光スイッチ
【課題】同時に駆動する光スイッチ素子数を抑制しつつ、単位光スイッチ素子の接続段数を削減した光スイッチを提供する。
【解決手段】光スイッチにおいて、１入力２出力の単位光スイッチ素子をＮ個（Ｎ≧３）縦列に接続して構成された主光スイッチ素子群（５２１）のうちのＮ−１番目を除くｉ番目（１≦ｉ≦Ｎ−１）の単位光スイッチ素子の他方の出力ポートの各々に、（Ｎ−ｉ）個の１入力２出力の単位光スイッチ素子を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群（５４１，５４２，５４３，５４４，５４５，５４６）を接続し、副光スイッチ素子群を構成する１入力２出力の単位光スイッチ素子の２つの出力ポートのうちの１つ、および主光スイッチ素子群のうちＮ−１番目およびＮ番目の単位光スイッチ素子（５１１−７，５１１−８）の２つの出力ポートのうちの１つを外部出力ポートとした。
【解決手段】光スイッチにおいて、１入力２出力の単位光スイッチ素子をＮ個（Ｎ≧３）縦列に接続して構成された主光スイッチ素子群（５２１）のうちのＮ−１番目を除くｉ番目（１≦ｉ≦Ｎ−１）の単位光スイッチ素子の他方の出力ポートの各々に、（Ｎ−ｉ）個の１入力２出力の単位光スイッチ素子を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群（５４１，５４２，５４３，５４４，５４５，５４６）を接続し、副光スイッチ素子群を構成する１入力２出力の単位光スイッチ素子の２つの出力ポートのうちの１つ、および主光スイッチ素子群のうちＮ−１番目およびＮ番目の単位光スイッチ素子（５１１−７，５１１−８）の２つの出力ポートのうちの１つを外部出力ポートとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等で用いられる光スイッチに関し、特に、１入力２出力の単位光スイッチ素子を縦列接続して構成される１入力Ｍ出力の光スイッチ、または２入力１出力の単位光スイッチ素子を縦列接続して構成されるＭ入力１出力の光スイッチに関して、単位光スイッチ素子の接続段数を削減するとともに、同時に駆動する単位光スイッチ素子の数を抑制した回路構成を実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝送媒体とする光通信技術は、信号の伝送距離の拡大をもたらし、大規模な光通信網が構築されてきた。近年では、インターネット通信が広範に普及するのに伴って、通信トラフィックが急速に増大しており、通信網に対する大容量化、高速化、高機能化の要求が高まっている。これまでに、波長の異なる複数の光信号を１本の伝送路で同時に伝送する波長多重通信技術の導入によって、二地点間の伝送容量を増大することが可能となった。
【０００３】
しかし、通信網においては、複数の伝送路が集まるノードにおいて、信号の経路を設定（ルーティング）したり、切替（スイッチング）したりする必要があり、伝送容量の増大に伴って、これらの信号処理がボトルネックになってきている。これまでは、伝送されてきた光信号を一旦電気信号に変換した後に経路設定や経路切替を行ない、再び電気信号を光信号に変換して伝送路に送出する方式が用いられてきたが、今後は光信号を電気信号に変換することなく、信号経路の設定や切替処理を行なう方式を用いることによって、ノードのスループットを飛躍的に拡大することができるものと期待されている。このような方式を光通信網に導入するうえで必要不可欠な部品が光スイッチである。
【０００４】
光スイッチは、入出力数が１または２の単位光スイッチ素子を複数接続することによって、１入力×多出力（または多入力×１出力）、多入力×多出力、２入力×２出力を多連にしたものなど、入出力ポート数やポート間の接続パターンに関して、様々な回路構成の光スイッチを作製することができる。そのなかで、１入力×多出力（または多入力×１出力）の光スイッチは、複数の出力ポート（または入力ポート）のうち１つを選択して光信号を出力する光スイッチとして、広く用いられている。１入力×多出力の光スイッチの構成法としては、１入力２出力の単位光スイッチ素子を樹形状に接続したツリー構成と、１入力２出力の単位光スイッチ素子を縦列接続したタップ構成とがある。
【０００５】
図１にツリー構成の１×８光スイッチの例を示す。図１に示すように、該ツリー構成の１×８光スイッチは、７個の１入力２入力の単位光スイッチ素子１１１〜１１７を樹形状に３段で接続した構成となっている。この構成において、外部入力ポート１０１に接続された１番目の単位光スイッチ素子１１１の２つの出力ポートの一方は２段目の１番目の単位光スイッチ素子１１２の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは２段目の２番目の単位光スイッチ素子１１３の入力ポートに接続される。以下、同様に、２段目の１番目の単位光スイッチ素子１１２の２つの出力ポートの一方は３段目の１番目の単位光スイッチ素子１１４の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは３段目の２番目の単位光スイッチ素子１１５の入力ポートに接続される。また、２段目の２番目の単位光スイッチ素子１１３の２つの出力ポートの一方は３段目の３番目の単位光スイッチ素子１１６の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは３段目の４番目の単位光スイッチ素子１１７の入力ポートに接続される。３段目の単位光スイッチ素子１１５〜１１８の２つの出力ポートは、それぞれ外部出力ポート１２１〜１２８となる。
【０００６】
図２にタップ構成の１×８光スイッチの例を示す。図２に示すように、該タップ構成の１×８光スイッチは、８個の１入力２入力の単位光スイッチ素子２１１〜２１８を縦列に接続した構成となっている。この構成において、外部入力ポート２０１に接続された１番目の単位光スイッチ素子２１１の２つの出力ポートの一方は２番目の単位光スイッチ素子２１２の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート２２１となる。以下、同様に、単位光スイッチ素子２１２〜２１７の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子２１３〜２１８の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート２２２〜２２７となる。８番目の単位光スイッチ素子２１８の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート２２８となる。
【０００７】
このような光スイッチにおいて、構造が非対称であり、駆動信号がオフの状態で一方の出力ポートに経路設定され、駆動信号がオンで他方の出力ポートに経路設定されるような単位光スイッチ素子を用いることができる。この場合、図２に示すようなタップ構成は、外部出力ポート数によらず、駆動する光スイッチ素子（以下、駆動光スイッチ素子または駆動素子ともいう。）の数は１個のみなので、制御が簡単であり、駆動電力が小さくて済む、という長所がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
一方、図１に示すようなツリー構成は、どの外部出力ポートに経路設定するかによっても異なるが、最大の場合、段数と同じ数の単位光スイッチ素子を同時に駆動する必要がある。例えば、図１の１×８光スイッチの場合、駆動信号がオフの状態でスルー側の出力ポートに経路設定され、駆動信号がオンでクロス側の出力ポートに経路設定されるとすると、外部出力ポート１２８に接続するためには、単位光スイッチ素子１１１、１１３、１１７の３個を同時にオンにしなければならない。この駆動素子の最大数（以下、最大駆動素子数ともいう。）は、外部出力ポート数Ｍに応じて、増加していく。外部出力ポート数Ｍ＝１６，３２，６４，１２８の場合、最大駆動素子数は、それぞれ、４，５，６，７となる。
【０００９】
図１および図２に示すような光スイッチにおいて、高い消光比を得るために、各外部出力ポートに、１入力１出力のゲート光スイッチ素子を接続することができる。（例えば、特許文献１および非特許文献２参照）さらに、このゲート光スイッチは、駆動電力をアナログ的に制御することで、可変光減衰器としての機能も得られるため、出力光のパワーレベルを調整することが可能である。
【００１０】
図３に、ゲート光スイッチ素子が接続されたツリー構成の１×８光スイッチの例を示す。図３に示すように、該１×８光スイッチは、７個の１入力２入力の単位光スイッチ素子３１１〜３１８に、８個の１入力１入力の単位ゲート光スイッチ素子３２１〜３２８が接続され、合計で４段の構成となっている。ゲート光スイッチ素子３２１〜３２８の出力ポートが、それぞれ外部出力ポート３３１〜３３８となる。また、該１×８光スイッチでは、同時に駆動する光スイッチ素子の数は、単位ゲート光スイッチ素子２２１〜２２８のうちの１個の分だけ増えて、計４個となる。外部出力ポート数Ｍ＝１６，３２，６４，１２８の場合、ゲート光スイッチ素子を含めた最大駆動素子数は、それぞれ、５，６，７，８となる。
【００１１】
図４に、ゲート光スイッチ素子が接続されたタップ構成の１×８光スイッチの例を示す。図４に示す１×８光スイッチは、図２に示す１×８光スイッチと同様に８個の１入力２入力の単位光スイッチ素子４１１〜４１８を縦列に接続し、さらに単位光スイッチ素子４１１〜４１８に、８個の１入力１入力の単位ゲート光スイッチ素子４２１〜４２８を接続した構成となっている。ゲート光スイッチ素子４２１〜４２８の出力ポートが、それぞれ外部出力ポート４３１〜４３８となる。また、該１×８光スイッチでは、同時に駆動する光スイッチ素子は、単位光スイッチ素子４１１〜４１８のうちの１個と、単位ゲート光スイッチ素子４２１〜４２８のうちの１個とで、計２個となる。この駆動素子数は、外部出力ポート数を増やした場合でも、２個のままである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許３４０６６９１号公報
【特許文献２】特開２００８−２９９２３８号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】小湊、外6名「C-3-141 ツリー・タップ複合構成石英系1×16熱光学スイッチ」、1999年電子情報通信学会総合大会、1999年、p. 295
【非特許文献２】奥野、外6名「C-3-116 高消光比8連１×８PLCスイッチとその応用」、2002年電子情報通信学会ソサイエティ大会、2002年、p. 216
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図２および図４に示すタップ構成の１×Ｍ光スイッチは、外部出力ポート数Ｍに比例して、光スイッチ素子の接続段数が多くなってしまい、光スイッチの長さ（光の進行方向の寸法）が大きくなってしまうという課題があった。
【００１５】
また、図１および図３に示すツリー構成の１×Ｍ光スイッチは、前述した駆動光スイッチ素子数の課題のほかに、外部出力ポート数Ｍに比例して、最終段の単位光スイッチ素子の数が増えてしまい、光スイッチの幅（光の進行方向に垂直な方向の寸法）が大きくなってしまうという課題があった。
【００１６】
光スイッチの長さや幅が大きくなると、集積性が悪くなり、部品占有面積が大きくなってしまう。また、単位光スイッチ素子の接続段数が多くなると、挿入損失も増大してしまう。
【００１７】
本発明はこのような課題を解決するものであって、同時に駆動する光スイッチ素子数を抑制しつつ、単位光スイッチ素子の接続段数を削減した光スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、１入力２出力の単位光スイッチ素子を接続して構成された光スイッチであって、単位光スイッチ素子をＮ個（ここで、Ｎは３以上の整数である）縦列に接続した主光スイッチ素子群を有し、前記主光スイッチ素子群のうちのｉ番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｉは１≦ｉ≦Ｎ−１の整数である）の２つの出力ポートの一方は、当該主光スイッチ素子群のうちの（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子の入力ポートに接続され、前記主光スイッチ素子群のうちのＮ−１番目を除く前記ｉ番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポートは、（Ｎ−ｉ）個の単位光スイッチ素子を縦列に接続した副光スイッチ素子群に接続され、前記副光スイッチ素子群のうちのｊ番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｊは１≦ｊ≦Ｎ−ｉ−１の整数である）の２つの出力ポートの一方は、当該副光スイッチ素子群のうちの（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子の入力ポートに接続され、前記副光スイッチ素子群のうちの前記ｊ番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポート、および前記副光スイッチ素子群の各々の最終段の単位光スイッチ素子の２つの出力ポートのうちの１つ、および、前記主光スイッチ素子群のうちＮ−１番目およびＮ番目の単位光スイッチ素子の２つの出力ポートのうちの１つを外部出力ポートとしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、２入力１出力の単位光スイッチ素子を接続して構成される光スイッチであって、単位光スイッチ素子をＮ個（ここで、Ｎは３以上の整数である）縦列に接続した主光スイッチ素子群を有し、前記主光スイッチ素子群のうち（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｉは１≦ｉ≦Ｎ−１の整数である）の２つの入力ポートの一方は、当該主光スイッチ素子群のうちｉ番目の前記単位光スイッチ素子の出力ポートに接続され、前記主光スイッチ素子群のうちの１番目と２番目を除く前記（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポートは、ｉ個の単位光スイッチ素子を縦列に接続した副光スイッチ素子群に接続され、前記副光スイッチ素子群のうちの（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｊは１≦ｉ≦Ｎ−２の整数である）の２つの入力ポートの一方は、当該副光スイッチ素子群のうちのｊ番目の単位光スイッチ素子の出力ポートに接続され、前記副光スイッチ素子群のうちの前記（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子の他方の入力ポート、前記副光スイッチ素子群のうち１番目の単位光スイッチ素子の２つの入力ポートのうちの１つ、ならびに前記主光スイッチ素子群のうち１番目および２番目の単位光スイッチ素子の２つの入力ポートのうちの１つを、外部入力ポートとしたことを特徴とする。
