JP2004101936A

JP2004101936A - Optical circuit and optical device

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Publication number: JP2004101936A
Application number: JP2002264503A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Hattori; 服部　哲也
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP4385579B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical circuit wherein the period in which an optical signal can be delayed or memorized is variable and attenuation of the optical signal can be suppressed even if the period is long. <P>SOLUTION: When the optical circuit performs a write-in operation, exciting light λ<SB>p</SB>outputted from an exciting light source 43 is inputted to an optical waveguide 23 for exciting from an exciting light input end 13, transmitted through the optical waveguide 23 for exciting, outputted to a loop optical waveguide 20 from an optical coupling part 33 for exciting and excites a rare earth element added to the loop optical waveguide 20. If an optical signal λ<SB>s</SB>is inputted to an optical input end 11 when an optical coupling part 31 for input is in an ON state, the optical signal λ<SB>s</SB>is transmitted through an optical waveguide 21 for input, outputted from the optical coupling part 31 for input to the loop optical waveguide 20 and transmitted through the loop optical waveguide 20. Optical amplification is performed when the optical signal is transmitted through the loop optical waveguide 20. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を一時的に記憶することができる光回路、および、このような光回路を複数含む光デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光信号を一時的に記憶することができる光回路として、従来では光遅延線が用いられている（例えば特許文献１を参照）。光遅延線は、例えば、光ファイバからなり、その光ファイバの一端に光信号を入力し、その光信号を光ファイバ内で導波させて、光ファイバの他端より光信号を出力する。光ファイバ内を光信号が導波するのに所定の時間を要することから、この光遅延線は、光信号を所定の時間だけ遅延させることができ、或いは、光信号を所定の時間だけ記憶することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５３−８５３０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の光回路では、光信号を遅延または記憶することができる時間は、光ファイバの長さにより決定される固定値であり、調整が不可能である。また、光ファイバを導波する際に光信号が損失を被ることから、光信号を遅延または記憶する時間が長い場合（すなわち、光ファイバが長い場合）には、この光回路から出力される光信号が大きく減衰する。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光信号を遅延または記憶することができる時間が可変で、その時間が長くても光信号の減衰を抑制することができる光回路、および、このような光回路を複数含む光デバイスを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光回路は、（１）　光を導波させるともに該光を増幅する機能を有するループ形状のループ光導波路と、（２）　光入力端と接続されるとともに、制御可能な入力用光結合部を介してループ光導波路と光結合されており、光入力端より入力用光結合部へ光を導波させる入力用光導波路と、（３）　光出力端と接続されるとともに、制御可能な出力用光結合部を介してループ光導波路と光結合されており、出力用光結合部より光出力端へ光を導波させる出力用光導波路と、（４）　入力用光結合部および出力用結合部それぞれにおける光結合を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この光回路は、入力用光結合部および出力用光結合部それぞれにおける光結合の状態が制御手段により制御されて、以下のように動作する。入力用光結合部がオン状態となっているときには、光入力端に入力して入力用光導波路を導波した光は、入力用光結合部よりループ光導波路へ出力される。そして、ループ光導波路を導波する光は、そのループ光導波路において記憶され光増幅される。また、出力用光結合部がオン状態となっているときには、ループ光導波路を導波していた光は、出力用光結合部より出力用光導波路へ出力され、出力用光導波路を導波して光出力端より出力される。
【０００８】
本発明に係る光回路は、ループ光導波路の光導波領域に希土類元素が添加されており、ループ光導波路に添加されている希土類元素を励起する励起光をループ光導波路に供給する励起光供給手段を更に備えるのが好適である。この場合には、励起光供給手段によりループ光導波路に励起光が供給され、これにより、ループ光導波路に添加されている希土類元素が励起されて、ループ光導波路を導波する光が光増幅される。
【０００９】
本発明に係る光回路では、入力用光結合部または出力用光結合部は、熱光学効果または非線形光学効果による屈折率変化に基づいて光結合が調整されるのが好適である。この場合には、入力用光結合部または出力用光結合部は、制御手段により制御されて、熱光学効果または非線形光学効果により屈折率変化が生じ、この屈折率変化に基づいて光結合が調整される。
