JP4949355B2 - Wavelength selective switch - Google Patents

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本発明は光通信システムに応用可能な、波長選択スイッチに関する。   The present invention relates to a wavelength selective switch applicable to an optical communication system.

光通信の大容量化が進展し、伝送容量が波長分割多重(WDM(Wavelength Division Multiplexing))方式により増大する一方で、ノードにおける経路切換機能のスループットの増大が強く求められている。従来はその経路切換は、伝送されてきた光信号を電気信号に変換した後に、電気スイッチにより行う方法が主流であったが、高速で広帯域であるという光信号の特徴を生かして、光スイッチ等を用いて光信号のまま、アド・ドロップ等を行う、ROADMシステムが導入されている。具体的には、ネットワークをリング型として各ノードで光信号のアド・ドロップを行うとともに、その必要がないものは光信号のまま通過させるため、ノード装置が小型で低消費電力化するという利点がある。それらROADM(reconfigurable optical add/drop multiplexer)システムの将来的な展開に必要なデバイスとして、波長選択スイッチ(Wavelength selective switch:WSS)モジュールが求められている。   While an increase in capacity of optical communication has progressed and transmission capacity has been increased by a wavelength division multiplexing (WDM) method, an increase in throughput of a path switching function in a node is strongly demanded. In the past, the path switching was mainly performed by an electrical switch after converting the transmitted optical signal to an electrical signal. However, taking advantage of the characteristics of the optical signal such as high speed and wide bandwidth, an optical switch, etc. A ROADM system that performs add / drop and the like using an optical signal as it is is introduced. Specifically, an optical signal is added / dropped at each node using a ring type network, and those that do not need to pass through the optical signal as it is, so that the node device is small and has low power consumption. is there. A wavelength selective switch (WSS) module is required as a device necessary for future development of these reconfigurable optical add / drop multiplexer (ROADM) systems.

従来、MEMSミラーアレイを用いたWSSが知られている(例えば、特許文献1参照)。図1は、そのようなMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーアレイを用いたWSSの構成を示す図である。図1(a)はWSSの平面図であり、図1(b)は側面図である。図1に示すWSSは、入力側の光ファイバに波長分割多重(WDM)化された光信号が入力光として入力し、波長分波器(例えば、基板10上に石英ガラス系のスラブ導波路12およびアレイ導波路14を備えた光導波路(Planar lightwave circuit:PLC)で作製されたアレイ導波路回折格子(Arrayed waveguide grating:AWG))により互いに波長の異なるチャネル光信号ごとに分波され、分波されたチャネル光信号が、レンズ(シリンドリカルレンズ20、主レンズ40)により、MEMSミラーアレイを構成するMEMSミラー60に集光するように構成されている。ここでMEMSミラーアレイは、各々のミラー60に各波長チャネルの光信号が各々入力するように配置されている。したがって、この各MEMSミラーの角度を調整することにより、各波長チャネルの光信号は任意の方向にステアすることができる。例えば図1に示すWSSにおいて光軸(z方向)に対して左右の方向(x方向)にミラーを振ることにより、各波長チャネルの光信号を同一基板上の他のAWGに入力することが可能である。なお、本明細書において光回路の基板における信号光の出射端面と水平な方向をx、垂直な方向をyとし、光波の進行方向すなわち光軸をzとする。   Conventionally, WSS using a MEMS mirror array is known (for example, refer to Patent Document 1). FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a WSS using such a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror array. FIG. 1A is a plan view of the WSS, and FIG. 1B is a side view. In the WSS shown in FIG. 1, a wavelength division multiplexed (WDM) optical signal is input to an input optical fiber as input light, and a wavelength demultiplexer (for example, a quartz glass-based slab waveguide 12 on a substrate 10). And an optical waveguide having an arrayed waveguide 14 (Planar lightwave circuit: PLC) is demultiplexed into channel optical signals having different wavelengths from each other by an arrayed waveguide grating (AWG). The channel optical signal thus formed is condensed by a lens (cylindrical lens 20, main lens 40) onto a MEMS mirror 60 constituting a MEMS mirror array. Here, the MEMS mirror array is arranged so that the optical signals of the respective wavelength channels are input to the respective mirrors 60. Therefore, by adjusting the angle of each MEMS mirror, the optical signal of each wavelength channel can be steered in an arbitrary direction. For example, in the WSS shown in FIG. 1, the optical signal of each wavelength channel can be input to other AWGs on the same substrate by swinging the mirror in the left and right direction (x direction) with respect to the optical axis (z direction). It is. In this specification, the horizontal direction of the signal light emission end face on the substrate of the optical circuit is x, the vertical direction is y, and the traveling direction of the light wave, that is, the optical axis is z.

図1(b)に示すように、WSSは、入力側のアレイ導波路回折格子基板10と複数の出力側のアレイ導波路回折格子基板10’とを(y方向に)スタックした構成のWSSである。したがって、各MEMSミラーの角度を光軸(z方向)に対して上下の方向(y方向)にさらに調整することにより、スタックされた他のPLC基板のAWGに光信号を入力させることができる。   As shown in FIG. 1B, the WSS is a WSS having a configuration in which an arrayed waveguide grating substrate 10 on the input side and a plurality of arrayed waveguide grating substrates 10 ′ on the output side are stacked (in the y direction). is there. Therefore, by further adjusting the angle of each MEMS mirror in the vertical direction (y direction) with respect to the optical axis (z direction), an optical signal can be input to the AWG of another stacked PLC substrate.

図1に示すWSSにおいて、各波長チャネルの光信号は、出力側の各AWGにより合波され再び各出力ポートからWDM信号として出力される。図1の例では1つの入力側のアレイ導波路格子に対して、24個のアレイ導波路格子が存在するため1入力24出力(1×24)のWSSとして機能する。   In the WSS shown in FIG. 1, the optical signals of the respective wavelength channels are multiplexed by the output side AWGs and output again as WDM signals from the respective output ports. In the example of FIG. 1, since 24 arrayed waveguide gratings exist for one input side arrayed waveguide grating, it functions as a WSS with 1 input and 24 outputs (1 × 24).

米国特許第7088882号明細書U.S. Pat. No. 7,088,882 ヘクト著、ヘクト光学II,2004年9月,p88By Hector, Hector Optics II, September 2004, p88

しかしながら、図1の波長選択スイッチは、以下のような課題が存在する。図1の波長選択スイッチでは、WDM光信号を波長毎に回折格子で分割し、MEMSミラーアレイに当てて処理しているため、MEMSミラー同士の隙間をできるだけ狭くする必要がある。すなわちMEMSミラーは、図2に示すように波長ch数分のミラーが隙間なく並べられ、典型的にはその上下にヒンジ(ミラーを支えるバネ)が設けられた構造になっている。この理由は回折格子から波長毎に分けられた光がミラー面のA−A’に入射するため、ミラー間の隙間分だけ出射光の波長スペクトルにギャップができるためである。すなわち上下右左に傾けるため、上下右左にヒンジが設けられた方が有利であるにもかかわらず、ミラー間にヒンジ(バネ)を入れることはできず上下にのみヒンジがある。   However, the wavelength selective switch of FIG. 1 has the following problems. In the wavelength selective switch of FIG. 1, since the WDM optical signal is divided by the diffraction grating for each wavelength and processed by being applied to the MEMS mirror array, it is necessary to make the gap between the MEMS mirrors as narrow as possible. That is, as shown in FIG. 2, the MEMS mirror has a structure in which mirrors corresponding to the number of wavelength channels are arranged without a gap, and typically hinges (springs that support the mirror) are provided above and below the MEMS mirror. This is because the light divided for each wavelength from the diffraction grating is incident on A-A ′ on the mirror surface, so that there is a gap in the wavelength spectrum of the emitted light by the gap between the mirrors. That is, in order to incline up and down, right and left, although it is advantageous to provide hinges on the top, bottom, right and left, hinges (springs) cannot be inserted between the mirrors, and there are hinges only on the top and bottom.

