(57)【要約】【課題】  印加電圧が従来通りであっても大きな偏向角度が得られる光偏向素子を備え、大規模化が容易な光スイッチを提供すること。【解決手段】  光スイッチにおいて、入力側光偏向素子の光出力端面の法線が、入力側光偏向素子の光導波路層に平行で、且つ入力側光偏向素子の光軸に対して傾斜し、出力側光偏向素子の光入力端面の法線が、出力側光偏向素子の光導波路層に平行で、且つ出力側光偏向素子の光軸に対して傾斜していること。このように光入力端面（光出力端面）が傾斜していると、信号光の偏向角度が強調される。従って、印加電圧が従来通りであっても偏向角度が大きくり、光スイッチの大規模化が容易になる。【選択図】    図１
2008216324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光が入力する入力チャネル光導波路と、
前記信号光を出力する出力チャネル光導波路を有し、
前記入力チャネル光導波路を伝搬した前記信号光をコリメートするコリメートレンズ領域と、
前記コリメートレンズを通過した前記信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える入力側光偏向素子と、
前記入力側光偏向素子を通過した前記信号光を伝播させるスラブ光導波路と、
前記スラブ光導波路を伝搬した前記信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える出力側光偏向素子と、
前記出力側光偏向素子を通過した前記信号光を前記出力チャネル光導波路に集光する集光レンズ領域を備えた光スイッチにおいて、
前記入力側光偏向素子の光出力端面の法線が、前記入力側光偏向素子の光導波路層に平行で、且つ前記入力側光偏向素子の光軸に対して傾斜し、
前記出力側光偏向素子の光入力端面の法線が、前記出力側光偏向素子の光導波路層に平行で、且つ前記出力側光偏向素子の光軸に対して傾斜していることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
請求項１に記載の光スイッチにおいて、
複数の前記入力チャネル光導波路と、
複数の前記出力チャネル光導波路を有し、
前記コリメートレンズ領域を通過した複数の前記信号光の伝搬方向を、前記信号光毎に切り換える前記入力側光偏向素子と、
前記スラブ光導波路を伝搬した前記信号光の伝搬方向を、前記信号光の伝播方向に応じて切り換える出力側光偏向素子と、
を備えることを特徴とする光スイッチ。  
【請求項３】
請求項２に記載の光スイッチにおいて、
前記入力側光偏向素子が、前記信号光毎に設けられた複数の前記光出力端面を有し、
前記出力側光偏向素子が、前記信号光の入射予定位置毎に設けられた複数の前記光入力端面を有し、
前記入力側光偏向素子が有する複数の前記光出力端面の法線と前記光軸がなす角が、前記光スイッチの外側に向かって順次大きくなり、
前記出力側光偏向素子が有する複数の前記光入力端面の法線と前記光軸がなす角が、前記光スイッチの外側に向かって順次大きくなることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
信号光が入力する一の入力チャネル光導波路と、
前記信号光を出力する複数の出力チャネル光導波路を有し、
前記入力チャネル光導波路を伝搬した前記信号光をコリメートする一のコリメートレンズ領域と、
前記コリメートレンズ領域を通過した前記信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える一入力一出力の入力側光偏向素子と、
前記入力側光偏向素子を通過した前記信号光を伝播させるスラブ光導波路と、
前記スラブ光導波路を伝搬してきた前記信号光を、前記スラブ光導波路を伝播する前記信号光の伝播方向に応じて前記複数の出力チャネル光導波路の何れかに集光する集光レンズ領域を備え、
前記入力側光偏向素子の光出力端面の法線が、前記入力側光偏向素子の光導波路層に平行で、且つ前記入力側光偏向素子の光軸に対して傾斜していることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
請求項１乃至３に記載の光スイッチにおいて、
前記入力側光偏向素子と前記出力側光偏向素子からなる第１の光偏向素子対と、
前記入力側光偏向素子と前記出力側光偏向素子からなる第２の光偏向素子対が、
夫々が偏向する信号光が交差するように同一基板上に配置されたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項６】
請求項４記載の光スイッチにおいて、
前記入力側光偏向素子と前記集光レンズ領域からなる第１の光偏向素子ユニットと、
前記入力側光偏向素子と前記集光レンズ領域からなる第２の光偏向素子ユニットが、
夫々が偏向する信号光が交差するように同一基板上に配置されたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項７】
スラブ光導波路層を有し、
信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える光偏向素子において、
光入力端面又は光入力端面の法線が、前記光導波路層に平行で、且つ前記入力側光偏向素子の光軸に対して傾斜していることを特徴とする光偏向素子。  
【請求項８】
スラブ光導波路層を有し、
並列に入力される複数の信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える光偏向素子において、
前記複数の信号光毎に設けられた複数の光出力端面又は前記複数の信号光毎に設けられた複数の光入力端面を有し、
前記複数の光入力端面又は前記複数の光入力端面の夫々の法線が、前記光導波路層に平行で、且つ前記光偏向素子の光軸となす角度が順次大きくなることを特徴とする光偏向素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向素子を備えた光スイッチおよびその光偏向素子に関し、特に、光入力又は光出力端面を傾斜させ偏向角度を大きくした光偏向素子を備えた光スイッチおよびその光偏向素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号は、高速・大容量の信号伝送に適しており、例えば長距離の基幹通信システムでは光信号を用いた信号伝送がすでに実用化されている。また、コンピュータ等の情報処理装置内のデータ信号の送信にも、その高速・大容量故に光信号が使われている。このようなシステムにおいて、光信号の経路を切り換えるスイッチ機能は必須である。
【０００３】
従来は、光信号を一旦電気信号に変換し、変換した電気信号の経路を半導体スイッチで切り換えた後、再び光信号に変換することによって、光信号の伝送経路を切り換えていた。
【０００４】
しかし、信号の高速化が進み、もはや半導体スイッチを用いた電気的な切り換えでは対応できなくなってきている。
【０００５】
そこで、電気信号への変換を行なわずに、光信号のまま伝送経路を切り換える光スイッチの開発が進められており、複数の方式が提案されている。
【０００６】
特に、高速な切換動作が期待できるものとして、例えば、電界を印加することで屈折率が変化する電気光学材料で光偏向素子を構成し、この光偏向素子からなる光スイッチが提案されている（特許文献１）。
