KR20010090766A

KR20010090766A - 집적 광 스위치 어레이

Info

Publication number: KR20010090766A
Application number: KR1020010018477A
Authority: KR
Inventors: 데이비드니르
Original assignee: 데이비드 니르; 링크스 포토닉 네트워크 인코포레이션
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2001-04-07
Publication date: 2001-10-19
Also published as: US6430329B1; EP1154669A2; AU3503701A; CN1348108A; JP2002006347A; CA2342964A1

Abstract

적어도 세 개의 입력 도파관이 적어도 세 개의 출력 도파관에 연결되어 있는 광 스위치 어레이. 입력 도파관의 각각은 중간 도파관을 통해 1 x 2 스위치와 같은 결합 소자 및 y-접합 결합기와 같은 커플링 소자를 포함하는 스위칭 메카니즘에 의해 출력 도파관의 각각에 대해 동일한 순서로 연결되어 있다. 컴팩트화하기 위해, 동일한 입력 도파관에 연결되는 결합 소자는 출력 도파관을 따라 상호 변위되어 있다.

Description

집적 광 스위치 어레이{Integrated Optical Switch Array}

본 발명은 광 스위치 어레이에 관한 것으로, 더 상세하게는 임의의 입력 및 출력의 조합이 명시적으로 어드레스가능한 특히 콤팩트한 구성의 광 스위치 어레이에 관한 것이다.

집적 광 스위치는 공지되어 있다. 관련기술의 초기의 조사에 대해서는, Journal of Lightwave Technology vol. 6 no. 6(June 1988), pp. 847-861에 게재된 Lars Thylen의 "Integrated optics in LiNbO3: recent developments in devices for telecommunications"을 참조하라. 도파관은 기판을 국부적으로 처리하여 굴절율을 증가시킴으로써 리튬 니오베이트(lithum niobate) 기판에 생성된다. 예를 들어, 리튬 리오베이트의 굴절율은 티타늄을 기판에 확산시켜 국부적으로 증가될 수 있다. 한 도파관으로부터 광을 다른 도파관으로 전환시키기 위해, 도파관들은 그 굴절율을 국부적으로 광전기적으로 조작함으로써 연결된다. 공지의 광전기 스위치의 예로는 방향성 커플러, BOA 커플러, 디지털-광 스위치 및 x- 스위치를 포함한다. 이와 같은 스위치에 인가되는 전압에 따라, 광이 입력 도파관으로부터 출력 도파관으로 부분적으로 또는 완전히 전환된다.

도파관과 스위치를 적절히 결합함으로써, 스위치 어레이는 복수의 입력 도파관으로부터 광을 복수의 출력 도파관들중으로 스위칭하도록 형성된다. 다양한 스위치 어레이 구성이 공지되어 있다. 도 1a는 이와 같은 한가지 구성의 스위치: 크로스바 구성의 개념도이다. 1 조의 입력 도파관(10)이 1조의 출력 도파관(12)을 가로지른다. 교차점에서, 도파관은 2 x 2 스위치로 연결된다. 간단히 하기 위해,도 1asp는 단지 네 개의 입력 도파관(10) 및 네 개의 출력 도파관(12)만이 도시되어 있다. 통상, 입력 도파관(10) 및 출력 도파관(12)의 수는 실제적으로 최대 32까지 2의 균일한 제곱이다.

도 1b는 도 1a의 스위치 어레이의 실제의 레이아웃을 개략적으로 도시한다. 스위치(14)는 방향성 커플러로서 도시되어 있는데, 여기서 도파관의 병렬 세그먼트는 커플링 전압이 인가되는 전극(도시 안됨)에 의해 플랭크(flanked)되어 있다. 입력 도파관(10a)은 직접 출력 도파관(12a)에 도달하고, 입력 도파관(10b)은 직접 출력 도파관(12b)에 도달하고, 입력 도파관(10c)은 직접 출력 도파관(12c)에 도달하고, 입력 도파관(10d)은 직접 출력 도파관(12d)에 도달한다는 것에 유의하라. 출력에 대한 입력의 임의의 결합이 가능하도록 하기 위해, 세 개의 보조 도파관(11a, 11b, 11c)이 제공된다. 도파관(10a-12a 및 10b-12b)은 스위치(14a)에 연결되어 있다. 도파관(10b-12b 및 10c-12c)은 스위치(14b 및 14c)에 연결되어 있다. 도파관(10c-12c 및 10d-12d)은 스위치(14d, 14e 및 14c)에 연결되어 있다. 도파관(10d-12d 및 11a)는 스위치(14g, 14h, 14i 및 14f)에 연결되어 있다. 도파관(11a 및 11b)은 스위치(14k, 14l 및 14m)에 연결되어 있다. 도파관(11b 및 11c)은 스위치(14n 및 14o)에 결합되어 있다. 스위치(14g, 14k 및 14n)는 실제로 1 x 2 스위치이며, 스위치(14j, 14m 및 14o)는 실제로 2 x 1 스위치이며, 도 1a의 최하위 2 x 2 스위치(14)에 대응하는 스위치는 존재하지 않는다는 것에 유의하라(A 1 x 2 스위치는 하나의 입력이 비활성화된 2 x 2 스위치이고, 2 x 1 스위치는 하나의 출력이 비활성화된 2 x 2 스위치이다.)

도 1a 및 도 1b의 크로스바 구성과 같은 구성에 기초한 스위치 어레이는 입력 신호를 출력 채널로 임의로 전환하는데 사용될 수 있다. 임의의 입력 채널로부터의 신호는, 방송 및 멀티캐스트 송신 모드에서 임의의 출력 채널로 심지어 다중 채널 채널로 향해질 수 있다.

도 1a 및 도 1b의 크로스바 구성의 개념적인 단순성에도 불구하고, 이 구성은 두개의 다른 구성, 도 2에 도시된 세 개의 다른 구성 및 도 3에 도시된 이중 크로스바 구성보다 보다 실제로 못한 것으로 밝혀졌다. 도 2는 네 개의 입력 도파관(20) 및 네 개의 출력 도파관(22)에 대한 세 개의 구성을 도시한다. 도파관(20)은 1 x 2 스위치(24)의 이진트리로 들어간다. 도파관(22)은 2 x 1 스위치(26)의 상보성 이진트리에서 나온다. 이진트리의 최상의 차수 분기는 중간 도파관(28)에 의해 접속된다. 도 3은 네 개의 입력 도파관(30) 및 네 개의 출력 도파관(32)에 대한 이중 크로스바 구성을 도시한다. 각각의 입력 도파관(30)은 네 개의 1 x 2 스위치(34a, 34b, 34c, 34d)를 가로지른다. 스위치(34)의 나머지 출력은 중간 도파관(38)에 의해 스위치(36)의 각 입력에 접속된다. 원칙적으로, 스위치(34d, 36a)는 입력 도파관(30)이 스위치(36d)에 직접 도달하고 출력 도파관(32)이 스위치(36a)로부터 직접 나올 수 있지만 실제로 도시된 구성은 크로스토크를 감소시키는 것으로 밝혀졌기 때문에, 스위치(34d, 36a)는 필요 없음을 알아야 한다.

