JP2004117449A - Wavelength selection filter - Google Patents
Wavelength selection filter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004117449A JP2004117449A JP2002276687A JP2002276687A JP2004117449A JP 2004117449 A JP2004117449 A JP 2004117449A JP 2002276687 A JP2002276687 A JP 2002276687A JP 2002276687 A JP2002276687 A JP 2002276687A JP 2004117449 A JP2004117449 A JP 2004117449A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- optical switch
- input
- wavelength selection
- selection filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重(WDM)システム用の波長選択フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
インターネットの爆発的な普及により、通信回線の大容量化が米国を中心として急速的に進められている。この大容量化のキー技術として、波長多重(WDM)システムが広く用いられるようになってきた。
【0003】
WDMをベースとして電気処理を極力低減したフォトニックネットワークを構築するためには、波長選択フィルタが必要である。これは、波長単位でパス設定を行う場合に、波長を切り替える素子として有効であるからである。また、多波長光源と組み合せることにより、波長可変光源を構成することも可能となる。
【0004】
図7は、従来の波長選択フィルタを示す構成図である。
【0005】
従来の波長選択フィルタは、通常、レンズ、グレーティング等のバルク光学部品を組み合せて構成されている。具体的には、図7に示すように、WDM信号λ1〜λnを入力する入力ファイバ51と、入力ファイバ51の信号光の進行方向前方に配置され、信号光を集光するコリメート用レンズ52と、更にその前方へ配置されたバルク型グレーティング53と、バルク型グレーティング53により分波された信号光を集光するコリメート用レンズ54と、コリメート用レンズ54により集光された信号光を出力する出力ファイバ55とから構成される。
【0006】
上記波長選択フィルタでは、入力ファイバ51に入射されたWDM信号λ1〜λnが、コリメート用レンズ52で集光され、バルク型グレーティング53で分波される。バルク型グレーティング53で分波される信号光は、波長に依存して回折方向が変化する(非特許文献1参照)。従って、バルク型グレーティング53の角度を回転することにより、出力ファイバ55に入る信号光の波長λiを変えることができ、波長選択フィルタとして動作させることができる。
【0007】
【非特許文献1】
S. V. Kartalopoulos, Introduction to DWDM Technology, P.88−89
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図7に示される従来の波長選択フィルタは、バルク光学部品を組み合わせて構成されているため、小型化が難しく、量産性も低いという欠点があった。
【0009】
さらに、機械的な動作により波長選択(可変)を行なっているため、可動部があり信頼性がよくないという欠点もあった。そのため、今まで小型、低コスト、かつ信頼性の高い波長選択フィルタは実現されていなかった。
【0010】
大容量化に向けWDMシステムが多チャンネル化するに伴い、小型、低コスト、かつ信頼性の高い多チャンネルの波長選択フィルタが望まれている。特に、システムの設置面積を小さくするために、ボード(基板)上に集積化可能な波長選択フィルタが必要とされている。
【0011】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、小型化することができ、量産性が高く、かつ信頼性の高い波長選択フィルタを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項1に係る波長選択フィルタは、複数の入力導波路と、複数の出力導波路とを有する光スイッチと、複数の他の入力導波路と、複数の他の出力導波路と、光を回折する入力側スラブ導波路及び出力側スラブ導波路と、前記入力側スラブ導波路と前記出力側スラブ導波路に挟まれ、異なる光路長差の複数のアレイ導波路とを有するアレイ導波路型回折格子回路とを有し、前記光スイッチ及び前記アレイ導波路型回折格子回路が、平面基板上に形成された屈折率の高いコアとその周りのクラッドからなる光導波路で構成される平面光波回路であり、前記光スイッチの前記出力導波路が前記アレイ導波路型回折格子回路の前記他の入力導波路に、又は、前記アレイ導波路型回折格子回路の前記他の出力導波路が前記光スイッチの入力導波路に、それぞれ個別に接続されたことを特徴とする。
【0013】
上記課題を解決する本発明の請求項2に係る波長選択フィルタは、前記アレイ導波路型回折格子回路を複数有し、前記アレイ導波路型回折格子回路が多段に接続されたことを特徴とする。
【0014】
上記課題を解決する本発明の請求項3に係る波長選択フィルタは、前記光スイッチが熱光学スイッチであり、前記アレイ導波路型回折格子回路と前記熱光学スイッチが個別に作製され、互いの導波路の端面で直接接続されたことを特徴とする。
【0015】
上記課題を解決する本発明の請求項4に係る波長選択フィルタは、前記光スイッチ及び前記アレイ導波路型回折格子回路のうち少なくとも一つが石英系光導波路で作製され、互いの導波路の端面で直接接続されたことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態の基本的な構成例を示す図である。
【0017】
図1に示すように、本発明に係る波長選択フィルタは、平面基板であるSi基板1と、Si基板上に設けられたアレイ導波路格子合分波器(以下、AWG)2と、同じくSi基板1上に設けられ、複数の入力導波路であるM個の入力と複数の出力導波路であるN個の出力(M、Nは正の整数)を有するM×N光スイッチ3とを有している。図1では、M×N光スイッチ3の一例として、1×8光スイッチを図示した。
【0018】
M×N光スイッチ3は、複数の光スイッチが多段に接続されて構成される。図1では、光スイッチとして、MZI(マッハツェンダー干渉計)型の熱光学スイッチ(以下、TOSW)3aを図示した。1つのTOSW3aは、2つの3dB方向性結合器と、その間に挟まれた長さが略等しい2本のアーム導波路と、一方のアーム導波路上に形成された薄膜のヒータ4とを有している。ヒータ4を加熱することにより、一方のアーム導波路の信号光の位相を制御して、スイッチ動作を行なっている。
【0019】
