JP2000137256A - 熱光学スイッチ - Google Patents

熱光学スイッチ

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JP2000137256A
JP2000137256A JP11293339A JP29333999A JP2000137256A JP 2000137256 A JP2000137256 A JP 2000137256A JP 11293339 A JP11293339 A JP 11293339A JP 29333999 A JP29333999 A JP 29333999A JP 2000137256 A JP2000137256 A JP 2000137256A
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glass
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waveguides
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Kurt Dr Loesch
クルト・レツシユ
Carl Michael Weinert
カール・ミヒヤエル・バイナート
Norbert Keil
ノルベルト・カイル
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Alcatel CIT SA
Alcatel SA
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 透過的光通信システム中で、到来した光信号
を複数の出力の１つに切り換える光スイッチを提供する
こと。 【解決手段】 複数のガラス導波路ＧＷＬ１．．．ＧＷ
Ｌ４が第１の平面内に構成される。前記ガラス導波路と
鋭角をなす少なくとも１つのポリマー導波路ＰＷＬＡが
上側に重ねられた平面内に構成される。垂直方向結合領
域が形成され、ここで前記ポリマー導波路が下側に構成
されたガラス導波路と交差する。結合特性は加熱電極Ｅ
Ａ１．．．ＥＡ４；ＥＢ１．．．ＥＢ４を使用して選択
的に影響され得る。１つのガラス導波路から光を別のガ
ラス導波路に切り換えるには、垂直方向結合領域の温度
が設定される光がガラス導波路からポリマー導波路へ上
方に結合され、その中で導かれ、別の結合領域内の所望
のガラス導波路内に下方に結合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】現在使用されている光通信網
では、メッセージは光ファイバを介して伝送されるが、
ネットワークノードでのメッセージの交換は以前のよう
に電気的に行われる。このために、光信号の形で到来し
たメッセージは適当な変換器によって電気信号に変換さ
れ、電気的に交換され、次いで光信号に再変換される。
【０００２】将来の光通信網では、その交換も光学的に
行われる。これに関して、メッセージが送信機から受信
機へ光信号として連続的に伝送されるので、「透過的」
光通信網と呼ばれることが多い。光スイッチはそのよう
な通信網では特に重要である。それらの機能は到来した
光信号を複数の出力の１つに切り換えることである。光
スイッチは、高速切換えを容易にし、通過光を可能な最
小限度まで減衰させ、さらに費用効果が高く、かつ信頼
できることが必要である。
【０００３】
【従来の技術】光スイッチについてはいくつかの異なる
概念が開発されている。例えば、ＥＰ−Ｂ１−０４９４
７６８には、複数の光導波路が１つの平面内で直角に交
差している光スイッチが開示されている。交差点は光導
波路まで対角線的に延びる溝を備える。オイルがこの溝
内にロボット的に導入され、再び吸い出される。溝内に
オイルがあるか否かに応じて、光ビームは交差点を通過
するか、または横方向に偏向されて交差導波路内に入