【００１０】
本発明に係る光回路では、入力用光導波路と出力用光導波路とは共通のものであり、入力用光結合部と出力用光結合部とは共通のものであるのが好適である。この場合には、入力用光結合部と出力用光結合部と兼ねる共通の光結合部のオン／オフ動作により、光回路への光の書き込み及び読み出しの動作が行なわれる。
【００１１】
本発明に係る光回路は、光モニタ端と接続されるとともに、モニタ用結合部を介してループ光導波路と光結合されており、モニタ用光結合部より光モニタ端へ光を導波させるモニタ用光導波路を更に備えるのが好適である。また、制御手段は、光モニタ端より出力される光のパワーを検出し、その検出結果に基づいて入力用光結合部および出力用結合部それぞれにおける光結合を制御するのが好適である。
【００１２】
また、本発明に係る光デバイスは、上記の本発明に係る光回路を複数含み、これら複数の光回路が１次元的または２次元的に配列されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る光回路１の構成図である。この図に示される光回路１は、ループ光導波路２０、入力用光導波路２１、出力用光導波路２２、励起用光導波路２３、モニタ用光導波路２４、入力用光結合部３１、出力用光結合部３２、励起用光結合部３３、モニタ用光結合部３４、励起光源４３、光検出器４４および制御部５０を備えている。
【００１５】
ループ光導波路２０は、光を導波させるループ形状の光導波路であり、その導波光を光増幅する機能を有する。このループ光導波路２０は、光導波領域に希土類元素（例えば、Ｅｒ元素、Ｔｍ元素、Ｎｄ元素、等）が添加された光ファイバまたは平面光導波路であるのが好適である。また、このループ光導波路２０は、半導体光増幅器を含むものであってもよいし、また、これらを組合せたものであってもよい。このループ光導波路２０上に、反時計回りに順に、入力用光結合部３１、モニタ用光結合部３４、出力用光結合部３２および励起用光結合部３３が設けられている。入力用光結合部３１および出力用光結合部３２それぞれにおける光結合の状態は、制御部５０により制御可能である。
【００１６】
入力用光導波路２１は、光信号が入力する光入力端１１と接続されるとともに、入力用光結合部３１を介してループ光導波路２０と光結合されており、光入力端１１より入力用光結合部３１へ光信号を導波させる。入力用光結合部３１は、制御部５０により光結合状態が制御されるスイッチとして動作する。すなわち、入力用光結合部３１は、オン状態のときには、入力用光導波路２１を導波してきて到達した光信号をループ光導波路２０へ出力し、オフ状態のときには、入力用光導波路２１を導波してきて到達した光信号をそのまま入力用光導波路２１に導波させる。オン状態のときに、入力用光結合部３１よりループ光導波路２０へ出力された光信号は、ループ光導波路２０を反時計回りに導波する。
【００１７】
出力用光導波路２２は、光信号が出力する光出力端１２と接続されるとともに、出力用光結合部３２を介してループ光導波路２０と光結合されており、出力用光結合部３２より光出力端１２へ光信号を導波させる。出力用光結合部３２は、制御部５０により光結合状態が制御されるスイッチとして動作する。すなわち、出力用光結合部３２は、オン状態のときには、ループ光導波路２０を導波してきて到達した光信号を出力用光導波路２２へ出力し、オフ状態のときには、ループ光導波路２０を導波してきて到達した光信号をそのままループ光導波路２０に導波させる。オン状態のときに、出力用光結合部３２より出力用光導波路２２へ出力された光信号は、出力用光導波路２２を光出力端１２へ向かって導波する。
【００１８】
励起用光導波路２３は、励起光入力端１３と接続されるとともに、励起用光結合部３３を介してループ光導波路２０と光結合されており、励起光源４３より出力され励起光入力端１３に入力した励起光を励起用光結合部３３へ導波させる。励起用光結合部３３は、ループ光導波路２０を導波してきて到達した光信号をそのままループ光導波路２０に導波させるとともに、励起用光導波路２３を導波してきて到達した励起光をループ光導波路２０へ出力する。励起用光結合部３３よりループ光導波路２０へ出力された励起光は、ループ光導波路２０を反時計回りに導波する。励起光源４３は、ループ光導波路２０に添加されている希土類元素を励起する励起光を出力するものであり、例えば半導体レーザ光源が好適に用いられる。これら励起用光導波路２３、励起用光結合部３３および励起光源４３は、ループ光導波路２０に励起光を供給する励起光供給手段として作用する。
【００１９】
モニタ用光導波路２４は、光モニタ端１４と接続されるとともに、モニタ用光結合部３４を介してループ光導波路２０と光結合されており、ループ光導波路２０より光モニタ端１４へ光信号を導波させる。モニタ用光結合部３４は、ループ光導波路２０を導波してきて到達した光信号のうち、一部をモニタ用光導波路２４へ分岐出力し、残部をそのままループ光導波路２０に導波させる。モニタ用光結合部３４よりモニタ用光導波路２４へ出力された光信号は、モニタ用光導波路２４を光モニタ端１４へ向かって導波し、光モニタ端１４より出射されて光検出器４４により検出される。光検出器４４は、光モニタ端１４より出力された光信号を受光し、その光信号の強度を検出する。
【００２０】
ループ光導波路２０、入力用光結合部３１、出力用光結合部３２、励起用光結合部３３およびモニタ用光結合部３４それぞれは、光ファイバまたは平面光導波路であるのが好適である。入力用光結合部３１、出力用光結合部３２、励起用光結合部３３およびモニタ用光結合部３４それぞれは、光結合されるべき２本の光導波路が互いに接近して構成されるものであるのが好適であり、各光導波路が光ファイバである場合には、光ファイバカプラであるのが好適である。
【００２１】
また、入力用光結合部３１および出力用光結合部３２それぞれは、上述したようなスイッチとして動作するために、熱光学効果または非線形光学効果による屈折率変化に基づいて光結合が調整されるようになっている。そして、これにより、入力用光結合部３１および出力用光結合部３２それぞれにおける光結合の状態は、制御部５０により制御可能となっている。制御部５０は、光検出器４４による光信号の検出結果に基づいて、入力用光結合部３１および出力用光結合部３２それぞれにおける光結合の状態を制御するのが好適である。
【００２２】
また、入力用光結合部３１および出力用光結合部３２それぞれは、上述したようなスイッチとして動作するために、方向性結合器またはマッハツェンダ干渉器の構成であるのが好適である。このように構成される入力用光結合部３１および出力用光結合部３２それぞれは、波長選択性を有するように作成することができ、これにより、入力用光導波路２１または出力用光導波路２２に励起光が漏れるのを防止することができて、入力用光導波路２１または出力用光導波路２２に信号光とともに励起光が導波するのを防止することができる。
【００２３】
次に、本実施形態に係る光回路１の動作について説明する。以下では、光回路１の動作として、光回路１におけるアイドル状態、光回路１への光信号の書き込みの動作、光回路１における光信号の記憶の状態、および、光回路１からの光信号の読み出しの動作、のそれぞれについて説明する。これらの各動作は、制御部５０による制御の下に行なわれる。