【００２０】
すなわち、請求項２に記載の光スイッチは、請求項１に記載の光スイッチにおいて、外部入力ポートと外部出力ポートを入れ替えた構成に相当する。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光スイッチにおいて、外部出力ポートに、１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続したことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の光スイッチにおいて、外部入力ポートに、１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続したことを特徴とする。
すなわち、請求項４に記載の光スイッチは、請求項３に記載の光スイッチにおいて、外部入力ポートと外部出力ポートを入れ替えた構成に相当する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、タップ構成の光スイッチにおける１入力２出力（または２入力１出力）の単位光スイッチ素子の接続段数を大幅に削減することができる。当該単位光スイッチ素子の接続段数がＮのとき、外部出力（入力）ポートの本数Ｍは次式で表わされる。
【００２３】
【数１】
【００２４】
例えば、Ｎ＝８のときにＭ＝２９が得られる。また、同時に駆動する単位光スイッチ素子数は、外部出力（または入力）ポートの本数Ｍによらず最大２個である。
【００２５】
さらに、外部出力（または入力）ポートに１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続することで、高い消光比を得ることが可能となる。この場合、１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続しない場合に比べて、単位光スイッチの接続段数が１段多くなるが、同時に駆動する単位光スイッチは、外部出力（または入力）ポートの本数Ｍによらず最大３個である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のツリー型１×８光スイッチの回路構成を示す図である。
【図２】従来のタップ型１×８光スイッチの回路構成を示す図である。
【図３】従来のツリー型１×８光スイッチの回路構成を示す図である。
【図４】従来のタップ型１×８光スイッチの回路構成を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施形態による１×２９光スイッチの回路構成を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施形態による２９×１光スイッチの回路構成を示す図である。
【図７】本発明の第三の実施形態による１×２９光スイッチの回路構成を示す図である。
【図８】（ａ）は、本発明に用いられる光スイッチ素子の構成例の上面図であり、（ｂ）、は（ａ）示した光スイッチ素子におけるＡ−Ａ’断面図である。
【図９】本発明の第四の実施形態による２９×１光スイッチの回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明における光スイッチを実施するにあたっては、多数の光スイッチ素子を単一の基板上に集積することが可能な導波路型光スイッチを用いることが望ましい。導波路型光スイッチの方式としては、熱光学効果を用いる方式、電気光学効果を用いる方式、電流注入による屈折率変化を用いる方式などがある。
【００２８】
また、熱光学効果を用いる方式にも、用いる材料として、石英系ガラス、有機ポリマー、シリコンなどがある。そのなかでも石英系光導波路の熱光学効果を用いた光スイッチは、光ファイバとの整合性が良く、挿入損失が低いことに加えて、原理的な偏波依存性が小さく、構成材料が物理的、化学的に安定で信頼性に優れていることから、実用性が最も高く、本発明の実施に適している。
【００２９】
本実施形態において、１入力２出力の単位光スイッチ素子とは、非対称な構造であって、駆動信号がオフの状態で一方の出力ポートに接続され、駆動信号がオンの状態で他方の出力ポートに接続される単位光スイッチ素子である。また、２入力１出力の単位光スイッチ素子とは、非対称な構造であって、駆動信号がオフの状態で出力ポートに接続されず、駆動信号がオンの状態で出力ポートに接続される単位光スイッチ素子である。さらに、１入力１出力の単位光スイッチ素子（ゲート光スイッチ素子）とは、駆動信号がオフの状態で出力ポートに接続されず、駆動信号がオンの状態で出力ポートに接続される単位光スイッチ素子である。
【００３０】
以下に、本発明の実施形態を、Ｎ＝８の場合を例として説明する。
【００３１】
（第一の実施形態）
図５は、本発明の第一の実施形態の１×２９光スイッチの構成例を示す図である。
図５に示す光スイッチは、８個の１入力２入力の単位光スイッチ素子５１１−１〜５１１−８が縦列に接続されて構成された主光スイッチ素子群５２１を有する。主光スイッチ素子群のうち１番目の単位光スイッチ素子５１１−１の２つの出力ポートの一方は２番目の単位光スイッチ素子５１１−２の入力ポートに接続されている。以下、同様に、単位光スイッチ素子５１１−２〜５１１−７の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５１１−３〜５１１−８の入力ポートにそれぞれ接続されている。
【００３２】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−１の他方の出力ポートには、７個の単位光スイッチ素子５３１−１〜５３１−７を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群５４１が接続されている。
【００３３】
副光スイッチ素子群５４１のうち１番目の単位光スイッチ素子５３１−１の２つの出力ポートの一方は２番目の単位光スイッチ素子５３１−２の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−１となる。以下、同様に、単位光スイッチ素子５３１−２〜５３１−６の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３１−３〜５３１−７の入力ポートにそれぞれ接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−２〜５５１−６となる。副光スイッチ素子群５４１のうち７番目の単位光スイッチ素子５３１−７の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−７となる。
【００３４】
同様に、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−２の他方の出力ポートには、６個の単位光スイッチ素子５３１−１〜５３２−６を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群５４２が接続されている。副光スイッチ素子群５４２のうちの単位光スイッチ素子５３２−１〜５３２−５の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３２−２〜５３２−６の入力ポートにそれぞれ接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−８〜５５１−１２となる。副光スイッチ素子群５４２のうちの６番目の単位光スイッチ素子５３２−６の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−１３となる。
【００３５】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−３の他方の出力ポートには、５個の単位光スイッチ素子５３３−１〜５３３−５を縦列に接続して構成されたた副光スイッチ素子群５４３が接続される。副光スイッチ素子群５４３のうちの単位光スイッチ素子５３３−１〜５３３−４の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３３−２〜５３３−５の入力ポートにそれぞれ接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−１４〜５５１−１７となる。副光スイッチ素子群５４３のうちの５番目の単位光スイッチ素子５３３−５の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−１８となる。
【００３６】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−４の他方の出力ポートには、４個の単位光スイッチ素子５３４−１〜５３４−４を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群５４４が接続される。副光スイッチ素子群５４４のうちの単位光スイッチ素子３５４−１〜５３４−３の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３４−２〜５３４−４の入力ポートにそれぞれ接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−１９〜５５１−２１となる。副光スイッチ素子群５４４のうちの４番目の単位光スイッチ素子５３４−４の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−２２となる。
【００３７】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−５の他方の出力ポートには、３個の単位光スイッチ素子５３５−１〜５３５−３を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群５４５が接続されている。副光スイッチ素子群５４５の単位光スイッチ素子５３５−１〜５３５−２の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３５−２〜５３５−３の入力ポートにそれぞれ接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−２３〜５５１−２４となる。副光スイッチ素子群５４５のうちの３番目の単位光スイッチ素子５３５−３の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−２５となる。
【００３８】
主光スイッチ素子群を構成する単位光スイッチ素子５１１−６の他方の出力ポートには、２個の単位光スイッチ素子５３６−１〜５３６−２を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群５４６が接続されている。副光スイッチ素子群５４６の単位光スイッチ素子５３６−１の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３６−２の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−２６となる。副光スイッチ素子群５４６のうちの２番目の単位光スイッチ素子５３６−２の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−２７となる。
【００３９】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−７の他方の出力ポートは、外部出力ポート５５１−２８となる。
【００４０】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−８の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−２９となる。
【００４１】
図５に示す１×２９光スイッチにおいて、各外部出力ポート５５１−１〜５５１−２９へ経路設定する方法は以下のとおりである。
【００４２】
外部出力ポート５５１−１〜５５１−７に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−１をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４１を構成する単位光スイッチ素子５３１−１〜５３１−７のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−１〜５５１−７のいずれかに（オンにした単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポートに）経路設定される。
【００４３】
外部出力ポート５５１−８〜５５１−１３に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−２をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４２を構成する単位光スイッチ素子５３２−１〜５３２−６のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−８〜５５１−１３のいずれかに経路設定される。
【００４４】
外部出力ポート５５１−１４〜５５１−１８に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−３をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４３を構成する単位光スイッチ素子５３３−１〜５３３−５のいずれか１つをオンにすることで、これらの端９光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−１４〜５５１−１８のいずれかに経路設定される。
【００４５】
外部出力ポート５５１−１９〜５５１−２２に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−４をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４４を構成する単位光スイッチ素子５３４−１〜５３４−４のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−１９〜５５１−２２のいずれかに経路設定される。