それにもかかわらず従来例では、上下右左にミラーを傾け、反射光を2次元方向に曲げる必要がある。これは出力ポートに対応するアレイ導波路格子の出力部が光軸の進行方向にむかって2次元的に配置していることに起因する。このように原理的には1軸方向の回転に適したヒンジ構造にも関わらず2軸方向に回転させる必要があり、ヒンジに無理な応力がかかるため信頼性等に問題があった。   Nevertheless, in the conventional example, it is necessary to tilt the mirror up, down, right, and left to bend the reflected light in a two-dimensional direction. This is because the output part of the arrayed waveguide grating corresponding to the output port is two-dimensionally arranged in the traveling direction of the optical axis. Thus, in principle, it is necessary to rotate in the biaxial direction regardless of the hinge structure suitable for the rotation in the uniaxial direction, and there is a problem in reliability and the like because excessive stress is applied to the hinge.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、MEMSミラーを用いない波長選択スイッチを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a wavelength selective switch that does not use a MEMS mirror.

本発明に係る波長選択スイッチは、入力ポートから光信号を入力し分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して、光軸を変化させることにより複数の出力ポートのうちの所望の出力ポートに対応させ、各々の出力ポートに対応する光信号は異なる波長の複数の光信号が合流して各出力ポートから出力する波長選択スイッチである。本発明に係る波長選択スイッチは、入力ポートへ入射した光信号を異なる波長を有する複数の光信号に分光して波長に応じた出射角度で出射する分光手段と、分光手段により波長毎に分光された光信号の各々を単一偏光成分の光信号に変換する手段と、単一偏光成分の光信号を各々に集光する集光手段と、集光手段により集光された光信号の各々に対し進行方向を変化させる空間偏向手段と、空間偏向手段により進行方向が変化した光信号を、各々合波して2個の出力ポートの内の一方に出力し、前記空間偏向手段により進行方向を変化させない光信号を、各々、合波し、前記2個の出力ポートの内の他方に出力に出力する合波手段とを含む。 The wavelength selective switch according to the present invention receives an optical signal from an input port, separates it into a plurality of optical signals of different wavelengths, and changes the optical axis for the optical signals of each wavelength to change a plurality of optical signals. Corresponding to a desired output port among the output ports, the optical signal corresponding to each output port is a wavelength selective switch that outputs a plurality of optical signals of different wavelengths and outputs from each output port. The wavelength selective switch according to the present invention splits an optical signal incident on an input port into a plurality of optical signals having different wavelengths and emits them at an emission angle according to the wavelength, and the spectral means separates each wavelength. Each of the optical signals converted into an optical signal of a single polarization component , a condensing unit for condensing the optical signal of a single polarization component, and an optical signal collected by the condensing unit. and space deflecting means for changing the traveling direction against an optical signal traveling direction changed by the spatial deflection means, respectively, multiplexed and output to one of two output ports, the traveling direction by the space deflecting means Optical signals that do not change the frequency of the optical signals are combined and output to the other of the two output ports .

本発明に係る波長選択スイッチの合波手段の複数の分光面は同一の面内にあり、一実施形態では、1つまたは複数のアレイ導波路回折格子を用いて構成することができる。また、本発明に係る波長選択スイッチの分光手段も、一実施形態では、アレイ導波路回折格子を用いて構成することができる。   The plurality of spectral planes of the multiplexing means of the wavelength selective switch according to the present invention are in the same plane, and in one embodiment, can be configured using one or a plurality of arrayed waveguide gratings. Moreover, the spectral means of the wavelength selective switch according to the present invention can also be configured using an arrayed waveguide diffraction grating in one embodiment.

本発明に係る波長選択スイッチの空間偏向手段は、集光手段側から順に配置された信号光の偏光状態に対応して合波手段の分光面内で光信号の各々の進行方向を変化させる複屈折結晶、前記信号光の偏光状態を変化させる液晶素子、および光路を折り返すミラーにより構成することができる。信号光は、集光手段から順に、複屈折結晶および液晶素子を透過し、ミラーで折り返した後、順に液晶素子および複屈折結晶を透過するように構成することができる。   The spatial deflecting means of the wavelength selective switch according to the present invention is a compound that changes the traveling direction of each optical signal within the spectral plane of the multiplexing means in accordance with the polarization state of the signal light arranged in order from the condensing means side. A refractive crystal, a liquid crystal element that changes the polarization state of the signal light, and a mirror that turns back the optical path can be used. The signal light can be configured so as to pass through the birefringent crystal and the liquid crystal element in order from the condensing means, and then pass through the liquid crystal element and the birefringent crystal in order after being turned back by a mirror.

本発明に係る波長選択スイッチの空間偏向手段は、空間偏向手段により進行方向を変化させた光信号および進行方向を変化させない光信号が、集光レンズへ入射する前に互いに平行となるよう当該光信号の進行方向を変化させる手段をさらに備えることもできる。   The spatial deflecting means of the wavelength selective switch according to the present invention is configured so that the optical signal whose traveling direction is changed by the spatial deflecting means and the optical signal whose traveling direction is not changed are parallel to each other before entering the condenser lens. A means for changing the traveling direction of the signal may be further provided.

以上説明したように、本発明によれば、MEMSミラーを用いない、かつ複数のAWGを含むPLC基板を用いた波長選択スイッチを提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a wavelength selective switch that does not use a MEMS mirror and uses a PLC substrate including a plurality of AWGs.

上記のように、本発明の波長選択スイッチは、AWGを含むPLC基板と、液晶スイッチとを備え、液晶スイッチが入力側のAWGにより波長分離された所望の波長チャネルの光をステアして出力側のAWGの方向(x方向)に結合する(所望の波長チャネルの光を他の波長チャネルの光から分光する)スイッチとして機能する。本発明の波長選択スイッチは、反射型として実施することができる。以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本明細書において、同一または類似の要素は、同一または類似の符号によって参照される。   As described above, the wavelength selective switch of the present invention includes the PLC substrate including the AWG and the liquid crystal switch, and the liquid crystal switch steers the light of the desired wavelength channel that has been wavelength-separated by the AWG on the input side, and outputs it. It functions as a switch that couples in the direction of the AWG (x direction) (disperses light of a desired wavelength channel from light of other wavelength channels). The wavelength selective switch of the present invention can be implemented as a reflection type. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification, the same or similar elements are referred to by the same or similar reference numerals.

図3は、MEMSミラーを用いずに、液晶の光偏波スイッチを用いた波長選択スイッチの構成例を示す図である。図3(a)は平面図、図3(b)は側面図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a wavelength selective switch using a liquid crystal optical polarization switch without using a MEMS mirror. 3A is a plan view and FIG. 3B is a side view.

図3に示す波長選択スイッチは、入力ポートまたは出力ポート側から順に、(y方向に)スタックされたAWGを含むPLC(入力側AWG10および出力側AWG10’)と、シリンドリカルレンズ 20と、偏波分離部(たとえば、偏波ビームディスプレーサ)30、主レンズ(たとえば、シリンドリカルレンズ、球面レンズ)40と、液晶可変光減衰器(Variable Optical Attenuator:VOA)500と、第1液晶スイッチ700および第2液晶スイッチ800と、反射ミラー610とを備える。   The wavelength selective switch shown in FIG. 3 includes, in order from the input port or output port side, a PLC (input side AWG 10 and output side AWG 10 ′) including stacked AWGs (in the y direction), a cylindrical lens 20, and polarization separation. Unit (for example, polarization beam displacer) 30, main lens (for example, cylindrical lens, spherical lens) 40, liquid crystal variable optical attenuator (VOA) 500, first liquid crystal switch 700 and second liquid crystal switch 800 and a reflection mirror 610.

図3に示すWSSでは、PLC10(10’)がAWGを含み、AWGは光導波路11、スラブ導波路12、アレイ導波路14から構成されている。   In the WSS shown in FIG. 3, the PLC 10 (10 ′) includes an AWG, and the AWG includes an optical waveguide 11, a slab waveguide 12, and an arrayed waveguide 14.

