JP2000162653A - 光スイッチング回路および光スイッチング方法 - Google Patents
光スイッチング回路および光スイッチング方法Info
- Publication number
- JP2000162653A JP2000162653A JP11331309A JP33130999A JP2000162653A JP 2000162653 A JP2000162653 A JP 2000162653A JP 11331309 A JP11331309 A JP 11331309A JP 33130999 A JP33130999 A JP 33130999A JP 2000162653 A JP2000162653 A JP 2000162653A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mode
- optical
- signal
- waveguide
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04Q—SELECTING
- H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
- H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
- H04Q11/0005—Switch and router aspects
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04Q—SELECTING
- H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
- H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
- H04Q11/0005—Switch and router aspects
- H04Q2011/0052—Interconnection of switches
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来技術よりもコンパクトなノンブロッキン
グ光スイッチを製造することができるようにして、従来
技術の膨張型スイッチの問題点を克服する。 【解決手段】 本発明のコンパクトなスイッチング構成
は、モード選択性光回路５０のネットワークを使用す
る。各光回路５０は、入力端５６、５８および出力端５
７、５９を有する２個のデュアルモード導波路５１、５
２を有する。モード選択性カプラ５３により、高次モー
ド光信号がモード選択性カプラ５３に光学的に結合（光
結合）した２つの導波路５１、５２の間でクロス結合す
る一方で、基本モード信号は結合しないまま通過する。
各導波路５１、５２は、各モード選択性カプラ５３の前
に導波路に沿って配置されたモード変換器５４ａ、５４
ｂを有する。このモード変換器５４ａ、５４ｂは、例え
ばＣＰＵ６０からの命令に応じて、信号を高次モードに
変換する。
グ光スイッチを製造することができるようにして、従来
技術の膨張型スイッチの問題点を克服する。 【解決手段】 本発明のコンパクトなスイッチング構成
は、モード選択性光回路５０のネットワークを使用す
る。各光回路５０は、入力端５６、５８および出力端５
７、５９を有する２個のデュアルモード導波路５１、５
２を有する。モード選択性カプラ５３により、高次モー
ド光信号がモード選択性カプラ５３に光学的に結合（光
結合）した２つの導波路５１、５２の間でクロス結合す
る一方で、基本モード信号は結合しないまま通過する。
各導波路５１、５２は、各モード選択性カプラ５３の前
に導波路に沿って配置されたモード変換器５４ａ、５４
ｂを有する。このモード変換器５４ａ、５４ｂは、例え
ばＣＰＵ６０からの命令に応じて、信号を高次モードに
変換する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチング技
術に関し、特に、モード変換を利用したコンパクトな全
光スイッチに関する。
術に関し、特に、モード変換を利用したコンパクトな全
光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】全光スイッチング(all optical switchi
ng)は、光技術に基づく現代の通信にとって必須のもの
になりつつある。光信号伝送によって可能となる巨大な
信号容量を収容するためには、光スイッチファブリック
は、２〜５０，０００という広範囲の入力ポート数を有
する必要があり、各ポートは、他の信号と干渉せずに２
〜５０，０００の出力のうちのいずれにもスイッチング
可能でなければならない。複数の信号が他の信号と干渉
せずにスイッチングされることが可能であることを、ノ
ンブロッキング（非閉塞型）構成という。このノンブロ
ッキング機能を実現するため、スイッチは通常、膨張型
とされる。これは、各スイッチ信号ごとに、他の信号パ
スとは異なるパスがそのスイッチ内に常に存在するよう
にすることによって実現される。膨張型スイッチは、代
表的な集積光学ウェハやバルク光学系ではほとんど製造
不可能なほど大きい全スイッチサイズを必要とすること
がある。スイッチが「膨張型」であるとは、パス分離(p
ath separation)を必要とすることにより、スイッチの
中点におけるスイッチのクロスセクションでの導波路の
総数の最大値が２2Nとなり、この間でパスを接続しなけ
ればならない。ただし、Ｎは導波路の総数である。これ
らのパスは２2N（導波路間隔）だけ互いに離れることが
あるため、導波路が直線パスから大きく方向が変化する
ことをプレーナ面内で行わなければならない。これは、
大量の貴重なウェハ空間を消費する。このため、２2N×
２2Nスイッチの場合、全部で２N+1（ΣN=1２N）（＝２
N+1（２N−１））個の「１×２」スイッチが必要とな
る。例えば、２５６×２５６スイッチは、１３０，５６
０個の「１×２」スイッチを必要とする。現在のとこ
ろ、「１×２」スイッチの代表的なスイッチコストは数
百ドルであるため、２５６×２５６スイッチは、数百万
ドル以上もかかることになる。さらに、ノンブロッキン
グスイッチのコストは、入力ポートの数の２乗とともに
増大するため、５０，０００ポートのデバイスは、２５
６×２５６スイッチの約４０，０００倍も高価になるこ
とになる。ポートあたりのコストが１００分の１に減少
して、スイッチあたり数ドルになるというコスト削減の
非常に楽観的な見通しを考慮するとしても、スイッチコ
ンポーネントのみが、数十億ドルもの固有のコストによ
り、このようなデバイスの開発を妨げることになる。
ng)は、光技術に基づく現代の通信にとって必須のもの
になりつつある。光信号伝送によって可能となる巨大な
信号容量を収容するためには、光スイッチファブリック
は、２〜５０，０００という広範囲の入力ポート数を有
する必要があり、各ポートは、他の信号と干渉せずに２
〜５０，０００の出力のうちのいずれにもスイッチング
可能でなければならない。複数の信号が他の信号と干渉
せずにスイッチングされることが可能であることを、ノ
ンブロッキング（非閉塞型）構成という。このノンブロ
ッキング機能を実現するため、スイッチは通常、膨張型
とされる。これは、各スイッチ信号ごとに、他の信号パ
スとは異なるパスがそのスイッチ内に常に存在するよう
にすることによって実現される。膨張型スイッチは、代
表的な集積光学ウェハやバルク光学系ではほとんど製造
不可能なほど大きい全スイッチサイズを必要とすること
がある。スイッチが「膨張型」であるとは、パス分離(p
ath separation)を必要とすることにより、スイッチの
中点におけるスイッチのクロスセクションでの導波路の
総数の最大値が２2Nとなり、この間でパスを接続しなけ
ればならない。ただし、Ｎは導波路の総数である。これ
らのパスは２2N（導波路間隔）だけ互いに離れることが
あるため、導波路が直線パスから大きく方向が変化する
ことをプレーナ面内で行わなければならない。これは、
大量の貴重なウェハ空間を消費する。このため、２2N×
２2Nスイッチの場合、全部で２N+1（ΣN=1２N）（＝２
N+1（２N−１））個の「１×２」スイッチが必要とな
る。例えば、２５６×２５６スイッチは、１３０，５６
０個の「１×２」スイッチを必要とする。現在のとこ
ろ、「１×２」スイッチの代表的なスイッチコストは数
百ドルであるため、２５６×２５６スイッチは、数百万
ドル以上もかかることになる。さらに、ノンブロッキン
グスイッチのコストは、入力ポートの数の２乗とともに
