(57)【要約】【課題】  低コスト化が可能なマルチモード光導波路を用いることができ、波長依存性が少なく、小型化や低消費電力化に有利で、アドドロップ光スイッチ動作が可能な光情報処理装置、及びその製造に好適に用いられる光導波路装置を提供する。【解決手段】  光導波路層２に、入射ポート用コア３と、第１光結合路コア４と、第１の端部９に対向して出射ポート用コア５とを配置し、又、第１の端部９と出射ポート用コア５との間に第１反射面５１を挿入可能な第１の間隙１１を設け、アド用コア６と、第２光結合路コア７と、第２の端部１０に対向してドロップ用コア８とを配置し、第２の端部１０とドロップ用コア８との間に第２反射面５３を挿入可能な第２の間隙１２を設け、更に、第１光結合路コア４と第２光結合路コア７とを、光反射面１３で光路的に接続する。この上に、第１の間隙１１及び第２の間隙１２に第１反射面５１及び第２反射面５３を挿入する駆動手段を設ける。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光入射路と第１光結合路とが第１端部又はその延長線上で交わるように設けられ、  前記第１端部に対向して第１の間隙をおいて第１光出射路が設けられ、
前記第１の間隙は、前記第１端部に対向した第１反射面を有する第１方向変換手段が選択的に出し入れ可能であるように設けられ、
前記第１方向変換手段の動作によって、前記第１光入射路及び前記第１光結合路から出射された光が共に前記第１光出射路に入射するか、又は、少なくとも前記第１光入射路から出射された光が前記第１光結合路へ反射されるかが、選択されるように構成され、
第２光入射路と第２光結合路とが第２端部又はその延長線上で交わるように設けられ、  前記第２端部に対向して第２の間隙をおいて第２光出射路が設けられ、
前記第２の間隙は、前記第２端部に対向した第２反射面を有する第２方向変換手段が選択的に出し入れ可能であるように設けられ、
前記第２方向変換手段の動作によって、前記第２光入射路及び前記第２光結合路から出射された光が共に前記第２光出射路に入射するか、又は、少なくとも前記第２光出射路から出射された光が前記第２光結合路へ反射されるかが、選択されるように構成され、
更に、前記第１光結合路と前記第２光結合路とが光路的に接続されている、
光導波路装置。
【請求項２】
前記第１光入射路と前記第１光出射路とが略直線状に設けられ、かつ、前記第２光入射路と前記第２光出射路とが略直線状に設けられている、請求項１に記載した光導波路装置。
【請求項３】
前記第１光結合路と前記第２光結合路とが端部又はその延長線上で交わり、端面又は端面に対向する位置に光反射面が設けられ、前記第１光結合路及び前記第２光結合路の一方の光結合路から出射された光が前記光反射面で反射され、他方の光結合路に入射するように形成されている、請求項２に記載した光導波路装置。
【請求項４】
前記第１光結合路と前記第２光結合路とが連結して一体化されている、請求項２に記載した光導波路装置。
【請求項５】
前記第１光入射路と前記第１光出射路が互いに逆方向に方向転換され、前記第２光入射路と前記第２光出射路が互いに逆方向に方向転換されている、請求項１に記載した光導波路装置。
【請求項６】
前記第１光入射路と前記第１光出射路、及び前記第２光入射路と前記第２光出射路が、それぞれ、反射面で方向転換され、略反平行に設けられている、請求項５に記載した光導波路装置。
【請求項７】
光導波路層がコアとクラッドとの接合体によって形成され、前記接合体が部分的に欠除され、この欠除部の壁面に前記反射面が存在する、請求項６に記載した光導波路装置。
【請求項８】
前記第１光結合路と前記第２光結合路とが連結されて一体化されており、前記第１の端部及び前記第２の端部の方向へ方向転換されている、請求項５に記載した光導波路装置。
【請求項９】
前記第１光結合路と前記第２光結合路とが、前記第１の端部及び前記第２の端部の近傍において、反射面で方向転換されている、請求項８に記載した光導波路装置。
【請求項１０】
光導波路層がコアとクラッドとの接合体によって形成され、前記接合体が部分的に欠除され、この欠除部の壁面に前記反射面が存在する、請求項９に記載した光導波路装置。
【請求項１１】
コアとクラッドとの接合体からなり、前記コアによって前記第１光入射路、前記第１光結合路、前記第１光出射路、前記第２光入射路、前記第２光結合路及び前記第２光出射路が形成されている、請求項１に記載した光導波路装置。
【請求項１２】
前記接合体によって光導波路層が形成され、この光導波路層の少なくとも前記コアを分断するように、前記第１の間隙及び前記第２の間隙が設けられている、請求項１１に記載した光導波路装置。
【請求項１３】
前記接合体が部分的に欠除され、この欠除部によって前記第１の間隙及び前記第２の間隙が形成されている、請求項１２に記載した光導波路装置。
【請求項１４】
前記接合体が樹脂によって形成されている、請求項１１に記載した光導波路装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載した光導波路装置と、前記第１の間隙及び前記第２の間隙に、それぞれ、選択的に出し入れ可能な前記第１方向変換手段及び前記第２方向変換手段とを設けた、光情報処理装置。
【請求項１６】
支軸の回りに回動可能な回動体に前記第１方向変換手段及び前記第２方向変換手段がそれぞれ前記支軸の両側に設けられ、前記回動体を所定方向に回動させるための駆動手段を有する、請求項１５に記載した光情報処理装置。
【請求項１７】
前記回動体に設けられた通電用のコイルと、前記回動体の両端近傍に配置された磁石とによって前記駆動手段が構成されている、請求項１６に記載した光情報処理装置。
【請求項１８】
前記第１光入射路が入力ポートとして、前記第１光出射路が出力ポートとして、前記第２光入射路がアド光入力ポートとして、前記第２光出射路がドロップ光出力ポートとして用いられる、アドドロップスイッチとして形成された、請求項１５に記載した光情報処理装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載した光情報処理装置の複数個が並置されてなる、複合型の光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光配線用の各種装置等に好適に用いられる光導波路装置及び光情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、比較的短距離間の情報伝達は、主に電気信号により行われてきたが、集積回路の性能を更に向上されるためには、信号の高速化や信号配線の高密度化が必要となる。しかし、電気信号配線においては、配線の時定数による信号遅延や、ノイズ発生等の問題から、電気信号の高速化や電気信号配線の高密度化が困難である。
【０００３】
こうした問題を解決する光配線（光インターコネクション）が注目されている。光配線は、電子機器間、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、種々の箇所に適用可能であり、例えばチップ間のような短距離間の信号の伝送には、チップが搭載されている基板上に光導波路を形成し、この光導波路を信号変調されたレーザ光等の伝送路とした光伝送・通信システムを構築することができる。
【０００４】
このような光配線システムにおいて、複数の光路の中から適切な光路を選択する光信号の光路切り替え装置や、光信号の追加（アド）や取り出し（ドロップ）を行う光アドドロップ装置が不可欠である。
【０００５】
従来、光導波路を用いた光配線システムの光スイッチは、方向性結合器やマッハツェンダ干渉器などを用いた多段接続分岐により構成されてきた。例えば、後述の特許文献１には、方向性結合器とマッハツェンダ干渉器との組み合わせにより、スイッチング機能付き光アドドロップフィルタ（ＯＡＤＭ：Optical Add Drop Multiplexer）を実現した例が開示されている。
