JP2003140206A - Optical switch and optical demultiplexer - Google Patents

Optical switch and optical demultiplexer

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JP2003140206A
JP2003140206A JP2001333037A JP2001333037A JP2003140206A JP 2003140206 A JP2003140206 A JP 2003140206A JP 2001333037 A JP2001333037 A JP 2001333037A JP 2001333037 A JP2001333037 A JP 2001333037A JP 2003140206 A JP2003140206 A JP 2003140206A
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optical
light
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signal
signal light
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JP2001333037A
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Japanese (ja)
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Taketeru Mukai
剛輝 向井
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical switch and an optical demultiplexer with which the problems such as a limited operation speed due to the passing time of light, a large optical circuit size and a polarized wave dependency can be simultaneous ly solved, in which a more practical function of an optical interference type device can be realized, whose structure and control are simple, whose operation is stabilized, and which are suitable to a long distance and large capacity optical communication or the like. SOLUTION: Two refractive index varying regions 13 composed of an SOA are symmetrically provided in a multi-mode interferometer (MMI) 1 which has two optical input ports 11A and 11B and two optical output ports 12A and 12B, and the refractive index varying regions 13 are so arranged to include two points on which the light in the MMI 1 is once concentrated.

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、主に光通信技術に
用いられる光スイッチ及び光デマルチプレクサに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switch and an optical demultiplexer used mainly in optical communication technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大容量の光通信方式として、WD
M(波長分割多重)光通信が開発されており、更に大容
量光通信を目指したOTDM(光時分割多重)光通信方
式あるいはTWDM(時間波長分割多重)光通信方式が
提唱され、研究が進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, WD has been used as a large capacity optical communication system.
M (wavelength division multiplex) optical communication has been developed, and OTDM (optical time division multiplex) optical communication system or TWDM (time wavelength division multiplex) optical communication system aiming at large-capacity optical communication has been proposed and research progresses. Has been.

【0003】WDM光通信が、信号光を波長多重するこ
とにより信号密度を向上させる技術であるのに対して、
OTDMやTWDM等の時間分割方式は、同一波長の非
常に狭いスペクトル幅を持ったパルス光の信号密度を向
上させようとする技術(例えば、160Gbit/s以
上の信号密度)である。ところが、電気信号の応答速度
はキャリアの移動時間で制限され、光の応答速度よりも
遅い。例えば現在、電気信号の速度限界は40Gbit
/s程度と考えられており、この速度以上のOTDM信
号を処理するためには、光信号を高速の光信号処理によ
って分割して、電気処理可能なビットレートに落とす
(デマックスする)必要がある。
While WDM optical communication is a technique for improving signal density by wavelength-multiplexing signal light,
The time division method such as OTDM and TWDM is a technique (for example, a signal density of 160 Gbit / s or more) intended to improve the signal density of pulsed light having a very narrow spectrum width of the same wavelength. However, the response speed of the electric signal is limited by the moving time of the carrier and is slower than the response speed of the light. For example, at present, the speed limit of electric signals is 40 Gbit.
It is considered to be about / s, and in order to process an OTDM signal at a speed higher than this, it is necessary to divide the optical signal by high-speed optical signal processing and drop (demux) it to a bit rate that can be electrically processed. .

【0004】このような背景を踏まえて最近では、電気
信号へ変換することなく光信号のまま波長を変換した
り、デマックスしたりするデバイスが研究されている。
これまで、非線形ループミラー(NOLM)、マッハツ
ェンダー型、偏光分離型などの全光システムである干渉
型デバイスが提案されてきた。これらの干渉型デバイス
について、図10を用いて説明する。
Based on such a background, recently, a device for converting the wavelength of an optical signal as it is without converting it to an electric signal or for demaxing has been studied.
Interference devices, which are all-optical systems such as a non-linear loop mirror (NOLM), a Mach-Zehnder type, and a polarization splitting type, have been proposed so far. These interference type devices will be described with reference to FIG.

【0005】NOLM型デバイス(図10(a))で
は、先ず、光ファイバーループ内の2方向に信号光が分
割され、非対称位置に置かれた非線形屈折率変化を起こ
す導波路(以下、非線形導波路という)を通過するタイ
ミングのずれによって差分位相シフトを生成し、それが
合波する際の位相差によってスイッチングが行われる。
このNOLM型デバイスにはいくつかの欠点がある。例
えば、動作するためには、原理的に第1のパルスが利得
媒質を通過し、制御光が通過し、続いて第2のパルスが
媒質を通過しなければならないが、このループの通過時
間がスイッチによって処理できるビットレートを制限し
ている。また、NOLM型で一般的な光ファイバールー
プを使っている限り、装置の小型化には限界がある。
In the NOLM type device (FIG. 10 (a)), first, a signal light is split into two directions in an optical fiber loop, and a nonlinear refractive index change (hereinafter referred to as a nonlinear waveguide) is placed at an asymmetric position. That is, a differential phase shift is generated by the shift of the timing of passing through, and switching is performed by the phase difference when it is multiplexed.
This NOLM type device has several drawbacks. For example, in order for it to work, in principle the first pulse must pass through the gain medium, the control light must pass through, and then the second pulse must pass through the medium, but the transit time of this loop is The bit rate that can be processed by the switch is limited. Further, there is a limit to downsizing of the device as long as a general optical fiber loop of NOLM type is used.

【0006】マッハツェンダー型デバイス(図10
(b))は、2台の非線形導波路をマッハツェンダー干
渉計のそれぞれのアームに配置した構成を備えている。
信号光は分岐されてそれぞれのアームの非線形導波路に
導入され、一方、制御光はそれぞれのアームの非線形導
波路に違うタイミングで入力されることで差分位相シフ
トを生成し、その位相差によって信号が合波される際の
光路が決まることによりスイッチングされる。この方式
では、NOLMのように光通過時間による動作速度の制
限は生じないが、非線形導波路が組み込まれた平行に配
置されたアームが2本必要であり、またその各々のアー
ム上に制御光を合波する部品が必要となることから、装
置構成が大きくなりがちであるという欠点がある。
Mach-Zehnder type device (see FIG.
(B)) has a configuration in which two nonlinear waveguides are arranged in each arm of the Mach-Zehnder interferometer.
The signal light is branched and introduced into the nonlinear waveguide of each arm, while the control light is input to the nonlinear waveguide of each arm at different timings to generate a differential phase shift, and the phase difference produces a signal. Are switched by determining the optical path when they are multiplexed. In this system, the operating speed is not limited by the light transit time unlike the NOLM, but two parallel-arranged arms incorporating a nonlinear waveguide are required, and the control light is provided on each arm. Since there is a need for a component for multiplexing, there is a drawback that the device configuration tends to be large.

【0007】偏光分離型デバイスは、例えば図10
(c)に示すように、特定の一方の偏光成分を複屈折結
晶(偏光分離遅延回路)で遅延させ、同一の光軸上にあ
る非線形導波路で2つの偏光成分を同時に位相シフトさ
せた後に再び偏光分離遅延回路で元に戻し、偏光成分に
よって位相が異なるパルスのみを偏光子で取り出すもの
である。
The polarization separation type device is shown in FIG.
As shown in (c), one specific polarization component is delayed by a birefringent crystal (polarization separation delay circuit), and two polarization components are simultaneously phase-shifted by a nonlinear waveguide on the same optical axis. It is restored by the polarization separation delay circuit again, and only the pulse whose phase is different depending on the polarization component is taken out by the polarizer.

【0008】この方式では、マッハツェンダー型デバイ
スと異なり、アームは1つであり構成が単純であるとい
う利点があるが、実際の光通信で光ファイバーを通過し
てくる光は偏光成分がランダムであるために、実用的に
は不向きであるという問題がある。
Unlike the Mach-Zehnder type device, this system has an advantage that it has one arm and has a simple structure, but the light passing through the optical fiber in actual optical communication has random polarization components. Therefore, there is a problem that it is not suitable for practical use.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように、電気信号
へ変換することなく光信号の状態で波長変換や信号分割
を行う各種光干渉型デバイスには、電気的処理を要しな
いために速い処理速度を確保することができる反面、上
記の如き諸々の新たな技術的制約を受けるという問題が
惹起されている。
As described above, various optical interference type devices that perform wavelength conversion or signal division in the state of an optical signal without converting it into an electrical signal do not require electrical processing, and therefore can be processed at high speed. While it is possible to secure the speed, the problem of being subject to various new technical restrictions as described above is caused.

