JP2001021928A

JP2001021928A - 光スイッチ、その動作方法及びその設計方法

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Publication number: JP2001021928A
Application number: JP11198420A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Okayama; 秀彰岡山
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2001-01-26
Also published as: US6374018B1

Abstract

(57)【要約】【課題】バー状態及びクロス状態の動作範囲をそれぞ
れ共に広くすること。【解決手段】第１電極２０Ａ、第２電極２０Ｂ、第３
電極２０Ｃ、第４電極２０Ｄに対して、個別に、＋Ｖ、
−Ｖ、−Ｖ及び＋Ｖの電圧を印加することにより、クロ
ス状態若しくはバー状態にスイッチング制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光スイッチ、特
に、電気的に光の進行方向を制御する光スイッチ、この
光スイッチの動作方法及びこの光スイッチの設計方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信の分野において、電気的に
光の進行方向を制御する光スイッチがある。この光スイ
ッチの一例として、反転Δβ方向性結合器型光スイッチ
がある。

【０００３】この反転Δβ方向性結合器型光スイッチの
構造につき、図７を参照して、説明する。図７は、反転
Δβ方向性結合器型光スイッチ（以下「スイッチ１０
０」と言う。）から導波路部分及び電極部分のみを抽出
した主要構成部分の平面図である。

【０００４】光スイッチ１００は、直線状の第１導波路
１０２、この導波路１０２に平行に配置されている直線
状の第２導波路１０４、第１導波路１０２上に互いに離
間して配置されている直線状の第１電極１０６及び第２
電極１０８、及び第２導波路１０４上に互いに離間して
配置されている直線状の第３電極１１０及び第４電極１
１２を具える。第１電極１０６及び第３電極１１０は、
対向して配置されている。又、第２電極１０８及び第４
電極１１２は、対向して配置されている。

【０００５】これらの第１導波路１０２及び第２導波路
１０４は、それぞれの伝搬モードの間に結合を生じさせ
る。そこで、第１電極１０６及び第４電極１１２に印加
される、ある基準電位に対する電圧の極性（例えば正）
と、第２電極１０８及び第３電極１１０に印加される、
ある基準電位に対する電圧の極性（例えば負）とを互い
に反転させながら、これらの電圧の大きさを制御するこ
とによって、例えば、入力ポートＰ１０１から入力され
た光信号を出力する出力ポートを、出力ポートＰ１０３
（いわゆるバー状態）又はＰ１０４（いわゆるクロス状
態）の何れか一方から出力する。

【０００６】この光スイッチ１００をクロス状態にする
為に必要な、各電極に印加される電圧値（以下「クロス
電圧値」と言う。）の範囲は広い。すなわち、クロス状
態の動作範囲が広い。よって、印加電圧をクロス電圧に
容易に設定することができ、その結果、クロス状態への
スイッチングを安定して行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この光
スイッチ１００をバー状態にする為に必要な、各電極に
印加される電圧値（以下「バー電圧値」と言う。）の範
囲は狭い。すなわち、バー状態の動作範囲が狭い。よっ
て、印加電圧をバー電圧に設定することは困難である。
その結果、バー状態へのスイッチングを試みても、クロ
ス方向へ光信号が漏れてしまうという問題があった。

【０００８】一方、他の光スイッチの一例が、文献（Ap
plied Physics Letters, Vol.35, No.10（1979. 11）,
pp.748-750）に開示されている。この光スイッチ（以下
「第２光スイッチ」と言う。）の構成例によれば、一方
の第１導波路は直線導波路であり、かつ他方の第２導波
路は、第１導波路に対して凸形状の滑らかな曲線導波路
である。そして、これらの第１導波路及び第２導波路に
対してそれぞれ電極を設け、これらの電極に対して印加
される電圧を個別に制御することにより、スイッチング
を行っている。

【０００９】この第２光スイッチにおけるバー電圧値の
範囲は広い。すなわち、バー状態の動作範囲が広い。よ
って、印加電圧をバー電圧に容易に設定することがで
き、その結果、バー状態へのスイッチングを安定して行
うことができる。

【００１０】しかしながら、この第２光スイッチにおけ
るクロス電圧値の範囲は狭い。すなわち、クロス状態の
動作範囲が狭い。よって、印加電圧をクロス電圧に設定
することは困難である。その結果、クロス状態へのスイ
ッチングを試みても、バー方向へ光信号が漏れてしまう
という問題があった。

【００１１】そこで、バー状態の動作範囲が広く、かつ
クロス状態の動作範囲が広い光スイッチの出現が求めら
れていた。又、この光スイッチの動作方法の出現が求め
られていた。又、この光スイッチの設計方法の出現が求
められていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明の光スイッチは、相対的に接近したり離れ
たりするようにそれぞれ設けられている第１及び第２導
波路と、互いに離間してそれぞれ配置されてある複数個
の電極とを具える。

【００１３】ここで、第１及び第２導波路の間の距離が
局所極大であるこの第１及び第２導波路の領域をそれぞ
れ極大領域とする。又、この距離が局所極小であるこの
第１及び第２導波路の領域をそれぞれ極小領域とする。
又、第１及び第２導波路の伝搬モードの間に結合が生じ
る導波路の領域をモード結合領域とする。又、第１及び
第２導波路の伝搬モードの間に結合が実質的に生じない
導波路の領域を非モード結合領域とする。

【００１４】このとき、第１及び第２導波路は、それぞ
れ、複数個の極小領域を具える。又、極小領域をモード
結合領域とする。又、極大領域をモード結合領域又は非
モード結合領域とする。そして、クロス状態の動作範囲
及びバー状態の動作範囲がそれぞれ広くなるように、電
極の各々を、少なくとも、第１導波路に沿って順々に配
置してある。

【００１５】このような構成によれば、後述のように、
各電極の電圧を適宜調整することにより、バー状態及び
クロス状態の動作範囲は、広くなる。従って、バー状態
又はクロス状態へのスイッチングが安定する。

【００１６】この発明の実施に当たり、好ましくは、電
極の各々が第１及び第２導波路に沿って配置されている
場合、この第１導波路に沿って配置されている電極は、
この第２導波路に沿って配置されている電極と、１対１
の関係で対向しているのが良い。或いは、電極の各々
は、極小領域で連続的となりかつ極大領域の近傍で不連
続になるように、少なくとも第１導波路に沿って互いに
離間して配置されているのが良い。

【００１７】上述の光スイッチを動作するに当たり、好
ましくは、電極の各々が第１又は第２導波路の何れか一
方に沿ってのみ配置されてある場合、電極の各々に電圧
を個別に印加し、かつ電圧の極性を、電極の配列順に、
ある基準電位に対して順次反転させる。若しくは、電極
の各々が第１及び第２導波路に沿って配置されてある場
合、電極の各々に電圧を個別に印加し、かつ電圧の極性
を、電極の行列配列順に、ある基準電位に対して順次反
転させる。更に、第１及び第２導波路に沿って対向して
配置されてある前記電極の各々の電位と基準電位との差
の絶対値を、互いに等しくする。

