JP3664933B2

JP3664933B2 - Optical waveguide type optical switch

Info

Publication number: JP3664933B2
Application number: JP2000033859A
Authority: JP
Inventors: 直樹大庭; 隆司郷; 俊夫渡辺; 栗原　　隆
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2020-02-10
Also published as: JP2001222033A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信および光信号処理システムにおいて使用される光導波路型光スイッチに関し、更に詳しくは、光導波路構造の作製誤差や光導波路材料の屈折率変化に対して許容度が大きくて、高消光比を維持することができる光導波路型光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路型光スイッチは、小型で集積化が容易なため、光通信網のクロスコネクトやアドドロップマルチプレクサ用光路切り替えスイッチ用として有望視されている。特に、石英ガラス製光導波路を用いて作製された熱光学光スイッチは、低挿入損失であり、１６×１６などの大規模光スイッチの実績もある（T.Goh et al.,"Low-Loss and High-Extinction-Ratio Silica-Based Strictly Nonblocking 16×16 Thermooptic Matrix Switch",IEEE Photonics Technol.Lett.,vol.10,No.6,pp.810-812,1998）。ここでは、２×２または１×２の単位光スイッチとしてマッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）型光スイッチが用いられている。石英ガラスＭＺＩ型熱光学スイッチは、その熱光学位相シフタに約４００ｍＷの加熱電力を与えることで光路切り替えを実現している。
【０００３】
一方、アクリル系高分子または紫外線硬化エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂またはポリイミドに代表される高分子光導波路材料は、石英ガラスのような無機ガラス光導波路材料に比べて熱光学定数が約１桁大きく、熱伝導率が約１桁小さいため、熱光学位相シフタの消費電力が約１００分の１となる特長がある。実際、約５ｍＷの低電力で動作する高分子光導波路ＭＺＩ型熱光学スイッチが報告されている（Y.Hida et al.,"Polymer Waveguide Thermooptic Switch with Low Electric Power Consumption at 1.3μm",IEEE Photonics Technol.Lett.,Vol.5,No.7,pp.782-784,1993）。
【０００４】
ＭＺＩ型光スイッチは、図１４に示すように、２つのコア１１が第１の方向性結合器（以下、方向性結合器をＤＣと略称する）１２、位相シフタ１７、第２のＤＣ１３を順次形成している。ポート１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂでの入力出光の複素振幅をψ_1a，ψ_1b，ψ_2a，ψ_2bとすると、
【数１】