増大するため、５０，０００ポートのデバイスは、２５
６×２５６スイッチの約４０，０００倍も高価になるこ
とになる。ポートあたりのコストが１００分の１に減少
して、スイッチあたり数ドルになるというコスト削減の
非常に楽観的な見通しを考慮するとしても、スイッチコ
ンポーネントのみが、数十億ドルもの固有のコストによ
り、このようなデバイスの開発を妨げることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】間違いなく、集積光学
製造技術はスイッチのポートあたりのコストを最終的に
は大幅に低減するであろうが、膨張型スイッチの設計が
必要であることは本質的にこのようなデバイスのサイズ
を制限する。この制限は、スイッチエレメントのサイズ
によるのではなく、スイッチの前半と後半の間のクロス
コネクト領域（これは、すべてのポート間で低損失の遷
移を可能にするだけ大きくなければならない）のサイズ
によるものである。スイッチサイズに依存して、直径５
〜６インチの代表的なウェハは一般に１６×１６デバイ
スに制限され、ポートあたりのコストは数千ドルにな
る。このように、この解決法は、現在のバルク光学系に
よる解決法と異なるところはなく、上記のような「１×
２」スイッチあたり数ドルのコストに近づくものではな
い。
製造技術はスイッチのポートあたりのコストを最終的に
は大幅に低減するであろうが、膨張型スイッチの設計が
必要であることは本質的にこのようなデバイスのサイズ
を制限する。この制限は、スイッチエレメントのサイズ
によるのではなく、スイッチの前半と後半の間のクロス
コネクト領域（これは、すべてのポート間で低損失の遷
移を可能にするだけ大きくなければならない）のサイズ
によるものである。スイッチサイズに依存して、直径５
〜６インチの代表的なウェハは一般に１６×１６デバイ
スに制限され、ポートあたりのコストは数千ドルにな
る。このように、この解決法は、現在のバルク光学系に
よる解決法と異なるところはなく、上記のような「１×
２」スイッチあたり数ドルのコストに近づくものではな
い。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ずっとコンパ
クトなノンブロッキングスイッチを製造することができ
るようにして、上記の膨張型の問題点を克服する。この
ブレイクスルーにより、大容量のノンブロッキングスイ
ッチを経済的に製造することが可能となる。従って、光
スイッチングの障害およびその光通信に対する制限的な
影響は克服される。
クトなノンブロッキングスイッチを製造することができ
るようにして、上記の膨張型の問題点を克服する。この
ブレイクスルーにより、大容量のノンブロッキングスイ
ッチを経済的に製造することが可能となる。従って、光
スイッチングの障害およびその光通信に対する制限的な
影響は克服される。
【０００５】本発明のコンパクトなスイッチング構成
は、モード選択性光回路のネットワークを使用する。各
光回路は、入力端および出力端を有する２個のデュアル
モード導波路を有する。モード選択性カプラにより、高
次モード光信号がモード選択性カプラに光学的に結合
（光結合）した２つの導波路の間でクロス結合する一方
で、基本モード信号は結合しないまま通過する。各導波
路は、各モード選択性カプラの前に導波路に沿って配置
されたモード変換器を有する。このモード変換器は、例
えばＣＰＵからの命令に応じて、信号を高次モードに変
換する。
は、モード選択性光回路のネットワークを使用する。各
光回路は、入力端および出力端を有する２個のデュアル
モード導波路を有する。モード選択性カプラにより、高
次モード光信号がモード選択性カプラに光学的に結合
（光結合）した２つの導波路の間でクロス結合する一方
で、基本モード信号は結合しないまま通過する。各導波
路は、各モード選択性カプラの前に導波路に沿って配置
されたモード変換器を有する。このモード変換器は、例
えばＣＰＵからの命令に応じて、信号を高次モードに変
換する。
【０００６】例えば、モード変換器は、光信号を導波路
どうしの間でスイッチングする必要があるときに、光信
号を基本モードから高次モードに変換する周期グレーテ
ィングを有する。高次モードのみが、モード選択性カプ
ラ内の導波路どうしの間で結合することが可能であり、
基本モードの光信号は同じ導波路にとどまる。複数のモ
ードにより、スイッチングの能力が大幅に向上する。２
つの異なる光信号が互いに干渉せずに同時に同じ導波路
上を伝搬することができるからである。さらに、プログ
ラムされたコンピュータ制御デバイス（ＣＰＵ）は、複
数のパス上の同じモードの信号を、一方の信号が別のモ
ードに変換されてこれらの信号が通過することができる
ようになるまで、ルーティングすることができる。この
機能により、光信号は、あるポートから別のポートに到
達することができないようにすることなく、任意のポー
トへの通路を常に発見することができることが保証され
る。
どうしの間でスイッチングする必要があるときに、光信
号を基本モードから高次モードに変換する周期グレーテ
ィングを有する。高次モードのみが、モード選択性カプ
ラ内の導波路どうしの間で結合することが可能であり、
基本モードの光信号は同じ導波路にとどまる。複数のモ
ードにより、スイッチングの能力が大幅に向上する。２
つの異なる光信号が互いに干渉せずに同時に同じ導波路
上を伝搬することができるからである。さらに、プログ
ラムされたコンピュータ制御デバイス（ＣＰＵ）は、複
数のパス上の同じモードの信号を、一方の信号が別のモ
ードに変換されてこれらの信号が通過することができる
ようになるまで、ルーティングすることができる。この
機能により、光信号は、あるポートから別のポートに到
達することができないようにすることなく、任意のポー
トへの通路を常に発見することができることが保証され
る。
【０００７】光信号が互いに干渉あるいはクロストーク
しないためには、各モード選択性光回路は、モード選択
性カプラの後の各導波路上に、モード変換されていない
エネルギーを除去するフィルタのようなクリーンアップ
デバイスを有する。フィルタは、モード変換器とは異な
る波長に同調した周期グレーティングとして作用する。
グレーティングの周期は、ＣＰＵからの命令に応じて変
更可能であり、これにより、残留光パワーが導波路から
放射されることが可能となる。
しないためには、各モード選択性光回路は、モード選択
性カプラの後の各導波路上に、モード変換されていない
エネルギーを除去するフィルタのようなクリーンアップ
デバイスを有する。フィルタは、モード変換器とは異な
る波長に同調した周期グレーティングとして作用する。
グレーティングの周期は、ＣＰＵからの命令に応じて変
更可能であり、これにより、残留光パワーが導波路から
放射されることが可能となる。
【０００８】光スイッチは、多数の入力導波路と出力導
波路の間にスタガ対角構成で多数の光回路を配置するこ
とによって複数の導波路層を形成するように構成され
る。この構成により、入出力の総数と同等の多数の層が
得られる。
波路の間にスタガ対角構成で多数の光回路を配置するこ
とによって複数の導波路層を形成するように構成され
る。この構成により、入出力の総数と同等の多数の層が
得られる。
【０００９】このスタガ対角光回路構成により、光信号
は、従来の設計の場合よりも効率的に、異なる導波路間
でスイッチングされることが可能となる。光信号を宛先
導波路へルーティングするのに要するスイッチが少なく
なり、従って、クロスコネクト領域の導波路数が少なく
なるからである。従来の設計では、各入力と出力の間に
光コネクションを提供するために専用の導波路を使用す
る。この構成の結果、前に指摘したように、スイッチ全
体は、導波路およびスイッチの数により非常に大きくな
る。これに対して、本発明のスイッチは、同じ入力数で
パス分離技術を使用する設計よりも少ないウェハ空間し
か占有しない。本発明は、光スイッチ製造に対する経済
的な解決法を与えるため、より多くの入出力数のスイッ
チを販売することが実現可能となる。その結果、本発明
は、光通信ネットワークの継続的な成長発展を可能にす
る。
は、従来の設計の場合よりも効率的に、異なる導波路間
でスイッチングされることが可能となる。光信号を宛先
導波路へルーティングするのに要するスイッチが少なく
なり、従って、クロスコネクト領域の導波路数が少なく
なるからである。従来の設計では、各入力と出力の間に
光コネクションを提供するために専用の導波路を使用す
る。この構成の結果、前に指摘したように、スイッチ全
体は、導波路およびスイッチの数により非常に大きくな
る。これに対して、本発明のスイッチは、同じ入力数で