트리 및 이중 크로스바 구성은 동등한 크로스바 구성보다 많은 수의 스위치를 필요로 한다. 그럼에도 불구하고, 트리 및 이중 크로스바 구성은 크로스바 구성보다 일정한 장점이 있다.

1. 트리 및 이중 크로스바 구성은 크로스바 구성보다 낮은 최악의 크로스토크를 갖는다.

2. 일반적으로, 크로스바 스위치 어레이를 통한 특정 입력 도파관에서 특정 출력 도파관까지의 경로는 드문 것이 아니다. 따라서, 실시간으로 크로스바 스위치 어레이를 재구성하는데 연산상의 자원이 투입되어야만 한다. 트리 스위치 어레이에서 또는 이중 크로스바 스위치 어레이에서, 임의의 특정 입력 도파관에서 임의의 특정 출력 도파관까지의 경로는 유일하므로, 실시간으로 이와 같은 스위치 어레이를 재구성하는 방법을 계산하는 것은 용이하다.

3. 복사에 의한 광 전력의 손실을 방지하기 위해, 광 스위치 어레이의 중간 도파관은 유연한 곡률을 가져야만 한다. 크로스바 구성의 경우에, 이는 스위치가 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이 다이아몬드 패턴으로 정렬될 것을 필요로 한다. 이는 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이 이중 크로스바 스위치의 직사각형 메트릭스 패턴보다 스위치의 비 효율적인 패키징을 초래한다.

본 발명에 따르면, (a) 적어도 세 개의 출력 도파관; (b) 제1 그룹의 적어도 세 개의 입력 도파관; (c) 제 1 그룹의 입력 도파관의 각각에 대해, 출력 도파관의 각각에 대해, 각각의 출력 도파관을 각각의 입력 도파관에만 결합하기 위한 결합 소자; 및 (d) 제 1 그룹의 입력 도파관의 각각에 대해, 모든 출력 도파관을 각각의 입력 도파관에 결합하기 위한 스위칭 메커니즘을 구비하되, 출력 도파관, 입력 도파관, 결합 소자 및 스위칭 메카니즘은 실질적으로 모두 공통 평면에 정렬되고, 모든 출력 도파관은 제 1 그룹의 출력 도파관에 대해 공통인 순서로 각각의 결합 소자를 연속해서 횡단하는 광 스위치 어레이가 제공된다.

본 발명에 따르면, (a) 광 스위치 어레이를 제공하는 단계- 광 스위치 어레이는 (i) 출력 채널중의 하나에 유일하게 각각 대응하는 적어도 세 개의 출력 도파관, (ii) 입력 채널중의 하나에 유일하게 각각 대응하는 적어도 세 개의 입력 도파관, (iii) 입력 도파관의 각각에 대해, 출력 도파관의 각각에 대해, 각각의 출력 도파관을 각각의 입력 도파관에만 결합하기 위한 결합 소자, 및 (iv) 입력 도파관의 각각에 대해, 모든 출력 도파관을 각각의 입력 도파관에 결합하기 위한 스위칭 메카니즘을 포함하고, 출력 도파관, 입력 도파관, 결합 소자, 및 스위칭 메카니즘은 모두 실질적으로 공통 평면에 정렬되어 있고, 모든 출력 도파관은 각각 입력 도파관에 대해 공통 순서로 각각의 결합 소자를 연속해서 횡단함-; 및 (b) 신호가 스위칭되게 하는 입력채널에 대응하는 각각의 입력 도파관에 대해, 신호의 적어도 일부를 신호가 스위칭되게 하는 출력채널에 대응하는 출력 도파관으로 전환하기 위해, 스위칭 소자를 설정하는 단계를 포함하는, 적어도 세 개의 입력 채널중의 적어도 한 채널로부터, 단지 하나의 입력 채널로 신호를 송신하는 적어도 세 개의 출력 채널중의 한 채널로 신호를 스위칭하는 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, (a) 광 스위치 어레이를 제공하는 단계 - 광 스위치 어레이는 (i) 입력 채널중의 하나에 유일하게 각각 대응하는 적어도 세 개의 입력 도파관, (ii) 출력 채널중의 하나에 유일하게 각각 대응하는 적어도 세 개의 출력 도파관, (iii) 입력 도파관의 각각에 대해, 출력 도파관의 각각을 각각의 입력 도파관에만 결합하는 결합 소자, 및 (iv) 입력 도파관의 각각에 대해, 모든 출력 도파관을 각각의 입력 도파관에 결합하기 위한 스위칭 메카니즘을 포함하여, 입력 도파관에 대응하는 입력채널을 출력 채널에 연결하고, 입력 도파관, 출력 도파관, 결합 소자, 및 스위칭메카니즘은 모두 실질적으로 공통 평면에 정렬되어 있고, 모든 출력 도파관은 각각 입력 도파관에 대해 공통 순서로 각각의 결합 소자를 연속해서 횡단함-; 및 (b) 신호가 멀티캐스트인 각각의 입력 채널에 대해, 신호가 송신될 적어도 두 개의 출력 널에 대해, 신호의 일부만을 각각의 출력 채널로 전환하기 위해, 각각의 입력 도파관을 결합하는 스위칭 메카니즘을 설정하는 단계를 포함하는, 적어도 세 개의 입력 채널중의 적어도 한 채널로부터, 단지 하나의 입력 채널로부터 신호를 수신하는 적어도 세 개의 출력 채널중의 두개의 채널로 신호를 스위칭하는 방법이 제공된다.

본 출원인은 도 3의 이중 크로스바 구성의 접속을 재정렬함으로써, 공간적으로 보다 콤팩트한 스위치 구성 및 상호접속 도파관을 가능하게 하는 신규한 구성이 얻어짐을 발견하였다. 콤팩트성은 보다 많은 스위치 어레이(보다 많은 입력과 출력)가 주어진 크기의 기판 상에 제조될 수 있게 하기 때문에 중요한 고려사항이다. 하나의 기판은 두 개(이중 크로스바 구성) 또는 세 개(세 개의 구성)의 기판을 필요로 할 수 있는 종래 기술의 스위치 어레이와 기능적으로 동등한 본 발명의 스위치 어레이에 충분하다.

도 4는 네 개의 입력 도파관(40) 및 네 개의 출력 도파관(42)의 경우에, 본발명의 스위치 어레이의 구성을 도시한다. 도 3의 이중 크로스바 구성에서와 같이, 각각의 입력 도파관(40)은 네 개의 1 x 2 스위치(44)를 가로지르고, 각각의 출력 도파관(42)은 네 개의 2 x 1 스위치(46)를 가로지르고, 나머지 스위치(44)는 중간 도파관(48)에 의해 스위치(46)의 각 입력에 접속되어 있다. 도 3의 이중 크로스바 구성과는 달리, 스위치(46a) 모두는 동일한 출력 도파관(42a)에 의해 횡단되며, 스위치(46b) 모두는 동일한 출력 도파관(42b)에 의해 횡단되며, 스위치(46c) 모두는 동일한 출력 도파관(42c)에 의해 횡단되며, 스위치(46d) 모두는 동일한 도파관(42d)에 의해 횡단되며, 따라서 모든 입력 도파관(40)은 출력 도파관(42)에, 동일한 순서로, 먼저 출력 도파관(42a), 다음에 출력 도파관(42b), 다음에 출력 도파관(42c) 및 마지막으로 출력 도파관(42d)에 접속된다. 이에 따라서 특정 출력 도파관(42)에 도달하는 중간 도파관(48)이 구성적으로 인접하게 되고, 동등한 이중 크로스바 스위치 어레이와 비교하여 본 발명의 스위치 어레이의 콤팩트성이 대응하여 향상된다.

