CN110573958A - N×n光开关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种N×N光开关，其为将输入侧光开关的输出端口和输出侧光开关的输入端口在同一基板上由光波导连接而构成的光开关，在该光开关的交叉数最多、交叉损失最高的光波导所连接的端口中，能减少交叉损失。4×4光开关(10)具备：四个输入侧1×4光开关(SW11～SW14)，具有四个输出端口(P1～P4)；四个输出侧4×1光开关(SW21～SW24)，具有四个输入端口(Q1～Q4)；以及连接光波导(OW)，连接所述输出端口和所述输入端口，其中，一部分连接光波导OW与两条以上的其他连接光波导OW在一处交叉。

Description

N×N光开关
技术领域
本发明涉及一种作为用于支持大容量光通信网络的重要光学零件的N×N光开关。
背景技术
近年来，为了应对通信流量的急剧增长，光通信网络的高速、大容量化正在推进。光通信网络由多个链接以及节点构成，在链接和节点中分别面向高速、大容量通信进行研究开发。
在链接上对信号的高速化、波长的复用化等进行推进，另一方面，为了在节点上实现高效的通信流量，使连接节点间的路径灵活变更的技术变得重要。例如，已知的技术中，被传输来的光信号在节点的输入端暂时进行光电转换，对电信号进行切换，并在节点的输出端再次进行电光转换而传输。该情况下，光电转换、电信号的高速切换会消耗很多电力。
相对地，在节点内配置光开关，不将光信号转换为电信号而进行切换的技术也在研究开发中。该情况下，通过光开关来直接切换光信号并变更路径，因此，无须光电转换、电信号的高速切换，能低延迟、低功耗地切换高速的光信号。
作为这样的光开关，在平面光波回路(Planar Lightwave Circuit：PLC)上构成的热光学(TO)开关、使用InP系的电场吸收型光调制器(Electroabsorption modulator：EAM)、马赫-增德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer：MZI)或半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier：SOA)的开关、LiNbO3系的相位调制器型的开关等正在研究开发中。
例如，在非专利文献1中，提出了在PLC上构成光开关的例子。
如非专利文献1所示，作为N×N光开关的主要构成，例如，可以考虑将N个1×N光开关和N个N×1光开关连接的构成(其中，N为正整数)。
图5中示出了作为一例的以往的N×N光开关100。如图5所示，以往的N×N光开关100构成为，具备：N个输入侧1×N光开关SW11～SW1N；以及N个输出侧N×1光开关SW21～SW2N(图5中N＝4。具体见后文)。
由输入端口输入的光脉冲群由输入侧1×N光开关SW11～SW1N输出至与期望的输出端口连接的输出侧N×1光开关SW21～SW2N。由此，无论其他端口的连接状态如何，都能实现任何连接，实现无阻塞(non-blocking)型的N×N光开关。
在此，作为构成输入侧1×N光开关的以往技术，例如，专利文献1中提出了2×2光开关元件。图6中示出了以往的2×2光开关元件的立体图。图6的2×2光开关元件是定向耦合器型的光开关元件，构成为在n-InP基板6上设有光输入部I、光开关部II、光输出部III以及光吸收部IV。
更详细而言，图6所示的以往的2×2光开关元件具有在n-InP基板6上依次层叠有i-MQW层5、i-InP包层4、p-InP包层3的构造。如图6所示，p-InP包层3形成为细线状。而且，在光开关部II的一个p-InP包层3上以及光吸收部IV的两个p-InP包层3上依次形成有p+-InGaAs盖层2以及p型电极1。在n-InP基板6的背面形成有n型电极7。需要说明的是，图6中的A、B是输入端口，C、D是输出端口。
光脉冲群等输入信号光在i-MQW层5内位于形成为细线状的p-InP包层3下部的部分进行导波。以下，将设于光输入部I、光开关部II、光输出部III以及光吸收部IV的位于p-InP包层3下部的i-MQW层5分别称为输入波导、光开关波导、输出波导以及光吸收波导。
