JP2007148150A - Optical switching device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光信号を利用した通信システムにおいて光信号の伝達状態と遮断状態を制御する光スイッチ装置に関するものである。 The present invention relates to an optical switch device for controlling a transmission state and a cutoff state of an optical signal in a communication system using an optical signal.
本件出願の発明者らは、先行出願の特開2002−174784号において、この種の光スイッチ装置における改良された光スイッチ素子を提案した。この光スイッチ素子は、2つの導波路コアの交差部分に形成され、交差する2つの導波路コア間における光信号の光通過状態と光遮断状態を制御する。前記先行出願では、屈折率整合オイルの中にバブルを発生させる従来の光スイッチ素子に代わって、導波路コアに交差する切れ目を形成し、この切れ目の間隔を接近または隔離する形式の光スイッチ素子が提案された。 The inventors of the present application have proposed an improved optical switch element in this type of optical switch device in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-174784. This optical switch element is formed at the intersection of two waveguide cores, and controls the light passage state and the light blocking state of the optical signal between the two waveguide cores that intersect. In the prior application, instead of the conventional optical switch element that generates bubbles in the refractive index matching oil, an optical switch element of a type that forms a cut intersecting the waveguide core and approaches or isolates the interval between the cuts. Was proposed.
しかし、先行出願の光スイッチ装置は、1つの入力ポートと、1つの出力ポートとの間に、単に1つの光スイッチ素子を形成するものである。1つの光スイッチ素子は、光信号の光遮断状態において、クロストーク成分、すなわち僅かな光信号の漏れ成分を伝達する。このため、光スイッチ素子が、光信号を遮断した状態で、入力ポートと出力ポートの間に、クロストーク成分が発生する。 However, the optical switch device of the prior application simply forms one optical switch element between one input port and one output port. One optical switch element transmits a crosstalk component, that is, a slight leakage component of an optical signal, in a light blocking state of the optical signal. Therefore, a crosstalk component is generated between the input port and the output port in a state where the optical switch element blocks the optical signal.
この発明は、このようなクロストーク成分を低減することのできる光スイッチ装置を提案するものである。 The present invention proposes an optical switch device capable of reducing such crosstalk components.
この発明による光スイッチ装置は、柔軟な透明樹脂で構成され端面に複数の光入力ポートと複数の光出力ポートを有するポリマ導波路フィルム、および前記各光入力ポートと各光出力ポート間に光信号を伝達するように前記ポリマ導波路フィルムに形成された第1、第2、第3導波路コアを備えた光スイッチ装置であって、前記一つの光入力ポートと前記一つの光出力ポートとの間に、前記第1、第3の導波路コアが交差する第1交差部分と、前記第2、第3導波路コアが交差する第2交差部分とを形成し、前記第1交差部分に、前記第1、第3導波路コア間における前記光信号の光伝達状態と光遮断状態を切替える第1光スイッチ素子を形成し、また、前記第2交差部分に、前記第2、第3導波路コア間における前記光信号の光伝達状態と光遮断状態とを切替える第2光スイッチ素子を形成し、前記第1、第2光スイッチ素子をともに前記光伝達状態としたときに、前記一つの光入力ポートと前記一つの光出力ポートとの間をポート間結合状態に、またそれらをともに前記光遮断状態としたときに、前記一つの光入力ポートと前記一つの光出力ポートの間をポート間開放状態とすることを特徴とする。 An optical switch device according to the present invention includes a polymer waveguide film made of a flexible transparent resin and having a plurality of optical input ports and a plurality of optical output ports on an end surface, and an optical signal between each optical input port and each optical output port. An optical switch device including first, second, and third waveguide cores formed on the polymer waveguide film so as to transmit light, wherein the one optical input port and the one optical output port A first intersecting portion where the first and third waveguide cores intersect with each other and a second intersecting portion where the second and third waveguide cores intersect with each other. Forming a first optical switch element that switches between a light transmission state and a light blocking state of the optical signal between the first and third waveguide cores; and the second and third waveguides at the second intersection. The optical transmission state of the optical signal between the cores and When a second optical switch element that switches between a cut-off state is formed, and the first and second optical switch elements are both in the optical transmission state, between the one optical input port and the one optical output port Are connected to each other and when both of them are in the light blocking state, the one light input port and the one light output port are opened between the ports.
この発明による光スイッチ装置では、一つの光入力ポートと一つの光出力ポートとの間に、前記第1、第3の導波路コアが交差する第1交差部分と、前記第2、第3導波路コアが交差する第2交差部分とを形成し、前記第1交差部分に、前記第1、第3導波路コア間における光信号の光伝達状態と光遮断状態を切替える第1光スイッチ素子を形成し、また、前記第2交差部分に、前記第2、第3導波路コア間における光信号の光伝達状態と光遮断状態とを切替える第2光スイッチ素子を形成し、前記第1、第2光スイッチ素子をともに前記光伝達状態としたときに、前記一つの光入力ポートと前記一つの光出力ポートとの間をポート間結合状態に、またそれらをともに前記光遮断状態としたときに、前記一つの光入力ポートと一つの光出力ポートの間をポート間開放状態とするので、ポート間開放状態では、第1、第2光スイッチ素子がともに光遮断状態とされ、クロストーク成分が低減される。 In the optical switch device according to the present invention, the first and third waveguide cores intersect the first and third waveguide cores between one optical input port and one optical output port, and the second and third waveguides. A second intersection portion where the waveguide core intersects, and a first optical switch element that switches between an optical signal transmission state and an optical cutoff state between the first and third waveguide cores at the first intersection portion. Forming a second optical switch element that switches between a light transmission state and a light blocking state of an optical signal between the second and third waveguide cores at the second intersecting portion, and When the two optical switch elements are both in the optical transmission state, the one optical input port and the one optical output port are in the inter-port coupling state, and both are in the optical blocking state. The one optical input port and one optical output port. Since between bets port between the open state, the port between the open state, first, second optical switching element are both a light blocking state, the crosstalk components can be reduced.
