JP2006235657A - Optical demultiplexer - Google Patents
Optical demultiplexer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006235657A JP2006235657A JP2006161252A JP2006161252A JP2006235657A JP 2006235657 A JP2006235657 A JP 2006235657A JP 2006161252 A JP2006161252 A JP 2006161252A JP 2006161252 A JP2006161252 A JP 2006161252A JP 2006235657 A JP2006235657 A JP 2006235657A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- light
- control
- input
- optical
- 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
Abstract
Description
本発明は、光デマルチプレクサに関し、特に構成及び制御の簡単な光デマルチプレクサに関する。 The present invention relates to an optical demultiplexer, and more particularly to an optical demultiplexer that is simple to configure and control.
近年、大容量光通信方式として、波長分割多重(WDM)光通信方式が開発され、さらに大容量通信を目指した光時分割多重(OTDM)光通信方式や、時間波長分割多重(TWDM)光通信方式が提唱され、それらの方式の研究が進められている。 In recent years, wavelength division multiplexing (WDM) optical communication schemes have been developed as large-capacity optical communication schemes. Optical time division multiplexing (OTDM) optical communication schemes aimed at large-capacity communications and time wavelength division multiplexing (TWDM) optical communications Methods have been proposed and research on these methods is ongoing.
WDM光通信方式は、信号光を波長多重することにより信号密度を高める方式である。OTDM光通信方式やTWDM光通信方式等の時間分割方式は、同一波長の信号光を時間で分割し、多数のチャネルに割り当てることにより信号密度を高める方式である。 The WDM optical communication system is a system for increasing signal density by wavelength multiplexing of signal light. Time division methods such as the OTDM optical communication method and the TWDM optical communication method are methods for increasing signal density by dividing signal light of the same wavelength by time and assigning it to a number of channels.
電気信号の応答速度は半導体素子内のキャリアの移動時間で制限され、光の応答速度よりも遅い。例えば、現在、電気信号の速度限界は40Gbit/s程度と考えられている。この速度以上のOTDM信号を処理するためには、光信号を高速の光信号処理によって分割し、電気処理可能なビットレートまで落とす(デマックス)必要がある。 The response speed of the electric signal is limited by the movement time of carriers in the semiconductor element, and is slower than the response speed of light. For example, the speed limit of electrical signals is currently considered to be about 40 Gbit / s. In order to process an OTDM signal exceeding this speed, it is necessary to divide the optical signal by high-speed optical signal processing and reduce it to a bit rate that allows electrical processing (demux).
こうした背景を踏まえ、近年、光信号を電気信号に変換することなく、光信号のままデマックスする光素子(光デマルチプレクサ)が研究されている。従来、非線型ループミラー(NOLM)型、マッハツェンダ型、偏光分離型等の光デマルチプレクサが提案されている。 In light of this background, recently, optical elements (optical demultiplexers) that demultiplex optical signals without converting them into electrical signals have been studied. Conventionally, non-linear loop mirror (NOLM) type, Mach-Zehnder type, polarization separation type and other optical demultiplexers have been proposed.
図15(A)に、NOLM型光デマルチプレクサの概略図を示す。光信号sig1が入力側光ファイバ100を経由して、光ファイバのループ101の分岐点102に到達する。光信号sig1は、分岐点102で、ループ101内を反時計回りに進行する光信号sig2と、時計回りに進行する光信号sig3に分岐される。光信号sig1は、チャネル#1〜チャネル#4までの4つのチャネルが時分割多重された信号である。
FIG. 15A shows a schematic diagram of a NOLM type optical demultiplexer. The optical signal sig 1 reaches the
光ループ101内の、分岐点102とは非対称の位置に非線型導波路103が挿入されている。反時計回りに進行する光信号sig2が、時計回りに進行する光信号sig3よりも早く、非線型導波路103に到達する。光信号sig2のチャネル#2が非線型導波路103を通過した直後に、非線型導波路103内に制御光パルスconが入力される。制御光パルスconが入力されると、非線型導波路103の屈折率が変化し、光信号sig2のチャネル#3及び#4の光の位相がπだけシフトする。図15では、位相がπだけシフトしたパルスに斜線が付されている。
A
光信号sig3は、光信号sig2よりも遅れて非線型導波路103に到達するため、非線型導波路103に制御光パルスconが入力された時点では、チャネル#1しか非線型導波路を通過していない。このため、光信号sig3のチャネル#2〜#4の光の位相がπだけシフトする。
Since the optical signal sig 3 arrives at the
光信号sig2とsig3とが分岐点102に戻ると、両者のチャネルのうち位相の揃っているチャネル#1、#3及び#4は、入力側光ファイバ100内を進行し、位相のずれているチャネル#2は、出力側光ファイバ105内を進行する。このように、時分割多重された光信号sig1から1つのチャネルの信号のみを分離することができる。
When the optical signals sig 2 and sig 3 return to the
NOLM型光デマルチプレクサでは、光ループ101内を光信号が通過する時間が、処理可能な信号速度を制限している。また、光ファイバのループを使用するため、装置の小型化を図ることが困難である。
In the NOLM type optical demultiplexer, the time required for the optical signal to pass through the
図15(B)に、マッハツェンダ型光デマルチプレクサの概略図を示す。マッハツェンダ干渉計120の2本のアームに、それぞれ非線型導波路121及び122が挿入されている。光信号sig10が光信号sig11とsig12とに分岐されて、それぞれが非線型導波路121及び122に導入される。制御光パルスconが、相互に異なるタイミングで、非線型導波路121及び122に入力される。
FIG. 15B shows a schematic diagram of a Mach-Zehnder optical demultiplexer.
非線型導波路121においては、チャネル#1のパルスが通過した直後に、制御光パルスconが入力され、非線型導波路122においては、チャネル#2のパルスが通過した直後に制御光パルスconが入力される。非線型導波路121を通過した光信号sig11のチャネル#2〜#4の光の位相がπだけシフトし、非線型導波路122を通過した光信号sig12のチャネル#3及び#4の光の位相がπだけシフトする。
In the
光信号sig11とsig12とを合波することにより、チャネル#1、#3及び#4の信号が出力光ファイバ125内に導入され、チャネル#2の信号が他の出力光ファイバ126内に導入される。
By combining the optical signals sig 11 and sig 12, the signals of the
マッハツェンダ型光デマルチプレクサでは、非線型導波路が挿入され、相互に平行に配置された2本のアームが必要になる。このため、装置が大きくなってしまう。 In the Mach-Zehnder optical demultiplexer, a non-linear waveguide is inserted and two arms arranged in parallel to each other are required. For this reason, an apparatus will become large.
図15(C)に、偏光分離型光デマルチプレクサの概略図を示す。光信号sig20が複屈折結晶130に入射する。複屈折結晶130は、TMモードの光を、TEモードの光に対して1パルス分遅延させる。複屈折結晶130を通過した光信号sig21及び制御光パルスconが、非線型導波路131に入力される。TEモードのチャネル#2のパルスが非線型導波路131を通過した直後に、制御光パルスconが非線型導波路131に入力される。
FIG. 15C shows a schematic diagram of a polarization separation type optical demultiplexer. The optical signal sig 20 enters the
非線型導波路131を通過した光信号sig22の、TEモードのチャネル#3及び#4のパルスの光の位相がπだけ遅れ、TMモードのチャネル#2〜#4のパルスの光の位相がπだけ遅れる。非線型導波路131を通過した光信号sig22が、複屈折結晶132に入力される。複屈折結晶132は、TEモードの光をTMモードの光に対して1パルス分だけ遅延させる。これにより、複屈折結晶132を通過した光信号sig23においては、TMモードの各パルスが、TEモードの対応するチャネルのパルスの位置と一致する。
The phase of the light of the pulses of the TE
光信号sig23においては、チャネル#1、#3及び#4のTMモードのパルスとTEモードのパルスとの位相が揃うが、チャネル#2の両モードのパルスは相互に位相差を有する。光信号sig23を偏光子133に入力させることにより、チャネル#2のパルスのみを分離することができる。
In the optical signal sig 23 , the phases of the TM mode pulses of the
上述のように、偏光分離型光デマルチプレクサでは、入力される光信号のTMモードとTEモードとの強度がほぼ等しいことが条件とされる。ところが、一般に、光ファイバを伝搬してきた光信号の偏光状態は一定ではない。このため、偏光分離型光デマルチプレクサは、実用には不向きである。 As described above, in the polarization separation type optical demultiplexer, the intensity of the TM mode and the TE mode of the input optical signal is required to be approximately equal. However, in general, the polarization state of an optical signal propagating through an optical fiber is not constant. For this reason, the polarization separation type optical demultiplexer is not suitable for practical use.
上述のように、従来のいずれの方式の光デマルチプレクサも、装置の大型化、光信号の偏光状態依存性等の課題を有する。 As described above, any of the conventional optical demultiplexers has problems such as an increase in the size of the apparatus and dependence on the polarization state of an optical signal.
本発明の目的は、装置の小型化を図ることが可能で、光信号の偏光状態に依存しない光デマルチプレクサを提供することである。 An object of the present invention is to provide an optical demultiplexer that can be downsized and does not depend on the polarization state of an optical signal.
本発明の一観点によると、
複数のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有するドロップ素子と、
時分割多重された信号光を分岐させ、分岐された複数の信号光を、それぞれ前記ドロップ素子の信号光入力口に入力する信号導波路と、
1つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサが提供される。
According to one aspect of the invention,
A plurality of drop elements, each of which has a control light input port to which control light is input, a signal light input port to which signal light is input, and a signal light that is output in synchronization with the input of the control light A drop element having a drop signal output port,
A signal waveguide for branching the time-division multiplexed signal light, and inputting the branched signal lights to the signal light input ports of the drop elements, respectively;
There is provided an optical demultiplexer having a control waveguide for branching one control light and gradually delaying each of the plurality of branched control lights to the corresponding drop element by a certain time.
本発明の他の観点によると、
N個(Nは2以上の整数)のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有するドロップ素子と、
多重度Nに時分割多重され、N個のチャンネルを有する信号光を、前記ドロップ素子の各々の信号光入力口に入力させる信号導波路と、
1つの制御光をN個に分岐させ、分岐したi番目(iは1以上N以下の整数)の制御光を、i番目の前記ドロップ素子の制御光入力口に入力させる制御導波路と
を有し、i番目のドロップ素子に入力される制御光が、i番目のドロップ素子に入力される信号光のi番目のチャンネルに同期するように、前記信号導波路と制御導波路が制御光及び信号光の一方を他方に対して遅延させる光デマルチプレクサが提供される。
According to another aspect of the invention,
N drop elements (N is an integer of 2 or more), each of the drop elements being a control light input port to which control light is input, a signal light input port to which signal light is input, and a control light A drop element having a drop signal output port from which signal light is output in synchronization with the input;
A signal waveguide that is time-division multiplexed to a multiplicity of N and that has N channels of signal light input to each signal light input port of the drop element;
And a control waveguide for branching one control light into N and inputting the branched i-th (i is an integer between 1 and N) control light to the control light input port of the i-th drop element. The signal waveguide and the control waveguide are connected to the control light and the signal so that the control light input to the i-th drop element is synchronized with the i-th channel of the signal light input to the i-th drop element. An optical demultiplexer is provided that delays one of the lights relative to the other.
本発明のさらに他の観点によると、
第1段目から第N段目までのN個(Nは2以上の整数)のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口、及び少なくとも該ドロップ信号出力口に信号光が出力されていない期間に信号光を出力するスルー信号出力口を有するドロップ素子と、
時分割多重された信号光を、第1段目のドロップ素子の信号光入力口に入力する第1の光導波路と、
各ドロップ素子のスルー信号出力口を、次段のドロップ素子の信号光入力口に接続する第2の光導波路と、
1つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、後段になるほど一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサが提供される。
According to yet another aspect of the invention,
N drop elements from the first stage to the Nth stage (N is an integer of 2 or more), each of the drop elements is a control light input port to which control light is input, and signal light is input Signal light input port, a drop signal output port from which signal light is output in synchronization with the input of control light, and a through signal that outputs signal light at least during a period in which no signal light is output to the drop signal output port A drop element having an output port;
A first optical waveguide for inputting the time-division multiplexed signal light to the signal light input port of the first-stage drop element;
A second optical waveguide connecting the through signal output port of each drop element to the signal light input port of the next-stage drop element;
There is provided an optical demultiplexer having a control waveguide for branching one control light and causing each of the plurality of branched control lights to reach the corresponding drop element by gradually delaying the control light by a certain time as it goes downstream. The
制御導波路が、制御光を一定の時間ずつ徐々に遅らせてドロップ素子に到達させるため、時分割多重されたチャネルごとに制御光のパルスを発生させる必要のない光デマルチプレクサが実現される。ドロップ素子は、マルチモード干渉計の組み合わせで構成することができる。このため、信号光の偏光状態に依存することなくデマックスを行うことが可能になると共に、光デマルチプレクサの小型化が可能になる。 Since the control waveguide gradually delays the control light by a certain time to reach the drop element, an optical demultiplexer that does not need to generate a pulse of control light for each time-division multiplexed channel is realized. The drop element can be composed of a combination of multimode interferometers. Therefore, it is possible to perform demaxing without depending on the polarization state of the signal light, and it is possible to reduce the size of the optical demultiplexer.
図1及び図2を参照して、本発明の第1の実施例による光スイッチの構成及び動作原理について説明する。 With reference to FIGS. 1 and 2, the configuration and operating principle of the optical switch according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1(A)は、第1の実施例による光スイッチの平面図を示す。第1の実施例による光スイッチは、第1段目マルチモード干渉計(MMI)1、第2段目マルチモード干渉計(MMI)2、非線型光導波路3及び4を含んで構成される。MMI1及び2は、比誘電率3.25のコア層の上下を、比誘電率3.18のクラッド層で挟んだ導波積層構造を有し、光の入射方向に直交する方向のコア層の幅(図1の縦方向の一辺の長さ)W1が15μm、光の入射方向に平行な方向のコア層の長さ(図1の横方向の一辺の長さ)L1が320μmである。図1では、光の入射方向に縮小して表されている。コア層の材料として、InGaAsを用いることができ、クラッド層の材料として、InPを用いることができる。これらの材料は、有機金属化学気相成長(MOCVD)によって、基板上に形成することができる。また、導波路及びマルチモード干渉計は、半導体プロセスで用いられるリソグラフィ及び埋め込み成長を組み合わせることにより形成される。
FIG. 1A is a plan view of an optical switch according to the first embodiment. The optical switch according to the first embodiment includes a first stage multimode interferometer (MMI) 1, a second stage multimode interferometer (MMI) 2, and nonlinear
非線型光導波路3及び4は、半導体光増幅器(SOA)で構成されている。SOAの幅(図1の縦方向の一辺の長さ)W2は2.5μmであり、長さ(図1の横方向の一辺の長さ)は140μmである。なお、通過する光の十分な位相変調を行うために、140μm以上に長くしても、以下に説明するシミュレーション結果は変わらない。非線型導波路3及び4は、光または電気的に励起されることにより、その導波路の屈折率を変化させる。MMI1、2及び非線型導波路3、4は、1枚の半導体基板上に形成される。
The nonlinear
第1段目MMIは、1つの入力口1A、第1の出力口1B、及び第2の出力口1Cを有する。第2段目MMI2は、第1の入力口2A、第2の入力口2B、第1の出力口2C、及び第2の出力口2Dを有する。非線型導波路3が、第1段目MMI1の第1の出力口1Bを、第2段目MMI2の第1の入力口2Aに接続し、非線型導波路4が、第1段目MMI1の第2の出力口1Cを、第2段目MMI2の第2の入力口2Bに接続する。
The first-stage MMI has one
第1段目MMI1と第2段目MMI2とは、非線型導波路3及び4の中心同士を結ぶ第1の仮想直線C1に関して、相互に線対称な形状を有する。第1段目MMI1、第2段目MMI2、非線型導波路3及び4で構成される導波構造は、光の入射方向に平行な第2の仮想直線C2に関して線対称な形状を有する。第1段目MMI1の入力口1Aと第2段目MMI2の第1の出力口2Cとは、第1の仮想直線C1と第2の仮想直線C2との交点に関して、点対称の位置に配置されている。第2段目MMI2の第1の出力口2Cと第2の出力口2Dとは、第2の仮想直線に関して線対象の位置に配置されている。
The first-stage MMI1 and the second-stage MMI2 have a line-symmetric shape with respect to the first virtual straight line C1 that connects the centers of the
図1(A)に示すように、非線型導波路3及び4が屈折率変化を生じていない状態では、第1段目MMI1の入力口1Aから入力された信号光は、非線型導波路3及び4を通過して、第2段目MMI2の第1の出力口2Cから出力される。
As shown in FIG. 1A, in a state where the
図1(B)に示すように、非線型導波路3が、光または電気的に励起されて屈折率が変化した状態を示す。屈折率の変化した非線型導波路3に斜線が付されている。光回路の対称性が崩れ、第2の出力口2Dからも信号光が出力される。第2段目MMI2の第2の出力口2Dから信号光が出力されない状態がオフ状態、信号光が出力される状態がオン状態に対応する。
As shown in FIG. 1B, the
屈折率変化を間欠的に生じさせることにより、オフ状態からオン状態に移行させることができる。 By causing the refractive index change to occur intermittently, it is possible to shift from the off state to the on state.
