JPH03208023A - 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〉 本発明は、光交換器等に用いられる光マトリクススイッ
チの構造に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、特開平０１−９
７９２５号に記載されるものがあった。

以下、その構成を図を用いて説明する。

第２図は、上記文献に記載された従来のストリップ装荷
型導波路構造を有する光マトリクススイッチの全体を示
す概略の平面図である。

この光マトリクススイッチは、入力ポート１ａ〜ＩＣと
、出力ポート２ａ〜２Ｃと、光スイッチ３ａ〜３ｉを有
している。各光スイッチ３ａ〜３１は、それぞれ同一の
構造を有しており、その一構成例を第３図に示す。

第３図は、第１図の光マトリクススイッチの要部構成図
であり、第２図の光スイッチの構成を示したものである
。

この光スイッチ３ｄは、導波路１１，及び端部領域１２
ａを有する導波路１２からなる方向性結合器１３と、導
波路１４、及び導波路■５からなる方向性結合器１６と
を有している。方向性結合器１３．１６は、図示しない
電極に印加する電圧を制御することにより、それぞれ導
波ｉ’８１１．１２間及び導波路１４．１５間で光信号
の進行方向を切換える機能を有している。導波路１１及
び導波路１５は、光信号を反射する反射ミラ一部１７を
介して接続されている。さらに導波路１２及び導波路１
４は反射ミラ一部１７近傍で交差している。

ここで、導波路１１，１２，１４．１５は、基板１８上
に順次、下部クラッド層１９、光導波層２０、及び上部
クラッド層２１が積層された構成を有している。光信号
は、導波路１１，１２，１４．１５部分における光導波
層２０に設けられた光導波部２０ａを伝搬する。光導波
部２０ａは、光導波層２０と異なる屈折率を有している
。反射ミラ一部１７は、下部クラッド層１９、光導波層
２０、及び上部クラッド層２１が三角形状に取り除いて
できる空間により形戒されている。

以上のように構成される光マトリクススイッチは、例え
ば入カボー｝−１ａ〜１Ｃ及び出力ボート２ａ〜２Ｃに
図示しない光ファイバがそれぞれ接続される。その光フ
ァイバを介して入力ボートｌａ〜ＩＣに入力された光信
号は、各光スイッチ３ａ〜３１のスイッチング制御によ
り、所定の出力ポート２ａ〜２Ｃに出力される。

第２図の光マトリクススイッチでは、入力ボート１ａ〜
ＩＣ及び出力ポート２ａ〜２Ｃの任意の組み合わせの入
出力ポート間で光信号のスイッチングを行う際、その光
信号の伝搬経路は反射ミラ一部１７を一回のみ通過すれ
ばよい構戒になっている。そのため、光マトリクススイ
ッチを光信号が伝搬する際の損失が低減されるという利
点を有している。

（発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記構戒の光マトリクススイッチでは、
次のような課題があった。

導波路１１，１２．１４．１５を伝搬する光信号は、光
導波部２０ａを伝搬するが、この光導波部２０ａは光導
波層２０に設けられるものである。

そのため、導波路１１，１２，１４．１５を伝搬する光
信号が光導波層２０に漏洩すると、その光信号は光導波
層２０を迷光となって伝搬する。この迷光は、例えば導
波層１２に達すると、端部領域１２ａから導波層１２に
入射してしまうおそれがある。この迷光が導波路１２に
入射すると、方向性結合器１３の消光比が劣化してしま
う。

光導波層２０に入射する迷光は、導波路１１，１２．１
４．１５からの漏洩以外にも、例えば入カポー｝−１ａ
〜ＩＣと図示しない光ファイバとの結合部での漏洩によ
って発生する場合もある。即ち、光信号を入力ボート１
ａ〜ＩＣに入射させる光ファイバの径に対して、入力ポ
ート１ａ〜１Ｃの径が小さいために光ファイバからの光
信号が光導波層２０に入射してしまうのである。この場
合にも、その迷光が、例えば導波路１２に入射すること
により、方向性結合器１３の消光比の劣化をもたらす。

