JP2002516406A - 集積化光スイッチアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも３つの入力導波路（１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ）が、少なくとも３つの出力導波路（１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄ）に結合される光スイッチアレイである。 【解決手段】 それぞれの出力導波路は、１×２スイッチのようなスイッチング素子（１４４ａａ）によって、中間導波路およびＹ接合合波器のような結合素子（１４６ａａ）を含む合波機構を介して、同じ順序で、それぞれの入力導波路に結合される。緻密さが得られるように、同じ出力導波路に結合するスイッチング素子は、お互いにずれて、入力導波路上に配置される。オプションとして、それぞれの入力導波路は、補助導波路に結合され、そして、その補助導波路が、さらなる出力導波路に結合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野および背景） 本発明は、光スイッチアレイに関し、より詳細には、入力と出力との自由な組
み合わせを明示的にアドレス指定することのできる、きわめて緻密な構造を有す
る光スイッチアレイに関する。 集積化光スイッチは、良く知られているものである。この技術に関する初期の
研究については、Ｌａｒｓ Ｔｈｙｌｅｎによる「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｐ
ｔｉｃｓ ｉｎ ＬｉＮｂＯ_３：ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉ
ｎ ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＬｉＮ
ｂＯ_３を用いた光集積回路：通信用デバイスにおける最近の研究開発）」，Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｖｏｌ．６
ｎｏ．６（１９８８年６月），８４７〜８６１頁を参照されたい。導波路が、ニ
オブ酸リチウム基板を処理して屈折率を部分的に増加させることによって、該基
板に形成される。例えば、チタンを基板内に拡散させることによって、ニオブ酸
リチウムの屈折率を部分的に増加させてもよい。光を一方の導波路から他方の導
波路へ切り替えるために、それらの導波路は、それらの屈折率を部分的に光学電
気的に操作することによって結合される。光学電気的なスイッチの良く知られて
いる例としては、方向性結合器、ＢＯＡカップラー、ディジタル光スイッチ、ｘ
−スイッチなどがある。そのようなスイッチに印加される電圧に応じて、光は、
その一部または全体が、入力導波路から出力導波路へ切り替えられる。 導波路およびスイッチを適切に組み合わせることによって、スイッチアレイが
、複数の入力導波路からの光を複数の出力導波路に切り替えるように構成される
。様々なスイッチアレイ構造が知られている。図１Ａは、そのような構造の１つ
であるクロスバー構造を有するスイッチの概念図である。一組の入力導波路１０
は、一組の出力導波路１２と交差する。交点において、これらの導波路は、２×
２スイッチ１４によって結合される。わかりやすくするために、４つの入力導波
路１０と４つの出力導波路１２とが、図１Ａに示される。典型的には、入力導波
路１０と出力導波路１２との数は、ともに等しい２の冪(ｅｑｕａｌ−ｐｏｗｅ
ｒｓ ｏｆ ２)であり、実用上の最大数である３２までの数である。

【０００２】 図１Ｂは、図１Ａに示されるスイッチアレイの実際の構成を概略的に示す。ス
イッチ１４は、方向性結合器として示され、その方向性結合器において、導波路
の平行部分は、それの側面に、電極（図示しない）が配置され、その電極には、
結合電圧が印加される。入力導波路１０ａは、出力導波路１２ａへ直接に引き込
まれ、入力導波路１０ｂは、出力導波路１２ｂへ直接に引き込まれ、入力導波路
１０ｃは、出力導波路１２ｃへ直接に引き込まれ、そして、入力導波路１０ｄは
、出力導波路１２ｄへ直接に引き込まれていることに注意されたい。入力を出力
へ随意に結合できるように、３つの補助導波路１１ａ、１１ｂ、１１ｃが提供さ
れる。導波路１０ａ−１２ａと１０ｂ−１２ｂとは、スイッチ１４ａ内で結合さ
れる。導波路１０ｂ−１２ｂと１０ｃ−１２ｃとは、スイッチ１４ｂおよび１４
ｃ内で結合される。導波路１０ｃ−１２ｃと１０ｄ−１２ｄとは、スイッチ１４
ｄ、１４ｅおよび１４ｆ内で結合される。導波路１０ｄ−１２ｄと１１ａとは、
スイッチ１４ｇ、１４ｈ、１４ｉおよび１４ｊ内で結合される。導波路１１ａと
１１ｂとは、スイッチ１４ｋ、１４ｌおよび１４ｍ内で結合される。導波路１１
ｂと１１ｃとは、スイッチ１４ｎおよび１４ｏ内で結合される。スイッチ１４ｇ
、１４ｋおよび１４ｎは、実際には、１×２スイッチであり、スイッチ１４ｊ、
１４ｍおよび１４ｏは、実際には、２×１スイッチであり、そして、図１Ａの最
下部に示される２×２スイッチ１４に対応するスイッチは存在しないことに注意
されたい（１×２スイッチは、１つの入力が非動作状態にされた２×２スイッチ
であり、２×１スイッチは、１つの出力が非動作状態にされた２×２スイッチで
ある）。

【０００３】 図１Ａおよび図１Ｂに示されるようなクロスバー構造に基づいたスイッチアレ
イは、入力信号を出力チャンネルに随意に切り替えるのに使用することができる
。いかなる入力チャンネルからの信号も、任意の出力チャンネルに送出すること
ができ、また、ブロードキャスト送信モードおよびマルチキャスト送信モードに
おいて、複数の出力チャンネルにさえも送出することができる。 概念的で簡単なクロスバー構造を図１Ａおよび図１Ｂに示したが、この構造は
、実際には、他の２つの構造、すなわち、図２に示されるツリー構造および図３
に示される二重クロスバー構造よりも劣っていることが知られている。図２は、
４つの入力導波路２０および４つの出力導波路２２の場合のツリー構造を示す。
導波路２０は、１×２スイッチ２４からなるバイナリーツリー内に引き込まれる
。導波路２２は、２×１スイッチ２６からなる相補的なバイナリーツリーから取
り出される。バイナリーツリーの最も高い階層の枝は、中間導波路２８によって
接続される。図３は、４つの入力導波路３０および４つの出力導波路３２の場合
の二重クロスバー構造を示す。それぞれの入力導波路３０は、４つの１×２スイ
ッチ３４ａ、３４ｂ、３４ｃおよび３４ｄを通る。それぞれの出力導波路３２は
、４つの２×１スイッチ３６ａ、３６ｂ、３６ｃおよび３６ｄを通る。スイッチ
３４の残りの出力は、中間導波路３８によって、スイッチ３６のそれぞれの入力
に接続される。入力導波路３０は、スイッチ３６ｄに直接に引き込まれてもよく
、また、出力導波路３２は、スイッチ３６ａから直接に取り出されてもよいので
、原理的には、スイッチ３４ｄおよび３６ａはなくてもよいことに注意されたい
。しかも、原理的には、図示された構成は、クロストークを減少させることが知
られている。

【０００４】 ツリー構造および二重クロスバー構造は、それと等価なクロスバー構造よりも
多い数のスイッチを必要とする。それにもかかわらず、ツリー構造および二重ク
ロスバー構造には、クロスバー構造より優れたいくつかの利点がある。 １．ツリー構造および二重クロスバー構造は、クロスバー構造よりも小さい最
悪クロストークを有する。 ２．一般的には、ある特定の入力導波路からクロスバースイッチアレイを経由
してある特定の出力導波路への経路は、１つだけではない。したがって、計算処
理資源は、クロスバースイッチアレイをリアルタイムで構成しなおすことに専念
しなければならない。ツリースイッチアレイにおいては、あるいは、二重クロス
バースイッチアレイにおいては、任意のある特定の入力導波路から任意のある特
定の出力導波路への経路は、１つだけであり、そのために、そのようなスイッチ
アレイをどのように構成しなおすかをリアルタイムで計算するのは煩わしいこと
ではない。 ３．放射による光パワーの損失を防止するために、光スイッチアレイの中間導
波路は、緩やかな曲率を持たなければならない。クロスバー構造の場合、これは
、スイッチが、図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、菱形パターンとして配列
されることを必要とする。これは、スイッチを実装する効率が、例えば、図３に
示されるような二重クロスバースイッチの長方形マトリックスパターンよりも劣
る。

【０００５】 （発明の概要） 本発明によれば、（ａ）少なくとも３つの入力導波路と；（ｂ）第１のグルー
プの少なくとも３つの出力導波路と；（ｃ）第１のグループの中の出力導波路の
それぞれについて：入力導波路のそれぞれについて、それぞれの入力導波路をそ
れぞれの出力導波路に対してのみ１つ１つ結合するスイッチング素子と；（ｄ）
第１のグループの中の出力導波路のそれぞれについて、すべての入力導波路をそ
れぞれの出力導波路に結合する合波機構と；を含む光スイッチアレイであって： 入力導波路、出力導波路、スイッチング素子および合波機構のすべてが、実質
的に、共通の平面内に配置され、入力導波路のすべてが、第１のグループの中の
出力導波路に関連した共通の順序で、それぞれのスイッチング素子を次々に通る
、光スイッチアレイが提供される。

【０００６】 本発明によれば、それぞれの出力チャンネルが、ただ１つの入力チャンネルか
らの信号を受信し、少なくとも３つの入力チャンネルの中の少なくとも１つのチ
ャンネルからの信号を、少なくとも３つの出力チャンネルの中の少なくとも１つ
のチャンネルに切り替えるための方法であって、（ａ）（i）入力導波路のそれ
ぞれがただ１つの入力チャンネルに対応する少なくとも３つの入力導波路と、（
ii）出力導波路のそれぞれがただ１つの出力チャンネルに対応する少なくとも３
つの出力導波路と、（iii）出力導波路のそれぞれについて：入力導波路のそれ
ぞれについて、それぞれの入力導波路をそれぞれの出力導波路に対してのみ１つ
１つ結合するスイッチング素子と、（iv）出力導波路のそれぞれについて、すべ
ての入力導波路をそれぞれの出力導波路に結合する合波機構と、を含み、入力導
波路、出力導波路、スイッチング素子および合波機構のすべてが、実質的に、共
通の平面内に配置され、入力導波路のすべてが、出力導波路に関連した共通の順
序で、それぞれのスイッチング素子を次々に通る、光スイッチアレイを提供する
ステップと；（ｂ）出力導波路のそれぞれについて：それぞれの出力導波路を、
それぞれの出力導波路に対応する出力チャンネルに信号が切り替えられるべき入
力チャンネルに対応する入力導波路に結合するスイッチング素子を設定して、信
号の少なくとも一部をそれぞれの出力導波路に分波するステップと；を含む方法
が提供される。

【０００７】 本発明によれば、それぞれの出力チャンネルが、ただ１つの入力チャンネルか
らの入力を受信し、少なくとも３つの入力チャンネルの中の少なくとも１つのチ
ャンネルからの入力を少なくとも３つの出力チャンネルの中の少なくとも２つの
チャンネルにマルチキャストするための方法であって、（ａ）（i）入力導波路
のそれぞれがただ１つの入力チャンネルに対応する少なくとも３つの入力導波路
と、（ii）出力導波路のそれぞれがただ１つの出力チャンネルに対応する少なく
とも３つの出力導波路と、（iii）出力導波路のそれぞれについて：入力導波路
のそれぞれについて、それぞれの入力導波路をそれぞれの出力導波路に対しての
み１つ１つ結合し、それによって、それぞれの入力導波路に対応する入力チャン
ネルを出力導波路に対応する出力チャンネルに結合するスイッチング素子と、（
iv）出力導波路のそれぞれについて、すべての入力導波路をそれぞれの出力導波
路に結合する合波機構と、を含み、入力導波路、出力導波路、スイッチング素子
および合波機構のすべてが、実質的に、共通の平面内に配置され、入力導波路の
すべてが、出力導波路に関連した共通の順序で、それぞれのスイッチング素子を
次々に通る、光スイッチアレイを提供するステップと；（ｂ）出力チャンネルの
それぞれについて：それぞれの出力チャンネルを、それぞれの出力チャンネルに
信号が切り替えられるべき入力チャンネルに結合するスイッチング素子を設定し
て、信号の少なくとも一部をそれぞれの出力チャンネルに分波するステップと；
を含み、少なくとも１つのスイッチング素子が、信号の一部だけを分波するよう
に設定される方法が提供される。

【０００８】 本出願人は、図３に示される二重クロスバー構造の接続の配置を変えることに
よって、スイッチおよび相互に連結している導波路を空間的により緻密に構成す
ることのできる新しい構造が得られることを発見した。緻密さは、重要な要件で
ある。なぜなら、その緻密さによって、より大きなスイッチアレイ（より多くの
入力および出力）を、与えられた寸法の基板上に形成することができるからであ
る。２つ（二重クロスバー構造）または３つ（ツリー構造）の基板を必要とする
従来技術によるスイッチアレイと機能的に等価な本発明によるスイッチアレイに
は、１つの基板で十分である。 図４は、４つの入力導波路４０および４つの出力導波路４２の場合の本発明に
よるスイッチアレイの構造を示す。図３の二重クロスバー構造の場合と同様に、
それぞれの入力導波路４０は、４つの１×２スイッチ４４を通り、それぞれの出
力導波路４２は、４つの２×１スイッチ４６を通り、スイッチ４４の残りの出力
は、中間導波路４８によって、スイッチ４６のそれぞれの入力に接続される。図
３の二重クロスバー構造と異なり、スイッチ４６ａのすべてを、同じ出力導波路
４２ａが通り、スイッチ４６ｂのすべてを、同じ出力導波路４２ｂが通り、スイ
ッチ４６ｃのすべてを、同じ出力導波路４２ｃが通り、そして、スイッチ４６ｄ
のすべてを、同じ出力導波路４２ｄが通り、その結果として、すべての入力導波
路４０は、同じ順序で、出力導波路４２に結合される。すなわち、まず最初に出
力導波路４２ａに結合され、次に出力導波路４２ｂに結合され、そして、出力導
波路４２ｃに結合され、最後に出力導波路４２ｄに結合される。これによって、
特定の出力導波路４２に引き込まれる中間導波路４８を構造的に密接して配置す
ることができ、それにともなって、本発明によるスイッチアレイの緻密さが、そ
れと等価な二重クロスバースイッチアレイに比較して増大する。

【０００９】 図３に示される二重クロスバー構造の場合と同様に、厳密に言えば、１×２ス
イッチ４４ｄおよび出力導波路４２が通る第１の２×１スイッチ４６は、なくて
もよく、クロストークを減少させるために存在するだけである。同時係属中の米
国特許出願第０９／０８５，３６９号は、そのようなスイッチが実際には存在し
ない、類似するスイッチアレイ構造を示唆している。 光集積回路より以前に、Ｆｕｌｅｎｗｉｄｅｒが、米国特許第３，８７１，７
４３号において、本発明の光スイッチアレイに類似した構造を有する光スイッチ
アレイを開示している。本発明と異なり、Ｆｕｌｅｎｗｉｄｅｒによって開示さ
れたこの実施形態は、集積化光デバイスとして製造するのに適したものではない
。それとは対照的に、本発明のスイッチアレイは、例えば、Ｚカットされたニオ
ブ酸リチウム基板上に、集積化された光デバイスとして、本質的に単一平面内に
容易に製造される。

【００１０】 １×２スイッチ４４および２×１スイッチ４６が、説明のためだけに、図４に
示される。より一般的には、本発明の範囲には、１×２スイッチ４４の役割をな
すあらゆる適切なスイッチング素子および２×１スイッチ４６の役割をなすあら
ゆる適切な結合素子が含まれる。とりわけ、受動Ｙ接合合波器が、２×１スイッ
チ４６の代わりに使用されてもよい。 対応するただ１つの入力導波路に一意的に関連づけられた入力チャンネルから
の信号を、それぞれが対応するただ１つの出力導波路に一意的に関連づけられた
１つかまたはそれ以上の出力チャンネルへ切り替えるために、出力導波路が、次
々に考察される。出力導波路のそれぞれについて、所望の入力チャンネルに関連
づけられた入力導波路を結合するスイッチング素子は、そのチャンネルの入力信
号を適切な分量だけ目標の出力導波路へ分波するように設定される。別の入力チ
ャンネルからの信号が、別の出力導波路に切り替えられる場合、目標の出力導波
路に関連づけられた対応するその他のスイッチング素子は、それらの信号を分波
することなく通過させるように設定される。

【００１１】 （好ましい実施の形態の説明） 以下、単なる例として、添付の図面を参照して、本発明を説明する。 本発明は、集積化光スイッチアレイに関し、それの構造は、類似する良く知ら
れた光スイッチアレイよりも緻密に加工することができる。 図面および以下の説明を参照することによって、本発明による光スイッチアレ
イの原理および動作をより良く理解できるであろう。 ここで、図面を参照すると、図５は、入力導波路１４０ａ、１４０ｂ、１４０
ｃおよび１４０ｄを、出力導波路１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃおよび１４２ｄ
に結合するための、本発明による光スイッチアレイの概略図である。入力導波路
１４０ａは、１×２スイッチ１４４ａａによって、中間導波路１４８ａａおよび
受動Ｙ接合合波器１４６ａａを介して、出力導波路１４２ａに結合され、１×２
スイッチ１４４ａｂによって、中間導波路１４８ａｂおよび受動Ｙ接合合波器１
４６ａｂを介して、出力導波路１４２ｂに結合され、１×２スイッチ１４４ａｃ
によって、中間導波路１４８ａｃおよび受動Ｙ接合合波器１４６ａｃを介して、
出力導波路１４２ｃに結合され、そして、１×２スイッチ１４４ａｄによって、
中間導波路１４８ａｄおよび受動Ｙ接合合波器１４６ａｄを介して、出力導波路
１４２ｄに結合される。入力導波路１４０ｂは、１×２スイッチ１４４ｂａによ
って、中間導波路１４８ｂａおよび受動Ｙ接合合波器１４６ｂａを介して、出力
導波路１４２ａに結合され、１×２スイッチ１４４ｂｂによって、中間導波路１
４８ｂｂおよび受動Ｙ接合合波器１４６ｂｂを介して、出力導波路１４２ｂに結
合され、１×２スイッチ１４４ｂｃによって、中間導波路１４８ｂｃおよび受動
Ｙ接合合波器１４６ｂｃを介して、出力導波路１４２ｃに結合され、そして、１
×２スイッチ１４４ｂｄによって、中間導波路１４８ｂｄおよび受動Ｙ接合合波
器１４６ｂｄを介して、出力導波路１４２ｄに結合される。入力導波路１４０ｃ
は、１×２スイッチ１４４ｃａによって、中間導波路１４８ｃａおよび受動Ｙ接
合合波器１４６ｃａを介して、出力導波路１４２ａに結合され、１×２スイッチ
１４４ｃｂによって、中間導波路１４８ｃｂおよび受動Ｙ接合合波器１４６ｃｂ
を介して、出力導波路１４２ｂに結合され、１×２スイッチ１４４ｃｃによって
、中間導波路１４８ｃｃおよび受動Ｙ接合合波器１４６ｃｃを介して、出力導波
路１４２ｃに結合され、そして、１×２スイッチ１４４ｃｄによって、中間導波
路１４８ｃｄおよび受動Ｙ接合合波器１４６ｃｄを介して、出力導波路１４２ｄ
に結合される。入力導波路１４０ｄは、１×２スイッチ１４４ｄａによって、中
間導波路１４８ｄａおよび受動Ｙ接合合波器１４６ｄａを介して、出力導波路１
４２ａに結合され、１×２スイッチ１４４ｄｂによって、中間導波路１４８ｄｂ
および受動Ｙ接合合波器１４６ｄｂを介して、出力導波路１４２ｂに結合され、
１×２スイッチ１４４ｄｃによって、中間導波路１４８ｄｃおよび受動Ｙ接合合
波器１４６ｄｃを介して、出力導波路１４２ｃに結合され、そして、１×２スイ
ッチ１４４ｄｄによって、中間導波路１４８ｄｄおよび受動Ｙ接合合波器１４６
ｄｄを介して、出力導波路１４２ｄに結合される。

【００１２】 導波路１４０および１４２は、１×２スイッチ１４４およびＹ接合合波器１４
６とともに、よく知られた技術によって、基本的には単一平面上に形成され、例
えば、Ｚカットされたニオブ酸リチウム結晶の表面上に形成される。その結果と
して、中間導波路の中には、１つを除いてすべての入力導波路を横切るものもあ
る。具体的には、中間導波路１４８ｂａは、交点１５０ｂａにおいて入力導波路
１４０ａを横切り、中間導波路１４８ｃａは、交点１５０ｃａにおいて入力導波
路１４０ａを、そして交点１５０ｃａ’において入力導波路１４０ｂを横切り、
中間導波路１４８ｄａは、交点１５０ｄａにおいて入力導波路１４０ａを、交点
１５０ｄａ’において入力導波路１４０ｂを、そして交点１５０ｄａ”において
入力導波路１４０ｃを横切り、中間導波路１４８ｂｂは、交点１５０ｂｂにおい
て入力導波路１４０ａを横切り、中間導波路１４８ｃｂは、交点１５０ｃｂにお
いて入力導波路１４０ａを、そして交点１５０ｃｂ’において入力導波路１４０
ｂを横切り、中間導波路１４８ｄｂは、交点１５０ｄｂにおいて入力導波路１４
０ａを、交点１５０ｄｂ’において入力導波路１４０ｂを、そして交点１５０ｄ
ｂ”において入力導波路１４０ｃを横切り、中間導波路１４８ｂｃは、交点１５
０ｂｃにおいて入力導波路１４０ａを横切り、中間導波路１４８ｃｃは、交点１
５０ｃｃにおいて入力導波路１４０ａを、そして交点１５０ｃｃ’において入力
導波路１４０ｂを横切り、そして、中間導波路１４８ｄｃは、交点１５０ｄｃに
おいて入力導波路１４０ａを、交点１５０ｄｃ’において入力導波路１４０ｂを
、そして交点１５０ｄｃ”において入力導波路１４０ｃを横切る。

