(57)【要約】【課題】  装置の小型化を図ることが可能で、光信号の偏光状態に依存しない光デマルチプレクサを提供する。【解決手段】  複数のドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有する。信号導波路が、時分割多重された信号光を分岐させ、分岐された複数の信号光を、それぞれ前記ドロップ素子の信号光入力口に入力する。制御導波路が、１つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応するドロップ素子に、一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる。【選択図】  図１２
2006235657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有するドロップ素子と、
時分割多重された信号光を分岐させ、分岐された複数の信号光を、それぞれ前記ドロップ素子の信号光入力口に入力する信号導波路と、
１つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサ。
【請求項２】
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有するドロップ素子と、
多重度Ｎに時分割多重され、Ｎ個のチャンネルを有する信号光を、前記ドロップ素子の各々の信号光入力口に入力させる信号導波路と、
１つの制御光をＮ個に分岐させ、分岐したｉ番目（ｉは１以上Ｎ以下の整数）の制御光を、ｉ番目の前記ドロップ素子の制御光入力口に入力させる制御導波路と
を有し、ｉ番目のドロップ素子に入力される制御光が、ｉ番目のドロップ素子に入力される信号光のｉ番目のチャンネルに同期するように、前記信号導波路と制御導波路が制御光及び信号光の一方を他方に対して遅延させる光デマルチプレクサ。
【請求項３】
第１段目から第Ｎ段目までのＮ個（Ｎは２以上の整数）のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口、及び少なくとも該ドロップ信号出力口に信号光が出力されていない期間に信号光を出力するスルー信号出力口を有するドロップ素子と、
時分割多重された信号光を、第１段目のドロップ素子の信号光入力口に入力する第１の光導波路と、
各ドロップ素子のスルー信号出力口を、次段のドロップ素子の信号光入力口に接続する第２の光導波路と、
１つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、後段になるほど一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサ。
【請求項４】
前記信号光が、Ｎ個のチャンネルが時分割多重された信号であり、
前記制御導波路は、第ｉ段目（ｉは１以上Ｎ以下の整数）のドロップ素子に入力される制御光を、該ｉ段目のドロップ素子に入力される信号光の第ｉ番目のチャンネルに同期させる請求項３に記載の光デマルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デマルチプレクサに関し、特に構成及び制御の簡単な光デマルチプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量光通信方式として、波長分割多重（ＷＤＭ）光通信方式が開発され、さらに大容量通信を目指した光時分割多重（ＯＴＤＭ）光通信方式や、時間波長分割多重（ＴＷＤＭ）光通信方式が提唱され、それらの方式の研究が進められている。
【０００３】
ＷＤＭ光通信方式は、信号光を波長多重することにより信号密度を高める方式である。ＯＴＤＭ光通信方式やＴＷＤＭ光通信方式等の時間分割方式は、同一波長の信号光を時間で分割し、多数のチャネルに割り当てることにより信号密度を高める方式である。
【０００４】
電気信号の応答速度は半導体素子内のキャリアの移動時間で制限され、光の応答速度よりも遅い。例えば、現在、電気信号の速度限界は４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度と考えられている。この速度以上のＯＴＤＭ信号を処理するためには、光信号を高速の光信号処理によって分割し、電気処理可能なビットレートまで落とす（デマックス）必要がある。
【０００５】
こうした背景を踏まえ、近年、光信号を電気信号に変換することなく、光信号のままデマックスする光素子（光デマルチプレクサ）が研究されている。従来、非線型ループミラー（ＮＯＬＭ）型、マッハツェンダ型、偏光分離型等の光デマルチプレクサが提案されている。
【０００６】
図１５（Ａ）に、ＮＯＬＭ型光デマルチプレクサの概略図を示す。光信号ｓｉｇ１が入力側光ファイバ１００を経由して、光ファイバのループ１０１の分岐点１０２に到達する。光信号ｓｉｇ１は、分岐点１０２で、ループ１０１内を反時計回りに進行する光信号ｓｉｇ２と、時計回りに進行する光信号ｓｉｇ３に分岐される。光信号ｓｉｇ１は、チャネル＃１〜チャネル＃４までの４つのチャネルが時分割多重された信号である。
【０００７】
光ループ１０１内の、分岐点１０２とは非対称の位置に非線型導波路１０３が挿入されている。反時計回りに進行する光信号ｓｉｇ２が、時計回りに進行する光信号ｓｉｇ３よりも早く、非線型導波路１０３に到達する。光信号ｓｉｇ２のチャネル＃２が非線型導波路１０３を通過した直後に、非線型導波路１０３内に制御光パルスｃｏｎが入力される。制御光パルスｃｏｎが入力されると、非線型導波路１０３の屈折率が変化し、光信号ｓｉｇ２のチャネル＃３及び＃４の光の位相がπだけシフトする。図１５では、位相がπだけシフトしたパルスに斜線が付されている。
【０００８】
光信号ｓｉｇ３は、光信号ｓｉｇ２よりも遅れて非線型導波路１０３に到達するため、非線型導波路１０３に制御光パルスｃｏｎが入力された時点では、チャネル＃１しか非線型導波路を通過していない。このため、光信号ｓｉｇ３のチャネル＃２〜＃４の光の位相がπだけシフトする。
【０００９】
光信号ｓｉｇ２とｓｉｇ３とが分岐点１０２に戻ると、両者のチャネルのうち位相の揃っているチャネル＃１、＃３及び＃４は、入力側光ファイバ１００内を進行し、位相のずれているチャネル＃２は、出力側光ファイバ１０５内を進行する。このように、時分割多重された光信号ｓｉｇ１から１つのチャネルの信号のみを分離することができる。