将输入信号光输入至任何一方的输入波导，并引导至光开关波导。在光开关波导中，在设于光开关部II的p型电极1与n型电极7之间施加期望的电压，例如通过由多量子阱(Multiple Quantum Well：MQW)构造引起的量子限制斯塔克效应(Quantum ConfinedStark Effect：QCSE)改变p型电极1下方的光开关波导的折射率，由此仅从任何一方的光开关波导输出信号光。即，进行光路切换。在光吸收部IV中，在设于与输入了信号光的光吸收波导不同的光吸收波导的p型电极1与n型电极7之间施加期望的电场。由此，从光开关波导漏出的串扰光被光吸收波导吸收，另一方面，从光开关波导输出的信号光被引导至输出波导。如上所述，在专利文献1中，通过具备光吸收部IV来实现能降低从光开关波导漏出的光的影响的开关元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-59294号公报
专利文献2：日本特开2016-161604号公报
非专利文献
非专利文献1：T.Watanabe等著,"Silica-based PLC 1×128Thermo-OpticSwitch",27th European Conference on Optical Communication(ECOC),2001年,Vol.2,pp.134-135
发明内容
在上述的非专利文献1中，N个输入侧1×N光开关与N个输出侧N×1光开关之间由光纤连接，由此实现N×N光开关。该情况下，需要N×N条光纤以及2×N×N处的光纤连接点和连接器，光开关的尺寸变大。此外，特别是半导体光波导这样的光封闭性强的波导，与光纤的模式失配大，在光耦合时会发生大的损失。在该构成中，在各路径上发生四次耦合损失，增大N×N光开关的插入损失。
因此，为了N×N光开关的小型化以及低损失化，可以考虑用同一基板上的波导进行这些连接(例如，参照上述专利文献2)。
在此，在将图5的N×N光开关的构成实现于同一基板上的情况下，将具有对1×N的光路进行切换的机构的区域设为输入侧1×N光开关，将具有对N×1的光路进行切换的机构的区域设为输出侧N×1光开关，配置N个输入侧1×N光开关和N个输出侧N×1光开关。在同一基板上通过波导来连接这些光开关。
对图5所示的N＝4时的例子进行具体说明，在图5所示的4×4光开关中，输入侧1×4光开关SW11～SW14配置为一列，输出侧N×1光开关SW21～SW24与它们对置地配置为一列。
输入侧1×4光开关SW11～SW14分别具有四个输出端口P1～P4。此外，输出侧4×1光开关SW21～SW24分别具有四个输入端口Q1～Q4。在图5中，用“〇”表示各端口。
输入侧1×4光开关SW11～SW14的四个输出端口P1～P4通过连接光波导OW分别与互不相同的输出侧4×1光开关SW21～SW24的输入端口Q1～Q4连接。在图5中，为了简单，用实线表示连接光波导OW。
在这样的构造中，将输入侧1×4光开关SW11～SW14与输出侧4×1光开关SW21～SW24在平面上连接，因此，虽然一部分连接光波导OW不与其他连接光波导OW交叉，但是多个连接光波导OW与其他连接光波导OW多次交叉。该连接光波导OW与其他连接光波导OW的交叉次数最大为(N-1)×(N-1)次(在图5所示的例子中，为(4-1)×(4-1)＝9次)。
例如，在图5所示的4×4光开关中，连接输入侧1×4光开关SW11的输出端口P1和输出侧4×1光开关SW21的输入端口Q1的连接光波导OW不与其他连接光波导OW交叉，但是，连接输入侧1×4光开关SW11的输出端口P4和输出侧4×1光开关SW24的输入端口Q1的连接光波导OW与9条连接光波导OW交叉。
因此，如果将由连接光波导OW与其他连接光波导OW的一次交叉引起的光的损失设为L(dB/交叉次数)，则与该连接光波导OW连接的端口由连接光波导OW的交叉引起的光的损失(以下，称为“交叉损失”)最大为L×(N-1)×(N-1)(dB)。具体地，当L＝0.5dB时，该端口的最大的交叉损失在N＝4的情况下为4.5dB，在N＝8的情况下为24.5dB，可知，当N增加时，交叉损失大幅地增大。
在光开关的情况下，需要在各端口之间调整输出光的强度，因此，交叉损失最大的连接光波导OW所连接的端口以外的端口要通过准备其他损失源来匹配损失值。因此，希望在与其他连接光波导OW的交叉数最大的连接光波导OW中减少交叉次数。
本发明鉴于上述以往技术，其目的在于实现一种在同一基板上通过连接光波导将输入侧1×N光开关的输出端口和输出侧N×1光开关的输入端口连接而构成的光开关，能减少在该光开关中交叉数最多且交叉损失最高的连接光波导所连接的端口的交叉损失的N×N光开关。
