JP2000258808A - 干渉計型光スイッチ - Google Patents
干渉計型光スイッチInfo
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- JP2000258808A JP2000258808A JP11057924A JP5792499A JP2000258808A JP 2000258808 A JP2000258808 A JP 2000258808A JP 11057924 A JP11057924 A JP 11057924A JP 5792499 A JP5792499 A JP 5792499A JP 2000258808 A JP2000258808 A JP 2000258808A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い波長帯域で動作する光スイッチの提供。
【解決手段】 ２個のカップラーと少なくとも１つの位
相シフターからなるマッハツェンダー光干渉計回路を有
し、前記位相シフターのＯＮ状態またはＯＦＦ状態時に
前記カップラー２個を結ぶ光学的な光経路の光路長差が
最適動作波長の２分の１に設定されている２入力２出力
構造のマッハツェンダー光干渉計型スイッチを２段以上
接続して構成される干渉計型光スイッチであって、前記
各段のマッハツェンダー光干渉計型スイッチの最適動作
波長が所望の消光比を満足する範囲においてそれぞれ異
なった値に設定されている。前記各マッハツェンダー光
干渉計型スイッチの最適動作波長は各段間で１０ｎｍ程
度以上異なっている。
相シフターからなるマッハツェンダー光干渉計回路を有
し、前記位相シフターのＯＮ状態またはＯＦＦ状態時に
前記カップラー２個を結ぶ光学的な光経路の光路長差が
最適動作波長の２分の１に設定されている２入力２出力
構造のマッハツェンダー光干渉計型スイッチを２段以上
接続して構成される干渉計型光スイッチであって、前記
各段のマッハツェンダー光干渉計型スイッチの最適動作
波長が所望の消光比を満足する範囲においてそれぞれ異
なった値に設定されている。前記各マッハツェンダー光
干渉計型スイッチの最適動作波長は各段間で１０ｎｍ程
度以上異なっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野で用い
るマッハツェンダー干渉計型光スイッチに関するもので
あり、更に詳細には、動作波長帯域が広い干渉計型光ス
イッチに関するものである。
るマッハツェンダー干渉計型光スイッチに関するもので
あり、更に詳細には、動作波長帯域が広い干渉計型光ス
イッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、動画像等の高ビットレート通信を
含むマルチメディア通信の普及の高まりに伴い、通信網
の大容量化と同時に高度化・高機能化が強く求められて
いる。この実現に光通信技術が重要な役割を果たす事は
疑いのない状況になってきている。
含むマルチメディア通信の普及の高まりに伴い、通信網
の大容量化と同時に高度化・高機能化が強く求められて
いる。この実現に光通信技術が重要な役割を果たす事は
疑いのない状況になってきている。
【０００３】現在敷設されている光通信網は、個別にノ
ード間を結ぶポイント−ポイントの光通信であるが、今
後は更に、アクセス網を加えた複数のノード間を電気信
号に変換することなく光信号のままで結ぶ網構造の光通
信網に発展させる事が望まれてきている。
ード間を結ぶポイント−ポイントの光通信であるが、今
後は更に、アクセス網を加えた複数のノード間を電気信
号に変換することなく光信号のままで結ぶ網構造の光通
信網に発展させる事が望まれてきている。
【０００４】この光通信システムに必要なキー部品とし
ては、光増幅器，光分岐結合器，光合分波器，光スイッ
チ等がある。中でも、光スイッチは光クロスコネクト装
置に代表される光回線切換装置などに使われる重要な部
品の一つである。
ては、光増幅器，光分岐結合器，光合分波器，光スイッ
チ等がある。中でも、光スイッチは光クロスコネクト装
置に代表される光回線切換装置などに使われる重要な部
品の一つである。
【０００５】現在、実用に供されるファイバー光増幅器
の帯域は３０ｎｍ程度であるが、最近の研究開発の進展
に伴い増幅帯域が１００ｎｍを越えるものも開発されて
きている（H.Masuda et al.,Electron.Lett.Vol.34,No.
13,p.1342）。これに伴い波長多重通信システムで用い
られる波長帯域も広がることが予想され、光スイッチに
おいても広帯域動作特性が強く求められている。
の帯域は３０ｎｍ程度であるが、最近の研究開発の進展
に伴い増幅帯域が１００ｎｍを越えるものも開発されて
きている（H.Masuda et al.,Electron.Lett.Vol.34,No.
13,p.1342）。これに伴い波長多重通信システムで用い
られる波長帯域も広がることが予想され、光スイッチに
おいても広帯域動作特性が強く求められている。
【０００６】様々な形態の光部品の中で、導波路型光部
品は、量産性・大規模化等の面で優れた光部品として期
待されている。中でも、シリコン基板上に作製される石
英系光導波路は、低損失であり安定性及び光ファイバー
との整合性に優れるといった特徴を有し、実用的な光ス
イッチを構成する光導波路の最有力実現手段として注目
されている。
品は、量産性・大規模化等の面で優れた光部品として期
待されている。中でも、シリコン基板上に作製される石
英系光導波路は、低損失であり安定性及び光ファイバー
との整合性に優れるといった特徴を有し、実用的な光ス
イッチを構成する光導波路の最有力実現手段として注目
されている。
【０００７】本発明の対象の一例である従来の光スイッ
チとしては、例えば、図９（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、２入力２出力光スイッチが知られている（特開平6-
51354号公報）。図９（ａ）は２入力２出力光スイッチ
の平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ′線
に沿う断面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ′線に
沿う断面図である。
チとしては、例えば、図９（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、２入力２出力光スイッチが知られている（特開平6-
51354号公報）。図９（ａ）は２入力２出力光スイッチ
の平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ′線
に沿う断面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ′線に
沿う断面図である。
【０００８】シリコン基板１の表面には石英系ガラスで
形成されたクラッド層２が設けられているとともに、こ
のクラッド層２の中層には石英系ガラスで形成されたコ
ア部３が設けられ、光導波路が形成されている。また、
クラッド層２の表面には薄膜ヒータ４が形成されてい
る。前記光導波路及び薄膜ヒータ４等によって光回路が
形成されている。
形成されたクラッド層２が設けられているとともに、こ
のクラッド層２の中層には石英系ガラスで形成されたコ
ア部３が設けられ、光導波路が形成されている。また、
クラッド層２の表面には薄膜ヒータ４が形成されてい
る。前記光導波路及び薄膜ヒータ４等によって光回路が
形成されている。
【０００９】この２入力２出力光スイッチは、２個のマ
ッハツェンダー光干渉計回路２１，２２と交差導波路１
５から構成されており、これらマッハツェンダー光干渉
計回路２１，２２は、２個の３ｄＢ方向性結合器２３
と、これら方向性結合器２３間に設けられた薄膜ヒータ
４を用いた移相器で構成されている。２個の方向性結合
器２３を結んでいる２本の導波路の光学的な光路長差｜
△Ｌopt｜は、用途に応じ、零（｜△Ｌopt｜＝０）また
は信号光波長λの２分の１（｜△Ｌopt｜＝λ／２）に
設計されている。図９（ａ）は｜△Ｌopt｜＝λ／２の
時の構成を示している。以下に、スイッチング動作を説
明する。
ッハツェンダー光干渉計回路２１，２２と交差導波路１
５から構成されており、これらマッハツェンダー光干渉
計回路２１，２２は、２個の３ｄＢ方向性結合器２３
と、これら方向性結合器２３間に設けられた薄膜ヒータ
４を用いた移相器で構成されている。２個の方向性結合
器２３を結んでいる２本の導波路の光学的な光路長差｜
△Ｌopt｜は、用途に応じ、零（｜△Ｌopt｜＝０）また
は信号光波長λの２分の１（｜△Ｌopt｜＝λ／２）に
設計されている。図９（ａ）は｜△Ｌopt｜＝λ／２の
時の構成を示している。以下に、スイッチング動作を説
明する。
【００１０】光路長差｜△Ｌopt｜がλ／２に設計され
ている場合、薄膜ヒータ無通電〔オフ（ＯＦＦ）時〕の
ときは、公知の干渉原理によりマッハツェンダー光干渉
計回路２１，２２はバー状態（導波路２４の光は導波路
２６で導波し導波路２５の光は導波路２７へ導波する）
となるので、入力導波路端１１に入射された信号光は出
力導波路端１４に伝搬し、入力導波路端１２に入射され
た信号光は出力導波路端１３に伝搬し、２入力２出力光
スイッチとしてはクロス状態となる。
ている場合、薄膜ヒータ無通電〔オフ（ＯＦＦ）時〕の
ときは、公知の干渉原理によりマッハツェンダー光干渉
計回路２１，２２はバー状態（導波路２４の光は導波路
２６で導波し導波路２５の光は導波路２７へ導波する）
となるので、入力導波路端１１に入射された信号光は出
力導波路端１４に伝搬し、入力導波路端１２に入射され
