(57)【要約】【課題】低コストで小型化が可能な光スイッチを提供することを目的とする。【解決手段】光スイッチ１Ａは、光導波路３Ａの第１の導波路端面１０ａと交差した入力側コア７と、第１の導波路端面１０ａで入力側コア７と交差して交差コア端面１１ａが形成された第１の出力側コア８ａと、第１の出力側コア８ａに沿って延在した第２の出力側コア８ｂを備える。入力側コア７の交差コア端面１１ａに対する入射角は、全反射条件を満たすように構成され、スイッチ部４の動作で、光路切替薄膜１２が第１の導波路端面１０ａに密着しているときは、反射ミラー１２ｂでの反射で入力側コア７と第２の出力側コア８ｂを結合し、光路切替薄膜１２が第１の導波路端面１０ａから離れているときは、交差コア端面１１ａでの全反射で入力側コア７と第１の出力側コア８ａを結合する。【選択図】        図１
2006317706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光路が形成される光導波路と、
光が伝搬される前記光路を切り替える光路切替手段とを備え、
前記光導波路は、
前記光導波路の第１の導波路端面と交差した第１のコアと、
前記第１の導波路端面で前記第１のコアと交差した第２のコアと、
前記第１のコアと前記第２のコアが交差して前記第１の導波路端面に形成された交差コア端面と、
前記交差コア端面と隣接して前記第１の導波路端面に形成されたコア端面を有し、前記第２のコアに沿って延在した第３のコアとを備え、
前記光路切替手段は、
前記交差コア端面及び前記コア端面に対向して配置され、前記第１の導波路端面に対して離接することで、前記交差コア端面で入出射される光の反射と、前記交差コア端面と前記コア端面との間で入出射される光の反射を切り替えて、前記第１のコアに対して前記第２のコアもしくは前記第３のコアを選択的に結合させ、光が伝搬される光路を切り替える光路切替薄膜素子と、
前記光路切替薄膜素子を、前記第１の導波路端面に対して離接する方向に変位させる変位手段とを備えた
ことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記光導波路は、前記第１のコアの前記交差コア端面に対する入射角が、前記交差コア端面に対する全反射条件を満たす角度に設定されると共に、前記第２のコアの前記交差コア端面に対する入射角が、前記第１のコアの入射角と同等に設定され、
前記光路切替薄膜素子は、前記各コアと同等の屈折率を有し、前記交差コア端面及び前記コア端面と当接する当接面が形成された光透過薄膜と、前記光透過薄膜の前記当接面と対向する面に形成された反射ミラーを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記光路切替薄膜素子は、前記交差コア端面及び前記コア端面と対向する面に反射ミラーを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記光導波路は、前記第１の導波路端面の少なくとも前記交差コア端面及び前記コア端面に、前記交差コア端面及び前記コア端面を透過する光の反射を抑える反射防止層を備えた
ことを特徴とする請求項３記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記変位手段は、圧電素子で構成される
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記第１のコアと前記第２のコアと前記第３のコアの少なくとも１つに、光伝送経路または光素子が接続された
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記第１のコアと前記第２のコアと前記第３のコアを備えた導波路構造体を、直列または並列に接続し、前記各交差コア端面及びコア端面に対応して前記光路切替手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光路が形成される平面型の光導波路を備え、光が伝搬される光路の切り替えを行う光スイッチに関する。詳しくは、光路を構成する複数のコアを、光導波路の導波路端面で交差させることで、導波路端面に露出させたコアの端面での光の反射を利用して、光路の切り替えを行えるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
平面型の光導波路に複数の光路を形成し、光が伝搬される光路の切り替えを行う従来の導波路型光スイッチとしては、方向性結合器やマッハツェンダ干渉器による多段接続分岐を用いた技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、熱光学効果を用いたＹ分岐スイッチの多段構成により、１×Ｎチャンネルの多チャンネル光スイッチを構成する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２６２５３１２号公報
【特許文献２】特開平９−３０４７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、例えば、伝搬される光のモード数の多いマルチモード導波路では、方向性結合器やマッハツェンダ干渉器を用いることは難しいという問題がある。このため、シングルモード導波路で光スイッチが実現されているが、要求精度が厳しく、コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
また、コアとクラッドの屈折率差の小さいシングルモード導波路では、コアに曲線部分がある場合、曲がり損失を抑えるため大きな曲率半径の曲がり導波路を用いる必要があるので、コアの配置に制約があり、大きな曲率半径の曲がり導波路を用いることで回路が大きくなって、小型化が難しいという問題がある。
【０００６】
更に、これらの構造では、ヒータを加熱して光路切り替えを行うことから消費電力が大きくなり、かつ、応答速度が遅いという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、低コストで小型化が可能な光スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明の光スイッチは、複数の光路が形成される光導波路と、光が伝搬される光路を切り替える光路切替手段とを備え、光導波路は、該光導波路の第１の導波路端面と交差した第１のコアと、第１の導波路端面で第１のコアと交差した第２のコアと、第１のコアと第２のコアが交差して第１の導波路端面に形成された交差コア端面と、交差コア端面と隣接して第１の導波路端面に形成されたコア端面を有し、第２のコアに沿って延在した第３のコアとを備え、光路切替手段は、交差コア端面及びコア端面に対向して配置され、第１の導波路端面に対して離接することで、交差コア端面で入出射される光の反射と、交差コア端面とコア端面との間で入出射される光の反射を切り替えて、第１のコアに対して第２のコアもしくは第３のコアを選択的に結合させ、光が伝搬される光路を切り替える光路切替薄膜素子と、光路切替薄膜素子を、第１の導波路端面に対して離接する方向に変位させる変位手段とを備えたものである。
【０００９】
本発明の光スイッチでは、第１のコアが光導波路の第１の導波路端面で第２のコアと第３のコアに分岐しており、第１の導波路端面に対する光路切替薄膜素子の離接の切り替えによって、第１のコアを伝搬される光を第２のコアへ反射するか、第３のコアへ反射するかが切り替えられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光スイッチによれば、光導波路の導波路端面でコアを分岐させるので、導波路端面での反射を利用して、光が伝搬される光路を切り替えることができる。このように、光の反射を利用して光路の切り替えが行えることで、マルチモードの光導波路を用いて光スイッチを実現することができる。従って、安価な光スイッチを提供できる。
【００１１】
また、コアとクラッドの屈折率差の大きいマルチモードの光導波路を用いることで、曲線部分を有するコアを用いる場合の曲率半径の制限が緩和され、光導波路の小型化を図ることができ、装置全体の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の光スイッチの実施の形態について説明する。
＜第１の実施の形態の光スイッチの構成例＞
図１は第１の実施の形態の光スイッチ１Ａの一例を示す斜視図、図２は第１の実施の形態の光スイッチ１Ａの一例を示す平面図である。
【００１３】
第１の実施の形態の光スイッチ１Ａは、光信号が伝搬される複数の光路２が形成される光導波路３Ａと、光信号が伝搬される光路２の切り替えを行うスイッチ部４を備える。光導波路３Ａは、例えば、紫外線硬化型のアクリル系有機溶剤を用いて作製され、コア・クラッド構造を有するシート状の導波路層５Ａと、例えばシリコン（Ｓｉ）基板を用いて作製され、導波路層５Ａを支持する実装基板６を備える。
【００１４】
導波路層５Ａは、光信号が伝搬される入力側コア７と、入力側コア７を伝搬された光信号が、スイッチ部４によって選択的に入射して伝搬される第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂを備える。
【００１５】
導波路層５Ａは、入力側コア７及び第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂが、所定のパターンでアンダークラッド９ａの上に形成され、アンダークラッド９ａ上の各コアが、オーバークラッド９ｂで覆われた埋め込み型導波路である。
【００１６】
導波路層５Ａは、入力側コア７と、第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂのコア径が例えば４０×４０μｍ、各コアの屈折率が波長８５０ｎｍの光に対して１．５２０、各コアとアンダークラッド９ａ及びオーバークラッド９ｂの屈折率差が例えば０．８％で、各コアの屈折率がアンダークラッド９ａ及びオーバークラッド９ｂより若干大きくなるように構成されて、光が各コアに閉じ込められて伝搬される。
【００１７】
入力側コア７は第１のコアの一例で、導波路層５Ａの一端側の第１の導波路端面１０ａから他端側の第２の導波路端面１０ｂまで直線状に延在する。第１の出力側コア８ａは第２のコアの一例で、導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａから第２の導波路端面１０ｂまで直線状に延在する。
【００１８】
入力側コア７の一端側と第１の出力側コア８ａの一端側は、導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａで交差して第１の導波路端面１０ａに露出し、交差コア端面１１ａが形成される。
【００１９】
また、入力側コア７の他端側は、導波路層５Ａの第２の導波路端面１０ｂに露出して、入射コア端面１１ｂが形成される。更に、第１の出力側コア８ａの他端側は、導波路層５Ａの第２の導波路端面１０ｂに露出して、第１の出射コア端面１１ｃが形成される。
【００２０】
ここで、入力側コア７の交差コア端面１１ａにおける入射角θ１は、
Ｓｉｎ（θｃ）＝１／ｎ
を満足するθｃに対して、
θ１≧θｃ
となるように設定される。ここで、ｎは入力側コア７の屈折率である。
【００２１】
