JPH11287962A - スイッチング素子 - Google Patents

スイッチング素子

Info

Publication number
JPH11287962A
JPH11287962A JP11025232A JP2523299A JPH11287962A JP H11287962 A JPH11287962 A JP H11287962A JP 11025232 A JP11025232 A JP 11025232A JP 2523299 A JP2523299 A JP 2523299A JP H11287962 A JPH11287962 A JP H11287962A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
optical
waveguides
fiber
gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11025232A
Other languages
English (en)
Inventor
Julie E Fouquet
ジュリー・イー・フォウクエット
David K Donald
デビット・ケー・ドナルド
Datong Chen
タートン・チェン
Kok Wai Chang
コック・ワイ・チャン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Co filed Critical Hewlett Packard Co
Publication of JPH11287962A publication Critical patent/JPH11287962A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3538—Optical coupling means having switching means based on displacement or deformation of a liquid
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/004—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3544—2D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
    • G02B6/3546—NxM switch, i.e. a regular array of switches elements of matrix type constellation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/3568—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3596—With planar waveguide arrangement, i.e. in a substrate, regardless if actuating mechanism is outside the substrate
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3628—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3632—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means
    • G02B6/3636—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means the mechanical coupling means being grooves
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3628—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3648—Supporting carriers of a microbench type, i.e. with micromachined additional mechanical structures
    • G02B6/3652—Supporting carriers of a microbench type, i.e. with micromachined additional mechanical structures the additional structures being prepositioning mounting areas, allowing only movement in one dimension, e.g. grooves, trenches or vias in the microbench surface, i.e. self aligning supporting carriers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファイバ−導波管間の結合損失を低減で
き、一対の導波管間において流体で充填されたギャップ
を介した伝送損失を低減できる。 【解決手段】 第１の光路である導波管６２，６４，６
６，６８，７０，７２，７４，７６を第２の光路である
導波管７８，８０，８２，８４，８６，８８，９０，９
２と選択的に結合するスイッチング素子５０において、
各々が断面積が第１の断面積から小さい断面積に徐々に
減少するテーパー領域を有する第１及び第２の光路は、
基板導波管５２に結合し、第１及び第２の光路の間にお
ける溝９４のギャップから離れるとともに光路の断面積
が減少するテーパー領域が形成されている第１及び第２
の光ファイバ９６，９８，１００，１０２を含んでい
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、光学スイッチング
素子に関し、特に、光ファイバと基板導波管との間にお
ける信号交換を行うスイッチング素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電話通信網及びデータ通信網にお
ける信号交換は、電導線を通じて電気信号を送信して行
っている。データ交換の他の手段の一つは、光ファイバ
を通じた光信号の伝送である。光信号を効率的に生成す
る伝送装置が開発されて用いられているが、電話通信網
及びデータ通信網で使用される光学スイッチでは、その
設計上に問題がある。データ通信網では、情報が固定長
のパケットに分割されて伝送され、伝送先の装置で再編
成されるパケット交換技術が利用されている。このパケ
ット交換では、システムの伝送リソース（ resource ）
を効率的に利用できる利点がある。
【０００３】光学スイッチによるパケット送信の欠点
は、そのスイッチング装置の開発が、同等の電気スイッ
チング装置程度まで進展していないことである。とりわ
け、容易に使用できる光学メモリがないことが、その障
害となっている。通信を行う企業では交差接続した光学
回路スイッチ（ optical cross-connect circuit switc
h ）が、光ファイバ間の高ビットレート信号のルーティ
ングに利用されている。これらは、特に、異なる波長の
並列チャンネル（ parallel channel ）を利用すること
によって、情報容量が増加する波長分割多重方式（ＷＤ
Ｍ,wavelength division multiplexing ）を採用したシ
ステムにおいて、特に便利である。この種のスイッチは
市販されているが、サイズが大きく、また、機能が低
く、又は、価格が高く、これらのいずれか、又はこれら
の要因が組み合わさって、利用し難い状況にある。
【０００４】本発明の発明者のＦｏｕｑｕｅｔその他に
譲渡された米国特許５６９９４６２号では、複数の中の
いずれか１本の入力用並列光学ファイバから複数の中の
いずれか１本の出力用並列光学ファイバへの光信号のル
ーティングに利用できるスイッチング素子のマトリクス
について、その記載がなされている。また、機能的に関
連したスイッチング素子のマトリックスが、Ｊａｃｋｅ
ｌその他の米国特許４９８８１５７号に記載されてい
る。
【０００５】図１０は従来における光学スイッチング素
子１０の構成を示す上面図である。また、図１１は従来
における４×４の光学スイッチング素子１０のマトリク
ス３２の構成を示す図である。図１０に示す光学スイッ
チング素子は基板上に形成されている。この基板はシリ
コン基板が適切であるが、その他の材料を利用しても良
い。光学スイッチング素子１０は、下部のクラッド層１
４とコア１６と上部のクラッド層１８とで画定されるプ
レーナ導波管（ planar waveguide ）を有している。コ
アは基本的に二酸化珪素であるが、コアの屈折率に影響
を与える他の材料でも良い。クラッド層は、光信号がコ
アに沿って導かれるように、コアの材料の屈折率とは実
質的に異なる屈折率を有する材料で形成する必要があ
る。
【０００６】コア１６は、第１の導波経路の入力導波管
２０及び出力導波管２６を画定し、また、第２の導波経
路の入力導波管２４及び出力導波管２２を画定するよう
にパターニングされている。コアを介してシリコン基板
までに溝（ trench ）２８がエッチングされている。導
波管は、溝が蒸気又は気体で満たされている場合、この
溝に、内部全反射（ total internal reflection）（以
下、「ＴＩＲ」と記載する）の臨界角よりも大きな入射
角で交わる。したがって、一直線に並んだ入力導波管２
０及び出力導波管２６のセグメント間のギャップに屈折
率整合材（ index-matching material）が配されていな
