JPH03236014A - Optical switch - Google Patents

Optical switch

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JPH03236014A
JPH03236014A JP3344990A JP3344990A JPH03236014A JP H03236014 A JPH03236014 A JP H03236014A JP 3344990 A JP3344990 A JP 3344990A JP 3344990 A JP3344990 A JP 3344990A JP H03236014 A JPH03236014 A JP H03236014A
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JP
Japan
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optical
planar optical
planar
parabola
face
Prior art date
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Pending
Application number
JP3344990A
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Japanese (ja)
Inventor
Taisuke Murakami
泰典 村上
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the optical switch which is low in insertion loss and has high performance with ease at a low cost by providing a total reflecting mirror between a pair of planar optical waveguides having a parabolic shape in such a manner that this mirror can be inserted and retreated. CONSTITUTION:The total reflecting mirror 5 is disposed between a pair of the planar optical waveguides 6a and 6b having the end face of the parabolic shape in such a manner that this mirror can be inserted and retreated. The guided light from an optical fiber 1a of the entrance port existing in one focal position of the parabola is reflected by the end face of the parabola so as to be paralleled with the major axis of the parabola and is emitted from the optical fiber 1d existing in the focal position of the optical waveguide 6b opposite thereto while the mirror 5 is held retreated. The entering light of the optical fiber 1a is switched to the optical fiber 1b in the other focal position when the mirror 5 is inserted. Since the optical waveguides on the same substrate are used, the propagation loss is low and since the waveguides are not moved, the cost is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光スイッチに関する。より詳細には、本発明
は、光平面導波路を使用して構成された光スイッチであ
って、特に光通信用の先任送路切換えに有利に適用する
ことができる新規な光スイッチの構成に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to optical switches. More specifically, the present invention relates to an optical switch configured using a planar optical waveguide, and in particular to a novel optical switch configuration that can be advantageously applied to forward path switching for optical communication. .

従来の技術 光通信技術の進歩と共に種々の複雑な光信号伝送システ
ムが構成されるようになってきている。
2. Description of the Related Art As optical communication technology advances, various complex optical signal transmission systems are being constructed.

このような光信号伝送システムにおいて最も頻繁に使用
される光デバイスのひとつに光スイッチがあり、特に光
伝送路を切り換える機能を有する光スイッチは、あらゆ
る光システムの構成に欠かすことができない。
One of the optical devices most frequently used in such optical signal transmission systems is an optical switch, and in particular, an optical switch that has the function of switching optical transmission lines is indispensable in the configuration of any optical system.

第4図(a)および(b)は、昭和63年電子情報通信
学会の論文B660に記載されている、公知の光スイッ
チの典型的な構成例とその動作を示す図である。
FIGS. 4(a) and 4(b) are diagrams showing a typical configuration example of a known optical switch and its operation, as described in Paper B660 published by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers in 1988.

同図に示すように、この光スイッチは、各3本の光ファ
イバ31a〜31Cおよび32a〜32Cの前端部を搭
載した1対のブロック33および34を備えている。1
対のブロックは隣接して配置されており、通常一方は固
定され、他方が図示されていないアクチュエータにより
図中で矢印で示す方向に変移可能に構成されている。ま
た、各光ファイバ31a〜Cおよび32 a −cは、
それぞれブロック33および34上で互いに等しい間隔
で配置されており、第4図ら)に示すように、ブロック
33および34が正対しているときに、光ファイバ31
aと32a、31bと32b、31Cと32cがそれぞ
れ光学的に結合するように配置されている。
As shown in the figure, this optical switch includes a pair of blocks 33 and 34 on which the front ends of three optical fibers 31a to 31C and 32a to 32C are respectively mounted. 1
The pairs of blocks are arranged adjacent to each other, and usually one is fixed and the other is configured to be movable in the direction indicated by the arrow in the figure by an actuator (not shown). Moreover, each optical fiber 31a to 31a to 32a to c is
When the blocks 33 and 34 face each other, the optical fibers 31
A and 32a, 31b and 32b, and 31C and 32c are arranged so as to be optically coupled to each other.

尚、第4図に示した光スイッチでは、光ファイバ31a
の後端と光ファイバ32Cの後端とが、接続用の光ファ
イバ35により結合されている。また、光ファイバ31
bの後端は光伝送路からの入射ポートに、光ファイバ3
1Cの後端は光送信器36にそれぞれ結合されており、
一方、光ファイバ32aの後端は光受信器37に、光フ
ァイバ32bの後端は光伝送路への出射ポートにそれぞ
れ結合されている。
In addition, in the optical switch shown in FIG. 4, the optical fiber 31a
The rear end and the rear end of the optical fiber 32C are coupled by an optical fiber 35 for connection. In addition, the optical fiber 31
The rear end of b connects optical fiber 3 to the input port from the optical transmission line.
The rear ends of 1C are respectively coupled to optical transmitters 36,
On the other hand, the rear end of the optical fiber 32a is coupled to an optical receiver 37, and the rear end of the optical fiber 32b is coupled to an output port to an optical transmission line.

