JP5168905B2 - 光スイッチ及び経路切り替え方法 - Google Patents
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Description
前記アレイ光導波路では、前記制御電極により、アレイ状に隣接する光導波路間でその屈折率に所定の差異をもたせ、前記アレイ光導波路を伝播した光波の等位相面に、前記アレイ光導波路の終端である前記メインスラブ光導波路端面で前記屈折率差に応じた傾きを生じさせるステップと、
前記傾きをもった光波は、前記メインスラブ光導波路を伝播する過程で前記メインスラブ光導波路端面に設けられた、ある出力ポート端に集光し、前記ある出力ポートを介して、前記光スイッチ外部へ出力されるステップと、を含むようにしてもよい。
本発明に係る光スイッチによれば、複数入力で複数出力の経路切り替えが可能であり、かつ、入出力光の干渉を生じずに各ポートへの同時切り替えが可能な光スイッチである。複数ある入力ポートの中である特定の入力ポートから入力された光波は、このポートに接続されたサブスラブ光導波路を伝播した後に、アレイ光導波路に分波される。このアレイ光導波路では、近傍に設けられた制御電極により、アレイ状に隣接する光導波路間でその屈折率に一定の差異をもたせることが可能であり、アレイ光導波路を伝播した光波の等位相面には、アレイ光導波路の終端であるメインスラブ光導波路端面で、前記屈折率差に応じた傾きが生じることになる。ある傾きをもった光波は、メインスラブ光導波路を伝播する過程でメインスラブ光導波路端面に設けられた特定の出力ポート端に集光し、その出力ポートを介して、光スイッチ外部へ出力されることになる。また、上記アレイ光導波路の屈折率変化を適当に制御することにより、メインスラブ光導波路での集光ポイントを変化させることが可能であり、これにより、出力ポートの切り替えが可能となる。上記の光波行路(経路)の選択は、複数ポートの行路(経路)切り替えが同時に行われる場合であっても、特に別段の問題は生じない。
11 入力導波路
12 サブスラブ光導波路
13 楔形ヒータ制御電極
14 アレイ光導波路
15 メインスラブ光導波路
16 出力光導波路
17 出力ポート
18 石英基板
19 メインスラブ光導波路の入力端
20 メインスラブ光導波路の出力端
30 入力ポート
31 入力導波路
32 サブスラブ光導波路
33 楔型制御電極
34 半導体アレイ光導波路
35 メインスラブ光導波路
36 出力光導波路
37 出力ポート
38 石英基板
39 メインスラブ光導波路の入力端
40 メインスラブ光導波路の出力端
41 グランド電極
42 半導体アレイ光導波路部
50 楔型電極
52 石英導波路の第二クラッド層
53 石英導波路の第一クラッド層
54 石英導波路のコア層
55 グランド電極
56 n型InP基板
57 InP光導波路アレイ
58 p型InPクラッド層
59 n型InPクラッド層
60 InGaAsP/InP 多重量子井戸コア層
71 石英基板
72 第二スラブ光導波路
73 出力光導波路
74 入力光導波路
75 第一スラブ光導波路
76 ヒータ電極
77 アレイ光導波路
78 第二スラブ光導波路の出力端
79 第二スラブ光導波路の入力端
Claims (17)
- 複数の入力ポートと複数の出力ポートを有する平面導波路型の経路切り替え機能を有する光スイッチであって、
前記複数の入力ポートに一端がそれぞれ接続された複数のサブスラブ導波路と、
前記複数のサブスラブ導波路の他端に、複数のアレイ光導波路を介して、対応する一端がそれぞれ接続されている、共通のメインスラブ導波路と、
を有し、
前記メインスラブ導波路の他端には前記複数の出力ポートが接続されており、
前記各アレイ光導波路に対応して、前記各アレイ光導波路の屈折率を可変制御するための電極が配置され、
