JPH02114242A - 光マトリクススイッチ装置 - 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） この発明は光信号の伝送経路を電気的にスイッチングす
る偏波依存性のない光マトリクススイ・ソチ装百に関す
る。

（従来の技術） 基板に導波路及び光スイッチを設けて構成される光マト
リクススイッチは、小型に構成出来ること及び動作電圧
を小さく出来ること等の利点を有し、その研究開発が活
発に行なわれている。

この種の光スイッチは、電気光学効果や音響光学効果等
の光学効果を利用して信号光のスイッチングを行なって
いるが、実用に適した光デバイスとして電気光管効果を
利用した光スイッチの研究が進んでいる。この光スイッ
チは、例えばＬＩＮ　ｂ　Ｏ３基板に代表されるような
電気光学効果を有する強誘電体結晶基板を用いて構成さ
れる。電気光学結晶基板に制御電極を介して電界（電場
）を印加すると、この基板の屈折率が変化するので、屈
折率変化を利用して信号光のスイッチングを行なえる。

屈折率の変化は、基板に印加される電界の方向Ｐと、信
号光の電界の振動方向（偏り方向）Ｑとに９接に関連し
ており、電界方向Ｐがある特定の方向となり、かつ偏り
方向Ｑがある特定の方向となるとき、低い動作電圧で効
率良く屈折率を変化させることが出来る（電気光学効果
が大となる）。しかしながら、これら方向Ｐ及びＱが特
定の方向からずれでいくに従い、屈折率を変化させるた
めにより大きな動作電圧が必要となり効率が悪くなる（
電気光学効果が小きくなっていく）、これがため、過言
、電気光学効果を利用した従来の光スイッチは、特定の
偏り方向を有する信号光に対してのみスイッチングを行
なえるように、構成されていた。従って、入力される信
号光の偏り方向によって、スイッチングが行なえたり行
なえなかったりするという偏波依存性を有していた。

一方文献Ｉ　’Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａ
ｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｑｙ（ジャーナル　オフ　ライ
トウェーブ　テクノロジー）　Ｊ　Ｖ＋１．ＬＴ−４゜
ＮＯ，ＩＩ　ＮＯＶＥＭＢＥＲ＋９８６　ｐｐ。

１７１７Ｊに提案されている光スイッチのように、偏波
依存性を有ざない光スイッチの検討も行なわれでいる。

文献工の光スイッチでは、基板として上述のような性質
を有するＬｉＮｂＯ３基板を用い、特定の偏り方向とは
異なる方向を有し電気光学効果が小どなる信号光に対し
てスイッチジグ動作可能なように光スイッチを設計する
。電気光学効果が小となる信号光のスイッチングが可能
な動作電圧では特定の偏り方向を有し電気光学効果が大
となる信号光のスイッチングも行なえるので電気光学効
果が小段び大となる信号光の双方に対してスイッチング
を行なえ、従って偏波依存性のないスイッチング動作が
可能であった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した文献工の偏波依存性のない光ス
イッチでは、特定の偏り方向を有する信号光のみをスイ
ッチングする場合の動作電圧に比較して、およそ５〜６
倍以上の動作電圧か必要となるという問題点があった。

この発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、よ
り低い動作電圧で偏波依存性のないスイッチングを行な
える光マトリクススイッチ装雷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
イッチ装フは、 電気光学効果を呈する第一の基板を用いて構成され、互
いに直交する偏り方向を有する２つの光が伝搬される前
段の光マトリクススイッチと、電気光学効果を呈する第
二の基板を用いて構成され、互いに直交する偏り方向を
有する２つの光が伝搬される後段の光マトリクススイッ
チとを備え、 後段の光マトリクススイッチの入力面での偏り方向か、
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
異なる方向となるように第一の基板の結晶軸及び第二の
基板の結晶軸を交差させてこれら基板を結合し、 この結合によって前段及び後段の光マトリクススイッチ
を直列接続し、 前段の光マトリクススイッチの制御光スイ・νチは一方
の光の伝搬経路を選択する制御光スイッチとし、 後段の光マトリクススイッチの制御光スイ・νチは他方
の光の伝搬経路を選択する制御光スイッチとしたことを
特徴とする。

この発明の実施に当っては、第一及び第二の基板を、第
一の基板の電気光学効果が最も大となる方向の結晶軸と
、第二の基板の電気光学効果が最も大となる方向の結晶
軸とを互いにほぼ直交させて、結合した構成とするのが
好適である。

この発明の実施に当っては、前段及び後段の光マトリク
ススイッチの双方の制御光スイッチを、電気光学効果が
最も大となる方向の偏り方向を有する状態の光に対して
は直進状態及び交差状態のいずれか一方の状態で選択的
に動作し、電気光学効果が最も大と、なる方向に直交す
る方向の偏り方向を有する状態の光に対しては直進状態
及び交差状態のいずれか一方の状態でのみ固定的に動作
する光スイッチとするのが好適である。

（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、
後段の光マトリクススイッチの入力面での偏り方向が、
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
異なる方向となるように第一の基板の結晶軸及び第二の
基板の結晶軸を交差させてこれら基板を結合し、この結
合によって前段及び後段の光マトリクススイッチを直列
接続する。

第一及び第二の基板をこれらの結晶軸が任意好適な角度
で交差するように結合することによって、後段の光マト
リクススイッチの入力面での光の偏り方向を、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任
意好適な方向に変更することが出来る。