第4図(a)は、この光スイッチのノーマルモードの状
態を示している。即ち、この状態では、入射ポートから
入射した伝播光は、光ファイバ31bおよび32aを介
して受信器37に入力される。また、送信器36から出
射された光信号は、光ファイバ31Cおよび光ファイバ
32bを介して出射ポートに送出される。従って、この
受信器36および送信器37を含む図示されていない装
置は、入射ポートおよび出射ポートに接続された図示さ
れていない光伝送路に対して双方向に結合されることに
なる。
FIG. 4(a) shows the normal mode state of this optical switch. That is, in this state, the propagating light that has entered from the input port is input to the receiver 37 via the optical fibers 31b and 32a. Further, the optical signal emitted from the transmitter 36 is sent to the output port via the optical fiber 31C and the optical fiber 32b. Therefore, a device (not shown) including the receiver 36 and transmitter 37 is bidirectionally coupled to an optical transmission path (not shown) connected to the input port and the output port.

一方、第41D(b)は、この光スイッチのバイパスモ
ードを示している。即ち、ブロック33または34の何
れかが変移して両者が正対すると、光ファイバ31aと
32a、31bと32b、31Cと32Cがそれぞれ結
合される。従って、この状態では、入射ポートから注入
された伝播光は、光ファイバ31bおよび32bを介し
て直接出射ポートに伝送される。
On the other hand, No. 41D(b) shows the bypass mode of this optical switch. That is, when either block 33 or 34 moves and the two face each other directly, optical fibers 31a and 32a, 31b and 32b, and 31C and 32C are coupled, respectively. Therefore, in this state, the propagating light injected from the input port is directly transmitted to the output port via the optical fibers 31b and 32b.

方、送信器36から出力された光信号は、光ファイバ3
1c、 32c、 35.31aおよび32aを介して
直接受信器37に入力される。従って、受信器36およ
び送信器37を備えた装置は、入射ポートおよび出射ポ
ートに接続された図示されていない光伝送路から切り離
される。
On the other hand, the optical signal output from the transmitter 36 is transmitted through the optical fiber 3.
1c, 32c, 35.31a and 32a directly to the receiver 37. Therefore, the device including the receiver 36 and the transmitter 37 is disconnected from the optical transmission line (not shown) connected to the input port and the output port.

以上のような動作により、この光スイッチは、例えば光
LANシステムにおける特定のノードをバスに接続した
り、バスから切り離したりするような操作に利用される
By operating as described above, this optical switch is used for operations such as connecting or disconnecting a specific node from the bus in an optical LAN system, for example.

また、第5図(a)およびら)は、従来の光スイッチの
他の例として、昭和63年電子情報通信学会の論文C4
92に記載された光スイッチの構成と動作を示す図であ
る。
In addition, FIG. 5(a) and 5(a) show another example of a conventional optical switch, as shown in the paper C4 of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers published in 1985.
92 is a diagram showing the configuration and operation of the optical switch described in No. 92.

ノーマルモードの状態を第5図(a)に、切換えモード
の状態を第5図ら)に示す。
The state of the normal mode is shown in FIG. 5(a), and the state of the switching mode is shown in FIG. 5(a).

同図に示すように、この光スイッチは、互いに正対した
2対の光ファイバ41aおよび42a並びに41bおよ
び42bと、この2対の光ファイバの間に配置された正
方形のプリズム43とから主に構成されている。尚、プ
リズム43は、図示されていないアクチュエータによっ
て、回転可能に構成されている。
As shown in the figure, this optical switch mainly consists of two pairs of optical fibers 41a and 42a and 41b and 42b facing each other, and a square prism 43 disposed between these two pairs of optical fibers. It is configured. Note that the prism 43 is configured to be rotatable by an actuator (not shown).

第5図(a)は、この光スイッチのノーマルモードを示
す図であり、このとき、各光ファイバ41a141b、
42a、42bの端部における光軸に対して、プリズム
43の端面が45°になるように構成されている。従っ
て、この状態では、一方の光ファイバ、例えば41aお
よび41bから出射された出射光は、プリズム43の端
面に直角に入射し、そのまま対面する光ファイバ42a
および42bに注入される。
FIG. 5(a) is a diagram showing the normal mode of this optical switch, in which each optical fiber 41a141b,
The end face of the prism 43 is configured to be at an angle of 45° with respect to the optical axis at the ends of the prisms 42a and 42b. Therefore, in this state, the output light emitted from one of the optical fibers, for example 41a and 41b, enters the end face of the prism 43 at right angles, and then enters the optical fiber 42a facing the prism 43.
and 42b.

第5図(b)は、この光スイッチの切替えモードを示す
図であり、このとき、各光ファイバ41a、41b、4
2a、42bの端部における光軸に対して、プリズム4
3は、その端面が直角になるように回転され、光ファイ
バ′41aおよび41bから出射された出射光はプリズ
ム43の端面に傾斜して入射する。従って、各出射光は
、プリズム43に対する入射時および出射時に屈折し、
伝播光の接続状態が変化する。即ち、光ファイバ41a
の出射光は光ファイバ42bに注入され、光ファイバ4
1bの出射光は光ファイバ42aに注入される。
FIG. 5(b) is a diagram showing the switching mode of this optical switch. At this time, each optical fiber 41a, 41b, 4
With respect to the optical axis at the ends of 2a, 42b, the prism 4
3 is rotated so that its end face is at a right angle, and the light emitted from the optical fibers 41a and 41b enters the end face of the prism 43 at an angle. Therefore, each emitted light is refracted when entering the prism 43 and when exiting the prism 43,
The connection state of the propagating light changes. That is, the optical fiber 41a
The emitted light is injected into the optical fiber 42b, and the output light from the optical fiber 4
The emitted light from 1b is injected into the optical fiber 42a.

