JPH0197924A - 光マトリクススイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、複数本の入力ポートと、複数本の出力ポー
トとの間を選択的に接続することが出来る光マトリクス
スイッチに関するものである。

（従来の技術） 光マトリクススイッチは、光交換機の重要な基本的要素
であり、このため、これに関する研究が従来から精力的
になされている。

第２図（Ａ）及び（Ｂ）は、このような光マトリクスス
イッチの代表例として知られている格子型の光マトリク
ススイッチを示した図である。そして、第２図（Ａ）は
その全体構成を模式的に示した図であり、第２図（Ｂ）
はこの光マトリクススイッチに設けられた多数の光スイ
ツチ部のうちの一つに着目して示した図である。

°第２図（Ａ）においで、ｌｌａ、　Ｉｌｂ、　ｌｌｃ
及びＮｄは、入力導波路をそれぞれ示す。又、１３ａ、
　１３ｂ。

１３ｃ及び＋３ｄは、出力導波路をそれぞれ示す。この
光マトリクススイッチは、Ｉｌａ〜Ｉｌｄて示す入力導
波路と、１３ａ〜＋３ｄで示す出力導波路とを、ある一
定の角度で相交差させ図示の如く格子形状を構成し、こ
れら交点に１５で示す光スイツチ部をそれぞれ設けた構
造になっている。

ここで、１５で示した光スイツチ部は、第２図（Ｂ）に
示す如く、互いが平行な２１ａ及び２１ｂで示す二本の
導波路に電極（図中、斜線を付して示す部分）をそれぞ
れ設けで構成された２１で示す方向性結合型光スイッチ
と、これら導波路２１ａ、２１ｂの両端部に設けられた
２３ａ及び２３ｂで示す全反射コーナとで主に構成され
ている。ここで、２５ｂ及び２７ａで示す導波路が、入
力導波路１１ａ〜ｌｉｄに相当し、２５ａ及び２７ｂで
示す導波路が出力導波路１３ａ〜１３ｄに相当する。

第２図（Ｂ）に示した光スイツチ部においては、導波路
２５ｂより入力された光は、全反射コーナ２３ａによっ
て全反射され方向が変えられ、方向゛ｉ結合型光スイッ
チ２１へ入力される。この方向性結合型光スイッチ２１
からの出力光は、今度は２３ｂで示す全反射コーナによ
って方向が変えられ、２７ａ又は２７ｂで示す出力導波
路のいづれかに出力される。

ここで、全反射コーナ２３ａ及び２３ｂ　！用いている
理由は、光マトリクススイッチの全体の大きざを小さく
するためであった。

（発明が解決しようとする問題点） し、かじながら、第２図に示したような従来の光マトリ
クススイッチの各光スイツチ部は、それぞれ二個づつの
全反射コーナを有していた。従って、光マトリクススイ
ッチの規模が例えばｎｘｎであるとすると、これを介し
て伝播する光信号は全反射コーナＶ（２ｎ−，１）ｘ２
回通過することになるから、全反射コーナによって生じ
る光信号の損失（約２ｄＢ）が累積され、その結果、光
信号は大きく減衰してしまうという問題点があった。

この発明は上述した点に鑑みなされたものであり、従っ
てこの発明の目的は、光信号の損失を小古なものにする
ことが出来ると共に、小型で、作成が容易で、然も、り
Ｏストーク特性に優れる光マトリクススイッチを提供す
ることにある。

（問題点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
イッチによれば、複数の入力導波路と、複数の出力導波
路とが交差している光マトリクススイッチにおいて、 各交差点近傍の入力導波路部分の、当該光マトリクスス
イッチの入力ポート側の側縁部近傍に第一光スイッチを
それぞれ設け、 前述の各交差点近傍の出力導波路部分の、当該光マトリ
クススイッチの出力ポート側でかつ前述の第一光スイツ
チ側の側縁部近傍に第二光スイッチをそれぞれ設け、 前述の各交差点近傍に前述の第一及び第二光スイッチを
接続する全反射コーナをそれぞれ設けて成ることを特徴
とする。

この発明の実施に当たり、前述の全反射コーナを、前述
の第一光スイッチから延在し前述の入力導波路から徐々
に離れるように設けられた第一導波路と、前述の第二光
スイッチから延在し前述の出力導波路から徐々に離れる
ように設けられた第二導波路との交点領域に設けるのが
好適である。