【００１３】 １×２スイッチ１４４は、入力導波路１４０を出力導波路１４２に結合するた
めのスイッチング素子を説明するための例である。本発明の範囲には、そのよう
なスイッチング素子のすべてが含まれる。図２に示された特定の１×２スイッチ
１４４は、方向性結合器である。簡単のために、方向性結合器１４４の電極は、
図示されていない。従来技術によるスイッチアレイの場合と同様に、適切であれ
ば、ＢＯＡカップラー、ディジタル光スイッチおよびｘ−スイッチも含めて、ど
のような１×２スイッチでも１×２スイッチ１４４として使用することができる
。 受動Ｙ接合合波器１４６は、入力導波路１４０を出力導波路１４２に結合する
ための結合素子を説明するための例である。「スイッチング素子」と「結合素子
」との違いは、それらの用語がここで使用される場合、結合素子は、受動的また
は能動的なもののいずれであってもよいが、スイッチング素子は、能動的なもの
でなければならないことである。図４において、入力導波路４０を出力導波路４
２に結合する結合素子４６は、能動結合素子であり、具体的には、２×１スイッ
チである。１×２スイッチ４４および１４４の場合と同様に、これらの２×１ス
イッチは、適切であれば、方向性結合器、ＢＯＡカップラー、ディジタル光スイ
ッチおよびｘ−スイッチも含めて、どのような２×１スイッチでもよい。 能動結合器４６より優れた受動結合器１４６の利点は、受動結合器１４６を用
いた光スイッチの場合には、能動結合器４６を用いた光スイッチの場合よりも少
ない数の能動素子をアドレス指定するだけでよいことである。受動結合器１４６
より優れた能動結合器４６の利点は、入射光の一部が二次モードとなる損失を防
止するために、受動結合器１４６は、意匠を凝らした構造を必要とすることであ
り、また、能動結合器４６は、それのオフ状態において、関連する中間導波路４
８から入射する信号を能動的に阻止することによって、クロストークを減少させ
ることである。

【００１４】 Ｎ個の入力導波路４０または１４０およびＭ個の出力導波路４２または１４２
からなる一般的な場合においては、本発明の光スイッチアレイは、ＮＭ個のスイ
ッチング素子４４または１４４、ＮＭ個の結合素子４６または１４６およびＮ（
Ｎ−１）Ｍ／２個の交点２８を含む。 入力導波路４０または１４０から出力導波路４２または１４２へ、光信号を最
小限の損失で効率的に切り替えるように、図４および図５の光スイッチを実施す
るには、いくつかの構造的な制約に従わなければならない。これらの制約は、使
用される光の波長によって決まるものである。一般的に使用される１５５０ｎｍ
の波長の場合には、以下の制約が適用される。すなわち、スイッチング素子４４
または１４４あるいは結合素子４６または１４６内で結合される場合を除いて、
導波路４０、４２、１４０および１４２は、お互いに少なくとも約０．５ｍｍは
離れていなければならない。１×２スイッチ４４および１４４、および２×１ス
イッチ４６は、典型的には、長さが５ｍｍと７ｍｍの間である。例えば、スイッ
チ４４ａを含む列およびスイッチ４４ｂを含む列のような１×２スイッチからな
る平行な列は、お互いに少なくとも約１ｍｍは離れていなければならない。交点
１５０における交差角は、入力導波路１４０と中間導波路１４８が、交点１５０
で結合されないような角度でなければならない。中間導波路４８および１４８の
曲線部分の曲率半径、および、もしあれば、入力および出力導波路４０、４２、
１４０および１４２の曲線部分の曲率半径は、少なくとも２５ｍｍでなければな
らず、より好ましくは、少なくとも３０ｍｍでなければならない。これらの構造
的な制約の範囲内であれば、３２個の入力導波路４０または１４０の全部と３２
個の出力導波路４２および１４２の全部とを、Ｚカットされた直径が４インチの
ニオブ酸リチウム結晶面上に実装することが可能である。

【００１５】 それらの電極に印加される電圧に応じて、１×２スイッチ４４または１４４お
よび２×１スイッチ４６を、スイッチの２つのチャンネルが結合されていない直
通状態、２つのチャンネルが信号を交換するクロスオーバー状態、および、信号
を部分的に交換するそれらの中間のあらゆる状態に置くことができる。一般的に
は、スイッチ構成を選択して、入力導波路４０または１４０から出力導波路４２
または１４２への信号のあらゆる所望のスイッチングパターンを実現するのは複
雑なことではない。スイッチ構成は、それぞれの出力チャンネルはただ１つの入
力チャンネルからしか入力を受信しない事実を利用して、所望の出力導波路４２
または１４２を次々に考察していくことによって選択される。出力導波路４２ま
たは１４２ごとに、所望の入力導波路４０または１４０を目標とする出力導波路
４２または１４２に結合するスイッチ４４または１４４が、入力信号を所望する
分量だけ目標とする出力導波路１４２に分波するような状態に設定され、そして
、もし必要であれば、目標とする出力導波路４２または１４２に結合する残りの
いくつかのまたはすべてのスイッチ４４または１４４は、直通状態に設定される
。このことは、それぞれの入力チャンネルからの信号が１つの出力チャンネルだ
けにしか切り替えられない通常のスイッチング、および、１つの入力チャンネル
からの信号が２つかまたはそれ以上の出力チャンネルに分割されるマルチキャス
ティングのいずれの場合にも適用される。マルチキャスティングのかなり特殊な
場合が、ブロードキャスティングであり、これは、ただ１つの入力チャンネルか
らの信号が、すべての出力チャンネルの１つ１つに分配される。

【００１６】 例えば、図５に示される実施形態を用いて、そして、チャンネルａを導波路１
４０ａおよび１４２ａに対応させ、チャンネルｂを導波路１４０ｂおよび１４２
ｂに対応させ、チャンネルｃを導波路１４０ｃおよび１４２ｃに対応させて、チ
ャンネルａからの入力信号をチャンネルｂに出力し、チャンネルｂからの入力信
号をチャンネルｃに出力し、チャンネルｃからの入力信号をチャンネルａに出力
するように命令したいと仮定する。出力導波路１４２ａに結合する、最も左側に
あるスイッチ１４４の列において、スイッチ１４４ｃａが、クロスオーバー状態
に設定され、スイッチ１４４ａａおよび１４４ｂａが、直通状態に設定される。
出力導波路１４２ｂに結合する、スイッチ１４４の次の列において、スイッチ１
４４ａｂが、クロスオーバー状態に設定され、スイッチ１４４ｂｂが、直通状態
に設定される。スイッチ１４４ｃｂの状態はどうでもよい。なぜなら、チャンネ
ルｃに入射する信号のすべては、スイッチ１４４ｃａによって、チャンネルａに
分波されるからである。最後に、出力導波路１４２ｃに結合する、スイッチ１４
４の次の列において、スイッチ１４４ｂｃが、クロスオーバー状態に設定される
。残りのスイッチ１４４の状態はどうでもよい。

