JPWO2004102254A1 - 光デバイス - Google Patents

Abstract

装置規模を縮小させることができるようにした、光デバイスである。 Ｍ（Ｍは自然数）個のサーキュレータ（１１ａ，１１ｂ）と、該Ｍ個のサーキュレータ（１１ａ，１１ｂ）からの各方路がそれぞれ接続されるＭ本の第１入出力導波路（１２１ａ，１２１ｂ）が一端に形成されるとともにＭ×Ｎ（Ｎは自然数）本の第２入出力導波路（１２５ａ−１〜１２５ａ−Ｎ，１２５ｂ−１〜１２５ｂ−Ｎ）が他端に形成された導波路型回折格子（１２）と、上記Ｍ×Ｎ本の第２入出力導波路（１２５ａ−１〜１２５ａ−Ｎ，１２５ｂ−１〜１２５ｂ−Ｎ）のうちの隣接するＭ本の導波路ごとの光路を反射させるとともに戻り先の導波路を切り替えるための、Ｎ個の反射型光スイッチ（１３−１〜１３−Ｎ）と、を縦列に配列して構成することにより、例えばＷＤＭ伝送システムにおける波長選択光スイッチとしても機能することができる。

Description

本発明は、例えばＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムにおいて、波長別に光路を切り替える波長選択光スイッチ（λ−ＳＷ）、および各波長の光レベルを均一化する光レベル調整器（ＡＧＥＱ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ）として用いて好適な、光デバイスに関する。

近年、インターネットの普及によるデータトラフィックが急増に対応するため、大容量ＷＤＭ伝送システムが導入されてきた。
今後、ＷＤＭ伝送システムが網目状に接続されたフォトニックネットワークが形成されると、伝送経路が複数とれるようになる。すると、時間帯によって需要の多い伝送経路に重点的に回線を割り当てることで限られた伝送容量の有効利用が可能となる。ＷＤＭ伝送システム、では波長毎に伝送経路を切り替えることで実現でき、ここでは波長選択光スイッチが不可欠なデバイスとなる。
また、長距離ＷＤＭ伝送システムでは、光ファイバアンプによる増幅中継を行なうが、アンプ利得の波長依存性のため各波長の光レベルが不均一になる。光ファイバアンプの利得は光強度の強い波長に集中する性質があり、アンプを通過する度に光レベルの不均一性が増長される。これを防止するため各波長の光レベルを均一化する必要があり、波長ごとに減衰量を調整できる光レベル調整器が伝送経路に挿入されている。
図２０は、上述の波長選択光スイッチにかかる第１の従来例（特許文献１参照）を示す模式図である。第１の従来例としての波長選択光スイッチ９１０は、図２０に示すように、４つの導波路型回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）９１１〜９１４と光スイッチ９１９を組み合わせて、入出力で２つずつのポート（入力側の入力ポート９１５およびアドポート９１６と、出力側の出力ポート９１７およびドロップポート９１８）を有する２×２スイッチを構成している。
この図２０に示す波長選択光スイッチにおいては、入力側の２個のＡＷＧ９１１，９１２を経由して波長分波された光が光スイッチ９１９で方路のスルー／切替処理が行なわれ、出力側の２個の合波ＡＷＧ９１３，９１４のいずれかに振り分けられる。即ち、入力側の２つのポート９１５，９１６からの波長多重光を分波するためにそれぞれ２つのＡＷＧ９１１，９１２が用いられ、光スイッチ９１９で方路が切り替えられた光を出力側の２つのポート９１７，９１８から波長多重光として出力するために、４つのＡＷＧのうちの残り２つのＡＷＧ９１３，９１４がそれぞれ用いられている。
図２１は、波長選択光スイッチにかかる第２の従来例（特許文献２参照）を示す模式図である。この図２１に示す波長選択光スイッチ９２０においては、入力ＷＤＭ光はＡＷＧ９２１による波長分波の後光ファイバ９２２を通じてスイッチ９２３に導かれ、ＡＷＧ９２１により、切り替えた先の光ファイバ９２２に対応したポートへ合波・出力される。
図２２（ａ）は、光レベル調整器にかかる従来例（特許文献３参照）を示す模式図である。この図２２（ａ）に示す光レベル調整器９３０においては、第１のＡＷＧ９３１で波長分波した各々の光を図２２（ｂ）に示すマッハツェンダ干渉回路（ＭＺＩ：Ｍａｃｈ Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）９３２に入力し、このＭＺＩ９３２で強度調整した光を第２のＡＷＧ９３３で合波・出力するようになっている。
しかしながら、上述の図２０に示す波長選択光スイッチにおいては、ＡＷＧ９１１〜９１４の使用個数が４個と多いため、波長選択光スイッチ９１０全体のサイズが大きくなるという課題がある。
また、図２１に示す波長選択光スイッチにおいては、ＡＷＧの使用個数としては１個としているが、ＡＷＧ９２１をなす基板と各光スイッチ９２２とをポート数に応じた本数の光ファイバで接続する必要が生じるため、装置規模が大きくなるという課題がある。
また、図２２（ａ）に示す光レベル調整器９３０においては、２つのＡＷＧ９３１，９３２を使用しているので、光レベル調整器全体のサイズが大きくなってしまうという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、デバイスのサイズ（装置規模）を縮小させることができるようにした、波長選択光スイッチまたは光レベル調整器として機能する光デバイスを提供することを目的とする。
電子情報通信学会誌 Ｖｏｌ．８２ Ｎｏ．７ ｐｐ．７４６−７５２ １９９９年７月 特開平８−４６５６９号公報 特開２００２−２５０８２７号公報

上記の目的を達成するために、本発明の光デバイスは、Ｍ（Ｍは自然数）個のサーキュレータと、該Ｍ個のサーキュレータからの各方路がそれぞれ接続されるＭ本の第１入出力導波路が一端に形成されるとともにＭ×Ｎ（Ｎは自然数）本の第２入出力導波路が他端に形成された導波路型回折格子と、上記Ｍ×Ｎ本の第２入出力導波路のうちの隣接するＭ本の導波路ごとの光路を反射させるとともに戻り先の導波路を切り替えるための、Ｎ個の反射型光スイッチと、が縦列に配列されて構成されたことを特徴としている。
したがって、本発明の光デバイスによれば、単一の導波路型回折格子を構成要素として用いながら、光ファイバによる結線等を不要として、従来構成よりも大幅に装置規模を縮小化させた波長選択光スイッチを構成することができる利点がある。
また、好ましくは、上記の各反射型光スイッチを、上記のＭ本の第２入出力導波路から放射される光をコリメートしうるレンズと、該レンズにてコリメートされたコリメート光が反射して戻る先の導波路を切り替えるチルト型ミラーと、から構成してもよい。
さらに、上記の各反射型光スイッチを、上記のＭ本の第２入出力導波路からの光について干渉させる干渉導波路と、上記干渉導波路に一端が接続されたＭ本の枝導波路と、上記各枝導波路の他端に形成された反射部材と、熱光学効果により上記各枝導波路を伝搬する各光について光路長差を調節しうるヒータと、からなるマッハツェンダ干渉回路により構成することもできる。
さらに、上記の各反射型光スイッチを、上記のＭ本の第２入出力導波路からの光について干渉させる干渉導波路と、上記干渉導波路に一端が接続されたＭ本の枝導波路と、上記各枝導波路の他端に形成された反射部材とからなるマッハツェンダ干渉回路により構成され、かつ、上記のマッハツェンダ干渉回路の反射部材が、上記の反射部材と干渉導波路との間でのそれぞれの光路長差を調節しうるピストン動作型ミラーにより構成することとしてもよい。
また、上記の各反射型光スイッチを、磁気光学効果を利用することにより、上記戻り先の導波路を切り替えるべく構成することもできる。
さらに、好ましくは、導波路型回折格子の各第２入出力導波路と反射型光スイッチとの間に光可変減衰器を介装することとしてもよい。
また、本発明の光デバイスは、Ｐ（Ｐは自然数）個の第１サーキュレータと、第１サーキュレータからの各方路がそれぞれ接続されるＰ本の第１入出力導波路が一端に形成されるとともにＮ（Ｎは自然数）本の第２入出力導波路が他端に形成された第１導波路型回折格子と、Ｑ（Ｑは自然数）個の第２サーキュレータと、第２サーキュレータからの各方路がそれぞれ接続されるＱ本の第３入力導波路が一端に形成されるとともにＮ本の第４入出力導波路が他端に形成された第２導波路型回折格子とをそなえるとともに、上記の第１導波路型回折格子の第２入出力導波路と、第２導波路型回折格子の第４入出力導波路との間に、それぞれの導波路を伝搬する光の透過と反射を切り替えるためのＮ個の透過／反射スイッチが介装され、かつ、上記の第１サーキュレータ，第１導波路型回折格子，透過／反射スイッチ，第２導波路型回折格子および第２サーキュレータが、縦列に配列されて構成されたことを特徴としている。
したがって、本発明の光デバイスによれば、第１，第２光サーキュレータ，第１，第２導波路型回折格子および透過／反射スイッチにより、波長選択光スイッチを形成することができ、光ファイバによる結線等を不要として、従来よりも装置規模が縮小化された波長選択光スイッチを実現させることができる利点がある。
この場合において、上記の各透過／反射スイッチを、カンチレバー型ミラーにより構成することができる。
さらに、上記の第１導波路型回折格子と透過／反射スイッチとの間、あるいは上記の透過／反射スイッチと第２導波路型回折格子との間に、光可変減衰器を介装してもよい。
また、本発明の光デバイスは、２個のサーキュレータと、該２個のサーキュレータからの各方路がそれぞれ接続される２本の第１入出力導波路が一端に形成されるとともに２×Ｎ（Ｎは自然数）本の第２入出力導波路が他端に形成された導波路型回折格子と、上記２×Ｎ本の第２入出力導波路のうちの隣接する２本の導波路ごとの光路を反射させるとともに戻り先の導波路を切り替えるための、Ｎ個の反射型光スイッチと、が縦列に配列されて構成され、かつ、上記の各反射型光スイッチが、隣接する２本の上記第２入出力導波路のうちの一方の導波路からの光を他方の導波路に導入されるように折り返す光回路と、隣接する２本の上記第２入出力導波路を伝搬する光の透過／反射を切り替える２個の透過／反射スイッチと、をそなえて構成されたことを特徴としている。
この場合において、上記の各透過／反射スイッチを、カンチレバー型ミラーにより構成してもよい。
したがって、本発明の光デバイスによれば、単一の導波路型回折格子を構成要素として用いながら、光ファイバによる結線等を不要として、従来構成よりも大幅に装置規模を縮小化させた波長選択光スイッチを構成することができる利点がある。
また、好ましくは、該光回路を反射ミラーにより構成し、かつ、隣接する２本の上記第２入出力導波路を、上記第２入出力導波路のうちの一方の導波路からの光が該反射ミラーで反射されて、他方の導波路に導入されるように形成することとしてもよい。
さらに、光回路を、上記の隣接する２本の上記第２入出力導波路をバイパス接続する曲げ導波路により構成することとしてもよい。
また、上記の導波路型回折格子と各反射型光スイッチとの間に光可変減衰器を挿入することもできる。
また、本発明の光デバイスは、Ｍ（Ｍは自然数）個のサーキュレータと、該Ｍ個のサーキュレータからの各方路がそれぞれ接続されるＭ本の第１入出力導波路が一端に形成されるとともにＮ（Ｎは自然数）本の第２入出力導波路が他端に形成された導波路型回折格子と、上記Ｎ本の第２入出力導波路からの光を反射させるとともに上記反射された光の光強度を調整しうる、Ｎ個の光強度調整回路と、が縦列に配列されて構成されたことを特徴としている。