の関係が成り立つ。ただし、
【数２】

ＬはＤＣ１２，１３の完全結合長、ｌは実際のＤＣ１２，１３の結合長、θは位相シフタ１７により与えられる位相差である。
【０００５】
式１を基にポート１ａ−２ａ間と１ａ−２ｂ間の透過率を計算した結果を図１５に示す。位相差０でクロスステイト、πでバーステイトとなり、消光比はｌ＝Ｌ／２の場合、理論上無限大となる（図１５実線）。なお、図１５において、実線３０はポート１ａ−２ｂ間のｌ（タイプ注：エルＬの小文字ｌです）＝Ｌ／２の場合の光透過率を示し、実線３１はポート１ａ−２ａ間のｌ＝Ｌ／２の場合の光透過率を示し、実線３２は実線３０と重なっているが、１ａ−２ｂ間のｌ＝Ｌ／２×１．０２の場合の光透過率を示し、点線３３は１ａ−２ａ間のｌ＝Ｌ／２×１．０２の場合の光透過率を示す。
【０００６】
しかしながら、光導波路作製誤差によりＤＣの結合長がずれるとクロスステイトでの消光比が悪化する。例えば、図１５点線のように２％結合長がずれるだけで、３０ｄＢが消光比の限界となる。また、位相シフタが与える位相シフト量の誤差は、バーステイトの消光比を悪化させる。この誤差は、例えば熱光学位相シフタの場合であると、光導波路材料の熱光学定数が環境温度等に依存して変化した場合に生じする。これらの消光比の低下を回避するために、前述の石英ガラスＭＺＩ型熱光学スイッチでは、ＭＺＩを複数段に接続して消光比の改善を図っている。
【０００７】
一方、高分子ＭＺＩ熱光学スイッチでは、位相シフタ動作に伴う水分の吸脱着による屈折率変化のため、ゆっくりと変化する位相誤差を生じ、動作点がドリフトする問題が指摘されている（Y.Hida et al.,"Moisture-induced drift in thermo-optec phase shifters composed of deuterated and fluorinated methacrylate polymer waveguide",Appl.Optics,Vol.35,No.27,pp.6828-6837,1997）。このため、高分子光導波路を用いた実用的なＭＺＩ型光スイッチは実現されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＭＺＩ型光スイッチは、上述したように、方向性結合器の結合長誤差、駆動用位相シフト量誤差の許容量が小さいため、単独では高消光比が得にくいという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、結合長誤差、位相シフト量誤差の許容量が大きく、高消光比を維持することができる光導波路型光スイッチを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、コアおよびクラッドから各々が構成される２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第１の方向性結合器と、該第１の方向性結合器に続いて前記２本の光導波路の一方に対して形成され、この一方の光導波路のコアの光学長を変化させる第１の位相シフタと、該第１の位相シフタに続いて前記２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第２の方向性結合器と、該第２の方向性結合器に続いて前記２本の光導波路の他方に対して形成され、この他方の光導波路のコアの光学長を変化させる第２の位相シフタと、該第２の位相シフタに続いて前記２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第３の方向性結合器とを有し、前記第１、第２、および第３の方向性結合器の結合長は、それぞれ完全結合長の４分の１、２分の１、および４分の１であることを要旨とする。
【００１１】
請求項１記載の本発明にあっては、光導波路が第１の方向性結合器、第１の位相シフタ、第２の方向性結合器、第２の位相シフタ、第３の方向性結合器を順次形成し、第１の位相シフタは一方の光導波路のコアに、第２の位相シフタは他方の光導波路のコアに同時に作用するように構成されているため、位相シフト量０または２πのクロスステイトにおいて高消光比を示す位相シフト量の範囲が大きく、結合長誤差や位相シフト量誤差に影響されずに、高消光比を得ることができ、また、第１、第２、および第３の方向性結合器の結合長がそれぞれ完全結合長の４分の１、２分の１、および４分の１である。
【００１２】
また、請求項２記載の本発明は、コアおよびクラッドから各々が構成される２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第１の方向性結合器と、該第１の方向性結合器に続いて前記２本の光導波路の一方に対して形成され、この一方の光導波路のコアの光学長を変化させる第１の位相シフタと、該第１の位相シフタに続いて前記２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第２の方向性結合器と、該第２の方向性結合器に続いて前記２本の光導波路の一方に対して形成され、この一方の光導波路のコアの光学長を変化させる第２の位相シフタと、該第２の位相シフタに続いて前記２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第３の方向性結合器とを有し、前記第１、第２、および第３の方向性結合器の結合長は、それぞれ完全結合長の４分の１、２分の１、および４分の１であることを要旨とする。
【００１３】
請求項２記載の本発明にあっては、光導波路が第１の方向性結合器、第１の位相シフタ、第２の方向性結合器、第２の位相シフタ、第３の方向性結合器を順次形成し、第１および第２の位相シフタは一方の光導波路のコアに同時に作用するように構成されているため、位相シフト量π近傍のバーステイトにおいて高消光比を示す位相シフト量の範囲が大きく、結合長誤差や位相シフト量誤差に影響されずに、高消光比を得ることができ、また、第１、第２、および第３の方向性結合器の結合長がそれぞれ完全結合長の４分の１、２分の１、および４分の１である。
【００１６】
請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の発明において、前記第１、第２、および第３の方向性結合器の結合長が、それぞれ完全結合長の４分の１、２分の１、および４分の１よりもそれぞれの略４％以内で長いことを要旨とする。
【００１７】
請求項３記載の本発明にあっては、第１、第２、および第３の方向性結合器の結合長がそれぞれ完全結合長の４分の１、２分の１、および４分の１よりもそれぞれの略４％以内で長い。
【００１８】
また、請求項４記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記第１および第２の位相シフタが、前記光導波路のコアに近接して設けられるヒータを有する熱光学位相シフタであることを要旨とする。
【００１９】
請求項４記載の本発明にあっては、第１および第２の位相シフタが光導波路のコアに近接して設けられるヒータを有する熱光学位相シフタである。
【００２０】
更に、請求項５記載の本発明は、請求項４記載の発明において、前記光導波路のうち、少なくとも前記熱光学位相シフタが形成される部分の光導波路が、高分子材料で構成されることを要旨とする。
【００２１】
請求項５記載の本発明にあっては、少なくとも熱光学位相シフタが形成される部分の光導波路が高分子材料で構成されている。
【００２２】
請求項６記載の本発明は、コアおよびクラッドから各々が構成される２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第１の方向性結合器と、該第１の方向性結合器に続いて前記２本の光導波路の一方に対して形成され、この一方の光導波路のコアの光学長を変化させる第１の位相シフタと、該第１の位相シフタに続いて前記２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第２の方向性結合器と、該第２の方向性結合器に続いて前記２本の光導波路の一方に対して形成され、この一方の光導波路のコアの光学長を変化させる第２の位相シフタと、該第２の位相シフタに続いて前記２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第３の方向性結合器と、該第３の方向性結合器に続いて前記２本の光導波路の他方に対して形成され、この他方の光導波路のコアの光学長を変化させる第３の位相シフタと、該第３の位相シフタに続いて前記２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第４の方向性結合器と、該第４の方向性結合器に続いて前記２本の光導波路の他方に対して形成され、この他方の光導波路のコアの光学長を変化させる第４の位相シフタと、該第４の位相シフタに続いて前記２本の光導波路に形成され、該２本の光導波路の導波光を結合する第５の方向性結合器とを有し、前記第１、第２、第３、第４、および第５の方向性結合器の結合長は、それぞれ完全結合長の８分の１、４分の１、４分の１、４分の１、および８分の１であることを要旨とする。
【００２３】
請求項６記載の本発明にあっては、光導波路が第１の方向性結合器、第１の位相シフタ、第２の方向性結合器、第２の位相シフタ、第３の方向性結合器、第３の位相シフタ、第４の方向性結合器、第４の位相シフタ、第５の方向性結合器を順次形成し、第１および第２の位相シフタは一方の光導波路のコアに、第３および第４の位相シフタは他方の光導波路のコアに作用するように構成されているため、クロスステイトおよびバーステイトの両方において高消光比を示す位相シフト量の範囲が大きく、結合長誤差や位相シフト量誤差に影響されずに、高消光比を得ることができ、また、第１、第２、第３、第４、および第５の方向性結合器の結合長がそれぞれ完全結合長の８分の１、４分の１、４分の１、４分の１、および８分の１である。
【００２６】
更に、請求項７記載の本発明は、請求項６記載の発明において、前記第１、第２、第３、第４、および第５の方向性結合器の結合長が、それぞれ完全結合長の８分の１、４分の１、４分の１、４分の１、および８分の１よりもそれぞれの略４％以内で長いことを要旨とする。
【００２７】
請求項７記載の本発明にあっては、第１、第２、第３、第４、および第５の方向性結合器の結合長がそれぞれ完全結合長の８分の１、４分の１、４分の１、４分の１、および８分の１よりもそれぞれの略４％以内で長い。
【００２８】
請求項８記載の本発明は、請求項６又は請求項７に記載の発明において、前記第１乃至第４の位相シフタが、前記光導波路のコアに近接して設けられるヒータを有する熱光学位相シフタであることを要旨とする。
【００２９】
請求項８記載の本発明にあっては、第１乃至第４の位相シフタが光導波路のコアに近接して設けられるヒータを有する熱光学位相シフタである。
【００３０】
また、請求項９記載の本発明は、請求項８記載の発明において、前記光導波路のうち、少なくとも前記熱光学位相シフタが形成される部分の光導波路が、高分子材料で構成されることを要旨とする。
【００３１】
請求項９記載の本発明にあっては、熱光学位相シフタが形成される部分の光導波路が高分子材料で構成される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る光導波路型光スイッチの構成を示す図である。同図に示す光導波路型光スイッチは、コアおよびクラッドから各々が構成される２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第１の方向性結合器１２、この第１の方向性結合器１２に続いて２本の光導波路１１の一方である第１の光導波路に対して形成され、この第１の光導波路のコアの光学長を変化させる第１の位相シフタ１７、この第１の位相シフタに続いて２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第２の方向性結合器１３、この第２の方向性結合器１３に続いて２本の光導波路１１の他方である第２の光導波路に対して形成され、この第２の光導波路のコアの光学長を変化させる第２の位相シフタ１８、およびこの第２の位相シフタ１８に続いて２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第３の方向性結合器１４から構成されている。なお、１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂはポートである。
【００３３】
また、図２は、本発明の第２の実施形態に係る光導波路型光スイッチの構成を示す図である。同図に示す光導波路型光スイッチは、コアおよびクラッドから各々が構成される２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第１の方向性結合器１２、この第１の方向性結合器１２に続いて２本の光導波路の一方である第１の光導波路に対して形成され、この第１の光導波路のコアの光学長を変化させる第１の位相シフタ１７、この第１の位相シフタ１７に続いて２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第２の方向性結合器１３、該第２の方向性結合器１３に続いて２本の光導波路１１の一方である第１の光導波路に対して形成され、この第１の光導波路のコアの光学長を変化させる第２の位相シフタ１８、およびこの第２の位相シフタ１８に続いて２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第３の方向性結合器１４から構成されている。
【００３４】
図１および図２に示す光導波路型光スイッチでは、方向性結合器１２，１３，１４の完全結合長Ｌに対して、実際の方向性結合器の結合長ｌがその半分、すなわちｌ＝Ｌ／２である場合、図１、図２に示すように、第２の方向性結合器１３の実際の結合長ｌに対して第１および第３の方向性結合器１２，１４の実際の結合長は、ｌ／２である。すなわち、第１、第２、および第３の方向性結合器１２，１３，１４の結合長は、それぞれ完全結合長の４分の１、２分の１、および４分の１である。また、第１、第２、および第３の方向性結合器１２，１３，１４の結合長は、それぞれ完全結合長の４分１、２分の１、および４分の１よりも僅かに長くてもよい。第１および第２の位相シフタ１７，１８は、光導波路１１のコアに近接して設けられるヒータを有する熱光学位相シフタであり、少なくとも熱光学位相シフタが形成される部分の光導波路は高分子材料で構成されている。
【００３５】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る光導波路型光スイッチの構成を示す図である。同図に示す光導波路型光スイッチは、コアおよびクラッドから各々が構成される２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第１の方向性結合器１２、該第１の方向性結合器１２に続いて２本の光導波路１１の一方である第１の光導波路に対して形成され、この第１の光導波路のコアの光学長を変化させる第１の位相シフタ１７、この第１の位相シフタ１７に続いて２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第２の方向性結合器１３、該第２の方向性結合器１３に続いて２本の光導波路１１の一方である第１の光導波路に対して形成され、この第１の光導波路のコアの光学長を変化させる第２の位相シフタ１８、該第２の位相シフタ１８に続いて２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第３の方向性結合器１４、この第３の方向性結合器１４に続いて２本の光導波路１１の他方である第２の光導波路に対して形成され、この第２の光導波路のコアの光学長を変化させる第３の位相シフタ１９、この第３の位相シフタ１９に続いて２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第４の方向性結合器１５、この第４の方向性結合器１５に続いて２本の光導波路１１の他方である第２の光導波路に対して形成され、この第２の光導波路のコアの光学長を変化させる第４の位相シフタ２０、および該第４の位相シフタ２０に続いて２本の光導波路１１に形成され、該２本の光導波路１１の導波光を結合する第５の方向性結合器１６から構成されている。
【００３６】
図３に示す光導波路型光スイッチでは、方向性結合器１２，１３，１４，１５，１６の完全結合長Ｌに対して、実際の方向性結合器の結合長ｌ（タイプ注：エルＬの小文字ｌです）がその半分、すなわちｌ＝Ｌ／２である場合、図３に示すように、第１および第５の方向性結合器１２，１６の実際の結合長はｌ／４であるのに対して、第２、第３、第４の方向性結合器１３，１４，１５の実際の結合長はｌ／２である。すなわち、第１、第２、第３、第４、および第５の方向性結合器１２，１３，１４，１５，１６の結合長は、それぞれ完全結合長の８分の１、４分の１、４分の１、４分の１、および８分の１である。また、第１、第２、第３、第４、および第５の方向性結合器１２，１３，１４，１５，１６の結合長はそれぞれ完全結合長の８分の１、４分の１、４分の１、４分の１、および８分の１よりも僅かに長くてもよい。第１乃至第４の位相シフタ１７，１８，１９，２０は、光導波路１１のコアに近接して設けられるヒータを有する熱光学位相シフタであり、少なくとも熱光学位相シフタが形成される部分の光導波路は高分子材料で構成されれている。
【００３７】
図１乃至図３に示した光導波路型光スイッチの構成において、上述した図１、図２、図３に示した光導波路型光スイッチをそれぞれＡ，Ｂ，Ｃタイプの光導波路型光スイッチと記載することにする。光導波路１１は、通常のシングルモード条件を満たす範囲でコアサイズおよびコア・クラッド間の屈折率差を設定することができる。方向性結合器（以下、ＤＣと略称する）は、２つのコアを光結合するまで隣接させた通常の構造の他、多モード干渉計を用いても同等の効果が得られる。位相シフタは、熱光学効果、電気光学効果など光導波路の光学長を可変とするものであれば何れでもよい。Ａ，Ｂ，Ｃタイプの構造の光スイッチの特性は、それぞれ式２、式３、式４で表される。式中の変数は式１と同じである。
【００３８】
【数３】

