JP2000019569A - Optical circuit - Google Patents

Optical circuit

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JP2000019569A
JP2000019569A JP10185787A JP18578798A JP2000019569A JP 2000019569 A JP2000019569 A JP 2000019569A JP 10185787 A JP10185787 A JP 10185787A JP 18578798 A JP18578798 A JP 18578798A JP 2000019569 A JP2000019569 A JP 2000019569A
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optical
output
input
switch
optical switch
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JP10185787A
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Japanese (ja)
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Yukinobu Nakabayashi
幸信 中林
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Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical circuit capable of regulating the power of optical channels at need by decreasing inter-channel crosstalks. SOLUTION: Optical switches (gates) 3 to 6 of one input one output capable of varying transmittance are disposed between the switches 1, 2 (first stage) and switches 7, 8 (third stage) of matrix optical switches composed of a tree structure network. As a result, the transmittance of the gates may be varied, by which the inter-channel crosstalks may be decreased and the regulation of the power of the optical channels is made possible at need.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光回路に関し、特に
基板中に設けられた光導波路を用いて光路の切替え制御
を行う導波型の光回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical circuit, and more particularly to a waveguide type optical circuit which controls switching of an optical path using an optical waveguide provided in a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信システムの実用化が進むに
つれ、さらに大容量や高機能の光通信システムが望まれ
ている。特に、多くの光伝送路をより安定かつ効率的に
運用するためには伝送路の故障やトラフィックに応じて
適切に光伝送路の組直しをすることが必要になってきて
いる。また、光伝送装置内においても光デバイスの故障
等に応じて装置内での光経路の組直しをすることが必要
になってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, as optical communication systems have been put into practical use, optical communication systems having higher capacity and higher functions have been desired. In particular, in order to operate many optical transmission lines more stably and efficiently, it is necessary to appropriately reconfigure the optical transmission lines in response to a failure of the transmission line or traffic. Also, it has become necessary to reconfigure the optical path in the optical transmission apparatus in response to a failure of the optical device or the like.

【0003】これらの要求に対し、例えばニオブ酸リチ
ウム(LN)に代表される電気光学結晶に主にチタン等
を基板表面から熱拡散によってドープした拡散型光導波
路を用いた光スイッチを使用することが報告されてい
る。
In order to meet these requirements, for example, an optical switch using a diffusion type optical waveguide in which an electro-optic crystal typified by lithium niobate (LN) is doped with titanium or the like from the substrate surface by thermal diffusion is used. Have been reported.

【0004】この光スイッチについては、「大規模導波
路型光マトリクススイッチ」[岡山秀彰・川原 正人、
信学技法、TECHNICAL REPORT OF
TEICE SSE94−214,OCS94−95
(1995−02)、pp67−72]、または「St
udies on a 128−Line Photo
nic Space−Division Switch
ing Network Using LiNbO3
Switch Matrices and Optic
al Amplifiers」(C.Burke,M.
Fujiwara,M.Yamaguchi,H.Ni
shimoto,H.Honmon,OSA Proc
eeding on photonic switch
ing,1991,Vol.8,pp2−6)で報告さ
れている。
[0004] This optical switch is described in "Large-scale waveguide type optical matrix switch" [Hideaki Okayama, Masato Kawahara,
Technical techniques, TECHNICAL REPORT OF
TEICE SSE94-214, OCS94-95
(1995-02), pp67-72], or "St.
movies on a 128-Line Photo
nic Space-Division Switch
ing Network Using LiNbO 3
Switch Matrices and Optic
al Amplifiers "(C. Burke, M .;
Fujiwara, M .; Yamaguchi, H .; Ni
Shimoto, H .; Honmon, OSA Proc
eating on photonic switch
ing, 1991, Vol. 8, pp2-6).

【0005】また、これらの光スイッチを集積したマト
リクス光スイッチに関しては、「Polarizati
on Independent−DC Drift F
ree Ti:LiNbO3 4x4 Matrix
Optical Switch」[Y.Nakabay
ashi,J.Ushioda,M.Kitamur
a,2nd Optoelectronics Com
municationsConfarence(OEC
C’97)Technical Digest,Jul
y 1997,Seoul,KOREA,9C5−3,
pp202−203]に報告されている。
A matrix optical switch in which these optical switches are integrated is described in "Polarizati."
on Independent-DC Drift F
ree Ti: LiNbO 3 4x4 Matrix
Optical Switch "[Y. Nakabay
ashi, J .; Ushioda, M .; Kitamur
a, 2nd Optoelectronics Com
communicationsConference (OEC
C'97) Technical Digest, Jul
y 1997, Seoul, KOREA, 9C5-3.
pp 202-203].

