JP3189193B2 - マトリクス光導波路スイッチモジュール - Google Patents
マトリクス光導波路スイッチモジュールInfo
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- JP3189193B2 JP3189193B2 JP23844693A JP23844693A JP3189193B2 JP 3189193 B2 JP3189193 B2 JP 3189193B2 JP 23844693 A JP23844693 A JP 23844693A JP 23844693 A JP23844693 A JP 23844693A JP 3189193 B2 JP3189193 B2 JP 3189193B2
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- waveguide switch
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- matrix optical
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システム等にお
ける半永久的な光路設定・切替に用いられるマトリクス
光導波路スイッチと入出力光ファイバとからなるマトリ
クス光導波路スイッチモジュールに関するものである。
ける半永久的な光路設定・切替に用いられるマトリクス
光導波路スイッチと入出力光ファイバとからなるマトリ
クス光導波路スイッチモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、マトリクス光導波路スイッチモジ
ュールの例として、特開平４−２３５４９６号に開示さ
れた「マトリクス光導波路スイッチ」を用いたものがあ
り、その入力用光導波路と出力用光導波路に複数のシン
グルモード光ファイバを接続して用いられる。図１はこ
のマトリクス光導波路スイッチモジュールの従来例の構
造であり、図２はその平面図である。なお、図１中で用
いた符号と同一符号は同一構成要素を示す。図１中、１
はマトリクス光導波路スイッチ、２はクラッド、３はコ
ア、４は溝、５は液溜め、６は入力側接続用光ファイ
バ、７は出力側接続用光ファイバである。一般に、この
種のマトリクス光導波路スイッチモジュールでは、マト
リクス光導波路スイッチとシングルモード光ファイバを
低損失、低反射減衰量で接続するため、マトリクス光導
波路スイッチのコア幅やコア，クラッド屈折率がシング
ルモード光ファイバの値とほぼ等しい値に形成されてい
る。石英系のマトリクス光導波路スイッチであれば、コ
アサイズは７〜１０μｍ、比屈折率差は、０．３％程度
である。ここで、比屈折率差とは、コアとクラッドの屈
折率の違い、すなわち光の閉じ込め具合を示す値で、次
式により定義される。
ュールの例として、特開平４−２３５４９６号に開示さ
れた「マトリクス光導波路スイッチ」を用いたものがあ
り、その入力用光導波路と出力用光導波路に複数のシン
グルモード光ファイバを接続して用いられる。図１はこ
のマトリクス光導波路スイッチモジュールの従来例の構
造であり、図２はその平面図である。なお、図１中で用
いた符号と同一符号は同一構成要素を示す。図１中、１
はマトリクス光導波路スイッチ、２はクラッド、３はコ
ア、４は溝、５は液溜め、６は入力側接続用光ファイ
バ、７は出力側接続用光ファイバである。一般に、この
種のマトリクス光導波路スイッチモジュールでは、マト
リクス光導波路スイッチとシングルモード光ファイバを
低損失、低反射減衰量で接続するため、マトリクス光導
波路スイッチのコア幅やコア，クラッド屈折率がシング
ルモード光ファイバの値とほぼ等しい値に形成されてい
る。石英系のマトリクス光導波路スイッチであれば、コ
アサイズは７〜１０μｍ、比屈折率差は、０．３％程度
である。ここで、比屈折率差とは、コアとクラッドの屈
折率の違い、すなわち光の閉じ込め具合を示す値で、次
式により定義される。
【０００３】
【数１】Δ＝（ｎ1 2−ｎ2 2）／２ｎ1 2 Δ ：比屈折率差 ｎ1 ：コアの屈折率 ｎ2 ：クラッドの屈折率 このマトリクス光導波路スイッチモジュールの動作は以
下の通りである。すなわち、図１の例では液溜め５から
溝４に、屈折率が導波路コアに近似する屈折率整合液