前記メインスラブ導波路は、その平面形状として、前記複数のアレイ光導波路に接続する一側が弧状に拡開されて幅広とされ、前記複数の出力ポートに接続する他側が絞り込まれて幅狭とされた略扇型形状を有する、ことを特徴とする光スイッチ。 - 前記電極は、前記アレイ光導波路の上部に配設されている、ことを特徴とする請求項1記載の光スイッチ。
- 互いに離間している複数の入力光導波路に一側がそれぞれ接続された複数のサブスラブ導波路と、
前記複数のサブスラブ導波路の他側に一側がそれぞれ接続された複数のアレイ光導波路と、
前記複数のアレイ光導波路に対して共通に1つ設けられ、前記複数のアレイ光導波路に接続する一側が弧状に拡開され幅広とされた1つのメインスラブ導波路と、
前記メインスラブ導波路の幅狭とされた他側にそれぞれ接続され、互いに離間している複数の出力光導波路と、
前記複数のアレイ光導波路のそれぞれに対応して設けられ、前記アレイ光導波路の屈折率を可変制御するための電極と、
を備えている、ことを特徴とする光スイッチ。 - 前記入力光導波路の前記サブスラブ導波路に接続される側と反対側の端部が光を入射する入力ポートをなし、
前記出力光導波路の前記メインスラブ導波路に接続される側と反対側の端部が光を出射する出力ポートをなし、
前記メインスラブ導波路の幅狭とされた前記他側において相隣る前記出力光導波路間の間隔は、前記メインスラブ導波路の幅狭とされた前記他側に対応して設定され、前記複数の出力光導波路の少なくとも1つは、前記メインスラブ導波路に接続される側から一旦直線状に延在されたのち、前記出力ポートに到る前にその経路が曲げられて拡開され、相隣る出力ポート間の間隔は、前記メインスラブ導波路の幅狭とされた前記他側での相隣る前記出力光導波路間の間隔よりも大とされる、ことを特徴とする請求項3記載の光スイッチ。 - 請求項1又は3記載の光スイッチにおいて、
前記アレイ光導波路の上部に、ヒータ電極が配置されており、
前記ヒータ電極の発熱による熱光学効果により、前記アレイ光導波路の隣接する導波路間の屈折率に差異を生じせしめる、ことを特徴とする光スイッチ。 - 請求項1又は3記載の光スイッチにおいて、
前記アレイ光導波路が電気光学効果を有する材料で形成されており、
前記アレイ光導波路の上部に、電圧を印加するための電極が配置されており、
前記電極への電圧印加による電気光学効果により、前記アレイ光導波路の隣接する導波路間の屈折率に差異を生じせしめる、ことを特徴とする光スイッチ。 - 請求項1又は3記載の光スイッチにおいて、
前記アレイ光導波路の隣接する各光導波路の長さが一定の割合で変化している、ことを特徴とする光スイッチ。 - 請求項1又は3記載の光スイッチにおいて、
前記アレイ光導波路の隣接する各光導波路の長さが等しく設定されている、ことを特徴とする光スイッチ。 - 請求項1又は3記載の光スイッチにおいて、
前記サブスラブ導波路及び前記メインスラブ導波路と前記アレイ光導波路が、同一平面上にモノリシック集積されている、ことを特徴とする光スイッチ。 - 請求項1又は3記載の光スイッチにおいて、
少なくとも前記アレイ光導波路が電気光学効果を有する半導体材料で形成されている、ことを特徴とする光スイッチ。 - 請求項1又は3記載の光スイッチにおいて、
少なくとも前記アレイ光導波路が電気光学効果を有する誘電体材料で形成されている、ことを特徴とする光スイッチ。 - 請求項1又は3記載の光スイッチにおいて、前記アレイ光導波路の前記電極により前記アレイ光導波路の屈折率の変化を制御することで、前記メインスラブ導波路での集光ポイントを可変させ、前記出力ポートの切り替えが行われる、ことを特徴とする光スイッチ。
- 請求項1又は3記載の光スイッチにおいて、
