JPH09211501A - 熱光学光スイッチ - Google Patents
熱光学光スイッチInfo
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- JPH09211501A JPH09211501A JP8015171A JP1517196A JPH09211501A JP H09211501 A JPH09211501 A JP H09211501A JP 8015171 A JP8015171 A JP 8015171A JP 1517196 A JP1517196 A JP 1517196A JP H09211501 A JPH09211501 A JP H09211501A
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0147—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on thermo-optic effects
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
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- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
- G02F2201/122—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode having a particular pattern
-
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- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/02—Materials and properties organic material
- G02F2202/022—Materials and properties organic material polymeric
- G02F2202/023—Materials and properties organic material polymeric curable
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、作製が容易でかつ低光学損失，低
クロストーク，高速，低消費電力の熱光学スイッチを提
供することを課題とする。 【解決手段】 本発明の熱光学スイッチの分岐光導波路
は、直線状である第１の光導波路である入力導波路２１
と、該入力導波路２１と光学的に接続し、かつ接続部は
前記入力導波路２１と折れ曲がりなく繋がる円弧状の第
２の光導波路である出力導波路２３と、該入力導波路２
１と光学的に接続し、かつ接続部は前記入力導波路２１
と折れ曲がりなく繋がる円弧を形成する第３の光導波路
である出力導波路２３ととよりなり、前記入力導波路２
１と前記出力導波路２２の接続面と、前記入力導波路２
１と前記出力導波路２３の接続面とが同一である。
クロストーク，高速，低消費電力の熱光学スイッチを提
供することを課題とする。 【解決手段】 本発明の熱光学スイッチの分岐光導波路
は、直線状である第１の光導波路である入力導波路２１
と、該入力導波路２１と光学的に接続し、かつ接続部は
前記入力導波路２１と折れ曲がりなく繋がる円弧状の第
２の光導波路である出力導波路２３と、該入力導波路２
１と光学的に接続し、かつ接続部は前記入力導波路２１
と折れ曲がりなく繋がる円弧を形成する第３の光導波路
である出力導波路２３ととよりなり、前記入力導波路２
１と前記出力導波路２２の接続面と、前記入力導波路２
１と前記出力導波路２３の接続面とが同一である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱光学効果を利用
した光路切替型空間分割光スイッチの基本設計概念およ
びそれに基づいて製造されるディジタル型熱光学光スイ
ッチに関する。
した光路切替型空間分割光スイッチの基本設計概念およ
びそれに基づいて製造されるディジタル型熱光学光スイ
ッチに関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】物理的な光のパスの接続切
り替えを行う空間分割スイッチには、光路切替型とゲー
ト型がある。後者が放送型分配には適するもののパワー
ロスを免れないのに対して、前者はすべての光パワーを
一括して切り替えるので原理的損失がないという利点が
ある。このため多段の切替たとえばクロスコネクト等へ
の適用が期待されている。（光スイッチングデバイス全
般については、吉田ら，ＮＴＴＲ＆Ｄ４４巻７号，１９
９５年，第５４７−５５２頁参照）。
り替えを行う空間分割スイッチには、光路切替型とゲー
ト型がある。後者が放送型分配には適するもののパワー
ロスを免れないのに対して、前者はすべての光パワーを
一括して切り替えるので原理的損失がないという利点が
ある。このため多段の切替たとえばクロスコネクト等へ
の適用が期待されている。（光スイッチングデバイス全
般については、吉田ら，ＮＴＴＲ＆Ｄ４４巻７号，１９
９５年，第５４７−５５２頁参照）。
【０００３】さらに、光路切替型の空間分割スイッチ
は、機械切替式と、導波路外部からの屈折率制御により
出力ポートを選択する方式に分けることができる。特
に、これから需要が急速に立ち上がることか予測される
領域、すなわちスイッチ規模が比較的小さくミリ秒〜マ
イクロ秒レベルの動作速度域のスイッチにおいては、前
者は「ファイバ可動型スイッチ」、後者は「石英系ＭＺ
型スイッチ」と「ポリマ系ディジタルスイッチ」が代表
的なものとなる。それぞれの詳細は、長岡，ＩＯＯＣ’
９５講演予稿集ＷＡ１−４，奥野ら，ＮＴＴＲ＆Ｄ４３
巻１１号，１９９４年，第１２８９−１２９８頁，アク
ゾ・ノーペル社，ソリッドステートオプティカルスイッ
チスプロダクトレンジ（アナハイム，１９９５．５．
７）等に詳述されている。三者の特性を比較すると、
「表１」のようになる。
は、機械切替式と、導波路外部からの屈折率制御により
出力ポートを選択する方式に分けることができる。特
に、これから需要が急速に立ち上がることか予測される
領域、すなわちスイッチ規模が比較的小さくミリ秒〜マ
イクロ秒レベルの動作速度域のスイッチにおいては、前
者は「ファイバ可動型スイッチ」、後者は「石英系ＭＺ
型スイッチ」と「ポリマ系ディジタルスイッチ」が代表
的なものとなる。それぞれの詳細は、長岡，ＩＯＯＣ’
９５講演予稿集ＷＡ１−４，奥野ら，ＮＴＴＲ＆Ｄ４３
巻１１号，１９９４年，第１２８９−１２９８頁，アク
ゾ・ノーペル社，ソリッドステートオプティカルスイッ
チスプロダクトレンジ（アナハイム，１９９５．５．
７）等に詳述されている。三者の特性を比較すると、
「表１」のようになる。
【０００４】
【表１】
【０００５】前述の「スイッチ規模が比較的小さくミリ
秒〜マイクロ秒レベルの動作速度域のスイッチ」とはま
さに、ＬＡＮや光スイッチ系のような経済性の要求され