これらの式を基に図１、図２、図３に示した光導波路型光スイッチの光透過率を計算した結果がそれぞれ図４、図５、図６に示すスイッチ特性である。図４、図５、図６に示すスイッチ特性において、実線３０は、ｌ＝Ｌ／２の場合のポート１ａ−２ｂ間の光透過率であり、実線３１は、ｌ＝Ｌ／２の場合のポート１ａ−２ａ間の光透過率であり、実線３０に重なっている点線３２は、ｌ＝Ｌ／２×１．０２の場合のポート１ａ−２ｂ間の光透過率であり、点線３３は、ｌ＝Ｌ／２×１．０２の場合のポート１ａ−２ａ間の光透過率である。また、細実線３４は、第１、第３のＤＣにおいてｌ＝Ｌ／２×１．０４の場合および第２のＤＣにおいてはｌ＝Ｌ／２の場合のポート１ａ−２ｂ間の光透過率である。
【００３９】
Ａタイプの光導波路型光スイッチは、図４に特性を示すように、位相シフト量０または２πのクロスステイトにおいて高消光比を示す位相シフト量の範囲が大きいことがわかる。例えば、消光比が３０ｄＢを越える範囲は、従来のＭＺＩ型が±０．０２π程度なのに対して±０．１π以上に改善されている。更に、図４の点線で表記したような、ＤＣの結合長が２％長い場合では、消光比が３０ｄＢを越える位相シフト量範囲がさらに広がる。必要とされる消光比に合わせて、結合長を長めに設計することで、結合長誤差や位相シフト量誤差に影響されずに高消光比を得ることができることがわかる。
【００４０】
Ｂタイプの光導波路型光スイッチは、図５に特性を示すように、位相シフト量π近傍のバーステイトにおいて高消光比を示す位相シフト量の範囲が大きいことがわかる。例えば、消光比が３０ｄＢを越える範囲は、±０．１π以上に改善されている。更に、図５の細実線で表記した第１と第３のＤＣ１２，１４ではｌ＝Ｌ／２×１．０４、第２のＤＣ１３ではｌ＝Ｌ／２の場合は、消光比が３０ｄＢを越える位相シフト量範囲がさらに広がる。
【００４１】
Ｃタイプの光導波路型光スイッチは、図６に特性を示すように、クロスステイト、バーステイトの両方において高消光比を示す位相シフト量の範囲が大きいことがわかる。クロスステイト、バーステイトで消光比が３０ｄＢを越える範囲は、それぞれ±０．０８π、±０．１π程度に改善されている。更に、実際の素子中のＤＣの結合長を長めにすることで、クロスステイトで消光比が３０ｄＢを越える範囲が±０．１２π程度にまで改善される。
【００４２】
上述したように、図１、図２、図３に示す光導波路型光スイッチは、クロスステイト、バーステイト、またはその両方において作製誤差などの影響を最小限にとどめ、高消光比を実現することがわかる。
【００４３】
石英ガラス製光導波路と薄膜ヒータによる位相シフタ用いた光導波路型光スイッチに本発明の構造を使用すると、環境温度に影響されず高消光比を得ることができる。更に、ＤＣの作製誤差の許容量が大きくなるために作製歩留まりが向上する利点もある。
【００４４】
本発明は広い位相誤差許容量をもつため、高分子光導波路の欠点であった動作点のドリフトの影響を受けにくい。これにより、高分子光導波路を使用して低消費電力の実用的な光スイッチを実現できることになる。
【００４５】
次に、図１、図２、図３に示したＡ，Ｂ，Ｃタイプの光導波路型光スイッチを適用した種々の実施例について説明する。
【００４６】
まず、実施例１として、高分子光導波路を用いて、図１、図２、図３に示すＡ，Ｂ，Ｃタイプの光導波路型熱光学光スイッチを作製した場合について説明する。この実施例１では、ＤＣはコア間ギャップ３μｍ、結合長パラメータｌ＝１．０ｍｍとし、位相シフタはコア間ギャップ１００μｍ、薄膜ヒータの長さ２ｍｍ、幅２０μｍとした。ＤＣと位相シフタの間は、曲率半径３０ｍｍのＳ字光導波路で結ばれている。光スイッチ全長は、入力出用直線光導波路を含めてＡ，Ｂタイプは２６ｍｍ、Ｃタイプは３８ｍｍである。
【００４７】
屈折率１．４８９の重水素化シリコーン樹脂をコアに、屈折率１．４８３の重水素化シリコーン樹脂をクラッドに用いて、シリコン基板上に上述した図１〜図３の光導波路を作製した。シリコーン樹脂光導波路の作製方法は、「熱光学デバイス」（特願平９−３６１３８３号）に準じた。コア断面サイズは７．５μｍ×７．５μｍ、下層クラッド厚、コア上の上部クラッド厚は、それぞれ１６μｍ、１４μｍとした。導波路上に金薄膜をスパッタ法で形成し、フォトリソグラフィーおよびドライエッチング法を用いて、位相シフタ部のコア上にストリップ状の薄膜抵抗ヒータを作製した。
【００４８】
波長１．５５μｍのＬＥＤ光源を１ａポートに、２つの光パワーメータを２ａ，２ｂポートにそれぞれ接続し、ＡタイプおよびＢタイプでは２つの、Ｃタイプでは４つのヒータに等しい加熱電力を与えて、スイッチ特性を測定した。１ヒータ当たりの加熱電力と透過率の測定結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】

この結果から、Ａタイプはクロスステイトで、Ｂタイプはバーステイトで、Ｃタイプはその両方で高消光比を達成していることがわかった。動作温度を０〜６０℃に変化させても、これらの高消光比状態は、大きく変化しなかった。一方、ＡタイプおよびＢタイプでは２つの、Ｃタイプでは４つのヒータに与える加熱電力が等しくない場合は消光比の低下が認められた。
【００５０】
次に、実施例２として、実施例１と同様の光スイッチを結合長パラメータｌ＝１．０１ｍｍとして作製した。実施例１と同様の測定を行った結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】