図2に、図1に示した光スイッチについて、ビーム伝搬法による光路シミュレーションを行った結果を示す。図2(A)、(B)、(C)は、それぞれ非線型導波路3と4との双方の屈折率が変化していない状態、非線型導波路4の屈折率が変化した状態、及び非線型導波路3の屈折率が変化した状態を示す。図2において、光強度の強い部分が、白く表されている。
FIG. 2 shows the result of optical path simulation using the beam propagation method for the optical switch shown in FIG. 2A, 2B, and 2C show a state in which the refractive index of both the
図2(A)に示したように、非線型導波路3及び4の屈折率が変化していない状態では、入射光が、2つの非線型導波路3及び4を通過し、第2段目MMI2の第1の出力口2Cから出力され、第2の出力口2Dからは出力されないことが確認できる。図2(B)及び(C)に示したように、非線型導波路3及び4の一方の屈折率が変化した状態では、第2段目MMI2の第1の出力口2C及び第2の出力口2Dの双方から、信号光が出力されていることが確認できる。
As shown in FIG. 2A, in the state where the refractive indexes of the
2つの非線型導波路3及び4の屈折率が変化していない状態では、第2段目MMI2の第2の出力口2Dからは、実質的に信号光が出力されないため、RZ(Return to Zero)スイッチが実現される。これは、実用上の観点から、優れた特性の光スイッチである。
In the state where the refractive indexes of the two
次に、図3及び図4を参照して、本発明の第2の実施例による光スイッチについて説明する。 Next, an optical switch according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図3は、第2の実施例による光スイッチの平面図を示す。第2の実施例による光スイッチは、第1の実施例による光スイッチと同様に、第1段目MMI11、第2段目MMI12、非線型導波路13及び14により構成されている。各構成部分の接続関係は、第1の実施例の光スイッチと同一であり、各構成部分の形状及び大きさが異なる。
FIG. 3 is a plan view of an optical switch according to the second embodiment. Similar to the optical switch according to the first embodiment, the optical switch according to the second embodiment includes a
第1段目MMI11のコア層の幅W3及び長さL3は、それぞれ15μm及び130μmである。第2段目MMI12のコア層の幅W4及び長さL4は、それぞれ15μm及び80μmである。非線型導波路13及び14の長さ方向の中間の点を通過する第3の仮想直線C3に関して、対称性が崩れている。光の入射方向に平行な第4の仮想直線C4に関しては、対称性が保たれている。第1段目MMI11の入力口11Aが、第4の仮想直線C4上に配置されている。
The width W3 and length L3 of the core layer of the first-
図4に、図3に示した光スイッチについて、ビーム伝搬法による光路シミュレーションを行った結果を示す。図4(A)は、非線型導波路13と14との双方の屈折率が変化していない状態を示し、図4(B)は、非線型導波路13の屈折率が変化した状態を示す。図4において、光強度の強い部分が、白く表されている。
FIG. 4 shows the result of optical path simulation using the beam propagation method for the optical switch shown in FIG. FIG. 4A shows a state where the refractive indexes of both the
図4(A)に示したように、非線型導波路13及び14の屈折率が変化していない状態では、入射光が、2つの非線型導波路13及び14を通過し、第2段目MMI12の2つの出力口12C及び12Dからほぼ均等に出力されていることが確認できる。これは、光スイッチが、第4の仮想直線C4に関して線対称であるためである。
As shown in FIG. 4A, in the state where the refractive indexes of the
図4(B)に示したように、非線型導波路13の屈折率が変化した状態では、第2段目MMI12の第1の出力口12Cから出力される光の強度が弱まり、第2の出力口12Dから出力される光の強度が強まっていることが確認できる。このように、出力光の強度を変化させることにより、スイッチングを行うことができる。ただし、第1の実施例の場合と異なり、RZスイッチは実現されない。
As shown in FIG. 4B, in the state where the refractive index of the
次に、図5及び図6を参照して、本発明の第3の実施例による光スイッチの構成及び動作について説明する。 Next, the configuration and operation of the optical switch according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
上記第1及び第2の実施例による光スイッチでは、MMIが2段構成になっていたが、第3の実施例では、1つのMMI21と、2つの非線型導波路22及び23により構成される。NNI21のコア層の幅W5及び長さL5は、それぞれ15μm及び320μmである。MMI21は、1つの入力口21A、第1の出力口21B、及び第2の出力口21Cを有する。
In the optical switches according to the first and second embodiments, the MMI has a two-stage configuration. However, in the third embodiment, the MMI includes one
第1の出力口21B及び第2の出力口21Cに、それぞれ非線形導波路22及び23が接続されている。
図6に、図5に示した光スイッチについて、ビーム伝搬法による光路シミュレーションを行った結果を示す。図6(A)は、非線型導波路22と23との双方の屈折率が変化していない状態を示し、図6(B)は、非線型導波路22の屈折率が変化した状態を示す。図6において、光強度の強い部分が、白く表されている。
FIG. 6 shows the result of optical path simulation using the beam propagation method for the optical switch shown in FIG. 6A shows a state where the refractive indexes of both the
図6(A)に示したように、非線型導波路22及び23の屈折率が変化していない状態では、入射光が、2つの非線型導波路22及び23に、ほぼ均等に伝搬されることが確認できる。
As shown in FIG. 6A, in the state where the refractive indexes of the
図6(B)に示したように、非線型導波路22の屈折率を変化させた状態では、第2の出力口21Cから出射する光の強度が強くなり、第1の出力口21Bから出射する光の強度が弱くなることが確認できる。このように、出力光の強度を変化させることにより、スイッチングを行うことができる。ただし、第2の実施例の場合と同様に、RZスイッチは実現されない。
As shown in FIG. 6B, in a state where the refractive index of the
次に、上記第1〜第3の実施例による非線型導波路の屈折率を変化させるための具体的な方法について説明する。 Next, specific methods for changing the refractive index of the nonlinear waveguide according to the first to third embodiments will be described.
図7に、非線型導波路を構成する半導体増幅器(SOA)の概略斜視図を示す。光増幅のための利得を有する活性層200を、p型半導体層201とn型半導体層202とで挟んだ構造とされている。活性層200は、両側の半導体層201及び202よりもバンドギャップの小さな半導体材料で形成された半導体層、または量子井戸層で構成される。活性層200は、例えばInGaAsPで形成され、両側の半導体層201及び202は、InPで形成される。 FIG. 7 shows a schematic perspective view of a semiconductor amplifier (SOA) constituting the nonlinear waveguide. An active layer 200 having a gain for optical amplification is sandwiched between a p-type semiconductor layer 201 and an n-type semiconductor layer 202. The active layer 200 is composed of a semiconductor layer formed of a semiconductor material having a smaller band gap than the semiconductor layers 201 and 202 on both sides, or a quantum well layer. The active layer 200 is made of InGaAsP, for example, and the semiconductor layers 201 and 202 on both sides are made of InP.
活性層200に順方向バイアスを印加すると、活性層200内のキャリア分布が反転分布状態になり、活性層200の屈折率が変化する。活性層200の1つの端面から活性層200内に光信号203が入射すると、光信号が位相変調を受け、反対側の端面から出射する。 When a forward bias is applied to the active layer 200, the carrier distribution in the active layer 200 is in an inverted distribution state, and the refractive index of the active layer 200 changes. When the optical signal 203 enters the active layer 200 from one end face of the active layer 200, the optical signal undergoes phase modulation and is emitted from the opposite end face.
このように、SOAで構成された非線型導波路に電気信号を印加することにより、屈折率変化を生じさせることができる。 In this way, the refractive index can be changed by applying an electrical signal to the nonlinear waveguide made of SOA.