【0006】また、例えば石英系やポリマ系の光導波路
の一部に装加されたヒータを用いて熱光学効果による光
導波路屈折率変化を利用したマトリクス光スイッチもあ
る。この光スイッチについては、「DC−drift
Free・Polarization indepen
dent Ti:LiNbO3 8x8 Optica
l Matrix Switch」[Y.Nakaba
yashi,M.Kitamura,T,Sawan
o,22nd European Conferenc
e on Optical Communicatio
n−ECOC’96,Oslo,ThD.2.4,4.
157−4.160]に報告されている。
There is also a matrix optical switch that utilizes a change in the refractive index of an optical waveguide caused by a thermo-optic effect using a heater provided in a part of a quartz or polymer optical waveguide. About this optical switch, “DC-drift
Free Polarization independence
dent Ti: LiNbO 3 8x8 Optica
l Matrix Switch "[Y. Nakaba
yashi, M .; Kitamura, T, Sawan
o, 22nd European Conference
e on Optical Communicatio
n-ECOC '96, Oslo, ThD. 2.4,4.
157-4.160].

【0007】尚、ここでは光経路切替え機能をもつ単一
素子を光スイッチと呼び、複数の光スイッチを組合わせ
ることでより多入力、多出力の経路切替えを可能にする
デバイスもしくは光回路をマトリクス光スイッチと呼
び、またマトリクス光スイッチ内での光スイッチの組合
わせ方をネットワークと呼ぶ。
Here, a single element having an optical path switching function is called an optical switch, and a device or an optical circuit that enables more input / multiple output path switching by combining a plurality of optical switches is a matrix. The combination of the optical switches in the matrix optical switch is called an optical switch, and the network is called a network.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の伝送経
路切替えに用いられるマトリクス光スイッチでは、クロ
ストーク量を概ね−40dB以下に低減することが伝送
品質の確保のために求められている。
In the matrix optical switch used for the conventional transmission path switching described above, it is required to reduce the amount of crosstalk to approximately -40 dB or less in order to ensure transmission quality.

【0009】また、装置内における経路切替えにマトリ
クス光スイッチを用いる場合にもクロストーク量はでき
るだけ少ない方が望ましい。しかしながら、従来までに
報告されている光スイッチの多くは光スイッチ自身の性
能としてこのような低クロストーク量を満たすことは困
難である。
Also, when a matrix optical switch is used for path switching within the apparatus, it is desirable that the amount of crosstalk be as small as possible. However, it is difficult for many of the optical switches reported so far to satisfy such a low crosstalk amount as the performance of the optical switch itself.

【0010】さらに、EDFA(Erbium Dop
ed Fiber Amplifier)を用いた多波
長通信システム等ではEDFAの持つ光増幅率の波長依
存性等によって各波長チャネル同士の光パワーに不均一
を生じ、このことが伝送距離の制限となることが知られ
ている。したがって、EDFAを用いた多波長通信シス
テム等における中継装置には、各波長チャネル同士の光
パワーの不均一を解消する機能が必要となっている。
Further, EDFA (Erbium Dop)
It is known that in a multi-wavelength communication system or the like using an ed Fiber Amplifier, the optical power of each wavelength channel becomes non-uniform due to the wavelength dependence of the optical amplification factor of the EDFA, which limits the transmission distance. Have been. Therefore, a relay device in a multi-wavelength communication system or the like using an EDFA is required to have a function of eliminating optical power non-uniformity between wavelength channels.

【0011】光伝送路の組直しをするマトリクス光スイ
ッチは多波長通信システムの中継装置に組込まれること
が一般的であり、したがって、マトリクス光スイッチ自
体に各光チャネルのパワーを調整する機能を持つこと
が、中継装置の小型化の面からも望ましい。
A matrix optical switch for reconfiguring an optical transmission line is generally incorporated in a repeater of a multi-wavelength communication system. Therefore, the matrix optical switch itself has a function of adjusting the power of each optical channel. This is also desirable from the viewpoint of miniaturization of the relay device.

