JPH02179621A

JPH02179621A - 光マトリクススイッチ

Info

Publication number: JPH02179621A
Application number: JP33545188A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ushikubo; 牛窪　孝; Kazunari Asabayashi; 浅林　一成; Hideaki Okayama; 秀彰岡山
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-07-12
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPH0743483B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、光交換器における光マトリクススイッチに
間するものである。

（従来の技術）光マトリクススイッチは、光交換機の重要な基本素子で
あり、このため、これに間する研究が従来から精力的に
なされている。

第３図は、この出願に係る出願人により特願昭６２−２
５５２ｔ）１号に提案されでいる光マトリクススイッチ
を概略的に示した平面図である。

この光マトリクススイッチは、第一導波路１１と第二導
波路１３とを有する第一の方向性結合器１５をｎ段（こ
の例では３段）接続して構成した入力導波路１７８ｍ本
（この例では３本）、及び、第三導波路２１と第四導波
路２３とを有する第二の方向性結合器２５ｔ　ｍ段（こ
の例では３段）接続して構成した出力導波路２７’ａ　
ｎ本（この例では３本）具えると共に、前記第一導波路
１１及び前記第四導波路２３を全反射コーナ３１を介し
接続しかつ前記第二導波路１３及び前記第三導波路２１
ヲ交差させて前記各入出力導波路１７．２７　＠マトリ
クス化したものであった。この光マトリクススイッチに
よれば、入力ボート１７ａ、　１７ｂ、　１７ｃと、出
力ボート２７ａ、　２７ｂ、　２７ｃとの間に構成され
る光の多数の伝搬経路のいずれを用いる場合も光信号は
全反射コーナを一回通過するのみで良い構造となってい
るため、各構成成分を公知のもので構成しても、光信号
を伝搬させる際の損失を従来のものより低減することが
出来た。

ところで、第３図に示したような光マトリクススイッチ
の各導波路を、化合物半導体材料例えばＧａＡｓ／　Ａ
ｕＧａＡｓ系材料を用いたストリップ装荷型の導波路で
構成しようとした場合、その構造は例えば以下に説明す
るようなものになる。第４図及び第５図はその説明に供
する図であり、第４図は第３図におけるＩ−Ｉ線相当位
冨での断面図、第５図は全反射コーナ３１付近を拡大し
て示した斜視図である。但し、第４図においては図面が
複雑化することを回避するため断面を示すハツチングは
省略しである。

第４図において、４１は第一導電型（この例ではｎ型）
のＧａＡｓ基板である。このｎ型ＧａＡｓ基板４１上に
はｎ型／１ｌＧａＡｓ下側りラッド層４３及び１型Ｇａ
Ａｓ光ガイド層４５がこの順で設けられており、さらに
、この光ガイド層４５の第一導波路１１及び第二導波路
１３となる領域上にはｐ型ＡｉＬＧａＡｓ上側りラット
層４７及びｐ型ＧａＡｓキャップ層４９がこの順で設け
うている。また、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４９の方向性
結合器に対応する領域上にはｎ側電極５１が、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板４１の下側面にはｎ側電極５３が設（ブられて
いる。

この構造においでは、光は、上側クラッド層４７、キャ
ップ層４９及びｎ側電極５１で構成される２つの積層体
５５ａ、５５ｂ　　（以下、第一のリブ５５ａ、第二の
リブ５５ｂと称する。）の下側の光ガイド層部分内に閉
し込められる。

また、この先マトリクススイッチの全反射コーナー３１
は、例えば第５図に示すように、第一導波路１１及び第
四導波路２３が接続された部分のｐ型キｖ　’ｙブ層５
１、ｐ型ＡＱＧａＡｓクラッド層４９、ｉ型ＧａＡｓ光
ガイド層４５及びｎ型Ａ９ＧａＡｓ下側クラ１ンド層４
３のそれぞれの一部を、基板４１の主面に対し垂直に除
去した構造のもので構成出来る。