したがって、本発明の光デバイスによれば、単一の導波路型回折格子を使用するのみで、光レベル調整器を構成することができるので、装置サイズを従来よりも大幅にされた光レベル調整器を構成することができる利点がある。
この場合において、上記の各光強度調整回路を、上記のＮ本の第２入出力導波路のうちの１本の導波路を２分岐する分岐導波路と、上記分岐導波路で２分岐された方路に一端が接続された２本の枝導波路と、上記各枝導波路の他端に形成された反射部材と、熱光学効果により上記各枝導波路を伝搬する各光について光路長差を調節しうるヒータと、からなるマッハツェンダ干渉回路により構成することができる。
また、上記の各光強度調整回路を、上記のＮ本の第２入出力導波路のうちの１本の導波路を２分岐する分岐導波路と、上記分岐導波路で２分岐された方路に一端が接続された２本の枝導波路と、上記各枝導波路の他端に形成された反射部材とからなるマッハツェンダ干渉回路により構成され、かつ、上記のマッハツェンダ干渉回路の反射部材が、上記の反射部材と分岐導波路との間でのそれぞれの光路長差を調節しうるピストン動作型ミラーにより構成してもよい。
さらに、本発明の光デバイスは、互いに並列する入力導波路および出力導波路が一端に形成されるとともに２×Ｎ（Ｎは自然数）本の入出力導波路が他端に形成された導波路型回折格子と、隣接する上記２×Ｎ本の入出力導波路のうちの、該入力導波路からの光を伝搬するための一方の入出力導波路からの光について、該出力導波路から出射させるための光路となる他方の入出力導波路へ導入するとともに光強度を調整しうる、Ｎ個の光強度調整回路と、が縦列に配列されて構成されたことを特徴としている。
したがって、本発明の光デバイスによれば、単一の導波路型回折格子を使用するのみで、光レベル調整器を構成することができるので、装置サイズを従来よりも大幅にされた光レベル調整器を構成することができる利点がある。
この場合において、上記の各光強度調整回路を、該一方の入出力導波路からの光について、熱光学効果で枝間光路長差を調整することにより、光強度を調整しうるマッハツェンダ干渉回路と、該マッハツェンダ干渉回路で光強度が調整された光について該他方の入出力導波路へ導入されるように折り返す光回路と、により構成してもよい。
さらに、上記の各光強度調整回路を、レンズおよびチルト型ミラーにより構成し、かつ、上記の各光強度調整回路を構成するチルト型ミラーを、ミラーアレイとして集積化することもできる。
また、本発明の光デバイスは、Ｌ（Ｌは自然数）本の入力導波路およびＬ×Ｍ（Ｍは自然数）本の出力導波路を有する第１導波路型回折格子と、Ｌ個の入力方路とともにＮ（Ｎは自然数）個の出力方路が設けられ上記Ｌ×Ｍ本の出力導波路のうちの隣接するＬ本の導波路ごとに上記入力方路が接続されて、上記入力方路からの入力光について出力すべき出力方路の切り替えが可能な、Ｍ個のＬ×Ｎ光スイッチと、上記の各Ｍ個のＬ×Ｎ光スイッチの出力側方路に接続され、Ｍ×Ｎ本の入力導波路およびＮ本の出力導波路をもつ第２導波路型回折格子と、が縦列に配列されて構成されたことを特徴としている。
したがって、本発明の光デバイスによれば、第１，第２導波路型回折格子および光スイッチをそなえたことにより、波長選択光スイッチを形成することができ、波長選択スイッチ内での光ファイバ等の結線をなくし、装置規模を大幅に縮小させることができる利点がある。
この場合において、第１導波路型回折格子の各出力導波路中あるいは該第２導波路型回折格子の各入力導波路中に光可変減衰器を介装することもできる。

図１は本発明の第１実施形態にかかる光デバイスを示す模式図である。
図２〜図５はいずれも本発明の第１実施形態にかかる光デバイスの要部を示す模式図である。
図６は本発明の第１実施形態の変形例にかかる光デバイスを示す模式図である。
図７（ａ），図７（ｂ）はともに本発明の第２実施形態にかかる光デバイスを示す模式図である。
図８はともに本発明の第２実施形態の変形例にかかる光デバイスを示す模式図である。
図９は本発明の第３実施形態にかかる光デバイスを示す模式図である。
図１０は本発明の第３実施形態の変形例にかかる光デバイスを示す模式図である。
図１１は本発明の第４実施形態にかかる光デバイスを示す模式図である。
図１２〜図１４はいずれも本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの要部を示す模式図である。
図１５は本発明の第５実施形態にかかる光デバイスを示す模式図である。
図１６，図１７はともに本発明の第５実施形態にかかる光デバイスの要部を示す模式図である。
図１８は本発明の第６実施形態にかかる光デバイスを示す模式図である。
図１９は本発明の第６実施形態の変形例にかかる光デバイスを示す模式図である。
図２０、図２１、図２２（ａ）、図２２（ｂ）はいずれも従来技術を示す模式図である。
図２３（ａ），図２３（ｂ）はいずれも光デバイスの構成要素としてのＡＷＧを示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（ａ）導波路型回折格子の説明
本実施形態にかかる光デバイスは、波長選択光スイッチまたは光レベル調整器として機能するものであるが、この光デバイスの構成要素として、図２３（ａ），図２３（ｂ）に示す２種類の態様のＡＷＧ１，１Ａを適用することができる。以下、本発明の各実施形態における光デバイスに適用されるＡＷＧについて説明する。
図２３（ａ）に示す態様のＡＷＧ１は、光信号の入力および出力のための導波路として１本の合波側導波路３が設けられたものであり、合波側導波路３には光サーキュレータ２が接続されている。このＡＷＧ１は、上述の入出力導波路３とともに、スラブ導波路４，互いに長さの異なる複数本のチャンネル導波路５，スラブ導波路６およびＮ（Ｎは複数）本の分波側導波路７−１〜７−Ｎが、基板上に形成されてなるものである。
すなわち、光サーキュレータ２を通じて合波側導波路３に波長多重光は入射されると、スラブ導波路４では入射された波長多重光が拡散され、長さの順番で並列に配列されたチャンネル導波路５に出射されると、それぞれの長さに応じて位相差が生ぜしめられてスラブ導波路６に出射される。スラブ導波路６では、位相差が生ぜしめられた波長多重光が干渉して、波長毎に異なる分波側導波路７を通じて伝播される。
これにより、例えば合波側導波路３からＮ波長の波長多重光が入射されると、Ｎ本の各分波側導波路７においては、入射されたＮ波長の波長多重光が分波された分波光をそれぞれ伝搬させることができる。尚、各分波側導波路７−１〜７−Ｎから、それぞれ互いに異なる波長の光を入射させると、上述の場合とは逆に、合波側導波路３では入射された各波長が合波された波長多重光を伝搬させることができる。
また、光サーキュレータ２は、ＩＮ（入力）ポート２Ａから入射された光をＡＷＧ１の合波側導波路３に出力するとともに、合波側導波路３からの光についてはＯＵＴ（出力）ポート２Ｂを通じて出力するためのものである。これにより、波長多重光をＩＮポート２Ａから入力すると分波側導波路７では波長分離光が得られ、各分波側導波路７−１〜７−Ｎから互いに異なる波長の光を入力するとＯＵＴポート２Ｂからは入力された光についての波長多重光が得られ、一つのＡＷＧ１を合波・分波双方に用いることができるのである。
また、図２３（ｂ）は図２３（ａ）に示すＡＷＧ１に比して分解能が２倍のＡＷＧ１Ａであって、図２３（ａ）に示すＡＷＧ１に比して、２本の合波側導波路３ａ，３ｂとともに、２×Ｎ（Ｎの２倍）本の分波側導波路７ａ−１〜７ａ−Ｎ，７ｂ−１〜７ｂ−Ｎをそなえている点が異なっている。尚、図２３（ｂ）中、図２３（ａ）と同一の符号は、同様の部分を示している。
また、上述の２本の合波側導波路３ａ，３ｂは互いに近接して配置されるとともに、２つの導波路７ａ−ｉ，７ｂ−ｉ（ｉ：１〜Ｎにおける任意の整数）は上述の合波側導波路３ａ，３ｂにそれぞれ対応して互いに近接するように形成されている。
なお、以下においては、上述のごとくａ×ｂ本あるいはａ×ｂ個と記載するとき、当該本数あるいは個数にかかる対象物が、ａおよびｂの値の乗算値に相当する本数あるいは個数存在することを示している。
これにより、例えば合波側導波路３ａに入力した波長多重光は、分波側導波路７ａ−１〜７ａ−Ｎ（分波側導波路７ａ−１〜７ａ−Ｎ，７ｂ−１〜７ｂ−Ｎの配列における上から奇数番目の導波路）から分波・出力させることができるようになっている。
同様に、合波側導波路３ｂに入力した波長多重光は、分波側導波路７ｂ−１〜７ｂ−Ｎ（分波側導波路７ａ−１〜７ａ−Ｎ，７ｂ−１〜７ｂ−Ｎの配列における上から偶数番目の導波路）から分波・出力させることができるようになっている。
さらには、波長間隔Δλ、波長数ＮのＷＤＭ光に対し、波長間隔Δλ／２、波長数２×Ｎを合分波できるようにＡＷＧ１Ａをデザインすることができる。通常は、合波側、分波側のスラブは形状が合同となるようにデザインされる。更に、分波側の導波路列の間隔と同じだけ間隔をあけて、合波側に２本目の導波路を付加する。
なお、図２３（ｂ）にて図示したＡＷＧ１Ａは２つの合波側導波路３ａ，３ｂを設けているが、これを３個以上とすることもでき、この場合には分解能を３倍以上としたＡＷＧとなる。また、分解能２倍のＡＷＧとサーキュレータを組み合わせることでＡＷＧ４個分の合分波機能を実現することが可能である。
（ｂ）第１実施形態の説明
図１は本発明の第１実施形態にかかる光デバイスを示す模式図であり、この図１に示す光デバイス１０は、波長選択光スイッチとして動作しうるものであって、それぞれ独立した入出力ポートとして機能しうる２つの光サーキュレータ１１ａ，１１ｂと、ＡＷＧ１２と、Ｎ個の反射型光スイッチ１３−１〜１３−Ｎと、が縦列に配列されて構成されている。
ここで、ＡＷＧ１２は、前述の図２３（ｂ）に示すＡＷＧ１Ａと同様の構成を有するもので、２個の光サーキュレータ１１ａ，１１ｂからの各方路がそれぞれ接続される２本の第１入出力導波路１２１ａ，１２１ｂが一端に形成されるとともに２×Ｎ（Ｎは自然数）本の第２入出力導波路１２５ａ−１〜１２５ａ−Ｎ，１２５ｂ−１〜１２５ｂ−Ｎが他端に形成されている。尚、１２２，１２４はスラブ導波路，１２３はチャンネル導波路である。
また、Ｎ個の反射型光スイッチ１３−１〜１３−Ｎはそれぞれ、２×Ｎ本の第２入出力導波路１２５ａ−１〜１２５ａ−Ｎ，１２５ｂ−１〜１２５ｂ−Ｎのうちの隣接する２本の導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉ（ｉ：１〜Ｎにおける任意の整数）ごとの光路を反射させるとともに戻り先の導波路を切り替えるためのものであって、入力ポートおよび出力ポートが２つずつの２×２光スイッチを構成するものである（以下においては、ａ×ｂ光スイッチと記述するとき、当該光スイッチには入力ポートとして機能するポートはａ個有し、出力ポートとして機能するポートはｂ個有することを示している）。
たとえば、反射型２×２光スイッチ１３−１は、２本の第２入出力導波路１２５ａ−１、１２５ｂ−１に光学的に接続されて、第２入出力導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１のいずれかから入力された光を反射するとともに、戻り先の導波路として、入力されたそのままの導波路とするか、他方の導波路とするかを、選択的に切り替えることができるようになっている。
