JP3224585B2 - 光スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気光学効果により
動作する光偏向器を用いて構成した光スイッチに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば文献１：特開昭６２−
１２１４２７号公報や文献２：特開平２−６８５２６号
公報に、音響光学効果により動作する光偏向器を用いて
構成した光スイッチが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら音響光学
効果を利用した光スイッチは動作速度が遅い。そこで、
電気光学効果により動作する光偏向器を用いて動作速度
のより速い光スイッチを構成することが考えられる。

【０００４】図９は電気光学効果を利用した光スイッチ
の構成の一例を概略的に示す平面図である。

【０００５】同図に示す光スイッチは、電気光学効果を
有する基板１０に集積化して設けた複数の光偏向器１２
と、他の基板１４にアレイ状に設けた複数の出力側導波
路１６と、基板１０及び１４の間の空間に挿入した集光
レンズ１８とを備えて成る。それぞれの光偏向器１２
は、複数の分配光を出力する光分配器１２１と、アレイ
状に配置されそれぞれ光分配部１２１からの分配光を導
波する複数の入力側導波路１２２と、入力導波路１２２
を導波する分配光間の位相差を可変制御する位相制御電
極１２３とを有する。光分配器１２１は例えば１×Ｎス
ターカプラであり、その各出力にそれぞれ導波路１２２
を接続する。また入力側導波路１２２に位相制御電極１
２３を設ける。

【０００６】同一の光偏向器１２に属する入力側導波路
１２２において、これら導波路１２２を導波する分配光
間の位相差を任意好適に可変制御することにより、入力
側導波路１２２から出射される分配光の偏向角θを変化
させることができる。偏向角θで出射された分配光を、
集光レンズ１８により、出力側導波路１６に収束させて
結合させる。偏向角θが変化すると分配光の収束位置が
変化するので、入力側導波路１２２から出射した分配光
を複数の出力側導波路１６のうちのいずれかに選択的に
結合させることができる。

【０００７】しかしながらこのような構成では、出力側
導波路１６から出射した分配光は、出力側導波路１６の
入射面における開口角の一部からのみ、出力側導波路１
６へ入射するので、光ロスを必ずしも実用上充分に小さ
くすることはできない。

【０００８】この発明は上述した点に鑑み成されたもの
であり、電気光学効果により動作する光偏向器を用いた
光スイッチであってより光ロスを低減できる光スイッチ
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の光スイッチは、Ｎ個の第一光偏向器及び
Ｍ個の第二光偏向器（Ｎ、Ｍは自然数、Ｎ×Ｍ≠１）を
備え、第一光偏向器は、複数の分配光を出力する光分配
器と、この光分配器からの分配光を導波する第一導波路
アレイと、この第一導波路アレイを導波する分配光の位
相を電気光学効果により可変制御する第一位相制御電極
とを有し、第二光偏向器は、第一導波路アレイからの分
配光を導波する第二導波路アレイと、この第二導波路ア
レイを導波する分配光の位相を電気光学効果により可変
制御する第二位相制御電極と、第二導波路アレイからの
分配光を合波して出力する光合波器とを有して成り、第
一位相制御電極により、第一導波路アレイから出射する
各分配光が、所定の第二導波路アレイ入射面に向かって
伝搬する平面波を形成するように、これら各分配光の位
相が制御され、第二位相制御電極により、所定の入射角
方向の第一導波路アレイから入射した各分配光が、等位
相で、第二導波路アレイ出射面から出射するように、こ
れら各分配光の位相が制御されることを特徴とする。

【００１０】

【作用】このような構成によれば、第一導波路アレイを
導波する各分配光間に任意好適な位相差を与えることに
より、第一導波路アレイから所望の偏向角θ１で分配光
を出射させることができる。また第一導波路アレイを導
波する分配光間の位相差を変化させることにより、偏向
角θ１を変化させることができる。これは、光が等位相
面に垂直に伝搬するという性質を利用したものである。
従って偏向角θ１を変化させることにより、所望の第一
導波路アレイから出射させた分配光を所望の第二導波路
アレイへ選択的に入射させることができる。

【００１１】しかも第一導波路アレイから偏向角θ１方
向以外の方向へ出射される迷光の割合は、音響光学素子
を用いた光偏向器よりも少なく、従って第一導波路アレ
イから出射した分配光を第二導波路アレイに効率良く結
合させることができる。