上述したように、本例の入力側コア７の屈折率は、例えばｎ＝１．５２０としたので、導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａにおける入力側コア７の交差コア端面１１ａに対する入射角θ１は、例えば４５度に設定される。
【００２２】
また、導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａにおける第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ａに対する入射角θ２は、入力側コア７の入射角θ１と略同等とする。これにより、第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ａに対する入射角θ２は、約４５度に設定される。
【００２３】
第２の出力側コア８ｂは、導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａから第２の導波路端面１０ｂまで直線状に延在し、第１の出力側コア８ａに対して所定の間隔を開けて、略平行に配置される。第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂとの間隔は例えば５６．７μｍとした。
【００２４】
第２の出力側コア８ｂの一端側は、交差コア端面１１ａと隣接して導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａに露出し、入射コア端面１１ｄが形成される。また、第２の出力側コア８ｂの他端側は、導波路層５Ａの第２の導波路端面１０ｂに露出して、第２の出射コア端面１１ｅが形成される。
【００２５】
これにより、入力側コア７は、導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａで、第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂに分岐する形態となり、光導波路３Ａは、入力側コア７と第１の出力側コア８ａによって第１の光路２ａが形成され、入力側コア７と第２の出力側コア８ｂによって第２の光路２ｂが形成される。そして、光導波路３Ａにおいて光信号が伝搬される光路２の切り替えは、スイッチ部４の動作で行われる。
【００２６】
スイッチ部４は光路切替手段の一例で、光路切替薄膜１２と、光路切替薄膜１２を動作させるアクチュエータ１３を備える。光路切替薄膜１２は光路切替薄膜素子の一例で、光透過薄膜１２ａと反射ミラー１２ｂを備える。光透過薄膜１２ａは、例えば、各コアを構成する材質と同じアクリル系有機溶剤を用いて作製された薄膜で、入力側コア７と、第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂと同じ屈折率（ｎ＝１．５２０）を有する。光透過薄膜１２ａの膜厚は、本例では４０μｍとした。
【００２７】
光路切替薄膜１２は、入力側コア７及び第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ａと、第２の出力側コア８ｂの入射コア端面１１ｄに対向して配置され、光透過薄膜１２ａの交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄと対向する面に当接面１２ｃが形成される。当接面１２ｃは、交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄが形成される導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａと密着する平面で構成される。また、光路切替薄膜１２は、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃの形成面と反対側の面に、例えばＡｕ（金）蒸着による反射ミラー１２ｂが形成される。
【００２８】
アクチュエータ１３は変位手段の一例で、燐青銅板１３ａの両面に圧電素子１３ｂを接着して構成されるバイモルフ型のアクチュエータで、先端に光路切替薄膜１２が接着等により固定される。また、アクチュエータ１３は、後端が所定の厚みを有するスペーサ１４を介して光導波路３Ａの実装基板６の側面に接着固定される。
【００２９】
スイッチ部４は、アクチュエータ１３に電圧を印加しない状態では、光路切替薄膜１２の当接面１２ｃが、交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄが形成される導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａと密着するように構成される。
【００３０】
また、スイッチ部４は、アクチュエータ１３に電圧が印加されると、圧電素子１３ｂの伸縮によってアクチュエータ１３が反ることで、光路切替薄膜１２が導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａから離れる。
【００３１】
なお、アクチュエータ１３に電圧を印加した状態から、電圧を非印加に切り替えると、燐青銅板１３ａの復元力でアクチュエータ１３は初期の形状に復帰し、光路切替薄膜１２が導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａと密着する。
【００３２】
そして、導波路層３Ａの第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂの間隔と、スイッチ部４の光路切替薄膜１２の膜厚の関係は、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａと密着している状態で、入力側コア７の一端側から延長された光路と第２の出力側コア８ｂの一端側から延長された光路が、光路切替薄膜１２の反射ミラー１２ｂで交差するように設定される。
【００３３】
また、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａと密着している状態では、光路切替薄膜１２の反射ミラー１２ｂは、導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａと平行である。
【００３４】
このため、入力側コア７の反射ミラー１２ｂに対する入射角は、入力側コア７の交差コア端面１１ａに対する入射角θ１と同じであり、第２の出力側コア８ｂの反射ミラー１２ｂに対する入射角は、入力側コア７の反射ミラー１２ｂに対する入射角と略同じである。
【００３５】
＜第１の実施の形態の光スイッチの動作例＞
図３は第１の実施の形態の光スイッチ１Ａの動作の一例を示す平面図で、次に、第１の実施の形態の光スイッチ１Ａの動作について説明する。
【００３６】
光スイッチ１Ａは、光導波路３Ａの入力側コア７に、入射コア端面１１ｂから光信号Ｓが入射する。光導波路３Ａの入力側コア７に入射した光信号Ｓは、入力側コア７を交差コア端面１１ａ方向へと伝搬される。
【００３７】
図３（ａ）は、スイッチ部４のアクチュエータ１３に電圧を印加していない状態を示す。スイッチ部４は、アクチュエータ１３に電圧を印加しない状態では、光路切替薄膜１２の当接面１２ｃが、交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄが形成される導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａと密着している。
【００３８】
光路切替薄膜１２の光透過薄膜１２ａは、入力側コア７と屈折率が同等であるので、スイッチ部４のアクチュエータ１３に電圧が印加されておらず、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが入力側コア７の交差コア端面１１ａに密着している状態では、入力側コア７を伝搬された光信号Ｓは、入力側コア７から交差コア端面１１ａを透過して光透過薄膜１２ａに入射する。
【００３９】
また、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａと密着している状態では、上述したように、入力側コア７の一端側から延長された光路と第２の出力側コア８ｂの一端側から延長された光路が、光路切替薄膜１２の反射ミラー１２ｂにおいて所定の入射角で交差している。
【００４０】
これにより、光透過薄膜１２ａに入射した光信号Ｓは、入力側コア７の反射ミラー１２ｂに対する入射角に応じて反射ミラー１２ｂで反射する。光透過薄膜１２ａは、第２の出力側コア８ｂとも屈折率が同等であるので、光路切替薄膜１２の反射ミラー１２ｂで反射した信号光Ｓは、光透過薄膜１２ａから入射コア端面１１ｄを透過して第２の出力側コア８ｂに入射する。
【００４１】
そして、第２の出力側コア８ｂに入射した光信号Ｓは、第２の出力側コア８ｂを伝搬されて、第２の出射コア端面１１ｅから出射する。
【００４２】
図３（ｂ）は、スイッチ部４のアクチュエータ１３に電圧を印加している状態を示す。スイッチ部４は、アクチュエータ１３に電圧を印加すると、圧電素子１３ｂの伸縮によってアクチュエータ１３が反ることで、光路切替薄膜１２が導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａから離れる。
【００４３】
入力側コア７の交差コア端面１１ａに対する入射角θ１は、上述したように、交差コア端面１１ａにおける全反射条件を満たすように設定され、第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ａに対する入射角θ２は、入力側コア７の入射角θ１と略同等としてある。
【００４４】
これにより、光路切替薄膜１２が導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａから離れて、交差コア端面１１ａと光路切替薄膜１２との間に隙間が形成されると、入力側コア７を伝搬された光信号Ｓは、交差コア端面１１ａで全反射して、第１の出力側コア８ａに入射する。
【００４５】
そして、第１の出力側コア８ａに入射した光信号Ｓは、第１の出力側コア８ａを伝搬されて、第１の出射コア端面１１ｃから出射する。
【００４６】
以上説明したように、スイッチ部４において、アクチュエータ１３に電圧を印加すると、入力側コア７と第１の出力側コア８ａによって形成される第１の光路２ａを光信号Ｓが伝搬され、入力側コア７に入射した光信号Ｓは第１の出射コア端面１１ｃから出射する。
【００４７】
これに対して、スイッチ部４において、アクチュエータ１３に電圧を印加しないと、入力側コア７と第２の出力側コア８ｂによって形成される第２の光路２ｂを光信号Ｓが伝搬され、入力側コア７に入射した光信号Ｓは第２の出射コア端面１１ｅから出射する。
【００４８】
従って、光スイッチ１Ａは、スイッチ部４の動作で光信号Ｓが伝搬される光路２が切り替えられて、１×２チャンネルの光スイッチとして機能する。
【００４９】
第１の実施の形態の光スイッチ１Ａでは、複数のコアを導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａで分岐させることで、各コアに曲線部分を構成することなく、コアを分岐させて複数の光路２を構成することができる。このように、光スイッチ１Ａでは、各コアを直線部分のみで構成できるため、曲がり損失の低減のために曲率半径の大きな曲線部分を有するコアを設けることが不要であり、光導波路３Ａの小型化が可能である。
【００５０】
