(57)【要約】【課題】低クロストーク化に必要な接続導波路の交差角を確保しつつ、スイッチエレメントの間の間隔を狭くすることが可能な光入出力装置を提供する。【解決手段】光入出力装置の入力側と出力側にそれぞれ配置された複数の導波路素子と、入力側と出力側の前記導波路素子の間を接続する複数の接続導波路を備え、前記接続導波路は隣接する複数の前記接続導波路で少なくとも１つの組を構成しており、少なくとも１つの前記組の中の複数の接続導波路の間では、入力側と出力側の間の少なくとも１点において、前記組の中の少なくとも１本の接続導波路が、前記組の中の他の接続導波路と交差する交差部が少なくとも１つ設けられており、前記接続導波路の間隔は、前記交差部において交差する前に一度広げられ、交差した後に再度狭められることを特徴とする光入出力装置とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入出力装置の入力側と出力側にそれぞれ配列された複数の導波路素子と、入力側と出力側の前記導波路素子の間を接続する複数の接続導波路とを備え、前記接続導波路は隣接する複数の前記接続導波路で少なくとも１つの組を構成しており、
少なくとも１つの前記組の中の複数の接続導波路の間では、入力側と出力側の間の少なくとも１点において、前記組の中の少なくとも１本の接続導波路が、前記組の中の他の接続導波路と交差する交差部が少なくとも１つ設けられており、
前記接続導波路の間隔は、前記交差部において交差する前に一度広げられ、交差した後に再度狭められる
ことを特徴とする光入出力装置。
【請求項２】
隣接する少なくとも２組の前記接続導波路の前記組に属する少なくとも２つの前記交差部は、光導波方向の場所が互いに前後にずらされて配置されており、
前記接続導波路の間隔は、前記交差部以外の部分では前記導波路素子の間隔と同じか、より狭く構成されており、１つの交差部に隣接する部分において狭められて接続導波路が接触しないように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光入出力装置。
【請求項３】
前記接続導波路の組に属する前記接続導波路の本数は少なくとも３本以上であり、
前記交差部に含まれる前記接続導波路の交差点の数は少なくとも２以上であり、
前記交差部は前記接続導波路の１つの前記組について複数設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光入出力装置。
【請求項４】
前記導波路素子がマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）を含む
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光入出力装置。
【請求項５】
光導波方向に直交する方向に配列された複数の前記導波路素子を多段構成したＰＩＬＯＳＳ構成を持つ多入力多出力光スイッチである
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光入出力装置。
【請求項６】
マルチキャストスイッチ（ＭＣＳ）の機能を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の光入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光入出力装置に関し、より詳細には、光スイッチ機能を有する光入出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信ネットワークでは、ＣＤＣ（Color-less, Direction-less, Contention-less）-ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）と呼ばれる光伝送通信方式の導入が進んでいる。ＣＤＣ−ＲＯＡＤＭネットワークのノードにおいて、マルチキャストスイッチ（MultiCast Switch：ＭＣＳ） は、ノードに収容されているトランスポンダを、信号光の波長に依存することなく（Color-less）、任意の方路に（Direction-less）、別方路に割り当てられる同一波長の光信号を光ノード内で衝突せずに（Contention-less）接続することを可能とする、キーデバイスとなる光入出力装置である。
【０００３】