る。知られているこのスイッチの場合、非常に大きい表
面積をもつ交換マトリックスを形成することが可能であ
る。ただし、ロボット的運動が必要なために切換え速度
が非常に遅いという欠点がある。
【０００４】光スイッチの別の概念が「Ｐｏｌｙｍｅｒ
Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈ
Ｗｉｔｈ ＜−４０ｄＢ Ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ
Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ」と題
するＮ．Ｋｅｉｌ他による論文（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９６年３月２８日、Ｖｏｌ．３
２、Ｎｏ．７、ｐ．６５５−６５７）から知られてい
る。ここに記載されているスイッチは方向性光カプラの
原理に基づくものである。方向性カプラでは、１つの平
面内に構成された２つの光導波路が結合長Ｌにわたって
短い距離を置いて隣接して延びる。ここに提案されてい
る概念の重要な特徴は、光導波路が、例えばガラスより
もかなり著しい熱光学効果を示すポリマーで構成される
ことである。これは、小さな温度変化でもポリマーの屈
折率に強い影響を及ぼすことを意味する。結合長の領域
内に構成された加熱電極を使用して、２つの光導波路の
温度、したがってそれらの屈折率を別々に制御すること
ができる。このようにすると、導波路内で導かれた光が
この導波路内に留まる（一直線位置）か、または隣接す
る導波路内に結合される（交差位置）ように効果的な結
合長を設定することができる。複数のそのような２×２
スイッチをカスケード接続すれば、より高次のスイッチ
（例えば４×４スイッチ）が得られる。ただし、このス
イッチの場合、好ましい熱光学特性を備えているにもか
かわらず、通常使用される波長の光を比較的強く減衰さ
せるポリマー導波路内でしか光が導かれないことが不利
である。
【０００５】ＪＰ−ｌ−２００２３３Ａの要約には、１
つの電極を使用して異なる２つの導波路チャネルを操作
することができる光スイッチが開示されている。ここで
は、交差を使用して各チャネルが接続される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、高速切換えを可能にし、通過光を可能な最小限
度まで減衰させ、製造が簡単な光スイッチを提供するこ
とである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】透過的光通信システムで
は、光スイッチは到来した光信号を複数の出力の１つに
切り換える必要がある。本発明の目的は、高速切換えを
可能にし、通過光を可能な最小限度まで減衰させ、さら
に費用効果が高く、かつ信頼できる光スイッチを提供す
ることである。
【０００８】本発明によれば、複数のガラス導波路（Ｇ
ＷＬ１．．．ＧＷＬ４）が第１の平面内に構成される。
上にある１つの平面内には、ガラス導波路と鋭角をなす
少なくとも１つのポリマー導波路（ＰＷＬＡ）が構成さ
れる。ポリマー導波路が下にあるガラス導波路と交差す
る場所には、垂直方向結合領域が形成される。結合特性
には、加熱電極（ＥＡ１．．．ＥＡ４、ＥＢ
１．．．．．．ＥＢ４）を使用して選択的に影響を及ぼ
すことができる。１つのガラス導波路から別のガラス導
波路内へ光を切り換えるために、光が１つのガラス導波
路からポリマー導波路へ上方に結合され、その中で導か
れ、別の結合領域内で所望のガラス導波路内に下方に結
合されるように、垂直方向結合領域の温度が設定され
る。
【０００９】いくつかのガラス導波路が第１の平面内に
構成される。上にある１つの平面内にはガラス導波路と
鋭角をなす少なくとも１つのポリマー導波路が構成され
る。ポリマー導波路が下にあるガラス導波路と交差する
