(57)【要約】【課題】３次元方向に光路の切り替えができるようにすることで、デバイス寸法の縮小及び集積化の際の制約の排除を可能にする。【解決手段】基板Ｋに設けられた第１の光入力部２及び第１の光出力部３と、第１の光入力部から入力された光が第１の光出力部から出力されるように基板上に形成された光導波路１１、１２、１３と、光導波路を横切るように形成されたスリット３２、３３とを有し、スリット３２、３３にマッチングオイルＳを充填した場合は、光をコア１１、１２、１３に直進させ、スリット３２、３３からマッチングオイルを排除した場合は、コア１１内を通って来た光については、スリット３２の全反射作用で基板Ｋに垂直な方向に曲げ、基板Ｋに垂直な方向に入射した光については、スリット３２の全反射作用で垂直に曲げてコア１２に導入する。【選択図】　　　図２
2004138763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板に設けられた第１の光入力部及び第１の光出力部と、前記第１の光入力部から入力された光が前記第１の光出力部から出力されるように基板上に形成された光導波路と、該光導波路を横切るように形成された光路切替部とを有し、
前記光路切替部は、第１の切替状態と第２の切替状態とに選択的に切替可能であり、第１の切替状態のとき前記第１の光入力部から入力された光の進路をそのまま光導波路内にとって第１の光出力部から出力させ、第２の切替状態のとき前記第１の光入力部から入力された光の進路を基板の板面に垂直な方向の光路に変更し、前記基板上に設けられた第２の光出力部から出力させるものであることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記光路切替部が、前記光導波路を横切るように形成された空間と、前記光導波路を形成しているコアの材料と略等しい屈折率を有する屈折率整合液と、前記空間に対し前記屈折率整合液を充填状態とするか非充填状態とするかを選択的に切り替える充填制御手段とから構成され、前記空間に対し前記屈折率整合液を充填状態とした場合は前記第１の切替状態が実現され、前記空間に対し前記屈折率整合液を非充填状態とした場合は前記第２の切替状態が実現されることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記空間が、前記光導波路に対して約４５度の角度で形成されたスリット状の空間であることを特徴とする請求項２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記空間が、前記光導波路に対して約４５度の角度をなす壁面を有する断面三角形の空間であることを特徴とする請求項２に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記基板上に更に第２の光入力部が設けられ、前記光路切替部が前記第２の切替状態にあるときに、前記第２の光入力部より入力された光が、前記光路切替部を介して前記光導波路内に入射して伝播し、前記第１の光出力部より出力されるようになされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記第２の光入力部と第２の光出力部が、互いに基板の反対側の板面上に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光スイッチ。
【請求項７】
同一基板上に請求項１〜６のいずれかに記載の光スイッチが複数配置されていることを特徴とする光集積回路。
【請求項８】
光路長の異なる複数の光導波路が形成されたアレイ導波路型回折格子と、請求項１〜６のいずれかに記載の光スイッチの複数が、同一基板上に形成されていることを特徴とする光集積回路。
【請求項９】
