JP2002072157A - Wavelength-changeable filter and spatial-optical switch - Google Patents

Wavelength-changeable filter and spatial-optical switch

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JP2002072157A
JP2002072157A JP2000253605A JP2000253605A JP2002072157A JP 2002072157 A JP2002072157 A JP 2002072157A JP 2000253605 A JP2000253605 A JP 2000253605A JP 2000253605 A JP2000253605 A JP 2000253605A JP 2002072157 A JP2002072157 A JP 2002072157A
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waveguide
waveguides
refractive index
tunable filter
wavelength
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亮 ▲高▼橋
Akira Takahashi
Shinji Matsuo
慎治 松尾
Hirokazu Takenouchi
弘和 竹ノ内
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength-changeable filter which takes out a prescribed wavelength signal from luminous signals having multiplexed wavelength at a high speed, and to provide a spatial optical switch. SOLUTION: An input waveguide 11 which a luminous signal is inputted to, a slab waveguide 13 for distributing the luminous signal to an array waveguide 12, the array waveguide 12 equipped with a triangle electrode 14 for injecting current or impressing voltage to change a refractive index, a slab waveguide 16 for coupling light outputted from the array waveguide 12 with an output waveguide 15 and the output waveguide 15 outputting the luminous signal are provided.

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、波長多重された複
数の光信号から所望の波長信号を高速に取り出す波長可
変フィルター及び空間光スイッチに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength tunable filter and a spatial light switch for extracting a desired wavelength signal from a plurality of wavelength-multiplexed optical signals at a high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】インタ
ーネットに代表されるデータトラフィックは爆発的に増
加しており、大容量な光パケット処理が求められてい
る。そのため、複数波長の光信号を多重化して1本の光
ファイバー中を伝送させる波長多重方式が急速に進展し
ている。そのような波長多重伝送方式においては、多重
化された複数の光信号の中から所望の波長の光信号を高
速に取り出す波長可変の光フィルター技術が不可欠とな
る。
2. Description of the Related Art Data traffic typified by the Internet has exploded, and large-capacity optical packet processing is required. For this reason, a wavelength multiplexing system for multiplexing optical signals of a plurality of wavelengths and transmitting the multiplexed optical signal through one optical fiber is rapidly developing. In such a wavelength division multiplexing transmission system, a wavelength tunable optical filter technology for extracting an optical signal of a desired wavelength from a plurality of multiplexed optical signals at high speed is indispensable.

【0003】従来は、アレイ導波路格子型波長合分波器
(AWG)のアレイ導波路格子(入力する波長多重信号
を波長毎に異なる出力ポートへ空間的に分配する機能を
有する)により全ての信号を分け、それぞれのポートに
光ゲート(電界吸収型光変調器や半導体レーザ増幅器
等)を挿入し、所望の波長の光信号が通過する光ゲート
のみを制御信号により開け、さらに前述と逆過程のアレ
イ導波路格子により、一つの出力ポートへ統合すること
により、波長可変フィルターの機能を実現している。
Conventionally, an arrayed waveguide grating type wavelength multiplexer / demultiplexer (AWG) employs an arrayed waveguide grating (having a function of spatially distributing an input wavelength-division multiplexed signal to different output ports for each wavelength). Separate the signals, insert optical gates (electro-absorption optical modulators, semiconductor laser amplifiers, etc.) into each port, open only the optical gates through which optical signals of the desired wavelengths pass by the control signal, and process the reverse of the above. The function of the wavelength tunable filter is realized by integrating into one output port by the arrayed waveguide grating.

【0004】しかしこの場合、波長多重数が多くなるに
つれて、光ゲートの数は増大し、全体としてかなり大掛
かりな複雑な素子となってしまう。
However, in this case, as the number of wavelength multiplexes increases, the number of optical gates increases, resulting in a rather large and complicated device as a whole.

【0005】そこで、一つの素子で同様の機能を実現す
ることが望まれるが、従来は多重干渉効果を利用したエ
タロン型の素子が用いられる。この場合、高反射膜に挟
まれた半導体材料の屈折率を電流注入または電界印加に
より高速に変化させることにより、エタロンの共振波長
を変化させ、波長フィルターの機能を実現している。
[0005] Therefore, it is desired to realize the same function with one element. Conventionally, an etalon-type element utilizing the multiple interference effect is used. In this case, by changing the refractive index of the semiconductor material sandwiched between the highly reflective films at high speed by current injection or electric field application, the resonance wavelength of the etalon is changed and the function of the wavelength filter is realized.

【0006】しかし、これにより変化する波長範囲Δλ
はλ0 Δn/n(λ0 :屈折率変化に無い時の共振波
長、Δn:屈折率変化量、n:半導体の屈折率)で表さ
れ、Δn/n=0.3%、λ0 =1.55μmとする
と、Δλ=4.65nmとなり、実際のシステムで求め
られる数10nmの値を実現することは不可能である。
屈折率変化の大きな液晶等の材料を用いれば、Δλの増
大は可能であるが、動作速度が極めて低速になってしま
う。
However, the wavelength range Δλ that changes due to this is
Is represented by λ 0 Δn / n (λ 0 : resonance wavelength when there is no change in refractive index, Δn: amount of change in refractive index, n: refractive index of semiconductor), and Δn / n = 0.3%, λ 0 = If it is 1.55 μm, Δλ = 4.65 nm, and it is impossible to realize a value of several tens nm required in an actual system.
If a material such as liquid crystal having a large change in the refractive index is used, Δλ can be increased, but the operating speed becomes extremely low.

【0007】前述したように、アレイ導波路格子を複数
の半導体光ゲートを組み合わせた素子では、高速に所望
の波長信号のみを取り出すことが可能であるが、かなり
大掛かりな装置となってしまう。さらにエタロン型素子
では、一つの素子で簡便に構成することは可能である
が、高速性と広波長可変範囲を両立することが不可能で
ある。
As described above, in an element in which an arrayed waveguide grating is combined with a plurality of semiconductor optical gates, it is possible to take out only a desired wavelength signal at a high speed, but the device becomes considerably large. Further, an etalon-type element can be simply configured with one element, but it is impossible to achieve both high speed and a wide wavelength variable range.

【0008】また、インターネットに代表されるデータ
トラフィックは爆発的に増加しており、大容量な光パケ
ット処理が求められ、複数の入力ポートからの光信号
を、複数の出力ポートに任意に切り替える高速な空間光
スイッチが必要不可欠となる。従来は図17に示すよう
に、一つの入力ポート01からの光信号をスターカプラ
等の分波器02で出力ポート数に分岐し、それぞれに半
導体レーザ増幅器(SOA)や電界吸収型光変調器(E
AM)等の光ゲート03を配置し、再び同一の出力ポー
ト04どうしを合波器05合波する方法が提案されてい
る。
Further, data traffic represented by the Internet is explosively increasing, and large-capacity optical packet processing is required, and high-speed switching of optical signals from a plurality of input ports to a plurality of output ports is arbitrarily performed. A spatial light switch is indispensable. Conventionally, as shown in FIG. 17, an optical signal from one input port 01 is branched into the number of output ports by a demultiplexer 02 such as a star coupler, and a semiconductor laser amplifier (SOA) and an electro-absorption optical modulator are respectively provided. (E
AM) or the like, and a method of multiplexing the same output ports 04 with the multiplexer 05 again has been proposed.

【0009】また、図18に示すように光スイッチをク
ロスバー配置(図18(A))やツリー状に配置(図1
8(B))したマトリクススイッチ等が提案されてい
る。
As shown in FIG. 18, optical switches are arranged in a crossbar (FIG. 18A) or in a tree shape (FIG. 1).
8 (B)) is proposed.

