JP2002182251A - 複数の光学導波路を相互接続する方法と装置 - Google Patents
複数の光学導波路を相互接続する方法と装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 第１ウェハ上の第１導波路を第２ウェハ上の
第２導波路に整合させるイメージング装置を提供する。 【解決手段】 本発明の適合型イメージング装置６０
１、６０２は、第１と第２のウェハ５００、５０１が互
いに直交して配置される第１と第２の導波路５０２、５
０３の両方の上で用いられる。本発明の一実施例のイメ
ージング装置を、直交して当接する入力平面状アレイと
出力平面状アレイに配置して、Ｎ×Ｎの光学クロスコネ
クトを構成する。入力平面状アレイと出力平面状アレイ
が適用型イメージング装置を組み込み、これにより入力
ツリーと出力ツリーが直接結合されて正確な整合を必要
としない。
第２導波路に整合させるイメージング装置を提供する。 【解決手段】 本発明の適合型イメージング装置６０
１、６０２は、第１と第２のウェハ５００、５０１が互
いに直交して配置される第１と第２の導波路５０２、５
０３の両方の上で用いられる。本発明の一実施例のイメ
ージング装置を、直交して当接する入力平面状アレイと
出力平面状アレイに配置して、Ｎ×Ｎの光学クロスコネ
クトを構成する。入力平面状アレイと出力平面状アレイ
が適用型イメージング装置を組み込み、これにより入力
ツリーと出力ツリーが直接結合されて正確な整合を必要
としない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学導波路の相互
接続方法と装置に関し、特に光学信号を別々のウェハ上
に配置された整合していない導波路を結合する技術に関
する。
接続方法と装置に関し、特に光学信号を別々のウェハ上
に配置された整合していない導波路を結合する技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術】高容量の光学ネットワークにおいて、必
須のデバイスはＮ×Ｎクロスコネクトスイッチである。
このスイッチの機能は、各ノードで数本の入力用ファイ
バ（それぞれが数個の波長チャネルを搬送する）の完全
な接続性を提供することである。これに関しては、「表
１」の文献［１−６］を参照のこと。関連特許出願（米
国特許出願第０９／６５３４４９号（２０００年１０月
１１日出願））には、光ファイバの接続を用いずに、互
いに直接接続する平面状スイッチの直交する組を具備す
ることにより、Ｎ×Ｎクロスバースイッチを実現する技
術を開示している。この技術は、図１に示した従来のク
ロスバー配置を用いたＮ×Ｎスイッチのデザインに用い
ることができる。Ｎ×Ｎクロスバースイッチ配列（配
置）の基本的な目的は、導波路を交差させることなく、
Ｎ２本のパスを形成することである。その動作において
は、Ｎ個の入力とＮ個の出力との間のスイッチ接続が、
Ｎ個の特定のパスを活性化し、残りのパスは非活性化
（ブロック）する配列により実現される。Ｎ２本のパス
は、平面状スイッチの組を２つ用いて、それらが直接接
続されるように、入力ブロックアレイと出力ブロックア
レイに配列して、図１に示すように２個のブロックの間
を９０°回転して形成している。各Ｎ個の入力スイッチ
を、すべてのＮ個の出力スイッチに接続し、そして各Ｎ
個の出力スイッチを、すべてのＮ個の入力スイッチに接
続している。Ｎ個のスイッチからなる入力平面状アレイ
と出力平面状アレイは、すべて同一であり、それらは集
積した形態で導波路を交差させずに実現することができ
る。
須のデバイスはＮ×Ｎクロスコネクトスイッチである。
このスイッチの機能は、各ノードで数本の入力用ファイ
バ（それぞれが数個の波長チャネルを搬送する）の完全
な接続性を提供することである。これに関しては、「表
１」の文献［１−６］を参照のこと。関連特許出願（米
国特許出願第０９／６５３４４９号（２０００年１０月
１１日出願））には、光ファイバの接続を用いずに、互
いに直接接続する平面状スイッチの直交する組を具備す
ることにより、Ｎ×Ｎクロスバースイッチを実現する技
術を開示している。この技術は、図１に示した従来のク
ロスバー配置を用いたＮ×Ｎスイッチのデザインに用い
ることができる。Ｎ×Ｎクロスバースイッチ配列（配
置）の基本的な目的は、導波路を交差させることなく、
Ｎ２本のパスを形成することである。その動作において
は、Ｎ個の入力とＮ個の出力との間のスイッチ接続が、
Ｎ個の特定のパスを活性化し、残りのパスは非活性化
（ブロック）する配列により実現される。Ｎ２本のパス
は、平面状スイッチの組を２つ用いて、それらが直接接
続されるように、入力ブロックアレイと出力ブロックア
レイに配列して、図１に示すように２個のブロックの間
を９０°回転して形成している。各Ｎ個の入力スイッチ
を、すべてのＮ個の出力スイッチに接続し、そして各Ｎ
個の出力スイッチを、すべてのＮ個の入力スイッチに接
続している。Ｎ個のスイッチからなる入力平面状アレイ
と出力平面状アレイは、すべて同一であり、それらは集
積した形態で導波路を交差させずに実現することができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の構成において
は、入力アレイと出力アレイの間で、接合面で正確な整
合が必要とされることである。
は、入力アレイと出力アレイの間で、接合面で正確な整
合が必要とされることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、活性パ
スにおける整合誤差を最小にするために、適用型のイメ
ージング（adaptive imaging）を用いることにより上記
の欠点を解決する。この配列（構成）により、クロスト
ークを低減することができるが、その理由は、クロスト
ークパス上の送信を低減するようなスイッチング構成と
して実現することができるからである。
スにおける整合誤差を最小にするために、適用型のイメ
ージング（adaptive imaging）を用いることにより上記
の欠点を解決する。この配列（構成）により、クロスト
ークを低減することができるが、その理由は、クロスト
ークパス上の送信を低減するようなスイッチング構成と
して実現することができるからである。
【０００５】本発明の一実施例においては、Ｎ×Ｎ光学
クロスコネクトは、平面状スイッチのアレイを直交して
当接させることにより構成することができる。Ｎがあま
り大きくない場合には、最適の構成は、平面状スイッチ
の２段構成のみで形成でき、そして入力スイッチと出力
スイッチが、正確な整合の必要性なしに互いに直接接合
できるよう、適用型のイメージング配列を具備してい
る。
クロスコネクトは、平面状スイッチのアレイを直交して
当接させることにより構成することができる。Ｎがあま
り大きくない場合には、最適の構成は、平面状スイッチ
の２段構成のみで形成でき、そして入力スイッチと出力
スイッチが、正確な整合の必要性なしに互いに直接接合
できるよう、適用型のイメージング配列を具備してい
る。
【０００６】本発明の適合型イメージング装置を用い
て、第１ウェハ上の第１導波路を、第２ウェハ上の第２
導波路に整合させる。一般的に不整合は、第１ウェハの
平面の上とそれに直交する方向の両方で発生する。その
ため、修正を効率的に行うためには、２枚のウェハを互