AWG2は、長さ(光路長)の異なる複数の光導波路からなるアレイ導波路部5と、アレイ導波路部5を挟むように配置された入力側スラブ導波路部6a、出力側スラブ導波路部6bと、それぞれのスラブ導波路部6a、6bに接続され、複数の光導波路を有する入力導波路部7、出力導波路部8とを有している。なお、波長選択フィルタの構成によっては、出力導波路部8の導波路は複数でなくてもよい。
【0020】
M×N光スイッチ3の出力側の導波路がAWG2の入力導波路部7に、それぞれ個別の導波路に接続されることで、M×N光スイッチ3とAWG2が互いに組み合わされて、波長選択フィルタとして機能することになる。なお、接続方向は、必ずしも、M×N光スイッチ3からAWG2へ接続する必要はなく、逆に、AWG2からM×N光スイッチ3へ接続してもよく、同等の機能を有する波長選択フィルタとして動作する。
【0021】
シリコン(Si)、石英等の平面基板上に、石英等の高屈折率のコアとその周りのクラッドを堆積して光導波路の回路として集積化したものが平面光波回路(以下、PLC)である。アレイ導波路格子合分波器(AWG)は、PLCの一種であり、光スイッチもPLCにより形成可能であるため、ともに同一基板上に集積して作製することができ、互いの接続も容易となる。又、PLCは、LSI製造の微細加工技術を使用できるため、高精度で信頼性が高いものを形成することができる。なお、アレイ導波路格子合分波器(AWG)、光スイッチを同一基板に形成せず、個別に作製し、互いの導波路の端面を直接接合して、互いの光導波路同士をそれぞれ接続してもよい。又、アレイ導波路格子合分波器(AWG)、光スイッチを個別に作製する場合、必ずしも、ともに石英系の光導波路で構成する必要はなく、少なくとも一方が石英系の光導波路で構成されていればよく、他方側は、例えば、ポリマー系の光導波路で構成してもよい。アレイ導波路格子合分波器(AWG)、光スイッチを個別に作製することで、作製工程の異なるアレイ導波路型回折格子回路と熱光学スイッチの各々の歩留まりを向上させることができ、更に、個別に作製したアレイ導波路型回折格子回路と熱光学スイッチを自由に組み合わせることで、設計に自由度ができ、ネットワークに応じた柔軟な構成とすることができる。
【0022】
次に、図1に示す導波型波長選択フィルタの動作を説明する。M×N光スイッチ3の入力側に波長λ1〜λnのWDM信号を入力する。M×N光スイッチ3の出力を切り替え、AWG2の特定のポート(光導波路)に導入する。AWG2のポートに依存して、出力ポートにおいて選択される波長が決まる。このように、M×N光スイッチ3の出力ポートを切り替えることにより、波長を選択することができる。
【0023】
本発明に係る上記構造の波長選択フィルタは、従来の波長選択フィルタの欠点である小型化の難しさ、量産性の低さを克服するべく、Si基板等の平面基板上に作製された平面光波回路(PLC)を用いて波長選択フィルタを構成した。PLCを用いることで可動部のない信頼性の高い波長選択フィルタを構成することができ、又PLCの特徴である小型化、集積化、量産化をすることができる。つまり、本発明では、PLCにより光スイッチとAWGを形成し、その光スイッチとAWGを組み合わせて集積化して、波長選択フィルタを構成することで、小型かつ低コストで信頼性の高い波長選択フィルタを実現したものである。
【0024】
又、PLCを用いることで、AWGと光スイッチを同一のプロセスで作製でき、更に量産性をあげることができ、大規模チャンネル化も容易となる。更に、光スイッチとしてLN(LiNbO3導波路)型光スイッチを用いれば、高速のスイッチングも可能となる。
【0025】
以下、本発明の実施形態の具体例を、図面(図2〜図6)を参照して詳細に説明する。
【0026】
(実施例1)
図2は、本発明の実施形態の一例を示すものであり、8チャンネルの波長選択フィルタの構成図である。
【0027】
本実施例の8チャンネルの波長選択フィルタは、Si基板上に形成した石英系のPLCで構成されたものであり、個別に形成された光スイッチとAWGの互いの導波路を直接接合することにより作製した。
【0028】
図2に示すように、本実施例の波長選択フィルタは、Si基板上に形成され、石英系ガラス導波路で構成された8チャンネルのアサーマル型AWG12と、同じくSi基板上に形成され、石英系ガラス導波路で構成された1×8(1個の入力と8個の出力)光スイッチ13とを有している。なお、石英系導波路のコアのサイズは6×6μm、コア−クラッド間の比屈折率差は0.75%、Si基板1の厚さは1.0mmとした。
【0029】
1×8光スイッチ13は、複数のMZI(マッハツェンダー干渉計)型熱光学スイッチ(以下、TOSW)13aが多段にツリー状に接続された構成であり、チップサイズは10×40mmである。1つのTOSW13aは、2つの3dB方向性結合器と、その間に挟まれた長さが略等しい2本のアーム導波路と、一方のアーム導波路上に形成された薄膜のヒータ14とを有している。1×8光スイッチ13のPLCチップを、電極付きパッケージに搭載し、PLC上の電気配線とパッケージの電極パッドをワイアーボンディングで結線した。
【0030】
アサーマル型AWG12は、長さ(光路長)の異なる複数の光導波路からなるアレイ導波路部15と、アレイ導波路部15を挟むように配置された入力側スラブ導波路部16a、出力側スラブ導波路部16bと、それぞれのスラブ導波路部16a、16bに接続された入力導波路部17、出力導波路部18とを有している。アレイ導波路部15には、アサーマル化用高分子19を挿入する挿入溝が設けられ、アサーマル化用高分子19が挿入されることで、アサーマル型としている。アサーマル用高分子19を用いることにより、熱クロストークの影響を回避できる。アサーマル高分子としては、例えば、シリコーン樹脂を用いる。なお、アサーマル型AWG12は、サイズが25×30mmであり、波長間隔は100GHzとした。
【0031】
波長選択フィルタは1×8光スイッチ13とアサーマル型AWG12を、互いの導波路の端面(PLC端面)で相互に接続して構成した。入力導波路17には1×8光スイッチ13の出力ファイバを1芯ずつ接続した。
【0032】
上記構成の波長選択フィルタの光学特性を、1×8光スイッチ13を駆動して評価したものが、図3に示すグラフである。スペクトルはEDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)のASE(Amplified Spontaneous Emission)光源とスペクトラムアナライザを用いて測定した。図3では、各チャンネルにおいて測定したスペクトルを、一つのグラフで図示した。
【0033】
図3から明らかなように、各チャンネルとも良好なスペクトルが得られ、低損失、低クロストークが実現され、本発明の有効性が確認できた。
【0034】
(実施例2)
図4は、本発明の実施形態の他の一例を示すものであり、32チャンネルの波長選択フィルタの構成図である。
【0035】
本実施例の32チャンネルの波長選択フィルタは、1つのSi基板上にPLCにより、光スイッチとAWGをともに作製したものである。又、本実施例では、AWGは周回性のある32チャンネルの出力ポートを有している。
