JP5839586B2 - Optical signal processor - Google Patents

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本発明は、偏波依存性が小さくかつ実装が簡便な光信号処理装置に関する。   The present invention relates to an optical signal processing apparatus that has small polarization dependence and is easy to mount.

近年の急速な進展を見せる大容量の光通信ネットワーク構築に伴い、波長分割多重(WDM: Wavelength Division Multiplexing)通信技術が注目を集め、設備の普及も進んでいる。WDMノードにおいては、光信号を直接制御せずに一旦電気信号に変換したのちに、経路のスイッチングを行う方式が一般的である。しかしながら、電気信号に変換する方式では、ノードにおける処理能力の負荷が増え、通信速度が制限され、消費電力が増える課題が危惧されている。このため、電気信号によるスイッチングを介さずに光信号のまま信号処理を行う光信号処理デバイスの開発が進められている。このようなデバイスには、例えば、波長選択スイッチ(WSS: Wavelength Selective Switch)および可変分散補償器(TODC: Tunable Optical Dispersion Compensator)が含まれる。   With the construction of a large-capacity optical communication network that shows rapid progress in recent years, wavelength division multiplexing (WDM) communication technology attracts attention, and the spread of facilities is also progressing. In a WDM node, a method of switching a path after converting an optical signal into an electrical signal without directly controlling it is generally used. However, in the method of converting to an electrical signal, there is a concern that the processing capacity load at the node increases, the communication speed is limited, and the power consumption increases. For this reason, development of an optical signal processing device that performs signal processing with an optical signal as it is without going through switching by an electric signal has been advanced. Such devices include, for example, a wavelength selective switch (WSS) and a tunable dispersion compensator (TODC).

光信号のまま信号処理を行う、WSSやTODC等の光信号処理デバイスの一般的な構成および動作原理を説明する。入力光ファイバから入力されたWDM信号は、コリメータにてコリメート光として空間を伝播する。伝播光は、複数のレンズおよび波長分波するための回折格子を通過したのち、再びレンズを介して集光される。伝搬光の集光位置には、光信号に所望の位相変化を与えるための空間光変調器(SLM: Spatial Light Modulator)が配置される。SLMとしては、MEMS(Micro-electro mechanical system)技術によるマイクロミラーアレイ、液晶セルアレイ、DMD(Digital mirror device)、LCOS(Liquid crystal on silicon)などが代表的なものとして挙げられる。   A general configuration and operation principle of an optical signal processing device such as WSS or TODC that performs signal processing as an optical signal will be described. The WDM signal input from the input optical fiber propagates in space as collimated light by the collimator. The propagating light passes through a plurality of lenses and a diffraction grating for wavelength demultiplexing, and is collected again through the lenses. A spatial light modulator (SLM) for giving a desired phase change to the optical signal is disposed at the condensing position of the propagating light. Typical examples of the SLM include a micro mirror array by a micro-electro mechanical system (MEMS) technique, a liquid crystal cell array, a digital mirror device (DMD), and a liquid crystal on silicon (LCOS).

SLMによって各光信号は、集光位置すなわち波長に対応した所望の位相変化を与えられ、反射する。反射された各光信号は、往路を逆方向に進み、レンズを介して回折格子へと入射し波長合波された後、レンズを介して出力ファイバに結合する。光信号処理デバイスをTODCのような補償デバイスを構成する場合には、入力ファイバおよび出力ファイバを兼用させ、サーキュレータを利用して補償前後の信号を分離させる手法が頻繁に用いられる。また、WSSのようなスイッチングデバイスを構成する場合には、少なくとも1本の入力ファイバの他、複数本の出力ファイバを配置し、SLMにて信号光を所望の角度に偏向する。偏向角度を変えることによって、SLMにおいて反射された信号光が結合する出力ファイバを選択し、スイッチングを行うことができる。   Each optical signal is given a desired phase change corresponding to a condensing position, that is, a wavelength, and reflected by the SLM. Each of the reflected optical signals travels in the reverse direction in the forward path, enters the diffraction grating via the lens, is wavelength-multiplexed, and then couples to the output fiber via the lens. When an optical signal processing device is configured as a compensation device such as TODC, a technique is often used in which an input fiber and an output fiber are combined and a signal before and after compensation is separated using a circulator. When configuring a switching device such as WSS, a plurality of output fibers are arranged in addition to at least one input fiber, and the signal light is deflected to a desired angle by the SLM. By changing the deflection angle, the output fiber to which the signal light reflected by the SLM is coupled can be selected and switched.

上述のような各光信号処理装置を構成するための様々な光学素子には、偏波依存性を持つデバイスが存在する。例えば、上述の光信号処理装置を実現するためのキーデバイスであるSLMの中でも、LCOSは、周波数リソースの有効活用という観点から検討が進められているフレキシブルグリッド技術に対応可能であり、任意の位相変化を自在に設定できる利点から最も有望なSLMとして注目を集めている。しかしながら、LCOSは偏波依存性を持つデバイスとしても知られている。   Various optical elements for configuring each optical signal processing apparatus as described above include devices having polarization dependency. For example, among SLMs, which are key devices for realizing the above-described optical signal processing apparatus, LCOS is compatible with flexible grid technology that is being studied from the viewpoint of effective use of frequency resources, and has an arbitrary phase. It attracts attention as the most promising SLM because of the advantage that changes can be freely set. However, LCOS is also known as a device having polarization dependency.

LCOSは、微細な二次元配置されたピクセル群から構成される、液晶をベースとした位相変調セルアレイである。このため、LCOSに封入された液晶分子の配向方向に応じて、TE(Transverse Electric)モードとTM(Transverse Magnetic)モードのいずれか1つのモードに対して選択的に動作するという特性を持っている。従って、TEモードおよびTMモードのいずれの偏波に対しても同様に位相変調動作ができなければ、光信号処理の特性に劣化を生じる。偏波依存性の伝送品質劣化因子としては、偏波モード分散PMD(Polarization Mode Dispersion)や偏波依存性損失PDL(Polarization Dependent Loss)等が知られている。このような偏波依存性を持つデバイスはLCOSだけに限られず、例えばバルク回折格子などにおいて両偏波状態で回折効率の差が発生することはよく知られた事実である。   The LCOS is a phase modulation cell array based on liquid crystal, which is composed of a group of finely arranged pixels. Therefore, according to the orientation direction of the liquid crystal molecules sealed in the LCOS, it has a characteristic of selectively operating with respect to any one of a TE (Transverse Electric) mode and a TM (Transverse Magnetic) mode. . Therefore, if the phase modulation operation cannot be performed in the same manner for both polarizations of the TE mode and the TM mode, the characteristics of the optical signal processing are deteriorated. As polarization-dependent transmission quality degradation factors, polarization mode dispersion PMD (Polarization Mode Dispersion), polarization dependent loss PDL (Polarization Dependent Loss), and the like are known. Such a polarization-dependent device is not limited to LCOS. For example, it is a well-known fact that a difference in diffraction efficiency occurs in both polarization states in a bulk diffraction grating or the like.

上述のような偏波依存デバイスを光信号処理装置に用いた場合でも問題なく動作させるために、偏波ダイバーシティ構成が採用されている。偏波ダイバーシティ構成は、光学素子に入射する偏波状態をTEモードおよびTMモードのいずれか一方に固定して動作させることによって、偏波依存性を低減する構成である。偏波ダイバーシティ構成を光学設計に織り込むことは、一般的な検討事項となっている。   In order to operate without problems even when the polarization dependent device as described above is used in an optical signal processing apparatus, a polarization diversity configuration is adopted. The polarization diversity configuration is a configuration in which the polarization dependency is reduced by operating with the polarization state incident on the optical element fixed to either the TE mode or the TM mode. Incorporating the polarization diversity configuration into the optical design is a general consideration.

N. Ooba et al., "Compact Wide Wide-Band Wavelength Blocker Utilizing Novel Hybrid AWG-Free Space Focusing Optics," Proc. OFC'08, Sandiego, (2008), OWI3.N. Ooba et al., "Compact Wide Wide-Band Wavelength Blocker Utilizing Novel Hybrid AWG-Free Space Focusing Optics," Proc. OFC'08, Sandiego, (2008), OWI 3.

図1は、一般的な構成の光信号処理装置の概念図を示す図である。以下、図1を用いてより詳細な偏波ダイバーシティ動作について説明する。以下では、光信号処理装置100において、回折格子107によって波長分波される方向をx軸、光信号がファイバ101から出力される際の進行方向をz軸、x軸およびz軸に直交する向きをy軸と定義する。図1の(a)は、第1の例の光信号処理装置100をy−z面で見た図である。簡単のため、入出力ファイバ101の本数は1本としているが、光信号を入力または出力する光ファイバの本数および構成はこれに限定されない。また、入出力ファイバ101から出射された光信号のうち、TEモードおよびTMモードの両偏波が分離されていない部分の主光線を太い実線によって、TMモードのみに分離されている主光線を太い破線によって、TEモードのみに分離されている主光線を細い破線によって、それぞれ表している。   FIG. 1 is a diagram illustrating a conceptual diagram of an optical signal processing device having a general configuration. Hereinafter, a more detailed description of the polarization diversity operation will be given with reference to FIG. In the following, in the optical signal processing apparatus 100, the direction of wavelength demultiplexing by the diffraction grating 107 is the x axis, and the traveling direction when the optical signal is output from the fiber 101 is the z axis, the direction orthogonal to the x axis and the z axis. Is defined as the y-axis. FIG. 1A is a diagram of the optical signal processing apparatus 100 according to the first example viewed in the yz plane. For simplicity, the number of input / output fibers 101 is one, but the number and configuration of optical fibers that input or output optical signals are not limited thereto. Further, in the optical signal emitted from the input / output fiber 101, the chief ray of the portion where both polarizations of the TE mode and the TM mode are not separated is thick, and the chief ray separated only in the TM mode is thick. Principal rays that are separated only in the TE mode are indicated by thin broken lines, respectively, by thin broken lines.

光信号処理装置100において、入出力ファイバ101を伝搬する光信号111は、入出力ファイバ101から空間に出射し、入出力ファイバ101によって閉じ込められていたビーム径に応じた一定の開口数(NA:Numerical aperture)にて広がりながら伝播する。この光信号は、入出力ファイバ101から出た光信号がコリメート光として空間を伝播するように焦点距離および配置位置を調整されたマイクロレンズ102によって、NAを調整され、偏波分離部103に入射する。偏波分離部103を通る光信号は、各偏波モードごとに角度分離され、図1の(a)におけるy軸の下側にTE偏波が、y軸の上側にTM偏波が出射する。偏波分離部103としては、例えば、複屈折結晶を利用したウォラストンプリズムがある。   In the optical signal processing apparatus 100, an optical signal 111 propagating through the input / output fiber 101 is emitted from the input / output fiber 101 into the space, and has a constant numerical aperture (NA :) corresponding to the beam diameter confined by the input / output fiber 101. Propagate while spreading at Numerical aperture). This optical signal is adjusted in NA by the microlens 102 whose focal length and arrangement position are adjusted so that the optical signal emitted from the input / output fiber 101 propagates through the space as collimated light, and enters the polarization separation unit 103. To do. The optical signal passing through the polarization separation unit 103 is angle-separated for each polarization mode, and the TE polarization is emitted below the y axis and the TM polarization is emitted above the y axis in FIG. . An example of the polarization separation unit 103 is a Wollaston prism using a birefringent crystal.

偏波分離部103で分離された2つの光信号のうち、TE偏波の光路114にはλ/2板104が配置されており、λ/2板104でTE偏波はTM偏波に変換される。この後、レンズ106を介して回折格子107に入射することで、変換されたTM偏波はx軸方向に波長分波される。分波された光信号は、さらにレンズ108を経由して、空間光変調器109上の波長に応じた位置に集光される。   Of the two optical signals separated by the polarization separation unit 103, the λ / 2 plate 104 is disposed in the optical path 114 of TE polarization, and the TE polarization is converted into TM polarization by the λ / 2 plate 104. Is done. Thereafter, the converted TM polarized wave is demultiplexed in the x-axis direction by being incident on the diffraction grating 107 through the lens 106. The demultiplexed optical signal is further condensed via the lens 108 at a position corresponding to the wavelength on the spatial light modulator 109.

一方、偏波分離部103で分離されたTM偏波の光路113には、光路長補正板105が配置されており、光路長補正板105を透過することによって光路長が補正される。この後、TE偏波と同様にレンズ106、回折格子107を経由して、空間光変調器109上に集光する。偏波分離部103によって分離されたTE偏波およびTM偏波の両者に対して、同様の偏向動作をさせるために、空間光変調器109上の同一の位置において、同一のモードフィールドを有するように集光する。ここで、偏波分離部103で分離された信号光のうち、偏波分離部103から下側に出射され、空間光変調器109上に集光するまでの光路114を光路1、偏波分離部103の上側から出射され、空間光変調器109上に集光するまでの光路113を光路2とする。   On the other hand, an optical path length correction plate 105 is disposed in the optical path 113 of TM polarization separated by the polarization separation unit 103, and the optical path length is corrected by passing through the optical path length correction plate 105. Thereafter, the light is condensed on the spatial light modulator 109 via the lens 106 and the diffraction grating 107 in the same manner as the TE polarized light. In order to perform the same deflection operation for both the TE polarization and TM polarization separated by the polarization separation unit 103, the same mode field is assumed to be present at the same position on the spatial light modulator 109. Condensed to Here, out of the signal light separated by the polarization separation unit 103, the optical path 114 is emitted from the polarization separation unit 103 to the lower side and condensed on the spatial light modulator 109. An optical path 113 that is emitted from the upper side of the unit 103 and converges on the spatial light modulator 109 is defined as an optical path 2.

偏波ダイバーシティ動作を実現するためには、光路1を辿った光が空間位相変調器109において反射され、光路2を逆に戻るように辿って偏波分離部103に入射する必要がある。このとき、光の相反性から、光路2を辿った光が空間位相変調器109において反射され、光路1を逆に戻るように辿って偏波分離部103に入射することになる。この場合、偏波分離部103で分離されたTE偏波およびTM偏波は、λ/2板104および光路長補正板105よりも空間光変調器109側の各光路上では、1種類のTM偏波の状態になっている。元々存在していた2種類の偏波モードの一方が変換されて、同一の1種類の偏波モードのみが存在する状態となっている。したがって、偏波モードによる差異が生じることはなく、空間位相変調器109においても偏波状態によらない損失量および回折効率が得られる。このため、偏波依存性は生じることがなく、偏波無依存化が可能となる。この動作の前提として、光路長補正板105については、PMDおよびPDLを低減するために、それぞれの光路の光学長が等しくなるようにその厚みおよび屈折率が決定する必要がある。   In order to realize the polarization diversity operation, it is necessary that the light that has traveled along the optical path 1 is reflected by the spatial phase modulator 109, travels back along the optical path 2, and enters the polarization separation unit 103. At this time, due to the reciprocity of light, the light that has traveled along the optical path 2 is reflected by the spatial phase modulator 109, travels back along the optical path 1, and enters the polarization separation unit 103. In this case, the TE polarization and TM polarization separated by the polarization separation unit 103 are one kind of TM on each optical path closer to the spatial light modulator 109 than the λ / 2 plate 104 and the optical path length correction plate 105. It is in the state of polarization. One of the two types of polarization modes that originally existed is converted, and only one type of the same polarization mode exists. Therefore, there is no difference depending on the polarization mode, and the spatial phase modulator 109 can obtain a loss amount and diffraction efficiency independent of the polarization state. For this reason, polarization dependence does not occur, and polarization independence is possible. As a premise of this operation, in order to reduce PMD and PDL, it is necessary to determine the thickness and refractive index of the optical path length correction plate 105 so that the optical lengths of the respective optical paths are equal.

