半導体光スイッチチップ及び光スイッチモジュール
【課題】半導体光スイッチモジュールの組立コストを低減させる。
【解決手段】 ＩｎＰ基板１上にＩｎＧａＡｓＰ系材料によって形成された光導波路２、３、４、５、６が形成され、光導波路２、３、４上に電極７、８、９をそれぞれ設けている。電極７、８、９に流す電流を制御することによって光スイッチ動作及び光増幅動作を実現している。直線状の光導波路２、３と曲線状の光導波路５はＵ字型の光導波路をなしており、また、直線状の光導波路３、４と曲線上の光導波路６は別のＵ字型の光導波路をなしている。ふたつのＵ字型光導波路の組み合わせによりＷ字型の光導波路ネットワークが形成されている。
【解決手段】 ＩｎＰ基板１上にＩｎＧａＡｓＰ系材料によって形成された光導波路２、３、４、５、６が形成され、光導波路２、３、４上に電極７、８、９をそれぞれ設けている。電極７、８、９に流す電流を制御することによって光スイッチ動作及び光増幅動作を実現している。直線状の光導波路２、３と曲線状の光導波路５はＵ字型の光導波路をなしており、また、直線状の光導波路３、４と曲線上の光導波路６は別のＵ字型の光導波路をなしている。ふたつのＵ字型光導波路の組み合わせによりＷ字型の光導波路ネットワークが形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光信号を切り換える機能を有する光スイッチと光信号を増幅する半導体光増幅器に関する。また、光ファイバ、光学部品、及び半導体光スイッチチップを組み合わせた光スイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の半導体光増幅器は特許文献１などに開示されるように、一方の端面から光が入力して他方の端面から増幅された光が出射される。特許文献２や特許文献３に示されるように、光の入射と出射を半導体チップの同方向側から行うようにした構成も知られている。特許文献３にはＶ字型の導波路やＵ字型（コの字型）の導波路が開示されている。
【０００３】
光入力口と光出力口が半導体チップの両側にある構成では、光増幅器モジュールを構成する場合に、光入力口と光出力口それぞれにレンズなどの光部品を設け、別々にアライメントを行う必要があり、高コスト化を招いていた。また、一般にバタフライパッケージと呼ばれる高価なパッケージを使う必要があった。
【０００４】
このような問題を解決するために本出願人は特願２０１０−２９８１２（未公開）において、Ｕ字型の光導波路を備えた半導体光増幅器チップをＴＯキャンと呼ばれる安価なパッケージに実装して、同軸構造型と呼ばれる安価な光増幅器モジュールの構造を実現する方法を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５３５４３号公報
【特許文献２】特開平１１−４６０４４号公報
【特許文献３】特開平９−７４２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体光増幅器は駆動電流の有無により数ナノ秒単位での高速な光スイッチ動作が可能である。この性質を利用して光スイッチを構成することができる。このような半導体光増幅器に基づく光スイッチにおいてもパッケージ化の際にコストが高いという問題が同様に生じていた。本発明は特願２０１０−２９８１２における提案を拡張して安価な光スイッチモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の半導体光スイッチチップは基板上に複数のＵ字型の光導波路の組み合わせから成る光導波路ネットワークを備え、全ての光信号入出射ポートを上記基板の同一端面に設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のスイッチモジュールは、３本以上の光ファイバ、レンズを備えた光増幅器モジュールであって、前記光信号入出射ポートと上記光ファイバとを上記レンズを介して結合したことを特徴とする。
【０００９】
典型的には、ひとつのレンズによって３本以上の入出力光ファイバと半導体光スイッチチップとを上記レンズを介して結合することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＴＯキャンと呼ばれる安価なパッケージに半導体光スイッチチップを実装し、同軸構造型と呼ばれる安価な光スイッチモジュールの構造を採用することができるので、半導体光スイッチモジュールの組み立てコストの低減に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１の半導体光スイッチチップ１０の構成を示す平面図である。
【図２】半導体光スイッチモジュール２０の構成を示す図である。
【図３】光スイッチモジュール２０の具体的構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例２の半導体光スイッチチップ３０を示す概略図である。
【図５】本発明の実施例３の半導体光スイッチチップ４０を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
