JP3158372B2 - Waveguide optical switch and waveguide matrix optical switch - Google Patents
Waveguide optical switch and waveguide matrix optical switchInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光通信分野で用いる導
波路型光スイッチ及び導波路型マトリックス光スイッチ
に関し、特に、作製誤差に強く消光比が優れ、小型で過
剰損失が小さい導波路型光スイッチ及び導波路型マトリ
ックス光スイッチに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type optical switch and a waveguide type matrix optical switch used in the field of optical communication, and more particularly to a waveguide type switch which is resistant to fabrication errors, has an excellent extinction ratio, is small and has a small excess loss. The present invention relates to an optical switch and a waveguide type matrix optical switch.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ファイバ通信の一層の普及のために
は、光ファイバと発光・受光素子の高性能化や低価格化
に加えて、光分岐結合回路、光合分波回路、光スイッチ
などの各種光回路部品の開発が必要不可欠である。特
に、光スイッチは、光ファイバ回線を需要に応じて自在
に切り替えたり、回線故障の際の迂回路の確保のため
に、近い将来、重要な役割を占めると考えられている。2. Description of the Related Art In order to further popularize optical fiber communication, in addition to increasing the performance and cost of optical fibers and light emitting / receiving elements, optical branching and coupling circuits, optical multiplexing / demultiplexing circuits, optical switches, etc. Development of various optical circuit components is indispensable. In particular, an optical switch is considered to play an important role in the near future for freely switching an optical fiber line according to demand and for securing a detour in the event of a line failure.
【0003】光スイッチの形態としては、従来から、
バルク型、光導波路型、が提案されている。バルク型
は、可動プリズムやレンズなどを構成要素として組み立
てられたものであり、波長依存性が少なく比較的低損失
であるという利点があるが、組立調整工程が煩雑で量産
に適さず高価になるという問題点があるため、広く普及
するに至っていない。光導波路型は、平面基板上の光導
波路を基本として、フォトリソグラフィや微細加工技術
を利用して、いわゆる集積型の光スイッチを一括大量生
産しようとするもので、将来型の光スイッチ形態として
期待されている。特に、M本の入力ポートとN本の出力
ポートを持つ比較的規模の大きいM×Nマトリックス光
スイッチを現実的に構成可能な形態は、光導波路型にお
いて他にないと期待されている。[0003] As a form of the optical switch, conventionally,
A bulk type and an optical waveguide type have been proposed. The bulk type is assembled by using a movable prism, a lens, and the like as components, and has an advantage that wavelength dependency is small and loss is relatively low. However, an assembly adjustment process is complicated and is not suitable for mass production and becomes expensive. Therefore, it has not been widely used. The optical waveguide type is based on an optical waveguide on a flat substrate and uses photolithography and microfabrication technology to mass produce so-called integrated optical switches in a batch. Have been. In particular, it is expected that there is no other form in which a relatively large M × N matrix optical switch having M input ports and N output ports can be actually configured in an optical waveguide type.
【0004】図8は、本発明が対象とするM×Nマトリ
ックス光スイッチの一例であって、4×4光スイッチの
構成概念図である。この4×4光スイッチは、見かけ上
の4本の入力光導波路(1a、1b、1c、1d)と出
力光導波路(2a、2b、2c、2d)が16箇所で交
差する構成になっており、16箇所の交差部には光スイ
ッチとしての最小単位である2×2光スイッチ要素(S
00、‥‥、S33)が配置されている。このようなマ
トリックス光スイッチの構成は、厳密ノンブロッキング
マトリックス光スイッチと呼ばれ、入力光導波路(1
a、1b、1c、1d)に入力する4チャンネルの信号
光の光路を出力光導波路(2a、2b、2c、2d)に
振り分けることができる。FIG. 8 is an example of an M × N matrix optical switch to which the present invention is applied, and is a conceptual diagram of a 4 × 4 optical switch. This 4 × 4 optical switch has a configuration in which four input optical waveguides (1a, 1b, 1c, 1d) and output optical waveguides (2a, 2b, 2c, 2d) intersect at 16 locations. , 16 intersections, a 2 × 2 optical switch element (S
00, ‥‥, S33). Such a configuration of the matrix optical switch is called a strictly non-blocking matrix optical switch, and the input optical waveguide (1
The optical paths of the four-channel signal light input to the a, 1b, 1c, and 1d) can be distributed to the output optical waveguides (2a, 2b, 2c, and 2d).
【0005】例えば、入力光導波路1aへ入射した光信
号を出力光導波路2bから出力する場合は、光スイッチ
要素S03,S02,S01,S11,S21,S31
を通る光路を形成する。この時、光スイッチ要素S01
では、左下の光導波路から入った光が右下の光導波路か
ら出ていくスルー経路が形成され、それ以外の光スイッ
チ要素では、左下(または、左上)の光導波路から入っ
た光が右上(または、右下)の光導波路から出ていくク
ロス経路が形成される。駆動すべき光スイッチ要素を最
小にするには、光スイッチがオフの時にクロス経路が形
成され、スイッチがオンの時にスルー経路が形成される
ようにすることが必要である。この場合は、スイッチS
01のみがオンで、他のスイッチはオフとなっている。
このことは、他の光路についても同様である。また、オ
ンとなりスルー経路を形成する光スイッチ要素は光路に
依らず常に1箇所であるが、オフでクロス経路を形成す
る光スイッチ要素は0箇所から6箇所の範囲で変化す
る。すなわち、この4×4マトリックス光スイッチにお
いて、光信号が通過する光スイッチ要素は、最小で1箇
所で最大で7箇所となる。For example, when an optical signal incident on the input optical waveguide 1a is output from the output optical waveguide 2b, the optical switch elements S03, S02, S01, S11, S21, S31
To form an optical path through. At this time, the optical switch element S01
In the above, a through path is formed in which light entering from the lower left optical waveguide exits from the lower right optical waveguide, and in other optical switch elements, light entering from the lower left (or upper left) optical waveguide is converted to upper right ( Alternatively, a cross path exiting from the lower right optical waveguide is formed. To minimize the number of optical switch elements to be driven, it is necessary that a cross path is formed when the optical switch is off and a through path is formed when the switch is on. In this case, the switch S
Only 01 is on and the other switches are off.
This is the same for the other optical paths. The number of optical switch elements that are turned on to form a through path is always one regardless of the optical path, but the number of optical switch elements that are turned off to form a cross path varies from zero to six. That is, in the 4 × 4 matrix optical switch, the number of optical switch elements through which the optical signal passes is one at a minimum and seven at a maximum.
【0006】前記のマトリックス光スイッチを構成する
ために、従来から各種の材料による光導波路を用いた試
みがなされているが、その中でもシリコン基板上の石英
系光導波路の熱光学効果を活用した熱光学式マトリック
ス光スイッチは、偏波依存性が無く、光ファイバとの整
合がよいため、実用的なマトリックス光スイッチとして
期待されている。In order to construct the matrix optical switch, attempts have been made to use optical waveguides made of various materials. Among them, a thermo-optical effect utilizing a thermo-optical effect of a quartz optical waveguide on a silicon substrate has been proposed. An optical matrix optical switch is expected to be a practical matrix optical switch because it has no polarization dependence and has good matching with an optical fiber.
【0007】図9A及び図9Bは、シリコン基板上に作
製された従来の熱光学式4×4マトリックス光スイッチ
の構成を説明するための模式図であり、図9Aは、その
全体平面配置図、図9Bは、その光スイッチ要素の拡大
平面図である。図9Aにおいて、4本の入力光導波路
(1a,1b,1c,1d)を含む8本の光導波路が入
力側光導波路束4aを構成し、4本の出力光導波路(2
a,2b,2c,2d)を含む8本の光導波路が出力側
光導波路束4bを構成しているが、図9Aの実配置と図
8の構成概念図は等価な回路構成である。FIGS. 9A and 9B are schematic views for explaining the configuration of a conventional thermo-optical 4 × 4 matrix optical switch manufactured on a silicon substrate. FIG. FIG. 9B is an enlarged plan view of the optical switch element. In FIG. 9A, eight optical waveguides including four input optical waveguides (1a, 1b, 1c, 1d) constitute an input-side optical waveguide bundle 4a, and four output optical waveguides (2
Although the eight optical waveguides including a, 2b, 2c, and 2d) constitute the output-side optical waveguide bundle 4b, the actual arrangement in FIG. 9A and the conceptual configuration diagram in FIG. 8 are equivalent circuit configurations.
【0008】これらの光導波路束4a,4bは、火炎加
水分解反応堆積法と反応性イオンエッチング技術との公
知の組み合わせにより、シリコン基板3上に形成された
石英系光導波路である。16箇所に配置された光スイッ
チ要素(S00、‥‥、S33)は、それぞれ図9Bに
示したように、マッハツェンダ光干渉計回路型の2×2
光スイッチ構成を有している。すなわち、2本の光導波
路18及び19の一部を2箇所で互いに接近して、方向
性結合器20a及び20bを構成している。これらの方
向性結合器20a,20bの光結合率は、信号光波長に
おいて50%になるように設定されている。方向性結合
器20a及び20bの間を連結する2本の光導波路18
及び19の光路長は、該2本の光導波路18,19途中
に位置する薄膜ヒータからなる熱光学位相シフタ21を
動作させない状態、すなわち、オフ状態で等しくなるよ
うに設定されている。The optical waveguide bundles 4a and 4b are quartz optical waveguides formed on the silicon substrate 3 by a known combination of a flame hydrolysis reaction deposition method and a reactive ion etching technique. As shown in FIG. 9B, the optical switch elements (S00, ‥‥, S33) arranged at 16 locations each have a 2 × 2 Mach-Zehnder optical interferometer circuit type.
It has an optical switch configuration. That is, a part of the two optical waveguides 18 and 19 is approached to each other at two places to form the directional couplers 20a and 20b. The optical coupling rate of these directional couplers 20a and 20b is set to be 50% at the signal light wavelength. Two optical waveguides 18 connecting between the directional couplers 20a and 20b
The optical path lengths of the optical waveguides 19 and 19 are set to be equal in a state where the thermo-optic phase shifter 21 composed of a thin film heater located in the middle of the two optical waveguides 18 and 19 is not operated, that is, in an off state.
【0009】このマッハツェンダ光干渉計回路型の2×
2光スイッチのスイッチング入出力特性は、各方向性結
合器20a,20bのパワー結合率をK、一方の光導波
路18,19への入力信号光のパワーをPin、スルー経
路とクロス経路の出力光のパワーをPout1、Pout2、2
個の方向性結合器20a,20bを連結する2本の光導
波路18,19間で生ずる位相差をΔφとすれば、次式
で表される。The Mach-Zehnder optical interferometer circuit type 2 ×
The switching input / output characteristics of the two-optical switch are as follows: K is the power coupling ratio of each of the directional couplers 20a and 20b, Pin is the power of the signal light input to one of the optical waveguides 18 and 19, and the output light is a through path and a cross path. Power of Pout1, Pout2, 2
Assuming that the phase difference between the two optical waveguides 18 and 19 connecting the directional couplers 20a and 20b is Δφ, the phase difference is expressed by the following equation.
【0010】[0010]
【数1】 Pout1/Pin=(1−2K)2cos2(Δφ/2)+sin2(Δφ/2) ・・・・・(1)Pout1 / Pin = (1-2K) 2 cos 2 (Δφ / 2) + sin 2 (Δφ / 2) (1)
【0011】[0011]
【数2】 Pout2/Pin=4K(1−K)cos2(Δφ/2) ・・・・・・・・(2) 結合率K=0.5の場合、すなわち、方向性結合器20
a,20bが3dB結合器の場合の入出力特性は次のよ
うになる。まず、オフ状態(薄膜ヒータ無通電状態)で
は、位相差Δφ=0であるから、信号光は光スイッチ要
素をクロス経路(22a→23b、23a→22b)で
通過する。一方、方向性結合器20a及び20bの間の
光導波路に180度(π)の光位相に相当する1/2波
長近傍の光路長差が生じるように、熱光学位相シフタ2
1の少なくとも一方を動作(薄膜ヒータ通電状態)させ
てオン状態にしてΔφ=πとすると、信号光は光スイッ
チ要素をスルー経路(22a→22b、23a→23
b)で通過するように切り替わる。このようにして、2
×2光スイッチ要素としてのクロス/スルー切り替え動
作が達成される。Pout2 / Pin = 4K (1−K) cos 2 ( Δφ / 2 ) (2) In the case where the coupling ratio K = 0.5, that is, the directional coupler 20
The input / output characteristics when a and 20b are 3 dB couplers are as follows. First, in the off state (the thin-film heater non-energized state), since the phase difference Δφ = 0, the signal light passes through the optical switch element in a cross path (22a → 23b, 23a → 22b). On the other hand, the thermo-optic phase shifter 2 is arranged such that an optical path length difference near 1/2 wavelength corresponding to an optical phase of 180 degrees (π) is generated in the optical waveguide between the directional couplers 20a and 20b.
Assuming that Δφ = π by operating at least one of the elements 1 (the thin-film heater is energized) and setting Δφ = π, the signal light passes through the optical switch element through the through paths (22a → 22b, 23a → 23).
It switches to pass in b). Thus, 2
A cross / through switching operation as a × 2 optical switch element is achieved.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
2×2光スイッチ要素を基本単位とする従来の導波路型
マトリックス光スイッチでは、以下に示すような製作上
の問題があった。However, the conventional waveguide type matrix optical switch having the above-described 2 × 2 optical switch element as a basic unit has the following manufacturing problems.
【0013】すなわち、図9Bのマッハツェンダ光干渉
計回路型の光スイッチ要素が理想的に動作するために
は、構成要素である方向性結合器20aと20bの結合
率が信号光波長において正確に50%であることが必須
条件であるが、実際の光導波路作製プロセスは、多少の
誤差を含んでおり、結合率を正確に50%に設定するこ
とは困難である。これは、方向性結合器が構造パラメー
タ(光導波路幅、光導波路間隔、コアとクラッド間の比
屈折率差など)の偏差に極めて敏感な光素子であること
による。方向性結合器20a,20bの結合率が50%
からずれると、オフ状態において100%の信号光がク
ロス経路を通らず、スルー経路に漏れ光が生じてしま
う。このような光漏話が生じることにより信号光の切り
替えが明確に行われなくなり、マトリックス光スイッチ
の特性を劣化させるという大きな問題があった。That is, in order for the Mach-Zehnder optical interferometer circuit type optical switch element of FIG. 9B to operate ideally, the coupling ratio of the directional couplers 20a and 20b, which are constituent elements, must be exactly 50 at the signal light wavelength. % Is an essential condition, but the actual optical waveguide fabrication process includes some errors, and it is difficult to set the coupling ratio to exactly 50%. This is because the directional coupler is an optical element that is extremely sensitive to deviations in structural parameters (optical waveguide width, optical waveguide interval, relative refractive index difference between the core and the clad, etc.). The coupling ratio of the directional couplers 20a and 20b is 50%
If it deviates, 100% of the signal light does not pass through the cross path in the off state, and leakage light occurs in the through path. Due to such light crosstalk, switching of the signal light is not performed clearly, and there is a serious problem that the characteristics of the matrix optical switch are deteriorated.
【0014】このような方向性結合器の作製誤差による
光漏話を抑制する方法として、光スイッチ要素を図10
に示すような構成にする方法がある。As a method of suppressing light crosstalk due to such a directional coupler fabrication error, an optical switch element is shown in FIG.
There is a method of making the configuration as shown in FIG.
【0015】図10Aに示す光スイッチ要素は、2個の
方向性結合器間20a,20bに1/2波長の光路長差
が設定されているマッハツェンダ光干渉計回路と2本の
光導波路18,19の平面光導波路交差部24により構
成されている。この光スイッチ要素では、すでに1/2
波長の光路長差が設定されているため、オフ状態では信
号光はスルー経路でマッハツェンダ光干渉計回路を通過
することになる。さらに、平面光導波路交差部24にお
いては、光導波路18,19間での光漏話が無視できる
角度で光導波路18,19を交差させているため、最終
的に信号光はクロス経路で光スイッチ要素を通過するこ
とになる。この動作は、2個の方向性結合器20a,2
0bの結合率が等しくさえあればよく、必ずしも結合率
が50%である必要はない。An optical switch element shown in FIG. 10A includes a Mach-Zehnder optical interferometer circuit in which a half-wavelength optical path difference is set between two directional couplers 20a and 20b, two optical waveguides 18, It is composed of 19 plane optical waveguide intersections 24. In this optical switch element, it is already 1/2
Since the optical path length difference between the wavelengths is set, in the off state, the signal light passes through the Mach-Zehnder optical interferometer circuit through the through path. Furthermore, in the plane optical waveguide intersection 24, since the optical waveguides 18 and 19 intersect at an angle at which the light crosstalk between the optical waveguides 18 and 19 can be ignored, the signal light finally passes through the optical switch element through a cross path. Will pass through. This operation is performed by the two directional couplers 20a, 2
It is sufficient that the coupling rates of Ob are equal, and the coupling rate does not necessarily need to be 50%.
【0016】一方、オン状態では、マッハツェンダ光干
渉計回路を構成する光導波路上に設けた熱光学位相シフ
タ21を駆動して、前記1/2波長相当の光路長差を打
ち消すようにする。これにより、平面光導波路交差部2
4を含む光スイッチ要素の状態をスルー経路へと切り替
えることができる。On the other hand, in the ON state, the thermo-optical phase shifter 21 provided on the optical waveguide constituting the Mach-Zehnder optical interferometer circuit is driven to cancel the optical path length difference corresponding to the half wavelength. Thereby, the plane optical waveguide intersection 2
4 can be switched to a through path.
【0017】この構成法では、2個の方向性結合器20
a、20bの結合率が等しければ、その値が50%から
ずれていても、オフ状態ではスルー経路への光漏話は発
生しない。結合率が50%からずれた場合では、オン状
態で全ての信号光をスルー経路に切り替えることはでき
ず、クロス経路への信号光の漏話が生じてしまう。しか
し、図9Aのようなマトリックス光スイッチにおいて
は、この漏話光は出力側光導波路束4b内のダミーの光
導波路端へと導かれるので、マトリックス光スイッチと
しての消光比劣化には結びつかない。In this configuration, the two directional couplers 20
If the coupling rates of a and 20b are equal, even if the value deviates from 50%, light crosstalk to the through path does not occur in the off state. If the coupling ratio deviates from 50%, all of the signal light cannot be switched to the through path in the ON state, and signal light crosstalk to the cross path occurs. However, in the matrix optical switch as shown in FIG. 9A, the crosstalk light is guided to the end of the dummy optical waveguide in the output side optical waveguide bundle 4b, so that the extinction ratio of the matrix optical switch does not deteriorate.