図1の(a)に示したウォラストンプリズムによる偏波ダイバーシティの機能は、ウォラストンプリズムのような角度分離デバイスだけではなく、YVO結晶(イットリウム・バナデート)のような位置分離デバイスを用いても実現できる。図1の(b)は、偏波分離部110としてYVO結晶を用いた際の構成を示した。(b)の構成においても、偏波分離部110によって、角度分離の代わりに位置分離動作が行われる点での差異を除けば、(a)に示した構成の偏波ダイバーシティ動作と同一動作原理によって、偏波無依存化を達成できる。 The function of polarization diversity by the Wollaston prism shown in FIG. 1A is not limited to the angle separation device such as the Wollaston prism, but also by using the position separation device such as the YVO 4 crystal (yttrium vanadate). Can also be realized. FIG. 1B shows a configuration when a YVO 4 crystal is used as the polarization separation unit 110. Also in the configuration of (b), the same operation principle as the polarization diversity operation of the configuration shown in (a) except for the difference that the position separation operation is performed instead of the angle separation by the polarization separation unit 110. Thus, polarization independence can be achieved.

しかしながら、図1の(a)および(b)にそれぞれ示したような偏波ダイバーシティ構成を実現する上では、複屈折結晶を用いた偏波分離部103、λ/2板104、光路補正板105を準備する必要があり、部材コストの増加が発生する。さらに、これらの一連の光学部材の具体的な仕様を光学設計にて考慮する必要がある。例えば、部材のコスト増大を可能な限り抑えるためには、偏波分離部を小型化することが重要である。小型の偏波分離部に信号光を通すためには、マイクロレンズ等を使用して偏波分離部に入射するビームを極力絞る必要がある。このような要請は、光信号処理装置全体の光学設計および各部材の配置に大きな負担を与える。例えば、光信号処理装置の各部品のアラインメントに必要な精度が上がってしまい、部品の精度、位置の調整コスト、製造コストが増加する。また、光学設計における難易度、制限要因が増加してしまう。   However, in order to realize the polarization diversity configuration as shown in FIGS. 1A and 1B, the polarization separation unit 103, the λ / 2 plate 104, and the optical path correction plate 105 using a birefringent crystal. Need to be prepared, and the cost of the member increases. Further, specific specifications of these series of optical members need to be considered in the optical design. For example, in order to suppress the increase in the cost of the member as much as possible, it is important to downsize the polarization separation unit. In order to allow signal light to pass through a small polarization separation unit, it is necessary to narrow the beam incident on the polarization separation unit as much as possible using a microlens or the like. Such a demand places a heavy burden on the optical design of the entire optical signal processing apparatus and the arrangement of each member. For example, the accuracy required for the alignment of each component of the optical signal processing device increases, and the accuracy of the component, the position adjustment cost, and the manufacturing cost increase. In addition, the difficulty and limiting factors in optical design increase.

したがって、複屈折結晶を含めた、偏波ダイバーシティ用の光学部材をできるだけ省略してアライメントを簡略化し、低コストで実現できる偏波ダイバーシティ方法が切望されている。本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、偏波依存性を小さくしつつも、複屈折結晶による偏波分離部の光学部材を不要として、低コストで、光信号処理装置の各部品のアライメントの簡略化が可能な光信号処理装置を提供することにある。   Therefore, there is a strong demand for a polarization diversity method that can be realized at low cost by simplifying alignment by omitting the polarization diversity optical member including the birefringent crystal as much as possible. The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to eliminate the need for an optical member of a polarization separation unit made of a birefringent crystal while reducing polarization dependency. An object of the present invention is to provide an optical signal processing device that can simplify the alignment of each component of the optical signal processing device at low cost.

本発明は、このような目的を達成するために請求項1に記載の発明は、基板上に、波長多重光信号が入力される入力ポート、前記波長多重光信号を互いに直交する偏波状態を有する第1の偏波および第2の偏波に分離する偏波分離手段、前記第1の偏波を出力する第1の出射導波路および前記第2の偏波を出力する第2の出射導波路を含む偏波ビームスプリッタが構成された光導波路回路と、前記光導波路回路の前記第1の出射導波路または前記第2の出射導波路のいずれか一方から空間へ出射した信号光を偏向し、前記偏向した信号光が前記第1の出射導波路および前記第2の出射導波路の他方に再結合するよう反射する光変調手段と、前記基板上の前記第1の出射導波路もしくは前記第2の出射導波路のいずれか一方の上に配置された、偏波状態を90°回転させる偏波回転手段と、前記基板から出射した波長多重光信号を、前記基板の回路構成面に垂直な波長分散軸方向に波長分離する分光手段と、を備え、前記基板上の前記光導波路回路は、前記第1の出射導波路および前記第2の出射導波路が入力側に接続されたスラブ導波路と、前記スラブ導波路の出力側に接続され、各々の導波路長が等しい複数の導波路を有するアレイ導波路であって、前記基板端面から空間へ、前記波長分散軸方向に垂直な方向について位相が揃った平面波を出射する、アレイ導波路とをさらに含むことを特徴とする光信号処理装置である。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the invention described in claim 1 includes an input port to which a wavelength multiplexed optical signal is input and a polarization state in which the wavelength multiplexed optical signal is orthogonal to each other on a substrate. Polarization separating means for separating the first polarized wave and the second polarized wave, a first outgoing waveguide for outputting the first polarized wave, and a second outgoing guide for outputting the second polarized wave. An optical waveguide circuit configured with a polarization beam splitter including a waveguide, and deflects signal light emitted into the space from either the first output waveguide or the second output waveguide of the optical waveguide circuit Light deflecting means for reflecting the deflected signal light so as to recombine with the other of the first output waveguide and the second output waveguide; and the first output waveguide on the substrate or the first It was placed on top of one of the second output waveguide, Comprising a polarization rotating means for the wave state is rotated 90 °, the wavelength-multiplexed optical signal emitted from the substrate, and a spectral means for wavelength separation perpendicular wavelength dispersion direction in the circuit configuration surface of the substrate, the substrate The upper optical waveguide circuit includes a slab waveguide in which the first output waveguide and the second output waveguide are connected to an input side, and an output side of the slab waveguide, and each waveguide An arrayed waveguide having a plurality of waveguides having the same length, the arrayed waveguide emitting a plane wave whose phase is aligned in a direction perpendicular to the wavelength dispersion axis direction from the substrate end face to the space. Is an optical signal processing device.

力ポートは、図3における入力導波路に対応する。また、偏波回転手段は、屈折率主軸が導波路の屈折率主軸に対して45°傾くように配置されたλ/2板に対応する。第1の偏波はTM偏波であり、第2の偏波はTE偏波とすることができる。好ましくは、光導波路回路は、石英系の基板上に構成された石英系プレーナ光波回路(PLC)である。 Input port corresponds to the input waveguide in FIG. The polarization rotation means corresponds to a λ / 2 plate arranged so that the refractive index main axis is inclined by 45 ° with respect to the refractive index main axis of the waveguide. The first polarization can be a TM polarization and the second polarization can be a TE polarization. Preferably, the optical waveguide circuit is a quartz-based planar lightwave circuit (PLC) configured on a quartz-based substrate.

請求項2に記載の発明は、基板上に、波長多重光信号が入力される入力ポート、前記波長多重光信号を互いに直交する偏光状態を有する第1の偏波および第2の偏波に分離する偏波分離手段、前記第1の偏波を出力する第1の出射導波路および前記第2の偏波を出力する第2の出射導波路を含む入力ポート用の偏波ビームスプリッタと、各々が、前記波長多重光信号の波長分離された光信号を出力する出力ポート、前記波長多重光信号を互いに直交する偏光状態を有する第1の偏波および第2の偏波に分離できる偏波分離手段、前記第1の偏波を出力する第1の出射導波路および前記第2の偏波を出力する第2の出射導波路を含むN個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタとが構成された光導波路回路と、前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタの前記第1の出射導波路または前記第2の出射導波路のいずれか一方から空間へ出射した信号光を偏向し、前記偏向した信号光が、前記出力ポート用のN個の偏波ビームスプリッタの中の選択された1つの偏波ビームスプリッタにおける第1の出射導波路および第2の出射導波路の内の前記信号光が出射した出射導波路とは異なる側の出射導波路に再結合するよう反射する光変調手段と、前記基板上の前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよび前記N個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの各々の前記第1の出射導波路もしくは各々の前記第2の出射導波路のいずれか一方の上に配置された、偏波状態を90°回転させる偏波回転手段と、前記基板から出射した波長多重光信号を、前記基板の回路構成面に垂直な波長分散軸方向に波長分離する分光手段と、を備え、前記基板上の前記光導波路回路は、前記第1の出射導波路および前記第2の出射導波路が入力側に接続されたスラブ導波路と、前記スラブ導波路の出力側に接続され、各々の導波路長が等しい複数の導波路を有するアレイ導波路であって、前記基板端面から空間へ、前記波長分散軸方向に垂直な方向について位相が揃った平面波を出射する、アレイ導波路とをさらに含むことを特徴とする光信号処理装置である。 According to a second aspect of the present invention, an input port to which a wavelength multiplexed optical signal is input is separated on a substrate, and the wavelength multiplexed optical signal is separated into a first polarization and a second polarization having polarization states orthogonal to each other. A polarization beam splitter for input port, and a polarization beam splitter for an input port including a first output waveguide that outputs the first polarization and a second output waveguide that outputs the second polarization, but the output port for outputting the optical signal wavelength separation of the wavelength-multiplexed optical signal, the polarization separation can be separated into a first polarization and a second polarization having a polarization state orthogonal to the wavelength-multiplexed optical signal from each other And a polarization beam splitter for N output ports including a first output waveguide that outputs the first polarization and a second output waveguide that outputs the second polarization. Optical waveguide circuit and polarized beam beam for the input port The signal light emitted from one of the first output waveguide and the second output waveguide of the liter to the space is deflected, and the deflected signal light is N polarized beams for the output port. Recombination with an output waveguide on a side different from the output waveguide from which the signal light is output out of the first output waveguide and the second output waveguide in one polarization beam splitter selected from the splitter And the first output waveguide of each of the input port polarization beam splitter and the N output port polarization beam splitters on the substrate, or each of the first output waveguides. It was placed on top of one of the second output waveguide, and polarization rotation means for rotating 90 ° the polarization state, the WDM optical signal emitted from the substrate, perpendicular to the circuit configuration surface of the substrate Wavelength dispersion axis Spectroscopic means for wavelength-separating in the direction, and the optical waveguide circuit on the substrate includes a slab waveguide in which the first output waveguide and the second output waveguide are connected to the input side, An arrayed waveguide connected to the output side of the slab waveguide and having a plurality of waveguides each having the same waveguide length, the phase being aligned in the direction perpendicular to the wavelength dispersion axis direction from the substrate end surface to the space. The optical signal processing device further includes an arrayed waveguide that emits a plane wave .

記入力ポートは、図6において、最上部に位置する偏波ビームスプリッタ610−0には、信号光が入射する入力ポートに対応する。また、波長分割多重光信号の波長分離された光信号を出力する出力ポートは、図6における、N個の偏波ビームスプリッタ610−1〜610−Nの内のいずれか1の選択された偏波ビームスプリッタにおいて、信号光を出射する出力ポートに対応する。 Top entry input port, in FIG. 6, the polarization beam splitter 610-0 positioned at the top, corresponding to the input port signal light is incident. Further, the output port for outputting the wavelength-separated optical signal of the wavelength division multiplexed optical signal is selected from any one of the N polarization beam splitters 610-1 to 610-N in FIG. The wave beam splitter corresponds to an output port that emits signal light.

請求項3に記載の発明は、請求項2の光信号処理装置であって、前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよび前記N個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの前記第1の出射導波路は、アレイ状に互いに隣接して構成され、前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよび前記N個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの前記第2の出射導波路は、アレイ状に互いに隣接して構成され、前記偏波回転手段は、前記基板上で、前記第1の出射導波路または前記第2の出射導波路のいずれか一方の側の前記アレイ状に構成された出射導波路を横断し一体に構成されることを特徴とする。   A third aspect of the present invention is the optical signal processing apparatus according to the second aspect, wherein the first output guide of the polarization beam splitter for the input port and the polarization beam splitter for the N output ports is provided. The waveguides are configured to be adjacent to each other in an array, and the second output waveguides of the polarization beam splitter for the input port and the polarization beam splitter for the N output ports are adjacent to each other in an array. The polarization rotation means includes the output waveguides configured in an array on one side of the first output waveguide or the second output waveguide on the substrate. It is characterized by being crossed and integrated.

請求項4に記載の発明は、請求項3の光信号処理装置であって、前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよび前記N個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの前記各第1の出射導波路および前記各第2の出射導波路の非交差領域に、前記各第1の出射導波路および前記各第2の出射導波路の間の交差点に加えて、ダミー交差点を構成するための光信号処理に使用されない複数のダミー光導波路を備えたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical signal processing device according to the third aspect, wherein each of the first emission of the polarization beam splitter for the input port and the polarization beam splitter for the N output ports. Light for forming a dummy intersection in addition to the intersection between each first output waveguide and each second output waveguide in a non-intersection region of the waveguide and each second output waveguide A plurality of dummy optical waveguides that are not used for signal processing are provided.

請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4いずれかの光信号処理装置であって、前記波長分離された光信号を、前記光変調手段の変調素子形成面上に集光させるためのレンズをさらに備え、前記光変調手段は、前記レンズにより集光された光信号に独立に位相シフトを与え、該位相シフトによって、前記基板の前記第1の出射導波路または前記第2の出射導波路のいずれか一方から出射した信号光を、前記基板の前記第1の出射導波路または前記第2の出射導波路の他方へ再結合させることを特徴とする。 The invention described in claim 5 is the one of the optical signal processing apparatus according to claim 1 to 4, the pre-Symbol wavelength separation optical signal, for condensing onto modulation device forming surface of said light modulating means The optical modulation unit gives a phase shift independently to the optical signal collected by the lens, and the phase shift causes the first output waveguide or the second output of the substrate. The signal light emitted from one of the waveguides is re-coupled to the other of the first emission waveguide or the second emission waveguide of the substrate.

以上説明したように、本発明により、偏波依存性を小さくしつつも、複屈折結晶による偏波分離部の光学部材を不要として、低コストで、光信号処理装置の各部品のアライメントの簡略化が可能な光信号処理装置を提供することができる。   As described above, the present invention makes it possible to simplify the alignment of each component of the optical signal processing device at a low cost by reducing the polarization dependence and eliminating the need for the optical member of the polarization separation unit made of a birefringent crystal. It is possible to provide an optical signal processing device that can be configured.

