JP2000310756A - Optical frequency filter - Google Patents

Optical frequency filter

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JP2000310756A
JP2000310756A JP11188505A JP18850599A JP2000310756A JP 2000310756 A JP2000310756 A JP 2000310756A JP 11188505 A JP11188505 A JP 11188505A JP 18850599 A JP18850599 A JP 18850599A JP 2000310756 A JP2000310756 A JP 2000310756A
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裕三 吉國
Hiroyuki Ishii
啓之 石井
Masaki Kamitoku
正樹 神徳
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To dispense with a smaller increase in the number of control electrodes even if the number of optical frequencies that can be selected is increased by connecting an optical gate switch for allowing the transmission of light or shutting off the light to output waveguides of a second array waveguide grating filter and connecting an optical joining circuit to the output waveguides of the optical gate switch. SOLUTION: Waveguides are arranged between the output waveguides or input waveguides adjacent to each other of the first and second array waveguide grating filters 1 and 3 in such a manner that the differences between the optical frequencies demultiplexed or multiplexed are equaled. The differences in the lengths between the array waveguides adjacent to each other of the first array waveguide grating filter 1 and the differences in the lengths between the array waveguides adjacent to each other of the second array waveguide grating filter 3 are so set as to attain the values different from each other. Further, the optical gate switch 4 for allowing the transmission of the demultiplexed light or shutting off the light is connected to at least >=2 output waveguides of the second array waveguide grating filter 3 and an optical joining circuit 5 is connected to the output waveguides of the optical gate switch 4.

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、光周波数フィルタ
に関する。即ち、光通信、光交換、光情報処理、光計測
等に用いられる、集積型光周波数フィルタに関するもの
である。
[0001] The present invention relates to an optical frequency filter. That is, the present invention relates to an integrated optical frequency filter used for optical communication, optical switching, optical information processing, optical measurement, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】大容量の通信を実現するために、1本の
光ファイバに複数の異なる光周波数(波長)からなる光
信号を多重化して伝送する波長多重光通信の開発が現在
盛んに行われている。複数の光周波数からなる多重化さ
れた光信号の中から、特定の光周波数(波長)の光信号
のみを選択的に取り出すことのできる光周波数フィルタ
は、光アド・ドロップ装置、光クロスコネクト装置、光
交換機を実現する上で欠かせないものである。
2. Description of the Related Art In order to realize large-capacity communication, wavelength multiplexing optical communication for multiplexing and transmitting optical signals having a plurality of different optical frequencies (wavelengths) on a single optical fiber is being actively developed. Have been done. An optical frequency filter capable of selectively extracting only an optical signal of a specific optical frequency (wavelength) from a multiplexed optical signal composed of a plurality of optical frequencies is an optical add / drop device, an optical cross connect device. It is indispensable for realizing an optical switch.

【0003】1対のアレイ導波路格子フィルタと光ゲー
トスイッチとを集積した光周波数フィルタは、電気的な
信号のON/OFFにより、デジタル的に、かつ、高速
に光周波数を選択できるため、このような用途に適した
フィルタとして有望視されている。InP半導体基板上
に1対のアレイ導波路格子フィルタと半導体アンプ・ゲ
ート・スイッチとを集積化した光周波数フィルタの既報
告例として、M.Zirngible他(IEEEフォトニクス・
テクノロジー・レターズ、vol.6,pp.513〜
515、1994)によるものがある。
An optical frequency filter in which a pair of arrayed waveguide grating filters and an optical gate switch are integrated can digitally and quickly select an optical frequency by turning on / off an electrical signal. Promising as a filter suitable for such applications. As a reported example of an optical frequency filter in which a pair of an arrayed waveguide grating filter and a semiconductor amplifier / gate switch are integrated on an InP semiconductor substrate, M. Zirngible et al. (IEEE Photonics.
Technology Letters, vol. 6, pp. 513-
515, 1994).

【0004】また、半導体ウェハ上で、異なった分解能
を有する2つのフィルタが直列に接続されてなる光フィ
ルタ装置が知られている(特開平6−250132
号)。この光フィルタ装置では、ウェハ上で規定された
フィルタの構成要素を接続する制御可能な透過率を有す
る導波路に対して制御回路から電気エネルギーを供給
し、これにより、フィルタ全体が複数個の光周波数のう
ちの所定のものに対して同調する。このような電気エネ
ルギーの印加により、半導体媒質の領域全体にわたって
選択された数百もの光周波数のうちの一つを透過させう
る周波数選択経路が生成される。
Further, there is known an optical filter device in which two filters having different resolutions are connected in series on a semiconductor wafer (JP-A-6-250132).
issue). In this optical filter device, electrical energy is supplied from a control circuit to a waveguide having a controllable transmittance that connects components of a filter defined on a wafer, whereby the entire filter includes a plurality of optical filters. Tune to a predetermined one of the frequencies. Such application of electrical energy creates a frequency selection path that can transmit one of the hundreds of selected optical frequencies across the region of the semiconductor medium.

【0005】ここで、図面を用いて、従来の光周波数フ
ィルタの動作特性について説明する。図4は8チャネル
の光周波数フィルタを上面から眺めたときの構成を模式
的に描いたものである。このフィルタは、アレイ導波路
格子分波器110、アレイ導波路格子合波器111及び
半導体アンプ・アレイ112の3領域から構成されてい
る。InP基板120上に光導波路が形成されており、
バンドギャップ波長1050nmのInGaAsPコア層
がInPクラッド層により挟みこまれた構造となってい
る。
Here, the operating characteristics of a conventional optical frequency filter will be described with reference to the drawings. FIG. 4 schematically illustrates a configuration when an optical frequency filter of eight channels is viewed from above. This filter includes three regions: an arrayed waveguide grating splitter 110, an arrayed waveguide grating multiplexer 111, and a semiconductor amplifier array 112. An optical waveguide is formed on the InP substrate 120,
It has a structure in which an InGaAsP core layer having a band gap wavelength of 1050 nm is sandwiched between InP clad layers.

【0006】よって、波長1550nm(光周波数:〜
193THz)付近の光に対しては透明であり、InP
に比して屈折率の高いInGaAsP層に光は閉じこめら
れ、導波路パタンに沿って光は伝搬していく。入射光1
13が第1のアレイ格子分波器の入力導波路121に入
射されると、光は第一のスラブ導波路122に導かれ
る。このスラブ導波路122では、基板と平行な方向に
は屈折率による閉じこめ効果がないために、光はある角
度をもって横に広がっていく。この広がった光は、多数
のアレイ導波路123に少しずつ結合し、第二のスラブ
導波路124に導かれる。
Therefore, a wavelength of 1550 nm (optical frequency: to
193 THz) and is transparent to light near InP.
The light is confined in the InGaAsP layer having a higher refractive index than that of the above, and the light propagates along the waveguide pattern. Incident light 1
When 13 enters the input waveguide 121 of the first array grating splitter, the light is guided to the first slab waveguide 122. In the slab waveguide 122, light spreads out at a certain angle because there is no confinement effect due to the refractive index in the direction parallel to the substrate. This spread light is gradually coupled to a number of array waveguides 123 and guided to a second slab waveguide 124.

【0007】第二のスラブ導波路124中では光は収束
し、複数の出力導波路125のうちの1つの導波路に結
合する。ここで、アレイ導波路123の隣り合う導波路
間には、長さにある一定の差が設けられている。このた
め、第二のスラブ導波路124と出力導波路125との
間の面内で、どの位置に光が収束されるのかは、入力さ
れた光の周波数に依存して変化することになる。例え
ば、ある周波数f1の光が1番目の出力導波路に結合し
たとすると、Δfだけ周波数の異なる光は隣の2番目の
出力導波路に結合することになる。
Light converges in the second slab waveguide 124 and couples into one of the plurality of output waveguides 125. Here, a certain difference in length is provided between adjacent waveguides of the arrayed waveguide 123. For this reason, the position where the light is converged in the plane between the second slab waveguide 124 and the output waveguide 125 changes depending on the frequency of the input light. For example, if light of a certain frequency f1 is coupled to the first output waveguide, light having a different frequency by Δf will be coupled to the adjacent second output waveguide.

【0008】即ち、第1のアレイ導波路格子分波器は、
光周波数の異なる光を複数の出力導波路に、周波数に応
じて振り分ける働きをする。一方、第二のアレイ導波路
格子合波器111は、入力導波路126、第一のスラブ
導波路127、アレイ導波路128、第二のスラブ導波
路129、出力導波路130からなり、第1のアレイ導
波路格子分波器110の入力導波路121と出力導波路
125の配置を入れ替えた対称形の構造となっている。
よって、第二のアレイ導波路格子合波器111は、上記
第1のアレイ導波路格子分波器の動作説明において、光
が反対向きに進んでいく様子を考えればその動作が理解
できる。第二のアレイ導波路格子合波器111は、分波
された光を1つの導波路に合波する働きをする。
That is, the first arrayed waveguide grating splitter is
It functions to distribute light having different optical frequencies to a plurality of output waveguides according to the frequency. On the other hand, the second arrayed waveguide grating combiner 111 includes an input waveguide 126, a first slab waveguide 127, an arrayed waveguide 128, a second slab waveguide 129, and an output waveguide 130. Has a symmetrical structure in which the arrangement of the input waveguide 121 and the output waveguide 125 of the arrayed waveguide grating duplexer 110 is interchanged.
Therefore, the operation of the second arrayed waveguide grating multiplexer 111 can be understood by considering how light travels in the opposite direction in the description of the operation of the first arrayed waveguide grating multiplexer. The second arrayed waveguide grating combiner 111 functions to combine the demultiplexed light into one waveguide.

【0009】上記アレイ導波路格子分波器110の出力
導波路125と上記アレイ導波路格子合分波器111の
入力導波路126の間には半導体アンプ112がそれぞ
れ形成されている。半導体アンプ112の導波路はバン
ドギャップ波長1550〜1580nmのInGaAsP
からなっており、電流が注入されない場合には、155
0nm付近の光は吸収され、電流が注入されると、光は
増幅される。即ち、半導体アンプ112は、電流ON/
OFFにより、光を遮断したり透過したりするゲート・
スイッチとして作用する。従って、ある特定の半導体ア
ンプ112に電流を流して光を通過させることにより、
第一のアレイ導波路格子分波器110で分波された光の
中から特定の波長だけを出力導波路130に導くことが
可能となる。
Semiconductor amplifiers 112 are formed between the output waveguide 125 of the arrayed waveguide grating splitter 110 and the input waveguide 126 of the arrayed waveguide grating multiplexer / demultiplexer 111, respectively. The waveguide of the semiconductor amplifier 112 is made of InGaAsP having a band gap wavelength of 1550 to 1580 nm.
155 when no current is injected
Light near 0 nm is absorbed, and when current is injected, the light is amplified. That is, the semiconductor amplifier 112 outputs the current ON /
A gate that blocks or transmits light when turned off
Act as a switch. Therefore, by passing a current through a specific semiconductor amplifier 112 to allow light to pass through,
Only a specific wavelength from the light demultiplexed by the first arrayed waveguide grating demultiplexer 110 can be guided to the output waveguide 130.

【0010】このような構成を持つ光周波数フィルタ
は、電気的に高速に選択する光周波数を切り替えること
ができるという特徴をもっている。ところで、アレイ導
波路格子フィルタの設計について以下に述べる。アレイ
導波路格子フィルタのある特定の出力導波路から透過し
てくる光の周波数は、周期的なものとなる。この周波数
の周期はフリー・スペクトラル・レンジ(FSR)と呼
ばれ、以下の式により定まる。 FSR=c/(n・ΔL) ここで、cは光速、nはアレイ導波路の実効屈折率、Δ
Lは隣合うアレイ導波路間の長さの差である。
The optical frequency filter having such a configuration has a feature that an optical frequency to be selected can be switched electrically at a high speed. The design of the arrayed waveguide grating filter will be described below. The frequency of light transmitted from a particular output waveguide of the arrayed waveguide grating filter is periodic. The period of this frequency is called a free spectral range (FSR) and is determined by the following equation. FSR = c / (n · ΔL) where c is the speed of light, n is the effective refractive index of the arrayed waveguide, Δ
L is the difference in length between adjacent arrayed waveguides.