【０００７】
このような光スイッチは、例えば図１１及び図１２に示すように構成される。図１１は、このよう光スイッチの平面図である。図１２は、信号光１０２の光路に沿った、この光スイッチの断面図である。
【０００８】
図１１及び図１２に示すように、従来の光スイッチ１００は、信号光１０２が入力する入力チャネル光導波路１０４と、信号光１０４を出力する出力チャネル光導波路１０６とを有している。
【０００９】
また、光スイッチ１００は、入力チャネル光導波路１０４を伝搬した信号光をコリメートするコリメートレンズ１０８と、コリメートレンズ１０８を通過した信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える入力側光偏向素子１１０を有している。
【００１０】
また、光スイッチ１００は、入力側光偏向素子１１０を通過した信号光を伝播させるスラブ光導波路１１２と、スラブ光導波路１１２を伝搬した信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える出力側光偏向素子１１４を有している。
【００１１】
更に、光スイッチ１００は、出力側光偏向素子１１４を通過した信号光を出力チャネル光導波路１０６に集光する集光レンズ１４０を備えている。
そして、入力チャネル光導波路１０４には、光信号１０２が伝播して来る光ファイバアレイ１１６が接続される。また、出力チャネル光導波路１０６には、伝播経路が光スイッチ１００により切り換えられた光信号１０２が伝播して行く光ファイバアレイ１１８が接続される。
【００１２】
入力チャネル光導波路１０４および出力チャネル光導波路１０６は、石英からなる直線状のチャネル光導波路である。スラブ光導波路１１２も、同じく石英によって構成されている。また、コリメートレンズ１０４及び集光レンズ１４０は、石英からなるスラブ光導波路に、凸レンズ状の側壁が対向する溝を、入力または出力チャネル光導波路と対向するように同数並列に形成して構成されている。
【００１３】
また、入力側光偏向素子１１０および出力側光偏向素子１１４は、ＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒｙＴｉ１−ｙＯ３））もしくはＰＬＺＴ（ＰｂｘＬａ１−ｘ（ＺｒｙＴｉ１−ｙＯ３））からなる光導波路層とＰＬＺＴからなる上下のクラッド層によって構成されるスラブ光導波路を基に形成されている。
【００１４】
そして、入力チャネル光導波路１０４、コリメートレンズ１０８、入力側光偏向素子１１０、スラブ光導波路１１２、出力側光偏向素子１１４、及び出力チャネル光導波路１０６を構成する各光導波路層（コア層）１２６は、夫々光学的に接続されている。
【００１５】
このように構成された光スイッチ１００を用いると、信号光１０２を入力側光偏向素子１１０で偏向することにより、信号光１０２をスラブ光導波路１１２内で斜めに伝播させ、その伝送経路（チャネルまたはパス）を切り換えることが可能になる。斜めに偏向させられた信号光の伝播方向は、出力側光偏向素子１１４によって、出力チャネル光導波路１１８に平行な元の伝播方向に戻される。尚、図１１には、信号光切換を行っていない状態の光スイッチ１００が示されている。
【００１６】
以上の説明から明らかように、入力側および出力側光偏向素子１１０,１１４は、光スイッチ１００の心臓部である。
【００１７】
入力側および出力側光偏向素子１１０,１１４の構造は略同一である。これらの光偏向素子は、導電性の基板１２４の上に形成された、電気光学効果を有するスラブ光導波路によって構成されている。更に、これらの光偏向素子の上部クラッド層上には、複数のプリズム状電極１２２が直列に配置されたプリズム状電極群が、入力される光信号の数と同数並列に設けられている。
【００１８】
プリズム状電極１２２と基板１２４との間に電圧を印加すると、プリズム状電極１２２と基板１２４の間に挟まれた光導波路層の屈折率が、電気光学効果により低下する。この結果、プリズム状の低屈折領域が光導波層１２６に形成され、信号光１０２を偏向する。
【００１９】
プリズム状電極１２２は、図１１に示すように、他のプリズム状電極１２２と傾斜面が対向するように配置される。このような配置によって、信号光を左右両側に偏向することが可能になる。例えば、一方のプリズム状電極１２２に電圧を印加すると、光信号は例えば左側に偏向する。一方、他方のプリズム状電極１２２に電圧を印加すると、信号光１１０は右側に偏向する。
【００２０】
また、プリズム状電極１２２は信号光１０２の光路に沿って複数直列に配置され、プリズム状電極群を構成している。これは、信号光１０２が通過するプリズム状の低屈折率領域を光導波層に複数直列に形成して、信号光１０２の偏向角度を大きくするためである。
【００２１】
このような構成により、光スイッチの大規模化が進められている。
【特許文献１】特開２００２−３１８３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
光スイッチが大規模化すると、入出力数の増加に伴ってその幅１３０が必然的に広くならざるを得ない。従って、多数の信号光の経路を切換えるためには、広くなった幅１３０に合わせて光スイッチ１００の長さ１３２を長くする必要がある。或いは、入力側および出力側光偏向素子１１０,１１４の偏向角度を大きくする必要がある。
【００２３】
しかし、光スイッチ１００の長さ１３２を長くすることには限界がある。このため、大規模化された光スイッチでは、各プリズム状電極群を構成するプリズム状電極１２２の数をできる限り増やし更にプリズム状電極に１００Ｖ超の高電圧を印加して、光偏向素子１１０,１１４の偏向角度を大きくしている。
【００２４】
このようにすれば、偏向素子内部における偏向角度を１°以上にすることも原理的には可能である。しかし、光偏向素子１１０,１１４に、偏向素子の耐電圧以上の高電圧を印加することは不可能である。また、電気光学効果を生かすためには高速な高電圧の駆動回路が必要になるが、現在の技術でも不可能ではないものの、非常に高価で非常に大型な装置となってしまう。
【００２５】
そこで、本発明の目的は、印加電圧が従来通りであっても大きな偏向角度が得られる光偏向素子を備え、大規模化が容易な光スイッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
（第１の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、信号光が入力する入力チャネル光導波路と、前記信号光を出力する出力チャネル光導波路を有し、前記入力チャネル光導波路を伝搬した前記信号光をコリメートするコリメートレンズ領域と、前記コリメートレンズを通過した前記信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える入力側光偏向素子と、前記入力側光偏向素子を通過した前記信号光を伝播させるスラブ光導波路と、前記スラブ光導波路を伝搬した前記信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える出力側光偏向素子と、前記出力側光偏向素子を通過した前記信号光を前記出力チャネル光導波路に集光する集光レンズ領域を備えた光スイッチにおいて、前記入力側光偏向素子の光出力端面の法線が、前記入力側光偏向素子の光導波路層に平行で、且つ前記入力側光偏向素子の光軸に対して傾斜し、前記出力側光偏向素子の光入力端面の法線が、前記出力側光偏向素子の光導波路層に平行で、且つ前記出力側光偏向素子の光軸に対して傾斜していることを特徴とする。