（作用） このような構成によれば、光マトリクススイッチの入力
ポートから入力された光信号は、ある交差点近傍におい
て、第一の光スイッチ→全反射コーナ→第二の光スイッ
チ→出力導波路で構成される伝搬経路か、或は、そのま
ま入力導波路を経由する伝搬経路かのいづれがの経路を
通過することになる。又、前者の伝搬経路を経て出力導
波路に至った光はそのまま出力導波路を経て出力ポート
から出力されるようになる。従って、この発明の光マト
リクススイッチを用いると、光信号は全反射コーナを一
回通過するのみで、光信号の伝搬がなされることになる
。

又、二個の光スイッチを設けた伝搬経路が構成されるか
ら、この伝搬経路のクロストーク特性は光スイッチを１
個設けた伝搬経路のものより優れたものになる。

又、好適実施例においては、入力導波路から徐々に離れ
るように設けた笥−導波路と、出力導波路から徐々に離
れるように設けた第二導波路との交点領域に全反射コー
ナを設けるようにしたことから、全反射コーナが入出力
導波路から離れた位置に設けられるようになる。このた
め、全反射コーナに起因する入出力導波路を伝播する光
の散乱を防止できる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の光マトリクススイッチ
の実施例につき説明する。しかしながら以下の説明に用
いる各図は、この発明が理解出来る程度に概略的に示し
であるにすぎず、従って、各構成成分の寸法、形状及び
配Ｍ閉係は図示例に限定されるものではない。

尚、以下の実施例を、入出力導波路数が共に４本即ち４
×４の光マトリクススイッチにこの発明を適用した例で
説明するが、これは単なる一例にすぎず、入出力導波路
の数を変更した場合でも、又入出力導波路の数が互いに
異なる場合でも、この発明を適用出来ること明らかであ
る。

第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例の光マトリクススイ
ッチの説明に供する図であり、第１図（Ａ）はその全体
構成を模式的に示した図、第１図ＣＢ）はこの光マトリ
クススイッチに設けられた多数の光スイツチ部のうちの
一つに着目して示した図である。このような光マトリク
ススイッチを作製するための基板としては、電気光学効
果を有するものを用いるが、このようなもののとしては
、ＧａＡｓ等を挙げることが出来る。

Ｍ１図（Ａ）において、Ｉ　Ｉａ、　ｌ　ｌｂ、　ｌ　
Ｉｃ及び＋Ｉｄは、入力導波路をそれぞれ示す。又、１
３ａ、　１３ｂ。

１３ｃ及び＋３ｄは、出力導波路をそれぞれ示す。この
光マトリクススイ・νチは、Ｉｌａ〜ｌｉｄて示す入力
導波路と、１３ａ〜＋３ｄで示す出力導波路を、ある一
定の角度で交差させ図示の如く格子形状を構成し、これ
ら交点に３１で示す光スイツチ部をそれぞれ設けた構造
になっている。

次に、第１図（Ｂ）を参照して、この発明の光マトリク
ススイッチが具える光スイツチ部３１の構成につき説明
する。尚、この説明を、この発明の光マトリクススイッ
チ内（こ多数段けである光スイツチ部３１の中の、第１
図（Ａ）に示した入力導波路１１ａと、出力導波路１３
ａとの交差点領域の光スイツチ部を例に挙げて、行なう
。

各入出力導波路を相交差し、入力導波路１１ｄと、出力
導波路１３ａとによって３３で示す交差点を構成する。

又、入力導波路１１ａの端部は、当該光マトリクススイ
ッチの入力ポートの一つにナラていて１、これを図中Ｉ
ｐで示しである。又、出力導波路１３ａの端部は、この
当該光マトリクススイ・シチの出力ポートの一つになっ
ていて、これを図中ＯＰで示しである。

交差点３３の近傍の入力導波路部分の、入力ポートＩｐ
側の側縁部近傍には、第一光スイッチを設ける。尚、こ
の実施例の場合、この第一光スイッチを、上述した所定
の入力導波路部分に、入力導波路１１ａに隣り合って３
５ａで示す導波路を設け、さらにこの導波路３５ａ上に
電極を設けて構成した、３７ａで示す方向性結合型の光
スイッチを以って構成しである。

又、交差点３３の近傍の出力導波路部分の、出力ポート
０．側でかつ前述の第一光スイツチ側の側縁部近傍に第
二光スイッチを設ける。尚、この実施例の場合、この第
二光スイッチを、上述した所定の出力導波路部分に、出
力導波路１３ａに隣り合って３５ｂで示す導波路を設け
、ざらにこの導波路３５ｂ上に電極を設けて構成した、
３７ｂで示す方向性結合型の光スイッチを以って構成し
である。

又、３９は、第一及び第二光スイツチ３７ａ及び３７ｂ
間を接続するための全反射コーナを示す。

尚、第一光スイツチ３７ａ、全反射コーナ３９及び第二
光スイツチ３７ｂの間の接続は、導波路３５ａ−全反射
コーナ３９−導波路３５ｂというように接続することで
行なっても勿論良いが、この実施例の場合は以下に説明
するように行なっている。