【００１０】
ＮＯＬＭ型光デマルチプレクサでは、光ループ１０１内を光信号が通過する時間が、処理可能な信号速度を制限している。また、光ファイバのループを使用するため、装置の小型化を図ることが困難である。
【００１１】
図１５（Ｂ）に、マッハツェンダ型光デマルチプレクサの概略図を示す。マッハツェンダ干渉計１２０の２本のアームに、それぞれ非線型導波路１２１及び１２２が挿入されている。光信号ｓｉｇ１０が光信号ｓｉｇ１１とｓｉｇ１２とに分岐されて、それぞれが非線型導波路１２１及び１２２に導入される。制御光パルスｃｏｎが、相互に異なるタイミングで、非線型導波路１２１及び１２２に入力される。
【００１２】
非線型導波路１２１においては、チャネル＃１のパルスが通過した直後に、制御光パルスｃｏｎが入力され、非線型導波路１２２においては、チャネル＃２のパルスが通過した直後に制御光パルスｃｏｎが入力される。非線型導波路１２１を通過した光信号ｓｉｇ１１のチャネル＃２〜＃４の光の位相がπだけシフトし、非線型導波路１２２を通過した光信号ｓｉｇ１２のチャネル＃３及び＃４の光の位相がπだけシフトする。
【００１３】
光信号ｓｉｇ１１とｓｉｇ１２とを合波することにより、チャネル＃１、＃３及び＃４の信号が出力光ファイバ１２５内に導入され、チャネル＃２の信号が他の出力光ファイバ１２６内に導入される。
【００１４】
マッハツェンダ型光デマルチプレクサでは、非線型導波路が挿入され、相互に平行に配置された２本のアームが必要になる。このため、装置が大きくなってしまう。
【００１５】
図１５（Ｃ）に、偏光分離型光デマルチプレクサの概略図を示す。光信号ｓｉｇ２０が複屈折結晶１３０に入射する。複屈折結晶１３０は、ＴＭモードの光を、ＴＥモードの光に対して１パルス分遅延させる。複屈折結晶１３０を通過した光信号ｓｉｇ２１及び制御光パルスｃｏｎが、非線型導波路１３１に入力される。ＴＥモードのチャネル＃２のパルスが非線型導波路１３１を通過した直後に、制御光パルスｃｏｎが非線型導波路１３１に入力される。
【００１６】
非線型導波路１３１を通過した光信号ｓｉｇ２２の、ＴＥモードのチャネル＃３及び＃４のパルスの光の位相がπだけ遅れ、ＴＭモードのチャネル＃２〜＃４のパルスの光の位相がπだけ遅れる。非線型導波路１３１を通過した光信号ｓｉｇ２２が、複屈折結晶１３２に入力される。複屈折結晶１３２は、ＴＥモードの光をＴＭモードの光に対して１パルス分だけ遅延させる。これにより、複屈折結晶１３２を通過した光信号ｓｉｇ２３においては、ＴＭモードの各パルスが、ＴＥモードの対応するチャネルのパルスの位置と一致する。
【００１７】
光信号ｓｉｇ２３においては、チャネル＃１、＃３及び＃４のＴＭモードのパルスとＴＥモードのパルスとの位相が揃うが、チャネル＃２の両モードのパルスは相互に位相差を有する。光信号ｓｉｇ２３を偏光子１３３に入力させることにより、チャネル＃２のパルスのみを分離することができる。
【００１８】
上述のように、偏光分離型光デマルチプレクサでは、入力される光信号のＴＭモードとＴＥモードとの強度がほぼ等しいことが条件とされる。ところが、一般に、光ファイバを伝搬してきた光信号の偏光状態は一定ではない。このため、偏光分離型光デマルチプレクサは、実用には不向きである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述のように、従来のいずれの方式の光デマルチプレクサも、装置の大型化、光信号の偏光状態依存性等の課題を有する。
【００２０】
本発明の目的は、装置の小型化を図ることが可能で、光信号の偏光状態に依存しない光デマルチプレクサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の一観点によると、
複数のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有するドロップ素子と、
時分割多重された信号光を分岐させ、分岐された複数の信号光を、それぞれ前記ドロップ素子の信号光入力口に入力する信号導波路と、
１つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサが提供される。
【００２２】
本発明の他の観点によると、
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有するドロップ素子と、
多重度Ｎに時分割多重され、Ｎ個のチャンネルを有する信号光を、前記ドロップ素子の各々の信号光入力口に入力させる信号導波路と、
１つの制御光をＮ個に分岐させ、分岐したｉ番目（ｉは１以上Ｎ以下の整数）の制御光を、ｉ番目の前記ドロップ素子の制御光入力口に入力させる制御導波路と
を有し、ｉ番目のドロップ素子に入力される制御光が、ｉ番目のドロップ素子に入力される信号光のｉ番目のチャンネルに同期するように、前記信号導波路と制御導波路が制御光及び信号光の一方を他方に対して遅延させる光デマルチプレクサが提供される。
【００２３】
本発明のさらに他の観点によると、
第１段目から第Ｎ段目までのＮ個（Ｎは２以上の整数）のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口、及び少なくとも該ドロップ信号出力口に信号光が出力されていない期間に信号光を出力するスルー信号出力口を有するドロップ素子と、
時分割多重された信号光を、第１段目のドロップ素子の信号光入力口に入力する第１の光導波路と、
各ドロップ素子のスルー信号出力口を、次段のドロップ素子の信号光入力口に接続する第２の光導波路と、
１つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、後段になるほど一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサが提供される。
【発明の効果】
【００２４】
制御導波路が、制御光を一定の時間ずつ徐々に遅らせてドロップ素子に到達させるため、時分割多重されたチャネルごとに制御光のパルスを発生させる必要のない光デマルチプレクサが実現される。ドロップ素子は、マルチモード干渉計の組み合わせで構成することができる。このため、信号光の偏光状態に依存することなくデマックスを行うことが可能になると共に、光デマルチプレクサの小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施例による光スイッチの構成及び動作原理について説明する。
