JP3528155B2 - 導波路型光スイッチ - Google Patents
導波路型光スイッチInfo
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- JP3528155B2 JP3528155B2 JP2000308904A JP2000308904A JP3528155B2 JP 3528155 B2 JP3528155 B2 JP 3528155B2 JP 2000308904 A JP2000308904 A JP 2000308904A JP 2000308904 A JP2000308904 A JP 2000308904A JP 3528155 B2 JP3528155 B2 JP 3528155B2
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- optical waveguide
- optical
- waveguide
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- light
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導波路型光スイッ
チに関する。詳しくは、ＦＴＴＤ（ファイバ・トウ・ザ
・デスク）や光ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワー
ク）等のユーザー系光ネットワーク、及び、通信処理装
置内の光インターコネクションに必須な、１．３μｍ〜
１．６５μｍの光通信波長帯域においてクロストークの
低い光スイッチに関するものである。
チに関する。詳しくは、ＦＴＴＤ（ファイバ・トウ・ザ
・デスク）や光ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワー
ク）等のユーザー系光ネットワーク、及び、通信処理装
置内の光インターコネクションに必須な、１．３μｍ〜
１．６５μｍの光通信波長帯域においてクロストークの
低い光スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マルチメディア通信の萌芽期を迎えつつ
ある今日、今後の伝送容量の需要拡大に対応するため、
交換・ルーティング等のすべてを光で行う光波長多重Ｗ
ＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）型ネットワ
ーク技術が注目されている。この光波長多重型ネットワ
ーク上の光ノードには、様々な波長・偏波を持った光信
号が到達する。
ある今日、今後の伝送容量の需要拡大に対応するため、
交換・ルーティング等のすべてを光で行う光波長多重Ｗ
ＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）型ネットワ
ーク技術が注目されている。この光波長多重型ネットワ
ーク上の光ノードには、様々な波長・偏波を持った光信
号が到達する。
【０００３】このとき、このノードに導入される光スイ
ッチのクロストークが高いと、各波長ごとの光信号が重
なり合い、これが原因で漏話やネットワーク全体の信頼
性を損なう要因となりうる。従って、このノードに導入
される光スイッチは、低クロストーク特性を有すること
が必須となる。
ッチのクロストークが高いと、各波長ごとの光信号が重
なり合い、これが原因で漏話やネットワーク全体の信頼
性を損なう要因となりうる。従って、このノードに導入
される光スイッチは、低クロストーク特性を有すること
が必須となる。
【０００４】従来、各々平行な光軸を有するｍ本の第一
の光導波路群と各々平行な光軸を有し該第一の光導波路
群と各々交差するｎ本の第二の光導波路群を有するｍ×
ｎ格子状光導波路で、該第一の光導波路群からの光を該
第二の光導波路群へ切り替えできる反射構造を有し、該