また、光スイッチ１Ａでは、スイッチ部４を構成する光路切替薄膜１２の反射ミラー１２ｂでの反射と、第１の導波路端面１０ａの交差コア端面１１ａでの全反射を利用して光路を切り替えているので、マルチモード導波路への対応が可能である。
【００５１】
さて、交差コア端面１１ａでは、光路切替薄膜１２が導波路層５Ａの第１の導波路端面１０ａから僅かでも離れれば、入力側コア７を伝搬される光信号は交差コア端面１１ａで全反射するので、光路切替薄膜１２を移動させる量は微小で良い。
【００５２】
これにより、光路切替薄膜１２を移動させる機構は、例えば圧電素子１３ｂを利用したアクチュエータ１３を用いる場合、数μｍの駆動で良い。従って、圧電素子１３ｂは、数Ｖ程度の低消費電力で駆動することが可能であるので、電流がほとんど流れないことから、消費電力を抑えることができる。
【００５３】
また、アクチュエータ１３に用いられる圧電素子の応答速度は数百μｓｅｃである。これに対して、ヒータ加熱による熱光学効果を利用した屈折率変化は、１０ｍｓ程度の時間が掛かることから、圧電素子を利用したスイッチ部４を備えることで、光スイッチ１Ａは、高速で動作させることが可能である。
【００５４】
＜第２の実施の形態の光スイッチの構成例＞
図４は第２の実施の形態の光スイッチ１Ｂの一例を示す平面図である。ここで、第２の実施の形態の光スイッチ１Ｂにおいて、図１乃至図３で説明した第１の実施の形態の光スイッチ１Ａと同等の構成を有する要素については、同じ番号を付して説明する。
【００５５】
第２の実施の形態の光スイッチ１Ｂは、第１の実施の形態の光スイッチ１Ａに、光伝送経路を接続したものである。すなわち、光スイッチ１Ｂは、図１に示すようなコア・クラッド構造を有して、入力側コア７と、第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂが形成された光導波路３Ｂにおいて、入力側コア７に入力側光ファイバ１５が接続される。また、第１の出力側コア８ａに第１の出力側光ファイバ１６ａが接続され、第２の出力側コア８ｂに第２の出力側光ファイバ１６ｂが接続される。
【００５６】
入力側光ファイバ１５と、第１の出力側光ファイバ１６ａ及び第２の出力側光ファイバ１６ｂは光伝送経路の一例で、例えばマルチモード光ファイバであって、各光ファイバは同一の形状である。
【００５７】
図５は光ファイバの接続構造を示す図４のＡ−Ａ線断面図で、図４及び図５を参照して、入力側光ファイバ１５を例に光ファイバの接続構造について説明する。
【００５８】
光導波路３Ｂは、導波路層５Ｂにファイバ挿入溝１７を備える。ファイバ挿入溝１７は、上面が開口した直線状の溝部が、入力側コア７と、第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂの他端側にそれぞれ形成される。例えば、入力側コア７に対応して形成されるファイバ挿入溝１７は、導波路層５Ｂの導波路端から入力側コア７と平行な向きで形成され、ファイバ挿入溝１７の先端には、入力側コア７の端面が露出する。
【００５９】
ファイバ挿入溝１７は、図５に示すように、断面形状が例えば四角形状で、幅及び深さは、入力側光ファイバ１５の直径と略同じに構成される。そして、ファイバ挿入溝１７に入力側光ファイバ１５を嵌めると、入力側光ファイバ１５のコア１５ａが、ファイバ挿入溝１７に露出している入力側コア７の端面に位置が合うように、ファイバ挿入溝１７の形成位置が設定される。
【００６０】
これにより、入力側光ファイバ１５を光導波路３Ｂのファイバ挿入溝１７に嵌めると、光導波路３Ｂの入力側コア７に、入力側光ファイバ１５のコア１５ａの位置が合うように調芯されて、入力側光ファイバ１５と入力側コア７が光学的に結合される。なお、ファイバ挿入溝１７は、導波路層５Ｂの端面側にテーパ部分を形成して、入力側光ファイバ１５の挿入作業が容易に行えるようにしてある。また、ファイバ挿入溝１７は、例えば導波路層５Ｂを形成する際のフォトリソグラフィプロセスで作製される。
【００６１】
ファイバ挿入溝１７に挿入された入力側光ファイバ１５は、ファイバ押え蓋１７ａにより押えて接着固定される。ファイバ押え蓋１７ａは、例えば透明なガラス板で構成され、ファイバ挿入溝１７の上面開口を跨って覆う長さを有する。
【００６２】
ここで、図５では入力側光ファイバ１５が固定されるファイバ挿入溝１７を例に説明したが、第１の出力側コア８ａが固定されるファイバ挿入溝１７及び第２の出力側コア８ｂが固定されるファイバ挿入溝１７も同じ構成である。
【００６３】
光スイッチ１Ｂの他の構成は、第１の実施の形態の光スイッチ１Ａと略同等であり、光導波路３Ｂは、各コアのコア径が例えば４０×４０μｍ程度のマルチモード導波路で、各コアとクラッドの屈折率差は例えば０．８％である。
【００６４】
入力側コア７の一端側と第１の出力側コア８ａの一端側は、導波路層５Ｂの第１の導波路端面１０ａで交差して第１の導波路端面１０ａに露出し、交差コア端面１１ａが形成される。
【００６５】
入力側コア７の交差コア端面１１ａに対する入射角θ１は、全反射条件を満たすように構成され、第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ａに対する入射角θ２は、入力側コア７の入射角θ１と略同等である。
【００６６】
また、第２の出力側コア８ｂは、第１の出力側コア８ａに対して所定の間隔を開けて配置され、第２の出力側コア８ｂの一端側は、交差コア端面１１ａに隣接して導波路層５Ｂの第１の導波路端面１０ａに露出し、入射コア端面１１ｄが形成される。
【００６７】
ここで、第２の出力側コア８ｂの一端側は、第１の出力側コア８ａに対して所定の間隔を開けて略平行に配置される。これに対して、第１の出力側コア８ａの他端側と第２の出力側コア８ｂの他端側には、それぞれファイバ挿入溝１７を形成するため、例えば第２の出力側コア８ｂの中間に曲線部分を設けて、第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂの他端側の間隔を広げている。
【００６８】
但し、コアとクラッドの屈折率差が大きいことから、曲率半径の条件が緩和されており、コアに曲線部分を設けても、光導波路の大型化を防ぐことができる。
【００６９】
また、光スイッチ１Ｂは、入力側コア７及び第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ａと、第２の出力側コア８ｂの入射コア端面１１ｄに対向して、光路切替薄膜１２を支持するスイッチ部４を備え、スイッチ部４の動作で第１の光路２ａと第２の光路２ｂの切り替えが行われる。
【００７０】
スイッチ部４の構成は、第１の実施の形態の光スイッチ１Ａと同様であり、光路切替薄膜１２と、光路切替薄膜１２を動作させるアクチュエータ１３を備える。光路切替薄膜１２は、各コアと同等の屈折率を有し、当接面１２ｃが形成された光路透過薄膜１２ａと、当接面１２ｃと対向する面に形成された反射ミラー１２ｂを備える。
【００７１】
また、アクチュエータ１３は、燐青銅板１３ａの両面に圧電素子１３ｂを接着して構成されるバイモルフ型のアクチュエータで、先端に光路切替薄膜１２が接着等により固定される。また、アクチュエータ１３は、後端が所定の厚みを有するスペーサ１４を介して光導波路３Ｄの側面に接着固定される。
【００７２】
＜第２の実施の形態の光スイッチの動作例＞
次に、図４及び図３等を参照して、第２の実施の形態の光スイッチ１Ｂの動作について説明する。
光スイッチ１Ｂは、入力側光ファイバ１５から光信号が入射する。入力側光ファイバ１５は、ファイバ挿入溝１７に挿入されて固定され、入力側コア７と光結合しているので、入力側光ファイバ１５を伝搬される光信号は、光導波路３Ｂの入力側コア７に入射する。光導波路３Ｂの入力側コア７に入射した光信号は、入力側コア７を交差コア端面１１ａ方向へと伝搬される。
【００７３】
図３（ａ）に示すように、スイッチ部４は、アクチュエータ１３に電圧を印加しない状態では、光路切替薄膜１２を構成する光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが、交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄが形成される導波路層５Ｂの第１の導波路端面１０ａと密着している。
【００７４】
光透過薄膜１２ａは、入力側コア７と屈折率が同等であるので、入力側コア７を伝搬された光信号は、入力側コア７から交差コア端面１１ａを透過して光透過薄膜１２ａに入射し、入力側コア７の反射ミラー１２ｂに対する入射角に応じて反射ミラー１２ｂで反射する。光透過薄膜１２ａは、第２の出力側コア８ｂとも屈折率が同等であるので、反射ミラー１２ｂで反射した信号光は、光透過薄膜１２ａから入射コア端面１１ｄを透過して第２の出力側コア８ｂに入射する。
【００７５】
そして、第２の出力側コア８ｂに入射した光信号は、第２の出力側コア８ｂを伝搬される。第２の出力側コア８ｂは、第２の出力側光ファイバ１６ｂが接続され、第２の出力側光ファイバ１６ｂは、ファイバ挿入溝１７に挿入されて固定され、第２の出力側コア８ｂと光結合している。これにより、光導波路３Ｂの第２の出力側コア８ｂを伝搬される光信号は、第２の出力側光ファイバ１６ｂに入射する。第２の出力側光ファイバ１６ｂに入射した光信号は、第２の出力側光ファイバ１６ｂを伝搬されて出力される。
【００７６】
図３（ｂ）に示すように、スイッチ部４は、アクチュエータ１３に電圧を印加すると、アクチュエータ１３が反ることで、光路切替薄膜１２が導波路層５Ｂの第１の導波路端面１０ａから離れる。
【００７７】
光路切替薄膜１２が導波路層５Ｂの第１の導波路端面１０ａから離れて、交差コア端面１１ａと光路切替薄膜１２との間に隙間が形成されると、入力側光ファイバ１５から入力側コア７を伝搬された光信号は、交差コア端面１１ａで全反射して、第１の出力側コア８ａに入射する。
【００７８】
そして、第１の出力側コア８ａに入射した光信号は、第１の出力側コア８ａを伝搬される。第１の出力側コア８ａは、第１の出力側光ファイバ１６ａが接続され、第１の出力側光ファイバ１６ａは、ファイバ挿入溝１７に挿入されて固定され、第１の出力側コア８ａと光結合している。これにより、光導波路３Ｂの第１の出力側コア８ａを伝搬される光信号は、第１の出力側光ファイバ１６ａに入射する。第１の出力側光ファイバ１６ａに入射した光信号は、第１の出力側光ファイバ１６ａを伝搬されて出力される。
【００７９】
以上説明したように、光スイッチ１Ｂでは、スイッチ部４において、アクチュエータ１３に電圧を印加すると、入力側コア７と第１の出力側コア８ａによって形成され、第１の出力側光ファイバ１６ａが接続された第１の光路２ａを光信号が伝搬されて、入力側光ファイバ１５に入射した光信号は第１の出力側光ファイバ１６ａから出射する。
【００８０】
これに対して、スイッチ部４において、アクチュエータ１３に電圧を印加しないと、入力側コア７と第２の出力側コア８ｂによって形成され、第２の出力側光ファイバ１６ｂが接続された第２の光路２ｂを光信号が伝搬されて、入力側光ファイバ１５に入射した光信号は第２の出力側光ファイバ１６ｂから出射する。
【００８１】
従って、光スイッチ１Ｂは、スイッチ部４の動作で光信号が伝搬される光路２が切り替えられて、１×２チャンネルの光スイッチとして機能する。
【００８２】