図7では、非線型導波路の屈折率を電気的に変化させる方法を説明した。この方法では、光スイッチの応答速度が、電気信号の処理速度によって制限される。より高速のスイッチングを行うためには、光信号によって、非線型導波路の屈折率を変化させることが好ましい。以下、光信号によって屈折率変化を生じさせる方法を説明する。 In FIG. 7, the method of electrically changing the refractive index of the nonlinear waveguide has been described. In this method, the response speed of the optical switch is limited by the processing speed of the electrical signal. In order to perform switching at higher speed, it is preferable to change the refractive index of the nonlinear waveguide by an optical signal. Hereinafter, a method for causing a refractive index change by an optical signal will be described.
図8に、図1に示した第1の実施例に用いられる光スイッチの概略断面図を示す。非線型導波路3を挟むように、一対の反射鏡31及び32が、相互に反射面を対向させて配置されている。第1段目MMI1の上に、基板面に平行に制御光用導波路33が配置されている。制御光用導波路33の出射端に、出射した制御光conを基板側に向かって反射させる反射鏡30が配置されている。
FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of the optical switch used in the first embodiment shown in FIG. A pair of reflecting
一対の反射鏡31及び32は、例えば誘電体や半導体の多層膜で構成することができる。斜めの反射鏡30は、導波路の端面を斜めにエッチングすることにより形成することができる。
The pair of reflecting
制御光用導波路33から出射した制御光conが、基板面に対して斜めに配置された反射鏡30により、基板(非線型導波路)に向かって反射する。反射鏡30で反射した制御光conは、一対の反射鏡31と32とで反射を繰り返す。このとき、制御光conが、非線型導波路3を励起させて、その屈折率を変化させる。
The control light con emitted from the control light waveguide 33 is reflected toward the substrate (non-linear waveguide) by the reflecting
図9を参照して、本発明の第4の実施例による光スイッチの構成及び動作について説明する。 With reference to FIG. 9, the configuration and operation of an optical switch according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
図9(A)に、第4の実施例による光スイッチの平面図を示す。第4の実施例による光スイッチは、図1に示した第1の実施例による第1段目MMI1、第2段目MMI2、非線型導波路3及び4に加え、制御光導入用MMI40、導波路41及び42を含んで構成される。なお、第1の実施例では、第1段目MMI1に、1つの入力口1Aのみが設けられている場合を示したが、第4の実施例では、仮想直線C2に関して入射光1Aと対称の位置に、もう一つの入力口1Dが設けられている。
FIG. 9A shows a plan view of an optical switch according to the fourth embodiment. The optical switch according to the fourth embodiment includes an
制御光導入用MMI40は、第1の入力口40A、第2の入力口40B、第1の出力口40C、及び第2の出力口40Dを有する。導波路41は、制御光導入用MMI40の第1の出力口40Cと、第1段目MMI1の第1の入力口1Aとを接続する。また、信号光sigが、導波路41内を伝搬する制御光に合波されて、第1段目MMI1の第1の入力口1Aに入力される。信号光sigの波長は、例えば1.55μmであり、制御光の波長は、信号光の波長よりも短く、例えば1.3μmまたは1.48μmである。
The control
図9(B)に示すように、制御光導入用MMI40の第2の入力口40Bから制御光パルスconを入射すると、制御光conパルスは、導波路41及び42を通過して、非線型導波路3に入力される。これにより、非線型導波路3が励起され、その屈折率が変化する。これは、図2(C)に示した状態と同一であるため、信号光sigは、第2段目MMI2の第1の出力口2Cと第2の出力口2Dとから、ほぼ均等に出力される。
As shown in FIG. 9B, when the control light pulse con is incident from the
図9(C)に示すように、制御光導入用MMI40の第1の入力口40Aから制御光パルスconが入射すると、制御光パルスconは、非線型導波路4に到達する。これにより、非線型導波路4が励起され、その屈折率が変化する。
As shown in FIG. 9C, when the control light pulse con is incident from the
図10に、非線型導波路3及び4の屈折率の時間変動を示す。曲線n3及びn4が、それぞれ非線型導波路3及び4の屈折率を示す。時刻t1において、図9(B)に示したように、制御光パルスconが入力されて、非線型導波路3の屈折率が変化する。その屈折率は、決まった時定数で元の屈折率に戻る。 時刻t2において、図9(C)に示したように、制御光パルスconが入力されて、非線型導波路4の屈折率が変化する。このとき、非線型導波路4の屈折率n4が、当該時刻における非線型導波路3の屈折率n3とほぼ等しくなるように、非線型導波路3及び4が設計されている。
FIG. 10 shows the time variation of the refractive index of the
図9(C)に示したように、非線型導波路3及び4の屈折率が共に変化すると、光回路の対称性が確保され、図9(A)の場合と同様に、第2段目MMI2の第1の出力口2Cのみから信号光sigが出力され、第2の出力口2Dからは、信号光sigが出力されない。従って、時刻t1とt2との間は、第2段目MMI2の第2の出力口2Dから信号光sigが出力され、時刻t2以降は、第2の出力口2Dからは、信号光sigが出力されない。
As shown in FIG. 9C, when both the refractive indexes of the
図10に示すように、時刻t3において、制御光導入用MMI40の第2の入力口40Bから制御光パルスを入射し、時刻t4において、第1の入力口40Aから制御光パルスを入射する。これにより、時刻t3とt4との間に、第2の出力口2Dから信号光sigを出射させることができる。
As shown in FIG. 10, at time t 3, the incident control light pulse from the
上記動作を周期的に繰り返すことにより、所望の期間のみ、信号光sigを第2の出力口2Dから出力させることができる。図10の時刻t1及びt3における制御は、プッシュ制御と呼ばれ、時刻t2及びt4における制御は、プル制御と呼ばれる。第4の実施例による光スイッチは、プッシュプル制御を行うことが可能である。
By periodically repeating the above operation, the signal light sig can be output from the
出力口から出力された光を、波長フィルタでフィルタリングすることにより、制御光をカットして信号光のみを取り出すことができる。これにより、信号光のS/N比を改善することができる。 By filtering the light output from the output port with a wavelength filter, it is possible to cut out the control light and extract only the signal light. Thereby, the S / N ratio of the signal light can be improved.
次に、図11を参照して、本発明の第5の実施例による光スイッチの構成及び動作について説明する。 Next, the configuration and operation of an optical switch according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図11(A)は、第5の実施例による光スイッチの平面図を示す。以下、図9(A)に示した第4の実施例による光スイッチとの相違点について説明する。 FIG. 11A is a plan view of an optical switch according to the fifth embodiment. Hereinafter, differences from the optical switch according to the fourth embodiment shown in FIG. 9A will be described.