【0036】
図4に示すように、本実施例の波長選択フィルタは、Si基板上に形成され、石英系ガラス導波路で構成された32チャンネルの周回性AWG22と、同じくSi基板上に形成され、石英系ガラス導波路で構成された1×32(1個の入力と32個の出力)光スイッチ23とを有している。なお、これらは一つの基板上に作製されており、石英系導波路のコアのサイズは4.5×4.5μm、コア−クラッド間の比屈折率差は1.5%、Si基板の厚さは1.0mmとした。
【0037】
1×32光スイッチ23は、複数のMZI(マッハツェンダー干渉計)型熱光学スイッチ(以下、TOSW)23aが多段にツリー状に接続された構成である。1つのTOSW23aは、2つの3dB方向性結合器と、その間に挟まれた長さが略等しい2本のアーム導波路と、一方のアーム導波路上に形成されたスイッチ駆動用の薄膜のヒータ24とを有している。なお、図4では、1×32光スイッチ23を簡略化して図示したが、実際は32チャンネルの導波路が、1×32光スイッチ23と周回性AWG22間で接続されている。
【0038】
周回性AWG22は、長さ(光路長)の異なる複数の光導波路からなるアレイ導波路部25と、アレイ導波路部25を挟むように配置された入力側スラブ導波路部26a、出力側スラブ導波路部26bと、それぞれのスラブ導波路部26a、26bに接続された入力導波路部27、出力導波路部28とを有している。32チャンネルの周回性AWG22は、入力ポートに依存して出力ポートの波長が順次周期的に変わる。すなわち、入力ポートを変えることにより、波長に依存して出力ポートを変えることができる。従って、1×32光スイッチ23により周回性AWG22に入力するポートを変えると、32波長の出力が分離されるとともに、出力ポートの位置が順次異動することになる。なお、波長選択フィルタの基板サイズは70×30mmであり、波長間隔は100GHzとした。
【0039】
波長選択フィルタには、入力ファイバ1本と、出力ファイバ32芯を接続した。PLCチップを電極付きパッケージに搭載し、PLC上の電気配線とパッケージの電極パッドをワイアーボンディングで結線した。
【0040】
上記構成の波長選択フィルタの光学特性を、高帯域光源とスペクトラムアナライザを用いて評価した。1×32光スイッチ23を駆動して入力ポートを変えることにより、それぞれ出力ポートが順次移動することを確認した。また、各チャンネルとも低損失、低クロストークが実現され、本発明の有効性が確認できた。
【0041】
(実施例3)
図5は、本発明の実施形態の他の一例を示すものであり、64チャンネルの波長選択フィルタの構成である。
【0042】
本実施例では、Si基板上にPLCで構成された64チャンネルの波長選択フィルタを作製した。又、64チャンネルの波長選択フィルタは、クロストーク低減のため、AWGを複数有し、そのAWGが多段に接続された構成であり、本実施例では、一例として2段構成とした。
【0043】
図5に示すように、本実施例の波長選択フィルタは、Si基板上に形成され、石英系ガラス導波路で構成された64チャンネルのAWG32と、同じくSi基板上に形成され、石英系ガラス導波路で構成された1×64(1個の入力と64個の出力)光スイッチ33とを有しており、更に、64個の1×1バンドパスAWG39を有している。64個の1×1バンドパスAWG39と64チャンネルのAWG32は一つの基板上に作製され、1×64光スイッチ33とは、互いのPLC端面で接続されている。なお、石英系導波路のコアのサイズは4.5×4.5μm、コア−クラッド間の比屈折率差は1.5%、Si基板の厚さは1.0mmとした。波長選択フィルタの基板サイズは70×30mmであり、波長間隔は100GHzとした。
【0044】
1×64光スイッチ33は、複数のMZI(マッハツェンダー干渉計)型熱光学スイッチ(以下、TOSW)33aが多段にツリー状に接続された構成である。1つのTOSW33aは、2つの3dB方向性結合器と、その間に挟まれた長さが略等しい2本のアーム導波路と、一方のアーム導波路上に形成されたスイッチ駆動用の薄膜のヒータ34とを有している。なお、図5では、1×64光スイッチ33を簡略化して図示したが、実際は64チャンネルの導波路が、1×64光スイッチ33とAWG32間で接続されている。
【0045】
AWG32は、長さ(光路長)の異なる複数の光導波路からなるアレイ導波路部35と、アレイ導波路部35を挟むように配置された入力側スラブ導波路部36a、出力側スラブ導波路部36bと、それぞれのスラブ導波路部36a、36bに接続された入力導波路37、出力導波路部38とを有している。AWG32は、クロストーク低減を目的に各入力ポートにバンドパスAWG39を追加した。これにより、従来よりも2倍特性の向上したクロストークを実現できる。従って、チャンネル数が増加しても、良好なクロストーク特性を維持可能であり、実用上問題のないデバイスを作製することができる。
【0046】
波長選択フィルタには、入力ファイバ1本と、出力ファイバ1芯を接続した。PLCチップを電極付きパッケージに搭載し、PLC上の電気配線とパッケージの電極パッドをワイアーボンディングで結線した。
【0047】
上記構成の波長選択フィルタの光学特性を、高帯域光源とスペクトラムアナライザを用いて評価した。1×64光スイッチ33を駆動して入力ポートを変え、それぞれ出力ポートにおいて、80dB以下の非常に良好なクロストークを確認した。又、各チャンネルとも低損失が実現され、本発明の有効性が確認できた。
【0048】
(実施例4)
図6は、本発明の実施形態の他の一例を示すものであり、4チャンネルの波長選択フィルタの構成である。
【0049】
本実施例の4チャンネルの波長選択フィルタは、個別に形成されたPLC型のAWGとLiNbO3導波路(LN)型光スイッチとにより構成されたものである。本実施例の波長選択フィルタでは、LN型光スイッチを用いることにより、波長選択を高速で切替ることができる。
【0050】
図6に示すように、本実施例の波長選択フィルタは、Si基板上に形成され、石英系ガラス導波路で構成された4チャンネルのアサーマル型AWG42と、同じくSi基板上に形成され、LN型導波路で構成された1×4(1個の入力と4個の出力)光スイッチ43とを有している。
【0051】
1×4光スイッチ43は、複数のMZI(マッハツェンダー干渉計)型のLN型光スイッチ43aが多段にツリー状に接続された構成である。1つのLN型光スイッチ43aは、2つの3dB方向性結合器と、その間に挟まれた長さが略等しい2本のアーム導波路と、一方のアーム導波路上に形成されたスイッチ駆動用の電極44とを有している。電極により光導波路に電気光学効果を与え、これにより屈折率の変調を起こして位相を変化させる。このLN型の1×4光スイッチ43は高速化できるのが特徴である。
【0052】
アサーマル型AWG42は、長さ(光路長)の異なる複数の光導波路からなるアレイ導波路部45と、アレイ導波路部45を挟むように配置された入力側スラブ導波路部46a、出力側スラブ導波路部46bと、それぞれのスラブ導波路部46a、46bに接続された入力導波路部47、出力導波路部48とを有している。アレイ導波路部45には、アサーマル化用高分子49を挿入する挿入溝が設けられ、アサーマル化用高分子49が挿入されることで、アサーマル型としている。アサーマル用高分子19を用いることにより、熱クロストークの影響を回避できる。アサーマル高分子としては、例えば、シリコーン樹脂を用いる。