【００１８】これらのような方法によれば、バー状態及
びクロス状態の動作範囲は、広くなる。従って、バー状
態又はクロス状態へのスイッチングが安定する。

【００１９】又、上述の発明の実施に当たり、好ましく
は、第１導波路の第１中心線の形状を、第２導波路に対
して凸形状の滑らかな単位曲線が直列に連結された曲線
とし、かつ第２導波路の第２中心線の形状を、実質的に
直線としているのが良い。若しくは、第１導波路の第１
中心線及び第２導波路の第２中心線の形状を、それぞ
れ、互いの導波路に対して凸形状の滑らかな単位曲線が
直列に連結された曲線とし、かつ第１及び第２導波路に
おける凸形状の部分が、対向して配置されているのが良
い。

【００２０】このような第１及び第２導波路の構成は、
従来公知における光波長フィルタの導波路の構成と実質
同一である。従って、導波路の設計が容易になる。尚、
上述の単位曲線を、例えば、実質的にサイクロイド曲線
とするか、又は実質的に正弦曲線とするのが良い。

【００２１】又、上述の発明の実施に当たり、好ましく
は、第１導波路の第１中心線及び第２導波路の第２中心
線の形状を、第１及び第２導波路の間の第３中心線に対
して、互いに対称的としているのが良い。

【００２２】又、上述の目的を達成するために、光波長
フィルタから光スイッチを設計するに当たり、光波長フ
ィルタは、相対的に接近したり離れたりするようにそれ
ぞれ設けられている第１及び第２導波路を具える。少な
くとも第１導波路は、グレーティングの構造を有してい
る。

【００２３】ここで、第１及び第２導波路の間の距離が
局所極大であるこの第１及び第２導波路の領域をそれぞ
れ極大領域と定義する。又、この距離が局所極小である
この第１及び第２導波路の領域をそれぞれ極小領域と定
義する。又、第１及び第２導波路の伝搬モードの間に結
合が生じる導波路の領域をモード結合領域と定義する。
又、第１及び第２導波路の伝搬モードの間に結合が実質
的に生じない導波路の領域を非モード結合領域と定義す
る。

【００２４】このとき、第１及び第２導波路は、それぞ
れ、複数個の極小領域を具える。又、極小領域をモード
結合領域とし、かつ極大領域をモード結合領域又は非モ
ード結合領域としてある。光波長フィルタにより分波さ
れる光信号の透過波長域が広くなるように、グレーティ
ングの位相の繰り返しパターンは、少なくとも１カ所で
反転している。

【００２５】そして、この位相の繰り返しパターンが反
転していないグレーティング毎に、このグレーティング
の各々を１個の電極に置き換え、然る後、この位相の繰
り返しパターンの反転に対応して、電極の各々に印加す
る電圧の極性を、ある基準電位に対して反転させる。こ
れにより、光波長フィルタから、クロス状態の動作範囲
及びバー状態の動作範囲がそれぞれ広くなる光スイッチ
を設計する。

【００２６】或いは、光波長フィルタから光スイッチを
設計するに当たり、下記の方法もある。

【００２７】光波長フィルタは、第１導波路及び第２導
波路をそれぞれ有する方向性結合器型の光波長フィルタ
である。ここで、第１及び第２導波路の伝搬モードの間
に結合が実質的に生じない導波路の領域を非モード結合
領域と定義する。このとき、非モード結合領域における
第１及び第２導波路の長さは互いに異なっている。これ
により、この第１及び第２導波路を伝搬する各種の波長
の光信号は、個別に位相差を与えられ、然る後、波長別
に分波される。この分波される光信号の各々の透過波長
域が広い。

【００２８】非モード結合領域における第１及び第２導
波路を、互いに同一の長さの導波路に置き換え、少なく
とも一方の導波路に沿って電極を配置し、かつこの電極
に印加される電圧を個別に制御する。これにより、光波
長フィルタから、クロス状態の動作範囲及びバー状態の
動作範囲がそれぞれ広くなる光スイッチを設計する。

【００２９】これらの発明の光スイッチの設計方法によ
れば、光波長フィルタにより分波される光信号の各々の
透過波長域が広ければ、設計された光スイッチにおける
クロス状態の動作範囲及びバー状態の動作範囲がそれぞ
れ広くなる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
光スイッチの実施の形態につき説明する。尚、図中、各
構成成分の大きさ、形状及び配置関係は、この発明が理
解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、従って、
この発明は、図示例に限定されるものではない。又、以
下の説明において、数値は単なる一例にすぎず、この発
明はこれらの数値のみに限定されるものではない。

【００３１】「第１の実施の形態」まず、図１及び図２
を参照して、この発明の一例である光スイッチ１０の全
体的な構成につき、説明する。

【００３２】図１は、光スイッチの構成を示す斜視図で
ある。

【００３３】図２は、光スイッチの導波路及び可変電圧
電極の部分のみを取り出して、これを上方から見たとき
の平面図である。

【００３４】この光スイッチ１０は、光信号が伝搬する
為の第１導波路１２及び第２導波路１４、この光信号を
第１導波路１２又は第２導波路１４に閉じこめる為の基
板１６及びクラッド部１８、この光信号の進行方向のス
イッチングを制御する為の可変電圧電極２０（以下「電
極２０」と言う。）、及びアース電極２２を具える。第
１導波路１２及び第２導波路１４は、基板１６及びクラ
ッド部１８間に介在する。又、クラッド部１８は、電極
２０及びアース電極２２間に介在する。但し、図１で
は、第１導波路１２及び第２導波路１４の輪郭を強調す
る為に、これらの第１導波路１２及び第２導波路１４の
境界線を、クラッド部１８の主面１８Ａ上に、実線で示
している。

【００３５】又、この光スイッチ１０は、光信号を入出
力させるための４個の第１ポートＰ１、第２ポートＰ
２、第３ポートＰ３及び第４ポートＰ４を具える。第１
ポートＰ１及び第３ポートＰ３は、第１導波路１２の端
部に個別に接続されている。又、第２ポートＰ２及び第
４ポートＰ４は、第２導波路１４の端部に個別に接続さ
れている。第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２は、光ス
イッチ１０における同一の端面Ｓ１の領域内にある。
又、第３ポートＰ３及び第４ポートＰ４は、この端面Ｓ
１と対向する端面Ｓ２の領域内にある。光信号は、例え
ば、第１ポートＰ１（又は第２ポートＰ２）から入力さ
れた後、第１導波路１２及び第２導波路１４を伝搬し
て、第３ポートＰ３又は第４ポートＰ４から出力され
る。この第３出力ポートＰ３（すなわちバー状態）又は
第４ポートＰ４（すなわちクロス状態）のスイッチング
をする為に、電極２０が使用される。