第一光スイ・ンチ３７ａの導波路３５ａから交差点３３
方向に延在しかつ入力導波路１１ａからある角度で徐々
に離れるような第一導波路４１ａと、第二光スイッチ３
７ｂの導波路３５ｂから交差点３３方向に延在しかつ出
力導波路１３ａからある角度で徐々に離れるように設け
られた第二導波路旧すとをそれぞれ設け、これら第一及
び第二導波路４１ａ及び４１ｂの交点領域に、全反射コ
ーナ３９を設けである。ここで、導波路３５ａの延長線
及び第一導波路４１ａで構成される角度θ１と、導波路
３５ｂの延長線及び第二導波路４１ｂで構成される角度
θ２　（θ１＝θ２、θ、≠θ２のいずれの場合もある
）は、光マトリクススイッチの設計に応じそれぞれ適切
な角度にする。

このような構成の光スイツチ部３１においては、入力導
波路１１ａ及び出力導波路１３ａに設けた電極をアース
電極とし、３５ａ、４１ａ、３５ｂ及び４１ｂで示した
導波路に設けた電極に電圧を印加することで制御がなさ
れる。又、導波路３５ａ及び導波路３５ｂのそれぞれの
長さは、これら導波路上の電極に電圧を印加しない時に
、入力導波路１１ａ→導波路３５ａ→（第一導波路４１
ａ）→全反射コーナ３９→（第二導波路４１ｂ）→導波
路３５ｂ→出力導波路１３ａの経路で光か伝搬するよう
な寸法とする。

尚、第一及び第二導波路４１ａ及び４１ｂを設けること
によって、全反射コーナ３９ヲ入出力導波路１１ａ及び
１３ａから離すことが出来、よって、入出力導波路を伝
播する光が全反射コーナ３９によって散乱されることを
防止出来るという効果が得られる。

尚、この発明は上述した実施例（こ限定されるものでは
なく、例えば以下に説明するような変形例も考えられる
。

上述した実施例においては、第一及び第二光スイッチを
方向性結合型光スイッチを以ってそれぞれ構成している
が、この型の光スイッチの代りに内部全反射型の光スイ
ッチを用いても良い。

（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
リクススイッチによれば、入出力ポート間のいずれの経
路を用いた場合でも、光信号が全反射コーナによって全
反射される回数は１回のみである。従来の光マトリクス
スイッチの反射回数は、ｎｘｎのものでは（２ｎ−１）
ｘ２回、ｎｘｎのものでは（ｍ＋ｎ−１）ｘ２回であっ
たことと比較すれば、本発明によって、全反射の回数が
著しく低減されることが分る。従って、全反射角を例え
ば９０度とした場合、この発明における全反射コーナに
起因する光信号損失は、２ｄＢ以下になる。

さらにこの発明によれば、全反射角を９０度とし、光マ
トリクススイッチの規模ｕｎｘｎとすると、光マトリク
ススイッチの大きさは、（（光スイッチ長さ１２Ｓ　）
　＋　（第−導波路及び第二導波路の合計長ＬＬ））ｘ
ｎ程度になる０例えば、ＵＳ＝２ｍｍ、ＬＬ　＝２００
ｘ５ｕｍとしたときには、４×４規模のものの太き古は
約１２ｍｍ、８×８規模のものの大きさは約２４ｍｍ、
１６Ｘ１６規模のものの大きさは約４８ｍｍになり、こ
れは小型なものと云える。

ざらに、この発明によれば、光スイツチ部に２個の光ス
イ・ソチを設けである。従って、この発明の光マトリク
ススイッチのクロストーク特性は、光スイッチが１個の
場合のものに比し、２乗の割合で改善される０例えば、
光スイツチ単体のクロストークが１５ｄＢであるとすれ
ば、この発明においては３０ｄＢのクロストークが得ら
れることになり、この結果、光スイッチの作製条件を緩
和することが出来るようにもなる。

