JP5650584B2 - Optical circuit, optical amplifier, tunable dispersion compensator, and variable optical delay device using the optical circuit - Google Patents

Optical circuit, optical amplifier, tunable dispersion compensator, and variable optical delay device using the optical circuit Download PDF

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Description

本発明は、信号光を増幅する光増幅器に供する光回路と、この光回路を用いた光増幅器、可変分散補償器、および可変光遅延器に関する。   The present invention relates to an optical circuit used for an optical amplifier that amplifies signal light, an optical amplifier using the optical circuit, a tunable dispersion compensator, and a variable optical delay device.

ビデオ・オン・デマンド等の映像データの急増によって通信トラフィックが増大する中で、光ファイバ1本あたりの伝送容量を増大させるために波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)伝送システムが商用導入されている。WDM伝送システムにおいて、光増幅器は、帯域を広げ、雑音を低減し、出力を上昇させるために必要不可欠な光デバイスとなっている。WDM伝送システムでは、経年変化や温度変化などによりスパンロスが変動するため、時間の経過や温度変化に伴い光増幅器へ入力する信号光パワーが変化するが、光増幅器は一定レベルの信号光パワーで信号光を出力させる必要がある。この課題に対して従来は、光増幅器を2つ以上の光増幅部と可変光減衰器とで構成し、光増幅部間に可変光減衰器を配置し、可変光減衰器の減衰量を調整して入力信号光パワーの変動を補償する光増幅器が用いられていた(例えば特許文献1)。   As communication traffic increases due to the rapid increase of video data such as video-on-demand, a wavelength division multiplexing (WDM) transmission system is commercially introduced to increase the transmission capacity per optical fiber. Yes. In a WDM transmission system, an optical amplifier has become an indispensable optical device for widening the band, reducing noise, and increasing output. In a WDM transmission system, the span loss fluctuates due to aging and temperature changes, so the signal light power input to the optical amplifier changes with time and temperature changes. It is necessary to output light. Conventionally, the optical amplifier is composed of two or more optical amplifying units and a variable optical attenuator, and the variable optical attenuator is arranged between the optical amplifying units to adjust the attenuation amount of the variable optical attenuator. Thus, an optical amplifier that compensates for fluctuations in the input signal light power has been used (for example, Patent Document 1).

特許第3298396号公報Japanese Patent No. 3298396

Y. Sun et al, ”Average Inversion level, modeling, and physics of erbium−doped fiber amplifier,” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol.3, no.4, pp.991−1007, 1997.Y. Sun et al, "Averaging Inversion level, modeling, and physicals of berbium-doped fiber amplifier," IEEE Journal of Selected Quantum in Quantum in Quant. 3, no. 4, pp. 991-1007, 1997.

しかしながら従来構成の光増幅器は、前段の光増幅部で信号光を一旦増幅した後、光増幅部間の可変光減衰器で信号光パワーを減衰させるため、可変光減衰器の前段の光増幅部における増幅に使用された励起光パワーの一部が無駄になっていた。これは特に、可変光減衰器の減衰量が大きくなる高入力信号光パワーのときに顕著である。   However, in the optical amplifier of the conventional configuration, after the signal light is once amplified by the optical amplification unit in the previous stage, the signal optical power is attenuated by the variable optical attenuator between the optical amplification units. A part of the pumping light power used for amplification in wasted. This is particularly noticeable at high input signal light power where the attenuation of the variable optical attenuator is large.

また、後段の光増幅部へ入力される信号光のパワー範囲(入力ダイナミックレンジ)が大きいと、入力パワーの大きい方に合わせて可変光減衰器の減衰量を大きく設定するため、入力する信号光パワーが大きく低下する結果、後段の光増幅部で付加される雑音成分の寄与が大きくなり、光増幅器全体の雑音特性の劣化(雑音指数の増大)を招く。そのため、システム運用上、このような光増幅器の欠点を避けるために、大きな入力ダイナミックレンジを必要とされる光増幅器は、入力信号光パワー範囲を複数の小さな範囲に分割し、それぞれの入力信号光パワー範囲の光増幅器を使い分ける必要が生じる。複数の光増幅器を使い分けるようなシステム運用を行うと、故障時取り替えのために予備とする光増幅器も複数量持っておく必要が生じるなど、システム運用上のコストを上げる不都合も生じる。   In addition, if the power range (input dynamic range) of the signal light input to the optical amplification unit at the subsequent stage is large, the amount of attenuation of the variable optical attenuator is set to be larger in accordance with the larger input power. As a result of the significant reduction in power, the contribution of noise components added in the subsequent optical amplifying section increases, leading to degradation of the noise characteristics of the entire optical amplifier (increase in noise figure). Therefore, in order to avoid such disadvantages of the optical amplifier in system operation, an optical amplifier that requires a large input dynamic range divides the input signal light power range into a plurality of small ranges, and each input signal light It is necessary to use different optical amplifiers in the power range. When the system operation is performed so that a plurality of optical amplifiers are used properly, there is a disadvantage that the system operation cost is increased, for example, it is necessary to have a plurality of spare optical amplifiers for replacement at the time of failure.

さらに、光増幅器の光増幅媒体によっては、利得スペクトルが励起光パワー依存性(すなわち、反転分布状態依存性)を有することから、利得を励起光パワーで調整すると、波長多重伝送において波長チャネルによる利得偏差が発生するという問題も生じる。   Furthermore, depending on the optical amplifying medium of the optical amplifier, the gain spectrum has pumping light power dependency (that is, inversion distribution state dependency). Therefore, when the gain is adjusted by the pumping light power, the gain due to the wavelength channel in wavelength multiplexing transmission There also arises a problem that a deviation occurs.

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、励起光パワーを無駄にせず、入力信号光パワー変動を補償して一定の光パワーレベル(1波長あたりの光パワーが一定)で信号光を出力し、かつ入力信号光パワーダイナミックレンジが広い場合の従来の光増幅器において生じていた雑音の増加と効率の低下を回避できる光増幅器を実現するための光回路と、この光回路を用いた光増幅器を提供することにある。さらに、本発明の回路を用いた、可変分散補償器、および可変光遅延器を提供する。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not waste pump light power, but compensates for fluctuations in input signal light power and outputs signal light at a constant light power level (light power per wavelength is constant). And an optical circuit for realizing an optical amplifier capable of avoiding an increase in noise and a decrease in efficiency which have occurred in a conventional optical amplifier when the input signal optical power dynamic range is wide, and an optical amplifier using this optical circuit. It is to provide. Furthermore, a tunable dispersion compensator and a tunable optical delay device using the circuit of the present invention are provided.

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものである。本発明の光回路は、1個の主入力ポートと、N個の従入力ポートと、1個の1×N主光スイッチと、1個のN×1主光スイッチと、1×j従光スイッチであって、jが2以上N以下の整数であるN−1個の1×j従光スイッチと、i×1従光スイッチであって、iが2以上N以下の整数であるN−1個のi×1従光スイッチと、N個の従出力ポートと、1個の主出力ポートとから構成され、主入力ポートは、1×N主光スイッチの入力ポートに接続されており、N個の従入力ポートのうちN−1個の従入力ポートのそれぞれは、N−1個の1×j従光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、N−1個の1×j従光スイッチの入力ポートに接続されなかったN個の従入力ポートのうちの1個の従入力ポートは、N×1主光スイッチのN個の入力ポートのうちの1個の入力ポートと接続されており、主出力ポートは、N×1主光スイッチの出力ポートに接続されており、N個の従出力ポートのうちN−1個の従出力ポートのそれぞれは、N−1個のi×1従光スイッチのそれぞれの出力ポートに接続されており、N−1個のi×1従光スイッチの出力ポートと接続されなかったN個の従出力ポートのうちの1個の従出力ポートは、1×N主光スイッチのN個の出力ポートのうちの1個の出力ポートと接続されており、N−1個の1×j従光スイッチのそれぞれの1×j従光スイッチの出力ポートのうちの1個はN×1主光スイッチのN個の入力ポートのうちの1個の従入力ポートに接続されなかったN×1主光スイッチのN−1個の入力端子それぞれに接続されており、1×N主光スイッチのN個の出力ポートのうちの1個の従出力ポートに接続されなかった1×N主光スイッチのN−1個の出力ポートは、N−1個のi×1従光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、N−1個の1×j従光スイッチのk番目の1×j従光スイッチの出力ポートのうちのN×1主光スイッチの入力ポートに接続されなかったj−1個の出力ポートのそれぞれはN−1個のi×1従光スイッチのl番目のi×1従光スイッチの入力ポートのうちの1×N主光スイッチの出力ポートに接続されなかったi−1個の入力ポートのそれぞれにlがk以上の整数である条件を満たすように接続されており、1×N主光スイッチおよび/またはN−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、1個の主入力ポートと、N個の従入力ポートと、N個の従出力ポートと、1個の主出力ポートとの間の接続の組み合わせを切替えることができることを特徴とする。   The present invention has been made to solve the above problems. The optical circuit of the present invention includes one main input port, N sub input ports, one 1 × N main optical switch, one N × 1 main optical switch, and 1 × j sub light. N−1 1 × j slave optical switches in which j is an integer of 2 to N, and i × 1 slave switches, where i is an integer of 2 to N. It is composed of one i × 1 slave optical switch, N slave output ports, and one master output port. The master input port is connected to the input port of the 1 × N master optical switch. Of the N slave input ports, each of the N−1 slave input ports is connected to each input port of the N−1 1 × j slave optical switch, and N−1 1 × j. Of the N slave input ports not connected to the input port of the slave optical switch, one slave input port is N of the N × 1 master optical switch. It is connected to one of the input ports, the main output port is connected to the output port of the N × 1 main optical switch, and N−1 subordinate output ports of the N subordinate output ports. Each of the output ports is connected to a respective output port of the N−1 i × 1 slave optical switch and is connected to the output port of the N−1 i × 1 slave optical switch. One slave output port of the slave output ports is connected to one output port of N output ports of the 1 × N master optical switch, and N−1 1 × j slave lights. One of the output ports of each 1 × j slave optical switch of the switch is not connected to one slave input port of the N input ports of the N × 1 master optical switch. Connected to each of the N-1 input terminals of the switch, 1 × N main optical switch N−1 output ports of the 1 × N master optical switch that are not connected to one slave output port among the N output ports of the H are N−1 i × 1 slave switch respectively. Of the Nth 1 × j subordinate optical switch and not connected to the input port of the N × 1 main optical switch among the output ports of the kth 1 × j subordinate optical switch. Each of the j−1 output ports is not connected to the output port of the 1 × N master optical switch among the input ports of the l-th i × 1 slave switch of the N−1 i × 1 slave optical switch. Each of the i−1 input ports is connected so as to satisfy the condition that l is an integer equal to or larger than k, and 1 × N master optical switch and / or N−1 1 × j slave optical switch By switching, one master input port, N slave input ports, and N slave input ports Characterized in that it is possible to switch and power port, a combination of the connection between the one of the main output port.

さらに、N−1個のi×1従光スイッチの前または後またはN−1個の1×j従光スイッチの後に可変光減衰器を備えることを特徴とする。   Further, a variable optical attenuator is provided before or after N−1 i × 1 subordinate optical switches or after N−1 1 × j subordinate optical switches.

さらに、N−1個のi×1従光スイッチの前または後またはN−1個の1×j従光スイッチの後に、損失スペクトルのピークとディップの差を可変にする動的利得等化手段を備えることを特徴とする。   Further, dynamic gain equalization means for making the difference between the peak and dip of the loss spectrum variable before or after N−1 i × 1 subordinate optical switches or after N−1 1 × j subordinate optical switches. It is characterized by providing.

さらに、1×N主光スイッチと、N×1主光スイッチと、N−1個のi×1従光スイッチと、N−1個の1×j従光スイッチと、可変光減衰器と、動的利得等化手段とのうち少なくとも2つ以上が、単一の導波路基板内に集積されていることを特徴とする。   Further, a 1 × N master optical switch, an N × 1 master optical switch, N−1 i × 1 slave optical switches, N−1 1 × j slave optical switches, a variable optical attenuator, At least two of the dynamic gain equalization means are integrated in a single waveguide substrate.

また、本発明の光増幅器は、N個の光増幅用光ファイバを更に備え、N個の従出力ポートはそれぞれN個の光増幅用光ファイバの入力ポートに接続されており、N個の光増幅用光ファイバのうちの1個の従出力ポートに接続された光増幅用光ファイバの出力ポートはN−1個の1×j従光スイッチのうちのj=Nをみたす1×j従光スイッチに接続された従入力ポートに接続されており、N個の光増幅用光ファイバのうちのN−1個のi×1従光スイッチのうちのi=Nをみたすi×1従光スイッチに接続された従出力ポートに接続された光増幅用光ファイバの出力ポートは1個の従入力ポートに接続されており、N個の光増幅用光ファイバのうちの、前記N−1個のi×1従光スイッチの出力ポートのそれぞれに接続された前記N−1個の従出力ポートに接続された光増幅用光ファイバの出力ポートは、j=N−i+1をみたすように、前記N−1個の1×j従光スイッチの出力ポートのそれぞれに接続された前記N−1個の従入力ポートに接続されており、1×N主光スイッチおよび/または前記N−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、光増幅用光ファイバの組み合わせを切替えることによって光増幅用光ファイバの長さを変え、よって光増幅率を変化させることができることを特徴とする。   The optical amplifier according to the present invention further includes N optical amplifying optical fibers, and the N slave output ports are connected to the input ports of the N optical amplifying optical fibers, respectively. The output port of the optical amplification optical fiber connected to one slave output port of the amplification optical fiber is 1 × j slave light satisfying j = N among N−1 1 × j slave optical switches. I × 1 sub-optical switch connected to a sub input port connected to the switch and satisfying i = N among N−1 i × 1 sub-optical switches of N optical amplifying optical fibers The output port of the optical amplifying optical fiber connected to the slave output port connected to is connected to one slave input port, and the N-1 optical fibers among the N optical amplifying optical fibers are connected. The N-1 slaves connected to each of the output ports of the i × 1 slave switch The output port of the optical amplifying optical fiber connected to the power port has the N− connected to each of the output ports of the N−1 1 × j sub optical switches so that j = N−i + 1 is satisfied. Optical amplification by switching the combination of optical fibers for optical amplification by switching the 1 × N master optical switch and / or the N−1 1 × j slave optical switch connected to one slave input port It is characterized in that the length of the optical fiber for use can be changed, and thus the optical gain can be changed.

