(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光スイッチを含むスタガ配列構造であって、１つの光スイッチング回路が、
第１光導波経路および第２光導波経路、
前記第１導波経路が接続された第１入力および前記第２導波経路が接続された第２入力と、第１出力および第２出力とを有するモード選択性カプラ、
前記第１導波経路において前記モード選択性カプラへの第１入力の前に配置された第１モード変換器、及び
前記第２導波経路において前記モード選択性カプラへの第２入力の前に配置された第２モード変換器からなり、
前記モード選択性カプラは、光信号の基本モードを該第１入力から該第１出力へ及び該第２入力から該第２出力へ結合し、基本モードから変換された光信号の高次モードを該第１入力から該第２出力へ及び該第２入力から該第１出力へクロス結合するように適応され、
前記第１及び第２の導波経路の両端が最大で４つの他の前記光スイッチング回路に属する他の導波経路に接続される
ことを特徴とするスタガ配列構造。
【請求項２】
前記光スイッチング回路が、さらに、前記モード選択性カプラの第１出力に接続され、モード変換されていないエネルギーを除去する第１信号クリーンアップ要素からなることを特徴とする請求項１に記載のスタガ配列構造。
【請求項３】
前記光スイッチング回路が、さらに、前記モード選択性カプラの第２出力に接続され、モード変換されていないエネルギーを除去する第２信号クリーンアップ要素からなることを特徴とする請求項２に記載のスタガ配列構造。
【請求項４】
前記光スイッチング回路が、さらに、少なくとも一方のモード変換器に制御信号を入力して該モード変換器を通る信号のモード変換を実行させる処理要素を含むことを特徴とする請求項１記載のスタガ配列構造。
【請求項５】
前記処理要素は、前記第１モード変換器および前記第２モード変換器に接続され、制御信号をモード変換器に入力して該モード変換器内の該信号を基本モードから高次モードへ、または、高次モードから基本モードへ変換させることを特徴とする請求項４記載のスタガ配列構造。
【請求項６】
前記光スイッチング回路が、さらに、前記接続された第１信号クリーンアップ要素および前記第２出力に接続された第２信号クリーンアップ要素からなり、２つの信号クリーンアップ要素は前記処理要素に接続され、前記処理要素の制御により前記第１出力および前記第２出力からの余分なエネルギーを除去することを特徴とする請求項５記載のスタガ配列構造。
【請求項７】
信号入力を有する複数の入力導波路と、
いずれかの入力導波路が接続された第１入力および第２入力ならびに第１出力および第２出力をそれぞれ有し、行および列のスタガ配列に構成された複数のモード選択性カプラと、
各入力導波路において、前記信号入力と、前記モード選択性カプラの１つへの入力との間に配置されたモード変換器と、
出力導波路によって前記モード選択性カプラのうちの１つの出力にそれぞれ接続された複数の出力とを有し、
前記モード選択性カプラは、光信号の基本モードを該第１入力から該第１出力へ及び該第２入力から該第２出力へ結合し、高次モードに変換された光信号を該第１入力から該第２出力へ及び該第２入力から該第１出力へクロス結合するように適応されたことを特徴とする光スイッチング回路。
【請求項８】
前記スイッチング回路は１つの中央処理要素をさらに有し、該中央処理要素は各モード変換器に接続され、該中央処理要素からの信号の入力に応じて１つのモード変換器内の光信号を基本モードから高次モードへ変換させるとともに、別のモード変換器内の光信号を高次モードから基本モードへ変換させることを特徴とする請求項７記載の光スイッチング回路。
【請求項９】
各モード選択性カプラの出力に接続され、モード変換されていないエネルギーを除去する信号クリーンアップ要素をさらに有することを特徴とする請求項８記載の光スイッチング回路。
【請求項１０】
各前記信号クリーンアップ要素は、前記中央処理要素に接続され、前記中央処理要素から制御信号を受信することを特徴とする請求項９に記載の光スイッチング回路。
【請求項１１】