本发明的一个实施方式的N×N光开关，具备：
N个输入侧1×N光开关，具有N个输出端口，N为3以上的整数；N个输出侧N×1光开关，具有N个输入端口；以及连接光波导，连接所述输出端口和所述输入端口，所述N×N光开关的特征在于，
一部分所述连接光波导与两条以上的其他所述连接光波导在一处交叉。
本发明的其他实施方式的N×N光开关，其特征在于，
所述连接光波导和其他所述连接光波导的交叉部使用MMI交叉构造。
本发明的其他实施方式的N×N光开关，其特征在于
所述输入侧1×N光开关以及所述输出侧N×1光开关分别以所述输出端口与所述输入端口对置的方式配置为一直线状，
所述输入侧1×N光开关中位于一端侧的所述输入侧1×N光开关的一端侧的所述输出端口，通过不与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于一端侧的所述输出侧N×1光开关的一端侧的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于另一端侧的所述输入侧1×N光开关的另一端侧的所述输出端口，通过不与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于另一端侧的所述输出侧N×1光开关的另一端侧的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于一端侧的所述输入侧1×N光开关的位于一端侧以外的所述输出端口，通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于一端侧以外且互不相同的所述输出侧N×1光开关的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于另一端侧的所述输入侧1×N光开关的位于另一端侧以外的所述输出端口，通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于另一端侧以外且互不相同的所述输出侧N×1光开关的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于两端以外的所述输入侧1×N光开关的所述输出端口，通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关且互不相同的所述输出侧N×1光开关的所述输入端口连接。
本发明的其他实施方式的N×N光开关，其特征在于，
所述输入侧1×N光开关和所述输出侧N×1光开关交替并排配置，
所述输入侧1×N光开关的位于两端的所述输出端口，通过不与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与邻接于该输入侧的1×N光开关且互不相同的所述输出侧N×1光开关的位于端部的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关的所述输出端口中位于两端以外的所述输出端口，通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与不邻接于该输入侧的1×N光开关且互不相同的所述输出侧N×1光开关的位于两端以外的所述输入端口连接。
本发明的其他实施方式的N×N光开关，其特征在于，
所述输入侧1×N光开关、所述输出侧N×1光开关以及所述连接光波导单片集成地形成在同一个半导体基板上。
本发明的其他实施方式的N×N光开关，其特征在于，
所述连接光波导与其他所述连接光波导的交叉部的交叉角度为等角。
根据本发明的实施方式的N×N光开关，在同一基板上通过连接光波导将输入侧1×N光开关的输出端口与输出侧N×1光开关的输入端口连接而构成的光开关中，能够减少由与其他连接光波导的交叉数最多的连接光波导连接的端口由于波导交叉引起的交叉损失。
附图说明
图1是表示适用于本发明的实施方式的N×N光开关的树形光开关的例子的构成图。
图2是表示本发明的实施例1的N×N光开关的构成图。
图3是表示三条波导交叉的情况的MMI交叉构造的构成图。
图4是表示本发明的实施例2的N×N光开关的构成图。
图5是表示以往的N×N光开关的例子的构成图。
图6是表示以往的2×2光开关元件的立体图。