【００２７】
第１の側面によれば、光偏向素子の光出力端面（または光入力端面）が傾斜しているので、信号光の偏向角度が強調される。従って、本側面における光スイッチでは、印加電圧が従来通りであっても偏向角度が大きくなる。このため、本側面によれば、光スイッチの大規模化が容易になる。
【００２８】
（第２の側面）
第１の側面の光スイッチにおいて、複数の前記入力チャネル光導波路と、複数の前記出力チャネル光導波路を有し、前記コリメートレンズ領域を通過した複数の前記信号光の伝搬方向を、前記信号光毎に切り換える前記入力側光偏向素子と、前記スラブ光導波路を伝搬した前記信号光の伝搬方向を、前記信号光の伝播方向に応じて切り換える出力側光偏向素子と、を備えることを特徴とする。  
【００２９】
第２の側面によれば、光偏向素子の光出力端面（または光入力端面）が傾斜しているので、多入力多出力の光スイッチにおいて、印加電圧が従来通りであっても偏向角度が大きくなる。このため、本発明によれば、光スイッチの大規模化が容易になる。
【００３０】
（第３の側面）
第２の側面の光スイッチにおいて、
前記入力側光偏向素子が、前記信号光毎に設けられた複数の前記光出力端面を有し、前記出力側光偏向素子が、前記信号光の入射予定位置毎に設けられた複数の前記光入力端面を有し、前記入力側光偏向素子が有する複数の前記光出力端面の法線と前記光軸がなす角が、前記光スイッチの外側に向かって順次大きくなり、前記出力側光偏向素子が有する複数の前記光入力端面の法線と前記光軸がなす角が、前記光スイッチの外側に向かって順次大きくなることを特徴とする。
【００３１】
第３の側面によれば、傾斜角度の異なる複数の傾斜面からなる光出力端面（又は光出力端面）を有しているので、印加電圧が従来通りであっても大きな偏向角度が得られ、且つ入射する信号光の経路の相違による印加電圧の不均衡が生じない。
【００３２】
（第４の側面）
信号光が入力する一の入力チャネル光導波路と、前記信号光を出力する複数の出力チャネル光導波路を有し、前記入力チャネル光導波路を伝搬した前記信号光をコリメートする一のコリメートレンズ領域と、前記コリメートレンズ領域を通過した前記信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える一入力一出力の入力側光偏向素子と、前記入力側光偏向素子を通過した前記信号光を伝播させるスラブ光導波路と、前記スラブ光導波路を伝搬してきた前記信号光を、前記スラブ光導波路を伝播する前記信号光の伝播方向に応じて前記複数の出力チャネル光導波路の何れかに集光する集光レンズ領域を備え、前記入力側光偏向素子の光出力端面の法線が、前記入力側光偏向素子の光導波路層に平行で、且つ前記入力側光偏向素子の光軸に対して傾斜していることを特徴とする。
【００３３】
第４の側面によれば、出力側光偏向素子が必要ないので、印加電圧が従来通りであっても大きな偏向角度が得られ、且つ光スイッチの素子構造が単純になる。
【００３４】
（第５の側面）
第１乃至３の側面の光スイッチにおいて、前記入力側光偏向素子と前記出力側光偏向素子からなる第１の光偏向素子対と、前記入力側光偏向素子と前記出力側光偏向素子からなる第２の光偏向素子対が、夫々が偏向する信号光が交差するように同一基板上に配置されたことを特徴とする。
【００３５】
第５の側面によれば、入力側光偏向素子と出力側偏向素子からなる光偏向素子対が夫々の信号光が交差するように同一基板状に配置されるので、光偏向素子が空間的に無駄なく基板上に配置される。
【００３６】
（第６の側面）
第４の側面の光スイッチにおいて、前記入力側光偏向素子と前記集光レンズ領域からなる第１の光偏向素子ユニットと、前記入力側光偏向素子と前記集光レンズ領域からなる第２の光偏向素子ユニットが、夫々が偏向する信号光が交差するように同一基板上に配置されたことを特徴とする。
【００３７】
第６の側面によれば、入力側光偏向素子と集光レンズからなる光偏向素子ユニットが夫々の信号光が交差するように同一基板状に配置されるので、光偏向素子が空間的に無駄なく基板上に配置される。
【００３８】
（第７の側面）
スラブ光導波路層を有し、信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える光偏向素子において、光入力端面又は光入力端面の法線が、前記光導波路層に平行で、且つ前記入力側光偏向素子の光軸に対して傾斜していることを特徴とする。  
【００３９】
（第８の側面）
スラブ光導波路層を有し、並列に入力される複数の信号光の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える光偏向素子において、前記複数の信号光毎に設けられた複数の光出力端面又は前記複数の信号光毎に設けられた複数の光入力端面を有し、前記複数の光入力端面又は前記複数の光入力端面の夫々の法線が、前記光導波路層に平行で、且つ前記光偏向素子の光軸となす角度が順次大きくなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明における光スイッチでは、光偏向素子の光出力端面（または光入力端面）が傾斜しているので、信号光の偏向角度が強調される。従って、本発明における光スイッチでは、印加電圧が従来通りであっても偏向角度が大きくなる。このため、本発明によれば、光スイッチの大規模化が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。なお、同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
（１）原理
まず、本実施の形態の原理を説明する。
【００４２】
図１は、本実施の形態における光スイッチの一例である４×４光スイッチ１（４入力４出力光スイッチ）の構成を示す図である。図１の上側には、この光スイッチの平面図が示されている。一方、図１の下側には、断面図が示されている。
【００４３】
本実施の形態における光スイッチ１では、図１に示すように、入力側光偏向素子１１０の光出力端面２の法線４が、入力側光偏向素子１１０の光導波路層６に平行で、且つ入力側光偏向素子１１０の光軸８に対して傾斜している。
【００４４】
更に、本実施の形態における光スイッチ１では、出力側光偏向素子１１４の光入力端面１２の法線１４が、出力側光偏向素子１１４の光導波路層１６に平行で、且つ出力側光偏向素子１１４の光軸１８に対して傾斜している。
【００４５】
このような特徴を備えることにより、本実施の形態における光スイッチ１では、入力側及び出力側光偏向素子１１０,１１４に印加する電圧が従来通りであっても、信号光１０２の偏向角度が大きくなる。従って、光スイッチの規模の拡大（入出力数の増加）が容易になる。
【００４６】
ここで、入力側光偏向素子１１０の光軸８とは、入力側光偏向素子１１０を構成するプリズム状電極１２２の何れにも電圧が印加されていない状態で、光入力端面２０の予定された光入射位置２１に予定された方向２３から信号光１０２が入射した場合に、信号光１０２が入力側光偏向素子内を伝播する経路を貫く直線のことをいう。