【００２４】
図２は、本実施形態に係る光回路１におけるアイドル状態の説明図である。光回路１がアイドル状態であるときは、入力用光結合部３１および出力用光結合部３２それぞれは共にオフ状態とされている。また、励起光源４３からは励起光が出力される必要はない。このとき、光入力端１１に光信号λ_ｓが入力しても、その光信号λ_ｓは、入力用光導波路２１を導波していき、入力用光結合部３１を経た後も入力用光導波路２１を導波して、入力用光結合部３１よりループ光導波路２０へ出力されることはない。
【００２５】
図３は、本実施形態に係る光回路１への光信号の書き込みの動作の説明図である。光回路１が書き込み動作を行なうときには、励起光源４３から励起光λ_ｐが出力されている。励起光源４３より出力された励起光λ_ｐは、励起光入力端１３より励起用光導波路２３に入力して、励起用光導波路２３を導波していき、励起用光結合部３３よりループ光導波路２０へ出力される。また、この書き込み動作を行なうときには、入力用光結合部３１および出力用光結合部３２それぞれが共にオフ状態とされている上記アイドル状態から、入力用光結合部３１のみが一旦オン状態となった後に再びオフ状態となる。入力用光結合部３１がオン状態となっているときに、光入力端１１に光信号λ_ｓが入力すると、その光信号λ_ｓは、入力用光導波路２１を導波していき、入力用光結合部３１よりループ光導波路２０へ出力される。励起用光結合部３３よりループ光導波路２０へ出力された励起光λ_ｐは、ループ光導波路２０を導波して、このループ光導波路２０に添加されている希土類元素を励起する。入力用光結合部３１よりループ光導波路２０へ出力された光信号λ_ｓは、ループ光導波路２０を導波するとともに、その導波の際に光増幅される。また、ループ光導波路２０を導波する光信号λ_ｓの一部は、モニタ用光結合部３４よりモニタ用光導波路２４へ分岐出力され、モニタ用光導波路２４を導波して光モニタ端１４より出力され、光検出器４４により検出される。
【００２６】
図４は、本実施形態に係る光回路１における光信号の記憶の状態の説明図である。上記の光回路１の書き込み動作において、入力用光結合部３１が再びオフ状態となった時より以降は、光回路１が光信号を記憶している状態となる。光回路１が光信号を記憶している状態にあるときには、励起光源４３から励起光λ_ｐが出力されている。励起光源４３より出力された励起光λ_ｐは、励起光入力端１３より励起用光導波路２３に入力して、励起用光導波路２３を導波していき、励起用光結合部３３よりループ光導波路２０へ出力される。また、この記憶状態にあるときには、入力用光結合部３１および出力用光結合部３２それぞれは共にオフ状態とされている。この状態では、光信号λ_ｓは、ループ光導波路２０を導波するとともに、その導波の際に光増幅される。また、ループ光導波路２０を導波する光信号λ_ｓの一部は、モニタ用光結合部３４よりモニタ用光導波路２４へ分岐出力され、モニタ用光導波路２４を導波して光モニタ端１４より出力され、光検出器４４により検出される。
【００２７】
図５は、本実施形態に係る光回路１からの光信号の読み出しの動作の説明図である。読み出し動作を行なうときには、入力用光結合部３１および出力用光結合部３２それぞれが共にオフ状態とされている上記記憶状態から、出力用光結合器３２のみがオン状態とされる。出力用光結合器３２がオン状態とされると、ループ光導波路２０を導波していた光信号λ_ｓは、出力用光結合部３２より出力用光導波路２２へ出力され、出力用光導波路２２を導波して光出力端１２より出力される。
【００２８】
以上に説明した光回路１のアイドル状態、書き込み動作、記憶状態および読み出し動作それぞれは、制御部５０による制御の下に任意のタイミングで行われ得る。すなわち、書き込み動作および読み出し動作それぞれのタイミングが任意に設定可能であるから、書き込み動作と読み出し動作との間にある記憶状態の期間も任意である。したがって、この光回路１は、光信号を遅延または記憶することができる時間（上記記憶状態の時間）を可変に設定することができる。また、この光回路１は、光信号を記憶しているときに、その光信号をループ光導波路２０において光増幅するので、遅延または記憶の時間が長くても光信号の減衰を抑制することができる。
【００２９】
図６は、他の実施形態に係る光回路２の構成図である。この図に示される光回路２は、図１に示された光回路１と比較すると、入力用光導波路２１と出力用光導波路２２とが共通のものとされている点、および、入力用光結合部と出力用光結合部とが共通のものとされている点で相違する。すなわち、図に示されるように、入力用光結合部と出力用光結合部とを兼ねる光結合部３１を挟んで、入力用光導波路２１と出力用光導波路２２とは繋がっていて１本の光導波路となっており、その１本の光導波路が光結合部３１を介してループ光導波路２０と光結合されている。
【００３０】
この光回路２への光信号の書き込みの際には、光結合器３１が一旦オン状態となった後にオフ状態となり、そのオン状態となっているときに、光入力端１１に光信号λ_ｓが入力すると、その光信号λ_ｓは、入力用光導波路２１を導波していき、光結合部３１よりループ光導波路２０へ出力されて、ループ光導波路２０を導波するとともに、その導波の際に光増幅される。また、この光回路２からの光信号の読み出しの際には、光結合器３１がオン状態となり、ループ光導波路２０を導波していた光信号λ_ｓは、光結合部３１より出力用光導波路２２へ出力され、出力用光導波路２２を導波して光出力端１２より出力される。
【００３１】
この光回路２でも、書き込み動作および読み出し動作それぞれのタイミングが任意に設定可能であるから、書き込み動作と読み出し動作との間にある記憶状態の期間も任意である。したがって、この光回路２は、光信号を遅延または記憶することができる時間（上記記憶状態の時間）を可変に設定することができる。また、この光回路２は、光信号を記憶しているときに、その光信号をループ光導波路２０において光増幅するので、遅延または記憶の時間が長くても光信号の減衰を抑制することができる。
【００３２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、複数の光回路１（または光回路２）が１次元的または２次元的に配列された光デバイスを構成するのも好適である。
【００３３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、入力用光結合部がオン状態となっているときには、光入力端に入力して入力用光導波路を導波した光は、入力用光結合部よりループ光導波路へ出力される。そして、ループ光導波路を導波する光は、そのループ光導波路において記憶され光増幅される。また、出力用光結合部がオン状態となっているときには、ループ光導波路を導波していた光は、出力用光結合部より出力用光導波路へ出力され、出力用光導波路を導波して光出力端より出力される。このように、書き込み動作および読み出し動作それぞれのタイミングが任意に設定可能であるから、書き込み動作と読み出し動作との間にある記憶状態の期間も任意である。したがって、この光回路は、光信号を遅延または記憶することができる時間を可変に設定することができる。また、この光回路は、光信号を記憶しているときに、その光信号をループ光導波路において光増幅するので、遅延または記憶の時間が長くても光信号の減衰を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光回路１０の構成図である。
