置 | |
JP7252494B2 (ja) | 光スイッチ | |
EP0778487B1 (en) | Optical coupling device and optical switch for use in the coupling device | |
US11921397B2 (en) | Optical switch element | |
JP7364934B2 (ja) | 1×n光スイッチ | |
JP6023028B2 (ja) | 光スイッチ素子 | |
WO2019235392A1 (ja) | 光スイッチ装置 | |
US11824584B2 (en) | Node apparatus | |
JP7356050B2 (ja) | 光スイッチ装置 | |
US20240142849A1 (en) | Photonic assembly | |
JP3104831B2 (ja) | 集積型光デバイス及びそれを用いた光通信ネットワーク | |
JP2004246219A (ja) | 光変調器 | |
EP1240547A2 (en) | Optical switching device | |
US20030103711A1 (en) | Optical space switch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140904 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150623 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150824 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160209 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160404 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160927 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161010 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6031785 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |