JPH11507741A

JPH11507741A - マッハ・ツェンダ・スイッチ

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Publication number: JPH11507741A
Application number: JP9503075A
Authority: JP
Inventors: ジェイミラー，ウィリアム; エイノーラン，ダニエル
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 1999-07-06
Also published as: EP0873532A1; CA2221749A1; AU5929996A; AU697911B2; EP0873532A4; WO1996042027A1

Abstract

(57)【要約】コンパクトなモノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチが、入力結合器（６７）と出力結合器（６８）の間における導波路（６９、７０）の一方に、共振非線形性を示す材料が含まれていて、ポンプ・パワーがそれを通って伝搬すると、その屈折率に変化を生じるように形成される。導波路（６９、７０）は、それぞれ、異なる伝搬定数を有しているので、希土類による非線形性導波路を通って伝搬するポンプ・パワーがない場合には、信号光は、各導波路において異なる遅延を被ることになる。スイッチの入力（７１、７２）に加えられる入力信号は、ポンプ・パワーが非線形性導波路を通って伝搬しない場合には、第１の出力端子（７３、７４）に生じ、ポンプ・パワーが非線形性導波路に供給される場合には、第２の出力端子（７３、７４）に生じる。スイッチングは、比較的低レベルのポンプ・パワーで生じる。

Description

【発明の詳細な説明】マッハ・ツェンダ・スイッチ技術分野本発明は、光学パワー・スイッチング装置に関するものである。背景技術スイッチング速度が１ギガヘルツまでの光学スイッチは、ローカル・エリア・ネットワーク、センサ・アレイ、及び、通信システムを含む多くの用途に必要とされている。多様な形態の光学スイッチング装置が開発されている。典型的な例には、複数量子井戸導波管スイッチ、変形層超格子指向性結合器、及び、光ファイバ・スイッチがある。これらの装置は、それらを形成する材料の非線形効果に基づくものである。半導体装置の場合、スイッチに必要な臨界パワーは、１ｍＷ未満である。最近まで、光ファイバは、シリカをベースにしたコアを備える光ファイバから作製されていた。これらの光ファイバ・スイッチに必要な光学パワーは、シリカの非線形係数が極めて小さいので、数キロワットのオーダである。１９９２年２月１５日のＯｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．４，ｐｐ．２５５−２５７におけるＣｈｕ他による「ＯｐｔｉｃａｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇｉｎＴｗｉｎ−ＣｏｒｅＥｒｂｉｕｍ−ＤｏｐｅｄＦｉｂｅｒｓ」と題する論文に報告されているように、エルビウムをドープしたファイバの非線形係数が溶融シリカの約１００万倍になることが立証された。しかし、エルビウムをドープしたファイバにおける非線形指数の大幅な増大には、大幅な吸収損失及び応答時間の鈍化が伴うことになる。Ｃｈｕ他によって開示されたスイッチは、エルビウムをドープした長さが２．２６ｍのツイン・コア光ファイバから構成される。ツイン・コアまたはダブル・コア光ファイバに対する光の入出力は困難である。さらに、Ｃｈｕ他によるエルビウムをドープした長い光ファイバが必要になる。また、２つのコアのパワー差が結合メカニズムに影響するので、クロス・トークを低減することができない。これについては、１９８８年２月のＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＯｐｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａＢ，ｖｏｌ．５，Ｎｏ．