光伝送装置の効率化のためには、ＭＣＳを小型化することが求められる。これまでに、ＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit：平面光回路）を利用し、ＰＩＬＯＳＳ（Path-Independent insertion-Loss）と呼ばれる構成を採用した小型ＭＣＳが報告されている。過去に報告されたＰＬＣ＋ＰＩＬＯＳＳ構成によるＭＣＳでは、多段に複数のスイッチエレメントが配列されており、各段のスイッチエレメントの列間では、段間を接続する接続導波路が交差する交差部を複数設ける必要がある。（下記非特許文献１、２参照）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】T. Watanabe, et. al., “Silica-based PLC Transponder Aggregateors for Colorless, Directionless, and Contentionless ROADM”, OFC/NFOEC2012, OTh3D.1, March 8, 2012, Los Angeles
【非特許文献２】Takashi Goh, Akira Himeno, Masayuki Okuno, Hiroshi Takahashi, and Kuninori Hattori, "High-Extinction Ratio and Low-Loss Silica-Based 8 x 8 Strictly Nonblocking Thermooptic Matrix Switch", J. Lightwave Technology. VOL-17, NO.7, pp. 1192-1199, JULY 1999
【非特許文献３】T. Shibata et al., "Silica-based waveguide-type 16 x 16 optical switch module incorporating driving circuits", IEEE Photonics Technology Letters, VOL. 15, NO. 9, pp. 1300-1302, SEPT. 2003.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に従来の光入出力装置の基本構造の平面図を示す。以下同様であるが、図１では光の全体的な導波方向をｚ軸として、スイッチエレメントの列の方向をｙ軸として、ｙ−ｚ平面がＰＬＣ（平面光回路）の基板平面にあたるものとして表現している。
【０００６】
図１の光入出力装置では、左端の入力側に２個、右端の出力側に２個の計４個のスイッチエレメントが導波路素子１１〜１４として配列されている。入力側と出力側の導波路素子を１対１で接続する２本の接続導波路１２３、１１４は、入力側と出力側の間の交差部において交差角θ1で交差している。
【０００７】
この交差部は、ＰＬＣの基板平面（ｙ−ｚ平面）上での、いわゆる平面交差の構造であるが、交差角θ1がある程度大きく取れれば、交差する２本の接続導波路を導波する２つの光は互いに干渉することなく、そのまままっすぐに光導波路の交差点を通過する。
【０００８】
しかしながら図１において、例えば光入出力装置の小型化の理由により、スイッチエレメントの間のｙ軸方向の間隔（導波路素子１１と１２の間のｄ1）が小さくなると、光導波路の曲げ半径を小さくすることには光の損失の点から制約があるので、交差部における接続導波路の交差角θ1が十分に取れなくなる。このため、交差部の導波路間で光の漏れ（クロストーク、ＸＴ）が発生して、光信号の信号特性を劣化させてしまう。これを回避するためには、スイッチエレメントの間の間隔ｄ1を十分に広くとる必要があり、結果的にＰＬＣのチップサイズを大きくしてしまうという問題があった。
すなわち従来の光入出力装置においては、段間を接続する接続導波路の交差部におけるクロストークの発生を回避するためには、各段のスイッチエレメントの間の間隔を広くとる必要があり、チップサイズが大きくなってしまい、光入出力装置の小型化に限界を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低クロストーク化に必要な接続導波路の交差角を確保しつつ、スイッチエレメントの間の間隔を狭くして小型化が可能な光入出力装置を提供することにある。