【００４７】
「予定された光入射位置」とは、例えば図１では、光ファイバアレイ１１６の各光ファイバ３８から出力された信号光１０２が、入力側光偏向素子１１０の光入力端面２０に照射される位置２１のことである。また、「予定された入射光方向」とは、例えば図１では、光ファイバアレイ１１６から出力された信号光１０２の伝播方向２３のことである。
【００４８】
図１に示した入力側光偏向素子１１０は４入力素子なので、４本の光軸が存在する。しかし、この４本の光軸は互いに平行なので、光軸が光入力端面２の法線４となす角度を考える場合には区別する必要はない。
【００４９】
同様に、出力側光偏向素子１１４の光軸１８とは、出力側光偏向素子１１４を構成するプリズム状電極１２２の何れにも電圧が印加されていない状態で、予定された光出射位置２４から予定された出射光方向２５に出射する信号光１０２が出力側光偏向素子１１４内を伝播して来た経路を貫く直線のことをいう。
【００５０】
「予定された光出射位置」及び「予定された出射光方向」とは、例えば図１の出力側光偏向素子１１４では、電圧の印加されてない状態の出力側光偏向素子１１４に入射した信号光１０２が光ファイバアレイ１１８の各光ファイバ３８に入射する場合を考え、その信号光が光出力端面２２から出射する位置２４及び信号光が光ファイバ３８に向かって伝播２５する方向のことである。
【００５１】
図１に示した出力側光偏向素子１１４は４出力素子なので、４本の光軸が存在する。しかし、この４本の光軸は互いに平行なので、光軸が光出力端面１２の法線１４となす角度を考える場合には区別する必要はない。
【００５２】
（２）偏向角度が大きくなる理由
次に、入力側および出力側光偏向素子１１０,１１４の光入出力端面を傾けると、光スイッチ１内を伝播する信号光の偏向角度が、何故大きくなるかその理由を説明する。
【００５３】
まずに、入力側光偏向素子１１０の偏向角度が大きくなる理由について説明する。
【００５４】
図２は、入力側光偏向素子１１０に於ける信号光１０２の光出射角を説明する図である。図２（ａ）は、従来の入力側光偏向素子の光出射角を説明する図である。一方、図２（ｂ）は、本実施の形態における入力側光偏向素子の光出射角を説明する図である。また、ψは、本実施の形態における入力側光偏向素子の光出力端面２の傾斜角度である。この傾斜角度は、光軸８と光出力端面２の法線がなす角度に等しい。
【００５５】
ここで、θ１は、入力側光偏向素子の内部における信号光１０２の偏向角度を表す。一方、θ２は、従来の入力側光偏向素子１１０の外部における信号光１０２の偏向角度を表す（図２（ａ））。また、θ３は、本実施の形態における入力側光偏向素子の外部での信号光１０２の偏向角度を表す（図２（ｂ））。
【００５６】
尚、偏向角度とは、光偏向素子に電圧を印加していない状態に於ける信号光１０２の光路と電圧を印加した状態に於ける信号光１０２の光路がなす角度のことをいう。
【００５７】
光偏向素子内部における偏向角度θ１が同一であっても、光偏向素子外部における偏向角度は、本実施の形態における偏向素子（θ３）の方が従来の光偏向素子（θ２）より大きい。その値は、光出力端面２の傾斜角度ψに依存し、ψが大きくなるとθ３とθ２の比θ３/θ２急激に大きくなる。
【００５８】
図３は、θ１が小さいと仮定し場合のψとθ３/θ２の関係を表した図である。現実の光偏向素子に於けるθ１の値は、高々１°程度である。すなわち、θ１が小さいとの仮定は成立する。従って、図２は、実際の光偏向素子におけるψとθ３/θ２の関係とよく一致している。ここで、θ１が小さい場合には、θ３/θ２はψの関数でありθ１には依存しない。
【００５９】
図２の導出は後で説明する。尚、図２は、光偏向素子１１０の屈折率が２．４であり、その出力側に配置されたスラブ光導波路１１２の屈折率が１．４５の場合におけるψとθ３/θ２の関係である。
【００６０】
図３から明らかなように、θ３/θ２はψが大きくなるに従って次第に大きくなり、臨界角近くで急激に大きくなる。なお、ここで臨界角とは高屈折率材料からなる光偏向素子１１０の内部から低屈折率材料からなるスラブ光導波路１１２に向かって伝播する光の臨界角（全反射の起きる角度；図２では３７°）である。
【００６１】
具体的には、入射側の光偏向素子１１０の光出力端面２の傾斜角度ψが、臨界角３７°の０．６７倍すなわち２５°になるとθ３/θ２は１．２になる。また、ψが、臨界角の０．７８倍すなわち３０°になるとθ３/θ２は１．５になる。更に、ψが、臨界角の０．８倍すなわち３３°になるとθ３/θ２は２．０になる。
【００６２】
すなわち、光偏向素子１１０の光出力端面２が傾斜しその角度が臨界角に近づけば近づくほど、偏向角度θ３が従来の偏向素子の偏向角度θ２より大きくなる。
【００６３】
従って、光出力端面２の傾斜角度ψとして好ましい値は、好ましくは２５°以上（臨界角の０．６７倍以上）で３７.２°（臨界角）より小さい値であり、更に好ましくは３０°以上（臨界角の０．８１倍以上）で３７.２°（臨界角）より小さい値であり、更に好ましくは３３°以上（臨界角の０．８９倍以上）で３７.２°（臨界角）より小さい値である。
【００６４】
尚、臨界角近傍では偏向角度θ３の変化が激し過ぎて、光偏向素子としては使い難い場合もある。このような場合には、傾斜角度ψを３５°以下（臨界角の０．９４倍以下）にすればよい。
【００６５】
ところで、以上の説明は、光偏向素子１１０の形状が一辺が傾斜した台形である場合について説明した。しかし、光偏向素子１１０の側面（光入力端面又は光出力端面に交わる面）は必ずしも、光軸に対して平行でなくても良い。このような場合には、光出力端面２の傾斜角度ψが何を示すのかが不明瞭になる。しかし、この様な場合でも、傾斜角度ψではなく、光偏向素子１１０の光出力端面の法線４とその光軸８のなす角度をψとすれば以上の説明は成り立つ。ただし、光入力端面の法線４は、出力側光偏向素子の光導波路層６に平行であると仮定する。
【００６６】
以上ようにして光入力側光偏向素子１１０の偏向角を大きくした場合、光出力側では、大きく偏向した信号光の伝播方向を元に戻さなければならない。従来の光偏向素子では、このような大きく偏向した信号光の伝播方向を元に戻すことは困難である。しかし、入力側光偏向素子１０２の光出力端面２と同様に、光入力端面１２が傾いた出力側光偏向素子１１４を用いれば容易である。
【００６７】
すなわち、入力側および出力側光偏向素子１１０,１１４の光入出力端面を傾けることによって、光スイッチ１内を伝播する信号光の偏向角度が大きくすることが可能になる。
【００６８】
（３）偏向角度の導出
最後に、本実施の形態における入力側光偏向素子の偏向角度を表す計算式を導出する。
【００６９】
図４は、従来の光偏向素子１１０における信号光１０２の偏向角度を説明する図である。図４は、信号光１０２が光出力端面２と交わる点の近傍を拡大したものである。
【００７０】
この従来の光偏向素子１１０では、光偏向素子１１０の光軸８と光出力端面２の法線４は一致する。従って、光偏向素子内部において偏向された信号光１０２と法線４がなす角度は、光偏向素子内部において偏向された信号光１０２と光軸８(偏向されていない信号光が伝播する光路)がなす角度すなわち光偏向素子内部の偏向角度θ１に一致する。
【００７１】
