JPH0561077A - Waveguide type optical switch - Google Patents

Waveguide type optical switch

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JPH0561077A
JPH0561077A JP3219771A JP21977191A JPH0561077A JP H0561077 A JPH0561077 A JP H0561077A JP 3219771 A JP3219771 A JP 3219771A JP 21977191 A JP21977191 A JP 21977191A JP H0561077 A JPH0561077 A JP H0561077A
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waveguides
waveguide
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coupling
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要 神宮寺
Norio Takato
範夫 高戸
Masao Kawachi
正夫 河内
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Abstract

PURPOSE:To obtain a waveguide type optical switch whose wavelength dependency is small is a desired wavelength area. CONSTITUTION:Two directional couplers 22a, 22b and 23a, 23b are coupled with optical waveguides 22c, 22d and 23c, 23d whose length are slightly different from each other, and sub-phase shifters 22e, 22f and 23e, 23f are provided on the optical waveguides so as to constitute Mach-Zehnder optical interferometer type 3dB optical couplers 22, 23, and main phase shifters 24a, 25a are provided on the optical waveguides 24, 25 between the optical couplers 22, 23. By simultaneously controlling the main and sub phase shifters, the optical switch whose wavelength dependency is small can be provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信分野等で用いる
導波路型光スイッチに関するものであり、さらに詳細に
は、波長依存性が少なく、広い波長域の信号光を同時切
り替え可能な導波路型光スイッチに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type optical switch used in the field of optical communication and the like, more specifically, a waveguide type optical switch which has little wavelength dependence and is capable of simultaneously switching signal light in a wide wavelength range. The present invention relates to a waveguide type optical switch.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ通信の一層の普及のために
は、光ファイバと受・発光素子の高性能化、低価格化に
加えて、光分岐結合器、光合分波器、光スイッチ等の各
種光回路部品の開発が必要不可欠な段階にきている。な
かでも、光スイッチは、光ファイバ回線を需要に応じて
自在に切り替えたり、回線故障の際の迂回路の確保のた
めに、近い将来、重要な役割を占めると考えられてい
る。
2. Description of the Related Art In order to further spread optical fiber communication, in addition to high performance and low cost of optical fibers and receiving / emitting elements, optical branching couplers, optical multiplexers / demultiplexers, optical switches, etc. Development of various optical circuit parts is at an indispensable stage. Among them, optical switches are considered to play an important role in the near future in order to freely switch optical fiber lines according to demand and to secure detours in case of line failure.

【0003】光スイッチの構成形態としては、従来か
ら、1)バルク型、2)導波路型が提案されているが、
それぞれに問題点を残している。バルク型は、可動プリ
ズムやレンズ等を構成要素として組み立てられたもので
あって、波長依存性が少なく、比較的低損失という利点
があるものの、組立調整工程が煩雑で量産に適さず高価
格という欠点があり、大きく普及するに至っていない。
導波路型は、平面基板上の光導波路を基本として、フォ
トリソグラフィや微細加工技術を利用して、いわゆる集
積型の光スイッチを一括大量生産しようとするものであ
って、将来型の光スイッチ形態として期待されている。
Conventionally, 1) bulk type and 2) waveguide type have been proposed as the configuration of the optical switch.
Each has problems. The bulk type is assembled by using a movable prism, a lens, etc. as constituent elements, and has the advantages of less wavelength dependence and relatively low loss, but the assembly adjustment process is complicated and it is not suitable for mass production and is expensive. It has drawbacks and has not yet spread widely.
The waveguide type intends to mass-produce so-called integrated optical switches in a batch by using photolithography and microfabrication technology based on an optical waveguide on a flat substrate. Is expected as.

【0004】図8は、従来の導波路型光スイッチの構成
の一例を示す平面図である。ここで、基板1上に形成さ
れた3dB光結合器2および3は、近接した2本の光導
波路4および5からなる方向性結合器構成を有し、その
結合率は信号光波長において50%(完全結合長の1/
2)になるように設定されている。3dB光結合器2と
3の間を連結する2本の光導波路4および5の各光路長
は、当該2本の光導波路の途上に位置する位相シフタ4
aおよび5aを動作させない状態で同一となし、すなわ
ち、光導波路4と5とが対称になるように設定されてい
る。
FIG. 8 is a plan view showing an example of the configuration of a conventional waveguide type optical switch. Here, the 3 dB optical couplers 2 and 3 formed on the substrate 1 have a directional coupler configuration composed of two optical waveguides 4 and 5 that are close to each other, and the coupling rate thereof is 50% at the signal light wavelength. (1 / the full bond length
2) is set. The optical path lengths of the two optical waveguides 4 and 5 connecting between the 3 dB optical couplers 2 and 3 are the same as those of the phase shifter 4 located on the way of the two optical waveguides.
It is set to be the same when a and 5a are not operated, that is, the optical waveguides 4 and 5 are set to be symmetrical.

【0005】入力ポート1aから入射された信号光は、
上記の状態では出力ポート2bから出射され、出力ポー
ト1bからは出射されない。ところが、光導波路4と5
との間に180°(πラディアン)の光位相に相当する
1/2波長近傍の光路長差が生じるように位相シフタ4
aおよび5aの少なくとも一方を作動させると、入力ポ
ート1aからの信号光は出力ポート1bから出射される
ように切り替わり、光スイッチとしての動作が達成され
る。
The signal light incident from the input port 1a is
In the above state, the light is emitted from the output port 2b and not emitted from the output port 1b. However, the optical waveguides 4 and 5
Phase shifter 4 so that there is an optical path length difference near 1/2 wavelength corresponding to an optical phase of 180 ° (π radian) between
When at least one of a and 5a is activated, the signal light from the input port 1a is switched to be emitted from the output port 1b, and the operation as an optical switch is achieved.

【0006】このタイプの導波路型光スイッチは、マッ
ハツェンダ光干渉計回路型とも呼ばれ、比較的簡単な位
相シフタによりスイッチング作用を実現できることか
ら、ガラス光導波路を初めとする種々の光導波路材料を
用いて構成することが試みられているが、次のような問
題点があった。
This type of waveguide type optical switch, which is also called a Mach-Zehnder interferometer circuit type, can realize a switching action by a relatively simple phase shifter, so that various optical waveguide materials including glass optical waveguides can be used. Attempts have been made to use the configuration, but there were the following problems.