反射型２×２光スイッチ１３−ｉで反射された光は、それぞれ、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉのいずれかに再び入射されて、スラブ導波路１２４，チャンネル導波路１２３およびスラブ導波路１２２を介することにより、２本の第１入出射導波路１２１ａ，１２１ｂおよびそれぞれの方路が接続された光サーキュレータ１１ａ，１１ｂを通じて出力されるようになっている。
このような構成により、光スイッチ１３−１〜１３−Ｎにおいて反射光の光路をもとの導波路とする設定の場合には、光サーキュレータ１１ａの入力ポート１１ａ−１を通じて入力された光は、光サーキュレータ１１ａの出力ポート１１ａ−２を通じて出力され、光サーキュレータ１１ｂの入力ポート１１ｂ−１を通じて入力された光は、光サーキュレータ１１ｂの出力ポート１１ｂ−２を通じて出力される。
一方、光スイッチ１３−１〜１３−Ｎにおいて反射光の光路を他方の導波路とする設定の場合には、光サーキュレータ１１ａの入力ポート１１ａ−１を通じて入力された光は、光サーキュレータ１１ｂの出力ポート１１ｂ−２を通じて出力され、光サーキュレータ１１ａの入力ポート１１ｂ−１を通じて入力された光は、光サーキュレータ１１ａの出力ポート１１ａ−２を通じて出力されることになる。
上述の反射型２×２光スイッチ１３−１〜１３−Ｎとしては、例えば図２〜図５に示すような４種類の態様で構成することが可能である。
まず、反射型２×２光スイッチ１３−１〜１３−Ｎは、第１態様の構成として、図２に示すように、レンズ１３１Ａ〜１３３ＡおよびＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラー等の微小角度可変ミラー（チルトミラー）１３４Ａにより構成された光スイッチ１３Ａ−１〜１３Ａ−Ｎとすることができる。
この図２において、レンズ１３１Ａ，１３２Ａはそれぞれ、ＡＷＧ１２が形成されたＰＬＣ（Ｐｌａｎｅｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）端面から出射された、第２入出力導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１を伝搬してきた光について、平行光にコリメートしうるもので、レンズ１３３Ａはレンズ１３１Ａ，１３２Ａにてコリメートされた光について微小角度可変ミラー１３４Ａ表面上に焦点がくるように集光するものである。
微小角度可変ミラー１３４Ａは、その面位を可変しうるチルト型ミラーとして構成され、レンズ１３３Ａから入射される光の入射角度を可変することにより、レンズ１３１Ａ，１３２Ａにてコリメートされたコリメート光が反射して戻る先の導波路を切り替えることができるようになっている。尚、このチルト型ミラー１３４Ａは、通常、ミラーアレイとして集積化して構成されている。
なお、微小角度可変ミラー１３４Ａで反射された光は、レンズ１３３Ａで平行光となり、レンズ１３１Ａ，１３２Ａで対応する導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１端面で焦点がくるように集光されるようになっている。
これにより、第１の態様としての光スイッチ１３Ａ−ｉにおいては、微小角度可変ミラー１３４Ａの角度を選択的に切り替えることにより、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ又は１２５ｂ−ｉから入力された光の戻り光が伝搬すべき導波路を、２つの第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉのいずれかから選択的に切り替えることができる。
尚、上述のスイッチ１３Ａ−１〜１３Ａ−Ｎそれぞれのレンズ１３１Ａ〜１３３Ａについては、一体化して配列されたレンズアレイにより構成することができ、ミラー１３４Ａについても、一体化して配列されたミラーアレイとして構成することができる。
ついで、反射型２×２光スイッチ１３−１〜１３−Ｎは、第２態様の構成として、図３に示すように、ＡＷＧ１２が形成された基板１２Ａ上に一体に形成された反射型ＭＺＩ１３Ｂ−１〜１３Ｂ−Ｎとすることができる。
ここで、この図３に示すＭＺＩ１３Ｂ−ｉはそれぞれ、２入力２出力の方向性結合器１３１Ｂ，方向性結合器１３１Ｂからの２方路に一端がそれぞれ接続された図中上下２本の枝導波路１３７Ｂ，上述の２方路をなす枝導波路１３７Ｂを個別に加熱するヒータ１３２Ｂ，ヒータ１３２Ｂに加熱制御用の電圧を供給するための電極１３３Ｂ，および２つのヒータ１３２Ｂによる加熱制御が互いに影響を与えないようにするために枝導波路１３７Ｂ間に形成された断熱溝１３４Ｂとともに、基板１２Ａ端部に形成されたλ／４板１３５Ｂおよび反射膜（反射部材）１３６Ｂをそなえて構成されている。
ＭＺＩ１３Ｂ−１に着目すると、ＭＺＩ１３Ｂ−１の方向性結合器１３１Ｂは、２本の第２入出力導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１からの光について干渉させるとともに反射膜１３６Ｂにて反射された光について干渉させる２入力２出力の干渉導波路として機能するもので、この２本の第２入出力導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１からの光について、これらの光が同位相の場合には光路の上下が逆転して後段に伝搬させることができるようになっている。
すなわち、ポート１１ａ−１を通じて入力された光は導波路１２５ａ−１を通じて入力されるが、光路が上下逆転して、図中２つの出力方路における下側の枝導波路１３７Ｂを伝搬する。同様に、ポート１１ｂ−１を通じて入力された光は導波路１２５ｂ−１を通じて入力されるが、光路が上下逆転して、図中２つの出力方路における上側の枝導波路１３７Ｂを伝搬する。
ヒータ１３２Ｂは、方向性結合器１３１Ｂからの２方路がそれぞれ接続された枝導波路１３７Ｂ上に形成されて、熱光学効果により各枝導波路１３７Ｂを伝搬する光について光路長差を調節しうるものである。
具体的には、ヒータ１３２Ｂは、上下２本の枝導波路１３７Ｂのそれぞれに対してヒータ加熱により屈折率変化を起こさせて、これら２つの枝導波路１３７Ｂを伝搬する光の間で位相差を生ぜしめるものである。
反射膜１３６Ｂは２方路をなす枝導波路１３７Ｂの他端に接続されて、枝導波路１３７からの２方路の光をともに反射させるものであるが、ヒータ１３２Ｂは、この反射膜１３６Ｂによる枝導波路１３７Ｂ上の往復の光路で、伝搬する光のヒータ加熱を行なうことができるようになっている。これにより、反射膜１３６Ｂによる光路の折り返しのないＭＺＩを構成する場合に比して、ヒータの消費電力を半減させることができる。
ここで、反射型２×２光スイッチ１３Ｂ−１に入力された光の出力先となる第２入出力導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１をそのままとする場合には、上下２つの枝導波路１３７Ｂを伝搬する光の位相関係を同位相関係となるようにヒータ加熱制御を行なうが、入力された光の出力先となる第２入出力導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１を切り替える場合には、上下２つの枝導波路１３７Ｂを伝搬する光が互いに逆位相関係となるようにヒータ加熱制御を行なっている。
これにより、戻り光として上下２つの枝導波路１３７Ｂを伝搬してきた光が方向性結合器１３１Ｂに入力されると、これら２つの光の位相関係がヒータ１３２Ｂで同一位相に制御されている場合には、上下２つの導波路を伝搬してきた戻り光は、光路が上下逆転して、もとの方路（入力時と同じ第２入出力導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１）へ再び戻って出力される。
これに対し、２つの光の位相関係がヒータ１３２Ｂで逆位相に制御されている場合には、反射膜１３６Ｂによる反射前の段階で逆方路に伝搬された光は、光路は上下逆転せずに出力されて、入力時とは異なる他方の第２入出力導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１へつながる方路から出力される。
換言すれば、このＭＺＩ１３Ｂ−１内の光路を往復して合波されるときの位相をヒータ加熱による屈折率変化で制御し、同一位相に制御すれば上下のポートが入れ替わり、逆位相なら入力したポートに光が返される。
これにより、第２の態様としての光スイッチ１３Ｂ−ｉにおいては、電極１３３Ｂを通じたヒータ１３２Ｂの加熱制御を行なうことにより、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ又は１２５ｂ−ｉから入力された光の戻り光が伝搬すべき導波路を、２つの第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉのいずれかから選択的に切り替えることができる。
また、反射型２×２光スイッチ１３−１〜１３−Ｎは、第３態様の構成として、図４に示すように、前述の図３に示すもの（符号１３１Ｂ参照）と同様に干渉導波路として機能する方向性結合器１３１Ｃと、方向性結合器１３１Ｃに一端が接続された２本の枝導波路１３７Ｃと、ピストン運動微小ミラー１３２Ｃとからなる反射型光スイッチ１３Ｃ−１〜１３Ｃ−Ｎとすることもできる。
ここで、ピストン運動微小ミラー１３２Ｃは、各枝導波路１３７Ｂの他端に形成された反射部材として機能するものであるが、外部からの制御を受けて、ミラー１３２Ｃ面を光路に平行として前後させることができるようになっており、これにより、２つの枝導波路１３７Ｃを往復する光の間での光路長に差をつけることができるようになっている。換言すれば、ピストン運動微小ミラー１３２Ｃは、方向性結合器１３１Ｃと当該ミラー１３２Ｃ面との間でのそれぞれの光路長差を調節しうるピストン動作型ミラーとして機能する。
これにより、戻り光として上下２つの枝導波路１３７Ｃを伝搬してきた光が方向性結合器１３１Ｂに入力されると、これら２つの光が同位相となるように、ミラー１３２Ｃで光路長差が制御されている場合には、上下２つの導波路を伝搬してきた戻り光は、光路が上下逆転して、もとの方路（入力時と同じ第２入出力導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１）へ再び戻って出力される。
これに対し、２つの光が逆位相となるように、ミラー１３２Ｃで光路長差が制御されている場合には、ミラー１３２Ｃによる反射前の段階で逆方路に伝搬された光は、光路は上下逆転せずに出力されて、入力時とは異なる他方の第２入出力導波路１２５ａ−１，１２５ｂ−１へつながる方路から出力される。
したがって、第３の態様としての光スイッチ１３Ｃ−ｉにおいては、ミラー１３２Ｃのミラー面位置を光路に平行に調節することにより、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ又は１２５ｂ−ｉから入力された光についての光路長差を調節して、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ又は１２５ｂ−ｉから入力された光の戻り光が伝搬すべき導波路を、２つの第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉのいずれかから選択的に切り替えることができる。