【0018】図10Bに示す構成は、2個の方向性結合
器20a、20bを連結する途中に平面光導波路交差部
24を設けたものであり、2本の光導波路18,19の
間隔を大きくとる箇所を1箇所にまとめるために、光ス
イッチ要素の占有長さを短くできる。In the configuration shown in FIG. 10B, a plane optical waveguide intersection 24 is provided in the middle of connecting the two directional couplers 20a and 20b, and the interval between the two optical waveguides 18 and 19 is increased. The occupied length of the optical switch element can be reduced because the locations to be taken are combined into one location.
【0019】しかし、これらのような平面光導波路交差
部24を設けた構成では、平面光導波路交差部24にお
いて光導波路の横方向の閉じ込め効果が無くなるため
に、本質的に回折損失が生じてしまう。光ファイバと同
程度の寸法の光導波路を用いた場合、その回折損失値は
0.1dB/箇所程度であるが、大規模なマトリックス
光スイッチでは光スイッチ要素毎に回折損失が累積され
るため、平面光導波路交差部24での回折損失が回路全
体の損失を制約してしまうことになる。また、マトリッ
クス光スイッチの小型化や大規模化には、曲がり光導波
路の半径を小さくできる比屈折率差の大きい高Δ光導波
路を用いることが、有望である。しかし、比屈折率差が
大きくなるほど平面光導波路交差部24での回折損失は
大きくなってしまうため、マトリックス光スイッチの小
型化と低損失化を同時に実現することは困難であった。However, in such a configuration in which the plane optical waveguide crossing portion 24 is provided, the planar optical waveguide crossing portion 24 loses the effect of confining the optical waveguide in the lateral direction, and essentially causes diffraction loss. . When an optical waveguide having the same size as the optical fiber is used, the diffraction loss value is about 0.1 dB / point. However, in a large-scale matrix optical switch, the diffraction loss is accumulated for each optical switch element. The diffraction loss at the plane optical waveguide intersection 24 limits the loss of the entire circuit. To reduce the size and the scale of the matrix optical switch, it is promising to use a high Δ optical waveguide having a large relative refractive index difference that can reduce the radius of the bent optical waveguide. However, as the relative refractive index difference increases, the diffraction loss at the plane optical waveguide intersection 24 increases. Therefore, it has been difficult to simultaneously reduce the size and the loss of the matrix optical switch.
【0020】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、作製誤差に強く消
光比が優れ、且つ、小型で過剰損失が小さい導波路型マ
トリックス光スイッチを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a waveguide type matrix optical switch which is resistant to fabrication errors, has an excellent extinction ratio, is small, and has a small excess loss. Is to provide.
【0021】本発明の前記ならびにその他の目的及び新
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明ら
かにする。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の(1)の手段は、入力信号光の光路を切り
替える導波路型光スイッチであって、基板上で、前記基
板に対して垂直な方向のそれぞれ異なる平面上に設けら
れる第1および第2の光導波路と、前記第1および第2
の光導波路が互いに近接して配置されて構成され、か
つ、結合率の等しい2個の積層型方向性結合器と、前記
2個の積層型方向性結合器間の前記第1の光導波路と前
記第2の光導波路の少なくとも一方に設けられる光路長
切り替え手段と、前記第1の光導波路と第2の光導波路
を空間的に交差させる交差部とを備え、前記各積層型方
向性結合器を構成する前記第1および第2の光導波路
は、光軸が平行で、かつ、前記第1および第2の光導波
路の中心が、前記基板に対して垂直な同一線上に位置す
るように整列され、前記2個の積層型方向性結合器間の
前記第1の光導波路と前記第2の光導波路とは、前記入
力信号光の半波長分の実効光路長差を有し、前記光路長
切り替え手段は、前記2個の積層型方向性結合器間の前
記第1の光導波路と前記第2の光導波路との間の前記実
効光路長差を前記信号光の波長の整数倍に切り替えるこ
とを特徴とする。Means for Solving the Problems To achieve the above object, a means (1) of the present invention is a waveguide type optical switch for switching an optical path of an input signal light, wherein the optical switch is provided on a substrate. First and second optical waveguides provided on different planes perpendicular to each other with respect to the first and second optical waveguides;
And two laminated directional couplers having the same coupling ratio, and the first optical waveguide between the two laminated directional couplers, wherein An optical path length switching means provided on at least one of the second optical waveguides; and an intersection portion for spatially intersecting the first optical waveguide and the second optical waveguide, wherein each of the laminated directional couplers is provided. The first and second optical waveguides constituting
The optical axis is parallel and the center of the first and second optical waveguides are aligned in <br/> so that to position on the same line perpendicular to the substrate, the two laminated The first optical waveguide and the second optical waveguide between the directional couplers have an effective optical path length difference corresponding to a half wavelength of the input signal light, and the optical path length switching unit includes the two optical waveguides. Wherein the effective optical path length difference between the first optical waveguide and the second optical waveguide between the stacked directional couplers is switched to an integral multiple of the wavelength of the signal light.
【0023】本発明の(2)の手段は、前記光路長差切
り替え手段に、光位相シフタを用いたことを特徴とす
る。The means (2) of the present invention is characterized in that an optical phase shifter is used as the optical path length difference switching means.
【0024】本発明の(3)の手段は、前記光位相シフ
タに、薄膜ヒータからなる熱光学効果位相シフタを用い
たことを特徴とする。The means (3) of the present invention is characterized in that a thermo-optic effect phase shifter comprising a thin film heater is used as the optical phase shifter.
【0025】本発明の(4)の手段は、前記光位相シフ
タを、前記2個の積層型方向性結合器の間において、前
記第1の光導波路と第2の光導波路にそれぞれ設けたこ
とを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, the optical phase shifter is provided on each of the first optical waveguide and the second optical waveguide between the two stacked directional couplers. It is characterized by.
【0026】本発明の(5)の手段は、前記光位相シフ
タを、実効光路長の短い方の光導波路に設け、駆動状態
において、前記実効光路長差を零とするようにしたこと
を特徴とする。The means (5) of the present invention is characterized in that the optical phase shifter is provided in an optical waveguide having a shorter effective optical path length, and the effective optical path difference is made zero in a driving state. And
【0027】本発明の(6)の手段は、前記光位相シフ
タを、実効光路長の長い方の光導波路に設け、駆動状態
において、前記実効光路長差を前記信号光の1波長分と
するようにしたことを特徴とする。In the means (6) of the present invention, the optical phase shifter is provided in an optical waveguide having a longer effective optical path length, and in a driving state, the effective optical path length difference is set to one wavelength of the signal light. It is characterized by doing so.
【0028】本発明の(7)の手段は、前記光位相シフ
タの一方を、前記実効光路長差が前記信号光の半波長分
からずれている場合に、そのずれ分を補償するために用
いたことを特徴とする。The means (7) of the present invention uses one of the optical phase shifters to compensate for the difference when the effective optical path length difference deviates from the half wavelength of the signal light. It is characterized by the following.
【0029】本発明の(8)の手段は、前記空間交差部
を、前記2個の積層型方向性結合器の間に設けたことを
特徴とする。The means (8) of the present invention is characterized in that the space intersection is provided between the two stacked directional couplers.
【0030】本発明の(9)の手段は、前記空間交差部
を、前記2個の積層型方向性結合器のいずれか一方と兼
用されていることを特徴とする。[0030] The means (9) of the present invention is characterized in that the space intersection part is also used as one of the two stacked directional couplers.
【0031】本発明の(10)の手段は、複数の入力端
と複数の出力端を備え、入力信号光を切り替えて出力す
る導波路型マトリックス光スイッチであって、前記入力
端にそれぞれ接続された複数の入力光導波路と、前記出
力端にそれぞれ接続され、前記基板に対して垂直な方向
において前記入力光導波路の位置する平面と異なる平面
上に設けられる複数の出力光導波路と、前記入力光導波
路と前記出力光導波路との各空間交差点に配置された複
数の光スイッチ要素とを具備し、前記各光スイッチ要素
は、前記各手段の導波路型光スイッチであることを特徴
とする導波路型マトリックス光スイッチ。The means (10) of the present invention is a waveguide type matrix optical switch which has a plurality of input terminals and a plurality of output terminals, and switches and outputs an input signal light, and is connected to each of the input terminals. A plurality of input optical waveguides, each connected to the output end, a direction perpendicular to the substrate
Plane different from the plane position of the input waveguide in
A plurality of output optical waveguides provided above, and a plurality of optical switch elements disposed at respective spatial intersections of the input optical waveguide and the output optical waveguide, wherein each of the optical switch elements
Are the waveguide type optical switches of the respective means.
A waveguide type matrix optical switch .
【0032】本発明の(11)の手段は、前記光スイッ
チ要素が、つづら折り状に曲折する光導波路束によって
接続されたことを特徴とする。[0032] Means (11) of the present invention, the optical switch element, characterized in that connected by optical waveguide beams bent in zigzag.
【0033】本発明の(12)の手段は、前記光スイッ
チ要素を接続する光導波路途上において、前記光スイッ
チ要素に対応する位置に、ダミースイッチを設けたこと
を特徴とする。[0033] Means (12) of the present invention, in the optical waveguide developing connecting the optical switch element, the position corresponding to the optical switch element, characterized in that a dummy switch.
【0034】本発明の(13)の手段は、前記ダミース
イッチが、同一平面上に設けられた2本の光導波路を近
接させた結合率の等しい2個の方向性結合器と、前記2
個の方向性結合器間の前記2本の光導波路が前記信号光
の半波長分の実効光路長差を有する構成になっているこ
とを特徴とする。[0034] Means (13) of the present invention has a front Symbol dummy switch, two binding rate is close to the optical waveguide which are disposed on the same plane equal two directional couplers, the 2
The two optical waveguides between the directional couplers are configured to have an effective optical path length difference corresponding to a half wavelength of the signal light.
【0035】本発明の(13)の手段は、前記光導波路
が、直線から曲線に移行する部分及び曲線部の曲率半径
が変化する部分において、光導波路中心をオフセットさ
せて接続したことを特徴とする。[0035] Means (13) of the present invention, the optical waveguide, the curvature radius changes part of the portion and the curve portion of transition from straight to curved, and characterized in that to connect the optical waveguide center is offset I do.
【0036】[0036]
【作用】前述の手段によれば、積層構造を有する光導波
路を用いて、非対称マッハツェンダ光干渉計回路を積層
型方向性結合器で構成し、光導波路交差を回折損失の生
じない空間交差で構成することにより、曲がり半径が小
さいが回折損失が大きい欠点を有する高比屈折率差
(Δ)の光導波路を用いることができるので、作製誤差
に強く消光比が優れ、且つ、小型で過剰損失が小さい導
波路型マトリックス光スイッチを実現することができ
る。According to the above-mentioned means, an asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit is constituted by a laminated directional coupler using an optical waveguide having a laminated structure, and an optical waveguide intersection is constituted by a spatial intersection which does not cause diffraction loss. By doing so, it is possible to use an optical waveguide having a high relative refractive index difference (Δ), which has a disadvantage that the bending radius is small but the diffraction loss is large. A small waveguide type matrix optical switch can be realized.
【0037】[0037]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0038】〔実施例1〕図1Aは、本発明の実施例1
の4×4マトリックス光スイッチの構成を説明するため
の全体平面配置模式図、図1Bは、図1Aに示す導波路
型光スイッチの構成を説明するための拡大平面模式図、
図1Cは、前記図1Bに示す線分AA’,BB’,C
C’,DD’における拡大断面模式図である。Embodiment 1 FIG. 1A shows Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 1B is an enlarged schematic plan view for explaining the configuration of the waveguide type optical switch shown in FIG. 1A.
FIG. 1C shows the line segments AA ′, BB ′, C shown in FIG. 1B.
It is an expanded sectional schematic diagram in C ', DD'.
【0039】図1A,図1B及び図1Cにおいて、1
a,1b,1c,1dは入力光導波路、2a,2b,2
c,2dは出力光導波路、3はシリコン基板、4aは入
力光導波路束、4bは出力光導波路束、5は下側クラッ
ド層、6は積層構造の下側に位置する光導波路、7は中
間クラッド層、8は積層構造の上側に位置する光導波
路、9は上側クラッド層、10aと10bは垂直方向の
光結合を行う積層型方向性結合器、11は光位相シフタ
としての薄膜ヒータ、12は積層構造からなる空間交差
部である。図1Aと図1Bにおいて、積層構造の下側に
位置する光導波路6は点線で、上側に位置する光導波路
8は実線で示されている。In FIG. 1A, FIG. 1B and FIG.
a, 1b, 1c, 1d are input optical waveguides, 2a, 2b, 2
Reference numerals c and 2d denote output optical waveguides, 3 denotes a silicon substrate, 4a denotes an input optical waveguide bundle, 4b denotes an output optical waveguide bundle, 5 denotes a lower cladding layer, 6 denotes an optical waveguide located below the laminated structure, and 7 denotes an intermediate waveguide. A cladding layer, 8 an optical waveguide located above the laminated structure, 9 an upper cladding layer, 10a and 10b laminated multilayer directional couplers for performing optical coupling in the vertical direction, 11 a thin film heater as an optical phase shifter, 12 Is a space intersection having a laminated structure. 1A and 1B, the optical waveguide 6 located on the lower side of the laminated structure is indicated by a dotted line, and the optical waveguide 8 located on the upper side is indicated by a solid line.
【0040】積層型方向性結合器10aと10bでは、
互いの光導波路の中心が垂直線上に配列するようになっ
ており、光導波路間の間隙及び結合部の長さは結合率を
50%にするように設定されている。2個の積層型方向
性結合器10aと10bの間における積層構造下側光導
波路6と積層構造上側光導波路8の実効光路長は、光導
波路6の方が光導波路8に比べて信号光の波長(実施例
1では、1.3μm)の1/2相当、すなわち0.65μ
m程度長くなるように設定されており、光導波路8に対
応する上側クラッド層9の上部には、光位相シフタとし
ての薄膜ヒータ11が設置されている。光導波路6と8
は、空間交差部12において交わることなく空間的に交
差している。In the stacked directional couplers 10a and 10b,
The centers of the optical waveguides are arranged on a vertical line, and the gap between the optical waveguides and the length of the coupling portion are set so that the coupling ratio is 50%. The effective optical path length of the laminated lower optical waveguide 6 and the laminated upper optical waveguide 8 between the two laminated directional couplers 10a and 10b is smaller than that of the optical waveguide 8 in signal light.相当 of the wavelength (1.3 μm in the first embodiment), that is, 0.65 μm
The thin film heater 11 as an optical phase shifter is provided above the upper cladding layer 9 corresponding to the optical waveguide 8. Optical waveguides 6 and 8
Intersect spatially without intersecting at the spatial intersection 12.
【0041】積層型方向性結合器10aと10bとの間
の領域は、光路長差1/2波長の非対称マッハツェンダ
光干渉計回路を構成しており、薄膜ヒータ11に通電し
ないオフ状態では、光導波路6の入力端から入力した信
号光は、積層型方向性結合器10aと10bを通過した
後、そのまま光導波路6の出力端から出力され、同様に
光導波路8の入力端から入力した信号光は、光導波路8
の出力端から出力される。マッハツェンダ光干渉計回路
を通過した後、空間交差部12で光導波路6と8の光の
進行方向に対する左右の位置関係が変わるので、光スイ
ッチ要素全体としては、マトリックス光スイッチのオフ
状態としてのクロス経路を実現できることになる。The area between the stacked directional couplers 10a and 10b constitutes an asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit having a half-wavelength difference in optical path length. The signal light input from the input end of the waveguide 6 is output from the output end of the optical waveguide 6 as it is after passing through the laminated directional couplers 10a and 10b, and similarly the signal light input from the input end of the optical waveguide 8 Is the optical waveguide 8
Is output from the output end of After passing through the Mach-Zehnder optical interferometer circuit, the left and right positional relationship with respect to the traveling direction of the light in the optical waveguides 6 and 8 changes at the space intersection 12, so that the optical switch element as a whole is A route can be realized.
【0042】また、薄膜ヒータ11に通するオン状態で
は、1/2波長の光路長差を打ち消すことにより、光導
波路6から入力した信号光を光導波路8へ、光導波路8
から入力した信号光は光導波路6へと切り替えることが
でき、スルー経路を実現できる。In the on state where the light passes through the thin film heater 11, the signal light input from the optical waveguide 6 is transmitted to the optical waveguide 8 by canceling out the optical path length difference of 1 / wavelength.
Can be switched to the optical waveguide 6 and a through path can be realized.
【0043】さらに、本実施例1での光スイッチ要素の
構成では、積層型方向性結合器10a,10bの結合率
が50%からずれても結合率が等しくさえあれば、前述
したようにオフ状態でのクロス経路への光漏話は生じな
い。Further, in the configuration of the optical switch element according to the first embodiment, even if the coupling ratio of the laminated directional couplers 10a and 10b deviates from 50%, as long as the coupling ratios are equal, as described above, There is no light crosstalk to the cross path in the state.
【0044】また、空間交差部12では互いの光導波路
が実際に交わることなく空間的に交差するので、回折損
失も生じることはない。In the spatial intersection portion 12, since the optical waveguides intersect spatially without actually intersecting with each other, no diffraction loss occurs.
【0045】このような構成の積層型マトリックス光ス
イッチは、図2に示す石英系導波回路の作製工程を経て
作製される。The multilayer matrix optical switch having such a structure is manufactured through the manufacturing process of the quartz-based waveguide circuit shown in FIG.
【0046】すなわち、例えば、直径4インチ、厚さ1
mmのシリコン基板3上にFHD堆積法によって、まず、
第1下側クラッド膜5として組成がSiO2−P2O5−
B2O3の石英系ガラス膜を20μm堆積する。ガラスの
透明化は、温度1400℃のHeとO2の混合雰囲気中
で行った。次に、第1の光導波路6のコア膜として組成
がSiO2−GeO2の石英系ガラスをECR−CVD堆
積法を用いて堆積した。That is, for example, a diameter of 4 inches and a thickness of 1
First, by FHD deposition on a silicon substrate 3
The composition of the first lower cladding film 5 is SiO 2 —P 2 O 5 —
A quartz glass film of B 2 O 3 is deposited to a thickness of 20 μm. The glass was made transparent in a mixed atmosphere of He and O 2 at a temperature of 1400 ° C. Next, as a core film of the first optical waveguide 6, a quartz glass having a composition of SiO 2 —GeO 2 was deposited by using the ECR-CVD deposition method.
【0047】本実施例1では、ECR−CVD堆積を用
いたが、CVD堆積やスパッタ堆積及びFHD堆積法を
用いても、コア膜を作製することが可能である。その
後、反応性イオンエッチングにより第1の光導波路6を
形成する。In the first embodiment, ECR-CVD deposition is used. However, a core film can be formed by using CVD deposition, sputter deposition, or FHD deposition. After that, the first optical waveguide 6 is formed by reactive ion etching.
