JP2002350746A - 光スイッチ - Google Patents
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/3582—Housing means or package or arranging details of the switching elements, e.g. for thermal isolation
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- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 クロストークの発生を抑制することが可能な
光スイッチを提供すること。 【解決手段】 第１の導波路１１及び第２の導波路１２
は、所定の角度をもって交差するように導波路基板ＰＣ
Ｌに設けられている。導波路基板ＰＣＬの表面には、交
差部分１３において第１の導波路１１及び第２の導波路
１２の各中心軸を横切るように直線状に延びる溝Ｔが形
成されている。溝Ｔは、第１の導波路１１及び第２の導
波路１２の端面が露出する程度の深さを有する。溝Ｔの
側面に直交する方向に延びる直線と交差部分１３におけ
る第１の導波路１１の中心軸とのなす角と、溝Ｔの側面
に直交する方向に延びる直線と交差部分１３における第
２の導波路１２の中心軸とのなす角とが異なる値に設定
されており、第１の導波路１１及び第２の導波路１２
は、交差部分１３においてそれぞれの中心軸が溝Ｔの側
面に直交する方向に延びる直線に対して非対称となるよ
う配置されている。
光スイッチを提供すること。 【解決手段】 第１の導波路１１及び第２の導波路１２
は、所定の角度をもって交差するように導波路基板ＰＣ
Ｌに設けられている。導波路基板ＰＣＬの表面には、交
差部分１３において第１の導波路１１及び第２の導波路
１２の各中心軸を横切るように直線状に延びる溝Ｔが形
成されている。溝Ｔは、第１の導波路１１及び第２の導
波路１２の端面が露出する程度の深さを有する。溝Ｔの
側面に直交する方向に延びる直線と交差部分１３におけ
る第１の導波路１１の中心軸とのなす角と、溝Ｔの側面
に直交する方向に延びる直線と交差部分１３における第
２の導波路１２の中心軸とのなす角とが異なる値に設定
されており、第１の導波路１１及び第２の導波路１２
は、交差部分１３においてそれぞれの中心軸が溝Ｔの側
面に直交する方向に延びる直線に対して非対称となるよ
う配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば光通信シ
ステム等において設けられる光スイッチに関する。
ステム等において設けられる光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の光スイッチを用いた光デバイス
として、たとえば特開平１１−２７１５５９号公報に開
示されたような光ＡＤＭ装置が知られている。この特開
平１１−２７１５５９号公報に開示された光ＡＤＭ装置
は、基板上に、入力ポート導波路と、入力ポート導波路
に接続される光デマルチプレクサと、導波路によって光
デマルチプレクサの出力ポートに接続される入力ポート
を有する光マルチプレクサと、光マルチプレクサに接続
される出力ポート導波路とを備え、光デマルチプレクサ
の出力ポートと光マルチプレクサの入力ポートとを接続
する導波路が、光伝達路に対する信号光のアド（add）
又はドロップ（drop）するあるいはそれらの双方を行う
光マルチ・ポート光スイッチを含んでいる。
として、たとえば特開平１１−２７１５５９号公報に開
示されたような光ＡＤＭ装置が知られている。この特開
平１１−２７１５５９号公報に開示された光ＡＤＭ装置
は、基板上に、入力ポート導波路と、入力ポート導波路
に接続される光デマルチプレクサと、導波路によって光
デマルチプレクサの出力ポートに接続される入力ポート
を有する光マルチプレクサと、光マルチプレクサに接続
される出力ポート導波路とを備え、光デマルチプレクサ
の出力ポートと光マルチプレクサの入力ポートとを接続
する導波路が、光伝達路に対する信号光のアド（add）
又はドロップ（drop）するあるいはそれらの双方を行う
光マルチ・ポート光スイッチを含んでいる。
【０００３】この光スイッチには、マッハ・ツェンダ
（ＭＺ）干渉計の形態の熱光学スイッチが用いられてい
る。熱光学スイッチは加熱素子を有しており、この加熱
素子は、光導波路の光路長（位相シフト）を制御する。
たとえば特開平１１−２７１５５９号公報に開示された
光ＡＤＭ装置においては、熱光学スイッチは、加熱素子
に電圧を印加することにより、光デマルチプレクサから
の信号光をドロップすると共に、異なる信号光をアドし
て光マルチプレクサに出力する。一方、加熱素子への電
圧の印加を解除することにより、熱光学スイッチは、光
デマルチプレクサからの信号光を光マルチプレクサに出
力する。
（ＭＺ）干渉計の形態の熱光学スイッチが用いられてい
る。熱光学スイッチは加熱素子を有しており、この加熱
素子は、光導波路の光路長（位相シフト）を制御する。
たとえば特開平１１−２７１５５９号公報に開示された
光ＡＤＭ装置においては、熱光学スイッチは、加熱素子
に電圧を印加することにより、光デマルチプレクサから
の信号光をドロップすると共に、異なる信号光をアドし
て光マルチプレクサに出力する。一方、加熱素子への電
圧の印加を解除することにより、熱光学スイッチは、光
デマルチプレクサからの信号光を光マルチプレクサに出
力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平１１
−２７１５５９号公報に記載された光ＡＤＭ装置のよう
に、光スイッチとしてＭＺ干渉計の形態の熱光学スイッ
チを用いた場合、干渉機構を形成するためには相応の光
路長が必要となり、光スイッチが占める面積が大きくな
り、基板の面積が大きくなり装置全体が大型化するとい
う問題点を有していることが判明した。また、熱光学ス
イッチでは、温度変化（加熱素子による加熱）による屈
折率の変調を利用しているため、光スイッチとしての動
作速度が遅くなる（１０ｍｓ以上）という問題点を有し
ていることも判明した。更に、熱光学スイッチでは、加
熱素子に印加する電圧の大きさにより屈折率の微妙な変
化を制御しているので、各光スイッチの切り替え特性を
均一にするための調整が必要となり、生産性が悪化する
という問題点を有していることも判明した。
−２７１５５９号公報に記載された光ＡＤＭ装置のよう
に、光スイッチとしてＭＺ干渉計の形態の熱光学スイッ
チを用いた場合、干渉機構を形成するためには相応の光
路長が必要となり、光スイッチが占める面積が大きくな
り、基板の面積が大きくなり装置全体が大型化するとい
う問題点を有していることが判明した。また、熱光学ス
イッチでは、温度変化（加熱素子による加熱）による屈
折率の変調を利用しているため、光スイッチとしての動
作速度が遅くなる（１０ｍｓ以上）という問題点を有し
ていることも判明した。更に、熱光学スイッチでは、加
熱素子に印加する電圧の大きさにより屈折率の微妙な変
化を制御しているので、各光スイッチの切り替え特性を
均一にするための調整が必要となり、生産性が悪化する
という問題点を有していることも判明した。
【０００５】そこで、本発明者等は、装置の大型化を抑
制することが可能な光スイッチとして、互いに所定の角
度をもって交差する第１の導波路と第２の導波路とが設
けられた基板と、第１の導波路と第２の導波路との交差
部分において第１の導波路及び第２の導波路の中心軸を
横切るよう基板表面に設けられると共に、第１の導波路
及び第２の導波路の端面が露出する程度の深さを有する
溝と、基板表面に設けられると共に、溝により規定され
る空間内に所定の光学部品を保持した状態で、光学部品
を該空間内における第１の導波路及び第２の導波路の光
路に対して進出方向及び退出方向に移動させる駆動手段
とを備えた光スイッチを発案するに至った。
制することが可能な光スイッチとして、互いに所定の角
度をもって交差する第１の導波路と第２の導波路とが設
けられた基板と、第１の導波路と第２の導波路との交差
部分において第１の導波路及び第２の導波路の中心軸を
横切るよう基板表面に設けられると共に、第１の導波路
及び第２の導波路の端面が露出する程度の深さを有する
溝と、基板表面に設けられると共に、溝により規定され
る空間内に所定の光学部品を保持した状態で、光学部品
を該空間内における第１の導波路及び第２の導波路の光
路に対して進出方向及び退出方向に移動させる駆動手段
とを備えた光スイッチを発案するに至った。
【０００６】しかしながら、本発明者等が新たに発案し
た光スイッチにおいては、以下のような問題点を有して
いることが新たに判明した。第１の導波路及び第２の導
