JP2004117450A - Tunable multiplexing/demultiplexing element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長合分波素子に関するものであり、より詳細には、複数の波長の光信号を一本の伝送路に多重して伝送する波長多重光伝送の際に、任意の波長の光信号を選択的に合分波することを可能にする光波長合分波素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、注目を集めている光通信技術に波長分割多重(WDM)技術がある。この技術は、一本の光伝送路に波長の異なる複数の光信号を多重化伝送する技術であり、特に伝送路の大容量化および通信コストの低減に大きな役割を果たしてきた。
【0003】
更に、このWDM技術を回線交換技術に適用することで、光−電気交換を行わず光波長を単位として回線交換を行うことができる。このため、回線交換装置から光−電気交換部をなくすことができ、より高速かつ低コストな装置を実現することができる。
【0004】
上記装置の具体例としては、全光アドドロップ装置が挙げられる。図13は、全光アドドロップ装置とネットワークとの関係を説明する概念図である。同図に示すように、全光アドドロップ装置131は、上流側のリング型ネットワーク132内を伝送される波長多重光信号に対して、光−電気交換を行わず特定の波長の光信号を選択的に抽出して、下流側の光ネットワーク133に伝送する(参照、符号134)。同様に、下流側の波長多重光信号から、選択的に抽出された特定の波長の光信号を上流側のリング型光ネットワーク132に挿入し伝送する(参照、符号135)。
【0005】
図14は、ネットワークの発展に対応する全光アドドロップ装置を示す概念図である。同図に示すように、今後は、下流側の光ネットワーク142が増える傾向にある。したがって、1つの全光アドドロップ装置141で複数の光ネットワーク142に対応させるため、全光アドドロップ装置141には複数組みの入出力ポート143が必要になると考えられる。それぞれの入出力ポート143には、別々の光ネットワーク142が接続される。
【0006】
この場合、全光アドドロップ装置141には、上流側のリング型光ネットワーク144に対して特定の波長の光信号を選択的に抽出・挿入する機能だけでなく、更に、その信号を伝送先の下流側の光ネットワーク142に対応する特定のポート143に入出力する機能が求められるようになる。
【0007】
したがって、全光アドドロップ装置内部のWDM用合分波素子については、1つの共通ポートと複数の入出力ポートを有し、分波器として利用する場合は任意の出力ポートにおいて任意の波長の光信号を抽出でき、合波器として利用する場合は、任意の入力ポートにおいて任意の波長の光信号を挿入できるような「波長選択型合分波素子」への必要性が高まっている。
【0008】
前述する「波長選択型合分波素子」を実現するための従来技術として最も普及している方法は、AWGフィルタなどの合分波素子と光スイッチとを組み合わせる方法である。図15は、AWGフィルタなどの合分波素子と光スイッチとを組み合わせることにより構成した波長選択型合分波素子の概略構成図である。
【0009】
同図に示すように、AWGフィルタ151のn個の入出力ポート152とn×m型のマトリクススイッチ153とを光接続することで、全体として一つの共通ポート154とm個の入出力ポート155とを有する波長選択型合分波素子150を実現することができる。
【0010】
波長選択型合分波素子150を分波器として利用する場合には、共通ポート154から波長多重光信号を入力し、分波された各波長に対応するスイッチを適宣制御することにより、任意の波長の光信号を任意の入出力ポート155に抽出することができる。
【0011】
波長選択型合分波素子150を合波器として利用する場合には、m個の入出力ポート155のうち、任意の入出力ポート155に任意の波長の光信号を入力し、各波長に対応するAWGフィルタ151の入出力ポート152に光信号が送られるようにスイッチを適宣制御することにより、各波長の光信号が多重化され共通ポート154から波長多重光信号として出力することができる。
【0012】
下記特許文献1(特開2000−206362号公報)は、光ADMノード装置に関する技術文献である。特許文献1には、図15に示した構成そのものは示されていないが、発明の詳細な説明の欄に従来の光ADM装置の記述がある。この光ADM装置は、2×2型の光スイッチをn個の波長分を利用するタイプであるが、実質的にn×nの光スイッチを利用する光ADM装置とほぼ同様のアーキテクチャである。
【0013】
また、他の従来技術として、波長可変型グレーティングファイバと光サーキュレータとを組み合わせる方法も考えられる。図16は、波長可変型グレーティングファイバと光サーキュレータとを組み合わせることにより構成した波長選択型合分波素子の概略構成図である。
【0014】
同図に示すように、光路の一部に、グレーティング161を形成したグレーティングファイバ162と、3つのポートを有する光サーキュレーター163とをそれぞれm個用意し、グレーティングファイバ162と光サーキュレーター163とを交互に直列接続することで、全体として1つの共通ポート164とm個の入出力ポート165を有する波長選択型合分波素子160を実現することができる。
【0015】
グレーティングファイバ162は、その中を通過する波長多重光信号のうち、グレーティング間隔に対応する特定の波長の光信号のみを反射することができる。このため、グレーティング161に外部から機械的な歪みをあたえることでグレーティング間隔を変化させ、反射波長を制御することが可能である。
【0016】
波長選択型合分波素子160を分波器として利用する場合には、共通ポート164から波長多重光信号を入力し、それぞれの入出力ポート165に対応するグレーティングファイバ162における反射波長を制御することにより、任意の波長の光信号を任意の入出力ポート165から抽出することができる。
【0017】
波長選択型合分波素子160を合波器として利用する場合には、m個の入出力ポート165のうち、任意の入出力ポート165に任意の波長の光信号を入力し、それぞれの入出力ポート165に対応するグレーティングファイバ162における反射波長を制御することにより、各波長の光信号が多重化され共通ポート164から波長多重光信号として出力することができる。
【0018】
下記特許文献2(特開平9−23210号公報)は、波長多重光クロスコネクト回路に関する技術文献である。特許文献2の特許請求の範囲の欄には波長可変型グレーティングファイバの記述があり、図16に示す波長選択型合分波素子160とほぼ同様のアーキテクチャを含んでいる。
【0019】
【特許文献1】
特開2000−206362号公報
【特許文献2】
特開平9−23210号公報
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の波長選択型合分波素子では、波長多重数が増え、入出力ポートが増えるにつれて様々な問題が発生する。
【0021】
例えば、AWGフィルタなどの合分波素子と光スイッチとを組み合わせる場合には、波長多重数が増えるにしたがって、光スイッチの規模や合分波素子の規模が大きくなり、サイズが大型化してしまう。更に、合分波素子と光スイッチの間の光路接続の数についても、波長多重されている波長数に応じた数の光路接続が必要となり、光損失や光実装コストも増大する。
【0022】
また、波長可変型グレーティングファイバと光サーキュレーターとを組み合わせる場合には、選択波長の可変帯域およびその安定性はファイバに与える機械的歪みとその精度に依存するため、良好な特性を得るには制御系が大型化してしまう。更に、入出力ポートが増加するに連れて、そのポート数と同じだけの波長可変型グレーティングファイバと光サーキュレーターが必要なので全体のサイズやコストも増大する。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上述べたような課題、すなわち、波長可変型の合分波素子の多波長化および多ポート化にともなう問題を解決することを目的としており、具体的には、
1)低損失化
2)選択波長増加時のサイズ削減および製造・実装コスト削減
3)加工技術および材料選択の自由度の向上
を実現する波長可変合分波素子を提供することにある。
【0024】
すなわち、第1の発明は、「光導波手段」の第1の面に「反射面」を設けると共に、第1の面に対向する第2の面に複数の「可変型光波長選択手段」を取り付けた波長可変合分波素子であり、選択波長透過型の「可変型光波長選択手段」に光線が入射する際に、入射光線の光軸(透過光線の光軸)と反射光線の光軸とが重ならないような角度で入射することを特徴とし、「光導波手段」の内部を多重反射光線が「反射面」と「可変型光波長選択手段」とにおいて交互に反射されることにより伝播する際に、任意の「可変型光波長選択手段」から任意の波長の光線を抽出して分波するか、または任意の「可変型光波長選択手段」に任意の波長の光線を入射して合波するかの少なくとも一方を行う。第1の面と第2の面とは、平行に対向している。
【0025】
具体的には、「可変型光波長選択手段」についてはMEMS技術、電気光学効果、熱光学効果などを用いた波長可変型エタロンを利用する構成が考えられる。「光導波手段」については、平板状のシリコン、ガラスまたは透明樹脂などからなり、その両面または片面に多重膜ミラーや金属蒸着ミラーなどを形成した平板状の光導波層を利用して入射光線を多重反射する構成が考えられる。また「光導波手段」の他の形態としては、空気中を光が伝播する形態でもよい。この場合には、例えば、内部に平板状の空洞が形成された部材において、空洞の内面に多重膜ミラーや金属蒸着ミラーなどを形成し、この空洞内を入射光線が多重反射しながら伝播する構成が考えられる。光線が空洞内を多重反射して伝播する光導波手段では、伝播損失および反射面での反射率において有利な場合もある。「光透過口」については光導波層の表面に伝播光線の波長帯域を透過させるための光学窓を形成しておく構成などが考えられ、その数は入出力する光線の数に応じて複数設けてもよい。
【0026】
本発明に係る波長可変合分波素子を分波器として利用する場合の具体的な動作原理は以下のとおりである。
【0027】
「光導波手段」の外部から、コリメート光が光線入力用の「光透過口」を経て内部に入射する。その入射角度は「光導波手段」の「反射面」に対して斜め方向であるため、入射光線は「光導波手段」の内部を多重反射しつつ伝播する。
【0028】
「光導波手段」の「反射面」と対向する表面には、「可変型光波長選択手段」がアレイ状にとりつけられており、「可変型光波長選択手段」と「光導波手段」は光学的に結合されている。
【0029】
「光導波手段」の表面において、その内部を伝播する多重反射光線の反射位置(反射面における反射位置を除く)が「可変型光波長選択手段」の取り付け位置と一致するように、入射光線の入射位置と入射角度を調整することにより、伝播光線は各々の「可変型光波長選択手段」の入射端面に対して斜め方向に入射する。
【0030】
「可変型光波長選択手段」によって選択される波長は外部から制御される。「可変型光波長選択手段」の具体例として、波長可変型エタロンを利用する場合、エタロンのキャビティ長は外部から制御されており、そこで共振する波長の光はそのままエタロンを透過して「光導波手段」の外部に射出される。それ以外の波長の光は入射角に等しい反射角で反射され、更に「可変型光波長選択手段」の対向面に存在する「反射面」において多重反射し、隣接する波長可変型エタロンに入射する。
【0031】
「光導波手段」の内部において、外部から入射された波長多重光信号が、「反射面」と「可変型光波長選択手段」とで交互に反射し伝播することにより、任意の「可変型光波長選択手段」において任意の波長の光線を「光導波手段」の外部に射出することができる。また、いずれの「可変型光波長選択手段」においても選択されなかった波長の光線は、出力光線用の「光透過口」を経て「光導波手段」の外部に射出される場合もある。