場所には垂直方向結合領域が形成される。これらの領域
内の結合特性には、その中のポリマー導波路コアの温度
を下げることによって影響を及ぼすことができる。この
ために、スイッチの上側に加熱電極が構成される。１つ
のガラス導波路から別の導波路へ光を切り換えようとす
る場合には、光が１つのガラス導波路からポリマー導波
路へ上方に結合され、その中で導かれ、別の結合領域内
で所望のガラス導波路内に下方に結合されるように、垂
直方向結合領域の温度が設定される。
【００１０】本発明によるスイッチは次の利点を兼ね備
える。
【００１１】ａ）ポリマー内の熱光学効果は非常に顕著
であるので、必要な切換え電力はごくわずかである。そ
れに応じて放出すべき熱量も小さくなる。
【００１２】ｂ）本発明によるガラス導波路とポリマー
導波路を組み合わせたために、スイッチの減衰は非常に
小さい。これは特に次の２つの原因によるものである。
【００１３】ｉ）光は主として、光通信に使用される波
長範囲内での減衰が非常に小さいガラス導波路内で導か
れる。減衰がより大きいポリマー導波路では、光は短い
距離しか導かれない。
【００１４】ｉｉ）方向性カプラの原理に基づく知られ
ているスイッチでは、結合領域は１つの平面内にある。
結合領域とは、２つの光導波路が、クロスカップリング
が可能なほど互いに近接した距離を置いて構成されてい
る領域である。この近接構成では、必然的に光導波路が
湾曲した部分を有する必要がある。ただし、光損失が生
じるか、または導波路コアと導波路クラッディングの間
の屈折率差をより高く設定することによって導波路断面
を小さくしなければならないので、湾曲は導波路の特性
に不利な影響を及ぼす。しかし、導波路断面を小さくす
ると、光導波路の光ファイバへの結合に際してモードフ
ィールドの不整合が生じ、それによってスイッチの減衰
特性が損なわれる。一方、ここではポリマー導波路とガ
ラス導波路が異なる２つの平面内で交差するので、本発
明によるスイッチは湾曲部分なしに構成することもでき
る。
【００１５】ｃ）例えばニオブ酸リチウム、ヒ化ガリウ
ム、リン化インジウムなど、知られている多くのスイッ
チの基になっている高価な材料を必要としない。
【００１６】ここでは「ガラス導波路」および「ポリマ
ー導波路」という用語は対応する導波路コアのみをさ
す。したがって、ガラス導波路とは導波路コアがガラス
で構成されている光導波路である。少なくとも１つのポ
リマー導波路についても同様である。本発明によるスイ
ッチの機能に関しては、各場合に導波路クラッディング
層を構成する材料は基本的に重要でない。ただここで再
び導波路コアと光波誘導に必要な導波路クラッディング
との間の屈折率差に注意するようにしなければならな
い。
【００１７】本発明の有利な例示的な実施形態では、少
なくとも２つのガラス導波路の導波路コアと少なくとも
１つのポリマー導波路の導波路コアとの間にポリマー層
が構成される。そのような構成はポリマーの熱伝導率が
比較的低いという事実を利用したものである。したがっ
て、ポリマー導波路の導波路コアは下側に構成されたガ
ラス層からうまく断熱される。したがって、加熱電極に
よって生成された熱のごく一部だけがガラス導波路の方
向に未使用状態で放出される。
【００１８】本発明によるスイッチでは、ガラス導波路
および少なくとも１つのポリマー導波路の屈折率が非常
に正確に設定される。この設定は、光学スイッチ全体の
温度を調整するための手段を備えることによって支援可
能である。これらの手段は、例えば、光学スイッチが取
り付けられる基板上に構成された制御可能な加熱エレメ
ントの形であってもよい。すでに述べたように、ガラス
とポリマーの熱光学効果は異なるので、それぞれの屈折
率の間の差は、構成全体の温度を変えることによって適
確に調節可能である。したがって、前記構成の許容度は
製造許容度よりも緩やかである。
