(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接配置されてアレイを構成する第１の光路と、
隣接配置されてアレイを構成する第２の光路にして、前記第１の光路が交差点で通過する第２の光路と、
前記第１の光路の少なくともいくつかの光路の両端側で、光信号をそれぞれ前記第１の光路に対して及び前記第１の光路から伝播する第１のポート及び第２のポートと、
前記第２の光路の少なくともいくつかの光路の両端側で、光信号をそれぞれ前記第２の光路に対して及び前記第２の光路から伝播する第３のポート及び第４のポートと、
前記第１の光路のそれぞれにおいて選択された隣接する２つの前記交差点にそれぞれ配置された第１のトレンチと第２のトレンチを含む複数の２状態スイッチング構造とを有し、
前記第１の光路のそれぞれが、前記２状態スイッチング構造の単一のものを含みそれのみと関連し、前記第１及び第２のトレンチは、前記トレンチ内における流体の選択的な操作によって前記トレンチのそれぞれが反射状態と透過状態とにスイッチング可能であるような操作に対応する流体を有し、前記第１のトレンチと前記第２のトレンチのそれぞれは、連携動作して前記第１のトレンチと前記第２のトレンチが同時に反射状態と透過状態との一方にスイッチングされ、前記第１のトレンチと前記第２のトレンチが同時に透過状態にある場合には、関連する第１の光路における前記第１及び第２のポートが接続され、前記第１のトレンチと前記第２のトレンチが同時に反射状態にある場合には、関連する第１の光路における前記第１のポートは、前記第１のトレンチが配置された第２の光路における前記第４のポートに接続され、且つ関連する第１の光路における前記第２のポートは、前記第２のトレンチが配置された第２の光路における前記第３のポートに接続されることを特徴とする、光学的スイッチ。
【請求項２】
前記第１のポート、前記第２のポート、前記第３のポート、及び前記第４のポートのそれぞの数が、等しくなるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の光学的スイッチ。
【請求項３】
前記２状態スイッチング構造と前記第１の光路が、１対１の対応をしており、
その際前記第１のポートが、入力ポートであり、
前記第２のポートが、出力ポートであり、
前記第３のポートが、アッドポートであり、及び、
前記第４のポートが、ドロップポートであるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の光学的スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学的スイッチに関し、さらに詳しくは、光学的なアッド／ドロップマルチプレクサにおける入力及びアッドポートから対応する出力及びドロップポートへの光信号を選択的に操作するための光学的スイッチの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遠隔通信及びデータ通信ネットワークにおける信号は導電線を経由して電気信号を送ることにより交換されるのが普通であったが、データ交換のその他のモードは、光ファイバを経由しての光信号の送信である。情報は、レーザ発生光の変調の形で交換される。光信号を効率的に発生させて送信する機器が設計され、使われているが、遠隔通信及びデータ通信ネットワークに使う光スイッチの設計には問題が多い。その結果、光信号を送信するネットワーク内でのスイッチング機器は、時には、スイッチングネットワークの入力において光信号を電気信号に変換し、次いで、スイッチングネットワークの出力において電気信号を光信号に再変換することに甘んじている。
【０００３】
最近、Ｆｏｕｑｕｅｔらに与えられた米国特許第５，６９９，４６２号のような信頼性の高い光学的スイッチングシステムが開発されており、これは、この発明の譲受人に譲渡されたものであって、光信号を多数の並列の入力光ファイバから多数の並列の出力光ファイバに光信号を送信するために使えるスイッチングマトリックスを開示している。分離されたスイッチングユニット１０が、図１に示されている。このスイッチングユニットは、基板上の層によって形成されている平面状の導波路を含んでいる。導波路層は、クラッド層１４、光学的コア１６、及び、図示せぬ上方のクラッド層を備えている。光学的コアは、基本的には二酸化ケイ素であるが、コアの必要とする屈折率を得るためにその他の材料を含有している。クラッド層は、コア材料の屈折率よりも低い屈折率を持つ材料により構成されているので、光信号は、コアに沿って導かれることになる。