光スイッチ１Ｂでも、スイッチ部４の反射ミラー１２ｂでの反射と、第１の導波路端面１０ａの交差コア端面１１ａでの全反射を利用して光路を切り替えているので、マルチモード導波路への対応が可能である。これにより、マルチモード光ファイバを接続することが可能となり、シングルモード光ファイバを利用する場合と比較して、接続精度を緩和することができる。
【００８３】
従って、ファイバ挿入溝１７で光ファイバを固定して、光結合する構成とすることが可能であり、構成が簡単で、小型かつ低コストの光スイッチモジュールを実現することが可能となる。
【００８４】
＜第３の実施の形態の光スイッチの構成例＞
図６は第３の実施の形態の光スイッチ１Ｃの一例を示す平面図である。ここで、第３の実施の形態の光スイッチ１Ｃにおいて、図１乃至図３で説明した第１の実施の形態の光スイッチ１Ａと、図４，図５で説明した第２の実施の形態の光スイッチ１Ｂと同等の構成を有する要素については、同じ番号を付して説明する。
【００８５】
第３の実施の形態の光スイッチ１Ｃは、例えば、第２の実施の形態の光スイッチ１Ｂにおいて、各出力側コアの出射端側に、更に出力側コアを接続することで導波路構造体を直列に接続し、出力側コアを更に分岐させる形態として、１×ｎチャンネルの光スイッチを実現したものである。
【００８６】
第３の実施の形態の光スイッチ１Ｃは、光信号が伝搬される複数の光路２が形成される光導波路３Ｃと、光信号が伝搬される光路２の切り替えを行う複数のスイッチ部４を備える。
【００８７】
光導波路３Ｃは、図１に示すようなコア・クラッド構造を有するシート状の導波路層５Ｃを備える。導波路層５Ｃは、例えば、紫外線硬化型のアクリル系有機溶剤を用いて作製され、光信号が伝搬される入力側コア７と、入力側コア７を伝搬された光信号が、第１のスイッチ部４Ａによって選択的に入射して伝搬される第１の分岐コア１８ａ及び第２の分岐コア１８ｂを備える。
【００８８】
また、導波路層５Ｃは、第１の分岐コア１８ａを伝搬された光信号が、第２のスイッチ部４Ｂによって選択的に入射して伝搬される第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂを備える。更に、導波路層５Ｃは、第２の分岐コア１８ｂを伝搬された光信号が、第２のスイッチ部４Ｂによって選択的に入射して伝搬される第３の出力側コア８ｃ及び第４の出力側コア８ｄを備える。
【００８９】
導波路層５Ｃは、入力側コア７と、第１の分岐コア１８ａ及び第２の分岐コア１８ｂ、第１の出力側コア８ａ、第２の出力側コア８ｂ、第３の出力側コア８ｃ及び第４の出力側コア８ｄのコア径が例えば４０×４０μｍ、各コアの屈折率が波長８５０ｎｍの光に対して１．５２０、比屈折率差が例えば０．８％で、光が各コアに閉じ込められて伝搬される。
【００９０】
入力側コア７は第１のコアの一例で、導波路層５Ｃの一端側の第１の導波路端面１０ａから、他端側の第２の導波路端面１０ｂ方向へ直線状に延在する。第１の分岐コア１８ａは、入力側コア７に対しては第２のコアの一例であり、第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂに対しては第１のコアの一例であり、導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａから第２の導波路端面１０ｂまで直線状に延在する。
【００９１】
入力側コア７の一端側と第１の分岐コア１８ａの一端側は、導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａで交差して第１の導波路端面１０ａに露出し、交差コア端面１１ｆが形成される。
【００９２】
第２の分岐コア１８ｂは、入力側コア７に対しては第３のコアの一例であり、第３の出力側コア８ｃ及び第４の出力側コア８ｄに対しては第１のコアの一例であり、導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａから第２の導波路端面１０ｂまで延在し、第１の分岐コア１８ａに対して所定の間隔を開けて配置される。第２の分岐コア１８ｂの一端側は、交差コア端面１１ｆと隣接して導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａに露出し、入射コア端面１１ｇが形成される。
【００９３】
第２の分岐コア１８ｂは、一端側及び他端側は直線状で、第１の分岐コア１８ａに対して略平行に配置される。また、第２の分岐コア１８ｂは、中間に曲線部分を設けて、第１の分岐コア１８ａに対する間隔を、一端側と他端側で変えている。ここで、第１の分岐コア１８ａと第２の分岐コア１８ｂの間隔は、一端側では例えば５６．７μｍとし、他端側では１１３．４μｍとした。
【００９４】
第１の出力側コア８ａは、第１の分岐コア１８ａに対する第２のコアの一例であり、導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂから、第１の導波路端面１０ａ方向へ延在する。第１の分岐コア１８ａの他端側と第１の出力側コア８ａの他端側は、導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂで交差して第２の導波路端面１０ｂに露出し、交差コア端面１１ｈが形成される。
【００９５】
第２の出力側コア８ｂは、第１の分岐コア１８ａに対する第３のコアの一例であり、導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂから、第１の導波路端面１０ａ方向へ直線状に延在し、第１の出力側コア８ａに対して所定の間隔を開けて配置される。第２の出力側コア８ｂの他端側は、交差コア端面１１ｈと隣接して導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂに露出し、入射コア端面１１ｉが形成される。
【００９６】
第１の出力側コア８ａは、交差コア端面１１ｈが形成される他端側は直線状で、第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂは略平行に配置される。第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂの間隔は、例えば５６．７μｍとした。また、第１の出力側コア８ａは、中間に曲線部分を設けて、第２の出力側コア８ｂとの間隔を、一端側と他端側で変えている。
【００９７】
第３の出力側コア８ｃは、第２の分岐コア１８ｂに対する第２のコアの一例であり、導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂから、第１の導波路端面１０ａ方向へ直線状に延在する。第２の分岐コア１８ｂの他端側と第３の出力側コア８ｃの他端側は、導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂで交差して第２の導波路端面１０ｂに露出し、交差コア端面１１ｊが形成される。
【００９８】
第４の出力側コア８ｄは、第２の分岐コア１８ｂに対する第３のコアの一例であり、導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂから、第１の導波路端面１０ａ方向へ延在し、第３の出力側コア８ｃに対して所定の間隔を開けて配置される。第４の出力側コア８ｄの他端側は、交差コア端面１１ｊと隣接して導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂに露出し、入射コア端面１１ｋが形成される。
【００９９】
第４の出力側コア８ｄは、交差コア端面１１ｊと隣接する他端側は直線状で、第３の出力側コア８ｃと第４の出力側コア８ｄは略平行に配置される。第３の出力側コア８ｃと第４の出力側コア８ｄの間隔は、例えば５６．７μｍとした。また、第４の出力側コア８ｄは、中間に曲線部分を設けて、第３の出力側コア８ｃとの間隔を、一端側と他端側で変えている。
【０１００】
なお、コアとクラッドの屈折率差が大きいことから、曲率半径の条件が緩和されており、コアに曲線部分を設けても、光導波路の大型化を防ぐことができる。
【０１０１】
入力側コア７の交差コア端面１１ｆに対する入射角θ１は、全反射条件を満たすように構成され、本例では、入射角は４５度である。また、第１の分岐コア１８ａの交差コア端面１１ｆに対する入射角θ２は、入力側コア７の入射角θ１と略同等である。
【０１０２】
また、第１の分岐コア１８ａの交差コア端面１１ｈに対する入射角は、全反射条件を満たすように構成され、本例では、入射角は４５度である。また、第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ｈに対する入射角は、第１の分岐コア１８ａの入射角と略同等である。
【０１０３】
更に、第２の分岐コア１８ｂの交差コア端面１１ｊに対する入射角は、全反射条件を満たすように構成され、本例では、入射角は４５度である。また、第３の出力側コア８ｃの交差コア端面１１ｊに対する入射角は、第２の分岐コア１８ｂの入射角と略同等である。
【０１０４】
これにより、入力側コア７は、導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａで、第１の分岐コア１８ａと第２の分岐コア１８ｂに分岐する形態となる。また、第１の分岐コア１８ａは、導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂで、第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂに分岐する形態となる。更に、第２の分岐コア１８ｂは、導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂで、第３の出力側コア８ｃと第４の出力側コア８ｄに分岐する形態となる。
【０１０５】
よって、光導波路３Ｃは、入力側コア７と第１の分岐コア１８ａと第１の出力側コア８ａによって第１の光路２ａが形成され、入力側コア７と第１の分岐コア１８ａと第２の出力側コア８ｂによって第２の光路２ｂが形成される。また、入力側コア７と第２の分岐コア１８ｂと第３の出力側コア８ｃによって第３の光路２ｃが形成され、入力側コア７と第２の分岐コア１８ｂと第４の出力側コア８ｄによって第４の光路２ｄが形成される。
【０１０６】
そして、光導波路３Ｃにおいて光信号が伝搬される光路２の切り替えは、第１の分岐コア１８ａと第２の分岐コア１８ｂの間での切り替えは第１のスイッチ部４Ａの動作で行われる。また、第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂの間での切り替え、及び第３の出力側コア８ｃと第４の出力側コア８ｄの間での切り替えは、第２のスイッチ部４Ｂの動作で行われる。
【０１０７】
第１のスイッチ部４Ａと第２のスイッチ部４Ｂは、それぞれ光路切替薄膜１２と、光路切替薄膜１２を動作させるアクチュエータ１３を備える。光路切替薄膜１２は、上述したように、光路透過薄膜１２ａと反射ミラー１２ｂを備える。光透過薄膜１２ａは、例えば、各コアを構成する材質と同じアクリル系有機溶剤を用いて作製された薄膜で、各コアと同じ屈折率（例えばｎ＝１．５２０）を有する。光透過薄膜１２ａの膜厚は、本例では４０μｍとした。
【０１０８】
第１のスイッチ部４Ａの光路切替薄膜１２は、入力側コア７及び第１の分岐コア１８ａの交差コア端面１１ｆと、第２の分岐コア１８ｂの入射コア端面１１ｇに対向して配置され、光透過薄膜１２ａの交差コア端面１１ｆ及び入射コア端面１１ｇと対向する面に当接面１２ｃが形成される。