る未来市場であり、低コストであること、低消費電力で
あること、軽量小型で信頼性が高いことが、強く望まれ
る。
秒〜マイクロ秒レベルの動作速度域のスイッチ」とはま
さに、ＬＡＮや光スイッチ系のような経済性の要求され
る未来市場であり、低コストであること、低消費電力で
あること、軽量小型で信頼性が高いことが、強く望まれ
る。
【０００６】そのようなニーズをふまえて、「表１」を
見直すと、石英系についてはスイッチング電力が大きす
ぎること、また、どれもミリ秒以下の動作が実現してい
ないことが課題としてあげられる。さらに、どれも１個
あたり１０〜２０万円と非常に高価であり、経済性が優
先する市場にあってはきわめて普及が難しい。こうした
状況にあって、ファイバ可動型と石英系ＭＺ型は、すで
に技術的に成熟しつつあり現状から大幅な特性改善がな
される可能性は小さい。
見直すと、石英系についてはスイッチング電力が大きす
ぎること、また、どれもミリ秒以下の動作が実現してい
ないことが課題としてあげられる。さらに、どれも１個
あたり１０〜２０万円と非常に高価であり、経済性が優
先する市場にあってはきわめて普及が難しい。こうした
状況にあって、ファイバ可動型と石英系ＭＺ型は、すで
に技術的に成熟しつつあり現状から大幅な特性改善がな
される可能性は小さい。
【０００７】一方、ポリマを用いた熱光学効果ディジタ
ルスイッチについては、逆に、全くの開発途上であり、
多くの特性改善の可能性が残されているものの、材料の
絞り込み、熱光学効果ディジタルスイッチに特化した導
波路設計概念の確立、電極構造を含むデバイスのトータ
ルデザインなど、ほとんどが未検討の状態である。
ルスイッチについては、逆に、全くの開発途上であり、
多くの特性改善の可能性が残されているものの、材料の
絞り込み、熱光学効果ディジタルスイッチに特化した導
波路設計概念の確立、電極構造を含むデバイスのトータ
ルデザインなど、ほとんどが未検討の状態である。
【０００８】従来の熱光学効果ディジタルスイッチは、
１つの入力用導波路（Ａ）に対し２つの出力用導波路
（Ｂ）（Ｃ）をテーパー導波路を介してＹの字型に接続
した１×２Ｙ分岐光導波路をベースに、出力用導波路
（Ｂ）（Ｃ）それぞれに独立動作可能な加熱ユニットが
設置された構造を有するものである。スイッチングは、
（Ｂ）もしくは（Ｃ）のいずれか一方の出力用導波路を
任意に選択し、加熱して光導波条件を逸する屈折率に変
化させることにより、加熱されなかったもう一方の出力
用導波路のみに入力用導波路（Ａ）からの全光パワーが
導波されることによって実現される。したがって、優れ
た特性の熱光学効果ディジタルスイッチを実現するため
には、熱光学定数の大きく光透過性に優れた材料を開発
すること及び光路切替効率の高い、すなわち、クロスト
ークの小さい導波路構造や電極構造を実現することが重
要である。
１つの入力用導波路（Ａ）に対し２つの出力用導波路
（Ｂ）（Ｃ）をテーパー導波路を介してＹの字型に接続
した１×２Ｙ分岐光導波路をベースに、出力用導波路
（Ｂ）（Ｃ）それぞれに独立動作可能な加熱ユニットが
設置された構造を有するものである。スイッチングは、
（Ｂ）もしくは（Ｃ）のいずれか一方の出力用導波路を
任意に選択し、加熱して光導波条件を逸する屈折率に変
化させることにより、加熱されなかったもう一方の出力
用導波路のみに入力用導波路（Ａ）からの全光パワーが
導波されることによって実現される。したがって、優れ
た特性の熱光学効果ディジタルスイッチを実現するため
には、熱光学定数の大きく光透過性に優れた材料を開発
すること及び光路切替効率の高い、すなわち、クロスト
ークの小さい導波路構造や電極構造を実現することが重
要である。
【０００９】このような観点から、現状のポリマ熱光学
スイッチをみると、スイッチ構成自体としてはガラス系
で用いられる光干渉型よりも原理上消費電力の大きいデ
ィジタルスイッチでありながら、熱光学定数の大きなポ
リマを用いることによって、ガラス系では実現困難であ
ったディジタルスイッチの実現に成功している（ホース
ツイスら，ＥＣＯＣ’９５−ブリュッセル講演予稿集，
第１０５９−１０６２頁参照）。
スイッチをみると、スイッチ構成自体としてはガラス系
で用いられる光干渉型よりも原理上消費電力の大きいデ
ィジタルスイッチでありながら、熱光学定数の大きなポ
リマを用いることによって、ガラス系では実現困難であ
ったディジタルスイッチの実現に成功している（ホース
ツイスら，ＥＣＯＣ’９５−ブリュッセル講演予稿集，
第１０５９−１０６２頁参照）。
【００１０】一方、デバイスレベルでは、電極構造に多
くの工夫がみられるものの、光導波路自体の構造につい
ては従来からのパッシブなＹ分岐光導波路の考え方をそ
のまま採用している。
くの工夫がみられるものの、光導波路自体の構造につい
ては従来からのパッシブなＹ分岐光導波路の考え方をそ
のまま採用している。
【００１１】従来のＹ分岐光導波路の構造の例（特開平
３−２４５１０７号公報「分岐・合波光導波回路」参
照）を図９を参照して説明する。図９中、符号１１は入
力導波路、１２，１３は出力導波路及び１４はテーパー
導波路を各々図示する。図９において、直線の入力導波
路１１は、テーパー形状のテーパー導波路１４の細い側
（図中、下側）に接続すると共に、２つの円弧形状の出
力導波路１２及び出力導波路１３は、テーパー導波路の
広い側（図中、上側）の左右に接続している。そして、
分岐角、すなわちこの接続部で２つの出力導波路１２，
１３の円弧の接線の為す角は、０度もしくは十分小さい
ことが、導波光の損失を下げるために望ましいとされて
いる。
３−２４５１０７号公報「分岐・合波光導波回路」参
照）を図９を参照して説明する。図９中、符号１１は入
力導波路、１２，１３は出力導波路及び１４はテーパー
導波路を各々図示する。図９において、直線の入力導波
路１１は、テーパー形状のテーパー導波路１４の細い側
（図中、下側）に接続すると共に、２つの円弧形状の出
力導波路１２及び出力導波路１３は、テーパー導波路の
広い側（図中、上側）の左右に接続している。そして、
分岐角、すなわちこの接続部で２つの出力導波路１２，
１３の円弧の接線の為す角は、０度もしくは十分小さい
ことが、導波光の損失を下げるために望ましいとされて
いる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示すような、分岐構造を用いてディジタルスイッチを設
計すると、狭い分岐角に由来する導波路製造の困難さを
もそのまま踏襲する結果となっている。さらに、高い光
路切替効率を得るために必要な分岐部分での精密なヒー
ターの構造設計も狭分岐角ゆえに難易度を増す結果とな
っている。
示すような、分岐構造を用いてディジタルスイッチを設
計すると、狭い分岐角に由来する導波路製造の困難さを
もそのまま踏襲する結果となっている。さらに、高い光
路切替効率を得るために必要な分岐部分での精密なヒー
ターの構造設計も狭分岐角ゆえに難易度を増す結果とな
っている。
【００１３】本発明は、上記述べた問題に鑑み、作製が
容易でかつ低光学損失，低クロストーク，高速，低消費
電力の熱光学スイッチを提供することを課題とする。
