JP2008233218A - Optical wavelength multiplexing demultiplexing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an N×N optical wavelength multiplexing demultiplexing device capable of freely increasing the number of wavelengths of optical signals usable for communication and allocating the necessary number of wavelengths of optical signals between ports. <P>SOLUTION: An optical wavelength multiplexing demultiplexing device includes: a first array waveguide diffraction grating comprising a plurality of first input waveguides 101, a first slab waveguide 102, a first waveguide array 103, a second slab waveguide 104 and a first output waveguide 105; a second array waveguide diffraction grating comprising a plurality of second input waveguides 107, a third slab waveguide 108, a second waveguide array 109, a fourth slab waveguide 110 and a second output waveguide 111; and a connection waveguide 106 which optically couples an (m)th first output waveguide 105 of the first array waveguide diffraction grating and a (c)th second input waveguide 107 of the second array waveguide diffraction grating with each other so that the difference between the (c) and (m) is one of intgers of ≥2 having equal intervals. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光波長多重された複数の信号を、波長に応じて分波または合波する光波長合
分波装置に関するものである。
The present invention relates to an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device that demultiplexes or multiplexes a plurality of optical wavelength multiplexed signals according to the wavelength.

複数の光信号を異なる波長の光に乗せ、1本の光ファイバで伝送する波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)伝送システムは、伝送路の容量を大幅に増大させることが可能であり、既に基幹系システムを中心に導入が進んでいる。   A wavelength division multiplexing (WDM) transmission system in which a plurality of optical signals are placed on light of different wavelengths and transmitted through a single optical fiber can greatly increase the capacity of the transmission path, Introduction is progressing mainly in mission-critical systems.

さらに近年、光信号の波長を伝送路容量の増大に適用するだけでなく、ネットワークの経路設定に用いる波長ルーティングの検討も進んでおり、その一例としてフルメッシュWDM光信号伝送システムがある。   Furthermore, in recent years, not only is the wavelength of an optical signal applied to an increase in transmission path capacity, but wavelength routing used for network path setting is also being studied. One example is a full mesh WDM optical signal transmission system.

図11に示すようなフルメッシュWDM光信号伝送システムでは、中心にN入力N出力(以下、N×Nと表記する)光波長合分波装置1101が設置され、WDM信号送受信装置を備える複数の通信ノード1102との間を、光ファイバ1103で接続し、N×N光波長合分波装置1101を中心とするスター型の物理形状をとる。ここで、N×N光波長合分波装置の入出力ポート間の波長特性として、図12に示すような特性を有するものを使用すると、通信ノード1102間にフルメッシュの光ファイバを敷設した場合と同じ接続性が得られる。従って、通信ノード間で大容量のデータを低遅延で送受信することが可能となる。(例えば、非特許文献1参照)   In a full mesh WDM optical signal transmission system as shown in FIG. 11, an N-input N-output (hereinafter referred to as N × N) optical wavelength multiplexing / demultiplexing device 1101 is installed at the center, and a plurality of WDM signal transmission / reception devices are provided. The communication node 1102 is connected by an optical fiber 1103 and has a star-shaped physical shape centered on an N × N optical wavelength multiplexer / demultiplexer 1101. Here, when a wavelength characteristic between the input and output ports of the N × N optical wavelength multiplexer / demultiplexer having characteristics as shown in FIG. 12 is used, a full-mesh optical fiber is laid between the communication nodes 1102 The same connectivity is obtained. Therefore, it is possible to transmit and receive large amounts of data between communication nodes with low delay. (For example, see Non-Patent Document 1)

従来、N×N光波長合分波装置を得る方法として、図13に示すようにアレイ導波路回折格子型光合分波回路(以下、AWGと表記する)を用いる方法があった。以下に、従来技術の動作原理を示す。   Conventionally, as a method of obtaining an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device, there has been a method using an arrayed waveguide diffraction grating type optical multiplexing / demultiplexing circuit (hereinafter referred to as AWG) as shown in FIG. The operation principle of the prior art is shown below.

図13において、1301は所定の光路長差を有するアレイ導波路、1302はスラブ導波路、1303はN本の入力導波路、1304はN本の出力導波路である。   In FIG. 13, 1301 is an arrayed waveguide having a predetermined optical path length difference, 1302 is a slab waveguide, 1303 is N input waveguides, and 1304 is N output waveguides.

アレイ導波路1301とスラブ導波路1302、入出力導波路1303,1304を適切に設計することにより、AWGの合分波特性を設計できる。AWGの入出力導波路の本数がN、合分波の波長間隔がΔλであるとき、AWGの基本周期(FSR:Free Spectral Range)をΔλ×Nより十分大きく設計すると、入出力ポート間の合分波特性を、均一な損失で得られる。図14は入出力導波路の本数が4の場合の例である。4入力4出力の導波路間には、入力導波路と入力波長に応じた16通りの経路が存在する。この入出力特性を利用し、通信ノード1102にλからλまでのうち、各々4つの波長の信号を送受信するWDM信号送受信装置を設置することで、4つの通信ノード間でフルメッシュの接続性を得ることができる。(例えば、非特許文献2参照) By appropriately designing the arrayed waveguide 1301, the slab waveguide 1302, and the input / output waveguides 1303 and 1304, the AWG multiplexing / demultiplexing characteristics can be designed. When the number of input / output waveguides of the AWG is N and the wavelength interval of the multiplexing / demultiplexing is Δλ, if the AWG basic period (FSR: Free Spectral Range) is designed to be sufficiently larger than Δλ × N, the coupling between the input / output ports is reduced. A demultiplexing characteristic can be obtained with uniform loss. FIG. 14 shows an example in which the number of input / output waveguides is four. There are 16 paths between the 4 input 4 output waveguides according to the input waveguide and the input wavelength. Using this input / output characteristic, a full-mesh connection is established between the four communication nodes by installing a WDM signal transmission / reception device that transmits / receives signals of each of four wavelengths from λ 1 to λ 7 to the communication node 1102. Sex can be obtained. (For example, see Non-Patent Document 2)

K.Kato et al.,“32×32 full−mesh(1024 path)wavelength−routing WDM networkbased on uniform−loss cyclic−frequency arrayed−waveguide grating”,Electronics Letters,36,pp.1294−1296,2000K. Kato et al. , “32 × 32 full-mesh (1024 paths) wavelength-routing WDM network based on uniform-frequency cyclic-frequency arrayed-wave guiding, ElectroL. 36, Electronics. 1294-1296, 2000 H.Takahashi et al.,“Transmission characteristics of arrayed waveguide N×N wavelength multiplexer”,J.Lightwave Technol.,13,pp.447−455,1995.H. Takahashi et al. , “Transmission charactaristics of arrayed waveguide N × N wavelength multiplexer”, J. et al. Lightwave Technol. , 13, pp. 447-455, 1995.

しかしながら、本従来技術を用いて実現されるフルメッシュWDM光信号伝送システムでは、同じ組み合わせの通信ノード間で通信に用いることのできる光信号の波長数は1に制限されていて、2以上に拡張することはできなかった。この制限により、ネットワークの設計に関して自由度が狭くなり、また通信需要に応じてネットワーク内の光回線を拡張することも困難であった。   However, in the full mesh WDM optical signal transmission system realized using this conventional technology, the number of wavelengths of optical signals that can be used for communication between communication nodes of the same combination is limited to 1 and extended to 2 or more. I couldn't. Due to this limitation, the degree of freedom in designing the network has been narrowed, and it has been difficult to expand the optical line in the network in accordance with communication demand.

また、光波長合分波装置1101と通信ノード1102の間の光ファイバ1103が切断されると、切断された光ファイバに繋がっている通信ノード1102が、他の全ての通信ノードとの通信を遮断され、孤立してしまうという問題もあった。   When the optical fiber 1103 between the optical wavelength multiplexer / demultiplexer 1101 and the communication node 1102 is cut, the communication node 1102 connected to the cut optical fiber cuts off communication with all other communication nodes. There was also the problem of being isolated.

本発明は、かかる問題を鑑みてなされたものであり、その目的はN×N光波長合分波装置のポート間で、通信に用いることのできる光信号の波長数を自在に拡張し、ポート間に必要なだけ光信号の波長数を割り当てることができるN×N光波長合分波装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to freely extend the number of wavelengths of an optical signal that can be used for communication between ports of an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device. An object of the present invention is to provide an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device capable of assigning as many optical signal wavelengths as necessary.

同時に、フルメッシュWDM光信号伝送システムを構築する際に、N×N光波長合分波装置と通信ノード間に設けられる光ファイバの切断に備えて、経路を二重化し、ノードを孤立させないようにできるN×N光波長合分波装置を提供することにある。   At the same time, when constructing a full mesh WDM optical signal transmission system, in order to prepare for the disconnection of the optical fiber provided between the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device and the communication node, the path is duplicated so that the node is not isolated. An object of the present invention is to provide an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device.

本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数個の入力ポートと複数個の出力ポートを有し、波長分割多重された光信号を合分波する光波長合分波装置であって、複数本の第1の入力導波路、当該第1の入力導波路と光結合された第1のスラブ導波路、当該第1のスラブ導波路と光結合された所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路によって構成された第1の導波路アレイ、当該第1の導波路アレイと光結合された第2のスラブ導波路、および当該第2のスラブ導波路と光結合された複数本の第1の出力導波路によって構成され、前記第1の入力導波路のうちのa番目から入力され前記第1の出力導波路のうちのb番目に出力される光信号の波長がλ(a+b−1)となる入出力特性を有する第1のアレイ導波路回折格子と、複数本の第2の入力導波路、当該第2の入力導波路と光結合された第3のスラブ導波路、当該第3のスラブ導波路と光結合された所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路によって構成された第2の導波路アレイ、当該第2の導波路アレイと光結合された第4のスラブ導波路、当該第4のスラブ導波路と光結合された複数本の第2の出力導波路によって構成され、前記第2の入力導波路のうちのb番目から入力され前記第2の出力導波路のうちのa番目に出力される光信号の波長がλ(a+b−1)となる入出力特性を有する第2のアレイ導波路回折格子と、前記第1のアレイ導波路回折格子の第1の出力導波路のm番目と前記第2のアレイ導波路回折格子の第2の入力導波路のc番目とを、cとmの差が2以上の等間隔の値のいずれかとなるように、光結合する接続手段とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention according to claim 1 has a plurality of input ports and a plurality of output ports, and multiplexes and demultiplexes the wavelength division multiplexed optical signal. An optical wavelength multiplexing / demultiplexing device, a plurality of first input waveguides, a first slab waveguide optically coupled to the first input waveguide, and optically coupled to the first slab waveguide. A first waveguide array composed of a plurality of waveguides that are sequentially longer with a predetermined waveguide length difference, a second slab waveguide optically coupled to the first waveguide array, and the second A plurality of first output waveguides optically coupled to the slab waveguide, and input from the a-th of the first input waveguides to the b-th of the first output waveguides. A first analog signal having an input / output characteristic where the wavelength of the output optical signal is λ (a + b−1). A waveguide diffraction grating, a plurality of second input waveguides, a third slab waveguide optically coupled to the second input waveguide, and a predetermined optically coupled to the third slab waveguide Second waveguide array configured by a plurality of waveguides that are sequentially increased by a difference in waveguide length, a fourth slab waveguide optically coupled to the second waveguide array, and the fourth slab waveguide Light that is input from the b-th of the second input waveguides and output to the a-th of the second output waveguides. A second arrayed-waveguide diffraction grating having input / output characteristics with a signal wavelength of λ (a + b−1), and the m-th and second output waveguides of the first arrayed-waveguide diffraction grating. The c-th of the second input waveguide of the arrayed waveguide diffraction grating of FIG. To be either equally spaced values, characterized in that a connection means for optical coupling.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光波長合分波装置であって、前記第1のアレイ導波路回折格子の第1の入力導波路のうちの前記2以上の等間隔の値に等しい間隔離れた入力導波路から入力された光信号を出力する前記第2のアレイ導波路回折格子の第2の出力導波路のうちの2つと光結合された光カプラを複数備えたことを特徴とする。   A second aspect of the present invention is the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the first aspect, wherein the two or more equal intervals of the first input waveguides of the first arrayed waveguide diffraction grating are provided. A plurality of optical couplers optically coupled to two of the second output waveguides of the second arrayed-waveguide diffraction grating that outputs optical signals input from input waveguides spaced apart by a distance equal to It is characterized by that.

請求項3に記載の発明は、複数個の入力ポートと複数個の出力ポートを有し、波長分割多重された光信号を合分波する光波長合分波装置であって、N+M本の入力導波路、当該入力導波路と光結合された第1のスラブ導波路、当該第1のスラブ導波路と光結合された所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路によって構成された導波路アレイ、当該導波路アレイと光結合された第2のスラブ導波路、当該第2のスラブ導波路と光結合されたN+M本の出力導波路によって構成され、前記入力導波路のうちのa番目の入力導波路から入力され、前記出力導波路のうちのb番目に出力される光信号の波長がλ(a+b−1−N)となる入出力特性を有するアレイ導波路回折格子と、前記出力導波路の一部のm番目と前記入力導波路の一部のc番目とを、cとmの差が2以上の等間隔の値のいずれかとなるように、光結合する接続手段とを備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device having a plurality of input ports and a plurality of output ports, and for multiplexing / demultiplexing wavelength division multiplexed optical signals, wherein N + M inputs A waveguide, a first slab waveguide optically coupled to the input waveguide, and a plurality of waveguides that are sequentially increased by a predetermined waveguide length difference optically coupled to the first slab waveguide. A waveguide array; a second slab waveguide optically coupled to the waveguide array; and N + M output waveguides optically coupled to the second slab waveguide. An arrayed waveguide diffraction grating having an input / output characteristic in which the wavelength of an optical signal input from the first input waveguide and output from the bth of the output waveguides is λ (a + b-1-N); Part of the output waveguide and part of the input waveguide. A second, the difference between c and m are such that any two or more equally spaced values, characterized in that a connection means for optical coupling.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の光波長合分波装置であって、前記N本の入力導波路のうちの前記2以上の等間隔の値に等しい間隔離れた入力導波路から入力された光信号を出力する前記N本の出力導波路のうちの2つと光結合された光カプラを複数備えたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the third aspect, wherein the input waveguides are spaced apart by a distance equal to the two or more equally spaced values of the N input waveguides. A plurality of optical couplers optically coupled to two of the N output waveguides that output optical signals input from the waveguide are provided.

請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の光波長合分波装置であって、前記接続手段は、複数本の光導波路および光スイッチのいずれかであることを特徴とする。   A fifth aspect of the present invention is the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the connecting means is one of a plurality of optical waveguides and optical switches. Features.

以上、説明したように、本発明によれば、N×N光波長合分波装置のポート間で通信に用いることのできる光信号の波長数を自在に拡張し、ポート間に必要なだけ光信号の波長数を割り当てることができるN×N光波長合分波装置を実現できる。   As described above, according to the present invention, the number of wavelengths of optical signals that can be used for communication between ports of an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device can be freely expanded, and as much light as necessary can be transmitted between ports. An N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device capable of assigning the number of signal wavelengths can be realized.

同時に、フルメッシュWDM光信号伝送システムを構築する際に、N×N光波長合分波装置と通信ノード間に設けられる光ファイバの切断に備えて、経路を二重化し、ノードを孤立させないようにできるN×N光波長合分波装置を実現できる。   At the same time, when constructing a full mesh WDM optical signal transmission system, in order to prepare for the disconnection of the optical fiber provided between the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device and the communication node, the path is duplicated so that the node is not isolated. An N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device can be realized.

以下、図面を参照して本発明に係るN×N光波長合分波装置(以下、単に光波長合分波装置ともいう。)の実施形態を詳しく説明する。   Embodiments of an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device (hereinafter also simply referred to as an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device) according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1から3を参照して、本発明に係る光波長合分波装置の第1の実施の形態を説明する。
[First Embodiment]
A first embodiment of an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明は、N入力M出力のアレイ導波路回折格子と、M入力N出力のアレイ導波路回折格子を内部に備える光波長合分波装置として実施することができる。ここで、NおよびMは2以上の整数である。図1に、N=6、M=8とした場合の光波長合分波装置の構成例を示す。   The present invention can be implemented as an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device including an array waveguide diffraction grating having N inputs and M outputs and an array waveguide diffraction grating having M inputs and N outputs. Here, N and M are integers of 2 or more. FIG. 1 shows a configuration example of an optical wavelength multiplexer / demultiplexer when N = 6 and M = 8.

図1に示す光波長合分波装置は、N本の第1入力導波路101、第1スラブ導波路102、所定の光路長差を有する第1アレイ導波路103、第2スラブ導波路104およびM本の第1出力導波路105によって構成される第1アレイ導波路回折格子と、M本の第2入力導波路107、第3スラブ導波路108、所定の光路長差を有する第2アレイ導波路109、第4スラブ導波路110およびN本の第2出力導波路111によって構成される第2アレイ導波路回折格子と、第1出力導波路105と第2入力導波路107とを接続するM本の接続導波路106とを含む。   The optical wavelength multiplexing / demultiplexing device shown in FIG. 1 includes N first input waveguides 101, a first slab waveguide 102, a first array waveguide 103 having a predetermined optical path length difference, a second slab waveguide 104, and A first arrayed waveguide diffraction grating composed of M first output waveguides 105, an M second input waveguide 107, a third slab waveguide 108, and a second array waveguide having a predetermined optical path length difference. M connecting the first output waveguide 105 and the second input waveguide 107 to the second arrayed waveguide diffraction grating constituted by the waveguide 109, the fourth slab waveguide 110 and the N second output waveguides 111. Connection waveguide 106 of the book.

以下に、本実施形態の光波長合分波装置における光波長合分波の原理を説明する。
第1入力導波路101に入力された光信号は、導波路ごとに異なる所定の位置から第1のスラブ導波路102に入力される。第1スラブ導波路102に入力された光信号は第1スラブ導波路102を伝播し、入力された位置に応じて定まる位相関係で、第1アレイ導波路103に分配されて入力される。第1アレイ導波路103は、所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路で構成されている。第1アレイ導波路103に入力された光信号は、波長ごとに定まる位相関係で第2のスラブ導波路104に入力される。第2のスラブ導波路に入力された光信号は、入力された位相関係に応じて定まる位置に集光し、第1出力導波路105から出力される。
The principle of optical wavelength multiplexing / demultiplexing in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment will be described below.
The optical signal input to the first input waveguide 101 is input to the first slab waveguide 102 from a predetermined position that differs for each waveguide. The optical signal input to the first slab waveguide 102 propagates through the first slab waveguide 102 and is distributed and input to the first array waveguide 103 with a phase relationship determined according to the input position. The first arrayed waveguide 103 is composed of a plurality of waveguides that become longer with a predetermined waveguide length difference. The optical signal input to the first array waveguide 103 is input to the second slab waveguide 104 with a phase relationship determined for each wavelength. The optical signal input to the second slab waveguide is condensed at a position determined according to the input phase relationship and output from the first output waveguide 105.

このようにして、第1入力導波路101と、第1スラブ導波路102と、第1アレイ導波路103と、第2スラブ導波路104と、第1出力導波路105とによって、N入力M出力の第1アレイ導波路回折格子が形成され、入力された光信号が、信号の入力ポートと信号の波長に応じて定まる出力ポートから出力される機能が実現される。   In this way, the first input waveguide 101, the first slab waveguide 102, the first arrayed waveguide 103, the second slab waveguide 104, and the first output waveguide 105 provide N input M output. The first arrayed waveguide diffraction grating is formed, and the function of outputting the input optical signal from the input port of the signal and the output port determined according to the wavelength of the signal is realized.