【０００４】
コア材料１６の層は、第１の入力導波路２０と、第１の光路における第１の出力導波路２６を形成し、第２の入力導波路２４と、第２の光路における第２の出力導波路２２を形成する導波路セグメントにパターン化されいる。上方のクラッド層が、次いで、このパターン化されたコア材料上に付着させられる。ギャップが、コア材料、上方のクラッド層、及び、少なくとも下方のクラッド層１４の一部分にトレンチ２８を腐食することによって形成される。第１の入力導波路２０と第２の出力導波路２２は、導波路のジャンクション３０が蒸気或いは気体によって充填されているときは、内部全反射（ＴＩＲ）の臨界角よりも大きな入射角度でトレンチ２８の側壁と交差する。このようにして、ＴＩＲは、屈折率の整合した流体が整合された入力／出力導波路２０及び２６間のジャンクション３０内に残留していないときは、第１の入力導波路２０から第２の出力導波路２２に光をそらせる。トレンチ２８は、４個の導波路に関して配置されているので、トレンチの一つの側壁は、導波路の軸の交差点を通過するか或いは交差点からわずかにずれている。
【０００５】
上述したＦｏｕｑｕｅｔらの特許は、透過状態と反射状態とに光学的スイッチングユニット１０を切り換えるためのその他のアプローチを開示している。その一つのアプローチが、図１に示されている。スイッチングユニット１０は、流体含有トレンチ内での泡の形成を制御するマイクロヒータ３８を有している。図１の実施形態には示されていないが、スイッチングマトリックスの導波路は、導波路基板上に形成され、ヒータとヒータ制御回路は、導波路基板に接着されているヒータ基板と一体化されている。トレンチ内の流体は、４個の導波路２０、２２、２４、２６におけるコア材料の屈折率に近い屈折率を備えている。流体充填孔３４と３６が、流体の安定供給のために設けられているが、これは厳密なものではない。スイッチングユニットの動作において、ヒータ３８は、屈折率が整合しない泡を形成するのに十分な温度にされる。泡は、一旦形成されると、ヒータに電力を与え続けることによって所定の位置に留まる。図１において、泡は、４個の導波路のジャンクション３０に位置させられている。結果的に、導波路２０に沿った入力信号は、トレンチ２８の側壁に達すると屈折率の不整合に遭遇することになる。これは、スイッチングユニットを反射状態にし、導波路２０に沿った光信号を第２の導波路２２に再び導く。しかしながら、反射状態においても、第２の入力導波路２４は、第１の出力導波路２６には接続されていない。
【０００６】
ジャンクション３０におけるヒータ３８が励起を停止されると、泡は、急速に凝縮して消滅する。これは、屈折率整合流体が導波路２０、２２、２４、２６のジャンクション３０を充填することを可能にする。入力信号は入力導波路２０及び２４とトレンチ２８とのインターフェースにおいては屈折率の大きな変化には出会わないので、スイッチングユニット１０は、次いで、透過状態になる。この透過状態において、第１の入力導波路２０に沿った光信号は、トレンチを通過して第１の出力導波路２６に到達し、他方、第２の導波路２４を経由して導かれた光信号は、トレンチを通過して第２の出力導波路２２に到達することになる。
【０００７】
スイッチングエレメント１０のマトリックスは、複合スイッチング構造を形成するのに使われる。スイッチングマトリックスは、光ファイバに対して接続されたポートをそれぞれ備えた任意の数の入力ポート（Ｎ）と、出力ポート（Ｍ）を備えることができる。流体制御されたスイッチングユニットは、どのような任意の入力光ファイバが存在する接続をなんら変更することなく任意の出力光ファイバに光学的に接続できるので、厳密な「非遮断」マトリックスの構成を可能にする。
【０００８】
その他のタイプのスイッチングマトリックスとしては、入力及び出力ポートに加えてアッドポート及びドロップポートを備えているアッド／ドロップマルチプレクサがある。このようなマルチプレクサは、信号が一連のノードを通過し、それぞれのノードが、追加の信号を導くことができるとともにそのノードをターゲットとして識別するそれらの信号を抽出できるようにする遠隔通信アプリケーションに使われる。例えば、それぞれのノードは、多くの都市での通話を支援する長距離キャリヤのスイッチング設備になり得る。都市において始まった通話は、その都市におけるスイッチング設備への追加のポートを用いて伝えられる。他方、そのスイッチング設備によって支援されている電話に導かれる通話のためのデータや音声情報は、ドロップポート経由で抽出される。再構成可能なアッド／ドロップスイッチとして使える周知のスイッチ４０が、図２に示されている。この構成は、４個の入力ポート４２、４４、４６及び４８のいずれかを４個の出力ポート５２、５４、５６及び５８のいずれかに選択的に接続する光学的スイッチングユニットの４×４マトリックスを備えている。図２において、反射状態にあるスイッチングユニットのそれぞれが、そのスイッチングユニットに対する入力及び出力導波路の交差点領域において泡を有しているように示されている。かくして、スイッチングユニット６２、６４、６６及び６８が、それぞれ反射状態にある。残りの１２個のスイッチングユニットは、それらのスイッチングユニットに対する入力及び出力導波路の交差点において泡が存在しないので、透過状態にある。