各前記信号クリーンアップ要素は周期グレーティングフィルタであり、該周期グレーティングフィルタの周期は、前記中央処理要素からの信号によって変更可能であることを特徴とする請求項１０記載の光スイッチング回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチング技術に関し、特に、モード変換を利用したコンパクトな全光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
全光スイッチング(all optical switching)は、光技術に基づく現代の通信にとって必須のものになりつつある。光信号伝送によって可能となる巨大な信号容量を収容するためには、光スイッチファブリックは、２〜５０，０００という広範囲の入力ポート数を有する必要があり、各ポートは、他の信号と干渉せずに２〜５０，０００の出力のうちのいずれにもスイッチング可能でなければならない。複数の信号が他の信号と干渉せずにスイッチングされることが可能であることを、ノンブロッキング（非閉塞型）構成という。このノンブロッキング機能を実現するため、スイッチは通常、膨張型とされる。これは、各スイッチ信号ごとに、他の信号パスとは異なるパスがそのスイッチ内に常に存在するようにすることによって実現される。膨張型スイッチは、代表的な集積光学ウェハやバルク光学系ではほとんど製造不可能なほど大きい全スイッチサイズを必要とすることがある。スイッチが「膨張型」であるとは、パス分離(path separation)を必要とすることにより、スイッチの中点におけるスイッチのクロスセクションでの導波路の総数の最大値が２2Nとなり、この間でパスを接続しなければならない。ただし、Ｎは導波路の総数である。これらのパスは２2N（導波路間隔）だけ互いに離れることがあるため、導波路が直線パスから大きく方向が変化することをプレーナ面内で行わなければならない。これは、大量の貴重なウェハ空間を消費する。このため、２2N×２2Nスイッチの場合、全部で２N+1（ΣN=1２N）（＝２N+1（２N−１））個の「１×２」スイッチが必要となる。例えば、２５６×２５６スイッチは、１３０，５６０個の「１×２」スイッチを必要とする。現在のところ、「１×２」スイッチの代表的なスイッチコストは数百ドルであるため、２５６×２５６スイッチは、数百万ドル以上もかかることになる。さらに、ノンブロッキングスイッチのコストは、入力ポートの数の２乗とともに増大するため、５０，０００ポートのデバイスは、２５６×２５６スイッチの約４０，０００倍も高価になることになる。ポートあたりのコストが１００分の１に減少して、スイッチあたり数ドルになるというコスト削減の非常に楽観的な見通しを考慮するとしても、スイッチコンポーネントのみが、数十億ドルもの固有のコストにより、このようなデバイスの開発を妨げることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
間違いなく、集積光学製造技術はスイッチのポートあたりのコストを最終的には大幅に低減するであろうが、膨張型スイッチの設計が必要であることは本質的にこのようなデバイスのサイズを制限する。この制限は、スイッチエレメントのサイズによるのではなく、スイッチの前半と後半の間のクロスコネクト領域（これは、すべてのポート間で低損失の遷移を可能にするだけ大きくなければならない）のサイズによるものである。スイッチサイズに依存して、直径５〜６インチの代表的なウェハは一般に１６×１６デバイスに制限され、ポートあたりのコストは数千ドルになる。このように、この解決法は、現在のバルク光学系による解決法と異なるところはなく、上記のような「１×２」スイッチあたり数ドルのコストに近づくものではない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ずっとコンパクトなノンブロッキングスイッチを製造することができるようにして、上記の膨張型の問題点を克服する。このブレークスルーにより、大容量のノンブロッキングスイッチを経済的に製造することが可能となる。従って、光スイッチングの障害およびその光通信に対する制限的な影響は克服される。なお、以下の説明において使用される「モード」とは、光導波路中を進む光の伝搬態様である。