を、注入あるいは排出することにより、光路の切替が行
われる。屈折率整合液が溝４に満たされている場合に
は、その交差部では、入力光が直進し、屈折率整合液が
排出されている場合には、その交差部で入力光は反射さ
れ、出力側接続用光ファイバ７に導かれる。
下の通りである。すなわち、図１の例では液溜め５から
溝４に、屈折率が導波路コアに近似する屈折率整合液
を、注入あるいは排出することにより、光路の切替が行
われる。屈折率整合液が溝４に満たされている場合に
は、その交差部では、入力光が直進し、屈折率整合液が
排出されている場合には、その交差部で入力光は反射さ
れ、出力側接続用光ファイバ７に導かれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来マ
トリクス光導波路スイッチモジュールには次のような問
題点があった。図３は、図１の例におけるコアの交差部
を拡大した図である。図中、１１は理想的な位置に形成
された溝、１２は実際に形成された溝の一例である。こ
の種のマトリクス光導波路スイッチにおける挿入損失を
小さくするためには、屈折率整合液が溝に満たされてい
る場合の直進挿入損失と、屈折率整合液が排出されてい
る場合の反射挿入損失の低減が重要である。直進挿入損
失はスイッチの機構上、マトリクス光導波路スイッチの
コアの交差点に必要となる溝により光の閉じ込め構造が
変化して生じるものが主な原因である。したがって、溝
幅の増加に伴い直進挿入損失は増加する。低挿入損失化
を実現するためには、溝幅を狭くする必要がある。しか
し、その溝の深さが数十μｍと大きく、また、溝壁面が
反射面となるため低挿入損失を実現するためには壁面の
垂直度も要求され、高度なリゾグラフィ技術を用いて形
成しても、現技術では溝幅は１０μｍ程度が限界であ
る。従って、現技術では、マトリクス光導波路スイッチ
モジュールとして充分な低挿入損失は得られない。
トリクス光導波路スイッチモジュールには次のような問
題点があった。図３は、図１の例におけるコアの交差部
を拡大した図である。図中、１１は理想的な位置に形成
された溝、１２は実際に形成された溝の一例である。こ
の種のマトリクス光導波路スイッチにおける挿入損失を
小さくするためには、屈折率整合液が溝に満たされてい
る場合の直進挿入損失と、屈折率整合液が排出されてい
る場合の反射挿入損失の低減が重要である。直進挿入損
失はスイッチの機構上、マトリクス光導波路スイッチの
コアの交差点に必要となる溝により光の閉じ込め構造が
変化して生じるものが主な原因である。したがって、溝
幅の増加に伴い直進挿入損失は増加する。低挿入損失化
を実現するためには、溝幅を狭くする必要がある。しか
し、その溝の深さが数十μｍと大きく、また、溝壁面が
反射面となるため低挿入損失を実現するためには壁面の
垂直度も要求され、高度なリゾグラフィ技術を用いて形
成しても、現技術では溝幅は１０μｍ程度が限界であ
る。従って、現技術では、マトリクス光導波路スイッチ
モジュールとして充分な低挿入損失は得られない。
【０００５】一方、反射挿入損失は、溝形成時に生じる
入射光の反射面となる溝壁面の理想的な位置からの位置
誤差が、主な原因である。溝壁面に位置誤差が生じる
と、反射後の光軸がコア中心からずれるため、反射挿入
損失が増加する。コアに対する角度の精密位置合わせ
（θ＝φ）は、現状のリゾグラフィ技術を用いれば充分
に達成される。しかしながら、コア中心軸の交点に対す
る位置合わせｓは、高度なリゾグラフィ技術を用いて
も、１μｍ以上の位置誤差が生じ、マトリクス光導波路
スイッチモジュールとして充分な低挿入損失は得られな
い。
入射光の反射面となる溝壁面の理想的な位置からの位置
誤差が、主な原因である。溝壁面に位置誤差が生じる
と、反射後の光軸がコア中心からずれるため、反射挿入
損失が増加する。コアに対する角度の精密位置合わせ
（θ＝φ）は、現状のリゾグラフィ技術を用いれば充分
に達成される。しかしながら、コア中心軸の交点に対す
る位置合わせｓは、高度なリゾグラフィ技術を用いて
も、１μｍ以上の位置誤差が生じ、マトリクス光導波路
スイッチモジュールとして充分な低挿入損失は得られな
い。
【０００６】従って、従来のマトリクス光導波路スイッ
チモジュールの構成では、低挿入損失化は不可能である
という問題があった。
チモジュールの構成では、低挿入損失化は不可能である