いにほぼ直交させ、２個の適用型のイメージング装置が
各ウェハ上に必要とされる。かくして本発明の適用型イ
メージング装置を用いて、別々のウェハ上にある導波路
間の結合効率を最大にする。より一般的に述べると、当
接しているウェハの２個のアレイ上に配置された２個の
導波路アレイ間の結合効率を最大にする。本発明のイメ
ージング装置は、意図した信号が伝搬するときには、伝
搬を最大にし、クロストークパスが横切るときのみ伝搬
を最小にするようなスイッチングデバイスとして機能す
る。
て、第１ウェハ上の第１導波路を、第２ウェハ上の第２
導波路に整合させる。一般的に不整合は、第１ウェハの
平面の上とそれに直交する方向の両方で発生する。その
ため、修正を効率的に行うためには、２枚のウェハを互
いにほぼ直交させ、２個の適用型のイメージング装置が
各ウェハ上に必要とされる。かくして本発明の適用型イ
メージング装置を用いて、別々のウェハ上にある導波路
間の結合効率を最大にする。より一般的に述べると、当
接しているウェハの２個のアレイ上に配置された２個の
導波路アレイ間の結合効率を最大にする。本発明のイメ
ージング装置は、意図した信号が伝搬するときには、伝
搬を最大にし、クロストークパスが横切るときのみ伝搬
を最小にするようなスイッチングデバイスとして機能す
る。
【０００７】本発明は請求項１に記載した特徴を有す
る。すなわち、（Ａ）第１平面状ウェハ（５００）のあ
る端部（Ｆ）から所定の第１焦点間隔（δｘ）だけ離れ
た第１焦点（Ｐｘ）に、第１導波路上の信号を選択的に
集光する第１光学イメージングデバイス（６０１）を有
する第１平面状ウェハ（５００）と、（Ｂ）前記第１ウ
ェハ（５００）の前記端部（Ｆ）と交差して交差接合部
を形成する当接端（Ｆ）を有する第２ウェハ（５０１）
上に配置された第２導波路（５０３）とを有する複数の
光学導波路を相互接続する装置において、前記第２平面
状ウェハ（５０１）は、光学イメージングデバイス（６
０２）を有し、第２導波路（５０３）上の信号を、前記
第２ウェハ（５０１）の当接端（Ｆ）から第２焦点間隔
（δｙ）だけ離れた第２焦点（Ｐｙ）に選択的に結合
し、前記第１と第２のウェハの焦点間隔（δｘ、δｙ）
は、互いに交差し、前記第１と第２の光学イメージング
デバイス（６０１、６０２）は、制御信号に応答して、
それぞれ、焦点（Ｐｘ、Ｐｙ）を交差接合部（Ｆ）に会
わせて、第１光学導波路（５０２）から第２光学導波路
（５０３）への信号の伝送結合を最大にすることを特徴
とする。
る。すなわち、（Ａ）第１平面状ウェハ（５００）のあ
る端部（Ｆ）から所定の第１焦点間隔（δｘ）だけ離れ
た第１焦点（Ｐｘ）に、第１導波路上の信号を選択的に
集光する第１光学イメージングデバイス（６０１）を有
する第１平面状ウェハ（５００）と、（Ｂ）前記第１ウ
ェハ（５００）の前記端部（Ｆ）と交差して交差接合部
を形成する当接端（Ｆ）を有する第２ウェハ（５０１）
上に配置された第２導波路（５０３）とを有する複数の
光学導波路を相互接続する装置において、前記第２平面
状ウェハ（５０１）は、光学イメージングデバイス（６
０２）を有し、第２導波路（５０３）上の信号を、前記
第２ウェハ（５０１）の当接端（Ｆ）から第２焦点間隔
（δｙ）だけ離れた第２焦点（Ｐｙ）に選択的に結合
し、前記第１と第２のウェハの焦点間隔（δｘ、δｙ）
は、互いに交差し、前記第１と第２の光学イメージング
デバイス（６０１、６０２）は、制御信号に応答して、
それぞれ、焦点（Ｐｘ、Ｐｙ）を交差接合部（Ｆ）に会
わせて、第１光学導波路（５０２）から第２光学導波路
（５０３）への信号の伝送結合を最大にすることを特徴
とする。
【０００８】本発明の他の態様によれば、本発明の光学
導波路相互接続装置は、Ｎ×Ｎ光学クロスコネクト装置
として配列することもでき、請求項７に記載した特徴を
有する。すなわち、（Ｅ）第１群の第１平面状ウェハ
と、（Ｆ）第２群の第２平面状ウェハと、を有するＮ×
Ｎ光学クロスコネクト装置において、前記（Ｅ）第１平
面状ウェハは、１×Ｎスイッチに接続された入力光学導
波路を有し、前記スイッチのＮ本の出力導波路のおのお
のは、光学イメージングデバイスを有し、信号を第１平
面状ウェハの当接端から所定間隔離れて位置している焦
点に選択的に結合して、ずれ間隔の第１アレイを形成
し、それぞれが特定の第１平面状ウェハの特定の出力導
波路に対応し、前記（Ｆ）各平面状ウェハは、出力光学
導波路に接続されたＮ×１スイッチを有し、前記スイッ
チのＮ本の入力導波路のおのおのは、光学イメージング
デバイスを有し、光学導波路を、前記第２平面状ウェハ
の当接端から所定間隔離れて位置している入力焦点に選
択的に結合し、これによりずれ間隔の第２アレイを形成
し、それぞれが特定の第２ウェハの特定入力導波路に対
応し、前記第１と第２の平面状ウェハ群は、互いに直交
して当接して、それらの間に交差接合部のグリッドを形
成し、前記第１アレイの各ずれ間隔は、第２アレイの対
応するずれ間隔を横切り、前記光学イメージングデバイ
スの対は、制御信号に応答して、それぞれの焦点を整合
させて、第１光学イメージングデバイスから第２光学イ
メージングデバイスへ光学信号を結合することを特徴と
する。
導波路相互接続装置は、Ｎ×Ｎ光学クロスコネクト装置
として配列することもでき、請求項７に記載した特徴を
有する。すなわち、（Ｅ）第１群の第１平面状ウェハ
と、（Ｆ）第２群の第２平面状ウェハと、を有するＮ×
Ｎ光学クロスコネクト装置において、前記（Ｅ）第１平
面状ウェハは、１×Ｎスイッチに接続された入力光学導
波路を有し、前記スイッチのＮ本の出力導波路のおのお
のは、光学イメージングデバイスを有し、信号を第１平
面状ウェハの当接端から所定間隔離れて位置している焦
点に選択的に結合して、ずれ間隔の第１アレイを形成
し、それぞれが特定の第１平面状ウェハの特定の出力導
波路に対応し、前記（Ｆ）各平面状ウェハは、出力光学
導波路に接続されたＮ×１スイッチを有し、前記スイッ
チのＮ本の入力導波路のおのおのは、光学イメージング
デバイスを有し、光学導波路を、前記第２平面状ウェハ
の当接端から所定間隔離れて位置している入力焦点に選
択的に結合し、これによりずれ間隔の第２アレイを形成
し、それぞれが特定の第２ウェハの特定入力導波路に対
応し、前記第１と第２の平面状ウェハ群は、互いに直交
して当接して、それらの間に交差接合部のグリッドを形
成し、前記第１アレイの各ずれ間隔は、第２アレイの対
応するずれ間隔を横切り、前記光学イメージングデバイ
スの対は、制御信号に応答して、それぞれの焦点を整合
させて、第１光学イメージングデバイスから第２光学イ
メージングデバイスへ光学信号を結合することを特徴と
する。
【０００９】本発明の他の態様によれば、本発明は光学
導波路を相互接続する装置を動作させる方法に関し、本
発明の方法は請求項１０に記載した特徴を有する。すな
わち、光学導波路の相互接続装置を動作する方法におい
て、（Ａ） 第１平面状ウェハの第１端を、第２平面状
ウェハの第２端に当接するステップと、前記第１平面状
ウェハは、第１光学イメージングデバイスを有し、信号
を第１ウェハの第１当接端から第１所定間隔だけ離れて
配置された第１焦点に選択的に結合し、前記第２平面状
ウェハは、第２光学イメージングデバイスを有し、信号
を第２ウェハの第２当接端から第２の所定間隔だけ離れ
て配置された第２焦点に選択的に信号を結合し、前記第
１ウェハの第１当接端の第１所定間隔とオーバーラップ