また、光偏向素子外部において信号光１０２と法線４がなす角度も、光偏向素子外部において信号光１０２と光軸８がなす角度すなわち光偏向素子外部の偏向角度θ２に一致する。
【００７２】
ここで、光偏向素子１１０の屈折率をｎ１とし、偏向素子を出射した信号光１０２が入射するスラブ光導波路１１２の屈折率をｎ２とすると、スネルの法則により次式が成り立つ。
【００７３】
【数１】
2008216324.tif 000003
ここで、θ１及びθ２は略零（ｒａｄ）なので、次式が成り立つ。
【００７４】
【数２】
2008216324.tif 000004
次に、図５のように光出力端面２が、傾いた光偏向素子１１０を考える。
【００７５】
まず、光偏向素子１１０に電圧を印加しない状態で信号光１０２が光偏向素子外部を伝播する光路と光出力端面２の法線４がなす角度ψ´を求める。
【００７６】
上述したように、光軸とは、光偏向素子１１０に電圧を印加しない状態で、信号光１０２が光偏向素子の内部を伝播する経路を貫く直線のことをいう。従って、光出力端面２の傾斜角度をψとすると、光偏向素子１１０の光軸３０と光出力端面２の法線４がなす角度はψに等しい。
【００７７】
従って、スネルの法則により次式が成り立つ。
【００７８】
【数３】
2008216324.tif 000005
同様に、光偏向素子の内部に於ける偏向角度θ１と光偏向素子の外部に於ける偏向角度θ３の間には次式が成立する。
【００７９】
【数４】
2008216324.tif 000006
ここで、θ１及びθ２は略零（ｒａｄ）なので、次式が成り立つ。
【００８０】
【数５】
2008216324.tif 000007
この式で式（２）及び（３）を考慮すると、次式が得られる。
【００８１】
【数６】
2008216324.tif 000008
ここで、式（３）をψ´について解くと次式が得られる。
【００８２】
【数７】
2008216324.tif 000009
従って、本実施の形態における入力側光偏向素子（図２（ｂ））の偏向角度θ３と従来の入力側光偏向素子（図２（ａ））の偏向角度θ２の比θ３/θ２は、光出力端面の傾斜角度ψが与えられれば、式（６）及び式（７）によって計算することができる。図３は、このような計算によって得られた結果である。
【００８３】
式（７）から明らかなように、光出力端面２の傾斜角度ψが臨界角（sin-1(n2/n1)）に近づくと、ψ´はπ/2に近づく。従って、式（６）から明らかなように、θ３/θ２は急激に大きくなる。
【００８４】
すなわち、式（６）及び式（７）は、入力側光出力端面の傾斜角度ψが臨界角（sin-1(n2/n1)）に近づくと、本実施の形態における光偏向素子の偏向角度θ３と従来の光偏向素子の偏向角度θ２の比θ３/θ２が急激に大きくなることを示している。
（実施の形態例１）
（１）構成
本実施の形態例は、低電圧で大きな偏向角度が得られる光偏向素子を備えた光スイッチ（４×４光スイッチ）に係るものである。
【００８５】
図１は、本実施の形態例における光スイッチの構成図である。図１の上側に示された図面は、この光スイッチの平面図である。一方、図１の下側に示された図面は、信号光１０２の光路に沿った断面図である。
【００８６】
本実施の形態例における光スイッチ１は、図１に示すように、信号光１０２が入力する入力チャネル光導波路１０４と、信号光１０２を出力する出力チャネル光導波路１０６と有している。
【００８７】
また、光スイッチ１は、入力チャネル光導波路１０４を伝搬した信号光をコリメートするコリメートレンズ領域１０９と、コリメートレンズ領域１０９を通過した信号光１０２の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える入力側光偏向素子１１０を有している。
【００８８】
また、光スイッチ１は、入力側光偏向素子１１０を通過した信号光１０２を伝播させるスラブ光導波路１１２と、スラブ光導波路１１２を伝搬した信号光１０２の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える出力側光偏向素子１１４を有している。
【００８９】
また、光スイッチ１は、出力側光偏向素子１１４を通過した信号光を出力チャネル光導波路１０６に集光する集光レンズ領域１４１と備えている。
【００９０】
ここで、入力側光偏向素子１１０の光出力端面２の法線４は、入力側光偏向素子１１０の光導波路層６に平行で、且つ入力側光偏向素子１１０の光軸８に対して、例えば３０°光スイッチ１の外側に向かって傾斜している。
【００９１】
更に、本実施の形態における光スイッチ１では、出力側光偏向素子１１４の光入力端面１２の法線１４が、出力側光偏向素子１１４の光導波路層１６に平行で、且つ出力側光偏向素子１１４の光軸１８に対して、例えば３０°光スイッチ１の外側に向かって傾斜している。
【００９２】
そして、入力チャネル光導波路１０４には、光信号１０２が伝播してくる光ファイバアレイ１１６の光ファイバ３８が光学的に接続されている。また、出力チャネル光導波路１０６には、光スイッチ１の出力光が入力される光ファイバアレイ１１８の光ファイバ３８が接続される。
【００９３】
入力チャネル光導波路１０４および出力チャネル光導波路１０６は、例えばシリコン基板３４の上に形成された石英からなる直線状のチャネル光導波路である。スラブ光導波路１１２も、同じく石英によって構成されているスラブ光導波路である。
【００９４】
また、コリメートレンズ領域１０９,１４１は、石英からなるスラブ光導波路に、凸レンズ状の側壁が対向する溝を複数並列に形成したものである。この溝は、空間のままでもよいし、低屈折率材料が充填されてもよい。図１に示す光スイッチ１では、コリメートレンズ領域１０９,１４１は独立しておらず、スラブ光導波路１１２と一体に形成されている。しかし、図１１の従来の光スイッチ１００のコリメートレンズ１０８,１４０のように、コリメートレンズ領域１０９,１４１は、スラブ光導波路１１２から分離していてもよい。
【００９５】
また、図１のコリメートレンズ領域１０９,１４１は、上記溝が複数合体している。しかし、夫々の溝は分離していてもよいし、入力数が一つの場合には溝は一つであってもよい。
【００９６】
入力側光偏向素子１１０および出力側光偏向素子１１４は、Ｎｂをドープして導電性を付与したＳｒＴｉＯ３基板３６と、ＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒｙＴｉ１−ｙＯ３））もしくはＰＬＺＴ（ＰｂｘＬａ１−ｘ（ＺｒｙＴｉ１−ｙＯ３））からなる光導波路層６,１６とＰＬＺＴからなる上下のクラッド層によって構成されるスラブ光導波路によって形成されている。
【００９７】
この入力側光偏向素子１１０および出力側光偏向素子１１４の上部クラッド層の上には、複数のプリズム状電極１２２が設けられている。そして、各プリズム状電極１２２は、シリコン基板３４の上に形成された、図示されていな給電配線に接続されている。一方、ＳｒＴｉＯ３基板３６にも図示されていない配線が接続されている。これらの配線に接続された電源によってプリズム状電極１２２とＳｒＴｉＯ３基板３６の間に電圧を印加して、光導波路層６,１６にプリズム状の低屈折率領域を形成する。この低屈折率領域の屈折作用によって、信号光１０２を偏向する。
【００９８】