【0011】即ち、FSRはアレイ導波路間の長さの差
ΔLを設定することで、決定される。また、隣り合う出
力導波路間における透過周波数の差、即ちチャネル周波
数間隔Δfは出力導波路間の間隔とスラブ導波路の長
さ、FSRにより、定めることができる。図4に示した
例では、チャネル周波数間隔Δfが200GHzで、チ
ャネル数(出力導波路数)が8,FSRが1.6THz
となっており、FSRがチャネル周波数間隔のちょうど
チャネル数倍になるように設定されている。このフィル
タは、200GHz間隔で配置された8つの多重化され
た光信号から、任意の周波数の光のみを選択する光周波
数フィルタとして動作する。
That is, the FSR is determined by setting the length difference ΔL between the arrayed waveguides. Further, the difference in transmission frequency between adjacent output waveguides, that is, the channel frequency interval Δf can be determined by the interval between the output waveguides, the length of the slab waveguide, and the FSR. In the example shown in FIG. 4, the channel frequency interval Δf is 200 GHz, the number of channels (the number of output waveguides) is 8, and the FSR is 1.6 THz.
The FSR is set to be exactly the number of channels times the channel frequency interval. This filter operates as an optical frequency filter that selects only light of an arbitrary frequency from eight multiplexed optical signals arranged at intervals of 200 GHz.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、選択できる光周波数の数を多くしてゆくと、その数
に比例して、出力導波路数が多いアレイ導波路格子フィ
ルタが必要になり、光ゲート数も多くなる。その結果、
素子のサイズが大きくなり、電極数が増してしまう。素
子サイズの増大化は、単位ウェハから作ることのできる
素子数の低下、歩留まりの低下を招き、電極数の増加
は、電気配線をするためのワイヤリング工程の増加、制
御回路の大規模化を招くといった問題があった。本発明
の目的は、上記従来例における問題を解決し、選択でき
る光周波数の数が増えても、制御電極数の増加が少なく
て済む光周波数フィルタを供することにある。
In the above prior art, as the number of selectable optical frequencies increases, an arrayed waveguide grating filter having a large number of output waveguides becomes necessary in proportion to the number. , The number of optical gates also increases. as a result,
The size of the element increases, and the number of electrodes increases. Increasing the element size causes a decrease in the number of elements that can be made from a unit wafer and a decrease in yield, and an increase in the number of electrodes leads to an increase in a wiring process for performing electric wiring and an increase in the scale of a control circuit. There was such a problem. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional example and to provide an optical frequency filter which requires a small increase in the number of control electrodes even when the number of selectable optical frequencies increases.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の請求項1に係る光周波数フィルタは、一本の入力
導波路に入射した光を少なくとも二本以上の出力導波路
に異なる光周波数毎に分波する作用を持つ第一のアレイ
導波路格子フィルタと、その分波された光を1つの導波
路に合波させる作用をもつ第二のアレイ導波路格子フィ
ルタの間に、分波された光を透過又は遮断させる光ゲー
ト・スイッチを接続してなる光周波数フィルタにおい
て、第一及び第二のアレイ導波路格子フィルタにおい
て、隣り合う出力導波路もしくは入力導波路間に分波若
しくは合波される光周波数の差、いわゆる周波数チャネ
ル間隔が全てのアレイ導波路格子で等しくなるように導
波路が配置され、かつ、第一のアレイ導波路格子フィル
タで周期的に生じる透過光周波数の間隔と第二のアレイ
導波路格子フィルタで周期的に生じる透過光周波数の間
隔とが前記周波数チャネル間隔だけ異なるように、第一
のアレイ導波路格子フィルタの隣り合うアレイ導波路間
の長さの差と、第二のアレイ導波路格子フィルタの隣り
合うアレイ導波路間の長さの差とが、異なる値になるよ
うに設定され、さらに第二のアレイ導波路格子フィルタ
の少なくとも二本以上の出力導波路に、分波された光を
透過又は遮断させる光ゲート・スイッチを接続し、該光
ゲート・スイッチの出力導波路に光合流回路が接続され
ていることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an optical frequency filter for transmitting light incident on one input waveguide to at least two or more output waveguides. There is a split between a first arrayed waveguide grating filter having an action of splitting for each frequency and a second arrayed waveguide grating filter having an action of multiplexing the split light into one waveguide. In an optical frequency filter connected with an optical gate switch for transmitting or blocking the waved light, in the first and second arrayed waveguide grating filters, demultiplexing or splitting between adjacent output waveguides or input waveguides. The waveguides are arranged so that the difference between the multiplexed optical frequencies, that is, the so-called frequency channel interval, is equal in all the arrayed waveguide gratings, and the transmittance periodically generated in the first arrayed waveguide grating filter. Between the adjacent array waveguides of the first arrayed waveguide grating filter, such that the interval of the optical frequency and the interval of the transmitted light frequency periodically generated in the second arrayed waveguide grating filter are different by the frequency channel interval. The difference in length and the difference in length between adjacent array waveguides of the second arrayed waveguide grating filter are set to have different values, and at least two of the second arrayed waveguide grating filter are different. An optical gate switch for transmitting or blocking the split light is connected to the output waveguides described above, and an optical convergence circuit is connected to the output waveguide of the optical gate switch.

【0014】上述の目的を達成する本発明の請求項2に
係る光周波数フィルタは、一本の入力導波路に入射した
光を少なくとも二本以上の出力導波路に異なる光周波数
毎に分波する作用を持つ第一のアレイ導波路格子フィル
タと、その分波された光を1つの導波路に合波させる作
用をもつ第二のアレイ導波路格子フィルタの間に、分波
された光を透過又は遮断させる光ゲート・スイッチを接
続してなる光周波数フィルタにおいて、第一及び第二の
アレイ導波路格子フィルタにおいて、隣り合う出力導波
路もしくは入力導波路間に分波若しくは合波される光周
波数の差、いわゆる周波数チャネル間隔が全てのアレイ
導波路格子で等しくなるように導波路が配置され、か
つ、第一のアレイ導波路格子フィルタで周期的に生じる
透過光周波数の間隔と第二のアレイ導波路格子フィルタ
で周期的に生じる透過光周波数の間隔とが前記周波数チ
ャネル間隔だけ異なるように、第一のアレイ導波路格子
フィルタの隣り合うアレイ導波路間の長さの差と、第二
のアレイ導波路格子フィルタの隣り合うアレイ導波路間
の長さの差とが、異なる値になるように設定され、さら
に該光ゲート・スイッチの出力導波路に光合流分配回路
が接続され、該光合流分配回路の少なくとも二本以上の
出力導波路に、分波された光を透過又は遮断させる光ゲ
ート・スイッチが接続され、該光ゲート・スイッチの出
力導波路が第二のアレイ導波路格子フィルタのそれぞれ
異なった入力導波路に接続されていることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical frequency filter for splitting light incident on one input waveguide into at least two or more output waveguides for different optical frequencies. The split light is transmitted between the first arrayed waveguide grating filter having the function and the second arrayed waveguide grating filter having the function of combining the split light into one waveguide. Or, in an optical frequency filter connected with an optical gate switch to be cut off, in the first and second arrayed waveguide grating filters, the optical frequency to be split or multiplexed between adjacent output waveguides or input waveguides. , The so-called frequency channel spacing is equal in all the arrayed waveguide gratings, and the interval between transmitted light frequencies periodically generated in the first arrayed waveguide grating filter. The difference in length between adjacent array waveguides of the first arrayed waveguide grating filter is set so that the interval between transmitted light frequencies periodically generated in the second arrayed waveguide grating filter differs by the frequency channel interval. And the difference in length between adjacent array waveguides of the second array waveguide grating filter is set to a different value, and an optical convergence distribution circuit is connected to the output waveguide of the optical gate switch. An optical gate switch for transmitting or blocking the demultiplexed light is connected to at least two or more output waveguides of the optical converging / distributing circuit, and the output waveguide of the optical gate switch is a second array. The waveguide grating filter is connected to different input waveguides.

【0015】上記目的を達成する本発明の請求項3に係
る発明は、2つのアレイ導波路格子フィルタの間に、第
一のアレイ導波路格子フィルタで分波された光を透過又
は遮断させる光ゲート・スイッチを接続した光周波数フ
ィルタにおいて、第一のアレイ導波路格子フィルタにお
いて、隣り合う出力導波路に分波される光周波数の差、
いわゆる周波数チャネル間隔と第二のアレイ導波路格子
フィルタで周期的に生じる透過光周波数の間隔とが等し
くなるように導波路が配置され、或いは、第二のアレイ
導波路格子フィルタにおいて、隣り合う出力導波路に分
波される光周波数の差、いわゆる周波数チャネル間隔と
第一のアレイ導波路格子フィルタで周期的に生じる透過
光周波数の間隔とが等しくなるように導波路が配置さ
れ、更に第二のアレイ導波路格子フィルタの少なくとも
二本以上ある出力導波路に、分波された光を透過又は遮
断させる光ゲート・スイッチを接続し、該光ゲート・ス
イッチの出力導波路に光合流回路が接続されていること
を特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, which achieves the above object, there is provided light for transmitting or blocking light split by the first arrayed waveguide grating filter between two arrayed waveguide grating filters. In the optical frequency filter to which the gate switch is connected, in the first arrayed waveguide grating filter, the difference between the optical frequencies split into adjacent output waveguides,
The waveguides are arranged so that the so-called frequency channel interval and the interval between transmitted light frequencies periodically generated in the second arrayed waveguide grating filter are equal to each other. The waveguide is arranged so that the difference between the optical frequencies demultiplexed into the waveguide, that is, the so-called frequency channel interval and the interval of the transmitted light frequency periodically generated in the first arrayed waveguide grating filter are equalized. An optical gate switch for transmitting or blocking the demultiplexed light is connected to at least two or more output waveguides of the arrayed waveguide grating filter, and an optical merging circuit is connected to the output waveguide of the optical gate switch. It is characterized by having been done.

【0016】上記目的を達成する本発明の請求項4に係
る発明は、2つのアレイ導波路格子フィルタの間に、第
一のアレイ導波路格子フィルタで分波された光を透過又
は遮断させる光ゲート・スイッチを接続した光周波数フ
ィルタにおいて、第一のアレイ導波路格子フィルタにお
いて、隣り合う出力導波路に分波される光周波数の差、
いわゆる周波数チャネル間隔と第二のアレイ導波路格子
フィルタで周期的に生じる透過光周波数の間隔とが等し
くなるように導波路が配置され、或いは、第二のアレイ
導波路格子フィルタにおいて、隣り合う出力導波路に分
波される光周波数の差、いわゆる周波数チャネル間隔と
第一のアレイ導波路格子フィルタで周期的に生じる透過
光周波数の間隔とが等しくなるように導波路が配置さ
れ、更に該光ゲート・スイッチの出力導波路に光合流分
配回路が接続され、該光合流分配回路の少なくとも二本
以上ある出力導波路に、分配された光を透過又は遮断さ
せる光ゲート・スイッチが接続され、該光ゲート・スイ
ッチの出力導波路が第二のアレイ導波路格子フィルタの
それぞれ異なった入力導波路に接続されていることを特
徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, which achieves the above object, there is provided light for transmitting or blocking light demultiplexed by a first arrayed waveguide grating filter between two arrayed waveguide grating filters. In the optical frequency filter to which the gate switch is connected, in the first arrayed waveguide grating filter, the difference between the optical frequencies split into adjacent output waveguides,
The waveguides are arranged so that the so-called frequency channel interval and the interval between transmitted light frequencies periodically generated in the second arrayed waveguide grating filter are equal to each other. The waveguide is arranged so that the difference between the optical frequencies demultiplexed into the waveguide, the so-called frequency channel interval, and the interval between the transmitted light frequencies periodically generated in the first arrayed waveguide grating filter are equal. An optical convergence distribution circuit is connected to the output waveguide of the gate switch, and an optical gate switch for transmitting or blocking the distributed light is connected to at least two or more output waveguides of the optical convergence distribution circuit, The output waveguide of the optical gate switch is connected to different input waveguides of the second arrayed waveguide grating filter.

【0017】上記目的を達成する本発明の請求項5に係
る発明は、2つのアレイ導波路格子フィルタの間に、第
一のアレイ導波路格子フィルタで分波された光を透過又
は遮断させる光ゲート・スイッチを接続した光周波数フ
ィルタにおいて、第二のアレイ導波路格子フィルタの出
力導波路において、透過される光周波数帯域が第一のア
レイ導波路格子フィルタで透過される光周波数帯域以上
かつ第一のアレイ導波路格子フィルタで周期的に生じる
透過光周波数の間隔以下の範囲内に設定され、かつ、第
二のアレイ導波路格子フィルタにおいて、隣り合う出力
導波路に分波される光周波数の差、いわゆる周波数チャ
ネル間隔と第一のアレイ導波路格子フィルタで周期的に
生じる透過光周波数の間隔とが、第一のアレイ導波路格
子フィルタで隣り合う出力導波路に分波される光周波数
の差、いわゆる周波数チャネル間隔だけずれるように第
二のアレイ導波路格子フィルタの入力導波路が配置さ
れ、更に第二のアレイ導波路格子フィルタの少なくとも
二本以上ある出力導波路に、分波された光を透過又は遮
断させる光ゲート・スイッチを接続し、該光ゲート・ス
イッチの出力導波路に光合流回路が接続されていること
を特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, which achieves the above object, there is provided light for transmitting or blocking light split by the first arrayed waveguide grating filter between two arrayed waveguide grating filters. In the optical frequency filter to which the gate switch is connected, in the output waveguide of the second arrayed waveguide grating filter, the transmitted optical frequency band is equal to or greater than the optical frequency band transmitted by the first arrayed waveguide grating filter, and It is set within a range equal to or less than the interval of the transmitted light frequency periodically generated by one arrayed waveguide grating filter, and, in the second arrayed waveguide grating filter, the optical frequency of the light split into adjacent output waveguides. The difference, the so-called frequency channel spacing, and the spacing of the transmitted light frequency periodically generated in the first arrayed waveguide grating filter are adjacent to each other in the first arrayed waveguide grating filter. The input waveguides of the second arrayed waveguide grating filter are arranged so as to be shifted by the difference of the optical frequency demultiplexed to the output waveguide, that is, the so-called frequency channel interval. An optical gate switch for transmitting or blocking the demultiplexed light is connected to one or more output waveguides, and an optical merging circuit is connected to the output waveguide of the optical gate switch.