この結果からＡタイプとＣタイプのクロスステイトで消光比の向上が観測された。
【００５２】
次に、実施例３として、高分子光導波路を用いて、図７（ａ）、図７（ｂ）、図８、図９に示すＤ，Ｅ，Ｆタイプの光導波路型熱光学光スイッチを作製した。図７〜図９において、Ａ部は図１の構造、Ｂ部は図２の構造を表している。Ａ部、Ｂ部を結ぶ部分は、直線または曲率半径３０ｍｍの曲線光導波路で構成した。光導波路の材料と作製法、ＡまたはＢ部分の構造は実施例１と同じとした。
【００５３】
波長１．５５μｍのＬＥＤ光源を１ａポートに、２つの光パワーメータを２ａ，２ｂポートにそれぞれ接続して透過率を測定した。
【００５４】
Ｄタイプは、すべてのヒータを非加熱とすると、すべての入力出間の透過率が−４２ｄＢ以下のカットオフ状態となった。ＳＷ１とＳＷ２のヒータを加熱してバーステイトとすると、Ｄタイプスイッチ全体ではバーステイトとなる。ＳＷ３とＳＷ４のヒータを加熱してバーステイトとすると、Ｄタイプスイッチ全体ではクロスステイトとなる。消光比は何れの場合も４０ｄＢ以上得られた。
【００５５】
Ｅタイプは、すべてのヒータを非加熱とすると、クロスステイトとなる。ＳＷ１からＳＷ４のすべてのヒータを加熱してバーステイトとすると、Ｅタイプスイッチ全体ではバーステイトとなる。消光比は何れの場合も４２ｄＢ以上得られた。
【００５６】
Ｆタイプは、すべてのヒータを非加熱とすると、バーステイトとなる。ＳＷ１からＳＷ４のすべてのヒータを加熱してバーステイトとすると、Ｆタイプスイッチ全体ではクロスステイトとなる。消光比は何れの場合も４２ｄＢ以上得られた。
【００５７】
次に、実施例４として、本発明の光導波路型光スイッチを大規模集積光スイッチに適用した一実施例として、図１０に示す接続構造を持つＮ×Ｎマトリクススイッチ（Ｎ＝８）を作製した。このマトリクススイッチは、入力出ポート４４間に交差導波路４２で連結された２入力２出力光スイッチ要素４１をＮ個含むスイッチ群４３をＮ段基板上に配置しており（図１０ではＮ＝８）、各段間は交差導波路を含む直線導波路や曲線導波路で接続されている。本マトリクススイッチに使用されている２×２光スイッチ要素（Ｇタイプ）４１を図１１に示す。
【００５８】
図１１に示すＧタイプの２×２光スイッチ要素４１は、２本のアーム導波路１１の光路長差を２分の１波長相当に設定した、すなわち光路長λ／２の余長をコア４５に与えたＢタイプの２×２光スイッチ１１１および交差導波路４０を用いて構成されている。この２×２光スイッチ要素は、位相シフタ１７，１８がＯＦＦ状態のときクロス状態となり、位相シフタ１７，１８がＯＮ状態のときバー状態となる。このスイッチ要素において、位相シフタへ加える電力と光出力の関係は、図４と等価である。マトリクススイッチにおいては、各スイッチ要素のバー経路への消光比が大きいことが特性上重要であるが、このスイッチ要素はバー経路への消光比を確保するにあたり、干渉計の位相儀差に対して許容度が大きい。
【００５９】
このマトリクススイッチにおいて、任意の入力導波路に入射された光を任意の出力導波路に導くには、該入力導波路から各段のスイッチ要素をクロスにたぐっていった経路と該出力導波路から各段のスイッチ要素をクロスにたぐっていった経路の交点となる２×２スイッチ要素のみをＯＮすればよく、適切なスイッチ要素をＮ個ＯＮ（１経路につき１個をＯＮ）にすることにより、Ｎ本の入力導波路とＮ本の出力導波路を任意の組み合わせ（任意のＮ経路）で光学的に接続することができる。
【００６０】
本実施例の８×８マトリクス光スイッチは、厚さ１ｍｍのシリコン基板上に作製した。従来と同様に、石英系導波路はＳｉＣ１４やＧｅＣ１４などの原料ガスの加水分解反応利用した石英系ガラス膜の推積技術と反応性イオンエッチング技術の組み合わせにより作製し、薄膜ヒータは真空蒸着法および化学エッチングにより作製した。コアの断面寸法は６μｍ角であり、コアとクラッド間の比屈折率差は０．７５％である。薄膜ヒータのサイズは、厚さ０．１μｍ、幅４０μｍ、長さ４ｍｍである。干渉計回路を構成している２本の導波路の間隔は２５０μｍにした。曲がり導波路の最小曲げ半径は５ｍｍとした。２×２光スイッチ要素の長さは約２５ｍｍとなった。直径４インチの基板上に８段のスイッチ段４９を図１２に示すように配置した。各スイッチ段４９は８個の該２×２光スイッチ要素４１およびマトリクススイッチ段間の交差導波路４２を組み合わせた構成として導波路長の短縮を謀った構成とした。
【００６１】
作製されたチップをダイシングにより切り出し、シリコン基板下部には放熱板を設け、また入力出導波路にはシングルモードファイバを接続し、薄膜ヒータには給電リードを接続し、マトリクス光スイッチモジュールとした。
【００６２】
１．５５μｍ帯の半導体ＬＤ光源を用いて、本実施例の８×８マトリクス光スイッチの光学特性を測定した。スイッチングに必要な１ヒータ当たりの電力は約４００ｍＷであった。挿入損失は約６ｄＢであり、スイッチ消光比はＯＦＦ状態時に位相誤差相殺用のバイアス電力を加えることなく約４５ｄＢの良好な値が得られた。
【００６３】
次に、実施例５として、実施例４のマトリクススイッチにおいて２×２光スイッチ要素に図１３に示す構成（Ｈタイプ）を用いたマトリクススイッチを作製した。結合長Ｌ／４相当の多モード（マルチモード）干渉計型光結合器４７と結合長Ｌ／２相当の多モード（マルチモード）干渉計型光結合器４８とからなるＨタイプの２×２光スイッチ要素は、２本のアーム導波路の光路長差をゼロに設定したＡタイプの２×２光スイッチで構成され、方向性結合器（カップラー）にマルチモード干渉計型光結合器４８を用いた。マルチモード干渉計型光結合器は結合率の作製誤差が通常の方向性結合器に比べて小さく、結合率の作製誤差を２％程度に抑えることができる。図４からわかるように、この２×２光スイッチ要素もバー経路への消光比を確保するにあたり、干渉計の位相誤差に対して許容度が大きい。本実施例の石英系８×８マトリクス光スイッチも実施例４と同様の作製方法で作製し、モジュールとした。
【００６４】
１．５５μｍ帯の半導体ＬＤ光源を用いて、本実施例の８×８マトリクス光スイッチの光学特性を測定した。スイッチングに必要な１ヒータ当たりの電力は約４００ｍＷであった。挿入損失は約７ｄＢであり、スイッチ消光比はＯＦＦ状態時に位相誤差相殺用のバイアス電力を加えることなく約３５ｄＢの良好な値が得られた。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光導波路が第１の方向性結合器、第１の位相シフタ、第２の方向性結合器、第２の位相シフタ、第３の方向性結合器を順次形成し、第１の位相シフタは一方の光導波路のコアに、第２の位相シフタは他方の光導波路のコアに同時に作用するように構成されているので、位相シフト量０または２πのクロスステイトにおいて高消光比を示す位相シフト量の範囲が大きく、結合長誤差や位相シフト量誤差に影響されずに、結合長誤差や位相シフト量誤差に対する許容量が大きく、高消光比である光導波路型光スイッチを実現することができる。
【００６６】
また、本発明によれば、光導波路が第１の方向性結合器、第１の位相シフタ、第２の方向性結合器、第２の位相シフタ、第３の方向性結合器を順次形成し、第１および第２の位相シフタは一方の光導波路のコアに同時に作用するように構成されているので、位相シフト量π近傍のバーステイトにおいて高消光比を示す位相シフト量の範囲が大きく、結合長誤差や位相シフト量誤差に影響されずに、結合長誤差や位相シフト量誤差に対する許容量が大きく、高消光比である光導波路型光スイッチを実現することができる。
【００６７】
更に、本発明によれば、光導波路が第１の方向性結合器、第１の位相シフタ、第２の方向性結合器、第２の位相シフタ、第３の方向性結合器、第３の位相シフタ、第４の方向性結合器、第４の位相シフタ、第５の方向性結合器を順次形成し、第１および第２の位相シフタは一方の光導波路のコアに、第３および第４の位相シフタは他方の光導波路のコアに作用するように構成されているため、クロスステイトおよびバーステイトの両方において高消光比を示す位相シフト量の範囲が大きく、結合長誤差や位相シフト量誤差に影響されずに、結合長誤差や位相シフト量誤差に対する許容量が大きく、高消光比である光導波路型光スイッチを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光導波路型光スイッチの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光導波路型光スイッチの構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る光導波路型光スイッチの構成を示す図である。
【図４】図１に示す光導波路型光スイッチのスイッチ特性を示すグラフである。
【図５】図２に示す光導波路型光スイッチのスイッチ特性を示すグラフである。
【図６】図３に示す光導波路型光スイッチのスイッチ特性を示すグラフである。
【図７】４つのＡタイプまたはＢタイプの光導波路型光スイッチで構成されるＤタイプの光導波路型光スイッチの構成を示す図である。
【図８】ＡタイプとＢタイプを２つずつ使用して構成されるＥタイプの光導波路型光スイッチの構成を示す図である。
【図９】ＡタイプとＢタイプを２つずつ使用して構成されるＦタイプの光導波路型光スイッチの構成を示す図である。
【図１０】Ｎ×Ｎマトリクススイッチ（Ｎ＝８）の構成を示す図である。
【図１１】図１０に示すＮ×Ｎマトリクススイッチを構成するＧタイプの光導波路型光スイッチの構成を示す図である。
【図１２】図１０に示したＮ×Ｎマトリクススイッチを基板上に配置した構造を示す図である。
【図１３】図１０に示したＮ×Ｎマトリクススイッチを構成するＨタイプの光導波路型光スイッチの構成を示す図である。
【図１４】従来のマッハツェンダー干渉計光導波路型光スイッチの構成を示す図である。
【図１５】図１４に示した従来のマッハツェンダー干渉計光導波路型光スイッチのスイッチ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１１光導波路（コア）
１２，１３，１４，１５，１６第１、第２、第３、第４、第５の方向性結合器
１７，１８，１９，２０第１、第２、第３、第４の位相シフタ
４１２×２光スイッチ要素
４２，４６交差光導波路
４３スイッチ群
４４入力出ポート
４５光路長λ／２の余長を与えたコア
４７結合長Ｌ／４相当の多モード干渉計型光結合器
４８結合長Ｌ／２相当の多モード干渉計型光結合器
４９２×２光スイッチ要素群および交差導波路を含むブロック[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical waveguide type optical switch used in optical communication and an optical signal processing system. More specifically, the present invention has a high tolerance for a manufacturing error of an optical waveguide structure and a change in refractive index of an optical waveguide material. The present invention relates to an optical waveguide type optical switch capable of maintaining an extinction ratio.
[0002]
[Prior art]
Optical waveguide type optical switches are promising for use in optical communication network cross-connects and add-drop multiplexer optical path switching switches because they are small and easy to integrate. In particular, a thermo-optic optical switch manufactured using a quartz glass optical waveguide has a low insertion loss, and has a track record of a large-scale optical switch such as 16 × 16 (T. Goh et al., “Low-Loss”). and High-Extinction-Ratio Silica-Based Strictly Nonblocking 16 × 16 Thermooptic Matrix Switch ”, IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 10, No. 6, pp. 810-812, 1998). Here, a Mach-Zehnder interferometer (MZI) type optical switch is used as a 2 × 2 or 1 × 2 unit optical switch. The quartz glass MZI type thermo-optic switch realizes optical path switching by applying heating power of about 400 mW to the thermo-optic phase shifter.
[0003]
On the other hand, polymer optical waveguide materials typified by acrylic polymers, ultraviolet curable epoxy resins, silicone resins, or polyimides have a thermo-optic constant that is about an order of magnitude higher than that of inorganic glass optical waveguide materials such as quartz glass. Since the conductivity is about an order of magnitude smaller, the power consumption of the thermo-optic phase shifter is about 1 / 100th. In fact, a polymer optical waveguide MZI type thermo-optic switch operating at a low power of about 5 mW has been reported (Y. Hida et al., “Polymer Waveguide Thermooptic Switch with Low Electric Power Consumption at 1.3 μm”, IEEE Photonics Technol. Lett., Vol. 5, No. 7, pp. 782-784, 1993).
[0004]
In the MZI type optical switch, as shown in FIG. 14, two cores 11 include a first directional coupler (hereinafter abbreviated as DC) 12, a phase shifter 17, and a second DC 13. Forming. The complex amplitude of the input / output light at the

ports

1a, 1b, 2a, 2b is denoted by ψ _1a , Ψ _1b , Ψ _2a , Ψ _2b Then,
[Expression 1]