【００３６】次に、この光スイッチ１０の製造工程につ
き、説明する。

【００３７】上述の基板１６として、電気光学効果を有
する直方体の基板を用いる。この基板１６の材料として
は、例えば、有機材料、強誘電体、ガラス、ＩｎＰ及び
ＬｉＮｂＯ３等がある。この基板１６の主面１６Ａ
上に、コア層（例えばノンドープＩｎＧａＡｓＰ）、及
び第１クラッド層２４（例えばｐ−ＩｎＰ）を順次成膜
する。

【００３８】次に、例えば、反応性イオンエッチング法
（ＲＩＥ法）により、コア層をエッチングして、第１導
波路１２及び第２導波路１４用のコアがそれぞれ形成さ
れる。第１導波路１２及び第２導波路１４用のコアの幅
及び高さは、この構成例では、互いに同一の一定値とし
てある。これと同時に、第１クラッド層２４が、第１導
波路１２及び第２導波路１４の垂直上部のみを覆うよう
に、エッチングされる。エッチングされたこの第１クラ
ッド層２４は、クラッド部１８の一部を構成している。

【００３９】次に、第１導波路１２、第２導波路１４及
び第１クラッド層２４が積層されていない基板１６の主
面１６Ａ上に、第１クラッド層２４と同じ高さになるま
で、第２クラッド層２６（例えばｉ−ＩｎＰ又はポリイ
ミド）を成膜する。これらの第１クラッド層２４及び第
２クラッド層２６によって、クラッド部１８が構成され
る。

【００４０】次に、基板１６の主面１６Ａの背面１６Ｄ
上に、この背面１６Ｄと同一形状の面を有するアース電
極２２を接着する。

【００４１】次に、第１導波路１２及び第２導波路１４
の垂直上方における第１クラッド層２４の主面２４Ａ上
に、第１導波路１２及び第２導波路１４に沿って、電極
２０をそれぞれ接着して、これにより、光スイッチ１０
が完成される。

【００４２】次に、図１及び図２を参照して、この光ス
イッチ１０の特徴的構成につき、説明する。

【００４３】先ず、第１導波路１２及び第２導波路１４
のそれぞれの中心線を、第１中心線２８及び第２中心線
３０と定義する。又、第１導波路１２及び第２導波路１
４の間の距離が局所極大（後述）である導波路領域をそ
れぞれ極大領域と定義する。又、この距離が局所極小
（後述）である導波路領域をそれぞれ極小領域と定義す
る。又、第１導波路１２及び第２導波路１４のそれぞれ
の伝搬モードの間に結合が生じる導波路の領域をモード
結合領域と定義する。又、伝搬モードの間に結合が実質
的に生じない導波路の領域を非モード結合領域と定義す
る。

【００４４】尚、局所極大とは、関数ｆ（ｚ）の極小が
ｚ＝ｃのある近傍内の全てのｚに対してｆ（ｚ）≦ｆ
（ｃ）となるようなｆ（ｃ）である。又、局所極小と
は、関数ｆ（ｚ）の極大がｚ＝ｃのある近傍内の全ての
ｚに対してｆ（ｚ）≧ｆ（ｃ）となるようなｆ（ｃ）で
ある。

【００４５】この発明においては、第１導波路１２及び
第２導波路１４は、相対的に接近したり離れたりするよ
うにそれぞれ設けられている。但し、クロス状態及びバ
ー状態の動作範囲をそれぞれ同時に広くする為の条件と
して、第１導波路１２Ａ及び第２導波路１２Ｂは、それ
ぞれ、複数個（具体的にはこの構成例では２個（後
述））の極小領域を具えており、かつ極小領域をモード
結合領域としてある。因みに、極大領域はモード結合領
域でも非モード結合領域でも良い。

【００４６】この構成例では、第１中心線２８は、第１
単位曲線２８Ａ及び第２単位曲線２８Ｂが直列に連結さ
れた曲線としてある。これらの第１単位曲線２８Ａ及び
第２単位曲線２８Ｂは、この構成例では、実質的に１周
期分のサイクロイド曲線とそれぞれしてある。ここで、
第１単位曲線２８Ａを含む第１導波路１２の領域を、第
１領域１２Ａと定義する。又、第２単位曲線２８Ｂを含
む第１導波路１２の領域を、第２領域１２Ｂと定義す
る。第１領域１２Ａは、第１ポートＰ１と接続されてい
る。又、第２領域１２Ｂは、第３ポートＰ３と接続され
ている。

【００４７】又、第２中心線３０は、第３単位曲線３０
Ａ及び第４単位曲線３０Ｂが直列に連結された曲線とし
てある。これらの第３単位曲線３０Ａ及び第４単位曲線
３０Ｂは、この構成例では、実質的に１周期分のサイク
ロイド曲線とそれぞれしてある。ここで、第３単位曲線
３０Ａを含む第２導波路１４の領域を、第３領域１４Ａ
と定義する。又、第４単位曲線３０Ｂを含む第２導波路
１４の領域を、第４領域１４Ｂと定義する。第３領域１
４Ａは、第２ポートＰ２と接続されている。又、第４領
域１４Ｂは、第４ポートＰ４と接続されている。

【００４８】そして、第１中心線２８及び第２中心線３
０が、両者の第３中心線３２に対して線対称的な関係に
なるように、第１中心線２８及び第２中心線３０を配置
してある。

【００４９】よって、第１単位曲線２８Ａ及び第３単位
曲線３０Ａの極値部分は、最接近している。従って、第
１領域１２Ａの第１極値部分Ｃ１と、第３領域１４Ａの
第３極値部分Ｃ３とは、それぞれ極小領域（モード結合
領域）である。第１領域１２Ａ及び第３領域１４Ａは、
それぞれ、第１極値部分Ｃ１及び第３極値部分Ｃ３から
離れるほど、モード結合が弱まる。

【００５０】又、第２単位曲線２８Ｂ及び第４単位曲線
３０Ｂの極値部分は、最接近している。従って、第２領
域１２Ｂの第２極値部分Ｃ２と、第４領域１４Ｂの第４
極値部分Ｃ４とは、それぞれ極小領域（モード結合領
域）である。第２領域１２Ｂ及び第４領域１４Ｂは、そ
れぞれ、第２極値部分Ｃ２及び第４極値部分Ｃ４から離
れるほど、モード結合が弱まる。

【００５１】上述より、第１導波路１２は、２個の極小
領域（すなわち第１極値部分Ｃ１及び第２極値部分Ｃ
２）を具える。又、第２導波路１４は、２個の極小領域
（すなわち第３極値部分Ｃ３及び第４極値部分Ｃ４）を
具える。