また、本発明の可変分散補償器は、本発明の光増幅器の光増幅用光ファイバを分散補償ファイバに置き換えることによって得られ、1×N主光スイッチおよび/またはN−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、分散補償ファイバの組み合わせを切替えることによって分散補償ファイバの長さを変え、よって分散補償量を変化させることができることを特徴とする。   The tunable dispersion compensator of the present invention can be obtained by replacing the optical amplifying optical fiber of the optical amplifier of the present invention with a dispersion compensating fiber, and 1 × N main optical switch and / or N−1 1 × j The length of the dispersion compensation fiber can be changed by changing the combination of the dispersion compensation fibers by changing the slave optical switch, and the dispersion compensation amount can be changed accordingly.

また、本発明の可変光遅延器は、本発明の光増幅器の光増幅用光ファイバを光遅延導波路に置き換えることによって得られ、1×N主光スイッチおよび/またはN−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、光遅延導波路の組み合わせを切替えることによって光遅延導波路の長さを変え、よって光遅延量を変化させることができることを特徴とする。   The variable optical delay device of the present invention can be obtained by replacing the optical amplification optical fiber of the optical amplifier of the present invention with an optical delay waveguide, and 1 × N main optical switch and / or N−1 1 × The feature of the present invention is that the length of the optical delay waveguide can be changed by changing the combination of the optical delay waveguides by switching the j slave switch, thereby changing the optical delay amount.

本発明の光回路を用いた光増幅器では、光スイッチの切替えにより増幅用光ファイバの組合せを変化させることができ、その結果、信号光が通過する増幅用光ファイバの合計の長さが変化し、可変利得が得られる。本発明の光増幅器は、入力信号光パワーの変化に対し、増幅用光ファイバの組合せを切り替え、常に適切な長さの増幅用光ファイバで光増幅を行うため、広い入力信号光パワーダイナミックレンジで励起光パワーを無駄にせず、かつ入力信号光パワーダイナミックレンジが広い場合の従来の光増幅器において生じていた雑音の増加と効率の低下を回避できるという利点を有する。この利点により、システム運用上、複数の光増幅器を使い分けることが不要となる利点も有する。   In the optical amplifier using the optical circuit of the present invention, the combination of the amplification optical fibers can be changed by switching the optical switch. As a result, the total length of the amplification optical fibers through which the signal light passes changes. Variable gain is obtained. The optical amplifier of the present invention switches the combination of amplification optical fibers in response to changes in the input signal light power and always performs optical amplification with an amplification optical fiber of an appropriate length, so that it has a wide input signal light power dynamic range. There is an advantage that it is possible to avoid an increase in noise and a decrease in efficiency which have occurred in the conventional optical amplifier when the pumping light power is not wasted and the input signal light power dynamic range is wide. This advantage also has the advantage that it is not necessary to use a plurality of optical amplifiers separately in system operation.

また、本技術では、増幅用光ファイバの利得を励起光パワーでなく増幅用光ファイバの長さで調整することから、増幅用光ファイバの利得スペクトルも利得に関わらず一定となり、波長多重伝送において、波長チャネル間の利得偏差が変化するという問題が回避できる。   In this technology, the gain of the amplification optical fiber is adjusted not by the pumping light power but by the length of the amplification optical fiber, so that the gain spectrum of the amplification optical fiber is constant regardless of the gain, and in wavelength multiplexing transmission. The problem that the gain deviation between wavelength channels changes can be avoided.

さらに、本発明の回路を用いた、可変分散補償器、および可変光遅延器に関しても、本発明の光回路を用いた光増幅器と同様の効果が得られる。   Further, with respect to the tunable dispersion compensator and the variable optical delay device using the circuit of the present invention, the same effects as those of the optical amplifier using the optical circuit of the present invention can be obtained.

本発明の作用を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the effect | action of this invention. 本発明の第1の実施形態の光回路を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an optical circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の増幅ブロックの一例を示し、(a)は前方励起系、(b)は後方励起系、(c)は双方向励起系、(d)は図3(a)に光アイソレータを配置、(e)は図3(b)に光アイソレータを配置、(f)は図3(c)に光アイソレータを配置、(g)は増幅用光ファイバ間に光アイソレータを配置した増幅ブロックを示すブロック図である。An example of the amplification block of the present invention is shown, (a) is a forward excitation system, (b) is a backward excitation system, (c) is a bidirectional excitation system, (d) is an optical isolator arranged in FIG. (E) is an optical isolator arranged in FIG. 3 (b), (f) is an optical isolator arranged in FIG. 3 (c), and (g) is a block showing an amplification block in which an optical isolator is arranged between optical fibers for amplification. FIG. ファイバブロックによって光回路と増幅ブロックが接続されることを説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining that an optical circuit and an amplification block are connected by a fiber block. 本発明の第1の実施形態における光回路例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the optical circuit in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における光回路例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the optical circuit in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における光回路例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the optical circuit in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における光回路例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the optical circuit in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における光回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the optical circuit in the 2nd Embodiment of this invention. ファイバブロックによって光回路と増幅用光ファイバが接続されることを説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining that an optical circuit and an optical fiber for amplification are connected by a fiber block. 本発明の第2の実施形態における光回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the optical circuit in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における光増幅器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the optical amplifier in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における光回路構成を示す図である。It is a figure which shows the optical circuit structure in the 4th Embodiment of this invention. (a)は本発明の第4の実施形態の光増幅器のレベルダイヤ、(b)は従来の光増幅器のレベルダイヤを示す図である。(A) is a level diagram of an optical amplifier according to a fourth embodiment of the present invention, and (b) is a diagram showing a level diagram of a conventional optical amplifier. 本発明の第4の実施形態の光増幅器と従来の光増幅器の所要励起光パワーを比較する図である。It is a figure which compares the required excitation light power of the optical amplifier of the 4th Embodiment of this invention, and the conventional optical amplifier. 本発明の第4の実施形態の光増幅器と従来の光増幅器の雑音指数を比較する図である。It is a figure which compares the noise figure of the optical amplifier of the 4th Embodiment of this invention, and the conventional optical amplifier. 第5の実施形態における光増幅器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the optical amplifier in 5th Embodiment.

本発明の光回路は、2本以上の増幅用光ファイバを接続し、光スイッチの切替えにより該増幅用光ファイバの組合せを変化させ、信号光が通過する増幅用光ファイバの合計の長さを変化させることを最も主要な特徴とする。   The optical circuit of the present invention connects two or more amplification optical fibers, changes the combination of the amplification optical fibers by switching the optical switch, and sets the total length of the amplification optical fibers through which the signal light passes. The main feature is to change.

<作用>
図1に示す概念図を用いて本発明の光回路及び光増幅器の機能を説明する。図1において、本発明の光回路は、1×N光スイッチ901、N×1光スイッチ902、N−1個のi×1光スイッチ903−1〜903−(N−1)、ただしiは2以上N以下の整数、およびN−1個の1×j光スイッチ904−1〜904−(N−1)、ただしjは2以上N以下の整数、から構成される。本発明の光回路がさらに増幅用光ファイバを備えたN+1個の増幅ブロックk905−0〜905−N、ただしkは0以上N以下の整数、を備えると、本発明の光回路は、複数の光スイッチ及び複数の増幅ブロックから構成される光増幅器となる。
<Action>
The function of the optical circuit and optical amplifier of the present invention will be described with reference to the conceptual diagram shown in FIG. In FIG. 1, the optical circuit of the present invention includes a 1 × N optical switch 901, an N × 1 optical switch 902, and N−1 i × 1 optical switches 903-1 to 903- (N−1), where i is An integer of 2 to N and N−1 1 × j optical switches 904-1 to 904- (N−1), where j is an integer of 2 to N. When the optical circuit of the present invention further includes N + 1 amplification blocks k905-0 to 905-N each having an optical fiber for amplification, where k is an integer of 0 to N, the optical circuit of the present invention has a plurality of The optical amplifier is composed of an optical switch and a plurality of amplification blocks.

1×N光スイッチの入力ポートは増幅ブロック0の出力ポートに接続されている。1×N光スイッチのN個の出力ポートのうちの1個は増幅ブロック1に接続されている。1×N光スイッチのN個の出力ポートのうちの増幅ブロック1に接続されなかったN−1個の出力ポートは、N−1個のi×1光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されている。kが1以上N−1以下である増幅ブロックkの出力ポートは、N−1個の1×j光スイッチの入力ポートに、j=N−k+1を満たすように接続されている。増幅ブロックNの出力ポートは、N×1光スイッチの入力ポートに接続されている。1×j光スイッチの出力ポートのうちの1個は、増幅ブロックNの出力ポートに接続されなかったN×1光スイッチの入力ポートに接続されている。1×j光スイッチの出力ポートのうちN×1光スイッチの入力ポートに接続されなかった出力ポートは、それぞれ、iがN−j+2以上N以下を満たす、1×N光スイッチの出力ポートに接続されなかったi×1光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されている。i×1光スイッチの出力ポートは、i=kである増幅ブロックkの入力ポートに接続されている。   The input port of the 1 × N optical switch is connected to the output port of the amplification block 0. One of the N output ports of the 1 × N optical switch is connected to the amplification block 1. Of the N output ports of the 1 × N optical switch, N−1 output ports that are not connected to the amplification block 1 are connected to respective input ports of the N−1 i × 1 optical switches. Yes. The output port of the amplification block k in which k is 1 or more and N−1 or less is connected to the input ports of N−1 1 × j optical switches so as to satisfy j = N−k + 1. The output port of the amplification block N is connected to the input port of the N × 1 optical switch. One of the output ports of the 1 × j optical switch is connected to the input port of the N × 1 optical switch that is not connected to the output port of the amplification block N. Of the output ports of the 1 × j optical switch, the output ports that are not connected to the input port of the N × 1 optical switch are connected to the output port of the 1 × N optical switch where i satisfies N−j + 2 or more and N or less, respectively. The i × 1 optical switch that was not connected is connected to each input port. The output port of the i × 1 optical switch is connected to the input port of the amplification block k where i = k.

入力する信号光は増幅ブロック0で増幅された後、1×Nスイッチである光スイッチ901に入力され、光スイッチ901の出力ポートから、信号光はN個の方路のいずれかに向けられる。光スイッチ901を通過した信号光は、増幅ブロック1、またはi×1光スイッチ903−1〜903−(N−1)を介して、増幅ブロックkに入力される。増幅ブロックkで増幅された光信号は、増幅ブロックkに接続された1×j光スイッチ、またはk=Nの場合N×1光スイッチ902に入力される。1×j光スイッチに入力された光信号はj個の出力ポートからいずれかの方路にむけられ、1×j光スイッチに接続されたi×1光スイッチ、またはN×1光スイッチへ入力される。このように信号光は、光スイッチ903−1〜903−(N−1)、増幅ブロック905−1〜905−N、光スイッチ904−1〜904−(N−1)の組み合わせによる増幅を1回または複数回繰り返した後、最終的に光スイッチ902を通過し、出力される。なお図1の構成は、光スイッチ901の損失が問題とならない場合は、増幅部0をなくして入力信号が直接光スイッチ901へ入力する構成とすることもある。   The input signal light is amplified by the amplification block 0 and then input to the optical switch 901 that is a 1 × N switch, and the signal light is directed to one of N paths from the output port of the optical switch 901. The signal light that has passed through the optical switch 901 is input to the amplification block k via the amplification block 1 or the i × 1 optical switches 903-1 to 903- (N−1). The optical signal amplified by the amplification block k is input to the 1 × j optical switch connected to the amplification block k, or to the N × 1 optical switch 902 when k = N. The optical signal input to the 1 × j optical switch is directed to one of the paths from the j output ports, and input to the i × 1 optical switch connected to the 1 × j optical switch or the N × 1 optical switch. Is done. As described above, the signal light is amplified by a combination of the optical switches 903-1 to 903- (N-1), the amplification blocks 905-1 to 905-N, and the optical switches 904-1 to 904- (N-1). After being repeated one or more times, the light finally passes through the optical switch 902 and is output. The configuration of FIG. 1 may be configured such that when the loss of the optical switch 901 is not a problem, the amplification unit 0 is eliminated and an input signal is directly input to the optical switch 901.

このように、1×N光スイッチ901、N×1光スイッチ902、N−1個のi×1光スイッチ、及びN−1個の1×j光スイッチの方路切替によって信号光が通過する増幅ブロック(すなわち、増幅用光ファイバ)の組合せを変える、つまり、光スイッチを切り替え信号光の経路を変化させることにより、信号光が通過する増幅用光ファイバの合計長を変化させる。その際、増幅用光ファイバがエルビウム添加ファイバである場合、非特許文献1に示されているように、増幅用光ファイバで得られる利得は単位長さに比例するので、前述のように増幅用光ファイバの合計長を変化させることで光増幅器の利得を変化させることができる。   In this way, the signal light passes through the path switching of the 1 × N optical switch 901, the N × 1 optical switch 902, the N−1 i × 1 optical switches, and the N−1 1 × j optical switches. The total length of the amplification optical fibers through which the signal light passes is changed by changing the combination of the amplification blocks (that is, the amplification optical fibers), that is, by switching the optical switch and changing the path of the signal light. At that time, when the amplification optical fiber is an erbium-doped fiber, as shown in Non-Patent Document 1, the gain obtained by the amplification optical fiber is proportional to the unit length. The gain of the optical amplifier can be changed by changing the total length of the optical fiber.

