JPS59168414A - 反射形多チヤンネル光スイツチ - Google Patents

反射形多チヤンネル光スイツチ

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JPS59168414A
JPS59168414A JP4348183A JP4348183A JPS59168414A JP S59168414 A JPS59168414 A JP S59168414A JP 4348183 A JP4348183 A JP 4348183A JP 4348183 A JP4348183 A JP 4348183A JP S59168414 A JPS59168414 A JP S59168414A
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optical
optical switch
substrate
optical waveguides
waveguides
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Mitsukazu Kondo
充和 近藤
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/29Devices 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
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3132Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は基板上に設置した光導波路を用いて光波を制御
する導波形の光制御テバイスtこ関し、特に基板上に複
数個の光スイツチエレメントを設置して構成される多チ
ャンネル光スィッチに関する。
光ファイバ、半導体レーザ、光検出器等の光デバイスの
進歩番こより、光通信システムや光センサ−、光情報処
理システム等の光応用システムの開発、実用化が進めら
れている。さらにこれらのシステムでは情報型、伝送速
度、システム機能前を拡大し、さらに高度のシステムへ
と開発が進められている。光伝送路網の交換機能、光デ
ータバスにおける端末間の高速接続、切換え等の新たな
機能が求められており、それらを可能にする光スイツチ
ングネットワークの必要性が高まっている。
光スィッチとしては、現在電磁石等による機械的移動を
用いた光スイッチfJs芙用化されているが、元スイッ
チングネットワーク構成に必要である高速性、多点間の
切換え、信頼性等の性能に関しては十分な特性は得られ
ない。上記の必要性能をすへて満たし、さらに高効率、
小形で単一モードファイバ系への適応性を備えた導波形
の光スィッチの開発が進められている。光スイツチング
ネットワークを構成するためには特に複数の光伝送路間
を任意に接続できる多チヤンネル入出力形の光スィッチ
が必要である。導波形光スイッチは基板上に設置した光
導波路を用いて構成されるので、1つの基板上に複数の
光スイツチエレメントを集積化できるという特長があり
、比較的容易に多チャンネル光スィッチを得ることかで
さる。導波形の光スィッチには方向性結合形、全反射形
、バランスドブリッチ形、Y分岐形等の方式があるが、
光スィッチにおいて特に重要なパラメータであるクロス
トークを比較的容易に低くでき、また構成が簡単で多チ
ャンネル化し易いものは方向性結合形と全反射形の光ス
ィッチである。方向性結合形光スイッチは幅数μm〜数
十μmの光導波路2本を数μmの間隔で互いに近接させ
て光方向性結合器を構成し、先導波路近傍に設けた制御
電極に電圧を印加することにより上記2本の光導波路間
の結合度を制御するものである。−万全反射形光スイッ
チは2本の光導波路を数度の角度で交差させ、その交差
部に制御電極を設置して交差部における光の反射率を制
御するものである。上記両党スイッチエレメントではス
イッチング電圧は電極が設置される制御部分の長さに依
存する。全反射形光スイッチでは交差角を小さくし、交
差部分の長さを大きくした方がスイッチング電圧は小さ
い。全反射形光スイッチよりも低電圧動作が容易な方向
性結合形光スイッチではスイッチング電圧は素子長にほ
ぼ反比例する。一方、高速のスイッチングを行なう場合
、駆動回路を簡易化し、消費電力を小さくするためには
スイッチング電圧は出来るたけ小さいことが望ましい。
しかし、光スィッチを多チャンネル化するときには多く
の元スイッチエレメントを光透過方向に多段に配置する
必要かあるので、限定された大きさの一枚の基板上に多
チャンネル光スィッチを構成する場合、光スイツチエレ
メントの長さはチャンネル数の増加にほば反比vすして
短かくなってしまう。そこで従来は低電圧で動作する多
チャンネル光スィッチは得られていない。
また、従来の多チャンネル光スィッチでは、入射光導波
路端と出射光導波路端ば基板上の相対向する側にあるの
で、光ファイバと接続するためには2つの端面を研磨す
る必要があった。また、入射側の光フアイバアレイと出
射側のファイバアレイはそれぞれ独立に製作し、それぞ
れ独立に入射及び出射導波路端に位置調整して接続する
必要があるため、ファイバとの接続には多くの工数を必
要とする等の欠点を有していた。
本発明の目的は上記の従来の多チャンネル光スィッチの
欠点を除き、低電圧で動作可能で、しかも、光ファイバ
とは従来よりも大幅に少ない工数で接続可能な多チャン
ネル光スィッチを提供することにある。
本発明によれば、光導波路と該光導波路近傍に設置LL
、た制御電極からなる光スイツチエレメントを袂数個基
板上に設置して構成される多チャンネル光スィッチにお
いて、前記光スイツチエレメント間を接続する少なくと
も1本の光導波路中に光反射器を設置することによって
低電圧で動作可能な反射形多チャンネル光スイッチが得
られる。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明による反射形多チャンネル光スイッチの
一実施例である反射形2×4光スイッチを示す平面図で
ある。第1図においてニオブ酸リチウム結晶(LiNb
03)  基板10上にTi拡散法(こより製作した光
導波路12 、13 、14 、15 、16 、17
が設置されており、光導波路12と13 、14と1.