い限り、ＴＩＲは入力導波管２０からの光を出力導波管
２２に偏向させる。理想的には溝２８が四つの導波管に
対し、溝の側壁の一つが導波管の軸の交点を直接通過す
るように配置する。
【０００７】図１１における４×４のスイッチング素子
のマトリクス３２において、四つの入力導波管３４，３
６，３８及び４０のいずれかの１本は、四つの出力導波
管４２，４４，４６及び４８のいずれか１本と結合して
いる。このスイッチング素子の配列により、いずれの接
続が既になされていても、いずれかの入力ファイバを、
いずれかの出力ファイバと接続できる。このためこのス
イッチング素子の配列は「ノン・ブロッキング（ non-b
locking ）」と呼称される。
【０００８】１６個の光学スイッチング素子のそれぞれ
は、屈折率整合液（ index-matching liquid）が無い場
合はＴＩＲが発生する溝を有しているが、特定の導波管
経路の同一線上のセグメント（ segment）は、その同一
線上のセグメント間のギャップが屈折率整合流体（ ind
ex-matching fluid ）で満たされている場合は光学的に
結合する。導波管のギャップが屈折率整合流体で満たさ
れている溝は、配列された導波管の交差部を角度を有し
て通過する細い線で形成されている。一方、ギャップに
屈折率整合流体が無い溝は、配置された導波管の交差部
を通過する太い線で形成されている。
【０００９】図１０及び図１１の入力導波管２０は、空
の溝２８における反射の結果、出力導波管２２と光通信
中となる。入力導波管３４と出力導波管４４との通信を
可能にする他の全ての交点は伝送状態であるため、入力
導波管３４で生成された信号が出力導波管４４で受信さ
れることになる。同様に、入力導波管３６は第１の出力
導波管４２と光学的に結合し、第３の入力導波管３８は
第４の出力導波管４８と光学的に結合し、更に、第４入
力導波管４０が第３の出力導波管４６と結合している。
【００１０】図１０に示す種類の光学スイッチング素子
を伝送状態から反射状態に変更する技術は、その複数が
知られている。上述したＪａｃｋｅｌその他による米国
特許４９８８１５７号では、電気化学的に生成される気
泡が形成されるまで、水又は屈折率整合液が導波管間の
ギャップを満たしている。一対の電極が配置することに
より電解的に液を気泡で置き換える。同一線上の導波管
間のギャップにおける気泡は屈折率の不整合を作り出
し、溝の側壁に光を反射させる。気泡は、適切な極性を
有した第２のパルスにより除去できるものであり、この
気泡が除かれてスイッチが伝送状態に戻る。
【００１１】日本国の特開平８−９４８６６号公報（サ
トウその他の特願平６−２２９８０２号）では、二つの
導波管が交わるギャップへ、又はギャップから屈折率整
合液を供給および除去するためのヒーターの使用につい
て記載している。液体の流れはヒーター素子を選択的に
活性化させて制御される。
【００１２】スイッチング素子のマトリクスにおける伝
送損失の要因としては、光学ファイバと導波管間のイン
ターフェースにおける結合損失や、導波管に沿った伝送
損失、及び一つの導波管から同一線上の導波管へ伝送す
るために屈折率整合液で満たされた溝を横切る際に発生
する伝送損失がある。従来の光ファイバは約８μｍの直
径である。結合損失を制御するには、導波管のコアを実
質的に光ファイバの直径と整合するように作製すれば良
い。上述した特開平８−９４８６６号の公報では、導波
管の厚さと幅の両方が約８μｍであり、コアが四角い断
面の寸法を有する製造方法について説明している。前述
したＪａｃｋｅｌその他による米国特許４９８８１５７
号では、導波管のコアは単一モードのファイバの直径と
略整合する約７μｍの厚さを有している。急峻な寸法の
変動は伝送損失及び信号反射の両方を発生させる。
【００１３】光ファイバと導波管との間のインターフェ
ースにおける結合損失を最小限にするための導波管の寸
法の選択は、スイッチング機能における各種の最適化に
よって、その最適な選択が出来ない。結果的には妥協
（トレードオフ）が必要となる。導波管と交わる溝の幅
によっては、幅広の導波管が、流体で充填されたギャッ
プでの伝送損失を減少させることもある。例えば、より
大きな損失が許容されるアプリケーション（例えば、デ
ータ通信）においては、標準の８μｍの光ファイバを、
幅および厚さがより大きな導波管に、接続するのが最適
である。この結果、溝とのインターフェースにおける断
面の寸法がより大きくなることで高い性能は得られる
が、結合損失が発生した状態で使用することになる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】このように上記従来例
では、導波管の寸法、ギャップの寸法、そしてファイバ
の寸法を選択する際に、その性能を制限しない光学スイ
ッチング素子が要求される。すなわち、必要とされてい
るのは、ファイバ−導波管間の結合損失が低く、一対の
導波管間における流体で充填されたギャップを通じた伝
送損失が低い光学スイッチング素子である。
【００１５】本発明は、このような従来の技術における
課題を解決するものであり、導波管の寸法、ギャップの
寸法、そしてファイバの寸法を制限することなく、ファ
イバ−導波管間の結合損失を低減できるとともに、一対
の導波管間において流体で充填されたギャップを通じた
伝送損失を低減できる光学スイッチング素子の提供を目
的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は、第１の光路を第２の光路と選択的に結合
するスイッチング素子において、第１の光路及び第２の
光路は基板導波管に結合した光ファイバを含んでおり、
それぞれの光ファイバは、更に二つの光路間のギャップ
から離れるとともに光路の断面積が減少するテーパー領
域（ taperingregion）を有している。
【００１７】第１の実施形態では、光路のテーパー領域
が導波管に沿って形成されている。２本の導波管のそれ
ぞれは、第１の断面を有した内側領域の内側端を有して
いる。内側端は、二つの光路を光学結合する時期を決定
するために光学特性をその中で変化させるギャップに位
置している。第１の断面の面積はギャップ全体を通じて
高い結合効率が得られるように選択される。導波管は、
ファイバへの高い結合効率が得られるように設計された
第２の断面の面積に向かって徐々に細くなっている。
【００１８】第２の実施形態では、テーパー領域が光フ
ァイバに沿って形成されている。コアが拡大したＴＥＣ
（ thermally expanded core）ファイバを、例えば、光
路を第１の断面積から小さい第２の断面積にテーパリン
グするために利用しても良い。
【００１９】多くのアプリケーションでは、２本の光路
間に比較的広いギャップを形成することが有利である。
例えば、ギャップが、その中でギャップにおける屈折率
整合液の有無を決定するために気泡を操作する屈折率整
合液を含んだ溝の一部である場合、溝の幅が比較的広け
れば（例えば、１５μｍと比較して２５μｍ）、気泡の
動きの信頼性が高くなる。約１６μｍの側面を有する実
質的に四角い導波管では、屈折率整合液を介しての第１
の光路から第２の光路への光信号の通過が低い損失で行
われる。
【００２０】しかしながら、比較的大きい導波管は、光
信号が導波管から出力されて１．５５μｍ単一モード通
信アプリケーション用の約７μｍ又は８μｍのコアの直
径を有する標準単一モードのファイバに入力される時点
で、急激な寸法変化によって大きな結合損失が発生す
る。光路のテーパー領域は、導波管−ファイバ間の結合
効率と溝を越える時の結合効率との間の妥協による悪影
響を低減する。
【００２１】光路のテーパー領域は理想的に「断熱（ a
diabatic）」である。すなわち、テーパリングされた導
波管／ファイバの断面積は、距離とともに徐々に変化
し、導波管／ファイバの最低次のローカルノーマルモー
ド（ the lowest order localnormal mode ）はパワー
の累積移行を行わないでテーパー領域を通過して高次の
ローカルノーマルモード（ higher order local normal
mode ）に伝搬される。これによって、テーパー領域中
の反射が最小限となる。実用上では、導波管の高さが、
例えば、約８μｍと一定に保持されるのに対して、導波
管の幅をフォトリソグラフィー( photolithograohicall
y )技術により補足することが出来る。
【００２２】テーパー領域が光ファイバに沿って形成さ
れる第２の実施形態では、ＴＥＣファイバをフェルール
又はシリコン基板中のＶ字型の溝に配置し、導波管を含
む基板への接続を行うためのリボンコネクタ（ ribbon
connector ）を形成する。
【００２３】したがって、本発明により、スイッチング
素子の配列を形成することができる。正確に配置された
ＴＥＣファイバの全てを正確に配置された基板導波管に
能動的に整合させるために、リボンコネクタの反対端に
ある二つのＴＥＣファイバからの光学結合を使用するこ
とができる。リボンコネクタは、その後、基板導波管に
屈折率整合エポキシ（ index-matching epoxy ）で接着
される。この方法の利点は厚さおよび幅の寸法が対称
（例えば、１６μｍ×１６μｍ）な導波管が使えること
であり、そのため入力信号の偏光成分の両方が同等に扱
われ、偏光依存損失の潜在性が減少する。
【００２４】このスイッチング素子の優れた点は、導波
管の製造法に著しい変更を加えずに得られることにあ
る。第２の実施形態では、テーパー領域が光ファイバに
沿った位置にあるため、導波管の製造に何等の変更も必
要としない。前記したように、幅広の溝が有利なアプリ
ケーションには導波管の内側端の断面積が大きい方が好
ましい。気泡操作の代わりに、溝を屈折率整合流体又は
不整合流体（例えば、空気）で充満させて、二つの導波