【０００５】
本発明のコンパクトなスイッチング構成は、モード選択性光回路のネットワークを使用する。各光回路は、入力端および出力端を有する２個のデュアルモード導波路を有する。モード選択性カプラにより、高次モード光信号がモード選択性カプラに光学的に結合（光結合）した２つの導波路の間でクロス結合する一方で、基本モード信号は結合しないまま通過する。各導波路は、各モード選択性カプラの前に導波路に沿って配置されたモード変換器を有する。このモード変換器は、例えばＣＰＵからの命令に応じて、信号を高次モードに変換する。
【０００６】
例えば、モード変換器は、光信号を導波路どうしの間でスイッチングする必要があるときに、光信号を基本モードから高次モードに変換する周期グレーティングを有する。高次モードのみが、モード選択性カプラ内の導波路どうしの間で結合することが可能であり、基本モードの光信号は同じ導波路にとどまる。複数のモードにより、スイッチングの能力が大幅に向上する。２つの異なる光信号が互いに干渉せずに同時に同じ導波路上を伝搬することができるからである。さらに、プログラムされたコンピュータ制御デバイス（ＣＰＵ）は、複数のパス上の同じモードの信号を、一方の信号が別のモードに変換されてこれらの信号が通過することができるようになるまで、ルーティングすることができる。この機能により、光信号は、あるポートから別のポートに到達することができないようにすることなく、任意のポートへの通路を常に発見することができることが保証される。
【０００７】
光信号が互いに干渉あるいはクロストークしないためには、各モード選択性光回路は、モード選択性カプラの後の各導波路上に、モード変換されていないエネルギーを除去するフィルタのようなクリーンアップデバイスを有する。フィルタは、モード変換器とは異なる波長に同調した周期グレーティングとして作用する。グレーティングの周期は、ＣＰＵからの命令に応じて変更可能であり、これにより、残留光パワーが導波路から放射されることが可能となる。
【０００８】
光スイッチは、多数の入力導波路と出力導波路の間にスタガ対角構成で多数の光回路を配置することによって複数の導波路層を形成するように構成される。この構成により、入出力の総数と同等の多数の層が得られる。
【０００９】
このスタガ対角光回路構成により、光信号は、従来の設計の場合よりも効率的に、異なる導波路間でスイッチングされることが可能となる。光信号を宛先導波路へルーティングするのに要するスイッチが少なくなり、従って、クロスコネクト領域の導波路数が少なくなるからである。従来の設計では、各入力と出力の間に光コネクションを提供するために専用の導波路を使用する。この構成の結果、前に指摘したように、スイッチ全体は、導波路およびスイッチの数により非常に大きくなる。これに対して、本発明のスイッチは、同じ入力数でパス分離技術を使用する設計よりも少ないウェハ空間しか占有しない。本発明は、光スイッチ製造に対する経済的な解決法を与えるため、より多くの入出力数のスイッチを販売することが実現可能となる。その結果、本発明は、光通信ネットワークの継続的な成長発展を可能にする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に、４×４ノンブロッキング集積光スイッチ１０を形成するのに必要な現在の技術のアーキテクチャを示す。スイッチ１０は、２４個の同一の「１×２」スイッチ１１からなる。プレーナ導波路１２、１４、１６、および１８は、スイッチ１０への入力パスとして作用する。各プレーナ導波路１２、１４、１６および１８は、「１×２」スイッチ１１の第１のセットのうちの１つに光結合している。
【００１１】