【００１２】また第二導波路アレイにおいては、入射角
θ２方向の第一導波路アレイから入射した各分配光が、
等位相で、第二導波路アレイ出射面から出射するよう
に、これら各分配光の位相を制御する。このように位相
を制御した状態では、入射角θ２方向の第一導波路アレ
イ以外の第一導波路アレイから第二導波路アレイに入射
した各分配光の位相は、第二導波路アレイ出射面で等位
相とはならない。光合波器は、第二導波路アレイから等
位相の状態で入力した各分配光を、光合波器の出射端で
実用上充分な光パワーが得られるように合波して光合波
器の出射端から出射する。しかし光合波器は、第二導波
路アレイから等位相ではない状態で入力した各分配光
を、光合波器の出射端で実質的に光パワーが零となるよ
うに合波或は減衰し従って光合波器の出射端から出射し
ない。このような機能を備える光合波器は、例えば、ス
ターカプラや多段接続した対称Ｙ分岐により構成するこ
とができる。従って第二導波路アレイ出射面で等位相と
なる入射角θ２を変化させることにより、所望の第一導
波路アレイから入射した分配光を所望の第二導波路アレ
イから選択的に出射させることができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照しこの発明の実施例につき
説明する。尚、図面はこの発明が理解できる程度に概略
的に示してあるにすぎず、従ってこの発明を図示例に限
定するものではない。

【００１４】図１はこの発明の第一実施例の構成を概略
的に示す平面図である。同図にも示すように、この実施
例の光スイッチは、Ｎ個の第一光偏向器２０及びＭ個の
第二光偏向器２２（Ｎ及びＭは自然数であって、Ｎ×Ｍ
≠１）を備える。各第一光偏向器２０は、複数の分配光
を出力する光分配器２４と、光分配器２４からの分配光
を導波する第一導波路アレイ２６と、第一導波路アレイ
２６を導波する分配光の位相を電気光学効果により可変
制御する第一位相制御電極２８とを有する。また各第二
光偏向器２２は、第一導波路アレイ２６からの分配光を
導波する第二導波路アレイ３０と、第二導波路アレイ３
０を導波する分配光の位相を電気光学効果により可変制
御する第二位相制御電極３２と、第二導波路アレイ３０
からの分配光を合波して出力する光合波器３４とを有す
る。

【００１５】この実施例では、Ｎ個例えば４個の第一光
偏向器２０及びＭ個例えば４個の第二光偏向器２２と、
平面導波路３６とを、電気光学効果を有する共通の基板
３８に設ける。基板３８中央部に平面導波路３６を配置
し、第一光偏向器２０及び第二光偏向器２２を平面導波
路３６を挟んで対向配置する。

【００１６】そしてこの実施例の第一光偏向器２０にあ
っては、光分配器２４は１×ｉスターカプラ（ｉ＝２、
３、……）であり、この光分配器２４の入力に入力ポー
ト４０を設ける。さらにこの光分配器２４の各出力にそ
れぞれ長さの等しい直線状の導波路４２を設け、これら
導波路４２を導波路間隔ｄで平行配置し、これら導波路
４２により第一導波路アレイ２６を構成する。導波路４
２の一端を光分配器２４の出力と接続し及び導波路４２
の他端を平面導波路３６の一方の側部に接続する。

【００１７】また各導波路４２にそれぞれ第一位相制御
電極２８を設ける。導波路４２の屈折率を電気光学効果
を利用して第一位相制御電極２８により制御し、これに
より導波路４２を導波する光の位相を制御する。同一の
第一導波路アレイ２６に対し設けた各第一位相制御電極
２８の電極長（導波路４２に沿う方向の長さ）を、等差
数列（初項Ｌ、公差ΔＬ）を形成するように異ならせ、
かつ、当該アレイ２６の導波路配列方向の一方の側から
他方の側へ向けて順次に、より電極長の長いものを配置
してゆく。そして各第一導波路アレイ２６で初項Ｌ及び
公差ΔＬを等しくする。例えば、同一の第一導波路アレ
イ２６に属する第一位相制御電極２８の総個数が４個で
ある場合、電極長Ｌ、Ｌ＋ΔＬ、Ｌ＋２・ΔＬ及びＬ＋
３・ΔＬの第一位相制御電極２８を、当該アレイ２６の
導波路配列方向の一方の側から他方の側へ向けて、順次
に配置してゆく。