The relationship holds. However,
[Expression 2]

L is the complete coupling length of the

DCs

12 and 13, l is the actual coupling length of the

DCs

12 and 13, and θ is the phase difference given by the phase shifter 17.
[0005]
FIG. 15 shows the result of calculating the transmittance between the ports 1a-2a and 1a-2b based on the equation 1. When the phase difference is 0, the cross state is achieved, and when π is the burst state, the extinction ratio is theoretically infinite when l = L / 2 (solid line in FIG. 15). In FIG. 15, the solid line 30 indicates the light transmittance when l between

ports

1a and 2b (type note: L is a small letter l) = L / 2, and the solid line 31 indicates l between

ports

1a and 2a. = L / 2 indicates the light transmittance, and the solid line 32 overlaps with the solid line 30, but indicates the light transmittance when 1 = L / 2 × 1.02 between 1a and 2b, and the dotted line 33 indicates The light transmittance in the case of l = L / 2 × 1.02 between 1a and 2a is shown.
[0006]
However, if the coupling length of DC shifts due to an optical waveguide manufacturing error, the extinction ratio at the cross state deteriorates. For example, as shown by the dotted line in FIG. 15, 30 dB becomes the limit of the extinction ratio only by shifting the 2% coupling length. In addition, an error in the amount of phase shift provided by the phase shifter deteriorates the extinction ratio of the burst state. For example, in the case of a thermo-optic phase shifter, this error occurs when the thermo-optic constant of the optical waveguide material changes depending on the environmental temperature or the like. In order to avoid such a decrease in the extinction ratio, in the above-described quartz glass MZI type thermo-optical switch, the extinction ratio is improved by connecting MZIs in a plurality of stages.
[0007]
On the other hand, in the polymer MZI thermo-optic switch, there is a problem that the operating point drifts due to a slowly changing phase error due to the refractive index change due to moisture adsorption / desorption due to the phase shifter operation (Y.Hida et al., “Moisture-induced drift in thermo-optec phase shifters composed of deuterated and fluorinated methacrylate polymer waveguide”, Appl. Optics, Vol. 35, No. 27, pp. 6828-6837, 1997). For this reason, a practical MZI type optical switch using a polymer optical waveguide has not been realized.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional MZI type optical switch has a problem that it is difficult to obtain a high extinction ratio by itself because the tolerance of the coupling length error of the directional coupler and the driving phase shift amount error are small.
[0009]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical waveguide type optical switch that has a large tolerance of coupling length error and phase shift amount error and can maintain a high extinction ratio. There is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is formed in two optical waveguides each composed of a core and a cladding, and a first direction for coupling the guided light of the two optical waveguides. A first phase shifter that is formed for one of the two optical waveguides following the first directional coupler and changes the optical length of the core of the one optical waveguide; A second directional coupler formed on the two optical waveguides subsequent to the first phase shifter for coupling the guided light of the two optical waveguides, and the second directional coupler. A second phase shifter that is formed with respect to the other of the two optical waveguides and changes the optical length of the core of the other optical waveguide, and the two optical waveguides following the second phase shifter And a third directional coupler configured to couple the guided light of the two optical waveguides, And the coupling lengths of the first, second, and third directional couplers are 1/4, 1/2, and 1/4 of full coupling length, respectively. This is the gist.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, the optical waveguide includes a first directional coupler, a first phase shifter, a second directional coupler, a second phase shifter, and a third directional coupler. The first phase shifter is configured to act on the core of one optical waveguide and the second phase shifter is configured to act on the core of the other optical waveguide at the same time, so that the phase shift amount is 0 or 2π. The range of phase shift amount showing high extinction ratio in the cross state is large, and high extinction ratio can be obtained without being affected by coupling length error or phase shift amount error. Also, the coupling lengths of the first, second, and third directional couplers are 1/4, 1/2, and 1/4 of the full coupling length, respectively. .
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a first directional coupler that is formed in two optical waveguides each composed of a core and a clad, and couples the guided light of the two optical waveguides; A first phase shifter formed on one of the two optical waveguides subsequent to the first directional coupler and changing an optical length of a core of the one optical waveguide; and the first phase A second directional coupler formed on the two optical waveguides following the shifter and coupling the guided light of the two optical waveguides, and the two directional couplers following the second directional coupler A second phase shifter that is formed on one of the optical waveguides and changes the optical length of the core of the one optical waveguide, and is formed on the two optical waveguides following the second phase shifter, A third directional coupler for coupling the guided light of the two optical waveguides; And the coupling lengths of the first, second, and third directional couplers are 1/4, 1/2, and 1/4 of full coupling length, respectively. This is the gist.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, the optical waveguide includes a first directional coupler, a first phase shifter, a second directional coupler, a second phase shifter, and a third directional coupler. And the first and second phase shifters are configured to act simultaneously on the core of one of the optical waveguides. Therefore, the phase shift amount showing a high extinction ratio in the burst state near the phase shift amount π Large range and high extinction ratio can be obtained without being affected by coupling length error and phase shift amount error. Also, the coupling lengths of the first, second, and third directional couplers are 1/4, 1/2, and 1/4 of the full coupling length, respectively. .
[0016]

Claim

3 According to the present invention, the coupling lengths of the first, second, and third directional couplers in the invention according to

claim

1 or 2 are respectively 1/4 or 1/2 of full coupling length. And more than a quarter Within about 4% of each The gist is long.
[0017]

Claim

3 In the described invention, the coupling lengths of the first, second, and third directional couplers are less than 1/4, 1/2, and 1/4 of full coupling length, respectively. Within about 4% of each long.
[0018]

Claims

4 The present invention as described in claims 1 to 3 The gist of the invention described in any one of the above is that the first and second phase shifters are thermo-optic phase shifters having a heater provided close to the core of the optical waveguide.
[0019]

Claim

4 In the described invention, the first and second phase shifters are thermo-optic phase shifters having a heater provided close to the core of the optical waveguide.
[0020]
Further claims 5 The invention as described is claimed. 4 The gist of the invention is that at least a portion of the optical waveguide in which the thermo-optic phase shifter is formed is made of a polymer material.
[0021]

Claim

5 In the described invention, at least a portion of the optical waveguide where the thermo-optic phase shifter is formed is made of a polymer material.
[0022]

Claim

6 The present invention described is formed in two optical waveguides each composed of a core and a clad, and a first directional coupler for coupling the guided light of the two optical waveguides, and the first direction A first phase shifter that is formed for one of the two optical waveguides following the sex coupler, and changes the optical length of the core of the one optical waveguide; and the first phase shifter that follows the first phase shifter. A second directional coupler formed on the two optical waveguides for coupling the guided light of the two optical waveguides, and one of the two optical waveguides following the second directional coupler; A second phase shifter that is formed to change the optical length of the core of the one optical waveguide, and is formed on the two optical waveguides following the second phase shifter, the two optical waveguides A third directional coupler that couples the guided light, and the two directional couplers following the third directional coupler. A third phase shifter that is formed with respect to the other of the waveguides and changes the optical length of the core of the other optical waveguide, and is formed on the two optical waveguides following the third phase shifter, A fourth directional coupler for coupling the guided light of the two optical waveguides, and the other directional coupler formed on the other of the two optical waveguides following the fourth directional coupler. A fourth phase shifter that changes the optical length of the core of the second optical waveguide, and a fifth direction that is formed in the two optical waveguides following the fourth phase shifter and that couples the guided light of the two optical waveguides Sex coupler And the first, second, third, fourth, and fifth directional couplers have a coupling length of 1/8, 1/4, 1/4, One-fifth and one-eighth This is the gist.
[0023]

Claim

6 In the described invention, the optical waveguide includes the first directional coupler, the first phase shifter, the second directional coupler, the second phase shifter, the third directional coupler, Phase shifters, fourth directional couplers, fourth phase shifters, and fifth directional couplers are sequentially formed, and the first and second phase shifters are connected to the core of one optical waveguide, Since the fourth phase shifter is configured to act on the core of the other optical waveguide, the range of the phase shift amount showing a high extinction ratio in both the cross state and the bar state is large, and the coupling length error and the phase shift are large. High extinction ratio can be obtained without being affected by quantity error In addition, the coupling lengths of the first, second, third, fourth, and fifth directional couplers are respectively 1/8, 1/4, 1/4, and 4 minutes of the complete coupling length. 1 and 1/8 .
[0026]
Further claims 7 The invention as described is claimed. 6 In the described invention, the coupling lengths of the first, second, third, fourth, and fifth directional couplers are respectively 1/8, 1/4, and 1/4 of the complete coupling length. Than 1/4, and 1/8 Within about 4% of each The gist is long.
[0027]