２，ｐｐ４７２−４８２における「Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｔｏａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌｓｗｉｔｃｈｉｎｇｕｓｉｎｇｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｕｐｌｅｒｓｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｌｉｎｅａｒａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｓａｔｕｒａｔｉｏｎ」に、Ｃａｇｌｉｏｔｉ他による説明がある。２コア・ファイバは、大パワー入力、または、曲げによって誘発される移相のような環境によって誘発される移相を阻止するような構成にする必要がある長いファイバ長を必要とする。１９９３年９月のＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．９，ｐｐ１４１６−１４２４におけるＲ．Ｈ．Ｐａｎｔｅｌｌ他による論文「ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＮｏｎｌｉｎｅａｒＯｐｔｉｃａｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇｉｎａｎＥｒｂｉｕｍ−ＤｏｐｅｄＦｉｂｅｒ」には、それぞれ、エルビウムをドープしたコアを利用する、マッハ・ツェンダ構成と２モード・ファイバ構成の両方を用いたスイッチ構成の記載がある。Ｐａｎｔｅｌｌ他は、長さが３．４ｍの２モード・ファイバを利用した実験について述べている。Πの移相には、１５．５ｍＷのポンプ・パワーの吸収を必要とした。ＬＰ₀₁モードとＬＰ₁₁モードでほぼ等しいパワーが注入されるように、信号が放射された。このタイプの信号注入は、実施が困難であり、装置は、外部振動及び摂動に対して不安定である。Ｐａｎｔｅｌｌ他のマッハ・ツェンダ装置の移相領域における一方または両方のファイバは、エルビウムをドープしたファイバから作られ、ポンプ・パワーは、その一方だけに結合される。１４１７ページに記載のように、２モード・ファイバ（ＴＭＦ）・スイッチのポンプ・パワー要件は、一般に、同等のマッハ・ツェンダ（ＭＺ）・スイッチに比べて２〜４倍大きく、その結果、このタイプのマッハ・ツェンダ・スイッチは、パワーが一定のままであれば、長さが約８５〜１７０ｃｍになる。ポンプ・パワーがなければ、全ての信号が、出力ポート２に生じる。Πの位相差生じさせるのに十分なポンプ・パワーが給与されると、信号は出力ポート３にスイッチされる。Ｐａｎｔｅｌｌ他の指摘によれば、ファイバ・コアは、ファイバ・コア内のポンプ・パワーによるフォノンの発生のために加熱されることになるが、２モードの場合、同じガイド領域が利用され、従って、環境変化に対して同様に反応するので、２モード・ファイバはマッハ・ツェンダ干渉計に比べて有利である。Ｐａｎｔｅｌｌの２モード装置は、２モード・ファイバの全長に沿った放射条件及び摂動に対して極めて敏感である。また、該装置は、単一モード動作に対して直接に適合することはできない。コンパクトさと、扱いやすさを実現するため、マッハ・ツェンダ・タイプの非線形スイッチは、モノリシック構造として形成するのが有利である。こうした装置が実用的であるためには、その長さが約１５ｃｍを超えてはならない。発明の目的従って、本発明の目的は、先行スイッチに関する既述の欠点を克服した光学スイッチを提供することにある。もう１つの目的は、コンパクトで、小パワー、低クロス・トークの非線形光学スイッチを提供することにある。発明の開示要するに、本発明のモノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチは、入力信号をＮの等しい信号成分に分割するための入力結合器手段を備えている。ここで、Ｎ＞１。Ｎの成分を一体化するために、少なくとも第１と第２の出力端子を備えた一体化手段が設けられている。Ｎの光導波路によって、Ｎの信号成分が一体化手段に接続される。導波路の少なくとも１つには、共振非線形性を備えた材料が含まれており、このため、ポンプ・パワーがそれを通って伝搬するとき、その屈折率が変化する。入力結合器手段及び一体化手段には、非線形性材料がない。