【０００６】
図１１は、特許文献１に開示されているスイッチング機能付きＯＡＤＭ装置の構成例を示す説明図である。この装置は、半導体基板上に形成され、入出力用光導波路１０１〜１０６と、２本の光導波路を近接させることによって形成された方向性結合器１１１〜１１４と、ファイバブラッググレーティング（ブラッグ波長：λ1 ）１１５および１１６をそれぞれ書き込んだ光導波路１０７および１０８と、ヒータ１１７および１１８をそれぞれ備えた光導波路１０９および１１０とからなる。
【０００７】
この装置では、方向性結合器１１１と、グレーティングを書き込んだ光導波路１０７および１０８と、方向性結合器１１２とで、特定の波長λ1  を有する光を選択して反射するマッハツェンダ干渉計１２１を構成している。
【０００８】
即ち、入力ポート１０１から入射する入射光は、方向性結合器１１１を通過する際、５０％が入力ポート１０１の側から第１結合路１０３の側へ移行し、５０：５０に分岐して、それぞれ、光導波路１０７および１０８に導かれる。入射光のうち、波長λ1  の光は、グレーティング（ブラッグ波長：λ1  ）１１５および１１６によって選択的に反射され、方向性結合器１１１へ戻される。この波長λ1  の光は、方向性結合器１１１を逆向きに通過する際、残る５０％も入力ポート１０１の側から第１結合路１０３の側へ移行し、この結果、１００％が第１結合路１０３へ送り出される。一方、λ1  以外の波長の入射光は、グレーティング１１５または１１６を素通りして方向性結合器１１２へ進み、方向性結合器１１２を通過する際、残る５０％も第２結合路１０４の側から出力ポート１０２の側へ移行し、この結果、１００％が出力ポート１０２へ出射される。
【０００９】
一方、方向性結合器１１３と、ヒータを備えた光導波路１０９および１１０と、方向性結合器１１４とからなるマッハツェンダ干渉計は、熱光学スイッチ（Thermo-Optic Switch：以下、ＴＯスイッチという。）１２２を構成している。このＴＯスイッチ１２２は、ヒータ１１７がオフのとき、光導波路１０９を伝播する光と光導波路１１０を伝播する光との間に位相差は生じないが、ヒータ１１７がオンのとき、屈折率の変化によって、両者の間にπの位相差が生じるように作られている。
【００１０】
従って、ヒータ１１７がオンのときは、ＴＯスイッチ１２２を構成する２本の光導波路を進む光の位相差は、２つの方向性結合器１１３および１１４によって生じるπに、上記ヒータ１１７の作用で生じるπを加算又は減算した２π（または０）になり、一方の光導波路から他方の光導波路への光の移行は起こらない。この結果、第１結合路１０３からＴＯスイッチ１２２に入射する波長λ1  の光は、第２結合路１０４へ送り出される。第２結合路１０４へ送り出された波長λ1  の光は、グレーティングが書き込まれたマッハツェンダ干渉計１２１に導かれ、ここで反射されて、出力ポート１０２へ出射される。なお、ヒータ１１７がオンのとき、アド光入力ポート１０５から入射するアド光は、アド光出力ポート１０６へ出射される
【００１１】
これに対し、ヒータ１１７がオフのときは、ＴＯスイッチ１２２を構成する２本の光導波路を進む光の位相差は、２つの方向性結合器１１３と１１４とにおいて生じるπのみであるから、第１結合路１０３からＴＯスイッチ１２２に送り込まれる波長λ1  の光は、アド光出力ポート１０６へドロップ光として出射される。このとき、アド光入力ポート１０５から入射するアド光は、第２結合路１０４へ送り出され、グレーティングが書き込まれたマッハツェンダ干渉計１２１に導かれる。アド光に波長λ1  の光が含まれていれば、この光はマッハツェンダ干渉計１２１で反射されて、出力ポート１０２へ出射される。
【００１２】
上記のように、図１１の装置では、ヒータ１１７のオン、オフによって、入射光およびアド光に含まれる波長λ1  の光の出力先を、出力ポート１０２またはアド光出力ポート１０６に切り替える、アドとドロップのスイッチ動作を行うことができる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１０９０２２号公報（第２及び３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、光路を切り替える手段として方向性結合器やマッハツェンダ干渉器を用いるには、その動作原理上、光導波路が単一モード導波路であることが必要になり、この条件を満たすために、光導波路コアの断面の大きさがおおよそ６〜１０μｍ以下に制限される。このような細い光導波路コアを用いて光配線を形成すると、高い工作精度が必要になり、コスト高の原因となる。従って、大きな光導波路コアサイズが許容され、低コストで作製可能な光配線を形成するためには、モード数の多いマルチモード光導波路でも使用可能な、方向性結合器に代わる光路切り替え手段が必要である。
【００１５】
また、方向性結合器やマッハツェンダ干渉器からなる光路切り替え手段では、図１１に示されているように、光導波路の方向転換が必要になる箇所が多数存在し、曲線形光導波路が多用される。コアとクラッドの屈折率の差が小さい材料からなる光導波路では、曲率半径の小さい曲線形光導波路を形成すると、クラッドへの光漏れによる光損失が大きくなる。従って、光漏れによる光損失を抑えるためは、曲率半径の大きな光導波路を多数用いる必要があり、光配線が大型化して、装置を小型化することが難しくなる。
【００１６】
また、屈折率は波長によって変化するため、方向性結合器やマッハツェンダ干渉器で生じる位相差には波長依存性がある。このため、光の位相差に基づいて光の進路を切り替える光スイッチでは、波長が変わると光の進路が変化してしまう不都合が生じる可能性がある。
【００１７】
更に、光路の切り替えに、熱光学スイッチ（ＴＯスイッチ）を用いる場合には、ヒータ加熱による消費電力が大きくなるという問題もある。また、上記した波長依存性に対応するために複数箇所に設けたヒータで光導波路を加熱する方式があるが、この場合は、消費電力がさらに大きくなり、また、装置が大型化するのは避けられない。
【００１８】
本発明の目的は、上記のような実情に鑑み、低コスト化が可能なマルチモード光導波路を用いることができ、波長依存性が少なく、小型化や低消費電力化に有利で、アドドロップ光スイッチ動作が可能な光情報処理装置、及びその製造に好適に用いられる光導波路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
即ち、本発明は、
第１光入射路と第１光結合路とが第１端部又はその延長線上で交わるように設けられ、  前記第１端部に対向して第１の間隙をおいて第１光出射路が設けられ、
前記第１の間隙は、前記第１端部に対向した第１反射面を有する第１方向変換手段がこの間隙に対し選択的に出し入れ可能であるように設けられ、
前記第１方向変換手段の動作によって、前記第１光入射路及び前記第１光結合路から出射された光が共に前記第１光出射路に入射するか、又は、少なくとも前記第１光入射路から出射された光が前記第１光結合路へ反射されるかが、選択されるように構成され、
第２光入射路と第２光結合路とが第２端部又はその延長線上で交わるように設けられ、  前記第２端部に対向して第１の間隙をおいて第１光出射路が設けられ、
前記第２の間隙は、前記第２端部に対向した第２反射面を有する第２方向変換手段がこの間隙に対し選択的に出し入れ可能であるように設けられ、
前記第２方向変換手段の動作によって、前記第２光入射路及び前記第２光結合路から出射された光が共に前記第２光出射路に入射するか、又は、少なくとも前記第２光出射路から出射された光が前記第２光結合路へ反射されるかが、選択されるように構成され、
更に、前記第１光結合路と前記第２光結合路とが光路的に接続されている、
光導波路装置に係わるものである。
【００２０】