Claim

7 In the described invention, the coupling lengths of the first, second, third, fourth, and fifth directional couplers are respectively 1/8, 1/4, and 4 minutes of the complete coupling length. Than one-quarter, one-fourth, and one-eighth Within about 4% of each long.
[0028]

Claim

8 The invention as described is claimed. 6 or claim 7 The first to fourth phase shifters in the invention described in (1) are thermo-optical phase shifters having a heater provided close to the core of the optical waveguide.
[0029]

Claim

8 In the described invention, the first to fourth phase shifters are thermo-optical phase shifters having a heater provided close to the core of the optical waveguide.
[0030]
Claims 9 The invention as described is claimed. 8 The gist of the invention is that at least a portion of the optical waveguide in which the thermo-optic phase shifter is formed is made of a polymer material.
[0031]
Claim 9 In the described invention, the portion of the optical waveguide where the thermo-optic phase shifter is formed is made of a polymer material.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide type optical switch according to a first embodiment of the present invention. The optical waveguide type optical switch shown in FIG. 1 is formed in two optical waveguides 11 each composed of a core and a clad, and a first directional coupler for coupling the guided light of the two optical waveguides 11 12, the first directional coupler 12 is formed on the first optical waveguide which is one of the two optical waveguides 11 following the first directional coupler 12, and the optical length of the core of the first optical waveguide is changed. A first phase shifter 17, a second directional coupler 13 that is formed in the two optical waveguides 11 following the first phase shifter, and couples the guided light of the two optical waveguides 11, the second The second phase shifter 18 is formed for the second optical waveguide which is the other of the two optical waveguides 11 following the directional coupler 13 and changes the optical length of the core of the second optical waveguide. And two optical waveguides 11 following the second phase shifter 18. Made is, and a third directional coupler 14 for coupling the waveguide light of said two optical waveguides 11.

Reference numerals

1a, 1b, 2a, and 2b are ports.
[0033]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide type optical switch according to the second embodiment of the present invention. The optical waveguide type optical switch shown in FIG. 1 is formed in two optical waveguides 11 each composed of a core and a clad, and a first directional coupler for coupling the guided light of the two optical waveguides 11 12, a first optical waveguide formed on the first optical waveguide which is one of the two optical waveguides following the first directional coupler 12, and changes the optical length of the core of the first optical waveguide. Phase shifter 17, a second directional coupler 13 that is formed in two optical waveguides 11 subsequent to the first phase shifter 17, and couples the guided light of the two optical waveguides 11, the second The second phase shifter 18 is formed for the first optical waveguide which is one of the two optical waveguides 11 following the directional coupler 13 and changes the optical length of the core of the first optical waveguide. , And two optical waveguides 11 formed following the second phase shifter 18. It is, and a third directional coupler 14 for coupling the waveguide light of said two optical waveguides 11.
[0034]
In the optical waveguide type optical switch shown in FIGS. 1 and 2, the actual coupling length l of the directional coupler is half of the complete coupling length L of the

directional couplers

12, 13, and 14, that is, l = L. / 2, the actual coupling of the first and third

directional couplers

12 and 14 with respect to the actual coupling length l of the second directional coupler 13 as shown in FIGS. The length is l / 2. That is, the coupling lengths of the first, second, and third

directional couplers

12, 13, and 14 are 1/4, 1/2, and 1/4 of the complete coupling length, respectively. The coupling lengths of the first, second, and third

directional couplers

12, 13, and 14 are slightly longer than the full coupling lengths of ¼, ½, and ¼, respectively. May be. The first and

second phase shifters

17 and 18 are thermo-optic phase shifters having a heater provided close to the core of the optical waveguide 11, and at least a portion of the optical waveguide where the thermo-optic phase shifter is formed is a polymer. Consists of materials.
[0035]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide type optical switch according to the third embodiment of the present invention. The optical waveguide type optical switch shown in FIG. 1 is formed in two optical waveguides 11 each composed of a core and a clad, and a first directional coupler for coupling the guided light of the two optical waveguides 11 12, the first directional coupler 12 is formed on the first optical waveguide which is one of the two optical waveguides 11 following the first directional coupler 12, and the optical length of the core of the first optical waveguide is changed. A first phase shifter 17, a second directional coupler 13 that is formed in the two optical waveguides 11 following the first phase shifter 17, and couples the guided light of the two optical waveguides 11, the first The second phase shifter is formed for the first optical waveguide which is one of the two optical waveguides 11 following the two directional couplers 13 and changes the optical length of the core of the first optical waveguide. 18, formed on two optical waveguides 11 following the second phase shifter 18. A third directional coupler 14 that couples the guided light of the two optical waveguides 11, and a second optical waveguide that is the other of the two optical waveguides 11 following the third directional coupler 14. A third phase shifter 19 that changes the optical length of the core of the second optical waveguide, and is formed on the two optical waveguides 11 following the third phase shifter 19, A fourth directional coupler 15 that couples the guided light of the optical waveguide 11 is formed on the second optical waveguide that is the other of the two optical waveguides 11 following the fourth directional coupler 15. A second phase shifter 20 for changing the optical length of the core of the second optical waveguide, and two optical waveguides 11 subsequent to the fourth phase shifter 20, and the two optical waveguides 11. The fifth directional coupler 16 is configured to couple the guided light.
[0036]
In the optical waveguide type optical switch shown in FIG. 3, the coupling length l of the actual directional coupler (type note: L L) is compared to the complete coupling length L of the

directional couplers

12, 13, 14, 15, and 16. Lowercase l)), that is, l = L / 2, the actual coupling length of the first and fifth

directional couplers

12 and 16 is l / 4 as shown in FIG. On the other hand, the actual coupling length of the second, third, and fourth

directional couplers

13, 14, and 15 is l / 2. That is, the coupling lengths of the first, second, third, fourth, and fifth

directional couplers

12, 13, 14, 15, 16 are respectively 1/8 and 1/4 of the complete coupling length. 1/4, 1/4, and 1/8. The coupling lengths of the first, second, third, fourth, and fifth

directional couplers

12, 13, 14, 15, and 16 are each 1/8, 1/4 of the complete coupling length, It may be slightly longer than one quarter, one quarter, and one eighth. The first to

fourth phase shifters

17, 18, 19, and 20 are thermo-optic phase shifters having a heater provided in the vicinity of the core of the optical waveguide 11, and at least a portion of the light where the thermo-optic phase shifter is formed. The waveguide is made of a polymer material.
[0037]
In the configuration of the optical waveguide type optical switch shown in FIGS. 1 to 3, the optical waveguide type optical switch shown in FIGS. 1, 2, and 3 is replaced with the A, B, and C type optical waveguide type optical switches, respectively. Will be described. The optical waveguide 11 can set the core size and the refractive index difference between the core and the clad within the range satisfying the normal single mode condition. A directional coupler (hereinafter abbreviated as DC) can obtain the same effect even when a multimode interferometer is used in addition to a normal structure in which two cores are adjacent to each other until they are optically coupled. Any phase shifter may be used as long as the optical length of the optical waveguide is variable, such as a thermo-optic effect and an electro-optic effect. The characteristics of the optical switches having the A, B, and C type structures are expressed by Expression 2, Expression 3, and Expression 4, respectively. The variables in the equation are the same as in Equation 1.
[0038]
[Equation 3]

