JPH03239231A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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- JPH03239231A JPH03239231A JP2035874A JP3587490A JPH03239231A JP H03239231 A JPH03239231 A JP H03239231A JP 2035874 A JP2035874 A JP 2035874A JP 3587490 A JP3587490 A JP 3587490A JP H03239231 A JPH03239231 A JP H03239231A
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- Japan
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Classifications
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- 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
- G02F1/3131—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure in optical fibres
-
- G—PHYSICS
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光スイッチに関するものであり、特に光伝送路
に活性元素イオンを添加したものに関する。
に活性元素イオンを添加したものに関する。
光増幅能を存する活性元素として、Ｅｒ （エルビウ
ム）やＮｄ （ネオジウム）などの希土類元素、ある
いは遷移金属元素が知られている。例えばＥｒをドープ
した石英系光ファイバでは、波長１．４９μｍの励起光
を導入すると反転分布が生成され、例えば波長１，５５
μｍの信号光を増幅させる作用をもつ。
ム）やＮｄ （ネオジウム）などの希土類元素、ある
いは遷移金属元素が知られている。例えばＥｒをドープ
した石英系光ファイバでは、波長１．４９μｍの励起光
を導入すると反転分布が生成され、例えば波長１，５５
μｍの信号光を増幅させる作用をもつ。
ところで、この信号光の強度があるレベルを越えると、
いわゆる利得飽和が生じてそれ以上の光増幅能が発揮さ
れないことが、例えば文献ｒＣＬＥＯＰＤ２０−１ （
１９８９）Ｊに記載されている。これは、反転分布の大
きさＮが信号光Ｉの存在により、信号光が存在しないと
きの反転分布の大きさＮ。より減少するために生じる現
象であり、信号光の飽和強度をＩ とすると、Ｎ−Ｎ
／ ｆ１＋ （１／Ｉ ）ｌ ・・・（１）
Ｏｓ となることが、文献「光エレクトロニクスの基礎（丸善
書店）」に示されている。式（１）より、信号光強度ｌ
が飽和強度工 より十分に小さいときは、Ｎ−Ｎｏとな
ることがわかるが、ＩがＩｓに近づくと分母が大きくな
り、従ってＮも小さくなって利得が減少することがわか
る。
いわゆる利得飽和が生じてそれ以上の光増幅能が発揮さ
れないことが、例えば文献ｒＣＬＥＯＰＤ２０−１ （
１９８９）Ｊに記載されている。これは、反転分布の大
きさＮが信号光Ｉの存在により、信号光が存在しないと
きの反転分布の大きさＮ。より減少するために生じる現
象であり、信号光の飽和強度をＩ とすると、Ｎ−Ｎ
／ ｆ１＋ （１／Ｉ ）ｌ ・・・（１）
Ｏｓ となることが、文献「光エレクトロニクスの基礎（丸善
書店）」に示されている。式（１）より、信号光強度ｌ
が飽和強度工 より十分に小さいときは、Ｎ−Ｎｏとな
ることがわかるが、ＩがＩｓに近づくと分母が大きくな
り、従ってＮも小さくなって利得が減少することがわか
る。
一方、物質の屈折率は一般に、複素数πで表わされ、
ｎ−ｎ＋ｉｋ ・・・（２
）で表現できる。ここで、式（２）の実部は屈折率と呼
ばれ、虚部のｋは消衰係数と呼ばれ、このｋは物質の損
失を示していることが、上記の文献「光エレクトロニク
スの基礎」に記載されている。
）で表現できる。ここで、式（２）の実部は屈折率と呼
ばれ、虚部のｋは消衰係数と呼ばれ、このｋは物質の損
失を示していることが、上記の文献「光エレクトロニク
スの基礎」に記載されている。
従って、Ｅｒ ドープ石英系光ファイバのような増幅利
得（光増幅能）を有する物質では、上記には負の値とな
る。すると、励起光一定の条件下で信号光強度が変ると
、その利得も変ってしまうということは、上記の消衰係
数も変ってしまうことを意味する。
得（光増幅能）を有する物質では、上記には負の値とな
る。すると、励起光一定の条件下で信号光強度が変ると
、その利得も変ってしまうということは、上記の消衰係
数も変ってしまうことを意味する。
上記のような物理法則は当然に公知のものであるが、従
来のこのような特性に着目して光スイッチを設計するこ
とは全く試みられなかった。
来のこのような特性に着目して光スイッチを設計するこ
とは全く試みられなかった。