图7是表示以往的N×N光开关的其他例的构成图。
具体实施方式
本发明的实施方式的N×N光开关具有将N个输入侧1×N光开关的输出端口和N个输出侧N×1光开关的输入端口通过形成于基板上的连接光波导连接的构成，将连接光波导配置为具有三条以上的连接光波导在一处交叉的波导交叉部，此外，在连接光波导与在其他端口之间连接的连接光波导交叉的波导交叉部使用多模干涉(Multi-Modeinterference：MMI)交叉构造。
通过以上所述的构成，根据本发明的实施方式的N×N光开关，能减少一条连接光波导中的波导交叉部的数量，并且，能在波导交叉部实现低损失、低串扰的交叉，能减少由波导交叉引起的光的损失。
在此，使用图1，对本发明的一实施方式中使用的树形光开关进行说明。作为光开关，并不限于1×4光开关，可以采用1×8光开关或端口数在此以上的1×N光开关。在此，作为代表，对树形的1×4光开关进行说明。
如图1所示，该1×4光开关SW10通过树状地连接2×2光开关SW10a、SW10b、SW10c来实现。用最初的2×2光开关SW10a进行二分支，进而将各自的光输出用下一级的2×2光开关SW10b、SW10c分别进行二分支，由此分支为四个端口。各2×2光开关SW10a、SW10b、SW10c例如能使用MZI来实现。
首先，该2×2光开关SW10a、SW10b、SW10c使用多模干涉光耦合器(以下，MMI光耦合器)，将被输入至光波导(例如，图1所示的OW1)的输入光分支至未图示的两个光波导。此时，MMI光耦合器的长度设计为使光强度二等分的长度。在进行了二分支的输入光接受了两个光波导的相位差之后，再次被MMI光耦合器耦合。这样，根据干涉效应，若两条光波导之间的相位差为±nπ，则从与输入光所输入的光波导相反侧的光波导(例如，图1所示的OW2)输出，若为±(2n+1)π/2，则从与输入光所输入的光波导相同侧的光波导(例如，图1所示的WO3)输出(其中，n为整数)。
因此，若在一方的光波导内配置相位调制区域而进行控制，则可以获得2×2的切换动作。只要改变光波导的折射率即可获得相位调制。因此，通过用PLC等使向加热器的电流通电来进行温度控制，利用TO效应来改变光波导的折射率，在InP系的光波导中，利用由施加电压引起的弗兰之-克尔德什(Franz-Keldysh：FK)效应、量子限制斯塔克效应(QCSE)或者利用由注入电流引起的等离子体效应来改变光波导的折射率，在LN系的光波导中，利用由施加电压引起的普克尔(Pockels)效应来改变光波导的折射率，即可进行切换动作。此外，使光强度二等分的MMI光耦合器也可以使用定向耦合器等。
实施例1
使用图2以及图3，对本发明的实施例1的N×N光开关进行详细说明。
在本实施例中，构成了作为光开关的N×N光开关，包括：具有N个输出端口的N个输入侧1×N光开关、具有N个输入端口的N个输出侧N×1光开关以及连接所述输出端口和所述输入端口的连接光波导。在图2中，作为基本的连接构成的例子，示出了N＝4的情况的例子。
如图2所示，4×4光开关10构成为，具备：4个输入侧1×4光开关SW11～SW14以及4个输出侧4×1光开关SW21～SW24。输入侧1×4光开关SW11～SW14排列为一直线状，输出侧4×1光开关SW21～SW24与该输入侧1×4光开关SW11～SW14对置地配置为一直线状。
输入侧1×4光开关SW11～SW14分别具有四个输出端口P1～P4。此外，输出侧4×1光开关SW21～SW24分别具有四个输入端口Q1～Q4。
输入侧1×4光开关SW11～SW14各自的四个输出端口P1～P4通过连接光波导OW与互不相同的输出侧4×1光开关SW21～SW24的输入端口Q1～Q4连接。
具体而言，作为输入侧1×4光开关SW11～SW14和输出侧4×1光开关SW21～SW24的连接方法，在图2中示出了以下的例子：将输入侧1×4光开关SW11的各输出端口P1～P4分别与输出侧4×1光开关SW21～SW24的各输入端口Q1连接、将输入侧1×4光开关SW12的各输出端口P1～P4分别与输出侧4×1光开关SW21～SW24的各输入端口Q2连接，将输入侧1×4光开关SW13的各输出端口P1～P4分别与输出侧4×1光开关SW21～SW24的各输入端口Q3连接，将输入侧1×4光开关SW14的各输出端口P1～P4分别与输出侧4×1光开关SW21～SW24的各输入端口Q4连接。