管間のギャップへと移動する位置可変のミラーを用いて
光信号を第３の導波管に偏向するようにしても良い。
【００２５】このミラーの動きは導波管の上面に対して
垂直方向でも良い。また、溝の長さに沿った方向でも良
い。微小加工された駆動器（ micromachined actuator
）をミラー操作のために使用する場合、溝の幅は駆動
器を収容するために十分広くなければならない。したが
って、気泡操作と同様、ミラー操作も損失を制御するた
めには導波管のサイズに条件を付けることになる。
【００２６】このように、本発明の導波管を備えるスイ
ッチング素子では、第１の光路を第２の光路と選択的に
結合し、この第１の光路及び第２の光路は基板導波管に
結合し、二つの光路間のギャップから離れるとともに光
路の断面積が減少するテーパー領域が導波管または光フ
ァイバに沿って設けられている。
【００２７】この結果、導波管の寸法、ギャップの寸
法、そしてファイバの寸法を制限することなく、低いフ
ァイバ−導波管間の結合損失とともに、一対の導波管間
の流体で充填されたギャップを通じた伝送損失を低減で
きるようになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の導波管を備えるス
イッチング素子の実施の形態を図面を参照して詳細に説
明する。図１は本発明の実施形態によるテーパー領域を
有する導波管を含む光路を有したスイッチング素子５０
のマトリクスを示しており、このスイッチング素子５０
の光学的なルートを表すマトリクスは、第２の基板であ
る四つの光ファイバが配列したファイバ配列基板５４，
５６，５８及び６０に取り付けられた導波管を含む基板
である基板導波管５２を含んでいる。基板導波管はシリ
コンチップであるのが最適であるが、その他のシリカの
ような材料を用いても良い。シリコン基板の利点は、光
を伝送する導波管の構造及び流体を注入するための穴を
形成するための集積回路の製造技術を利用し易いところ
にある。
【００２９】基板導波管５２は四辺で構成されている。
隣り合った辺の角度は、図１０をもって説明したタイプ
の溝と交わる導波管の角度をもって決定する。基板が正
方形であり、個々の導波管が基板の端から直角に延びる
ように作製されている場合、それぞれの光学スイッチン
グ素子は実質的に図１０の光学スイッチング素子１０と
等しい。なお、適切な実施形態は導波管の溝への入射角
は、４５度から６０度の範囲である。
【００３０】図１には示していないが、基板導波管５２
とそれぞれのファイバ配列基板５４，５６，５８及び６
０とのインターフェースは、意図的に、例えば、８度の
角度で傾斜を設けることが出来る。この意図的な傾斜
は、基板導波管５２上の導波管とファイバ配列基板５
４，５６，５８及び６０上の光ファイバとの反射強度を
低減するために形成されている。
【００３１】図１において、基板導波管５２は、１６本
の入出力用の導波管６２，６４，６６，６８，７０，７
２，７４，７６，７８，８０，８２，８４，８６，８
８，９０及び９２を含んでいる。更に、スイッチングの
柔軟性を増すために２４個の中間導波管がある。導波管
６２を導波管８４に光学的に結合させるためには、光信
号は３本の中間導波管と隣り合う導波管間の四つの流体
が充填されたギャップとを通過しなければならない。
【００３２】図１０をもって説明したように、ギャップ
は導波管の交点に溝を設けることによって形成すること
が出来る。図１では、溝は交点における線９４で示され
ている。図１の最下部の溝が屈折率整合流体を含んでい
なければ導波管６２からの入力信号はいずれもＴＩＲに
よって入出力導波管９２に偏向される。一方、最下部の
溝が導波管間のギャップに屈折率整合流体を有する場合
は、導波管６２からの光信号がその溝を通過して次の溝
に伝搬される。流体の有無によって導波管６２からの入
力信号を、導波管８６，８８，９０及び９２のいずれか
に偏向させることができる。この融通性は導波管６２に
隣接する他の３個の導波管６４，６６及び６８にも適合
できる。
【００３３】各々の導波管６２〜９２において、コアは
第１の屈折率を決定するＧｅ又はＴｉＯ2が添加された
ＳｉＯ2のような材料で形成されている。また、クラッ
ドの材料は、基本的にはＳｉＯ2でも良いが、第１の屈
折率とは異なる第２の屈折率を決定するＢ2Ｏ3及び／又
はＰ2Ｏ5のような異なるドーパントを含有している。屈
折率の違いによって光信号が導波管のコアに沿って導か
れる。
【００３４】個々のファイバ配列基板５４，５６，５８
及び６０は、４本の光ファイバ９６，９８，１００及び
１０２を含んでいる。図１の実施形態において、光ファ
イバは、例えば、約８μｍの直径を有した円形の断面の
ような、統一された寸法の断面を有した従来型のファイ
バである。ファイバ配列基板５４〜６０上の光ファイバ
のピッチは、基板導波管５２上の導波管６２〜９２のピ
ッチに整合する。この場合の許容ピッチは約２５０μｍ
であるが、５００μｍのような他の中央間の距離を採用
しても良い。位置合せ工程では、特定のファイバ配列基
板における外側２本の光ファイバ９６及び光ファイバ１
０２から結合した光を能動的に位置合せの処理に利用す
ることが出来る。これはファイバのピッチが精密に保持
されていれば可能である。
【００３５】精度の高いファイバの位置合わせは、個々
のファイバをフェルール又はシリコン基板にフォトリソ
グラフィーでパターニングされたＶ字型の溝上に取り付
けることによって達成される。このような条件下では、
一番外側の光ファイバ９６及び導波管９２の能動的な位
置合わせが、中側にある光ファイバ９８及び導波管１０
０の精度の高い位置合わせに結びつくことになる。光フ
ァイバと導波管は、その後、所定位置に屈折率整合エポ
キシを用いて固定される。この方法は、問題にならない
微小の挿入損失であり、入力信号又は出力信号の光学的
偏光成分の両方をできるだけ同一として取り扱えるとと
もに、潜在的偏光依存性損失を低減できる特徴を有して
いる。なお、配列されたファイバの位置を固定し保持す
るため、代わりの方法を利用しても良い。
【００３６】理想的には、導波管６２〜９２が光ファイ
バ９６〜１０２と同一の断面の寸法を備えるのが最適で
ある。しかしながら、基板導波管に円形の断面を有する
ように製造することは実現不可能である。更に、従来型
ファイバの８μｍというサイズは、一つの導波管から実
質的に同一線上にある導波管へと通過するために光信号
が流体が充填した溝を伝搬する導波管では必ずしも最適
とはならない。
【００３７】図２は、１６×１６のスイッチング素子の
マトリクスでの損失が最大となる経路に沿って、流体で
充填したギャップを通過する伝送中に損失した入射光の
比率に対するギャップの幅を示したグラフであり、３本
の異なるサイズの導波管に対する値を３本の曲線で表し
てある。このモデルにおいては、導波管は溝に垂直入射
していると想定しているためギャップの幅は溝の幅と同
一である。実際上は、入射角は斜角である。したがっ
て、溝における光信号の物理的な経路の長さは、溝の公
称の幅より大きくなる。
【００３８】第１の曲線１０４は導波管の断面の寸法が
幅８μｍ厚さ８μｍである場合のギャップの幅に対する
伝送損失を比較したものである。第２の曲線１０６は幅
１６μｍ厚さ８μｍの方形の断面を有した導波管におけ
る伝送損失である。第３の曲線１０８は１６×１６μｍ
の正方形の断面を有した導波管の構造で得られた伝送損
失である。ここでは、明らかに１６μｍの正方形の導波
管は、ギャップの幅に関係なく、流体が充填したギャッ
プを通過する際に最も低い伝送損失を得る。多少精巧で
はあるが信頼度がより低いプログラムが傾斜角を入力す
るために使用されたが、このプログラムは１６μｍ×８
μｍの導波管の寸法が、図２の第２の曲線１０６に示さ
れる結果よりも最適な結果が得られることを示してい
る。
【００３９】図１において、導波管６２〜９２のそれぞ
れは、溝９４にある内側領域の端に位置する内側端の比
較的大きい断面積から光ファイバ９６〜１０２のいずれ
か１本とのインターフェースにおける比較的小さい断面
積へ断熱的にテーパリングされている。内側端の断面の
寸法は、溝９４を通過して効率的な光学的な結合が得ら
れるように選択される。導波管のテーパー領域の端に位
置する外側端の断面の寸法は、光ファイバへの高い結合
効率を得るように選択される。
【００４０】ある実施形態では、断熱的なテーパーリン
グにより、断面の寸法が１６μｍの正方形から断面の寸
法が８μｍの正方形に形成される。この場合、他の実施
形態を考えることができる。１６μｍの値は特に最適値
である。これは現在の導波管の製造技術から極端には離
れずに、伝送損失を許容レベルにまで低減が可能なため
である。更に、１６μｍは、光信号の適正な側壁反射の
ために側壁の角度を小さくする程には大きくならない。
３５μｍの導波管では現在の技術で達成され得るものよ
りも側壁が基板に対し、より垂直に近くにする必要があ
る。
【００４１】例えば、許容範囲である反射損失１．５ｄ
Ｂより優れた値を得るには、側壁が垂直から０．５度未
満でなければならない。実際上は、活性領域（ active
region）の幅が４μｍから約３５μｍであれば、これら
が達成される。しかし、ギャップを通過する際の伝送損
失を許容の水準までにする場合、その範囲は６μｍから
３５μｍであり、最適な幅は約１６μｍである。
【００４２】図３は図１における４本の導波管のテーパ
ー部分を示す上面図である。４本の導波管６２〜６８の
それぞれは基板導波管５２の端部１１２からの距離とと
もに、導波管の側壁が開いてゆくテーパー領域１１０を
含んでいる。個々の導波管は、また、側壁が平行である
内側領域１１４をも含んでいる。オプションンとして、
それぞれの導波管の端部１１２に近接した領域において
も側壁を平行状態にし、二つの一定幅領域の間における