【０１０９】
第１のスイッチ部４Ａの光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃは、交差コア端面１１ｆ及び入射コア端面１１ｇが形成される導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａと密着する平面で構成される。また、第１のスイッチ部４Ａの光路切替薄膜１２は、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃの形成面と反対側の面に、例えばＡｕ蒸着による反射ミラー１２ｂが形成される。
【０１１０】
第２のスイッチ部４Ｂの光路切替薄膜１２は、第１の分岐コア１８ａ及び第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ｈと、第２の出力側コア８ｂの入射コア端面１１ｉと、第２の分岐コア１８ｂ及び第３の出力側コア８ｃの交差コア端面１１ｊと、第４の出力側コア８ｄの入射コア端面１１ｋに対向して配置され、光透過薄膜１２ａの交差コア端面１１ｈ及び入射コア端面１１ｉと、交差コア端面１１ｊ及び入射コア端面１１ｋと対向する面に当接面１２ｃが形成される。
【０１１１】
第２のスイッチ部４Ｂの光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃは、交差コア端面１１ｈ及び入射コア端面１１ｉと、交差コア端面１１ｊ及び入射コア端面１１ｋが形成される導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂと密着する平面で構成される。また、第２のスイッチ部４Ｂの光路切替薄膜１２は、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃの形成面と反対側の面に、例えばＡｕ蒸着による反射ミラー１２ｂが形成される。
【０１１２】
第１のスイッチ部４Ａ及び第２のスイッチ部４Ｂのアクチュエータ１３は、燐青銅板１３ａの両面に圧電素子１３ｂを接着して構成されるバイモルフ型のアクチュエータで、先端に光路切替薄膜１２が接着等により固定される。また、アクチュエータ１３は、後端が所定の厚みを有するスペーサ１４を介して光導波路３Ｃの側面に接着固定される。
【０１１３】
第１のスイッチ部４Ａは、アクチュエータ１３に電圧を印加しない状態では、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが、交差コア端面１１ｆ及び入射コア端面１１ｇが形成される導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａと密着するように構成される。
【０１１４】
また、第１のスイッチ部４Ａは、アクチュエータ１３に電圧が印加されると、圧電素子１３ｂの伸縮によってアクチュエータ１３が反ることで、光路切替薄膜１２が導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａから離れる。
【０１１５】
そして、第１のスイッチ部４Ａにおいて、光路切替薄膜１２を構成する光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが、導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａに密着している状態では、入力側コア７の一端側から延長された光路と第２の分岐コア１８ｂの一端側から延長された光路が、光路切替薄膜１２の反射ミラー１２ｂで交差するように設定される。
【０１１６】
また、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａと密着している状態では、光路切替薄膜１２の反射ミラー１２ｂは、導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａと平行である。
【０１１７】
このため、入力側コア７の反射ミラー１２ｂに対する入射角は、入力側コア７の交差コア端面１１ｆに対する入射角と同じであり、第２の分岐コア１８ｂの反射ミラー１２ｂに対する入射角は、入力側コア７の反射ミラー１２ｂに対する入射角と略同じである。
【０１１８】
第２のスイッチ部４Ｂは、アクチュエータ１３に電圧を印加しない状態では、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが、交差コア端面１１ｈ及び入射コア端面１１ｉと、交差コア端面１１ｊ及び入射コア端面１１ｋが形成される導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂと密着するように構成される。
【０１１９】
また、第２のスイッチ部４Ｂは、アクチュエータ１３に電圧が印加されると、圧電素子１３ｂの伸縮によってアクチュエータ１３が反ることで、光路切替薄膜１２が導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂから離れる。
【０１２０】
そして、第２のスイッチ部４Ｂにおいて、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂに密着している状態では、第１の分岐コア１８ａの他端側から延長された光路と、第２の出力側コア８ｂの他端側から延長された光路が、光路切替薄膜１２の反射ミラー１２ｂで交差するように設定される。
【０１２１】
また、第２の分岐コア１８ｂの他端側から延長された光路と、第４の出力側コア８ｄの他端側から延長された光路が、光路切替薄膜１２の反射ミラー１２ｂで交差するように設定される。
【０１２２】
更に、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂと密着している状態では、光路切替薄膜１２の反射ミラー１２ｂは、導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂと平行である。
【０１２３】
このため、第１の分岐コア１８ａの第２のスイッチ部４Ｂ側での反射ミラー１２ｂに対する入射角は、第１の分岐コア１８ａの交差コア端面１１ｈに対する入射角と同じであり、第２の出力側コア８ｂの反射ミラー１２ｂに対する入射角は、第１の分岐コア１８ａの反射ミラー１２ｂに対する入射角と略同じである。
【０１２４】
また、第２の分岐コア１８ｂの第２のスイッチ部４Ｂ側での反射ミラー１２ｂに対する入射角は、第２の分岐コア１８ｂの交差コア端面１１ｊに対する入射角と同じであり、第４の出力側コア８ｄの反射ミラー１２ｂに対する入射角は、第２の分岐コア１８ｂの反射ミラー１２ｂに対する入射角と略同じである。
【０１２５】
光スイッチ１Ｃは、光導波路３Ｃにおいて入力側コア７に入力側光ファイバ１５が接続される。また、第１の出力側コア８ａに第１の出力側光ファイバ１６ａが接続され、第２の出力側コア８ｂに第２の出力側光ファイバ１６ｂが接続される。更に、第３の出力側コア８ｃに第３の出力側光ファイバ１６ｃが接続され、第４の出力側コア８ｄに第４の出力側光ファイバ１６ｄが接続される。各光ファイバはマルチモード光ファイバで、同一の形状である。
【０１２６】
光導波路３Ｃは、導波路層５Ｃにファイバ挿入溝１７を備える。ファイバ挿入溝１７は、上面が開口した直線状の溝部が、入力側コア７の他端側に形成される。また、ファイバ挿入溝１７は、第１の出力側コア８ａ、第２の出力側コア８ｂ、第３の出力側コア８ｃ及び第４の出力側コア８ｄの一端側にそれぞれ形成される。
【０１２７】
入力側コア７に対応して形成されるファイバ挿入溝１７は、導波路層５Ｃの導波路端から入力側コア７と平行な向きで形成され、ファイバ挿入溝１７の先端には、入力側コア７の端面が露出する。
【０１２８】
また、第１の出力側コア８ａに対応して形成されるファイバ挿入溝１７は、導波路層５Ｃの導波路端から第１の出力側コア８ａと平行な向きで形成され、ファイバ挿入溝１７の先端には、第１の出力側コア８ａの端面が露出する。
【０１２９】
更に、第２の出力側コア８ｂに対応して形成されるファイバ挿入溝１７は、導波路層５Ｃの導波路端から第２の出力側コア８ｂと平行な向きで形成され、ファイバ挿入溝１７の先端には、第２の出力側コア８ｂの端面が露出する。
【０１３０】
同様に、第３の出力側コア８ｃに対応して形成されるファイバ挿入溝１７は、導波路層５Ｃの導波路端から第３の出力側コア８ｃと平行な向きで形成され、ファイバ挿入溝１７の先端には、第３の出力側コア８ｃの端面が露出する。
【０１３１】
また、第４の出力側コア８ｄに対応して形成されるファイバ挿入溝１７は、導波路層５Ｃの導波路端から第４の出力側コア８ｄと平行な向きで形成され、ファイバ挿入溝１７の先端には、第４の出力側コア８ｄの端面が露出する。
【０１３２】
各ファイバ挿入溝１７は、図５で説明したように、断面形状が例えば四角形状で、幅及び深さは、光ファイバの直径と略同じに構成される。そして、入力側光ファイバ１５を所定のファイバ挿入溝１７に嵌めると、光導波路３Ｃの入力側コア７と、入力側光ファイバ１５が光学的に結合される。
【０１３３】
また、第１の出力側光ファイバ１６ａを所定のファイバ挿入溝１７に嵌めると、光導波路３Ｃの第１の出力側コア８ａと、第１の出力側光ファイバ１６ａが光学的に結合される。更に、第２の出力側光ファイバ１６ｂを所定のファイバ挿入溝１７に嵌めると、光導波路３Ｃの第２の出力側コア８ｂと、第２の出力側光ファイバ１６ｂが光学的に結合される。
【０１３４】
同様に、第３の出力側光ファイバ１６ｃを所定のファイバ挿入溝１７に嵌めると、光導波路３Ｃの第３の出力側コア８ｃと、第３の出力側光ファイバ１６ｃが光学的に結合され、第４の出力側光ファイバ１６ｄを所定のファイバ挿入溝１７に嵌めると、光導波路３Ｃの第４の出力側コア８ｄと、第４の出力側光ファイバ１６ｄが光学的に結合される。
【０１３５】
なお、ファイバ挿入溝１７に挿入された各光ファイバは、ファイバ押え蓋１７ａにより押えて接着固定される。
【０１３６】
＜第３の実施の形態の光スイッチの動作例＞
次に、図６及び図３等を参照して、第３の実施の形態の光スイッチ１Ｃの動作について説明する。
【０１３７】
光スイッチ１Ｃは、入力側光ファイバ１５から光信号が入射する。入力側光ファイバ１５は、ファイバ挿入溝１７に挿入されて固定され、入力側コア７と光結合しているので、入力側光ファイバ１５を伝搬される光信号は、光導波路３Ｃの入力側コア７に入射する。光導波路３Ｃの入力側コア７に入射した光信号は、入力側コア７を交差コア端面１１ｆ方向へと伝搬される。
【０１３８】
第１のスイッチ部４Ａは、アクチュエータ１３に電圧を印加しない状態では、図３（ａ）の状態と同様に、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが、交差コア端面１１ｆ及び入射コア端面１１ｇが形成される導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａと密着している。
【０１３９】
光透過薄膜１２ａは、入力側コア７と屈折率が同等であるので、入力側コア７を伝搬された光信号は、入力側コア７から交差コア端面１１ｆを透過して光透過薄膜１２ａに入射し、入力側コア７の反射ミラー１２ｂに対する入射角に応じて反射ミラー１２ｂで反射する。
【０１４０】