【0032】
また、本発明に係る波長可変合分波素子を合波器として利用する場合には、分波する際の入射光線と射出光線との向きを逆にすることで対応することができる。すなわち、「可変型光波長選択手段」を同様に制御すると共に、複数本の入射光線をそれぞれの「可変型光波長選択手段」に入射し、一本の射出光線として出力されるように設定することで実現可能である。
【0033】
また、第2の発明は、第1の発明に係る波長可変合分波素子において、「光透過口」は、光線を光導波手段に入力する入力用光透過口と、光導波手段を伝播した光線を外部に出力する出力用光透過口との2つからなり、入力用光透過口と出力用光透過口とは同じ面に設けられることを特徴とする。
【0034】
また、第3の発明は、第1の発明に係る波長可変合分波素子において、「光透過口」である入力用光透過口と出力用光透過口とは異なる面に設けられることを特徴とする。
【0035】
また、第4の発明は、第1の発明に係る波長可変合分波素子において、「光透過口」は1つであり、光導波手段の第1の面または第2の面に設けられることを特徴とする。
【0036】
また、第5の発明は、第4の発明に係る波長可変合分波素子において、光導波手段の第3の面に、光導波手段の内部を伝播する光線の迷走を防止する「光吸収膜」、「光散乱膜」又は「光透過膜」を設けたことを特徴とする。光線の光導波手段内部における迷走を防止する部材としては、光線を吸収、散乱、透過等の機能を有する光吸収膜、光散乱膜又は光透過膜等の光迷走防止膜を適用することができる。
【0037】
また、第6の発明は、第1ないし第5のいずれかの発明に係る波長可変合分波素子において、複数の可変型光波長選択手段は一体化されたことを特徴とする。複数の可変型光波長選択手段を一体化させるとは、複数の可変型光波長選択手段を一まとめにして一つのブロックとすることである。この結果、各可変型光波長選択手段を別々に位置調整する手間を省き、一度の光学アライメントで「光導波手段」と全ての「可変型光波長選択手段」のアライメントを完了させることができる。
【0038】
また、第7の発明は、第1ないし第6のいずれかの発明に係る波長可変合分波素子において、光透過口または可変型光波長選択手段に光学的に結合する「光伝送手段」を更に有すると共に、光透過口または前記可変型光波長選択手段に対する「光伝送手段」の位置調整を行う治具を有することを特徴とする。
【0039】
また、第8の発明は、第1ないし第6のいずれかの発明に係る波長可変合分波素子において、発光素子または受光素子の少なくとも一方が、可変型光波長選択手段に光学的に結合することを特徴とする。
【0040】
また、第9の発明は、第8の発明に係る波長可変合分波素子において、可変型光波長選択手段に発光素子を光学的に結合させる場合には、発光素子の発する射出光線の光軸が可変型光波長選択手段の反射する特定波長以外の光線の光軸と一致するように結合させ、可変型光波長選択手段に受光素子を光学的に結合させる場合には、可変型光波長選択手段を透過する特定波長の光線が受光素子へ最も効率的に入射するように結合させることを特徴とする。
【0041】
また、第10の発明は、第1ないし第9のいずれかの発明に係る波長可変合分波素子において、可変型光波長選択手段は、静電気力を利用したミラー駆動部を有するファブリペロー共振器であることを特徴とする。
【0042】
また、第11の発明は、第1ないし第9のいずれかの発明に係る波長可変合分波素子において、可変型光波長選択手段は、ピエゾ素子を利用したミラー駆動部を有するファブリペロー共振器であることを特徴とする。
【0043】
以上のように、本発明に係る素子を「波長選択型合分波器」として利用することにより、波長可変型グレーティングファイバと光サーキュレーターを利用する場合よりも総光路長を短縮することができると共に、AWGフィルタと光スイッチを利用する場合よりも光コネクタなどの光結合部を大幅に削減することができるため、低損失化が可能である。
【0044】
また、本発明に係る素子の場合、「可変型光波長選択手段」を数mm程度の間隔で集積することが可能であり、選択する波長数を増加させた場合でも数mm程度のサイズ増加で「可変型光波長選択手段」を追加できるため、素子サイズの著しい増加をまねくことはない。この結果、16ポート程度の「波長可変型合分波素子」をAWGフィルタと光スイッチを用いて実現する場合には、十数cm角程度のサイズが必要である一方、本発明では3〜4cm程度のサイズで実現可能なため、選択波長数増加時のサイズ削減という利点がある。
【0045】
更に、別途、複数の「可変型光波長選択手段」をアレイ状に一体化させておく場合には、一度の光学アライメントで「光導波手段」と全ての「可変型光波長選択手段」のアライメントを完了させることができる。この結果、本発明の素子の場合には「可変型光波長選択手段」の設置数が増加しても実装コストはほとんど変化せず、選択波長数増加時の製造・実装コストの削減という利点を有する。
【0046】
また、「光導波手段」の光学材料としては、シリコン、ガラスまたは透明樹脂など伝播光線の波長帯域に対して低損失なものを利用することができ、この光学材料を加工する際には、従来からの技術を利用することができる。よって、加工技術および材料選択の自由度が高いという利点を有する。
【0047】
以上述べたように、本発明によれば、低損失化、選択波長数増加時のサイズ削減および製造・実装コストの削減、加工技術および材料選択の自由度の向上などの利点を有する波長可変合分波素子を提供することができる。
【0048】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を具体的に説明するが、以下の実施形態は本発明を限定するものではない。
【0049】
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図である。なお、同図には、素子に入射され、素子内部を伝播する光を概念的に示してある。符号11−1,11−2,11−3が示す部材は入力用光ファイバ、符号12−1,12−2,12−3が示す部材は出力用光ファイバである。符号13−1,13−2,13−3が示す部材は、入力用光ファイバ11−1,11−2,11−3の端面から射出する光をコリメート光にして「光導波手段」である光導波層14に入射するための凸面レンズである。符号15−1,15−2,15−3が示す部材は、光導波層14から射出されるコリメート光を集光して出力用光ファイバ12−1,12−2,12−3に結合するための凸面レンズである。光ファイバ及び凸面レンズは、「光伝送手段」として機能する。
【0050】
符号16が示す部材は入力用光透過口、符号17は出力用光透過口である。符号18−1,18−2,18−3,18−4が示す部材は「可変型光波長選択手段」である選択波長透過型の波長可変フィルタ、符号19が示す部材は全反射ミラーである。反射面110は、光導波層14において、入力用光透過口16と出力用光透過口17と全反射ミラー19と波長可変フィルタ18−1,18−2,18−3,18−4とが設置される面(第2の面)の対向面(第1の面)に形成される。第1の面と第2の面とは、平行である。
【0051】
光導波層14の表面のうち、光透過口16,17が形成されている位置、波長可変型フィルタ18−1,18−2,18−3,18−4及び全反射ミラー19をとりつけることができる位置を「光ポート」と定義する。図1に示す本実施形態に係る波長可変合分波素子は、入力用光透過口16と出力用光透過口17と全反射ミラー19と波長可変フィルタ18−1,18−2,18−3,18−4とからなる7つの光ポートを有する例である。
【0052】
7つの光ポートは、入力用光透過口16から出力用光透過口17まで順に、入力用光透過口16に対応した光ポートである「第1光ポート」と、出力用光ファイバ12−2と波長可変型フィルタ18−1に対応した光ポートである「第2光ポート」と、出力用光ファイバ12−3と波長可変型フィルタ18−2に対応した光ポートである「第3光ポート」と、全反射ミラー19を取り付けている光ポートである「第4光ポート」と、入力用光ファイバ11−2と波長可変型フィルタ18−3に対応した光ポートである「第5光ポート」と、入力用光ファイバ11−3と波長可変型フィルタ18−4に対応した光ポートである「第6光ポート」と、出力用光透過口17に対応した光ポートである「第7光ポート」とからなる。
【0053】
以下に、本実施形態に係る波長可変合分波素子の合分波動作の原理を説明する。
【0054】
前記第1光ポートから入射する全ての波長の光線が、入力用光透過口16から光導波層14の内部に入射し、光導波層14の反射面110で反射された後、隣接する前記第2光ポートに到達する。
【0055】
前記第2光ポートでは、前記第1光ポートから導波された光線のうち、波長可変型フィルタ18−1が選択した波長の光線が透過し、前記第2光ポートの出力用光ファイバ12−2に射出される。また、波長可変型フィルタ18−1が選択しない波長の光線は反射され、光導波層14の反射面110を経て更に隣接する前記第3光ポートへ到達する。
【0056】
前記第3光ポートでは、前記第2光ポートから導波された光線のうち、波長可変型フィルタ18−2が選択した波長の光線が透過し、前記第3光ポートの出力用光ファイバ12−3に射出される。また、波長可変型フィルタ18−2が選択しない波長の光線は反射され、光導波層14の反射面110を経て更に隣接する前記第4光ポートへ到達する。
【0057】
前記第4光ポートでは、前記第3光ポートから導波された光線が全反射ミラー19により反射され、光導波層14の反射面110を経て更に隣接する前記第5光ポートへ到達する。
【0058】
前記第5光ポートでは、前記第4光ポートから導波された光線のうち、波長可変型フィルタ18−3が選択しない波長の光線が反射される。また、前記第5光ポートの入力用光ファイバ11−2から光導波層14に入射する光線のうち、波長可変型フィルタ18−3が選択する波長の光線が透過する。これらの反射光線と透過光線とが合波され、光導波層14の反射面110を経て更に隣接する前記第6光ポートへ到達する。
【0059】
前記第6光ポートでは、前記第5光ポートから導波された光線のうち、波長可変型フィルタ18−4が選択しない波長の光線が反射される。また、前記第6光ポートの入力用光ファイバ11−3から光導波層14に入射する光線のうち、波長可変型フィルタ18−4が選択する波長の光線が透過する。これらの反射光線と透過光線とが合波され、光導波層14の反射面110を経て更に隣接する前記第7光ポートへ到達する。
【0060】
前記第7光ポートでは、前記第6光ポートから導波された光線のうち、全ての波長の光線が出力用光透過口17を経て光導波層14の外部に射出され、出力用光ファイバ12−1に光結合される。
【0061】
以上に説明するように、本実施形態に係る波長可変合分波素子の構成及び動作原理によれば、入力用光透過口16から分波が必要な波長多重光線を入射し、任意の出力用の光ポートから任意の波長の光信号を抽出することができると共に、任意の入力用の光ポートから任意の波長の光信号を挿入し、出力用光透過口17から合波された波長多重光線を射出することができる。
【0062】
本実施形態では、光ポートの総数を7個とした例を示したが、光ポートの総数はこれに限定されない。また、光ポートのうち、合波のための波長可変型フィルタと入力用光ファイバを設置するポート、分波のための波長可変型フィルタと出力用光ファイバを設置するポート、全反射ミラーを設置するポートなどの数や設置位置も自由であり、必要に応じて波長可変型フィルタと全反射ミラーを取り替えることも可能である。また、入射光線と射出光線との向きを逆(出力用光透過口17から光線を入射し、入力用光透過口16から射出する)にしてもよく、この場合には、光ファイバ11−1,11−2,11−3は出力用となり、光ファイバ12−1,12−2,12−3は入力用となる。
【0063】
