JP2804122B2 - Optical matrix switch device - Google Patents

Optical matrix switch device

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JP2804122B2
JP2804122B2 JP27341389A JP27341389A JP2804122B2 JP 2804122 B2 JP2804122 B2 JP 2804122B2 JP 27341389 A JP27341389 A JP 27341389A JP 27341389 A JP27341389 A JP 27341389A JP 2804122 B2 JP2804122 B2 JP 2804122B2
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秀彰 岡山
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は光信号の伝送経路を電気的に制御する光マ
トリクススイッチ装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical matrix switch device for electrically controlling a transmission path of an optical signal.

(従来の技術) 従来より、基板に導波路及び複数個の光スイッチエレ
メント(制御光スイッチ)を設けた光マトリクススイッ
チの研究及び開発が活発に行なわれている。電気光学効
果を呈する基板を用いた光マトリクススイッチでは、電
気光学効果が大となる方向の偏光軸を有する光と、この
光の偏光軸と直交し電気光学効果が小となる方向の偏光
軸を有する光とが導波路中で励起されることが知られて
いる。
(Prior Art) Conventionally, research and development of an optical matrix switch in which a waveguide and a plurality of optical switch elements (control optical switches) are provided on a substrate have been actively performed. In an optical matrix switch using a substrate exhibiting an electro-optic effect, light having a polarization axis in a direction in which the electro-optic effect is large and a polarization axis in a direction orthogonal to the polarization axis of the light and in which the electro-optic effect is small are used. It is known that light having the light is excited in the waveguide.

光スイッチエレメントにより充分なスイッチング制御
を受けなかった光は、クロストーク光となり従って光マ
トリクススイッチのクロストーク特性を悪化させる。こ
のようなクロストーク光を低減するため、電気光学効果
が小となる光に対してスイッチング制御が充分に行なえ
るような作成条件で光スイッチエレメントを作成すれ
ば、電気光学効果の大小にかかわらず光のスイッチング
制御を充分に行なえるようになるが、この場合光スイッ
チエレメントの動作電圧が高くなる。
Light that has not been subjected to sufficient switching control by the optical switch element becomes crosstalk light, thus deteriorating the crosstalk characteristics of the optical matrix switch. In order to reduce such crosstalk light, if an optical switch element is created under such a condition that switching control can be sufficiently performed on light with a small electro-optic effect, regardless of the magnitude of the electro-optic effect, Although the light switching control can be sufficiently performed, in this case, the operating voltage of the optical switch element increases.

そこで、この出願の発明者等は、特開平1−118822号
公報に開示されるように、低い動作電圧で動作させても
クロストーク光を低減できる構成の光マトリクススイッ
チ装置を提案した。この光マトリクススイッチ装置で
は、光スイッチエレメントに例えば方向性結合器型の2
×2光スイッチを用い、この光スイッチエレメントの作
成を電気光学効果が大となる光に対してはスイッチング
制御が行なえ電気光学効果が小となる光に対しては受動
分岐と同等に機能するような条件で行なっていた。
Accordingly, the inventors of the present application have proposed an optical matrix switch device having a configuration capable of reducing crosstalk light even when operated at a low operating voltage, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-118822. In this optical matrix switch device, for example, a directional coupler type 2
Using a × 2 optical switch, this optical switch element is made such that switching control can be performed on light having a large electro-optical effect, and the same function as passive branching can be performed on light having a small electro-optical effect. Under the conditions.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら光スイッチエレメントとして2×2方向
性結合器型光スイッチを採用した場合、上述の作成条件
が厳しくなるという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, when the 2 × 2 directional coupler type optical switch is adopted as the optical switch element, there has been a problem that the above-mentioned preparation conditions become severe.

この発明の目的は上述した従来の問題点を解決し、作
成条件がより緩やかな光スイッチエレメントを用いた光
マトリクススイッチ装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide an optical matrix switch device using an optical switch element whose manufacturing conditions are more moderate.

(課題を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明の光マトリクス
スイッチ装置は、第一の基板に設けられ、互いに直交す
る偏り方向を有する2つの光が入力される前段の光マト
リクススイッチと、第二の基板に設けられ、互いに直交
する偏り方向を有する2つの光が出力される後段の光マ
トリクススイッチと、後段の光マトリクススイッチの入
力面での偏り方向を前段の光マトリクススイッチの出力
面での偏り方向とは異なる方向に変更する偏光回転手段
とを備え、前段の光マトリクススイッチの制御光スイッ
チを一方の光の伝搬経路を選択する光スイッチとし、後
段の光マトリクススイッチの制御光スイッチを他方の光
の伝搬経路を選択する光スイッチとした光マトリクスス
イッチ装置において、制御光スイッチを、電気光学効果
が大となる方向の偏光軸を有する光に対しては光のスイ
ッチングを行い、電気光学効果が小となる方向の偏光軸
を有する光に対しては受動分岐と同等に機能するY分岐
構造を含む光スイッチとしたことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, an optical matrix switch device according to the present invention is provided on a first substrate and is provided in a stage before two lights having deviated directions orthogonal to each other are input. An optical matrix switch, a subsequent optical matrix switch that is provided on the second substrate, and outputs two lights having deviated directions orthogonal to each other, and A polarization rotator for changing the direction of polarization of the output light from the output surface of the matrix switch to a direction different from that of the output light of the matrix switch. In an optical matrix switch device in which the control optical switch of the switch is an optical switch that selects the propagation path of the other light, the control optical switch is For light having a polarization axis in the direction in which the aero-optic effect becomes large, light switching is performed, and for light having a polarization axis in a direction in which the electro-optic effect becomes small, Y functions like a passive branch. An optical switch including a branch structure is provided.