【0010】前述した図17の方法では、出力ポート数
が多くなるにつれ、分岐による損失が大きくなる上、光
ゲートの数も比例して増大し、これら多数の光ゲートを
制御することが極めて困難となる。
In the above-described method of FIG. 17, as the number of output ports increases, the loss due to branching increases, and the number of optical gates increases in proportion. It is extremely difficult to control these many optical gates. Becomes

【0011】また、図18に示す方法でも構成により必
要となる光スイッチの数は異なるものの、いずれの構成
でもかなり多数の光スイッチが必要となり、全体の制御
がかなり複雑となる。さらに光信号は複数の光スイッチ
を通過するため、損失もかなりの大きさとなってしま
う。
Although the number of optical switches required in the method shown in FIG. 18 differs depending on the configuration, a considerably large number of optical switches are required in any configuration, and the overall control becomes considerably complicated. Further, since the optical signal passes through a plurality of optical switches, the loss is also considerable.

【0012】本発明は上述の問題に鑑み、高速性と広波
長可変性を両立する小型の波長可変フィルター及びより
簡便に制御可能な空間光スイッチを提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a small wavelength tunable filter that achieves both high speed and wide wavelength tunability, and a spatial light switch that can be controlled more easily.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の[請求項1]のアレイ導波路格子型波長合分波器
(AWG)のアレイ導波路の各導波路の屈折率を、該屈
折率の変化総量を該各導波路間で一定割合で変化させる
様に変化させる手段を有することを特徴とする。
To solve the above-mentioned problems, the refractive index of each waveguide of the arrayed waveguide of the arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing device (AWG) of the present invention [Claim 1] is determined. It is characterized in that it has a means for changing the total amount of change in the refractive index so as to change at a fixed rate between the respective waveguides.

【0014】[請求項2]の発明は、アレイ導波路格子
型波長合分波器(AWG)のアレイ導波路の各導波路の
屈折率を、該屈折率の変化総量を該各導波路間で一定割
合で変化させる様に変化させる手段を二組有し、一方の
手段による該各導波路の屈折率の変化総量の該各導波路
間での変化量と他方の手段による該各導波路の屈折率の
変化総量の各導波路間での変化量が逆転していることを
特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the refractive index of each waveguide of the arrayed waveguide of the arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing device (AWG) is determined by the total amount of change in the refractive index between the respective waveguides. And two sets of means for changing the refractive index of the respective waveguides so as to change at a fixed rate, and the total amount of change in the refractive index of each waveguide between the respective waveguides by one means and the respective waveguides by the other means. Is characterized in that the amount of change in the refractive index between the respective waveguides is reversed.

【0015】[請求項3]の発明は、請求項1又は2に
おいて、上記アレイ導波路の各導波路の屈折率を、該屈
折率の変化総量を該各導波路間で一定割合で変化させる
様に変化させる手段が三角形状の電極であることを特徴
とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the refractive index of each waveguide of the arrayed waveguide is changed at a constant rate between the total changes in the refractive index. The changing means is a triangular electrode.

【0016】[請求項4]の発明は、請求項1又は2に
おいて、上記アレイ導波路の各導波路の屈折率を、該屈
折率の変化総量を該各導波路間で一定割合で変化させる
様に変化させる手段が鋸形状の電極と階段形状の電極の
組であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the refractive index of each waveguide of the arrayed waveguide is changed at a fixed rate between the total changes in the refractive index. The changing means is a set of a saw-shaped electrode and a step-shaped electrode.

【0017】[請求項5]の発明は、請求項1乃至4の
いずれか一項において、光信号を入力させるp本の入力
導波路と、p個のアレイ導波路群に光信号を分配するた
めのp個のスラブ導波路と、屈折率を変化させるために
電流注入または電圧印加を行うための三角形状の電極を
各々独立に装備されたp個のアレイ導波路群と、それら
p個のアレイ導波路群からの出力光を出力導波路に結合
させるための一つのスラブ導波路と、光信号を取り出す
q本の出力導波路から構成され、並列展開されたことを
特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the optical signal is distributed to p input waveguides for inputting an optical signal and p array waveguide groups. P slab waveguides, p array waveguide groups each independently equipped with triangular electrodes for current injection or voltage application to change the refractive index, and p It comprises one slab waveguide for coupling output light from the arrayed waveguide group to the output waveguide, and q output waveguides for extracting optical signals, and is characterized by being developed in parallel.

【0018】[請求項6]の発明は、請求項1乃至4の
いずれか一項において、多段接続であることを特徴とす
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, a multistage connection is provided.

【0019】[請求項7]の発明は、請求項1乃至5の
いずれか一項において、反射型であることを特徴とす
る。
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the invention is characterized in that it is of a reflection type.

【0020】[請求項8]の発明は、請求項5におい
て、アレイ導波路を複数の群に分割し、各群の最下位の
導波路長は全て等しくかつ、各群の隣接する導波路間の
光路長差も全て等しく、さらにのこぎり形状の電極のみ
を装備したことを特徴とする。
The invention of claim 8 is the invention according to claim 5, wherein the arrayed waveguides are divided into a plurality of groups, and the lowermost waveguide lengths of each group are all equal, and the distance between adjacent waveguides of each group is equal. The optical path length differences are all equal, and only saw-shaped electrodes are provided.

【0021】[請求項9]の空間光スイッチの発明は、
請求項1〜8に記載のいずれか1項に記載の波長可変フ
ィルターに、複数の出力用導波路を設置したことを特徴
とする。
The invention of a space optical switch according to claim 9 is as follows.
A plurality of output waveguides are provided in the wavelength tunable filter according to any one of the first to eighth aspects.

【0022】[0022]

【作用】本発明の波長可変フィルターでは、半導体導波
路の屈折率を高速に変化させることにより、アレイ導波
路の出力端での波面を制御し、出力ポートへ結合する波
長を変化させている。これにより高速かつ広範囲の波長
可変が可能になる。また、直列接続により多数の出力ポ
ートへの切り替えが可能である。また、波面の変化の方
向を逆にすることができるため、出力ポート数を2倍に
増大可能であり、さらに、電極面積の大幅な縮小が可能
となり、より高速な動作が実現される。
In the wavelength tunable filter of the present invention, the wavefront at the output end of the arrayed waveguide is controlled by changing the refractive index of the semiconductor waveguide at high speed, and the wavelength coupled to the output port is changed. Thereby, high-speed and wide-range wavelength tunable becomes possible. Switching to a large number of output ports is possible by serial connection. Further, since the direction of change of the wavefront can be reversed, the number of output ports can be doubled, and the electrode area can be significantly reduced, thereby realizing higher-speed operation.

【0023】本発明の空間光スイッチでは、半導体導波
路の屈折率を高速に変化させることにより、アレイ導波
路の出力端での波面を制御し、結合する出力ポートの切
り替えを可能としている。
In the spatial light switch of the present invention, the wavefront at the output end of the arrayed waveguide is controlled by changing the refractive index of the semiconductor waveguide at high speed, and the output port to be coupled can be switched.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが本発明はこれらに限定されるものではな
い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0025】[第1の実施の形態]図1は第1の実施の
形態の波長可変フィルターの実施の形態を示す。本実施
の形態の波長可変フィルターは、光信号を入力させる入
力導波路11と、アレイ導波路12に光信号を分配する
ためのスラブ導波路13と、屈折率を変化させるために
電流注入または電圧印加を行うための三角形状の電極1
4を装備されたアレイ導波路12と、アレイ導波路12
からの出力光を出力導波路15に結合させるためのスラ
ブ導波路16と、光信号を出力する出力導波路15から
構成される。
[First Embodiment] FIG. 1 shows an embodiment of a wavelength tunable filter according to the first embodiment. The wavelength tunable filter of the present embodiment includes an input waveguide 11 for inputting an optical signal, a slab waveguide 13 for distributing the optical signal to the arrayed waveguide 12, and a current injection or voltage for changing the refractive index. Triangular electrode 1 for applying voltage
And an array waveguide 12 equipped with
A slab waveguide 16 for coupling the output light from the optical waveguide to the output waveguide 15, and an output waveguide 15 for outputting an optical signal.