光路長の異なる複数の光導波路が形成され入力された波長多重光を各波長の光に分波して複数の光出力部から出力するアレイ導波路型回折格子からなる光分波器と、該光分波器の複数の光出力部にそれぞれ対応して接続された複数の光スイッチと、各光スイッチの出力部に接続され各光スイッチからの出力光を合波して波長多重光となすアレイ導波路型回折格子からなる光結合器とが同一基板上に集積化されて形成されており、前記各光スイッチとして、請求項１〜６のいずれかに記載の光スイッチが用いられていることを特徴とする光分岐挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野等における光路切替に使用される光導波路型の光スイッチ、その光スイッチを使用した光集積回路、及び、同光スイッチを使用した光分岐挿入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多チャンネルの信号を分波及び合波するためには、アレイ導波路格子を利用するのが適切である。アレイ導波路格子は光導波路技術を利用して作成されるものであるから、アレイ導波路格子と組み合わせて使用される光スイッチも、同じ技術に基づく光導波路型の光スイッチであることが望ましい。
【０００３】
光導波路型の光スイッチとしては、導波路の熱光学特性（温度により材料の屈折率が変化する特性）を利用するものと、光導波路内にバブルを形成しバブルの表面の全反射を利用するものとが代表例として知られている。これらの光スイッチは、何れもアレイ導波路格子（ＡＷＧ）と集積化することが可能であり、集積化された例は、例えば特許文献１や特許文献２等に開示されている。
【０００４】
光導波路型の光スイッチの具体的な従来例としては、例えば特許文献３や特許文献４に記載のものが知られている。これらの光スイッチはいずれも、基板内に互いに交差する光導波路を形成し、その光導波路の交差部に確保した空間に屈折率整合液を充填するかしないかで光の進路を切り替えるものであり、切り替えによる出力光は基板の板面に沿って出力される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−４６５６９号公報
【特許文献２】
特開２０００−３２５１０号公報
【特許文献３】
特開平９−１５５１５号公報
【特許文献４】
特開平１０−３３３０６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の光スイッチは、光の進路の切り替え方向が基板の板面に沿った２次元平面内に限定されているため、スイッチ機能を果たす光路切替部や接続のための光導波路が広い面積で展開することになり、その結果、デバイスの寸法が大きくなって、集積化に制約が生じるという問題があった。また、集積化する際の制約のため、多チャンネルの光分岐挿入装置に適用した場合に、各チャンネル毎の光路長に違いが出てしまい、それにより各チャンネルの導波路損失が異なって、結果的に信号レベルのバラツキを生じるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮し、３次元方向に光路の切り替えができるようにすることで、デバイス寸法の縮小、及び、集積化する際の制約の排除を可能にした光スイッチ、その光スイッチを使用した光集積回路、及び光分岐挿入装置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】
上述した従来技術の欠点は、光スイッチによる光路の切り替え方向が２次元平面内に限定されていることが原因となっていた。本発明の光スイッチは、この欠点を解決するため、光路の一部を基板の板面に対して垂直に折り曲げて、３次元方向の光路切り替えを実現した。
【０００９】
請求項１の発明の光スイッチは、基板と、該基板に設けられた第１の光入力部及び第１の光出力部と、前記第１の光入力部から入力された光が前記第１の光出力部から出力されるように基板上に形成された光導波路と、該光導波路を横切るように形成された光路切替部とを有し、前記光路切替部は、第１の切替状態と第２の切替状態とに選択的に切替可能であり、第１の切替状態のとき前記第１の光入力部から入力された光の進路をそのまま光導波路内にとって第１の光出力部から出力させ、第２の切替状態のとき前記第１の光入力部から入力された光の進路を基板の板面に垂直な方向の光路に変更し、前記基板上に設けられた第２の光出力部から出力させるものであることを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明の光スイッチは、請求項１における前記光路切替部が、前記光導波路を横切るように形成された空間と、前記光導波路を形成しているコアの材料と略等しい屈折率を