도 3의 이중 크로스바 구성에서와 같이, 엄격히 말해서, 출력 도파관(46)에 의해 횡단되는 1 x 2 스위치(44d) 및 첫 번째 2 x 1 스위치(46)는 필요하지 않으며, 크로스토크를 감소시키기 위해서만 존재한다. 본 출원과 함께 계류중인 미국특허 출원 09/085,369호는 유사한 스위치 어레이 구성을 교시하는데, 이들 스위치는 실제로는 존재하지 않는다.

집적광학의 이전에는, Fulenwider는 미국특허 제3,871,743호에서 본 발명과 유사한 위상을 갖는 광스위치어레이를 설명하고 있다. 본 발명과는 달리,Fulenwider가 설명한 특정 실시예는 집적광학소자로서의 제조에는 적합하지 않다. 이와 대조적으로, 본 발명의 스위치 어레이는 예를 들어 Z-축상에서 절단된 리튬 니오베이트 기판 상에 집적광학소자로서 기본적으로 단일 평면에 용이하게 제조된다.

1 x 2 스위치(44) 및 2 x 1 스위치(46)는 예시의 목적으로만 도 4에 표시되어 있다. 일반적으로, 본 발명의 범위는 1 x 2 스위치(44)의 역할에서 임의의 적합한 스위칭 소자 및 2 x 1 스위치(46)의 역할에서 임의의 적합한 커플링 소자를 포함한다. 특히, 패시브 y-접합 결합기로 2 x 1 스위치(46)를 대체할 수 있다.

도 4의 스위치 어레이는 입력 및 출력의 역할이 서로 바뀔 수 있다는 점에서 가역적으로 쓸 수 있다. 도 4는 이러한 가역성 스위치 어레이를 도시하며, 참조부호 40은 출력 도파관을, 42는 입력 도파관을, 44는 2 x 1 스위치를 46은 1 x 2 스위치를 나타낸다. 본 발명의 범위에는 2 x 1 스위치(44)의 역할을 하는 적합한 결합 소자와 1 x 2 스위치(46)의 역할을 하는 적합한 스위칭 소자가 포함된다. 특히, 패시브y-접합 결합기로 2 x 1 스위치(44)를 대체할 수 있다.

대응하는 입력 도파관과 독특하게 연관된 입력 채널로부터의 신호를 하나 이상의 출력 채널로 스위치하기 위해, 결국 대응하는 출력 도파관에 독특하게 연관된 각각의 출력 채널, 출력 도파관이 고려되고 있다. 각각의 출력 도파관의 경우, 소망의 입력 채널과 연관된 입력 도파관을 연결하는 스위칭 소자는 해당 채널의 입력 신호의 적절한 부분을 목표 출력 도파관으로 전환하도록 설정된다. 만일 다른 입력 채널로부터의 신호가 다른 출력 도파관으로 스위칭되면, 목표 출력 도파관에 연관된 대응하는 다른 스위칭 소자가 전환 없이 그 신호를 통과시키도록 설정된다.

가역성 스위치 어레이를 사용하는 스위칭 신호들은 훨씬 더 단순하다. 대응 입력 도파관과 유일하게 연결된 입력 채널로부터 각각이 대응 출력 도파관과 유일하게 연결된 하나 이상의 출력 채널에 신호를 스위치하기 위해, 입력 도파관이 교대로 배치된다. 각각의 입력 도파관을 위해, 입력 도파관을 원하는 출력 도파관에 연결하는 스위칭 소자들이 입력 도파관 채널로부터 원하는 각각의 출력 도파관으로 입력신호의 적당한 부분을 전환하도록 설정되고, 입력 도파관의 모든 다른 스위칭 소자들은 통과상태로 설정된다.

여기서는 본 발명은 첨부하는 도면을 참조하여 예시로서 설명한다.

도 1a(종래기술)은 크로스바 스위치 어레이의 구성을 나타낸다.

도 1b(종래기술)는 도 1a의 크로스바 스위치 어레이의 레이아웃의 개략도이다.

도 2(종래기술)는 세 개 스위치 어레이의 구성을 나타낸다.

도 3(종래기술)는 이중 크로스바 스위치 어레이의 구성을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 스위치 어레이의 구성을 나타낸다.

도 5a는 본 발명의 스위치 어레이의 제 1 실시예의 개략도이다.

도 5b는 본 발명의 가역성 스위치 어레이의 제 1 실시예의 개략도이다.

도 6a 및 도 6b는 다른 결합 메카니즘을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 스위치 어레이의 제 2 실시예의 개략도이다.

도 8은 본 발명의 스위치 어레이의 제 3 실시예의 개략도이다.

도 9는 z-축상에서 절단된 리튬 니오베이트 결정의 표면 상의 도 5a의 실시예의 바람직한 레이아웃을 나타낸다.

본 발명은 유사한 공지의 광 스위치 어레이보다 콤팩트하게 제조될 수 있게 하는 구성을 갖는 집적 광 스위치 어레이로 이루어진다.

본 발명에 따른 광 스위치 어레이의 원리 및 동작은 도면 및 첨부하는 설명을 참조하여 보다 잘 이해할 수 있다.