図1は、一般的な構成の光信号処理装置の概念図を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a conceptual diagram of an optical signal processing device having a general configuration. 図2は、本発明による光信号処理装置の実施例1の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the optical signal processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図3は、実施例1の光信号処理装置における光導波路基板の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the optical waveguide substrate in the optical signal processing device according to the first embodiment. 図4は、偏波ビームスプリッタを含む光導波路基板の異なる構成を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a different configuration of the optical waveguide substrate including the polarization beam splitter. 図5は、本発明による光信号処理装置の実施例2の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an optical signal processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. 図6は、実施例2の光信号処理装置における波長選択スイッチ機能に適合した光導波路基板の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveguide substrate adapted to a wavelength selective switch function in the optical signal processing device according to the second embodiment. 図7は、空間光変調器の近傍における反射光路の挙動を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the behavior of the reflected light path in the vicinity of the spatial light modulator. 図8は、本発明による光信号処理装置の実施例3の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a third embodiment of the optical signal processing device according to the present invention. 図9は、実施例3の光信号処理装置における波長選択スイッチ機能に適合した光導波路基板の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveguide substrate adapted to a wavelength selective switch function in the optical signal processing device according to the third embodiment. 図10は、実施例3の光信号処理装置における光導波路基板の導波路配置構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a waveguide arrangement configuration of the optical waveguide substrate in the optical signal processing device according to the third embodiment. 図11は、本発明による光信号処理装置の実施例4の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an optical signal processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. 図12は、実施例4の光信号処理装置における波長選択スイッチ機能に適合した光導波路基板の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveguide substrate adapted to a wavelength selective switch function in the optical signal processing device according to the fourth embodiment. 図13は、実施例1の構成に対応するスラブ導波路およびアレイ導波路を有する光導波路基板の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveguide substrate having a slab waveguide and an arrayed waveguide corresponding to the configuration of the first embodiment. 図14は、実施例3の構成に対応するスラブ導波路およびアレイ導波路を有する光導波路基板の構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveguide substrate having a slab waveguide and an arrayed waveguide corresponding to the configuration of the third embodiment.

本発明の光信号処理装置では、偏波ビームスプリッタを石英系光波回路に集積した入出力光学系を採用することによって、偏波依存性を小さくしながら、従来技術で用いられていた複屈折結晶による偏波分離部の光学部材を不要とする。部材のコスト削減および装置のアライメント調整の簡略化を実現することができる光信号処理装置を提供する。   The optical signal processing device of the present invention employs an input / output optical system in which a polarization beam splitter is integrated in a silica-based lightwave circuit, thereby reducing the polarization dependence and using the birefringent crystal used in the prior art. This eliminates the need for the optical member of the polarization separation section. Provided is an optical signal processing device capable of realizing cost reduction of members and simplification of device alignment adjustment.

より具体的には、本発明の光信号処理装置は、基板上に、波長分割多重光信号が入力される入力ポート、波長多重光信号を互いに直交する偏波状態を有する第1の偏波および第2の偏波に分離する偏波分離手段、第1の偏波を出力する第1の出射導波路および第2の偏波を出力する第2の出射導波路を含む偏波ビームスプリッタが構成された光導波路回路を備え、さらに、光導波路回路の第1の出射導波路または第2の出射導波路のいずれか一方から空間へ出射した信号光を偏向し、偏向した信号光が第1の出射導波路および第2の出射導波路の他方に再結合するよう反射する光変調手段(空間位相変調器)を備える。   More specifically, the optical signal processing device according to the present invention includes, on a substrate, an input port to which a wavelength division multiplexed optical signal is input, a first polarization having a polarization state in which the wavelength multiplexed optical signal is orthogonal to each other, and A polarization beam splitter comprising a polarization separation means for separating into a second polarization, a first output waveguide for outputting the first polarization, and a second output waveguide for outputting the second polarization is constructed. And further deflecting the signal light emitted into the space from either the first output waveguide or the second output waveguide of the optical waveguide circuit, and the deflected signal light is Light modulation means (spatial phase modulator) is provided that reflects the other of the exit waveguide and the second exit waveguide to recombine.

以下、本発明を様々な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。図面の説明では、全図を通して同一の符合は同一または対応する要素を示すものとする。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to various examples, but the present invention is not limited to the following examples. In the description of the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding elements throughout the drawings.

図2は、本発明による光信号処理装置の実施例1の構成を示す図である。本実施例の光信号処理装置200は、光導波路基板201から出射される信号光をコリメート光に変換するマイクロレンズ202、206と、回折格子203と、レンズ204と、空間位相変調器205がこの順に配置されている。回折格子203の分波方向212をx軸とし、信号光が往復する方向をz軸とし、x軸およびz軸に垂直な方向をy軸とする。本実施例の構成では、空間光学系のレンズ部品として、マイクロレンズ202、206およびレンズ204をこの順番に用いているが、同様の光学特性を有する構成であれば何枚のレンズを用いても構わず、またどのような配置を用いても問題はない。すなわち、光導波路基板201からの出射光をx軸方向についてコリメート光に変換し、信号光が空間位相変調器205上のy軸上の所定の位置に集光されれば良い。   FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the optical signal processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. The optical signal processing apparatus 200 of this embodiment includes microlenses 202 and 206 that convert signal light emitted from the optical waveguide substrate 201 into collimated light, a diffraction grating 203, a lens 204, and a spatial phase modulator 205. Arranged in order. The demultiplexing direction 212 of the diffraction grating 203 is taken as the x axis, the direction in which the signal light reciprocates is taken as the z axis, and the x axis and the direction perpendicular to the z axis are taken as the y axis. In the configuration of this embodiment, the microlenses 202 and 206 and the lens 204 are used in this order as lens components of the spatial optical system. However, any number of lenses may be used as long as the configuration has similar optical characteristics. It does not matter if any arrangement is used. That is, light emitted from the optical waveguide substrate 201 may be converted into collimated light in the x-axis direction, and the signal light may be collected at a predetermined position on the y-axis on the spatial phase modulator 205.

図3は、実施例1の光信号処理装置における光導波路基板の構成を示す図である。光導波路基板201は、石英系の基板上に構成された石英系プレーナ光波回路(PLC)である。光導波路基板201は、入力導波路301と、入力導波路301からの信号光を均等なパワーに分割する3dBカプラ302と、2本のアーム導波路303a、303bと、2本のアーム導波路のうち一本303bに挿入されたλ/2板304と、2本のアーム導波路からの信号光を合波する3dBカプラ305と、3dBカプラ305に接続された2本の出力導波路307、308のうちの一本308に挿入されたλ/2板306とを備える。本構成の光導波路基板からは、振幅の方向が直交する2つの偏波のうち、一方の偏波が第1の出射導波路307から出力され、他方の偏波が第2の出射導波路308から出力される。   FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the optical waveguide substrate in the optical signal processing device according to the first embodiment. The optical waveguide substrate 201 is a quartz-based planar lightwave circuit (PLC) configured on a quartz-based substrate. The optical waveguide substrate 201 includes an input waveguide 301, a 3 dB coupler 302 that divides signal light from the input waveguide 301 into equal power, two arm waveguides 303a and 303b, and two arm waveguides. Among them, a λ / 2 plate 304 inserted into one 303b, a 3dB coupler 305 for multiplexing signal light from two arm waveguides, and two output waveguides 307 and 308 connected to the 3dB coupler 305. And a λ / 2 plate 306 inserted into one of them. From the optical waveguide substrate of this configuration, one of the two polarized waves whose amplitude directions are orthogonal is output from the first output waveguide 307, and the other polarized wave is the second output waveguide 308. Is output from.

第1の出射導波路307および第2の出射導波路308は、それぞれ、基板のx軸に一致する端面に垂直に接続されるよう、互いに平行となる角度で配置されている。以下の説明においては、後段の3dBカプラ305において分岐される偏波のうち、第1の出射導波路307および第2の出射導波路に出力される偏波を、それぞれTM偏波およびTE偏波と記載している。お互いに2つの偏波状態が直交状態である限りは、どの偏波がどちらの出射導波路に出射される構成であっても良い。また、図3においては、ある直線偏波を直交する直線偏波に変換するλ/2板306については、第2の出射導波路308側に挿入しているが、第1の出射導波路307側に配置する構成であっても良い。さらに、λ/2板306は実装の簡便性から、光導波路基板301上に配置する構成としているが、光導波路基板外において空間光学系部品として配置する構成であっても良い。   The first output waveguide 307 and the second output waveguide 308 are arranged at angles that are parallel to each other so as to be connected perpendicularly to an end face that coincides with the x-axis of the substrate. In the following description, among the polarizations branched by the subsequent 3 dB coupler 305, the polarizations output to the first output waveguide 307 and the second output waveguide are respectively TM polarization and TE polarization. It is described. As long as two polarization states are orthogonal to each other, any polarization may be output to which output waveguide. In FIG. 3, the λ / 2 plate 306 for converting a certain linearly polarized wave into a perpendicularly polarized wave is inserted on the second outgoing waveguide 308 side, but the first outgoing waveguide 307 is inserted. The structure arrange | positioned in the side may be sufficient. Furthermore, the λ / 2 plate 306 is configured to be disposed on the optical waveguide substrate 301 for ease of mounting, but may be configured to be disposed as a spatial optical system component outside the optical waveguide substrate.

すなわち、光導波路基板301の構成は、偏波ダイバーシティの機能が実現される限り、様々な変形が可能である。種々の偏波状態を直交する2つの直線偏波に分離し、それらの内の一方の偏波をλ/2板306によって他方の直線偏波に変換し、空間光変調器205に対してある1種類の直線偏波のみが入射する構成とすることができれば、偏波ダイバーシティの機能が実現される。光導波路基板301の各要素の構成配置はどのような順で、どのような位置に配置されていても良い点に留意されたい。   That is, the configuration of the optical waveguide substrate 301 can be variously modified as long as the polarization diversity function is realized. Various polarization states are separated into two orthogonal linearly polarized waves, and one of them is converted into the other linearly polarized wave by the λ / 2 plate 306, and is provided for the spatial light modulator 205. If only one type of linearly polarized light can be incident, the function of polarization diversity can be realized. It should be noted that the components of the optical waveguide substrate 301 may be arranged in any order and at any position.

したがって、本実施例の光信号処理装置は、基板上に、波長分割多重光信号が入力される入力ポート、波長多重光信号を互いに直交する偏波状態を有する第1の偏波および第2の偏波に分離する偏波分離手段、前記第1の偏波を出力する第1の出射導波路および前記第2の偏波を出力する第2の出射導波路を含む偏波ビームスプリッタが構成された光導波路回路を備える。さらに、光導波路回路の第1の出射導波路または第2の出射導波路のいずれか一方から空間へ出射した信号光を偏向し、この偏向した信号光が第1の出射導波路および第2の出射導波路の他方に再結合するよう反射する光変調手段(空間位相変調器)と、基板上の第1の出射導波路もしくは第2の出射導波路のいずれか一方の上に、または、第1の出射導波路もしくは第2の出射導波路のいずれか一方から空間へ出射する光路上に配置された、偏波状態を90°回転させる偏波回転手段(λ/2板)とを備える。   Therefore, the optical signal processing apparatus according to the present embodiment includes an input port to which a wavelength division multiplexed optical signal is input, a first polarization and a second polarization having polarization states orthogonal to each other on the substrate. A polarization beam splitter including polarization separation means for separating into polarized waves, a first output waveguide that outputs the first polarization, and a second output waveguide that outputs the second polarization is configured. An optical waveguide circuit. Further, the signal light emitted from one of the first output waveguide and the second output waveguide of the optical waveguide circuit to the space is deflected, and the deflected signal light is transmitted to the first output waveguide and the second output waveguide. A light modulating means (spatial phase modulator) that reflects to recombine with the other of the exit waveguides and either the first exit waveguide or the second exit waveguide on the substrate, or the first And a polarization rotation means (λ / 2 plate) arranged on an optical path that emits from one of the first output waveguide and the second output waveguide to the space and that rotates the polarization state by 90 °.

本発明の光信号処理装置100は、以下のとおり動作する。まず入力導波路301に入力された信号光310は、3dBカプラ302において、均等なパワーで、同位相にて2本のアーム導波路303a、303bに分岐される。アーム導波路のうち一方の導波路303bには、屈折率主軸が導波路の屈折率主軸に一致するλ/2板304が備えられており、ある一方向に関する偏波を180°遅延させる。この後、後段に配置された3dBカプラ305において分岐された信号光を合波する。合波される際に、2本のアーム導波路からの信号光がお互いに干渉し、直交する2つの直線偏波の集光条件が逆転する。これにより、この2つの直線偏波はそれぞれ異なった第1の出射導波路307および第2の出射導波路308に結合する。   The optical signal processing apparatus 100 of the present invention operates as follows. First, the signal light 310 input to the input waveguide 301 is branched into two arm waveguides 303a and 303b with the same power and the same phase in the 3 dB coupler 302. One of the arm waveguides 303b is provided with a λ / 2 plate 304 having a refractive index principal axis that coincides with the refractive index principal axis of the waveguide, and delays the polarization in one direction by 180 °. Thereafter, the signal light branched by the 3 dB coupler 305 disposed in the subsequent stage is multiplexed. When multiplexed, the signal light from the two arm waveguides interfere with each other, and the condensing conditions of two orthogonally polarized waves are reversed. As a result, the two linearly polarized waves are coupled to the first outgoing waveguide 307 and the second outgoing waveguide 308 which are different from each other.

上述のように、光導波路基板301は、干渉を利用して直交する2つの偏波を分離できるので、偏波ビームスプリッタを構成する。本実施例においてはアーム導波路303bにλ/2板を挿入する構成としているが、直交する2つの直線偏波をそれぞれ異なる出射導波路に分けて出力ができれば、どのような構成であっても良い。例えば、アーム導波路における応力を調整する方法でも、偏波ビームスプリッタを構成できる。   As described above, the optical waveguide substrate 301 can separate two orthogonally polarized waves using interference, and thus constitutes a polarization beam splitter. In this embodiment, a λ / 2 plate is inserted into the arm waveguide 303b. However, any configuration can be used as long as two orthogonal linearly polarized waves can be divided into different output waveguides for output. good. For example, the polarization beam splitter can also be configured by a method of adjusting the stress in the arm waveguide.

本発明における偏波ビームスプリッタは、さらに、第2の出射導波路306上に、屈折率主軸が導波路の屈折率主軸に対して45°傾くように配置されたλ/2板306が備えられている。このため、後段3dBカプラ305で合波されたTE偏波は、TM偏波に変換されて空間に出射する。最終的に、信号光310は偏波ビームスプリッタによって分離され、さらに、第1の出射導波路307および第2の出射導波路308から空間に出力される各偏波は、いずれもTM偏波の1種類に揃えられる。   The polarization beam splitter according to the present invention further includes a λ / 2 plate 306 arranged on the second output waveguide 306 so that the refractive index main axis is inclined by 45 ° with respect to the refractive index main axis of the waveguide. ing. For this reason, the TE polarized light combined by the post-stage 3 dB coupler 305 is converted into TM polarized light and emitted to the space. Finally, the signal light 310 is separated by the polarization beam splitter, and each polarization output to the space from the first output waveguide 307 and the second output waveguide 308 is a TM polarization. Available in one type.

再び図2を参照すると、TM偏波に揃えられたそれぞれの偏波は、光導波路基板201から空間に出射した後、少なくとも一つのマイクロレンズ202、206によって、それぞれx軸方向にコリメートされたビームとして空間を伝播する。コリメート光は、回折格子203によってx軸に関して波長分波される。分波された光は、レンズ204によって集光され、空間光変調器205にて所望の位相変調を与えられて反射される。ここで、第1の出射導波路307から出力され光路207を通って空間光変調器205に到達した光は、反射された後で、第2の出射導波路308から出力され空間光変調器205に到達する光の光路208を逆に辿るように進む。同様に、第2の出射導波路308から出力され光路208を通って空間光変調器205に到達した光は、反射された後で、第1の出射導波路307から出力され空間光変調器205に到達する光の光路207を逆に辿るように進む。このように、第1の出射導波路301から出射した光が、第2の出射導波路308に結合し、第2の出射導波路308から出射した光が、第1の出射導波路301に結合するようなループ光路が構成されるという点が重要である。   Referring to FIG. 2 again, the respective polarizations aligned with the TM polarization are emitted from the optical waveguide substrate 201 into the space and then collimated in the x-axis direction by at least one microlens 202 and 206, respectively. Propagate through space. The collimated light is wavelength-demultiplexed with respect to the x-axis by the diffraction grating 203. The demultiplexed light is collected by the lens 204, is subjected to desired phase modulation by the spatial light modulator 205, and is reflected. Here, the light output from the first output waveguide 307 and reaching the spatial light modulator 205 through the optical path 207 is reflected and then output from the second output waveguide 308 and output from the spatial light modulator 205. The light path 208 of the light that reaches the light travels backward. Similarly, the light output from the second output waveguide 308 and reaching the spatial light modulator 205 through the optical path 208 is reflected and then output from the first output waveguide 307 and output from the spatial light modulator 205. The light path 207 of the light that reaches the light beam 207 travels backward. In this way, the light emitted from the first output waveguide 301 is coupled to the second output waveguide 308, and the light output from the second output waveguide 308 is coupled to the first output waveguide 301. It is important that such a loop optical path is constructed.

したがって、光信号処理装置は、基板から出射した波長多重光信号を、基板の回路構成面に垂直な波長分散方向に波長分離する分光手段と、波長分離された光信号を、前記光変調手段の変調素子形成面上に集光させるためのレンズをさらに備える。光変調手段は、レンズにより集光された光信号に独立に位相シフトを与え、この位相シフトによって、基板の第1の出射導波路または第2の出射導波路のいずれか一方から出射した信号光を、基板の第1の出射導波路または第2の出射導波路の他方へ再結合させるよう動作する。   Therefore, the optical signal processing apparatus includes a spectroscopic unit for wavelength-separating the wavelength-multiplexed optical signal emitted from the substrate in a wavelength dispersion direction perpendicular to the circuit configuration surface of the substrate, and the wavelength-separated optical signal for the optical modulation unit. A lens for condensing light on the modulation element forming surface is further provided. The light modulation means independently gives a phase shift to the optical signal collected by the lens, and the signal light emitted from either the first emission waveguide or the second emission waveguide of the substrate by this phase shift. Is recombined to the other of the first output waveguide or the second output waveguide of the substrate.

空間光学系の光路における偏波状態が1つの種類に揃えられているため、第1の出射導波路および第2の出射導波路から出力されたいずれの信号光についても、偏波依存性がない状態で空間光変調器205での偏向動作が可能になる。第1の出射導波路307から空間光変調器205までの間で2つの信号光に不均一な損失、遅延が生じた場合にはPDL、PMD等の偏波依存性の伝送品質劣化要因となり得る。しかしながら、本構成のようなループ光路を構築する場合、光の相反性から、光導波路基板201の偏波ビームスプリッタで分けられた2つの偏波は、往路および復路を全体で見ると、全く同一の経路を進んでいる。具体的には、第1の出射導波路307から出射した光は、往路として光路207を進み復路として光路208を逆方向に進む。一方、第2の出射導波路308から出射した光は、往路として光路208を進み往路として光路207を逆方向に進む。したがって、偏波ビームスプリッタで分けられた2つの偏波は、同一の偏波に揃えられた状態で、全く同一の経路で同様の損失、遅延を受ける。結果的に、空間光変調器205を除いた部分においても偏波依存性は生じない。   Since the polarization state in the optical path of the spatial optical system is aligned to one type, any signal light output from the first output waveguide and the second output waveguide has no polarization dependency. In this state, the deflection operation by the spatial light modulator 205 becomes possible. If non-uniform loss or delay occurs in the two signal lights between the first output waveguide 307 and the spatial light modulator 205, it may become a transmission quality degradation factor depending on polarization such as PDL and PMD. . However, when constructing a loop optical path like this configuration, the two polarized waves divided by the polarization beam splitter of the optical waveguide substrate 201 are exactly the same when viewed in the forward path and the return path as a whole due to the reciprocity of light. You are on the path. Specifically, the light emitted from the first output waveguide 307 travels along the optical path 207 as the forward path and travels in the reverse direction along the optical path 208 as the return path. On the other hand, the light emitted from the second output waveguide 308 travels along the optical path 208 as the forward path and travels in the reverse direction along the optical path 207 as the forward path. Therefore, the two polarized waves divided by the polarization beam splitter are subjected to the same loss and delay in exactly the same path while being aligned with the same polarization. As a result, polarization dependence does not occur even in the portion excluding the spatial light modulator 205.

本実施例の光信号処理装置200においては、偏波ビームスプリッタを含む光導波路基板201は、図1の(b)で示したような出射位置を分離させるタイプの偏波分離部110および入出力ファイバ101の両者を集積化して構成する形態となっている。したがって、この2つの光学部材を省略し、これらの光学部材に対する光学研磨等を含めた準備工程を省略できる。さらに、光導波路基板チップ201を作製した時点で、要素部品のアライメントが完了していることになるため、調整のための時間とコストを減らし、アライメント調整の精度や作業自体の煩雑さなどの負担を大きく低減できる構成が実現される。   In the optical signal processing apparatus 200 of the present embodiment, the optical waveguide substrate 201 including the polarization beam splitter includes a polarization separation unit 110 of a type that separates the emission position as shown in FIG. Both of the fibers 101 are integrated and configured. Therefore, these two optical members can be omitted, and a preparation process including optical polishing for these optical members can be omitted. Furthermore, since the alignment of the component parts is completed when the optical waveguide substrate chip 201 is manufactured, the time and cost for adjustment are reduced, and the burden of accuracy of alignment adjustment and complexity of work itself is reduced. Is realized.

本実施例においては、光導波路基板201における偏波ビームスプリッタは、図1の(b)で示したように、偏波を位置分離する構成として説明を行った。したがって、図3における2つの出射導波路307、308は、平行となるように配置されていた。しかしながら、この構成だけに限られない。   In the present embodiment, the polarization beam splitter in the optical waveguide substrate 201 has been described as a configuration that separates the positions of polarized waves as shown in FIG. Therefore, the two output waveguides 307 and 308 in FIG. 3 are arranged in parallel. However, it is not limited to this configuration.

図4は、偏波ビームスプリッタを含む光導波路基板の異なる構成例を示した図である。この構成例の光導波路基板401の場合は、第1の出射導波路407および第2の出射導波路408の構成を除けば、図3に示した光導波路基板201と同様である。第1の出射導波路407は、一定の角度を持ってx軸に対して垂直でない方向に、一方の偏波を出射する。第2の出射導波路408は、第1の出射導波路407とは異なる角度で出射する。図4に示した構成では、偏波分離部の機能が角度分離性となるため、空間光学系は図1の(a)のような構成をとることになる。従って、図2の光信号処理装置の構成において、光導波路基板201を光導波路基板401に置き換えた場合、光導波路基板401と回折格子203の間に追加のレンズを一枚挿入することが望ましい。光導波路基板201および光導波路基板401のいずれにおいても、偏波ダイバーシティに関係する一連の光学系をPLC上に集積することで、低コスト化および実装負荷の低減を可能にすることができる。   FIG. 4 is a diagram showing a different configuration example of the optical waveguide substrate including the polarization beam splitter. The optical waveguide substrate 401 having this configuration example is the same as the optical waveguide substrate 201 shown in FIG. 3 except for the configuration of the first output waveguide 407 and the second output waveguide 408. The first emission waveguide 407 emits one polarized wave in a direction that is not perpendicular to the x-axis at a certain angle. The second output waveguide 408 emits at an angle different from that of the first output waveguide 407. In the configuration shown in FIG. 4, the function of the polarization separation unit is angle separation, and thus the spatial optical system has a configuration as shown in FIG. Therefore, when the optical waveguide substrate 201 is replaced with the optical waveguide substrate 401 in the configuration of the optical signal processing apparatus in FIG. 2, it is desirable to insert one additional lens between the optical waveguide substrate 401 and the diffraction grating 203. In both the optical waveguide substrate 201 and the optical waveguide substrate 401, a series of optical systems related to polarization diversity can be integrated on the PLC, thereby reducing the cost and reducing the mounting load.

上述の実施例1では、空間光学系に出射する光を、TM偏波に揃える構成として説明したが、当然に、TE偏波に揃えることもできる。また、光導波路基板上におけるλ/2板の位置や、2つの出射導波路の一方に配置されるλ/2板をいずれの導波路に置くかについても、変更することができる。従来技術の光信号処理装置における複屈折結晶による偏波分離部の光学部材の機能を、PLC上に集積した点に特徴がある。本実施例では、光信号の入出力を1箇所で行う構成であったが、本発明の光信号処理装置は、光信号の入力形態および出力形態が異なる構成にも適用可能である。   In the first embodiment described above, the light emitted to the spatial optical system has been described as being configured to be aligned with the TM polarization, but it is naturally possible to align with the TE polarization. In addition, the position of the λ / 2 plate on the optical waveguide substrate and the waveguide in which the λ / 2 plate disposed on one of the two outgoing waveguides is placed can be changed. The feature is that the function of the optical member of the polarization splitting unit by the birefringent crystal in the conventional optical signal processing device is integrated on the PLC. In this embodiment, the input / output of the optical signal is performed at one place. However, the optical signal processing apparatus of the present invention can be applied to a configuration in which the input form and the output form of the optical signal are different.

図5は、本発明による光信号処理装置の実施例2の構成を示す図である。本実施例の光信号処理装置500は、光導波路基板501から出射される信号光をコリメート光に変換するマイクロレンズ群502、回折格子503、レンズ504および空間位相変調器505が、信号光が往復するz方向についてこの順に配置されている。回折格子503の分波方向506をx軸として、x軸およびz軸に垂直な方向をy軸とする。   FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an optical signal processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the optical signal processing apparatus 500 of this embodiment, the microlens group 502, the diffraction grating 503, the lens 504, and the spatial phase modulator 505 that convert the signal light emitted from the optical waveguide substrate 501 into collimated light reciprocate the signal light. The z direction is arranged in this order. A demultiplexing direction 506 of the diffraction grating 503 is defined as an x-axis, and a direction perpendicular to the x-axis and the z-axis is defined as a y-axis.

本実施例の光信号処理装置501は、少なくとも1つの入力ポートと、少なくとも1つの出力ポートを有する構成である点で、実施例1の構成と相違している。さらに、空間光変調器505によって、回折格子503の波長分散軸506と直交する方向(y軸方向)に信号光を偏向させ、出力ポートのいずれかにスイッチングを行うことができる。すなわち、空間光変調器505によって波長毎に異なった偏向角で反射させることによって、信号光の波長毎に、出力するポートを選択できる機能を有することになる。このような光信号処理装置は、波長選択スイッチと呼ばれている。本実施例では、簡単のために入力ポート数を1、出力ポート数をN(Nは自然数)とする。図5では、入力ポートおよびN番目の出力ポートのみを記載して、1〜(N−1)番目のポートは省略して、簡略化して記載する。後述するように、光信号は、入力ポートから入射され、空間光変調器505によって波長毎に異なる偏向角で反射されて、1〜N番目の各出力ポートの選択されたいずれかのポートから出射される。   The optical signal processing device 501 of the present embodiment is different from the configuration of the first embodiment in that it has a configuration having at least one input port and at least one output port. Further, the spatial light modulator 505 can deflect the signal light in a direction (y-axis direction) orthogonal to the wavelength dispersion axis 506 of the diffraction grating 503 and perform switching to one of the output ports. That is, by reflecting the spatial light modulator 505 with a different deflection angle for each wavelength, it has a function of selecting an output port for each wavelength of the signal light. Such an optical signal processing device is called a wavelength selective switch. In this embodiment, for simplicity, the number of input ports is 1, and the number of output ports is N (N is a natural number). In FIG. 5, only the input port and the Nth output port are shown, and the 1st to (N-1) th ports are omitted and shown in a simplified manner. As will be described later, the optical signal is input from the input port, reflected by the spatial light modulator 505 at a different deflection angle for each wavelength, and emitted from any one of the selected 1st to Nth output ports. Is done.

図6は、実施例2の光信号処理装置における波長選択スイッチ機能に適合した光導波路基板の構成を示す図である。光導波路基板501は、前述のように、直交する2つの直線偏波を分離して出力できるN+1個の偏波ビームスプリッタ610−0〜610−Nからなる偏波ビームスプリッタアレイ601を備えている。最上部に位置する偏波ビームスプリッタ610−0には、その入力ポートに信号光607が入射し、他のN個の偏波ビームスプリッタ610−1〜610−Nのいずれか1つの出力ポートからは、選択された信号光608が出射する。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveguide substrate adapted to a wavelength selective switch function in the optical signal processing device according to the second embodiment. As described above, the optical waveguide substrate 501 includes the polarization beam splitter array 601 composed of N + 1 polarization beam splitters 610-0 to 610-N that can separate and output two orthogonal linearly polarized waves. . The polarization beam splitter 610-0 positioned at the uppermost portion receives the signal light 607 at its input port, and is output from any one output port of the other N polarization beam splitters 610-1 to 610-N. The selected signal light 608 is emitted.

各々の偏波ビームスプリッタは、図3で説明した偏波ビームスプリッタと同様の構成を持っている。尚、図6においては、一方のアーム導波路内に配置される接続された2本の出力導波路のうち、一本に挿入されるλ/2板の記載を省略しているが、図3と同様にλ/2板を備えても良いし、λ/2板以外の手段を使い、アーム導波路における応力を調整する方法でも、偏波ビームスプリッタを構成できる。したがって、PLC上に構成する偏波ビームスプリッタは様々な構成が可能である。   Each polarization beam splitter has the same configuration as the polarization beam splitter described in FIG. In FIG. 6, the description of the λ / 2 plate inserted into one of the two connected output waveguides arranged in one arm waveguide is omitted. Similarly, the polarization beam splitter may be provided by a method of adjusting the stress in the arm waveguide by using a means other than the λ / 2 plate by using a λ / 2 plate. Accordingly, the polarization beam splitter configured on the PLC can have various configurations.

各々の偏波ビームスプリッタは、振幅の方向が直交する2つの偏波のうち、一方を出力する第1の出射導波路603−0〜603−Nおよび他方の偏波を出力する第2の出射導波路604−0〜604−Nを備える。さらに、2つの出射導波路の一方に、λ/2板602が配置される。偏波ビームスプリッタアレイ901における、各偏波ビームスプリッタに接続される第1の出射導波路および第2の出射導波路については、各々がy軸方向に対して交互に並ぶよう配置される。各出射導波路およびλ/2板を見れば、それぞれアレイ状に配置されることになる。N+1個の偏波ビームスプリッタの個々の要素のレイアウト条件、および、各偏波ビームスプリッタにおける第1の出射導波路と第2の出射導波路との距離などのレイアウト条件は、それぞれの偏波ビームスプリッタ間で全て同一である。第1の出射導波路および第2の出射導波路は、それぞれ、光導波路基板チップ501の端面に垂直に接続されるよう、互いに平行となる角度で配置されている。   Each polarization beam splitter includes a first output waveguide 603-0 to 603-N that outputs one of two polarized waves whose amplitude directions are orthogonal, and a second output that outputs the other polarized wave. Waveguides 604-0 to 604-N are provided. Further, a λ / 2 plate 602 is disposed on one of the two output waveguides. In the polarization beam splitter array 901, the first output waveguide and the second output waveguide connected to each polarization beam splitter are arranged so as to be alternately arranged in the y-axis direction. If each output waveguide and λ / 2 plate are viewed, they are arranged in an array. The layout conditions of the individual elements of the N + 1 polarization beam splitters and the layout conditions such as the distance between the first output waveguide and the second output waveguide in each polarization beam splitter are as follows. All are the same between the splitters. The first output waveguide and the second output waveguide are arranged at angles that are parallel to each other so as to be connected perpendicularly to the end face of the optical waveguide substrate chip 501.

したがって、本実施例の光信号処理装置は、基板上に、波長分割多重光信号が入力される入力ポート、前記波長多重光信号を互いに直交する偏光状態を有する第1の偏波および第2の偏波に分離する偏波分離手段、前記第1の偏波を出力する第1の出射導波路および前記第2の偏波を出力する第2の出射導波路を含む入力ポート用の偏波ビームスプリッタならびに、各々が、前記波長分割多重光信号の波長分離された光信号を出力する出力ポート、前記波長多重光信号を互いに直交する偏光状態を有する第1の偏波および第2の偏波に分離できる偏波分離手段、前記第1の偏波を出力する第1の出射導波路および前記第2の偏波を出力する第2の出射導波路を含むN個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタ、が構成された光導波路回路を備える。さらに、前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタの第1の出射導波路または第2の出射導波路のいずれか一方から空間へ出射した信号光を偏向し、この偏向した信号光が、出力ポート用のN個の偏波ビームスプリッタの中の選択された1つの偏波ビームスプリッタにおける第1の出射導波路および第2の出射導波路の内の前記信号光が出射した出射導波路とは異なる側の出射導波路に再結合するよう反射する光変調手段(空間光変調器)と、基板上の前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよび前記N個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの各々の前記第1の出射導波路もしくは各々の前記第2の出射導波路のいずれか一方の上に、または、前記第1の出射導波路もしくは各々の前記第2の出射導波路のいずれか一方から空間へ出射する光路上に配置された、偏波状態を90°回転させる偏波回転手段とを備える。   Therefore, the optical signal processing apparatus according to the present embodiment includes an input port to which a wavelength division multiplexed optical signal is input, a first polarization and a second polarization having polarization states orthogonal to each other on the substrate. Polarization beam for input port including polarization separation means for separating into polarized waves, a first output waveguide for outputting the first polarization, and a second output waveguide for outputting the second polarization A splitter, and an output port that outputs an optical signal that is wavelength-separated from the wavelength division multiplexed optical signal, and a first polarization and a second polarization that have polarization states orthogonal to each other. Polarization beam for N output ports including a polarization separating means capable of separating, a first output waveguide that outputs the first polarization, and a second output waveguide that outputs the second polarization Optical waveguide circuit with splitter That. Further, the signal light emitted to the space from either the first output waveguide or the second output waveguide of the polarization beam splitter for the input port is deflected, and the deflected signal light is used for the output port. A side of the first output waveguide and the second output waveguide that are different from the output waveguide from which the signal light exits in the selected one of the N polarization beam splitters. Each of an optical modulation means (spatial optical modulator) that reflects to recombine with the output waveguide, and the polarization beam splitter for the input port and the polarization beam splitter for the N output ports on the substrate. Space on either the first exit waveguide or each of the second exit waveguides, or from either the first exit waveguide or each of the second exit waveguides Go out Disposed on the optical path to, and a polarization rotation means for rotating 90 ° the polarization state.

以下、光信号処理装置500の動作を説明する。図5(および図6)を参照すると、信号光511が入力される偏波ビームスプリッタ513において、「第1の出射導波路」(図6の603−0)からTM偏波が出力される。空間に出射した信号光は光路507を進み、実施例1の動作と同様に、空間光変調器505に入射する。空間光変調器505によって、所望の出力ポートに接続されている偏波ビームスプリッタの、「第2の出射導波路」に結合されるように偏向角が決定される。ここでは、一例として、光導波路基板501の最下部にあるN番目の偏波ビームスプリッタ514が選択されて、光信号512が出力されるものとする。したがって、空間光変調器505によって反射されると、復路として光路510を進むことになる。   Hereinafter, the operation of the optical signal processing apparatus 500 will be described. Referring to FIG. 5 (and FIG. 6), in the polarization beam splitter 513 to which the signal light 511 is input, TM polarization is output from the “first emission waveguide” (603-0 in FIG. 6). The signal light emitted to the space travels along the optical path 507 and enters the spatial light modulator 505 in the same manner as in the operation of the first embodiment. The deflection angle is determined by the spatial light modulator 505 so as to be coupled to the “second output waveguide” of the polarization beam splitter connected to the desired output port. Here, as an example, it is assumed that the Nth polarization beam splitter 514 at the bottom of the optical waveguide substrate 501 is selected and the optical signal 512 is output. Accordingly, when reflected by the spatial light modulator 505, the light path 510 travels as a return path.

アレイ化されている全ての偏波ビームスプリッタが同一のレイアウトとなっている場合は、偏波ビームスプリッタ513の「第2の出射導波路」から出力された光信号は光路508を進み、空間光変調器505によって反射されると、選択された出力ポートに接続するN番目の偏波ビームスプリッタ514の「第1の出射導波路」に結合する。したがって、空間光変調器505によって反射されると、復路として光路509を進むことになる。   When all the polarization beam splitters that are arrayed have the same layout, the optical signal output from the “second output waveguide” of the polarization beam splitter 513 travels along the optical path 508, and the spatial light When reflected by the modulator 505, it couples to the “first exit waveguide” of the Nth polarization beam splitter 514 that connects to the selected output port. Accordingly, when reflected by the spatial light modulator 505, the light path 509 travels as a return path.

上述のように、信号光511が入力される偏波ビームスプリッタ513と、選択された出力ポートを有する偏波ビームスプリッタ514との間で、光路ループが形成される。すなわち、信号光511の分離された一方の偏波は、光路507および光路510を辿り、信号光511の分離された他方の偏波は、光路508および光路509を辿る。   As described above, an optical path loop is formed between the polarization beam splitter 513 to which the signal light 511 is input and the polarization beam splitter 514 having the selected output port. That is, one separated polarization of the signal light 511 follows the optical path 507 and the optical path 510, and the other separated polarization of the signal light 511 follows the optical path 508 and the optical path 509.

図7は、空間光変調器の近傍における反射光路の挙動を説明する図である。入力ポートに接続されている偏波ビームスプリッタ513の第1の出射導波路からの出射光が、回折格子503およびレンズ504を介して空間光変調器505に入射する際の信号光701の入射角をθとする。第1の出射導波路からの信号光の入射角と、第2の出射導波路からの信号光703との差分をαとする。さらに、空間光変調器505によって偏向される際の角度変化量をβとする。このとき、偏波ビームスプリッタ513の第1の出射導波路からの信号光701が空間光変調器505によって反射された後の反射光702の出射角をθとする。このとき、次式が成り立つ。
θ=θ+β 式(1)
FIG. 7 is a diagram for explaining the behavior of the reflected light path in the vicinity of the spatial light modulator. Incident angle of the signal light 701 when the outgoing light from the first outgoing waveguide of the polarization beam splitter 513 connected to the input port enters the spatial light modulator 505 via the diffraction grating 503 and the lens 504 Is θ 1 . Let α be the difference between the incident angle of the signal light from the first output waveguide and the signal light 703 from the second output waveguide. Further, an angle change amount when deflected by the spatial light modulator 505 is β. At this time, the output angle of the reflected light 702 after the signal light 701 from the first output waveguide of the polarization beam splitter 513 is reflected by the spatial light modulator 505 is θ 2 . At this time, the following equation holds.
θ 2 = θ 1 + β Formula (1)

同様に、偏波ビームスプリッタ513の第2の出射導波路からの光が空間光変調器505によって反射された後の反射光704の出射角を考えると、次式が成り立つ。
−α)+β=(θ+β)−α=θ−α 式(2)
Similarly, when the exit angle of the reflected light 704 after the light from the second exit waveguide of the polarization beam splitter 513 is reflected by the spatial light modulator 505, the following equation is established.
1 −α) + β = (θ 1 + β) −α = θ 2 −α Formula (2)

従って当然ではあるが、空間光変調器505によって反射された後の2つの信号光702、704の角度差は、反射前と変わらない。光導波路基板501において、N+1個の全ての偏波ビームスプリッタおよび出射導波路の形状が同一であれば、実施例1と同様に光路ループが形成され、偏波ダイバーシティが実現できる。本実施例の光導波路基板の構成では、3dBカプラ部分を除いて、導波路の交差が存在しない。このため、導波路の交差に起因する損失を抑えた非常に低損失であって、光偏波依存性を小さく、複屈折結晶による偏波分離部の光学部材を不要として、低コストでアライメントの簡略化する波長選択スイッチが実現可能である。   Therefore, as a matter of course, the angle difference between the two signal lights 702 and 704 after being reflected by the spatial light modulator 505 is the same as that before the reflection. If all the N + 1 polarization beam splitters and the output waveguides have the same shape in the optical waveguide substrate 501, an optical path loop is formed as in the first embodiment, and polarization diversity can be realized. In the configuration of the optical waveguide substrate of this embodiment, there is no crossing of the waveguide except for the 3 dB coupler portion. For this reason, the loss due to the crossing of the waveguides is very low loss, the optical polarization dependency is small, the optical member of the polarization separation part by the birefringent crystal is unnecessary, and the alignment is low-cost. A simplified wavelength selective switch can be realized.

図8は、本発明による光信号処理装置の実施例3の構成を示す図である。本実施例の光信号処理装置800は、光導波路基板801、光導波路基板801から出射される信号光をコリメート光に変換するマイクロレンズ802、回折格子803、レンズ804および空間位相変調器805が、この順に配置されている。回折格子803の分波方向816をx軸として、信号光が往復する方向をz軸として、x軸およびz軸に垂直な方向をy軸とする。   FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a third embodiment of the optical signal processing device according to the present invention. The optical signal processing apparatus 800 of this embodiment includes an optical waveguide substrate 801, a microlens 802 that converts signal light emitted from the optical waveguide substrate 801 into collimated light, a diffraction grating 803, a lens 804, and a spatial phase modulator 805. Arranged in this order. The demultiplexing direction 816 of the diffraction grating 803 is taken as the x axis, the direction in which the signal light reciprocates is taken as the z axis, and the direction perpendicular to the x axis and the z axis is taken as the y axis.

本実施例の光信号処理装置801は、実施例2と同様に、少なくとも1つの入力ポートと、少なくとも1つの出力ポートを有する構成である。さらに、空間光変調器505によって、回折格子503の波長分散軸506と直交する方向(y軸方向)に信号光を偏向させ、出力ポートのいずれかにスイッチングを行うことができる。すなわち、空間光変調器505によって波長毎に異なった偏向角で反射させることによって、信号光の波長毎に、出力するポートを選択できる機能を有することになる。実施例2の構成と比較すると、光導波路基板801の構成において相違している。   As in the second embodiment, the optical signal processing apparatus 801 according to the present embodiment has a configuration having at least one input port and at least one output port. Further, the spatial light modulator 505 can deflect the signal light in a direction (y-axis direction) orthogonal to the wavelength dispersion axis 506 of the diffraction grating 503 and perform switching to one of the output ports. That is, by reflecting the spatial light modulator 505 with a different deflection angle for each wavelength, it has a function of selecting an output port for each wavelength of the signal light. Compared with the configuration of Example 2, the configuration of the optical waveguide substrate 801 is different.

図9は、実施例3の光信号処理装置における波長選択スイッチ機能に適合した光導波路基板の構成を示す図である。光導波路基板801は、前述のように、直交する2つの直線偏波を分離して出力できるN+1個の偏波ビームスプリッタ905−0〜905−Nからなる偏波ビームスプリッタアレイ901を備えている。最上部に位置する偏波ビームスプリッタ905−0には、信号光907が入射し、他のN個の偏波ビームスプリッタ905−1〜905−Nからは、選択された信号光908が出射する。   FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveguide substrate adapted to a wavelength selective switch function in the optical signal processing device according to the third embodiment. As described above, the optical waveguide substrate 801 includes the polarization beam splitter array 901 including the N + 1 polarization beam splitters 905-0 to 905-N that can separate and output two orthogonal linearly polarized waves. . The signal light 907 enters the polarization beam splitter 905-0 positioned at the top, and the selected signal light 908 is emitted from the other N polarization beam splitters 905-1 to 905-N. .

各々の偏波ビームスプリッタは、図3で説明した偏波ビームスプリッタと同様の構成を持っている。尚、図9においては、一方のアーム導波路内に配置される接続された2本の出力導波路のうち、一本に挿入されるλ/2板の記載を省略しているが、図3と同様にλ/2板を備えても良いし、λ/2板以外の手段を使い、アーム導波路における応力を調整する方法でも、偏波ビームスプリッタを構成できる。したがって、実施例2と同様に、PLC上に構成する偏波ビームスプリッタは様々な構成が可能である。   Each polarization beam splitter has the same configuration as the polarization beam splitter described in FIG. In FIG. 9, the description of the λ / 2 plate inserted into one of the two connected output waveguides arranged in one arm waveguide is omitted. Similarly, the polarization beam splitter may be provided by a method of adjusting the stress in the arm waveguide by using a means other than the λ / 2 plate by using a λ / 2 plate. Therefore, as in the second embodiment, the polarization beam splitter configured on the PLC can have various configurations.

各々の偏波ビームスプリッタは、振幅の方向が直交する2つの偏波のうち、一方を出力する第1の出射導波路および他方の偏波を出力する第2の出射導波路を備える。さらに、2つの出射導波路の一方に、λ/2板が配置される。実施例2の構成とは異なり、各偏波ビームスプリッタからのN+1個の第1の出射導波路は、隣り合うようにアレイ805状に配置されている。同様に、各偏波ビームスプリッタからのN+1個の第2の出射導波路も、隣り合うようにアレイ804状に配置されている。そして、λ/2板は、個々の第2の出射導波路に別個に配置されるのではなくて、一体のλ/2板902として実現される。   Each polarization beam splitter includes a first output waveguide that outputs one of two polarized waves whose amplitude directions are orthogonal to each other, and a second output waveguide that outputs the other polarized wave. Further, a λ / 2 plate is disposed on one of the two output waveguides. Unlike the configuration of the second embodiment, N + 1 first output waveguides from the respective polarization beam splitters are arranged in an array 805 so as to be adjacent to each other. Similarly, N + 1 second output waveguides from the respective polarization beam splitters are also arranged in an array 804 so as to be adjacent to each other. The λ / 2 plate is not arranged separately in each second output waveguide, but is realized as an integral λ / 2 plate 902.

N+1個の偏波ビームスプリッタの個々の要素のレイアウト条件、および、各偏波ビームスプリッタにおける第1の出射導波路と第2の出射導波路との距離などのレイアウト条件は、それぞれの偏波ビームスプリッタ間で全て同一である。第1の出射導波路および第2の出射導波路は、それぞれ、光導波路基板チップ801の端面に垂直に接続されるよう、互いに平行となる角度で配置されている。   The layout conditions of the individual elements of the N + 1 polarization beam splitters and the layout conditions such as the distance between the first output waveguide and the second output waveguide in each polarization beam splitter are as follows. All are the same between the splitters. The first output waveguide and the second output waveguide are respectively arranged at angles that are parallel to each other so as to be connected perpendicularly to the end face of the optical waveguide substrate chip 801.

したがって、本実施例の光信号処理装置は、実施例2の構成に対して、入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよびN個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの第1の出射導波路は、アレイ状に互いに隣接して構成され、入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよびN個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの第2の出射導波路は、アレイ状に互いに隣接して構成され、偏波回転手段(λ/2板)は、基板上で、第1の出射導波路または第2の出射導波路のいずれか一方の側の前記アレイ状に構成された出射導波路を横断し一体に構成されている。   Therefore, the optical signal processing apparatus of the present embodiment is different from the configuration of the second embodiment in that the first output waveguide of the polarization beam splitter for input ports and the polarization beam splitter for N output ports is: The second output waveguides of the polarization beam splitter for the input port and the polarization beam splitter for the N output ports are configured to be adjacent to each other in an array. The wave rotation means (λ / 2 plate) is integrally formed across the output waveguide configured in the array on one side of the first output waveguide or the second output waveguide on the substrate. It is configured.