【0026】上記構成においては、入力導波路11から
入力された光信号は、スラブ導波路で広がり、アレイ導
波路12の各々に結合する。ここでは図2(a),
(b)の説明図で示すように、隣同士の導波路間にはm
λ0 (mは整数)に相当する光路長が与えられている。
そのため波長λ0 の光はアレイ導波路の出射端におい
て、波面(光電界のピークをつないだ面)が揃った状態
になっている。そして、アレイ導波路12から出力側ス
ラブ導波路16に出射したそれぞれの光は、スラブ導波
路16の反対側の端面(焦点面)でお互い干渉しあい、
ある点に集光される。出力導波路15をその焦点に設定
しておくと、入力導波路11から入力された波長λ0
光は、出力導波路15から出力されることとなる。
In the above configuration, the optical signal input from the input waveguide 11 spreads through the slab waveguide and couples to each of the array waveguides 12. Here, FIG.
As shown in the explanatory diagram of (b), the distance between adjacent waveguides is m.
An optical path length corresponding to λ 0 (m is an integer) is given.
Therefore, the light of wavelength λ 0 has a uniform wavefront (a surface connecting the peaks of the optical electric field) at the output end of the arrayed waveguide. Then, the respective lights emitted from the array waveguide 12 to the output side slab waveguide 16 interfere with each other on the opposite end surface (focal plane) of the slab waveguide 16,
It is collected at a certain point. If the output waveguide 15 is set at the focal point, the light having the wavelength λ 0 input from the input waveguide 11 is output from the output waveguide 15.

【0027】ここでアレイ導波路12上に、アレイ導波
路12との重なり長がΔLづつ増加するような三角形状
の電極14を形成する。アレイ導波路12は半導体材料
pin構造により構成されており、電極12からの電流注
入によるプラズマ効果や、電圧印加によるフランツケル
ディッシュ効果(量子井戸構造の場合は量子閉じ込めシ
ュタルク効果)等により電極直下の導波路の屈折率を変
化させることができる。本実施の形態では、上記三角形
状の電極14が、アレイ導波路の各導波路の屈折率を、
該屈折率の変化総量を該各導波路間で一定割合で変化さ
せる様に変化させる手段の機能を奏している。
Here, a triangular electrode 14 is formed on the array waveguide 12 such that the overlap length with the array waveguide 12 increases by ΔL. The array waveguide 12 is a semiconductor material
It has a pin structure, and changes the refractive index of the waveguide immediately below the electrode due to the plasma effect caused by current injection from the electrode 12 or the Franz-Keldysh effect (quantum confined Stark effect in the case of a quantum well structure) caused by voltage application. Can be done. In the present embodiment, the triangular electrode 14 adjusts the refractive index of each waveguide in the arrayed waveguide.
The function of a means for changing the total amount of change in the refractive index between the waveguides so as to be changed at a constant rate is provided.

【0028】そのため図2(b)に示すように、λiの
波長の光は、屈折率の変化に応じその波面が回転し、ア
レイ導波路12の出射端において波面がそろうため、出
力導波路15からλiの波長の光を取り出すことが可能
となる。導波路の屈折率がΔn変化したとすると、出力
導波路から取り出される波長の変化ΔλはΔnΔL/m
で表される。
As shown in FIG. 2B, the wavefront of the light having the wavelength λi is rotated in accordance with the change in the refractive index, and the wavefront is aligned at the output end of the arrayed waveguide 12. It is possible to extract light having a wavelength of λi from the light. Assuming that the refractive index of the waveguide changes by Δn, the change Δλ in the wavelength extracted from the output waveguide is ΔnΔL / m
It is represented by

【0029】今、Δn/n=0.3%、n=3.2、Δ
L=100μm、m=30と仮定すると、Δλ=32n
mとなり、エタロン型と比較して約7倍の可変波長域が
得られることとなる。
Now, Δn / n = 0.3%, n = 3.2, Δ
Assuming that L = 100 μm and m = 30, Δλ = 32n
m, so that a variable wavelength range about 7 times that of the etalon type is obtained.

【0030】なお、電極14の形状としては、三角形状
以外に、例えば図3に示すように、導波路上に無い部分
を取り去った櫛型形状電極21を採用することによりさ
らにキャパシタンスを低減することが可能となる。
As the shape of the electrode 14, besides the triangular shape, for example, as shown in FIG. 3, the capacitance is further reduced by adopting a comb-shaped electrode 21 from which a portion which is not on the waveguide is removed. Becomes possible.

【0031】[第2の実施の形態]図4は第2の実施の
形態の波長可変フィルターの実施の形態を示す。本実施
の形態では、第1の実施の形態の波長可変フィルターに
おいて、上下対称の2つの三角形状の電極14A,14
Bを装備するようにしたものである。なお、図中符号1
7はインバータ、18は制御信号発生器、19はダイオ
ードを各々図示する。
[Second Embodiment] FIG. 4 shows an embodiment of a wavelength tunable filter according to the second embodiment. In the present embodiment, in the wavelength tunable filter of the first embodiment, two vertically symmetric triangular electrodes 14A and 14A are provided.
B is equipped. Note that reference numeral 1 in FIG.
7 is an inverter, 18 is a control signal generator, and 19 is a diode.

【0032】従来のエタロン型素子の場合、屈折率変化
は用いる物理現象に応じて、正または負の一方向にしか
変化させることができないため、波長の変化も制御信号
の増加と共に一方向への変化しか得られない。本実施の
形態では、図4に示すように上下対称の電極14A,1
4Bを付け、制御信号が正の場合と負の場合で、電極を
振り分けかつインバータを介し共に同符号の制御信号が
印加されるようにすることにより、光の波面を右回りに
も左回りにも回転させることが可能となる。この結果、
同じ絶対値の制御信号に対し2倍の可変波長範囲が得ら
れることとなる。
In the case of the conventional etalon type element, the change in the refractive index can be changed only in one direction, positive or negative, according to the physical phenomenon used. Therefore, the change in the wavelength also changes in one direction with an increase in the control signal. Only change can be obtained. In the present embodiment, as shown in FIG.
4B, the control signal having the same sign is applied to both the electrodes when the control signal is positive and the control signal is negative through the inverter, so that the wavefront of the light can be clockwise or counterclockwise. Can also be rotated. As a result,
As a result, a variable wavelength range that is twice as large as the control signal having the same absolute value is obtained.

【0033】[第3の実施の形態]図5は第3の実施の
形態の波長可変フィルターの実施の形態を示す。本実施
の形態では、第1又は第2の実施の形態の波長可変フィ
ルターにおいて、三角形状電極の代わりに、のこぎり形
状電極22と階段状電極23とを装備するようにしたも
のである。
[Third Embodiment] FIG. 5 shows an embodiment of a wavelength tunable filter according to the third embodiment. In the present embodiment, in the wavelength tunable filter of the first or second embodiment, a saw-shaped electrode 22 and a step-shaped electrode 23 are provided instead of the triangular electrode.