以上のような動作により、この光スイッチは、2対の光
伝送路の接続状態を切り換えることができる。
Through the above-described operation, this optical switch can switch the connection state of two pairs of optical transmission lines.

発明が解決しようとする課題 第4図に示した従来の光スイッチは、光ファイバを保持
したブロックを機械的に変移させることによって結合状
態を変化するように構成されている。従って、その作製
にあたっては、ブロックの位置決めや変移量を非常に精
密に管理しなければ所期の機能が得られない。また、第
5図に示した光スイッチにおいても、プリズム自体の形
状や光学的な品質と共に、その配置と回転量は極めて高
精度に制御されなければならない。このような精密な機
械加工並びに組立を要する光スイッチは、結果的に極め
て高価なものにならざるを得ない。
Problems to be Solved by the Invention The conventional optical switch shown in FIG. 4 is configured to change the coupling state by mechanically displacing a block holding an optical fiber. Therefore, when manufacturing it, the desired function cannot be obtained unless the positioning and displacement of the blocks are controlled very precisely. Furthermore, in the optical switch shown in FIG. 5 as well, the shape and optical quality of the prism itself, as well as its arrangement and amount of rotation must be controlled with extremely high precision. Optical switches that require such precise machining and assembly inevitably end up being extremely expensive.

また、光信号を伝播する光学デバイスを機械的に動作さ
せる従来の光スイッチでは、フロックやプリズムの位置
により伝送路の接続状態が微妙に変化し、挿入損失を低
く保つことが難しいと′ハう問題もある。
In addition, with conventional optical switches that mechanically operate optical devices that propagate optical signals, the connection state of the transmission line changes slightly depending on the position of the flock or prism, making it difficult to maintain low insertion loss. There are also problems.

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、製
造が容易で廉価に作製することができ、且つ、挿入損失
が安定して低い新規な光スイッチを提供することをその
目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and provide a novel optical switch that is easy to manufacture and inexpensive, and has a stable and low insertion loss. .

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、互いに平行な直線を描く第1お
よび第2の端面と、それぞれが放物線の一部を描く第3
および第4の端面とによって画成された水平断面形状を
有し、各第1端面が互いに平行に対面し且つ互いに同一
平面上に形成された第1および第2の1対の平面光導波
路と;該1対の第1端面の間に該第1端面に平行に挿入
可能な全反射ミラーと;該第1および第2の平面光導波
路の8第2の端面にそれぞれ1対結合された入射ポート
または出射ポートとを備えた光スイッチにして:該第1
および第2の先導波路において、該第3端面ば、該第1
および第2の端面に対して直角ではない所定の角度を持
った長軸を有し且つ該第2の端面上に焦点を有する放物
線形状を有し、該第4端面は、該第1および第2の端面
の何れにも直角に交差する所定の直線を軸として、該第
3の端面と線対称となる水平断面形状を有し:該第2の
平面光導波路は、該第1の平面光導波路と同じ形状を有
し、且つ、該第1端面に平行な直線を軸として線対称に
配置されており;該第1および第2の平面光導波路に結
合された該入射ポートまたは出射ポートは、各平面光導
波路の第3端面および第4端面を規定する放物線の各焦
点にそれぞれ1本ずつ結合されており;該全反射ミラー
は、該第1および第2の平面光導波路の第1端面に挟ま
れた領域を遮蔽する第1の位置と、該第1および第2の
平面光導波路の第1端面に挟まれた領域から退避する第
2の位置との間で移動可能に構成されていることを特徴
とする光スイッチが提供される。
According to the means for solving the problem, that is, the present invention, first and second end surfaces draw straight lines parallel to each other, and a third end surface each draws a part of a parabola.
a pair of first and second planar optical waveguides, each of which has a horizontal cross-sectional shape defined by a first end face and a fourth end face, the first end faces facing each other in parallel and being formed on the same plane; ; a total reflection mirror that can be inserted between the pair of first end surfaces in parallel to the first end surface; and one pair of incident light coupled to each of the eight second end surfaces of the first and second planar optical waveguides. an optical switch with a port or an output port: the first
and in the second leading waveguide, the third end surface is
and a parabolic shape having a major axis at a predetermined angle that is not perpendicular to the second end surface and having a focal point on the second end surface, and the fourth end surface is The second planar optical waveguide has a horizontal cross-sectional shape that is axisymmetric with the third end surface about a predetermined straight line that intersects both of the second end surfaces at a right angle. has the same shape as the waveguide and is arranged symmetrically about a straight line parallel to the first end surface; the input port or the output port coupled to the first and second planar optical waveguides; , one at each focal point of a parabola defining the third and fourth end surfaces of each planar optical waveguide; and a second position where it retreats from the area sandwiched between the first end faces of the first and second planar optical waveguides. An optical switch is provided.

