JP4483129B2 - 光スイッチ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば光通信システム等において設けられる光スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の光スイッチを用いた光デバイスとして、たとえば特開平11−271559号公報に開示されたような光ADM装置が知られている。この特開平11−271559号公報に開示された光ADM装置は、基板上に、入力ポート導波路と、入力ポート導波路に接続される光デマルチプレクサと、導波路によって光デマルチプレクサの出力ポートに接続される入力ポートを有する光マルチプレクサと、光マルチプレクサに接続される出力ポート導波路とを備え、光デマルチプレクサの出力ポートと光マルチプレクサの入力ポートとを接続する導波路が、光伝達路に対する信号光のアド(add)又はドロップ(drop)するあるいはそれらの双方を行う光マルチ・ポート光スイッチを含んでいる。
【0003】
この光スイッチには、マッハ・ツェンダ(MZ)干渉計の形態の熱光学スイッチが用いられている。熱光学スイッチは加熱素子を有しており、この加熱素子は、光導波路の光路長(位相シフト)を制御する。たとえば特開平11−271559号公報に開示された光ADM装置においては、熱光学スイッチは、加熱素子に電圧を印加することにより、光デマルチプレクサからの信号光をドロップすると共に、異なる信号光をアドして光マルチプレクサに出力する。一方、加熱素子への電圧の印加を解除することにより、熱光学スイッチは、光デマルチプレクサからの信号光を光マルチプレクサに出力する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平11−271559号公報に記載された光ADM装置のように、光スイッチとしてMZ干渉計の形態の熱光学スイッチを用いた場合、干渉機構を形成するためには相応の光路長が必要となり、光スイッチが占める面積が大きくなり、基板の面積が大きくなり装置全体が大型化するという問題点を有していることが判明した。また、熱光学スイッチでは、温度変化(加熱素子による加熱)による屈折率の変調を利用しているため、光スイッチとしての動作速度が遅くなる(10ms以上)という問題点を有していることも判明した。更に、熱光学スイッチでは、加熱素子に印加する電圧の大きさにより屈折率の微妙な変化を制御しているので、各光スイッチの切り替え特性を均一にするための調整が必要となり、生産性が悪化するという問題点を有していることも判明した。
【0005】
そこで、本発明者等は、装置の大型化を抑制することが可能な光スイッチとして、互いに所定の角度をもって交差する第1の導波路と第2の導波路とが設けられた基板と、第1の導波路と第2の導波路との交差部分において第1の導波路及び第2の導波路の中心軸を横切るよう基板表面に設けられると共に、第1の導波路及び第2の導波路の端面が露出する程度の深さを有する溝と、基板表面に設けられると共に、溝により規定される空間内に所定の光学部品を保持した状態で、光学部品を該空間内における第1の導波路及び第2の導波路の光路に対して進出方向及び退出方向に移動させる駆動手段とを備えた光スイッチを発案するに至った。
【0006】
しかしながら、本発明者等が新たに発案した光スイッチにおいては、以下のような問題点を有していることが新たに判明した。第1の導波路及び第2の導波路を、交差部分においてそれぞれの中心軸が溝の側面に直交する方向に延びる直線に対して対称となるよう配置した場合、一方の導波路を通ってきた光は、上述した空間に対する出射端面にて反射して他方の導波路に導入されてしまい、クロストークが発生することになる。
【0007】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、クロストークの発生を抑制することが可能な光スイッチを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光スイッチは、基板と、基板に設けられた第1の導波路と、基板に第1の導波路と所定の角度をもって交差するように設けられた第2の導波路と、を有し、基板表面には、第1の導波路と第2の導波路との交差部分において第1の導波路及び第2の導波路の中心軸を横切り、第1の導波路及び第2の導波路の端面が露出する程度の深さを有する溝が形成されており、第1の導波路及び第2の導波路は、交差部分においてそれぞれの中心軸が溝の側面に直交する方向に延びる直線に対して非対称となるよう配置されていることを特徴としている。
【0009】
本発明に係る光スイッチでは、第1の導波路及び第2の導波路は、交差部分においてそれぞれの中心軸が溝の側面に直交する方向に延びる直線に対して非対称となるよう配置されているので、一方の導波路を通ってきた光が溝に面する端面にて反射した場合でも、端面にて反射した光が他方の導波路に導入されるのが抑制されることになる。この結果、クロストークを低減することができる。