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、励起光
強度と信号光強度の相対関係にもとづき、信号光を異な
る出力ポートに対して切り換えて出力することのできる
光スイッチを提供することを目的としている。
強度と信号光強度の相対関係にもとづき、信号光を異な
る出力ポートに対して切り換えて出力することのできる
光スイッチを提供することを目的としている。
本発明に係る光スイッチは、光増幅能をもつ活性元素イ
オンが添加された複数の光伝送路が、入出力ポート間で
互いに光結合しうる程度に近接して配設された光方向性
結合部材と、複数の光伝送路の少なくともいずれかの入
力ポートに励起光を入力する励起光源と、複数の光伝送
路の少なくともいずれかの入力ポートに励起光よりも長
波長の信号光を入力する信号光源とを備え、励起光と信
号光の相対関係によって光方向性結合部材で生じる光増
幅の利得飽和状態と利得非飽和状態とで、信号光の出力
ポートが異なるようにしたことを特徴とする。
オンが添加された複数の光伝送路が、入出力ポート間で
互いに光結合しうる程度に近接して配設された光方向性
結合部材と、複数の光伝送路の少なくともいずれかの入
力ポートに励起光を入力する励起光源と、複数の光伝送
路の少なくともいずれかの入力ポートに励起光よりも長
波長の信号光を入力する信号光源とを備え、励起光と信
号光の相対関係によって光方向性結合部材で生じる光増
幅の利得飽和状態と利得非飽和状態とで、信号光の出力
ポートが異なるようにしたことを特徴とする。
ここで、光方向性結合部材は、コアに活性元素イオンを
添加した複数本の光ファイバを近接配置して構成しても
よく、活性元素イオンを添加した複数の先導波路を近接
配置して構成してもよい。
添加した複数本の光ファイバを近接配置して構成しても
よく、活性元素イオンを添加した複数の先導波路を近接
配置して構成してもよい。
本発明によれば、信号光と励起光は共に光方向性結合部
材に入力されるが、ここでは光伝送路が斤いに近接され
ているため、クラマース・クローニヒの関係にもとづい
て信号光の伝播経路の切換えが生じる。すなわち、クラ
マース・クローニヒの関係によれば、物質の屈折率ｎと
消衰係数には互いに独立して変化できない。従って、利
得飽和によって上記ｋが変化すると、屈折率ｎも変化す
るので、一方の光伝送路に入力された信号光は、利得飽
和が生じているときには他方の光伝送路から出力され、
利得飽和が生じていないときには上記一方の光伝送路か
ら出力される。
材に入力されるが、ここでは光伝送路が斤いに近接され
ているため、クラマース・クローニヒの関係にもとづい
て信号光の伝播経路の切換えが生じる。すなわち、クラ
マース・クローニヒの関係によれば、物質の屈折率ｎと
消衰係数には互いに独立して変化できない。従って、利
得飽和によって上記ｋが変化すると、屈折率ｎも変化す
るので、一方の光伝送路に入力された信号光は、利得飽
和が生じているときには他方の光伝送路から出力され、
利得飽和が生じていないときには上記一方の光伝送路か
ら出力される。
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明に係る光スイッチの基本構成を示してい
る。図示の通り、第１の光ファイバ１と第２の光ファイ
バ２の中間部は、光方向性結合器３により互いに結合さ
れている。また、第１の光ファイバ１と第２の光ファイ
バ２の出力ポート側には、励起光をカットするためのフ
ィルタ４が設けられている。ここで、第１の光ファイバ
１と第２の光ファイバ２は共に活性元素イオンをコアに
ドープして構成され、第１の光ファイバ１の入力ポート
には励起光源５からの励起光、第２の光ファイバ２の入
力ポートには信号光源６からの信号光が入力される。な
お、励起光に比べて信号光はより長波長（低エネルギー
）になっている。
る。図示の通り、第１の光ファイバ１と第２の光ファイ
バ２の中間部は、光方向性結合器３により互いに結合さ
れている。また、第１の光ファイバ１と第２の光ファイ
バ２の出力ポート側には、励起光をカットするためのフ
ィルタ４が設けられている。ここで、第１の光ファイバ
１と第２の光ファイバ２は共に活性元素イオンをコアに
ドープして構成され、第１の光ファイバ１の入力ポート
には励起光源５からの励起光、第２の光ファイバ２の入
力ポートには信号光源６からの信号光が入力される。な
お、励起光に比べて信号光はより長波長（低エネルギー
）になっている。
」二記の構成において、信号光強度が低レベルのときに
は、利得飽和は生じないので光方向性結合器３において
屈折率は変化せず、従って信号光は例えば第２の光ファ
イバ２の出力ポートから増幅出力Ｂとして取り出される
。これに対し、信号光強度が高レベルのときは、利得飽
和が生じて光方向性結合器３において屈折率が変化し、
従って信号光は第２の光ファイバ２から第１の光ファイ
バ１に移り、第１の光ファイバ１の出力ポートから増幅
出力Ａとして取り出される。
は、利得飽和は生じないので光方向性結合器３において
屈折率は変化せず、従って信号光は例えば第２の光ファ
イバ２の出力ポートから増幅出力Ｂとして取り出される
。これに対し、信号光強度が高レベルのときは、利得飽
和が生じて光方向性結合器３において屈折率が変化し、