【0048】次に、中間クラッド層7として組成がSi
O2の石英ガラスをECR−CVD堆積法で1μm堆積
する。その際、特願平1−43781の導波路クラッド
膜平坦化技術、すなわち、ECR法で堆積しながら、R
Fバイアスを基板にかけて逆スパッタする平坦化技術を
用いて、表面が平坦な中間クラッド層7を形成した。Next, the composition of the intermediate cladding layer 7 is Si
O 2 quartz glass is deposited to a thickness of 1 μm by ECR-CVD deposition. At that time, the waveguide clad film flattening technology of Japanese Patent Application No. 1-43781, that is, while depositing by the ECR method, R
The intermediate cladding layer 7 having a flat surface was formed by using a flattening technique in which reverse bias was applied to the substrate by applying an F bias.
【0049】本実施例1では、ECR−CVD堆積法を
用いて平坦な中間クラッド層を作製したが、CVD堆積
法でもスパッタ堆積法及びFHD堆積法で堆積した後、
研磨などにより表面を平坦にする方法でも同様に作製す
ることが可能である。In the first embodiment, the flat intermediate cladding layer is formed by using the ECR-CVD deposition method. However, the CVD intermediate layer is also deposited by the sputter deposition method and the FHD deposition method.
A similar method can also be used to make the surface flat by polishing or the like.
【0050】次に、第1の光導波路6と同様にして第2
の光導波路8を形成した。最後に、FHD堆積法を用い
て、第2の光導波路8を埋め込む上側クラッド層9とし
て組成がSiO2−P2O5−B2O3の石英系ガラス膜を
20μm堆積する。ガラスの透明化は、温度1200℃
のHeとO2の混合雰囲気中で行った。Next, the second optical waveguide 6 is formed in the same manner as the first optical waveguide 6.
Was formed. Finally, a quartz glass film having a composition of SiO 2 —P 2 O 5 —B 2 O 3 having a composition of 20 μm is deposited as the upper cladding layer 9 for embedding the second optical waveguide 8 by using the FHD deposition method. Transparency of glass is 1200 ℃
In a mixed atmosphere of He and O 2 .
【0051】さらに、前記の工程で作製した光導波路上
の各光スイッチ要素の所定の部分に光位相シフタとして
の薄膜ヒータ11を設置する。Further, a thin-film heater 11 as an optical phase shifter is provided at a predetermined portion of each optical switch element on the optical waveguide produced in the above-described process.
【0052】作製した光導波路6と8は、コア寸法は
4.5×4.5μm2であり、比屈折率差Δは1.5%とし
た。光スイッチ要素は、直線光導波路と許容曲がり半径
である半径2mmの曲がり光導波路とを基本に構成した。
従来の構成方法では、交差部の回折損失のために光導波
路の比屈折率差Δを0.75%以上に高くすることがで
きず、曲がり光導波路の半径は4mm以下にできなかっ
た。本実施例では、曲がり光導波路の半径を2mmにする
ことにより、マトリックス光スイッチ全体の寸法を小型
化することができた。The fabricated optical waveguides 6 and 8 had a core size of 4.5 × 4.5 μm 2 and a relative refractive index difference Δ of 1.5%. The optical switch element was basically composed of a straight optical waveguide and a bent optical waveguide having a radius of 2 mm, which is an allowable bending radius.
In the conventional configuration method, the relative refractive index difference Δ of the optical waveguide cannot be increased to 0.75% or more due to the diffraction loss at the intersection, and the radius of the bent optical waveguide cannot be reduced to 4 mm or less. In this embodiment, the overall size of the matrix optical switch can be reduced by setting the radius of the bent optical waveguide to 2 mm.
【0053】また、空間交差部12の交差角度θは、光
導波路間での光結合が生じないように30度以上とし
た。2個の積層型方向性結合器10aと10b間の実効
光路長差は、フォトリソグラフィ工程により信号光波長
1.3μmの半分の0.65μmに正確に設定した。光導
波路コアの屈折率が1.47程度であることを勘案し、
実際のマスク上の光導波路長差は、0.65/1.47=
0.44μmに設定した。薄膜ヒータ11は、金属クロ
ムを蒸着源とする真空蒸着法により、厚さ0.3μm、
幅50μm、長さ4mmのクロム薄膜をそれぞれの光スイ
ッチ要素上に蒸着することにより形成した。The intersection angle θ of the space intersection 12 is set to 30 degrees or more so that optical coupling does not occur between the optical waveguides. The effective optical path length difference between the two stacked directional couplers 10a and 10b was accurately set to 0.65 μm, which is half the signal light wavelength of 1.3 μm, by a photolithography process. Considering that the refractive index of the optical waveguide core is about 1.47,
The actual optical waveguide length difference on the mask is 0.65 / 1.47 =
It was set to 0.44 μm. The thin film heater 11 has a thickness of 0.3 μm by a vacuum evaporation method using metal chromium as an evaporation source.
A chromium thin film having a width of 50 μm and a length of 4 mm was formed on each optical switch element by vapor deposition.
【0054】作製したマトリックス光スイッチにおい
て、通電する薄膜ヒータ11を選択することにより4×
4のスイッチ切り替え動作が確認された。スイッチ動作
電力は、約0.5Wであり、最大4個の薄膜ヒータ11
を動作する状態における全消費電力は2W程度であっ
た。また、マトリックス光スイッチ全体での消光比は、
積層方向性結合器10a,10bの結合率が40〜60
%において、20dB以上確保できた。さらに、光導波
路損失は、対称なマッハツェンダ光干渉計回路を用いた
従来型のマトリックス光スイッチと同程度の値が得ら
れ、空間交差部12による過剰損失は見られなかった。In the manufactured matrix optical switch, 4 ×
The switching operation of No. 4 was confirmed. The switch operating power is about 0.5 W, and a maximum of four thin film heaters 11 are provided.
The total power consumption in the state of operating was about 2 W. The extinction ratio of the entire matrix optical switch is
The coupling ratio of the laminated directional couplers 10a and 10b is 40 to 60
%, 20 dB or more could be secured. Further, the loss of the optical waveguide was comparable to that of a conventional matrix optical switch using a symmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit, and no excess loss due to the spatial intersection 12 was observed.
【0055】〔実施例2〕図3Aは、本発明の実施例2
の導波路型光スイッチの構成を説明するための拡大平面
模式図、図3Bは、図3Aに示す線分AA’,BB’,
CC’,DD’における拡大断面模式図である。4×4
マトリックス光スイッチの全体平配置模式図は、図1A
と同様である。Embodiment 2 FIG. 3A shows Embodiment 2 of the present invention.
3B is an enlarged schematic plan view for explaining the configuration of the waveguide type optical switch shown in FIG. 3B.
It is an expanded sectional schematic diagram in CC 'and DD'. 4x4
FIG. 1A is a schematic diagram of the entire flat arrangement of the matrix optical switch.
Is the same as
【0056】図3A及び図3Bにおいて、3はシリコン
基板、5は下側クラッド層、6は積層構造の下側に位置
する光導波路、7は中間クラッド層、8は積層構造の上
側に位置する光導波路、9は上側クラッド層、10aと
10bは垂直方向の光結合を行う積層型方向性結合器、
11は光位相シフタとしての薄膜ヒータ、12は空間交
差部である。3A and 3B, reference numeral 3 denotes a silicon substrate, 5 denotes a lower cladding layer, 6 denotes an optical waveguide located below the laminated structure, 7 denotes an intermediate cladding layer, and 8 denotes an upper side of the laminated structure. An optical waveguide, 9 is an upper cladding layer, 10a and 10b are stacked directional couplers for performing optical coupling in a vertical direction,
11 is a thin film heater as an optical phase shifter, and 12 is a space intersection.
【0057】本実施例2では、空間交差部12は、2個
の積層型方向性結合器10aと10bの間に配置されて
いる。積層型方向性結合器10aと10bでは、互いの
光導波路の中心が垂直線上に配列するようになってお
り、光導波路間の間隙及び結合部の長さは結合率を50
%にするように設定されている。In the second embodiment, the space intersection 12 is disposed between the two stacked directional couplers 10a and 10b. In the stacked directional couplers 10a and 10b, the centers of the respective optical waveguides are arranged on a vertical line, and the gap between the optical waveguides and the length of the coupling portion are such that the coupling ratio is 50%.
% Is set.
【0058】2個の積層型方向性結合器10aと10b
の間における積層構造下側光導波路6と積層構造上側光
導波路8の実効光路長は、光導波路6の方が光導波路8
に比べて信号光の波長(実施例2では、1.3μm)の
1/2相当、すなわち0.65μm程度長くなるように
設定されており、光導波路8に対応する上側クラッド層
9の上部には、光位相シフタとしての薄膜ヒータ11が
設置されている。Two stacked directional couplers 10a and 10b
The effective optical path length of the laminated lower optical waveguide 6 and the laminated upper optical waveguide 8 between the optical waveguides 6 is smaller than that of the optical waveguide 8.
Is set to be equal to half of the wavelength of the signal light (1.3 μm in the second embodiment), that is, about 0.65 μm longer than that of the signal light, and is provided above the upper cladding layer 9 corresponding to the optical waveguide 8. Is provided with a thin-film heater 11 as an optical phase shifter.