パス分離技術を使用する設計よりも少ないウェハ空間し
か占有しない。本発明は、光スイッチ製造に対する経済
的な解決法を与えるため、より多くの入出力数のスイッ
チを販売することが実現可能となる。その結果、本発明
は、光通信ネットワークの継続的な成長発展を可能にす
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１に、４×４ノンブロッキング
集積光スイッチ１０を形成するのに必要な現在の技術の
アーキテクチャを示す。スイッチ１０は、２４個の同一
の「１×２」スイッチ１１からなる。プレーナ導波路１
２、１４、１６、および１８は、スイッチ１０への入力
パスとして作用する。各プレーナ導波路１２、１４、１
６および１８は、「１×２」スイッチ１１の第１のセッ
トのうちの１つに光結合している。
集積光スイッチ１０を形成するのに必要な現在の技術の
アーキテクチャを示す。スイッチ１０は、２４個の同一
の「１×２」スイッチ１１からなる。プレーナ導波路１
２、１４、１６、および１８は、スイッチ１０への入力
パスとして作用する。各プレーナ導波路１２、１４、１
６および１８は、「１×２」スイッチ１１の第１のセッ
トのうちの１つに光結合している。
【００１１】「１×２」スイッチ１１の第１のセットか
らの２つの出力２０および２１はそれぞれ、同じく２つ
の出力を有する「１×２」スイッチ１１の第２のセット
に光結合している。図２は、図１から抜き出した一部の
詳細図であり、１個の入力に対して必要なパス分離を例
示している。入力プレーナ導波路１２は、「１×２」ス
イッチ１１ａに結合している。「１×２」スイッチ１１
ａからの出力２１のうちの一方は、「１×２」スイッチ
１１ｂに光結合し、他方の出力２０は「１×２」スイッ
チ１１ｃに光結合している。こうして、入力プレーナ導
波路１２上の信号は、図２に示すような「１×２」スイ
ッチ１１ｂおよび１１ｃからの４個の出力４１、４２、
４３および４４のうちの１つへルーティングされること
が可能となる。図１においてこの構成が必要であるの
は、プレーナ導波路１２とスイッチ１１は、光信号を任
意の出力プレーナ導波路１３、１５、１７、または１９
へルーティングすることができなければならないからで
ある。すなわち、プレーナ導波路１２は、図２に示すよ
うな４個の異なる可能性のあるパスに分離されなければ
ならない。この構成はパス分離と呼ばれ、それぞれの入
力および出力に対して構成されなければならない。
らの２つの出力２０および２１はそれぞれ、同じく２つ
の出力を有する「１×２」スイッチ１１の第２のセット
に光結合している。図２は、図１から抜き出した一部の
詳細図であり、１個の入力に対して必要なパス分離を例
示している。入力プレーナ導波路１２は、「１×２」ス
イッチ１１ａに結合している。「１×２」スイッチ１１
ａからの出力２１のうちの一方は、「１×２」スイッチ
１１ｂに光結合し、他方の出力２０は「１×２」スイッ
チ１１ｃに光結合している。こうして、入力プレーナ導
波路１２上の信号は、図２に示すような「１×２」スイ
ッチ１１ｂおよび１１ｃからの４個の出力４１、４２、
４３および４４のうちの１つへルーティングされること
が可能となる。図１においてこの構成が必要であるの
は、プレーナ導波路１２とスイッチ１１は、光信号を任
意の出力プレーナ導波路１３、１５、１７、または１９
へルーティングすることができなければならないからで
ある。すなわち、プレーナ導波路１２は、図２に示すよ
うな４個の異なる可能性のあるパスに分離されなければ
ならない。この構成はパス分離と呼ばれ、それぞれの入
力および出力に対して構成されなければならない。
【００１２】「１×２」スイッチの第２のセットからの
各出力は、クロスセクション３１を通ってスイッチ１０
の出力側へルーティングされるプレーナ導波路４１、４
２、４３、および４４に結合している。図３は、図１か
ら抜き出した一部の図であり、１個の出力に対して必要
なパス収束(path convergence)を例示している。図１に
おける４個の入力導波路１２、１４、１６および１８に
機能上対応する４個のプレーナ導波路は、クロスセクシ
ョン３１を横切り、４個の異なる入力点４５、４６、４
７、および４８で２個の「１×２」スイッチ１１ｄおよ
び１１ｅに光結合している。「１×２」スイッチ１１ｄ
からの一方の光出力２３と、「１×２」スイッチ１１ｅ
からの一方の光出力２５は、「１×２」スイッチ１１ｆ
に光結合している。「１×２」スイッチ１１ｆからの光
出力は、スイッチ１０を出る出力プレーナ導波路１３に
光結合している。この構成が必要であるのは、プレーナ
導波路１３は、４個の入力導波路１２、１４、１６、お
よび１８のうちの任意のものからの光信号を受け取るこ
とができなければならないからである。図３は、パス分
離の逆の形式、すなわち、パス収束を示しており、４個
の異なる導波路が１個に結合している。
各出力は、クロスセクション３１を通ってスイッチ１０
の出力側へルーティングされるプレーナ導波路４１、４
２、４３、および４４に結合している。図３は、図１か
ら抜き出した一部の図であり、１個の出力に対して必要
なパス収束(path convergence)を例示している。図１に
おける４個の入力導波路１２、１４、１６および１８に
機能上対応する４個のプレーナ導波路は、クロスセクシ
ョン３１を横切り、４個の異なる入力点４５、４６、４
７、および４８で２個の「１×２」スイッチ１１ｄおよ
び１１ｅに光結合している。「１×２」スイッチ１１ｄ
からの一方の光出力２３と、「１×２」スイッチ１１ｅ
からの一方の光出力２５は、「１×２」スイッチ１１ｆ
に光結合している。「１×２」スイッチ１１ｆからの光
出力は、スイッチ１０を出る出力プレーナ導波路１３に
光結合している。この構成が必要であるのは、プレーナ
導波路１３は、４個の入力導波路１２、１４、１６、お
よび１８のうちの任意のものからの光信号を受け取るこ
とができなければならないからである。図３は、パス分
離の逆の形式、すなわち、パス収束を示しており、４個
の異なる導波路が１個に結合している。
【００１３】動作時には、図１のスイッチ１０は、同じ
くこのスイッチを通じてルーティングされる他の信号を
ブロックせずに、光信号を正しい出力へルーティングす
る。例えば、スイッチ１０が入力パス１２から出力パス
１３へ光信号をルーティングするためには、光信号は以
下の経路をとる。（１）プレーナ導波路１２によりスイ
ッチ１０に入力した光信号は、第１の「１×２」スイッ
チ１１ａでプレーナ導波路２１へとクロス結合する。
（２）次に、信号は、第２の「１×２」スイッチ１１ｂ
へルーティングされ、そこで、プレーナ導波路４１へと
クロス結合する。（３）光信号は、クロスセクション３
１を横切り、スイッチ１０の入力側から出力側へ行き、
第３の「１×２」スイッチ１１ｄに入力し、導波路２３
へとクロス結合する。そして最後に、（４）光信号は、
第４の「１×２」スイッチ１１ｆで、出力プレーナ導波
路１３へとクロス結合して、スイッチ１０を出る。他
方、スイッチ１１ｂが作動する場合、その出力は導波路
４２であり、続いてスイッチ１１ｇに入力し、導波路３
０によりスイッチ１１ｈに進む。
くこのスイッチを通じてルーティングされる他の信号を
ブロックせずに、光信号を正しい出力へルーティングす
る。例えば、スイッチ１０が入力パス１２から出力パス
１３へ光信号をルーティングするためには、光信号は以
下の経路をとる。（１）プレーナ導波路１２によりスイ
ッチ１０に入力した光信号は、第１の「１×２」スイッ
チ１１ａでプレーナ導波路２１へとクロス結合する。
（２）次に、信号は、第２の「１×２」スイッチ１１ｂ
へルーティングされ、そこで、プレーナ導波路４１へと
クロス結合する。（３）光信号は、クロスセクション３
１を横切り、スイッチ１０の入力側から出力側へ行き、
第３の「１×２」スイッチ１１ｄに入力し、導波路２３
へとクロス結合する。そして最後に、（４）光信号は、
第４の「１×２」スイッチ１１ｆで、出力プレーナ導波
路１３へとクロス結合して、スイッチ１０を出る。他
方、スイッチ１１ｂが作動する場合、その出力は導波路
４２であり、続いてスイッチ１１ｇに入力し、導波路３
０によりスイッチ１１ｈに進む。
【００１４】クロス結合機能は、例えばスイッチ内の２
つのプレーナ導波路間の基板領域に熱を加えることによ
って、ＣＰＵのような高度情報デバイスにより実行され
る。この加熱効果が基板領域の屈折率を変化させること
により、光信号は、同じ導波路にとどまるか、それと
も、スイッチ内の他方の導波路に移ることが可能であ
る。加熱は一般に、光信号がクロス結合することが可能