第4の実施例では、導波路41において信号光sigと制御光パルスconとが合波されていたが、第5の実施例では、合波用MMI50によって、信号光sigと制御光パルスconとが合波される。
In the fourth embodiment, the signal light sig and the control light pulse con are combined in the
合波用MMI50の第1の入力口50Aに、信号光sigが入力される。合波用MMI50の第2の入力口50Bに、制御光導入用MMI40の第1の出力口40Cから出力された制御光パルスconが入力される。合波用MMI50の出力口から出力された信号光sig及び制御光パルスconが、第1段目MMI1の第1の入力口1Aに入力される。
The signal light sig is input to the
制御光導入用MMI40の前段に、制御光分岐用MMI60が配置されている。制御光分岐用MMIは、入力口60A、第1の出力口60C、及び第2の出力口60Dを有する。第1の出力口60Cは、導波路62を介して制御光導入用MMI40の第1の入力口40Aに接続され、第2の出力口60Dは、導波路61を介して制御光導入用MMI40の第2の入力口40Bに接続されている。導波路62は、導波路61よりも長い。すなわち、導波路62は、遅延回路を構成している。
A control
制御光分岐用MMI60の入力口60Aから制御光パルスconが入力される。制御光パルスconは、第1の出力口60Cと第2の出力口60Dに、ほぼ均等に出力される。導波路62を通過する制御光パルスcon1は、導波路61を通過する制御光パルスcon2よりも遅延して、制御光導入用MMI40に到達する。この遅延時間が、図10に示した時刻t1からt2までの遅延に相当する。このため、1つの制御光パルスconを入力するのみで、プッシュプル制御を行うことができる。
A control light pulse con is input from the
図11(B)に、図11(A)の光スイッチの内部光回路をブラックボックスとした光スイッチ70のブロック図を示す。光スイッチ70は、制御光パルスconが入力される制御光入力口70C、信号光sigが入力される信号光入力口70S、2つの出力口70T及び70Dを有する。制御光入力口70Cは、図11(A)の制御光分岐用MMI60の入力口60Aに相当し、制御光入力口70Cは、図11(A)の合波用MMI50の入力口50Aに相当する。また、出力口70T及び70Dは、それぞれ図11(A)の第2段目MMI2の出力口2C及び2Dに相当する。
FIG. 11B shows a block diagram of an
制御光入力口70Cから制御光パルスconが入力されると、ある期間だけ出力口70Dから信号光sigが出力されるため、出力口70Dをドロップ信号出力口と呼ぶ。また、他方の出力口70Tを、スルー信号出力口と呼ぶ。本明細書において、光スイッチ70をドロップ素子と呼ぶ。
When the control light pulse con is input from the control
図12に、第6の実施例による光デマルチプレクサの概略平面図を示す。第6の実施例による光デマルチプレクサは、4つのドロップ素子70(1)〜70(4)、4つの光電気変換素子75(1)〜75(4)、信号光導波路72、制御光導波路71を含んで構成される。ドロップ素子70(1)〜70(4)の各々は、図11に示した第5の実施例によるドロップ素子70と同一のものである。
FIG. 12 is a schematic plan view of an optical demultiplexer according to the sixth embodiment. The optical demultiplexer according to the sixth embodiment includes four drop elements 70 (1) to 70 (4), four photoelectric conversion elements 75 (1) to 75 (4), a signal
多重度4に時分割多重され、チャネル#1〜#4のパルスを含む信号光sigが、信号光導波路72で4つの信号光に分岐される。分岐された信号光sigが、それぞれドロップ素子70(1)〜70(4)の信号光入力口に入力される。
A signal light sig that is time-division multiplexed to a multiplicity of 4 and includes pulses of
制御光パルスconが、制御光導波路71により4つの制御光パルスcon1〜con4に分岐される。分岐された制御光パルスcon1〜con4が、それぞれドロップ素子70(1)〜70(4)の制御光入力口に入力される。4つの制御光パルスcon1からcon4は、一定の時間ずつ徐々に遅れて、対応するドロップ素子70(1)〜70(4)に到達する。より具体的には、ドロップ素子70(i)に信号光sigのチャネル#iのパルスが到達する時刻に、制御光パルスconiが、ドロップ素子70(i)に到達する。これにより、プッシュ制御が行われる。また、チャネル#(i+1)のパルスが到達するまでに、プル制御が完了する。
The control light pulse con is branched into four control light pulses con 1 to con 4 by the
このため、ドロップ素子70(i)のドロップ信号出力口から、チャネル#iのパルスのみが出力される。このようにして、時分割多重された信号光sigを分離し、チャネルごとの信号を得ることができる。例えば、160Gb/sの信号光から、40Gb/sの4つの信号光を得ることができる。チャネル#iの信号光は、光電気変換素子75(i)に入力され、電気信号に変換される。 For this reason, only the pulse of channel #i is output from the drop signal output port of the drop element 70 (i). In this way, time-division multiplexed signal light sig can be separated and a signal for each channel can be obtained. For example, four signal lights of 40 Gb / s can be obtained from signal light of 160 Gb / s. The signal light of channel #i is input to the photoelectric conversion element 75 (i) and converted into an electrical signal.
図13に、本発明の第7の実施例による光デマルチプレクサの概略平面図を示す。第6の実施例では、4つのドロップ素子が並列に接続されていたが、第7の実施例では、4つのドロップ素子70(1)〜70(4)が縦続接続されている。すなわち、ドロップ素子70(i)のスルー信号出力口が、次段のドロップ素子70(i+1)の信号光入力口に接続されている。光電気変換素子75(1)〜75(4)が、それぞれドロップ素子70(1)〜70(4)のドロップ信号出力口に接続されている。 FIG. 13 is a schematic plan view of an optical demultiplexer according to the seventh embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, four drop elements are connected in parallel. In the seventh embodiment, four drop elements 70 (1) to 70 (4) are connected in cascade. That is, the through signal output port of the drop element 70 (i) is connected to the signal light input port of the next-stage drop element 70 (i + 1). The photoelectric conversion elements 75 (1) to 75 (4) are connected to the drop signal output ports of the drop elements 70 (1) to 70 (4), respectively.
多重度4に時分割多重された信号光sigが、第1段目のドロップ素子70(1)の信号光入力口に入力される。制御光パルスconは、4つの制御光パルスcon1〜con4に分岐される。分岐された制御光パルスcon1〜con4は、それぞれドロップ素子70(1)〜70(4)の制御光入力口に入力される。 The signal light sig that has been time-division multiplexed at a multiplicity of 4 is input to the signal light input port of the first-stage drop element 70 (1). The control light pulse con is branched into four control light pulses con 1 to con 4 . The branched control light pulses con 1 to con 4 are respectively input to the control light input ports of the drop elements 70 (1) to 70 (4).
ドロップ素子70(i)に信号光sigのチャネル#iのパルスが到達する時刻に、制御光パルスconiが、ドロップ素子70(i)に到達するように、制御光導波路80が、制御光パルスcon1〜con4を所定時間だけ遅延させる。制御光パルスconiが、ドロップ素子70(i)に到達すると、ドロップ素子70(i)でプル制御が行われる。また、チャネル#(i+1)のパルスが到達するまでに、プッシュ制御が完了する。
The control
このため、ドロップ素子70(i)のドロップ信号出力口から、チャネル#iのパルスのみが出力される。このようにして、時分割多重された信号光sigを分離し、チャネルごとの信号を得ることができる。チャネル#iの信号光は、光電気変換素子75(i)に入力され、電気信号に変換される。 For this reason, only the pulse of channel #i is output from the drop signal output port of the drop element 70 (i). In this way, time-division multiplexed signal light sig can be separated and a signal for each channel can be obtained. The signal light of channel #i is input to the photoelectric conversion element 75 (i) and converted into an electrical signal.
上記第6及び第7の実施例では、多重度4の信号光の分離を行う場合について説明したが、一般的に多重度Nの信号光の分離を行う場合には、並列接続または縦続接続するドロップ素子の数をN個にすればよい。
In the sixth and seventh embodiments, the case where the signal light of
また、上記第6及び第7の実施例では、1つの制御光パルスを分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応するドロップ素子に、一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させている。このため、時分割多重されたチャネルごとに制御光パルスを発生させる必要がない。 In the sixth and seventh embodiments, one control light pulse is branched, and each of the plurality of branched control lights is allowed to reach the corresponding drop element gradually delayed by a certain time. . For this reason, it is not necessary to generate a control light pulse for each time-division multiplexed channel.
次に、上記第6の実施例と第7の実施例とを対比しつつ、両実施例の効果について説明する。 Next, the effects of both embodiments will be described while comparing the sixth embodiment and the seventh embodiment.
第6の実施例では、信号光sigが4等分されるため、各ドロップ素子70(i)に入力される信号光sigの強度は、当初の信号光sigの強度の約1/4になる。これに対し、第7の実施例では、1つの信号光sigが、4つのドロップ素子70(1)〜70(4)を順番に通過するため、信号強度の低下がほとんどない。このため、第7の実施例では、分離された各チャネルの信号光の強度を高く維持することができる。 In the sixth embodiment, since the signal light sig is divided into four equal parts, the intensity of the signal light sig input to each drop element 70 (i) is about ¼ of the intensity of the original signal light sig. . In contrast, in the seventh embodiment, since one signal light sig passes through the four drop elements 70 (1) to 70 (4) in order, there is almost no decrease in signal intensity. For this reason, in the seventh embodiment, the intensity of the signal light of each separated channel can be kept high.
第7の実施例では、信号光sigがドロップ素子70(i)を通過する度に、信号純度が低下する。具体的には、信号波形が崩れたり、雑音が混入したり、ジッタが発生したりする。これに対し、第6の実施例では、信号純度の低下がほとんど生じない。 In the seventh embodiment, the signal purity decreases every time the signal light sig passes through the drop element 70 (i). Specifically, the signal waveform is broken, noise is mixed, or jitter is generated. On the other hand, in the sixth embodiment, the signal purity hardly deteriorates.