また、反射型２×２光スイッチ１３−ｉ（ｉ：１〜Ｎの任意の整数）は、第４態様の構成として、図５に示すような、磁気光学効果を利用することにより、上記戻り先の導波路を切り替えるべく構成された反射型２×２光スイッチ１３Ｄ−ｉとすることもできる。
ここで、この図５に示す反射型２×２光スイッチ１３Ｄ−ｉは、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉに接続される２つの方路に対応した２つのコリメータ１３１Ｄ，複屈折板１３２Ｄ，λ／２板（二分の一波長板）１３３Ｄ，複屈折板１３４Ｄ，レンズ１３５ＤおよびＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃ）媒体付ミラー１３６Ｄをそなえて構成されている。
また、２つのコリメータ１３１Ｄはそれぞれ、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉから入力される各光をコリメートするとともに、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉへ出射される戻り光をコリメートするものである。
さらに、複屈折板１３２Ｄ，１３４Ｄは、入射される光のうちで縦偏波と横偏波とで異なる屈折率で伝搬するものであり、１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉからの光を、それぞれ互いに異なる光路を伝搬する偏波成分に分離するとともに、互いに異なる光路で入射された偏波成分を偏波合成しうるものであり、λ／２板１３３Ｄは、入力される光が横偏波の場合には縦偏波として出力し、入力される光が縦偏波の場合には横偏波として出力するものである。
また、レンズ１３５Ｄは、複屈折板１３４Ｄからの光を集光してＭＯ媒体付ミラー１３６Ｄに反射させ、ＭＯ媒体付ミラー１３６Ｄで反射された光を集光して複屈折板１３４Ｄに出射するものである。更に、ＭＯ付ミラー１３６Ｄは、レンズ１３５Ｄからの光を反射するミラー１３６Ｄ−１の面上に、ＭＯ媒体１３６Ｄ−２が固着されたものであって、このＭＯ媒体１３６Ｄ−２に磁気エネルギーを与えることにより、反射光の偏波を０度又は９０度回転させることができるようになっている。
このような構成の反射型２×２光スイッチ１３Ｄ−ｉにおいて、例えば第２入出力導波路１２５ａ−ｉからの光は、複屈折板１３２Ｄで縦偏波と横偏波に分解され、横偏波はλ／２板１３３Ｄを通して縦偏波に変換される。複屈折板１３４Ｄでは、複屈折板１３２Ｄで分離された縦偏波とともに、λ／２板１３３Ｄからの縦偏波を、互いに異なる光路を通じてレンズ１３５Ｄに出射する。
複屈折板１３４Ｄからの２つの縦偏波は、レンズ１３５Ｄで集光されてＭ／Ｏ媒体１３６Ｄ−２に入射する。このＭ／Ｏ媒体１３６Ｄ−２は印加磁場の制御によりミラー１３６Ｄ−２で反射する光の偏波を０度または９０度回転させている。このとき、Ｍ／Ｏ媒体１３６Ｄ−２に対し、偏波の回転を０度のとする印加磁場の制御を行なうことにより、反射光を縦偏波のままとして、伝搬してきた経路を逆戻りしてもとの第２入出力導波路１２５ａ−ｉに出力させることができる。
また、第２入出力導波路１２５ｂ−ｉからの光については、複屈折板１３２Ｄおよびλ／２板１３３Ｄにより、２本の横偏波に変換されるが、偏波の回転を０度のとする印加磁場の制御を行なうことにより、反射光を横偏波のままとして、もとの第２入出力導波路１２５ｂ−ｉに出力させることができる。
これに対し、Ｍ／Ｏ媒体１３６Ｄ−２に対し、偏波の回転を９０度のとする印加磁場の制御を行なうことにより、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−１からの縦偏波，横偏波が入れ替えられて反射するので、出力先の導波路は入力時の導波路と入れ替えられて出力される。即ち、導波路１２５ａ−ｉからの光の反射光は導波路１２５ｂ−ｉから出力され、導波路１２５ｂ−１からの光の反射光は導波路１２５ａ−ｉから出力される。
したがって、第４の態様としての光スイッチ１３Ｄ−ｉにおいては、Ｍ／Ｏ媒体１３６Ｄ−２に対する印加磁場を制御することにより、反射光の偏波を０度又は９０度に回転させて、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ又は１２５ｂ−ｉから入力された光の戻り光が伝搬すべき導波路を、２つの第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉのいずれかから選択的に切り替えることができる。
上述の構成により、本発明の第１実施形態にかかる光デバイス１０においては、ポート１１ａ−１，１１ｂ−１をそれぞれアドポート，インポートとし、ポート１１ａ−２，１１ｂ−２をそれぞれドロップポート，アウトポートとすると、単一のＡＷＧを用いるのみで、ＡＤＭ（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）スイッチングを行なうスイッチとして動作させることができる。
すなわち、インポート１１ｂ−１から入力された波長多重光のうちで所定波長の光をアウトポート１１ｂ−２から出力するためには、反射光がもとの光路を辿るように該当波長の光路を切り替える光スイッチ１３−ｉを制御する。これにより、反射光は合波側導波路１２１ｂおよび光サーキュレータ１１ｂを通じてアウトポート１１ｂ−２から出力される。
また、インポート１１ｂ−１から入力された波長多重光のうちで所定波長の光をドロップポート１１ａ−２から出力するためには、反射光が他方の光路を辿るように該当波長の光路を切り替える光スイッチ１３−ｉを制御する。これにより、反射光は合波側導波路１２１ａおよび光サーキュレータ１１ａを通じてドロップポート１１ａ−２から出力される。光スイッチ１３−ｉを同様に制御することにより、所定波長の光をアドポート１１ａ−１からアウトポート１１ｂ−２へ出力することができる。
さらに、第２態様〜第４態様にかかる光スイッチにおいては、ポート１１ａ−１，１１ｂ−１をいずれもインポートとし、ポート１１ａ−２，１１ｂ−２をいずれもアウトポートとすると、単一のＡＷＧを用いるのみで、波長クロスコネクトを行なうスイッチとして動作させることができる。
このように、本発明の第１実施形態にかかる光デバイスによれば、単一のＡＷＧを構成要素として用いながら、従来構成よりも大幅に装置規模を縮小化させた波長選択光スイッチを構成することができる利点がある。
また、第２態様にかかる反射型光スイッチ１３Ｂ−１〜１３Ｂ−Ｎを適用した光デバイスによれば、単一のＡＷＧおよび光スイッチ１３−１〜１３−Ｎが同一基板上に形成されたＰＬＣで、波長選択光スイッチを形成することができ、装置構成要素として使用するＡＷＧの個数を従来技術にかかるものよりも削減しながら、装置規模が縮小化された波長選択光スイッチを実現させることができる利点がある。
なお、上述の図２〜図５に示す反射型光スイッチは、いずれも２×２の光スイッチであるが、例えば上記各図２〜図５に示すスイッチの構成要素を多段にツリー接続することによって、入出力で２以上のポート数を有する光スイッチを構成することもできる。このようにすれば、波長選択光スイッチとしての光デバイスにおいても、入出力で２以上のポート数を有するものを構成することができる。
（ｂ１）第１実施形態の変形例の説明
図６は本発明の第１実施形態の変形例にかかる光デバイス１０Ａを示す模式図であり、この図６に示す光デバイス１０Ａにおいては、上述の図１に示す光デバイス１０に比して、ＡＷＧ１２の各第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉと反射型光スイッチ１３−ｉとの間に、伝搬する光の強度を可変制御する光可変減衰器（ＶＯＡ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）１４ａ−ｉ，１４ｂ−ｉが介装されている点が異なっている。尚、図６中において、図１と同一の符号は同様の部分を示している。
このＶＯＡ１４ａ−ｉ，１４ｂ−ｉとしては、例えば前述の図３に示す光スイッチ１３Ｂ−ｉと基本的に同様に、ヒータ加熱による屈折率変化を利用して枝導波路間を伝搬する光の光路長差を制御するＭＺＩにより構成することができる。
このような構成の光デバイス１０Ａによれば、光強度を各波長間でレベル調整して等化するＡＧＥＱとしての機能を併せ持つ波長選択光スイッチを、装置構成要素として使用するＡＷＧの個数を従来技術にかかるものよりも削減し、装置規模を大幅に縮小化させながら実現することができる利点がある。
（ｃ）第２実施形態の説明
図７（ａ）は本発明の第２実施形態にかかる光デバイスを示す模式図であり、この図７に示す光デバイス２０は、波長選択光スイッチとして動作しうるものであって、前述の図２３（ａ）に示すもの（符号１参照）と同様のＡＷＧ２１，２２が２つ設けられ、ＡＷＧ２１の分波側導波路（第２入出力導波路）２１７−１〜２１７−Ｎ（Ｎは２以上の自然数）とＡＷＧ２２の分波側導波路（第４入出力導波路）２２７−１〜２２７−Ｎが、それぞれカンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−１〜２３−Ｎを介して接続されている。
なお、ＡＷＧ２１の合波側導波路（第１入出力導波路）２１３には第１サーキュレータ２４が接続され、ＡＷＧ２２の合波側導波路（第３入出力導波路）２２３には第３サーキュレータ２５が接続されている。換言すれば、第１サーキュレータ２４，ＡＷＧ２１，カンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−１〜２３−Ｒ，ＡＷＧ２２および第２サーキュレータ２５が、縦列に配列されて構成されている。
また、ＡＷＧ２１は、第１サーキュレータ２４からの方路が接続される１本の第１入出力導波路２１３が一端に形成されるとともにＮ本の第２入出力導波路２１７−１〜２１７−Ｎが他端に形成された第１導波路型回折格子として機能するとともに、ＡＷＧ２２は、第２サーキュレータ２５からの方路が接続される１本の第３入力導波路２２３が一端に形成されるとともにＮ本の第４入出力導波路２２７−１〜２２７−Ｎが他端に形成された第２導波路型回折格子として機能する。
さらに、分波側導波路２１７−１〜２１７−Ｎと、分波側導波路２２７−１〜２２７−Ｎとの間にそれぞれ介装されているカンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−１〜２３−Ｎは、それぞれの導波路２１７−１〜２１７−Ｎ，２２７−１〜２２７−Ｎを伝搬する光の透過と反射を切り替えるための透過／反射スイッチとして機能するものである。
図７（ｂ）は上述のカンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−ｉ（ｉ：１〜Ｎのいずれかの自然数）の動作を説明するための模式図を示す図であり、図７（ａ）に示す光デバイス２０における分波側導波路２１７−ｉ，２２７−ｉについての正視断面図である。尚、２７は導波路２１７−ｉ，２２７−ｉを包囲するクラッド層である。