【0018】〔作用〕本発明においては、第一のアレイ
導波路格子と前段の光ゲート・スイッチ・アレイ、光合
流分配回路、後段の光ゲート・スイッチ・アレイ、第二
のアレイ導波路格子により構成され、前段のアレイ導波
路格子フィルタと後段のアレイ導波路格子フィルタのチ
ャネル周波数間隔や両者間でのFSRを適当に設計する
ことにより、或いは、前段のアレイ導波路格子フィルタ
と後段のアレイ導波路格子フィルタのチャネル周波数間
隔は等しくし、かつ、両者間でFSRがチャネル間隔分
だけ異なる値になるようにしたことが特徴である。従来
方法よりも少ない光ゲート・スイッチで多数の光周波数
を効率的に選択できるようにしたのが特徴である。本発
明による光周波数フィルタでは、前段の光ゲート・スイ
ッチと後段の光ゲート・スイッチの組み合わせを選ぶこ
とにより、少ない電極数で選択できる光周波数の数を著
しく増やすことが可能となる。
[Operation] In the present invention, the first arrayed waveguide grating, the preceding stage optical gate switch array, the optical converging / distributing circuit, the latter stage optical gate switch array, and the second arrayed waveguide grating are used. And by appropriately designing the channel frequency interval between the preceding arrayed waveguide grating filter and the subsequent arrayed waveguide grating filter and the FSR between them, or by using the former arrayed waveguide grating filter and the latter arrayed waveguide grating filter. It is characterized in that the channel frequency intervals of the waveguide grating filter are equal, and the FSRs of the two have different values by the channel interval. The feature is that a large number of optical frequencies can be efficiently selected with less optical gate switches than the conventional method. In the optical frequency filter according to the present invention, the number of optical frequencies that can be selected with a small number of electrodes can be significantly increased by selecting a combination of the optical gate switch in the preceding stage and the optical gate switch in the subsequent stage.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】〔実施例1〕本発明の第1の実施
例を図1に示す。本実施例は、チャネル数4、FSRが
チャネル間隔の4倍のアレイ導波路格子フィルタ1と、
チャネル数5、FSRがチャネル間隔の5倍のアレイ導
波路格子フィルタ3を組み合わせた20チャネルの光周
波数フィルタに関する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In this embodiment, an arrayed waveguide grating filter 1 having four channels and an FSR four times the channel interval is provided.
The present invention relates to a 20-channel optical frequency filter combining an arrayed waveguide grating filter 3 having 5 channels and an FSR of 5 times the channel interval.

【0020】図中、1はチャネル数4、FSRがチャネ
ル間隔の4倍のアレイ導波路格子フィルタ、2は4チャ
ネルの光ゲート・スイッチアレイ、3はチャネル数5、
FSRがチャネル間隔の5倍のアレイ導波路格子フィル
タ、4は5チャネルの光ゲート・スイッチアレイ、5は
5入力1出力の光合流回路、6は光ゲート制御用電極で
ある。InP半導体基板上には多数の光導波路が形成さ
れ、アレイ導波路格子フィルタ部分1及び3の導波路の
コア層は、バンドギャップ波長1050nmのInGaA
sPで形成されている。
In the figure, 1 is an arrayed waveguide grating filter having 4 channels and an FSR of 4 times the channel interval, 2 is an optical gate switch array having 4 channels, 3 is 5 channels,
An arrayed waveguide grating filter having an FSR of 5 times the channel interval, 4 is a 5-channel optical gate switch array, 5 is a 5-input / 1-output optical convergence circuit, and 6 is an optical gate control electrode. A large number of optical waveguides are formed on the InP semiconductor substrate, and the core layers of the waveguides of the arrayed waveguide grating filter portions 1 and 3 are made of InGaA having a band gap wavelength of 1050 nm.
It is formed of sP.

【0021】光ゲート・スイッチとして用いる半導体ア
ンプ部2及び4の導波路層の組成は、バンドギャップ波
長1550〜1580nmのInGaAsPであり、波長
1550nm(光周波数:〜193THz)付近の光に
対して、吸収或いは増幅作用を持つ。半導体アンプ2,
4の上部に形成される光ゲート制御用電極6と基板の裏
面に形成される電極との間に電圧を制御し、半導体アン
プの導波路層に流れる電流をON/OFF動作させるこ
とにより、光を透過/遮断の制御が行われる。第一のア
レイ導波路格子フィルタ1では、周波数チャネル間隔1
00GHz、FSR400GHz、チャネル数4となる
ように、アレイ導波路、スラブ導波路、入出力導波路が
配置されている。
The composition of the waveguide layers of the semiconductor amplifier sections 2 and 4 used as optical gate switches is InGaAsP having a band gap wavelength of 1550 to 1580 nm, and the light having a wavelength of about 1550 nm (optical frequency: up to 193 THz). Has absorption or amplification action. Semiconductor amplifier 2,
By controlling the voltage between the optical gate control electrode 6 formed on the upper part of the substrate 4 and the electrode formed on the back surface of the substrate, and turning on / off the current flowing through the waveguide layer of the semiconductor amplifier, Is controlled. In the first arrayed waveguide grating filter 1, the frequency channel spacing 1
The array waveguide, the slab waveguide, and the input / output waveguide are arranged so as to have 00 GHz, 400 GHz FSR, and four channels.

【0022】第二のアレイ導波路格子フィルタ3では、
周波数チャネル間隔100GHz、FSR500GH
z、チャネル数5となるように、アレイ導波路、スラブ
導波路、入出力導波路が配置されている。ここで、本実
施例に係る光周波数フィルタの動作について説明する。
第一のアレイ導波路格子フィルタ1がチャネル数4、F
SRがチャネル間隔の4倍、第二のアレイ導波路格子フ
ィルタ3がチャネル数5、FSRがチャネル間隔の5倍
のアレイ導波路格子フィルタであり、かつ両者のチャネ
ル間隔が等しい場合における、各アレイ導波路格子フィ
ルタ1,3の入出力光周波数の関係を表1(a)及び
(b)にそれぞれ示す。
In the second array waveguide grating filter 3,
Frequency channel spacing 100GHz, FSR500GH
An array waveguide, a slab waveguide, and an input / output waveguide are arranged so that z and the number of channels are five. Here, the operation of the optical frequency filter according to the present embodiment will be described.
The first arrayed waveguide grating filter 1 has four channels and F
Each array in the case where SR is 4 times the channel interval, the second arrayed waveguide grating filter 3 is an arrayed waveguide grating filter having 5 channels, FSR is 5 times the channel interval, and the channel intervals are equal. Tables 1 (a) and 1 (b) show the relationship between the input and output optical frequencies of the waveguide grating filters 1 and 3, respectively.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】尚、表1(a)はアレイ導波路格子フィル
タ1の入出力光周波数の関係を、表1(b)はアレイ導
波路格子フィルタ3の入出力光周波数の関係を示した。
表1に示されるように、同一の入射ポートから信号が入
射した場合、信号光の光周波数に応じて異なった出力ポ
ートから出力され、また、同一光周波数の信号でも入力
ポートが異なれば異なる出力ポートに出力されることと
なる。
Table 1 (a) shows the relationship between the input and output optical frequencies of the arrayed waveguide grating filter 1, and Table 1 (b) shows the relationship between the input and output optical frequencies of the arrayed waveguide grating filter 3.
As shown in Table 1, when a signal is input from the same input port, the signal is output from a different output port according to the optical frequency of the signal light. It will be output to the port.

【0025】即ち、第一のアレイ導波路格子フィルタ1
は、表1(a)に記載するように、一つの入射ポートに
入射した信号を光周波数f1〜20に応じて四つの出力
ポートへ透過させ、また、アレイ導波路格子フィルタ3
は、表1(b)に記載するように、四つの入射ポートに
入射した信号を光周波数f1〜f20に応じて五つの出
力ポートへ透過させる。
That is, the first arrayed waveguide grating filter 1
As shown in Table 1 (a), as shown in Table 1 (a), a signal incident on one input port is transmitted to four output ports according to optical frequencies f1 to f20.
As described in Table 1 (b), signals incident on four input ports are transmitted to five output ports according to the optical frequencies f1 to f20.

【0026】アレイ導波路格子フィルタ1,3の透過特
性を図2(a)及び(b)にそれぞれ示す。光ゲート・
スイッチアレイ2及び4の光ゲート・スイッチ素子番号
をそれぞれA1〜A4、B1〜B5とし、光ゲート・ス
イッチA1及びB1を透過動作させ、それ以外の光ゲー
ト・スイッチは遮断動作にある場合の透過特性は、第一
のアレイ導波路格子フィルタ1では図2(a)で実線で
示すように、f1,f5,f9,f13,f17とな
り、また、第二のアレイ導波路格子フィルタ3では図2
(b)で実線で示すように、f1,f6,f11,f1
6となる。
FIGS. 2A and 2B show the transmission characteristics of the arrayed waveguide grating filters 1 and 3, respectively. Optical gate
The optical gate switch element numbers of the switch arrays 2 and 4 are A1 to A4 and B1 to B5, respectively, and the optical gate switches A1 and B1 are operated in transmission, and the other optical gate switches are transmitted in the case of the cutoff operation. The characteristics of the first arrayed waveguide grating filter 1 are f1, f5, f9, f13, and f17 as shown by the solid line in FIG.
As shown by the solid line in (b), f1, f6, f11, f1
It becomes 6.

【0027】つまり、第一のアレイ導波路格子フィルタ
1では、図2(a)に示されるようにチャネル間隔3つ
おきに周期的に透過周波数帯が生じ、図中A1〜A4で
示す光周波数を有する信号光がそれぞれ出力ポート1〜
4に分波される。更に、光ゲート・スイッチA1のみを
透過動作させることにより、図1中実線で示される周波
数の信号光が、図1中一番上の導波路から第二のアレイ
導波路格子フィルタ3に入射する。光ゲート・スイッチ
A2〜A4はOFFされているため、第二のアレイ導波
路格子フィルタ3の他の入射導波路からは信号光は入射
しない。
That is, in the first arrayed waveguide grating filter 1, as shown in FIG. 2A, a transmission frequency band is periodically generated at every third channel interval, and the optical frequency indicated by A1 to A4 in FIG. Are respectively output ports 1 to
It is split into four. Further, the signal light having the frequency indicated by the solid line in FIG. 1 is incident on the second arrayed waveguide grating filter 3 from the uppermost waveguide in FIG. . Since the optical gate switches A2 to A4 are turned off, no signal light enters from the other incident waveguides of the second arrayed waveguide grating filter 3.

【0028】光ゲート・スイッチA1を透過し、第二の
アレイ導波路格子フィルタ3から出力される信号光は図
2(b)に示されるようにチャネル間隔4つおきに周期
的に透過周波数帯が生じ、図中B1〜B5で示す光周波
数を有する信号光がそれぞれ五つの出力ポートに分波さ
れる。光ゲート・スイッチB1を透過動作させることに
より、実線で示すようなチャネル間隔4つおきの周期的
な透過周波数帯が生じる。その結果、後段の光ゲート・
スイッチアレイ4からの出力は、両者の透過特性を掛け
合わせたものとなる。
The signal light transmitted through the optical gate switch A1 and output from the second arrayed waveguide grating filter 3 is periodically transmitted every four channel intervals as shown in FIG. 2B. Occurs, and the signal light having the optical frequencies indicated by B1 to B5 in the drawing is split into five output ports. By causing the optical gate switch B1 to perform the transmission operation, a periodic transmission frequency band is generated at every fourth channel interval as shown by the solid line. As a result, the optical gate
The output from the switch array 4 is obtained by multiplying both transmission characteristics.

【0029】つまり、図2(c)に示されるような周波
数f1を有する信号光が図1中一番上の導波路から光合
流回路5に入射すると、光ゲート・スイッチB2〜B5
はOFFされているため、光合流回路5の他の入力導波
路からは信号光は入射しない。光合流回路5からの出力
信号がこのフィルタの透過特性となり、図2(c)に示
すように、20チャネル(=4×5)おきに透過周波数
帯が生じるものとなる。この光周波数フィルタは20チ
ャネルの中から任意の周波数を選択できるフィルタとし
て用いることができる。
That is, when a signal light having a frequency f1 as shown in FIG. 2C enters the optical convergence circuit 5 from the uppermost waveguide in FIG. 1, the optical gate switches B2 to B5
Is turned off, no signal light is incident from the other input waveguides of the optical convergence circuit 5. The output signal from the optical convergence circuit 5 becomes the transmission characteristic of this filter, and as shown in FIG. 2C, a transmission frequency band occurs every 20 channels (= 4 × 5). This optical frequency filter can be used as a filter that can select an arbitrary frequency from 20 channels.

【0030】前後の光ゲート・スイッチアレイ2及び4
の動作光ゲートの組み合わせを替えれば、他の19チャ
ネルの中から任意のチャネルを選択することは、これら
の図及び表1より容易に理解することができる。よっ
て、このフィルタを用いることにより、周波数間隔10
0GHzで等間隔に配列した20の光周波数成分を持つ
光の中から、任意の1つの光を取り出すことが可能であ
る。取り出される光周波数と電流を流して光を透過させ
るゲートとの対応表を表1に示す。
Front and rear optical gate / switch arrays 2 and 4
It is easily understood from these figures and Table 1 that the arbitrary channel can be selected from the other 19 channels by changing the combination of the operation optical gates. Therefore, by using this filter, the frequency interval 10
Any one light can be extracted from light having 20 optical frequency components arranged at equal intervals at 0 GHz. Table 1 shows a correspondence table between the extracted optical frequency and the gate through which light is transmitted by passing a current.

【0031】本実施例では、2つの光周波数選択フィル
タの動作ゲートの組み合わせにより、191.0THz
から192.9THzまでの周波数範囲内の20周波数
チャネルから任意のチャネルの光を取り出すことができ
る。尚、制御しなければならない電極数は、9となって
いる。従来の光周波数フィルタの構成では、20チャネ
ルの中から任意の周波数を選択できるフィルタには20
の光ゲート・スイッチの制御を要するが、本構成のフィ
ルタでは、9(=5+4)の光ゲート・スイッチの制御
をすればよく、電極数を著しく減少させることができる
ことがわかる。
In this embodiment, 191.0 THz is obtained by combining the operation gates of the two optical frequency selection filters.
The light of any channel can be extracted from the 20 frequency channels within the frequency range from to 192.9 THz. The number of electrodes to be controlled is nine. In the configuration of the conventional optical frequency filter, a filter capable of selecting an arbitrary frequency from among 20 channels has 20 filters.
It is found that the number of electrodes can be significantly reduced in the filter of this configuration by controlling 9 (= 5 + 4) optical gate switches.