【0010】そこで本発明は、上述した各光干渉型デバ
イスの問題点、即ち、光通過時間による動作速度の制
限、大きな光回路のサイズ、偏波依存性の各問題を同時
に解決し、より実用的な光干渉型デバイスの機能を実現
し、構成及び制御が簡易で動作の安定な長距離大容量光
通信等に好適な光スイッチ及び光デマルチプレクサを提
供することを目的とする。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the respective optical interference type devices, namely, the limitation of the operation speed due to the light transit time, the large size of the optical circuit, and the polarization dependence at the same time, and it is more practical. It is an object of the present invention to provide an optical switch and an optical demultiplexer suitable for long-distance and large-capacity optical communication that realizes the functions of a typical optical interference device, has a simple configuration and control, and has stable operation.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討の
結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
As a result of intensive studies, the present inventor has come up with various aspects of the invention described below.

【0012】本発明の光スイッチは、1つ以上の光入力
ポート及び2つ以上の光出力ポートと、前記光入力ポー
トと前記光出力ポートとの間に光学的に屈折率変化が誘
起される1つ以上の屈折率変化領域とを有するマルチモ
ード干渉計を備え、前記光入力ポートから入射した第1
の波長を有する第1の光を前記光出力ポートから出射す
るように構成されており、第2の波長を有する第2の光
を前記屈折率変化領域に通過させ、その屈折率変化によ
り前記第1の光の前記マルチモード干渉計内部における
光路分布を変化させて、前記各光出力ポートから光強度
の異なる前記第1の光を出射することを特徴とするもの
である。
In the optical switch of the present invention, a refractive index change is optically induced between one or more optical input ports and two or more optical output ports, and the optical input port and the optical output port. A multimode interferometer having one or more refractive index change regions, the first incident light from the optical input port;
Is configured to be emitted from the light output port, the second light having a second wavelength is allowed to pass through the refractive index change region, and the change in the refractive index causes the second light to pass therethrough. The optical path distribution of one light inside the multi-mode interferometer is changed, and the first light having different light intensity is emitted from each of the light output ports.

【0013】本発明の光スイッチは、1つ以上の光入力
ポート及び2つ以上の光出力ポートと、前記光入力ポー
トと前記光出力ポートとの間に光学的に屈折率変化が誘
起される1つ以上の屈折率変化領域とを有するマルチモ
ード干渉計を備え、前記光入力ポートから入射した光の
少なくとも一部を前記屈折率変化領域に通過させて光強
度を変化させ、前記各光出力ポートから光強度の異なる
光を出射することを特徴とするものである。
In the optical switch of the present invention, a refractive index change is optically induced between one or more optical input ports and two or more optical output ports, and the optical input port and the optical output port. A multi-mode interferometer having one or more refractive index changing regions, wherein at least a part of the light incident from the optical input port is passed through the refractive index changing regions to change the light intensity, and the respective optical outputs are provided. It is characterized in that lights having different light intensities are emitted from the port.

【0014】即ち、本発明によれば、マルチモード干渉
計の内部の所定部位に、光により屈折率変化を惹起する
領域を設けることにより、その屈折率変化に応答して動
作する新しい光スイッチが実現する。この光スイッチ
は、高速でプッシュプル動作が可能であり、コンパクト
且つ偏波無依存な光スイッチである。更には、全て半導
体材料を用いてモノリシックに作製することができると
いう実用上の利点もある。
That is, according to the present invention, a new optical switch which operates in response to the change in the refractive index is provided by providing a region in the predetermined portion inside the multimode interferometer which causes the change in the refractive index by light. To be realized. This optical switch is a compact, polarization-independent optical switch capable of high-speed push-pull operation. Furthermore, there is a practical advantage that all semiconductor materials can be monolithically manufactured.

【0015】更に、本発明の光デマルチプレクサは、所
定の情報量の信号光を複数に信号分割するものであっ
て、信号光が入射する信号光入力部を有する信号光入力
導波路と、制御光が入射する制御光入力部を有する制御
光入力導波路と、前記信号光の所望分割数と同数の光ス
イッチとを含み、前記光スイッチは、前記信号光が入射
する信号光入力ポート及び前記制御光が入射する制御光
入力ポートと、前記所望分割された各信号光が出射され
る信号光出力ポートと、前記光入力ポートと前記光出力
ポートとの間に光学的に屈折率変化が誘起される1つ以
上の屈折率変化領域とを有するマルチモード干渉計を備
えており、前記各光スイッチにより、前記制御光を前記
屈折率変化領域に通過させ、その屈折率変化により前記
信号光の光路分布を変化させて、前記各光出力ポートか
ら前記所望分割された前記各信号光を出射することを特
徴とするものである。
Further, the optical demultiplexer of the present invention is for dividing the signal light of a predetermined information amount into a plurality of signals, and has a signal light input waveguide having a signal light input section on which the signal light is incident and a control. The optical switch includes a control light input waveguide having a control light input section on which light is incident, and an optical switch having the same number as the desired division number of the signal light, the optical switch including a signal light input port on which the signal light is incident and the A control light input port on which control light is incident, a signal light output port from which the desired divided signal lights are emitted, and an optical refractive index change is induced optically between the light input port and the light output port. And a multi-mode interferometer having one or more refractive index changing regions, wherein each of the optical switches causes the control light to pass through the refractive index changing region, and the change in the refractive index causes the signal light of the signal light to change. Optical path distribution By reduction, it is characterized in that for emitting the said respective signal light the desired split from the optical output port.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好適な諸
実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings.

【0017】−本発明の光スイッチの原理構成− 図1は、本発明の光スイッチの原理構成を説明するため
の模式図である。この光スイッチは、図1(a)に示す
ように、光入力ポート11(ここでは1つ)及び光出力
ポート12(ここでは2つ)を有するマルチモード干渉
計(MMI)1を備え、このMMI1内の所定部位に屈
折率変化領域13が設けられてなるのが基本構成であ
る。
-Principle Configuration of the Optical Switch of the Present Invention- FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the principle configuration of the optical switch of the present invention. This optical switch comprises a multimode interferometer (MMI) 1 having an optical input port 11 (here one) and an optical output port 12 (here two), as shown in FIG. The basic configuration is that the refractive index changing region 13 is provided at a predetermined portion in the MMI 1.

【0018】この光スイッチは、光入力ポート11から
入射した光をMMI1の内部の屈折率分布に従って光出
力ポート2から出射するように構成されており、光入力
ポート11から入射した光の少なくとも一部を屈折率変
化領域13に通過させて光強度を変化させ、各光出力ポ
ート12から光強度の異なる光を出射する。
This optical switch is constructed so that the light incident from the light input port 11 is emitted from the light output port 2 according to the refractive index distribution inside the MMI 1, and at least one of the light incident from the light input port 11 is output. The light passes through the refractive index changing region 13 to change the light intensity, and the light output ports 12 emit light with different light intensities.