選択波長透過型の波長可変型フィルタについてはいくつかの具体例が考えられるが、一つは、液晶などを利用してファブリペロー共振器を形成する構成があげられる。この場合、外部からの電気信号により、共振器のキャビティ長を変化させることができるので、それぞれの光ポートで選択する波長を自動かつ高速に制御することができる。これにより、波長選択の制御が容易で伝播光線の光軸ずれの小さい、比較的低コストな波長可変型フィルタを実現することができる。また、同様の原理から、熱光学効果の大きな媒質を利用し、温度制御によって共振器のキャビティ長を変化させ、波長選択を行うことも可能である。
【0064】
もう一つは、ファブリペロー共振器のミラーを物理的に駆動させ、そのキャビティ長を変化させる構成である。ミラー駆動方式として、静電気や液体ピストンなどのMEMS技術を用いた場合には、それぞれの光ポート外部からの電気信号により、選択する波長を自動かつ高速に制御することができる。これにより、液晶を用いた共振機よりも光損失の低減、可変帯域の拡大という点で有利となる。また、ミラー駆動方式としては、微調整機構を手動制御することでミラー間キャビティ長を変化させる方式も考えられる。
【0065】
[第2の実施形態]
図2は、本発明の第2の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図であり、図1に示した波長可変合分波素子の応用例である。なお、同図には、素子に入射され、素子内部を伝播する光を概念的に示してある。符号21が示す部材は合波時は出力用、分波時は入力用となる光ファイバ、符号22が示す部材は合波時は入力用、分波時は出力用となる光ファイバである。符号23及び25が示す部材は、光ファイバから光導波層24に入射される光をコリメート光にしたり、光導波層24から射出されるコリメート光を集光して光ファイバに結合するための凸面レンズである。
【0066】
符号26が示す部材は入出力用光透過口を有する共通ポートである。符号28が示す部材は選択波長透過型の波長可変フィルタである。反射面210は、光導波層24において、共通ポート26と波長可変フィルタ28とが設置される面の対向面に形成される。
【0067】
ここで、本実施形態においては、波長可変型フィルタ28を有する光ポートを通過(入射、射出)する光線が互いに平行になるように、凸レンズ25や光ファイバ22を設置する。これにより、共通ポート26が1つである合分波または分波器として利用することができる。
【0068】
分波器として利用する場合には、共通ポート26に光線を入射して、波長可変型フィルタ28を有する複数の光ポートから分波された光信号を出力する。また、合波器として利用する場合には、波長可変型フィルタ28を有する複数の光ポートに互いに平行な光信号を入力して、合波された光信号を共通ポート26から出力する。
【0069】
図3は、本実施形態に係る波長可変合分波素子20について、光ポートの数を拡張した応用例の概略構成図である。なお、同図には、素子に入射され、素子内部を伝播する光を概念的に示してある。同図に示すように、本実施形態に係る波長可変合分波素子20を2個用意し、第1の波長可変合分波素子20−1の出力用光透過口27−1と第2の波長可変合分波素子20−2の入力用透過口26−2とを光学的に連結することで光ポートの数を拡張することができる。更に、本実施形態に係る波長可変合分波素子20を3個以上結合することもでき、必要とされる光ポート数に柔軟に対応することができる。
【0070】
[第3の実施形態]
図4は、本発明の第3の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図であり、図2に示した波長可変合分波素子の応用例である。なお、同図には、素子に入射され、素子内部を伝播する光を概念的に示してある。符号41が示す部材は合波時は出力用、分波時は入力用となる光ファイバ、符号42が示す部材は合波時は入力用、分波時は出力用となる光ファイバである。符号43及び45が示す部材は、光ファイバから光導波層44に入射される光をコリメート光にしたり、光導波層44から射出されるコリメート光を集光して光ファイバに結合するための凸面レンズである。
【0071】
符号46,47が示す部材は入出力光透過口である。光透過口46,47は、合波時には、光透過口46が出力用光透過口、光透過口47が入力用光透過口となる。一方、分波時には、光透過口46が入力用光透過口、光透過口47が出力用光透過口となる。符号48が示す部材は選択波長透過型の波長可変フィルタである。反射面410は、光導波層44において、波長可変フィルタ48と光透過口47とが設置される面(第2の面)の対向面(第1の面)に形成される。
【0072】
ここで、光透過口46は、光導波層44の反射面410が形成された面(第1の面)に形成され、光透過口47は、光導波層44の波長可変フィルタ48が設置された面(第2の面)に形成されている。これにより、入力用光ポートと出力用光ポートとを対向させることができるため、波長可変合分波素子の実装形態の柔軟性を確保することができる。
【0073】
また、光導波層44の反射面410が形成された面に光透過口を2つ形成することで、光透過口を有する光ポートと可変型光波長選択手段である波長可変フィルタが取り付けられている表面とを対向させることも可能である。
【0074】
[第4の実施形態]
図5は、本発明の第4の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図であり、図4に示した波長可変合分波素子の応用例である。なお、同図には、素子に入射され、素子内部を伝播する光を概念的に示してある。符号51が示す部材は合波時は出力用、分波時は入力用となる光ファイバ、符号52が示す部材は合波時は入力用、分波時は出力用となる光ファイバである。符号53及び55が示す部材は、光ファイバから光導波層54に入射される光をコリメート光にしたり、光導波層54から射出されるコリメート光を集光して光ファイバに結合するための凸面レンズである。
【0075】
符号56が示す部材は入出力光透過口である。光透過口56は、合波時には出力用光透過口、分波時には入力用光透過口となる。符号58が示す部材は選択波長透過型の波長可変フィルタである。反射面510は、光導波層54において、波長可変フィルタ58が設置される面の対向面に形成される。符号59が示す部材は光吸収膜である。
【0076】
本実施形態においては、図4に示す光透過口47を有する光ポートをなくして、代わりに波長可変フィルタ58が取り付けられた光ポートとしている。すなわち、本実施形態においては、光透過口を有する光ポートは1つ(光透過口56)としている。これは、次の2つの場合、
1.分波器として利用する際に、いずれの波長可変型フィルタ58によっても選択されなかった波長の光信号が不要である場合
2.合波器として利用する際に、光透過口を有する入力用光ポート(図4、光透過口47に相当)が不要である場合
には、光透過口を有する光ポートは光透過口56の1つでよいためである。
【0077】
ただし、分波器として利用する場合には、いずれの波長可変フィルタ58によっても選択されなかった波長の光線が光導波層54の中を迷走しないように、光導波層54の第3の面に光吸収膜59などを形成して、光導波層54の内部から逃がす工夫が必要である。「第3の面」とは、いずれの波長可変フィルタ58によっても選択されなかった波長の光線を光導波層54の外部に逃がすことのできる面であり、前記「第1の面」や「第2の面」と重なることもありうる。光線の光導波層54中における迷走を防止する部材としては、光吸収膜59に限られず、光線を吸収、散乱、透過等の機能を有する部材であれば良い。例えば、光吸収膜59の代わりに、光散乱膜又は光透過膜等の光迷走防止膜を適用することができる。
【0078】
[第5の実施形態]
図6は、本発明の第5の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図であり、図4に示した波長可変合分波素子の応用例である。なお、同図には、素子に入射され、素子内部を伝播する光を概念的に示してある。符号61が示す部材は合波時は出力用、分波時は入力用となる光ファイバ、符号62が示す部材は合波時は入力用、分波時は出力用となる光ファイバである。符号63及び65が示す部材は、光ファイバから光導波層64に入射される光をコリメート光にしたり、光導波層64から射出されるコリメート光を集光して光ファイバに結合するための凸面レンズである。
【0079】
符号66,67が示す部材は入出力光透過口である。光透過口66,67は、合波時には、光透過口66が出力用光透過口、光透過口67が入力用光透過口となる。一方、分波時には、光透過口66が入力用光透過口、光透過口67が出力用光透過口となる。符号68が示す部材は選択波長透過型の波長可変フィルタである。反射面610は、光導波層64において、波長可変フィルタ68と光透過口67とが設置される面の対向面に形成される。
【0080】
本実施形態においては、複数の波長可変フィルタ68をアレイ状に一体化させた波長可変型フィルタアレイ611と光導波層64とを張り合わせることにより、全ての波長可変フィルタ68と光導波層64の光学アライメントを一度で行うことができる。このような構成にすることで、光ポートの数が増えても光学アライメントの工程数を少なくすると共に実装精度をほぼ一定にし、実装コストを削減することができる。
【0081】
図7は、波長可変型フィルタアレイ611の拡大図である。なお、同図では、光ファイバ62、凸面レンズ65を省略してある。光導波層64の表面にミラー層612を形成し、シリコンやポリイミドなどからなる弾性薄膜613にミラー部614をアレイ状に形成する。ミラー部614の大きさは光導波層64からの射出光線のビーム径よりは大きく、ミラー部614自体の平滑性が保てる程度に小さいことが望ましい。また、弾性薄膜613は光導波層64の射出光線に対して透明であり、構造的な柔軟性があることが望ましい。
【0082】
また、弾性薄膜613に形成されたミラー部614と光導波層64に形成されたミラー層612を向き合わせ、それらの間の平行度と距離を一定に保ち、ファブリペロー共振器構造を支持するための支柱構造615をアレイ状に設置する。このアレイ状の支柱構造615としては、周期的に穿孔された平行平板を用いてもよい。
【0083】
更に、シリコン基板などを加工し、支柱構造615の間隔に対応するくぼみ状構造616が周期的に形成されたフィルタ制御層617を作製し、その各々のくぼみ状構造616にミラー駆動部618を作製する。
【0084】
図7では、ミラー駆動部618の例として、静電気力を利用するための電極618−1 ,618−2 を取り付けた例を示している。くぼみ状構造616に電極618−1 を形成すると共に、弾性薄膜613のミラー部614を形成した表面と反対側の表面にアレイ状に電極618−2 を形成する。
【0085】
電極618−1 ,618−2 に外部から電圧を印加することで、電極間に発生する静電気力によって弾性薄膜613に歪みを与え、ファブリペロー共振器の共振器長を変化させ、波長可変フィルタ68の選択波長を制御することができる。この場合、ファブリペロー共振器長の制御に静電気力を利用しているため、高精度な選択波長制御が可能であり、制御のための消費電力も抑えることができる利点がある。
【0086】
ミラー駆動部618の別の例としては、微小磁石と微小コイルを組み合わせる等して磁気力を利用する方法や、ピエゾ素子や微小ピストン等の可変体積構造を利用する方法を用いてもよい。
【0087】
図8は、ミラー駆動部としてピエゾ素子を設置した例の概略構成図である。同図に示すように、くぼみ状構造616にはミラー駆動部618としてピエゾ素子619が設置されている。ピエゾ素子619に外部から電圧を印加し、ピエゾ素子619を変形させることで、弾性薄膜613に歪みを与えることができる。この結果、ファブリペロー共振器の共振器長を変化させ、波長可変フィルタ68の選択波長を制御することができる。ピエゾ素子619を利用する場合も、高精度な選択波長制御が可能であり、制御のための消費電力も比較的少なくすることができるという利点がある。
【0088】