第一の光導波路群および該第二の光導波路群のコアの屈
折率がガラスと等価であり、且つ、該反射構造物の内側
が、透過時にコアの屈折率と等価な屈折率整合液で満た
され、反射時に気体で満たされる反射構造付き交差光導
波路において、該屈折率整合液を駆動させることで光路
切替を実現する導波路型光スイッチが、どういった条件
下で、どの程度のクロストークを有するかに関する検討
は十分なされていなかった。
の光導波路群と各々平行な光軸を有し該第一の光導波路
群と各々交差するｎ本の第二の光導波路群を有するｍ×
ｎ格子状光導波路で、該第一の光導波路群からの光を該
第二の光導波路群へ切り替えできる反射構造を有し、該
第一の光導波路群および該第二の光導波路群のコアの屈
折率がガラスと等価であり、且つ、該反射構造物の内側
が、透過時にコアの屈折率と等価な屈折率整合液で満た
され、反射時に気体で満たされる反射構造付き交差光導
波路において、該屈折率整合液を駆動させることで光路
切替を実現する導波路型光スイッチが、どういった条件
下で、どの程度のクロストークを有するかに関する検討
は十分なされていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した導波路型光ス
イッチにおいては、前記屈折率整合液の屈折率が周囲の
環境温度変化によって変化するため、透過時においてす
ら、光導波路のコアと屈折率整合液の間で屈折率の不連
続面が生じることでフレネル反射や回折を誘発し、結果
として、クロストークの増大といった極めて深刻な特性
劣化をもたらす。
イッチにおいては、前記屈折率整合液の屈折率が周囲の
環境温度変化によって変化するため、透過時においてす
ら、光導波路のコアと屈折率整合液の間で屈折率の不連
続面が生じることでフレネル反射や回折を誘発し、結果
として、クロストークの増大といった極めて深刻な特性
劣化をもたらす。
【０００６】本発明に至る過程において、入射光の偏彼
方向によってクロストーク値が大きく変化することが判
明した。本発明の目的は、この光の偏彼方向を事前に制
御することで、クロストークを低減した光スイッチを提
供することにある。
方向によってクロストーク値が大きく変化することが判
明した。本発明の目的は、この光の偏彼方向を事前に制
御することで、クロストークを低減した光スイッチを提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の請求項１に係る導波路型光スイッチは、第一の光
導波路、該第一の光導波路と交差する第二の光導波路、
該交差部にスリット構造を有し、該スリット構造の内側
に該導波路のコアの屈折率と等価な屈折率整合液を満た
すことで該第一の光導波路の入射側からの光を該第一の
光導波路の出射側に透過させ、該スリット構造の内側に
空気を満たすことで該第一の光導波路の入射側からの光
を該第二の光導波路の出射側に反射させ、該屈折率整合
液を駆動させることで光路切替を実現する導波路型光ス
イッチにおいて、該第一の光導波路の入射側の該スリッ
ト構造の前段に、ＴＭ偏波の光のみが導波される構造物
を有することで、低クロストークの光スイッチを提供す
るものである。
発明の請求項１に係る導波路型光スイッチは、第一の光
導波路、該第一の光導波路と交差する第二の光導波路、
該交差部にスリット構造を有し、該スリット構造の内側
に該導波路のコアの屈折率と等価な屈折率整合液を満た
すことで該第一の光導波路の入射側からの光を該第一の
光導波路の出射側に透過させ、該スリット構造の内側に
空気を満たすことで該第一の光導波路の入射側からの光
を該第二の光導波路の出射側に反射させ、該屈折率整合
液を駆動させることで光路切替を実現する導波路型光ス
イッチにおいて、該第一の光導波路の入射側の該スリッ
ト構造の前段に、ＴＭ偏波の光のみが導波される構造物
を有することで、低クロストークの光スイッチを提供す
るものである。