【図２】本実施形態に係る光回路１におけるアイドル状態の説明図である。
【図３】本実施形態に係る光回路１への光信号の書き込みの動作の説明図である。
【図４】本実施形態に係る光回路１における光信号の記憶の状態の説明図である。
【図５】本実施形態に係る光回路１からの光信号の読み出しの動作の説明図である。
【図６】他の実施形態に係る光回路２の構成図である。
【符号の説明】
１，２…光回路、１１…光入力端、１２…光出力端、１３…励起光入力端、１４…光モニタ端、２０…ループ光導波路、２１…入力用光導波路、２２…出力用光導波路、２３…励起用光導波路、２４…モニタ用光導波路、３１…入力用光結合部、３２…出力用光結合部、３３…励起用光結合部、３４…モニタ用光結合部、４３…励起光源、４４…光検出器、５０…制御部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical circuit capable of temporarily storing an optical signal, and an optical device including a plurality of such optical circuits.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical delay line is used as an optical circuit capable of temporarily storing an optical signal (see, for example, Patent Document 1). The optical delay line is made of, for example, an optical fiber, inputs an optical signal to one end of the optical fiber, guides the optical signal in the optical fiber, and outputs an optical signal from the other end of the optical fiber. Since it takes a predetermined time for an optical signal to be guided in an optical fiber, the optical delay line can delay the optical signal for a predetermined time or store the optical signal for a predetermined time. be able to.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-53-8530
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional optical circuit, the time during which the optical signal can be delayed or stored is a fixed value determined by the length of the optical fiber, and cannot be adjusted. Further, since the optical signal suffers a loss when guided through the optical fiber, if the time to delay or store the optical signal is long (that is, if the optical fiber is long), the light output from this optical circuit is The signal is greatly attenuated.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and has a variable time in which an optical signal can be delayed or stored, and an optical signal capable of suppressing attenuation of the optical signal even when the time is long. It is an object to provide a circuit and an optical device including a plurality of such optical circuits.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An optical circuit according to the present invention comprises: (1) a loop-shaped loop optical waveguide having a function of guiding light and amplifying the light; and (2) a controllable input optical waveguide connected to an optical input end. An input optical waveguide that is optically coupled to the loop optical waveguide through the optical coupling portion and guides light from the optical input end to the input optical coupling portion; and (3) connected to the optical output end and controlled. An output optical waveguide that is optically coupled to the loop optical waveguide through a possible output optical coupling portion and guides light from the output optical coupling portion to the light output end; and (4) an input optical coupling portion and Control means for controlling the optical coupling in each of the output coupling sections.