【0032】必要な周波数チャネルの数がより大きくな
ればなるほど、本発明による構成により、電極数の削減
効果が大きくなることは明らかである。本実施例では光
ゲート・スイッチとして光アンプを用いた場合について
説明したが、光の透過率を変化させることのできる他の
デバイス、例えば吸収型変調器、グレーティング反射器
等を用いた場合についても全く同様の効果が期待でき
る。また、光合流回路5として、5入力1出力の場合に
ついて説明したが、N入力M出力のものを用いることも
可能である。また、本実施例の入力側、出力側を逆にし
た構成でも同様な効果が得られることは言うまでもな
い。
It is clear that the greater the number of required frequency channels, the greater the effect of reducing the number of electrodes with the arrangement according to the invention. In this embodiment, the case where the optical amplifier is used as the optical gate switch has been described.However, the case where another device capable of changing the light transmittance, for example, an absorption type modulator, a grating reflector, or the like is used. Exactly the same effect can be expected. Further, the case of the 5-input / 1-output optical coupling circuit 5 has been described, but an N-input M-output circuit may be used. It is needless to say that a similar effect can be obtained even when the input side and the output side of the present embodiment are reversed.

【0033】〔実施例2〕本発明の第2の実施例を図3
に示す。本実施例は、チャネル数4、FSRがチャネル
間隔の4倍のアレイ導波路格子フィルタ7と、チャネル
数5、FSRがチャネル間隔の5倍のアレイ導波路格子
フィルタ11を用いた場合の20チャネルの光周波数フ
ィルタに関する。
[Embodiment 2] FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
Shown in In this embodiment, 20 channels are used in the case of using an arrayed waveguide grating filter 7 having 4 channels and an FSR of 4 times the channel interval, and an arrayed waveguide grating filter 11 having 5 channels and an FSR of 5 times the channel interval. Optical frequency filter.

【0034】図中、7はチャネル数4、FSRがチャネ
ル間隔の4倍のアレイ導波路格子フィルタ、8は4チャ
ネルの光ゲート・スイッチアレイ、9は4入力5出力の
光合流分配回路、10は5チャネルの光ゲート・スイッ
チアレイ、11はチャネル数5、FSRがチャネル間隔
の5倍のアレイ導波路格子フィルタ、12は光ゲート制
御用電極である。
In the figure, reference numeral 7 denotes an arrayed waveguide grating filter having 4 channels and an FSR of 4 times the channel interval, 8 an optical gate switch array having 4 channels, 9 an optical multiplexing / distributing circuit having 4 inputs and 5 outputs, and 10 Is an optical gate switch array of 5 channels, 11 is an arrayed waveguide grating filter having 5 channels, FSR is 5 times the channel interval, and 12 is an optical gate control electrode.

【0035】InP半導体基板上に多数の光導波路が形
成され、アレイ導波路格子フィルタ部分7及び11の導
波路のコア層は、バンドギャップ波長1050nmのI
nGaAsPで形成されている。光ゲート・スイッチとし
て用いる半導体アンプ部8及び10の導波路層の組成
は、バンドギャップ波長1550〜1580nmのIn
GaAsPであり、波長1550nm(光周波数:〜19
3THz)付近の光に対して、吸収或いは増幅作用を持
つ。
A large number of optical waveguides are formed on an InP semiconductor substrate, and the core layers of the waveguides of the arrayed waveguide grating filter portions 7 and 11 have a bandgap wavelength of 1050 nm.
It is formed of nGaAsP. The composition of the waveguide layers of the semiconductor amplifier sections 8 and 10 used as optical gate switches is In with a band gap wavelength of 1550 to 1580 nm.
It is GaAsP and has a wavelength of 1550 nm (optical frequency: ~ 19
It absorbs or amplifies light near 3 THz).

【0036】半導体アンプの上部に形成される光ゲート
制御用電極12と基板の裏面に形成される電極との間に
電圧を制御し、半導体アンプの導波路層に流れる電流を
ON/OFF動作させることにより、光を透過/遮断の
制御が行われる。第一のアレイ導波路格子フィルタ7で
は、周波数チャネル間隔100GHz、FSR400G
Hz、チャネル数4となるように、アレイ導波路、スラ
ブ導波路、入出力導波路が配置されている。
The voltage is controlled between the optical gate control electrode 12 formed on the upper part of the semiconductor amplifier and the electrode formed on the back surface of the substrate, and the current flowing through the waveguide layer of the semiconductor amplifier is turned on / off. As a result, light transmission / blocking is controlled. In the first arrayed waveguide grating filter 7, the frequency channel interval is 100 GHz, and the FSR 400G
The array waveguide, the slab waveguide, and the input / output waveguide are arranged so that the frequency and the number of channels are 4 Hz.

【0037】第二のアレイ導波路格子フィルタ11で
は、周波数チャネル間隔100GHz、FSR500G
Hz、チャネル数5となるように、アレイ導波路、スラ
ブ導波路、入出力導波路が配置されている。ここで、本
実施例に係る光周波数フィルタの動作について説明す
る。本実施例における各アレイ導波路格子フィルタ7,
11の入出力光周波数の関係を表2(a)及び(b)に
それぞれ示す。
The second arrayed waveguide grating filter 11 has a frequency channel interval of 100 GHz and an FSR of 500 G
The array waveguide, the slab waveguide, and the input / output waveguide are arranged so that the frequency is 5 Hz and the number of channels is 5. Here, the operation of the optical frequency filter according to the present embodiment will be described. In this embodiment, each arrayed waveguide grating filter 7,
Tables 2 (a) and (b) show the relationship between the input and output optical frequencies of No. 11 respectively.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】尚、表2(a)はアレイ導波路格子フィル
タ7の入出力光周波数の関係を、表2(b)はアレイ導
波路格子フィルタ11の入出力光周波数の関係を示し
た。即ち、光周波数選択フィルタ7は、表2(a)に記
載するように、一つの入射ポートに入射した信号を光周
波数f1〜20に応じて四つの出力ポートへ透過させ、
また、アレイ導波路格子フィルタ3は、表1(b)に記
載するように、五つの入射ポートに入射した信号を一つ
の出力ポートへ透過させる。
Table 2 (a) shows the relationship between the input and output optical frequencies of the arrayed waveguide grating filter 7, and Table 2 (b) shows the relationship between the input and output optical frequencies of the arrayed waveguide grating filter 11. That is, as described in Table 2 (a), the optical frequency selection filter 7 transmits a signal incident on one input port to four output ports according to the optical frequencies f1 to f20,
In addition, as described in Table 1 (b), the arrayed waveguide grating filter 3 transmits signals incident on five incident ports to one output port.

【0040】いま、光ゲート・スイッチアレイ8及び1
0の光ゲート・スイッチ素子番号をそれぞれA1〜A
4、B1〜B5とし、信号光が第一のアレイ導波路格子
フィルタ7に一番上の導波路から入射したとする。光ゲ
ート・スイッチA1のみを透過動作させることにより、
図2中実線で示される周波数の信号光が、図中一番上の
導波路から4入力5出力の光合流分配回路9に入射す
る。
Now, the optical gate switch arrays 8 and 1
The optical gate switch element numbers of 0 are A1 to A, respectively.
4, B1 to B5, and signal light is assumed to be incident on the first arrayed waveguide grating filter 7 from the uppermost waveguide. By allowing only the optical gate switch A1 to perform the transmission operation,
A signal light having a frequency indicated by a solid line in FIG. 2 is incident on the four-input / five-output optical merger / distributor 9 from the uppermost waveguide in the figure.

【0041】光ゲート・スイッチA2〜A4はOFFさ
れているため、光合流分配回路9の他の入射導波路から
は信号光は入射しない。光ゲート・スイッチA1を透過
して光合流分配回路9に入射した信号光は光合流分配回
路9により分岐され、5チャネルの光ゲート・スイッチ
アレイ10に入射する。
Since the optical gate switches A2 to A4 are turned off, no signal light enters from the other incident waveguides of the optical convergence / distribution circuit 9. The signal light that has passed through the optical gate switch A1 and entered the optical multiplexing / distributing circuit 9 is branched by the optical convergence / distributing circuit 9, and is incident on the 5-channel optical gate / switch array 10.

【0042】いま、光ゲート・スイッチアレイ10のう
ち光ゲート・スイッチB1のみを透過動作させることに
より、信号は一つの入力ポートからのみ第二のアレイ導
波路格子フィルタ11に入射し、出力信号は実線で示す
ようなチャネル間隔4つおきの周期的な透過周波数帯が
生じる。
Now, by allowing only the optical gate switch B1 of the optical gate switch array 10 to perform the transmission operation, the signal enters the second arrayed waveguide grating filter 11 from only one input port, and the output signal is output. As shown by the solid line, a periodic transmission frequency band occurs at every fourth channel interval.

【0043】即ち、光ゲートスイッチアレイ10を透過
し、第二のアレイ導波路格子フィルタ11から出力され
る信号光は、表2(b)に示すように周波数f1,f
6,f11,f16であり、また、図2(b)に示され
るようにチャネル間隔4つおきに周期的に透過周波数帯
が生じ、図中B1〜B5で示される光周波数を有する信
号光がそれぞれ五つの入力ポートから入射した場合に出
力ポートから出力が得られる。その結果、第二のアレイ
導波路格子フィルタ11からの出力は、両者の透過特性
を掛け合わせたものとなる。つまり図2(c)に示され
るような周波数f1を有する信号光が出力されることに
なる。
That is, the signal light transmitted through the optical gate switch array 10 and output from the second arrayed waveguide grating filter 11 has the frequencies f1 and f as shown in Table 2 (b).
2, f11, and f16, and a transmission frequency band is periodically generated at every four channel intervals as shown in FIG. 2B, and signal light having optical frequencies indicated by B1 to B5 in the figure is generated. An output is obtained from the output port when the light enters from each of the five input ports. As a result, the output from the second arrayed waveguide grating filter 11 is obtained by multiplying the two transmission characteristics. That is, the signal light having the frequency f1 as shown in FIG. 2C is output.

【0044】この出力信号が本実施例に示されるフィル
タの透過特性となり、図2(c)に示すように、20チ
ャネル(=4×5)おきに透過周波数帯が生じるものと
なる。この光周波数フィルタは20チャネルの中から任
意の周波数を選択できるフィルタとして用いることがで
きる。前後の光ゲート・スイッチアレイ8及び10の動
作光ゲートの組み合わせを替えれば、他の19チャネル
の中から任意のチャネルを選択することは、これらの図
及び表1より容易に理解することができる。
This output signal becomes the transmission characteristic of the filter shown in this embodiment, and as shown in FIG. 2C, a transmission frequency band occurs every 20 channels (= 4 × 5). This optical frequency filter can be used as a filter that can select an arbitrary frequency from 20 channels. By changing the combination of the operating optical gates of the front and rear optical gate switch arrays 8 and 10, selecting any channel from the other 19 channels can be easily understood from these figures and Table 1. .

【0045】よって、このフィルタを用いることによ
り、周波数間隔100GHzで等間隔に配列した20の
光周波数成分を持つ光の中から、任意の1つの光を取り
出すことが可能である。取り出される光周波数と電流を
流して光を透過させるゲートとの対応表を表1に示す。
本実施例では、2つの光周波数選択フィルタの動作ゲー
トの組み合わせにより、191.0THzから192.
9THzまでの周波数範囲内の20周波数チャネルから
任意のチャネルの光を取り出すことができる。尚、制御
しなければならない電極数は、9となっている。
Thus, by using this filter, it is possible to extract any one light from the light having 20 optical frequency components arranged at regular intervals at a frequency interval of 100 GHz. Table 1 shows a correspondence table between the extracted optical frequency and the gate through which light is transmitted by passing a current.
In this embodiment, the combination of the operation gates of the two optical frequency selection filters changes the frequency from 191.0 THz to 192.
Light of any channel can be extracted from 20 frequency channels within a frequency range up to 9 THz. The number of electrodes to be controlled is nine.

【0046】更に、本実施例では光ゲート・スイッチと
して光アンプを用いた場合について説明したが、光の透
過率を変化させることのできる他のデバイス、例えば、
吸収型変調器、グレーティング反射器等を用いた場合に
ついても全く同様の効果が期待できる。また光合流回路
としてN入力M出力の場合について説明したが、入力ポ
ート数、出力ポート数がそれぞれN、M以上であれば、
同様の効果が期待できる。また、本実施例の入力側、出
力側を逆にした構成でも、同様な効果が得られることは
言うまでもない。
Further, in this embodiment, the case where the optical amplifier is used as the optical gate switch has been described. However, other devices capable of changing the light transmittance, for example,
Exactly the same effect can be expected when an absorption type modulator, a grating reflector or the like is used. Also, the case where the optical converging circuit has N inputs and M outputs has been described, but if the number of input ports and the number of output ports are N and M, respectively,
Similar effects can be expected. It is needless to say that a similar effect can be obtained even when the input side and the output side of the present embodiment are reversed.

【0047】上述した光合流回路5、光合流分配回路9
として有力なものは、図5に示すようなY分岐型、スタ
ーカプラ型(AWGに使われている)および多モード干
渉型である。図5(a)は、Y分岐型の光合流回路を多
段接続して構成された4入力1出力の光合流回路であ
り、Y字型に接続された導波路を伝搬する内に1本の出
力導波路に導かれる。
The above-mentioned optical convergence circuit 5 and optical convergence distribution circuit 9
The most promising are the Y-branch type, star coupler type (used for AWG) and multi-mode interference type as shown in FIG. FIG. 5A shows a four-input one-output optical converging circuit configured by connecting Y-branch type optical converging circuits in multiple stages, and one of the light converging circuits propagates through a waveguide connected in a Y-shape. Guided to the output waveguide.