容易でかつ低光学損失，低クロストーク，高速，低消費
電力の熱光学スイッチを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の導
波路設計上の問題点の克服のために、鋭意研究した結
果、光路切替型空間分割スイッチに特化した光導波路の
設計が是非とも必要であると考え、Ｙ分岐パッシブ導波
路とは設計思想を本質的に異にする光導波路構造を発案
し、さらに、分岐部の構造に適した電極構造を採用する
ことで、構造がシンプルで高い光路切替効率を有し、材
料の極限性能に近い挿入損失の熱光学ディジタルスイッ
チが実現することを知見した。
波路設計上の問題点の克服のために、鋭意研究した結
果、光路切替型空間分割スイッチに特化した光導波路の
設計が是非とも必要であると考え、Ｙ分岐パッシブ導波
路とは設計思想を本質的に異にする光導波路構造を発案
し、さらに、分岐部の構造に適した電極構造を採用する
ことで、構造がシンプルで高い光路切替効率を有し、材
料の極限性能に近い挿入損失の熱光学ディジタルスイッ
チが実現することを知見した。
【００１４】かかる知見に基づく本発明の第１の発明の
熱光学光スイッチは、分岐光導波路と加熱部よりなる熱
光学光スイッチにおいて、前記分岐光導波路は、直線状
である第１の光導波路と、該第１の光導波路と光学的に
接続し、かつ接続部は前記第１の光導波路と折れ曲がり
なく繋がる円弧の若しくは直線の第２の光導波路と、該
第１の光導波路と光学的に接続し、かつ接続部は前記第
１の光導波路と折れ曲がりなく繋がる円弧を形成する第
３の光導波路とよりなり、前記第１の光導波路と前記第
２の光導波路の接続面と、前記第１の光導波路と前記第
３の光導波路の接続面とが同一であることを特徴とする
ものである。すなわち、本発明は、従来のようなテーパ
ー導波路を用いずに、直線状の第１の光導波路から第２
及び第３の分岐光導波路を滑らかに接続したことによ
り、分岐角を大きくしても損失を小さくすることができ
る。
熱光学光スイッチは、分岐光導波路と加熱部よりなる熱
光学光スイッチにおいて、前記分岐光導波路は、直線状
である第１の光導波路と、該第１の光導波路と光学的に
接続し、かつ接続部は前記第１の光導波路と折れ曲がり
なく繋がる円弧の若しくは直線の第２の光導波路と、該
第１の光導波路と光学的に接続し、かつ接続部は前記第
１の光導波路と折れ曲がりなく繋がる円弧を形成する第
３の光導波路とよりなり、前記第１の光導波路と前記第
２の光導波路の接続面と、前記第１の光導波路と前記第
３の光導波路の接続面とが同一であることを特徴とする
ものである。すなわち、本発明は、従来のようなテーパ
ー導波路を用いずに、直線状の第１の光導波路から第２
及び第３の分岐光導波路を滑らかに接続したことによ
り、分岐角を大きくしても損失を小さくすることができ
る。
【００１５】本発明の第２の発明の熱光学光スイッチ
は、分岐光導波路と加熱部よりなる熱光学光スイッチに
おいて、加熱要素であるヒーター電極の形状が、分岐部
の枝部の上部及びその近傍のみで、他の部位に比して幅
が細くなっていることを特徴とするものである。すなわ
ち、第２の発明は、熱光学光スイッチの加熱用ヒーター
の形状を分岐部の枝部の上部及びその近傍のみにおい
て、他の部位に比して幅を細くすることで他の部位より
も高発熱部を形成し、低損失と高い消光比を持ち、高速
動作が可能な光スイッチを実現したものである。
は、分岐光導波路と加熱部よりなる熱光学光スイッチに
おいて、加熱要素であるヒーター電極の形状が、分岐部
の枝部の上部及びその近傍のみで、他の部位に比して幅
が細くなっていることを特徴とするものである。すなわ
ち、第２の発明は、熱光学光スイッチの加熱用ヒーター
の形状を分岐部の枝部の上部及びその近傍のみにおい
て、他の部位に比して幅を細くすることで他の部位より
も高発熱部を形成し、低損失と高い消光比を持ち、高速
動作が可能な光スイッチを実現したものである。
【００１６】本発明の第３の発明の熱光学光スイッチ
は、第１の発明の熱光学光スイッチにおいて、加熱要素
であるヒーター電極の形状が、分岐部の枝部の上部及び
その近傍のみで、他の部位に比して幅が細くなっている
ことを特徴とするものである。すなわち、第３の発明
は、第１の発明の光導波路構造に対応して、分岐部の枝
部の上部及びその近傍のみにおいて、他の部位に比して
加熱用ヒーターの幅を細くすることで、高速動作が可能
な光スイッチを実現したものである。
は、第１の発明の熱光学光スイッチにおいて、加熱要素
であるヒーター電極の形状が、分岐部の枝部の上部及び
その近傍のみで、他の部位に比して幅が細くなっている
ことを特徴とするものである。すなわち、第３の発明
は、第１の発明の光導波路構造に対応して、分岐部の枝
部の上部及びその近傍のみにおいて、他の部位に比して
加熱用ヒーターの幅を細くすることで、高速動作が可能
な光スイッチを実現したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００１８】先ず、本発明の第１の発明の内容を説明す
る。本発明の第１の発明は、２つの出力導波路の片方、
若しくは両方を円弧形状とし、かつ、直線状の入力導波
路とそれぞれの出力導波路が折れ曲がることなく、同一
の接続面で接続していることを特徴としている。
る。本発明の第１の発明は、２つの出力導波路の片方、
若しくは両方を円弧形状とし、かつ、直線状の入力導波
路とそれぞれの出力導波路が折れ曲がることなく、同一
の接続面で接続していることを特徴としている。
【００１９】図１に本発明の光スイッチの分岐導波路部
の平面図を示す。図１中、符号２１は入力導波路、２
２，２３は出力導波路、２４は光入力、２５，２６は光
出力、２７は分岐角、２８は接続部及び２９は出力導波
路の曲率半径を各々図示する。図１に示す構造におい
て、分岐光導波路は、直線状である第１の光導波路であ
る入力導波路２１と、該入力導波路２１と光学的に接続
し、かつ接続部は前記入力導波路２１と折れ曲がりなく
繋がる円弧状の第２の光導波路である出力導波路２３
と、該入力導波路２１と光学的に接続し、かつ接続部は
前記入力導波路２１と折れ曲がりなく繋がる円弧を形成
する第３の光導波路である出力導波路２３とよりなり、
前記入力導波路２１と前記出力導波路２２の接続面と、
前記入力導波路２１と前記出力導波路２３の接続面とが
同一であるようにしている。よって、ヒーター電極（図
示せず）を用いて片方の出力導波路２３の内、他方の出
力導波路２２の成す円弧と重ならない部分を加熱する
と、加熱された部分の屈折率が下がり、入力用導波路２
１と出力用導波路２２のみが導波路として働き、入力光
は選択的に光出力２５に導かれる。この導波路として働
く部分の形状は、直線導波路と曲線導波路が接続部２８
にて折れ曲がり無く接続したものとなるため、導波光の
損失を小さくできる。また、出力用導波路２２側を加熱
することで、上記説明と左右逆の動作により、導波光の
損失を小さく光出力２６に導くことができる。以上が、
本発明が光損失の少ない光路切り替え素子として働く原
理である。
の平面図を示す。図１中、符号２１は入力導波路、２
