(57)【要約】【課題】多チャンネルの入出力を有しながら、小型で製造コストが低い光スイッチモジュールを提供する。【解決手段】入力チャンネルを各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂによって複数に分割し、出力チャンネルを各出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂによって複数に分割して、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂを、共通光導波路１２０の入射側および出射側にそれぞれ接合する構造としたことで、一体的に形成される光偏向素子部１１３および１３１の大きさが小さくなり、製造効率が高められる。また、例えばさらに、隣接する入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂの間、および隣接する出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂの間で、共通光導波路に対する各接合方向が互いに集束する方向に角度をもつような接合構造とすることにより、共通光導波路における光信号の伝播方向の長さを短縮することができる。【選択図】　　　　図１
2004037704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号の伝播経路を切り換える光スイッチモジュールにおいて、
外部から光信号の入力を受ける光入力導波路、前記光入力導波路を通過した光信号をコリメートするコリメートレンズ、および前記コリメートレンズを通過した光信号の伝播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のそれぞれが複数並設された入力側光偏向アレイと、
前記各入力側光偏向素子を通過した光信号が共通に伝播する共通光導波路と、
光信号を外部に出力する光出力導波路、前記共通光導波路を通過した光信号の伝播方向を電気光学効果を利用して切り換える出力側偏向素子、および前記出力側偏向素子を通過した光信号を前記光出力導波路に結像させる集光レンズのそれぞれが複数並設された出力側光偏向アレイと、
を有し、前記共通光導波路の入射側端面に前記入力側光偏向アレイが複数接合され、前記共通光導波路の出射側端面に前記出力側光偏向アレイが複数接合されたことを特徴とする光スイッチモジュール。
【請求項２】
隣接する前記入力側光偏向アレイの間、および隣接する前記出力側光偏向アレイの間で、前記共通光導波路に対する各接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、前記各入力側光偏向アレイおよび前記各出力側光偏向アレイが前記共通光導波路に接合されたことを特徴とする請求項１記載の光スイッチモジュール。
【請求項３】
前記光入力導波路から前記コリメートレンズを介して前記入力側光偏向素子に入射する光信号の光軸が出射方向の一点に集束するように、前記各入力側光偏向アレイ内の前記光入力導波路、前記コリメートレンズおよび前記入力側光偏向素子が配設され、また、前記出力側光偏向素子から前記集光レンズを介して前記光出力導波路に入射する光信号の光軸が入射方向の一点に集束するように、前記各出力側光偏向アレイ内の前記出力側光偏向素子、前記集光レンズおよび前記光出力導波路が配設されたことを特徴とする請求項２記載の光スイッチモジュール。
【請求項４】
前記各入力側光偏向アレイ内および前記各出力側光偏向アレイ内において両端に位置する前記光軸が、前記両端に位置する光軸間距離の中心と前記光軸の集束点とを結ぶ直線に対して対照となるように、前記各入力側光偏向アレイ内の前記光入力導波路、前記コリメートレンズおよび前記入力側光偏向素子、および前記各出力側光偏向アレイ内の前記出力側光偏向素子、前記集光レンズおよび前記光出力導波路がそれぞれ配設されたことを特徴とする請求項３記載の光スイッチモジュール。
【請求項５】
すべての前記入力側光偏向アレイが有する前記各光軸は、前記出力側光偏向アレイと前記共通光導波路との接合面全体の中心点で集束するように前記各入力側光偏向素子アレイが前記共通光導波路に接合され、また、すべての前記出力側光偏向アレイが有する前記各光軸は、前記入力側光偏向アレイと前記共通光導波路との接合面全体の中心点で集束するように前記各出力側光偏向アレイが前記共通光導波路に接合されたことを特徴とする請求項４記載の光スイッチモジュール。
【請求項６】
前記光入力導波路から前記コリメートレンズを介して前記入力側光偏向素子に入射する光信号の光軸が出射方向の一点に集束するように、前記各入力側光偏向アレイ内の前記光入力導波路、前記コリメートレンズおよび前記入力側光偏向素子が配設され、また、前記出力側光偏向素子から前記集光レンズを介して前記光出力導波路に入射する光信号の光軸が入射方向の一点に集束するように、前記各出力側光偏向アレイ内の前記出力側光偏向素子、前記集光レンズおよび前記光出力導波路が配設されたことを特徴とする請求項１記載の光スイッチモジュール。
【請求項７】
すべての前記入力側光偏向アレイが有する前記各光軸は、前記出力側光偏向アレイと前記共通光導波路との接合面全体の中心点で集束し、また、すべての前記出力側光偏向アレイが有する前記各光軸は、前記入力側光偏向アレイと前記共通光導波路との接合面全体の中心点で集束することを特徴とする請求項６記載の光スイッチモジュール。
【請求項８】
前記入力側光偏向アレイ、前記共通光導波路、および前記出力側光偏向アレイは、それぞれ個別の基板上に設けられることを特徴とする請求項１記載の光スイッチモジュール。
【請求項９】
光信号の伝播経路を切り換える光スイッチモジュールの製造方法において、
外部から光信号の入力を受ける複数の光入力導波路と、前記各光入力導波路を通過した光信号を個別にコリメートする複数のコリメートレンズとを第１の基板上に形成した後、前記各コリメートレンズを通過した光信号の伝播方向を電気光学効果を利用して個別に切り換える複数の入力側光偏向素子を前記第１の基板上に実装した入力側光偏向アレイを作製し、
光信号を外部に出力する複数の光出力導波路と、入射した光信号を前記各光出力導波路に個別に結像させる複数の集光レンズとを第２の基板上に形成した後、前記各入力側光偏向素子から出射された光信号の伝播方向を電気光学効果を利用して切り換え、光信号を前記各集光レンズに個別に出射する複数の出力側偏向素子を前記第２の基板上に実装した出力側光偏向アレイを作製し、
前記各入力側光偏向素子から出射した光信号を前記各出力側光偏向素子に対して共通に伝達する一様なスラブ型光導波路を第３の基板上に形成した共通光導波路を作製し、
前記共通光導波路の入射側端面に前記入力側光偏向アレイを複数接合し、前記共通光導波路の出射側端面に前記出力側光偏向アレイを複数接合する、
ことを特徴とする光スイッチモジュールの製造方法。
【請求項１０】
隣接する前記入力側光偏向アレイの間、および隣接する前記出力側光偏向アレイの間で、前記共通光導波路に対する各接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、前記各入力側光偏向アレイおよび前記各出力側光偏向アレイを前記共通光導波路に接合することを特徴とする請求項９記載の光スイッチモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号の伝播経路を切り換える光スイッチモジュールおよびその製造方法に関し、特に、入出力チャンネル数が多い場合に適した光スイッチモジュールおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光信号は、高速・大容量の信号伝送に適しており、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。このようなシステムでは、光信号の伝送経路を切り換えるスイッチ機能が必須である。
【０００３】
従来、光信号の伝送経路の切り換えは、光信号を一旦電気信号に変換して信号伝達先を半導体スイッチで切り換え、その後に再び光信号に変換することにより行われていた。しかし、信号の高速化が進み、半導体スイッチを用いた電気的な切り換え方法ではもはや対応できなくなってきている。
【０００４】
そこで、電気信号への変換を行わずに光信号のまま伝送経路を切り換えることが可能な光スイッチの開発が進められている。このような光スイッチの実現手法としては複数の方式が提案されているが、例えば、光偏向素子を用いた光スイッチは、高速な切り換え動作が期待できる。光偏向素子は、電界により屈折率が変化する電気光学効果を有する結晶を光導波路として用い、この光導波路の上下にプリズム上の電極を形成して電圧を印加することにより、光導波路内を伝播する光を偏光させる。
【０００５】
図７は、光偏向素子を用いた従来の光スイッチの構成例を示す平面図である。
図７では例として、光信号に対する４×４チャンネルの入力および出力を有する光スイッチ５００の構成例を示している。この光スイッチ５００は、光入力導波路部５１０、コリメート部５２０、入力側光偏向素子部５３０、共通光導波路５４０、出力側光偏向素子部５５０、集光部５６０、および光出力導波路部５７０によって構成される。この光スイッチ５００では、例えば、光入力導波路部５１０、コリメート部５２０、共通光導波路５４０、集光部５６０、および光出力導波路部５７０が基板上に一体的に形成され、この基板上に入力側光偏向素子部５３０および出力側光偏向素子部５５０が実装されている。