従って、一方の光をスイッチングがより低い動作電圧で
行なえるような偏り方向を有する状態で及び他方の光を
スイッチングにより高い作事圧を必要とするような偏り
方向を有する状態で、前段の光マトリクススイッチに入
力したとしても、第一及び第二の基板をこれらの結晶軸
を交差させて結合することによって、他方の光をスイッ
チングかより低い動作電圧で行なえるような偏り方向に
変更して後段の光マトリクススイッチに入力することが
出来る。

その結果、前段の光マトリクススイッチにおいては低い
動作電圧で一方の光の伝搬経路を選択しく選択的に変更
し）、かつ後段の光マトリクススイッチにおいて低い動
作電圧で他方の光の伝搬経路を選択する（選択的に変更
する）ことが出来る。

（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、配置
関係、形成材料、構成及び数値的条件は図示例に限定さ
れるものではない。

第二ｊ１九例 第−実施例では、前段及び後段の光マトリクススイッチ
を、二重化構成の光マトリクススイッチとした例につき
説明する。第１図は第一実施例の構成を模式的に示す斜
視図である。

同図において、１０は第一実施例の光マトリクススイッ
チ装置を示す。

この光マトリクススイッチ装置１０は、電気光学効果を
呈する第一の基板１２を用いて構成され、互いに直交す
る偏り方向を有する２つの光が伝搬される前段の光マト
リクススイッチ（以下、単に前段スイッチと称す）１４
と、電気光学効果を呈する第二の基板１６を用いて構成
され、互いに直交する偏り方向を有する２つの光が伝搬
される後段の光マドックススイッチ（以下、単に後段ス
イッチと称す）１日とを備え、そして後段スイッチ１８
の入力面での偏り方向が、前段スイッチ１４の出力面で
の偏り方向とは異なる方向となるように第一の基板１２
の結晶軸及び第二の基板１６の結晶軸を交差させてこれ
ら基板１２．１６を結合し、この結合によって光マトリ
クススイッチ１４．１８ヲ直列接続し、ざらに前段スイ
ッチ１４の制御光スイッチ２０は一方の光の伝搬経路を
選択する制御光スイッチとし、後段スイッチ１８の制御
光スイッチ２２は他方の光の伝ｔＭ経路を選択する制御
光スイッチとした、構成となっている。

以下、この実施例につきより詳細に説明する。

この実施例の前段スイッチ１４は、例えば２行２列に配
列した制御光スイッチ２０から成る第一群Ｉと、例えば
２行２列に配列した制御光スイッチ２０から成る第二群
１１とを備え、同一行の制御光スイッチ２０ヲ同−行の
光スイッチ２０に対し共通な導波路２４を介して接続し
、ざらに第一群■の同一行の制御スイッチ２０と第二群
ＩＩの各行から１個ずつ重複しなりように選んだ制御ス
イッチ２０とを１対］に対応付けて連絡導波路２６を介
し接続した構成を有する。このように前段スイッチ１０
は、基板１２、導波路２４、制御光スイッチ２０及び連
絡導波路２６から成る。

後段スイッチ１８も、前段スイッチ１０と同様、例えば
２行２列に配列した制御光スイッチ２２から成る第−詳
■と、例えば２行２列に配列した制御光スイッチ２２か
ら成る第二群ＩＩとを備え、同一行の制御光スイッチ２
２ヲ同−行の光スイッチ２２に対し共通な導波路２８を
介しで接続し、ざらに第−群工の同一行の制御スイッチ
２２と第二群１１の各行から１個ずつ重複しないように
選んだ制御スイッチ２２とを１対１に対応付けで連絡導
波路３０を介し接続した構成を有する。

尚、２４ａ及び２４ｂは導波路２４の、前段スイッチ１
４の入力側及び出力側の端部、また２８ａ及び２８ｂは
導波路２８の、後段スイッチ１８の入力側及び出力側の
端部を示し、この実施例にあっては、例えば第１行及び
第２行の入力側端部２４ａを製画１０の入力ポート、及
び第１行〜第４行の出力側端部２８ｂを製画１０の出ツ
クボートとする。

ざらにこの実施例では第一の基板１２及び第二の基板１
６を、第一の基板１２の電気光学効果が実質的に最も大
となる方向の結晶軸と、第二の基板の電気光学効果か実
質的に最も大となる方向の結晶軸とを互いにほぼ直交さ
せて、結合する。

基板１２．１６としては例えばＬｉＮｂＯ３基板を用い
る。ＬｉＮｂＯ３基板では実質的にＣ軸（光軸）方向に
おいて電気光学効果か最も大となる。

またＬ　ｘ　Ｎ　ｂ　Ｏ３基板では、Ｃ軸方向にほぼ平
行な方向とＣ軸にほぼ直交する方向とにおいて屈折率差
が大きくなるので、ＬｉＮｂＯ３基板中の先導波路にお
ける固有モードは偏り方向（電界の撮動方向）がＣ軸に
平行なモード（以下平行モードと称す）と偏り方向がＣ
軸に直交するモード（以下直交モードと称す）との２つ
のモードとなる。従って、ＬｉＮｂＯ３基板の先導波路
へ光を入力するとこれら２つの固有モードの光か励起さ
れこれら２つの固有モードの光がＬｉＮｂＯ３基板の先
導波路を伝搬しでＬｉＮｂＯ３基板の光導波路から出力
することとなる。

蔦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示す図であり、図（Ａ）及び
（Ｂ）は第１図におけるＩＩ　ＡＩＩ　Ａ線及びＩＩ　
Ｂ　−ＩＩ　Ｂ線に沿って取った基板の端面を示す。

第２図（Ａ）にも示すように、基板１２のＣ軸及び基板
面＋２ｂのなす角の角度そｅ゛とすると、基板１６のＣ
軸及び基板面１６ａのなす角の角度をは（よ（θ−９０
）°とすれば、基板１２．１６をこれらのＣ軸が実質的
に直交するように結合出来る。