【0019】ここで、本発明の比較例として、屈折率変
化領域13を有しない場合のMMI1内部の光路を図1
(b)に例示する。光は、MMI1内部を複数のモード
に別れて進行し、それらはMMI内部での光場の疎密と
して現れる。この場合、例えば図示のように、光は2つ
の光出力ポート12から均等に出力される。これに対し
て本発明では、図1(a)に示すように、光路の重要な
部分に屈折率変化領域13を予め設け、これを光によっ
て励起することで屈折率を変化させるため、光出力ポー
ト12から出力される光はもはや均等に2分岐されるこ
とはない。このように本発明では、屈折率変化領域13
の配置及び効率を考慮して設計することにより、光出力
ポート12の切換を任意の光強度比で高速に実行するこ
とができる。
Here, as a comparative example of the present invention, an optical path inside the MMI 1 when the refractive index changing region 13 is not provided is shown in FIG.
An example is shown in (b). Light propagates inside the MMI 1 in a plurality of modes, which appear as the density of the optical field inside the MMI. In this case, for example, as shown in the figure, the light is evenly output from the two light output ports 12. On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 1A, the refractive index changing region 13 is provided in advance in an important portion of the optical path, and the refractive index is changed by exciting this with light, so that the optical output The light output from the port 12 is no longer equally split into two. As described above, in the present invention, the refractive index change region 13
The optical output port 12 can be switched at a high speed at an arbitrary light intensity ratio by designing in consideration of the arrangement and efficiency.

【0020】なお、本発明のように光的にではなく電気
的にMMI内部の屈折率を変える手法が、例えば200
0年開催の26th.ECOC(European Conference on Optica
l Communication. Proceeding, P.177)で報告されてい
る(図11参照)。ここでは、MMI内部の一部に電圧
を印加したりしなかったりすることで、光出力ポートか
らの出力バランスを操作できることが示されている。但
し、電気的な操作であるため、この方式では光的な操作
に比して大幅に速度が遅くなることは前述した通りであ
る。
A method of electrically changing the refractive index inside the MMI, not optically, as in the present invention, is, for example, 200
26th.ECOC (European Conference on Optica)
Communication. Proceeding, P. 177) (see FIG. 11). Here, it is shown that the output balance from the optical output port can be manipulated by applying or not applying a voltage to a part inside the MMI. However, as described above, since this is an electrical operation, the speed of this method is significantly slower than that of an optical operation.

【0021】更に本発明では、後述するように、屈折率
変化領域13を半導体増幅器(SOA)で構成した場合
には、光信号の増幅をも同時に実現できるという新しい
効果を奏する。
Further, according to the present invention, as will be described later, when the refractive index changing region 13 is composed of a semiconductor amplifier (SOA), there is a new effect that amplification of an optical signal can be realized at the same time.

【0022】−本発明の光スイッチの具体的実施態様− 上述した本発明の光スイッチの原理構成を踏まえ、本発
明の具体的な実施態様について説明する。
-Specific Embodiment of Optical Switch of the Present Invention- Based on the above-described principle structure of the optical switch of the present invention, a specific embodiment of the present invention will be described.

【0023】(第1の実施形態)図2は、第1の実施形
態による光スイッチの主要構成を示す模式図である。こ
の光スイッチでは、2つの光入力ポート11A,11B
及び2つの光出力ポート12A,12Bを有するMMI
1の内部に2つの屈折率変化領域13が対称に設置され
ている。屈折率変化領域13は例えばSOAによって作
製できる。屈折率変化領域13は、MMI1内部の光が
一度集中する2点を含むように配置されている。以下、
この光スイッチ機能動作について説明する。
(First Embodiment) FIG. 2 is a schematic view showing the main structure of an optical switch according to the first embodiment. This optical switch has two optical input ports 11A and 11B.
And an MMI having two optical output ports 12A, 12B
Two refractive index change regions 13 are symmetrically installed inside 1. The refractive index change region 13 can be manufactured by, for example, SOA. The refractive index change region 13 is arranged so as to include two points where the light inside the MMI 1 once concentrates. Less than,
This optical switch function operation will be described.

【0024】以下、この光スイッチ機能動作について説
明する。本実施形態の場合、屈折率変化領域13の屈折
率はMMI1内部の屈折率よりも大きく設定してあるた
め、光は屈折率変化領域13の内部に導波される。この
ように、屈折率変化領域13に光を導波する手法は、屈
折率の変化を効率的にスイッチングに反映させるために
有効な手段である。
The operation of the optical switch function will be described below. In the case of the present embodiment, the refractive index of the refractive index changing region 13 is set to be larger than the refractive index inside the MMI 1, so that light is guided inside the refractive index changing region 13. As described above, the method of guiding light to the refractive index change region 13 is an effective means for efficiently reflecting the change in the refractive index on the switching.

【0025】この光スイッチでは、2つの屈折率変化領
域13がMMI1内部で左右対称に配置されているた
め、図2(a)のように光入力ポート11Aから信号光
を入射するのみの場合、屈折率変化領域13を抜けた光
は中心対称な1点に集光され、結局2つの光出力ポート
12A,12Bのうちの1つ、ここでは12Aから信号
光が選択的に出射される。
In this optical switch, since the two refractive index changing regions 13 are symmetrically arranged inside the MMI 1, as shown in FIG. 2A, when only the signal light is incident from the optical input port 11A, The light that has passed through the refractive index changing region 13 is condensed at one point which is centrally symmetric, and eventually the signal light is selectively emitted from one of the two light output ports 12A and 12B, here 12A.

【0026】さて次に、一方の屈折率変化領域13を光
によって励起する。光励起によって屈折率変化領域13
の内部にキャリアが生成され、これにより屈折率変化を
生じる。この屈折率変化は導波中の光の位相回転数の変
化の原因となる。例えば、最もスイッチング効果が現れ
る場合として、光による位相シフトがpの場合を考える
と、図2(b)に示すように、屈折率変化領域13を抜
けた後にMMI1内部の干渉パターンが反転し、信号光
を出射する光出力ポートが12Aから12Bに完全に切
り替わる。
Next, one of the refractive index changing regions 13 is excited by light. Refractive index changing region 13 by optical excitation
Carriers are generated inside the matrix, which causes a change in the refractive index. This change in the refractive index causes a change in the phase rotation number of light in the guided wave. For example, considering the case where the phase shift due to light is p as the case where the switching effect appears most, as shown in FIG. 2B, the interference pattern inside the MMI 1 is inverted after passing through the refractive index change region 13. The light output port for emitting the signal light is completely switched from 12A to 12B.

【0027】ここで、光出力ポート12Aから信号光を
出射する場合をOFFの状態(図2(a))、光出力ポ
ート12Aから信号光を出射する場合をONの状態(図
2(b))と規定する。本構成では、信号光が屈折率変
化領域13を通過する際に増幅されるため、スイッチン
グと信号増幅が同時に行われることになる。
Here, the case where the signal light is emitted from the optical output port 12A is in the OFF state (FIG. 2A), and the case where the signal light is emitted from the optical output port 12A is the ON state (FIG. 2B). ). In this configuration, since the signal light is amplified when passing through the refractive index change region 13, switching and signal amplification are performed at the same time.

【0028】更に、図2(b)のON状態からOFF状
態にしたければ、今度は他方の屈折率変化領域13を光
励起して、バランスを回復させてやれば良い。このよう
なON,OFFの切替え動作をプッシュプル動作と呼
ぶ。
Further, if it is desired to change from the ON state of FIG. 2B to the OFF state, then the other refractive index changing region 13 may be optically excited to restore the balance. Such an ON / OFF switching operation is called a push-pull operation.

【0029】プッシュプル動作について、図3を用いて
更に詳しく説明する。4つの信号パルス光のうちの1つ
を取り出す場合を考える。これは、例えば160Gbi
t/sを40Gbit/sにデマックスすることに対応
する。この場合、信号パルス光の1/4のビットレート
で入射する制御パルス光を用いる。
The push-pull operation will be described in more detail with reference to FIG. Consider the case where one of the four signal pulsed lights is taken out. This is, for example, 160 Gbi
This corresponds to demaxing t / s to 40 Gbit / s. In this case, control pulse light that enters at a bit rate of 1/4 of the signal pulse light is used.