<発明の実施形態>
(第1の実施形態)
図2は、本発明の第1の実施形態の光回路を示すブロック図である。図2において、本実施形態の光回路は、1個の主入力ポートと、lが1以上N以下の整数であるN個の従入力ポートlと、1個の1×N光スイッチと、1個のN×1光スイッチと、jが2以上N以下の整数であるN−1個の1×j光スイッチと、iが2以上N以下の整数であるN−1個のi×1光スイッチと、mが1以上N以下の整数であるN個の従出力ポートmと、1個の主出力ポートとから構成される。
<Embodiment of the Invention>
(First embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing an optical circuit according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the optical circuit of the present embodiment includes one main input port, N sub input ports 1 where l is an integer of 1 to N, one 1 × N optical switch, 1 N × 1 optical switches, N−1 1 × j optical switches where j is an integer between 2 and N, and N−1 i × 1 lights where i is an integer between 2 and N The switch is composed of N sub-output ports m in which m is an integer of 1 to N and one main output port.

主入力ポートは、1×N光スイッチの入力ポートに接続されている。N個の従入力ポートのうちN−1個の従入力ポートのそれぞれは、N−1個の1×j光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、N−1個の1×j光スイッチの入力ポートに接続されなかった従入力ポートは、N×1光スイッチのN個の入力ポートのうちの1個の入力ポートと接続されている。主出力ポートは、N×1光スイッチの出力ポートに接続されている。N個の従出力ポートのうちN−1個の従出力ポートのそれぞれは、N−1個のi×1光スイッチのそれぞれの出力ポートに接続されており、N−1個のi×1光スイッチの出力ポートと接続されなかった従出力ポートは、1×N光スイッチのN個の出力ポートのうちの1個の出力ポートと接続されている。N−1個の1×j光スイッチのそれぞれの1×j光スイッチの出力ポートのうちの1個はN×1光スイッチのN個の入力ポートのうちの1個の従入力ポートに接続されなかったN−1個の入力端子それぞれに接続されている。1×N光スイッチのN個の出力ポートのうちの1個の従出力ポートに接続されなかった1×N光スイッチのN−1個の出力ポートは、N−1個のi×1光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されている。N−1個の1×j光スイッチのそれぞれの1×j光スイッチの出力ポートのうちのN×1光スイッチの入力ポートに接続されなかった出力ポートのそれぞれはN−1個のi×1光スイッチの入力ポートのうちの1×N主光スイッチの出力ポートに接続されなかった入力ポートのそれぞれに、iがN−j+2以上N以下の整数である条件を満たすように接続されている。主入力ポートに増幅ブロック0の出力を、従出力ポートlに増幅ブロックlの入力ポートをそれぞれ接続し、増幅ブロックlの出力ポートに従入力ポートlを接続すると、図1に示す構成になる。   The main input port is connected to the input port of the 1 × N optical switch. Of the N slave input ports, each of the N−1 slave input ports is connected to each input port of the N−1 1 × j optical switch, and N−1 1 × j optical ports. The slave input port that is not connected to the input port of the switch is connected to one of the N input ports of the N × 1 optical switch. The main output port is connected to the output port of the N × 1 optical switch. Of the N slave output ports, each of the N-1 slave output ports is connected to each output port of the N-1 i × 1 optical switch, and N−1 i × 1 optical ports are connected. The slave output port that is not connected to the output port of the switch is connected to one output port among the N output ports of the 1 × N optical switch. One of the output ports of each 1 × j optical switch of the N−1 1 × j optical switches is connected to one slave input port of the N input ports of the N × 1 optical switch. It was connected to each of the N-1 input terminals that did not exist. N−1 output ports of the 1 × N optical switch that are not connected to one of the N output ports of the N output ports of the 1 × N optical switch are N−1 i × 1 optical switches. Connected to each input port. Out of the output ports of the 1 × j optical switches of the N−1 1 × j optical switches, each of the output ports not connected to the input port of the N × 1 optical switch is N−1 i × 1. Of the input ports of the optical switch, each input port that is not connected to the output port of the 1 × N main optical switch is connected so as to satisfy the condition that i is an integer not smaller than N−j + 2 and not larger than N. When the output of the amplification block 0 is connected to the main input port, the input port of the amplification block 1 is connected to the slave output port 1, and the input port 1 is connected to the output port of the amplification block 1, the configuration shown in FIG.

図3は増幅ブロックの一例を示しており、いずれも増幅用光ファイバ11と信号光と励起光を合波する合分波器12とで構成される。図3(a)は前方励起系、図3(b)は後方励起系、図3(c)は双方向励起系である。なお、図示していないが、合分波器の一つのポートは励起光を発生する励起光源(例えば半導体レーザ)や、励起光を複数のポートに分岐する光分岐器に接続されている。また、必要に応じて光アイソレータ13を配置したり(例えば図3(d)、(e)、(f))、増幅用光ファイバは複数本にしたうえで、増幅用光ファイバ間に光アイソレータ13や利得等化フィルタを配置したりする構成(例えば図3(g))でもよい。   FIG. 3 shows an example of the amplification block, and each is composed of an amplification optical fiber 11 and a multiplexer / demultiplexer 12 that combines the signal light and the pumping light. 3A shows a forward excitation system, FIG. 3B shows a backward excitation system, and FIG. 3C shows a bidirectional excitation system. Although not shown, one port of the multiplexer / demultiplexer is connected to a pumping light source (for example, a semiconductor laser) that generates pumping light and an optical branching device that branches the pumping light into a plurality of ports. Further, if necessary, an optical isolator 13 may be disposed (for example, FIGS. 3D, 3E, and 3F), and a plurality of amplification optical fibers may be provided, and the optical isolator is interposed between the amplification optical fibers. 13 or a gain equalizing filter may be arranged (for example, FIG. 3G).

光回路と増幅ブロックとの接続は、図4に概念図で示したように、N+1本のファイバ21の一方の先端をV溝ガラスブロック20で固定し、ファイバ端面と同一面上の端面が研磨されているファイバブロックを介して接続される。ファイバブロック及び光回路の接続端面は、光軸に垂直な平面に対して7度以上の角度を付けて研磨されている。ファイバブロックの各ファイバの研磨されていないもう一方の側と増幅ブロックのピグテイルファイバとは融着接続される。   As shown in the conceptual diagram of FIG. 4, the optical circuit and the amplification block are connected by fixing one end of the N + 1 fibers 21 with the V-groove glass block 20 and polishing the end face on the same plane as the fiber end face. Connected through a fiber block. The connection end faces of the fiber block and the optical circuit are polished at an angle of 7 degrees or more with respect to a plane perpendicular to the optical axis. The other unpolished side of each fiber of the fiber block and the pigtail fiber of the amplification block are fusion spliced.

以下、図2の従出力ポート、従入力ポートおよび主入力ポートに増幅ブロックが接続されているとして本実施形態の光回路の働きを説明する。信号光は増幅ブロック0で増幅された後、1×N光スイッチ1に入力され、1×N光スイッチ1の出力ポートでN個あるいずれかの方路に向けられる。信号光は振り向けられた先の増幅ブロックで増幅された後、光スイッチで振り向けられた次の増幅ブロックで増幅され、この工程が繰り返される。信号光は、所望の利得となる増幅用光ファイバ長を通過した後、N×1光スイッチ2を通過して出力される。このとき、使用条件、例えば、入力信号光パワーや環境温度などに応じて光スイッチの切替えによって増幅用光ファイバの合計長を変化させることにより所望の可変利得が得られる。   Hereinafter, the operation of the optical circuit of this embodiment will be described on the assumption that an amplification block is connected to the slave output port, slave input port, and master input port of FIG. The signal light is amplified by the amplification block 0 and then input to the 1 × N optical switch 1 and is directed to any one of N paths at the output port of the 1 × N optical switch 1. The signal light is amplified by the previous amplification block to which the signal light is directed and then amplified by the next amplification block that is directed by the optical switch, and this process is repeated. The signal light passes through the amplification optical fiber length having a desired gain, and then passes through the N × 1 optical switch 2 and is output. At this time, a desired variable gain can be obtained by changing the total length of the amplification optical fiber by switching the optical switch in accordance with the use conditions, for example, the input signal light power and the environmental temperature.

本実施形態における別の光回路の例を以下で説明する。図5は、図2の光回路に可変光減衰器5を備えた光回路である。図2の光回路では、光増幅器の利得は、各増幅ブロックの増幅用光ファイバ長に依存した利得単位で離散的に変化する。このため、この光増幅器では連続可変利得が得られない。一方で、図5の光回路では、増幅ブロックの可変光減衰器の減衰量を調整することで、増幅用光ファイバ長に依存した利得単位で離散的に変化する利得間を補間することができ、連続可変利得を得ることができる。このように、可変光減衰器をスイッチに集積しても良い。   An example of another optical circuit in the present embodiment will be described below. FIG. 5 shows an optical circuit provided with a variable optical attenuator 5 in the optical circuit of FIG. In the optical circuit of FIG. 2, the gain of the optical amplifier changes discretely in gain units depending on the length of the amplification optical fiber of each amplification block. For this reason, a continuous variable gain cannot be obtained with this optical amplifier. On the other hand, in the optical circuit of FIG. 5, by adjusting the attenuation amount of the variable optical attenuator of the amplification block, it is possible to interpolate between gains that change discretely in gain units depending on the length of the optical fiber for amplification. Continuously variable gain can be obtained. Thus, the variable optical attenuator may be integrated in the switch.

図6及び図7は、可変光減衰器を1つではなく、各増幅ブロック毎に可変光減衰器を備える光回路である。図5の光回路では、各増幅ブロックの増幅用光ファイバ長に依存した利得単位で離散的な利得間を1つの可変光減衰器の減衰量で補間することになるため、可変光減衰器を通過後の信号光パワーの減衰が大きくなり、その結果、光増幅器の雑音特性が悪くなりやすい(雑音指数が増加しやすい)。一方で、図6及び図7の光回路では、各増幅ブロックの増幅用光ファイバ長に依存した利得単位で離散的な利得間の補間を複数の可変光減衰器の減衰量調整で行うため、可変光減衰器通過後の信号光パワーの減衰が図5の光回路の場合より小さく、信号光パワーが高いレベルを保つため、光増幅器の雑音指数増加を抑制できる。   6 and 7 show an optical circuit provided with a variable optical attenuator for each amplification block instead of one variable optical attenuator. In the optical circuit of FIG. 5, since the discrete gain is interpolated by the attenuation amount of one variable optical attenuator in gain units depending on the length of the amplification optical fiber of each amplification block, the variable optical attenuator is The attenuation of the signal light power after passing increases, and as a result, the noise characteristic of the optical amplifier tends to deteriorate (the noise figure tends to increase). On the other hand, in the optical circuits of FIG. 6 and FIG. 7, in order to perform interpolation between discrete gains in gain units depending on the length of the amplification optical fiber of each amplification block by adjusting the attenuation amounts of a plurality of variable optical attenuators, Since the attenuation of the signal light power after passing through the variable optical attenuator is smaller than that in the case of the optical circuit of FIG. 5 and the signal light power is kept at a high level, an increase in the noise figure of the optical amplifier can be suppressed.

図8は図6の光回路に動的利得等化器6を備えた光回路である。図2から図7に示した光回路を用いた光増幅器では、増幅ブロックに動的利得等化器を備えていなければ、光スイッチの切替えによって増幅用光ファイバの合計長が変化したときに、利得スペクトルに生じるピークとディップの利得差が変化する。そのため、所望帯域内の利得の最大値と最小値の差(利得偏差)が光スイッチ切替えによって変化することになる。一方、図8の光回路では、動的利得等化器で等化フィルタのスペクトルを変化させることで、光スイッチの切替えによって増幅用光ファイバの合計長が変化したときにでも利得偏差が一定に保つことができる。ここで、図8では動的利得等化器を1つだけ備えた光回路を示しているが、可変光減衰器と同様に、各増幅ブロック毎に利得等化器を備える光回路でも同じ効果が得られる。   FIG. 8 shows an optical circuit provided with a dynamic gain equalizer 6 in the optical circuit of FIG. In the optical amplifier using the optical circuit shown in FIGS. 2 to 7, if the amplification block is not equipped with a dynamic gain equalizer, when the total length of the amplification optical fiber is changed by switching the optical switch, The gain difference between the peak and the dip generated in the gain spectrum changes. For this reason, the difference (gain deviation) between the maximum value and the minimum value of the gain within the desired band is changed by switching the optical switch. On the other hand, in the optical circuit of FIG. 8, the gain deviation is constant even when the total length of the amplification optical fiber is changed by switching the optical switch by changing the spectrum of the equalization filter with a dynamic gain equalizer. Can keep. Here, FIG. 8 shows an optical circuit provided with only one dynamic gain equalizer, but the same effect can be obtained with an optical circuit provided with a gain equalizer for each amplification block as well as a variable optical attenuator. Is obtained.

なお、本光回路における光導波路の形状・配置は、光スイッチ、可変光減衰器、動的利得等化器の結線が上記で説明したとおりであれば、必ずしも図2から図8に示したとおりである必要はない。   The shape and arrangement of the optical waveguide in this optical circuit are not necessarily the same as those shown in FIGS. 2 to 8 if the connections of the optical switch, variable optical attenuator, and dynamic gain equalizer are as described above. Need not be.

(第2の実施形態)
図9は、本発明の第2の実施形態の光回路を示すブロック図である。図9に示す光回路は、図2に示す光回路に、図3(a)に示す増幅ブロックを接続した場合の、図3(a)中の信号光と励起光を合波する合分波器を、本発明の光回路に組み込んだ構成をなす。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing an optical circuit according to the second embodiment of the present invention. The optical circuit shown in FIG. 9 combines / demultiplexes the signal light and the excitation light in FIG. 3A when the amplification block shown in FIG. 3A is connected to the optical circuit shown in FIG. The device is incorporated in the optical circuit of the present invention.