た信号光は出力導波路端１３に伝搬し、２入力２出力光
スイッチとしてはクロス状態となる。
【００１１】方向性結合器２３を結んでいる２本の導波
路の短い側の薄膜ヒータ４へ通電〔オン（ＯＮ）時〕
し、熱光学効果により光学的な光路長を信号光波長の２
分の１相当分位相変化させると、方向性結合器２３を結
んでいる２本の導波路の光路長差｜△Ｌopt｜は打ち消
され０となる。すると、マッハツェンダー光干渉計回路
２１，２２はクロス状態（導波路２４の光は導波路２７
で導波し導波路２５の光は導波路２６へ導波する）とな
るので、入力導波路端１１に入射された信号光は出力導
波路端１３，１４のいずれにも伝搬せず、入力導波路端
１２に入射された信号光は出力導波路端１４に伝搬し、
２入力２出力光スイッチとしては片バー状態となる。光
路長差が０に設計されている場合は、クロス／片バーが
入れ替わった状態として動作する。
路の短い側の薄膜ヒータ４へ通電〔オン（ＯＮ）時〕
し、熱光学効果により光学的な光路長を信号光波長の２
分の１相当分位相変化させると、方向性結合器２３を結
んでいる２本の導波路の光路長差｜△Ｌopt｜は打ち消
され０となる。すると、マッハツェンダー光干渉計回路
２１，２２はクロス状態（導波路２４の光は導波路２７
で導波し導波路２５の光は導波路２６へ導波する）とな
るので、入力導波路端１１に入射された信号光は出力導
波路端１３，１４のいずれにも伝搬せず、入力導波路端
１２に入射された信号光は出力導波路端１４に伝搬し、
２入力２出力光スイッチとしては片バー状態となる。光
路長差が０に設計されている場合は、クロス／片バーが
入れ替わった状態として動作する。
【００１２】この２入力２出力光スイッチは、単独で導
波路端１２，１４をそれぞれ入出力導波路端としたゲー
トスイッチとして用いられるだけでなく、図１０に示す
ように複数組み合わせて用いることでＮ×Ｎマトリクス
スイッチ（マトリクス光スイッチ）を構成することもで
きる（特願平8-132669号公報）。
波路端１２，１４をそれぞれ入出力導波路端としたゲー
トスイッチとして用いられるだけでなく、図１０に示す
ように複数組み合わせて用いることでＮ×Ｎマトリクス
スイッチ（マトリクス光スイッチ）を構成することもで
きる（特願平8-132669号公報）。
【００１３】このマトリクススイッチは、上記の２入力
２出力光スイッチをスイッチ要素４１としてＮ要素含む
スイッチ群４５をＮ群用いて基板上に構成されている
（この図ではＮ＝８である）。ここで便宜上、スイッチ
要素の番号付けを図１０に示すように付ける。図中の
（ｉ，ｊ）とはｊ群目の第ｉ要素を指す。第１群の各光
スイッチ要素の入力２をそれぞれＮ本の入力導波路４３
とし入力１を空端子とし、第Ｎ群の各光スイッチ要素の
出力２をそれぞれＮ本の出力導波路４４とし出力１を空
端子とし、第ｊ群のｉ番目の光スイッチ要素（ここで
ｉ，ｊは正整数、且つｉ＜Ｎ，ｊ＜Ｎ）の出力１と出力
２をそれぞれ第（ｊ＋１）群の（ｉ＋１）番目の光スイ
ッチ要素の入力２と第（ｊ＋１）群のｉ番目の光スイッ
チ要素の入力１に接続し、第ｊ群のＮ番目の光スイッチ
要素の出力１と出力２をそれぞれ第（ｊ＋１）群の１番
目の光スイッチ要素の入力２と第（ｊ＋１）群のＮ番目
の光スイッチ要素の入力１に接続している。
２出力光スイッチをスイッチ要素４１としてＮ要素含む
スイッチ群４５をＮ群用いて基板上に構成されている
（この図ではＮ＝８である）。ここで便宜上、スイッチ
要素の番号付けを図１０に示すように付ける。図中の
（ｉ，ｊ）とはｊ群目の第ｉ要素を指す。第１群の各光
スイッチ要素の入力２をそれぞれＮ本の入力導波路４３
とし入力１を空端子とし、第Ｎ群の各光スイッチ要素の
出力２をそれぞれＮ本の出力導波路４４とし出力１を空
端子とし、第ｊ群のｉ番目の光スイッチ要素（ここで
ｉ，ｊは正整数、且つｉ＜Ｎ，ｊ＜Ｎ）の出力１と出力
２をそれぞれ第（ｊ＋１）群の（ｉ＋１）番目の光スイ
ッチ要素の入力２と第（ｊ＋１）群のｉ番目の光スイッ
チ要素の入力１に接続し、第ｊ群のＮ番目の光スイッチ
要素の出力１と出力２をそれぞれ第（ｊ＋１）群の１番
目の光スイッチ要素の入力２と第（ｊ＋１）群のＮ番目
の光スイッチ要素の入力１に接続している。
【００１４】このマトリクススイッチにおいて、例えば
入力導波路４３ｄに入射された光を出力導波路４４ｇに
導くには、スイッチ要素（４，３）のみをＯＮすればよ
く、適切なスイッチ要素をＮ個ＯＮ（１経路につき１個
をＯＮ）にすることにより、Ｎ本の入力導波路とＮ本の
出力導波路を任意の組み合わせ（任意のＮ経路）で光学
的に接続することができる。
入力導波路４３ｄに入射された光を出力導波路４４ｇに
導くには、スイッチ要素（４，３）のみをＯＮすればよ
く、適切なスイッチ要素をＮ個ＯＮ（１経路につき１個
をＯＮ）にすることにより、Ｎ本の入力導波路とＮ本の
出力導波路を任意の組み合わせ（任意のＮ経路）で光学
的に接続することができる。
【００１５】また図１１に、今回の発明の対象となる別
の一例である２×２光スイッチの例を示す。図１１
（ａ）は２×２光スイッチ光回路の平面図であり、図１
１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ′線に沿う断面図で、
図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＤ−Ｄ′線に沿う断面図
である。１はシリコン基板、２は石英系ガラスからなる
クラッド層、３はクラッド層２に埋め込まれた石英系ガ
ラスからなるコア部、４はコア部３上部のクラッド層２
の表面に形成された薄膜ヒータである。
の一例である２×２光スイッチの例を示す。図１１
（ａ）は２×２光スイッチ光回路の平面図であり、図１
１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ′線に沿う断面図で、
図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＤ−Ｄ′線に沿う断面図
である。１はシリコン基板、２は石英系ガラスからなる
クラッド層、３はクラッド層２に埋め込まれた石英系ガ
ラスからなるコア部、４はコア部３上部のクラッド層２
の表面に形成された薄膜ヒータである。
【００１６】この２×２光スイッチは、４個のマッハツ
ェンダー光干渉計回路３１，３２，３３，３４と交差導
波路１５から構成されており、これらマッハツェンダー
光干渉計回路は２個の３ｄＢマルチモード干渉計カップ
ラー（ＭＭＩ）３５と薄膜ヒータ４を用いた移相器で構
成されている。２個のマルチモード干渉計カップラー３
５を結んでいる２本の導波路の光学的な光路長差｜△Ｌ
opt｜は、用途に応じ、ゼロ（｜△Ｌopt｜＝０）もしく
は信号光波長λの２分の１（｜△Ｌopt｜＝λ／２）に
投計されている。図１１（a）は｜△Ｌopt｜＝０の時の
構成を示している。
ェンダー光干渉計回路３１，３２，３３，３４と交差導
波路１５から構成されており、これらマッハツェンダー
光干渉計回路は２個の３ｄＢマルチモード干渉計カップ
ラー（ＭＭＩ）３５と薄膜ヒータ４を用いた移相器で構
成されている。２個のマルチモード干渉計カップラー３
５を結んでいる２本の導波路の光学的な光路長差｜△Ｌ
opt｜は、用途に応じ、ゼロ（｜△Ｌopt｜＝０）もしく
は信号光波長λの２分の１（｜△Ｌopt｜＝λ／２）に
投計されている。図１１（a）は｜△Ｌopt｜＝０の時の
構成を示している。
【００１７】また、図１２は他の構造の２×２光スイッ
チを示す図である。この２×２光スイッチは、一見する
と図１１（ａ）に示す２×２光スイッチと違うように見
えるが、マッハツェンダー光干渉計回路３３，３４の配
置場所が入れ替わり、マッハツェンダー光干渉計回路３
１，３２の上下の向きがひっくり返っただけで、論理的
な構成は図１１（ａ）の構成と同じである。以下に、ス
イッチング動作を説明する。
チを示す図である。この２×２光スイッチは、一見する
と図１１（ａ）に示す２×２光スイッチと違うように見
えるが、マッハツェンダー光干渉計回路３３，３４の配
置場所が入れ替わり、マッハツェンダー光干渉計回路３
１，３２の上下の向きがひっくり返っただけで、論理的
な構成は図１１（ａ）の構成と同じである。以下に、ス
イッチング動作を説明する。
【００１８】２入力２出力光スイッチのマッハツェンダ
ー光干渉計と同様に、光路長差が０に設計されている場
合、薄膜ヒータ無通電（ＯＦＦ時）のときは、公知の干
渉原理によりマッハツェンダー光干渉計回路３１，３
２，３３，３４はクロス状態（導波路３６の光は導波路
３９で導波し導波路３７の光は導波路３８へ導波する）
となるので、入力導波路端１１に入射された信号光は出
力導波路端１３へ伝搬し、入力導波路端１２に入射され
た信号光は出力導波路端１４に伝搬し、２×２光スイッ
チとしてはバー状態となる。
ー光干渉計と同様に、光路長差が０に設計されている場
合、薄膜ヒータ無通電（ＯＦＦ時）のときは、公知の干
渉原理によりマッハツェンダー光干渉計回路３１，３
２，３３，３４はクロス状態（導波路３６の光は導波路
３９で導波し導波路３７の光は導波路３８へ導波する）
となるので、入力導波路端１１に入射された信号光は出
力導波路端１３へ伝搬し、入力導波路端１２に入射され
た信号光は出力導波路端１４に伝搬し、２×２光スイッ
チとしてはバー状態となる。
【００１９】マルチモード干渉計カップラー３５を結ん
でいる２本の導波路のいずれか一方の薄膜ヒータ４へ通
電（ＯＮ時）し、熱光学効果により光学的な光路長を信
号光波長の２分の１相当分位相変化させ、マルチモード
干渉計カップラー３５を結んでいる２本の導波路の光学
的な光路長差｜△Ｌopt｜をλ／２相当にすると、マッ
ハツェンダー光干渉計回路３１，３２，３３，３４はバ