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。
【００１１】
（発明の構成１）
光入出力装置の入力側と出力側にそれぞれ配列された複数の導波路素子と、入力側と出力側の前記導波路素子の間を接続する複数の接続導波路とを備え、前記接続導波路は隣接する複数の前記接続導波路で少なくとも１つの組を構成しており、
少なくとも１つの前記組の中の複数の接続導波路の間では、入力側と出力側の間の少なくとも１点において、前記組の中の少なくとも１本の接続導波路が、前記組の中の他の接続導波路と交差する交差部が少なくとも１つ設けられており、
前記接続導波路の間隔は、前記交差部において交差する前に一度広げられ、交差した後に再度狭められる
ことを特徴とする光入出力装置。
【００１２】
（発明の構成２）
隣接する少なくとも２組の前記接続導波路の前記組に属する少なくとも２つの前記交差部は、光導波方向の場所が互いに前後にずらされて配置されており、
前記接続導波路の間隔は、前記交差部以外の部分では前記導波路素子の間隔と同じか、より狭く構成されており、１つの交差部に隣接する部分において狭められて接続導波路が接触しないように配置されている
ことを特徴とする発明の構成１に記載の光入出力装置。
【００１３】
（発明の構成３）
前記接続導波路の組に属する前記接続導波路の本数は少なくとも３本以上であり、
前記交差部に含まれる前記接続導波路の交差点の数は少なくとも２以上であり、
前記交差部は前記接続導波路の１つの前記組について複数設けられている
ことを特徴とする発明の構成１または２に記載の光入出力装置。
【００１４】
（発明の構成４）
前記導波路素子がマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）を含む
ことを特徴とする発明の構成１ないし３のいずれか１項に記載の光入出力装置。
【００１５】
（発明の構成５）
光導波方向に直交する方向に配列された複数の前記導波路素子を多段構成したＰＩＬＯＳＳ構成を持つ多入力多出力光スイッチである
ことを特徴とする発明の構成１ないし４のいずれか１項に記載の光入出力装置。
【００１６】
（発明の構成６）
マルチキャストスイッチ（ＭＣＳ）の機能を有する
ことを特徴とする発明の構成５に記載の光入出力装置。
【発明の効果】
【００１７】
以上記載したように、本発明によれば、低クロストーク化に必要な接続導波路の交差角を確保しつつ、スイッチエレメントの間の間隔を狭くして小型化が可能な光入出力装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の光入出力装置の、基本構造の平面図である。
【図２】本発明の実施例１の光入出力装置の、接続導波路の交差部の平面図である。
【図３】本発明の実施例２の光入出力装置の、接続導波路の交差部の平面図である。
【図４】本発明の実施例３の光入出力装置の、接続導波路の交差部の平面図である。
【図５】本発明の実施例４の光入出力装置の、導波路素子（ＭＺＩ）を含めた平面図である。
【図６】本発明の実施例５の光入出力装置の全体の平面図である。
【図７】本発明の実施例５の光入出力装置の、接続導波路の交差部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の基本的な考え方は、例えば以下のように言うことができる。
【００２０】
（ｉ）ＰＩＬＯＳＳ構成の多入力多出力の光スイッチでは、多段構成の複数のスイッチエレメントの各段を接続する接続導波路が、段間の複数個所において交差するため、段間の上下（ｙ軸方向）に接続導波路の交差部が並ぶ形となる。
【００２１】
（ii）接続導波路の交差部において、接続導波路の間隔を一度広げて交差させた後に、再度狭めることで、スイッチエレメントの間の間隔が狭くても交差角を十分にとることが可能となる。
【００２２】
（iii）上下（ｙ軸方向）に並んだ複数の交差部を、段間の前後方向（光導波方向、ｚ軸方向）にずらして配置し、ｙ軸方向から見て完全には重ならないように配置する。その際に、１つの交差部において接続導波路の間隔を広げる場所では、隣接する他の接続導波路の間隔を狭めておくことで、接続導波路の接触を避けつつ接続導波路の全体の幅を抑えることができる。
【００２３】
以上のような構造により、低クロストーク化に必要な交差角を確保しつつ、スイッチエレメントの間の間隔を狭くすることが可能となる。
【００２４】