図１に本発明の実施例１の半導体光スイッチチップ１０の構成を示す。この半導体光スイッチチップ１０は半導体光増幅器ベースの光スイッチである。半導体光増幅器は電流を流せば増幅器となるが、電流を流さない場合は減衰器となる。この性質を利用して、駆動電流の有無により光信号のスイッチを行うことができる。
【００１３】
図１（ａ）に示すようにＩｎＰ基板１上にＩｎＧａＡｓＰ系材料によって形成された（直線）光導波路２、３、４、及び、（曲線）光導波路５、６から成り立っている。また、図１（ｂ）に示すように光導波路２、３、４上に電極７、８、９をそれぞれ設けている。電極７、８、９に流す電流を制御することによって光スイッチ動作及び光増幅動作を実現している。制御電流を供給する任意の制御部（図示しない）を用いて光スイッチ動作及び光増幅動作を制御できる。
【００１４】
（直線）光導波路２、３と（曲線）光導波路５はＵ字型の光導波路をなしており、また、（直線）光導波路３、４と（曲線）光導波路６は別のＵ字型の光導波路をなしている。そしてこのふたつのＵ字型光導波路の組み合わせによりＷ字型の光導波路ネットワークが形成されている。
【００１５】
図２は図１に示した半導体光スイッチチップ１０を用いて構成した光スイッチモジュール２０の光学系を示す概略図である。光モジュール２０は、光スイッチチップ１０、光ファイバ１１、１２、１３、レンズ１４からなる。光ファイバ１１から入射した光信号１５は、レンズ１４、光導波路３を経て、光導波路５、６に振り分けられる。光導波路５に振り分けられた光信号１６は光導波路２とレンズ１４を経て光ファイバ１３へと送られる。一方、光導波路６に振り分けられた光信号１７は光導波路４、レンズ１４を経て光ファイバ１２へと送られる。
【００１６】
光ファイバ１１は共通ポートとして機能し、光ファイバ１２、１３は共通ポートに対する分岐ポートとなっている。したがって、図２に示した光スイッチモジュールは１×２の光スイッチとして機能する。前述のように、図１（ｂ）に示した電極７、８、９への駆動電流を変化させることによって光信号のオンオフを行う。また、駆動電流を適切に制御することにより中間的な光信号出力制御を得ることもできる。また、光信号を分岐動作させるばかりでなく、分岐ポートからの光信号を共通ポートに合流させるような動作を行うことも可能である。
【００１７】
図３は光スイッチモジュール２０の具体的構成を示す図である。半導体光増幅器チップ１０はＴＯキャン２１内に公知の方法で実装されている。ＴＯキャン２１にはウインドー２３が設けられている。またレンズ１４としてはセルフォックレンズなどの円筒形のレンズが用いられている。ＴＯキャン２１とレンズ１４とはパイプ２２によって結合されている。ＴＯキャン２１、レンズ１４、及びパイプ２２の固定方法としては、接着や溶接などの公知の方法を適宜用いることができる。
【００１８】
図３の構造は同軸型の光モジュールとして知られているもので、安価に組み立てられる。また、ＴＯキャンはバタフライパッケージなどに比べて非常に安価である。また、図３の構成ではレンズ１４を入力光と出力光の結合に対して共用しているために、この点からもコストが削減可能である。
【実施例２】
【００１９】
図４に本発明の実施例２の半導体光スイッチチップ３０を示す。ＩｎＰ基板３５上にＩｎＧａＡｓＰ系材料によって形成された光導波路３６を設けている。光導波路３６はポート３１、３２、３３、３４の間に、Ｕ字型光導波路を組み合わせて、フルメッシュネットワークを構成するように設けられている。光導波路３６内に適切に図示しない電極を配置することによってフルメッシュネットワーク間の接続を任意に切り替える光スイッチネットワークを構成することができる。
【００２０】
本実施例の光スイッチチップ３０を用いて図３に示したのと同様なＴＯキャンベースの同軸型光モジュールを構成することができる。
【実施例３】
【００２１】
図５に本発明の実施例３の半導体光スイッチチップ４０を示す。ＩｎＰ基板４５上にＩｎＧａＡｓＰ系材料によって形成された光導波路４７を設けている。光導波路４７はポート４１、４２、４３、４４、４５の間で、Ｕ字型光導波路を組み合わせて、１×４のツリー状ネットワークを構成するように設けられている。光導波路３６内に適切に図示しない電極を配置することによって１×４のツリー状ネットワークの接続を任意に切り替える光スイッチネットワークを構成することができる。
【００２２】
本実施例の光スイッチチップ４０を用いて図３に示したのと同様なＴＯキャンベースの同軸型光モジュールを構成することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１…基板、２、３、４…（直線）光導波路、５、６…（曲線）光導波路、７、８、９…電極、１０…半導体光スイッチチップ、１１、１２、１３…光ファイバ、１４…レンズ、１５、１６、１７…光信号、２１…ＴＯキャン、２３…ウインドー、２２…パイプ、２０…光スイッチモジュール、３０…半導体光スイッチチップ、４０、…半導体光スイッチチップ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は光信号を切り換える機能を有する光スイッチと光信号を増幅する半導体光増幅器に関する。また、光ファイバ、光学部品、及び半導体光スイッチチップを組み合わせた光スイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の半導体光増幅器は特許文献１などに開示されるように、一方の端面から光が入力して他方の端面から増幅された光が出射される。特許文献２や特許文献３に示されるように、光の入射と出射を半導体チップの同方向側から行うようにした構成も知られている。特許文献３にはＶ字型の導波路やＵ字型（コの字型）の導波路が開示されている。