本実施形態の光回路と増幅用光ファイバとの接続は、図10に概念図で示したように、N+1本のファイバ121の一方の先端をV溝ガラスブロック120で固定し、ファイバ端面と同一面上の端面が研磨されているファイバブロックを介して接続される。ファイバブロック及び光回路の接続端面は光軸に垂直な平面に対して7度以上の角度を付けて研磨されている。ファイバブロックの各ファイバの研磨されていないもう一方の側と増幅ブロックのピグテイルファイバとは融着接続される。   As shown in the conceptual diagram of FIG. 10, the optical circuit of this embodiment is connected to the amplification optical fiber by fixing one end of the N + 1 fibers 121 with the V-groove glass block 120 and the same as the end face of the fiber. The end faces on the surface are connected via a polished fiber block. The connection end faces of the fiber block and the optical circuit are polished at an angle of 7 degrees or more with respect to a plane perpendicular to the optical axis. The other unpolished side of each fiber of the fiber block and the pigtail fiber of the amplification block are fusion spliced.

本実施形態の光回路の働きは、第1の実施形態と同様、使用条件、例えば、入力信号光パワーや環境温度などに応じて光スイッチの切替えによって増幅用光ファイバの合計長が変化させることにより可変利得が得られることである。図9の光回路は各増幅用光ファイバの入力側だけに信号光と励起光を合波する合分波器を配置している(前方励起系)が、図11に示すように、各増幅用光ファイバの両端に合分波器を配置する光回路の方がよいこともある。図11に示す光回路は、図2に示す光回路に、図3(c)に示す増幅ブロックを接続した場合の、図3(c)中の信号光と励起光を合波する合分波器を、本発明の光回路に組み込んでいる。例えば、前方励起だけでは総励起光パワーが足りない場合は図11の光回路構成を用いて、増幅用光ファイバの入出力両側から励起光を入力する双方向励起光の構成を取る。或いは、前方励起光のみを増幅用ファイバに入力する場合でも増幅用光ファイバを透過する残留励起光があるときは、図11の光回路構成を用いて、増幅用ファイバ出力側の合分波器の励起光ポートを終端処理することで、残留励起光が反射して増幅用光ファイバへ戻ることを防止でき、安定した増幅が得られる。   The function of the optical circuit of the present embodiment is to change the total length of the amplification optical fiber by switching the optical switch according to the use conditions, for example, the input signal light power and the environmental temperature, as in the first embodiment. Thus, a variable gain can be obtained. In the optical circuit of FIG. 9, a multiplexer / demultiplexer that multiplexes signal light and pumping light is disposed only on the input side of each amplification optical fiber (forward pumping system). However, as shown in FIG. In some cases, an optical circuit in which multiplexers / demultiplexers are arranged at both ends of the optical fiber is better. The optical circuit shown in FIG. 11 combines / demultiplexes the signal light and the excitation light in FIG. 3C when the amplification block shown in FIG. 3C is connected to the optical circuit shown in FIG. Is incorporated into the optical circuit of the present invention. For example, when the total pumping light power is not sufficient only by forward pumping, the configuration of bidirectional pumping light in which pumping light is input from both the input and output sides of the amplification optical fiber is taken using the optical circuit configuration of FIG. Alternatively, if there is residual pumping light that passes through the amplification optical fiber even when only the forward pumping light is input to the amplification fiber, the multiplexer / demultiplexer on the amplification fiber output side is used by using the optical circuit configuration of FIG. By terminating the pumping light port, the residual pumping light can be prevented from being reflected and returned to the amplification optical fiber, and stable amplification can be obtained.

なお、本実施形態に示した光回路においても、第1の実施形態において図5から図8で示したように可変光減衰器や動的利得等化器を用いて連続可変利得を得たり、利得偏差を一定に保ったりすることができるのは、第1の実施形態と本実施形態の類似性から明らかである。また、本光回路における光導波路の形状・配置は、光スイッチ、合分波器、結線が上記で説明したとおりであれば(必要に応じて配置される可変光減衰器、動的利得等化器も同様)、必ずしも図9から図11に示したとおりである必要はない。   In the optical circuit shown in the present embodiment, a continuously variable gain is obtained using a variable optical attenuator or a dynamic gain equalizer as shown in FIGS. 5 to 8 in the first embodiment. It is apparent from the similarity between the first embodiment and the present embodiment that the gain deviation can be kept constant. In addition, the shape and arrangement of the optical waveguide in this optical circuit is the same as described above for the optical switch, multiplexer / demultiplexer, and connection (variable optical attenuator arranged as necessary, dynamic gain equalization The same applies to the container), and it is not necessarily required to be as shown in FIGS.

(第3の実施形態)
図12は本発明の第3の実施形態を示すブロック図である。図12において、本実施形態の光回路は、1×N光スイッチ201、N×1光スイッチ202、N−1個の2×1光スイッチ204−1〜204−(N−1)、N−1個の1×2光スイッチ203−1〜203−(N−1)、およびN+1個の増幅ブロックk、ただしkは0以上N以下の整数、から構成される。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In FIG. 12, the optical circuit of this embodiment includes a 1 × N optical switch 201, an N × 1 optical switch 202, N−1 2 × 1 optical switches 204-1 to 204- (N−1), N−. One 1 × 2 optical switch 203-1 to 203- (N−1) and N + 1 amplification blocks k, where k is an integer from 0 to N.

光スイッチ201の入力ポートには増幅ブロック0が接続されている。N×1光スイッチ201のN個の出力ポートのうち一つには増幅ブロック1が接続され、N×1スイッチ201のその他のN−1個の出力ポートはそれぞれ2×1光スイッチ204−1〜204−(N−1)の入力ポートに接続されている。これらN−1個の2×1光スイッチ204−1〜204−(N−1)の出力ポートにはそれぞれ増幅ブロック2〜増幅ブロックNの入力ポートが接続されている。増幅ブロック1〜増幅ブロックN−1の出力ポートはそれぞれ、N−1個の1×2光スイッチ203−1〜203−(N−1)の入力ポートに接続されている。増幅ブロックNの出力ポート及びN−1個の1×2光スイッチ203−1〜203−(N−1)の出力ポートはN×1光スイッチ202の入力ポートに接続されている。   An amplification block 0 is connected to the input port of the optical switch 201. The amplification block 1 is connected to one of the N output ports of the N × 1 optical switch 201, and the other N−1 output ports of the N × 1 switch 201 are respectively 2 × 1 optical switch 204-1. To 204- (N-1) input ports. The input ports of the amplification block 2 to the amplification block N are connected to the output ports of the N−1 2 × 1 optical switches 204-1 to 204- (N−1), respectively. The output ports of the amplification block 1 to the amplification block N-1 are connected to the input ports of N−1 1 × 2 optical switches 203-1 to 203- (N−1), respectively. The output port of the amplification block N and the output ports of the N−1 1 × 2 optical switches 203-1 to 203- (N−1) are connected to the input port of the N × 1 optical switch 202.

各増幅ブロックの構成は図3に示したものと同様である。また合分波器の一つのポートは励起光を発生する励起光源(例えば半導体レーザ)や、励起光を複数のポートに分岐する光分岐器に接続されている。また、必要に応じて光アイソレータを配置したり、増幅用光ファイバは複数本にしたうえで、増幅用光ファイバ間に光アイソレータや利得等化フィルタを配置したりする構成でもよいことも図3と同様である。   The configuration of each amplification block is the same as that shown in FIG. One port of the multiplexer / demultiplexer is connected to an excitation light source (for example, a semiconductor laser) that generates excitation light and an optical branching device that branches the excitation light into a plurality of ports. In addition, an optical isolator may be arranged as necessary, or a plurality of amplification optical fibers may be used, and an optical isolator or a gain equalization filter may be arranged between the amplification optical fibers. It is the same.

光回路と増幅ブロックの接続は、図4に概念図と同様で、N+1本のファイバの一方の先端をV溝ガラスブロックで固定し、ファイバ端面と同一面上の端面を研磨されているファイバブロックを介して接続される。ファイバブロック及び光回路の接続端面は光軸に垂直な平面に対して7度以上の角度を付けて研磨されている。ファイバブロックの各ファイバの研磨されていないもう一方の側と増幅ブロックのピグテイルファイバとは融着接続される。   The connection between the optical circuit and the amplification block is the same as the conceptual diagram in FIG. 4, and one end of N + 1 fibers is fixed with a V-groove glass block, and the end face on the same plane as the end face of the fiber is polished. Connected through. The connection end faces of the fiber block and the optical circuit are polished at an angle of 7 degrees or more with respect to a plane perpendicular to the optical axis. The other unpolished side of each fiber of the fiber block and the pigtail fiber of the amplification block are fusion spliced.

信号光は増幅ブロック0で増幅された後、1×N光スイッチ1の出力ポートでN個あるいずれかの方路に向けられる。信号光は振り向けられた先の増幅ブロックで増幅された後、光スイッチで振り向けられた次の増幅ブロックで増幅され、この工程が繰り返される。信号光は、所望の利得となる増幅用光ファイバ長を通過した後、N×1光スイッチを通過して出力される。このとき、使用条件、例えば、入力信号光パワーや環境温度などに応じて光スイッチの切替えによって増幅用光ファイバの合計長が変化させることにより可変利得が得られる。   The signal light is amplified by the amplification block 0 and then directed to one of N paths at the output port of the 1 × N optical switch 1. The signal light is amplified by the previous amplification block to which the signal light is directed and then amplified by the next amplification block that is directed by the optical switch, and this process is repeated. The signal light passes through the amplification optical fiber length having a desired gain, and then passes through the N × 1 optical switch and is output. At this time, a variable gain can be obtained by changing the total length of the amplification optical fiber by switching the optical switch in accordance with the use conditions, for example, the input signal light power and the environmental temperature.

なお、本実施形態に示した光回路においても、第1の実施形態において図5から図8で示したように可変光減衰器や動的利得等化器を用いて連続可変利得を得たり、利得偏差を一定に保ったりすることができるのは、第1の実施形態と本実施形態の類似性から明らかである。また、本光回路における光導波路の形状・配置は、光スイッチ、合分波器、結線が上記で説明したとおりであれば(必要に応じて配置される可変光減衰器、動的利得等化器も同様)、必ずしも図9から図11に示したとおりである必要はない。   In the optical circuit shown in the present embodiment, a continuously variable gain is obtained using a variable optical attenuator or a dynamic gain equalizer as shown in FIGS. 5 to 8 in the first embodiment. It is apparent from the similarity between the first embodiment and the present embodiment that the gain deviation can be kept constant. In addition, the shape and arrangement of the optical waveguide in this optical circuit is the same as described above for the optical switch, multiplexer / demultiplexer, and connection (variable optical attenuator arranged as necessary, dynamic gain equalization The same applies to the container), and it is not necessarily required to be as shown in FIGS.

(第4の実施形態)
図13は、本発明の第4の実施形態の光回路及びそれを用いた光増幅器を示すブロック図である。図13において、本実施形態の光回路は、1×3光スイッチ301、3×1光スイッチ302、2×1光スイッチ303−1、3×1光スイッチ303−2、1×3光スイッチ304−1、1×2光スイッチ304−2、可変光減衰器305−1〜305−6、信号光と励起光を合波する合分波器306−1〜306−8(分波器として使用する場合もある)、および動的利得等化器340が平面光波回路300上に作製された構成をなしている。さらに、平面光波回路300には、信号入力導波路351−1、信号入力導波路351−2〜351−5、信号出力導波路352−1〜352−5、励起光入力導波路361−1〜361−4、励起光出力導波路361−5〜361−8、増幅用光ファイバ320−0〜320−3、光アイソレータ330−1〜330−2、が接続されている。本実施形態では増幅用光ファイバとしてエルビウム添加ファイバを使用している。各エレメント間の接続関係は以下のとおりである。
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is a block diagram showing an optical circuit and an optical amplifier using the same according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 13, the optical circuit of the present embodiment includes a 1 × 3 optical switch 301, a 3 × 1 optical switch 302, a 2 × 1 optical switch 303-1, a 3 × 1 optical switch 303-2, and a 1 × 3 optical switch 304. -1, 1 × 2 optical switch 304-2, variable optical attenuators 305-1 to 305-6, multiplexers / demultiplexers 306-1 to 306-8 for multiplexing signal light and pumping light (used as demultiplexers) And the dynamic gain equalizer 340 is formed on the planar lightwave circuit 300. Further, the planar lightwave circuit 300 includes a signal input waveguide 351-1, signal input waveguides 351-2 to 351-5, signal output waveguides 352-1 to 352-5, and excitation light input waveguides 361-1 to 361-1. 361-4, excitation light output waveguides 361-5 to 361-8, amplification optical fibers 320-0 to 320-3, and optical isolators 330-1 to 330-2 are connected. In this embodiment, an erbium-doped fiber is used as the amplification optical fiber. The connection relationship between each element is as follows.