本発明は、前記従来技術が持っていた課題として、光導
波層を伝搬する迷光によって方向性結合器の消光比が劣
化する点について解決した光マトリクススイッチを提供
するものである。

（課題を解決するための手段〉 本発明は前記課題を解決するために、光信号入力用の第
■の導波路、及び端部領域を有し該第１の導波路に近接
した第２の導波路がそれぞれ先導波層に形成された第ｌ
の方向性結合器と、所定角度で前記第２の導波路に延設
された第３の導波路、及び該第３の導波路に近接して前
記第１の導波路に延設された光信号出力用の第４の導波
路がそれぞれ前記光導波層に形戒された第２の方向性結
合器とを備えた複数の光スイッチがマトリクス状に配置
された光マトリクススイッチにおいて、前記端部領域に
おける前記光導波層に、該光導波層と前記第２の導波路
とを遮断する所定形状の切欠部を設けて構成したもので
ある。

（作用） 本発明によれば、以上のように光マトリクススイッチを
構戒したので、第２の導波路の端部領域に設けた切欠部
は、第２の導波路に第ｌの端面を、光導波層に第２の端
面を、その第１及び第２の端面の内側に内部空間をそれ
ぞれ形戒するように働く。そのため、光導波層から切欠
部に入る迷光は、第２の端面で散乱される。さらに、第
２の端面を介して先導波層から該内部空間に出射した迷
光は、光導波層と該内部空間との屈折率差に起因して、
該内部空間において広がって伝搬するため、第１の端面
に入射する該迷光が少なくなる。その上、第２の端面及
び該内部空間を介して第１の端面に入射した迷光は、該
第ｌの端面で散乱される。このようにして、切欠部は、
光導波層と第２の導波路を遮断し、光導波層から第２の
導波路への迷光の入射を阻止する。

したがって、前記課題を解決できるのである。

（実施例〉 第■図は、本発明の第１の実施例を示す光マトリクスス
イッチの全体を概略的に示す平面図である。

この光マトリクススイッチは、ストリップ装荷型導波路
構造を成しており、入力ポート３１ａ，３ｌｂ，３１ｃ
と、出力ボート３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、入カボート
３１ａ〜３１ｃ及び出力ポート３２ａ〜３２ｃに接続さ
れる光スイッチ３３ａ．３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３
ｅ，３３ｆ，３３ｇ．３３ｈ，３３ｉとを有している。

光スイッチ３３ａ〜３３ｉは、それぞれ同一構造を戒し
ている。その一構或例を第４図、第５図、及び第６図に
示す。

第４図は、第１図の光マトリクススイッチの要部構成図
であって光スイッチ３３ｄの構戒を示すものであり、第
５図は、第４図のＡ−Ａ線断面図、第６図は、第４図の
部分的な平面図である。

この光スイッチ３３ｄは、第１の導波路である導波路４
■と、端部領域４２ａをもち、導波路４１に近接して配
置された第２の導波路である導波Ｆｌ＠４２とを有して
いる。この導波路４１．４２によって第１の方向性結合
器である方向性結合器４３が形戒されている。さらに、
この光スイッチ３３ｄは、第３の導波路である導波路４
４と、導波１１＠４４に近接して配置された第４の導波
路である導波路４５を有している。この導波路４４．４
５によって第２の方向性結合器である方向性結合器４６
が形戒されている。導波路４１と導波路４５は、反射ミ
ラ一部４７によってほぼ直角に接続されている。導波路
４２と導波路４４は、反射ミラ一部４７近傍でほぼ直角
に交差している。

導波路４１，４２，４４．４５は、ＧａＡｓからなる基
板４８上に順次、ｌ！　ＧａＡｓからなる下側クラッド
層４９、ＧａＡｓからなる光導波層５０、ＡＵＧａＡｓ
からなる上側クラッ．ド層５１．及びＧａＡｓからなる
キャップ層５２が積層された構造を成している。導波路
４１．４２．４４．４５では、光導波層５０内に光信号
が伝搬する光導波部５０ａが形成され、上側クラッド層
５１にリブ部５１ａが形成されている。