光透過薄膜１２ａは、第２の分岐コア１８ｂとも屈折率が同等であるので、反射ミラー１２ｂで反射した信号光は、光透過薄膜１２ａから入射コア端面１１ｇを透過して第２の分岐コア１８ｂに入射する。そして、第２の分岐コア１８ｂに入射した光信号は、第２の分岐コア１８ｂを伝搬される。
【０１４１】
第１のスイッチ部４Ａは、アクチュエータ１３に電圧を印加すると、図３（ｂ）の状態と同様に、アクチュエータ１３が反ることで、光路切替薄膜１２が導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａから離れる。
【０１４２】
光路切替薄膜１２が導波路層５Ｃの第１の導波路端面１０ａから離れて、交差コア端面１１ｆと光路切替薄膜１２との間に隙間が形成されると、入力側光ファイバ１５から入力側コア７を伝搬された光信号は、交差コア端面１１ｆで全反射して、第１の分岐コア１８ａに入射する。そして、第１の分岐コア１８ａに入射した光信号は、第１の分岐コア１８ａを伝搬される。
【０１４３】
第２のスイッチ部４Ｂは、アクチュエータ１３に電圧を印加しない状態では、図３（ａ）の状態と同様に、光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが、交差コア端面１１ｈ及び入射コア端面１１ｉと、交差コア端面１１ｊ及び入射コア端面１１ｋが形成される導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂと密着している。
【０１４４】
光透過薄膜１２ａは、第１の分岐コア１８ａ及び第２の分岐コア１８ｂと屈折率が同等であるので、第１のスイッチ部４Ａの動作で第１の分岐コア１８ａを伝搬された光信号は、第１の分岐コア１８ａから交差コア端面１１ｈを透過して光透過薄膜１２ａに入射し、第１の分岐コア１８ａの反射ミラー１２ｂに対する入射角に応じて反射ミラー１２ｂで反射する。
【０１４５】
光透過薄膜１２ａは、各出射コアとも屈折率が同等であるので、第１の分岐コア１８ａから出射して反射ミラー１２ｂで反射した信号光は、入射コア端面１１ｉを透過して第２の出力側コア８ｂに入射する。
【０１４６】
そして、第２の出力側コア８ｂに入射した光信号は、第２の出力側コア８ｂを伝搬される。第２の出力側コア８ｂは、第２の出力側光ファイバ１６ｂが接続され、第２の出力側光ファイバ１６ｂは、ファイバ挿入溝１７に挿入されて固定され、第２の出力側コア８ｂと光結合している。
【０１４７】
これにより、光導波路３Ｃの第２の出力側コア８ｂを伝搬される光信号は、第２の出力側光ファイバ１６ｂに入射する。第２の出力側光ファイバ１６ｂに入射した光信号は、第２の出力側光ファイバ１６ｂを伝搬されて出力される。
【０１４８】
同様に、第１のスイッチ部４Ａの動作で第２の分岐コア１８ｂを伝搬された光信号は、第２の分岐コア１８ｂから交差コア端面１１ｊを透過して光透過薄膜１２ａに入射し、第２の分岐コア１８ｂの反射ミラー１２ｂに対する入射角に応じて反射ミラー１２ｂで反射する。
【０１４９】
第２の分岐コア１８ｂから出射して反射ミラー１２ｂで反射した信号光は、入射コア端面１１ｋを透過して第４の出力側コア８ｄに入射する。
【０１５０】
そして、第４の出力側コア８ｄに入射した光信号は、第４の出力側コア８ｄを伝搬される。第４の出力側コア８ｄは、第４の出力側光ファイバ１６ｄが接続され、第４の出力側光ファイバ１６ｄは、ファイバ挿入溝１７に挿入されて固定され、第４の出力側コア８ｄと光結合している。
【０１５１】
これにより、光導波路３Ｃの第４の出力側コア８ｄを伝搬される光信号は、第４の出力側光ファイバ１６ｄに入射する。第４の出力側光ファイバ１６ｄに入射した光信号は、第４の出力側光ファイバ１６ｄを伝搬されて出力される。
【０１５２】
第２のスイッチ部４Ｂは、アクチュエータ１３に電圧を印加すると、図３（ｂ）の状態と同様に、アクチュエータ１３が反ることで、光路切替薄膜１２が導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂから離れる。
【０１５３】
光路切替薄膜１２が導波路層５Ｃの第２の導波路端面１０ｂから離れて、交差コア端面１１ｈ及び入出射・端面１１ｊと、光路切替薄膜１２との間に隙間が形成されると、第１のスイッチ部４Ａの動作で第１の分岐コア１８ａを伝搬された光信号は、交差コア端面１１ｈで全反射して、第１の出力側コア８ａに入射する。
【０１５４】
そして、第１の出力側コア８ａに入射した光信号は、第１の出力側コア８ａを伝搬される。第１の出力側コア８ａは、第１の出力側光ファイバ１６ａが接続され、第１の出力側光ファイバ１６ａは、ファイバ挿入溝１７に挿入されて固定され、第１の出力側コア８ａと光結合している。
【０１５５】
これにより、光導波路３Ｃの第１の出力側コア８ａを伝搬される光信号は、第１の出力側光ファイバ１６ａに入射する。第１の出力側光ファイバ１６ａに入射した光信号は、第１の出力側光ファイバ１６ａを伝搬されて出力される。
【０１５６】
同様に、第１のスイッチ部４Ａの動作で第２の分岐コア１８ｂを伝搬された光信号は、交差コア端面１１ｊで全反射して、第３の出力側コア８ｃに入射する。
【０１５７】
そして、第３の出力側コア８ｃに入射した光信号は、第３の出力側コア８ｃを伝搬される。第３の出力側コア８ｃは、第３の出力側光ファイバ１６ｃが接続され、第３の出力側光ファイバ１６ｃは、ファイバ挿入溝１７に挿入されて固定され、第３の出力側コア８ｃと光結合している。
【０１５８】
これにより、光導波路３Ｃの第３の出力側コア８ｃを伝搬される光信号は、第３の出力側光ファイバ１６ｃに入射する。第３の出力側光ファイバ１６ｃに入射した光信号は、第３の出力側光ファイバ１６ｃを伝搬されて出力される。
【０１５９】
なお、第２の分岐コア１８ｂは、中間で第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂと交差しているが、各コアが略直交しているので、光信号の分岐は発生しない。
【０１６０】
以上説明したように、光スイッチ１Ｃでは、第１のスイッチ部４Ａにおいてアクチュエータ１３に電圧を印加し、第２のスイッチ部４Ｂにおいてアクチュエータ１３に電圧を印加すると、入力側コア７と第１の分岐コア１８ａと第１の出力側コア８ａによって形成され、第１の出力側光ファイバ１６ａが接続された第１の光路２ａを光信号が伝搬されて、入力側光ファイバ１５に入射した光信号は第１の出力側光ファイバ１６ａから出射する。
【０１６１】
これに対して、光スイッチ１Ｃでは、第１のスイッチ部４Ａにおいてアクチュエータ１３に電圧を印加し、第２のスイッチ部４Ｂにおいてアクチュエータ１３に電圧を印加しないと、入力側コア７と第１の分岐コア１８ａと第２の出力側コア８ｂによって形成され、第２の出力側光ファイバ１６ｂが接続された第２の光路２ｂを光信号が伝搬されて、入力側光ファイバ１５に入射した光信号は第２の出力側光ファイバ１６ｂから出射する。
【０１６２】
また、光スイッチ１Ｃでは、第１のスイッチ部４Ａにおいてアクチュエータ１３に電圧を印加せず、第２のスイッチ部４Ｂにおいてアクチュエータ１３に電圧を印加すると、入力側コア７と第２の分岐コア１８ｂと第３の出力側コア８ｃによって形成され、第３の出力側光ファイバ１６ｃが接続された第３の光路２ｃを光信号が伝搬されて、入力側光ファイバ１５に入射した光信号は第３の出力側光ファイバ１６ｃから出射する。
【０１６３】
更に、光スイッチ１Ｃでは、第１のスイッチ部４Ａ及び第２のスイッチ部４Ｂにおいて共にアクチュエータ１３に電圧を印加しないと、入力側コア７と第２の分岐コア１８ｂと第４の出力側コア８ｄによって形成され、第４の出力側光ファイバ１６ｄが接続された第４の光路２ｄを光信号が伝搬されて、入力側光ファイバ１５に入射した光信号は第４の出力側光ファイバ１６ｄから出射する。
【０１６４】
従って、光スイッチ１Ｃは、第１のスイッチ部４Ａと第２のスイッチ部４Ｂの動作で光信号が伝搬される光路２が切り替えられて、１×４チャンネルの光スイッチとして機能する。
【０１６５】
光スイッチ１Ｃでも、第１のスイッチ部４Ａ及び第２のスイッチ部４Ｂの反射ミラー１２ｂでの反射と、第１の導波路端面１０ａの交差コア端面１１ｆ、第２の導波路端面１０ｂの交差コア端面１１ｈ及び交差コア端面１１ｊでの全反射を利用して光路を切り替えているので、マルチモード導波路への対応が可能である。これにより、マルチモード光ファイバを接続することが可能となり、シングルモード光ファイバを利用する場合と比較して、接続精度を緩和することができる。
【０１６６】
従って、ファイバ挿入溝１７で光ファイバを固定して、光結合する構成とすることが可能であり、構成が簡単で、小型かつ低コストの光スイッチモジュールを実現することが可能となる。
【０１６７】
また、直列に接続する導波路構造体の数を増やすことで、１×ｎチャンネルの光スイッチを実現することができる。更に、入力側コアを複数本並列させ、各入力側コアから２本の出力側コアを分岐するように、導波路構造体を並列に接続することで、ｍ×ｎチャンネルの光スイッチを実現することができる。
【０１６８】
＜第４の実施の形態の光スイッチの構成例＞
図７は第４の実施の形態の光スイッチ１Ｄの一例を示す平面図である。ここで、第４の実施の形態の光スイッチ１Ｄにおいて、図１乃至図３で説明した第１の実施の形態の光スイッチ１Ａ及び図４と図５で説明した第２の実施の形態の光スイッチ１Ｂと同等の構成を有する要素については、同じ番号を付して説明する。
【０１６９】
第４の実施の形態の光スイッチ１Ｄは、第１の実施の形態の光スイッチ１Ａに、光伝送経路と光素子を接続したものである。すなわち、光スイッチ１Ｄは、図１に示すようなコア・クラッド構造を有して、入力側コア７と、第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂが形成された光導波路３Ｄにおいて、入力側コア７に面型発光素子１９が接続される。また、第１の出力側コア８ａに第１の出力側光ファイバ１６ａが接続され、第２の出力側コア８ｂに第２の出力側光ファイバ１６ｂが接続される。
【０１７０】
第１の出力側光ファイバ１６ａと第２の出力側光ファイバ１６ｂの光導波路３Ｄに対する接続構造は、第２の実施の形態の光スイッチ１Ｂと同等の構成である。すなわち、光導波路３Ｄは、導波路層５Ｄにファイバ挿入溝１７を備える。ファイバ挿入溝１７は、上面が開口した直線状の溝部が、第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂの他端側にそれぞれ形成される。
【０１７１】
第１の出力側コア８ａに対応して形成されるファイバ挿入溝１７は、導波路層５Ｄの導波路端から第１の出力側コア８ａと平行な向きで形成され、ファイバ挿入溝１７の先端には、第１の出力側コア８ａの端面が露出する。
【０１７２】
また、第２の出力側コア８ｂに対応して形成されるファイバ挿入溝１７は、導波路層５Ｄの導波路端から第２の出力側コア８ｂと平行な向きで形成され、ファイバ挿入溝１７の先端には、第２の出力側コア８ｂの端面が露出する。
【０１７３】
各ファイバ挿入溝１７は、図５で説明したように、断面形状が例えば四角形状で、幅及び深さは、光ファイバの直径と略同じに構成される。そして、第１の出力側光ファイバ１６ａを所定のファイバ挿入溝１７に嵌めると、光導波路３Ｄの第１の出力側コア８ａと、第１の出力側光ファイバ１６ａが光学的に結合される。また、第２の出力側光ファイバ１６ｂを所定のファイバ挿入溝１７に嵌めると、光導波路３Ｄの第２の出力側コア８ｂと、第２の出力側光ファイバ１６ｂが光学的に結合される。
