(57)【要約】【課題】  各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能なマトリックス光スイッチを実現する。【解決手段】  複数の入力側をそれぞれ複数の出力側に接続することにより光信号の伝送経路を切り換えるマトリックス光スイッチにおいて、半導体光導波路基板と、複数の入力側及び複数の出力側を接続するパターンが印刷されている複数のフォトマスクから一のフォトマスクを選択して配置するフォトマスク選択手段と、半導体光導波路基板のバンドギャップよりも大きなエネルギーの出力光を選択されたフォトマスクを介して半導体光導波路基板上の複数の入力側と複数の出力側との間のフォトン注入領域に照射する光源とを設ける。【選択図】                    図１
2005070200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力側をそれぞれ複数の出力側に接続することにより光信号の伝送経路を切り換えるマトリックス光スイッチにおいて、
半導体光導波路基板と、
複数の入力側及び複数の出力側を接続するパターンが印刷されている複数のフォトマスクから一のフォトマスクを選択して配置するフォトマスク選択手段と、
前記半導体光導波路基板のバンドギャップよりも大きなエネルギーの出力光を選択された前記フォトマスクを介して前記半導体光導波路基板上の複数の入力側と複数の出力側との間のフォトン注入領域に照射する光源と
を備えたことを特徴とするマトリックス光スイッチ。
【請求項２】
前記フォトマスクに、
複数の入力側と複数の出力側との全ての接続関係のパターンが印刷されていることを特徴とする
請求項１記載のマトリックス光スイッチ。
【請求項３】
前記フォトマスクに、
入力側のある１つと出力側のある１つとの一対一の接続関係のパターンが印刷されていることを特徴とする
請求項１記載のマトリックス光スイッチ。
【請求項４】
前記フォトマスク選択手段が、
前記フォトマスクを複数枚重ね合わせて配置することを特徴とする
請求項３記載のマトリックス光スイッチ。
【請求項５】
縮小投影系を用いて前記パターンを縮小して前記フォトン注入領域に照射することを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマトリックス光スイッチ。
【請求項６】
等倍投影系を用いて等倍の前記パターンを前記フォトン注入領域に照射することを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマトリックス光スイッチ。
【請求項７】
拡大投影系を用いて前記パターンを拡大して前記フォトン注入領域に照射することを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマトリックス光スイッチ。
【請求項８】
複数の入力側をそれぞれ複数の出力側に接続することにより光信号の伝送経路を切り換えるマトリックス光スイッチにおいて、
半導体光導波路基板と、
液晶フォトマスクと、
この液晶フォトマスクに電気信号を印加して複数の入力側及び複数の出力側を接続するパターンを形成させるパターン作成手段と、
前記半導体光導波路基板のバンドギャップよりも大きなエネルギーの出力光を前記液晶フォトマスクを介して前記半導体光導波路基板上の複数の入力側と複数の出力側との間のフォトン注入領域に照射する光源と
を備えたことを特徴とするマトリックス光スイッチ。
【請求項９】
複数の入力側をそれぞれ複数の出力側に接続することにより光信号の伝送経路を切り換えるマトリックス光スイッチにおいて、
半導体光導波路基板と、
前記半導体光導波路基板のバンドギャップよりも大きなエネルギーの出力光を有する複数個の面発光レーザをアレイ状に配置して個々の面発光レーザの発光パターンを変化させることにより、複数の入力側及び複数の出力側を接続するパターンを発光させ、前記半導体光導波路基板上の複数の入力側と複数の出力側との間のフォトン注入領域に照射する光源と
を備えたことを特徴とするマトリックス光スイッチ。
【請求項１０】
前記半導体光導波路基板が、
ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料であることを特徴とする
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のマトリックス光スイッチ。
【請求項１１】
前記半導体光導波路基板が、
ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料であることを特徴とする
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のマトリックス光スイッチ。