【0053】
LN型の1×4光スイッチ43とアサーマル型AWG42は、両者の端面でUV硬化接着剤により接続した。LN型の石英系導波路のサイズは、3×15mm、基板厚は0.25mmとした。又、AWGのサイズは10×20mm、Si基板の厚さは1.0mmとした。波長選択フィルタの全体のサイズは10×35mmと小型であり、波長間隔は100GHzとした。
【0054】
波長選択フィルタには、入力ファイバ1本と、出力ファイバ1芯を接続した。LN型の1×4光スイッチ43とアサーマル型AWG42を接続したチップを電極付きパッケージに搭載し、チップ上の電気配線とパッケージの電極パッドをワイアーボンディングで結線した。
【0055】
上記構成の波長選択フィルタの光学特性を、高帯域光源4chのWDM光源と高速のディテクタを用いて評価した。1×4光スイッチ43を高速に駆動して入力ポートを変え、それぞれ出力ポートにおいて約1nsの非常に高速なスイッチングを確認し、本発明の有効性が確認できた。
【0056】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、波長選択フィルタが、複数の入力導波路と、複数の出力導波路とを有する光スイッチと、複数の他の入力導波路と、複数の他の出力導波路と、光を回折する入力側スラブ導波路及び出力側スラブ導波路と、前記入力側スラブ導波路と前記出力側スラブ導波路に挟まれ、異なる光路長差の複数のアレイ導波路とを有するアレイ導波路型回折格子回路とを有し、前記光スイッチ及び前記アレイ導波路型回折格子回路が、平面基板上に形成された屈折率の高いコアとその周りのクラッドからなる光導波路で構成される平面光波回路であり、前記光スイッチの前記出力導波路が前記アレイ導波路型回折格子回路の前記他の入力導波路に、又は、前記アレイ導波路型回折格子回路の前記他の出力導波路が前記光スイッチの入力導波路に、それぞれ個別に接続されたので、可動部を廃し、小型かつ低コストで信頼性の高い波長選択フィルタを実現できる。又、平面光波回路(PLC)で構成すれば、アレイ導波路型回折格子回路と光スイッチを同一のプロセスで作製でき、更に量産性をあげることができる。特に、熱光学スイッチ(TOSW)は128チャンネルまで実現されており、小型かつ大規模チャンネル化も容易である。更に光スイッチとしてLN(LiNbO3導波路)型光スイッチを用いれば高速のスイッチングも可能となる。
【0057】
請求項2に係る発明によれば、前記アレイ導波路型回折格子回路を複数有し、前記アレイ導波路型回折格子回路が多段に接続されたので、小型かつ大規模チャンネルの波長選択フィルタが実現できるとともに、低クロストークとすることができる。
【0058】
請求項3に係る発明によれば、前記光スイッチが熱光学スイッチであり、前記アレイ導波路型回折格子回路と前記熱光学スイッチが個別に作製され、互いの光導波路が導波路端面で直接接続されたので、作製工程の異なるアレイ導波路型回折格子回路と熱光学スイッチを、個別に作製することで各々の歩留まりを向上させることができ、更に、個別に作製したアレイ導波路型回折格子回路と熱光学スイッチを自由に組み合わせることで、設計に自由度ができ、ネットワークに応じた柔軟な構成とすることができる。
【0059】
請求項4に係る発明によれば、前記光スイッチ及び前記アレイ導波路型回折格子回路のうち少なくとも一つが石英系光導波路で作製され、互いの光導波路が導波路端面で直接接続されたので、個別に作製したアレイ導波路型回折格子回路と熱光学スイッチを自由に組み合わせることで、設計に自由度ができ、ネットワークに応じた柔軟な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における波長選択フィルタの基本的な構成図である。
【図2】本発明の実施形態の一例を示す8チャンネルの波長選択フィルタの構成図である。
【図3】本発明の実施形態の一例を示す波長選択フィルタのスペクトルを示すグラフである。
【図4】本発明の実施形態の他の一例を示す32チャンネルの波長選択フィルタの構成図である。
【図5】本発明の実施形態の他の一例を示す64チャンネルの波長選択フィルタの構成図である。
【図6】本発明の実施形態の他の一例を示す4チャンネルの波長選択フィルタの構成図である。
【図7】従来の波長選択フィルタの構造図である。
【符号の説明】
1 Si基板
2 AWG
3 M×N光スイッチ
3a 熱光学スイッチ(TOSW)
4 ヒータ
5 アレイ導波路部
6a 入力側スラブ導波路部
6b 出力側スラブ導波路部
7 入力導波路部
8 出力導波路部
12 アサーマル型AWG
13 1×8光スイッチ
13a 熱光学スイッチ(TOSW)
14 ヒータ
15 アレイ導波路部
16a 入力側スラブ導波路部
16b 出力側スラブ導波路部
17 入力導波路
18 出力導波路
19 アサーマル化用高分子
22 周回性AWG
23 1×32光スイッチ
23a 熱光学スイッチ(TOSW)
24 ヒータ
25 アレイ導波路部
26a 入力側スラブ導波路部
26b 出力側スラブ導波路部
27 入力導波路部
28 出力導波路部
32 AWG
33 1×64光スイッチ
33a 熱光学スイッチ(TOSW)
34 ヒータ
35 アレイ導波路部
36a 入力側スラブ導波路部
36b 出力側スラブ導波路部
37 入力導波路部
38 出力導波路部
39 バンドパスAWG
42 アサーマル型AWG
43 1×4光スイッチ
43a LN型光スイッチ
44 電極
45 アレイ導波路部
46 スラブ導波路部
46a 入力側スラブ導波路部
46b 出力側スラブ導波路部
47 入力導波路部
48 出力導波路部
49 アサーマル化用高分子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wavelength selective filter for a wavelength division multiplexing (WDM) system.
[0002]
[Prior art]
With the explosive spread of the Internet, the capacity of communication lines has been rapidly increasing, mainly in the United States. As a key technology for increasing the capacity, a wavelength division multiplexing (WDM) system has been widely used.
[0003]