同様に、第2入力導波路107に入力された光信号は、導波路ごとに異なる所定の位置から第3のスラブ導波路108に入力される。第3スラブ導波路108に入力された光信号は第3スラブ導波路108を伝播し、入力された位置に応じて定まる位相関係で、第2アレイ導波路109に分配されて入力される。第2アレイ導波路109は、所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路で構成されている。第2アレイ導波路109に入力された光信号は、波長ごとに定まる位相関係で第4のスラブ導波路110に入力される。第4のスラブ導波路に入力された光信号は、入力された位相関係に応じて定まる位置に集光し、第2出力導波路111から出力される。   Similarly, the optical signal input to the second input waveguide 107 is input to the third slab waveguide 108 from a predetermined position that differs for each waveguide. The optical signal input to the third slab waveguide 108 propagates through the third slab waveguide 108 and is distributed and input to the second array waveguide 109 with a phase relationship determined according to the input position. The second arrayed waveguide 109 is composed of a plurality of waveguides that are sequentially longer with a predetermined waveguide length difference. The optical signal input to the second array waveguide 109 is input to the fourth slab waveguide 110 with a phase relationship determined for each wavelength. The optical signal input to the fourth slab waveguide is condensed at a position determined according to the input phase relationship and output from the second output waveguide 111.

このようにして、第2入力導波路107と、第3スラブ導波路108と、第2アレイ導波路109と、第4スラブ導波路110と、第2出力導波路111とによって、M入力N出力の第2アレイ導波路回折格子が形成され、入力された光信号が、信号の入力ポートと信号の波長に応じて定まる出力ポートから出力される機能が実現される。   In this way, the second input waveguide 107, the third slab waveguide 108, the second array waveguide 109, the fourth slab waveguide 110, and the second output waveguide 111 provide an M input N output. The second arrayed waveguide diffraction grating is formed, and the function of outputting the input optical signal from the input port of the signal and the output port determined according to the wavelength of the signal is realized.

ここで、第1アレイ導波路回折格子の波長入出力特性を、N本の第1入力導波路101のうちの第a番目の入力導波路から入力され、M本の第1出力導波路105のうちの第b番目の出力導波路に出力される光信号の波長を、適切に定義された波長番号を用いて、λ(a+b−1)となるように、導波路構造を設計するものとする。ここで、aは1≦a≦Nの整数、bは1≦b≦Mの整数である。   Here, the wavelength input / output characteristics of the first arrayed waveguide diffraction grating are input from the a-th input waveguide among the N first input waveguides 101, and the M first output waveguides 105 The waveguide structure is designed so that the wavelength of the optical signal output to the b-th output waveguide is λ (a + b−1) using an appropriately defined wavelength number. . Here, a is an integer of 1 ≦ a ≦ N, and b is an integer of 1 ≦ b ≦ M.

同様に、第2アレイ導波路回折格子の波長入出力特性を、N本の第2出力導波路111のうちの第a番目の出力導波路から入力され、M本の第2入力導波路107のうちの第b番目の入力導波路に出力される光信号の波長を、適切に定義された波長番号を用いて、λ(a+b−1)となるように、導波路構造を設計するものとする。すなわち、N本の第2入力導波路107のうちの第b番目の入力導波路から入力され、M本の第2出力導波路111のうちの第a番目の出力導波路に出力される光信号の波長を、適切に定義された波長番号を用いて、λ(a+b−1)となるように、導波路構造を設計するものとする。   Similarly, the wavelength input / output characteristics of the second arrayed waveguide grating are input from the a-th output waveguide of the N second output waveguides 111, and the M second input waveguides 107 are connected. The waveguide structure is designed so that the wavelength of the optical signal output to the b-th input waveguide is λ (a + b−1) using an appropriately defined wavelength number. . That is, an optical signal that is input from the b-th input waveguide of the N second input waveguides 107 and output to the a-th output waveguide of the M second output waveguides 111. The waveguide structure is designed so that the wavelength becomes λ (a + b−1) using an appropriately defined wavelength number.

本実施形態の光波長合分波装置は、第1アレイ導波路回折格子のN本の入力導波路を入力ポートとする。また、第1アレイ導波路回折格子のM本の出力導波路は、M本の接続導波路106を介して、それぞれ第2アレイ導波路回折格子のM本の入力導波路に接続する。また、第2アレイ導波路回折格子のN本の出力導波路を出力ポートとすることで構成する。   The optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment uses N input waveguides of the first arrayed waveguide diffraction grating as input ports. Further, the M output waveguides of the first array waveguide diffraction grating are connected to the M input waveguides of the second array waveguide diffraction grating through the M connection waveguides 106, respectively. Further, the N output waveguides of the second arrayed waveguide diffraction grating are used as output ports.

このとき、本実施形態の光波長合分波装置全体の波長入出力特性は、次のとおりである。   At this time, the wavelength input / output characteristics of the entire optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of the present embodiment are as follows.

第1アレイ導波路回折格子の第m番目の出力導波路が、第2アレイ導波路回折格子の第c(m)番目の入力導波路に接続されるとするとき、光波長合分波装置の第A番目の入力ポートに入力された波長λ(A+m−1)の信号が、(1)第1アレイ導波路回折格子の第m番目の出力導波路に出力され、(2)第2アレイ導波路回折格子の第c(m)番目の入力導波路に入力され、(3)光波長合分波装置の第{A+m−c(m)}番目の出力ポートから出力される。ここで、Aは1≦A≦Nの整数、mは1≦m≦Mの整数である。c(m)は、mによって定まる1以上M以下の整数であり、かつ以下で説明するCが2以上の定数ずつ異なる値となるような整数である。   When the mth output waveguide of the first array waveguide diffraction grating is connected to the c (m) th input waveguide of the second array waveguide diffraction grating, the optical wavelength multiplexer / demultiplexer A signal of wavelength λ (A + m−1) input to the Ath input port is output to (1) the mth output waveguide of the first array waveguide diffraction grating, and (2) the second array conductor. The signal is input to the c (m) th input waveguide of the waveguide diffraction grating, and (3) is output from the {A + mc (m)} th output port of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device. Here, A is an integer of 1 ≦ A ≦ N, and m is an integer of 1 ≦ m ≦ M. c (m) is an integer of 1 or more and M or less determined by m, and is an integer such that C described below becomes a different value by a constant of 2 or more.

つまり、接続導波路106が結ぶ、第2アレイ導波路回折格子の入力導波路107の番号と、第1アレイ導波路回折格子の出力導波路105の番号との差がCであるとき、該接続導波路を通る光信号は、光波長合分波装置の第(A−C)番目の出力ポートから出力される。   That is, when the difference between the number of the input waveguide 107 of the second array waveguide diffraction grating and the number of the output waveguide 105 of the first array waveguide diffraction grating connected by the connection waveguide 106 is C, the connection The optical signal passing through the waveguide is output from the (AC) -th output port of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device.

従って、光波長合分波装置の第A番目の入力ポートから入力され、第(A−C)番目の出力ポートから出力される光信号の数は、接続導波路106が結ぶ導波路番号の差がCである導波路の数と一致する。   Therefore, the number of optical signals that are input from the Ath input port of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer and output from the (AC) th output port is the difference between the waveguide numbers connected by the connection waveguide 106. Corresponds to the number of waveguides where C is C.

このことから、本実施形態の光波長合分波装置において、接続導波路106を適切に配置することで、所望の波長入出力特性を得ることができる。   From this, in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment, a desired wavelength input / output characteristic can be obtained by appropriately arranging the connection waveguide 106.

特に、接続する導波路番号の差が等しい接続導波路106を複数設けることで、同一の入出力ポート間で通信に用いることのできる波長数を拡張することができることに注目されたい。   In particular, it should be noted that the number of wavelengths that can be used for communication between the same input / output ports can be expanded by providing a plurality of connection waveguides 106 having the same difference in waveguide number to be connected.

図1に示す本実施形態においては、M本の接続導波路106は、次のように第1アレイ導波路回折格子の出力導波路105を、第2アレイ導波路回折格子の入力導波路107に接続している。   In the present embodiment shown in FIG. 1, the M connecting waveguides 106 are connected to the output waveguide 105 of the first array waveguide diffraction grating as the input waveguide 107 of the second array waveguide diffraction grating as follows. Connected.

第1番目の出力導波路を、第1番目の入力導波路に接続する(C=0)。
第2番目の出力導波路を、第4番目の入力導波路に接続する(C=2)。
第3番目の出力導波路を、第7番目の入力導波路に接続する(C=4)。
第4番目の出力導波路を、第2番目の入力導波路に接続する(C=−2)。
第5番目の出力導波路を、第5番目の入力導波路に接続する(C=0)。
第6番目の出力導波路を、第8番目の入力導波路に接続する(C=2)。
第7番目の出力導波路を、第3番目の入力導波路に接続する(C=−4)。
第8番目の出力導波路を、第6番目の入力導波路に接続する(C=−2)。
The first output waveguide is connected to the first input waveguide (C = 0).
The second output waveguide is connected to the fourth input waveguide (C = 2).
The third output waveguide is connected to the seventh input waveguide (C = 4).
The fourth output waveguide is connected to the second input waveguide (C = −2).
The fifth output waveguide is connected to the fifth input waveguide (C = 0).
The sixth output waveguide is connected to the eighth input waveguide (C = 2).
The seventh output waveguide is connected to the third input waveguide (C = -4).
The eighth output waveguide is connected to the sixth input waveguide (C = −2).

このように、接続導波路106を設ける場合には、図2に示される波長入出力特性を得ることができる。   In this manner, when the connection waveguide 106 is provided, the wavelength input / output characteristics shown in FIG. 2 can be obtained.