信号入力導波路351−2と合分波器306−5の共通ポート(合波された信号光及び励起光の入出力ポート)
信号入力導波路351−3と合分波器306−6の共通ポート
信号入力導波路351−4と合分波器306−7の共通ポート
信号入力導波路351−5と合分波器306−8の共通ポート
合分波器306−5の信号光ポートと動的利得等化器340の入力ポート
合分波器306−6の信号光ポートと1×2光スイッチ304−1の入力ポート(16)
合分波器306−7の信号光ポートと1×2光スイッチ304−2の入力ポート(20)
合分波器306−8の信号光ポートと3×1光スイッチ302の入力ポート(14)
動的利得等化器340の出力ポートと1×3光スイッチ301の入力ポート(1)
1×3光スイッチ301の出力ポート(2)と可変光減衰器305−1の入力ポート
1×3光スイッチ301の出力ポート(3)と可変光減衰器305−2の入力ポート
1×3光スイッチ301の出力ポート(4)と可変光減衰器305−4の入力ポート
1×3光スイッチ304−1の出力ポート(17)と可変光減衰器305−3の入力ポート
1×3光スイッチ304−1の出力ポート(18)と可変光減衰器305−5の入力ポート
1×3光スイッチ304−1の出力ポート(19)と3×1光スイッチ302の入力ポート(12)
1×2光スイッチ304−2の出力ポート(21)と可変光減衰器305−6の入力ポート
1×2光スイッチ304−2の出力ポート(22)と3×1光スイッチ302の入力ポート(13)
可変光減衰器305−1の出力ポートと合分波器306−2の信号ポート
可変光減衰器305−2の出力ポートと2×1光スイッチ303−1の入力ポート(5)
可変光減衰器305−3の出力ポートと2×1光スイッチ303−1の入力ポート(6)
可変光減衰器305−4の出力ポートと3×1光スイッチ303−2の入力ポート(8)
可変光減衰器305−5の出力ポートと3×1光スイッチ303−2の入力ポート(9)
可変光減衰器305−6の出力ポートと3×1光スイッチ303−2の入力ポート(10)
2×1光スイッチ303−1の出力ポート(7)と合分波器306−3の信号ポート
3×1光スイッチ303−2の出力ポート(11)と合分波器306−4の信号ポート
3×1光スイッチ302の出力ポート(15)と信号出力導波路352−5
合分波器306−1の共通ポートと信号出力導波路352−1
合分波器306−2の共通ポートと信号出力導波路352−2
合分波器306−3の共通ポートと信号出力導波路352−3
合分波器306−4の共通ポートと信号出力導波路352−4
各励起光入力導波路361−1〜361−4と合分波器306−1〜306−4の励起光ポート
各励起光出力導波路361−5〜361−8と合分波器306−1〜306−4の励起光ポート
Common port for signal input waveguide 351-2 and multiplexer / demultiplexer 306-5 (input / output ports for combined signal light and pump light)
Common port for signal input waveguide 351-3 and multiplexer / demultiplexer 306-6 Common port for signal input waveguide 351-4 and multiplexer / demultiplexer 306-7 Signal input waveguide 351-5 and multiplexer / demultiplexer 306- 8 common ports signal optical port of multiplexer / demultiplexer 306-5 and input port of dynamic gain equalizer 340 signal optical port of multiplexer / demultiplexer 306-6 and input port of 1 × 2 optical switch 304-1 ( 16)
Signal optical port of multiplexer / demultiplexer 306-7 and input port (20) of 1 × 2 optical switch 304-2
Signal optical port of multiplexer / demultiplexer 306-8 and input port (14) of 3 × 1 optical switch 302
Output port of dynamic gain equalizer 340 and input port (1) of 1 × 3 optical switch 301
Output port (2) of 1 × 3 optical switch 301 and input port of variable optical attenuator 305-1 Output port (3) of 1 × 3 optical switch 301 and input port of variable optical attenuator 305-2 1 × 3 light Output port (4) of switch 301 and input port of variable optical attenuator 305-4 Output port (17) of 1 × 3 optical switch 304-1 and input port of variable optical attenuator 305-3 1 × 3 optical switch 304 -1 output port (18) and variable optical attenuator 305-5 input port 1 × 3 optical switch 304-1 output port (19) and 3 × 1 optical switch 302 input port (12)
Output port (21) of 1 × 2 optical switch 304-2 and input port of variable optical attenuator 305-6 Output port (22) of 1 × 2 optical switch 304-2 and input port of 3 × 1 optical switch 302 ( 13)
Output port of variable optical attenuator 305-1 and signal port of multiplexer / demultiplexer 306-2 Output port of variable optical attenuator 305-2 and input port of 2 × 1 optical switch 303-1 (5)
Output port of variable optical attenuator 305-3 and input port of 2 × 1 optical switch 303-1 (6)
Output port of variable optical attenuator 305-4 and input port of 3 × 1 optical switch 303-2 (8)
Output port of variable optical attenuator 305-5 and input port of 3 × 1 optical switch 303-2 (9)
Output port of variable optical attenuator 305-6 and input port of 3 × 1 optical switch 303-2 (10)
Output port (7) of 2 × 1 optical switch 303-1 and signal port of multiplexer / demultiplexer 306-3 Output port (11) of 3 × 1 optical switch 303-2 and signal port of multiplexer / demultiplexer 306-4 Output port (15) of 3 × 1 optical switch 302 and signal output waveguide 352-5
Common port of multiplexer / demultiplexer 306-1 and signal output waveguide 352-1
Common port of multiplexer / demultiplexer 306-2 and signal output waveguide 352-2
Common port of multiplexer / demultiplexer 306-3 and signal output waveguide 352-3
Common port of multiplexer / demultiplexer 306-4 and signal output waveguide 352-4
Excitation light ports of pumping light input waveguides 361-1 to 361-4 and multiplexers / demultiplexers 306-1 to 306-4 Pumping light output waveguides 361-5 to 361-8 and multiplexer / demultiplexers 306-1 ~ 306-4 excitation light port

平面光波回路の各入出力導波路は、複数本の光ファイバをV溝ガラスブロック(310−1及び310−2)で固定したファイバブロックでエルビウム添加ファイバ320−0〜320−3と接続されている。本実施形態では、V溝ガラスブロックに増幅用光ファイバ(本実施形態ではエルビウム添加ファイバ)を固定したファイバブロックを使用したが、V溝ガラスブロックに増幅作用のないシングルモードファイバを固定したファイバブロックを使用して、シングルモードファイバと増幅用光ファイバを融着接続した形態でも、融着接続点が実装面の作業性が落ちるなどの欠点はあるものの、増幅特性上は問題なく利用できる。平面光波回路の各入出力導波路とエルビウム添加ファイバとの接続関係は以下のとおりである。   Each input / output waveguide of the planar lightwave circuit is connected to erbium-doped fibers 320-0 to 320-3 by a fiber block in which a plurality of optical fibers are fixed by V-groove glass blocks (310-1 and 310-2). Yes. In this embodiment, a fiber block in which an amplification optical fiber (erbium-doped fiber in this embodiment) is fixed to a V-groove glass block is used. However, a fiber block in which a single mode fiber having no amplification action is fixed to a V-groove glass block. Even if the single mode fiber and the amplification optical fiber are fused and connected, there is a disadvantage that the workability on the mounting surface is reduced at the fusion splicing point, but the amplification characteristic can be used without any problem. The connection relationship between the input / output waveguides of the planar lightwave circuit and the erbium-doped fiber is as follows.

信号出力導波路352−1とエルビウム添加ファイバ320−0の入力
信号出力導波路352−2とエルビウム添加ファイバ320−1の入力
信号出力導波路352−3とエルビウム添加ファイバ320−2の入力
信号出力導波路352−4とエルビウム添加ファイバ320−3の入力
Input of signal output waveguide 352-1 and erbium-doped fiber 320-0 Input of signal output waveguide 352-2 and erbium-doped fiber 320-1 Input of signal output waveguide 352-3 and erbium-doped fiber 320-2 Input of waveguide 352-4 and erbium doped fiber 320-3

さらに、平面光波回路の信号入力導波路351−1には光アイソレータ330−1が、出力導波路352−5には光アイソレータ330−2が接続されている。   Further, an optical isolator 330-1 is connected to the signal input waveguide 351-1 of the planar lightwave circuit, and an optical isolator 330-2 is connected to the output waveguide 352-5.

なお、励起光源は図示していないが、光増幅器は少なくとも1つ以上の励起光源を搭載しており、励起光源は合分波器と接続されている。   Although the pumping light source is not shown, the optical amplifier is equipped with at least one pumping light source, and the pumping light source is connected to the multiplexer / demultiplexer.

図14に、図13で示した平面光波回路300の回路構成を示す。図14中のそれぞれの符号で表された要素は、図13中の同じ符号で表された要素に対応する。図14中の2重線の四角で表した要素はすべて非対称マッハツェンダ干渉計(MZI)を示す。2重線の四角を囲んだ点線はそれぞれ、それぞれの光スイッチと可変光減衰器を表し、信号光が伝搬しない導波路を有する不完全4×4スイッチとなっている。各光スイッチ及び可変光減衰器は、2つのアームの光路差長が異なるMZIを単位要素として作製し、光スイッチによって切り替わる各経路は、2個以上のMZIを通過する。これによりMZIにおける漏れ光によるクロストークが十分小さく抑えられている。光スイッチと可変光減衰器とで独立にMZIを有するのではなく、光スイッチを構成するMZIの一部が可変光減衰器として動作する。各光スイッチと可変光減衰器を構成するMZIには点線で囲んだ部分の左側から右側へ信号光が伝搬し、増幅用光ファイバm(m=0,1,2,3)320−0〜320−3から、増幅用光ファイバn(n=1,2,3)320−1〜320−3または信号出力へ信号光が伝搬する。各MZIを表す2重線の四角の中に記載された記号mnA、mnBおよびnmCは、増幅用光ファイバmから増幅用光ファイバn(便宜的に信号出力のときはn=Sとする)へ伝播する場合にmnA、mnB、およびnmCのMZIに付随したヒータの電力をONにすることを意味する。   FIG. 14 shows a circuit configuration of the planar lightwave circuit 300 shown in FIG. The elements represented by the respective reference numerals in FIG. 14 correspond to the elements represented by the same reference numerals in FIG. All the elements represented by the double line squares in FIG. 14 represent an asymmetric Mach-Zehnder interferometer (MZI). Dotted lines enclosing the squares of the double lines represent the respective optical switches and variable optical attenuators, and are incomplete 4 × 4 switches having waveguides through which signal light does not propagate. Each optical switch and variable optical attenuator are manufactured by using MZIs having different optical path difference lengths of two arms as unit elements, and each path switched by the optical switch passes through two or more MZIs. As a result, crosstalk due to leaked light in the MZI is sufficiently reduced. The optical switch and the variable optical attenuator do not have the MZI independently, but a part of the MZI constituting the optical switch operates as a variable optical attenuator. The signal light propagates from the left side to the right side of the portion surrounded by the dotted line in the MZI constituting each optical switch and the variable optical attenuator, and the amplification optical fiber m (m = 0, 1, 2, 3) 320-0. The signal light propagates from 320-3 to the amplification optical fiber n (n = 1, 2, 3) 320-1 to 320-3 or the signal output. Symbols mnA, mnB, and nmC described in the squares of the double lines representing each MZI are from the amplification optical fiber m to the amplification optical fiber n (for convenience, n = S is set for signal output). When propagating, this means that the heater power associated with MZI of mnA, mnB, and nmC is turned on.

合分波器306−1〜306−8はそれぞれ2個のMZIで構成されているが、980nm帯励起光とC帯(すなわち、1530−1565nmの波長)の信号光を合波すると共に、C帯の透過スペクトルが平坦になるように光路長が調整されている。動的利得等化器は、MZIの一方のアームに誘電体多層膜を挿入した構成を取っている。この構成により、MZIの分岐比を可変にする(他方のアームに取り付けたヒータにより位相をシフトさせることで、光路長差を可変にすることで分岐比を可変にする)ことが可能となり、利得等化フィルタのスペクトル形状を保ったまま、すなわちフィルタ損失の波長依存性を変えずに各波長の損失量を増減することができ、エルビウム添加ファイバの合計長変化による利得のピークとディップの差の変化を補償することができる。   Each of the multiplexers / demultiplexers 306-1 to 306-8 is composed of two MZIs, and combines the 980 nm band excitation light and the C band signal light (that is, the wavelength of 1530-1565 nm), and C The optical path length is adjusted so that the transmission spectrum of the band is flat. The dynamic gain equalizer has a configuration in which a dielectric multilayer film is inserted into one arm of the MZI. With this configuration, it is possible to make the MZI branching ratio variable (by shifting the phase with a heater attached to the other arm, making the optical path length difference variable, making the branching ratio variable), and gain. While maintaining the spectrum shape of the equalization filter, that is, without changing the wavelength dependence of the filter loss, the loss amount of each wavelength can be increased or decreased, and the difference between the gain peak and dip difference due to the total length change of the erbium-doped fiber Changes can be compensated.

本実施形態では、エルビウム添加ファイバ320−0,1,2,3のファイバ長はそれぞれ5.4m,3.6m,5.4m,1.8mであり、平均利得はそれぞれ、9.0dB,6.0dB,9.0dB,3.0dBとしており、利得可変範囲は9.0〜27.0dBである。光増幅器利得とエルビウム添加ファイバ組合せパターンは表1に示すとおり6パターンがあり、入力信号光パワーに応じて適したエルビウム添加ファイバ組合せとなるように光スイッチが切り替わる。   In this embodiment, the fiber lengths of the erbium-doped fibers 320-0, 1, 2, and 3 are 5.4 m, 3.6 m, 5.4 m, and 1.8 m, respectively, and the average gain is 9.0 dB and 6 m, respectively. 0.0 dB, 9.0 dB, and 3.0 dB, and the variable gain range is 9.0 to 27.0 dB. As shown in Table 1, there are six optical amplifier gain and erbium-doped fiber combination patterns, and the optical switch is switched so as to obtain a suitable erbium-doped fiber combination according to the input signal light power.