なお、スイッチエレメントは通常、例えばＭＺＩなどの光導波路を主体とした素子で構成されるため、以降の記載においては導波路素子と称する。
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
【００２６】
以下の各実施例の構成では、光入出力装置は、その入力側と出力側にそれぞれ光導波方向（ｚ軸方向）に直交する方向（ｙ軸方向）に配列された複数の導波路素子と、入力側と出力側の導波路素子の間を接続する複数の接続導波路を備えている。
【００２７】
光入出力装置の入力側と出力側でそれぞれ、隣接する複数の導波路素子が組（群、グループ）を構成しており、入力側と出力側で導波路素子の組と対応する導波路素子の組の間を接続する接続導波路もまた、隣接する複数の接続導波路で少なくとも１つの組を構成している。
【００２８】
少なくとも１つの組の中の複数の接続導波路の間では、入力側と出力側の間の少なくとも１点において、組の中の少なくとも１本の接続導波路が、組の中の他の接続導波路と交差する交差部が少なくとも１つ設けられている。
【００２９】
接続導波路の間隔は、交差部以外の部分では導波路素子の間隔と同じか、より狭く構成されており、交差部においては、交差する接続導波路の間隔は一度広げられ、交差した後に再度狭められる。
【００３０】
隣接する少なくとも２組の接続導波路の組に属する少なくとも２つの交差部がある場合は、光導波方向（ｚ軸方向）の場所が互いに前後にずらされて完全には重ならないように配置されており、１つの交差部に隣接する他の組の接続導波路の間隔は、少なくとも１つの交差部に隣接する部分において狭められて接続導波路が接触しないように配置されている。
【００３１】
各組に含まれる接続導波路の本数は、全ての組で同数であっても良いが、必ずしも同数である必要はなく、本数の異なる組を含んでいてもよい。また、複数の組の接続導波路のうちの少なくとも１つの組が少なくとも１つの交差部を有していればよく、交差部を有していない接続導波路の組がある場合も排除されない。
【００３２】
このような構成により、スイッチエレメント（導波路素子）の間の間隔を広げなくても接続導波路の交差角を十分にとり、クロストークを抑えることが可能となる。
【００３３】
なお、以下の各実施例の図において、光入出力装置の左端を入力側、右端を出力側として説明するが、導波路素子と接続導波路における光の伝搬方向は可逆であって、右端を入力側、左端の出力側としてもよい。また、光入出力装置は多段構成として、各段の出力側を次段の入力側に接続してもよい。あるいは、前段の出力側の導波路素子が次段の入力側の導波路素子となっていてもよい。
【実施例１】
【００３４】
図２に、本発明の実施例１の光入出力装置の、接続導波路の交差部の平面図を示す。
【００３５】
図２の実施例１には簡単のため、図１の従来例と同じく左端の入力側に２個（２１，２２）、右端の出力側に２個（２３，２４）の計４個の導波路素子をもつ光入出力装置が示される。入力側と出力側の導波路素子の間は、１組２本の接続導波路２２３、２１４で接続されている。１組２本の接続導波路２２３、２１４は、交差部２５内の１点において交差している。
【００３６】
前述のように、接続導波路は、入力側の導波路素子から出力してすぐに曲げ始めても、光導波路の曲げ半径を小さくすることには制限があるため、導波路素子の間隔が狭いと接続導波路の交差部における交差角が小さくなってしまう。交差角が小さい場合には、交差部の導波路間で漏れ光（クロストーク：ＸＴ）が発生する。
【００３７】
本実施例１では、図２の交差部２５に示すように、交差する２本の接続導波路２１４、２２３の間隔を一度広げてから交差させ、交差後に再び間隔を狭めることで、導波路素子の間隔ｄ２を狭めたままで、大きな交差角θ2をとることが可能となり、交差部でのクロストークを大幅に抑制できる。
【００３８】
図２に示すように、交差部２５における２本の接続導波路２２３、２１４の間隔は従来より広がることになるが、交差部２５以外の部分での２本の接続導波路２２３、２１４の間隔は、両端の導波路素子の近傍では、導波路素子と同じ間隔であっても良いし、一旦狭めても良い。そのような構造は、複数の光入出力装置が併設される場合に意味を持つ。
【実施例２】
【００３９】
図３に、本発明の実施例２の光入出力装置の、接続導波路の交差部の平面図を示す。
【００４０】
