(57)【要約】【課題】制御の自由度が高く、小型で、信頼性に富んだアクティブ回折格子を実現する。【解決手段】２次元平面に形成された光導波路と、この２次元平面上に一定の間隔でマトリックス状に複数個形成された点電極からなり、この点電極の大きさと点電極間の距離は、前記光導波路に入射する光の直径の長さに点電極を直線状に並べたときに、線として機能する程度に小さく、かつ、密に形成されると共に、前記光導波路に入射した光の進行方向に対して所定の角度を有して少なくとも２本の平行な線となるように、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を選択して電圧を印加し、前記２次元平面導波路に入射した光が前記少なくとも２本の平行な線で反射したときに、光の波長と前記２本の線の入射光に対する角度と線と線の距離がブラッグ反射条件を満足するように前記光導波路の屈折率を部分的に変化させた【選択図】      図１
2004325708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元平面に形成された光導波路と、この２次元平面上に一定の間隔でマトリックス状に複数個形成された点電極からなり、この点電極の大きさと点電極間の距離は、前記光導波路に入射する光の直径の長さに点電極を直線状に並べたときに、線として機能する程度に小さく、かつ、密に形成されると共に、前記光導波路に入射した光の進行方向に対して所定の角度を有して少なくとも２本の平行な線となるように、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を選択して電圧を印加し、前記２次元平面導波路に入射した光が前記少なくとも２本の平行な線で反射したときに、光の波長と前記２本の線の入射光に対する角度と線と線の距離がブラッグ反射条件を満足するように前記光導波路の屈折率を部分的に変化させたことを特徴とするアクティブ回折格子。
【請求項２】
前記光導波路はｎ（またはｐ）型にドープされた半導体コア層と、ｐ（またはｎ）型にドープされたクラッド層からなり、この光導波路を挟んで形成された電極の少なくとも一方を点電極としたことを特徴とする請求項１記載のアクティブ回折格子。
【請求項３】
前記２次元平面の周りにｍ個の入射手段とｍ個の出射手段を配置すると共に、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を一群として、この一群の電極を前記入出射手段からの延長線がクロスする光導波路のクロスポイントに形成し、任意の入射手段へ入射した光が、前記クロスポイントに形成された群電極のうちの任意の群電極の点電極に印加する電圧を制御して、前記点電極が形成された部分の屈折率を変化させ、任意の出射手段に回折光が入射するように構成したことを特徴とする請求項２または３に記載のアクティブ回折格子。
【請求項４】
任意の入射手段から任意の出射手段に選択的に回折光を入射させるために、前記群電極に電圧を印加する手段として最適制御を実現するためのアルゴリズム機能を用いたことを特徴とする請求項４に記載のアクティブ回折格子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速光通信の光スイッチ等に用いて好適なアクティブ回折格子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来半導体基板上の回折格子は、光造形技術や超微細加工技術により一定間隔の溝を形成したり、電子ビームによる直接書き込みにより作製されている。
図５（ａ）はそのような従来の回折格子の要部構成を示す平面図である。
【０００３】
図において、１は例えば金属やセラミックなどの基板であり、この基板１上にはフォトリソグラフィとエッチングの技術によりストライプ状の凹凸２が形成されている。
図５（ｂ）は他の従来例を示すもので、この例では半導体基板の上部に同様の技術により断面が三角状の凹凸３がストライプ状に形成されている。
なお、金属やセラミックなどの基板や半導体基板の上部にストライプ状の凹凸や断面が三角状の凹凸を作製する先行技術としては下記のものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１７３６４９号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平８−３２０５０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの方法により作製された回折格子は、溝間隔が一定であり、かつ入射光線の方向に対して形成位置が固定となるため、入射波長の波長変化や入射角度の変化には対応できないという問題があった。