ー状態（導波路３６の光は導波路３８で導波し導波路３
７の光は導波路３９へ導波する）となるので、入力導波
路端１１に入射された信号光は出力導波路端１４に伝搬
し、入力導波路端１２に入射された信号光は出力導波路
端１３に伝搬し、２×２光スイッチとしてはクロス状態
となる。光路長差がλ／２に設計されている場合は、ク
ロス／バーが入れ替わった状態として動作する。
でいる２本の導波路のいずれか一方の薄膜ヒータ４へ通
電（ＯＮ時）し、熱光学効果により光学的な光路長を信
号光波長の２分の１相当分位相変化させ、マルチモード
干渉計カップラー３５を結んでいる２本の導波路の光学
的な光路長差｜△Ｌopt｜をλ／２相当にすると、マッ
ハツェンダー光干渉計回路３１，３２，３３，３４はバ
ー状態（導波路３６の光は導波路３８で導波し導波路３
７の光は導波路３９へ導波する）となるので、入力導波
路端１１に入射された信号光は出力導波路端１４に伝搬
し、入力導波路端１２に入射された信号光は出力導波路
端１３に伝搬し、２×２光スイッチとしてはクロス状態
となる。光路長差がλ／２に設計されている場合は、ク
ロス／バーが入れ替わった状態として動作する。
【００２０】以上のような石英系光導波路を用いた光ス
イッチは、図１３に示した方法により作製される。ま
ず、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板１を用意
した後、図１３（ｂ）に示すように、前記シリコン基板
１上に火炎加水分解反応堆積技術によって下部クラッド
層２ａと導波路コア層３ａを形成する。
イッチは、図１３に示した方法により作製される。ま
ず、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板１を用意
した後、図１３（ｂ）に示すように、前記シリコン基板
１上に火炎加水分解反応堆積技術によって下部クラッド
層２ａと導波路コア層３ａを形成する。
【００２１】次に、図１３（ｃ）に示すように、後に導
波路コア部３となる部分のみを残し、不要な部分を反応
性イオンエッチング技術により除去する。
波路コア部３となる部分のみを残し、不要な部分を反応
性イオンエッチング技術により除去する。
【００２２】次に、図１３（ｄ）に示すように、再び火
炎加水分解反応堆積技術によって上部クラッド層２ｂを
形成する。
炎加水分解反応堆積技術によって上部クラッド層２ｂを
形成する。
【００２３】最後に、図１３（ｅ）に示すように、真空
蒸着技術及びウェットエッチング技術によって、移相器
となる薄膜ヒータ４や薄膜ヒータ４に電気的にアクセス
する電気配線を上部クラッド層２ｂ上に形成する。
蒸着技術及びウェットエッチング技術によって、移相器
となる薄膜ヒータ４や薄膜ヒータ４に電気的にアクセス
する電気配線を上部クラッド層２ｂ上に形成する。
【００２４】以上のように、石英系光導波路はＳｉＣｌ
4やＧｅＣｌ4などの原料ガスの加水分解反応を利用した
ガラス膜の堆積技術と反応性イオンエッチング技術およ
ウェットエッチング技術の公知の組み合わせにより作製
される。
4やＧｅＣｌ4などの原料ガスの加水分解反応を利用した
ガラス膜の堆積技術と反応性イオンエッチング技術およ
ウェットエッチング技術の公知の組み合わせにより作製
される。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような２入力２出力光スイッチは次のような問題があっ
た。光学的な光路長差｜△Ｌopt｜が０以外であるマッ
ハツェンダー光干渉計回路は原理的に波長特性を持つ。
すなわち光路長差｜△Ｌopt｜は信号光波長λにおいて
最適化されて設定されるため、使用信号光の波長がλか
らずれるに従い光路の切替が不完金となり消光比の劣化
が生じる。
ような２入力２出力光スイッチは次のような問題があっ
た。光学的な光路長差｜△Ｌopt｜が０以外であるマッ
ハツェンダー光干渉計回路は原理的に波長特性を持つ。
すなわち光路長差｜△Ｌopt｜は信号光波長λにおいて
最適化されて設定されるため、使用信号光の波長がλか
らずれるに従い光路の切替が不完金となり消光比の劣化
が生じる。
【００２６】２入力２出力光スイッチを例に用いて詳し
く説明すると、一般に、マッハツェンダー光干渉計回路
のバー経路（導波路２４から導波路２６への経路、およ
び導波路２５から導波路２７への経路）での透過光波長
特性Ｉbar（λ）及び、クロス経路（導波路２４から導
波路２７への経路、及び導波路２５から導波路２６への
経路）での透過光波長特性Ｉcross（λ）は次式（数
１）で表される。
く説明すると、一般に、マッハツェンダー光干渉計回路
のバー経路（導波路２４から導波路２６への経路、およ
び導波路２５から導波路２７への経路）での透過光波長
特性Ｉbar（λ）及び、クロス経路（導波路２４から導
波路２７への経路、及び導波路２５から導波路２６への
経路）での透過光波長特性Ｉcross（λ）は次式（数
１）で表される。
【００２７】
【数１】
【００２８】ここで、κ（λ）は方向性結合器の結合率
であり３ｄＢ結合付近ではわずかにスロープを持った波
長特性を持つ。λ0は最適動作波長である。光路長差｜
△Ｌopt｜がλ0／２に設計されている場合、φはＯＦＦ
状態でφ＝π、ＯＮ状態でφ＝０である。
であり３ｄＢ結合付近ではわずかにスロープを持った波
長特性を持つ。λ0は最適動作波長である。光路長差｜
△Ｌopt｜がλ0／２に設計されている場合、φはＯＦＦ
状態でφ＝π、ＯＮ状態でφ＝０である。
【００２９】従って、２入力２出力光スイッチをゲート
スイッチとして用いた場合の入力導波路端１２と出力導
波路端１４の間のＯＮ状態での透過特性ＩON（λ）及び
ＯＦＦ状態での特性ＩOFF（λ）は、第１段目と第２段
目のマッハツェンダー光干渉計回路の透過特性をそれぞ
れ
スイッチとして用いた場合の入力導波路端１２と出力導
波路端１４の間のＯＮ状態での透過特性ＩON（λ）及び
ＯＦＦ状態での特性ＩOFF（λ）は、第１段目と第２段
目のマッハツェンダー光干渉計回路の透過特性をそれぞ
れ
【００３０】
【数２】
【００３１】
【数３】
【００３２】
【数４】
【００３３】
【数５】
【００３４】図１４に従来の構成の場合の透過特性を示
す。ここで信号光波長すなわち最適動作波長λ0は１５
２０ｎｍとした。この図から消光比〔＝ＩOFF（λ）／
ＩON（λ）が５０ｄＢ以上確保できる波長帯域は、１０
０ｎｍ程度である。
す。ここで信号光波長すなわち最適動作波長λ0は１５
２０ｎｍとした。この図から消光比〔＝ＩOFF（λ）／
ＩON（λ）が５０ｄＢ以上確保できる波長帯域は、１０
０ｎｍ程度である。
【００３５】実際に作製された２入力２出力光スイッチ
やこれを集積した前記マトリクススイッチ（Ｎ＝８）に
おいても、消光比５０ｄＢを確保できる波長帯域は１０
０ｎｍ程度に限られており、波長多重通信システムにお
いて広がりつつある波長帯域に対応することが課題とな
っていた。
やこれを集積した前記マトリクススイッチ（Ｎ＝８）に
おいても、消光比５０ｄＢを確保できる波長帯域は１０
０ｎｍ程度に限られており、波長多重通信システムにお
いて広がりつつある波長帯域に対応することが課題とな
っていた。
【００３６】本発明は、上記従来技術に鑑みて成された
ものであり、広い波長範囲で動作が可能な光スイッチ
（干渉計型光スイッチ）を提供することを目的とするも
のである。
ものであり、広い波長範囲で動作が可能な光スイッチ
（干渉計型光スイッチ）を提供することを目的とするも
のである。
【００３７】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 （１）２個のカップラーと少なくとも１つの位相シフタ
ーからなるマッハツェンダー光干渉計回路を有し、前記
位相シフターのＯＮ状態またはＯＦＦ状態時に前記カッ
プラー２個を結ぶ光経路の光学的な光路長差が零または
最適動作波長の２分の１に設定されている２入力２出力
構造のマッハツェンダー光干渉計型スイッチを２段以上
接続して構成される干渉計型光スイッチであって、前記
各段のマッハツェンダー光干渉計型スイッチの最適動作
波長が所望の消光比を満足する範囲においてそれぞれ異
なった値に選ばれている。前記各マッハツェンダー光干
渉計型スイッチの最適動作波長は各段間で１０ｎｍ程度
以上、例えば１０〜４００ｎｍ程度異なっている。基板
上に光導波路を用いて光回路が形成されている。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 （１）２個のカップラーと少なくとも１つの位相シフタ
ーからなるマッハツェンダー光干渉計回路を有し、前記
位相シフターのＯＮ状態またはＯＦＦ状態時に前記カッ
プラー２個を結ぶ光経路の光学的な光路長差が零または
最適動作波長の２分の１に設定されている２入力２出力
構造のマッハツェンダー光干渉計型スイッチを２段以上
接続して構成される干渉計型光スイッチであって、前記
各段のマッハツェンダー光干渉計型スイッチの最適動作
波長が所望の消光比を満足する範囲においてそれぞれ異
なった値に選ばれている。前記各マッハツェンダー光干
渉計型スイッチの最適動作波長は各段間で１０ｎｍ程度
以上、例えば１０〜４００ｎｍ程度異なっている。基板
上に光導波路を用いて光回路が形成されている。
【００３８】マッハツェンダー光干渉計型スイッチを第
１段目スイッチと第２段目スイッチと２段接続し、入力
１，入力２，出力１，出力２とする２入力２出力構造の
前記干渉計型光スイッチであって、前記入力１は第２段
目スイッチのマッハツェンダー光干渉計回路の第１入力
端に接続され、前記入力２は第１段目スイッチのマッハ
ツェンダー光干渉計回路の第１入力端に接続され、前記