図３の実施例２には、左端の入力側に４個（３１１〜３１４）、右端の出力側に４個（３２１〜３２４）の計８個の導波路素子をもつ光入出力装置が示される。入力側の隣接する２つの導波路素子の組（３１１と３１２、３１３と３１４）と、対応する出力側の２つの導波路素子の組（３２１と３２２、３２３と３２４）の間は、各２本の２組の接続導波路で接続されている。各組の２本の接続導波路の間では、１点において交差が発生している交差部（３３、３４）が示されている。
【００４１】
前述のように、接続導波路は、入力側の導波路素子から出力してすぐに曲げ始めても、光導波路の曲げ半径を小さくすることには制限があるため、導波路素子の間隔が狭いと接続導波路の交差部における交差角が小さくなってしまう。交差角が小さい場合には、交差部の導波路間で漏れ光（クロストーク：ＸＴ）が発生する。
【００４２】
本実施例２では、図３の交差部３３、３４に示すように、交差する２本の接続導波路の間隔を交差の前に一度広げてから交差させ、交差後に再び間隔を狭めることで、導波路素子の間隔を狭めたままで、大きな交差角θ3をとることが可能となり、交差部でのクロストークを抑制できる。
【００４３】
本実施例２では交差部が２つあるので、光導波方向（z軸方向）の同じ位置で同時に２つの交差部３３、３４の接続導波路の間隔を広げると、２つの交差部の間で接続導波路が接触してしまう。
【００４４】
これを避けるため本実施例２では図３に示されるように、２つの交差部３３、３４のｚ軸上の座標位置を変えて前後にずらし、ｙ軸方向から見て完全には重ならないように配置している。さらに、例えば一方の交差部３３で接続導波路の間隔を広げる部分では、下方で隣接する他方の交差部３４に属する接続導波路の間隔を狭くしている。交差部３４の上方に隣接する接続導波路についても、同様に間隔を狭くしている。
【００４５】
このようにすることで、交差部において交差前後の接続導波路の間隔を広げて交差角を大きくとりつつ、交差部の接続導波路が他の接続導波路と接触することを回避することができる。また、４本の接続導波路の全体でのｙ軸方向の幅を抑えることができ、光入出力装置としてのｙ軸方向の幅も抑えることができる。
【００４６】
（実施例２の拡張形態）
図３の実施例２では、光入出力装置の２組各２本の接続導波路が２つの交差部３３，３４を有する場合を示したが、１組２本の接続導波路が組毎に１つの交差部を有する場合であっても、組の数は２組に限定されないことは自明である。
【００４７】
すなわち、組の数ｎを自然数として、２ｎ入力２ｎ出力の光入出力装置とすることができる。２ｎ本の接続導波路が、隣接する２本の接続導波路の組毎に各１つ交差部を設けた場合、計ｎ個の交差部を有する構成となり、ｎ＝１の場合が実施例１に、ｎ＝２の場合が本実施例２にあたり、ｎが３以上の構成も可能である。
【００４８】
また、交差部において接続導波路間隔を広げる幅にもよるが、交差部に隣接する接続導波路において間隔を狭めることにより、交差部で広げた幅を吸収可能であれば、ｎが３以上の場合であってもｎ個の交差部のｚ軸上での座標位置は、隣接する２組の接続導波路の２つの交差部の間において異なれば充分である。
【００４９】
例えばｎ＝４以上の偶数の場合は、図３の実施例２の構造をそのまま複数複製してｙ軸方向に平行移動して配置すればよい。ｎが奇数の場合は、図３の実施例２の構造を複数複製して最後に上半分または下半分を追加すればよい。このように配置すれば、交差部で幅が広がる部分と接続導波路の間隔を狭める部分が打ち消しあって、全体の光入出力装置としての幅を抑えつつ、交差角を大きく取りクロストークを抑えることができる。
【実施例３】
【００５０】
図４に、本発明の実施例３の光入出力装置の、接続導波路の交差部の平面図を示す。
【００５１】
実施例１および２においては、組を構成する接続導波路の本数は２本で、交差部内の１点でのみ交差が発生する構成を例示したが、組を構成する接続導波路の本数は３本以上であっても良く、１つの交差部の内部で接続導波路の交差する点は複数あっても良い。
【００５２】
図４の実施例３には、左端の入力側に６個（４１１〜４１６）、右端の出力側に６個（４２１〜４２６）の計１２個の導波路素子をもつ光入出力装置が示される。入力側の隣接する３個の導波路素子の組（４１１〜４１３、４１４〜４１６）と、対応する出力側の３個の導波路素子の組（４２１〜４２３、４２４〜４２６）の間は、各３本の２組の接続導波路で接続されている。２つの交差部（４３、４４）内では、それぞれ３本の接続導波路のうちの１本と他の２本の間で２点での交差が発生している。
