JPH08129196A - Optical switch module - Google Patents
Optical switch moduleInfo
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- JPH08129196A JPH08129196A JP29237594A JP29237594A JPH08129196A JP H08129196 A JPH08129196 A JP H08129196A JP 29237594 A JP29237594 A JP 29237594A JP 29237594 A JP29237594 A JP 29237594A JP H08129196 A JPH08129196 A JP H08129196A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高精度の光インターコネクションを可能とす
る光スイッチモジュールを提供する。
【構成】 スイッチモジュールは、光信号を入力する一
つの入力ポート3と、電気信号を出力する複数の出力ポ
ート6を有する。モジュールベース1上には、入力ポー
ト3から供給された光信号を空間的に偏向する空間型光
偏向素子2と、この偏向素子2からの出力光Sを受光し
て電気信号として出力ポート6に取り出すためのPDア
レイ5が搭載される。光偏向素子2は、半導体基板に形
成された導波路層、この上に形成されて導波路層を伝送
される光の二次回折光を外部に取り出す回折格子、この
上に形成されたクラッド層、このクラッド層と基板裏面
に設けられた導波路層の屈折率を可変制御するための電
極を有する。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide an optical switch module that enables highly accurate optical interconnection. [Constitution] The switch module has one input port 3 for inputting an optical signal and a plurality of output ports 6 for outputting an electric signal. On the module base 1, a spatial light deflecting element 2 for spatially deflecting the optical signal supplied from the input port 3 and an output light S from this deflecting element 2 are received and output to the output port 6 as an electric signal. The PD array 5 for taking out is mounted. The optical deflection element 2 includes a waveguide layer formed on a semiconductor substrate, a diffraction grating that is formed on the waveguide layer and extracts the second-order diffracted light of the light transmitted through the waveguide layer to the outside, and a clad layer formed on the diffraction grating. It has electrodes for variably controlling the refractive index of the cladding layer and the waveguide layer provided on the back surface of the substrate.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光信号を用いた情報処
理システムや通信システムにおいて、光伝送スイッチン
グに用いられる光スイッチモジュールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switch module used for optical transmission switching in an information processing system or a communication system using optical signals.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、情報処理の分野において、例えば
大型コンピュータ内のボード間やプロセッサ間の情報伝
送に光信号を用いるいわゆる光インターコネクション技
術の開発が進められている。この光インターコネクショ
ンにおいては、空間的に光信号の切替えを行う光スイッ
チング素子や並列的な光情報伝送を制御する素子が望ま
れる。内部に回折格子を形成した光導波路素子はその様
な空間型の光偏向素子として有望であるが、従来知られ
ているものは単に光を外部空間に出射できるだけであっ
て、空間的光スイッチング等には対応できない。2. Description of the Related Art In recent years, in the field of information processing, for example, development of so-called optical interconnection technology that uses optical signals for information transmission between boards and processors in a large computer has been advanced. In this optical interconnection, an optical switching element for spatially switching optical signals and an element for controlling parallel optical information transmission are desired. An optical waveguide element having a diffraction grating formed therein is promising as such a space-type optical deflecting element, but conventionally known ones can only emit light to the external space, and spatial light switching, etc. Can't handle.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、出射光の偏向
角度制御を可能とした空間型偏向素子が実現できたとし
ても、これをボード間で空間的アドレス機能をもつ光ス
イッチング素子として用いようとすると、実装上大きな
問題が生じる。例えば、主ボード上に空間的光偏向素子
を配置し、その出射光を偏向させて数cm離れて対向す
るサブボード上の受光素子アレイ等に伝送する場合を考
える。このとき、光ビームのスポット径を1mm程度と
しても、主ボード上の光偏向素子の実装位置と、サブボ
ード上の受光素子アレイの実装位置の間に極めて高精度
の位置合わせが必要になる。これらのボードをスタック
にはめ込む際の位置合わせ精度も考慮すると、この様な
空間的光インターコネクションは、余り実用的でない。However, even if the spatial deflection element capable of controlling the deflection angle of the emitted light can be realized, it is intended to use it as an optical switching element having a spatial address function between boards. Then, a big problem occurs in implementation. For example, consider a case where a spatial light deflecting element is arranged on a main board, and the emitted light is deflected and transmitted to a light receiving element array or the like on a facing sub board at a distance of several cm. At this time, even if the spot diameter of the light beam is set to about 1 mm, extremely high-precision alignment is required between the mounting position of the light deflection element on the main board and the mounting position of the light receiving element array on the sub board. Considering the alignment accuracy when these boards are fitted into the stack, such a spatial optical interconnection is not very practical.