5 、16と17がそれぞれ互いに数μm程度まで近接
して光方向性結合器を形成し、該光方向性結合器を構成
する光導波路上に制御・電極を設置して方向性結合形の
光スイツチエレメント21 、22 、23が形成され
ている。光導波路12 、13は光スイツチエレメント
21を通過後LiNbO3基板10中に溝を堀って形成
した反射器24によって直角に曲げられ、それぞれ、光
導波路1.8 、19に接続される。光導波路18 、
19はそれぞれ反射器25 、 ’26によって直角に
曲げられ光導波路15 、 L7に接続されている。反
射器25 、26は反射器24と同様にLiNb0.基
板10中tこLiNbO3基板10の表面に対して垂直
な側面をもち、光導波路18゜19に対して45°傾い
た数μm〜数十μf7Zの幅の細い溝によって形成され
ている。なお、上記酵の深さは光導波路の深さと同程度
かやや浅い程度、すなわち、数μm〜士数μmである。
このような溝はイオンビームや反応性ガスプラズマを用
いた微細加工技術によって容易に形成できる。
本実施例において、光スイツチエレメント21゜22 
、23は制御電極への印加電圧を便化させることにより
入射光を一方の光導波路から近接した他方の光導波路へ
と切換凡ることができる。例えば、光導波路12への入
射光30は光スイツチエレメント21において印加電圧
が0のときは光導波路13に工不ルキーが後行し、印加
電圧がある値Vのときは光導波路12中をそのまま進行
するように構成することができる。光スイツチエレメン
ト22 、23も上記と同様に印加電圧0と■の間でス
イッチングを行なうように構成されているものとすれば
、光スイッチニレメン1−21 、22 、23の印加
電圧7)5すべて■のとき光導波路12への入射光30
は光導波路12゜18 、15を通って出射光33とな
り、光導波路13への入射光31は光導波路13 、1
9 、17を通って出射光35となる。光スイツチエレ
メント22の印加電圧だけ0に切換えると入射光30は
光導波路12 、18 、14を通って出射光32とな
る。以上のように各党スイッチエレメントへの印加電圧
値により入射光30 、31は光導波路14 、15 
、16 、17のいずれかから出射するように切換える
ことができる。なお、光導波路14 、16の一端には
光吸収領域20が設置されている。
本実施例においては、光スイッチエレメントの長さはJ
、1NbO8基板10の長さよりやや小さい程度の大き
さ、例えばLiNbO3基板10の大きさを通常用いら
れる50朋りとしたときには30〜40期程度の長さと
することができ、スイッチング電圧を数V以下にするこ
とが容易である。一方、従来の2×4光スイツチでは光
スイツチエレメント21と22 、23が光透過方向に
連続して多段に配置されていたので各スイッチエレメン
トの長さは上記値の半分であり、印加電圧値も2倍必要
であった。また、多チャンネル光スィッチの入出射部は
光ファイバと接続するため端面研磨をする必要があるが
、従来は、光導波路12,13の端面と光導波路14 
、15 、16 。
17の端面がそれぞれ互いに基板10の相対向する端面
にあったため、2回の端面研磨が必要であり、多くの工
数が必要であった。また光フアイバアレイも入射側と出
射側で分離されていたため2個必要であり、光フアイバ
アレイと光スィッチとの接続においてはそれぞれの側に
おいて多くの工数を要する光学調整や固定作業が必要で
あった。
一方、本実施例においては入射及び出射光導波路の端面
は、[,1NbO,基板10の1つの端面にあるため端
面研磨は1面で良い。また、光フアイバアレイも入射と
出射を合せたものを用いることができ、調整、固定作業
も1回でよいので従来に比べると大幅な工数の低減が容
易である。
第2図(a) 、 (b>は従来の多チャンネル光スィ
ッチと本発明による反射形多チャンネル光スイッチを比
較して示すものである。
第2図(a)は従来の8×8光スイツチ、第2図(b)
は本発明による反射形8×8スイッチの一実施例をそれ
ぞれ示す平面図である。先ず第2図(a)+こおいて、
LiNbO3基板10上にTi拡散法により製作した8
本の光導波路をそれぞれ2本づつ近接させて第1図の2
1 、22 、23と同様な方向性結合形の光スイッチ
ニレメンl−40,41、42、43が形成され、さら