(作用) このような構成の光マトリクススイッチ装置によれ
ば、制御光スイッチをY分岐構造を含む光スイッチとす
る。
(Operation) According to the optical matrix switch device having such a configuration, the control optical switch is an optical switch including a Y-branch structure.

この出願の発明者等は、Y分岐構造の光スイッチを用
いて、電気光学効果が大となる光に対してはスイッチン
グ制御を行なえ電気光学効果が小となる光に対しては受
動分岐と同等に機能する制御光スイッチを形成できるこ
とを見出した。
The inventors of the present application use an optical switch having a Y-branch structure to perform switching control on light having a large electro-optical effect and to perform passive control on light having a small electro-optical effect. It was found that a control optical switch functioning as described above could be formed.

(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき説明
する。尚、図面はこれら発明が理解出来る程度に概略的
に示してあるにすぎず、従って各構成成分の寸法、形
状、配置関係及び数値的条件は図示例に限定されるもの
ではない。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are only schematically shown to the extent that these inventions can be understood, and therefore the dimensions, shapes, arrangement relations, and numerical conditions of the respective components are not limited to the illustrated examples.

第1図はこの発明の実施例の全体構成を概略的に示す
平面図である。
FIG. 1 is a plan view schematically showing an entire configuration of an embodiment of the present invention.

この実施例の光マトリクススイッチ装置8は、第一の
基板10に設けられ、互いに直交する偏り方向を有する2
つの光が入力される前段の光マトリクススイッチ(前段
スイッチ)12と、第二の基板1に設けられ、互いに直交
する偏り方向を有する2つの光が出力される後段の光マ
トリクススイッチ(後段スイッチ)16と、後段スイッチ
16の入力面での偏り方向を前段スイッチ12の出力面での
偏り方向とは異なる方向に変更する偏光回転手段18とを
備えて成る。そして前段スイッチ12の制御光スイッチ20
を一方の光の伝搬経路を選択する光スイッチとし、後段
スイッチ16の制御光スイッチ20を他方の光の伝搬経路を
選択する光スイッチとし、さらに前段及び後段スイッチ
12及び16の制御光スイッチ20を、Y分岐構造を含む光ス
イッチとして成る。
The optical matrix switch device 8 of this embodiment is provided on a first substrate 10 and has two deflected directions orthogonal to each other.
A first-stage optical matrix switch (first-stage switch) 12 to which two lights are input, and a second-stage optical matrix switch (second-stage switch) that is provided on the second substrate 1 and outputs two lights having deviated directions orthogonal to each other. 16 and rear switch
Polarization rotating means 18 for changing the direction of deflection at the input surface of the switch 16 to a direction different from the direction of deflection at the output surface of the front-stage switch 12. And the control light switch 20 of the front switch 12
Is an optical switch that selects the propagation path of one light, the control optical switch 20 of the subsequent switch 16 is an optical switch that selects the propagation path of the other light, and the pre-stage and post-stage switches
The 12 and 16 control optical switches 20 are configured as optical switches including a Y-branch structure.

以下より詳細に、この実施例につき説明する。 This embodiment will be described in more detail below.

この実施例では、前段スイッチ12をN個の1×Nトリ
ー型光スイッチ22を以って構成し、後段スイッチ16をN
個のN×1トリー型光スイッチ24を以って構成する。
In this embodiment, the front-stage switch 12 is composed of N 1 × N-tree optical switches 22 and the rear-stage switch 16 is
It is composed of N × 1 tree type optical switches 24.

トリー型光スイッチ22は、1個の入力ポートからN個
の出力ポートへゆくに従い分岐してゆくトリー状の伝搬
経路を有する。この伝搬経路の形成のために、トリー型
光スイッチ22の入力及び出力ポート間に複数段の制御光
スイッチ20を設ける。各段には、それぞれ任意好適な個
数の制御光スイッチ20を設ける。そして、トリー型光ス
イッチ22の1個の入力ポートとN個の出力ポートとを、
制御光スイッチ20及び第一の基板10に設けた導波路26を
介し接続する。伝搬経路は、制御光スイッチ20の出力を
次段の制御光スイッチ20の入力に次々に接続することに
よって、トリー状に枝分れしてゆき、その結果トリー型
光スイッチ22の1個の入力ポートからN個の出力ポート
に至る伝搬経路が形成される。第1段の制御光スイッチ
20の入力ポートをトリー型光スイッチ22の入力ポートと
し、及び最終段の複数の制御光スイッチ20の出力ポート
をトリー型光スイッチ22の出力ポートとして用いる。
The tree type optical switch 22 has a tree-like propagation path that branches from one input port to N output ports. In order to form this propagation path, a plurality of control optical switches 20 are provided between the input and output ports of the tree type optical switch 22. Each stage is provided with any suitable number of control optical switches 20. Then, one input port and N output ports of the tree type optical switch 22 are
The connection is made via the control optical switch 20 and the waveguide 26 provided on the first substrate 10. The propagation path branches in a tree shape by connecting the output of the control optical switch 20 to the input of the control optical switch 20 in the next stage one after another. As a result, one input of the tree type optical switch 22 is input. A propagation path from the port to the N output ports is formed. First stage control optical switch
The 20 input ports are used as input ports of the tree-type optical switch 22, and the output ports of the final plurality of control optical switches 20 are used as output ports of the tree-type optical switch 22.