させ、（Ｂ） 前記第１光学イメージングデバイスと、
第２光学イメージングデバイスとの間の光学信号の結合
を可能とするように、第１焦点を第２焦点と整合させる
よう、前記第１と第２の光学イメージングデバイスの少
なくとも一方を選択的に動作させるステップとを有する
ことを特徴とする。
導波路を相互接続する装置を動作させる方法に関し、本
発明の方法は請求項１０に記載した特徴を有する。すな
わち、光学導波路の相互接続装置を動作する方法におい
て、（Ａ） 第１平面状ウェハの第１端を、第２平面状
ウェハの第２端に当接するステップと、前記第１平面状
ウェハは、第１光学イメージングデバイスを有し、信号
を第１ウェハの第１当接端から第１所定間隔だけ離れて
配置された第１焦点に選択的に結合し、前記第２平面状
ウェハは、第２光学イメージングデバイスを有し、信号
を第２ウェハの第２当接端から第２の所定間隔だけ離れ
て配置された第２焦点に選択的に信号を結合し、前記第
１ウェハの第１当接端の第１所定間隔とオーバーラップ
させ、（Ｂ） 前記第１光学イメージングデバイスと、
第２光学イメージングデバイスとの間の光学信号の結合
を可能とするように、第１焦点を第２焦点と整合させる
よう、前記第１と第２の光学イメージングデバイスの少
なくとも一方を選択的に動作させるステップとを有する
ことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明によれば、１×２素子と、
２×１素子の二進ツリーを用いて構成した、１×Ｎ平面
状スイッチと、Ｎ×１平面状スイッチを用いて、Ｎ×Ｎ
光学クロスコネクトを構成している。Ｎがあまり大きく
ない場合には、最適の構成は、平面状スイッチの２段構
成のみで形成でき、そして入力スイッチと出力スイッチ
が、正確な整合の必要性なしに互いに直接接合できるよ
う、適用型のイメージング配列を具備している。同様な
構成を用いて、より大きな数の段を含めることにより、
より大きな数Ｎで用いることができる。どの場合におい
ても、本発明の装置は、最小の損失と最小のクロストー
クを特徴とする。１×２素子と、２×１素子の二進ツリ
ーを用いて、１×Ｎ平面状スイッチとＮ×１平面状スイ
ッチ構成を開示するが、他の公知の種類の１×Ｎ平面状
スイッチとＮ×１平面状スイッチも用いることができ
る。
２×１素子の二進ツリーを用いて構成した、１×Ｎ平面
状スイッチと、Ｎ×１平面状スイッチを用いて、Ｎ×Ｎ
光学クロスコネクトを構成している。Ｎがあまり大きく
ない場合には、最適の構成は、平面状スイッチの２段構
成のみで形成でき、そして入力スイッチと出力スイッチ
が、正確な整合の必要性なしに互いに直接接合できるよ
う、適用型のイメージング配列を具備している。同様な
構成を用いて、より大きな数の段を含めることにより、
より大きな数Ｎで用いることができる。どの場合におい
ても、本発明の装置は、最小の損失と最小のクロストー
クを特徴とする。１×２素子と、２×１素子の二進ツリ
ーを用いて、１×Ｎ平面状スイッチとＮ×１平面状スイ
ッチ構成を開示するが、他の公知の種類の１×Ｎ平面状
スイッチとＮ×１平面状スイッチも用いることができ
る。
【００１１】図１において、従来のクロスバー配列を用
いたＮ×Ｎのスイッチの設計で用いられる技術を説明す
る。Ｎ×Ｎクロスバースイッチ配列の基本的な目的は、
導波路を交差させずに、全部でＮ２本のパスを形成する
ことである。動作について説明すると、Ｎ個の入力Ｉ１
−ＩＮと、Ｎ個の出力Ｏ１−ＯＮとの間のスイッチ接続
は、Ｎ個の特定のスイッチパスを活性化し、残りのスイ
ッチパスをブロックすることにより、この装置（配列）
により実現できる。Ｎ２本のパスは、接合面１０３で直
接接合（結合）される、入力スイッチ列１０１と出力ス
イッチ列１０２を図１に示すように９０°回転させて配
列した、２個の平面状スイッチにより生成される。接合
面１０３において、各Ｎ個の入力スイッチは、すべての
Ｎ個の出力スイッチに接続され、そしてＮ個の出力スイ
ッチは、すべてのＮ個の入力スイッチに接続される。Ｎ
個のスイッチからなる入力平面状アレイとＮ個のスイッ
チからなる出力平面状アレイはすべて同一であり、集積
形態で導波路を交差させることなく実現することができ
る。１×Ｎ入力用平面状スイッチ１０５とＮ×１出力用
平面状スイッチ１０６はそれぞれ、導波路を交差させる
ことなく、１×２素子と２×１素子の二進ツリーを用い
て形成できる。１×２（２×１）素子１０４は、それぞ
れ別々に制御信号（図示せず）で制御される。入力平面
状スイッチアレイと出力平面状スイッチアレイはすべて
同一であり、それらは集積形態で導波路を交差させるこ
となく実現できる。導波路の交差が存在しないことによ
り、各平面状スイッチの設計が単純かつ改善され、現在
の技術でＮが６４までも実現でき、そしてクロストーク
は無視可能であり、損失は５ｄＢ程度と小さい。
いたＮ×Ｎのスイッチの設計で用いられる技術を説明す
る。Ｎ×Ｎクロスバースイッチ配列の基本的な目的は、
導波路を交差させずに、全部でＮ２本のパスを形成する
ことである。動作について説明すると、Ｎ個の入力Ｉ１
−ＩＮと、Ｎ個の出力Ｏ１−ＯＮとの間のスイッチ接続
は、Ｎ個の特定のスイッチパスを活性化し、残りのスイ
ッチパスをブロックすることにより、この装置（配列）
により実現できる。Ｎ２本のパスは、接合面１０３で直
接接合（結合）される、入力スイッチ列１０１と出力ス
イッチ列１０２を図１に示すように９０°回転させて配
列した、２個の平面状スイッチにより生成される。接合
面１０３において、各Ｎ個の入力スイッチは、すべての
Ｎ個の出力スイッチに接続され、そしてＮ個の出力スイ
ッチは、すべてのＮ個の入力スイッチに接続される。Ｎ
個のスイッチからなる入力平面状アレイとＮ個のスイッ
チからなる出力平面状アレイはすべて同一であり、集積
形態で導波路を交差させることなく実現することができ
る。１×Ｎ入力用平面状スイッチ１０５とＮ×１出力用
平面状スイッチ１０６はそれぞれ、導波路を交差させる
ことなく、１×２素子と２×１素子の二進ツリーを用い
て形成できる。１×２（２×１）素子１０４は、それぞ
れ別々に制御信号（図示せず）で制御される。入力平面
状スイッチアレイと出力平面状スイッチアレイはすべて
同一であり、それらは集積形態で導波路を交差させるこ
となく実現できる。導波路の交差が存在しないことによ
り、各平面状スイッチの設計が単純かつ改善され、現在
の技術でＮが６４までも実現でき、そしてクロストーク
は無視可能であり、損失は５ｄＢ程度と小さい。
【００１２】図１の配列における主な問題点は、接合面
１０３全体に対し、入力スイッチ列１０１と出力スイッ
チ列１０２との間の正確な整合が必要とされることであ
る。本発明によれば、整合誤差を最小にするために、各
パスには、接合面１０３近傍で可変のイメージング（va
riable imaging）を実行するような適用型イメージング
装置を導入する。
１０３全体に対し、入力スイッチ列１０１と出力スイッ
チ列１０２との間の正確な整合が必要とされることであ
る。本発明によれば、整合誤差を最小にするために、各
パスには、接合面１０３近傍で可変のイメージング（va
riable imaging）を実行するような適用型イメージング
装置を導入する。
【００１３】図２に示されたイメージング装置２００に
おいて、光学信号スプリッタ２０１は、導波路パス２０
２のアレイ（列）により集光部２０３に接続されてい
