JPH09304797A - 光スイッチ - Google Patents

光スイッチ

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JPH09304797A
JPH09304797A JP11681896A JP11681896A JPH09304797A JP H09304797 A JPH09304797 A JP H09304797A JP 11681896 A JP11681896 A JP 11681896A JP 11681896 A JP11681896 A JP 11681896A JP H09304797 A JPH09304797 A JP H09304797A
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JP
Japan
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optical
optical switch
switch
output ports
output
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JP11681896A
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English (en)
Inventor
Masabumi Koga
正文 古賀
Norio Sakaida
規夫 坂井田
Kenichi Sato
健一 佐藤
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリマー系を材料としたY分岐導波路による
光スイッチにおいて、光パスクロスコネクトシステムに
適用できる十分に高いオン/オフ比を有し、かつ光出力
レベル調整機能を実現する。 【解決手段】 ポリマー系材料で形成され、熱光学効果
を利用して1入力2出力のスイッチングを行う光スイッ
チ素子を複数段に配列してN入力N出力のスイッチング
を行う光スイッチの各出力ポートに、同様のポリマー系
材料を用いた光スイッチ素子を光ゲートスイッチとして
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光パスクロスコネ
クトシステム、光信号処理システム、光伝送システムそ
の他に用いられる光スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】熱光学効果を利用した従来の光スイッチ
には、石英系を材料としたものとポリマー系(例えば、
ポリイミド) を材料としたものがある。石英系ではマッ
ハツェンダ干渉計を構成して光スイッチが実現される
が、ポリマー系ではY分岐導波路により光スイッチの実
現が可能になっている。これは、ポリマー系の熱光学係
数が石英系よりも1桁ほど大きいためである。なお、Y
分岐導波路による光スイッチは、石英系でも原理的には
可能であるが、熱光学係数が小さいので実現が困難であ
る。
【0003】図6は、ポリマー系を材料としたY分岐導
波路による光スイッチの構成を示す(参照論文:Winfie
rd H.G.Horsthuis,et al.,"Active components for opt
icalnetworks using polymer technology",IOOC-95 (Te
nth-International Conference on Integrated Optics
and Optical Fiber Communication), TuD1-1, pp.62-6
4, June 26-30, 1995)。
【0004】図において、対称なY分岐導波路11上に
2つのヒータ抵抗12−1,12−2を配置し、このヒ
ータによって一方の導波路を温め、屈折率を変化させて
非対称Y分岐導波路を形成し、他方の導波路に光レベル
の多くを導波させる構成である。上記論文に記載されて
いる印加電圧と光出力レベルの関係を図7に示す。印加
電圧がゼロのときには、対称なY分岐導波路5の特性
に従って2つの出力ポートの出力光強度は互いに等し
い。この状態からヒータ抵抗12−2へ電圧を徐々に印
加していくと、ヒータ抵抗12−2の下部にある導波路
は温められて屈折率が小さくなる。光は、屈折率の違い
を感じるとそこで反射する。小さくなった屈折率が導波
路(コア)の周囲のクラッド層の屈折率と等しくなると
光強度の多くは反射され、屈折率が大きい状態にある他
方の導波路(コア)へ伝搬していく。このようにして、
電圧を印加するヒータを変えることにより、光スイッチ
として動作することになる。
【0005】石英系を材料とした光スイッチに対して、
ポリマー系を材料とした光スイッチは次のような特徴を
有する。 (1) 熱光学係数が大きいので、石英系光スイッチの1/
5以下の駆動電力ですむ。 (2) 駆動電力が小さいので印加電圧も小さくてすみ、T
TLロジック回路を使うことができるので駆動回路が簡
単になる。
【0006】(3) Y分岐導波路による光スイッチなの
で、マッハツェンダ干渉計スイッチに比べて短い導波路
ですむ。 (4) Y分岐導波路による光スイッチなので、印加電圧が
所定値を越えるとオン状態およびオフ状態が飽和する。
すなわち、アナログスイッチのようにオン状態およびオ
フ状態に対応する制御電圧を正確に入力する必要がな
く、電圧精度が低くてもよい。
【0007】(5) 石英系光スイッチに比べて安価に作製
できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光パスクロ
スコネクトシステムに適用される光スイッチは、オン/
オフ比として40dB以上のものが必要になる。しかし、上
記のポリマー系を材料とした光スイッチで安定に実現で
きるオン/オフ比は20〜30dB程度である。したがって、
本光スイッチをそのまま光パスクロスコネクトシステム
に適用することは困難であった。
【0009】さらに、光パスクロスコネクトシステムで
は、光スイッチの各出力ポートの光レベルを一定に調整
する機能が必要である。これは、波長多重伝送する際に
各波長の光レベルが異なっていると伝送特性が劣化する
ためである。しかし、上記のポリマー系を材料とした光
スイッチに光出力レベル調整機能を付加した例はない。
【0010】本発明は、ポリマー系を材料としたY分岐
導波路による光スイッチにおいて、光パスクロスコネク
トシステムに適用できる十分に高いオン/オフ比を有
し、かつ光出力レベル調整機能を有する光スイッチを提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリマー系材
料で形成され、熱光学効果を利用して1入力2出力のス
イッチングを行う光スイッチ素子を複数段に配列してN
入力N出力のスイッチングを行う光スイッチの各出力ポ
ートに、同様のポリマー系材料を用いた光スイッチ素子
を光ゲートスイッチとして接続する。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の光スイッチの実
施形態を示す。なお、本光スイッチはポリマー系の大き
な熱光学効果を用いることに特徴があり、Y分岐導波路
部の温度を変える構成であればどうようなものでもよい
が、ここでは従来例と同様のヒータを用いた構成例を示
す。また、一番基本的な1×2構成のものを示す。
【0013】図において、Y分岐導波路11とヒータ抵
抗12−1,12−2により構成される1×2光スイッ
チ素子10の出力ポート13−1,13−2に、それぞ
れ光ゲートスイッチ20,30が接続される。光ゲート
スイッチ20は、1×2光スイッチ素子10と同様の構
成であり、Y分岐導波路21、ヒータ抵抗22−1,2
2−2、出力ポート23−1,23−2を有する。光ゲ
ートスイッチ30も同様に、Y分岐導波路31、ヒータ
抵抗32−1,32−2、出力ポート33−1,33−
2を有する。ここで、光ゲートスイッチ20,30の各
2つの出力ポートのうち、一方の出力ポート23−1,
33−1を本光スイッチの出力ポートとし、他方の出力
ポート23−2,33−2をダミーポートとする。
【0014】以下、出力ポート23−1へ光がスイッチ
ングされる場合の動作について説明する。1×2光スイ
ッチ素子10ではヒータ抵抗12−2へ電流を流すと、
光は出力ポート13−1へスイッチングされる。その光
出力レベルをP〔dBm〕とする。1×2光スイッチ素子
10および光ゲートスイッチ20,30のオン/オフ比
を一様に20〔dB〕と仮定すると、出力ポート13−2へ
は(P−20)〔dBm〕の光が漏洩する。そこで、光ゲー
トスイッチ30のヒータ抵抗32−1へ電流を流すこと
により、出力ポート33−1への漏洩光を (P−20)−20=P−40〔dBm〕 まで低減することができる。
【0015】一方、1×2光スイッチ素子10の出力ポ
ート13−1から光ゲートスイッチ20に入力された光
は、ヒータ抵抗22−2へ電流を流すことにより、出力
ポート23−1からP〔dBm〕の光として出力される。
したがって、出力ポート23−1と出力ポート33−1
では、40〔dB〕のオン/オフ比を確保することができ
る。なお、ここでは導波路における伝搬損失は無視して
いる。
【0016】次に、光ゲートスイッチ20の出力ポート
23−1の光出力レベルを調整する機能について説明す
る。これは、ヒータ抵抗22−2への電流値を可変にす
ることにより実現できる。光ゲートスイッチ20は対称
なY分岐導波路21を使用しているので、ヒータ抵抗2
2−1,22−2に電流を流さないときには、出力ポー
ト23−1,23−2にはそれぞれ(P−3)〔dBm〕
の光が出力される。ここで、ヒータ抵抗22−2に流す
電流値を増加させると、出力ポート23−1の光出力レ
ベルは(P−3)〔dBm〕からP〔dBm〕へ近づいてい
く。電流値の増加によって光出力レベルが変化する様子
を図2に示す。このようなアナログ動作により、光出力
レベルを3〔dB〕の範囲で調整できることになる。ただ
し、この場合には、オン/オフ比が3〔dB〕だけ小さく
なるので、40〔dB〕以上のオン/オフ比を確保するには
スイッチ素子単体において21.5〔dB〕以上のオン/オフ
比を得る必要がある。さらに、ヒータ抵抗22−1へも
電流を流すと、3〔dB〕以上の範囲で光出力レベルを調
整することができる。
【0017】ヒータ抵抗へ流す電流値は、図3に示すよ
うな定電流回路により実現できる。図に示す定電流回路
は、1個のオヘアンプ、1個のトランジスタ、2個の抵
抗により構成したものである。トランジスタのエミッタ
に接続された基準抵抗Rrefにおける電圧降下分が、オ
ペアンプ入力電圧Vref と一致するようにヒータ抵抗へ
電流が流れる。オペアンプ入力電圧Vref は、例えばD
/A変換器によって与えることができる。
【0018】なお、光ゲートスイッチ20,30は最後
の出力段に配置すればよい。したがって、1×4以上の
光スイッチにも同様に適用することができる。1×8の