という問題があった。
【０００７】本発明は、前記従来の問題に鑑みて、溝幅
や、溝位置精度に対する要求条件を厳しくすることな
く、低挿入損失で高性能なマトリクス光導波路スイッチ
モジュールを実現することを課題とするものである。
や、溝位置精度に対する要求条件を厳しくすることな
く、低挿入損失で高性能なマトリクス光導波路スイッチ
モジュールを実現することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のマトリクス光導
波路スイッチモジュールは、マトリクス光導波路スイッ
チと、該マトリクス光導波路スイッチの入力側光導波路
と出力側光導波路とにそれぞれ接続した接続用光導波媒
体とを有し、前記接続用光導波媒体の前記マトリクス光
導波路スイッチとの接続端側にビーム径変換部が設けら
れているマトリクス光導波路スイッチモジュールにおい
て、前記マトリクス光導波路スイッチ内を伝搬する光の
ビーム径が、通信用シングルモード光ファイバを伝搬す
るビーム径より大きく、かつシングルモード条件を満た
すように、該マトリクス光導波路スイッチのコア断面形
状、コアとクラッドの屈折率が設定されていることを特
徴とする。
波路スイッチモジュールは、マトリクス光導波路スイッ
チと、該マトリクス光導波路スイッチの入力側光導波路
と出力側光導波路とにそれぞれ接続した接続用光導波媒
体とを有し、前記接続用光導波媒体の前記マトリクス光
導波路スイッチとの接続端側にビーム径変換部が設けら
れているマトリクス光導波路スイッチモジュールにおい
て、前記マトリクス光導波路スイッチ内を伝搬する光の
ビーム径が、通信用シングルモード光ファイバを伝搬す
るビーム径より大きく、かつシングルモード条件を満た
すように、該マトリクス光導波路スイッチのコア断面形
状、コアとクラッドの屈折率が設定されていることを特
徴とする。
【０００９】
【作用】上記構成の本発明のマトリクス光導波路スイッ
チモジュールによれば、伝搬する光のビーム径が大きい
ため、溝幅や、溝位置精度に対する要求条件を厳しくす
ることなく、挿入損失を低下させ、性能の向上を図るこ
とができる。
チモジュールによれば、伝搬する光のビーム径が大きい
ため、溝幅や、溝位置精度に対する要求条件を厳しくす
ることなく、挿入損失を低下させ、性能の向上を図るこ
とができる。
【００１０】
【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。
に説明する。
【００１１】（実施例１）図４は、本発明の実施例を示
す図である。図中、３１はマトリクス光導波路スイッチ
の入力側導波路、３２はマトリクス光導波路スイッチの
出力側導波路、６１，７１はマトリクス光導波路スイッ
チとの接続端付近にそれぞれビーム径変換部６２，７２
を有する入力側接続用光ファイバおよび出力側接続用光
ファイバである。光導波路３１，３２のコア断面形状、
屈折率等は、シングルモード条件が満たされるように、
さらにそれらの比屈折率差は、通信用シングルモード光
ファイバの比屈折率差Δｆ（一般に０．３％程度）より
小さな値（Δｄ）に形成されている。ここで、シングル
モード条件とは、シングルモードの光のみ伝搬する条件
であり、例えば断面が正方形のコアであれば、次式で定
義されている規格化周波数Ｖが２．１５より小さい場合
に、この条件を満たしていることになる。
す図である。図中、３１はマトリクス光導波路スイッチ
の入力側導波路、３２はマトリクス光導波路スイッチの
出力側導波路、６１，７１はマトリクス光導波路スイッ
チとの接続端付近にそれぞれビーム径変換部６２，７２
を有する入力側接続用光ファイバおよび出力側接続用光
ファイバである。光導波路３１，３２のコア断面形状、
屈折率等は、シングルモード条件が満たされるように、
さらにそれらの比屈折率差は、通信用シングルモード光
ファイバの比屈折率差Δｆ（一般に０．３％程度）より
小さな値（Δｄ）に形成されている。ここで、シングル
モード条件とは、シングルモードの光のみ伝搬する条件
であり、例えば断面が正方形のコアであれば、次式で定
義されている規格化周波数Ｖが２．１５より小さい場合
に、この条件を満たしていることになる。
【００１２】
【数２】Ｖ＝ｋ0 ａ √（ｎ1 2−ｎ2 2） ｋ0 ＝２π／λ λ ：波長 ａ ：コアサイズ ｎ1 ：コアの屈折率 ｎ2 ：クラッドの屈折率 ビーム変換部６２，７２の比屈折率差は、光導波路３