【請求項１２】
前記半導体光導波路基板が、
ＳｉＧｅ系の半導体材料であることを特徴とする
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のマトリックス光スイッチ。
【請求項１３】
前記フォトン注入領域が、
ヘテロ接合を有する構造、若しくは、ダブルへテロ構造であることを特徴とする
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のマトリックス光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の入力側をそれぞれ複数の出力側に接続することにより光信号の伝送経路を切り換えるマトリックス光スイッチに関し、特に各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能なマトリックス光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の通信ネットワークであるＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）等では、通常電気信号をもって情報を伝送する通信方式となっている。
【０００３】
光信号をもって情報を伝送する通信方法は大量のデータを伝送する基幹ネットワークやその他一部のネットワークで用いられているだけである。また、これらのネットワークは”point to point”の通信であり、”フォトニックネットワーク”と言える通信網までは発達していないのが現状である。
【０００４】
このような”フォトニックネットワーク”を実現するためには、電気信号の送信先を切り換えるルータやスイッチングハブ等といった装置と同様の機能を有する”光ルータ”や”光スイッチングハブ”等が必要になる。
【０００５】
特に、基幹系で用いられる”光ルータ”に関しては、現状の電気信号のルータと同様に、Ｎ×Ｎ（多対多）のマトリックス光スイッチが重要になり、半導体に光路導波路を形成し半導体中にキャリアを注入して屈折率を変化させ光信号の伝送経路を切り換えるものが存在する。
【０００６】
そして、従来の複数の入力側の光導波路をそれぞれ出力側の複数の光導波路に接続することにより光信号の伝送経路を切り換えるマトリックス光スイッチに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００７】
【特許文献１】特開平０６−０７５１７９号公報
【特許文献２】特開平０８−１６３０３１号公報
【特許文献３】特開平０９−１０５９５９号公報
【特許文献４】特開平１０−３０８９６１号公報
【非特許文献１】HIROAKI INOUE et. al. "An 8 mm Length Nonblocking 4x4 Optical Switch Array", IEEE JOURNAL ON SELECTED AREA IN COMMUNICATIONS Vol.6 No.7 p.1262-1266 (1988)
【０００８】
図７はこのような”非特許文献１”に記載された従来のマトリックス光スイッチの一部分の一例を示す平面図である。図７において１は半導体基板、２，３及び４は半導体基板１上に形成された光導波路である。
【０００９】
半導体基板１上には光導波路２及び３は互いに交差するように形成され、光導波路２及び３の交差部分の近傍であって、光導波路３の入力側と光導波路２の出力側を結ぶように光導波路４が形成される。また、図７中”ＩＲ０１”及び”ＩＲ０２”に示すキャリア注入領域にはキャリアを注入するための電極（図示せず。）が設けられている。
【００１０】
実際のマトリックス光スイッチでは、図７に示すような単体の光スイッチが複数個配置されてＮ×Ｎ（多対多）のマトリックス光スイッチを構成している。
【００１１】
ここで、図７に示す従来例の動作を図８及び図９を用いて説明する。図８及び図９は図７に示す従来例の動作を説明する説明図であり、図８及び図９において１，２，３，４及びその他記号等は図７と同一符号を付してある。
【００１２】
図７に示す光スイッチが”ＯＦＦ”の場合、図７中”ＩＲ０１”及び”ＩＲ０２”に示すキャリア注入領域には電極（図示せず。）から電流が供給されない。
【００１３】
このため、図７中”ＩＲ０１”及び”ＩＲ０２”に示すキャリア注入領域においては屈折率の変化は生じないため、例えば、光信号は図８中”ＰＳ１１”に示すように、図８中”ＰＩ０１”に示す入射端から入射し交差部分を直進して図７中”ＰＯ０１”に示す出射端から出射される。
【００１４】