波路を、交差部分においてそれぞれの中心軸が溝の側面
に直交する方向に延びる直線に対して対称となるよう配
置した場合、一方の導波路を通ってきた光は、上述した
空間に対する出射端面にて反射して他方の導波路に導入
されてしまい、クロストークが発生することになる。
た光スイッチにおいては、以下のような問題点を有して
いることが新たに判明した。第１の導波路及び第２の導
波路を、交差部分においてそれぞれの中心軸が溝の側面
に直交する方向に延びる直線に対して対称となるよう配
置した場合、一方の導波路を通ってきた光は、上述した
空間に対する出射端面にて反射して他方の導波路に導入
されてしまい、クロストークが発生することになる。
【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、クロストークの発生を抑制することが可能な光スイ
ッチを提供することを目的とする。
で、クロストークの発生を抑制することが可能な光スイ
ッチを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光スイッチ
は、基板と、基板に設けられた第１の導波路と、基板に
第１の導波路と所定の角度をもって交差するように設け
られた第２の導波路と、を有し、基板表面には、第１の
導波路と第２の導波路との交差部分において第１の導波
路及び第２の導波路の中心軸を横切り、第１の導波路及
び第２の導波路の端面が露出する程度の深さを有する溝
が形成されており、第１の導波路及び第２の導波路は、
交差部分においてそれぞれの中心軸が溝の側面に直交す
る方向に延びる直線に対して非対称となるよう配置され
ていることを特徴としている。
は、基板と、基板に設けられた第１の導波路と、基板に
第１の導波路と所定の角度をもって交差するように設け
られた第２の導波路と、を有し、基板表面には、第１の
導波路と第２の導波路との交差部分において第１の導波
路及び第２の導波路の中心軸を横切り、第１の導波路及
び第２の導波路の端面が露出する程度の深さを有する溝
が形成されており、第１の導波路及び第２の導波路は、
交差部分においてそれぞれの中心軸が溝の側面に直交す
る方向に延びる直線に対して非対称となるよう配置され
ていることを特徴としている。
【０００９】本発明に係る光スイッチでは、第１の導波
路及び第２の導波路は、交差部分においてそれぞれの中
心軸が溝の側面に直交する方向に延びる直線に対して非
対称となるよう配置されているので、一方の導波路を通
ってきた光が溝に面する端面にて反射した場合でも、端
面にて反射した光が他方の導波路に導入されるのが抑制
されることになる。この結果、クロストークを低減する
ことができる。
路及び第２の導波路は、交差部分においてそれぞれの中
心軸が溝の側面に直交する方向に延びる直線に対して非
対称となるよう配置されているので、一方の導波路を通
ってきた光が溝に面する端面にて反射した場合でも、端
面にて反射した光が他方の導波路に導入されるのが抑制
されることになる。この結果、クロストークを低減する
ことができる。
【００１０】また、溝の側面に直交する方向に延びる直
線と交差部分における第１の導波路の中心軸とのなす角
と、溝の側面に直交する方向に延びる直線と交差部分に
おける第２の導波路の中心軸とのなす角とが異なる値に
設定されていることが好ましい。このように構成した場
合、第１の導波路及び第２の導波路を交差部分において
それぞれの中心軸が溝の側面に直交する方向に延びる直
線に対して非対称となるよう配置し得る構成を簡易且つ
低コストにて実現することができる。
線と交差部分における第１の導波路の中心軸とのなす角
と、溝の側面に直交する方向に延びる直線と交差部分に
おける第２の導波路の中心軸とのなす角とが異なる値に
設定されていることが好ましい。このように構成した場
合、第１の導波路及び第２の導波路を交差部分において
それぞれの中心軸が溝の側面に直交する方向に延びる直
線に対して非対称となるよう配置し得る構成を簡易且つ
低コストにて実現することができる。
【００１１】また、基板表面に設けられると共に、溝に
より規定される空間内に光学部品を保持した状態で、光
学部品を該空間内における第１の導波路及び第２の導波
路の光路に対して進出方向及び退出方向に移動させる駆
動手段を更に有していることが好ましい。このように構
成した場合、駆動手段が基板表面に設けられることにな
るので、駆動手段のレイアウト自由度が高くなり、駆動
手段の実装を容易に行うことができる。
より規定される空間内に光学部品を保持した状態で、光
学部品を該空間内における第１の導波路及び第２の導波
路の光路に対して進出方向及び退出方向に移動させる駆
動手段を更に有していることが好ましい。このように構
成した場合、駆動手段が基板表面に設けられることにな
るので、駆動手段のレイアウト自由度が高くなり、駆動
手段の実装を容易に行うことができる。
【００１２】また、第１の導波路及び第２の導波路は、
溝に面する導波路幅が他の部分の導波路幅より大きく設
定されていることが好ましい。このように構成した場
合、溝に露出する端面における第１の導波路及び第２の
導波路のモードフィールド径が拡大されることになり、
光が溝により規定される空間内を通る際の損失を低減す
ることができる。
溝に面する導波路幅が他の部分の導波路幅より大きく設
定されていることが好ましい。このように構成した場
合、溝に露出する端面における第１の導波路及び第２の
導波路のモードフィールド径が拡大されることになり、
光が溝により規定される空間内を通る際の損失を低減す
ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
による光スイッチの好適な実施形態について詳細に説明
する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有
する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説
明は省略する。
による光スイッチの好適な実施形態について詳細に説明
する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有
する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説
明は省略する。
【００１４】まず、図１に基づいて、本発明の実施形態
に係る光スイッチＯＳを説明する。図１は、本実施形態
に係る光スイッチの概略構成を示す平面図である。
に係る光スイッチＯＳを説明する。図１は、本実施形態
に係る光スイッチの概略構成を示す平面図である。
【００１５】本実施形態に係る光スイッチＯＳは、第１
の導波路１１と第２の導波路１２とが所定の角度（本実
施形態においては、１０度）をもって交差するように設
けられた導波路基板ＰＣＬを有している。導波路基板Ｐ
ＣＬの表面には、駆動手段としての静電アクチュエータ
２０が設けられている。
の導波路１１と第２の導波路１２とが所定の角度（本実
施形態においては、１０度）をもって交差するように設
けられた導波路基板ＰＣＬを有している。導波路基板Ｐ
ＣＬの表面には、駆動手段としての静電アクチュエータ
２０が設けられている。
【００１６】この導波路基板ＰＣＬの表面には、第１の
導波路１１と第２の導波路１２との各交差部分１３にお
いて第１の導波路１１及び第２の導波路１２の各中心軸
を横切るように直線状に延びる溝Ｔが形成されている。
溝Ｔは、第１の導波路１１及び第２の導波路１２の端面
が露出する程度の深さを有する。本実施形態において
は、厚さ８５０μｍの導波路基板ＰＣＬを用い、この導
波路基板ＰＣＬに幅５５μｍ、深さ５０μｍの溝Ｔをダ
イシング技術により形成している。
導波路１１と第２の導波路１２との各交差部分１３にお
いて第１の導波路１１及び第２の導波路１２の各中心軸
を横切るように直線状に延びる溝Ｔが形成されている。
溝Ｔは、第１の導波路１１及び第２の導波路１２の端面
が露出する程度の深さを有する。本実施形態において
は、厚さ８５０μｍの導波路基板ＰＣＬを用い、この導
波路基板ＰＣＬに幅５５μｍ、深さ５０μｍの溝Ｔをダ
イシング技術により形成している。
【００１７】第１の導波路１１と第２の導波路１２との
各交差部分１３に位置する溝Ｔの一部を覆うように、導
波路基板ＰＣＬの表面には、第１の導波路１１及び第２
の導波路１２に沿って伸びる形状の静電アクチュエータ
２０が設けられている。静電アクチュエータ２０は、溝
Ｔを挟んで配置された１対の駆動部分２０Ａ、２０Ｂ
（これら１対の駆動部分２０Ａ、２０Ｂにより静電アク
チュエータ２０の駆動系が構成される）と、溝Ｔを覆う
ようにこれら駆動部分２０Ａ、２０Ｂの間に設けられた
支持部３０とを備える。
各交差部分１３に位置する溝Ｔの一部を覆うように、導