基板１２．１６の結合に当っては　例えば、基板１２の
前段スイッチ１４出力側の端面（出力側端面）＋２ｂと
、基板１６の後段スイッチ１８入力端の端面（入力側端
面）１６ｂとを樹脂性の接着剤を介しで接合することに
よって、基板＋２、＋６の結合を行なえば良い。基板１
ｚ、１６の結合状態において導波路２４の出力側端部２
４ｂ及び導波路２８の入力側端部２８ｂとは光学的に結
合する。

角度θ０は任意好適な値１こ設定することが出来、基板
１２として例えば−２板及び基板１６として例えばＹ板
又はＸ板を用いることが出来る。

θ＝４５°としたときには、基板１２．１６において制
御光スイッチ及び導波路の作成条件が同じとなり、また
基板１２．１６の導波路構造が同一となるという利点が
ある。尚、基板１２．１６として＝Ｚ板及びＹ板を用い
る場合には、曲り導波路を一２板側に形成することによ
って曲り損失の低減を図れる。

ざらにこの実施例では制御光スイッチ２０．２２を電気
光学効果が実質的に最も大となる方向の偏り方向を有す
る状態の光ｌこ対しては直進状態及び交差状態のいずれ
か一方の状態で選択的に動作し、電気光学効果が実質的
に最も大となる方向にほぼ直交する方向の偏り方向を有
する状態の光に対しては直進状態及び交差状態のいずれ
か一方の状態でのみ固定的に動作する光スイッチとする
。

例えば動作条件図に基づいて上述の動作条件を満足する
ように光スイッチを設計することによって、このような
光スイッチ２０．２２を作成出来る。

第３図及び第４図は制御光スイッチの構成の一例を示す
平面図及び要部断面図であり、第４図（Ａ）は第３図に
示す構成の光スイッチを制御光スイッチ２０として基板
１２に設けた状態及び第４図（Ｂ）は第３図に示す構成
の光スイッチを制御光スイッチ２２として基板１６に設
けた状態を示す。

これら図において３２は方向性結合器型光スイッチを示
し、光スイッチ３２は例えばｅ＝４５°としたときの制
御光スイッチ２０．２２の構成例である。

この光スイッチ３２は、光結合領域３４において近接さ
せて互いに平行となるように設けた入出力導波路３６．
３８と、導波路３６の、導波路３８とは反対の外側の領
域に設けた電極４０ａと、導波路３６上から導波路３６
．３８の間の領域に延在させて設けた電極４０ｂと、導
波路３８上から導波路３８の、導波路３６とは反対側の
外側の領域まで延在させて設けた電極４０ｃとから成る
。尚、図示例では電極４０ａ〜４０ｃをそれぞれ例えば
２分割の電極となしている。

電極４０ａ６〜４０ｃによって導波路３６．３８中に形
成される電界の、Ｃ軸に沿った方向１こあける電界成分
が大きいほど、光スイッチ３２の動作電圧を低減出来る
。従って、第４図（Ａ）及び（Ｂ）にも示すように、導
波路３６．３８中に形成される電界の、Ｃ軸に沿った方
向における電界成分をなるべく大きくするように、電極
４０ａ〜４０ｃ　％配ゴするのが好ましい。

Ｍ５図（Ａ）及び（８）は制御光スイッチの構成の他の
例を示す平面図及び要部断面図であり、第５図（Ａ）は
第５図（Ｂ）に示す光スイッチを例えば制御光スイッチ
２０として基板１２に配設した状態を示す。

これら図において４２は方向性結合器型光スイッチを示
し、光スイッチ４２は例えばθ＝９０°としたときの制
御光スイッチ２０或は２２の構成例である。

この光スイッチ４２は、入出力導波路３６．３８と、導
波路３６上から導波路３６の、導波路３８とは反対の外
側領域へ延在させて設けた電極４４ａと、導波路３８上
から導波路３８の、導波路３６とは反対側の外側領域へ
延在させて設けた電極４４ｂとがら成る。

尚、図示例では電極４４ａ、４４ｂをそれぞれ例えば２
分割の電極となしている。

光スイッチ４２の動作電圧の低減のため、第５図（Ｂ）
にも示すように、導波路３６．３８中に形成される電界
の、Ｃ軸に沿った方向における電界成分をなるべく大き
くするように、電極４４ａ、４４ｂ　％配ゴするのが好
ましい。

第６図（Ａ）及び（Ｂ）は制御光スイッチの構成の他の
例を示す平面図及び要部断面図であり、第６図（Ａ）は
第６図（Ｂ）に示す光スイッチを例えば制御光スイッチ
２２として基板１６に配設した状態を示す。

これら図において４６は方向性結合器型光スイッチを示
し、光スイッチ４６は例えばｅ＝ｏ”としたときの制御
光スイッチ２２或は２０の構成例である。

この光スイッチ４６は、入出力導波路３６．３８と、導
波路３６の、導波路３８とは反対の外側領域に設けた電
極４８ａと、導波路３６．３８の間の領域に設けた電極
４８ｂと、導波路３８の、導波路３６とは反対側の外側
領域に設けた電極４８ｃとから成る。尚、図示例では電
極４８ａ〜４８ｃ　％それぞれ例え、ば２分割された電
極となしている。

光スイッチ４２の動作電圧の低減のため、第５図（Ｂ）
にも示すように、導波路３６．３８中に形成される電界
の、Ｃ軸に沿った方向における電界成分をなるべく大き
くするように、電極４８ａ〜４８ｃを配百するのが好ま
しい。