２，２３は出力導波路、２４は光入力、２５，２６は光
出力、２７は分岐角、２８は接続部及び２９は出力導波
路の曲率半径を各々図示する。図１に示す構造におい
て、分岐光導波路は、直線状である第１の光導波路であ
る入力導波路２１と、該入力導波路２１と光学的に接続
し、かつ接続部は前記入力導波路２１と折れ曲がりなく
繋がる円弧状の第２の光導波路である出力導波路２３
と、該入力導波路２１と光学的に接続し、かつ接続部は
前記入力導波路２１と折れ曲がりなく繋がる円弧を形成
する第３の光導波路である出力導波路２３とよりなり、
前記入力導波路２１と前記出力導波路２２の接続面と、
前記入力導波路２１と前記出力導波路２３の接続面とが
同一であるようにしている。よって、ヒーター電極（図
示せず）を用いて片方の出力導波路２３の内、他方の出
力導波路２２の成す円弧と重ならない部分を加熱する
と、加熱された部分の屈折率が下がり、入力用導波路２
１と出力用導波路２２のみが導波路として働き、入力光
は選択的に光出力２５に導かれる。この導波路として働
く部分の形状は、直線導波路と曲線導波路が接続部２８
にて折れ曲がり無く接続したものとなるため、導波光の
損失を小さくできる。また、出力用導波路２２側を加熱
することで、上記説明と左右逆の動作により、導波光の
損失を小さく光出力２６に導くことができる。以上が、
本発明が光損失の少ない光路切り替え素子として働く原
理である。
【００２０】本発明の分岐導波路構造は、加熱ヒーター
を動作させることを前提として損失を少なくするように
設計した結果であり、パッシブな光分岐に対して光損失
を小さくするための狭い分岐角やテーパー導波路を持つ
従来型の構造と大きく異なっている。
を動作させることを前提として損失を少なくするように
設計した結果であり、パッシブな光分岐に対して光損失
を小さくするための狭い分岐角やテーパー導波路を持つ
従来型の構造と大きく異なっている。
【００２１】ここで、光路切り替え素子においては、非
切り替え側出力へのクロストークを小さくすることが重
要である。従来の光分岐回路用Ｙ分岐構造は、「従来の
技術」の欄において説明したように、分岐部の成す角の
小さい構造となっているため、クロストークが発生しや
すいという欠点をもつ。また、従来構造のまま分岐角を
大きくすると、分岐部の折れ曲がりを大きくすることと
なり導波損失の増大をまねいた。
切り替え側出力へのクロストークを小さくすることが重
要である。従来の光分岐回路用Ｙ分岐構造は、「従来の
技術」の欄において説明したように、分岐部の成す角の
小さい構造となっているため、クロストークが発生しや
すいという欠点をもつ。また、従来構造のまま分岐角を
大きくすると、分岐部の折れ曲がりを大きくすることと
なり導波損失の増大をまねいた。
【００２２】これに対して本発明の導波路分岐部は、図
１に示すように、接続部２８で折れ曲がりがないので、
実効的な分岐角２７が大きくてもスイッチング時の導波
損失は大きくならない。このため、従来の光分岐回路用
Ｙ分岐構造に比べ、実効的分岐角２７を大きくすること
ができ、その結果、低損失のままクロストークを抑える
ことが出来る。
１に示すように、接続部２８で折れ曲がりがないので、
実効的な分岐角２７が大きくてもスイッチング時の導波
損失は大きくならない。このため、従来の光分岐回路用
Ｙ分岐構造に比べ、実効的分岐角２７を大きくすること
ができ、その結果、低損失のままクロストークを抑える
ことが出来る。
【００２３】本発明の導波路分岐部の構造は、従来の光
分岐回路用Ｙ分岐構造のようにテーパー導波路部分を持
たず、また、分岐角が大きいので、光スイッチの全長が
短くなる。このことは、光路切り替え型光スイッチを直
列に多段接続し、たとえば１×８スイッチを作るような
場合、素子の小型化、低損失化に有利となる。
分岐回路用Ｙ分岐構造のようにテーパー導波路部分を持
たず、また、分岐角が大きいので、光スイッチの全長が
短くなる。このことは、光路切り替え型光スイッチを直
列に多段接続し、たとえば１×８スイッチを作るような
場合、素子の小型化、低損失化に有利となる。
【００２４】従来の光分岐回路用Ｙ分岐構造では、分岐
角が小さいため分岐部において２つの出力用導波路の間
隔が非常に狭くなる。このため、コア層をパターン化す
る工程において高い解像度が必要とされる。さらに、上
部クラッド層形成時に上部クラッド材料が狭い部分に行
き亙らず気泡が生ずる可能性もある。このため、従来の
構造では歩留まりの向上や量産低コスト化が難しい。こ
れに対し、本発明の分岐構造では実効的な分岐角が大き
くすることが出来るので、上記の問題は解決されて作製
が容易となり、低コストに信頼性の高い素子を作製出来
る。
角が小さいため分岐部において２つの出力用導波路の間
隔が非常に狭くなる。このため、コア層をパターン化す
る工程において高い解像度が必要とされる。さらに、上
部クラッド層形成時に上部クラッド材料が狭い部分に行
き亙らず気泡が生ずる可能性もある。このため、従来の
構造では歩留まりの向上や量産低コスト化が難しい。こ
れに対し、本発明の分岐構造では実効的な分岐角が大き
くすることが出来るので、上記の問題は解決されて作製
が容易となり、低コストに信頼性の高い素子を作製出来
る。
【００２５】以上から、本発明により、光損失が少な
く、クロストークの少ない光路切り替え素子を容易に実
現できることが明らかとなった。
く、クロストークの少ない光路切り替え素子を容易に実
現できることが明らかとなった。
【００２６】本発明が低損失、低クロストークの光路切
り替え素子として働く原理は、２つの出力導波路の曲率
半径が等しいことを必要としない。２つの出力導波路の
曲率半径が異なっている、または、図２に示した導波路
構造のように出力導波路の片方が直線であるような非対
称構造でも発明の効果は同等である。なお、図２は本発
明の光スイッチの分岐導波路部の平面図を示し、図２
中、符号３１は入力導波路、３２は直線状の出力導波
路，３３は円弧形状の出力導波路を各々図示する。
り替え素子として働く原理は、２つの出力導波路の曲率
半径が等しいことを必要としない。２つの出力導波路の
曲率半径が異なっている、または、図２に示した導波路
構造のように出力導波路の片方が直線であるような非対
称構造でも発明の効果は同等である。なお、図２は本発
明の光スイッチの分岐導波路部の平面図を示し、図２
中、符号３１は入力導波路、３２は直線状の出力導波
路，３３は円弧形状の出力導波路を各々図示する。
【００２７】さらに、本発明の実施に際し、曲線形状の
出力用導波路を、十分短い区間の直線導波路の組み合わ
せで近似しても同等の効果が得られることは自明であ
る。
出力用導波路を、十分短い区間の直線導波路の組み合わ
せで近似しても同等の効果が得られることは自明であ
る。
【００２８】次に、本発明の第２の発明の内容を説明す
る。本発明の第２の発明は、熱光学光スイッチの加熱用
ヒーターの形状を分岐部の枝部の上部及びその近傍のみ
において、他の部位に比して幅を細くすることで、低損
失と高い消光比を持ち、高速動作が可能な光スイッチを
実現したものである。ここで、Ｙ分岐型の熱光学ディジ
タル光スイッチにおいて、高い消光比の特性を得るため