【００５２】又、第１単位曲線２８Ａ及び第２単位曲線
２８Ｂの接続部分と、第３単位曲線３０Ａ及び第４単位
曲線３０Ｂの接続部分は、第１中心線２８と第２中心線
３０とが互いに最も離れている部分である。従って、第
１領域１２Ａ及び第２領域１２Ｂの接続部分の第５極値
部分Ｃ５、及び第３領域１４Ａ及び第４領域１４Ｂの接
続部分の第６極値部分Ｃ６は、極大領域である。

【００５３】尚、この構成例では、第１単位曲線２８
Ａ、第２単位曲線２８Ｂ、第３単位曲線３０Ａ及び第４
単位曲線３０Ｂの形状を、互いに等しくしてある。よっ
て、第１領域１２Ａ、第２領域１２Ｂ、第３領域１４Ａ
及び第４領域１４Ｂの形状も、互いに等しくしてある。

【００５４】そして、第１領域１２Ａ、第２領域１２
Ｂ、第３領域１４Ａ及び第４領域１４Ｂに沿って、個別
に、それぞれの領域全体を含むように、第１電極２０
Ａ、第２電極２０Ｂ、第３電極２０Ｃ及び第４電極２０
Ｄが配置されている。但し、第１電極２０Ａ及び第２電
極２０Ｂは、第５極値部分Ｃ５（極大領域）で不連続と
なっている。又、第３電極２０Ｃ及び第４電極２０Ｄ
は、第６極値部分Ｃ６（極大領域）で不連続となってい
る。従って、第１電極２０Ａ及び第３電極２０Ｃは、第
３中心線３２を挟んで、１対１の関係で対向してある。
又、第２電極２０Ｂ及び第４電極２０Ｄは、第３中心線
３２を挟んで、１対１の関係で対向してある。

【００５５】これらの第１電極２０Ａ、第２電極２０
Ｂ、第３電極２０Ｃ、第４電極２０Ｄに対して、個別
に、＋Ｖ、−Ｖ、−Ｖ及び＋Ｖの電圧を印加することに
より、例えば、電圧が正（すなわち順方向バイアス）な
らば、プラズマ効果により、屈折率が変化する。又、電
圧が負（すなわち逆方向バイアス）ならば、電気光学効
果により、屈折率が変化する。この屈折率変化を利用し
て、スイッチング制御（クロス状態若しくはバー状態）
を行うことができる。但し、これら電圧は、基準電位に
対する相対値であって、この例では、この基準電位を、
アース電極２２の電位とする。

【００５６】この電圧は、従来公知の反転Δβ方向性結
合器の電極に印加される電圧のパターンと同一である。
但し、通常は、第１電極２０Ａ、第２電極２０Ｂ、第３
電極２０Ｃ、第４電極２０Ｄに対して、個別に、＋Ｖ
１、−Ｖ２、−Ｖ１及び＋Ｖ２の電圧を印加するが、こ
の構成例では、上述のように、第１領域１２Ａ、第２領
域１２Ｂ、第３領域１４Ａ及び第４領域１４Ｂの形状を
互いに等しくしてあるから、対称性を考慮して、Ｖ１＝
Ｖ２としてある。

【００５７】次に、光スイッチ１０における光信号の伝
搬形態につき、説明する。

【００５８】例えば、第１ポートＰ１から光信号を入力
させて、第４ポートＰ４からこの光信号を出力させる場
合（すなわちクロス状態）、先ず、光信号は、初段（第
１領域１２Ａ及び第３領域１４Ａ）の出口（第５極値部
分Ｃ５及び第６極値部分Ｃ６）で２等分されるような電
圧を印加する。２段目（第２領域１２Ｂ及び第４領域１
４Ｂ）では、初段と逆符号の電圧が印加されるので、逆
のプロセスをたどって光パワーは第２導波路１４に移行
し、その結果、光信号は、第４ポートＰ４から出力され
る。

【００５９】これに対して、第１ポートＰ１から光信号
を入力させて、第３ポートＰ３からこの光信号を出力さ
せる場合（すなわちバー状態）、光信号が初段の出口で
全て第１導波路１２に戻るように電圧が調整されてお
り、２段目でも同様のプロセスを繰り返して、その結
果、光信号は、第３ポートＰ３から出力される。

【００６０】図３は、光スイッチの出力／入力パワーの
シミュレーション結果を示すグラフである。縦軸は、第
４ポートＰ４から出力されるときの光信号のパワーと、
第１ポートＰ１に入力したときのこの光信号のパワー
（すなわち出力／入力パワー）との比である。又、横軸
は、Δβ／πである。

【００６１】ここで、Δβ（無次元パラメータ）は、第
１導波路１２及び第２導波路１４の伝搬定数βの差を表
す。伝搬定数βは、次式（１）を以って定義される。

【００６２】β＝（２π／λ）・ｎ（１）但し、ｎは、コアの等価屈折率である。この場合、光信
号の波長λは一定としてあるから、 Δβ＝（２π／λ）・Δｎ（２）である。すなわち、伝搬定数の差Δβは、等価屈折率ｎ
の変化分とみなして良い。等価屈折率ｎは、光信号の導
波路への入射角度及びコアの屈折率の関数である。この
構成例では、上述のように、コアの幅及び高さを一定値
としてあるから、光信号の導波路への入射角度も、一定
になる。よって、等価屈折率ｎの変化分Δｎは、コアの
屈折率の変化分とみなすことができる。このコアの屈折
率の変化分は、電極に印加される電圧の大きさに比例し
ている。従って、伝搬定数の差Δβは、電極に印加され
る電圧の大きさに相当するとみなして良い。

【００６３】但し、このシミュレーションでは、結合係
数κ（第１導波路１２の伝搬モード、及び第２導波路１
４の伝搬モードの重なり積分（後述））の最大値を、π
／２＋０．０３と設定している。

【００６４】このシミュレーション結果によれば、横軸
＝０〜１の範囲において、出力／入力パワーが１になっ
ている。すなわち、クロス状態（第４ポートＰ４から出
力）になっている。又、横軸＝６．４以上の範囲におい
て、出力／入力パワーが０になっている。すなわち、バ
ー状態（第３ポートＰ３から出力）になっている。よっ
て、クロス状態及びバー状態の動作範囲がそれぞれ同時
に広い。従って、クロス状態又はバー状態へのスイッチ
ングを安定して行うことができる。

【００６５】ところで、上述の光スイッチ１０は、下記
の理論に基づいて、光波長フィルタから設計してある。
そこで、図４を参照して、光波長フィルタから光スイッ
チ１０を設計する方法につき、説明する。