一方、図７に示す光スイッチが”ＯＮ”の場合、電極（図示せず。）から電子及び正孔が注入され、このため、図７中”ＩＲ０１”及び”ＩＲ０２”に示すキャリア注入領域にはキャリア（電子、正孔）が注入される。
【００１５】
このため、プラズマ効果によって図９中”ＩＲ０１”及び”ＩＲ０２”に示すキャリア注入領域の屈折率が低くなるように変化するため、例えば、図９中”ＰＳ２１”に示す光信号は、図９中”ＩＲ０１”に示すキャリア注入領域に生じた低屈折率部分で全反射されて図９中”ＰＳ２２”に示すように光導波路４を伝播する。
【００１６】
そして、図９中”ＰＳ２２”に示す光信号は、図９中”ＩＲ０２”に示すキャリア注入領域に生じた低屈折率部分で全反射されて図９中”ＰＳ２３”に示すように光導波路２を伝播し、図９中”ＰＯ０２”に示す出射端から出射される。
【００１７】
この結果、互いに交差するように形成された２つの光導波路３の交差部分の近傍であって、一方の光導波路の入力側と他方の光導波路の出力側を結ぶようにバイパス状の光導波路を形成して、光スイッチが”ＯＮ”の場合には光信号を当該バイパス状の光導波路に伝播させて伝播経路を切り換える光スイッチを複数個配置することにより、Ｎ×Ｎ（多対多）のマトリックス光スイッチを構成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、図７に示す従来例を複数個配置したマトリックス光スイッチの場合、では光信号の伝播経路の切り換えが必要な交差部分の数”ｎｃ”は、入力側の光導波路数を”ｎｉ”、出力側の光導波路数を”ｎｏ”とした場合、
ｎｃ＝ｎｉ×ｎｏ−１      （３）
となり、入力側及び出力側の光導波路の数の増加に伴い、光信号の伝播経路の切り換えが必要な交差部分が非常に多くなってしまうと言った問題点があった。
【００１９】
しかも、このような非常に多くの交差部分にそれぞれ配置された電極（図７に示すような従来の各々の光スイッチ）を各々独立して駆動（キャリアを注入する。）するための駆動手段を実現することが困難であると言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能なマトリックス光スイッチを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
複数の入力側をそれぞれ複数の出力側に接続することにより光信号の伝送経路を切り換えるマトリックス光スイッチにおいて、
半導体光導波路基板と、複数の入力側及び複数の出力側を接続するパターンが印刷されている複数のフォトマスクから一のフォトマスクを選択して配置するフォトマスク選択手段と、前記半導体光導波路基板のバンドギャップよりも大きなエネルギーの出力光を選択された前記フォトマスクを介して前記半導体光導波路基板上の複数の入力側と複数の出力側との間のフォトン注入領域に照射する光源とを備えたことにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の発明であるマトリックス光スイッチにおいて、
前記フォトマスクに、
複数の入力側と複数の出力側との全ての接続関係のパターンが印刷されていることにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、
請求項１記載の発明であるマトリックス光スイッチにおいて、
前記フォトマスクに、
入力側のある１つと出力側のある１つとの一対一の接続関係のパターンが印刷されていることにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、
請求項３記載の発明であるマトリックス光スイッチにおいて、
前記フォトマスク選択手段が、
前記フォトマスクを複数枚重ね合わせて配置することにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。また、予め用意しなければならないフォトマスクの枚数を低減することができる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明であるマトリックス光スイッチにおいて、
縮小投影系を用いて前記パターンを縮小して前記フォトン注入領域に照射することにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明であるマトリックス光スイッチにおいて、
等倍投影系を用いて等倍の前記パターンを前記フォトン注入領域に照射することにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００２６】
請求項７記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明であるマトリックス光スイッチにおいて、