これは、接続導波路106が結ぶ導波路番号の差Cに着目すると、
C=4である導波路が1本であるため、入力ポート番号6から出力ポート番号2、入力ポート番号5から出力ポート番号1に出力される波長が1波長存在し、
C=2である導波路が2本であるため、入力ポート番号6から出力ポート番号4、入力ポート番号5から出力ポート番号3、入力ポート番号4から出力ポート番号2、入力ポート番号3から出力ポート番号1に出力される波長が2波長存在し、
C=0である導波路が2本であるため、入力ポート番号6から出力ポート番号6、入力ポート番号5から出力ポート番号5、入力ポート番号4から出力ポート番号4、入力ポート番号3から出力ポート番号3、入力ポート番号2から出力ポート番号2、入力ポート番号1から出力ポート番号1に出力される波長が2波長存在し、
C=−2である導波路が2本であるため、入力ポート番号4から出力ポート番号6、入力ポート番号3から出力ポート番号5、入力ポート番号2から出力ポート番号4、入力ポート番号1から出力ポート番号3に出力される波長が2波長存在し、
C=−4である導波路が1本であるため、入力ポート番号2から出力ポート番号6、入力ポート番号1から出力ポート番号5に出力される波長が1波長存在するためである。
When attention is paid to the difference C between the waveguide numbers connected by the connecting waveguide 106,
Since there is one waveguide with C = 4, there is one wavelength output from the input port number 6 to the output port number 2, and from the input port number 5 to the output port number 1,
Since there are two waveguides with C = 2, input port number 6 to output port number 4, input port number 5 to output port number 3, input port number 4 to output port number 2, and output from input port number 3 There are two wavelengths output to port number 1,
Since there are two waveguides with C = 0, input port number 6 to output port number 6, input port number 5 to output port number 5, input port number 4 to output port number 4, and output from input port number 3 There are two wavelengths output from port number 3, input port number 2 to output port number 2, input port number 1 to output port number 1,
Since there are two waveguides with C = -2, input port number 4 to output port number 6, input port number 3 to output port number 5, input port number 2 to output port number 4, and input port number 1 There are two wavelengths output to output port number 3,
This is because there is one wavelength output from the input port number 2 to the output port number 6 and from the input port number 1 to the output port number 5 because there is one waveguide with C = -4.

ここで、接続導波路106が結ぶ導波路番号の差Cが<2>ずつ異なる値(0または2の倍数)であることに注目されたい。   Here, it should be noted that the difference C between the waveguide numbers connected by the connection waveguide 106 is a value (0 or a multiple of 2) that differs by <2>.

このように導波路を設けることで、<2>ずつ異なる入出力導波路に注目するとフルメッシュの接続が実現される。(< >内の数字は、動作原理上、必ず一致する。)即ち、奇数番目の入力ポートと奇数番目の出力ポートのみに注目すると3×3のフルメッシュ接続が実現されており、偶数番目の入力ポートと偶数番目の出力ポートのみに注目しても同様の3×3のフルメッシュ接続が実現されている。   By providing the waveguides in this way, a full mesh connection is realized when attention is paid to input / output waveguides that are different by <2>. (Numbers in <> always match on the principle of operation.) That is, when only the odd-numbered input ports and odd-numbered output ports are noted, 3 × 3 full mesh connection is realized, and even-numbered Similar attention is paid to only the input port and the even-numbered output port, and the same 3 × 3 full mesh connection is realized.

該N×N光波長合分波装置(ここでは6×6光波長合分波装置)を用いれば、経路が二重化されて光ファイバの切断時にノードが孤立しない、フルメッシュWDM光信号伝送システムを形成できる。   By using the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device (here, 6 × 6 optical wavelength multiplexing / demultiplexing device), a full mesh WDM optical signal transmission system in which a path is duplexed and a node is not isolated when an optical fiber is cut is obtained. Can be formed.

例えば、図3に示すように、中心に6×6光波長合分波装置301を設置し、第1の通信ノードが備えるWDM信号送受信装置と6×6光波長合分波装置301の第1および第2の入出力ポートとを光ファイバ303で接続し、第2の通信ノードが備えるWDM信号送受信装置と6×6光波長合分波装置301の第3および第4の入出力ポートとを光ファイバ303で接続し、第3の通信ノードが備えるWDM信号送受信装置と6×6光波長合分波装置301の第5および第6の入出力ポートとを光ファイバ303で接続するする。   For example, as shown in FIG. 3, a 6 × 6 optical wavelength multiplexing / demultiplexing device 301 is installed at the center, and the first of the WDM signal transmitting / receiving device and the 6 × 6 optical wavelength multiplexing / demultiplexing device 301 included in the first communication node. And the second input / output port through an optical fiber 303, and the WDM signal transmitting / receiving device provided in the second communication node and the third and fourth input / output ports of the 6 × 6 optical wavelength multiplexer / demultiplexer 301 are connected to each other. The optical fiber 303 is connected, and the WDM signal transmitting / receiving device included in the third communication node is connected to the fifth and sixth input / output ports of the 6 × 6 optical wavelength multiplexer / demultiplexer 301 via the optical fiber 303.

このように、6×6光波長合分波装置301とWDM信号送受信装置を備える3ケ所の通信ノード302とを接続することにより、第1から第3の通信ノード間に、6×6光波長合分波装置301の第1、第3、第5入出力ポートを介して形成されるフルメッシュ接続と、6×6光波長合分波装置301の第2、第4、第6入出力ポートを介して形成されるフルメッシュ接続という、全く同じ接続関係を有する<2>つのフルメッシュ接続を同時に得ることができる。(前出の< >内の数字と等しい数のフルメッシュ接続が得られる。)
従って、いずれかの光ファイバが断線した場合でも、該当する光ファイバを含まないフルメッシュ接続が維持されるので、ノードの孤立を避けることができる。
In this way, by connecting the 6 × 6 optical wavelength multiplexing / demultiplexing device 301 and the three communication nodes 302 including the WDM signal transmission / reception device, a 6 × 6 optical wavelength is provided between the first to third communication nodes. A full mesh connection formed via the first, third, and fifth input / output ports of the multiplexer / demultiplexer 301, and the second, fourth, and sixth input / output ports of the 6 × 6 optical wavelength multiplexer / demultiplexer 301 <2> two full mesh connections having the same connection relationship, that is, a full mesh connection formed through the network, can be obtained at the same time. (The number of full mesh connections equal to the number in <> above is obtained.)
Therefore, even when any one of the optical fibers is disconnected, a full mesh connection that does not include the corresponding optical fiber is maintained, so that node isolation can be avoided.

なお、本実施形態のN×N光波長合分波装置において、隣接ポート間クロストーク特性(出力光信号が、隣接ポートに漏れる現象)が悪い場合が考えられる。そのような場合には、2つのフルメッシュ接続のうち、一方の信号を逆方向に流すことで、漏れ信号による混信を防ぐことができる。   In the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment, there may be a case where the crosstalk characteristics between adjacent ports (a phenomenon in which an output optical signal leaks to an adjacent port) is poor. In such a case, interference due to a leakage signal can be prevented by flowing one of the two full mesh connections in the opposite direction.

即ち具体的には、6×6光波長合分波装置301の第1、第3、第5入出力ポートを介して形成されるフルメッシュ接続においては、6×6光波長合分波装置301の入力ポートから信号を入力して、出力ポートから信号を出力するように構成する。   Specifically, in the full mesh connection formed through the first, third, and fifth input / output ports of the 6 × 6 optical wavelength multiplexing / demultiplexing device 301, the 6 × 6 optical wavelength multiplexing / demultiplexing device 301 is used. A signal is input from the input port and a signal is output from the output port.

また、6×6光波長合分波装置301の第2、第4、第6入出力ポートを介して形成されるフルメッシュ接続においては、逆に6×6光波長合分波装置301の出力ポートから信号を入力して、入力ポートから信号を出力するように構成する。   On the other hand, in the full mesh connection formed via the second, fourth, and sixth input / output ports of the 6 × 6 optical wavelength multiplexer / demultiplexer 301, the output of the 6 × 6 optical wavelength multiplexer / demultiplexer 301 is reversed. A signal is input from the port, and the signal is output from the input port.

このような構成とすることで、隣接ポートから漏れ出した信号は、受信器ではなく送信器に入力されるため、通信に影響を及ぼさず、通信品質を向上できる。   With such a configuration, the signal leaking from the adjacent port is input to the transmitter instead of the receiver, so that communication quality is not affected and communication quality can be improved.

以上のように光波長合分波装置を構成することで、N×N光波長合分波装置のポート間で通信に用いることのできる光信号の波長数を自在に拡張し、ポート間に必要なだけ光信号の波長数を割り当てることができるN×N光波長合分波装置を実現できる。   By configuring the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device as described above, the number of wavelengths of optical signals that can be used for communication between the ports of the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device can be freely expanded and required between the ports. An N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device that can allocate the number of wavelengths of the optical signal as much as possible can be realized.

同時に、フルメッシュWDM光信号伝送システムを構築する際に、N×N光波長合分波装置と通信ノード間の光ファイバの切断に備えて経路を二重化し、ノードを孤立させないようにできるN×N光波長合分波装置を実現できる。   At the same time, when constructing a full mesh WDM optical signal transmission system, N × N can be used to duplex the path in preparation for the disconnection of the optical fiber between the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device and the communication node so that the node is not isolated. An N optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be realized.