このフィルタ制御層617には、外部からの制御信号をミラー駆動部618に伝達するための配線や駆動回路などを形成することもできる。この場合、別途配線板を準備する必要がないため、低コスト化が可能である。また、フィルタ制御層617としては、光導波層64の射出光線に対して透明な材料を用いて形成することが望ましい。更に、フィルタ制御層617を通過する光線を外部の光路と光学的に結合する集光手段などをアレイ状に形成してもよい。
【0089】
[第6の実施形態]
図9は、本発明の第6の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図であり、図4に示した波長可変合分波素子の応用例である。なお、同図には、素子に入射され、素子内部を伝播する光を概念的に示してある。符号91が示す部材は合波時は出力用、分波時は入力用となる光ファイバ、符号92が示す部材は合波時は入力用、分波時は出力用となる光ファイバである。符号93及び95が示す部材は、光ファイバから光導波層94に入射される光をコリメート光にしたり、光導波層94から射出されるコリメート光を集光して光ファイバに結合するための光結合用レンズである。光ファイバ及び光結合用レンズは、「光伝送手段」として機能する。
【0090】
符号96,97が示す部材は入出力光透過口である。光透過口96,97は、合波時には、光透過口96が出力用光透過口、光透過口97が入力用光透過口となる。一方、分波時には、光透過口96が入力用光透過口、光透過口97が出力用光透過口となる。符号98が示す部材は選択波長透過型の波長可変フィルタである。反射面910は、光導波層94において、波長可変フィルタ98と光透過口97とが設置される面の対向面に形成される。
【0091】
本実施形態では、光導波層94の外部に、「光伝送手段」である入出力用の光ファイバ91,92と光結合用レンズ93,95(凸面レンズ、ボールレンズ等)との位置決めを容易にするための治具99−1,99−2を設置する。具体的には、光ファイバ91,92や光結合用レンズ93,95を固定するため、治具99−1,99−2にV型の溝などを形成すると共に、光導波層94との相対的な位置合わせを行うため、治具99−1,99−2に位置調整手段(突起など)を形成する。このような構成とすることで、光ファイバ91,92や光結合用レンズ93,95の実装コストを下げると共に、光導波層94と光ファイバ91,92との光結合効率を向上させることができる。
【0092】
[第7の実施形態]
図10は、本発明の第7の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図であり、図6に示した波長可変合分波素子の応用例である。なお、同図には、素子に入射され、素子内部を伝播する光を概念的に示してある。符号101が示す部材は入力用光ファイバ、符号102が示す部材は出力用光ファイバである。符号103が示す部材は、入力用光ファイバ101から光導波層104に入射される光をコリメート光にするための凸面レンズである。符号105が示す部材は、光導波層104から射出されるコリメート光を集光して出力用光ファイバ102に結合するための凸面レンズである。
【0093】
符号106が示す部材は入力光透過口であり、符号107が示す部材は出力光透過口である。符号108が示す部材は選択波長透過型の波長可変フィルタである。反射面1010は、光導波層104において、波長可変フィルタ108と出力光透過口107とが設置される面の対向面に形成される。本実施形態においては、第5の実施形態と同様に、複数の波長可変フィルタ108をアレイ状に一体化させた波長可変型フィルタアレイ1011が設置され、光学アライメントの工程等を簡易にしている。
【0094】
更に、本実施形態においては、波長可変型フィルタアレイ1011の上に、各光ポートの位置に対応するように受光素子1012をアレイ状に実装する。これにより、波長選択型の多ポート光−電気変換モジュールを小型かつ低コストで実現することができる。
【0095】
なお、受光素子1012は光線の受光のみを行うため、本実施形態に係る波長可変合分波素子は分波器としてのみの機能を有する。合波器とする場合には、受光素子1012の代わりに、発光素子を設置すると共に、伝播光線の進行方向を逆向きにして使用すればよい。
【0096】
本実施形態においても、第2の実施形態と同様に複数の波長可変合分波素子を用意し、一方の出力用光透過口と他方の入力用光透過口とを光学的に連結することで光ポートを拡張することができる。また、第4の実施形態と同様に光透過口を含むポートを一つのみにして、その他の光ポートにはすべて波長可変型フィルタが含まれるように構成することもできる。
【0097】
[第8の実施形態]
図11は、本発明の第8の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図であり、図10に示した波長可変合分波素子の応用例である。なお、同図には、素子に入射され、素子内部を伝播する光を概念的に示してある。符号111が示す部材は出力用光ファイバ、符号112が示す部材は入力用光ファイバである。符号115が示す部材は、入力用光ファイバ112から光導波層114に入射される光をコリメート光にするための凸面レンズである。符号113が示す部材は、光導波層114から射出されるコリメート光を集光して出力用光ファイバ111に結合するための凸面レンズである。
【0098】
符号116が示す部材は出力光透過口であり、符号117が示す部材は入力光透過口である。符号118が示す部材は選択波長透過型の波長可変フィルタである。反射面1110は、光導波層114において、波長可変フィルタ118と入力光透過口117とが設置される面の対向面に形成される。
【0099】
波長可変型フィルタアレイ1111は、複数の波長可変フィルタ118をアレイ状に一体化させたものであり、本実施形態においては、波長可変型フィルタアレイ1111の上面に、光導波層114の内部を伝播する光線の入反射角度に対応し、各光ポートの形成間隔に相当するように鋸刃状の切り込みが形成されている。更に、鋸刃状の切り込みの上に発光素子1113が設置されている。
【0100】
この切り込みについては、波長可変型フィルタアレイ1111の切り込みの上に発光素子1113をアレイ状に実装した際に、発光素子1113の射出光線の光軸が光導波層114の内部を伝播する光線の光軸と一致するように形成する。この結果、波長選択型の多ポート光−電気変換モジュールを小型かつ低コストで実現することができると共に、第7の実施形態の場合よりも更に光結合効率を向上させることができる。
【0101】
なお、発光素子1113は光線の発光のみを行うため、本実施形態に係る波長可変合分波素子は合波器としてのみの機能を有する。分波器とする場合には、発光素子1113の代わりに、受光素子を設置すると共に、伝播光線の進行方向を逆向きにして使用すればよい。また受光素子を設置する場合には、波長可変フィルタ118を透過する特定波長の光線が受光素子へ最も効率的に入射するように結合させる。これは、受光素子に入射する入射光の角度によって受光の効率が異なるためである。
【0102】
発光素子1113については、主に面発光型の波長可変光線を利用することが好ましく、その場合は光カプラよりも原理的に低損失の合波器を実現することができる。
【0103】
本実施形態においても、第2の実施形態と同様に複数の波長可変合分波素子を用意し、一方の出力用光透過口と他方の入力用光透過口とを光学的に連結することで光ポートを拡張することができる。また、第4の実施形態と同様に光透過口を含むポートを一つのみにして、その他の光ポートにはすべて波長可変型フィルタが含まれるように構成することもできる。
【0104】
[第9の実施形態]
図12は、本発明の第9の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図であり、図10及び図11に示した波長可変合分波素子の応用例である。なお、同図には、素子に入射され、素子内部を伝播する光を概念的に示してある。符号121が示す部材は入力用光ファイバ、符号122が示す部材は出力用光ファイバである。符号123が示す部材は、入力用光ファイバ121から光導波層124に入射される光をコリメート光にするための凸面レンズである。符号125が示す部材は、光導波層124から射出されるコリメート光を集光して出力用光ファイバ122に結合するための凸面レンズである。
【0105】
符号126が示す部材は入力光透過口であり、符号127が示す部材は出力光透過口である。符号128が示す部材は選択波長透過型の波長可変フィルタである。反射面1210は、光導波層124において、波長可変フィルタ128と入力光透過口126と出力光透過口127とが設置される面の対向面に形成される。
【0106】
波長可変型フィルタアレイ1211は、複数の波長可変フィルタ128をアレイ状に一体化させたものであり、本実施形態においては、波長可変型フィルタアレイ1211の上面に、光導波層124の内部を伝播する光線の入反射角度に対応し、各光ポートの形成間隔に相当するように波状の切り込みが形成されている。更に、波状の切り込みの上に受光素子1212と発光素子1213とが設置されている。
【0107】
この切り込みについては、波長可変型フィルタアレイ1211の切り込みの上に受光素子1212と発光素子1213とを交互にアレイ状に実装した際に、発光素子1213の射出光線または受光素子1212への入射光線の光軸が、光導波層124の内部を伝播する光線の光軸と一致するように形成する。
【0108】
これにより、外部から入力する波長多重光線について、全ての波長を分波し光路単位にわけることなく、任意の波長を波長単位で光−電気交換し、電気信号処理を行うことが可能な波長選択型の多ポート光−電気変換モジュールを小型かつ低コストで実現することができる。
【0109】
本実施形態においても、第2の実施形態と同様に複数の波長可変合分波素子を用意し、一方の出力用光透過口と他方の入力用光透過口とを光学的に連結することで光ポートを拡張することができる。また、第4の実施形態と同様に光透過口を含むポートを一つのみにして、その他の光ポートにはすべて波長可変型フィルタが含まれるように構成することもできる。
【0110】
更に、切り込みの上に光ファイバと光結合用のレンズを設置して、分波された射出光をそのまま利用したり、合波したい光を入射することができる。
【0111】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る波長可変合分波素子によれば、入力された波長多重光信号を分波し、任意の出力用光ポートから任意の波長の光信号を抽出できると共に、任意の入力用光ポートから挿入した任意の波長光信号を合波し、波長多重光信号として出力することができる。更に、上記性能を満たしつつ、具体的には、低損失化、選択波長数増加時のサイズの削減および製造・実装コストの削減、加工技術および材料選択の自由度の向上など特有の効果を有する波長可変合分波素子とすることができる。この結果、波長可変型の合分波素子の多波長化および多ポート化にともなう問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図である。
【図2】第2の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図である。
【図3】第2の実施形態に係る波長可変合分波素子について、光ポートの数を拡張した応用例の概略構成図である。
【図4】第3の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図である。
【図5】第4の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図である。
【図6】第5の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図である。
【図7】第5の実施形態に係る波長可変合分波素子における波長可変型フィルタアレイの拡大図である。
【図8】第5の実施形態に係る波長可変合分波素子におけるミラー駆動部としてピエゾ素子を設置した例の概略構成図である。
【図9】第6の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図である。