１，３２との接続側では通信用シングルモード光ファイ
バの比屈折率差よりも小さな値（Δｔ）に、反対側では
通信用シングルモード光ファイバの比屈折率差と同様な
値に形成され、その間では比屈折率差をファイバ長手方
向に徐々に変化させて形成されている。
１，３２との接続側では通信用シングルモード光ファイ
バの比屈折率差よりも小さな値（Δｔ）に、反対側では
通信用シングルモード光ファイバの比屈折率差と同様な
値に形成され、その間では比屈折率差をファイバ長手方
向に徐々に変化させて形成されている。
【００１３】本実施例のマトリクス光導波路スイッチモ
ジュールの入力側接続用光ファイバ６１の解放端からレ
ーザ光を入射させた場合、入射されたレーザ光のビーム
径は、ビーム径変換部６２で比屈折率差の減少に伴って
徐々に拡大して、マトリクス光導波路の入力側光導波路
３１に達する。光導波路３１，３２の比屈折率差は通信
用シングルモード光ファイバの比屈折率差よりも小さな
値に形成されているため、マトリクス光導波路スイッチ
の入力側光導波路３１に入射したレーザ光は、その後も
ビーム径の大きな光ビームのまま伝搬していく。すなわ
ち、ビーム径の大きな光ビームが、溝を有する交差部を
直進あるいは方向転換して伝搬する。その後、出力側光
導波路３２から出力側接続用光ファイバ７２に入射した
光ビームは、ビーム径変換部７２で比屈折率差の増加に
対応してビーム径を徐々に減少させ、最終的に通信用シ
ングルモード光ファイバと同様のビーム径となる。
ジュールの入力側接続用光ファイバ６１の解放端からレ
ーザ光を入射させた場合、入射されたレーザ光のビーム
径は、ビーム径変換部６２で比屈折率差の減少に伴って
徐々に拡大して、マトリクス光導波路の入力側光導波路
３１に達する。光導波路３１，３２の比屈折率差は通信
用シングルモード光ファイバの比屈折率差よりも小さな
値に形成されているため、マトリクス光導波路スイッチ
の入力側光導波路３１に入射したレーザ光は、その後も
ビーム径の大きな光ビームのまま伝搬していく。すなわ
ち、ビーム径の大きな光ビームが、溝を有する交差部を
直進あるいは方向転換して伝搬する。その後、出力側光
導波路３２から出力側接続用光ファイバ７２に入射した
光ビームは、ビーム径変換部７２で比屈折率差の増加に
対応してビーム径を徐々に減少させ、最終的に通信用シ
ングルモード光ファイバと同様のビーム径となる。
【００１４】上記構成のマトリクス光導波路スイッチモ
ジュールにおいて、コアサイズを８×８μｍ、コアに対
する溝の角度φを３０°とするとともに溝幅ｄを０（溝
なし）、１０μｍ、２０μｍと変化させ、入射波長λ＝
１．３１μｍとした時のマトリクス光導波路スイッチの
比屈折率差Δと、直進挿入損失との関係をビーム伝搬法
により解析した。その結果を図５に示した。ここで、直
進挿入損失とは、マトリクス光導波路において、コアの
交差部に溝が設けられているために、導波路の閉じ込め
が弱くなることにより、生じる損失である。この図５か
ら、いずれの溝幅ｄにおいても直進挿入損失が最小とな
る最適な比屈折率があり、その値は０．３％より低い
０．１〜０．１５％程度であることがわかる。
ジュールにおいて、コアサイズを８×８μｍ、コアに対
する溝の角度φを３０°とするとともに溝幅ｄを０（溝
なし）、１０μｍ、２０μｍと変化させ、入射波長λ＝
１．３１μｍとした時のマトリクス光導波路スイッチの
比屈折率差Δと、直進挿入損失との関係をビーム伝搬法
により解析した。その結果を図５に示した。ここで、直
進挿入損失とは、マトリクス光導波路において、コアの
交差部に溝が設けられているために、導波路の閉じ込め
が弱くなることにより、生じる損失である。この図５か
ら、いずれの溝幅ｄにおいても直進挿入損失が最小とな
る最適な比屈折率があり、その値は０．３％より低い
０．１〜０．１５％程度であることがわかる。
【００１５】次に、同様にコアサイズを８×８μｍ、コ
アに対する溝の角度φを３０°、溝幅ｄ＝１０μｍと
し、異なる比屈折率差の２１×２１交差点をもつマトリ
クス光導波路スイッチを試作し、１交差点あたりの平均
直進挿入損失を測定した。その結果を表１に示した。こ
の表１から、マトリクス光導波路スイッチの比屈折率差
を低下させることにより、直進挿入損失を充分に低減で