拡大投影系を用いて前記パターンを拡大して前記フォトン注入領域に照射することにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００２７】
請求項８記載の発明は、
複数の入力側をそれぞれ複数の出力側に接続することにより光信号の伝送経路を切り換えるマトリックス光スイッチにおいて、
半導体光導波路基板と、液晶フォトマスクと、この液晶フォトマスクに電気信号を印加して複数の入力側及び複数の出力側を接続するパターンを形成させるパターン作成手段と、前記半導体光導波路基板のバンドギャップよりも大きなエネルギーの出力光を前記液晶フォトマスクを介して前記半導体光導波路基板上の複数の入力側と複数の出力側との間のフォトン注入領域に照射する光源とを備えたことにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。また、フォトマスクやフォトマスク選択手段が不要になり、フォトマスクの交換に要する時間が無くなるので比較的ダイナミックな動作が可能になる。
【００２８】
請求項９記載の発明は、
複数の入力側をそれぞれ複数の出力側に接続することにより光信号の伝送経路を切り換えるマトリックス光スイッチにおいて、
半導体光導波路基板と、前記半導体光導波路基板のバンドギャップよりも大きなエネルギーの出力光を有する複数個の面発光レーザをアレイ状に配置して個々の面発光レーザの発光パターンを変化させることにより、複数の入力側及び複数の出力側を接続するパターンを発光させ、前記半導体光導波路基板上の複数の入力側と複数の出力側との間のフォトン注入領域に照射する光源とを備えたことにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。また、フォトマスクやフォトマスク選択手段が不要になり、フォトマスクの交換に要する時間が無くなるので比較的ダイナミックな動作が可能になる。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の発明であるマトリックス光スイッチにおいて、
前記半導体光導波路基板が、
ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料であることにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００３０】
請求項１１記載の発明は、
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の発明であるマトリックス光スイッチにおいて、
前記半導体光導波路基板が、
ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料であることにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００３１】
請求項１２記載の発明は、
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の発明であるマトリックス光スイッチにおいて、
前記半導体光導波路基板が、
ＳｉＧｅ系の半導体材料であることにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００３２】
請求項１３記載の発明は、
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の発明であるマトリックス光スイッチにおいて、
前記フォトン注入領域が、
ヘテロ接合を有する構造、若しくは、ダブルへテロ構造であることにより、各々の光スイッチの駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３，５，６，７，１０，１１，１２及び請求項１３の発明によれば、入力側の光導波路及び出力側の光導波路を接続するパターンが印刷されたフォトマスクを透過した半導体光導波路基板のバンドギャップよりも大きなエネルギーの出力光を、半導体光導波路基板上であって入力側の光導波路と出力側の光導波路との間であって光導波路が形成されていない部分に照射してキャリア注入による光導波路を形成すると共にフォトマスクの印刷パターンを適宜選択することにより、駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００３４】
また、請求項４，１０，１１，１２及び請求項１３の発明によれば、入力側のある１つの光導波路と出力側のある１つの光導波路との一対一の接続関係のパターンが印刷されたフォトマスクを複数枚重ね合わせることにより、入力側の光導波路と出力側の光導波路との全ての接続関係のパターンを実現することにより、伝送経路の切り換えパターン毎に入力側の光導波路と出力側の光導波路との全ての接続関係のパターンが印刷されたフォトマスクを用いる場合と比較して、予め用意しなければならないフォトマスクの枚数を低減することができる。