なだけ屈折率が変化するように、基板に電解をかけるこ
とによって実行される。当業者に知られている屈折率あ
るいは位相を変化させる他のタイプの機構も使用可能で
ある。
つのプレーナ導波路間の基板領域に熱を加えることによ
って、ＣＰＵのような高度情報デバイスにより実行され
る。この加熱効果が基板領域の屈折率を変化させること
により、光信号は、同じ導波路にとどまるか、それと
も、スイッチ内の他方の導波路に移ることが可能であ
る。加熱は一般に、光信号がクロス結合することが可能
なだけ屈折率が変化するように、基板に電解をかけるこ
とによって実行される。当業者に知られている屈折率あ
るいは位相を変化させる他のタイプの機構も使用可能で
ある。
【００１５】図１のスイッチ１０は「膨張型」であると
いう。前述のように、入力１２、１４、１６、および１
８ならびに出力１３、１５、１７、および１９のポート
の総数を収容するためにパス分離が必要なためである。
この要求されるパス分離のために、スイッチのクロスセ
クション３１における導波路パスの総数が所定の最大値
となり、この間でパスを各出力導波路に結合しなければ
ならない。スイッチ１０の中点において、クロスセクシ
ョン３１における総数で１６個の導波路を、スイッチ１
０の入力側と出力側の間で接続しなければならない。ク
ロスセクション３１における導波路どうしの間隔が２５
０マイクロメートルである場合、交差する最大距離は約
４センチメートルとなる。従って、直径５〜６インチの
代表的なウェハは１６×１６スイッチに制限される。導
波路における直線パスからの大きな方向変化をプレーナ
面内に収容しなければならないからである。２５６×２
５６のようなさらに大きいスイッチを製造する場合、必
要なエレメントの大きさおよび個数によるコストのた
め、このようなスイッチの開発は実現不可能となる。膨
張型スイッチを作成するパス分離の制限は、スイッチを
多数のウェハ上に製造することを余儀なくさせ、その結
果、コストは非常に高くなる。
いう。前述のように、入力１２、１４、１６、および１
８ならびに出力１３、１５、１７、および１９のポート
の総数を収容するためにパス分離が必要なためである。
この要求されるパス分離のために、スイッチのクロスセ
クション３１における導波路パスの総数が所定の最大値
となり、この間でパスを各出力導波路に結合しなければ
ならない。スイッチ１０の中点において、クロスセクシ
ョン３１における総数で１６個の導波路を、スイッチ１
０の入力側と出力側の間で接続しなければならない。ク
ロスセクション３１における導波路どうしの間隔が２５
０マイクロメートルである場合、交差する最大距離は約
４センチメートルとなる。従って、直径５〜６インチの
代表的なウェハは１６×１６スイッチに制限される。導
波路における直線パスからの大きな方向変化をプレーナ
面内に収容しなければならないからである。２５６×２
５６のようなさらに大きいスイッチを製造する場合、必
要なエレメントの大きさおよび個数によるコストのた
め、このようなスイッチの開発は実現不可能となる。膨
張型スイッチを作成するパス分離の制限は、スイッチを
多数のウェハ上に製造することを余儀なくさせ、その結
果、コストは非常に高くなる。
【００１６】これに対して、本発明は、上記の膨張型の
問題点による欠点を有しない。本発明は膨張型設計を利
用しないため、ずっとコンパクトで安価に製造できる。
図４に、図１に示したものよりもコンパクトな非膨張型
ノンブロッキング光スイッチの製造を可能にする、本発
明の中心エレメントを示す。本発明の基本的な光回路５
０は図４に示す通りであり、モード選択性カプラ５３で
光結合可能な２つの導波路５１および５２を有する。モ
ード選択性カプラ５３は、当業者に知られているさまざ
まな形式のうちの任意のものとすることが可能である。
第１のモード変換器５４ａは、導波路５１上、モード選
択性カプラ５３とスイッチへの光入力５６との間に配置
される。第２のモード変換器５４ｂは、導波路５２上、
モード選択性カプラ５３とスイッチへの光入力５８との
間に配置される。導波路５１および５２は十分に接近し
ているため、特定のモードの光信号が一方の導波路から
他方の導波路に結合することが可能である。モード変換
器５４ａおよび５４ｂは、中央処理ユニット６０などの
プログラムされたデバイスの制御化にある。
問題点による欠点を有しない。本発明は膨張型設計を利
用しないため、ずっとコンパクトで安価に製造できる。
図４に、図１に示したものよりもコンパクトな非膨張型
ノンブロッキング光スイッチの製造を可能にする、本発
明の中心エレメントを示す。本発明の基本的な光回路５
０は図４に示す通りであり、モード選択性カプラ５３で
光結合可能な２つの導波路５１および５２を有する。モ
ード選択性カプラ５３は、当業者に知られているさまざ
まな形式のうちの任意のものとすることが可能である。
第１のモード変換器５４ａは、導波路５１上、モード選
択性カプラ５３とスイッチへの光入力５６との間に配置
される。第２のモード変換器５４ｂは、導波路５２上、
モード選択性カプラ５３とスイッチへの光入力５８との
間に配置される。導波路５１および５２は十分に接近し
ているため、特定のモードの光信号が一方の導波路から
他方の導波路に結合することが可能である。モード変換
器５４ａおよび５４ｂは、中央処理ユニット６０などの
プログラムされたデバイスの制御化にある。
【００１７】動作時には、図４の光回路５０は、入力光
信号を正しい出力パスへルーティングする。入力光信号
は、２つの導波路５１および５２のうちの一方でスイッ
チに入力する。モード変換器５４ａおよび５４ｂは、処
理（スイッチング）ユニット６０の命令のもとで導波路
５１または５２において基本モードから高次モードへ光
信号を変換するために用いられる。この変換後、高次モ
ードの光信号はモード選択性カプラ５３において他方の
導波路パスへ効率的にクロス結合して、次のモード選択
性カプラへ進むことが可能となる。
信号を正しい出力パスへルーティングする。入力光信号
は、２つの導波路５１および５２のうちの一方でスイッ
チに入力する。モード変換器５４ａおよび５４ｂは、処
理（スイッチング）ユニット６０の命令のもとで導波路
５１または５２において基本モードから高次モードへ光
信号を変換するために用いられる。この変換後、高次モ
ードの光信号はモード選択性カプラ５３において他方の
導波路パスへ効率的にクロス結合して、次のモード選択
性カプラへ進むことが可能となる。
【００１８】基本モードから高次モードへの光信号の変
換は、さまざまな方法および実施例により実行可能であ
る。一実施例では、周期グレーティング、あるいは共振
結合現象により、光エネルギーがモード変換器５４ａま
たは５４ｂである伝搬状態から高次の伝搬状態へ変化す
る。この実施例は、光の音響制御の理論を利用する。音
波は、光学媒質の屈折率を変化させることが可能であ
り、これにより、導波路内に周期グレーティングを生成
して、光信号を別のモードに変換させる。これは音響光
学効果として知られている。いくつかの音響光学変調器
は、反射光の強度が音の強度に比例する事実を利用す
る。変調器は、ＣＰＵ６０のような高度情報デバイスに
よって制御され、各光信号がたどるパスを経路制御す
る。ＣＰＵ６０の制御により、音波が、導波路内に定在
波を生成する。この定在波は、導波路内に変動する圧力
を生成することにより、導波路の軸に沿って小さい屈折
率変動、すなわち、周期的に変動する屈折率を生成す
る。
換は、さまざまな方法および実施例により実行可能であ
る。一実施例では、周期グレーティング、あるいは共振
結合現象により、光エネルギーがモード変換器５４ａま
たは５４ｂである伝搬状態から高次の伝搬状態へ変化す
る。この実施例は、光の音響制御の理論を利用する。音
波は、光学媒質の屈折率を変化させることが可能であ
り、これにより、導波路内に周期グレーティングを生成
して、光信号を別のモードに変換させる。これは音響光
学効果として知られている。いくつかの音響光学変調器
は、反射光の強度が音の強度に比例する事実を利用す
る。変調器は、ＣＰＵ６０のような高度情報デバイスに
よって制御され、各光信号がたどるパスを経路制御す
る。ＣＰＵ６０の制御により、音波が、導波路内に定在
波を生成する。この定在波は、導波路内に変動する圧力
を生成することにより、導波路の軸に沿って小さい屈折
率変動、すなわち、周期的に変動する屈折率を生成す
る。
【００１９】周期グレーティングのもう１つの実施例
（図示せず）は、一連の周期的なコア直径変動を製造す
ることによって実現される。熱的または機械的方法のい
ずれも、グレーティングを十分に伸長して、結合を生じ
