JPH09127468A - 光ゲートおよび光信号処理装置 - Google Patents
光ゲートおよび光信号処理装置Info
- Publication number
- JPH09127468A JPH09127468A JP7280158A JP28015895A JPH09127468A JP H09127468 A JPH09127468 A JP H09127468A JP 7280158 A JP7280158 A JP 7280158A JP 28015895 A JP28015895 A JP 28015895A JP H09127468 A JPH09127468 A JP H09127468A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- gate
- wavelength
- optical signal
- light source
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光ゲートの波長および偏波による挿入損ばらつ
きの抑圧にある。 【解決手段】制御電気信号が無い状態において光を透過
状態とする現象を利用した光ゲートを利用した光信号処
理装置により達成できる。EA効果などを利用することに
より任意の偏波のWDM信号に対する透過特性を均一かつ
安定にし、出力強度変動を抑圧できる。
きの抑圧にある。 【解決手段】制御電気信号が無い状態において光を透過
状態とする現象を利用した光ゲートを利用した光信号処
理装置により達成できる。EA効果などを利用することに
より任意の偏波のWDM信号に対する透過特性を均一かつ
安定にし、出力強度変動を抑圧できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光交換や光信号処理
における光伝送路の光信号を遮断および透過といったゲ
ート機能を実現するための光ゲートおよびそれを用いた
光信号処理装置の発明であって、光信号を用いた情報伝
送および信号処理に関する技術分野に属する。
における光伝送路の光信号を遮断および透過といったゲ
ート機能を実現するための光ゲートおよびそれを用いた
光信号処理装置の発明であって、光信号を用いた情報伝
送および信号処理に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】光信号の高速伝送、交換等の光データの
信号処理を実現するためには、信号の流れを高速で制御
する光ゲートが重要なデバイスである。
信号処理を実現するためには、信号の流れを高速で制御
する光ゲートが重要なデバイスである。
【０００３】光ゲートに必要とされる機能は、透過状態
および遮断状態を安定に実現することにある。特に、透
過状態における透過率の安定性は、出力光信号の強度安
定性に直結しており、重要な特性である。
および遮断状態を安定に実現することにある。特に、透
過状態における透過率の安定性は、出力光信号の強度安
定性に直結しており、重要な特性である。
【０００４】従来の光ゲートとしては、半導体レーザ型
の光ゲートが知られている。半導体の光導波路に活性層
を設けた半導体レーザ型の構造とし、光導波路を伝搬す
る光信号をゲートする素子である。半導体の活性層は電
流注入によるキャリアがある場合には光信号を増幅し、
キャリアが無いときは光信号を吸収する性質があり、電
流注入によるキャリアの有無によってゲート動作が実現
できる。
の光ゲートが知られている。半導体の光導波路に活性層
を設けた半導体レーザ型の構造とし、光導波路を伝搬す
る光信号をゲートする素子である。半導体の活性層は電
流注入によるキャリアがある場合には光信号を増幅し、
キャリアが無いときは光信号を吸収する性質があり、電
流注入によるキャリアの有無によってゲート動作が実現
できる。
【０００５】但し従来の方法には、光ゲートが透過状態
において利得が変動する問題がある。まず、偏平な活性
層を持つ導波路の偏波依存利得特性はキャリア密度によ
って変動する。注入する電流信号の駆動振幅やバイアス
によって変化するため、偏波依存性を抑制することが困
難である。また、活性層の利得はキャリア密度に依存し
た波長特性を有しており、注入する電流信号と共に変動
するため波長特性の平坦化等の制御も困難である。こう
いった利得変動は、光ゲート出力信号強度の変動となる