またトリー型光スイッチ24は、N個の入力ポートから
1個の出力ポートへゆくに従い合流してゆくトリー状の
伝搬経路を有する。この伝搬経路の形成のために、トリ
ー型光スイッチ24の入力及び出力ポート間に複数段の制
御光スイッチ20を設ける。各段には、それぞれ任意好適
な個数の制御スイッチ20を設ける。そして、トリー型光
スイッチ24のN個の入力ポートと1個の出力ポートと
を、複数段の制御光スイッチ20及び第二の基板14に設け
た導波路26を介して接続する。伝搬経路は、制御光スイ
ッチ20の出力を次段の制御光スイッチ20の入力に次々に
接続することによってトリー状に合流されてゆき、その
結果トリー型光スイッチ24のN個の入力ポートから1個
の出力ポートに至る伝搬経路が形成される。第1段の複
数の制御光スイッチ20の入力ポートをトリー型光スイッ
チ24の入力ポートとし、及び最終段の制御光スイッチ20
の出力ポートをトリー型光スイッチ24の出力ポートとし
て用いる。
The tree-type optical switch 24 has a tree-like propagation path that merges from N input ports to one output port. In order to form this propagation path, a plurality of control optical switches 20 are provided between the input and output ports of the tree type optical switch 24. Each stage is provided with any suitable number of control switches 20. Then, the N input ports and one output port of the tree type optical switch 24 are connected via the control optical switch 20 of a plurality of stages and the waveguide 26 provided on the second substrate 14. The propagation paths are joined in a tree by connecting the output of the control optical switch 20 to the input of the control optical switch 20 at the next stage one after another. A propagation path to the output ports is formed. The input ports of the plurality of first-stage control optical switches 20 are used as input ports of the tree-type optical switch 24, and the last-stage control optical switch 20
Are used as the output ports of the tree type optical switch 24.

トリー型光スイッチ12の出力ポートとトリー型光スイ
ッチ16の入力ポートとを導波路26を介して任意好適に結
合することによって、光マトリクススイッチ装置8の任
意の入力ポート28から任意の出力ポート30に至る伝搬経
路を形成する。
The output port of the tree-type optical switch 12 and the input port of the tree-type optical switch 16 are arbitrarily connected via a waveguide 26 so that any input port 28 to any output port 30 of the optical matrix switch device 8 can be connected. Is formed.

さらにこの実施例では、偏光回転手段を、電気光学効
果が大となる方向の結晶軸を互いにほぼ直交させて結合
した第一基板10及び第二基板14を以って構成する。
Further, in this embodiment, the polarization rotating means is constituted by the first substrate 10 and the second substrate 14 which are coupled so that the crystal axes in the direction in which the electro-optic effect becomes large are substantially orthogonal to each other.

基板10、14としては電気光学効果を呈する基板例えば
強誘電体結晶器を用いる。例えばLiNbO3基板では、c軸
(光軸)に平行な方向において電気光学効果が最も大と
なりc軸と直交する方向において電気光学効果が小とな
り、また基板10、14の導波路26ではc軸と平行な方向の
偏り方向(偏光軸方向)を有する固有モードとc軸と直
交する方向の偏り方向を有する固有モードとが励起す
る。
As the substrates 10 and 14, substrates exhibiting an electro-optic effect, for example, ferroelectric crystallizers are used. For example, in a LiNbO 3 substrate, the electro-optic effect becomes maximum in a direction parallel to the c-axis (optical axis) and becomes small in a direction perpendicular to the c-axis, and the c-axis in the waveguide 26 of the substrates 10 and 14. An eigenmode having a deviating direction (polarization axis direction) in a direction parallel to the above and an eigenmode having a deviating direction perpendicular to the c-axis are excited.

基板10、14を例えばLiNbO3基板とした場合の、第一基
板10の出力側端面10a及び第二基板14の入力側端面14aを
第2図(A)及び(B)に示す。
FIGS. 2A and 2B show the output end face 10a of the first substrate 10 and the input end face 14a of the second substrate 14 when the substrates 10, 14 are, for example, LiNbO 3 substrates.

第2図にも示すように、基板10のc軸及び基板面10b
のなす角の角度をθ゜とすると、基板14のc軸及び基板
面14bのなす角の角度をほぼ(θ−90゜)とすれば、基
板10、14をこれらのc軸が実質的に直交するように結合
できる。これら基板10、14を例えば樹脂性接着剤を用い
て接合し、この接合によって基板10の導波路26及び基板
14の導波路26とを光学的に結合する。
As shown in FIG. 2, the c-axis of the substrate 10 and the substrate surface 10b
When the angle between the c-axis of the substrate 14 and the substrate surface 14b is substantially (θ−90 °), the angle between the c-axis and the substrate surface 14b is substantially (θ−90 °). They can be combined so as to be orthogonal. The substrates 10 and 14 are joined using, for example, a resinous adhesive, and the waveguide 26 and the substrate
The fourteen waveguides 26 are optically coupled.