また、本発明は、前記光導波路装置と、前記第１の間隙及び前記第２の間隙に、それぞれ、選択的に出し入れ可能な前記第１方向変換手段及び前記第２方向変換手段とを設けた、光情報処理装置に係わり、これらの光情報処理装置の複数個が並置されてなる、複合型の光情報処理装置にも係わるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の光情報処理装置によれば、前記第１光入射路と前記第１光結合路との前記第１端部に対向した前記第１反射面を有する前記第１方向変換手段が、前記第１端部と前記第１光出射路との間に設けられた前記第１の間隙に対し選択的に出し入れ可能に配置され、また、前記第２光入射路と前記第２光結合路との前記第２端部に対向した前記第２反射面を有する第２方向変換手段が、前記第２端部と前記第２光出射路との間に設けられた前記第２の間隙に対し選択的に出し入れ可能に配置され、更に、前記第１光結合路と前記第２光結合路とは光路的に接続されている。そして、前記第１の間隙に前記第１方向変換手段が挿入されていないときには、前記第１光入射路及び前記第１光結合路から出射された光が共に前記第１光出射路に入射し、前記第１の間隙に前記第１方向変換手段が挿入されているときには、前記第１光入射路から出射された光は前記第１反射面で反射されて前記第１光結合路へ入射し、また、前記第２の間隙に前記第２方向変換手段が挿入されていないときには、前記第２光入射路及び前記第２光結合路から出射された光が共に前記第２光出射路に入射し、前記第２の間隙に前記第２方向変換手段が挿入されているときには、前記第２光入射路から出射された光は前記第２反射面で反射されて前記第２光結合路へ入射するように配置されている。
【００２２】
このため、本発明の光情報処理装置では４つの動作モードが可能である。即ち、前記第１及び前記第２方向変換手段が共に前記第１及び前記第２の間隙に挿入されていない場合には、前記第１光入射路を伝播してきた第１の光信号は前記第１光出射路へ送り出され、前記第２光入射路を伝播してきた第２の光信号は前記第２光出射路へ送り出される。また、前記第１方向変換手段は前記第１の間隙に挿入されていないが、前記第２方向変換手段は前記第２の間隙に挿入されている場合には、前記第１の光信号は前記第１光出射路へ送り出される一方、前記第２の光信号は前記第２反射面で反射されて前記第２光結合路へ入射し、この前記第２光結合路に光路的に接続されている前記第１光結合路を経て、前記第１光出射路へ送り出される。この結果、前記第１の光信号と前記第２の光信号とが共に前記第１光出射路へ送り出されることになり、前記第１の光信号に前記第２の光信号を追加するアドの動作が行われる。また、前記第１方向変換手段は前記第１の間隙に挿入されているが、前記第２方向変換手段は前記第２の間隙に挿入されていない場合には、前記第１の光信号は前記第１反射面で反射されて前記第１光結合路へ入射し、この前記第１光結合路に光路的に接続されている前記第２光結合路を経て、前記第２光出射路へ送り出される。この結果、前記第１の光信号を前記第２光出射路へ取り出すドロップの動作が行われる。また、前記第１及び前記第２方向変換手段が、それぞれ、前記第１及び前記第２の間隙に挿入されている場合には、前記第１の光信号及び前記第２の光信号は、それぞれ、前記第１反射面及び前記第２反射面で反射され、光信号が前記第１光出射路又は第２光出射路へ送り出されることはない。
【００２３】
この際、前記第１の光信号及び前記第２の光信号が進む光路の切り替えは、前記第１反射面又は前記第２反射面における反射の有無のみで行われるから、光の干渉を用いる場合と異なり、光導波路が単一モード光導波路に制限されることはなく、光信号が進む光路の選択に波長依存性が生じることは少ない。
【００２４】
また、本発明の光情報処理装置は、従来の方向性結合器やマッハツェンダ干渉器を用いる光スイッチなどの光情報処理装置と異なり、光導波路の方向を変えるための曲がり箇所が少なく、また、光の干渉領域のような長い距離を必要とする光導波路部分がないため、光配線を小型化でき、その結果として光情報処理装置全体を小型化することができる。
【００２５】
また、光路の切り替えに必要な操作は、前記第１方向変換手段及び／又は前記第２方向変換手段をそれぞれ前記第１の間隙及び前記第２の間隙に出し入れするのみであるから、熱光学スイッチ（ＴＯスイッチ）などのヒータ加熱を必要とする方式に比べ、低消費電力化に有利である。
【００２６】
本発明の光導波路装置は、前記第１光入射路と前記第１光結合路と前記第１光出射路とが適切に配置され、前記第１方向変換手段を選択的に出し入れ可能な前記第１の間隙が前記第１端部と前記第１光出射路との間に設けられ、前記第２光入射路と前記第２光結合路と前記第２光出射路とが適切に配置され、前記第２方向変換手段を選択的に出し入れ可能な前記第２の間隙が前記第２端部と前記第２光出射路との間に設けられ、更に、前記第１光結合路と前記第２光結合路とが光路的に接続されている構造を有するので、前記第１方向変換手段及び前記第２方向変換手段と組み合わせることで、本発明の光情報処理装置を形成することができる。
【００２７】
また、本発明の複合型の光情報処理装置は、本発明の光情報処理装置の複数個が並置されているので、本発明の光情報処理装置が有する、波長依存性が少なく、小型で、低消費電力であるという特徴を、最もよく発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の光情報処理装置に入射される光は、特に限定されるものではないが、例えば、半導体レーザ光等のレーザ光を挙げることができる。
【００２９】
本発明の光導波路装置において、また、前記第１光入射路と前記第１光出射路とが略直線状に設けられ、かつ、前記第２光入射路と前記第２光出射路とが略直線状に設けられているのがよい。これは、前記第１光入射路から前記第１光出射路への伝播損失を減らし、また、前記第２光入射路から前記第２光出射路への伝播損失を減らすためである。
【００３０】
この際、前記第１光結合路と前記第２光結合路とが端部又はその延長線上で交わり、端面又は端面に対向する位置に光反射面が設けられ、前記第１光結合路及び前記第２光結合路の一方の光結合路から出射された光が前記光反射面で反射され、他方の光結合路に入射するように形成されているのがよい。多くの場合そうであるように、前記第１光入射路と前記第２光入射路とが略平行に設けられている場合、前記第１光結合路と前記第２光結合路とは、それぞれ、前記第１の間隙および前記第２の間隙においてほぼ同じ方向に向いているので、これら２つの導波路を光路的に接続するには、これらの導波路を伝播する光の進路を略１８０度方向転換する必要がある。これを曲線形の光導波路のみで実現しようとすると、曲率が大きくなりすぎて漏れによる光損失が大きくなったり、光損失を抑えるために曲率を小さくすると、光配線が大型化し装置全体も大型化したりするという不都合が生じる。このような場合、前記光反射面による反射を用いることで、前記光導波路の曲線部分を減らし、光損失の抑制と装置の小型化を両立させることができる。
【００３１】
或いは、前記第１光結合路と前記第２光結合路とが連結して一体化されているのがよい。例えば、前記光反射面を設けることが難しい場合や、小型化に対する要求が厳しくないときは、比較的小さな曲率をもつ、一体化された光導波路で、前記第１光結合路と前記第２光結合路とを構成してもよい。
【００３２】
また、前記第１光入射路と前記第１光出射路が互いに逆方向に方向転換され、前記第２光入射路と前記第２光出射路が互いに逆方向に方向転換されているのがよい。この際、前記第１光入射路と前記第１光出射路、及び前記第２光入射路と前記第２光出射路が、それぞれ、反射面で方向転換され、略反平行に設けられているのがよい。更に、前記第１光結合路と前記第２光結合路とが連結して一体化されていて、前記第１の端部及び前記第２の端部の方向へ方向転換されているのがよい。このようにすると、前記第１方向変換手段及び前記第２方向変換手段の駆動手段と組み合わせて、前記光情報処理装置を形成した場合に、前記第１光入射路と前記第１光出射路、或いは前記第２光入射路と前記第２光出射路との距離が小さくなり、全体が細長の形状になる。このため、多数の前記光情報処理を信号光の入出射方向が互いに略平行又は略反平行になるように並置した場合、その配列のピッチが小さくなり、実装密度が向上する