ため問題である。特に複数のゲートを多段接続して使用
する場合には累積する強度変動は大きな問題である。
において利得が変動する問題がある。まず、偏平な活性
層を持つ導波路の偏波依存利得特性はキャリア密度によ
って変動する。注入する電流信号の駆動振幅やバイアス
によって変化するため、偏波依存性を抑制することが困
難である。また、活性層の利得はキャリア密度に依存し
た波長特性を有しており、注入する電流信号と共に変動
するため波長特性の平坦化等の制御も困難である。こう
いった利得変動は、光ゲート出力信号強度の変動となる
ため問題である。特に複数のゲートを多段接続して使用
する場合には累積する強度変動は大きな問題である。
【０００６】また、高速動作の限界として活性層のキャ
リア寿命があった。電流を止めても、活性層内のキャリ
アの残留により、ゲートが閉じて光を遮断するまでに数
nsかかる。ゲートの切り替え中は、情報を持たないガー
ドビットにより必要なデータを保護するため、切り替え
時間はスループットに影響する。１Gb/s以上の高速デー
タを切り替えるためには、キャリア寿命の1ns以下の光
ゲートが必要である。一方、電界吸収（EA）効果は光変
調器として利用されていたが、光源とペアで用いていた
ため波長依存性や偏波依存性への対応の必要がなかっ
た。波長特性における吸収端近傍を利用するため波長依
存性は大きい。また、偏波依存性に関しては印加電圧と
ともに変化するため制御は困難と考えられていた。
リア寿命があった。電流を止めても、活性層内のキャリ
アの残留により、ゲートが閉じて光を遮断するまでに数
nsかかる。ゲートの切り替え中は、情報を持たないガー
ドビットにより必要なデータを保護するため、切り替え
時間はスループットに影響する。１Gb/s以上の高速デー
タを切り替えるためには、キャリア寿命の1ns以下の光
ゲートが必要である。一方、電界吸収（EA）効果は光変
調器として利用されていたが、光源とペアで用いていた
ため波長依存性や偏波依存性への対応の必要がなかっ
た。波長特性における吸収端近傍を利用するため波長依
存性は大きい。また、偏波依存性に関しては印加電圧と
ともに変化するため制御は困難と考えられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ゲートは、信
号透過時の偏波依存性および波長依存性が大きかったた
め、光ゲート出力信号に強度変動を生じる問題があっ
た。また、高速動作に限界があった。
号透過時の偏波依存性および波長依存性が大きかったた
め、光ゲート出力信号に強度変動を生じる問題があっ
た。また、高速動作に限界があった。
【０００８】本発明の目的は、光信号透過時の偏波依存
性及び波長依存性が小さい光ゲートを提供することによ
り、光ゲートにより生じる強度変動の抑圧を可能にする
ことである。
性及び波長依存性が小さい光ゲートを提供することによ
り、光ゲートにより生じる強度変動の抑圧を可能にする
ことである。
【０００９】また、本発明の他の目的は、１Gb/sを超え
るような高速光信号を制御できる光ゲートを供給するこ
とにある。
るような高速光信号を制御できる光ゲートを供給するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的は、制御電気
信号が無い状態において光ゲートが透過状態となり、制
御電気信号を入力した状態において光ゲートが遮断状態
となる光ゲートにより実現できる。ここで制御電気信号
が無い状態とは、電圧駆動における印加電圧０Ｖもしく
は電流駆動における注入電流０Ａを意味している。
信号が無い状態において光ゲートが透過状態となり、制
御電気信号を入力した状態において光ゲートが遮断状態
となる光ゲートにより実現できる。ここで制御電気信号
が無い状態とは、電圧駆動における印加電圧０Ｖもしく
は電流駆動における注入電流０Ａを意味している。
【００１１】他の目的は、EA効果のように速い現象を利
用することにより実現できる。
用することにより実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施例の構成を図１に示す。本実
施例は、波長多重された光信号の遅延時間を変更できる
光信号処理装置であり、複数の波長の異なる光源１、光
合波器２、光カプラ３、遅延時間の異なる複数の光遅延
線４、光ゲート５、駆動回路６、光カプラ７から構成さ