【０００９】
光ファイバは、入力ポート４２、４４、４６及び４８のそれぞれ及び出力ポート５２、５４、５６及び５８のそれぞれに接続されている。入力ポート４２において導入される光信号は、スイッチングユニット６２において反射されて出力ポート５４を介して出力される。同様に、入力ポート４４からの光信号は、スイッチングユニット６４において出力ポート５６方向に出力のために反射される。入力ポート４６からの光信号は、スイッチングユニット６６において出力ポート５８を介しての出力のために反射される。最後に、ポート４８の光信号は、スイッチングユニット６８によって出力ポート５２に反射される。種々のトレンチ内の泡を操作することによって、いずれかの入力ポートがいずれかの出力ポートに接続されることになる。
【００１０】
スイッチ４０は、４個のアッドポート７２、７４、７６及び７８を含んでいる。それぞれのアッドポートは、アッドポートの一つにおいて導入される光信号がその整合している出力ポートにのみ導かれるので、出力ポート５２−５８のいずれかに独特の関連を有することになる。このようにして、アッドポート７２における光信号は、スイッチングユニット６８を透過状態に切り換えることによって出力ポート５２に導かれる。透過状態へのこの切り換えは、入力ポート４８をドロップポート８８に光学的に接続する。ドロップポート８８は、ドロップポートがその他の入力ポート或いはアッドポートに光学的に接続できないので、入力ポート４８と独特の関連を持つことになる。同様にして、３個のその他のドロップポート８２、８４及び８６のそれぞれは、ドロップポートが直線的に接続して、それぞれ入力ポート４２、４４及び４６の一つと独特の関連を持つことになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図２の光学的スイッチ４０における問題は、光パルスがスイッチングユニットと遭遇する際に信号損失が生じるために、光パルスと大多数のスイッチングユニットが接触しなければならない結果として生じる比較的大きな累積損失である。その上、信号損失（即ち、挿入損失）は、大きく光路から光路へと変化することになる。例えば、入力ポート４２に入って出力ポート５２を出る光信号は、１個のスイッチングユニットに遭遇するが、入力ポート４８に入って出力ポート５８を出る光信号は、７個のスイッチングユニットに遭遇する。必要なのは、ほぼ均一で、低損失であるような多数のスイッチの構成を可能にする最小数のスイッチングユニットを備えた光学的なアッド／ドロップスイッチである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
アッド／ドロップスイッチ内での透過路に沿った信号損失特性のほぼ均一な減少は、マトリックスを通過する伝播が最大２個のスイッチング構造と接触する必要があるようなマトリックスのスイッチング構造を構築することによって達成される。好適実施形態において、スイッチング構造は、流体含有トレンチであり、第１の端部に入力ポートを備えるとともに第２の端部に出力ポートを備える平行な第１の光路のアレイを備えるアッド／ドロップスイッチである。光路のそれぞれは、唯一の流体含有トレンチと交差するほぼ整合した導波路からなる。第１の光路が、第１の端部にアッドポートを備えるとともに第２の端部に出力ポートを備える第２の光路と交差パターンを形成している。それぞれのトレンチ内の流体は、光パルスがトレンチを通過する際に反射されるか透過されるかするように操作される。それぞれのトレンチは、トレンチが反射状態にあるとき、二つの光路の入出力ポートが光学的に接続されるように、第１及び第２の光路の交差点に配置されかつ向けられる。しかしながら、トレンチが透過状態にあるときは、二つの光路のアッド及び出力ポートは、入力ポート及びドロップポートと同じように接続されている。
【００１３】