「１×２」スイッチ１１の第１のセットからの２つの出力２０および２１はそれぞれ、同じく２つの出力を有する「１×２」スイッチ１１の第２のセットに光結合している。図２は、図１から抜き出した一部の詳細図であり、１個の入力に対して必要なパス分離を例示している。入力プレーナ導波路１２は、「１×２」スイッチ１１ａに結合している。「１×２」スイッチ１１ａからの出力２１のうちの一方は、「１×２」スイッチ１１ｂに光結合し、他方の出力２０は「１×２」スイッチ１１ｃに光結合している。こうして、入力プレーナ導波路１２上の信号は、図２に示すような「１×２」スイッチ１１ｂおよび１１ｃからの４個の出力４１、４２、４３および４４のうちの１つへルーティングされることが可能となる。図１においてこの構成が必要であるのは、プレーナ導波路１２とスイッチ１１は、光信号を任意の出力プレーナ導波路１３、１５、１７、または１９へルーティングすることができなければならないからである。すなわち、プレーナ導波路１２は、図２に示すような４個の異なる可能性のあるパスに分離されなければならない。この構成はパス分離と呼ばれ、それぞれの入力および出力に対して構成されなければならない。
【００１２】
「１×２」スイッチの第２のセットからの各出力は、クロスセクション３１を通ってスイッチ１０の出力側へルーティングされるプレーナ導波路４１、４２、４３、および４４に結合している。図３は、図１から抜き出した一部の図であり、１個の出力に対して必要なパス収束(path convergence)を例示している。図１における４個の入力導波路１２、１４、１６および１８に機能上対応する４個のプレーナ導波路は、クロスセクション３１を横切り、４個の異なる入力点４５、４６、４７、および４８で２個の「１×２」スイッチ１１ｄおよび１１ｅに光結合している。「１×２」スイッチ１１ｄからの一方の光出力２３と、「１×２」スイッチ１１ｅからの一方の光出力２５は、「１×２」スイッチ１１ｆに光結合している。「１×２」スイッチ１１ｆからの光出力は、スイッチ１０を出る出力プレーナ導波路１３に光結合している。この構成が必要であるのは、プレーナ導波路１３は、４個の入力導波路１２、１４、１６、および１８のうちの任意のものからの光信号を受け取ることができなければならないからである。図３は、パス分離の逆の形式、すなわち、パス収束を示しており、４個の異なる導波路が１個に結合している。
【００１３】
動作時には、図１のスイッチ１０は、同じくこのスイッチを通じてルーティングされる他の信号をブロックせずに、光信号を正しい出力へルーティングする。例えば、スイッチ１０が入力パス１２から出力パス１３へ光信号をルーティングするためには、光信号は以下の経路をとる。（１）プレーナ導波路１２によりスイッチ１０に入力した光信号は、第１の「１×２」スイッチ１１ａでプレーナ導波路２１へとクロス結合する。（２）次に、信号は、第２の「１×２」スイッチ１１ｂへルーティングされ、そこで、プレーナ導波路４１へとクロス結合する。（３）光信号は、クロスセクション３１を横切り、スイッチ１０の入力側から出力側へ行き、第３の「１×２」スイッチ１１ｄに入力し、導波路２３へとクロス結合する。そして最後に、（４）光信号は、第４の「１×２」スイッチ１１ｆで、出力プレーナ導波路１３へとクロス結合して、スイッチ１０を出る。他方、スイッチ１１ｂが作動する場合、その出力は導波路４２であり、続いてスイッチ１１ｇに入力し、導波路３０によりスイッチ１１ｈに進む。
【００１４】
クロス結合機能は、例えばスイッチ内の２つのプレーナ導波路間の基板領域に熱を加えることによって、ＣＰＵのような高度情報デバイスにより実行される。この加熱効果が基板領域の屈折率を変化させることにより、光信号は、同じ導波路にとどまるか、それとも、スイッチ内の他方の導波路に移ることが可能である。加熱は一般に、光信号がクロス結合することが可能なだけ屈折率が変化するように、基板に電解をかけることによって実行される。当業者に知られている屈折率あるいは位相を変化させる他のタイプの機構も使用可能である。
【００１５】