この図７（ｂ）に示すように、カンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−ｉは、両面ミラー２３１とミラー端部がその一端に固着されたバー２３２により構成され、バー２３２の他端は導波路２１７−ｉ，２２７−ｉ上部のクラッド層２７に固着されている。
また、２つの分波側導波路２１７−ｉ，２２７−ｉの間に設けられた溝状スペース２８にミラー２３１が落とし込まれているが、例えば静電気を印加する制御によって、上述のバー２３２の自由端側（ミラー２３１が固着された側）が反り上がり、ミラー２３１を溝状スペース２８から持ち上げることができるようになっている。
これにより、ミラー２３１が溝状スペース２８に落とし込まれている状態においては、２つの分波側導波路２１７−ｉ，２２７−ｉは遮断され、分波側導波路２１７−ｉからの光は、ミラー２３１の一方の面で、もとの導波路２１７−ｉに向けて反射され、分波側導波路２２７−ｉからの光は、ミラー２３１の他方の面で、もとの導波路２２７−ｉに向けて反射されることになる。
また、ミラー２３１が溝状スペース２８から持ち上がった状態においては、２つの分波側導波路２１７−ｉ，２２７−ｉは光学的に接続されて、分波側導波路２１７−ｉからの光は導波路２２７−ｉを通じて伝搬していくとともに、分波側導波路２２７−ｉからの光は導波路２１７−ｉを通じて伝搬していくことになる。
上述の構成により、本発明の第２実施形態にかかる光デバイス２０では、第１光サーキュレータ２４に入力される側のポート２４−１をインポート、第２光サーキュレータ２５に入力される側のポート２５−１をアドポートとし、第１光サーキュレータ２４から出力される側のポート２４−２をアウトポート、第２光サーキュレータ２５から出力される側のポート２５−２をドロップポートとすると、２つのＡＷＧが形成された単一のＰＬＣで、ＡＤＭ（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）スイッチングを行なうスイッチを構成することができる。
すなわち、インポート２４−１から入力された波長多重光のうちで所定波長の光をアウトポート２４−２から出力するためには、該当する波長の分波光における光路の延長上（分波光を伝搬する分波側導波路２１７−ｉの終端部）に設けられたカンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−ｉのミラー２３１を溝状スペース２８内に配置することにより、当該波長の光を分波側導波路２１７−ｉへ反射させる。これにより、反射光は合波側導波路２１３および第１光サーキュレータ２４を通じてアウトポート２４−２から出力される。
また、インポート２４−１から入力された波長多重光のうちで所定波長の光をドロップポート２５−２から出力するためには、該当する波長の分波光における光路の延長上に設けられたカンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−ｉのミラー２３１を溝状スペース２８から持ち上げることにより、当該波長の光を分波側導波路２２７−ｉへ出力する。分波側導波路２２７−ｉへ出力された光は合波側導波路２２３および第２光サーキュレータ２５を通じてドロップポート２５−２から出力される。カンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−ｉを同様に制御することにより、所定波長の光をアドポート２５−１からアウトポート２４−２へ出力することができる。
さらに、ポート２４−１，２５−１をいずれもインポートとし、ポート２４−２，２５−２をいずれもアウトポートとすると、２つのＡＷＧが形成された単一のＰＬＣで、波長クロスコネクトを行なうスイッチとして動作させることができる。
このように、本発明の第２実施形態にかかる光デバイス２０によれば、第１，第２光サーキュレータ２４，２５，２つのＡＷＧ２１，２２およびカンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−１〜２３−Ｎにより、波長選択光スイッチを形成することができ、光ファイバによる結線等を不要として、従来よりも装置規模が縮小化された波長選択光スイッチを実現させることができる利点がある。
特に、２つのＡＷＧおよびカンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−１〜２３−Ｎが同一基板上に形成された単一のＰＬＣ（Ｐｌａｎｅｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で、波長選択光スイッチを形成することができ、従来よりも大幅に装置規模が縮小化された波長選択光スイッチを実現させることができる利点がある。
なお、上述の図７（ａ）に示す光デバイス２０においては、２つのＡＷＧ２１，２２がともに一つの合波側導波路２１３，２２３をそなえることにより、２×２の波長選択型光スイッチとして構成されているが、本発明によればこれに限定されず、各ＡＷＧ２１，２２の合波側導波路の本数をそれぞれＰ（Ｐ：２以上の自然数）本，Ｑ（Ｑ：２以上の自然数）とすることにより、入出力で２以上のポート数を有する波長選択光スイッチを構成することもできる。
また、それぞれの導波路２１７−１〜２１７−Ｎ，２２７−１〜２２７−Ｎを伝搬する光の透過と反射を切り替えるための透過／反射スイッチとして機能するものとしては、カンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−１〜２３−Ｎ以外のものを用いることとしてもよい。
（ｃ１）第２実施形態の変形例の説明
図８は本発明の第２実施形態の変形例にかかる光デバイス２０Ａを示す模式図であり、この図８に示す光デバイス２０Ａにおいては、上述の図７（ａ）に示す光デバイス２０に比して、ＡＷＧ２１の分波側導波路２１７−１〜２１７−Ｎ上、およびＡＷＧ２２の分波側導波路２２７−１〜２２７−Ｎ上にそれぞれ、伝搬する光の強度を可変制御する光可変減衰器（ＶＯＡ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）２８−１〜２８−Ｎ，２９−１〜２９−Ｎが介装されている点が異なっている。尚、図８中において、図７と同一の符号は同様の部分を示している。
このＶＯＡ２８−１〜２８−Ｎ，２９−１〜２９−Ｎとしては、例えば前述の図３に示す光スイッチ１３Ｂ−１〜１３ｂ−Ｎと基本的に同様に、ヒータ加熱による屈折率変化を利用して枝導波路間を伝搬する光の光路長差を制御するＭＺＩにより構成することができる。
このような構成の光デバイス２０Ａによれば、光強度を各波長間でレベル調整して等化するＡＧＥＱとしての機能を併せ持つ波長選択光スイッチを、装置規模を大幅に縮小化させながら実現することができる利点がある。
なお、上述のＶＯＡ２８−１，２８−Ｎは分波側導波路２１７−１〜２１７−Ｎ上に設けられているが、本発明によれば、少なくともＡＷＧ２１とカンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−１〜２３−Ｎとの間の、分波された光を伝搬する箇所に設けることとしてもよいし、又、ＶＯＡ２９−１〜２９−Ｎは、少なくともＡＷＧ２２とカンチレバー型ＭＥＭＳミラー２３−１〜２３−Ｎとの間の、分波された光を伝搬する箇所に設けることとしてもよい。
（ｄ）第３実施形態の説明
図９は本発明の第３実施形態にかかる光デバイスを示す模式図であり、この図９に示す光デバイス３０は、前述の第１実施形態における光デバイス１０に比して、反射型光スイッチ１３−１〜１３−Ｎとしてカンチレバー型ＭＥＭＳミラー３３１ａ，３３１ｂを用いた光スイッチ３３−１〜３３−Ｎを適用している点が異なっており、それ以外の構成については基本的に同様である。尚、図９中、図１と同一の符号は同様の部分を示している。
ここで、反射型光スイッチ３３−ｉ（ｉ：１〜Ｎの任意の自然数）は、同一の波長の分波光を伝搬しうる（隣接する２本の）第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉにおける一方の導波路からの光を他方の導波路に導入されるように折り返す光回路３３２と、隣接する２本の第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉを伝搬する光の透過／反射を切り替える２個のカンチレバー型ＭＥＭＳスイッチ３３１ａ，３３１ｂと、をそなえて構成されている。
ここで、この図９に示す光回路３３２は、反射ミラー３３２ａをそなえて構成され、隣接する２本の第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉが、第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉにおける一方の導波路からの光が反射ミラー３３２ａで反射されて、他方の導波路に導入されるように形成されているが、このような構成の他に、隣接する２つの第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉを、曲がり導波路等を用いて（バイパス）接続するようにしてもよい。
上述の構成により、本発明の第３実施形態にかかる光デバイス３０では、光サーキュレータ１１ｂに入力される側のポート１１ｂ−１をインポート、光サーキュレータ１１ａに入力される側のポート１１ａ−１をアドポートとし、光サーキュレータ１１ｂから出力される側のポート１１ｂ−２をアウトポート、光サーキュレータ１１ａから出力される側のポート１１ａ−２をドロップポートとすると、単一のＡＷＧを用いた構成で、ＡＤＭ（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）スイッチングを行なうスイッチを構成することができる。
すなわち、インポート１１ｂ−１から入力された波長多重光のうちで所定波長の光をアウトポート１１ｂ−２から出力するためには、該当する波長の光路を切り替えるための光スイッチ３３−ｉにおけるカンチレバー型ＭＥＭＳミラー３３２ａ，３３２ｂを図示しない溝状スペース内に配置することにより、分波側導波路１２５ｂ−ｉから伝搬してきた当該波長の光を分波側導波路１２５ｂ−ｉへ反射させる。これにより、反射光は合波側導波路１２１ｂおよび光サーキュレータ１１ｂを通じてアウトポート１１ｂ−２から出力される。
また、インポート１１ｂ−１から入力された波長多重光のうちで所定波長の光をドロップポート１１ａ−２から出力するためには、該当する波長の光路を切り替えるための光スイッチ３３−ｉにおけるカンチレバー型ＭＥＭＳミラー３３２ａ，３３２ｂを図示しない溝状スペースから持ち上げることにより、分波側導波路１２５ｂ−ｉから伝搬してきた当該波長の光を分波側導波路１２５ａ−ｉへ出力する。分波側導波路１２５ａ−ｉへ出力された光は合波側導波路１２１ａおよび光サーキュレータ１１ａを通じてドロップポート１１ａ−２から出力される。
さらに、光スイッチ３３−ｉのカンチレバー型ＭＥＭＳミラー３３２ａ，３３２ｂを同様に制御することにより、所定波長の光をアドポート１１ａ−１からアウトポート１１ｂ−２へ出力することもできる。