【００１９】本発明の有利な別の例示的な実施形態で
は、少なくとも１つのポリマー導波路と少なくとも２つ
のガラス導波路が結合領域内で０．２°から１．２°ま
での角度をなすように交差する。特に好ましい交換特
性、特に低漏話はこれらの値で達成可能であることが実
証されている。
【００２０】更に別の例示的な実施形態では、少なくと
も１つのポリマー導波路は結合領域の間でＳ字形を形成
するように湾曲している。その結果として、スイッチの
空間必要条件はかなり緩和可能である。この場合には湾
曲の程度があまり大きくないことを条件に、波誘導特性
の阻害は許容される。
【００２１】以下で、本発明について図面を参照しなが
ら例示的な実施形態の形で詳細に説明する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下で、図１および図２を参照し
ながら本発明によるスイッチＯＲＳの第１の例示的な実
施形態について説明する。図１は平面図であり、図２は
図１に鎖線で示す平面を通る横方向断面図である。図２
は導波路コアおよびこれらのコアを囲むクラッディング
層ＭＳによって形成される２つの光導波路ＧＷＬ１およ
びＧＷＬ２を示す。導波路コアには個別の参照記号を使
用していない。図面中の光導波路の参照記号は、これら
導波路のコアが光導波路の幾何学的形状を決定するので
基本的に光導波路のコアを示す。
【００２３】光導波路ＧＷＬ１およびＧＷＬ２のコアは
ガラスで構成され、したがって、以下の説明ではこれら
の光導波路は簡単にガラス導波路と呼ぶ。ガラスは、屈
折率を選択的に変えるためにゲルマニウムまたはリンの
ような添加物を任意に含むことができる。本発明による
設計には、特定のタイプのガラスを使用する必要はな
い。
【００２４】光の誘導がガラス導波路ＧＷＬ１およびＧ
ＷＬ２内で確実に起こるようにするためには、クラッデ
ィング層ＭＳの屈折率はガラス導波路ＧＷＬ１およびＧ
ＷＬ２のコアの屈折率より小さくなければならない。上
記以外の基礎的な必要条件はクラッディング層ＭＳＧお
よびＭＳＰの材料特性には課せられない。以下で、図
３、図４、図５を参照しながら、クラッディング層が具
体的にどのようにして構成されるかについて説明する。
【００２５】図２で、ガラス導波路ＧＷＬ１およびＧＷ
Ｌ２のコアは矩形断面を有することが分かる。原理的に
は、他の断面形状、例えば楕円形状も考えられる。ガラ
ス導波路ＧＷＬ１およびＧＷＬ２は１つの平面内に構成
されるので、平面型光導波路とも呼ばれる。
【００２６】図２は導波路ＰＷＬＡも示す。この導波路
ＰＷＬＡのコアはポリマーで構成され、したがって、以
下、ポリマー導波路と呼ぶ。この場合の適切なポリマー
には、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）また
はベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）が含まれる。図に示す
例示的な実施形態では、ポリマー導波路ＰＷＬＡのコア
はガラス導波路ＧＷＬ１およびＧＷＬ２のコアと同じク
ラッディング層ＭＳに埋め込まれている。ただここで再
び、クラッディング層ＭＳの屈折率がポリマー導波路Ｐ
ＷＬＡのコアの屈折率より小さくなるようにしなければ
ならない。
【００２７】ポリマー導波路ＰＷＬＡはガラス導波路Ｇ
ＷＬ１およびＧＷＬ２によって定められる平面に平行な
平面内に構成される。図２に示すように、ポリマー導波
路ＰＷＬＡはガラス導波路ＧＷＬ１およびＧＷＬ２を横
切って延びる。図１から明瞭に分かるように、ポリマー
導波路ＰＷＬＡがガラス導波路ＧＷＬ１およびＧＷＬ２
に対して斜めに構成されることが本発明の重要な特徴で
ある。したがって、ポリマー導波路ＰＷＬＡがガラス導
波路ＧＷＬ１およびＧＷＬ２と交差するそれぞれの場所
に垂直方向の結合領域を生じる。ポリマー導波路ＰＷＬ
Ａとガラス導波路ＧＷＬ１およびＧＷＬ２の間の角度を