【0048】図5(b)は、スターカプラ型の光合流回
路、図5(c)はスターカプラ型の光合流分岐回路であ
り、入射信号光が左右方向の幅が十分に広い2次元伝搬
領域をビーム状に広がりながら伝搬し、出力導波路に結
合するもので、ビームの広がりの範囲内にある全ての出
力導波路に出力される。そのため、N入力M出力(N=
1,2,3,…、M=1,2,3,…)の光合流分岐回
路が容易に形成できる。
FIG. 5 (b) shows a star coupler type optical merging circuit, and FIG. 5 (c) shows a star coupler type optical merging / branching circuit. The beam propagates while spreading in the area of the beam and is coupled to the output waveguide, and is output to all output waveguides within the range of the beam spread. Therefore, N inputs and M outputs (N =
, M = 1, 2, 3,...) Can be easily formed.

【0049】図5(d)は多モード干渉型の光合流回
路、図5(e)は多モード干渉型の光合流分岐回路であ
り、入射信号光が多モードの伝搬を許容する多モード伝
搬領域を伝搬する内にモード干渉により光強度の強い領
域・弱い領域が生じ、光強度の強い領域に出力導波路を
配置することによりN入力M出力(N=1,2,3,
…、M=1,2,3.…)の光合流分岐回路が容易に形
成できる。
FIG. 5D shows a multi-mode interference type optical multiplexing circuit, and FIG. 5E shows a multi-mode interference type optical multiplexing / branching circuit. While propagating in the region, a region with a high light intensity and a region with a low light intensity are generated due to the mode interference, and by arranging the output waveguide in the region with a high light intensity, N inputs and M outputs (N = 1, 2, 3, 3)
.., M = 1, 2, 3,. ..) Can be easily formed.

【0050】本発明は光合流分配回路としてはこれらの
ほか、市販のファイバ型のカプラを用いることも勿論可
能であり、また例えば方向性結合器を用いた3dBカプ
ラを多段に接続しても構わない。極端な言い方をすれ
ば、複数本の入力導波路(またはファイバ)が複教本の
出力導波路(またはファイバ)とが信号光の伝搬方向に
沿って同時に物理的或いは(レンズ等を介して)光学的
に接続されていれば光合流分岐回路として動作する。
In the present invention, it is of course possible to use a commercially available fiber type coupler as the optical multiplexing / distributing circuit, and it is also possible to connect a multi-stage 3 dB coupler using, for example, a directional coupler. Absent. To put it in extreme terms, a plurality of input waveguides (or fibers) and an output waveguide (or fiber) of a compound text are simultaneously physically or optically (via a lens or the like) along the propagation direction of signal light. If they are connected to each other, they operate as an optical merging / branching circuit.

【0051】〔実施例3〕本発明の第3の実施例を図6
に示す。本実施例は、入力光が100GHz間隔で20
個の周波数が多重された信号光の場合に適用した周波数
フィルタに関する。図中31はチャネル数4、FSRが
チャネル間隔の4倍のアレイ導波路格子フィルタ、ま
た、33はチャネル数5,FSRがチャネル間隔の5倍
のアレイ導波路格子フィルタであり、第一のアレイ導波
路格子フィルタ31のチャネル間隔は第二のアレイ導波
路素子フィルタ33のFSRと等しくなるように設定さ
れている。
[Embodiment 3] FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
Shown in In this embodiment, the input light is 20 at 100 GHz intervals.
The present invention relates to a frequency filter applied to a signal light in which a plurality of frequencies are multiplexed. In the figure, 31 is an arrayed waveguide grating filter having four channels and FSR is four times the channel interval, and 33 is an arrayed waveguide grating filter having five channels and the FSR is five times the channel interval. The channel spacing of the waveguide grating filter 31 is set to be equal to the FSR of the second arrayed waveguide element filter 33.

【0052】即ち、第一のアレイ導波路格子フィルタ3
1では、周波数チャネル間隔500GHz、チャネル毎
の透過帯域500GHz,FSR2000GHz、チャ
ネル数4となるように、アレイ導波路、スラブ導波路、
入出力導波路が配置されており、第二のアレイ導波路格
子フィルタ33では、周波数チャネル間隔100GH
z、チャネル毎の透過帯域100GHz,FSR500
GHz、チャネル数5となるように、アレイ導波路、ス
ラブ導波路、入出力導波路が配置されている。32は4
チャネルの光ゲート・スイッチアレイ、34は5チャネ
ルの光ゲート・スイッチアレイ、35は5入力1出力の
光合流回路、36は電極である。
That is, the first arrayed waveguide grating filter 3
In Example 1, the array waveguide, the slab waveguide, and the frequency channel interval were set to 500 GHz, the transmission band per channel was 500 GHz, the FSR was 2000 GHz, and the number of channels was 4.
An input / output waveguide is arranged, and the second arrayed waveguide grating filter 33 has a frequency channel spacing of 100 GHz.
z, transmission band 100 GHz per channel, FSR500
An arrayed waveguide, a slab waveguide, and an input / output waveguide are arranged so as to have GHz and the number of channels is 5. 32 is 4
A channel optical gate switch array, 34 is a 5-channel optical gate switch array, 35 is a 5-input / 1-output optical merging circuit, and 36 is an electrode.

【0053】多数の光導波路がInP半導体基板上に形
成され、アレイ導波路格子フィルタ31及び33の導波
路のコア層は、バンドギャップ波長1050nmのIn
GaAsPで形成されている。光ゲート・スイッチとして
用いる半導体アンプ部32及び34の導波路層の組成
は、バンドギャップ波長1550〜1580nmのIn
GaAsPであり、波長1550nm(光周波数:〜19
3THz)付近の光に対して、吸収或いは増幅作用を持
つ。半導体アンプの上部に形成される電極36と基板の
裏面に形成される電極との間に電圧を制御し、半導体ア
ンプの導波路層に流れる電流をON/OFF動作させる
ことにより、光を透過/遮断の制御が行われる。
A large number of optical waveguides are formed on an InP semiconductor substrate, and the core layers of the waveguides of the arrayed waveguide grating filters 31 and 33 are made of In with a bandgap wavelength of 1050 nm.
It is formed of GaAsP. The composition of the waveguide layers of the semiconductor amplifier sections 32 and 34 used as the optical gate switch is In with a band gap wavelength of 1550 to 1580 nm.
It is GaAsP and has a wavelength of 1550 nm (optical frequency: ~ 19
It absorbs or amplifies light near 3 THz). The voltage is controlled between the electrode 36 formed on the upper part of the semiconductor amplifier and the electrode formed on the back surface of the substrate, and the current flowing through the waveguide layer of the semiconductor amplifier is turned on / off to transmit / transmit light. Shutdown control is performed.

【0054】ここで本実施例の素子の動作について説明
する。第一のアレイ導波路格子フィルタ31のある入射
ポートと第二のアレイ導波路格子フィルタ33の各入射
ポートから20の周波数多重信号光が入射した場合の各
アレイ導波路格子フィルタの入出力光周波数の関係を表
3(a)及び(b)にそれぞれ示す。
Here, the operation of the device of this embodiment will be described. Input / output optical frequency of each arrayed waveguide grating filter when 20 frequency multiplexed signal lights are incident from an input port of the first arrayed waveguide grating filter 31 and each input port of the second arrayed waveguide grating filter 33 Are shown in Tables 3 (a) and 3 (b), respectively.

【0055】[0055]

【表3】 [Table 3]

【0056】表3(a)はアレイ導波路格子フィルタ3
1について、表3(b)はアレイ導波路格子フィルタ3
3について、表3(c)は第3の実施例の光周波数フィ
ルタ全体について、入出力光周波数の関係を示してい
る。図6の光ゲート・スイッチアレイ32及び34の光
ゲート・スイッチ素子番号をそれぞれA1〜A4,B1
〜B5とし、例として光ゲート・スイッチA1とB1を
透過動作させ、それ以外の光ゲート・スイッチは遮断動
作にある場合の透過特性を図7に示す。図6の第一のア
レイ導波路格子フィルタ31では、図7(a)に示され
るように、20の周波数多重信号光が連続する5つの信
号光が一組となって、それぞれ出力ポート1〜4に分波
される。
Table 3 (a) shows the arrayed waveguide grating filter 3.
For Table 1, Table 3 (b) shows the arrayed waveguide grating filter 3
Table 3 (c) shows the relationship between the input and output optical frequencies for the entire optical frequency filter of the third embodiment. The optical gate switch element numbers of the optical gate switch arrays 32 and 34 in FIG.
FIG. 7 shows the transmission characteristics when the optical gate switches A1 and B1 are operated in transmission, and the other optical gate switches are in the cutoff operation. In the first arrayed waveguide grating filter 31 of FIG. 6, as shown in FIG. 7A, five signal lights in which 20 frequency-multiplexed signal lights are continuous form a set, and output ports 1 to It is split into four.

【0057】光ゲート・スイッチA1を透過動作させる
ことにより、図中実線で示される5つのf1〜f5の周
波数信号光が、図6中32で一番上の導波路から第二の
アレイ導波路格子フィルタ33に入射する。光ゲート・
スイッチA2〜A4はOFFされているため、第二のア
レイ導波路格子フィルタ33の他の入射導波路からは信
号光は入射しない。次に、光ゲート・スイッチA1から
入射し、第二のアレイ導波路格子フィルタ33から出力
される信号光は図7(b)に示されるような透過特性を
示し、実線で示すようなチャネル間隔5つおきの周期的
な透過周波数帯が生じる。ところで、前段の光ゲート・
スイッチアレイ32で選ばれたのはf1〜f5だけなの
で後段の光ゲート・スイッチアレイ34のB1に入射す
るのはf1のみである。
By causing the optical gate switch A1 to perform a transmission operation, five frequency signal lights of f1 to f5 indicated by solid lines in the drawing are transmitted from the uppermost waveguide in FIG. The light enters the grating filter 33. Optical gate
Since the switches A2 to A4 are turned off, no signal light is incident from the other incident waveguides of the second arrayed waveguide grating filter 33. Next, the signal light that enters from the optical gate switch A1 and is output from the second arrayed waveguide grating filter 33 has transmission characteristics as shown in FIG. Every fifth periodic transmission frequency band occurs. By the way, the optical gate in the first stage
Since only f1 to f5 are selected in the switch array 32, only f1 is incident on B1 of the optical gate switch array 34 in the subsequent stage.

【0058】即ち、後段の光ゲート・スイッチアレイ3
4からの出力は、両者の透過特性を掛け合わせた、つま
り図7(c)に示されるように、f1の周波数を有する
信号光が図中一番上の導波路から光合流回路35に入射
する。光ゲート・スイッチB2〜B5はOFFされてい
るため、光合流回路5の他の入射導波路からは信号光は
入射しない。光合流回路5からの出力信号がこのフィル
タの透過特性となり、図7(c)に示すように、20波
(=4×5)おきに透過周波数帯が生じるものとなる。
この光周波数フィルタは20の周波数多重信号光の中か
ら任意の周波数信号光を選択できるフィルタとして用い
ることができる。前後の光ゲート・スイッチアレイ32
及び34の動作光ゲートの組み合わせを替えれば、他の
19の周波数信号光の中から任意の信号光を選択するこ
とは、これらの図及び表3より容易に理解することがで
きる。
That is, the optical gate switch array 3 at the subsequent stage
The output from 4 is obtained by multiplying the transmission characteristics of the two, that is, as shown in FIG. 7C, a signal light having a frequency of f1 enters the optical converging circuit 35 from the uppermost waveguide in the figure. I do. Since the optical gate switches B2 to B5 are turned off, no signal light enters from the other incident waveguides of the optical convergence circuit 5. The output signal from the optical convergence circuit 5 becomes the transmission characteristic of this filter, and as shown in FIG. 7C, a transmission frequency band occurs every 20 waves (= 4 × 5).
This optical frequency filter can be used as a filter that can select an arbitrary frequency signal light from 20 frequency multiplexed signal lights. Front and rear optical gate / switch array 32
By changing the combination of the operating optical gates of (1) and (3), selecting any signal light from the other 19 frequency signal lights can be easily understood from these figures and Table 3.

【0059】よって、このフィルタを用いることによ
り、周波数間隔100GHzで等間隔に配列した20の
光周波数成分を持つ光の中から、任意の1つの光を取り
出すことが可能である。取り出される光周波数と電流を
流して光を透過させるゲートとの対応は、表3(c)に
示す通りである。本実施例では、2つの光周波数フィル
タの動作ゲートの組み合わせにより、191.0THz
から192.9THzまでの周波数範囲内の20の周波
数多重信号光の中から任意の周波数信号の光を取り出す
ことができる。なお、制御しなければならない電極数
は、9となっている。従来の光周波数フィルタの構成で
は、20の周波数多重信号光の中から任意の周波数信号
光を選択できるフィルタには20の光ゲート・スイッチ
の制御を要するが、本構成のフィルタでは、9(=5+
4)の光ゲート・スイッチの制御をすればよく、電極数
を著しく減少させることができることがわかる。
Therefore, by using this filter, it is possible to extract any one light from the light having 20 optical frequency components arranged at equal intervals at a frequency interval of 100 GHz. Table 3 (c) shows the correspondence between the extracted optical frequency and the gate that transmits current and transmits light. In this embodiment, 191.0 THz is obtained by combining the operation gates of the two optical frequency filters.
Out of the 20 frequency-multiplexed signal lights within the frequency range from 12.9 to 192.9 THz. The number of electrodes to be controlled is nine. In the configuration of the conventional optical frequency filter, a filter capable of selecting an arbitrary frequency signal light from among the 20 frequency multiplexed signal lights requires control of 20 optical gate switches. 5+
It can be seen that it is sufficient to control the optical gate switch of 4), and the number of electrodes can be significantly reduced.