このように、本発明の第３実施形態にかかる光デバイスによれば、単一のＡＷＧを用いた構成で、波長選択光スイッチを形成することができ、装置構成要素として使用するＡＷＧの個数を従来技術にかかるものよりも削減しながら、光ファイバの結線等をスイッチ内部で不要として、装置規模が縮小化された波長選択光スイッチを実現させることができる利点がある。
（ｄ１）第３実施形態の変形例の説明
図１０は本発明の第３実施形態の変形例にかかる光デバイス３０Ａを示す模式図であり、この図１０に示す光デバイス３０Ａにおいては、上述の図９に示す光デバイス３０に比して、ＡＷＧ１２の各第２入出力導波路１２５ａ−ｉ，１２５ｂ−ｉと反射型光スイッチ３３−ｉとの間に、伝搬する光の強度を可変制御する光可変減衰器（ＶＯＡ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）１４ａ−ｉ，１４ｂ−ｉが介装されている点が異なっている。尚、図１０中において、図９と同一の符号は同様の部分を示している。
このＶＯＡ１４ａ−ｉ，１４ｂ−ｉとしては、例えば前述の図６に示すものと同様に、ヒータ加熱による屈折率変化を利用して枝導波路間を伝搬する光の光路長差を制御するＭＺＩにより構成することができる。
このような構成の光デバイス３０Ａによれば、光強度を各波長間でレベル調整して等化するＡＧＥＱとしての機能を併せ持つ波長選択光スイッチを、装置構成要素として使用するＡＷＧの個数を従来技術にかかるものよりも削減し、装置規模を大幅に縮小化させながら実現することができる利点がある。
（ｅ）第４実施形態の説明
図１１は本発明の第４実施形態にかかる光デバイス４０を示す模式図であり、この図１１に示す光デバイス４０は、光レベル調整器としてとして動作しうるものであって、前述の図２３（ａ）に示すものと同様のＡＷＧ４１が設けられて、ＡＷＧ４１の一端に形成された合波側導波路〔第１入出力導波路，図２３（ａ）中の符号３参照〕４１３には光サーキュレータ４２が、ＡＷＧ４１の他端に形成された分波側導波路〔第２入出力導波路，図２３（ａ）中の符号７−１〜７−Ｎ参照〕４１７−１〜４１７−Ｎにはそれぞれ反射光強度調整素子４３−１〜４３−Ｎが接続されている。
なお、ＡＷＧ４１において、４１４は図２３（ａ）中の符号４に相当するスラブ導波路、４１５は同図の符号５に相当するチャンネル導波路、４１６は同図の符号６に相当するスラブ導波路である。
すなわち、入出力ポートとして機能しうる光サーキュレータ４２，ＡＷＧ４１，およびＮ個の反射光強度調整素子４３−１〜４３−Ｎと、が縦列に配列されて構成されている。
また、反射光強度調整素子４３−１〜４３−Ｎはそれぞれ、分波側導波路４１７−１，４１７−Ｎからの光を反射させるとともに上記反射された光の光強度を調整しうる、光強度調整回路として機能するものであって、例えば以下に示す図１２〜図１４のいずれかに示す態様で構成することができる。
すなわち、反射光強度調整素子４３−１〜４３−Ｎは、第１態様の構成として、図１２に示すような、ＡＷＧ４１をなすＰＬＣと一体に形成された反射型ＭＺＩ（マッハツェンダ干渉回路）４３Ａ−１〜４３Ａ−Ｎとすることができる。
ここで、この反射型ＭＺＩ４３Ａ−１〜４３Ａ−Ｎは、いずれも同様の構成を有しており、反射光強度調整素子４３−１に相当する反射型ＭＺＩ４３Ａ−１に着目すると、分岐導波路４３１と、２本の枝導波路４３２ａ，４３２ｂと、反射部材４３３ａ，４３３ｂと、ヒータ４３４ａ，４３４ｂと、をそなえて構成されている。
すなわち、ＭＺＩ４３Ａ−１の分岐導波路４３１は、分波側導波路４１７−１を２分岐するものであり、２本の枝導波路４３２ａ，４３２ｂは、分岐導波路４３１で２分岐された方路に一端がそれぞれ接続されたもので、反射部材４３３ａ，４３３ｂは、各枝導波路４３２ａ，４３２ｂの他端に形成されて、それぞれの枝導波路４３２ａ，４３２ｂを伝搬してきた光について反射させるものである。
さらに、ヒータ４３４ａ，４３４ｂは、熱光学効果により各枝導波路４３２ａ，４３２ｂを伝搬する各光について光路長差を調節しうるものであって、例えば前述の図３に示すものと同様に、ヒータ４３４ａ，４３４ｂに加熱制御用の電圧を供給するためにそれぞれ電極（符号１３３Ｂ参照）を設けるとともに、２つのヒータ４３４ａ，４３４ｂによる加熱制御が互いに影響を与えないようにするために枝導波路４３２ａ，４３２ｂ間に断熱溝を形成するようにしてもよい。
これにより、ヒータ４３４ａ，４３４ｂで位相差が調整された、各枝導波路４３２ａ，４３２ｂを伝搬する反射光は、分岐導波路４３１で干渉しながら合波される。即ち、ヒータ４３４ａ，４３４ｂにおいて合波前の反射光の位相差を調整しておくことにより、合波時の光レベルを調整することができるのである。
したがって、反射光強度調整素子４３−１〜４３−Ｎの第１態様の構成としての反射型ＭＺＩ４３Ａ−１〜４３Ａ−Ｎでは、熱光学効果を用いて反射光の位相調整を行なうことによって、ＡＷＧ４１における分波側導波路４１７−１〜４１７−Ｎを伝搬する反射光のレベルを調整することができる。
また、反射光強度調整素子４３−１〜４３−Ｎは、第２態様の構成として、図１３に示すような反射型ＭＺＩ（マッハツェンダ干渉回路）４３Ｂ−１〜４３Ｂ−Ｎとすることができる。
ここで、この反射型ＭＺＩ４３Ｂ−１〜４３Ｂ−Ｎは、いずれも同様の構成を有しており、反射光強度調整素子４３−１に相当する反射型ＭＺＩ４３Ｂ−１に着目すると、前述のＭＺＩ４３Ａ−１の場合と同様の分岐導波路４３１および２本の枝導波路４３２ａ，４３２ｂをそなえるとともに、前述のＭＺＩ４３Ａ−１の場合（符号４３３ａ，４３３ｂ参照）とは異なる反射部材４３５ａ，４３５ｂと、をそなえて構成されている。
反射部材４３５ａ，４３５ｂはそれぞれ、各枝導波路４３２ａ，４３２ｂの他端に形成されたものであるが、これらの反射部材４３５ａ，４３５ｂは、前述の図４の符号１３２Ｃと同様のビストン動作型ミラーにより構成されている。
このピストン動作型ミラー４３５ａ，４３５ｂはそれぞれ、外部からの制御を受けて、ミラー４３５ａ，４３５ｂ面を光路に平行として前後させることができるようになっており、これにより、２つの枝導波路４３２ａ，４３２ｂを往復する光の間での光路長に差をつけることができるようになっている。換言すれば、ピストン動作型ミラー４３５ａ，４３５ｂは、当該ミラー４３５ａ，４３５ｂと分岐導波路４３１との間でのそれぞれの光路長差を調節することができるようになっている。
これにより、ピストン動作型ミラー４３５ａ，４３５ｂで光路長差が調整された、各枝導波路４３２ａ，４３２ｂを伝搬する反射光は、分岐導波路４３１で干渉しながら合波される。即ち、ピストン動作型ミラー４３５ａ，４３５ｂにおいて合波前の反射光の光路長差を調整しておくことにより、合波時の光レベルを調整することができるのである。
したがって、反射光強度調整素子４３−１〜４３−Ｎの第２態様の構成としての反射型ＭＺＩ４３Ｂ−１〜４３Ｂ−Ｎでは、ピストン動作型ミラー４３５ａ，４３５ｂを用いて反射光の光路長差調整を行なうことによって、ＡＷＧ４１におけるもとの分波側導波路４１７−１〜４１７−Ｎを伝搬する反射光のレベルを調整することができる。
さらに、反射光強度調整素子４３−１〜４３−Ｎは、第３態様の構成として、図１４に示すようなレンズミラー機構４３Ｃ−１〜４３Ｃ−Ｎとすることができる。
ここで、このレンズミラー機構４３Ｃ−１〜４３Ｃ−Ｎは、いずれも同様の構成を有しており、反射光強度調整素子４３−１に相当するレンズミラー機構４３Ｃ−１に着目すると、レンズミラー機構４３Ｃ−１は、レンズ４３６およびＭＥＭＳミラー等の微小角度可変ミラー（チルトミラー）４３７をそなえて構成されている。
また、レンズ４３６は、ＡＷＧ４１をなす分波側導波路４１７−１〜４１７−Ｎが形成されたＰＬＣ端面から出射された光について集光しうるもので、これらのレンズ４３６で集光された光はミラー４３７に入射されるようになっている。換言すれば、レンズミラー機構４３Ｃ−１のレンズ４３６は、分波側導波路４１７−１からの出射光とチルトミラー４３７とを光学的に結合させるものである。
ミラー４３７は、レンズ４３６から入射される光について反射するものであるが、その反射面位を角度調整できるように構成されており、これにより、レンズ４３６からの光についてレンズ４３６に反射させる光量を可変することができるようになっている。尚、このチルトミラー４３７は、通常、ミラーアレイとして集積化して構成されている。
したがって、反射光強度調整素子４３−１〜４３−Ｎの第３態様の構成としてのレンズミラー機構４３Ｃ−１〜４３Ｃ−Ｎでは、チルトミラー４３７の反射面位を調整することにより反射光の光量を調整することを通じて、ＡＷＧ４１におけるもとの分波側導波路４１７−１〜４１７−Ｎを伝搬する反射光のレベルを調整することができる。
このように構成された光デバイス４０においては、光サーキュレータ４２に接続された入力ポート４２−１からの波長多重光はＡＷＧ４１で波長分離されて、分波側導波路４１７−１〜４１７−Ｎにおいて個別の波長の光として伝搬する。各反射光強度調整素子４３−１〜４３−Ｎでは、分波側導波路４１７−１〜４１７−Ｎからの光を反射するとともに、反射光のレベル調整を行なって、各波長の光強度を等化する。これにより、各波長成分のレベルが等化された光はＡＷＧ４１で合波されて、合波側導波路４１３および光サーキュレータ４２を通じて、出力ポート４２−２から出力される。
このように、本発明の第４実施形態にかかる光デバイス４０によれば、単一のＡＷＧ４１を使用するのみで、光レベル調整器を構成することができるので、装置サイズを従来よりも大幅にされた光レベル調整器を構成することができる利点がある。
（ｆ）第５実施形態の説明
図１５は本発明の第５実施形態にかかる光デバイス５０を示す模式図であり、この図１５に示す光デバイス５０は、光レベル調整器としてとして動作しうるものであって、前述の図２３（ｂ）に示すものと同様のＡＷＧ５１が設けられている。
また、ＡＷＧ５１の一端には、互いに並列する入力導波路としての合波側導波路５１３ｂおよび出力導波路としての合波側導波路５１３ａ〔それぞれ図２３（ｂ）中の符号３ｂ，３ａ参照〕が形成されるとともに、ＡＷＧ５１の他端には分波側導波路〔２×Ｎ本の入出力導波路，図２３（ｂ）中の符号７ａ−１〜７ａ−Ｎ，７ｂ−１〜７ｂ−Ｎ参照〕５１７ａ−１〜５１７ａ−Ｎ，５１７ｂ−１〜５１７ｂ−Ｎが形成され、隣接する２つの分波側導波路７ａ−ｉ，７ｂ−ｉごとに反射光強度調整素子５３−ｉが接続されている。
なお、ＡＷＧ５１において、５１４は図２３（ｂ）中の符号４に相当するスラブ導波路、５１５は同図の符号５に相当するチャンネル導波路、５１６は同図の符号６に相当するスラブ導波路である。即ち、ＡＷＧ５１およびＮ個の反射光強度調整回路５３−１〜５３−Ｎと、が縦列に配列されて構成されている。
また、反射光強度調整素子５３−１〜５３−Ｎはそれぞれ、一方の入出力導波路としての分波側導波路５１７ｂ−１，５１７ｂ−Ｎからの光の光強度を調整するとともに光強度が調整された光を反射させて、他方の入出力導波路としての分波側導波路５１７ａ−１〜５１７ａ−Ｎへ導入させる光強度調整回路として機能するものであって、例えば後述する図１６，図１７のいずれかに示す態様で構成することができる。