【００２６】
図１（Ａ）は、第１の実施例による光スイッチの平面図を示す。第１の実施例による光スイッチは、第１段目マルチモード干渉計（ＭＭＩ）１、第２段目マルチモード干渉計（ＭＭＩ）２、非線型光導波路３及び４を含んで構成される。ＭＭＩ１及び２は、比誘電率３．２５のコア層の上下を、比誘電率３．１８のクラッド層で挟んだ導波積層構造を有し、光の入射方向に直交する方向のコア層の幅（図１の縦方向の一辺の長さ）Ｗ１が１５μｍ、光の入射方向に平行な方向のコア層の長さ（図１の横方向の一辺の長さ）Ｌ１が３２０μｍである。図１では、光の入射方向に縮小して表されている。コア層の材料として、ＩｎＧａＡｓを用いることができ、クラッド層の材料として、ＩｎＰを用いることができる。これらの材料は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）によって、基板上に形成することができる。また、導波路及びマルチモード干渉計は、半導体プロセスで用いられるリソグラフィ及び埋め込み成長を組み合わせることにより形成される。
【００２７】
非線型光導波路３及び４は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）で構成されている。ＳＯＡの幅（図１の縦方向の一辺の長さ）Ｗ２は２．５μｍであり、長さ（図１の横方向の一辺の長さ）は１４０μｍである。なお、通過する光の十分な位相変調を行うために、１４０μｍ以上に長くしても、以下に説明するシミュレーション結果は変わらない。非線型導波路３及び４は、光または電気的に励起されることにより、その導波路の屈折率を変化させる。ＭＭＩ１、２及び非線型導波路３、４は、１枚の半導体基板上に形成される。
【００２８】
第１段目ＭＭＩは、１つの入力口１Ａ、第１の出力口１Ｂ、及び第２の出力口１Ｃを有する。第２段目ＭＭＩ２は、第１の入力口２Ａ、第２の入力口２Ｂ、第１の出力口２Ｃ、及び第２の出力口２Ｄを有する。非線型導波路３が、第１段目ＭＭＩ１の第１の出力口１Ｂを、第２段目ＭＭＩ２の第１の入力口２Ａに接続し、非線型導波路４が、第１段目ＭＭＩ１の第２の出力口１Ｃを、第２段目ＭＭＩ２の第２の入力口２Ｂに接続する。
【００２９】
第１段目ＭＭＩ１と第２段目ＭＭＩ２とは、非線型導波路３及び４の中心同士を結ぶ第１の仮想直線Ｃ１に関して、相互に線対称な形状を有する。第１段目ＭＭＩ１、第２段目ＭＭＩ２、非線型導波路３及び４で構成される導波構造は、光の入射方向に平行な第２の仮想直線Ｃ２に関して線対称な形状を有する。第１段目ＭＭＩ１の入力口１Ａと第２段目ＭＭＩ２の第１の出力口２Ｃとは、第１の仮想直線Ｃ１と第２の仮想直線Ｃ２との交点に関して、点対称の位置に配置されている。第２段目ＭＭＩ２の第１の出力口２Ｃと第２の出力口２Ｄとは、第２の仮想直線に関して線対象の位置に配置されている。
【００３０】
図１（Ａ）に示すように、非線型導波路３及び４が屈折率変化を生じていない状態では、第１段目ＭＭＩ１の入力口１Ａから入力された信号光は、非線型導波路３及び４を通過して、第２段目ＭＭＩ２の第１の出力口２Ｃから出力される。
【００３１】
図１（Ｂ）に示すように、非線型導波路３が、光または電気的に励起されて屈折率が変化した状態を示す。屈折率の変化した非線型導波路３に斜線が付されている。光回路の対称性が崩れ、第２の出力口２Ｄからも信号光が出力される。第２段目ＭＭＩ２の第２の出力口２Ｄから信号光が出力されない状態がオフ状態、信号光が出力される状態がオン状態に対応する。
【００３２】
屈折率変化を間欠的に生じさせることにより、オフ状態からオン状態に移行させることができる。
【００３３】
図２に、図１に示した光スイッチについて、ビーム伝搬法による光路シミュレーションを行った結果を示す。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ非線型導波路３と４との双方の屈折率が変化していない状態、非線型導波路４の屈折率が変化した状態、及び非線型導波路３の屈折率が変化した状態を示す。図２において、光強度の強い部分が、白く表されている。
【００３４】
図２（Ａ）に示したように、非線型導波路３及び４の屈折率が変化していない状態では、入射光が、２つの非線型導波路３及び４を通過し、第２段目ＭＭＩ２の第１の出力口２Ｃから出力され、第２の出力口２Ｄからは出力されないことが確認できる。図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示したように、非線型導波路３及び４の一方の屈折率が変化した状態では、第２段目ＭＭＩ２の第１の出力口２Ｃ及び第２の出力口２Ｄの双方から、信号光が出力されていることが確認できる。
【００３５】
２つの非線型導波路３及び４の屈折率が変化していない状態では、第２段目ＭＭＩ２の第２の出力口２Ｄからは、実質的に信号光が出力されないため、ＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）スイッチが実現される。これは、実用上の観点から、優れた特性の光スイッチである。
【００３６】
次に、図３及び図４を参照して、本発明の第２の実施例による光スイッチについて説明する。
【００３７】
図３は、第２の実施例による光スイッチの平面図を示す。第２の実施例による光スイッチは、第１の実施例による光スイッチと同様に、第１段目ＭＭＩ１１、第２段目ＭＭＩ１２、非線型導波路１３及び１４により構成されている。各構成部分の接続関係は、第１の実施例の光スイッチと同一であり、各構成部分の形状及び大きさが異なる。
【００３８】
第１段目ＭＭＩ１１のコア層の幅Ｗ３及び長さＬ３は、それぞれ１５μｍ及び１３０μｍである。第２段目ＭＭＩ１２のコア層の幅Ｗ４及び長さＬ４は、それぞれ１５μｍ及び８０μｍである。非線型導波路１３及び１４の長さ方向の中間の点を通過する第３の仮想直線Ｃ３に関して、対称性が崩れている。光の入射方向に平行な第４の仮想直線Ｃ４に関しては、対称性が保たれている。第１段目ＭＭＩ１１の入力口１１Ａが、第４の仮想直線Ｃ４上に配置されている。
【００３９】