【００３５】
また、請求項８，１０，１１，１２及び請求項１３の発明によれば、液晶フォトマスクを用いてパターン作成手段からの電気信号により光導波路のパターンを形成させるようにすることにより、フォトマスクやフォトマスク選択手段が不要になり、フォトマスクの交換に要する時間が無くなるので比較的ダイナミックな動作が可能になる。
【００３６】
また、請求項９，１０，１１，１２及び請求項１３の発明によれば、複数個の面発光レーザをアレイ状に配置して光源（複数個の面発光レーザ）自身が発光パターンを変化させることができるようにして、半導体光導波路基板に必要とする光導波路のパターンを照射させることにより、フォトマスクやフォトマスク選択手段が不要になり、フォトマスクの交換に要する時間が無くなるので比較的ダイナミックな動作が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るマトリックス光スイッチの一実施例を示す構成ブロック図である。
【００３８】
図１において５は半導体上に予め入力側の複数の光導波路及び出力側の複数の光導波路のみが形成されている半導体光導波路基板、６は石英等のガラスに予め形成されている入力側の光導波路及び出力側の光導波路を接続するパターンが印刷されているフォトマスク、７は光学系である集光用のレンズ、８は半導体光導波路基板のバンドギャップよりも大きなエネルギーの光を照射させるための光源、９は予めフォトマスクフォルダ（図示せず。）に用意されている複数のフォトマスクからフォトマスク６を選択して配置するフォトマスク選択手段である。
【００３９】
ここで、図１に示す実施例の動作を図２、図３、図４及び図５を用いて説明する。図２は半導体光導波路基板５の一例を示す平面図、図３はフォトマスク６の一例を示す平面図、図４は出力光の照射によって接続用の光導波路が形成された状態例を示す平面図、図５はフォトマスク６の他の一例を示す平面図である。
【００４０】
図２において、５は図１と同一符号を付してあり、１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６及び１７は予め形成されている入力側若しくは出力側の光導波路である。また、図４において、５は図１と、１０〜１７は図２と、それぞれ同一符号を付してある。
【００４１】
光源８の出力光はレンズ７によって集光され、フォトマスク選択手段９によって予めフォトマスクフォルダ（図示せず。）に用意されている複数のフォトマスクから選択されたフォトマスク６に印刷されたパターンによって一部の出力光が遮蔽され、フォトマスク６を透過した光が半導体光導波路基板５の上であって予め形成されている入力側の光導波路と出力側の光導波路との間（光導波路が形成されていない部分）のキャリア注入領域に照射される。
【００４２】
フォトマスク６を透過した光源８の出力光は、例えば、図２中”ＩＲ３１”に示すような入力側の光導波路１０，１１，１２及び１３と、出力側の光導波路１４，１５，１６及び１７との間であって光導波路が形成されていない部分に相当するキャリア注入領域に照射される。
【００４３】
この時、フォトマスク６で遮蔽されずに、図２中”ＩＲ３１”に示すようなキャリア注入領域に半導体光導波路基板５のバンドギャップよりも大きなエネルギーの光が照射されると、図２中”ＩＲ３１”に示すようなキャリア注入領域にはキャリアが発生し、屈折率が低くなるように変化する。
【００４４】
一方、フォトマスク６で光源８の出力光が遮蔽された部分は屈折率が変化せず、光源８の出力光が照射された部分と比較して相対的に屈折率が高くなるので、フォトマスク６で光源８の出力光が遮蔽された部分が光導波路となる。
【００４５】
例えば、図３中”ＰＭ４１”に示すようなパターンが印刷されたフォトマスクがフォトマスク選択手段９によって選択されている場合には、図２中”ＩＲ３１”に示すキャリア注入領域には図３中”ＰＭ４１”の実線（黒線）部分に相当するような光導波路が形成され、図４に示すようになる。
【００４６】
すなわち、半導体光導波路基板５上のキャリア注入領域には図４中”ＣＰ５１”に示すような光導波路が形成され、入力側の光導波路１０は出力側の光導波路１７に接続され、入力側の光導波路１１は出力側の光導波路１４に接続され、入力側の光導波路１２は出力側の光導波路１６に接続され、そして、入力側の光導波路１３は出力側の光導波路１５に接続される。
【００４７】
そして、例えば、図５中”ＰＭ６１”に示すようなパターンが印刷されたフォトマスクがフォトマスク選択手段９によって選択されている場合には、図２中”ＩＲ３１”に示すキャリア注入領域には図５中”ＰＭ６１”の実線（黒線）部分に相当するような光導波路が形成される。