以下この発明のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。 Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明による光スイッチ装置の実施の形態1を示す平面図である。
1 is a plan
図1に示す実施の形態1の光スイッチ装置は、導波路基板としてポリマ導光路フィルム1を用いて作られる。このポリマ導波路フィルム1は、柔軟な透明樹脂層であり、例えば、弗素化ポリイミド樹脂をスピンコートによって薄くフィルム化して作られる。このポリマ導波路フィルム1の厚さは、例えば50μmである。また、本実施の形態1では、ポリマ導波路フィルム1に透明樹脂層を用いたが、ポリマ導波路フィルム1を構成する全ての部分が透明である必要はなく、伝播するコア近傍の領域のみ透明であればよい。なお、ここで「透明」とは、この光スイッチで使用する光波長において透明(吸収が非常に少ない)であるということであって、人間の目で見て、“無色透明”である必要はない。
The optical switch device of
ポリマ導波路フィルム1の端面には、多数の光入力ポート2と、多数の光出力ポート3が配置される。図1は、ポリマ導波路フィルム1の一つのコーナー部分を示し、図1には、光入力ポート2として、2つの入力ポートIN1、IN2が、また、光出力ポート3として、2つの出力ポートOUT1、OUT2が、それぞれ図示されるが、実際には、より多数の光入力ポートと光出力ポートが配置される。
A large number of
ポリマ導波路フィルム1は、第1方向に直線状に延びる多数の第1導波路コア4と、この第1導波路コア4と交差するように、第2方向に直線状に延びる多数の第2導波路コア5と、第1、第2導波路コア4、5に交差するように、第3方向に直線状に延びる多数の第3導波路コア6を含んでいる。これらの第1、第2、第3導波路コア4、5、6は、ポリマ導波路フィルム1の中に、僅かに屈折率の高い素材を埋め込むことにより形成される。
The
図1には、第1導波路コア4として、2つの導波路コア41、42が図示されているが、実際には、より多数の第1導波路コア4が形成される。第1導波路41、42は、横方向に互いに平行に延びている。また、図1には、第2導波路コア5として、2つの導波路コア51、52が図示されているが、実際には、より多数の第2導波路コア5が形成される。第2導波路51、52は、第1導波路コア41、42と交差するように、右上がり方向に傾斜し、互いに平行に延びている。
In FIG. 1, two
第1導波路コア41、42と、第2導波路コア51、52との交差部分が、符号A11、A12、A21、A22で示される。交差部分A11は、導波路コア41、51の交差部分であり、交差部分A12は、導波路コア41、52の交差部分である。交差部分A21は、導波路コア42、51の交差部分であり、交差部分A22は、導波路コア42、52の交差部分である。
The intersections of the
図1には、第3導波路コア6として、4つの導波路コア61、62、63、64が図示されるが、実際には、より多数の導波路コア6が形成される。導波路コア61〜64は、第1導波路コア41、42および第2導波路コア51、52と交差するように、左上がり方向に傾斜して、互いに平行に形成される。導波路コア61〜64は、それぞれ交差部分A11、A12、A21、A22をバイパスするように、導波路コア41、42、51、52と交差する。
In FIG. 1, four
導波路コア61は、交差部分A11をバイパスするようにして、導波路コア41、51の間に形成される。この導波路コア61は、その両端が導波路コア41、51と、交差部分B11、B12で交差する。導波路コア62は、交差部分A12をバイパスするようにして、導波路コア41、52の間に形成される。この導波路コア62は、その両端が導波路コア41、52と、交差部分B21、B22で交差する。導波路コア63は、交差部分A21をバイパスするようにして、導波路コア42、51の間に形成される。この導波路コア63は、その両端が導波路コア42、51と、交差部分B31、B32で交差する。導波路コア64は、交差部分A22をバイパスするようにして、導波路コア42、52の間に形成される。この導波路コア64は、その両端が導波路コア42、52と、交差部分B41、B42で交差する。
The
導波路コア61、64は、ほぼ同じ直線上に間隔をおいて形成される。言い換えれば、導波路コア64は、導波路コア61の延長線上またはその近くに形成される。導波路コア61、64の間には、導波路コアは形成されていないが、導波路コア61、64の間のポリマ導波路フィルム1には、光透過防止溝7が形成されている。この光透過防止溝7は、導波路コア61の延長線と交差する位置に形成され、導波路コア61を通過する光信号LSが導波路コア64に漏れ込むのを防止する。図2はこの光透過防止溝7を示す断面図である。この光透過防止溝7は、ポリマ導波路フィルム1に形成され、相対向する溝側壁71、72を有する。これらの溝側壁71、72は、入射する光信号LSを、ポリマ導波路フィルム1の下主面1aに向かって全反射するよう、ポリマ導波路フィルム1の下主面1aとほぼ45度の角度で傾斜した反射斜面となっている。光透過防止溝7は、溝側壁71、72が、導波路コア61の延長線と直交する方向に形成され、導波路コア61から導波路コア64へ漏れ込む光信号LSを下主面1aへ全反射する。
The
交差部分B11、B12、B21、B22、B31、B32、B41、B42には、光スイッチ素子S11、S12、S21、S22、S31、S32、S41、S42が、それぞれ形成される。これらの光スイッチ素子S11、S12、S21、S22、S31、S32、s41、S42は、それぞれ交差する2つの導波路コアの間における光信号LSの光伝達状態と光遮断状態を切替える。 Optical switch elements S11, S12, S21, S22, S31, S32, S41, and S42 are formed at the intersections B11, B12, B21, B22, B31, B32, B41, and B42, respectively. These optical switch elements S11, S12, S21, S22, S31, S32, s41, and S42 switch between the light transmission state and the light blocking state of the optical signal LS between the two waveguide cores that intersect each other.