有する屈折率整合液と、前記空間に対し前記屈折率整合液を充填状態とするか非充填状態とするかを選択的に切り替える充填制御手段とから構成され、前記空間に対し前記屈折率整合液を充填状態とした場合は前記第１の切替状態が実現され、前記空間に対し前記屈折率整合液を非充填状態とした場合は前記第２の切替状態が実現されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明の光スイッチは、請求項２における前記空間が、前記光導波路に対して約４５度の角度で形成されたスリット状の空間であることを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明の光スイッチは、請求項２における前記空間が、前記光導波路に対して約４５度の角度をなす壁面を有する断面三角形の空間であることを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明の光スイッチは、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記基板上に更に第２の光入力部が設けられ、前記光路切替部が前記第２の切替状態にあるときに、前記第２の光入力部より入力された光が、前記光路切替部を介して前記光導波路内に入射して伝播し、前記第１の光出力部より出力されるようになされていることを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明の光スイッチは、請求項５における前記第２の光入力部と第２の光出力部が、互いに基板の反対側の板面上に設けられていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項７の発明の光集積回路は、同一基板上に請求項１〜６のいずれかに記載の光スイッチが複数配置されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項８の発明の光集積回路は、光路長の異なる複数の光導波路が形成されたアレイ導波路型回折格子と、請求項１〜６のいずれかに記載の光スイッチの複数が、同一基板上に形成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項９の発明の光分岐挿入装置は、光路長の異なる複数の光導波路が形成され入力された波長多重光を各波長の光に分波して複数の光出力部から出力するアレイ導波路型回折格子からなる光分波器と、該光分波器の複数の光出力部にそれぞれ対応して接続された複数の光スイッチと、各光スイッチの出力部に接続され各光スイッチからの出力光を合波して波長多重光となすアレイ導波路型回折格子からなる光結合器とが同一基板上に集積化されて形成されており、前記各光スイッチとして、請求項１〜６のいずれかに記載の光スイッチが用いられていることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１を用いて本発明の原理について説明する。図１は例えばＳｉからなる基板Ｋ上に作成された導波路型の光スイッチの断面を示す。図において、１１及び１２は光導波路を構成するコアである。コア１１、１２はクラッド層１５、１６、１７、１８で覆われている。図の左側のコア１１の左端が第１の光入力部２、右側のコア１２の右端が第１の光出力部３となっており、左右のコア１１、１２は、第１の光入力部２から入力された光が第１の光出力部３から出力されるように同一直線上に形成されている。
【００１９】
コア１１、１２はクラッド層１５、１６、１７、１８に比較して少し大きな光学的屈折率を有しており、その結果、良く知られているように、光信号は主にコア１１、１２にエネルギーを集中させて伝播する。左右のコア１１、１２の間には、左右のコア１１、１２の光路を横切るよう光路切替部４が設けられている。光路切替部４としては、まず、コア１１、１２を遮断するように空間５が確保され、その空間５に姿勢制御可能なミラー１９、２０が収容されている。図１（ａ）はミラー１９、２０が水平に倒れている状態、図１（ｂ）はミラー１９、２０が水平に対して約４５度の角度で起立した状態を示している。
【００２０】