入力結合器手段、一体化手段、及び、光導波路は、マトリックス・ガラス本体と熱的に接触している。実施例の１つでは、スイッチは、マトリックス・ガラスの細長い本体を通って縦方向に延びる第１と第２の光ファイバから構成される。該本体には、移相領域と、移相領域の両端に位置する２つの間隔をあけた結合器領域が含まれている。本体の直径及び光ファイバの直径は、移相領域よりも結合器領域において小さい。少なくとも、第１の光ファイバの移相領域内にある部分には、共振非線形性を有する材料が含まれており、このため、ポンプ・パワーがそれを通って伝搬するとき、第１の光ファイバの屈折率が変化する。該光ファイバは、第１の光ファイバを通って伝搬するポンプ・パワーがなければ、移相領域における伝搬定数が異なるので、第１の光ファイバを通って伝搬する光は、第２の光ファイバを通って伝搬する光が被る遅延とは異なる遅延を被ることになる。図面の簡単な説明図１は、先行技術によるマッハ・ツェンダ・スイッチの概略図である。図２は、２つのタイプのマッハ・ツェンダ・スイッチに関するパワー出力対波長のプロットである。図３は、図２の曲線の隣接する山と谷の間における波長離隔距離の関数として、スイッチングに必要とされるパワー（Ｐ_s）のプロットである。図４は、本発明に従って形成されたマッハ・ツェンダ・スイッチの断面図である。図５は、図４のライン５−５に沿って描かれた断面図である。図６は、本発明に従って形成されたマッハ・ツェンダ・スイッチに関する損失対放射パワーを表したグラフである。図７は、平面マッハ・ツェンダ・スイッチを示す図である。発明を実施するための最良の形態図１には、前述のＰａｎｔｅｌｌ他の論文に開示されたタイプのマッハ・ツェンダ・スイッチの概要が示されている。２つの結合器１１及び１２が、導波路１４及び１５によって連結されている。結合器は、通常３ＤＢ結合器が利用され、これにより、例えば、入力ポート２に給与される信号パワーは、結合器１１の２つの出力間において均等に分割される。導波間路１４及び１５の一方または両方には、共振非線形性を備えた材料が含まれており、このため、所定の波長バンド内における光の吸収によって、屈折率の変化が誘発される。大きい非線形屈折率を示すので、希土類元素が特に適している。希土類元素であるエルビウムは、非線形性材料としてネオジウムを利用すると、スイッチング速度が増すが、より大きいスイッチング・パワーが必要とされる。共振非線形性を得るため、反転分布を実現することが可能なドーパントは、他にも存在する。例としては、クロム及びチタンのような遷移金属がある。非線形性材料によって吸収される光は、信号の波長とは異なる波長を備えるポンプ・パルスまたはゲーティング・パルスとすることが可能である。代替案として、信号波長は、非線形性材料に屈折率の変化を誘発する波長バンドの範囲内とすることも可能である。この場合、入力ポートの一方または両方に、個別信号及びゲーティング・パルスを加えることもできるし、あるいは、一方の入力ポートに単一信号パルスを加えることも可能であり（パワー・リミッタの場合のように）、その振幅によって、スイッチングが生じるか否かが決まる、すなわち、それによって、出力信号の生じる出力ポートが決まる。本論述では、導波路１４は非線形性光路であると仮定される。ポンプ・パワーは、図示のように、入力ポート１に供給され、信号は、図示のように、入力ポート２に加えられる。所望の場合、ポンプ・パワー及び信号の両方を同じ入力ポートに加えることも可能である。図示実施例の場合、結合器１１の特性によって、入力ポート１に給与されるポンプ・パワーのほぼ全てが、結合されない状態のままとなり、このため、該ポンプ・パワーは導波路１４にだけ伝搬する。入力ポート１に給与されるポンプ・パワーがなければ、信号は出力ポート３に生じる。これは、２つの導波路１４と１５の間で移相を適正に固定することによって実施される。ポンプ・パワーによって、導波路１４に屈折率の変化が生じ、この結果、ポンプがΠの移相を誘発するのに十分なパワーでオンになると、信号は、出力ポート３から出力ポート４に完全にスイッチされる。非線形性光路は、結合器までつながって、その一部を構成するよりも、移相領域内だけに存在して、結合特性がポンプ・パワーの影響を受けないようにするほうが望ましい。