【０００６】
光入力導波路部５１０には、各入力チャンネルに対応する複数本の光入力導波路５１１が形成され、各光導波路に光信号が入射される。また、光出力導波路部５７０にも同様に、各出力チャンネルに対応する複数本の光出力導波路５７１が形成され、各光導波路から光信号が出射される。
【０００７】
コリメート部５２０は、各光入力導波路５１１に対応する複数のコリメートレンズ５２１により構成される。各コリメートレンズ５２１は、光入力導波路部５１０の各光入力導波路５１１から放射状に広がって出射される光を平行光に変換して、入力側光偏向素子部５３０に入射させる。
【０００８】
入力側光偏向素子部５３０には、光偏向素子５３１および５３２が入力チャンネルに対応して複数組だけ設けられている。各光偏向素子５３１および５３２では、電気光学効果を有する材料によってなるスラブ型光導波路に対して、下部電極である２つのプリズム型電極と、上部電極である導電性基板とによって電圧が印加されることにより、このスラブ型光導波路内の屈折率が変化して、入射した光信号の伝播方向が変化される。
【０００９】
共通光導波路５４０は、入出力側の各チャンネル間で接続が切り換えられるすべての光信号が共通に伝播するスラブ型光導波路であり、入力側光偏向素子部５３０を通過した光を出力側光偏向素子部５５０に伝達する。
【００１０】
出力側光偏向素子部５５０には、光偏向素子５５１および５５２が出力チャンネルに対応して複数組だけ設けられている。各光偏向素子５５１および５５２は、入力側光偏向素子部５３０に設けられた光偏向素子５３１および５３２と同様な構造を有しており、入力側光偏向素子部５３０から共通光導波路５４０を介して入射した光の伝播方向を変化させて、集光部５６０内の対応する集光レンズ５６１に入射させる。
【００１１】
集光部５６０は、各光出力導波路５７０内の各光出力導波路５７１に対応する複数の集光レンズ５６１が設けられている。各集光レンズ５６１は、出力側光偏向素子部５５０内の対応する光偏向素子５５１および５５２を通過した光を集光して、光出力導波路部５７０の対応する光出力導波路５７１に導く。
【００１２】
このような光スイッチ５００では、入力側光偏向素子部５３０および出力側光偏向素子部５５０の各光偏向素子に印加する電圧を制御することにより、各入力チャンネルから入射した光信号をいずれかの出力チャンネルに対して切り換えて伝達させることができる。
【００１３】
ここで、上記の光スイッチ５００のように、複数の入出力チャンネルを有する場合には、通常、これらに対応する入力側および出力側の各光偏向素子を一体的に形成する。具体的には例えば、一方の電極として機能する導電性の基板上に、電気光学結晶材料により一様な光導波路を形成し、さらにこの光導波路の基板と相対する面に、各入力あるいは出力チャンネルに対応する複数のプリズム型電極を形成する。これにより、並列する複数チャンネル分の光偏向素子が一体的に形成される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光スイッチに対しては、伝送される情報量の増加に伴い、入出力のさらなる多チャンネル化への要求が高まっている。しかし、図７に示したような構造を有する従来の光スイッチでは、多チャンネル化する場合に以下のような問題があった。
【００１５】
まず、入出力を多チャンネル化するためには、入力側および出力側ともに光偏向素子を多く設ける必要がある。上述したように、通常、入力側および出力側のそれぞれでは、チャンネル数に応じて複数の光偏向素子が一体的に形成される。この場合、隣接するチャンネル同士で光導波路も一体的に形成されるため、チャンネル数が多くなるほど、光導波路の面積が大きくなる。しかし、この光導波路として使用される電気光学結晶材料（ＰＺＴ等）では、成膜する面積が広いとパーティクル等が多く発生し、歩留まりが悪化して部品コストが増大してしまうという問題があった。
【００１６】
また、入力側および出力側の各光偏向素子間の間隔や光偏向素子の仕様を変えずに多チャンネル化した場合、チャンネル数が多くなるほど、入力側および出力側のそれぞれの光偏向素子間の距離を長くする必要があり、光スイッチ全体が大型化することも問題であった。この場合、光スイッチを小型化するためには、各光偏向素子による偏向角度を大きくする必要があるが、このためには例えば、各光偏向素子における印加電圧を大きくする必要があり、消費電力の増加が問題となる。また、各光偏向素子のプリズム型電極の面積を大きくする、あるいは光導波路に屈折率変化がより大きい電気光学結晶を使用するといった方法もあるが、これらの場合では素子の大型化や部品コストの上昇という結果を招いてしまう。
【００１７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、多チャンネルの入出力を有しながら、小型で製造コストが低い光スイッチモジュールを提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、小型で多チャンネルの入出力を有する光スイッチモジュールを低コストで製造することが可能な光スイッチモジュールの製造方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、光信号の伝播経路を切り換える光スイッチモジュール１００において、外部から光信号の入力を受ける光入力導波路１１１ａ、前記光入力導波路１１１ａを通過した光信号をコリメートするコリメートレンズ１１２ａ、および前記コリメートレンズ１１２ａを通過した光信号の伝播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１１３ａおよび１１３ｂのそれぞれが複数並設された入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂと、前記各入力側光偏向素子１１０ａおよび１１０ｂを通過した光信号が共通に伝播する共通光導波路１２０と、光信号を外部に出力する光出力導波路１３３ａ、前記共通光導波路１２０を通過した光信号の伝播方向を電気光学効果を利用して切り換える出力側偏向素子１３１ａおよび１３１ｂ、および前記出力側偏向素子１３１ａおよび１３１ｂを通過した光信号を前記光出力導波路１３３ａに結像させる集光レンズ１３２ａのそれぞれが複数並設された出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂとを有し、前記共通光導波路１２０の入射側端面に前記入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂが複数接合され、前記共通光導波路１２０の出射側端面に前記出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂが複数接合されたことを特徴とする光スイッチモジュール１００が提供される。
【００２０】
ここで、各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂでは、光入力導波路１１１ａ、コリメートレンズ１１２ａおよび入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂの組が複数並設されることにより、複数チャンネルの光信号の入力を受けて、その光信号の伝播方向が切り換えられる。各出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂでは、出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂ、集光レンズ１３２ａおよび光出力導波路１３３ａの組が複数並設されて、各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂにおいて伝播方向が切り換えられ、共通光導波路１２０を伝播した光信号をその各組で受けることにより、光信号が複数の出力チャンネルに出力される。さらに、このような入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂが、共通光導波路１２０の入射側端面および出射側端面のそれぞれに接合されることにより、光信号の入出力が多チャンネル化される。このような構造により、一体的に形成する入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂ、出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂの数を少なくすることができる。
【００２１】
また例えば、隣接する入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂの間、および隣接する出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂの間で、共通光導波路１２０に対する各接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂおよび各出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂが共通光導波路に接合されることが望ましい。このような構造により、入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂ、出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂでそれぞれ必要とされる最大の偏向角が小さくなる。