【０００３】
光入力口と光出力口が半導体チップの両側にある構成では、光増幅器モジュールを構成する場合に、光入力口と光出力口それぞれにレンズなどの光部品を設け、別々にアライメントを行う必要があり、高コスト化を招いていた。また、一般にバタフライパッケージと呼ばれる高価なパッケージを使う必要があった。
【０００４】
このような問題を解決するために本出願人は特願２０１０−２９８１２（未公開）において、Ｕ字型の光導波路を備えた半導体光増幅器チップをＴＯキャンと呼ばれる安価なパッケージに実装して、同軸構造型と呼ばれる安価な光増幅器モジュールの構造を実現する方法を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５３５４３号公報
【特許文献２】特開平１１−４６０４４号公報
【特許文献３】特開平９−７４２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体光増幅器は駆動電流の有無により数ナノ秒単位での高速な光スイッチ動作が可能である。この性質を利用して光スイッチを構成することができる。このような半導体光増幅器に基づく光スイッチにおいてもパッケージ化の際にコストが高いという問題が同様に生じていた。本発明は特願２０１０−２９８１２における提案を拡張して安価な光スイッチモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の半導体光スイッチチップは基板上に複数のＵ字型の光導波路の組み合わせから成る光導波路ネットワークを備え、全ての光信号入出射ポートを上記基板の同一端面に設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のスイッチモジュールは、３本以上の光ファイバ、レンズを備えた光増幅器モジュールであって、前記光信号入出射ポートと上記光ファイバとを上記レンズを介して結合したことを特徴とする。
【０００９】
典型的には、ひとつのレンズによって３本以上の入出力光ファイバと半導体光スイッチチップとを上記レンズを介して結合することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＴＯキャンと呼ばれる安価なパッケージに半導体光スイッチチップを実装し、同軸構造型と呼ばれる安価な光スイッチモジュールの構造を採用することができるので、半導体光スイッチモジュールの組み立てコストの低減に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１の半導体光スイッチチップ１０の構成を示す平面図である。
【図２】半導体光スイッチモジュール２０の構成を示す図である。
【図３】光スイッチモジュール２０の具体的構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例２の半導体光スイッチチップ３０を示す概略図である。
【図５】本発明の実施例３の半導体光スイッチチップ４０を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
図１に本発明の実施例１の半導体光スイッチチップ１０の構成を示す。この半導体光スイッチチップ１０は半導体光増幅器ベースの光スイッチである。半導体光増幅器は電流を流せば増幅器となるが、電流を流さない場合は減衰器となる。この性質を利用して、駆動電流の有無により光信号のスイッチを行うことができる。
【００１３】
図１（ａ）に示すようにＩｎＰ基板１上にＩｎＧａＡｓＰ系材料によって形成された（直線）光導波路２、３、４、及び、（曲線）光導波路５、６から成り立っている。また、図１（ｂ）に示すように光導波路２、３、４上に電極７、８、９をそれぞれ設けている。電極７、８、９に流す電流を制御することによって光スイッチ動作及び光増幅動作を実現している。制御電流を供給する任意の制御部（図示しない）を用いて光スイッチ動作及び光増幅動作を制御できる。
【００１４】
（直線）光導波路２、３と（曲線）光導波路５はＵ字型の光導波路をなしており、また、（直線）光導波路３、４と（曲線）光導波路６は別のＵ字型の光導波路をなしている。そしてこのふたつのＵ字型光導波路の組み合わせによりＷ字型の光導波路ネットワークが形成されている。
【００１５】
図２は図１に示した半導体光スイッチチップ１０を用いて構成した光スイッチモジュール２０の光学系を示す概略図である。光モジュール２０は、光スイッチチップ１０、光ファイバ１１、１２、１３、レンズ１４からなる。光ファイバ１１から入射した光信号１５は、レンズ１４、光導波路３を経て、光導波路５、６に振り分けられる。光導波路５に振り分けられた光信号１６は光導波路２とレンズ１４を経て光ファイバ１３へと送られる。一方、光導波路６に振り分けられた光信号１７は光導波路４、レンズ１４を経て光ファイバ１２へと送られる。
【００１６】