光路切替部４は、ミラー１９、２０の姿勢により、図１（ａ）に示す第１の切替状態と、図１（ｂ）に示す第２の切替状態とを選択的に実現する。第１の切替状態では、第１の光入力部２から左側のコア１１に入力された光を、そのまま右側のコア１２に進ませて、第１の光出力部３から出力させる。第２の切替状態では、第１の光入力部２から入力された光を、ミラー１９で反射して、基板Ｋの板面に垂直な方向に進ませ、基板Ｋ上に設けられた第２の光出力部６（矢印で図示を代用）から出力させる。また、基板Ｋ上に更に第２の光入力部７（矢印で図示を代用）が設けられているときは、第２の光入力部７より入力された光を、ミラー２０で反射して、右側のコア１２に入射させて伝播し、第１の光出力部３より出力させる。
【００２１】
例えば、第２の切替状態は、光通信システムにおいて、中継局において光信号を取り出す場合などに選択され、左側の第１の光入力部２からコア１１に入力された光信号は、コア１１を伝播し、空間５に出射された後、ミラー１９で光路を垂直に変更され、分岐信号１８０となって第２の光出力部６から出力される。一方、挿入信号１９０は、垂直に上方からミラー２０に入射する。そして、ミラー２０で反射された後は、右側のコア１２に入力される。
【００２２】
このように光スイッチの光路の切り替え方向を、基板Ｋの板面に沿った方向ではなく、基板Ｋに垂直な方向（基板の面に沿った方向を２次元方向というので、ここでは基板に垂直な方向を３次元方向という）としたので、光スイッチやその周辺回路のレイアウト面積を小さくすることができる。また、入・出力部間の距離を短くすることも可能であり、多チャンネルの光回路に適用した場合、結果的に全てのチャンネルに対して光路長を揃えることができ、それにより各チャンネルに対する構造が同一で且つ占有面積の小さなデバイスを実現することができ、デバイス寸法の縮小により、集積化する際の制約を排除することができる。
【００２３】
次に本発明の各実施形態について説明する。
図２は第１実施形態の光スイッチの構成図で、（ａ）は光路切替部が第１の切替状態になっているときの光の進み方を示す断面図、（ｂ）は光路切替部が第１の切替状態になっているときの光の進み方を示す断面図、（ｃ）は光スイッチの平面図である。
【００２４】
この図２は、１チャンネルの信号を処理する部分を示しており、実際の光集積回路を構成する場合は、平行して必要数のチャンネルの光スイッチを作成することになる。この光スイッチは、シリカ基板Ｋ上に直接、光導波路を構成するコア１１、１２、１３を一直線上に作成している。左側のコア１１の左端は入力光を入射する第１の光入力部２、右側のコア１２の右端は出力光を出射する第１の光出力部３となっている。
【００２５】
ここで、コア１１、１２、１３は、５％ＧｅＯ２　添加ＳｉＯ２　で構成されている。コア１１、１２、１３の寸法は、この例では、７ミクロン×７ミクロンである。コア１１、１２、１３の上部は、ＳｉＯ２　からなるクラッド層１７、１８、１９で覆っている。クラッド層１７、１８、１９の厚みは３０ミクロンである。良く知られているように、ＧｅＯ２　添加ＳｉＯ２　の屈折率はＳｉＯ２　のそれより大きいので、信号光のエネルギーはコア１１、１２、１３に集中して伝搬することになる。
【００２６】
左側のコア１１と中央のコア１３の間、及び、中央のコア１３と右側のコア１２との間に、コア１１、１３に対して４５度の角度でスリット３２、３３をそれぞれ形成している。この場合、２つのスリット３２、３３の傾き方向は、互いに逆に設定してある。これらスリット３２、３３の寸法は、例えば、幅１０ミクロンで、奥行きが約６０ミクロンである。また、スリット３２、３３に連結する形で、シリコンオイル等のマッチングオイル（屈折率整合液）Ｓを貯えるタンク５０を配置し、更にスリット３２、３３の近傍に、スリット３２、３３に対してマッチングオイルを導入したり排除したりする図示略のヒータ等の充填制御手段を配置している。
【００２７】
また、光信号が出射もしくは入射する基板Ｋの下面側の位置には、第２の光出力部６としてのマイクロレンズ４０及び第２の光入力部７としてのマイクロレンズ４１を配置している。これらのコア１１、１２、１３、スリット３２、３３、オイルタンク５０、及びマイクロレンズ４０、４１の作成には、例えば、ＣＶＤ法によるシリカの成膜と、フォトリソグラフィ及びＲＩＥエッチングによるパターン形成の方法を利用することができる。