作用 本発明に係る光スイッチは、所定の形状を有する1対の
平面光導波路と、1つの全反射ミラーとから構成された
独自の構成を有している。
Operation The optical switch according to the present invention has a unique configuration consisting of a pair of planar optical waveguides having a predetermined shape and one total reflection mirror.

即ち、本発明に係る光スイッチでは、その側面に放物線
に倣った形状の端面を有する平面導波路を使用している
点にその主要な特徴がある。具体的に後述するように、
本発明に係る光スイッチでは、このような形状を有する
平面光導波路に対して、その放物線の焦点に相当する位
置に結合されたポートから導波光を注入する。従って、
平面光導波路内を伝播して放物線状の端面で反射された
光は、この端面の形成する放物線の長袖に平行な光線と
なる。このような平行光線は、各平面光導波路の入射側
と反対側の端面から出射されて、再び対面した同じ形状
の平面光導波路に注入される。
That is, the main feature of the optical switch according to the present invention is that it uses a planar waveguide whose side surface has an end face shaped like a parabola. As detailed below,
In the optical switch according to the present invention, guided light is injected into a planar optical waveguide having such a shape from a port coupled to a position corresponding to the focal point of the parabola. Therefore,
The light that propagates within the planar optical waveguide and is reflected by the parabolic end face becomes a light ray parallel to the long sleeve of the parabola formed by this end face. Such parallel light rays are emitted from the end face of each planar optical waveguide on the opposite side to the incident side, and are again injected into the facing planar optical waveguide having the same shape.

ここで、対面した第2の平面光導波路に注入された平行
光線は、第2の平面光導波路の端面が形成する放物線の
長軸・に平行な光線として伝播する。
Here, the parallel light beam injected into the facing second planar optical waveguide propagates as a light beam parallel to the long axis of the parabola formed by the end face of the second planar optical waveguide.

従って、第2の平面光導波路の放物線状の端面で反射さ
れた平行光線は、その放物線の焦点に収束する。こうし
て、この第2の平面光導波路の焦点に結合されたポート
から伝播光を抽出することができる一以上のようなプロ
セスで、一方の平面光導波路で放物線の焦点に注入され
た光は、もうひとつの平面光導波路の対称な放物線の焦
点から出射される。
Therefore, the parallel light beam reflected by the parabolic end face of the second planar optical waveguide converges at the focal point of the parabola. Thus, in one or more such processes the propagating light can be extracted from the port coupled to the focal point of this second planar optical waveguide, the light injected into the parabolic focal point in one planar optical waveguide is no longer The light is emitted from the focal point of a symmetrical parabola of one planar optical waveguide.

また、この1対の平面光導波路の端面間に全反射ミラー
が挿入された場合は、一方の平面光導波路から出射され
た注入光は再びその平面光導波路に平行光線として注入
される。元の平面光導波路に再度注入された平行光線は
、最初に反射された放物線状の端面と反対側の放物線状
の端面に反射され、その放物線の焦点に収束する。従っ
て、−方のポートから注入された光は、他方の焦点に接
続されたポートから出射される。
Further, when a total reflection mirror is inserted between the end faces of the pair of planar optical waveguides, the injection light emitted from one of the planar optical waveguides is again injected into the planar optical waveguide as a parallel beam. The parallel light beam reinjected into the original planar optical waveguide is reflected by the parabolic end face opposite to the first reflected parabolic end face, and converges at the focal point of the parabola. Therefore, light injected from the negative port is emitted from the port connected to the other focal point.

以上のような作用により、本発明に係る光スイッチでは
、全反射ミラーを挿入するか否かによって、ひとつのポ
ートに入射した光を、他方の平面光導波路に接続された
ポートから出射するか、最初に注入された平面光導波路
の他方のポートから出射するかを切り換えることができ
る。
As a result of the above-described effects, in the optical switch according to the present invention, depending on whether or not a total reflection mirror is inserted, the light incident on one port can be emitted from the port connected to the other planar optical waveguide. It is possible to switch whether the light is emitted from the other port of the planar optical waveguide into which it was first injected.

更に、各先導波路の1対の焦点にそれぞれポートを接続
し、挿入する全反射ミラーを両面の全反射ミラーとする
ことによって、2×2の切替え光スイッチを構成するこ
とができる。
Furthermore, a 2×2 switching optical switch can be constructed by connecting a port to each pair of focal points of each guide waveguide and using a double-sided total reflection mirror as the total reflection mirror to be inserted.

このような本発明に係る光スイッチにおいては、スイッ
チ内の先導波路が全て同一基板上に形成されているので
、組立て時には導波路間の光軸調整を行う必要がない。
In such an optical switch according to the present invention, all the leading waveguides in the switch are formed on the same substrate, so there is no need to adjust the optical axis between the waveguides during assembly.

また、側方の端面が放物線を描くような形状の各先導波
路に対して、その放物線の焦点から光の入射あるいは出
射を行うので、入出力ポートとしての光ファイバを取り
つける際にも、各光フィルタのアライメントの精度に寛
容である。更に、全反射ミラーは、挿入時に各平面光導
波路の互いに対向する端面に対して平行でありさえすれ
ばよく、その初期位置、移動量、移動先における位置の
制御が容易である。
In addition, since light enters or exits from the focal point of the parabola for each leading waveguide whose side end face is shaped like a parabola, each light beam is Be tolerant of filter alignment accuracy. Further, the total reflection mirror only needs to be parallel to the mutually opposing end surfaces of each planar optical waveguide when inserted, and its initial position, amount of movement, and position at the destination can be easily controlled.