【００２２】
また、本発明では、光信号の伝播経路を切り換える光スイッチモジュールの製造方法において、外部から光信号の入力を受ける複数の光入力導波路と、前記各光入力導波路を通過した光信号を個別にコリメートする複数のコリメートレンズとを第１の基板上に形成した後、前記各コリメートレンズを通過した光信号の伝播方向を電気光学効果を利用して個別に切り換える複数の入力側光偏向素子を前記第１の基板上に実装した入力側光偏向アレイを作製し、光信号を外部に出力する複数の光出力導波路と、入射した光信号を前記各光出力導波路に個別に結像させる複数の集光レンズとを第２の基板上に形成した後、前記各入力側光偏向素子から出射された光信号の伝播方向を電気光学効果を利用して切り換え、光信号を前記各集光レンズに個別に出射する複数の出力側偏向素子を前記第２の基板上に実装した出力側光偏向アレイを作製し、前記各入力側光偏向素子から出射した光信号を前記各出力側光偏向素子に対して共通に伝達する一様なスラブ型光導波路を第３の基板上に形成した共通光導波路を作製し、前記共通光導波路の入射側端面に前記入力側光偏向アレイを複数接合し、前記共通光導波路の出射側端面に前記出力側光偏向アレイを複数接合することを特徴とする光スイッチモジュールの製造方法が提供される。
【００２３】
このような光スイッチモジュールの製造方法では、複数チャンネルの光信号を受けてその伝播方向を個別に切り換える入力側光偏向アレイと、各チャンネルから入力された光信号が共通に伝播する共通光導波路と、共通光導波路を伝播した光信号を受けて複数の出力チャンネルに出力する出力側光偏向アレイとが、個別の基板上に設けられてそれぞれ接合される。そして、このような入力側光偏向アレイおよび出力側光偏向アレイが、共通光導波路の入射側端面および出射側端面にそれぞれ複数接合されることにより、光信号の入出力が多チャンネル化される。このような構造により、一体的に形成する入力側光偏向素子および出力側光偏向素子の数を少なくすることができる。
【００２４】
また、例えば、隣接する入力側光偏向アレイの間、および隣接する出力側光偏向アレイの間で、共通光導波路に対する各接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、各入力側光偏向アレイおよび各出力側光偏向アレイが共通光導波路に接合されることが望ましい。これにより、入力側光偏向素子および出力側光偏向素子で必要とされる最大の偏向角が小さくなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態例である光スイッチモジュールの全体構成を示す平面図である。
【００２６】
図１では、例として、全体で８つの入力チャンネルの光信号を８つの出力チャンネルに切り換えて出力する光スイッチモジュール１００を示している。この光スイッチモジュール１００は、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、共通光導波路１２０、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂによって構成される。そして、各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、各出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂが、共通光導波路１２０の入射側端面および出射側端面にそれぞれ接合された構造を有している。
【００２７】
入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂには、光入力導波路部１１１、コリメート部１１２および入力側光偏向素子部１１３がそれぞれ設けられている。光入力導波路部１１１は、複数の入力チャンネル（ここでは例として４チャンネルずつ）のそれぞれに対応する複数の光入力導波路１１１ａが設けられている。コリメート部１１２には、各光入力導波路部１１１ａに対応する複数のコリメートレンズ１１２ａが設けられている。入力側光偏向素子部１１３には、各コリメートレンズ１１２ａに対応する複数組の入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂが直列に配置されている。
【００２８】
各光入力導波路１１１ａには、入射側に例えば光ファイバ等が接続されて、外部から光信号が入射される。各コリメートレンズ１１２ａは、入射側の対応する光入力導波路１１１ａから放射状に広がって出射される光信号をそれぞれ個別に平行光に変換して、出射側の対応する入力側光偏向素子１１３ａに入射させる。各入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂは、入射側の対応するコリメートレンズ１１２ａからの光信号の伝播方向を変化させる。
【００２９】
ここで、各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂでは、光入力導波路１１１ａから対応するコリメートレンズ１１２ａを介して入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂに入射する光信号の光軸がすべて平行となるように、光入力導波路１１１ａ、コリメートレンズ１１２ａおよび入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂが配設されているものとする。また、これらの各光軸は、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂと共通光導波路１２０との接合面に対して垂直となっているものとする。
【００３０】
共通光導波路１２０は、スラブ型導波路により構成され、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ内の入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂを通過した光信号を、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂに伝達する。
【００３１】
出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂには、出力側光偏向素子部１３１、集光部１３２および光出力導波路部１３３がそれぞれ設けられている。出力側光偏向素子部１３１には、出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂが直列に配置され、これらの出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂが、複数の出力チャンネル（ここでは例として４チャンネルずつ）のそれぞれに対応して複数組設けられている。集光部１３２には、各出力チャンネルに対応する複数の集光レンズ１３２ａが設けられている。光出力導波路部１３３には、各出力チャンネルに対応する複数の光出力導波路１３３ａが設けられている。
【００３２】
出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂは、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ内の入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂと同様な構造を有しており、これらの入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂから共通光導波路１２０を介して入射した光信号の伝播方向を変化させて、この光信号を出射側の対応する集光レンズ１３２ａに入射させる。各集光レンズ１３２ａは、出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂからの光信号を、出射側の対応する光出力導波路１３３ａに結像させて入射させる。各光出力導波路１３３ａは、集光レンズ１３２ａからの光信号を外部に対して個別に出射する。
【００３３】
ここで、各出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂでは、各出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂから対応する集光レンズ１３２ａを介して光出力導波路１３３ａに入射する光信号の光軸がすべて平行となるように、出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂ、集光レンズ１３２ａおよび光出力導波路１３３ａが配設されているものとする。また、これらの各光軸は、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂと共通光導波路１２０との接合面に対して垂直となっているものとする。
【００３４】