第6の実施例では、制御光導波路71と信号光導波路72とが交差する。このため、導波路設計に注意が必要である。
In the sixth embodiment, the control
次に、図14を参照して、本発明の第8の実施例による光スイッチの構成及び動作について説明する。上記第1〜第7の実施例では、第1段目MMIと第2段目MMIとを、2本の非線型導波路で接続していたが、導波路を3本以上としてもよい。このとき、少なくとも1本の導波路は、非線型導波路とする必要がある。第8の実施例では、第1段目MMIと第2段目MMIとを接続する導波路を4本とした例である。 Next, the configuration and operation of an optical switch according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first to seventh embodiments, the first-stage MMI and the second-stage MMI are connected by two non-linear waveguides, but the number of waveguides may be three or more. At this time, at least one waveguide needs to be a non-linear waveguide. In the eighth embodiment, there are four waveguides connecting the first-stage MMI and the second-stage MMI.
図14(A)は、第8の実施例による光スイッチの概略平面図を示す。第1段目MMI91と第2段目MMI92とが、4本の導波路93、94、95及び96で相互に接続されている。第1段目MMI91は、第1の入力口91Aと第2の入力口91Bとを有し、第2段目MMI92は、第1の出力口92Aと第2の出力口92Bとを有する。
FIG. 14A is a schematic plan view of an optical switch according to the eighth embodiment. The first-
第1段目MMI91、第2段目MMI92、導波路93〜96は、光の入射方向に平行な仮想直線C2に関して線対称である。導波路94と95とが、相互に対称の位置に配置されている。導波路93と96とが、導波路94及び95の外側に配置されている。導波路94及び95が、非線型導波路であり、導波路93及び96は、通常の導波路である。
The first-
第1段目MMI91及び第2段目MMI92の幅W6は12μmであり、長さL6は345μmである。導波路93〜96の長さL7は100μm、導波路93及び96の幅W7は1.5μm、導波路94及び95の幅W8は1.0μmである。2つの入力口91A及び91Bは、第1段目MMI91の入力側の辺の両端に配置され、2つの出力口92A及び92Bは、第2段目MMI92の出力側の辺の両端に配置されている。
The width W6 of the
図14(B)及び(C)に、ビーム伝搬法による光路シミュレーションを行った結果を示す。図14(B)は、非線型導波路94及び95の屈折率が変化していない状態を示し、図14(C)は、非線型導波路94及び95の屈折率が変化した状態を示す。第1段目MMI91、第2段目MMI92、導波路93及び96のコア部の屈折率は3.25であり、その周囲のクラッド部の屈折率は3.18である。導波路94及び95のコア部の屈折率は、図14(B)の状態においては3.25であり、図14(C)の状態においては3.18である。図中に示した閉じた曲線は、等光強度曲線である。
FIGS. 14B and 14C show the results of optical path simulation using the beam propagation method. FIG. 14B shows a state in which the refractive indexes of the
図14(B)に示したように、非線型導波路94及び95の屈折率が変化していない状態では、第1段目MMI91の第2の入力口91Bから入力された信号光が、4つの導波路93〜96を通過し、第2段目MMI92の第2の出力口92Bから出力されていることが確認される。第1の出力口92Aからは、信号光が出力されない。
As shown in FIG. 14B, when the refractive indexes of the
図14(C)に示したように、非線型導波路94及び95の屈折率が変化した状態では、第2の入力口91Bから入力された信号光が、両端の2つの導波路93及び96を通過し、第2段目MMI92の2つの出力口92A及び92Bから出力されていることが確認される。第1の出力口92Aから出力される信号光の強度は、第2の出力口92Bから出力される信号光の強度よりも強い。
As shown in FIG. 14C, in the state where the refractive indexes of the
図14(B)及び(C)に示したシミュレーション結果からわかるように、第8の実施例による光スイッチは、第2段目MMI92の第2の出力口92Bをスルー信号出力口とし、第1の出力口92Aをドロップ信号出力口としたドロップ素子として使用することができる。
As can be seen from the simulation results shown in FIGS. 14B and 14C, the optical switch according to the eighth embodiment uses the
上記第1〜第8の実施例による光スイッチや光デマルチプレクサは、複数の光学素子を1枚の半導体基板上に、モノリシックに形成することができる。このため、装置の小型化を図ることが可能になる。なお、必ずしもモノリシック構造とする必要はなく、導波路として、光ファイバや光学結晶を用いることも可能である。 In the optical switches and optical demultiplexers according to the first to eighth embodiments, a plurality of optical elements can be formed monolithically on a single semiconductor substrate. For this reason, it is possible to reduce the size of the apparatus. Note that the monolithic structure is not necessarily required, and an optical fiber or an optical crystal can be used as the waveguide.
また、上記第1〜第8の実施例による光スイッチや光デマルチプレクサの動作は、信号光の偏光状態に依存しないため、光ファイバから出力された信号光を処理することができる。 Further, since the operations of the optical switches and the optical demultiplexers according to the first to eighth embodiments do not depend on the polarization state of the signal light, the signal light output from the optical fiber can be processed.
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
上記実施例から、下記の付記に記載した発明が導出される。 The invention described in the following supplementary notes is derived from the above embodiments.
(付記1) 信号光が入力される第1の入力口と、少なくとも2つの出力口とを有する第1のマルチモード干渉計と、
前記複数の出力口から選択された一つまたは複数の第1の出力口の各々に接続されて該第1の出力口から出力される光を伝搬させ、外部からの契機信号によって屈折率変化を生ずる第1の光導波路と、
前記複数の出力口から選択された一つまたは複数の第2の出力口の各々に接続されて該第2の出力口から出力される光を伝搬させる第2の光導波路と、
前記第1の光導波路の屈折率を変化させるための契機信号を、該第1の光導波路に供給する契機手段と
を有する光スイッチ。
(Supplementary note 1) a first multi-mode interferometer having a first input port to which signal light is input and at least two output ports;
Propagating light output from the first output port connected to each of the one or more first output ports selected from the plurality of output ports, and changing the refractive index by an external trigger signal A resulting first optical waveguide;
A second optical waveguide connected to each of one or more second output ports selected from the plurality of output ports and propagating light output from the second output port;
An optical switch comprising trigger means for supplying a trigger signal for changing a refractive index of the first optical waveguide to the first optical waveguide.
(付記2) 前記第1の光導波路が、半導体光増幅器を含む付記1に記載の光スイッチ。
(Supplementary note 2) The optical switch according to
(付記3) さらに、少なくとも2つの入力口と、第1の出力口とを有し、複数の入力口が、それぞれ前記第1の光導波路の出力端と前記第2の光導波路の出力端とに接続された第2のマルチモード干渉計を有する付記1または2に記載の光スイッチ。
(Additional remark 3) Furthermore, it has at least 2 input port and a 1st output port, and several input ports are the output end of the said 1st optical waveguide, and the output end of the said 2nd optical waveguide, respectively. The optical switch according to
(付記4) 前記第2のマルチモード干渉計は、前記第1の光導波路の屈折率が変化して、前記第1の光導波路と第2の光導波路とを伝搬する信号光の一方の位相が他方の位相よりも遅延すると、該第2のマルチモード干渉計の第1の出力口から出力される信号光の強度を変化させる付記3に記載の光スイッチ。
(Supplementary Note 4) In the second multimode interferometer, the refractive index of the first optical waveguide is changed, and one phase of the signal light propagating through the first optical waveguide and the second optical waveguide is changed. 4. The optical switch according to
(付記5) 前記第2のマルチモード干渉計が、第1の出力口以外に第2の出力口を有する付記3または4に記載の光スイッチ。
(Supplementary note 5) The optical switch according to
(付記6) 前記第2のマルチモード干渉計は、前記第1の光導波路の屈折率が変化して、前記第1の光導波路と第2の光導波路とを伝搬する信号光の一方の位相が他方の位相よりも遅延すると、該第2のマルチモード干渉計の第1の出力口と第2の出力口とから出力される信号光の強度を変化させる付記5に記載の光スイッチ。 (Supplementary Note 6) In the second multimode interferometer, the refractive index of the first optical waveguide is changed, and one phase of the signal light propagating through the first optical waveguide and the second optical waveguide is changed. The optical switch according to appendix 5, wherein when the signal is delayed from the other phase, the intensity of the signal light output from the first output port and the second output port of the second multimode interferometer is changed.