波路基板ＰＣＬの表面には、第１の導波路１１及び第２
の導波路１２に沿って伸びる形状の静電アクチュエータ
２０が設けられている。静電アクチュエータ２０は、溝
Ｔを挟んで配置された１対の駆動部分２０Ａ、２０Ｂ
（これら１対の駆動部分２０Ａ、２０Ｂにより静電アク
チュエータ２０の駆動系が構成される）と、溝Ｔを覆う
ようにこれら駆動部分２０Ａ、２０Ｂの間に設けられた
支持部３０とを備える。
【００１８】支持部３０には、光学部品としてのミラー
３１が取り付けられており、静電アクチュエータ２０の
駆動系により支持部３０は溝Ｔが伸びる方向に沿って移
動する。そして、この支持部３０の移動により、ミラー
３１は、溝Ｔにより規定される空間内（空気中）に該支
持部３０に支持された状態で、該溝Ｔが伸びる方向に沿
って移動可能となっている。ミラー３１は、本実施形態
においては、幅３０μｍ×高さ４０μｍ×厚さ３０μｍ
の大きさを有した平板形状を呈している。静電アクチュ
エータ２０は、ミラー３１を溝Ｔにより規定される空間
内における第１の導波路１１及び第２の導波路１２の光
路に対して進出方向及び退出方向に移動させる。
３１が取り付けられており、静電アクチュエータ２０の
駆動系により支持部３０は溝Ｔが伸びる方向に沿って移
動する。そして、この支持部３０の移動により、ミラー
３１は、溝Ｔにより規定される空間内（空気中）に該支
持部３０に支持された状態で、該溝Ｔが伸びる方向に沿
って移動可能となっている。ミラー３１は、本実施形態
においては、幅３０μｍ×高さ４０μｍ×厚さ３０μｍ
の大きさを有した平板形状を呈している。静電アクチュ
エータ２０は、ミラー３１を溝Ｔにより規定される空間
内における第１の導波路１１及び第２の導波路１２の光
路に対して進出方向及び退出方向に移動させる。
【００１９】なお、本実施形態に係る光スイッチＯＳに
おいて、上述した導波路基板ＰＣＬは、導波路アレイを
有するＡＷＧ回路等のような光機能デバイスの一部であ
ってもよい。
おいて、上述した導波路基板ＰＣＬは、導波路アレイを
有するＡＷＧ回路等のような光機能デバイスの一部であ
ってもよい。
【００２０】導波路基板ＰＣＬには、上述のように平面
的に配列された第１の導波路１１と第２の導波路１２と
が作り込まれているが、具体的に導波路基板ＰＣＬは図
２に示されたような断面構造を有する。ここで、図２
は、図１中に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿った基板の断面
構造を示す図である。
的に配列された第１の導波路１１と第２の導波路１２と
が作り込まれているが、具体的に導波路基板ＰＣＬは図
２に示されたような断面構造を有する。ここで、図２
は、図１中に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿った基板の断面
構造を示す図である。
【００２１】導波路基板ＰＣＬは、ＳｉＯ2基板５（Ｓ
ｉ基板でもよい）と、ＳｉＯ2基板５上にパターンニン
グされた第１の導波路１１及び第２の導波路１２に相当
するコア７と、コア７を覆うようにＳｉＯ2基板５上に
形成されたクラッド９とを備える。本実施形態において
は、コア７（第１の導波路１１及び第２の導波路１２）
は、Δ（比屈折率差）＝０．４％、厚み７μｍ、ｎ（屈
折率）＝１．４５に設定されている。また、入出力端
（導波路基板ＰＣＬの端部）における第１の導波路１１
と第２の導波路１２との間隔は、２５０μｍに設定され
ている。
ｉ基板でもよい）と、ＳｉＯ2基板５上にパターンニン
グされた第１の導波路１１及び第２の導波路１２に相当
するコア７と、コア７を覆うようにＳｉＯ2基板５上に
形成されたクラッド９とを備える。本実施形態において
は、コア７（第１の導波路１１及び第２の導波路１２）
は、Δ（比屈折率差）＝０．４％、厚み７μｍ、ｎ（屈
折率）＝１．４５に設定されている。また、入出力端
（導波路基板ＰＣＬの端部）における第１の導波路１１
と第２の導波路１２との間隔は、２５０μｍに設定され
ている。
【００２２】更に、コア７（第１の導波路１１及び第２
の導波路１２）は、溝Ｔに面する導波路幅が他の部分の
導波路幅より大きく設定されている。本実施形態におい
ては、入出力端における幅が７μｍ、幅方向でのモード
フィールド径（ＭＦＤｘ）が９．９μｍ、厚さ方向での
モードフィールド径（ＭＦＤｙ）が９．９μｍに設定さ
れており、交差部分１３における幅が２３．５μｍ、幅
方向でのモードフィールド径（ＭＦＤｘ）が２０．１μ
ｍ、厚さ方向でのモードフィールド径（ＭＦＤｙ）が
９．２μｍに設定されている。
の導波路１２）は、溝Ｔに面する導波路幅が他の部分の
導波路幅より大きく設定されている。本実施形態におい
ては、入出力端における幅が７μｍ、幅方向でのモード
フィールド径（ＭＦＤｘ）が９．９μｍ、厚さ方向での
モードフィールド径（ＭＦＤｙ）が９．９μｍに設定さ
れており、交差部分１３における幅が２３．５μｍ、幅
方向でのモードフィールド径（ＭＦＤｘ）が２０．１μ
ｍ、厚さ方向でのモードフィールド径（ＭＦＤｙ）が
９．２μｍに設定されている。
【００２３】第１の導波路１１及び第２の導波路１２
は、図１及び図３に示されるように、交差部分１３にお
いてそれぞれの中心軸が溝Ｔの側面に直交する方向に延
びる直線ＳＬに対して非対称となるよう配置されてい
る。ここで、図３は、交差部分１３の構成を示す平面図
である。
は、図１及び図３に示されるように、交差部分１３にお
いてそれぞれの中心軸が溝Ｔの側面に直交する方向に延
びる直線ＳＬに対して非対称となるよう配置されてい
る。ここで、図３は、交差部分１３の構成を示す平面図
である。
【００２４】本実施形態においては、溝Ｔの側面に直交
する方向に延びる直線ＳＬと交差部分１３における第１
の導波路１１の中心軸ＣＡ１とのなす角θ１（＝７．５
度）と、溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと
交差部分１３における第２の導波路１２の中心軸ＣＡ２
とのなす角θ２（＝２．５度）とが異なる値に設定され
ている。上述したように、溝Ｔは、第１の導波路１１及
び第２の導波路１２の各中心軸ＣＡ１，ＣＡ２を横切る
ように形成されており、溝Ｔの一方の側面における第１
の導波路１１の中心軸ＣＡ１と第２の導波路１２の中心
軸ＣＡ２との間隔は０．６６１μｍとなり、溝Ｔの他方
の側面における第１の導波路１１の中心軸ＣＡ１と第２
の導波路１２の中心軸ＣＡ２との間隔は９．６２５μｍ
となっている。
する方向に延びる直線ＳＬと交差部分１３における第１
の導波路１１の中心軸ＣＡ１とのなす角θ１（＝７．５
度）と、溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと
交差部分１３における第２の導波路１２の中心軸ＣＡ２
とのなす角θ２（＝２．５度）とが異なる値に設定され
ている。上述したように、溝Ｔは、第１の導波路１１及
び第２の導波路１２の各中心軸ＣＡ１，ＣＡ２を横切る
ように形成されており、溝Ｔの一方の側面における第１
の導波路１１の中心軸ＣＡ１と第２の導波路１２の中心
軸ＣＡ２との間隔は０．６６１μｍとなり、溝Ｔの他方
の側面における第１の導波路１１の中心軸ＣＡ１と第２
の導波路１２の中心軸ＣＡ２との間隔は９．６２５μｍ
となっている。
【００２５】なお、第１の導波路１１は緩やかに湾曲し
ていることから、第１の導波路１１内を通る光の中心
（光軸）ＬＣ１は、第１の導波路１１の中心軸ＣＡ１よ
りも湾曲外側にずれた位置にあり、溝Ｔの側面における
中心軸ＣＡ１と光軸ＬＣ１とのずれは１．０μｍであ
る。同様に、第２の導波路１２も緩やかに湾曲してお
り、第２の導波路１２内を通る光の中心（光軸）ＬＣ２
は、第２の導波路１２の中心軸ＣＡ２よりも湾曲外側に
ずれた位置にあり、溝Ｔの側面における中心軸ＣＡ２と
光軸ＬＣ２とのずれは０．９μｍである。そして、溝Ｔ
内は空気（ｎ＝１．０）が存在していることから、溝Ｔ
の側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと光軸ＬＣ１と
のなす角θ３は１０．９１０度となり、溝Ｔの側面に直
交する方向に延びる直線ＳＬと光軸ＬＣ２とのなす角θ
４は３．６２６度となる。
ていることから、第１の導波路１１内を通る光の中心
（光軸）ＬＣ１は、第１の導波路１１の中心軸ＣＡ１よ
りも湾曲外側にずれた位置にあり、溝Ｔの側面における
中心軸ＣＡ１と光軸ＬＣ１とのずれは１．０μｍであ
る。同様に、第２の導波路１２も緩やかに湾曲してお
り、第２の導波路１２内を通る光の中心（光軸）ＬＣ２
は、第２の導波路１２の中心軸ＣＡ２よりも湾曲外側に
ずれた位置にあり、溝Ｔの側面における中心軸ＣＡ２と
光軸ＬＣ２とのずれは０．９μｍである。そして、溝Ｔ
内は空気（ｎ＝１．０）が存在していることから、溝Ｔ