【0030】屈折率変化領域13と制御パルス光強度の
設定を、制御パルス光に同期する屈折率変化領域13中
の光位相振幅がp程度となるようにしておく。pull
制御パルスのタイミングは信号1パルス分だけpush
制御パルスより遅延させ、その位相回転数が図示の特性
になるようにする。すると、push制御パルスの入射
直後における信号パルスのタイミングでは、push側
とpull側の位相差がpであり、それ以外のタイミン
グではほぼ完全に位相差がなくなるという状況が実現で
きる。即ちこの方法によって、必要な1/4の信号光を
ほぼ理想的な形で繰り返し取り出すことが可能となる。
The refractive index changing region 13 and the control pulse light intensity are set so that the optical phase amplitude in the refractive index changing region 13 synchronized with the control pulse light is about p. pull
The control pulse timing is push for one signal pulse.
It is delayed from the control pulse so that the phase rotation number has the characteristics shown in the figure. Then, a situation can be realized in which the phase difference between the push side and the pull side is p at the timing of the signal pulse immediately after the incidence of the push control pulse, and the phase difference disappears almost completely at other timings. In other words, this method makes it possible to repeatedly extract the required 1/4 signal light in an almost ideal form.

【0031】(第2の実施形態)次に、複数の屈折率変
化領域を選択的に屈折率変化させる光スイッチの具体的
な実施形態について示す。特に、電気的方法よりも高速
のスイッチングが可能な光スイッチについて例示する。
(Second Embodiment) Next, a specific embodiment of an optical switch for selectively changing the refractive index of a plurality of refractive index changing regions will be described. In particular, an optical switch capable of switching faster than the electrical method will be illustrated.

【0032】図4は、第2の実施形態による光スイッチ
の概略構成を示す模式図である。この光スイッチは、制
御光入力ポート21D,21Eを有する前段のMMI2
1と、信号光出力ポート22B,22Cを有する後段の
MMI22の2つのMMIとを備え、両者が2本の2
3,24で連結され、信号光が信号光入力ポート24A
から一方の導波路24に入射するように構成されてい
る。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the optical switch according to the second embodiment. This optical switch has a front stage MMI2 having control light input ports 21D and 21E.
1 and two MMIs of the rear stage MMI 22 having the signal light output ports 22B and 22C, both of which are two.
3, 24, and the signal light is connected to the signal light input port 24A.
Is configured to enter one of the waveguides 24.

【0033】MMI22は前述したMMI1と同様に、
内部に例えばSOAからなる2つの屈折率変化領域25
が対称に設置されており、MMI21の制御光入力ポー
ト21D,21Eから屈折率変化領域25まで、サイズ
及び組成(半導体材料)が同一とされている。ここで
は、MMI22が光スイッチの主要部分であり、MMI
21が屈折率変化領域25の選択励起のために設けられ
たものである。この実施形態では、面内に全ての光回路
を構成できる点が優れている。
The MMI 22 is similar to the MMI 1 described above,
Two refractive index change regions 25 made of, for example, SOA are provided inside.
Are symmetrically installed, and have the same size and composition (semiconductor material) from the control light input ports 21D and 21E of the MMI 21 to the refractive index change region 25. Here, the MMI 22 is the main part of the optical switch,
21 is provided for selective excitation of the refractive index change region 25. This embodiment is excellent in that all optical circuits can be formed in the plane.

【0034】以下、この光スイッチ機能動作について説
明する。先ず、図4(a)の初期状態の場合、光スイッ
チはOFF状態にあり、信号光入力ポート24Aから入
射した信号光は信号光出力ポート22Bのみから出射さ
れる。
The operation of the optical switch function will be described below. First, in the initial state of FIG. 4A, the optical switch is in the OFF state, and the signal light incident from the signal light input port 24A is emitted only from the signal light output port 22B.

【0035】次に、スイッチングするため、制御光入力
ポート21Eより制御光を入射する。この場合、中央の
導波路23,24を挟んだ構造は、例えば図2(a)の
構成になっており、制御光は上側の屈折率変化領域25
のみに入射されることになる。この結果、図4(b)に
示すように、非線形導波路部分での屈折率のバランスが
崩れ、信号光出力ポート22Cから信号光が出射され
る。即ち、プッシュ動作が実現される。
Next, for switching, control light is input from the control light input port 21E. In this case, the structure sandwiching the central waveguides 23 and 24 has, for example, the configuration shown in FIG. 2A, and the control light has an upper refractive index change region 25.
Will be incident only on. As a result, as shown in FIG. 4B, the balance of the refractive index in the nonlinear waveguide portion is lost, and the signal light is emitted from the signal light output port 22C. That is, the push operation is realized.

【0036】次に、図4(c)に示すように、制御光入
力ポート21Dより制御光を入射する。すると今度は、
図4(b)の場合と対称の光路を通り、下側の屈折率変
化領域25のみに制御光が入射することになる。この結
果、屈折率変化領域25の対称性が復帰し、信号光は信
号光出力ポート22Bのみから出射され、プル動作が実
現される。
Next, as shown in FIG. 4C, control light is made incident from the control light input port 21D. Then this time,
The control light is incident only on the lower refractive index change region 25 through the optical path symmetrical to the case of FIG. 4B. As a result, the symmetry of the refractive index changing region 25 is restored, the signal light is emitted only from the signal light output port 22B, and the pull operation is realized.

【0037】このような光スイッチの場合、図4にも示
したように、信号光と制御光の波長は異なる方が望まし
い。当該光スイッチの内部を両光とも通過するため、ス
イッチング後に制御光を取り除く必要があるが、両者の
波長が異なれば、波長フィルタで容易に分離できるから
である。また、望ましくは、信号光は、屈折率変化領域
25に対して透明領域の波長を持つことが好適である。
信号光が屈折率変化領域25で利得を持つ場合、信号の
有無が屈折率変化領域25内部のキャリア密度を変化さ
せるので、安定なスイッチング動作の妨げになる。ま
た、屈折率変化領域25では増幅された自然放出光(Am
plified Spontaneous Emission:ASE)が発生しノイズの
原因となるが、ASEは屈折率変化領域25の利得域の
波長を持つため、信号光が透明波長の場合、波長フィル
タによって制御光と共にこれを取り除くことができる。
In the case of such an optical switch, as shown in FIG. 4, it is desirable that the signal light and the control light have different wavelengths. Since both lights pass through the inside of the optical switch, it is necessary to remove the control light after switching, but if the wavelengths of the two are different, they can be easily separated by the wavelength filter. Further, it is preferable that the signal light has a wavelength in a transparent region with respect to the refractive index change region 25.
When the signal light has a gain in the refractive index changing region 25, the presence or absence of a signal changes the carrier density inside the refractive index changing region 25, which hinders stable switching operation. In the refractive index change region 25, the amplified spontaneous emission light (Am
pleasing spontaneous emission (ASE) occurs and causes noise, but since the ASE has a wavelength in the gain region of the refractive index change region 25, if the signal light is a transparent wavelength, remove this along with the control light using a wavelength filter. You can

【0038】信号光が透明波長の場合でも、図5に示す
ように、キャリアの変動によってその波長領域にも屈折
率の変化が生じるので、実用上差し支えない。この図5
は、Physical review Letter vol.57,p.2446に報告され
ている特性図であって、横軸は正の範囲が利得領域、負
の範囲が透明領域であり、縦軸は屈折率変化を示す。ま
た、Index1〜7は、キャリア密度がそれぞれ1)1.
0×1015,2)8.0×1016,3)2.0×1
17,4)5.0×1017,5)8.0×1017,6)
1.0×1018,7)1.5×1018(cm-3)による
バリエーションである。また、Egは半導体材料(この
場合ではGaAs)のバンドギャップ、Erはエキシト
ンエネルギーを意味する。図示のように、透明波長域で
もキャリア密度変化に応じて屈折率変化が生じることが
判る。
Even if the signal light has a transparent wavelength, as shown in FIG. 5, a change in the carrier causes a change in the refractive index also in that wavelength region, which is practically acceptable. This Figure 5
Is a characteristic diagram reported in Physical review Letter vol.57, p.2446, where the horizontal axis is the gain range in the positive range, the transparent range is the negative range, and the vertical axis is the refractive index change. . In addition, Index 1 to 7 have carrier densities of 1) to 1.
0 × 10 15 , 2) 8.0 × 10 16 , 3) 2.0 × 1
0 17 , 4) 5.0 × 10 17 , 5) 8.0 × 10 17 , 6)
The variation is 1.0 × 10 18 , 7) 1.5 × 10 18 (cm −3 ). Further, Eg means a band gap of a semiconductor material (GaAs in this case), and Er means exciton energy. As shown in the figure, it can be seen that the refractive index changes according to the carrier density change even in the transparent wavelength range.