図１に示すようにαとする。
【００２８】図２に示す断面は、例示的な実施形態を示
す図中のポリマー導波路ＰＷＬＡがガラス導波路ＧＷＬ
ｌおよびＧＷＬ２と形成する２つの結合領域の１つを貫
いて延びる。結合領域内で、ポリマー導波路ＰＷＬＡは
ガラス導波路ＧＷＬ１に非常に接近しているので、結合
領域の幾何学的寸法と導波路の屈折率を適切に選択すれ
ば、ガラス導波路ＧＷＬ１からポリマー導波路ＰＷＬＡ
内へ光が完全に結合されることが可能である。図に示す
例示的な実施形態の場合には、ガラス導波路ＧＷＬ１内
に導かれた光は一部だけそこから結合領域内に出て、出
力結合部分は結合領域の全長にわたって結合してガラス
導波路ＧＷＬ１内に完全に戻る。したがって、最終的に
全ての光がガラス導波路ＧＷＬ１内に留まる。このよう
にして結合領域は一直線位置になる。
【００２９】本発明によれば、結合領域内のポリマー導
波路の導波路コアの温度を変える手段も備えられる。図
に示す例示的な実施形態では、これらの手段は金属加熱
電極ＥＡ１およびＥＡ２の形をとり、前記光学スイッチ
の上側に構成される。ここでは正確な幾何学的形状はあ
まり重要でなく、ただ結合領域内の温度が上昇するよう
にしなければならない。原理的には加熱電極の代わり
に、例えばペルチエクーラーの形の冷却エレメントであ
ってもよい。結合領域内のポリマー導波路コアの温度を
選択的に変更できることだけが重要である。温度を変え
ると、熱光学効果によって特定の結合領域の結合特性を
変えることが可能である。
【００３０】図に示す例示的な実施形態では、結合領域
の幾何学的寸法および導波路の屈折率は、ポリマー導波
路ＰＷＬＡの温度がわずかに上昇した場合に、コアの屈
折率がガラス導波路のコアの屈折率と同じであるように
選択されている。したがって、ガラス導波路ＧＷＬ１内
で導かれた光はポリマー導波路ＰＷＬＡ内に完全に横断
結合される。もう一方の結合領域内でも同一条件が成立
する場合には、光は他の領域内のガラス導波路ＧＷＬ２
内に結合される。図１のこの光路はスイッチの両側の２
つの矢印によって示される。このように、ガラス導波路
ＧＷＬ１内に導かれた光線は、加熱電極ＥＡ１に供給さ
れる加熱電流によって２つの出力の１つに切り換え可能
である。
【００３１】２つの出力の間だけで光が切り換えられる
場合には、この例示的な実施形態のように第２の加熱電
極ＥＡ２は必要でない。簡単な１×２スイッチであれ
ば、このスイッチが光線を消す機能も備えている場合に
限り、この第２の加熱電極が必要とされる。これが達成
可能な場合を次に示す。すなわち、加熱電極ＥＡ１によ
って影響される可能性のある第１の結合領域が交差位置
に構成され、もう一方の結合領域が一直線位置に所在す
る場合である。ポリマー導波路ＰＷＬＡ内で導かれた光
は導波路の端部まで通過し、この端部が適切に形成され
ている（先細など）場合に限り、クラッディング層内に
放射される。
【００３２】一般に、クラッディング層ＭＳの下側は、
例えば、ケイ素結晶またはセラミックスで構成されるキ
ャリヤ（図示せず）上に構成される。ただし、加熱電極
ＥＡ１およびＥＡ２を支えるクラッディング層ＭＳの側
部をキャリヤに接続することも可能である。これは、本
発明にとって重要ではない。
【００３３】図３、図４、図５は、本発明の別の例示的
な実施形態の横断面図である。この場合、クラッディン
グ層はさらに２つの補助クラッディング層ＭＳＧおよび
ＭＳＰに分割されている。クラッディング層ＭＳＧはガ
ラスで構成され、クラッディング層ＭＳＰはポリマーで
構成される。説明を明瞭にするために、１つのガラス導
波路ＧＷＬ１だけを示す。ガラス導波路ＧＷＬ１とポリ
マー導波路ＰＷＬＡの間の垂直距離ｄは図に示す全ての
変形形態で同じである。
【００３４】図３に示す変形形態では、ガラス導波路Ｇ
ＷＬ１はガラスクラッディング層ＭＳＧによって完全に
囲まれる。ポリマー導波路ＰＷＬＡのコアはその下側で