【0010】
また、溝の側面に直交する方向に延びる直線と交差部分における第1の導波路の中心軸とのなす角と、溝の側面に直交する方向に延びる直線と交差部分における第2の導波路の中心軸とのなす角とが異なる値に設定されていることが好ましい。このように構成した場合、第1の導波路及び第2の導波路を交差部分においてそれぞれの中心軸が溝の側面に直交する方向に延びる直線に対して非対称となるよう配置し得る構成を簡易且つ低コストにて実現することができる。
【0011】
また、基板表面に設けられると共に、溝により規定される空間内に光学部品を保持した状態で、光学部品を該空間内における第1の導波路及び第2の導波路の光路に対して進出方向及び退出方向に移動させる駆動手段を更に有していることが好ましい。このように構成した場合、駆動手段が基板表面に設けられることになるので、駆動手段のレイアウト自由度が高くなり、駆動手段の実装を容易に行うことができる。
【0012】
また、第1の導波路及び第2の導波路は、溝に面する導波路幅が他の部分の導波路幅より大きく設定されていることが好ましい。このように構成した場合、溝に露出する端面における第1の導波路及び第2の導波路のモードフィールド径が拡大されることになり、光が溝により規定される空間内を通る際の損失を低減することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による光スイッチの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【0014】
まず、図1に基づいて、本発明の実施形態に係る光スイッチOSを説明する。図1は、本実施形態に係る光スイッチの概略構成を示す平面図である。
【0015】
本実施形態に係る光スイッチOSは、第1の導波路11と第2の導波路12とが所定の角度(本実施形態においては、10度)をもって交差するように設けられた導波路基板PCLを有している。導波路基板PCLの表面には、駆動手段としての静電アクチュエータ20が設けられている。
【0016】
この導波路基板PCLの表面には、第1の導波路11と第2の導波路12との各交差部分13において第1の導波路11及び第2の導波路12の各中心軸を横切るように直線状に延びる溝Tが形成されている。溝Tは、第1の導波路11及び第2の導波路12の端面が露出する程度の深さを有する。本実施形態においては、厚さ850μmの導波路基板PCLを用い、この導波路基板PCLに幅55μm、深さ50μmの溝Tをダイシング技術により形成している。
【0017】
第1の導波路11と第2の導波路12との各交差部分13に位置する溝Tの一部を覆うように、導波路基板PCLの表面には、第1の導波路11及び第2の導波路12に沿って伸びる形状の静電アクチュエータ20が設けられている。静電アクチュエータ20は、溝Tを挟んで配置された1対の駆動部分20A、20B(これら1対の駆動部分20A、20Bにより静電アクチュエータ20の駆動系が構成される)と、溝Tを覆うようにこれら駆動部分20A、20Bの間に設けられた支持部30とを備える。
【0018】
支持部30には、光学部品としてのミラー31が取り付けられており、静電アクチュエータ20の駆動系により支持部30は溝Tが伸びる方向に沿って移動する。そして、この支持部30の移動により、ミラー31は、溝Tにより規定される空間内(空気中)に該支持部30に支持された状態で、該溝Tが伸びる方向に沿って移動可能となっている。ミラー31は、本実施形態においては、幅30μm×高さ40μm×厚さ30μmの大きさを有した平板形状を呈している。静電アクチュエータ20は、ミラー31を溝Tにより規定される空間内における第1の導波路11及び第2の導波路12の光路に対して進出方向及び退出方向に移動させる。
【0019】
なお、本実施形態に係る光スイッチOSにおいて、上述した導波路基板PCLは、導波路アレイを有するAWG回路等のような光機能デバイスの一部であってもよい。
【0020】
導波路基板PCLには、上述のように平面的に配列された第1の導波路11と第2の導波路12とが作り込まれているが、具体的に導波路基板PCLは図2に示されたような断面構造を有する。ここで、図2は、図1中に示されたII−II線に沿った基板の断面構造を示す図である。
【0021】
導波路基板PCLは、SiO2基板5(Si基板でもよい)と、SiO2基板5上にパターンニングされた第1の導波路11及び第2の導波路12に相当するコア7と、コア7を覆うようにSiO2基板5上に形成されたクラッド9とを備える。本実施形態においては、コア7(第1の導波路11及び第2の導波路12)は、Δ(比屈折率差)=0.4%、厚み7μm、n(屈折率)=1.45に設定されている。また、入出力端(導波路基板PCLの端部)における第1の導波路11と第2の導波路12との間隔は、250μmに設定されている。
【0022】