具体的には、光スイッチ素子S11は、交差部分B11で交差する2つの導波路コア41、61間における光信号LSの光伝達状態と光遮断状態を切替える。この光スイッチ素子S11は、ポリマ導波路フィルム1に形成された直線状の切れ目L11を有する。この切れ目L11は、交差部分B11において導波路コア41、61のそれぞれと互いにほぼ同じ角度θをなして交差する。この切れ目L11を開状態、すなわち切れ目L11の一対の溝壁が互いに間隔をおいて隔たった状態に制御すると、導波路コア41からの光信号LSは導波路コア61へ全反射される。この切れ目L11の開状態では、光スイッチ素子S11は導波路コア41、61間で、光信号LSを伝達する光伝達状態となる。なお、角度θは、切れ目L11が開状態にあるときに、導波路コア41からの光信号LSを導波路コア61へ向けて全反射する条件を満たすように設定される。
Specifically, the optical switch element S11 switches the light transmission state and the light blocking state of the optical signal LS between the two
切れ目L11を閉状態、すなわち切れ目L11の一対の溝壁が互いに接触する状態に制御すると、導波路コア41からの光信号LSは、導波路コア41に沿って切れ目L11を通過し、導波路コア61への全反射は生じない。この切れ目L11の閉状態では、光スイッチ素子S11は、導波路コア41と導波路コア61との間で、光信号LSを遮断する光遮断状態となる。
When the cut L11 is controlled to be in a closed state, that is, a pair of groove walls of the cut L11 are in contact with each other, the optical signal LS from the
同様に、光スイッチ素子S12は、交差部分B12で交差する2つの導波路コア61、51間における光信号の光伝達状態と光遮断状態を切替える。この光スイッチ素子S12は、ポリマ導波路フィルム1に形成された直線状の切れ目L12を有する。この切れ目L12は、交差部分B12において導波路コア61、51のそれぞれと互いにほぼ同じ角度θをなして交差する。この切れ目L12を開状態または閉状態に制御することにより、光スイッチ素子S12は、導波路コア61、51間で、光信号LSを伝達する光伝達状態または光信号LSを遮断する光遮断状態となる。
Similarly, the optical switch element S12 switches the light transmission state and the light blocking state of the optical signal between the two
光スイッチ素子S11、S12の両方を、ともに前記光伝達状態にすることにより、光入力ポートIN1と光出力ポートOUT1との間がポート間結合状態となり、光入力ポートIN1から光出力ポートOUT1へ光信号LSが伝達される。光スイッチ素子S11、S12の両方を、ともに前記光遮断状態にすることにより、光入力ポートIN1と光出力ポートOUT1との間がポート間開放状態となり、光入力ポートIN1から光出力ポートOUT1への光信号LSは遮断される。 By setting both of the optical switch elements S11 and S12 to the optical transmission state, the optical input port IN1 and the optical output port OUT1 are coupled to each other, and light is transmitted from the optical input port IN1 to the optical output port OUT1. Signal LS is transmitted. By setting both of the optical switch elements S11 and S12 to the light blocking state, the optical input port IN1 and the optical output port OUT1 are opened between the ports, and the optical input port IN1 is connected to the optical output port OUT1. The optical signal LS is blocked.
光スイッチ素子S21は、交差部分B21で交差する2つの導波路コア41、62間における光信号の光伝達状態と光遮断状態を切替える。この光スイッチ素子S21は、ポリマ導波路フィルム1に形成された直線状の切れ目L21を有する。この切れ目L21は、交差部分B21において導波路コア41、62のそれぞれと互いにほぼ同じ角度θをなして交差する。この切れ目L21を開状態、すなわち切れ目L21の一対の溝壁が互いに間隔をおいて隔たった状態に制御すると、導波路コア41からの光信号LSは導波路コア62へ全反射される。この切れ目L21の開状態では、光スイッチ素子S21は導波路コア41、62間で、光信号LSを伝達する光伝達状態となる。なお、角度θは、切れ目L21が開状態にあるときに、導波路コア41からの光信号LSを導波路コア62へ向けて全反射する条件を満たすように設定される。
The optical switch element S21 switches the light transmission state and the light blocking state of the optical signal between the two
切れ目L21を閉状態、すなわち切れ目L21の一対の溝壁が互いに接触する状態に制御すると、導波路コア41からの光信号LSは、導波路コア41に沿って切れ目L21を通過し、導波路コア62への全反射は生じない。この切れ目L21の閉状態では、光スイッチ素子S21は、導波路コア41と導波路コア62との間で、光信号LSを遮断する光遮断状態となる。
When the cut L21 is controlled to be in a closed state, that is, a state in which the pair of groove walls of the cut L21 are in contact with each other, the optical signal LS from the
同様に、光スイッチ素子S22は、交差部分B22で交差する2つの導波路コア62、52間における光信号LSの光伝達状態と光遮断状態を切替える。この光スイッチ素子S22は、ポリマ導波路フィルム1に形成された切れ目L22を有する。この切れ目L22は、交差部分B22において導波路コア62、52のそれぞれと互いにほぼ同じ角度θをなして交差する。この切れ目L22を開状態または閉状態に制御することにより、導波路コア62と導波路コア52間で、光信号LSを伝達する光伝達状態または光信号LSを遮断する光遮断状態となる。
Similarly, the optical switch element S22 switches the light transmission state and the light blocking state of the optical signal LS between the two
光スイッチ素子S21、S22の両方を、ともに前記光伝達状態にすることにより、光入力ポートIN1と光出力ポートOUT2との間がポート間結合状態となり、光入力ポートIN1から光出力ポートOUT2へ光信号が伝達される。光スイッチ素子S21、S22の両方を、ともに前記光遮断状態にすることにより、光入力ポートIN1と光出力ポートOUT2との間がポート間開放状態となり、光入力ポートIN1から光出力ポートOUT2への光信号LSは遮断される。 By setting both of the optical switch elements S21 and S22 to the optical transmission state, the optical input port IN1 and the optical output port OUT2 are coupled to each other, and light is transmitted from the optical input port IN1 to the optical output port OUT2. A signal is transmitted. By setting both of the optical switch elements S21 and S22 to the light blocking state, the optical input port IN1 and the optical output port OUT2 are opened between the ports, and the optical input port IN1 to the optical output port OUT2 are connected. The optical signal LS is blocked.