次に第７図を参照しこの実施例の光マトリクススイッチ
装置１０の動作例につき説明する。

第７図（Ａ）及び（８）はこの実施例の動作の例を示す
図である。以下の説明では、制御光スイッチ２０．２２
を、平行モードに対しでは動作電圧に応して直進状態或
は交差状態で選択的に動作し直交モードに対しでは動作
電圧にかかわらず交差状態で固定的に動作する、光スイ
ッチとする。

尚、第７図においで２４１及び２４３は第１行及び第３
行の導波路２４．２４ａ１は装Ｍ１０の第１行の入力ボ
ート、また２８１及び２８３は第１行及び第３行の導波
路２８．２８ｂ１及び２８ｂ３は装置１１０の出力ポー
トを示す。

第７図（Ａ）に示すように、例えば、一方の光Ｘ及び他
方の光Ｙが入力ボート２４ａ１から入力し、出力ポート
２８ｂ３から出力する場合を考える。

この場合まず、平行モードで入力した一方の光Ｘの伝搬
経路を、前段スイッチ１４の制御スイッチ２０によって
制御して第１行の導波路２４１から第３行の導波路２４
３に変更し、よって一方の光Ｘを第３行の導波路２４３
ヲ介し後段スイッチ１８の第３行の導波路２８３に入力
させる。一方の光×は、後段スイッチ１８に入力すると
直交モードに変換されるので、後段スイッチ１８では制
御光スイッチ２２ヲ通って導波路２８３ヲ直進し出力ポ
ート２８ｂ３から出力する。

一方、直交モードで前段スイッチ１４に入力した他方の
光Ｙは、前段スイッチ１４では制御スイッチ２０を通っ
て入出力導波路２４１を直進し、後段スイッチ１８の第
１行の導波路２８１に入力する。他方の光Ｙは後段スイ
ッチ１８に入力すると平行モードに変換されるので、そ
の伝搬経路を後段スイッチ１８の制御スイッチ２２によ
って制御して第１行の導波路２８１から第３行の導波路
２８３へ変更し、よって他方の光Ｙｕ導波路２８３ヲ介
し出力ポート２８ｂ３から出力させる。

一方の光Ｘが直交モードで制御スイッチ２０を通過する
とき生する漏れ光×１と、他方の光Ｙが直交モードで制
御スイッチ２０を通過するとき生する漏れ光Ｙ、とはい
ずれも、僅かであり、また漏れ光Ｘ、及びＹｌは図にも
示すように導波路２８３及び２４３に混入せず基板１２
へ逃げてゆくので、実用上問題とならない。

また、第７図（Ｂ）に示すように、例えば、方の光Ｘ及
び他方の光Ｙが入力ボート２４ａ１から入力し出力ポー
ト１８１から出力する場合を考える。

この場合にはまず、一方の光Ｘの伝搬経路を前段スイッ
チ１０の制御スイッチ２０によって制御して、一方の光
Ｘを第１行の導波路２４１を直進させ導波路２４１から
後段スイッチ１８の第１行の導波路２８１に入力させる
。一方の光Ｘは、後段スイッチ１８に入力すると直交モ
ードに変換されるので、後段スイッチ１８の制御光スイ
ッチ２２ヲ通って導波路２８１ヲ直進し出力ポート２８
ｂ１から出力する。

方、他方の光Ｙは、前段スイッチ１０では直交モードで
伝搬するので制御光スイッチ２０ヲ通って導波路２４１
を直進し前段スイッチ１４の第１行の導波路２４１から
後段スイッチ１８の第１行の導波路２８１に入力する。

他方の光Ｙは後段スイッチ１８に入力すると平行モード
に変換されるので、その伝搬経路を後段スイッチ１８の
制御スイッチ２２によって制御することによって入出力
導波路２８１ヲ直進させて出力ポート２８ｂ１から出力
させることが出来る。

一方の光Ｘが直交モードで後段スイッチ１８の制御スイ
ッチ２２ヲ通過するとき生ずる漏れ光Ｘ。

と、他方の光Ｙが直交モードで前段スイッチ１４の制御
スイッチ２０ヲ通過するどき生する漏れ光Ｙ１とはいず
れも、僅かであり、また漏れ光×１及びＹｌは図にも示
すように入出力導波路２８３及び２４３に混入せず基板
１２へ逃げてゆくので、実用上問題とならない、漏れ光
Ｘ、及びＹ、は直交モードで伝搬する光が制御スイッチ
２０．２２によって制御されないために生ずる。

上述した実施例では、導波路２４及び２８の行番号の一
致するもの同志、例えば入出力導波路２４１及び２８１
同志を１対１に対応付けて接続したが、導波路２４及び
２８の行番号の異なるもの同志を１対１に対応付けで接
続するようにしでも良い。

例えば、前段スイッチ１４及び後段スイッチ１８の接続
間係や、平行モード及び直交モードに対する制御スイッ
チ２０．２２の動作状態ヲ任意好適に設定することによ
って、ボート２４ａｌ、２４ａ２から入力した光（入力
信号）Ｘ及びＹを、出力ポート２８ｂ１〜２８ｂ４のい
ずれかの出力ポートから選択的に出力させることが出来
る。

［ＩＬ倒 第二実施例では、前段及び後段の光マトリクススイッチ
を、クロスバ−型の光マトリクススイッチとした例につ
き説明する。

第８図は第二実施例の構成を模式的に示す平面図である
。尚、上述した第一実施例の構成成分と対応する構成成
分については同一の符号を付して示し、その詳細な説明
を省略する。