【００１７】 同様に、チャンネルａから均等に３つの出力チャンネルのすべてにブロードキ
ャストするには、スイッチ１４４ａａが、入射信号の１／３を分波するように設
定され、スイッチ１４４ａｂが、入射信号の１／２を分波するように設定され、
そして、スイッチ１４４ａｃは、最大限のクロスオーバー状態に設定される。残
りのスイッチ１４４の状態はどうでもよい。 これに関連して、入力格子と音響ビーム舵取装置とからなる、Ｆｕｌｅｎｗｉ
ｄｅｒによって使用されるスイッチは、ただ単に直通状態とクロスオーバー状態
しかないとみなすことができることに注意されたい。一方のチャンネルからの信
号を他方のチャンネルへ部分的に切り替えるためには、それはマルチキャストに
は欠かせないものであるが、本発明において使用される集積化光スイッチのよう
なより最新のスイッチを使用しなければならない。

【００１８】 能動結合器４６ａは、集団で、入力導波路４０を出力導波路４２ａの中へ結合
するための合波機構を構成する。さらに、能動結合器１４６ａａ、１４６ｂａ、
１４６ｃａおよび１４６ｄａは、集団で、入力導波路１４０を出力導波路１４２
ａの中へ結合するための合波機構を構成する。同様に、能動結合器４６ｂは、集
団で、入力導波路４０を出力導波路４２ｂの中へ結合するための合波機構を構成
し、能動結合器４６ｃは、集団で、入力導波路４０を出力導波路４２ｃの中へ結
合するための合波機構を構成し、そして、能動結合器４６ｄは、集団で、入力導
波路４０を出力導波路４２ｄの中へ結合するための合波機構を構成する。さらに
、能動結合器１４６ａｂ、１４６ｂｂ、１４６ｃｂおよび１４６ｄｂは、集団で
、入力導波路１４０を出力導波路１４２ｂの中へ結合するための合波機構を構成
し、能動結合器１４６ａｃ、１４６ｂｃ、１４６ｃｃおよび１４６ｄｃは、集団
で、入力導波路１４０を出力導波路１４２ｃの中へ結合するための合波機構を構
成し、そして、能動結合器１４６ａｄ、１４６ｂｄ、１４６ｃｄおよび１４６ｄ
ｄは、集団で、入力導波路１４０を出力導波路１４２ｄの中へ結合するための合
波機構を構成する。図６Ａおよび図６Ｂは、異なる合波機構を示す。

【００１９】 図６Ａは、出力導波路１４２の入力端１４３において、受動漏斗型構造１５２
の中に合流する４つの中間導波路１４８を示す。漏斗型構造１５２は、漏斗のく
びれ部分で高次モードが発生することによる損失を最小限に抑制するように構造
的に設計されなければならない。 図６Ｂは、平面レンズ１５４によって、出力導波路１４４の入力端１４３の中
に結合された４つの中間導波路１４８を示す。平面レンズ１５４は、ニオブ酸リ
チウムの屈折率を部分的に増加させるように、プロトン交換法によって、ニオブ
酸リチウム基板内に形成されてもよい。平面レンズ１５４は、屈折レンズとして
示されている。あるいは、平面レンズ１５４は、フレネルレンズであってもよい
。

【００２０】 図５は、本発明のもう１つの特徴を示しており、それは、とりわけ、図５に示
されるほんの４つの入力導波路１４０よりも多い入力導波路が、図５に示される
ほんの４つの出力導波路１４２よりも多い出力導波路に結合される場合に、本発
明の光スイッチの緻密さを増大させることである。具体的には、入力導波路１４
０をある特定の出力導波路１４２に結合するスイッチング素子１４４は、お互い
にずれて(ｄｉｓｐｌａｃｅ)、入力導波路１４０上に配置される。図５に示され
るように、スイッチング素子１４４ａａは、右側のスイッチング素子１４４ａｂ
からずれて配置され、スイッチング素子１４４ａｂは、右側のスイッチング素子
１４４ａｃからずれて配置され、そして、スイッチング素子１４４ａｃは、右側
のスイッチング素子１４４ａｄからずれて配置される。同じようにして、入力導
波路１４０を出力導波路１４２ｂに結合するスイッチング素子１４４ａｂ、１４
４ｂｂ、１４４ｃｂおよび１４４ｄｂ、入力導波路１４０を出力導波路１４２ｃ
に結合するスイッチング素子１４４ａｃ、１４４ｂｃ、１４４ｃｃおよび１４４
ｄｃ、そして、入力導波路１４０を出力導波路１４２ｄに結合するスイッチング
素子１４４ａｄ、１４４ｂｄ、１４４ｃｄおよび１４４ｄｄは、お互いにずれて
、それらの各々の入力導波路１４０上に配置される。入力導波路１４０および出
力導波路１４２の数が多い場合、このお互いがずれた配置によって、最後（図５
の最下部）の入力導波路１４０を出力導波路１４２の１つ（例えば、出力導波路
１４０ａ）に結合する中間導波路１５０が、第１（図５の最上部）の入力導波路
（例えば、入力導波路１４０ａおよび１４０ｂ）を次の出力導波路（例えば、出
力導波路１４０ｂ）に結合する中間導波路１５０を横切るのを回避することがで
きる。導波路の交点の数を、本発明の構造に必要な最小限の導波路の交点の数で
あるＮ（Ｎ−１）Ｍ／２個に制限することによって、入力チャンネルと出力チャ
ンネルとの間のクロストークを最小限に抑制できることがわかる。もちろん、ス
イッチング素子１４４ａｄ、１４４ｂｄ、１４４ｃｄおよび１４４ｄｄの場合に
示されるお互いのずれは、厳密には必要ではない。なぜなら、最後の出力導波路
１４２ｄに続く「次の出力導波路」が存在しないからである。