光スイッチ素子S31は、交差部分B31で交差する2つの導波路コア42、63間における光信号LSの光伝達状態と光遮断状態を切替える。この光スイッチ素子S31は、ポリマ導波路フィルム1に形成された直線状の切れ目L31を有する。この切れ目L31は、交差部分B31において導波路コア42、63のそれぞれと互いにほぼ同じ角度θをなして交差する。この切れ目L31を開状態、すなわち切れ目L31の一対の溝壁が互いに間隔をおいて隔たった状態に制御すると、導波路コア42からの光信号LSは導波路コア63へ全反射される。この切れ目L31の開状態では、光スイッチ素子S31は、導波路コア42、63間で、光信号LSを伝達する光伝達状態となる。なお、角度θは、切れ目L31が開状態にあるときに、導波路コア42からの光信号LSを導波路コア63へ向けて全反射する条件を満たすように設定される。
The optical switch element S31 switches the light transmission state and the light blocking state of the optical signal LS between the two
切れ目L31を閉状態、すなわち切れ目L31の一対の溝壁が互いに接触する状態に制御すると、導波路コア42からの光信号LSは、導波路コア42に沿って切れ目L31を通過し、導波路コア63への全反射は生じない。この切れ目L31の閉状態では、光スイッチ素子S31は、導波路コア42と導波路コア63との間で、光信号LSを遮断する光遮断状態となる。
When the cut L31 is controlled to be in a closed state, that is, a pair of groove walls of the cut L31 are in contact with each other, the optical signal LS from the
同様に、光スイッチ素子S32は、交差部分B32で交差する2つの導波路コア63、51間における光信号LSの光伝達状態と光遮断状態を切替える。この光スイッチ素子S32は、ポリマ導波路フィルム1に形成された直線状の切れ目L32を有する。この切れ目L32は、交差部分B32において導波路コア63、51のそれぞれと互いにほぼ同じ角度θをなして交差する。この切れ目L32を開状態または閉状態に制御することにより、光スイッチ素子S32は、導波路コア63、51間で、光信号LSを伝達する光伝達状態または光信号LSを遮断する光遮断状態となる。
Similarly, the optical switch element S32 switches the light transmission state and the light blocking state of the optical signal LS between the two
光スイッチ素子S31、S32の両方を、ともに前記光伝達状態にすることにより、光入力ポートIN2と光出力ポートOUT1との間がポート間結合状態となり、光入力ポートIN2から光出力ポートOUT1へ光信号LSが伝達される。光スイッチ素子S31、S32の両方を、ともに前記光遮断状態にすることにより、光入力ポートIN2と光出力ポートOUT1との間がポート間開放状態となり、光入力ポートIN2から光出力ポートOUT1への光信号LSは遮断される。 By setting both of the optical switch elements S31 and S32 to the optical transmission state, the optical input port IN2 and the optical output port OUT1 are coupled to each other, and light is transmitted from the optical input port IN2 to the optical output port OUT1. Signal LS is transmitted. By setting both of the optical switch elements S31 and S32 to the light blocking state, the optical input port IN2 and the optical output port OUT1 are opened between the ports, and the optical input port IN2 is connected to the optical output port OUT1. The optical signal LS is blocked.
光スイッチ素子S41は、交差部分B41で交差する2つの導波路コア42、64間における光信号LSの光伝達状態と光遮断状態を制御する。この光スイッチ素子S41は、ポリマ導波路フィルム1に形成された直線状の切れ目L41を有する。この切れ目L41は、交差部分B41において導波路コア42、64のそれぞれと互いにほぼ同じ角度θをなして交差する。この切れ目L41を開状態、すなわち切れ目L41の一対の溝壁が互いに間隔をおいて隔たった状態に制御すると、導波路コア42からの光信号LSは導波路コア64へ全反射される。この切れ目L41の開状態では、光スイッチ素子L41は導波路コア42、64間で、光信号LSを伝達する光伝達状態となる。なお、角度θは、切れ目L41が開状態にあるときに、導波路コア42からの光信号LSを導波路コア64へ向けて全反射する条件をみたすように、設定される。
The optical switch element S41 controls the light transmission state and the light blocking state of the optical signal LS between the two
切れ目L41を閉状態、すなわち切れ目L41の一対の溝壁が互いに接触する状態に制御すると、導波路コア42からの光信号LSは、導波路コア42に沿って切れ目L41を通過し、導波路コア64への全反射は生じない。この切れ目L41の閉状態では、光スイッチ素子S41は、導波路コア42と導波路コア64との間で、光信号LSを遮断する光遮断状態となる。
When the cut line L41 is controlled to be in a closed state, that is, a state in which the pair of groove walls of the cut line L41 are in contact with each other, the optical signal LS from the
同様に、光スイッチ素子S42は、交差部分B42で交差する2つの導波路コア64、52間における光信号LSの光伝達状態と光遮断状態を切替える。この光スイッチ素子S42は、ポリマ導波路フィルム1に形成された直線状の切れ目L42を有する。この切れ目L42は、交差部分B42において導波路コア64、52のそれぞれと互いにほぼ同じ角度θをなして交差する。この切れ目L42を開状態または閉状態に制御することにより、光スイッチ素子S42は、導波路コア64、52間で、光信号LSを伝達する光伝達状態または光信号LSを遮断する光遮断状態となる。
Similarly, the optical switch element S42 switches the light transmission state and the light blocking state of the optical signal LS between the two
光スイッチ素子S41、S42の両方を、ともに前記光伝達状態にすることにより、光入力ポートIN2と光出力ポートOUT2との間がポート間結合状態となり、光入力ポートIN2から光出力ポートOUT2へ光信号LSが伝達される。光スイッチ素子S41、S42の両方を、ともに前記光遮断状態に制御することにより、光入力ポートIN2と光出力ポートOUT2との間がポート間開放状態となり、光入力ポートIN2から光出力ポートOUT2への光信号LSは遮断される。 By setting both of the optical switch elements S41 and S42 to the optical transmission state, the optical input port IN2 and the optical output port OUT2 are coupled to each other, and light is transmitted from the optical input port IN2 to the optical output port OUT2. Signal LS is transmitted. By controlling both of the optical switch elements S41 and S42 to the light blocking state, the optical input port IN2 and the optical output port OUT2 are opened between the ports, and the optical input port IN2 to the optical output port OUT2 are opened. The optical signal LS is blocked.