【0034】上述した方法では、ある一点を中心に波面
全体を大きく回転させる必要があるため、回転中心から
離れた導波路ほど大きく変化が要求され、すなわち電極
長もそれに比例して長いものが必要となる。そのため電
流注入においては全体の電流値が増大し、また電極面積
に比例して増大するキャパシタンスにより動作速度が遅
くなってしまう。ここで、同じ性能を実現するために
は、アレイ導波路での出射端において波面(光電界のピ
ーク)がそろいさえすればよく、2πの整数倍の位相変
化部分はひき起こす必要はない。
In the above-described method, since it is necessary to largely rotate the entire wavefront around a certain point, a larger change is required for a waveguide farther from the center of rotation, that is, the electrode length needs to be proportionally longer. Becomes Therefore, in the current injection, the entire current value increases, and the operation speed decreases due to the capacitance that increases in proportion to the electrode area. Here, in order to realize the same performance, it is only required that the wavefronts (peaks of the optical electric field) at the output end in the arrayed waveguide be uniform, and it is not necessary to cause a phase change portion of an integral multiple of 2π.

【0035】そこで本実施の形態の波長可変フィルター
を示す図5に示すように、のこぎり形状電極22と階段
状電極23との二つの電極を取り付けることを考える。
この場合、のこぎり形状電極22により、その周期ごと
に細かく波面を回転させ、さらに階段状の電極23によ
り、それぞれの波面群同士の波面のずれを補正すること
で、アレイ導波路の出射端での波面全体がそろうことと
なる。これにより三角電極の面積はのこぎり周期の数に
反比例して減少することとなる。となりあう波面群どう
しの位相補正には200μm程度の電極を付加すればよ
い。
Then, as shown in FIG. 5 showing the wavelength tunable filter of the present embodiment, it is considered to attach two electrodes, ie, a saw-shaped electrode 22 and a step-shaped electrode 23.
In this case, the sawtooth-shaped electrode 22 finely rotates the wavefront in each cycle, and furthermore, the stepwise electrode 23 corrects the shift of the wavefront between the respective wavefront groups, so that the wavefront at the output end of the arrayed waveguide is corrected. The entire wavefront will be aligned. As a result, the area of the triangular electrode decreases in inverse proportion to the number of saw cycles. For phase correction between adjacent wavefront groups, an electrode of about 200 μm may be added.

【0036】なお、本実施の形態の場合でも図4に示し
たように、上下対称の電極を併用することにより、可変
波長範囲を2倍に拡大できることは言うまでもない。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, it is needless to say that the variable wavelength range can be doubled by using a vertically symmetric electrode.

【0037】[第4の実施の形態]図6は第4の実施の
形態の波長可変フィルターの実施の形態を示す。本実施
の形態では、第1乃至第3の実施の形態の波長可変フィ
ルターにおいて、アレイ導波路12の中央に反射膜31
を施し、信号光を反射させ、入力側のスラブ電流路を出
力用のスラブ導波路と併用した入出力スラブ導波路32
とし、出力導波路15を入力導波路11と並列に配置し
たものである。
[Fourth Embodiment] FIG. 6 shows a tunable filter according to a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the wavelength tunable filters of the first to third embodiments, the reflection film 31 is provided at the center of the arrayed waveguide 12.
And an input / output slab waveguide 32 in which the signal light is reflected and the slab current path on the input side is used together with the slab waveguide for output.
The output waveguide 15 is arranged in parallel with the input waveguide 11.

【0038】上記構成のように、アレイ導波路12の中
央で劈開し、その端面に反射鏡31を形成し、光を折り
返すことにより、屈折率変化により相互作用長を等価的
に2倍にすることが可能となる。逆に言えば、上記と同
様の可変波長範囲を得るための電極面積を半分にするこ
とが可能となり、さらに高速化を実現することができ
る。
As described above, the array waveguide 12 is cleaved at the center thereof, a reflecting mirror 31 is formed on the end face thereof, and the light is folded back to equivalently double the interaction length due to a change in the refractive index. It becomes possible. Conversely, the electrode area for obtaining the same variable wavelength range as described above can be halved, and the speed can be further increased.

【0039】[第5の実施の形態]図7は第5の実施の
形態の波長可変フィルターの実施の形態を示す。本実施
の形態では、第1乃至第4の実施の形態の波長可変フィ
ルターにおいて、アレイ導波路12を複数の群12A,
12B,12Cに分割し、各群の最下位の導波路長は全
て等しくかつ、各群の隣接する導波路間の光路長差も全
て等しく、さらにのこぎり形状電極22のみを装備した
ものである。
[Fifth Embodiment] FIG. 7 shows a tunable filter according to a fifth embodiment. In the present embodiment, in the wavelength tunable filters of the first to fourth embodiments, the array waveguide 12 is divided into a plurality of groups 12A,
12B and 12C, the lowermost waveguide length of each group is equal, the optical path length difference between adjacent waveguides of each group is all equal, and only the saw-shaped electrode 22 is provided.

【0040】上述した図5の波長可変フィルターにおい
ては、波面群どうしの位相を補正するための階段状電極
23が必要であった。本実施の形態の波長可変フィルタ
ーでは、図7に示すように、アレイ導波路12をK本
(本実施の形態では4本)づつの群12A,12B,1
2Cに分け、それぞれの群の一番下の導波路の長さを全
て統一し、上にいくにつれ前述と同様にmλ0 の光路長
差が付加されるようなアレイ導波路構造とする。
In the wavelength tunable filter shown in FIG. 5, the step-like electrode 23 for correcting the phase between the wavefront groups was required. In the wavelength tunable filter according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, K array waveguides 12 (four in this embodiment) 12A, 12B, 1
2C, the lengths of the lowermost waveguides in each group are all unified, and an arrayed waveguide structure in which an optical path length difference of mλ 0 is added upward as described above.

【0041】さらにそれぞれの導波路はエッチングによ
り端面を垂直に切断され、その導波路端面に高反射膜3
1がほどこされることにより、図6と同様に反射型を構
成する。この場合、下からjK+1番目(j=0,1,
2,…)の導波路長は全て同じであるため、その端にお
いては波長によらず常に波面がそろうこととなる。しか
し隣接導波路間では、2πmΔλ/λの位相ずれが生じ
るため、それぞれの導波路群の中では波面は傾き、全体
としては出射端においてのこぎり状の波面を形成するこ
とになる。
Further, the end faces of the respective waveguides are cut vertically by etching, and a high reflection film 3 is formed on the end faces of the waveguides.
By applying 1, a reflection type is formed as in FIG. In this case, jK + 1th from the bottom (j = 0, 1,
Since the waveguide lengths of 2,... Are all the same, the wavefronts are always aligned at the ends regardless of the wavelength. However, since a phase shift of 2πmΔλ / λ occurs between adjacent waveguides, the wavefront is inclined in each waveguide group, and a sawtooth wavefront is formed as a whole at the emission end.

【0042】アレイ導波路と同一周期でのこぎり形状の
電極22を形成し、この波面の傾きを補正してやれば、
前述したように波面群どうしの位相は完全にそろってい
るため、出射端において全体の波面はそろうこととな
る。すなわち前述した階段状の電極を用いる必要が完全
になくなる。
If the saw-shaped electrode 22 is formed at the same period as the arrayed waveguide and the inclination of the wavefront is corrected,
As described above, since the phases of the wavefront groups are completely aligned, the entire wavefront is aligned at the emission end. That is, it is not necessary to use the above-mentioned step-like electrode completely.