【００３３】
ここで、光導波路層がコアとクラッドとの接合体によって形成されており、前記接合体が部分的に欠除され、この欠除部の壁面に前記反射面が存在するのがよい。このようにすると、半導体製造技術を用いて容易に前記反射面を形成することができるとともに、前記欠除部は空気で占められ、屈折率が小さいので、信号光を前記反射面で全反射させることができる。
【００３４】
また、前記光導波路装置が、コアとクラッドとの接合体からなり、前記コアによって前記第１光入射路、前記第１光結合路、前記第１光出射路、前記第２光入射路、前記第２光結合路及び前記第２光出射路が形成されているのがよい。この際、前記接合体によって光導波路層が形成され、この光導波路層の少なくとも前記コアを分断するように、前記第１の間隙及び前記第２の間隙が設けられているのがよく、加えて、前記接合体が部分的に欠除され、この欠除部によって前記第１の間隙及び前記第２の間隙が形成されているのがよい。このようにすると、前記光導波路装置を半導体製造技術を用いて一括して効率よく作製することができる。
【００３５】
また、前記接合体が樹脂によって形成されているのがよい。光導波路の材料として有機材料系の樹脂を用いることで、従来の石英系光導波路を用いる場合に比べて、光導波路作製プロセスを簡易化できる。例えば、ＵＶ（紫外線）硬化型有機材料を用いると、スピンコート等による成膜や、フォトリソグラフィーによるコア加工が可能であり、石英系光導波路のようなＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相成長法）またはＦＨＤ（Flame Hydrolysis Deposition；火炎堆積法）等による成膜や、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching；反応性イオンエッチング法）によるコア加工が必要ではなくなり、安価な設備投資と低い製造コストで、前記光導波路を作製することが可能になる。
【００３６】
本発明の光情報処理装置において、支軸の回りに回動可能な回動体に前記第１方向変換手段及び前記第２方向変換手段がそれぞれ前記支軸の両側に設けられ、前記回動体を所定方向に回動させるための駆動手段を有するのがよい。
【００３７】
また、前記回動体に設けられた通電用のコイルと、前記回動体の両端近傍に配置された磁石とによって前記駆動手段が構成されているのがよい。
【００３８】
また、前記第１光入射路が入力ポートとして、前記第１光出射路が出力ポートとして、前記第２光入射路がアド光入力ポートとして、前記第２光出射路がドロップ光出力ポートとして用いられる、アドドロップスイッチとして形成されたのがよい。
【００３９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に詳細に説明するが、本発明は下記の例に何ら限定されるものではない。
【００４０】
実施の形態１
実施の形態１は、本発明の光情報処理装置の１例として光アドドロップスイッチを構成した例である。この光アドドロップスイッチは、図１に示す光導波路装置の上に、図２に示す鏡駆動装置を、図３に示すように実装して形成される。
【００４１】
図１は、実施の形態１に基づく光導波路装置の斜視図（ａ）と平面図（ｂ）である。この光導波路装置では、例えばシリコンなどの基板１の上にコアとクラッドの接合体からなる光導波路層２が形成されており、更に詳しくは、下部クラッドと上部クラッドの間に導光路であるコアが埋め込まれている。コアは、前記第１光入射路として入射ポート用コア３、前記第１光結合路として第１光結合路コア４、前記第１光出射路として出射ポート用コア５、前記第２光入射路としてアド用コア６、前記第２光結合路として第２光結合路コア７、そして前記第２光出射路としてドロップ用コア８が設けられている。
【００４２】
光導波路層２は、例えば、アクリル系有機溶剤を用いて作製され、コアとクラッドとの比屈折率差Δｎ＝０．８％であり、各コア３〜８は、断面が４０μｍ×４０μｍの正方形のマルチモード光導波路をなしている。
【００４３】
入射ポート用コア３と第１光結合路コア４とは、第１の端部９又はその延長線上でそれぞれのコアの幅方向中心線が交わるように設けられ、第１の端部９に対向して出射ポート用コア５が配置されている。第１の端部９と出射ポート用コア５の端面との間には、第１反射面５１を有する前記第１方向変換手段である第１の鏡５０を挿入可能な第１の間隙１１が設けられている。具体的には、第１の間隙１１は、接合体を欠除することによって光導波路層２に形成された凹部として設けられ、例えば、幅２００μｍ、奥行き８０μｍ、深さ１００μｍの大きさである。この凹部の底面はコアの下方に位置し、凹部に挿入される第１の鏡５０の第１反射面５１がコア３及び４と、コア５との間を完全に遮断するように作られている。
【００４４】
同様に、アド用コア６と第２光結合路コア７とは、第２の端部１０又はその延長線上でそれぞれのコアの幅方向中心線が交わるように設けられ、第２の端部１０に対向してドロップ用コア８が配置されている。第２の端部１０とドロップ用コア８の端面との間には、第２反射面５３を有する前記第２方向変換手段である第２の鏡５２を挿入可能な第２の間隙１２が設けられている。具体的には、第２の間隙１２は、接合体を欠除することによって光導波路層２に形成された凹部として設けられ、例えば、幅２００μｍ、奥行き８０μｍ、深さ１００μｍの大きさである。この凹部の底面はコアの下方に位置し、凹部に挿入される第２の鏡５２の第２反射面５３がコア６及び７と、コア８との間を完全に遮断するように作られている。
【００４５】
また、第１光結合路コア４と第２光結合路コア７とは、それぞれのもう一方の端部又はその延長線上で交わり、端面又は端面に対向する位置に光反射面１３が設けられ、第１光結合路コア４及び第２光結合路コア７の一方の光結合路コアから出射された光が光反射面１３で反射され、他方の光結合路コアに入射するように形成されている。光反射面１３としては、例えば、光導波路層２の側面などに蒸着法などにより金などの薄膜を形成する。
【００４６】
図２は、実施の形態１に基づく鏡駆動装置の斜視図（ａ）と上面図（ｂ）である。この鏡駆動装置４０は、それぞれ、前記第１方向変換手段及び前記第２方向変換手段である第１の鏡５０及び第２の鏡５２を、光導波路層２に凹部として設けられた第１の間隙１１及び第２の間隙１２に選択的に出し入れする働きをする。
【００４７】
図２に示す鏡駆動装置４０は、主要部が、例えばシリコンからなる鏡駆動装置形成用基板４１から形成されており、前記支軸である支持棒４２によって前記回動体であるシーソー板４３が回動可能なように支持されている。シーソー板４３の形状は、例えば１２００μｍ×２００μｍの長方形で、シーソー板４３の上には、例えばアルミ配線でコイル４４が形成されており、このコイル４４へは第１の配線電極４５および第２の配線電極４６から通電できるように形成されている。なお、シーソー板４３は、例えば基板４１をエッチングすることによって作製する。
【００４８】
シーソー板４３の長手方向両端部の近傍の鏡駆動装置形成用基板４１の上には、第１の磁石４７と第２の磁石４８とが実装されている。第１の磁石４７と第２の磁石４８とによる磁界は、シーソー板４３の短辺に直交する方向に形成されている。このため、コイル４４に電流を流すと、図４を用いて後述するように、磁界と電流の相互作用による力がコイル４４に作用し、コイル４４に流す電流の方向に応じて、シーソー板４３を時計方向又は反時計方向に支持棒４２を軸として回動させようとする。この結果、シーソー板４３は支持棒４２を軸として右下がり又は左下がりに傾くことになる。
【００４９】