好適実施形態では、それぞれのトレンチは、屈折率整合流体の操作に応答して反射状態と透過状態に切り換えるためのスイッチング構造を形成する。流体は、導波路の光学的なコア材料の屈折率にほぼ整合する屈折率を備えた液体である。その結果、流体がトレンチと導波路のインターフェースに残留するとき、導波路を伝播する光信号は、トレンチに入って、トレンチの反対側に位置するほぼ位置合わせされた導波路に伝わる。他方、導波路とトレンチのインターフェースに流体が存在しないとき、トレンチは反射状態にあって、このインターフェースに達する光信号は、反射されることになる。一つの実施形態において、入力ポートの数（Ｎ）は、出力ポート、アッドポート及びドロップポートのそれぞれの数に等しい。しかしながら、その他の実施形態も設計できる。
【００１４】
第２の実施形態において、スイッチング構造のそれぞれは、第１の光路のそれぞれに沿った一対のトレンチによって定められる。一対のトレンチは、両方のトレンチを同時に反射状態と透過状態に切り換える屈折率整合流体の操作に応答して２状態ユニットとして操作される。第１の実施形態におけるように、流体は、典型的に、導波路の光学的なコア材料の屈折率にほぼ整合する屈折率を備えた液体である。その結果、流体がトレンチと導波路のインターフェースに残留するとき、導波路を伝播する光信号は、トレンチに入って、トレンチの反対側に位置するほぼ整合した導波路に伝わる。他方、導波路とトレンチのインターフェースに流体が存在しないとき、トレンチは反射状態にあって、このインターフェースに達する光信号は、反射されることになる。
【００１５】
この第２の実施形態において、特定の第１の光路に残留しているトレンチの両方による透過は、入力ポート及び出力ポートの光学的な整合を生じさせ、トレンチの両方による反射は、作動的に関連するアッドポート及び出力ポートを接続させる。入力ポートの数（Ｎ）は、出力ポート、アッドポート及びドロップポートのそれぞれの数に等しいことが好ましい。しかしながら、その他の実施形態も想定できる。
【００１６】
この発明の利点は、スイッチング構造の数を限定することによって、複雑さを大きく回避して単一基板上に製造できることにある。アッド／ドロップスイッチ実施形態において、「アッド」信号は、存在する接続を再構成することなしに関連する出力ポート或いは関連するドロップポートのいずれかにスイッチできる。好適実施形態におけるその他の利点は、入力ポート或いはアッドポートから伝えられた光パルスが唯一のスイッチング構造と反応し、信号損失が少なく、可能な光路のすべてに沿ってほぼ等しい構造を提供できることにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適実施形態となる光学的スイッチについて詳細に説明する。
【００１８】
図３において、光路のマトリックス１００は、４個のスイッチング部材１０２、１０４、１０６及び１０８を用い、４個の入力ポート１１０、１１２、１１４及び１１６のいずれかをその作動的に関連する出力ポート１１８、１２０、１２２及び１２４、或いはその作動的に関連するドロップポート１２６、１２８、１３０及び１３２のいずれかに選択的に接続する。入力ポートのそれぞれは、その入力ポートを経由して導入される光信号がその関連するドロップポート或いはその関連する出力ポートのみに伝えられるので、単一のドロップポート及び単一の出力ポートに「動作関連する」（即ち光学的に関連接続される）。入力ポートのそれぞれは、また、スイッチング構造の単一のものと関連し、これは、そのスイッチング構造が、導入された光信号が作動的に関連するドロップポート或いは動作関連する出力ポートに導かれるかどうかを決定するためである。
【００１９】
マトリックス１００は、アッド／ドロップスイッチであることができ、これは、スイッチング構造１０２、１０４、１０６及び１０８における単一のもの及び出力ポート１１８、１２０、１２２及び１２４における単一のものに作動的に関連する４個のアッドポート１３４、１３６、１３８及び１４０を含んでいる。それぞれのアッドポートに対して、作動的に関連するスイッチング構造は、アッドポートを経由して導かれた光信号が作動的に関連する出力ポートに接続されるかどうかを決定する。
【００２０】
マトリックス１００は入力、出力、アッド及びドロップポートのすべての組に対して４個のポートを備えているが、これは厳密なものではない。組を形成するポートを別の数にしてもこの発明の要旨を逸脱するものではない。その上、マトリックスは「導波路」によって形成された光路を選択的に接続することによって光学的に接続できる「ポート」を備えるように記述されているが、ポート及び導波路は、図１に関連して述べたように基板上にコア材料及びクラッド層をパターン化して製造される導波路セグメントから形成できることは、当業者にとっては自明のことであろう。光ファイバに接続するために基板のエッジにまで達している導波路セグメントは、「ポート」として識別されるが、内部の導波路セグメントと同じものである。