【００４６】
外部出力ポート５１１−２３〜５５１−２５に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−５をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４５を構成する単位光スイッチ素子５３５−１〜５３５−３のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−２３〜５５１−２５のいずれかに経路設定される。
【００４７】
外部出力ポート５５１−２６〜５５１−２７に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−６をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４６を構成する単位光スイッチ素子５３６−１〜５３６−２のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−２６〜５５１−２７のいずれかに経路設定される。
【００４８】
外部出力ポート５５１−２８に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−７をオンにする。また、外部出力ポート５５１−２９に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−８をオンにする。
【００４９】
したがって、外部出力ポート５５１−１〜５５１−２７に経路設定するための駆動光スイッチ素子数は２個であり、外部出力ポート５５１−２８〜５５１−２９に経路設定するための駆動光スイッチ素子数は１個である。
【００５０】
図５の１×２９光スイッチは、外部入力ポートと外部出力ポートを入れ替えて２９×１光スイッチとすることができる。
【００５１】
（第二の実施形態）
図６は、本発明の第二の実施形態の２９×１光スイッチの構成例を示す図である。
図６に示す光スイッチは、８個の２入力１入力の単位光スイッチ素子６１１〜６１１−８が縦列に接続されて構成された主光スイッチ素子群６２１を有する。主光スイッチ素子群のうち２番目の単位光スイッチ素子６１１−２の２つの入力ポートの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１１−１の出力ポートに接続されている。以下、同様に、単位光スイッチ素子６１１−３〜６１１−８の２つの入力ポートの一方は単位光スイッチ素子６１１−２〜６１１−７の出力ポートにそれぞれ接続されている。
【００５２】
主光スイッチ素子群６２１のうち１番目の単位光スイッチ素子６１１−１の２つの入力ポートの１つは外部入力ポート６０１−１となる。主光スイッチ素子群６２１のうち２番目の単位光スイッチ素子６１１−２の他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２となる。
【００５３】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−３の他方の入力ポートには、２個の単位光スイッチ素子６１３−１〜６１３−２を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４３が接続されている。
【００５４】
副光スイッチ素子群６４３のうち１番目の単位光スイッチ素子６１３−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−３となる。２番目の単位光スイッチ素子６３１−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１３−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−４となる。２番目の単位光スイッチ素子６１３−２の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−３の他方の入力ポートが接続されている。
【００５５】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−４の他方の入力ポートには、３個の単位光スイッチ素子６１４−１〜６１４−３を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４４が接続されている。
【００５６】
副光スイッチ素子群６４４のうち１番目の単位光スイッチ素子６１４−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−５となる。２番目の単位光スイッチ素子６１４−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１４−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−６となる。３番目の単位光スイッチ素子６１４−３の２つの入力ポートのうちの一方は２番目の単位光スイッチ素子６１４−２の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−７となる。３番目の単位光スイッチ素子６１４−３の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−４の他方の入力ポートが接続されている。
【００５７】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−５の他方の入力ポートには、４個の単位光スイッチ素子６１５−１〜６１５−４を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４５が接続されている。
【００５８】
副光スイッチ素子群６４５のうち１番目の単位光スイッチ素子６１５−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−８となる。２番目の単位光スイッチ素子６１５−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１５−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−９となる。３番目の単位光スイッチ素子６１５−３の２つの入力ポートのうちの一方は２番目の単位光スイッチ素子６１５−２の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１０となる。４番目の単位光スイッチ素子６１５−４の２つの入力ポートのうちの一方は３番目の単位光スイッチ素子６１５−３の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１１となる。４番目の単位光スイッチ素子６１５−４の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−５の他方の入力ポートが接続されている。
【００５９】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−６の他方の入力ポートには、５個の単位光スイッチ素子６１６−１〜６１６−５を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４６が接続されている。
【００６０】
副光スイッチ素子群６４６のうち１番目の単位光スイッチ素子６１６−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−１２となる。２番目の単位光スイッチ素子６１６−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１６−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１３となる。３番目の単位光スイッチ素子６１６−３の２つの入力ポートのうちの一方は２番目の単位光スイッチ素子６１６−２の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１４となる。４番目の単位光スイッチ素子６１６−４の２つの入力ポートのうちの一方は３番目の単位光スイッチ素子６１６−３の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１５となる。５番目の単位光スイッチ素子６１６−５の２つの入力ポートのうちの一方は４番目の単位光スイッチ素子６１６−４の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１６となる。５番目の単位光スイッチ素子６１６−５の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−６の他方の入力ポートが接続されている。
【００６１】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−７の他方の入力ポートには、６個の単位光スイッチ素子６１７−１〜６１７−６を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４７が接続されている。
【００６２】
副光スイッチ素子群６４７のうち１番目の単位光スイッチ素子６１７−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−１７となる。２番目の単位光スイッチ素子６１７−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１７−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１８となる。３番目の単位光スイッチ素子６１７−３の２つの入力ポートのうちの一方は２番目の単位光スイッチ素子６１７−２の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１９となる。４番目の単位光スイッチ素子６１７−４の２つの入力ポートのうちの一方は３番目の単位光スイッチ素子６１７−３の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２０となる。５番目の単位光スイッチ素子６１７−５の２つの入力ポートのうちの一方は４番目の単位光スイッチ素子６１７−４の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２１となる。６番目の単位光スイッチ素子６１７−６の２つの入力ポートのうちの一方は５番目の単位光スイッチ素子６１７−５の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２２となる。６番目の単位光スイッチ素子６１７−６の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−７の他方の入力ポートが接続されている。
【００６３】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−８の他方の入力ポートには、７個の単位光スイッチ素子６１７−１〜６１７−７を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４８が接続されている。
【００６４】
副光スイッチ素子群６４８のうち１番目の単位光スイッチ素子６１８−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−２３となる。２番目の単位光スイッチ素子６１８−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１８−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２４となる。３番目の単位光スイッチ素子６１８−３の２つの入力ポートのうちの一方は２番目の単位光スイッチ素子６１８−２の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２５となる。４番目の単位光スイッチ素子６１８−４の２つの入力ポートのうちの一方は３番目の単位光スイッチ素子６１８−３の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２６となる。５番目の単位光スイッチ素子６１８−５の２つの入力ポートのうちの一方は４番目の単位光スイッチ素子６１８−４の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２７となる。６番目の単位光スイッチ素子６１８−６の２つの入力ポートのうちの一方は５番目の単位光スイッチ素子６１８−５の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２８となる。７番目の単位光スイッチ素子６１８−７の２つの入力ポートのうちの一方は６番目の単位光スイッチ素子６１８−６の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２９となる。７番目の単位光スイッチ素子６１８−７の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−８の他方の入力ポートが接続されている。
【００６５】
本実施形態では、特許文献２に開示された構成にもとづき、副光スイッチ素子群６４３〜６４８を、交互に、主光スイッチ素子群６２１の対向する側に振り分けて配置している。
【００６６】
図６に示す２９×１光スイッチにおいて、各外部入力ポート６０１−１〜６０１−２９から経路設定する方法は以下のとおりである。
【００６７】
外部入力ポート６０１−１から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−１をオンにする。また、外部入力ポート６０１−２から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−２をオンにする。
【００６８】
外部入力ポート６０１−３〜６０１−４から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−３をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４３を構成する単位光スイッチ素子６１３−１〜６１３−２のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−３〜６０１−４のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００６９】
