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(In Japanese)モード間光スイッチ

Patent code P160013416
File No. (QP120116,S2012-1022-N0)
Posted date Nov 2, 2016
Application number P2014-533016
Patent number P6245651
Date of filing Aug 27, 2013
Date of registration Nov 24, 2017
International application number JP2013072848
International publication number WO2014034654
Date of international filing Aug 27, 2013
Date of international publication Mar 6, 2014
Priority data
  • P2012-186852 (Aug 27, 2012) JP
Inventor
  • (In Japanese)▲浜▼本 貴一
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州大学
Title (In Japanese)モード間光スイッチ
Abstract (In Japanese)光スイッチの小型化を図ることができるモード間光スイッチを提供するものである。モード間光スイッチ100は、単一の入力ポート1と、単一の出力ポート2と、当該入力ポート1及び出力ポート2間に並設される2本の導波路10と、導波路の屈折率を変化させる屈折率変化手段8と、を備え、屈折率変化手段8により変化させた屈折率に応じて、入力ポート1に入力された任意のモード光を出力ポート2から任意のモード光として出力する。
【選択図】
 図1
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来の空間光スイッチは、光信号を入力させる入力導波路と、アレイ導波路に光信号を分配するためのスラブ導波路と、屈折率を変化させるために電流注入または電圧印加を行なうための三角形状の電極を装備されたアレイ導波路と、アレイ導波路からの出力光を出力導波路に結合させるためのスラブ導波路と、光信号を出力する複数の出力導波路から構成される(例えば、特許文献1参照)。
この従来の空間光スイッチは、一つの波長の入力光信号を電極へ印加する制御信号により空間的に振り分けるための出力導波路を複数並列に配設したものであり、一つの波長の信号を異なる出力導波路へ結合させるものである。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、任意のモード光を任意のモード光に変換するモード間光スイッチに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
基板上に配設される単一の入力ポートと、前記基板上に配設される単一の出力ポートと、当該入力ポート及び出力ポート間における前記基板上に配設され、前記入力ポートから入力された任意の複数の次数の光信号で多重伝送されたモード光を前記出力ポートから他の任意の複数の次数の光信号で多重伝送するモード光として出力するモード変換手段と、を備えるモード間光スイッチであって
前記モード変換手段が、
前記入力ポートから入力されたモード光を分岐する光分岐導波路と、
前記光分岐導波路に接続され、前記基板に対して同一平面内で略水平に並設される複数の導波路と、
前記光分岐導波路の後段に配設され、導波路のコアの屈折率を変化させる屈折率変化手段と、
前記屈折率変化手段の後段に配設され、前記光分岐導波路で分岐されたモード光を結合し、各次数ごとのモード光を形成し、当該各次数ごとのモード光を重ね合わせて前記出力ポートから出力する光合波導波路と、
を備え、
前記屈折率変化手段により変化させた屈折率に応じて、前記入力ポートに入力された任意の次数のモード光を前記出力ポートから前記任意の次数以外の他の任意の次数のモード光として出力することを特徴とするモード間光スイッチ。

【請求項2】
 
前記請求項1に記載のモード間光スイッチにおいて、
前記屈折率変化手段が、前記導波路のコアを挟んで、対向する位置に配設される一対の電極を備えることを特徴とするモード間光スイッチ。

【請求項3】
 
前記請求項1又は2に記載のモード間光スイッチにおいて、
前記基板上に積層された第1のクラッド層と、
前記第1のクラッド層上に積層され、前記第1のクラッド層の屈折率よりも屈折率が高い真性半導体領域を含む半導体層と、
前記半導体層上に積層され、前記半導体の屈折率よりも屈折率が低い第2のクラッド層と、
を備え、
前記屈折率変化手段は、
前記半導体層の真性半導体に不純物を添加してなるp型半導体領域及びn型半導体領域を前記真性半導体領域と共に導波方向に沿って並設してpin接合を構成する屈折率変化領域と、
を備えることを特徴とするモード間光スイッチ。

【請求項4】
 
前記請求項1乃至3のいずれかに記載のモード間光スイッチにおいて、
前記モード変換手段が、前記入力ポート及び出力ポート間に並設される2本の導波路を備え、
前記光分岐導波路が、前記入力ポート及び2本の導波路間に配設されるY分岐導波路であり、
前記光合波導波路が、前記出力ポート及び2本の導波路間に配設される合流導波路であり、
前記屈折率変化手段が、前記2本の導波路のうち少なくとも一方、又は、前記合流導波路の合流する導波路に配設されることを特徴とするモード間光スイッチ。