【００５３】
本実施例３の交差部（４３，４４）においても、実施例１，２の交差部と同様に、交差する１本と２本の接続導波路の間の間隔を交差の前に一度広げてから交差させ、交差後に再び間隔を狭めることで、導波路素子の間隔を狭めたまま大きな交差角θ4をとることが可能となり、交差部でのクロストークの発生を抑制できる。
【００５４】
また、図４の実施例３でも、図３の実施例２と同様に交差部が２つあるので、２つの交差部の間で接続導波路が接触してしまうことを避けるため、２つの交差部４３、４４はｚ軸上の座標位置を変えて、ｙ軸方向から見て完全には重ならないようにずらして配置している。さらに、例えば一方の交差部４３で接続導波路の間隔を広げる部分では、隣接する他方の交差部４４に属する接続導波路の間隔を狭くしている。交差部４４に隣接する接続導波路についても同様に間隔を狭くしている。
【００５５】
このようにすることで、交差部において交差前後の接続導波路の間隔を広げて交差角を大きくとりつつ、交差部の接続導波路が他の接続導波路と接触することを回避することができる。
【００５６】
（実施例３の拡張形態）
このような方法により交差角を広くとることは、交差部ごとに交差点が３点以上ある場合でも可能である。図４の実施例３では、光入出力装置の２組各３本の接続導波路が、各々交差点を２つづつ含む交差部を有する場合を示したが、各組に含まれる接続導波路の本数が３本以上あって、交差部の含む交差点が３点以上あっても良い。例えば、１組４本の接続導波路の交差部は、隣接する４本の接続導波路のうち上下に各２本が、互いの間隔を広げてから４点で交差し、交差後に再び間隔を狭める構造とすることができる。
【００５７】
組の中には交差しない接続導波路を含んでいてもよく、実装上は、それらの交差しない接続導波路は、組の中の接続導波路の並びにおいて、幅方向の端部に位置することが望ましい。交差しない接続導波路は、交差する接続導波路と並行して同様に間隔を広げた後、分かれて交差せずに進み、交差後の導波路と合流して再び並行し、間隔を狭められる。
【００５８】
また、実施例２と同様に、交差部において接続導波路の間隔を広げる幅にもよるが、交差部に隣接する接続導波路において間隔を狭めることにより、交差部で広げた幅を吸収可能であれば、交差部のｚ軸上の座標位置は、隣接する２組の接続導波路の２つの交差部の間において異なれば充分である。
【００５９】
さらに、組に含まれる接続導波路の本数が３以上の場合は、交差部において交差するパターンが複数存在するので、１組の接続導波路の入力側から出力側までの間に複数の交差部を設けることに有利な効果が生じてくる。すなわち、１組の接続導波路の中に複数の交差部を設け、各交差部において交差するパターンを変えるか、同じパターンを繰り返してもよい。
【００６０】
例えば図４の実施例３の交差部４３においては、左側の導波路素子４１１、４１２，４１３から入力した３本の接続導波路が、交差部４３の右側の出力において上から４１２，４１３，４１１の順に置換されているが、同じパターンの交差部をもう１つ、交差部４３の出力の右側に設ければ、４１３，４１１，４１２の順に変換される。
【００６１】
このように１組の接続導波路に複数の交差部を設ければ、接続導波路の交差接続における接続パターンの自由度を大幅に高めることが可能となる。この場合においても、複数の交差部のｚ軸上の座標位置は、隣接する２組の接続導波路の交差部の間において異なれば充分である。
【００６２】
またさらに前述のように、各組に含まれる接続導波路の本数は必ずしも同数である必要はなく、本数の異なる組を含んでいてもよい。また、接続導波路の複数の組のうちに、交差部を有していない組がある場合も排除されない。
【実施例４】
【００６３】
図５に、本発明の実施例４の光入出力装置の平面図を示す。
【００６４】
図５の本実施例４に記載の構成では、導波路素子と、接続導波路の交差の状況は図３の実施例２と同じであるが、入力側と出力側の各４つの導波路素子がマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ：Mach-Zehnder Interferometer）（非特許文献３参照）であることを特徴とする。
【００６５】