以下、光信号処理装置800の動作を説明する。本実施例における偏波ダイバーシティ機能の動作は、実施例2の場合と全く同様である。本実施例においては、偏波ビームスプリッタアレイ901に接続された第1の出射導波路群903がアレイ状に配置されて、全てが隣り合う一箇所にまとめられて一定の間隔で配置される。偏波ビームスプリッタアレイ901に接続された第2の出射導波路群904についても、第1の出射導波路群903とは異なる位置に、全てが隣り合う一箇所にまとめられて一定の間隔で配置されている。このように各出射導波路を配置するために、各出射導波路同士の交差が発生することになる。   Hereinafter, the operation of the optical signal processing apparatus 800 will be described. The operation of the polarization diversity function in this embodiment is exactly the same as in the second embodiment. In the present embodiment, the first output waveguide group 903 connected to the polarization beam splitter array 901 is arranged in an array shape, and all of them are collected in one adjacent place and arranged at a constant interval. The second output waveguide group 904 connected to the polarization beam splitter array 901 is also arranged at a fixed interval at a position different from the first output waveguide group 903, all at one adjacent location. Has been. In order to arrange the output waveguides in this way, intersections of the output waveguides occur.

図10は、実施例3の光信号処理装置における光導波路基板の導波路構成を示す図である。図10は、実際の導波路の形状を示したものではなくて、入力ポートを最上段に配置し、選択可能な出力ポート数を9(N=9)とした場合の、導波路の交差数を概念的に示したものである。図10において、黒丸が出射導波路のレイアウト上発生する導波路交差の位置を示している。例えば、光信号が入力される偏波ビームスプリッタの入力ポート901からの分岐のうち、第1の出射導波路903については、出力される偏波が全く導波路交差を経ることなく伝搬可能である。一方で、入力ポート901からの分岐のうち、第2の出射導波路905については、出力される偏波がすべての導波路交差を経て伝搬する。すなわち、第2の出射導波路905については、交差点は9個存在する。このように、出射導波路によって、出射導波路の端部に至るまでの交差点の数は異なる。   FIG. 10 is a diagram illustrating a waveguide configuration of an optical waveguide substrate in the optical signal processing device according to the third embodiment. FIG. 10 does not show the shape of the actual waveguide, but the number of waveguide crossings when the number of output ports that can be selected is 9 (N = 9) when the input ports are arranged in the uppermost stage. Is conceptually shown. In FIG. 10, black circles indicate the positions of waveguide intersections that occur on the output waveguide layout. For example, among the branches from the input port 901 of the polarization beam splitter to which the optical signal is input, the output polarization can propagate without passing through the waveguide at all in the first output waveguide 903. . On the other hand, among the branches from the input port 901, the output polarized wave propagates through all waveguide intersections for the second output waveguide 905. That is, there are nine intersections for the second output waveguide 905. Thus, the number of intersections leading to the end of the output waveguide differs depending on the output waveguide.

導波路交差は、1箇所について0.1dB程度の交差損失が発生することが一般的に知られている。従って、どの偏波ビームスプリッタを出力ポートとして選択するかによって、ならにび、個々の偏波ビームスプリッタにおいて分離した信号光を出力させる2つのポートによって、損失にバラツキが生じる。このバラツキは、空間光学系の光回路において、偏波ダイバーシティを行う上での基本的な光路ループ構成とは別の場所で生じる。   It is generally known that the waveguide crossing causes a crossing loss of about 0.1 dB at one place. Therefore, depending on which polarization beam splitter is selected as the output port, the loss varies depending on the two ports that output the signal light separated in each polarization beam splitter. This variation occurs in a place different from the basic optical path loop configuration for performing polarization diversity in the optical circuit of the spatial optical system.

このバラツキを解消するため、本実施例においては、光導波路基板901において、全ての出力導波路が同一の交差数を有するように、実際は信号光が導波しない、ダミーの導波路を設置することが望ましい。すなわち、非交差領域にも、各第1の出射導波路および各第2の出射導波路の間の交差点に加えて、ダミー交差点を構成するための光信号処理に使用されない複数のダミー光導波路を備える。図10において、ダミー導波路907、908が示されており、白丸がダミー導波路によって意図的に交差点を増やした場合の交差位置である。図10の白丸に沿うようにダミー導波路を設置することによって、偏波依存性の損失、すなわちPDLを解消することができる。   In order to eliminate this variation, in this embodiment, in the optical waveguide substrate 901, a dummy waveguide that does not actually guide the signal light is installed so that all the output waveguides have the same number of intersections. Is desirable. That is, in the non-intersection region, a plurality of dummy optical waveguides that are not used for the optical signal processing for forming the dummy intersections are provided in addition to the intersections between the first emission waveguides and the second emission waveguides. Prepare. In FIG. 10, dummy waveguides 907 and 908 are shown, and white circles are intersection positions when the number of intersections is intentionally increased by the dummy waveguides. By installing the dummy waveguide along the white circles in FIG. 10, loss of polarization dependence, that is, PDL can be eliminated.

したがって、本実施例の光信号処理装置では、入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよびN個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの各第1の出射導波路および各第2の出射導波路の非交差領域に、各第1の出射導波路および各第2の出射導波路の間の交差点に加えて、ダミー交差点を構成するための光信号処理に使用されない複数のダミー光導波路を備えることができる。   Therefore, in the optical signal processing device of the present embodiment, the first output waveguide and the second output waveguide of the polarization beam splitter for the input port and the polarization beam splitter for the N output ports are not connected. In the intersection region, a plurality of dummy optical waveguides that are not used for optical signal processing for forming a dummy intersection can be provided in addition to the intersection between each first emission waveguide and each second emission waveguide. .

本実施例においては、光導波路基板801における全ての出射導波路端が、偏波状態に応じて隣り合って一箇所にまとめられて配置されていることから、一枚のλ/2板902を挿入することで容易に偏波を揃えることができる。実施例2の光導波路基板の構成と比較して、従来用いられていた複屈折結晶による偏波分離部の光学部材を減らし、装置のアライメントの簡略化した低コストな波長選択スイッチが実現可能である。   In this embodiment, since all the output waveguide ends in the optical waveguide substrate 801 are arranged in one place adjacent to each other according to the polarization state, one λ / 2 plate 902 is provided. The polarization can be easily aligned by inserting. Compared with the configuration of the optical waveguide substrate of Example 2, it is possible to realize a low-cost wavelength selective switch in which the optical members of the polarization separation unit using the birefringent crystal used in the past are reduced and the alignment of the apparatus is simplified. is there.

実施例1〜実施例3では、PLC回路上に1つ以上の偏波ビームスプリッタを構成して入力信号光を波長毎に選択する構成の光導波路基板を利用した。波長選択機能は、アレイ導波路格子を利用することでさら光学部材の使用を減らして簡略化することができる。   In Examples 1 to 3, an optical waveguide substrate having a configuration in which one or more polarization beam splitters are configured on a PLC circuit and input signal light is selected for each wavelength is used. The wavelength selection function can be simplified by using an arrayed waveguide grating, further reducing the use of optical members.

図11は、本発明による光信号処理装置の実施例4の構成を示す図である。図1の(a)は、後述する光導波路基板1101の基板面(y−z面)を見た図であり、(b)は、後述する光導波路基板1101の基板の側面(x−z面)を見た図である。本実施例の光信号処理装置1100は、光導波路基板1101、光導波路基板1101の基板厚さ方向(x軸方向)に関してパワーを有するシリンドリカルレンズ1102、第1のレンズ1103、回折格子1104、第2のレンズ1105および空間光変調器1106がこの順に配置されている。光導波路基板1101から出射される信号光の光軸方向をz軸とし、z軸およびx軸に垂直な軸方向をy軸とする。第1のレンズ1103および第2のレンズ1105は、x軸およびy軸の両軸に関するパワーを有するレンズである。回折格子1104は、x軸方向について分波軸114を持っている。空間光変調器1106は、後述するように2次元方向に位相付与能力を持っている例えばLCOSなどで実現できる。   FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an optical signal processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. 1A is a view of a substrate surface (yz plane) of an optical waveguide substrate 1101 described later, and FIG. 1B is a side surface (xz plane) of the optical waveguide substrate 1101 described later. ). The optical signal processing apparatus 1100 of this embodiment includes an optical waveguide substrate 1101, a cylindrical lens 1102 having power in the substrate thickness direction (x-axis direction) of the optical waveguide substrate 1101, a first lens 1103, a diffraction grating 1104, a second The lens 1105 and the spatial light modulator 1106 are arranged in this order. The optical axis direction of the signal light emitted from the optical waveguide substrate 1101 is taken as the z axis, and the axial direction perpendicular to the z axis and the x axis is taken as the y axis. The first lens 1103 and the second lens 1105 are lenses having power concerning both the x-axis and the y-axis. The diffraction grating 1104 has a demultiplexing axis 114 in the x-axis direction. As will be described later, the spatial light modulator 1106 can be realized by, for example, an LCOS having a phase providing capability in a two-dimensional direction.

本実施例の構成では、レンズ系部品としてシリンドリカルレンズ1102、第1のレンズ1103および第2のレンズ1105をこの順番に用いているが、本発明の動作に必要な機能を実現する限り、同様の光学特性を有する構成であれば何枚のレンズを用いても良い。またどのような配置を用いても良い。回折格子1104において光路を概ね90°曲げることで、往路の入射光光路と復路の回折光光路が比較的近い配置となる構成をとった場合は、第1のレンズ1103および第21のレンズ1105を1つで共用することも可能である。   In the configuration of the present embodiment, the cylindrical lens 1102, the first lens 1103, and the second lens 1105 are used in this order as lens system components. Any number of lenses may be used as long as they have optical characteristics. Any arrangement may be used. When the optical path is bent by approximately 90 ° in the diffraction grating 1104 so that the incident light optical path of the forward path and the diffracted optical path of the return path are relatively close to each other, the first lens 1103 and the 21st lens 1105 are It is also possible to share one.

図12は、実施例4の光信号処理装置における波長選択スイッチ機能に適合した光導波路基板の構成を示す図である。光導波路基板1101−1は、直交する2つの直線偏波を分離して出力するN+1個の偏波ビームスプリッタアレイ1201を備え、各々の偏波ビームスプリッタアレイは、振幅の方向が直交する二つの偏波のうち、一方を出力する第1の出射導波路と、他方の偏波を出力する第2の出射導波路を備える。さらに、各々の偏波ビームスプリッタに接続された2本の出射導波路のうち、一方に挿入されたλ/2板も備え、上述の構成要素は、図6に示した光導波路基板と共通している。N+1個の偏波ビームスプリッタアレイ1201のうち、最上段の偏波ビームスプリッタには、信号光1209が入力され、残りのN個の偏波ビームスプリッタのいずれかが選択されて、出射光1210が出力される。すなわち、波長選択スイッチとして動作する。   FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveguide substrate adapted to a wavelength selective switch function in the optical signal processing device according to the fourth embodiment. The optical waveguide substrate 1101-1 includes N + 1 polarization beam splitter arrays 1201 that separate and output two orthogonally polarized waves, and each of the polarization beam splitter arrays has two amplitude directions orthogonal to each other. A first output waveguide that outputs one of the polarized waves and a second output waveguide that outputs the other polarized wave are provided. Further, a λ / 2 plate inserted into one of the two output waveguides connected to each polarization beam splitter is provided, and the above-described components are common to the optical waveguide substrate shown in FIG. ing. Of the N + 1 polarization beam splitter arrays 1201, signal light 1209 is input to the uppermost polarization beam splitter, and one of the remaining N polarization beam splitters is selected, and the emitted light 1210 is output. Is output. That is, it operates as a wavelength selective switch.

本実施例における光導波路基板1101−1は、さらに、各出射導波路が接続されたスラブ導波路1205と、スラブ導波路に接続されたアレイ導波路1206とを備える。第1の出射導波路1203および第2の出射導波路1204の、各々の導波路から信号光が出射され、基板厚さに閉じ込められたままで、スラブ導波路1205内を伝播する。スラブ導波路1205内を伝播する際の主光線が、スラブ導波路1205の終端におけるある一点にて交わるように、スラブ導波路1205の始点における各出射導波路の設置角度が決められる。このように各出射導波路とスラブ導波路1205を構成することにより、光導波路基板1101−1の出射端においては、スラブ導波路に接続される出射導波路のあらゆる角度からの光が重畳される構成となる。スラブ導波路125に接続されるアレイ導波路1206については、後述する。   The optical waveguide substrate 1101-1 in the present embodiment further includes a slab waveguide 1205 to which each output waveguide is connected, and an arrayed waveguide 1206 connected to the slab waveguide. Signal light is emitted from each of the first output waveguide 1203 and the second output waveguide 1204 and propagates through the slab waveguide 1205 while being confined to the substrate thickness. The installation angle of each output waveguide at the start point of the slab waveguide 1205 is determined so that the principal ray when propagating through the slab waveguide 1205 intersects at a certain point at the end of the slab waveguide 1205. By configuring each output waveguide and slab waveguide 1205 in this way, light from all angles of the output waveguide connected to the slab waveguide is superimposed at the output end of the optical waveguide substrate 1101-1. It becomes composition. The array waveguide 1206 connected to the slab waveguide 125 will be described later.

本発明の光信号処理装置1100は、以下のとおり動作する。図12を参照すると、まず入力ポートに入力された信号光1209は、実施形態2における動作と同様に、最上段に位置する偏波ビームスプリッタによって直交する二つの直線偏波に分けられたのち、一方の出射導波路1204−0上のλ/2板アレイ1202−0を経由して、スラブ導波路1205に入力される。スラブ導波路1205において、信号光は、x軸方向(基板の厚さ方向)には閉じ込められたまま、光導波路基板1101−1の面内で広がるように導波路を伝播する。この広がる信号光の波面は伝播距離に応じた曲率を有するため、スラブ導波路1205の終端はこの波面の曲率と一致するような形状で構成される。スラブ導波路1205の終端には、各々の長さが等しい導波路からなるアレイ導波路1206が接続されている。光導波路基板1101−1の端面のうち、アレイ導波路1206が接続している端面にはy軸と一致している。   The optical signal processing apparatus 1100 of the present invention operates as follows. Referring to FIG. 12, first, the signal light 1209 input to the input port is divided into two linearly polarized waves orthogonal to each other by the polarization beam splitter located at the uppermost stage, similarly to the operation in the second embodiment. The signal is input to the slab waveguide 1205 via the λ / 2 plate array 1202-0 on one output waveguide 1204-0. In the slab waveguide 1205, the signal light propagates through the waveguide so as to spread in the plane of the optical waveguide substrate 1101-1 while being confined in the x-axis direction (substrate thickness direction). Since the wavefront of the spreading signal light has a curvature corresponding to the propagation distance, the end of the slab waveguide 1205 is configured to match the curvature of the wavefront. The end of the slab waveguide 1205 is connected to an arrayed waveguide 1206 composed of waveguides having the same length. Of the end faces of the optical waveguide substrate 1101-1, the end face to which the arrayed waveguide 1206 is connected coincides with the y-axis.