【図10】第7の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図である。
【図11】第8の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図である。
【図12】第9の実施形態に係る波長可変合分波素子の概略構成図である。
【図13】全光アドドロップ装置とネットワークとの関係を説明する概念図である。
【図14】ネットワークの発展に対応する全光アドドロップ装置を示す概念図である。
【図15】合分波素子と光スイッチとからなる波長選択型合分波素子の概略構成図である。
【図16】波長可変型グレーティングファイバと光サーキュレータとからなる波長選択型合分波素子の概略構成図である。
【符号の説明】
11−1〜3 入力用光ファイバ
12−1〜3 出力用光ファイバ
13−1〜3 凸面レンズ
14 光導波路
15−1〜3 凸面レンズ
16 入力用光透過口
17 出力用光透過口
18−1〜4 波長可変型フィルタ
19 全反射ミラー
110 反射面
59 光吸収膜
611 波長可変型フィルタアレイ
612 ミラー層
613 弾性薄膜
614 ミラー部
615 支柱構造
616 くぼみ状構造
617 フィルタ制御層
618 ミラー駆動部
618−1,2 電極
619 ピエゾ素子
95 光結合用レンズ
99−1,2 治具
1012 受光素子
1113 発光素子
1213 発光素子
1212 受光素子
131 全光アドドロップ装置
132 リング型光ネットワーク
133 光ネットワーク
143 入出力ポート
151 AWGフィルタ
152 入出力ポート
153 マトリクススイッチ
154 共通ポート
155 入出力ポート
161 グレーティング
162 グレーティングファイバ
163 光サーキュレーター
164 共有ポート
165 入出力ポート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device, and more particularly, to wavelength multiplexing optical transmission in which optical signals of a plurality of wavelengths are multiplexed and transmitted on a single transmission line, and an arbitrary wavelength is used. The present invention relates to an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device that can selectively multiplex and demultiplex an optical signal.
[0002]
[Prior art]
In recent years, wavelength division multiplexing (WDM) technology has been attracting attention. This technology is a technology for multiplexing and transmitting a plurality of optical signals having different wavelengths on one optical transmission line, and has particularly played a significant role in increasing the capacity of the transmission line and reducing the communication cost.
[0003]
Further, by applying this WDM technology to the circuit switching technology, it is possible to perform circuit switching in units of optical wavelengths without performing optical-electrical switching. Therefore, the optical-electrical switching unit can be eliminated from the circuit switching device, and a higher-speed and lower-cost device can be realized.
[0004]
A specific example of the above device is an all-optical add / drop device. FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating the relationship between an all-optical add / drop device and a network. As shown in the figure, the all-optical add /
[0005]
FIG. 14 is a conceptual diagram showing an all-optical add / drop device corresponding to the development of a network. As shown in the figure, the number of downstream
[0006]
In this case, the all-optical add /
[0007]
Therefore, the WDM multiplexing / demultiplexing device inside the all-optical add / drop device has one common port and a plurality of input / output ports, and when used as a demultiplexer, the light of any wavelength at any output port is used. When a signal can be extracted and used as a multiplexer, there is an increasing need for a “wavelength-selective multiplexing / demultiplexing device” that can insert an optical signal of an arbitrary wavelength at an arbitrary input port.
[0008]
The most widespread method as a conventional technique for realizing the "wavelength-selective multiplexing / demultiplexing device" is a method of combining a multiplexing / demultiplexing device such as an AWG filter with an optical switch. FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a wavelength-selective multiplexing / demultiplexing device configured by combining an optical switch with a multiplexing / demultiplexing device such as an AWG filter.
[0009]
As shown in the figure, by optically connecting the n input /
[0010]
When the wavelength selective multiplexing /
[0011]
When the wavelength-selective multiplexing /
[0012]
Patent Document 1 (JP-A-2000-206362) is a technical document relating to an optical ADM node device. Although the configuration itself shown in FIG. 15 is not shown in Patent Document 1, a description of a conventional optical ADM apparatus is described in a section of the detailed description of the invention. This optical ADM device uses a 2 × 2 optical switch for n wavelengths, but has substantially the same architecture as an optical ADM device using an n × n optical switch.
[0013]
As another conventional technique, a method of combining a wavelength tunable grating fiber and an optical circulator is also conceivable. FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a wavelength selective multiplexing / demultiplexing device configured by combining a wavelength tunable grating fiber and an optical circulator.
[0014]
As shown in the figure,
[0015]
The grating
[0016]
When the wavelength-selective multiplexing /
[0017]
When the wavelength-selective multiplexing /
[0018]
Patent Document 2 (JP-A-9-23210) is a technical document relating to a wavelength multiplexing optical cross-connect circuit. In the claims section of Patent Document 2, there is a description of a tunable grating fiber, which includes almost the same architecture as the wavelength selective multiplexing /
[0019]
[Patent Document 1]
JP 2000-206362 A
[Patent Document 2]
JP-A-9-23210
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional wavelength selective multiplexing / demultiplexing device described above, various problems occur as the number of wavelength multiplexes increases and the number of input / output ports increases.
