JPH11212123A - 光空間スイッチ - Google Patents
光空間スイッチInfo
- Publication number
- JPH11212123A JPH11212123A JP1700098A JP1700098A JPH11212123A JP H11212123 A JPH11212123 A JP H11212123A JP 1700098 A JP1700098 A JP 1700098A JP 1700098 A JP1700098 A JP 1700098A JP H11212123 A JPH11212123 A JP H11212123A
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- JP
- Japan
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- waveguide
- waveguides
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- array
- electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力導波路数が増えてもサイズが大きくなら
ず、方路の切替制御が簡単な光空間スイッチを得る。 【解決手段】 入力導波路１に入射した光は、第１のス
ラブ導波路２で横方向に広がり、アレイ導波路３−１〜
３−８に入射する。導波路３−１〜３−８を通過した光
は第２のスラブ導波路４に導かれる。導波路３−１〜３
−８の長さが全て等しいため、出力導波路５−１〜５−
８のうち入力導波路１と対称の位置にある出力導波路に
光は集光される。ヒータ電極６は、各アレイ導波路と平
行な電極指が直列に接続されたものであり、各電極指の
長さが対応するアレイ導波路毎にある一定の差をもって
異なる長さに設定されたものである。
ず、方路の切替制御が簡単な光空間スイッチを得る。 【解決手段】 入力導波路１に入射した光は、第１のス
ラブ導波路２で横方向に広がり、アレイ導波路３−１〜
３−８に入射する。導波路３−１〜３−８を通過した光
は第２のスラブ導波路４に導かれる。導波路３−１〜３
−８の長さが全て等しいため、出力導波路５−１〜５−
８のうち入力導波路１と対称の位置にある出力導波路に
光は集光される。ヒータ電極６は、各アレイ導波路と平
行な電極指が直列に接続されたものであり、各電極指の
長さが対応するアレイ導波路毎にある一定の差をもって
異なる長さに設定されたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光交換、
光情報処理等に用いられる、集積型光空間スイッチに関
するものである。
光情報処理等に用いられる、集積型光空間スイッチに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】大容量の通信を実現するために、単に光
で伝送するのみならず、光のまま信号の切り替えを行う
光交換技術の開発が重要となってきている。光交換機を
実現するためには、光の経路を切り替える機能を持った
光空間スイッチが必須である。従来より、石英ガラス、
半導体、ニオブ酸リチウム、ポリマーなどの材料を用い
て、同一基板上に光導波路を形成した、集積型光空間ス
イッチを作製した例が多数報告されている。既報告の光
空間スイッチは、１入力２出力、あるいは２入力２出力
の構成を基本とし、これらの基本スイッチを多数組み合
わせることにより、１入力多出力や多入力多出力の光空
間スイッチを実現している。
で伝送するのみならず、光のまま信号の切り替えを行う
光交換技術の開発が重要となってきている。光交換機を
実現するためには、光の経路を切り替える機能を持った
光空間スイッチが必須である。従来より、石英ガラス、
半導体、ニオブ酸リチウム、ポリマーなどの材料を用い
て、同一基板上に光導波路を形成した、集積型光空間ス
イッチを作製した例が多数報告されている。既報告の光
空間スイッチは、１入力２出力、あるいは２入力２出力
の構成を基本とし、これらの基本スイッチを多数組み合
わせることにより、１入力多出力や多入力多出力の光空
間スイッチを実現している。
【０００３】図３に、１入力８出力構成の従来の光空間
スイッチの１例を示す。図３において、１１はポリマー
光導波路、１２はＹ分岐導波路、１３はヒータ電極、１
４はＳｉ基板である。この例では、１入力２出力のＹ分
岐導波路１２を多段に計７個組み合わせることにより、
入力導波路に入射された元信号を８つの出力導波路のう
ちの任意の１つの出力導波路に出力させる機能を実現し
ている。Ｙ分岐導波路１２の上方には、２つの平行に配
置された金属からなるヒータ電極１３が形成されてい
て、これらの電極のどちらかの電極に電流を流すことに
よって、元信号の方路が制御される。電流を流した電極
が発熱すると、その熱により光導波路のまわりのクラッ
ドの屈折率が増加し、導波路とクラッド間の屈折率差が
減少する。その結果、電流を流した電極のある側の導波
路に光は伝搬できなくなり、電流を流さない電極がある
側の光導波路にのみ光が伝搬するようになる。この例で