この構成のもう１つの利点は、比較的損失の大きいドーピングを施したファイバまたは導波管を利用して、非線形性を実現することが可能になるが、ドープしたファイバは、結合器間だけにしか存在しないので、損失が最小限にとどまるということである。非線形性材料が結合器を通って延びる場合、ポンプ・パワーは、非線形性材料を含んでいない光ファイバまたは光路に給与すべきであり、ポンプ・パワーは、非線形性ファイバに結合され、これによって、損失が最小限に抑えられる。前述のＰａｎｔｅｌｌ他の論文に開示されたタイプの従来のマッハ・ツェンダスイッチの場合、光導波路１４及び１５は比較的長く、ポンプ・パワーがそれを通って伝搬する場合、非線形性導波路１４が加熱される結果として問題が生じる。本発明によれば、装置をモノリシック構造として形成すると、その結果、移相領域の非線形性アーム状部分によって発生した熱が、移相領域の残りのアーム状部分に伝導されることになるので、加熱問題は軽減される。こうしたモノリシック・マッハ・ツェンダ装置は、オーバ・クラッド・ファイバ構造または平面回路の形態をとることが可能である。しかし、図１の従来の装置は、その長さのために、こうしたモノリシック装置には適合しない。こうしたモノリシック装置が実用的であるためには、その長さが約１５ｃｍを超えてはならない。本発明の第２の特徴の結果として、かなり低いパワー・レベルにおいて（Ｐａｎｔｅｌｌ他の論文に開示の従来の設計より２桁低いレベルに及ぶ）非線形スイッチングが生じることになる。非線形性光ファイバの長さとスイッチング・パワーの間でトレード・オフが生じるので、この第２の特徴を利用することによって、移相領域を十分に短くすれば、装置全体をオーバ・クラッドまたは平面構造として簡単に作製することが可能になる。すなわち、装置を許容可能な長さに短縮することが可能であり、相応じて、スイッチング・パワーを比較的低いレベルに維持することが可能である。図２には、出力パワーが、２つの異なる単一段マッハ・ツェンダ装置に関する波長の関数として作図されている。曲線２１は、移相領域における２つの光ファイバの伝搬定数がほぼ等しくなる、装置の出力を表している。曲線２２は、移相領域における２つのファイバの伝搬定数が大幅に異なる装置の出力を表している。曲線２２は、図示波長範囲内に複数のピークを含んでいるが、曲線２１は、広バンド化特性を表しており、従って、図２によってカバーされる波長範囲内には、そのピークだけしか示されていない。下記のモデルは、マッハ・ツェンダ装置の２つの出力ポート間で信号をスイッチするのに必要なパワー量が、例えば、図２の曲線２２の山２６と隣接する谷２５との間における波長離隔距離の関数、従って、導波路１４及び１５の伝搬定数間の差であることを示している。パワー要件を計算するため、該モデルでは、図１の移相領域における導波路１４及び１５が、異なる有効屈折率を備えているものと仮定されている。該モデルでは、非線形性材料がシリカであると仮定しているが、導波路の非線形特性を強化する材料がドープされたシリカであれば、同様の結果が得られる。図１の装置に関する正規化出力パワー（ゲーティング信号の導入前における）は、Ｐ＝ＣＯＳ₂（Πｚ（ｎ₂−ｎ₁）／λ）（１）ここで、ｎ₂及びｎ₁は、それぞれ、光路１及び光路２における有効屈折率を表しており、λは、信号の波長である。導波路１４及び１５の長さｚは、問題となる２つの波長の間にΠ／２の位相変化が導入されるように選択される。例えば、最小値が波長λ（図２のポイント２６）において生じ、最大値が波長λ２（図２のポイント２５）において生じるものと仮定すると、ｚは下記によって得られる：ｚ＝［２（ｎ₂−ｎ₁）（１／λ₁−１／λ₂）］^-1 （２） λ₁においてスイッチングを生じさせるのに必要な屈折率の変化は、従って、 Πδｚ／λ＝Π［（ｎ₂−ｎ）ｚ／λ₁−Π（ｎ₂−ｎ）ｚ／λ２）］（３ａ）になるので、 δ＝λ₁［（ｎ₂−ｎ）ｚ／λ₁−（ｎ₂−ｎ）／λ２）］（３ｂ）既知のように、シリカをベースにしたファイバの非線形性屈折率は、次の通りである：ｎ₂＝３．２×１０^-16ｃｍ²／ワット（４）有効屈折率が７５μｍ²の単一モード・ファイバの場合、式４は次のようになる：ｎ²＝４．３×１０^-10／ワット（５）スイッチングに必要なパワー（ワット）は、ほぼ次のようになる：Ｐ_s＝１．５δ／（４．３／１０¹⁰）（６）図３は、図２の山２６と隣接する谷２５の間における低パワー波長の離隔距離（ｎｍ）である、ＰＰバンドの関数としてのスイッチングに必要なパワー（Ｐ_s）のプロットである。