外部入力ポート６０１−５〜６０１−７から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−４をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４４を構成する単位光スイッチ素子６１４−１〜６１４−３のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−５〜６０１−７のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００７０】
外部入力ポート６０１−８〜６０１−１１から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−５をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４５を構成する単位光スイッチ素子６１５−１〜６１５−４のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−８〜６０１−１１のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００７１】
外部入力ポート６０１−１２〜６０１−１６から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−６をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４６を構成する単位光スイッチ素子６１６−１〜６１６−５のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−１２〜６０１−１６のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００７２】
外部入力ポート６０１−１７〜６０１−２２から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−７をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４６を構成する単位光スイッチ素子６１７−１〜６１７−６のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−１７〜６０１−２２のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００７３】
外部入力ポート６０１−２３〜６０１−２９から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−８をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４６を構成する単位光スイッチ素子６１８−１〜６１８−７のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−２３〜６０１−２９のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００７４】
したがって、外部入力ポート６０１−３〜６０１−２９から外部出力ポート６５１へ経路設定するための駆動光スイッチ素子数は２個であり、外部入力ポート６０１−１〜６０１−２から外部出力ポート６５１へ経路設定するための駆動光スイッチ素子数は１個である。
【００７５】
図６の２９×１光スイッチは、外部入力ポートと外部出力ポートを入れ替えて１×２９光スイッチとすることができる。
【００７６】
（第三の実施形態）
図７は、本発明の第三の実施形態の１×２９光スイッチの構成例を示す図である。
図７に示す１×２９光スイッチは、３５個の単位光スイッチ素子７１１−１〜７１１−８、７３１−１〜７３１−７、７３２−１〜７３２−６、７３３−１〜７３３−５、７３４−１〜７３３−４、７３５−１〜７３５−３、７３６−１〜７３６−２を用いて、図５に示す構成と同様の構成により主光スイッチ素子群７２１及び副光スイッチ素子群７４１〜７４６を構成し、さらに３５個の単位光スイッチ素子のうちの２９個の単位光スイッチ素子（７３１−１〜７３１−７、７３２−１〜７３２−６、７３３−１〜７３３−５、７３４−１〜７３３−４、７３５−１〜７３５−３、７３６−１〜７３６−２、７１１−７、７１１−８、）の２つの出力ポートのうちの外部出力ポート側の出力ポートにそれぞれ１入力１出力の単位ゲート光スイッチ素子７５１−１〜７５１−２９を接続した構成となっている。ゲート光スイッチ素子７５１−１〜７５１−２９の出力ポートが、それぞれ外部出力ポート７６１−１〜７６１−２９となる。
【００７７】
図７に示す１×２９光スイッチにおいて、外部出力ポート７６１−１〜７６１−２７に経路設定するための駆動光スイッチ素子数は３個であり、外部出力ポート７６１−２８〜７６１−２９に経路設定するための駆動光スイッチ素子数は２個である。
【００７８】
（実施例１）
図７に示す回路構成の１×２９光スイッチを以下のような光回路により作製した。
【００７９】
厚さ１ｍｍ、直径１５２．４ｍｍ（６インチ）のシリコン基板上に石英系ガラスによって形成されるクラッド層および埋め込み型コア部を有する単一モード光導波路を、ＳｉＣｌ4やＧｅＣｌ4などの原料ガスの火炎加水分解反応を利用した石英形ガラス膜の堆積技術と反応性イオンエッチング技術の組合せにより作製し、薄膜ヒータおよび給電のための電極をクラッド層の表面上に真空蒸着およびパターン化により作製した。作製した光導波路のコア寸法は７μｍ×７μｍであり、クラッド層との比屈折率差は０．７５％とした。本実施例における導波路光スイッチを、この光導波路を用い、直線導波路および曲線導波路を組み合わせることによって形成した。光スイッチ素子は、図８に示すように、アーム導波路の実効光路長差が信号光波長の１／２のマッハ・ツェンダー干渉計回路である。信号光波長は１．５５μｍであり、石英系ガラスの屈折率は１．４５であるので、実際のアーム光導波路長の差は０．５３４μｍとした。熱光学効果による位相シフタとしてクラッド層の表面上に厚さ０．３μｍ、幅２０μｍ、長さ２ｍｍの薄膜ヒータを形成した。さらに薄膜ヒータに沿ってシリコン基板が露出するまでの深さの断熱溝を形成した。図８のマッハ・ツェンダー干渉計回路によって構成される光スイッチ素子の長さは６．５ｍｍであった。この光スイッチ素子を最小曲げ半径Ｒ＝５ｍｍの曲線導波路で接続し、図７に示す回路構成の１×２９光スイッチを１チップに配置した。チップサイズは１１０ｍｍ×１５ｍｍであった。
【００８０】
上記の方法により作製した１×２９光スイッチチップの外部入力ポートおよび外部出力ポートに光ファイバを接続して光学特性を測定したところ、挿入損失１．５ｄＢ以下、消光比４５ｄＢ以上であった。また、入力と出力を入れ替えて、外部出力ポート側から光を入力し、外部入力ポートへ出力される光の光学特性を測定したところ、挿入損失や消光比は同じ特性であった。
【００８１】
（第四の実施形態）
図９は、本発明の第四の実施形態の２９×１光スイッチの構成例を示す図である。
図９に示す２９×１光スイッチは、３５個の単位光スイッチ素子９１１−１〜９１１−８、９３３−１〜９３３−２、９３４−１〜９３４−３、９３５−１〜９３５−４、９３６−１〜９３６−５、９３７−１〜９３７−６、９３８−１〜９３８−７を用いて、図６に示す構成と同様の構成により主光スイッチ素子群９６１及び副光スイッチ素子群９４３〜９４８を構成し、さらに３５個の単位光スイッチ素子のうちの２９個の単位光スイッチ素子（９１１−１〜９１１−２、９３３−１〜９３３−２、９３４−１〜９３４−３、９３５−１〜９３５−４、９３６−１〜９３６−５、９３７−１〜９３７−６、９３８−１〜９３８−７）の２つの入力ポートのうちの外部入力ポート側の入力ポートにそれぞれ１入力１出力の単位ゲート光スイッチ素子９５１−１〜９５１−２９を接続した構成となっている。ゲート光スイッチ素子９５１−１〜９５１−２９の入力ポートが、それぞれ外部入力ポート９０１−１〜９０１−２９となる。
【００８２】
図９に示す２９×１光スイッチにおいて、外部入力ポート９０１−１、９０１−２から外部出力ポート９６１へ経路設定するための駆動光スイッチ素子数（駆動させる単位光スイッチ素子とゲート光スイッチ素子の合計数）は２個であり、外部入力ポート９０１−３〜９０１−２９から外部出力ポート９６１へ経路設定するための駆動光スイッチ素子数は３個である。
【００８３】
（実施例２）
図９に示す回路構成の２９×１光スイッチを実施例１と同様の光回路により作製した。チップサイズは１１０ｍｍ×１５ｍｍであった。
【００８４】
上記の方法により作製した２９×１光スイッチチップの外部入力ポートおよび外部出力ポートに光ファイバを接続して光学特性を測定したところ、挿入損失１．５ｄＢ以下、消光比４５ｄＢ以上であった。また、入力と出力を入れ替えて、外部出力ポート側から光を入力し、外部入力ポートへ出力される光の光学特性を測定したところ、挿入損失や消光比は同じ特性であった。
【符号の説明】
【００８５】
１０１ 外部入力ポート
１１１〜１１７ １入力２出力の単位光スイッチ素子
１２１〜１２８ 外部出力ポート
２０１ 外部入力ポート
２１１〜２１８ １入力２出力の単位光スイッチ素子
２２１〜２２８ 外部出力ポート
３０１ 外部入力ポート
３１１〜３１７ １入力２出力の単位光スイッチ素子
３２１〜３２７ ゲート光スイッチ素子
３３１〜３３８ 外部出力ポート
４０１ 外部入力ポート
４１１〜４１８ １入力２出力の単位光スイッチ素子
４２１〜４２８ ゲート光スイッチ素子
４３１〜４３８ 外部出力ポート
５０１ 外部入力ポート
５１１−１〜５１１−８ １入力２出力の単位光スイッチ素子
５２１ 主光スイッチ素子群
５３１−１〜５３１−７、５３２−１〜５３２−６、５３３−１〜５３３−５、５３４−１〜５３４−４、５３５−１〜５３５−３、５３６−１〜５３６−２ １入力２出力の単位光スイッチ素子
５４１〜５４６ 副光スイッチ素子群
５５１−１〜５５１−２９ 外部出力ポート
６０１−１〜６０１−２９ 外部入力ポート
６１１−１〜６１１−８ ２入力１出力の単位光スイッチ素子
６２１ 主光スイッチ素子群
６１３−１〜６１３−２、６１４−１〜６１４−３、６１５−１〜６１５−４、６１６−１〜６１６−５、６１７−１〜６１７−６、６１８−１〜６１８−７ ２入力１出力の単位光スイッチ素子
６４３〜６４８ 副光スイッチ素子群
６５１ 外部出力ポート
７０１ 外部入力ポート
７１１−１〜５１１−８ １入力２出力の単位光スイッチ素子
７２１ 主光スイッチ素子群
７３１−１〜７３１−７、７３２−１〜７３２−６、７３３−１〜７３３−５、７３４−１〜７３４−４、７３５−１〜７３５−３、７３６−１〜７３６−２ １入力２出力の単位光スイッチ素子
７４１〜７４６ 副光スイッチ素子群
７５１−１〜７５１−２９ ゲート光スイッチ素子
７６１−１〜７６１−２９ 外部出力ポート
８０１、８０２ 入力ポート
８１１、８１２ 出力ポート
８１ シリコン基板
８２ クラッド層
８３１、８３２ 埋め込みコア部
８４１、８４２ 薄膜ヒータ
８５１、８５２、８５３ 断熱溝
８６１、８６２ 方向性結合器
９０１−１〜９０１−２９ 外部入力ポート
９１１−１〜９１１−８ ２入力１出力の単位光スイッチ素子
９２１ 主光スイッチ素子群
９３３−１〜９３３−２、９３４−１〜９３４−３、９３５−１〜９３５−４、９３６−１〜９３６−５、９３７−１〜９３７−６、９３８−１〜９３８−７ ２入力１出力の単位光スイッチ素子
９４３〜９４８ 副光スイッチ素子群
９５１−１〜９５１−２９ ゲート光スイッチ素子
９６１ 外部出力ポート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等で用いられる光スイッチに関し、特に、１入力２出力の単位光スイッチ素子を縦列接続して構成される１入力Ｍ出力の光スイッチ、または２入力１出力の単位光スイッチ素子を縦列接続して構成されるＭ入力１出力の光スイッチに関して、単位光スイッチ素子の接続段数を削減するとともに、同時に駆動する単位光スイッチ素子の数を抑制した回路構成を実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝送媒体とする光通信技術は、信号の伝送距離の拡大をもたらし、大規模な光通信網が構築されてきた。近年では、インターネット通信が広範に普及するのに伴って、通信トラフィックが急速に増大しており、通信網に対する大容量化、高速化、高機能化の要求が高まっている。これまでに、波長の異なる複数の光信号を１本の伝送路で同時に伝送する波長多重通信技術の導入によって、二地点間の伝送容量を増大することが可能となった。
【０００３】
しかし、通信網においては、複数の伝送路が集まるノードにおいて、信号の経路を設定（ルーティング）したり、切替（スイッチング）したりする必要があり、伝送容量の増大に伴って、これらの信号処理がボトルネックになってきている。これまでは、伝送されてきた光信号を一旦電気信号に変換した後に経路設定や経路切替を行ない、再び電気信号を光信号に変換して伝送路に送出する方式が用いられてきたが、今後は光信号を電気信号に変換することなく、信号経路の設定や切替処理を行なう方式を用いることによって、ノードのスループットを飛躍的に拡大することができるものと期待されている。このような方式を光通信網に導入するうえで必要不可欠な部品が光スイッチである。
【０００４】
光スイッチは、入出力数が１または２の単位光スイッチ素子を複数接続することによって、１入力×多出力（または多入力×１出力）、多入力×多出力、２入力×２出力を多連にしたものなど、入出力ポート数やポート間の接続パターンに関して、様々な回路構成の光スイッチを作製することができる。そのなかで、１入力×多出力（または多入力×１出力）の光スイッチは、複数の出力ポート（または入力ポート）のうち１つを選択して光信号を出力する光スイッチとして、広く用いられている。１入力×多出力の光スイッチの構成法としては、１入力２出力の単位光スイッチ素子を樹形状に接続したツリー構成と、１入力２出力の単位光スイッチ素子を縦列接続したタップ構成とがある。
【０００５】
図１にツリー構成の１×８光スイッチの例を示す。図１に示すように、該ツリー構成の１×８光スイッチは、７個の１入力２入力の単位光スイッチ素子１１１〜１１７を樹形状に３段で接続した構成となっている。この構成において、外部入力ポート１０１に接続された１番目の単位光スイッチ素子１１１の２つの出力ポートの一方は２段目の１番目の単位光スイッチ素子１１２の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは２段目の２番目の単位光スイッチ素子１１３の入力ポートに接続される。以下、同様に、２段目の１番目の単位光スイッチ素子１１２の２つの出力ポートの一方は３段目の１番目の単位光スイッチ素子１１４の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは３段目の２番目の単位光スイッチ素子１１５の入力ポートに接続される。また、２段目の２番目の単位光スイッチ素子１１３の２つの出力ポートの一方は３段目の３番目の単位光スイッチ素子１１６の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは３段目の４番目の単位光スイッチ素子１１７の入力ポートに接続される。３段目の単位光スイッチ素子１１５〜１１８の２つの出力ポートは、それぞれ外部出力ポート１２１〜１２８となる。