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、半導体基板上に２次元回折格子を形成し、その回折方向や回折光強度を、自由に制御できるようにしたアクティブ回折格子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１のアクティブ回折格子においては、
２次元平面に形成された光導波路と、この２次元平面上に一定の間隔でマトリックス状に複数個形成された点電極からなり、この点電極の大きさと点電極間の距離は、前記光導波路に入射する光の直径の長さに点電極を直線状に並べたときに、線として機能する程度に小さく、かつ、密に形成されると共に、前記光導波路に入射した光の進行方向に対して所定の角度を有して少なくとも２本の平行な線となるように、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を選択して電圧を印加し、前記２次元平面導波路に入射した光が前記少なくとも２本の平行な線で反射したときに、光の波長と前記２本の線の入射光に対する角度と線と線の距離がブラッグ反射条件を満足するように前記光導波路の屈折率を部分的に変化させたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２においては、請求項１記載のアクティブ回折格子において、前記光導波路はｎ（またはｐ）型にドープされた半導体コア層と、ｐ（またはｎ）型にドープされたクラッド層からなり、この光導波路を挟んで形成された電極の少なくとも一方を点電極としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３においては、請求項２または３に記載のアクティブ回折格子において、
前記２次元平面の周りにｍ個の入射手段とｍ個の出射手段を配置すると共に、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を一群として、この一群の電極を前記入出射手段からの延長線がクロスする光導波路のクロスポイントに形成し、任意の入射手段へ入射した光が、前記クロスポイントに形成された群電極のうちの任意の群電極の点電極に印加する電圧を制御して、前記電極が形成された部分の屈折率を変化させ、任意の出射手段に回折光が入射するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４においては、請求項４に記載のアクティブ回折格子において、
任意の入射手段から任意の出射手段に選択的に回折光を入射させるために、前記群電極に電圧を印加する手段として最適制御を実現するためのアルゴリズム機能を用いたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
はじめに本発明の根拠となる「ブラッグ回折条件」について図４を用いて説明する。図４（ａ，ｂ）に示すように、ある物質（結晶）５にＸ線６が入射すると、結晶内の各原子５ａは、入射Ｘ線の一部を散乱する。
【００１３】
各原子からの散乱Ｘ線は、互いに干渉しあい、特定の方向で強めあい回折Ｘ線７を生じる。この回折Ｘ線７を与える条件がブラッグ回折条件である。
即ち、図４（ｂ）に示すように格子面（ここでは格子の並びを線として示している）に入射光の波長λを一定として入射すると、格子間隔ｄおよび入射角θをパラメータとして、下記に示すブラッグの回折条件
２ｄ（ｓｉｎθ）＝ｍλ    ｍ；整数（回折次数）
を満足する条件で回折光が強め合う。図中（ロ）で示す反射光は（イ）で示す反射光線に対してａで示す距離（ｄｓｉｎθ）の２倍の２ｄ（ｓｉｎθ）遅れて出射することを示している。
【００１４】
図１（ａ）は本発明の実施形態の一例を示す拡大斜視図、図１（ｂ）は同じく平面図である。これらの図において、１０は例えばＧａＡｓ系化合物半導体からなる矩形状に形成された基板であり、表面はＰ＋＋層となっている。
【００１５】
１１は光導波路で、この層は図１（ｃ）に更に拡大して示すようにＰ＋＋層を覆って屈折率Ｎ２でＰ型からなるクラッド層１４が形成され、このクラッド層を覆って屈折率Ｎ１でＮ型からなるコア層１５が形成されている。
【００１６】
１６はコア層を覆って形成された屈折率Ｎ３からなるＳｉＯ２層であり、このＳｉＯ２層にマトリックス状に穴を形成して点電極１２が形成されている。この点電極の大きさと点電極間の距離は光導波路１１に入射する光の直径に対して線として機能するように多数形成されている。
【００１７】
例えば図１（ｂ）に示すように光の直径（Ｗ）を２μｍとした場合、点電極を直線状に（Ｎ個）例えば１０個配置した場合は点電極の大きさと点電極間の距離ｄ２は０．１μｍとなり、１００個配置した場合は点電極の大きさと点電極間の距離は０．０１μｍとなる。