図４に、図３に示した光スイッチについて、ビーム伝搬法による光路シミュレーションを行った結果を示す。図４（Ａ）は、非線型導波路１３と１４との双方の屈折率が変化していない状態を示し、図４（Ｂ）は、非線型導波路１３の屈折率が変化した状態を示す。図４において、光強度の強い部分が、白く表されている。
【００４０】
図４（Ａ）に示したように、非線型導波路１３及び１４の屈折率が変化していない状態では、入射光が、２つの非線型導波路１３及び１４を通過し、第２段目ＭＭＩ１２の２つの出力口１２Ｃ及び１２Ｄからほぼ均等に出力されていることが確認できる。これは、光スイッチが、第４の仮想直線Ｃ４に関して線対称であるためである。
【００４１】
図４（Ｂ）に示したように、非線型導波路１３の屈折率が変化した状態では、第２段目ＭＭＩ１２の第１の出力口１２Ｃから出力される光の強度が弱まり、第２の出力口１２Ｄから出力される光の強度が強まっていることが確認できる。このように、出力光の強度を変化させることにより、スイッチングを行うことができる。ただし、第１の実施例の場合と異なり、ＲＺスイッチは実現されない。
【００４２】
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第３の実施例による光スイッチの構成及び動作について説明する。
【００４３】
上記第１及び第２の実施例による光スイッチでは、ＭＭＩが２段構成になっていたが、第３の実施例では、１つのＭＭＩ２１と、２つの非線型導波路２２及び２３により構成される。ＮＮＩ２１のコア層の幅Ｗ５及び長さＬ５は、それぞれ１５μｍ及び３２０μｍである。ＭＭＩ２１は、１つの入力口２１Ａ、第１の出力口２１Ｂ、及び第２の出力口２１Ｃを有する。
【００４４】
第１の出力口２１Ｂ及び第２の出力口２１Ｃに、それぞれ非線形導波路２２及び２３が接続されている。
【００４５】
図６に、図５に示した光スイッチについて、ビーム伝搬法による光路シミュレーションを行った結果を示す。図６（Ａ）は、非線型導波路２２と２３との双方の屈折率が変化していない状態を示し、図６（Ｂ）は、非線型導波路２２の屈折率が変化した状態を示す。図６において、光強度の強い部分が、白く表されている。
【００４６】
図６（Ａ）に示したように、非線型導波路２２及び２３の屈折率が変化していない状態では、入射光が、２つの非線型導波路２２及び２３に、ほぼ均等に伝搬されることが確認できる。
【００４７】
図６（Ｂ）に示したように、非線型導波路２２の屈折率を変化させた状態では、第２の出力口２１Ｃから出射する光の強度が強くなり、第１の出力口２１Ｂから出射する光の強度が弱くなることが確認できる。このように、出力光の強度を変化させることにより、スイッチングを行うことができる。ただし、第２の実施例の場合と同様に、ＲＺスイッチは実現されない。
【００４８】
次に、上記第１〜第３の実施例による非線型導波路の屈折率を変化させるための具体的な方法について説明する。
【００４９】
図７に、非線型導波路を構成する半導体増幅器（ＳＯＡ）の概略斜視図を示す。光増幅のための利得を有する活性層２００を、ｐ型半導体層２０１とｎ型半導体層２０２とで挟んだ構造とされている。活性層２００は、両側の半導体層２０１及び２０２よりもバンドギャップの小さな半導体材料で形成された半導体層、または量子井戸層で構成される。活性層２００は、例えばＩｎＧａＡｓＰで形成され、両側の半導体層２０１及び２０２は、ＩｎＰで形成される。
【００５０】
活性層２００に順方向バイアスを印加すると、活性層２００内のキャリア分布が反転分布状態になり、活性層２００の屈折率が変化する。活性層２００の１つの端面から活性層２００内に光信号２０３が入射すると、光信号が位相変調を受け、反対側の端面から出射する。
【００５１】
このように、ＳＯＡで構成された非線型導波路に電気信号を印加することにより、屈折率変化を生じさせることができる。
【００５２】
図７では、非線型導波路の屈折率を電気的に変化させる方法を説明した。この方法では、光スイッチの応答速度が、電気信号の処理速度によって制限される。より高速のスイッチングを行うためには、光信号によって、非線型導波路の屈折率を変化させることが好ましい。以下、光信号によって屈折率変化を生じさせる方法を説明する。
【００５３】
図８に、図１に示した第１の実施例に用いられる光スイッチの概略断面図を示す。非線型導波路３を挟むように、一対の反射鏡３１及び３２が、相互に反射面を対向させて配置されている。第１段目ＭＭＩ１の上に、基板面に平行に制御光用導波路３３が配置されている。制御光用導波路３３の出射端に、出射した制御光ｃｏｎを基板側に向かって反射させる反射鏡３０が配置されている。
【００５４】
一対の反射鏡３１及び３２は、例えば誘電体や半導体の多層膜で構成することができる。斜めの反射鏡３０は、導波路の端面を斜めにエッチングすることにより形成することができる。
【００５５】
制御光用導波路３３から出射した制御光ｃｏｎが、基板面に対して斜めに配置された反射鏡３０により、基板（非線型導波路）に向かって反射する。反射鏡３０で反射した制御光ｃｏｎは、一対の反射鏡３１と３２とで反射を繰り返す。このとき、制御光ｃｏｎが、非線型導波路３を励起させて、その屈折率を変化させる。
【００５６】
図９を参照して、本発明の第４の実施例による光スイッチの構成及び動作について説明する。
【００５７】
図９（Ａ）に、第４の実施例による光スイッチの平面図を示す。第４の実施例による光スイッチは、図１に示した第１の実施例による第１段目ＭＭＩ１、第２段目ＭＭＩ２、非線型導波路３及び４に加え、制御光導入用ＭＭＩ４０、導波路４１及び４２を含んで構成される。なお、第１の実施例では、第１段目ＭＭＩ１に、１つの入力口１Ａのみが設けられている場合を示したが、第４の実施例では、仮想直線Ｃ２に関して入射光１Ａと対称の位置に、もう一つの入力口１Ｄが設けられている。
【００５８】
制御光導入用ＭＭＩ４０は、第１の入力口４０Ａ、第２の入力口４０Ｂ、第１の出力口４０Ｃ、及び第２の出力口４０Ｄを有する。導波路４１は、制御光導入用ＭＭＩ４０の第１の出力口４０Ｃと、第１段目ＭＭＩ１の第１の入力口１Ａとを接続する。また、信号光ｓｉｇが、導波路４１内を伝搬する制御光に合波されて、第１段目ＭＭＩ１の第１の入力口１Ａに入力される。信号光ｓｉｇの波長は、例えば１．５５μｍであり、制御光の波長は、信号光の波長よりも短く、例えば１．３μｍまたは１．４８μｍである。