【００１８】またこの実施例の第二光偏向器２２にあっ
ては、第二光偏向器２２は第一光偏向器２０の入力及び
出力を逆転させて用いた場合と同様の構成を有する。従
って、光合波器３４はｉ×１スターカプラであり、この
光合波器３４の出力に出力ポート４４を設ける。さらに
この光合波器３４の各入力にそれぞれ長さの等しい直線
状の導波路４６を設け、これら導波路４６を導波路間隔
ｄで平行配置し、これら導波路４６により第二導波路ア
レイ３０を構成する。導波路４６の一端を光合波器３４
の入力と接続し、及び導波路４６の他端を平面導波路３
６の他方の側部に接続する。

【００１９】また各導波路４６にそれぞれ第二位相制御
電極３２を設ける。導波路４６の屈折率を電気光学効果
を利用し第二位相制御電極３２により制御し、これによ
り導波路４６を導波する光の位相を制御する。同一の第
二導波路アレイ３０に対して設けた各第二位相制御電極
３２の電極長を等差数列（初項Ｌ、公差ΔＬ）を形成す
るように異ならせ、かつ、当該アレイ３０の導波路配列
方向の他方の側から一方の側へ向けて（第一導波路アレ
イ２６の場合とは逆向きに）順次に、より電極長の長い
ものを配置してゆく。そして各第二導波路アレイ３０で
初項Ｌ及び公差ΔＬを等しくする。例えば、同一の第二
導波路アレイ３０に対し設けた第二位相制御電極３２の
総個数が４個である場合、電極長Ｌ、Ｌ＋ΔＬ、Ｌ＋２
・ΔＬ及びＬ＋３・ΔＬの第二位相制御電極３２を、第
一導波路アレイ２６の場合とは逆向きに、順次に配置し
てゆく。

【００２０】尚、第一導波路アレイ２６において第一位
相制御電極２８を設けていない導波路４２が有っても無
くてもよいし、また第二導波路アレイ３０において第二
位相制御電極３２を設けていない導波路４６が有っても
無くてもよい。例えば、図１に示す第一導波路アレイ２
６において電極長の一番短い第一位相制御電極２８を設
けないようにしてもよい。さらに光分配器２４及び又は
光合波器３４をスターカプラとするほか多段接続した対
称Ｙ分岐としてもよい。例えば、光分配器２４の入力側
から数えて第ｘ段目（ｘ＝１、２、…ｙ）に１×２対称
Ｙ分岐をｘ個設け、第ｘ段目のＹ分岐の各出力にそれぞ
れ１個ずつ第ｘ＋１段目のＹ分岐の入力を接続し、これ
らｙ段接続したＹ分岐により１入力（２・ｙ）出力の光
分配器２４を構成する。或は、光合波器３４の出力側か
ら数えて第ｘ段目（ｘ＝１、２、…ｙ）に２×１対称Ｙ
分岐をｘ個設け、第ｘ段目のＹ分岐の各入力にそれぞれ
１個ずつ第ｘ＋１段目のＹ分岐の出力を接続し、これら
ｙ段接続したＹ分岐により（２・ｙ）入力１出力の光合
波器３４を構成する。

【００２１】次に、この実施例の動作につき説明する。
入力ポート４０を介し光分配器２４に光を入射すると、
光分配器２４は、入力光をｉ個の分配光に分岐し各分配
光を対応する第一導波路アレイ２６の導波路４２へ出射
する。光分配器２４の出力面において、各分配光の位相
を等しくし、好ましくはこれに加え各分配光の光パワー
を等しくする。等パワーの分配光を効果的に形成するた
め、レンズ機能を備えるスターカプラを光分配器２４と
するようにしてもよい。

【００２２】次に、第一導波路アレイ２６を導波する各
分配光間に、第一位相制御電極２８を介し位相差を与
え、その後これら分配光を第一導波路アレイ２６から平
面導波路３６へ入射させる。第一導波路アレイ２６から
平面導波路３６へ入射させた各分配光が平面波を形成す
るように、位相を制御する。