る。集光部２０３は、導波路２１０を介して受光した入
力光学信号により、Ｐ０に生成されたモードのフィルタ
処理されたイメージをＰに生成する。各導波路パス２０
２は、特定の１つの導波路を除いて、導波路長さ調節器
２０４を有し、制御信号２０５の制御下でそれぞれの導
波路長さを制御して（変えて）いる。すべての導波路長
さの調整は、特定の基準導波路に対し行われるために、
基準導波路（図２では中央部のそれ）には、導波路長さ
調整器は必要ではない。基準導波路は、導波路パス２０
２の数が奇数の時には、中央の導波路（図３）である。
導波路パス２０２の数が偶数の時には、中央導波路の上
また下の導波路のうちの１本の導波路が導波路長さ調節
器２０４を必要としない。かくして、導波路の数がｒの
ときには、導波路調節器の数はｒ−１に等しい。
おいて、光学信号スプリッタ２０１は、導波路パス２０
２のアレイ（列）により集光部２０３に接続されてい
る。集光部２０３は、導波路２１０を介して受光した入
力光学信号により、Ｐ０に生成されたモードのフィルタ
処理されたイメージをＰに生成する。各導波路パス２０
２は、特定の１つの導波路を除いて、導波路長さ調節器
２０４を有し、制御信号２０５の制御下でそれぞれの導
波路長さを制御して（変えて）いる。すべての導波路長
さの調整は、特定の基準導波路に対し行われるために、
基準導波路（図２では中央部のそれ）には、導波路長さ
調整器は必要ではない。基準導波路は、導波路パス２０
２の数が奇数の時には、中央の導波路（図３）である。
導波路パス２０２の数が偶数の時には、中央導波路の上
また下の導波路のうちの１本の導波路が導波路長さ調節
器２０４を必要としない。かくして、導波路の数がｒの
ときには、導波路調節器の数はｒ−１に等しい。
【００１４】図２において、中心導波路の上と下の導波
路の長さを、異なった方向に所定量だけ変えることによ
り、出力光学信号の焦点を変えることができる。これら
の導波路の調整は制御信号２０５により行われ、焦点Ｐ
は、公称焦点Ｆからいずれかの方向によりδだけ変わる
ことになる。制御装置（図示せず）は、イメージング装
置２００の所望の動作状態のすべてに対し、焦点を適切
に配置することができるよう、導波路長さ調節器２０４
の正確な調整を行うのに必要な、制御信号２０５の値を
記憶している。
路の長さを、異なった方向に所定量だけ変えることによ
り、出力光学信号の焦点を変えることができる。これら
の導波路の調整は制御信号２０５により行われ、焦点Ｐ
は、公称焦点Ｆからいずれかの方向によりδだけ変わる
ことになる。制御装置（図示せず）は、イメージング装
置２００の所望の動作状態のすべてに対し、焦点を適切
に配置することができるよう、導波路長さ調節器２０４
の正確な調整を行うのに必要な、制御信号２０５の値を
記憶している。
【００１５】イメージング装置２００は、最大と最小の
透過量をそれぞれ与えるために、２つの基本的な動作状
態により特徴づけられる。最大光学透過量（第１状態）
は、焦点Ｐを図２に示すよう、受光パス２０６に整合す
ることにより得られ、最小光学透過量（第２状態）は、
焦点Ｐを、受光パス２０６から大きくずらすことにより
得られる。かくして第１状態は、イメージング装置を活
性パスが横切るときに、整合誤差を最小にし、第２状態
は、イメージング装置が稼働していないときに、クロス
トーク伝送をブロックするのに用いられ、これによりク
ロストークしか受光しない（信号光は受光しない）。
透過量をそれぞれ与えるために、２つの基本的な動作状
態により特徴づけられる。最大光学透過量（第１状態）
は、焦点Ｐを図２に示すよう、受光パス２０６に整合す
ることにより得られ、最小光学透過量（第２状態）は、
焦点Ｐを、受光パス２０６から大きくずらすことにより
得られる。かくして第１状態は、イメージング装置を活
性パスが横切るときに、整合誤差を最小にし、第２状態
は、イメージング装置が稼働していないときに、クロス
トーク伝送をブロックするのに用いられ、これによりク
ロストークしか受光しない（信号光は受光しない）。
【００１６】前述したように、導波路長さ調節器２０４
は、アレイを形成する導波路パス２０２の光学パス長さ
の差を変化させる。導波路長さ調節器２０４は、例えば
光電子効果、あるいは適宜のヒータにより生成される局
部的温度変化により公知の方法で動作する。その結果、
イメージの位置が変化し、この差δの幅は、約（ｒ−
１）Ｗである。ここでＷは、イメージ（図４の４０１）
の幅で、ｒは導波路の数である。
は、アレイを形成する導波路パス２０２の光学パス長さ
の差を変化させる。導波路長さ調節器２０４は、例えば
光電子効果、あるいは適宜のヒータにより生成される局
部的温度変化により公知の方法で動作する。その結果、
イメージの位置が変化し、この差δの幅は、約（ｒ−
１）Ｗである。ここでＷは、イメージ（図４の４０１）
の幅で、ｒは導波路の数である。
【００１７】図３において図２のイメージング装置は導
波路アーム３０５により互いに接続され、近接して配置
された導波路（スペースａで、ギャップｓ）の２個の第
１半径方向アレイ３０３と第２半径方向アレイ３０４に
より接続された、２個のスラブ３０１、３０２を用いて
実現される。入力導波路３０６は、第１半径方向アレイ
３０３の焦点３０７に配置され、イメージが第２半径方
向アレイ３０４の焦点Ｆの近傍に生成される。イメージ
の焦点からのズレδは、ｒ個の導波路の光学パス長さ
（第１半径方向アレイ３０３と第２半径方向アレイ３０
４と導波路アーム３０５との和）の差により決定され
る。文献［７、８］でも同様な配列を用いて、波長依存
性のイメージのズレを生成する非ゼロ次の導波路グレー
ティングを用いて、導波路ルータを構成している。しか
し次数はゼロでなければならないが、その理由は、ズレ
は良好な近似に対し波長独立性がなければならないから
である。
波路アーム３０５により互いに接続され、近接して配置
された導波路（スペースａで、ギャップｓ）の２個の第
１半径方向アレイ３０３と第２半径方向アレイ３０４に
より接続された、２個のスラブ３０１、３０２を用いて
実現される。入力導波路３０６は、第１半径方向アレイ
３０３の焦点３０７に配置され、イメージが第２半径方
向アレイ３０４の焦点Ｆの近傍に生成される。イメージ
の焦点からのズレδは、ｒ個の導波路の光学パス長さ
（第１半径方向アレイ３０３と第２半径方向アレイ３０
４と導波路アーム３０５との和）の差により決定され
る。文献［７、８］でも同様な配列を用いて、波長依存
性のイメージのズレを生成する非ゼロ次の導波路グレー
ティングを用いて、導波路ルータを構成している。しか
し次数はゼロでなければならないが、その理由は、ズレ
は良好な近似に対し波長独立性がなければならないから
である。
【００１８】文献［７、８］に示したように、図３のイ
メージング装置の目的は、入力導波路のモードを出力焦
点Ｆからδだけずれた画像位置Ｐに出力用レプリカに変
換することである。しかし実際の画像（イメージ）は、
導波路モードの正確なレプリカではなく、これにより実
際のイメージと所望のレプリカとの間の結合係数により
決定される不整合損失を引き起こす。この損失は、図９
に示すように、導波路の数ｒが大きい場合にその効率が
１に近づくよう導波路アレイ３０８を最適化し、それら
を出力用スラブ３０２の接合点で、それらのコアの間の
ギャップｓが小さくなるように緊密に配置することによ