るための正しい空間依存性が得られる。この方法も従来
技術で知られている。
（図示せず）は、一連の周期的なコア直径変動を製造す
ることによって実現される。熱的または機械的方法のい
ずれも、グレーティングを十分に伸長して、結合を生じ
るための正しい空間依存性が得られる。この方法も従来
技術で知られている。
【００２０】さらにもう１つの実施例は、導波路のコア
付近に感光性材料を入れるものである。その後、変動す
る強度の光をこの材料に当てる。材料の屈折率は、当た
った光の強度とともに変化し、これにより、導波路に沿
って周期的な屈折率変動が生じる。
付近に感光性材料を入れるものである。その後、変動す
る強度の光をこの材料に当てる。材料の屈折率は、当た
った光の強度とともに変化し、これにより、導波路に沿
って周期的な屈折率変動が生じる。
【００２１】上記のいずれでも、最終的な結果は、基本
モードから高次モードへの信号エネルギーの変換であ
る。
モードから高次モードへの信号エネルギーの変換であ
る。
【００２２】さらにもう１つの方法は、電界のもとで屈
折率変化に対して電気光学的に感受性のある材料を用い
て製造することである。これは、毎秒１０〜２０ギガビ
ットの速度を生じることが可能である。
折率変化に対して電気光学的に感受性のある材料を用い
て製造することである。これは、毎秒１０〜２０ギガビ
ットの速度を生じることが可能である。
【００２３】高次モードに変換された光信号は、モード
選択性カプラ５３内で他方の導波路に効率的にクロス結
合する。モード選択性カプラ５３が使用されるのは、モ
ード選択性カプラ５３は基本モード光信号を他方の導波
路に効率的には結合しないため、その作用において選択
的であるからである。基本モードの光信号はクロス結合
せず、光信号が光回路に入力したのと同じ導波路にとど
まる。そのため、導波路パス内の周期グレーティングを
制御することによって、すなわち、モード変換作用を制
御することによって、スイッチングをする場合には光信
号を高次モードに変換し、スイッチングをしない場合に
は光信号を基本モードのままとすることにより、光回路
５０が、光信号を目的の導波路に向けるように動作させ
ることが可能となる。
選択性カプラ５３内で他方の導波路に効率的にクロス結
合する。モード選択性カプラ５３が使用されるのは、モ
ード選択性カプラ５３は基本モード光信号を他方の導波
路に効率的には結合しないため、その作用において選択
的であるからである。基本モードの光信号はクロス結合
せず、光信号が光回路に入力したのと同じ導波路にとど
まる。そのため、導波路パス内の周期グレーティングを
制御することによって、すなわち、モード変換作用を制
御することによって、スイッチングをする場合には光信
号を高次モードに変換し、スイッチングをしない場合に
は光信号を基本モードのままとすることにより、光回路
５０が、光信号を目的の導波路に向けるように動作させ
ることが可能となる。
【００２４】図４において、導波路５１および５２には
それぞれ、「信号クリーンアップ」デバイス５５ａおよ
び５５ｂが配置される。クリーンアップデバイス５５ａ
および５５ｂにより、光回路５０は、良好な「消光比」
を達成するように能動的に同調することが可能となる。
この同調は、光信号がモード選択性カプラ５３を通った
後、光回路５０の出力５７または５９の前で行われる。
さまざまな実施例により、モード選択性カプラ５３内で
他方の導波路に結合しない残留エネルギーを除去する機
能を適当に実行することが可能である。一実施例は、す
べてのモード変換されないあるいは不要な、従ってクロ
ストークを生じる可能性のある余分のエネルギーを除去
するクリーンアップフィルタ５５ａまたは５５ｂであ
る。フィルタ５５ａまたは５５ｂは、モード変換器５４
ａまたは５４ｂとは異なる波長に同調した周期グレーテ
ィングに作用する。ＣＰＵ６０の制御下でグレーティン
グの周期を変化させることによって、残留光パワーを導
波路から放射させ、クロストークの問題を解消すること
が可能である。
それぞれ、「信号クリーンアップ」デバイス５５ａおよ
び５５ｂが配置される。クリーンアップデバイス５５ａ
および５５ｂにより、光回路５０は、良好な「消光比」
を達成するように能動的に同調することが可能となる。
この同調は、光信号がモード選択性カプラ５３を通った
後、光回路５０の出力５７または５９の前で行われる。
さまざまな実施例により、モード選択性カプラ５３内で
他方の導波路に結合しない残留エネルギーを除去する機
能を適当に実行することが可能である。一実施例は、す
べてのモード変換されないあるいは不要な、従ってクロ
ストークを生じる可能性のある余分のエネルギーを除去
するクリーンアップフィルタ５５ａまたは５５ｂであ
る。フィルタ５５ａまたは５５ｂは、モード変換器５４
ａまたは５４ｂとは異なる波長に同調した周期グレーテ
ィングに作用する。ＣＰＵ６０の制御下でグレーティン
グの周期を変化させることによって、残留光パワーを導
波路から放射させ、クロストークの問題を解消すること
が可能である。
【００２５】光信号は、正しい導波路５１または５２に
ルーティングされ、クリーンアップフィルタ５５ａまた
は５５ｂを通過した後、もとの導波路上にモード変換さ
れないエネルギーを残さずに、光出力５７または５９を
通って光回路を出る。
ルーティングされ、クリーンアップフィルタ５５ａまた
は５５ｂを通過した後、もとの導波路上にモード変換さ
れないエネルギーを残さずに、光出力５７または５９を
通って光回路を出る。
【００２６】図５に、図４の光回路５０のアレイの製造
法を示す。図５において、複数の光入力７１は、スイッ
チ７０を通って複数の光出力８１に至る複数の導波路層
を生成する。光入力７１は、光入力７１と光出力８１の
間に対角スタガパターンに配置された複数の光スイッチ
５０に光結合している。図５からわかるように、各入力
は、モード変換器５４を通じて第１列７２または第２列
７３のいずれかのモード選択性カプラの入力のうちの１
つに接続される。光回路５０の列７２〜７７の数は、任
意の光入力７１が任意の光出力８１へルーティング可能
なように、光入力７１の数と等しいか、または、光入力
７１の数より１だけ小さい。
法を示す。図５において、複数の光入力７１は、スイッ
チ７０を通って複数の光出力８１に至る複数の導波路層
を生成する。光入力７１は、光入力７１と光出力８１の
間に対角スタガパターンに配置された複数の光スイッチ
５０に光結合している。図５からわかるように、各入力
は、モード変換器５４を通じて第１列７２または第２列
７３のいずれかのモード選択性カプラの入力のうちの１
つに接続される。光回路５０の列７２〜７７の数は、任
意の光入力７１が任意の光出力８１へルーティング可能
なように、光入力７１の数と等しいか、または、光入力
７１の数より１だけ小さい。
【００２７】動作時には、光スイッチ７０は、複数の光
入力７１のうちのいずれかから光信号を受け取る。ＣＰ
Ｕのような高度情報デバイス６０（図示せず）は、正し
いパスをたどって光信号を複数の光出力８１のうちの１
つである宛先導波路へルーティングする。光信号を別の
導波路にクロス結合する必要がある場合、高度情報デバ
イスはモード変換器５４を作動させて、導波路における
基本モードから、モード選択性カプラ５３内でクロス結
合することが可能な高次モードへ光信号を変換する。光
信号は、高次モードに変換されて、光回路５０に入った
ときとは別の導波路にクロス結合した後は、高次モード
光信号が第２のモード変換器５４によって再び基本モー
ドに変換されるまで、後続の層に配置された他の光回路
５０において別の導波路へと引き続きクロス結合され
る。入力導波路とは異なる出力導波路へルーティングさ
れなければならない各光信号は、最大２個のアクティブ
なモード変換器５４と相互作用する。一方は第１のパス
変更を開始し、もう一方は宛先導波路パスにおいてさら
にパス変更されることを停止する。
入力７１のうちのいずれかから光信号を受け取る。ＣＰ
Ｕのような高度情報デバイス６０（図示せず）は、正し
いパスをたどって光信号を複数の光出力８１のうちの１
つである宛先導波路へルーティングする。光信号を別の
導波路にクロス結合する必要がある場合、高度情報デバ
イスはモード変換器５４を作動させて、導波路における
基本モードから、モード選択性カプラ５３内でクロス結
合することが可能な高次モードへ光信号を変換する。光
信号は、高次モードに変換されて、光回路５０に入った
ときとは別の導波路にクロス結合した後は、高次モード
光信号が第２のモード変換器５４によって再び基本モー
ドに変換されるまで、後続の層に配置された他の光回路
５０において別の導波路へと引き続きクロス結合され