ガラスクラッディング層ＭＳＧに直接隣接する。コアの
他の境界表面はポリマークラッディング層によって囲ま
れる。図４に示す変形形態で、ガラス導波路ＧＷＬ１と
ポリマー導波路ＰＷＬＡは両方とも全ての側がそれぞれ
ガラスクラッディング層およびポリマークラッディング
層によって完全に囲まれる。図５に示す変形形態はいわ
ば図３に示す変形形態の相対物を表す。この場合、ポリ
マー導波路ＰＷＬＡのコアはポリマークラッディング層
ＭＳＰによって完全に囲まれる。ガラス導波路ＧＷＬ１
のコアは、その上側でポリマークラッディング層ＭＳＰ
に隣接し、コアの他の境界表面はガラスクラッディング
層で囲まれる。
【００３５】特定の状況でどの変形形態が好ましいか
は、すなわち、採用する生産プロセスに依存する。ただ
し、ポリマー導波路ＰＷＬＡのコアとガラスクラッディ
ング層ＭＳＧの間の直接接触は発熱の原因となり、加熱
電極ＥＡ１によって発生した熱が前記コアに入り、比較
的高い熱伝導率をもつガラスクラッディング層ＭＳＧを
介して不必要に熱放射される。一方、図４および図５に
示す変形形態では、２つの導波路を互いに熱的に分離す
るポリマー層がポリマー導波路とガラス導波路との間に
構成される。したがって、このように構成されたスイッ
チは小さい加熱電流で動作可能である。
【００３６】以下で、図６および図７に示す図を参照し
ながら本発明のいくつかの機能的な面について詳細に説
明する。モデル計算によれば、結合挙動が次に示すパラ
メータに特に依存することが分かっている。すなわち、 ａ）ガラス導波路ＧＷＬ１とポリマー導波路ＰＷＬＡの
間の垂直方向距離ｄ。
【００３７】ｂ）クラッディング層の屈折率。
【００３８】ｃ）結合領域内でポリマー導波路とガラス
導波路によって形成される角度α。
【００３９】ｄ）一方のガラス導波路のコアと他方のポ
リマー導波路のコアの間の屈折率差Δｎ。
【００４０】本発明の例示的な実施形態では、加熱エレ
メントによってポリマー導波路コアの温度が上昇するま
で消失しない屈折率のわずかな差Δｎ（１×１０−３程
度）が設定される。屈折率差Δｎが小さくなればなるほ
ど屈折率差を消失させるために供給しなければならない
熱量はより少なくなり、到達可能な切換え速度はより速
くなる。図６および図７は、結合領域の全長Ｌにわたる
ガラス導波路ＧＷＬ１の透過率変化を示す。異なる角度
αに関する結果を表す３本の曲線を図に示す。上記で述
べた他のパラメータは図に示す全ての例について同じで
ある。
【００４１】ガラス導波路のコアとポリマー導波路のコ
アの温度は同じであると仮定した場合を図６に示す。こ
れは、屈折率差Δｎ＝,／０の場合に相当する。最適選
択角度αｏｐｔの場合には、結合長Ｌ全体にわたって、
光の一部がポリマー導波路ＰＷＬＡ内に結合され、再び
完全に戻る（一直線位置）。角度が最適に選択されてい
ない場合には、光は完全にはガラス導波路ＧＷＬ１内に
結合されない。
【００４２】ポリマー導波路ＰＷＬＡのコア温度がガラ
ス導波路ＧＷＬ１のコア温度より高いと仮定した場合を
図７に示す。この場合、屈折率差Δｎが消失するように
温度が適確に上げられる。最適角度αが選択された場合
には、ガラス導波路ＧＷＬ１内で導かれた全ての光がポ
リマー導波路ＰＷＬＡ内へ結合される（交差位置）。最
適角度が選択されなかった場合には、光は一部がポリマ
ー導波路ＰＷＬＡ内に再び結合されるか、または最初か
ら完全には導波管ＰＷＬＡ内に結合されない。
【００４３】ただし、上記２つの場合に、最適角度α
ｏｐｔが異なることもあり得る。αｏ ｐｔはすでに述べ
た他のパラメータに依存するので、直線位置と交差位置
の両方で最適結合挙動を可能にする角度はモデル計算に
よるかまたは経験的に求めることができる。したがっ
て、図６および図７に示す２つの切換え状態での最適透
過挙動はすでに述べたパラメータの最適組合せによって
のみ達成可能である。異なる集合のパラメータを用いた