【０００８】上記目的を達成する本発明の請求項２に係
る導波路型光スイッチは、請求項１記載の光スイッチに
おいて、前記のＴＭ偏波の光のみが導波される構造物
が、１／４波長板と１／２波長板で構成されていること
を特徴とする。
る導波路型光スイッチは、請求項１記載の光スイッチに
おいて、前記のＴＭ偏波の光のみが導波される構造物
が、１／４波長板と１／２波長板で構成されていること
を特徴とする。
【０００９】〔作用〕請求項１記載の導波路型光スイッ
チは、第一の光導波路、該第一の光導波路と交差する第
二の光導波路、該交差部にスリット構造を有し、該スリ
ット構造の内側に該導波路のコアの屈折率と等価な屈折
率整合液を満たすことで該第一の光導波路の入射側から
の光を該第一の光導波路の出射側に透過させ、該スリッ
ト構造の内側に空気を満たすことで該第一の光導波路の
入射側からの光を該第二の光導波路の出射側に反射さ
せ、該屈折率整合液を駆動させることで光路切替を実現
する導波路型光スイッチにおいて、該第一の光導波路の
入射側の該スリット構造の前段に、ＴＭ偏波の光のみが
導波される構造物を有する導波路型光スイッチは、該第
一の光導波路の入力端の前段に、ＴＥ偏波の光のみが導
入される構造物を有した光スイッチに比べ、約１０ｄＢ
程度、クロストークを低減することが可能となる。
チは、第一の光導波路、該第一の光導波路と交差する第
二の光導波路、該交差部にスリット構造を有し、該スリ
ット構造の内側に該導波路のコアの屈折率と等価な屈折
率整合液を満たすことで該第一の光導波路の入射側から
の光を該第一の光導波路の出射側に透過させ、該スリッ
ト構造の内側に空気を満たすことで該第一の光導波路の
入射側からの光を該第二の光導波路の出射側に反射さ
せ、該屈折率整合液を駆動させることで光路切替を実現
する導波路型光スイッチにおいて、該第一の光導波路の
入射側の該スリット構造の前段に、ＴＭ偏波の光のみが
導波される構造物を有する導波路型光スイッチは、該第
一の光導波路の入力端の前段に、ＴＥ偏波の光のみが導
入される構造物を有した光スイッチに比べ、約１０ｄＢ
程度、クロストークを低減することが可能となる。
【００１０】また、該反射構造付き交差光導波路におい
て、第一の光導波路と第二の光導波路なす角が９０°
で、且つ、光導波路と反射構造物の交差角が４５°のと
き、全ての偏波の入射光に対して、最も低いクロストー
ク値を得る。これは、本条件下で、回折の効果が最小と
なるためである。従って、クロストークの絶対値を低減
させるには、光導波路と反射構造物の交差角を可能な限
り４５°に近づけ、且つ、光導波路間交差角が光導波路
と反射構造物の交差角の２倍に設定する方が良い。
て、第一の光導波路と第二の光導波路なす角が９０°
で、且つ、光導波路と反射構造物の交差角が４５°のと
き、全ての偏波の入射光に対して、最も低いクロストー
ク値を得る。これは、本条件下で、回折の効果が最小と
なるためである。従って、クロストークの絶対値を低減
させるには、光導波路と反射構造物の交差角を可能な限
り４５°に近づけ、且つ、光導波路間交差角が光導波路
と反射構造物の交差角の２倍に設定する方が良い。
【００１１】ただし、このとき、偏波依存性が無視でき
ない光スイッチを提供することになってしまう（特願平
１１−１１９３８６）欠点を考慮に入れなければならな
いので、実際には、クロストークを優先した光スイッチ
を提供するか、または、偏波依存性を優先した光スイッ
チを提供するかといった市場ニーズに依存する。
ない光スイッチを提供することになってしまう（特願平
１１−１１９３８６）欠点を考慮に入れなければならな
いので、実際には、クロストークを優先した光スイッチ
を提供するか、または、偏波依存性を優先した光スイッ
チを提供するかといった市場ニーズに依存する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の基本的概念を図１（ａ）