図１（ｂ´）は電圧を印加している点電極が一本の線として機能している状態を表示したものである。
【００１８】
この点電極で形成する線の長さは入射光の入射位置のずれや光径の違い等に対応できるように入射光の直径より十分長く形成されている。
なお、上記コア層、クラッド層、ＳｉＯ２層の屈折率の関係はＮ２＜Ｎ１＞Ｎ３のように形成されている。１３は基板のＰ＋＋層上に形成された下部電極である。
【００１９】
図１（ａ〜ｃ）において、マトリックス状にＮ個配置された点電極１２のうち入射光ビーム（イ）の進行方向に対してθｐの角度となるように黒点で示した点電極に電圧が印加され、その部分の光導波路１１に屈折率変化（屈折率の低下）が直線状に生じている。
【００２０】
その場合、光は図４に示すものと同等の現象となって（２ｄ（ｓｉｎθ）＝ｍλ）のブラッグ回折条件に従ってｍ＝１の一次回折光が矢印（ロ）方向に出射する。また、ｍ＝２の２次回折光は例えば矢印（ハ）方向に出射する（図１（ａ）参照）。そして、点電極に電圧が印加されていない場合は光は矢印（ニ）方向に透過光となって出射する。
なお、矢印（ニ）方向への透過光は点電極１２に電圧が印加されている場合も回折光の漏れ光として僅かに出射する。
【００２１】
図２（ａ〜ｄ）は図１に示す本発明の回折格子の動作パラメータを示す図である。図２（ａ）は入射光の進行方向に対して角度θｐの直線を４本形成した例を示している。この線は多いほど（例えば数十〜数百本）回折光の出力を強くすることができる。
【００２２】
図２（ｂ）は線と線の幅ｄと角度θｐを同時に制御して光の波長が未知のときにある固定された出力ポートに回折光を導くようにしたものである。
【００２３】
図２（ｃ）は線と線の幅ｄと角度θｐを同時に制御して光の入射方向が未知のときにある固定された出力ポートに回折光を導くようにしたものである。
図２（ｄ）は光の入射ビーム幅に対応する線を構成する点電極の密度の増減により回折光の強度を調整できることを示しており、（イ）で示す線は１つ置きに点電極に電圧を印加した状態、（ロ）で示す線は線上の全ての点電極に電圧を印加した状態を示している。
【００２４】
図３は本発明の応用例を示す平面図である。図において１０は図１に示すものと同様の半導体基板であり、この基板の２次元平面の周りにｍ個の入射手段（図示省略）とｍ個の出射手段（１〜ｍ）が配置され、入射手段からの入射光（１〜ｍ）が基板に形成された導波路（図示省略）に入射する。
【００２５】
１−１〜ｍ−ｍは基板上にマトリックス状に形成された配置された点電極の複数個を一群とする群電極１７である。これらの群電極１７は入出射手段からの延長線がクロスする光導波路のクロスポイントに形成されている。
【００２６】
そして、任意の入射手段へ光を入射させ、クロスポイントに形成された群電極１７のうちの任意の点電極に電圧を印加すると、その点電極が形成された光導波路の屈折率が部分的に変化して、任意の出射手段に回折光が出射する。図３では１−１の群電極に入射した入射光１が出射手段１に出射し、２−２の群電極に入射した入射光２が出射手段２に出射し、ｍ−ｍの群電極に入射した入射光ｍが出射手段ｍに出射している状態を示している。
【００２７】
なお、入射光は群電極に電圧が印加されていない場合は透過光となり、電圧が印加されている場合も回折光の漏れ光が透過する。
また、図では省略するが、任意の入射手段から任意の出射手段に選択的に回折光を入射させるために、群電極に電圧を印加する手段として最適制御を実現するためのアルゴリズム機能を用いた電圧制御手段を用いるものとする。その結果、入射手段からの光を、任意の出射手段に高速で、損失を少なくして回折光を得ることができる。
【００２８】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【００２９】
【発明の効果】
以上実施例とともに具体的に説明した様に本発明によれば、
２次元平面に形成された光導波路と、この２次元平面上に一定の間隔でマトリックス状に複数個形成された点電極からなり、この点電極の大きさと点電極間の距離は、前記光導波路に入射する光の直径の長さに点電極を直線状に並べたときに、線として機能する程度に小さく、かつ、密に形成されると共に、点電極の任意の電極に電圧を印加して光導波路の屈折率を部分的に変化させ、光導波路に入射した光の進行方向に対して所定の角度を有して少なくとも２本の線となるように、マトリックス状に配置された点電極の複数個を選択して電圧を印加して２次元平面導波路に入射した光が少なくとも２本の線で反射したときに、ブラッグ反射条件を満足する角度になるように点電極に電圧を印加したので、回折方向や回折光強度を、自由に制御できるようにしたアクティブ回折格子を実現することができる。
【００３０】