従って、従来の光スイッチに比較すれば、遥かに容易な
製造工程で作成することができ、その製造コストは著し
く低減される。また、各先導波路は1枚の基板上に一体
に形成された平面光導波路なので伝播損失も少なく、挿
入損失の低い光スイッチとなっている。
Therefore, compared to conventional optical switches, it can be manufactured through a much easier manufacturing process, and its manufacturing cost is significantly reduced. Furthermore, since each guide waveguide is a planar optical waveguide integrally formed on one substrate, propagation loss is small, resulting in an optical switch with low insertion loss.

尚、1対の平面光導波路とそれらを支持する基板の形状
とは、用途に応じて適宜選択することができるが、全反
射ミラーを挿入していないときに一方の平面光導波路か
ら他方の平面光導波路へ光線を伝播させる必要があるの
で、両者の間隔が過大にならないように留意する必要が
ある。また、1対の平面光導波路間のギャップから外部
への光の漏洩も生じるので、この点からも両者の間隔は
狭い方が好ましい。
Note that the shapes of the pair of planar optical waveguides and the substrate that supports them can be selected as appropriate depending on the application, but when no total reflection mirror is inserted, Since it is necessary to propagate the light beam to the optical waveguide, care must be taken to ensure that the distance between the two does not become excessive. Furthermore, light leaks to the outside through the gap between the pair of planar optical waveguides, so from this point of view as well, it is preferable that the distance between them be narrow.

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the following disclosure is only one embodiment of the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention in any way.

実施例 第1図は、本発明に従う光スイッチの具体的な構成例を
示す図である。
Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a specific example of the configuration of an optical switch according to the present invention.

同図に示すように、この光スイッチは、基板2上に形成
された、前端の対面した1対の平面光導波路6aおよび
6bと、移動可能な全反射ミラー5とから主に構成され
ている。また、各平面光導波路6aおよび6bの後端に
は、それぞれ1対の光ファイバ1aおよび1bとlcお
よび1dとが入射ポートまたは出射ポートとして結合さ
れている。また、基板2の中央には、各平面光導波路6
a、6bの端面間の基板2を除去することによって形成
された溝7が配設されている。尚、本発明の好ましい態
様によれば、溝7内に露出している平面光導波路6a、
6bの端面には、無反射コーティングがなされている。
As shown in the figure, this optical switch is mainly composed of a pair of planar optical waveguides 6a and 6b whose front ends face each other, formed on a substrate 2, and a movable total reflection mirror 5. . Further, a pair of optical fibers 1a and 1b and lc and 1d are coupled to the rear end of each planar optical waveguide 6a and 6b as an input port or an output port, respectively. In addition, each planar optical waveguide 6 is provided at the center of the substrate 2.
A groove 7 is provided by removing the substrate 2 between the end faces of a and 6b. According to a preferred embodiment of the present invention, the planar optical waveguide 6a exposed in the groove 7,
The end face of 6b is coated with a non-reflective coating.

全反射ミラー5は、その両面が全反射特性を具備してお
り、溝7内で変移可能に構成されている。
The total reflection mirror 5 has total reflection characteristics on both sides and is configured to be movable within the groove 7.

即ち、互いに対向する平面光導波路6a、6bの端面間
の領域を避けた第1の位置と、両者の間を完全に遮断す
る第2の位置をとることができるように構成されている
。尚、全反射ミラー5は、少なくともその第2の位置に
おいて、平面光導波路6a、6bの端面と平行になるよ
うに構成されている。
That is, it is configured so that it can take a first position that avoids the area between the end faces of the planar optical waveguides 6a and 6b facing each other, and a second position that completely blocks the space between them. The total reflection mirror 5 is configured to be parallel to the end surfaces of the planar optical waveguides 6a and 6b at least in its second position.

第2図(a)、(b)、(C)および(d)は、第1図
に示した光スイッチの詳細な構成およびその動作を説明
する図である。
FIGS. 2(a), (b), (C), and (d) are diagrams for explaining the detailed configuration and operation of the optical switch shown in FIG. 1.

第2図(a)に示すように、各平面光導波路6aおよび
6bは互いに同じ形状であり、ここでは、平面光導波路
6aについて説明する。
As shown in FIG. 2(a), each of the planar optical waveguides 6a and 6b has the same shape, and herein, the planar optical waveguide 6a will be explained.