る。入力導波路とは異なる出力導波路へルーティングさ
れなければならない各光信号は、最大２個のアクティブ
なモード変換器５４と相互作用する。一方は第１のパス
変更を開始し、もう一方は宛先導波路パスにおいてさら
にパス変更されることを停止する。
【００２８】光信号が別のモードに変換されることが可
能であることにより、光スイッチ７０はノンブロッキン
グとなる。すなわち、すべての光信号が宛先導波路への
直接パスを有する。さらに、光スイッチ７０によれば、
基本モードの光信号と高次モードの光信号が同じ導波路
を同時に利用可能となる。さらに、高度情報デバイス
は、同じモードの信号を相異なる方向へルーティング
し、パスどうしが交差しなければならない場合にはモー
ド間の変換を行う。この構成の結果、光スイッチ７０に
よれば、すべての入力光信号は干渉せずに光スイッチ７
０を通ってルーティング可能となる。図５に示す構成の
追加の利点は、パスがブロックされる可能性がある場
合、ユニット６０の制御下で代替信号パスを構成するこ
とが可能なことである。
能であることにより、光スイッチ７０はノンブロッキン
グとなる。すなわち、すべての光信号が宛先導波路への
直接パスを有する。さらに、光スイッチ７０によれば、
基本モードの光信号と高次モードの光信号が同じ導波路
を同時に利用可能となる。さらに、高度情報デバイス
は、同じモードの信号を相異なる方向へルーティング
し、パスどうしが交差しなければならない場合にはモー
ド間の変換を行う。この構成の結果、光スイッチ７０に
よれば、すべての入力光信号は干渉せずに光スイッチ７
０を通ってルーティング可能となる。図５に示す構成の
追加の利点は、パスがブロックされる可能性がある場
合、ユニット６０の制御下で代替信号パスを構成するこ
とが可能なことである。
【００２９】図５に示す光スイッチ７０において、光回
路５０の数は入力ポート７１の数とともに線形に増大す
る。図１の場合のようなクロスコネクト領域は不要であ
る。光回路５０は、２モードのスイッチング動作により
クロスコネクトとファブリックの両方を容易に実現する
からである。この特徴により、光スイッチ７０の非膨張
型の性質のため、単一の基板上に大規模な光スイッチを
製造することが可能となる。高デルタ導波路を利用する
ことにより、多数の光スイッチが導波路に沿って光結合
可能なようにモード変換器の長さが小さくなることが保
証される。このコンパクトな非膨張型光スイッチ７０の
利点は、図１に示した光スイッチ１０よりもずっと低コ
ストのスイッチであることである。さらに、ＬｉＮｂＯ
3では、高速活性材料であるために電気光学効果によっ
て高速なパス変更が可能であるが、小さい基板はさらに
スイッチを制限するため、この非膨張型光スイッチがス
イッチング速度に与える効果は非常に大きい。
路５０の数は入力ポート７１の数とともに線形に増大す
る。図１の場合のようなクロスコネクト領域は不要であ
る。光回路５０は、２モードのスイッチング動作により
クロスコネクトとファブリックの両方を容易に実現する
からである。この特徴により、光スイッチ７０の非膨張
型の性質のため、単一の基板上に大規模な光スイッチを
製造することが可能となる。高デルタ導波路を利用する
ことにより、多数の光スイッチが導波路に沿って光結合
可能なようにモード変換器の長さが小さくなることが保
証される。このコンパクトな非膨張型光スイッチ７０の
利点は、図１に示した光スイッチ１０よりもずっと低コ
ストのスイッチであることである。さらに、ＬｉＮｂＯ
3では、高速活性材料であるために電気光学効果によっ
て高速なパス変更が可能であるが、小さい基板はさらに
スイッチを制限するため、この非膨張型光スイッチがス
イッチング速度に与える効果は非常に大きい。
【００３０】追加のカプラを用いて、３個以上のそれぞ
れの高次モードが他のモードに影響を及ぼさずに選択的
にスイッチングすることが可能であるように伝搬するこ
とができる場合には、スイッチ密度を増大させることが
可能である。
れの高次モードが他のモードに影響を及ぼさずに選択的
にスイッチングすることが可能であるように伝搬するこ
とができる場合には、スイッチ密度を増大させることが
可能である。
【００３１】以上述べたことからわかるように、本発明
のノンブロッキングスイッチング構成は、膨張型に制約
されず、その結果、上記の構成による大容量スイッチを
比較的小さい光学ウェハ上に形成することが可能であ
る。
のノンブロッキングスイッチング構成は、膨張型に制約
されず、その結果、上記の構成による大容量スイッチを
比較的小さい光学ウェハ上に形成することが可能であ
る。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、ず
っとコンパクトなノンブロッキングスイッチを製造する
ことができるようにして、上記の膨張型の問題点が克服
される。このブレイクスルーにより、大容量のノンブロ
ッキングスイッチを経済的に製造することが可能とな
る。従って、光スイッチングの障害およびその光通信に
対する制限的な影響は克服される。
っとコンパクトなノンブロッキングスイッチを製造する
ことができるようにして、上記の膨張型の問題点が克服
される。このブレイクスルーにより、大容量のノンブロ
ッキングスイッチを経済的に製造することが可能とな
る。従って、光スイッチングの障害およびその光通信に
対する制限的な影響は克服される。
【図１】「１×２」スイッチからなる代表的な従来技術
の４×４膨張型ノンブロッキング光スイッチの図であ
る。
の４×４膨張型ノンブロッキング光スイッチの図であ
る。
【図２】図１に示したタイプの「１×２」スイッチから
なる４×４膨張型ノンブロッキング光スイッチの１つの
入力に要求されるパス分離を示す図である。
なる４×４膨張型ノンブロッキング光スイッチの１つの
入力に要求されるパス分離を示す図である。
【図３】図１に示したタイプの「１×２」スイッチから
なる４×４膨張型ノンブロッキング光スイッチの１つの
出力に要求されるパス収束を示す図である。
なる４×４膨張型ノンブロッキング光スイッチの１つの
出力に要求されるパス収束を示す図である。
【図４】本発明で用いられるクロス結合のための１個の
光回路の図である。
光回路の図である。
【図５】モード変換を用いたコンパクトなノンブロッキ
ング非膨張型光スイッチの図である。
ング非膨張型光スイッチの図である。
１０ ４×４ノンブロッキング集積光スイッチ １１ 「１×２」スイッチ １２ プレーナ導波路 １４ プレーナ導波路 １６ プレーナ導波路 １８ プレーナ導波路 ２０ 出力 ２１ 出力 ２３ 出力 ２５ 出力 ３１ クロスセクション ４１ 出力 ４２ 出力 ４３ 出力 ４４ 出力 ４５ 入力 ４６ 入力 ４７ 入力 ４８ 入力 ５０ 光回路 ５１ 導波路 ５２ 導波路 ５３ モード選択性カプラ ５４ モード変換器 ５５ クリーンアップフィルタ ５６ 光入力 ５７ 光出力 ５８ 光入力 ５９ 光出力 ６０ 中央処理ユニット ７０ 光スイッチ ７１ 光入力 ８１ 光出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 イアン アーサー ホワイト アメリカ合衆国、30338 ジョージア、ダ ンウッディー、マンハスセット プレイス 1730
Claims (15)
- 【請求項１】 少なくとも２モードに対応した第１光導
波路および少なくとも２モードに対応した第２光導波路
と、 前記第１導波路が接続された第１入力および前記第２導
波路が接続された第２入力と、第１出力および第２出力
とを有するモード選択性カプラと、 前記第１導波路において前記モード選択性カプラへの第
１入力の前に配置された第１モード変換器と、 前記第２導波路において前記モード選択性カプラへの第
２入力の前に配置された第２モード変換器とを有するこ
とを特徴とする光スイッチング回路。 - 【請求項２】 前記モード選択性カプラの第１出力に接
続された第１信号クリーンアップ要素をさらに有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の光スイッチング回路。 - 【請求項３】 前記モード選択性カプラの第２出力に接
続された第２信号クリーンアップ要素をさらに有するこ
とを特徴とする請求項２に記載の光スイッチング回路。 - 【請求項４】 少なくとも一方のモード変換器に制御信
号を入力して該モード変換器を通る信号のモード変換を
実行させる処理要素をさらに有することを特徴とする請
求項１に記載の光スイッチング回路。 - 【請求項５】 前記処理要素は、前記第１モード変換器
および前記第２モード変換器に接続され、制御信号をモ