【0012】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、チャネル間クロストークを低減することができ、
必要に応じて光チャネルのパワーを調整することができ
る光回路を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems and reduce crosstalk between channels.
An object of the present invention is to provide an optical circuit that can adjust the power of an optical channel as needed.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による光回路は、
m個(mは正の整数)の1入力n出力光スイッチ(nは
正の整数)の出力ポートとn個のm入力1出力光スイッ
チの入力ポートとをm1番目(m1は正の整数)の1入
力n出力の光スイッチの出力ポートのn1番目(n1は
正の整数)の出力ポートとn1番目のm入力1出力の光
スイッチのm1番目の入力ポートとを接続した形態をも
って分岐−選択型ネットワークをなすマトリクス光スイ
ッチ回路において、前記1入力n出力光スイッチ及び前
記m入力1出力光スイッチが電界印加によって屈折率が
変化する電気光学特性を持つ材料からなる光回路であっ
て、前記1入力n出力の光スイッチの出力ポートと前記
m入力1出力の光スイッチの入力ポートとの間に夫々設
けられかつ透過率を可変自在なゲート部材を備えてい
る。
An optical circuit according to the present invention comprises:
The output ports of m (m is a positive integer) 1-input n-output optical switches (n is a positive integer) and the input ports of n m-input 1-output optical switches are the m1th (m1 is a positive integer) Branch-select in the form of connecting the n1st (n1 is a positive integer) output port of the output port of the 1-input, n-output optical switch and the m1-th input port of the n1-th m-input, 1-output optical switch In a matrix optical switch circuit forming a type network, the 1-input n-output optical switch and the m-input 1-output optical switch are optical circuits made of a material having an electro-optical characteristic whose refractive index changes by application of an electric field, wherein A gate member is provided between the output port of the optical switch having n inputs and n outputs and the input port of the optical switch having m inputs and one output, and has a variable transmittance.

【0014】すなわち、本発明の光回路は、分岐−選択
型ネットワークによって構成されたマトリクス光スイッ
チにおいて、その中央段に透過率を可変できる1入力1
出力の光スイッチ(ゲート)を設けている。
That is, in the optical circuit of the present invention, in a matrix optical switch constituted by a branch-selection type network, a one-input one-input unit having a variable transmittance at a central stage thereof.
An output optical switch (gate) is provided.

【0015】まず、最も構成が簡単な2入力2出力(以
下、2x2とする)の光スイッチの場合の作用について
説明する。2x2マトリクス光スイッチの場合、このネ
ットワークは1段目及び3段目のみを見ると、いわゆる
TREE(ツリー)構成と呼ばれる構造であり、中央段
である2段目にゲートを挿入する。
First, the operation in the case of an optical switch having the simplest configuration of two inputs and two outputs (hereinafter referred to as 2 × 2) will be described. In the case of a 2 × 2 matrix optical switch, this network has a so-called TREE (tree) configuration when only the first and third stages are viewed, and a gate is inserted in the second stage, which is the center stage.

【0016】これによって、ゲートの透過率を可変する
ことで、基板中に設けられた光導波路を用いて光路の切
替え制御を行う導波型の光スイッチにおいてチャネル間
クロストークを低減することが可能となり、必要に応じ
て光チャネルのパワーを調整することが可能となる。
Thus, by changing the transmittance of the gate, crosstalk between channels can be reduced in a waveguide type optical switch in which optical path switching control is performed using an optical waveguide provided in a substrate. And the power of the optical channel can be adjusted as needed.

【0017】また、一般的に、mxnマトリクス光スイ
ッチの場合には入力段にm個の1xnスイッチがあり、
出力段にn個のmx1スイッチがある。この構成におい
て、中央段にmxn個のゲートを設置することで、低ク
ロストークなマトリクス光スイッチが構成され、適当な
ゲートの透過率を調整することで各チャネルからの出力
パワーの調整が可能となる。
In general, in the case of an m × n matrix optical switch, there are m 1 × n switches at the input stage,
There are n mx1 switches in the output stage. In this configuration, a matrix optical switch with low crosstalk is configured by installing mxn gates in the center stage, and the output power from each channel can be adjusted by adjusting the transmittance of the appropriate gate. Become.

【0018】よって、基板中に設けられた光導波路を用
いて光路の切替え制御を行う導波型の光スイッチにおい
て、チャネル間クロストークを低減することが可能とな
り、必要に応じて光チャネルのパワーを調整することが
可能となる。
Therefore, in a waveguide-type optical switch that performs optical path switching control using an optical waveguide provided in a substrate, crosstalk between channels can be reduced, and the power of the optical channel can be reduced as necessary. Can be adjusted.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例による
光回路のネットワーク構成の一例を示す図である。図1
は2x2マトリクス光スイッチの場合の本発明の一実施
例による動作原理を説明するためのネットワーク図であ
る。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of a network configuration of an optical circuit according to one embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a network diagram for explaining an operation principle according to an embodiment of the present invention in the case of a 2 × 2 matrix optical switch.

【0020】このネットワークは1段目及び3段目のみ
を見ると、いわゆるTREE(ツリー)構成と呼ばれる
構造であり、本発明の一実施例では中央段である2段目
にゲートを挿入している。すなわち、入力#1,#2に
接続されるスイッチ1,2と出力#1,#2に接続され
るスイッチ7,8との間に透過率が調整自在な光スイッ
チ(ゲート)3〜6を挿入している。
This network has a so-called TREE (tree) configuration when only the first and third stages are viewed. In one embodiment of the present invention, a gate is inserted in the second stage, which is the center stage. I have. That is, optical switches (gates) 3 to 6 whose transmittance is adjustable between switches 1 and 2 connected to inputs # 1 and # 2 and switches 7 and 8 connected to outputs # 1 and # 2 are connected. Inserted.

