JPH0389326A - 光クロスバー - 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〉 本発明は光通信や光情報処理の分野においてＮ個の入力
信号を任意のＭ個の出力位置に切り換えて接続すること
ができる光クロスバ−に関する。

〈従来の技術〉 従来作製されてきた光クロスパーは大きく分けると、第
４図に示すようなＩＸ２光スイッチ８０をマトリックス
上に配列したタイプと、第５図に示すような分岐、合流
光回路７０．７１と空間光変調器■からなるタイプとが
ある。前者は光スィッチが縦統されるため、次元数が増
大すると挿入損失、クロストークが増加してしまう問題
点がある。また後者は空間光変調器として高速かつ大規
模なものが開発されていないという問題点がある。

この問題点を解決するたや、分岐回路と空間光度ａ器の
部分を光偏向器で置き携えることが考えられ、第６図の
ような構成が考案され、試作されている。音響光学光偏
向素子を用いた４×４光クロスバ−の−例が文献（Ｐ、
　Ｃ，Ｒｕａｎｇ他、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ、２５巻、２５２　ページ、１９８９年）に示
されている。

第６図において、光源Ｌｌ〜Ｌ４からの光を光偏向素子
Ｄｉ−Ｄ４にそれぞれ入射する。各光偏向素子は制御信
号に応じてビームをそれぞれ４個−組で設置された受光
用ロッドレンズＲ１１〜Ｒ４４に向けて偏向し出射する
。なおロッドレンズへの光の結合のために光学系が必要
であるがここでは省略しである。各ロフトレンズに接続
された光ファイバ４０は、例えばＲ１１、Ｒ２１％　Ｒ
３１、Ｒ４１からのものが合流されて出力０１となる。

他も同様に接続して４×４の光クロスバ−が構成される
。クロスパーの規模が４×４でない場合も同様に考えら
れる。ロッドレンズと光ファイバは受光素子と電気回路
に置き換えることもできる。前記２つのタイプの光クロ
スバ−ではＮＸＮの規模の場合　８２のスイッチあるい
はゲートが必要であるが、光偏向素子を利用する方式で
は、素子の分解点数がＮ以上あれば素子数はＮ個でよい
。しかし第６図の構成の場合、出力側は第５図の場合と
同様かなり煩雑である。

出力側も素子数を減らして簡単化した構成が第７図に示
されている（上記同様簡単のため４×４で示しである）
。この構成では各偏向素子ＤＩ〜Ｄ４の出射光はレンズ
を介して同数の受光素子Ｐ１−Ｐ４に入射されるため、
出力側の回路が簡単化される。適当な光学系により受光
素子の替わりに第６図同様光フアイバへの結合も可能で
ある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のように光偏向器による光クロスパーは素子数を少
なくできるという大きな特徴をもっている。しかしなが
ら第７図のような構成の場合、各光偏向素子ＤＩ−Ｄ４
の偏向角をそれぞれ受光素子ＰＩ〜Ｐ４との相対位置に
関して調整しなければならない。例えば第７図の光偏向
素子Ｄ１は図の右方向にのみ光ビームを出射するように
調整しなければならないが、逆にＤ４は左方向のみに設
定しなければならない。また各受光素子へのビームの方
向も各偏向素子でそれぞれ異なり、それぞれ調整する必
要がある。また光偏向素子の偏向角が大きければこのよ
うな調整も可能であるが、最大偏向角が小さい例え分解
点数が必要以上あっても、上記のような構成の設計はき
わめて困難になる。第６図の構成の場合は上記のような
問題点はなく、各偏向素子とも同一偏向特性に設定すれ
ばよいが、上述したような別の問題点があった。

く問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するため、本発明では有効屈折率を変
化させる手段を付与した導波路にビーム出射用回折格子
を配した光偏向素子を採用し、組の受光素子アレイを素
子が導波路と平行になるように出射面上方に配置した。

この光偏向素子からの出射光を導波路と直角方向に所定
の角度偏向させる光学手段を設けることにより上記従来
の問題点を解決することができる。

く作用〉 本発明で対象としている光偏向素子は導波路と平行な方
向にビームを偏向する。したがってこれと直角方向にビ
ームを曲げることにより偏向特性には無関係に出射ビー
ムを導波路面上方の１点近傍に集光するように作用する
。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図を用いて説明する。

本発明で使用する光偏向素子としては、例えば１９８９
年春季応用物理学会２ｐ−ＰＢ−Ｉｓに開示されている
構造のものが使用できる。第１図にその構造を示す。Ｇ
ａＡｓ基板１１上に有機金属気相成長などの手段により
ＡｌＧａＡｓ層からなる光導波路１２を形成する。この
導波路に導波光を基板上方に取り出すための回折格子１
３を干渉露光法あるいは電子ビーム露光法などの手段で
設ける。この導波路層の表面と基板裏面に電極１４．１
５を形成し、上面の電極には光取りだし用の開口部１６
を設ける。