きることがわかる。
アに対する溝の角度φを３０°、溝幅ｄ＝１０μｍと
し、異なる比屈折率差の２１×２１交差点をもつマトリ
クス光導波路スイッチを試作し、１交差点あたりの平均
直進挿入損失を測定した。その結果を表１に示した。こ
の表１から、マトリクス光導波路スイッチの比屈折率差
を低下させることにより、直進挿入損失を充分に低減で
きることがわかる。
【００１６】
【表１】
【００１７】また、図６は、ビーム径と挿入損失（直進
挿入損失、反射挿入損失）に及ぼすマトリクス光導波路
スイッチの比屈折率差Δの影響をビーム径との関係にお
いて定性的に説明するグラフである。前記したように、
直進挿入損失とは、マトリクス光導波路において、コア
の交差部に溝が設けられているために、導波路の閉じ込
めが弱くなることにより、生じる損失である。また、反
射挿入損失とは、コア交差部に設けた溝の位置が、理想
位置に対して平行移動するために光軸がずれることによ
り生じる損失である。直進挿入損失と反射挿入損失と
は、定性的に同様の傾向を示すので、図６では一つの曲
線で代表して示してある。
挿入損失、反射挿入損失）に及ぼすマトリクス光導波路
スイッチの比屈折率差Δの影響をビーム径との関係にお
いて定性的に説明するグラフである。前記したように、
直進挿入損失とは、マトリクス光導波路において、コア
の交差部に溝が設けられているために、導波路の閉じ込
めが弱くなることにより、生じる損失である。また、反
射挿入損失とは、コア交差部に設けた溝の位置が、理想
位置に対して平行移動するために光軸がずれることによ
り生じる損失である。直進挿入損失と反射挿入損失と
は、定性的に同様の傾向を示すので、図６では一つの曲
線で代表して示してある。
【００１８】図６で明らかなように、ビーム径ｍは、比
屈折率差が小さいほど大きくなる。ビーム径ｍが大きく
なると、間隙や軸ずれによって生じる損失は減少する。
しかし、実際には比屈折率差ΔをΔｆ／５以下にする
と、ビーム径ｍが過大となるため、閉じ込め効果が減少
し、結果として損失は大きくなる。そのため、挿入損失
を極小とする比屈折率差Δが存在する。従来例のマトリ
クス光導波路スイッチモジュールでは、通信用シングル
モード光ファイバと接続するため比屈折率差Δが、シン
グルモード光ファイバの比屈折率差Δｆ（一般に０．３
％程度）とほぼ等しい値に形成されている。しかし、図
６からも明らかなようにΔ＜Δｆ（≒０．３）に挿入損
失が最小となるΔが存在し、Δ＝Δｆは、交差部で必ず
間隙や光軸ずれが存在するマトリクス光導波路スイッチ
の比屈折率差としては適当でない。
屈折率差が小さいほど大きくなる。ビーム径ｍが大きく
なると、間隙や軸ずれによって生じる損失は減少する。
しかし、実際には比屈折率差ΔをΔｆ／５以下にする
と、ビーム径ｍが過大となるため、閉じ込め効果が減少
し、結果として損失は大きくなる。そのため、挿入損失
を極小とする比屈折率差Δが存在する。従来例のマトリ
クス光導波路スイッチモジュールでは、通信用シングル
モード光ファイバと接続するため比屈折率差Δが、シン
グルモード光ファイバの比屈折率差Δｆ（一般に０．３
％程度）とほぼ等しい値に形成されている。しかし、図
６からも明らかなようにΔ＜Δｆ（≒０．３）に挿入損
失が最小となるΔが存在し、Δ＝Δｆは、交差部で必ず
間隙や光軸ずれが存在するマトリクス光導波路スイッチ
の比屈折率差としては適当でない。
【００１９】そこで本実施例では、マトリクス光導波路
スイッチの比屈折率差ΔｄをΔｆ／５＜Δｄ＜Δｆとし
ている。このマトリクス光導波路スイッチを伝搬する光
のビーム径ｍ＝ｍｄが通常のシングルモード光ファイバ
のビーム径ｍｆより大きくなる。これらの結果、図６か
らも明らかなように、直進挿入損失、反射挿入損失は、
比屈折率差がΔ＝Δｆの時よりも格段に低下する。
スイッチの比屈折率差ΔｄをΔｆ／５＜Δｄ＜Δｆとし
ている。このマトリクス光導波路スイッチを伝搬する光
のビーム径ｍ＝ｍｄが通常のシングルモード光ファイバ
のビーム径ｍｆより大きくなる。これらの結果、図６か
らも明らかなように、直進挿入損失、反射挿入損失は、
比屈折率差がΔ＝Δｆの時よりも格段に低下する。
【００２０】また、本実施例では接続用光ファイバのビ
ーム径変換部で比屈折率差Δを長さ方向に変化させてお
り、マトリクス光導波路スイッチとの接続側で比屈折率