第1液晶スイッチ700および第2液晶スイッチ800は、液晶スイッチ部を構成する。第1液晶スイッチ700および第2液晶スイッチ800は、それぞれ液晶素子550と、液晶素子550を透過した光を入射する偏波分離結晶(または、ウェッジ型の複屈折結晶)900とを備え、液晶スイッチ部において入力側AWGから出射した光を上下方向(PLCのスタック方向:y方向)にステアする機能を担う。   The first liquid crystal switch 700 and the second liquid crystal switch 800 constitute a liquid crystal switch unit. Each of the first liquid crystal switch 700 and the second liquid crystal switch 800 includes a liquid crystal element 550 and a polarization separation crystal (or a wedge-type birefringent crystal) 900 that receives light transmitted through the liquid crystal element 550, and the liquid crystal switch This unit functions to steer light emitted from the input side AWG in the vertical direction (PLC stacking direction: y direction).

図3に示すWSSでは、入力側のAWG10からの出力光は、波長により水平面内に異なる角度に出射する。入力側PLC10の端面から出射した光ビームは上下方向の広がりを防ぐため、シリンドリカルレンズ20を透過する。   In the WSS shown in FIG. 3, output light from the AWG 10 on the input side is emitted at different angles in the horizontal plane depending on the wavelength. The light beam emitted from the end face of the input side PLC 10 passes through the cylindrical lens 20 in order to prevent the vertical spread.

次いで、液晶VOA500、第1液晶スイッチ700および第2液晶スイッチ800を構成する液晶素子が偏光依存性を持つため、偏波分離部30でシリンドリカルレンズ20を透過した光を、例えば水平方向の偏光成分のみにする。偏波分離部30から出力された各光は図のように主レンズ40を透過する。主レンズ40の前後の焦点はPLCの出射端面および反射ミラー610の反射面になるようにしている。そのため、図3(a)のように水平面内で波長により出射角度が異なっていた光は全て中心光軸が平行な光となる。主レンズ40を透過した光は、液晶VOA500へ入射し強度が制御される。   Next, since the liquid crystal elements constituting the liquid crystal VOA 500, the first liquid crystal switch 700, and the second liquid crystal switch 800 have polarization dependency, the light transmitted through the cylindrical lens 20 by the polarization separation unit 30 is converted into, for example, a horizontal polarization component. Only. Each light output from the polarization separation unit 30 passes through the main lens 40 as shown in the figure. The focal points before and after the main lens 40 are made to be the emission end face of the PLC and the reflection face of the reflection mirror 610. Therefore, as shown in FIG. 3A, all the light whose emission angles are different depending on the wavelength in the horizontal plane become light whose central optical axis is parallel. The light transmitted through the main lens 40 enters the liquid crystal VOA 500 and the intensity is controlled.

液晶スイッチ700,800は、図4に示す構造を有し、液晶素子550において透明導電膜のITO電極506に所望の電圧を加えることにより、光信号の偏光面を光軸に垂直面上に0〜90度まで回転できる。つまり、ITO電極506の印加電圧を制御することにより、液晶素子550は偏光面の回転角度0、90度で制御できる。したがって液晶素子550と偏波分離結晶840とを用いると、図4に示すような光を分離する1×2スイッチを構成できる。最終的にその各々の光路の出力側に各々PLCを設置することによりWSSを構成できる。図3に示すWSSでは液晶光偏波スイッチ部における上下方向(y方向)の光軸の分離(シフト)は、図5に示すウェッジ型の複屈折結晶900による水平・垂直方向の偏光の屈折角度の違いによっても引き起こすことができる。   The liquid crystal switches 700 and 800 have the structure shown in FIG. 4, and by applying a desired voltage to the ITO electrode 506 of the transparent conductive film in the liquid crystal element 550, the polarization plane of the optical signal is 0 on the vertical plane with respect to the optical axis. Can rotate up to 90 degrees. That is, by controlling the voltage applied to the ITO electrode 506, the liquid crystal element 550 can be controlled with the rotation angle of the polarization plane being 0 or 90 degrees. Therefore, when the liquid crystal element 550 and the polarization separation crystal 840 are used, a 1 × 2 switch for separating light as shown in FIG. 4 can be configured. Finally, a WSS can be configured by installing a PLC on the output side of each optical path. In the WSS shown in FIG. 3, the separation (shift) of the optical axis in the vertical direction (y direction) in the liquid crystal optical polarization switch unit is the refraction angle of the polarized light in the horizontal and vertical directions by the wedge-type birefringent crystal 900 shown in FIG. It can also be caused by differences.

図5は、図3の液晶スイッチの一部を構成するウェッジ型の偏波分離結晶を説明するための図である。ここで偏波分離結晶の例として、複屈折結晶YVO4を用いる。ここでは、複屈折結晶YVO4の水平方向の屈折率がn(//)=1.9447、垂直方向の屈折率がn=2.1486とする。そして複屈折結晶YVO4の光が入射する入射面が光路に対して垂直であり、図示のように出力する出力面が入射面に対して傾いていると、スネルの法則により入力偏光の向きにより出力角度がシフトする。したがって、複屈折結晶YVO4の出射面のオフセット角度を調整することにより各偏光の屈折角を所望の値に変化させることができ、その垂直方向の光と水平方向の光との屈折角度差も一様に増加させることができる。したがって、複屈折結晶の前段に配置された液晶素子550において、複屈折結晶に入射する光の偏光の方向を0か90度に制御することにより出射角度を変化させる1×2の光スイッチとして第1液晶スイッチ700および第2液晶スイッチ800を機能させることができる。   FIG. 5 is a diagram for explaining a wedge-type polarization separation crystal that constitutes a part of the liquid crystal switch of FIG. Here, a birefringent crystal YVO4 is used as an example of the polarization separation crystal. Here, the refractive index in the horizontal direction of the birefringent crystal YVO4 is n (//) = 1.9447, and the refractive index in the vertical direction is n = 2.1486. If the incident surface on which the light of the birefringent crystal YVO4 is incident is perpendicular to the optical path and the output surface to be output is tilted with respect to the incident surface as shown in the figure, the output is made according to the direction of the input polarization according to Snell's law. The angle shifts. Therefore, the refraction angle of each polarized light can be changed to a desired value by adjusting the offset angle of the exit surface of the birefringent crystal YVO4, and the refraction angle difference between the vertical light and the horizontal light is also one. Can be increased. Therefore, in the liquid crystal element 550 arranged in the preceding stage of the birefringent crystal, the first as a 1 × 2 optical switch that changes the emission angle by controlling the polarization direction of the light incident on the birefringent crystal to 0 or 90 degrees. The first liquid crystal switch 700 and the second liquid crystal switch 800 can function.

図3に示すWSSは、液晶スイッチ700,800をカスケードに配置して、1×4スイッチを実現する例を示している。ここで垂直方向へのシフト量の組み合わせは偏波分離結晶のオフセット角度によって調整することが可能である。   The WSS shown in FIG. 3 shows an example in which liquid crystal switches 700 and 800 are arranged in cascade to realize a 1 × 4 switch. Here, the combination of shift amounts in the vertical direction can be adjusted by the offset angle of the polarization splitting crystal.

一方、水平方向(PLCのスタック方向に対して垂直な面内の方向:x方向)については、図3(a)に示すように各波長chの信号がAWG10により波長分離されている。従って液晶スイッチ700,800を構成する液晶素子550も、ITO電極を分光軸方向(図3に示すWSSではx方向)にパターン化し、所望の波長chの信号光ごとに1ピクセルのITO電極に当たるようにしておくことにより、各波長chごとに出力ポートの切り替えをすることが可能である。そして、AWG10’を出力信号の集光位置に並べることにより、所望のAWG10’に戻すことができる。各AWG10’に戻された光は合波されてPLC基板の左側の各ポートから出力する。   On the other hand, in the horizontal direction (in-plane direction perpendicular to the stacking direction of the PLC: x direction), the signals of each wavelength ch are wavelength-separated by the AWG 10 as shown in FIG. Therefore, the liquid crystal element 550 constituting the liquid crystal switches 700 and 800 also patterns the ITO electrode in the direction of the spectral axis (x direction in WSS shown in FIG. 3) so as to hit one pixel of the ITO electrode for each signal light of a desired wavelength ch. Thus, the output port can be switched for each wavelength channel. Then, by arranging the AWGs 10 'at the output signal condensing positions, the desired AWGs 10' can be restored. The light returned to each AWG 10 'is combined and output from each port on the left side of the PLC board.