従って信号光は第２の光ファイバ２から第１の光ファイ
バ１に移り、第１の光ファイバ１の出力ポートから増幅
出力Ａとして取り出される。
第２図は第１実施例に係る光スイッチの構成を示してい
る。この実施例では、第１の光ファイバ１に対して励起
光と信号光を共に入力している。
る。この実施例では、第１の光ファイバ１に対して励起
光と信号光を共に入力している。
すなわち、光ファイバ７と光ファイバ８を光合波器９に
よって第１の光ファイバ１に結合し、光ファイバ７に励
起光、光ファイバ８に信号光をそれぞれ導入する。ここ
で、励起光には波長１．４９μｍのものを用い、信号光
には波長１．５３５μｍのものを用いる。なお、光ファ
イバ７と光ファイバ８には特に活性元素イオンをドープ
する必要はない。このようにすると、信号光強度が低レ
ベルのときは、光方向性結合器３での屈折率変化はない
ので、信号光はそのまま第１の光ファイバ１から出力さ
れる。これに対し、信号光強度が高レベルのときは光方
向性結合器３での光結合状態が変化し、信号光は第２の
光ファイバ２から出力される。このように、信号光強度
に応じて光スイツチ動作が実現される。
よって第１の光ファイバ１に結合し、光ファイバ７に励
起光、光ファイバ８に信号光をそれぞれ導入する。ここ
で、励起光には波長１．４９μｍのものを用い、信号光
には波長１．５３５μｍのものを用いる。なお、光ファ
イバ７と光ファイバ８には特に活性元素イオンをドープ
する必要はない。このようにすると、信号光強度が低レ
ベルのときは、光方向性結合器３での屈折率変化はない
ので、信号光はそのまま第１の光ファイバ１から出力さ
れる。これに対し、信号光強度が高レベルのときは光方
向性結合器３での光結合状態が変化し、信号光は第２の
光ファイバ２から出力される。このように、信号光強度
に応じて光スイツチ動作が実現される。
第３図は本発明の第２実施例を示している。図示の通り
、第１の光ファイバ１からは波形の乱れた信号光が入力
され、第２の光ファイバ２からは強度一定の励起光が入
力される。すると、信号光強度が高レベルのときのみ光
方向性結合器３における屈折率が変化するので、第２の
光ファイバ２からは波形整形された信号光出力が得られ
る。そして、低レベルの波形部分は第１の光ファイバ１
から出力される。
、第１の光ファイバ１からは波形の乱れた信号光が入力
され、第２の光ファイバ２からは強度一定の励起光が入
力される。すると、信号光強度が高レベルのときのみ光
方向性結合器３における屈折率が変化するので、第２の
光ファイバ２からは波形整形された信号光出力が得られ
る。そして、低レベルの波形部分は第１の光ファイバ１
から出力される。
第４図は本発明に適用可能な光方向性結合器３の例を示
している。同図（ａ）は第１の光ファイバ１と第２の光
ファイバ２が束ねられて加熱、延伸され、テーパ状の細
径化部分で融着された光フアイバ型の光方向性結合器３
を示している。また、同図（ｂ）はクラッドが一体とな
ったパンチファイバ型の光方向性結合器３を示している
。ここで、２つのコアｌａ、２ａが第１の光ファイバ１
および第２の光ファイバ２に対応している。同図ＣＣ）
は第１の光ファイバ１と第２の光ファイバ２のクラッド
を側方から削って除去し、コアを露出させて互いに当接
させた型の先方向性結合器３を示している。これらの光
方向性結合器３において、光ファイバのコアには活性元
素イオンが添加されている。同図（ｄ）は光ファイバで
はなく、光導波路で光方向性結合器３を構成した例を示
している。
している。同図（ａ）は第１の光ファイバ１と第２の光
ファイバ２が束ねられて加熱、延伸され、テーパ状の細
径化部分で融着された光フアイバ型の光方向性結合器３
を示している。また、同図（ｂ）はクラッドが一体とな
ったパンチファイバ型の光方向性結合器３を示している
。ここで、２つのコアｌａ、２ａが第１の光ファイバ１
および第２の光ファイバ２に対応している。同図ＣＣ）
は第１の光ファイバ１と第２の光ファイバ２のクラッド
を側方から削って除去し、コアを露出させて互いに当接
させた型の先方向性結合器３を示している。これらの光
方向性結合器３において、光ファイバのコアには活性元
素イオンが添加されている。同図（ｄ）は光ファイバで
はなく、光導波路で光方向性結合器３を構成した例を示
している。
図示の通り、基板４０の上面に形成された先導波路４１
．４２は中間部で近接され、光結合が可能になっている
。ここで、上記光導波路４１゜４２はそれぞれ第１の光
ファイバ１と第２の光ファイバ２に対応している。そし
て、光導波路４１゜４２には活性元素イオンがドープさ
れている。
．４２は中間部で近接され、光結合が可能になっている
。ここで、上記光導波路４１゜４２はそれぞれ第１の光
ファイバ１と第２の光ファイバ２に対応している。そし
て、光導波路４１゜４２には活性元素イオンがドープさ
れている。
以上、詳細に説明した通り本発明では、信号光と励起光
は共に光方向性結合器に入力されるが、ここでは光伝送
路が互いに近接されおり、かつ光増幅能を持つ活性元素
イオンがトープされているため、クラマース・クローニ
ヒの関係にもとづいて、利得飽和により屈折率ｎも変化
する。このため、一方の光伝送路に入力された信号光は