更に、コア7(第1の導波路11及び第2の導波路12)は、溝Tに面する導波路幅が他の部分の導波路幅より大きく設定されている。本実施形態においては、入出力端における幅が7μm、幅方向でのモードフィールド径(MFDx)が9.9μm、厚さ方向でのモードフィールド径(MFDy)が9.9μmに設定されており、交差部分13における幅が23.5μm、幅方向でのモードフィールド径(MFDx)が20.1μm、厚さ方向でのモードフィールド径(MFDy)が9.2μmに設定されている。
【0023】
第1の導波路11及び第2の導波路12は、図1及び図3に示されるように、交差部分13においてそれぞれの中心軸が溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLに対して非対称となるよう配置されている。ここで、図3は、交差部分13の構成を示す平面図である。
【0024】
本実施形態においては、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと交差部分13における第1の導波路11の中心軸CA1とのなす角θ1(=7.5度)と、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと交差部分13における第2の導波路12の中心軸CA2とのなす角θ2(=2.5度)とが異なる値に設定されている。上述したように、溝Tは、第1の導波路11及び第2の導波路12の各中心軸CA1,CA2を横切るように形成されており、溝Tの一方の側面における第1の導波路11の中心軸CA1と第2の導波路12の中心軸CA2との間隔は0.661μmとなり、溝Tの他方の側面における第1の導波路11の中心軸CA1と第2の導波路12の中心軸CA2との間隔は9.625μmとなっている。
【0025】
なお、第1の導波路11は緩やかに湾曲していることから、第1の導波路11内を通る光の中心(光軸)LC1は、第1の導波路11の中心軸CA1よりも湾曲外側にずれた位置にあり、溝Tの側面における中心軸CA1と光軸LC1とのずれは1.0μmである。同様に、第2の導波路12も緩やかに湾曲しており、第2の導波路12内を通る光の中心(光軸)LC2は、第2の導波路12の中心軸CA2よりも湾曲外側にずれた位置にあり、溝Tの側面における中心軸CA2と光軸LC2とのずれは0.9μmである。そして、溝T内は空気(n=1.0)が存在していることから、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと光軸LC1とのなす角θ3は10.910度となり、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと光軸LC2とのなす角θ4は3.626度となる。
【0026】
溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと交差部分13における第1の導波路11の中心軸CA1とのなす角θ1と、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと交差部分13における第2の導波路12の中心軸CA2とのなす角θ2とが異なる値に設定されているので、一方の導波路から出射してミラー31にて反射された光が他方の導波路に適切に入射するように、ミラー31を直線SLに直交する位置から傾けて配置している。本実施形態においては、ミラー31の反射面と直線SLとのなす角θ5を86.358度に設定している。また、ミラー31における導波路から出射した光が反射する位置(第1の導波路11の中心軸CA1又は第2の導波路12の中心軸CA2とミラー31の反射面との交点)と溝Tの側面までの間隔は、10μmに設定されている。
【0027】
本実施形態においては、溝Tの幅を55μm、交差部分13におけるコア7(第1の導波路11及び第2の導波路12)の幅方向でのモードフィールド径(MFDx)を20.1μm、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと交差部分13における第1の導波路11の中心軸CA1とのなす角θ1を7.5度、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと交差部分13における第2の導波路12の中心軸CA2とのなす角θ2を2.5度に設定しているが、これらは以下の計算結果に基づいて設定されている。
【0028】
まず、溝Tにおける透過損失の評価のため、損失と溝幅との関係を、交差部分13におけるコア7(第1の導波路11及び第2の導波路12)の幅方向でのモードフィールド径(MFDx)が10μmである場合と、20μmである場合とについて計算した。結果を図9に示す。ここでは、交差部分13におけるコア7(第1の導波路11及び第2の導波路12)の厚さ方向でのモードフィールド径(MFDy)が10μmであり、溝Tの一方の側面における導波路のモードフィールド径と溝Tの他方の側面における導波路のモードフィールド径とが等しく、軸ずれ、角度ずれがないとした。
【0029】