【請求項5】
 
前記請求項4に記載のモード間光スイッチにおいて、
前記入力ポート及び出力ポート間に並設される2本の導波路が、直線状導波路であり、
前記Y分岐導波路が、分岐する2本の導波路を平面視において導波路幅を異にする非対称の平面形状とし、
前記合流導波路が、合流する2本の導波路を平面視において対称の平面形状とし、
前記屈折率変化手段が、前記合流導波路の合流する2本の導波路に配設されることを特徴とするモード間光スイッチ。

【請求項6】
 
前記請求項4に記載のモード間光スイッチにおいて、
前記入力ポート及び出力ポート間に並設される2本の導波路が、直線状導波路であり、
前記Y分岐導波路が、分岐する2本の導波路を平面視において対称の平面形状とし、
前記合流導波路が、合流する2本の導波路を平面視において対称の平面形状とし、
前記屈折率変化手段が、前記入力ポート及び出力ポート間に並設される2本の導波路のうち、少なくとも一方に配設されることを特徴とするモード間光スイッチ。

【請求項7】
 
前記請求項1に記載のモード間光スイッチにおいて、
前記モード変換手段が、前記入力ポート及び出力ポート間に並設される2本の導波路を備え、
前記光分岐導波路が、前記入力ポート及び2本の導波路間に配設される1×2型多モード光干渉導波路であり、
前記光合波導波路が、前記出力ポート及び2本の導波路間に配設される2×1型多モード光干渉導波路であり、
前記屈折率変化手段が、前記入力ポート及び出力ポート間に並設される2本の導波路のうち、少なくとも一方に配設されることを特徴とするモード間光スイッチ。

【請求項8】
 
前記請求項1に記載のモード間光スイッチにおいて、
前記モード変換手段が、前記入力ポート及び出力ポート間に並設される2本の導波路を備え、
前記光分岐導波路が、前記入力ポート及び2本の導波路間に配設される1×2型多モード光干渉導波路であり、
前記光合波導波路が、前記出力ポート及び2本の導波路間に配設される合流導波路であり、
前記屈折率変化手段が、前記2本の導波路のうち少なくとも一方、又は、前記合流導波路の合流する導波路に配設されることを特徴とするモード間光スイッチ。

【請求項9】
 
単一の入力ポートと、単一の出力ポートと、当該入力ポート及び出力ポート間に配設され、前記入力ポートから入力された任意のモード光を前記出力ポートから任意のモード光として出力するモード変換手段と、を備えるモード間光スイッチにおいて、
0次モード光乃至2n-1次モード光(nは2以上の整数)である2n種類のモード光を対象とし、
前記モード変換手段が、
前記入力ポートに接続され、モード光を2つに分岐するY分岐導波路が一又は複数配設される入力段領域と、
前記出力ポートに接続され、2つのモード光を結合する合流導波路が一又は複数配設される出力段領域と、
前記入力段領域及び出力段領域間に配設され、0次モード光を伝搬させる2n本の導波路が並設される基準領域と、
前記基準領域の前段に配設され、前記基準領域における最外側の2本の導波路にそれぞれ接続される2本の導波路と、前記基準領域における最外側の2本の導波路を除く隣り合う2本の導波路に分岐する2n-1-1本のY分岐導波路に接続される2n-1-1本の導波路と、が並設される前段領域と、
前記前段領域の前段に配設され、前記前段領域における2n-1-1本の導波路に結合する2n-1-1本の合流導波路と当該2n-1-1本の合流導波路の結合前の2n-2本の導波路及び前記前段領域における最外側の2本の導波路にそれぞれ接続される2本の導波路のうち隣り合う2n本の導波路に分岐する2n-1本のY分岐導波路とを介して、2n-1本の導波路が並設される前々段領域と、
前記基準領域の後段に配設され、前記基準領域における隣り合う2本の導波路を結合する2n-1本の合流導波路に接続される2n-1本の導波路が並設される後段領域と、
前記基準領域における最外側の1本の導波路を除く2n-1本の導波路、前記前段領域における最外側の2本の導波路を除く2n-1-1本の導波路、前記基準領域で除いた最外側の1本の導波路を経路としない前記前々段領域における最外側の1本の導波路を除く2n-1-1本の導波路、及び、前記基準領域で除いた最外側の1本の導波路を経路としない前記後段領域における最外側の1本の導波路を除く2n-1-1本の導波路に配設され、当該導波路の屈折率を変化させる屈折率変化手段と、
を備え、
前記屈折率変化手段により変化させた屈折率に応じて、前記入力ポートに入力された任意のモード光を前記出力ポートから任意のモード光として出力することを特徴とするモード間光スイッチ。