【0059】光導波路6と8は、空間交差部12におい
て交わることなく空間的に交差している。本実施例2の
光スイッチ要素のスイッチ動作原理は、前記実施例1と
同様である。The optical waveguides 6 and 8 intersect spatially without intersecting at the spatial intersection 12. The switching operation principle of the optical switch element of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
【0060】本実施例2の光スイッチ要素は、空間交差
部12を積層型方向性結合器10aと10bの間に位置
しているため、2本の光導波路の間隔が大きく離れる箇
所を1箇所にまとめることになり、光スイッチ要素長を
前記実施例1よりもやや短くできる利点がある。In the optical switch element of the second embodiment, since the space intersection 12 is located between the laminated directional couplers 10a and 10b, one place where the distance between the two optical waveguides is largely apart is one place. Therefore, there is an advantage that the optical switch element length can be slightly shorter than that of the first embodiment.
【0061】〔実施例3〕図4Aは、本発明の実施例3
の導波型光スイッチの構成を説明するための拡大平面模
式図、図4Bは、図4Aに示す線分AA’,BB’,C
C’,DD’における拡大断面模式図である。4×4マ
トリックス光スイッチの全体平面配置模式図は、図1A
と同様である。Embodiment 3 FIG. 4A shows Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4B is an enlarged schematic plan view for explaining the configuration of the waveguide type optical switch of FIG.
It is an expanded sectional schematic diagram in C ', DD'. FIG. 1A is a schematic plan view of the entire 4 × 4 matrix optical switch.
Is the same as
【0062】図4A及び図4Bにおいて、3はシリコン
基板、5は下側クラッド層、6は積層構造の下側に位置
する光導波路、7は中間クラッド層、8は積層構造の上
側に位置する光導波路、9は上側クラッド層、10aは
垂直方向の光結合を行う積層型方向性結合器、13は空
間交差部を兼ねた積層型方向性結合器、11は光位相シ
フタとしての薄膜ヒータである。4A and 4B, reference numeral 3 denotes a silicon substrate, 5 denotes a lower cladding layer, 6 denotes an optical waveguide located below the laminated structure, 7 denotes an intermediate cladding layer, and 8 denotes an upper side of the laminated structure. An optical waveguide, 9 is an upper clad layer, 10a is a laminated directional coupler for performing optical coupling in the vertical direction, 13 is a laminated directional coupler also serving as a spatial intersection, and 11 is a thin film heater as an optical phase shifter. is there.
【0063】本実施例3では、空間交差部は積層型方向
性結合器13と兼用された構成になっている。積層型方
向性結合器10aと13では、互いの光導波路の中心が
垂直線上に配列するようになっており、光導波路間の間
隙及び結合部の長さは結合率を50%にするように設定
されている。2個の積層型方向性結合器10aと13の
間における積層構造下側光導波路6と積層構造上側光導
波路8の実効光路長は、光導波路6の方が光導波路8に
比べて信号光の波長(実施例では、1.3μm)の1/
2相当、すなわち0.65μm程度長くなるように設定
されており、光導波路6と8に対応する上側クラッド層
9の上部には、光位相シフタとしての薄膜ヒータ11が
設置されている。通常は光路長が短い光導波路8に設け
られた薄膜ヒータ11のみで問題ないが、対の薄膜ヒー
タ11が設けられていると、万が一、光路長差が製造上
の事故でずれてしまっても、薄膜ヒータ11のいずれか
に僅かに通電することにより、光路長のずれを補償でき
る利点がある。In the third embodiment, the space intersection part is configured to also serve as the stacked directional coupler 13. In the laminated directional couplers 10a and 13, the centers of the optical waveguides are arranged on a vertical line, and the gap between the optical waveguides and the length of the coupling portion are set such that the coupling ratio is 50%. Is set. The effective optical path lengths of the lower laminated optical waveguide 6 and the upper laminated optical waveguide 8 between the two laminated directional couplers 10a and 10 are such that the optical waveguide 6 has a smaller optical signal length than the optical waveguide 8. 1 / of the wavelength (1.3 μm in the embodiment)
The thin-film heater 11 as an optical phase shifter is provided above the upper cladding layer 9 corresponding to the optical waveguides 6 and 8. Usually, only the thin film heater 11 provided in the optical waveguide 8 having a short optical path length causes no problem. However, if the pair of thin film heaters 11 is provided, even if the optical path length difference is shifted due to a manufacturing accident. There is an advantage that the deviation of the optical path length can be compensated for by slightly applying a current to one of the thin film heaters 11.
【0064】本実施例3の光スイッチ要素のスイッチ動
作原理は、前記第1の実施例と同様である。The switching operation principle of the optical switch element of the third embodiment is the same as that of the first embodiment.
【0065】本実施例3の光スイッチ要素は、空間交差
部が積層型方向性結合器13と兼ねられた構成になって
いるため、光スイッチ要素長は、対称なマッハツェンダ
光干渉計回路を用いた従来のものとほとんど変わらず、
本発明の実施例の中で最小のものである。Since the optical switch element of the third embodiment has a configuration in which the spatial intersection part also serves as the laminated directional coupler 13, the optical switch element length uses a symmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit. It is almost the same as the conventional one that was
It is the smallest of the embodiments of the present invention.
【0066】〔実施例4〕図5は、本発明の実施例4の
4×4マトリックス光スイッチの構成を説明するための
全体平面配置模式図である。本実施例4での光スイッチ
要素の配置は、前記実施例1,2,3と基本的には同じ
であるが、光スイッチ群に光スイッチ要素Sに加えてダ
ミースイッチ要素SD1とSD2を配置している点が異なっ
ている。SD1は積層構造上の上側の平面上に、SD2は下
側の平面上に配置されている。ダミー光スイッチ要素S
D1とSD2は、図9Bの従来用いた対称マッハツェンダ光
干渉計回路型光スイッチ要素から薄膜ヒータを省略した
ものと同様の構成で、2個の方向性結合器の結合率が等
しいものが用いられている。ダミースイッチには光導波
路交差を設けていないため、信号光はダミースイッチを
スルー経路で通過するのみである。[Embodiment 4] FIG. 5 is a schematic plan view showing the overall arrangement of a 4 × 4 matrix optical switch according to Embodiment 4 of the present invention. The arrangement of the optical switch elements in the fourth embodiment is basically the same as in the first, second, and third embodiments. However, dummy switch elements SD1 and SD2 are arranged in addition to the optical switch elements S in the optical switch group. They are different. SD1 is arranged on the upper plane of the laminated structure, and SD2 is arranged on the lower plane. Dummy optical switch element S
D1 and SD2 have the same configuration as the conventional symmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit-type optical switch element of FIG. 9B except that the thin film heater is omitted, and the two directional couplers have the same coupling ratio. ing. Since the optical switch intersection is not provided in the dummy switch, the signal light only passes through the dummy switch through the through path.
【0067】前述の図1Aに示す光スイッチ要素の配置
では、マトリックス光スイッチの組み合わせにより信号
光が光スイッチ要素を通過する回数が1回〜7回まであ
り、光スイッチ要素の通過損失の累積数が異なるため、
出力光の損失に大きなばらつきが生じてしまう恐れがあ
る。しかし、本実施例4のようにダミー光スイッチ要素
SD1とSD2を加えると、信号光がマトリックス光スイッ
チの組み合わせによらず光スイッチ要素を同じ回数通過
することになるので、信号光の経路による出力光の損失
のばらつきが緩和される。In the arrangement of the optical switch elements shown in FIG. 1A, the number of times that the signal light passes through the optical switch elements is from 1 to 7 due to the combination of the matrix optical switches, and the cumulative number of passage losses of the optical switch elements. Are different,
There is a possibility that a large variation occurs in the loss of the output light. However, when the dummy optical switch elements SD1 and SD2 are added as in the fourth embodiment, the signal light passes through the optical switch elements the same number of times regardless of the combination of the matrix optical switches. Variation in light loss is reduced.
【0068】ここで用いたダミースイッチの代わりに、
スイッチ要素の通過損失と同等の損失を与える機構があ
れば良く、例えば、スイッチ要素の通過損失と同等の損
失を発生させる曲げ光導波路でも代用できることは言う
までもない。Instead of the dummy switch used here,
It is needless to say that there is a mechanism that gives a loss equivalent to the passing loss of the switch element. For example, it is needless to say that a bent optical waveguide that generates a loss equivalent to the passing loss of the switch element can be used instead.
【0069】〔実施例5〕図6は、本発明の実施例5の
つづら折り状に構成された4×4マトリックス光スイッ
チの全体平面配置模式図であり、3はシリコン基板、4
aと4bは8本の積層型光導波路からなる光導波路束で
あり、4aは入力側光導波路束、4bは出力側光導波路
束である。光導波路束4a,4bの途上には、7箇所の
光スイッチ群(#1〜#7)が配置されており、スイッ
チ群内の光スイッチ要素は、図1Aや図5に示されてい
るものと同様である。[Embodiment 5] FIG. 6 is a schematic plan view of a 4 × 4 matrix optical switch formed in a serpentine shape according to Embodiment 5 of the present invention.
a and 4b are optical waveguide bundles composed of eight stacked optical waveguides, 4a is an input-side optical waveguide bundle, and 4b is an output-side optical waveguide bundle. On the way of the optical waveguide bundles 4a and 4b, seven optical switch groups (# 1 to # 7) are arranged, and the optical switch elements in the switch groups are those shown in FIGS. 1A and 5. Is the same as
【0070】本実施例5の特徴は、それぞれの光スイッ
チ要素が曲がり光導波路によりつづら折り状にシリコン
基板3上にコンパクトに配置されている点である。本実
施例5の構成においては、曲がり光導波路での曲率半径
がマトリックス光スイッチの寸法を決定しており、高比
屈折率差Δの光導波路を用いることにより、マトリック
ス光スイッチの小型化や大規模化が実現できる。A feature of the fifth embodiment is that each optical switch element is compactly arranged on the silicon substrate 3 in a bent shape by bending an optical waveguide. In the configuration of the fifth embodiment, the radius of curvature of the bent optical waveguide determines the dimensions of the matrix optical switch. By using an optical waveguide having a high relative refractive index difference Δ, the size and the size of the matrix optical switch can be reduced. Scale can be realized.