지금부터 도면을 참조하면, 도 5a는 입력 도파관(140a, 140b, 140c 및 140d)를 출력 도파관(142a, 142b, 142c 및 142d)에 결합하기 위한 본 발명의 광 스위치 어레이의 개략도이다. 입력 도파관(140a)은 중간 도파관(148aa) 및 패시브 y-접합 결합기(146aa)를 통하여 1 x 2 스위치(144aa)에 의해 출력 도파관(142a)에 연결되고, 중간 도파관(148ab) 및 패시브 y-접합 결합기(146ab)를 통해 1 x 2 스위치(144ab)에 의해 출력 도파관(142b)에 연결되고, 중간 도파관(148ac) 및 패시브 y-접합 결합기(146ac)를 통해 1 x 2 스위치(144ac)에 의해 출력 도파관(142c)에연결되고, 중간 도파관(148ad) 및 패시브 y-접합 결합기(146ad)를 통해 1 x 2 스위치(144ad)에 의해 출력 도파관(142d)에 연결된다. 입력 도파관(140b)은 중간 도파관(148ba) 및 패시브 y-접합 결합기(146ba)를 통해 1 x 2 스위치(144ba)에 의해 출력 도파관(142a)에 결합되고, 중간 도파관(148bb) 및 패시브 y-접합 결합기(146bb)를 통해 1 x 2 스위치(144bb)에 의해 출력 도파관(142b)에 연결되고, 중간 도파관(148bc) 및 패시브 y-접합 결합기(146bc)를 통해 1 x 2 스위치(144bc)에 의해 출력 도파관(142c)에 연결되고, 중간 도파관(148bd) 및 패시브 y-접합 결합기(146bd)를 통하여 1 x 2 스위치(144bd)에 의해 출력 도파관(142d)에 연결된다. 입력 도파관(140c)은 중간 도파관(148ca) 및 패시브 y-접합 결합기(146ca)를 통하여 1 x 2 스위치(144ca)에 의해 출력 도파관(142a)에 연결되고, 중간 도파관(148cb) 및 패시브 y-접합 결합기(146cb)를 통하여 1 x 2 스위치(144cb)에 의해 출력 도파관(142b)에 연결되고, 중간 도파관(148cc) 및 패시브 y-접합 결합기(146cc)를 통하여 1 x 2 스위치(144cc)에 의해 출력 도파관(142c)에 결합되고, 중간 도파관(148cd) 및 패시브 y-접합 결합기(146cd)를 통하여 1 x 2 스위치(144cd)에 의해 출력 도파관(142d)에 연결된다. 입력 도파관(140d)은 중간 도파관(148da) 및 패시브 y-접합 결합기(146da)를 통해 1 x 2 스위치(144da)에 의해 출력 도파관(142a)에 연결되고, 중간 도파관(148db) 및 패시브 y-접합 결합기(146db)를 통해 1 x 2 스위치(144db)에 의해 출력 도파관(142b)에 연결되고, 중간 도파관(148dc) 및 패시브 y-접합 결합기(146dc)를 통하여 1 x 2 스위치(144dc)에 의해 출력 도파관(142c)에 연결되고, 중간 도파관(148dd) 및 패시브 y-접합 결합기(146dd)를 통해 1 x 2 스위치(144dd)에 의해 출력 도파관(142d)에 연결된다.

1 x 2 스위치(144) 및 y-접합 결합기(146)는 물론 도파관(140 및 142)은 예를 들어 반드시 단일 평면에 Z-축상에서 절단된 리튬 니오베이트 결정 표면 상에 표준 기법으로 제조된다. 그 결과, 중간 도파관중의 일부는 입력 도파관중의 하나만을 제외한 모든 입력 도파관과 교차한다. 특히, 중간 도파관(148ba)은 교차점(150ba)에서 입력 도파관(140a)과 교차하고, 중간 도파관(148ca)은 교차점(150ca)에서 입력 도파관(140a)과, 교차점(150ca')에서 입력 도파관(140b)과 교차하고, 중간 도파관(148da)은 교차점(150da)에서 입력 도파관(140a)과, 교차점(150da')에서 입력 도파관(140b)과, 그리고 교차점(150da'')에서 입력 도파관(140c)과 교차하고, 중간 도파관(148bb)은 교차점(150bb)에서 입력 도파관(140a)과 교차하고, 중간 도파관(148cb)은 교차점(150cb)에서 입력 도파관(140a)과, 교차점(150cb')에서 입력 도파관(140b)과 교차하고, 중간 도파관(148db)은 교차점(150db)에서 입력 도파관(140a)과, 교차점(150db')에서 입력 도파관(140b)과, 그리고 교차점(150db'')에서 입력 도파관(140c)과 교차하고, 중간 도파관(148bc)은 교차점(150bc)에서 입력 도파관(140a)과 교차하고, 중간 도파관(148cc)은 교차점(150cc)에서 입력 도파관(140a)과, 교차점(150cc')에서 입력 도파관(140b)과 교차하고, 중간 도파관(148dc)은 교차점(150dc)에서 입력 도파관(140a)과, 교차점(150dc')에서 입력 도파관(140b)과, 그리고 교차점(150dc'')에서 입력 도파관(140c)과 교차한다.

1 x 2 스위치(144)는 입력 도파관(140)을 출력 도파관(142)에 연결하기 위한 스위칭 소자를 도시한다. 본 발명의 범위는 이와 같은 모든 스위칭 소자를 포함한다. 도 2에 도시된 특정 1 x 2 스위치(144)는 방향성 커플러이다. 간단히 하기 위해, 방향성 커플러(144)의 전극은 도시되지 않는다. 종래 기술의 스위치 어레이의 경우에서와 같이, BOA 커플러, 디지털 광학 스위치 및 x 스위치를 포함하는 임의의 적당한 1 x 2 스위치가 1 x 2 스위치(144)로서 사용될 수 있다.

패시브 y-접합 결합기(146)는 입력 도파관(140)을 출력 도파관(142)에 결합하기 위한 커플링 소자의 예이다. 여기서 사용되는 용어로서 "스위치 소자"와 "커플링 소자" 간의 차이점은, 커플링 소자는 패시브 또는 액티브일 수 있는 반면에, 스위칭 소자는 반드시 액티브라는 점이다. 도 4에서, 입력 도파관(40)을 출력 도파관(42)에 연결하는 커플링 소자(46)는 액티브 커플링 소자, 특히 2 x 1 스위치이다. 1 x 2 스위치(44 및 144)의 경우에서와 같이, 이들 2 x 1 스위치는 BOA 커플러, 디지털 광학 스위치 및 x 스위치를 포함하는 임의의 적당한 2 x 1 스위치일 수 있다.

액티브 커플러(46)와 비교한 패시브 커플러(146)의 장점은, 패시브 커플러(146)를 사용하는 광 스위치에서는, 액티브 커플러(46)를 사용하는 광 스위치에서보다 적은 액티브 소자가 어드레스될 필요가 있다는 점이다. 패시브 커플러(146)와 비교한 커플러의 장점은, 패시브 커플러(146)가 입사하는 복사의 일부의 손실을 2차형태까지 방지하기 위해 정교한 설계 구성을 필요로 하는 것과, 오프 상태인 액티브 커플러(46)가 해당 중간 도파관(48)으로부터의 입사 신호를 액티브하게 차단함으로써 크로스토크를 감소시킨다는 점이다.

N개의 입력 도파관(40 또는 140) 및 M개의 출력 도파관(42 또는 142)의 일반적인 경우에, 본 발명의 광 스위치 어레이는 NM 스위칭 소자(44 또는 144), NM 커플링 소자(46 또는 146), 및 N(N-1)M/2 교차점(28)을 포함한다.

입력 도파관(40 또는 140)으로부터 출력 도파관(42 또는 142)으로 광 신호를 최소 손실로 효율적으로 스위치하기 위해, 도 4 및 5A의 광 스위치를 실현하는데는 특정의 구성 제약을 준수하여야 한다. 이들 제약은 사용되는 광의 파장에 따라 다르다. 1550㎚의 흔히 사용되는 파장의 경우, 다음 제약이 적용된다: 스위칭 소자(44 또는 144) 또는 커플링 소자(46 또는 146)에 연결되어 있는 경우는 제외하고, 도파관(40, 42, 140 및 142)은 적어도 약 0.5㎜ 이격되어야 한다. 1 x 2 스위치(44 및 144) 및 2 x 1 스위치(46)는 전형적으로 5㎜ 내지 7㎜ 길이의 사이이다. 1 x 2 스위치의 평행한 열, 예를 들어, 스위치(44a)를 포함하는 열과 스위치(44b)를 포함하는 열은 적어도 약 1㎜ 떨어져 있어야 한다. 교차점(150)에서의 교차각은 입력 도파관(140) 및 중간 도파관(148)이 교차점(150)에서 연결되지 않도록 이루어져야 한다. 중간 도파관(48 및 148)의 곡선부분의 곡률 반경, 및 입력 및 출력 도파관(40, 42, 140 및 142)의 곡선부분의 곡률 반경은 적어도 25㎜이어야 하고, 바람직하게는 적어도 30㎜이어야 한다. 이들 구성 제약 내에서, Z-축상에서 절단된 4" 직경 리튬 니오베이트 결정의 면에서 32개의 입력 도파관(40 또는 140) 및 32개의 출력 도파관(42 또는 142)를 설치할 수 있다.