【請求項10】
 
前記請求項9に記載のモード間光スイッチにおいて、
0次モード光乃至3次モード光である4種類のモード光を対象とし、
前記モード変換手段が、
前記入力ポートから入力されるモード光を2つに分岐する第1Y分岐導波路と、
前記第1Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を2つに分岐する第2Y分岐導波路と、
前記第1Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光を2つに分岐する第3Y分岐導波路と、
前記第2Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光及び前記第3Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を結合する第1合流導波路と、
前記第1合流導波路から入力されるモード光を2つに分岐する第4Y分岐導波路と、
前記第2Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光及び前記第4Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を結合する第2合流導波路と、
前記第3Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光及び前記第4Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光を結合する第3合流導波路と、
前記第2合流導波路から入力されるモード光及び前記第3合流導波路から入力されるモード光を結合して前記出力ポートから出力する第4合流導波路と、
を備え、
前記屈折率変化手段が、前記第1Y分岐導波路の分岐後の他の導波路、前記第1合流導波路及び第4Y分岐導波路間の導波路、前記第4Y分岐導波路の分岐後の一の導波路及び他の導波路、前記第3Y分岐導波路の分岐後の他の導波路、並びに、前記第3合流導波路及び第4合流導波路間の導波路に配設されることを特徴とするモード間光スイッチ。

【請求項11】
 
前記請求項9に記載のモード間光スイッチにおいて、
0次モード光乃至7次モード光である8種類のモード光を対象とし、
前記モード変換手段が、
前記入力ポートから入力されるモード光を2つに分岐する第1Y分岐導波路と、
前記第1Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を2つに分岐する第2Y分岐導波路と、
前記第1Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光を2つに分岐する第3Y分岐導波路と、
前記第2Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を2つに分岐する第4Y分岐導波路と、
前記第2Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光を2つに分岐する第5Y分岐導波路と、
前記第3Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を2つに分岐する第6Y分岐導波路と、
前記第3Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光を2つに分岐する第7Y分岐導波路と、
前記第4Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光及び前記第5Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を結合する第1合流導波路と、
前記第5Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光及び前記第6Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を結合する第2合流導波路と、
前記第6Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光及び前記第7Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を結合する第3合流導波路と、
前記第1合流導波路から入力されるモード光を2つに分岐する第8Y分岐導波路と、
前記第2合流導波路から入力されるモード光を2つに分岐する第9Y分岐導波路と、
前記第3合流導波路から入力されるモード光を2つに分岐する第10Y分岐導波路と、
前記第4Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光及び前記第8Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を結合する第4合流導波路と、
前記第8Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光及び前記第9Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を結合する第5合流導波路と、
前記第9Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光及び前記第10Y分岐導波路の分岐後の一の導波路を伝播するモード光を結合する第6合流導波路と、
前記第7Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光及び前記第10Y分岐導波路の分岐後の他の導波路を伝播するモード光を結合する第7合流導波路と、
前記第4合流導波路から入力されるモード光及び前記第5合流導波路から入力されるモード光を結合する第8合流導波路と、
前記第6合流導波路から入力されるモード光及び前記第7合流導波路から入力されるモード光を結合する第9合流導波路と、
前記第8合流導波路から入力されるモード光及び前記第9合流導波路から入力されるモード光を結合して前記出力ポートから出力する第10合流導波路と、
を備え、
前記屈折率変化手段が、前記第2Y分岐導波路の分岐後の他の導波路、前記第3Y分岐導波路の分岐後の一の導波路及び他の導波路、前記第1合流導波路及び第8Y分岐導波路間の導波路、前記第2合流導波路及び第9Y分岐導波路間の導波路、前記第3合流導波路及び第10Y分岐導波路間の導波路、前記第8Y分岐導波路の分岐後の一の導波路及び他の導波路、前記第9Y分岐導波路の分岐後の一の導波路及び他の導波路、前記第10Y分岐導波路の分岐後の一の導波路及び他の導波路、前記第7Y分岐導波路の分岐後の他の導波路、前記第5合流導波路及び第8合流導波路間の導波路、前記第6合流導波路及び第9合流導波路間の導波路、並びに、前記第7合流導波路及び第9合流導波路間の導波路に配設されることを特徴とするモード間光スイッチ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
  • 2K102AA18
  • 2K102BA02
  • 2K102BB07
  • 2K102BC05
  • 2K102BD01
  • 2K102CA20
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  • 2K102DD03
  • 2K102EA02
  • 2K102EA16
Drawing

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JP2014533016thum.jpg
State of application right Registered
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