モデル計算によれば、最適角度αｏｐｔ範囲は０．２°
から１．２°の間である。
【００４４】未加熱状態では（一直線位置）、実際の屈
折率差Δｎがその設定点値から変位し、光の一部はポリ
マー導波路内に永続的に結合され、遠隔通信の漏話とし
て現れる。したがって、最適屈折率差Δｎを固守するよ
う特に注意を払わねばならない。モデル計算によれば、
特に注意するべき許容差は一貫して５×１０−４程度で
あることを示す。そのような狭い許容差は材料を非常に
慎重に選択し、かつ処理することによって達成される。
【００４５】最適屈折率差Δｎ設定の他の可能性の場合
には、本発明にしたがって光学スイッチ全体の温度を調
整するための手段が備えられる。これには、ガラスとポ
リマーでは熱光学効果はその強さが異なり、さらに互い
に反対傾向をもつという事実を利用する。したがって、
スイッチの温度を調整することによって最適屈折率差Δ
ｎを直接設定することができる。例えば、この目的のた
めに、スイッチを加熱エレメント上に構成してスイッチ
の均一加熱を保証するすることが考えられる。スイッチ
を過熱可能なハウジング内に収納することも可能であろ
う。
【００４６】この場合、異なる方法によって結合領域内
に２つの切換え状態を生じさせることも同様に可能であ
ることに注意されたい。結合領域内で、交差位置は未加
熱状態であり、一直線位置は加熱状態であるような上記
のパラメータを使用することもできる。
【００４７】図８は４×４スイッチの透視図である。４
個のガラス導波路コアが形成するガラス導波路ＧＷＬ
１．．．ＧＷＬ４を含むガラスクラッディング層ＭＳＧ
がキャリヤの働きをしている基板ＳＵＢ上に構成され
る。ガラスクラッディング層ＧＭＳ上にはポリマー導波
路ＰＷＬＡが埋め込まれているポリマークラッディング
層ＭＳＰが構成される。ポリマー導波路ＰＷＬＡは、各
ガラス導波路ＧＷＬ１．．．ＧＷＬ４と角度αで１回、
さらにその余角で１回交差するような形状に構成され
る。もっとも図８では交差角度が非常に誇張されて図示
されている。垂直方向に導波路が重複していることは結
合領域を２×４＝８に増加させる。これらは、ポリマー
クラッディング層ＭＳＰ上に構成された加熱エレメント
のＥＡ１．．．ＥＡ４およびＥＢ１．．．ＥＢ４を使用
して互いに無関係に交換可能である。図７から容易に推
論できるように、このスイッチによって、光はそれぞれ
全てのガラス導波路ＧＷＬ１．．．ＧＷＬ４から別のど
のガラス導波路ＧＷＬ１．．．ＧＷＬ４にも双方向的に
交換可能である。波長が同じではないが密接に近接した
光がガラス導波路ＧＷＬ１．．．ＧＷＬ４内に導かれる
と（波長多重化）、この光は、重大な外乱を生じること
なしに、ポリマー導波路ＰＷＬＡ中で共同で導かれるこ
とが可能である。この構成では、導波路の湾曲に起因す
る損失が生じないように、全ての光導波路は一直線であ
る。
【００４８】図９は、ガラス導波路ＧＷＬ
１．．．．．．ＧＷＬ４が光ファイバへ接続される可能
性を示す。実際の交換領域は別として、接続点の間に比
較的大きい間隔をとることを可能にするために、ガラス
導波路ＧＷＬ１．．．ＧＷＬ４はわずかに湾曲してい
る。接続点は光ファイバを挿入可能なＶ字溝ＶＮＵＴで
ある。図８に示す例示的な実施形態とは対照的に、ここ
に示すように湾曲したポリマー導波路ＰＷＬＡは個別の
２つの直線ポリマー導波路ＰＷＬＡとＰＷＬＢによって
置き換えられている。
【００４９】縮尺が一定でない図１０に示す例示的な実
施形態では、ポリマー導波路ＰＷＬＡは結合領域のみに
おいて一直線である。結合領域の間では、ポリマー導波
路ＰＷＬＡはＳ字形に湾曲している。光学スイッチに必
要な間隔はこのように縮小可能である。ただし、この間
隔節減は一般に湾曲に起因する光損失の犠牲のもと獲得
される。説明を簡単にするために、加熱電極は図示しな
い。本発明によるスイッチを生産する場合には、すでに
知られているガラスおよびポリマー導波路製造方法を全