ＭＺＩは図５の左下に例示されるような、光導波路で構成されたスイッチエレメントとして機能する素子である。ＭＺＩの左端の２つの光導波路のいずれかより入力された光信号は、上下２つの光導波路（アーム）に分岐され、それぞれのアームにおいて図示されないスイッチング制御信号により位相変化され、再度合波され干渉した結果、位相変化に応じて右端の２つの光導波路のいずれかより切り替え（スイッチング）出力される。
【００６６】
このようなＭＺＩにより、本発明の光入出力装置の導波路素子を図５のように構成することができる。接続導波路の交差の状況は図３の実施例２と同じであるので、説明は省略する。
【００６７】
ＭＣＳやＭｘＮスイッチで活用されているＰＩＬＯＳＳ構成のスイッチでは、スイッチエレメントとして複数のＭＺＩを、光導波方向に直交する方向（ｙ軸方向）に配列して多段に構成し、それらＭＺＩの段間での接続の際に交差部を設ける。
【００６８】
図５に示すようにＭＺＩは、導波路の進行方向をz軸とすると、z軸方向には長くｙ軸方向には短かく、交差角の制限がなければＭＺＩ同士のｙ軸方向の間隔は小さくすることが可能となる。このような際には、本発明の方式で交差部の交差角を大きくできることがクロストーク低減に有利であり、ＭＺＩの間隔を小さくし、ＰＩＬＯＳＳ構成を持つＭＣＳやＭｘＮスイッチを小型化しつつクロストークを抑制することが可能となる。
【００６９】
また、ＭＺＩを使用した際には実施例２のように交差部を複数持っていても構わない。
【実施例５】
【００７０】
図６に、本発明の実施例５の光入出力装置の全体の平面図を示す。
【００７１】
本実施例５に記載の光入出力装置は、複数の導波路素子と、前述の導波路素子間を接続する接続導波路を複数段有しており、前述の接続導波路が少なくとも1点で交わっている交差部を複数持つことを特徴とする、ＰＩＬＯＳＳ構成のＭＣＳである。
【００７２】
本実施例５の光入出力装置は、上下に並んだ４入力４（４ｘ４）出力のＭＣＳ６１、６２の２つが、それぞれ左端入力側の４つの１ｘ２スプリッタの出力と接続されることによって構成された４ｘ８構成のＭＣＳである。この場合では、上下の４ｘ４ＭＣＳ６１，６２がそれぞれ交差部６３、６４を持ち、それが上下に並んだ実施例２〜４に類する交差部となっている。
【００７３】
また、ＭＣＳを構成するスイッチ部は、図６の左下に例示するような２種類のＭＺＩとスプリッタを含む複合回路で構成された導波路素子である。
【００７４】
本実施例５は、実施例２と同様に、交差部が複数ある構成であり、同時に交差部の導波路間隔を広げると、上下に並んだ４ｘ４ＭＣＳの交差部が接触してしまう。これを避けるため本実施例５では図７に示すように、接続導波路の進行方向をz軸とすると、上下に並んだ４ｘ４ＭＣＳの交差部ごとに導波路間隔を広げるｚ軸上の座標を変化させ、他の交差部が導波路間隔を広げる際には導波路間隔を狭くしている。このようにすることで交差前後の導波路間隔を広げて交差角を広くとりつつ、交差部の導波路が他の交差部と接触することを回避することができる。
【００７５】
このような方法により交差角を広くとることは、上下に並んだＭＣＳのスイッチ規模が４ｘ４でなくとも、また並んでいるＭＣＳが２つでなく３つ以上でも可能である。
【００７６】
更にまた、実施例１〜４では、各組の接続導波路の数は、全ての組で同数である例を示したが、図７に省略記号で示すように各組の接続導波路の数は任意であって、必ずしも同数である必要はない。例えば、実施例２（図３）と実施例３（図４）の構成をｙ方向に並べた、１０入力１０出力（各組の接続導波路の本数は２，２，３，３となる）の光入出力装置であっても本発明が適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上述べたように、本発明によれば低クロストーク化に必要な接続導波路の交差角を確保しつつ、スイッチエレメントの間の間隔を狭くして小型化が可能な光入出力装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１１〜１４、２１〜２４、３１１〜３１４、３２１〜３２４、４１１〜４１６、４２１〜４２６、５１１〜５１４、５２１〜５２４  ・・・  導波路素子
１２３、１１４、２２３、２１４  ・・・  接続導波路
２５、３３、３４、４３、４４、５３，５４、６３，６４  ・・・  交差部
６１、６２  ・・・  ＭＣＳ
【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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