は、１４個の電極を制御することで、８つの出力導波路
への方路の切り替え動作を行うことが可能である。
スイッチの１例を示す。図３において、１１はポリマー
光導波路、１２はＹ分岐導波路、１３はヒータ電極、１
４はＳｉ基板である。この例では、１入力２出力のＹ分
岐導波路１２を多段に計７個組み合わせることにより、
入力導波路に入射された元信号を８つの出力導波路のう
ちの任意の１つの出力導波路に出力させる機能を実現し
ている。Ｙ分岐導波路１２の上方には、２つの平行に配
置された金属からなるヒータ電極１３が形成されてい
て、これらの電極のどちらかの電極に電流を流すことに
よって、元信号の方路が制御される。電流を流した電極
が発熱すると、その熱により光導波路のまわりのクラッ
ドの屈折率が増加し、導波路とクラッド間の屈折率差が
減少する。その結果、電流を流した電極のある側の導波
路に光は伝搬できなくなり、電流を流さない電極がある
側の光導波路にのみ光が伝搬するようになる。この例で
は、１４個の電極を制御することで、８つの出力導波路
への方路の切り替え動作を行うことが可能である。
【０００４】図３の例では、単位スイッチとしてＹ分岐
型のスイッチを用いているが、このほか方向性結合器、
マッハツェンダ干渉計などの２入力２出力構成のものを
用いた例もある。また、光導波路やそのまわりのクラッ
ドの屈折率制御のメカニズムとしては、電気光学効果や
プラズマ効果等を利用したものもある。いずれにせよ、
基本スイッチを多数組み合わせて、各々のスイッチの電
極に加える電圧、あるいは電流を制御することで、多出
力のスイッチを実現している。
型のスイッチを用いているが、このほか方向性結合器、
マッハツェンダ干渉計などの２入力２出力構成のものを
用いた例もある。また、光導波路やそのまわりのクラッ
ドの屈折率制御のメカニズムとしては、電気光学効果や
プラズマ効果等を利用したものもある。いずれにせよ、
基本スイッチを多数組み合わせて、各々のスイッチの電
極に加える電圧、あるいは電流を制御することで、多出
力のスイッチを実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、出力導波路数が増すにつれ、単位スイッチ数が増加
して素子サイズが大きくなり作製が難しくなるといった
問題があり、また、制御しなければならない電極数が増
加するため、制御回路が複雑になるといった問題があっ
た。本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、多出力であっても素子サイズが大きくならず、１つ
の電極の制御だけで方路の切り替え動作ができる光空間
スイッチを提供することを目的とする。
は、出力導波路数が増すにつれ、単位スイッチ数が増加
して素子サイズが大きくなり作製が難しくなるといった
問題があり、また、制御しなければならない電極数が増
加するため、制御回路が複雑になるといった問題があっ
た。本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、多出力であっても素子サイズが大きくならず、１つ
の電極の制御だけで方路の切り替え動作ができる光空間
スイッチを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、少なくとも１本以上の入力導波路と、入力
導波路の出力端と接続された第１のスラブ導波路と、第
１のスラブ導波路の出力端と接続された複数のアレイ導
波路と、各アレイ導波路の出力端と接続された第２のス
ラブ導波路と、第２のスラブ導波路の出力端と接続され
た、少なくとも２本以上の出力導波路と、各アレイ導波
路の上方に配設された、導波路の屈折率を制御するため
の電極とを備えた光空間スイッチであって、上記アレイ
導波路は、各導波路の長さが等しいものであり、上記電
極は、各アレイ導波路と平行な複数の電極指を有するも
のであり、各電極指の長さが対応するアレイ導波路毎に
ある一定の差をもって異なる長さに設定されたものであ
る。本発明においては、各アレイ導波路の長さがすべて
等しくなっている点が１つの大きな特徴である。通常の
アレイ導波路格子型波長フィルタでは、隣り合うアレイ
導波路の長さにある一定の差が設けられているため、入
力導波路から入射した光はその波長に応じて異なる出力
導波路から出力される光波長フィルタとして機能する。
一方、本発明によるアレイ導波路格子では、アレイ導波
路の長さがすべて等しいため、入力導波路に入射した光
はその波長に関わらず、最初に設計したある決まった出
力導波路から出力される。そして、本発明では、アレイ
導波路の上方に複数の電極指を直列に接続した電極を配
設している。ここで、対応する導波路（つまり、直下の
導波路）毎に電極指にある一定の長さの差を持たせた上
記電極に電流を流すと、各アレイ導波路の屈折率に変化
が生じ、各アレイ導波路の等価的な光路長に差ができ
る。これにより、第２のスラブ導波路内で集光する位置
が最初の位置から変化し、異なる出力導波路から光が出
力されることになる。電極に流す電流に応じて異なる出
力導波路から光が取り出せるので、多出力型の光空間ス
イッチとして機能する。本発明による光空間スイッチで