なお、上記説明では、差Cが<2>ずつ異なる値(0または2の倍数)の例を説明したが、差Cが2以上の定数ずつ異なる値となるように設定してもよい。例えば、差Cが、<3>ずつ異なる値(0,±3,±6・・・)となるように設定することもできる。また、差Cが0以外の2以上の定数ずつ異なる値(±1,±3,±5・・・あるいは・・・−2,1,4,7・・・)となるように設定してもよい。つまり、差Cが2以上の等間隔の整数のいずれかとなるように設定することができる。即ち、pを2以上の整数の定数、qを整数の定数、kを任意の整数とする時に、差Cは、p×k+qで表すことができる。   In the above description, an example has been described in which the difference C is different by <2> (0 or a multiple of 2). However, the difference C may be set to have a different value by two or more constants. For example, the difference C may be set to be different values (0, ± 3, ± 6...) By <3>. Also, the difference C is set to be different values (± 1, ± 3, ± 5... Or..., -2, 1, 4, 7,...) By two or more constants other than 0. Also good. That is, the difference C can be set to any one of two or more equally spaced integers. That is, when p is an integer constant of 2 or more, q is an integer constant, and k is an arbitrary integer, the difference C can be expressed by p × k + q.

また、上記説明では、第1アレイ導波路回折格子のM本の出力導波路105と第2アレイ導波路回折格子のM本の入力導波路107とを接続する例として、接続導波路106の数をM本として説明したが、出力導波路105と入力導波路107とは、2本以上接続されていればよく、接続されない出力導波路105と入力導波路107とがあってもよい。   In the above description, as an example of connecting M output waveguides 105 of the first array waveguide diffraction grating and M input waveguides 107 of the second array waveguide diffraction grating, the number of connection waveguides 106 is used. However, two or more output waveguides 105 and input waveguides 107 may be connected, and there may be output waveguides 105 and input waveguides 107 that are not connected.

[第2の実施の形態]
図4を参照して、本発明に係る光波長合分波装置の第2の実施の形態を説明する。
本発明は、N入力M出力のアレイ導波路回折格子と、M入力N出力のアレイ導波路回折格子と、M入力M出力の光スイッチとを内部に備える光波長合分波装置として実施することができる。図4に、N=6、M=8とした場合の光波長合分波装置の構成例を示す。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The present invention is implemented as an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device including an N-input M-output arrayed waveguide diffraction grating, an M-input N-output arrayed waveguide diffraction grating, and an M-input M-output optical switch. Can do. FIG. 4 shows a configuration example of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device when N = 6 and M = 8.

図4に示す光波長合分波装置は、N本の第1入力導波路101と、第1スラブ導波路102、所定の光路長差を有する第1アレイ導波路103、第2スラブ導波路104およびM本の第1出力導波路105によって構成される第1のアレイ導波路回折格子と、M本の第2入力導波路107、第3スラブ導波路108、所定の光路長差を有する第2アレイ導波路109、第4スラブ導波路110およびN本の第2出力導波路111によって構成される第2のアレイ導波路回折格子と、第1出力導波路105および第2入力導波路107と接続Mされた入力M出力の光スイッチ401とを含む。   The optical wavelength multiplexing / demultiplexing device shown in FIG. 4 includes N first input waveguides 101, a first slab waveguide 102, a first array waveguide 103 having a predetermined optical path length difference, and a second slab waveguide 104. And the first arrayed waveguide diffraction grating constituted by the M first output waveguides 105, the M second input waveguides 107, the third slab waveguides 108, and the second having a predetermined optical path length difference. A second arrayed waveguide diffraction grating constituted by the arrayed waveguide 109, the fourth slab waveguide 110, and the N second output waveguides 111, and the first output waveguide 105 and the second input waveguide 107 are connected. And an input M output optical switch 401.

以下に、本実施形態の光波長合分波装置における光波長合分波の原理を説明する。
本実施形態における第1のアレイ導波路回折格子および第2のアレイ導波路回折格子の構成および機能は、前記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。
The principle of optical wavelength multiplexing / demultiplexing in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment will be described below.
Since the configurations and functions of the first arrayed waveguide diffraction grating and the second arrayed waveguide diffraction grating in the present embodiment are the same as those shown in the first embodiment, description thereof will be omitted.

本実施形態の特徴は、第1の実施形態におけるM本の接続導波路106の代わりに、M入力M出力の光スイッチ401を備えたことにある。   A feature of the present embodiment is that an M input M output optical switch 401 is provided instead of the M connection waveguides 106 in the first embodiment.

光スイッチ401は、設定を変更することにより、第1のアレイ導波路回折格子の出力導波路105と第2のアレイ導波路回折格子の入力導波路107との接続の組み合わせを任意に設定することができる。   The optical switch 401 can arbitrarily set the combination of the connection between the output waveguide 105 of the first arrayed waveguide grating and the input waveguide 107 of the second arrayed waveguide grating by changing the setting. Can do.

そこで、第1の実施形態と同様に、光スイッチ401が結ぶ入出力導波路番号の差Cが、2以上の定数ずつ異なる値となるように設定するものとする。   Therefore, as in the first embodiment, the difference C between the input / output waveguide numbers connected by the optical switch 401 is set to be a different value by two or more constants.

なお、光スイッチ401の具体的な構成としては、例えば、マッハツェンダ干渉計を組み合わせ、導波路材料の熱光学効果によって経路を切り替える、平面光導波回路(PLC)型のスイッチを使用することができる。   As a specific configuration of the optical switch 401, for example, a planar optical waveguide (PLC) type switch that combines a Mach-Zehnder interferometer and switches the path by the thermo-optic effect of the waveguide material can be used.

あるいは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを用いた2次元ないし3次元型の光スイッチを用いても良いし、熱毛管現象を利用した光導波路スイッチ、機械式のスイッチを使用しても良く、その実現方法は問わない。   Alternatively, a two-dimensional or three-dimensional optical switch using a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror, an optical waveguide switch using a thermocapillary phenomenon, or a mechanical switch may be used. The realization method does not ask | require.

本実施形態の光波長合分波装置全体の波長入出力特性は、上記第1の実施形態に示した光波長合分波装置全体の波長入出力特性と同一であるため、説明を省略する。   The wavelength input / output characteristics of the entire optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of the present embodiment are the same as the wavelength input / output characteristics of the entire optical wavelength multiplexing / demultiplexing device described in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

また、本実施形態の光波長合分波装置を用いると、経路が二重化されて光ファイバの切断時にノードが孤立しないフルメッシュWDM光信号伝送システムを形成できることも、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。   The first embodiment also shows that when the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment is used, it is possible to form a full mesh WDM optical signal transmission system in which paths are duplicated and nodes are not isolated when an optical fiber is cut. The description is omitted because it is the same as the above.

また、本実施形態の光波長合分波装置において、隣接ポート間クロストーク特性が悪い場合に、信号を逆方向に流すことで、漏れ信号による混信を防げることも、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。   Further, in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment, when the crosstalk characteristic between adjacent ports is poor, it is possible to prevent interference due to a leakage signal by causing a signal to flow in the reverse direction. The description is omitted because it is the same as that shown.

従って、以上のように光波長合分波装置を構成することで、N×N光波長合分波装置のポート間で通信に用いることのできる光信号の波長数を自在に拡張し、ポート間に必要なだけ光信号の波長数を割り当てることができるN×N光波長合分波装置を実現できるという特徴に加え、さらに需要に応じて入出力特性を変更する柔軟性を備えることができる。   Therefore, by configuring the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device as described above, the number of wavelengths of optical signals that can be used for communication between ports of the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device can be freely expanded, In addition to the feature of realizing an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device that can allocate the number of wavelengths of optical signals as necessary, it is possible to provide flexibility to change input / output characteristics according to demand.

同時に、フルメッシュWDM光信号伝送システムを構築する際に、N×N光波長合分波装置と通信ノード間の光ファイバの切断に備えて経路を二重化し、ノードを孤立させないようにできるN×N光波長合分波装置を実現できる。   At the same time, when constructing a full mesh WDM optical signal transmission system, N × N can be used to duplex the path in preparation for the disconnection of the optical fiber between the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device and the communication node so that the node is not isolated. An N optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be realized.

[第3の実施の形態]
図5を参照して、本発明に係る光波長合分波装置の第3の実施の形態を説明する。
本発明は、(N+M)入力(N+M)出力のアレイ導波路回折格子を内部に備える光波長合分波装置として実施することができる。図5に、N=6、M=8の場合の光波長合分波装置の構成例を示す。
[Third Embodiment]
With reference to FIG. 5, a third embodiment of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to the present invention will be described.
The present invention can be implemented as an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device including an array waveguide diffraction grating having (N + M) input (N + M) output therein. FIG. 5 shows a configuration example of an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device when N = 6 and M = 8.

図5に示す光波長合分波装置は、(N+M)本の入力導波路501、第1スラブ導波路502、所定の光路長差を有するアレイ導波路503、第2スラブ導波路504および(N+M)本の出力導波路505によって構成されるアレイ導波路回折格子と、入力導波路501と出力導波路505とを接続するM本の接続導波路506とを含む。   5 includes (N + M) input waveguides 501, first slab waveguides 502, arrayed waveguides 503 having a predetermined optical path length difference, second slab waveguides 504, and (N + M). ) An arrayed waveguide diffraction grating constituted by the output waveguides 505 and M connection waveguides 506 connecting the input waveguides 501 and the output waveguides 505.

以下に、本実施形態の光波長合分波装置における光波長合分波の原理を説明する。
入力導波路501と、第1スラブ導波路502と、所定の光路長差を有するアレイ導波路503と、第2スラブ導波路504と、出力導波路505とで構成されるアレイ導波路回折格子の機能は、上記第1の実施形態に示したアレイ導波路回折格子と同一であるため、説明を省略する。
The principle of optical wavelength multiplexing / demultiplexing in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment will be described below.
An array waveguide diffraction grating composed of an input waveguide 501, a first slab waveguide 502, an array waveguide 503 having a predetermined optical path length difference, a second slab waveguide 504, and an output waveguide 505. Since the function is the same as that of the arrayed waveguide grating shown in the first embodiment, the description thereof is omitted.