図１のスイッチ１０は「膨張型」であるという。前述のように、入力１２、１４、１６、および１８ならびに出力１３、１５、１７、および１９のポートの総数を収容するためにパス分離が必要なためである。この要求されるパス分離のために、スイッチのクロスセクション３１における導波路パスの総数が所定の最大値となり、この間でパスを各出力導波路に結合しなければならない。スイッチ１０の中点において、クロスセクション３１における総数で１６個の導波路を、スイッチ１０の入力側と出力側の間で接続しなければならない。クロスセクション３１における導波路どうしの間隔が２５０マイクロメートルである場合、交差する最大距離は約４センチメートルとなる。従って、直径５〜６インチの代表的なウェハは１６×１６スイッチに制限される。導波路における直線パスからの大きな方向変化をプレーナ面内に収容しなければならないからである。２５６×２５６のようなさらに大きいスイッチを製造する場合、必要なエレメントの大きさおよび個数によるコストのため、このようなスイッチの開発は実現不可能となる。膨張型スイッチを作成するパス分離の制限は、スイッチを多数のウェハ上に製造することを余儀なくさせ、その結果、コストは非常に高くなる。
【００１６】
これに対して、本発明は、上記の膨張型の問題点による欠点を有しない。本発明は膨張型設計を利用しないため、ずっとコンパクトで安価に製造できる。図４に、図１に示したものよりもコンパクトな非膨張型ノンブロッキング光スイッチの製造を可能にする、本発明の中心エレメントを示す。本発明の基本的な光回路５０は図４に示す通りであり、モード選択性カプラ５３で光結合可能な２つの導波路５１および５２を有する。モード選択性カプラ５３は、当業者に知られているさまざまな形式のうちの任意のものとすることが可能である。第１のモード変換器５４ａは、導波路５１上、モード選択性カプラ５３とスイッチへの光入力５６との間に配置される。第２のモード変換器５４ｂは、導波路５２上、モード選択性カプラ５３とスイッチへの光入力５８との間に配置される。導波路５１および５２は十分に接近しているため、特定のモードの光信号が一方の導波路から他方の導波路に結合することが可能である。モード変換器５４ａおよび５４ｂは、中央処理ユニット６０などのプログラムされたデバイスの制御化にある。
【００１７】
動作時には、図４の光回路５０は、入力光信号を正しい出力パスへルーティングする。入力光信号は、２つの導波路５１および５２のうちの一方でスイッチに入力する。モード変換器５４ａおよび５４ｂは、処理（スイッチング）ユニット６０の命令のもとで導波路５１または５２において基本モードから高次モードへ光信号を変換するために用いられる。この変換後、高次モードの光信号はモード選択性カプラ５３において他方の導波路パスへ効率的にクロス結合して、次のモード選択性カプラへ進むことが可能となる。
【００１８】
基本モードから高次モードへの光信号の変換は、さまざまな方法および実施例により実行可能である。一実施例では、周期グレーティング、あるいは共振結合現象により、光エネルギーがモード変換器５４ａまたは５４ｂである伝搬状態から高次の伝搬状態へ変化する。この実施例は、光の音響制御の理論を利用する。音波は、光学媒質の屈折率を変化させることが可能であり、これにより、導波路内に周期グレーティングを生成して、光信号を別のモードに変換させる。これは音響光学効果として知られている。いくつかの音響光学変調器は、反射光の強度が音の強度に比例する事実を利用する。変調器は、ＣＰＵ６０のような高度情報デバイスによって制御され、各光信号がたどるパスを経路制御する。ＣＰＵ６０の制御により、音波が、導波路内に定在波を生成する。この定在波は、導波路内に変動する圧力を生成することにより、導波路の軸に沿って小さい屈折率変動、すなわち、周期的に変動する屈折率を生成する。
【００１９】
周期グレーティングのもう１つの実施例（図示せず）は、一連の周期的なコア直径変動を製造することによって実現される。熱的または機械的方法のいずれも、グレーティングを十分に伸長して、結合を生じるための正しい空間依存性が得られる。この方法も従来技術で知られている。
【００２０】
さらにもう１つの実施例は、導波路のコア付近に感光性材料を入れるものである。その後、変動する強度の光をこの材料に当てる。材料の屈折率は、当たった光の強度とともに変化し、これにより、導波路に沿って周期的な屈折率変動が生じる。
【００２１】
上記のいずれでも、最終的な結果は、基本モードから高次モードへの信号エネルギーの変換である。
【００２２】