この光スイッチモジュール１００では、それぞれ４つずつの光信号の入力チャンネルを有する２つの入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂが、共通光導波路１２０の入射側端面に接合されている。また、共通光導波路１２０の出射側端面には、それぞれ４つずつの光信号の出力チャンネルを有する２つの出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂが接合されている。このような構造により、合計８つの入力チャンネルからの光信号のそれぞれを、合計８つの出力チャンネルに対して切り換えて出力することが可能となっている。
【００３５】
この光スイッチモジュール１００において、各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ内の光入力導波路１１１ａに入射した光信号は、コリメートレンズ１１２ａによって平行光に変換されて、入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂに入射する。入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂは、プリズム型電極に印加する電圧が制御されることにより、入射した光信号の伝播方向を任意に変化させ、共通光導波路１２０を介して、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂ内のいずれかの出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂに入射させる。出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂは、入射した光信号が出射側の対応する集光レンズ１３２ａに入射するように、その光信号の伝播方向を変化させる。集光レンズ１３２ａに入射した光信号は、出射側の対応する光出力導波路１３３ａに結像されて入射し、この光出力導波路１３３ａから光信号が外部に出力される。
【００３６】
ところで、この光スイッチモジュール１００は、複数の入力チャンネルに対応する入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂが、共通光導波路１２０の入射側に複数配設されることにより、多チャンネルの入力を実現している。また出力側についても同様に、複数の出力チャンネルに対応する出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂが、共通光導波路１２０の出射側に複数配設されることにより、多チャンネルの出力を実現している。すなわち、多チャンネルを有する入力側および出力側ともに、少数のチャンネルずつ分割された構造となっている。
【００３７】
ここで、各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、共通光導波路１２０および各出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂは、例えばそれぞれ個別の基板上に設けられる。また、各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂにおいて、入力側光偏向素子部１１３では、少数の入力チャンネルに対応する分だけの入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂが一体的に形成される。このような入力側光偏向素子部１１３は、光入力導波路部１１１およびコリメート部１１２が形成された基板上に実装される。同様に、各出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂにおいて、出力側光偏向素子部１３１では、少数の出力チャンネルに対応する分だけの出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂが一体的に形成される。そして、このような出力側光偏向素子部１３１は、集光部１３２および光出力導波路部１３３が形成された基板上に実装される。
【００３８】
ここで、図２は、入力側光偏向素子部１１３の詳細な構造を示す図である。図２（Ａ）は入力側光偏向素子部１１３の平面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示している。なお、出力側の出力側光偏向素子部１３１も同様の構成を有するため、ここでは説明を省略する。
【００３９】
図２（Ｂ）に示すように、入力側光偏向素子部１１３は、導電性基板１１３ｃ上に、電気光学結晶によってなるスラブ型光導波路１１３ｄが形成され、さらにこの上に、光信号の伝播方向にプリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆが直列に形成された断面構造を有している。
【００４０】
ここで、下部電極となる各プリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆに対して、導電性基板１１３ｃが共通の上部電極をなし、プリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆのそれぞれと導電性基板１１３ｃとの間で電圧が印加されることにより、入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂがそれぞれ構成される。すなわち、プリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆと導電性基板１１３ｃとの間で電圧が印加されることにより、この電圧印加範囲でのみ、電気光学効果を有する材料によってなるスラブ型光導波路１１３ｄの屈折率が変化する。これにより、スラブ型光導波路１１３ｄに入射した光信号の伝播方向が変化する。
【００４１】
また、図２（Ａ）に示すように、入力側光偏向素子部１１３では、これらのプリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆの組み合わせが、入力チャンネル数（ここでは４チャンネル）だけ並列されている。すなわち、複数チャンネルに対応する入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂが、同一の導電性基板１１３ｃおよびスラブ型光導波路１１３ｄによって構成された構造を有している。
【００４２】
ここで、スラブ型光導波路１１３ｄを構成する電気光学結晶としては、例えば、コアとしてＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒｙＴｉ１−ｙ）Ｏ３）、上下クラッドとしてＰＬＺＴ（（ＰｂｘＬａ１−ｘ）（ＺｒｙＴｉ１−ｙ）Ｏ３）等が使用される。このような電気光学効果を有する材料は、一般に形成する面積を大きくする程パーティクル等が多く発生し、歩留まりが悪化する。
【００４３】
上記の光スイッチモジュール１００では、入出力のそれぞれのチャンネル数を分割して入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂとして形成し、これらを複数用いることで入出力を多チャンネル化している。このため、１つの入力側光偏向素子部１１３および１３１内で一体的に形成する入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂのチャンネル数を少なくすることができる。従って、スラブ型光導波路１１３ｄを形成する面積を小さくすることができ、製品の不良発生率が低減され、製造コストを抑制することができる。
【００４４】
例えば、光信号の入力側および出力側のチャネル導波路幅を５μｍ程度、各光導波路間隔を０．５ｍｍ程度とし、一体的に形成する光偏向素子のチャンネル数を４チャンネルとする。
【００４５】
次に、上記の光スイッチモジュール１００の製造方法の例について説明する。まず、図２を参照して、入力側光偏向素子部１１３の製造方法を述べる。なお、出力側の出力側光偏向素子部１３１の製造方法も以下と同様である。
【００４６】
導電性基板１１３ｃとしては、強誘電体であるＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３）の単結晶にＮｂをドープして導電性を持たせたものを使用する。また、スラブ型光導波路１１３ｄとしては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３）、ＰＬＺＴ（（Ｐｂ０．９１Ｌａ０．０９）（Ｚｒ０．６５Ｔｉ０．３５）Ｏ３）をそれぞれコア、上下クラッドとして使用する。
【００４７】
スラブ型光導波路１１３ｄは、導電性基板１１３ｃ上にＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＺＴの順で、ゾルゲル法、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いてエピタキシャル成長させることで成膜される。この成膜後、スラブ型光導波路１１３ｄの端面に対する研磨加工を行って、光信号の入射面および出射面を形成する。さらに、この入射面および反射面には、必要に応じて反射防止剤をコーティングしておく。なお、このスラブ型光導波路１１３ｄの光信号の伝播方向（図中の左右方向）の長さは、１０ｍｍ程度である。
【００４８】