中間領域をテーパー領域１１０としても良い。内側領域
１１４は側壁同士が所望の間隔に達した位置から開始す
る。
【００４３】側壁は内側領域にあっては互いに１６μｍ
離れ、また、基板導波管５２の端部１１２にあっては互
いに８μｍ離れているもので良い。図３に図示していな
いが、導波管６２〜６８の厚さが幅の寸法の変化に対応
してテーパリングされている。しかしながら、より簡単
に製造された実施形態では、幅１６μｍ×高さ８μｍの
導波管から幅８μｍ×高さ８μｍへの単一寸法のテーパ
リングとなっている。
【００４４】図１において、２本の溝９４の間における
中間導波管は、一定の断面の寸法を有しているのが最適
である。中間導波管にテーパリングを施しても、中間導
波管は直接、光ファイバ９６〜１０２のいずれかと結合
するものではないため、その利点は無い。
【００４５】図１及び図３に示す実施形態に代わる例と
して、断熱的テーパリングをファイバのレベルで実施す
るものがある。すなわち、固定の厚さと固定の幅を有し
た基板導波管のコアとの整合を改善するために光ファイ
バのコアを拡大することが出来る。更に他の例では、導
波管と光ファイバの両方に断熱的にテーパリングされた
領域を設けることが出来る。
【００４６】図４は第２の実施形態におけるＴＥＣファ
イバの部分構造図であり、図５は導波管に接続された図
４に示すＴＥＣファイバの上面構造図である。コアが拡
大したファイバの一つのタイプとして知られているの
が、ＴＥＣ（ thermally diffused expanded-core ）フ
ァイバである。ＴＥＣファイバ１１６は、ファイバの主
部１２０に沿って一定の直径を有したコア１１８を有し
ている。主部１２０は、図４に短く省略されている。フ
ァイバの端部のテーパー領域１２２は一定幅の導波管１
２６を有する基板導波管１２４に近づくに従って連続的
に拡大するコアの直径を有している。従来型のＴＥＣフ
ァイバの拡大係数（ expansion factor ）は代表的に
は、２から５の範囲であり、テーパー領域１２２は代表
的には４から６ｍｍの範囲の長さを有する。従来型のＴ
ＥＣファイバにおいて低い結合損失を得るのに適した導
波管の寸法は、１６μｍ×１６μｍである。これらのパ
ラメータは、いずれも特定の条件に合わせて変更するこ
とが出来る。
【００４７】ＴＥＣファイバ１１６の端部のテーパー領
域１２２における拡大したコア１１８は、より小径の光
ファイバと比較して、光が横に広がる角度を小さくす
る。この光の広がる角度の縮小は、拡大係数と略等し
い。ＴＥＣファイバから発信された光信号の横広がりの
縮小は、固定された幅の導波管１２６への高い結合効率
が得られる。
【００４８】図６はスイッチング素子の導波管に光学結
合させるためにシリコン基板１２８上に置かれた４本の
光学ファイバの端面図であり、図７は図６の構造におけ
る上部のシリコン基板１４６が光ファイバをトラップ
（ trap ）した状態を示す斜視図である。図６及び図７
を参照して、ＴＥＣファイバ又は直径が固定されたファ
イバのいずれかを基板に正確に位置合せする実施形態を
説明する。第２の基板であるシリコン基板１２８のよう
な半導体基板をエッチングし、Ｖ字型の溝１３０，１３
２，１３４及び１３６を形成する。この場合、従来の集
積回路の製造技術を利用できる。例えば、溝を画定する
マスクと、化学エッチング剤を使用したフォトリソグラ
フィーにより溝を形成しても良い。
【００４９】重要ではないが、溝において他方の側壁に
対する一方の側壁の角度は、７０．５度が最適である。
また、保護用コーティングを光ファイバ１３８，１４
０，１４２及び１４４から除去するのが最適である。そ
の後、コーティング材の無い光ファイバのコアを溝に配
置する。シリコン加工技術の利用は、ファイバのコアの
中央間におけるスペースを精密にすることができる。こ
の場合、１ミクロン未満の公差が達成される。したがっ
て、コアのピッチが導波管のピッチに正確に整合するよ
うに製作することが出来る。
【００５０】図７においては、対応するＶ字型の溝の配
列を有する第２のシリコン基板１４６が下部のシリコン
基板１２８に接着剤の層１４８によって固定されてい
る。接着層の使用は特に重要では無い。代わりに２枚の
シリコン基板を接着するのにウエハボンディング（ waf
er bonding）を用いても良い。単一モードのファイバ及
び複数モードのファイバにおいてシリコン基板における
Ｖ字型の溝の位置合せは、周知技術である。
【００５１】ＴＥＣ又は従来型ファイバのサブミクロン
の位置合せ公差を実現するためのシリコン基板における
マイクロマシン加工の利点は、単に端２本のファイバを
端２本の導波管に合わせるだけで、全てのファイバのレ
位置合わせが、基板導波管の同様に作製された配列で得
られることにある。例えば、図１では、光ファイバ９６
と導波管６２及び光ファイバ１０２と導波管６８の位置
合わせが得られれば、ファイバ配列基板６０上の光ファ
イバ９６〜１０２を、導波管６２〜６８に位置合せする
ことができる。この位置合せ工程は、ファイバと導波管
の数が多い程その利点が大きい。
【００５２】図８は反射状態と伝送状態の間を切り替え
るために気泡を操作する技術を利用したスイッチング素
子１６６を示す上面図であり、図９は図８において伝送
状態のスイッチング素子１６６を示す上面図である。図
８及び図９を参照して、スイッチング素子の使用におけ
る一つの実施形態を説明する。この実施形態では、流体
を含んだ溝１５６の中における気泡１５４の位置を制御
し、光学結合の状態を切り換える２個のマイクロヒータ
ー１５０及び１５２が用いられている。溝の中の流体
は、４本の導波管１５８，１６０，１６２及び１６４に
おけるコアの屈折率と実質的に整合する屈折率を有して
いる。使用可能な液体としてはイソプロピルアルコール
とグリセロールの組み合わせが周知である。なお、他に
使用できる液体はＭピロール（ M-pyrol）である。
【００５３】図８及び図９のスイッチング素子１６６の
動作中は、マイクロヒーター１５０及び１５２中の１個
が気泡を形成するに十分な高さの温度まで加熱する。一
度形成されると気泡１５４は、マイクロヒーターへほと
んど流動しないで所定位置に保持される。図８におい
て、気泡は４本の導波管１５８〜１６４の交差部に位置
している。結果的に導波管１５８を通過する入力信号
は、溝１５６に達した時点で屈折率が不整合となる。Ｔ
ＩＲにより入力信号は、出力導波管１６４に偏向させら
れる。したがって、スイッチング素子は図８に反射状態
として示される。マイクロヒーター１５０の動作は交差
部における気泡を留める。したがって、このマイクロヒ
ーターが動作している間は反射状態が保持される。
【００５４】図９においては、導波管１５８〜１６４の
交差部にあるマイクロヒーター１５０は非動作であり、
第２のマイクロヒーター１５２が動作している。気泡１
５４は動作しているマイクロヒーターに強力に引き付け
られる。これによって屈折率整合流体が導波管の交差部
にあるギャップを満たすことができる。導波管１５８は
同一線上の導波管１６０と光学結合しており、また、導
波管１６２は同一線上の導波管１６４と光学結合してい
るため、スイッチング素子は伝送状態となる。
【００５５】気泡操作を利用してスイッチング素子を反
射状態から伝送状態に切り換える代わりにミラーを利用
しても良い。このミラーは流体が充填した溝の中で操作
できる。デフォルトが伝送状態の場合、溝は屈折率整合
流体で充満し、ミラーは導波管の交点から離れて配置さ
れる。入力用の導波管から交差する導波管に光束を偏向
するためにミラーが交点の溝に挿入される。この実施形
態においては、溝は図８及び図９に示す位置から若干離
れている必要がある。溝の側壁の一つを、４本の導波管
の軸における交点に位置させないで、ミラーをこの交点
に置き換える必要がある。
【００５６】ミラーの動きを基板導波管の上面に対して
垂直な方向に誘導して、ミラーを交点へ、又は交点から
移動させることができる。これに代えてミラーの動きを
基板導路管の上面に対して平行な方向にしても良い。基
板面に対して垂直な動きの実施形態では、多ピンドット
マトリクスプリンタエンジン（ multi-pin dot matrix
printer engine）を修正した手段によって実施可能であ
る。このようなプリンタエンジンのピンの間隔は、通
常、スイッチング素子が推奨される、例えば、２５０μ
ｍピッチという間隔よりも大きい。したがって、導波管
の構造を大きくし、かつ、プリンタエンジンのピンの間
隔と合わせることが必要である。これに代えて最近実用
化されたマイクロ・エレクトロメカニカル・システム
（ micro-electromechanical system ）（以下「ＭＥＭ
Ｓ」と記載する）駆動器は、基板面に対して垂直方向に
位置転換が可能であり、ミラーを基板の上面で垂直に可
動するために利用される。
【００５７】従来型のＭＥＭＳ駆動器を、溝の軸に対し
て平行な方向に、ミラーを操作するために利用しても良
い。このような駆動器は、前記したタイプの光学スイッ
チング素子に使用される屈折率整合流体のような非導電
性の流体が存在しても機能することができる。現在の静
電駆動器技術（ electrostatic actuator ）では、約２
５μｍの範囲の動きに制限されてしまうが、これは１６
μｍ幅の導波管を横切るために溝に沿った３２μｍの長
さの交差部から小さなミラーを動かすには適当ではな
い。したがって、この第２のアプローチは、何かの改善
が加えて静電駆動器の動作距離（ throw）を更に増加す
るか、又は、ミラーと駆動器の組み合わせが約１２．５
μｍ以下の溝に収容できるようになってミラーが２５μ
ｍより大きい距離を移動する必要性がなくなる場合に、
その有効なアプローチとなる。
【００５８】本発明では、溝の中に屈折率整合流体を有
して、その説明及び図示を行ったが、他の実施形態も考