ポンプ・パワーがなければ、光ファイバ１４及び１５の伝搬定数が同様の場合、図１の装置をスイッチするのに必要なパワーは、約１０００ｋＷになる。このプロットには、光ファイバ１４及び１５の伝搬定数が十分に異なり、図２の谷２５と山２６の波長差がほぼ１ｎｍに近くなるので、非線形スイッチングに関するパワー要件は、１００分の１に低減することが示されている。移相領域における光路長が異なるマッハ・ツェンダ装置についても、同様の結果が得られる。この構成は、平面装置において用いられる場合が多い。オーバ・クラッド・マッハ・ツェンダ・スイッチは、参考までに本書に組み込まれている、米国特許第５，２９５，２０５号の教示に基づいて形成することが可能である。図４及び５のモノリシック構造には、移相領域４４によって連結された連結オーバ・クラッド・結合器４１及び４２が含まれている。この装置は、光ファイバ４６及び４７をマトリックス・ガラス４９の管のボア４８に挿入することによって形成される。該光ファイバは、それぞれ、コアより低い屈折率のクラッドによって包囲されたコアを備えている。図示実施例の場合、ファイバ４６は、装置の製作前に互いに融合されるセクション４７ａ、４７ｂ、及び、４７ｃから構成される。移相領域４４に配置されるセクション４７ａには、希土類イオンがドープされるが、セクション４７ｂ及び４７ｃには、希土類イオンは含まれていない。光ファイバ４６の移相領域に配置される部分が、４６ａで表示されている。ポンピング・パワーまたはスイッチング・パワーがない場合、移相領域４４の２つの光ファイバ間における伝搬定数△βの差は、上述の低パワー・レベルにおけるスイッチングを可能にするのに十分なものでなければならない。異なる伝搬定数を得るための任意の技法を用いることが可能である。例えば、光ファイバ４７ａのコアの直径は、図５に示す光ファイバ４６ａの直径より小さくすることが可能である。光ファイバ４６及び４７のコアにおけるドットの密度が異なるのは、光ファイバ４７ａのコアに希土類イオンが含まれることを示している。代替案として、光ファイバ・コアが異なる屈折率を備えるようにすることもできるし、あるいは、光ファイバのクラッドが異なる屈折率を備えるようにすることも可能である。これらの特徴の任意の２つ以上を組み合わせて、伝搬定数に差を生じさせることが可能である。前述の最大許容可能長が１５ｃｍで、ポンプ・パワーまたはスイッチング・パワーが１ｍＷであると仮定すると、△βは０．００３以上になる。マトリックス・ガラス管の光ファイバに隣接した部分の屈折率は、ファイバ・クラッドのいずれか一方の最低屈折率より低い。ボアには、ファイバの挿入を容易にするため、それぞれの端部にファンネル（不図示）を設けることができる。ガラス管と光ファイバの組み合わせは、結合器・プリフォームと呼ばれる。ガラス管のポイントａとｂの間の部分は、最初に加熱されて、光ファイバに対して収縮し、少なくとも部分的に融着する。また、光ファイバを互いに接触させることによって、光ファイバ間の熱伝導率が良好になる。これは、ガラス管ボアを真空排気し、第１の端部５３の近くでガラス管を加熱して、加熱領域を収縮させ、所望の長さの収縮ガラス管が得られるまで、熱源に対してプリフォームを移動させ、端部５４に向かって収縮領域を徐々に延長することによって実現することが可能である。その後、ガラス管のある領域を加熱し、高温ゾーンの両側に位置するガラス管のセクションを逆方向に移動させて、加熱領域を引き伸ばすことによって、ガラス管の端部５３の近くに結合器４１が形成される。引き伸ばす工程は、所定の結合が実現すると停止される。ガラス管を引き伸ばして、第１の結合器を形成している間に、光学パワーは、入力光ファイバに結合することが可能であり、出力信号をモニタすることによって、結合器製造プロセスにけるプロセス・ステップの制御が可能になる。最良の性能が得られる場合、結合器４１及び４２は、問題となる波長バンドにわたって結合特性がほぼ同じである。従って、第２の結合器４２は、ガラス管の適合する領域を結合器４１の形成に利用されたものと同じ引き伸ばし条件にさらすことによって、端部５４の近くに形成するのが望ましい。マッハ・ツェンダ・スイッチは、図５及び６に示す実施例に基づいて構成された。ガラス管１０は、５ｗｔ．