【0043】この場合、従来のアレイ導波路格子のよう
に、出力側に複数の出力導波路を設け、複数の波長の光
を同時にとりだすことは不可能となる。出力光は並列に
設置した出力導波路15から取り出すこともや、入力導
波路11へ戻ってきた光を光サーキュレータによってと
りだすことも可能である。
In this case, it becomes impossible to provide a plurality of output waveguides on the output side and extract light of a plurality of wavelengths at the same time as in a conventional arrayed waveguide grating. The output light can be extracted from the output waveguide 15 installed in parallel, and the light returning to the input waveguide 11 can be extracted by an optical circulator.

【0044】[第6の実施の形態]図8は第6の実施の
形態の光パケットスイッチの実施の形態を示す。本実施
の形態では、第1乃至第4の実施の形態の波長可変フィ
ルターにおいて、一つの波長の入力光信号を電極14へ
印加する制御信号により空間的に振り分けるための出力
導波路15を複数並列に配置したものである。上述した
実施の形態においては、一つの出力ポートから波長の異
なる光信号を取り出す方法を議論してきたが、ここでは
一つの波長の信号を異なる出力導波路へ結合させること
を考える。
[Sixth Embodiment] FIG. 8 shows an optical packet switch according to a sixth embodiment. In the present embodiment, in the wavelength tunable filters of the first to fourth embodiments, a plurality of output waveguides 15 for spatially distributing an input optical signal of one wavelength by a control signal applied to the electrode 14 are arranged in parallel. It is arranged in. In the above-described embodiment, a method of extracting optical signals having different wavelengths from one output port has been discussed. Here, it is considered that a signal having one wavelength is coupled to a different output waveguide.

【0045】図8に示すように、複数の出力導波路15
を設置し、電極14へ制御信号を印加すると、前述と同
様の原理により、出力端での波面が変化し、結合する出
力導波路を切り替えることが可能となる。
As shown in FIG. 8, a plurality of output waveguides 15
Is installed, and a control signal is applied to the electrode 14, the wavefront at the output end changes according to the same principle as described above, and it becomes possible to switch the output waveguide to be coupled.

【0046】なお、本実施の形態では、図1を基に説明
したが、図3〜図6に示したのと同様の方法で高率化が
図れることは言うまでも無い。
Although the present embodiment has been described based on FIG. 1, it goes without saying that the rate can be increased by the same method as shown in FIGS.

【0047】さらにこれまでの議論は全て半導体アレイ
導波路に基づいているが、シリコン基板上のポリマー導
波路に対しても、熱光学効果により屈折率を変化させ
て、同様に波長可変フィルターを形成することが可能で
あることは言うまでも無い。
Further, all the discussions so far are based on the semiconductor array waveguide, but the wavelength tunable filter is similarly formed on the polymer waveguide on the silicon substrate by changing the refractive index by the thermo-optic effect. Needless to say, it is possible.

【0048】[第7の実施の形態]図9は第7の実施の
形態の空間光スイッチの実施の形態を示す。図9に示す
ように、本実施の形態にかかる空間光スイッチは、光信
号を入力させる入力導波路11と、アレイ導波路12に
光信号を分配するためのスラブ導波路13と、屈折率を
変化させるために電流注入または電圧印加を行うための
三角形状の電極14を装備されたアレイ導波路12と、
アレイ導波路12からの出力光を出力導波路15に結合
させるためのスラブ導波路16と、光信号を取り出すn
本の出力導波路15から構成されるものである。
[Seventh Embodiment] FIG. 9 shows an embodiment of a spatial light switch according to the seventh embodiment. As shown in FIG. 9, the spatial optical switch according to the present embodiment includes an input waveguide 11 for inputting an optical signal, a slab waveguide 13 for distributing the optical signal to an arrayed waveguide 12, and a refractive index. An arrayed waveguide 12 equipped with triangular electrodes 14 for performing current injection or voltage application for changing;
A slab waveguide 16 for coupling the output light from the arrayed waveguide 12 to the output waveguide 15;
The output waveguides 15 are provided.

【0049】図9に示すように、入力導波路11から入
力された光信号は、スラブ導波路13で広がり、アレイ
導波路12の各々に結合する。隣同士の導波路間には従
来のアレイ導波路格子と同様にmλ0 (mは整数)に相
当する光路長が与えられていても構わないし、m=0で
も構わない。本実施の形態を示す図9では、m=0、す
なわち全ての導波路の長さが等しい場合を示している。
この時は図10(a)に示すように、全ての波長の光は
アレイ導波路の出射端において、波面(光電界のピーク
をつないだ面)が揃った状態になっている。アレイ導波
路12からスラブ導波路16に出射したそれぞれの光
は、スラブ導波路の反対側の端面(焦点間)でお互い干
渉しあい、ある点に集光される。出力導波路15をその
焦点に設定しておくと、入力導波路11から入力された
光信号は、出力導波路15から出力されることとなる。
As shown in FIG. 9, an optical signal input from the input waveguide 11 spreads in the slab waveguide 13 and is coupled to each of the array waveguides 12. An optical path length corresponding to mλ 0 (m is an integer) may be provided between adjacent waveguides, similarly to the conventional arrayed waveguide grating, or m = 0. FIG. 9 showing this embodiment shows a case where m = 0, that is, the lengths of all the waveguides are equal.
At this time, as shown in FIG. 10A, the wavefronts (surfaces connecting the peaks of the optical electric field) of the lights of all the wavelengths are aligned at the emission end of the arrayed waveguide. The respective lights emitted from the array waveguide 12 to the slab waveguide 16 interfere with each other on the opposite end surface (between the focal points) of the slab waveguide 16 and are condensed at a certain point. When the output waveguide 15 is set at the focal point, the optical signal input from the input waveguide 11 is output from the output waveguide 15.

【0050】ここで第1の実施の形態と同様に、アレイ
導波路上に、アレイ導波路との重なり長がΔLずつ増加
するような三角形状の電極14を形成する。アレイ導波
路は半導体材料 pin構造により構成されており、電極か
らの電流注入によるプラズマ効果や、電圧印加によるフ
ランツケルディッシュ効果(量子井戸構造の場合は量子
閉じ込めシュタルク効果)等により電極直下の導波路の
屈折率を高速に変化させることができる。そのため図1
0(b)に示すように、入射光は、屈折率の変化Δnに
応じ、隣接導波路間で、2πΔnΔL/λの位相差が生
じるため、その波面が回転し、スラブ導波路の焦点面で
の焦点位置が変化することになる。
Here, similarly to the first embodiment, a triangular electrode 14 is formed on the array waveguide such that the overlap length with the array waveguide increases by ΔL. The array waveguide is composed of a semiconductor material pin structure, and the waveguide directly under the electrode is formed by the plasma effect by current injection from the electrode, the Franz-Keldysh effect by voltage application (the quantum confined Stark effect in the case of the quantum well structure), etc. Can be changed at a high speed. Therefore Figure 1
As shown in FIG. 0 (b), the incident light has a phase difference of 2πΔnΔL / λ between adjacent waveguides in accordance with the change Δn in the refractive index. Will change.

【0051】すなわち、電極への制御信号を変化させる
ことにより、出力導波路15を切り替えることが可能と
なる。
That is, the output waveguide 15 can be switched by changing the control signal to the electrode.

【0052】図9では入力ポートが一つであるが、図1
1に示すように、入力導波路11を複数配置することに
より、任意の入力ポートから任意の出力ポートへ切り替
えることが可能となることは言うまでも無い。
In FIG. 9, there is one input port.
As shown in FIG. 1, it is needless to say that by arranging a plurality of input waveguides 11, it is possible to switch from an arbitrary input port to an arbitrary output port.