ここで、光スイッチ素子S11、S12、S21、S22、S31、S32、S41、S42の開状態と閉状態の切替えは、各光スイッチ素子に対応して配置された駆動素子によって行われる。この駆動素子は、それが付勢され、対応する光スイッチ素子に押し付けられたときに、光スイッチ素子の切れ目を開状態とし、それが消勢され、対応する光スイッチ素子から離れたとき、光スイッチ素子の切れ目を、ポリマ導波路フィルム1の弾性に基づき、閉状態に復帰させる。この駆動素子は、先行出願である特開2002−174784号公報の図2、図5に示したプッシュロッド、その図9に示した風船とピエゾ素子、その図10に示したコイルと磁石、またはその図11に示した楔形部材で構成される。
Here, switching between the open state and the closed state of the optical switch elements S11, S12, S21, S22, S31, S32, S41, and S42 is performed by a drive element arranged corresponding to each optical switch element. The drive element opens the optical switch element cut when it is energized and pressed against the corresponding optical switch element, and when it is de-energized and away from the corresponding optical switch element, The cut of the switch element is returned to the closed state based on the elasticity of the
さて、実施の形態1において、各光入力ポートIN1、IN2と、各光出力ポートOUT1、OUT2との間に、2つの光スイッチ素子S11、S12、2つの光スイッチ素子S21、S22、2つの光スイッチ素子S31、S32、および2つの光スイッチ素子S41、S42が配置されることに注目されたい。例えば、光入力ポートIN2と光出力ポートOUT1との間には、2つの光スイッチ素子S31、S32が配置される。併せて、これらの2つの光スイッチ素子S31、S32をともに前記光伝達状態にすることにより、光入力ポートIN2から光出力ポートOUT1の間がポート間結合状態とされ、また、2つの光スイッチ素子S31、S32をともに前記光遮断状態にすることにより、光入力ポートIN2と光出力ポートOUT1との間がポート間開放状態とされることにも注目されたい。 In the first embodiment, two optical switch elements S11 and S12, two optical switch elements S21 and S22, and two light beams are provided between the optical input ports IN1 and IN2 and the optical output ports OUT1 and OUT2. Note that switch elements S31 and S32 and two optical switch elements S41 and S42 are arranged. For example, two optical switch elements S31 and S32 are arranged between the optical input port IN2 and the optical output port OUT1. In addition, when these two optical switch elements S31 and S32 are both brought into the optical transmission state, the optical input port IN2 and the optical output port OUT1 are connected to each other, and the two optical switch elements are also connected. It should also be noted that the connection between the optical input port IN2 and the optical output port OUT1 is opened between the ports by setting both S31 and S32 to the light blocking state.
1つの光スイッチ素子が前記光遮断状態にあるときに、この光スイッチ素子に僅かな光信号LSのクロストーク成分が存在する。このクロストーク成分は、1つの光スイッチ素子において、例えば−30〜−40dBである。実施の形態1では、任意の1つの光入力ポートと任意の1つの光出力ポートの間に、2つの光スイッチ素子が配置され、これらの2つの光スイッチ素子を、ともに前記光遮断状態とした状態で、光入力ポートと光出力ポートの間が、ポート間開放状態とされ、光信号LSが遮断状態とされる。このため、各光入力ポートと各光出力ポートとの間が、ポート間開放状態とされたとき、それらの光入力ポートと光出力ポートとの間のクロストークは、−60dB以下となり、クロストークを充分に低減することができる。 When one optical switch element is in the light blocking state, a slight crosstalk component of the optical signal LS exists in this optical switch element. This crosstalk component is, for example, −30 to −40 dB in one optical switch element. In the first embodiment, two optical switch elements are arranged between any one optical input port and any one optical output port, and both the two optical switch elements are in the above-described light blocking state. In this state, between the optical input port and the optical output port is opened between the ports, and the optical signal LS is cut off. For this reason, when each optical input port and each optical output port are opened between the ports, the crosstalk between the optical input port and the optical output port becomes −60 dB or less, and the crosstalk. Can be sufficiently reduced.
また、実施の形態1において、光透過防止溝7は、光スイッチ素子S11、S12が前記光伝達状態にあって、導波路コア61が光信号LSを伝達するときに、導波路コア61から導波路コア64へ、光信号が漏れ込むのを防止する。導波路コア61から漏れた光信号は、図2に示すように、傾斜斜面を構成する溝側壁71に入射し、この溝側壁71により、ポリマ導波路フィルム1の下主面1aに向かって偏向され、導波路コア64に漏れ込むのが防止される。導波路コア61を通過する光信号LSが導波路コア64に漏れ込むと、出力ポートOUT2へのクロストークとなるが、実施の形態1では、このクロストークを低減することができる。
In the first embodiment, the light
実施の形態2.
図3は、この発明による光スイッチ装置の実施の形態2で使用される光透過防止溝7Aを示す断面図である。この実施の形態2では、図2の光透過防止溝7に代わって、図3に示す光透過防止溝7Aを使用する。その他は、実施の形態1と同じに構成される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a light
光透過防止溝7Aは、図3に示すように、相対向する一対の溝側壁71、72が、入射する光信号LSをポリマ導波路フィルム1の下主面1aへ全反射するように、下主面1aと45度の角度で交差する傾斜斜面として構成され、加えて、溝側壁72に、光吸収体8を形成している。この光吸収体8は、使用される光信号LSを吸収する物質である。溝側壁71は、導波路コア61から入射する光信号LSをポリマ導波路コア1の下主面1aへ全反射するが、この溝側壁71で反射されずに、溝側壁71を通過した光信号LSが、光吸収体8により吸収される。この実施の形態2によれば、導波路コア63から導波路コア62へ漏れ込む光信号LSをさらに減少することができる。
As shown in FIG. 3, the light
実施の形態3.
図4は、この発明による光スイッチ装置の実施の形態3を示す平面図である。この実施の形態3では、実施の形態1で使用された光透過防止溝7に代わって、光屈折溝9を使用する。その他は、実施の形態1と同じに構成される。
FIG. 4 is a plan
光屈折溝9は、導波路コア61の延長線上に形成され、互いに間隔を介して対向する一対の溝側壁91、92を有する。これらの溝側壁91、92は、互いに平行に、ポリマ導波路フィルム1の表面に垂直に形成されるが、これらの溝側壁91、92は、導波路コア61の延長線に直交する面から数度だけ傾斜して形成される。これらの溝側壁91、92は、導波路コア61から漏れ出した光信号LSを、導波路コア61の延長線から屈折させ、導波路コア64から外れた方向に進行させる。この光屈折溝9を使用することにより、導波路コア61から光信号LSが漏れ出した場合にも、その光信号LSが、導波路コア61の延長線上またはその近くに位置する導波路コア64に漏れ込むのを防止することができる。
The
実施の形態4.