【０００６】
図２にタップ構成の１×８光スイッチの例を示す。図２に示すように、該タップ構成の１×８光スイッチは、８個の１入力２入力の単位光スイッチ素子２１１〜２１８を縦列に接続した構成となっている。この構成において、外部入力ポート２０１に接続された１番目の単位光スイッチ素子２１１の２つの出力ポートの一方は２番目の単位光スイッチ素子２１２の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート２２１となる。以下、同様に、単位光スイッチ素子２１２〜２１７の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子２１３〜２１８の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート２２２〜２２７となる。８番目の単位光スイッチ素子２１８の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート２２８となる。
【０００７】
このような光スイッチにおいて、構造が非対称であり、駆動信号がオフの状態で一方の出力ポートに経路設定され、駆動信号がオンで他方の出力ポートに経路設定されるような単位光スイッチ素子を用いることができる。この場合、図２に示すようなタップ構成は、外部出力ポート数によらず、駆動する光スイッチ素子（以下、駆動光スイッチ素子または駆動素子ともいう。）の数は１個のみなので、制御が簡単であり、駆動電力が小さくて済む、という長所がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
一方、図１に示すようなツリー構成は、どの外部出力ポートに経路設定するかによっても異なるが、最大の場合、段数と同じ数の単位光スイッチ素子を同時に駆動する必要がある。例えば、図１の１×８光スイッチの場合、駆動信号がオフの状態でスルー側の出力ポートに経路設定され、駆動信号がオンでクロス側の出力ポートに経路設定されるとすると、外部出力ポート１２８に接続するためには、単位光スイッチ素子１１１、１１３、１１７の３個を同時にオンにしなければならない。この駆動素子の最大数（以下、最大駆動素子数ともいう。）は、外部出力ポート数Ｍに応じて、増加していく。外部出力ポート数Ｍ＝１６，３２，６４，１２８の場合、最大駆動素子数は、それぞれ、４，５，６，７となる。
【０００９】
図１および図２に示すような光スイッチにおいて、高い消光比を得るために、各外部出力ポートに、１入力１出力のゲート光スイッチ素子を接続することができる。（例えば、特許文献１および非特許文献２参照）さらに、このゲート光スイッチは、駆動電力をアナログ的に制御することで、可変光減衰器としての機能も得られるため、出力光のパワーレベルを調整することが可能である。
【００１０】
図３に、ゲート光スイッチ素子が接続されたツリー構成の１×８光スイッチの例を示す。図３に示すように、該１×８光スイッチは、７個の１入力２入力の単位光スイッチ素子３１１〜３１８に、８個の１入力１入力の単位ゲート光スイッチ素子３２１〜３２８が接続され、合計で４段の構成となっている。ゲート光スイッチ素子３２１〜３２８の出力ポートが、それぞれ外部出力ポート３３１〜３３８となる。また、該１×８光スイッチでは、同時に駆動する光スイッチ素子の数は、単位ゲート光スイッチ素子２２１〜２２８のうちの１個の分だけ増えて、計４個となる。外部出力ポート数Ｍ＝１６，３２，６４，１２８の場合、ゲート光スイッチ素子を含めた最大駆動素子数は、それぞれ、５，６，７，８となる。
【００１１】
図４に、ゲート光スイッチ素子が接続されたタップ構成の１×８光スイッチの例を示す。図４に示す１×８光スイッチは、図２に示す１×８光スイッチと同様に８個の１入力２入力の単位光スイッチ素子４１１〜４１８を縦列に接続し、さらに単位光スイッチ素子４１１〜４１８に、８個の１入力１入力の単位ゲート光スイッチ素子４２１〜４２８を接続した構成となっている。ゲート光スイッチ素子４２１〜４２８の出力ポートが、それぞれ外部出力ポート４３１〜４３８となる。また、該１×８光スイッチでは、同時に駆動する光スイッチ素子は、単位光スイッチ素子４１１〜４１８のうちの１個と、単位ゲート光スイッチ素子４２１〜４２８のうちの１個とで、計２個となる。この駆動素子数は、外部出力ポート数を増やした場合でも、２個のままである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許３４０６６９１号公報
【特許文献２】特開２００８−２９９２３８号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】小湊、外6名「C-3-141 ツリー・タップ複合構成石英系1×16熱光学スイッチ」、1999年電子情報通信学会総合大会、1999年、p. 295
【非特許文献２】奥野、外6名「C-3-116 高消光比8連１×８PLCスイッチとその応用」、2002年電子情報通信学会ソサイエティ大会、2002年、p. 216
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図２および図４に示すタップ構成の１×Ｍ光スイッチは、外部出力ポート数Ｍに比例して、光スイッチ素子の接続段数が多くなってしまい、光スイッチの長さ（光の進行方向の寸法）が大きくなってしまうという課題があった。
【００１５】
また、図１および図３に示すツリー構成の１×Ｍ光スイッチは、前述した駆動光スイッチ素子数の課題のほかに、外部出力ポート数Ｍに比例して、最終段の単位光スイッチ素子の数が増えてしまい、光スイッチの幅（光の進行方向に垂直な方向の寸法）が大きくなってしまうという課題があった。
【００１６】
光スイッチの長さや幅が大きくなると、集積性が悪くなり、部品占有面積が大きくなってしまう。また、単位光スイッチ素子の接続段数が多くなると、挿入損失も増大してしまう。
【００１７】
本発明はこのような課題を解決するものであって、同時に駆動する光スイッチ素子数を抑制しつつ、単位光スイッチ素子の接続段数を削減した光スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、１入力２出力の単位光スイッチ素子を接続して構成された光スイッチであって、単位光スイッチ素子をＮ個（ここで、Ｎは３以上の整数である）縦列に接続した主光スイッチ素子群を有し、前記主光スイッチ素子群のうちのｉ番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｉは１≦ｉ≦Ｎ−１の整数である）の２つの出力ポートの一方は、当該主光スイッチ素子群のうちの（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子の入力ポートに接続され、前記主光スイッチ素子群のうちのＮ−１番目を除く前記ｉ番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポートは、（Ｎ−ｉ）個の単位光スイッチ素子を縦列に接続した副光スイッチ素子群に接続され、前記副光スイッチ素子群のうちのｊ番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｊは１≦ｊ≦Ｎ−ｉ−１の整数である）の２つの出力ポートの一方は、当該副光スイッチ素子群のうちの（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子の入力ポートに接続され、前記副光スイッチ素子群のうちの前記ｊ番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポート、および前記副光スイッチ素子群の各々の最終段の単位光スイッチ素子の２つの出力ポートのうちの１つ、および、前記主光スイッチ素子群のうちＮ−１番目およびＮ番目の単位光スイッチ素子の２つの出力ポートのうちの１つを外部出力ポートとしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、２入力１出力の単位光スイッチ素子を接続して構成される光スイッチであって、単位光スイッチ素子をＮ個（ここで、Ｎは３以上の整数である）縦列に接続した主光スイッチ素子群を有し、前記主光スイッチ素子群のうち（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｉは１≦ｉ≦Ｎ−１の整数である）の２つの入力ポートの一方は、当該主光スイッチ素子群のうちｉ番目の前記単位光スイッチ素子の出力ポートに接続され、前記主光スイッチ素子群のうちの１番目と２番目を除く前記（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポートは、ｉ個の単位光スイッチ素子を縦列に接続した副光スイッチ素子群に接続され、前記副光スイッチ素子群のうちの（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｊは１≦ｉ≦Ｎ−２の整数である）の２つの入力ポートの一方は、当該副光スイッチ素子群のうちのｊ番目の単位光スイッチ素子の出力ポートに接続され、前記副光スイッチ素子群のうちの前記（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子の他方の入力ポート、前記副光スイッチ素子群のうち１番目の単位光スイッチ素子の２つの入力ポートのうちの１つ、ならびに前記主光スイッチ素子群のうち１番目および２番目の単位光スイッチ素子の２つの入力ポートのうちの１つを、外部入力ポートとしたことを特徴とする。
【００２０】
すなわち、請求項２に記載の光スイッチは、請求項１に記載の光スイッチにおいて、外部入力ポートと外部出力ポートを入れ替えた構成に相当する。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光スイッチにおいて、外部出力ポートに、１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続したことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の光スイッチにおいて、外部入力ポートに、１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続したことを特徴とする。
すなわち、請求項４に記載の光スイッチは、請求項３に記載の光スイッチにおいて、外部入力ポートと外部出力ポートを入れ替えた構成に相当する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、タップ構成の光スイッチにおける１入力２出力（または２入力１出力）の単位光スイッチ素子の接続段数を大幅に削減することができる。当該単位光スイッチ素子の接続段数がＮのとき、外部出力（入力）ポートの本数Ｍは次式で表わされる。
【００２３】
【数１】
【００２４】
例えば、Ｎ＝８のときにＭ＝２９が得られる。また、同時に駆動する単位光スイッチ素子数は、外部出力（または入力）ポートの本数Ｍによらず最大２個である。
【００２５】
さらに、外部出力（または入力）ポートに１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続することで、高い消光比を得ることが可能となる。この場合、１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続しない場合に比べて、単位光スイッチの接続段数が１段多くなるが、同時に駆動する単位光スイッチは、外部出力（または入力）ポートの本数Ｍによらず最大３個である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のツリー型１×８光スイッチの回路構成を示す図である。
【図２】従来のタップ型１×８光スイッチの回路構成を示す図である。
【図３】従来のツリー型１×８光スイッチの回路構成を示す図である。
【図４】従来のタップ型１×８光スイッチの回路構成を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施形態による１×２９光スイッチの回路構成を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施形態による２９×１光スイッチの回路構成を示す図である。
【図７】本発明の第三の実施形態による１×２９光スイッチの回路構成を示す図である。
【図８】（ａ）は、本発明に用いられる光スイッチ素子の構成例の上面図であり、（ｂ）、は（ａ）示した光スイッチ素子におけるＡ−Ａ’断面図である。
【図９】本発明の第四の実施形態による２９×１光スイッチの回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明における光スイッチを実施するにあたっては、多数の光スイッチ素子を単一の基板上に集積することが可能な導波路型光スイッチを用いることが望ましい。導波路型光スイッチの方式としては、熱光学効果を用いる方式、電気光学効果を用いる方式、電流注入による屈折率変化を用いる方式などがある。
【００２８】
また、熱光学効果を用いる方式にも、用いる材料として、石英系ガラス、有機ポリマー、シリコンなどがある。そのなかでも石英系光導波路の熱光学効果を用いた光スイッチは、光ファイバとの整合性が良く、挿入損失が低いことに加えて、原理的な偏波依存性が小さく、構成材料が物理的、化学的に安定で信頼性に優れていることから、実用性が最も高く、本発明の実施に適している。
【００２９】
本実施形態において、１入力２出力の単位光スイッチ素子とは、非対称な構造であって、駆動信号がオフの状態で一方の出力ポートに接続され、駆動信号がオンの状態で他方の出力ポートに接続される単位光スイッチ素子である。また、２入力１出力の単位光スイッチ素子とは、非対称な構造であって、駆動信号がオフの状態で出力ポートに接続されず、駆動信号がオンの状態で出力ポートに接続される単位光スイッチ素子である。さらに、１入力１出力の単位光スイッチ素子（ゲート光スイッチ素子）とは、駆動信号がオフの状態で出力ポートに接続されず、駆動信号がオンの状態で出力ポートに接続される単位光スイッチ素子である。