【００２３】この実施例では、第一導波路アレイ２６を
構成する各導波路４２の長さをそれぞれ等しくし、か
つ、等差数列となる電極長例えばＬ、Ｌ＋ΔＬ、Ｌ＋２
・ΔＬ及びＬ＋３・ΔＬの第一位相制御電極２８を導波
路配列方向に沿って順次に配置する。従って、第一位相
制御電極２８を介し第一導波路アレイ２６の各導波路４
２で等しい屈折率変化Δｎ１を生じさせることにより、
第一導波路アレイ２６の出射面における各分配光の位相
を、例えばФ＋ΔФ、Ф＋２・ΔФ、Ф＋３・ΔФ、Ф
＋４・ΔФとなるように、制御できる（但しФは第一導
波路アレイ２６の入射面における分配光の位相）。これ
ら等差数列となる位相の分配光により平面波を形成でき
る。

【００２４】ここで、導波路４２の出射面における中心
軸方向ｐと平面波の伝搬方向ｑ１とが成す角をθ１と表
せば、この偏向角θ１はｔａｎ（θ１）＝Δｎ１・ΔＬ
／ｄと表せる。平面波は、導波路４２出射面から偏向角
θ１方向すなわち伝搬方向ｑ１へ向けて平面導波路３６
を伝搬してゆく。屈折率変化量Δｎ１を増減させること
により、偏向角θ１を増減でき従って平面波の伝搬方向
ｑ１を可変制御できる。また光の波長をλ及び第一導波
路アレイ２６が備える導波路４２の総個数をＴと表せ
ば、分解能はΔθ１＝λ／（ｄ・Ｔ）、及びチャネル数
はΔθ１／θ_FSR＝Ｔと表せる。

【００２５】また、光接続したい第一導波路アレイ２６
及び第二導波路アレイ３０において相対応する導波路４
２及び４６の出射端を結ぶ光の経路に沿う方向をｑ２と
表す。方向ｑ２は設計により予め定められる一定の方向
であり、従って平面波の伝搬方向ｑ１を方向ｑ２と一致
させるように制御することにより、第一導波路アレイ２
６から出射した分配光を所望の第二導波路アレイ３０に
入射させることができる。

【００２６】しかも第一導波路アレイ２６を導波する分
配光の位相を制御して平面波を形成しているので、基板
３８面に沿う方向において伝搬方向ｑ１方向以外の方向
へ伝搬する迷光は生じにくい。また平面導波路３６は基
板３８面に垂直な方向に光を閉じ込める機能を有するの
で、平面波が基板３８面に垂直な方向に拡散するのを防
止できる。従って第一導波路アレイ２６から出射した分
配光を、非常に効率よく所望の第二導波路アレイ３０に
結合させることができる。

【００２７】尚、第一導波路アレイ２６が備える各第一
位相制御電極２８の電極長を等しくしても、これら各電
極２８に印加する電圧値を任意好適に調整することによ
り、平面波を形成しさらに偏向角θ１を変化させること
ができる。

【００２８】次に第二導波路アレイ３０を導波する各分
配光の位相を制御し、その後これら各分配光を第二導波
路アレイ３０から光合波器３４に入射させる。第二導波
路アレイ３０から出射する各分配光の位相が、第二導波
路アレイ３０の出射面において等位相となるように、位
相を制御する。

【００２９】この実施例では、第二導波路アレイ３０の
各導波路４６の長さを等しくし、かつ、等差数列となる
電極長例えばＬ、Ｌ＋ΔＬ、Ｌ＋２・ΔＬ、Ｌ＋３・Δ
Ｌの第二位相制御電極３２を第一位相制御電極２８の場
合とは逆向きに順次に配置する。従って、第二位相制御
電極３２を介し第二導波路アレイ３０の各導波路４６で
等しい屈折率変化Δｎ２を生じさせると共にこの屈折率
変化量Δｎ２を任意好適に調整することにより、第一導
波路アレイ２６の出射面における位相が例えばФ＋Δ
Ф、Ф＋２・ΔФ、Ф＋３・ΔФ、Ф＋４・ΔФであっ
た分配光の位相をそれぞれ、例えば４・ΔФ、３・Δ
Ф、２・ΔФ、ΔФだけ進ませ、この結果これら各分配
光間の位相差をなくし第二導波路アレイ３０の出射面か
ら等位相の分配光を出射させることができる。