【００５９】
図９（Ｂ）に示すように、制御光導入用ＭＭＩ４０の第２の入力口４０Ｂから制御光パルスｃｏｎを入射すると、制御光ｃｏｎパルスは、導波路４１及び４２を通過して、非線型導波路３に入力される。これにより、非線型導波路３が励起され、その屈折率が変化する。これは、図２（Ｃ）に示した状態と同一であるため、信号光ｓｉｇは、第２段目ＭＭＩ２の第１の出力口２Ｃと第２の出力口２Ｄとから、ほぼ均等に出力される。
【００６０】
図９（Ｃ）に示すように、制御光導入用ＭＭＩ４０の第１の入力口４０Ａから制御光パルスｃｏｎが入射すると、制御光パルスｃｏｎは、非線型導波路４に到達する。これにより、非線型導波路４が励起され、その屈折率が変化する。
【００６１】
図１０に、非線型導波路３及び４の屈折率の時間変動を示す。曲線ｎ３及びｎ４が、それぞれ非線型導波路３及び４の屈折率を示す。時刻ｔ１において、図９（Ｂ）に示したように、制御光パルスｃｏｎが入力されて、非線型導波路３の屈折率が変化する。その屈折率は、決まった時定数で元の屈折率に戻る。  時刻ｔ２において、図９（Ｃ）に示したように、制御光パルスｃｏｎが入力されて、非線型導波路４の屈折率が変化する。このとき、非線型導波路４の屈折率ｎ４が、当該時刻における非線型導波路３の屈折率ｎ３とほぼ等しくなるように、非線型導波路３及び４が設計されている。
【００６２】
図９（Ｃ）に示したように、非線型導波路３及び４の屈折率が共に変化すると、光回路の対称性が確保され、図９（Ａ）の場合と同様に、第２段目ＭＭＩ２の第１の出力口２Ｃのみから信号光ｓｉｇが出力され、第２の出力口２Ｄからは、信号光ｓｉｇが出力されない。従って、時刻ｔ１とｔ２との間は、第２段目ＭＭＩ２の第２の出力口２Ｄから信号光ｓｉｇが出力され、時刻ｔ２以降は、第２の出力口２Ｄからは、信号光ｓｉｇが出力されない。
【００６３】
図１０に示すように、時刻ｔ３において、制御光導入用ＭＭＩ４０の第２の入力口４０Ｂから制御光パルスを入射し、時刻ｔ４において、第１の入力口４０Ａから制御光パルスを入射する。これにより、時刻ｔ３とｔ４との間に、第２の出力口２Ｄから信号光ｓｉｇを出射させることができる。
【００６４】
上記動作を周期的に繰り返すことにより、所望の期間のみ、信号光ｓｉｇを第２の出力口２Ｄから出力させることができる。図１０の時刻ｔ１及びｔ３における制御は、プッシュ制御と呼ばれ、時刻ｔ２及びｔ４における制御は、プル制御と呼ばれる。第４の実施例による光スイッチは、プッシュプル制御を行うことが可能である。
【００６５】
出力口から出力された光を、波長フィルタでフィルタリングすることにより、制御光をカットして信号光のみを取り出すことができる。これにより、信号光のＳ／Ｎ比を改善することができる。
【００６６】
次に、図１１を参照して、本発明の第５の実施例による光スイッチの構成及び動作について説明する。
【００６７】
図１１（Ａ）は、第５の実施例による光スイッチの平面図を示す。以下、図９（Ａ）に示した第４の実施例による光スイッチとの相違点について説明する。
【００６８】
第４の実施例では、導波路４１において信号光ｓｉｇと制御光パルスｃｏｎとが合波されていたが、第５の実施例では、合波用ＭＭＩ５０によって、信号光ｓｉｇと制御光パルスｃｏｎとが合波される。
【００６９】
合波用ＭＭＩ５０の第１の入力口５０Ａに、信号光ｓｉｇが入力される。合波用ＭＭＩ５０の第２の入力口５０Ｂに、制御光導入用ＭＭＩ４０の第１の出力口４０Ｃから出力された制御光パルスｃｏｎが入力される。合波用ＭＭＩ５０の出力口から出力された信号光ｓｉｇ及び制御光パルスｃｏｎが、第１段目ＭＭＩ１の第１の入力口１Ａに入力される。
【００７０】
制御光導入用ＭＭＩ４０の前段に、制御光分岐用ＭＭＩ６０が配置されている。制御光分岐用ＭＭＩは、入力口６０Ａ、第１の出力口６０Ｃ、及び第２の出力口６０Ｄを有する。第１の出力口６０Ｃは、導波路６２を介して制御光導入用ＭＭＩ４０の第１の入力口４０Ａに接続され、第２の出力口６０Ｄは、導波路６１を介して制御光導入用ＭＭＩ４０の第２の入力口４０Ｂに接続されている。導波路６２は、導波路６１よりも長い。すなわち、導波路６２は、遅延回路を構成している。
【００７１】
制御光分岐用ＭＭＩ６０の入力口６０Ａから制御光パルスｃｏｎが入力される。制御光パルスｃｏｎは、第１の出力口６０Ｃと第２の出力口６０Ｄに、ほぼ均等に出力される。導波路６２を通過する制御光パルスｃｏｎ１は、導波路６１を通過する制御光パルスｃｏｎ２よりも遅延して、制御光導入用ＭＭＩ４０に到達する。この遅延時間が、図１０に示した時刻ｔ１からｔ２までの遅延に相当する。このため、１つの制御光パルスｃｏｎを入力するのみで、プッシュプル制御を行うことができる。
【００７２】
図１１（Ｂ）に、図１１（Ａ）の光スイッチの内部光回路をブラックボックスとした光スイッチ７０のブロック図を示す。光スイッチ７０は、制御光パルスｃｏｎが入力される制御光入力口７０Ｃ、信号光ｓｉｇが入力される信号光入力口７０Ｓ、２つの出力口７０Ｔ及び７０Ｄを有する。制御光入力口７０Ｃは、図１１（Ａ）の制御光分岐用ＭＭＩ６０の入力口６０Ａに相当し、制御光入力口７０Ｃは、図１１（Ａ）の合波用ＭＭＩ５０の入力口５０Ａに相当する。また、出力口７０Ｔ及び７０Ｄは、それぞれ図１１（Ａ）の第２段目ＭＭＩ２の出力口２Ｃ及び２Ｄに相当する。
【００７３】
制御光入力口７０Ｃから制御光パルスｃｏｎが入力されると、ある期間だけ出力口７０Ｄから信号光ｓｉｇが出力されるため、出力口７０Ｄをドロップ信号出力口と呼ぶ。また、他方の出力口７０Ｔを、スルー信号出力口と呼ぶ。本明細書において、光スイッチ７０をドロップ素子と呼ぶ。
【００７４】
図１２に、第６の実施例による光デマルチプレクサの概略平面図を示す。第６の実施例による光デマルチプレクサは、４つのドロップ素子７０（１）〜７０（４）、４つの光電気変換素子７５（１）〜７５（４）、信号光導波路７２、制御光導波路７１を含んで構成される。ドロップ素子７０（１）〜７０（４）の各々は、図１１に示した第５の実施例によるドロップ素子７０と同一のものである。
【００７５】
多重度４に時分割多重され、チャネル＃１〜＃４のパルスを含む信号光ｓｉｇが、信号光導波路７２で４つの信号光に分岐される。分岐された信号光ｓｉｇが、それぞれドロップ素子７０（１）〜７０（４）の信号光入力口に入力される。
【００７６】