次に、スラブ型光導波路１１３ｄの導電性基板１１３ｃに対向する面に、三角形状のプリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆを形成する。各プリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆは、銅や白金等の金属を用いてフォトリソグラフィ法およびスパッタリング法により成膜した後、所定のサイズに研磨することにより形成される。
【００４９】
なお、図２の例では偏向方向の異なる２つのプリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆが直列に形成されているが、これらのいずれかのみが形成される場合もある。また、２つのプリズム型電極が、斜辺が対向するように設けられてもよい。さらに、導電性基板１１３ｃを用いずに、スラブ型光導波路１１３ｄを挟んで上下に同形状のプリズム型電極を設けるようにしてもよい。
【００５０】
次に、図３は、光スイッチモジュール１００における各部の接合方法を説明するための断面図である。なお、図３の断面図は、図１中のＡ−Ａ線に沿った断面に対応している。
【００５１】
上述したように、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、共通光導波路１２０、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂは、それぞれ個別の基板上に形成される。
【００５２】
このうち、入力側光偏向アレイ１１０ａは以下のように形成される。図３に示すように、まず、石英の基板１１４上に光導波路１１５を形成する。基板１１４は、光導波路１１５の下部クラッドとしても機能し、この上に、Ｇｅを拡散させて屈折率を高めた石英によりコアを形成し、さらにこの上に、石英により上部クラッドを形成する。このコアおよび上部クラッドは、例えばＭＯＣＶＤ法等により形成する。これにより、各光入力導波路１１１ａが幅５μｍ、間隔が１０ｍｍのチャネル導波路として形成されるとともに、その出射側に一様なスラブ型光導波路が形成される。なお、このとき、光導波路１１５の出射側は、入力側光偏向素子部１１３を実装するための実装部１１６となっており、この部分は基板１１４の表面に光導波路１１５が形成されない。
【００５３】
次に、フォトリソグラフィ法およびスパッタリング法により、上部クラッドの表面に金属膜によるエッチングマスクを形成する。そして、これをマスクとして用い、フッ素系ガス等を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ　ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）により石英をエッチングして、各コリメートレンズ１１２ａの形状に対応する穴を形成する。そして、この穴には、石英と同程度の屈折率を有する充填材を注入しておく。
【００５４】
次に、実装部１１６の基板１１４面上に、入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂのプリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆと接続するための電極１１７ａおよび１１７ｂを設ける。これらの電極１１７ａおよび１１７ｂは、スパッタリング法やリフトオフ法により銅を積層することにより形成される。
【００５５】
この後、図３に示すように、実装部１１６上に、プリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆを基板１１４側に向けた状態で、入力側光偏向素子部１１３を実装する。この工程では、各プリズム型電極１１３ｅおよび１１３ｆと対応する基板１１４側の電極１１７ａおよび１１７ｂとが半田バンプにより接続・固着される。このとき、基板１１４側の光導波路１１５のコアと入力側光偏向素子部１１３側のスラブ型光導波路１１３ｄのコアとの位置合わせを正確に行う必要がある。また、入力側光偏向アレイ１１０ａの光導波路１１５の出射端と、入力側光偏向素子部１１３のスラブ型光導波路１１３ｄの入射端とのすき間には、石英と同程度の屈折率を有する反射防止剤を充填しておく。
【００５６】
以上の工程によって、入力側光偏向アレイ１１０ａが作製される。また、入力側光偏向アレイ１１０ｂも全く同じ工程により作製される。さらに、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂは、出力側光偏向素子部１３１のプリズム電極１３１ｃおよび１３１ｄの向きが異なること以外は、入力側光偏向アレイ１１０ａとまったく同じ構成を有することから、同様の工程により作製される。
【００５７】
また、共通光導波路１２０は、石英の基板１２１上に、Ｇｅをドープした石英をコアとした一様なスラブ型光導波路１２２を、ＭＯＣＶＤ法により積層することにより設けられる。このスラブ型光導波路１２２の光信号の伝播方向（図３中の左右方向）の長さは、１００〜１５０ｍｍ程度とする。このとき、スラブ型光導波路１２２の入射側端面および出射側端面には、反射防止剤をコーティングしておく。
【００５８】
この後、図３に示すように、このような共通光導波路１２０の入射側および出射側の各端面に、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび出力側光偏向アレイ１３０ａを、光学接着剤により接合する。また、図示しないが、入力側光偏向アレイ１１０ｂおよび出力側光偏向アレイ１３０ｂも同様に接合する。光学接着剤としては、例えば紫外線硬化型のエポキシ樹脂等を使用する。このとき、それぞれの光導波路のコアを正確に位置合わせする必要がある。
【００５９】
以上の製造方法では、入力側および出力側に備えられた複数のチャンネルをさらに複数に分割して、入力側では入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、出力側では出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂとして、それぞれ個別の基板上に設け、これらを共通光導波路１２０に接合する方法とした。これにより、入出力をそれぞれ多チャンネルにした場合でも、少ないチャンネルごとに光偏向素子部が分割して形成される。従って、光偏向素子部において一体的に形成する電気光学結晶の面積を小さくすることができ、製造効率を高め、製造コストを抑制することができる。
【００６０】
次に、図４は、本発明の第２の実施の形態例である光スイッチモジュールの全体構成を示す平面図である。なお、図４では、図１で示した光スイッチモジュールと対応する構成要素には同じ符号を付して示しており、その説明は省略する。
【００６１】
図４に示す光スイッチモジュール２００は、図１で示した第１の実施の形態と同様に、全体として８×８の光信号の入出力チャンネルを有し、これらのチャンネル間の接続を切り換える。この光スイッチモジュール２００は、共通光導波路２２０における光信号の入射側端面および出射側端面に、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂがそれぞれ接合された構成を有している。
【００６２】
このうち、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂは、図１の場合と同様の構成を有する。各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂは、４チャンネルずつの光信号の入力を受けて、その伝播方向を変化させる。また、各出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂは、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂから出射して共通光導波路２２０を伝播した光信号を受け、それぞれ４つずつの出力チャンネルから出力する。すなわち、８つずつの入出力チャンネルが、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂ、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂによってそれぞれ４チャンネルずつに分割された構成となっている。
【００６３】
共通光導波路２２０は、一様なスラブ型光導波路により構成されるが、この共通光導波路２２０における入射側の端面では、入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂがそれぞれ接合される接合面の間に角度が付けられている。そして、各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂの共通光導波路２２０に対する接合方向（それぞれ図中の矢印Ｃ１およびＣ２）が互いに集束する方向に角度をもつように、各入力側光偏向アレイ１１０ａおよび１１０ｂが共通光導波路２２０に接合されている。
【００６４】
同様に、共通光導波路２２０における出射側の端面では、出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂがそれぞれ接合される接合面の間に角度が付けられている。そして、各出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂの共通光導波路２２０に対する接合方向（それぞれ図中の矢印Ｄ１およびＤ２）が互いに集束する方向に角度をもつように、各出力側光偏向アレイ１３０ａおよび１３０ｂが共通光導波路２２０に接合されている。