出力１は第１段目スイッチのマッハツェンダー光干渉計
回路の第１出力端に接続され、前記出力２は第２段目ス
イッチのマッハツェンダー光干渉計回路の第１出力端に
接続され、第１段目スイッチのマッハツェンダー光干渉
計回路の第２出力と第２段目スイッチのマッハツェンダ
ー光干渉計回路の第２入力は接続されている。
１段目スイッチと第２段目スイッチと２段接続し、入力
１，入力２，出力１，出力２とする２入力２出力構造の
前記干渉計型光スイッチであって、前記入力１は第２段
目スイッチのマッハツェンダー光干渉計回路の第１入力
端に接続され、前記入力２は第１段目スイッチのマッハ
ツェンダー光干渉計回路の第１入力端に接続され、前記
出力１は第１段目スイッチのマッハツェンダー光干渉計
回路の第１出力端に接続され、前記出力２は第２段目ス
イッチのマッハツェンダー光干渉計回路の第１出力端に
接続され、第１段目スイッチのマッハツェンダー光干渉
計回路の第２出力と第２段目スイッチのマッハツェンダ
ー光干渉計回路の第２入力は接続されている。
【００３９】（２）前記マッハツェンダー光干渉計型光
スイッチを二組並列配置することにより２×２光スイッ
チ構造の干渉計型光スイッチが構成される。
スイッチを二組並列配置することにより２×２光スイッ
チ構造の干渉計型光スイッチが構成される。
【００４０】この干渉計型光スイッチは、前記マッハツ
ェンダー光干渉計型スイッチを４個２段２要素に配し、
入力１，入力２，出力１，出力２とする２×２光スイッ
チ構造の干渉計型光スイッチであって、第１段１要素目
のマッハツェンダー光干渉計回路の第１入力端を前記入
力１とし、第２段１要素目のマッハツェンダー光干渉計
回路の第１出力端を前記出力１とし、第１段２要素目の
マッハツェンダー光干渉計回路の第２入力端を前記入力
２とし、第２段２要素目のマッハツェンダー光干渉計回
路の第２出力端を前記出力２とし、第１段１要素目のマ
ッハツェンダー光干渉計回路の第１出力端と第２段１要
素目のマッハツェンダー光干渉計回路の第１入力端を接
続し、第１段２要素目のマッハツェンダー光干渉計回路
の第２出力端と第２段２要素目のマッハツェンダー光干
渉計回路の第２入力端を接続し、第１段１要素目のマッ
ハツェンダー光干渉計回路の第２出力端と第２段２要素
目のマッハツェンダー光干渉計回路の第１入力端を接続
し、第１段２要素目のマッハツェンダー光干渉計回路の
第１出力端と第２段１要素目のマッハツェンダー光干渉
計回路の第２入力端を接続してなる構成になっている。
ェンダー光干渉計型スイッチを４個２段２要素に配し、
入力１，入力２，出力１，出力２とする２×２光スイッ
チ構造の干渉計型光スイッチであって、第１段１要素目
のマッハツェンダー光干渉計回路の第１入力端を前記入
力１とし、第２段１要素目のマッハツェンダー光干渉計
回路の第１出力端を前記出力１とし、第１段２要素目の
マッハツェンダー光干渉計回路の第２入力端を前記入力
２とし、第２段２要素目のマッハツェンダー光干渉計回
路の第２出力端を前記出力２とし、第１段１要素目のマ
ッハツェンダー光干渉計回路の第１出力端と第２段１要
素目のマッハツェンダー光干渉計回路の第１入力端を接
続し、第１段２要素目のマッハツェンダー光干渉計回路
の第２出力端と第２段２要素目のマッハツェンダー光干
渉計回路の第２入力端を接続し、第１段１要素目のマッ
ハツェンダー光干渉計回路の第２出力端と第２段２要素
目のマッハツェンダー光干渉計回路の第１入力端を接続
し、第１段２要素目のマッハツェンダー光干渉計回路の
第１出力端と第２段１要素目のマッハツェンダー光干渉
計回路の第２入力端を接続してなる構成になっている。
【００４１】（３）前記手段（１）の干渉計型光スイッ
チまたは前記手段（２）の干渉計型光スイッチをスイッ
チ要素として複数個用いてマトリクス光スイッチが構成
されている。
チまたは前記手段（２）の干渉計型光スイッチをスイッ
チ要素として複数個用いてマトリクス光スイッチが構成
されている。
【００４２】（４）前記手段（２）の２入力２出力光ス
イッチを光スイッチ要素としてＮ要素Ｎ群合計Ｎの二乗
個用いて構成され、第１群の各光スイッチ要素の入力２
をそれぞれＮ本の入力導波路とし入力１を空端子とし、
第Ｎ群の各の光スイッチ要素の出力２をそれぞれＮ本の
出力導波路とし出力１を空端子とし、第ｊ群のｉ番目の
光スイッチ要素（ここでｉ，ｊは正整数、且つｉ＜Ｎ，
ｊ＜Ｎ）の出力１と出力２をそれぞれ第（ｊ＋１）群の
（ｉ＋１）番目の光スイッチ要素の入力２と第（ｊ＋
１）群のｉ番目の光スイッチ要素の入力１に接続し、第
ｊ群のＮ番目の光スイッチ要素の出力１と出力２をそれ
ぞれ第（ｊ＋１）群の１番目の光スイッチ要素の入力２
と第（ｊ＋１）群のＮ番目の光スイッチ要素の入力１に
接続して構成されているＮ×Ｎマトリクス光スイッチに
おいて、前記２入力２出力光スイッチの１段目の消光中
心波長と２段目の最適動作波長の大小関係が、偶数群目
にある２入力２出力光スイッチと奇数群目にある２入力
２出力光スイッチで逆になっている。
イッチを光スイッチ要素としてＮ要素Ｎ群合計Ｎの二乗
個用いて構成され、第１群の各光スイッチ要素の入力２
をそれぞれＮ本の入力導波路とし入力１を空端子とし、
第Ｎ群の各の光スイッチ要素の出力２をそれぞれＮ本の
出力導波路とし出力１を空端子とし、第ｊ群のｉ番目の
光スイッチ要素（ここでｉ，ｊは正整数、且つｉ＜Ｎ，
ｊ＜Ｎ）の出力１と出力２をそれぞれ第（ｊ＋１）群の
（ｉ＋１）番目の光スイッチ要素の入力２と第（ｊ＋
１）群のｉ番目の光スイッチ要素の入力１に接続し、第
ｊ群のＮ番目の光スイッチ要素の出力１と出力２をそれ
ぞれ第（ｊ＋１）群の１番目の光スイッチ要素の入力２
と第（ｊ＋１）群のＮ番目の光スイッチ要素の入力１に
接続して構成されているＮ×Ｎマトリクス光スイッチに
おいて、前記２入力２出力光スイッチの１段目の消光中
心波長と２段目の最適動作波長の大小関係が、偶数群目
にある２入力２出力光スイッチと奇数群目にある２入力
２出力光スイッチで逆になっている。
【００４３】前記（１）の手段によれば、マッハツェン
ダー光干渉計型２×２光スイッチを２段以上接続して構
成される光スイッチにおいて、ＯＮ状態時もしくはＯＦ
Ｆ状態時の光学的な光路長差｜△Ｌopt｜すなわち最適
動作波長λ（｜△Ｌopt｜＝λ／２）を各段でわずか異
なった値に設定し、各段で消光させる波長域を分けて分
担することにより、消光波長領域を拡大することができ
る。
ダー光干渉計型２×２光スイッチを２段以上接続して構
成される光スイッチにおいて、ＯＮ状態時もしくはＯＦ
Ｆ状態時の光学的な光路長差｜△Ｌopt｜すなわち最適
動作波長λ（｜△Ｌopt｜＝λ／２）を各段でわずか異
なった値に設定し、各段で消光させる波長域を分けて分
担することにより、消光波長領域を拡大することができ
る。
【００４４】前記２入力２出力光スイッチの例を用いて
具体的に説明する。図３に、第１段目のマッハツェンダ
ー光干渉計回路２１と第２段目のマッハツェンダー光干
渉計回路２２で光路長差｜△Ｌopt｜をずらして設定し
た場合の透過特性を示す。図３（ａ）は第１段目の最適
動作波長λ0を１４９５ｎｍに第２段目を１５４５ｎｍ
に、すなわち５０ｎｍずらした場合の透過特性である。
具体的に説明する。図３に、第１段目のマッハツェンダ
ー光干渉計回路２１と第２段目のマッハツェンダー光干
渉計回路２２で光路長差｜△Ｌopt｜をずらして設定し
た場合の透過特性を示す。図３（ａ）は第１段目の最適
動作波長λ0を１４９５ｎｍに第２段目を１５４５ｎｍ
に、すなわち５０ｎｍずらした場合の透過特性である。
【００４５】図３（ｂ）は第１段目の最適動作波長λ0
を１４７０ｎｍに第２段目を１５７０ｎｍに、すなわち
１００ｎｍずらした場合の透過特性である。消光比５０
ｄＢ以上確保できる波長領域は、５０ｎｍずらした場合
で約１２０ｎｍ、１００ｎｍずらした場合で約１４０ｎ
ｍである。ただし、これ以上ずらすと中心波長である１
５２０ｎｍ付近で消光比５０ｄＢを割り込む。従って、
所望消光比に合わせて適度にずらす必要がある。
を１４７０ｎｍに第２段目を１５７０ｎｍに、すなわち
１００ｎｍずらした場合の透過特性である。消光比５０
ｄＢ以上確保できる波長領域は、５０ｎｍずらした場合
で約１２０ｎｍ、１００ｎｍずらした場合で約１４０ｎ
ｍである。ただし、これ以上ずらすと中心波長である１
５２０ｎｍ付近で消光比５０ｄＢを割り込む。従って、
所望消光比に合わせて適度にずらす必要がある。
【００４６】図４（ａ）に所望消光比と設定波長の最適
なずらし量の関係を示す。図４（ｂ）に、最適なずらし
量に設定した場合とずらさない従来の場合の、所望消光
比と所望消光比を確保できる波長帯域の関係を示す。こ
のように、一段目と２段目で適度に最適動作波長λ0 を
ずらすことにより、所望消光比を確保できる波長領域を
約４割拡大することができる。
なずらし量の関係を示す。図４（ｂ）に、最適なずらし
量に設定した場合とずらさない従来の場合の、所望消光
比と所望消光比を確保できる波長帯域の関係を示す。こ
のように、一段目と２段目で適度に最適動作波長λ0 を
ずらすことにより、所望消光比を確保できる波長領域を
約４割拡大することができる。
【００４７】マッハツェンダー光干渉計型２×２光スイ
ッチを３段以上接続して構成される光スイッチにおいて
も、同様の概念で波長域拡大を図ることができる。
ッチを３段以上接続して構成される光スイッチにおいて
も、同様の概念で波長域拡大を図ることができる。
【００４８】前記（２）の手段によれば、前記手段
（１）の干渉計型光スイッチと同様に動作帯域の広い２
×２光スイッチ構造の干渉計型光スイッチを提供するこ
とができる。前記（３）の手段によれば、前記手段
（１）の干渉計型光スイッチと同様に動作帯域の広いマ
トリクス光スイッチを提供することができる。前記