【００２８】
なお、スリット３２、３３、マッチングオイルＳ、及び、図示しない充填制御手段により、光路切替部が構成されている。
【００２９】
次にこの光スイッチの動作を説明する。
信号光は左方よりコア１１に入射される（厳密には光エネルギーの一部はシリカ基板Ｋ及びクラッド層１７をも伝播するが、ここでは説明を簡単にするため光導波路をコアで代表させる）。信号光は、コア１１を伝播してスリット３２に到達する。スリット３２は、全反射バブル型のスイッチの機能を果たす。全反射バブル型スイッチに関しては、特許文献３（特開平９−１５５１５号公報）や特許文献４（特開平１０−３３３０６２号公報）に開示されるような公知のものであるから、ここでは詳述しないが、例えば充填制御手段としてのヒータによる加熱及び加熱の解除により、封入したマッチングオイルを移動させるもので、スリット３２に対してマッチングオイルを充填させたり排除したりすることができる。
【００３０】
図２（ａ）の場合、信号光はコア１１、１３、１２を直進する。これを実現するため、スリット３２、３３は、コア１１、１２、１３と同一の屈折率を持つマッチングオイルＳで満たす。なお、出力側のコア１３は、合波器もしくは光可変減衰器などの次の信号処理回路に接続される。
【００３１】
図２（ｂ）の場合、光信号は中継局において外部に分岐され、同時に外部からの信号が中継局を通じて幹線に戻される。このため、スリット３２、３３内のマッチングオイルＳを同時に排除して空気に置き換える。こうすることで、コア１１を伝播してきた光信号は、スリット３２で反射され、垂直に光路を曲げられた後、基板Ｋ内を伝搬し、マイクロレンズ４０に到達する。この場合、コア１１から出た信号光は、コアのＮＡで規定される角度でビーム径が大きくなる。例えば２ｍｍ厚の基板Ｋを利用した場合、ビーム径は４００ミクロンになる。従って、信号光を基板Ｋの裏面のマイクロレンズ４０で集光して、例えば光ファイバに入射させる。
【００３２】
挿入信号光をコア１２に導入する回路も同一の構成を持っている。挿入光は、基板Ｋの裏面のマイクロレンズ４１で集光された後、スリット３３に到達し、垂直に曲げられた後、コア１２に進む。この場合、マイクロレンズ４０、４１とスリット３２、３３の位置を正確に合わせることが重要になる。そこで、位置合わせを正確に行うためには、コア１１もしくはコア１２から露光光を導入し、マイクロレンズ４１、４２の位置を決定するセルフアラインメントの手法を利用するのが望ましい。
【００３３】
以上述べたように、この光スイッチは、必要とされる下記の機能（ａ）、（ｂ）を、スリット３２、３３へのマッチングオイルＳの出し入れにより実現することができる。
（ａ）信号光を中継局において分岐させずにそのまま光伝送路へ透過させる場合は、スリット３２、３３にオイルＳを充填する。
（ｂ）信号光を中継局において分岐させると共に中継局からの信号光を光伝送路に挿入する場合は、スリット３２、３３からオイルＳを排除する。
【００３４】
多チャンネル処理を可能にするには、必要なチャンネル数に相当する上記光スイッチを、多数並列する光導波路（コア）と直交する線上に配置して、多チャンネルスイッチアレイ（光集積回路）を実現する。
【００３５】
次に第２実施形態を説明する。
上記第１実施形態では、２個のスリット３２、３３を利用し、分岐信号と挿入信号を同一の面に取り出したり挿入したりする場合を説明した。そこで、この第２実施形態では、１個のスリット３４を利用して、分岐信号と挿入信号を異なる面から取り出す構成のデバイスについて図３を参照して説明する。
【００３６】
この光スイッチもシリカ基板Ｋ上に作成している。即ち、シリカ基板Ｋ上に直接、光導波路であるコア１１、１２を作成し、コア１１、１２の上部をクラッド層１７、１８で覆い、これら２つのコア１１、１２の間にスリット３４を形成している。このスリット３４の寸法は、幅１０ミクロンで奥行き約３００ミクロンである。また、スリット３４に連結する形で、シリコンオイル等のマッチングオイルを貯えるタンク５０を配置し、更にスリット３４に対するマッチングオイルの充填制御を行う図示しない充填制御手段を設けている。また、光信号が出射もしくは入射する基板Ｋの下面と上面に、第２の光出力部６としてのマイクロレンズ４０と、第２の光入力部７としてのマイクロレンズ４１を配置している。これらのコア１１、１２、スリット３４、オイルタンク５０及びレンズ４０、４１の作成は、ＣＶＤ法によるシリカの成膜と、フォトリソグラフィ及びＲＩＥエッチングによるパターン形成の方法を利用する。更にスリット３４の作成の際には、基板Ｋを一旦斜めに切断し、断面を研磨後、上記パターン形成作業を行う。