また、２次元平面の周りにｎ個の入射手段とｍ個の出射手段を配置すると共に、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を一群として、この一群の点電極を前記入出射手段からの延長線がクロスする光導波路のクロスポイントに形成し、任意の入射手段へ入射した光が、前記クロスポイントに形成された群電極の中の任意の群電極に印加する電圧を制御して、前記電極が形成された部分の屈折率を変化させ、任意の出射手段から光を出射するように構成し、任意の入射手段から任意の出射手段に選択的に光出射を得るために、群電極に印加する電圧として最適制御を実現するためのアルゴリズム機能を用いるようにしたので、制御の自由度が高く、小型で、信頼性に富み、通信量変動、通信障害に対応するフレキシビティの高いアクティブ回折格子が実現できる。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアクティブ回折格子の実施形態の一例を示す斜視図、平面図および断面図である。
【図２】本発明に係るアクティブ回折格子の動作パラメータを示す図である。
【図３】本発明のアクティブ回折格子の応用例を示す断面図である。
【図４】本発明の動作原理を示す説明図である。
【図５】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１      基板
１ａ、１０    半導体基板
２            ストライプ状凹凸
３            三角状凹凸
５            物質（結晶）
６            Ｘ線
７            回折格子
１１          導波路
１２          点電極
１３          下部電極
１４          クラッド
１５          コア
１６          ＳｉＯ２
１７          群電極
【図１】
2004325708.tif 000003
【図２】
2004325708.tif 000004
【図３】
2004325708.tif 000005
【図４】
2004325708.tif 000006
【図５】
2004325708.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月19日(2004.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】２次元平面に形成された光導波路と、この光導波路を挟んで形成された電極からなり、前記電極の一方の電極は２次元平面上に一定の間隔でマトリックス状に複数個形成された点電極とされ、この点電極の大きさと点電極間の距離は、前記光導波路に入射する光の直径の長さに点電極を直線状に並べたときに、線として機能する程度に小さく、かつ、密に形成されると共に、前記光導波路に入射した光の進行方向に対して所定の角度を有して少なくとも２本の平行な線となるように、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を選択して電圧を印加し、前記２次元平面導波路に入射した光が前記少なくとも２本の平行な線で反射したときに、光の波長と前記２本の線の入射光に対する角度と線と線の距離がブラッグ反射条件を満足するように前記光導波路の屈折率を部分的に変化させたことを特徴とするアクティブ回折格子。。
【請求項２】前記光導波路はｎ（またはｐ）型にドープされた半導体コア層と、ｐ（またはｎ）型にドープされたクラッド層からなり、この光導波路を挟んで形成された電極の少なくとも一方を点電極としたことを特徴とする請求項1記載のアクティブ回折格子。
【請求項３】前記２次元平面の周りに複数の入射手段と複数の出射手段を配置すると共に、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を一単位として、複数個の群電極を形成し、この複数個の群電極を前記複数の入出射手段からの延長線がクロスする光導波路のクロスポイントに配置し、任意の入射手段へ入射した光が、前記クロスポイントに形成された群電極のうちの任意の群電極の点電極に印加する電圧を制御して、前記点電極が形成された部分の屈折率を変化させ、任意の出射手段に回折光が入射するように構成したことを特徴とする請求項２または３に記載のアクティブ回折格子。
【請求項４】  前記群電極に電圧を印加する手段として最適制御を実現するためのアルゴリズム機能を用いたことを特徴とする請求項３に記載のアクティブ回折格子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速光通信の光スイッチ等に用いて好適なアクティブ回折格子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来半導体基板上の回折格子は、光造形技術や超微細加工技術により一定間隔の溝を形成したり、電子ビームによる直接書き込みにより作製されている。