In order to construct a photonic network in which electrical processing is reduced as much as possible based on WDM, a wavelength selection filter is required. This is because it is effective as an element for switching wavelengths when path setting is performed in wavelength units. Further, by combining with a multi-wavelength light source, it is possible to configure a wavelength variable light source.
[0004]
FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional wavelength selection filter.
[0005]
Conventional wavelength selection filters are usually configured by combining bulk optical components such as lenses and gratings. Specifically, as shown in FIG. 1 ~ Λ n Input fiber 51, a
[0006]
In the wavelength selection filter, the WDM signal λ 1 ~ Λ n Is condensed by the
[0007]
[Non-patent document 1]
S. V. Kartalopoulos, Introduction to DWDM Technology, p. 88-89
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional wavelength selection filter shown in FIG. 7 has a drawback that it is difficult to reduce the size and has low mass productivity because it is configured by combining bulk optical components.
[0009]
Further, since wavelength selection (variable) is performed by mechanical operation, there is a disadvantage that there is a movable part and reliability is not good. Therefore, a small, low-cost, and highly reliable wavelength selection filter has not been realized until now.
[0010]
With the increase in the number of channels in a WDM system for increasing the capacity, a small-sized, low-cost, and highly reliable multi-channel wavelength selective filter is desired. In particular, in order to reduce the installation area of the system, a wavelength selection filter that can be integrated on a board (substrate) is required.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a wavelength selection filter that can be reduced in size, has high mass productivity, and has high reliability.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A wavelength selection filter according to claim 1 of the present invention that solves the above-mentioned problems includes an optical switch having a plurality of input waveguides, a plurality of output waveguides, a plurality of other input waveguides, and a plurality of other input waveguides. An output waveguide, an input-side slab waveguide and an output-side slab waveguide that diffract light, and a plurality of arrayed waveguides having different optical path length differences sandwiched between the input-side slab waveguide and the output-side slab waveguide. Having an arrayed waveguide type diffraction grating circuit having the optical switch and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit, wherein the optical switch and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit are formed of an optical waveguide including a core having a high refractive index formed on a planar substrate and a clad around the core. Wherein the output waveguide of the optical switch is connected to the other input waveguide of the arrayed waveguide grating circuit or the other output of the arrayed waveguide grating circuit. The waveguide is The input waveguide of the switch, respectively, characterized in that connected individually.