れている。光源１から出力された光信号は光合波器２に
よって波長分割多重(WDM)信号となる。WDM信号は光カプ
ラ３によって分配され、各々遅延時間の異なる光遅延線
４へ接続されている。遅延線４の出力側に接続されてい
る光ゲート５は、遅延されたWDM信号の必要、不要に応
じてを各々透過状態、遮断状態として動作することによ
り必要な遅延WDM信号を選択する。光ゲート５の光出力
は光カプラ７に接続され、光カプラ７からは選択された
光信号が出力されている。複数ある光ゲート５のうち、
透過状態となる光ゲート５を変更することによって遅延
時間を変更する光信号処理装置である。
施例は、波長多重された光信号の遅延時間を変更できる
光信号処理装置であり、複数の波長の異なる光源１、光
合波器２、光カプラ３、遅延時間の異なる複数の光遅延
線４、光ゲート５、駆動回路６、光カプラ７から構成さ
れている。光源１から出力された光信号は光合波器２に
よって波長分割多重(WDM)信号となる。WDM信号は光カプ
ラ３によって分配され、各々遅延時間の異なる光遅延線
４へ接続されている。遅延線４の出力側に接続されてい
る光ゲート５は、遅延されたWDM信号の必要、不要に応
じてを各々透過状態、遮断状態として動作することによ
り必要な遅延WDM信号を選択する。光ゲート５の光出力
は光カプラ７に接続され、光カプラ７からは選択された
光信号が出力されている。複数ある光ゲート５のうち、
透過状態となる光ゲート５を変更することによって遅延
時間を変更する光信号処理装置である。
【００１３】本実施例の光ゲート５は、駆動回路６から
の電圧信号にしたがって、０Vでは透過状態、３Vでは遮
断状態となる。光ゲート５の構造は図２に示すような半
導体の光導波路構造に吸収層を設け電界吸収（EA）効果
を用いて光を制御する光ゲートである。EA効果とは、電
界が無い場合に透過率が大きな半導体に電界を印加する
と、半導体のバンドギャップが変化し、光を吸収するよ
うになる効果である。光ゲートの挿入損失としての特性
を図３に示す。
の電圧信号にしたがって、０Vでは透過状態、３Vでは遮
断状態となる。光ゲート５の構造は図２に示すような半
導体の光導波路構造に吸収層を設け電界吸収（EA）効果
を用いて光を制御する光ゲートである。EA効果とは、電
界が無い場合に透過率が大きな半導体に電界を印加する
と、半導体のバンドギャップが変化し、光を吸収するよ
うになる効果である。光ゲートの挿入損失としての特性
を図３に示す。
【００１４】０Vによる駆動すなわち制御電気信号が無
い状態は、駆動回路６の経年変化、温度等の環境変化に
対して変動の少ない状態である。したがって透過状態に
おける光ゲート５の特性は駆動回路６を含めて安定かつ
再現性良く実現できる。さらに、光ゲート５の導波路お
よび吸収層の材料やサイズの設計によって、印加電圧０
Vにおける透過率の波長依存性や偏波依存性を抑えた結
果、透過状態における波長依存性や偏波依存性を小さく
かつ安定にすることも容易である。ここで材料の接計と
は、単に組成だけでなく量子井戸構造や歪量子井戸構造
における層厚、層数、歪量による光学特性制御も含んで
いる。
い状態は、駆動回路６の経年変化、温度等の環境変化に
対して変動の少ない状態である。したがって透過状態に
おける光ゲート５の特性は駆動回路６を含めて安定かつ
再現性良く実現できる。さらに、光ゲート５の導波路お
よび吸収層の材料やサイズの設計によって、印加電圧０
Vにおける透過率の波長依存性や偏波依存性を抑えた結
果、透過状態における波長依存性や偏波依存性を小さく
かつ安定にすることも容易である。ここで材料の接計と
は、単に組成だけでなく量子井戸構造や歪量子井戸構造
における層厚、層数、歪量による光学特性制御も含んで
いる。
【００１５】透過状態を基準とした遮断状態における損
失の比は消光比と定義され、本実施例では、３V電界印
加により30から35dBであった。光ゲート機能として遮断
状態に必要な特性は、十分な消光比であり、本実施例の
ように消光比のばらつきは問題にならない。
失の比は消光比と定義され、本実施例では、３V電界印
加により30から35dBであった。光ゲート機能として遮断
状態に必要な特性は、十分な消光比であり、本実施例の
ように消光比のばらつきは問題にならない。
【００１６】さらに、ゲート切り替えの過渡状態におけ
るEA効果の特性は、偏波依存性、波長依存性ともに大き