[0021]
For example, when combining a multiplexing / demultiplexing element such as an AWG filter and an optical switch, as the number of wavelength multiplexes increases, the size of the optical switch and the size of the multiplexing / demultiplexing element increase, resulting in an increase in size. Further, as for the number of optical path connections between the multiplexing / demultiplexing element and the optical switch, the number of optical path connections corresponding to the number of wavelengths multiplexed is required, which increases optical loss and optical mounting cost.
[0022]
When a wavelength-tunable grating fiber and an optical circulator are combined, the variable band of the selected wavelength and its stability depend on the mechanical strain applied to the fiber and its accuracy. Becomes large. Further, as the number of input / output ports increases, as many wavelength-tunable grating fibers and optical circulators as the number of ports are required, the overall size and cost also increase.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the problems described above, that is, problems associated with increasing the number of wavelengths and the number of ports of a wavelength-tunable multiplexing / demultiplexing element.
1) Low loss
2) Reduction in size and increase in manufacturing and mounting costs when the selected wavelength is increased
3) Improvement of freedom of processing technology and material selection
Is to provide a variable wavelength multiplexing / demultiplexing element that realizes the above.
[0024]
That is, in the first invention, a "reflection surface" is provided on the first surface of the "optical waveguide means", and a plurality of "variable optical wavelength selection means" is provided on a second surface opposite to the first surface. This is a variable wavelength multiplexing / demultiplexing device attached, and when a light beam enters a “variable light wavelength selecting means” of a selective wavelength transmission type, an optical axis of an incident light beam (an optical axis of a transmitted light beam) and an optical axis of a reflected light beam. And is incident at an angle such that they do not overlap, and propagates through the inside of the "optical waveguide means" by the multiple reflections being reflected alternately by the "reflection surface" and the "variable light wavelength selection means". In doing so, a light beam of any wavelength is extracted and demultiplexed from any "variable light wavelength selecting means", or a light beam of any wavelength is incident on any "variable light wavelength selecting means". At least one of multiplexing is performed. The first surface and the second surface face in parallel.
[0025]
Specifically, for the "variable light wavelength selecting means", a configuration using a wavelength variable etalon using MEMS technology, electro-optic effect, thermo-optic effect, or the like can be considered. The "optical waveguide means" is made of flat silicon, glass or transparent resin, etc., and uses a flat optical waveguide layer having multiple film mirrors or metal-deposited mirrors formed on both surfaces or one surface thereof to control incident light. A configuration that performs multiple reflections is conceivable. Another form of the “optical waveguide means” may be a form in which light propagates in the air. In this case, for example, in a member having a flat cavity formed therein, a multi-layer mirror or a metal-deposited mirror is formed on the inner surface of the cavity, and the incident light propagates in the cavity while being multiply reflected. Can be considered. An optical waveguide means in which a light beam propagates with multiple reflections in a cavity may be advantageous in terms of propagation loss and reflectivity at a reflecting surface. Regarding the “light transmission port”, a configuration in which an optical window for transmitting the wavelength band of the propagating light beam is formed on the surface of the optical waveguide layer is conceivable, and the number is provided in plural according to the number of input / output light beams. You may.
[0026]
The specific operation principle when the variable wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the present invention is used as a demultiplexer is as follows.
[0027]
From the outside of the "optical waveguide means", the collimated light enters the inside through a "light transmission port" for inputting a light beam. Since the incident angle is oblique to the “reflection surface” of the “optical waveguide means”, the incident light propagates while being multiple-reflected inside the “optical waveguide means”.
[0028]
On the surface of the "optical waveguide means" opposite to the "reflection surface", "variable optical wavelength selection means" are mounted in an array, and the "variable optical wavelength selection means" and "optical waveguide means" are optical. Are combined.
[0029]
On the surface of the "optical waveguide means", the position of the incident light beam is adjusted so that the reflection position (excluding the reflection position on the reflection surface) of the multiple reflected light beam propagating therethrough matches the mounting position of the "variable light wavelength selection means". By adjusting the incident position and the incident angle, the propagating light beam is obliquely incident on the incident end face of each “variable light wavelength selecting means”.
[0030]
The wavelength selected by the "variable light wavelength selecting means" is externally controlled. When a wavelength-tunable etalon is used as a specific example of the "tunable light wavelength selecting means", the cavity length of the etalon is externally controlled, and light having a wavelength that resonates there passes through the etalon as it is and is referred to as "optical waveguide". It is injected outside the "means". Light of other wavelengths is reflected at a reflection angle equal to the incident angle, and is multiple-reflected at the “reflection surface” existing on the opposing surface of the “variable light wavelength selection means” and is incident on the adjacent tunable etalon. .
[0031]
Within the “optical waveguide means”, the wavelength-division multiplexed optical signal input from the outside is alternately reflected and propagated by the “reflection surface” and the “variable optical wavelength selection means”, so that any “variable optical light” can be obtained. In the "wavelength selecting means", a light beam having an arbitrary wavelength can be emitted outside the "optical waveguide means". In addition, a light beam having a wavelength not selected by any of the “variable light wavelength selecting means” may be emitted to the outside of the “optical waveguide means” through an “light transmitting port” for an output light beam.
[0032]
Further, when the wavelength tunable multiplexing / demultiplexing device according to the present invention is used as a multiplexer, it is possible to cope by reversing the directions of the incident light and the outgoing light at the time of demultiplexing. That is, the "variable light wavelength selecting means" is similarly controlled, and a plurality of incident light beams are set to be incident on each "variable light wavelength selecting means" and output as one emitted light beam. This is feasible.
[0033]
According to a second aspect of the present invention, in the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to the first aspect, the “light transmission port” propagates through the input light transmission port for inputting a light beam to the optical waveguide means. An output light transmission port for outputting light rays to the outside is provided, and the input light transmission port and the output light transmission port are provided on the same surface.
[0034]
According to a third aspect of the present invention, in the variable wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the first aspect, the input light transmitting port and the output light transmitting port which are “light transmitting ports” are provided on different surfaces. And
[0035]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to the first aspect, wherein the number of “light transmission ports” is one and provided on the first surface or the second surface of the optical waveguide means. It is characterized by.
[0036]
According to a fifth aspect of the present invention, in the variable wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the fourth aspect, the light absorbing film for preventing stray light rays propagating inside the optical waveguide means is provided on the third surface of the optical waveguide means. , "Light scattering film" or "light transmitting film". As a member for preventing stray of light inside the light guide means, a light absorbing film having a function of absorbing, scattering, transmitting light, or the like, a light stray preventing film such as a light scattering film or a light transmitting film can be applied. .
[0037]
According to a sixth aspect of the present invention, in the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to any one of the first to fifth aspects, a plurality of variable optical wavelength selecting means are integrated. To integrate a plurality of variable optical wavelength selecting means means to integrate the plurality of variable optical wavelength selecting means into one block. As a result, it is possible to eliminate the trouble of separately adjusting the positions of the variable light wavelength selecting means, and to complete the alignment of the “light guiding means” and all the “variable light wavelength selecting means” with one optical alignment.
[0038]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to any one of the first to sixth aspects, further comprising an “optical transmission unit” optically coupled to the light transmission port or the variable optical wavelength selection unit. In addition to the above, there is provided a jig for adjusting the position of the "light transmission means" with respect to the light transmission port or the variable light wavelength selection means.
[0039]
According to an eighth aspect of the present invention, in the variable wavelength multiplexer / demultiplexer according to any one of the first to sixth aspects, at least one of the light emitting element and the light receiving element is optically coupled to the variable optical wavelength selecting means. It is characterized by the following.
[0040]
According to a ninth aspect of the present invention, in the variable wavelength multiplexing / demultiplexing element according to the eighth aspect, when the light emitting element is optically coupled to the variable optical wavelength selecting means, the optical axis of the emitted light beam emitted from the light emitting element. When the variable optical wavelength selecting means is coupled so as to coincide with the optical axis of light other than the specific wavelength reflected by the variable optical wavelength selecting means, and the light receiving element is optically coupled to the variable optical wavelength selecting means, the variable optical wavelength selecting means is used. A light beam having a specific wavelength transmitted through the means is coupled so as to be most efficiently incident on the light receiving element.
[0041]
According to a tenth aspect, in the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to any one of the first to ninth aspects, the variable optical wavelength selecting means includes a Fabry-Perot resonator having a mirror driving unit using electrostatic force. It is characterized by being.
[0042]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to any one of the first to ninth aspects, the tunable optical wavelength selecting means has a mirror drive unit using a piezo element. It is characterized by being.
[0043]
As described above, by using the element according to the present invention as a “wavelength-selective multiplexer / demultiplexer”, the total optical path length can be reduced as compared with the case where a wavelength-tunable grating fiber and an optical circulator are used. Since the number of optical coupling parts such as an optical connector can be greatly reduced as compared with the case where an AWG filter and an optical switch are used, it is possible to reduce the loss.
[0044]
Further, in the case of the element according to the present invention, it is possible to integrate the "variable light wavelength selecting means" at intervals of about several mm, and even if the number of wavelengths to be selected is increased, the size increases by about several mm. Since the "variable light wavelength selecting means" can be added, the element size is not significantly increased. As a result, when a "tunable wavelength multiplexing / demultiplexing element" of about 16 ports is realized by using an AWG filter and an optical switch, a size of about 10 cm square is required, whereas in the present invention, 3 to 4 cm is required. Since it can be realized with a size of the order, there is an advantage that the size is reduced when the number of selected wavelengths is increased.