この素子に８５０ｎ■付近の波長の光を入射し、電極に
電流を注入したときの光の出射角θと電流１の大きさの
関係を第２図に示す。ただしθは相対値で示しである。

出射光１８の導波路長手方向の広がり角はＯ，ａＳ度程
度であったので、この図かられかるように８５０〜ｇ？
Ｏｒ＋＋ｓ　　程度の範囲の波長に対してそれぞれ数点
の分解点数が得られている。

しかし本素子の長さは１ｍ−であり、最大偏向角が０．
５０程度であるので第７図のような構成は不可能である
。

第３図は本発明の実施例の光クロスバ−（簡単のため４
×４の例を示すがＩＱＸ　ｔｏ程度のものも可能である
）の構成の側面図を示す。光偏向素子Ｄ１〜Ｄ４の導波
路は互いに平行になるように配列されている。第３図（
ＩＩ）には紙面に導波路が垂直になるような方向からの
側面が描かれており、光偏向素子へ光を入射する手段は
図からは省いである。光偏向素子からの出射光１８は導
波路１２と直角方向には約２０’程度の広がりをもって
いる。

光偏向素子の出射光は透過形ホログラム６６に入射され
る。このホログラムは出射ビームを紙面に沿った方向に
偏向するが他の方向には影響を与えないように設計され
ている。偏向の角度は光偏向素子の間隔と個数、ホログ
ラムと受光素子Ｐ１〜Ｐ４の受光面との距離によって決
まる。ただし該受光素子に紙面方向に長尺なものを採用
すれば、上記角度はそれほど精度を必要としない。

第３図（ｂ）は本装置を第３図（ａ）とは直角な方向か
らみた側面図である。ホログラム透過後、光ビームは集
光用円筒レンズ６０により集光されて受光素子ＰＩ−Ｐ
４のいずれかに入射する。該受光素子はレンズ６０の焦
点面に配置される。このときレンズの焦点距離を１、最
大偏向角を０□８、受光素子の数をＮ（第３図の例では
Ｎ＝４）とすると、受光素子の中心間距１Ｉｌｄはｄ≦
ｆθ１．／Ｎ に設定する必要がある。なお第３図は概略図で光ビーム
の角度などは誇張して描かれている。

上記実施例ではＧａＡｓ系で光偏向素子を構成したが、
これはＩｎＰなどの他の半導体でもよく、また電気光学
効果をもった誘電体でもよい。　　また偏向素子からの
出射光を偏向する手段としてホログラムを用いたが、特
に設計したレンズアレイなど他の手段を用いてもよい。

　　その他の光学系も必要に応じて変更が可能である。

〈発明の効果〉 上記のような構成をとることにより、各光偏向素子の偏
向特性は同一でよく、１個１個調整することが不要とな
る。また偏向角の小さい光偏向器・子を使用しても小型
でかつ単純な光学系によって光クロスパーが構成できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用する光偏向素子の構造例を示す斜
視図、第２図は間素子の特性基示す図、第３図は本発明
の一実施例を示す側面図、第４図及び第５図は従来の光
クロスバ−の方式を示す図、第６図及び第７図は従来の
光偏向器を用いた光クロスバ−を示す概略図である。 １！　　・ＧａＡｓ基板、１２・・ＡｌＧａＡｓ光導波
路、１２２・コアＬ　　ｒｚｔ、ｔ２ｔ　・・クラッド
層、１ｚ３　　・・光導波層、１３・・回折格子、１４
・・上部電極、１５・・下部電極、１６・・光取り出し
用開口部、１７・・入射光、１８・・出射光、１９・・
絶縁膜、　　　２ｏ・・受光素子アレイ、２１・・基板
、２２・・光検出用電子回路、３０・・光偏向素子、６
０・・円筒レンズ、６６・・ホログラム、８０・・２×
２光スイツチ、９０・・光ゲートスイッチ 笥 閃 第 ３ 閃 第４図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有効屈折率を変化させる手段を付与した導波路に回折格
   子を配設してなる複数の同一特性をもつ光偏向素子と、
   該光偏向素子のいずれからの出射光も受光できる位置に
   配置された複数の受光素子からなる光クロスバーにおい
   て、前記光偏向素子を導波路が平行になるように配列し
   、かつ前記複数の受光素子を導波路方向にそって配列し
   、前記光偏向素子からの出射光を導波路と直角方向に所
   定の角度だけ偏向する光学手段を設けたことを特徴とす
   る光クロスバー。