図3の構成において、1つの液晶スイッチに着目すると、光は、液晶素子、複屈折結晶ウェッジ、ミラー、複屈折結晶ウェッジ、液晶素子の順に透過する。偏波回転後に2回複屈折結晶ウェッジを通る事で、2倍の分離角度を得る事ができる。図5から分るように一般に大きな分離角度を得る為には厚い結晶が必要でありコスト高となる。本発明の液晶スイッチの構成によると、薄い結晶を用いることが可能となりコストメリットが得られる。   In the configuration of FIG. 3, when focusing on one liquid crystal switch, light is transmitted in the order of a liquid crystal element, a birefringent crystal wedge, a mirror, a birefringent crystal wedge, and a liquid crystal element. A double separation angle can be obtained by passing the birefringent crystal wedge twice after the polarization rotation. As can be seen from FIG. 5, in order to obtain a large separation angle, a thick crystal is generally required, resulting in high costs. According to the configuration of the liquid crystal switch of the present invention, a thin crystal can be used, and a cost merit can be obtained.

図3に示す波長選択スイッチWSSでは、各々アレイ導波路回折格子(AWG)を含む複数のPLC基板(10,10’)を用いるため、コストが増大するという問題がある。また、図3に示す波長選択スイッチWSSでは、複数のPLC基板(10,10’)をスイッチ軸方向(y方向)に高精度にスタックする必要があるため、組立工程が複雑になり歩留まりが低下し、コストが増大するという問題、および光学モジュールが厚くなるという問題がある。一方で、図3と同じ構成の液晶スイッチを用いてx方向に光をステアすると次の問題が生じる。   The wavelength selective switch WSS shown in FIG. 3 has a problem that the cost increases because a plurality of PLC substrates (10, 10 ') each including an arrayed waveguide grating (AWG) are used. Further, in the wavelength selective switch WSS shown in FIG. 3, since it is necessary to stack a plurality of PLC boards (10, 10 ′) with high accuracy in the switch axis direction (y direction), the assembly process becomes complicated and the yield decreases. However, there is a problem that the cost increases and a problem that the optical module becomes thick. On the other hand, when light is steered in the x direction using a liquid crystal switch having the same configuration as that of FIG. 3, the following problem occurs.

図6は、図3に示したWSSの液晶スイッチ(700,800)と同様に構成した場合に、液晶スイッチへ入射した光の光路を説明するための図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining an optical path of light incident on the liquid crystal switch when configured in the same manner as the WSS liquid crystal switch (700, 800) shown in FIG.

図6に示す液晶素子は、液晶素子550、ウェッジ型の複屈折結晶900、ミラー610の順に配列されている。液晶素子550は、PLC基板におけるAWGの配列方向(x方向)に配列された、PLC基板面に垂直な方向(y方向)に長いITO電極506を備え、各ITO電極506のピクセルが、光の波長chに対応する。   The liquid crystal element shown in FIG. 6 is arranged in the order of a liquid crystal element 550, a wedge-type birefringent crystal 900, and a mirror 610. The liquid crystal element 550 includes ITO electrodes 506 that are arranged in the direction of the AWG on the PLC substrate (x direction) and that are long in the direction perpendicular to the PLC substrate surface (y direction). Corresponds to wavelength ch.

図6に示すように、液晶スイッチへ入射光路から入射した光は、液晶素子550において偏光面の回転角度が0または90度に制御された後に複屈折結晶ウェッジ900へ入射される。複屈折結晶ウェッジ900へ入射した光は、偏光面の回転角度に応じた屈折角度で出射し、ミラー610で反射されて再び複屈折結晶ウェッジ900および液晶550を透過する。このようにして、光はPLC基板におけるAWGの配列方向(x方向)へ出射光路AまたはBをスイッチするようにステアされる。ここで、図6に示すように、出射光路Bへスイッチした場合は、液晶素子550における光の入射位置と出射位置はx方向において異なるため、液晶素子550のピクセルに入射した光が異なるピクセルを透過して出力される場合が生じる。異なるピクセルを透過した光は、意図されていない偏光面の光として出力されるため、光のステアの精度が低下し、WSSにおける波長分解能が低下する。   As shown in FIG. 6, the light incident on the liquid crystal switch from the incident optical path is incident on the birefringent crystal wedge 900 after the rotation angle of the polarization plane is controlled to 0 or 90 degrees in the liquid crystal element 550. The light incident on the birefringent crystal wedge 900 exits at a refraction angle corresponding to the rotation angle of the polarization plane, is reflected by the mirror 610, and passes through the birefringent crystal wedge 900 and the liquid crystal 550 again. In this way, the light is steered so as to switch the outgoing optical path A or B in the AWG arrangement direction (x direction) on the PLC substrate. Here, as shown in FIG. 6, when switching to the emission optical path B, the light incident position and the emission position in the liquid crystal element 550 are different in the x direction, so that the light incident on the pixels of the liquid crystal element 550 is different. May be transmitted through and output. Since light transmitted through different pixels is output as light of an unintended polarization plane, the light steer accuracy is lowered and the wavelength resolution in WSS is lowered.

そこで、本発明では、分光軸方向にステアする液晶スイッチ部のみ、偏光分離する複屈折結晶ウェッジを出力PLC側に配置する事とした。この配置の動作を図7を用いて説明する。図7に示す液晶素子は、ウェッジ型の複屈折結晶900、液晶素子550、ミラー610の順に配列されている。液晶素子550は、光が2回透過したときに当該光の偏光面の回転角度が0または90度に制御されるように構成されている。   Therefore, in the present invention, the birefringent crystal wedge for polarization separation is arranged on the output PLC side only in the liquid crystal switch section steering in the direction of the spectral axis. The operation of this arrangement will be described with reference to FIG. The liquid crystal element shown in FIG. 7 is arranged in the order of a wedge-type birefringent crystal 900, a liquid crystal element 550, and a mirror 610. The liquid crystal element 550 is configured such that when light is transmitted twice, the rotation angle of the polarization plane of the light is controlled to 0 or 90 degrees.

図7に示す液晶スイッチへ入射した光は、先ずウェッジ型の複屈折結晶900を透過し、液晶素子550において偏光面の回転角度が制御され、ミラー610で反射されて再び液晶素子550で偏光面の回転角度が制御され、ウェッジ型の複屈折結晶900に入射する。再びウェッジ型の複屈折結晶900に入射した光は、偏光面の回転角度に応じた屈折角度で出射する。このようにして、光はPLC基板におけるAWGの配列方向(x方向)へステアされる。   The light incident on the liquid crystal switch shown in FIG. 7 is first transmitted through the wedge-type birefringent crystal 900, the rotation angle of the polarization plane is controlled by the liquid crystal element 550, reflected by the mirror 610, and again by the liquid crystal element 550. Is rotated, and enters the wedge-type birefringent crystal 900. The light incident on the wedge-type birefringent crystal 900 again is emitted at a refraction angle corresponding to the rotation angle of the polarization plane. In this way, the light is steered in the AWG arrangement direction (x direction) on the PLC substrate.