【0007】図9は、1.3μm波長用に設計製作され
た前記光スイッチの波長特性図(入力ポート1aから出
力ポート2bへの結合率を示す)である。ここで、曲線
(a)は、位相シフタ4aおよび5aがオフの際の結合
特性であり、曲線(b)はいずれか一方の位相シフタが
オンの時の結合特性である。曲線(c)は、参考のため
に、構成要素である3dB光結合器の結合率波長特性を
示したものである。いずれか一方の位相シフタがオンの
状態(曲線(b))では、1.3μmを中心として±
0.2μm程度の比較的広い波長域で、(1a→2b)
結合率は、ほぼ零(5%以下)であって、信号光は波長
依存性少なく(1a→1b)の経路を通過することが可
能である。
FIG. 9 is a wavelength characteristic diagram (showing the coupling rate from the input port 1a to the output port 2b) of the optical switch designed and manufactured for the wavelength of 1.3 μm. Here, the curve (a) is the coupling characteristic when the phase shifters 4a and 5a are off, and the curve (b) is the coupling characteristic when one of the phase shifters is on. For reference, the curve (c) shows the coupling rate wavelength characteristics of the 3 dB optical coupler as a constituent element. When either one of the phase shifters is turned on (curve (b)), centering around 1.3 μm ±
In a relatively wide wavelength range of about 0.2 μm, (1a → 2b)
The coupling rate is almost zero (5% or less), and the signal light can pass through the path with less wavelength dependence (1a → 1b).

【0008】これに対し、オフ状態(曲線(a))で
は、90%以上の(1a→2b)結合率は、1.3μm
±0.1μm程度の狭い領域に限定され、例えば波長
1.55μmでは、結合率は50%程度にしか達せず、
スイッチング状態が中途半端になってしまうという大き
な問題点があった。
On the other hand, in the off state (curve (a)), the coupling ratio of 90% or more (1a → 2b) is 1.3 μm.
Limited to a narrow region of about ± 0.1 μm, for example, at a wavelength of 1.55 μm, the coupling rate reaches only about 50%,
There was a big problem that the switching state was halfway.

【0009】このように、図8の従来例の導波路型光ス
イッチが大きな波長依存性をもつ最大の原因は、構成要
素である3dB光結合器(方向性結合器)が、図9の曲
線(c)に示したように大きな波長依存性を有し、同図
のように波長1.3μmにて50%結合率となるように
設定した場合、波長1.5μmでは、結合率は50%か
ら大きくはずれ、3dB光結合器として作用しなくなっ
てしまう点にあった。
As described above, the largest cause of the large wavelength dependence of the conventional waveguide type optical switch shown in FIG. 8 is that the 3 dB optical coupler (directional coupler), which is a constituent element, has the curve shown in FIG. As shown in (c), it has a large wavelength dependency, and when it is set to have a 50% coupling rate at a wavelength of 1.3 μm as shown in the figure, the coupling rate is 50% at a wavelength of 1.5 μm. There was a large deviation from the above, and it stopped working as a 3 dB optical coupler.

【0010】光スイッチを光ファイバ回線切り替え等の
分野に使用する場合、回線中には、1.3μm波長光と
1.55μm波長光とが同時に伝搬している状況が多々
あり、光スイッチが波長依存性をもつことは、実用上の
大きな問題点であった。
When an optical switch is used in a field such as optical fiber line switching, there are many situations where 1.3 μm wavelength light and 1.55 μm wavelength light are simultaneously propagating in the line, and the optical switch Having dependence was a big problem in practical use.

【0011】図10は上記従来例のこのような欠点を解
決するために提案された光スイッチ(特願平1−528
66号)の構成を示す平面図である。この光スイッチ
は、等光路長を有する2本の光導波路24および25を
有し、その両端に、光路長差の異なる2本の光導波路2
2cと22dおよび23cと23dと2つの方向性結合
器22aと22bおよび23aと23bより構成され、
全体として非対称マッハツェンダ干渉計を構成する3d
B光結合部22および23を配置している。この両端に
ある2つの非対称マッハツェンダ干渉計22および23
は回路中心に対して点対称の位置に配置されている。つ
まり、マッハツェンダ干渉計の2本の光導波路22cと
22dおよび23cと23dのうち、光路長の短い方の
光導波路22dおよび23cが回路の中心に対して反対
側にくるように配置されている。そして、スイッチング
を行うための位相シフタ24aおよび25aが2つの非
対称マッハツェンダ干渉計の間にある2本の等光路長差
を有する光導波路24および25上に配置された構成を
有している。
FIG. 10 shows an optical switch (Japanese Patent Application No. 1-528) proposed to solve the above drawbacks of the conventional example.
66) is a plan view showing the configuration of No. 66). This optical switch has two optical waveguides 24 and 25 having equal optical path lengths, and two optical waveguides 2 having different optical path lengths are provided at both ends thereof.
2c and 22d, 23c and 23d, and two directional couplers 22a and 22b and 23a and 23b,
3d that constitutes an asymmetric Mach-Zehnder interferometer as a whole
B light coupling sections 22 and 23 are arranged. Two asymmetric Mach-Zehnder interferometers 22 and 23 at both ends
Are arranged point-symmetrically with respect to the circuit center. That is, of the two optical waveguides 22c and 22d and 23c and 23d of the Mach-Zehnder interferometer, the optical waveguides 22d and 23c having the shorter optical path length are arranged on the opposite side to the center of the circuit. The phase shifters 24a and 25a for switching are arranged on the two optical waveguides 24 and 25 having the equal optical path length difference between the two asymmetric Mach-Zehnder interferometers.

【0012】この光スイッチでは、前記従来例で最大の
欠点であった3dB光結合器が大きな波長依存性を有す
るという問題を解決するために、前記従来例では1個の
方向性結合器で構成していた3dB光結合器を非対称マ
ッハツェンダ干渉計で構成している。
In this optical switch, in order to solve the problem that the 3 dB optical coupler, which is the largest drawback in the conventional example, has a large wavelength dependence, the conventional example is configured by one directional coupler. The conventional 3 dB optical coupler is composed of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer.

【0013】図11は、図12に示す非対称マッハツェ
ンダ干渉計で構成された3dB光結合器22の結合率の
波長依存性を表している。ここで、光路長差λ0 は通常
1μm近傍に設定される。この場合、波長λがλ0 付近
の場合には、光路長差λ0 が信号光の波長と同一である
ので、方向性結合器22aと22bとの間に光路長差が
あるにもかかわらず、非対称マッハツェンダ光干渉計構
成の3dB光結合器22全体の結合率は、結合部長(L
1+L2)の方向性結合器と同等となる。これは、マッ
ハツェンダ光干渉計回路の光路長差が波長の整数倍の場
合には、光路長差が零の場合と区別がつかないという光
波の干渉原理による。
FIG. 11 shows the wavelength dependence of the coupling rate of the 3 dB optical coupler 22 composed of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer shown in FIG. Here, the optical path length difference λ 0 is usually set near 1 μm. In this case, when the wavelength λ is near λ 0 , the optical path length difference λ 0 is the same as the wavelength of the signal light, so that there is an optical path length difference between the directional couplers 22a and 22b. , The coupling ratio of the entire 3 dB optical coupler 22 of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer is equal to the coupling length (L
1 + L2) directional coupler. This is due to the principle of interference of light waves that when the optical path length difference of the Mach-Zehnder interferometer circuit is an integral multiple of the wavelength, it is indistinguishable from the case where the optical path length difference is zero.