【００６５】
このような光スイッチモジュール２００は、共通光導波路２２０の入射側および出射側の各端面の形状を変更する以外は、図１に示した光スイッチモジュールと同様の方法により製造することが可能である。また、入力側および出力側の各光偏向アレイでは、少数のチャンネル分だけの光偏向素子が一体的に形成されるため、光偏向素子部を低コストで製造することができる。
【００６６】
ところで、一般に光スイッチモジュールでは、入出力のチャンネル数が増えるほど共通光導波路における光信号の伝播方向の長さが長くなり、全体の大きさが大きくなることが問題であった。例えば、光偏向素子における偏向角を変えずに入出力のチャンネル数を２倍にした場合は、共通光導波路における光信号の伝播方向の長さを２倍にする必要があった。
【００６７】
ここで例えば、図４の光スイッチモジュール２００のように８×８の入出力チャンネルを有する場合、最も外側に位置する入出力チャンネル、すなわち第１および第８の入力チャンネル、第１および第８の出力チャンネルに対応する光偏向素子に対して、最も大きな偏向角度が必要とされる。本実施の形態では、例えば第１の入力チャンネルにおいて光入力導波路１１１ａからコリメートレンズ１１２ａを通って入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂに入射する光信号の光軸Ｌ１と、第８の出力チャンネルにおいて出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂから集光レンズ１３２ａを通って光出力導波路１３３ａに出射する光軸Ｌ２とが、ともに共通光導波路２２０の内側方向に角度をもっている。このため、この光軸Ｌ１およびＬ２に対応する入出力チャンネル間を、各光偏向素子の偏向角度を変えずに接続する場合には、共通光導波路２２０における光信号の伝播方向の長さＬ１を短縮することができる。
【００６８】
このように、本実施の形態の光スイッチモジュール２００では、入力側および出力側の各光偏向素子における偏向角度の設計値を変えずに、素子全体を小型化することができ、スペース効率が高められる。従って、図１の場合と同様に、一体的に形成されるチャンネル数が少ないために製造コストが低い光偏向素子部を使用しながら、素子全体が大きくなるという多チャンネル化のデメリットを軽減することが可能となる。
【００６９】
また、これとは逆に、共通光導波路２２０の長さＬ１が、図１に示した光スイッチモジュール中の共通光導波路の長さと同じとした場合には、入力側光偏向素子１１３ａおよび１１３ｂ、出力側光偏向素子１３１ａおよび１３１ｂに対して必要とされる偏向角の絶対値が小さくなる。従って、例えば、各光偏向素子において印加する電圧を低くすることができ、光スイッチモジュール２００全体の消費電力を低減することができる。または、各光偏向素子の具備するプリズム型電極を小さくすることができ、この場合は各光偏向素子部の大きさを縮小できる。
【００７０】
なお、図４では例として、入力側および出力側の光偏向アレイをそれぞれ２つずつとした場合について説明したが、これに限らず、より多くの光偏向アレイを接合して入出力のさらなる多チャンネル化を行うことが可能である。この場合、隣接する入力側光偏向アレイの間で、これらと共通光導波路との接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、各入力側光偏向アレイと共通光導波路とを接合する。同様に、隣接する出力側光偏向アレイの間で、これらと共通光導波路との接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、各出力側光偏向アレイと共通光導波路とを接合する。
【００７１】
次に、図５は、本発明の第３の実施の形態例である光スイッチモジュールの全体構成を示す平面図である。なお、図５では、図１で示した光スイッチモジュールと対応する構成要素には同じ符号を付して示しており、その説明は省略する。
【００７２】
図５に示す光スイッチモジュール３００は、図１で示した第１の実施の形態と同様に、全体として８×８の光信号の入出力チャンネルを有し、これらのチャンネル間の接続を切り換える。この光スイッチモジュール３００は、共通光導波路３２０における光信号の入射側端面および出射側端面に、入力側光偏向アレイ３１０ａおよび３１０ｂ、出力側光偏向アレイ３３０ａおよび３３０ｂがそれぞれ接合された構成を有している。
【００７３】
入力側光偏向アレイ３１０ａおよび３１０ｂには、光入力導波路部３１１、コリメート部３１２および入力側光偏向素子部３１３がそれぞれ設けられている。光入力導波路部３１１は、例として４つの各入力チャンネルに対応する４つの光入力導波路３１１ａが設けられている。コリメート部３１２には、各光入力導波路部３１１ａに対応する４つのコリメートレンズ３１２ａが設けられている。入力側光偏向素子部３１３には、各コリメートレンズ３１２ａに対応する４組の入力側光偏向素子３１３ａおよび３１３ｂが直列に配置されている。これにより、入力側光偏向アレイ３１０ａおよび３１０ｂはそれぞれ、入力された４チャンネル分の光信号の伝播方向を個別に変化させて、共通光導波路３２０に入射させる。
【００７４】
また、出力側光偏向アレイ３３０ａおよび３３０ｂには、出力側光偏向素子部３３１、集光部３３２および光出力導波路部３３３がそれぞれ設けられている。出力側光偏向素子部３３１には、出力側光偏向素子３３１ａおよび３３１ｂが直列に配置され、これらの出力側光偏向素子３３１ａおよび３３１ｂが、例として４つの各出力チャンネルに対応して複数組設けられている。集光部３３２には、各出力チャンネルに対応する４つの集光レンズ３３２ａが設けられている。光出力導波路部３３３には、各出力チャンネルに対応する４つのの光出力導波路３３３ａが設けられている。これにより、出力側光偏向アレイ３３０ａおよび３３０ｂはそれぞれ、入力側光偏向アレイ３１０ａおよび３１０ｂにおいて偏向された各チャンネルの光信号を受けて、各光出力導波路３３３ａから外部に対して個別に出射する。
【００７５】
この光スイッチモジュール３００では、図１に示した光スイッチモジュールと同様に、各入力側光偏向アレイ３１０ａおよび３１０ｂの共通光導波路３２０に対する接合方向はすべて同じになっている。また同様に、各出力側光偏向アレイ３３０ａおよび３３０ｂの共通光導波路３２０に対する接合方向もすべて同じになっている。すなわち、共通光導波路３２０の入射側および出射側の端面は、双方とも１平面として形成されている。
【００７６】
また、各入力側光偏向アレイ３１０ａおよび３１０ｂでは、光入力導波路３１１ａから対応するコリメートレンズ３１２ａを通じて入力側光偏向素子３１３ａおよび３１３ｂに入射する光信号の光軸が、全入力チャンネルについて一点に集束するように設けられている。この集束点は、出力側光偏向アレイ３３０ａおよび３３０ｂと共通光導波路３２０との全接合面の中心点Ｐ１となっている。
【００７７】
また、同様に、各出力側光偏向アレイ３３０ａおよび３３０ｂでは、出力側光偏向素子３３１ａおよび３３１ｂから対応する集光レンズ３３２ａを通じて光出力導波路３３３ａに入射する光信号の光軸が、全出力チャンネルについて一点に集束するように設けられている。この集束点は、入力側光偏向アレイ３１０ａおよび３１０ｂと共通光導波路３２０との全接合面の中心点Ｐ２となっている。
【００７８】
このような各入力側光偏向アレイ３１０ａおよび３１０ｂ内と各出力側光偏向アレイ３３０ａおよび３３０ｂ内の構造により、図１に示した光スイッチモジュールと比較して、入力側および出力側の各光偏向素子に対して必要な偏向角度を低くすることができる。また、上記の各光軸を、入力側および出力側の各光偏向アレイと共通光導波路３２０との接合面の中心点Ｐ１およびＰ２とすることにより、チャンネル間で必要となる光信号の偏向角度が均等になることから、偏向角度の低減効果を最も高くすることができる。
【００７９】
従って、例えば図１の光スイッチモジュールで使用したものと同じ偏向性能を有する光偏向素子を使用した場合には、共通光導波路３２０における光信号の伝播方向の長さＬ２を短縮することができる。ただし、入力側および出力側ともに、隣接するチャンネルの光偏向素子同士の間隔は短縮しないことが望ましいため、光スイッチモジュール３００では、各チャンネルの配設方向（図中上下方向）の長さは図１の場合より長くなる。
【００８０】
また、この光スイッチモジュール３００は、図１に示した光スイッチモジュールとほぼ同様の方法により製造することが可能である。入力側光偏向アレイ３１０ａおよび３１０ｂや、入力側光偏向素子部３１３において、光入力導波路３１１ａ、コリメートレンズ３１２ａ、入力側光偏向素子３１３ａおよび３１３ｂは、図１の場合からマスクパターンを変更することにより容易に製造することができる。このことは、出力側光偏向アレイ３３０ａおよび３３０ｂや出力側光偏向素子部３３１においても同様である。
【００８１】
従って、入力側および出力側の各光偏向アレイでは、少数のチャンネル分だけの光偏向素子が一体的に形成されるため、光偏向素子部を低コストで製造することができる。
【００８２】
このように、本実施の形態によれば、製造コストが低い光偏向素子部を使用しながら、光信号の伝播方向の長さがより短縮された多チャンネルの光スイッチモジュールを実現することができる。