[0045]
Furthermore, when a plurality of "variable light wavelength selecting means" are integrated in an array separately, alignment of the "light guiding means" and all "variable light wavelength selecting means" can be performed by one optical alignment. Can be completed. As a result, in the case of the device of the present invention, the mounting cost hardly changes even if the number of “variable optical wavelength selecting means” is increased, and the advantage of reducing the manufacturing and mounting cost when the number of selected wavelengths is increased is obtained. Have.
[0046]
In addition, as the optical material of the "optical waveguide means", a material having a low loss with respect to the wavelength band of the propagating light, such as silicon, glass, or transparent resin, can be used. The technology from is available. Therefore, there is an advantage that the degree of freedom in processing technology and material selection is high.
[0047]
As described above, according to the present invention, a wavelength tunable coupling having advantages such as low loss, reduction in size when the number of selected wavelengths is increased, reduction in manufacturing and mounting costs, and improvement in the degree of freedom in processing technology and material selection. A demultiplexing element can be provided.
[0048]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, but the following embodiments do not limit the present invention.
[0049]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 conceptually shows light that is incident on the element and propagates inside the element. The members indicated by reference numerals 11-1, 11-2, and 11-3 are input optical fibers, and the members indicated by reference numerals 12-1, 12-2, and 12-3 are output optical fibers. The members indicated by reference numerals 13-1, 13-2, and 13-3 are "optical waveguide means" that convert light emitted from the end faces of the input optical fibers 11-1, 11-2, and 11-3 into collimated light. This is a convex lens for entering the
[0050]
[0051]
In the surface of the
[0052]
The seven optical ports are, in order from the input
[0053]
Hereinafter, the principle of the multiplexing / demultiplexing operation of the wavelength variable multiplexing / demultiplexing element according to the present embodiment will be described.
[0054]
Light beams of all wavelengths incident from the first optical port enter the inside of the
[0055]
In the second optical port, among the light beams guided from the first optical port, the light beam of the wavelength selected by the wavelength tunable filter 18-1 is transmitted, and the output optical fiber 12- of the second optical port is transmitted. Injected into 2. Light having a wavelength that is not selected by the wavelength tunable filter 18-1 is reflected and reaches the third optical port further adjacent via the
[0056]
In the third optical port, among the light beams guided from the second optical port, the light beam having the wavelength selected by the wavelength tunable filter 18-2 is transmitted, and the output optical fiber 12- of the third optical port is transmitted. Injected into 3. Further, the light having the wavelength not selected by the wavelength tunable filter 18-2 is reflected and reaches the fourth optical port which is further adjacent through the
[0057]
At the fourth optical port, the light beam guided from the third optical port is reflected by the
[0058]
At the fifth optical port, of the light beams guided from the fourth optical port, light beams having wavelengths not selected by the tunable filter 18-3 are reflected. Also, Fifth optical port Of the light rays incident on the
[0059]
At the sixth optical port, of the light beams guided from the fifth optical port, light beams having wavelengths not selected by the wavelength tunable filter 18-4 are reflected. Also, 6th optical port Of the light rays incident on the
[0060]
At the seventh optical port, of the light beams guided from the sixth optical port, light beams of all wavelengths are emitted to the outside of the
[0061]
As described above, according to the configuration and operation principle of the wavelength tunable multiplexing / demultiplexing device according to the present embodiment, a wavelength-division multiplexed light that requires demultiplexing is input from the input
[0062]
In the present embodiment, an example is shown in which the total number of optical ports is seven, but the total number of optical ports is not limited to this. Of the optical ports, a tunable filter for multiplexing and a port for installing an input optical fiber, a tunable filter for demultiplexing and a port for installing an output optical fiber, and a total reflection mirror are installed. The number of ports to be used and the installation position are also free, and the tunable filter and the total reflection mirror can be replaced as needed. Further, the directions of the incident light beam and the outgoing light beam may be reversed (a light beam enters from the output
[0063]
Several specific examples of the selective wavelength transmission type variable wavelength filter can be considered. One example is a configuration in which a Fabry-Perot resonator is formed using a liquid crystal or the like. In this case, since the cavity length of the resonator can be changed by an external electric signal, the wavelength selected at each optical port can be controlled automatically and at high speed. This makes it possible to realize a relatively low-cost tunable filter in which the control of wavelength selection is easy and the deviation of the optical axis of the propagating light beam is small. From the same principle, it is also possible to use a medium having a large thermo-optic effect, change the cavity length of the resonator by temperature control, and perform wavelength selection.
[0064]
The other is a configuration in which the mirror of the Fabry-Perot resonator is physically driven to change the cavity length. When a MEMS technique such as static electricity or a liquid piston is used as the mirror driving method, the wavelength to be selected can be controlled automatically and at high speed by an electric signal from the outside of each optical port. This is advantageous over a resonator using liquid crystal in terms of reducing optical loss and expanding the variable band. Further, as a mirror driving method, a method of changing the cavity length between mirrors by manually controlling the fine adjustment mechanism may be considered.
[0065]
[Second embodiment]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a second embodiment of the present invention, which is an application example of the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer shown in FIG. FIG. 3 conceptually shows light that is incident on the element and propagates inside the element. A member indicated by
[0066]
The member indicated by
[0067]
Here, in the present embodiment, the
[0068]
When used as a demultiplexer, a light beam is incident on the
[0069]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an application example in which the number of optical ports is expanded in the wavelength tunable multiplexer /
[0070]
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a third embodiment of the present invention, which is an application example of the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer shown in FIG. FIG. 3 conceptually shows light that is incident on the element and propagates inside the element. The member indicated by
[0071]
Members indicated by
[0072]
Here, the
[0073]
Further, by forming two light transmission ports on the surface of the
[0074]
[Fourth embodiment]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a fourth embodiment of the present invention, which is an application example of the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer shown in FIG. FIG. 3 conceptually shows light that is incident on the element and propagates inside the element. The member denoted by
[0075]
The member denoted by
[0076]
In this embodiment, the optical port having the
1. When an optical signal of a wavelength not selected by any of the wavelength tunable filters 58 is unnecessary when used as a demultiplexer
2. When an input optical port having a light transmission port (FIG. 4, corresponding to the light transmission port 47) is unnecessary when used as a multiplexer.
This is because the light port having the light transmission port may be one of the
[0077]
However, when used as a demultiplexer, the third surface of the optical waveguide layer 54 is provided on the third surface of the optical waveguide layer 54 so that light rays of wavelengths not selected by any of the wavelength tunable filters 58 do not stray in the optical waveguide layer 54. It is necessary to devise a method of forming the
[0078]
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a fifth embodiment of the present invention, which is an application example of the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer shown in FIG. FIG. 3 conceptually shows light that is incident on the element and propagates inside the element. The member denoted by
[0079]
Members denoted by
[0080]
In the present embodiment, the wavelength
[0081]
FIG. 7 is an enlarged view of the
[0082]
Further, the
[0083]
Further, a silicon substrate or the like is processed to produce a
[0084]
FIG. 7 shows an example in which electrodes 618-1 and 618-2 for utilizing electrostatic force are attached as an example of the
[0085]
By applying a voltage to the electrodes 618-1 and 618-2 from the outside, the elastic
[0086]
As another example of the
[0087]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an example in which a piezo element is installed as a mirror driving unit. As shown in the figure, a
[0088]
In the
[0089]
[Sixth Embodiment]
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a sixth embodiment of the present invention, which is an application example of the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer shown in FIG. FIG. 3 conceptually shows light that is incident on the element and propagates inside the element. The member indicated by
[0090]
[0091]
In this embodiment, it is easy to position the input / output
[0092]
[Seventh embodiment]
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a seventh embodiment of the present invention, which is an application example of the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer shown in FIG. FIG. 3 conceptually shows light that is incident on the element and propagates inside the element. The member denoted by
[0093]
The member denoted by
[0094]
Further, in the present embodiment, the
[0095]
Since the
[0096]
In this embodiment, as in the second embodiment, a plurality of variable wavelength multiplexing / demultiplexing elements are prepared, and one output light transmission port and the other input light transmission port are optically connected to each other. Optical ports can be expanded. Further, similarly to the fourth embodiment, it is also possible to adopt a configuration in which only one port including the light transmission port is provided, and all the other optical ports include a wavelength variable filter.
[0097]
[Eighth Embodiment]
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to an eighth embodiment of the present invention, which is an application example of the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer shown in FIG. FIG. 3 conceptually shows light that is incident on the element and propagates inside the element. The member denoted by
[0098]
The member denoted by
[0099]
The
[0100]
Regarding this notch, when the
[0101]
Since the
[0102]
For the
[0103]
Also in the present embodiment, a plurality of variable wavelength multiplexing / demultiplexing elements are prepared as in the second embodiment, and one output light transmission port and the other input light transmission port are optically connected to each other. Optical ports can be expanded. Further, similarly to the fourth embodiment, it is also possible to adopt a configuration in which only one port including the light transmission port is provided, and all the other optical ports include a wavelength variable filter.
[0104]
[Ninth embodiment]
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a ninth embodiment of the present invention, which is an application example of the wavelength tunable multiplexer / demultiplexer shown in FIGS. FIG. 3 conceptually shows light that is incident on the element and propagates inside the element. The member denoted by
[0105]
The member indicated by
[0106]
The
[0107]
Regarding this notch, when
[0108]
This allows wavelength-multiplexed light beams input from the outside to be subjected to light-to-electricity exchange in arbitrary wavelength units without demultiplexing all wavelengths and dividing them into optical path units, and to perform wavelength-selectable electric signal processing. Type multi-port optical-electrical conversion module can be realized at a small size and at low cost.
[0109]
In this embodiment, as in the second embodiment, a plurality of variable wavelength multiplexing / demultiplexing elements are prepared, and one output light transmission port and the other input light transmission port are optically connected to each other. Optical ports can be expanded. Further, similarly to the fourth embodiment, it is also possible to adopt a configuration in which only one port including the light transmission port is provided, and all the other optical ports include a wavelength variable filter.