【0071】〔実施例6〕図7は、本発明の実施例6の
オフセット構造を有する積層型方向性結合器の構成を説
明するための模式図である。前記実施例1乃至5では、
光導波路は全て滑らかに連結されていたが、光導波路の
固有電界分布を考慮すると、直線光導波路と曲線光導波
路、また、曲線光導波路同士での曲率半径が異なる場合
等では、接続点での電界分布の形状や中心位置もそれぞ
れ異なっている。従って、形状の異なる光導波路同士を
光導波路中心を揃えて接続した場合、それぞれの光導波
路の固有電界分布の不一致から放射損失が生じたり、伝
搬光の蛇行現象が生じる問題がある。そこで、光導波路
接続点において、オフセットと呼ばれる光導波路の軸ず
れを適当に設定することにより、それぞれの光導波路の
固有電界分布を極力一致させることができる。図7の実
施例6では、積層型方向性結合器の直線光導波路と曲線
光導波路の接続点14a〜14d、15a〜15dと曲
線光導波路の変曲点16a,16b,17a,17bに
おいてオフセットを適用した。オフセット量は、光導波
路パラメータや曲率半径や信号波長などにより異なる
が、一般には0.1〜0.5μm程度である。[Embodiment 6] FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the configuration of a laminated directional coupler having an offset structure according to Embodiment 6 of the present invention. In the first to fifth embodiments,
All the optical waveguides were connected smoothly, but in consideration of the intrinsic electric field distribution of the optical waveguide, when the radius of curvature between the linear optical waveguide and the curved optical waveguide is different, or when the radius of curvature between the curved optical waveguides is different, at the connection point. The shape and center position of the electric field distribution are also different. Therefore, when optical waveguides having different shapes are connected with the optical waveguide centers aligned, there is a problem that radiation loss occurs due to a mismatch in the intrinsic electric field distribution of each optical waveguide, and that a meandering phenomenon of propagated light occurs. Therefore, by appropriately setting the axis shift of the optical waveguide, called an offset, at the optical waveguide connection point, it is possible to make the intrinsic electric field distribution of each optical waveguide match as much as possible. In the sixth embodiment shown in FIG. 7, the offset is set at the connection points 14a to 14d and 15a to 15d between the linear optical waveguide and the curved optical waveguide of the laminated directional coupler and the inflection points 16a, 16b, 17a and 17b of the curved optical waveguide. Applied. The offset amount varies depending on the parameters of the optical waveguide, the radius of curvature, the signal wavelength, and the like, but is generally about 0.1 to 0.5 μm.
【0072】以上の実施例1乃至6では、光位相シフタ
(薄膜ヒータ)を光路長が短い方の光導波路に設けて、
1/2波長光路長差を打ち消すように位相制御を行い、
光スイッチ要素をオン状態に切り替えた。In the first to sixth embodiments, the optical phase shifter (thin film heater) is provided in the optical waveguide having the shorter optical path length,
Perform phase control so as to cancel out the half-wavelength optical path length difference,
The optical switch element was switched on.
【0073】逆に、光路長が長い方の光導波路に光位相
シフタ(薄膜ヒータ)を設け、光路長差を1波長分に増
加させて、光スイッチ要素をオン状態に切り替えること
も同様に可能である。しかし、この場合はオン状態での
波長依存性が強くなる、すなわち、高い消光比が得られ
る波長帯域が狭くなる欠点を伴う。Conversely, it is also possible to provide an optical phase shifter (thin film heater) in the optical waveguide having the longer optical path length, increase the optical path length difference by one wavelength, and switch the optical switch element to the ON state. It is. However, in this case, there is a disadvantage that the wavelength dependence in the ON state becomes strong, that is, the wavelength band in which a high extinction ratio can be obtained becomes narrow.
【0074】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得る
ことはいうまでもない。As described above, the present invention has been specifically described based on the embodiments. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention. .
【0075】[0075]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、積層構造を有する光導波路を用いて、非対称マッハ
ツェンダ光干渉計回路を積層型方向性結合器で構成し、
光導波路交差を回折損失の生じない空間交差で構成する
ことにより、曲がり半径が小さいが回折損失が大きい欠
点を有する高比屈折率差Δの光導波路を用いることがで
きるので、作製誤差に強く消光比が優れ、且つ、小型で
過剰損失が小さい導波路型マトリックス光スイッチを実
現することができる。As described above, according to the present invention, an asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit is constituted by a laminated directional coupler using an optical waveguide having a laminated structure.
By forming the optical waveguide intersection with a spatial intersection that does not cause diffraction loss, it is possible to use an optical waveguide having a high relative refractive index difference Δ, which has a disadvantage that the bending radius is small but the diffraction loss is large. It is possible to realize a waveguide type matrix optical switch having an excellent ratio, a small size, and a small excess loss.
【図1A】 本発明の実施例1の4×4マトリックス光
スイッチの構成を説明するための全体平面模式図、FIG. 1A is an overall schematic plan view illustrating a configuration of a 4 × 4 matrix optical switch according to a first embodiment of the present invention;
【図1B】 図1に示す導波路型光スイッチの構成を説
明するための拡大平面模式図、FIG. 1B is an enlarged schematic plan view illustrating the configuration of the waveguide optical switch shown in FIG. 1;
【図1C】 図1Bに示す線分AA’,BB’,C
C’,DD’における拡大断面模式図、FIG. 1C shows line segments AA ′, BB ′, and C shown in FIG. 1B.
Schematic enlarged cross-sectional view at C ′, DD ′,
【図2】 図1に示す導波路型光スイッチの作製工程を
説明するための各作製工程における断面模式図、FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in each manufacturing process for explaining a manufacturing process of the waveguide optical switch shown in FIG.
【図3A】 本発明の実施例2の導波路型光スイッチの
構成を説明するための光スイッチ要素の拡大平面模式
図、FIG. 3A is an enlarged schematic plan view of an optical switch element for explaining a configuration of a waveguide type optical switch according to a second embodiment of the present invention;
【図3B】 図3Aに示す線分AA’,BB’,C
C’,DD’における拡大断面模式図、FIG. 3B is a diagram showing line segments AA ′, BB ′, and C shown in FIG. 3A.
Schematic enlarged cross-sectional view at C ′, DD ′,
【図4A】 本発明の実施例3の導波路型光スイッチの
構成を説明するための拡大平面模式図、FIG. 4A is an enlarged schematic plan view illustrating a configuration of a waveguide optical switch according to a third embodiment of the present invention;
【図4B】 図4Aに示す線分AA’,BB’,C
C’,DD’における拡大断面模式図、FIG. 4B is a diagram showing line segments AA ′, BB ′, and C shown in FIG. 4A.
Schematic enlarged cross-sectional view at C ′, DD ′,
【図5】 本発明の実施例4の4×4マトリックス光ス
イッチの構成を説明するための全体平面模式図、FIG. 5 is an overall schematic plan view illustrating the configuration of a 4 × 4 matrix optical switch according to a fourth embodiment of the present invention;
【図6】 本発明の実施例5のつづら折り状に構成した
4×4マトリックス光スイッチの構成を説明するための
全体平面模式図、FIG. 6 is an overall plan view for explaining a configuration of a 4 × 4 matrix optical switch configured in a serpentine shape according to a fifth embodiment of the present invention;
【図7】 本発明の実施例6のオフセット構造を有する
積層型方向性結合器の構成を説明するための模式図、FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a configuration of a laminated directional coupler having an offset structure according to a sixth embodiment of the present invention;
【図8】 従来技術に係るマトリックス光スイッチの構
成例を示す概念図、FIG. 8 is a conceptual diagram showing a configuration example of a matrix optical switch according to the related art;
【図9A】 従来技術に係る4×4マトリックス光スイ
ッチの構成例を示す全体平面模式図、FIG. 9A is an overall schematic plan view showing a configuration example of a 4 × 4 matrix optical switch according to the related art;
【図9B】 図9Aにおける光スイッチの構成を説明す
るための拡大平面模式図、FIG. 9B is an enlarged schematic plan view illustrating the configuration of the optical switch in FIG. 9A;
【図9C】 図9Bに示す線分AA’,BB’における
拡大断面模式図、9C is an enlarged schematic cross-sectional view taken along line segments AA ′ and BB ′ shown in FIG. 9B.
【図10A】 従来の第1の改良型光スイッチの構成を
説明するための拡大平面模式図、FIG. 10A is an enlarged schematic plan view illustrating the configuration of a first conventional improved optical switch;
【図10B】 従来の第2の改良型光スイッチの構成を
説明するための拡大平面模式図。FIG. 10B is an enlarged schematic plan view illustrating the configuration of a second conventional improved optical switch.