【００２１】 また、図５をよく見ると、同じ出力導波路１４２に結合するスイッチング素子
１４４のお互いのずれによって、さらに、その導波路１４２に引き込まれる中間
導波路１４８を、考えられる他の方法よりもお互いに密接して配置できることも
わかる。これらのスイッチング素子１４４のお互いのずれの上限は、平行な導波
路１４０または１４２が、クロストークを防止するために、最小限の距離だけ分
離されなければならないのとちょうど同じように、同じ出力導波路１４２に引き
込まれる平行な導波路１４８が、クロストークを防止するために、最小限の距離
だけ分離されなければならないという制約によって設定される。 図７は、３つの入力導波路２４０を６つの出力導波路２４２に結合する場合の
、本発明による光スイッチアレイの第２の実施形態を示す概略図である。それぞ
れの入力導波路２４０は、分波スイッチ２４３によって、対応する平行な補助導
波路２４１に結合される。入力導波路２４０は、スイッチング素子２４４ａによ
って、中間導波路２４８ａおよび結合素子２４６ａを介して出力導波路２４２ａ
に結合され、スイッチング素子２４４ｂによって、中間導波路２４８ｂおよび結
合素子２４６ｂを介して出力導波路２４２ｂに結合され、そして、スイッチング
素子２４４ｃによって、中間導波路２４８ｃおよび結合素子２４６ｃを介して出
力導波路２４２ｃに結合される。補助導波路２４１は、スイッチング素子２４４
ｄによって、中間導波路２４８ｄおよび結合素子２４６ｄを介して出力導波路２
４２ｄに結合され、スイッチング素子２４４ｅによって、中間導波路２４８ｅお
よび結合素子２４６ｅを介して出力導波路２４２ｅに結合され、そして、スイッ
チング素子２４４ｆによって、中間導波路２４８ｆおよび結合素子２４６ｆを介
して出力導波路２４２ｆに結合される。図５の実施形態の場合と同様に、スイッ
チング素子２４４ａは、お互いにずれて、入力導波路２４０上に配置され、これ
は、スイッチング素子２４４ｂおよびスイッチング素子２４４ｃの場合にも同様
である。同様に、スイッチング素子２４４ｄは、お互いにずれて、補助導波路２
４１上に配置され、これは、スイッチング素子２４４ｅおよびスイッチング素子
２４４ｆの場合にも同様である。図７の構成によれば、緻密さを増大させること
ができる。なぜなら、中間導波路２４８および出力導波路２４２からなる２つの
グループは、入力導波路２４０から遠ざかるように入力導波路２４０の両側へ分
岐するからである。中間導波路２４８ｄ、２４８ｅおよび２４８ｆの中のいくつ
かは、いくつかの中間導波路２４８ａ、２４８ｂおよび２４８ｃを横切るので、
図７の実施形態においては、図５に従って構成された等価な実施形態の場合より
も多くの交点が存在するが、これは、クロスカップリングをそれほど増加させる
ものではない。なぜなら、中間導波路２４８がお互いに交差する角度は、中間導
波路２４８が入力導波路２４０および補助導波路２４１と交差する角度の約２倍
であるからである。

【００２２】 図８は、３つの入力導波路３４０を６つの出力導波路（図示しない）に結合す
る場合の、本発明による光スイッチアレイの第３の実施形態を示す部分概略図で
ある。それぞれの入力導波路３４０は、５０％結合器３４３および１００％反射
器３５０によって、対応する平行な補助導波路３４１に結合される。実際上、そ
れぞれの補助導波路３４１は、対応する入力導波路３４０の方向が逆の拡張部分
である。なぜなら、入力導波路３４０に入射して対応する５０％結合器３４３に
到達する光の半分は、対応する補助導波路３４１に結合され、光の残りの半分は
、反射器３５０から反射された後に、対応する５０％結合器３４３によって、対
応する補助導波路３４１に結合されるからである。入力導波路３４０は、スイッ
チング素子３４４ａによって、中間導波路３４８ａを介して第１の出力導波路に
結合され、スイッチング素子３４４ｂによって、中間導波路３４８ｂを介して第
２の出力導波路に結合され、そして、スイッチング素子３４４ｃによって、中間
導波路３４８ｃを介して第３の出力導波路に結合される。補助導波路３４１は、
スイッチング素子３４４ｄによって、中間導波路３４８ｄを介して第４の出力導
波路に結合され、スイッチング素子３４４ｅによって、中間導波路３４８ｅを介
して第５の出力導波路に結合され、そして、スイッチング素子３４４ｆによって
、中間導波路３４８ｆを介して第６の出力導波路に結合される。図５および図７
の実施形態の場合と同様に、スイッチング素子３４４ａは、お互いにずれて、入
力導波路３４０上に配置され、これは、スイッチング素子３４４ｂおよびスイッ
チング素子３４４ｃの場合にも同様である。図７の実施形態の場合と同様に、ス
イッチング素子３４４ｄは、お互いにずれて、補助導波路３４１上に配置され、
これは、スイッチング素子３４４ｅおよびスイッチング素子３４４ｆの場合にも
同様である。説明をわかりやすくするために、出力導波路およびそれに中間導波
路３４８を結合する結合素子は、そこに図示されていない。図８に示される構成
によって、緻密さを増大させることができる。なぜなら、中間導波路３４８およ
びそれに対応する出力導波路からなる２つのグループは、入力導波路３４０から
遠ざかるようにそれぞれ反対方向へ分岐するからである。 図８に示される実施形態が、Ｚカットされたニオブ酸リチウム結晶の表面に形
成されるならば、このとき反射器３５０は、導波路３４０および３４１に垂直な
平坦化され研磨された表面に金属被膜を蒸着することによって、あるいは、切り
替えられる光の波長にふさわしい誘電体層を平坦化され研磨された表面に多層に
蒸着することによって、あるいは、平坦化され研磨された表面にミラーを機械的
に取り付けることによって、形成される。

【００２３】 図９は、Ｚカットされたニオブ酸リチウム結晶２００の表面２０２に、図５の
実施形態によるスイッチアレイを適切に配置した図であり、１２個の入力導波路
１４０を１２個の出力導波路１４２に結合する。光は、入力導波路１４０に垂直
にエッチングされた表面２０４を介して、入力導波路１４０に入る。光は、出力
導波路１４２に垂直にエッチングされた表面２０６を介して、出力導波路１４２
から出る。導波路１４０および１４２は、約３５ｍｍの曲率半径で曲げられる。
図５に示されるように、導波路１４０および１４２が直線であれば、このとき中
間導波路１４８は、交点１５０において、少なくとも１１．５°の最小角度θで
入力導波路１４０を横切り、それによって、クロストークを最小限に抑制するこ
とを保証するために、入力導波路は、約０．７ｍｍだけは離されなければならな
い。図９に示されるような曲線の導波路１４０および１４２によれば、入力導波
路１４０をほんの約０．３５ｍｍだけ離すだけでよく、それでもなお、少なくと
も１１．５°の角度θで中間導波路１４８を横切ることができる。 上述した例としての構造パラメータは、ニオブ酸リチウム基板に形成された本
発明の光スイッチアレイのためのものである。例えば、ポリマー基板およびシリ
カ／Ｓｉ基板のようなその他の基板に本発明をどのように適用するかは、この分
野に精通する者には明らかなことである。特に、それらの他の基板に関連する構
造的な制約は、この分野に精通する者にはわかるであろう。 本発明が、限られた数の実施形態に基づいて説明されたが、本発明の多くの変
形、変更およびその他の応用を実施できることは明らかなことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ａはクロスバースイッチアレイの構造を示す図（従来技術）、ＢはＡのクロス
バースイッチアレイの構成を示す概略図である（従来技術）。