[0013]
According to another aspect of the present invention, there is provided a wavelength selection filter including a plurality of the arrayed waveguide type diffraction grating circuits, wherein the arrayed waveguide type diffraction grating circuits are connected in multiple stages. .
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a wavelength selection filter according to the third aspect, wherein the optical switch is a thermo-optical switch, and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit and the thermo-optical switch are separately manufactured, and each of them is connected to each other. It is characterized by being directly connected at the end face of the wave path.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a wavelength selective filter, wherein at least one of the optical switch and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit is made of a silica-based optical waveguide, and the optical switch and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit are formed at the end faces of the waveguides. It is characterized by being directly connected.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram illustrating a basic configuration example of an embodiment of the present invention.
[0017]
As shown in FIG. 1, a wavelength selection filter according to the present invention includes a Si substrate 1 which is a planar substrate, an arrayed waveguide grating multiplexer / demultiplexer (hereinafter, AWG) 2 provided on the Si substrate, and An M × N
[0018]
The M × N
[0019]
The
[0020]
The waveguide on the output side of the M × N
[0021]
A planar lightwave circuit (hereinafter, PLC) is formed by depositing a high-refractive-index core such as quartz and a clad around it on a planar substrate such as silicon (Si) or quartz and integrating them as an optical waveguide circuit. . An arrayed waveguide grating multiplexer / demultiplexer (AWG) is a type of PLC, and an optical switch can also be formed by PLC. Therefore, both can be integrated and manufactured on the same substrate, and connection with each other is easy. Become. In addition, since the PLC can use the microfabrication technology of LSI manufacturing, a highly accurate and highly reliable PLC can be formed. Note that the arrayed waveguide grating multiplexer / demultiplexer (AWG) and the optical switch are not formed on the same substrate but are separately manufactured, and the end faces of the respective waveguides are directly joined to connect the respective optical waveguides. You may. In the case where an arrayed waveguide grating multiplexer / demultiplexer (AWG) and an optical switch are individually manufactured, it is not always necessary that both are constituted by a silica-based optical waveguide, and at least one is constituted by a quartz-based optical waveguide. The other side may be made of, for example, a polymer optical waveguide. By individually manufacturing the arrayed waveguide grating multiplexer / demultiplexer (AWG) and the optical switch, the yield of each of the arrayed waveguide type diffraction grating circuit and the thermo-optic switch having different fabrication processes can be improved, and further, By freely combining an arrayed waveguide type diffraction grating circuit and a thermo-optic switch that are individually manufactured, the degree of freedom in design can be increased, and a flexible configuration according to the network can be achieved.
[0022]
Next, the operation of the waveguide type wavelength selection filter shown in FIG. 1 will be described. The wavelength λ is applied to the input side of the M × N
[0023]
The wavelength selection filter having the above structure according to the present invention is a planar lightwave filter fabricated on a flat substrate such as a Si substrate in order to overcome the drawbacks of the conventional wavelength selection filter such as difficulty in downsizing and low mass productivity. A wavelength selection filter was configured using a circuit (PLC). By using the PLC, a highly reliable wavelength selection filter having no moving parts can be formed, and downsizing, integration, and mass production, which are characteristics of the PLC, can be achieved. That is, in the present invention, an optical switch and an AWG are formed by a PLC, and the optical switch and the AWG are combined and integrated to constitute a wavelength selection filter, thereby providing a small, low-cost, and highly reliable wavelength selection filter. It has been realized.
[0024]
Further, by using the PLC, the AWG and the optical switch can be manufactured by the same process, the mass productivity can be further improved, and the large-scale channel can be easily formed. Furthermore, LN (LiNbO) is used as an optical switch. 3 Using a (waveguide) type optical switch also enables high-speed switching.
[0025]
Hereinafter, specific examples of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings (FIGS. 2 to 6).
[0026]
(Example 1)
FIG. 2 shows an example of an embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of an eight-channel wavelength selection filter.
[0027]
The eight-channel wavelength selection filter of the present embodiment is formed of a quartz PLC formed on a Si substrate, and is formed by directly joining the optical switches and the AWGs which are individually formed. Produced.
[0028]
As shown in FIG. 2, the wavelength selection filter of the present embodiment is formed on a Si substrate, and an
[0029]
The 1 × 8
[0030]
The
[0031]
The wavelength selection filter was configured by connecting the 1 × 8
[0032]
FIG. 3 is a graph showing the optical characteristics of the wavelength selection filter having the above configuration evaluated by driving the 1 × 8
[0033]
As is clear from FIG. 3, good spectra were obtained for each channel, low loss and low crosstalk were realized, and the effectiveness of the present invention was confirmed.
[0034]
(Example 2)
FIG. 4 shows another example of the embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of a 32-channel wavelength selection filter.
[0035]
The 32-channel wavelength selection filter of this embodiment is one in which an optical switch and an AWG are both formed on a single Si substrate by PLC. In this embodiment, the AWG has a revolving 32 channel output port.
[0036]
As shown in FIG. 4, the wavelength selection filter of the present embodiment is formed on a Si substrate and has a 32-
[0037]
The 1 × 32
[0038]
The orbiting
[0039]
One input fiber and 32 output fibers were connected to the wavelength selection filter. The PLC chip was mounted on a package with electrodes, and electric wiring on the PLC was connected to electrode pads of the package by wire bonding.
[0040]
The optical characteristics of the wavelength selection filter having the above configuration were evaluated using a high-band light source and a spectrum analyzer. By driving the 1 × 32
[0041]
(Example 3)
FIG. 5 shows another example of the embodiment of the present invention, and is a configuration of a wavelength selection filter of 64 channels.
[0042]
In this example, a 64-channel wavelength selective filter composed of PLC was fabricated on a Si substrate. Further, the wavelength selection filter of 64 channels has a plurality of AWGs in order to reduce crosstalk, and has a configuration in which the AWGs are connected in multiple stages. In the present embodiment, a two-stage configuration is used as an example.