（４）の手段によれば、前記手段（１）の干渉計型光ス
イッチと同様に動作帯域の広いＮ×Ｎマトリクス光スイ
ッチを提供することができる。
（１）の干渉計型光スイッチと同様に動作帯域の広い２
×２光スイッチ構造の干渉計型光スイッチを提供するこ
とができる。前記（３）の手段によれば、前記手段
（１）の干渉計型光スイッチと同様に動作帯域の広いマ
トリクス光スイッチを提供することができる。前記
（４）の手段によれば、前記手段（１）の干渉計型光ス
イッチと同様に動作帯域の広いＮ×Ｎマトリクス光スイ
ッチを提供することができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。以下
の実施形態では、平面光導波路を用いしかも光導波路と
してはシリコン基板上に形成した石英系単一モード光導
波路によって実現されている光スイッチについて説明す
る。これは平面光導波路が集積性に優れ、スイッチ規模
の大規模化や作製費用の低コスト化に優れるためであ
り、さらにこの組み合わせの光導波路が低損失で安定で
ありしかも石英系光ファイバーとの整合性に優れている
ためである。しかしながら本発明はこれらの組み合わせ
に限定されるものではない。
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。以下
の実施形態では、平面光導波路を用いしかも光導波路と
してはシリコン基板上に形成した石英系単一モード光導
波路によって実現されている光スイッチについて説明す
る。これは平面光導波路が集積性に優れ、スイッチ規模
の大規模化や作製費用の低コスト化に優れるためであ
り、さらにこの組み合わせの光導波路が低損失で安定で
ありしかも石英系光ファイバーとの整合性に優れている
ためである。しかしながら本発明はこれらの組み合わせ
に限定されるものではない。
【００５０】（実施形態１）図１乃至図４は本発明の一
実施形態（実施形態１）である干渉計型光スイッチ（２
入力２出力光スイッチ）に係わる図やグラフである。
実施形態（実施形態１）である干渉計型光スイッチ（２
入力２出力光スイッチ）に係わる図やグラフである。
【００５１】図１は２入力２出力光スイッチの概略を示
す模式図であり、図２は図１のＡ−Ａ′線及びＢ−Ｂ′
に沿う断面図である。
す模式図であり、図２は図１のＡ−Ａ′線及びＢ−Ｂ′
に沿う断面図である。
【００５２】２入力２出力光スイッチは、シリコン基板
１の表面にいずれも石英系ガラスで形成されるコア部３
及びクラッド層２を設けるとともに、所定のクラッド層
２の表面に薄膜ヒータ４を設けて光回路を構成した構造
になっている。
１の表面にいずれも石英系ガラスで形成されるコア部３
及びクラッド層２を設けるとともに、所定のクラッド層
２の表面に薄膜ヒータ４を設けて光回路を構成した構造
になっている。
【００５３】このような光スイッチは、厚さ１ｍｍ、直
径４インチのシリコン基板１上に、従来と同様に、石英
系導波路はＳｉＣｌ4 やＧｅＣｌ4 などの原料ガスの加
水分解反応を利用した石英系ガラス膜の堆積技術と反応
性イオンエッチング技術の組み合わせにより作製し、薄
膜ヒータ４は真空蒸着法及び化学エッチングにより作製
した。
径４インチのシリコン基板１上に、従来と同様に、石英
系導波路はＳｉＣｌ4 やＧｅＣｌ4 などの原料ガスの加
水分解反応を利用した石英系ガラス膜の堆積技術と反応
性イオンエッチング技術の組み合わせにより作製し、薄
膜ヒータ４は真空蒸着法及び化学エッチングにより作製
した。
【００５４】すなわち、シリコン基板１の表面に、いず
れも石英系ガラスからなる下部クラッド層とコア層を形
成し、その後前記コア層を反応性イオンエッチング技術
によって選択的に除去し、次に再び石英系ガラスからな
る上部クラッド層を形成してコア部３をクラッド層２で
覆い、その後薄膜ヒータ４や薄膜ヒータ４に電気的にア
クセスする電気配線をクラッド層２に形成し、図１に示
すように、マッハツェンダー光干渉計回路を有する２入
力２出力型のマッハツェンダー光干渉計型スイッチを２
段に設けた光回路を製造する。
れも石英系ガラスからなる下部クラッド層とコア層を形
成し、その後前記コア層を反応性イオンエッチング技術
によって選択的に除去し、次に再び石英系ガラスからな
る上部クラッド層を形成してコア部３をクラッド層２で
覆い、その後薄膜ヒータ４や薄膜ヒータ４に電気的にア
クセスする電気配線をクラッド層２に形成し、図１に示
すように、マッハツェンダー光干渉計回路を有する２入
力２出力型のマッハツェンダー光干渉計型スイッチを２
段に設けた光回路を製造する。
【００５５】コア（コア部３）の断面寸法は６μｍ角で
あり、コアとクラッド間の比屈折率差は０．７５％であ
る。薄膜ヒータ４のサイズは、厚さ０．１μｍ、幅４０
μｍ、長さ４ｍｍである。マッハツェンダー光干渉計回
路２１，２２を構成している２個の方向性結合器２３を
結んでいる２本の導波路の間隔は２５０μｍにした。
あり、コアとクラッド間の比屈折率差は０．７５％であ
る。薄膜ヒータ４のサイズは、厚さ０．１μｍ、幅４０
μｍ、長さ４ｍｍである。マッハツェンダー光干渉計回
路２１，２２を構成している２個の方向性結合器２３を
結んでいる２本の導波路の間隔は２５０μｍにした。
【００５６】この２入力２出力光スイッチは、２個のマ
ッハツェンダー光干渉計回路２１，２２と交差導波路１
５から構成されており、これらマッハツェンダー光干渉
計回路２１，２２は、２個の３ｄＢ方向性結合器２３
と、これら方向性結合器２３間に設けられた薄膜ヒータ
４を用いた移相器で構成されている。２個の方向性結合
器２３を結んでいる２本の導波路の光学的な光路長差｜
△Ｌopt｜は、用途に応じ、零（｜△Ｌopt｜＝０）もし
くは信号光波長λの２分の１（｜△Ｌopt｜＝λ／２）
に設計されている。図１は｜△Ｌopt｜＝λ／２の時の
構成を示している。
ッハツェンダー光干渉計回路２１，２２と交差導波路１
５から構成されており、これらマッハツェンダー光干渉
計回路２１，２２は、２個の３ｄＢ方向性結合器２３
と、これら方向性結合器２３間に設けられた薄膜ヒータ
４を用いた移相器で構成されている。２個の方向性結合
器２３を結んでいる２本の導波路の光学的な光路長差｜
△Ｌopt｜は、用途に応じ、零（｜△Ｌopt｜＝０）もし
くは信号光波長λの２分の１（｜△Ｌopt｜＝λ／２）
に設計されている。図１は｜△Ｌopt｜＝λ／２の時の
構成を示している。
【００５７】本実施形態１では、信号光波長λによって
決定される光路長差｜△Ｌopt｜を、第１段目のマッハ
ツェンダー光干渉計回路２１とマッハツェンダー光干渉
計回路２２でわずかにずらして設計・作製している。具
体的には所望消光比を５０ｄＢと設定し、最適動作波長
λ0を１００ずらした。
決定される光路長差｜△Ｌopt｜を、第１段目のマッハ
ツェンダー光干渉計回路２１とマッハツェンダー光干渉
計回路２２でわずかにずらして設計・作製している。具
体的には所望消光比を５０ｄＢと設定し、最適動作波長
λ0を１００ずらした。
【００５８】すなわち、光路長差は｜△Ｌopt｜＝λ0／
２で、第１段目は最適動作波長λ0＝１４７０ｎｍに、
第２段目はλ0＝１５７０ｎｍとした。この２入力２出
力光スイッチが作製されたチップを、ダイシングにより
切り出し、シリコン基板下部には放熱板を設けて、ま
た、人出力導波路にはシングルモードファイバーを接続
し、薄膜ヒータ４には給電リードを接続し、２入力２出
力光スイッチモジュールとした。
２で、第１段目は最適動作波長λ0＝１４７０ｎｍに、
第２段目はλ0＝１５７０ｎｍとした。この２入力２出
力光スイッチが作製されたチップを、ダイシングにより
切り出し、シリコン基板下部には放熱板を設けて、ま
た、人出力導波路にはシングルモードファイバーを接続
し、薄膜ヒータ４には給電リードを接続し、２入力２出
力光スイッチモジュールとした。
【００５９】本実施形態１の干渉計型光スイッチは入力
として、入力１（入力導波路端１１），入力２（入力導
波路端１２）を有し、出力として出力１（出力導波路端
１３），出力２（出力導波路端１４）を有する構造にな
っている。これら入力１，入力２，出力１，出力２と第
１段目及び第２段目のマッハツェンダー光干渉計回路の
導波路（導波路２４〜２６）端との接続関係は以下の通
りになっている。
として、入力１（入力導波路端１１），入力２（入力導
波路端１２）を有し、出力として出力１（出力導波路端
１３），出力２（出力導波路端１４）を有する構造にな
っている。これら入力１，入力２，出力１，出力２と第
１段目及び第２段目のマッハツェンダー光干渉計回路の
導波路（導波路２４〜２６）端との接続関係は以下の通
りになっている。
【００６０】すなわち、入力１は第２段目のマッハツェ
ンダー光干渉計回路の第１入力端（導波路２４端）に接
続され、入力２は第１段目スイッチのマッハツェンダー
光干渉計回路の第１入力端（導波路２４端）に接続さ
れ、出力１は第１段目スイッチのマッハツェンダー光干
渉計回路の第１出力端（導波路２６端）に接続され、出
力２は第２段目スイッチのマッハツェンダー光干渉計回
路の第１出力端（導波路２６端）に接続され、第１段目
スイッチのマッハツェンダー光干渉計回路の第２出力
（導波路２７端）と第２段目スイッチのマッハツェンダ
ー光干渉計回路の第２入力（導波路２５端）は接続され
ている。
ンダー光干渉計回路の第１入力端（導波路２４端）に接
続され、入力２は第１段目スイッチのマッハツェンダー
光干渉計回路の第１入力端（導波路２４端）に接続さ
れ、出力１は第１段目スイッチのマッハツェンダー光干
渉計回路の第１出力端（導波路２６端）に接続され、出
力２は第２段目スイッチのマッハツェンダー光干渉計回
路の第１出力端（導波路２６端）に接続され、第１段目