【0039】図6は、本実施形態におけるビーム伝搬法
によるシミュレーションを示す特性図である。ここで使
用した光スイッチは、屈折率3.18の材料に屈折率
3.25のコア部分が囲まれている構成であって、その
MMI内部に2本のSOAからなる屈折率変化領域が設
置されている。コア部分のサイズは、横方向に15μ
m、光の入射方向に1160μmである(即ち、図示の
例では光の入射方向に縮小してある)。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a simulation by the beam propagation method in this embodiment. The optical switch used here has a structure in which a core part having a refractive index of 3.25 is surrounded by a material having a refractive index of 3.18, and a refractive index changing region composed of two SOAs is installed inside the MMI. Has been done. The size of the core part is 15μ in the horizontal direction.
m, and 1160 μm in the light incident direction (that is, in the illustrated example, the light incident direction is reduced).

【0040】SOAからなる屈折率変化領域のサイズは
横1μm、光の入射方向に500μmとしてあるが、十
分に位相を変調するために長さを伸ばした場合でもシミ
ュレーション結果は実質的に同じである。光の波長は
1.55μm,TEモード偏波を仮定している。
The size of the refractive index changing region made of SOA is 1 μm in the lateral direction and 500 μm in the incident direction of light, but the simulation results are substantially the same even when the length is extended to sufficiently modulate the phase. . The wavelength of light is 1.55 μm, and TE mode polarization is assumed.

【0041】図6(a)には、スイッチOFFの状態に
おける当該光スイッチ内の光路が示してある。この場合
の屈折率変化領域の屈折率は3.28としている。下側
の光入力ポートから入射した光は2つの屈折率変化領域
を通過し、上側の光出力ポートのみに抜けていることが
確認できる。
FIG. 6A shows the optical path in the optical switch in the switch OFF state. In this case, the refractive index of the refractive index changing region is 3.28. It can be confirmed that the light incident from the lower light input port passes through the two refractive index changing regions and is emitted only to the upper light output port.

【0042】図6(b)には、上側の屈折率変化領域の
みを励起し、屈折率3.31とした場合のシミュレーシ
ョン結果を示す。これはpush動作に相当する。今度
は、下側の光出力ポートのみに光が抜けていることが確
認できる。
FIG. 6B shows a simulation result when only the upper refractive index changing region is excited to have a refractive index of 3.31. This corresponds to the push operation. This time, it can be confirmed that light is emitted only to the lower optical output port.

【0043】更に図6(c)には、下側の屈折率変化領
域も励起し、屈折率3.31とした場合のシミュレーシ
ョン結果を示す。これはpu11動作に相当する。今度
はまた、上の出カボートに光が抜けていることが確認で
きる。以上の条件により、連続的なスイッチング動作が
実現することが判る。
Further, FIG. 6C shows a simulation result when the lower refractive index changing region is also excited to have a refractive index of 3.31. This corresponds to the pu11 operation. This time, again, we can confirm that light is passing through the boat above. It can be seen that continuous switching operation is realized under the above conditions.

【0044】また、ここでは図示していないが、屈折率
変化領域の長さが光の入射方向に2000μmである場
合に、MMI内部の光が屈折率変化領域に充分導波され
るために必要なMMIと屈折率変化領域との屈折率差を
検討した。その結果、屈折率差0.02までにおいては
2本の屈折率変化領域に均等に光入力されないことや、
屈折率差0.04までにおいては屈折率変化領域中を進
行中にMMIに光が漏れること、屈折率差0.05以上
で理想的な導波が可能であることなども判った。
Although not shown here, it is necessary for the light inside the MMI to be sufficiently guided to the refractive index changing region when the length of the refractive index changing region is 2000 μm in the light incident direction. The refractive index difference between the MMI and the refractive index change region was examined. As a result, light is not evenly input to the two refractive index changing regions up to a refractive index difference of 0.02,
It was also found that when the refractive index difference is up to 0.04, light leaks to the MMI while advancing in the refractive index change region, and ideal waveguide is possible when the refractive index difference is 0.05 or more.

【0045】本実施形態における屈折率変化領域の励起
は、図4のような光スイッチ構造で実現できる。この場
合の光スイッチの構成は、既に説明したように、MMI
の制御光入力ポートから屈折率変化領域まで、サイズ及
び組成(半導体材料)が同一のものを用いれば良い。即
ち、屈折率3.18の材料に屈折率3.25のコア部分
が囲まれている構成であって、コア部分のサイズは、横
方向に15μm、光の入射方向に330μmである。こ
の構成による光スイッチでは、簡単にプッシュプル動作
を行うことができる。
Excitation of the refractive index changing region in this embodiment can be realized by an optical switch structure as shown in FIG. The configuration of the optical switch in this case is, as already described, the MMI.
The same size and composition (semiconductor material) may be used from the control light input port to the refractive index changing region. That is, a core portion having a refractive index of 3.25 is surrounded by a material having a refractive index of 3.18, and the size of the core portion is 15 μm in the lateral direction and 330 μm in the incident direction of light. The optical switch having this configuration can easily perform the push-pull operation.

【0046】(第3の実施形態)次に、複数のMMIを
用いて信号光から光強度の減じられたドロップ信号を生
成する光スイッチの具体的な実施形態について示す。
(Third Embodiment) Next, a specific embodiment of an optical switch for generating a drop signal whose optical intensity is reduced from signal light using a plurality of MMIs will be described.

【0047】図7(a)は、第3の実施形態による光ス
イッチの概略構成を示す模式図である。この光スイッチ
は、前段に3つのMMI31〜33と、後段に内部に例
えばSOAからなる2つの屈折率変化領域35が対称に
設置されてなるMMI34とを備えて構成されており、
全てを同一の半導体材料でモノリシックに作製されてな
り、光の分波及び合波を全てMMIで実行するものであ
る。
FIG. 7A is a schematic diagram showing a schematic structure of the optical switch according to the third embodiment. This optical switch is configured to include three MMIs 31 to 33 in the front stage and an MMI 34 in which two refractive index change regions 35 made of, for example, SOA are symmetrically installed in the rear stage.
All are monolithically made of the same semiconductor material, and the demultiplexing and multiplexing of light are all performed by MMI.

【0048】この光スイッチでは、プッシュプルを実現
するためのMMI31〜33における2つの光入力ポー
トに光を自動的に交互に入射するために、制御光の光入
力ポートを1つにし、これを2つの導波路に分岐して片
側に遅延回路36を設けている。また、回路を構成する
4つのMMI31〜34のうち3つ(31〜33)は全
く同一のものとできるため、作製時の不確定要因が少な
く高い生産安定性が得られる。
In this optical switch, in order to automatically and alternately enter light into the two optical input ports of the MMIs 31 to 33 for realizing push-pull, the optical input port of the control light is made one, and this is changed. A delay circuit 36 is provided on one side by branching into two waveguides. In addition, since three (31 to 33) of the four MMIs 31 to 34 forming the circuit can be exactly the same, there are few uncertain factors at the time of manufacture, and high production stability can be obtained.

【0049】この光スイッチをブラックボックス化した
概念構成を図7(b)に示す。このように、当該光スイ
ッチは2入力2出力の形態に構成されており、制御光と
信号光を入射すると、スルー信号光(元の入射光と同一
強度の光)とドロップ信号光(元の入射光から強度が減
じられた光)が出射されるという、2入力2出力の構成
となる。使用時には信号光と制御光の波長を変え、出力
端で波長フィルタで制御光のみカットすることによりS
/N比を改善することが可能となる。
FIG. 7B shows a conceptual configuration in which this optical switch is formed into a black box. As described above, the optical switch is configured to have two inputs and two outputs, and when the control light and the signal light are incident, the through signal light (light having the same intensity as the original incident light) and the drop signal light (the original light) are input. This is a 2-input 2-output configuration in which the light of which the intensity is reduced from the incident light) is emitted. When used, the wavelengths of the signal light and control light are changed, and only the control light is cut by the wavelength filter at the output end.
It is possible to improve the / N ratio.