い。ただし、信号を利用することはできない時間であ
り、ゲートの機能としては過渡状態の透過特性を考慮す
る必要はなく、問題にはならない。
るEA効果の特性は、偏波依存性、波長依存性ともに大き
い。ただし、信号を利用することはできない時間であ
り、ゲートの機能としては過渡状態の透過特性を考慮す
る必要はなく、問題にはならない。
【００１７】本実施例では、透過状態における波長依存
性および偏波依存性の小さな光ゲート５を用いた結果、
光出力信号の強度変動が１dB以下に抑えられた。
性および偏波依存性の小さな光ゲート５を用いた結果、
光出力信号の強度変動が１dB以下に抑えられた。
【００１８】本実施例ではWDM信号を取り扱ったが、光
信号が一波であっても波長が変化する場合には、波長依
存性の小さい本発明の光ゲートが有効になる。
信号が一波であっても波長が変化する場合には、波長依
存性の小さい本発明の光ゲートが有効になる。
【００１９】本実施例は遅延時間を制御する光信号処理
装置になっているが、光遅延線４を波長（光周波数）フ
ィルタに置き換えることにより光周波数選択を行う光信
号処理装置となる。また、光遅延線４を直交する２つの
偏波フィルタに置き換えることにより偏波スイッチを行
う光信号処理装置となる。
装置になっているが、光遅延線４を波長（光周波数）フ
ィルタに置き換えることにより光周波数選択を行う光信
号処理装置となる。また、光遅延線４を直交する２つの
偏波フィルタに置き換えることにより偏波スイッチを行
う光信号処理装置となる。
【００２０】本実施例では、EA効果を用いた光ゲートを
用いているが、キャリア注入による屈折率変化を利用し
た光ゲートも可能である。キャリア注入電流0Aにおいて
光導波路の特性を偏波無依存、波長無依存に設計し、透
過状態とする。キャリア注入により、光を分岐導波路に
誘導することにより出力側には光信号の遮断状態を実現
している。本実施例においても長期的に安定かつ再現性
のよい特性が得られる。
用いているが、キャリア注入による屈折率変化を利用し
た光ゲートも可能である。キャリア注入電流0Aにおいて
光導波路の特性を偏波無依存、波長無依存に設計し、透
過状態とする。キャリア注入により、光を分岐導波路に
誘導することにより出力側には光信号の遮断状態を実現
している。本実施例においても長期的に安定かつ再現性
のよい特性が得られる。
【００２１】
【発明の効果】制御電気信号が無い状態において光ゲー
トの透過状態を実現しているため、波長依存性や偏波依
存性を抑える設計が設計できる。したがって、本発明の
光ゲートは駆動回路を含めて透過特性変化が小さく、波
長および偏波依存性の小さい状態が安定かつ容易に実現
できる。
トの透過状態を実現しているため、波長依存性や偏波依
存性を抑える設計が設計できる。したがって、本発明の
光ゲートは駆動回路を含めて透過特性変化が小さく、波
長および偏波依存性の小さい状態が安定かつ容易に実現
できる。
【００２２】光信号処理装置としては、光ゲートの透過
特性が安定なので、ゲート切り替えによる出力変動を抑
える効果がある。
特性が安定なので、ゲート切り替えによる出力変動を抑
える効果がある。
【００２３】
【図１】本発明による光信号処理装置の構成図である。
【図２】本発明による光ゲートの構成図である。
【図３】EA効果を用いた光ゲートの透過特性を示す図で
ある。
ある。
１…光源、２…光合波器、３…光カプラ、４…光遅延
線、５…光ゲート、６…光カプラ、７…駆動回路
線、５…光ゲート、６…光カプラ、７…駆動回路
Claims (7)
- 【請求項１】波長の異なる複数の光信号を透過状態もし
くは遮断状態に制御する光ゲートにおいて、前記光ゲー
トへ入力する制御電気信号が無い状態では透過状態であ
り、前記制御信号がある状態では遮断状態であることを
特徴とする光ゲート。 - 【請求項２】請求項１記載の光ゲートが電界吸収効果を
用いた光ゲートであり、制御電気信号の印加電圧０Vに
おいて透過状態であることを特徴とする光ゲート。 - 【請求項３】請求項１記載の光ゲートがキャリア注入に
よる屈折率変化を用いた光ゲートであり、制御電気信号
の注入電流０Aにおいて透過状態であることを特徴とす
る光ゲート。 - 【請求項４】異なる複数の波長の光信号を出力する波長
多重光源もしくは波長可変光源と、光信号分配手段と、
特定の光信号を特定の時刻、特定の波長、特定の偏波状