【００３０】
以下に、本発明の実施形態を、Ｎ＝８の場合を例として説明する。
【００３１】
（第一の実施形態）
図５は、本発明の第一の実施形態の１×２９光スイッチの構成例を示す図である。
図５に示す光スイッチは、８個の１入力２入力の単位光スイッチ素子５１１−１〜５１１−８が縦列に接続されて構成された主光スイッチ素子群５２１を有する。主光スイッチ素子群のうち１番目の単位光スイッチ素子５１１−１の２つの出力ポートの一方は２番目の単位光スイッチ素子５１１−２の入力ポートに接続されている。以下、同様に、単位光スイッチ素子５１１−２〜５１１−７の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５１１−３〜５１１−８の入力ポートにそれぞれ接続されている。
【００３２】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−１の他方の出力ポートには、７個の単位光スイッチ素子５３１−１〜５３１−７を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群５４１が接続されている。
【００３３】
副光スイッチ素子群５４１のうち１番目の単位光スイッチ素子５３１−１の２つの出力ポートの一方は２番目の単位光スイッチ素子５３１−２の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−１となる。以下、同様に、単位光スイッチ素子５３１−２〜５３１−６の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３１−３〜５３１−７の入力ポートにそれぞれ接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−２〜５５１−６となる。副光スイッチ素子群５４１のうち７番目の単位光スイッチ素子５３１−７の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−７となる。
【００３４】
同様に、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−２の他方の出力ポートには、６個の単位光スイッチ素子５３１−１〜５３２−６を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群５４２が接続されている。副光スイッチ素子群５４２のうちの単位光スイッチ素子５３２−１〜５３２−５の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３２−２〜５３２−６の入力ポートにそれぞれ接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−８〜５５１−１２となる。副光スイッチ素子群５４２のうちの６番目の単位光スイッチ素子５３２−６の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−１３となる。
【００３５】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−３の他方の出力ポートには、５個の単位光スイッチ素子５３３−１〜５３３−５を縦列に接続して構成されたた副光スイッチ素子群５４３が接続される。副光スイッチ素子群５４３のうちの単位光スイッチ素子５３３−１〜５３３−４の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３３−２〜５３３−５の入力ポートにそれぞれ接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−１４〜５５１−１７となる。副光スイッチ素子群５４３のうちの５番目の単位光スイッチ素子５３３−５の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−１８となる。
【００３６】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−４の他方の出力ポートには、４個の単位光スイッチ素子５３４−１〜５３４−４を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群５４４が接続される。副光スイッチ素子群５４４のうちの単位光スイッチ素子３５４−１〜５３４−３の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３４−２〜５３４−４の入力ポートにそれぞれ接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−１９〜５５１−２１となる。副光スイッチ素子群５４４のうちの４番目の単位光スイッチ素子５３４−４の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−２２となる。
【００３７】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−５の他方の出力ポートには、３個の単位光スイッチ素子５３５−１〜５３５−３を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群５４５が接続されている。副光スイッチ素子群５４５の単位光スイッチ素子５３５−１〜５３５−２の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３５−２〜５３５−３の入力ポートにそれぞれ接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−２３〜５５１−２４となる。副光スイッチ素子群５４５のうちの３番目の単位光スイッチ素子５３５−３の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−２５となる。
【００３８】
主光スイッチ素子群を構成する単位光スイッチ素子５１１−６の他方の出力ポートには、２個の単位光スイッチ素子５３６−１〜５３６−２を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群５４６が接続されている。副光スイッチ素子群５４６の単位光スイッチ素子５３６−１の２つの出力ポートの一方は単位光スイッチ素子５３６−２の入力ポートに接続され、他方の出力ポートは外部出力ポート５５１−２６となる。副光スイッチ素子群５４６のうちの２番目の単位光スイッチ素子５３６−２の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−２７となる。
【００３９】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−７の他方の出力ポートは、外部出力ポート５５１−２８となる。
【００４０】
主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−８の２つの出力ポートのうち一方は、外部出力ポート５５１−２９となる。
【００４１】
図５に示す１×２９光スイッチにおいて、各外部出力ポート５５１−１〜５５１−２９へ経路設定する方法は以下のとおりである。
【００４２】
外部出力ポート５５１−１〜５５１−７に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−１をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４１を構成する単位光スイッチ素子５３１−１〜５３１−７のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−１〜５５１−７のいずれかに（オンにした単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポートに）経路設定される。
【００４３】
外部出力ポート５５１−８〜５５１−１３に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−２をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４２を構成する単位光スイッチ素子５３２−１〜５３２−６のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−８〜５５１−１３のいずれかに経路設定される。
【００４４】
外部出力ポート５５１−１４〜５５１−１８に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−３をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４３を構成する単位光スイッチ素子５３３−１〜５３３−５のいずれか１つをオンにすることで、これらの端９光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−１４〜５５１−１８のいずれかに経路設定される。
【００４５】
外部出力ポート５５１−１９〜５５１−２２に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−４をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４４を構成する単位光スイッチ素子５３４−１〜５３４−４のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−１９〜５５１−２２のいずれかに経路設定される。
【００４６】
外部出力ポート５１１−２３〜５５１−２５に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−５をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４５を構成する単位光スイッチ素子５３５−１〜５３５−３のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−２３〜５５１−２５のいずれかに経路設定される。
【００４７】
外部出力ポート５５１−２６〜５５１−２７に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−６をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群５４６を構成する単位光スイッチ素子５３６−１〜５３６−２のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部出力ポート５５１−２６〜５５１−２７のいずれかに経路設定される。
【００４８】
外部出力ポート５５１−２８に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−７をオンにする。また、外部出力ポート５５１−２９に経路設定する場合は、主光スイッチ素子群５２１を構成する単位光スイッチ素子５１１−８をオンにする。
【００４９】
したがって、外部出力ポート５５１−１〜５５１−２７に経路設定するための駆動光スイッチ素子数は２個であり、外部出力ポート５５１−２８〜５５１−２９に経路設定するための駆動光スイッチ素子数は１個である。
【００５０】
図５の１×２９光スイッチは、外部入力ポートと外部出力ポートを入れ替えて２９×１光スイッチとすることができる。
【００５１】
（第二の実施形態）
図６は、本発明の第二の実施形態の２９×１光スイッチの構成例を示す図である。
図６に示す光スイッチは、８個の２入力１入力の単位光スイッチ素子６１１〜６１１−８が縦列に接続されて構成された主光スイッチ素子群６２１を有する。主光スイッチ素子群のうち２番目の単位光スイッチ素子６１１−２の２つの入力ポートの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１１−１の出力ポートに接続されている。以下、同様に、単位光スイッチ素子６１１−３〜６１１−８の２つの入力ポートの一方は単位光スイッチ素子６１１−２〜６１１−７の出力ポートにそれぞれ接続されている。
【００５２】
主光スイッチ素子群６２１のうち１番目の単位光スイッチ素子６１１−１の２つの入力ポートの１つは外部入力ポート６０１−１となる。主光スイッチ素子群６２１のうち２番目の単位光スイッチ素子６１１−２の他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２となる。
【００５３】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−３の他方の入力ポートには、２個の単位光スイッチ素子６１３−１〜６１３−２を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４３が接続されている。
【００５４】
副光スイッチ素子群６４３のうち１番目の単位光スイッチ素子６１３−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−３となる。２番目の単位光スイッチ素子６３１−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１３−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−４となる。２番目の単位光スイッチ素子６１３−２の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−３の他方の入力ポートが接続されている。
【００５５】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−４の他方の入力ポートには、３個の単位光スイッチ素子６１４−１〜６１４−３を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４４が接続されている。
【００５６】
副光スイッチ素子群６４４のうち１番目の単位光スイッチ素子６１４−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−５となる。２番目の単位光スイッチ素子６１４−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１４−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−６となる。３番目の単位光スイッチ素子６１４−３の２つの入力ポートのうちの一方は２番目の単位光スイッチ素子６１４−２の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−７となる。３番目の単位光スイッチ素子６１４−３の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−４の他方の入力ポートが接続されている。