えられる。例えば、空気等、導波管との屈折率整合性が
悪い流体の中で溝に転置可能なミラーを収容するように
しても良い。その場合、２本以上の導波管の交差部にあ
るギャップの中におけるミラーの有無が導波管どうしを
光学結合させるか否かを決定する必要がある。この実施
形態では、溝への導波管の入射角は、屈折率整合流体が
ない場合ＴＩＲを誘発するものであってはならない。
【００５９】この実施形態において考慮すべき問題は、
反射防止用コーティングが施されていない限りほんの少
しの光が導波管と空気のインターフェースで反射しクロ
ストーク制御が難しく、また反射防止用コーティングを
溝の垂直の側壁に付着させるのが困難である点である。
しかしながら、インターフェースから反射し、反射経路
に沿った導波管のコアに結合してしまう光を最低限に抑
えることは可能である。すなわち、ミラーと導波管／空
気のインターフェースとの間の間隔を選択することが可
能である。
【００６０】以下に本発明の実施の形態を要約する。
【００６１】１． 第１の面を有した基板導波管（５
２；１２４）と、前記第１の面に沿って溝（９４；１５
６）のギャップまで延びた光伝送を行うための第１の導
波管及び第２の導波管（６２〜９２；１２６；１５８，
１６０，１６２及び１６４）であり、前記第１の導波管
及び第２の導波管の間における光学的結合が前記ギャッ
プ内部の光学特性に依存するように配置され、それぞれ
が前記ギャップにおいて各々が第１の断面積を有する内
側領域（１１４）の内側端とテーパー領域（１１０）の
外側端とを有する前記第１の導波管及び第２の導波管
と、前記ギャップ内部の光学特性を、前記第１の導波管
及び第２の導波管が光学的に結合した第１の状態から前
記第１の導波管及び第２の導波管が隔離された第２の状
態に切り換える機構（１５０及び１５２）と、前記第１
の導波管の前記外側端と結合して前記ギャップに交わる
第１の光路を形成する第１の光ファイバ（９６，９８，
１００及び１０２；１１６；１３８，１４０，１４２及
び１４４）と、前記第２の導波管の前記外側端と結合し
て前記ギャップと交わる第２の光路を形成する第２の光
ファイバ（９６，９８，１００及び１０２；１１６；１
３８，１４０，１４２及び１４４）とを有し、前記第１
の光路及び第２の光路が各々、断面積が前記第１の断面
積から小さい断面積へと徐々に低減するテーパー領域
（１１０；１２２）を有するスイッチング素子（５０；
１６６）。
【００６２】２． 前記第１の光路及び第２の光路にお
けるテーパー領域（１１０）が、前記第１の導波管及び
第２の導波管（６２〜９２；１５８，１６０，１６２及
び１６４）に沿って設けられている上記１記載のスイッ
チング素子（５０；１６６）。
【００６３】３． 前記徐々に小さくした断面の寸法
は、前記第１の光ファイバ及び第２の光ファイバ（９
６，９８，１００及び１０２；１１６；１３８，１４
０，１４２及び１４４）の断面の寸法に対応し、この寸
法によって前記第１の導波管と前記第１の光ファイバ
（６２〜９２；１５８，１６０，１６２及び１６４）と
の間、及び第２の導波管と前記第２の光ファイバとの間
における結合損失が低減される上記２記載のスイッチン
グ素子。
【００６４】４． 前記第１の光路及び第２の光路にお
ける前記テーパー領域（１２２）が、前記第１の光ファ
イバ及び第２の光ファイバ（１１６）に沿って設けられ
ている上記１記載のスイッチング素子。
【００６５】５． 前記第１の光ファイバ及び第２の光
ファイバは、コアが拡張したＴＥＣ（Thermally Expand
ed Core）ファイバ（１１６）であり、前記テーパー領
域（１２２）が、前記ＴＥＣファイバと前記第１の導波
管及び第２の導波管（１２６）の外側端とのインターフ
ェースの近くに配置される上記１又は４記載のスイッチ
ング素子。
【００６６】６． 前記第１の導波管及び第２の導波管
（１２６）は、前記内側端から前記外側端にわたって一
定の断面の寸法を有する上記１，４又は５記載のスイッ
チング素子。
【００６７】７． 前記テーパー領域（１１０；１２
２）の寸法は、前記ギャップ（９４；１５６）に近づく
につれて徐々に前記第１の光路及び第２の光路が断熱的
に拡大（adiabatic expansion）するように画定される
上記１，２，３，４，５又は６記載のスイッチング素
子。
【００６８】８．複数の溝（９４）を第１の面に有する
基板導波管（５２）と、それぞれが少なくとも一つの溝
と交わり、かつ並行に位置する第１の導波管の端部を含
む前記第１の面に沿った第１の光路（６２，６４，６
６，６８，７０，７２，７４及び７６）の配列と、それ
ぞれが前記第１の光路の一つと近接した溝の少なくとも
一つと交わり、かつ、並行に位置する第２の導波管の端
部を含む前記第１の面に沿った第２の光路（７８，８
０，８２，８４，８６，８８，９０及び９２）の配列
と、前記溝に対して選択的に移動可能な流体であって、
前記第１の導波管及び第２の導波管の端部における屈折
率に対応する屈折率を有し、前記第１の光路及び第２の
光路の間の光学的結合が前記溝を有する前記第１の光路
及び第２の光路の交差部における前記流体の有無に依存
する前記流体と、前記第１の導波管の端部に結合するコ
アが拡大した第１の光ファイバ（９６，９８，１００，
１０２，１１６，１３８，１４０，１４２及び１４４）
の配列であり、前記第１の導波管の端部に近づくごとに
拡大するファイバのコアを備えて、前記第１の光ファイ
バと前記第１の光路との間の結合損失を制御する前記第
１の光ファイバの配列と、前記第２の導波管の端部に結
合するコアが拡大した第２の光ファイバ（９６，９８，
１００，１０２，１１６，１３８，１４０，１４２及び
１４４）の配列であり、前記第２の導波管の端部に近づ
くごとに拡大するファイバのコアを備えて、前記第２の
光ファイバと前記第２の光路との間の結合損失を制御す
る前記第２の光ファイバの配列とを有する光学ルート・
マトリクス（ an optical routing matrix ）を備える
スイッチング素子（５０）。
【００６９】９． 前記基板導波管（５２）はフォトリ
ソグラフィー技術が適用される材料によって形成された
第１の基板であり、前記第１の光路及び第２の光路は前
記第１の基板上のパターニングされた層で形成され、前
記第１の光ファイバ（９６，９８，１００，１０２，１
１６，１３８，１４０，１４２及び１４４）は、第２の
基板（５４，５６，５８，６０及び１２８）に位置し、
前記第１の導波管の端部におけるピッチと整合するピッ
チを画定している光学ルート・マトリクス備える上記８
記載のスイッチング素子（５０）。
【００７０】１０． 前記第２の基板（５４，５６，５
８，６０及び１２８）は、フォトリソグラフィー技術が
適用される材料で形成され、かつ、前記第１の光ファイ
バの前記ピッチを有する並行のＶ字型の溝（１３０，１
３２，１３４及び１３６）を備え、前記第１の光ファイ
バ（９６，９８，１００，１０２，１１６，１３８，１
４０，１４２及び１４４）が各々、前記Ｖ字型の溝の一
つに配置される光学ルート・マトリクスを備える上記９
記載のスイッチング素子（５０）。
【００７１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のコア拡大導波管を備えるスイッチング素子によれば、
導波管の寸法、ギャップの寸法、そしてファイバの寸法
を制限することなく、ファイバ−導波管間の結合損失を
低減できるとともに、一対の導波管間において流体で充
填されたギャップを通じた伝送損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるテーパー領域を有する
導波管を含む光路を有したスイッチング素子のマトリク
スの上面図である。
【図２】１６×１６のスイッチング素子のマトリクスで
の損失が最大となる経路に沿って、流体で充填したギャ
ップを通過する伝送中に損失した入射光の比率に対する
ギャップの幅を示したグラフである。
【図３】図１における４本の導波管のテーパー部分を示
す上面図である。
【図４】第２の実施形態におけるＴＥＣファイバの部分
構造図である。
【図５】図５は導波管に接続された図４に示すＴＥＣフ
ァイバの上面構造図である。
【図６】スイッチング素子の導波管に光学結合させるた
めにシリコン基板上に置かれた４本の光学ファイバの端
面図である。
【図７】図６の構造における上部のシリコン基板が光フ
ァイバをトラップ（ trap ）した状態を示す斜視図であ
る。
【図８】反射状態と伝送状態の間を切り替えるために気
泡を操作する技術を利用したスイッチング素子を示す上
面図である。
【図９】図８において伝送状態のスイッチング素子を示
す上面図である。
【図１０】従来における光学スイッチング素子の構成を
示す上面図である。
【図１１】従来における４×４の光学スイッチング素子
のマトリクスの構成を示す図である。
【符号の説明】
５０，１６６ スイッチング素子 ５２，１２４ 基板導波管 ５４，５６，５８，６０ ファイバ配列基板 ６２〜９２，１２６，１５８，１６０，１６２，１６４
導波管 ９４，１５６ 溝 ９６，９８，１００，１０２，１１６，１３８，１４
０，１４２，１４４ 光ファイバ １１０，１２２ テーパー領域 １１４ 内側領域 １３０，１３２，１３４，１３６ Ｖ字型の溝 １５０，１５２ マイクロヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビット・ケー・ドナルド アメリカ合衆国 カリフォルニア，マウン テンビュー，ナンバーダブル206，シャワ ース・ドライブ 49 (72)発明者 タートン・チェン アメリカ合衆国 カリフォルニア，サニー ヴェイル，マデラ・アベニュー ナンバー 15 428 (72)発明者 コック・ワイ・チャン アメリカ合衆国 カリフォルニア，サニー ヴェイル，サーラス・アベニュー 174