Figure 0005650584
Figure 0005650584

図15は本発明の光増幅器内レベルダイヤを示している。本実施形態のレベルダイヤは図15(a)に、従来の光増幅器のレベルダイヤは図15(b)に示されている。1波あたり(すなわち1チャネルあたり)入力信号光パワーは−25〜−7dBm/chであり、最大利得Gmax=27dB,最小Gmim=9dBである。図15からわかるように、本実施形態の光回路では、光スイッチによる利得の切替えで生じる離散的な利得差は3dBであるので、可変光減衰器の減衰量は最大でも3dBとなり、信号光パワーの減衰が小さく抑制される。ただし、図15では、各光スイッチ、導波路の透過損失及び動的利得等化器の過剰損失が0.1dBを十分下回ることから、各光スイッチ、導波路の透過損失及び動的利得等化器の過剰損失の影響は無視できるため、これらのエレメントの伝搬については省略している。一方、従来の光増幅器では、可変光減衰器の減衰量は最大で18dBになり、信号光パワーの減衰が大きくなる。このため、所要励起光パワーが増大すると共に、雑音指数が大幅に増加する。 FIG. 15 shows an optical amplifier internal level diagram of the present invention. The level diagram of this embodiment is shown in FIG. 15A, and the level diagram of the conventional optical amplifier is shown in FIG. 15B. The input signal light power per wave (that is, per channel) is −25 to −7 dBm / ch, the maximum gain G max = 27 dB, and the minimum G mim = 9 dB. As can be seen from FIG. 15, in the optical circuit of this embodiment, the discrete gain difference caused by the gain switching by the optical switch is 3 dB. Therefore, the attenuation amount of the variable optical attenuator is 3 dB at the maximum, and the signal light power Is suppressed to be small. However, in FIG. 15, the transmission loss and dynamic gain equalizer of each optical switch and waveguide are sufficiently below 0.1 dB, so that the transmission loss and dynamic gain of each optical switch and waveguide are equalized. Since the influence of the excess loss of the device is negligible, the propagation of these elements is omitted. On the other hand, in the conventional optical amplifier, the maximum attenuation of the variable optical attenuator is 18 dB, and the attenuation of the signal light power is increased. For this reason, the required pumping light power increases and the noise figure increases significantly.

図16に本実施形態の光増幅器と従来の光増幅器の所要励起光パワーの光増幅器利得依存性を示す。本実施形態の光増幅器では従来の光増幅器と比較して、利得が大きいときに所要励起光パワーが大きくなるが、利得が小さいときには所要励起光パワーが1割程度小さくなる。また、本実施形態の最大の所要励起光パワーは従来光増幅器よりも小さく、光増幅器が搭載する励起光源の出力光パワークラスが従来の光増幅器より小さくてすみ、従来の光増幅器に比べて所要励起光パワーを低下できていることがわかる。   FIG. 16 shows the optical amplifier gain dependence of the required pumping light power of the optical amplifier of this embodiment and the conventional optical amplifier. In the optical amplifier according to the present embodiment, the required pumping light power increases when the gain is large, but when the gain is small, the required pumping light power decreases by about 10% as compared with the conventional optical amplifier. In addition, the maximum required pumping light power of the present embodiment is smaller than that of the conventional optical amplifier, and the output light power class of the pumping light source mounted in the optical amplifier can be smaller than that of the conventional optical amplifier, and the required pumping power is required as compared with the conventional optical amplifier. It can be seen that the optical power can be reduced.

図17に本実施形態の光増幅器と従来の光増幅器の雑音指数を示す。従来光増幅器では光増幅器利得が減少するにしたがって可変光減衰器の減衰量が増大し、それに伴って雑音指数が増加する。対して、本実施形態の光増幅器では、光増幅器利得が小さく成るにしたがって、1つのエルビウム添加ファイバ組合せパターン内の利得では可変光減衰器の減衰量が最大3dBあるために雑音指数が0.5dB程度増加するが、光スイッチが切り替わり異なるエルビウム添加ファイバ組合せパターンになると雑音指数は最小値に戻るということを繰り返し、従来の光増幅器に比べて大幅に雑音指数を低下できている。   FIG. 17 shows the noise figure of the optical amplifier of this embodiment and the conventional optical amplifier. In the conventional optical amplifier, the attenuation of the variable optical attenuator increases as the optical amplifier gain decreases, and the noise figure increases accordingly. On the other hand, in the optical amplifier of the present embodiment, as the gain of the optical amplifier decreases, the gain in one erbium-doped fiber combination pattern has a maximum attenuation of the variable optical attenuator, so that the noise figure is 0.5 dB. Although the degree of increase increases, the noise figure returns to the minimum value when the optical switch is switched and the erbium-doped fiber combination pattern is different, and the noise figure can be greatly reduced as compared with the conventional optical amplifier.

本実施形態の光増幅器が光伝送システムで運用されているときに、入力信号光パワー変動の範囲が光スイッチ切り替わる入力信号光パワーを含む場合に、光スイッチの切り替え瞬間の伝送エラーを避ける必要があることもある。その場合は、その光スイッチ切り替わる入力信号光パワー前後では光スイッチを切り替えず、可変光減衰器の減衰量で利得を可変にすることもある。この場合、可変光減衰器の最大減衰量は前述の3dBからは大きくなるが、この場合の入力信号光パワーの変化要因は主に経年変化や温度変化による伝送ファイバ損失であり、入力信号光パワーの変化は大きくても1〜2dB程度であるため、可変光減衰器の最大減衰量は4〜5dBとなり、雑音指数増加への影響は小さく、問題にならない。   When the optical amplifier according to the present embodiment is operated in an optical transmission system, it is necessary to avoid a transmission error at the switching time of the optical switch when the range of the input signal optical power fluctuation includes the input signal optical power that switches the optical switch. Sometimes there are. In that case, the optical switch may not be switched before and after the input signal light power at which the optical switch is switched, and the gain may be made variable by the attenuation amount of the variable optical attenuator. In this case, the maximum attenuation of the variable optical attenuator becomes larger than the above-mentioned 3 dB, but the change factor of the input signal light power in this case is mainly the transmission fiber loss due to aging and temperature change, and the input signal light power Since the change in is about 1 to 2 dB at most, the maximum attenuation of the variable optical attenuator is 4 to 5 dB, and the influence on the increase in the noise figure is small, which is not a problem.

(第5の実施形態)
図18は、本発明の第5の実施形態の光回路及びそれを用いた光増幅器を示すブロック図である。本実施形態の光回路は第4の実施形態の光回路と類似しているが、第4の実施形態の光回路中のエレメントのうち、光スイッチ303−2が3×1光スイッチから2×1光スイッチへ、光スイッチ304−1が1×3光スイッチから1×2光スイッチへそれぞれ置き換えているところが異なる。このように特定の光スイッチのポート数を減らしても、本実施形態の光回路を用いた光増幅器は第4の実施形態の光回路を用いた光増幅器と全く同じエルビウム添加ファイバ組合せパターンを実現することができる。
(Fifth embodiment)
FIG. 18 is a block diagram showing an optical circuit and an optical amplifier using the same according to the fifth embodiment of the present invention. The optical circuit of the present embodiment is similar to the optical circuit of the fourth embodiment, but among the elements in the optical circuit of the fourth embodiment, the optical switch 303-2 is changed from the 3 × 1 optical switch to the 2 ×. The optical switch 304-1 is different from the 1 × 3 optical switch to the 1 × 2 optical switch. Thus, even if the number of ports of a specific optical switch is reduced, the optical amplifier using the optical circuit of the present embodiment realizes exactly the same erbium-doped fiber combination pattern as the optical amplifier using the optical circuit of the fourth embodiment. can do.

したがって、第4の実施形態のi×1光スイッチ及び1×j光スイッチのi及びjは連続的な整数である必要はないことがわかる。   Therefore, it can be seen that i and j of the i × 1 optical switch and the 1 × j optical switch of the fourth embodiment do not need to be continuous integers.

(第6の実施形態)
本発明の第6の実施形態は、図2の光回路に、各増幅ブロックの代わりに分散補償ファイバを接続した可変分散補償器である。信号光はまず分散補償ファイバで波長分散が一部補償された後、1×N光スイッチ1でN個あるいずれかの方路に向けられる。信号光は振り向けられた先の分散補償ファイバで波長分散が補償された後、光スイッチ3で次の分散補償ファイバで波長分散補償が繰り返される。信号光は、所望の波長分散量となる分散補償ファイバ長を通過した後、N×1光スイッチを通過して出力される。このとき、使用条件、例えば、入力信号光パワーや環境温度などに応じて光スイッチの切替えによって分散補償ファイバの合計長が変化させることにより可変分散補償が得られる。
(Sixth embodiment)
The sixth embodiment of the present invention is a variable dispersion compensator in which a dispersion compensation fiber is connected to the optical circuit of FIG. 2 instead of each amplification block. The signal light is first partially compensated for chromatic dispersion by the dispersion compensating fiber, and then directed to one of N paths by the 1 × N optical switch 1. After the chromatic dispersion of the signal light is compensated by the previous dispersion compensation fiber to which the signal light is directed, the chromatic dispersion compensation is repeated by the optical switch 3 by the next dispersion compensation fiber. The signal light passes through an N × 1 optical switch after being passed through a dispersion compensating fiber length having a desired amount of chromatic dispersion, and is output. At this time, variable dispersion compensation can be obtained by changing the total length of the dispersion compensating fiber by switching the optical switch in accordance with the use conditions such as the input signal light power and the environmental temperature.

なお、図2の光回路では、分散補償量は、各分散補償ファイバのファイバ長に依存した分散補償単位で離散的に変化する。このため、本実施形態の分散補償器に連続可変の分散補償器を接続することで、単一の連続可変分散補償器では実現できない分散補償量範囲を実現できる。   In the optical circuit of FIG. 2, the dispersion compensation amount changes discretely in dispersion compensation units depending on the fiber length of each dispersion compensation fiber. Therefore, by connecting a continuously variable dispersion compensator to the dispersion compensator of this embodiment, a dispersion compensation amount range that cannot be realized by a single continuously variable dispersion compensator can be realized.

(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態は、図2の光回路に、各増幅ブロックの代わりに光遅延導波路を接続した可変光遅延器である。信号光はまず光遅延導波路で光遅延が与えられた後、1×N光スイッチ1でN個あるいずれかの方路に向けられる。信号光は振り向けられた先の光遅延導波路で光遅延が与えられた後、光スイッチ3で次の光遅延導波路で光遅延が繰り返される。信号光は、所望の光遅延量となる光遅延導波路長を通過した後、N×1光スイッチを通過して出力される。このとき、使用条件、例えば、入力信号光パワーや環境温度などに応じて光スイッチの切替えによって光遅延導波路の合計長が変化させることにより可変分光遅延が得られる。
(Seventh embodiment)
The seventh embodiment of the present invention is a variable optical delay device in which an optical delay waveguide is connected to the optical circuit of FIG. 2 instead of each amplification block. The signal light is first given an optical delay by the optical delay waveguide and then directed to any one of N paths by the 1 × N optical switch 1. The optical delay is repeated in the next optical delay waveguide by the optical switch 3 after the optical delay is given to the optical delay waveguide to which the signal light is directed. The signal light passes through an optical delay waveguide length that is a desired optical delay amount, and then passes through an N × 1 optical switch and is output. At this time, a variable spectral delay can be obtained by changing the total length of the optical delay waveguide by switching the optical switch according to the use conditions, for example, the input signal light power and the environmental temperature.

なお、図2の光回路では、光遅延量は、各光遅延導波路長に依存した光遅延量単位で離散的に変化する。このため、本実施形態の光遅延器に連続可変の光遅延器を接続することで、単一の連続可変光遅延器では実現できない光遅延量範囲を実現できる。   In the optical circuit of FIG. 2, the optical delay amount changes discretely in units of optical delay amount depending on the length of each optical delay waveguide. For this reason, by connecting a continuously variable optical delay device to the optical delay device of the present embodiment, an optical delay amount range that cannot be realized by a single continuously variable optical delay device can be realized.

以上説明したように、本発明の光回路を用いた光増幅器では、光スイッチの切替えにより増幅用光ファイバの組合せを変化させることができ、その結果、信号光が通過する増幅用光ファイバの合計の長さを変化し、可変利得が得られる。本発明の光回路は、入力信号光パワーの変化に対し、増幅用光ファイバの組合せを切り替え、常に適切な長さの増幅用光ファイバで光増幅を行うため、広い入力信号光パワーダイナミックレンジで励起光パワーを無駄にせず、高効率で低雑音であるという利点を有する。この利点により、システム運用上、複数の光増幅器を使い分けることが不要となる利点も有する。   As described above, in the optical amplifier using the optical circuit of the present invention, the combination of the amplification optical fibers can be changed by switching the optical switch, and as a result, the total of the amplification optical fibers through which the signal light passes. A variable gain can be obtained by changing the length of. The optical circuit of the present invention switches the combination of amplification optical fibers in response to changes in the input signal light power, and always performs optical amplification with an amplification optical fiber of an appropriate length, so that it has a wide input signal light power dynamic range. The pump light power is not wasted, and it has the advantages of high efficiency and low noise. This advantage also has the advantage that it is not necessary to use a plurality of optical amplifiers separately in system operation.

また、本発明の光回路を用いた可変分散補償器、および可変光遅延器に関しても、本発明の光増幅器と同様の利点を有する。   The variable dispersion compensator using the optical circuit of the present invention and the variable optical delay device also have the same advantages as the optical amplifier of the present invention.