【００５７】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−５の他方の入力ポートには、４個の単位光スイッチ素子６１５−１〜６１５−４を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４５が接続されている。
【００５８】
副光スイッチ素子群６４５のうち１番目の単位光スイッチ素子６１５−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−８となる。２番目の単位光スイッチ素子６１５−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１５−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−９となる。３番目の単位光スイッチ素子６１５−３の２つの入力ポートのうちの一方は２番目の単位光スイッチ素子６１５−２の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１０となる。４番目の単位光スイッチ素子６１５−４の２つの入力ポートのうちの一方は３番目の単位光スイッチ素子６１５−３の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１１となる。４番目の単位光スイッチ素子６１５−４の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−５の他方の入力ポートが接続されている。
【００５９】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−６の他方の入力ポートには、５個の単位光スイッチ素子６１６−１〜６１６−５を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４６が接続されている。
【００６０】
副光スイッチ素子群６４６のうち１番目の単位光スイッチ素子６１６−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−１２となる。２番目の単位光スイッチ素子６１６−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１６−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１３となる。３番目の単位光スイッチ素子６１６−３の２つの入力ポートのうちの一方は２番目の単位光スイッチ素子６１６−２の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１４となる。４番目の単位光スイッチ素子６１６−４の２つの入力ポートのうちの一方は３番目の単位光スイッチ素子６１６−３の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１５となる。５番目の単位光スイッチ素子６１６−５の２つの入力ポートのうちの一方は４番目の単位光スイッチ素子６１６−４の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１６となる。５番目の単位光スイッチ素子６１６−５の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−６の他方の入力ポートが接続されている。
【００６１】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−７の他方の入力ポートには、６個の単位光スイッチ素子６１７−１〜６１７−６を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４７が接続されている。
【００６２】
副光スイッチ素子群６４７のうち１番目の単位光スイッチ素子６１７−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−１７となる。２番目の単位光スイッチ素子６１７−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１７−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１８となる。３番目の単位光スイッチ素子６１７−３の２つの入力ポートのうちの一方は２番目の単位光スイッチ素子６１７−２の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−１９となる。４番目の単位光スイッチ素子６１７−４の２つの入力ポートのうちの一方は３番目の単位光スイッチ素子６１７−３の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２０となる。５番目の単位光スイッチ素子６１７−５の２つの入力ポートのうちの一方は４番目の単位光スイッチ素子６１７−４の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２１となる。６番目の単位光スイッチ素子６１７−６の２つの入力ポートのうちの一方は５番目の単位光スイッチ素子６１７−５の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２２となる。６番目の単位光スイッチ素子６１７−６の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−７の他方の入力ポートが接続されている。
【００６３】
主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−８の他方の入力ポートには、７個の単位光スイッチ素子６１７−１〜６１７−７を縦列に接続して構成された副光スイッチ素子群６４８が接続されている。
【００６４】
副光スイッチ素子群６４８のうち１番目の単位光スイッチ素子６１８−１の２つの入力ポートの一つは外部入力ポート６０１−２３となる。２番目の単位光スイッチ素子６１８−２の２つの入力ポートのうちの一方は１番目の単位光スイッチ素子６１８−１の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２４となる。３番目の単位光スイッチ素子６１８−３の２つの入力ポートのうちの一方は２番目の単位光スイッチ素子６１８−２の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２５となる。４番目の単位光スイッチ素子６１８−４の２つの入力ポートのうちの一方は３番目の単位光スイッチ素子６１８−３の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２６となる。５番目の単位光スイッチ素子６１８−５の２つの入力ポートのうちの一方は４番目の単位光スイッチ素子６１８−４の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２７となる。６番目の単位光スイッチ素子６１８−６の２つの入力ポートのうちの一方は５番目の単位光スイッチ素子６１８−５の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２８となる。７番目の単位光スイッチ素子６１８−７の２つの入力ポートのうちの一方は６番目の単位光スイッチ素子６１８−６の出力ポートに接続され、他方の入力ポートは外部入力ポート６０１−２９となる。７番目の単位光スイッチ素子６１８−７の出力ポートには主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−８の他方の入力ポートが接続されている。
【００６５】
本実施形態では、特許文献２に開示された構成にもとづき、副光スイッチ素子群６４３〜６４８を、交互に、主光スイッチ素子群６２１の対向する側に振り分けて配置している。
【００６６】
図６に示す２９×１光スイッチにおいて、各外部入力ポート６０１−１〜６０１−２９から経路設定する方法は以下のとおりである。
【００６７】
外部入力ポート６０１−１から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−１をオンにする。また、外部入力ポート６０１−２から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−２をオンにする。
【００６８】
外部入力ポート６０１−３〜６０１−４から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−３をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４３を構成する単位光スイッチ素子６１３−１〜６１３−２のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−３〜６０１−４のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００６９】
外部入力ポート６０１−５〜６０１−７から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−４をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４４を構成する単位光スイッチ素子６１４−１〜６１４−３のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−５〜６０１−７のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００７０】
外部入力ポート６０１−８〜６０１−１１から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−５をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４５を構成する単位光スイッチ素子６１５−１〜６１５−４のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−８〜６０１−１１のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００７１】
外部入力ポート６０１−１２〜６０１−１６から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−６をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４６を構成する単位光スイッチ素子６１６−１〜６１６−５のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−１２〜６０１−１６のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００７２】
外部入力ポート６０１−１７〜６０１−２２から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−７をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４６を構成する単位光スイッチ素子６１７−１〜６１７−６のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−１７〜６０１−２２のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００７３】
外部入力ポート６０１−２３〜６０１−２９から外部出力ポート６５１へ経路設定する場合は、主光スイッチ素子群６２１を構成する単位光スイッチ素子６１１−８をオンにする。同時に、副光スイッチ素子群６４６を構成する単位光スイッチ素子６１８−１〜６１８−７のいずれか１つをオンにすることで、これらの単位光スイッチ素子に接続された外部入力ポート６０１−２３〜６０１−２９のいずれかから外部出力ポート６５１へ経路設定される。
【００７４】
したがって、外部入力ポート６０１−３〜６０１−２９から外部出力ポート６５１へ経路設定するための駆動光スイッチ素子数は２個であり、外部入力ポート６０１−１〜６０１−２から外部出力ポート６５１へ経路設定するための駆動光スイッチ素子数は１個である。
【００７５】
図６の２９×１光スイッチは、外部入力ポートと外部出力ポートを入れ替えて１×２９光スイッチとすることができる。
【００７６】
（第三の実施形態）
図７は、本発明の第三の実施形態の１×２９光スイッチの構成例を示す図である。
図７に示す１×２９光スイッチは、３５個の単位光スイッチ素子７１１−１〜７１１−８、７３１−１〜７３１−７、７３２−１〜７３２−６、７３３−１〜７３３−５、７３４−１〜７３３−４、７３５−１〜７３５−３、７３６−１〜７３６−２を用いて、図５に示す構成と同様の構成により主光スイッチ素子群７２１及び副光スイッチ素子群７４１〜７４６を構成し、さらに３５個の単位光スイッチ素子のうちの２９個の単位光スイッチ素子（７３１−１〜７３１−７、７３２−１〜７３２−６、７３３−１〜７３３−５、７３４−１〜７３３−４、７３５−１〜７３５−３、７３６−１〜７３６−２、７１１−７、７１１−８、）の２つの出力ポートのうちの外部出力ポート側の出力ポートにそれぞれ１入力１出力の単位ゲート光スイッチ素子７５１−１〜７５１−２９を接続した構成となっている。ゲート光スイッチ素子７５１−１〜７５１−２９の出力ポートが、それぞれ外部出力ポート７６１−１〜７６１−２９となる。
【００７７】
図７に示す１×２９光スイッチにおいて、外部出力ポート７６１−１〜７６１−２７に経路設定するための駆動光スイッチ素子数は３個であり、外部出力ポート７６１−２８〜７６１−２９に経路設定するための駆動光スイッチ素子数は２個である。
【００７８】
（実施例１）
図７に示す回路構成の１×２９光スイッチを以下のような光回路により作製した。
【００７９】