【0053】上記方法により入力光を複数の出力導波路
間で切り替えることは可能であるが、出力ポート数を多
くするためには、ΔnおよびΔLを大きくする、すなわ
ち制御信号を大きくし、電極面積を大きくする必要が生
じる。制御信号の増大は消費電力の増大を招き、電極面
積の増大は応答速度の低下を招いてしまう。そこで上記
空間光スイッチを多段接続して出力ポート数の増大を可
能とする方法を考える。
Although it is possible to switch the input light between a plurality of output waveguides by the above-described method, in order to increase the number of output ports, Δn and ΔL are increased, that is, the control signal is increased and the electrode area is increased. Needs to be increased. An increase in the control signal causes an increase in power consumption, and an increase in the electrode area causes a decrease in response speed. Therefore, a method for increasing the number of output ports by connecting the spatial light switches in multiple stages will be considered.

【0054】[第8の実施の形態]図12は第8の実施
の形態の空間光スイッチの実施の形態を示す。本実施の
形態の空間光スイッチは、前段の出力を次段の入力とし
て、第7の実施の形態の光スイッチをk段直列に接続す
ることにより、nのk乗本の出力ポートへの切り替えを
可能とするものである。
[Eighth Embodiment] FIG. 12 shows an embodiment of a spatial light switch according to the eighth embodiment. The spatial optical switch according to the present embodiment is configured such that the output of the previous stage is used as the input of the next stage and the optical switch of the seventh embodiment is connected in k stages in series, thereby switching to n-th k output ports. Is made possible.

【0055】図12に示すように、第一の光スイッチ4
1からの出力導波路は、第二の光スイッチ42の入力導
波路としてスラブ導波路13へ接続される。第一の光ス
イッチ41において3ポートの切り替えを仮定した場
合、第二の光スイッチ42の入力導波路間隔は、第一の
光スイッチ41の出力導波路間隔の3倍に拡大される。
この時、第一の入力導波路からの光信号は、第二の光ス
イッチの制御信号により、9本の出力導波路の下3本の
いずれかに切り替えられて出力される。
As shown in FIG. 12, the first optical switch 4
The output waveguide from 1 is connected to the slab waveguide 13 as the input waveguide of the second optical switch 42. Assuming that three ports are switched in the first optical switch 41, the input waveguide interval of the second optical switch 42 is expanded to three times the output waveguide interval of the first optical switch 41.
At this time, the optical signal from the first input waveguide is switched to any one of the lower three of the nine output waveguides and output by the control signal of the second optical switch.

【0056】前述した三角形状の電極14の代わりに、
図3に示すように、導波路上に無い部分を取り去った櫛
形を採用することによりさらにキャパシタンスを低減す
ることが可能となることは言うまでも無い。
Instead of the triangular electrode 14 described above,
As shown in FIG. 3, it is needless to say that the capacitance can be further reduced by adopting a comb shape in which a portion not existing on the waveguide is removed.

【0057】[第9の実施の形態]図13は第9の実施
の形態の空間光スイッチの実施の形態を示す。図13に
示すように、本実施の形態の空間光スイッチは、第7及
び第8の空間光スイッチにおいて、上下対称の2つの三
角形状の電極14A,14Bを装備したものである。
[Ninth Embodiment] FIG. 13 shows a spatial light switch according to a ninth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the spatial light switch according to the present embodiment is provided with two vertically symmetric triangular electrodes 14A and 14B in the seventh and eighth spatial light switches.

【0058】屈折率変化は用いる物理現象に応じて、正
または負の一方向にしか変化させることができないた
め、波面の傾き方向も制御信号の増加と共に一方向への
変化しか得られない。
Since the change in the refractive index can be changed only in one positive or negative direction according to the physical phenomenon to be used, the inclination direction of the wavefront can only be changed in one direction with an increase in the control signal.

【0059】本実施の形態のスイッチの場合、図13に
示すように上下対称の電極14A,14Bを設け、制御
信号が正の場合と負の場合で、電極を振り分けかつイン
バータを介し共に同符号の制御信号が印加されるように
すれば、光の波面を右回りにも左回りにも回転させるこ
とが可能となり、同じ絶対値の制御信号に対し2倍の出
力ポート数が得られることとなる。
In the case of the switch of the present embodiment, vertically symmetric electrodes 14A and 14B are provided as shown in FIG. 13, and when the control signal is positive and when the control signal is negative, the electrodes are distributed and the same sign is applied via an inverter. If the control signal is applied, the wavefront of the light can be rotated clockwise or counterclockwise, so that the number of output ports is twice as large as the control signal having the same absolute value. Become.

【0060】[第10の実施の形態]図14は第10の
実施の形態の空間光スイッチの実施の形態を示す。図1
4に示すように、本実施の形態の空間光スイッチは、第
7乃至第9の空間光スイッチにおいて、三角形状電極の
代わりに、のこぎり形状電極22と階段状電極23とを
装備したものである。
[Tenth Embodiment] FIG. 14 shows an embodiment of a spatial optical switch according to the tenth embodiment. FIG.
As shown in FIG. 4, the spatial light switch according to the present embodiment is provided with a saw-shaped electrode 22 and a step-shaped electrode 23 in place of the triangular electrodes in the seventh to ninth spatial optical switches. .

【0061】図14に示すように、上記方法では、ある
一点を中心に波面全体を大きく回転させる必要があるた
め、回転中心から離れた導波路ほど大きな変化が要求さ
れ、すなわち電極長もそれに比例して長いものが必要と
なる。そのため電流注入においては全体の電流値が増大
し、また電極面積に比例して増大するキャパシタンスに
より動作速度が遅くなってしまう。同じ性能を実現する
ためには、アレイ導波路での波面(光電界のピーク)が
そろいさえすればよ、2πの整数倍の位相変化部分はひ
き起こす必要はない。そこで図14に示すように、のこ
ぎり形状電極22と階段状電極23との二電極を取り付
けることを考える。この場合、のこぎり形状電極22に
より、その周期ごとに細かく波面を回転させ、さらに階
段状電極23により、それぞれの波面群同士の波面のず
れを補正することで、アレイ導波路での波面全体がそろ
うこととなる。
As shown in FIG. 14, in the above method, it is necessary to largely rotate the entire wavefront around a certain point, so that a waveguide farther from the center of rotation requires a larger change, that is, the electrode length is proportional to it. You need a long one. Therefore, in the current injection, the entire current value increases, and the operation speed decreases due to the capacitance that increases in proportion to the electrode area. In order to achieve the same performance, it is only required that the wavefronts (peaks of the optical electric field) in the arrayed waveguide be uniform, and it is not necessary to cause a phase change portion that is an integral multiple of 2π. Therefore, as shown in FIG. 14, the attachment of two electrodes, ie, a saw-shaped electrode 22 and a step-shaped electrode 23, is considered. In this case, the sawtooth-shaped electrode 22 finely rotates the wavefront in each cycle, and the stepwise electrode 23 corrects the shift of the wavefront between the respective wavefront groups, so that the entire wavefront in the arrayed waveguide is aligned. It will be.

【0062】これにより三角電極の面積はのこぎり周期
の数に反比例して減少することとなる。となりあう波面
群どうしの位相補正には200μm程度の電極を付加す
ればよい。
As a result, the area of the triangular electrode decreases in inverse proportion to the number of saw cycles. For phase correction between adjacent wavefront groups, an electrode of about 200 μm may be added.

【0063】この場合でも図13に示したように、上下
対称の電極を併用することにより、出力ポート数を2倍
に拡大できることは言うまでもない。
Also in this case, as shown in FIG. 13, it is needless to say that the number of output ports can be doubled by using the vertically symmetrical electrodes together.