【００３０】ここで、光接続したい第一導波路アレイ２
６及び第二導波路アレイ３０を結ぶ上述の方向ｑ２と、
当該第二導波路アレイ３０が備える導波路４６の入射面
での中心軸方向ｒとが成す角をθ２と表せば、これら光
接続したい導波路アレイ２６及び３０において、第一導
波路アレイ２６から第二導波路アレイ３０に入射された
分配光を、第二導波路アレイ３０の出射面から等位相で
出射させるには、屈折率変化量Δｎ２を、ｔａｎ（θ
２）＝Δｎ２・ΔＬ／ｄを満足するように生じさせれば
よい。このように屈折率変化量Δｎ２を制御した状態で
は、入射角θ２方向の第一導波路アレイ２６以外の光接
続したくない第一導波路アレイ２６から第二導波路アレ
イ３０に入射した分配光の位相は、第二導波路アレイ３
０の第二導波路アレイ出射面で、等位相とはならない。

【００３１】次に、光合波器３４は、第二導波路アレイ
３０から等位相の状態で入射した分配光を、光合波器３
４の出射端で実用上充分な光パワーが得られるように合
波して光合波器３４の出射端から出射する。従って光接
続したい第一導波路アレイ２６に対応した入力ポート４
０から入射した光を、光接続したい第二導波路アレイ３
０に対応した出力ポート４４から出射させることができ
る。一方、光合波器３４は、第二導波路アレイ３０から
等位相ではない状態で入射した分配光を、光合波器３４
の出射端で実質的に光パワーが零となるように合波或は
減衰し従って光合波器３４の出射端から出射しない。従
って光接続したくない第一導波路アレイ２６に対応する
入力ポート４０から入射した光は出力ポート４４から出
射されない。これがため、屈折率変化量Δｎ１及びΔｎ
２を任意好適に変化させることにより、所望の入力ポー
ト４０から入射した光を所望の出力ポート４４から出射
させることができる。

【００３２】図２はこの発明の第二実施例の構成を概略
的に示す平面図である。尚、図においては図面の理解を
助けるため、第一位相制御電極２８及び第二位相制御電
極３２を省略して示した。以下、第一実施例と相違する
点につき説明し、第一実施例と同様の点についてはその
詳細な説明を省略する。

【００３３】同図にも示すように、第二実施例では、各
第一導波路アレイ２６の導波路配列方向における対称軸
ｓが共通の焦点Ｓで交差するように、第一導波路アレイ
２６を配列する。これと共に各第二導波路アレイ３０の
導波路配列方向における対称軸ｔが共通の焦点Ｔで交差
するように、第二導波路アレイ３０を配置する。

【００３４】第一実施例では、各第一導波路アレイ２６
をそれぞれの対称軸ｓが平行となるように配置すると共
に、各第二導波路アレイ３０をそれぞれの対称軸ｔが平
行となるように配置しているので、第一導波路アレイ２
６及び第二導波路アレイ３０の配置関係によっては偏向
角θ１及び入射角θ２を非常に大きくする必要があり、
その結果、第一位相制御電極２８及び第二位相制御電極
３２に印加する動作電圧を大きくしなければならなくな
る。

【００３５】しかし第二実施例では、各第一導波路アレ
イ２６をそれぞれの対称軸ｓが焦点Ｓで交差するように
配置しているので、偏向角θ１を中心軸ｐから＋方向
（時計回り方向）或は−方向（反時計回り方向）に振る
べき範囲を第一実施例の場合よりも小さくすることがで
き、従って第一位相制御電極２８に印加する動作電圧を
低減できる。同様に、各第二導波路アレイ３０をそれぞ
れの対称軸ｔが焦点Ｔで交差するように配置しているの
で、入射角θ２を中心軸ｒから＋或は−方向に振るべき
範囲を第一実施例の場合よりも小さくすることができ、
従って第二位相制御電極３２に印加する動作電圧を低減
できる。

【００３６】図３はこの発明の第三実施例の構成を概略
的に示す平面図である。尚、図においては図面の理解を
助けるため、第一位相制御電極２８及び第二位相制御電
極３２を省略して示した。以下、第一実施例と相違する
点につき説明し、第一実施例と同様の点についてはその
詳細な説明を省略する。

【００３７】同図にも示すように、第三実施例では、複
数例えば３個の第一光偏向器２０を平面導波路３６の一
方の側部に設け、さらに複数例えば３個の第二光偏向器
２２をこれら第一光偏向器２０に隣接する領域に配置し
て平面導波路３６の一方の側部に設ける。そして平面導
波路３６の他方の側部に光反射部４８を設ける。