角度θ゜は任意好適な値に設定することが出来、基板
10として例えば−Z板及び基板14として例えばY板又は
X板を用いることができる。θ=45゜とすれば基板10、
14を同一基板とすることができ、しかもこの場合には前
段スイッチ12と後段スイッチ16とにおいて制御光スイッ
チ及び導波路の作成条件を同一にできるという利点があ
る。
The angle θ ゜ can be set to any suitable value.
For example, a -Z plate can be used as 10 and a Y plate or X plate can be used as the substrate 14, for example. If θ = 45 °, substrate 10,
14 can be the same substrate, and in this case, there is an advantage that the conditions for forming the control optical switch and the waveguide can be the same in the former-stage switch 12 and the latter-stage switch 16.

次に図を参照し、制御光スイッチ20の構成例につき説
明する。
Next, a configuration example of the control optical switch 20 will be described with reference to the drawings.

第3図(A)〜(C)は制御光スイッチの構成例を示
す図であり、同図(A)は制御光スイッチ20の構成例の
平面図、同図(B)及び(C)は同図(A)におけるII
I B−III B線及びIII C−III C線に沿って取った断面図
である。
3 (A) to 3 (C) are diagrams showing a configuration example of a control optical switch, wherein FIG. 3 (A) is a plan view of a configuration example of the control optical switch 20, and FIGS. II in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along lines IB-IIIB and IIIC-IIIC.

この例では第3図(A)にも示すように、基板10又は
14に設けたY分岐32と、Y分岐32の分岐部分32a及び32b
に結合する平行導波路34及び36と、平行導波路34及び36
上に設けた電極38及び40と、導波路36をはさみ導波路34
と反対側の導波路外側領域の基板10又は14上に設けた電
極42とから成る。第3図(B)及び(C)にも示すよう
に、電極38、40、42が平行導波路34、36中に形成する電
界Eの強さがc軸方向で大きくなるように、これら電極
38、40、42を形成する。制御光スイッチ20の駆動時に
は、電極40をアースとし電極38及び42に同一極性の電圧
を印加すればよい。
In this example, as shown in FIG.
14 and a branch portion 32a and 32b of the Y branch 32.
And parallel waveguides 34 and 36 coupled to
The electrodes 38 and 40 provided above and the waveguide 34
And the electrode 42 provided on the substrate 10 or 14 in the waveguide outside region on the opposite side. As shown in FIGS. 3 (B) and (C), the electrodes 38, 40, 42 are formed in the parallel waveguides 34, 36 so that the intensity of the electric field E increases in the c-axis direction.
38, 40 and 42 are formed. When the control light switch 20 is driven, the electrode 40 may be grounded and a voltage of the same polarity may be applied to the electrodes 38 and 42.

第4図は第3図に示す例の動作特性を概略的に示す図
である。第4図の縦軸は第3図(A)に示すY分岐構造
の制御光スイッチ20において一方の出力ポートから出力
される出力パワーを示し及び横軸は制御光スイッチ20の
駆動電圧に応じて変化する量ΔβL/π(Δβは伝搬定数
差及びLは素子長Lを示す)を示す。図中の曲線、
、及びは光スイッチの作成条件L/lc(lcは結合長
を示し、L/lcは結合長lcで規格化された素子長を表す)
をそれぞれ 2、3及び4としたときの特性曲線を示す。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the operation characteristics of the example shown in FIG. The vertical axis of FIG. 4 indicates the output power output from one output port in the control optical switch 20 having the Y-branch structure shown in FIG. 3A, and the horizontal axis indicates the drive voltage of the control optical switch 20. A change amount ΔβL / π (Δβ indicates a propagation constant difference and L indicates an element length L) is shown. Curve in the figure,
And creating conditions L / l c of the optical switch (the l c indicates the coupling length, the L / l c represents the element length standardized by coupling length l c)
Each Characteristic curves for 2, 3, and 4 are shown.

ここで、偏光軸がc軸に平行であり従って大きな電気
光学効果が及ぶ光を光e、また偏光軸がc軸と直交し従
って小さな電気光学効果が及ぶ光を光oと称するものと
する。例えば、曲線において制御光スイッチ20の駆動
電圧を制御し光eに対するΔβL/πをほぼ の範囲で変化させるとき光oに対するΔβL/πはほぼM
o1〜Mo2の範囲で変化し、このとき、光eの出力パワー
はほぼ0〜1の範囲であり及び光oの出力パワーはほぼ
0.5である。
Here, the light whose polarization axis is parallel to the c-axis and therefore exerts a large electro-optical effect is referred to as light e, and the light whose polarization axis is orthogonal to the c-axis and therefore exerts a small electro-optical effect is referred to as light o. For example, in the curve, the drive voltage of the control light switch 20 is controlled so that ΔβL / π for the light e is substantially ΔL / π for light o is almost M
o1 vary from ~M o2, this time, the output power of the output power is in the range of approximately 0-1 and the light o light e is almost
0.5.

Me1は光eの出力パワーが0となるときの光eに対す
るΔβL/π及びMe2は光eの出力パワーがほぼ0となる
ときの光eに対するΔβL/πを表し、Me1及びMe2のいず
れの場合のときも光oの出力パワーはほぼ0.5となる。
このことは、制御光スイッチ20が電気光学効果が大とな
る方向の偏光軸を有する光eに対しては光のスイッチン
グを行ない、電気光学効果が小となる方向の偏光軸を有
する光oに対しては受動分岐と同等に機能できることを
表す。
Me e1 is ΔβL / π and Me e2 for light e when the output power of light e is 0, and ΔβL / π for light e when the output power of light e is almost 0; Me e1 and Me e2 In either case, the output power of the light o is approximately 0.5.
This means that the control optical switch 20 performs light switching for the light e having the polarization axis in the direction in which the electro-optic effect becomes large, and changes the light o having the polarization axis in the direction in which the electro-optic effect becomes small. On the other hand, it indicates that it can function as a passive branch.