即，一端侧的输入侧1×4光开关SW11的一端侧的输出端口P1，通过不与其他连接光波导OW交叉的连接光波导OW，与一端侧的输出侧4×1光开关SW21的一端侧的输入端口Q1连接。
此外，另一端侧的输入侧1×4光开关SW14的另一端侧的输出端口P4，通过不与其他连接光波导OW交叉的连接光波导OW，与另一端侧的输出侧4×1光开关SW24的另一端侧的输入端口Q4连接。
而且，一端侧的输入侧1×4光开关SW11的位于一端侧以外的输出端口P2～P4，通过与其他连接光波导OW交叉的连接光波导OW，与位于一端侧以外且互不相同的输出侧4×1光开关SW21～24的输入端口Q1连接。
此外，另一端侧的输入侧1×4光开关SW14的位于另一端侧以外的输出端口P1～P3，通过与其他连接光波导OW交叉的连接光波导OW，与位于另一端侧以外且互不相同的输出侧4×1光开关SW21～SW23的输入端口Q4连接。
位于两端以外的输入侧1×4光开关SW12、SW13的输出端口P1～P4，通过与其他连接光波导OW交叉的连接光波导OW，与互不相同的输出侧4×1光开关SW21～SW24的输入端口Q2、Q3连接。
需要说明的是，输入侧1×4光开关SW11～SW14、输出侧4×1光开关SW21～SW24以及连接光波导OW单片集成地形成在同一半导体基板上。
在该情况下，交叉数最多的连接光波导OW是从输入侧1×4光开关SW11的输出端口P4连接至输出侧4×1光开关SW24的输入端口Q1的连接光波导OW以及从输入侧1×4光开关SW14的输出端口P1连接至输出侧4×1光开关SW21的输入端口Q4的连接光波导OW。
在此，在图5所示的以往的光开关构成中，在连接光波导OW的交叉处使两条连接光波导OW交叉，但是，如图2所示，在本实施例中，采用使三条以上的连接光波导OW在一处交叉的构造，由此能减少交叉次数。在图2中，示出了使最多三条连接光波导OW在一处交叉的情况的例子。在图2中用虚线包围表示使三条连接光波导OW在一处交叉的位置。
需要说明的是，在本实施例中，如图3所示，连接光波导OW的所有交叉都使用MMI光波导OWMMI来进行(将使用MMI光波导OWMMI的构造称为MMI交叉构造)。MMI光波导OWMMI设为一输入一输出的任意宽度的构造，其长度设为拍长(beat length)的2倍的长度。
在MMI交叉构造中，使连接光波导OW在相当于拍长的MMI光波导OWMMI的中心部分(以下，拍长的位置)交叉。在使三条连接光波导OW在一处交叉的MMI交叉构造中的损失、串扰与未使用MMI交叉构造而使两条连接光波导OW在一处交叉的构造具有同等性能(损失、串扰)的情况下，通过减少交叉次数来实现低损失、低串扰，由此，可以大大有助于端口数的增加。
需要说明的是，根据本实施例，由图2可知，对于以往交叉数最多的连接光波导OW，能使交叉次数减少N/2次。
此外，一般，连接光波导OW的交叉是使连接光波导OW一对一地交叉，此外，交叉角度越接近正交，损失、串扰越小。而在本实施例中，通过在连接光波导OW的所有交叉部导入MMI交叉构造，能实现低损失、低串扰的多个交叉。
例如，在激发一阶模的宽度的MMI交叉构造的情况下，对于波导方向在拍长的位置处零阶模的比率达到峰值，不易受到连接光波导OW的侧壁的影响。由此，能够抑制向在拍长的位置交叉的其他连接光波导OW的漏光，减少串扰，并且，减少由其他连接光波导OW引起的散射，因此能减少交叉损失。
而且，在MMI交叉构造中，即使在交叉的连接光波导OW的数量设为三条以上，交叉角度为锐角的情况下，也同样能期待低损失、低串扰，因此，通过使多个交叉集中在一处，能进一步减少单位交叉的损失。
需要说明的是，如图3所示，MMI交叉构造理想的交叉角度为等角，但并不限定于此，在各种形态下都能期待同样的效果。
在本实施例中，与图5所示的在以往的光开关中的连接光波导OW的最大的交叉数(N-1)×(N-1)相比，如果是使三条连接光波导OW在一处交叉的情况，则连接光波导OW的最大的交叉次数为(N-1)×(N-1)-N/2等，能减少交叉次数。
关于该情况的交叉次数和损失值，在表1中示出假定了实际端口数的情况下的比较。
[表1]
如表1所示，根据本实施例的N×N光开关10，能减少连接光波导OW的交叉数，由此，能减少由波导交叉引起的交叉损失。
在表1中，针对本实施例，示出了将同时交叉的连接光波导OW设为三条的例子，但是，通过增加同时交叉的连接光波导OW的数量，可以期待进一步减少光损失。