は、出力導波路数を増やしていく場合、出力導波路数が
増すだけで基本的な導波路構成は変わらないので、従来
例の基本スイッチを多数組み合わせる構成に比べて、素
子サイズの増大を抑えることができる。また、出力導波
路数にかかわらず、１つの電極に印加する電圧若しくは
電流を制御するだけで光の方路の制御が可能である。
載のように、少なくとも１本以上の入力導波路と、入力
導波路の出力端と接続された第１のスラブ導波路と、第
１のスラブ導波路の出力端と接続された複数のアレイ導
波路と、各アレイ導波路の出力端と接続された第２のス
ラブ導波路と、第２のスラブ導波路の出力端と接続され
た、少なくとも２本以上の出力導波路と、各アレイ導波
路の上方に配設された、導波路の屈折率を制御するため
の電極とを備えた光空間スイッチであって、上記アレイ
導波路は、各導波路の長さが等しいものであり、上記電
極は、各アレイ導波路と平行な複数の電極指を有するも
のであり、各電極指の長さが対応するアレイ導波路毎に
ある一定の差をもって異なる長さに設定されたものであ
る。本発明においては、各アレイ導波路の長さがすべて
等しくなっている点が１つの大きな特徴である。通常の
アレイ導波路格子型波長フィルタでは、隣り合うアレイ
導波路の長さにある一定の差が設けられているため、入
力導波路から入射した光はその波長に応じて異なる出力
導波路から出力される光波長フィルタとして機能する。
一方、本発明によるアレイ導波路格子では、アレイ導波
路の長さがすべて等しいため、入力導波路に入射した光
はその波長に関わらず、最初に設計したある決まった出
力導波路から出力される。そして、本発明では、アレイ
導波路の上方に複数の電極指を直列に接続した電極を配
設している。ここで、対応する導波路（つまり、直下の
導波路）毎に電極指にある一定の長さの差を持たせた上
記電極に電流を流すと、各アレイ導波路の屈折率に変化
が生じ、各アレイ導波路の等価的な光路長に差ができ
る。これにより、第２のスラブ導波路内で集光する位置
が最初の位置から変化し、異なる出力導波路から光が出
力されることになる。電極に流す電流に応じて異なる出
力導波路から光が取り出せるので、多出力型の光空間ス
イッチとして機能する。本発明による光空間スイッチで
は、出力導波路数を増やしていく場合、出力導波路数が
増すだけで基本的な導波路構成は変わらないので、従来
例の基本スイッチを多数組み合わせる構成に比べて、素
子サイズの増大を抑えることができる。また、出力導波
路数にかかわらず、１つの電極に印加する電圧若しくは
電流を制御するだけで光の方路の制御が可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態となる光導波路回路の構成を示す平面図である。
本実施の形態では、ＩｎＰ基板７上にバンドギャップ波
長１．１μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰをコアとする埋め込
み型光導波路を形成している。
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態となる光導波路回路の構成を示す平面図である。
本実施の形態では、ＩｎＰ基板７上にバンドギャップ波
長１．１μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰをコアとする埋め込
み型光導波路を形成している。
【０００８】入力導波路１に入射した波長１．５５μｍ
の光は、第１のスラブ導波路２で横方向に広がり、複数
のアレイ導波路３−１〜３−８に入射する。各アレイ導
波路３−１〜３−８を通過した光は第２のスラブ導波路
４に導かれるが、このときアレイ導波路３−１〜３−８
の長さがすべて等しいため、アレイ導波路３−１〜３−
８とスラブ導波路４との境界における光の位相はすべて
等しくなる。
の光は、第１のスラブ導波路２で横方向に広がり、複数
のアレイ導波路３−１〜３−８に入射する。各アレイ導
波路３−１〜３−８を通過した光は第２のスラブ導波路
４に導かれるが、このときアレイ導波路３−１〜３−８
の長さがすべて等しいため、アレイ導波路３−１〜３−
８とスラブ導波路４との境界における光の位相はすべて
等しくなる。
【０００９】このため、複数の出力導波路５−１〜５−
８のうち入力導波路１と対称の位置にある出力導波路に
光は集光され、この出力導波路を通って外部に出力され
る。したがって、入力導波路１が第１のスラブ導波路２
の中心軸８ａの位置に結合されているならば、第２のス
ラブ導波路４では、中心軸８ｂの位置に結合された出力
導波路の位置に集光されることになる。
８のうち入力導波路１と対称の位置にある出力導波路に
光は集光され、この出力導波路を通って外部に出力され
る。したがって、入力導波路１が第１のスラブ導波路２
の中心軸８ａの位置に結合されているならば、第２のス
ラブ導波路４では、中心軸８ｂの位置に結合された出力
導波路の位置に集光されることになる。
【００１０】本実施の形態では、第１のスラブ導波路２
の中心軸８ａから少しずれた位置に入力導波路１を結合
することで、後述するヒータ電極に電流を流さない状態