【0060】必要な周波数チャネルの数がより大きくな
ればなるほど、本発明による構成により、電極数の削減
効果が大きくなることは明らかである。本実施例では光
ゲート・スイッチとして光アンプを用いた場合について
説明したが、光の透過率を変化させることのできる他の
デバイス、例えば吸収型変調器、グレーティング反射器
等を用いた場合についても全く同様の効果が期待でき
る。また光合流回路としてN入力1出力の場合について
説明したが、N入力M出力のものを用いることも可能で
ある。また、本実施例の第一及び第二アレイ導波路格子
の透過特性を逆にした構成でも同様な効果が得られるこ
とは言うまでもない。
It is clear that the greater the number of required frequency channels, the greater the effect of reducing the number of electrodes with the arrangement according to the invention. In this embodiment, the case where the optical amplifier is used as the optical gate switch has been described.However, the case where another device capable of changing the light transmittance, for example, an absorption type modulator, a grating reflector, or the like is used. Exactly the same effect can be expected. Also, the case where the optical converging circuit has N inputs and one output has been described, but an N-input M-output circuit may be used. It is needless to say that a similar effect can be obtained even when the transmission characteristics of the first and second arrayed waveguide gratings of the present embodiment are reversed.

【0061】〔実施例4〕本発明の第4の実施例を図8
に示す。本実施例は、入力光が100GHz間隔で20
個の周波数が多重された信号光の場合に適用した周波数
フィルタに関する。図中41はチャネル数4,FSRが
チャネル間隔の4倍のアレイ導波路格子フィルタ、ま
た、5はチャネル数5,FSRがチャネル間隔の5倍の
アレイ導波路格子フィルタであり、第一のアレイ導波路
格子フィルタ41のチャネル間隔は第二のアレイ導波路
格子フィルタ45のFSRと等しくなるように設定され
ている。
[Embodiment 4] FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
Shown in In this embodiment, the input light is 20 at 100 GHz intervals.
The present invention relates to a frequency filter applied to a signal light in which a plurality of frequencies are multiplexed. In the figure, reference numeral 41 denotes an arrayed waveguide grating filter having 4 channels and an FSR of 4 times the channel interval, and 5 denotes an arrayed waveguide grating filter having 5 channels and an FSR of 5 times the channel interval. The channel spacing of the waveguide grating filter 41 is set to be equal to the FSR of the second arrayed waveguide grating filter 45.

【0062】即ち、第一のアレイ導波路格子フィルタ4
1では、周波数チャネル間隔500GHz、チャネル間
の透過帯域500GHz、FSR2000GHz、チャ
ネル数4となるように、アレイ導波路、スラブ導波路、
入出力導波路が配置されており、第二のアレイ導波路格
子フィルタ45では、周波数チャネル間隔100GH
z、チャネル毎の透過帯域100GHz,FSR500
GHz、チャネル数5となるように、アレイ導波路、ス
ラフ導波路、入出力導波路が配置されている。42は4
チャネルの光ゲート・スイッチアレイ、43は4入力5
出力の光合流分配回路、44は5チャネルの光ゲート・
スイッチアレイ、46は電極である。多数の光導波路が
InP半導体基板上に形成され、アレイ導波路格子フィ
ルタ41及び45の導波路のコア層は、バンドギャップ
波長1050nmのInGaAsPで形成されている。
That is, the first arrayed waveguide grating filter 4
In 1, the array waveguide, the slab waveguide, and the frequency channel spacing are 500 GHz, the transmission band between channels is 500 GHz, the FSR is 2000 GHz, and the number of channels is 4.
An input / output waveguide is disposed, and the second arrayed waveguide grating filter 45 has a frequency channel spacing of 100 GHz.
z, transmission band 100 GHz per channel, FSR500
An arrayed waveguide, a slab waveguide, and an input / output waveguide are arranged so as to have a frequency of 5 GHz and 5 channels. 42 is 4
Channel optical gate / switch array, 43 has 4 inputs and 5 inputs
The output optical converging / distributing circuit, 44 is a 5-channel optical gate
The switch array 46 is an electrode. A number of optical waveguides are formed on the InP semiconductor substrate, and the core layers of the waveguides of the arrayed waveguide grating filters 41 and 45 are formed of InGaAsP having a bandgap wavelength of 1050 nm.

【0063】光ゲート・スイッチとして用いる半導体ア
ンプ部42及び44の導波路層の組成は、バンドギャッ
プ波長1550〜1580nmのInGaAsPであり、
波長1550nm(光周波数:〜193THz)付近の
光に対して、吸収或いは増幅作用を持つ。半導体アンプ
の上部に形成される電極46と基板の裏面に形成される
電極との間に電圧を制御し、半導体アンプの導波路層に
流れる電流をON/OFF動作させることにより、光を
透過/遮断の制御が行われる。ここで本発明の素子の動
作について説明する。第一のアレイ導波路格子フィルタ
41のある入射ポートと第二のアレイ導波路格子フィル
タ45の各入射ポートから20の周波数多重信号光が入
射した場合の各アレイ導波路格子フィルタの入出力光周
波数の関係を表4(a)及び(b)にそれぞれ示す。
The composition of the waveguide layers of the semiconductor amplifier sections 42 and 44 used as optical gate switches is InGaAsP having a band gap wavelength of 1550 to 1580 nm.
It absorbs or amplifies light near the wavelength of 1550 nm (light frequency: up to 193 THz). The voltage is controlled between the electrode 46 formed on the upper part of the semiconductor amplifier and the electrode formed on the back surface of the substrate, and the current flowing through the waveguide layer of the semiconductor amplifier is turned on / off to transmit / transmit light. Shutdown control is performed. Here, the operation of the device of the present invention will be described. Input / output optical frequency of each arrayed waveguide grating filter when 20 frequency multiplexed signal light is incident from an input port of the first arrayed waveguide grating filter 41 and each input port of the second arrayed waveguide grating filter 45 Are shown in Tables 4 (a) and (b), respectively.

【0064】[0064]

【表4】 [Table 4]

【0065】表4(a)はアレイ導波路格子フィルタ4
1について、表4(b)はアレイ導波路格子フィルタ4
5について、表4(c)は第4の実施例の光周波数フィ
ルタ全体について、入出力光周波数の関係を示してい
る。いま信号光が第一のアレイ導波路格子フィルタ41
のある入射ポートから入射したとする。図8の光ゲート
・スイッチアレイ42及び44の光ゲート・スイッチ素
子番号を再度それぞれA1〜A4,B1〜B5とし、例
として光ゲート・スイッチA1とB1を透過動作させ、
それ以外の光ゲート・スイッチは遮断動作にある場合の
透過特性は先程同様図7のようになる。
Table 4 (a) shows the arrayed waveguide grating filter 4.
Table 1 (b) shows the arrayed waveguide grating filter 4
For Table 5, Table 4 (c) shows the relationship between the input and output optical frequencies for the entire optical frequency filter of the fourth embodiment. Now, the signal light is converted to the first arrayed waveguide grating filter 41.
It is assumed that light is incident from an entrance port having The optical gate switch element numbers of the optical gate switch arrays 42 and 44 in FIG. 8 are again denoted by A1 to A4 and B1 to B5, respectively.
The transmission characteristics when the other optical gate switches are in the cutoff operation are as shown in FIG.

【0066】光ゲート・スイッチA1を透過動作させる
ことにより、図7(a)中実線で示される5つの周波数
f1〜f5の信号光が、図8中一番上の導波路から4入
力5出力の光合流分配回路43に入射する。光ゲート・
スイッチA2〜A4はOFFされているため、光合流分
配回路43の他の入射導波路から他の信号光は入射しな
い。光ゲート・スイッチA1から光合流分配回路43に
入射した信号光は光合流分配回路43により分岐され、
5チャネルの光ゲート・スイッチアレイ44に入射す
る。さて、第二のアレイ導波路格子フィルタ45では出
力ポートを一本のみ用いる。出力される信号光は表4
(b)より、図7(b)中B1〜B5で示される光周波
数を有する信号光がそれぞれ入力ポート1〜5から入射
した場合に出力ポートから出力が得られる。
By causing the optical gate switch A1 to perform the transmission operation, the signal light of the five frequencies f1 to f5 indicated by the solid lines in FIG. 7A is output from the uppermost waveguide in FIG. To the optical converging / distributing circuit 43. Optical gate
Since the switches A2 to A4 are turned off, other signal light does not enter from the other incident waveguides of the optical convergence / distribution circuit 43. The signal light that has entered the optical convergence distribution circuit 43 from the optical gate switch A1 is split by the optical convergence distribution circuit 43,
The light enters the 5-channel optical gate switch array 44. Now, in the second array waveguide grating filter 45, only one output port is used. Table 4 shows the output signal light.
7B, an output is obtained from the output port when the signal light having the optical frequency indicated by B1 to B5 in FIG. 7B enters from the input ports 1 to 5, respectively.

【0067】本実施例では、光ゲート・スイッチアレイ
44のうち光ゲート・スイッチB1のみを透過動作さ
せ、光ゲート・スイッチB2〜B5はOFFされている
ため、信号は入力ポート1からのみ第二のアレイ導波路
格子フィルタ45に入射し、他の入射導波路からは信号
光は入射しない。この場合の透過特性は、図7(b)の
実線で示すようなチャネル間隔5つおきの周期的な透過
周波数帯が生じる。ところで、前段の光ゲート・スイッ
チアレイ42で選ばれたのはf1〜f5だけなので後段
の光ゲート・スイッチアレイ44のB1から入射して、
第二のアレイ導波路格子45の出力ポートから出力され
るのはf1のみである。その結果、第二のアレイ導波路
格子45の出力ポートからは、両者の透過特性を掛け合
わせた、つまり図7(c)に示されるように、f1の周
波数を有する信号光が第二のアレイ導波路格子45の出
力ポートから出力される。
In the present embodiment, only the optical gate switch B1 of the optical gate switch array 44 is operated to be transmitted, and the optical gate switches B2 to B5 are turned off. And the signal light does not enter from other incident waveguides. In this case, in the transmission characteristics, a periodic transmission frequency band occurs every five channel intervals as shown by the solid line in FIG. 7B. By the way, since only f1 to f5 are selected in the former optical gate switch array 42, the light enters from B1 of the latter optical gate switch array 44,
Only f1 is output from the output port of the second arrayed waveguide grating 45. As a result, from the output port of the second arrayed waveguide grating 45, a signal light having a frequency of f1 is multiplied by the transmission characteristics of both, that is, as shown in FIG. Output from the output port of the waveguide grating 45.

【0068】この出力信号が本実施例に示されるフィル
タの透過特性となり、図7(c)に示すように、20波
(=4×5)おきに透過周波数帯が生じるものとなる。
この光周波数フィルタは20の周波数多重信号光の中か
ら任意の周波数信号光を選択できるフィルタとして用い
ることができる。前後の光ゲート・スイッチアレイ42
及び44の動作光ゲートの組み合わせを替えれば、他の
19の周波数信号光の中から任意の信号光を選択するこ
とは、これらの図及び表4より容易に理解することがで
きる。よって、このフィルタを用いることにより、周波
数間隔100GHzで等間隔に配列した20の光周波数
成分を持つ光の中から、任意の1つの光を取り出すこと
が可能である。取り出される光周波数と電流を流して光
を透過させるゲートとの対応は、表4(c)に示す通り
である。
This output signal becomes the transmission characteristic of the filter shown in this embodiment, and as shown in FIG. 7C, a transmission frequency band occurs every 20 waves (= 4 × 5).
This optical frequency filter can be used as a filter that can select an arbitrary frequency signal light from 20 frequency multiplexed signal lights. Front and back optical gate / switch array 42
By changing the combination of the operating optical gates of (44) and (44), selecting an arbitrary signal light from the other 19 frequency signal lights can be easily understood from these figures and Table 4. Therefore, by using this filter, any one light can be extracted from the light having 20 optical frequency components arranged at regular intervals at a frequency interval of 100 GHz. Table 4 (c) shows the correspondence between the extracted optical frequency and the gate that transmits current and allows light to pass therethrough.

【0069】本実施例では、2つの光周波数フィルタの
動作ゲートの組み合わせにより、191.0THzから
192.9THzまでの周波数範囲内の20の周波数多
重信号光から任意の周波数の信号光を取り出すことがで
きる。なお、制御しなければならない電極数は、9とな
っている。本実施例では光ゲート・スイッチとして光ア
ンプを用いた場合について説明したが、光の透過率を変
化させることのできる他のデバイス、例えば吸収型変調
器、グレーティング反射器等を用いた場合についても全
く同様の効果が期待できる。また光合流回路としてN入
力M出力の場合について説明したが、入力ポート数、出
力ポート数がそれぞれN,M以上であれば同様の効果が
期待できる。また、本実施例の第一及び第二アレイ導波
路格子の透過特性を逆にした構成でも同様な効果が得ら
れることは言うまでもない。
In this embodiment, by combining the operation gates of the two optical frequency filters, it is possible to extract a signal light of an arbitrary frequency from 20 frequency-multiplexed signal lights within a frequency range from 191.0 THz to 192.9 THz. it can. The number of electrodes to be controlled is nine. In this embodiment, the case where the optical amplifier is used as the optical gate switch has been described.However, the case where another device capable of changing the light transmittance, for example, an absorption type modulator, a grating reflector, or the like is used. Exactly the same effect can be expected. Also, the case where the optical converging circuit has N inputs and M outputs has been described, but the same effect can be expected if the number of input ports and the number of output ports are N and M or more, respectively. It is needless to say that a similar effect can be obtained even when the transmission characteristics of the first and second arrayed waveguide gratings of the present embodiment are reversed.