(付記7) 前記第2のマルチモード干渉計は、前記第1の光導波路の中央の点と前記第2の光導波路の中央の点とを結ぶ仮想直線に関して、前記第1のマルチモード干渉計と線対称の形状を有する付記3乃至6のいずれかに記載の光スイッチ。
(Supplementary Note 7) The second multimode interferometer is configured so that the first multimode interferometer relates to a virtual straight line connecting a center point of the first optical waveguide and a center point of the second optical waveguide. The optical switch according to any one of
(付記8) 前記契機手段が、
前記第1の光導波路を挟んで対向し、制御光を多重反射させる一対の反射鏡と、
該反射鏡で多重反射するように、前記一対の反射鏡内に制御光を導入する制御光導入手段と
を有する付記1乃至7のいずれかに記載の光スイッチ。
(Appendix 8) The trigger means is
A pair of reflecting mirrors facing each other with the first optical waveguide interposed therebetween and configured to multiplexly reflect the control light;
8. The optical switch according to any one of
(付記9) 前記第1のマルチモード干渉計が、前記第1の入力口以外に第2の入力口を有し、
前記契機手段が、
制御光が入力される第1の入力口と、第1の出力口と第2の出力口とを有する第3のマルチモード干渉計と、
前記第3のマルチモード干渉計の第2の出力口から出力される光を、前記第1のマルチモード干渉計の第2の入力口に入力する第3の光導波路と、
前記第3のマルチモード干渉計の第1の出力口から出力される光を、信号光と合波して前記第1のマルチモード干渉計の第1の入力口へ入力する合波光学素子と
を含む付記1乃至7のいずれかに記載の光スイッチ。
(Supplementary note 9) The first multimode interferometer has a second input port in addition to the first input port,
The trigger means is
A third multi-mode interferometer having a first input port to which control light is input, a first output port and a second output port;
A third optical waveguide for inputting light output from the second output port of the third multimode interferometer to the second input port of the first multimode interferometer;
A multiplexing optical element configured to multiplex light output from the first output port of the third multimode interferometer with signal light and input the light to the first input port of the first multimode interferometer; The optical switch according to any one of
(付記10) 前記合波光学素子が、前記第3のマルチモード干渉計の第1の出力口に接続された第1の入力口と、信号光が入力される第2の入力口と、該第1の入力口と第2の入力口とから入力された光を合波して出力口から出力し、該出力口が前記第1のマルチモード干渉計の第1の入力口に接続された第4のマルチモード干渉計を含む付記9に記載の光スイッチ。 (Supplementary Note 10) The multiplexing optical element includes a first input port connected to a first output port of the third multimode interferometer, a second input port to which signal light is input, Light input from the first input port and the second input port is multiplexed and output from the output port, and the output port is connected to the first input port of the first multimode interferometer The optical switch according to appendix 9, including a fourth multimode interferometer.
(付記11) 前記第2の光導波路が、入力される光の強度によって屈折率変化を生ずる非線型導波路である付記9または10に記載の光スイッチ。 (Additional remark 11) The optical switch of Additional remark 9 or 10 whose said 2nd optical waveguide is a nonlinear waveguide which produces a refractive index change with the intensity | strength of the input light.
(付記12) 前記第3のマルチモード干渉計が、第1の入力口以外に第2の入力口を有し、該第3のマルチモード干渉計の第1の入力口から制御光が入力されると、該制御光が前記第1のマルチモード干渉計の第1の出力口から出力され、該第3のマルチモード干渉計の第2の入力口から制御光が入力されると、該制御光が前記第1のマルチモード干渉計の第2の出力口から出力される付記11に記載の光スイッチ。
(Supplementary Note 12) The third multimode interferometer has a second input port in addition to the first input port, and control light is input from the first input port of the third multimode interferometer. Then, when the control light is output from the first output port of the first multimode interferometer and the control light is input from the second input port of the third multimode interferometer, the control light is output. The optical switch according to
(付記13) 前記契機手段が、さらに、入力口から入力された制御光を分岐し、前記第3のマルチモード干渉計の第1の入力口と第2の入力口とに、タイミングを相互にずらして入力する分岐遅延光学素子を含む付記12に記載の光スイッチ。
(Additional remark 13) The said trigger means further branches the control light input from the input port, and mutually sends a timing to the first input port and the second input port of the third multimode interferometer.
(付記14) 前記分岐遅延光学素子が、
制御光が入力される入力口、該入力口から入力された制御光を第1の出力口と第2の出力口とから出力する第5のマルチモード干渉計と、
前記第5のマルチモード干渉計の第1の出力口と前記第3のマルチモード干渉計の第1の入力口とを接続する第4の光導波路と、
前記第5のマルチモード干渉計の第2の出力口と前記第3のマルチモード干渉計の第2の入力口とを接続し、前記第4の光導波路とは長さの異なる第5の光導波路と
を有する付記13に記載の光スイッチ。
(Supplementary Note 14) The branch delay optical element includes:
An input port to which control light is input, a fifth multi-mode interferometer that outputs control light input from the input port from the first output port and the second output port;
A fourth optical waveguide connecting the first output port of the fifth multimode interferometer and the first input port of the third multimode interferometer;
A fifth output of the fifth multimode interferometer is connected to a second input of the third multimode interferometer, and the fifth optical waveguide is different in length from the fourth optical waveguide. 14. The optical switch according to
(付記15) 複数のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有するドロップ素子と、
時分割多重された信号光を分岐させ、分岐された複数の信号光を、それぞれ前記ドロップ素子の信号光入力口に入力する信号導波路と、
1つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサ。
(Supplementary Note 15) A plurality of drop elements, each of which is synchronized with a control light input port to which control light is input, a signal light input port to which signal light is input, and control light input. A drop element having a drop signal output port from which signal light is output;
A signal waveguide for branching the time-division multiplexed signal light, and inputting the branched signal lights to the signal light input ports of the drop elements, respectively;
An optical demultiplexer having a control waveguide for branching one control light and causing each of the plurality of branched control lights to reach the corresponding drop element gradually delayed by a certain time.
(付記16) N個(Nは2以上の整数)のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、及び制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口を有するドロップ素子と、
多重度Nに時分割多重され、N個のチャンネルを有する信号光を、前記ドロップ素子の各々の信号光入力口に入力させる信号導波路と、
1つの制御光をN個に分岐させ、分岐したi番目(iは1以上N以下の整数)の制御光を、i番目の前記ドロップ素子の制御光入力口に入力させる制御導波路と
を有し、i番目のドロップ素子に入力される制御光が、i番目のドロップ素子に入力される信号光のi番目のチャンネルに同期するように、前記信号導波路と制御導波路が制御光及び信号光の一方を他方に対して遅延させる光デマルチプレクサ。
(Supplementary Note 16) N drop elements (N is an integer of 2 or more), each of the drop elements includes a control light input port to which control light is input, a signal light input port to which signal light is input, And a drop element having a drop signal output port from which signal light is output in synchronization with the input of the control light,
A signal waveguide that is time-division multiplexed to a multiplicity of N and that has N channels of signal light input to each signal light input port of the drop element;
And a control waveguide for branching one control light into N and inputting the branched i-th (i is an integer between 1 and N) control light to the control light input port of the i-th drop element. The signal waveguide and the control waveguide are connected to the control light and the signal so that the control light input to the i-th drop element is synchronized with the i-th channel of the signal light input to the i-th drop element. An optical demultiplexer that delays one of the lights relative to the other.
(付記17) 第1段目から第N段目までのN個(Nは2以上の整数)のドロップ素子であって、該ドロップ素子の各々が、制御光が入力される制御光入力口、信号光が入力される信号光入力口、制御光の入力に同期して信号光が出力されるドロップ信号出力口、及び少なくとも該ドロップ信号出力口に信号光が出力されていない期間に信号光を出力するスルー信号出力口を有するドロップ素子と、
時分割多重された信号光を、第1段目のドロップ素子の信号光入力口に入力する第1の光導波路と、
各ドロップ素子のスルー信号出力口を、次段のドロップ素子の信号光入力口に接続する第2の光導波路と、
1つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、後段になるほど一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサ。
(Supplementary Note 17) N drop elements (N is an integer of 2 or more) from the first stage to the Nth stage, and each of the drop elements has a control light input port to which control light is input, A signal light input port for receiving signal light, a drop signal output port for outputting signal light in synchronization with the input of control light, and signal light at least during a period when no signal light is output to the drop signal output port A drop element having a through signal output port to output;
A first optical waveguide for inputting the time-division multiplexed signal light to the signal light input port of the first-stage drop element;
A second optical waveguide connecting the through signal output port of each drop element to the signal light input port of the next-stage drop element;
An optical demultiplexer comprising: a control waveguide for branching one control light and causing each of the plurality of branched control lights to reach the corresponding drop element by gradually delaying the control light by a fixed time as it goes downstream.