이 전극에 인가되는 전압에 따라서, 1 x 2 스위치(44 또는 144) 및 2 x 1 스위치(46)는 스위치중의 두 채널이 결합되어 있지 않는 직통 상태, 두개의 채널들이 신호를 교환하는 크로스오버 상태, 및 부분적인 신호의 교환을 위한 임의의 중간 상태로 놓일 수 있다. 일반적으로, 입력 도파관(40 또는 140)으로부터 출력 도파관(42 또는 142)으로의 임의의 소망 스위칭 패턴을 달성하도록 스위치 구성을 선택하는 것이 직접적이다. 스위치 구성은 각각의 출력 채널이 단지 하나의 입력 채널로부터의 입력을 수신한다는 것을 잘 이용하여, 소망의 출력 도파관(42 또는 142)을 연속적으로 고려하여 선택된다. 각각의 출력 도파관(42 또는 142)의 경우에, 소정의 입력 도파관(40 또는 140)을 목표 출력 도파관(42 또는 142)에 연결하는 스위치(44 또는 144)는 입력 신호의 소망 부분을 목표 출력 도파관(142)으로 전환하는 상태로 설정되고, 필요에 따라, 목표 출력 도파관(42 또는 142)에 연결되는 나머지 스위치(44 또는 144)의 일부 또는 전부는 직통 상태로 설정된다. 이는 각각의 입력 채널로부터의 신호가 단지 하나의 출력 채널로 스위칭되는 통상적인 스위칭, 및 입력 채널중의 하나로부터의 신호가 두개 이상의 출력 채널 중에 분할되는 멀티캐스팅 모두에 적용된다. 멀티캐스팅의 중요한 특수한 경우는 단지 하나의 입력 채널로부터의 신호가 모든 출력 채널들중에 분산되는 브로드캐스팅이다.

예를 들어, 도 5a의 실시예를 사용하고, 도파관(140a 및 142a)를 갖는 채널 a, 도파관(140b 및 142b)을 갖는 채널 b 및 도파관(140c 및 142c)을 갖는 채널 c을 연상하여, 채널 a로부터의 입력 신호를 채널 b로 출력하고, 채널 b로부터의 입력 신호를 채널 c로 출력하고, 채널 c로부터의 입력 신호를 채널 a로 출력하는 것이 바람직하다고 가정하자. 출력 도파관(142a)에 연결되는 스위치(144)의 최좌측 열에서, 스위치(144ca)는 크로스오버 상태로 설정되는 한편, 스위치(144a, 144ba)는 직선 통과 상태로 설정된다. 출력 도파관(142b)에 연결되는 스위치(144)의 다음 열에서, 스위치(144ab)는 크로스오버 상태로 설정되는 한편, 스위치(144bb)는 직통 상태로 설정된다. 스위치(144cb)의 상태는, 채널 c 상의 전체 입사 신호가 스위치(144ca)에 의해 채널로 전환되기 때문에 임의적이다. 마지막으로, 출력 도파관(142c)에 연결되는 스위치(144)의 그 다음 열에서, 스위치(144ba)는 크로스오버 상태로 설정된다. 나머지 스위치(144)의 상태는 임의적이다.

마찬가지로, 채널 a로부터 세 개의 모든 출력 채널로 균일하게 브로드캐스트하기 위해, 스위치(144aa)는 입사 신호의 1/3을 전환하도록 설정되고, 스위치(144ab)는 입사 신호의 1/2을 전환하도록 설정되고, 스위치(144ac)는 완전 크로스오버 상태로 설정된다. 나머지 스위치(144)의 상태는 임의적이다.

본 내용에서, 입력 그레이팅과 음향 빔 조향기로 구성되는 Fulenwider가 사용한 스위치는 직통 상태와 크로스오버 상태만을 취할 수 있음을 알아야 한다. 한 채널에서 다른 채널로 신호의 부분적인 전환에는, 멀티캐스팅에서 위해 필요한 것처럼, 본 발명에 사용된 집적 광 스위치 등의 보다 현대적인 스위치의 사용을 필요로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 스위치 어레이는 가역성을 갖는다. 도 5b는 본 발명의 가역성 스위치 어레이를 도시하고 있다. 도 5b의 스위치 어레이는 도 5a의 스위치 어레이와 위상기하학적 형태에 있어 동일하며, 참조부호 140'a, 140'b, 140'c 및 140'd는 출력 도파관을, 참조부호 142'a, 142'b, 142'c 및 142'd는 입력도파관을, 참조부호 144'aa 내지 144'dd는 패시브 y-접합 결합기를 146'aa 내지 146'dd는 1 x 2 스위치를, 148'aa 내지 148'dd는 중립 도파관을 나타낸다. 입력 신호가 채널 a에서 채널 b의 출력으로, 입력신호가 채널 b에서 채널 c의 출력으로, 입력신호가 채널 c에서 채널 d의 출력으로 향하게 하기 위해서, 스위치(146'ba, 146'cb 및 146'ac)는 크로스오버 상태로 설정되고, 스위치(146'ca, 146'da, 146'db, 146'bc, 146'cc 및 146'dc)는 직선통과 상태로 설정되며, 다른 모든 스위치들(146')은 임의의 상태에 있게 된다. 채널 a에서 세 개의 모든 출력 채널로 똑같이 제공하기 위해서, 스위치(146'da)는 직선통과 상태로 설정되고, 스위치(146'ca)는 인입신호의 1/3을 전환시키도록 설정되고, 스위치(146'ba)는 인입신호의 1/2을 전환시키도록 설정되며, 스위치(146'aa)는 완전 크로스오버 상태로 설정되고 다른 나머지 스위치들(146')은 임의의 상태에 있게 된다.