ある入力ポートから入力された光波は、前記入力ポートに接続されたサブスラブ導波路を伝播した後に、前記アレイ光導波路に分波され、前記アレイ光導波路では、前記電極により、アレイ状に隣接する光導波路間でその屈折率に所定の差異をもたせ、前記アレイ光導波路を伝播した光波の等位相面には、前記アレイ光導波路の終端である前記メインスラブ導波路端面で前記屈折率差に応じた傾きが生じ、前記傾きをもった光波は、前記メインスラブ導波路を伝播する過程で前記メインスラブ導波路端面に設けられた、ある出力ポート端に集光し、前記ある出力ポートを介して、前記光スイッチ外部へ出力される、ことを特徴とする光スイッチ。 - 複数の入力ポートに一端がそれぞれ接続された複数のサブスラブ導波路と、前記複数のサブスラブ導波路の他端に、複数のアレイ光導波路を介して、対応する一端がそれぞれ接続されている、共通のメインスラブ導波路と、を有し、前記メインスラブ導波路の他端には複数の出力ポートが接続されており、前記各アレイ光導波路に対応して、前記各光導波路の屈折率を可変制御させる制御電極が設けられ、前記共通のメインスラブ導波路は、前記複数のアレイ光導波路に接続する一側が弧状に拡開されて幅広とされ、前記複数の出力ポートに接続する他側が絞り込まれて幅狭とされた略扇型形状を有するスイッチの経路切り替え方法であって、
前記アレイ光導波路の屈折率の変化を制御することで、前記メインスラブ導波路での集光ポイントを可変させ、前記出力ポートの切り替えを行うステップを含む、ことを特徴とする光スイッチの経路切り替え方法。 - ある入力ポートから入力された光波は、前記入力ポートに接続されたサブスラブ導波路を伝播した後に、前記アレイ光導波路に分波されるステップと、
前記アレイ光導波路では、前記制御電極により、アレイ状に隣接する光導波路間でその屈折率に所定の差異をもたせ、前記アレイ光導波路を伝播した光波の等位相面に、前記アレイ光導波路の終端である前記メインスラブ導波路端面で前記屈折率差に応じた傾きを生じさせるステップと、
前記傾きをもった光波は、前記メインスラブ導波路を伝播する過程で前記メインスラブ導波路端面に設けられた、ある出力ポート端に集光し、前記ある出力ポートを介して、前記光スイッチ外部へ出力されるステップと、
を含む、ことを特徴とする請求項14記載の光スイッチの経路切り替え方法。 - 複数の入力ポートに一側がそれぞれ接続された複数の入力光導波路と、
複数の出力ポートに一側がそれぞれ接続された複数の出力光導波路と、
複数の前記入力光導波路の他側に、それぞれ、中心側で光学的に接続される、複数の相対的に小さな扇型形状のサブスラブ導波路と、
複数の前記サブスラブ導波路の扇型の弧側に、一側が、それぞれ光学的に接続される複数のアレイ光導波路と、
複数の前記アレイ光導波路の他側に、幅広の弧側で光学的に接続され、幅狭の中心側で、複数の前記出力光導波路に光学的に接続される、相対的に大きな扇型形状のメインスラブ導波路と、
を備え、
複数の前記アレイ光導波路の各々は、
前記アレイ光導波路の一側と他側間に並設された複数の光導波路と、
複数の前記光導波路の屈折率を制御するための電極と、
を備え、前記電極により、複数の前記光導波路間での屈折率に差異をもたせる制御が行われ、前記メインスラブ導波路の前記中心側での集光ポイントを可変させることで前記出力光導波路の切替が行われ、複数の前記入力ポートと複数の前記出力ポート間でのNXNスイッチを実現してなる、ことを特徴とする光スイッチ。 - 複数の入力ポートと複数の出力ポートを有する平面導波路型の経路切り替え機能を有する光スイッチであって、
各々が、複数の入力ポートの一つに接続された入力端と、複数のアレイ光導波路の一つに接続された出力端を有する複数のサブスラブ導波路と、
前記複数のサブスラブ導波路の出力端に前記複数のアレイ光導波路を介して接続された入力端と、複数の出力ポートに接続されている出力端を有し、前記複数のアレイ光導波路に接続する一側が弧状に拡開されて幅広とされ、前記複数の出力ポートに接続する他側が絞り込まれて幅狭とされた共通のメインスラブ導波路と、
前記複数のアレイ光導波路に対応する1つのグランド電極であって、前記アレイ光導波路の下部に形成されたグランド電極と、
前記複数のアレイ光導波路の上部にそれぞれ設けられた複数の制御電極と、
を備え、前記各アレイ光導波路の屈折率を、前記グランド電極と、前記各制御電極間に印加する電圧で可変制御する、ことを特徴とする光スイッチ。
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