ここで、図7に示すように、液晶素子550における光の入射位置と出射位置はx方向において一致する。液晶素子550において、偏光面が回転されない場合(液晶素子550の制御量が0度の場合)、光は元の光路と逆向きの光路に精度よく出力される。また、液晶素子550において、偏光面が90度回転された場合(液晶素子550の制御量が90度の場合)、光は元の光路とは異なる光路に出力される。図7に示すような分光軸方向にステアする液晶スイッチ部を、光が出射光路AまたはBに分離された後に他の液晶スイッチ部を透過しないように配置する事で、出射光路AとBとの間の光路位置差による波長分解能の低下を防ぐことができ、これにより精度の高い光のステア機能を実現することができる。   Here, as shown in FIG. 7, the incident position and the exit position of light in the liquid crystal element 550 coincide with each other in the x direction. In the liquid crystal element 550, when the polarization plane is not rotated (when the control amount of the liquid crystal element 550 is 0 degree), the light is accurately output to the optical path opposite to the original optical path. Further, in the liquid crystal element 550, when the polarization plane is rotated by 90 degrees (when the control amount of the liquid crystal element 550 is 90 degrees), the light is output to an optical path different from the original optical path. By disposing the liquid crystal switch unit steering in the direction of the spectral axis as shown in FIG. 7 so that the light is not transmitted through the other liquid crystal switch unit after being separated into the output optical path A or B, It is possible to prevent a decrease in wavelength resolution due to an optical path position difference with respect to B, thereby realizing a highly accurate light steering function.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図8は、第1の実施例のWSSの構成図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。図8に示すWSSは、2つのAWGを含むPLC基板10と、図7を参照して説明した液晶スイッチとを備える。   8A and 8B are configuration diagrams of the WSS of the first embodiment, where FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is a side view. The WSS shown in FIG. 8 includes a PLC substrate 10 including two AWGs and the liquid crystal switch described with reference to FIG.

PLC基板10は、石英系ガラスのコアとクラッドがSi基板上に形成されたものであり、光導波路11Aとスラブ導波路12Aとアレイ導波路14AからなるAWG A、および光導波路11Bとスラブ導波路12Bとアレイ導波路14BからなるAWG Bを構成している。AWG Aは、入力用AWGおよび出力用AWGの兼用として備えられている。したがって光導波路11Aにはサーキュレータ15が接続されている。AWG Bは、出力用AWGとして備えられている。   The PLC substrate 10 has a quartz glass core and clad formed on a Si substrate, and includes an AWG A composed of an optical waveguide 11A, a slab waveguide 12A, and an arrayed waveguide 14A, and an optical waveguide 11B and a slab waveguide. AWG B composed of 12B and the arrayed waveguide 14B is configured. AWG A is provided as both an input AWG and an output AWG. Therefore, the circulator 15 is connected to the optical waveguide 11A. AWG B is provided as an output AWG.

AWG AおよびBの分光器としての角度分散値は等しく設定されている。AWG AおよびBの自由透過帯域FSRは、光導波路11Aから入力される波長多重光信号(WDM光信号)の波長帯域幅以上に構成されている。   The angular dispersion values of the AWGs A and B as the spectroscopes are set to be equal. The free transmission bands FSR of the AWGs A and B are configured to be equal to or greater than the wavelength bandwidth of the wavelength multiplexed optical signal (WDM optical signal) input from the optical waveguide 11A.

液晶スイッチは、PLC基板10側から順に配列された、ウェッジ型の複屈折結晶900、液晶素子550およびミラー610を備える。   The liquid crystal switch includes a wedge-type birefringent crystal 900, a liquid crystal element 550, and a mirror 610, which are sequentially arranged from the PLC substrate 10 side.

液晶素子550は、PLC基板におけるAWGの配列方向(x方向)に配列された、PLC基板面に垂直な方向(y方向)に長いピクセル列にパターン化されたITO電極506を備える。また、液晶素子550は、ITO電極506への印加電圧を制御することで、光が2回透過したときに当該光の偏光面の回転角度が0または90度に制御されるように構成されている。   The liquid crystal element 550 includes ITO electrodes 506 that are arranged in a long pixel column in a direction (y direction) perpendicular to the PLC substrate surface, which is arranged in the AWG arrangement direction (x direction) on the PLC substrate. Further, the liquid crystal element 550 is configured such that when the light is transmitted twice, the rotation angle of the polarization plane of the light is controlled to 0 or 90 degrees by controlling the voltage applied to the ITO electrode 506. Yes.

ウェッジ型の複屈折結晶900は、水平方向の偏光成分(x偏光)に対する屈折角が小さく、垂直方向の偏光成分(y偏光)に対する屈折角が大きくなるように、結晶軸方向を設定しておく。   In the wedge-type birefringent crystal 900, the crystal axis direction is set so that the refraction angle with respect to the horizontal polarization component (x polarization) is small and the refraction angle with respect to the vertical polarization component (y polarization) is large. .

ミラー610は、液晶素子550の制御量が0度の場合に光が元の光路と逆向きの光路、すなわちAWG Aに結合される光路に出力されるように調整された角度で配置されている。   The mirror 610 is arranged at an angle adjusted so that when the control amount of the liquid crystal element 550 is 0 degree, light is output to an optical path opposite to the original optical path, that is, an optical path coupled to AWG A. .

AWG Aのアレイ導波路側14A側およびAWG Bのアレイ導波路側14B側には、それぞれシリンドリカルレンズ(図示しない)が配置されている。また、各シリンドリカルレンズの先には、偏波分離結晶30Aと1/2波長板31A、および偏波分離結晶30Bと1/2波長板31Bがそれぞれ配置されている。1/2波長板31Aは、偏波分離結晶30Aで分離されたy偏光の光路(y偏光光路)に挿入し、x偏光に変換して液晶スイッチ側に出射している。よって偏波分離結晶30Aと1/2波長板31Aからなる偏波分離部より液晶スイッチ側の光線は、すべてx偏光になる。光の相反性により、AWG Aは、液晶スイッチから偏波分離結晶30Aと1/2波長板31Aとからなる偏波分離部までの光路のx偏光の光を受光できる。1/2波長板31Bは、偏波分離結晶30Bのx偏光光路に挿入し、液晶スイッチ側からのy偏光光線をx偏光に変換して偏波分離結晶30Bに入射させる。よってAWG Bは、液晶スイッチから偏波分離結晶30Bと1/2波長板31Bとからなる偏波分離部までの光路のy偏光の光を受光できる。   Cylindrical lenses (not shown) are arranged on the array waveguide side 14A side of AWG A and the array waveguide side 14B side of AWG B, respectively. Further, a polarization separation crystal 30A and a half-wave plate 31A, and a polarization separation crystal 30B and a half-wave plate 31B are disposed at the tip of each cylindrical lens. The half-wave plate 31A is inserted into the y-polarized light path (y-polarized light path) separated by the polarization separation crystal 30A, converted into x-polarized light, and emitted to the liquid crystal switch side. Therefore, all the light rays on the liquid crystal switch side from the polarization separation portion made up of the polarization separation crystal 30A and the half-wave plate 31A become x-polarized light. Due to the reciprocity of light, the AWG A can receive x-polarized light in the optical path from the liquid crystal switch to the polarization separation unit composed of the polarization separation crystal 30A and the half-wave plate 31A. The half-wave plate 31B is inserted into the x-polarized light path of the polarization separation crystal 30B, converts y-polarized light from the liquid crystal switch side into x-polarized light, and enters the polarization separation crystal 30B. Therefore, AWG B can receive the y-polarized light in the optical path from the liquid crystal switch to the polarization separation unit composed of the polarization separation crystal 30B and the half-wave plate 31B.

さらに、1/2波長板31Aおよび31Bと液晶スイッチのウェッジ型の複屈折結晶900との間には集光レンズ41が配置されている。   Further, a condenser lens 41 is disposed between the half-wave plates 31A and 31B and the wedge-type birefringent crystal 900 of the liquid crystal switch.

図8(b)に示すように、集光レンズ41の作用により、y方向に分離した2つの光路は反射ミラー610上で互いに光軸が一致して結合する。よってAWG内のTEモード光およびTMモード光は、それぞれx偏光およびy偏光として出射され後、交換されてAWGに受光され、偏波ダイバーシティ構成が成り立っている。   As shown in FIG. 8B, the two optical paths separated in the y direction are combined on the reflection mirror 610 with their optical axes coinciding with each other by the action of the condenser lens 41. Therefore, the TE mode light and the TM mode light in the AWG are emitted as x-polarized light and y-polarized light, respectively, are exchanged and received by the AWG, and a polarization diversity configuration is established.