【0014】信号光波長がλ0 を越えて1.3μmから
さらには1.55μmに至ると、光路長差は波長の整数
倍(ここでは1倍)の関係から次第にずれて、端数倍に
なる。すなわち、この状態では、マッハツェンダ光干渉
計構成の3dB光結合器22を構成する2個の方向性結
合器22aと22bとの間に有意な位相差、即ち、2π
の整数倍からずれた位相差が現れる。この位相差によ
り、3dB光結合器22全体の等価的結合長は、L1と
L2との単純和からずれて、次第に減少する。
When the signal light wavelength exceeds λ 0 and reaches 1.3 μm to 1.55 μm, the optical path length difference gradually shifts from an integral multiple (here, 1) of the wavelength and becomes a fractional multiple. .. That is, in this state, there is a significant phase difference between the two directional couplers 22a and 22b forming the 3 dB optical coupler 22 of the Mach-Zehnder interferometer, that is, 2π.
A phase difference that deviates from an integer multiple of appears. Due to this phase difference, the equivalent coupling length of the entire 3 dB optical coupler 22 deviates from the simple sum of L1 and L2 and gradually decreases.

【0015】ここで、波長増加による単純方向性結合器
(結合長=L1+L2)の結合率増加が、上記位相差に
よる等価的結合長の減少により抑制されるように、光路
長差λ0 や個々の方向性結合器22aおよび22bの各
結合長L1およびL2が適正設定されていれば、3dB
光結合器22は、所望波長域、例えば、1.3〜1.5
5μm域において、50%付近の結合率を維持すること
が可能である。
Here, in order to suppress the increase in the coupling rate of the simple directional coupler (coupling length = L1 + L2) due to the wavelength increase by the decrease of the equivalent coupling length due to the phase difference, the optical path length difference λ 0 and individual 3 dB if the coupling lengths L1 and L2 of the directional couplers 22a and 22b are properly set.
The optical coupler 22 has a desired wavelength range, for example, 1.3 to 1.5.
In the 5 μm region, it is possible to maintain the binding rate around 50%.

【0016】この非対称マッハツェンダ光干渉計構成の
3dB光結合器22を、回路中心に対して点対称に組み
合せることにより、全体として、100%光結合器が構
成され、スイッチングOFFの時に広い波長域で100
%の光結合率を有する光スイッチが構成される。この光
スイッチでは、位相シフタ24aおよび25aを制御す
ることによりスイッチングがおこなわれる。位相シフタ
OFFの時に100%結合、つまり、対角ポートに光が
通り、ONの時に0%結合、つまり、同側ポートに光が
通る。
By combining the 3 dB optical coupler 22 of this asymmetrical Mach-Zehnder interferometer configuration in point symmetry with respect to the center of the circuit, a 100% optical coupler is constructed as a whole, and a wide wavelength range is obtained when switching is OFF. At 100
An optical switch is constructed having an optical coupling rate of%. In this optical switch, switching is performed by controlling the phase shifters 24a and 25a. When the phase shifter is OFF, 100% coupling, that is, light passes through the diagonal port, and when it is ON, 0% coupling, that is, light passes through the same side port.

【0017】図13は、上記の構成を用いて、1.55
μm帯でスイッチング特性の波長依存性を優先して設計
された光スイッチの入力ポート1aから出力ポート2b
への結合率の波長特性である。スイッチングOFFの場
合(曲線(a))、波長無依存性は第一の従来例に比べ
て、大幅に改善されており、1.2〜1.6μmの波長
領域で0.01%の精度で100%結合が実現されてい
る。しかし、スイッチングONの場合(曲線(b))、
なるほど、1.55μm波長域では1%以下の結合率で
あるが、1.3μm波長域での結合率は7%程度に達し
ており、消光がまだまだ不十分である。
FIG. 13 shows 1.55 using the above configuration.
Input port 1a to output port 2b of an optical switch designed with priority given to wavelength dependence of switching characteristics in the μm band
It is a wavelength characteristic of the coupling rate to. In the case of switching OFF (curve (a)), the wavelength independence is significantly improved as compared with the first conventional example, and is 0.01% accurate in the wavelength range of 1.2 to 1.6 μm. 100% binding is achieved. However, when switching is on (curve (b)),
Indeed, the coupling rate is 1% or less in the 1.55 μm wavelength range, but the coupling rate in the 1.3 μm wavelength range has reached about 7%, and quenching is still insufficient.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】波長1.3〜1.55
μmの波長領域内の適当な波長で、位相シフタの位相差
がπ(スイッチングON)になるようにスイッチングし
た時、その波長付近では光スイッチからの光の出力は対
角ポートから同側ポートに移る。これは、光スイッチが
全体として、2つの3dB結合部と位相シフタを含む2
本の光導波路からなるマッハツェンダ干渉計を構成して
おり、位相シフタの位相を0,πと変化させることによ
り、マッハツェンダ干渉計の出力が入れ替わるためであ
る。
Wavelength of 1.3 to 1.55
At an appropriate wavelength within the μm wavelength range, when switching is performed so that the phase difference of the phase shifter becomes π (switching ON), the optical output from the optical switch is from the diagonal port to the same side port near that wavelength. Move. This is because the optical switch as a whole contains two 3 dB coupling parts and a phase shifter.
This is because the Mach-Zehnder interferometer composed of the optical waveguide of the book is configured, and the outputs of the Mach-Zehnder interferometer are switched by changing the phase of the phase shifter to 0 or π.

【0019】このように従来例では、光スイッチの構成
要素である2個の3dB光結合器、それ自体に非対称マ
ッハツェンダ光干渉計の回路構成を与え、このマッハツ
ェンダ光干渉計回路の光路長差を使用波長域の短波長端
よりやや短め(1μm近傍)に設定し、3dB光結合器
の間の2本の光導波路上の位相シフタによりスイッチン
グ特性の波長依存性の軽減するようにしている。
As described above, in the conventional example, the circuit configuration of the asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer is given to the two 3 dB optical couplers, which are the constituent elements of the optical switch, and the optical path length difference of this Mach-Zehnder optical interferometer circuit is given. The wavelength is set to be slightly shorter (near 1 μm) than the short wavelength end of the used wavelength range, and the wavelength dependence of the switching characteristics is reduced by the phase shifters on the two optical waveguides between the 3 dB optical couplers.

【0020】しかし、このように主位相シフタを用い
て、光導波路の位相差がπになる波長付近で0%の光結
合率を有する光スイッチを構成しても、位相シフタの位
相シフト量は2πnΔL/λ(n:導波路の屈折率、Δ
L:導波路間の導波路長差、λ:波長)と表されるた
め、明らかな波長依存性を有している。
However, even if an optical switch having an optical coupling rate of 0% near the wavelength at which the phase difference of the optical waveguide becomes π is constructed by using the main phase shifter as described above, the phase shift amount of the phase shifter is 2πnΔL / λ (n: refractive index of waveguide, Δ
Since it is expressed as L: waveguide length difference between waveguides, λ: wavelength, it has clear wavelength dependence.

【0021】このため、位相シフタの位相差が正確にπ
になるのは設計された波長のみで、他の波長において
は、光導波路の位相差がπよりずれてくる。これが、従
来の光スイッチにおいてスイッチONにした時、波長
1.3μm、あるいは1.5μmにおいて結合率を同時
に0%にすることができない原因であった。
Therefore, the phase difference of the phase shifter is exactly π.
Is only the designed wavelength, and the phase difference of the optical waveguide deviates from π at other wavelengths. This is the reason why the coupling rate cannot be 0% at the wavelength of 1.3 μm or 1.5 μm at the same time when the switch is turned on in the conventional optical switch.

【0022】そこで、本発明の目的は、上記の欠点を解
決し、所望の波長域、例えば1.3μm〜1.55μm
域において、波長依存性の極めて少ない動作をするマッ
ハツェンダ光干渉計回路型の導波路型光スイッチを提供
することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and to obtain a desired wavelength range, for example, 1.3 μm to 1.55 μm.
It is an object of the present invention to provide a Mach-Zehnder interferometer circuit type waveguide type optical switch that operates with extremely little wavelength dependence in the region.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項1の発明は、基板と、該基板上に設け
られた2本の光導波路と、該2本の光導波路をそれぞれ
光導波路の異なる位置で結合する2つの3dB光結合部
と、該2つの3dB光結合部の間の前記光導波路上に配
設されて光路長を微調する光位相シフタとを有する導波
路型光スイッチにおいて、前記2つの3dB光結合部の
各々は、前記2本の光導波路をそれぞれ光導波路の異な
る位置で結合するよう設けられた2つの方向性結合器
と、該2つの方向性結合器の間の2本の光導波路上に配
設されて光路長を微調する副光位相シフタとを備え、前
記2つの方向性結合器の間の2本の光導波路の光路長差
を動作波長域の短波長端値よりもやや小さく設定し、お
よび光路長の長い側の光導波路を、前記2つの3dB光
結合部で互いに反対側に配置したことを特徴とする。
In order to achieve such an object, the invention of claim 1 provides a substrate, two optical waveguides provided on the substrate, and two optical waveguides. Waveguide type having two 3 dB optical coupling portions respectively coupled at different positions of the optical waveguide, and an optical phase shifter disposed on the optical waveguide between the two 3 dB optical coupling portions and finely adjusting the optical path length. In the optical switch, each of the two 3 dB optical coupling sections includes two directional couplers provided to couple the two optical waveguides at different positions of the optical waveguides, and the two directional couplers. A sub optical phase shifter for finely adjusting the optical path length disposed on the two optical waveguides between the two optical waveguides, and the difference in the optical path lengths of the two optical waveguides between the two directional couplers in the operating wavelength range. Set slightly smaller than the short wavelength end value of, and the side with a long optical path length. An optical waveguide, characterized by being arranged opposite one another in the two 3dB optical coupling portion.

【0024】請求項2の発明は、動作波長域が、1.3
μm〜1.55μmの範囲を含み、前記3dB光結合器
内での前記光路長差をほぼ1μmに設定して、前記3d
B光結合器の結合率の波長依存性が波長1.3μm〜
1.55μmの範囲において緩和されるようにしたこと
を特徴とする。
In the invention of claim 2, the operating wavelength range is 1.3.
.mu.m to 1.55 .mu.m, and the optical path length difference in the 3 dB optical coupler is set to about 1 .mu.m,
The wavelength dependence of the coupling rate of the B optical coupler is 1.3 μm or less.
It is characterized by being relaxed in the range of 1.55 μm.

【0025】請求項3の発明は、前記光導波路がガラス
光導波路であり、前記主および副位相シフタが当該ガラ
ス光導波路上に設けられた薄膜ヒータからなる熱光学効
果位相シフタであることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the optical waveguide is a glass optical waveguide, and the main and sub phase shifters are thermo-optical effect phase shifters formed of thin film heaters provided on the glass optical waveguide. And

【0026】請求項4の発明は、前記主および副位相シ
フタを連動して制御するようにしたことを特徴とする。
The invention of claim 4 is characterized in that the main and sub phase shifters are controlled in conjunction with each other.

【0027】本発明では、3dB光結合器の間の2本の
光導波路上の位相シフタ(主位相シフタ)だけでなく、
さらに、新たに設けた3dB光結合器を構成する非対称
マッハツェンダ光干渉計上の位相シフタ(副位相シフ
タ)も同時に調整することにより波長依存性の軽減効果
を増大させる。すなわち、3dB光結合器自体を、2個
の方向性結合器を位相シフタを備えた2本の光導波路に
て連結した構成とし、その連結光導波路に1μm近傍の
光路長差を与え、これら2個の3dB光結合器を位相シ
フタを備えた2本の光導波路で連結し、全体として、主
位相シフタおよび副位相シフタを同時に制御することに
より所望の光スイッチ構成とする。
In the present invention, not only the phase shifter (main phase shifter) on the two optical waveguides between the 3 dB optical couplers,
Further, the phase shifter (sub-phase shifter) of the asymmetrical Mach-Zehnder interferometer that constitutes the newly provided 3 dB optical coupler is also adjusted at the same time, thereby increasing the effect of reducing the wavelength dependence. That is, the 3 dB optical coupler itself has a configuration in which two directional couplers are connected by two optical waveguides having a phase shifter, and an optical path length difference of about 1 μm is given to the connected optical waveguides. A 3 dB optical coupler is connected by two optical waveguides provided with a phase shifter, and the main phase shifter and the sub phase shifter are simultaneously controlled as a whole to form a desired optical switch configuration.

【0028】すなわち、本発明における副位相シフタの
作用は、スイッチONの時の上述した0%結合率からの
ずれを補正することにある。上述したように、主位相シ
フタの位相シフト量には波長依存性があるので、ある波
長で主位相シフタをπに設定しても、実際にはその波長
の短波長側ではπより大きめの位相変化となり、反対
に、長波長側ではπより小さめの位相変化になる。よっ
て、この位相の波長変化を相殺するには、3dB結合部
の結合率にも若干の波長依存性を与える必要がある。
That is, the function of the sub-phase shifter in the present invention is to correct the deviation from the 0% coupling rate when the switch is ON. As described above, since the amount of phase shift of the main phase shifter has wavelength dependence, even if the main phase shifter is set to π at a certain wavelength, in reality the phase larger than π is set on the short wavelength side of that wavelength. On the contrary, the phase change is smaller than π on the long wavelength side. Therefore, in order to cancel the wavelength change of this phase, it is necessary to give the coupling rate of the 3 dB coupling part a little wavelength dependency.

【0029】前述したように、3dB結合部は構成する
非対称マッハツェンダ干渉計にある光路長差を与えるこ
とにより広い波長にわたり3dB結合率を持つように設
計されている。副位相シフタはこの非対称マッハツェン
ダ干渉計を構成する2本の光導波路の光路長差を3dB
結合時の設計値よりわずかにずらし、3dB結合部に波
長依存性をもたらす。この副位相シフタの補正効果は実
施例の中で具体的に説明される。
As described above, the 3 dB coupling section is designed to have a 3 dB coupling rate over a wide wavelength range by giving a certain optical path length difference to the asymmetric Mach-Zehnder interferometer to be constructed. The sub-phase shifter makes the difference in optical path length between the two optical waveguides constituting this asymmetric Mach-Zehnder interferometer 3 dB.
A slight shift from the design value at the time of coupling brings about wavelength dependence in the 3 dB coupling section. The correction effect of this sub-phase shifter will be specifically described in the embodiments.

【0030】[0030]

【実施例】以下、実施例によって本発明を詳細に説明す
る。以下の実施例では、光導波路としてシリコン基板上
に形成した石英系単一モード光導波路を使用し、位相シ
フタとしてこの石英系光導波路上に装着した熱光学効果
位相シフタを用いているが、これは、この組合わせが、
単一モード光ファイバとの接続性に優れ、しかも偏波依
存性の無い光スイッチを提供できるためであるが、本発
明は、これらの組合わせに限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. In the following examples, a silica-based single-mode optical waveguide formed on a silicon substrate is used as the optical waveguide, and a thermo-optic effect phase shifter mounted on the silica-based optical waveguide is used as the phase shifter. This combination is
This is because it is possible to provide an optical switch having excellent connectivity with a single-mode optical fiber and having no polarization dependence, but the present invention is not limited to these combinations.

【0031】図1は、本発明の光スイッチの一実施例と
して、1.3μm波長域と1.55μm波長域とで同時
に動作可能となるよう設計した光スイッチの構成を示す
平面図であり、図2の(A),(B)および(C)は、
それぞれ、図1の線AA′,BB′およびCC′に沿っ
た断面を示す断面拡大図である。
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of an optical switch designed as an embodiment of the optical switch of the present invention so as to be simultaneously operable in the 1.3 μm wavelength region and the 1.55 μm wavelength region. (A), (B) and (C) of FIG.
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a section taken along lines AA ′, BB ′ and CC ′ of FIG. 1, respectively.

【0032】ここで、21はシリコン基板、24および
25はシリコン基板21上に配置された2本の石英系単
一モード光導波路、22および23は3dB光結合器、
22eおよび22fは光導波路22cおよび22d上に
それぞれ設けた熱光学効果を利用した副位相シフタ、2
3eおよび23fは光導波路23cおよび23d上にそ
れぞれ設けた熱光学効果を利用した副位相シフタ、24
aおよび25aは光導波路24および25上にそれぞれ
設けた熱光学効果を利用した主位相シフタ、1aおよび
1bは入射ポート、1bおよび2bは出射ポートであ
る。
Here, 21 is a silicon substrate, 24 and 25 are two silica single mode optical waveguides arranged on the silicon substrate 21, 22 and 23 are 3 dB optical couplers,
22e and 22f are sub-phase shifters using thermo-optic effect provided on the optical waveguides 22c and 22d, 2
3e and 23f are sub-phase shifters provided on the optical waveguides 23c and 23d, respectively, utilizing the thermo-optic effect, and 24
Reference numerals a and 25a are main phase shifters using the thermo-optic effect provided on the optical waveguides 24 and 25, 1a and 1b are entrance ports, and 1b and 2b are exit ports.

【0033】図8に示した第1の従来例とは、3dB光
結合器22および23が、それぞれ2個の方向性結合器
22aと22bおよび23aと23bからなるマッハツ
ェンダ光干渉計回路構成を有している点で異なる。ま
た、図10に示した第2の従来例とは、3dB結合部2
2および23に副位相シフタ22eと22fおよび23
eと23fを有している点で異なる。3dB光結合器2
2および23を構成しているマッハツェンダ光干渉計回
路には、光路長差λ0 が設定されている。
As compared with the first conventional example shown in FIG. 8, the 3 dB optical couplers 22 and 23 have a Mach-Zehnder optical interferometer circuit configuration including two directional couplers 22a and 22b and 23a and 23b, respectively. It is different in that it does. Further, it differs from the second conventional example shown in FIG.
2 and 23 have sub-phase shifters 22e, 22f and 23
They differ in that they have e and 23f. 3 dB optical coupler 2
An optical path length difference λ 0 is set in the Mach-Zehnder optical interferometer circuits which form 2 and 23.

【0034】図2(A),(B)および(C)に示した
ように、光導波路24および25はコア部寸法が8μm
×8μm程度であり、厚さ50μm程度のクラッド層2
1b中に埋設されている。
As shown in FIGS. 2A, 2B and 2C, the optical waveguides 24 and 25 have a core portion size of 8 μm.
Clad layer 2 having a thickness of about 8 μm and a thickness of about 50 μm
It is embedded in 1b.

【0035】方向性結合器22aと22bおよび23a
と23bは、図2の(A)に例示したように、2本の光
導波路を、数μmの間隔で数100μm長にわたって平
行に走らせることによって構成されている。線BB′の
断面部分(図2の(B))においては、方向性結合器2
2aと22bとの間に光路長差λ0を設定するために、
光導波路25側がゆるやかな円弧を描いている。方向性
結合器23aと23bとの間においては、逆に光導波路
24側が円弧を描いている。
Directional couplers 22a and 22b and 23a
2 and 23b are configured by running two optical waveguides in parallel at intervals of several μm over a length of several 100 μm, as illustrated in FIG. 2 (A). In the cross section of line BB '(FIG. 2B), the directional coupler 2
In order to set the optical path length difference λ 0 between 2a and 22b,
The optical waveguide 25 side draws a gentle arc. On the contrary, between the directional couplers 23a and 23b, the optical waveguide 24 side draws an arc.

【0036】3dB光結合器22と23とを連結する部
分の光導波路24および25の光路長は、0.1μm以
下の精度で等しく設定されており、クラッド層21b上
には、熱光学効果を利用した副位相シフタ22eと22
fおよび23eと23fとして薄膜ヒータ(クロム金属
膜)が、50μm幅、4mm長程度にわたって配置され
ている(図2の(B))。また、熱光学効果を利用した
主位相シフタ24aおよび25aとして薄膜ヒータ(ク
ロム金属膜)が、50μm幅、4mm長程度にわたって
配置されている(図2の(C))。それぞれの薄膜ヒー
タへの加熱温度の設定はそれぞれの薄膜ヒータへの装荷
電圧により制御している。
The optical path lengths of the optical waveguides 24 and 25 in the portion connecting the 3 dB optical couplers 22 and 23 are set to be equal to each other with an accuracy of 0.1 μm or less, and a thermo-optical effect is provided on the cladding layer 21b. Sub-phase shifters 22e and 22 used
Thin film heaters (chromium metal films) as f and 23e and 23f are arranged over a width of 50 μm and a length of 4 mm ((B) of FIG. 2). Further, as the main phase shifters 24a and 25a utilizing the thermo-optic effect, thin film heaters (chrome metal film) are arranged over a width of 50 μm and a length of 4 mm ((C) of FIG. 2). The setting of the heating temperature for each thin film heater is controlled by the loading voltage for each thin film heater.

【0037】本実施例における光導波路円弧部の曲率半
径は50mmに設計した。光スイッチのチップサイズは
40mm×2.5mmであった。作製は、火炎加水分解
反応によるガラス膜堆積技術と反応性イオンエッチング
による微細加工技術との公知の組合わせにより行った。
本発明では、3dB光結合器を構成する2つの方向性結
合器間に正確な光路長差λ0 を設定することがキーポイ
ントである。作製実験およびシミュレーションの結果、
λ0 の設定誤差は±0.1μm以内に抑えることが望ま
しいと言えるが、これはフォトリソグラフィ技術を利用
すると容易に達成できる範囲である。
The radius of curvature of the arc portion of the optical waveguide in this embodiment was designed to be 50 mm. The chip size of the optical switch was 40 mm × 2.5 mm. The fabrication was performed by a known combination of a glass film deposition technique by flame hydrolysis reaction and a fine processing technique by reactive ion etching.
In the present invention, the key point is to set an accurate optical path length difference λ 0 between the two directional couplers forming the 3 dB optical coupler. Results of fabrication experiments and simulations,
It can be said that it is desirable to suppress the setting error of λ 0 within ± 0.1 μm, but this is a range that can be easily achieved by using the photolithography technique.

【0038】図3は、3dB光結合器22および23と
して図11の曲線(b)に示した特性の光結合器を配
し、最終的に図1の構成で作製した本発明第1実施例の
光スイッチの結合率(1a→2b)波長特性の実測結果
を示したものである。
FIG. 3 shows the first embodiment of the present invention in which the optical couplers having the characteristics shown in the curve (b) of FIG. 11 are arranged as the 3 dB optical couplers 22 and 23, and finally the structure of FIG. 1 is used. 3 shows the actual measurement result of the wavelength characteristic of the coupling rate (1a → 2b) of the optical switch.

【0039】光スイッチ構成上留意した点は、光結合器
22内部においては、光導波路25の方が光導波路24
に比べてλ0 =0.95μm長いのに対し、逆に光結合
器23内部においては、光導波路24の方が、光導波路
25よりもλ0 =0.95μm長く設定した点である。
The point to be noted in the structure of the optical switch is that inside the optical coupler 22, the optical waveguide 25 is the optical waveguide 24.
Λ 0 = 0.95 μm longer than that of the above, whereas, conversely, in the optical coupler 23, the optical waveguide 24 is set longer than the optical waveguide 25 by λ 0 = 0.95 μm.

【0040】図3における曲線(A)は、光スイッチが
オフの状態、すなわち、主位相シフタ24aおよび25
a、および副位相シフタ22eと22fおよび23eと
23fがオフの状態での光結合率(1a→2b)の波長
依存性特性を示している。図9の曲線(a)に示した第
1の従来例についての波長特性において90%以上の結
合率をもつ波長域が1.20〜1.40μmに限定され
ているのに対し、図3の(A)では、90%以上の結合
率をもつ波長域が、1.20〜1.61μmと広く、
1.3μm帯のみならず1.55μm帯をもカバーして
いる点が特徴的である。
The curve (A) in FIG. 3 indicates that the optical switch is off, that is, the main phase shifters 24a and 25.
6A shows the wavelength dependence characteristic of the optical coupling rate (1a → 2b) in the state where a, and the sub-phase shifters 22e and 22f and 23e and 23f are off. In the wavelength characteristic of the first conventional example shown in the curve (a) of FIG. 9, the wavelength range having a coupling rate of 90% or more is limited to 1.20 to 1.40 μm, while the wavelength range of FIG. In (A), the wavelength range having a coupling rate of 90% or more is as wide as 1.20 to 1.61 μm,
It is characteristic that it covers not only the 1.3 μm band but also the 1.55 μm band.

【0041】図3における曲線(B)は、いずれか一方
の主位相シフタ(薄膜ヒータ)に通電して、オン状態
(薄膜ヒータ消費電力は0.5ワット程度)にした時の
結合率(1a→2b)の波長依存特性を示している。結
合率が5%以下になっている波長域は1.24〜1.7
0μmである。この状態で信号光は、(1a→1b)の
経路を通過することになる。すなわち、本実施例の光ス
イッチは、1.3μm帯と1.55μm帯、いずれの波
長帯においても、90%以上結合率状態と5%以下結合
率状態とを同時に切り替えることが可能であり、従来の
光スイッチの欠点(図3の(B)の破線参照)が解決さ
れている。
The curve (B) in FIG. 3 shows the coupling ratio (1a when the main phase shifter (thin film heater) is energized to be in the ON state (thin film heater power consumption is about 0.5 watt). → 2b) shows the wavelength dependence characteristic. The wavelength range in which the coupling rate is 5% or less is 1.24 to 1.7.
It is 0 μm. In this state, the signal light passes through the route (1a → 1b). That is, the optical switch of the present embodiment is capable of simultaneously switching between the 90% or more coupling rate state and the 5% or less coupling rate state in any wavelength band of 1.3 μm band and 1.55 μm band, The drawbacks of the conventional optical switch (see the broken line in FIG. 3B) have been solved.

【0042】以上、実施例について、本発明の構成およ
び作用を説明したが、本発明はこれらの構成に限定され
るものではない。
The configuration and operation of the present invention have been described above with reference to the embodiments, but the present invention is not limited to these configurations.

【0043】図4〜図7は、本発明光スイッチの構成の
種々の変形例を考察するための説明図である。ここで、
方向性結合器としては第2従来例で用いた結合長L1お
よびL2の2種類を使用し、方向性結合器間の光路長差
がλ0 =0.95μmに設定されているものとする。
4 to 7 are explanatory views for considering various modified examples of the configuration of the optical switch of the present invention. here,
Two types of coupling lengths L1 and L2 used in the second conventional example are used as the directional coupler, and the optical path length difference between the directional couplers is set to λ 0 = 0.95 μm.

【0044】図4は、図1に示した実施例の構成そのも
のであり、本発明光スイッチとして望ましい動作をす
る。
FIG. 4 shows the configuration itself of the embodiment shown in FIG. 1, and operates as desired as the optical switch of the present invention.

【0045】図5は、右側の3dB光結合器23内の光
路長差を図4の場合とは逆に導波路25側を長く設定し
た例であるが、このような配置では波長依存性の少ない
スイッチ動作は得られなかった。
FIG. 5 shows an example in which the optical path length difference inside the 3 dB optical coupler 23 on the right side is set longer on the waveguide 25 side, contrary to the case of FIG. Little switching action was obtained.

【0046】図6は、右側の3dB光結合器23の方向
性結合器23aおよび23bの順序を図3の場合から入
れ替えた例であり、この構成も不適であった。
FIG. 6 is an example in which the order of the directional couplers 23a and 23b of the right side 3 dB optical coupler 23 is exchanged from the case of FIG. 3, and this configuration is also unsuitable.

【0047】図7は左側の3dB結合器22および右側
の3dB光結合器23ともに方向性結合器22aと22
bおよび23aと23bの順序を入れ替えた例であり、
この場合は、図4と同一の適性動作が得られた。
In FIG. 7, both the left 3 dB coupler 22 and the right 3 dB optical coupler 23 are directional couplers 22a and 22.
It is an example in which the order of b and 23a and 23b is exchanged,
In this case, the same proper operation as in FIG. 4 was obtained.

【0048】以上の実験から、本発明の光スイッチは、
中心点に関して光学的にほぼ点対称となるように構成要
素を配置する必要があると推察される。詳細は波動結合
理論に従って個々にシミュレーションして判断すること
が必要である。
From the above experiment, the optical switch of the present invention is
It is presumed that it is necessary to arrange the constituent elements so as to be substantially point-symmetrical with respect to the center point. For details, it is necessary to make judgments by individually simulating according to the wave coupling theory.

【0049】以上の実施例においては、2個の3dB光
結合器22と23との間の2本の光導波路24および2
5の光路長は、主位相シフタ24aおよび25aがオフ
の状態で同一であったが、場合によっては、あらかじめ
0.71μm程度の光路長差を設定しておき、主位相シ
フタ24aおよび25aをオンにすることによって光路
長差を逆に解消し、図3におけるオン・オフ状態を逆に
することも可能であり、そのような光スイッチも本発明
の範囲に含まれることを指摘しておく。
In the above embodiment, the two optical waveguides 24 and 2 between the two 3 dB optical couplers 22 and 23 are used.
The optical path length of No. 5 was the same when the main phase shifters 24a and 25a were off, but in some cases an optical path length difference of about 0.71 μm was set in advance and the main phase shifters 24a and 25a were turned on. It is possible to reverse the optical path length difference and reverse the on / off state in FIG. 3, and it should be pointed out that such an optical switch is also included in the scope of the present invention.

【0050】本実施例では、主位相シフタ24aおよび
25aと副位相シフタ22eと22fおよび23eと2
3fを同時にオン、オフしたが、実施例での副位相シフ
タのオンの時の効果が与えられるように3dB結合部の
光路長差を予め若干量変化しておき、主位相シフタをオ
ン,副位相シフタをオフにした時に0%結合が得られ、
主位相シフタをオフ,副位相シフタをオンにした時に1
00%結合が得られるように光スイッチ回路を構成する
こともできる。このように、光導波路の光路長差を予め
変化させることにより、スイッチのオン・オフ特性を逆
転させることができることから、本発明は主位相シフタ
と副位相シフタの特定のオン、オフの関係に限定されな
いことを指摘しておく。
In this embodiment, the main phase shifters 24a and 25a and the sub phase shifters 22e and 22f and 23e and 2 are used.
Although 3f is turned on and off at the same time, the optical path length difference of the 3 dB coupling portion is slightly changed in advance so that the effect when the sub phase shifter is turned on in the embodiment is given, and the main phase shifter is turned on and off. 0% coupling is obtained when the phase shifter is turned off,
1 when the main phase shifter is off and the sub phase shifter is on
The optical switch circuit can also be configured so that 00% coupling can be obtained. As described above, by changing the optical path length difference of the optical waveguide in advance, the on / off characteristics of the switch can be reversed. Therefore, the present invention relates to a specific on / off relationship between the main phase shifter and the sub phase shifter. It should be pointed out that it is not limited.

【0051】また、本実施例では、3dB結合部間の2
本の光導波路上にそれぞれ主位相シフタを設けている
が、どちらか一方の光導波路上だけに主位相シフタを配
設しててもスイッチングをおこなわせることが可能であ
る。また、副位相シフタも非対称な2本の光導波路上に
それぞれに配置されているが、どちらか一方の光導波路
上だけに副位相シフタを設けても、同様のスイッチング
特性が得られる。位相シフタをどちら側の光導波路に置
くかにより、導波路間の光路長差の設計値は若干異なる
が、波長依存性の極めて少ないスイッチング特性が得ら
れることに違いはなく、単にパラメータの設計だけの問
題であり、本発明が主位相シフタおよび副位相シフタの
特定の配置に限定されないことを強調しておく。
Further, in this embodiment, the distance between the 3 dB coupling portions is 2
Although the main phase shifters are provided on the respective optical waveguides, it is possible to perform switching even if the main phase shifter is provided on only one of the optical waveguides. Further, the sub-phase shifter is also arranged on each of the two asymmetrical optical waveguides, but if the sub-phase shifter is provided on only one of the optical waveguides, similar switching characteristics can be obtained. The design value of the optical path length difference between the waveguides is slightly different depending on which side of the optical waveguide the phase shifter is placed, but there is no difference in that switching characteristics with very little wavelength dependence can be obtained. It is emphasized that the present invention is not limited to a particular arrangement of the main phase shifter and the sub phase shifter.

【0052】以上、本発明光スイッチの光路切り替え機
能について説明したが、本発明光スイッチの動作は必ず
しもスイッチ機能のみに限定されず、主位相シフタによ
り例えば0.2μm程度の光路長変化を与えて、本発明
光スイッチを可変光結合器として動作させることもでき
る点も指摘しておきたい。
Although the optical path switching function of the optical switch of the present invention has been described above, the operation of the optical switch of the present invention is not necessarily limited to the switch function, and an optical path length change of about 0.2 μm is given by the main phase shifter. It should be pointed out that the optical switch of the present invention can also be operated as a variable optical coupler.

【0053】以上、シリコン基板の石英系光導波路の場
合を例にとって本発明の構成作用等を説明してきたが、
最初にも述べたように、本発明はこれらの材料系に限定
されるものではなく、方向性結合器と位相シフタさえ構
成できれば、他の材料系にも適用でき、本発明の範囲に
包含されることを強調したい。たとえば、光導波路とし
て、LiNbO3 系光導波路を用い、位相シフタとして
電気光学効果位相シフタを用いることができる。
The constitution and the like of the present invention have been described above by taking the case of the silica-based optical waveguide of the silicon substrate as an example.
As mentioned earlier, the present invention is not limited to these material systems, but can be applied to other material systems as long as a directional coupler and a phase shifter can be configured, and is included in the scope of the present invention. I want to emphasize that. For example, a LiNbO 3 optical waveguide can be used as the optical waveguide, and an electro-optic effect phase shifter can be used as the phase shifter.

【0054】また、上記実施例で述べた個々の方向性結
合器の結合長等は、作製プロセスの“くせ”によっても
微妙に変化するので、本実施例の数値は単に一設計例に
すぎないことを強調しておく。
Further, since the coupling lengths of the individual directional couplers described in the above embodiment are slightly changed depending on the "habit" of the manufacturing process, the numerical values of this embodiment are merely a design example. Let me emphasize that.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、2個
の方向性結合器をわずかに長さの異なる光導波路で連結
し、これら光導波路に副位相シフタを設けてマッハツェ
ンダ光干渉計型3dB光結合器を構成し、さらにこれら
光結合器間の光導波路に主位相シフタを設けてマッハツ
ェンダ光干渉計回路型光スイッチを構成し、主位相シフ
タだけでなく副位相シフタをも同時に制御することによ
り、波長依存性の極めて少ない導波路型光スイッチを提
供することができる。このような光スイッチは、複数波
長の信号光が多重されて行き交う光ファイバ通信網の構
築などに多大の貢献をなすと期待される。
As described above, according to the present invention, two directional couplers are connected by optical waveguides having slightly different lengths, and a sub-phase shifter is provided in these optical waveguides to provide a Mach-Zehnder optical interferometer type. A 3 dB optical coupler is configured, and a main phase shifter is further provided in the optical waveguide between these optical couplers to configure a Mach-Zehnder optical interferometer circuit type optical switch, which controls not only the main phase shifter but also the sub phase shifter at the same time. As a result, it is possible to provide a waveguide type optical switch having extremely little wavelength dependence. Such an optical switch is expected to make a great contribution to the construction of an optical fiber communication network in which signal lights of a plurality of wavelengths are multiplexed and passed back and forth.