制御光パルスｃｏｎが、制御光導波路７１により４つの制御光パルスｃｏｎ１〜ｃｏｎ４に分岐される。分岐された制御光パルスｃｏｎ１〜ｃｏｎ４が、それぞれドロップ素子７０（１）〜７０（４）の制御光入力口に入力される。４つの制御光パルスｃｏｎ１からｃｏｎ４は、一定の時間ずつ徐々に遅れて、対応するドロップ素子７０（１）〜７０（４）に到達する。より具体的には、ドロップ素子７０（ｉ）に信号光ｓｉｇのチャネル＃ｉのパルスが到達する時刻に、制御光パルスｃｏｎｉが、ドロップ素子７０（ｉ）に到達する。これにより、プッシュ制御が行われる。また、チャネル＃（ｉ＋１）のパルスが到達するまでに、プル制御が完了する。
【００７７】
このため、ドロップ素子７０（ｉ）のドロップ信号出力口から、チャネル＃ｉのパルスのみが出力される。このようにして、時分割多重された信号光ｓｉｇを分離し、チャネルごとの信号を得ることができる。例えば、１６０Ｇｂ／ｓの信号光から、４０Ｇｂ／ｓの４つの信号光を得ることができる。チャネル＃ｉの信号光は、光電気変換素子７５（ｉ）に入力され、電気信号に変換される。
【００７８】
図１３に、本発明の第７の実施例による光デマルチプレクサの概略平面図を示す。第６の実施例では、４つのドロップ素子が並列に接続されていたが、第７の実施例では、４つのドロップ素子７０（１）〜７０（４）が縦続接続されている。すなわち、ドロップ素子７０（ｉ）のスルー信号出力口が、次段のドロップ素子７０（ｉ＋１）の信号光入力口に接続されている。光電気変換素子７５（１）〜７５（４）が、それぞれドロップ素子７０（１）〜７０（４）のドロップ信号出力口に接続されている。
【００７９】
多重度４に時分割多重された信号光ｓｉｇが、第１段目のドロップ素子７０（１）の信号光入力口に入力される。制御光パルスｃｏｎは、４つの制御光パルスｃｏｎ１〜ｃｏｎ４に分岐される。分岐された制御光パルスｃｏｎ１〜ｃｏｎ４は、それぞれドロップ素子７０（１）〜７０（４）の制御光入力口に入力される。
【００８０】
ドロップ素子７０（ｉ）に信号光ｓｉｇのチャネル＃ｉのパルスが到達する時刻に、制御光パルスｃｏｎｉが、ドロップ素子７０（ｉ）に到達するように、制御光導波路８０が、制御光パルスｃｏｎ１〜ｃｏｎ４を所定時間だけ遅延させる。制御光パルスｃｏｎｉが、ドロップ素子７０（ｉ）に到達すると、ドロップ素子７０（ｉ）でプル制御が行われる。また、チャネル＃（ｉ＋１）のパルスが到達するまでに、プッシュ制御が完了する。
【００８１】
このため、ドロップ素子７０（ｉ）のドロップ信号出力口から、チャネル＃ｉのパルスのみが出力される。このようにして、時分割多重された信号光ｓｉｇを分離し、チャネルごとの信号を得ることができる。チャネル＃ｉの信号光は、光電気変換素子７５（ｉ）に入力され、電気信号に変換される。
【００８２】
上記第６及び第７の実施例では、多重度４の信号光の分離を行う場合について説明したが、一般的に多重度Ｎの信号光の分離を行う場合には、並列接続または縦続接続するドロップ素子の数をＮ個にすればよい。
【００８３】
また、上記第６及び第７の実施例では、１つの制御光パルスを分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応するドロップ素子に、一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させている。このため、時分割多重されたチャネルごとに制御光パルスを発生させる必要がない。
【００８４】
次に、上記第６の実施例と第７の実施例とを対比しつつ、両実施例の効果について説明する。
【００８５】
第６の実施例では、信号光ｓｉｇが４等分されるため、各ドロップ素子７０（ｉ）に入力される信号光ｓｉｇの強度は、当初の信号光ｓｉｇの強度の約１／４になる。これに対し、第７の実施例では、１つの信号光ｓｉｇが、４つのドロップ素子７０（１）〜７０（４）を順番に通過するため、信号強度の低下がほとんどない。このため、第７の実施例では、分離された各チャネルの信号光の強度を高く維持することができる。
【００８６】
第７の実施例では、信号光ｓｉｇがドロップ素子７０（ｉ）を通過する度に、信号純度が低下する。具体的には、信号波形が崩れたり、雑音が混入したり、ジッタが発生したりする。これに対し、第６の実施例では、信号純度の低下がほとんど生じない。
【００８７】
第６の実施例では、制御光導波路７１と信号光導波路７２とが交差する。このため、導波路設計に注意が必要である。
【００８８】
次に、図１４を参照して、本発明の第８の実施例による光スイッチの構成及び動作について説明する。上記第１〜第７の実施例では、第１段目ＭＭＩと第２段目ＭＭＩとを、２本の非線型導波路で接続していたが、導波路を３本以上としてもよい。このとき、少なくとも１本の導波路は、非線型導波路とする必要がある。第８の実施例では、第１段目ＭＭＩと第２段目ＭＭＩとを接続する導波路を４本とした例である。
【００８９】
図１４（Ａ）は、第８の実施例による光スイッチの概略平面図を示す。第１段目ＭＭＩ９１と第２段目ＭＭＩ９２とが、４本の導波路９３、９４、９５及び９６で相互に接続されている。第１段目ＭＭＩ９１は、第１の入力口９１Ａと第２の入力口９１Ｂとを有し、第２段目ＭＭＩ９２は、第１の出力口９２Ａと第２の出力口９２Ｂとを有する。
【００９０】
第１段目ＭＭＩ９１、第２段目ＭＭＩ９２、導波路９３〜９６は、光の入射方向に平行な仮想直線Ｃ２に関して線対称である。導波路９４と９５とが、相互に対称の位置に配置されている。導波路９３と９６とが、導波路９４及び９５の外側に配置されている。導波路９４及び９５が、非線型導波路であり、導波路９３及び９６は、通常の導波路である。
【００９１】
第１段目ＭＭＩ９１及び第２段目ＭＭＩ９２の幅Ｗ６は１２μｍであり、長さＬ６は３４５μｍである。導波路９３〜９６の長さＬ７は１００μｍ、導波路９３及び９６の幅Ｗ７は１．５μｍ、導波路９４及び９５の幅Ｗ８は１．０μｍである。２つの入力口９１Ａ及び９１Ｂは、第１段目ＭＭＩ９１の入力側の辺の両端に配置され、２つの出力口９２Ａ及び９２Ｂは、第２段目ＭＭＩ９２の出力側の辺の両端に配置されている。
【００９２】