需要说明的是，在本实施例中，示出了使用MMI光波导OWMMI来使连接光波导OW交叉的例子，本发明并不限定于上述实施例，通过采用使三条以上的连接光波导OW在一处交叉的构造(一条连接光波导OW与两条以上的其他连接光波导OW在一处交叉的构造)，与以往相比，能减少损失以及串扰。
实施例2
使用图4对本发明的实施例2的N×N光开关进行说明。以下，作为一例，以N＝4的情况为例进行说明。
首先，图7中示出了4×4光开关200，参照专利文献2，改变输入侧1×4光开关SW11～SW14和输出侧4×1光开关SW21～SW24的排列，由此实现交叉数的减少。图7所示的4×4光开关200并非如图5所示，将输入侧1×4光开关SW11～SW14排列为直线状，将输出侧4×1光开关SW21～SW24在与输入侧1×4光开关SW11～SW14对置的位置处直线状排列，而是将输入侧和输出侧交替配置的构造。
具体而言，在一方的端面依次配置有输入侧1×4光开关SW11、输出侧4×1光开关SW24、输入侧1×4光开关SW12、输出侧4×1光开关SW23，在另一方的端面依次配置有输出侧4×1光开关SW21、输入侧1×4光开关SW14、输出侧4×1光开关SW22、输入侧1×4光开关SW13。
各输入侧1×4光开关SW11～SW14的输出端口P1～P4和各输出侧4×1光开关SW21～24的输入端口Q1～Q4的连接状态如下所述。
即，输入侧1×N光开关SW11的位于两端的输出端口P1、P4，通过不与其他连接光波导交叉的连接光波导，与邻接于该输入侧的1×N光开关SW11且互不相同的输出侧N×1光开关SW21、SW24的位于端部的输入端口Q1、Q4连接，输入侧1×N光开关SW11的输出端口中位于两端以外的输出端口P2、P3，通过与其他连接光波导交叉的连接光波导，与不邻接于该输入侧的1×N光开关SW11且互不相同的输出侧N×1光开关SW22、SW23的位于两端以外的输入端口Q2、Q3连接。
此外，输入侧1×N光开关SW12的位于两端的输出端口P1、P4，通过不与其他连接光波导交叉的连接光波导，与邻接于该输入侧的1×N光开关SW12且互不相同的输出侧N×1光开关SW24、SW23的位于端部的输入端口Q1、Q4连接，输入侧1×N光开关SW12的输出端口中位于两端以外的输出端口P2、P3，通过与其他连接光波导交叉的连接光波导，与不邻接于该输入侧的1×N光开关SW12且互不相同的输出侧N×1光开关SW21、SW22的位于两端以外的输入端口Q2、Q3连接。
此外，输入侧1×N光开关SW14的位于两端的输出端口P1、P4通过不与其他连接光波导交叉的连接光波导，与邻接于该输入侧的1×N光开关SW13且互不相同的输出侧N×1光开关SW23、SW22的位于端部的输入端口Q1、Q4连接，输入侧1×N光开关SW13的输出端口中位于两端以外的输出端口P2、P3通过与其他连接光波导交叉的连接光波导，与不邻接于该输入侧的1×N光开关SW13且互不相同的输出侧N×1光开关SW24、SW21的位于两端以外的输入端口Q2、Q3连接。
此外，输入侧1×N光开关SW14的位于两端的输出端口P1、P4，通过不与其他连接光波导交叉的连接光波导，与邻接于该输入侧的1×N光开关SW14且互不相同的输出侧N×1光开关SW22、SW21的位于端部的输入端口Q1、Q4连接，输入侧1×N光开关SW14的输出端口中位于两端以外的输出端口P2、P3，通过与其他连接光波导交叉的连接光波导，与不邻接于该输入侧的1×N光开关SW14且互不相同的输出侧N×1光开关SW23、SW24的位于两端以外的输入端口Q2、Q3连接。
根据这样的配置，连接光波导OW与其他连接光波导OW的交叉数最大为(N-2)×(N/2)次(在N＝4的情况下，为(4-2)×(4/2)＝4次)，与图5所示的N×N光开关的构成相比能使交叉数减少，但也能将本发明的构造应用于该构成。
图4所示的4×4光开关20相对于图7所示的4×4光开关200，连接光波导OW的路径不同。输入侧1×N光开关SW11～SW14和输出侧4×1光开关SW21～SW24的排列以及各输入侧1×4光开关SW11～SW14的输出端口P1～P4和各输出侧4×1光开关SW21～24的输入端口Q1～Q4的连接状态与图7相同，省略详细说明。