曲線〜においても、光eの出力パワーが0又は1
となるように光eに対するΔβL/πを設定するとき、光
oのΔβL/πは制御光スイッチ20が受動分岐とほぼ同等
に機能するような値となる。
Also in the curve 〜, the output power of the light e is 0 or 1
When .DELTA..beta.L / .pi. For light e is set so that .DELTA..beta.L / .pi. For light o, .DELTA..beta.L / .pi. For light o has a value such that control optical switch 20 functions almost equivalently to a passive branch.

このことから、制御光スイッチ20が光eに対してスイ
ッチング制御を行なえるように光eに関して作成条件L/
lcを設定し、光oに関しては作成条件L/lcを考慮しなく
ともよいことが理解できる。従って、光eに対しては光
のスイッチングを行ない及び光oに対しては受動分岐と
同等に機能する制御光スイッチ20を、容易に作成でき
る。
From this, the creation conditions L / L for the light e are set so that the control light switch 20 can perform switching control on the light e.
Set l c, with respect to the optical o may be appreciated that it is not necessary to consider creating condition L / l c. Therefore, it is possible to easily create the control optical switch 20 that performs light switching for the light e and functions as a passive branch for the light o.

第5図は制御光スイッチの他の構成例を示す平面図で
ある。この例の制御光スイッチ20は、基板10又は14に設
けたY分岐44と、Y分岐44の一方及び他方の分岐部分44
a及び44bと、分岐部分44a及び44b上に設けた電極46及び
48と、分岐部分44bをはさみ分岐部分44aとは反対側の導
波路領域の基板10又は14上に設けた電極50とから成る。
FIG. 5 is a plan view showing another configuration example of the control optical switch. The control optical switch 20 of this example includes a Y branch 44 provided on the substrate 10 or 14, and one and the other branch portions 44 of the Y branch 44.
a and 44b, and electrodes 46 and 44 provided on the branch portions 44a and 44b.
48, and an electrode 50 provided on the substrate 10 or 14 in the waveguide region opposite to the branch portion 44a with the branch portion 44b interposed therebetween.

上述の例と同様、電極46、48、50が分岐側部分44a、4
4b中に形成する電界の強さが基板10、14のc軸方向で大
きくなるように、これら電極46、48、50を形成する。制
御光スイッチ20の駆動時には、電極48をアースとし電極
46及び50に同一極性の電圧を印加すればよい。
As in the above-described example, the electrodes 46, 48, and 50 are connected to the branch portions 44a,
These electrodes 46, 48 and 50 are formed so that the intensity of the electric field formed in 4b increases in the c-axis direction of the substrates 10 and 14. When the control optical switch 20 is driven, the electrode 48 is grounded and the electrode
Voltages of the same polarity may be applied to 46 and 50.

この例では電極始端位置イ側から電極終端位置ロ側へ
徐々に遠ざかるように分岐側部分44a及び44bを形成して
おり、例えばこれら部分44a及び44bの電極始端位置Sで
の結合係数を電極終端位置Eでの結合係数のほぼ100倍
となるように形成する。
In this example, the branch portions 44a and 44b are formed so as to gradually move away from the electrode start end position A to the electrode end position B. For example, the coupling coefficients of these portions 44a and 44b at the electrode start position S are determined by the electrode end. It is formed so as to be approximately 100 times the coupling coefficient at the position E.

第6図は第5図に示す例の動作特性を概略的に示す図
である。第6図の縦軸は第5図に示すY分岐構造の制御
光スイッチ20において一方の出力ポートから出力される
光の出力パワーを示し及び横軸はΔβL/πを示す。図中
の曲線、、及びは、分岐部分44a及び44bの電極
始端位置Sでの結合係数を電極終端位置Eでの結合係数
のほぼ100倍とし、光スイッチの作成条件L/lcをそれぞ
れ1、2、3及び4としたときの特性曲線を示す。
FIG. 6 is a diagram schematically showing operating characteristics of the example shown in FIG. The vertical axis in FIG. 6 shows the output power of light output from one output port in the control optical switch 20 having the Y-branch structure shown in FIG. 5, and the horizontal axis shows ΔβL / π. Curve ,, and is in the figure, the coupling coefficient of the electrode start position S of the branch portions 44a and 44b is approximately 100 times the coupling coefficient at the electrode end position E, the manufacturing conditions L / l c of the optical switch respectively 1 Characteristic curves for 2, 3, and 4 are shown.