スイッチのマッハツェンダー光干渉計回路の第２出力
（導波路２７端）と第２段目スイッチのマッハツェンダ
ー光干渉計回路の第２入力（導波路２５端）は接続され
ている。
【００６１】次に、スイッチング動作を説明する。光路
長差｜△Ｌopt｜がλ／２に設計されている場合、薄膜
ヒータ無通電〔オフ（ＯＦＦ）時〕のときは、公知の干
渉原理によりマッハツェンダー光干渉計回路２１，２２
はバー状態（導波路２４の光は導波路２６で導波し導波
路２５の光は導波路２７へ導波する）となるので、入力
導波路端１１に入射された信号光は出力導波路端１４に
伝搬し、入力導波路端１２に入射された信号光は出力導
波路端１３に伝搬し、２入力２出力光スイッチとしては
クロス状態となる。
長差｜△Ｌopt｜がλ／２に設計されている場合、薄膜
ヒータ無通電〔オフ（ＯＦＦ）時〕のときは、公知の干
渉原理によりマッハツェンダー光干渉計回路２１，２２
はバー状態（導波路２４の光は導波路２６で導波し導波
路２５の光は導波路２７へ導波する）となるので、入力
導波路端１１に入射された信号光は出力導波路端１４に
伝搬し、入力導波路端１２に入射された信号光は出力導
波路端１３に伝搬し、２入力２出力光スイッチとしては
クロス状態となる。
【００６２】方向性結合器２３を結んでいる２本の導波
路の短い側の薄膜ヒータ４へ通電〔オン（ＯＮ）時〕
し、熱光学効果により光路長を信号光波長の２分の１相
当分位相変化させると、方向性結合器２３を結んでいる
２本の導波路の光路長差｜△Ｌopt｜は打ち消され０と
なる。すると、マッハツェンダー光干渉計回路２１，２
２はクロス状態（導波路２４の光は導波路２７で導波し
導波路２５の光は導波路２６へ導波する）となるので、
入力導波路端１１に入射された信号光は出力導波路端１
３，１４のいずれにも伝搬せず、入力導波路端１２に入
射された信号光は出力導波路端１４に伝搬し、２入力２
出力光スイッチとしては片バー状態となる。光路長差が
０に設計されている場合は、クロス／片バーが入れ替わ
った状態として動作する。
路の短い側の薄膜ヒータ４へ通電〔オン（ＯＮ）時〕
し、熱光学効果により光路長を信号光波長の２分の１相
当分位相変化させると、方向性結合器２３を結んでいる
２本の導波路の光路長差｜△Ｌopt｜は打ち消され０と
なる。すると、マッハツェンダー光干渉計回路２１，２
２はクロス状態（導波路２４の光は導波路２７で導波し
導波路２５の光は導波路２６へ導波する）となるので、
入力導波路端１１に入射された信号光は出力導波路端１
３，１４のいずれにも伝搬せず、入力導波路端１２に入
射された信号光は出力導波路端１４に伝搬し、２入力２
出力光スイッチとしては片バー状態となる。光路長差が
０に設計されている場合は、クロス／片バーが入れ替わ
った状態として動作する。
【００６３】この２入力２出力光スイッチは、単独で波
路端１２，１４をそれぞれ入出力導波路端としたゲート
スイッチとして用いることができる。
路端１２，１４をそれぞれ入出力導波路端としたゲート
スイッチとして用いることができる。
【００６４】本実施形態１の干渉計型光スイッチを１．
５５μｍ帯の可変波長光源を用いて、ゲートスイッチと
しての特性を測定したところ、図３（ｂ）に示すよう
に、消光比５０ｄＢ以上が得られる波長領域は１４５０
ｎｍから１５９０ｎｍの範囲で得られ、１４０ｎｍの帯
域を確保できた。挿入損失もこの波長領域で１．２ｄＢ
から１．７ｄＢの良好な値が得られた。ただし、最適動
作波長λ0を第１段目と第２段目との間でこれ以上ずら
すと中心波長である１５２０ｎｍ付近で消光比５０ｄＢ
を割り込む。従って、所望消光比に合わせて適度にずら
す必要がある。
５５μｍ帯の可変波長光源を用いて、ゲートスイッチと
しての特性を測定したところ、図３（ｂ）に示すよう
に、消光比５０ｄＢ以上が得られる波長領域は１４５０
ｎｍから１５９０ｎｍの範囲で得られ、１４０ｎｍの帯
域を確保できた。挿入損失もこの波長領域で１．２ｄＢ
から１．７ｄＢの良好な値が得られた。ただし、最適動
作波長λ0を第１段目と第２段目との間でこれ以上ずら
すと中心波長である１５２０ｎｍ付近で消光比５０ｄＢ
を割り込む。従って、所望消光比に合わせて適度にずら
す必要がある。
【００６５】図３は、第１段目のマッハツェンダー光干
渉計回路２１と第２段目のマッハツェンダー光干渉計回
路２２で光路長差｜△Ｌopt｜をずらして設定した場合
の透過特性を示すグラフであり、図３（ａ）は第１段目
の最適動作波長λ0を１４９５ｎｍに第２段目を１５４
５ｎｍに、すなわち５０ｎｍずらした場合の透過特性で
ある。この場合も、消光比５０ｄＢ以上が得られる波長
領域は１４６０ｎｍから１５８０ｎｍの範囲に及び、１
２０ｎｍの帯域を確保できた。
渉計回路２１と第２段目のマッハツェンダー光干渉計回
路２２で光路長差｜△Ｌopt｜をずらして設定した場合
の透過特性を示すグラフであり、図３（ａ）は第１段目
の最適動作波長λ0を１４９５ｎｍに第２段目を１５４
５ｎｍに、すなわち５０ｎｍずらした場合の透過特性で
ある。この場合も、消光比５０ｄＢ以上が得られる波長
領域は１４６０ｎｍから１５８０ｎｍの範囲に及び、１
２０ｎｍの帯域を確保できた。
【００６６】図４（ａ）に所望消光比と設定波長の最適
なずらし量の関係を示す。図４（ｂ）に、最適なずらし
量に設定した場合とずらさない従来の場合の、所望消光
比と所望消光比を確保できる波長帯域の関係を示す。こ
のように、一段目と２段目で適度に最適動作波長λ0を
ずらすことにより、所望消光比を確保できる波長領域を
約４割拡大することができる。
なずらし量の関係を示す。図４（ｂ）に、最適なずらし
量に設定した場合とずらさない従来の場合の、所望消光
比と所望消光比を確保できる波長帯域の関係を示す。こ
のように、一段目と２段目で適度に最適動作波長λ0を
ずらすことにより、所望消光比を確保できる波長領域を
約４割拡大することができる。
【００６７】また、本実施形態ではカップラーが方向性
結合器の場合を取り上げたが、カップラーがマルチモー
ド干渉計である２入力２出力光スイッチを作製した場合
も、両様の効果が得られた。また、位相シフターは薄膜
ヒータによる構成としたが、他の構成でもよい。
結合器の場合を取り上げたが、カップラーがマルチモー
ド干渉計である２入力２出力光スイッチを作製した場合
も、両様の効果が得られた。また、位相シフターは薄膜
ヒータによる構成としたが、他の構成でもよい。
【００６８】（実施形態２）本発明の他の実施形態（実
施形態２）としてのＮ×Ｎマトリクススイッチ（Ｎ＝
８）を図５に示す。構成要素、及びその接続などの大ま
かな構成は、図１０に示した従来のＮ×Ｎマトリクスス
イッチ（マトリクス光スイッチ）と同じである。
施形態２）としてのＮ×Ｎマトリクススイッチ（Ｎ＝
８）を図５に示す。構成要素、及びその接続などの大ま
かな構成は、図１０に示した従来のＮ×Ｎマトリクスス
イッチ（マトリクス光スイッチ）と同じである。
【００６９】徒来の構成とは異なる点は、実施形態１で
説明した光路長差をわずかにずらした２入力２出力光ス
イッチをスイッチ要素として用い、且つ、奇数群目にあ
る２入力２出力光スイッチは第１段目の最適動作波長λ
0＝１４７０ｎｍに第２段目はλ0＝１５７０ｎｍとした
のに対し、偶数群目にある２入力２出力光スイッチ第１
段目の最適動作波長λ0＝１５７０ｎｍに第２段目はλ0
＝１４７０ｎｍとして、奇数群目と偶数群目で最適動作
波長のずらし方を逆にした点である。
説明した光路長差をわずかにずらした２入力２出力光ス
イッチをスイッチ要素として用い、且つ、奇数群目にあ
る２入力２出力光スイッチは第１段目の最適動作波長λ
0＝１４７０ｎｍに第２段目はλ0＝１５７０ｎｍとした
のに対し、偶数群目にある２入力２出力光スイッチ第１
段目の最適動作波長λ0＝１５７０ｎｍに第２段目はλ0
＝１４７０ｎｍとして、奇数群目と偶数群目で最適動作
波長のずらし方を逆にした点である。
【００７０】このように、最適動作波長のずらし方を逆
にしたのは次のような理由による。最適動作波長のずら
し方を逆にしなかった場合、このＮ×Ｎマトリクススイ
ッチの入力導波路４３と出力導波路４４の間のＯＮ状態
（経路設定状態）での透過特性ＩＭON（λ）及びＯＦＦ
状態（経路未設定状態）での特性ＩＭOFF（λ）は、第
１段目（λ0＝１４７０ｎｍ）と第２段目（λ0＝１５７
０ｎｍ）のマッハツェンダー光干渉計回路の透過特性を
それぞれ、
にしたのは次のような理由による。最適動作波長のずら
し方を逆にしなかった場合、このＮ×Ｎマトリクススイ
ッチの入力導波路４３と出力導波路４４の間のＯＮ状態
（経路設定状態）での透過特性ＩＭON（λ）及びＯＦＦ
状態（経路未設定状態）での特性ＩＭOFF（λ）は、第
１段目（λ0＝１４７０ｎｍ）と第２段目（λ0＝１５７
０ｎｍ）のマッハツェンダー光干渉計回路の透過特性を
それぞれ、
【００７１】
【数６】
【００７２】
【数７】
【００７３】
【数８】
【００７４】ここで、ｎは経路上ＯＮ状態のスイッチ要
素があるスイッチ群の番号（ｎ＝１〜Ｎ）である。例え
ば入力導波路４３ｄに入射された光を出力導波路４４ｇ
に導く経路では、ＯＮ状態スイッチはスイッチ要素
（４，３）であるので、スイッチ群番号ｎは３になる。
素があるスイッチ群の番号（ｎ＝１〜Ｎ）である。例え
ば入力導波路４３ｄに入射された光を出力導波路４４ｇ
に導く経路では、ＯＮ状態スイッチはスイッチ要素
（４，３）であるので、スイッチ群番号ｎは３になる。
【００７５】従って、数８を見て分かるように経路の違
いによるｎの差により、波長特性に経路依存性が生じる
ことになる。例えばｎ＝１の時とｎ＝８の時の波長依存
性を図６（ａ）に示す。この図を見て分かるように波長
帯域の端の領域、１４５０ｎｍや１５９０ｎｍでは経路
により０．４ｄＢ程度の損失差が生じることが分かる。