如图4所示，在本实施例中，与实施例1同样，4×4光开关20并非只有两条波导交叉，而是导入三条波导交叉。三条连接光波导OW的交叉处在图4中由虚线圈出而表示。该情况下，最大的交叉次数为(N-1)×(N-2)/2次(在N＝4的情况下，为(4-1)×(4-2)/2＝3次)，与图5所示的以往的N×N光开关相比，能大幅度减少最大的交叉次数。关于该情况的交叉次数和损失值，表2中示出在假定了实际的端口数的情况下的比较。
[表2]
如表2所示，根据本实施例的N×N光开关20，能减少连接光波导OW的交叉数，由此，能减少由波导交叉引起的交叉损失。
在表2中，示出了将同时交叉的连接光波导OW设为三条的例子，但能通过增加同时交叉的连接光波导OW的数量来期待进一步减少光损失。需要说明的是，在本实施例中也在波导交叉部导入MMI交叉构造，由此实现了低损失、低串扰交叉。
附图标记说明：
10、20 4×4光开关(N×N光开关)；
SW11～SW14 输入侧1×4光开关(输入侧1×N光开关)；
SW21～SW24 输出侧4×1光开关(输出侧N×1光开关)；
P1～P4 输入侧光开关的输出端口；
Q1～Q4 输出侧光开关的输入端口；
OW 连接光波导；
OWMMI MMI光波导。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种N×N光开关，具备：N个输入侧1×N光开关，具有N个输出端口；N个输出侧N×1光开关，具有N个输入端口；以及连接光波导，连接所述输出端口和所述输入端口，N为3以上的整数，所述N×N光开关的特征在于，
一部分所述连接光波导与两条以上的其他所述连接光波导在一处交叉，所述连接光波导与其他所述连接光波导的交叉部使用MMI交叉构造。
2.根据权利要求1所述的N×N光开关，其特征在于，
所述输入侧1×N光开关和所述输出侧N×1光开关分别以所述输出端口与所述输入端口对置的方式配置为一直线状，
所述输入侧1×N光开关中位于一端侧的所述输入侧1×N光开关的一端侧的所述输出端口通过不与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于一端侧的所述输出侧N×1光开关的一端侧的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于另一端侧的所述输入侧1×N光开关的另一端侧的所述输出端口通过不与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于另一端侧的所述输出侧N×1光开关的另一端侧的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于一端侧的所述输入侧1×N光开关的位于一端侧以外的所述输出端口通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于一端侧以外且互不相同的所述输出侧N×1光开关的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于另一端侧的所述输入侧1×N光开关的位于另一端侧以外的所述输出端口通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于另一端侧以外且互不相同的所述输出侧N×1光开关的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于两端以外的所述输入侧1×N光开关的所述输出端口通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关且互不相同的所述输出侧N×1光开关的所述输入端口连接。
3.根据权利要求1所述的N×N光开关，其特征在于，
所述输入侧1×N光开关和所述输出侧N×1光开关相互并排配置，
所述输入侧1×N光开关的位于两端的所述输出端口通过不与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与邻接于该输入侧的1×N光开关且互不相同的所述输出侧N×1光开关的位于端部的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关的所述输出端口中位于两端以外的所述输出端口，通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与不邻接于该输入侧的1×N光开关且互不相同的所述输出侧N×1光开关的位于两端以外的所述输入端口连接。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的N×N光开关，其特征在于，