シーソー板４３の一方の長辺の側面両端部下部には、支持棒４２から等距離の位置に、同じ大きさの第１の鏡５０と第２の鏡５２とが設けられ、その表面に第１反射面５１と第２反射面５３がそれぞれ形成されている。例えば、各鏡の大きさは、高さ２８０μｍ、幅２００μｍ、厚み５０μｍであり、その表面には金の反射面が形成されている。
【００５０】
図３は、実施の形態１に基づく光情報処理装置である光アドドロップスイッチの斜視図（ａ）と上面図（ｂ）である。この光情報処理装置では、図１に示した光導波路装置の光導波路層２の上に、図２に示した鏡駆動装置４０が実装されている。この際、上下方向には、光導波路層２の上に鏡駆動装置形成用基板４１が積み重ねられ、水平方向には、光導波路層２に凹部として設けられた第１の間隙１１及び第２の間隙１２の真上に、鏡駆動装置４０の第１の鏡５０及び第２の鏡５２がそれぞれ配置されるように位置決めされ、互いに固定されている。
【００５１】
この光情報処理装置では、鏡駆動装置４０のコイル４４に流す電流の有無と方向とにより、第１の鏡５０及び第２の鏡５２をそれぞれ第１の間隙１１及び第２の間隙１２に選択的に出し入れすることで、前述した本発明の光情報処理装置の４つの動作モードのうち、３つの動作モードをとることができる。
【００５２】
図４は、本実施の形態に基づく光情報処理装置の３つの動作モードを示す説明図である。
【００５３】
鏡駆動装置４０のコイル４４に電流を流していないときには、シーソー板４３は水平に保たれており、第１の鏡５０及び第２の鏡５２は、それぞれ第１の間隙（凹部）１１及び第２の間隙（凹部）１２に挿入されていない。この場合には、図４（ａ）に示すように、入射ポート用コア３を伝播してきた第１の光信号は、第１の間隙１１を素通りして、出射ポート用コア５へ送り出される。同様に、アド用コア６を伝播してきた第２の光信号（アド光）は、第２の間隙１２を素通りして、ドロップ用コア８へ送り出される。
【００５４】
コイル４４に電流を流すと、磁界は、シーソー板４３の短辺に直交する方向に形成されているので、短辺に平行な方向に流れる電流に対し、両者の積で決まる大きさの力を両者に直交する方向に作用させる。
【００５５】
従って、図４（ｂ）に示すように、コイル４４に反時計回り方向に電流を流すと、シーソー板４３の長手方向両端部に、それぞれ、左側で上向きおよび右側で下向きの力が発生するため、シーソー板４３が支持棒４２を中心軸として回動して右下がりに傾き、押し下げられた第２の鏡５２が第２の間隙（凹部）１２に挿入される。このとき、第１の鏡５０は、上方に押し上げられ、第１の間隙（凹部）１０に挿入されることはない。
【００５６】
この場合には、入射ポート用コア３を伝播してきた第１の光信号は、第１の間隙１１を素通りして、出射ポート用コア５へ送り出される。一方、アド用コア６を伝播してきた第２の光信号（アド光）は、第２の間隙１２で第２の鏡５２の第２反射面５３で反射されて第２光結合路コア７へ入射し、この第２光結合路コア７を通過後、光反射面１３で反射され、光路的に接続されている第１光結合路コア４に入射し、第１光結合路コア４を通過後、第１の間隙１１を経て出射ポート用コア５へ送り出される。この結果、出射ポート用コア５から、入射ポート用コア３を伝播してきた第１の光信号と、アド用コア６を伝播してきた第２の光信号とを共に取り出すことができ、図４（ｂ）の状態で、この光情報処理装置は、第１の光信号に第２の光信号を追加する光アド装置として機能する。
【００５７】
また、電流の向きを逆にすると、力の向きが逆になる。即ち、図４（ｃ）に示すように、コイル４４に時計回り方向に電流を流すと、磁界と電流の向きで決まる力が磁界から電流に作用して、シーソー板４３の長手方向両端部に、それぞれ、左側で下向きおよび右側で上向きの力が発生するため、シーソー板４３が支持棒４２を中心軸として回動して左下がりに傾き、押し下げられた第１の鏡５０が第１の間隙（凹部）１０に挿入される。このとき、第２の鏡５２は、上方に押し上げられ、第２の間隙（凹部）１２に挿入されることはない。
【００５８】
この場合には、入射ポート用コア３を伝播してきた第１の光信号は、第１の間隙１０で第１の鏡５０の第１反射面５１で反射されて第１光結合路コア４へ入射し、この第１光結合路コア４を通過後、光反射面１３で反射され、光路的に接続されている第２光結合路コア７に入射し、第２光結合路コア７を通過後、第２の間隙１２を経てドロップ用コア８へ送り出される。従って、図４（ｃ）の状態で、この光情報処理装置は、入射ポート用コア３を伝播してきた第１の光信号をドロップ用コア８へ取り出す光ドロップ装置として機能する。
【００５９】
このように、本実施の形態の光情報処理装置は、コイル４４に流す電流の有無と方向とにより３つの動作モードを選択する光アドドロップスイッチとして機能する。この場合、光の干渉ではなく、光の反射の有無によって光の進路を切り替えるので、適用する光導波路に制限はなく、低コストで製造可能な高次のマルチモード光導波路であっても適用できる。且つ、反射による光路の切り替えには、波長依存性がないので、波長ごとに異なる設計とする必要はない。
【００６０】
また、従来の方向性結合器やマッハツェンダ干渉器を用いる光スイッチなどの光情報処理装置に比べて、曲線形の光導波路を使う部分が激減し、かつ、光の干渉領域のような長い距離を必要とする光導波路部分がないため、光配線を小型化でき、その結果として光情報処理装置全体を小型化することができる。
【００６１】
また、ヒータ加熱による熱光学効果を用いた光スイッチに比べると、コイル４４に電流を流すのみであるので、消費電力も抑えられる。
【００６２】
本実施の形態のように、入射ポート用コア３とアド用コア６とが、鏡駆動装置４０の同じ側の側方に略平行に設けられている場合には、第１光結合路コア４および第２光結合路コア７は、第１の間隙１１の近傍及び第２の間隙１２の近傍ではほぼ同じ方向に向いているので、両者を光路的に接続するには、これらの導波路を伝播する光の進路を略１８０度方向転換する必要がある。これを、後述の実施の形態２のように（図５参照のこと。）、曲線形の光導波路で実現しようとすると、曲率が大きくなりすぎて漏れによる光損失が大きくなったり、光損失を抑えるために曲率を小さくすると、光配線が大型化し装置全体も大型化したりするという不都合が生じる。本実施の形態では、光の進路を略１８０度方向転換するために光反射面１３による反射を用いているので、光導波路の曲線部分を減らし、光損失の抑制と装置の小型化を両立させることができる。
【００６３】
実施の形態２
実施の形態２は、第１光結合路コア４と第２光結合路コア７の代わりに、連結して一体化された光結合路コア１４が用いられている点のみが、実施の形態１で用いた光導波路装置と異なる光導波路装置を用いて、本発明の光情報処理装置の１例として光アドドロップスイッチを構成した例である。
【００６４】
図５は、実施の形態２に基づく光導波路装置の斜視図（ａ）と平面図（ｂ）である。図５に示す光導波路装置では、光結合路コア１４は、一方の端部で、入射ポート用コア３と第１の端部９で接合し、他方の端部で、アド用コア６と第２の端部１０で接合し、その間でほぼ半円状の円弧を形成している。
【００６５】
図２に示した鏡駆動装置４０と組み合わせて光アドドロップスイッチを構成する点や、光アドドロップスイッチとしての３つの動作モードは、実施の形態１と同じであるので、ここで再述することは省略するが、従来の方法による光アドドロップスイッチに比べて、実施の形態１と同様の優位点を有することは言うまでもない。
【００６６】
即ち、本実施の形態の光アドドロップスイッチは、光の干渉ではなく、光の反射の有無によって光の進路を切り替えるので、適用する光導波路に制限はなく、低コストなマルチモード光導波路であっても適用でき、波長依存性がないので、波長ごとに異なる設計とする必要はない。また、曲線形の光導波路を使う部分が激減し、光の干渉領域などの長い距離を必要とする光導波路部分がないため、光配線を小型化でき、その結果として光情報処理装置全体を小型化することができる。また、複数箇所のヒータ加熱による熱光学効果を用いた光スイッチに比べると、コイル４４に電流を流すのみであるので、消費電力も抑えられる。