の側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと光軸ＬＣ１と
のなす角θ３は１０．９１０度となり、溝Ｔの側面に直
交する方向に延びる直線ＳＬと光軸ＬＣ２とのなす角θ
４は３．６２６度となる。
【００２６】溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線Ｓ
Ｌと交差部分１３における第１の導波路１１の中心軸Ｃ
Ａ１とのなす角θ１と、溝Ｔの側面に直交する方向に延
びる直線ＳＬと交差部分１３における第２の導波路１２
の中心軸ＣＡ２とのなす角θ２とが異なる値に設定され
ているので、一方の導波路から出射してミラー３１にて
反射された光が他方の導波路に適切に入射するように、
ミラー３１を直線ＳＬに直交する位置から傾けて配置し
ている。本実施形態においては、ミラー３１の反射面と
直線ＳＬとのなす角θ５を８６．３５８度に設定してい
る。また、ミラー３１における導波路から出射した光が
反射する位置（第１の導波路１１の中心軸ＣＡ１又は第
２の導波路１２の中心軸ＣＡ２とミラー３１の反射面と
の交点）と溝Ｔの側面までの間隔は、１０μｍに設定さ
れている。
Ｌと交差部分１３における第１の導波路１１の中心軸Ｃ
Ａ１とのなす角θ１と、溝Ｔの側面に直交する方向に延
びる直線ＳＬと交差部分１３における第２の導波路１２
の中心軸ＣＡ２とのなす角θ２とが異なる値に設定され
ているので、一方の導波路から出射してミラー３１にて
反射された光が他方の導波路に適切に入射するように、
ミラー３１を直線ＳＬに直交する位置から傾けて配置し
ている。本実施形態においては、ミラー３１の反射面と
直線ＳＬとのなす角θ５を８６．３５８度に設定してい
る。また、ミラー３１における導波路から出射した光が
反射する位置（第１の導波路１１の中心軸ＣＡ１又は第
２の導波路１２の中心軸ＣＡ２とミラー３１の反射面と
の交点）と溝Ｔの側面までの間隔は、１０μｍに設定さ
れている。
【００２７】本実施形態においては、溝Ｔの幅を５５μ
ｍ、交差部分１３におけるコア７（第１の導波路１１及
び第２の導波路１２）の幅方向でのモードフィールド径
（ＭＦＤｘ）を２０．１μｍ、溝Ｔの側面に直交する方
向に延びる直線ＳＬと交差部分１３における第１の導波
路１１の中心軸ＣＡ１とのなす角θ１を７．５度、溝Ｔ
の側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと交差部分１３
における第２の導波路１２の中心軸ＣＡ２とのなす角θ
２を２．５度に設定しているが、これらは以下の計算結
果に基づいて設定されている。
ｍ、交差部分１３におけるコア７（第１の導波路１１及
び第２の導波路１２）の幅方向でのモードフィールド径
（ＭＦＤｘ）を２０．１μｍ、溝Ｔの側面に直交する方
向に延びる直線ＳＬと交差部分１３における第１の導波
路１１の中心軸ＣＡ１とのなす角θ１を７．５度、溝Ｔ
の側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと交差部分１３
における第２の導波路１２の中心軸ＣＡ２とのなす角θ
２を２．５度に設定しているが、これらは以下の計算結
果に基づいて設定されている。
【００２８】まず、溝Ｔにおける透過損失の評価のた
め、損失と溝幅との関係を、交差部分１３におけるコア
７（第１の導波路１１及び第２の導波路１２）の幅方向
でのモードフィールド径（ＭＦＤｘ）が１０μｍである
場合と、２０μｍである場合とについて計算した。結果
を図９に示す。ここでは、交差部分１３におけるコア７
（第１の導波路１１及び第２の導波路１２）の厚さ方向
でのモードフィールド径（ＭＦＤｙ）が１０μｍであ
り、溝Ｔの一方の側面における導波路のモードフィール
ド径と溝Ｔの他方の側面における導波路のモードフィー
ルド径とが等しく、軸ずれ、角度ずれがないとした。
め、損失と溝幅との関係を、交差部分１３におけるコア
７（第１の導波路１１及び第２の導波路１２）の幅方向
でのモードフィールド径（ＭＦＤｘ）が１０μｍである
場合と、２０μｍである場合とについて計算した。結果
を図９に示す。ここでは、交差部分１３におけるコア７
（第１の導波路１１及び第２の導波路１２）の厚さ方向
でのモードフィールド径（ＭＦＤｙ）が１０μｍであ
り、溝Ｔの一方の側面における導波路のモードフィール
ド径と溝Ｔの他方の側面における導波路のモードフィー
ルド径とが等しく、軸ずれ、角度ずれがないとした。
【００２９】図９から分かるように、モードフィールド
径（ＭＦＤｘ）が２０μｍである方が透過光の損失が少
ない。そして、透過光の損失は１ｄＢ以下が好ましく、
また、実際には溝Ｔの側面における反射による損失が存
在することから、モードフィールド径（ＭＦＤｘ）が２
０μｍである場合には、溝幅を６０μｍ以下に設定する
ことが必要であることが分かる。
径（ＭＦＤｘ）が２０μｍである方が透過光の損失が少
ない。そして、透過光の損失は１ｄＢ以下が好ましく、
また、実際には溝Ｔの側面における反射による損失が存
在することから、モードフィールド径（ＭＦＤｘ）が２
０μｍである場合には、溝幅を６０μｍ以下に設定する
ことが必要であることが分かる。
【００３０】次に、溝Ｔの側面による反射クロストーク
の評価のため、溝Ｔの側面での反射光の光軸と導波路と
の角度と結合効率との関係を、交差部分１３におけるコ
ア７（第１の導波路１１及び第２の導波路１２）の幅方
向でのモードフィールド径（ＭＦＤｘ）が１０μｍであ
る場合と、２０μｍである場合とについて計算した。結
果を図１０に示す。ここでは、交差部分１３におけるコ
ア７（第１の導波路１１及び第２の導波路１２）の厚さ
方向でのモードフィールド径（ＭＦＤｙ）が１０μｍで
あり、溝Ｔの側面での反射光の光軸と導波路とに位置ず
れがなく、角度ずれのみが存在するとした。
の評価のため、溝Ｔの側面での反射光の光軸と導波路と
の角度と結合効率との関係を、交差部分１３におけるコ
ア７（第１の導波路１１及び第２の導波路１２）の幅方
向でのモードフィールド径（ＭＦＤｘ）が１０μｍであ
る場合と、２０μｍである場合とについて計算した。結
果を図１０に示す。ここでは、交差部分１３におけるコ
ア７（第１の導波路１１及び第２の導波路１２）の厚さ
方向でのモードフィールド径（ＭＦＤｙ）が１０μｍで
あり、溝Ｔの側面での反射光の光軸と導波路とに位置ず
れがなく、角度ずれのみが存在するとした。
【００３１】図１０から分かるように、モードフィール
ド径（ＭＦＤｘ）が２０μｍである方が溝Ｔの側面での
反射光と導波路への結合効率が低い。そして、結合効率
（クロストーク）は−３０ｄＢ以下が好ましいことか
ら、モードフィールド径（ＭＦＤｘ）が２０μｍである
場合には、溝Ｔの側面での反射光の光軸と導波路との角
度、すなわち溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線Ｓ
Ｌと交差部分１３における第１の導波路１１の中心軸Ｃ
Ａ１とのなす角θ１と溝Ｔの側面に直交する方向に延び
る直線ＳＬと交差部分１３における第２の導波路１２の
中心軸ＣＡ２とのなす角との差θ２（θ１−θ２）を５
度以上に設定することが必要であることが分かる。
ド径（ＭＦＤｘ）が２０μｍである方が溝Ｔの側面での
反射光と導波路への結合効率が低い。そして、結合効率
（クロストーク）は−３０ｄＢ以下が好ましいことか
ら、モードフィールド径（ＭＦＤｘ）が２０μｍである
場合には、溝Ｔの側面での反射光の光軸と導波路との角
度、すなわち溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線Ｓ
Ｌと交差部分１３における第１の導波路１１の中心軸Ｃ
Ａ１とのなす角θ１と溝Ｔの側面に直交する方向に延び
る直線ＳＬと交差部分１３における第２の導波路１２の
中心軸ＣＡ２とのなす角との差θ２（θ１−θ２）を５
度以上に設定することが必要であることが分かる。
【００３２】続いて、図４に基づいて、静電アクチュエ
ータ２０の構成を説明する。この静電アクチュエータ２
０は、低電圧駆動を可能にするので、当該光スイッチの
ようなマイクロ・デバイスの駆動系に適している。な
お、図４は、静電アクチュエータ２０の構成を示す平面
図である。
ータ２０の構成を説明する。この静電アクチュエータ２
０は、低電圧駆動を可能にするので、当該光スイッチの
ようなマイクロ・デバイスの駆動系に適している。な
お、図４は、静電アクチュエータ２０の構成を示す平面
図である。
【００３３】図４において、静電アクチュエータ２０
は、駆動系として、溝Ｔを挟んで導波路基板ＰＣＬの表
面に形成された１対の駆動部分２０Ａ、２０Ｂを備え
る。なお、これら駆動部分２０Ａ、２０Ｂの構造は溝Ｔ
を中心に線対称な関係にあるため、以下の説明では駆動