図５（ａ）はそのような従来の回折格子の要部拡大断面図である。
【０００３】
図５（ａ）において、１は例えば金属やセラミックなどの基板であり、この基板１上にはフォトリソグラフィとエッチングの技術によりストライプ状の凹凸２が形成されている。
図５（ｂ）は他の従来例を示すもので、この例では半導体基板１ａの上部に同様の技術により断面が三角状の凹凸３がストライプ状に形成されている。
なお、金属やセラミックなどの基板１や半導体基板１ａの上部にストライプ状の凹凸や断面が三角状の凹凸を作製する先行技術としては下記のものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１７３６４９号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平８−３２０５０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの方法により作製された回折格子は、溝間隔が一定であり、かつ入射光線の方向に対して形成位置が固定となるため、入射波長の波長変化や入射角度の変化には対応できないという問題があった。
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、半導体基板上に２次元回折格子を形成し、その回折方向や回折光強度を、自由に制御できるようにしたアクティブ回折格子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１のアクティブ回折格子においては、
２次元平面に形成された光導波路と、この光導波路を挟んで形成された電極からなり、前記電極の一方の電極は２次元平面上に一定の間隔でマトリックス状に複数個形成された点電極とされ、この点電極の大きさと点電極間の距離は、前記光導波路に入射する光の直径の長さに点電極を直線状に並べたときに、線として機能する程度に小さく、かつ、密に形成されると共に、前記光導波路に入射した光の進行方向に対して所定の角度を有して少なくとも２本の平行な線となるように、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を選択して電圧を印加し、前記２次元平面導波路に入射した光が前記少なくとも２本の平行な線で反射したときに、光の波長と前記２本の線の入射光に対する角度と線と線の距離がブラッグ反射条件を満足するように前記光導波路の屈折率を部分的に変化させたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２においては、請求項1記載のアクティブ回折格子において、前記光導波路はｎ（またはｐ）型にドープされた半導体コア層と、ｐ（またはｎ）型にドープされたクラッド層からなり、この光導波路を挟んで形成された電極の少なくとも一方を点電極としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３においては、請求項２または３に記載のアクティブ回折格子において、
前記２次元平面の周りに複数の入射手段と複数の出射手段を配置すると共に、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を一単位として、複数個の群電極を形成し、この複数個の群電極を前記複数の入出射手段からの延長線がクロスする光導波路のクロスポイントに配置し、任意の入射手段へ入射した光が、前記クロスポイントに形成された群電極のうちの任意の群電極の点電極に印加する電圧を制御して、前記点電極が形成された部分の屈折率を変化させ、任意の出射手段に回折光が入射するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４においては、請求項３に記載のアクティブ回折格子において、
前記群電極に電圧を印加する手段として最適制御を実現するためのアルゴリズム機能を用いたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアクティブ回折格子の実施形態の一例について、図面を参照して説明する。
はじめに本発明の根拠となる「ブラッグ回折条件」について図４（ａ,ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、ある物質（結晶）５にＸ線６が入射すると、結晶内で格子状に配列した各原子５ａは、入射Ｘ線の一部を散乱する。
【００１３】
各原子からの散乱Ｘ線は、互いに干渉しあい、特定の方向で強めあい回折Ｘ線７を生じる。この回折Ｘ線７を与える条件がブラッグ回折条件である。