本実施形態では、アレイ導波路回折格子の波長入出力特性を、第a番目の入力導波路から入力され、第b番目の出力導波路に出力される光信号の波長を、適切に定義された波長番号を用いて、λ(a+b−1−N)となるように、導波路構造を設計するものとする。   In this embodiment, the wavelength input / output characteristics of the arrayed waveguide grating are appropriately defined as the wavelengths of the optical signals input from the a-th input waveguide and output to the b-th output waveguide. It is assumed that the waveguide structure is designed to be λ (a + b-1-N) using the wavelength number.

本実施形態の光波長合分波装置は、アレイ導波路回折格子の第1から第N番目の入力導波路を入力ポートとする。また、アレイ導波路回折格子の第1から第N番目の出力導波路を出力ポートとする。また、アレイ導波路回折格子の第(N+1)から第(N+M)番目の出力導波路は、M本の接続導波路106を介して、それぞれアレイ導波路回折格子の第(N+1)から第(N+M)番目の入力導波路に接続することで構成する。   The optical wavelength multiplexer / demultiplexer of this embodiment uses the first to Nth input waveguides of the arrayed waveguide diffraction grating as input ports. Also, the first to Nth output waveguides of the arrayed waveguide diffraction grating are used as output ports. In addition, the (N + 1) th to (N + M) th output waveguides of the arrayed waveguide grating are respectively connected to the (N + 1) th to (N + M) th of the arrayed waveguide grating via the M connection waveguides 106. It is configured by connecting to the first input waveguide.

このとき、本実施形態の光波長合分波装置全体の波長入出力特性は、次のとおりである。
アレイ導波路回折格子の第(N+m)番目の出力導波路が、アレイ導波路回折格子の第c(N+m)番目の入力導波路に接続されるとするとき、光波長合分波装置の第A番目の入力ポートに入力された、波長λ(A+m−1)の信号が、(1)アレイ導波路回折格子の第(N+m)番目の出力導波路に出力され、(2)アレイ導波路回折格子の第c(N+m)番目の入力導波路に入力され、(3)光波長合分波装置の第{A+m−c(m)}番目の出力ポートから出力される。
At this time, the wavelength input / output characteristics of the entire optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of the present embodiment are as follows.
When the (N + m) th output waveguide of the arrayed waveguide grating is connected to the c (N + m) th input waveguide of the arrayed waveguide grating, the Ath of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device The signal of wavelength λ (A + m−1) input to the th input port is output to the (N + m) th output waveguide of (1) the arrayed waveguide grating, and (2) the arrayed waveguide grating To the (c + N + m) th input waveguide, and (3) output from the {A + m−c (m)} th output port of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device.

この波長入出力特性は、上記第1の実施形態に示した光波長合分波装置全体の波長入出力特性と同一である。   This wavelength input / output characteristic is the same as the wavelength input / output characteristic of the entire optical wavelength multiplexing / demultiplexing device shown in the first embodiment.

また、本実施形態の光波長合分波装置を用いると、経路が二重化されて光ファイバの切断時にノードが孤立しないフルメッシュWDM光信号伝送システムを形成できることも、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。   The first embodiment also shows that when the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment is used, it is possible to form a full mesh WDM optical signal transmission system in which paths are duplicated and nodes are not isolated when an optical fiber is cut. The description is omitted because it is the same as the above.

また、本実施形態の光波長合分波装置において、隣接ポート間クロストーク特性が悪い場合に、信号を逆方向に流すことで、漏れ信号による混信を防げることも、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。   Further, in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment, when the crosstalk characteristic between adjacent ports is poor, it is possible to prevent interference due to a leakage signal by causing a signal to flow in the reverse direction. The description is omitted because it is the same as that shown.

従って、第1の実施形態において示したものと同様に、M本の接続導波路506が結ぶ入出力導波路番号の差Cが、2以上の定数ずつ異なる値となるように設定して光波長合分波装置を構成することで、N×N光波長合分波装置のポート間で通信に用いることのできる光信号の波長数を自在に拡張し、ポート間に必要なだけ光信号の波長数を割り当てることができるN×N光波長合分波装置を実現できる。   Accordingly, similarly to the one shown in the first embodiment, the difference C between the input / output waveguide numbers connected by the M connection waveguides 506 is set to be different from each other by two or more constants, and the optical wavelength is set. By configuring the multiplexing / demultiplexing device, the number of wavelengths of optical signals that can be used for communication between the ports of the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device can be freely expanded, and the number of optical signal wavelengths between the ports can be increased. An N × N optical wavelength multiplexer / demultiplexer that can be assigned a number can be realized.

同時に、フルメッシュWDM光信号伝送システムを構築する際に、N×N光波長合分波装置と通信ノード間の光ファイバの切断に備えて経路を二重化し、ノードを孤立させないようにできるN×N光波長合分波装置を実現できる。   At the same time, when constructing a full mesh WDM optical signal transmission system, N × N can be used to duplex the path in preparation for the disconnection of the optical fiber between the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device and the communication node so that the node is not isolated. An N optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be realized.

[第4の実施の形態]
図6を参照して、本発明に係る光波長合分波装置の第4の実施の形態を説明する。
本発明は、(N+M)入力(N+M)出力のアレイ導波路回折格子と、M入力M出力の光スイッチとを内部に備える光波長合分波装置として実施することができる。図6に、N=6、M=8の場合の光波長合分波装置の構成例を示す。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The present invention can be implemented as an optical wavelength multiplexer / demultiplexer including an (N + M) input (N + M) output arrayed waveguide diffraction grating and an M input M output optical switch. FIG. 6 shows a configuration example of an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device when N = 6 and M = 8.

図6に示す光波長合分波装置は、(N+M)本の入力導波路501、第1スラブ導波路502、所定の光路長差を有するアレイ導波路503、第2スラブ導波路504および(N+M)本の出力導波路505によって構成されるアレイ導波路回折格子と、入力導波路501および出力導波路505と接続されたM入力M出力の光スイッチ601とを含む。   The optical wavelength multiplexing / demultiplexing device shown in FIG. 6 includes (N + M) input waveguides 501, first slab waveguides 502, arrayed waveguides 503 having a predetermined optical path length difference, second slab waveguides 504, and (N + M). ) An arrayed waveguide diffraction grating constituted by the output waveguides 505, an input waveguide 501 and an M input M output optical switch 601 connected to the output waveguide 505.

以下に、本実施形態の光波長合分波装置における光波長合分波の原理を説明する。
本実施形態におけるアレイ導波路回折格子の構成および機能は、上記第3の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。
The principle of optical wavelength multiplexing / demultiplexing in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment will be described below.
Since the configuration and function of the arrayed waveguide diffraction grating in the present embodiment are the same as those shown in the third embodiment, description thereof is omitted.

本実施形態の特徴は、M本の接続導波路506の代わりに、M入力M出力の光スイッチ601を備えたことにある。   A feature of this embodiment is that an M input M output optical switch 601 is provided instead of the M connection waveguides 506.

光スイッチ601は、設定を変更することにより、接続するアレイ導波路回折格子の出力導波路505とアレイ導波路回折格子の入力導波路501との接続の組み合わせを任意に設定することができる。   The optical switch 601 can arbitrarily set the combination of connection between the output waveguide 505 of the arrayed waveguide grating and the input waveguide 501 of the arrayed waveguide grating by changing the setting.

そこで、第1の実施形態と同様に、光スイッチ601が結ぶ入出力導波路番号の差Cが、2以上の定数ずつ異なる値となるように設定するものとする。   Therefore, as in the first embodiment, the difference C between the input / output waveguide numbers connected by the optical switch 601 is set to be different from each other by two or more constants.

なお、光スイッチ601の具体的な構成としては、例えば、マッハツェンダ干渉計を組み合わせ、導波路材料の熱光学効果によって経路を切り替える、平面光導波回路(PLC)型のスイッチを使用することができる。   As a specific configuration of the optical switch 601, for example, a planar optical waveguide (PLC) type switch that combines a Mach-Zehnder interferometer and switches the path by the thermo-optic effect of the waveguide material can be used.

あるいは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを用いた2次元ないし3次元型の光スイッチを用いても良いし、熱毛管現象を利用した光導波路スイッチ、機械式のスイッチを使用しても良く、その実現方法は問わない。   Alternatively, a two-dimensional or three-dimensional optical switch using a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror, an optical waveguide switch using a thermocapillary phenomenon, or a mechanical switch may be used. The realization method does not ask | require.

本実施形態の光波長合分波装置全体の波長入出力特性は、上記第3の実施形態に示した光波長合分波装置全体の波長入出力特性と同一であるため、説明を省略する。   Since the wavelength input / output characteristics of the entire optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment are the same as the wavelength input / output characteristics of the entire optical wavelength multiplexing / demultiplexing device shown in the third embodiment, the description thereof is omitted.

また、本実施形態の光波長合分波装置を用いると、経路が二重化されて光ファイバの切断時にノードが孤立しないフルメッシュWDM光信号伝送システムを形成できることも、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。   The first embodiment also shows that when the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment is used, it is possible to form a full mesh WDM optical signal transmission system in which paths are duplicated and nodes are not isolated when an optical fiber is cut. The description is omitted because it is the same as the above.

また、本実施形態の光波長合分波装置において、隣接ポート間クロストーク特性が悪い場合に、信号を逆方向に流すことで、漏れ信号による混信を防げることも、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。   Further, in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment, when the crosstalk characteristic between adjacent ports is poor, it is possible to prevent interference due to a leakage signal by causing a signal to flow in the reverse direction. The description is omitted because it is the same as that shown.

従って、第3の実施形態において示したものと同様に、光スイッチ601が結ぶ入出力導波路番号の差Cが、2以上に定数ずつ異なる値となるように設定して光波長合分波装置を構成することで、N×N光波長合分波装置のポート間で通信に用いることのできる光信号の波長数を自在に拡張し、ポート間に必要なだけ光信号の波長数を割り当てることができるN×N光波長合分波装置を実現できるという特徴に加え、さらに需要に応じて入出力特性を変更する柔軟性を備えることができる。   Accordingly, as in the third embodiment, the optical wavelength multiplexer / demultiplexer is set by setting the difference C between the input and output waveguide numbers connected by the optical switch 601 to be different by a constant value of 2 or more. By freely configuring the number of optical signal wavelengths that can be used for communication between ports of the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device, and assigning as many optical signal wavelengths as possible between the ports. In addition to the feature that an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device capable of realizing the above can be realized, it is possible to provide flexibility to change input / output characteristics according to demand.