ード変換器に入力して該モード変換器内の信号を基本モ
ードから高次モードへ、または、高次モードから基本モ
ードへ変換させることを特徴とする請求項４に記載の光
スイッチング回路。 - 【請求項６】 前記第１出力に接続された第１信号クリ
ーンアップ要素および前記第２出力に接続された第２信
号クリーンアップ要素をさらに有し、２つの信号クリー
ンアップ要素は前記処理要素に接続され、前記処理要素
の制御により前記第１出力および前記第２出力からの余
分なエネルギーを除去することを特徴とする請求項５に
記載の光スイッチング回路。 - 【請求項７】 前記モード選択性カプラは、前記第１入
力から前記第１出力へ基本モードで光エネルギーを伝搬
させ、前記第１入力から前記第２出力へ高次モードで光
エネルギーを伝搬させることを特徴とする請求項５に記
載の光スイッチング回路。 - 【請求項８】 信号入力を有する複数の入力導波路と、 いずれかの入力導波路が接続された第１入力および第２
入力ならびに第１出力および第２出力をそれぞれ有し、
行および列のスタガ配列に構成された複数のモード選択
性カプラと、 各入力導波路において、前記信号入力と、前記モード選
択性カプラのうちの１つへの入力との間に配置されたモ
ード変換器と、 出力導波路によって前記モード選択性カプラのうちの１
つの出力にそれぞれ接続された複数の出力とを有するこ
とを特徴とするモード選択性光スイッチング回路。 - 【請求項９】 前記光スイッチング回路は１つの中央処
理要素をさらに有し、該中央処理要素は各モード変換器
に接続され、該中央処理要素からの信号の入力に応じて
１つのモード変換器内の光信号を基本モードから高次モ
ードへ変換させるとともに、別のモード変換器内の光信
号を高次モードから基本モードへ変換させることを特徴
とする請求項８に記載の光スイッチング回路。 - 【請求項１０】 各モード選択性カプラの出力に接続さ
れた信号クリーンアップ要素をさらに有することを特徴
とする請求項９に記載の光スイッチング回路。 - 【請求項１１】 各信号クリーンアップ要素は、前記中
央処理要素に接続され、前記中央処理要素から制御信号
を受信することを特徴とする請求項１０に記載の光スイ
ッチング回路。 - 【請求項１２】 各信号クリーンアップ要素は周期グレ
ーティングフィルタであり、該周期グレーティングフィ
ルタの周期は、前記中央処理要素からの信号によって変
更可能であることを特徴とする請求項１１に記載の光ス
イッチング回路。 - 【請求項１３】 複数の光入力および複数の光出力を有
する複数の光導波路のうちのいずれかに光信号を入力す
るステップと、 前記複数の光入力と前記複数の光出力の間で前記複数の
光導波路に光結合し、複数の層および列を形成するスタ
ガ対角構成に配置され、すべての光信号が宛先導波路へ
の通路を有するように制御された複数のモード選択性光
回路のうちのいずれかへ、前記複数の光導波路に沿って
前記光信号をルーティングするステップと、 光導波路どうしの間でスイッチングされるべき光信号
を、基本モードから、複数の層の間で継続してクロス結
合する高次モードに変換するステップと、 宛先導波路において前記高次モードの光信号を基本モー
ドに変換するステップと、 前記複数の光導波路に残るモード変換されていないエネ
ルギーを除去するステップとを有することを特徴とする
光スイッチング方法。 - 【請求項１４】 前記方法は、前記複数の光導波路内の
周期グレーティングによりモード変換器を制御するステ
ップをさらに有し、 前記周期グレーティングの共振周波数において、光信号
が基本モードから高次モードに変換することを特徴とす
る請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記方法は、 いずれかの光導波路における２個のみのモード変換器を
作動させるステップをさらに有し、 作動する第１のモード変換器はパス変更を開始し、第２
のモード変換器は宛先導波路においてさらにパス変更さ
れることを停止することを特徴とする請求項１３に記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/198,660 US6151431A (en) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Compact non-blocking non-dilated optical switch using mode conversion |
| US09/198660 | 1998-11-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000162653A true JP2000162653A (ja) | 2000-06-16 |
| JP3745178B2 JP3745178B2 (ja) | 2006-02-15 |
Family
ID=22734274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33130999A Expired - Fee Related JP3745178B2 (ja) | 1998-11-24 | 1999-11-22 | 光スイッチング回路および光スイッチング方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6151431A (ja) |
| EP (1) | EP1005247B1 (ja) |
| JP (1) | JP3745178B2 (ja) |
| DE (1) | DE69942330D1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6285809B1 (en) * | 1999-11-19 | 2001-09-04 | Lynx Photonic Networks, Inc. | Wraparound optical switch matrix |
| US6456752B1 (en) * | 2000-10-13 | 2002-09-24 | Lucent Technologies, Inc. | Large N×N optical switch using binary trees |
| US6731833B2 (en) | 2001-01-16 | 2004-05-04 | T-Rex Enterprises Corp. | Optical cross connect switch |
| US6937788B2 (en) * | 2002-09-04 | 2005-08-30 | Furukawa Electric North America | Adjustable dispersion compensator with few mode fibers and switchable mode converters |
| US7266598B2 (en) * | 2002-10-22 | 2007-09-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Programmable data center |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2549240A1 (fr) * | 1983-07-15 | 1985-01-18 | American Telephone & Telegraph | Reseau de distribution local a acces multiples |
| US4804248A (en) * | 1986-12-22 | 1989-02-14 | Corning Glass Works | Data rate limiter for optical transmission system |
| US4906064A (en) * | 1988-12-30 | 1990-03-06 | Bell Communications Research, Inc. | Switch for selectively switching optical wavelengths |
| DE59610596D1 (de) * | 1995-02-01 | 2003-08-14 | Juerg Leuthold | Kompakte optisch-optische schalter und wellenlängen-konverter mittels multimode-interferenz moden-konvertern |