すなわち、反射光強度調整素子５３−１〜５３−Ｎは、第１態様の構成として、図１６に示すような、ＭＺＩ（マッハツェンダ干渉回路）５３１およびミラー５３２からなる光強度調整回路とすることができる。ここで、この光強度調整回路５３Ａ−１〜５３Ａ−Ｎは、いずれも同様の構成を有しており、以下においては、反射光強度調整素子５３−１に相当する光強度調整回路５３Ａ−１に着目してその構成を説明する。
ここで、光強度調整回路５３Ａ−１をなすＭＺＩ５３１は、ＡＷＧ５１をなす分波側導波路５１７ｂ−１を通じて伝搬してきた分波光について、熱光学効果で枝間光路長差を調整しうるものであって、分岐導波路５３１ａ，２本の枝導波路５３１ｂ，５３１ｃ，合波導波路５３１ｄおよびヒータ５３１ｅ，５３１ｆをそなえて構成されている。
すなわち、ＭＺＩ５３１の分岐導波路５３１ａは、分波側導波路５１７ｂ−１を通じて伝搬してきた分波光を２分岐するものであり、２本の枝導波路５３１ｂ，５３１ｃは、分岐導波路５３１ａで２分岐された方路に一端がそれぞれ接続されたもので、合波導波路５３１ｄは、枝導波路５３１ｂ，５３１ｃを伝搬する光を一つの導波路５１７ｂ−１を伝搬する光として合波するものである。
さらに、ヒータ５３１ｅ，５３１ｆは、熱光学効果により各枝導波路５３１ｂ，５３１ｃを伝搬する各光について光路長差を調節しうるものであって、例えば前述の図３に示すものと同様に、ヒータ５３１ｅ，５３１ｆに加熱制御用の電圧を供給するためにそれぞれ電極（符号１３３Ｂ参照）を設けるとともに、２つのヒータ５３１ｅ，５３１ｆによる加熱制御が互いに影響を与えないようにするために枝導波路５３１ｂ，５３１ｃ間に断熱溝を形成するようにしてもよい。
これにより、ヒータ５３１ｅ，５３１ｆで位相差が調整された、各枝導波路５３１ｂ，５３１ｃを伝搬する光は、合波導波路５３１ｄで干渉しながら合波される。即ち、ヒータ５３１ｅ，５３１ｆにおいて合波前の反射光の位相差を調整しておくことにより、合波時の光レベルを調整することができるのである。
また、ミラー５３２は、ＭＺＩ５３１で光強度が調整された光について反射させて、分波側導波路５１７ａ−１に導入させるものであり、隣接する分波側導波路５１７ａ−１，５１７ｂ−１のうちの、（入力導波路５１３ａからの光を伝搬する）一方の分波側導波路５１７ｂ−１からの光について、（出力導波路から出射させるための光路となる）他方の分波側導波路５１７ａ−１へ導入されるように折り返す光回路を構成するものである。
したがって、反射光強度調整素子５３−１〜５３−Ｎの第１態様の構成としての光強度調整回路５３Ａ−１〜５３Ａ−Ｎでは、熱光学効果を用いて反射光の位相調整を行なうことによって、ＡＷＧ５１における出力光をなす各波長のレベルを調整することができる。
なお、上述のＭＺＩ５３１はミラー５３２による反射される前の分波光について強度調整するように配置されているが、ミラー５３２による反射後の反射光について強度調整するように配置してもよい。
また、反射光強度調整素子５３−１〜５３−Ｎは、第２態様の構成として、図１７に示すようなレンズミラー機構５３Ｂ−１〜５３Ｂ−Ｎとすることができる。
ここで、このレンズミラー機構５３Ｂ−１〜５３Ｂ−Ｎは、いずれも同様の構成を有しており、反射光強度調整素子５３−１に相当するレンズミラー機構５３Ｂ−１に着目すると、レンズミラー機構５３Ｂ−１は、レンズ５３６ａ〜５３６ｃおよびＭＥＭＳミラー等の微小角度可変ミラー（チルトミラー）５３７をそなえて構成されている。
レンズ５３６ｂは、入出力導波路５１７ｂ−１が形成されたＰＬＣ端面から出射された光について、平行光にコリメートしうるもので、レンズ５３６ｃはレンズ５３６ｂにてコリメートされた光について微小角度可変ミラー５３７表面上に焦点がくるように集光するとともに、ミラー５３７からの反射光について平行光に集光するものである。
ミラー５３７は、レンズ５３６ｃから入射される光について反射するものであるが、その反射面位を角度調整できるように構成されており、これにより、レンズ５３６ｃからの光についてレンズ５３６ｃに反射させる光量を可変することができるようになっている。尚、このチルトミラー５３７は、通常、ミラーアレイとして集積化して構成されている。
さらに、レンズ５３６ａは、レンズ５３６ｃにて集光された反射光について入出力導波路５１７ａ−１が形成されたＰＬＣ端面上に焦点がくるように集光するものである。換言すれば、レンズミラー機構５３Ｂ−１のレンズ５３６ａ〜５３６ｃは、ＡＷＧ５１とチルトミラー５３７とを光学的に結合させるものである。
したがって、反射光強度調整素子５３−１〜５３−Ｎの第３態様の構成としてのレンズミラー機構５３Ｃ−１〜５３Ｃ−Ｎでは、チルトミラー５３７の反射面位を調整することにより反射光の光量を調整することを通じて、ＡＷＧ５１におけるもとの分波側導波路５１７−１〜５１７−Ｎを伝搬する反射光のレベルを調整することができる。
このように構成された光デバイス５０においては、入力導波路５１３ｂからの波長多重光はＡＷＧ５１で波長分離されて、分波側導波路５１７ｂ−１〜５１７ｂ−Ｎにおいて個別の波長の光として伝搬する。各反射光強度調整素子５３−１〜５３−Ｎでは、分波側導波路５１７ｂ−１〜５１７ｂ−Ｎからの光のレベル調整を行なうとともに反射させて、分波側導波路５１７ａ−１〜５１７ａ−Ｎを伝搬する各波長の光強度を等化する。これにより、各波長成分のレベルが等化された光はＡＷＧ５１で合波されて、合波側導波路４１３および光サーキュレータ４２を通じて、出力ポート４２−２から出力される。
このように、本発明の第５実施形態にかかる光デバイス５０においても、単一のＡＷＧ５１を使用するのみで、光レベル調整器を構成することができるので、装置サイズを従来よりも大幅にされた光レベル調整器を構成することができる利点がある。
（ｇ）第６実施形態の説明
図１８は本発明の第６実施形態にかかる光デバイス６０を示す模式図であり、この図１８に示す光デバイス６０は波長選択光スイッチとして動作しうるものであって、図２３（ｂ）に示すものと同様の構成を有するＡＷＧ６２，６４がタンデム配置されるとともに、ＡＷＧ６２，６４間にはＮ個の反射型光スイッチ６３−１〜６３−Ｎが介装されている。即ち、上述のＡＷＧ６２，光スイッチ６３−１〜６３−ＮおよびＡＷＧ６４は、基板６１上に縦列に配列されて構成されており、
ここで、図１８に示すＡＷＧ（第１導波路型回折格子）６２において、６２１ａ，６２１ｂはそれぞれ２本の入力導波路〔図２３（ｂ）の符号３ａ，３ｂ参照〕で、６２５ａ−１〜６２５ａ−Ｎ，６２５ｂ−１〜６２５ｂ−Ｎは２×Ｎ本の出力導波路〔図２３（ｂ）の符号７ａ−１〜７ａ−Ｎ，７ｂ−１〜７ｂ−Ｎ参照〕である。即ち、入力導波路６２１ａ，６２１ｂを通じてそれぞれ入力された波長多重光を分波して、それぞれ出力導波路６２５ａ−１〜６２５ａ−Ｎ，６２５ｂ−１〜６２５ｂ−Ｎを通じて分波光を伝搬させることができるようになっている。
さらに、光スイッチ６３−ｉ（ｉ：１〜Ｎの任意の自然数）は、２個の入力方路とともに２個の出力方路が設けられて、上記の２×Ｎ本の出力導波路６２５ａ−１〜６２５ａ−Ｎ，６２５ｂ−１〜６２５ｂ−Ｎのうちの隣接する２本の導波路６２５ａ−ｉ，６２５ｂ−ｉごとに上述の入力方路が接続されて、入力方路からの入力光について出力すべき出力方路の切り替えを行なうことができるものであって、２×２光スイッチとして構成されている。又、これらの光スイッチ６３−ｉの２つの出力方路は、ＡＷＧ６４の入力導波路６４５ａ−ｉ，６４５ｂ−ｉに接続されている。
また、ＡＷＧ（第２導波路型回折格子）６４において、６４５ａ−１〜６４５ａ−Ｎ，６４５ｂ−１〜６４５ｂ−Ｎは２×Ｎ本の入力導波路〔図２３（ｂ）の符号７ａ−１〜７ａ−Ｎ，７ｂ−１〜７ｂ−Ｎ参照〕で、６４１ａ，６４１ｂはそれぞれ２本の出力導波路〔図２３（ｂ）の符号３ａ，３ｂ参照〕である。即ち、入力導波路６４５ａ−１〜６４５ａ−Ｎ，６４５ｂ−１〜６４５ｂ−Ｎを通じてそれぞれ入力された分波光を合波して、それぞれ出力導波路６４１ａ，６４１ｂを通じて波長多重光として伝搬させることができるようになっている。
ここで、上述の光スイッチ６３−１〜６３−Ｎとしては、詳細には図１８に示すようなＭＺＩ型の光スイッチとして構成されている。尚、この光スイッチ６３−１〜６３−Ｎは、前述の第１実施形態におけるＭＺＩ１３Ｂ−１〜１３Ｂ−Ｎを１方向のＭＺＩとして展開した構成となっている。
ここで、この図１８に示す２×２光スイッチ６３−ｉはそれぞれ、２入力２出力の方向性結合器６３１，方向性結合器１３１Ｂからの２方路に一端がそれぞれ接続された図中上下２本の枝導波路６３２ａ，６３２ｂ，枝導波路６３２ａ，６３２ｂの他端が２つの入力方路に接続された２入力２出力の方向性結合器６３４をそなえるとともに、上述の２方路をなす枝導波路６３２ａ，６３２ｂを個別に加熱するヒータ６３５ａ，６３５ｂ，ヒータ６３５ａ，６３５ｂに加熱制御用の電圧を供給するための電極６３７ａ，６３７ｂをそなえている。
また、方向性結合器６３４の２つの出力方路は、ＡＷＧ６４における２×Ｎ本の入力導波路６４１ａ−１〜６４１ａ−Ｎ，６４１ｂ−１〜６４１ｂ−Ｎのうちの対応する２本の隣接する導波路６４１ａ−ｉ，６４１ｂ−ｉに接続されている。
なお、２つのヒータ６３５ａ，６３５ｂによる加熱制御が互いに影響を与えないようにするために枝導波路６３２ａ，６３２ｂ間には断熱溝６３６が形成されている。
これにより、２×２光スイッチ６３−ｉにおいても、電極６３７ａ，６３７ｂを通じたヒータ６３５ａ，６３５ｂの加熱制御を行なうことにより、枝導波路６３２ａ，６３２ｂを伝搬する光の位相差を調整して、出力導波路６２５ａ−ｉ又は６２５ｂ−ｉから入力された光の伝搬先となる導波路を、２つの入力導波路６４５ａ−ｉ，６４５ｂ−ｉのいずれかから選択的に切り替えることができる。
したがって、ＡＷＧ６２の入力導波路６２１ａ，６２１ｂを通じて入力された波長多重光の各波長成分は光スイッチ６３−１〜６３−Ｎで方路が切り替えられて、ＡＷＧ６４の出力導波路６４１ａ，６４１ｂを通じて波長多重光として出力されるようになっている。
上述のごとく構成された光デバイス６０においては、入力導波路６２１ａ，６２１ｂをそれぞれインポート，アドポートとし、出力導波路６４１ａ，６４１ｂをそれぞれアウトポート，ドロップポートとすることにより、光デバイス６０を、光ＡＤＭスイッチングを行なうスイッチとして動作させることができる。
このように、本発明の第６実施形態にかかる光デバイス６０によれば、第１，第２導波路型回折格子６２，６４および光スイッチ６３−１〜６３−Ｎをそなえたことにより、波長選択光スイッチを形成することができ、波長選択スイッチ内での光ファイバ等の結線をなくし、装置規模を大幅に縮小させることができる利点がある。
特に、２つのＡＷＧ６２，６４および光スイッチ６３−１〜６３−Ｎが同一基板上に形成されたＰＬＣで、波長選択光スイッチを形成することができ、波長選択スイッチ内での光ファイバ等の結線をなくし、装置規模を大幅に縮小させることができる利点がある。
なお、上述の図１８に示す光スイッチ６３−１〜６３−Ｎは、いずれも２×２の光スイッチであるが、例えば上記各図１８に示すスイッチの構成要素を多段にツリー接続することによって、入出力で２以上のポート数を有する光スイッチを構成することもできる。このようにすれば、波長選択光スイッチとしての光デバイスにおいても、入出力で２以上のポート数を有するものを構成することができる。又、入出力のポート数についても同一とする場合以外に、異なって構成することも考えられる。
（ｇ１）第６実施形態の変形例の説明