【００６７】
半円状の光結合路コア１４には、光漏れによる光損失を小さくするには、曲率が小さいことが望ましいが、そうすると装置が大型化するという二律背反の問題点がある。このため、本実施の形態の光アドドロップスイッチは、実施の形態１による光アドドロップスイッチと比べると、装置が大型化するという問題点はあるものの、光反射面１３を形成する手間が不要である等の利点がある。従って、光反射面１３を設けることが難しい場合や、小型化に対する要求が厳しくないときは、有用な光アドドロップスイッチである。
【００６８】
実施の形態３
実施の形態１及び２の光アドドロップスイッチでは、鏡駆動装置４０の長手方向が、信号光の入射または出射を行う光導波路コア（入射ポート用コア３、出射ポート用コア５、アド用コア６、そしてドロップ用コア８）と略直交するように配置されているため（図３参照のこと。）、例えば、信号光の入出射方向を互いに略平行にして多数の光アドドロップスイッチを並置した場合、その配列のピッチの下限は鏡駆動装置４０の長手方向の長さで制限されるため、実装密度が小さくなる。
【００６９】
そこで、実施の形態３では、信号光の入射または出射を行う光導波路コアを第１の間隙または第２の間隙の近傍で略９０度方向転換し、鏡駆動装置４０の長手方向が、信号光の入射または出射を行う光導波路コアと略平行になるように配置して、本発明の光情報処理装置の１例として光アドドロップスイッチを構成している。この光アドドロップスイッチでは、信号光の入出射方向を互いに略平行又は略反平行にして多数の光アドドロップスイッチを並置した場合、その配列のピッチの下限を制限するのは、鏡駆動装置４０長手方向の長さではなく、幅方向の長さになるので、実装密度が向上する。
【００７０】
図６は、実施の形態３に基づく光導波路装置の斜視図（ａ）と平面図（ｂ）である。この光導波路装置では、例えばシリコンなどの基板２１の上にコアとクラッドの接合体からなる光導波路層２２が形成されており、更に詳しくは、下部クラッドと上部クラッドの間に導光路であるコアが埋め込まれている。コアは、前記第１光入射路として入射ポート用コア２３、前記第１光出射路として出射ポート用コア２５、前記第２光入射路としてアド用コア２６、そして前記第２光出射路としてドロップ用コア２８が設けられ、前記第１光結合路と前記第２光結合路とは一体化されて光結合路コア２４が設けられている。
【００７１】
光導波路層２２は、例えば、アクリル系有機溶剤を用いて作製され、コアとクラッドとの比屈折率差Δｎ＝０．８％であり、各コア２３〜２６と２８は、断面が４０μｍ×４０μｍの正方形のマルチモード光導波路をなしている。
【００７２】
入射ポート用コア２３と光結合路コア２４とは、第１の端部２９又はその延長線上でそれぞれのコアの幅方向中心線が交わるように設けられ、第１の端部２９に対向して出射ポート用コア２５が配置されている。第１の端部２９と出射ポート用コア２５の端面との間には、第１反射面５１を有する前記第１方向変換手段である第１の鏡５０を挿入可能な第１の間隙３１が設けられている。具体的には、第１の間隙３１は、接合体を欠除することによって光導波路層２２に形成された凹部として設けられ、例えば、幅２００μｍ、奥行き８０μｍ、深さ１００μｍの大きさである。この凹部の底部はコアの下方に位置し、挿入される第１の鏡５０の第１反射面５１がコア２３及び２４と、コア２５との間を完全に遮断するように作られている。
【００７３】
同様に、アド用コア２６と光結合路コア２４とは、第２の端部３０又はその延長線上でそれぞれのコアの幅方向中心線が交わるように設けられ、第２の端部３０に対向してドロップ用コア２８が配置されている。第２の端部３０とドロップ用コア２８の端面との間には、第２反射面５３を有する前記第２方向変換手段である第２の鏡５２を挿入可能な第２の間隙３２が設けられている。具体的には、第２の間隙３２は、接合体を欠除することによって光導波路層２２に形成された凹部として設けられ、例えば、幅２００μｍ、奥行き８０μｍ、深さ１００μｍの大きさである。この凹部の底部はコアの下方に位置し、挿入される第２の鏡５２の第２反射面５３がコア２６及び２４と、コア２８との間を完全に遮断するように作られている。
【００７４】
以上に述べた各コア２３〜２８の構造は、実施の形態２と同じであり、第１光結合路コアと第２光結合路コアとが一体化されていることを除けば、実施の形態１とも同じである。本実施の形態のコアの構造が実施の形態１及び２のコアの構造と異なる点は、先述したように、いずれのコアも第１の間隙３１または第２の間隙３２の近傍に設けられた反射面Ａ〜Ｆで略９０度方向転換されていることである。
【００７５】
即ち、入射ポート用コア２３は反射面Ａ３３で、出射ポート用コア２５は反射面Ｂ３４で、アド用コア２６は反射面Ｃ３５で、ドロップ用コア２８は反射面Ｄ３６で、それぞれ、略９０度方向転換され、その結果、これらの光信号の入出射を行う光導波路コアは、後述するように、この上に固定される鏡駆動装置４０の長手方向と略平行な向きに方向転換されている。更に、これに合わせて光結合路コア２４も、第１の間隙３１および第２の間隙３２の近傍に設けられた反射面Ｅ３７および反射面Ｆ３８で略９０度方向転換されている。
【００７６】
反射面Ａ３３〜反射面Ｆ３８を形成する方法としては、接合体を部分的に（図６の三角柱状に）除去し、この欠除部の壁面を反射面とすればよい。欠除部を占める空気の屈折率はほぼ１と小さいから、略９０度に方向転換する場合には、光はこの反射面で全反射する。但し、反射面Ａ〜Ｆを形成する方法としてはこれに限られず、適当な反射性材料からなる反射面を導波路層２２に作り込んでもよい。
【００７７】
図７は、本実施の形態に基づく光情報処理装置の斜視図（ａ）と上面図（ｂ）である。この光情報処理装置では、図６に示した光導波路装置の光導波路層２２の上に、図２に示した鏡駆動装置４０が実装されている。この際、上下方向には、光導波路層２２の上に鏡駆動装置形成用基板４１が積み重ねられ、水平方向には、光導波路層２２に凹部として設けられた第１の間隙３１及び第２の間隙３２の真上に、鏡駆動装置４０の第１の鏡５０及び第２の鏡５２がそれぞれ配置されるように位置決めされ、互いに固定されている。
【００７８】
この光情報処理装置では、鏡駆動装置４０のコイル４４に流す電流の有無と方向とにより、第１の鏡５０及び第２の鏡５２をそれぞれ第１の間隙（凹部）３１及び第２の間隙（凹部）３２に選択的に出し入れすることで、前述した本発明の光情報処理装置の４つの動作モードのうち、３つの動作モードをとることができる。
【００７９】
図８は、本実施の形態に基づく光情報処理装置の３つの動作モードを示す説明図である。
【００８０】
鏡駆動装置４０のコイル４４に電流を流していないときには、シーソー板４３は水平に保たれており、第１の鏡５０及び第２の鏡５２は、それぞれ第１の間隙（凹部）３１及び第２の間隙（凹部）３２に挿入されていない。この場合には、図８（ａ）に示すように、入射ポート用コア２３を伝播してきた第１の光信号は、反射面Ａ３３で方向転換された後、第１の間隙３１を素通りし、再び反射面Ｂ３４で方向転換された後、出射ポート用コア２５へ送り出される。同様に、アド用コア２６を伝播してきた第２の光信号（アド光）は、反射面Ｃ３５で方向転換された後、第２の間隙３２を素通りし、再び反射面Ｄ３６方向転換された後、ドロップ用コア２８へ送り出される。
【００８１】
また、コイル４４に反時計回り方向に電流を流すと、シーソー板４３が右下がりに傾き、図８（ｂ）に示すように、押し下げられた第２の鏡５２が第２の間隙（凹部）３２に挿入される。このとき、第１の鏡５０は、上方に押し上げられ、第１の間隙（凹部）３１に挿入されることはない。
【００８２】