第6図の曲線〜にも示すように、光eの出力パワ
ーがほぼ0となる光eのΔβL/πの範囲はほぼMe11(=
−1.3)〜Me12(=−2)の範囲となり、このときの光
oのΔβL/πの範囲はほぼMo11〜Mo12の範囲となり光o
の出力パワーはほぼ0.5近傍の値となる。また光eの出
力パワーがほぼ1となる光eのΔβL/πの範囲はほぼM
e21〜Me22の範囲となり、このときの光oのΔβL/πの
範囲はほぼMo21〜Mo22の範囲となり光oの出力パワーは
ほぼ0.5近傍の値となる。従ってこの例でも上述の例の
場合と同様、光eに対しては光のスイッチングを行ない
及び光oに対しては受動分岐と同等に機能する制御光ス
イッチ20を、容易に作成できる。
6, the range of ΔβL / π of the light e at which the output power of the light e becomes almost zero is almost Me e11 (=
−1.3) to Me 12 (= −2), and the range of ΔβL / π of the light o at this time is substantially in the range of Mo 11 to Mo 12.
Has a value near 0.5. The range of ΔβL / π of the light e at which the output power of the light e becomes substantially 1 is substantially M
In this case, the range of ΔβL / π of the light o is approximately in the range of Mo 21 to Mo 22 , and the output power of the light o is approximately 0.5. Therefore, in this example, similarly to the above-described example, the control optical switch 20 that performs light switching for light e and functions similarly to passive branching for light o can be easily formed.

しかもこの例では、分岐部分32a、32bを始端位置イ側
から終端位置ロ側へ次第に遠ざけるようにしているの
で、第6図からも理解できるように、光eの出力パワー
がほぼ0又は1となる光eのΔβL/πの値が範囲Me11
Me12又はMe21〜Me22の幅を有し、従って上述の例の場合
よりも駆動電圧の制御を精度良く行なう必要がなくなる
という利点を有する。
Moreover, in this example, the branch portions 32a and 32b are gradually moved away from the start position A to the end position B, so that the output power of the light e is almost 0 or 1, as can be understood from FIG. The value of ΔβL / π of light e is in the range Me 11 to
It has a width of Me12 or Me21 to Me22 , and therefore has the advantage that it is not necessary to control the drive voltage with higher accuracy than in the case of the above example.

また光eのΔβL/πを増減させるとき、光oのΔβL/
πの変化量は光eのΔβL/πの変化量のほぼ1/3〜1/2と
なりわずかであるが光oのΔβL/πも増減し、これがた
め、光マトリクススイッチ装置8のロスを改善できる。
例えば上述の第3図の例では3・log2(ポート数)dBの
ロスが生ずるが、第5図の例では2・log2(ポート数)
〜1.5・log2(ポート数)dBのロスで済む。
When increasing or decreasing ΔβL / π of light e, ΔβL / π of light o
The change amount of π is almost 1/3 to 1/2 of the change amount of ΔβL / π of the light e, and is small, but the ΔβL / π of the light o also increases and decreases, thereby improving the loss of the optical matrix switch device 8. it can.
For example, in the example of FIG. 3 described above, a loss of 3 · log 2 (number of ports) occurs, but in the example of FIG. 5, 2 · log 2 (number of ports).
Only 1.5-log 2 (number of ports) dB loss is required.

次に、上述のような構成の光マトリクススイッチ装置
8の動作につき簡単に説明する。偏光軸が互いに直交す
る一方及び他方の光を前段スイッチ12に入力する場合
に、一方の光を光eの状態で前段スイッチ12に入力した
とすると、一方の光は前段スイッチ12を光eの状態で及
び後段スイッチ16を光oの状態で伝搬し、また他方の光
は前段スイッチ12を光oの状態で及び後段スイッチ16を
光eの状態で伝搬する。
Next, the operation of the optical matrix switch device 8 having the above configuration will be briefly described. When one and the other lights whose polarization axes are orthogonal to each other are input to the pre-stage switch 12, if one light is input to the pre-stage switch 12 in the state of the light e, the one light passes through the pre-stage switch 12 to the light e. State and the rear switch 16 propagate in the state of light o, and the other light propagates in the front switch 12 in the state of light o and in the rear switch 16 in the state of light e.

制御光スイッチ20は、一方及び他方の光が光eの状態
のときこれら光に対してスイッチング制御を行なって光
を選択した入力ポートから入力し選択した出力ポートか
ら出力する。さらに制御光スイッチ20は、光oの状態の
ときこれら光に対して受動分岐と同等に機能する。従っ
て一方及び他方の光が光eの状態のときこれら光のスイ
ッチング制御を行なうことによって、一方及び他方の光
を光マトリクススイッチ装置8の任意の入力ポート28か
ら任意の出力ポート30へから出力させることができる。
しかも光eの状態のときスイッチング制御を行なうので
動作電圧は低くて済む。
When one and the other lights are in the state of the light e, the control light switch 20 performs switching control on these lights, inputs the light from the selected input port, and outputs the light from the selected output port. Further, the control light switch 20 functions in the state of light o in the same manner as a passive branch for these lights. Therefore, when one and the other lights are in the state of the light e, the switching control of these lights is performed, so that the one and the other lights are outputted from an arbitrary input port 28 of the optical matrix switch device 8 to an arbitrary output port 30. be able to.
In addition, since the switching control is performed in the state of light e, the operating voltage can be reduced.

また一方の光は前段スイッチ12でスイッチング制御さ
れるので、一方の光が漏れ光となって後段スイッチ16に
入力されることはない、或はほとんどない。さらに他方
の光は当該光に対して受動分岐と同等に機能する前段ス
イッチ12の制御光スイッチ20を通過し分岐して後段スイ
ッチ16に入力するが、後段スイッチ16でスイッチング制
御される。後段スイッチ16の制御光スイッチ20は当該ス
イッチ20の選択されない入力ポートから入力した他方の
光を基板へ放射させ、また当該スイッチ20の選択した入
力ポートから入力した他方の光を当該スイッチ20の出力
ポートから出力する。従って、一方及び他方の光がクロ
ストーク光となって光マトリクススイッチ装置8から出
力されるのを実質的になくすことができる。
Further, since one of the lights is subjected to switching control by the front-stage switch 12, one of the lights is not leaked to the rear-stage switch 16 or is hardly input. Further, the other light passes through the control optical switch 20 of the pre-stage switch 12 which functions in the same manner as the passive branch with respect to the light, and is branched and input to the rear-stage switch 16. The control light switch 20 of the subsequent switch 16 emits the other light input from the unselected input port of the switch 20 to the substrate, and outputs the other light input from the selected input port of the switch 20 to the output of the switch 20. Output from port. Accordingly, it is possible to substantially eliminate one and the other light from being output from the optical matrix switch device 8 as crosstalk light.