【0004】本発明は、この様な事情を考慮してなされ
たもので、高精度の光インターコネクションを可能とす
る光スイッチモジュールを提供することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an optical switch module which enables highly accurate optical interconnection.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、入射される光
信号を空間的に偏向する光偏向素子を備えた光スイッチ
モジュールであって、前記光偏向素子は、半導体基板
と、この基板上に形成された導波路層と、この導波路層
上に形成されて導波路層を伝送される光の二次回折光を
外部に取り出す回折格子と、この回折格子上に形成され
たクラッド層と、このクラッド層と前記基板裏面に設け
られた前記導波路層の屈折率を可変制御するための電極
とを有し、前記光偏向素子はモジュールベース上に、そ
の出射光の偏向がモジュールベースと平行な面内で行わ
れるように搭載され、前記モジュールベース上に前記光
偏向素子の出射光をその偏向角に応じて検出する受光素
子アレイが搭載されていることを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an optical switch module including an optical deflecting element for spatially deflecting an incident optical signal, the optical deflecting element comprising a semiconductor substrate and a substrate. A waveguide layer formed in, a diffraction grating for extracting the second-order diffracted light of the light formed on the waveguide layer and transmitted through the waveguide layer to the outside, and a clad layer formed on the diffraction grating, The optical deflection element has the clad layer and an electrode for variably controlling the refractive index of the waveguide layer provided on the back surface of the substrate, and the optical deflection element is on the module base, and the deflection of the emitted light is parallel to the module base. The light receiving element array is mounted on the module base so as to detect the emitted light of the light deflecting element according to the deflection angle thereof.
【0006】[0006]
【作用】本発明によると、二次回折光を外部に出射する
光偏向素子であって且つ、その導波路層の屈折率を外部
バイアスにより制御することによって偏向角度を可変で
きるようにした空間型光偏向素子が用いられる。そして
この空間型光偏向素子が、その出射光の偏向がモジュー
ルベースと平行な面内で行われるようにモジュールベー
スに搭載され、更にモジュールベースには空間的光偏向
素子からの出射光を検出する受光素子アレイが搭載され
る。即ち一つの光信号が入力される入力ポートと、電気
信号が出力される複数の出力ポートとをもって、内部で
光スイッチングと光電変換がなされるようにモジュール
化される。According to the present invention, the space-type light is an optical deflecting element for emitting the second-order diffracted light to the outside, and the deflection angle can be varied by controlling the refractive index of the waveguide layer by an external bias. A deflection element is used. The spatial light deflector is mounted on the module base so that the emitted light is deflected in a plane parallel to the module base, and the module base detects the light emitted from the spatial light deflector. A light receiving element array is mounted. That is, it is modularized so that optical switching and photoelectric conversion are internally performed with an input port for inputting one optical signal and a plurality of output ports for outputting electric signals.
【0007】本発明によれば、スイッチモジュール内で
の位置合わせは、モジュールベース上で行われるから、
前述したボード間でのそれと比べて容易に高精度にでき
る。そして本発明の光スイッチモジュールをボードに搭
載すれば、そのボード内で空間的な光スイッチング及び
光電変換がなされるから、例えば対向するボードとの間
は電気信号線等により結合することで、ボード間で空間
的光スイッチングを行う方式に比べて、難しい位置合わ
せを必要としない。According to the present invention, since the alignment within the switch module is performed on the module base,
It can be easily and highly accurate compared with the one between boards described above. And if the optical switch module of the present invention is mounted on a board, spatial optical switching and photoelectric conversion are performed within the board, so that, for example, by connecting with an opposing board by an electric signal line or the like, the board It does not require difficult alignment as compared with the method of performing spatial optical switching between them.