【図２】 ツリースイッチアレイの構造を示す図である（従来技術）。

【図３】 二重クロスバースイッチアレイの構造を示す図である（従来技術）。

【図４】 本発明によるスイッチアレイの構造を示す図である。

【図５】 本発明によるスイッチアレイの第１の実施形態を示す概略図である。

【図６】 ＡおよびＢは別の合波機構を示す図である。

【図７】 本発明によるスイッチアレイの第２の実施形態を示す概略図である。

【図８】 本発明によるスイッチアレイの第３の実施形態を示す概略図である。

【図９】 Ｚカットされたニオブ酸リチウム結晶の表面に、図５の実施形態を適切に配置
した図である。

【符号の説明】

１０、３０、４０、１４０ｄ、２４０ａ〜２４０ｃ、３４０ａ〜３４０ｃ 入力
導波路、１０ａ〜１０ｄ、２０、１４０、１４０ａ〜１４０ｃ 入力導波路（導
波路）、１１ａ〜１１ｃ 補助導波路（導波路）、１２、３２、４２ａ〜４２ｄ
、１４２ａ〜１４２ｄ、２４２ａ〜２４２ｆ 出力導波路、１２ａ〜１２ｄ、２
２、４２、１４２ 出力導波路（導波路）、１４ ２×２スイッチ（スイッチ）
、１４ａ〜１４ｆ、１４ｈ、１４ｉ、１４ｌ、３４、３６、４４ａ〜４４ｃ ス
イッチ、１４ｇ、１４ｋ、１４ｎ １×２スイッチ、１４ｊ、１４ｍ、１４ｏ、
２６、３６ｂ、３６ｃ ２×１スイッチ、２８ 中間導波路（交点）、３４ｄ
１×２スイッチ（スイッチ）、３６ａ、３６ｄ ２×１スイッチ（スイッチ）、
３８、４８、１４８ａａ〜１４８ａｃ、１４８ｂａ〜１４８ｂｃ、１４８ｃａ〜
１４８ｃｃ、１４８ｄａ〜１４８ｄｃ、２４８ａ〜２４８ｆ、３４８ａ〜３４８
ｆ 中間導波路、４４、１４４ａａ〜１４４ａｃ、１４４ｂｂ、１４４ｂｃ、１
４４ｃｂ １×２スイッチ（スイッチ、スイッチング素子）、４６ ２×１スイ
ッチ（スイッチ、結合素子、能動結合器）、４６ａ〜４６ｄ スイッチ（能動結
合器）、１４３ 入力端、１４４ １×２スイッチ（スイッチ、スイッチング素
子、方向性結合器、出力導波路）、１４４ａｄ、１４４ｂｄ、１４４ｃｃ、１４
４ｃｄ、１４４ｄｂ〜１４４ｄｄ １×２スイッチ（スイッチング素子）、１４
４ｂａ、１４４ｃａ １×２スイッチ（スイッチ）、１４４ｄａ １×２スイッ
チ、１４６ａａ〜１４６ａｄ、１４６ｂａ〜１４６ｂｄ、１４６ｃａ〜１４６ｃ
ｄ、１４６ｄａ〜１４６ｄｄ 能動結合器（受動Ｙ接合合波器）、１４８ 中間
導波路（導波路）、１５０、１５０ｄａ、１５０ｃａ、１５０ｂａ、１５０ｃａ
’、１５０ｄａ’、１５０ｄａ”、１５０ｄｂ、１５０ｃｂ、１５０ｂｂ、１５
０ｄｂ’、１５０ｄｂ”、１５０ｃｃ、１５０ｂｃ、１５０ｄｃ’、１５０ｃｃ
’ 交点、１５２ 受動漏斗型構造（漏斗型構造）、１５４ 平面レンズ、２０
０ （Ｚカットされた）ニオブ酸リチウム結晶、２０２ （Ｚカットされたニオ
ブ酸リチウム結晶の）表面、２０４ （入力導波路に垂直にエッチングされた）
表面、２０６ （出力導波路に垂直にエッチングされた）表面、２４４ａ〜２４
４ｇ、３４４ａ〜３４４ｆ スイッチング素子、２４６ａ〜２４６ｆ 結合素子
、３４３ａ〜３４３ｃ ５０％結合器、３５０ １００％反射器（反射器）。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年４月２日（２００１．４．２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）少なくとも３つの入力導波路と； （ｂ）第１のグループの少なくとも３つの出力導波路と； （ｃ）前記第１のグループの中の前記出力導波路のそれぞれについて： 前記入力導波路のそれぞれについて、前記それぞれの入力導波路を前記それぞ
   れの出力導波路に対してのみ１つ１つ結合するスイッチング素子と； （ｄ）前記第１のグループの中の前記出力導波路のそれぞれについて、すべて
   の前記入力導波路を前記それぞれの出力導波路に結合する合波機構と； を備えた光スイッチアレイであって： 前記入力導波路、前記出力導波路、前記スイッチング素子および前記合波機構
   のすべてが、実質的に、共通の平面内に配置され、前記入力導波路のすべてが、
   前記第１のグループの中の前記出力導波路に関連した共通の順序で、それぞれの
   前記スイッチング素子を次々に通ることを特徴とする、光スイッチアレイ。
2. 【請求項２】 （ｅ）前記第１のグループの中の前記出力導波路のそれぞれ
   について： 前記入力導波路のそれぞれについて、前記それぞれの入力導波路を前記それぞ
   れの出力導波路に結合する前記スイッチング素子を、前記合波機構に接続する中
   間導波路； をさらに備え、 前記中間導波路のすべてが、実質的に、前記共通の平面内に配置されることを
   特徴とする、 請求項１に記載の光スイッチアレイ。
3. 【請求項３】 前記中間導波路のそれぞれが、少なくとも１つの前記入力導
   波路と交差することを特徴とする請求項２に記載の光スイッチアレイ。
4. 【請求項４】 前記それぞれの中間導波路が交差する前記少なくとも１つの
   入力導波路の１つが、第１の前記入力導波路であることを特徴とする請求項３に
   記載の光スイッチアレイ。
5. 【請求項５】 前記入力導波路が、実質的に、平行であり、前記第１のグル
   ープの中の前記出力導波路のそれぞれについて、前記入力導波路を前記それぞれ
   の出力導波路に結合する前記スイッチング素子が、お互いにずれて、前記入力導
   波路上に配置されることを特徴とする請求項２に記載の光スイッチアレイ。
6. 【請求項６】 前記お互いにずれた配置が、前記第１のグループの中の最後
   の前記出力導波路を除いた前記第１のグループの中の前記出力導波路のそれぞれ
   について、最後の前記入力導波路を前記それぞれの出力導波路に結合する前記中
   間導波路が、第１の前記入力導波路を前記第１のグループの中の次の前記出力導
   波路に結合する前記中間導波路と交差しないようにするようなものであることを
   特徴とする請求項５に記載の光スイッチアレイ。
7. 【請求項７】 前記お互いにずれた配置が、前記第１のグループの中の前記
   出力導波路のそれぞれについて、かつ、最後の前記入力導波路を除いた前記入力
   導波路のそれぞれについて、前記それぞれの入力導波路を前記それぞれの出力導
   波路に結合する前記中間導波路が、次の前記入力導波路を前記それぞれの出力導
   波路に結合する前記中間導波路と交差しないようにするようなものであることを
   特徴とする請求項５に記載の光スイッチ。
8. 【請求項８】 前記入力導波路が、実質的に、平行であり、前記第１のグル
   ープの中の前記出力導波路のそれぞれについて、前記入力導波路を前記それぞれ
   の出力導波路に結合する前記スイッチング素子が、お互いにずれて、前記入力導
   波路上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチアレイ。
9. 【請求項９】 前記スイッチング素子が、１×２スイッチであることを特徴
   とする請求項１に記載の光スイッチアレイ。
10. 【請求項１０】 それぞれの前記１×２スイッチが、方向性結合器、ＢＯＡ
    カップラー、ディジタル光スイッチおよびｘ−スイッチからなるグループの中か
    ら選択されることを特徴とする請求項９に記載の光スイッチアレイ。
11. 【請求項１１】 前記合波機構が、前記入力導波路のそれぞれについて、前
    記それぞれの入力導波路を前記第１のグループの中の前記それぞれの出力導波路