【００６６】図４は、光波長フィルタの導波路部分のみ
を取り出して、これを上方から見たときの平面図であ
る。

【００６７】光波長フィルタ１０１０は、グレーティン
グを有する方向性結合器（従来公知）を利用した素子で
ある。波長フィルタ１０１０の構成は、光スイッチ１０
の構成と基本的に同一である。そこで、これらの構成が
互いに同一である場合、波長フィルタ１０１０の構成部
の各々に対して、光スイッチ１０の構成部の各々に付し
た番号に１０００を足した番号を付してある（例えば、
光スイッチ１０における第１導波路１２は、波長フィル
タ１０１０における第１導波路１０１２に相当す
る。）。又、図４において、第１導波路１０１２及び第
２導波路１０１４の部分にそれぞれ示される斜線領域及
び空白領域は、それぞれ、凹部凸部、ないし凸部凹部を
表している。このグレーティングは、いわゆるレリーフ
タイプであって、つまり、第１導波路１０１２及び第２
導波路１０１４の表面は、それぞれ凹凸構造を有する。

【００６８】この構成例では、グレーティングの周期は
一定である。

【００６９】但し、第５極値部分Ｃ１００５において、
第１領域１０１２Ａにおける第１グレーティング３４Ａ
の位相の繰り返しパターン、及び第２領域１０１２Ｂに
おける第２グレーティング３４Ｂの位相の繰り返しパタ
ーンは反転している。同様に、第６極値部分Ｃ１００６
において、第３領域１０１４Ａにおける第３グレーティ
ング３４Ｃの位相の繰り返しパターン、及び第４領域１
０１４Ｂにおける第４グレーティング３４Ｄの位相の繰
り返しパターンは反転している。尚、この構成例では、
グレーティングの位相の繰り返しパターンとは、配列さ
れている凹部凸部の配列パターンを意味し、かつグレー
ティングの位相の繰り返しパターンの反転とは、凸凹の
繰り返しの反転（すなわち、…凹凸凸凹…、又は…凸凹
凹凸…）を意味する。

【００７０】一方、第１グレーティング３４Ａ及び第３
グレーティング３４Ｃの位相は、この波長フィルタ１０
１０の長手方向に垂直な方向（以下「方向Ｈ」と言
う。）で見た場合、互いにそれぞれ反転している。又、
第２グレーティング３４Ｂ及び第４グレーティング３４
Ｄの位相も、方向Ｈで見た場合、互いにそれぞれ反転し
ている。

【００７１】次に、光波長フィルタ１０１０における光
信号の伝搬形態、例えば、第１ポートＰ１００１から、
波長λ１及びλ２の多重光信号を入力させて、然る後、
分波された一方の波長λ１の第１光信号を第４ポートＰ
１００４（クロス方向）から出力すると共に、分波され
た他方の波長λ２の第２光信号を第３ポートＰ１００３
（バー方向）から出力する場合につき、説明する。

【００７２】第１光信号は、初段（第１領域１０１２Ａ
及び第３領域１０１４Ａ）の第１グレーティング３４Ａ
及び第３グレーティング３４Ｃの作用により、この初段
の出口（第５極値部分Ｃ１００５及び第６極値部分Ｃ１
００６）で２等分される。２段目（第２領域１０１２Ｂ
及び第４領域１０１４Ｂ）では、初段と逆位相の繰り返
しパターンの第２グレーティング３４Ｂ及び第４グレー
ティング３４Ｄがあるので、逆のプロセスをたどって光
パワーは第２導波路１０１４に移行し、その結果、第１
光信号は、第４ポートＰ１００４から出力される。

【００７３】これに対して、第２光信号が初段の出口で
全て第１導波路１０１２に戻るように第１グレーティン
グ３４Ａ及び第３グレーティング３４Ｃがそれぞれ設け
られており、２段目でも同様のプロセスを繰り返して、
その結果、第２光信号は、第３ポートＰ１００３から出
力される。

【００７４】光波長フィルタ１０１０は、第５極値部分
Ｃ１００５及び第６極値部分Ｃ１００６においてグレー
ティング反転特性を具えているので、分波される光信号
の波長帯域幅は、広い。例えば、第１光信号の波長がλ
１からλ１＋ｄ( λ１) に変動しても、第４ポートＰ１
００４から出力される第１光信号の光パワーは、実質的
に減少しない。従って、光波長フィルタ１０１０の分波
特性は安定している。換言すれば、光波長フィルタ１０
１０の透過波長域が広い。

【００７５】ところで、一般的に、方向性結合器の素子
特性は、パラメータ「δ／κ」によって決定される。な
ぜならば、モード結合方程式

【００７６】

【数１】

【００７７】（但し、導波路断面に垂直な方向をｚ方向
とする。又、Ｒ（ｚ）及びＳ（ｚ）を、それぞれ、ｚ方
向に対する、第３ポートＰ３（又はＰ１００３）及び第
４ポートＰ４（又はＰ１００４）から出力される光信号
の伝搬モードの振幅とする。又、ｊを虚数とする。尚、
δ及びκ（ｚ）については後述。）において、 ξ＝δ・ｚ（４）とおくと、上記式（３）は、

【００７８】

【数２】

【００７９】となり、よって、式（５）の解Ｒ（ξ）及
びＳ（ξ）は、パラメータ「δ／κ」により、一義的に
それぞれ決定されるからである。

【００８０】但し、方向性結合器が光波長フィルタ１０
１０の場合、 δ＝Δβ−２π／Λ （６）と定義される。ここで、Δβは、上記式（２）により定
義される（但し、ここでは、式（２）のΔｎは、第１導
波路１０１２及び第２導波路１０１４の等価屈折率差を
表す。この例では、第１導波路１０１２及び第２導波路
１０１４の導波路幅を互いに違えている。）。又、Λ
を、グレーティング周期とする。

【００８１】一方、方向性結合器が光スイッチ１０の場
合、 δ＝Δβ （７）と定義される。Δβは、上記式（２）により定義され
る。

【００８２】又、方向性結合器が光波長フィルタ１０１
０の場合、κを、各導波路部分における伝搬モード、及
び導波路及びクラッド部（図示せず。）の誘電率変化分
Δεの重なり積分によって定義される結合係数とする。
尚、この光波長フィルタ１０１０における結合係数は、
例えば逆散乱法を利用して、分波特性が安定するように
最適化されることができる。

【００８３】一方、方向性結合器が光スイッチ１０の場
合、上述のように、κを、各導波路部分における伝搬モ
ードの重なり積分によって定義される結合係数とする。

【００８４】この光波長フィルタ１０１０では、各波長
λの光信号毎に、δはそれぞれ一定である。一方、結合
係数κは、誘電率変化分Δεを含む。この誘電率変化分
Δεの極性の繰り返しパターンは、第５極値部分Ｃ１０
０５及び第６極値部分Ｃ１００６において、反転してい
る。なぜならば、上述のように、第５極値部分Ｃ１００
５及び第６極値部分Ｃ１００６において、それぞれ、グ
レーティングの位相の繰り返しパターンが反転している
からである。その結果、パラメータ「δ／κ」の極性
も、第５極値部分Ｃ１００５及び第６極値部分Ｃ１００
６において、反転することになる。この反転により、上
述のように、光波長フィルタ１０１０の分波特性は安定
している。