図5は、この発明による光スイッチ装置の実施の形態4を示す平面図である。この実施の形態4では、図4に示す光屈折溝9に代わって、図5に示す光屈折溝9Aを使用する。その他は、実施の形態1と同じに構成される。
FIG. 5 is a plan view showing an optical switch device according to a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, a
光屈折溝9Aは、一対の溝側壁91、92を、互いに非平行状態に形成したものである。これらの溝側壁91、92は、ポリマ導波路フィルム1の表面に垂直に形成されるが、これらの溝壁91、92を互いに非平行とすることにより、導波路コア61から漏れ出した光信号を、導波路コア61の延長線からさらに大きく偏向することができ、その結果、導波路コア61と導波路コア64との結合効率が低減され、導波路コア61から導波路コア64への光信号LSの漏れ込みを充分に低減できる。
The
実施の形態5.
図6は、この発明による光スイッチ装置の実施の形態5を示す平面図、図7は、この実施の形態5において使用される光屈折溝9Bの断面図である。この実施の形態5では、図4に示す光屈折溝9に代わって、図6、図7に示す光屈折溝9Bが使用される。その他は、実施の形態1と同じに構成される。
FIG. 6 is a plan view showing an optical switch device according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view of a
光屈折溝9Bは、互いに平行な一対の溝側面91、92を有し、これらの溝側面91、92の間に光吸収体93を充填したものである。この光吸収体93は、光スイッチ装置で使用される光信号LSを吸収する物質で構成される。光吸収体93には、カーボン等の黒体の微小粉末を含有する樹脂を用いることができる。例えば透明あるいは半透明の樹脂であっても、そこにカーボン等の黒体の微小粉末が混ぜてあるようなものが使用可能である。あるいは、使用される光の波長帯に、吸収帯を有する樹脂を用いることも可能で、より具体的には、信号光の波長領域の光を吸収するように、その辺りに吸収帯を持つように設計された樹脂を用いることも可能である。光屈折溝9Bは、導波路コア61から漏れ出した光信号LSを、導波路コア64から外れた方向に屈折させるとともに、光吸収体93を設けることにより、導波路コア61から漏れ出した光信号LSを吸収して減衰させるので、導波路コア62への漏れ込みをさらに低減することができる。
The
実施の形態6.
図8は、この発明による光スイッチ装置の実施の形態6を示す平面図である。この実施の形態6では、横方向に延びる第1導波路コア4に対して、第2導波路コア5が縦方向に直交するように形成される。また、第3導波路コア6は、それぞれ第2導波路コア4と平行な第1部分と、第1導波路コア5と平行な第2部分を有し、これらの第1部分と第2部分が直角に交差する交差部分に光スイッチ素子が形成される。
FIG. 8 is a plan
具体的には、導波路コア61、62、63、64は、それぞれ第1部分61A、62A、63A、64Aと、第2部分61B、62B、63B、64Bを有する。各第1部分61A〜64Aは、縦方向に延びて、第2導波路コア5と平行に形成される。各第2部分61B〜64Bは、横方向に延びて、第1導波路コア4と平行に形成される。各第1部分61A〜64Aと、各第2部分61B〜64Bは、互いに直角に交差しており、それぞれの交差部分が符号B61〜B64で示される。これらの各交差部分B61〜B64には、それぞれ光スイッチ素子S61〜S64が形成される。
Specifically, the
各光スイッチ素子S61〜S64は、それぞれポリマ導波路フィルム1に形成された切れ目L61〜L64を有する。各切れ目L61〜L64は、交差部分B61〜B64のそれぞれにおいて、第1部分61A〜64Aおよび第2部分61B〜64Bと互いにほぼ等しい角度θで交差する。この角度θは、切れ目L61〜L64がそれぞれ開状態とされたときに、第1部分61A〜64A〜第2部分61B〜64Bへ向けて全反射する条件を満たすように設定される。光スイッチ素子S61〜S64は、それぞれ切れ目L61〜L64が開状態にあるときに、光伝達状態となり、第1部分61A〜64Aから第2部分61B〜64Bへ向けて光信号LSを伝達する。光スイッチ素子S61〜S64は、それぞれ切れ目L61〜L64が閉状態にあるときに、光遮断状態となり、第1部分61A〜64Aから第2部分61B〜64Bへの光信号LSは遮断される。
Each optical switch element S61-S64 has the cut | interruption L61-L64 formed in the
なお、この実施の形態6では、光スイッチ素子S11、S21は、それぞれ導波路コア41と各第1部分61A、62Aとの交差部分B11、B21に形成される。光スイッチ素子S12、S22は、それぞれ導波路コア51、52と第2部分61B、62Bとの交差部分B21、B22に形成される。光スイッチ素子S31、S41は、それぞれ導波路コア42と各第1部分63A、64Aとの交差部分B31、B41に形成される。光スイッチ素子S32、S42は、それぞれ導波路コア51、52と第2部分63B、64Bとの交差部分B32、B42に形成される。
In the sixth embodiment, the optical switch elements S11 and S21 are formed at intersections B11 and B21 between the
この実施の形態6では、角度θは、ほぼ45度となるが、実施の形態1で述べた全反射する条件を満たすように設定される。実施の形態6は、その他は実施の形態1と同じに構成される。
In the sixth embodiment, the angle θ is approximately 45 degrees, but is set so as to satisfy the condition of total reflection described in the first embodiment.
この実施の形態6では、光入力ポートIN1と光出力ポートOUT1の間におけるポート間結合状態またはポート間開放状態は、3つの光スイッチ素子S11、S61、S12により制御される。これらの3つの光スイッチ素子S11、S61、S12がともに前記光伝達状態とされ、それらの各切れ目L11、L61、L12がともに開状態とされたときに、ポートIN1、OUT1間は、ポート間結合状態となり、3つの光スイッチ素子S11、S61、S12がともに前記光遮断状態とされ、それらの切れ目L11、L61、L12がともに閉状態とされたときに、ポートIN1、OUT1間は、ポート間開放状態となる。 In the sixth embodiment, the inter-port coupling state or the inter-port open state between the optical input port IN1 and the optical output port OUT1 is controlled by the three optical switch elements S11, S61, and S12. When these three optical switch elements S11, S61, and S12 are all in the optical transmission state and their cuts L11, L61, and L12 are all in the open state, the ports IN1 and OUT1 are connected to each other. When the three optical switch elements S11, S61, and S12 are in the light blocking state and the cuts L11, L61, and L12 are both closed, the ports IN1 and OUT1 are opened between the ports. It becomes a state.