平面光導波路6aの水平断面形状は、互いに平行な第1
および第2の端面61aおよび62aと、それぞれ後述
するような放物線の一部を描く第3および第4の端面6
3aおよび64aとによって画成された形状を有してい
る。第3の端面63aの形状は、第1および第2の端面
61a、62aに対して所定の角度を有するy軸と、こ
のy軸に対して直角なy軸とに対して(y=ax” 〕
を満たす放物線の一部となっており、この放物線の焦点
F、が第2端面62a上に位置するように形成されてい
る。また、第4の端面64は、第1および第2の端面6
1a、62aに対して直角な直線Aを軸として、第3の
端面63aに対して線で1称となるような形状となって
いる。従って、第4端面64aの描く放物線の焦点F 
、 1もまた第2の端面62a上に位置している。尚、
入射ポートまたは出射ポートとなる光ファイバla。
The horizontal cross-sectional shape of the planar optical waveguide 6a is parallel to each other.
and second end faces 61a and 62a, and third and fourth end faces 6 each drawing a part of a parabola as described later.
3a and 64a. The shape of the third end surface 63a is defined by the shape of the y-axis having a predetermined angle with respect to the first and second end surfaces 61a and 62a, and the y-axis perpendicular to the y-axis (y=ax" ]
The focal point F of this parabola is located on the second end surface 62a. Further, the fourth end surface 64 is connected to the first and second end surfaces 6.
The shape is such that the line is 1-symmetric with respect to the third end surface 63a, with the straight line A perpendicular to 1a and 62a as an axis. Therefore, the focus F of the parabola drawn by the fourth end surface 64a
, 1 are also located on the second end surface 62a. still,
Optical fiber la serving as an input port or an output port.

および1bは、それぞれの第2端面上に焦点F0、Fl
 、lにそれぞれ結合されている。
and 1b have focal points F0 and Fl on their respective second end faces.
, l, respectively.

第2の平面光導波路6bは、間に挿入された全反射ミラ
ー5について第1の平面光導波路6aと線対称に配置さ
れ、全く同じ形状を有している。
The second planar optical waveguide 6b is arranged line-symmetrically with the first planar optical waveguide 6a with respect to the total reflection mirror 5 inserted therebetween, and has exactly the same shape.

また、第2の平面光導波路6bに対する入射ポートまた
は出射ポートとなる光ファイバ1cおよび1dも、端面
63bおよび64bが描く放物線の焦点F2 、F2°
に結合されている。
Further, the optical fibers 1c and 1d, which serve as the input port or the output port for the second planar optical waveguide 6b, are also at the focal points F2 and F2° of the parabola drawn by the end surfaces 63b and 64b.
is combined with

尚、各平面光導波路6aおよび6bは、例えば、光学ガ
ラスBK7を用いてイオン交換法によりB+とNa”を
交換して形成した後、イオンミリング法や研削法により
溝7を形成することにより作製できる。このとき、導波
路の形状は、リソグラフィ技術を利用し、マスクを使用
してイオン交換する場所を限定することにより制御する
ことができる。
Each of the planar optical waveguides 6a and 6b is fabricated by, for example, forming optical glass BK7 by exchanging B+ and Na'' by an ion exchange method, and then forming grooves 7 by an ion milling method or a grinding method. At this time, the shape of the waveguide can be controlled by utilizing lithography technology and using a mask to limit the location where ions are exchanged.

平面光導波路6aおよび6bの厚さは、結合する光ファ
イバla、lb、ICおよび1dのコア径と一致させて
おくことが好ましい。また、平面光導波路6aおよび6
bの各側面における反射特性を向上させるためには、第
3図に示すように、イオン交換していない領域、即ち、
基板2表面の導波路以外の領域を除去することも有効で
ある。
It is preferable that the thicknesses of the planar optical waveguides 6a and 6b match the core diameters of the optical fibers la, lb, IC, and 1d to be coupled. In addition, the planar optical waveguides 6a and 6
In order to improve the reflection characteristics on each side of b, as shown in FIG.
It is also effective to remove areas other than the waveguide on the surface of the substrate 2.

尚、第3図においては、第1図と同じ構成要素には同じ
参照番号を付している。
In FIG. 3, the same components as in FIG. 1 are given the same reference numerals.

また、平面光導波路6aおよび6bの入射/出射端面は
、前述のように無反射コーティングしておくことが好ま
しく、具体的には、蒸着またはスパッタにより形成され
たMgf薄膜を適用することができる。
Further, it is preferable that the input/output end faces of the planar optical waveguides 6a and 6b be coated with anti-reflection coating as described above, and specifically, an Mgf thin film formed by vapor deposition or sputtering can be applied.

全反射ミラー5は、5iO7とTiO7の多層膜により
作製できる。
The total reflection mirror 5 can be made of a multilayer film of 5iO7 and TiO7.

以上のように構成された光スイッチは、以下のように動
作する。
The optical switch configured as described above operates as follows.

第2図ら)は、全反射ミラー5が、平面光導波路6aお
よび6b間に挿入されていない場合の注入光の伝播状態
を示す図である。
FIG. 2 et al.) are diagrams showing the propagation state of the injected light when the total reflection mirror 5 is not inserted between the planar optical waveguides 6a and 6b.

同図に示すように、入射ポートである光ファイバ1aか
ら平面光導波路6aに注入された光のうち、端面63a
で反射された伝播光は、端面63の描く放物線の長軸(
y軸)に平行な光線となって端面61aから出射される
。この平行光線は、平面光導波路6bに端面61bから
入射し、端面64bで反射されて焦点F2′に収束して
、光ファイバ1dから抽出される。尚、図中には記載し
ていないが、光ファイバ1bおよび光ファイバ1cも、
同様に結合されている。即ち、第2図(b)に示した状
態の光スイッチは、以下のような2系統の結合状態を形
成している。
As shown in the figure, among the light injected from the optical fiber 1a, which is the input port, into the planar optical waveguide 6a, the end face 63a
The propagating light reflected by the long axis of the parabola drawn by the end face 63 (
y-axis) and is emitted from the end surface 61a. This parallel light beam enters the planar optical waveguide 6b from the end face 61b, is reflected by the end face 64b, converges at the focal point F2', and is extracted from the optical fiber 1d. Although not shown in the figure, the optical fiber 1b and the optical fiber 1c are also
are similarly connected. That is, the optical switch in the state shown in FIG. 2(b) forms the following two-system coupled state.