にそれらに接続して同様の光スイツチエレメント44 
、45 、46が形成されている。さらに上記の光透過
方向に2段に接続された7つの光スイッチエレメント4
0 、41 、42 、43と44 、45 、4.6
からなる光スイツチエレメント群50と同様な構成の光
スイツチエレメント群51 、52 、53が順次光透
過方向(X方向)に多段に接続されている。本光スィッ
チでは入射端60より8本の光導波路のいずれかに入射
した光は上記の各党スイッチエレメントへの印加電圧を
制御することζこより光路を切換えられ、出射端61に
おいて8本の光導波路のいずれかより出射する。
第2図(b)テハ、LiNbO3基板10Eに、第2図
(a)と同様に8本の光導波路が設置され、第3図(a
)と同様に光スイツチエレメント群50 、51 、5
2 、53が設置されているが、光スイツチエレメント
群50と51 、51と52 、52と53の間はそれ
ぞれ第1図実施例の反射器Uと同様な溝状の反射器70
と71 、72と73゜74と75によって1800 
方向を曲げられた光導波路によって接続されている。す
なわち、光スイツチエレメント群50 、51 、52
 、53はY方向に順次配置されている。本実施例の動
作は第2図(a)と同様であるが入射端と出射端は同一
の端面62にある。
本実施例の反射形8×8元スイッチは従来の第2図(a
)に示す8×8光スイツチに比べると1スイッチエレメ
ント当りの長さくX方向)が4倍程度に出来るためスイ
ッチング電圧が%程度となる。
なお、光スィッチの幅(X方向の大きさ)は、通常光導
波路を光フアイバ径程度のピッチで配列するfこめ数百
μm〜数關程度である。そこでY方向には多数の光スイ
ツチエレメント群を配置することが可能である。
また、従来の8×8元スイッチでは元ファイバアレイと
接続するために入射端60と出射端61の両方を研磨し
、両方独立に光フアイバアレイを調螢して接続する必要
があるが第2図(b)の本発明の実施例では端面62だ
けを研磨すればよく、また、接続する光ファイバは入出
射側両方をま♂めてアレイ化でき、光学調整も一回でよ
いので従来に比べて大幅に工数が低減できる。
以上述べたように本発明によれば低電圧で動作可能でし
かも光ファイバと従来よりも大幅に少ない工数で接続可
能な多チャンネル光スィッチが得られる。
なお、本発明iこ使用する基板材料、スイッチエレメン
トの構成方法等は上記の実施例に限定されるものではな
い。例えば基板材料おしては、GaAs 。
InP等の’l −V族化合物半導体を用いることがで
き、光スイッチ構成方式としては、全反射形、Y分岐形
等の構成も用いることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図(b)は本発明による反射形多チャンネ
ル光スイッチを示す平面図、第2図(a)は従来の多チ
ャンネル光スィッチを示す平面図である。 図において、10はニオブ酸リチウム結晶基板、12 
、13 、14 、15 、16 、17 、18 、
19は光導波路、21 、22 、23 、40 、4
1 、42 、43.44 、45 、46は光スイツ
チエレメント、50 、51. 、52 、53は光ス
イツチエレメント群、24125 、26 、70 、
71 、72 、73 、74゜75は光反射器である
。 代理人ブl゛汀1.内原   晋 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光導波路と該光導波路近傍に設置した制御電極とからな
    る光スイツチエレメントを複数個多段に接続して基板上
    ζこ設置して構成される多チャンネル光スィッチにおい
    て、前記光スイ、 −1−I Lzメ7トを、前記基板
    の入射端面tこ平行な方向に配列し、前記光スイツチエ
    レメント間を接続する少なくおも1本の光導波路中に光
    反射器を設置して入射端と出射端を基板の同一面側に形
    成したことを#徴とする反射形多チャンネル光スイッチ
JP4348183A 1983-03-16 1983-03-16 反射形多チヤンネル光スイツチ Granted JPS59168414A (ja)

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