面的に使用できる。これに関しては、追加の参考文献が
記載されている上述のＮ．Ｋｅｉｌによる文献を再び参
照されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による１×２スイッチの平面図である
（縮尺は一定でない）。
【図２】図１に示す本発明による１×２スイッチの横断
面図である（縮尺は一定でない）。
【図３】本発明によるスイッチの一変形形態の横断面図
である（部分図）。
【図４】本発明によるスイッチの別の変形形態の横断面
図である（部分図）。
【図５】本発明によるスイッチのさらに別の変形形態の
横断面図である（部分図）。
【図６】一直線状態での結合領域の結合挙動説明図であ
る。
【図７】交差状態での結合領域の結合挙動説明図であ
る。
【図８】本発明による４×４スイッチの透視図である
（縮尺は一定でない）。
【図９】本発明による光ファイバ用接続点を有する４×
４スイッチの平面図である。
【図１０】ポリマー導波路が結合領域間で湾曲していて
いる別の例示的な実施形態の概略図である。
【符号の説明】
ＥＡ 加熱電極 ＧＷＬ ガラス光導波路 ＭＳＧ ガラスクラッディング層 ＭＳＰ ポリマークラッディング層 ＰＷＬ ポリマー光導波路 ＳＵＢ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノルベルト・カイル ドイツ国、13437・ベルリン、アム・ラー トハウスパルク・24

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スイッチの第１の平面内に構成され、か
    つ少なくともコアがガラスで構成される２つの平面型ガ
    ラス光導波路（ＧＬＷ１．．．ＧＬＷ４）と、 前記第１の平面に平行な第２の平面内に並列に構成さ
    れ、かつ前記２つのガラス導波路（ＧＬＷ１．．．ＧＬ
    Ｗ４）に対して斜めに延び、前記２つのガラス導波路と
    交差して、その交差点で前記平面に対して直角方向に結
    合領域を形成する少なくとも１つの平面型ポリマー光導
    波路（ＰＷＬＡ、ＰＷＬＢ）とを含んでおり、少なくと
    も前記導波路のコアがポリマーで構成され、 前記結合領域内で前記少なくとも１つのポリマー導波路
    の導波路コアの温度を変えることができる手段（ＥＡ
    １．．．ＥＡ４、ＥＢ１．．．ＥＢ４）を含んでいる熱
    光学スイッチ。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも２つのガラス導波路の導
    波路コアと前記少なくとも１つのポリマー導波路の導波
    路コアとの間にポリマー層（ＭＳＰ）が構成される請求
    項１に記載の熱光学スイッチ。
  3. 【請求項３】 前記結合領域内で少なくとも１つのポリ
    マー導波路の温度を変えることができる手段が加熱電極
    である請求項１に記載の熱光学スイッチ。
  4. 【請求項４】 前記スイッチ全体の温度を調整する手段
    を備えた請求項１または２に記載の熱光学スイッチ。
  5. 【請求項５】 前記結合領域内で前記少なくとも１つの
    ポリマー導波路と前記少なくとも２つのガラス導波路が
    ０．２°から１．２°までの角度（α）をなすように交
    差する請求項１に記載の熱光学スイッチ。
  6. 【請求項６】 前記結合領域内で前記少なくとも２つの
    ガラス導波路と前記少なくとも１つのポリマー導波路が
    一直線である請求項１に記載の熱光学スイッチ。
  7. 【請求項７】 前記少なくとも１つのポリマー導波路
    （図１０のＰＷＬＡ）が各前記結合領域間でＳ字形に湾
    曲している請求項１に記載の熱光学スイッチ。
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