【0064】[第11の実施の形態]図15は第11の
実施の形態の空間光スイッチの実施の形態を示す。図1
5に示すように、本実施の形態の空間光スイッチは、第
7乃至第10の空間光スイッチにおいて、アレイ導波路
12の中央に反射膜31を施し、信号光を反射させ、入
力側のスラブ導波路を出力用のスラブ導波路と併用した
入出力スラブ導波路32とし、出力導波路15を入力導
波路1と並列に配置したものである。
[Eleventh Embodiment] FIG. 15 shows an embodiment of the spatial optical switch according to the eleventh embodiment. FIG.
As shown in FIG. 5, in the spatial optical switch according to the present embodiment, in the seventh to tenth spatial optical switches, a reflective film 31 is provided at the center of the arrayed waveguide 12, the signal light is reflected, and the input side slab is formed. The waveguide is an input / output slab waveguide 32 used in combination with an output slab waveguide, and the output waveguide 15 is arranged in parallel with the input waveguide 1.

【0065】図15に示すように、アレイ導波路12の
端面に反射鏡31を形成し、光を折り返すことにより、
屈折率変化により相互作用長を等価的に2倍にすること
が可能となる。逆に言えば、上記と同数の出力ポート数
を得るための電極面積を半分にすることが可能となり、
さらに高速化を実現することができる。
As shown in FIG. 15, a reflecting mirror 31 is formed on the end face of the arrayed waveguide 12, and the light is turned back.
The interaction length can be equivalently doubled by the change in the refractive index. Conversely, it is possible to halve the electrode area for obtaining the same number of output ports as above,
Further, higher speed can be realized.

【0066】[第12の実施の形態]図16は第12の
実施の形態の空間光スイッチの実施の形態を示す。図1
6に示すように、本実施の形態の空間光スイッチは、光
信号を入力させるp本(本実施の形態では3本)の入力
導波路51A,51B,51Cと、p個(本実施の形態
では3個)のアレイ導波路群52A,52B,52Cに
光信号を分配するためのp個(本実施の形態では3個)
のスラブ導波路53A,53B,53Cと、屈折率を変
化させるために電流注入または電圧印加を行うための三
角形状の電極54A,54B,54Cを各々独立に装備
されたp個のアレイ導波路群52A,52B,52C
と、それらp個のアレイ導波路群からの出力光を出力導
波路55に結合させるための一つのスラブ導波路56
と、光信号を取り出すq本(本実施の形態では3本)の
出力導波路55A,55B,55Cから構成されるもの
である。
[Twelfth Embodiment] FIG. 16 shows an embodiment of the spatial optical switch according to the twelfth embodiment. FIG.
As shown in FIG. 6, the spatial optical switch according to the present embodiment includes p (three in the present embodiment) input waveguides 51A, 51B, and 51C for inputting an optical signal, and p (this embodiment). (3 in this embodiment) for distributing optical signals to the array waveguide groups 52A, 52B, 52C (three in this embodiment).
Slab waveguides 53A, 53B, 53C and triangular electrodes 54A, 54B, 54C for performing current injection or voltage application for changing the refractive index are each independently provided with p array waveguide groups. 52A, 52B, 52C
And one slab waveguide 56 for coupling the output light from the p array waveguide groups to the output waveguide 55.
And q (three in this embodiment) output waveguides 55A, 55B, and 55C for extracting optical signals.

【0067】図16に示すように、複数の入力導波路5
1A,51B,51Cからの光信号はそれぞれのスラブ
導波路53A,53B,53Cによりそれぞれのアレイ
導波路52A,52B,52Cに結合される。これら複
数群のアレイ導波路52A,52B,52Cは、一つの
出力側スラブ導波路56の入力面に一様に配置されるこ
とにより、それぞれのアレイ導波路52A,52B,5
2Cからの光信号がスラブ導波路56の焦点面に作る焦
点位置は全て等しくなる。さらに各々のアレイ導波路5
2A,52B,52Cには独立した電極54A,54
B,54Cが備わっており、それぞれ独立に光信号の波
面を回転することが可能であるため、各々の入力導波路
51A,51B,51Cからの光信号を独立に任意の出
力導波路55A,55B,55Cから出力させることが
可能となる。
As shown in FIG. 16, a plurality of input waveguides 5
Optical signals from 1A, 51B, 51C are coupled to respective array waveguides 52A, 52B, 52C by respective slab waveguides 53A, 53B, 53C. The plurality of groups of arrayed waveguides 52A, 52B, and 52C are uniformly arranged on the input surface of one output-side slab waveguide 56, so that the respective arrayed waveguides 52A, 52B, and 5C are arranged.
The focal positions formed by the optical signals from 2C on the focal plane of the slab waveguide 56 are all equal. Further, each array waveguide 5
2A, 52B and 52C have independent electrodes 54A and 54
B, 54C, and can independently rotate the wavefront of the optical signal, so that the optical signal from each of the input waveguides 51A, 51B, 51C can be independently converted into an arbitrary output waveguide 55A, 55B. , 55C.

【0068】上述した第7の実施の形態における図11
の方法では、同時刻に異なる入射ポートから入射した光
信号を、各々独立に出力ポートを切り替えることはでき
ないが、本実施の形態によれば、それが可能になる。
FIG. 11 in the seventh embodiment described above.
In the method described above, it is not possible to independently switch the output ports of the optical signals incident from different incident ports at the same time, but according to the present embodiment, this is possible.

【0069】なお、これまでの議論は全て半導体光導波
路に基づいているが、シリコン基板上のポリマー導波路
に対しても、熱光学効果により屈折率を変化させて、同
様に空間光スイッチを形成することが可能であることは
言うまでも無い。
Although the above discussions are all based on semiconductor optical waveguides, the spatial optical switch is similarly formed on a polymer waveguide on a silicon substrate by changing the refractive index by the thermo-optic effect. Needless to say, it is possible.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように本発明の波長可変フ
ィルターによれば、半導体アレイ導波路の屈折率を変化
させて、伝搬する光の波面を制御することにより、出力
導波路へ結合する光の波長を高速かつ広範囲に変化させ
ることが可能となる。
As described above, according to the tunable filter of the present invention, by changing the refractive index of the semiconductor array waveguide and controlling the wavefront of the propagating light, the light coupled to the output waveguide can be controlled. Can be changed at high speed over a wide range.

【0071】また、本発明の空間光スイッチによれば、
半導体アレイ導波路の屈折率を変化させて、伝搬する光
の波面を制御することにより、複数の出力導波路を高速
かつ広範囲に切り替えることが可能となる。
According to the spatial light switch of the present invention,
By controlling the wavefront of propagating light by changing the refractive index of the semiconductor array waveguide, it is possible to switch a plurality of output waveguides at high speed over a wide range.

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

【図1】第1の実施の形態のフィルターの概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram of a filter according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態のフィルターの説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a filter according to the first embodiment.

【図3】他の電極形状の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of another electrode shape.

【図4】第2の実施の形態のフィルターの概略図であ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram of a filter according to a second embodiment.

【図5】第3の実施の形態のフィルターの概略図であ
る。
FIG. 5 is a schematic view of a filter according to a third embodiment.

【図6】第4の実施の形態のフィルターの概略図であ
る。
FIG. 6 is a schematic diagram of a filter according to a fourth embodiment.

【図7】第5の実施の形態のフィルターの概略図であ
る。
FIG. 7 is a schematic view of a filter according to a fifth embodiment.