【００４８】
すなわち、半導体光導波路基板５上のキャリア注入領域には図５中”ＰＭ６１”の実線（黒線）部分に相当するような光導波路が形成され、入力側の光導波路１０は出力側の光導波路１５に接続され、入力側の光導波路１１は出力側の光導波路１６に接続され、入力側の光導波路１２は出力側の光導波路１７に接続され、そして、入力側の光導波路１３は出力側の光導波路１４に接続される。
【００４９】
また、例えば、図５中”ＰＭ６２”に示すようなパターンが印刷されたフォトマスクがフォトマスク選択手段９によって選択されている場合には、図２中”ＩＲ３１”に示すキャリア注入領域には図５中”ＰＭ６２”の実線（黒線）部分に相当するような光導波路が形成される。
【００５０】
すなわち、半導体光導波路基板５上のキャリア注入領域には図５中”ＰＭ６２”の実線（黒線）部分に相当するような光導波路が形成され、入力側の光導波路１０は出力側の光導波路１４に接続され、入力側の光導波路１１は出力側の光導波路１６に接続され、入力側の光導波路１２は出力側の光導波路１５に接続され、そして、入力側の光導波路１３は出力側の光導波路１７に接続される。
【００５１】
さらに、例えば、図５中”ＰＭ６３”に示すようなパターンが印刷されたフォトマスクがフォトマスク選択手段９によって選択されている場合には、図２中”ＩＲ３１”に示すキャリア注入領域には図５中”ＰＭ６３”の実線（黒線）部分に相当するような光導波路が形成される。
【００５２】
すなわち、半導体光導波路基板５上のキャリア注入領域には図５中”ＰＭ６３”の実線（黒線）部分に相当するような光導波路が形成され、入力側の光導波路１０は出力側の光導波路１５に接続され、入力側の光導波路１１は出力側の光導波路１４に接続され、入力側の光導波路１２は出力側の光導波路１７に接続され、そして、入力側の光導波路１３は出力側の光導波路１６に接続される。
【００５３】
この結果、入力側の光導波路及び出力側の光導波路を接続するパターンが印刷されたフォトマスク６を透過した半導体光導波路基板５のバンドギャップよりも大きなエネルギーの出力光を、半導体光導波路基板５上であって入力側の光導波路と出力側の光導波路との間であって光導波路が形成されていない部分に照射してキャリア注入による光導波路を形成すると共にフォトマスク６の印刷パターンを適宜選択することにより、駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えることが可能になる。
【００５４】
なお、図１乃至図５に示す実施例では、伝送経路の切り換えパターン毎に入力側の光導波路と出力側の光導波路との全ての接続関係のパターンが印刷された１枚のフォトマスクを用いているが、入力側のある１つの光導波路と出力側のある１つの光導波路との一対一の接続関係のパターンが印刷されたフォトマスクを複数枚重ね合わせることにより、入力側の光導波路と出力側の光導波路との全ての接続関係のパターンを実現しても構わない。
【００５５】
ここで、図６は入力側のある１つの光導波路と出力側のある１つの光導波路との一対一の接続関係のパターンが印刷されたフォトマスクの一例を示す平面図である。
【００５６】
例えば、図３中”ＰＭ４１”に示すフォトマスクに印刷されているような入力側の光導波路と出力側の光導波路との全ての接続関係のパターンを実現する場合には、図６中”ＰＭ７１”、”ＰＭ７２”、”ＰＭ７３”及び”ＰＭ７４"に示すフォトマスクをそれぞれ重ね合わせることによって図３中”ＰＭ４１”に示すパターンを実現することができる。
【００５７】
また、図６中”ＰＭ７１”〜”ＰＭ７４”に示すフォトマスクはそれぞれ図３中”ＰＭ４１”に示すフォトマスクに印刷されたパターンを実現することのみに用いられるものでなく、その他の接続関係のパターンにも適用することができる。
【００５８】
例えば、４×４のマトリックス光スイッチにおいて伝送経路の切り換えパターン毎に入力側の光導波路と出力側の光導波路との全ての接続関係のパターンが印刷されたフォトマスクを用いる場合には、２４枚（４Ｐ４＝４×３×２×１）のフォトマスクが必要になる。
【００５９】
一方、入力側のある１つの光導波路と出力側のある１つの光導波路との一対一の接続関係のパターンが印刷されたフォトマスクを複数枚重ね合わせる場合には、４つの各入力側の光導波路に対して選択できる出力側の光導波路は４通りであるので１６枚（４×４）のフォトマスクで済むことになる。
【００６０】
すなわち、この場合には、伝送経路の切り換えパターン毎に入力側の光導波路と出力側の光導波路との全ての接続関係のパターンが印刷されたフォトマスクを用いる場合と比較して、フォトマスクフォルダに予め用意しなければならないフォトマスクの枚数を低減することができる。