ここで光信号の伝搬の順に従って本実施例のWSSの構造と機能を説明する。
AWGは透過型の回折格子であるから入力側のAWG Aからの出力光は、波長によりPLC基板面(xz面)内で異なる角度に出射する。すなわち、波長分離される。波長分離された光軸を含む面を分光面と呼ぶ。
Here, the structure and function of the WSS of this embodiment will be described in the order of propagation of optical signals.
Since AWG is a transmission type diffraction grating, output light from AWG A on the input side is emitted at different angles in the PLC substrate surface (xz plane) depending on the wavelength. That is, wavelength separation is performed. A surface including the wavelength-separated optical axis is called a spectral surface.

入力側PLC10の端面から出射した各波長チャネルの光は上下方向の広がりを防ぐため、シリンドリカルレンズを透過する。次いで、液晶スイッチを構成する液晶素子550および複屈折結晶900が偏光依存性を持つため、偏波分離部(偏波分離結晶30Aと1/2波長板31A)において、シリンドリカルレンズ 20を透過した光を、例えば水平方向の偏光成分のみにする。これらの光は、平行光として出力される。この隣接した2つのビームの挙動は全く同一のため、以下の説明や図面では省略する。   The light of each wavelength channel emitted from the end face of the input side PLC 10 passes through the cylindrical lens in order to prevent the vertical spread. Next, since the liquid crystal element 550 and the birefringent crystal 900 constituting the liquid crystal switch have polarization dependency, the light transmitted through the cylindrical lens 20 in the polarization separation section (the polarization separation crystal 30A and the half-wave plate 31A). For example, only the polarization component in the horizontal direction. These lights are output as parallel light. Since the behavior of the two adjacent beams is exactly the same, it is omitted in the following description and drawings.

偏波分離部から出力された各波長チャネルの光は集光レンズ41を透過する。   The light of each wavelength channel output from the polarization separation unit passes through the condenser lens 41.

集光レンズ41を透過した各波長チャネルの光は、液晶素子550の異なるピクセル(パターン化されたITO電極)に入射し、偏光面の回転角度が制御され、ミラー610で反射されて再び液晶素子550で偏光面の回転角度が制御され、ウェッジ型の複屈折結晶900に入射する。   The light of each wavelength channel transmitted through the condenser lens 41 is incident on a different pixel (patterned ITO electrode) of the liquid crystal element 550, the rotation angle of the polarization plane is controlled, reflected by the mirror 610, and again the liquid crystal element. At 550, the rotation angle of the polarization plane is controlled, and the light enters the wedge-type birefringent crystal 900.

再びウェッジ型の複屈折結晶900に入射した光は、偏光面の回転角度に応じた屈折角度で出射する。このようにして、光はPLC基板におけるAWGの配列方向(x方向)へステアされる。液晶素子550において、偏光面が回転されない場合(液晶素子550の制御量が0度の場合)、光は元の光路と逆向きの光路、すなわちAWG Aに結合される光路に出力される。また、液晶素子550において、偏光面が90度回転された場合、光は元の光路とは異なる光路、すなわちAWG Bに結合される光路に出力される。   The light incident on the wedge-type birefringent crystal 900 again is emitted at a refraction angle corresponding to the rotation angle of the polarization plane. In this way, the light is steered in the AWG arrangement direction (x direction) on the PLC substrate. In the liquid crystal element 550, when the polarization plane is not rotated (when the control amount of the liquid crystal element 550 is 0 degree), the light is output to the optical path opposite to the original optical path, that is, the optical path coupled to AWG A. In the liquid crystal element 550, when the plane of polarization is rotated by 90 degrees, the light is output to an optical path different from the original optical path, that is, an optical path coupled to AWG B.

なお、光スイッチのクロストークを十分低くする為には、AWG Aに結合される光路とAWG Bに結合される光路とが重ならない必要がある。この条件は、アレイ導波路14Aと結合される光のガウスビーム半径をw、集光レンズ41の焦点距離をf、ウェッジ型の複屈折結晶900の複屈折量および頂角をそれぞれΔn、α、とすると、   In order to sufficiently reduce the crosstalk of the optical switch, the optical path coupled to AWG A and the optical path coupled to AWG B need not overlap. This condition is that the Gaussian beam radius of the light coupled to the arrayed waveguide 14A is w, the focal length of the condenser lens 41 is f, and the birefringence amount and apex angle of the wedge-type birefringent crystal 900 are Δn, α, Then,

Figure 0004949355
Figure 0004949355

で表される。複屈折結晶をYVO4(Δn=0.2)、アレイ導波路14Aと結合される光のガウスビーム半径をwを2mm、集光レンズ41として焦点距離fが100mmの集光レンズを用いると、ウェッジ型の複屈折結晶900の頂角αは、 It is represented by When using a condensing lens with YVO4 (Δn = 0.2) as a birefringent crystal, a Gaussian beam radius of light coupled to the arrayed waveguide 14A of 2 mm, a condensing lens 41 and a focal length f of 100 mm, a wedge The apex angle α of the type birefringent crystal 900 is

Figure 0004949355
Figure 0004949355

となる。 It becomes.

このようにして、1×2のWSSを実現することができる。なお本実施例では説明の都合上1×2の波長選択スイッチの例を示したが、光の進行方向を逆にして、入出力の方向も逆にすれば2入力1出力(2×1)の波長選択スイッチとして動作させることが可能である。   In this way, 1 × 2 WSS can be realized. In this embodiment, an example of a 1 × 2 wavelength selective switch is shown for convenience of explanation. However, if the light traveling direction is reversed and the input / output direction is reversed, two inputs and one output (2 × 1) are provided. It is possible to operate as a wavelength selective switch.

図9は、第2の実施例のWSSの構成図である。図9に示すWSSは、1つのAWGを含むPLC基板10と、図7を参照して説明した液晶スイッチとを備える。   FIG. 9 is a configuration diagram of the WSS of the second embodiment. The WSS shown in FIG. 9 includes a PLC substrate 10 including one AWG and the liquid crystal switch described with reference to FIG.

PLC基板10は、石英系ガラスのコアとクラッドがSi基板上に形成されたものであり、光導波路11A、11Bとスラブ導波路12とアレイ導波路14からなるAWGを構成している。   The PLC substrate 10 has a quartz glass core and clad formed on a Si substrate, and constitutes an AWG comprising optical waveguides 11A and 11B, a slab waveguide 12, and an arrayed waveguide 14.

AWGの自由透過帯域FSRは、光導波路11Aから入力される波長多重光信号(WDM光信号)の波長帯域幅の2倍以上に構成されている。   The free transmission band FSR of the AWG is configured to be at least twice the wavelength bandwidth of the wavelength multiplexed optical signal (WDM optical signal) input from the optical waveguide 11A.

光導波路11Aは、入力用および出力用の兼用として備えられている。したがって光導波路11Aにはサーキュレータ15が接続されている。光導波路11Bは、出力用AWGとして備えられている。また、光導波路11Aと11Bとは、波長多重光信号(WDM光信号)の波長帯域幅相当以上の間隔を有して、スラブ導波路12に接続されている。   The optical waveguide 11A is provided for both input and output. Therefore, the circulator 15 is connected to the optical waveguide 11A. The optical waveguide 11B is provided as an output AWG. The optical waveguides 11A and 11B are connected to the slab waveguide 12 with an interval equal to or greater than the wavelength bandwidth of the wavelength multiplexed optical signal (WDM optical signal).

実施例1と同様に、AWGのアレイ導波路側14側には、シリンドリカルレンズ(図示しない)が配置されている。また、各シリンドリカルレンズの先には、偏波分離部(図示しない)が配置されている。また、偏波分離部と液晶スイッチのウェッジ型の複屈折結晶900との間には集光レンズ41が配置されている。   Similar to the first embodiment, a cylindrical lens (not shown) is arranged on the array waveguide side 14 side of the AWG. In addition, a polarization separation unit (not shown) is disposed at the tip of each cylindrical lens. A condensing lens 41 is disposed between the polarization separation unit and the wedge-type birefringent crystal 900 of the liquid crystal switch.