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものでは
なく、従って各構成成分の形状、寸法、配設位置及び数
値的条件を任意好適に変更できる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and accordingly, the shapes, dimensions, arrangement positions, and numerical conditions of the components can be arbitrarily and suitably changed.

例えば上述した実施例では強誘電体結晶基板を用いた
例につき説明したが、基板材料化合物半導体そのほかの
材料から成る電気光学効果を呈する基板とすることがで
きる。
For example, in the above-described embodiment, an example in which a ferroelectric crystal substrate is used has been described. However, a substrate exhibiting an electro-optical effect made of a compound semiconductor or another material may be used.

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明の光マ
トリクススイッチ装置によれば、制御光スイッチは、電
気光学効果が大となる光に対してはスイッチング制御を
行なえ電気光学効果が小となる光に対しては受動分岐と
同等に機能する。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the optical matrix switch device of the present invention, the control optical switch can perform switching control on light having a large electro-optical effect to perform the electro-optical effect. For light in which is small, it functions in the same way as passive branching.

しかも、一方の光は前段の光マトリクススイッチをそ
の偏光軸方向が電気光学効果が大となる方向の状態で伝
搬し及び後段の光マトリクススイッチをその偏光軸方向
が電気光学効果が小となる方向の状態で伝搬し、これと
共に他方の光は前段の光マトリクススイッチをその偏光
軸方向が電気光学小となる方向の状態で伝搬し及び後段
の光マトリクススイッチをその偏光軸方向が電気光学効
果が大となる方向の状態で伝搬する。
In addition, one of the lights propagates through the optical matrix switch in the preceding stage in a state where the polarization axis direction of the electro-optical effect is large, and the other light propagates in the optical matrix switch in the subsequent stage in the direction where the electro-optical effect is small. While the other light propagates through the optical matrix switch in the preceding stage in a direction in which the polarization axis direction becomes smaller by electro-optic effect, and the light in the latter stage has an electro-optic effect in the polarization axis direction. Propagation occurs in a state of increasing direction.

従ってこれら一方及び他方の光を、それぞれ偏光軸方
向が電気光学効果が大となる状態のときにスイッチング
制御を行なうだけで、これら光の偏光軸方向によらず光
マトリクススイッチ装置の任意の入力ポートから入力し
任意の出力ポートへと伝搬させることができる。
Therefore, it is only necessary to perform switching control of these one and the other lights when the polarization axis direction is large in the electro-optic effect, and any input port of the optical matrix switch device regardless of the polarization axis direction of these lights. And propagated to any output port.

これら一方及び他方の光をそれぞれ偏光軸方向が電気
光学効果が大となる状態のときにスイッチング制御する
ので、基板として例えば強誘電体結晶基板等の電気光学
効果を呈する基板を用いた場合には、従来の強誘電体結
晶基板等を用いたものよりも動作電圧を低くできる偏光
無依存の光マトリクススイッチ装置を提供できる。動作
電圧は従来と同等かそれ以下であり、従来の動作電圧の
例えば1/10〜1/3程度まで低減することができる。
Since the switching control is performed when the polarization axis direction of the one and the other light is in a state where the electro-optic effect is large, when a substrate exhibiting the electro-optic effect such as a ferroelectric crystal substrate is used as the substrate, for example, Thus, it is possible to provide a polarization-independent optical matrix switch device capable of lowering the operating voltage than that using a conventional ferroelectric crystal substrate or the like. The operating voltage is equal to or lower than the conventional operating voltage, and can be reduced to, for example, about 1/10 to 1/3 of the conventional operating voltage.

またこれら一方及び他方の光をそれぞれ偏光軸方向が
電気光学効果が大となる状態のときにスイッチング制御
するので、基板として例えば化合物半導体基板等の電気
光学効果を呈する基板を用いた場合には、従来の化合物
半導体基板等を用いたものよりも消費電流を低減し動作
速度を高めることが出来る偏光無依存の光マトリクスス
イッチ装置を提供できる。
In addition, since the switching control is performed when the polarization axis direction of the one and the other light is in a state where the electro-optic effect is large, when a substrate exhibiting the electro-optic effect such as a compound semiconductor substrate is used as the substrate, for example, It is possible to provide a polarization-independent optical matrix switch device capable of reducing current consumption and increasing operation speed as compared with a conventional device using a compound semiconductor substrate or the like.