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の面を有した基板導波管（５２；１
    ２４）と、 前記第１の面に沿って溝（９４；１５６）のギャップま
    で延びた光伝送を行うための第１の導波管及び第２の導
    波管（６２〜９２；１２６；１５８，１６０，１６２及
    び１６４）であり、前記第１の導波管及び第２の導波管
    の間における光学的結合が前記ギャップ内部の光学特性
    に依存するように配置され、それぞれが前記ギャップに
    おいて各々が第１の断面積を有する内側領域（１１４）
    の内側端とテーパー領域（１１０）の外側端とを有する
    前記第１の導波管及び第２の導波管と、 前記ギャップ内部の光学特性を、前記第１の導波管及び
    第２の導波管が光学的に結合した第１の状態から前記第
    １の導波管及び第２の導波管が隔離された第２の状態に
    切り換える機構（１５０及び１５２）と、 前記第１の導波管の前記外側端と結合して前記ギャップ
    に交わる第１の光路を形成する第１の光ファイバ（９
    ６，９８，１００及び１０２；１１６；１３８，１４
    ０，１４２及び１４４）と、 前記第２の導波管の前記外側端と結合して前記ギャップ
    と交わる第２の光路を形成する第２の光ファイバ（９
    ６，９８，１００及び１０２；１１６；１３８，１４
    ０，１４２及び１４４）とを有し、 前記第１の光路及び第２の光路が各々、断面積が前記第
    １の断面積から小さい断面積へと徐々に低減するテーパ
    ー領域（１１０；１２２）を有することを特徴とするス
    イッチング素子（５０；１６６）。
JP11025232A 1998-02-04 1999-02-02 スイッチング素子 Pending JPH11287962A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/018,772 US5960131A (en) 1998-02-04 1998-02-04 Switching element having an expanding waveguide core
US09/018-772 1998-02-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11287962A true JPH11287962A (ja) 1999-10-19