1、101、201、901 1×N光スイッチ
2、102、202、902 N×1光スイッチ
5 可変光減衰器
6、340 動的利得等化器
11 増幅用光ファイバ
12 合分波器
13 光アイソレータ
20、120、310 V溝ガラスブロック
21、121 ファイバ
300 平面光波回路
301 1×3光スイッチ
302 3×1光スイッチ
1, 101, 201, 901 1 × N optical switch 2, 102, 202, 902 N × 1 optical switch 5 Variable optical attenuator 6, 340 Dynamic gain equalizer 11 Amplifying optical fiber 12 Multiplexer / demultiplexer 13 Light Isolator 20, 120, 310 V-groove glass block 21, 121 Fiber 300 Planar lightwave circuit 301 1 × 3 optical switch 302 3 × 1 optical switch

Claims (10)

光回路であって、
前記光回路は、1個の主入力ポートと、N個の従入力ポートと、1個の1×N主光スイッチと、1個のN×1主光スイッチと、1×j従光スイッチであって、jが2以上N以下の整数であるN−1個の1×j従光スイッチと、i×1従光スイッチであって、iが2以上N以下の整数であるN−1個のi×1従光スイッチと、N個の従出力ポートと、1個の主出力ポートとから構成され、
前記主入力ポートは、前記1×N主光スイッチの入力ポートに接続されており、前記N個の従入力ポートのうちN−1個の従入力ポートのそれぞれは、前記N−1個の1×j従光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、前記N−1個の1×j従光スイッチの入力ポートに接続されなかった前記N個の従入力ポートのうちの1個の従入力ポートは、前記N×1主光スイッチのN個の入力ポートのうちの1個の入力ポートと接続されており、
前記主出力ポートは、前記N×1主光スイッチの出力ポートに接続されており、前記N個の従出力ポートのうちN−1個の従出力ポートのそれぞれは、前記N−1個のi×1従光スイッチのそれぞれの出力ポートに接続されており、前記N−1個のi×1従光スイッチの出力ポートと接続されなかった前記N個の従出力ポートのうちの1個の従出力ポートは、前記1×N主光スイッチのN個の出力ポートのうちの1個の出力ポートと接続されており、
前記N−1個の1×j従光スイッチのそれぞれの1×j従光スイッチの出力ポートのうちの1個は前記N×1主光スイッチのN個の入力ポートのうちの前記1個の従入力ポートに接続されなかった前記N×1主光スイッチのN−1個の入力端子それぞれに接続されており、
前記1×N主光スイッチのN個の出力ポートのうちの前記1個の従出力ポートに接続されなかった前記1×N主光スイッチのN−1個の出力ポートは、前記N−1個のi×1従光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、
前記N−1個の1×j従光スイッチのk番目の1×j従光スイッチの出力ポートのうちの前記N×1主光スイッチの入力ポートに接続されなかったj−1個の出力ポートのそれぞれは前記N−1個のi×1従光スイッチのl番目のi×1従光スイッチの入力ポートのうちの前記1×N主光スイッチの出力ポートに接続されなかったi−1個の入力ポートのそれぞれにlがk以上の整数である条件を満たすように接続されており、
前記1×N主光スイッチおよび/または前記N−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、前記1個の主入力ポートと、前記N個の従入力ポートと、前記N個の従出力ポートと、前記1個の主出力ポートとの間の接続の組み合わせを切替えることができることを特徴とする光回路。
An optical circuit,
The optical circuit includes one main input port, N sub input ports, one 1 × N main optical switch, one N × 1 main optical switch, and 1 × j sub optical switch. N−1 1 × j subordinate optical switches where j is an integer of 2 to N and i × 1 subordinate switches, where N is an integer of 2 to N. I × 1 slave optical switch, N slave output ports, and one master output port,
The main input port is connected to an input port of the 1 × N main optical switch, and each of N−1 sub input ports among the N sub input ports is N−1 ones. × j Connected to each input port of the slave optical switch and connected to one of the N slave input ports not connected to the input port of the N−1 1 × j slave optical switch. The input port is connected to one of the N input ports of the N × 1 main optical switch,
The main output port is connected to the output port of the N × 1 main optical switch, and each of the N−1 sub output ports among the N sub output ports is the N−1 i ports. × 1 connected to each output port of the slave optical switch, and one slave of the N slave output ports not connected to the output port of the N−1 i × 1 slave optical switch. The output port is connected to one of the N output ports of the 1 × N main optical switch,
One of the output ports of each 1 × j slave optical switch of the N−1 1 × j slave optical switches is the one of the N input ports of the N × 1 master optical switch. Connected to each of the N−1 input terminals of the N × 1 main optical switch not connected to the slave input port;
Of the N output ports of the 1 × N master optical switch, N−1 output ports of the 1 × N master optical switch that are not connected to the one slave output port are N−1. Connected to each input port of the i × 1 slave switch
Of the output ports of the kth 1 × j slave optical switch of the N−1 1 × j slave optical switch, j−1 output ports not connected to the input port of the N × 1 master optical switch Are each of i−1 non-connected to the output ports of the 1 × N master optical switch among the input ports of the l-th i × 1 slave optical switch of the N−1 i × 1 slave optical switch. Are connected so as to satisfy the condition that l is an integer greater than or equal to k.
By switching the 1 × N master optical switch and / or the N−1 1 × j slave optical switches, the one master input port, the N slave input ports, and the N slave outputs. A combination of connections between a port and the one main output port can be switched.
前記N−1個のi×1従光スイッチの前または後または前記N−1個の1×j従光スイッチの後に可変光減衰器を備えることを特徴とする請求項1に記載の光回路。   2. The optical circuit according to claim 1, further comprising a variable optical attenuator before or after the N−1 i × 1 slave optical switches or after the N−1 1 × j slave optical switches. . 前記N−1個のi×1従光スイッチの前または後または前記N−1個の1×j従光スイッチの後に、損失スペクトルのピークとディップの差を可変にする動的利得等化手段を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の光回路。   Dynamic gain equalization means for making the difference between the peak and dip of the loss spectrum variable before or after the N−1 i × 1 subordinate optical switches or after the N−1 1 × j subordinate optical switches. The optical circuit according to claim 1, further comprising: 前記1×N主光スイッチと、前記N×1主光スイッチと、前記N−1個のi×1従光スイッチと、前記N−1個の1×j従光スイッチと、前記可変光減衰器と、前記動的利得等化手段とのうち少なくとも2つ以上が、単一の導波路基板内に集積されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光回路。 The 1 × N master optical switch, the N × 1 master optical switch, the N−1 i × 1 slave optical switches, the N−1 1 × j slave optical switches, and the variable optical attenuation. The light according to any one of claims 1 to 3, wherein at least two or more of the amplifier and the dynamic gain equalization means are integrated in a single waveguide substrate. circuit. 光増幅器であって、
前記光増幅器は、1個の主入力ポートと、N個の従入力ポートと、1個の1×N主光スイッチと、1個のN×1主光スイッチと、1×j従光スイッチであって、jが2以上N以下の整数であるN−1個の1×j従光スイッチと、i×1従光スイッチであって、iが2以上N以下の整数であるN−1個のi×1従光スイッチと、N個の従出力ポートと、1個の主出力ポートと、N個の光増幅用光ファイバから構成され、
前記主入力ポートは、前記1×N主光スイッチの入力ポートに接続されており、前記N個の従入力ポートのうちN−1個の従入力ポートのそれぞれは、前記N−1個の1×j従光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、前記N−1個の1×j従光スイッチの入力ポートに接続されなかった前記N個の従入力ポートのうちの1個の従入力ポートは、前記N×1主光スイッチのN個の入力ポートのうちの1個の入力ポートと接続されており、
前記主出力ポートは、前記N×1主光スイッチの出力ポートに接続されており、前記N個の従出力ポートのうちN−1個の従出力ポートのそれぞれは、前記N−1個のi×1従光スイッチのそれぞれの出力ポートに接続されており、前記N−1個のi×1従光スイッチの出力ポートと接続されなかった前記N個の従出力ポートのうちの1個の従出力ポートは、前記1×N主光スイッチのN個の出力ポートのうちの1個の出力ポートと接続されており、
前記N−1個の1×j従光スイッチのそれぞれの1×j従光スイッチの出力ポートのうちの1個は前記N×1主光スイッチのN個の入力ポートのうちの前記1個の従入力ポートに接続されなかった前記N×1主光スイッチのN−1個の入力端子それぞれに接続されており、
前記1×N主光スイッチのN個の出力ポートのうちの前記1個の従出力ポートに接続されなかった前記1×N主光スイッチのN−1個の出力ポートは、前記N−1個のi×1従光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、
前記N−1個の1×j従光スイッチのk番目の1×j従光スイッチの出力ポートのうちの前記N×1主光スイッチの入力ポートに接続されなかったj−1個の出力ポートのそれぞれは前記N−1個のi×1従光スイッチのl番目のi×1従光スイッチの入力ポートのうちの前記1×N主光スイッチの出力ポートに接続されなかったi−1個の入力ポートのそれぞれにlがk以上の整数である条件を満たすように接続されており、
前記1×N主光スイッチおよび/または前記N−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、前記1個の主入力ポートと、前記N個の従入力ポートと、前記N個の従出力ポートと、前記1個の主出力ポートとの間の接続の組み合わせを切替えることができ、
前記N個の従出力ポートはそれぞれ前記N個の光増幅用光ファイバの入力ポートに接続されており、
前記N個の光増幅用光ファイバのうちの前記1個の従出力ポートに接続された光増幅用光ファイバの出力ポートは前記N−1個の1×j従光スイッチのうちのj=Nをみたす1×j従光スイッチに接続された従入力ポートに接続されており、
前記N個の光増幅用光ファイバのうちの前記N−1個のi×1従光スイッチのうちのi=Nをみたすi×1従光スイッチに接続された従出力ポートに接続された光増幅用光ファイバの出力ポートは前記1個の従入力ポートに接続されており、
前記N個の光増幅用光ファイバのうちの、前記N−1個のi×1従光スイッチの出力ポートのそれぞれに接続された前記N−1個の従出力ポートに接続された光増幅用光ファイバの出力ポートは、j=N−i+1をみたすように、前記N−1個の1×j従光スイッチの出力ポートのそれぞれに接続された前記N−1個の従入力ポートに接続されており、
前記1×N主光スイッチおよび/または前記N−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、光増幅用光ファイバの組み合わせを切替えることによって光増幅用光ファイバの長さを変え、よって光増幅率を変化させることができることを特徴とする光増幅器。
An optical amplifier,
The optical amplifier includes one main input port, N sub input ports, one 1 × N main optical switch, one N × 1 main optical switch, and 1 × j sub optical switch. N−1 1 × j subordinate optical switches where j is an integer of 2 to N and i × 1 subordinate switches, where N is an integer of 2 to N. I × 1 slave optical switch, N slave output ports, one master output port, and N optical amplifying optical fibers,
The main input port is connected to an input port of the 1 × N main optical switch, and each of N−1 sub input ports among the N sub input ports is N−1 ones. × j Connected to each input port of the slave optical switch and connected to one of the N slave input ports not connected to the input port of the N−1 1 × j slave optical switch. The input port is connected to one of the N input ports of the N × 1 main optical switch,
The main output port is connected to the output port of the N × 1 main optical switch, and each of the N−1 sub output ports among the N sub output ports is the N−1 i ports. × 1 connected to each output port of the slave optical switch, and one slave of the N slave output ports not connected to the output port of the N−1 i × 1 slave optical switch. The output port is connected to one of the N output ports of the 1 × N main optical switch,
One of the output ports of each 1 × j slave optical switch of the N−1 1 × j slave optical switches is the one of the N input ports of the N × 1 master optical switch. Connected to each of the N−1 input terminals of the N × 1 main optical switch not connected to the slave input port;
Of the N output ports of the 1 × N master optical switch, N−1 output ports of the 1 × N master optical switch that are not connected to the one slave output port are N−1. Connected to each input port of the i × 1 slave switch
Of the output ports of the kth 1 × j slave optical switch of the N−1 1 × j slave optical switch, j−1 output ports not connected to the input port of the N × 1 master optical switch Are each of i−1 non-connected to the output ports of the 1 × N master optical switch among the input ports of the l-th i × 1 slave optical switch of the N−1 i × 1 slave optical switch. Are connected so as to satisfy the condition that l is an integer greater than or equal to k.
By switching the 1 × N master optical switch and / or the N−1 1 × j slave optical switches, the one master input port, the N slave input ports, and the N slave outputs. A combination of connections between the port and the one main output port can be switched;
The N slave output ports are connected to input ports of the N optical amplification optical fibers, respectively.
The output port of the optical amplification optical fiber connected to the one slave output port among the N optical amplification optical fibers is j = N of the N−1 1 × j slave optical switches. Connected to a slave input port connected to a 1 × j slave optical switch
Of the N optical amplification optical fibers, light connected to a slave output port connected to an i × 1 slave switch satisfying i = N among the N−1 i × 1 slave switches. The output port of the amplification optical fiber is connected to the one slave input port,
Of the N optical amplification optical fibers, optical amplification connected to the N-1 slave output ports connected to the output ports of the N-1 i × 1 slave switch. The output ports of the optical fiber are connected to the N-1 sub input ports connected to the output ports of the N-1 1 × j sub optical switches so that j = N−i + 1 is satisfied. And
By switching the 1 × N main optical switch and / or the N−1 1 × j sub-optical switches, the length of the optical amplifying optical fiber is changed by switching the combination of the optical amplifying optical fibers. An optical amplifier characterized in that the amplification factor can be changed.
前記N−1個のi×1従光スイッチの前または後または前記N−1個の1×j従光スイッチの後に可変光減衰器を備えることを特徴とする請求項5に記載の光増幅器。   6. The optical amplifier according to claim 5, further comprising a variable optical attenuator before or after the N−1 i × 1 slave optical switches or after the N−1 1 × j slave optical switches. . 前記N−1個のi×1従光スイッチの前または後または前記N−1個の1×j従光スイッチの後に、損失スペクトルのピークとディップの差を可変にする動的利得等化手段を備えることを特徴とする請求項5または6に記載の光増幅器。   Dynamic gain equalization means for making the difference between the peak and dip of the loss spectrum variable before or after the N−1 i × 1 subordinate optical switches or after the N−1 1 × j subordinate optical switches. The optical amplifier according to claim 5 or 6, further comprising: 前記1×N主光スイッチと、前記N×1主光スイッチと、前記N−1個のi×1従光スイッチと、前記N−1個の1×j従光スイッチと、前記可変光減衰器と、前記動的利得等化手段とのうち少なくとも2つ以上が、単一の導波路基板内に集積されていることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の光増幅器。 The 1 × N master optical switch, the N × 1 master optical switch, the N−1 i × 1 slave optical switches, the N−1 1 × j slave optical switches, and the variable optical attenuation. vessels and, more at least two of said dynamic gain equalization means, the light according to any one of claims 5 to 7, characterized in that it is integrated into a single waveguide substrate amplifier. 可変分散補償器であって、