図9から分かるように、モードフィールド径(MFDx)が20μmである方が透過光の損失が少ない。そして、透過光の損失は1dB以下が好ましく、また、実際には溝Tの側面における反射による損失が存在することから、モードフィールド径(MFDx)が20μmである場合には、溝幅を60μm以下に設定することが必要であることが分かる。
【0030】
次に、溝Tの側面による反射クロストークの評価のため、溝Tの側面での反射光の光軸と導波路との角度と結合効率との関係を、交差部分13におけるコア7(第1の導波路11及び第2の導波路12)の幅方向でのモードフィールド径(MFDx)が10μmである場合と、20μmである場合とについて計算した。結果を図10に示す。ここでは、交差部分13におけるコア7(第1の導波路11及び第2の導波路12)の厚さ方向でのモードフィールド径(MFDy)が10μmであり、溝Tの側面での反射光の光軸と導波路とに位置ずれがなく、角度ずれのみが存在するとした。
【0031】
図10から分かるように、モードフィールド径(MFDx)が20μmである方が溝Tの側面での反射光と導波路への結合効率が低い。そして、結合効率(クロストーク)は−30dB以下が好ましいことから、モードフィールド径(MFDx)が20μmである場合には、溝Tの側面での反射光の光軸と導波路との角度、すなわち溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと交差部分13における第1の導波路11の中心軸CA1とのなす角θ1と溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと交差部分13における第2の導波路12の中心軸CA2とのなす角との差θ2(θ1−θ2)を5度以上に設定することが必要であることが分かる。
【0032】
続いて、図4に基づいて、静電アクチュエータ20の構成を説明する。この静電アクチュエータ20は、低電圧駆動を可能にするので、当該光スイッチのようなマイクロ・デバイスの駆動系に適している。なお、図4は、静電アクチュエータ20の構成を示す平面図である。
【0033】
図4において、静電アクチュエータ20は、駆動系として、溝Tを挟んで導波路基板PCLの表面に形成された1対の駆動部分20A、20Bを備える。なお、これら駆動部分20A、20Bの構造は溝Tを中心に線対称な関係にあるため、以下の説明では駆動部分20Bの構造に限定して説明する。
【0034】
駆動部分20Bは、互いに対向して導波路基板PCLの表面に設けられた第1の櫛形電極21及び第2の櫛形電極22と、これら第1及び第2の櫛形電極21、22の間に位置し、その一部が導波路基板PCLの表面から離間している櫛形フローティング電極23とを備える。櫛形フローティング電極23は、櫛形電極部分23aと、導波路基板PCLの表面に直接形成されたベース部分23cと、櫛形電極部分23aとベース部分23cとを連絡するとともに該櫛形電極部分23aを導波路基板PCLの表面から所定距離離間した状態で支持する板バネ23bとを備える。また、ミラー31が取り付けられた支持部30は、駆動部分20A、20Bにおける各櫛形フローティング電極23によって、溝Tの一部を覆うよう支持されている。
【0035】
以上のように、溝Tにより規定される空間にミラー31が保持された状態が図5に示されている。なお、図5は、図1中に示されたV−V線に沿った静電アクチュエータ20の一部断面構造を導波路基板PCLの断面構造とともに示す図である。
【0036】
また、図6は、図4中に示されたVI−VI線に沿った静電アクチュエータ20の一部断面構造(特に、板バネ23b近傍)を導波路基板PCLの断面構造とともに示す図である。このように導波路基板PCLの表面との間に間隙を設けた櫛形フローティング電極23の形成方法は、たとえば「応用物理」(第60巻、第3号(1991)pp.228−232)、「シリコンマイクロマシーニング先端技術」(サイエンスフォーラム、1992年3月)、「マイクロマシーニングとマイクロメカトロニクス」(培風館、1992年6月)等に詳述されている。
【0037】
次に、この発明に係る光スイッチの一実施形態である静電アクチュエータ20の、ミラー31を移動させる駆動動作について図7及び図8を用いて説明する。なお、図7は、第1の櫛形電極21及び櫛形フローティング電極23間に所定電圧が印加された状態での、各電極21〜23の状態を示す図である。また、図8は、静電アクチュエータ20における板バネ23bの形状変化の様子を示す図である。
【0038】
まず、第1の櫛形電極21と櫛形フローティング電極23間に所定の電圧が印加されると、導波路基板PCLの表面から間隙を介して離間している櫛形フローティング電極23が、図7に示されたように、全体的に第1の櫛形電極21に引っ張られる。このように、櫛形フローティング電極23の位置が、図7中の矢印Aで示された方向に移動することにより、駆動部分20A、20Bそれぞれの櫛形フローティング電極23により保持された支持部30も矢印Aで示された方向に移動(50μm程度)することになる。すなわち、支持部30に取り付けられたミラー31の溝T内の位置も、該支持部30の移動とともに変わる。このとき、板バネ23bは、櫛形フローティング電極23全体の移動に伴って、図8に示されたように一旦湾曲した後に直線状になった状態で止まり(自己保持)、電圧が印加されていない状態でも櫛形フローティング電極23の櫛形電極部分23aの位置が固定される。