Family

ID=21789712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11025232A Pending JPH11287962A (ja) 1998-02-04 1999-02-02 スイッチング素子

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5960131A (ja)
EP (1) EP0935149B1 (ja)
JP (1) JPH11287962A (ja)
DE (1) DE69814330T2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001242399A (ja) * 2000-02-22 2001-09-07 Agilent Technol Inc 一定の全電力を利用する熱起動光学スイッチに温度制御を施すためのシステム及び方法
DE112010005211T5 (de) 2009-12-22 2012-11-08 International Business Machines Corp. Verfahren zum Entwerfen des Layouts einer Vielzahl von Lichtwellenleitern

Families Citing this family (79)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6850475B1 (en) * 1996-07-30 2005-02-01 Seagate Technology, Llc Single frequency laser source for optical data storage system
FR2770307B1 (fr) * 1997-10-27 1999-11-26 Commissariat Energie Atomique Dispositif a reseau de phase ou phasar et procede de fabrication de celui-ci
US6195478B1 (en) * 1998-02-04 2001-02-27 Agilent Technologies, Inc. Planar lightwave circuit-based optical switches using micromirrors in trenches
US6118911A (en) * 1998-09-25 2000-09-12 Hughes Electronics Corporation Waveguide switch matrix using junctions matched in only one state
US6404942B1 (en) * 1998-10-23 2002-06-11 Corning Incorporated Fluid-encapsulated MEMS optical switch
US6407835B1 (en) * 1999-03-05 2002-06-18 Agilent Technologies, Inc. Single site for healing dual optical rings
US6516108B1 (en) * 1999-04-16 2003-02-04 Agilent Technologies, Inc. Optically controlled exchange switches within an optical signal network
US6445840B1 (en) * 1999-05-28 2002-09-03 Omm, Inc. Micromachined optical switching devices
US6188815B1 (en) * 1999-07-07 2001-02-13 Agilent Technologies, Inc. Optical switching device and method utilizing fluid pressure control to improve switching characteristics
US6377873B1 (en) * 1999-08-23 2002-04-23 Agilent Technologies, Inc. Method for determining optimum pressure for forming a bubble in liquid
US6373644B1 (en) * 1999-11-15 2002-04-16 Axsun Technologies, Inc. Micro optical bench component clip structures
US6747793B1 (en) 1999-11-15 2004-06-08 Axsun Technologies, Inc. System with integrated semiconductor optical amplifier array and switching matrix
CA2392467A1 (en) * 1999-11-23 2001-07-05 Nanovation Technologies, Inc. Integrated planar optical waveguide and shutter
KR20020064909A (ko) * 1999-11-23 2002-08-10 나노베이션 테크놀로지즈, 인크. 평면 도파관 및 셔터 액츄에이터를 포함하는 광학 스위치
US6363183B1 (en) * 2000-01-04 2002-03-26 Seungug Koh Reconfigurable and scalable intergrated optic waveguide add/drop multiplexing element using micro-opto-electro-mechanical systems and methods of fabricating thereof
US6314216B1 (en) * 2000-01-28 2001-11-06 Hewlett-Packard Company Resistor array with position dependent heat dissipation
DE50101190D1 (de) * 2000-01-31 2004-01-29 Sercalo Microtechnology Ltd Schalteranordnung für strahlungsleiter
TW522269B (en) * 2000-02-04 2003-03-01 L3 Optics Inc Optical waveguide and shutter
US6396972B1 (en) * 2000-02-09 2002-05-28 Agilent Technologies, Inc. Thermally actuated optical add/drop switch
US6477290B1 (en) * 2000-02-15 2002-11-05 Optic Net, Inc. Fiber optic switch using MEMS
US6377718B1 (en) 2000-03-24 2002-04-23 Wisconsin Alumni Research Foundation Micromechanical phase-shifting gate optical modulator
US6356679B1 (en) * 2000-03-30 2002-03-12 K2 Optronics, Inc. Optical routing element for use in fiber optic systems
US6470109B1 (en) 2000-06-08 2002-10-22 Agilent Technologies, Inc. Determining waveguide positions and angles for efficient reflective coupling
US6768830B1 (en) 2000-06-09 2004-07-27 Agilent Technologies, Inc. Optical add/drop switch utilizing a minimal number of switching crosspoints
US20020037130A1 (en) * 2000-08-02 2002-03-28 Sarnoff Corporation Microfluidic optical switch
AU2001286511A1 (en) 2000-08-15 2002-02-25 Nanostream, Inc. Optical devices with fluidic systems
US7324647B1 (en) 2000-10-23 2008-01-29 Bbn Technologies Corp. Quantum cryptographic key distribution networks with untrusted switches
US6628851B1 (en) 2000-12-20 2003-09-30 Harris Corporation MEMS reconfigurable optical grating
US6901180B2 (en) 2001-01-24 2005-05-31 Adc Telecommunications, Inc. MEMS optical switch on a single chip and method
US6748132B1 (en) 2001-02-26 2004-06-08 K2 Optronics, Inc. Wavelength add drop element for configurable add drop multiplexing
US6463192B1 (en) 2001-02-26 2002-10-08 K2 Optronics, Inc. Non-blocking micro-optic switch matrix for use in fiber optic systems
WO2002068821A2 (en) * 2001-02-28 2002-09-06 Lightwave Microsystems Corporation Microfluidic control using dieletric pumping
US7016560B2 (en) * 2001-02-28 2006-03-21 Lightwave Microsystems Corporation Microfluidic control for waveguide optical switches, variable attenuators, and other optical devices
FR2817050A1 (fr) * 2001-03-07 2002-05-24 Commissariat Energie Atomique Brasseur optique a voies guidees et procedes de realisation d'un tel brasseur
US6944361B2 (en) 2001-04-13 2005-09-13 Gazillion Bits, Inc. Electrically controllable integrated optical cross-connect
DE10122685B4 (de) * 2001-05-10 2005-12-08 Siemens Ag Anordnung mit mindestens zwei überkreuzten Lichtwellenleitern
JP4483129B2 (ja) * 2001-05-22 2010-06-16 住友電気工業株式会社 光スイッチ
US7068790B1 (en) 2001-08-31 2006-06-27 Bbn Technologies Corp. Systems and methods for path set-up in a quantum key distribution network
US6934435B2 (en) * 2001-10-05 2005-08-23 ARETé ASSOCIATES Microfluidic pump system for chemical or biological agents
US6706203B2 (en) * 2001-10-30 2004-03-16 Agilent Technologies, Inc. Adjustable nanopore, nanotome, and nanotweezer
US20030086639A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-08 Integrated Optics Communications Corp. Bi-directional high-density optical switch
US6890619B2 (en) * 2001-11-13 2005-05-10 Agilent Technologies, Inc. Optical systems and refractive index-matching compositions
CN100376918C (zh) * 2001-12-26 2008-03-26 株式会社尼康 光束切换/调节装置及其制造方法
US6785439B2 (en) * 2002-01-29 2004-08-31 Agilent Technologies, Inc. Switching using three-dimensional rewriteable waveguide in photosensitive media
JP3986840B2 (ja) * 2002-02-01 2007-10-03 三菱電機株式会社 光スイッチの製造方法
JP4169516B2 (ja) * 2002-02-07 2008-10-22 コニカミノルタホールディングス株式会社 光スイッチ
US6798939B2 (en) * 2002-03-14 2004-09-28 Agilent Technologies, Inc. Bubble stability in an optical switch
JP3973458B2 (ja) * 2002-03-15 2007-09-12 三菱電機株式会社 光スイッチ
US6832015B2 (en) * 2002-06-28 2004-12-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Switching apparatus
US7457416B1 (en) 2002-07-17 2008-11-25 Bbn Technologies Corp. Key distribution center for quantum cryptographic key distribution networks
EP1382984A1 (en) * 2002-07-19 2004-01-21 Avanex Corporation Planar Optical Switch and Switch Array
US7221819B2 (en) 2002-08-01 2007-05-22 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Operating an optical switch at a negative pressure differential
US6950570B1 (en) * 2002-08-13 2005-09-27 Active Optical Networks, Inc. Integrated fiber, sensor and lens arrays for optical networks
US6823098B2 (en) * 2002-08-26 2004-11-23 International Business Machines Corporation Evanescent wave tunneling optical switch and network
US6876788B2 (en) * 2002-09-11 2005-04-05 Agilent Technologies, Inc. Preventing hydrodynamic crosstalk in an optical switch
US6718085B1 (en) * 2002-10-07 2004-04-06 Agilent Technologies, Inc. Stable optical switch with reduced power consumption
US7627126B1 (en) 2002-10-15 2009-12-01 Bbn Technologies Corp. Systems and methods for implementing path length control for quantum cryptographic systems
US20060222180A1 (en) * 2002-10-15 2006-10-05 Elliott Brig B Chip-scale transmitter for quantum cryptography
US20040076363A1 (en) * 2002-10-16 2004-04-22 Schroeder Dale W. Optical switch with increased operational stability
US7236597B2 (en) 2002-12-20 2007-06-26 Bbn Technologies Corp. Key transport in quantum cryptographic networks
US7460670B1 (en) 2002-12-20 2008-12-02 Bbn Technologies Corp. Systems and methods for managing quantum cryptographic networks
US7706535B1 (en) 2003-03-21 2010-04-27 Bbn Technologies Corp. Systems and methods for implementing routing protocols and algorithms for quantum cryptographic key transport
US20040184615A1 (en) * 2003-03-21 2004-09-23 Elliott Brig Barnum Systems and methods for arbitrating quantum cryptographic shared secrets
US7430295B1 (en) 2003-03-21 2008-09-30 Bbn Technologies Corp. Simple untrusted network for quantum cryptography
US7095913B2 (en) * 2003-04-02 2006-08-22 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Non-active waveguides on planar lightwave circuits
US7515716B1 (en) 2004-02-26 2009-04-07 Bbn Technologies Corp. Systems and methods for reserving cryptographic key material
US7697693B1 (en) 2004-03-09 2010-04-13 Bbn Technologies Corp. Quantum cryptography with multi-party randomness
US7733469B2 (en) * 2005-01-13 2010-06-08 Arete' Associates Image null-balance system with multisector-cell direction sensing
US20070130455A1 (en) * 2005-12-06 2007-06-07 Elliott Brig B Series encryption in a quantum cryptographic system
US20070133798A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-14 Elliott Brig B Quantum cryptography on a multi-drop optical network
US8082443B2 (en) * 2006-01-09 2011-12-20 Bbnt Solutions Llc. Pedigrees for quantum cryptography
US20090180731A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-16 Southern Methodist University Photonic coupler
US8213751B1 (en) * 2008-11-26 2012-07-03 Optonet Inc. Electronic-integration compatible photonic integrated circuit and method for fabricating electronic-integration compatible photonic integrated circuit
US20100290503A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-18 Prime Photonics, Lc Ultra-High Temperature Distributed Wireless Sensors
WO2016064402A1 (en) 2014-10-23 2016-04-28 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical fiber interface for optical device package
US10088634B2 (en) * 2014-10-23 2018-10-02 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical port-shuffling module
WO2016064426A1 (en) 2014-10-24 2016-04-28 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical interconnect device
US10261256B2 (en) 2015-01-28 2019-04-16 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Laser-written optical routing systems and method
JP6649843B2 (ja) * 2016-05-13 2020-02-19 Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 光回路