光入力ポートIN1と光出力ポートOUT2の間におけるポート間結合状態またはポート間開放状態は、3つの光スイッチ素子S21、S62、S22により制御される。これらの3つの光スイッチ素子S21、S62、S22がともに前記光伝達状態とされ、それらの各切れ目L21、L62、L22がともに開状態とされたときに、ポートIN1、OUT2間は、ポート間結合状態となり、3つの光スイッチ素子S21、S62、S22がともに前記光遮断状態とされ、それらの切れ目L21、L62、L22がともに閉状態とされたときに、ポートIN1、OUT2間は、ポート間開放状態となる。 The inter-port coupling state or the inter-port open state between the optical input port IN1 and the optical output port OUT2 is controlled by the three optical switch elements S21, S62, and S22. When these three optical switch elements S21, S62, and S22 are all in the light transmission state and their cut lines L21, L62, and L22 are all in the open state, the ports IN1 and OUT2 are coupled to each other. When the three optical switch elements S21, S62, and S22 are in the light blocking state and the cut lines L21, L62, and L22 are both closed, the ports IN1 and OUT2 are opened between the ports. It becomes a state.
光入力ポートIN2と光出力ポートOUT1の間におけるポート間結合状態またはポート間開放状態は、3つの光スイッチ素子S31、S63、S32により制御される。これらの3つの光スイッチ素子S31、S63、S32がともに前記光伝達状態とされ、それらの各切れ目L31、L63、L32がともに開状態とされたときに、ポートIN2、OUT1間は、ポート間結合状態となり、3つの光スイッチ素子S31、S63、S32がともに前記光遮断状態とされ、それらの切れ目L31、L63、L32がともに閉状態とされたときに、ポートIN2、OUT1間は、ポート間開放状態となる。 The inter-port coupling state or the inter-port open state between the optical input port IN2 and the optical output port OUT1 is controlled by the three optical switch elements S31, S63, and S32. When these three optical switch elements S31, S63, and S32 are all in the light transmission state and their cuts L31, L63, and L32 are both in the open state, the ports IN2 and OUT1 are coupled to each other. When the three optical switch elements S31, S63, and S32 are in the light blocking state and the cuts L31, L63, and L32 are both closed, the ports IN2 and OUT1 are opened between the ports. It becomes a state.
光入力ポートIN2と光出力ポートOUT2の間におけるポート間結合状態またはポート間開放状態は、3つの光スイッチ素子S41、S64、S42により制御される。これらの3つの光スイッチ素子S41、S64、S42がともに前記光伝達状態とされ、それらの各切れ目L41、L64、L42がともに開状態とされたときに、ポートIN2、OUT2間は、ポート間結合状態となり、3つの光スイッチ素子S41、S64、S42がともに前記光遮断状態とされ、それらの切れ目L41、L64、L42がともに閉状態とされたときに、ポートIN2、OUT2間は、ポート間開放状態となる。 The inter-port coupling state or the inter-port open state between the optical input port IN2 and the optical output port OUT2 is controlled by the three optical switch elements S41, S64, and S42. When these three optical switch elements S41, S64, and S42 are all in the light transmission state and their cut lines L41, L64, and L42 are both in the open state, the ports IN2 and OUT2 are coupled between the ports. When the three optical switch elements S41, S64, and S42 are in the light blocking state and the cut lines L41, L64, and L42 are both closed, the ports IN2 and OUT2 are opened between the ports. It becomes a state.
この実施の形態6では、任意の1つの光入力ポートと光出力ポートとの間のポート間開放状態が、3つの光スイッチ素子がともに前記光遮断状態とされたときに得られるので、この状態におけるクロストークを合計−90dB以下に低減することができる。 In the sixth embodiment, an open state between ports between any one optical input port and optical output port can be obtained when all three optical switch elements are in the optical cutoff state. Can be reduced to a total of −90 dB or less.
実施の形態7.
図9は、この発明による光スイッチ装置の実施の形態7を示す平面図である。図9において、第1導波路コア4は、横方向に延びる4本の導波路コア41〜44を含み、光入力ポートIN1〜IN4に対応している。また第2導波路コア5は、右上がり方向に斜めに延びる4本の導波路コア51〜54を含み、光出力ポートOUT1〜OUT4に対応している。これらの第1、第2導波路コア4、5は、実施の形態1と同様に配置される。
FIG. 9 is a plan view showing an optical switch device according to a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 9, the
導波路コア41〜44と導波路コア51〜54の各交差部分をバイパスする16本の第3導波路コア61〜616が形成される。これらの導波路コア6〜16は、左上がり方向に傾斜した直線上に、互いに間隔をおいて形成される。各導波路コア61〜616は、それぞれの両端に光スイッチ素子SA1〜SA16と、光スイッチ素子SB1〜SB16を有し、また各導波路コア61〜616の中間の光スイッチ素子SC1〜SC16を有する。これらのすべての光スイッチ素子SA1〜SA16、SB1〜SB16およびSC1〜SC16はそべてポリマ導波路フィルム1の形成された切れ目を含み、光入力ポートIN1〜IN4と光出力ポートOUT1〜OUT4との間のポート間結合状態またはポート間開放状態を制御する。
Sixteen
光スイッチ素子SA1〜SA16は、実施の形態1における光スイッチ素子S11、S21、S31、S41と同様に構成され、導波路コア41〜44から導波路コア61〜616への光信号LSを光伝達状態または光遮断状態に制御する。光スイッチ素子SB1〜SB16は、実施の形態1における光スイッチ素子S12、S22、S32、S42と同様に構成され、導波路コア61〜616から導波路コア51〜54への光信号LSを光伝達状態または光遮断状態に制御する。
The optical switch elements SA1 to SA16 are configured similarly to the optical switch elements S11, S21, S31, and S41 in the first embodiment, and optically transmit the optical signal LS from the
光スイッチ素子SC1〜SC16は、それぞれ導波路コア6〜616の中間に形成される。これらの光スイッチ素子SC1〜SC16は、それぞれ導波路コア6〜616と交差する切れ目を有する。光スイッチ素子SC1〜SC16の切れ目は、それぞれ両端の光スイッチ素子SA1〜SA16と光スイッチ素子SB1〜SB16がともに光遮断状態、すなわちそれらの切れ目がともに閉状態とされ、全反射を生じない状態において、開状態とされ、導波路コア6〜616に漏れ込む光信号LSのクロストーク成分を遮断する。この導波路コア6〜616に漏れ込むクロストーク成分は、光スイッチ素子SC1〜SC16の切れ目が開状態とされることにより、導波路コア6〜616から外れた方向に全反射され、結果として、このクロストーク成分が低減される。