【００８３】
次に、図６は、本発明の第４の実施の形態例である光スイッチモジュールの全体構成を示す平面図である。
図６に示す光スイッチモジュール４００は、図１あるいは図４で示した実施の形態例と同様に、全体として８×８の光信号の入出力チャンネルを有し、これらのチャンネル間の接続を切り換える。この光スイッチモジュール４００は、共通光導波路４２０における光信号の入射側端面および出射側端面に、入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂ、出力側光偏向アレイ４３０ａおよび４３０ｂがそれぞれ接合された構成を有している。
【００８４】
入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂには、光入力導波路部４１１、コリメート部４１２および入力側光偏向素子部４１３がそれぞれ設けられている。光入力導波路部４１１は、例として４つの各入力チャンネルに対応する４つの光入力導波路４１１ａが設けられている。コリメート部４１２には、各光入力導波路部４１１ａに対応する４つのコリメートレンズ４１２ａが設けられている。入力側光偏向素子部４１３には、各コリメートレンズ４１２ａに対応する４組の入力側光偏向素子４１３ａおよび４１３ｂが直列に配置されている。これにより、入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂはそれぞれ、入力された４チャンネル分の光信号の伝播方向を個別に変化させて、共通光導波路４２０に入射させる。
【００８５】
また、出力側光偏向アレイ４３０ａおよび４３０ｂには、出力側光偏向素子部４３１、集光部４３２および光出力導波路部４３３がそれぞれ設けられている。出力側光偏向素子部４３１には、出力側光偏向素子４３１ａおよび４３１ｂが直列に配置され、これらの出力側光偏向素子４３１ａおよび４３１ｂが、例として４つの各出力チャンネルに対応して複数組設けられている。集光部４３２には、各出力チャンネルに対応する４つの集光レンズ４３２ａが設けられている。光出力導波路部４３３には、各出力チャンネルに対応する４つのの光出力導波路４３３ａが設けられている。これにより、出力側光偏向アレイ４３０ａおよび４３０ｂはそれぞれ、入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂにおいて偏向された各チャンネルの光信号を受けて、各光出力導波路４３３ａから外部に対して個別に出射する。
【００８６】
この光スイッチモジュール４００では、各光偏向アレイと共通光導波路４２０との間が、図４に示した光スイッチモジュールと同様の接合構造を有している。すなわち、一様なスラブ型光導波路によってなる共通光導波路２２０における入射側の端面では、入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂがそれぞれ接合される接合面の間に角度が付けられている。そして、各入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂの共通光導波路４２０に対する接合方向（それぞれ図中の矢印Ｃ３およびＣ４）が互いに集束する方向に角度をもつように、各入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂが共通光導波路４２０に接合されている。
【００８７】
同様に、共通光導波路４２０における出射側の端面では、出力側光偏向アレイ４３０ａおよび４３０ｂがそれぞれ接合される接合面の間に角度が付けられている。そして、各出力側光偏向アレイ４３０ａおよび４３０ｂの共通光導波路４２０に対する接合方向（それぞれ図中の矢印Ｄ３およびＤ４）が互いに集束する方向に角度をもつように、各出力側光偏向アレイ４３０ａおよび４３０ｂが共通光導波路４２０に接合されている。
【００８８】
また、各入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂでは、光入力導波路４１１ａから対応するコリメートレンズ４１２ａを通じて入力側光偏向素子４１３ａおよび４１３ｂに入射する光信号の光軸が、全入力チャンネルについて一点に集束するように設けられている。この集束点は、出力側光偏向アレイ４３０ａおよび４３０ｂと共通光導波路４２０との全接合面の中心点Ｐ３となっている。
【００８９】
さらに、各入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂにおいて、各入力チャンネルに対応する光入力導波路４１１ａ、コリメートレンズ４１２ａ、入力側光偏向素子４１３ａおよび４１３ｂは、これらの並列方向の中心線Ｌ３およびＬ４に対して対称に配置される。従って、各中心線Ｌ３およびＬ４が、共通光導波路４２０の出射側接合面の中心点Ｐ３を通るように、各入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂと共通光導波路４２０との接合角度が決められる。
【００９０】
同様に、各出力側光偏向アレイ４３０ａおよび４３０ｂでは、出力側光偏向素子４３１ａおよび４３１ｂから対応する集光レンズ４３２ａを通じて光出力導波路４３３ａに入射する光信号の光軸が、全出力チャンネルについて一点に集束するように設けられている。この集束点は、入力側光偏向アレイ４１０ａおよび４１０ｂと共通光導波路４２０との全接合面の中心点Ｐ４となっている。
【００９１】
また、各出力側光偏向アレイ４３０ａおよび４３０ｂにおいて、各出力チャンネルに対応する出力側光偏向素子４３１ａおよび４３１ｂ、集光レンズ４３２ａおよび光出力導波路４３３ａは、これらの並列方向の中心線Ｌ５およびＬ６に対して対称に配置される。従って、各中心線Ｌ５およびＬ６が、共通光導波路４２０の入射側接合面の中心点Ｐ４を通るように、各出力側光偏向アレイ４３０ａおよび４３０ｂと共通光導波路４２０との接合角度が決められる。
【００９２】
以上の構造を有する光スイッチモジュール４００では、入力側と出力側の各光偏向素子間で光信号を伝播させる距離を短くすることができるため、図４および図５に示した実施の形態と比較して、共通光導波路４２０の長さ（Ｐ３−Ｐ４間の距離）をさらに短縮することが可能となる。また、各光偏向アレイと共通光導波路４２０との接合方向を傾ける構造により、共通光導波路４２０の幅（図中上下方向の長さ）が短くなり、全体の面積が縮小される。さらに、各光偏向アレイ内の部品配置が対称となっているため、入力側の各光偏向アレイ、および出力側の各光偏向アレイをそれぞれ同一構造とすることができ、製造効率が高められる。
【００９３】
従って、本実施の形態によれば、製造コストが低い光偏向素子部を使用しながら、装置全体が小型でスペース効率が高く、製造コストの低い多チャンネルの光スイッチモジュールを実現することができる。
【００９４】
なお、図６では例として、入力側および出力側の光偏向アレイをそれぞれ２つずつとした場合について説明したが、これに限らず、より多くの光偏向アレイを接合して入出力のさらなる多チャンネル化を行うことが可能である。この場合、隣接する入力側光偏向アレイの間で、これらと共通光導波路との接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、各入力側光偏向アレイと共通光導波路とを接合する。同様に、隣接する出力側光偏向アレイの間で、これらと共通光導波路との接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、各出力側光偏向アレイと共通光導波路とを接合する。
【００９５】
（付記１）　光信号の伝播経路を切り換える光スイッチモジュールにおいて、外部から光信号の入力を受ける光入力導波路、前記光入力導波路を通過した光信号をコリメートするコリメートレンズ、および前記コリメートレンズを通過した光信号の伝播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のそれぞれが複数並設された入力側光偏向アレイと、
前記各入力側光偏向素子を通過した光信号が共通に伝播する共通光導波路と、光信号を外部に出力する光出力導波路、前記共通光導波路を通過した光信号の伝播方向を電気光学効果を利用して切り換える出力側偏向素子、および前記出力側偏向素子を通過した光信号を前記光出力導波路に結像させる集光レンズのそれぞれが複数並設された出力側光偏向アレイと、
を有し、前記共通光導波路の入射側端面に前記入力側光偏向アレイが複数接合され、前記共通光導波路の出射側端面に前記出力側光偏向アレイが複数接合されたことを特徴とする光スイッチモジュール。
【００９６】
（付記２）　隣接する前記入力側光偏向アレイの間、および隣接する前記出力側光偏向アレイの間で、前記共通光導波路に対する各接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、前記各入力側光偏向アレイおよび前記各出力側光偏向アレイが前記共通光導波路に接合されたことを特徴とする付記１記載の光スイッチモジュール。
【００９７】
（付記３）　前記光入力導波路から前記コリメートレンズを介して前記入力側光偏向素子に入射する光信号の光軸が出射方向の一点に集束するように、前記各入力側光偏向アレイ内の前記光入力導波路、前記コリメートレンズおよび前記入力側光偏向素子が配設され、また、前記出力側光偏向素子から前記集光レンズを介して前記光出力導波路に入射する光信号の光軸が入射方向の一点に集束するように、前記各出力側光偏向アレイ内の前記出力側光偏向素子、前記集光レンズおよび前記光出力導波路が配設されたことを特徴とする付記２記載の光スイッチモジュール。