【００３７】
次にこの光スイッチの動作を説明する。
信号光は左方よりコア１１に入射する。コア１１に入射した信号光はコア１１内を伝播してスリット３４に到達する。スリット３４は全反射バブル型のスイッチの機能を果たし、スリット３４がマッチングオイルで満たされている場合は、信号光はコア１１からコア１２へ直進する。コア１２の先は光ファイバ１００を介して合波器もしくは光可変減衰器などの次の信号処理回路に接続される。
【００３８】
また、スリット３４が空にされている場合は、コア１１に入射された光信号はスリット３４の表面で反射され、垂直に光路を曲げられた後、基板Ｋ内を伝搬して、レンズ４０に到達する。従って、外部に信号を分岐することができる。
【００３９】
また、同時に外部からの信号を幹線に戻す場合は、レンズ４１を介して挿入光信号をスリット３４に向けて入射する。そうすると、その光信号は、スリット３４の裏面で反射され、垂直に光路を曲げられた後、コア１２内を進む。なお、基板Ｋの表面と外部導波路の間隔が狭い場合は、マイクロレンズ４１を省略することができる。
【００４０】
このように、図３の光スイッチは、１つのスリット３４を用いて、基板Ｋの両面から光の分岐と挿入を同時に行うことができる。この場合も、必要なチャンネル数に相当する数だけ光スイッチを配列することにより、多チャンネル処理が可能な多チャンネルスイッチアレイ（光集積回路）を実現することができる。
【００４１】
次に本発明の第３実施形態を説明する。
図４は第３実施形態の光スイッチの概略構成を示す。図において、Ｋは基板、１１、１２、１３はコア、１７はクラッド層である。コア１１の左端は第１の光入力部２、コア１２の右端は第１の光出力部３となっている。また、基板Ｋの上面には、第２の光出力部６と第２の光入力部７が設けられ、これら第２の光出力部６と第２の光入力部７には光ファイバ１００が接続されている。
【００４２】
この実施形態の光スイッチでは、左側のコア１１と中央のコア１３との間、及び、中央のコア１３と右側のコア１２との間に、スリットに代えてそれぞれ断面三角形の空間３５、３６が確保されている。ここで言う断面は、光導波路であるコア１１、１２、１３に平行で且つ基板Ｋの板面に対して垂直な方向より空間を見た場合の断面である。これら三角形の空間３５、３６は、コア１１、１２、１３に対して約４５度の角度をなし全反射面として機能する壁面３５ａ、３６ａを有している。５０はマッチングオイルを貯えるタンク５０、６０は前記三角形の空間３５、３６にマッチングオイルを充填したりマッチングオイルを空間３５、３６から排除したりする回路制御部である。
【００４３】
この光スイッチの場合、三角形の空間３５、３６にオイルを充填するか否かで２種類の光路切替を行うことができる。即ち、オイルを充填している場合は、コア１１に入射した光信号を、コア１１、１３、１２を通して第１の光出力部３から出力させることができる。また、オイルを排除した場合は、三角形の空間３５、３６の壁面３５ａ、３６ａが全反射面となるので、コア１１に入射した光信号を垂直に曲げて、基板Ｋの上面に設けた第２の光出力部６から出射させることができる。また同時に、第２の光入力部７に入射した挿入光信号を垂直に曲げて、コア１２に進めることができる。
【００４４】
なお、コア１１、１２、１３を横切って形成される断面三角形の空間３５、３６は、光の損失を低減するため、必要な機能が得られる範囲でできるだけ距離が短くなるように形成するのが好ましい。このためには、三角形の頂点近傍がコア１１、１２、１３を横切るようにするか、あるいは、三角形の角度を小さくするかすればよい。但し、光を反射する壁面３５ａ、３６ａは、基板Ｋの板面に垂直な方向に光を全反射させるために、コア１１、１２、１３及び基板Ｋに対して４５度の角度となっている必要がある。また、基板Ｋの面に垂直に設けられる第２の光出力部６及び第２の光入力部７には、必要に応じてマイクロレンズを設けてもよい。