【００２１】
入力ポート１１０、１１２、１１４及び１１６のそれぞれは、その関連するドロップポート１２６、１２８、１３０及び１３２に整合させられる。入力ポートをドロップポートに連携させる導波路セグメントは、第１の光路１４４、１４６、１４８及び１５０を形成する。第１の光路のそれぞれは、単一のスイッチング構造１０２、１０４、１０６及び１０８と交差する。マトリックス１００は、また、それぞれのスイッチング構造から矢印１５２、１５４、１５６及び１５８によって示される基板エッジ領域に延びている４個の第２の光路を含んでいる。これらの第２の光路は、出力路と呼ばれる。同様にして、矢印１６０、１６２、１６４及び１６６によって示される基板エッジ領域からそれぞれのスイッチング構造に延びている４個の第３の光路がある。図３の実施形態において、これらの第３の光路は、アッド路と呼ばれる。また、図３の実施形態において、第２の光路１５８と第３の光路１６０は、出力ポート１２４とアッドポート１３４にそれぞれほぼ同一の広がりを備えている。
【００２２】
スイッチング構造１０２、１０４、１０６及び１０８は、流体含有トレンチ１６８、１７０、１７２及び１７４を含んでいる。トレンチは互いに別個のものとして示されているが、連続した溝のセグメントからなることができる。流体は、導波路セグメントを形成するコア材料の屈折率にほぼ整合する屈折率を備えるように選択される。このようにして、流体が導波路の交差点に残留しているときは、光信号は、トレンチを通過して伝えられる。他方、交差点に流体が存在しないときは、導波路の交差点においてトレンチの側壁との大きな屈折率の不整合が生じる。図３に示されている配置において、それぞれのトレンチにおける左側の側壁は、第１の光路１４４、１４６、１４８及び１５０の軸と作動的に関連するドロップ路１５２、１５４、１５６及び１５８の軸との交差点にある。第１の光路のそのドロップ路に対する角度は、９０度〜１５０度の範囲にあるが、特に９６度〜１３５度の範囲にあることが望ましい。
【００２３】
交差点における流体の存否は、ヒータ１７６、１７８、１８０及び１８２の動作によって決定される。ヒータの選択的な作動及び不作動は、それぞれのスイッチング構造１０２、１０４、１０６及び１０８の流体を操作する。実際には、ヒータは、泡制御システムを提供するものである。例えば、ヒータは、流体の温度を非常に高温にして屈折率整合流体の泡を形成する。一旦形成されると、泡は、ヒータに対する電力を維持することによって所定の位置に留まることができる。図３において、第３のヒータ１８０のみが作動させられると、泡１８４は、第１の光路１４８と矢印１５６で示されるドロップ路との交差点に留まる。その結果、スイッチング部材１０６は、反射状態となり、他方、３個のスイッチング部材１０２、１０４及び１０８は、透過状態となる。このようにして、入力ポート１１０、１１２及び１１６は、その作動的に関連するドロップポート１２６、１２８及び１３２のそれぞれに光学的に接続される。他方、入力ポート１１４は、その作動的に関連する出力ポート１２２に光学的に接続される。同時に、アッドポート１３４，１３６及び１４０は、それらの作動的に関連する出力ポート１５２、１５４及び１５８のそれぞれに光学的に接続されるが、アッドポート１６４は、その関連する出力ポート１５６からは分離されている。
【００２４】
ヒータ１７６、１７８、１８０及び１８２を選択的に作動、不作動にすることによって、アッドポート１１０、１１２、１１４及び１１６のそれぞれは、その作動的に関連するドロップポート１２６、１２８、１３０及び１３２或いはその作動的に関連する出力ポート１１８、１２０、１２２及び１２４のいずれかに接続される。そのドロップポートに接続される入力のそれぞれに対して、関連するアッドポートが、その同一線上の出力ポートに接続される。
【００２５】
好適実施形態においては、スイッチング部材１０２、１０４、１０６及び１０８における光信号のスイッチングが、屈折率整合流体の操作により行われる。しかしながら、他の実施形態を設計することも可能である。例えば、マイクロマシン操作反射鏡が選択的に再配置され、アッドポート１１０、１１２、１１４及び１１６のドロップポート１２６、１２８、１３０及び１３２及び出力ポート１１８、１２０、１２２及び１２４に対する接続を切り換えるようにすることができる。
【００２６】