この場合には、入射ポート用コア２３を伝播してきた第１の光信号は、反射面Ａ３３で方向転換された後、第１の間隙３１を素通りし、再び反射面Ｂ３４で方向転換された後、出射ポート用コア２５へ送り出される。一方、アド用コア２６を伝播してきた第２の光信号（アド光）は、反射面Ｃ３５で方向転換された後、第２の間隙３２で第２の鏡５２の第２反射面５３で反射されて光結合路コア２４へ入射し、反射面Ｆ３８および反射面Ｅ３７で方向転換されながら光結合路コア２４を通過後、第１の間隙３１を素通りし、反射面Ｂ３４で方向転換された後、出射ポート用コア２５から送り出される。この結果、出射ポート用コア２５から、入射ポート用コア２３を伝播してきた第１の光信号と、アド用コア２６を伝播してきた第２の光信号とを共に取り出すことができ、図８（ｂ）の状態で、この光情報処理装置は、第１の光信号に第２の光信号を追加する光アド装置として機能する。
【００８３】
また、コイル４４に逆向きに電流を流すと、シーソー板４３が左下がりに傾き、図８（ｃ）に示すように、押し下げられた第１の鏡５０が第１の間隙（凹部）３１に挿入される。このとき、第２の鏡５２は、上方に押し上げられ、第２の間隙（凹部）３２に挿入されることはない。
【００８４】
この場合には、入射ポート用コア２３を伝播してきた第１の光信号は、反射面Ａ３３で方向転換された後、第１の間隙３１で第１の鏡５０の第１反射面５１で反射されて光結合路コア２４へ入射し、反射面Ｅ３７および反射面Ｆ３８で方向転換されながら光結合路コア２４を通過後、第２の間隙３１を素通りし、反射面Ｄ３６で方向転換されてドロップ用コア２８へ送り出される。従って、図８（ｃ）の状態で、この光情報処理装置は、入射ポート用コア２３を伝播してきた第１の光信号をドロップ用コア２８へ取り出す光ドロップ装置として機能する。
【００８５】
このように、本実施の形態の光情報処理装置は、コイル４４に流す電流の有無と方向とにより３つの動作モードを選択できる光アドドロップスイッチとして機能する。光アドドロップスイッチとしての機能や、従来の方法による光アドドロップスイッチに対する優位点は実施の形態１と同じである。
【００８６】
即ち、本実施の形態の光アドドロップスイッチは、光の干渉ではなく、光の反射の有無によって光の進路を切り替えるので、適用する光導波路に制限はなく、低コストなマルチモード光導波路であっても適用でき、波長依存性がないので、波長ごとに異なる設計とする必要はない。また、曲線形の光導波路を使う部分が激減し、光の干渉領域などの長い距離を必要とする光導波路部分がないため、光配線を小型化でき、その結果として光情報処理装置全体を小型化することができる。また、複数箇所のヒータ加熱による熱光学効果を用いた光スイッチに比べると、コイル４４に電流を流すのみであるので、消費電力も抑えられる。
【００８７】
また、実施の形態１又は２による光アドドロップスイッチと比べると、本実施の形態による光アドドロップスイッチは、鏡駆動装置４０の長手方向が、信号光の入射または出射を行う光導波路コアが、鏡駆動装置４０の長手方向と略平行になるように略９０度方向転換されているため、互いに略反平行に配置された入射ポート用コア２３と出射ポート用コア２５、或いはアド用コア２６とドロップ用コア２８との距離が小さく、全体が細長の形状になっている。このため、多数の光アドドロップスイッチを信号光の入出射方向が互いに略平行又は略反平行になるように並置した場合、その配列のピッチが小さくなり、実装密度が向上する。
【００８８】
実施の形態４
実施の形態１のように、入射ポート用コア３とアド用コア６とが、鏡駆動装置４０の同じ側の側方に略平行に設けられている場合には、第１光結合路コア４および第２光結合路コア７は、第１の間隙１１の近傍及び第２の間隙１２の近傍ではほぼ同じ方向に向いているので、両者を光路的に接続するには、これらの導波路を伝播する光の進路を略１８０度方向転換する必要があった。実施の形態４は、入射ポート用コア３とアド用コア６とを、鏡駆動装置４０の対向する側方に略反平行に設けることによって、第１光結合路コアと第２光結合路コアとを大きく方向転換することなく連結して一体化した光導波路装置を用いて、本発明の光情報処理装置の１例として光アドドロップスイッチを構成した例である。
【００８９】
図９は、実施の形態４に基づく光導波路装置の平面図である。この光導波路装置では、例えばシリコンなどの基板の上にコアとクラッドの接合体からなる光導波路層６２が形成されており、更に詳しくは、下部クラッドと上部クラッドの間に導光路であるコアが埋め込まれている。コアは、前記第１光入射路として入射ポート用コア６３、前記第１光出射路として出射ポート用コア６５、前記第２光入射路としてアド用コア６６、そして前記第２光出射路としてドロップ用コア６８が設けられ、前記第１光結合路と前記第２光結合路とは一体化されて光結合路コア６４が設けられている。
【００９０】
光導波路層２２は、例えば、アクリル系有機溶剤を用いて作製され、コアとクラッドとの比屈折率差Δｎ＝０．８％であり、各コア６３〜６６と６８は、断面が４０μｍ×４０μｍの正方形のマルチモード光導波路をなしている。
【００９１】
入射ポート用コア６３と光結合路コア６４とは、第１の端部６９又はその延長線上でそれぞれのコアの幅方向中心線が交わるように設けられ、第１の端部６９に対向して出射ポート用コア６５が配置されている。第１の端部６９と出射ポート用コア６５の端面との間には、第１反射面を有する前記第１方向変換手段である第１の鏡７３を挿入可能な第１の間隙７１が設けられている。具体的には、第１の間隙７１は、接合体を欠除することによって光導波路層６２に形成された凹部として設けられ、例えば、幅２００μｍ、奥行き８０μｍ、深さ１００μｍの大きさである。この凹部の底部はコアの下方に位置し、挿入される第１の鏡７３の第１反射面がコア６３及び６４と、コア６５との間を完全に遮断するように作られている。
【００９２】
同様に、アド用コア６６と光結合路コア６４とは、第２の端部７０又はその延長線上でそれぞれのコアの幅方向中心線が交わるように設けられ、第２の端部７０に対向してドロップ用コア６８が配置されている。第２の端部７０とドロップ用コア６８の端面との間には、第２反射面を有する前記第２方向変換手段である第２の鏡７４を挿入可能な第２の間隙７２が設けられている。具体的には、第２の間隙７２は、接合体を欠除することによって光導波路層６２に形成された凹部として設けられ、例えば、幅２００μｍ、奥行き８０μｍ、深さ１００μｍの大きさである。この凹部の底部はコアの下方に位置し、挿入される第２の鏡７４の第２反射面がコア６６及び６４と、コア６８との間を完全に遮断するように作られている。
【００９３】
第１の鏡７３及び第２の鏡７４を、それぞれ、第１の間隙７０及び第２の間隙７２に出し入れする駆動手段として、図２に示した鏡駆動装置と同様の鏡駆動装置７５を用いることができる。その場合には、鏡駆動装置７５は図９（ａ）に点線で示した位置の光導波路層６２の上に実装される。但し、鏡駆動装置７５では、第１の鏡７３と第２の鏡７４とは、シーソー板の２つの短辺の下部に設けられる。鏡を駆動する装置はこれに限らず、例えば、第１の鏡７３と第２の鏡７４とを別個に駆動するものであってよい。
【００９４】
図９は、本実施の形態に基づく光情報処理装置の３つの動作モードを示す説明図である。鏡駆動装置４０と同様の鏡駆動装置７５を用いるものとして、以下、説明する。
【００９５】
鏡駆動装置７５のコイルに電流を流していないときには、シーソー板は水平に保たれており、第１の鏡７３及び第２の鏡７４は、それぞれ第１の間隙（凹部）７１及び第２の間隙（凹部）７２に挿入されていない。この場合には、図９（ａ）に示すように、入射ポート用コア６３を伝播してきた第１の光信号は、第１の間隙７１を素通りし、出射ポート用コア６５へ送り出される。同様に、アド用コア６６を伝播してきた第２の光信号（アド光）は、第２の間隙７２を素通りし、ドロップ用コア６８へ送り出される。
【００９６】