また制御光スイッチをY分岐構造の光スイッチとする
ので、一方及び他方の光に対して、偏光軸方向が電気光
学効果が大となる状態のときにスイッチング制御を行な
い及び偏光軸方向が電気光学効果が小となる状態のとき
受動分岐と同等に機能する制御光スイッチを、従来より
緩やかな作成条件で作成することができる。
In addition, since the control optical switch is an optical switch having a Y-branch structure, switching control is performed on one and the other light when the polarization axis direction has a large electro-optic effect, and the polarization axis direction is electro-optic. When the effect is small, a control optical switch that functions in the same manner as a passive branch can be created under milder conditions than before.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の実施例の構成を概略的に示す平面
図、 第2図(A)及び(B)は第一の基板の出力側端面及び
第二の基板の入力側端面を概略的に示す図、 第3図(A)は制御光スイッチの構成例を概略的に示す
平面図、第3図(B)及び(C)は第一の基板及び第二
の基板に制御光スイッチを設けた場合の様子を概略的に
示す断面図、 第4図は第3図に示す制御光スイッチの例の動作特性を
概略的に示す図、 第5図は制御光スイッチの他の構成例を概略的に示す平
面図、 第6図は第5図に示す制御光スイッチの例の動作特性を
概略的に示す図である。 10……第一の基板 12……前段の光マトリクススイッチ 14……第二の基板 16……後段の光マトリクススイッチ 18……偏光回転手段、20……制御光スイッチ 22、24……トリー型光スイッチ。
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are schematic views showing an output end face of a first substrate and an input end face of a second substrate. FIG. 3 (A) is a plan view schematically showing a configuration example of a control optical switch, and FIGS. 3 (B) and (C) show control optical switches on a first substrate and a second substrate. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the optical switch is provided, FIG. 4 is a view schematically showing operating characteristics of an example of the control optical switch shown in FIG. 3, and FIG. 5 is another configuration example of the control optical switch. FIG. 6 is a schematic plan view, and FIG. 6 is a diagram schematically showing operating characteristics of the example of the control optical switch shown in FIG. 10 First substrate 12 First optical matrix switch 14 Second substrate 16 Second optical matrix switch 18 Polarization rotating means, 20 Control optical switch 22, 24 Tree type Light switch.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−118820(JP,A) 特開 平1−118822(JP,A) 特開 平1−114830(JP,A) 特開 平1−113734(JP,A) 特開 平2−135426(JP,A) 特開 平2−114242(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/00 - 1/035 G02F 1/29 - 1/313 G02B 6/12 - 6/14────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-118820 (JP, A) JP-A-1-118822 (JP, A) JP-A-1-114830 (JP, A) JP-A-1-118820 113734 (JP, A) JP-A-2-135426 (JP, A) JP-A-2-114242 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02F 1/00-1 / 035 G02F 1/29-1/313 G02B 6/12-6/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第一の基板に設けられ、互いに直交する偏
り方向を有する2つの光が入力される前段の光マトリク
ススイッチと、 第二の基板に設けられ、互いに直交する偏り方向を有す
る2つの光が出力される後段の光マトリクススイッチ
と、 前記後段の光マトリクススイッチの入力面での偏り方向
を前記前段の光マトリクススイッチの出力面での偏り方
向とは異なる方向に変更する偏光回転手段とを備え、 前記前段の光マトリクススイッチの制御光スイッチを一
方の光の伝搬経路を選択する光スイッチとし、 前記後段の光マトリクススイッチの制御光スイッチを他
方の光の伝搬経路を選択する光スイッチとした光マトリ
クススイッチ装置において、 前記制御光スイッチを、電気光学効果が大となる方向の
偏光軸を有する光に対しては光のスイッチングを行い、
電気光学効果が小となる方向の偏光軸を有する光に対し
ては受動分岐と同等に機能するY分岐構造を含む光スイ
ッチとしたことを特徴とする光マトリクススイッチ装
置。
A first optical matrix switch provided on a first substrate to which two lights having deviated directions orthogonal to each other are input; a second optical matrix switch provided on a second substrate and having deviated directions orthogonal to each other; A rear-stage optical matrix switch from which two lights are output; and a polarization rotating unit for changing a bias direction on an input surface of the rear-stage optical matrix switch to a direction different from a bias direction on an output surface of the front-stage optical matrix switch. An optical switch that selects the propagation path of one light as the control optical switch of the preceding optical matrix switch, and an optical switch that selects the propagation path of the other light as the control optical switch of the latter optical matrix switch. In the optical matrix switch device described above, the control optical switch is configured to emit light with respect to light having a polarization axis in a direction in which the electro-optical effect is large. Performs switching,
An optical matrix switch device comprising an optical switch including a Y-branch structure that functions similarly to a passive branch for light having a polarization axis in a direction in which the electro-optic effect becomes small.
【請求項2】前記前段の光マトリクススイッチをN個の
1×Nトリー型光スイッチを以って構成し、 前記後段の光マトリクススイッチをN個のN×1トリー
型光スイッチを以って構成したことを特徴とする請求項
1に記載の光マトリクススイッチ装置。
2. The optical matrix switch of the preceding stage is composed of N 1 × N-tree optical switches, and the optical matrix switch of the subsequent stage is composed of N N × 1 tree-type optical switches. The optical matrix switch device according to claim 1, wherein the optical matrix switch device is configured.
【請求項3】前記偏光回転手段を、 電気光学効果が大となる方向の結晶軸を互いに直交させ
て結合した前記第一基板及び第二基板を以って構成した
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光マトリクス
スイッチ装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein said polarization rotating means comprises said first substrate and said second substrate which are coupled such that crystal axes in a direction in which an electro-optic effect becomes large are orthogonal to each other. 3. The optical matrix switch device according to 1 or 2.
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