【0039】
一方、第2の櫛形電極22と櫛形フローティング電極23間に所定の電圧が印加されると、導波路基板PCLの表面から間隙を介して離間している櫛形フローティング電極23が、すなわち第2の櫛形電極21に全体的に引っ張られる。このように、櫛形フローティング電極23の位置が、図7中の矢印Aで示された方向とは逆方向に移動することにより、駆動部分20A、20Bそれぞれの櫛形フローティング電極23により保持された支持部30も矢印Aで示された方向とは逆方向に移動(50μm程度)することになる。同様に、支持部30に取り付けられたミラー31の溝T内の位置も、該支持部30の移動とともに変わる。なお、このときも板バネ23bは、櫛形フローティング電極23全体の移動に伴って、図8に示されたように一旦湾曲した後に直線状になった状態で止まり(自己保持)、電圧が印加されていない状態でも櫛形フローティング電極23における櫛形電極部分23aの位置が固定される。
【0040】
上述のような櫛形フローティング電極23の自己保持機能は、板バネ23bを含む構造体の形状を変更することで、他の遷移スキームを取らせることも可能である。すなわち、図8は、板バネ23bの高さ(導波路基板PCLの表面に対して垂直方向の厚み)が、該板バネ23bの幅に対して大きく取られることにより(図6及び図8参照)、導波路基板PCLの表面を見たときの横方向に曲がり易くなった構造による機械的なスイッチング動作が示されている。
【0041】
以上のように、本実施形態の光スイッチOSでは、第1の導波路11及び第2の導波路12は、その交差部分13においてそれぞれの中心軸CA1,CA2が溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLに対して非対称となるよう配置されているので、一方の導波路11又は12を通ってきた光が溝Tに面する端面にて反射した場合でも、端面にて反射した光が他方の導波路12又は11に導入されるのが抑制されることになる。この結果、クロストークを低減することができる。
【0042】
また、本実施形態の光スイッチOSにおいては、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと交差部分13における第1の導波路11の中心軸CA1とのなす角θ1と、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと交差部分13における第2の導波路12の中心軸CA2とのなす角θ2とが異なる値に設定されている。これにより、第1の導波路11及び第2の導波路12を交差部分13においてそれぞれの中心軸CA1,CA2が溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLに対して非対称となるよう配置し得る構成を簡易且つ低コストにて実現することができる。
【0043】
また、本実施形態の光スイッチOSにおいては、導波路基板PCLの表面に設けられると共に、溝Tにより規定される空間内にミラー31を保持した状態で、ミラー31を該空間内における第1の導波路11及び第2の導波路12の光路に対して進出方向及び退出方向に移動させる静電アクチュエータ20を更に有している。これにより、静電アクチュエータ20が導波路基板PCLの表面に設けられることになるので、静電アクチュエータ20のレイアウト自由度が高くなり、静電アクチュエータ20の導波路基板PCLへの実装を容易に行うことができる。
【0044】
また、本実施形態の光スイッチOSにおいては、第1の導波路11及び第2の導波路12は、溝Tに面する導波路幅が他の部分の導波路幅より大きく設定されている。これにより、溝Tに露出する端面における第1の導波路11及び第2の導波路12のモードフィールド径が拡大されることになり、光が溝Tにより規定される空間内を通る際の損失を低減することができる。また、この損失低減効果により、ミラー31の位置ずれ(溝Tが延びる方向と直交する方向へのずれ)の許容範囲が拡大し、ミラー31を配設する際の交差を大きくすることができる。この結果、光スイッチOSの製作を容易に行うことができる。
【0045】
本発明の光スイッチにおいて、第1の導波路11及び第2の導波路12を交差部分13においてそれぞれの中心軸CA1,CA2が溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLに対して非対称となるよう配置することによって得られるクロストーク低減効果を確認する試験を行った。結果を図11及び図12に示す。図11及び図12は、ミラー31の位置ずれ(溝Tが延びる方向と直交する方向へのずれ)dlに対する結合効率の変化を示しており、図11は実施例1による試験結果であり、図12は比較例1による試験結果である。