액티브 커플러(46a)들은 집단적으로 입력 도파관(40)을 출력 도파관(42a)에 연결하기 위한 결합 메카니즘을 구성한다. 마찬가지로, 액티브 커플러(146aa, 146ba, 146ca 및 146da)는 집단적으로 입력 도파관(140)을 출력 도파관(142a)에 결합하기 위한 결합 메카니즘을 구성한다. 유사하게, 액티브 커플러(46b)는 집단적으로 입력 도파관(40)을 출력 도파관(42b)에 연결하기 위한 결합 메카니즘을 구성하고, 액티브 커플러(46c)는 집단적으로 입력 도파관(40)을 출력 도파관(42c)에 연결하기 위한 결합 메카니즘을 구성하고, 액티브 커플러(46d)는 집단적으로 입력 도파관(40)을 출력 도파관(42d)에 연결하기 위한 결합 메카니즘을 구성한다. 마찬가지로, 패시브 커플러(146ab, 146bb, 146cb 및 146db)는 집단적으로 입력도파관(140)을 출력 도파관(142b)에 연결하기 위한 결합 메카니즘을 구성하고, 패시브 커플러(146ac, 146bc, 146cc 및 146dc)는 집단적으로 입력 도파관(140)을 출력 도파관(142c)에 연결하기 위한 결합 메카니즘을 구성하고, 패시브 커플러(146ad, 146bd, 146cd 및 146dd)는 집단적으로 입력 도파관(140)을 출력 도파관(142d)에 연결하기 위한 결합 메카니즘을 구성한다. 도 6a 및 도 6b는 다른 결합 메카니즘을 도시한다.

도 6a는 출력 도파관(142)의 입력 단(143)에서 패시브 깔대기(funnel) 구조(152)에 합체되는 네 개의 중간 도파관(148)을 도시한다. 깔대기 구조(152)는 깔대기 목에서 고차 모드의 발생으로 인한 손실을 최소화시키도록 기하학적으로 설계되어야 한다.

도 6b는 평렌즈(154)에 의해 출력 도파관(144)의 입력 단(143)에 결합된 네 개의 중간 도파관(148)을 도시한다. 평렌즈(154)는 리튬 니오베이트의 굴절율을 국부적으로 증가시키기 위해 광자 교환에 의해 리튬 니오베이트 기판에 제조될 수 있다. 평렌즈(154)는 굴절 렌즈로서 도시되어 있다. 다른 방법으로서, 평렌즈(154)는 프레넬(Fresnel) 렌즈일 수 있다.

이와 유사하게, 1 x 2 스위치들(146'aa, 146'ba, 146'ca 및 146'da)은 일괄적으로 입력 도파관(142'a)을 출력 도파관(140)에 결합하기 위한 스위칭 메카니즘으로 구성되며; 1 x 2 스위치들(146'ab, 146'bb, 146'cb 및 146'db)은 일괄적으로 입력 도파관(142'b)을 출력 도파관(140)에 결합하기 위한 스위칭 메카니즘으로 구성되며; 1 x 2 스위치들(146'ac, 146'bc, 146'cc 및 146'dc)은 일괄적으로 입력 도파관(142'c)을 출력 도파관(140)에 결합하기 위한 스위칭 메카니즘으로 구성되며; 1 x 2 스위치들(146'ad, 146'bd, 146'cd 및 146'dd)은 일괄적으로 입력 도파관(142'd)을 출력 도파관(140)에 결합하기 위한 스위칭 메카니즘으로 구성된다.

도 5a는 특히 도 5a에 도시된 네 개의 입력 도파관(140)보다 많은 도파관이 도 5a에 도시된 네 개의 출력 도파관(140)보다 많은 도파관에 연결되는 경우, 본 발명의 광 스위치의 콤팩트성을 향상시키는 본 발명의 다른 특징을 도시한다. 특히, 입력 도파관(140)을 특정 출력 도파관(142)에 연결시키는 스위칭 소자(144)는 입력 도파관(140)을 따라 서로에 대해 변위되어 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(144aa)는 스위칭 소자(144ab)의 우측으로 변위되어 있고, 스위칭 소자(144aa)는 스위칭 소자(144ab)의 우측으로 변위되어 있고, 스위칭 소자(144ab)는스위칭 소자(144ac)의 우측으로 변위되어 있고, 스위칭 소자(144ac)는 스위칭 소자(144ad)의 우측으로 변위되어 있다. 입력 도파관(140)을 출력 도파관(142b)에 연결하는 스위칭 소자(144ab, 144bb, 144cb 및 144db), 및 입력 도파관(140)을 출력 도파관(142d)에 연결하는 스위칭 소자(144ad, 144bd, 144cd 및 144dd)는 유사한 방식으로 그들 각각의 입력 도파관(140)을 따라 상호 변위되어 있다. 많은 수의 입력 도파관(140) 및 출력 도파관(142)의 경우에, 이 상호 변위는, 출력 도파관(142)중의 하나(예를 들어, 출력 도파관(140a))에 최종(도 5a에서 최하부)의 입력 도파관(140)을 연결하는 중간 도파관(150)이 제 1 (도 5a에서 최상부) 입력 도파관(예를 들어, 입력 도파관(140a 및 140b))을 다음 출력 도파관(예를 들어, 출력 도파관(142b))에 연결하는 중간 도파관(150)과 교차하는 것을 피할 수 있게 한다. 도파관 교차점의 수를 본 발명의 구성이 요구하는 N(N-1)M/2개의 최소 교차점의 수로 제한하면 입력 및 출력 채널 간의 크로스토크가 최소화됨을 알 수 있을 것이다. 물론, 스위칭 소자(144ad, 144bd, 144cd 및 144dd)에 대해 도시된 변위는 최종 출력 도파관(142d)의 다음에 오는 "후속 출력 도파관"이 아니기 때문에 반드시 필요하지 않다.

또한 도 5a를 검사하면 동일한 출력 도파관(142)에 연결되는 스위칭 소자의 상호 변위로 인하여 도파관(142)에 이르는 중간 도파관(148)이 그렇지 않은 경우보다 서로 더 근접하게 위치하게 됨을 나타낸다. 이들 스위칭 소자(144)의 상호 변위의 상한은 평행한 도파관(140 또는 142)이 크로스토크를 방지하기 위해 최소 간격으로 격리되어야 하는 것처럼, 동일한 출력 도파관(142)에 도달하는 평행한 도파관(148)이 크로스토크를 방지하기 위해 최소 간격으로 격리되어야 한다는 제약에 의해 설정된다.

도 7은 세 개의 입력 도파관(240)을 여섯 개의 출력 도파관(242)에 연결하기 위한, 본 발명의 광 스위치 어레이의 제 2 실시예의 개략도이다. 각각의 입력 도파관(240)은 분할 스위치(243)에 의해 해당하는 평행 보조 도파관(241)에 연결되어 있다. 입력 도파관(240)은 중간 도파관(248a) 및 커플링 소자(246a)를 통하여 스위칭 소자(244a)에 의해 출력 도파관(242a)에, 중간 도파관(248b) 및 커플링 소자(246b)를 통해 스위칭 소자(244b)에 의해 출력 도파관(242b)에, 중간 도파관(248c) 및 커플링 소자(246c)를 통해 스위칭 소자(244c)에 의해 출력도파관(242c)에 연결되어 있다. 보조 도파관(241)은 중간 도파관(248d) 및 커플링 소자(246d)를 통해 스위칭 소자(244d)에 의해 출력 도파관(242d)에, 중간 도파관(248e) 및 커플링 소자(246e)를 통해 스위칭 소자(244e)에 의해 출력 도파관(242b)에, 중간 도파관(248f) 및 커플링 소자(246f)를 통해 스위칭 소자(244f)에 의해 출력 도파관(242f)에 결합되어 있다. 도 5a의 실시예에서와 같이, 스위칭 소자(244a)는 입력 도파관(240)을 따라 상호 변위되어 있고, 스위칭 소자(244b) 및 스위칭 소자(244c)도 동일하게 상호 변위되어 있다. 마찬가지로, 스위칭 소자(244d)는 보조도파관(241)을 따라 상호 변위되어 있고, 스위칭 소자(244e) 및 스위칭 소자(244f)도 동일하게 상호 변위되어 있다. 도 7의 구성은 중간 도파관(248) 및 출력 도파관(242)의 두개 그룹이 입력 도파관(240)의 반대 쪽 상의 입력 도파관(240)으로부터 분기하기 때문에 콤팩트성이 향상한다. 일부의 중간 도파관(248d, 248e 및 248f)이 중간 도파관(248a,248b 및 248c)과 교차하기 때문에, 도 5에 따라 구성된 동등한 실시예에서보다 도 7의 실시예에서 많은 교차점이 존재하지만, 이것은 중간 도파관(248)의 상호 교차각이 입력 도파관(240)을 갖는 중간 도파관(248)과 보조 도파관(241)의 교차각의 약 2배이기 때문에 교차 결합에 그다지 부가하지 않는다.