図１４（Ｂ）及び（Ｃ）に、ビーム伝搬法による光路シミュレーションを行った結果を示す。図１４（Ｂ）は、非線型導波路９４及び９５の屈折率が変化していない状態を示し、図１４（Ｃ）は、非線型導波路９４及び９５の屈折率が変化した状態を示す。第１段目ＭＭＩ９１、第２段目ＭＭＩ９２、導波路９３及び９６のコア部の屈折率は３．２５であり、その周囲のクラッド部の屈折率は３．１８である。導波路９４及び９５のコア部の屈折率は、図１４（Ｂ）の状態においては３．２５であり、図１４（Ｃ）の状態においては３．１８である。図中に示した閉じた曲線は、等光強度曲線である。
【００９３】
図１４（Ｂ）に示したように、非線型導波路９４及び９５の屈折率が変化していない状態では、第１段目ＭＭＩ９１の第２の入力口９１Ｂから入力された信号光が、４つの導波路９３〜９６を通過し、第２段目ＭＭＩ９２の第２の出力口９２Ｂから出力されていることが確認される。第１の出力口９２Ａからは、信号光が出力されない。
【００９４】
図１４（Ｃ）に示したように、非線型導波路９４及び９５の屈折率が変化した状態では、第２の入力口９１Ｂから入力された信号光が、両端の２つの導波路９３及び９６を通過し、第２段目ＭＭＩ９２の２つの出力口９２Ａ及び９２Ｂから出力されていることが確認される。第１の出力口９２Ａから出力される信号光の強度は、第２の出力口９２Ｂから出力される信号光の強度よりも強い。
【００９５】
図１４（Ｂ）及び（Ｃ）に示したシミュレーション結果からわかるように、第８の実施例による光スイッチは、第２段目ＭＭＩ９２の第２の出力口９２Ｂをスルー信号出力口とし、第１の出力口９２Ａをドロップ信号出力口としたドロップ素子として使用することができる。
【００９６】
上記第１〜第８の実施例による光スイッチや光デマルチプレクサは、複数の光学素子を１枚の半導体基板上に、モノリシックに形成することができる。このため、装置の小型化を図ることが可能になる。なお、必ずしもモノリシック構造とする必要はなく、導波路として、光ファイバや光学結晶を用いることも可能である。
【００９７】
また、上記第１〜第８の実施例による光スイッチや光デマルチプレクサの動作は、信号光の偏光状態に依存しないため、光ファイバから出力された信号光を処理することができる。
【００９８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００９９】
上記実施例から、下記の付記に記載した発明が導出される。
【０１００】
（付記１）  信号光が入力される第１の入力口と、少なくとも２つの出力口とを有する第１のマルチモード干渉計と、
前記複数の出力口から選択された一つまたは複数の第１の出力口の各々に接続されて該第１の出力口から出力される光を伝搬させ、外部からの契機信号によって屈折率変化を生ずる第１の光導波路と、
前記複数の出力口から選択された一つまたは複数の第２の出力口の各々に接続されて該第２の出力口から出力される光を伝搬させる第２の光導波路と、
前記第１の光導波路の屈折率を変化させるための契機信号を、該第1の光導波路に供給する契機手段と
を有する光スイッチ。
【０１０１】
（付記２）  前記第１の光導波路が、半導体光増幅器を含む付記１に記載の光スイッチ。
【０１０２】
（付記３）  さらに、少なくとも２つの入力口と、第１の出力口とを有し、複数の入力口が、それぞれ前記第１の光導波路の出力端と前記第２の光導波路の出力端とに接続された第２のマルチモード干渉計を有する付記１または２に記載の光スイッチ。
【０１０３】
（付記４）  前記第２のマルチモード干渉計は、前記第１の光導波路の屈折率が変化して、前記第１の光導波路と第２の光導波路とを伝搬する信号光の一方の位相が他方の位相よりも遅延すると、該第２のマルチモード干渉計の第１の出力口から出力される信号光の強度を変化させる付記３に記載の光スイッチ。
【０１０４】
（付記５）  前記第２のマルチモード干渉計が、第１の出力口以外に第２の出力口を有する付記３または４に記載の光スイッチ。
【０１０５】
（付記６）  前記第２のマルチモード干渉計は、前記第１の光導波路の屈折率が変化して、前記第１の光導波路と第２の光導波路とを伝搬する信号光の一方の位相が他方の位相よりも遅延すると、該第２のマルチモード干渉計の第１の出力口と第２の出力口とから出力される信号光の強度を変化させる付記５に記載の光スイッチ。
【０１０６】
（付記７）  前記第２のマルチモード干渉計は、前記第１の光導波路の中央の点と前記第２の光導波路の中央の点とを結ぶ仮想直線に関して、前記第１のマルチモード干渉計と線対称の形状を有する付記３乃至６のいずれかに記載の光スイッチ。
【０１０７】
（付記８）  前記契機手段が、
前記第１の光導波路を挟んで対向し、制御光を多重反射させる一対の反射鏡と、
該反射鏡で多重反射するように、前記一対の反射鏡内に制御光を導入する制御光導入手段と
を有する付記１乃至７のいずれかに記載の光スイッチ。
【０１０８】
（付記９）  前記第１のマルチモード干渉計が、前記第１の入力口以外に第２の入力口を有し、
前記契機手段が、
制御光が入力される第１の入力口と、第１の出力口と第２の出力口とを有する第３のマルチモード干渉計と、
前記第３のマルチモード干渉計の第２の出力口から出力される光を、前記第１のマルチモード干渉計の第２の入力口に入力する第３の光導波路と、
前記第３のマルチモード干渉計の第１の出力口から出力される光を、信号光と合波して前記第１のマルチモード干渉計の第１の入力口へ入力する合波光学素子と
を含む付記１乃至７のいずれかに記載の光スイッチ。
【０１０９】
（付記１０）  前記合波光学素子が、前記第３のマルチモード干渉計の第１の出力口に接続された第１の入力口と、信号光が入力される第２の入力口と、該第１の入力口と第２の入力口とから入力された光を合波して出力口から出力し、該出力口が前記第１のマルチモード干渉計の第１の入力口に接続された第４のマルチモード干渉計を含む付記９に記載の光スイッチ。
【０１１０】
（付記１１）  前記第２の光導波路が、入力される光の強度によって屈折率変化を生ずる非線型導波路である付記９または１０に記載の光スイッチ。
【０１１１】
（付記１２）  前記第３のマルチモード干渉計が、第１の入力口以外に第２の入力口を有し、該第３のマルチモード干渉計の第１の入力口から制御光が入力されると、該制御光が前記第１のマルチモード干渉計の第１の出力口から出力され、該第３のマルチモード干渉計の第２の入力口から制御光が入力されると、該制御光が前記第１のマルチモード干渉計の第２の出力口から出力される付記１１に記載の光スイッチ。