さらにもう１つの方法は、電界のもとで屈折率変化に対して電気光学的に感受性のある材料を用いて製造することである。これは、毎秒１０〜２０ギガビットの速度を生じることが可能である。
【００２３】
高次モードに変換された光信号は、モード選択性カプラ５３内で他方の導波路に効率的にクロス結合する。モード選択性カプラ５３が使用されるのは、モード選択性カプラ５３は基本モード光信号を他方の導波路に効率的には結合しないため、その作用において選択的であるからである。基本モードの光信号はクロス結合せず、光信号が光回路に入力したのと同じ導波路にとどまる。そのため、導波路パス内の周期グレーティングを制御することによって、すなわち、モード変換作用を制御することによって、スイッチングをする場合には光信号を高次モードに変換し、スイッチングをしない場合には光信号を基本モードのままとすることにより、光回路５０が、光信号を目的の導波路に向けるように動作させることが可能となる。
【００２４】
図４において、導波路５１および５２にはそれぞれ、「信号クリーンアップ」デバイス５５ａおよび５５ｂが配置される。クリーンアップデバイス５５ａおよび５５ｂにより、光回路５０は、良好な「消光比」を達成するように能動的に同調することが可能となる。この同調は、光信号がモード選択性カプラ５３を通った後、光回路５０の出力５７または５９の前で行われる。さまざまな実施例により、モード選択性カプラ５３内で他方の導波路に結合しない残留エネルギーを除去する機能を適当に実行することが可能である。一実施例は、すべてのモード変換されないあるいは不要な、従ってクロストークを生じる可能性のある余分のエネルギーを除去するクリーンアップフィルタ５５ａまたは５５ｂである。フィルタ５５ａまたは５５ｂは、モード変換器５４ａまたは５４ｂとは異なる波長に同調した周期グレーティングに作用する。ＣＰＵ６０の制御下でグレーティングの周期を変化させることによって、残留光パワーを導波路から放射させ、クロストークの問題を解消することが可能である。
【００２５】
光信号は、正しい導波路５１または５２にルーティングされ、クリーンアップフィルタ５５ａまたは５５ｂを通過した後、もとの導波路上にモード変換されないエネルギーを残さずに、光出力５７または５９を通って光回路を出る。
【００２６】
図５に、図４の光回路５０のアレイの製造法を示す。図５において、複数の光入力７１は、スイッチ７０を通って複数の光出力８１に至る複数の導波路層を生成する。光入力７１は、光入力７１と光出力８１の間に対角スタガパターンに配置された複数の光スイッチ５０に光結合している。図５からわかるように、各入力は、モード変換器５４を通じて第１列７２または第２列７３のいずれかのモード選択性カプラの入力のうちの１つに接続される。光回路５０の列７２〜７７の数は、任意の光入力７１が任意の光出力８１へルーティング可能なように、光入力７１の数と等しいか、または、光入力７１の数より１だけ小さい。
【００２７】
動作時には、光スイッチ７０は、複数の光入力７１のうちのいずれかから光信号を受け取る。ＣＰＵのような高度情報デバイス６０（図示せず）は、正しいパスをたどって光信号を複数の光出力８１のうちの１つである宛先導波路へルーティングする。光信号を別の導波路にクロス結合する必要がある場合、高度情報デバイスはモード変換器５４を作動させて、導波路における基本モードから、モード選択性カプラ５３内でクロス結合することが可能な高次モードへ光信号を変換する。光信号は、高次モードに変換されて、光回路５０に入ったときとは別の導波路にクロス結合した後は、高次モード光信号が第２のモード変換器５４によって再び基本モードに変換されるまで、後続の層に配置された他の光回路５０において別の導波路へと引き続きクロス結合される。入力導波路とは異なる出力導波路へルーティングされなければならない各光信号は、最大２個のアクティブなモード変換器５４と相互作用する。一方は第１のパス変更を開始し、もう一方は宛先導波路パスにおいてさらにパス変更されることを停止する。
【００２８】