【0050】−本発明の光デマルチプレクサの具体的実
施態様− 以下、本発明の光デマルチプレクサ(光信号分離装置)
の具体的な諸実施態様について説明する。
-Specific Embodiment of the Optical Demultiplexer of the Present Invention-Hereinafter, the optical demultiplexer (optical signal separation device) of the present invention
Specific embodiments will be described.

【0051】(第1の実施形態)この光デマルチプレク
サは、第3の実施形態で説明した光スイッチを複数接続
してなるものである。図8は、第1の実施形態による光
デマルチプレクサの主要構成を示す模式図であり、8
(a)が並列接続、8(b)が直列接続の場合をそれぞ
れ示す。この場合、信号光をパルス列とするとともに制
御光を信号光よりもビットレートの低い周期的なパルス
列として、これらの光を同期させることにより、第3の
実施形態の光スイッチを用いた光デマルチプレクサが実
現される。
(First Embodiment) This optical demultiplexer is formed by connecting a plurality of optical switches described in the third embodiment. FIG. 8 is a schematic diagram showing the main configuration of the optical demultiplexer according to the first embodiment.
The case where (a) is parallel connection and the case where 8 (b) is series connection are shown, respectively. In this case, the signal light is used as a pulse train and the control light is used as a periodic pulse train having a bit rate lower than that of the signal light, and these lights are synchronized with each other, whereby the optical demultiplexer using the optical switch of the third embodiment is used. Is realized.

【0052】図8(a)に示す光デマルチプレクサは、
図7(b)で示した光スイッチ41が複数、ここでは4
つ並列に接続されてなり、1つの信号光(例えばビット
レートが160Gbit/sの信号光)を、4つの信号
光(例えば40Gbit/sの信号光)にデマックス
(信号分離)する機能を有するものである。
The optical demultiplexer shown in FIG.
There are a plurality of optical switches 41 shown in FIG.
Connected in parallel and having a function of demultiplexing (signal separation) one signal light (for example, a signal light having a bit rate of 160 Gbit / s) into four signal lights (for example, a signal light of 40 Gbit / s) Is.

【0053】他方、図8(b)に示す光デマルチプレク
サは、図7(b)で示した光スイッチ41が複数、ここ
では4つ直列に接続されてなり、1つの信号光(例えば
ビットレートが160Gbit/sの信号光)を、4つ
の信号光(例えば40Gbit/sの信号光)にデマッ
クス(信号分離)する機能を有するものである。
On the other hand, in the optical demultiplexer shown in FIG. 8B, a plurality of optical switches 41 shown in FIG. 7B, four in this case, are connected in series, and one optical signal (eg bit rate) is used. Has a function of demultiplexing 160 Gbit / s signal light into four signal lights (for example, 40 Gbit / s signal light).

【0054】40Gbit/sにデマックスされた信号
光は、O−E変換器37により光−電気(O−E)変換
された後、電気的に処理することができる。各光スイッ
チ41に入力される制御光の光源は本例の場合には単一
であり、それぞれの光スイッチ41に入射するタイミン
グを調整して用いる。直列の場合も並列の場合も回路全
体の動作は同様であるが、直列の場合には、スルー信号
を更に次段の光スイッチ41に入射して信号処理を行う
ため、後で処理する信号光ほど信号光の純度が低下する
ため、波形劣化等が生じ易いが、並列の場合ではこれが
起こらないため、この点では並列の方が有利である。し
かし逆に並列では、図示のように導波路が交差するので
設計時に注意が必要であるが、直列ではこの心配がな
く、この点では直列の方が有利である。
The signal light demultiplexed to 40 Gbit / s can be electrically processed after being optoelectrically (OE) converted by the OE converter 37. The light source of the control light input to each optical switch 41 is single in the case of this example, and the timing of incidence on each optical switch 41 is adjusted and used. The operation of the entire circuit is the same in the case of serial connection and the case of parallel connection. However, in the case of serial connection, since the through signal is further incident on the optical switch 41 of the next stage to perform signal processing, signal light to be processed later is used. Since the purity of the signal light decreases to a greater extent, waveform deterioration and the like are likely to occur, but this does not occur in the case of parallel, and in this respect the parallel is more advantageous. On the contrary, in parallel, the waveguides cross each other as shown in the figure, so care must be taken in designing, but in series there is no such concern, and in this respect the series is more advantageous.

【0055】光デマルチプレクサの導波路をすべて同一
半導体材料で構成すれば、これらの回路は全て半導体上
にモノリシックに構成できるため、コンパクト化が可能
であって実用上の利点がある。
If all the waveguides of the optical demultiplexer are made of the same semiconductor material, all of these circuits can be monolithically formed on the semiconductor, so that compactness is possible and there is an advantage in practical use.

【0056】この光デマルチプレクサをブラックボック
ス化した概念構成を図8(c)に示す。このように、当
該光デマルチプレクサは2入力4出力の形態に構成され
ており、例えば160Gbit/sの信号光を4つの4
0Gbit/sの信号光にデマックスする装置である。
A conceptual configuration of this optical demultiplexer in a black box is shown in FIG. 8 (c). As described above, the optical demultiplexer is configured in the form of two inputs and four outputs, and for example, four signal lights of 160 Gbit / s are output to four signals.
This is a device for demuxing to 0 Gbit / s signal light.

【0057】(第2の実施形態)この光デマルチプレク
サは、第1の実施形態とほぼ同様の構成を有するが、各
光スイッチの接続態様が異なる点で相違する。図8
(a)から明らかなように、光の分岐を2入力2出力形
態のMMIで行うと、信号光を半分無駄にしてしまう。
本実施形態では、このような無駄の発生を装置全体で防
止するように構成してなるものである。
(Second Embodiment) This optical demultiplexer has substantially the same configuration as that of the first embodiment, but is different in that the connection mode of each optical switch is different. Figure 8
As is apparent from (a), if the light is branched by the MMI of the 2-input 2-output type, the signal light is half wasted.
The present embodiment is configured to prevent such waste from occurring in the entire device.

【0058】図9は、第2の実施形態による光デマルチ
プレクサの主要構成を示す模式図である。ここでは、複
数の光スイッチ41を集積して全ての信号光を取り出す
装置構成を行う際に、制御光及び信号光を分波用のMM
I42により分波して、SOAからなる屈折率変化領域
を有する各MMI43に導入するが、その際、分波用の
MMI42を全て1入力2出力あるいは2入力2出力の
ポート構成にし、全体を並列回路としている。制御光、
信号光ともに、個々の光スイッチに入力されずに無駄と
なる出力がないことが判る。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the main structure of the optical demultiplexer according to the second embodiment. Here, an MM for demultiplexing the control light and the signal light is used when the device configuration for integrating a plurality of optical switches 41 to extract all the signal light is performed.
It is demultiplexed by I42 and introduced into each MMI 43 having a refractive index change region made of SOA. At that time, all of the demultiplexing MMIs 42 have a 1-input 2-output or 2-input 2-output port configuration, and the whole is in parallel. It has a circuit. Control light,
It can be seen that there is no useless output of the signal light without being input to each optical switch.

【0059】なお、第1及び第2の実施形態の光デマル
チプレクサでは、設置する光スイッチの個数や、制御光
のタイミングの設定次第でデマックスの割り合いを任意
に変更することができる。従って、本発明によって実現
される光デマルチプレクサの具体的構成はこの実施形態
のものに限定されないことは明らかである。
In the optical demultiplexers of the first and second embodiments, the demux ratio can be arbitrarily changed depending on the number of optical switches to be installed and the setting of the timing of control light. Therefore, it is clear that the specific configuration of the optical demultiplexer realized by the present invention is not limited to that of this embodiment.