【0008】[0008]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図1は、本発明の一実施例による光スイッチモ
ジュールの構成を示す。このスイッチモジュールは、光
信号を入力する一つの入力ポート3と、電気信号を出力
する複数の出力ポート6を有する。モジュールベース1
上には、入力ポート3から供給された光信号を空間的に
偏向する空間型光偏向素子2と、この偏向素子2からの
出力光Sを受光して電気信号として出力ポート6に取り
出すためのフォトダイオード(PD)アレイ5が搭載さ
れている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of an optical switch module according to an embodiment of the present invention. This switch module has one input port 3 for inputting an optical signal and a plurality of output ports 6 for outputting electric signals. Module base 1
Above, a spatial optical deflector 2 for spatially deflecting the optical signal supplied from the input port 3 and an output light S from the deflector 2 are received and taken out to the output port 6 as an electric signal. A photodiode (PD) array 5 is mounted.
【0009】図では、入力ポート3として光ファイバを
示しているが、これは光ファイバを結合できるコネクタ
であってもよい。空間型光偏向素子2は、外部バイアス
の印加により偏向角度を可変制御できるもので、その詳
細は後述するが、図に示すように出力光Sがモジュール
ベース1に平行な面内で所定の角度θの範囲で偏向でき
るように配置されている。モジュールには電圧印加端子
4a,4bが設けられ、外部電源7が接続できるように
なっている。Although an optical fiber is shown as the input port 3 in the figure, this may be a connector capable of coupling the optical fiber. The spatial light deflector 2 is capable of variably controlling the deflection angle by applying an external bias. The details will be described later, but as shown in the figure, the output light S has a predetermined angle within a plane parallel to the module base 1. It is arranged so that it can be deflected in the range of θ. The module is provided with voltage application terminals 4a and 4b so that an external power supply 7 can be connected thereto.
【0010】図2は、空間型光偏向素子2を切開して示
す斜視図である。光偏向素子2は、基板20上に形成さ
れた導波路層21と、この導波路層21上に積層形成さ
れた2層のクラッド層22a,22bの界面に形成され
た回折格子23とを有する。導波路層21は、例えば多
重量子井戸(MQW)構造を有するものとする。回折格
子23は、導波路層21を伝送されてくる1.3μm 光
の二次回折光を基板面に垂直方向に取り出せるように、
導波路層21及びその近傍の媒質の屈折率や格子ピッチ
が設定される。FIG. 2 is a perspective view showing the spatial light deflector 2 by cutting it out. The optical deflection element 2 has a waveguide layer 21 formed on the substrate 20 and a diffraction grating 23 formed at the interface between the two clad layers 22a and 22b laminated on the waveguide layer 21. . The waveguide layer 21 has, for example, a multiple quantum well (MQW) structure. The diffraction grating 23 is configured to extract the second-order diffracted light of 1.3 μm light transmitted through the waveguide layer 21 in the direction perpendicular to the substrate surface.
The refractive index and the grating pitch of the waveguide layer 21 and the medium in the vicinity thereof are set.
【0011】基板20としてp型InPを用いた場合、
導波路層21は、i型のInPとInGaAsPを10
nm程度ずつ交互に積層したMQW層により構成され
る。その吸収波長は例えば、1.15μm に設定され
る。この上の第1クラッド層22aは吸収波長が導波路
層21より短波長側に設定されたn型InGaAsP層
であり、第2クラッド層22bはn型InP層である。
各部の導電型は逆であってもよい。When p-type InP is used as the substrate 20,
The waveguide layer 21 is made of i-type InP and InGaAsP 10
It is composed of MQW layers alternately stacked by about nm. The absorption wavelength is set to, for example, 1.15 μm. The first cladding layer 22a on this is an n-type InGaAsP layer whose absorption wavelength is set to a shorter wavelength side than the waveguide layer 21, and the second cladding layer 22b is an n-type InP layer.