ここで、入力チャネル光導波路１０４、コリメートレンズ領域１０９、入力側光偏向素子１１０、スラブ光導波路１１２、出力側光偏向素子１１４、集光レンズ領域１４１、及び出力チャネル光導波路１０６を構成する各光導波路層は、夫々光学的に接続されている。
【００９９】
尚、本実施の形態例では、入力チャネル光導波路１０４及び出力チャネル光導波路１０６は複数であり、複数の信号光の経路を同時に切換可能な構成となっている。すなわち、入力側光偏向素子１００は、並列に配置された複数のプリズム状電極群１２３（上向き及び下向きのプリズム電極の対が光軸方向に複数直列に接続されてなる電極群）を有し、コリメートレンズ領域１０９によってコリメート（平行光線化）された複数の信号光１０２の伝搬方向を信号光毎に切り換える。また、出力側光偏向素子１１４も並列に配置された複数のプリズム状電極群１２３を有し、スラブ光導波路１１２を伝播して来た信号光の伝播方向を、信号光の伝播方向に応じて切り換えて元の伝播方向（入力側偏向素子１１０によって偏向される前の伝播方向、すなわち光スイッチ１の長手方向）に戻す。
【０１００】
ただし、光スイッチ１は、複数の信号光１０２の経路を同時に切換るものでなくてもよい。例えば、一つの信号光の経路を複数の経路に振り分けるような構成、すなわち一入力多出力の光スイッチであってもよい。このような場合には、入力側光偏向素子１１０は一つのプリズム状電極群で構成することができる。
【０１０１】
（２）動作
次に、本実施の形態例における光スイッチ１の動作を説明する、
光ファイバアレイ１１６を構成する各光ファイバ３８を伝播してきた信号光１０２は、並列に配置された各入力チャネル光導波路１０４に入射する。
【０１０２】
信号光１０２は、入力チャネル光導波路１０４を伝搬して、コリメートレンズ領域１０９に入射する。
【０１０３】
信号光は、コリメートレンズ領域１０９によって平行ビームに整形された後、入力側光偏向素子１１０に入射する。
【０１０４】
入力側光偏向素子１１０に形成されたプリズム状電極１２２とＳｒＴｉＯ３基板の間には、１００Ｖ前後の電圧が印加されている。ここで、一のプリズム電極群１２３では、上向き（△）または下向き（▽）何れかのプリズム電極のみに電圧が印加される。この電圧印加による電気光学効果によって、プリズム状電極１２２とＳｒＴｉＯ３基板の間に挟まれた領域で光導波路層６の屈折率が低下する。この屈折率低下により、信号光は光スイッチ１の内側に例えば１°偏向する。
【０１０５】
その後、信号光は、光スイッチ１の外側に傾斜した、入力側光偏向素子１１０の光出射端面２に到達する。ここで、信号光１０２は、光スイッチ１の外側に例えば３０°傾斜した光出射端面２によって大きく屈折され、偏向角度が２．５°に増加する。これは光偏向素子１１０の形状が従来（図２（a））の場合の１．７°の１．５倍である。
【０１０６】
このようにして信号光１０２の伝播方向は、入力側光偏向素子１１０によって切り換えられる。
【０１０７】
傾斜した光出射端面２によって偏向角度が強調された信号光１０２は、スラブ光導波路１１２に入射する。スラブ光導波路１１２に入射した信号光１０２は、その偏向角度に応じた方向に伝播し出力側光偏向素子１１４に到達する。
【０１０８】
出力側光偏向素子１１４に入射した信号光は、プリズム状電極１２２に印加された電圧によって光導波路層１６に誘起された屈折率変化によって偏向され、伝播方向が入力側光偏向素子１１０によって偏向される前の状態に戻される。
【０１０９】
この際、例えば１．５°というような大きな偏向角度を０°に戻さなければならない。しかし、出力側光偏向素子１１４の光入力端面１２が光スイッチの内側に３０°傾斜しているので、偏向角度が強調され、このような偏向も可能になる。このような偏向が可能な理由は、スラブ光導波路１１２に出射した信号光が逆行して、入力側偏向素子１２２に入射する場合を考えれば明らかである。  
【０１１０】
出力側光偏向素子１１４によって伝播方向が元に戻された信号光は、集光レンズ領域１４１に入射する。信号光は集光レンズ領域１４１によって、並列に配置された出力チャネル光導波路１０６に集光される。
【０１１１】
出力チャネル光導波路１０６に集光された信号光は、出力チャネル光導波路１０６を伝播して、光ファイバアレイ１１８を構成する光ファイバ３８に入射する。
【０１１２】
このようにして、入力側の光ファイバアレイ１１６中を伝播してきた信号光は、光スイッチ１によってその経路が切り換えられ、出力側の光ファイバアレイ１１６に出力される。
【０１１３】
ところで切換え先の経路（光ファイバ）は、入力側偏向素子１１０による信号光の偏向角度すなわち入力側偏向素子（のプリズム状電極１２２とＳｒＴｉＯ３基板３６の間）に印加される電圧によって制御される。図６は、この電圧と偏向角度の関係を示した図である。図６に記載された直線４０は、本実施の形態例における入力側偏向素子１１０の偏向角度を示している。一方、同図に示された直線４１は、図２（ａ）に示したような矩形の光偏向素子すなわち従来の光偏向素子における偏向角度である。
【０１１４】
この図から明らかにように、本実施の形態例における光偏向素子によれば、同じ電圧を印加しても従来の偏向素子に比べて偏向角度が大きくなる。従って、光スイッチの大規模化が容易になる。
【０１１５】
（３）光スイッチの製造方法
次に、図１に示した光スイッチ１の製造方法を説明する。
【０１１６】
まず、例えばシリコンからなる基板３４の上に、例えばＭＯＣＶＤ法によって石英を堆積して、スラブ光導波路基板１１２の下部クラッド層４４及びコア層（光導波路層）４６を形成する。
【０１１７】
次に、例えばＲＩＥなどによって、入力チャネル光導波路１０４及び出力チャネル光導波路１０６の形成予定領域に堆積されたコア層をチャネル状にパターニングする（図１参照）。
【０１１８】
そして、コア層上に、例えば下部クラッド層４４の形成方法と同様の方法によって石英を堆積さして、上部クラッド層４８を形成する。このようにして、シリコン基板３４上に、入力チャネル光導波路１０４及び出力チャネル光導波路１０６を形成する（図１参照）。
【０１１９】
その後、例えばＲＩＥなどによって、コリメートレンズ領域１０９及び集光レンズ領域１４１の形成予定領域のスラブ光導波路を加工して（つまり、上部クラッド層から下部クラッド層までエッチングして）、コリメートレンズ領域１０９及び集光レンズ領域１４１を形成する。
【０１２０】
この時、入力側光偏向素子１１０及び出力側光偏向素子１１４を実装するためのはめ込み溝５０,５１を同時に形成する（図１参照）。
【０１２１】
なお、例えばＲＩＥなどによって加工されたコリメートレンズ領域１０９及び集光レンズ領域１４１の溝には、コア層の材料よりも屈折率の低い材料を充填してもよい。また、ここでは、スラブ光導波路基板を石英によって製造しているが、これに限られるものではなく、ポリマーによって製造しても良い。
【０１２２】
最後に、精密微動ステージを用いて、入力側及び出力側光偏向素子１１０,１１４を、夫々のはね込み溝５０，５１内で所定の高さに固定する。この時、図７のように、プリズム電極１２２とシリコン基板３４の上に形成した給電配線５２を半田バンプもしくは導電性ペーストバンプ５４で電気的に接続する。
【０１２３】
更に、入力側及び出力側光偏向素子１１０,１１４とはめ込み溝５０,５１の底面及び側壁の間に形成された空間を使用波長域で透明なアンダーフィル樹脂５６で充填し硬化する。尚、アンダーフィル樹脂５６は、光スイッチ１の他の領域に回り込んでも良い。アンダーフィル樹脂が十分に硬化したら、出力側光偏向素子１１０,１１４を精密微動ステージから外す。