前記可変分散補償器は、1個の主入力ポートと、N個の従入力ポートと、1個の1×N主光スイッチと、1個のN×1主光スイッチと、1×j従光スイッチであって、jが2以上N以下の整数であるN−1個の1×j従光スイッチと、i×1従光スイッチであって、iが2以上N以下の整数であるN−1個のi×1従光スイッチと、N個の従出力ポートと、1個の主出力ポートと、N個の分散補償ファイバから構成され、
前記主入力ポートは、前記1×N主光スイッチの入力ポートに接続されており、前記N個の従入力ポートのうちN−1個の従入力ポートのそれぞれは、前記N−1個の1×j従光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、前記N−1個の1×j従光スイッチの入力ポートに接続されなかった前記N個の従入力ポートのうちの1個の従入力ポートは、前記N×1主光スイッチのN個の入力ポートのうちの1個の入力ポートと接続されており、
前記主出力ポートは、前記N×1主光スイッチの出力ポートに接続されており、前記N個の従出力ポートのうちN−1個の従出力ポートのそれぞれは、前記N−1個のi×1従光スイッチのそれぞれの出力ポートに接続されており、前記N−1個のi×1従光スイッチの出力ポートと接続されなかった前記N個の従出力ポートのうちの1個の従出力ポートは、前記1×N主光スイッチのN個の出力ポートのうちの1個の出力ポートと接続されており、
前記N−1個の1×j従光スイッチのそれぞれの1×j従光スイッチの出力ポートのうちの1個は前記N×1主光スイッチのN個の入力ポートのうちの前記1個の従入力ポートに接続されなかった前記N×1主光スイッチのN−1個の入力端子それぞれに接続されており、
前記1×N主光スイッチのN個の出力ポートのうちの前記1個の従出力ポートに接続されなかった前記1×N主光スイッチのN−1個の出力ポートは、前記N−1個のi×1従光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、
前記N−1個の1×j従光スイッチのk番目の1×j従光スイッチの出力ポートのうちの前記N×1主光スイッチの入力ポートに接続されなかったj−1個の出力ポートのそれぞれは前記N−1個のi×1従光スイッチのl番目のi×1従光スイッチの入力ポートのうちの前記1×N主光スイッチの出力ポートに接続されなかったi−1個の入力ポートのそれぞれにlがk以上の整数である条件を満たすように接続されており、
前記1×N主光スイッチおよび/または前記N−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、前記1個の主入力ポートと、前記N個の従入力ポートと、前記N個の従出力ポートと、前記1個の主出力ポートとの間の接続の組み合わせを切替えることができ、
前記N個の従出力ポートはそれぞれ前記N個の分散補償ファイバの入力ポートに接続されており、
前記N個の分散補償ファイバのうちの前記1個の従出力ポートに接続された分散補償ファイバの出力ポートは前記N−1個の1×j従光スイッチのうちのj=Nをみたす1×j従光スイッチに接続された従入力ポートに接続されており、
前記N個の分散補償ファイバのうちの前記N−1個のi×1従光スイッチのうちのi=Nをみたすi×1従光スイッチに接続された従出力ポートに接続された分散補償ファイバの出力ポートは前記1個の従入力ポートに接続されており、
前記N個の分散補償ファイバのうちの、前記N−1個のi×1従光スイッチの出力ポートのそれぞれに接続された前記N−1個の従出力ポートに接続された分散補償ファイバの出力ポートは、j=N−i+1をみたすように、前記N−1個の1×j従光スイッチの出力ポートのそれぞれに接続された前記N−1個の従入力ポートに接続されており、
前記1×N主光スイッチおよび/または前記N−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、分散補償ファイバの組み合わせを切替えることによって分散補償ファイバの長さを変え、よって分散補償量を変化させることができることを特徴とする可変分散補償器。
A tunable dispersion compensator,
The tunable dispersion compensator includes one main input port, N sub input ports, one 1 × N main optical switch, one N × 1 main optical switch, and 1 × j sub light. N−1 1 × j slave optical switches in which j is an integer of 2 to N, and i × 1 slave switches, where i is an integer of 2 to N. 1 i × 1 slave optical switch, N slave output ports, 1 master output port, and N dispersion compensating fibers,
The main input port is connected to an input port of the 1 × N main optical switch, and each of N−1 sub input ports among the N sub input ports is N−1 ones. × j Connected to each input port of the slave optical switch and connected to one of the N slave input ports not connected to the input port of the N−1 1 × j slave optical switch. The input port is connected to one of the N input ports of the N × 1 main optical switch,
The main output port is connected to the output port of the N × 1 main optical switch, and each of the N−1 sub output ports among the N sub output ports is the N−1 i ports. × 1 connected to each output port of the slave optical switch, and one slave of the N slave output ports not connected to the output port of the N−1 i × 1 slave optical switch. The output port is connected to one of the N output ports of the 1 × N main optical switch,
One of the output ports of each 1 × j slave optical switch of the N−1 1 × j slave optical switches is the one of the N input ports of the N × 1 master optical switch. Connected to each of the N−1 input terminals of the N × 1 main optical switch not connected to the slave input port;
Of the N output ports of the 1 × N master optical switch, N−1 output ports of the 1 × N master optical switch that are not connected to the one slave output port are N−1. Connected to each input port of the i × 1 slave switch
Of the output ports of the kth 1 × j slave optical switch of the N−1 1 × j slave optical switch, j−1 output ports not connected to the input port of the N × 1 master optical switch Are each of i−1 non-connected to the output ports of the 1 × N master optical switch among the input ports of the l-th i × 1 slave optical switch of the N−1 i × 1 slave optical switch. Are connected so as to satisfy the condition that l is an integer greater than or equal to k.
By switching the 1 × N master optical switch and / or the N−1 1 × j slave optical switches, the one master input port, the N slave input ports, and the N slave outputs. A combination of connections between the port and the one main output port can be switched;
The N slave output ports are respectively connected to input ports of the N dispersion compensating fibers,
The output port of the dispersion compensating fiber connected to the one slave output port among the N dispersion compensating fibers is 1 × satisfying j = N among the N−1 1 × j slave optical switches. j It is connected to the slave input port connected to the slave optical switch,
Dispersion compensating fiber connected to a slave output port connected to an i × 1 slave optical switch satisfying i = N among the N−1 i × 1 slave optical switches of the N dispersion compensating fibers. Are connected to the one slave input port,
Of the N dispersion compensating fibers, the output of the dispersion compensating fiber connected to the N−1 slave output ports connected to the output ports of the N−1 i × 1 slave optical switches. The ports are connected to the N-1 slave input ports connected to the output ports of the N-1 1 * j slave optical switches so as to satisfy j = N-i + 1.
By switching the 1 × N master optical switch and / or the N−1 1 × j slave optical switches, the length of the dispersion compensating fiber is changed by changing the combination of the dispersion compensating fibers, and thus the dispersion compensation amount is changed. variable dispersion compensator characterized in that it can be.
可変光遅延器であって、
前記可変光遅延器は、1個の主入力ポートと、N個の従入力ポートと、1個の1×N主光スイッチと、1個のN×1主光スイッチと、1×j従光スイッチであって、jが2以上N以下の整数であるN−1個の1×j従光スイッチと、i×1従光スイッチであって、iが2以上N以下の整数であるN−1個のi×1従光スイッチと、N個の従出力ポートと、1個の主出力ポートと、N個の光遅延導波路から構成され、
前記主入力ポートは、前記1×N主光スイッチの入力ポートに接続されており、前記N個の従入力ポートのうちN−1個の従入力ポートのそれぞれは、前記N−1個の1×j従光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、前記N−1個の1×j従光スイッチの入力ポートに接続されなかった前記N個の従入力ポートのうちの1個の従入力ポートは、前記N×1主光スイッチのN個の入力ポートのうちの1個の入力ポートと接続されており、
前記主出力ポートは、前記N×1主光スイッチの出力ポートに接続されており、前記N個の従出力ポートのうちN−1個の従出力ポートのそれぞれは、前記N−1個のi×1従光スイッチのそれぞれの出力ポートに接続されており、前記N−1個のi×1従光スイッチの出力ポートと接続されなかった前記N個の従出力ポートのうちの1個の従出力ポートは、前記1×N主光スイッチのN個の出力ポートのうちの1個の出力ポートと接続されており、
前記N−1個の1×j従光スイッチのそれぞれの1×j従光スイッチの出力ポートのうちの1個は前記N×1主光スイッチのN個の入力ポートのうちの前記1個の従入力ポートに接続されなかった前記N×1主光スイッチのN−1個の入力端子それぞれに接続されており、
前記1×N主光スイッチのN個の出力ポートのうちの前記1個の従出力ポートに接続されなかった前記1×N主光スイッチのN−1個の出力ポートは、前記N−1個のi×1従光スイッチのそれぞれの入力ポートに接続されており、
前記N−1個の1×j従光スイッチのk番目の1×j従光スイッチの出力ポートのうちの前記N×1主光スイッチの入力ポートに接続されなかったj−1個の出力ポートのそれぞれは前記N−1個のi×1従光スイッチのl番目のi×1従光スイッチの入力ポートのうちの前記1×N主光スイッチの出力ポートに接続されなかったi−1個の入力ポートのそれぞれにlがk以上の整数である条件を満たすように接続されており、
前記1×N主光スイッチおよび/または前記N−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、前記1個の主入力ポートと、前記N個の従入力ポートと、前記N個の従出力ポートと、前記1個の主出力ポートとの間の接続の組み合わせを切替えることができ、
前記N個の従出力ポートはそれぞれ前記N個の光遅延導波路の入力ポートに接続されており、
前記N個の光遅延導波路のうちの前記1個の従出力ポートに接続された光遅延導波路の出力ポートは前記N−1個の1×j従光スイッチのうちのj=Nをみたす1×j従光スイッチに接続された従入力ポートに接続されており、
前記N個の光遅延導波路のうちの前記N−1個のi×1従光スイッチのうちのi=Nをみたすi×1従光スイッチに接続された従出力ポートに接続された光遅延導波路の出力ポートは前記1個の従入力ポートに接続されており、
前記N個の光遅延導波路のうちの、前記N−1個のi×1従光スイッチの出力ポートのそれぞれに接続された前記N−1個の従出力ポートに接続された光遅延導波路の出力ポートは、j=N−i+1をみたすように、前記N−1個の1×j従光スイッチの出力ポートのそれぞれに接続された前記N−1個の従入力ポートに接続されており、
前記1×N主光スイッチおよび/または前記N−1個の1×j従光スイッチの切替えにより、光遅延導波路の組み合わせを切替えることによって光遅延導波路の長さを変え、よって光遅延量を変化させることができることを特徴とする可変光遅延器。
A variable optical delay device,
The variable optical delay unit includes one master input port, N slave input ports, one 1 × N master optical switch, one N × 1 master optical switch, and 1 × j slave light. N−1 1 × j slave optical switches in which j is an integer of 2 to N, and i × 1 slave switches, where i is an integer of 2 to N. One i × 1 slave optical switch, N slave output ports, one master output port, and N optical delay waveguides,
The main input port is connected to an input port of the 1 × N main optical switch, and each of N−1 sub input ports among the N sub input ports is N−1 ones. × j Connected to each input port of the slave optical switch and connected to one of the N slave input ports not connected to the input port of the N−1 1 × j slave optical switch. The input port is connected to one of the N input ports of the N × 1 main optical switch,
The main output port is connected to the output port of the N × 1 main optical switch, and each of the N−1 sub output ports among the N sub output ports is the N−1 i ports. × 1 connected to each output port of the slave optical switch, and one slave of the N slave output ports not connected to the output port of the N−1 i × 1 slave optical switch. The output port is connected to one of the N output ports of the 1 × N main optical switch,
One of the output ports of each 1 × j slave optical switch of the N−1 1 × j slave optical switches is the one of the N input ports of the N × 1 master optical switch. Connected to each of the N−1 input terminals of the N × 1 main optical switch not connected to the slave input port;
Of the N output ports of the 1 × N master optical switch, N−1 output ports of the 1 × N master optical switch that are not connected to the one slave output port are N−1. Connected to each input port of the i × 1 slave switch
Of the output ports of the kth 1 × j slave optical switch of the N−1 1 × j slave optical switch, j−1 output ports not connected to the input port of the N × 1 master optical switch Are each of i−1 non-connected to the output ports of the 1 × N master optical switch among the input ports of the l-th i × 1 slave optical switch of the N−1 i × 1 slave optical switch. Are connected so as to satisfy the condition that l is an integer greater than or equal to k.
By switching the 1 × N master optical switch and / or the N−1 1 × j slave optical switches, the one master input port, the N slave input ports, and the N slave outputs. A combination of connections between the port and the one main output port can be switched;
The N slave output ports are respectively connected to input ports of the N optical delay waveguides,
The output port of the optical delay waveguide connected to the one slave output port among the N optical delay waveguides satisfies j = N among the N-1 1 × j slave optical switches. Connected to a slave input port connected to a 1 × j slave optical switch,
Of the N optical delay waveguides, the optical delay connected to the slave output port connected to the i × 1 slave optical switch satisfying i = N among the N−1 i × 1 slave optical switches. The output port of the waveguide is connected to the one slave input port,
Of the N optical delay waveguides, the optical delay waveguides connected to the N-1 slave output ports connected to the output ports of the N-1 i × 1 slave optical switches, respectively. Are connected to the N−1 slave input ports connected to the output ports of the N−1 1 × j slave optical switches so that j = N−i + 1 is satisfied. ,
By switching the 1 × N master optical switch and / or the N−1 1 × j slave optical switches, the length of the optical delay waveguide is changed by switching the combination of the optical delay waveguides, and thus the amount of optical delay A variable optical delay device, characterized in that can be changed.
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