第2図(C)は、第1図に示した光スイッチにおいて、
をl対の平面光導波路6aおよび6bの間に、全反射ミ
ラー5を挿入したときの光スイッチの機能を示す図であ
る。
FIG. 2(C) shows that in the optical switch shown in FIG.
FIG. 2 is a diagram showing the function of an optical switch when a total reflection mirror 5 is inserted between a pair of planar optical waveguides 6a and 6b.

同図に示すように、入射ポートである光ファイバ1aか
ら平面光導波路6aに注入された光のうち端面63aで
反射された伝播光は、端面63の描く放物線の長軸(y
軸)に平行な光線となって端面61aから出射される。
As shown in the figure, among the light injected into the planar optical waveguide 6a from the optical fiber 1a, which is the input port, the propagating light reflected at the end face 63a is transmitted along the long axis (y) of the parabola drawn by the end face 63.
The light beam is emitted from the end surface 61a as a light beam parallel to the axis).

この平行光線は、平面光導波路6aの端面61aから一
旦出射され、全反射ミラー5によって反射され、端面6
1aから再び平面光導波路6aに入射される。このとき
平面光導波路6aに入射される反射光は、端面64aの
描く放物線の長袖(y’  軸)と平行な光線となって
いる。
This parallel light beam is once emitted from the end surface 61a of the planar optical waveguide 6a, is reflected by the total reflection mirror 5, and is reflected by the end surface 61a of the planar optical waveguide 6a.
From 1a, the light enters the planar optical waveguide 6a again. At this time, the reflected light incident on the planar optical waveguide 6a becomes a ray parallel to the long sleeve (y' axis) of the parabola drawn by the end surface 64a.

従って、この平行光線は、端面64aで反射されると、
焦点FI゛に収束して、光ファイバ1bから抽出される
。尚、全反射ミラー5の両面が全反射特性を有している
場合、平面導波路6bにおいても、光ファイバlcおよ
び1dが同様に結合される。
Therefore, when this parallel ray is reflected by the end surface 64a,
It converges on the focal point FI' and is extracted from the optical fiber 1b. Note that when both surfaces of the total reflection mirror 5 have total reflection characteristics, the optical fibers lc and 1d are similarly coupled in the planar waveguide 6b.

即ち、第2図(b)に示した状態の光スイッチは、以下
のような2系統の結合状態を形成している。
That is, the optical switch in the state shown in FIG. 2(b) forms the following two-system coupled state.

以上のような動作により、第1図に示した光スイッチは
2×2のスイッチング機能を実現している。
Through the above-described operation, the optical switch shown in FIG. 1 realizes a 2×2 switching function.

尚、1対の平面光導波路6aおよび6bの各端面61a
および61bの間隔lは、間に挿入する全反射ミラー5
の寸法等に応じて適宜選択することができるが、第2図
(d)に示すように、その間隔lが過剰に大きいと、両
者の光学的結合が形成されなくなるので、できるだけ狭
くなるように設計することが好ましい。
Note that each end face 61a of the pair of planar optical waveguides 6a and 6b
The distance l between the total reflection mirror 5 and 61b is the total reflection mirror 5 inserted between them.
It can be selected as appropriate depending on the dimensions, etc., but as shown in FIG. 2(d), if the distance l is excessively large, optical coupling between the two will not be formed, so it should be made as narrow as possible. It is preferable to design.

発明の詳細 な説明したように、本発明に係る光スイッチは、独自の
形状を有する1対の平面光導波路と全反射ミラーとによ
り構成されている。ここで、処理すべき導波光は、1枚
の基板上に形成された平面導波路中を伝播し、この平面
光導波路は機械的な動作は全く行わない。従って、その
機能や挿入損失は組立精度に依存せず、精密な調整等を
必要としないので、製造工数並びに製造コストを低減す
ることができる。
As described in detail, the optical switch according to the present invention is composed of a pair of planar optical waveguides having a unique shape and a total reflection mirror. Here, the guided light to be processed propagates in a planar waveguide formed on one substrate, and this planar optical waveguide does not perform any mechanical operation. Therefore, its function and insertion loss do not depend on assembly accuracy and do not require precise adjustment, so that manufacturing man-hours and manufacturing costs can be reduced.

また、光スイツチ内における光の伝送路は平面光導波路
であり、異なる媒体に光が伝播する回数が少ないので伝
送損失も低減される。
Furthermore, the light transmission path within the optical switch is a planar optical waveguide, and the number of times the light propagates to different media is small, so transmission loss is also reduced.