態を透過する光フィルタと、請求項１から３記載の光ゲ
ートと、光合波手段から構成される光信号処理手段であ
って、 波長多重光源もしくは波長可変光源からの光信号は光信
号分配手段によって複数の支線に分岐され、支線には光
フィルタと光ゲートが接続され、複数の支線は光合波手
段によって再び合波されており、 必要な特定の光を透過する支線の光ゲートを透過状態と
し、不要な特定の光を透過する支線の光ゲートを遮断状
態とすることにより、必要な光信号を選択できることを
特徴とする光信号処理装置。 - 【請求項５】異なる複数の波長の光信号を出力する波長
多重光源もしくは波長可変光源と、光信号分配手段と、
異なる遅延時間の光遅延線と、請求項１から３記載の光
ゲートと、光合波手段から構成される光信号処理手段で
あって、 波長多重光源もしくは波長可変光源からの光信号は光信
号分配手段によって複数の支線に分岐され、支線には光
遅延線と光ゲートが接続され、複数の支線は光合波手段
によって再び合波されており、 必要な遅延に対応する支線の光ゲートを透過状態とし、
不要な遅延に対応する支線の光ゲートを遮断状態とする
ことにより、光遅延時間を可変にすることを特徴とする
光信号処理装置。 - 【請求項６】異なる複数の波長の光信号を出力する波長
多重光源もしくは波長可変光源と、光信号分配手段と、
異なる波長を透過する複数の波長フィルタと、請求項１
から３記載の光ゲートと、光合波手段から構成される光
信号処理手段であって、 波長多重光源もしくは波長可変光源からの光信号は光信
号分配手段によって複数の支線に分岐され、支線には波
長フィルタと光ゲートが接続され、複数の支線は光合波
手段によって再び合波されており、 必要な波長を透過する支線の光ゲートを透過状態とし、
不要な波長を透過する支線の光ゲートを遮断状態とする
ことにより、必要な光信号を選択できることを特徴とす
る光信号処理装置。 - 【請求項７】異なる複数の波長の光信号を出力する波長
多重光源もしくは波長可変光源と、光信号分配手段と、
異なる偏波を透過する複数の偏波フィルタと、請求項１
から３記載の光ゲートと、光合波手段から構成される光
信号処理手段であって、 波長多重光源もしくは波長可変光源からの光信号は光信
号分配手段によって複数の支線に分岐され、支線には偏
波フィルタと光ゲートが接続され、複数の支線は光合波
手段によって再び合波されており、 必要な偏波を透過する支線の光ゲートを透過状態とし、
不要な偏波を透過する支線の光ゲートを遮断状態とする
ことにより、必要な偏波の光信号を選択できることを特
徴とする光信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7280158A JPH09127468A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 光ゲートおよび光信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7280158A JPH09127468A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 光ゲートおよび光信号処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09127468A true JPH09127468A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=17621129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7280158A Pending JPH09127468A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 光ゲートおよび光信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09127468A (ja) |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP7280158A patent/JPH09127468A/ja active Pending
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