導波路４２の端部領域４２ａには、切欠部５０ｂが形或
されている。この切欠部５０ｂは、例えば、下側クラッ
ド層４９、光導波層５０、上側クラット層５１を三角形
状に、例えばドライエッチングや化学エッチングによっ
て取り除いてできる内部空間５０ｂ−１によって形或さ
れている。この内部空間５０ｂ−１によって、導波路４
２に第１の端面である端面５０ｂ−２が、光導波層５０
に第２の端面である端面５０ｂ−３がそれぞれ形成され
る。

さらに、導波路４１，４２．４４．４５において方向性
結合器４３．４６を構成する部分のキャップ層５２上に
は上側の電極５３が形成され、基板４８の下側には下側
の電極５４が形或されている。この電極５３．５４は、
電圧の印加により、方向性結合器４３．４６での光信号
の進路切換えを制御するためのものである。

反射ミラ一部４７は、例えば下側クラッド層４９，光導
波層５０，及び上側クラッド層５１を三角形状に取り除
いた空間により形戒されている。

以上のように構或される光マトリクススイッチの動作を
説明する。

この光マトリクススイッチは、例えば入カポート３１ａ
〜３１ｃ及び出力ポート３２ａ〜３２Ｃにそれぞれ図示
しない光ファイバを接続して、その光ファイバ間の光信
号の進路変更を行うために用いられる。

例えば、入力ポート３１ｂに、図示しない光ファイバを
介して入力された光信号Ｌ１は、光スイッチ３３ｄの方
向性結合器４３に入力される。この方向性結合器４３は
、電極５３．５４間の印加電圧に基づいて、光信号Ｌ１
を２通りの進路へ切換え制御する。その進路の一方は導
波路４２を介して光スイッチ３３ｅに出力するものであ
り、他方は反射ミラ一部４７及び導波路４５を介して光
スイッチ３３ｇに出力するものである。また、例えば入
力ボート３１ａから入力されて光スイッチ３３ａを介し
て光スイッチ３３ｄの導波路４４に入力された光信号Ｌ
２は、電極５３．５４間の印加電圧により制御される方
向性結合器４６によって導波路４５に進路の切換えが行
われ、光スイッチ３３ｇに出力される。光スイッチ３３
ｄ以外の光スイッチ３３ａ〜３３Ｃ，３３ｅ〜３３１も
、光スイッチ３３ｄと同様に動作して、各入力ボート３
１ａ〜３１ｃに入力された光信号を所望する出力ポート
３２ａ〜３２ｃに出力することができる。

以上のように動作する光マトリクススイッチにおいて、
導波路４１，４２，４４．４５の先導波部５０ａの側面
、あるいは入力ボート３ｌａ〜３１Ｃと図示しない光フ
ァイバとの接合部等から光信号が漏洩し、その光信号が
迷光Ｌ３となって光導波層５０を伝搬する場合がある。

この迷光Ｌ３は、例えば第６図に矢印で示すように導波
路４２の端部領域４２ａに到達する。この迷光Ｌ３は、
その一部が端面５０ｂ−３で散乱される。端面５０ｂ−
３を通過した迷光Ｌ３は、光導波層５０と内部空間５０
ｂ−１との屈折率差に起因して、内部空間５０ｂ−１で
広がる。このため、端面５０ｂ−２に入射する迷光Ｌ３
はさらに少なくなる。

端面５０ｂ−２に入射した迷光Ｌ３は、端面５０ｂ−２
によって散乱される。このようにして光導波層５０を伝
搬する迷光Ｌ３は、切欠部５０ｂによって導波路４２へ
の入射を阻止される。

本実施例は、次のような利点を有している。

（Ａ）切欠部５０ｂによって、内部空間５０ｂ一１及び
端面５０ｂ−２．５０ｂ−３が形戒される。

光導波層５０を伝搬する迷光Ｌ３は、内部空間５０ｂ−
１で広がったり、端面５０ｂ−２．５０ｂ−３で散乱し
たりする。そのため、迷光Ｌ３の導波路４２への入射が
阻止され、この迷光Ｌ３が導波ＦｌｌＩ４２へ入射した
場合に起こる方向性結合器４３の消光比の劣化が防止さ
れる。