同図において、５０は第二実施例の光マトリクススイッ
チ装置、５２及び５４はクロスバ−型の前段スイッチ及
び後段スイッチを示す。

この実施例の前段スイッチ５２は、基板１２と、この基
板１２に設けた例えば４行の行導波路５６及び例えば４
列の列導波路５日と、これら導波路５６．５８の交差部
に設けて例えば４行４列に配列した制御光スイッチ２０
とから成る。

後段スイ・フチ４４も、前段スイッチ４２と同様に、基
板１６と、この基板１６に設けた例えば４行の行導波路
６０及び例えば４列の列導波路６２と、これら導波路６
０．６２の交差部に設けて例えば４行４列に配列した制
御光スイッチ２２とから成る。

尚、図においで５６ａ及び５６ｂは前段スイッチ５２の
入力側及び出力側の導波路５６端部、５８ａは前段スイ
・フチ５２の入力側の導波路５８端部、６０ａ及び６０
ｂは後段スイッチ５４の入力側及び出力側の導波路６０
端部、ざらに６２ａは後段スイッチ５４の入力側の導波
路６２端部を示し、この実施例にあっては、第１行〜第
４行の入力側端部５６ａを装置５０の入力ポート及び第
１行〜第４行の出力側端部６０ｂ　！装Ｗ５０の出力ポ
ートとして用いる。

上述のように構成される第二実施例においでも、第一実
施例と同様の効果が得られる。

次に第９図ヲ参照しこの実施例の動作につき一例を挙げ
て説明する。

第９図は、この実施例の動作の一例の説明に供する図で
ある。以下の説明では、制御光スイッチ２０．２２ヲ、
平行モードに対しては動作電圧に応じて直進或は交差状
態で選択的に動作し直交モードに対しては動作電圧にか
かわらず交差状態でのみ固定的に動作する、光スイッチ
とする。

尚、第９図において５６４は前段スイッチ５２の第４行
の行導波路５６．５８１．５８２．５８３及び５８４は
前段スイッチ５２の第１列、第２列、第３列及び第４列
の列導波路５８、また６０１．６０２．６０３及び６０
４は後段スイッチ５４の第１行、第２行、第３行及び第
４行の行導波路６０．６２１．６２１．６２２及び６２
４は後段スイッチ５４の第１列、第２列、第３列及び第
４列の列導波路６２１．ざらに５６８４は前段スイッチ
５２の第４行の入力側端部５６ａ　、　６０ｂ３及び６
０ｂ４は後段スイッチ５４の第３行及び第４行の出力側
端部６０ｂ　を示す。

第９図にも示すように、例えば、装Ｍ５０の入力ポート
５６ａ４に入力した一方の光Ｘ及び他方の光Ｙを装置５
０の出力ポートロ０ｂ３から出力する場合を考える。

この場合、平行モードで入力した一方の光Ｘの伝搬経路
を、前段スイッチ５２の制御スイッチ２０によって制御
することによって導波路５６４から導波路５８２に変更
させ、一方の光Ｘｔ前段スイッチ５２の第４行の導波路
５６４から列導波路５８２を介し後段スイッチ５４の第
３行の社運波路６０３に入力させる。一方の光Ｘは、後
段スイッチ５４に入力すると直交モードに変換されるの
で、制御スイッチ２２を通って社運波路６０３を直進し
出力ポートロ０ｂ３から出力する。

方他方の光Ｙは、前段スイッチ５２ヲ直交モトで伝搬す
るので、前段スイッチ５２の制御光スイッチ２０ヲ通っ
て第４行の導波路５６４を直進し、この導波路５６４か
ら後段スイッチ５４の第１列の導波路６２１に入力する
。他方の光Ｙは、後段スイッチ５４に入力すると平行モ
ードに変換されるので、後段スイッチ５４の伝搬経路を
、後段スイッチ５４の制御光スイッチ２２によって制御
して後段スイッチ５４の第１列の導波路６２１から第３
行の導波路６０３に変更しこの導波路６０３ヲ直道させ
、これによって、他方の光Ｙｔ行導波路６０３から出力
ポートロ０ｂ３に至らしめ、出力ボートから出力させる
。

一方の光Ｘが直交モートで後段スイッチ５４の制御スイ
ッチ２２ヲ通過するとき生ずる漏れ光×１と、他方の光
Ｙが直交モードで前段スイッチ５２の制御スイッチ２０
ヲ通過するとき生ずる漏れ光Ｙ。

とはいずれも、僅かである。しかも漏れ光Ｘ。

は、例えば後段スイッチ５４の行違波路６０３上の制御
光スイッチ２２から刻溝波路６２１〜６２４に漏れると
、社運波路６０４上の制御光スイッチ２２ヲ介して基板
１６へと除去される。

また漏れ光Ｙ１は後段スイッチ５４８平行モードで伝搬
するので、制御スイッチ２２によってその伝搬経路を制
御することによって漏れ光Ｙ、を基板へ逃がせる。例え
ば社運波路６０１ヲ伝搬する漏れ光Ｙ１の伝搬経路をこ
の導波路６０１上の点線丸印を付して図中に示すスイッ
チ２２ヲ介して刻溝波路６２４に変更し、よって漏れ光
Ｙ１を導波路６２４を伝搬させこの導波路６２４から基
板へ逃がせば良い、同様に例えば社運波路６０２．６０
３．６０４を伝搬する漏れ光Ｙ１の伝搬経路を導波路６
０２．６０３．６０４上の点線丸印を付して図中に示す
スイッチ２２ヲ介して刻溝波路６２Ｌ６２２．６２３に
変更し、よって漏れ光Ｙ１を導波路６２１．６２２．６
２３を伝搬させ導波路６２１．６２２．６２３から基板
へ逃がせば良い。