The optical switch elements SC1 to SC16 are formed in the middle of the
なお、図9において、実線の大きな円で囲んだ光スイッチ素子SA5、SA4、SA12、SA13およびSB5、SB4、SB12、SB13は、それぞれの切れ目が開状態とされ、全反射を行なう前記光伝達状態にあることを示す。これら以外の光スイッチ素子SA1、SA2、SA3、SA6〜SA11、SA14〜SA16およびSB1、SB2、SB3、SB6〜SB11、SB14〜SB16はいずれも切れ目が閉状態とされ、前記光遮断状態とされる。これらの光スイッチ素子SA5、SB5に対応する導波路コア65は、光入力ポートIN1と光出力ポートOUT3との間をポート間結合状態にする。光スイッチ素子SA4、SB4に対応する導波路コア64は、光入力ポートIN2と光出力ポートOUT2との間をポート間結合状態にする。光スイッチ素子SA12、SB12に対応する導波路コア612は、光入力ポートIN3と光出力ポートOUT4との間をポート間結合状態にする。光スイッチ素子SA13、SB13に対応する導波路コア613は、光入力ポートIN1と光出力ポートOUT1との間をポート間結合状態にする。
In FIG. 9, the optical transmission elements SA5, SA4, SA12, SA13 and SB5, SB4, SB12, SB13 surrounded by a large solid circle are in the above-mentioned light transmission state in which the respective cuts are opened and total reflection is performed. Indicates that Other optical switch elements SA1, SA2, SA3, SA6 to SA11, SA14 to SA16 and SB1, SB2, SB3, SB6 to SB11, and SB14 to SB16 are all in the closed state, and are in the light blocking state. . The
また、図9において、点線の小さな円で囲んだ光スイッチ素子SC1、SC2、SC3、SC6〜SC11、SC14〜SC16は、それぞれの切れ目が開状態とされ、それらに対応する導波路コア61、62、63、66〜611、614〜616に漏れ込むクロストーク成分を遮断する。他の光スイッチ素子SC5、SC4、SC12、SC13は、それぞれの切れ目が閉状態とされ、それらが対応する導波路コア63、66、612、613の光信号LSを通過させる。
In FIG. 9, the optical switch elements SC1, SC2, SC3, SC6 to SC11, and SC14 to SC16 surrounded by a small dotted line circle are opened, and the
ほの発明による光スイッチ装置は、光ファイバを利用した光通信システムにおいて、光信号を伝達または遮断を行なうのに使用される。 The optical switch device according to the present invention is used to transmit or block an optical signal in an optical communication system using an optical fiber.
1:ポリマ導波路フィルム、IN1〜IN4:光入力ポート、
OUT1〜OUT4:光出力ポート、41〜44:第1導波路コア、
51〜54:第2導波路コア、61〜616:第3導波路コア、
S11、S21、S31、S41、SA1〜SA16:第1光スイッチ素子、
S12、S22、S32、S42、SB1〜SB16:第2光スイッチ素子、
S61〜S64:第3光スイッチ、SC1〜SC16:付加光スイッチ素子、
7、7A:光透過防止溝、71、72:反射斜面、8:光吸収体、
9、9A、9B:光屈折溝、91、92、溝側壁、93:光吸収体。
1: polymer waveguide film, IN1-IN4: optical input port,
OUT1 to OUT4: optical output ports, 41 to 44: first waveguide core,
51-54: 2nd waveguide core, 61-616: 3rd waveguide core,
S11, S21, S31, S41, SA1 to SA16: first optical switch element,
S12, S22, S32, S42, SB1 to SB16: second optical switch elements,
S61 to S64: third optical switch, SC1 to SC16: additional optical switch element,
7, 7A: light transmission preventing groove, 71, 72: reflection slope, 8: light absorber,
9, 9A, 9B: light refracting grooves, 91, 92, groove side walls, 93: light absorber.
Claims (9)
前記一つの光入力ポートと前記一つの光出力ポートとの間に、前記第1、第3の導波路コアが交差する第1交差部分と、前記第2、第3導波路コアが交差する第2交差部分とを形成し、
前記第1交差部分に、前記第1、第3導波路コア間における前記光信号の光伝達状態と光遮断状態を切替える第1光スイッチ素子を形成し、
また、前記第2交差部分に、前記第2、第3導波路コア間における前記光信号の光伝達状態と光遮断状態とを切替える第2光スイッチ素子を形成し、
前記第1、第2光スイッチ素子をともに前記光伝達状態としたときに、前記一つの光入力ポートと前記一つの光出力ポートとの間をポート間結合状態に、またそれらをともに前記光遮断状態としたときに、前記一つの光入力ポートと前記一つの光出力ポートの間をポート間開放状態とすることを特徴とする光スイッチ装置。 A waveguide substrate having a plurality of optical input ports and a plurality of optical output ports on an end face; and a first substrate formed on the waveguide substrate to transmit an optical signal between the optical input ports and the optical output ports; An optical switch device comprising second and third waveguide cores,
A first intersecting portion where the first and third waveguide cores intersect between the one optical input port and the one optical output port, and a second intersection where the second and third waveguide cores intersect. Forming two intersections,
Forming a first optical switch element that switches between a light transmission state and a light blocking state of the optical signal between the first and third waveguide cores in the first intersection portion;
Further, a second optical switch element that switches between a light transmission state and a light blocking state of the optical signal between the second and third waveguide cores is formed at the second intersection portion,
When both the first and second optical switch elements are in the optical transmission state, the one optical input port and the one optical output port are in the inter-port coupled state, and they are both in the optical blocking state. An optical switch device characterized in that, when in a state, an interval between the one optical input port and the one optical output port is opened.
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