り最小にできる。しかし本発明においては、制御の数ｒ
−１を最小にすることが重要であり、そのためｒ＝２、
３を選択した。
メージング装置の目的は、入力導波路のモードを出力焦
点Ｆからδだけずれた画像位置Ｐに出力用レプリカに変
換することである。しかし実際の画像（イメージ）は、
導波路モードの正確なレプリカではなく、これにより実
際のイメージと所望のレプリカとの間の結合係数により
決定される不整合損失を引き起こす。この損失は、図９
に示すように、導波路の数ｒが大きい場合にその効率が
１に近づくよう導波路アレイ３０８を最適化し、それら
を出力用スラブ３０２の接合点で、それらのコアの間の
ギャップｓが小さくなるように緊密に配置することによ
り最小にできる。しかし本発明においては、制御の数ｒ
−１を最小にすることが重要であり、そのためｒ＝２、
３を選択した。
【００１９】図４は、ｒ＝２、３の時の、図３の最適化
されたイメージング装置に対する計算上の損失対不整合
量δの関係を表す。図４は、平面状スイッチ５０１（図
５）に対し、δ（単位ミクロン）でずれる２本の導波路
に対する結合損失の変動４０１を示す。この場合、１ｄ
Ｂの損失を越えずに、２本の導波路により許容可能な最
大の不整合δは、 δ＝１．４ミクロン （１） である。これにより本発明のイメージング装置は、より
大きな変動が可能となる。
されたイメージング装置に対する計算上の損失対不整合
量δの関係を表す。図４は、平面状スイッチ５０１（図
５）に対し、δ（単位ミクロン）でずれる２本の導波路
に対する結合損失の変動４０１を示す。この場合、１ｄ
Ｂの損失を越えずに、２本の導波路により許容可能な最
大の不整合δは、 δ＝１．４ミクロン （１） である。これにより本発明のイメージング装置は、より
大きな変動が可能となる。
【００２０】これにより、本発明のイメージング装置に
より、許容可能な変動量を増加させることができ、図５
に示すようなパス不整合量δｘ、δｙの問題を減らすこ
とができる。
より、許容可能な変動量を増加させることができ、図５
に示すようなパス不整合量δｘ、δｙの問題を減らすこ
とができる。
【００２１】図５は、図１の２個の直交する平面状スイ
ッチ５００と５０１の接合点における整合のズレ量
δｘ、δｙを示す。この配列において各パスは、一対の
直交する面により形成され、これらの直交する面はパス
を形成する２本の導波路５０２、５０３間の最小のズレ
でもって接合しなければならない。図５の２本の導波路
５０２、５０３の接合点における結合損失は、２個の直
交するズレ量δｘ、δｙに起因し、これらは２個の直交
する図３のイメージング装置で修正（補正）しなければ
ならない。図５の全損失はそのため、図４の１つの装置
に対する損失の２倍となる（２個の装置が必要だからで
ある）。
ッチ５００と５０１の接合点における整合のズレ量
δｘ、δｙを示す。この配列において各パスは、一対の
直交する面により形成され、これらの直交する面はパス
を形成する２本の導波路５０２、５０３間の最小のズレ
でもって接合しなければならない。図５の２本の導波路
５０２、５０３の接合点における結合損失は、２個の直
交するズレ量δｘ、δｙに起因し、これらは２個の直交
する図３のイメージング装置で修正（補正）しなければ
ならない。図５の全損失はそのため、図４の１つの装置
に対する損失の２倍となる（２個の装置が必要だからで
ある）。
【００２２】図６に、図３のイメージング装置を用い
て、図１の２個の直交する平面状スイッチ５００、５０
１を示す。イメージング装置６０１、６０２はそれぞ
れ、導波路５０２、５０３に対するもので、平面状スイ
ッチ５００と５０１の他のパスに対しては、ブロック６
０３、６０４で示している。
て、図１の２個の直交する平面状スイッチ５００、５０
１を示す。イメージング装置６０１、６０２はそれぞ
れ、導波路５０２、５０３に対するもので、平面状スイ
ッチ５００と５０１の他のパスに対しては、ブロック６
０３、６０４で示している。
【００２３】図５において、接続された導波路５０２、
５０３の最小にすべき損失を考えてみる。平面状スイッ
チ５００、５０１のそれぞれの他のパス５０５、５０６
に対しては、信号パスは確立されておらず、実質的な損
失は１×２（２×１）素子１０４の消光比により与えら
れる。この損失を増加させるのが一般的には好ましく、
図５の特徴は、損失を最大にするために、イメージング
装置６０３、６０４の制御信号を適宜選択することによ
り、損失増加が簡単に得られることである。唯一の欠点
は制御アルゴリズムの複雑さが増すことである。図６の
イメージング装置６０３、６０４に与えられる、パス５
０５、５０６に対する消光比の計算上の損失増加は、最
適な設計では２０ｄＢを越える。製造エラーもまた、図
１のＮ個の活性パスに対し異なる損失量を引き起こす。
これらの損失量を等しくすることが望ましい。少なくと
も個々のパスの損失を最小にするかわりに、パス全体と
しての最大損失値と最小損失値の差を減らすことが好ま
しい。これは、特定の許容可能な損失量以下の損失量を
全て増加させるために、より大きな損失を有する活性パ
スを調整することにより容易に実現できる。
５０３の最小にすべき損失を考えてみる。平面状スイッ
チ５００、５０１のそれぞれの他のパス５０５、５０６
に対しては、信号パスは確立されておらず、実質的な損
失は１×２（２×１）素子１０４の消光比により与えら
れる。この損失を増加させるのが一般的には好ましく、
図５の特徴は、損失を最大にするために、イメージング
装置６０３、６０４の制御信号を適宜選択することによ
り、損失増加が簡単に得られることである。唯一の欠点
は制御アルゴリズムの複雑さが増すことである。図６の
イメージング装置６０３、６０４に与えられる、パス５
０５、５０６に対する消光比の計算上の損失増加は、最
適な設計では２０ｄＢを越える。製造エラーもまた、図
１のＮ個の活性パスに対し異なる損失量を引き起こす。
これらの損失量を等しくすることが望ましい。少なくと
も個々のパスの損失を最小にするかわりに、パス全体と
しての最大損失値と最小損失値の差を減らすことが好ま
しい。これは、特定の許容可能な損失量以下の損失量を
全て増加させるために、より大きな損失を有する活性パ
スを調整することにより容易に実現できる。
【００２４】図３においては、出力用スラブ３０２が上
記の損失の主な原因である。これらの損失は次のように
して減らすことができる。単純化のために、まずｒ＝２
の場合を考えてみる。出力用スラブ３０２の損失は、逆
方向から伝送するものとし、焦点からδだけずれた導波
路からｒ本のアームに送信されたパワーを決定すること
により、得られる。ｒ＝２に対する損失は、２つの要素
から成り立っている。第１の損失要素は、パワーの一部
のみが２本のアーム７０１、７０２に送信されることで
あり、第２の損失要素はパワーが２本のアームに均一に
伝送されないことである。図７に示すように、イメージ
ングスラブ内に反射する境界、即ちパラボラ形状部７０
４と均一形状部７０５とを導入することにより、両方の
問題を解決することができる。スラブ（例えば、図３の
３０１、３０２）は、パラボラ形状部７０４とそれと組
み合わされた均一形状部７０５とから構成される。図３
の前の装置において、失われたパワーの一部は、反射境
界であるパラボラ形状部７０４と均一形状部７０５によ
り、アーム７０１、７０２の方向に向けられ、その結果
を図８に示す。図４との比較から、損失は大幅に減って