[0043]
As shown in FIG. 5, the wavelength selection filter of the present embodiment is formed on a Si substrate and has a 64-
[0044]
The 1 × 64
[0045]
The
[0046]
One input fiber and one output fiber were connected to the wavelength selection filter. The PLC chip was mounted on a package with electrodes, and electric wiring on the PLC was connected to electrode pads of the package by wire bonding.
[0047]
The optical characteristics of the wavelength selection filter having the above configuration were evaluated using a high-band light source and a spectrum analyzer. The input port was changed by driving the 1 × 64
[0048]
(Example 4)
FIG. 6 shows another example of the embodiment of the present invention, which is a configuration of a four-channel wavelength selection filter.
[0049]
The four-channel wavelength selection filter of this embodiment is composed of individually formed PLC type AWG and LiNbO. 3 This is constituted by a waveguide (LN) type optical switch. In the wavelength selection filter of this embodiment, the wavelength selection can be switched at high speed by using the LN type optical switch.
[0050]
As shown in FIG. 6, the wavelength selection filter of the present embodiment is formed on a Si substrate, and is formed on a 4-channel
[0051]
The 1 × 4
[0052]
The
[0053]
The LN-type 1 × 4
[0054]
One input fiber and one output fiber were connected to the wavelength selection filter. A chip in which the LN type 1 × 4
[0055]
The optical characteristics of the wavelength selection filter having the above configuration were evaluated using a WDM light source having a high-bandwidth light source of 4 ch and a high-speed detector. The 1 × 4
[0056]
【The invention's effect】
According to the invention according to claim 1, the wavelength selection filter includes an optical switch having a plurality of input waveguides, a plurality of output waveguides, a plurality of other input waveguides, and a plurality of other output waveguides. An array having an input slab waveguide and an output slab waveguide for diffracting light, and a plurality of array waveguides sandwiched between the input slab waveguide and the output slab waveguide and having different optical path length differences. A waveguide type diffraction grating circuit, wherein the optical switch and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit are configured by an optical waveguide including a core having a high refractive index formed on a flat substrate and a clad around the core. A planar lightwave circuit, wherein the output waveguide of the optical switch is the other input waveguide of the arrayed waveguide grating circuit, or the other output waveguide of the arrayed waveguide grating circuit is Of the optical switch The Chikarashirube waveguides, since each individually connected to the movable portion and the waste can be reduced in size and high wavelength selective filter reliability at low cost. In addition, if a planar lightwave circuit (PLC) is used, the arrayed waveguide type diffraction grating circuit and the optical switch can be manufactured by the same process, and mass productivity can be further improved. In particular, the thermo-optic switch (TOSW) has been realized up to 128 channels, and it is easy to make it small and large-scale. Furthermore, as an optical switch, LN (LiNbO 3 If a (waveguide) type optical switch is used, high-speed switching becomes possible.
[0057]
According to the second aspect of the present invention, a plurality of the arrayed waveguide type diffraction grating circuits are provided, and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit is connected in multiple stages, thereby realizing a small-sized and large-scale channel wavelength selection filter. As well as low crosstalk.
[0058]
According to the invention according to
[0059]
According to the invention according to claim 4, at least one of the optical switch and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit is made of a silica-based optical waveguide, and the optical waveguides are directly connected to each other at an end face of the waveguide. By freely combining the individually fabricated arrayed waveguide type diffraction grating circuit and the thermo-optic switch, the degree of design freedom can be increased, and a flexible configuration according to the network can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a wavelength selection filter according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an eight-channel wavelength selection filter showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a spectrum of a wavelength selection filter showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a 32-channel wavelength selection filter showing another example of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a 64-channel wavelength selection filter showing another example of the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a four-channel wavelength selection filter showing another example of the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a structural diagram of a conventional wavelength selection filter.
[Explanation of symbols]
1 Si substrate
2 AWG
3 M × N optical switch
3a Thermo-optical switch (TOSW)
4 heater
5 Array waveguide
6a Slab waveguide on input side
6b Output side slab waveguide
7 Input waveguide
8 Output waveguide
12 Athermal AWG
13 1 × 8 optical switch
13a Thermo-optic switch (TOSW)
14 heater
15 Array waveguide
16a Input side slab waveguide
16b Output side slab waveguide
17 Input waveguide
18 Output waveguide
19 Polymer for athermalization
22 Orbiting AWG
23 1x32 optical switch
23a Thermo-optic switch (TOSW)
24 heater
25 Array Waveguide
26a Input side slab waveguide
26b Slab waveguide on output side
27 Input waveguide
28 Output waveguide
32 AWG
331 1x64 optical switch
33a Thermo-optic switch (TOSW)
34 heater
35 Array Waveguide
36a Input side slab waveguide
36b Output side slab waveguide
37 Input waveguide
38 Output waveguide
39 Band Pass AWG
42 Athermal AWG
43 1 × 4 Optical Switch
43a LN type optical switch
44 electrodes
45 Array waveguide
46 Slab waveguide
46a Input side slab waveguide
46b Output side slab waveguide
47 Input waveguide
48 Output waveguide
49 Polymer for athermalization
Claims (4)
複数の他の入力導波路と、複数の他の出力導波路と、光を回折する入力側スラブ導波路及び出力側スラブ導波路と、前記入力側スラブ導波路と前記出力側スラブ導波路に挟まれ、異なる光路長差の複数のアレイ導波路とを有するアレイ導波路型回折格子回路とを有し、
前記光スイッチ及び前記アレイ導波路型回折格子回路が、平面基板上に形成された屈折率の高いコアとその周りのクラッドからなる光導波路で構成される平面光波回路であり、
前記光スイッチの前記出力導波路が前記アレイ導波路型回折格子回路の前記他の入力導波路に、又は、前記アレイ導波路型回折格子回路の前記他の出力導波路が前記光スイッチの入力導波路に、それぞれ個別に接続されたことを特徴とする波長選択フィルタ。An optical switch having a plurality of input waveguides and a plurality of output waveguides,
A plurality of other input waveguides, a plurality of other output waveguides, an input slab waveguide and an output slab waveguide that diffract light, and are sandwiched between the input slab waveguide and the output slab waveguide. Having an arrayed waveguide type diffraction grating circuit having a plurality of arrayed waveguides having different optical path length differences,
The optical switch and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit is a planar lightwave circuit composed of an optical waveguide composed of a high refractive index core formed on a planar substrate and a clad around the core,
The output waveguide of the optical switch is connected to the other input waveguide of the arrayed waveguide grating circuit, or the other output waveguide of the arrayed waveguide grating circuit is connected to the input waveguide of the optical switch. Wavelength selective filters each individually connected to a wave path.