Δ＝Δｔ＜Δｆとし、ビーム径ｍ＝ｍｔ＞ｍｆとなるよ
うに、さらに反対側では比屈折率Δ＝Δｆ、ｍ＝ｍｆと
なるように設定されているため、マトリクス光導波路と
接続用光ファイバとの接続損失、接続用ファイバと通信
用シングルモード光ファイバとの接続損失も小さく問題
とならない。
ーム径変換部で比屈折率差Δを長さ方向に変化させてお
り、マトリクス光導波路スイッチとの接続側で比屈折率
Δ＝Δｔ＜Δｆとし、ビーム径ｍ＝ｍｔ＞ｍｆとなるよ
うに、さらに反対側では比屈折率Δ＝Δｆ、ｍ＝ｍｆと
なるように設定されているため、マトリクス光導波路と
接続用光ファイバとの接続損失、接続用ファイバと通信
用シングルモード光ファイバとの接続損失も小さく問題
とならない。
【００２１】さらに、接続用光ファイバのビーム径変換
部６２，７２の長さを数ｍｍ〜数ｃｍとすれば、ビーム
径変換による損失もほとんど無視できる。
部６２，７２の長さを数ｍｍ〜数ｃｍとすれば、ビーム
径変換による損失もほとんど無視できる。
【００２２】また、本実施例の場合には、マトリクス光
導波路スイッチと接続用光ファイバの接続部でビーム径
が大きいため、この接続部で生じる損失も低下できる。
導波路スイッチと接続用光ファイバの接続部でビーム径
が大きいため、この接続部で生じる損失も低下できる。
【００２３】以上の結果として、挿入損失の低いマトリ
クス光導波路スイッチモジュールが実現できる。
クス光導波路スイッチモジュールが実現できる。
【００２４】なお、この実施例では接続用光ファイバの
比屈折率差を変化させているが、コア径あるいはコア径
と比屈折率差の両者を変化させても同様の効果がある。
また、本実施例ではステップインデックス型の光ファイ
バを用いているが、グレデッドインデックス型の光ファ
イバであっても、同様の効果が得られる。例えば、通信
用シングルモード光ファイバの一部を加熱して屈折率の
分布を変化させることによって、製作されるＴＥＣ（Ｔ
ｈｅｒｍａｌｌｙ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｅｘｐａｎｄ
ｅｄ Ｃｏｒｅ）ファイバを用いても、同様の効果があ
る。マトリクス光導波路スイッチについても同様で、比
屈折率差のみでなく、コア径も変化させるまたは、コア
径のみ変化させても同様の効果が得られる。
比屈折率差を変化させているが、コア径あるいはコア径
と比屈折率差の両者を変化させても同様の効果がある。
また、本実施例ではステップインデックス型の光ファイ
バを用いているが、グレデッドインデックス型の光ファ
イバであっても、同様の効果が得られる。例えば、通信
用シングルモード光ファイバの一部を加熱して屈折率の
分布を変化させることによって、製作されるＴＥＣ（Ｔ
ｈｅｒｍａｌｌｙ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｅｘｐａｎｄ
ｅｄ Ｃｏｒｅ）ファイバを用いても、同様の効果があ
る。マトリクス光導波路スイッチについても同様で、比
屈折率差のみでなく、コア径も変化させるまたは、コア
径のみ変化させても同様の効果が得られる。
【００２５】（実施例２）図７は第２の実施例を示す図
である。本実施例では、マトリクス光導波路スイッチへ
の入出力を第１の実施例のように光ファイバではなく、
同様の機能特徴を持つ接続用光導波路を使用している。
図中、３１はマトリクス光導波路スイッチの入力側光導
波路、３２は出力側光導波路、８１，９１はマトリクス
光導波路との接続端付近にそれぞれビーム径変換部８
２，９２を有する入力側接続用光導波路および出力側接
続用光導波路である。光導波路３１，３２のコア断面形
状、屈折率差等は、シングルモード条件が満たされるよ
うに、さらにそれらの比屈折率差は通信用シングルモー
ド光ファイバの比屈折率差Δｆ（一般に０．３％程度）
より小さな値（Δｄ）に形成されている。ビーム径変換
部８２，９２の比屈折率差は、光導波路３１，３２との
接続側では通信用シングルモード光ファイバの比屈折率
差よりも小さな値（Δｔ）に、反対側では通信用シング
ルモード光ファイバの比屈折率差と同様な値に形成さ
れ、その間では比屈折率差が長さ方向に徐々に変化させ
て形成されている。このように、接続用光導波路を用い
るマトリクス光スイッチモジュールにおいても、同様の
効果が得られる。
である。本実施例では、マトリクス光導波路スイッチへ