即ち、図４（ｂ）に示すように格子面（ここでは格子の並びを線として示している）に入射光の波長λを一定として入射すると、格子間隔ｄおよび入射角θをパラメータとして、下記に示すブラッグの回折条件
２ｄ（sinθ）＝ｍλ    ｍ；整数（回折次数）
を満足する条件で回折光が強め合う。図中（ロ）で示す反射光は（イ）で示す反射光線に対してａで示す距離（ｄsinθ）の２倍の２ｄ（sinθ）遅れて出射することを示している。
【００１４】
図１（ａ，ｂ，ｃ）は本発明の実施形態の一例を示すもので、図１（ａ）は拡大斜視図、図１（ｂ）は同じく平面図、図１（ｃ）は拡大断面図である。これらの図において、１０は例えばＧａＡｓ系化合物半導体からなる矩形状に形成された基板であり、表面はＰ＋＋層となっている。
【００１５】
１１は光導波路で、この層は図１（ｃ）に更に拡大して示すようにＰ＋＋層を覆って屈折率Ｎ２でｐ型からなるクラッド層１４が形成され、このクラッド層を覆って屈折率Ｎ１でｎ型からなるコア層１５が形成されている。
【００１６】
１６はコア層を覆って形成された屈折率Ｎ３からなるＳｉＯ２層であり、このＳｉＯ２層にマトリックス状に点電極１２が形成されている。この点電極１２の大きさと点電極間の距離は光導波路１１に入射する光の直径に対して線として機能するように多数形成されている。
【００１７】
例えば図１（ｂ）に示すように光の直径（Ｗ）を２μｍとした場合、点電極１２を直線状に（Ｎ個）例えば１０個配置した場合は点電極１２の大きさと点電極間の距離ｄ２は０．１μｍとなり、１００個配置した場合は点電極１２の大きさと点電極間の距離は０．０１μｍとなる。
図１（ｂ´）は電圧を印加している点電極が一本の線として機能している状態を表示したものである。
【００１８】
この点電極１２で形成する線の長さは入射光の入射位置のずれや光径の違い等に対応できるように入射光の直径より十分長く形成されている。
なお、上記コア層、クラッド層、ＳｉＯ２層の屈折率の関係はＮ２＜Ｎ１＞Ｎ３のように形成されている。１３は基板のＰ＋＋層上に形成された下部電極である。
なお、上記コア層１５の屈折率Ｎ１、クラッド層１４の屈折率Ｎ２、ＳｉＯ２層１６の屈折率Ｎ３の関係はＮ２＜Ｎ１＞Ｎ３となっている。基板１０のＰ＋＋層の上には下部電極１３が形成されており、このＰ＋＋層が下部電極として機能する。
また、図では省略するがそれぞれの点電極１２および下部電極１３間に電圧を印加する電圧印加装置が設けられている。
【００１９】
図１（ａ〜ｃ）において、マトリックス状にＮ個配置された点電極１２のうち入射光ビーム（イ）の進行方向に対してθｐの角度となるように黒点で示した点電極１２と下部電極１３間に電圧が印加され、その部分の光導波路１１に屈折率変化（屈折率の低下）が直線状に生じている。
【００２０】
その場合、光は図４に示すものと同等の現象となって（２ｄ（sinθ）＝ｍλ）のブラッグ回折条件に従ってｍ＝１の一次回折光が矢印（ロ）方向に出射する。また、ｍ＝２の２次回折光は例えば矢印（ハ）方向に出射する（図１（ａ）参照）。点電極１２に電圧が印加されていない場合は光は矢印（ニ）方向に透過光となって出射する。
なお、矢印（ニ）方向へは図１（ａ，ｂ）に示すように点電極１２に電圧が印加されている場合も回折光の漏れ光として透過光が僅かに出射する。。
【００２１】
図２（ａ〜ｄ）は図１に示す本発明の回折格子の動作パラメータを示す図である。図２（ａ）は入射光の進行方向に対して角度θｐの直線を４本形成した例を示している。この線は多いほど（例えば数十〜数百本）回折光の出力を強くすることができる。
【００２２】
図２（ｂ）は線と線の幅ｄと角度θｐを同時に制御して光の波長が未知のときにある固定された出力ポートに回折光を導くようにしたものである。
【００２３】
図２（ｃ）は線と線の幅ｄと角度θｐを同時に制御して光の入射方向が未知のときにある固定された出力ポートに回折光を導くようにしたものである。
図２（ｄ）は光の入射ビーム幅に対応する線を構成する点電極の密度の増減により回折光の強度を調整できることを示しており、（イ）で示す線は１つ置きに点電極に電圧を印加した状態、（ロ）で示す線は線上の全ての点電極に電圧を印加した状態を示している。
【００２４】
図３は本発明の応用例を示す平面図である。図において半導体基板１０ａは図３に示すものと同様に構成された半導体基板であり、この基板１０ａの２次元平面の周りにｍ個の入射手段とｍ個の出射手段（１〜ｍ）（図示省略）が配置され、入射手段からの入射光（１，２〜ｍ）が基板１０ａに形成された導波路（図３参照）に入射する。
【００２５】
１−１〜ｍ−ｍは基板上にマトリックス状に形成された配置された点電極の複数個を一単位とする群電極１７である。これらの群電極１７は入出射手段からの延長線がクロスする光導波路のクロスポイントに形成されている。