いることがわかる。特にｒ＝２のδ＝３．７に対して
は、前の１ｄＢの損失は０．５ｄＢとなっている。
記の損失の主な原因である。これらの損失は次のように
して減らすことができる。単純化のために、まずｒ＝２
の場合を考えてみる。出力用スラブ３０２の損失は、逆
方向から伝送するものとし、焦点からδだけずれた導波
路からｒ本のアームに送信されたパワーを決定すること
により、得られる。ｒ＝２に対する損失は、２つの要素
から成り立っている。第１の損失要素は、パワーの一部
のみが２本のアーム７０１、７０２に送信されることで
あり、第２の損失要素はパワーが２本のアームに均一に
伝送されないことである。図７に示すように、イメージ
ングスラブ内に反射する境界、即ちパラボラ形状部７０
４と均一形状部７０５とを導入することにより、両方の
問題を解決することができる。スラブ（例えば、図３の
３０１、３０２）は、パラボラ形状部７０４とそれと組
み合わされた均一形状部７０５とから構成される。図３
の前の装置において、失われたパワーの一部は、反射境
界であるパラボラ形状部７０４と均一形状部７０５によ
り、アーム７０１、７０２の方向に向けられ、その結果
を図８に示す。図４との比較から、損失は大幅に減って
いることがわかる。特にｒ＝２のδ＝３．７に対して
は、前の１ｄＢの損失は０．５ｄＢとなっている。
【００２５】図１のＮ×Ｎクロスバースイッチにおい
て、上記のイメージング装置を用いることにより、導波
路の交差をなくし、各平面状スイッチを容易に実現でき
るが、その理由は高い消光比は、１×２（２×１）素子
１０４ではもはや必要とされないからである。これは１
×Ｎ二進ツリー１０１、あるいはＮ×１二進ツリー１０
２の各リーフでのイメージング装置が高い消光比（２０
ｄＢ以上）を提供するからである。さらにまた、本発明
の導波路の曲率は、小さな回転角が必要とされない（導
波路の交差がない）ために、大きな曲率で実現すること
ができる。その結果、小さな有効屈折率差Δｎが、製造
の単純化および効率の改善にとって好ましい。この理由
により、Δｎ／ｎ＝０．００２５が上記の例では仮定さ
れている。実際の屈折率差は、０．００４以上である。
て、上記のイメージング装置を用いることにより、導波
路の交差をなくし、各平面状スイッチを容易に実現でき
るが、その理由は高い消光比は、１×２（２×１）素子
１０４ではもはや必要とされないからである。これは１
×Ｎ二進ツリー１０１、あるいはＮ×１二進ツリー１０
２の各リーフでのイメージング装置が高い消光比（２０
ｄＢ以上）を提供するからである。さらにまた、本発明
の導波路の曲率は、小さな回転角が必要とされない（導
波路の交差がない）ために、大きな曲率で実現すること
ができる。その結果、小さな有効屈折率差Δｎが、製造
の単純化および効率の改善にとって好ましい。この理由
により、Δｎ／ｎ＝０．００２５が上記の例では仮定さ
れている。実際の屈折率差は、０．００４以上である。
【００２６】前述したように、本発明のイメージング装
置は、前掲の特許出願第０９／６５３４４９号（２００
０年１０月１１日出願）に開示されたＮ×Ｎクロスバー
光学交換装置で実現される。このような配置により、文
献［４］の構成よりも大きな利点がある。後者の構成
は、２Ｎ個の段を必要とし、Ｎ＝１６に対し全長は約６
６ｃｍとなる。これに対し本発明は、２ｌｏｇＮ個の段
しか必要とせず、損失もクロストークも低い。例えば、
１段あたりの平均損失が０．２ｄＢ以下に対しては、全
損失は接合損失により主に起因し、そして接合損失はＮ
が６４に対しては、５ｄＢ以下となる。実現できる最大
の数Ｎは、接合面上の導波路により形成された四角形の
アレイのスペースＨ（図１に示す）により決定される。
スペースを１ｍｍとすることにより、Ｎ＝６４に対して
は、全幅（Ｎ−１）Ｈは最大６．４cmで、これは６イン
チウェハに適合可能である。
置は、前掲の特許出願第０９／６５３４４９号（２００
０年１０月１１日出願）に開示されたＮ×Ｎクロスバー
光学交換装置で実現される。このような配置により、文
献［４］の構成よりも大きな利点がある。後者の構成
は、２Ｎ個の段を必要とし、Ｎ＝１６に対し全長は約６
６ｃｍとなる。これに対し本発明は、２ｌｏｇＮ個の段
しか必要とせず、損失もクロストークも低い。例えば、
１段あたりの平均損失が０．２ｄＢ以下に対しては、全
損失は接合損失により主に起因し、そして接合損失はＮ
が６４に対しては、５ｄＢ以下となる。実現できる最大
の数Ｎは、接合面上の導波路により形成された四角形の
アレイのスペースＨ（図１に示す）により決定される。
スペースを１ｍｍとすることにより、Ｎ＝６４に対して
は、全幅（Ｎ−１）Ｈは最大６．４cmで、これは６イン
チウェハに適合可能である。
【００２７】注意すべき点として、図３においては、δ
により決定される必要なパス長さの差は小さく、イメー
ジが焦点Ｆに形成される場合には、ゼロでなければなら
ない。この条件を満足するために、図３の導波路装置
は、文献［１０］に示すような逆のパス長さの差（一方
が長く他方が短い）を有する２つの部分からなってお
り、正味結果は、δ＝０に対してゼロの差である。
により決定される必要なパス長さの差は小さく、イメー
ジが焦点Ｆに形成される場合には、ゼロでなければなら
ない。この条件を満足するために、図３の導波路装置
は、文献［１０］に示すような逆のパス長さの差（一方
が長く他方が短い）を有する２つの部分からなってお
り、正味結果は、δ＝０に対してゼロの差である。
【００２８】上記の議論は、２枚の直交する平面状ウェ
ハを、光ファイバの接続を用いずに直接組み合わせ、各
ウェハを他のすべてのウェハに接続するパスのアレイを
形成する問題に向けられる。本発明の技術は、異なるウ
ェハ上に形成された２本の導波路を互いに接続する問題
にも適用できる（図６）。さらにまた本発明の技術は、
Ｎ個の光学イメージングデバイスを有する第１ウェハ
を、直交するＮ枚の第２平面状ウェハの組に直接結合す
る問題、および第１ウェハのＮ個の光学イメージングデ
バイスを、直交するＮ枚の第２平面状ウェハ上の光学イ
メージングデバイスに接続する線形アレイ接合を形成す
る問題にも適用できる。これは図１に示しており、同図
において１×Ｎ入力用平面状スイッチ１０５は、出力ス
イッチ列１０２のＮ枚のウェハのそれぞれに接続されて
いる。
ハを、光ファイバの接続を用いずに直接組み合わせ、各
ウェハを他のすべてのウェハに接続するパスのアレイを
形成する問題に向けられる。本発明の技術は、異なるウ
ェハ上に形成された２本の導波路を互いに接続する問題
にも適用できる（図６）。さらにまた本発明の技術は、
Ｎ個の光学イメージングデバイスを有する第１ウェハ
を、直交するＮ枚の第２平面状ウェハの組に直接結合す
る問題、および第１ウェハのＮ個の光学イメージングデ
バイスを、直交するＮ枚の第２平面状ウェハ上の光学イ
メージングデバイスに接続する線形アレイ接合を形成す
る問題にも適用できる。これは図１に示しており、同図
において１×Ｎ入力用平面状スイッチ１０５は、出力ス
イッチ列１０２のＮ枚のウェハのそれぞれに接続されて
いる。
【００２９】図１に示すように、本発明の適合型イメー
ジング装置（配列）は、Ｎ×Ｎクロスバースイッチを形
成するＮ枚の平面状スイッチウェハの２つの直交する組
で用いられる。しかし、Ｎ枚の平面状ウェハの２個の直
交する組のおのおのは、二進スイッチ回路に限定する必