【0070】〔実施例5〕本発明の第5の実施例を図9
に示す。本実施例は、入力光が100GHz間隔で20
個の周波数が多重された信号光の場合に適用した周波数
フィルタに関する。図中51は、チャネル数5、チャネ
ル間隔100GHz、チャネル毎の透過帯域100GH
z,FSRがチャネル間隔の5倍、即ち、500GHz
のアレイ導波路格子フィルタである。53はチャネル数
4、チャネル間隔は500GHz、チャネル毎の透過帯
域は第一のアレイ導波路格子フィルタ51のチャネル間
隔の3倍、即ち、300GHz、FSRがチャネル間隔
の4倍、即ち、2000GHzのアレイ導波路格子フィ
ルタである。
[Embodiment 5] FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention.
Shown in In this embodiment, the input light is 20 at 100 GHz intervals.
The present invention relates to a frequency filter applied to a signal light in which a plurality of frequencies are multiplexed. In the figure, reference numeral 51 denotes a channel number of 5, a channel interval of 100 GHz, and a transmission band of 100 GH for each channel.
z, FSR is five times the channel spacing, ie, 500 GHz
Is an arrayed waveguide grating filter. An array 53 has four channels, a channel interval of 500 GHz, and a transmission band for each channel is three times the channel interval of the first arrayed waveguide grating filter 51, ie, 300 GHz, and the FSR is four times the channel interval, ie, an array of 2000 GHz. It is a waveguide grating filter.

【0071】ただし、第二のアレイ導波路格子53のス
ラブ導波路との接合点における入力導波路の間隔を図1
0のように第二のアレイ導波路格子フィルタ53のチャ
ネル間隔500GHzと信号光の周波数間隔100GH
zを加えた分だけ(600GHz)ずらして配置する。
このとき、第二のアレイ導波路格子フィルタ53の各入
力ポートから多重信号光が入射すると、各光周波数信号
はその周波数毎に図11に示す焦点位置に対して分配さ
れる。図11では、このときの各入力ポートからの入射
に対してf1からf20の各光周波数信号と焦点位置の
関係を示している(一点鎖線)。
Note that the distance between the input waveguides at the junction of the second arrayed waveguide grating 53 with the slab waveguide is shown in FIG.
0, the channel spacing of the second arrayed waveguide grating filter 53 is 500 GHz and the signal light frequency spacing is 100 GHz.
They are shifted by the amount of z (600 GHz).
At this time, when multiplexed signal light enters from each input port of the second arrayed waveguide grating filter 53, each optical frequency signal is distributed to the focal position shown in FIG. 11 for each frequency. FIG. 11 shows the relationship between each of the optical frequency signals f1 to f20 and the focus position with respect to the incidence from each input port at this time (dotted line).

【0072】この図を見ればわかるように20の各信号
は第二のアレイ導波路格子フィルタ53の入力ポートを
適当に選ぶことにより常に透過帯域の中心を通るように
なる(図11点線枠、図12)。表5(a)はアレイ導
波路格子フィルタ51について、表5(b)はアレイ導
波路格子フィルタ58について、表5(c)は第5の実
施例の光周波数フィルタ全体について、入出力光周波数
の関係を示している。よって、透過特性としては表5
(b)のようになる。
As can be seen from this figure, each of the 20 signals always passes through the center of the transmission band by appropriately selecting the input port of the second arrayed waveguide grating filter 53 (see the dotted frame in FIG. 11). (FIG. 12). Table 5 (a) is for the arrayed waveguide grating filter 51, Table 5 (b) is for the arrayed waveguide grating filter 58, and Table 5 (c) is for the entire optical frequency filter of the fifth embodiment. Shows the relationship. Therefore, Table 5 shows the transmission characteristics.
(B).

【0073】[0073]

【表5】 [Table 5]

【0074】52は5チャネルの光ゲート・スイッチア
レイ、54は4チャネルの光ゲート・スイッチアレイ、
55は4入力1出力の光合流回路、56は電極である。
多数の光導波路がInP半導体基板上に形成され、アレ
イ導波路格子フィルタ51及び53の導波路のコア層
は、バンドギャップ波長1050nmのInGaAsPで
形成されている。光ゲート・スイッチとして用いる半導
体アンプ部52及び54の導波路層の組成は、バンドギ
ャップ波長1550〜1580nmのInGaAsPであ
り、波長1550nm(光周波数=:〜193THz)
付近の光に対して、吸収或いは増幅作用を持つ。
52 is a 5-channel optical gate switch array, 54 is a 4-channel optical gate switch array,
Reference numeral 55 denotes a four-input one-output optical merging circuit, and reference numeral 56 denotes an electrode.
A large number of optical waveguides are formed on an InP semiconductor substrate, and the core layers of the waveguides of the arrayed waveguide grating filters 51 and 53 are formed of InGaAsP having a bandgap wavelength of 1050 nm. The composition of the waveguide layers of the semiconductor amplifier sections 52 and 54 used as optical gate switches is InGaAsP having a band gap wavelength of 1550 to 1580 nm, and a wavelength of 1550 nm (optical frequency =: 193 THz).
It has an absorbing or amplifying effect on nearby light.

【0075】半導体アンプの上部に形成される電極56
と基板の裏面に形成される電極との間に電圧を制御し、
半導体アンプの導波路層に流れる電流をON/OFF動
作させることにより、光を透過/遮断の制御が行われ
る。ここで本発明の素子の動作について説明する。図9
の光ゲート・スイッチアレイ52及び54の光ゲート・
スイッチ素子番号をそれぞれA1〜A5,B1〜B4と
し、例として光ゲート・スイッチA2とB1を透過動作
させ、それ以外の光ゲート・スイッチは遮断動作にある
場合を考える。第一のアレイ導波路格子52の入射ポー
トから入った多重光は、その周波数成分毎に光ゲート・
スイッチA1〜A5に表5(a)のように分配されて入
る。ここでA2をON,A1,A3〜A5をOFFとす
ると、第二のアレイ導波路格子53の入力ポート2には
f2,f7,f12,f17が入り、それ以外の入力ポ
ートには信号が入らない。
Electrode 56 formed above semiconductor amplifier
And a voltage between the electrode formed on the back surface of the substrate and
The ON / OFF operation of the current flowing through the waveguide layer of the semiconductor amplifier controls the transmission / blocking of light. Here, the operation of the device of the present invention will be described. FIG.
The optical gates of the optical gate switch arrays 52 and 54
It is assumed that the switch element numbers are A1 to A5 and B1 to B4, respectively, and that the optical gate switches A2 and B1 are operated in a transmissive manner, and the other optical gate switches are in a cutoff operation. The multiplexed light entering from the incident port of the first arrayed waveguide grating 52 is divided into an optical gate and
The switches are distributed to the switches A1 to A5 as shown in Table 5 (a). If A2 is turned on and A1 and A3 to A5 are turned off, f2, f7, f12, and f17 enter the input port 2 of the second arrayed waveguide grating 53, and signals enter other input ports. Absent.

【0076】第二のアレイ導波路格子53の入力ポート
2から入った上の4つの信号は、表5(b)の透過特性
に従い、光ゲート・スイッチB1〜B4にそれぞれf
7,f12,f17,f2が入る。更にここで、光ゲー
ト・スイッチB1をONにし、それ以外の光ゲート・ス
イッチB2〜B5をOFFにすると、f7のみが5入力
1出力の光合流回路55に入り、最終的にこの光周波数
フィルタから出力される光信号はf7となる。なお、前
後の光ゲート・スイッチアレイ42及び44の動作光ゲ
ートの組み合わせを替えれば、他の19の周波数信号光
の中から任意の信号光を選択することは、これらの図及
び表5より容易に理解することができる。よって、この
フィルタを用いることにより、周波数間隔100GHz
で等間隔に配列した20の光周波数成分を持つ光の中か
ら、任意の1つの光を取り出すことが可能である。取り
出される光周波数と電流を流して光を透過させるゲート
との対応は、表5(c)に示す通りである。
The upper four signals input from the input port 2 of the second arrayed waveguide grating 53 are applied to the optical gate switches B1 to B4 according to the transmission characteristics shown in Table 5 (b).
7, f12, f17 and f2 are entered. Further, when the optical gate switch B1 is turned ON and the other optical gate switches B2 to B5 are turned OFF, only f7 enters the five-input one-output optical merging circuit 55, and finally this optical frequency filter The optical signal output from is f7. By changing the combination of the operating optical gates of the front and rear optical gate / switch arrays 42 and 44, it is easy to select an arbitrary signal light from the other 19 frequency signal lights from these figures and Table 5. Can be understood. Therefore, by using this filter, the frequency interval is 100 GHz.
It is possible to take out one arbitrary light from the light having 20 optical frequency components arranged at equal intervals. Table 5 (c) shows the correspondence between the extracted optical frequency and the gate that transmits current and transmits light.

【0077】本実施例では、2つの光周波数フィルタの
動作ゲートの組み合わせにより、191.0THzから
192.9THzまでの周波数範囲内の20の周波数多
重信号光から任意の周波数の信号光を取り出すことがで
きる。なお、制御しなければならない電極数は、9とな
っている。また、従来、透過特性がガウス分布になるよ
うなアレイ導波路格子を複数段構成すると、通る帯域は
設計上の誤差等で、徐々に狭まる傾向にあったが、この
ように後段に広い透過帯域を持ったアレイ導波路格子を
置き、選ばれる信号は後段のアレイ導波路格子の入力導
波路のスラブ導波路接続点での配置の工夫により、常に
透過帯域の中心を通るようにできる。これによって、こ
の狭帯域化を抑制する効果が期待できる。
In this embodiment, by combining the operation gates of the two optical frequency filters, it is possible to extract a signal light of an arbitrary frequency from 20 frequency multiplexed signal lights in a frequency range from 191.0 THz to 192.9 THz. it can. The number of electrodes to be controlled is nine. Conventionally, when an arrayed waveguide grating having a transmission characteristic of a Gaussian distribution is formed in a plurality of stages, the passing band tends to gradually narrow due to a design error or the like. An arrayed waveguide grating having the following structure is placed, and the signal to be selected can always pass through the center of the transmission band by devising the arrangement of the input waveguide of the subsequent arrayed waveguide grating at the connection point of the slab waveguide. Thereby, the effect of suppressing the band narrowing can be expected.

【0078】本実施例では光ゲート・スイッチとして光
アンプを用いた場合について説明したが、光の透過率を
変化させることのできる他のデバイス、例えば吸収型変
調器、グレーティング反射器等を用いた場合についても
全く同様の効果が期待できる。また光合流回路としてN
入力M出力の場合について説明したが、入力ポート数、
出力ポート数がそれぞれN,M以上であれば同様の効果
が期待できる。
In this embodiment, the case where an optical amplifier is used as the optical gate switch has been described. However, other devices capable of changing the light transmittance, such as an absorption type modulator and a grating reflector, are used. The same effect can be expected in this case. Also, as an optical merging circuit, N
The case of input M output has been described, but the number of input ports,
Similar effects can be expected if the number of output ports is N or M or more, respectively.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上、実施例に基づいて詳細に説明した
ように本発明によれば、少ない電極数の制御で選択でき
る光周波数(波長)の数を著しく増加した光周波数フィ
ルタを実現することが可能になる。
According to the present invention, as described above in detail based on the embodiments, it is possible to realize an optical frequency filter in which the number of optical frequencies (wavelengths) that can be selected by controlling a small number of electrodes is remarkably increased. Becomes possible.

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

【図1】本発明の第1の実施例を表す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a first embodiment of the present invention.

【図2】図2(a)はアレイ導波路格子フィルタ1,7
の透過スペクトルを、図2(b)はアレイ導波路格子フ
ィルタ3,11の透過スペクトルを、図2(c)は光周
波数フィルタ全体の透過スペクトルを表したグラフであ
る。
FIG. 2A is an arrayed waveguide grating filter 1, 7;
2B is a graph showing the transmission spectrum of the arrayed waveguide grating filters 3 and 11, and FIG. 2C is a graph showing the transmission spectrum of the entire optical frequency filter.

【図3】本発明の第2の実施例を表す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a second embodiment of the present invention.

【図4】従来例の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional example.

【図5】光合流回路、光合流分配回路の具体例を示す構
成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a specific example of an optical convergence circuit and an optical convergence distribution circuit;

【図6】本発明の第3の実施例を表す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a third embodiment of the present invention.

【図7】図7(a)はアレイ導波路格子フィルタ31,
41について、図7(b)はアレイ導波路格子フィルタ
33,45について、図7(c)は光周波数フィルタ全
体について、透過スペクトルを表したグラフである。
FIG. 7A shows an arrayed waveguide grating filter 31;
FIG. 7B is a graph showing transmission spectra for the array waveguide grating filters 33 and 45, and FIG. 7C is a graph showing transmission spectra for the entire optical frequency filter.