部分２０Ｂの構造に限定して説明する。
は、駆動系として、溝Ｔを挟んで導波路基板ＰＣＬの表
面に形成された１対の駆動部分２０Ａ、２０Ｂを備え
る。なお、これら駆動部分２０Ａ、２０Ｂの構造は溝Ｔ
を中心に線対称な関係にあるため、以下の説明では駆動
部分２０Ｂの構造に限定して説明する。
【００３４】駆動部分２０Ｂは、互いに対向して導波路
基板ＰＣＬの表面に設けられた第１の櫛形電極２１及び
第２の櫛形電極２２と、これら第１及び第２の櫛形電極
２１、２２の間に位置し、その一部が導波路基板ＰＣＬ
の表面から離間している櫛形フローティング電極２３と
を備える。櫛形フローティング電極２３は、櫛形電極部
分２３ａと、導波路基板ＰＣＬの表面に直接形成された
ベース部分２３ｃと、櫛形電極部分２３ａとベース部分
２３ｃとを連絡するとともに該櫛形電極部分２３ａを導
波路基板ＰＣＬの表面から所定距離離間した状態で支持
する板バネ２３ｂとを備える。また、ミラー３１が取り
付けられた支持部３０は、駆動部分２０Ａ、２０Ｂにお
ける各櫛形フローティング電極２３によって、溝Ｔの一
部を覆うよう支持されている。
基板ＰＣＬの表面に設けられた第１の櫛形電極２１及び
第２の櫛形電極２２と、これら第１及び第２の櫛形電極
２１、２２の間に位置し、その一部が導波路基板ＰＣＬ
の表面から離間している櫛形フローティング電極２３と
を備える。櫛形フローティング電極２３は、櫛形電極部
分２３ａと、導波路基板ＰＣＬの表面に直接形成された
ベース部分２３ｃと、櫛形電極部分２３ａとベース部分
２３ｃとを連絡するとともに該櫛形電極部分２３ａを導
波路基板ＰＣＬの表面から所定距離離間した状態で支持
する板バネ２３ｂとを備える。また、ミラー３１が取り
付けられた支持部３０は、駆動部分２０Ａ、２０Ｂにお
ける各櫛形フローティング電極２３によって、溝Ｔの一
部を覆うよう支持されている。
【００３５】以上のように、溝Ｔにより規定される空間
にミラー３１が保持された状態が図５に示されている。
なお、図５は、図１中に示されたＶ−Ｖ線に沿った静電
アクチュエータ２０の一部断面構造を導波路基板ＰＣＬ
の断面構造とともに示す図である。
にミラー３１が保持された状態が図５に示されている。
なお、図５は、図１中に示されたＶ−Ｖ線に沿った静電
アクチュエータ２０の一部断面構造を導波路基板ＰＣＬ
の断面構造とともに示す図である。
【００３６】また、図６は、図４中に示されたＶＩ−Ｖ
Ｉ線に沿った静電アクチュエータ２０の一部断面構造
（特に、板バネ２３ｂ近傍）を導波路基板ＰＣＬの断面
構造とともに示す図である。このように導波路基板ＰＣ
Ｌの表面との間に間隙を設けた櫛形フローティング電極
２３の形成方法は、たとえば「応用物理」（第６０巻、
第３号（１９９１）ｐｐ．２２８−２３２）、「シリコ
ンマイクロマシーニング先端技術」（サイエンスフォー
ラム、１９９２年３月）、「マイクロマシーニングとマ
イクロメカトロニクス」（培風館、１９９２年６月）等
に詳述されている。
Ｉ線に沿った静電アクチュエータ２０の一部断面構造
（特に、板バネ２３ｂ近傍）を導波路基板ＰＣＬの断面
構造とともに示す図である。このように導波路基板ＰＣ
Ｌの表面との間に間隙を設けた櫛形フローティング電極
２３の形成方法は、たとえば「応用物理」（第６０巻、
第３号（１９９１）ｐｐ．２２８−２３２）、「シリコ
ンマイクロマシーニング先端技術」（サイエンスフォー
ラム、１９９２年３月）、「マイクロマシーニングとマ
イクロメカトロニクス」（培風館、１９９２年６月）等
に詳述されている。
【００３７】次に、この発明に係る光スイッチの一実施
形態である静電アクチュエータ２０の、ミラー３１を移
動させる駆動動作について図７及び図８を用いて説明す
る。なお、図７は、第１の櫛形電極２１及び櫛形フロー
ティング電極２３間に所定電圧が印加された状態での、
各電極２１〜２３の状態を示す図である。また、図８
は、静電アクチュエータ２０における板バネ２３ｂの形
状変化の様子を示す図である。
形態である静電アクチュエータ２０の、ミラー３１を移
動させる駆動動作について図７及び図８を用いて説明す
る。なお、図７は、第１の櫛形電極２１及び櫛形フロー
ティング電極２３間に所定電圧が印加された状態での、
各電極２１〜２３の状態を示す図である。また、図８
は、静電アクチュエータ２０における板バネ２３ｂの形
状変化の様子を示す図である。
【００３８】まず、第１の櫛形電極２１と櫛形フローテ
ィング電極２３間に所定の電圧が印加されると、導波路
基板ＰＣＬの表面から間隙を介して離間している櫛形フ
ローティング電極２３が、図７に示されたように、全体
的に第１の櫛形電極２１に引っ張られる。このように、
櫛形フローティング電極２３の位置が、図７中の矢印Ａ
で示された方向に移動することにより、駆動部分２０
Ａ、２０Ｂそれぞれの櫛形フローティング電極２３によ
り保持された支持部３０も矢印Ａで示された方向に移動
（５０μｍ程度）することになる。すなわち、支持部３
０に取り付けられたミラー３１の溝Ｔ内の位置も、該支
持部３０の移動とともに変わる。このとき、板バネ２３
ｂは、櫛形フローティング電極２３全体の移動に伴っ
て、図８に示されたように一旦湾曲した後に直線状にな
った状態で止まり（自己保持）、電圧が印加されていな
い状態でも櫛形フローティング電極２３の櫛形電極部分
２３ａの位置が固定される。
ィング電極２３間に所定の電圧が印加されると、導波路
基板ＰＣＬの表面から間隙を介して離間している櫛形フ
ローティング電極２３が、図７に示されたように、全体
的に第１の櫛形電極２１に引っ張られる。このように、
櫛形フローティング電極２３の位置が、図７中の矢印Ａ
で示された方向に移動することにより、駆動部分２０
Ａ、２０Ｂそれぞれの櫛形フローティング電極２３によ
り保持された支持部３０も矢印Ａで示された方向に移動
（５０μｍ程度）することになる。すなわち、支持部３
０に取り付けられたミラー３１の溝Ｔ内の位置も、該支
持部３０の移動とともに変わる。このとき、板バネ２３
ｂは、櫛形フローティング電極２３全体の移動に伴っ
て、図８に示されたように一旦湾曲した後に直線状にな
った状態で止まり（自己保持）、電圧が印加されていな
い状態でも櫛形フローティング電極２３の櫛形電極部分
２３ａの位置が固定される。
【００３９】一方、第２の櫛形電極２２と櫛形フローテ
ィング電極２３間に所定の電圧が印加されると、導波路
基板ＰＣＬの表面から間隙を介して離間している櫛形フ
ローティング電極２３が、すなわち第２の櫛形電極２１
に全体的に引っ張られる。このように、櫛形フローティ
ング電極２３の位置が、図７中の矢印Ａで示された方向
とは逆方向に移動することにより、駆動部分２０Ａ、２
０Ｂそれぞれの櫛形フローティング電極２３により保持
された支持部３０も矢印Ａで示された方向とは逆方向に
移動（５０μｍ程度）することになる。同様に、支持部
３０に取り付けられたミラー３１の溝Ｔ内の位置も、該
支持部３０の移動とともに変わる。なお、このときも板
バネ２３ｂは、櫛形フローティング電極２３全体の移動
に伴って、図８に示されたように一旦湾曲した後に直線
状になった状態で止まり（自己保持）、電圧が印加され
ていない状態でも櫛形フローティング電極２３における
櫛形電極部分２３ａの位置が固定される。
ィング電極２３間に所定の電圧が印加されると、導波路
基板ＰＣＬの表面から間隙を介して離間している櫛形フ
ローティング電極２３が、すなわち第２の櫛形電極２１
に全体的に引っ張られる。このように、櫛形フローティ
ング電極２３の位置が、図７中の矢印Ａで示された方向
とは逆方向に移動することにより、駆動部分２０Ａ、２
０Ｂそれぞれの櫛形フローティング電極２３により保持
された支持部３０も矢印Ａで示された方向とは逆方向に
移動（５０μｍ程度）することになる。同様に、支持部
３０に取り付けられたミラー３１の溝Ｔ内の位置も、該
支持部３０の移動とともに変わる。なお、このときも板
バネ２３ｂは、櫛形フローティング電極２３全体の移動
に伴って、図８に示されたように一旦湾曲した後に直線
状になった状態で止まり（自己保持）、電圧が印加され
ていない状態でも櫛形フローティング電極２３における
櫛形電極部分２３ａの位置が固定される。
【００４０】上述のような櫛形フローティング電極２３
の自己保持機能は、板バネ２３ｂを含む構造体の形状を
変更することで、他の遷移スキームを取らせることも可
能である。すなわち、図８は、板バネ２３ｂの高さ（導
波路基板ＰＣＬの表面に対して垂直方向の厚み）が、該
板バネ２３ｂの幅に対して大きく取られることにより
（図６及び図８参照）、導波路基板ＰＣＬの表面を見た
ときの横方向に曲がり易くなった構造による機械的なス
イッチング動作が示されている。
の自己保持機能は、板バネ２３ｂを含む構造体の形状を
変更することで、他の遷移スキームを取らせることも可