には、オフ側出力導波路のみを加熱し、入力導波路およ
びオン側出力導波路に熱屈折率変化をなるべく起こさせ
ないことが必要となる。先ず、図３に従来型の光スイッ
チのヒーター電極の平面図を示す。図３中、符号４１は
配線パッド、４２はヒーター電極及び４３は分岐導波路
を各々図示する。すなわち、従来の様に、図３に示すよ
うな幅が一定のヒーター電極４２を用いると、ヒーター
電極４２に沿った部分全体が発熱するために、オフ側出
力導波路近傍のみを加熱することが難しい。
る。本発明の第２の発明は、熱光学光スイッチの加熱用
ヒーターの形状を分岐部の枝部の上部及びその近傍のみ
において、他の部位に比して幅を細くすることで、低損
失と高い消光比を持ち、高速動作が可能な光スイッチを
実現したものである。ここで、Ｙ分岐型の熱光学ディジ
タル光スイッチにおいて、高い消光比の特性を得るため
には、オフ側出力導波路のみを加熱し、入力導波路およ
びオン側出力導波路に熱屈折率変化をなるべく起こさせ
ないことが必要となる。先ず、図３に従来型の光スイッ
チのヒーター電極の平面図を示す。図３中、符号４１は
配線パッド、４２はヒーター電極及び４３は分岐導波路
を各々図示する。すなわち、従来の様に、図３に示すよ
うな幅が一定のヒーター電極４２を用いると、ヒーター
電極４２に沿った部分全体が発熱するために、オフ側出
力導波路近傍のみを加熱することが難しい。
【００２９】本発明は、加熱を必要とするオフ側出力用
導波路のコア上部のみでヒーター電極を細くすることに
より、この部位のみの発熱量を大きくし、オフ側出力導
波路のみを加熱することを実現したものである。一般
に、一定厚さの線状の電極に電流を流した場合、その電
極単位面積あたりの発熱量は、電極の幅の２乗に反比例
する。このため、たとえば、オフ側出力用導波路のコア
上部のヒーター電極の幅を、高々半分にしただけでも、
他の部位の電極に比べ４倍の発熱を得ることが出来る。
この結果、入力導波路とオン側導波路のコアとクラッド
の比屈折率差を一定に保ったまま、オフ側出力用導波路
のコアの屈折率を効率的に下げて低損失と高い消光比の
特性を得ることが出来るようになる。
導波路のコア上部のみでヒーター電極を細くすることに
より、この部位のみの発熱量を大きくし、オフ側出力導
波路のみを加熱することを実現したものである。一般
に、一定厚さの線状の電極に電流を流した場合、その電
極単位面積あたりの発熱量は、電極の幅の２乗に反比例
する。このため、たとえば、オフ側出力用導波路のコア
上部のヒーター電極の幅を、高々半分にしただけでも、
他の部位の電極に比べ４倍の発熱を得ることが出来る。
この結果、入力導波路とオン側導波路のコアとクラッド
の比屈折率差を一定に保ったまま、オフ側出力用導波路
のコアの屈折率を効率的に下げて低損失と高い消光比の
特性を得ることが出来るようになる。
【００３０】図４に具体的な電極の構造の光スイッチの
ヒーター電極の平面図を示す。図４中、符号５１は配線
パッド、５２はヒーター電極低発熱部、５３はヒーター
電極高発熱部及び５４は分岐導波路を各々図示する。ヒ
ーター電極は、ヒーター電極低発熱部５２及びヒーター
電極高発熱部５３からなる。なお、配設用パッド５１は
配線方法により必ずしも必要としない。ここで、ヒータ
ー電極高発熱部５３は、出力用導波路のコア上部近傍の
みに存在する。本発明においては、必要部位のみ加熱す
るために、広い範囲を加熱する図３に示した従来の構造
に比べ、スイッチ動作に必要な電力を著しく下げること
ができる。さらに、加熱される部位の体積が小さいた
め、加熱を止めた時に効率的な熱拡散が起こりすばやく
加熱前の状態に復帰する。このことは、熱光学スイッチ
の動作速度の向上をもたらす。
ヒーター電極の平面図を示す。図４中、符号５１は配線
パッド、５２はヒーター電極低発熱部、５３はヒーター
電極高発熱部及び５４は分岐導波路を各々図示する。ヒ
ーター電極は、ヒーター電極低発熱部５２及びヒーター
電極高発熱部５３からなる。なお、配設用パッド５１は
配線方法により必ずしも必要としない。ここで、ヒータ
ー電極高発熱部５３は、出力用導波路のコア上部近傍の
みに存在する。本発明においては、必要部位のみ加熱す
るために、広い範囲を加熱する図３に示した従来の構造
に比べ、スイッチ動作に必要な電力を著しく下げること
ができる。さらに、加熱される部位の体積が小さいた
め、加熱を止めた時に効率的な熱拡散が起こりすばやく
加熱前の状態に復帰する。このことは、熱光学スイッチ
の動作速度の向上をもたらす。
【００３１】本発明の第３の発明は、特に第１の発明で
示した熱光学光スイッチの分岐導波路構造において、オ
フ側出力用導波路近傍の短い部位のみを加熱すること
が、低損失化や消光比向上に効果的であることを見いだ
し、第２の発明で示した図４に示すような電極構造を用
いて、より高性能の光スイッチを実現したものである。
従来の熱光学光スイッチの様な低分岐角を持つ分岐導波
路構造では、２つの出力導波路の重なった部分、また
は、テーパー部分の長さが長いため、光路切り替えのた
めに必要な加熱部位が長い。これに対し、本発明の分岐
構造は分岐角が大きく必要な加熱部位が短くなる。この
ため、従来構造に比べて、小さい面積部分を加熱するこ
とによる損失や消光比の改善が著しい。小さい面積部分
を効果的に加熱する電極構造として、第２の発明に示し
た構造を採用することで、第１の発明の効果、第２の発
明の効果及び上記説明の損失や消光比の改善の効果を合
わせ持つ光スイッチが実現できる。
示した熱光学光スイッチの分岐導波路構造において、オ
フ側出力用導波路近傍の短い部位のみを加熱すること
が、低損失化や消光比向上に効果的であることを見いだ
し、第２の発明で示した図４に示すような電極構造を用
いて、より高性能の光スイッチを実現したものである。
従来の熱光学光スイッチの様な低分岐角を持つ分岐導波
路構造では、２つの出力導波路の重なった部分、また
は、テーパー部分の長さが長いため、光路切り替えのた
めに必要な加熱部位が長い。これに対し、本発明の分岐
構造は分岐角が大きく必要な加熱部位が短くなる。この
ため、従来構造に比べて、小さい面積部分を加熱するこ
とによる損失や消光比の改善が著しい。小さい面積部分
を効果的に加熱する電極構造として、第２の発明に示し
た構造を採用することで、第１の発明の効果、第２の発
明の効果及び上記説明の損失や消光比の改善の効果を合
わせ持つ光スイッチが実現できる。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の効果を示す実施例について図
面を参照しつつ説明する。
面を参照しつつ説明する。
【００３３】（実施例１）図１に示したコア部の平面パ
ターンを分岐部に持つ導波路を作製した。図１中のコア
の幅３０は８μｍ、曲線導波路部分の曲率半径２９は４
０ｍｍとした。この分岐構造においては、分岐角２７
は、１．６度となった。導波路の作成方法を以下に説明
する。
ターンを分岐部に持つ導波路を作製した。図１中のコア
の幅３０は８μｍ、曲線導波路部分の曲率半径２９は４
０ｍｍとした。この分岐構造においては、分岐角２７
は、１．６度となった。導波路の作成方法を以下に説明