【0046】
まず、本発明による実施例1及び比較例1として用いた光スイッチの構成について説明する。この光スイッチは、図13に示されるように、導波路基板PCLに第1の導波路111と第2の導波路112とが所定の角度をもって交差するように設けられている。導波路基板PCLの表面には、第1の導波路111と第2の導波路112との各交差部分において第1の導波路111及び第2の導波路112の各中心軸を横切るように直線状に延びる溝Tが形成されている。そして、溝Tにより規定される空間内(空気中)にミラー131が配設されている。溝Tの一方の側面から基準位置(図中、破線にて示めされた位置)にあるミラー131の反射面までの距離lは、20μmに設定されている。
【0047】
また、図13において、反射光1は、第1の導波路111を通ってきた光が第1の導波路111の端面(溝Tの側面)にて反射した光である。同じく、図13において、反射光2は第1の導波路111から出射した光がミラー131にて反射して導波路基板PCLに入射した光であり、反射光3は第1の導波路111から出射した光がミラー131及び溝Tの側面にて反射して導波路基板PCLに入射した光である。
【0048】
実施例1においては、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと第1の導波路111(中心軸)とのなす角θ1を2.5度に設定し、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと第2の導波路112(中心軸)とのなす角θ2を7.5度に設定している。一方、比較例1おいては、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと第1の導波路111(中心軸)とのなす角θ1と、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと第2の導波路112(中心軸)とのなす角θ2とを、同じ5度に設定している。
【0049】
試験は、実施例1及び比較例1とも、反射光1の第2の導波路112への結合効率η1b、反射光2の第2の導波路112への結合効率η2b、及び反射光3の第2の導波路112への結合効率η3bのそれぞれについて、ミラー31の位置ずれdlに対する変化を測定することにより行った。図11及び図12から分かるように、反射光1の第2の導波路112への結合効率η1b、及び、反射光3の第2の導波路112への結合効率η3bに関して、比較例1が−15dB程度であるのに対し、実施例1が−45dB程度となっており30dB程度改善されている。以上のことから、本発明による実施例1の方が優れたクロストーク低減効果を有していることが分かる。
【0050】
続いて、第1の導波路11及び第2の導波路12における溝Tに面する導波路幅を他の部分の導波路幅より大きく設定することによって得られる損失低減効果を確認する試験を行った。結果を図14及び図15に示す。図14及び図15は、ミラー31の位置ずれdlに対する結合効率の変化を示しており、図14は実施例2による試験結果であり、図15は比較例2による試験結果である。
【0051】
試験は、図13に示された構成の光スイッチを用い、実施例2においては、第1の導波路111及び第2導波路112の端部における幅方向でのモードフィールド径(MFDx)を20μmに設定している。比較例2では、第1の導波路111及び第2導波路112の端部における幅方向でのモードフィールド径(MFDx)を10μmに設定している。第1の導波路111及び第2導波路112の端部における厚さ方向でのモードフィールド径(MFDy)は、実施例2及び比較例2とも10μmに設定している。また、実施例2及び比較例2とも、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと第1の導波路111(中心軸)とのなす角θ1と、溝Tの側面に直交する方向に延びる直線SLと第2の導波路112(中心軸)とのなす角θ2とを、同じ10度に設定している。
【0052】
試験は、実施例2及び比較例2とも、反射光2の第2の導波路112への結合効率η2bについて、ミラー31の位置ずれdlに対する変化を測定することにより行った。図14及び図15から分かるように、比較例2が−1dB以下であるのに対し、実施例2がミラー31の位置ずれdlが−5〜+5μmの範囲でほぼ−1dBより大きくなっており、実施例2の方が優れた損失低減効果を有していることが分かる。
【0053】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、図16に示されるように、本発明は、所定の角度をもって交差するように設けられた第1の導波路11と第2の導波路12とが複数組配列されたものにも適用することができる。
【0054】