（Ｂ）切欠部５０ｂは、通常のドライエッチングまたは
化学エッチングによって形戒できるので、複雑な製造工
程を設けることなく、容易に形或される。

第７図は、本発明の第２の実施例を示す光マトリクスス
イッチの全体を概略的に示す平面図である。

この光マトリクススイッチは、入力ポート６１ａ，６ｌ
ｂ，６１ｃ，６１ｄと、出力ボート６２ａ，６２ｂ．６
２ｃ．６２ｄ．６２ｅと、入カポート６１ａ〜６１ｄ及
び出力ポート６２ａ〜６２ｅ間に接続されてマトリクス
状に配置された光スイッチ６３ａ．６３ｂ．６３ｃ，６
３ｄ，６３ｅ，６３ｆ，６３ｇ，６３ｈ，６３ｉ，６３
ｊ．６３ｋ．６３Ｎ　，６３ｍ，６３ｎ．６３ｐ，６３
ｑとを有している。この光スイッチ６３ａ〜６３ｎ．６
３ｐ，６３ｑは、それぞれ同一構戒を有しており、その
一構戒例を第８図に示す。

第８図は、第７図の光マトリクススイッチの要部構成図
であり、光スイッチ６３ｅＣＩ）！ｆｔ戒を示すもので
ある。図中、第４図と共通の要素には共通の符号が付さ
れている。

この光スイッチ６３ｅは、第１の導波路である導波路７
１と、第１の導波路に近接して配置されかつ端部領域７
２ａをもつ第２の導波路である導波路７２とを有してい
る。この導波路７１．７２によって第■の方向性結合器
である方向性結合器７３が形戒されている。さらに、こ
の光スイッチ６３ｅは、第３の導波路である導波路７４
と、導波路７４に近接して配置された第４の導波路であ
る導波路７５とを有している。この導波路７４．７５に
よって第２の方向性結合器である方向性結合器７６が形
成されている。導波路７２と導波路７４は、反射ミラ一
部７７を介してほぼ直角に接続されている。さらに、導
波路７１と導波ＦＩ！４７５は、反射ミラ一部７７の近
傍でほぼ直角に交差している。導波路７１，７２，７４
．７５及び反射ミラ一部７７の構造は、第４図の導波路
４１，４２，４４．４５及び反射ミラ一部４７とほぼ同
様である。導波路７２の端部領域７２ａには、切欠部５
０ｃが形戒されている。この切欠部５０ｃは、切欠部５
０ｂと同様に、下側クラッド層４９、光導波層５０、及
び上側クラッド層５１を三角形状に除去して形或されて
いる。

以上のように構戒される光マトリクススイッチは、第１
図の場合とほぼ同様に、例えば入力ポート６１ｂを介し
て光スイッチ６３ｅに入射した光信号は、方向性結合器
７３を介して光スイッチ６３ｆに出力され、あるいは方
向性結合器７３．７６によって光スイッチ６３ｉに出力
される。また、例えば入力ポート６１ａ及び光スイッチ
６３ａを介して方向性結合器７６に入力された光信号は
、導波路７５を介して光スイッチ６３ｉに出力される。

第７図の光マトリクススイッチにおける光導波層５０に
迷光が入射しても、第ｌ図の場合と同様にして、切欠部
５０ｃによって、その迷光が導波路７２に入射するのが
阻止される。このように第２の実施例の光マトリクスス
イッチによっても、第１の実施例の光マトリクススイッ
チとほぼ同様の作用及び効果が得られる。

なお、本発明は上記第１及び第２の実施例に限定されず
、種々の変形が可能である。その変形例としては、例え
ば次のようなものがある。

（ａ）切欠部５０ｂ，５０Ｃの平面形状及び除去する層
は、第ｌ及び第２の実施例のものに限定されない。例え
ば平面形状は、四角形、円形、または菱形等の任意の形
状に設定できる。切欠部５０ｂ．５０ｃは、下側クラッ
ド層４９、光導波層５０、及び上側クラッド層５１を除
去したが、これは、少なくとも光導波層５０が除去され
るものであればよい。