要はなく、より一般的には相互に接続されるべきＮ本の
光学導波路を有する他の種類の光学回路を含む平面上ウ
ェハにも適用可能である。さらにまた、Ｎ枚の平面上ウ
ェハの各組の各平面状ウェハは、すべて同一タイプの光
学回路を含む必要がなく、異なるタイプの光学回路を含
んでもよい。かくして、本発明のイメージング装置は、
スイッチのアプリケーションに限定されるわけではな
く、より一般的には単一の導波路間、導波路の線形アレ
イ、あるいは導波路の二次元アレイ間の光学接続にも用
いることができる。
ジング装置（配列）は、Ｎ×Ｎクロスバースイッチを形
成するＮ枚の平面状スイッチウェハの２つの直交する組
で用いられる。しかし、Ｎ枚の平面状ウェハの２個の直
交する組のおのおのは、二進スイッチ回路に限定する必
要はなく、より一般的には相互に接続されるべきＮ本の
光学導波路を有する他の種類の光学回路を含む平面上ウ
ェハにも適用可能である。さらにまた、Ｎ枚の平面上ウ
ェハの各組の各平面状ウェハは、すべて同一タイプの光
学回路を含む必要がなく、異なるタイプの光学回路を含
んでもよい。かくして、本発明のイメージング装置は、
スイッチのアプリケーションに限定されるわけではな
く、より一般的には単一の導波路間、導波路の線形アレ
イ、あるいは導波路の二次元アレイ間の光学接続にも用
いることができる。
【００３０】本発明のイメージング装置は、整合誤差を
最小にするために用いることができる。一般的にはこれ
らの誤差は、第１ウェハの面、およびそれに直交する方
向の両方に発生する。そのため、効率的な修正を行うた
めには２枚のウェハを互いに直交して配置し、各ウェハ
にそれぞれ１つずつ、２個の適合型イメージング装置を
必要とすることである。
最小にするために用いることができる。一般的にはこれ
らの誤差は、第１ウェハの面、およびそれに直交する方
向の両方に発生する。そのため、効率的な修正を行うた
めには２枚のウェハを互いに直交して配置し、各ウェハ
にそれぞれ１つずつ、２個の適合型イメージング装置を
必要とすることである。
【００３１】特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で
記載した番号は、本発明の一実施例の対応関係を示すも
ので本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではな
い。
記載した番号は、本発明の一実施例の対応関係を示すも
ので本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではな
い。
【表１】
【図１】平面状スイッチ群を直交させて実現した、Ｎ×
Ｎクロスバースイッチのブロック図。
Ｎクロスバースイッチのブロック図。
【図２】ｒ＝３の場合の導波路のイメージング装置の第
１実施例を表す図。
１実施例を表す図。
【図３】２個の半径方向のアレイでもって３本の導波路
を組み合わせてなるイメージング装置を用いて実現した
図２の構成を表す図。
を組み合わせてなるイメージング装置を用いて実現した
図２の構成を表す図。
【図４】ｒ＝２、３の図３のイメージング装置に対する
計算上の結合損失対整合のズレ量δとの関係を表す図。
計算上の結合損失対整合のズレ量δとの関係を表す図。
【図５】図１の２個の直交した平面状スイッチの接合部
における整合のズレ量δｘ、δ ｙを表す図。
における整合のズレ量δｘ、δ ｙを表す図。
【図６】図３のイメージング装置を用いて構成した、図
１の直交する２個の平面状スイッチを表す図。
１の直交する２個の平面状スイッチを表す図。
【図７】反射性境界を有する２個の部分からなるスラブ
部分を表す図。
部分を表す図。
【図８】図７のイメージング装置に対する計算上の損失
対整合のズレとの関係を表すグラフ。
対整合のズレとの関係を表すグラフ。
１０１ 入力スイッチ列 １０２ 出力スイッチ列 １０３ 接合面 １０４ １×２（２×１）素子 １０５ １×Ｎ入力用平面状スイッチ １０６ Ｎ×１出力用平面状スイッチ ２００ イメージング装置 ２０１ 光学信号スプリッタ ２０２ 導波路パス ２０３ 集光部 ２０４ 導波路長さ調節器 ２０５ 制御信号 ２０６ 受光パス ２１０ 導波路 ３０１、３０２ スラブ ３０３ 第１半径方向アレイ ３０４ 第２半径方向アレイ ３０５ 導波路アーム ３０６ 入力導波路 ３０７ 焦点 ３０８ 導波路アレイ ５００、５０１ 平面状スイッチ ５０２、５０３ 導波路 ５０５、５０６ パス ６０１、６０２、６０３、６０４ イメージング装置 ７０１、７０２ アーム ７０４ パラボラ形状部 ７０５ 均一形状部
───────────────────────────────────────────────────── 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 コラド ピエトロ ドラゴン アメリカ合衆国、07739 ニュージャージ ー州、リトル シルバー、ウィンザー ド ライブ 43 Ｆターム(参考） 2H037 BA24 CA34 2H047 KA03 KA12 KA13 LA12 LA23 NA02 RA08 TA11 2K002 AB05 DA08 EA14 HA05
Claims (10)
- 【請求項１】 （Ａ） 第１平面状ウェハ（５００）の
ある端部（Ｆ）から所定の第１焦点間隔（δｘ）だけ離
れた第１焦点（Ｐｘ）に、第１導波路上の信号を選択的
に集光する第１光学イメージングデバイス（６０１）を
有する第１平面状ウェハ（５００）と、 （Ｂ） 前記第１ウェハ（５００）の前記端部（Ｆ）と
交差して交差接合部を形成する当接端（Ｆ）を有する第
２ウェハ（５０１）上に配置された第２導波路（５０
３）とを有し、 前記第２平面状ウェハ（５０１）は、光学イメージング
デバイス（６０２）を有し、第２導波路（５０３）上の
信号を、前記第２ウェハ（５０１）の当接端（Ｆ）から
第２焦点間隔（δｙ）だけ離れた第２焦点（Ｐｙ）に選
択的に結合し、 前記第１と第２のウェハの焦点間隔（δｘ、δｙ）は、
互いに交差し、 前記第１と第２の光学イメージングデバイス（６０１、
６０２）は、制御信号に応答して、それぞれ、焦点（Ｐ
ｘ、Ｐｙ）を交差接合部（Ｆ）に会わせて、第１光学導
波路（５０２）から第２光学導波路（５０３）への信号
の伝送結合を最大にすることを特徴とする複数の光学導
波路を相互接続する装置。 - 【請求項２】 制御信号のもとで、前記第１光学イメー
ジングデバイス（６０１）と第２光学イメージングデバ
イス（６０２）は、前記第１光学導波路（５０２）と第
２光学導波路（５０３）との間で信号の伝送結合を低下
させるスイッチデバイスとして機能することを特徴とす
る請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 少なくとも１つの光学イメージングデバ
イス（６０１、６０２）は、信号スプリッタ（３０１）
と、イメージングデバイス（３０２）と、前記信号スプ
リッタ（３０１）をイメージングデバイス（３０２）に
接続する導波路アレイ（３０８）とを有し、 前記導波路アレイ（３０８）を構成する導波路の内の１
本を除いて全ての導波路は、導波路長さ調節器（２０
４）を有し、 制御信号に応答して、前記各導波路長さ調節器（２０
４）は、イメージングデバイス（３０２）の焦点位置
（Ｐ）を変化させるために、導波路の長さを変えること