【００３８】光反射部４８は平面導波路３６に反射面を
形成すべく設けた例えば反射膜或は劈開面である。光接
続したい入力ポート４０及び出力ポート４４に対応する
第一導波路アレイ４２及び第二導波路アレイ３０におい
て、第一導波路アレイ２６から出射した光を光反射部４
８で反射して第二導波路アレイ３０に入射させる。

【００３９】第三実施例によれば、光スイッチの素子長
を、例えば第一実施例の素子長の半分程度にまで、短縮
できる。

【００４０】図４はこの発明の第四実施例の構成を概略
的に示す平面図である。尚、図においては図面の理解を
助けるため、第一位相制御電極２８及び第二位相制御電
極３２を省略して示した。以下、第一実施例と相違する
点につき説明し、第一実施例と同様の点についてはその
詳細な説明を省略する。

【００４１】第四実施例においては、偏向角θ１及び入
射角θ２を＋或は−方向に振るべき範囲を小さくするた
めの屈折光学系５０及び５２を設ける。屈折光学系５０
は平面導波路３６と第一導波路アレイ２６との間に設け
た平面導波路、及び屈折光学系５２は平面導波路３６と
第二導波路アレイ３０との間に設けた平面導波路であっ
て、これら屈折光学系５０及び５２の屈折率を平面導波
路３６の屈折率よりも低く或は高くする。屈折光学系５
０及び５２により光を大きく屈折させることにより、偏
向角θ１及び入射角θ２を振るべき範囲を小さくするこ
とができる。

【００４２】第四実施例によれば屈折光学系５０及び５
２を設けるので、第一実施例と比較して、動作電圧をよ
り低減し、或は第一導波路アレイ２６及び第二導波路ア
レイ３０の離間距離を短縮し、或は光の分配ロスを各第
一光偏向器２０毎に均一化することができる。

【００４３】尚、屈折光学系５０及び５２を上述したも
ののほか、導波型レンズ、導波型プリズム、反射面、或
は平面導波路３６と屈折率の異なる領域とし、また屈折
光学系５０及び５２を平面導波路３６と第一導波路アレ
イ２６及び第二導波路アレイ３０との間に設けるほか、
平面導波路３６中に設けるようにしてもよい。

【００４４】図５及び図６はこの発明の第五実施例の構
成を概略的に示す平面図及び側面図である。以下、第一
実施例と相違する点につき説明し、第一実施例と同様の
点についてはその詳細な説明を省略する。

【００４５】これら図にも示すように、第五実施例で
は、基板５４に複数例えば３個の第一光偏向器２０を設
ける。そして同一の第一光偏向器２０が備える各第一位
相制御電極２８を、それぞれ個別に分離して設けずに、
一体化して設ける。さらに複数例えば６枚の基板５４を
例えば水平方向に積み重ね、各基板５４の一方の基板面
５４ａ側に第一光偏向器２０を配置する。

【００４６】また基板５４とは別の基板５６に、複数例
えば３個の第二光偏向器２２を設ける。そして同一の第
二光偏向器２２が備える各第二位相制御電極３２を、そ
れぞれ個別に分離して設けずに、一体化して設ける。さ
らに複数例えば６枚の基板５４を基板５４の積み重ね方
向と直交する方向例えば垂直方向に積み重ね、各基板５
６の一方の基板面５６ａ側に第二光偏向器２２を配置す
る。

【００４７】そして基板５４及び５６の間に、基板５４
側からレンズ５８及び６０を設ける。レンズ５８は第一
光偏向器２０からの出射光を基板面５４ａに沿う方向に
おいて収束させて第二光偏向器２２に結合させるための
レンズ例えばロッドレンズ或はシリンドリカルレンズで
あり、レンズ６０は第一光偏向器２０からの出射光を基
板面５４ａに垂直な方向において平行光と成して第二光
偏向器２２に結合するためのレンズ例えばロッドレンズ
或はシリンドリカルレンズである。

【００４８】次にこの実施例の動作につき説明する。基
板面５４ａに沿う方向においては、光を、第一光偏向器
２０から、平面波従って平行光と成して所望の偏向角θ
１方向へ出射させることができる（図６参照）。また基
板面５４ａに垂直な方向においては、光を、第一光偏向
器２０から、扇状に広がらせながら出射させることがで
きる（図５参照）。