도 8은 세 개의 입력 도파관(340)을 여섯 개의 출력 도파관(도시 안됨)에 연결하기 위한, 본 발명의 광 스위치 어레이의 제 3 실시예의 부분 개략도이다. 각각의 입력 도파관(340)은 50% 커플러(343) 및 100% 반사기(350)에 의해 해당하는 평행 보조 도파관(341)에 연결된다. 실제로, 각각의 보조 도파관(341)은, 입력 도파관(340)에 입력하고 대응하는 50% 커플러(343)에 도달하는 광의 절반이 해당 보조 도파관(341)에 연결되고, 반사기(350)에 의해 반사한 후에 나머지 절반의 광이 해당하는 50% 커플러(343)에 의해 해당 보조 도파관(341)에 연결되기 때문에, 해당하는 입력 도파관(340)의 반대방향으로의 연장부이다. 입력 도파관(340)은 중간 도파관(348a)을 통해 스위칭 소자(344a)에 의해 제 1 출력 도파관에, 중간 도파관(348b)을 통해 스위칭 소자(344b)에 의해 제 2 출력 도파관에, 중간 도파관(348c)을 통해 스위칭 소자(344c)에 의해 제 3 출력 도파관에 연결된다. 보조 도파관(341)은 중간 도파관(348d)을 통해 스위칭 소자(344d)에 의해 제 4 출력 도파관에, 중간 도파관(348e)을 통해 스위칭 소자(344e)에 의해 제5 출력 도파관에, 중간 도파관(348f)을 통해 스위칭 소자(344f)에 의해 제 6 출력 도파관에 연결된다. 도 5 및 도 7의 실시예에서와 같이, 스위칭 소자(344a)는 입력 도파관(340)을 따라 상호 변위되어 있고, 스위칭 소자(344) 및 스위칭 소자(344)도 동일하게 상호 변위되어 있다. 도 7의 실시예에서와 같이, 스위칭 소자(344d)는 보조 도파관(341)을 따라 상호 변위되어 있고, 동일하게 스위칭 소자(344e) 및 스위칭 소자(344f)도 상호 변위되어 있다. 도시를 간단히 하기 위해, 출력 도파관과 중간 도파관(348)을 그것에 연결하는 커플링 소자는 도시되어 있지 않다. 도 8의 구성은 중간 도파관(348) 및 대응하는 출력 도파관의 두개 그룹이 반대 방향으로 입력 도파관(340)으로부터 멀어지도록 분기하기 때문에 콤팩트성이 증가하게 한다.

만일 도 8의 실시예가 z-축 절단된 리튬 니오베이트 결정의 표면 상에 제조되면, 반사기(350)는 도파관(340 및 341)에 수직한 평탄하고 폴리싱된 표면 상에금속 코팅을 증착하거나 또는 평탄하고 폴리싱된 표면 상에 스위칭되는 광의 파장에 적당한 일련의 유전체층을 증착하거나, 또는 평탄하고 폴리싱된 표면에 기계적으로 미러를 부착함으로써 형성된다.

도 9는 12개의 입력 도파관(140)을 12개의 출력 도파관(142)에 연결하기 위한, z-축 절단된 리튬 니오베이트 결정(200)의 표면(202) 상의, 도 5의 실시예의 스위치 어레이의 바람직한 레이아웃을 도시한다. 광은, 입력 도파관(140)에 수직으로 에칭되는 표면(204)을 통해 입력 도파관(140)으로 들어간다. 광은 출력 도파관(142)에 수직으로 에칭된 표면(206)을 통해 출력 도파관(142)을 나온다. 도파관(140 및 142)은 약 35㎜의 곡률 반경으로 구부러져 있다. 만일 도파관(140 및 142)이 도 5에 도시한 바와 같이 직선이면, 입력 도파관은, 크로스토크를 최소화하도록 중간 도파관(148)이 적어도 11.5걋 최소각 θ으로 교차점(150)에서 입력 도파관(140)과 교차하도록, 약 0.7㎜ 이격되어야 한다. 구부러진 도파관(140 및 142)은 도 9에서와 같이 입력 도파관(140)이, 약 0.35㎜만큼 이격되게 하는 하면서 적어도 11.5걋 각 θ으로 중간 도파관(148)과 교차하게 한다.

이상의 예시적인 구성 파라메타는 리튬 니오베이트 기판 상에 제조되는 본 발명의 광 스위치 어레이에 대한 것이다. 당업자라면 본 발명을 다른 기판, 예를 들면, 폴리머 기판 및 실리카/Si 기판에도 적용할 수 있다는 것을 알 것이다. 특히, 이들 다른 기판에 관련된 구성 제한은 당업자에게 명확할 것이다.

비록 본 발명을 제한된 수의 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명의 많은 변형, 수정, 및 다른 적용이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims

광 스위치 어레이에 있어서,

(a) 적어도 세 개의 출력 도파관;

(b) 제 1 그룹의 적어도 세 개의 입력 도파관;

(c) 상기 제 1 그룹의 상기 입력 도파관의 각각에 대해, 상기 출력 도파관의 각각에 대해, 상기 각각의 출력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에만 연결하기 위한 결합 소자; 및

(d) 상기 제 1 그룹의 상기 입력 도파관의 각각에 대해, 상기 모든 출력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에 연결하기 위한 스위칭 메커니즘;

을 구비하되, 상기 출력 도파관, 상기 입력 도파관, 상기 결합 소자 및 상기 스위칭 메카니즘은 모두 대체로 공통 평면에 정렬되고, 상기 모든 출력 도파관은 상기 제 1 그룹의 상기 입력 도파관에 대해 공통 순서로 상기 각각의 결합 소자와 연속적으로 횡단하는 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 1항에 있어서,

(e) 상기 제 1 그룹의 상기 입력 도파관의 각각에 대해, 상기 출력 도파관의 각각에 대해, 상기 결합 소자를 연결하고, 상기 각각의 출력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에, 상기 스위칭 메카니즘에 결합하는 중간 도파관;