The conductivity type of each part may be reversed.
【0012】この様な組成の設定により、光偏向素子2
では、導波路層21から、第1クラッド層22a、第2
クラッド層22bの順に屈折率が小さくなるように、屈
折率分布が形成されたことになる。光偏向素子2内部に
埋め込まれた形の回折格子23は、薄い第1層目のクラ
ッド層22aの表面に形成されて導波路層21に極めて
近い位置に配置され、これにより導波路層21から光の
しみ出し分が回折格子23に結合するようになってい
る。By setting the composition as described above, the light deflection element 2
Then, from the waveguide layer 21 to the first cladding layer 22a and the second cladding layer 22a.
The refractive index distribution is formed so that the refractive index becomes smaller in the order of the clad layer 22b. The diffraction grating 23 embedded in the optical deflection element 2 is formed on the surface of the thin first clad layer 22a and is arranged at a position extremely close to the waveguide layer 21. The portion of the light exuding is coupled to the diffraction grating 23.
【0013】クラッド層22の表面には、光取り出し窓
25を有する電極24が形成され、基板20の裏面には
これに対向する電極26が形成されている。これらの電
極24,26間に、電極24側が正又は負となる電圧を
印加することにより、内部電界によるいわゆる電気光学
効果により、光偏向素子2の回折格子23近傍の屈折率
が制御される。これにより、導波路層21からの結合に
よる回折格子23からの二次回折光の回折角、即ち窓2
5を介して取り出される光の偏向角が制御される。An electrode 24 having a light extraction window 25 is formed on the surface of the clad layer 22, and an electrode 26 facing the same is formed on the back surface of the substrate 20. By applying a voltage between the electrodes 24 and 26 that is positive or negative on the electrode 24 side, the refractive index in the vicinity of the diffraction grating 23 of the light deflection element 2 is controlled by the so-called electro-optical effect due to the internal electric field. Thereby, the diffraction angle of the second-order diffracted light from the diffraction grating 23 due to the coupling from the waveguide layer 21, that is, the window 2
The deflection angle of the light extracted via 5 is controlled.
【0014】以上のようにこの実施例による光スイッチ
モジュールは、光信号が入る一つの入力ポートと、その
入力光をスイッチングして電気信号として取り出す複数
の出力ポートを持ち、空間型光偏向素子がPDアレイと
一体化されて、モジュール内で空間的な光スイッチング
が行われるようになっている。モジュール内での光軸合
わせは容易である。そしてこのモジュールを搭載したボ
ードと他のボードとの間の結合は電気信号線により行う
ことができる。従ってボード間の光結合を空間的に行う
方式と異なり、ボード間の高精度の位置合わせを必要と
しない。As described above, the optical switch module according to this embodiment has one input port for inputting an optical signal and a plurality of output ports for switching the input light to take out as an electric signal. It is integrated with the PD array to perform spatial optical switching within the module. The optical axis alignment within the module is easy. The board on which this module is mounted and another board can be coupled by an electric signal line. Therefore, unlike the method in which optical coupling between boards is spatially performed, highly accurate alignment between boards is not required.