いによるｎの差により、波長特性に経路依存性が生じる
ことになる。例えばｎ＝１の時とｎ＝８の時の波長依存
性を図６（ａ）に示す。この図を見て分かるように波長
帯域の端の領域、１４５０ｎｍや１５９０ｎｍでは経路
により０．４ｄＢ程度の損失差が生じることが分かる。
【００７６】本実施形態２のように、奇数群目と偶数群
目で最適動作波長のずらし方を逆にした場合、透過特性
は経路上ＯＮ状態のスイッチ要素が奇数群目にある場合
はｎ＝３、偶数群目にある場合はｎ＝４となり、図６
（ｂ）に示したように経路による差が逆にしない場合と
比べてかなり小さくなる。
目で最適動作波長のずらし方を逆にした場合、透過特性
は経路上ＯＮ状態のスイッチ要素が奇数群目にある場合
はｎ＝３、偶数群目にある場合はｎ＝４となり、図６
（ｂ）に示したように経路による差が逆にしない場合と
比べてかなり小さくなる。
【００７７】実際に、実施形態１と同様な作製方法・設
計パラメータにて４インチシリコン基板上に８×８マト
リクススイッチモジュールを作製した。６４通りの全て
の経路に関して光学特性を測定したところ、消光比５０
ｄＢ以上が得られる波長領域は１４５０ｎｍから１５９
０ｎｍの範囲で得られ、１４０ｎｍの帯域を確保でき
た。挿入損失もこの波長領域で４．０ｄＢから４．６ｄ
Ｂの良好な値が得られた。
計パラメータにて４インチシリコン基板上に８×８マト
リクススイッチモジュールを作製した。６４通りの全て
の経路に関して光学特性を測定したところ、消光比５０
ｄＢ以上が得られる波長領域は１４５０ｎｍから１５９
０ｎｍの範囲で得られ、１４０ｎｍの帯域を確保でき
た。挿入損失もこの波長領域で４．０ｄＢから４．６ｄ
Ｂの良好な値が得られた。
【００７８】奇数群目と偶数群目で最適動作波長のずら
し方を逆にしなかった場合も作製してみたが、消光比５
０ｄＢ以上が得られる波長領域は１４５０ｎｍから１５
９０ｎｍの範囲で得られ、１４０ｎｍの帯域を確保でき
たが、挿入損失はこの波長領域で４．０ｄＢから５．０
ｄＢであり、１４５０ｎｍや１５９０ｎｍの波長では経
路によって０．４ｄＢ程度の損失差が見られた。
し方を逆にしなかった場合も作製してみたが、消光比５
０ｄＢ以上が得られる波長領域は１４５０ｎｍから１５
９０ｎｍの範囲で得られ、１４０ｎｍの帯域を確保でき
たが、挿入損失はこの波長領域で４．０ｄＢから５．０
ｄＢであり、１４５０ｎｍや１５９０ｎｍの波長では経
路によって０．４ｄＢ程度の損失差が見られた。
【００７９】よって、損失の均一化といった観点から奇
数群目と偶数群目で最適動作波長のずらし方を逆にした
ほうが好ましいことが分かる。
数群目と偶数群目で最適動作波長のずらし方を逆にした
ほうが好ましいことが分かる。
【００８０】また、本実施形態ではカップラーが方向性
結合器の場合を取り上げたが、カップラーがマルチモー
ド干渉計である場合も、同様の効果が得られることは言
うまでもない。
結合器の場合を取り上げたが、カップラーがマルチモー
ド干渉計である場合も、同様の効果が得られることは言
うまでもない。
【００８１】（実施形態３）図７は本発明の他の実施形
態（実施形態３）である２×２光スイッチの構成を示す
模式図である。図８は本実施形態３の変形例である２×
２光スイッチの構成を示す模式図であり、図１２と同様
の構成のものに対して本実施形態３の構成を適用したも
のである。
態（実施形態３）である２×２光スイッチの構成を示す
模式図である。図８は本実施形態３の変形例である２×
２光スイッチの構成を示す模式図であり、図１２と同様
の構成のものに対して本実施形態３の構成を適用したも
のである。
【００８２】本実施形態３の２×２光スイッチは、構成
要素、及びその接続などの大まかな構成は、図１１に示
した従来の２×２光スイッチと同じである。
要素、及びその接続などの大まかな構成は、図１１に示
した従来の２×２光スイッチと同じである。
【００８３】従来の構成とは異なる点は、薄膜ヒータ４
に通電（ＯＮ時）して熱光学効果により光路長を信号光
波長の２分の１相当分位相変化させ、マルチモード干渉
計カップラー３５を結んでいる２本の導波路の光学的な
光路長差｜△Ｌopt｜をλ／２相当に設定したときに、
このＯＮ時の光路長差｜△Ｌopt｜を、第１段目のマッ
ハツェンダー光干渉計回路３１，３２と第２段目のマッ
ハツェンダー光干渉計回路３３，３４でわずかにずらし
て動作させる点である。
に通電（ＯＮ時）して熱光学効果により光路長を信号光
波長の２分の１相当分位相変化させ、マルチモード干渉
計カップラー３５を結んでいる２本の導波路の光学的な
光路長差｜△Ｌopt｜をλ／２相当に設定したときに、
このＯＮ時の光路長差｜△Ｌopt｜を、第１段目のマッ
ハツェンダー光干渉計回路３１，３２と第２段目のマッ
ハツェンダー光干渉計回路３３，３４でわずかにずらし
て動作させる点である。
【００８４】具体的には所望消光比を５０ｄＢと設定
し、最適動作波長λ0＝２×｜△Ｌopt｜を１００ｎｍず
らした。
し、最適動作波長λ0＝２×｜△Ｌopt｜を１００ｎｍず
らした。
【００８５】本実施形態３の２×２光スイッチも、実施
形態１・２と同様な作製方法及び設計パラメータにて４
インチ基板上に作製した。
形態１・２と同様な作製方法及び設計パラメータにて４
インチ基板上に作製した。
【００８６】同様に１．５５μｍ帯の可変波長光源を用
いて、光学特性を測定したところ消光比５０ｄＢ以上が
得られる波長領域はバー経路で１４５０ｎｍから１５９
０ｎｍの範囲で得られ、クロス経路ではより広い波長領
域で５０ｄＢ以上の消光比が得られ、１４０ｎｍの帯域
を確保できた。挿入揖失もこの波長領域で１．２ｄＢか
ら１．７ｄＢの良好な値であった。
いて、光学特性を測定したところ消光比５０ｄＢ以上が
得られる波長領域はバー経路で１４５０ｎｍから１５９
０ｎｍの範囲で得られ、クロス経路ではより広い波長領
域で５０ｄＢ以上の消光比が得られ、１４０ｎｍの帯域
を確保できた。挿入揖失もこの波長領域で１．２ｄＢか
ら１．７ｄＢの良好な値であった。
【００８７】さて、これら実施形態においては、位相シ
フターとして薄膜ヒータを用いた熱光学位相シフターか
ら成る構成について説明したが、これ以外の位相シフタ
ー、例えば電気光学効果を用いた位相シフターでも同様
の効果が得られることは言うまでもない。
フターとして薄膜ヒータを用いた熱光学位相シフターか
ら成る構成について説明したが、これ以外の位相シフタ
ー、例えば電気光学効果を用いた位相シフターでも同様
の効果が得られることは言うまでもない。
【００８８】また、上記実施形態ではシリコン基枚上の
石英系ガラスを基本とする光回路について説明したが、
他材料、他の作製法（拡散法、低温膜作製法）において
も、多段にマッハツェンダー干渉計を接続して構成した
光スイッチにおいて、動作波長帯域を拡大するための手
段として本発明が本質であることは、以上の説明で明ら
かである。
石英系ガラスを基本とする光回路について説明したが、
他材料、他の作製法（拡散法、低温膜作製法）において
も、多段にマッハツェンダー干渉計を接続して構成した
光スイッチにおいて、動作波長帯域を拡大するための手
段として本発明が本質であることは、以上の説明で明ら
かである。
【００８９】従って、例えば、プラスチック光導波路、
高分子導波路やイオン拡散型導波路などあるいはバルク
型の光スイッチにおいても、本発明を適用できること
を、付記しておく。
高分子導波路やイオン拡散型導波路などあるいはバルク
型の光スイッチにおいても、本発明を適用できること
を、付記しておく。
【００９０】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。マッハツェンダー光干渉計型２×２
スイッチを多段に接続して構成される光スイッチにおい
て、ＯＮ時もしくはＯＦＦ時の光学的な光路長差｜△Ｌ
opt｜すなわち最適動作波長λ（｜△Ｌopt｜＝λ／２）
を各段でわずかに異なった値に設定し、各段で消光させ
る波長領域を分けて分担することにより、消光波長領域
を拡大することができる。本発明は、広い波長範囲で動
作が可能な光スイッチを実用化する上できわめて効果的
である。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。マッハツェンダー光干渉計型２×２
スイッチを多段に接続して構成される光スイッチにおい
て、ＯＮ時もしくはＯＦＦ時の光学的な光路長差｜△Ｌ
opt｜すなわち最適動作波長λ（｜△Ｌopt｜＝λ／２）
を各段でわずかに異なった値に設定し、各段で消光させ
る波長領域を分けて分担することにより、消光波長領域
を拡大することができる。本発明は、広い波長範囲で動
作が可能な光スイッチを実用化する上できわめて効果的
である。
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である２入
力２出力光スイッチの概略を示す模式図である。
力２出力光スイッチの概略を示す模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′線及びＢ−Ｂ′に沿う断面図で
ある。
ある。
【図３】本実施形態１の２入力２出力光スイッチにおけ
る光学特性を説明するグラフである。
る光学特性を説明するグラフである。
【図４】本実施形態１の２入力２出力光スイッチにおけ
る最適なパラメータ及び効果の程度を説明するグラフで
ある。
る最適なパラメータ及び効果の程度を説明するグラフで
ある。
【図５】本発明の他の実施形態（実施形態２）であるＮ
×Ｎマトリクススイッチ（Ｎ＝８）の構成を示す模式図
である。
×Ｎマトリクススイッチ（Ｎ＝８）の構成を示す模式図
である。
【図６】本実施形態２のＮ×Ｎマトリクススイッチにお
ける光学特性を説明するグラフである。