図４は、この発明による光学的なアッド／ドロップスイッチ１８６の他の実施形態を示すものである。図３の実施形態における部材と機能的に同じ図４の部材には、同じ番号が付されている。従って、スイッチ１８６は、４個の入力ポート１１０、１１２、１１４及び１１６、４個の出力ポート１１８、１２０、１２２及び１２４、４個のドロップポート１２６、１２８、１３０及び１３２及び４個のアッドポート１３４−１４０からなる。しかしながら、入力ポートは、ドロップポートではなく、出力ポートに整合されている。これは、アッドポートが、ドロップポートとは基板１４２の反対側にあるためである。
【００２７】
第１の光路１４４、１４６、１４８及び１５０は、入力ポート１１０、１１２、１１４及び１１６をそれらの作動的に関連する出力ポート１１８、１２０、１２２及び１２４にそれぞれ連携している。第１の光路のそれぞれは、単一のスイッチング構造１８８，１９０、１９２及び１９４を含んでいる。入力ポート１１０から出力ポート１１８に至る第１の光路１４４に沿ったスイッチング構造１８８は、タンデム対である流体含有トレンチ１９６と１９８を含んでいる。これらの２個のトレンチは一体的に制御され、同時に反射状態に或いは同時に透過状態のいずれかになるために、「タンデム」である。同様に、その他のスイッチング構造１９０、１９２及び１９４のそれぞれも、タンデム対である流体含有トレンチ２００、２０２、２０４、２０６、２０８及び２１０を含んでいる。
【００２８】
光学信号の第１の光路に加えて、トレンチ１９６，２００，２０４及び２０８からその作動的に関連するドロップポート１２６、１２８、１３０及び１３２に延びる光信号の第２の光路がある。第３の光路が、アッドポート１３４、１３６、１３８及び１４０からその作動的に関連するトレンチ１９８、２０２、２０６及び２１０に達している。
【００２９】
図５において、コントローラ２１２が、スイッチング構造１８８、１９０、１９２及び１９４を透過状態と反射状態に切り換えるように使われる。図３と同様に、この好適実施形態においては、トレンチ内の泡を操作するためにヒータが、作動、不作動にされる。第１のスイッチング構造１８８におけるような特定のスイッチング構造のヒータは、一体的に作動、不作動にされる。
【００３０】
図４及び図５における第１のスイッチング構造１８８が透過状態にあるとき、入力ポート１１０は、その関連する出力ポート１１８に光学的に接続される。即ち、信号は、第１の光路１４４の全体に沿って自由に伝えられる。他方、スイッチング構造１８８がその反射状態にあるとき、入力ポート１１０に沿って導入される信号は、トレンチ１９６において反射されるとともにドロップポート１２６に達している第２の光路に導かれる。同時に、アッドポート１３４に導かれるすべての信号は、トレンチ１９８において反射されるとともに出力ポート１１８を介して射出するように第１の光路に再び導かれる。同じようなシナリオが、その他の３個のスイッチング構造１９０、１９２及び１９４に展開される。例えば、第４のスイッチング構造１９４が透過状態にあるときは、第４の入力ポート１１６において導入された信号は、第４の出力ポート１２４から射出する。第４のアッドポート１４０において導入された信号は、トレンチ２１０に入り、消失する。２個のトレンチ２０８と２１０とをそれらの反射状態に切り換えることによって、入力ポート１１６において導入された光信号は、ドロップポート１３２から射出され、第４のアッドポート１４０において導入された信号は、出力ポート１２４から射出される。
【００３１】
図３の実施形態と図４の実施形態の違いは、スイッチング構造１８８、１９０、１９２及び１９４が、１個ではなく２個のトレンチ１９６、１９８、２００、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０を含んでいることにある。しかしながら、２個のトレンチはタンデムに動作させられるので、スイッチング構造のそれぞれは、図３のスイッチング構造１０２、１０４、１０６及び１０８と同様に２状態装置である。
【００３２】
図４の実施形態におけるその他の違いは、トレンチ１９６、１９８、２００，２０２、２０４、２０６、２０８、２１０のすべてが光路の交差点に対して同一の方向にずれているわけではないことにある。即ち、図４に示されているように、第１のトレンチ１９６、２００、２０４及び２０８は、軸の交差点の右にずれ、第２のトレンチ１９８、２０２、２０６及び２１０は左にずれている。この反対方向へのずれは、光信号が意図した方向に再び導かれることを保証している。その結果、スイッチング構造１８８、１９０、１９２、１９４がその反射状態にあるとき、第１のトレンチで生じる反射は、第２のトレンチで生じる反射のミラーイメージとなる。反射状態にある第１のトレンチに近づく光信号は、下方へかつ左方へ再び導かれる。アッドポート１３４から第２のトレンチ１９８に近づく光信号は、下方へかつ右方へ再び導かれる。