する。
【００３４】共重合比の異なる２種類の重水素化・フッ
素化ポリメタクリレート（以下、ポリマＡ，ポリマＢと
呼ぶ、特開平３−１８８４０２号公報「平板型プラスチ
ック導波路」参照）を合成した。ポリマＡ、ポリマＢの
屈折率はそれぞれ、１．４８３８，１．４８０２であ
る。金属基板上にポリマＢ，ポリマＡの溶液を順に塗布
し、厚さ２０μｍの下部クラッド層、厚さ８μｍのコア
層を形成した。この上に、レジストを塗布し、パターン
露光、現像を行った。さらにこのレジストパターンをマ
スクとして、酸素ガスの反応性イオンエッチングを行
い、コア層を、８μｍ×８μｍの矩形状に加工した。次
に、レジストパターンを剥離した後に、ポリマＢ溶液を
２０μｍの厚さに塗布しクラッドとし、埋込型ポリマ光
導波路を作製した。
素化ポリメタクリレート（以下、ポリマＡ，ポリマＢと
呼ぶ、特開平３−１８８４０２号公報「平板型プラスチ
ック導波路」参照）を合成した。ポリマＡ、ポリマＢの
屈折率はそれぞれ、１．４８３８，１．４８０２であ
る。金属基板上にポリマＢ，ポリマＡの溶液を順に塗布
し、厚さ２０μｍの下部クラッド層、厚さ８μｍのコア
層を形成した。この上に、レジストを塗布し、パターン
露光、現像を行った。さらにこのレジストパターンをマ
スクとして、酸素ガスの反応性イオンエッチングを行
い、コア層を、８μｍ×８μｍの矩形状に加工した。次
に、レジストパターンを剥離した後に、ポリマＢ溶液を
２０μｍの厚さに塗布しクラッドとし、埋込型ポリマ光
導波路を作製した。
【００３５】この導波路の上に金属薄膜をスパッタ装置
にて堆積し、フォトリソグラフィー法及びドライエッチ
ング法を用いて図３に示す形状のヒーター電極を形成し
た。ここで電極ヒーター４２の幅は３０μｍであった。
にて堆積し、フォトリソグラフィー法及びドライエッチ
ング法を用いて図３に示す形状のヒーター電極を形成し
た。ここで電極ヒーター４２の幅は３０μｍであった。
【００３６】導波路の入力２４及び出力２５，２６にシ
ングルモードファイバーを突き合わせ接続し、入力側フ
ァイバーから、波長１．３μｍのレーザー光を入射し
た。出力導波路２３上のヒーター電極に電流を流し加熱
した。この時の加熱電力と出力光強度の関係を測定した
結果を図５に示す。図５では、出力光強度は入力光強度
で規格化してある。図５から分かるように約６０ｍＷの
電力で、光損失約１ｄＢ、消光比４５ｄＢ以上の光スイ
ッチ特性を持つ光スイッチが実現されている。
ングルモードファイバーを突き合わせ接続し、入力側フ
ァイバーから、波長１．３μｍのレーザー光を入射し
た。出力導波路２３上のヒーター電極に電流を流し加熱
した。この時の加熱電力と出力光強度の関係を測定した
結果を図５に示す。図５では、出力光強度は入力光強度
で規格化してある。図５から分かるように約６０ｍＷの
電力で、光損失約１ｄＢ、消光比４５ｄＢ以上の光スイ
ッチ特性を持つ光スイッチが実現されている。
【００３７】次に、出力用導波路２２上のヒーター電極
に電流を流し加熱した。この時は、図５において光出力
２５と２６を交換した特性とほぼ同じ結果を得た。
に電流を流し加熱した。この時は、図５において光出力
２５と２６を交換した特性とほぼ同じ結果を得た。
【００３８】さらに、光源を波長１．５５μｍの物と取
り替えて同様の実験を行った。この結果、約６０ｍＷの
電力で、光損失約３ｄＢ、消光比４０ｄＢ以上の光スイ
ッチ特性を持つ光スイッチが実現された。
り替えて同様の実験を行った。この結果、約６０ｍＷの
電力で、光損失約３ｄＢ、消光比４０ｄＢ以上の光スイ
ッチ特性を持つ光スイッチが実現された。
【００３９】（実施例２）金属基板上に、図１に示した
コア部の平面パターンを分岐部に持つ導波路を、実施例
１と同様の材料及び方法で作製した。下部クラッド、上
部クラッド層の厚さは、共に２０μｍであり、図１中の
コアの幅と曲線導波路部分の曲率半径、コアとクラッド
の比屈折率差が、「表２」の値が持つ物を作製した。比
屈折率差の制御はクラッド材料の共重合比を変化させて
行った。コアの厚さは導波路幅と同じとした。この分岐
構造における分岐角は「表２」に示したとおりとなる。
この導波路の上に金属薄膜を堆積し、フォトリソグラフ
ィー法及びドライエッチング法を用いて図３に示す形状
のヒーター電極を形成した。ここでヒーター部４２の幅
は３０μｍであった。
コア部の平面パターンを分岐部に持つ導波路を、実施例
１と同様の材料及び方法で作製した。下部クラッド、上
部クラッド層の厚さは、共に２０μｍであり、図１中の
コアの幅と曲線導波路部分の曲率半径、コアとクラッド
の比屈折率差が、「表２」の値が持つ物を作製した。比
屈折率差の制御はクラッド材料の共重合比を変化させて
行った。コアの厚さは導波路幅と同じとした。この分岐
構造における分岐角は「表２」に示したとおりとなる。
この導波路の上に金属薄膜を堆積し、フォトリソグラフ
ィー法及びドライエッチング法を用いて図３に示す形状
のヒーター電極を形成した。ここでヒーター部４２の幅
は３０μｍであった。
【００４０】導波路の入力２４及び出力２５，２６にシ
ングルモードファイバーを突き合わせ接続し、入力側フ
ァイバーから、波長１．３μｍのレーザー光を入射し
た。出力用導波路２３上のヒーター電極に電流を流し６
０ｍＷの電力で加熱した。この時の出力光強度を測定し
た結果を「表２」に示す。
ングルモードファイバーを突き合わせ接続し、入力側フ
ァイバーから、波長１．３μｍのレーザー光を入射し
た。出力用導波路２３上のヒーター電極に電流を流し６
０ｍＷの電力で加熱した。この時の出力光強度を測定し
た結果を「表２」に示す。
【００４１】曲率半径１０ｍｍから１５０ｍｍの範囲の
素子が、光損失約３ｄＢ以下、消光比２５ｄＢ以上の光
スイッチ特性を持つことが分かる。中でも、曲率半径２
０ｍｍから１００ｍｍの範囲の素子は、光損失約２ｄＢ
以下、消光比３５ｄＢ以上の良好な光スイッチ特性を持
つことが分かった。
素子が、光損失約３ｄＢ以下、消光比２５ｄＢ以上の光
スイッチ特性を持つことが分かる。中でも、曲率半径２
０ｍｍから１００ｍｍの範囲の素子は、光損失約２ｄＢ
以下、消光比３５ｄＢ以上の良好な光スイッチ特性を持
つことが分かった。
【００４２】
【表２】
【００４３】（実施例３）金属基板上に、図１に示した
コア部の平面パターンを分岐部に持つ導波路を、実施例
１と同様の材料及び方法で作製した。コア断面サイズ
は、８×８μｍ、下部クラッド、上部クラッド層の厚さ
は、共に２０μｍである。図１中の曲線導波路部分の曲
率半径２９は４０ｍｍとした。
コア部の平面パターンを分岐部に持つ導波路を、実施例
１と同様の材料及び方法で作製した。コア断面サイズ
は、８×８μｍ、下部クラッド、上部クラッド層の厚さ
は、共に２０μｍである。図１中の曲線導波路部分の曲
率半径２９は４０ｍｍとした。
【００４４】使用した導波路材料は、重水素化ポリメチ
ルメタクリレート（以下ｄ−ＰＭＭＡ）、屈折理制御可
能なＵＶ硬化性エポキシ樹脂（特開平２−６８８号公報
「接着性組成物」参照）及び屈折理制御可能なシリコー
ンポリマー（特開平７−８５９７９号公報「高分子光学
材料及びこれを用いた光導波路」参照）であり、「表