(付記18) 前記信号光が、N個のチャンネルが時分割多重された信号であり、
前記制御導波路は、第i段目(iは1以上N以下の整数)のドロップ素子に入力される制御光を、該i段目のドロップ素子に入力される信号光の第i番目のチャンネルに同期させる付記17に記載の光デマルチプレクサ。
(Supplementary note 18) The signal light is a signal in which N channels are time-division multiplexed,
The control waveguide transmits the control light input to the i-th drop element (i is an integer of 1 to N) and the i-th channel of the signal light input to the i-th drop element. Item 18. The optical demultiplexer according to item 17, which is synchronized with the optical demultiplexer.
(付記19) 前記ドロップ素子が、付記9乃至14に記載の光スイッチで構成されている付記15乃至18のいずれかに記載の光デマルチプレクサ。 (Supplementary note 19) The optical demultiplexer according to any one of supplementary notes 15 to 18, wherein the drop element includes the optical switch according to supplementary notes 9 to 14.
(付記20) さらに、前記ドロップ素子の各々のドロップ信号出力口から出力される信号光を電気信号に変換する変換器を有する付記15乃至19のいずれかに記載の光デマルチプレクサ。 (Additional remark 20) Furthermore, the optical demultiplexer in any one of Additional remark 15 thru | or 19 which has a converter which converts the signal light output from each drop signal output port of the said drop element into an electrical signal.
1、11、91 第1段目MMI
2、12、92 第2段目MMI
3、4、13、14、22、23、94、95 非線型導波路
21 MMI
30、31、32 反射鏡
33 制御光導波路
40 制御光導入用MMI
41、42、61、62、93、96 導波路
50 合波用MMI
60 制御光分岐用MMI
70 光スイッチ
71、80 制御光導波路
72、81 信号光導波路
200 活性層
201 p型半導体層
202 n型半導体層
203 光信号
1, 11, 91 1st stage MMI
2, 12, 92 Second stage MMI
3, 4, 13, 14, 22, 23, 94, 95
30, 31, 32 Reflector 33 Control
41, 42, 61, 62, 93, 96
60 MMI for control light branching
70 Optical switches 71 and 80 Control
Claims (4)
時分割多重された信号光を分岐させ、分岐された複数の信号光を、それぞれ前記ドロップ素子の信号光入力口に入力する信号導波路と、
1つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサ。 A plurality of drop elements, each of which has a control light input port to which control light is input, a signal light input port to which signal light is input, and a signal light that is output in synchronization with the input of the control light A drop element having a drop signal output port,
A signal waveguide for branching the time-division multiplexed signal light, and inputting the branched signal lights to the signal light input ports of the drop elements, respectively;
An optical demultiplexer having a control waveguide for branching one control light and causing each of the plurality of branched control lights to reach the corresponding drop element gradually delayed by a certain time.
多重度Nに時分割多重され、N個のチャンネルを有する信号光を、前記ドロップ素子の各々の信号光入力口に入力させる信号導波路と、
1つの制御光をN個に分岐させ、分岐したi番目(iは1以上N以下の整数)の制御光を、i番目の前記ドロップ素子の制御光入力口に入力させる制御導波路と
を有し、i番目のドロップ素子に入力される制御光が、i番目のドロップ素子に入力される信号光のi番目のチャンネルに同期するように、前記信号導波路と制御導波路が制御光及び信号光の一方を他方に対して遅延させる光デマルチプレクサ。 N drop elements (N is an integer of 2 or more), each of the drop elements being a control light input port to which control light is input, a signal light input port to which signal light is input, and a control light A drop element having a drop signal output port from which signal light is output in synchronization with the input;
A signal waveguide that is time-division multiplexed to a multiplicity of N and that has N channels of signal light input to each signal light input port of the drop element;
And a control waveguide for branching one control light into N and inputting the branched i-th (i is an integer between 1 and N) control light to the control light input port of the i-th drop element. The signal waveguide and the control waveguide are connected to the control light and the signal so that the control light input to the i-th drop element is synchronized with the i-th channel of the signal light input to the i-th drop element. An optical demultiplexer that delays one of the lights relative to the other.
時分割多重された信号光を、第1段目のドロップ素子の信号光入力口に入力する第1の光導波路と、
各ドロップ素子のスルー信号出力口を、次段のドロップ素子の信号光入力口に接続する第2の光導波路と、
1つの制御光を分岐させ、分岐した複数の制御光の各々を、対応する前記ドロップ素子に、後段になるほど一定の時間ずつ徐々に遅らせて到達させる制御導波路と
を有する光デマルチプレクサ。 N drop elements from the first stage to the Nth stage (N is an integer of 2 or more), each of the drop elements is a control light input port to which control light is input, and signal light is input Signal light input port, a drop signal output port from which signal light is output in synchronization with the input of control light, and a through signal that outputs signal light at least during a period in which no signal light is output to the drop signal output port A drop element having an output port;
A first optical waveguide for inputting the time-division multiplexed signal light to the signal light input port of the first-stage drop element;
A second optical waveguide connecting the through signal output port of each drop element to the signal light input port of the next-stage drop element;
An optical demultiplexer comprising: a control waveguide for branching one control light and causing each of the plurality of branched control lights to reach the corresponding drop element by gradually delaying the control light by a fixed time as it goes downstream.
前記制御導波路は、第i段目(iは1以上N以下の整数)のドロップ素子に入力される制御光を、該i段目のドロップ素子に入力される信号光の第i番目のチャンネルに同期させる請求項3に記載の光デマルチプレクサ。
The signal light is a signal in which N channels are time-division multiplexed,
The control waveguide transmits the control light input to the i-th drop element (i is an integer of 1 to N) and the i-th channel of the signal light input to the i-th drop element. The optical demultiplexer according to claim 3, which is synchronized with the optical demultiplexer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006161252A JP2006235657A (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Optical demultiplexer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006161252A JP2006235657A (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Optical demultiplexer |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001316546A Division JP2003121889A (en) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | Optical switch and optical demultiplexer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006235657A true JP2006235657A (en) | 2006-09-07 |
Family
ID=37043278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006161252A Pending JP2006235657A (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Optical demultiplexer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006235657A (en) |
-
2006
- 2006-06-09 JP JP2006161252A patent/JP2006235657A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6956998B2 (en) | Compact optical delay lines | |
US7162121B2 (en) | All-optical bi-stable devices | |
JP2003121889A (en) | Optical switch and optical demultiplexer | |
JP6129099B2 (en) | Compound multiplexer | |
KR100956054B1 (en) | Optical signal amplifying three-terminal device, optical signal transfer method using same, optical signal relay device, and optical signal storage device | |
US6760524B2 (en) | Optical signal processing device, optical demultiplexer, wavelength converting device, optical signal processing method, and wavelength converting method | |
JP2003186067A (en) | Optical interferometer causing mode synchronous laser oscillation, all-optical switch, all-optical demultiplexer, and all-optical pulse shaper | |
US7212705B2 (en) | All optical decoding systems for decoding optical encoded data symbols across multiple decoding layers | |
US7174105B2 (en) | All-optical time division multiplexing system | |
US7236707B2 (en) | All-optical compression systems | |
US7369719B2 (en) | Integrated tunable wavelength converter and variable optical delay | |
US7218862B2 (en) | All optical cross routing using decoding systems for optical encoded data symbols | |
US7130539B2 (en) | All optical decoding systems for optical encoded data symbols | |
JP3201566B2 (en) | Optical demultiplexing circuit | |
US7224901B2 (en) | All-optical packet routing gates and demultiplexing systems | |
JP3349938B2 (en) | Optical cross connect system | |
JP2006235657A (en) | Optical demultiplexer | |
JP3201564B2 (en) | Optical multiplexing circuit | |
JP2003140206A (en) | Optical switch and optical demultiplexer | |
JP3778827B2 (en) | Light control element | |
US7489873B2 (en) | Optical signal retiming, reshaping, and reamplifying (3R) regeneration system having monolithically integrated Mach Zehnder interferometer and self-pulsating laser diode | |
JP2003121893A (en) | Light-control element | |
JP2004246230A (en) | Optical function device | |
JP2003315574A (en) | Optical multiplexer/demultiplexer | |
CN1178013A (en) | Optical switch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060612 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091006 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100223 |