に示す実施例を参照して説明する。本実施例では、１本
の第一の光導波路１と、第一の光導波路１と交差する１
本の第二の光導波路２を有する１×１格子状光導波路
で、第一の光導波路１と第二の光導波路２との交差部に
スリット構造として溝３を有し、第一の光導波路１およ
び該第二の光導波路２のコアの屈折率がガラスと等価な
１．４５（２０℃、１．５５μｍ）であり、且つ、溝３
の内側が、透過時にコアの屈折率と等価な屈折率整合液
（例えば、ジメチルジフェニルポリシロキサン）４で満
たされ、反射時に空気で満たされる溝付き交差光導波路
において、ヒータ５に通電することにより、屈折率整合
液４を駆動させることで光路切替を実現する導波路型光
スイッチが、第一の光導波路１の溝３の前段に、円偏波
を直線偏波に変える１／２波長板６が光学接着剤によっ
て固定される溝と、さらにその前段に、入力光を円偏波
に変える１／４波長板７が光学接着剤によって固定され
る溝が、例えば、ダイシングソーによる切断によって作
られている。なお、該１／２波長板６の結晶軸、また
は、配向軸は、該１／２波長板６を透過した光がＴＭ偏
波になるように、光学接着剤によって固定されている。
に示す実施例を参照して説明する。本実施例では、１本
の第一の光導波路１と、第一の光導波路１と交差する１
本の第二の光導波路２を有する１×１格子状光導波路
で、第一の光導波路１と第二の光導波路２との交差部に
スリット構造として溝３を有し、第一の光導波路１およ
び該第二の光導波路２のコアの屈折率がガラスと等価な
１．４５（２０℃、１．５５μｍ）であり、且つ、溝３
の内側が、透過時にコアの屈折率と等価な屈折率整合液
（例えば、ジメチルジフェニルポリシロキサン）４で満
たされ、反射時に空気で満たされる溝付き交差光導波路
において、ヒータ５に通電することにより、屈折率整合
液４を駆動させることで光路切替を実現する導波路型光
スイッチが、第一の光導波路１の溝３の前段に、円偏波
を直線偏波に変える１／２波長板６が光学接着剤によっ
て固定される溝と、さらにその前段に、入力光を円偏波
に変える１／４波長板７が光学接着剤によって固定され
る溝が、例えば、ダイシングソーによる切断によって作
られている。なお、該１／２波長板６の結晶軸、また
は、配向軸は、該１／２波長板６を透過した光がＴＭ偏
波になるように、光学接着剤によって固定されている。
【００１３】本発明の比較例を図１（ｂ）に示す。この
比較例は、図１（ａ）に示す実施例に比較し、偏光方向
を異ならせたものである。即ち、１本の第一の光導波路
１と、第一の光導波路１と交差する１本の第二の光導波
路２を有するｌ×１格子状光導波路で、第一の光導波路
１と二の光導波路２の交差部にスリット構造として溝３
を有し、第一の光導波路１および第二の光導波路２のコ
アの屈折率がガラスと等価な１．４５（２０℃、１．５
５μｍ）であり、且つ、溝３の内側が、透過時にコアの
屈折率と等価な屈折率整合液（例えば、ジメチルジフェ
ニルポリシロキサン）４で満たされ、反射時に空気で満
たされる溝付き交差光導波路において、ヒータ５に通電
することにより屈折率整合液４を駆動させることで光路
切替を実現する導波路型光スイッチが、第一の光導波路
１の該溝３の前段に、円偏波を直線偏波に変える１／２
波長板１６が光学接着剤によって固定される溝と、さら
にその前段に、入力光を円偏波に変える１／４波長板７
が光学接着剤によって固定される溝が、例えば、ダイシ
ングソーによる切断によって作られている。
比較例は、図１（ａ）に示す実施例に比較し、偏光方向
を異ならせたものである。即ち、１本の第一の光導波路
１と、第一の光導波路１と交差する１本の第二の光導波
路２を有するｌ×１格子状光導波路で、第一の光導波路
１と二の光導波路２の交差部にスリット構造として溝３
を有し、第一の光導波路１および第二の光導波路２のコ
アの屈折率がガラスと等価な１．４５（２０℃、１．５