図１９は本発明の第６実施形態の変形例にかかる光デバイス６０Ａを示す模式図であり、この図１９に示す光デバイス６０Ａにおいては、上述の図１８に示す光デバイス６０に比して、反射型光スイッチ６３−ｉの各２つの出力方路とＡＷＧ６４の各入力導波路６４５ａ−ｉ，６４５ｂ−ｉとの間にそれぞれ、伝搬する光の強度を可変制御する光可変減衰器（ＶＯＡ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）６４ａ−ｉ，６４ｂ−ｉが介装されている点が異なっている。尚、図１９中において、図１８と同一の符号は同様の部分を示している。
このＶＯＡ６４ａ−ｉ，６４ｂ−ｉとしては、例えば前述の図１８に示す光スイッチ６３−ｉと基本的に同様に、ヒータ加熱による屈折率変化を利用して枝導波路間を伝搬する光の光路長差を制御するＭＺＩにより構成することができる。
このような構成の光デバイス６０Ａによれば、光強度を各波長間でレベル調整して等化するＡＧＥＱとしての機能を併せ持つ波長選択光スイッチを、装置構成要素として使用するＡＷＧの個数を従来技術にかかるものよりも削減し、装置規模を大幅に縮小化させながら実現することができる利点がある。
（ｈ）その他
なお、上述した実施形態に関わらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、本発明の各実施形態が開示されていれば、当業者によって製造することが可能である。

以上のように、本発明の光デバイスは、ＷＤＭ光伝送システムを実現する際に有用であり、特に波長別に光路を切り替える波長選択光スイッチ、および各波長の光レベルを均一化する光レベル調整器として用いる際に適している。

Claims (22)

1. Ｍ（Ｍは自然数）個のサーキュレータと、
   該Ｍ個のサーキュレータからの各方路がそれぞれ接続されるＭ本の第１入出力導波路が一端に形成されるとともにＭ×Ｎ（Ｎは自然数）本の第２入出力導波路が他端に形成された導波路型回折格子と、
   上記Ｍ×Ｎ本の第２入出力導波路のうちの隣接するＭ本の導波路ごとの光路を反射させるとともに戻り先の導波路を切り替えるための、Ｎ個の反射型光スイッチと、
   が縦列に配列されて構成されたことを特徴とする、光デバイス。
2. 上記の各反射型光スイッチが、上記のＭ本の第２入出力導波路から放射される光をコリメートしうるレンズと、該レンズにてコリメートされたコリメート光が反射して戻る先の導波路を切り替えるチルト型ミラーと、からなることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の光デバイス。
3. 上記の各反射型光スイッチが、上記のＭ本の第２入出力導波路からの光について干渉させる干渉導波路と、上記干渉導波路に一端が接続されたＭ本の枝導波路と、上記各枝導波路の他端に形成された反射部材と、熱光学効果により上記各枝導波路を伝搬する各光について光路長差を調節しうるヒータと、からなるマッハツェンダ干渉回路により構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１項記載の光デバイス。
4. 上記の各反射型光スイッチが、上記のＭ本の第２入出力導波路からの光について干渉させる干渉導波路と、上記干渉導波路に一端が接続されたＭ本の枝導波路と、上記各枝導波路の他端に形成された反射部材とからなるマッハツェンダ干渉回路により構成され、かつ、上記のマッハツェンダ干渉回路の反射部材が、上記の反射部材と干渉導波路との間でのそれぞれの光路長差を調節しうるピストン動作型ミラーにより構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１項記載の光デバイス。
5. 上記の各反射型光スイッチが、磁気光学効果を利用することにより、上記戻り先の導波路を切り替えるべく構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１項記載の光デバイス。
6. 該導波路型回折格子の各第２入出力導波路と反射型光スイッチとの間に光可変減衰器が介装されたことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項記載の光デバイス。
7. Ｐ（Ｐは自然数）個の第１サーキュレータと、
   該第１サーキュレータからの各方路がそれぞれ接続されるＰ本の第１入出力導波路が一端に形成されるとともにＮ（Ｎは自然数）本の第２入出力導波路が他端に形成された第１導波路型回折格子と、
   Ｑ（Ｑは自然数）個の第２サーキュレータと、
   該第２サーキュレータからの各方路がそれぞれ接続されるＱ本の第３入力導波路が一端に形成されるとともにＮ本の第４入出力導波路が他端に形成された第２導波路型回折格子とをそなえるとともに、
   上記の第１導波路型回折格子の第２入出力導波路と、第２導波路型回折格子の第４入出力導波路との間に、それぞれの導波路を伝搬する光の透過と反射を切り替えるためのＮ個の透過／反射スイッチが介装され、
   かつ、上記の第１サーキュレータ，第１導波路型回折格子，透過／反射スイッチ，第２導波路型回折格子および第２サーキュレータが、縦列に配列されて構成されたことを特徴とする、光デバイス。
8. 上記の各透過／反射スイッチが、カンチレバー型ミラーにより構成されていることを特徴とする、請求の範囲第７項記載の光デバイス。
9. 上記の第１導波路型回折格子と透過／反射スイッチとの間、あるいは上記の透過／反射スイッチと第２導波路型回折格子との間に、光可変減衰器が介装されていることを特徴とする、請求の範囲第７項または第８項記載の光デバイス。
10. ２個のサーキュレータと、
    該２個のサーキュレータからの各方路がそれぞれ接続される２本の第１入出力導波路が一端に形成されるとともに２×Ｎ（Ｎは自然数）本の第２入出力導波路が他端に形成された導波路型回折格子と、
    上記２×Ｎ本の第２入出力導波路のうちの隣接する２本の導波路ごとの光路を反射させるとともに戻り先の導波路を切り替えるための、Ｎ個の反射型光スイッチと、
    が縦列に配列されて構成され、
    かつ、上記の各反射型光スイッチが、
    隣接する２本の上記第２入出力導波路のうちの一方の導波路からの光を他方の導波路に導入されるように折り返す光回路と、
    隣接する２本の上記第２入出力導波路を伝搬する光の透過／反射を切り替える２個の透過／反射スイッチと、をそなえて構成されたことを
    特徴とする、光デバイス。
11. 上記の各透過／反射スイッチが、カンチレバー型ミラーにより構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１０項記載の光デバイス。
12. 該光回路が反射ミラーにより構成され、
    かつ、隣接する２本の上記第２入出力導波路が、上記第２入出力導波路のうちの一方の導波路からの光が該反射ミラーで反射されて、他方の導波路に導入されるように形成されたことを特徴とする、請求の範囲第１０項又は第１１項記載の光デバイス。
13. 該光回路が、上記の隣接する２本の上記第２入出力導波路をバイパス接続する曲げ導波路により構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１０項又は第１１項記載の光デバイス。
14. 上記の導波路型回折格子と各反射型光スイッチとの間に光可変減衰器を挿入したことを特徴とする、請求の範囲第１０項〜第１２項のいずれか１項記載の光デバイス。
15. Ｍ（Ｍは自然数）個のサーキュレータと、
    該Ｍ個のサーキュレータからの各方路がそれぞれ接続されるＭ本の第１入出力導波路が一端に形成されるとともにＮ（Ｎは自然数）本の第２入出力導波路が他端に形成された導波路型回折格子と、
    上記Ｎ本の第２入出力導波路からの光を反射させるとともに上記反射された光の光強度を調整しうる、Ｎ個の光強度調整回路と、
    が縦列に配列されて構成されたことを特徴とする、光デバイス。
16. 上記の各光強度調整回路が、上記のＮ本の第２入出力導波路のうちの１本の導波路を２分岐する分岐導波路と、上記分岐導波路で２分岐された方路に一端が接続された２本の枝導波路と、上記各枝導波路の他端に形成された反射部材と、熱光学効果により上記各枝導波路を伝搬する各光について光路長差を調節しうるヒータと、からなるマッハツェンダ干渉回路により構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１５項記載の光デバイス。
17. 上記の各光強度調整回路が、上記のＮ本の第２入出力導波路のうちの１本の導波路を２分岐する分岐導波路と、上記分岐導波路で２分岐された方路に一端が接続された２本の枝導波路と、上記各枝導波路の他端に形成された反射部材とからなるマッハツェンダ干渉回路により構成され、かつ、上記のマッハツェンダ干渉回路の反射部材が、上記の反射部材と分岐導波路との間でのそれぞれの光路長差を調節しうるピストン動作型ミラーにより構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１５項記載の光デバイス。
18. 互いに並列する入力導波路および出力導波路が一端に形成されるとともに２×Ｎ（Ｎは自然数）本の入出力導波路が他端に形成された導波路型回折格子と、
    隣接する上記２×Ｎ本の入出力導波路のうちの、該入力導波路からの光を伝搬するための一方の入出力導波路からの光について、該出力導波路から出射させるための光路となる他方の入出力導波路へ導入するとともに光強度を調整しうる、Ｎ個の光強度調整回路と、
    が縦列に配列されて構成されたことを特徴とする、光デバイス。
19. 上記の各光強度調整回路が、該一方の入出力導波路からの光について、熱光学効果で枝間光路長差を調整することにより、光強度を調整しうるマッハツェンダ干渉回路と、該マッハツェンダ干渉回路で光強度が調整された光について該他方の入出力導波路へ導入されるように折り返す光回路と、により構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１８項記載の光デバイス。
20. 上記の各光強度調整回路が、レンズおよびチルト型ミラーにより構成され、かつ、上記の各光強度調整回路を構成するチルト型ミラーは、ミラーアレイとして集積化されていることを特徴とする、請求の範囲第１５項〜第１９項のいずれか１項記載の光デバイス。
21. Ｌ（Ｌは自然数）本の入力導波路およびＬ×Ｍ（Ｍは自然数）本の出力導波路を有する第１導波路型回折格子と、
    Ｌ個の入力方路とともにＮ（Ｎは自然数）個の出力方路が設けられ上記Ｌ×Ｍ本の出力導波路のうちの隣接するＬ本の導波路ごとに上記入力方路が接続されて、上記入力方路からの入力光について出力すべき出力方路の切り替えが可能な、Ｍ個のＬ×Ｎ光スイッチと、
    上記の各Ｍ個のＬ×Ｎ光スイッチの出力側方路に接続され、Ｍ×Ｎ本の入力導波路およびＮ本の出力導波路をもつ第２導波路型回折格子と、
    が縦列に配列されて構成されたことを特徴とする、光デバイス。
22. 該第１導波路型回折格子の各出力導波路中あるいは該第２導波路型回折格子の各入力導波路中に光可変減衰器が介装されたことを特徴とする、請求の範囲第２１項記載の光デバイス。

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