そして第４図及び第５図を用いて説明したような光マト
リクススイッチを動作させる場合は、各々の方向性結合
器の第一のリブ５５ａのｎ側電極５１と、基板４１裏面
に設けたｎ側電極５３との間、及び、各々の方向性結合
器の第二のリブ５５ｂのｎ側電極５１と、第一のリブ５
５ａのｎ側電極５１との間に、それぞれ電圧ＶＳｗｌＦ
ｒ印加することになる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、第３図を用いて説明した光マトリクスイ
ッチに、第４図及び第５図を用いて説明したような化合
物半導体材料を用いたストリップ装荷型導波路構造を適
用した場合、各方向性結合器は、リブ５５ａ、５５ｂの
ところのキャップ層４９及び上側クラッド層４７によっ
て互いに接続されてしまう、従って、この先マトリクス
スイッチに第４図に示したように電圧を印加して動作さ
せると、全ての方向性結合器に同一電圧が印加されてし
まうことになり、各方向性結合器を個別に制御し動作さ
せることが出来ないという問題点があった。

この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、従
ってこの発明の目的は、化合物半導体材料から成りスト
リップ装荷型導波路を用いた光マトリクススイッチであ
って制御性の優れた光マトリクススイッチヲ禮供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段）この目的の達成を図るため、この発明によれば、第一導
波路と第二導波路とを有する第一の方向性結合器を０段
接続して構成した入力導波路をｍ本、及び、第三導波路
と第四導波路とを有する第二の方向性結合器をｍ段接続
して構成した出力導波路をｎ本具えると共に、前述の第
一導波路及び前述の第四導波路を全反射コーナを介し接
続しかつ前述の第二導波路及び前述の第三導波路を交差
させて前述の各入出力導波路をマトリクス化した光マト
リクススイッチであって、前述の各画−導波路乃至第四
導波路を、基板上に順次に設けた下側クラッド層及び光
ガイド層と、該光ガイド層の当該第一乃至第四導波路と
なる領域上に設けた上側クラッド層とを有するストリッ
プ装荷型導波路で構成してある、化合物半導体から成る
光マトリクススイッチにおいて、ｍ本の入力導波路各々の各第一方向性結合器間と、ｎ本
の出力導波路数々の各第二方向性結合器間とに、各方向
性結合器を電気的（こ分離しかつ光導波は確保出来る程
度に当該導波路の一部を前記光ガイド層の表面が露出す
るまで除去した、切除部をそれぞれ設けたことを特徴と
する。

また、この発明の実施に当たり、前述の切除部によって
電気的に分離された各第一方向性結合器及び各第二方向
性結合器各々が有する２つの導波路にそれぞれ設けられ
た電極のうちの共通電極とされる電極間を接続する電極
間接続部を具えた構成とするのが好適である。

（作用）このような構成によれば、切除部は上側クラッド層を含
むこれより上の層（例えばキャップ層やｐ側電極）が無
い構造になるので、光マトリクススイッチの各方向性結
合器はそれぞれ電気的に分Ｍｃ５れる。しかし、切除部
での上側クラッド層の不連続部分は光導波は確保される
程度にわずかなものであるし、光ガイド層は切除部にお
いでも残っているので、光損失は実質的に問題とならな
い、従って、第４図８参照して説明すれば、各方向性結
合器はそれぞれの第二のリブ５５ｂのＰ側電極５１と第
一のリブ５５ａのＰ側電極５１との間に電圧Ｖｓｗ’＆
印加するかしないかによってクロス状態かバー状態かを
とるようになるので、各方向性結合器を個別に動作させ
ることが出来るようになる。

また、電極間接続部によって各方向性結合器の共通電位
とされる電極が順次接続されてゆくので、個々の方向性
結合器にそれぞれ共通電極用配線を設ける必要がなくな
る。

（実施例）以下、図面ヲ参照してこの発明の光マトリクススイッチ
の実施例につき説明する。しかしながら以下の説明に用
いる各図は、この発明が理解出来る程度に概略的に示し
であるにすぎず、従って、各構成成分の寸法、形状、配
？ｌｌ１ｆｆｉ係及び各構成成分間の寸法比等も概略的
であり、この発明が図示例のみに限定されるものでない
ことは理解されたい、また、以下の実施例を、入力導波
路数ｒｒ＋７ａ３とし出力導波路数ｎ７ａ３とした、３
×３の光マトリクススイッチにこの発明を適用した例で
説明する。また、光マトリクススイッチを作製する材料
としては従来と同様にＡＱＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の化合
物半導体を用いた。

第１図及び第２図は、実施例の光マトリクススイッチの
説明に供する図であり、第１図は全体構成を模式的に示
した平面図、第２図は第１図にＰで示した部分を拡大し
て示した斜視図である。なお、各図においで従来の構成
成分と同様な構成成分については、同一の符号を付して
示しである。