The results of calculating the light transmittance of the optical waveguide type optical switch shown in FIGS. 1, 2, and 3 based on these equations are the switch characteristics shown in FIGS. 4, 5, and 6, respectively. In the switch characteristics shown in FIGS. 4, 5, and 6, the solid line 30 indicates the light transmittance between the

ports

1 a and 2 b when l = L / 2, and the solid line 31 indicates the case when l = L / 2. The dotted line 32 that is the light transmittance between the

ports

1a and 2a and overlaps the solid line 30 is the light transmittance between the

ports

1a and 2b when l = L / 2 × 1.02, and the dotted line 33 is It is the light transmittance between the ports 1a-2a when l = L / 2 × 1.02. The thin solid line 34 indicates the light transmittance between the

ports

1a and 2b when l = L / 2 × 1.04 in the first and third DC and when l = L / 2 in the second DC. It is.
[0039]
As shown in FIG. 4, the A-type optical waveguide type optical switch has a large range of phase shift amounts showing a high extinction ratio in a cross-state with a phase shift amount of 0 or 2π. For example, the range in which the extinction ratio exceeds 30 dB is improved to ± 0.1π or more compared to the conventional MZI type of about ± 0.02π. Furthermore, when the coupling length of DC is 2% longer as indicated by the dotted line in FIG. 4, the phase shift amount range where the extinction ratio exceeds 30 dB is further expanded. It can be seen that a high extinction ratio can be obtained without being influenced by the coupling length error or the phase shift amount error by designing the coupling length to be longer in accordance with the required extinction ratio.
[0040]
As shown in FIG. 5, the B-type optical waveguide type optical switch has a large phase shift amount range showing a high extinction ratio in the burst state in the vicinity of the phase shift amount π. For example, the range where the extinction ratio exceeds 30 dB is improved to ± 0.1π or more. Furthermore, the extinction ratio exceeds 30 dB when l = L / 2 × 1.04 for the first and

third DCs

12 and 14 represented by the thin solid line in FIG. 5 and l = L / 2 for the second DC 13. The phase shift range is further expanded.
[0041]
As shown in FIG. 6, the C-type optical waveguide type optical switch has a large range of phase shift amounts showing a high extinction ratio in both the cross state and the bar state. The ranges where the extinction ratio exceeds 30 dB in the cross state and the bar state are improved to about ± 0.08π and ± 0.1π, respectively. Furthermore, by increasing the DC coupling length in the actual device, the cross-state extinction ratio range exceeding 30 dB can be improved to about ± 0.12π.
[0042]
As described above, the optical waveguide type optical switch shown in FIGS. 1, 2, and 3 realizes a high extinction ratio while minimizing the influence of manufacturing errors and the like in the cross state, the burst state, or both. I understand.
[0043]
When the structure of the present invention is used for an optical waveguide type optical switch using a quartz glass optical waveguide and a phase shifter by a thin film heater, a high extinction ratio can be obtained without being influenced by the environmental temperature. Furthermore, there is an advantage that the manufacturing yield is improved because the tolerance of the DC manufacturing error is increased.
[0044]
Since the present invention has a wide tolerance for phase error, it is hardly affected by the drift of the operating point, which is a drawback of the polymer optical waveguide. Thereby, a practical optical switch with low power consumption can be realized using the polymer optical waveguide.
[0045]
Next, various embodiments to which the A, B, and C type optical waveguide type optical switches shown in FIGS. 1, 2, and 3 are applied will be described.
[0046]
First, as Example 1, a case where an A, B, C type optical waveguide type thermo-optic optical switch shown in FIGS. 1, 2, and 3 is manufactured using a polymer optical waveguide will be described. In this Example 1, DC was set to a gap between cores of 3 μm and a coupling length parameter l = 1.0 mm, and the phase shifter was set to a gap between cores of 100 μm, a thin film heater length of 2 mm and a width of 20 μm. The DC and the phase shifter are connected by an S-shaped optical waveguide having a curvature radius of 30 mm. The total length of the optical switch including the linear optical waveguide for input and output is 26 mm for the A and B types and 38 mm for the C type.
[0047]
Using the deuterated silicone resin having a refractive index of 1.489 as a core and the deuterated silicone resin having a refractive index of 1.483 as a clad, the above-described optical waveguides of FIGS. 1 to 3 were fabricated on a silicon substrate. The method for producing the silicone resin optical waveguide was in accordance with “Thermo-optical device” (Japanese Patent Application No. 9-361383). The core cross-sectional size was 7.5 μm × 7.5 μm, the lower clad thickness, and the upper clad thickness on the core were 16 μm and 14 μm, respectively. A thin gold film was formed on the waveguide by sputtering, and a strip-shaped thin film resistance heater was fabricated on the core of the phase shifter using photolithography and dry etching.
[0048]
An LED light source with a wavelength of 1.55 μm is connected to port 1a, two optical power meters are connected to

ports

2a and 2b, respectively, and heating power equal to two heaters for A type and B type, and four heaters for C type, The switch characteristics were measured. Table 1 shows the measurement results of heating power and transmittance per heater.
[0049]
[Table 1]

From this result, it was found that the A type was cross-stated, the B type was bursted, and the C type both achieved a high extinction ratio. Even when the operating temperature was changed from 0 to 60 ° C., these high extinction ratio states did not change greatly. On the other hand, when the heating power applied to the two heaters for the A type and the B type and the four heaters for the C type are not equal, the extinction ratio is reduced.
[0050]
Next, as Example 2, an optical switch similar to that of Example 1 was manufactured with a coupling length parameter l = 1.01 mm. Table 2 shows the results of measurements similar to those in Example 1.
[0051]
[Table 2]

From this result, an improvement in the extinction ratio was observed in the A type and C type cross states.
[0052]
Next, as Example 3, using a polymer optical waveguide, the D, E, and F type optical waveguide thermo-optic optical switches shown in FIGS. 7A, 7B, 8, and 9 are used. Produced. 7-9, the A part represents the structure of FIG. 1, and the B part represents the structure of FIG. The portion connecting the A portion and the B portion was constituted by a straight line or a curved optical waveguide having a curvature radius of 30 mm. The material and manufacturing method of the optical waveguide and the structure of the A or B portion were the same as those in Example 1.
[0053]
The transmittance was measured by connecting an LED light source having a wavelength of 1.55 μm to the port 1a and two optical power meters to the

ports

2a and 2b.
[0054]
In the D type, when all heaters were not heated, the transmittance between all inputs and outputs was in a cut-off state of −42 dB or less. When the heaters of SW1 and SW2 are heated to make a bar state, the entire D type switch becomes a bar state. When the heaters of SW3 and SW4 are heated to be in a bar state, the entire D type switch becomes a cross state. An extinction ratio of 40 dB or more was obtained in all cases.
[0055]
The E type is cross-stated when all heaters are not heated. If all the heaters SW1 to SW4 are heated to be in a bar state, the entire E type switch is in a bar state. An extinction ratio of 42 dB or more was obtained in all cases.
[0056]
The F type is bursted when all the heaters are not heated. If all the heaters SW1 to SW4 are heated to be in a bar state, the entire F type switch is in a cross state. An extinction ratio of 42 dB or more was obtained in all cases.
[0057]
Next, as Example 4, an N × N matrix switch (N = 8) having the connection structure shown in FIG. 10 is manufactured as an example in which the optical waveguide optical switch of the present invention is applied to a large-scale integrated optical switch. did. In this matrix switch, a switch group 43 including N two-input two-output optical switch elements 41 connected by an intersecting waveguide 42 between input and output ports 44 is arranged on an N-stage substrate (in FIG. 10, N = 8) Each stage is connected by a linear waveguide including a crossing waveguide or a curved waveguide. FIG. 11 shows a 2 × 2 optical switch element (G type) 41 used in this matrix switch.
[0058]
In the G type 2 × 2 optical switch element 41 shown in FIG. 11, the optical path length difference between the two arm waveguides 11 is set to be equivalent to a half wavelength, that is, the extra length of the optical path length λ / 2 is set to the core 45. The B type 2 × 2 optical switch 111 and the crossing waveguide 40 given in FIG. The 2 × 2 optical switch element is in a cross state when the