能である。すなわち、図８は、板バネ２３ｂの高さ（導
波路基板ＰＣＬの表面に対して垂直方向の厚み）が、該
板バネ２３ｂの幅に対して大きく取られることにより
（図６及び図８参照）、導波路基板ＰＣＬの表面を見た
ときの横方向に曲がり易くなった構造による機械的なス
イッチング動作が示されている。
【００４１】以上のように、本実施形態の光スイッチＯ
Ｓでは、第１の導波路１１及び第２の導波路１２は、そ
の交差部分１３においてそれぞれの中心軸ＣＡ１，ＣＡ
２が溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線ＳＬに対し
て非対称となるよう配置されているので、一方の導波路
１１又は１２を通ってきた光が溝Ｔに面する端面にて反
射した場合でも、端面にて反射した光が他方の導波路１
２又は１１に導入されるのが抑制されることになる。こ
の結果、クロストークを低減することができる。
Ｓでは、第１の導波路１１及び第２の導波路１２は、そ
の交差部分１３においてそれぞれの中心軸ＣＡ１，ＣＡ
２が溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線ＳＬに対し
て非対称となるよう配置されているので、一方の導波路
１１又は１２を通ってきた光が溝Ｔに面する端面にて反
射した場合でも、端面にて反射した光が他方の導波路１
２又は１１に導入されるのが抑制されることになる。こ
の結果、クロストークを低減することができる。
【００４２】また、本実施形態の光スイッチＯＳにおい
ては、溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと交
差部分１３における第１の導波路１１の中心軸ＣＡ１と
のなす角θ１と、溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直
線ＳＬと交差部分１３における第２の導波路１２の中心
軸ＣＡ２とのなす角θ２とが異なる値に設定されてい
る。これにより、第１の導波路１１及び第２の導波路１
２を交差部分１３においてそれぞれの中心軸ＣＡ１，Ｃ
Ａ２が溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線ＳＬに対
して非対称となるよう配置し得る構成を簡易且つ低コス
トにて実現することができる。
ては、溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと交
差部分１３における第１の導波路１１の中心軸ＣＡ１と
のなす角θ１と、溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直
線ＳＬと交差部分１３における第２の導波路１２の中心
軸ＣＡ２とのなす角θ２とが異なる値に設定されてい
る。これにより、第１の導波路１１及び第２の導波路１
２を交差部分１３においてそれぞれの中心軸ＣＡ１，Ｃ
Ａ２が溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線ＳＬに対
して非対称となるよう配置し得る構成を簡易且つ低コス
トにて実現することができる。
【００４３】また、本実施形態の光スイッチＯＳにおい
ては、導波路基板ＰＣＬの表面に設けられると共に、溝
Ｔにより規定される空間内にミラー３１を保持した状態
で、ミラー３１を該空間内における第１の導波路１１及
び第２の導波路１２の光路に対して進出方向及び退出方
向に移動させる静電アクチュエータ２０を更に有してい
る。これにより、静電アクチュエータ２０が導波路基板
ＰＣＬの表面に設けられることになるので、静電アクチ
ュエータ２０のレイアウト自由度が高くなり、静電アク
チュエータ２０の導波路基板ＰＣＬへの実装を容易に行
うことができる。
ては、導波路基板ＰＣＬの表面に設けられると共に、溝
Ｔにより規定される空間内にミラー３１を保持した状態
で、ミラー３１を該空間内における第１の導波路１１及
び第２の導波路１２の光路に対して進出方向及び退出方
向に移動させる静電アクチュエータ２０を更に有してい
る。これにより、静電アクチュエータ２０が導波路基板
ＰＣＬの表面に設けられることになるので、静電アクチ
ュエータ２０のレイアウト自由度が高くなり、静電アク
チュエータ２０の導波路基板ＰＣＬへの実装を容易に行
うことができる。
【００４４】また、本実施形態の光スイッチＯＳにおい
ては、第１の導波路１１及び第２の導波路１２は、溝Ｔ
に面する導波路幅が他の部分の導波路幅より大きく設定
されている。これにより、溝Ｔに露出する端面における
第１の導波路１１及び第２の導波路１２のモードフィー
ルド径が拡大されることになり、光が溝Ｔにより規定さ
れる空間内を通る際の損失を低減することができる。ま
た、この損失低減効果により、ミラー３１の位置ずれ
（溝Ｔが延びる方向と直交する方向へのずれ）の許容範
囲が拡大し、ミラー３１を配設する際の交差を大きくす
ることができる。この結果、光スイッチＯＳの製作を容
易に行うことができる。
ては、第１の導波路１１及び第２の導波路１２は、溝Ｔ
に面する導波路幅が他の部分の導波路幅より大きく設定
されている。これにより、溝Ｔに露出する端面における
第１の導波路１１及び第２の導波路１２のモードフィー
ルド径が拡大されることになり、光が溝Ｔにより規定さ
れる空間内を通る際の損失を低減することができる。ま
た、この損失低減効果により、ミラー３１の位置ずれ
（溝Ｔが延びる方向と直交する方向へのずれ）の許容範
囲が拡大し、ミラー３１を配設する際の交差を大きくす
ることができる。この結果、光スイッチＯＳの製作を容
易に行うことができる。
【００４５】本発明の光スイッチにおいて、第１の導波
路１１及び第２の導波路１２を交差部分１３においてそ
れぞれの中心軸ＣＡ１，ＣＡ２が溝Ｔの側面に直交する
方向に延びる直線ＳＬに対して非対称となるよう配置す
ることによって得られるクロストーク低減効果を確認す
る試験を行った。結果を図１１及び図１２に示す。図１
１及び図１２は、ミラー３１の位置ずれ（溝Ｔが延びる
方向と直交する方向へのずれ）ｄｌに対する結合効率の
変化を示しており、図１１は実施例１による試験結果で
あり、図１２は比較例１による試験結果である。
路１１及び第２の導波路１２を交差部分１３においてそ
れぞれの中心軸ＣＡ１，ＣＡ２が溝Ｔの側面に直交する
方向に延びる直線ＳＬに対して非対称となるよう配置す
ることによって得られるクロストーク低減効果を確認す
る試験を行った。結果を図１１及び図１２に示す。図１
１及び図１２は、ミラー３１の位置ずれ（溝Ｔが延びる
方向と直交する方向へのずれ）ｄｌに対する結合効率の
変化を示しており、図１１は実施例１による試験結果で
あり、図１２は比較例１による試験結果である。
【００４６】まず、本発明による実施例１及び比較例１
として用いた光スイッチの構成について説明する。この
光スイッチは、図１３に示されるように、導波路基板Ｐ
ＣＬに第１の導波路１１１と第２の導波路１１２とが所
定の角度をもって交差するように設けられている。導波
路基板ＰＣＬの表面には、第１の導波路１１１と第２の
導波路１１２との各交差部分において第１の導波路１１
１及び第２の導波路１１２の各中心軸を横切るように直
線状に延びる溝Ｔが形成されている。そして、溝Ｔによ
り規定される空間内（空気中）にミラー１３１が配設さ
れている。溝Ｔの一方の側面から基準位置（図中、破線
にて示めされた位置）にあるミラー１３１の反射面まで
の距離ｌは、２０μｍに設定されている。
として用いた光スイッチの構成について説明する。この
光スイッチは、図１３に示されるように、導波路基板Ｐ
ＣＬに第１の導波路１１１と第２の導波路１１２とが所
定の角度をもって交差するように設けられている。導波
路基板ＰＣＬの表面には、第１の導波路１１１と第２の
導波路１１２との各交差部分において第１の導波路１１
１及び第２の導波路１１２の各中心軸を横切るように直
線状に延びる溝Ｔが形成されている。そして、溝Ｔによ
り規定される空間内（空気中）にミラー１３１が配設さ
れている。溝Ｔの一方の側面から基準位置（図中、破線
にて示めされた位置）にあるミラー１３１の反射面まで
の距離ｌは、２０μｍに設定されている。
【００４７】また、図１３において、反射光１は、第１
の導波路１１１を通ってきた光が第１の導波路１１１の
端面（溝Ｔの側面）にて反射した光である。同じく、図
１３において、反射光２は第１の導波路１１１から出射
した光がミラー１３１にて反射して導波路基板ＰＣＬに
入射した光であり、反射光３は第１の導波路１１１から
出射した光がミラー１３１及び溝Ｔの側面にて反射して
導波路基板ＰＣＬに入射した光である。
の導波路１１１を通ってきた光が第１の導波路１１１の
端面（溝Ｔの側面）にて反射した光である。同じく、図
１３において、反射光２は第１の導波路１１１から出射