[0007]
In this optical circuit, the state of optical coupling in each of the input optical coupling section and the output optical coupling section is controlled by the control means, and operates as follows. When the input optical coupling section is in the ON state, the light input to the optical input end and guided through the input optical waveguide is output from the input optical coupling section to the loop optical waveguide. Then, the light guided through the loop optical waveguide is stored and optically amplified in the loop optical waveguide. When the output optical coupling section is in the ON state, the light guided through the loop optical waveguide is output from the output optical coupling section to the output optical waveguide, and guided through the output optical waveguide. Output from the light output end.
[0008]
An optical circuit according to the present invention is a pump light supplying means, wherein a rare earth element is added to an optical waveguide region of a loop optical waveguide, and excitation light for exciting the rare earth element added to the loop optical waveguide is supplied to the loop optical waveguide. It is preferable to further include In this case, the excitation light is supplied to the loop optical waveguide by the excitation light supply unit, whereby the rare earth element added to the loop optical waveguide is excited, and the light guided through the loop optical waveguide is optically amplified. You.
[0009]
In the optical circuit according to the present invention, it is preferable that the optical coupling of the input optical coupling unit or the output optical coupling unit is adjusted based on a refractive index change due to a thermo-optic effect or a nonlinear optical effect. In this case, the input optical coupling section or the output optical coupling section is controlled by the control means to cause a change in the refractive index due to the thermo-optic effect or the nonlinear optical effect, and the optical coupling is adjusted based on the change in the refractive index. Is done.
[0010]
In the optical circuit according to the present invention, it is preferable that the input optical waveguide and the output optical waveguide are common, and the input optical coupling section and the output optical coupling section are common. In this case, the operation of writing and reading light to and from the optical circuit is performed by the on / off operation of the common optical coupling unit serving also as the input optical coupling unit and the output optical coupling unit.
[0011]
The optical circuit according to the present invention is connected to the optical monitor end and optically coupled to the loop optical waveguide via the monitor coupling portion, and guides light from the monitor optical coupling portion to the optical monitor end. It is preferable to further include an optical waveguide for use. Preferably, the control means detects the power of the light output from the optical monitor end, and controls the optical coupling in each of the input optical coupling section and the output optical coupling section based on the detection result.
[0012]
Further, an optical device according to the present invention includes a plurality of the optical circuits according to the present invention described above, and the plurality of optical circuits are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
[0014]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical circuit 1 according to the present embodiment. The optical circuit 1 shown in this figure includes a loop optical waveguide 20, an input optical waveguide 21, an output optical waveguide 22, an excitation optical waveguide 23, a monitoring optical waveguide 24, an input optical coupling unit 31, an output optical coupling. It comprises a section 32, an excitation light coupling section 33, a monitoring light coupling section 34, an excitation light source 43, a photodetector 44, and a control section 50.
[0015]
The loop optical waveguide 20 is a loop-shaped optical waveguide that guides light, and has a function of amplifying the guided light. The loop optical waveguide 20 is preferably an optical fiber or a planar optical waveguide in which a rare earth element (for example, an Er element, a Tm element, a Nd element, or the like) is added to an optical waveguide region. Further, the loop optical waveguide 20 may include a semiconductor optical amplifier, or may be a combination thereof. On this loop optical waveguide 20, an input optical coupling unit 31, a monitoring optical coupling unit 34, an output optical coupling unit 32, and an excitation optical coupling unit 33 are provided in this order in a counterclockwise direction. The state of optical coupling in each of the input optical coupling unit 31 and the output optical coupling unit 32 can be controlled by the control unit 50.
[0016]
The input optical waveguide 21 is connected to the optical input end 11 to which an optical signal is input, and is optically coupled to the loop optical waveguide 20 via the input optical coupling unit 31. The optical signal is guided to the coupling unit 31. The input optical coupling unit 31 operates as a switch whose optical coupling state is controlled by the control unit 50. That is, the input optical coupling unit 31 outputs an optical signal that has been guided after reaching the input optical waveguide 21 to the loop optical waveguide 20 when in the on state, and guides the input optical waveguide 21 when in the off state. The optical signal arriving after the wave is guided to the input optical waveguide 21 as it is. In the ON state, the optical signal output from the input optical coupling unit 31 to the loop optical waveguide 20 is guided counterclockwise through the loop optical waveguide 20.