５μｍ）であり、且つ、溝３の内側が、透過時にコアの
屈折率と等価な屈折率整合液（例えば、ジメチルジフェ
ニルポリシロキサン）４で満たされ、反射時に空気で満
たされる溝付き交差光導波路において、ヒータ５に通電
することにより屈折率整合液４を駆動させることで光路
切替を実現する導波路型光スイッチが、第一の光導波路
１の該溝３の前段に、円偏波を直線偏波に変える１／２
波長板１６が光学接着剤によって固定される溝と、さら
にその前段に、入力光を円偏波に変える１／４波長板７
が光学接着剤によって固定される溝が、例えば、ダイシ
ングソーによる切断によって作られている。
【００１４】なお、１／２波長板１６の結晶軸、また
は、配向軸は、該１／２波長板１６を透過した光がＴＥ
偏波になるように、光学接着剤によって固定されてい
る。ただし、図１（ａ）及び図１（ｂ）記載のｌ×１格
子状光導波路において、コア径は×８μｍ、コア・クラ
ッド間の比屈折率差は０．３％、第一の光導波路１と溝
３のなす角度λは４５°、従って、第一の光導波路１と
第二の光導波路２の間の交差角θは９０°に設定した。
また、入力光として、ＬＤ光源を用いた。屈折率整合液
４であるジメチルジフェニルポリシロキサンについて、
１．５５μｍの波長での各偏波におけるクロストークの
屈折率の関係を図２に示す。図１（ａ）に示す実施例で
は、第一の光導波路１の入力端の前段に１／２波長板
６、１／４波長板７を設けてＴＭ偏波の光のみが導波さ
せるので、図１（ｂ）に示すようにＴＥ偏波の光のみが
導波される比較例に対し、約１０ｄＢ程度、クロストー
クを低減することが可能となる。
は、配向軸は、該１／２波長板１６を透過した光がＴＥ
偏波になるように、光学接着剤によって固定されてい
る。ただし、図１（ａ）及び図１（ｂ）記載のｌ×１格
子状光導波路において、コア径は×８μｍ、コア・クラ
ッド間の比屈折率差は０．３％、第一の光導波路１と溝
３のなす角度λは４５°、従って、第一の光導波路１と
第二の光導波路２の間の交差角θは９０°に設定した。
また、入力光として、ＬＤ光源を用いた。屈折率整合液
４であるジメチルジフェニルポリシロキサンについて、
１．５５μｍの波長での各偏波におけるクロストークの
屈折率の関係を図２に示す。図１（ａ）に示す実施例で
は、第一の光導波路１の入力端の前段に１／２波長板
６、１／４波長板７を設けてＴＭ偏波の光のみが導波さ
せるので、図１（ｂ）に示すようにＴＥ偏波の光のみが
導波される比較例に対し、約１０ｄＢ程度、クロストー
クを低減することが可能となる。
【００１５】同様に、１．３μｍ〜１．６５μｍの光通
信波長帯域においても、図１（ａ）に示す実施例では、
第一の光導波路１の入力端の前段に１／２波長板６、１
／４波長板７を設けてＴＭ偏波の光のみを導波させるの
で、図１（ｂ）に示すようにＴＥ偏波の光のみが導波さ
れる比較例に対し、約１０ｄＢ程度、クロストークを低
減することが可能となる。尚、上記実施例は１×１格子
状光導波路について適用したものであったが、本発明は
これに限るものではなく、各々平行な光軸を有するｍ本
の第一の光導波路群と各々平行な光軸を有し該第一の光
導波路群と各々交差するｎ本の第二の光導波路群を有す
るｍ×ｎ格子状光導波路についても適用できるものであ
る。
信波長帯域においても、図１（ａ）に示す実施例では、
第一の光導波路１の入力端の前段に１／２波長板６、１
／４波長板７を設けてＴＭ偏波の光のみを導波させるの
で、図１（ｂ）に示すようにＴＥ偏波の光のみが導波さ
れる比較例に対し、約１０ｄＢ程度、クロストークを低
減することが可能となる。尚、上記実施例は１×１格子
状光導波路について適用したものであったが、本発明は
これに限るものではなく、各々平行な光軸を有するｍ本
の第一の光導波路群と各々平行な光軸を有し該第一の光
導波路群と各々交差するｎ本の第二の光導波路群を有す