【０１２４】
最後に、ファイバアレイ１１６,１１８を通常の方法で、入力チャネル光導波路１０４及び出力チャネル光導波路１０６に夫々光学的に接合及び固定する。
（４）光偏向素子の製造方法
まず、ニオブＮｂをドープして導電性を付与したＳｒＴｉＯ3基板３６の上に、例えばゾルゲル法、ＰＬＤ法（パルスレーザ堆積法）、ＭＯＣＶＤ法などによって、例えばＰＬＺＴ（ＰｂxＬａ1-x（ＺｒyＴｉ1-yＯ3））を堆積して、下部クラッド層５８を形成する（図７参照）。
【０１２５】
次に、下部クラッド層５８の上に、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒyＴｉ1-yＯ3））もしくは組成が異なり屈折率が上下のクラッド層より大きいＰＬＺＴを同様の方法で堆積して、光導波路層（コア層）６,１６を形成する。
【０１２６】
そして、コア層１６上に、例えば下部クラッド６０と同じＰＬＺＴを堆積して、上部クラッド層６０を形成する。
【０１２７】
このようにして、電気光学効果を有する材料からなるスラブ光導波路（平面光導波路）を作製する。その後所定の形状すなわち光入力端面または光出力端面が傾斜した形状に研磨加工し、上部クラッド層６０上に、例えばスパッタ法とフォトリソグラフィ法によって、プリズム状電極１２２を形成し、一対のプリズム状電極を直列に配列したプリズム状電極群を複数形成する。このようにして、光入力端面または光出力端面が傾斜した光偏向素子１１０,１１４が製造される。
（実施の形態例２）
本実施の形態例は、傾斜角度の異なる複数の傾斜面からなる光出力端面（又は光出力端面）を有し、印加電圧が従来通りであっても大きな偏向角度が得られ、且つ入射する信号光の経路の相違による印加電圧の不均衡が生じない光スイッチ（４×４光スイッチ）に係るものである。
【０１２８】
実施の形態例１に示す光スイッチ１では、入力側の光偏向素子１１０に電圧を印加しない場合には、複数の信号光１０２はスラブ光導波路内を互いに平行に伝播する。ここで、スラブ光導波路１１２内の上外側の経路１４２を伝播している信号光を考える。この経路を破線で示す下外側の経路１４４に、切換えるためには、入力側偏向素子１１０（のプリズム状電極）に大きな電圧を印加して信号光を下側に大きく偏向させる必要がある。一方、内側の経路１４６を伝播する信号光の経路切換には、このような高電圧は必要ない。
【０１２９】
本実施の形態例によれば、このような印加電圧の不均衡を解消し、信号光の経路切換に必要な電圧の最高値（上外側の経路から下外側の経路への切換又はその逆の切換に必要な電圧）を低下させることができる。
【０１３０】
図８は、本実施の形態例における光スイッチの構成図である。図８の上側に示された図面は、この光スイッチの平面図である。一方、図８の下側に示された図面は、信号光１０２の光路に沿った断面である。
【０１３１】
本実施の形態例における光スイッチ１は、図８に示すように、入力側光偏向素子１１０が、信号光１０２毎に設けられた複数の光出力端面２を有している。更に、出力側光偏向素子１１４が、信号光１０２の入射予定位置（光スイッチ１の動作状態における光信号の入射位置）毎に設けられた複数の光入力端面１２を有している。
【０１３２】
そして、入力側光偏向素子１１０が有する複数の光出力端面２の法線４と光軸８がなす角が、光スイッチの外側に向かって順次大きくなっている。一方、出力側光偏向素子１１４が有する複数の光入力端面１２の法線１４と光軸１８がなす角は、光スイッチ１の外側に向かって順次大きくなっている。その他の構成は、実施の形態例１の光スイッチと略同じである。
【０１３３】
このような構成では、入力側光偏向素子１１０に電圧を印加しない場合、信号光１０２は、スラブ光導波路１１２内を伝播するにしたがって接近して行く。図８に示した例では、信号光１０２はスラブ光導波路１１２の外の一点６４に向かって接近しながら伝播している。
【０１３４】
従って、信号光１０２が出力側光偏向素子１１４に入射する位置は、入力側光偏向素子１１０に電圧を印加しなくても、中央近傍の光入射端面１２に集中するようになっている。このため、上外側を伝播する信号光６６を下外側の経路に切換えるために必要な電圧は、信号光６６の入射位置が最初から中央に寄っている分小さくて済む。下外側を伝播する信号光を上外側の経路に、切換える場合も同じである。
【０１３５】
すなわち、本実施の形態例によれば、経路切換のために光偏向素子に印加する電圧の信号光間での不均衡が解消され、信号光の経路切換に必要な電圧の最高値（上外側の経路から下外側の経路への切換又はその逆の切換に必要な電圧）が低下する。
【０１３６】
本実施の形態例における光スイッチ１の動作は、入力側光偏向素子１１０に電圧を印加しない時、出力側光偏向素子１１４に信号光が入射する位置が中央に集まる点を除き、実施の形態例１の光スイッチと略同じである。
【０１３７】
また、本実施の形態例における光スイッチ１の製造方法も、光偏向素子１１０,１１４の形状が異なる点を除き、実施の形態例１における光スイッチ１の製造方法と略同じである。
【０１３８】
（実施の形態例３）
（１）構成
本実施の形態例は、印加電圧が従来通りであっても大きな偏向角度が得られ、且つ素子構造が単純な光スイッチ（１入力多出力光スイッチ）に係るものである。
【０１３９】
図９は、本実施の形態例における光スイッチの構成図である。図９の上側に示された図面は、この光スイッチの平面図である。一方、図９の下側に示された図面は、信号光１０２の光路に沿った断面図である。
【０１４０】
本実施の形態例における光スイッチ１は、図９に示すように、信号光１０２が入力する一つの入力チャネル光導波路１０４と、信号光１０２を出力する複数の出力チャネル光導波路１０６とを有している。
【０１４１】
また、光スイッチ１は、入力チャネル光導波路１０４を伝搬した信号光をコリメートするコリメートレンズ領域１０９と、コリメートレンズ領域１０９を通過した信号光１０２の伝搬方向を、電気光学効果を利用して切り換える一入力一出力の入力側光偏向素子１１０を有している。
【０１４２】
また、光スイッチ１は、入力側光偏向素子１１０を通過した信号光１０２を伝播させるスラブ光導波路１１２と、スラブ光導波路１１２を伝播する信号光１０２の伝播方向に応じて複数の出力チャネル光導波路１０６の何れかに集光する集光レンズ領域１４１を備えている。
【０１４３】
ここで、上記入力側光偏向素子１１０の光出力端面２の法線４は、入力側光偏向素子１１０の光導波路層６に平行で、且つ入力側光偏向素子１１０の光軸８に対して、例えば３０°光スイッチ１の外側に向かって傾斜している。
【０１４４】
本実施の形態例における光スイッチ１の構造は、以上の点を除き、実施の形態例１の光スイッチと略同じである。また、その製造方法も、本実施の形態例１の光スイッチと略同じである。
（２）動作
次に、本実施の形態例における光スイッチ１の動作を説明する。
【０１４５】
光ファイバ３８を伝播してきた信号光１０２は、一つの入力チャネル光導波路１０４に入射する。
【０１４６】
信号光１０２は、入力チャネル光導波路１０４を伝搬して、コリメートレンズ領域１０９に入射する。
【０１４７】
信号光１０２は、コリメートレンズ領域１０９によって平行ビームに整形された後、一入力一出力の入力側光偏向素子１１０に入射する。