３」に示す組み合わせでコアとクラッドに使用した。導
波路のコアパターンは、フォトリソグラフィー法及びド
ライエッチング法を用いて作製した。この導波路の上に
金属薄膜を堆積し、フォトリソグラフィー法及びドライ
エッチング法を用いて図３に示す形状のヒーター電極を
形成した。ここでヒーター部４２の幅は３０μｍであっ
た。
ルメタクリレート（以下ｄ−ＰＭＭＡ）、屈折理制御可
能なＵＶ硬化性エポキシ樹脂（特開平２−６８８号公報
「接着性組成物」参照）及び屈折理制御可能なシリコー
ンポリマー（特開平７−８５９７９号公報「高分子光学
材料及びこれを用いた光導波路」参照）であり、「表
３」に示す組み合わせでコアとクラッドに使用した。導
波路のコアパターンは、フォトリソグラフィー法及びド
ライエッチング法を用いて作製した。この導波路の上に
金属薄膜を堆積し、フォトリソグラフィー法及びドライ
エッチング法を用いて図３に示す形状のヒーター電極を
形成した。ここでヒーター部４２の幅は３０μｍであっ
た。
【００４５】導波路の入力２４及び出力２５，２６にシ
ングルモードファイバーを突き合わせ接続し、入力側フ
ァイバーから、波長１．３μｍのレーザー光を入射し
た。出力用導波路２３上のヒーター電極に電流を流し加
熱した時の出力２５及び２６の光強度を入射光強度を基
準に測定した。加熱電力を０より上昇させたときに、出
力２６の光強度が初めて−４５ｄＢ以下となった時の加
熱電力及び出力２５の光強度を「表３」に示す。導波路
材料の種類によらず概ね実施例１と同様のスイッチ性能
が得られたことが分かる。
ングルモードファイバーを突き合わせ接続し、入力側フ
ァイバーから、波長１．３μｍのレーザー光を入射し
た。出力用導波路２３上のヒーター電極に電流を流し加
熱した時の出力２５及び２６の光強度を入射光強度を基
準に測定した。加熱電力を０より上昇させたときに、出
力２６の光強度が初めて−４５ｄＢ以下となった時の加
熱電力及び出力２５の光強度を「表３」に示す。導波路
材料の種類によらず概ね実施例１と同様のスイッチ性能
が得られたことが分かる。
【００４６】
【表３】
【００４７】（実施例４）図６に本発明の光スイッチの
直線近似した分岐導波路部の平面図を示す。図６中、符
号７１は入力導波路及び符号７２は直線近似した分岐重
なり部を図示する。ここで、分岐部のコアが、図６に示
されるように、出力用導波路を直線導波路の組み合わせ
で円弧形状を近似した形状を持つ熱光学スイッチ素子を
作製した場合、図１では円弧形状だった出力用導波路
を、図６においては所望の曲率半径に内接するつながっ
た直線群に置き換えるようにしている。
直線近似した分岐導波路部の平面図を示す。図６中、符
号７１は入力導波路及び符号７２は直線近似した分岐重
なり部を図示する。ここで、分岐部のコアが、図６に示
されるように、出力用導波路を直線導波路の組み合わせ
で円弧形状を近似した形状を持つ熱光学スイッチ素子を
作製した場合、図１では円弧形状だった出力用導波路
を、図６においては所望の曲率半径に内接するつながっ
た直線群に置き換えるようにしている。
【００４８】本実施例の分岐部分の形状は、図６に示し
た通り、２つの出力用導波路が重なっている部分７２を
４本の直線導波路の重ね合わせで、曲率半径４０ｍｍの
円に内接するよう設計した。コア部の形状以外の素子構
造、材料、作製法はすべて実施例１と同様にした。１．
３μｍの光源を用いて「実施例１」と同様に評価した結
果、この素子は、約６０ｍＷの電力で、光損失約１ｄ
Ｂ、消光比４５ｄＢ以上の光スイッチ特性を持つことが
分かった。
た通り、２つの出力用導波路が重なっている部分７２を
４本の直線導波路の重ね合わせで、曲率半径４０ｍｍの
円に内接するよう設計した。コア部の形状以外の素子構
造、材料、作製法はすべて実施例１と同様にした。１．
３μｍの光源を用いて「実施例１」と同様に評価した結
果、この素子は、約６０ｍＷの電力で、光損失約１ｄ
Ｂ、消光比４５ｄＢ以上の光スイッチ特性を持つことが
分かった。
【００４９】（実施例５）実施例１においてヒーター電
極の形状のみを図４のように変更した熱光学スイッチ素
子を作製した。図４において低発熱部５２の幅は３０μ
ｍ、高発熱部５３の幅は８μｍ、高発熱部５３の長さを
６００μｍとした。素子の作成方法、評価方法は「実施
例１」と同じである。１．３μｍの光を入射したとき
の、出力光強度の加熱電力依存を図７に示す。図５と比
べ、スイッチ動作電力の低下、消光比の向上が著しい。
加熱電力２５ｍＷにおいて、光損失０．７ｄＢ、消光比
約５５ｄＢの光スイッチ特性が持つことが分かった。
極の形状のみを図４のように変更した熱光学スイッチ素
子を作製した。図４において低発熱部５２の幅は３０μ
ｍ、高発熱部５３の幅は８μｍ、高発熱部５３の長さを
６００μｍとした。素子の作成方法、評価方法は「実施
例１」と同じである。１．３μｍの光を入射したとき
の、出力光強度の加熱電力依存を図７に示す。図５と比
べ、スイッチ動作電力の低下、消光比の向上が著しい。
加熱電力２５ｍＷにおいて、光損失０．７ｄＢ、消光比
約５５ｄＢの光スイッチ特性が持つことが分かった。
【００５０】上記の熱光学スイッチ素子のスイッチ動作
に要する時間を測定するために、片方の電極を矩形波電
流で加熱し、他方の電極をこれと逆相の矩形波電流で加
熱した。矩形波中のオンの時の加熱電力が３０ｍＷ、オ
フの時は、０ｍＷとなるように調節した。２つの出力光
強度をオシロスコープを用いて観測した。加熱電流の矩
形波のエッジから、２つの出力光が切り替わって安定す
るまでの時間を、この熱光学スイッチ素子のスイッチ動
作時間とした。本実施例の熱光学スイッチ素子のスイッ
チ動作時間は、約０．６ｍＳであった。
に要する時間を測定するために、片方の電極を矩形波電
流で加熱し、他方の電極をこれと逆相の矩形波電流で加
熱した。矩形波中のオンの時の加熱電力が３０ｍＷ、オ
フの時は、０ｍＷとなるように調節した。２つの出力光
強度をオシロスコープを用いて観測した。加熱電流の矩
形波のエッジから、２つの出力光が切り替わって安定す
るまでの時間を、この熱光学スイッチ素子のスイッチ動
作時間とした。本実施例の熱光学スイッチ素子のスイッ
チ動作時間は、約０．６ｍＳであった。
【００５１】（実施例７）コアの平面図が図８に示され
るような１×８光スイッチを作製した。各分岐スイッチ
９３〜９５の構造は実施例５と同じであり、各分岐スイ
ッチ間は、曲率半径が４０ｍｍの曲線導波路で結んだ。
素子の作製法は実施例１と同じである。この１×８光ス
イッチは、長さ２５ｍｍ、幅１０ｍｍになった。
るような１×８光スイッチを作製した。各分岐スイッチ
９３〜９５の構造は実施例５と同じであり、各分岐スイ
ッチ間は、曲率半径が４０ｍｍの曲線導波路で結んだ。
素子の作製法は実施例１と同じである。この１×８光ス
イッチは、長さ２５ｍｍ、幅１０ｍｍになった。
【００５２】入力導波路９１、各出力導波路９２にシン
グルモードファイバーを突き合わせて結合し、入力導波
路に波長１．３μｍの光を入力した。分岐スイッチは、
片側のヒーターに３０ｍＷの加熱電力を与えることによ
り動作させた。
グルモードファイバーを突き合わせて結合し、入力導波