【0021】まず、2x2マトリクススイッチを入力#
1から出力#1へ、入力#2から出力#2へつなぐよう
に設定するには、入力#1からの光をスイッチ1→ゲー
ト3→スイッチ7→出力#1と導くように各スイッチを
調整する。したがってゲート3は光が透過する状態にし
ておく。
First, input a 2 × 2 matrix switch #
To set the connection from 1 to the output # 1 and from the input # 2 to the output # 2, adjust each switch so that the light from the input # 1 is guided to the switch 1 → gate 3 → switch 7 → output # 1. I do. Therefore, the gate 3 is set in a state where light is transmitted.

【0022】この時、スイッチ1から発生するクロスト
ーク光はゲート3に導かれる。したがって、ゲート3を
遮断しておくことで、スイッチ1から発生するクロスト
ーク光はゲート3の消光比分だけ減衰する。
At this time, the crosstalk light generated from the switch 1 is guided to the gate 3. Therefore, by closing the gate 3, the crosstalk light generated from the switch 1 is attenuated by the extinction ratio of the gate 3.

【0023】また、スイッチ8は入力#2からの光を出
力#2に導くためにゲート6から出力#2へ設定されて
いる。したがって、ゲート5から導かれる減衰したクロ
ストーク光はスイッチ8によってさらに減衰される。
The switch 8 is set from the gate 6 to the output # 2 to guide the light from the input # 2 to the output # 2. Therefore, the attenuated crosstalk light guided from the gate 5 is further attenuated by the switch 8.

【0024】以上によって、本ネットワークを用いたマ
トリクス光スイッチにおけるクロストーク量は各光スイ
ッチ及びゲートの消光比を例えば20dBとすると、−
60dBまで削減される。この状態でゲート1やゲート
4の透過率を調整することで、出力1及び出力2から出
力される光パワーを調整することができる。
As described above, when the extinction ratio of each optical switch and gate is, for example, 20 dB, the amount of crosstalk in the matrix optical switch using the present network is-
It is reduced to 60 dB. By adjusting the transmittance of the gate 1 and the gate 4 in this state, the optical power output from the output 1 and the output 2 can be adjusted.

【0025】図2は本発明の一実施例による光回路のネ
ットワーク構成の他の例を示す図である。図2はmxn
マトリクス光スイッチ(m,nは正の整数)の場合の本
発明の一実施例による動作原理を説明するためのネット
ワーク図である。
FIG. 2 is a diagram showing another example of the network configuration of the optical circuit according to one embodiment of the present invention. Figure 2 shows mxn
FIG. 4 is a network diagram for explaining an operation principle according to an embodiment of the present invention in the case of a matrix optical switch (m and n are positive integers).

【0026】入力段にはm個の1xnスイッチ11−1
〜11−mがあり、出力段にはn個のmx1スイッチ1
2−1〜12−nがある。中央段にmxn個のゲート1
3を設置することで、低クロストークなマトリクス光ス
イッチが構成される。また、適当なゲートの透過率を調
整することで、各チャネルからの出力パワーの調整が可
能となる。
The input stage has m 1 × n switches 11-1.
-11-m, and n mx1 switches 1 in the output stage.
There are 2-1 to 12-n. Mxn gates 1 in the center
By installing the three, a matrix optical switch with low crosstalk is configured. Further, by adjusting the transmittance of an appropriate gate, the output power from each channel can be adjusted.

【0027】図3は本発明の一実施例で用いたLN(ニ
オブ酸リチウム)基板上のマッハツェンダ(MZ)型光
スイッチの光導波路及び電極構造を示す図である。図に
おいて、本発明の一実施例による光スイッチは、Xカッ
トLN結晶を用い、導波路の伝搬方向をZ軸と一致させ
ることで、入力偏光によって動作電圧等が変化しない偏
光無依存スイッチとなっている。
FIG. 3 is a view showing an optical waveguide and electrode structure of a Mach-Zehnder (MZ) type optical switch on an LN (lithium niobate) substrate used in one embodiment of the present invention. In the figure, an optical switch according to an embodiment of the present invention is a polarization independent switch in which an operating voltage or the like does not change due to input polarization by using an X-cut LN crystal and making the propagation direction of the waveguide coincide with the Z axis. ing.

【0028】導波路作製は通常のLN基板上へのTi拡
散法によって行っている。尚、この偏光無依存スイッチ
は電極21〜23と、スイッチ24と、電源25とを備
えている。
The waveguide is manufactured by a Ti diffusion method on an ordinary LN substrate. This polarization independent switch includes electrodes 21 to 23, a switch 24, and a power supply 25.