[0017]
The output optical waveguide 22 is connected to the optical output end 12 from which an optical signal is output, and is optically coupled to the loop optical waveguide 20 via the output optical coupling unit 32. The optical signal is guided to the output terminal 12. The output optical coupling unit 32 operates as a switch whose optical coupling state is controlled by the control unit 50. That is, the output optical coupling unit 32 outputs an optical signal that has reached the waveguide optical waveguide 20 and arrives to the output optical waveguide 22 when in the ON state, and guides the optical signal through the loop optical waveguide 20 when in the OFF state. The optical signal that has arrived is guided to the loop optical waveguide 20 as it is. In the ON state, the optical signal output from the output optical coupling unit 32 to the output optical waveguide 22 is guided through the output optical waveguide 22 toward the optical output end 12.
[0018]
The pumping optical waveguide 23 is connected to the pumping light input end 13 and optically coupled to the loop optical waveguide 20 via the pumping light coupling unit 33. The input excitation light is guided to the excitation light coupling section 33. The pumping optical coupling unit 33 guides the optical signal that has arrived after being guided through the loop optical waveguide 20 to the loop optical waveguide 20 as it is, and guides the pumping light that has arrived after being guided through the excitation optical waveguide 23 to the loop optical waveguide. Output to the wave path 20. The excitation light output from the excitation light coupling unit 33 to the loop optical waveguide 20 is guided counterclockwise through the loop optical waveguide 20. The excitation light source 43 outputs excitation light for exciting the rare earth element added to the loop optical waveguide 20, and for example, a semiconductor laser light source is suitably used. The excitation light waveguide 23, the excitation light coupling part 33, and the excitation light source 43 function as excitation light supply means for supplying excitation light to the loop optical waveguide 20.
[0019]
The monitoring optical waveguide 24 is connected to the optical monitoring end 14 and is optically coupled to the loop optical waveguide 20 via the monitoring optical coupling unit 34, and transmits an optical signal from the loop optical waveguide 20 to the optical monitoring end 14. Wave guided. The monitoring optical coupling unit 34 branches and outputs a part of the optical signal that has arrived after being guided through the loop optical waveguide 20 to the monitoring optical waveguide 24, and guides the remainder to the loop optical waveguide 20 as it is. The optical signal output from the monitoring optical coupling unit 34 to the monitoring optical waveguide 24 is guided to the monitoring optical waveguide 24 toward the optical monitoring end 14, emitted from the optical monitoring end 14, and detected by the photodetector 44. Is detected. The photodetector 44 receives the optical signal output from the optical monitor terminal 14 and detects the intensity of the optical signal.
[0020]
Each of the loop optical waveguide 20, the input optical coupling unit 31, the output optical coupling unit 32, the excitation optical coupling unit 33, and the monitoring optical coupling unit 34 is preferably an optical fiber or a planar optical waveguide. Each of the input optical coupling unit 31, the output optical coupling unit 32, the excitation optical coupling unit 33, and the monitoring optical coupling unit 34 is configured such that two optical waveguides to be optically coupled are close to each other. Preferably, when each optical waveguide is an optical fiber, it is preferably an optical fiber coupler.
[0021]
In addition, since each of the input optical coupling unit 31 and the output optical coupling unit 32 operates as a switch as described above, optical coupling is adjusted based on a change in refractive index due to a thermo-optic effect or a nonlinear optical effect. It has become. Thus, the optical coupling state in each of the input optical coupling unit 31 and the output optical coupling unit 32 can be controlled by the control unit 50. The control unit 50 preferably controls the state of optical coupling in each of the input optical coupling unit 31 and the output optical coupling unit 32 based on the detection result of the optical signal by the photodetector 44.
[0022]
In addition, each of the input optical coupling unit 31 and the output optical coupling unit 32 preferably has a configuration of a directional coupler or a Mach-Zehnder interferometer in order to operate as a switch as described above. Each of the input optical coupling unit 31 and the output optical coupling unit 32 configured as described above can be formed so as to have wavelength selectivity, whereby the input optical waveguide 21 or the output optical waveguide 22 can be formed. It is possible to prevent the excitation light from leaking and to prevent the excitation light from being guided together with the signal light into the input optical waveguide 21 or the output optical waveguide 22.
[0023]
Next, the operation of the optical circuit 1 according to the present embodiment will be described. Hereinafter, the operations of the optical circuit 1 include an idle state in the optical circuit 1, an operation of writing an optical signal to the optical circuit 1, a state of storing the optical signal in the optical circuit 1, and an operation of the optical signal from the optical circuit 1. Each of the read operation will be described. Each of these operations is performed under the control of the control unit 50.