再び図11の(a)を参照すると、光導波路基板1101のアレイ導波路1206から空間に出力された光信号は、y軸方向に位相が揃った平面波として出力されるため、y軸方向に関してコリメートされたビームとして空間を伝播する。一方、空間に出力されたビームは光導波路基板1101の基板厚さ方向、すなわちx軸方向に関しては大きなNAを有する発散光として振舞う。このため、図1の(b)に示したように、x軸方向に関してコリメートするシリンドリカルレンズ1102によって、ビームの発散を抑制することが望ましい。   Referring again to FIG. 11A, the optical signal output to the space from the arrayed waveguide 1206 of the optical waveguide substrate 1101 is output as a plane wave whose phase is aligned in the y-axis direction. Propagating through space as a focused beam. On the other hand, the beam output to the space behaves as divergent light having a large NA in the substrate thickness direction of the optical waveguide substrate 1101, that is, the x-axis direction. Therefore, as shown in FIG. 1B, it is desirable to suppress beam divergence by a cylindrical lens 1102 that collimates in the x-axis direction.

シリンドリカルレンズ1102を通過した光信号は、第1のレンズ1103を通過し、回折格子1104上に集光される。回折格子1104でx軸方向に波長毎に角度分波され、さらに第2のレンズ1105を通過することで、図12の(b)に示されているように、それぞれの波長毎に角度から位置変換される。すなわち、信号光の波長に応じて、空間光変調器1106のx軸上の異なる位置に、空間光変調器1106に対して垂直に入射する。このとき、図11の(a)に示されているように、y軸上では、第2のレンズ1105によって、波長に関係なく空間光変調器1106上に一点に集光する。   The optical signal that has passed through the cylindrical lens 1102 passes through the first lens 1103 and is collected on the diffraction grating 1104. As shown in FIG. 12 (b), the diffraction grating 1104 divides the angle for each wavelength in the x-axis direction and further passes through the second lens 1105, so that each wavelength is positioned from the angle. Converted. In other words, the light enters the spatial light modulator 1106 perpendicularly at different positions on the x-axis of the spatial light modulator 1106 according to the wavelength of the signal light. At this time, as shown in FIG. 11A, the second lens 1105 focuses light on the spatial light modulator 1106 at one point on the y-axis regardless of the wavelength.

光信号は、y軸方向について、波長毎に空間光変調器1106によって任意の角度にて反射されて往路をz軸の逆方向に進み、再び第2のレンズ1105、回折格子1104、第1のレンズ1103、シリンドリカルレンズ1102を介して光導波路基板1101に再結合する。ここで、図12における最上段の偏波ビームスプリッタに信号光1209が入力され、最下段の偏波ビームスプリッタから選択された波長の信号光1210が出力される場合を考える。   The optical signal is reflected at an arbitrary angle by the spatial light modulator 1106 for each wavelength with respect to the y-axis direction, and travels in the reverse direction of the z-axis along the second path 1105, the diffraction grating 1104, the first The optical waveguide substrate 1101 is recombined via the lens 1103 and the cylindrical lens 1102. Here, consider a case where the signal light 1209 is input to the uppermost polarization beam splitter in FIG. 12 and the signal light 1210 having the selected wavelength is output from the lowermost polarization beam splitter.

より具体的には、光導波路基板1101に入力された信号光1111の一方の偏波が、最上段にある偏波ビームスプリッタの第1の出射導波路から光導波路基板1101を出射して、光路1110を進み、空間光変調器1106に到達する。空間光変調器1106のx軸上の特定の位置において反射されると光路1107を進む。光路1107の光信号は、光導波路基板1101に再結して、選択された最下段にあるN番目の偏波ビームスプリッタの第2出射導波路に入力される。同様に、光導波路基板1101に入力された信号光1111の他方の偏波が、最上段にある偏波ビームスプリッタの第2の出射導波路から光導波路基板1101を出射して、光路1109を進み、空間光変調器1106に到達する。空間光変調器1106のx軸上の特定の位置において反射されると光路1108を進む。光路1108の光信号は、光導波路基板1101に再結して、選択された最下段にあるN番目の偏波ビームスプリッタの第1出射導波路に入力される。最下段にあるN番目の偏波ビームスプリッタで、2つの偏波は、合成されて、選択された波長の出射光1112が出力される。区間光学系における信号光は、TMモードに揃えられており、分離された2つの直交する偏波は概ね同一の光路を辿る。   More specifically, one polarization of the signal light 1111 input to the optical waveguide substrate 1101 exits the optical waveguide substrate 1101 from the first output waveguide of the polarization beam splitter at the uppermost stage, and the optical path Proceeding 1110, the spatial light modulator 1106 is reached. When the light is reflected at a specific position on the x-axis of the spatial light modulator 1106, it travels along the optical path 1107. The optical signal on the optical path 1107 is reconnected to the optical waveguide substrate 1101 and input to the second output waveguide of the N-th polarization beam splitter at the lowermost stage selected. Similarly, the other polarization of the signal light 1111 input to the optical waveguide substrate 1101 exits the optical waveguide substrate 1101 from the second output waveguide of the polarization beam splitter at the uppermost stage, and proceeds on the optical path 1109. To the spatial light modulator 1106. When the light is reflected at a specific position on the x-axis of the spatial light modulator 1106, it travels along the optical path 1108. The optical signal on the optical path 1108 is reconnected to the optical waveguide substrate 1101 and input to the first output waveguide of the N-th polarization beam splitter at the lowermost stage selected. The two polarized waves are synthesized by the N-th polarization beam splitter at the lowest stage, and output light 1112 having the selected wavelength is output. The signal light in the section optical system is aligned with the TM mode, and the two separated polarized waves follow substantially the same optical path.

ここで図12を参照すると、入力ポートから出射された信号光のうち、第1の出射導波路を通過して空間光変調器1106に入射し、空間光変調器1106によってy軸について偏向された反射光が光導波路基板1101−1に再入射する際の主光線1207と、z軸とのなす角をθとする。また、光導波路基板1101の−1端面におけるアレイ導波路1206のピッチをd、スラブ導波路1205に接続するアレイ導波路1206のピッチをd、スラブ導波路1205の長さをfslab、スラブ導波路1205の屈折率をnとする。さらに、スラブ導波路1205内において、空間光変調器1106によってy軸について偏向された反射光がスラブ導波路1205内を伝播する際の主光線1208とz軸とのなす角をθとすると、次式の関係が成り立つ。 Referring now to FIG. 12, the signal light emitted from the input port passes through the first output waveguide and enters the spatial light modulator 1106, and is deflected about the y axis by the spatial light modulator 1106. and the principal ray 1207 when the reflected light is again incident on the optical waveguide substrate 1101-1, the angle between the z axis and theta 1. Further, the pitch of the arrayed waveguide 1206 at the −1 end face of the optical waveguide substrate 1101 is d 1 , the pitch of the arrayed waveguide 1206 connected to the slab waveguide 1205 is d 2 , the length of the slab waveguide 1205 is f slab , and the slab. Let n s be the refractive index of the waveguide 1205. Furthermore, in the slab waveguide 1205, when the reflected light deflected about the y axis by the spatial light modulator 1106 propagates in the slab waveguide 1205, the angle formed by the principal ray 1208 and the z axis is θ 2 . The following relationship holds.

Figure 0005839586
Figure 0005839586

式(3)から明らかなとおり、角度θにて光導波路基板1101に再結合した光は、θに角度変化を与えられる。すなわち、第1の出射導波路および第1の出射導波路の接続角度とならびにアレイ導波路1206のパラメータを適切に選択することによって、結合させる導波路を選択することが可能となる。 As is clear from Equation (3), the light recombined with the optical waveguide substrate 1101 at the angle θ 1 is given an angle change at θ 2 . That is, the waveguide to be coupled can be selected by appropriately selecting the connection angle between the first output waveguide and the first output waveguide and the parameters of the arrayed waveguide 1206.

実施例2、実施例3および本実施例のような波長選択スイッチにおいて出力ポート数を増加させるためには、空間光変調器1106によるビームの偏向角を大きくとるか、または、空間光変調器1106上に集光するビームのy軸方向のビーム径を大きくする必要がある。空間光変調器1106の特性が一旦定められてしまえば、出力ポート数を増やすためにはビーム径を大きくする調整を行うより他にない。このため空間光変調器1106上に集光する光のy軸方向におけるビーム径を、できるだけ大きくするような設計が成されることが多い。   In order to increase the number of output ports in the wavelength selective switches as in the second embodiment, the third embodiment, and the present embodiment, the beam deflection angle by the spatial light modulator 1106 is increased or the spatial light modulator 1106 is increased. It is necessary to increase the beam diameter in the y-axis direction of the beam focused on. Once the characteristics of the spatial light modulator 1106 are determined, there is no other way than increasing the beam diameter to increase the number of output ports. For this reason, designs are often made such that the beam diameter in the y-axis direction of the light condensed on the spatial light modulator 1106 is as large as possible.

空間光変調器1106が、偏向デバイスであるのに対して、波長選択スイッチで使用されるファイバアレイ等は、各ファイバからの出射角度が等しく、出射位置のみが異なるいわゆる位置オフセットデバイスである。このため、入出力ファイバアレイと偏向デバイスとの間では、奇数回のフーリエ変換を行う必要がある。これは、入出力ファイバアレイと偏向デバイスとの間に、奇数個のフーリエ変換素子、つまり奇数個のレンズを配置しなければならないことを意味する。奇数個のレンズを配置する構成を前提とすることによって、空間光変調器1106上でのビーム径が大きければ大きいほど、入出力ファイバ側ではビーム径は小さくなり、出力ポートを多く配置することができるためである。   Whereas the spatial light modulator 1106 is a deflection device, a fiber array or the like used in the wavelength selective switch is a so-called position offset device in which the emission angle from each fiber is equal and only the emission position is different. For this reason, it is necessary to perform an odd number of Fourier transforms between the input / output fiber array and the deflection device. This means that an odd number of Fourier transform elements, that is, an odd number of lenses, must be arranged between the input / output fiber array and the deflection device. Assuming a configuration in which an odd number of lenses are arranged, the larger the beam diameter on the spatial light modulator 1106, the smaller the beam diameter on the input / output fiber side, and more output ports can be arranged. This is because it can.

一方で、本実施例のような波長選択スイッチにおけるx軸方向のビーム径は、広透過帯域特性を確保するために、できるだけ小さく設計する必要がある。したがって、空間光変調器1106上に集光するビームの、x軸方向のビーム径およびy軸方向のビーム径の比、すなわちアスペクト比を非常に大きくなるように設計しなければならない。   On the other hand, the beam diameter in the x-axis direction in the wavelength selective switch as in this embodiment needs to be designed as small as possible in order to ensure a wide transmission band characteristic. Therefore, the ratio of the beam diameter in the x-axis direction and the beam diameter in the y-axis direction, that is, the aspect ratio, of the beam condensed on the spatial light modulator 1106 must be designed to be very large.

本実施例の光信号処理装置の構成においては、光導波路基板1101上に形成されたスラブ導波路1205をy軸方向についてレンズとみなすことができる。光導波路基板1101から空間に出射するビームは、空間光変調器1106に到達するまでに、集光レンズ1103、1105の偶数個のレンズを通過することになるので、空間光変調器1106上に集光するビームのアスペクト比は、空間光変調器1101を出射した時点で決定される。すなわち、空間光変調器1101を出射するビームのアスペクト比を大きくする工夫が必要となる。   In the configuration of the optical signal processing apparatus according to the present embodiment, the slab waveguide 1205 formed on the optical waveguide substrate 1101 can be regarded as a lens in the y-axis direction. Since the beam emitted from the optical waveguide substrate 1101 to the space passes through an even number of condenser lenses 1103 and 1105 before reaching the spatial light modulator 1106, the beam is collected on the spatial light modulator 1106. The aspect ratio of the light beam is determined when the spatial light modulator 1101 is emitted. That is, a device for increasing the aspect ratio of the beam emitted from the spatial light modulator 1101 is required.

本実施例の光信号処理装置の構成において、x軸方向のビーム径に関しては、光導波路基板1101内に埋め込まれた導波路層の比屈折率および厚みで決定されるため、アスペクト比の調整を、y軸方向のビーム径を調整することによって実現する。このときの、光導波路基板1101を出射するビームのy軸方向のビーム径wは、次の式によって表すことができる。 In the configuration of the optical signal processing apparatus of the present embodiment, the beam diameter in the x-axis direction is determined by the relative refractive index and thickness of the waveguide layer embedded in the optical waveguide substrate 1101, and therefore the aspect ratio is adjusted. This is realized by adjusting the beam diameter in the y-axis direction. In this case, the beam diameter w y in the y-axis direction of the beam exiting the optical waveguide substrate 1101 can be expressed by the following equation.

Figure 0005839586
Figure 0005839586

式(4)において、λは信号光の波長を、fslabはスラブ導波路の長さを、wI/Oはスラブ導波路に入射するy軸方向のビーム径をそれぞれ表している。式(4)によれば、スラブ導波路の長さfslabに比例してy軸方向のビーム径wを拡大させることができる。 In Equation (4), λ represents the wavelength of the signal light, f slab represents the length of the slab waveguide, and w I / O represents the beam diameter in the y-axis direction incident on the slab waveguide. According to equation (4) can be slab waveguide in proportion to the length f slab to enlarge the beam diameter w y in the y-axis direction.

本実施例における構成では、光導波路基板1101から出射されるビームのアスペクト比を、光導波路基板1101の構成要素のレイアウトのみによって、部材点数を追加することなく、かつ、個別部品のアライメント調整の必要なしで実現可能である。   In the configuration of the present embodiment, the aspect ratio of the beam emitted from the optical waveguide substrate 1101 needs to be adjusted only for the layout of the components of the optical waveguide substrate 1101, without adding the number of members and alignment adjustment of individual components. It is feasible without.

ビーム径の調整をするためには、ビームエキスパンダ、アナモルフィックプリズムペアなどを採用する構成が一般的である。しかしながら、このような構成では、新たな部材のコストおよびアライメント調整の負担が増えてしまう。この点で、アナモルフィックプリズムペアおよび偏波ダイバーシティのための光学系を、1つのPLCによる光導波路基板1101内に集積した本実施例の構成は、部材コストおよびアライメント調整の負担を低減するのに非常に大きな効果をもたらす。   In order to adjust the beam diameter, a configuration employing a beam expander, an anamorphic prism pair, or the like is common. However, with such a structure, the cost of a new member and the burden of alignment adjustment will increase. In this regard, the configuration of the present embodiment in which the optical system for anamorphic prism pair and polarization diversity is integrated in the optical waveguide substrate 1101 by one PLC reduces the member cost and the burden of alignment adjustment. It has a very big effect.

スラブ導波路1205およびアレイ導波路1206を有する光導波路基板1101の前段に配置する偏波ビームスプリッタの配置方法については、上述の実施例2に準じる配置方法だけではなく、実施例1および実施例3の光信号処理装置に対応する各レイアウトを採用することも可能である。   Regarding the method of arranging the polarization beam splitter arranged in the previous stage of the optical waveguide substrate 1101 having the slab waveguide 1205 and the arrayed waveguide 1206, not only the arrangement method according to the above-described second embodiment but also the first and third embodiments. It is also possible to adopt each layout corresponding to the optical signal processing apparatus.

図13は、実施例1の光信号処理装置の構成に対応するスラブ導波路およびアレイ導波路を有する光導波路基板の構成を示す図である。光信号処理装置が、単一の偏波ビームスプリッタを備え、同一のポートで、信号光を入出力する構成を持つ場合である。   FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveguide substrate having a slab waveguide and an arrayed waveguide corresponding to the configuration of the optical signal processing device according to the first embodiment. This is a case where the optical signal processing apparatus includes a single polarization beam splitter and has a configuration for inputting and outputting signal light at the same port.