【0029】図4は本発明の一実施例で用いたLN基板
上のマッハツェンダ(MZ)型光スイッチで得られる動
作特性を示す図である。図4は作製されたMZ型光干渉
系に対して一本の信号電極及びそれを取囲むようにグラ
ウンド電極を構成した場合に、この光スイッチで通常得
られる動作特性を示している。
FIG. 4 is a diagram showing operating characteristics obtained by a Mach-Zehnder (MZ) optical switch on an LN substrate used in one embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the operating characteristics normally obtained with this optical switch when one signal electrode and a ground electrode are formed so as to surround the MZ-type optical interference system.

【0030】電極21〜23の長さを6mm程度に設定
した場合、典型的には50V程度の動作電圧によって入
力#1から出力#2へ、入力#2から出力#1へ導かれ
るクロス状態から反対のバー状態へ移行する。
When the lengths of the electrodes 21 to 23 are set to about 6 mm, typically, the operating voltage of about 50 V changes the cross state from the input # 1 to the output # 2 and from the input # 2 to the output # 1. Move to the opposite bar state.

【0031】図5は図1に示したMZ型光スイッチによ
って構成した2x2マトリクス光スイッチの導波路レイ
アウトを示す図である。図においては、入力#1,#2
に接続されるスイッチ31,32と出力#1,#2に接
続されるスイッチ37,38との間に、つまり中央段に
配設されるゲート33〜36もMZ型光スイッチを用い
ている。
FIG. 5 is a diagram showing a waveguide layout of a 2 × 2 matrix optical switch constituted by the MZ type optical switch shown in FIG. In the figure, inputs # 1 and # 2
The gates 33 to 36 disposed between the switches 31 and 32 connected to the switches # 1 and # 37 and the switches 37 and 38 connected to the outputs # 1 and # 2, that is, the gates 33 to 36 are also MZ optical switches.

【0032】全てのスイッチ31,32,37,38及
びゲート33〜36に印可する電圧をゼロVとした時に
は各スイッチ31,32,37,38の動作特性が図4
にしたがうことによって、2x2マトリクススイッチと
して入力#1から出力#2へ、入力#2から出力#1へ
のクロス状態が得られた。この時のクロストークレベル
は典型的に−60dBが得られた。この状態でゲート3
5への印可電圧を調整することで、図4に示す動作特性
のクロスポートへの出力特性カーブにしたがって出力#
2への出力パワーが調整できた。
When the voltage applied to all the switches 31, 32, 37 and 38 and the gates 33 to 36 is set to zero volt, the operating characteristics of the switches 31, 32, 37 and 38 are as shown in FIG.
By following this, a cross state from input # 1 to output # 2 and input # 2 to output # 1 was obtained as a 2 × 2 matrix switch. The crosstalk level at this time was typically −60 dB. Gate 3 in this state
5 is adjusted according to the output characteristic curve to the cross port of the operating characteristics shown in FIG.
The output power to 2 could be adjusted.

【0033】また、全てのスイッチ31,32,37,
38及びゲート33〜36に50Vを印可することで、
2x2マトリクススイッチとして入力#1から出力#1
へ光を導く、いわゆるバー状態が得られた。
Further, all the switches 31, 32, 37,
By applying 50V to the gate 38 and the gates 33 to 36,
Input # 1 to output # 1 as 2x2 matrix switch
A so-called bar state, which guides light to the light, was obtained.

【0034】この時のクロストークレベルは典型的に−
60dBが得られた。この状態でゲート33及びゲート
35への印可電圧を調整することで、出力#1,#2へ
の出力パワーが調整できた。
The crosstalk level at this time is typically −
60 dB was obtained. By adjusting the applied voltage to the gate 33 and the gate 35 in this state, the output power to the outputs # 1 and # 2 could be adjusted.

【0035】図6は図1に示したMZ型光スイッチによ
って構成した4x4マトリクス光スイッチの導波路レイ
アウトを示す図である。図において、入力#1〜#4に
接続される4つの1x4スイッチ41と出力#1〜#4
に接続される4つの4x1スイッチ43との間、つまり
中央段に設置したゲート段42もMZ型光スイッチを用
いている。
FIG. 6 is a diagram showing a waveguide layout of a 4 × 4 matrix optical switch constituted by the MZ type optical switch shown in FIG. In the figure, four 1 × 4 switches 41 connected to inputs # 1 to # 4 and outputs # 1 to # 4
The MZ type optical switch is also used between the four 4 × 1 switches 43 connected to the gate stage, that is, the gate stage 42 installed at the center stage.