【0015】また、実装後の外部環境の変化、例えば温
度変動や振動の影響による経時的な光軸ズレや結合効率
の低下、信号誤り率の上昇といった問題もなくなり、信
頼性の高い光インターコネクションが可能になる。Further, there is no problem of a change in the external environment after mounting, such as a time-dependent optical axis shift due to the influence of temperature fluctuation or vibration, a decrease in coupling efficiency, and an increase in signal error rate, and a highly reliable optical interconnection. Will be possible.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、外部
バイアスにより偏向角度を可変できる空間型光偏向素子
とその出射光を電気信号に変換する受光素子アレイがと
が、出射光の偏向がモジュールベースと平行な面内で行
われるようにモジュールベースに搭載されて、光信号が
入る一つの入力ポートと電気信号を出力する複数の出力
ポートをもってスイッチモジュール化される。スイッチ
モジュール内での光軸合わせは容易に高精度にできる。
そして本発明の光スイッチモジュールをボードに搭載す
れば、そのボード内で空間的な光スイッチングがなさ
れ、対向するボードとの間は電気信号線により結合する
ことで、難しい位置合わせを必要としない。As described above, according to the present invention, the spatial light deflection element capable of changing the deflection angle by the external bias and the light receiving element array for converting the emitted light into an electric signal deflect the emitted light. Is mounted on the module base so as to be performed in a plane parallel to the module base, and has one input port for receiving an optical signal and a plurality of output ports for outputting an electric signal to form a switch module. Optical axis alignment in the switch module can be easily performed with high accuracy.
When the optical switch module of the present invention is mounted on a board, spatial optical switching is performed within the board, and the opposing board is connected by an electric signal line, so that difficult alignment is not required.
【図1】 本発明の一実施例の光スイッチモジュールの
構成を示す。FIG. 1 shows the configuration of an optical switch module according to an embodiment of the present invention.
【図2】 同実施例に用いる光偏向素子の構成を示す。FIG. 2 shows a configuration of an optical deflecting element used in the example.
1…モジュールベース、2…空間型光偏向素子、3…入
力ポート、4a,4b…電圧印加端子、5…PDアレ
イ、6…出力ポート、7…外部電源。1 ... Module base, 2 ... Spatial light deflection element, 3 ... Input port, 4a, 4b ... Voltage application terminal, 5 ... PD array, 6 ... Output port, 7 ... External power supply.
Claims (1)
偏向素子を備えた光スイッチモジュールであって、 前記光偏向素子は、半導体基板と、この基板上に形成さ
れた導波路層と、この導波路層上に形成されて導波路層
を伝送される光の二次回折光を外部に取り出す回折格子
と、この回折格子上に形成されたクラッド層と、このク
ラッド層と前記基板裏面に設けられた前記導波路層の屈
折率を可変制御するための電極とを有し、 前記光偏向素子はモジュールベース上に、その出射光の
偏向がモジュールベースと平行な面内で行われるように
搭載され、且つ前記モジュールベース上に前記光偏向素
子の出射光をその偏向角に応じて検出する受光素子アレ
イが搭載されていることを特徴とする光スイッチモジュ
ール。1. An optical switch module comprising an optical deflecting element for spatially deflecting an incident optical signal, wherein the optical deflecting element comprises a semiconductor substrate and a waveguide layer formed on the substrate. , A diffraction grating for extracting the second-order diffracted light of light transmitted through the waveguide layer formed on the waveguide layer, a clad layer formed on the diffraction grating, and the clad layer and the back surface of the substrate. An electrode for variably controlling the refractive index of the provided waveguide layer, wherein the light deflection element is provided on a module base such that the emitted light is deflected in a plane parallel to the module base. An optical switch module, which is mounted and on which a light-receiving element array for detecting light emitted from the light-deflecting element according to a deflection angle thereof is mounted on the module base.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29237594A JPH08129196A (en) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | Optical switch module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29237594A JPH08129196A (en) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | Optical switch module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08129196A true JPH08129196A (en) | 1996-05-21 |
Family
ID=17780991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29237594A Pending JPH08129196A (en) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | Optical switch module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08129196A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281713A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Fujikura Ltd | Thermo-optic effect type light deflecting element and thermo-optic effect type light deflecting element module using the same |
| JP2002014307A (en) * | 2000-05-17 | 2002-01-18 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp | Tunable etching diffraction grating for wdm optical communication system |
-
1994
- 1994-11-01 JP JP29237594A patent/JPH08129196A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281713A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Fujikura Ltd | Thermo-optic effect type light deflecting element and thermo-optic effect type light deflecting element module using the same |
| JP2002014307A (en) * | 2000-05-17 | 2002-01-18 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp | Tunable etching diffraction grating for wdm optical communication system |
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