    に結合する結合素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチアレイ
    。
12. 【請求項１２】 前記結合素子が、Ｙ接合合波器であることを特徴とする請
    求項１１に記載の光スイッチアレイ。
13. 【請求項１３】 前記Ｙ接合合波器が、受動的なものであることを特徴とす
    る請求項１２に記載の光スイッチアレイ。
14. 【請求項１４】 少なくとも１つの前記Ｙ接合合波器が、能動的なものであ
    ることを特徴とする請求項１２に記載の光スイッチアレイ。
15. 【請求項１５】 前記少なくとも１つの能動Ｙ接合合波器が、方向性結合器
    、ＢＯＡカップラー、ディジタル光スイッチおよびｘ−スイッチからなるグルー
    プの中から選択されることを特徴とする請求項１４に記載の光スイッチアレイ。
16. 【請求項１６】 前記合波機構が、平面レンズを含むことを特徴とする請求
    項１に記載の光スイッチアレイ。
17. 【請求項１７】 （ｅ）前記入力導波路のそれぞれについて、前記それぞれ
    の入力導波路に実質的に平行な補助導波路と； （ｆ）第２のグループの少なくとも１つの出力導波路と； （ｇ）前記第２のグループの中の前記少なくとも１つの出力導波路のそれぞれ
    について： 前記入力導波路のそれぞれについて、前記補助導波路を前記第２のグループの
    中の前記それぞれの出力導波路に対してのみ１つ１つ結合するスイッチング素子
    と； （ｈ）前記第２のグループの中の前記少なくとも１つの出力導波路のそれぞれ
    について、すべての前記補助導波路を前記第２のグループの中の前記それぞれの
    出力導波路に結合する合波機構と； をさらに備え、前記入力導波路、前記出力導波路、前記補助導波路、前記スイ
    ッチング素子および前記合波機構のすべてが、実質的に、共通の平面内に配置さ
    れることを特徴とする、請求項１に記載の光スイッチ。
18. 【請求項１８】 前記第２のグループが、複数の出力導波路を含み、前記補
    助導波路のすべてが、前記第２のグループの中の前記出力導波路に関連した共通
    の順序で、前記補助導波路を前記第２のグループの中の前記出力導波路に結合す
    るそれぞれの前記スイッチング素子を通ることを特徴とする請求項１７に記載の
    光スイッチ。
19. 【請求項１９】 前記入力導波路のそれぞれについて、前記補助導波路が、
    分波スイッチによって、前記それぞれの入力導波路に結合されることを特徴とす
    る請求項１７に記載の光スイッチ。
20. 【請求項２０】 前記第１のグループの中の前記出力導波路が、前記共通の
    平面内の前記入力導波路および前記補助導波路の第１の側にあり、前記第２のグ
    ループの中の前記出力導波路が、前記共通の平面内の前記入力導波路および前記
    補助導波路の第２の側にあることを特徴とする請求項１９に記載の光スイッチ。
21. 【請求項２１】 前記入力導波路のそれぞれについて、前記補助導波路が、
    ５０％結合器によって、および、前記それぞれの入力導波路および前記補助導波
    路に実質的に垂直な反射器によって、前記それぞれの入力導波路に結合されるこ
    とを特徴とする請求項１７に記載の光スイッチ。
22. 【請求項２２】 それぞれの出力チャンネルが、ただ１つの入力チャンネル
    からの信号を受信し、少なくとも３つの入力チャンネルの中の少なくとも１つの
    チャンネルからの信号を、少なくとも３つの出力チャンネルの中の少なくとも１
    つのチャンネルに切り替えるための方法であって、 （ａ）（i）前記入力導波路のそれぞれがただ１つの入力チャンネルに対応す
    る少なくとも３つの入力導波路と、 （ii）前記出力導波路のそれぞれがただ１つの出力チャンネルに対応す
    る少なくとも３つの出力導波路と、 （iii）前記出力導波路のそれぞれについて： 前記入力導波路のそれぞれについて、前記それぞれの入力導波路を前記それぞ
    れの出力導波路に対してのみ１つ１つ結合するスイッチング素子と、 （iv）前記出力導波路のそれぞれについて、すべての前記入力導波路を
    前記それぞれの出力導波路に結合する合波機構と、 を含み、前記入力導波路、前記出力導波路、前記スイッチング素子および前記
    合波機構のすべてが、実質的に、共通の平面内に配置され、前記入力導波路のす
    べてが、前記出力導波路に関連した共通の順序で、それぞれの前記スイッチング
    素子を次々に通る、光スイッチアレイを提供するステップと； （ｂ）前記出力導波路のそれぞれについて： 前記それぞれの出力導波路を、前記それぞれの出力導波路に対応する出力チャ
    ンネルに信号が切り替えられるべき入力チャンネルに対応する前記入力導波路に
    結合する前記スイッチング素子を設定して、前記信号の少なくとも一部を前記そ
    れぞれの出力導波路に分波するステップと； を備えた方法。
23. 【請求項２３】 （ｃ）前記出力導波路のそれぞれについて： 前記それぞれの出力導波路に結合する少なくとも１つのその他の前記スイッチ
    ング素子を直通状態に設定するステップと； をさらに備えたことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 【請求項２４】 それぞれの出力チャンネルが、ただ１つの入力チャンネル
    からの入力を受信し、少なくとも３つの入力チャンネルの中の少なくとも１つの
    チャンネルからの入力を少なくとも３つの出力チャンネルの中の少なくとも２つ
    のチャンネルにマルチキャストするための方法であって、 （ａ）（i）前記入力導波路それぞれがただ１つの入力チャンネルに対応する
    少なくとも３つの入力導波路と、 （ii）前記出力導波路それぞれがただ１つの出力チャンネルに対応する
    少なくとも３つの出力導波路と、 （iii）前記出力導波路のそれぞれについて： 前記入力導波路のそれぞれについて、前記それぞれの入力導波路を前記それぞ
    れの出力導波路に対してのみ１つ１つ結合し、それによって、前記それぞれの入
    力導波路に対応する入力チャンネルを前記出力導波路に対応する出力チャンネル
    に結合するスイッチング素子と、 （iv）前記出力導波路のそれぞれについて、すべての前記入力導波路を
    前記それぞれの出力導波路に結合する合波機構と、 を含み、前記入力導波路、前記出力導波路、前記スイッチング素子および前記
    合波機構のすべてが、実質的に、共通の平面内に配置され、前記入力導波路のす
    べてが、前記出力導波路に関連した共通の順序で、それぞれの前記スイッチング
    素子を次々に通る、光スイッチアレイを提供するステップと； （ｂ）前記出力チャンネルのそれぞれについて： 前記それぞれの出力チャンネルを、前記それぞれの出力チャンネルに信号が切
    り替えられるべき入力チャンネルに結合する前記スイッチング素子を設定して、
    前記信号の少なくとも一部を前記それぞれの出力チャンネルに分波するステップ
    と； を備え、少なくとも１つの前記スイッチング素子が、前記信号の一部だけを分
    波するように設定される方法。
25. 【請求項２５】 （ｃ）前記出力チャンネルのそれぞれについて： 前記それぞれの出力チャンネルに結合する少なくとも１つのその他の前記スイ
    ッチング素子を直通状態に設定するステップと； をさらに備えたことを特徴とする請求項２４に記載の方法。