【００８５】そこで、第５極値部分Ｃ１００５及び第６
極値部分Ｃ１００６において、パラメータ「δ／κ」の
極性を反転させるもう１つの方法がある。それは、第５
極値部分Ｃ１００５及び第６極値部分Ｃ１００６におい
て、光波長フィルタ１０１０のように結合係数κの極性
を反転させるのではなく、δの極性を反転させる方法で
ある。このδの極性の反転を積極的に利用したのが、上
述の光スイッチ１０（但し、光スイッチ１０では、第１
及び第２導波路１２及び１４の導波路幅（コアの幅）を
互いに等しくしている。）である。

【００８６】光スイッチ１０において、第５極値部分Ｃ
５及び第６極値部分Ｃ６におけるδの極性を反転するに
は、式（２）より、Δｎの極性を反転すれば良い。つま
り、第１電極２０Ａ及び第２電極２０Ｂに対して印加す
る各電圧の極性を互いに反転させ、かつ第３電極２０Ｃ
及び第４電極２０Ｄに対して印加する各電圧の極性を互
いに反転させれば良い。但し、上述のように、この構成
例では、各電極に印加される電圧の基準電位を、アース
電極２２の電位とする。

【００８７】更に、上述のように、方向Ｈで見た場合、
第１グレーティング３４Ａ及び第３グレーティング３４
Ｃの位相が互いにそれぞれ反転しており、かつ第２グレ
ーティング３４Ｂ及び第４グレーティング３４Ｄの位相
が互いにそれぞれ反転していることを考慮すれば、第１
電極２０Ａ及び第３電極２０Ｃにそれぞれ印加する電圧
の極性を互いに反転させ、かつ第２電極２０Ｂ及び第４
電極２０Ｄにそれぞれ印加する電圧の極性を互いに反転
させれば良いことが分かる。

【００８８】これにより、光スイッチ１０は、光波長フ
ィルタ１０１０と同等の効果を得ることができる。つま
り、光波長フィルタ１０１０の分波特性は安定してお
り、換言すれば、クロス方向及びバー方向へそれぞれ出
力される光信号の波長帯域が広い。よって、光スイッチ
１０の場合も、クロス方向及びバー方向へそれぞれ出力
される光信号の波長帯域が広い。この光スイッチ１０に
おいて、この波長帯域は、各電極２０Ａ〜２０Ｄにそれ
ぞれ印加される電圧によって制御されているから、結果
的に、バー電圧値及びクロス電圧値の範囲は、それぞれ
広くなる。すなわち、クロス状態及びバー状態の動作範
囲は、それぞれ同時に広くなる。従って、クロス状態又
はバー状態へのスイッチングを安定して行うことができ
る。

【００８９】尚、上述の光波長フィルタ１０には、例え
ば、第１導波路１０１２はグレーティングを具えず、対
して第２導波路１０１４はグレーティング（位相反転構
造）が具えるタイプがある。このようなタイプの光波長
フィルタでも、波長帯域が広いことが知られている。従
って、上述の構成例と同様に、このグレーティングの代
わりに電極を用いて、一方の導波路にのみ複数個の電極
があり、かつこれらの電極の位相を互いにそれぞれ反転
させたタイプでも、バー状態及びクロス状態でも、理論
的に、スイッチングの安定特性が得られる。更に、波長
フィルタのグレーティングの位相の繰り返しパターンが
仮に反転していなくても、この波長フィルタの波長帯域
が広ければ、これに基づいて設計された、電極に印加さ
れる電圧の極性を反転しない光スイッチによって、スイ
ッチの安定特性が得られる。

【００９０】「第２の実施の形態」図５及び図６を参照
して、「第１の実施の形態」で上述した方法とは異な
る、光波長フィルタから光スイッチを設計する方法につ
き説明する。

【００９１】図５は、光波長フィルタの導波路部分のみ
を取り出して、これを上方から見たときの平面図であ
る。

【００９２】図６は、光スイッチの導波路部分及び電極
部分のみを取り出して、これを上方から見たときの平面
図である。

【００９３】図５の光波長フィルタ４００は、マッハツ
ェンダー干渉計型光波長フィルタエレメント（以下「フ
ィルタエレメント」と言う。）４０２及び４０４を２個
直列に連結した、従来公知の光波長フィルタである。

【００９４】フィルタエレメント４０２は、２つの方向
性結合器４０６及び４０８Ａと、これらの方向性結合器
４０６及び４０８Ａをそれぞれ接続する第１アーム導波
路４１０を具える。第１アーム導波路４１０は、非モー
ド結合領域の導波路である。又、フィルタエレメント４
０４は、２つの方向性結合器４０８Ｂ（方向性結合器４
０８Ａと連結されている）及び４１２と、これらの方向
性結合器４０８Ｂ及び４１２をそれぞれ接続する第２ア
ーム導波路４１４を具える。第２アーム導波路４１４
は、非モード結合領域の導波路である。

【００９５】第１アーム導波路４１０を構成する一方の
導波路は、他方の導波路より長い。同様に、第２アーム
導波路４１４を構成する一方の導波路は、他方の導波路
より長い。第１アーム導波路４１０（又は第２アーム導
波路４１４）を構成する２本の導波路の光路長差をΔＬ
とするとき、両者の間を伝搬した光信号には、 β・ΔＬ（８）だけの位相差が生じる。この位相差を利用して、入力さ
れた波長多重信号の分波を行う。この光波長フィルタ４
００は、透過波長域が広いことが知られている。

【００９６】ところで、式（８）によれば、Ｌに差をつ
ける代わりに、βに差をつけても広い波長帯域が得られ
るはずである。すなわち、 Δβ・Ｌ（９）である。この式（９）の条件を満たすように、設計した
のが、図６の光スイッチ５００（従来公知）である。光
スイッチ５００の構成は、光波長フィルタ４００の構成
と基本的に同一である。そこで、これらの構成が互いに
同一である場合、光スイッチ５００の構成部の各々に対
して、光波長フィルタ４００の構成部の各々に付した番
号に１０００を足した番号を付してある（例えば、光波
長フィルタ４００における第１アーム導波路４１０は、
光スイッチ５００における第１アーム導波路１４１０に
相当する。）。

【００９７】この光スイッチ５００の構成によれば、第
１アーム導波路１４１０を構成する２本の導波路の長さ
を互いにそれぞれ等しくし、かつ第２アーム導波路１４
１４を構成する２本の導波路の長さを互いにそれぞれ等
しくしてある。そして、第１アーム導波路１４１０及び
第２アーム導波路１４１４をそれぞれ構成する一方の導
波路に沿って、電極５０２及び５０４をそれぞれ配置し
てある。これらの電極５０２及び５０４の各々に個別に
電圧を印加することにより、導波路部分の屈折率を変化
させて（つまりβを変化させて）、スイッチングの制御
を行う。