【０１７４】
なお、ファイバ挿入溝１７に挿入された各光ファイバは、ファイバ押え蓋１７ａにより押えて接着固定される。
【０１７５】
図８は光素子の接続構造を示す図７のＢ−Ｂ線断面図であり、次に、面型発光素子１９の接続構造について説明する。光導波路３Ｄは、入力側コア７と交差する導波路層５Ｄの一の端面に、傾斜端面１０ｃが形成される。傾斜端面１０ｃは４５度の傾斜面であり、傾斜端面１０ｃに露出した入力側コア７の端面によって反射コア端面１１ｍが形成される。反射コア端面１１ｍは、導波路層５Ｄに入力側コア７に対して直交する方向から入射した光を反射して、入力側コア７に入射させる。
【０１７６】
光導波路３Ｄは、導波路層５Ｄを支持する実装基板６に実装凹部６ａを備える。実装凹部６ａは、導波路層５Ｄの傾斜端面１０ｃの下部に形成され、実装凹部６ａに面型発光素子１９が実装される。
【０１７７】
面型発光素子１９は光素子の一例で、図示しない発光面が、導波路層５Ｄの反射コア端面１１ｍに対向して配置され、面型発光素子１９と光導波路３Ｄの入力側コア７は、反射コア端面１１ｍを介して光学的に結合している。なお、図示しないが、実装凹部６ａには、面型発光素子１９と電気的に接続される導体パターン等が形成され、面型発光素子１９は、図示しないドライバ回路から入力された電気信号を光信号に変換して出射する。
【０１７８】
光スイッチ１Ｄの他の構成は、第１の実施の形態の光スイッチ１Ａと略同等であり、光導波路３Ｄは、各コアのコア径が例えば４０×４０μｍ程度のマルチモード導波路で、各コアとクラッドの屈折率差は例えば０．８％である。
【０１７９】
入力側コア７の一端側と第１の出力側コア８ａの一端側は、導波路層５Ｄの第１の導波路端面１０ａで交差して第１の導波路端面１０ａに露出し、交差コア端面１１ａが形成される。
【０１８０】
入力側コア７の交差コア端面１１ａに対する入射角θ１は、全反射条件を満たすように構成され、第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ａに対する入射角θ２は、入力側コア７の入射角θ２と略同等である。
【０１８１】
また、第２の出力側コア８ｂは、第１の出力側コア８ａに対して所定の間隔を開けて配置され、第２の出力側コア８ｂの一端側は、交差コア端面１１ａに隣接して導波路層５Ｄの第１の導波路端面１０ａに露出し、入射コア端面１１ｄが形成される。
【０１８２】
ここで、第２の出力側コア８ｂの一端側は、第１の出力側コア８ａに対して所定の間隔を開けて略平行に配置される。これに対して、第１の出力側コア８ａの他端側と第２の出力側コア８ｂの他端側には、それぞれファイバ挿入溝１７を形成するため、例えば第２の出力側コア８ｂの中間に曲線部分を設けて、第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂの他端側の間隔を広げている。
【０１８３】
但し、コアとクラッドの屈折率差が大きいことから、曲率半径の条件が緩和されており、コアに曲線部分を設けても、光導波路の大型化を防ぐことができる。
【０１８４】
また、光スイッチ１Ｄは、入力側コア７及び第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ａと、第２の出力側コア８ｂの入射コア端面１１ｄに対向して、光路切替薄膜１２を支持するスイッチ部４を備え、スイッチ部４の動作で第１の光路２ａと第２の光路２ｂの切り替えが行われる。
【０１８５】
スイッチ部４の構成は、第１の実施の形態の光スイッチ１Ａと同様であり、光路切替薄膜１２と、光路切替薄膜１２を動作させるアクチュエータ１３を備える。光路切替薄膜１２は、各コアと同等の屈折率を有し、当接面１２ｃが形成された光路透過薄膜１２ａと、当接面１２ｃと対向する面に形成された反射ミラー１２ｂを備える。
【０１８６】
また、アクチュエータ１３は、燐青銅板１３ａの両面に圧電素子１３ｂを接着して構成されるバイモルフ型のアクチュエータで、先端に光路切替薄膜１２が接着等により固定される。また、アクチュエータ１３は、後端が所定の厚みを有するスペーサ１４を介して光導波路３Ｄの側面に接着固定される。
【０１８７】
＜第４の実施の形態の光スイッチの動作例＞
次に、図７と図８、及び図３等を参照して、第４の実施の形態の光スイッチ１Ｄの動作について説明する。
光スイッチ１Ｄは、面型発光素子１９から光信号が出射される。面型発光素子１９から出射された光信号Ｓは、導波路層５Ｄの反射コア端面１１ｍで反射して、光導波路３Ｄの入力側コア７に入射する。光導波路３Ｄの入力側コア７に入射した光信号は、入力側コア７を交差コア端面１１ａ方向へと伝搬される。
【０１８８】
図３（ａ）に示すように、スイッチ部４は、アクチュエータ１３に電圧を印加しない状態では、光路切替薄膜１２を構成する光透過薄膜１２ａの当接面１２ｃが、交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄが形成される導波路層５Ｄの第１の導波路端面１０ａと密着している。
【０１８９】
光透過薄膜１２ａは、入力側コア７と屈折率が同等であるので、入力側コア７を伝搬された光信号は、入力側コア７から交差コア端面１１ａを透過して光透過薄膜１２ａに入射し、入力側コア７の反射ミラー１２ｂに対する入射角に応じて反射ミラー１２ｂで反射する。光透過薄膜１２ａは、第２の出力側コア８ｂとも屈折率が同等であるので、反射ミラー１２ｂで反射した信号光は、光透過薄膜１２ａから入射コア端面１１ｄを透過して第２の出力側コア８ｂに入射する。
【０１９０】
そして、第２の出力側コア８ｂに入射した光信号は、第２の出力側コア８ｂを伝搬される。第２の出力側コア８ｂは、第２の出力側光ファイバ１６ｂが接続され、第２の出力側光ファイバ１６ｂは、ファイバ挿入溝１７に挿入されて固定され、第２の出力側コア８ｂと光結合している。これにより、光導波路３Ｄの第２の出力側コア８ｂを伝搬される光信号は、第２の出力側光ファイバ１６ｂに入射する。第２の出力側光ファイバ１６ｂに入射した光信号は、第２の出力側光ファイバ１６ｂを伝搬されて出力される。
【０１９１】
図３（ｂ）に示すように、スイッチ部４は、アクチュエータ１３に電圧を印加すると、アクチュエータ１３が反ることで、光路切替薄膜１２が導波路層５Ｄの第１の導波路端面１０ａから離れる。
【０１９２】
光路切替薄膜１２が導波路層５Ｄの第１の導波路端面１０ａから離れて、交差コア端面１１ａと光路切替薄膜１２との間に隙間が形成されると、入力側光ファイバ１５から入力側コア７を伝搬された光信号は、交差コア端面１１ａで全反射して、第１の出力側コア８ａに入射する。
【０１９３】
そして、第１の出力側コア８ａに入射した光信号は、第１の出力側コア８ａを伝搬される。第１の出力側コア８ａは、第１の出力側光ファイバ１６ａが接続され、第１の出力側光ファイバ１６ａは、ファイバ挿入溝１７に挿入されて固定され、第１の出力側コア８ａと光結合している。これにより、光導波路３Ｄの第１の出力側コア８ａを伝搬される光信号は、第１の出力側光ファイバ１６ａに入射する。第１の出力側光ファイバ１６ａに入射した光信号は、第１の出力側光ファイバ１６ａを伝搬されて出力される。
【０１９４】
以上説明したように、光スイッチ１Ｄでは、スイッチ部４において、アクチュエータ１３に電圧を印加すると、入力側コア７と第１の出力側コア８ａによって形成され、第１の出力側光ファイバ１６ａが接続された第１の光路２ａを光信号が伝搬されて、面型発光素子１９で出射した光信号は第１の出力側光ファイバ１６ａから出射する。
【０１９５】
これに対して、スイッチ部４において、アクチュエータ１３に電圧を印加しないと、入力側コア７と第２の出力側コア８ｂによって形成され、第２の出力側光ファイバ１６ｂが接続された第２の光路２ｂを光信号が伝搬されて、面型発光素子１９で出射した光信号は第２の出力側光ファイバ１６ｂから出射する。
【０１９６】
従って、光スイッチ１Ｄは、スイッチ部４の動作で光信号が伝搬される光路２が切り替えられて、１×２チャンネルの光スイッチとして機能する。
【０１９７】
光スイッチ１Ｄでも、スイッチ部４の反射ミラー１２ｂでの反射と、第１の導波路端面１０ａの交差コア端面１１ａでの全反射を利用して光路を切り替えているので、マルチモード導波路への対応が可能である。
【０１９８】
これにより、面型発光素子１９と導波路層５Ｄの実装が容易となり、例えば、マーカを利用したパッシブアライメントが可能となって、製造コストを抑えることができる。従って、低コストの光スイッチモジュールを実現することが可能となる。
【０１９９】
なお、以上の説明では、発光素子として面型発光素子を利用した例を説明したが、通常の端面発光型の発光素子を利用する構成としても良い。この場合は、入力側コア７の端面が露出する導波路端面を垂直な面とし、コア端面に発光素子を対向して配置すれば良い。
【０２００】
また、光ファイバに代えて、第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂのどちらか一方、あるいは両方に光素子として受光素子を接続しても良い。更に、入力側コア７に光ファイバを接続しても良い。
【０２０１】
＜第５の実施の形態の光スイッチの構成例＞
図９は第５の実施の形態の光スイッチ１Ｅの一例を示す平面図である。ここで、第５の実施の形態の光スイッチ１Ｅにおいて、図１乃至図３で説明した第１の実施の形態の光スイッチ１Ａと同等の構成を有する要素については、同じ番号を付して説明する。
【０２０２】
第５の実施の形態の光スイッチ１Ｅは、反射ミラーの反射を利用して、光路の切り替えを行うものである。光スイッチ１Ｅは、光信号が伝搬される複数の光路２が形成される光導波路３Ｅと、光信号が伝搬される光路２の切り替えを行うスイッチ部４Ｃを備える。
【０２０３】
光導波路３Ｅは、図１に示すようなコア・クラッド構造を有するシート状の導波路層５Ｅを備える。導波路層５Ｅは、例えば紫外線硬化型のアクリル系有機溶剤を用いて作製され、光信号が伝搬される入力側コア７と、入力側コア７を伝搬された光信号が、スイッチ部４Ｃによって選択的に入射して伝搬される第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂを備える。
【０２０４】
導波路層５Ｅは、入力側コア７と、第１の出力側コア８ａ及び第２の出力側コア８ｂのコア径が例えば４０×４０μｍ、各コアの屈折率が波長８５０ｎｍの光に対して１．５２０、比屈折率差が例えば０．８％で、光が各コアに閉じ込められて伝搬される。
【０２０５】
入力側コア７は、導波路層５Ｅの一端側の第１の導波路端面１０ａから他端側の第２の導波路端面１０ｂまで直線状に延在する。また、第１の出力側コア８ａは、導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａから第２の導波路端面１０ｂまで直線状に延在する。
【０２０６】
入力側コア７の一端側と第１の出力側コア８ａの一端側は、導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａで交差して第１の導波路端面１０ａに露出し、交差コア端面１１ａが形成される。
【０２０７】
また、入力側コア７の他端側は、導波路層５Ｅの第２の導波路端面１０ｂに露出して、入射コア端面１１ｂが形成される。更に、第１の出力側コア８ａの他端側は、導波路層５Ｅの第２の導波路端面１０ｂに露出して、第１の出射コア端面１１ｃが形成される。