【００４９】そこで第五実施例では、図６にも示すよう
に、第一光偏向器２０から出射した光を、レンズ５８に
より基板面５４ａに沿う方向において収束させて第二光
偏向器２２の入射面に入射させる。好ましくは、第二光
偏向器２２の入射面を光の焦点位置に配置する。また偏
向角θ１を任意好適に調整することにより、第一光偏向
器２０から出射した光を、積み重ねた複数の基板５６の
なかから選択したいずれかひとつの基板５６に在る第二
光偏向器２２へ、入射させることができる。

【００５０】さらに図５にも示すように、第一光偏向器
２０から出射した光を、レンズ６０により基板面５４ａ
に垂直な方向において平行光と成して第二光偏向器２２
の入射面に入射させる。この際、平行光と成した光を、
偏向角θ１により選択された基板５６に在る全ての第二
光偏向器２２或は一部の複数の第二光偏向器２２に時刻
同一に入射するようにしてもよいし、また偏向角θ１に
より選択された基板に在る複数の第二光偏向器２２のう
ちのいずれかひとつに入射させるようにしてもよい。入
射角θ２を任意好適に調整することにより、積み重ねた
複数の基板５４のなかから選択したいずれかひとつの基
板５４に在る第一光偏向器２０から出射した光のみを、
等位相で光合波器３４に入射させることができる。

【００５１】この実施例では、積み重ねた各基板５４の
基板面５４ａが平行と成るように配置するのが好まし
い。また積み重ねた各基板５４に設けた第一導波路アレ
イ２６の各中心軸方向ｐは、基板面５４ａに垂直な方向
から見たとき平行であるのが好ましいが、偏向角θ１を
可変制御できるので厳密に平行である必要は無く従って
作成が容易である。また基板面５４ａに垂直な方向から
見たとき、積み重ねた各基板５４の第一導波路アレイ２
６出射端面位置を、基板面５４ａに沿う方向における所
定位置に揃えるようにするのが好ましく、これは例えば
付き合わせ治具を用いることにより或は積み重ねた基板
５４の第一導波路アレイ２６出射端面を一括研磨するこ
とにより容易に達成できる。積み重ねた基板５６につい
てもここで基板５４につき述べたと同様のことが言え
る。

【００５２】図７及び図８はこの発明の第六実施例の構
成を概略的に示す平面図及び側面図である。以下、第五
実施例と相違する点につき説明し、第五実施例と同様の
点についてはその詳細な説明を省略する。

【００５３】図８にも示すように、この実施例では、第
一光偏向器２０及び平面導波路６２を入力ポート４０に
順次に接続して基板５４の基板面５４ａ側に設ける。そ
して平面導波路６２中にレンズ５８としての導波型凸レ
ンズを設ける。

【００５４】同様に、図７にも示すように、第二光偏向
器２２及び平面導波路６４を出力ポート４４に順次に接
続して基板５６の基板面５６ａ側に設ける。そして平面
導波路６４中にレンズ６０としての導波型凸レンズを設
ける。

【００５５】次にこの実施例の動作につき説明する。こ
の実施例では、図８にも示すように、第一光偏向器２０
から出射した光を、レンズ５８により基板面５４ａに沿
う方向において収束させて平面導波路６４の入射面に入
射させる。好ましくは、平面導波路６４の入射面を光の
焦点位置に配置する。

【００５６】平面導波路６４に入射した第一光偏向器２
０からの光は、図７にも示すように、基板面５６ａに沿
う方向において扇状に広がりながら平面導波路６４を導
波する。この扇状に広がる光をレンズ６０により平行光
と成して第二光偏向器２２に入射させる。

【００５７】この実施例の光スイッチを動作させるに当
たっては、同一の基板５４に設けた入力ポート４０に対
してそれぞれ異なる波長の光を入力させるようにするの
が好ましい。この場合、出力ポート４４から出力する光
が、同一基板５４の入力ポート４０のいずれのポートか
ら入力された光であるかを波長により判別できる。

【００５８】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構成、形状、寸
法、配設位置及びそのほかを任意好適に変更できる。

【００５９】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の光スイッチによれば、第一導波路アレイを導波
する各分配光の位相を制御することにより偏向角θ１を
変化させることができ、従って所望の第一導波路アレイ
から出射させた分配光を所望の第二導波路アレイへ選択
的に入射させることができる。