るｍ×ｎ格子状光導波路についても適用できるものであ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による低ク
ロストークの光スイッチは、第一の光導波路、該第一の
光導波路と交差する第二の光導波路、該交差部にスリッ
ト構造を有し、該スリット構造の内側に該導波路のコア
の屈折率と等価な屈折率整合液を満たすことで該第一の
光導波路の入射側からの光を該第二の光導波路の出射側
に透過させ、該スリット構造の内側に空気を満たすこと
で該第一の光導波路の入射側からの光を該第二の光導波
路の出射側に反射させ、該屈折率整合液を駆動させるこ
とで光路切替を実現する導波路型光スイッチにおいて、
該第一の光導波路の入力端の前段に、ＴＭ偏波の光のみ
が導波される構造物を有するため、１．３μｍ〜１．６
５μｍの光通信波長帯域において、クロストークの極め
て低い光スイッチを提供することが可能となる。また、
本発明において、ＴＭ偏波の光のみが導波される構造物
として偏向子を用いず、１／４波長板と１／２波長板で
構築することで、光スイッチ全体における挿入損失の増
大を抑えることも可能となる等の著しい効果を奏する。
ロストークの光スイッチは、第一の光導波路、該第一の
光導波路と交差する第二の光導波路、該交差部にスリッ
ト構造を有し、該スリット構造の内側に該導波路のコア
の屈折率と等価な屈折率整合液を満たすことで該第一の
光導波路の入射側からの光を該第二の光導波路の出射側
に透過させ、該スリット構造の内側に空気を満たすこと
で該第一の光導波路の入射側からの光を該第二の光導波
路の出射側に反射させ、該屈折率整合液を駆動させるこ
とで光路切替を実現する導波路型光スイッチにおいて、
該第一の光導波路の入力端の前段に、ＴＭ偏波の光のみ
が導波される構造物を有するため、１．３μｍ〜１．６
５μｍの光通信波長帯域において、クロストークの極め
て低い光スイッチを提供することが可能となる。また、
本発明において、ＴＭ偏波の光のみが導波される構造物
として偏向子を用いず、１／４波長板と１／２波長板で
構築することで、光スイッチ全体における挿入損失の増
大を抑えることも可能となる等の著しい効果を奏する。
【図１】図１（ａ）は、本発明の基本的概念図であり、
図１（ｂ）は、本発明に対する比較例を表す概念図であ
る。
図１（ｂ）は、本発明に対する比較例を表す概念図であ
る。
【図２】ジメチルジフェニルポリシロキサンの屈折率
と、１．５５μｍの波長でのＴＭ偏波、および、ＴＥ偏
波におけるクロストークの関係を表したグラフである。
と、１．５５μｍの波長でのＴＭ偏波、および、ＴＥ偏
波におけるクロストークの関係を表したグラフである。
１，２ 光導波路
３ 溝
４ 屈折率整合液
５ ヒータ
６，１６ １／２波長板
７ １／４波長板
Claims (2)
- 【請求項１】 第一の光導波路、該第一の光導波路と交
差する第二の光導波路、該交差部にスリット構造を有
し、該スリット構造の内側に該導波路のコアの屈折率と
等価な屈折率整合液を満たすことで該第一の光導波路の
入射側からの光を該第一の光導波路の出射側に透過さ
せ、該スリット構造の内側に空気を満たすことで該第一
の光導波路の入射側からの光を該第二の光導波路の出射
側に反射させ、該屈折率整合液を駆動させることで光路
切替を実現する導波路型光スイッチにおいて、該第一の
光導波路の入射側の該スリット構造の前段に、ＴＭ偏波
の光のみが導波される構造物を有していることを特徴と
する導波路型光スイッチ。 - 【請求項２】 請求項１記載の光スイッチにおいて、前
記のＴＭ偏波の光のみが導波される構造物が、１／４波
長板と１／２波長板で構成されていることを特徴とする
導波路型光スイッチ。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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