で一番端の出力導波路に集光するように設定している。
つまり、第１のスラブ導波路２の中心軸８ａから右側に
ずれた位置に入力導波路１を結合することで、入力導波
路１と対称の位置にある左側の出力導波路５−１に光は
集光される。
の中心軸８ａから少しずれた位置に入力導波路１を結合
することで、後述するヒータ電極に電流を流さない状態
で一番端の出力導波路に集光するように設定している。
つまり、第１のスラブ導波路２の中心軸８ａから右側に
ずれた位置に入力導波路１を結合することで、入力導波
路１と対称の位置にある左側の出力導波路５−１に光は
集光される。
【００１１】そして、アレイ導波路３−１〜３−８の上
部にはＰｔからなるヒータ電極６が形成されている。ヒ
ータ電極６に電流を流すと、電極６が発熱し、電極下部
のアレイ導波路３−１〜３−８の等価屈折率が熱光学効
果により増大する。
部にはＰｔからなるヒータ電極６が形成されている。ヒ
ータ電極６に電流を流すと、電極６が発熱し、電極下部
のアレイ導波路３−１〜３−８の等価屈折率が熱光学効
果により増大する。
【００１２】ここで、各アレイ導波路３−１〜３−８上
のヒータ電極６の長さには、ある一定の差を持たせて形
成してあるので、アレイ導波路毎に屈折率変化による影
響が異なることになる。すなわち、ヒータ電極６がもっ
とも長く装荷されているアレイ導波路（本実施の形態で
は、３−８）は、屈折率変化の起きる領域が長いので、
等価的な光路長の増大が最も大きくなり、反対にヒータ
電極６がもっとも短く装荷されているアレイ導波路（本
実施の形態では、３−１）は、屈折率変化の起きる領域
が短いので、等価的な光路長の増大が最も小さい。
のヒータ電極６の長さには、ある一定の差を持たせて形
成してあるので、アレイ導波路毎に屈折率変化による影
響が異なることになる。すなわち、ヒータ電極６がもっ
とも長く装荷されているアレイ導波路（本実施の形態で
は、３−８）は、屈折率変化の起きる領域が長いので、
等価的な光路長の増大が最も大きくなり、反対にヒータ
電極６がもっとも短く装荷されているアレイ導波路（本
実施の形態では、３−１）は、屈折率変化の起きる領域
が短いので、等価的な光路長の増大が最も小さい。
【００１３】よって、アレイ導波路３−１〜３−８間で
光路長に差が生じ、アレイ導波路３−１〜３−８と第２
のスラブ導波路４との境界部における光の位相に差が生
じることになる。この結果、集光する位置が最初の位置
とは異なった点に変化する。ヒータ電極６への印加電力
量を増せば、それに応じて集光する位置がずれていくの
で、光が出力される出力導波路が順次隣りに移っていく
ことになる。
光路長に差が生じ、アレイ導波路３−１〜３−８と第２
のスラブ導波路４との境界部における光の位相に差が生
じることになる。この結果、集光する位置が最初の位置
とは異なった点に変化する。ヒータ電極６への印加電力
量を増せば、それに応じて集光する位置がずれていくの
で、光が出力される出力導波路が順次隣りに移っていく
ことになる。
【００１４】図２は、ヒータ電極６への印加電力波形と
各出力導波路５−１〜５−８からの光出力の波形を示す
図である。図２（ａ）に示す階段状の印加電力波形に応
じて、図２（ｂ）〜図２（ｉ）のように光出力が順次隣
りの出力導波路５−１〜５−８に移っていくことが確認
できる。
各出力導波路５−１〜５−８からの光出力の波形を示す
図である。図２（ａ）に示す階段状の印加電力波形に応
じて、図２（ｂ）〜図２（ｉ）のように光出力が順次隣
りの出力導波路５−１〜５−８に移っていくことが確認
できる。
【００１５】このように、本発明によれば、１つのヒー
タ電極６への印加電力制御により、１入力８出力構成の
光空間スイッチを実現することができる。より多出力の
スイッチを実現したい場合には、出力導波路数を増せば
よいだけであり、制御電極は１つのままでよい。また、
第１のスラブ導波路２に対して入力導波路１を多数結合
すれば、多入力光を一括して異なる出力導波路に切り替
えるスイッチを得ることも可能である。
タ電極６への印加電力制御により、１入力８出力構成の
光空間スイッチを実現することができる。より多出力の
スイッチを実現したい場合には、出力導波路数を増せば
よいだけであり、制御電極は１つのままでよい。また、
第１のスラブ導波路２に対して入力導波路１を多数結合
すれば、多入力光を一括して異なる出力導波路に切り替
えるスイッチを得ることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、各アレイ導波路の長さ
を全て等しくし、電極を構成する各電極指の長さを対応
するアレイ導波路毎にある一定の差をもって異なる長さ
に設定することにより、出力導波路数が増えてもサイズ
が大きくならず、１つの電極への印加電力を制御するだ
けで光の方路の切替制御が可能な多出力の光空間スイッ
チを得ることができる。
を全て等しくし、電極を構成する各電極指の長さを対応
するアレイ導波路毎にある一定の差をもって異なる長さ
に設定することにより、出力導波路数が増えてもサイズ
が大きくならず、１つの電極への印加電力を制御するだ
けで光の方路の切替制御が可能な多出力の光空間スイッ
チを得ることができる。