【0036】入力#1から入力#4までの各入力をどの
出力ポートに接続するかの状態設定は、概ね図5に示す
2x2マトリクススイッチと同様である。この時のクロ
ストークレベルは典型的に−60dBが得られた。ま
た、各状態設定において適当なゲート段のゲートに印可
する電圧を調整することで、本マトリクススイッチの挿
入損失は7dBから25dBまで任意に調整することが
できた。
The state setting for connecting each input from input # 1 to input # 4 to which output port is substantially the same as that of the 2 × 2 matrix switch shown in FIG. The crosstalk level at this time was typically −60 dB. Also, by adjusting the voltage applied to the gate of the appropriate gate stage in each state setting, the insertion loss of the present matrix switch could be arbitrarily adjusted from 7 dB to 25 dB.

【0037】本発明の一実施例ではXカットLN結晶基
板上のMZ型光スイッチを光スイッチ及びゲートに用い
た場合について詳細に記載している。上記の記載内容か
ら明らかなように、本発明の一実施例による光路切替え
回路は光スイッチ及びゲートに用いる光素子の種類によ
るものではない。
One embodiment of the present invention describes in detail the case where an MZ type optical switch on an X-cut LN crystal substrate is used for an optical switch and a gate. As is apparent from the above description, the optical path switching circuit according to the embodiment of the present invention does not depend on the type of the optical element used for the optical switch and the gate.

【0038】例えば、中央に用いるゲート段に半導体光
アンプゲートを用いることも可能である。良く知られて
いるように半導体光アンプゲートは電流注入がない時に
は光を吸収し、適当な電流注入によって光増幅作用を持
つ素子である。したがって、本発明の一実施例における
ゲートスイッチに半導体光アンプゲートを用いる場合に
は、その前段及び後段に設置される1xNスイッチの挿
入損失を補償し、より低損失なマトリクスを構成するこ
とができる。
For example, it is possible to use a semiconductor optical amplifier gate in the gate stage used in the center. As is well known, a semiconductor optical amplifier gate is an element that absorbs light when there is no current injection and has an optical amplification function by appropriate current injection. Therefore, when the semiconductor optical amplifier gate is used as the gate switch in one embodiment of the present invention, the insertion loss of the 1 × N switch installed in the preceding and subsequent stages can be compensated, and a lower-loss matrix can be formed. .

【0039】さらに、1xNスイッチやゲートに、例え
ば電気光学結晶からなる光導波路に構成した方向性結合
器の屈折率を電界変化によって変化させることで、複数
の出力光導波路から実際に光出力が得られる導波路を選
択する機能をもつ方向性結合器型光スイッチを適用する
こともまた可能である。
Further, by changing the refractive index of a directional coupler formed as an optical waveguide made of, for example, an electro-optic crystal by a 1 × N switch or gate by electric field change, an optical output is actually obtained from a plurality of output optical waveguides. It is also possible to apply a directional coupler type optical switch having a function of selecting a waveguide to be used.

【0040】さらにまた、1xNスイッチやゲートに
は、例えば電気光学結晶からなる光導波路に構成した1
つの入力光導波路にY分岐状に接続された複数の出力光
導波路の夫々の屈折率を電界変化によって変化させるこ
とで、複数の出力光導波路から実際に光出力が得られる
導波路を選択する機能をもつディジタル型光スイッチを
適用することもまた可能である。尚、上述したように、
電気光学効果で透過率を可変する方式では、熱光学効果
を用いる方式と比して消費電力の削減及び動作速度の高
速化という利点が得られる。
Further, the 1 × N switch and the gate are each provided with an optical waveguide made of, for example, an electro-optic crystal.
A function of selecting a waveguide from which light output is actually obtained from a plurality of output optical waveguides by changing the refractive index of each of a plurality of output optical waveguides connected to one input optical waveguide in a Y-branch shape by an electric field change. It is also possible to apply a digital type optical switch having. In addition, as described above,
The method in which the transmittance is varied by the electro-optic effect has the advantages of reducing power consumption and increasing the operating speed as compared with the method using the thermo-optic effect.