所述输入侧1×N光开关、所述输出侧N×1光开关以及所述连接光波导单片集成地形成在同一个半导体基板上。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的N×N光开关，其特征在于，
所述连接光波导与其他所述连接光波导的交叉部的交叉角度为等角。

Claims (6)

1.一种N×N光开关，具备：N个输入侧1×N光开关，具有N个输出端口；N个输出侧N×1光开关，具有N个输入端口；以及连接光波导，连接所述输出端口和所述输入端口，N为3以上的整数，所述N×N光开关的特征在于，
一部分所述连接光波导与两条以上的其他所述连接光波导在一处交叉。
2.根据权利要求1所述的N×N光开关，其特征在于，
所述连接光波导和其他所述连接光波导的交叉部使用MMI交叉构造。
3.根据权利要求1或2所述的N×N光开关，其特征在于，
所述输入侧1×N光开关和所述输出侧N×1光开关分别以所述输出端口与所述输入端口对置的方式配置为一直线状，
所述输入侧1×N光开关中位于一端侧的所述输入侧1×N光开关的一端侧的所述输出端口通过不与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于一端侧的所述输出侧N×1光开关的一端侧的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于另一端侧的所述输入侧1×N光开关的另一端侧的所述输出端口通过不与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于另一端侧的所述输出侧N×1光开关的另一端侧的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于一端侧的所述输入侧1×N光开关的位于一端侧以外的所述输出端口通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于一端侧以外且互不相同的所述输出侧N×1光开关的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于另一端侧的所述输入侧1×N光开关的位于另一端侧以外的所述输出端口通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关中位于另一端侧以外且互不相同的所述输出侧N×1光开关的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关中位于两端以外的所述输入侧1×N光开关的所述输出端口通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与所述输出侧N×1光开关且互不相同的所述输出侧N×1光开关的所述输入端口连接。
4.根据权利要求1或2所述的N×N光开关，其特征在于，
所述输入侧1×N光开关和所述输出侧N×1光开关相互并排配置，
所述输入侧1×N光开关的位于两端的所述输出端口通过不与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与邻接于该输入侧的1×N光开关且互不相同的所述输出侧N×1光开关的位于端部的所述输入端口连接，
所述输入侧1×N光开关的所述输出端口中位于两端以外的所述输出端口通过与其他所述连接光波导交叉的所述连接光波导，与不邻接于该输入侧的1×N光开关且互不相同的所述输出侧N×1光开关的位于两端以外的所述输入端口连接。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的N×N光开关，其特征在于，
所述输入侧1×N光开关、所述输出侧N×1光开关以及所述连接光波导单片集成地形成在同一个半导体基板上。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的N×N光开关，其特征在于，
所述连接光波导与其他所述连接光波导的交叉部的交叉角度为等角。
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