を特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 （Ｃ）前記第２ウェハ（５０１）に当接
する第１平面状ウェハ群をさらに有し、 前記第１平面状ウェハ群の各当接端は、第２ウェハの端
部に当接して複数の接合点を形成し、 前記各第１平面状ウェハは、光学導波路からの信号を、
前記第１平面状ウェハの当接端から第１焦点間隔離れた
焦点に選択的に結合し、 前記焦点間隔は、第２ウェハに形成された前記接合点の
１つを含むよう配置され、 前記第２ウェハは、複数の第２光学イメージングデバイ
スを有し、 各第２光学イメージングデバイスは、第２ウェハ上の光
学導波路を所定の間隔に沿って配置された焦点に選択的
に結合し、 前記焦点間隔は、前記第１ウェハの１つとの接合点を含
むよう第２ウェハの当接端に配置され、 各第１光学イメージングデバイスは、第２ウェハの特定
の第２光学イメージングデバイスと共に対を形成し、 前記一対の光学イメージングデバイスは、それぞれ制御
信号に応答して、それぞれの焦点を整合し、第１光学イ
メージングデバイスから第２光学イメージングデバイス
への光学信号の伝送結合を増加させることを特徴とする
請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記各対の光学イメージングデバイス
（６０１，６０２）は、交差接合だけオーバラップし
て、デバイス内を意図した信号が流れないときには、ク
ロストークを低減するスイッチデバイスとして機能する
ことを特徴とする請求項４記載の装置。 - 【請求項６】 （Ｄ）複数の第２ウェハ（５０１）から
なる第２ウェハ（５０１）群に当接する第１平面状ウェ
ハ群をさらに有し、 前記第１平面状ウェハ群の各当接端は、各第２ウェハ群
の端部に当接して複数の接合点を形成し、 前記各第１平面状ウェハは、光学導波路からの信号を、
前記第１平面状ウェハの当接端から第１焦点間隔離れた
焦点に選択的に結合し、 前記焦点間隔は、各第２ウェハに形成された前記接合点
の１つを含むよう配置され、 前記各第２ウェハは、少なくとも１つの第２光学イメー
ジングデバイスを有し、 前記各第２光学イメージングデバイスは、焦点間隔だけ
離れた焦点からの信号を選択的に結合し、 前記焦点間隔は、前記第１ウェハの１つとの接合点を含
むよう各第２ウェハの当接端に配置され、 各第１平面状ウェハ上の光学イメージングデバイスは、
前記第２ウェハ群の特定の第２光学イメージングデバイ
スと接合点で接続されて対を形成し、 前記一対の光学イメージングデバイスは、それぞれ制御
信号に応答して、それぞれの焦点を整合し、第１光学イ
メージングデバイスから第２光学イメージングデバイス
への光学信号の伝送結合を可能にすることを特徴とする
請求項１記載の装置。 - 【請求項７】 （Ｅ）第１群の第１平面状ウェハと、 （Ｆ）第２群の第２平面状ウェハと、を有し、 前記（Ｅ）第１平面状ウェハは、１×Ｎスイッチに接続
された入力光学導波路を有し、 前記スイッチのＮ本の出力導波路のおのおのは、光学イ
メージングデバイスを有し、信号を第１平面状ウェハの
当接端から所定間隔離れて位置している焦点に選択的に
結合して、焦点ずれ間隔の第１アレイを形成し、それぞ
れが特定の第１平面状ウェハの特定の出力導波路に対応
し、 前記（Ｆ）各平面状ウェハは、出力光学導波路に接続さ
れたＮ×１スイッチを有し、 前記スイッチのＮ本の入力導波路のおのおのは、光学イ
メージングデバイスを有し、光学導波路を、前記第２平
面状ウェハの当接端から所定間隔離れて位置している入
力焦点に選択的に結合し、これにより焦点ずれ間隔の第
２アレイを形成し、それぞれが特定の第２ウェハの特定
入力導波路に対応し、 前記第１と第２の平面状ウェハ群は、互いに直交して当
接して、それらの間に交差接合部のグリッドを形成し、 前記第１アレイの各焦点ずれ間隔は、第２アレイの対応
する焦点ずれ間隔を横切り、前記光学イメージングデバ
イスの対は、制御信号に応答して、それぞれの焦点を整
合させて、第１光学イメージングデバイスから第２光学
イメージングデバイスへ光学信号を結合することを特徴
とするＮ×Ｎ光学クロスコネクト装置。 - 【請求項８】 前記各対の光学イメージングデバイス
（６０１，６０２）は、交差接合部がオーバラップし
て、デバイス内を意図した信号が流れないときには、ク
ロストークを低減するスイッチデバイスとして機能する
ことを特徴とする請求項６記載のＮ×Ｎ光学クロスコネ
クト装置。 - 【請求項９】 少なくとも１つの光学イメージングデバ
イス（６０１、６０２）は、信号スプリッタ（３０１）
と、イメージングデバイス（３０２）と、前記信号スプ
リッタ（３０１）をイメージングデバイス（３０２）に
接続する導波路アレイ（３０８）とを有し、 前記導波路アレイ（３０８）を構成する導波路の内の１
本を除いて全ての導波路は、導波路長さ調節器（２０
４）を有し、 制御信号に応答して、前記各導波路長さ調節器（２０
４）は、イメージングデバイス（３０２）の焦点位置
（Ｐ）を変化させるために、導波路の長さを変えること
を特徴とする請求項６記載のＮ×Ｎ光学クロスコネクト
装置。 - 【請求項１０】 光学導波路の相互接続装置を動作する
方法において、 （Ａ） 第１平面状ウェハの第１端を、第２平面状ウェ
ハの第２端に当接するステップと、 前記第１平面状ウェハは、第１光学イメージングデバイ
スを有し、信号を第１ウェハの第１当接端から第１所定
間隔だけ離れて配置された第１焦点に選択的に結合し、 前記第２平面状ウェハは、第２光学イメージングデバイ
スを有し、信号を第２ウェハの第２当接端から第２の所
定間隔だけ離れて配置された第２焦点に選択的に信号を
結合し、前記第１ウェハの第１当接端の第１所定間隔と
オーバーラップさせ、 （Ｂ） 前記第１光学イメージングデバイスと、第２光
学イメージングデバイスとの間の光学信号の結合を可能
とするように、第１焦点を第２焦点と整合させるよう、
前記第１と第２の光学イメージングデバイスの少なくと
も一方を選択的に動作させるステップとを有することを
特徴とする光学導波路の相互接続装置を動作する方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US09/703551 | 2000-11-01 | ||
| US09/703,551 US6463197B1 (en) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | Coupling of optical signals to misaligned waveguides on different wafers |
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001331209A Abandoned JP2002182251A (ja) | 2000-11-01 | 2001-10-29 | 複数の光学導波路を相互接続する方法と装置 |
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| JP (1) | JP2002182251A (ja) |
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-
2001
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