【0060】また、本発明の原理は、その構成部材の材
質に限定されず成り立つものであり、上述した材料系に
限定させず種々の材料系が適用可能であることは当業者
には明らかである。モノリシック集積にこだわらなけれ
ば、例えば導波路を光ファイバ、コプレーナー導波路、
光結晶等を用いることができる。
Further, it is obvious to those skilled in the art that the principle of the present invention is realized without being limited to the material of its constituent members, and various material systems can be applied without being limited to the above-mentioned material system. is there. If you don't care about monolithic integration, for example, a waveguide is an optical fiber, a coplanar waveguide,
A photonic crystal or the like can be used.

【0061】以下、本発明の諸態様を付記としてまとめ
て記載する。
Various aspects of the present invention will be collectively described below as supplementary notes.

【0062】(付記1)1つ以上の光入力ポート及び2
つ以上の光出力ポートと、前記光入力ポートと前記光出
力ポートとの間に光学的に屈折率変化が誘起される1つ
以上の屈折率変化領域とを有するマルチモード干渉計を
備え、前記光入力ポートから入射した第1の波長を有す
る第1の光を前記光出力ポートから出射するように構成
されており、第2の波長を有する第2の光を前記屈折率
変化領域に通過させ、その屈折率変化により前記第1の
光の前記マルチモード干渉計内部における光路分布を変
化させて、前記各光出力ポートから光強度の異なる前記
第1の光を出射することを特徴とする光スイッチ。
(Supplementary Note 1) One or more optical input ports and 2
A multi-mode interferometer having one or more light output ports and one or more refractive index change regions in which a refractive index change is optically induced between the light input port and the light output port, The first light having a first wavelength, which is incident from the light input port, is configured to be emitted from the light output port, and the second light having a second wavelength is passed through the refractive index change region. , The optical path distribution of the first light inside the multi-mode interferometer is changed by the change in the refractive index, and the first light having different light intensity is emitted from each of the optical output ports. switch.

【0063】(付記2)前記屈折率変化領域が少なくと
も2つ設けられており、当該各屈折率変化領域に前記第
2の光を時間差をもって通過させ、順次屈折率変化を惹
起させることを特徴とする付記1に記載の光スイッチ。
(Supplementary Note 2) At least two refractive index changing regions are provided, and the second light is allowed to pass through each of the refractive index changing regions with a time lag to sequentially induce a refractive index change. The optical switch according to appendix 1.

【0064】(付記3)1つ以上の前段光入力ポート及
び2つ以上の前段光出力ポートを有する前段マルチモー
ド干渉計を更に備え、前記マルチモード干渉計の前記光
入力ポートに前記前段光出力ポートが接続されて、前記
前段マルチモード干渉計と前記マルチモード干渉計とが
連結配置されており、前記前段マルチモード干渉計を通
過した前記第2の光が前記屈折率変化領域を励起するよ
うに構成されていることを特徴とする付記1又は2に記
載の光スイッチ。
(Supplementary Note 3) A pre-stage multi-mode interferometer having one or more pre-stage optical input ports and two or more pre-stage optical output ports is further provided, and the pre-stage optical output is provided to the optical input port of the multi-mode interferometer. A port is connected, the front stage multi-mode interferometer and the multi-mode interferometer are connected and arranged, and the second light passing through the front stage multi-mode interferometer excites the refractive index change region. 3. The optical switch according to appendix 1 or 2, characterized in that

【0065】(付記4)前記屈折率変化領域が導波路構
造を有し、当該屈折率変化領域中を前記第1の光が導波
されることを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記
載の光スイッチ。
(Additional remark 4) The refractive index changing region has a waveguide structure, and the first light is guided in the refractive index changing region. Optical switch according to item.

【0066】(付記5)前記マルチモード干渉計の前記
光入力ポート及び前記光出力ポートの数が共に2つであ
ることを特徴とする付記1〜4のいずれか1項に記載の
光スイッチ。
(Supplementary note 5) The optical switch according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein the number of the optical input ports and the number of the optical output ports of the multimode interferometer are both two.

【0067】(付記6)前記屈折率変化領域が半導体光
増幅器からなることを特徴とする付記1〜5のいずれか
1項に記載の光スイッチ。
(Supplementary Note 6) The optical switch according to any one of Supplementary Notes 1 to 5, wherein the refractive index changing region is formed of a semiconductor optical amplifier.

【0068】(付記7)前記第1の波長は、前記半導体
光増幅器が利得を持たない透明波長であることを特徴と
する付記6に記載の光スイッチ。
(Supplementary Note 7) The optical switch according to Supplementary Note 6, wherein the first wavelength is a transparent wavelength at which the semiconductor optical amplifier has no gain.

【0069】(付記8)1つ以上の光入力ポート及び2
つ以上の光出力ポートと、前記光入力ポートと前記光出
力ポートとの間に光学的に屈折率変化が誘起される1つ
以上の屈折率変化領域とを有するマルチモード干渉計を
備え、前記光入力ポートから入射した光の少なくとも一
部を前記屈折率変化領域に通過させて光強度を変化さ
せ、前記各光出力ポートから光強度の異なる光を出射す
ることを特徴とする光スイッチ。
(Supplementary Note 8) One or more optical input ports and 2
A multi-mode interferometer having one or more light output ports and one or more refractive index change regions in which a refractive index change is optically induced between the light input port and the light output port, An optical switch, wherein at least a part of light incident from an optical input port is passed through the refractive index changing region to change the light intensity, and light having different light intensities is emitted from each of the light output ports.

【0070】(付記9)前記マルチモード干渉計の前記
光入力ポート及び前記光出力ポートの数が共に2つであ
ることを特徴とする付記8に記載の光スイッチ。
(Supplementary Note 9) The optical switch according to Supplementary Note 8, wherein the number of the optical input ports and the number of the optical output ports of the multimode interferometer are both two.

【0071】(付記10)所定の情報量の信号光を複数
に信号分割する光デマルチプレクサであって、信号光が
入射する信号光入力部を有する信号光入力導波路と、制
御光が入射する制御光入力部を有する制御光入力導波路
と、前記信号光の所望分割数と同数の光スイッチとを含
み、前記光スイッチは、前記信号光が入射する信号光入
力ポート及び前記制御光が入射する制御光入力ポート
と、前記所望分割された各信号光が出射される信号光出
力ポートと、前記光入力ポートと前記光出力ポートとの
間に光学的に屈折率変化が誘起される1つ以上の屈折率
変化領域とを有するマルチモード干渉計を備えており、
前記各光スイッチにより、前記制御光を前記屈折率変化
領域に通過させ、その屈折率変化により前記信号光の光
路分布を変化させて、前記各光出力ポートから前記所望
分割された前記各信号光を出射することを特徴とする光
デマルチプレクサ。
(Supplementary Note 10) An optical demultiplexer for splitting a signal light of a predetermined amount of information into a plurality of signals, wherein a signal light input waveguide having a signal light input section into which the signal light enters and control light enters. The optical switch includes a control light input waveguide having a control light input unit, and an optical switch having the same number as the desired number of divisions of the signal light, wherein the optical switch receives the signal light input port to which the signal light is incident and the control light is incident. A control light input port, a signal light output port through which the desired split signal lights are emitted, and an optical index change is induced between the light input port and the light output port. Equipped with a multi-mode interferometer having the above refractive index change region,
The control light is passed through the refractive index change region by each of the optical switches, the optical path distribution of the signal light is changed by the change of the refractive index, and the desired split of the signal light from each of the optical output ports. Is an optical demultiplexer.

【0072】(付記11)前記各光スイッチは、前記各
入力ポートが前記各入力導波路に接続されて並列配設さ
れていることを特徴とする付記10に記載の光デマルチ
プレクサ。
(Supplementary Note 11) The optical demultiplexer according to Supplementary Note 10, wherein each of the optical switches has the input ports connected to the input waveguides and arranged in parallel.

【0073】(付記12)前記各光スイッチは、前記制
御光入力ポートが前記制御光入力導波路に接続されると
ともに、各々が順次接続されて直列配設されていること
を特徴とする付記10に記載の光デマルチプレクサ。
(Supplementary Note 12) In each of the optical switches, the control light input port is connected to the control light input waveguide, and each of them is sequentially connected and arranged in series. The optical demultiplexer according to 1.