光信号が別のモードに変換されることが可能であることにより、光スイッチ７０はノンブロッキングとなる。すなわち、すべての光信号が宛先導波路への直接パスを有する。さらに、光スイッチ７０によれば、基本モードの光信号と高次モードの光信号が同じ導波路を同時に利用可能となる。さらに、高度情報デバイスは、同じモードの信号を相異なる方向へルーティングし、パスどうしが交差しなければならない場合にはモード間の変換を行う。この構成の結果、光スイッチ７０によれば、すべての入力光信号は干渉せずに光スイッチ７０を通ってルーティング可能となる。図５に示す構成の追加の利点は、パスがブロックされる可能性がある場合、ユニット６０の制御下で代替信号パスを構成することが可能なことである。
【００２９】
図５に示す光スイッチ７０において、光回路５０の数は入力ポート７１の数とともに線形に増大する。図１の場合のようなクロスコネクト領域は不要である。光回路５０は、２モードのスイッチング動作によりクロスコネクトとファブリックの両方を容易に実現するからである。この特徴により、光スイッチ７０の非膨張型の性質のため、単一の基板上に大規模な光スイッチを製造することが可能となる。高デルタ導波路を利用することにより、多数の光スイッチが導波路に沿って光結合可能なようにモード変換器の長さが小さくなることが保証される。このコンパクトな非膨張型光スイッチ７０の利点は、図１に示した光スイッチ１０よりもずっと低コストのスイッチであることである。さらに、ＬｉＮｂＯ3では、高速活性材料であるために電気光学効果によって高速なパス変更が可能であるが、小さい基板はさらにスイッチを制限するため、この非膨張型光スイッチがスイッチング速度に与える効果は非常に大きい。
【００３０】
追加のカプラを用いて、３個以上のそれぞれの高次モードが他のモードに影響を及ぼさずに選択的にスイッチングすることが可能であるように伝搬することができる場合には、スイッチ密度を増大させることが可能である。
【００３１】
以上述べたことからわかるように、本発明のノンブロッキングスイッチング構成は、膨張型に制約されず、その結果、上記の構成による大容量スイッチを比較的小さい光学ウェハ上に形成することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、ずっとコンパクトなノンブロッキングスイッチを製造することができるようにして、上記の膨張型の問題点が克服される。このブレイクスルーにより、大容量のノンブロッキングスイッチを経済的に製造することが可能となる。従って、光スイッチングの障害およびその光通信に対する制限的な影響は克服される。
【図面の簡単な説明】
【図１】「１×２」スイッチからなる代表的な従来技術の４×４膨張型ノンブロッキング光スイッチの図である。
【図２】図１に示したタイプの「１×２」スイッチからなる４×４膨張型ノンブロッキング光スイッチの１つの入力に要求されるパス分離を示す図である。
【図３】図１に示したタイプの「１×２」スイッチからなる４×４膨張型ノンブロッキング光スイッチの１つの出力に要求されるパス収束を示す図である。
【図４】本発明で用いられるクロス結合のための１個の光回路の図である。
【図５】モード変換を用いたコンパクトなノンブロッキング非膨張型光スイッチの図である。
【符号の説明】
１０  ４×４ノンブロッキング集積光スイッチ
１１  「１×２」スイッチ
１２  プレーナ導波路
１４  プレーナ導波路
１６  プレーナ導波路
１８  プレーナ導波路
２０  出力
２１  出力
２３  出力
２５  出力
３１  クロスセクション
４１  出力
４２  出力
４３  出力
４４  出力
４５  入力
４６  入力
４７  入力
４８  入力
５０  光回路
５１  導波路
５２  導波路
５３  モード選択性カプラ
５４  モード変換器
５５  クリーンアップフィルタ
５６  光入力
５７  光出力
５８  光入力
５９  光出力
６０  中央処理ユニット
７０  光スイッチ
７１  光入力
８１  光出力
【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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