【００２６】
そして、任意の入射手段へ光を入射させ、クロスポイントに形成された群電極１７のうちの任意の点電極に電圧を印加して直線となるようにすると、その点電極が形成された光導波路の屈折率が部分的に変化して、任意の出射手段に回折光が出射する。図４では１−１の群電極に入射した入射光１が出射手段１に出射し、２−２の群電極に入射した入射光２が出射手段２に出射し、ｍ−ｍの群電極に入射した入射光ｍが出射手段ｍに出射している状態を示している。
【００２７】
なお、入射光は群電極１７に電圧が印加されていない場合は透過光となり、電圧が印加されている場合も回折光の漏れ光が透過する。図５ではいずれの場合も漏れ光としての透過光１，２，ｍが生じている状態を示している。
また、図では省略するが、任意の入射手段から任意の出射手段に選択的に回折光を入射させるために、群電極１７に電圧を印加する手段として最適制御を実現するためのアルゴリズム機能を用いた電圧制御手段を用いるものとする。その結果、入射手段からの光を、任意の出射手段に高速で、損失を少なくして回折光を得ることができる。
【００２８】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【００２９】
【発明の効果】
以上実施例とともに具体的に説明した様に本発明によれば、
２次元平面に形成された光導波路と、この光導波路を挟んで形成された電極からなり、前記電極の一方の電極は２次元平面上に一定の間隔でマトリックス状に複数個形成された点電極とされ、この点電極の大きさと点電極間の距離は、前記光導波路に入射する光の直径の長さに点電極を直線状に並べたときに、線として機能する程度に小さく、かつ、密に形成されると共に、前記光導波路に入射した光の進行方向に対して所定の角度を有して少なくとも２本の平行な線となるように、前記マトリックス状に配置された点電極の複数個を選択して電圧を印加し、前記２次元平面導波路に入射した光が前記少なくとも２本の平行な線で反射したときに、光の波長と前記２本の線の入射光に対する角度と線と線の距離がブラッグ反射条件を満足するように前記光導波路の屈折率を部分的に変化させたので、回折方向や回折光強度を、自由に制御できるようにしたアクティブ回折格子を実現することができる。
【００３０】
また、２次元平面の周りにｎ個の入射手段とｍ個の出射手段を配置すると共に、マトリックス状に配置された点電極の複数個を一単位として群電極を形成する。この群電極を前記入出射手段からの延長線がクロスする光導波路のクロスポイントに配置し、任意の入射手段へ入射した光が、前記クロスポイントに形成された群電極の中の任意の群電極に印加する電圧を制御して、点電極が形成された部分の屈折率を変化させ、任意の出射手段から光を出射するように構成する。
そして、任意の入射手段から任意の出射手段に選択的に光出射を得るために、群電極に印加する電圧として最適制御を実現するためのアルゴリズム機能を用いるようにした。その結果、制御の自由度が高く、小型で、信頼性に富み、通信量変動、通信障害に対応するフレキシビティの高いアクティブ回折格子が実現できる。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアクティブ回折格子の実施形態の一例を示す斜視図、平面図および断面図である。
【図２】本発明に係るアクティブ回折格子の動作パラメータを示す図である。
【図３】本発明のアクティブ回折格子の応用例を示す断面図である。
【図４】本発明の動作原理を示す説明図である。
【図５】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１      基板
１ａ、１０    半導体基板
２            ストライプ状凹凸
３            三角状凹凸
５            物質（結晶）
６            Ｘ線
７            回折格子
１１          導波路
１２          点電極
１３          下部電極
１４          クラッド
１５          コア
１６          ＳｉＯ２
１７          群電極


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004325708.tif 000008
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004325708.tif 000009
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004325708.tif 000010