同時に、フルメッシュWDM光信号伝送システムを構築する際に、N×N光波長合分波装置と通信ノード間の光ファイバの切断に備えて経路を二重化し、ノードを孤立させないようにできるN×N光波長合分波装置を実現できる。   At the same time, when constructing a full mesh WDM optical signal transmission system, N × N can be used to duplex the path in preparation for the disconnection of the optical fiber between the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device and the communication node so that the node is not isolated. An N optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be realized.

[第5の実施の形態]
図7〜9を参照して、本発明に係る光波長合分波装置の第5の実施の形態を説明する。
本発明は、N入力M出力のアレイ導波路回折格子と、M入力N出力のアレイ導波路回折格子とを内部に備える光波長合分波装置として実施することができる。図7に、N=20、M=8の場合の光波長合分波装置の構成例を示す。
[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The present invention can be implemented as an optical wavelength multiplexer / demultiplexer including an N-input M-output arrayed waveguide diffraction grating and an M-input N-output arrayed waveguide diffraction grating inside. FIG. 7 shows a configuration example of an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device when N = 20 and M = 8.

図7に示す光波長合分波装置は、N本の第1入力導波路101、第1スラブ導波路102、所定の光路長差を有する第1アレイ導波路103、第2スラブ導波路104およびM本の第1出力導波路105によって構成される第1のアレイ導波路回折格子と、M本の第2入力導波路107、第3スラブ導波路108、所定の光路長差を有する第2アレイ導波路109、第4スラブ導波路110およびN本の第2出力導波路111によって構成される第2のアレイ導波路回折格子と、第1出力導波路105と第2入力導波路107とを接続するM本の接続導波路106と、第2出力導波路111と接続されたN/2個の光カプラ701とを含む。本実施形態では、Nは4以上の整数かつ2の倍数である。   7 includes an N number of first input waveguides 101, a first slab waveguide 102, a first array waveguide 103 having a predetermined optical path length difference, a second slab waveguide 104, and A first arrayed waveguide diffraction grating composed of M first output waveguides 105, an M second input waveguide 107, a third slab waveguide 108, and a second array having a predetermined optical path length difference The second arrayed waveguide diffraction grating constituted by the waveguide 109, the fourth slab waveguide 110 and the N second output waveguides 111 is connected to the first output waveguide 105 and the second input waveguide 107. M / 2 connection waveguides 106 and N / 2 optical couplers 701 connected to the second output waveguide 111. In the present embodiment, N is an integer of 4 or more and a multiple of 2.

以下に、本実施形態の光波長合分波装置における光波長合分波の原理を説明する。
本実施形態における第1のアレイ導波路回折格子および第2のアレイ導波路回折格子の構成および機能は、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。
The principle of optical wavelength multiplexing / demultiplexing in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment will be described below.
Since the configurations and functions of the first arrayed waveguide diffraction grating and the second arrayed waveguide diffraction grating in the present embodiment are the same as those shown in the first embodiment, description thereof will be omitted.

さらに、本実施形態における第1のアレイ導波路回折格子と第2のアレイ導波路回折格子とを接続するM本の接続導波路106は、上記第1の実施形態に示したものと同様に、入出力導波路番号の差Cが、2以上の定数ずつ異なる値となるように設定されたものであるため、説明を省略する。   Further, the M connecting waveguides 106 that connect the first arrayed waveguide diffraction grating and the second arrayed waveguide diffraction grating in the present embodiment are similar to those shown in the first embodiment. Since the difference C between the input / output waveguide numbers is set to have different values by two or more constants, the description is omitted.

本実施形態の光波長合分波装置全体の波長入出力特性を以下に説明する。
図8に、入力ポートに関しては5から14までの10ポートのみに注目し、出力ポートに関しては第2のアレイ導波路回折格子に含まれる20本の第2出力導波路111までに注目した場合の波長入出力特性である。
The wavelength input / output characteristics of the entire optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment will be described below.
FIG. 8 shows a case where only 10 ports from 5 to 14 are focused on the input ports, and up to 20 second output waveguides 111 included in the second arrayed waveguide diffraction grating are focused on the output ports. Wavelength input / output characteristics.

本実施形態の光波長合分波装置においては、第2のアレイ導波路回折格子に含まれる20本の第2出力導波路111は、さらに10個の光カプラ701を用いて、10本ずつ離れた第2出力導波路からの出力が結合される。すなわち、第2出力導波路111のうち第1番目と第11番目の導波路からの出力が光カプラ701のうちの第1番目の光カプラによって結合され、第2出力導波路111のうち第10番目と第20番目の導波路からの出力が光カプラ701のうちの第10番目の光カプラによって順次結合される。   In the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment, the 20 second output waveguides 111 included in the second arrayed waveguide diffraction grating are further separated by 10 by using 10 optical couplers 701. The outputs from the second output waveguide are combined. That is, the outputs from the first and eleventh waveguides of the second output waveguide 111 are combined by the first optical coupler of the optical coupler 701, and the tenth of the second output waveguide 111. The outputs from the 20th and 20th waveguides are sequentially coupled by the 10th optical coupler of the optical couplers 701.

つまり、N/2個の光カプラ701は各々、第1アレイ導波路回折格子のN本の第1入力導波路101のうちの上記の2以上の定数に等しい間隔(上記の< >内の数字と等しい数)だけ離れた入力導波路から入力された光信号を出力する第2アレイ導波路回折格子の第2出力導波路111のうちの2つと光結合する。特に、Cのとり得る値の最大値をCmax,最小値をCminとすると、光カプラ701によって結合される第2出力導波路111のうちの2つの導波路の間隔は、Cmax−Cmin+(上記の< >内の数字と等しい数)とすることで望ましい特性が得られる。   In other words, each of N / 2 optical couplers 701 has an interval equal to the above-described two or more constants in N first input waveguides 101 of the first arrayed waveguide grating (numbers in <> above). Are optically coupled to two of the second output waveguides 111 of the second arrayed waveguide diffraction grating that outputs the optical signals input from the input waveguides separated by the same number). In particular, if the maximum value of C is Cmax and the minimum value is Cmin, the interval between the two waveguides of the second output waveguide 111 coupled by the optical coupler 701 is Cmax−Cmin + (the above-mentioned Desirable characteristics can be obtained by setting the number equal to the number in <>.

このとき、本実施形態の光波長合分波装置全体の波長入出力特性は、図9に示す通り、入力ポートに関しては5から14までの10ポートのみに注目し、出力ポートに関しては光カプラ701からの出力に注目すると、第1の実施形態に示した特性と同一の特徴を有する。   At this time, as shown in FIG. 9, the wavelength input / output characteristics of the entire optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the present embodiment focus on only 10 ports from 5 to 14 for the input ports, and the optical coupler 701 for the output ports. When attention is paid to the output from, it has the same characteristics as the characteristics shown in the first embodiment.

従って、本実施形態の光波長合分波装置を用いると、経路が二重化されて光ファイバの切断時にノードが孤立しないフルメッシュWDM光信号伝送システムを形成できることも、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。   Therefore, when the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment is used, it is also shown in the first embodiment that a full-mesh WDM optical signal transmission system can be formed in which paths are duplicated and nodes are not isolated when an optical fiber is cut. The description is omitted because it is the same as the above.

また、本実施形態の光波長合分波装置において、隣接ポート間クロストーク特性が悪い場合に、信号を逆方向に流すことで、漏れ信号による混信を防げることも、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。   Further, in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment, when the crosstalk characteristic between adjacent ports is poor, it is possible to prevent interference due to a leakage signal by causing a signal to flow in the reverse direction. The description is omitted because it is the same as that shown.

従って、以上のように光波長合分波装置を構成することで、N×N光波長合分波装置のポート間で通信に用いることのできる光信号の波長数を自在に拡張し、ポート間に必要なだけ光信号の波長数を割り当てることができるN×N光波長合分波装置を実現できる。   Therefore, by configuring the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device as described above, the number of wavelengths of optical signals that can be used for communication between ports of the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device can be freely expanded, Thus, it is possible to realize an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device that can allocate the number of wavelengths of optical signals as necessary.

同時に、フルメッシュWDM光信号伝送システムを構築する際に、N×N光波長合分波装置と通信ノード間の光ファイバの切断に備えて経路を二重化し、ノードを孤立させないようにできるN×N光波長合分波装置を実現できる。   At the same time, when constructing a full-mesh WDM optical signal transmission system, N × N can be used to duplex the path in preparation for disconnection of the optical fiber between the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device and the communication node so that the node is not isolated. An N optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be realized.

なお、第1の実施形態と第2の実施形態の関係と同様に、M本の接続導波路106がM入力M出力の光スイッチ401に置き換わっても、光スイッチ401が結ぶ入出力導波路番号の差Cが、2以上の定数ずつ異なる値となるように設定されていれば、同様の機能を有するN×N光波長合分波装置を実現できることに変わりはない。   Similar to the relationship between the first embodiment and the second embodiment, the input / output waveguide numbers connected by the optical switch 401 even when the M connection waveguides 106 are replaced with the M input M output optical switch 401. If the difference C is set to have different values by two or more constants, an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device having the same function can be realized.

[第6の実施の形態]
図10を参照して、本発明に係る光波長合分波装置の第6の実施の形態を説明する。
本発明は、(N+M)入力(N+M)出力のアレイ導波路回折格子を内部に備える光波長合分波装置として実施することができる。図10に、N=20、M=8の場合の光波長合分波装置の構成例を示す。
[Sixth Embodiment]
A sixth embodiment of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The present invention can be implemented as an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device including an array waveguide diffraction grating having (N + M) input (N + M) output therein. FIG. 10 shows a configuration example of an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device when N = 20 and M = 8.