【０２０８】
ここで、導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａにおける入力側コア７の交差コア端面１１ａに対する入射角は、例えば３０度に設定される。また、導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａにおける第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ａに対する入射角は、入力側コア７の入射角と略同等であり、本例では約３０度に設定される。
【０２０９】
第２の出力側コア８ｂは、導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａから第２の導波路端面１０ｂまで直線状に延在し、第１の出力側コア８ａに対して所定の間隔を開けて、略平行に配置される。第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂとの間隔は例えば５６．７μｍとした。
【０２１０】
第２の出力側コア８ｂの一端側は、交差コア端面１１ａと隣接して導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａに露出し、入射コア端面１１ｄが形成される。また、第２の出力側コア８ｂの他端側は、導波路層５Ｅの第２の導波路端面１０ｂに露出して、第２の出射コア端面１１ｅが形成される。
【０２１１】
そして、光導波路３Ｅは、導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａに反射防止膜２０が形成される。反射防止膜２０は反射防止層の一例で、第１の導波路端面１０ａに例えばＡＲ（Anti-Reflection）コーティングを施すことで形成される。
【０２１２】
光導波路３Ｅにおいて、入力側コア７は、導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａで、第１の出力側コア８ａと第２の出力側コア８ｂに分岐する形態となり、入力側コア７と第１の出力側コア８ａによって第１の光路２ａが形成され、入力側コア７と第２の出力側コア８ｂによって第２の光路２ｂが形成される。そして、光導波路３Ｅにおいて光信号が伝搬される光路２の切り替えは、スイッチ部４Ｃの動作で行われる。
【０２１３】
スイッチ部４Ｃは光路切替手段の一例で、光路切替ミラー２１と、光路切替ミラー２１を動作させるアクチュエータ１３を備える。光路切替ミラー２１は反射ミラーの一例で、例えば、薄膜の表面にＡｕ蒸着を行って形成され、入力側コア７及び第１の出力側コア８ａの交差コア端面１１ａと、第２の出力側コア８ｂの入射コア端面１１ｄに対向して配置される。光路切替ミラー２１は、交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄが形成される導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａと密着する平面で構成される。
【０２１４】
アクチュエータ１３は、燐青銅板１３ａの両面に圧電素子１３ｂを接着して構成されるバイモルフ型のアクチュエータで、先端に光路切替ミラー２１が接着等により固定される。また、アクチュエータ１３は、後端が所定の厚みを有するスペーサ１４を介して光導波路３Ｅの側面に接着固定される。
【０２１５】
スイッチ部４Ｃは、アクチュエータ１３に電圧を印加しない状態では、光路切替ミラー２１が、交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄが形成される導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａと密着するように構成される。
【０２１６】
また、スイッチ部４Ｃは、アクチュエータ１３に電圧が印加されると、圧電素子１３ｂの伸縮によってアクチュエータ１３が反ることで、光路切替ミラー２１が導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａから所定の距離だけ離れる。
【０２１７】
なお、アクチュエータ１３に電圧を印加した状態から、電圧を非印加に切り替えると、燐青銅板１３ａの復元力でアクチュエータ１３は初期の形状に復帰し、光路切替ミラー２１が導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａと密着する。
【０２１８】
＜第５の実施の形態の光スイッチの動作例＞
図１０は第５の実施の形態の光スイッチ１Ｅの動作の一例を示す平面図で、次に、第５の実施の形態の光スイッチ１Ｅの動作について説明する。
光スイッチ１Ｅは、光導波路３Ｅの入力側コア７に、入射コア端面１１ｂから光信号Ｓが入射する。光導波路３Ｅの入力側コア７に入射した光信号Ｓは、入力側コア７を交差コア端面１１ａ方向へと伝搬される。
【０２１９】
図１０（ａ）は、スイッチ部４Ｃのアクチュエータ１３に電圧を印加していない状態を示す。スイッチ部４Ｃは、アクチュエータ１３に電圧を印加しない状態では、光路切替ミラー２１が交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄが形成される導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａと密着している。
【０２２０】
これにより、入力側コア７を伝搬された光信号Ｓは、交差コア端面１１ａにおいて光路切替ミラー２１で反射して、第１の出力側コア８ａに入射する。そして、第１の出力側コア８ａに入射した光信号Ｓは、第１の出力側コア８ａを伝搬されて、第１の出射コア端面１１ｃから出射する。
【０２２１】
図１０（ｂ）は、スイッチ部４Ｃのアクチュエータ１３に電圧を印加している状態を示す。スイッチ部４Ｃは、アクチュエータ１３に電圧を印加すると、圧電素子１３ｂの伸縮によってアクチュエータ１３が反ることで、光路切替ミラー２１が導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａから離れる。
【０２２２】
これにより、入力側コア７を伝搬された光信号Ｓは、交差コア端面１１ａを透過し、光路切替ミラー２１で反射する。
【０２２３】
スイッチ部４Ｃは、アクチュエータ１３に電圧を印加して光路切替ミラー２１が導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａから離れると、光路切替ミラー２１で反射した光が、第２の出力側コア８ｂに入射するように、光路切替ミラー２１の移動距離及び角度が設定される。
【０２２４】
これにより、入力側コア７から出射して光路切替ミラー２１で反射した信号光Ｓは、入射コア端面１１ｄから第２の出力側コア８ｂに入射する。そして、第２の出力側コア８ｂに入射した光信号Ｓは、第２の出力側コア８ｂを伝搬されて、第２の出射コア端面１１ｅから出射する。
【０２２５】
以上説明したように、スイッチ部４Ｃにおいて、アクチュエータ１３に電圧を印加しないと、入力側コア７と第１の出力側コア８ａによって形成される第１の光路２ａを光信号Ｓが伝搬され、入力側コア７に入射した光信号Ｓは第１の出射コア端面１１ｃから出射する。
【０２２６】
これに対して、スイッチ部４Ｃにおいて、アクチュエータ１３に電圧を印加すると、入力側コア７と第２の出力側コア８ｂによって形成される第２の光路２ｂを光信号Ｓが伝搬され、入力側コア７に入射した光信号Ｓは第２の出射コア端面１１ｅから出射する。
【０２２７】
従って、光スイッチ１Ｅは、スイッチ部４Ｃの動作で光信号Ｓが伝搬される光路２が切り替えられて、１×２チャンネルの光スイッチとして機能する。
【０２２８】
第５の実施の形態の光スイッチ１Ｅでも、複数のコアを導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａで分岐させることで、各コアに曲線部分を構成することなく、コアを分岐させて複数の光路２を構成することができる。このように、光スイッチ１Ｅでは、各コアを直線部分のみで構成できるため、小型化が可能である。
【０２２９】
また、光スイッチ１Ｅでは、スイッチ部４Ｃの光路切替ミラー２１での反射を利用して光路を切り替えているので、マルチモード導波路への対応が可能である。
【０２３０】
さて、光スイッチ１Ｅでは、交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄが形成される導波路層５Ｅの第１の導波路端面１０ａに反射防止膜２０を形成することで、交差コア端面１１ａ及び入射コア端面１１ｄでの反射による損失が軽減され、また、光路切替ミラー２１による反射を利用することで、常時高い反射率を保持できることから、損失を低減できる。なお、反射防止膜に代えて、コアに屈折率の近い物質をコア端面等に充填して反射防止層を形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０２３１】
本発明は、マルチモードの光導波路を利用することで、低コストで小型の光スイッチに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０２３２】
【図１】第１の実施の形態の光スイッチの一例を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態の光スイッチの一例を示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態の光スイッチの動作の一例を示す平面図である。
【図４】第２の実施の形態の光スイッチの一例を示す平面図である。
【図５】光ファイバの接続構造を示す図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】第３の実施の形態の光スイッチの一例を示す平面図である。
【図７】第４の実施の形態の光スイッチの一例を示す平面図である。
【図８】光素子の接続構造を示す図７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】第５の実施の形態の光スイッチの一例を示す平面図である。
【図１０】第５の実施の形態の光スイッチの動作の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【０２３３】
１・・・光スイッチ、２・・・光路、３・・・光導波路、４・・・スイッチ部、５・・・導波路層、６・・・実装基板、７・・・入力側コア、８・・・出力側コア、９ａ・・・アンダークラッド、９ｂ・・・オーバークラッド、１０ａ・・・第１の導波路端面、１０ｂ・・・第２の導波路端面、１１ａ・・・交差コア端面、１１ｂ・・・入射コア端面、１１ｃ・・・第１の出射コア端面、１１ｄ・・・入射コア端面、１１ｅ・・・第２の出射コア端面、１２・・・光路切替薄膜、１２ａ・・・光透過薄膜、１２ｂ・・・反射ミラー、１２ｃ・・・当接面、１３・・・アクチュエータ、１４・・・スペーサ、１５・・・入力側光ファイバ、１６・・・出力側光ファイバ、１７・・・ファイバ挿入溝、１８・・・分岐コア、１９・・・面型発光素子、２０・・・反射防止膜、２１・・・光路切替ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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