[0024]
FIG. 2 is an explanatory diagram of an idle state in the optical circuit 1 according to the present embodiment. When the optical circuit 1 is in the idle state, both the input optical coupling unit 31 and the output optical coupling unit 32 are in the off state. Further, the excitation light source 43 does not need to output the excitation light. In this case, even if the light signal lambda _s the light input end 11 is input, the optical signal lambda _s, the input optical waveguide 21 will guided, input optical guide after passing through the input optical coupling portion 31 The light is not guided to the loop optical waveguide 20 from the input optical coupling unit 31 after being guided through the wave path 21.
[0025]
FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of writing an optical signal to the optical circuit 1 according to the present embodiment. When the optical circuit 1 performs a write operation, the excitation light lambda _p from the excitation light source 43 is outputted. The pumping light λ _p output from the pumping light source 43 is input to the pumping optical waveguide 23 from the pumping light input terminal 13 and is guided through the pumping optical waveguide 23. Output to the wave path 20. Further, when performing this write operation, only the input optical coupling unit 31 is temporarily turned on from the idle state where both the input optical coupling unit 31 and the output optical coupling unit 32 are off. Later, it is turned off again. When the optical signal λ _s is input to the optical input end 11 while the input optical coupling unit 31 is in the ON state, the optical signal λ _s is guided through the input optical waveguide 21 and The light is output from the optical coupling unit 31 to the loop optical waveguide 20. The pumping light λ _p output from the pumping optical coupling unit 33 to the loop optical waveguide 20 guides the loop optical waveguide 20 to excite the rare earth element added to the loop optical waveguide 20. Optical signals lambda _s output to the loop optical waveguide 20 from the input optical coupling section 31, as well as guiding the loop optical waveguide 20 is optically amplified during its waveguide. Part of the optical signal lambda _s to guide the loop optical waveguide 20 is branched output from the monitoring optical coupling portion 34 to the monitoring optical waveguide 24, optical monitor end by guiding the monitoring optical waveguide 24 14 And is detected by the photodetector 44.
[0026]
FIG. 4 is an explanatory diagram of a state of storing an optical signal in the optical circuit 1 according to the present embodiment. In the write operation of the optical circuit 1, after the input optical coupling unit 31 is turned off again, the optical circuit 1 is in a state of storing an optical signal. When in the state in which the optical circuit 1 stores the optical signal, pumping light lambda _p from the excitation light source 43 is outputted. The pumping light λ _p output from the pumping light source 43 is input to the pumping optical waveguide 23 from the pumping light input terminal 13 and is guided through the pumping optical waveguide 23. Output to the wave path 20. In addition, when in this storage state, both the input optical coupling unit 31 and the output optical coupling unit 32 are in the OFF state. In this state, the optical signal λ _s is guided through the loop optical waveguide 20 and is optically amplified during the propagation. Part of the optical signal lambda _s to guide the loop optical waveguide 20 is branched output from the monitoring optical coupling portion 34 to the monitoring optical waveguide 24, optical monitor end by guiding the monitoring optical waveguide 24 14 And is detected by the photodetector 44.
[0027]
FIG. 5 is an explanatory diagram of an operation of reading an optical signal from the optical circuit 1 according to the present embodiment. When the read operation is performed, only the output optical coupler 32 is turned on from the storage state in which both the input optical coupler 31 and the output optical coupler 32 are off. When the output optical coupler 32 is turned on, the optical signal λ _s guided through the loop optical waveguide 20 is output from the output optical coupler 32 to the output optical waveguide 22, and the output optical waveguide 22 is output. The light is guided from the optical output terminal 12 and output from the optical output terminal 12.
[0028]
The above-described idle state, write operation, storage state, and read operation of the optical circuit 1 can be performed at any timing under the control of the control unit 50. That is, since the timing of each of the write operation and the read operation can be arbitrarily set, the period of the storage state between the write operation and the read operation is also arbitrary. Therefore, the optical circuit 1 can variably set the time during which the optical signal can be delayed or stored (the time of the storage state). Further, when the optical circuit 1 stores the optical signal, the optical signal is optically amplified in the loop optical waveguide 20, so that the attenuation of the optical signal can be suppressed even if the delay or the storage time is long. it can.
[0029]
FIG. 6 is a configuration diagram of an optical circuit 2 according to another embodiment. The optical circuit 2 shown in this figure is different from the optical circuit 1 shown in FIG. 1 in that the input optical waveguide 21 and the output optical waveguide 22 are common, and The difference is that the coupling unit and the output optical coupling unit are common. That is, as shown in the figure, the input optical waveguide 21 and the output optical waveguide 22 are connected to each other with the optical coupling unit 31 serving as both the input optical coupling unit and the output optical coupling unit interposed therebetween. The optical waveguide is one, and one optical waveguide is optically coupled to the loop optical waveguide 20 via the optical coupling part 31.