【0041】このように、TREE構造ネットワークに
よって構成されるマトリクスの中央段に透過率を可変で
きる1入力1出力の光スイッチ(ゲート)を設けること
によって、光通信において要求される低いクロストーク
レベルを容易に達成することができ、さらに各出力ポー
トから出力される光強度レベルを調整することが可能で
ある。これらの点からその工業的価値は大きい。
As described above, by providing the one-input / one-output optical switch (gate) capable of changing the transmittance at the center stage of the matrix constituted by the TREE structure network, the low crosstalk level required in optical communication can be reduced. This can be easily achieved, and the light intensity level output from each output port can be adjusted. From these points, its industrial value is great.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、m
個(mは正の整数)の1入力n出力(nは正の整数)の
光スイッチの出力ポートとn個のm入力1出力の光スイ
ッチの入力ポートとをm1番目(m1は正の整数)の1
入力n出力の光スイッチの出力ポートのn1番目(n1
は正の整数)の出力ポートとn1番目のm入力1出力の
光スイッチのm1番目の入力ポートとを接続した形態を
もって分岐−選択型ネットワークをなすマトリクス光ス
イッチ回路を含む光回路において、透過率を可変自在な
1入力1出力の可変光減衰器及び可変光増幅器の一方を
1入力n出力の光スイッチの出力ポートとm入力1出力
の光スイッチの入力ポートとの間に夫々設けることによ
って、チャネル間クロストークを低減することができ、
必要に応じて光チャネルのパワーを調整することができ
るという効果がある。
As described above, according to the present invention, m
(M is a positive integer) 1-port n-output (n is a positive integer) optical switch output port and n m-input 1-output optical switch input ports are m1-th (m1 is a positive integer) ) 1
The n1st (n1) of the output ports of the optical switch with input n output
Is a positive integer) and an n1-th m-input / 1-output optical switch connected to the m1-th input port of the optical switch including a matrix optical switch circuit forming a branch-selection network. Is provided between the output port of the 1-input, n-output optical switch and the input port of the m-input, 1-output optical switch, by providing one of the variable input 1-output optical attenuator and the variable optical amplifier. Crosstalk between channels can be reduced,
There is an effect that the power of the optical channel can be adjusted as needed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による光回路のネットワーク
構成の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a network configuration of an optical circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例による光回路のネットワーク
構成の他の例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing another example of the network configuration of the optical circuit according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例で用いたニオブ酸リチウム基
板上のマッハツェンダ型光スイッチの光導波路及び電極
構造を示す図である。
FIG. 3 is a view showing an optical waveguide and an electrode structure of a Mach-Zehnder optical switch on a lithium niobate substrate used in one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例で用いたニオブ酸リチウム基
板上のマッハツェンダ型光スイッチで得られる動作特性
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing operating characteristics obtained by a Mach-Zehnder optical switch on a lithium niobate substrate used in an example of the present invention.

【図5】図1に示したマッハツェンダ型光スイッチによ
って構成した2x2マトリクス光スイッチの導波路レイ
アウトを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a waveguide layout of a 2 × 2 matrix optical switch constituted by the Mach-Zehnder type optical switch shown in FIG. 1;

【図6】図1に示したマッハツェンダ型光スイッチによ
って構成した4x4マトリクス光スイッチの導波路レイ
アウトを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a waveguide layout of a 4 × 4 matrix optical switch constituted by the Mach-Zehnder type optical switch shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,7,8, 31,32,37,38 スイッチ 3〜6,33〜36 ゲート 11−1〜11−m 1xnスイッチ 12−1〜12−n mx1スイッチ 13 mxn個のゲート 21〜23 電極 24 スイッチ 25 電源 41 4つの1x4スイッチ 42 ゲート段 43 4つの4x1スイッチ 1, 2, 7, 8, 31, 32, 37, 38 switch 3 to 6, 33 to 36 gate 11-1 to 11-m 1xn switch 12-1 to 12-n mx1 switch 13 mxn gates 21 to 23 Electrode 24 Switch 25 Power supply 41 Four 1x4 switches 42 Gate stage 43 Four 4x1 switches