また、図面が複雑化することを回避するため、図中の同
様な構成成分についでは番号付けを一部省略しである。

この実施例の光マトリクススイッチは、第１図の平面図
に示すように、第一導波路１１と第二導波路１３とを有
する第一の方向性結合器１５ヲ３段接続して構成した入
力導波路１７ヲ３本、及び、第三導波路２１と第四導波
路２３とを有する第二の方向性結合器２５を３段接続し
て構成した出力導波路２７を３本具えると共に、第一導
波路１１及び第四導波路２３を全反射コーナ３１を介し
接続しかつ第三導波路１３及び前記第三導波路２３ヲ交
差させて各入出力導波路＋７．２７をマトリクス化しで
ある。そして、各第−導波路〜各第四導波路を、第４図
を用いて既に説明したように、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上
に順次に設けたｎ型ＡｌＧａＡｓ下側クラッド層４３及
びｉ型ＧａＡｓ光ガイド層４５と、この光ガイド層４５
の当該第一乃至第四導波路となる領域上に順次に設けた
ｐ型氾ＧａＡｓ上側クラッド層４７及びｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層４９とから成るストリ・シブ装荷型導波路で構
成しである。

また、各方向性結合器の２つの導波路のｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層４９上にはｎ側電極５１がそれぞれ設けてあり
、ｎ型ＧａＡｓ基板４１の下側面にはｎ側電極５３が設
けである。

さらに、この先マトリクススイッチでは、第１図及び第
２図に示すように、３本の入力導波路各々の各第一方向
性結合器間と、３本の出力導波路各々の各第二方向性結
合器間とに、各方向性結合器を電気的に分離しかつ光導
波は確保出来る程度に当該導波路の一部を前記光ガイド
層の表面が露出するまで除去した、切除部６１をそれぞ
れ設けである。この実施例の各導波路のｉ型ＧａＡｓ光
ガイド層４５上には、ｐ型Ｊ（ｌＧａＡｓ上側クラッド
層４７、ｐ型ＧａＡｓキャップ１９４９及びｎ側電極５
１が積層しであるので、切除部６１は、導波路のｎ側電
極５１、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４９及びｐ型ＡｕＧａ
Ａｓ上側りラッド層４７のそれぞれの一部を光ガイド層
４５表面が露出するまで除去することで形成しでいる。

ここで、各方向性結合器を電気的に分離しがっ光導波は
確保出来る程度の切除部６１は、切除する部分の寸法ｌ
（第２図参照）を、導波路の幅Ｗ（第２図参照）即ち上
側クラッド層４７等で構成される第４図に示したリブ５
５ａ、５５ｂの幅に比し小さい値とすることで得られる
０寸法βの具体的な値は光マトリクススイッチの設計に
応じ決定する。

また、この実施例の光マトリクススイッチにおいては、
切除部６１によって電気的に分離された各第一方向性結
合器１５及び各第二方向性結合器２５各々が有する２つ
の導波路の上にそれぞれ設けられるｎ側電極５１のうち
の、基板４１に接続され共通電極とされるｎ側電極５１
（第４図参照）間、第２図を参照して具体的に説明すれ
ば第二の方向性結合器２５の第三導波路２１のｎ側電極
５１Ｘと、これより出力側にある第一の方向性結合器１
５の第二の導波路１３のｎ側電極５１ｙとの間を第１図
及び第２図（こ斜線を付して示すような電極間接続部６
３によって接続しである。そして、この電極間接続部６
３は最終的には配線電極６５（第１図参照）によってｎ
側電極と接続し共通電極としである。従って、電極間接
続部６３と、各方向性結合器の共通電極とされる側のｐ
側電極とによって各方向性結合器の共通電位とされる電
極同志が順次接続されてゆくので、個々の方向性結合器
にそれぞれ共通電極用配線を設ける必要かなくなるとい
う効果が得られる。

なお、この発明は上述した実施例のみに限定されるもの
ではなく以下（こ説明するような種々の変更を加えるこ
とが出来る。

例えば実施例の光マトリクススイッチでは、導波路をキ
ャップ層４９を有したものとして説明している。しかし
キャップ層４９ヲ除去して構成したストリップ装荷型の
導波路でも実施例と同様な効果を得ることが出来る。こ
の場合の切除部６１は、上側クラッド層４７の一部を光
ガイド層４５の表面が露出するまで除去して形成するこ
とになる。