【０１４８】
入力側光偏向素子１１０に形成されたプリズム状電極１２２とＳｒＴｉＯ３基板３６の間には、所定の電圧が印加されている。ここで、電圧は上向き（△）または下向き（▽）何れかのプリズム電極に印加される。この電圧印加によって生じる電気光学効果によって、プリズム状電極１２２とＳｒＴｉＯ３基板３６の間に挟まれた領域で、光導波路層６の屈折率が低下する。この屈折率低下により、信号光は光スイッチの内側に、例えば１°偏向する。
【０１４９】
その後、信号光は、光スイッチ１の外側に傾斜した光出力端面２に到達する。ここで、信号光１０２は、光スイッチ１の外側に例えば３０°傾斜した光出力端面２により大きく屈折され、偏向角度が２．５°に増加する。これは光偏向素子１１０の形状が従来（図２（a））の場合の１．７°の１．５倍である。
【０１５０】
このようにして、信号光１０２の伝播方向が切り換えられる。
【０１５１】
光出射端面２で偏向角度が増加した信号光１０２は、スラブ光導波路１１２に入射する。スラブ光導波路１１２を伝播した信号光は、スラブ光導波路１１２を伝播する方向に応じて集光レンズ領域１４１の何れかの凹部６８に入射する。凹部６８は、信号光を対向する出力チャネル光導波路１０６に集光する。
【０１５２】
出力チャネル光導波路１０６に集光された信号光は、出力チャネル光導波路１０６を伝播して、光ファイバアレイ１１８を構成する光ファイバ３８に入射する。
【０１５３】
このように、本実施の形態例の光スイッチ１では出力側光偏向素子を用いずに、信号光を出力側の光ファイバ３８に導く。
【０１５４】
従って、本実施の形態例に係る光スイッチ１は、印加電圧が従来通りであっても大きな偏向角度が得られ、且つ素子構造が単純である。
（実施の形態例４）
本実施の形態例は、入力側光偏向素子と出力側偏向素子からなる光偏向素子対が夫々の信号光が交差するように同一基板状に配置され、光偏向素子が空間的に無駄なく基板上に配置された光スイッチに係るものである。
【０１５５】
本実施の形態例に係る光スイッチ１は、図１０のように、実施の形態例１の光スイッチにおいて、入力側光偏向素子２１０と出力側光偏向素子２４０からなる第１の光偏向素子対と、入力側光偏向素子３１０と出力側光偏向素子３４０からなる第２の光偏向素子対が、夫々が偏向する信号光１０２が交差するように同一基板３４上に配置されている。
【０１５６】
このように複数の光偏向素子対を同一基板上に配置することより、同一基板上に光偏向素子を高密度に配置することが可能になる。すなわち、光偏向素子を空間的に無駄なく配置することが可能になる。尚、本実施の形態例は、実施の形態例２の光偏向素子を用いても実施可能である。
【０１５７】
または、実施の形態例３の入力側偏向素子１１０と集光レンズ領域１４１からなる光偏向素子ユニットを用いても実施可能である。
【０１５８】
すなわち、実施の形態例３の光スイッチにおいて、入力側光偏向素子と集光レンズ領域からなる第１の光偏向素子ユニットと、入力側光偏向素子と集光レンズ領域からなる第２の光偏向素子ユニットが、夫々が偏向する信号光が交差するように同一基板上に配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明は、光装置の製造業、特に、光スイッチの製造業で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本実施の形態における光スイッチの一例である４×４光スイッチの構成図である。
【図２】入力側光偏向素子に於ける信号光の光出射角を説明する図である。
【図３】本実施の形態における光偏向素子の光出力端面の傾斜角度と偏向角度の関係を示す図である。
【図４】従来の光偏向素子における偏向角度を説明する図である。
【図５】本実施の形態における光偏向素子の光出力端面の傾斜角度と偏向角度の関係を説明する図である。
【図６】実施の形態例１における光スイッチの印加電圧と偏向角度の関係を示す図である。
【図７】入力側偏向素子（又は、出力側光偏向素子）が光スイッチに実装された状態の断面図である。
【図８】実施の形態例２における光スイッチの構成図である。
【図９】実施の形態例３における光スイッチの構成図である。
【図１０】実施の形態例４における光スイッチの構成図である。
【図１１】従来の光スイッチの平面図である。
【図１２】従来の光スイッチの断面図である。
【符号の説明】
【０１６１】
１            本実施の形態における光スイッチ（一例）
２            入力側光偏向素子の光出力端面
４,１４              法線
６            入力側光偏向素子の光導波路層
８,３０              入力側光偏向素子の光軸
１２          出力側光偏向素子の光入力端面
１６          出力側光偏向素子の光導波路層
１８          出力側光偏向素子の光軸
２０          入力側光偏向素子の光入力端面
２２          出力側光偏向素子の光出力端面
２６          電圧を印加した状態に於ける信号光の光路
２８          光偏向素子の側面
３２          光偏向素子に電圧を印加していない状態に於ける光偏向素子外部の信号光の光路
３４          （例えば、シリコンからなる）基板
３６          ＳｒＴｉＯ３基板
３８          光ファイバ
４０          実施の形態例１における入力側偏向素子の偏向角度
４２          従来の偏向素子における偏向角度
４４          下部クラッド層
４６          コア層（光導波路層）
４８          上部クラッド層
５０,５１     はめ込み溝
５２          給電配線
５４          半田バンプもしくは導電性ペーストバンプ
５６          アンダーフィル樹脂
５８          光偏向素子の下部クラッド層
６０          光偏向素子の上部クラッド層
６２          スラブ光導波路内での信号光
１００        従来の光スイッチ
１０２        信号光
１０４        入力チャネル光導波路
１０６        出力チャネル光導波路
１０８        コリメートレンズ
１０９        コリメートレンズ領域
１１０        入力側光偏向素子
１１２        スラブ光導波路
１１４        出力側光偏向素子
１１６,１１８        光ファイバアレイ
１２０        光スイッチの基板
１２２        プリズム状電極
１２３        プリズム状電極群
１２４        光偏向素子の基板
１２６        光導波路層
１２８        コリメートレンズの溝
１３０        光スイッチの幅
１３２        光スイッチの長さ
１４０        集光レンズ
１４１        集光レンズ領域
１４２        信号光の上外側の経路
１４４        信号光の下外側の経路
【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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