の入出力を第１の実施例のように光ファイバではなく、
同様の機能特徴を持つ接続用光導波路を使用している。
図中、３１はマトリクス光導波路スイッチの入力側光導
波路、３２は出力側光導波路、８１，９１はマトリクス
光導波路との接続端付近にそれぞれビーム径変換部８
２，９２を有する入力側接続用光導波路および出力側接
続用光導波路である。光導波路３１，３２のコア断面形
状、屈折率差等は、シングルモード条件が満たされるよ
うに、さらにそれらの比屈折率差は通信用シングルモー
ド光ファイバの比屈折率差Δｆ（一般に０．３％程度）
より小さな値（Δｄ）に形成されている。ビーム径変換
部８２，９２の比屈折率差は、光導波路３１，３２との
接続側では通信用シングルモード光ファイバの比屈折率
差よりも小さな値（Δｔ）に、反対側では通信用シング
ルモード光ファイバの比屈折率差と同様な値に形成さ
れ、その間では比屈折率差が長さ方向に徐々に変化させ
て形成されている。このように、接続用光導波路を用い
るマトリクス光スイッチモジュールにおいても、同様の
効果が得られる。
【００２６】なお、前記各実施例では、本発明のモジュ
ールにおいて、入力側、出力側を区別して説明したが、
説明の便宜上区別しただけであり、本発明のモジュール
には所定の方向性はない。
ールにおいて、入力側、出力側を区別して説明したが、
説明の便宜上区別しただけであり、本発明のモジュール
には所定の方向性はない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるマト
リクス光導波路スイッチモジュールによれば、接続用光
ファイバまたは接続用光導波路の光導波路スイッチとの
接続端側にビーム径変換部を有するため、挿入損失の低
下および性能の向上が実現できる。さらに、必要とされ
る挿入損失が与えられる場合には、加工精度に対する要
求条件が緩和されるため、製造歩留りの向上も実現でき
る。さらに、ビーム径変換部を持つ接続用光導波媒体
（接続用光ファイバまたは接続用光導波路）は、マトリ
クス光導波路スイッチと別に作製し、接続することが可
能なので、ビーム径変換部を形成する際に生じる変形な
どの損失要因がマトリクス光導波路スイッチに影響せ
ず、より低挿入損失なマトリクス光導波路スイッチモジ
ュールが実現できる。
リクス光導波路スイッチモジュールによれば、接続用光
ファイバまたは接続用光導波路の光導波路スイッチとの
接続端側にビーム径変換部を有するため、挿入損失の低
下および性能の向上が実現できる。さらに、必要とされ
る挿入損失が与えられる場合には、加工精度に対する要
求条件が緩和されるため、製造歩留りの向上も実現でき
る。さらに、ビーム径変換部を持つ接続用光導波媒体
（接続用光ファイバまたは接続用光導波路）は、マトリ
クス光導波路スイッチと別に作製し、接続することが可
能なので、ビーム径変換部を形成する際に生じる変形な
どの損失要因がマトリクス光導波路スイッチに影響せ
ず、より低挿入損失なマトリクス光導波路スイッチモジ
ュールが実現できる。
【図１】従来のマトリクス光導波路スイッチモジュール
の斜視図である。
の斜視図である。
【図２】従来のマトリクス光導波路スイッチモジュール
の平面図である。
の平面図である。
【図３】従来のマトリクス光導波路スイッチの交差部の
拡大図である。
拡大図である。
【図４】本発明のマトリクス光導波路スイッチの第１の
実施例の平面構成図である。
実施例の平面構成図である。
【図５】本発明の第１の実施例において、溝幅を変化さ
せた場合の直進挿入損失と比屈折率差との関係を示すグ
ラフである。
せた場合の直進挿入損失と比屈折率差との関係を示すグ
ラフである。
【図６】本発明の第１の実施例におけるビーム径と挿入
損失に及ぼす比屈折率差の影響を定性的に説明するグラ
フである。
損失に及ぼす比屈折率差の影響を定性的に説明するグラ
フである。
【図７】本発明のマトリクス光導波路スイッチの第２の
実施例の平面構成図である。
実施例の平面構成図である。
１ マトリクス光導波路 ２ クラッド ３ コア ４ 溝 ５ 液溜め ６ 入力側接続用光ファイバ ７ 出力側接続用光ファイバ １１ 理想的な位置に形成された溝 １２ 実際に形成された溝 ３１ マトリクス光導波路スイッチの入力側光導波路 ３２ マトリクス光導波路スイッチの出力側光導波路 ６１ 入力側接続用光ファイバ（入力側接続用光導波媒