、利得飽和が生じているときには他方の光伝送路から出
力され、利得飽和が生じていないときには上記−方の光
伝送路から出力されるようになる。
は共に光方向性結合器に入力されるが、ここでは光伝送
路が互いに近接されおり、かつ光増幅能を持つ活性元素
イオンがトープされているため、クラマース・クローニ
ヒの関係にもとづいて、利得飽和により屈折率ｎも変化
する。このため、一方の光伝送路に入力された信号光は
、利得飽和が生じているときには他方の光伝送路から出
力され、利得飽和が生じていないときには上記−方の光
伝送路から出力されるようになる。
このため、励起光強度と信号光強度の相対関係にもとづ
き、信号光を異なる出′カポートに対して切り換えて出
力することのできる光スイッチが可能になる。
き、信号光を異なる出′カポートに対して切り換えて出
力することのできる光スイッチが可能になる。
０
第１図は本発明に係る光スイッチの基本構成図、第２図
は第１実施例に係る光スイッチの構成図、第３図は第２
実施例に係る光スイッチの構成図、第４図は本発明の光
スイッチに適用可能な光方向性結合器の種々の構成例を
示す図である。 １・・・第１の光ファイバ、２・・・第２の光ファイバ
、３・・・光方向性結合器、４・・・フィルタ。
は第１実施例に係る光スイッチの構成図、第３図は第２
実施例に係る光スイッチの構成図、第４図は本発明の光
スイッチに適用可能な光方向性結合器の種々の構成例を
示す図である。 １・・・第１の光ファイバ、２・・・第２の光ファイバ
、３・・・光方向性結合器、４・・・フィルタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光増幅能をもつ活性元素イオンが添加された複数の
光伝送路が、入出力ポート間で互いに光結合しうる程度
に近接して配設された光方向性結合部材と、 前記複数の光伝送路の少なくともいずれかの入力ポート
に励起光を入力する励起光源と、前記複数の光伝送路の
少なくともいずれかの入力ポートに前記励起光よりも長
波長の信号光を入力する信号光源とを備え、 前記励起光と前記信号光の相対関係によって前記光方向
性結合部材中で生じる光増幅の利得飽和状態と利得非飽
和状態とで、前記信号光の出力ポートが異なるようにし
たことを特徴とする光スイッチ。 ２、前記光方向性結合部材が、コアに前記活性元素イオ
ンを添加した複数本の光ファイバを近接配置して構成さ
れている請求項１記載の光スイッチ。 ３、前記光方向性結合部材が、前記活性元素イオンを添
加した複数の光導波路を近接配置して構成されている請
求項１記載の光スイッチ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2035874A JPH03239231A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 光スイッチ |
| EP19910102163 EP0442518A3 (en) | 1990-02-16 | 1991-02-15 | A method for optical switching and an optical switch |
| AU71142/91A AU645774B2 (en) | 1990-02-16 | 1991-02-18 | A method for optical switching and an optical switch |
| US07/656,869 US5136670A (en) | 1990-02-16 | 1991-02-19 | Method for optical switching and an optical switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2035874A JPH03239231A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03239231A true JPH03239231A (ja) | 1991-10-24 |
Family
ID=12454144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2035874A Pending JPH03239231A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 光スイッチ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5136670A (ja) |
| EP (1) | EP0442518A3 (ja) |
| JP (1) | JPH03239231A (ja) |
| AU (1) | AU645774B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006084797A (ja) * | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Sharp Corp | 光機能素子およびその製造方法 |
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