（ｂ）第１図及び第７図の光マトリクススイッチは、入
カポート３１ａ〜３１ｃと出力ポート３２ａ〜３２Ｃ．
または入力ポート６１ａ　〜６１ｄと出力ポート６２ａ
〜６２ｅを逆に設定して使用することが可能である。そ
の場合に、切欠部５０ｂ，５０ｃがそれぞれ導波路４４
の端部領域及び導波路７４の端部領域に形成される。ま
た、このような第１図及び第７図の光マトリクススイッ
チの双方向性も考慮して、導波路４２．４４及び導波路
７２．７４の端部領域に切欠部をそれぞ．れ設けて楕或
してもよい。

（Ｃ）第ｌ図及び第７図の光マトリクススイッチの構或
は、その変形が可能である。例えば第１図及び第７図の
光マトリクススイッチは、入力ポート３１ａ〜３１ｃ及
び出力ポート３２ａ〜３２ｃや、入力ポート６１ａ〜６
１ｄ及び出力ポート６２ａ〜６２ｄの数を用途に応じて
変更してもよい。

（ｄ）反射ミラ一部４７．７７は、光信号の反射角度が
ほぼ直角になるように形戒したが、その角度の設定は、
各導波路４１．４２，４４．４５及び導波路７１，７２
．７４．７５の位置を適宜設定することによって変更が
可能である。

（ｅ）上記第１及び第２の実施例では、基板４８、下側
クラッド層４９、光導波層５０、上側クラッド層５１，
及びキャップ層５２は、ＧａＡｓ／ＡＩ　ＧａＡｓ系の
材料を用いて構戒したが、例えば、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ系等の他の材料で構戒することもできる。

（ｆ＞上記第１及び第２の実施例では、ストリップ装荷
型導波路構造を有する光マトリクススイッチの場合につ
いて説明したが、本発明は、埋め込み型や、リブ型等の
他の導波路構造を有する光マトリクススイッチにも幅広
く適用が可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、光マトリ
クススイッチの第２の導波路の端部領域に、光導波層と
第２の導波層とを遮断する所定形状の切欠部を設けたの
で、光導波層を伝搬する迷光が第２の導波層に入射する
ことを阻止できる。

したがって、第１の方向性結合器の消光比が改善され、
該光マトリクススイッチの動作特性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の第１の実施例を示す光マトリクススイ
ッチの平面図、第２図は従来の光マトリクススイッチの
平面図、第３図は第２図の光マトリクススイッチの要部
構戒図、第４図は第１図の光マトリクススイッチの要部
構或図、第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図、第６図は第
↓図の部分的な平面図、第７図は本発明の第２の実施例
を示す光マトリクススイッチの平面図、第８図は第７図
の光マトリクススイッチの要部構或図である。 ３３ａ〜３３ｉ．６３ａ〜６３ｎ，６３ｐ，６３ｑ・・
・光スイッチ、４１．７１・・・第１の導波路、４２．
７２・・・第２の導波路、４３．７３・・・第１の方向
性結合器、４４．７４・・・第３の導波路、４５，７５
・・・第４の導波路、４６．７６・・・第２の方向性結
合器、４２ａ，７２ａ・・・端部領域、５０・・・光導
波層、 ５０ｂ． ５０ｃ・・・切欠部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光信号入力用の第１の導波路、及び端部領域を有し該第
   １の導波路に近接した第２の導波路がそれぞれ光導波層
   に形成された第１の方向性結合器と、 所定角度で前記第２の導波路に延設された第３の導波路
   、及び該第３の導波路に近接して前記第１の導波路に延
   設された光信号出力用の第４の導波路がそれぞれ前記光
   導波層に形成された第２の方向性結合器とを、 備えた複数の光スイッチが、 マトリクス状に配置された光マトリクススイッチにおい
   て、 前記端部領域における前記光導波層に、該光導波層と前
   記第２の導波路とを遮断する所定形状の切欠部を設けた
   ことを特徴とする光マトリクススイッチ。