【００４５】
また、第２の光出力部６と第２の光入力部７を近接して配置することのできる場合は、２つの三角形の空間３５、３６を１つに省略し、壁面３５ａ、３６ａの挟角を約９０度とすることで、その全反射面として機能する２つの壁面３５ａ（または３６ａ）を利用して、光信号の分岐と挿入を同時に行うことができる。
【００４６】
また、上記実施形態においては、スリット状あるいは三角形状の空間と屈折率調合液等を利用して光路切替を行う場合を示したが、それらの代わりに、原理のところで説明した反射鏡を用いることもできる。その場合、反射鏡としては、例えば、外部より印加される磁界により、その傾きや位置が制御可能なものを用いるのが望ましい。両面反射鏡を用いれば、図３のスリット３４の代用もできる。即ち、表面側はコア１１から第２の光出力部６への光路切替に利用し、裏面側は第２の光入力部７からコア１２への光路切替に利用すればよい。
【００４７】
次に本発明の光スイッチが小型という特徴を持つことを利用し、光スイッチと光可変減衰器と光分岐回路を同一導波路基板上に集積化したデバイス（光分岐挿入装置）を説明する。図５はこのデバイスの概略レイアウトを示す図である。
【００４８】
図５において、左からスイッチアレイブロック３００、可変光減衰器アレイブロック３０１、及び光分岐回路ブロック３０２が配置されている。ここでは、４０チャンネルの信号を処理するために、入力は４０チャンネルある。光伝送路のピッチは、実装を考慮して光ファイバのピッチと同一の１２５ミクロンとした。従って、このデバイスのワーキングエリアの高さは５ｍｍとなる。幅はデバイスに依存し、スイッチアレイブロック３００は２００ミクロン、可変光減衰器アレイブロック３０１は１０ｍｍ、光分岐回路ブロック３０２は５ｍｍとなった。
【００４９】
可変光減衰器アレイブロック３０１の可変光減衰器はマッハ・ツェンダー型の光導波路で、電気信号による熱により、腕のバランスを変更し、減衰量を調整する。また、光分岐回路ブロック３０２内のスプリッタも同様にマッハ・ツェンダーデバイスで構成した。
【００５０】
このデバイスの動作を説明すると、左方から入力された光信号は、コア（光導波路）１１を経由してスイッチアレイブロック３００に入力され、一部は分岐信号１８０として中継局において分岐される。同時に中継局において光信号１９０が挿入される。通過信号及び挿入信号は異なる振幅レベルを持つ。これらの信号はコア（光導波路）１２を経由して光可変減衰器アレイブロック３０１に導入される。このブロック３０１は外部からの電気信号３２０で制御され、各チャンネルの光量を均一とする。光可変減衰器アレイブロック３０１の出力は、光導波路３１０を利用して光分岐回路ブロック３０２に導入される。信号の一部はモニタ出力３１２となり、残りは光導波路３１１を経由して合波器（図示略）に伝えられる。モニタ出力３１２は、光可変減衰器にフィードバックされ、電気信号３２０が調整される。
【００５１】
また、光スイッチと一緒に集積化できるものとしては、平面導波路型の回路であれば、特に制限なく利用することができる。例えば、光分岐、光結合回路などが挙げられ、具体的な例としては、アレイ導波路型回折格子（光分波器、光合波器）、マッハツェンダー型導波路素子等が挙げられる。
【００５２】
図６は、光分波器４０１と光スイッチ４００と光可変減衰器４０２と光分岐回路４０３と光合波器４０４を同一導波路基板上に集積化した光分岐挿入装置の概略レイアウトを示す図である。この図６において、光分波器４０１及び光合波器４０４には、基板上に光路長の異なる複数の光導波路が形成されたアレイ導波路型回折格子を用い、光スイッチ４００には、前述した本発明の光スイッチの複数を用いる。これらのアレイ導波路型回折格子及び光スイッチは同一基板上に集積化して形成されている。
【００５３】
光分波器４０１であるアレイ導波路型回折格子に入力された波長多重光は、各波長の光に分岐され、アレイ導波路型回折格子の複数の出力部よりそれぞれ出力される。この複数の出力部に対応して、それぞれ本発明の複数の光スイッチが接続され、アレイ導波路型回折格子の各出力部より出力される光が各光スイッチに入力される。
【００５４】