また、上述した実施例は３ｘ３の光マトリクススイッチ
の例を説明しているが、これは単なる一例にすぎず、入
出力導波路の数ｍ、ｎ！それぞれ異なる数にした場合で
も、また、入出力導波路の数を同数のまま他の数に変更
した場合でも、この発明を適用出来ること明らかである
。

また、上述した実施例では、ｎ型ＧａＡｓ基板を用いた
例で説明しているが、基板ｉｐ型のものとし各半導体層
を実施例とは反対の導電型としても勿論良い、また、光
ガイド層はｉ型に限られるものではなくｐ型でもｎ型で
も良い、ざらに、光マトリクススイッチの構成材料を、
ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系等の他の材料としても良い。

（発明の効果）上述した説明からも明らかなように、この発明の光マト
リクススイッチによれば、切除部によって各方向性結合
器はそれぞれ電気的に分離される。また、切除部での上
側クラッド層の不連続部分は光導波は確保される程度に
わずかなものであるし、光ガイド層は切除部においても
残っているので、光損失は実質的に問題とならない。従
って、化合物半導体材料から成りストリップ装荷型。

導波路を用いた光マトリクススイッチであっても各方向
性結合器を個々に駆動制御出来る。

また、電極間接続部と、各方向性結合器の一方の導波路
上のｐ側電極とによって各方向性結合器の共通電位とさ
れる電極同志が順次接続されてゆくので、個々の方向性
結合器にそれぞれ共通電極用配線を設ける必要がなくな
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例の光マトリクススイッチの説明に供す
る平面図、第２図は、実施例の光マトリクススイッチの一部を拡大
して示した斜視図、第３図は、従来の光マトワクススイ・ンチの説明に供す
る平面図、第４図は、従来及びこの発明の説明に供する図Ｃあり、
第１図及び第３図に示した光マトリクススイッチの同図
のＩ工線相当位百での部分的断面図、第５図は、全反射コーナの説明に供する斜視図である。１１・・・第一導波路、　　　１３・・・第二導波路１
５・・・第一の方向性結合器１７・・・入力導波路１７ａ、Ｉ７ｂ、Ｉ７ｃ　・・・入力ボート２１・・・
第三導波路、　　　２３−・・第四導波路２５・・・第
二の方向性結合器２７・・・出力導波路２７ａ、２７ｂ、２７ｃ　・・・出力ボート３゛１・・
・全反射コーナ４　＋−・・基板（ｎ型ＧａＡｓ基板）４３・・・下側
クラッド層（ｎ型Ａ’１ＧａＡｓ層）４５・・・光ガイ
ド層（ｉ型ＧａＡｓ層）４７−・・上側クラッド層（ｐ
型Ａ１ＧａＡｓ層）４９・・・キャップ層（ｐ型ＧａＡ
ｓ層）５１．５５ｘ、５５ｙ・・・ｐ側電極、５３・・
・ｎ側電極５５ａ・・・第一のリブ、　　５５ｂ　−・
・第二の１ノブ６１・・・導波路の切除部、　６３・・
・電極間接続部６５・・・配線電極。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第一導波路と第二導波路とを有する第一の方向性
結合器をｎ段接続して構成した入力導波路をｍ本、及び
、第三導波路と第四導波路とを有する第二の方向性結合
器をｍ段接続して構成した出力導波路をｎ本具えると共
に、前記第一導波路及び前記第四導波路を全反射コーナ
を介し接続しかつ前記第二導波路及び前記第三導波路を
交差させて前記各入出力導波路をマトリクス化した光マ
トリクススイッチであって、前記各第一導波路乃至第四
導波路を、基板上に順次に設けた下側クラッド層及び光
ガイド層と、該光ガイド層の当該第一乃至第四導波路と
なる領域上に設けた上側クラッド層とを有するストリッ
プ装荷型導波路で構成してある、化合物半導体から成る
光マトリクススイッチにおいて、ｍ本の入力導波路各々の各第一方向性結合器間と、ｎ本
の出力導波路各々の各第二方向性結合器間とに、各方向
性結合器を電気的に分離しかつ光導波は確保出来る程度
に当該導波路の一部を前記光ガイド層の表面が露出する
まで除去した、切除部をそれぞれ設けたことを特徴とする光マトリクススイッチ。
（２）請求項１に記載の光マトリクススイッチにおいて
、前記電気的に分離された各第一方向性結合器及び各第
二方向性結合器各々が有する２つの導波路にそれぞれ設
けられた電極のうちの共通電極とされる電極間を接続す
る電極間接続部を具えたことを特徴とする光マトリクス
スイッチ。