【0074】(付記13)前記制御光を前記信号光より
もビットレートの低い周期的なパルス信号とし、前記制
御光を前記信号光と同期させて周期的に前記信号光の前
記信号光出力ポートを切り替えることを特徴とする付記
10〜12のいずれか1項に記載の光デマルチプレク
サ。
(Supplementary Note 13) The control light is a periodic pulse signal having a bit rate lower than that of the signal light, and the control light is synchronized with the signal light to periodically output the signal light output port of the signal light. 13. The optical demultiplexer according to any one of appendices 10 to 12, characterized in that the optical demultiplexer is switched over.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明によれば、光通過時間による動作
速度の制限、大きな光回路のサイズ、偏波依存性の各問
題を同時に解決し、より実用的な光干渉型デバイスの機
能を実現し、構成及び制御が簡易で動作の安定な長距離
大容量光通信等に好適な光スイッチ及び光デマルチプレ
クサが実現する。
According to the present invention, it is possible to simultaneously solve the problems of operating speed limitation due to light transit time, large optical circuit size, and polarization dependence, and to realize a more practical optical interference device function. However, an optical switch and an optical demultiplexer suitable for long-distance large-capacity optical communication and the like, which have a simple configuration and control and are stable in operation, are realized.

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

【図1】本発明の光スイッチの原理構成を説明するため
の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the principle configuration of an optical switch of the present invention.

【図2】第1の実施形態による光スイッチの主要構成を
示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a main configuration of the optical switch according to the first embodiment.

【図3】プッシュプル動作について詳説するための特性
図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining a push-pull operation in detail.

【図4】第2の実施形態による光スイッチの概略構成を
示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical switch according to a second embodiment.

【図5】MMIにおける屈折率の変化を示す特性図であ
る。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a change in refractive index in MMI.

【図6】第1の実施形態におけるビーム伝搬法によるシ
ミュレーションを示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a simulation by a beam propagation method in the first embodiment.

【図7】第3の実施形態による光スイッチの概略構成を
示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical switch according to a third embodiment.

【図8】第1の実施形態による光デマルチプレクサの主
要構成を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a main configuration of an optical demultiplexer according to the first embodiment.

【図9】第2の実施形態による光デマルチプレクサの主
要構成を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a main configuration of an optical demultiplexer according to a second embodiment.

【図10】従来の光スイッチの主要構成を示す模式図で
ある。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a main configuration of a conventional optical switch.

【図11】光的にではなく電気的にMMI内部の屈折率
を変える一手法を示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a method of electrically changing the refractive index inside the MMI, not optically.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21,22,31〜34,42,43 MMI 11A,11B 光入力ポート 12A,12B 光出力ポート 13,25 屈折率変化領域 21D,21E 制御光入力ポート 22B,22C,24A 信号光出力ポート 導波路 23,24 41 光スイッチ 1,12,22,31-34,42,43 MMI 11A, 11B Optical input port 12A, 12B optical output port 13,25 Refractive index change area 21D, 21E Control light input port 22B, 22C, 24A signal light output port Waveguide 23, 24 41 optical switch

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1つ以上の光入力ポート及び2つ以上の
光出力ポートと、 前記光入力ポートと前記光出力ポートとの間に光学的に
屈折率変化が誘起される1つ以上の屈折率変化領域とを
有するマルチモード干渉計を備え、 前記光入力ポートから入射した第1の波長を有する第1
の光を前記光出力ポートから出射するように構成されて
おり、 第2の波長を有する第2の光を前記屈折率変化領域に通
過させ、その屈折率変化により前記第1の光の前記マル
チモード干渉計内部における光路分布を変化させて、前
記各光出力ポートから光強度の異なる前記第1の光を出
射することを特徴とする光スイッチ。
1. One or more optical input ports and two or more optical output ports, and one or more refraction in which a refractive index change is optically induced between the optical input port and the optical output port. A multi-mode interferometer having a rate change region, the first having a first wavelength incident from the optical input port
Light is output from the light output port, second light having a second wavelength is passed through the refractive index change region, and the change in the refractive index causes the multi-beam of the first light to be transmitted. An optical switch, characterized in that an optical path distribution inside a mode interferometer is changed to emit the first lights having different light intensities from the respective light output ports.
【請求項2】 1つ以上の前段光入力ポート及び2つ以
上の前段光出力ポートを有する前段マルチモード干渉計
を更に備え、 前記マルチモード干渉計の前記光入力ポートに前記前段
光出力ポートが接続されて、前記前段マルチモード干渉
計と前記マルチモード干渉計とが連結配置されており、 前記前段マルチモード干渉計を通過した前記第2の光が
前記屈折率変化領域を励起するように構成されているこ
とを特徴とする請求項1に記載の光スイッチ。
2. A pre-stage multi-mode interferometer having one or more pre-stage optical input ports and two or more pre-stage optical output ports, wherein the pre-stage optical output port is provided at the optical input port of the multi-mode interferometer. Connected, the pre-stage multi-mode interferometer and the multi-mode interferometer are connected and arranged, and the second light passing through the pre-stage multi-mode interferometer is configured to excite the refractive index change region. The optical switch according to claim 1, wherein the optical switch is provided.
【請求項3】 1つ以上の光入力ポート及び2つ以上の
光出力ポートと、 前記光入力ポートと前記光出力ポートとの間に光学的に
屈折率変化が誘起される1つ以上の屈折率変化領域とを
有するマルチモード干渉計を備え、 前記光入力ポートから入射した光の少なくとも一部を前
記屈折率変化領域に通過させて光強度を変化させ、前記
各光出力ポートから光強度の異なる光を出射することを
特徴とする光スイッチ。
3. One or more optical input ports and two or more optical output ports, and one or more refraction in which a refractive index change is optically induced between the optical input port and the optical output port. A multi-mode interferometer having a refractive index change region, at least a part of the light incident from the optical input port is passed through the refractive index change region to change the light intensity, and the light intensity of each light output port is changed. An optical switch that emits different lights.
【請求項4】 所定の情報量の信号光を複数に信号分割
する光デマルチプレクサであって、 信号光が入射する信号光入力部を有する信号光入力導波
路と、 制御光が入射する制御光入力部を有する制御光入力導波
路と、 前記信号光の所望分割数と同数の光スイッチとを含み、 前記光スイッチは、 前記信号光が入射する信号光入力ポート及び前記制御光
が入射する制御光入力ポートと、 前記所望分割された各信号光が出射される信号光出力ポ
ートと、 前記光入力ポートと前記光出力ポートとの間に光学的に
屈折率変化が誘起される1つ以上の屈折率変化領域とを
有するマルチモード干渉計を備えており、 前記各光スイッチにより、前記制御光を前記屈折率変化
領域に通過させ、その屈折率変化により前記信号光の光
路分布を変化させて、前記各光出力ポートから前記所望
分割された前記各信号光を出射することを特徴とする光
デマルチプレクサ。
4. An optical demultiplexer for splitting a signal light of a predetermined amount of information into a plurality of signals, comprising: a signal light input waveguide having a signal light input section on which the signal light is incident; and control light on which the control light is incident. A control light input waveguide having an input section, and an optical switch having the same number as the desired division number of the signal light, wherein the optical switch is a signal light input port into which the signal light is incident and a control into which the control light is incident. An optical input port, a signal light output port from which each of the desired split signal lights is emitted, and one or more optical index changes are induced between the optical input port and the optical output port. It comprises a multi-mode interferometer having a refractive index change region, by each of the optical switch, the control light is passed through the refractive index change region, by changing the refractive index change the optical path distribution of the signal light. , The above Optical demultiplexer, characterized by emitting the desired split the signal lights from the optical output port.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011150297A (en) * 2009-12-25 2011-08-04 Keio Gijuku Waveguide optical gate switch
JP2018508802A (en) * 2014-12-17 2018-03-29 タレス Optoelectronic components for generating and radiating microwave frequency signals

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