光スイッチ４００において、外部への分岐が必要な波長帯域の光は、第２の出力部より外部へ分岐されると共に、第２の光入力部を通じて外部より同波長帯域の光が挿入され、光スイッチの第１の光出力部に出力される。それ以外の波長の光は外部へ分岐されることなく、そのまま光スイッチの第１の光出力部に出力される。
【００５５】
複数の光スイッチの第１の光出力部より出力された光は、各チャンネルの光量調整のための光可変減衰器４０２及び光量調整を制御するためのモニタ信号を取り出す光分岐回路４０３を経て、光合波器４０４としてのアレイ導波路型回折格子の複数の光入力部にそれぞれ入力される。符号４１０で示すものは、光分岐回路４０３からのモニタ信号に基づいて光可変減衰器４０２を制御する光信号レベル調整回路である。前記光可変減衰器４０２及び光分岐回路４０３も導波路型の回路とし、光スイッチ及びアレイ導波路型回折格子と同一の基板上に集積化して設けるのが好ましい。光合波器４０４としてのアレイ導波路型回折格子に入力した各波長帯域の光は、アレイ導波路型回折格子内にて合波され、波長多重光として、アレイ導波路型回折格子より出力される。
【００５６】
以上のようにして、光分波器４０１としてのアレイ導波路型回折格子に入力された波長多重光に対して、特定波長帯域の光信号の分岐挿入処理がなされる。なお、光可変減衰器４０２及びモニタ信号用の光分岐回路４０３は必要応じて設ければよく、設けなくてもよい。
【００５７】
なお、上記実施形態においては、スリット状あるいは三角形状の空間と屈折率調合液等を利用して光路切替を行う場合を示したが、それらの代わりに、原理のところで説明した反射鏡を用いることもできる。その場合、反射鏡としては、例えば、外部より印加される磁界により、その傾きや位置が制御可能なものを用いるのが望ましい。両面反射鏡を用いれば、図３のスリット３４の代用もできる。即ち、表面側はコア１１から第２の光出力部６への光路切替に利用し、裏面側は第２の光入力部７からコア１２への光路切替に利用すればよい。
【００５８】
このように光スイッチとして、前述した本発明の光スイッチの複数を用い、分岐・挿入される光の光路を導波路基板に対して垂直な方向としてので、波長多重光に含まれる信号チャンネル数が多くなった場合においても、小型化及び各チャンネル毎の光路長差のないレイアウトが可能になる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光路の切替方向として基板に垂直な方向を利用したので、スイッチ機能を果たす光路切替部や接続のための光導波路を狭い面積に集約的にレイアウトすることができる。その結果、デバイス寸法の縮小が図れ、集積化する際の制約を極力排除することができる。特に集積化の際の制約の排除により、多チャンネルの光分岐挿入装置に適用した場合に、各チャンネル毎の光路長に違いが出ないレイアウトが可能となり、信号レベルのバラツキを防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明のための断面図で、（ａ）は光路切替のためのミラー１９、２０が水平に倒れている状態、（ｂ）はミラーが水平に対して４５度の角度で起立した状態を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態の光スイッチの構成図で、（ａ）は光路切替部が第１の切替状態になっているときの光の進み方を示す断面図、（ｂ）は光路切替部が第１の切替状態になっているときの光の進み方を示す断面図、（ｃ）は光スイッチの平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態の断面図である。
【図５】本発明の実施形態の光分岐挿入装置の概略構成図である。
【図６】本発明の他の実施形態の光分岐挿入装置の概略構成図である。
【符号の説明】
Ｋ　基板
Ｓ　マッチングオイル（屈折率整合液）
２　第１の光入力部
３　第１の光出力部
４　光路切替部
１１，１２，１３　コア（光導波路）
３２，３３，３４　スリット
３５，３６　断面三角形の空間
３５ａ，３６ａ　壁面
【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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