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 m個(mは正の整数)の1入力n出力光
スイッチ(nは正の整数)の出力ポートとn個のm入力
1出力光スイッチの入力ポートとをm1番目(m1は正
の整数)の1入力n出力の光スイッチの出力ポートのn
1番目(n1は正の整数)の出力ポートとn1番目のm
入力1出力の光スイッチのm1番目の入力ポートとを接
続した形態をもって分岐−選択型ネットワークをなすマ
トリクス光スイッチ回路において、前記1入力n出力光
スイッチ及び前記m入力1出力光スイッチが電界印加に
よって屈折率が変化する電気光学特性を持つ材料からな
る光回路であって、前記1入力n出力の光スイッチの出
力ポートと前記m入力1出力の光スイッチの入力ポート
との間に夫々設けられかつ透過率を可変自在なゲート部
材を有することを特徴とする光回路。
1. The output ports of m (m is a positive integer) 1-input n-output optical switches (n is a positive integer) and the input ports of n m-input, 1-output optical switches are set to the m1-th (m1 Is a positive integer) n of the output port of the 1-input n-output optical switch
1st (n1 is a positive integer) output port and n1st m
In a matrix optical switch circuit which forms a branch-selection type network by connecting an m1 input port of an input 1 output optical switch, the 1-input n-output optical switch and the m-input 1-output optical switch are connected by an electric field. An optical circuit made of a material having an electro-optical characteristic whose refractive index changes, provided between an output port of the 1-input / n-output optical switch and an input port of the m-input / 1-output optical switch, respectively. An optical circuit comprising a gate member having a variable transmittance.
【請求項2】 前記ゲート部材は、1入力1出力の可変
光減衰器及び可変光増幅器の一方からなることを特徴と
する請求項1記載の光回路。
2. The optical circuit according to claim 1, wherein said gate member comprises one of a one-input one-output variable optical attenuator and a variable optical amplifier.
【請求項3】 前記分岐−選択型ネットワークを構成す
るための前記光スイッチ及び前記可変光減衰器の一方が
マッハツェンダ干渉系からなることを特徴とする請求項
2記載の光回路。
3. The optical circuit according to claim 2, wherein one of said optical switch and said variable optical attenuator for forming said branch-selection type network comprises a Mach-Zehnder interference system.
【請求項4】 前記分岐−選択型ネットワークを構成す
るための前記光スイッチ及び前記可変光減衰器の一方が
方向性結合器からなることを特徴とする請求項2記載の
光回路。
4. The optical circuit according to claim 2, wherein one of said optical switch and said variable optical attenuator for forming said branch-selection type network comprises a directional coupler.
【請求項5】 前記分岐−選択型ネットワークを構成す
るための前記光スイッチ及び前記可変光減衰器の一方が
1つの入力光導波路にY分岐状に接続された複数の出力
光導波路の夫々の屈折率を電界変化によって変化させる
ことで複数の出力光導波路から実際に光出力が得られる
導波路を選択する機能をもつディジタル型光スイッチか
らなることを特徴とする請求項2記載の光回路。
5. A plurality of output optical waveguides each having one of the optical switch and the variable optical attenuator connected to one input optical waveguide in a Y-branch for forming the branch-selection type network. 3. The optical circuit according to claim 2, comprising a digital type optical switch having a function of selecting a waveguide from which a light output is actually obtained from a plurality of output optical waveguides by changing a rate by an electric field change.
【請求項6】 前記可変光減衰器及び前記可変光増幅器
の一方が半導体光アンプゲートからなることを特徴とす
る請求項2記載の光回路。
6. The optical circuit according to claim 2, wherein one of said variable optical attenuator and said variable optical amplifier comprises a semiconductor optical amplifier gate.
【請求項7】 前記マトリクス光スイッチ回路が電気光
学効果をもつ結晶材料中に形成された光導波路からな
り、前記光導波路への印可電圧によって光経路の切替え
及び透過率の調整の一方を行うことを特徴とする請求項
2から請求項4のいずれか記載の光回路。
7. The matrix optical switch circuit comprises an optical waveguide formed in a crystal material having an electro-optic effect, and performs one of switching of an optical path and adjustment of transmittance by a voltage applied to the optical waveguide. The optical circuit according to any one of claims 2 to 4, wherein:
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012153817A1 (en) * 2011-05-10 2012-11-15 日本電気株式会社 Optical circuit
WO2013042344A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 日本電気株式会社 Optical control device and optical element
US8923659B2 (en) 2012-03-19 2014-12-30 Fujitsu Limited Optical switching apparatus and method
JP2018005825A (en) * 2016-07-08 2018-01-11 日本電信電話株式会社 Optical computing device
JP2019033186A (en) * 2017-08-08 2019-02-28 富士通株式会社 Light amplifier and optical switch device
WO2019159375A1 (en) * 2018-02-19 2019-08-22 株式会社ニコン Optical delay device, inspection device, optical delay method and inspection method
WO2020129768A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 日本電信電話株式会社 Optical switch element

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012153817A1 (en) * 2011-05-10 2012-11-15 日本電気株式会社 Optical circuit
JPWO2012153817A1 (en) * 2011-05-10 2014-07-31 日本電気株式会社 Optical circuit
JP6060900B2 (en) * 2011-05-10 2017-01-18 日本電気株式会社 Optical circuit
WO2013042344A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 日本電気株式会社 Optical control device and optical element
US8923659B2 (en) 2012-03-19 2014-12-30 Fujitsu Limited Optical switching apparatus and method
JP2018005825A (en) * 2016-07-08 2018-01-11 日本電信電話株式会社 Optical computing device
JP2019033186A (en) * 2017-08-08 2019-02-28 富士通株式会社 Light amplifier and optical switch device
WO2019159375A1 (en) * 2018-02-19 2019-08-22 株式会社ニコン Optical delay device, inspection device, optical delay method and inspection method
WO2020129768A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 日本電信電話株式会社 Optical switch element
JP2020101599A (en) * 2018-12-20 2020-07-02 日本電信電話株式会社 Optical switch element
US11921397B2 (en) 2018-12-20 2024-03-05 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch element

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