【００９８】
（付記４）　前記各入力側光偏向アレイ内および前記各出力側光偏向アレイ内において両端に位置する前記光軸が、前記両端に位置する光軸間距離の中心と前記光軸の集束点とを結ぶ直線に対して対照となるように、前記各入力側光偏向アレイ内の前記光入力導波路、前記コリメートレンズおよび前記入力側光偏向素子、および前記各出力側光偏向アレイ内の前記出力側光偏向素子、前記集光レンズおよび前記光出力導波路がそれぞれ配設されたことを特徴とする付記３記載の光スイッチモジュール。
【００９９】
（付記５）　すべての前記入力側光偏向アレイが有する前記各光軸は、前記出力側光偏向アレイと前記共通光導波路との接合面全体の中心点で集束するように前記各入力側光偏向素子アレイが前記共通光導波路に接合され、また、すべての前記出力側光偏向アレイが有する前記各光軸は、前記入力側光偏向アレイと前記共通光導波路との接合面全体の中心点で集束するように前記各出力側光偏向アレイが前記共通光導波路に接合されたことを特徴とする付記４記載の光スイッチモジュール。
【０１００】
（付記６）　前記光入力導波路から前記コリメートレンズを介して前記入力側光偏向素子に入射する光信号の光軸が出射方向の一点に集束するように、前記各入力側光偏向アレイ内の前記光入力導波路、前記コリメートレンズおよび前記入力側光偏向素子が配設され、また、前記出力側光偏向素子から前記集光レンズを介して前記光出力導波路に入射する光信号の光軸が入射方向の一点に集束するように、前記各出力側光偏向アレイ内の前記出力側光偏向素子、前記集光レンズおよび前記光出力導波路が配設されたことを特徴とする付記１記載の光スイッチモジュール。
【０１０１】
（付記７）　すべての前記入力側光偏向アレイが有する前記各光軸は、前記出力側光偏向アレイと前記共通光導波路との接合面全体の中心点で集束し、また、すべての前記出力側光偏向アレイが有する前記各光軸は、前記入力側光偏向アレイと前記共通光導波路との接合面全体の中心点で集束することを特徴とする付記６記載の光スイッチモジュール。
【０１０２】
（付記８）　前記入力側光偏向アレイ、前記共通光導波路、および前記出力側光偏向アレイは、それぞれ個別の基板上に設けられることを特徴とする付記１記載の光スイッチモジュール。
【０１０３】
（付記９）　前記入力側光偏向素子および前記出力側光偏向素子のそれぞれは、
電気光学効果を有する材料によってなるスラブ型光導波路と、
前記スラブ型光導波路の光信号通過域を上下に挟み込むように配置され、少なくともその一方が１または複数のプリズム型電極によってなる電極対と、
を有することを特徴とする付記１記載の光スイッチモジュール。
【０１０４】
（付記１０）　前記各入力側光偏向アレイおよび前記各出力側光偏向アレイにおいて、複数の前記入力側光偏向素子および複数の前記出力側光偏向素子のそれぞれは一体的に形成されることを特徴とする付記９記載の光スイッチモジュール。
【０１０５】
（付記１１）　光信号の伝播経路を切り換える光スイッチモジュールの製造方法において、
外部から光信号の入力を受ける複数の光入力導波路と、前記各光入力導波路を通過した光信号を個別にコリメートする複数のコリメートレンズとを第１の基板上に形成した後、前記各コリメートレンズを通過した光信号の伝播方向を電気光学効果を利用して個別に切り換える複数の入力側光偏向素子を前記第１の基板上に実装した入力側光偏向アレイを作製し、
光信号を外部に出力する複数の光出力導波路と、入射した光信号を前記各光出力導波路に個別に結像させる複数の集光レンズとを第２の基板上に形成した後、前記各入力側光偏向素子から出射された光信号の伝播方向を電気光学効果を利用して切り換え、光信号を前記各集光レンズに個別に出射する複数の出力側偏向素子を前記第２の基板上に実装した出力側光偏向アレイを作製し、
前記各入力側光偏向素子から出射した光信号を前記各出力側光偏向素子に対して共通に伝達する一様なスラブ型光導波路を第３の基板上に形成した共通光導波路を作製し、
前記共通光導波路の入射側端面に前記入力側光偏向アレイを複数接合し、前記共通光導波路の出射側端面に前記出力側光偏向アレイを複数接合する、
ことを特徴とする光スイッチモジュールの製造方法。
【０１０６】
（付記１２）　隣接する前記入力側光偏向アレイの間、および隣接する前記出力側光偏向アレイの間で、前記共通光導波路に対する各接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、前記各入力側光偏向アレイおよび前記各出力側光偏向アレイを前記共通光導波路に接合することを特徴とする付記１１記載の光スイッチモジュール。
【０１０７】
（付記１３）　前記各入力側光偏向アレイおよび前記各出力側光偏向アレイにおいて、複数の前記入力側光偏向素子および複数の前記出力側光偏向素子のそれぞれは一体的に形成されることを特徴とする付記１３記載の光スイッチモジュールの製造方法。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光スイッチモジュールによれば、複数チャンネルの光信号の入力に対応する入力側光偏向アレイ、および複数チャンネルの光信号の出力に対応する出力側光偏向アレイのそれぞれが、共通光導波路１２０の入射側端面および出射側端面のそれぞれに複数接合されることにより、光信号の入出力が多チャンネル化される。このような構造により、入出力が多チャンネル化されながら、一体的に形成する入力側光偏向素子および出力側光偏向素子の数を少なくすることができ、各光偏向素子の製造コストが抑制される。
【０１０９】
また例えば、隣接する入力側光偏向アレイの間、および隣接する出力側光偏向アレイの間で、共通光導波路に対する各接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、各入力側光偏向アレイおよび各出力側光偏向アレイが共通光導波路に接合されることが望ましい。このような構造により、入力側光偏向素子および出力側光偏向素子で必要とされる最大の偏向角が小さくなる。従って、各光偏向素子の仕様を変更せずに多チャンネル化した場合に、入力側と出力側の光偏向素子の間の距離を短縮することができ、素子全体が小型化される。
【０１１０】
また、本発明の光スイッチモジュールの製造方法によれば、複数チャンネルの光信号の入力に対応する入力側光偏向アレイ、および複数チャンネルの光信号の出力に対応する出力側光偏向アレイのそれぞれが個別の基板上に設けられ、共通光導波路の入射側端面および出射側端面のそれぞれに複数接合されることにより、光信号の入出力が多チャンネル化される。このような構造により、入出力が多チャンネル化されながら、一体的に形成する入力側光偏向素子および出力側光偏向素子の数を少なくすることができ、各光偏向素子を低コストで製造することが可能となる。
【０１１１】
また、例えば、隣接する入力側光偏向アレイの間、および隣接する出力側光偏向アレイの間で、共通光導波路に対する各接合方向が互いに集束する方向に角度をもつように、各入力側光偏向アレイおよび各出力側光偏向アレイが共通光導波路に接合されることが望ましい。これにより、入力側光偏向素子および出力側光偏向素子で必要とされる最大の偏向角が小さくなる。従って、各光偏向素子の仕様を変更せずに多チャンネル化した場合に、入力側と出力側の光偏向素子の間の距離を短縮することができ、素子全体が小型化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態例である光スイッチモジュールの全体構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態例である光スイッチモジュールの断面の一部を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態例である光スイッチモジュールにおける各部の接合方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態例である光スイッチモジュールの全体構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態例である光スイッチモジュールの全体構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態例である光スイッチモジュールの全体構成を示す平面図である。
【図７】光偏向素子を用いた従来の光スイッチの構成例を示す平面図である。
【符号の説明】
１００　光スイッチモジュール
１１０ａ、１１０ｂ　入力側光偏向アレイ
１１１　光入力導波路部
１１１ａ　光入力導波路
１１２　コリメート部
１１２ａ　コリメートレンズ
１１３　入力側光偏向素子部
１１３ａ、１１３ｂ　入力側光偏向素子
１２０　共通光導波路
１３０ａ　１３０ｂ　出力側光偏向アレイ
１３１　出力側光偏向素子部
１３１ａ、１３１ｂ　出力側光偏向素子
１３２　集光部
１３２ａ　集光レンズ
１３３　光出力導波路部
１３３ａ　光出力導波路
【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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