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3138968A1 (de) * 1981-09-30 1983-04-14 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Optische steuervorrichtung zum steuern der in einem optischen wellenleiter gefuehrten strahlung, insbesondere optischer schalter
FR2548795B1 (fr) * 1983-07-04 1986-11-21 Thomson Csf Dispositif de commutation optique a deplacement de fluide et dispositif de composition d'une ligne de points
US5393371A (en) * 1989-12-18 1995-02-28 Litton Systems, Inc. Integrated optics chips and laser ablation methods for attachment of optical fibers thereto for LiNbO3 substrates
US4988157A (en) * 1990-03-08 1991-01-29 Bell Communications Research, Inc. Optical switch using bubbles
CA2058794C (en) * 1991-01-08 1996-06-18 Tsuneo Kanai Automated optical mdf system
JP2871911B2 (ja) * 1991-09-30 1999-03-17 日立電線株式会社 導波路型光スイッチ
US5515464A (en) * 1992-07-06 1996-05-07 Sheem Sang K Optical fiber interconnections using self-aligned core-extensions
JP3036613B2 (ja) * 1992-10-06 2000-04-24 日本電信電話株式会社 マトリクス光導波路スイッチ
JPH0894866A (ja) * 1994-09-26 1996-04-12 Hitachi Cable Ltd 導波路型光スイッチ及びその製造方法
US5623564A (en) * 1995-06-07 1997-04-22 Lucent Technologies Inc. Self-aligned mechanical optical switch
JP3488776B2 (ja) * 1996-02-09 2004-01-19 Ｈｏｙａ株式会社 テーパ導波路およびそれを用いた光導波路素子
JPH09258044A (ja) * 1996-03-25 1997-10-03 Hitachi Cable Ltd 光フィルタ内蔵導波路型光デバイス
US5699462A (en) * 1996-06-14 1997-12-16 Hewlett-Packard Company Total internal reflection optical switches employing thermal activation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001242399A (ja) * 2000-02-22 2001-09-07 Agilent Technol Inc 一定の全電力を利用する熱起動光学スイッチに温度制御を施すためのシステム及び方法
JP4653895B2 (ja) * 2000-02-22 2011-03-16 アバゴ・テクノロジーズ・ファイバー・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド 一定の全電力を利用する熱起動光学スイッチに温度制御を施すためのシステム及び方法
DE112010005211T5 (de) 2009-12-22 2012-11-08 International Business Machines Corp. Verfahren zum Entwerfen des Layouts einer Vielzahl von Lichtwellenleitern

Also Published As

Publication number Publication date
EP0935149A3 (en) 1999-09-22
DE69814330D1 (de) 2003-06-12
EP0935149A2 (en) 1999-08-11
DE69814330T2 (de) 2004-02-19
US5960131A (en) 1999-09-28
EP0935149B1 (en) 2003-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11287962A (ja) スイッチング素子
US6195478B1 (en) Planar lightwave circuit-based optical switches using micromirrors in trenches
EP0938013B1 (en) Fabrication of a total internal reflection optical switch with vertical fluid fill-holes
US6493482B1 (en) Optical switch having a planar waveguide and a shutter actuator
EP1111419B1 (en) An improved total internal reflection optical switch
US5828800A (en) Self-aligned mechanical M×N optical switch
US20030035613A1 (en) Optical switching system based on hollow waveguides
EP1273942B1 (en) Optical cross-switch signal monitoring method and system therefor
JP5108180B2 (ja) 効率的な反射結合を行なうための導波路の配置と角度の決定
CA2403689A1 (en) Waveguide optical phase shifter
WO2001059492A2 (en) Optical waveguide and shutter
JP2000193838A (ja) 光導波路構造体
Chi et al. Compact 1× 8 MEMS optical switches using planar lightwave circuits
EP1232411A2 (en) Integrated planar optical waveguide and shutter
EP1351078B1 (en) Optical switch and method of manufacturing the same
US20040013344A1 (en) Planar optical switch and switch array
US20050163417A1 (en) Optical switch with a micro-mirror and method for production thereof
KR100443670B1 (ko) 마이크로 광 스위치 및 그 제조 방법
JP2004302425A (ja) 光ファイバアレイおよびその製造方法、光デバイス
JP2009031409A (ja) 光デバイス
JP2003098371A (ja) 平坦化電気配線を有する光配線基板

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20050510

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20050513

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060201

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060201

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20070320

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080321

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080401

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080630

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080703

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080909

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090818

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091117

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20091225

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20100305

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20101206

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20101213

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110107

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110114

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110307