【００６１】
また、図１に示す実施例では、半導体光導波路基板５に照射するパターンに関する投影方法について何ら言及していないが、微細な光導波路のパターンが必要な場合には、縮小投影系を用いれば良いし、その他必要に応じて等倍投影系や拡大投影系を用いても勿論構わない。このため、光学系である集光用のレンズ７に関しては必須の構成要素には該当しない。
【００６２】
また、図１に示す実施例では、フォトマスク６として石英等のガラスに予め形成されている入力側の光導波路及び出力側の光導波路を接続するパターンが印刷されているものを例示しているが、液晶フォトマスクを用いてパターン作成手段からの電気信号により光導波路のパターンを形成させるようにしても構わない。
【００６３】
この場合には、フォトマスク６やフォトマスク選択手段９が不要になり、フォトマスクの交換に要する時間が無くなるので比較的ダイナミックな動作が可能になる。
【００６４】
また、図１に示す実施例では、フォトマスクを透過した光源の出力光を半導体光導波路基板５に照射する構成を用いているが、複数個の面発光レーザをアレイ状に配置して光源（複数個の面発光レーザ）自身が発光パターンを変化させることができるようにして、半導体光導波路基板５に必要とする光導波路のパターンを照射しても構わない。
【００６５】
この場合にも、フォトマスク６やフォトマスク選択手段９が不要になり、フォトマスクの交換に要する時間が無くなるので比較的ダイナミックな動作が可能になる。
【００６６】
また、図１に示す実施例では、半導体光導波路基板５の材質に関して何ら言及していないが、例えば、ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料、ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料、若しくは、ＳｉＧｅ系の半導体材料等の何れの半導体材料を用いても構わない。
【００６７】
また、図１に示す実施例では、図２中”ＩＲ３１”に示すようなキャリア注入領域における半導体光導波路基板５の構造に関して何ら言及していないが、ヘテロ接合を有する構造、若しくは、ダブルへテロ構造であることにより、有効にキャリアを蓄積しやすくなるので望ましい。
【００６８】
また、図１等に示す実施例では光導波路自体を任意に書き換えることができるので、光カプラや光スプリッタ、方向性光結合器等の光導波路機能素子を形成することが可能になる。
【００６９】
また、図２に示す実施例では説明の簡単の為に半導体光導波路基板５上に予め入力側及び出力側の光導波路を形成したものを例示しているが、勿論、半導体光導波路基板５に直接複数の光ファイバ（複数の入力側の光ファイバと複数の出力側の光ファイバ）等を結合させ、半導体光導波路基板５上に当該複数の光ファイバを接続するパターンが印刷されたフォトマスクを透過した半導体光導波路基板５のバンドギャップよりも大きなエネルギーの出力光を、半導体光導波路基板５上であって複数の入力側と複数の出力側との間に照射してキャリア注入による光導波路を形成すると共にフォトマスク６の印刷パターンを適宜選択することにより、駆動手段が不要で光信号の伝送経路を切り換えても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るマトリックス光スイッチの一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】半導体光導波路基板の一例を示す平面図である。
【図３】フォトマスクの一例を示す平面図である。
【図４】出力光の照射によって接続用の光導波路が形成された状態例を示す平面図である。
【図５】フォトマスクの他の一例を示す平面図である。
【図６】入力側のある１つの光導波路と出力側のある１つの光導波路との一対一の接続関係のパターンが印刷されたフォトマスクの一例を示す平面図である。
【図７】従来のマトリックス光スイッチの一部分の一例を示す平面図である。
【図８】従来例の動作を説明する説明図である。
【図９】従来例の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  半導体基板
２，３，４，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７  光導波路
５  半導体光導波路基板
６  フォトマスク
７  レンズ
８  光源
９  フォトマスク
【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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