例えば、前段スイッチ５２及び後段スイッチ５４の接続
関係や、平行モード及び直交モードに対する制御スイッ
チ２０の動作状態を任意好適に設定することによって、
前段スイッチ５２の第１行〜第４行の入力端部５６ａに
入力した光（入力信号）Ｘ及びＹ％、後段スイッチ５４
のいずれかの行の出力側端部６０から選択的に出力させ
ることが出来る。

箸＝ｊｅｉ例 第三実施例では、前段及び後段の光マトリクススイッチ
を、簡約化されたツリー構成の光マトリクススイッチと
した例につき説明する。

第１０図は第三実施例の構成を模式的に示す平面図であ
る。尚、上述した実施例の構成成分と対応する構成成分
についでは同一の符号を付して示し、その詳細な説明を
省略する。

同図においで、６６は第三実施例の光マトリクススイッ
チ装置、６８及び７０は簡約化されたツリー構成の前段
及び後段スイッチを示す。

この実施例の前段スイッチ６８は、基板１２と、１×２
入力端制御光スイツチ７２及び２Ｘ１出力側制御光スイ
ツチ７４と、これらスイッチ７２及び７４ヲ接続するた
めの２Ｘ２制御光スイツチ７６とを備え、１個の入力側
スイッチ７２に対して、全ての出力側スイッチ７４が光
スイツチ７６ヲ介して接続されるようなツリー構成を有
する。

図示例では、例えば、スイッチ７２．７６．７４ヲ各４
個ずつ基板１２に設け、こわらスイッチ７２．７６．７
４％４行３列に配列して次に述べるように接続する。

第１行及び第２行の入力側スイッチ７２ヲそれぞれ、第
１行及び第２行の光スイッチ７６の双方に接続し、同様
に第３行及び第４行の入力側スイッチ７２ヲそれぞれ、
第３行及び第４行の光スイッチ７６の双方に接続する。

そして、第１行及び第４行の光スイツチ７６ヲ、それぞ
れ第２行及び第３行の出力側スイッチ７４の双方に、さ
らに、第２行及び第３行の光スイツチ７６ヲそれぞれ、
第１行及び第４行の出力側スイッチ７４の双方に接続す
る。

これらスイッチ７２．７６．７４の接続に当っては、同
一行のスイッチ７２．７６１８行導波路７８を介し接続
し、異なる行のスイッチ７２．７６．７４を連絡導波路
７９を介し接続し、スイッチ７４ヲ前段スイッチ６８の
同一行の出力ポートと社運波路７８ヲ介し接続する。

後段スイッチ７０も、前段スイッチ６８と同様に、基板
１６と、ＩＸ２入力端制御光スイッチ８０及び２×１出
力側制御光スイツチ８２と、これらスイッチ８０及び８
２を接続するための２ｘ２制御光スイツチ８４とを備え
、１個の入力側スイッチ８０に対して、全ての出力側ス
イッチ８２が光スイツチ８４ヲ介して接続されるような
ツリー構成を有し、これらスイッチ８０．８２．８４の
接続に当っては、同一行のスイッチ８０．８４を社運波
路８６を介し接続し、異なる行のスイッチ８０．８４．
８２を連絡導波路８７を介し接続し、ざらにスイッチ８
２を社運波路８６を介し後段スイッチ７０の同一行の出
力ポートと接続する。

そして、前段スイッチ６８及び後段スイッチ７０を、例
えば同一行番号の前段スイッチ６８の出力側スイッチ７
４と後段スイッチ７０の入力側スイッチ８０とを接続す
るように、直列接続する。

上述のように構成される第三実施例においても、第一実
施例と同様の効果が得られる。

尚、第１０図において７８ａ１〜７８ａ４及び８６ａ１
〜８６ａ４は装フロロの入力ポート及び出力ポートを示
す。

次に第１１図％９照しこの実施例の動作の例につき説明
する。

第１１図は、第三実施例の動作の例の説明図である。以
下の説明では、制御光スイッチ１２．７６．７４が平行
モードに対しては動作電圧に応じて直進或は交差状態で
選択的に動作し直交モードに対しては動作電圧にかかわ
らず交差状態で固定的に動作する、光スイッチとする。

尚、第１１図において７８１．７８２及び７８３は前段
スイッチ６８の第１行、第２行及び第３行の導波路７８
．８６１〜８６４は後段スイッチ７０の第１行〜第４行
の導波路８６、また７８ａ１は前段スイッチ６８の入力
側の導波路７８１端部であって装Ｍ６６の入力ポート、
ざらに８６８１は後段スイッチ７０の出力側の導波路８
６１端部であって装＝６６の出力ポートを示す。

第１１図に示すように、例えば、一方の光Ｘ及び他方の
光Ｙを入力ポードア８ａ１から入力して出力ポート８６
ａｌから出力する場合を考える。

この場合まず、平行モードで入力した一方の光Ｘの伝搬
経路を、前段スイッチ６８の制御光スイッチ７２．７６
によって制御して前段スイッチ６８の第１行の導波路７
８１から第２行の導波路７８２に変更させ、一方の光Ｘ
を導波路７８１から導波路７９．７８２ヲ介して後段ス
イッチ７０の第２行の導波路８６２に入力させる。一方
の光Ｘは、後段スイッチ７０に入力すると直交モートに
変換されるので、制御光スイッチ８０．８４．８２を通
って後段スイッチ７０の導波路８６２．８７．８６１を
伝搬しで出力ポート８６ａ１に至り、出力ポート８６ａ
ｌから出力する。