【００９８】これにより、光スイッチ５００は、光波長
フィルタ４００と同等の効果を得ることができる。つま
り、光波長フィルタ４００の分波特性は安定しており、
換言すれば、クロス方向及びバー方向へそれぞれ出力さ
れる光信号の波長帯域が広い。よって、光スイッチ５０
０の場合も、クロス方向及びバー方向へそれぞれ出力さ
れる光信号の波長帯域が広い。この光スイッチ５００に
おいて、この波長帯域は、各電極５０２及び５０４にそ
れぞれ印加される電圧によって制御されているから、結
果的に、バー電圧値及びクロス電圧値の範囲は、それぞ
れ広くなる。すなわち、クロス状態及びバー状態の動作
範囲をそれぞれ同時に広くなる。従って、クロス状態又
はバー状態へのスイッチングを安定して行うことができ
る。

【００９９】一般的に、式（８）を利用した波長フィル
タの波長帯域が広ければ、式（９）に基づいて設計され
た光スイッチによるスイッチングは、安定している。

【０１００】「変形例の説明」この発明は、上述の実施
の形態にのみ限定されるものではなく、設計に応じて種
々の変更を加えることができる。

【０１０１】例えば、「第１の実施の形態」において、
第１、第２、第３及び第４単位曲線２８Ａ、２８Ｂ、３
０Ａ及び３０Ｂの形状を、それぞれ実質的にサイクロイ
ド曲線としてあるが、実質的に正弦曲線としても良い。

【０１０２】又、例えば、「第１の実施の形態」におい
て、第1 中心線２８又は第２中心線３０の何れか一方の
形状を、実質的に直線としても良い。

【０１０３】又、例えば、「第１及び第２の実施の形
態」において、各導波路は、２個の極小領域をそれぞれ
有するが、３個以上の極小領域を有していても良い。

【０１０４】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、この発
明の構成の光スイッチを、例えばこの発明の動作方法に
よって動作させることにより、バー状態及びクロス状態
の動作範囲はそれぞれ共に広くなる。従って、バー状態
又はクロス状態へのスイッチングがそれぞれ共に安定す
る。

【０１０５】又、この発明の光スイッチの設計方法によ
れば、バー状態及びクロス状態の動作範囲がそれぞれ共
に広くなる光スイッチを設計することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光スイッチの構成を示す斜視図である。