| WO1996024080A2 (de) * | 1995-02-01 | 1996-08-08 | Leuthold Juerg | Kompakte optisch-optische schalter und wellenlängen-konverter mittels multimode-interferenz moden-konvertern |
| JP3386930B2 (ja) * | 1995-06-22 | 2003-03-17 | 株式会社日立製作所 | 光スイッチ装置 |
| US5937117A (en) * | 1996-12-27 | 1999-08-10 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical cross-connect system |
| US6002818A (en) * | 1997-12-05 | 1999-12-14 | Lucent Technologies Inc | Free-space optical signal switch arrangement |
-
1998
- 1998-11-24 US US09/198,660 patent/US6151431A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-11-16 DE DE69942330T patent/DE69942330D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-16 EP EP99309085A patent/EP1005247B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-22 JP JP33130999A patent/JP3745178B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6151431A (en) | 2000-11-21 |
| EP1005247B1 (en) | 2010-05-05 |
| DE69942330D1 (de) | 2010-06-17 |
| JP3745178B2 (ja) | 2006-02-15 |
| EP1005247A3 (en) | 2006-12-06 |
| EP1005247A2 (en) | 2000-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Padmanabhan et al. | Dilated networks for photonic switching | |
| JP3842511B2 (ja) | 多重ポート・カプラを使用する光学的空間スイッチ | |
| EP0733920B1 (en) | Optical integrated circuits with delay line | |
| JP2003500689A (ja) | Ｍ×ｎの光クロスコネクト | |
| WO2000050938A1 (en) | Vertically coupled optical resonator devices over a cross-grid waveguide architecture | |
| JPH02503850A (ja) | 電気光学スイッチ構成の改良 | |
| US6542655B1 (en) | N×N crossconnect switch using wavelength routers and space switches | |
| AU709321B2 (en) | An acousto-optical waveguide device, tunable, with a polarisation independent response, and a method for the acousto-optical processing of optical signals | |
| JPH0817502B2 (ja) | ネットワーク及び所与ネットワークの変更版形成方法 | |
| US5751868A (en) | Asymetrically dilated optical cross connect switches | |
| AU6068700A (en) | Dense tree optical switch network | |
| EP0933963A2 (en) | Optical variable-ratio power splitter and optical switches | |
| JP3745178B2 (ja) | 光スイッチング回路および光スイッチング方法 | |
| CA2258333A1 (en) | An n x n non-blocking optical switch | |
| Fluck et al. | Compact versatile thermooptical space switch based on beam steering by a waveguide array | |
| JP4727279B2 (ja) | マトリクス光スイッチ | |
| US6094516A (en) | Digital optical switch | |
| JP7192144B2 (ja) | 損失を意識した光ルーティングのための方法及び装置 | |
| JP5168905B2 (ja) | 光スイッチ及び経路切り替え方法 | |
| JP7189432B2 (ja) | 光信号処理装置 | |
| JPH049823A (ja) | 光クロスバスイッチ | |
| CN114924357B (zh) | 一种基于级联马赫-曾德干涉仪结构的波分复用光延时线 | |
| JP2798308B2 (ja) | 交差型スターカップラ | |
| Huang et al. | Nonblocking Photonic Space Switch Architectures Utilizing Acousto-Optic Deflectors | |
| Armenise et al. | Design of photonic switches for optimizing performances of interconnection networks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20031217 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20040317 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20040322 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040428 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040825 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20041125 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20041202 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050121 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051024 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051116 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3745178 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101202 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111202 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111202 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121202 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131202 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |