JPH08220571A - 小型ディジタル光学スイッチ - Google Patents

小型ディジタル光学スイッチ

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JPH08220571A
JPH08220571A JP7320746A JP32074695A JPH08220571A JP H08220571 A JPH08220571 A JP H08220571A JP 7320746 A JP7320746 A JP 7320746A JP 32074695 A JP32074695 A JP 32074695A JP H08220571 A JPH08220571 A JP H08220571A
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JP
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waveguide
component
output
transition
optical switch
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JP7320746A
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Jean Francois Vinchant
ジヤン−フランソワ・バンシヤン
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Alcatel Lucent NV
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Alcatel NV
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学スイッチの寸法を小さくし、且つ消費電
力及び挿入損を低減する。 【解決手段】 本発明のディジタル光学スイッチは、Ｙ
字形の少なくとも一つの入力光導波管と第１及び第２の
出力光導波管（ＰＨ６、ＰＨＤ）を含む。各出力光導波
管は、少なくとも遷移領域（Ｚ７）において遷移部と結
合された第１部品（Ｚ６）と第２部品（Ｚ８）を含む。
電気制御信号を印加する手段は、前記出力導波管それぞ
れの第１部品の間の屈折率の差を制御する。二つの出力
光導波管の少なくとも一つは、出力導波管を含む平面内
に、第２部品におけるモード幅が第１部品におけるモー
ド幅よりも小さな案内伝播モードを有する。好ましく
は、前記遷移は断熱遷移である。光子経路指定マトリク
スや光学スイッチ・マトリクスに適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル光学ス
イッチの分野に属する。本発明は、印加される電圧又は
注入される電流の影響の下で、一つの入力側と二つの出
力側の内の一つとの間で光信号を経路指定するための電
気光学的構成部品に関する。この入力側と二つの出力側
は導波管であり、ディジタル光学スイッチは、光子電子
変換又はその逆の変換を行うことなく光信号経路指定を
可能にする。
【０００２】
【従来の技術】単一の入力側に対してＹ字形に配置され
た二つの出力側を有するディジタル光学スイッチ（当業
者には、Digital Optical Switchの略号ＤＯＳで知られ
ている）の利点は、例えば、Ｈ・ヤナガワ他の論文「半
導体Ｙ分岐を有する偏光と波長に無反応の導波光学スイ
ッチ」（Lightwave Technology誌、第８巻第８号、pp.1
192-1197、1990年）に記載されている。
【０００３】とりわけこの種のスイッチの、導光の波長
の長さ又は偏光に対する感度は高くない。スイッチ切替
えは、１ナノ秒以上の応答時間で出力導波管の一つの屈
折率を変化させるために、この出力導波管に電流を注入
するか、又は出力導波管に沿って配置された電極によっ
て電圧を印加するか、のいずれかによって実施され、こ
れによって光学ＴＭＤＡにおいて数ギガビット／秒のビ
ット速度による急速切替えを可能にする。印加される電
圧又は電流を最小にする、構成部品の全体のサイズを縮
小する、クロストークを最小にするか使用されないブラ
ンチにおける減衰を最大にする、スイッチの応答時間を
改善する、スイッチの実現、工業規模の製造、及びスイ
ッチ・マトリクスへの統合を簡略化して経費を減少す
る、などといったある特定の性能面を最適化することを
意図する多くの実施例における、上記のディジタル光学
スイッチの例は、当業者にはなじみである。例えば、Ｈ
・オカヤマ他の論文「Ｙブランチ・ディジタル光学スイ
ッチのための電圧と長さの積の低減」（J. Lightwave T
echnology 誌、第１１巻第２号、pp.379-387）を参照さ
れたい。
【０００４】従来の技術を説明するために本出願におけ
る従来技術の記述の主要部分を形成する、１９９３年８
月３０日の先のフランス特許出願第９３１０３６７号の
中で、出願人は、好ましくは、ＭＯＣＶＤ技法を使用す
るＩｎＰ基板の上に実現されるこの種のＹ分岐スイッチ
を記載している。
【０００５】この特許出願は、最適性能のために最良の
結果を得るためのＹ字形の特殊形状に関する。特に遷移
領域は長さが最小で、分岐角は、性能に負担をかけるこ
となく、特に過度の挿入損を導くことなく、選択されな
い導波管の中の光波の減衰を最適化するために選択され
る。この周知のスイッチによって十分な性能を得ること
ができるが、その全体のサイズ、特に全長を縮小するこ
とが望まれる。
【０００６】最適の性能を得るために、この出願に記載
されるスイッチの形状は、（主要導波管に対して）１度
程度を成す分岐角を有する。したがって、選択されない
ブランチにおける全減衰には２から３ｍｍの全長が必要
であり、これは、特に多数の光学スイッチ・マトリクス
を使用する光学スイッチ適用にとっては長すぎるようで
ある（数が多いのでこれらのサイズが懸念される）。
【０００７】この１９９３年８月３０日のフランス特許
出願第９３１０３６７号に記載のスイッチは、保持すべ
き決定的利点、すなわち導光の偏光に対する不感性、及
びその低い制御電圧を提供する。
【０００８】ディジタル光学スイッチは、Ｙ字形に配置
された単一の入力側と二つの出力光学導波管を有する
か、又はＸ字形に配置された二つの入力側と二つの出力
光学導波管を有する（Ｗ・Ｈ・ネルソン他の「２０ｄＢ
以上の減衰比を有する大角１．３μｍＩｎＰ／ＩｎＧａ
ＡｓＰディジタル光学スイッチ」、１９９４年光ファイ
バー会議報告集、セッションＴｕＭ２、p53-54を参
照）。
【０００９】最も簡単な場合には出力導波管は同一であ
る。活動出力導波管中の選択は、屈折率を下げるために
選択されない他の出力導波管の中に電流を注入すること
によって、又はポッケルス光電効果又はカー光電効果も
しくはその両方によって屈折率を上げるために選択され
た導波管に電位を印加することによって、実施される。
【００１０】カップラの寸法形状は、出力導波管の間の
角度、電極の長さ、及び導波管の形などのパラメータを
含む。これらのパラメータは、消散する電力を最小に
し、クロストーク（つまり選択されない導波管における
光力の存在）を最小にし、同時に挿入損と構成要素の全
長を最小にするように、選択される。従来技術によるデ
ィジタル光学スイッチは、Ｊ・Ｆ・ヴァンシャン他によ
る資料「ＩｎＰディジタル光学スイッチ：導波光学スイ
ッチの重要素子」（ＩＥＥＥ報告集、Ｊ１４０巻第５
号、pp.301-307、１９９３年１０月）に詳述されてい
る。これは、従来技術の記載のための本出願の不可欠の
部分である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、上記の形式の周知の光学スイッチに伴う不都合性を
是正し、特に上記の各パラメータ全体を同時に最適化す
ることである。例えば、本発明の一つの目的は、構成部
品の全体サイズを縮小すると同時に、クロストーク率を
最小にし、制御電極における電気的消散を最小にし、そ
して挿入損をできるだけ小さくすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的のために、本発
明は、一つの入力光導波管と第１及び第２の出力光導波
管とを含み、該導波管はＹ字形の分岐として相互配置さ
れ、前記第１及び第２の出力導波管の各々は、少なくと
も入力導波管の一端に設けられた第１部品と、この第１
部品の一端に設けられた第２部品を有し、該第１部品と
第２部品は遷移領域において遷移部と結合され、さら
に、前記第１出力導波管と第２出力導波管それぞれの第
１部品の間の屈折率の差を制御する電気制御信号を印加
するための手段を有するディジタル光学スイッチであっ
て、前記少なくとも一つの出力光導波管が、当該出力導
波管を含む平面内において、各出力導波管の前記第２部
品におけるモード幅が前記第１部品におけるモード幅よ
り小さな案内伝播モードを有することを特徴とする、デ
ィジタル光学スイッチを提供する。
【００１３】一変形実施例では、本発明によるスイッチ
は、Ｘ字形に互いに配置された二つの入力導波管と二つ
の出力導波管を含む。
【００１４】他の特徴によれば、前記遷移部は、屈折率
ｎ1 を有する第１部品と屈折率ｎ2 ＞ｎ1 を有する第２
部品との間に在る。一変形実施例では、屈折率がそれぞ
れｎ1 とｎ2 である第１及び第２部品の間に在る遷移部
は、突合せ接合（“butt joint”）によって作られる。
【００１５】一つの有利な特徴によれば、第１及び第２
部品が断熱遷移部を介して結合されている。
【００１６】ある特定の実施例では、前記断熱遷移部は
エッチングによって形成される。ある有利な変形実施例
では、このエッチングの深さは、前記出力導波管の第１
部品領域におけるよりも前記第２部品領域における方が
大きい。
【００１７】ある有利な特徴によれば、前記第１及び第
２部品が、前記導波管における光の伝播方向を横切る高
さ及び幅で表されるそれぞれの物理的寸法を有し、前記
第１部品の高さは前記第２部品の高さより小さい。他の
有利な特徴によれば、第２部品の幅は第１部品の幅より
小さい。
【００１８】他の特定の実施例では、前記断熱遷移部
は、リッジ（ｒｉｄｇｅ）技法によって形成された第１
部品と埋込みヘテロ構造（ｂｕｒｉｅｄ ｈｅｔｅｒｏ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）技法によって形成された前記第２
部品との間にある。一変形例では、これらの第１部品と
第２部品が共に埋込みヘテロ構造技法によって形成され
る。
【００１９】ある有利な実施例では、少なくとも前記第
１部品が複数の量子井戸（ＭＱＷ：multiple quantum w
ells）によって形成される。
【００２０】本発明はまた、各々が上述の特徴のいずれ
か一つを有する複数のＤＯＳを含む、光子切替えすなわ
ち経路指定マトリクスを提供する。
【００２１】本発明のディジタル光学スイッチ及びその
各種の変形は、必要とされる特徴を有する。すなわち１
ｍｍ以下にすることのできる小さな全体サイズ、選択さ
れないブランチにおける高い減衰比、及び低い挿入損で
ある。さらに本発明のスイッチは、通常のＤＯＳの特
徴、すなわち、電流注入又は制御電圧印加のいずれかに
よって電極下で屈折率を制御する制御電極における低い
電気的消散、及び導光の偏光と波長に対する低い感度で
ある。
【００２２】電極の下の活動域、例えば量子井戸を作る
ために有効な材料が使用されている場合には、例えば１
００μｍ程度の長さをもつ小寸法の電極によって、スイ
ッチは電圧制御部を用いて高いビット速度（≧１０ギガ
ビット／秒）で動作可能になる。
【００２３】本発明の他の特徴及び利点は、下記の詳細
説明と添付の図面によって明らかになろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】各種の図面は、本発明によるディ
ジタル光学スイッチの限定するものではない実施例と、
その主な特徴のいくつかを示す。すべての図において、
同じ構成部品は同じ参照符号を付けるものとする。理解
を容易にするために、すべて同じ縮尺に描かれていると
は限らない。
【００２５】図１は、従来の技術によるＤＯＳの斜視図
である。この従来の技術によるＤＯＳの第１構成部品
は、赤外線光波などの処理すべき光波を透過する単結晶
半導体材料で作られたウェーファ２である。この材料の
少なくとも一層の屈折率は、例えば電流によって層の中
に注入されるか又は電圧によってそこから取り出される
電荷の密度の変化のような電気的作用に敏感である。ウ
ェーファは、例えば水平であるガイド平面４に延びてい
る。これは次のように垂直に連続する水平板を含む。
【００２６】− 共通電極ＭＣに接触する、第１型の伝
導率、例えばｎ型の伝導率を有する強くドープされた下
部接触層２０。
【００２７】− 例えばｎ型の基板２４。
【００２８】− この基板の屈折率より高い屈折率を有
するガイド層２４。
【００２９】− このガイド層の屈折率より低い屈折率
を有するクラッド層２６。このクラッド層は、一つの入
力導波管ＨＥと二つの出力導波管ＨＤ、ＨＧを構成する
三つの光導波管の領域においてその全厚を示す。この層
は、この領域の外側では薄くなっている。またこの層は
上部に媒体を有し、この媒体は前記層の屈折率より低い
屈折率を有し、一般的には大気から成り、この低い屈折
率の結果、光波はこれらの導波管によって案内される。
【００３０】− 最後に、第１型とは反対の第２型の伝
導率、すなわち例えばｐ型伝導率を有する、高度にドー
ピングされた上部接触層２８。この上部接触層２８は、
クラッド層２６がその完全な厚さを有する所にのみ存在
する。右電極ＭＤ及び左電極ＭＧが、上部接触層の上の
出力導波管ＨＤ、ＨＧの領域に形成されている。
【００３１】ガイド平面４では、ウェーファ２は下記を
有する。
【００３２】− 後側ＣＲ、 − 前側ＣＶ、 − 軸ＯＸ（図２を参照のこと）であり、横座標ｘ１・
・ｘ９は、この軸によって定義される縦方向に前記後側
から前記前側に増加する、前記軸、 − 右側ＣＤ、 − 左側ＣＧ，及び − この右側と左側を接合する横断方向ＤＴ。
【００３３】領域Ｚ１・・・Ｚ８は、各々が横座標の一
つによって、又は横座標の二つの間によって定義され
る。
【００３４】スイッチは下記を含む。
【００３５】− 後側に置かれて、光波を受け取る入力
側Ｅ、 − 前側に位置して、光波を出力するもので、前記軸の
右側の右出力側Ｄと軸の左側の左出力側Ｇを構成する、
二つの出力側Ｄ、Ｇ、及び、 − 導波管ＨＥ、ＨＤ、ＨＧから構成されるアセンブ
リ。これらの導波管は、入力側から二つの出力側の一つ
又は両方へのコマンドによって単一モード（ｍｏｎｏｍ
ｏｄｅ）でこの光波を案内するための、ガイド平面４に
形成されたアセンブリ。
【００３６】これらの導波管の各々は、平板の形で真っ
直ぐに延びている。そして各点で一つの幅を有する。こ
れはまた、このガイド平面４に左右二つの縁を有する。
その幅は、それがマルチモード導波管幅、すなわちこの
幅の上で導波管が光波をマルチモードで案内することの
できるものより非常に小さくはない場合、例えばマルチ
モード導波管幅の５０％と１００％の間にある場合に
は、正規の導波管幅Ｗを構成する。各縁は各領域で、こ
の縁に付属するほぼ直線のセグメントの形を有する。こ
れらの縁のいくつかは、スイッチの縦方向に平行であ
る。他の縁はこの方向に対して傾いている。
【００３７】この導波管アセンブリは下記を含む。すな
わち − 軸ＯＸに沿って延びる入力導波管ＨＥであり、これ
は、入力側Ｅを構成する後端とこの導波管の前端ＨＥＶ
との間の正規の導波管幅を有する。この前端は横座標ｘ
３を有し、この入力導波管は右縁ＨＥＤと左縁ＨＥＧを
有し、そして − 二つの出力導波管、すなわち右出力導波管ＨＤと左
出力導波管ＨＧであり、これらは軸ＯＸの右側と左側
に、少なくとも入力導波管前端横座標ｘ３と同じ出力導
波管出発横座標ｘ４から、それぞれ右出力側Ｄと左出力
側Ｇまで入力導波管と光学的に連続して延びている。
【００３８】右出力導波管と左出力導波管の各々は、後
側から前側に続く下記の各部分を有する。
【００３９】− この出力導波管に対応し縦方向に延び
る右受信部分ＳＤ１（又は左受信部分ＳＧ１）。これら
の受信部分の各々は、出力導波管出発横座標ｘ４から分
岐横座標ｘ５に延びるコマンド受信域Ｚ５を占める。こ
の幅は、正規の導波管幅Ｗの５０％より小さい。これは
また、入力導波管ＨＥの右縁ＨＥＤ（又は左縁ＨＥＧ）
と同じ直線に付属する右外側縁ＳＤ１Ｄ（又は左外側縁
ＳＧ１Ｇ）を有する。最後に、これは、他の出力導波管
（それぞれ左出力導波管又は右出力導波管）の受信部分
の内縁に面する左内縁ＳＤ１Ｇ（又は右内縁ＳＧ１Ｄ）
を有する。これら二つの受信域の二つの内縁の間に隙間
６が残されている。この隙間６は、正規の隙間幅ＬＮを
構成する一定の幅を有する。
【００４０】− 最後に、前記右又は左の出力導波管と
受信部分に対応する右分岐部分ＳＤ２・・・ＳＤ４（又
は左分岐部分ＳＧ２・・・ＳＧ４）。これらは、分岐横
座標から前側と右側に（又は左側に、それぞれ）向かっ
て連続して延びている。各右分岐部分（又は左分岐部分
ＳＧ４）は右外側縁（又は左外側縁ＳＧ４Ｇ）及び左内
側縁（又は右内側縁ＳＧ４Ｇ）をそれぞれ有する。各右
（又は左）の出力導波管の連続する分岐部分は、分岐横
座標ｘ５より実質的に大きな横座標ｘ８、ｘ９に位置す
る出力域Ｚ８において、それぞれ右出力域ＳＤ４（又は
左出力域ＳＧ４）を構成する。各出力域の外側縁と内側
縁ＳＤ４Ｄ、ＳＤ４Ｇ、ＳＧ４Ｄ、ＳＧ４Ｇに付属する
直線は、同じ傾斜を有し、正規の出力域の傾斜Ａを構成
する。これらの直線は、それぞれ外部及び内部合致横座
標ｘ５とｘ７に対応する受信部分の外側縁と内側縁に属
する直線と合致する。この例では、外部合致横座標は分
岐横座標ｘ５によって構成されている。これらの出力部
分の幅は前記正規幅Ｗである。
【００４１】処理されるべき光波のために、入力導波管
と出力導波管のアセンブリは導波管構造を構成し、この
構造は、後側ＣＲから側方ＣＶの延び、横断方向ＤＴに
全幅ＷＴを有する。この全幅は最初に、入力導波管ＨＥ
と出力導波管の受信部分ＳＤ１、ＳＧ１によって占めら
れる領域Ｚ１・・・Ｚ５に、正規の導波管幅Ｗを構成す
る。この全幅は、分岐横座標ｘ５から前方に向かって次
第に増加する。
【００４２】この導波構造は、光波を案内するために、
ＯＸ軸に沿って延び横断方向ＤＴに幅を持つ案内ギャッ
プ６を有する。この案内ギャップ６は、ギャップ出発横
座標ｘ２より大きい横座標ｘ２・・・ｘ９にあり、これ
らの横座標は出力導波管出発横座標ｘ４より小さい。し
かし、このギャップ幅ＬＨは、ギャップ出発横座標より
小さい横座標ｘ０には存在しない。ギャップ幅ＬＨは、
各横座標において定義される。これは案内ギャップの幅
に等しいか、又は、案内ギャップが問題の横座標に存在
するか否かに従って幅はゼロになる。従って、ギャップ
幅は、ギャップ出発横座標ｘ２の手前の入力導波管ＨＥ
によって占められる入力領域Ｚ１においては幅はない。
それから、これはコマンド受信領域Ｚ５においては正規
のギャップ幅ＬＮに等しい。これは最終的には、出力領
域Ｚ８において増加し、それぞれの出力導波管によって
案内可能な光波の二つのモードを次第に分離し、こうし
て、この出力領域の前端の先でこれら二つの導波管は協
働を止めて、案内構造を構成する。
【００４３】ギャップ拡幅率は、各横座標について、横
座標に関するギャップ幅の増加率として定義することが
できる。従って、このギャップが幅ゼロであるか正規の
ギャップ幅に等しい箇所では、この率はゼロである。出
力領域Ｚ８では、この率は正規の傾斜によって定義さ
れ、それから正規のギャップ拡幅率を構成する。特に、
二つの出力導波管の傾斜は同じであり、これら二つの出
力導波管は軸ＯＸに対して対称であり、この軸に対して
同じ角度Ａをなす。こうして、正規のギャップ拡幅率は
ｔａｎ２Ａの値を持つ。
【００４４】上記の配置は、二つの遷移領域すなわち入
力領域と出力領域を作り出し、この際、先に定義したギ
ャップ拡幅率は次のように変化の対象となる。
【００４５】入力遷移領域Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４は、ギャッ
プ出発横座標ｘ２と出力導波管出発横座標ｘ４を有す
る。この領域においては、ギャップ拡幅率の変化（増
減）はギャップ幅を、最初に入力領域Ｚ１においてゼロ
値である値から、次いでコマンド受信領域Ｚ５において
正規のギャップ幅ＬＮに等しい値まで変える。
【００４６】出力遷移領域Ｚ７は内部合致横座標ｘ７を
含む。これは、ギャップ拡幅率を、最初にコマンド受信
領域Ｚ５の近くでゼロ値である値から、出力領域Ｚ８に
おいて正規のギャップ拡幅率に等しい最終値にまで変え
させる。
【００４７】右の電極ＭＤと左の電極ＭＧは、それぞれ
右と左の出力導波管ＨＤ及びＨＧの上に、これらの受信
部分ＳＤ１及びＳＧ１から形成されている。これらは、
少なくとも出力領域Ｚ８の後端まで続き、そして図に示
すように、これらの領域の前端ｘ９まで続くことが好ま
しい。これらは、これらの導波管の屈折率を必要なだけ
局部的に変更させるために要する電気的作用の、導波管
における選択的適用を可能にする。
【００４８】最後に、スイッチは電源８、１０、１２を
具備するが、これらの電源は制御信号Ｊを受信し、これ
に応答して電気信号Ｉを電極に供給し、これにより前記
屈折率の局部的変更は、制御信号の値に応じて、入力導
波管ＨＥを右出力導波管ＨＤ又は左出力導波管ＨＧもし
くはその両方に結合する。
【００４９】さらに特定すれば、ここに挙げる例では、
制御信号Ｊは電気スイッチ１２を制御する。この電気ス
イッチ１２は右及び左の電極のいずれかを作動させる。
これを行うために、電気スイッチは電極を、接地（共通
電極ＭＣ）に対して正電位にある電源に接続する。する
と電流がウェーファ２を通じて活動化された電極から流
れ、電荷を案内層２４の中に注入する。
【００５０】活動化されていない電極は、この電極の下
で電荷を消すために負電位にある電源１０に接続され
る。従って、屈折率は活動化された電極の下で低下し、
導波管ＨＥに受け取られた処理されるべき光波は、より
高い屈折率を有する出力導波管の中に移る。
【００５１】前述の正規のギャップ幅ＬＮが選択され
て、コマンド受信領域Ｚ５における右電極ＭＤと左電極
ＭＧの相互電気絶縁を行う。
【００５２】周知のスイッチでは、前記二つの遷移領域
の少なくとも一つが、案内ギャップ幅を前述のものと比
べて局部的に変更するように構成され、この領域におけ
るギャップ拡幅率によって想定される最大値を制限す
る。これらの構成は、二つの形式のいずれか、好ましく
は両方をとることができるので有利である。
【００５３】図１と図２に示す周知のスイッチの全長は
３ｍｍ程度であり、これは、スイッチ・マトリクスを使
用する光子経路指定システムには長すぎると判断され
る。周知のＤＯＳの長さは、二つのブランチの間の角度
を増加することによって短くすることができ、この角度
は前述の例では一般的に１度以下である。しかし、ブラ
ンチ間の角度の増加は挿入損を増加させ、これは、程度
の差はあっても多くのＤＯＳが縦続されているスイッチ
・マトリクスに基づく経路指定システムでは許容できな
い。
【００５４】一方では、周知のＤＯＳの選択されないブ
ランチにおける減衰比は高い（＞３０ｄＢ）。
【００５５】言い換えれば、出力導波管の間の角度、従
って挿入損を比例的に増加させることなく、（ｘ７から
ではなくｘ６からの）スイッチ領域を出てからの二つの
出力導波管ＨＤ、ＨＧの間の横方向の距離を速く増加さ
せることを目的とする遷移領域２７における、導波管
（ＨＤ、ＨＧ）の形状のために、クロストーク率は低
い。
【００５６】図３に、本発明によるＤＯＳの一実施例の
斜視図を示す。
【００５７】この本発明によるスイッチは、例えば図１
と図２に示すような周知のスイッチにおける対応する構
成部品と同じ機能を持つ、いくつかの構成部品を有す
る。これらの構成部品は以後「共通構成部品」と呼ぶ。
【００５８】従来のスイッチの共通構成部品を図３に示
す場合には、これは、前述のように周知のスイッチの対
応する共通構成部品を示す参照記号が続く文字Ｐによっ
て示されるが、それが図３の構成部品を形成する限りに
おいては、概略説明するにとどめる。
【００５９】図１と図２に示す従来のスイッチのよう
に、本発明のスイッチＤＯＳは、例えばＩｎＰ、又はこ
れらの元素を含む三元物質もしくは四元物質の単結晶半
導体ウェーファ２を含む。この半導体ウェーファ２は、
説明を分りやすくするために、図では水平になっている
ガイド平面４に広がっている。
【００６０】もちろん、この水平配置は任意であり、説
明の目的のためにのみ採用される。すなわちスイッチＤ
ＯＳは、空間におけるその配向とは関係なく同じように
機能する。この図におけるＤＯＳの水平配置において、
ＤＯＳは垂直に連続する下記の水平層を含む。
【００６１】− 共通電極ＰＭＣと接触している下部接
触層Ｐ２０、 − 基板Ｐ２２、 − ガイド層Ｐ２４、 − クラッド層Ｐ２６、 − 上部接触層Ｐ２８。
【００６２】図３の実施例では、上に列挙した各種の構
成部品が、図１と図２に示す従来の技術によるＤＯＳに
おけるものと同じ機能を有する。従って、これらの主な
特徴は、特に実施、組成、ドーピング、相対的な屈折率
において、類似するか又は同じである。形状寸法上のパ
ラメータは同じであり、従って図３には示さないが、こ
れらのパラメータの値は同じである必要はない。
【００６３】従来の技術からは知られない本発明の特徴
を参照すれば、前述のように、前記第１及び第２出力光
導波管（ＰＨＧ、ＰＨＤ）の各々は、それぞれ、少なく
とも（領域Ｚ６における）第１部品と（領域Ｚ８におけ
る）第２部品を含み、これらの第１部品と第２部品は
（領域Ｚ７における）遷移部によって結合されており、
前記出力導波管（ＰＨＧ、ＰＨＤ）の内の少なくとも一
つが、それぞれの出力導波管（ＰＨＧ、ＰＨＤ）の前記
第１部品（領域Ｚ６）におけるよりも前記の第２部品
（領域Ｚ８）における方が小さい案内伝播モード幅を、
ガイド平面４に有することを特徴とする。
【００６４】言い換えれば、モードは、出力導波管（Ｐ
ＨＧ、ＰＨＤ）の第１部品（領域Ｚ６）の導波管におけ
るよりも第２部品（領域Ｚ８）の導波管において、より
強く閉じ込められる。
【００６５】これはいろいろな方法によって達成できる
が、図３にその一例を示す。この例では、第２部品（領
域Ｚ８）における一段高い屈折率が、この第２部品にお
けるリッジをより深くエッチングすることによって達成
される。リッジ幅は、導波構造における単一モード伝播
を保持するために、この第２部品において狭くなってい
る。
【００６６】遷移領域（領域Ｚ７）は、低い閉込めを有
する第１部品と高い閉込めを有する第２部品との間に閉
込めの断熱変化があるようにするのが望ましい。図３の
例では、この断熱遷移は、リッジのエッチング深さの断
熱変化によって、断熱遷移域（Ｚ７）の中に準備されて
いる。
【００６７】断熱遷移領域（領域Ｚ７）における断熱遷
移の使用は、こうしてできたＤＯＳの挿入損が非断熱遷
移（図示せず）による損失より小さくなるはずであるか
ら、都合がよい。本発明の一実施例は、この種の非断熱
遷移を含むので、出力導波管の第１部品の屈折率ｎ１を
有し、また出力導波管の第２部品は屈折率ｎ2 ＞ｎ1 を
有するので、この第２部品において閉込めはより強く、
第１部品と第２部品は突合せ接合（“butt joint”）さ
れて、これが遷移領域における急な屈折率傾斜の原因と
なる。
【００６８】従って、前記低閉込めの第１部品と高閉込
めの第２部品との間の屈折率傾斜、すなわち遷移は、断
熱又は非断熱にすることができ、程度の差はあるが光伝
播方向に長さ全体にわたることができる。
【００６９】このような遷移は、当業者には公知のあら
ゆる技法によって達成することができ、その数例を述べ
て、本発明のいくつかの変形実施例を説明する。
【００７０】上述の屈折率傾斜は、例えば出力導波管の
二つの部品において異なった材料を使用することによっ
て、又は異なったドーピング剤、又は異なったドーピン
グ剤濃度、又はイオン衝撃や紫外線照射などによって可
能性のある導波管の結晶質又は非晶質のきずによって得
ることができる。これらの技法はすべて当業者には知ら
れており、製造者の設計に応じて、断熱又は非断熱遷移
の実施を可能にする。
【００７１】図３は、それぞれ前記第１及び第２の出力
導波管部品を形成する二つの光導波管の間の遷移領域
（Ｚ７）を示す。これらの導波管はすべてリッジ技法に
よって形成される。同様に、本発明の別の実施例（図示
せず）においては、埋込みヘテロ構造技法によって形成
された導波管の間に類似の遷移を実現することは可能で
ある。
【００７２】本発明のさらに別の変形実施例では、リッ
ジ光導波管と埋込みヘテロ構造光導波管との間に断熱遷
移があり、これらの導波管はそれぞれ、本発明のＤＯＳ
の前記出力導波管の第１部品と第２部品を示す。このよ
うな遷移は図４に示されており、この実現は、本出願人
の名義による１９９４年１月２７日のフランス特許出願
第９４００８８６号に詳細に記載されている。
【００７３】図４に、リッジ・ガイド構造と埋込みヘテ
ロ構造ガイド構造との間の断熱遷移の一実施例を、図式
的かつ部分的に透明に示す。
【００７４】ガイド層５が、電子構成部品や光電子構成
部品の実現のために通常適用されるような、薄層のエピ
タキシアル成長のための標準的技法によって、厚さａの
基板１の上に付着される。基板１は、意図される光電子
回路の実現のために必要な品質を有する半導体基板であ
る。現在の技術水準で、またＡ・カレンコ他による研究
報告「半導体物質ＩＩＩ−Ｖにおける集積光学」（L'Ec
ho des Recherches 誌第１３７号、１９８９年）に記載
されているように、基板は、例えばＧａＡｓ上のＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓ（ただしｘ＜１）又はＩｎＰなどのＩＩＩ
−Ｖ物質であり、現在の研究では、このような回路のた
めの基板としてのＳｉの使用も調査中である。ガイド層
５は、例えば（ＡｌＧａＡｓ基板上の）ＧａＡｓ、又は
ＩｎＰ基板上のＩｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y 又はＩｎ
1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓ（ｘ＜１、ｙ＜１）である。Ｉ
ＩＩ−Ｖ物質は、これらの禁制帯が、能動光電子構成部
品（レーザ、発光ダイオードなど）及び受動光電子構成
部品（光導波管、光ファイバなど）で通常使用されてい
る波長に対応するので、また純粋に電子的な構成部品も
これらの物質から同じ基板の上に製作することができる
ので、この種の光電子集積回路には有望であると考えら
れている。
【００７５】図には、遷移を有する基板の一部のみが示
されているが、基板はｙ−ｚ平面内のより広い領域にわ
たって展開し、多くの光学的、電子的、及び電子光学的
構成部品を組み込むことができる。前記ガイド層は厚さ
ｔg を有する。従来のエッチング技法は、ガイドされる
伝播領域２g （これは次に埋込みヘテロ構造導波管を形
成することになる）において幅ｗg を、また伝播方向ｚ
に長さｌt を有することになる遷移領域２t において変
化する幅を有する、ガイド構造５を定義するために、各
側で領域を除去する目的で使用される。この設計によっ
て、ガイド構造の幅は、埋込みヘテロ構造導波管の幅ｗ
g と遷移の最終幅ｗt との間の遷移領域２t で変化す
る。本発明の有利な特徴は、この幅の変化が断熱的であ
ることである。
【００７６】図には、当業者には公知である従来の技法
によって、全厚ｂを有する単数又は複数のエピタキシア
ル層が図の１ａのガイド構造の上に付着されていること
を示す。従って、装置の全厚Ａは基板１の厚さａ、埋込
みヘテロ構造導波管の厚さｔg 、及び（一つ又は複数
の）上層の厚さｂから成る。
【００７７】それからさらに、当業者にはなじみの従来
の技法によって、上部層が深さｔr までエッチングさ
れ、リッジ導波管３の各側で領域を除去することによっ
て、前記リッジ光導波管３を形成する。従って、リッジ
導波管３の出発部分は、埋込みヘテロ構造導波管構造の
幅が変化する遷移領域２t の上に重なる。
【００７８】図４に示すこの図は説明なものであり、好
ましい伝播方向（＋／−ｚ）におけるガイドされる光波
の側方クラッド構造（＋／−ｙ）間の空間的関係を示
す。事実、「コア」すなわちガイド層は、本発明の導波
管における遷移の前、中、後において同じままである。
ただ側方クラッド構造が伝播モードの遷移において変化
するだけである。＋ｚ領域では、側方クラッドがガイド
層の幅ｗg によって準備される。−ｚ領域では、側方ク
ラッドは、リッジ３とガイド層によって形成される光導
波管の幅ｗr によって準備され、このガイド層は、長さ
１t の遷移領域において方向−ｚに広がる。
【００７９】ここで、図４の装置の限定されない一実施
例を挙げるが、これは層とガイド構造の寸法及び採用さ
れる材料を特定する。例えば、１．５５ミクロン（μ
ｍ）の波長λで動作する光導波管遷移のために、図４の
装置を、ガイド層と四元物質Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ
1-y で作られた埋込みヘテロ構造５を有するＩｎＰ基板
の上に実現することができる。
【００８０】四元物質の禁制帯を決定するパラメータｙ
は、導波管の中を伝播されるべき光の波長λに従って選
択される。事実、パラメータｙは導波管の遮断周波数を
決定し、従って、導波管の中を伝播することのできる最
短波長λg を決定する。λ−λg については光は吸収さ
れ、一方λ＞λg については材料は透明である。選択さ
れた例では、λ＝１．５５μｍで動作するために、λg
＝１．３μｍになるように値を選択することができ、こ
れはｙ＝約０．６２で達成することができ、λ＝１．５
μｍを得るためには、ｙ＝約０．８９を使用する必要が
ある。それからパラメータｘは、当業者には周知の規則
に従って、格子が基板に合致するように選択される。
「経験則」はｘ＝ｙ／２．１９７である。
【００８１】図４で、実施例がλg ＝１．５５μｍで選
択される場合には、埋込み導波管の屈折率はｎ＝３．５
７程度になる。この場合には、側方クラッドに、幅ｗg
＝２μｍを有する導波管によって、厚さ約０．１μｍの
Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1- y ガイド層と共に、確保する
ことができる。それからＩｎＰの層は埋込みヘテロ構造
の上に付着され、側方クラッドは、Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓ
y Ｐ1-y とこれを囲むＩｎＰとの間の光学的指数の傾斜
によって確保される。
【００８２】リッジは、遷移領域においてＩｎＰ上部エ
ピタキシアル層の中で、ガイド層上に数ミクロンで形成
される。この構造は、遷移領域におけるガイド層の拡幅
の途中及び後において、ガイドされる光波の側方クラッ
ドを実現する。この構造を形成するために、リッジ構造
３の各側で、エッチングによって１．５μｍの深さｔr
だけ除去するが、このリッジ構造の幅は例えば約４μｍ
になる。
【００８３】図５Ａから図５Ｊまでは、本出願人の名義
による１９９４年８月３１日のフランス特許出願第９４
１０５０２号に詳細に記載され、本発明によるスイッチ
の実現に役立つ、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型
導波管との間の遷移を実現する方法の数段階を示す。こ
の方法はいわゆる自動調心法であり、これは、埋込みヘ
テロ構造とリッジの位置と方向が区切り条片を形成する
エッチングのときに共通のマスクから得られることを意
味する。
【００８４】図５Ａは、埋込みヘテロ構造とリッジが形
成されるべき半導体ウェーファの縦断面図である。
【００８５】図５Ｂは、区切り層（ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ
ｌａｙｅｒ）を付着した後の半導体ウェーファの縦断
面図である。
【００８６】図５Ｃは、区切り層をエッチングした後の
半導体ウェーファの上面図であり、ウェーファのエッチ
ングの第１ステップである。
【００８７】図５Ｄと図５Ｅは、この第１エッチングの
後の、図５Ｃにおける横断平面ＩＶ−ＩＶ及びＶ−Ｖに
おけるウェーファの断面図である。
【００８８】図５Ｆと図５Ｇは、第２エッチングの後
の、同じ二つの横断平面におけるウェーファの断面図で
ある。
【００８９】図５Ｈは、側方凹部を充填した後の、横断
平面ＩＶ−ＩＶにおけるウェーファの断面図である。
【００９０】図５Ｉと図５Ｊは、電極を形成した後の、
同じ横断平面におけるウェーファの断面図である。
【００９１】これらの図に示すように、製造すべき構成
部品は、縦方向ＤＬと横断方向ＤＴに展開して垂直方向
ＤＶに積層される層によって形成された半導体ウェーフ
ァ２５を含む。これらの方向はこのウェーファに関して
定義される。このウェーファは、縦方向に沿って連続し
て展開する埋込みヘテロ構造部分ＳＬとリッジ部分ＳＭ
とを含む。埋込みヘテロ構造とリッジを図５Ｉと図５Ｊ
に示す。これらは方向ＤＬに沿って互いに整列してい
る。
【００９２】各々は、下部クラッド層ＣＢと上部クラッ
ド層ＣＨとの間に屈折率が増加した層ＧＬ又はＧＭを含
む。この屈折率は、光波が埋込みヘテロ構造とリッジの
中で長さ方向に伝播させるガイドされたモードの、縦方
向の広がりを制限するために、クラッド層の屈折率と比
較して増加されている。
【００９３】屈折率が増加された層ＧＬと埋込みヘテロ
構造ＲＬの上部クラッド層ＣＨは、ウェーファ２５の一
部を形成する二つの側方クラッド・ブロック４５の間
で、横断方向に制限されている。これらのブロックは、
上記の増加された屈折率より低い屈折率を有するので、
この屈折率が増加された層の横断方向の制限は、埋込み
ヘテロ構造によってガイドされるようなの横断方向の広
がりを制限する。これらはさらに、埋込みヘテロ構造内
で、ウェーファの中を垂直方向に流れる供給電流を閉じ
込めるのに適している。これは、公知の方法で、これら
のブロックの構成材料の電気抵抗を増加することによっ
て、又はこれらのブロックにおいてブロッキング半導体
接合を形成することによって、もしくはその両方によっ
て、達成することができる。
【００９４】リッジＲＭの上部クラッド層ＣＨは、ウェ
ーファ外部の例えば気体などの空間の屈折率より高い屈
折率を有する。これは、この外部空間の一部を形成し、
屈折率が増加された層ＧＭと下部クラッド層ＣＢを残す
ウェーファにおける二つの凹部１４、１６の間で、横断
方向に制限される。上部クラッド層のこの横断方向の制
限は、リッジによってガイドされるようなの横断方向の
広がりを制限する。
【００９５】これらの層はすべて、基板の上にエピタキ
シアル法で付着されるが、この基板は図示されていな
い。この基板と下部クラッド層は例えばｎ型である。上
部クラッド層ＣＨは、クラッド層の上に付着された強く
ドーピングされた接触層６５と同様に、例えばｐ型であ
る。
【００９６】製造すべき構成部品も、各部分においてウ
ェーファの上や底に形成された電極ＥＬ、ＥＭ、ＥＧを
含む。より正確には、電極ＥＬ、ＥＭはそれぞれ埋込み
ヘテロ構造ＲＬとリッジＲＭの上に形成され、底部の電
極ＥＧは二つの部分に共通である。
【００９７】この構成部品を製造する方法は、リッジＲ
Ｍを形成するための、それ自体公知である下記の作業を
含む。
【００９８】− 下部クラッド層ＣＢ、屈折率が増加さ
れた層ＧＬ、ＧＭ、上部クラッド層ＣＨ、及び両部分に
おける上部クラッド層上の図５Ｂに示す区切り層８５を
付着すること、 − この区切り層をエッチングして、形成されるべきリ
ッジＲＭと横断方向に合致する区切り条片１０をリッジ
部分ＳＭに形成すること、及び − 区切り条片１０をエッチングしないエッチング媒体
を使用してウェーファをエッチングすること。このエッ
チングは屈折率が増加された層ＧＬ、ＧＭの近くで停止
される。これは、図５Ｅに示されリッジＲＭの各側に一
つずつ位置する二つの初期側方凹部１４、１６を有す
る。このエッチングを以後、第１エッチングと称する。
【００９９】この方法は当然、埋込みヘテロ構造と電極
を形成するために必要な作業も含む。
【０１００】周知の突合せ接続法では、まず一つの部分
のリッジが形成され、その後にウェーファが別の部分の
中で下部クラッド層に向けて下方にエッチングされ、そ
の後に半導体構造が、連続的選択エピタキシアル付着に
よって前記別の部分に再度形成され、それからこの別の
部分のリッジが適当なエッチングによって形成される。
【０１０１】この実施例では、区切り層のエッチングは
埋込みヘテロ構造部分ＳＬの中に区切り条片１０も形成
し、この条片は形成されるべきリッジＲＭと横断方向に
合致する。この結果、続いて第１エッチングは、この第
１部分において埋込みヘテロ構造前駆物質１２を露出さ
せる。この前駆物質を図５Ｄに示す。これは、屈折率が
増加された層ＧＬほど深く延びていない二つの初期側方
凹部１４、１６の間に突き出ている。
【０１０２】この例では、この方法は次に、埋込みヘテ
ロ構造を形成するための下記の工程を含む。
【０１０３】− 両部分ＳＬ、ＳＭに保護層１８を付着
させる。
【０１０４】− この保護層１８を、リッジ部分ＳＭに
のみ残るようにエッチングする。
【０１０５】− 保護層をエッチングしないエッチング
媒体を使用して、ウェーファをエッチングする。この第
２エッチングは、屈折率が増加された層ＧＬよりも深く
延びて、埋込みヘテロ構造部分ＳＬにおいて埋込みヘテ
ロ構造本体２１を露出させる。この本体を図５Ｆに示
す。これは二つの深い側方凹部２３、２７の間に突き出
ている。
【０１０６】− 最後に、区切り層１０と保護層１８と
の残りの部分には影響しない選択的付着法によって、少
なくとも一つの材料４５を選択的に付着させる。これ
は、前記深い側方凹部を充填することによって側方クラ
ッド・ブロック４５を形成する。
【０１０７】区切り層１０と保護層１８は、一般的には
誘電材料層である。次に方法は、側方クラッド層４５を
付着した後と上部電極ＥＬ、ＥＭを形成する前に、区切
り層と保護層との残りの部分の少なくともいくらかを除
去するための作業をさらに含む。
【０１０８】クラッド層ＣＢ、ＣＳはリン化インジウム
ＩｎＰの層であり、屈折率が増加された層ＧＬ、ＧＭは
ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰなどの三元又は四元合金
の層であり、区切り層１０は窒化珪素Ｓｉ３Ｎ４の層で
あり、そして保護層１８はシリカＳｉＯ２であり、少な
くとも一つの側方クラッド層４５は、例えば半絶縁リン
化インジウムである。
【０１０９】図５Ａから図５Ｊまで示す方法を次のよう
に要約することができる。すなわち、埋込みヘテロ構造
とリッジを整合するよう区切り、エッチングに耐えるよ
うに適合された区切り条片は、まずエッチングによって
形成され、それから第１エッチングがリッジと埋込みヘ
テロ構造の前駆物質を露出させ、その後（リッジの保護
の後に）第２エッチングが埋込みヘテロ構造本体を露出
させ、その後、選択的付着によって埋込みヘテロ構造の
側方クラッドが作られる。
【０１１０】図６Ａは、本発明による複数のＤＯＳを含
む４ｘ４スイッチ・マトリクスの一例を示す。同じ方法
で、１ｘＮ、Ｎｘ１、ＮｘＮ及び／又はＮｘＭを製造す
ることができる。
【０１１１】図６Ａに示すように、このようなスイッチ
はツリー構成であるから、光子経路指定の目的で種々の
スイッチ機能を得ることができる。二点間接続では、マ
トリクスは無閉塞である。
【０１１２】クロス接続では、不偏ＤＯＳは３ｄＢカッ
プラとして挙動するので、マトリクスを点対複数点経路
指定のために使用することができる（放送）。逆の伝播
方向に、不偏ＤＯＳは、複数の波長での実施を可能にす
るのに有効な受動結合装置として挙動する（波長分割多
重化−ＷＤＭ）。
【０１１３】図６Ａは、基板２２Ｍの上、例えばＩｎＰ
基板の上の４本の入力光導波管ａ０、ｂ０、ｃ０、ｄ０
と４本の出力光導波管ｗ０、ｘ０、ｙ０、ｚ０を示す。
４本の入力光導波管は本発明により第１列の４個のスイ
ッチＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを含み、この一例を図６Ｂに示す。
各スイッチは２個の出力側を備えている（それぞれａ
１、ａ２：ｂ１、ｂ２：ｃ１、ｃ２：ｄ１、ｄ２）。こ
れら８個の出力側は、本発明によりＤＯＳの第２列のそ
れぞれの入力側に接続されている（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、
Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）。図示されている導波
管の交差は、交差している箇所で導波管の間の結合はな
いので、導波管における光信号伝播の間にいかなる妨害
も起こさない。
【０１１４】ＤＯＳの第３列と第４列は、２個の入力側
と単一の出力側を有する。スイッチは入力側を選択し、
この入力側から信号が単一の出力側に経路指定される。
【０１１５】従って、この第２列スイッチ（Ａ１、Ａ
２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の１６個の
出力側（ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２、ｂ１１、ｂ
１２、ｂ２１、ｂ２２、ｃ１１、ｃ１２、ｃ２１、ｃ２
２、ｄ１１、ｄ１２、ｄ２１、ｄ２２）は、交差の後
に、第３列スイッチ（Ｗ１、Ｗ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、
Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２）の１６個の入力側（ｗ１１、ｗ１
２、ｗ２１、ｗ２２、ｘ１１、ｘ１２、ｘ２１、ｘ２
２、ｙ１１、ｙ１２、ｙ２１、ｙ２２、ｚ１１、ｚ１
２、ｚ２１、ｚ２２）に接続され、このうちの８個の出
力側（ｗ１、ｗ２、ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２、ｚ１、ｚ
２）は、交差の後に、第４列スイッチ（Ｗ０、Ｘ０、Ｙ
０、Ｚ０）の８個の入力側に接続され、スイッチ・マト
リクスの４個の出力側（それぞれｗ０、ｘ０、ｙ０、ｚ
０）を順番に提供する。
【０１１６】この配置を使用して、当業者は、一組の経
路指定の指令を各スイッチ列のスイッチに適用して、任
意の入力側を任意の出力側に接続できることを理解でき
る。集積ミラーに基づく相互接続同様に使用することが
できる（Ｊ・Ｆ・ヴァンシャン他の「ＤＯＳと集積ミラ
ーを有するＩｎＰ上の新しい小型偏光無感度４ｘ４スイ
ッチ・マトリクス」、スイス、モントルー、ＥＣＯＣ´
９３。Post deadlineTHC 12.4 9/14/93 - 9/16/93、を
参照のこと）。
【０１１７】図７は、Ｙ字形ではなくＸ字形のＤＯＳの
実施例を示すが、Ｙ字形もこの図に示されている。出力
導波管（ＨＧＮＸ、ＨＤＮＸ、ＨＧＮＹ、ＨＤＮＹ）と
制御電極（ＭＤＮＸ、ＭＧＮＸ；ＭＧＮＹ、ＭＤＮＹ）
は、両方の場合において同一であるが、Ｘ字形ＤＯＳ
は、Ｙ字形ＤＯＳの場合における一つ（ＨＥＮＹ）では
なく二つの入力側（ＨＥＮＧ、ＨＥＮＤ）を有する。
【０１１８】図面を簡単にするために、図７は、本発明
の特徴を持たない従来技術のＤＯＳを示す。それでも当
業者は、Ｘ字形のスイッチＤＯＳをＹ字形のスイッチＤ
ＯＳについて先に説明したものと同じ方法で、本発明に
よって作ることができることを理解できよう。前記図３
の説明におけるように、共通の構成部品は、図１と図２
におけると同じ参照記号に文字“Ｎ”を後に付けたもの
を有する。
【０１１９】こうして、この図においてはＤＯＳを水平
に配置すると、このＤＯＳは垂直に連続する次の水平層
を含む。
【０１２０】− 共通電極ＮＭＣに接触する下部接触層
Ｐ２０、 − 基板２２Ｎ、 − ガイド層２４Ｎ、 − クラッド層２６Ｎ、 図７の実施例では、上記の各種共通構成部品は、図１と
図２に示す従来技術のＤＯＳにおけるものと同じ機能を
有する。また、これらの主な特徴は、同一ではなくて
も、特にその実施、組成、ドーピング、相対的屈折率に
おいて類似している。形状寸法パラメータは同じであ
り、従って図７には示さないが、これらのパラメータ値
は同じである必要はない。
【０１２１】当業者は、光子経路指定のためのスイッチ
・マトリクス、特に、Ｎが偶数であるがＮは２のべきに
等しくない（Ｎ≠２P ）、ＮｘＮマトリクスの設計にお
ける自由度を広げるために、Ｘ字形とＹ字形を有するス
イッチＤＯＳのユーティリティも認識するであろう。
【０１２２】一方では、従来のＸ字形ＤＯＳについて興
味ある性能、すなわちＹ字形ＤＯＳに較べて高い減衰率
が報告されている。（Ｗ・Ｈ・ネルソン他による「２０
ｄＢ以上の減衰率を有する広角１．３μｍＩｎＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰディジタル光学スイッチ」、光ファイバ会議
ＯＦＣ´９４、Technical Digest, paperTuM2, p53、１
９９４年、参照のこと）。
【０１２３】上記の詳細な説明は、本発明の一般原理を
明らかにするために、本発明の限定されないいくつかの
実施例と主な変形例を含む。当業者は、ここには記載さ
れていないが本発明の原理に従い、かつ先に記載された
特許請求の範囲に入るその他多くの実施例において本発
明の教示を適用する方法を理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】１９９３年８月３０日のフランス特許出願第９
３１０３６７号による従来技術によるＤＯＳの斜視図で
ある。
【図２】１９９３年８月３０日のフランス特許出願第９
３１０３６７号による従来技術によるＤＯＳの平面図で
ある。
【図３】本発明によるディジタル光学スイッチの一実施
例を示す図である。
【図４】本出願人の名義による１９９４年１月２７日の
フランス特許出願第９４００８８６号に記載されている
ような、本発明によるスイッチの実現にも使用できる、
埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間の断
熱遷移の一実施例を示す図である。
【図５Ａ】本出願人の名義による１９９４年８月３１日
のフランス特許出願第９４１０５０２号に記載されてい
るような、本発明によるスイッチの実現にも使用でき
る、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間
の断熱遷移の一実施例における、各段階を示す図であ
る。
【図５Ｂ】本出願人の名義による１９９４年８月３１日
のフランス特許出願第９４１０５０２号に記載されてい
るような、本発明によるスイッチの実現にも使用でき
る、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間
の断熱遷移の一実施例における、各段階を示す図であ
る。
【図５Ｃ】本出願人の名義による１９９４年８月３１日
のフランス特許出願第９４１０５０２号に記載されてい
るような、本発明によるスイッチの実現にも使用でき
る、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間
の断熱遷移の一実施例における、各段階を示す図であ
る。
【図５Ｄ】本出願人の名義による１９９４年８月３１日
のフランス特許出願第９４１０５０２号に記載されてい
るような、本発明によるスイッチの実現にも使用でき
る、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間
の断熱遷移の一実施例における、各段階を示す図であ
る。
【図５Ｅ】本出願人の名義による１９９４年８月３１日
のフランス特許出願第９４１０５０２号に記載されてい
るような、本発明によるスイッチの実現にも使用でき
る、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間
の断熱遷移の一実施例における、各段階を示す図であ
る。
【図５Ｆ】本出願人の名義による１９９４年８月３１日
のフランス特許出願第９４１０５０２号に記載されてい
るような、本発明によるスイッチの実現にも使用でき
る、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間
の断熱遷移の一実施例における、各段階を示す図であ
る。
【図５Ｇ】本出願人の名義による１９９４年８月３１日
のフランス特許出願第９４１０５０２号に記載されてい
るような、本発明によるスイッチの実現にも使用でき
る、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間
の断熱遷移の一実施例における、各段階を示す図であ
る。
【図５Ｈ】本出願人の名義による１９９４年８月３１日
のフランス特許出願第９４１０５０２号に記載されてい
るような、本発明によるスイッチの実現にも使用でき
る、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間
の断熱遷移の一実施例における、各段階を示す図であ
る。
【図５Ｉ】本出願人の名義による１９９４年８月３１日
のフランス特許出願第９４１０５０２号に記載されてい
るような、本発明によるスイッチの実現にも使用でき
る、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間
の断熱遷移の一実施例における、各段階を示す図であ
る。
【図５Ｊ】本出願人の名義による１９９４年８月３１日
のフランス特許出願第９４１０５０２号に記載されてい
るような、本発明によるスイッチの実現にも使用でき
る、埋込みヘテロ構造型導波管とリッジ型導波管との間
の断熱遷移の一実施例における、各段階を示す図であ
る。
【図６Ａ】本発明による複数のＤＯＳを含む４ｘ４スイ
ッチ・マトリクスの図である（Ｊ・Ｆ・ヴァンシャン
他、ＩＥＥＥ報告集、Ｊ１４０巻第５号、p.306 、図１
３参照）。
【図６Ｂ】本発明による複数のＤＯＳを含む４ｘ４スイ
ッチ・マトリクスの図である（Ｊ・Ｆ・ヴァンシャン
他、ＩＥＥＥ報告集、Ｊ１４０巻第５号、p.306 、図１
３参照）。
【図７】Ｙ字形の代わりにＸ字形を有する従来技術によ
るＤＯＳの変形図である（Ｗ・Ｈ・ネルソン他「２０ｄ
Ｂ以上の減衰率を有する広角１．３μｍＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰディジタル光学スイッチ」、光ファイバ会議Ｏ
ＦＣ´９４、TechnicalDigest, paperTuM2, p53-54 、
１９９４年、参照）。
【符号の説明】
２ ウェーファ ３ リッジ導波管、リッジ構造 ４ ガイド平面 ６ ギャップ ８ 電源 １０ 電源 １２ 電気スイッチ １４ 初期側方凹部 １６ 初期側方凹部 １８ 保護層 ２０ 下部接触層 ２１ ヘテロ構造本体 ２２ 基板 ２３ 深い側方凹部 ２４ ガイド層 ２６ クラッド層 ２７ 深い側方凹部 ２８ 上部接触層 ４５ 側方クラッド・ブロック ６５ 強くドープされた接触層 ８５ 区切り層

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つの入力光導波管と第１及び第２の出
    力光導波管とを含み、該導波管はＹ字形の分岐として相
    互配置され、前記第１及び第２の出力導波管の各々は、
    少なくとも入力導波管の一端に設けられた第１部品と、
    該第１部品の一端に設けられた第２部品を有し、該第１
    部品と第２部品とは遷移領域において遷移部と結合さ
    れ、さらに、前記第１出力導波管と第２出力導波管それ
    ぞれの第１部品の間の屈折率の差を制御する電気制御信
    号を印加する手段を有するディジタル光学スイッチであ
    って、前記少なくとも一つの出力光導波管が、当該出力
    導波管を含む平面内において、各出力導波管の前記第２
    部品におけるモード幅が前記第１部品におけるモード幅
    より小さな案内伝播モードを有することを特徴とする、
    ディジタル光学スイッチ。
  2. 【請求項２】 二つの入力光導波管と第１及び第２の出
    力光導波管とを含み、該導波管はＸ字形の交差として相
    互配置され、前記第１及び第２の出力導波管の各々は、
    少なくとも前記入力導波管の一端に設けられた第１部品
    と、該第１部品の一端に設けられた第２部品を有し、該
    第１部品と第２部品とは遷移領域において遷移部と結合
    され、さらに、前記第１出力導波管と第２出力導波管そ
    れぞれの第１部品の間の屈折率の差を制御する電気制御
    信号を印加する手段を有するディジタル光学スイッチで
    あって、前記二つの出力光導波管の少なくとも一方が、
    当該出力導波管を含む平面内で、各出力導波管の前記第
    ２部品におけるモード幅が前記第１部品におけるモード
    幅より小さな案内伝播モードを有することを特徴とす
    る、ディジタル光学スイッチ。
  3. 【請求項３】 前記遷移が、屈折率ｎ1 を有する第１部
    品と屈折率ｎ2 ＞ｎ1 を有する第２部品との間にある、
    請求項１または２に記載のディジタル光学スイッチ。
  4. 【請求項４】 屈折率ｎ1 、ｎ2 を有する第１部品と第
    ２部品との間にある前記遷移が、突合せ接合によって作
    られることを特徴とする、請求項３に記載のディジタル
    光学スイッチ。
  5. 【請求項５】 前記遷移が断熱遷移であることを特徴と
    する、請求項１または２に記載のディジタル光学スイッ
    チ。
  6. 【請求項６】 前記断熱遷移がエッチングによって形成
    されることを特徴とする、請求項５に記載のディジタル
    光学スイッチ。
  7. 【請求項７】 前記エッチングの深さが、前記出力導波
    管の第１部品の領域におけるよりも第２部品の領域にお
    ける方が大きいことを特徴とする、請求項６に記載のデ
    ィジタル光学スイッチ。
  8. 【請求項８】 前記第１部品と第２部品がそれぞれ、前
    記導波管において光の伝播方向を横切る高さ及び幅と呼
    ばれる物理的寸法を有し、前記第１部品の高さが前記第
    ２部品の高さより小さいことを特徴とする、請求項１ま
    たは２に記載のディジタル光学スイッチ。
  9. 【請求項９】 前記第２部品の前記幅が前記第１部品の
    前記幅より小さいことを特徴とする、請求項８に記載の
    ディジタル光学スイッチ。
  10. 【請求項１０】 前記断熱遷移が、リッジ技法によって
    形成された前記第１部品と埋込みヘテロ構造技法によっ
    て形成された前記第２部品の間にあることを特徴とす
    る、請求項５に記載のディジタル光学スイッチ。
  11. 【請求項１１】 前記断熱遷移が、いずれも埋込みヘテ
    ロ構造技法によって形成された前記第１部品と第２部品
    の間にあることを特徴する、請求項５に記載のディジタ
    ル光学スイッチ。
  12. 【請求項１２】 少なくとも前記第１部品が複数量子井
    戸技法によって形成された、請求項１から１１のいずれ
    か一項に記載のディジタル光学スイッチ。
  13. 【請求項１３】 スイッチ・マトリクスを構成するため
    に相互接続されたことを特徴とする、請求項１から１２
    の少なくとも一項に記載の複数のディジタル光学スイッ
    チ。
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