【図２】光スイッチの導波路及び電極の部分のみを示す
平面図である。

【図３】光スイッチの出力／入力パワーのシミュレーシ
ョン結果を示すグラフである。

【図４】光波長フィルタの導波路部分のみを示す平面図
である。

【図５】光波長フィルタの導波路部分のみを示す平面図
である。

【図６】光スイッチの導波路及び電極の部分のみを示す
平面図である。

【図７】光スイッチの導波路部分及び電極の部分のみを
示す平面図である。

【符号の説明】

１０、５００：光スイッチ１２、１０１２：第１導波路１２Ａ、１０１２Ａ：第１領域１２Ｂ、１０１２Ｂ：第２領域１４、１０１４：第２導波路１４Ａ、１０１４Ａ：第３領域１４Ｂ、１０１４Ｂ：第４領域１６：基板１６Ａ、１８Ａ、２４Ａ：主面１６Ｄ：背面１８：クラッド部２０：可変電圧電極（電極）２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ：第１、第２、第３、
第４電極２２：アース電極２４：第１クラッド層２６：第２クラッド層２８、１０２８：第１中心線２８Ａ、１０２８Ａ：第１単位曲線２８Ｂ、１０２８Ｂ：第２単位曲線３０、１０３０：第２中心線３０Ａ、１０３０Ａ：第３単位曲線３０Ｂ、１０３０Ｂ：第４単位曲線３２、１０３２：第３中心線３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ：第１、第２、第３、
第４グレーティング４００、１０１０：光波長フィルタ４０２、４０４、１４０２、１４０４：フィルタエレメ
ント４０６、４０８Ａ、４０８Ｂ、４１２、１４０６、１４
０８Ａ、１４０８Ｂ、１４１２：方向性結合器４１０、１４１０：第１アーム導波路４１４、１４１４：第２アーム導波路５０２、５０４：電極Ｃ１、Ｃ１００１：第１極値部分Ｃ２、Ｃ１００２：第２極値部分Ｃ３、Ｃ１００３：第３極値部分Ｃ４、Ｃ１００４：第４極値部分Ｃ５、Ｃ１００５：第５極値部分Ｃ６：Ｃ１００６：第６極値部分Ｐ１、Ｐ１００１：第１ポートＰ２、Ｐ１００２：第２ポートＰ３、Ｐ１００３：第３ポートＰ４、Ｐ１００４：第４ポートＳ１、Ｓ２：端面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クロス状態又はバー状態にして光信号を
出力する光スイッチにおいて、相対的に接近したり離れたりするようにそれぞれ設けら
れている第１及び第２導波路と、互いに離間してそれぞ
れ配置されてある複数個の電極とを具え、前記第１及び第２導波路の間の距離が局所極大である該
第１及び第２導波路の領域をそれぞれ極大領域とし、該
距離が局所極小である該第１及び第２導波路の領域をそ
れぞれ極小領域とし、前記第１及び第２導波路の伝搬モ
ードの間に結合が生じる前記導波路の領域をモード結合
領域とし、及び前記第１及び第２導波路の伝搬モードの
間に結合が実質的に生じない前記導波路の領域を非モー
ド結合領域とするとき、前記第１及び第２導波路は、それぞれ、複数個の前記極
小領域を具え、前記極小領域を前記モード結合領域とし、かつ前記極大
領域を前記モード結合領域又は前記非モード結合領域と
してあり、前記クロス状態の動作範囲及び前記バー状態の動作範囲
がそれぞれ広くなるように、前記電極の各々を、少なく
とも、前記第１導波路に沿って順々に配置してあること
を特徴とする光スイッチ。
【請求項２】請求項１に記載の光スイッチにおいて、前記電極の各々が前記第１及び第２導波路に沿って配置
されている場合、該第１導波路に沿って配置されている
前記電極は、該第２導波路に沿って配置されている前記
電極と、１対１の関係で対向してあることを特徴とする
光スイッチ。
【請求項３】請求項１に記載の光スイッチにおいて、前記電極の各々は、前記極小領域で連続的となりかつ前
記極大領域の近傍で不連続になるように、少なくとも前
記第１導波路に沿って互いに離間して配置されてあるこ
とを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】請求項１に記載の光スイッチにおいて、前記第１導波路の第１中心線の形状を、前記第２導波路
に対して凸形状の滑らかな単位曲線が直列に連結された
曲線とし、かつ前記第２導波路の第２中心線の形状を、
実質的に直線としてあることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】請求項１に記載の光スイッチにおいて、前記第１導波路の第１中心線及び前記第２導波路の第２
中心線の形状を、それぞれ、互いの導波路に対して凸形
状の滑らかな単位曲線が直列に連結された曲線としてお
り、前記第１及び第２導波路における前記凸形状の部分が、
対向して配置されてあることを特徴とする光スイッチ。
【請求項６】請求項１に記載の光スイッチにおいて、前記第１導波路の第１中心線及び前記第２導波路の第２
中心線の形状を、前記第１及び第２導波路の間の第３中
心線に対して、互いに対称的としてあることを特徴とす
る光スイッチ。
【請求項７】請求項４又は請求項５に記載の光スイッ
チにおいて、前記単位曲線を、実質的にサイクロイド曲線としてある
ことを特徴とする光スイッチ。
【請求項８】請求項４又は請求項５に記載の光スイッ
チにおいて、前記単位曲線を、実質的に正弦曲線としてあることを特
徴とする光スイッチ。
【請求項９】相対的に接近したり離れたりするように
それぞれ設けられている第１及び第２導波路と、互いに
離間してそれぞれ配置されてある複数個の電極とを具
え、前記第１及び第２導波路の間の距離が局所極大である該
第１及び第２導波路の領域をそれぞれ極大領域とし、該
距離が局所極小である該第１及び第２導波路の領域をそ
れぞれ極小領域とし、前記第１及び第２導波路の伝搬モ
ードの間に結合が生じる前記導波路の領域をモード結合
領域とし、及び前記第１及び第２導波路の伝搬モードの
間に結合が実質的に生じない前記導波路の領域を非モー
ド結合領域とするとき、前記第１及び第２導波路は、それぞれ、複数個の前記極
小領域を具え、前記極小領域を前記モード結合領域とし、かつ前記極大
領域を前記モード結合領域又は前記非モード結合領域と
してあり、クロス状態の動作範囲及びバー状態の動作範囲がそれぞ
れ広くなるように、前記電極の各々を前記第１導波路又
は前記第２導波路の何れか一方に沿ってのみ順々に配置
してある光スイッチを、前記クロス状態又は前記バー状
態にして光信号を出力するように動作させるに当たり、前記電極の各々に電圧を個別に印加し、該電圧の極性を、前記電極の配列順に、ある基準電位に
対して順次反転させることを特徴とする光スイッチの動
作方法。
【請求項１０】相対的に接近したり離れたりするよう
にそれぞれ設けられている第１及び第２導波路と、互い
に離間してそれぞれ配置されてある複数個の電極とを具
え、前記第１及び第２導波路の間の距離が局所極大である該
第１及び第２導波路の領域をそれぞれ極大領域とし、該
距離が局所極小である該第１及び第２導波路の領域をそ
れぞれ極小領域とし、前記第１及び第２導波路の伝搬モ
ードの間に結合が生じる前記導波路の領域をモード結合
領域とし、及び前記第１及び第２導波路の伝搬モードの
間に結合が実質的に生じない前記導波路の領域を非モー
ド結合領域とするとき、前記第１及び第２導波路は、それぞれ、複数個の前記極
小領域を具え、前記極小領域を前記モード結合領域とし、かつ前記極大
領域を前記モード結合領域又は前記非モード結合領域と
してあり、クロス状態の動作範囲及びバー状態の動作範囲がそれぞ
れ広くなるように、前記電極の各々を前記第１導波路及
び前記第２導波路に沿って１対１の関係で対向するよう
に配置してある光スイッチを、前記クロス状態又は前記
バー状態にして光信号を出力するように動作させるに当
たり、前記電極の各々に電圧を個別に印加し、該電圧の極性を、前記電極の行列配列順に、ある基準電
位に対して順次反転させることを特徴とする光スイッチ
の動作方法。
【請求項１１】請求項１０に記載の光スイッチの動作
方法において、前記第１及び第２導波路に沿って対向して配置されてあ
る前記電極の各々の電位と前記基準電位との差の絶対値
を、互いに等しくすることを特徴とする光スイッチの動
作方法。
【請求項１２】光波長フィルタから光スイッチを設計
するに当たり、前記光波長フィルタは、相対的に接近したり離れたりす
るようにそれぞれ設けられている第１及び第２導波路を
具え、少なくとも前記第１導波路は、グレーティングの構造を
有しており、前記第１及び第２導波路の間の距離が局所極大である該
第１及び第２導波路の領域をそれぞれ極大領域とし、該
距離が局所極小である該第１及び第２導波路の領域をそ
れぞれ極小領域とし、前記第１及び第２導波路の伝搬モ
ードの間に結合が生じる前記導波路の領域をモード結合
領域とし、及び前記第１及び第２導波路の伝搬モードの
間に結合が実質的に生じない前記導波路の領域を非モー
ド結合領域とするとき、前記第１及び第２導波路は、それぞれ、複数個の前記極
小領域を具え、前記極小領域を前記モード結合領域とし、かつ前記極大
領域を前記モード結合領域又は前記非モード結合領域と
してあり、前記前記光波長フィルタにより分波される光信号の透過
波長域が広くなるように、前記グレーティングの位相の
繰り返しパターンは、少なくとも１カ所で反転してお
り、前記光波長フィルタから、前記位相の繰り返しパターンが反転していない前記グレ
ーティング毎に、該グレーティングの各々を１個の電極
に置き換え、然る後、該位相の繰り返しパターンの反転
に対応して、前記電極の各々に印加する電圧の極性を、
ある基準電位に対して反転させることにより、クロス状態の動作範囲及びバー状態の動作範囲がそれぞ
れ広くなる前記光スイッチを設計することを特徴とする
光スイッチの設計方法。
【請求項１３】光波長フィルタから光スイッチを設計
するに当たり、前記光波長フィルタは、第１導波路及び第２導波路をそ
れぞれ有する方向性結合器型の光波長フィルタであっ
て、前記第１及び第２導波路の伝搬モードの間に結合が実質
的に生じない前記導波路の領域を非モード結合領域とす
るとき、前記非モード結合領域における前記第１及び第２導波路
の長さは互いに異なっていて、これにより、該第１及び
第２導波路を伝搬する各種の波長の光信号は、個別に位
相差を与えられ、然る後、波長別に分波され、かつ該分
波される前記光信号の各々の透過波長域が広く構成され
ている場合、前記光波長フィルタから、前記非モード結合領域における前記第１及び第２導波路
を、互いに同一の長さの導波路に置き換え、少なくとも
一方の前記導波路に沿って電極を配置し、かつ該電極に
印加される電圧を個別に制御することにより、クロス状態の動作範囲及びバー状態の動作範囲がそれぞ
れ広くなる前記光スイッチを設計することを特徴とする
光スイッチの設計方法。