1a〜1d…入力光導波路、2a〜2d…出力光導波
路、3…シリコン基板、4a…入力側光導波路束、4b
…出力側光導波路束、5…下側クラッド層、6…積層構
造下側光導波路、7…中間クラッド層、8…積層構造上
側光導波路、9…上側クラッド層、10a,10b…積
層型方向性結合器、11…薄膜ヒータ、12…空間交差
部、13…空間交差部を兼ねた積層型方向性結合器、1
4a〜14d…積層構造上側直線光導波路と曲線光導波
路のオフセット付き接続、15a〜15d…積層構造下
側直線光導波路と曲線光導波路のオフセット付き接続、
16a,16b…積層構造上側曲線光導波路同士のオフ
セット付き変曲点、17a,17b…積層構造下側曲線
光導波路同士のオフセット付き変曲点、18,19…従
来の光導波路、20a,20b…従来の方向性結合器、
21…従来の熱光学位相シフタ(薄膜ヒータ)、22
a,23a…従来の光導波路入力端、22b,23b…
従来の光導波路出力端、24…平面光導波路交差部。1a to 1d: input optical waveguide, 2a to 2d: output optical waveguide, 3: silicon substrate, 4a: input side optical waveguide bundle, 4b
... output side optical waveguide bundle, 5 ... lower clad layer, 6 ... laminated structure lower optical waveguide, 7 ... intermediate clad layer, 8 ... laminated structure upper optical waveguide, 9 ... upper clad layer, 10a, 10b ... laminated type direction Directional coupler, 11: thin film heater, 12: spatial intersection, 13: stacked directional coupler also serving as spatial intersection,
4a to 14d: Connection with offset between the laminated structure upper linear optical waveguide and the curved optical waveguide; 15a to 15d: Connection with offset between the laminated structure lower linear optical waveguide and the curved optical waveguide;
16a, 16b: inflection point with offset between laminated structure upper curved optical waveguides, 17a, 17b: inflection point with offset between laminated structure lower curved optical waveguides, 18, 19: conventional optical waveguide, 20a, 20b ... Conventional directional coupler,
21 ... conventional thermo-optic phase shifter (thin film heater), 22
a, 23a ... conventional optical waveguide input terminals, 22b, 23b ...
Conventional optical waveguide output end, 24... Plane optical waveguide intersection.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭63−22562(JP,B2) 特許2625312(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/313 JICSTファイル(JOIS) WPI(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-B-63-22562 (JP, B2) Patent 2625312 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/313 JICST file (JOIS) WPI (DIALOG)
Claims (14)
光スイッチであって、 基板上で、前記基板に対して垂直な方向のそれぞれ異な
る平面上に設けられる第1および第2の光導波路と、 前記第1および第2の光導波路が互いに近接して配置さ
れて構成され、かつ、結合率の等しい2個の積層型方向
性結合器と、 前記2個の積層型方向性結合器間の前記第1の光導波路
と前記第2の光導波路の少なくとも一方に設けられる光
路長切り替え手段と、 前記第1の光導波路と第2の光導波路を空間的に交差さ
せる交差部とを備え、 前記各積層型方向性結合器を構成する前記第1および第
2の光導波路は、光軸が平行で、かつ、前記第1および
第2の光導波路の中心が、前記基板に対して垂直な同一
線上に位置するように整列され、 前記2個の積層型方向性結合器間の前記第1の光導波路
と前記第2の光導波路とは、前記入力信号光の半波長分
の実効光路長差を有し、 前記光路長切り替え手段は、前記2個の積層型方向性結
合器間の前記第1の光導波路と前記第2の光導波路との
間の前記実効光路長差を前記信号光の波長の整数倍に切
り替えることを特徴とする導波路型光スイッチ。1. A waveguide type optical switch for switching an optical path of an input signal light, comprising: first and second optical waveguides provided on a substrate and on different planes perpendicular to the substrate. The first and second optical waveguides are arranged close to each other, and have two coupling directional couplers having the same coupling ratio; and between the two laminated directional couplers. An optical path length switching unit provided on at least one of the first optical waveguide and the second optical waveguide; and an intersection part that spatially intersects the first optical waveguide and the second optical waveguide, said first and second optical waveguide constituting each multilayer directional coupler, the optical axes are parallel, and the center of the first and second optical waveguides are the same perpendicular to the substrate
Are aligned so that to position on a line, wherein the first optical waveguide and said second optical waveguide, effective optical path length of a half wavelength of the input signal light between the two multilayer directional coupler Wherein the optical path length switching means has a difference between the effective optical path length between the first optical waveguide and the second optical waveguide between the two stacked directional couplers, and A waveguide type optical switch characterized in that the wavelength is switched to an integral multiple of the wavelength.
フタであることを特徴とする請求項1に記載の導波路型
光スイッチ。2. The waveguide type optical switch according to claim 1, wherein said optical path length difference switching means is an optical phase shifter.
る熱光学効果位相シフタであることを特徴とする請求項
2に記載の導波路型光スイッチ。3. The waveguide type optical switch according to claim 2, wherein said optical phase shifter is a thermo-optic effect phase shifter comprising a thin film heater.
方向性結合器の間の、前記第1の光導波路と第2の光導
波路にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項
2に記載の導波路型光スイッチ。4. The optical phase shifter according to claim 1, wherein the optical phase shifter is provided on each of the first optical waveguide and the second optical waveguide between the two stacked directional couplers. 3. The waveguide type optical switch according to item 2.
方の光導波路に設けられ、駆動状態で、前記実効光路長
差を零とすることを特徴とする請求項2に記載の導波路
型光スイッチ。5. The waveguide according to claim 2, wherein the optical phase shifter is provided in an optical waveguide having a shorter effective optical path length, and makes the effective optical path length difference zero in a driving state. Type optical switch.
方の光導波路に設けられ、駆動状態で、前記実効光路長
差を前記信号光の1波長分とすることを特徴とする請求
項2に記載の導波路型光スイッチ。6. The optical phase shifter according to claim 1, wherein the optical phase shifter is provided in the optical waveguide having a longer effective optical path length, and in a driving state, sets the effective optical path difference to one wavelength of the signal light. 3. The waveguide type optical switch according to item 2.
路長差が前記信号光の半波長分からずれている場合に、
そのずれ分を補償することを特徴とする請求項4に記載
の導波路型光スイッチ。7. One of the optical phase shifters, wherein the effective optical path length difference is shifted from a half wavelength of the signal light,
5. The waveguide type optical switch according to claim 4, wherein the deviation is compensated.
向性結合器の間に設けられていることを特徴とする請求
項1に記載の導波路型光スイッチ。Wherein said spatial intersections, waveguide-type optical switch according to claim 1, characterized in that provided between the two laminated type directional coupler.
向性結合器のいずれか一方と兼用されていることを特徴
とする請求項1に記載の導波路型光スイッチ。9. The waveguide type optical switch according to claim 1, wherein the spatial intersection part is also used as one of the two stacked directional couplers.
入力信号光を切り替えて出力する導波路型マトリックス
光スイッチであって、 前記入力端にそれぞれ接続された複数の入力光導波路
と、 前記出力端にそれぞれ接続され、前記基板に対して垂直
な方向において前記入力光導波路の位置する平面と異な
る平面上に設けられる複数の出力光導波路と、前記入力
光導波路と前記出力光導波路との各空間交差点に配置さ
れた複数の光スイッチ要素とを具備し、前記各光スイッチ要素は、前記 請求項1乃至9のいずれ
か1項に記載の導波路型光スイッチであることを特徴と
する導波路型マトリックス光スイッチ。And a plurality of input terminals and a plurality of output terminals.
A waveguide-type matrix optical switch that switches and outputs an input signal light, a plurality of input optical waveguides connected respectively to said input terminal, respectively connected to the output terminal, perpendicular to the substrate
In such a direction different from the plane position of the input optical waveguide
A plurality of output optical waveguides provided on a flat surface, and a plurality of optical switch elements arranged at respective spatial intersections of the input optical waveguide and the output optical waveguide, wherein each of the optical switch elements is the same as described in the claim. 10. A waveguide-type matrix optical switch, which is the waveguide-type optical switch according to any one of items 1 to 9.
に曲折する光導波路束によって接続されたことを特徴と
する請求項10に記載の導波路型マトリックス光スイッ
チ。11. The waveguide-type matrix optical switch according to claim 10, wherein said optical switch elements are connected by an optical waveguide bundle bent in a zigzag manner.
路途上において、前記光スイッチ要素に対応する位置
に、ダミースイッチを設けたことを特徴とする請求項1
0に記載の導波路型マトリックス光スイッチ。 12. A dummy switch is provided at a position corresponding to the optical switch element on an optical waveguide connecting the optical switch element.
0. The waveguide-type matrix optical switch according to 0.
設けられた2本の光導波路を近接させた結合率の等しい
2個の方向性結合器と、前記2個の方向性結合器間の前
記2本の光導波路が前記信号光の半波長分の実効光路長
差を有する構成になっていることを特徴とする請求項1
2に記載の導波路型マトリックス光スイッチ。13. Before SL dummy switches, two and two directional couplers equal binding rate is close to the optical waveguides are disposed on the same plane, the between the two directional couplers 2. The structure according to claim 1, wherein the two optical waveguides have an effective optical path length difference of a half wavelength of the signal light.
3. The waveguide type matrix optical switch according to item 2.
する部分及び曲線部の曲率半径が変化する部分におい
て、光導波路中心をオフセットさせて接続したことを特
徴とする請求項11に記載の導波路型マトリックス光ス
イッチ。14. The optical waveguide according to claim 11, wherein the optical waveguides are connected by offsetting the center of the optical waveguide at a portion where the line transitions from a straight line to a curve and at a portion where the radius of curvature of the curved portion changes. Waveguide type matrix optical switch.
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