した光がミラー１３１にて反射して導波路基板ＰＣＬに
入射した光であり、反射光３は第１の導波路１１１から
出射した光がミラー１３１及び溝Ｔの側面にて反射して
導波路基板ＰＣＬに入射した光である。
【００４８】実施例１においては、溝Ｔの側面に直交す
る方向に延びる直線ＳＬと第１の導波路１１１（中心
軸）とのなす角θ１を２．５度に設定し、溝Ｔの側面に
直交する方向に延びる直線ＳＬと第２の導波路１１２
（中心軸）とのなす角θ２を７．５度に設定している。
一方、比較例１おいては、溝Ｔの側面に直交する方向に
延びる直線ＳＬと第１の導波路１１１（中心軸）とのな
す角θ１と、溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線Ｓ
Ｌと第２の導波路１１２（中心軸）とのなす角θ２と
を、同じ５度に設定している。
る方向に延びる直線ＳＬと第１の導波路１１１（中心
軸）とのなす角θ１を２．５度に設定し、溝Ｔの側面に
直交する方向に延びる直線ＳＬと第２の導波路１１２
（中心軸）とのなす角θ２を７．５度に設定している。
一方、比較例１おいては、溝Ｔの側面に直交する方向に
延びる直線ＳＬと第１の導波路１１１（中心軸）とのな
す角θ１と、溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線Ｓ
Ｌと第２の導波路１１２（中心軸）とのなす角θ２と
を、同じ５度に設定している。
【００４９】試験は、実施例１及び比較例１とも、反射
光１の第２の導波路１１２への結合効率η１ｂ、反射光
２の第２の導波路１１２への結合効率η２ｂ、及び反射
光３の第２の導波路１１２への結合効率η３ｂのそれぞ
れについて、ミラー３１の位置ずれｄｌに対する変化を
測定することにより行った。図１１及び図１２から分か
るように、反射光１の第２の導波路１１２への結合効率
η１ｂ、及び、反射光３の第２の導波路１１２への結合
効率η３ｂに関して、比較例１が−１５ｄＢ程度である
のに対し、実施例１が−４５ｄＢ程度となっており３０
ｄＢ程度改善されている。以上のことから、本発明によ
る実施例１の方が優れたクロストーク低減効果を有して
いることが分かる。
光１の第２の導波路１１２への結合効率η１ｂ、反射光
２の第２の導波路１１２への結合効率η２ｂ、及び反射
光３の第２の導波路１１２への結合効率η３ｂのそれぞ
れについて、ミラー３１の位置ずれｄｌに対する変化を
測定することにより行った。図１１及び図１２から分か
るように、反射光１の第２の導波路１１２への結合効率
η１ｂ、及び、反射光３の第２の導波路１１２への結合
効率η３ｂに関して、比較例１が−１５ｄＢ程度である
のに対し、実施例１が−４５ｄＢ程度となっており３０
ｄＢ程度改善されている。以上のことから、本発明によ
る実施例１の方が優れたクロストーク低減効果を有して
いることが分かる。
【００５０】続いて、第１の導波路１１及び第２の導波
路１２における溝Ｔに面する導波路幅を他の部分の導波
路幅より大きく設定することによって得られる損失低減
効果を確認する試験を行った。結果を図１４及び図１５
に示す。図１４及び図１５は、ミラー３１の位置ずれｄ
ｌに対する結合効率の変化を示しており、図１４は実施
例２による試験結果であり、図１５は比較例２による試
験結果である。
路１２における溝Ｔに面する導波路幅を他の部分の導波
路幅より大きく設定することによって得られる損失低減
効果を確認する試験を行った。結果を図１４及び図１５
に示す。図１４及び図１５は、ミラー３１の位置ずれｄ
ｌに対する結合効率の変化を示しており、図１４は実施
例２による試験結果であり、図１５は比較例２による試
験結果である。
【００５１】試験は、図１３に示された構成の光スイッ
チを用い、実施例２においては、第１の導波路１１１及
び第２導波路１１２の端部における幅方向でのモードフ
ィールド径（ＭＦＤｘ）を２０μｍに設定している。比
較例２では、第１の導波路１１１及び第２導波路１１２
の端部における幅方向でのモードフィールド径（ＭＦＤ
ｘ）を１０μｍに設定している。第１の導波路１１１及
び第２導波路１１２の端部における厚さ方向でのモード
フィールド径（ＭＦＤｙ）は、実施例２及び比較例２と
も１０μｍに設定している。また、実施例２及び比較例
２とも、溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと
第１の導波路１１１（中心軸）とのなす角θ１と、溝Ｔ
の側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと第２の導波路
１１２（中心軸）とのなす角θ２とを、同じ１０度に設
定している。
チを用い、実施例２においては、第１の導波路１１１及
び第２導波路１１２の端部における幅方向でのモードフ
ィールド径（ＭＦＤｘ）を２０μｍに設定している。比
較例２では、第１の導波路１１１及び第２導波路１１２
の端部における幅方向でのモードフィールド径（ＭＦＤ
ｘ）を１０μｍに設定している。第１の導波路１１１及
び第２導波路１１２の端部における厚さ方向でのモード
フィールド径（ＭＦＤｙ）は、実施例２及び比較例２と
も１０μｍに設定している。また、実施例２及び比較例
２とも、溝Ｔの側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと
第１の導波路１１１（中心軸）とのなす角θ１と、溝Ｔ
の側面に直交する方向に延びる直線ＳＬと第２の導波路
１１２（中心軸）とのなす角θ２とを、同じ１０度に設
定している。
【００５２】試験は、実施例２及び比較例２とも、反射
光２の第２の導波路１１２への結合効率η２ｂについ
て、ミラー３１の位置ずれｄｌに対する変化を測定する
ことにより行った。図１４及び図１５から分かるよう
に、比較例２が−１ｄＢ以下であるのに対し、実施例２
がミラー３１の位置ずれｄｌが−５〜＋５μｍの範囲で
ほぼ−１ｄＢより大きくなっており、実施例２の方が優
れた損失低減効果を有していることが分かる。
光２の第２の導波路１１２への結合効率η２ｂについ
て、ミラー３１の位置ずれｄｌに対する変化を測定する
ことにより行った。図１４及び図１５から分かるよう
に、比較例２が−１ｄＢ以下であるのに対し、実施例２
がミラー３１の位置ずれｄｌが−５〜＋５μｍの範囲で
ほぼ−１ｄＢより大きくなっており、実施例２の方が優
れた損失低減効果を有していることが分かる。
【００５３】本発明は、前述した実施形態に限定される
ものではない。たとえば、図１６に示されるように、本
発明は、所定の角度をもって交差するように設けられた
第１の導波路１１と第２の導波路１２とが複数組配列さ
れたものにも適用することができる。
ものではない。たとえば、図１６に示されるように、本
発明は、所定の角度をもって交差するように設けられた
第１の導波路１１と第２の導波路１２とが複数組配列さ
れたものにも適用することができる。
【００５４】また、本実施形態においては、光学部品と
してミラー３１を用いているが、これに限られるもので
はない。光学部品として、たとえば所定波長の光のみを
選択的に透過する光フィルタ等を用いるようにしてもよ
い。
してミラー３１を用いているが、これに限られるもので
はない。光学部品として、たとえば所定波長の光のみを
選択的に透過する光フィルタ等を用いるようにしてもよ
い。
【００５５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、クロストークの発生を抑制することが可能な光
スイッチを提供すること光スイッチを提供することがで
きる。
よれば、クロストークの発生を抑制することが可能な光
スイッチを提供すること光スイッチを提供することがで
きる。
【図１】本発明の実施形態に係る光スイッチの概略構成
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図２】図１中に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿った基板の
断面構造を示す図である。
断面構造を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光スイッチにおける交
差部分の構成を示す平面図である。
差部分の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光スイッチに含まれ
る、静電アクチュエータの構成を示す平面図である。
る、静電アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図５】図１中に示されたＶ−Ｖ線に沿った静電アクチ
ュエータの一部断面構造を導波路基板の断面構造ととも
に示す図である。
ュエータの一部断面構造を導波路基板の断面構造ととも