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

【図1】本発明導波路型光スイッチの一実施例の構成を
示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an embodiment of a waveguide type optical switch of the present invention.

【図2】図1のAA′線,BB′線およびCC′線断面
図である。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′, line BB ′ and line CC ′ of FIG.

【図3】本発明第1実施例のスイッチング特性図であ
る。
FIG. 3 is a switching characteristic diagram of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明光スイッチの変形構成可能性考察図であ
る。
FIG. 4 is a view for considering a modified configuration possibility of the optical switch of the present invention.

【図5】本発明光スイッチの変形構成可能性考察図であ
る。
FIG. 5 is a view for considering a modified configuration possibility of the optical switch of the present invention.

【図6】本発明光スイッチの変形構成可能性考察図であ
る。
FIG. 6 is a view for considering a modified configuration possibility of the optical switch of the present invention.

【図7】本発明光スイッチの変形構成可能性考察図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating a possibility of a modified configuration of the optical switch of the present invention.

【図8】導波路型光スイッチの第1の従来例の構成を示
す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a configuration of a first conventional example of a waveguide type optical switch.

【図9】導波路型光スイッチの第1の従来例のスイッチ
ング特性図である。
FIG. 9 is a switching characteristic diagram of a first conventional example of a waveguide type optical switch.

【図10】導波路型光スイッチの第2の従来例の構成を
示す平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a second conventional example of a waveguide type optical switch.

【図11】導波路型光スイッチの第2の従来例を構成す
る3dB光結合器の結合特性図である。
FIG. 11 is a coupling characteristic diagram of a 3 dB optical coupler that constitutes a second conventional example of a waveguide type optical switch.

【図12】導波路型光スイッチの第2の従来例を構成す
る3dB光結合器の構成の説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a configuration of a 3 dB optical coupler that constitutes a second conventional example of a waveguide type optical switch.

【図13】導波路型光スイッチの第2の従来例の結合率
の波長特性図である。
FIG. 13 is a wavelength characteristic diagram of the coupling rate of the second conventional example of the waveguide type optical switch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2,3 3dB光結合器 4,5 光導波路 4a,5a 位相シフタ 1a,2a,1b,2b 入出力ポート 21 シリコン基板 22,23 マッハツェンダ光干渉計回路構成3dB光
結合器 24,25 石英系光導波路 22e,22f,23e,23f 副位相シフタ(薄膜
ヒータ) 24a,25a 主位相シフタ(薄膜ヒータ) 22a,22b,23a,23b 方向性結合器 21b 石英系クラッド層
1 Substrate 2,3 3dB Optical Coupler 4,5 Optical Waveguide 4a, 5a Phase Shifter 1a, 2a, 1b, 2b I / O Port 21 Silicon Substrate 22,23 Mach-Zehnder Optical Interferometer Circuit Configuration 3dB Optical Coupler 24, 25 Quartz System Optical waveguides 22e, 22f, 23e, 23f Sub phase shifters (thin film heaters) 24a, 25a Main phase shifters (thin film heaters) 22a, 22b, 23a, 23b Directional coupler 21b Quartz clad layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、該基板上に設けられた2本の光
導波路と、該2本の光導波路をそれぞれ光導波路の異な
る位置で結合する2つの3dB光結合部と、該2つの3
dB光結合部の間の前記光導波路上に配設されて光路長
を微調する光位相シフタとを有する導波路型光スイッチ
において、 前記2つの3dB光結合部の各々は、前記2本の光導波
路をそれぞれ光導波路の異なる位置で結合するよう設け
られた2つの方向性結合器と、該2つの方向性結合器の
間の2本の光導波路上に配設されて光路長を微調する副
光位相シフタとを備え、前記2つの方向性結合器の間の
2本の光導波路の光路長差を動作波長域の短波長端値よ
りもやや小さく設定し、および光路長の長い側の光導波
路を、前記2つの3dB光結合部で互いに反対側に配置
したことを特徴とする導波路型光スイッチ。
1. A substrate, two optical waveguides provided on the substrate, two 3 dB optical coupling portions coupling the two optical waveguides at different positions of the optical waveguides, and the two optical waveguides.
In a waveguide type optical switch having an optical phase shifter disposed on the optical waveguide between the dB optical coupling portions and finely adjusting the optical path length, each of the two 3 dB optical coupling portions includes the two optical waveguides. Two directional couplers provided so as to couple the waveguides at different positions of the optical waveguides, and a sub-element disposed on the two optical waveguides between the two directional couplers for finely adjusting the optical path length. An optical phase shifter is provided to set the optical path length difference between the two optical waveguides between the two directional couplers to be slightly smaller than the short wavelength end value of the operating wavelength region, and the optical path on the long optical path side is set. A waveguide-type optical switch, wherein waveguides are arranged on opposite sides of the two 3 dB optical coupling portions.
【請求項2】 動作波長域が、1.3μm〜1.55μ
mの範囲を含み、前記3dB光結合器内での前記光路長
差をほぼ1μmに設定して、前記3dB光結合器の結合
率の波長依存性が波長1.3μm〜1.55μmの範囲
において緩和されるようにしたことを特徴とする請求項
1記載の導波路型光スイッチ。
2. The operating wavelength range is 1.3 μm to 1.55 μm.
m range, the optical path length difference in the 3 dB optical coupler is set to about 1 μm, and the wavelength dependence of the coupling rate of the 3 dB optical coupler is in the range of 1.3 μm to 1.55 μm. The waveguide type optical switch according to claim 1, wherein the waveguide type optical switch is relaxed.
【請求項3】 前記光導波路がガラス光導波路であり、
前記主および副位相シフタが当該ガラス光導波路上に設
けられた薄膜ヒータからなる熱光学効果位相シフタであ
ることを特徴とする請求項1または2記載の導波路型光
スイッチ。
3. The optical waveguide is a glass optical waveguide,
3. The waveguide type optical switch according to claim 1, wherein the main and sub phase shifters are thermo-optical effect phase shifters made of thin film heaters provided on the glass optical waveguide.
【請求項4】 前記主および副位相シフタを連動して制
御するようにしたことを特徴とする請求項1ないし3の
いずれかの項に記載の導波路型光スイッチ。
4. The waveguide type optical switch according to claim 1, wherein the main and sub phase shifters are controlled in association with each other.
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