光ファイバ１１は共通ポートとして機能し、光ファイバ１２、１３は共通ポートに対する分岐ポートとなっている。したがって、図２に示した光スイッチモジュールは１×２の光スイッチとして機能する。前述のように、図１（ｂ）に示した電極７、８、９への駆動電流を変化させることによって光信号のオンオフを行う。また、駆動電流を適切に制御することにより中間的な光信号出力制御を得ることもできる。また、光信号を分岐動作させるばかりでなく、分岐ポートからの光信号を共通ポートに合流させるような動作を行うことも可能である。
【００１７】
図３は光スイッチモジュール２０の具体的構成を示す図である。半導体光増幅器チップ１０はＴＯキャン２１内に公知の方法で実装されている。ＴＯキャン２１にはウインドー２３が設けられている。またレンズ１４としてはセルフォックレンズなどの円筒形のレンズが用いられている。ＴＯキャン２１とレンズ１４とはパイプ２２によって結合されている。ＴＯキャン２１、レンズ１４、及びパイプ２２の固定方法としては、接着や溶接などの公知の方法を適宜用いることができる。
【００１８】
図３の構造は同軸型の光モジュールとして知られているもので、安価に組み立てられる。また、ＴＯキャンはバタフライパッケージなどに比べて非常に安価である。また、図３の構成ではレンズ１４を入力光と出力光の結合に対して共用しているために、この点からもコストが削減可能である。
【実施例２】
【００１９】
図４に本発明の実施例２の半導体光スイッチチップ３０を示す。ＩｎＰ基板３５上にＩｎＧａＡｓＰ系材料によって形成された光導波路３６を設けている。光導波路３６はポート３１、３２、３３、３４の間に、Ｕ字型光導波路を組み合わせて、フルメッシュネットワークを構成するように設けられている。光導波路３６内に適切に図示しない電極を配置することによってフルメッシュネットワーク間の接続を任意に切り替える光スイッチネットワークを構成することができる。
【００２０】
本実施例の光スイッチチップ３０を用いて図３に示したのと同様なＴＯキャンベースの同軸型光モジュールを構成することができる。
【実施例３】
【００２１】
図５に本発明の実施例３の半導体光スイッチチップ４０を示す。ＩｎＰ基板４５上にＩｎＧａＡｓＰ系材料によって形成された光導波路４７を設けている。光導波路４７はポート４１、４２、４３、４４、４５の間で、Ｕ字型光導波路を組み合わせて、１×４のツリー状ネットワークを構成するように設けられている。光導波路３６内に適切に図示しない電極を配置することによって１×４のツリー状ネットワークの接続を任意に切り替える光スイッチネットワークを構成することができる。
【００２２】
本実施例の光スイッチチップ４０を用いて図３に示したのと同様なＴＯキャンベースの同軸型光モジュールを構成することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１…基板、２、３、４…（直線）光導波路、５、６…（曲線）光導波路、７、８、９…電極、１０…半導体光スイッチチップ、１１、１２、１３…光ファイバ、１４…レンズ、１５、１６、１７…光信号、２１…ＴＯキャン、２３…ウインドー、２２…パイプ、２０…光スイッチモジュール、３０…半導体光スイッチチップ、４０、…半導体光スイッチチップ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光増幅器に基づく半導体光スイッチチップにおいて、
基板上に複数のＵ字型の光導波路の組み合わせから成る光導波路ネットワークを備え、
全ての光信号入出射ポートを上記基板の同一端面に設けたことを特徴とする半導体光スイッチチップ。
【請求項２】
請求項１の半導体光増幅器チップ、３本以上の光ファイバ、レンズを備えた光増幅器モジュールであって、
前記光信号入出射ポートと上記光ファイバとを上記レンズを介して結合したことを特徴とする光スイッチモジュール。
【請求項１】
半導体光増幅器に基づく半導体光スイッチチップにおいて、
基板上に複数のＵ字型の光導波路の組み合わせから成る光導波路ネットワークを備え、
全ての光信号入出射ポートを上記基板の同一端面に設けたことを特徴とする半導体光スイッチチップ。
【請求項２】
請求項１の半導体光増幅器チップ、３本以上の光ファイバ、レンズを備えた光増幅器モジュールであって、
前記光信号入出射ポートと上記光ファイバとを上記レンズを介して結合したことを特徴とする光スイッチモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７３５５１（Ｐ２０１２−１７３５５１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６１４１（Ｐ２０１１−３６１４１）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．セルフォック
【出願人】（５９１１８１２２９）カナレ電気株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．セルフォック
【出願人】（５９１１８１２２９）カナレ電気株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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