[0110]
Further, an optical fiber and a lens for optical coupling are provided on the cut, so that the split outgoing light can be used as it is, or light to be combined can be incident.
[0111]
【The invention's effect】
As described above, according to the wavelength variable multiplexing / demultiplexing device of the present invention, the input wavelength-division multiplexed optical signal is demultiplexed, and an optical signal of an arbitrary wavelength can be extracted from an optional output optical port, An optical signal of an arbitrary wavelength inserted from an arbitrary input optical port can be multiplexed and output as a wavelength multiplexed optical signal. Furthermore, while satisfying the above performance, it has specific effects such as reduction in loss, reduction in size when the number of selected wavelengths is increased, reduction in manufacturing and mounting costs, and improvement in the degree of freedom in processing technology and material selection. It can be a wavelength variable multiplexing / demultiplexing element. As a result, it is possible to solve the problems associated with increasing the number of wavelengths and the number of ports of the variable wavelength multiplexing / demultiplexing element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a second embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an application example in which the number of optical ports is expanded in the variable wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the second embodiment.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a third embodiment.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a fourth embodiment.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a fifth embodiment.
FIG. 7 is an enlarged view of a tunable filter array in a tunable multiplexer / demultiplexer according to a fifth embodiment.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an example in which a piezo element is installed as a mirror driving unit in the variable wavelength multiplexing / demultiplexing element according to the fifth embodiment.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a variable wavelength multiplexing / demultiplexing device according to a sixth embodiment.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to a seventh embodiment.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to an eighth embodiment.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a wavelength variable multiplexing / demultiplexing element according to a ninth embodiment.
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating the relationship between an all-optical add / drop device and a network.
FIG. 14 is a conceptual diagram showing an all-optical add / drop device corresponding to the development of a network.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a wavelength selection type multiplexer / demultiplexer including a multiplexer / demultiplexer and an optical switch.
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a wavelength-selective multiplexing / demultiplexing device including a wavelength-tunable grating fiber and an optical circulator.
[Explanation of symbols]
11-1-3 Input optical fiber
12-1-3 Output optical fiber
13-1-3 convex lens
14 Optical waveguide
15-1 to 3 convex lenses
16 Light transmission port for input
17 Light transmission port for output
18-1-4 Tunable Filter
19 Total reflection mirror
110 Reflective surface
59 Light absorbing film
611 Tunable filter array
612 mirror layer
613 elastic thin film
614 Mirror section
615 Support structure
616 hollow structure
617 Filter control layer
618 mirror drive unit
618-1,2 electrodes
619 Piezo element
95 Optical Coupling Lens
99-1 and jig
1012 light receiving element
1113 Light emitting element
1213 Light emitting element
1212 Light receiving element
131 All-optical add-drop device
132 Ring Optical Network
133 Optical Network
143 I / O port
151 AWG filter
152 I / O port
153 matrix switch
154 common port
155 I / O port
161 grating
162 grating fiber
163 Optical circulator
164 shared port
165 I / O port
Claims (11)
前記光導波手段の第1の面に設けられ、前記光線を反射する反射面と、
前記光導波手段の第1の面に対向する第2の面に設けられ、前記光線のうち、外部制御により選択される特定波長の光線を透過し、特定波長以外の光線を反射する複数の可変型光波長選択手段と、
前記第1の面または前記第2の面の少なくとも一方に設けられ、前記光線の有する波長帯域に対して光学的に透明である光透過口とを有し、
前記光線が前記反射面と前記可変型光波長選択手段とにおいて交互に反射されることにより前記光導波手段の内部を伝播する際に、
前記可変型光波長選択手段から特定波長の光線を抽出して分波するか、又は前記可変型光波長選択手段に特定波長の光線を入射して合波するかの少なくとも一方を行うことを特徴とする波長可変合分波素子。Light guiding means for propagating light rays inside,
A reflecting surface provided on a first surface of the optical waveguide unit and reflecting the light beam;
A plurality of variable light guides provided on a second surface opposite to the first surface of the optical waveguide means, for transmitting light of a specific wavelength selected by external control and reflecting light other than the specific wavelength among the light. Type light wavelength selecting means,
A light transmission port provided on at least one of the first surface and the second surface, and optically transparent to a wavelength band of the light beam;
When the light beam propagates inside the optical waveguide means by being alternately reflected by the reflection surface and the variable light wavelength selection means,
Extracting and demultiplexing a light beam of a specific wavelength from the tunable light wavelength selecting unit, or performing at least one of multiplexing by inputting a light beam of a specific wavelength to the tunable light wavelength selecting unit. Variable wavelength multiplexing / demultiplexing element.
前記光透過口は、前記光線を前記光導波手段に入力する入力用光透過口と、前記光導波手段を伝播した光線を外部に出力する出力用光透過口との2つからなり、
前記入力用光透過口と前記出力用光透過口とは同じ面に設けられることを特徴とする波長可変合分波素子。The tunable wavelength division multiplexing / demultiplexing device according to claim 1,
The light transmission port includes an input light transmission port for inputting the light beam to the optical waveguide unit, and an output light transmission port for outputting a light beam transmitted through the optical waveguide unit to the outside,
The variable wavelength multiplexing / demultiplexing device, wherein the input light transmission port and the output light transmission port are provided on the same surface.
前記光透過口は、前記光線を前記光導波手段に入力する入力用光透過口と、前記光導波手段を伝播した光線を外部に出力する出力用光透過口との2つからなり、
前記入力用光透過口と前記出力用光透過口とは異なる面に設けられることを特徴とする波長可変合分波素子。The tunable wavelength division multiplexing / demultiplexing device according to claim 1,
The light transmission port includes an input light transmission port for inputting the light beam to the optical waveguide unit, and an output light transmission port for outputting a light beam transmitted through the optical waveguide unit to the outside,
The variable wavelength multiplexing / demultiplexing device is provided on a different surface from the input light transmitting port and the output light transmitting port.
前記光透過口は1つであり、
前記光透過口は、前記第1の面または前記第2の面に設けられることを特徴とする波長可変合分波素子。The tunable wavelength division multiplexing / demultiplexing device according to claim 1,
The light transmission port is one,
The wavelength variable multiplexing / demultiplexing device, wherein the light transmission port is provided on the first surface or the second surface.
前記光導波手段の第3の面に、前記光導波手段の内部を伝播する光線の迷走を防止する光吸収膜、光散乱膜又は光透過膜を設けたことを特徴とする波長可変合分波素子。The tunable wavelength division multiplexing / demultiplexing device according to claim 4,
A wavelength variable multiplexing / demultiplexing device, wherein a light absorbing film, a light scattering film or a light transmitting film for preventing stray light rays propagating inside the optical waveguide means is provided on a third surface of the optical waveguide means. element.
前記複数の可変型光波長選択手段は、一体化されたことを特徴とする波長可変合分波素子。The tunable wavelength division multiplexing / demultiplexing device according to any one of claims 1 to 5,
The variable wavelength multiplexing / demultiplexing device, wherein the plurality of tunable optical wavelength selecting means are integrated.
前記光透過口または前記可変型光波長選択手段に光学的に結合する光伝送手段を更に有すると共に、
前記光透過口または前記可変型光波長選択手段に対する、前記光伝送手段の位置調整を行う治具を有することを特徴とする波長可変合分波素子。The wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to any one of claims 1 to 6,
Further having an optical transmission means optically coupled to the light transmission port or the variable light wavelength selection means,
A variable wavelength multiplexing / demultiplexing device, comprising: a jig for adjusting a position of the optical transmission unit with respect to the light transmission port or the variable optical wavelength selection unit.
発光素子または受光素子の少なくとも一方が、前記可変型光波長選択手段に光学的に結合することを特徴とする波長可変合分波素子。The wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to any one of claims 1 to 6,
A tunable wavelength division multiplexing / demultiplexing device, wherein at least one of a light emitting element and a light receiving element is optically coupled to the variable optical wavelength selection means.
前記可変型光波長選択手段に前記発光素子を光学的に結合させる場合には、前記発光素子の発する射出光線の光軸が前記可変型光波長選択手段の反射する前記特定波長以外の光線の光軸と一致するように結合させ、
前記可変型光波長選択手段に前記受光素子を光学的に結合させる場合には、前記可変型光波長選択手段を透過する特定波長の光線が前記受光素子へ最も効率的に入射するように結合させることを特徴とする波長可変合分波素子。The wavelength tunable multiplexer / demultiplexer according to claim 8,
In the case where the light emitting element is optically coupled to the variable light wavelength selecting means, the light axis of the emitted light emitted from the light emitting element is reflected by the variable light wavelength selecting means. Combined to match the axis,
In the case where the light receiving element is optically coupled to the variable light wavelength selecting means, light of a specific wavelength transmitted through the variable light wavelength selecting means is coupled so as to most efficiently enter the light receiving element. A tunable wavelength division multiplexing / demultiplexing device.
前記可変型光波長選択手段は、静電気力を利用したミラー駆動部を有するファブリペロー共振器であることを特徴とする波長可変合分波素子。The tunable wavelength division multiplexing / demultiplexing device according to any one of claims 1 to 9,
The tunable optical wavelength selecting means is a Fabry-Perot resonator having a mirror driving unit utilizing electrostatic force.
前記可変型光波長選択手段は、ピエゾ素子を利用したミラー駆動部を有するファブリペロー共振器であることを特徴とする波長可変合分波素子。The tunable wavelength division multiplexing / demultiplexing device according to any one of claims 1 to 9,
The tunable wavelength division multiplexing / demultiplexing device according to claim 1, wherein the tunable optical wavelength selection means is a Fabry-Perot resonator having a mirror driving unit using a piezo element.
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