【図8】本発明の第4の実施例を表す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施例を表す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施例におけるアレイ導波路
格子フィルタ53の入力導波路の設計を示す説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a design of an input waveguide of an arrayed waveguide grating filter 53 according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5の実施例におけるアレイ導波路
格子フィルタ53の入出力光周波数の関係を示す説明図
である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a relationship between input and output optical frequencies of an arrayed waveguide grating filter 53 according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施例におけるアレイ導波路
格子フィルタ53の透過特性を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing transmission characteristics of an arrayed waveguide grating filter 53 according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,3 アレイ導波路格子フィルタ 7,11 アレイ導波路格子フィルタ 2,4,8,10,11 半導体アンプ・ゲート・アレ
イ 5 光合流回路 6,12 光ゲート制御用電極 9 光合流分配回路 13,18 入力光導波路 16,21 出力光導波路 14,15,19,20 スラブ導波路 17,22 アレイ導波路 23 光ゲート制御用電極 24 InP基板 31,33 アレイ導波路格子フィルタ 32,34 半導体アンプ・ゲート・アレイ 35,55 光合流回路 36,46,56 光ゲート制御用電極 41,45 アレイ導波路格子フィルタ 42,44 半導体アンプ・ゲート・アレイ 43 光合流分配回路 51,53 アレイ導波路格子フィルタ 52,54 半導体アンプ・ゲート・アレイ 110 アレイ導波路格子分波器 111 アレイ導波路格子合波器 112 半導体アンプ・ゲート・アレイ 120 InP基板 121,126 入力光導波路 125,130 出力光導波路 122,124,127,129 スラブ導波路 123,128 アレイ導波路
1,3 Array waveguide grating filter 7,11 Array waveguide grating filter 2,4,8,10,11 Semiconductor amplifier / gate array 5 Optical converging circuit 6,12 Optical gate control electrode 9 Optical converging / distributing circuit 13, Reference Signs List 18 input optical waveguide 16, 21 output optical waveguide 14, 15, 19, 20 slab waveguide 17, 22 array waveguide 23 optical gate control electrode 24 InP substrate 31, 33 array waveguide grating filter 32, 34 semiconductor amplifier / gate Arrays 35, 55 Optical converging circuits 36, 46, 56 Electrode gate control electrodes 41, 45 Array waveguide grating filters 42, 44 Semiconductor amplifier gate array 43 Optical converging / distributing circuits 51, 53 Array waveguide grating filters 52, 54 Semiconductor Amplifier Gate Array 110 Arrayed Waveguide Lattice Demultiplexer 111 Arrayed Waveguide Sub-combiner 112 Semiconductor amplifier / gate array 120 InP substrate 121, 126 Input optical waveguide 125, 130 Output optical waveguide 122, 124, 127, 129 Slab waveguide 123, 128 Array waveguide

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉國 裕三 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 石井 啓之 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 神徳 正樹 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H079 AA05 AA13 BA01 CA07 DA16 EA05 EA07 EB15 HA07 5K002 BA02 BA05 BA06 BA07 DA02 FA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yuzo Yoshikuni 3-19-2 Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Hiroyuki Ishii 3- 192-1 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. Within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Masaki Shintoku 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo F-term within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2H079 AA05 AA13 BA01 CA07 DA16 EA05 EA07 EB15 HA07 5K002 BA02 BA05 BA06 BA07 DA02 FA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一本の入力導波路に入射した光を少なく
とも二本以上の出力導波路に異なる光周波数毎に分波す
る作用を持つ第一のアレイ導波路格子フィルタと、その
分波された光を1つの導波路に合波させる作用をもつ第
二のアレイ導波路格子フィルタの間に、分波された光を
透過又は遮断させる光ゲート・スイッチを接続してなる
光周波数フィルタにおいて、第一及び第二のアレイ導波
路格子フィルタにおいて、隣り合う出力導波路もしくは
入力導波路間に分波若しくは合波される光周波数の差が
全てのアレイ導波路格子で等しくなるように導波路が配
置され、かつ、第一のアレイ導波路格子フィルタで周期
的に生じる透過光周波数の間隔と第二のアレイ導波路格
子フィルタで周期的に生じる透過光周波数の間隔とが前
記光周波数の差だけ異なるように、第一のアレイ導波路
格子フィルタの隣り合うアレイ導波路間の長さの差と、
第二のアレイ導波路格子フィルタの隣り合うアレイ導波
路間の長さの差とが、異なる値になるように設定され、
さらに第二のアレイ導波路格子フィルタの少なくとも二
本以上の出力導波路に、分波された光を透過又は遮断さ
せる光ゲート・スイッチを接続し、該光ゲート・スイッ
チの出力導波路に光合流回路が接続されていることを特
徴とする光周波数フィルタ。
1. A first arrayed waveguide grating filter having a function of splitting light incident on one input waveguide into at least two or more output waveguides for each different optical frequency, An optical frequency filter comprising an optical gate switch for transmitting or blocking the demultiplexed light between a second arrayed waveguide grating filter having an operation of multiplexing the split light into one waveguide, In the first and second arrayed waveguide grating filters, the waveguides are arranged such that the difference between the optical frequencies to be demultiplexed or multiplexed between adjacent output waveguides or input waveguides is equal in all arrayed waveguide gratings. The interval between the transmitted light frequencies periodically arranged in the first arrayed waveguide grating filter and the interval between the transmitted light frequencies periodically generated in the second arrayed waveguide grating filter is the difference between the optical frequencies. Differently, the difference in length between adjacent array waveguides of the first array waveguide grating filter;
The difference in length between adjacent array waveguides of the second array waveguide grating filter is set to be a different value,
Further, an optical gate switch for transmitting or blocking the demultiplexed light is connected to at least two or more output waveguides of the second arrayed waveguide grating filter, and optically coupled to the output waveguide of the optical gate switch. An optical frequency filter to which a circuit is connected.
【請求項2】 一本の入力導波路に入射した光を少なく
とも二本以上の出力導波路に異なる光周波数毎に分波す
る作用を持つ第一のアレイ導波路格子フィルタと、その
分波された光を1つの導波路に合波させる作用をもつ第
二のアレイ導波路格子フィルタの間に、分波された光を
透過又は遮断させる光ゲート・スイッチを接続してなる
光周波数フィルタにおいて、第一及び第二のアレイ導波
路格子フィルタにおいて、隣り合う出力導波路もしくは
入力導波路間に分波若しくは合波される光周波数の差が
全てのアレイ導波路格子で等しくなるように導波路が配
置され、かつ、第一のアレイ導波路格子フィルタで周期
的に生じる透過光周波数の間隔と第二のアレイ導波路格
子フィルタで周期的に生じる透過光周波数の間隔とが前
記光周波数の差だけ異なるように、第一のアレイ導波路
格子フィルタの隣り合うアレイ導波路間の長さの差と、
第二のアレイ導波路格子フィルタの隣り合うアレイ導波
路間の長さの差とが、異なる値になるように設定され、
さらに該光ゲート・スイッチの出力導波路に光合流分配
回路が接続され、該光合流分配回路の少なくとも二本以
上の出力導波路に、分波された光を透過又は遮断させる
光ゲート・スイッチが接続され、該光ゲート・スイッチ
の出力導波路が第二のアレイ導波路格子フィルタのそれ
ぞれ異なった入力導波路に接続されていることを特徴と
する光周波数フィルタ。
2. A first arrayed waveguide grating filter having the function of splitting light incident on one input waveguide into at least two or more output waveguides for each different optical frequency, An optical frequency filter comprising an optical gate switch for transmitting or blocking the demultiplexed light between a second arrayed waveguide grating filter having an operation of multiplexing the split light into one waveguide, In the first and second arrayed waveguide grating filters, the waveguides are arranged such that the difference between the optical frequencies to be demultiplexed or multiplexed between adjacent output waveguides or input waveguides is equal in all arrayed waveguide gratings. The interval between the transmitted light frequencies periodically arranged in the first arrayed waveguide grating filter and the interval between the transmitted light frequencies periodically generated in the second arrayed waveguide grating filter is the difference between the optical frequencies. Differently, the difference in length between adjacent array waveguides of the first array waveguide grating filter;
The difference in length between adjacent array waveguides of the second array waveguide grating filter is set to be a different value,
Further, an optical junction switch is connected to the output waveguide of the optical gate switch, and an optical gate switch for transmitting or blocking the split light is provided to at least two or more output waveguides of the optical junction switch. An optical frequency filter, wherein the output waveguides of the optical gate switch are connected to different input waveguides of a second arrayed waveguide grating filter.
【請求項3】 2つのアレイ導波路格子フィルタの間
に、第一のアレイ導波路格子フィルタで分波された光を
透過又は遮断させる光ゲート・スイッチを接続した光周
波数フィルタにおいて、第一のアレイ導波路格子フィル
タにおいて、隣り合う出力導波路に分波される光周波数
の差と第二のアレイ導波路格子フィルタで周期的に生じ
る透過光周波数の間隔とが等しくなるように導波路が配
置され、或いは、第二のアレイ導波路格子フィルタにお
いて、隣り合う出力導波路に分波される光周波数の差と
第一のアレイ導波路格子フィルタで周期的に生じる透過
光周波数の間隔とが等しくなるように導波路が配置さ
れ、更に第二のアレイ導波路格子フィルタの少なくとも
二本以上ある出力導波路に、分波された光を透過又は遮
断させる光ゲート・スイッチを接続し、該光ゲート・ス
イッチの出力導波路に光合流回路が接続されていること
を特徴とする光周波数フィルタ。
3. An optical frequency filter in which an optical gate switch for transmitting or blocking light split by the first arrayed waveguide grating filter is connected between two arrayed waveguide grating filters. In the arrayed waveguide grating filter, the waveguides are arranged so that the difference between the optical frequencies demultiplexed to the adjacent output waveguides and the interval between the transmitted light frequencies periodically generated in the second arrayed waveguide grating filter are equal. Alternatively, in the second arrayed waveguide grating filter, the difference between the optical frequencies demultiplexed to adjacent output waveguides is equal to the interval of the transmitted light frequency periodically generated in the first arrayed waveguide grating filter. An optical gate switch for transmitting or blocking the demultiplexed light to at least two output waveguides of the second arrayed waveguide grating filter. And an optical converging circuit connected to an output waveguide of the optical gate switch.
【請求項4】 2つのアレイ導波路格子フィルタの間
に、第一のアレイ導波路格子フィルタで分波された光を
透過又は遮断させる光ゲート・スイッチを接続した光周
波数フィルタにおいて、第一のアレイ導波路格子フィル
タにおいて、隣り合う出力導波路に分波される光周波数
の差と第二のアレイ導波路格子フィルタで周期的に生じ
る透過光周波数の間隔とが等しくなるように導波路が配
置され、或いは、第二のアレイ導波路格子フィルタにお
いて、隣り合う出力導波路に分波される光周波数の差と
第一のアレイ導波路格子フィルタで周期的に生じる透過
光周波数の間隔とが等しくなるように導波路が配置さ
れ、更に該光ゲート・スイッチの出力導波路に光合流分
配回路が接続され、該光合流分配回路の少なくとも二本
以上ある出力導波路に、分配された光を透過又は遮断さ
せる光ゲート・スイッチが接続され、該光ゲート・スイ
ッチの出力導波路が第二のアレイ導波路格子フィルタの
それぞれ異なった入力導波路に接続されていることを特
徴とする光周波数フィルタ。
4. An optical frequency filter in which an optical gate switch for transmitting or blocking light split by the first arrayed waveguide grating filter is connected between two arrayed waveguide grating filters. In the arrayed waveguide grating filter, the waveguides are arranged so that the difference between the optical frequencies demultiplexed to the adjacent output waveguides and the interval between the transmitted light frequencies periodically generated in the second arrayed waveguide grating filter are equal. Alternatively, in the second arrayed waveguide grating filter, the difference between the optical frequencies demultiplexed to adjacent output waveguides is equal to the interval between the transmitted light frequencies periodically generated in the first arrayed waveguide grating filter. A waveguide is arranged so that the optical gate switch is connected to an output waveguide of the optical gate switch, and at least two or more output waveguides of the optical merge / distribution circuit are connected to the output waveguide. An optical gate switch for transmitting or blocking the distributed light is connected, and an output waveguide of the optical gate switch is connected to different input waveguides of the second arrayed waveguide grating filter. An optical frequency filter.
【請求項5】 2つのアレイ導波路格子フィルタの間
に、第一のアレイ導波路格子フィルタで分波された光を
透過又は遮断させる光ゲート・スイッチを接続した光周
波数フィルタにおいて、第二のアレイ導波路格子フィル
タの出力導波路において、透過される光周波数帯域が第
一のアレイ導波路格子フィルタで透過される光周波数帯
域以上かつ第一のアレイ導波路格子フィルタで周期的に
生じる透過光周波数の間隔以下の範囲内に設定され、か
つ、第二のアレイ導波路格子フィルタにおいて、隣り合
う出力導波路に分波される光周波数の差と第一のアレイ
導波路格子フィルタで周期的に生じる透過光周波数の間
隔とが、第一のアレイ導波路格子フィルタで隣り合う出
力導波路に分波される光周波数の差だけずれるように第
二のアレイ導波路格子フィルタの入力導波路が配置さ
れ、更に第二のアレイ導波路格子フィルタの少なくとも
二本以上ある出力導波路に、分波された光を透過又は遮
断させる光ゲート・スイッチを接続し、該光ゲート・ス
イッチの出力導波路に光合流回路が接続されていること
を特徴とする光周波数フィルタ。
5. An optical frequency filter in which an optical gate switch for transmitting or blocking light split by the first arrayed waveguide grating filter is connected between two arrayed waveguide grating filters. In the output waveguide of the arrayed waveguide grating filter, transmitted light whose optical frequency band transmitted is equal to or higher than the optical frequency band transmitted by the first arrayed waveguide grating filter and periodically generated by the first arrayed waveguide grating filter It is set within the range of the frequency interval or less, and in the second arrayed waveguide grating filter, the difference between the optical frequency demultiplexed to the adjacent output waveguide and the first arrayed waveguide grating filter periodically. The second arrayed waveguide grating is arranged such that the interval between the generated transmitted light frequencies is shifted by the difference between the optical frequencies split into adjacent output waveguides by the first arrayed waveguide grating filter. An optical gate switch for transmitting or blocking the demultiplexed light is connected to at least two output waveguides of the second arrayed waveguide grating filter, wherein the input waveguide of the filter is disposed; An optical frequency filter, wherein an optical converging circuit is connected to the output waveguide of the switch.
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