ける光学特性を説明するグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態（実施形態３）である２
×２光スイッチの構成を示す模式図である。
×２光スイッチの構成を示す模式図である。
【図８】本実施形態３の変形例である２×２光スイッチ
の構成を示す模式図である。
の構成を示す模式図である。
【図９】従来の２入力２出力光スイッチの構成を示す模
式図である。
式図である。
【図１０】従来のＮ×Ｎマトリクススイッチの構成を示
す模式図である。
す模式図である。
【図１１】従来の２×２光スイッチの構成を示す模式図
である。
である。
【図１２】従来の他の２×２光スイッチの構成を示す模
式図である。
式図である。
【図１３】従来の２入力２出力光スイッチにおける光導
波路の作製工程を示す模式的断面図である。
波路の作製工程を示す模式的断面図である。
【図１４】従来の２入力２出力光スイッチにおける光学
特性を説明するグラフである。
特性を説明するグラフである。
１…シリコン基板、２…クラッド層、２ａ…下部クラッ
ド層、２ｂ…上部クラッド層、３…コア部、３ａ…導波
路コア層、４…薄膜ヒータ、１１…入力導波路端、１２
…入力導波路端、１３…出力導波路端、１４…出力導波
路端、１５…交差導波路、２１，２２…マッハツェンダ
ー光干渉計回路、２３…方向性結合器、２４〜２７…導
波路、３１，３２，３３，３４…マッハツェンダー光干
渉計回路、３５…マルチモード干渉計カップラー、３６
〜３９…導波路、４１…スイッチ要素、４３…入力導波
路、４４…出力導波路、４５…スイッチ群。
ド層、２ｂ…上部クラッド層、３…コア部、３ａ…導波
路コア層、４…薄膜ヒータ、１１…入力導波路端、１２
…入力導波路端、１３…出力導波路端、１４…出力導波
路端、１５…交差導波路、２１，２２…マッハツェンダ
ー光干渉計回路、２３…方向性結合器、２４〜２７…導
波路、３１，３２，３３，３４…マッハツェンダー光干
渉計回路、３５…マルチモード干渉計カップラー、３６
〜３９…導波路、４１…スイッチ要素、４３…入力導波
路、４４…出力導波路、４５…スイッチ群。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥野 将之 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 大森 保治 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB04 BA13 CA15 CA22 DA07 DA08 EA16 EA30 GA10 HA11
Claims (7)
- 【請求項１】 ２個のカップラーと少なくとも１つの位
相シフターからなるマッハツェンダー光干渉計回路を有
し、前記位相シフターのＯＮ状態またはＯＦＦ状態時に
前記カップラー２個を結ぶ光経路の光学的な光路長差が
最適動作波長の２分の１に設定されている２入力２出力
構造のマッハツェンダー光干渉計型スイッチを２段以上
接続して構成される干渉計型光スイッチであって、前記
各段のマッハツェンダー光干渉計型スイッチの最適動作
波長がそれぞれ異なった値に選ばれていることを特徴と
する干渉計型光スイッチ。 - 【請求項２】 前記各マッハツェンダー光干渉計型スイ
ッチの最適動作波長は各段間で１０ｎｍ程度以上異なっ
ていることを特徴とする請求項１に記載の干渉計型光ス
イッチ。 - 【請求項３】 マッハツェンダー光干渉計型スイッチを
第１段目スイッチと第２段目スイッチと２段接続し、入
力１，入力２，出力１，出力２とする２入力２出力構造
の前記干渉計型光スイッチであって、前記入力１は第２
段目スイッチのマッハツェンダー光干渉計回路の第１入
力端に接続され、前記入力２は第１段目スイッチのマッ
ハツェンダー光干渉計回路の第１入力端に接続され、前
記出力１は第１段目スイッチのマッハツェンダー光干渉
計回路の第１出力端に接続され、前記出力２は第２段目
スイッチのマッハツェンダー光干渉計回路の第１出力端
に接続され、第１段目スイッチのマッハツェンダー光干
渉計回路の第２出力と第２段目スイッチのマッハツェン
ダー光干渉計回路の第２入力は接続されていることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の干渉計型光ス
イッチ。 - 【請求項４】 前記マッハツェンダー光干渉計型スイッ
チを４個２段２要素に配し、入力１，入力２，出力１，
出力２とする２×２光スイッチ構造の干渉計型光スイッ
チであって、第１段１要素目のマッハツェンダー光干渉
計回路の第１入力端を前記入力１とし、第２段１要素目
のマッハツェンダー光干渉計回路の第１出力端を前記出
力１とし、第１段２要素目のマッハツェンダー光干渉計
回路の第２入力端を前記入力２とし、第２段２要素目の
マッハツェンダー光干渉計回路の第２出力端を前記出力
２とし、第１段１要素目のマッハツェンダー光干渉計回
路の第１出力端と第２段１要素目のマッハツェンダー光
干渉計回路の第１入力端を接続し、第１段２要素目のマ
ッハツェンダー光干渉計回路の第２出力端と第２段２要
素目のマッハツェンダー光干渉計回路の第２入力端を接
続し、第１段１要素目のマッハツェンダー光干渉計回路
の第２出力端と第２段２要素目のマッハツェンダー光干
渉計回路の第１入力端を接続し、第１段２要素目のマッ
ハツェンダー光干渉計回路の第１出力端と第２段１要素
目のマッハツェンダー光干渉計回路の第２入力端を接続
してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の干渉計型光スイッチ。 - 【請求項５】 請求項３または請求項４の干渉計型光ス
イッチをスイッチ要素として複数個用いてマトリクス光
スイッチを構成してなることを特徴とする干渉計型光ス
イッチ。 - 【請求項６】 請求項３記載の２入力２出力光スイッチ
を光スイッチ要素としてＮ要素Ｎ群合計Ｎの二乗個用い
て構成され、第１群の各光スイッチ要素の入力２をそれ
ぞれＮ本の入力導波路とし入力１を空端子とし、第Ｎ群
の各の光スイッチ要素の出力２をそれぞれＮ本の出力導
波路とし出力１を空端子とし、第ｊ群のｉ番目の光スイ
ッチ要素（ここでｉ，ｊは正整数、且つｉ＜Ｎ，ｊ＜
Ｎ）の出力１と出力２をそれぞれ第（ｊ＋１）群の（ｉ
＋１）番目の光スイッチ要素の入力２と第（ｊ＋１）群
のｉ番目の光スイッチ要素の入力１に接続し、第ｊ群の
Ｎ番目の光スイッチ要素の出力１と出力２をそれぞれ第
（ｊ＋１）群の１番目の光スイッチ要素の入力２と第
（ｊ＋１）群のＮ番目の光スイッチ要素の入力１に接続
して構成されているＮ×Ｎマトリクス光スイッチにおい
て、 前記２入力２出力光スイッチの１段目の消光中心波長と
２段目の最適動作波長の大小関係が、偶数群目にある２
入力２出力光スイッチと奇数群目にある２入力２出力光
スイッチで逆になっていることを特徴とする干渉計型光
スイッチ。 - 【請求項７】 基板上に光導波路を用いて光回路が形成
されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のい
ずれか１項に記載の干渉計型光スイッチ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP05792499A JP3555842B2 (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 干渉計型光スイッチ |
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| JP05792499A JP3555842B2 (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 干渉計型光スイッチ |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2004082371A Division JP3868431B2 (ja) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | 干渉計型光スイッチ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP (1) | JP3555842B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075667A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Agilent Technol Inc | 柱状集積回路および柱状集積回路の製造方法 |
| US7974502B2 (en) | 2002-11-06 | 2011-07-05 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch |
-
1999
- 1999-03-05 JP JP05792499A patent/JP3555842B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075667A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Agilent Technol Inc | 柱状集積回路および柱状集積回路の製造方法 |
| US7974502B2 (en) | 2002-11-06 | 2011-07-05 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch |
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