[0030]
When the optical signal is written into the optical circuit 2, the optical coupler 31 is turned on once and then turned off. When the optical coupler 31 is turned on, the optical signal λ _s Is input, the optical signal λ _s is guided through the input optical waveguide 21, output from the optical coupling unit 31 to the loop optical waveguide 20, and guided through the loop optical waveguide 20. The light is amplified at the time. At the time of reading of an optical signal from the optical circuit 2, the optical coupler 31 is turned on, the optical signal lambda _s which has been guided through the loop optical waveguide 20, the output optical guide from the optical coupling section 31 The light is output to the waveguide 22, guided through the output optical waveguide 22, and output from the optical output end 12.
[0031]
In the optical circuit 2 as well, the timing of each of the write operation and the read operation can be arbitrarily set, so that the period of the storage state between the write operation and the read operation is also arbitrary. Therefore, the optical circuit 2 can variably set the time during which the optical signal can be delayed or stored (the time of the storage state). Further, since the optical circuit 2 amplifies the optical signal in the loop optical waveguide 20 when the optical signal is stored, it is possible to suppress the attenuation of the optical signal even if the delay or the storage time is long. it can.
[0032]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, it is also preferable to configure an optical device in which a plurality of optical circuits 1 (or optical circuits 2) are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
[0033]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, when the input optical coupling unit is in the ON state, the light input to the optical input end and guided through the input optical waveguide is coupled to the input optical coupling unit. The signal is output from the section to the loop optical waveguide. Then, the light guided through the loop optical waveguide is stored and optically amplified in the loop optical waveguide. When the output optical coupling section is in the ON state, the light guided through the loop optical waveguide is output from the output optical coupling section to the output optical waveguide, and guided through the output optical waveguide. Output from the light output end. As described above, since the timing of each of the write operation and the read operation can be arbitrarily set, the period of the storage state between the write operation and the read operation is also arbitrary. Therefore, this optical circuit can variably set the time during which the optical signal can be delayed or stored. In addition, when the optical circuit stores the optical signal, the optical signal is optically amplified in the loop optical waveguide, so that the attenuation of the optical signal can be suppressed even if the delay or the storage time is long.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical circuit 10 according to the present embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an idle state in the optical circuit 1 according to the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of writing an optical signal to the optical circuit 1 according to the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a state of storing an optical signal in the optical circuit 1 according to the embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an operation of reading an optical signal from the optical circuit 1 according to the embodiment.
FIG. 6 is a configuration diagram of an optical circuit 2 according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 2, optical circuit, 11 optical input end, 12 optical output end, 13 excitation light input end, 14 optical monitor end, 20 optical loop waveguide, 21 optical input waveguide, 22 optical output guide Waveguide, 23 ... Excitation optical waveguide, 24 ... Monitoring optical waveguide, 31 ... Input optical coupling section, 32 ... Output optical coupling section, 33 ... Exciting optical coupling section, 34 ... Monitoring optical coupling section, 43 ... Excitation light source, 44 photodetector, 50 control unit.

Claims

A loop-shaped loop optical waveguide having a function of guiding light and amplifying the light,
While being connected to an optical input end, it is optically coupled to the loop optical waveguide via a controllable input optical coupling section, and is used for input for guiding light from the optical input end to the input optical coupling section. An optical waveguide;
While being connected to an optical output end, the optical output end is optically coupled to the loop optical waveguide through a controllable output optical coupling portion, and an output for guiding light from the output optical coupling portion to the optical output end. An optical waveguide;
Control means for controlling optical coupling in each of the input optical coupling section and the output coupling section,
An optical circuit comprising:

A rare earth element is added to an optical waveguide region of the loop optical waveguide,
Further provided is an excitation light supply unit that supplies excitation light for exciting the rare earth element added to the loop optical waveguide to the loop optical waveguide.
The optical circuit according to claim 1, wherein:

The optical circuit according to claim 1, wherein the optical coupling of the input optical coupling unit is adjusted based on a change in refractive index due to a thermo-optic effect.

2. The optical circuit according to claim 1, wherein the optical coupling of the output optical coupling unit is adjusted based on a change in refractive index due to a thermo-optic effect.

2. The optical circuit according to claim 1, wherein the optical coupling of the input optical coupling unit is adjusted based on a refractive index change due to a nonlinear optical effect.

The optical circuit according to claim 1, wherein the optical coupling of the output optical coupling unit is adjusted based on a change in refractive index due to a nonlinear optical effect.

The optical waveguide for input and the optical waveguide for output are common, and the optical coupling unit for input and the optical coupling unit for output are common. Optical circuit.

A monitoring optical waveguide that is connected to the optical monitoring end and is optically coupled to the loop optical waveguide through a monitoring coupling portion, and guides light from the monitoring optical coupling portion to the optical monitoring end. The optical circuit according to claim 1, further comprising:

The control means detects power of light output from the optical monitor end, and controls optical coupling in each of the input optical coupling unit and the output coupling unit based on the detection result. The optical circuit according to claim 8, wherein

An optical device comprising a plurality of optical circuits according to claim 1, wherein the plurality of optical circuits are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.