体） ６２ ビーム径変換部 ７１ 出力側接続用光ファイバ（出力側接続用光導波媒
体） ７２ ビーム径変換部 ８１ 入力側接続用光導波路（入力側接続用光導波媒
体） ８２ ビーム径変換部 ９１ 出力側接続用光導波路（出力側接続用光導波媒
体） ９２ ビーム径変換部
体） ６２ ビーム径変換部 ７１ 出力側接続用光ファイバ（出力側接続用光導波媒
体） ７２ ビーム径変換部 ８１ 入力側接続用光導波路（入力側接続用光導波媒
体） ８２ ビーム径変換部 ９１ 出力側接続用光導波路（出力側接続用光導波媒
体） ９２ ビーム径変換部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−130037（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/00 - 26/08
Claims (3)
- 【請求項１】 マトリクス光導波路スイッチと、該マト
リクス光導波路スイッチの入力側光導波路と出力側光導
波路とにそれぞれ接続した接続用光導波媒体とを有し、
前記接続用光導波媒体の前記マトリクス光導波路スイッ
チとの接続端側にビーム径変換部が設けられているマト
リクス光導波路スイッチモジュールにおいて、 前記マトリクス光導波路スイッチ内を伝搬する光のビー
ム径が、通信用シングルモード光ファイバを伝搬するビ
ーム径より大きく、かつシングルモード条件を満たすよ
うに、該マトリクス光導波路スイッチのコア断面形状、
コアとクラッドの屈折率が設定されていることを特徴と
するマトリクス光導波路スイッチモジュール。 - 【請求項２】 前記マトリクス光導波路スイッチの比屈
折率差をΔｄ、通信用シングルモード光ファイバの比屈
折率差をΔｆとした時、Δｆ／５＜Δｄ＜Δｆであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のマトリクス光導波路ス
イッチモジュール。 - 【請求項３】 前記接続用光導波媒体の前記マトリクス
光導波路スイッチとの接続端付近における比屈折率差を
Δｔとし、通信用シングルモード光ファイバの比屈折率
差をΔｆとした時、Δｔ＜Δｆであることを特徴とする
請求項１に記載のマトリクス光導波路スイッチモジュー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23844693A JP3189193B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | マトリクス光導波路スイッチモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23844693A JP3189193B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | マトリクス光導波路スイッチモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792406A JPH0792406A (ja) | 1995-04-07 |
| JP3189193B2 true JP3189193B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=17030347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23844693A Expired - Lifetime JP3189193B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | マトリクス光導波路スイッチモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189193B2 (ja) |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP23844693A patent/JP3189193B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0792406A (ja) | 1995-04-07 |
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