また、本実施形態においては、光学部品としてミラー31を用いているが、これに限られるものではない。光学部品として、たとえば所定波長の光のみを選択的に透過する光フィルタ等を用いるようにしてもよい。
【0055】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、クロストークの発生を抑制することが可能な光スイッチを提供すること光スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る光スイッチの概略構成を示す平面図である。
【図2】図1中に示されたII−II線に沿った基板の断面構造を示す図である。
【図3】本発明の実施形態に係る光スイッチにおける交差部分の構成を示す平面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る光スイッチに含まれる、静電アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図5】図1中に示されたV−V線に沿った静電アクチュエータの一部断面構造を導波路基板の断面構造とともに示す図である。
【図6】図4中に示されたVI−VI線に沿った静電アクチュエータの一部断面構造を導波路基板の断面構造とともに示す図である。
【図7】静電アクチュエータの動作を説明するための図である。
【図8】静電アクチュエータにおける板バネの形状変化の様子を示す図である。
【図9】透過光の損失と溝幅との関係を示す線図である。
【図10】反射光の光軸と導波路との角度と結合効率との関係を示す線図である。
【図11】実施例1における、ミラーの位置ずれに対する反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図である。
【図12】比較例1における、ミラーの位置ずれに対する反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図である。
【図13】実施例1及び比較例1にて用いた光スイッチの構成を説明するための図である。
【図14】実施例2における、ミラーの位置ずれに対する反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図である。
【図15】比較例2における、ミラーの位置ずれに対する反射光の導波路への結合効率の変化を示す線図である。
【図16】本発明の実施形態に係る光スイッチの変形例の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
OS…光スイッチ、PCL…導波路基板、T…溝、11,111…第1の導波路、12,112…第2の導波路、13…交差部分、20…静電アクチュエータ、20A…駆動部分、20B…駆動部分、21…第1の櫛形電極、22…第2の櫛形電極、23…櫛形フローティング電極、23a…櫛形電極部、23b…板バネ、23c…ベース部、30…支持部、31,131…ミラー。
Claims (3)
- 基板と、
前記基板に設けられた第1の導波路と、
前記基板に前記第1の導波路と所定の角度をもって交差するように設けられた第2の導波路と、
光学部品と、
前記基板表面に設けられると共に、前記光学部品を移動させる駆動手段と、を有し、
前記基板表面には、前記第1の導波路と前記第2の導波路との交差部分において前記第1の導波路及び前記第2の導波路の中心軸を横切り、前記前記第1の導波路及び前記第2の導波路の端面が露出する程度の深さを有する溝が形成されており、
前記第1の導波路及び前記第2の導波路は、前記交差部分においてそれぞれの中心軸が前記溝の側面に直交する方向に延びる直線に対して非対称となるよう配置され、
前記光学部品は、前記溝が伸びる方向に沿って移動可能であると共に、前記第1及び第2の導波路の一方の導波路から出射して前記光学部品で反射した光が前記第1及び第2の導波路の他方の導波路に入射するように、前記溝の側面に直交する方向に延びる直線に直交する位置から傾けて配置されており、
前記駆動手段は、前記溝により規定される前記空間内に光学部品を保持した状態で、前記光学部品を該空間内における前記第1の導波路及び前記第2の導波路の光路に対して進出方向及び退出方向に移動させることを特徴とする光スイッチ。 - 前記溝の前記側面に直交する方向に延びる前記直線と前記交差部分における前記第1の導波路の中心軸とのなす角と、前記溝の前記側面に直交する方向に延びる前記直線と前記交差部分における前記第2の導波路の中心軸とのなす角とが異なる値に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の光スイッチ。
- 前記第1の導波路及び前記第2の導波路は、前記溝に面する導波路幅が他の部分の導波路幅より大きく設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光スイッチ。
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