光導波路基板1101−2は、直交する2つの直線偏波を分離して出力する偏波ビームスプリッタ1301と、振幅の方向が直交する2つの偏波のうち、一方の偏波を出力する第1の出射導波路1303と、他方の偏波を出力する第2の出射導波路1304とを備える。さらに、2本の出力導波路のうち、1本に挿入されたλ/2板1302を備える。本光導波路基板1102−2では、第1の出射導波路1303に接続された第1のスラブ導波路1305および第2のアレイ導波路1306と、第2の出射導波路1304に接続された第2のスラブ導波路1307および第2のアレイ導波路1308とを備える。   The optical waveguide substrate 1101-2 is a polarization beam splitter 1301 that separates and outputs two orthogonal linearly polarized waves, and a first one that outputs one of the two polarized waves whose amplitude directions are orthogonal. Output waveguide 1303 and a second output waveguide 1304 that outputs the other polarized wave. Further, a λ / 2 plate 1302 inserted into one of the two output waveguides is provided. In the present optical waveguide substrate 1102-2, the first slab waveguide 1305 and the second arrayed waveguide 1306 connected to the first output waveguide 1303, and the second connected to the second output waveguide 1304. Slab waveguide 1307 and a second arrayed waveguide 1308.

図14は、実施例3の光信号処理装置の構成に対応するスラブ導波路およびアレイ導波路を有する光導波路基板の構成を示す図である。光導波路基板1101−3は、1つの信号光入力ポートおよび1つ以上(N個)の信号光出力ポートを有し、1つの出力ポートを選択する構成を持つ場合である。   FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveguide substrate having a slab waveguide and an arrayed waveguide corresponding to the configuration of the optical signal processing device according to the third embodiment. The optical waveguide substrate 1101-3 has one signal light input port and one or more (N) signal light output ports, and is configured to select one output port.

光導波路基板1101−3は、直交する2つの直線偏波を分離して出力するN+1個の偏波ビームスプリッタアレイ1401と、各々の偏波ビームスプリッタにおいて、振幅の方向が直交する2つの偏波のうち、一方の偏波を出力する第1の出射導波路1403と、他方の偏波を出力する第2の出射導波路1404とを備える。第1の出射導波路1403および第2の出射導波路1404は、それぞれ、N+1本がまとまって配置されたアレイ状の構成となっている。一方の出射導波路上には一体のλ/2板1402が挿入されている。本光導波路基板1102−3では、第1の出射導波路1403および第2のアレイ導波路1406に接続されたスラブ導波路1405およびアレイ導波路1406を備える。   The optical waveguide substrate 1101-3 includes N + 1 polarization beam splitter arrays 1401 that separate and output two orthogonally polarized waves, and two polarization beams whose amplitude directions are orthogonal in each polarization beam splitter. Among these, a first output waveguide 1403 that outputs one polarized wave and a second output waveguide 1404 that outputs the other polarized wave are provided. Each of the first output waveguide 1403 and the second output waveguide 1404 has an array configuration in which N + 1 pieces are arranged together. An integral λ / 2 plate 1402 is inserted on one output waveguide. The present optical waveguide substrate 1102-3 includes a slab waveguide 1405 and an arrayed waveguide 1406 connected to the first outgoing waveguide 1403 and the second arrayed waveguide 1406.

図13および図14に示すいずれの構成においても、実施例1および実施例3における偏波ダイバーシティ構成による利点を有しながらも、さらに部材を追加することなく、ビーム径を自在に変更可能として、より多くの出力ポートを備えた光信号処理装置(たとえば、波長選択スイッチ)を実現できる。この場合でも、従来技術の光信号処理装置で必要であった複屈折結晶による偏波分離部の光学部材で実現されていた機能およびビーム径を調整する機能を、PLC上に集積する構成によって、部材コストおよびアライメント調整に関する負担の低減に非常に大きな効果をもたらず。   In any of the configurations shown in FIGS. 13 and 14, while having the advantage of the polarization diversity configuration in the first and third embodiments, the beam diameter can be freely changed without adding additional members. An optical signal processing device (for example, a wavelength selective switch) having more output ports can be realized. Even in this case, the function realized by the optical member of the polarization splitting unit using the birefringent crystal and the function of adjusting the beam diameter, which are necessary in the optical signal processing device of the prior art, are integrated on the PLC. It does not have a great effect on reducing the cost related to the member cost and alignment adjustment.

以上詳細に述べたように、本発明の光信号処理装置によって、偏波ダイバーシティ機能を実現しながら、従来技術で用いられていた複屈折結晶による偏波分離部の光学部材を不要とすることができる。光学部材のコスト削減および装置のアライメント調整の簡略化を実現することができる光信号処理装置を提供する。   As described above in detail, the optical signal processing device of the present invention can realize the polarization diversity function and eliminate the need for the optical member of the polarization separation unit using the birefringent crystal used in the prior art. it can. Provided is an optical signal processing apparatus capable of realizing cost reduction of an optical member and simplification of alignment adjustment of the apparatus.

本発明は、一般的に通信システムに利用することができる。特に、光通信システムにおける光信号処理装置に利用できる。   The present invention is generally applicable to communication systems. In particular, it can be used for an optical signal processing apparatus in an optical communication system.

100、200、500、800、1100 信号処理装置
101、201、401、501、801、1101 光導波路基板
103 偏波分離部
106、108、204、504、804、1103、1105 レンズ
107、203、503、803、1104 分光素子
109、205、505、1106 空間光変調器
301 入力ポート
302、305 3dBカプラ
306、602、902、1202−0、1202−N、1302、1402 λ/2板
307、308、407、408、603−0、603−N、604−0、604−N、903、904 出射導波路
513、514、610−0、610−N、811、812、905−0、905−N1201、1301、1401 偏波ビームスプリッタ
1205、1305、1307、1405 スラブ導波路
1206、1306、1308、1406 アレイ導波路
100, 200, 500, 800, 1100 Signal processing apparatus 101, 201, 401, 501, 801, 1101 Optical waveguide substrate 103 Polarization separator 106, 108, 204, 504, 804, 1103, 1105 Lens 107, 203, 503 , 803, 1104 Spectral element 109, 205, 505, 1106 Spatial light modulator 301 Input port 302, 305 3 dB coupler 306, 602, 902, 1202-0, 1202-N, 1302, 1402 λ / 2 plate 307, 308, 407, 408, 603-0, 603-N, 604-0, 604-N, 903, 904 Outgoing waveguide 513, 514, 610-0, 610-N, 811, 812, 905-0, 905-N1201, 1301 and 1401 Polarization beam splitters 1205 and 1305 1307,1405 slab waveguide 1206,1306,1308,1406 arrayed waveguide

Claims (5)

基板上に、波長多重光信号が入力される入力ポート、前記波長多重光信号を互いに直交する偏波状態を有する第1の偏波および第2の偏波に分離する偏波分離手段、前記第1の偏波を出力する第1の出射導波路および前記第2の偏波を出力する第2の出射導波路を含む偏波ビームスプリッタが構成された光導波路回路と、
前記光導波路回路の前記第1の出射導波路または前記第2の出射導波路のいずれか一方から空間へ出射した信号光を偏向し、前記偏向した信号光が前記第1の出射導波路および前記第2の出射導波路の他方に再結合するよう反射する光変調手段と、
前記基板上の前記第1の出射導波路もしくは前記第2の出射導波路のいずれか一方の上に配置された、偏波状態を90°回転させる偏波回転手段と
前記基板から出射した波長多重光信号を、前記基板の回路構成面に垂直な波長分散軸方向に波長分離する分光手段と、
を備え、前記基板上の前記光導波路回路は、
前記第1の出射導波路および前記第2の出射導波路が入力側に接続されたスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の出力側に接続され、各々の導波路長が等しい複数の導波路を有するアレイ導波路であって、前記基板端面から空間へ、前記波長分散軸方向に垂直な方向について位相が揃った平面波を出射する、アレイ導波路と
をさらに含むことを特徴とする光信号処理装置。
An input port to which a wavelength multiplexed optical signal is input, a polarization separation means for separating the wavelength multiplexed optical signal into a first polarization and a second polarization having orthogonal polarization states; An optical waveguide circuit configured with a polarization beam splitter including a first output waveguide that outputs one polarization and a second output waveguide that outputs the second polarization;
The signal light emitted from one of the first output waveguide and the second output waveguide of the optical waveguide circuit to the space is deflected, and the deflected signal light is transmitted to the first output waveguide and the first output waveguide. Light modulating means for reflecting to recombine with the other of the second exit waveguides;
Was placed on top of one of the first output waveguide or said second output waveguide on the substrate, a polarization rotation means for rotating 90 ° the polarization state,
Spectral means for wavelength-separating the wavelength multiplexed optical signal emitted from the substrate in a wavelength dispersion axis direction perpendicular to the circuit configuration surface of the substrate;
The optical waveguide circuit on the substrate comprises:
A slab waveguide in which the first output waveguide and the second output waveguide are connected to the input side;
An arrayed waveguide connected to the output side of the slab waveguide and having a plurality of waveguides each having the same waveguide length, and having a phase in a direction perpendicular to the wavelength dispersion axis direction from the substrate end surface to the space An arrayed waveguide that emits a uniform plane wave
An optical signal processing device further comprising:
基板上に、
波長多重光信号が入力される入力ポート、前記波長多重光信号を互いに直交する偏光状態を有する第1の偏波および第2の偏波に分離する偏波分離手段、前記第1の偏波を出力する第1の出射導波路および前記第2の偏波を出力する第2の出射導波路を含む入力ポート用の偏波ビームスプリッタと、
各々が、前記波長多重光信号の波長分離された光信号を出力する出力ポート、前記波長多重光信号を互いに直交する偏光状態を有する第1の偏波および第2の偏波に分離できる偏波分離手段、前記第1の偏波を出力する第1の出射導波路および前記第2の偏波を出力する第2の出射導波路を含むN個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタと
が構成された光導波路回路と、
前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタの前記第1の出射導波路または前記第2の出射導波路のいずれか一方から空間へ出射した信号光を偏向し、前記偏向した信号光が、前記出力ポート用のN個の偏波ビームスプリッタの中の選択された1つの偏波ビームスプリッタにおける第1の出射導波路および第2の出射導波路の内の前記信号光が出射した出射導波路とは異なる側の出射導波路に再結合するよう反射する光変調手段と、
前記基板上の前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよび前記N個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの各々の前記第1の出射導波路もしくは各々の前記第2の出射導波路のいずれか一方の上に配置された、偏波状態を90°回転させる偏波回転手段と
前記基板から出射した波長多重光信号を、前記基板の回路構成面に垂直な波長分散軸方向に波長分離する分光手段と、
を備え、前記基板上の前記光導波路回路は、
前記第1の出射導波路および前記第2の出射導波路が入力側に接続されたスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の出力側に接続され、各々の導波路長が等しい複数の導波路を有するアレイ導波路であって、前記基板端面から空間へ、前記波長分散軸方向に垂直な方向について位相が揃った平面波を出射する、アレイ導波路と
をさらに含むことを特徴とする光信号処理装置。
On the board
An input port to which a wavelength-multiplexed optical signal is input, polarization separation means for separating the wavelength-multiplexed optical signal into a first polarization and a second polarization having polarization states orthogonal to each other, and the first polarization A polarization beam splitter for an input port including a first output waveguide for outputting and a second output waveguide for outputting the second polarized wave;
Polarization each, which can separate the output port for outputting the optical signal wavelength separation of the wavelength-multiplexed optical signal, the first polarization and a second polarization having a polarization state orthogonal to the wavelength-multiplexed optical signal from each other And a polarization beam splitter for N output ports including a separating unit, a first output waveguide that outputs the first polarization, and a second output waveguide that outputs the second polarization. An optical waveguide circuit,
The signal light emitted to the space from either the first output waveguide or the second output waveguide of the polarization beam splitter for the input port is deflected, and the deflected signal light is converted to the output port. The first output waveguide and the second output waveguide of the selected one of the N polarization beam splitters for use are different from the output waveguide from which the signal light is output. Light modulating means for reflecting to recombine with the output waveguide on the side;
Either the first output waveguide of each of the polarization beam splitter for the input port and the polarization beam splitter for the N output ports on the substrate, or each of the second output waveguides. It was placed on top of, and polarization rotation means for rotating 90 ° the polarization state,
Spectral means for wavelength-separating the wavelength multiplexed optical signal emitted from the substrate in a wavelength dispersion axis direction perpendicular to the circuit configuration surface of the substrate;
The optical waveguide circuit on the substrate comprises:
A slab waveguide in which the first output waveguide and the second output waveguide are connected to the input side;
An arrayed waveguide connected to the output side of the slab waveguide and having a plurality of waveguides each having the same waveguide length, and having a phase in a direction perpendicular to the wavelength dispersion axis direction from the substrate end surface to the space An arrayed waveguide that emits a uniform plane wave
An optical signal processing device further comprising:
前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよび前記N個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの前記第1の出射導波路は、アレイ状に互いに隣接して構成され、
前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよび前記N個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの前記第2の出射導波路は、アレイ状に互いに隣接して構成され、
前記偏波回転手段は、前記基板上で、前記第1の出射導波路または前記第2の出射導波路のいずれか一方の側の前記アレイ状に構成された出射導波路を横断し一体に構成されることを特徴とする請求項2に記載の光信号処理装置。
The first output waveguides of the polarization beam splitter for the input port and the polarization beam splitter for the N output ports are configured adjacent to each other in an array,
The second output waveguides of the polarization beam splitter for the input port and the polarization beam splitter for the N output ports are configured adjacent to each other in an array,
The polarization rotation means is integrally formed across the output waveguide configured in the array shape on either one of the first output waveguide or the second output waveguide on the substrate. The optical signal processing device according to claim 2, wherein:
前記入力ポート用の偏波ビームスプリッタおよび前記N個の出力ポート用の偏波ビームスプリッタの前記各第1の出射導波路および前記各第2の出射導波路の非交差領域に、前記各第1の出射導波路および前記各第2の出射導波路の間の交差点に加えて、ダミー交差点を構成するための光信号処理に使用されない複数のダミー光導波路を備えたことを特徴とする請求項3に記載の光信号処理装置。   Each of the first output waveguides and the second output waveguides of the polarization beam splitter for the input port and the polarization beam splitter for the N output ports are arranged in a non-intersection region of the first output waveguide. 4. A plurality of dummy optical waveguides that are not used for optical signal processing for forming a dummy intersection, in addition to the intersection between the output waveguide and each of the second emission waveguides, 2. An optical signal processing device according to 1. 記波長分離された光信号を、前記光変調手段の変調素子形成面上に集光させるためのレンズをさらに備え、
前記光変調手段は、前記レンズにより集光された光信号に独立に位相シフトを与え、該位相シフトによって、前記基板の前記第1の出射導波路または前記第2の出射導波路のいずれか一方から出射した信号光を、前記基板の前記第1の出射導波路または前記第2の出射導波路の他方へ再結合させることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の光信号処理装置。
The pre-Symbol wavelength separation optical signal, further comprising a lens for condensing onto modulation device forming surface of said light modulating means,
The optical modulation unit independently gives a phase shift to the optical signal collected by the lens, and the phase shift causes either the first emission waveguide or the second emission waveguide of the substrate. 5. The optical signal processing device according to claim 1, wherein the signal light emitted from the optical fiber is recombined with the other of the first emission waveguide and the second emission waveguide of the substrate. .
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