phase shifters

17 and 18 are in the OFF state, and is in a bar state when the

phase shifters

17 and 18 are in the ON state. In this switch element, the relationship between the power applied to the phase shifter and the optical output is equivalent to that in FIG. In a matrix switch, it is important in terms of characteristics that the extinction ratio of each switch element to the bar path is large. However, in order to secure the extinction ratio to the bar path, this switch element is effective against the phase difference of the interferometer. Tolerance is large.
[0059]
In this matrix switch, in order to guide light incident on an arbitrary input waveguide to an arbitrary output waveguide, a path that crosses the switch element of each stage from the input waveguide and the output waveguide It is only necessary to turn on the 2 × 2 switch element that is the intersection of the paths that crossed the switch elements of each stage, and by turning on N appropriate switch elements (one on one path) The N input waveguides and the N output waveguides can be optically connected in any combination (arbitrary N paths).
[0060]
The 8 × 8 matrix optical switch of this example was fabricated on a 1 mm thick silicon substrate. As in the prior art, the quartz-based waveguide is manufactured by a combination of a deposition technique of a silica-based glass film using a hydrolysis reaction of a source gas such as SiC14 or GeC14 and a reactive ion etching technique, and a thin film heater is formed by a vacuum deposition method and Fabricated by chemical etching. The cross-sectional dimension of the core is 6 μm square, and the relative refractive index difference between the core and the clad is 0.75%. The thin-film heater has a thickness of 0.1 μm, a width of 40 μm, and a length of 4 mm. The interval between the two waveguides constituting the interferometer circuit was set to 250 μm. The minimum bending radius of the bent waveguide was 5 mm. The length of the 2 × 2 optical switch element was about 25 mm. Eight switch stages 49 are arranged on a 4 inch diameter substrate as shown in FIG. Each switch stage 49 is configured to combine the eight 2 × 2 optical switch elements 41 and the cross waveguides 42 between the matrix switch stages to reduce the waveguide length.
[0061]
The fabricated chip was cut out by dicing, a heat sink was provided at the bottom of the silicon substrate, a single mode fiber was connected to the input / output waveguide, and a power feed lead was connected to the thin film heater to form a matrix optical switch module.
[0062]
The optical characteristics of the 8 × 8 matrix optical switch of this example were measured using a 1.55 μm band semiconductor LD light source. The electric power per heater required for switching was about 400 mW. The insertion loss was about 6 dB, and the switch extinction ratio was a good value of about 45 dB without applying a bias power for phase error cancellation in the OFF state.
[0063]
Next, as Example 5, a matrix switch using the configuration (H type) shown in FIG. 13 as a 2 × 2 optical switch element in the matrix switch of Example 4 was manufactured. An H type 2 × 2 comprising a multimode (multimode) interferometer type optical coupler 47 corresponding to a coupling length L / 4 and a multimode (multimode) interferometer type optical coupler 48 corresponding to a coupling length L / 2. The optical switch element is composed of an A type 2 × 2 optical switch in which the optical path length difference between the two arm waveguides is set to zero, and a multi-mode interferometer type optical coupler 48 is connected to the directional coupler (coupler). Using. The multimode interferometer type optical coupler has a smaller coupling rate manufacturing error than a normal directional coupler, and can reduce the coupling rate manufacturing error to about 2%. As can be seen from FIG. 4, this 2 × 2 optical switch element also has a large tolerance for the phase error of the interferometer in securing the extinction ratio to the bar path. The quartz-based 8 × 8 matrix optical switch of this example was also manufactured by the same manufacturing method as that of Example 4 to form a module.
[0064]
The optical characteristics of the 8 × 8 matrix optical switch of this example were measured using a 1.55 μm band semiconductor LD light source. The electric power per heater required for switching was about 400 mW. The insertion loss was about 7 dB, and the switch extinction ratio was a good value of about 35 dB without applying a bias power for phase error cancellation in the OFF state.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the optical waveguide includes the first directional coupler, the first phase shifter, the second directional coupler, the second phase shifter, and the third directional coupler. The first phase shifter is configured to act on the core of one optical waveguide and the second phase shifter is configured to act on the core of the other optical waveguide at the same time, so that the phase shift amount is 0 or 2π. The range of the phase shift amount showing a high extinction ratio in the cross state is large, and the tolerance for the coupling length error and the phase shift amount error is large without being affected by the coupling length error and the phase shift amount error. A waveguide type optical switch can be realized.
[0066]
According to the present invention, the optical waveguide sequentially forms the first directional coupler, the first phase shifter, the second directional coupler, the second phase shifter, and the third directional coupler. Since the first and second phase shifters are configured to act on the core of one optical waveguide at the same time, the range of the phase shift amount showing a high extinction ratio in the burst near the phase shift amount π is large. An optical waveguide type optical switch having a large tolerance and a high extinction ratio can be realized without being affected by the coupling length error and the phase shift amount error.
[0067]
Further, according to the present invention, the optical waveguide includes a first directional coupler, a first phase shifter, a second directional coupler, a second phase shifter, a third directional coupler, A phase shifter, a fourth directional coupler, a fourth phase shifter, and a fifth directional coupler are sequentially formed. The first and second phase shifters are provided in the core of one optical waveguide, and the third and third phase shifters are formed. Since the phase shifter 4 is configured to act on the core of the other optical waveguide, the range of the phase shift amount showing a high extinction ratio in both the cross state and the bar state is large, and the coupling length error and the phase shift amount are large. An optical waveguide type optical switch having a large tolerance for a coupling length error and a phase shift amount error and a high extinction ratio can be realized without being affected by the error.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide type optical switch according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide type optical switch according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide type optical switch according to a third embodiment of the present invention.
4 is a graph showing switch characteristics of the optical waveguide type optical switch shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a graph showing switch characteristics of the optical waveguide type optical switch shown in FIG. 2;
6 is a graph showing switch characteristics of the optical waveguide type optical switch shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a D-type optical waveguide optical switch including four A-type or B-type optical waveguide optical switches.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an E type optical waveguide type optical switch configured by using two types of A type and B type.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an F type optical waveguide optical switch configured by using two types of A type and B type.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an N × N matrix switch (N = 8).
11 is a diagram showing a configuration of a G type optical waveguide type optical switch constituting the N × N matrix switch shown in FIG. 10;
12 is a diagram showing a structure in which the N × N matrix switch shown in FIG. 10 is arranged on a substrate.
13 is a diagram showing a configuration of an H type optical waveguide type optical switch constituting the N × N matrix switch shown in FIG.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional Mach-Zehnder interferometer optical waveguide type optical switch.
15 is a graph showing switch characteristics of the conventional Mach-Zehnder interferometer optical waveguide type optical switch shown in FIG.
[Explanation of symbols]
11 Optical waveguide (core)
12, 13, 14, 15, 16 First, second, third, fourth, and fifth directional couplers
17, 18, 19, 20 First, second, third, and fourth phase shifters
41 2 × 2 optical switch elements
42, 46 Crossed optical waveguide
43 switches
44 Input / output port
45 Core with extra length of optical path length λ / 2
47 Multimode interferometer type optical coupler equivalent to coupling length L / 4
48 Multimode interferometer type optical coupler equivalent to coupling length L / 2
49 Block including 2 × 2 optical switch element group and crossed waveguide

Claims

A first directional coupler that is formed in two optical waveguides each composed of a core and a clad, and that couples the guided light of the two optical waveguides;
A first phase shifter formed on one of the two optical waveguides following the first directional coupler, and changing an optical length of a core of the one optical waveguide;
A second directional coupler formed on the two optical waveguides subsequent to the first phase shifter for coupling the guided light of the two optical waveguides;
A second phase shifter that is formed with respect to the other of the two optical waveguides following the second directional coupler and changes the optical length of the core of the other optical waveguide;
A third directional coupler formed on the two optical waveguides subsequent to the second phase shifter for coupling the guided light of the two optical waveguides ;
The optical waveguide type wherein the coupling lengths of the first, second, and third directional couplers are respectively ¼, ½, and ¼ of the full coupling length. Light switch.

A first directional coupler that is formed in two optical waveguides each composed of a core and a clad, and that couples the guided light of the two optical waveguides;
A first phase shifter formed on one of the two optical waveguides following the first directional coupler, and changing an optical length of a core of the one optical waveguide;
A second directional coupler formed on the two optical waveguides subsequent to the first phase shifter for coupling the guided light of the two optical waveguides;
A second phase shifter that is formed for one of the two optical waveguides following the second directional coupler and changes the optical length of the core of the one optical waveguide;
A third directional coupler formed on the two optical waveguides subsequent to the second phase shifter for coupling the guided light of the two optical waveguides ;
The optical waveguide type wherein the coupling lengths of the first, second, and third directional couplers are respectively ¼, ½, and ¼ of the full coupling length. Light switch.

The coupling lengths of the first, second, and third directional couplers are each within about 4% of the full coupling lengths of 1/4, 1/2, and 1/4, respectively. 3. The optical waveguide type optical switch according to claim 1, wherein the optical waveguide type optical switch is provided.

Said first and second phase shifters, optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a thermo-optic phase shifter having a heater provided in proximity to the core of the optical waveguide Light switch.

5. The optical waveguide type optical switch according to claim 4 , wherein at least a portion of the optical waveguide where the thermo-optic phase shifter is formed is made of a polymer material.

A first directional coupler that is formed in two optical waveguides each composed of a core and a clad, and couples the guided light of the two optical waveguides, and following the first directional coupler A first phase shifter formed on one of the two optical waveguides and changing an optical length of a core of the one optical waveguide; and the two optical waveguides following the first phase shifter. A second directional coupler that couples the guided light of the two optical waveguides, and is formed with respect to one of the two optical waveguides following the second directional coupler. A second phase shifter that changes the optical length of the core of one of the optical waveguides, and the second optical phase shifter formed on the two optical waveguides following the second phase shifter, and couples the guided light of the two optical waveguides. A third directional coupler and the other of the two optical waveguides following the third directional coupler. A third phase shifter that changes the optical length of the core of the other optical waveguide, and is formed on the two optical waveguides following the third phase shifter. A fourth directional coupler for coupling the guided light, and an optical length of the core of the other optical waveguide, which is formed with respect to the other of the two optical waveguides following the fourth directional coupler. And a fifth directional coupler that is formed in the two optical waveguides following the fourth phase shifter and that couples the guided light of the two optical waveguides. Have
It said first, second, third, bond lengths of the fourth and fifth directional coupler, full binding length 1,4 min 1,4 min 1,4 min 8 min each An optical waveguide type optical switch characterized by being 1 and 1/8 .

The coupling lengths of the first, second, third, fourth, and fifth directional couplers are respectively 1/8, 1/4, 1/4, and 1/4 of the complete coupling length. 7. The optical waveguide type optical switch according to claim 6, wherein each of the optical waveguide type optical switches is longer than about one-eighth by about 4% .

8. The optical waveguide type light according to claim 6, wherein the first to fourth phase shifters are thermo-optic phase shifters having a heater provided close to a core of the optical waveguide. switch.

9. The optical waveguide type optical switch according to claim 8 , wherein at least a portion of the optical waveguide where the thermo-optic phase shifter is formed is made of a polymer material.