一方他方の光Ｙは、前段スイッチ６８を直交モードで伝
搬するので、制御光スイッチ７２．７６を通って前段ス
イッチ６８の導波路７８１．７９．７８３を伝搬して後
段スイッチ７０の第３行の導波路８６３に入力する。他
方の光Ｙは後段スイッチ７０に入力すると平行モードに
変換されるので、他方の光Ｙの伝搬経路をスイッチ８０
．８４．８２を介して制御して後段スイッチ７０の第３
行の導波路８６３から第１行の導波路８６１に変更させ
、他方の光Ｙ８導波路８６３から導波路８７．８６１ヲ
介して出力ポート８６ａ１に至らしめ、出力ポート８６
ａ１がら出力させる。

一方の光Ｘが直交モートで後段スイッチ７０のスイッチ
８４及び８２を通過するとき生する漏れ光Ｘはスイッチ
８２から基板に逃がされ、他方の光Ｙか直交モードで前
段スイッチ６８のスイッチ７６及び７４を通過するとき
生する漏れ光Ｙ＋は、スイッチ７４から基板に逃がされ
る。

例えば前段スイッチ６８及び後段スイッチ７０の接続関
係や、平行モード及び直交モードに対する制御光スイッ
チ７２．７６．７４．８０．８２．８４の動作状態を任
意好適に設定することによって、入力ポードア８ａ１〜
７８ａ４から入力した光（入力信号）Ｘ及びＹＦ３、出
力ポート８６ａｌ〜８６ａ４のいずれかの出力ポートか
ら選択的に出力させることが出来る。

三二　　の注形 第１２図は第三実施例における前段及び後段の光マトリ
ウススイッチの変形例の説明図であり、その構成を模式
的に示す。

同図においで、８８は光マトリクススイッチであり、こ
の光マトリクススイッチ８８ヲ前段及び後段の光マトリ
クススイッチとしで用いる。

この光マトリクススイッチ８８は、スイッチ８８の入力
側に設けた］×２入力端制御光スイッチ９０及び出力側
に設けた２×１出力側制御光スイツチ９２と、これらス
イッチ９０及び９２の間］こ設けた４×４単位マトリク
ス制御スイッチ９４とを備えで成る。

１個の入力側スイッチ９０に対して、全ての出力側スイ
ッチ９２か単位トリクススイッチ９４ヲ介して接続され
るようなツリー構成を有する。入力側スイッチ９０をそ
れぞれスイッチ８８の入力ポート９６に及び出力側スイ
ッチ９２をそれぞれスイッチ８日の出力ポート９８に接
続し、任意に選んだ１個の入力ポート９６から全ての出
力ポート９８に至る光の伝搬経路を形成する。

単位マトリクススイッチ９４は第１０図に示す４×４光
マトリクススイツチ６８と同様、入力側スイッチ７２．
２×２光スイッチ７６及び出力側スイッチ７４から成る
。

そして、単位マトリクススイッチ９４は２個ずつ１組の
グループｐを、入力ポート９６は４ポートずつ１組のグ
ループｑＭ、ざらに出力側スイッチ９２は８個で１組の
グループｒを構成する。

グループｑの入力ポート９６のひとつに入力した光の伝
搬経路は、入力側スイッチ９０によって２つに分岐し、
ざらにグループルの２個の単位マトリクススイッチ９４
によってこれら２つの分岐がそれぞれ４つに分岐されて
合計８つに分岐し、そして合計８つに分岐した伝搬経路
がそれぞれグループｒの出力側スイッチ９２ヲ介し８個
の出力ポート９８と接続する。

この実施例の光マトリクススイッチ８８は、２組のグル
ープｐ、２組のグループｑ及び１組のグループｒ％備え
、１組のグループｒの出力側スイッチ９２１Ｆ！：重複
使用することによって、グループｐの入力ポートの任意
の入力ポートから８つの出力ポートに至る伝搬経路を形
成している。

尚、上述した実施例の説明において第７図、第９図及び
第１１図における符号ｐ、は漏れ光を基板へ逃がすため
のボートを示す。

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、設計に応じて各構成成分の構成、形成材料、配設位
置、数値的条件その他の設計条件を任意好適に変更する
ことか出来る。

例えば基板材料として電気光学効果を有する例えばＬｉ
Ｎｂ０３Ｎの強誘電体結晶を用いることか出来る。

また前段及び後段光マトリクススイッチの構成も従来提
案されている種々の構成の光マトリクススイッチを用い
ることが出来、例えば二重化構成や、クロスバ−型や、
−船釣なツリー構成や、正方構成や、簡約化されたツリ
ー構成の光マトリクススイッチを用いることが出来る。

好ましくは完全非閉塞型の光マトリクススイッチを用い
るのが良い。

また制御光スイッチを１個の光スイツチ素子から構成し
ても良いし、複数個の光スイツチ素子から構成するよう
にしても良い、また制御光スイッチが、電気光学効果が
小ざくなる偏り方向の光に対して直進状態或は交差状態
のいずれか一方の状態で固定的に動作するように構成し
ても良いし、或は受動分岐としで機能するように構成し
でも良い。制御光スイッチを構成するための光スイツチ
素子としては、種々の構成のものを用いて良く、例えば
方向性結合型の光スイツチ素子や全反射型の光スイツチ
素子を用いて良い。