光スイッチの構成例を図4に示す。図4において、1×
2光スイッチ素子10−1〜10−7が1×8のスイッ
チングを行うように接続され、最終段の各1×2光スイ
ッチ素子10−4〜10−7の各2つの出力ポートに光
ゲートスイッチ(G−SW)20−1〜20−4、30
−1〜30−4が接続される。
【0019】また、一般に1×N構成の光スイッチだけ
でなく、N×N光スイッチにおいても同様の光ゲートス
イッチを用いることにより、オン/オフ比を高め、光出
力レベルを調整することができる。4×4の光スイッチ
の構成例を図5に示す。図5において、一方に1×4の
光スイッチを4組配置し、他方に1×4の光スイッチを
4組配置し、その間を光ゲートスイッチ(G−SW)を
介して、4×4のスイッチングを可能にする所定の結線
網によって接続する。なお、左右両側に配置された光ゲ
ートスイッチの一方は省いてもよい。
【0020】以上示した実施形態では、光ゲートスイッ
チとしてポリマー系を材料としたY分岐導波路構造のも
のを示したが、導波路長が長くなって光損失が増加する
もののポリマー基板上に形成されたマッハツェンダ干渉
計による光ゲートスイッチを用いてもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光スイッ
チは、光ゲートスイッチを新たに接続することにより、
光パスクロスコネクトシステムへ適用するのに十分に高
いオン/オフ比を実現できるとともに、光出力レベルを
3dBまたはそれ以上の範囲で調整することができる。ま
た、光スイッチを構成する各光部品を同一基板上に作製
することが可能であり、これによりコンパクトになると
ともに安定性や光損失の点で優れた特性を示すことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光スイッチの実施形態を示す図。
【図2】電流値の増加によって光出力レベルが変化する
様子を示す図。
【図3】ヒータ抵抗を駆動する定電流回路の構成例を示
す図。
【図4】1×8の光スイッチの構成例を示す図。
【図5】8×8の光スイッチの構成例を示す図。
【図6】ポリマー系を材料としたY分岐導波路による光
スイッチの構成を示す図。
【図7】印加電圧と光出力レベルの関係を示す図。
【符号の説明】
10 1×2光スイッチ素子 11,21,31 Y分岐導波路 12,22,32 ヒータ抵抗 13,23,33 出力ポート 20,30 光ゲートスイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリマー系材料で形成され、熱光学効果
    を利用して1入力2出力のスイッチングを行う光スイッ
    チ素子を複数段に配列してN入力N出力のスイッチング
    を行う光スイッチにおいて、 ポリマー系材料で形成され、熱光学効果を利用して1入
    力2出力のスイッチングを行う光スイッチ素子を光ゲー
    トスイッチとして各出力ポートにそれぞれ接続した構成
    であることを特徴とする光スイッチ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光スイッチにおいて、 光ゲートスイッチに印加する電流値を可変させ、温度を
    制御して各出力ポートの光出力レベルを可変させる電流
    供給回路を備えたことを特徴とする光スイッチ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の光スイッチにおいて、 光スイッチ素子は、ヒータ抵抗を付加したY分岐導波路
    で構成されたことを特徴とする光スイッチ。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の光スイッチにおいて、 複数個の光スイッチ素子が同一基板上に構成されたこと
    を特徴とする光スイッチ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002365605A (ja) * 2001-06-07 2002-12-18 Fujikura Ltd 熱光学効果光部品
KR100948901B1 (ko) * 2007-12-17 2010-03-24 한국전자통신연구원 광 크로스톡이 향상된 plc형 디지털 광스위치
JP2011048384A (ja) * 2010-10-04 2011-03-10 Fujikura Ltd 熱光学効果光部品
CN114153026A (zh) * 2022-01-24 2022-03-08 吉林大学 一种基于y分支结构的模式不敏感的光功率分配器及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002365605A (ja) * 2001-06-07 2002-12-18 Fujikura Ltd 熱光学効果光部品
KR100948901B1 (ko) * 2007-12-17 2010-03-24 한국전자통신연구원 광 크로스톡이 향상된 plc형 디지털 광스위치
JP2011048384A (ja) * 2010-10-04 2011-03-10 Fujikura Ltd 熱光学効果光部品
CN114153026A (zh) * 2022-01-24 2022-03-08 吉林大学 一种基于y分支结构的模式不敏感的光功率分配器及其制备方法
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