さらに、本実施例のWSSは、集光レンズ41と液晶スイッチのウェッジ型の複屈折結晶900との間には、液晶スイッチで偏光面が90度回転された光が順に透過する、光学ガラス製ウェッジ90および1/2波長板が配置されている。光学ガラス製ウェッジ90は、複屈折を有さないウェッジである。   Further, the WSS of the present embodiment is made of optical glass in which light whose polarization plane is rotated by 90 degrees by the liquid crystal switch is sequentially transmitted between the condenser lens 41 and the wedge-type birefringent crystal 900 of the liquid crystal switch. A wedge 90 and a half-wave plate are arranged. The optical glass wedge 90 is a wedge having no birefringence.

ここで光信号の伝搬の順に従って本実施例のWSSの構造と機能を説明する。
実施例1と同様に、AWGからの出力光は、波長によりPLC基板10の基板面(xz面)内で異なる角度に出射し、シリンドリカルレンズを透過する。次いで、偏波分離部に入射し、x偏光の、互いに平行な2つの光信号として出力される。
Here, the structure and function of the WSS of this embodiment will be described in the order of propagation of optical signals.
Similar to the first embodiment, the output light from the AWG is emitted at different angles within the substrate surface (xz surface) of the PLC substrate 10 depending on the wavelength, and is transmitted through the cylindrical lens. Next, the light enters the polarization splitting unit and is output as two optical signals of x polarization parallel to each other.

偏波分離部から出力された各波長チャネルの光は集光レンズ41を透過する。   The light of each wavelength channel output from the polarization separation unit passes through the condenser lens 41.

集光レンズ41を透過した各波長チャネルの光は、液晶素子550の異なるピクセル(パターン化されたITO電極)に入射し、偏光面の回転角度が制御され、ミラー610で反射されて再び液晶素子550で偏光面の回転角度が制御され、ウェッジ型の複屈折結晶900に入射する。   The light of each wavelength channel transmitted through the condenser lens 41 is incident on a different pixel (patterned ITO electrode) of the liquid crystal element 550, the rotation angle of the polarization plane is controlled, reflected by the mirror 610, and again the liquid crystal element. At 550, the rotation angle of the polarization plane is controlled, and the light enters the wedge-type birefringent crystal 900.

再びウェッジ型の複屈折結晶900に入射した光は、偏光面の回転角度に応じた屈折角度で出射する。このようにして、分光軸方向(x方向)へステアされる。液晶素子550において、偏光面が回転されない場合(液晶素子550の制御量が0度の場合)、水平方向の偏光成分の光(x偏光:aビーム)は元の光路と逆向きの光路に出力される。また、液晶素子550において、偏光面が90度回転された場合、垂直方向の偏光成分の光(y偏光:bビーム)は元の光路とは異なる光路、すなわち光学ガラス製ウェッジ90および1/2波長板91を透過してAWGに結合される光路に出力される。   The light incident on the wedge-type birefringent crystal 900 again is emitted at a refraction angle corresponding to the rotation angle of the polarization plane. In this way, steering is performed in the direction of the spectral axis (x direction). In the liquid crystal element 550, when the plane of polarization is not rotated (when the control amount of the liquid crystal element 550 is 0 degree), the light of the horizontal polarization component (x-polarized light: a beam) is output to the optical path opposite to the original optical path. Is done. Further, in the liquid crystal element 550, when the polarization plane is rotated by 90 degrees, the light of the polarization component in the vertical direction (y-polarized light: b beam) is different from the original optical path, that is, the optical glass wedges 90 and 1/2. The light is transmitted through the wave plate 91 and output to the optical path coupled to the AWG.

y偏光の光(bビーム)は、ガラス製ウェッジ90においてAWGに再結合する方向に偏向され、1/2波長板においてx偏光の光に変換される(即ち、aビームとbビームの偏光が一致する)。   The y-polarized light (b beam) is deflected in the direction of recombination with the AWG in the glass wedge 90 and converted into x-polarized light in the half-wave plate (that is, the polarization of the a beam and the b beam is changed). Match).

ここで、aビームおよびbビームは、AWGへの入射角が互いにことなるので、スラブ導波路12の異なる位置に集光する。光導波路11Aおよび11Bは、それぞれaビームおよびbビームが集光するスラブ導波路12の位置において接続されている。ただし、aビームの隣接回折次数の回折光が光導波路11Bの位置にかかるとクロストークとなるので、AWGのFSRは通常の値(使用する波長の帯域幅+マージン)の2倍に設定するのが望ましい。   Here, since the incident angles to the AWG are different from each other, the a beam and the b beam are condensed at different positions of the slab waveguide 12. The optical waveguides 11A and 11B are connected at the position of the slab waveguide 12 where the a beam and the b beam are condensed. However, if the diffracted light of the adjacent diffraction order of the a beam is applied to the position of the optical waveguide 11B, crosstalk occurs, so the AWG's FSR is set to twice the normal value (bandwidth of wavelength used + margin). Is desirable.

このようにして、1×2のWSSを実現することができる。なお本実施例では説明の都合上1×2の波長選択スイッチの例を示したが、光の進行方向を逆にして、入出力の方向も逆にすれば2入力1出力(2×1)の波長選択スイッチとして動作させることが可能である。   In this way, 1 × 2 WSS can be realized. In this embodiment, an example of a 1 × 2 wavelength selective switch is shown for convenience of explanation. However, if the light traveling direction is reversed and the input / output direction is reversed, two inputs and one output (2 × 1) are provided. It is possible to operate as a wavelength selective switch.

図10は、第3の実施例のWSSの構成図である。図10に示すWSSは、図9を参照して説明した第2の実施例のWSSの変形例である。本実施例のWSSは、第2の実施例の液晶スイッチを、ウェッジ型の複屈折結晶900ではなく偏波ディスプレーサ910で構成している。   FIG. 10 is a configuration diagram of the WSS of the third embodiment. The WSS shown in FIG. 10 is a modification of the WSS of the second embodiment described with reference to FIG. In the WSS of this embodiment, the liquid crystal switch of the second embodiment is configured by a polarization displacer 910 instead of the wedge-type birefringent crystal 900.

偏波ディスプレーサ910は、複屈折結晶により作製することができ(例えば、非特許文献1参照)、複屈折結晶と1/2波長板とを備える。偏波ディスプレーサ910は、2つの偏光光を平行に分離するので、第2の実施例のWSSで用いた光学ガラス製ウェッジ90を配置する必要がない。   The polarization displacer 910 can be made of a birefringent crystal (see, for example, Non-Patent Document 1), and includes a birefringent crystal and a half-wave plate. Since the polarization displacer 910 separates two polarized lights in parallel, it is not necessary to arrange the optical glass wedge 90 used in the WSS of the second embodiment.

従来の波長選択スイッチの概略構成を説明するための図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the conventional wavelength selective switch, (a) is a top view, (b) is a side view. 従来の波長選択スイッチに用いられるMEMSミラーの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the MEMS mirror used for the conventional wavelength selective switch. 波長選択スイッチの概略構成を説明するための図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of a wavelength selective switch, (a) is a top view, (b) is a side view. 本発明の実施形態に係る波長選択スイッチに用いる液晶偏波スイッチの基本原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the basic principle of the liquid crystal polarization switch used for the wavelength selective switch which concerns on embodiment of this invention. 本発明の一実施例に係る1×2波長選択スイッチに用いる液晶スイッチの動作原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of operation of the liquid crystal switch used for the 1 * 2 wavelength selection switch which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る1×2波長選択スイッチに用いる液晶スイッチの動作原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of operation of the liquid crystal switch used for the 1 * 2 wavelength selection switch which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る反射型の1×2波長選択スイッチに用いる液晶スイッチの動作原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation principle of the liquid crystal switch used for the reflection type 1x2 wavelength selection switch which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る1×2波長選択スイッチの概略構成を説明するための図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the 1 * 2 wavelength selective switch which concerns on one Example of this invention, (a) is a top view, (b) is a side view. 本発明の一実施例に係る1×2波長選択スイッチの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the 1 * 2 wavelength selective switch which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る1×2波長選択スイッチの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the 1 * 2 wavelength selective switch which concerns on one Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10,10’ 光導波路基板
20 シリンドリカルレンズ
30 偏波分離部
41 集光レンズ
550 液晶素子
610 ミラー
900複屈折結晶
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,10 'Optical waveguide board | substrate 20 Cylindrical lens 30 Polarization separation part 41 Condensing lens 550 Liquid crystal element 610 Mirror 900 Birefringent crystal