을 더 구비하고, 상기 모든 중간 도파관은 실질적으로 상기 공통 평면에 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 2항에 있어서, 상기 각각의 중간 도파관은 상기 출력 도파관의 적어도 하나와 교차하는 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 3항에 있어서, 상기 각각의 중간 도파관에 의해 교차되는 상기 적어도 하나의 출력 도파관중의 하나는 상기 제 1 출력 도파관인 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 2항에 있어서, 상기 출력 도파관은 대체로 평행하고, 상기 제 1 그룹의 각각의 상기 입력 도파관에 대해, 상기 출력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에 연결하는 상기 결합 소자는 상기 출력 도파관을 따라 상호 변위되어 있는 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 5항에 있어서, 상기 상호 변위는, 상기 제 1 그룹의 적어도 상기 입력 도파관 이외의 상기 제 1 그룹의 상기 각각의 입력 도파관에 대해, 최종의 상기 출력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에 연결하는 상기 중간 도파관이 첫 번째의 상기 출력 도파관을 다음의 상기 입력 도파관에 연결하는 상기 중간 도파관을 피하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 5항에 있어서, 상기 상호 변위는, 상기 제 1 그룹의 상기 각각의 입력 도파관 및 상기 최종 출력 도파관 이외의 상기 각각의 출력 도파관에 대해, 상기 입력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에 연결하는 상기 중간 도파관이 다음의 상기 출력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에 결합하는 상기 중간 도파관을 피하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 1항에 있어서, 상기 출력 도파관은 대체로 평행하고, 상기 제 1 그룹의 상기 각각의 입력 도파관에 대해, 상기 출력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에 연결하는 상기 스위칭 소자는 상기 출력 도파관을 따라 상호 변위되어 있는 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 1항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 1 x 2 스위치인 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 9항에 있어서, 상기 1 x 2 스위치의 각각은 방향성 커플러, BOA 커플러, 디지털-광 스위치 및 x-스위치로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 11항에 있어서, 상기 커플링 소자는 y-접합 결합기인 것을 특징으로 하는광 스위치 어레이.
제 12항에 있어서, 상기 y-접합 결합기는 패시브(passive)인 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 12항에 있어서, 상기 y-접합 결합기중의 적어도 하나는 액티브(active)인 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
제 14항에 있어서, 상기 y-접합 결합기중의 상기 적어도 하나는 방향성 커플러, BOA 커플러, 디지털 광 스위치 및 x-스위치로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광 스위치 어레이.
적어도 세 개의 출력 채널중의 적어도 한 채널로부터 단지 하나의 출력 채널로 신호를 제공하는 적어도 세 개의 입력 채널중의 한 채널로 신호를 스위칭하는 방법에 있어서,

(a) 다음의 구성요소를 구비하는 광 스위치 어레이를 제공하는 단계;

(i) 상기 출력 채널중의 하나에 유일하게 각각 대응하는 적어도 세 개의 출력 도파관,

(ii) 상기 입력 채널중의 하나에 유일하게 각각 대응하는 적어도 세 개의 입력 도파관,

(iii) 상기 입력 도파관의 각각에 대해, 상기 출력 도파관의 각각에 대해, 상기 각각의 출력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에만 연결하기 위한 결합 소자, 및

(iv) 상기 입력 도파관의 각각에 대해, 상기 모든 출력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에 연결하기 위한 스위칭 메카니즘,

상기 출력 도파관, 상기 입력 도파관, 상기 결합 소자, 및 상기 스위칭 메카니즘은 모두 실질적으로 공통 평면에 정렬되어 있고, 상기 모든 출력 도파관은 상기 각각 입력 도파관에 대해 공통 순서로 상기 각각의 결합 소자를 연속적으로 횡단함; 및

(b) 신호가 스위칭되게 하는 입력채널에 대응하는 각각의 입력 도파관에 대해, 신호의 적어도 일부를 신호가 스위칭되게 하는 출력채널에 대응하는 출력 도파관으로 전환하기 위해, 스위칭 소자를 설정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서, 각각의 입력 도파관에 대하여, 상기 스위칭 메카니즘은 각각의 출력 도파관에 대하여 상기 각각의 입력 도파관을 상기 각각의 출력 도파관과 결합하기 위한 스위칭 소자를 파함하며, 이를 위한 방법으로,

(c) 신호가 스위칭되게 하는 입력채널에 대응하는 각각의 입력 도파관에 대해, 신호가 스위칭되게 하는 출력 채널에 대응하는 출력 도파관 이외의 출력 도파관에 상기 각각의 입력 도파관을 직선통과 상태로 결합하는 적어도 하나의 스위칭소자를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
적어도 세 개의 입력 채널중의 적어도 한 채널로부터, 단지 하나의 입력 채널로부터 신호를 수신하는 적어도 세 개의 출력 채널중의 두개 채널로 신호를 스위칭치하는 방법에 있어서,

(a) 다음의 구성요소를 구비하는 광 스위치 어레이를 제공하는 단계;

(i) 상기 입력 채널중의 하나에 유일하게 각각 대응하는 적어도 세 개의 입력 도파관,

(ii) 상기 출력 채널중의 하나에 유일하게 각각 대응하는 적어도 세 개의 출력 도파관,

(iii) 상기 입력 도파관의 각각에 대해, 상기 출력 도파관의 각각을 상기 각각의 입력 도파관에만 결합하여, 상기 출력 채널을 상기 입력 도파관에 대응하는 상기 출력 채널에 결합하는 결합 소자, 및

(iv) 상기 입력 도파관의 각각에 대해, 상기 모든 출력 도파관을 상기 각각의 입력 도파관에 결합하기 위한 스위칭 메카니즘,

상기 입력 도파관, 상기 출력 도파관, 상기 결합 소자, 및 상기 스위칭 메카니즘은 모두 실질적으로 공통 평면에 정렬되어 있고, 상기 모든 출력 도파관은 상기 각각 입력 도파관에 대해 공통 순서로 상기 각각의 결합 소자를 연속해서 횡단함; 및

(b) 신호가 멀티캐스트가 되도록 하는 각각의 입력 채널에 대해, 신호가 송신되도록 하는 각각의 적어도 두 개의 출력 채널에 대해, 상기 신호의 단지 일부만을 상기 각각의 출력 채널로 전환하기 위해, 상기 각각의 입력 채널을 상기 각각의 출력 채널에 결합하는 스위칭 메카니즘을 설정하는 단계

를 포함하는데,

상기 스위칭 소자의 적어도 하나는 상기 신호의 일부만을 전환하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17항에 있어서, 각각의 입력 도파관에 대하여, 상기 스위칭 메카니즘은 각각의 출력 도파관에 대하여 상기 각각의 입력 도파관을 상기 각각의 출력 도파관과 결합하기 위한 스위칭 소자를 파함하며, 이를 위한 방법으로,

(c) 신호가 멀티캐스트가 되도록 하는 입력채널에 대해, 신호가 송신되도록 하는 적어도 두 개의 출력 채널이외의 출력 채널에 상기 각각의 입력 채널을 직선통과 상태로 결합하는 적어도 하나의 스위칭 소자를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.