【００３３】
図６において、図３のアッド／ドロップスイッチ１００は、波長分割多重（ＷＤＭ）構成に適用することを意図したものである。この構成において、多くのデータ信号が、それぞれの信号に対して異なる光学的搬送波長を用いる単一の光ファイバ上に伝達できる。波長デマルチプレクサ２１４と２１６が、入力ポート１１０、１１２、１１４及び１１６と、アッドポート１３４、１３６、１３８、１４０にそれぞれ送信するために使われる。このようにして、波長デマルチプレクサ２１４に対する入力２１８は、異なる搬送波長を備える４個の光信号を含むことができ、デマルチプレクサ２１４の４個の出力は、異なる信号に対して使われることになる。同様にして、デマルチプレクサ２１６の入力２２０に対する光信号は、アッドポート１３４、１３６、１３８、１４０における導入のために別個の波長ベースの信号に分割される。二つのマルチプレクサ２２２と２２４は、出力ポート１１８、１２０、１２２及び１２４と、ドロップポート１２６、１２８、１３０及び１３２とのそれぞれから別個の信号を受ける。これらの別個の信号は、単一の光ファイバ２２６と２２８を介して出力するためにマルチプレクサによって結合される。
【００３４】
ＷＤＭの使用は、新規に光ファイバを設備することを必要とせずに、遠隔通信ネットワークにおける光ファイバネットワークの送信能力を非常に大きく増加させた。現在のネットワークにおいてＷＤＭは、光学的な送信機器を一方のノードに、光学的な受信機器を他方のノードに設けたポイント・ポイント送信リンクに用いられている。しかしながら、ほとんどのネットワークにおいては、特定のノードに到達したトラフィックのみが、その宛先の目的としてそのノードを有しているに過ぎない。トラフィックのその他は、下流のノードに束縛される。ローカルな宛先トラフィックが比較的少数の入力波長信号に集中されるか「まとめられる」ときは、図６に示されるような光学的スイッチング構造を備えたノードは、至急トラフィックが直接ノードを通過してローカルな受信機器及び送信機器をバイパスすることを許す。この発明のその他の実施形態を設計することも可能である。
【００３５】
以上のように本発明の好適実施形態となる光学的スイッチについて詳細に説明したが、これはあくまでも例示的なものであり、本発明を制限するものではなく、当業者によって様々な変形・変更が可能である。
【００３６】
上述の実施形態に沿って本発明を説明すると、本発明は、隣接配置されてアレイを構成する第１の光路（１４４、１４６、１４８、１５０）と、隣接配置されてアレイを構成する第２の光路（１５２、１５４、１５６、１５８）にして、前記第１の光路が交差点で通過する第２の光路と、前記第１の光路の少なくともいくつかの光路の両端側で、光信号をそれぞれ前記第１の光路に対して及び前記第１の光路から伝播する第１のポート（１１０、１１２、１１４及び１１６）及び第２のポート（１２６、１２８、１３０及び１３２）と、前記第２の光路の少なくともいくつかの光路の両端側で、光信号をそれぞれ前記第２の光路に対して及び前記第２の光路から伝播する第３のポート（１３４、１３６、１３８及び１４０）及び第４のポート（１１８、１２０、１２２及び１２４）と、選択された前記交差点に配置された複数の２状態スイッチング構造であって、前記第１の光路のそれぞれが、前記２状態スイッチング構造の単一のものを含みそれのみと関連し、前記２状態スイッチング構造のそれぞれが、関連する第１の光路における前記第１及び第２のポートが接続される透過状態を備え、前記２状態スイッチング構造のそれぞれが、関連する第１の光路における前記第１のポートが特定の第２の光路における特別の前記第４のポートに接続される反射状態を備えている複数の２状態スイッチング構造（１０２、１０４、１０６及び１０８、及び、１８８、１９０、１９２及び１９４）とを有することを特徴とする光学的スイッチを提供する。
【００３７】
好ましくは、前記２状態スイッチング構造（１０２、１０４、１０６及び１０８）のそれぞれが、トレンチ（１６８、１７０、１７２及び１７４）を備えた光学的スイッチングユニットであり、それぞれの前記光学的スイッチングユニットの前記透過及び反射状態が、前記光学的スイッチングユニットが配置されている前記交差点における選択された流体の存在に依存するようにする。
【００３８】