に示す図である。
【図６】図４中に示されたＶＩ−ＶＩ線に沿った静電ア
クチュエータの一部断面構造を導波路基板の断面構造と
ともに示す図である。
クチュエータの一部断面構造を導波路基板の断面構造と
ともに示す図である。
【図７】静電アクチュエータの動作を説明するための図
である。
である。
【図８】静電アクチュエータにおける板バネの形状変化
の様子を示す図である。
の様子を示す図である。
【図９】透過光の損失と溝幅との関係を示す線図であ
る。
る。
【図１０】反射光の光軸と導波路との角度と結合効率と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
【図１１】実施例１における、ミラーの位置ずれに対す
る反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図であ
る。
る反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図であ
る。
【図１２】比較例１における、ミラーの位置ずれに対す
る反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図であ
る。
る反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図であ
る。
【図１３】実施例１及び比較例１にて用いた光スイッチ
の構成を説明するための図である。
の構成を説明するための図である。
【図１４】実施例２における、ミラーの位置ずれに対す
る反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図であ
る。
る反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図であ
る。
【図１５】比較例２における、ミラーの位置ずれに対す
る反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図であ
る。
る反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図であ
る。
【図１６】本発明の実施形態に係る光スイッチの変形例
の概略構成を示す平面図である。
の概略構成を示す平面図である。
ＯＳ…光スイッチ、ＰＣＬ…導波路基板、Ｔ…溝、１
１,１１１…第１の導波路、１２，１１２…第２の導波
路、１３…交差部分、２０…静電アクチュエータ、２０
Ａ…駆動部分、２０Ｂ…駆動部分、２１…第１の櫛形電
極、２２…第２の櫛形電極、２３…櫛形フローティング
電極、２３ａ…櫛形電極部、２３ｂ…板バネ、２３ｃ…
ベース部、３０…支持部、３１，１３１…ミラー。
１,１１１…第１の導波路、１２，１１２…第２の導波
路、１３…交差部分、２０…静電アクチュエータ、２０
Ａ…駆動部分、２０Ｂ…駆動部分、２１…第１の櫛形電
極、２２…第２の櫛形電極、２３…櫛形フローティング
電極、２３ａ…櫛形電極部、２３ｂ…板バネ、２３ｃ…
ベース部、３０…支持部、３１，１３１…ミラー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 正幸 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 蟹江 智彦 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AA18 AB13 AC06 AZ01 AZ08
Claims (4)
- 【請求項１】 基板と、 前記基板に設けられた第１の導波路と、 前記基板に前記第１の導波路と所定の角度をもって交差
するように設けられた第２の導波路と、を有し、 前記基板表面には、前記第１の導波路と前記第２の導波
路との交差部分において前記第１の導波路及び前記第２
の導波路の中心軸を横切り、前記前記第１の導波路及び
前記第２の導波路の端面が露出する程度の深さを有する
溝が形成されており、 前記第１の導波路及び前記第２の導波路は、前記交差部
分においてそれぞれの中心軸が前記溝の側面に直交する
方向に延びる直線に対して非対称となるよう配置されて
いることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項２】 前記溝の前記側面に直交する方向に延び
る前記直線と前記交差部分における前記第１の導波路の
中心軸とのなす角と、前記溝の前記側面に直交する方向
に延びる前記直線と前記交差部分における前記第２の導
波路の中心軸とのなす角とが異なる値に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。 - 【請求項３】 前記基板表面に設けられると共に、前記
溝により規定される空間内に光学部品を保持した状態
で、前記光学部品を該空間内における前記第１の導波路
及び前記第２の導波路の光路に対して進出方向及び退出
方向に移動させる駆動手段を更に有していることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の光スイッチ。 - 【請求項４】 前記第１の導波路及び前記第２の導波路
は、前記溝に面する導波路幅が他の部分の導波路幅より
大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜請求
項３のいずれか一項に記載の光スイッチ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001152763A JP4483129B2 (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 光スイッチ |
| US10/150,992 US6782155B2 (en) | 2001-05-22 | 2002-05-21 | Optical switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001152763A JP4483129B2 (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002350746A true JP2002350746A (ja) | 2002-12-04 |
| JP4483129B2 JP4483129B2 (ja) | 2010-06-16 |
Family
ID=18997386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001152763A Expired - Fee Related JP4483129B2 (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 光スイッチ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6782155B2 (ja) |
| JP (1) | JP4483129B2 (ja) |
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| JP2005049821A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-24 | Omron Corp | 光合分波器、光集積回路及びそれらを用いた光送受信器 |
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| US11340399B2 (en) * | 2020-07-02 | 2022-05-24 | Robert Bosch Gmbh | In-plane MEMS optical switch |
| US11360270B2 (en) | 2020-07-02 | 2022-06-14 | Robert Bosch Gmbh | MEMS optical switch with stop control |
| US11307483B2 (en) | 2020-07-02 | 2022-04-19 | Robert Bosch Gmbh | MEMS optical switch with dual cantilever couplers |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0936483A3 (en) | 1998-02-10 | 1999-09-22 | Lucent Technologies Inc. | Optical router with coherent connecting paths |
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