【図8】第6の実施の形態のスイッチの概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a switch according to a sixth embodiment.

【図9】第7の実施の形態のスイッチの概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram of a switch according to a seventh embodiment.

【図10】第7の実施の形態のスイッチの説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a switch according to a seventh embodiment.

【図11】第7の実施の形態の他のスイッチの概略図で
ある。
FIG. 11 is a schematic diagram of another switch according to the seventh embodiment;

【図12】第8の実施の形態のスイッチの概略図であ
る。
FIG. 12 is a schematic view of a switch according to an eighth embodiment.

【図13】第9の実施の形態のスイッチの概略図であ
る。
FIG. 13 is a schematic view of a switch according to a ninth embodiment.

【図14】第10の実施の形態のスイッチの概略図であ
る。
FIG. 14 is a schematic view of a switch according to a tenth embodiment.

【図15】第11の実施の形態のスイッチの概略図であ
る。
FIG. 15 is a schematic diagram of a switch according to an eleventh embodiment.

【図16】第12の実施の形態のスイッチの概略図であ
る。
FIG. 16 is a schematic view of a switch according to a twelfth embodiment.

【図17】従来技術の光スイッチの概略図である。FIG. 17 is a schematic view of a conventional optical switch.

【図18】従来技術の他の光スイッチの概略図である。FIG. 18 is a schematic view of another conventional optical switch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,51 入力導波路 12,52 アレイ導波路 13,53 スラブ導波路 14,54 三角形状の電極 15,55 出力導波路 16,56 スラブ導波路 17 インバータ 18 制御信号発生器 19 ダイオード 21 櫛型形状電極 22 のこぎり形状電極 23 階段状電極 31 反射膜 32 入出力スラブ導波路 41 第一の光スイッチ 42 第二の光スイッチ 11, 51 Input waveguide 12, 52 Array waveguide 13, 53 Slab waveguide 14, 54 Triangular electrode 15, 55 Output waveguide 16, 56 Slab waveguide 17 Inverter 18 Control signal generator 19 Diode 21 Comb shape Electrode 22 saw-shaped electrode 23 step-shaped electrode 31 reflective film 32 input / output slab waveguide 41 first optical switch 42 second optical switch

フロントページの続き (72)発明者 竹ノ内 弘和 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社 Fターム(参考) 2H047 KA03 KA12 LA19 MA05 RA08 TA12 2H079 AA02 AA05 AA12 BA04 CA05 CA07 DA16 EA07 EB12 HA15 KA08 2K002 AB04 AB40 BA06 DA11 EA07 EB05 GA10 HA01 HA17 Continued on the front page (72) Inventor Hirokazu Takenouchi 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 2H047 KA03 KA12 LA19 MA05 RA08 TA12 2H079 AA02 AA05 AA12 BA04 CA05 CA07 DA16 EA07 EB12 HA15 KA08 2K002 AB04 AB40 BA06 DA11 EA07 EB05 GA10 HA01 HA17

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アレイ導波路格子型波長合分波器(AW
G)のアレイ導波路の各導波路の屈折率を、該屈折率の
変化総量を該各導波路間で一定割合で変化させる様に変
化させる手段を有することを特徴とする波長可変フィル
ター。
An array waveguide grating type wavelength multiplexer / demultiplexer (AW)
A wavelength tunable filter comprising means for changing the refractive index of each waveguide of the arrayed waveguide G) such that the total amount of change in the refractive index is changed at a constant rate between the respective waveguides.
【請求項2】 アレイ導波路格子型波長合分波器(AW
G)のアレイ導波路の各導波路の屈折率を、該屈折率の
変化総量を該各導波路間で一定割合で変化させる様に変
化させる手段を二組有し、一方の手段による該各導波路
の屈折率の変化総量の該各導波路間での変化量と他方の
手段による該各導波路の屈折率の変化総量の各導波路間
での変化量が逆転していることを特徴とする波長可変フ
ィルター。
2. An array waveguide grating type wavelength multiplexer / demultiplexer (AW).
G) has two sets of means for changing the refractive index of each waveguide of the arrayed waveguide so that the total amount of change in the refractive index is changed at a constant rate between the respective waveguides. The amount of change in the refractive index of the waveguide between the waveguides and the amount of change in the refractive index of the waveguide by the other means between the waveguides are reversed. Variable wavelength filter.
【請求項3】 請求項1又は2において、 上記アレイ導波路の各導波路の屈折率を、該屈折率の変
化総量を該各導波路間で一定割合で変化させる様に変化
させる手段が三角形状の電極であることを特徴とする波
長可変フィルター。
3. The device according to claim 1, wherein the means for changing the refractive index of each waveguide of the arrayed waveguide so that the total amount of change in the refractive index is changed at a constant rate between the waveguides. A tunable filter characterized by being an electrode having a shape.
【請求項4】 請求項1又は2において、 上記アレイ導波路の各導波路の屈折率を、該屈折率の変
化総量を該各導波路間で一定割合で変化させる様に変化
させる手段が鋸形状の電極と階段形状の電極の組である
ことを特徴とする波長可変フィルター。
4. The means according to claim 1, wherein the means for changing the refractive index of each waveguide of the arrayed waveguide is such that the total amount of change in the refractive index is changed at a constant rate between the respective waveguides. A tunable filter comprising a pair of a shape-shaped electrode and a step-shaped electrode.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか一項におい
て、 光信号を入力させるp本の入力導波路と、p個のアレイ
導波路群に光信号を分配するためのp個のスラブ導波路
と、屈折率を変化させるために電流注入または電圧印加
を行うための三角形状の電極を各々独立に装備されたp
個のアレイ導波路群と、それらp個のアレイ導波路群か
らの出力光を出力導波路に結合させるための一つのスラ
ブ導波路と、光信号を取り出すq本の出力導波路から構
成され、並列展開されたことを特徴とする波長可変フィ
ルター。
5. The optical system according to claim 1, wherein p input waveguides for inputting an optical signal and p slab waveguides for distributing the optical signal to a group of p array waveguides are provided. Each of the p-channels is independently equipped with a waveguide and a triangular-shaped electrode for performing current injection or voltage application for changing the refractive index.
A plurality of arrayed waveguide groups, one slab waveguide for coupling output light from the p arrayed waveguide groups to the output waveguides, and q output waveguides for extracting optical signals, A tunable filter characterized by being developed in parallel.
【請求項6】 請求項1乃至4のいずれか一項におい
て、 多段接続であることを特徴とする波長可変フィルター。
6. The tunable filter according to claim 1, wherein the tunable filter is a multistage connection.
【請求項7】 請求項1乃至5のいずれか一項におい
て、 反射型であることを特徴とする波長可変フィルター。
7. The tunable filter according to claim 1, wherein the tunable filter is of a reflection type.
【請求項8】 請求項5において、 アレイ導波路を複数の群に分割し、各群の最下位の導波
路長は全て等しくかつ、各群の隣接する導波路間の光路
長差も全て等しく、さらにのこぎり形状の電極のみを装
備したことを特徴とする波長可変フィルター。
8. The array waveguide according to claim 5, wherein the arrayed waveguides are divided into a plurality of groups, and the lowest waveguide lengths of each group are all equal, and the optical path length differences between adjacent waveguides of each group are all equal. And a wavelength tunable filter comprising only saw-shaped electrodes.
【請求項9】 請求項1〜8に記載のいずれか1項に記
載の波長可変フィルターに、複数の出力用導波路を設置
したことを特徴とする空間光スイッチ。
9. A spatial light switch, wherein a plurality of output waveguides are installed in the tunable filter according to claim 1. Description:
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