好ましくは、前記光学的スイッチング構造（１０２、１０４、１０６及び１０８）と前記第１の光路（１４４、１４６、１４８及び１５０）が、１対１の対応をしており、その際前記第１のポート（１１０、１１２、１１４及び１１６）が、入力ポートであり、前記第２のポート（１２６、１２８、１３０及び１３２）が、ドロップポートであり、前記第３のポート（１３４、１３６、１３８及び１４０）が、アッドポートであり、及び、前記第４のポート（１１８、１２０、１２２及び１２４）が、出力ポートであるようにする。
【００３９】
好ましくは、前記２状態スイッチング構造（１０２、１０４、１０６及び１０８）が、特定の前記交差点に配置され、前記アッドポート（１３４、１３６、１３８及び１４０）が異なる出力ポート（１１８、１２０、１２２及び１２４）にのみ相関するアッド／ドロップスイッチ（１００）を提供する。
【００４０】
好ましくは、前記第１の光路（１４４、１４６、１４８及び１５０）の数が、前記第２の光路（１５２、１５４、１５６及び１５８）の数に等しくなるようにする。
【００４１】
好ましくは、前記２状態スイッチング構造（１８８、１９０、１９２及び１９４）のそれぞれが、第１のトレンチ（１９６、２００、２０４及び２０８）と第２のトレンチ（１９８、２０２、２０６及び２１０）を含み、前記第１及び第２のトレンチは、前記トレンチ内における流体の選択的な操作によって前記トレンチのそれぞれが反射状態と透過状態とにスイッチング可能であるような操作に対応する流体を有し、前記第１のトレンチと前記第２のトレンチのそれぞれは、連携動作して前記第１のトレンチと前記第２のトレンチが同時に反射状態と透過状態との一方にスイッチングされるようにする。
【００４２】
好ましくは、前記２状態スイッチング構造（１８８、１９０、１９２及び１９４）と前記第１の光路が、１対１の対応をしており、その際前記第１のポート（１１０、１１２、１１４及び１１６）が、入力ポートであり、前記第２のポート（１１８、１２０、１２２及び１２４）が、出力ポートであり、前記第３のポート（１３４、１３６、１３８及び１４０）が、アッドポートであり、及び、前記第４のポート（１２６、１２８、１３０及び１３２）が、ドロップポートであるようにする。
【００４３】
好ましくは、前記第１の光路のうち特定の光路に沿った前記第１のトレンチ（１９６、２００、２０４及び２０８）のそれぞれが、前記特定の光路と前記第２の光路における対応するものとの前記交差点に配置される。
【００４４】
好ましくは、前記第１の光路のうち前記特定の光路に沿った前記第２のトレンチ（１９８，２０２、２０６及び２１０）のそれぞれが、前記２状態スイッチング構造（１８８、１９０、１９２及び１９４）の前記第１のトレンチ（１９６、２００、２０４及び２０８）が配置されている前記交差点に隣接している前記交差点において前記第１の光路に沿って配置される。
【００４５】
好ましくは、前記第１の光路の数が、前記第２の光路の数に等しくなるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術及びこの発明による内部全反射を用いる光学的スイッチングユニットの平面図である。
【図２】従来技術による４個の入力ポートのいずれかと４個の出力ポートのいずれかとの間の光学的な接続を可能にする図１のスイッチングユニットの４×４マトリックスである。
【図３】対応する第１及び第２の光路の交差点に配置された図１のスイッチングユニットである第１及び第２の光路とトレンチとの交差点からなる４×４マトリックスの平面図である。
【図４】対応する第１及び第２の光路の交差点に配置されるとともに対応する第１及び第３の光路の交差点に配置される第１、第２及び第３の光路とトレンチとの交差点からなる４×４マトリックスの平面図である。
【図５】図４のトレンチにおける流体を操作するための回路のブロック図である。
【図６】図３のポートに関連する光学的なマルチプレクサとデマルチプレクサを備えた第３図の平面図である。
【符号の説明】
１０２、１０４、１０６、１０８  スイッチング構造
１１０、１１２、１１４、１１６  第１のポート
１１８、１２０、１２２、１２４  第４のポート
１２６，１２８，１３０、１３２  第２のポート
１３４、１３６、１３８、１４０  第３のポート
１４４、１４６、１４８、１５０  第１の光路
１５２、１５４，１５６、１５８  第２の光路
１８８、１９０、１９２、１９４  スイッチング構造
【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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