％ボロンをドープしたシリカから構成された。光ファイバ４６は、外径が１２５μｍで、コアの直径が９μｍの標準的な単一モード・ファイバであった。光ファイバのクラッドは、シリカから形成され、コアは、０．３５％のコア・クラッド△を得るのに十分な量のゲルマニウムをドープしたシリカから形成された。光ファイバ４７は、外径が１２５μｍで、コアの直径が４μｍのエルビウムをドープした一本のファイバから構成された。光ファイバのクラッドは、シリカから形成され、コアは、１０００重量ｐｐｍのエルビウムと、約１．０％のコア・クラッド△を得るのに十分な量のゲルマニウムをドープしたシリカから形成された。上述の方法に従って、ガラス管をファイバに対して収縮させ、引き伸ばすことによって、結合器４１及び４２が形成される。結合器は、１５５０ｎｍにおいて３ｄＢであった。結果生じる装置の全長は、１２．７ｃｍであった。マッハ・ツェンダ・スイッチの山から谷までの波長離隔距離（図２を参照されたい）は、ポンプ・パワーがない場合６ｎｍであった。１５２１ｎｍで動作するレーザ・ダイオードが、減衰器によって入力ポート２に接続された。この単一光源は、信号源として機能し、エルビウムをドープした光ファイバの屈折率を変化させるためのパワーも供給した。図６には、入力パワーの関数としての装置の出力が示されている。曲線６１は、装置の過剰損失を表している。曲線６２は、入力ポート２と出力ポート４の間における挿入損失を表しており、曲線６３は、入力ポート２と出力ポート３の間における挿入損失を表している。入力パワーが低い場合、入力のほぼ全てが出力ポート３に生じ、パワー・レベルが増すにつれて、出力ポート４に入力がスイッチされた。図６には、１ミリワット未満の入力パワーでスイッチングの生じたことが示されている。特定の例によって示されるように、図１の２つの出力ポート３及び４の間で信号をスイッチするのに必要なパワー量は、ポンプ・パルスまたはゲーティング・パルスの導入前に、移相領域の２つのアーム状部分１４及び１５の間に既に存在した位相差によって決まる。図７には、マッハ・ツェンダ・スイッチが平面装置として形成される実施例が示されている。全ての光導波路及び結合器が、基板６６内または該基板上に形成される。入力導波路７１及び７２は、結合器６８によって移相導波路６９及び７０に接続される。導波路６９及び７０は、結合器６７によって出力７３及び７４に接続される。導波路７０は、導波路６９より長いので、導波路６９及び７０を通って伝搬する信号成分間に移相が導入される。光導波路６９及び７０に異なる屈折率及び幅を付与することによって、移相を導入することも可能である。導波路６９及び７０のいずれかに希土類元素をドープすることができるが、導波路６９のシェーディングは、該導波路におけるこうしたドーピングを示している。上述のように、ドーピングを施した光導波路の屈折率は、適合する入力導波路にポンプ・パワーが導入されると変化する。これによって、入力導波路７１または７２から導入された入力信号は、例えば、出力導波路７３から出力導波路７４にスイッチされる。マッハ・ツェンダ装置は、波長曲線に対して出力パワーの山間の波長離隔距離が小さくなるにつれて、次第に温度に対する感度が増すことになる。しかし、山の離隔距離がわずか３．５ｎｍしかない、図４に示すタイプの適合するオーバ・クラッド装置が造られており、山の離隔距離が約１ｎｍの装置を造ることも可能である。これは、オーバ・クラッド構造の移相領域内にある光ファイバは、マトリックス・ガラスに埋め込まれる。従って、非線形性光ファイバに発生する熱は、他の光ファイバに伝導される。同様に、平面マッハ・ツェンダは、基板を介して１つの導波路からもう１つの導波路へ熱を伝導することができるので、温度に対して安定化される。２つの光導波路を備えたマッハ・ツェンダ・スイッチが例示されたが、３つ以上の光導波路からなるアレイを備えた装置を形成することも可能である。３導波路装置の場合、例えば、移相領域内の第１の導波路には、希土類イオンがなく、第２の導波路には、多少の希土類イオンが含まれており、第３の導波路には、第２の導波路の２倍の量の希土類イオンが含まれている。移相領域内の導波路は、それぞれ、異なる量だけ信号を遅延させるが、第１の導波路は、最小限の遅延を生じさせ、第３の導波路は、最大限の遅延を生じさせる。米国特許第５，３５１，３２５号には、Ｎ導波路のマッハ・ツェンダ装置（Ｎ＞２）を製造する方法が開示されている。