路に波長１．３μｍの光を入力した。分岐スイッチは、
片側のヒーターに３０ｍＷの加熱電力を与えることによ
り動作させた。
【００５３】図８の構成において、１段目から３段目の
各段から適当な３個の分岐スイッチを選択して動作させ
ることにより、特定の出力導波路に光を導くことが出来
る。ある出力導波路に光を導くように、分岐スイッチの
動作の組み合わせを設定した時、光を導いた導波路の出
力をオン出力、他の導波路のうち出力の一番大きい導波
路からの出力をクロストーク出力と定義して、入力光強
度を基準に測定した。それぞれの出力導波路のオン出力
は、−４．３〜−３．４ｄＢであり、この時クロストー
ク出力は、最大のもので−４８ｄＢであった。
各段から適当な３個の分岐スイッチを選択して動作させ
ることにより、特定の出力導波路に光を導くことが出来
る。ある出力導波路に光を導くように、分岐スイッチの
動作の組み合わせを設定した時、光を導いた導波路の出
力をオン出力、他の導波路のうち出力の一番大きい導波
路からの出力をクロストーク出力と定義して、入力光強
度を基準に測定した。それぞれの出力導波路のオン出力
は、−４．３〜−３．４ｄＢであり、この時クロストー
ク出力は、最大のもので−４８ｄＢであった。
【００５４】
【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
によれば、小型で、低光学損失、低クロストーク、高
速、低消費電力の熱光学スイッチが得られる。
によれば、小型で、低光学損失、低クロストーク、高
速、低消費電力の熱光学スイッチが得られる。
【図１】本発明の光スイッチの分岐導波路部の平面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の光スイッチの分岐導波路部の平面図で
ある。
ある。
【図３】従来型の光スイッチのヒーター電極の平面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の光スイッチのヒーター電極の平面図で
ある。
ある。
【図５】本発明の光スイッチのスイッチ動作特性を表す
図である。
図である。
【図６】本発明の光スイッチの直線近似した分岐導波路
部の平面図である。
部の平面図である。
【図７】本発明の光スイッチのスイッチ動作特性を表す
図である。
図である。
【図８】本発明の１×８光スイッチの導波路部の平面図
である。
である。
【図９】従来型の光スイッチの分岐導波路部の平面図で
ある。
ある。
１１ 入力導波路 １２，１３ 出力導波路 １４ テーパー導波路 ２１ 入力導波路 ２２，２３ 出力導波路 ２４ 光入力 ２５，２６ 光出力 ２７ 分岐角 ２８ 接続部 ２９ 出力導波路の曲率半径 ３０ 導波路幅 ３１ 入力導波路 ３２，３３ 出力導波路 ４１ 配線パッド ４２ ヒーター電極 ４３ 分岐導波路 ５１ 配線パッド ５２ ヒーター電極低発熱部 ５３ ヒーター電極高発熱部 ５４ 分岐導波路 ７１ 入力導波路 ７２ 直線近似した分岐重なり部 ９１ 入力導波路 ９２ 出力導波路 ９３ 第１段目の分岐スイッチ ９４ 第２段目の分岐スイッチ ９５ 第３段目の分岐スイッチ
Claims (3)
- 【請求項１】 分岐光導波路と加熱部よりなる熱光学光
スイッチにおいて、 前記分岐光導波路は、直線状である第１の光導波路と、
該第１の光導波路と光学的に接続し、かつ接続部は前記
第１の光導波路と折れ曲がりなく繋がる円弧の若しくは
直線の第２の光導波路と、該第１の光導波路と光学的に
接続し、かつ接続部は前記第１の光導波路と折れ曲がり
なく繋がる円弧を形成する第３の光導波路とよりなり、 前記第１の光導波路と前記第２の光導波路の接続面と、
前記第１の光導波路と前記第３の光導波路の接続面が同
一であることを特徴とする熱光学光スイッチ。 - 【請求項２】 分岐光導波路と加熱部よりなる熱光学光
スイッチにおいて、 加熱要素であるヒーター電極の形状が、分岐部の枝部の
上部及びその近傍のみで、他の部位に比して幅が細くな
っていることを特徴とする熱光学光スイッチ。 - 【請求項３】 分岐光導波路と加熱部よりなる熱光学光
スイッチにおいて、 加熱要素であるヒーター電極の形状が、分岐部の枝部の
上部及びその近傍のみで、他の部位に比して幅が細くな
っていることを特徴とする請求項１記載の熱光学光スイ
ッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8015171A JPH09211501A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 熱光学光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8015171A JPH09211501A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 熱光学光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09211501A true JPH09211501A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11881371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8015171A Pending JPH09211501A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 熱光学光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09211501A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005045489A2 (en) | 2003-07-02 | 2005-05-19 | E.I. Dupont De Nemours And Company | Y-branch-based thermo-optic digital optical switches and variable optical attenuators with non-uniform heating |
| JP2008026555A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Hamamatsu Photonics Kk | 光導波路素子 |
| KR101066544B1 (ko) * | 2009-07-29 | 2011-09-21 | 우리로광통신주식회사 | 광 분배기 |
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-
1996
- 1996-01-31 JP JP8015171A patent/JPH09211501A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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