厚さ１ｍｍ、直径１５２．４ｍｍ（６インチ）のシリコン基板上に石英系ガラスによって形成されるクラッド層および埋め込み型コア部を有する単一モード光導波路を、ＳｉＣｌ4やＧｅＣｌ4などの原料ガスの火炎加水分解反応を利用した石英形ガラス膜の堆積技術と反応性イオンエッチング技術の組合せにより作製し、薄膜ヒータおよび給電のための電極をクラッド層の表面上に真空蒸着およびパターン化により作製した。作製した光導波路のコア寸法は７μｍ×７μｍであり、クラッド層との比屈折率差は０．７５％とした。本実施例における導波路光スイッチを、この光導波路を用い、直線導波路および曲線導波路を組み合わせることによって形成した。光スイッチ素子は、図８に示すように、アーム導波路の実効光路長差が信号光波長の１／２のマッハ・ツェンダー干渉計回路である。信号光波長は１．５５μｍであり、石英系ガラスの屈折率は１．４５であるので、実際のアーム光導波路長の差は０．５３４μｍとした。熱光学効果による位相シフタとしてクラッド層の表面上に厚さ０．３μｍ、幅２０μｍ、長さ２ｍｍの薄膜ヒータを形成した。さらに薄膜ヒータに沿ってシリコン基板が露出するまでの深さの断熱溝を形成した。図８のマッハ・ツェンダー干渉計回路によって構成される光スイッチ素子の長さは６．５ｍｍであった。この光スイッチ素子を最小曲げ半径Ｒ＝５ｍｍの曲線導波路で接続し、図７に示す回路構成の１×２９光スイッチを１チップに配置した。チップサイズは１１０ｍｍ×１５ｍｍであった。
【００８０】
上記の方法により作製した１×２９光スイッチチップの外部入力ポートおよび外部出力ポートに光ファイバを接続して光学特性を測定したところ、挿入損失１．５ｄＢ以下、消光比４５ｄＢ以上であった。また、入力と出力を入れ替えて、外部出力ポート側から光を入力し、外部入力ポートへ出力される光の光学特性を測定したところ、挿入損失や消光比は同じ特性であった。
【００８１】
（第四の実施形態）
図９は、本発明の第四の実施形態の２９×１光スイッチの構成例を示す図である。
図９に示す２９×１光スイッチは、３５個の単位光スイッチ素子９１１−１〜９１１−８、９３３−１〜９３３−２、９３４−１〜９３４−３、９３５−１〜９３５−４、９３６−１〜９３６−５、９３７−１〜９３７−６、９３８−１〜９３８−７を用いて、図６に示す構成と同様の構成により主光スイッチ素子群９６１及び副光スイッチ素子群９４３〜９４８を構成し、さらに３５個の単位光スイッチ素子のうちの２９個の単位光スイッチ素子（９１１−１〜９１１−２、９３３−１〜９３３−２、９３４−１〜９３４−３、９３５−１〜９３５−４、９３６−１〜９３６−５、９３７−１〜９３７−６、９３８−１〜９３８−７）の２つの入力ポートのうちの外部入力ポート側の入力ポートにそれぞれ１入力１出力の単位ゲート光スイッチ素子９５１−１〜９５１−２９を接続した構成となっている。ゲート光スイッチ素子９５１−１〜９５１−２９の入力ポートが、それぞれ外部入力ポート９０１−１〜９０１−２９となる。
【００８２】
図９に示す２９×１光スイッチにおいて、外部入力ポート９０１−１、９０１−２から外部出力ポート９６１へ経路設定するための駆動光スイッチ素子数（駆動させる単位光スイッチ素子とゲート光スイッチ素子の合計数）は２個であり、外部入力ポート９０１−３〜９０１−２９から外部出力ポート９６１へ経路設定するための駆動光スイッチ素子数は３個である。
【００８３】
（実施例２）
図９に示す回路構成の２９×１光スイッチを実施例１と同様の光回路により作製した。チップサイズは１１０ｍｍ×１５ｍｍであった。
【００８４】
上記の方法により作製した２９×１光スイッチチップの外部入力ポートおよび外部出力ポートに光ファイバを接続して光学特性を測定したところ、挿入損失１．５ｄＢ以下、消光比４５ｄＢ以上であった。また、入力と出力を入れ替えて、外部出力ポート側から光を入力し、外部入力ポートへ出力される光の光学特性を測定したところ、挿入損失や消光比は同じ特性であった。
【符号の説明】
【００８５】
１０１ 外部入力ポート
１１１〜１１７ １入力２出力の単位光スイッチ素子
１２１〜１２８ 外部出力ポート
２０１ 外部入力ポート
２１１〜２１８ １入力２出力の単位光スイッチ素子
２２１〜２２８ 外部出力ポート
３０１ 外部入力ポート
３１１〜３１７ １入力２出力の単位光スイッチ素子
３２１〜３２７ ゲート光スイッチ素子
３３１〜３３８ 外部出力ポート
４０１ 外部入力ポート
４１１〜４１８ １入力２出力の単位光スイッチ素子
４２１〜４２８ ゲート光スイッチ素子
４３１〜４３８ 外部出力ポート
５０１ 外部入力ポート
５１１−１〜５１１−８ １入力２出力の単位光スイッチ素子
５２１ 主光スイッチ素子群
５３１−１〜５３１−７、５３２−１〜５３２−６、５３３−１〜５３３−５、５３４−１〜５３４−４、５３５−１〜５３５−３、５３６−１〜５３６−２ １入力２出力の単位光スイッチ素子
５４１〜５４６ 副光スイッチ素子群
５５１−１〜５５１−２９ 外部出力ポート
６０１−１〜６０１−２９ 外部入力ポート
６１１−１〜６１１−８ ２入力１出力の単位光スイッチ素子
６２１ 主光スイッチ素子群
６１３−１〜６１３−２、６１４−１〜６１４−３、６１５−１〜６１５−４、６１６−１〜６１６−５、６１７−１〜６１７−６、６１８−１〜６１８−７ ２入力１出力の単位光スイッチ素子
６４３〜６４８ 副光スイッチ素子群
６５１ 外部出力ポート
７０１ 外部入力ポート
７１１−１〜５１１−８ １入力２出力の単位光スイッチ素子
７２１ 主光スイッチ素子群
７３１−１〜７３１−７、７３２−１〜７３２−６、７３３−１〜７３３−５、７３４−１〜７３４−４、７３５−１〜７３５−３、７３６−１〜７３６−２ １入力２出力の単位光スイッチ素子
７４１〜７４６ 副光スイッチ素子群
７５１−１〜７５１−２９ ゲート光スイッチ素子
７６１−１〜７６１−２９ 外部出力ポート
８０１、８０２ 入力ポート
８１１、８１２ 出力ポート
８１ シリコン基板
８２ クラッド層
８３１、８３２ 埋め込みコア部
８４１、８４２ 薄膜ヒータ
８５１、８５２、８５３ 断熱溝
８６１、８６２ 方向性結合器
９０１−１〜９０１−２９ 外部入力ポート
９１１−１〜９１１−８ ２入力１出力の単位光スイッチ素子
９２１ 主光スイッチ素子群
９３３−１〜９３３−２、９３４−１〜９３４−３、９３５−１〜９３５−４、９３６−１〜９３６−５、９３７−１〜９３７−６、９３８−１〜９３８−７ ２入力１出力の単位光スイッチ素子
９４３〜９４８ 副光スイッチ素子群
９５１−１〜９５１−２９ ゲート光スイッチ素子
９６１ 外部出力ポート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１入力２出力の単位光スイッチ素子を接続して構成された光スイッチであって、
単位光スイッチ素子をＮ個（ここで、Ｎは３以上の整数である）縦列に接続した主光スイッチ素子群を有し、
前記主光スイッチ素子群のうちのｉ番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｉは１≦ｉ≦Ｎ−１の整数である）の２つの出力ポートの一方は、当該主光スイッチ素子群のうちの（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子の入力ポートに接続され、
前記主光スイッチ素子群のうちのＮ−１番目を除く前記ｉ番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポートは、（Ｎ−ｉ）個の単位光スイッチ素子を縦列に接続した副光スイッチ素子群に接続され、
前記副光スイッチ素子群のうちのｊ番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｊは１≦ｊ≦Ｎ−ｉ−１の整数である）の２つの出力ポートの一方は、当該副光スイッチ素子群のうちの（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子の入力ポートに接続され、
前記副光スイッチ素子群のうちの前記ｊ番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポート、および前記副光スイッチ素子群の各々の最終段の単位光スイッチ素子の２つの出力ポートのうちの１つ、および、前記主光スイッチ素子群のうちＮ−１番目およびＮ番目の単位光スイッチ素子の２つの出力ポートのうちの１つを外部出力ポートとしたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
２入力１出力の単位光スイッチ素子を接続して構成される光スイッチであって、
単位光スイッチ素子をＮ個（ここで、Ｎは３以上の整数である）縦列に接続した主光スイッチ素子群を有し、
前記主光スイッチ素子群のうち（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｉは１≦ｉ≦Ｎ−１の整数である）の２つの入力ポートの一方は、当該主光スイッチ素子群のうちｉ番目の前記単位光スイッチ素子の出力ポートに接続され、
前記主光スイッチ素子群のうちの１番目と２番目を除く前記（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポートは、ｉ個の単位光スイッチ素子を縦列に接続した副光スイッチ素子群に接続され、
前記副光スイッチ素子群のうちの（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｊは１≦ｉ≦Ｎ−２の整数である）の２つの入力ポートの一方は、当該副光スイッチ素子群のうちのｊ番目の単位光スイッチ素子の出力ポートに接続され、
前記副光スイッチ素子群のうちの前記（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子の他方の入力ポート、前記副光スイッチ素子群のうち１番目の単位光スイッチ素子の２つの入力ポートのうちの１つ、ならびに前記主光スイッチ素子群のうち１番目および２番目の単位光スイッチ素子の２つの入力ポートのうちの１つを、外部入力ポートとしたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
請求項１に記載の光スイッチにおいて、外部出力ポートに、１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続したことを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
請求項２に記載の光スイッチにおいて、外部入力ポートに、１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続したことを特徴とする光スイッチ。
【請求項１】
１入力２出力の単位光スイッチ素子を接続して構成された光スイッチであって、
単位光スイッチ素子をＮ個（ここで、Ｎは３以上の整数である）縦列に接続した主光スイッチ素子群を有し、
前記主光スイッチ素子群のうちのｉ番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｉは１≦ｉ≦Ｎ−１の整数である）の２つの出力ポートの一方は、当該主光スイッチ素子群のうちの（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子の入力ポートに接続され、
前記主光スイッチ素子群のうちのＮ−１番目を除く前記ｉ番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポートは、（Ｎ−ｉ）個の単位光スイッチ素子を縦列に接続した副光スイッチ素子群に接続され、
前記副光スイッチ素子群のうちのｊ番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｊは１≦ｊ≦Ｎ−ｉ−１の整数である）の２つの出力ポートの一方は、当該副光スイッチ素子群のうちの（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子の入力ポートに接続され、
前記副光スイッチ素子群のうちの前記ｊ番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポート、および前記副光スイッチ素子群の各々の最終段の単位光スイッチ素子の２つの出力ポートのうちの１つ、および、前記主光スイッチ素子群のうちＮ−１番目およびＮ番目の単位光スイッチ素子の２つの出力ポートのうちの１つを外部出力ポートとしたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
２入力１出力の単位光スイッチ素子を接続して構成される光スイッチであって、
単位光スイッチ素子をＮ個（ここで、Ｎは３以上の整数である）縦列に接続した主光スイッチ素子群を有し、
前記主光スイッチ素子群のうち（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｉは１≦ｉ≦Ｎ−１の整数である）の２つの入力ポートの一方は、当該主光スイッチ素子群のうちｉ番目の前記単位光スイッチ素子の出力ポートに接続され、
前記主光スイッチ素子群のうちの１番目と２番目を除く前記（ｉ＋１）番目の単位光スイッチ素子の他方の出力ポートは、ｉ個の単位光スイッチ素子を縦列に接続した副光スイッチ素子群に接続され、
前記副光スイッチ素子群のうちの（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子（ここで、ｊは１≦ｉ≦Ｎ−２の整数である）の２つの入力ポートの一方は、当該副光スイッチ素子群のうちのｊ番目の単位光スイッチ素子の出力ポートに接続され、
前記副光スイッチ素子群のうちの前記（ｊ＋１）番目の単位光スイッチ素子の他方の入力ポート、前記副光スイッチ素子群のうち１番目の単位光スイッチ素子の２つの入力ポートのうちの１つ、ならびに前記主光スイッチ素子群のうち１番目および２番目の単位光スイッチ素子の２つの入力ポートのうちの１つを、外部入力ポートとしたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
請求項１に記載の光スイッチにおいて、外部出力ポートに、１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続したことを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
請求項２に記載の光スイッチにおいて、外部入力ポートに、１入力１出力の単位光スイッチ素子を接続したことを特徴とする光スイッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２５７５５７（Ｐ２０１１−２５７５５７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３１３９４（Ｐ２０１０−１３１３９４）
【出願日】平成２２年６月８日（２０１０．６．８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月８日（２０１０．６．８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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