このような特徴を備えた本発明に係る光スイッチは、簡
易型光ローカルエリアネットワーク等に、廉価且つ高性
能な光スイッチとして有利に使用することができる。
The optical switch according to the present invention having such characteristics can be advantageously used as an inexpensive and high-performance optical switch in a simple optical local area network and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に係る光スイッチの具体的な構成例を
示す図であり、 第2図(a)、ら)、(C)および(d)は、第1図に
示した光スイッチの動作を説明するた約の図であり、第
3図は、本発明に係る光スイッチの他の実施態様を示す
図であり、 第4図(a)および(6)は、従来の光スイッチの典型
的な構成例とその動作を示す図であり、第5図(a)お
よび(b)は、従来の他の光スイッチの構成例とその動
作を示す図である。 〔主な参照番号〕 la、lb、IC,ld。 31a、31b、31c、32a、32b、32c、3
5.41a141b142a142b・・・・光7フイ
バ、2・・・基板、 5・・・全反射ミラー、 6a、6b・・・平面光導波路、 7・・・溝、 33.34・・・ブロック、 36・・・送信器、 37・・・受信器 61a、61b・・・第1の端面、 62a、62b ・−−第2の端面、 63a、63b・・・第3の端面、 64a、 64b −”第4の端面
FIG. 1 is a diagram showing a specific configuration example of the optical switch according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the optical switch according to the present invention, and FIGS. 4(a) and (6) are diagrams illustrating the operation of the conventional optical switch. FIGS. 5(a) and 5(b) are diagrams showing a typical configuration example of another conventional optical switch and its operation. FIGS. [Main reference numbers] la, lb, IC, ld. 31a, 31b, 31c, 32a, 32b, 32c, 3
5.41a141b142a142b...Optical 7 fiber, 2...Substrate, 5...Total reflection mirror, 6a, 6b...Planar optical waveguide, 7...Groove, 33.34...Block, 36 ...Transmitter, 37...Receiver 61a, 61b...First end surface, 62a, 62b...Second end surface, 63a, 63b...Third end surface, 64a, 64b. Fourth end face

Claims (1)

【特許請求の範囲】 互いに平行な直線を描く第1および第2の端面と、それ
ぞれが放物線の一部を描く第3および第4の端面とによ
って画成された水平断面形状を有し、各第1端面が互い
に平行に対面し且つ互いに同一平面上に形成された第1
および第2の1対の平面光導波路と; 該1対の第1端面の間に該第1端面に平行に挿入可能な
全反射ミラーと; 該第1および第2の平面光導波路の各第2の端面にそれ
ぞれ1対結合された入射ポートまたは出射ポートとを備
えた光スイッチにして; 該第1および第2の光導波路において、該第3端面は、
該第1および第2の端面に対して直角ではない所定の角
度を持った長軸を有し且つ該第2の端面上に焦点を有す
る放物線形状を有し、該第4端面は、該第1および第2
の端面の何れにも直角に交差する所定の直線を軸として
、該第3の端面と線対称となる水平断面形状を有し;該
第2の平面光導波路は、該第1の平面光導波路と同じ形
状を有し、且つ、該第1端面に平行な直線を軸として線
対称に配置されており; 該第1および第2の平面光導波路に結合された該入射ポ
ートまたは出射ポートは、各平面光導波路の第3端面お
よび第4端面を規定する放物線の各焦点にそれぞれ1本
ずつ結合されており;該全反射ミラーは、該第1および
第2の平面光導波路の第1端面に挟まれた領域を遮蔽す
る第1の位置と、該第1および第2の平面光導波路の第
1端面に挟まれた領域から退避する第2の位置との間で
移動可能に構成されている ことを特徴とする光スイッチ。
[Scope of Claims] A horizontal cross-sectional shape defined by first and second end faces that draw straight lines parallel to each other, and third and fourth end faces that each draw a part of a parabola, and each The first end faces face each other in parallel and are formed on the same plane.
and a second pair of planar optical waveguides; a total reflection mirror that can be inserted between the pair of first end surfaces in parallel to the first end surface; each of the first and second planar optical waveguides; an optical switch having a pair of input ports or output ports coupled to each of two end faces; in the first and second optical waveguides, the third end face is
The fourth end surface has a parabolic shape having a major axis at a predetermined angle that is not perpendicular to the first and second end surfaces and has a focal point on the second end surface. 1st and 2nd
The second planar optical waveguide has a horizontal cross-sectional shape that is line symmetrical to the third end surface about a predetermined straight line that intersects at right angles to both end surfaces of the first planar optical waveguide. The input port or the output port coupled to the first and second planar optical waveguides has the same shape as and is arranged symmetrically about a straight line parallel to the first end surface; One total reflection mirror is coupled to each focal point of a parabola that defines the third and fourth end surfaces of each planar optical waveguide; It is configured to be movable between a first position where it shields the sandwiched region and a second position where it retreats from the region sandwiched between the first end faces of the first and second planar optical waveguides. An optical switch characterized by:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6477292B1 (en) * 1999-09-07 2002-11-05 Seikoh Giken Co., Ltd. Reflection mirror type optical fiber switch
WO2006081633A1 (en) * 2005-02-07 2006-08-10 Rpo Pty Limited Waveguide design incorporating reflective optics
US8120595B2 (en) 2006-05-01 2012-02-21 Rpo Pty Limited Waveguide materials for optical touch screens

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