Claims

【特許請求の範囲】１．入力信号をＮの等しい信号成分を分割するための入力結合器手段（ここで、Ｎ＞１）と、少なくとも第１と第２の出力端子を備えた、前記Ｎの信号成分を一体化するための一体化手段と、前記Ｎの信号成分を前記一体化手段に接続し、その少なくとも１つに、前記入力結合器手段及び前記一体化手段にはない、共振非線形性を備えた材料を含んでいて、これにより、ポンプ・パワーがそれを通って伝搬するとき、導波路の屈折率が変化するようになっているＮの光導波路と、前記入力結合器手段、前記一体化手段、及び、前記光導波路が熱的に接触している、マトリックス・ガラス本体から構成される、モノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチ。２．前記導波路の伝搬定数間に差△βがあり、前記少なくとも１つの導波路を通って伝搬するポンプ・パワーがない場合、前記Ｎの導波路は、それぞれ、それを通って伝搬する光が、他の導波路のそれぞれを通って伝搬する光が被る遅延とは異なる遅延を被るようにすることを特徴とする、請求項１に記載のモノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチ。３．△βが０．００３以上であることを特徴とする、請求項２に記載のモノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチ。４．前記マトリックス・ガラス本体の長さが１５ｃｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のモノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチ。５．前記光導波路が、光ファイバであることと、前記光ファイバ、前記入力結合器手段、及び、前記一体化手段が、前記マトリックス・ガラスの細長い本体によって包囲されることを特徴とする、請求項１に記載のモノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチ。６．前記入力結合器手段及び前記一体化手段が、前記本体の直径及び前記光ファイバの直径が前記移相領域内におけるその直径よりも小さくなる、前記本体の領域であることを特徴とする、請求項５に記載のモノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチ。７．前記マトリックス・ガラス本体が、平面基板から構成され、前記導波路、前記入力結合器手段、及び、前記一体化手段が前記基板の表面に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のモノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチ。８．共振非線形性を有する前記材料が希土類であることを特徴とする、請求項１に記載のモノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチ。９．細長いマトリックス・ガラスの本体と、前記本体を通って縦方向に延びる第１と第２の光ファイバと、前記本体の移相領域と、前記本体の直径及び前記ファイバの直径が、前記移相領域よりも小さくなっている、前記移相領域の両端に間隔をあけて配置された前記本体の２つの結合器領域と、共振非線形性を有する材料を含んでいるため、ポンプ・パワーがそれを通って伝搬すると、前記第１の光ファイバの屈折率が変化することになる、少なくとも、前記移相領域内にある前記第１の光ファイバの一部から構成され、前記光ファイバは、前記第１の光ファイバを通って伝搬するポンプ・パワーがない場合には、前記移相領域における伝搬定数が異なるため、前記第１の光ファイバは、それを通って伝搬する光が前記第２の光ファイバを通って伝搬する光が被る遅延とは異なる遅延を被るようにするということを特徴とする、モノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチ。 10．共振非線形性を有する前記材料が希土類であることを特徴とする、請求項９に記載のモノリシック・マッハ・ツェンダ・スイッチ。