Claims (7)

1個の入力ポートから光信号を入力し分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して、光軸を変化させることにより2個の所望の出力ポートに対応させ、各々の出力ポートに対応する光信号は異なる波長の複数の光信号が合流して各出力ポートから出力する、1個の入力ポートおよび2個の出力ポートを有する1×2波長選択スイッチであって、
前記入力ポートへ入射した光信号を異なる波長を有する複数の光信号に分光して波長に応じた出射角度で出射する分光手段と、
前記分光手段により波長毎に分光された光信号の各々を単一偏光成分の光信号に変換する手段と、
記単一偏光成分の光信号を各々に集光する集光手段と、
前記集光手段により集光された光信号の各々に対し進行方向を変化させる空間偏向手段と、
前記空間偏向手段により進行方向が変化した光信号を、各々合波し前記2個の出力ポートの内の一方に出力し、前記空間偏向手段により進行方向を変化させない光信号を、各々、合波し、前記2個の出力ポートの内の他方に出力する合波手段と
を含み、
前記合波手段の2つの分光面は、同一の面内にあり、
前記空間偏向手段は、前記集光手段側から順に配置された信号光の偏光状態に対応して前記同一の面内で前記光信号の各々の進行方向を変化させる複屈折結晶、前記信号光の偏光状態を変化させる液晶素子、および光路を折り返すミラーにより構成され、
前記信号光が、前記集光手段から順に、前記複屈折結晶および前記液晶素子を透過し、前記ミラーで折り返した後、順に前記液晶素子および前記複屈折結晶を透過することを特徴とする波長選択スイッチ。
An optical signal is inputted from one input port and separated into a plurality of optical signals of different wavelengths, and the optical signals are changed to two desired output ports by changing the optical axis. A 1 × 2 wavelength selective switch having one input port and two output ports, in which a plurality of optical signals having different wavelengths are combined and output from each output port. Because
A spectroscopic unit that splits an optical signal incident on the input port into a plurality of optical signals having different wavelengths and emits the optical signal at an emission angle corresponding to the wavelength;
Means for converting each of the optical signals dispersed for each wavelength by the spectroscopic means into an optical signal having a single polarization component;
A focusing means for focusing the optical signal before Kitan one polarization component in each
Spatial deflection means for changing the traveling direction for each of the optical signals collected by the light collecting means;
An optical signal traveling direction changed by the space deflection means, respectively, multiplexes, and output to one of the two output ports, an optical signal that does not change the traveling direction by the space deflection means, respectively, Combining means for combining and outputting to the other of the two output ports ,
The two spectral planes of the multiplexing means are in the same plane,
The spatial deflecting means is a birefringent crystal that changes the traveling direction of each of the optical signals in the same plane in accordance with the polarization state of the signal light arranged in order from the light collecting means side, It consists of a liquid crystal element that changes the polarization state, and a mirror that folds the optical path,
The wavelength selection is characterized in that the signal light passes through the birefringent crystal and the liquid crystal element in order from the condensing means, and after passing through the mirror, sequentially passes through the liquid crystal element and the birefringent crystal. switch.
前記分光手段および前記合波手段はアレイ導波路回折格子を用いて構成されたことを特徴とする請求項1に記載の波長選択スイッチ。   2. The wavelength selective switch according to claim 1, wherein the spectroscopic means and the multiplexing means are configured using an arrayed waveguide diffraction grating. 前記合波手段は、各々が前記2個の出力ポートのうちの互いに異なる出力ポートに接続された2つのアレイ導波路回折格子を用いて構成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の波長選択スイッチ。   The said combining means is comprised using the two array waveguide diffraction gratings respectively connected to the mutually different output port of the said two output ports. Wavelength selective switch. 前記合波手段は、2つの出力導波路と、1つのスラブ導波路と、1組のアレイ導波路とにより構成された1つのアレイ導波路格子であり、
前記2つの出力導波路は、一端が前記2個の出力ポートのうちの互いに異なる出力ポートに接続され、他端が前記スラブ導波路に信号光の波長帯域幅相当以上の間隔を有した異なる位置で接続され、
前記空間偏向手段により進行方向を変化させた光信号および進行方向を変化させない光信号が、前記合波手段で合波されるよう、前記集光レンズへ入射する前に当該光信号の進行方向を変化させる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の波長選択スイッチ。
The multiplexing means is an array waveguide grating composed of two output waveguides, one slab waveguide, and a set of array waveguides,
The two output waveguides have one end connected to a different output port of the two output ports, and the other end of the two output waveguides at different positions having an interval equal to or greater than the wavelength bandwidth of the signal light. Connected by
Before the light signal whose traveling direction is changed by the spatial deflecting unit and the optical signal whose traveling direction is not changed is combined by the combining unit, the traveling direction of the optical signal is changed before entering the condenser lens. The wavelength selective switch according to claim 1, further comprising means for changing.
前記合波手段は、2つの出力導波路と、1つのスラブ導波路と、1組のアレイ導波路とにより構成された1つのアレイ導波路格子であり、
前記2つの出力導波路は、一端が前記2個の出力ポートのうちの互いに異なる出力ポートに接続され、他端が前記スラブ導波路に信号光の波長帯域幅相当以上の間隔を有した異なる位置で接続され、
前記複屈折結晶は、異なる偏向成分を平行に分離する偏波ディスプレーサであることを特徴とする請求項1または2に記載の波長選択スイッチ。
The multiplexing means is an array waveguide grating composed of two output waveguides, one slab waveguide, and a set of array waveguides,
The two output waveguides have one end connected to a different output port of the two output ports, and the other end of the two output waveguides at different positions having an interval equal to or greater than the wavelength bandwidth of the signal light. Connected by
The wavelength selective switch according to claim 1, wherein the birefringent crystal is a polarization displacer that separates different deflection components in parallel.
前記液晶素子は、2回透過した光信号の偏光面を0度または90度回転する機能をもつように構成されたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の波長選択スイッチ。   6. The wavelength selective switch according to claim 1, wherein the liquid crystal element has a function of rotating a polarization plane of an optical signal transmitted twice, by 0 degrees or 90 degrees. 請求項1ないし6のいずれかに記載の波長選択スイッチにおいて、前記光信号の進行の向きを逆向きにし、前記出力ポートから光を入力し、前記光入力ポートから光を出力することを特徴とする波長選択スイッチ。   7. The wavelength selective switch according to claim 1, wherein the direction of travel of the optical signal is reversed, light is input from the output port, and light is output from the optical input port. Select wavelength switch.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5600087B2 (en) * 2011-09-30 2014-10-01 日本電信電話株式会社 Optical signal selection switch
JP5851958B2 (en) * 2012-08-23 2016-02-03 日本電信電話株式会社 Optical processing circuit and optical processing method
JP6349410B2 (en) * 2014-02-26 2018-06-27 ビエン チャン, System and method for multi-beam laser array with variable beam parameter product
JP6238361B2 (en) * 2014-06-20 2017-11-29 日本電信電話株式会社 Wavelength selective switch
JP6434861B2 (en) * 2015-05-29 2018-12-05 日本電信電話株式会社 Optical cross-connect device and optical module
CN108139540B (en) * 2015-12-24 2020-09-08 华为技术有限公司 Array waveguide grating
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003098856A2 (en) * 2002-05-20 2003-11-27 Metconnex Canada Inc. Reconfigurable optical add-drop module, system and method
US7822303B2 (en) * 2005-09-08 2010-10-26 Oclaro (New Jersey), Inc. Optical wavelength selective router

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