【００６０】しかも第一導波路アレイから偏向角θ１方
向以外の方向へ出射される迷光の割合は、音響光学素子
を用いた光偏向器よりも少なく、従って第一導波路アレ
イから出射した分配光を第二導波路アレイに効率良く結
合させることができ、分配ロスを低減できる。

【００６１】また第二導波路アレイにおいては、入射角
θ２方向の第一導波路アレイから入射した各分配光が、
等位相で、第二導波路アレイ出射面から出射するよう
に、これら各分配光の位相を制御する。このように位相
を制御した状態では、入射角θ入射角θ２方向の第一導
波路アレイ以外の第一導波路アレイから第二導波路アレ
イに入射した各分配光の位相は、第二導波路アレイ出射
面で等位相とはならない。光合波器は、第二導波路アレ
イから等位相の状態で入力した各分配光を、光合波器の
出射端で実用上充分な光パワーが得られるように合波し
て光合波器の出射端から出射する。しかし光合波器は、
第二導波路アレイから等位相ではない状態で入力した各
分配光を、光合波器の出射端で実質的に光パワーが零と
なるように合波或は減衰し従って光合波器の出射端から
出射しない。従って第二導波路アレイ出射面で等位相と
なる入射角θ２を変化させることにより、所望の第一導
波路アレイから入射した分配光を所望の第二導波路アレ
イから選択的に出射させることができる。

【００６２】そして第一及び第二導波路アレイを導波す
る分配光の位相を、電気光学効果により制御することに
より、偏向角θ１及び入射角θ２を可変制御するので、
動作速度を速くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例の構成を概略的に示す平
面図である。

【図２】この発明の第二実施例の構成を概略的に示す平
面図である。

【図３】この発明の第三実施例の構成を概略的に示す平
面図である。

【図４】この発明の第四実施例の構成を概略的に示す平
面図である。

【図５】この発明の第五実施例の構成を概略的に示す平
面図である。

【図６】この発明の第五実施例の構成を概略的に示す側
面図である。

【図７】この発明の第六実施例の構成を概略的に示す平
面図である。

【図８】この発明の第六実施例の構成を概略的に示す側
面図である。

【図９】電気光学効果により動作する光偏向器を利用し
た光スイッチの構成の一例を概略的に示す側面図であ
る。

【符号の説明】

２０：第一光偏向器 ２２：第二光偏向器 ２４：光分配器 ２６：第一導波路アレイ ２８：第一位相制御電極 ３０：第二導波路アレイ ３２：第二位相制御電極 ３４：光合波器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−171115（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93522（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−161323（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−51822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−138621（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−90628（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−501065（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−503898（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/29 - 1/313 G02F 1/00 - 1/125 G02B 6/12 - 6/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎ個の第一光偏向器及びＭ個の第二光偏
   向器（Ｎ、Ｍは自然数、Ｎ×Ｍ≠１）を備え、 前記第一光偏向器は、複数の分配光を出力する光分配器
   と、該光分配器からの分配光を導波する第一導波路アレ
   イと、該第一導波路アレイを導波する分配光の位相を電
   気光学効果により可変制御する第一位相制御電極とを有
   し、 前記第二光偏向器は、前記第一導波路アレイからの分配
   光を導波する第二導波路アレイと、該第二導波路アレイ
   を導波する分配光の位相を電気光学効果により可変制御
   する第二位相制御電極と、前記第二導波路アレイからの
   分配光を合波して出力する光合波器とを有して成り、 前記第一位相制御電極により、前記第一導波路アレイか
   ら出射する各分配光が、所定の前記第二導波路アレイ入
   射面に向かって伝搬する平面波を形成するように、これ
   ら各分配光の位相が制御され、 前記第二位相制御電極により、所定の入射角方向の前記
   第一導波路アレイから入射した各分配光が、等位相で、
   前記第二導波路アレイ出射面から出射するように、これ
   ら各分配光の位相が制御されることを特徴とする光スイ
   ッチ。
2. 【請求項２】 光分配器をスターカプラとし又は多段接
   続した対称Ｙ分岐とし、光合波器をスターカプラとし又
   は多段接続した対称Ｙ分岐として成ることを特徴とする
   請求項１記載の光スイッチ。