また、コイルに電流を流すと、シーソー板が左下がりに傾き、図９（ｂ）に示すように、押し下げられた第２の鏡７４が第２の間隙（凹部）７２に挿入される。このとき、第１の鏡７３は、上方に押し上げられ、第１の間隙（凹部）７１に挿入されることはない。
【００９７】
この場合には、入射ポート用コア６３を伝播してきた第１の光信号は、第１の間隙７１を素通りし、出射ポート用コア６５へ送り出される。一方、アド用コア６６を伝播してきた第２の光信号（アド光）は、第２の間隙７２で第２の鏡７４の反射面で反射されて光結合路コア６４へ入射し、光結合路コア６４を通過後、第１の間隙７１を素通りし、出射ポート用コア６５から送り出される。この結果、出射ポート用コア６５から、入射ポート用コア６３を伝播してきた第１の光信号と、アド用コア６６を伝播してきた第２の光信号とを共に取り出すことができ、図９（ｂ）の状態で、この光情報処理装置は、第１の光信号に第２の光信号を追加する光アド装置として機能する。
【００９８】
また、コイル４４に逆向きに電流を流すと、シーソー板が右下がりに傾き、図９（ｃ）に示すように、押し下げられた第１の鏡７３が第１の間隙（凹部）７１に挿入される。このとき、第２の鏡７４は、上方に押し上げられ、第２の間隙（凹部）７２に挿入されることはない。
【００９９】
この場合には、入射ポート用コア６３を伝播してきた第１の光信号は、第１の間隙７１で第１の鏡７３の反射面で反射されて光結合路コア６４へ入射し、光結合路コア６４を通過後、第２の間隙７１を素通りし、ドロップ用コア６８へ送り出される。従って、図９（ｃ）の状態で、この光情報処理装置は、入射ポート用コア６３を伝播してきた第１の光信号をドロップ用コア６８へ取り出す光ドロップ装置として機能する。
【０１００】
このように、本実施の形態の光情報処理装置は、コイルに流す電流の有無と方向とにより３つの動作モードを選択できる光アドドロップスイッチとして機能する。光アドドロップスイッチとしての機能や、従来の方法による光アドドロップスイッチに対する優位点は実施の形態１と同じである。
【０１０１】
即ち、本実施の形態の光アドドロップスイッチは、光の干渉ではなく、光の反射の有無によって光の進路を切り替えるので、適用する光導波路に制限はなく、低コストなマルチモード光導波路であっても適用でき、波長依存性がないので、波長ごとに異なる設計とする必要はない。また、曲線形の光導波路を使う部分が激減し、光の干渉領域などの長い距離を必要とする光導波路部分がないため、光配線を小型化でき、その結果として光情報処理装置全体を小型化することができる。また、複数箇所のヒータ加熱による熱光学効果を用いた光スイッチに比べると、コイルに電流を流すのみであるので、消費電力も抑えられる。
【０１０２】
また、本実施の形態による光アドドロップスイッチは、光導波路コアが簡素であるため、小型化及び低コスト化に有利である。
【０１０３】
実施の形態５
実施の形態５は、実施の形態３で述べた光アドドロップスイッチＡ〜Ｄを４個幅方向に並置して、４チャンネル光アドドロップスイッチアレイを形成した、本発明の複合型光情報処理装置の１例である。
【０１０４】
図１０は、本実施の形態に基づく光アドドロップスイッチアレイの平面図である。個々の光アドドロップスイッチの機能や特徴は、実施の形態３で説明した通りである。実施の形態３の光アドドロップスイッチは、信号光の入出力用のコアの方向が鏡駆動装置４０の長手方向と略平行になっているため、幅方向に任意の数のスイッチを並列実装して多チャンネル集積光アドドロップスイッチアレイを実現できる。
【０１０５】
また、上記の光アドドロップスイッチは、上記のように並置して光アドドロップスイッチアレイを形成した場合、配列のピッチが小さくなり、実装密度が向上するように構成されており、図１０のアレイの配列ピッチは１ｍｍを実現している。
【０１０６】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の光導波路装置及び光情報処理装置は、電子機器間、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、種々の箇所に適用可能な光配線において、複数の光路の中から適切な光路を選択する光路切り替え装置（光アドドロップスイッチ）等に好適に用いられ、低コスト化が可能なマルチモード光導波路を用いることができ、波長依存性が少なく、小型で、低消費電力の光伝送・通信システムの構築に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態１に基づく、光導波路装置の斜視図（ａ）と平面図（ｂ）とである。
【図２】同、鏡駆動装置の斜視図（ａ）と上面図（ｂ）とである。
【図３】同、光アドドロップスイッチの斜視図（ａ）と上面図（ｂ）とである。
【図４】同、光アドドロップスイッチの動作の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に基づく、光導波路装置の斜視図（ａ）と平面図（ｂ）とである。
【図６】本発明の実施の形態３に基づく、光導波路装置の斜視図（ａ）と平面図（ｂ）とである。
【図７】同、光アドドロップスイッチの斜視図（ａ）と平面図（ｂ）とである。
【図８】同、光アドドロップスイッチの動作説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４に基づく、光導波路装置の平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に基づく、光アドドロップスイッチアレイの平面図である。
【図１１】特許文献１に開示されているスイッチング機能付き光アドドロップフィルタ（ＯＡＤＭ）の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…基板、２…光導波路層、３…入射ポート用コア、４…第１光結合路コア、
５…出射ポート用コア、６…アド用コア、７…第２光結合路コア、８…ドロップ用コア、９…第１の端部、１０…第２の端部、１１…第１の間隙（光導波路層の凹部）、
１２…第２の間隙（光導波路層の凹部）、１３…光反射面、１４…光結合路コア、
２１…基板、２２…光導波路層、２３…入射ポート用コア、２４…光結合路コア、
２５…出射ポート用コア、２６…アド用コア、２８…ドロップ用コア、
２９…第１の端部、３０…第２の端部、３１…第１の間隙（光導波路層の凹部）、
３２…第２の間隙（光導波路層の凹部）、４０…鏡駆動装置、
４１…鏡駆動装置形成用基板、４２…支持棒、４３…シーソー板、４４…コイル、
４５…第１の配線電極、４６…第２の配線電極、４７…第１の磁石、
４８…第２の磁石、４９…鏡駆動装置形成用基板除去部、５０…第１の鏡、
５１…第１反射面、５２…第２の鏡、５３…第２反射面、６３…入射ポート用コア、
６４…光結合路コア、６５…出射ポート用コア、６６…アド用コア、
６８…ドロップ用コア、６９…第１の端部、７０…第２の端部、
７１…第１の間隙（凹部）、７２…第２の間隙（凹部）、７３…第１の鏡、
７４…第２の鏡、７５…鏡駆動装置、
１０１…入力ポート、１０２…出力ポート、１０３…第１結合路、
１０４…第２結合路、１０５…アド光入力ポート、１０６…アド光出力ポート、
１０７、１０８…グレーティングを書き込んだ光導波路、
１０９、１１０…ヒータを備えた光導波路、
１１１、１１２、１１３、１１４…方向性結合器、
１１５、１１６…グレーティング（ブラッグ波長：λ1）、１１７、１１８…ヒータ、
１２１…マッハツェンダ干渉計、１２２…熱光学スイッチ（ＴＯスイッチ）
【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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【図１０】
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【図１１】
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