【０１１２】
（付記１３）  前記契機手段が、さらに、入力口から入力された制御光を分岐し、前記第３のマルチモード干渉計の第１の入力口と第２の入力口とに、タイミングを相互にずらして入力する分岐遅延光学素子を含む付記１２に記載の光スイッチ。
【０１１３】
（付記１４）  前記分岐遅延光学素子が、
制御光が入力される入力口、該入力口から入力された制御光を第１の出力口と第２の出力口とから出力する第５のマルチモード干渉計と、
前記第５のマルチモード干渉計の第１の出力口と前記第３のマルチモード干渉計の第１の入力口とを接続する第４の光導波路と、
前記第５のマルチモード干渉計の第２の出力口と前記第３のマルチモード干渉計の第２の入力口とを接続し、前記第４の光導波路とは長さの異なる第５の光導波路と
を有する付記１３に記載の光スイッチ。
【０１１４】
（付記１５）  複数のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有するドロップ素子と、
時分割多重された信号光を分岐させ、分岐された複数の信号光を、それぞれ前記ドロップ素子の信号光入力口に入力する信号導波路と、
１つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサ。
【０１１５】
（付記１６）  Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有するドロップ素子と、
多重度Ｎに時分割多重され、Ｎ個のチャンネルを有する信号光を、前記ドロップ素子の各々の信号光入力口に入力させる信号導波路と、
１つの制御光をＮ個に分岐させ、分岐したｉ番目（ｉは１以上Ｎ以下の整数）の制御光を、ｉ番目の前記ドロップ素子の制御光入力口に入力させる制御導波路と
を有し、ｉ番目のドロップ素子に入力される制御光が、ｉ番目のドロップ素子に入力される信号光のｉ番目のチャンネルに同期するように、前記信号導波路と制御導波路が制御光及び信号光の一方を他方に対して遅延させる光デマルチプレクサ。
【０１１６】
（付記１７）  第１段目から第Ｎ段目までのＮ個（Ｎは２以上の整数）のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口、及び少なくとも該ドロップ信号出力口に信号光が出力されていない期間に信号光を出力するスルー信号出力口を有するドロップ素子と、
時分割多重された信号光を、第１段目のドロップ素子の信号光入力口に入力する第１の光導波路と、
各ドロップ素子のスルー信号出力口を、次段のドロップ素子の信号光入力口に接続する第２の光導波路と、
１つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、後段になるほど一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサ。
【０１１７】
（付記１８）  前記信号光が、Ｎ個のチャンネルが時分割多重された信号であり、
前記制御導波路は、第ｉ段目（ｉは１以上Ｎ以下の整数）のドロップ素子に入力される制御光を、該ｉ段目のドロップ素子に入力される信号光の第ｉ番目のチャンネルに同期させる付記１７に記載の光デマルチプレクサ。
【０１１８】
（付記１９）  前記ドロップ素子が、付記９乃至１４に記載の光スイッチで構成されている付記１５乃至１８のいずれかに記載の光デマルチプレクサ。
【０１１９】
（付記２０）  さらに、前記ドロップ素子の各々のドロップ信号出力口から出力される信号光を電気信号に変換する変換器を有する付記１５乃至１９のいずれかに記載の光デマルチプレクサ。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の第１の実施例による光スイッチの概略平面図である。
【図２】第１の実施例による光スイッチの信号光の伝搬の様子をシミュレーションした結果を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例による光スイッチの概略平面図である。
【図４】第２の実施例による光スイッチの信号光の伝搬の様子をシミュレーションした結果を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例による光スイッチの概略平面図である。
【図６】第３の実施例による光スイッチの信号光の伝搬の様子のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】実施例による光スイッチに使用される非線型導波路（半導体光増幅器）の斜視図である。
【図８】実施例による光スイッチに用いられる非線型導波路に励起光を導入するための光学系を示す概略図である。
【図９】本発明の第４の実施例による光スイッチの概略平面図である。
【図１０】第４の実施例による光スイッチの２つの非線型導波路の屈折率の時間変動を示すグラフである。
【図１１】本発明の第５の実施例による光スイッチの概略平面図、及びブロック図である。
【図１２】本発明の第６の実施例による光デマルチプレクサの概略図である。
【図１３】本発明の第７の実施例による光デマルチプレクサの概略図である。
【図１４】本発明の第８の実施例による光スイッチの概略平面図、及び信号光の伝搬の様子のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】従来の光デマルチプレクサの概略図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１、１１、９１  第１段目ＭＭＩ
２、１２、９２  第２段目ＭＭＩ
３、４、１３、１４、２２、２３、９４、９５  非線型導波路
２１  ＭＭＩ
３０、３１、３２  反射鏡
３３  制御光導波路
４０  制御光導入用ＭＭＩ
４１、４２、６１、６２、９３、９６  導波路
５０  合波用ＭＭＩ
６０  制御光分岐用ＭＭＩ
７０  光スイッチ
７１、８０  制御光導波路
７２、８１  信号光導波路
２００  活性層
２０１  ｐ型半導体層
２０２  ｎ型半導体層
２０３  光信号
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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