前記アレイ導波路型回折格子回路を複数有し、前記アレイ導波路型回折格子回路が多段に接続されたことを特徴とする波長選択フィルタ。The wavelength selection filter according to claim 1,
A wavelength selection filter comprising a plurality of the arrayed waveguide type diffraction grating circuits, wherein the arrayed waveguide type diffraction grating circuits are connected in multiple stages.
前記光スイッチが熱光学スイッチであり、前記アレイ導波路型回折格子回路と前記熱光学スイッチが個別に作製され、互いの導波路の端面で直接接続されたことを特徴とする波長選択フィルタ。The wavelength selection filter according to claim 1 or 2,
A wavelength selection filter, wherein the optical switch is a thermo-optic switch, and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit and the thermo-optic switch are separately manufactured, and are directly connected at end faces of the respective waveguides.
前記光スイッチ及び前記アレイ導波路型回折格子回路のうち少なくとも一つが石英系光導波路で作製され、互いの導波路の端面で直接接続されたことを特徴とする波長選択フィルタ。The wavelength selection filter according to any one of claims 1 to 3,
A wavelength selective filter, wherein at least one of the optical switch and the arrayed waveguide type diffraction grating circuit is made of a silica-based optical waveguide, and is directly connected at an end face of each waveguide.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002276687A JP2004117449A (en) | 2002-09-24 | 2002-09-24 | Wavelength selection filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002276687A JP2004117449A (en) | 2002-09-24 | 2002-09-24 | Wavelength selection filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004117449A true JP2004117449A (en) | 2004-04-15 |
Family
ID=32272491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002276687A Pending JP2004117449A (en) | 2002-09-24 | 2002-09-24 | Wavelength selection filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004117449A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006220862A (en) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical filter |
US7855781B2 (en) | 2007-06-25 | 2010-12-21 | Fujitsu Limited | Optical device |
US8811817B2 (en) | 2009-10-07 | 2014-08-19 | Nec Corporation | Optical signal transmission device, optical signal reception device, wavelength division multiplexing optical communication device, and wavelength path system |
-
2002
- 2002-09-24 JP JP2002276687A patent/JP2004117449A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006220862A (en) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical filter |
JP4634815B2 (en) * | 2005-02-09 | 2011-02-16 | 日本電信電話株式会社 | Optical filter |
US7855781B2 (en) | 2007-06-25 | 2010-12-21 | Fujitsu Limited | Optical device |
US8811817B2 (en) | 2009-10-07 | 2014-08-19 | Nec Corporation | Optical signal transmission device, optical signal reception device, wavelength division multiplexing optical communication device, and wavelength path system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0943939B1 (en) | Optical add-drop multiplexer having an interferometer structure | |
JP4748524B2 (en) | Arrayed waveguide grating type multiplexer / demultiplexer | |
TWI838821B (en) | On-chip integrated wavelength division multiplexer and chip | |
JP2003035830A (en) | Optical wavelength multiplexer/demultiplexer | |
US6993217B2 (en) | Optical switch device | |
Doerr et al. | Integrated band demultiplexer using waveguide grating routers | |
US6885823B2 (en) | Wavelength multiplexing/demultiplexing unit, wavelength multiplexing/demultiplexing apparatus and wavelength multiplexing/demultiplexing method | |
JP2003066255A (en) | Wavelength division multiplexer/demultiplexer using planar waveguide optical circuit | |
KR100421137B1 (en) | Dual wavelength division multiplexing/demultiplexing device using one planar lightguide circuit | |
JP4263027B2 (en) | Waveguide type optical signal processor | |
EP1203261A1 (en) | Wavelength selective device and switch and method thereby | |
JP2001066560A (en) | Optical wavelength variable filter | |
JP2004117449A (en) | Wavelength selection filter | |
JP4197126B2 (en) | Optical switch and optical wavelength router | |
JPH11109147A (en) | Array waveguide grating element | |
JP2014160216A (en) | Mach-zehnder interferometer type wavelength selection switch | |
KR100960919B1 (en) | Wavelength selective switch using planar lightwave circuit technology | |
JPH0659291A (en) | Waveguide type optical multiplexer-branching filter for four-wave multiplex transmission and eight-wave multiple transmission | |
JP4168778B2 (en) | Optical function device | |
JP2000147280A (en) | Method for correcting wavelength of optical multiplexer-demultiplexer | |
JP5432047B2 (en) | Optical switch and wavelength selective switch | |
JP2000329954A (en) | Array waveguide grating | |
JP4748514B2 (en) | Wavelength selective switch | |
Pintus et al. | Silicon photonic toolkit for integrated switching matrices | |
JP4799602B2 (en) | Waveguide type optical signal processor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040622 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050830 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060124 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060704 |