【図１】 本発明の実施の形態となる光導波路回路の構
成を示す平面図である。
成を示す平面図である。
【図２】 ヒータ電極への印加電力波形と各出力導波路
からの光出力の波形を示す図である。
からの光出力の波形を示す図である。
【図３】 従来の光空間スイッチの構成を示す平面図で
ある。
ある。
１…入力導波路、２…第１のスラブ導波路、３−１〜３
−８…アレイ導波路、４…第２のスラブ導波路、５−１
〜５−８…出力導波路、６…ヒータ電極、７…ＩｎＰ基
板。
−８…アレイ導波路、４…第２のスラブ導波路、５−１
〜５−８…出力導波路、６…ヒータ電極、７…ＩｎＰ基
板。
フロントページの続き (72)発明者 吉国 裕三 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも１本以上の入力導波路と、 入力導波路の出力端と接続された第１のスラブ導波路
と、 第１のスラブ導波路の出力端と接続された複数のアレイ
導波路と、 各アレイ導波路の出力端と接続された第２のスラブ導波
路と、 第２のスラブ導波路の出力端と接続された、少なくとも
２本以上の出力導波路と、 各アレイ導波路の上方に配設された、導波路の屈折率を
制御するための電極とを備えた光空間スイッチであっ
て、 前記アレイ導波路は、各導波路の長さが等しいものであ
り、 前記電極は、各アレイ導波路と平行な複数の電極指を有
するものであり、各電極指の長さが対応するアレイ導波
路毎にある一定の差をもって異なる長さに設定されたも
のであることを特徴とする光空間スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1700098A JPH11212123A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 光空間スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1700098A JPH11212123A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 光空間スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11212123A true JPH11212123A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11931749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1700098A Pending JPH11212123A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 光空間スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11212123A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006018120A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路デバイス |
| US7546005B2 (en) | 2004-11-04 | 2009-06-09 | Nec Corporation | Optical switch and path switching method |
| JP2015022242A (ja) * | 2013-07-23 | 2015-02-02 | 日本電信電話株式会社 | 光スイッチ及び光スイッチシステム |
| CN111788517A (zh) * | 2017-09-18 | 2020-10-16 | 先进微晶圆私人有限公司 | 光学相位阵列，形成和操作光学相位阵列的方法 |
-
1998
- 1998-01-29 JP JP1700098A patent/JPH11212123A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006018120A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路デバイス |
| US7546005B2 (en) | 2004-11-04 | 2009-06-09 | Nec Corporation | Optical switch and path switching method |
| JP2015022242A (ja) * | 2013-07-23 | 2015-02-02 | 日本電信電話株式会社 | 光スイッチ及び光スイッチシステム |
| CN111788517A (zh) * | 2017-09-18 | 2020-10-16 | 先进微晶圆私人有限公司 | 光学相位阵列，形成和操作光学相位阵列的方法 |
| CN111788517B (zh) * | 2017-09-18 | 2023-06-27 | 先进微晶圆私人有限公司 | 光学相位阵列，形成和操作光学相位阵列的方法 |
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