これがため、光信号の損失を小ざなものにすることが出
来ると共に、小型で、作成が容易で、然も、クロストー
ク特性に優れる光マトリクススイッチを提供することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、この発明の実施例の光マトリクススイ
ッチの全体を模式的に示した図、第１図（Ｂ）は、第１
図（Ａ）に示した実施例の光マトリクススイッチに備わ
る光スイツチ部を概略的に示した図、 第２図（Ａ）は、従来の光マトリクススイッチの全体を
模式的に示した図、 第２図（Ｂ）は、従来の光マトリクススイッチに備わる
従来の光スイツチ部を概略的に示した図である。 １１ａ　〜ｌｌｄ　・・・入力導波路 １３ａ　〜１３ｄ　＝出力導波路 ３１・・・光スイツチ部、　　３３−・・交差点３５ａ
、３５ｂ　・・・導波路 ３７ａ・・・第一光スイッチ、３７ｂ　−・・第二光ス
イツチ３９・・・全反射コーナ ４１ａ　−・・第一導波路、　　４１ｂ−・・第二導波
路工、・・・入力ポート、　　０．・・・出力ポート。 特許出願人　　　　沖電気工業株式会社従来の光マトリ
クススイッチの説明に供する図第２図 手季売ネ甫正書 昭和６３年１２月２９日 東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号 名称（０２９）沖電気工業株式会社 代表者　串杆　偏光 ４代理人　〒１７０　　　ｆｉ　（９８８）５５６３住
所　東京都豊島区東池袋１丁目２０番地５池袋ホワイト
ハウスビル９０５号 明細書の発明の詳細な説明の欄、明細書の図面の簡単な
説明の欄及び図面 ７補正の内容　　別紙の通り （１）、明細書、第８頁第１１行目の「は、ＧａＡｓ等
」を「は、ＬｉＮｂＯ３、ＧａＡｓ等」と訂正する。 （２）、明細書、第１５頁第１２行目の「全反射コーナ
を示す。Ｊを、 「全反射コーナを示す。この全反射コーナ３９は、例え
ば以下に説明するような従来公知のもので構成出来る。 基板’ａＬｔＮｂ０３基板とし、導波路４１ａ等の各導
波路をＴｉ拡散による埋込み型導波路とした場合であれ
ば、全反射コーナ３９は、ＬｉＮｂＯ５基板の全反射コ
ーナとしたい部分を除去した構成のものである。また、
第３図１こ示すように、基板ｌＦ！：ＧａＡｓ基板５１
とし、導波路４１ａ等の各導波路ｖ！ＧａＡｓ基板５１
上に例えばＡＩＧａＡＳＴ側クラッド層５３、ＧａＡｓ
光ガイド層５５ヲこの順に積層しこの光ガイド層５５上
に／ｌＱ、ＧａＡｓ上側クラッド層５７をストリップ状
に設けた所謂ストリップ装荷型導波路とした場合であれ
ば、全反射コーナ３９は、光ガイドＩｗ５５の全反射コ
ーナとしたい部分を少なくとも下側クラッド層５３に至
・るまで除去した構成のものである。いずれの場合も、
ＬｉＮｂＯ３％除去或いは光ガイド層を除去した部分に
構成される壁が、空気との屈折率差による反射面となる
。」と訂正する。 （３）、明細書、第１１頁第１３行目の「出力導波路１
３ａに設けた」を「出力導波路１３ａと、基板（図示せ
ず）裏側とに設けたＪと訂正する。 （４）、明細書、第１４頁第２０行目〜同第１５頁第１
行目「示した図である。」をｒ示した図、１と訂正する
。 （５）、明細書、第１５頁第１行目と第２行目との間に
「第３図は、全反射コーナの一例の説明に供する斜視図
である。Ｊｌを挿入する。 （６）、明細書、第１５頁第９行目の「０２・・・出力
ポート。」を「○、・・・出力ポート」と訂正する。 （７）、明細書、第１５頁第９行目の後に、ｌｉ’５１
・・・ＧａＡｓ基板、５３−Ａｌ１ＧａＡｓ下側クラッ
ド層、５５−ＧａＡｓ光ガイド層、５７・・・ストリッ
プ状のＡ１ＧａＡｓ上側クラ・シト層。、！ｌを挿入す
る。 （８）１図面の第１図（Ｂ）を別紙の訂正図の通り訂正
する。 （９）０図面に第３図を追加する。 Ｏコ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の入力導波路と、複数の出力導波路とが交差
   している光マトリクススイッチにおいて、各交差点近傍
   の入力導波路部分の、当該光マトリクススイッチの入力
   ポート側の側縁部近傍に第一光スイッチをそれぞれ設け
   、 前記各交差点近傍の出力導波路部分の、当該光マトリク
   ススイッチの出力ポート側でかつ前記第一光スイッチ側
   の側縁部近傍に第二光スイッチをそれぞれ設け、 前記各交差点近傍に前記第一及び第二光スイッチを接続
   する全反射コーナをそれぞれ設けて成ること を特徴とする光マトリクススイッチ。
2. （２）前記全反射コーナを、前記第一光スイッチから延
   在し入力導波路から徐々に離れるように設けられた第一
   導波路と、前記第二光スイッチから延在し出力導波路か
   ら徐々に離れるように設けられた第二導波路との交点領
   域に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光マトリクススイッチ。