また漏れ光排除手段（例えば直交モード透過型の偏光フ
ィルタや平行モード透過型のモードフィルタ）を、前段
及び又は後段の光マドックススイッチ内の光の伝搬経路
上の、漏れ光を排除できる任意好適な位置に設けるよう
にしでも良い。漏れ光排除手段を設けることによって、
クロストーク特゛ｉを偏波依存性を有する光マトリクス
ススイッチのクロストーク特性と同等とすることが可能
である。

この発明の光マトリクススイッッチ製画は、特に偏波多
重（２重）のスイッチングに用いて好適である。

（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
リクススイッチ製画によれば、後段の光マトリクススイ
ッチの入力面での偏り方向が、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となるよう１
こ第一の基板の結晶軸及び第二の基板の結晶軸を交差さ
せてこれら基板を結合し、この結合によって前段及び後
段の光マトリクススイッチを直列接続する。

第一及び第二の基板をこれらの結晶軸が任意好適な角度
で交差するように結合することによって、後段の光マト
リクススイッチの入力面での光の偏り方向を、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任
意好適な方向に変更することが出来る。

従って、一方の光をスイッチングがより低い動作電圧で
行なえるような偏り方向（特に電気光学効果がより大と
なる方向に平行な偏り方向）を有する状態で及び他方の
光をスイッチングに、より高い作電圧を必要とするよう
な偏り方向を有する状態で、前段の光マトリクススイッ
チに入力したとしでも、第一及び第二の基板をこれらの
結晶軸を交差させて結合することによって、他方の光を
スイッチングがより低い動作電圧で行なえるような偏り
方向、特に電気光学効果がより大となる方向に平行な偏
り方向に変更して猜段の光マトリクススイッチに入力す
ることが出来る。

その結果、前段の光マトリクススイッチにあいでは低い
動作電圧で一方の光の伝搬経路を選択しく選択的に変更
し）、かつ後段の光マトリクススイッチにおいで低い動
作電圧で他方の光の伝搬経路を選択する（選択的に変更
する）ことが出来る。

これがため、従来より低い動作電圧（従来の動作電圧の
例えばほぼ１／３〜１／６の動作電圧）て偏波依存性の
ないスイッチング動作を行なえる光マトリクススイッチ
装置を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一実施例の構成を概略的に示す斜
視図、 第２図（Ａ）及び（Ｂ）は前段の光マトリクススイッチ
の出力端面及び後段の光マトリクススイッチの入力端面
を示す図、 第３図は制御光スイッチの構成の一例を示す平面図、 第４図（Ａ）及び（Ｂ）は第３図に示す制御光スイッチ
の説明に供する要部断面図、 第５図（Ａ）及び（Ｂ）は制御光スイッチの他の例の構
成の説明に供する平面図及び要部断面図、 第６図（Ａ）及び（Ｂ）は制御光スイッチの他の例の構
成の説明に供する平面図及び要部断面図、 第７図（Ａ）及び（８）は第一実施例の動作の一例を説
明するための図、 第８図はこの発明の第二実施例の構成を概略的に示す平
面図、 第９図は第二実施例の動作の一例を説明するための図、 第１０図はこの発明の第三実施例の構成を概略的に示す
平面図、 第１１図は第三実施例の動作の一例を説明するための図
、 第１２図は前段或は後段の光マトリクススイッチの変形
例の説明に供する平面図である。 １０．５０．６６・・・光マトリクススイッチ装冨１２
・・・第一の基板、　　１４・・・第二の基板１６．５
２．６８・・・前段の光マトリクススイッチ１８．５４
．７０・・・後段の光マトリクススイッチ２０．２２．
７２．７４．７６．８０．８２．８４．９０．９２．９
４・・・制御光スイッチ８８・・・（前段或は後段の）
光マトリクススイッチ。 特許出願人　　　沖電気工業株式会社 １６　　第二の基板 １計後段スイッチ ２０．２２制御光スイツチ 第−実施例の光マトリクススイッチ製画３２：方向性結
合器型光スイッチ ３４：光結合領域 ３６．３８人出力導波路 ４０ａ、　４０ｂ、　４０ｃ電極 制御光スイッチの平面図 第３ 図 出力端面及び入力端面を示す図 第２ 制御光スイッチの他の例 第５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気光学効果を呈する第一の基板を用いて構成さ
   れ、互いに直交する偏り方向を有する２つの光が伝搬さ
   れる前段の光マトリクススイッチと、 電気光学効果を呈する第二の基板を用いて構成され、互
   いに直交する偏り方向を有する２つの光が伝搬される後
   段の光マトリクススイッチとを備え、 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
   が、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となるように前記第一の基板の結晶
   軸及び第二の基板の結晶軸を交差させてこれら基板を結
   合し、 該結合によって前記前段及び後段の光マトリクススイッ
   チを直列接続し、 前記前段の光マトリクススイッチの制御光スイッチは一
   方の光の伝搬経路を選択する制御光スイッチとし、 前記後段の光マトリクススイッチの制御光スイッチは他
   方の光の伝搬経路を選択する制御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。
2. （２）前記第一及び第二の基板を、 前記第一の基板の電気光学効果が最も大となる方向の結
   晶軸と、前記第二の基板の電気光学効果が最も大となる
   方向の結晶軸とを互いにほぼ直交させて、 結合して成る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。
3. （３）前記前段及び後段の光マトリクススイッチの双方
   の制御光スイッチを、 電気光学効果が最も大となる方向の偏り方向を有する状
   態の光に対しては直進状態及び交差状態のいずれか一方
   の状態で選択的に動作し、 電気光学効果が最も大となる方向に直交する方向の偏り
   方向を有する状態の光に対しては直進状態及び交差状態
   のいずれか一方の状態でのみ固定的に動作する光スイッ
   チとしたこと 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。