図10に示す光波長合分波装置は、(N+M)本の入力導波路501、第1スラブ導波路502、所定の光路長差を有するアレイ導波路503、第2スラブ導波路504および(N+M)本の出力導波路505からなるアレイ導波路回折格子と、入力導波路501と出力導波路505とを接続するM本の接続導波路506と、出力導波路505と接続されたN/2個の光カプラ701を含む。本実施形態では、Nは4以上の整数かつ2の倍数である。   The optical wavelength multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 10 includes (N + M) input waveguides 501, first slab waveguides 502, arrayed waveguides 503 having a predetermined optical path length difference, second slab waveguides 504, and (N + M). ) Arrayed waveguide diffraction grating composed of one output waveguide 505, M connection waveguides 506 connecting the input waveguide 501 and the output waveguide 505, and N / 2 connected to the output waveguide 505 The optical coupler 701 is included. In the present embodiment, N is an integer of 4 or more and a multiple of 2.

以下に、本実施形態の光波長合分波装置における光波長合分波の原理を説明する。
アレイ導波路回折格子の構成および機能は、上記第3の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。
The principle of optical wavelength multiplexing / demultiplexing in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment will be described below.
Since the configuration and function of the arrayed waveguide diffraction grating are the same as those shown in the third embodiment, description thereof is omitted.

M本の接続導波路506は、上記第3の実施形態に示したものと同様に、入出力導波路番号の差Cが、2以上の定数ずつ異なる値となるように設定されたものであるため、説明を省略する。   The M connection waveguides 506 are set so that the difference C between the input and output waveguide numbers becomes a different value by two or more constants, as in the third embodiment. Therefore, the description is omitted.

N/2個の光カプラ701は、上記第5の実施形態に示したものと同様に、アレイ導波路回折格子の出力導波路505のうちの20本の導波路と接続され、10本ずつ離れた2つの出力導波路からの出力を結合する。   N / 2 optical couplers 701 are connected to 20 waveguides out of the output waveguides 505 of the arrayed waveguide diffraction grating, and are separated from each other by 10 in the same manner as in the fifth embodiment. Combine the outputs from the two output waveguides.

本実施形態の光波長合分波装置全体の波長入出力特性は、アレイ導波路回折格子の入出力特性が上記第3の実施形態に示したものと同一であるため、結果的に、上記第5の実施形態に示したものと同一であるため説明を省略する。   The wavelength input / output characteristics of the entire optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment are the same as those shown in the third embodiment because the input / output characteristics of the arrayed waveguide grating are the same. The description is omitted because it is the same as that shown in the fifth embodiment.

また、本実施形態の光波長合分波装置を用いると、経路が二重化されて光ファイバの切断時にノードが孤立しないフルメッシュWDM光信号伝送システムを形成できることも、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。   The first embodiment also shows that when the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment is used, it is possible to form a full mesh WDM optical signal transmission system in which paths are duplicated and nodes are not isolated when an optical fiber is cut. The description is omitted because it is the same as the above.

また、本実施形態の光波長合分波装置において、隣接ポート間クロストーク特性が悪い場合に、信号を逆方向に流すことで、漏れ信号による混信を防げることも、上記第1の実施形態に示したものと同一であるため、説明を省略する。   Further, in the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device of this embodiment, when the crosstalk characteristic between adjacent ports is poor, it is possible to prevent interference due to a leakage signal by causing a signal to flow in the reverse direction. The description is omitted because it is the same as that shown.

従って、以上のように光波長合分波装置を構成することで、N×N光波長合分波装置のポート間で通信に用いることのできる光信号の波長数を自在に拡張し、ポート間に必要なだけ光信号の波長数を割り当てることができるN×N光波長合分波装置を実現できるという特徴に加え、さらに需要に応じて入出力特性を変更する柔軟性を備えることができる。   Therefore, by configuring the optical wavelength multiplexing / demultiplexing device as described above, the number of wavelengths of optical signals that can be used for communication between ports of the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device can be freely expanded, In addition to the feature of realizing an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device that can allocate the number of wavelengths of optical signals as necessary, it is possible to provide flexibility to change input / output characteristics according to demand.

同時に、フルメッシュWDM光信号伝送システムを構築する際に、N×N光波長合分波装置と通信ノード間の光ファイバの切断に備えて経路を二重化し、ノードを孤立させないようにできるN×N光波長合分波装置を実現できる。   At the same time, when constructing a full mesh WDM optical signal transmission system, N × N can be used to duplex the path in preparation for the disconnection of the optical fiber between the N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device and the communication node so that the node is not isolated. An N optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be realized.

なお、第3の実施形態と第4の実施形態の関係と同様に、M本の接続導波路506がM入力M出力の光スイッチ601に置き換わっても、光スイッチ601が結ぶ入出力導波路番号の差Cが、2以上の定数ずつ異なる値となるように設定されていれば、同様の機能を有するN×N光波長合分波装置を実現できることに変わりはない。   Similar to the relationship between the third embodiment and the fourth embodiment, even if M connection waveguides 506 are replaced with M input M output optical switches 601, input / output waveguide numbers connected by the optical switches 601. If the difference C is set to have different values by two or more constants, an N × N optical wavelength multiplexing / demultiplexing device having the same function can be realized.

[変形形態]
本発明は、(N+M)入力(N+M)出力のアレイ導波路回折格子、N入力M出力のアレイ導波路回折格子、M入力N出力のアレイ導波路回折格子、接続用の光導波路、M入力M出力の光スイッチおよび光カプラのうち一部またはすべてを同一平面上に構成した光回路として実施することができる。集積化することによってデバイス数を削減し、製造コストを抑えることが可能である。
[Deformation]
The present invention includes (N + M) input (N + M) output array waveguide diffraction grating, N input M output array waveguide diffraction grating, M input N output array waveguide diffraction grating, optical waveguide for connection, M input M A part or all of the output optical switch and the optical coupler can be implemented as an optical circuit configured on the same plane. By integrating, it is possible to reduce the number of devices and reduce the manufacturing cost.

以上、本発明について、具体的に説明してきたが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、上記のアレイ導波路回折格子、光スイッチのポート数や、アレイ導波路回折格子の波長入出力特性、光スイッチの実現方法は、本発明の趣旨から逸脱することなく、その構成と詳細を変更することができる。また、説明のための構成要素は、本発明の趣旨を逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。   The present invention has been specifically described above. However, in view of many possible embodiments to which the principle of the present invention can be applied, the embodiments described here are merely examples, and the scope of the present invention is not limited. It is not limited. For example, the configuration and details of the array waveguide diffraction grating, the number of ports of the optical switch, the wavelength input / output characteristics of the array waveguide diffraction grating, and the method of realizing the optical switch can be changed without departing from the spirit of the present invention. Can be changed. The constituent elements for explanation may be changed, supplemented, or changed in order without departing from the spirit of the present invention.

本発明の第1の実施形態である光波長合分波装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態である光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する図である。It is a figure explaining the wavelength input-output characteristic of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の光波長合分波装置を適用したフルメッシュWDM光信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the full mesh WDM optical signal transmission system to which the optical wavelength multiplexing / demultiplexing apparatus of this invention is applied. 本発明の第2の実施形態である光波長合分波装置の構成図である。It is a block diagram of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態である光波長合分波装置の構成図である。It is a block diagram of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer which is the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態である光波長合分波装置の構成図である。It is a block diagram of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer which is the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態である光波長合分波装置の構成図である。It is a block diagram of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer which is the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態である光波長合分波装置の第2出力導波路までの波長入出力特性を説明する図である。It is a figure explaining the wavelength input-output characteristic to the 2nd output waveguide of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing apparatus which is the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態である光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する図である。It is a figure explaining the wavelength input-output characteristic of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer which is the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態である光波長合分波装置の構成図である。It is a block diagram of the optical wavelength multiplexing / demultiplexing apparatus which is the 6th Embodiment of this invention. 従来のフルメッシュWDM光信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the conventional full mesh WDM optical signal transmission system. 従来のフルメッシュWDM光信号伝送システムに用いられる、光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する図である。It is a figure explaining the wavelength input / output characteristic of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer used for the conventional full mesh WDM optical signal transmission system. 従来のアレイ導波路回折格子型合分波回路の構成図である。It is a block diagram of a conventional arrayed waveguide diffraction grating type multiplexing / demultiplexing circuit. 従来のアレイ導波路回折格子型合分波回路の波長入出力特性を説明する図である。It is a figure explaining the wavelength input-output characteristic of the conventional arrayed-waveguide diffraction grating type | mold multiplexer / demultiplexer circuit.

符号の説明Explanation of symbols

101 N本の第1入力導波路
102 第1スラブ導波路
103 所定の光路長差を有する第1アレイ導波路
104 第2スラブ導波路
105 M本の第1出力導波路
106 M本の接続導波路
107 M本の第2入力導波路
108 第3スラブ導波路
109 所定の光路長差を有する第2アレイ導波路
110 第4スラブ導波路
111 N本の第2出力導波路
401 M入力M出力の光スイッチ
501 (N+M)本の入力導波路
502 第1スラブ導波路
503 所定の光路長差を有するアレイ導波路
504 第2スラブ導波路
505 (N+M)本の出力導波路
506 M本の接続導波路
601 M入力M出力の光スイッチ
701 N/2個の光カプラ
1101 N×N光波長合分波装置
1102 WDM信号送受信装置を備える複数の通信ノード
1103 光ファイバ
1301 所定の光路長差を有するアレイ導波路
1302 スラブ導波路
1303 N本の入力導波路
1304 N本の出力導波路
101 N first input waveguides 102 First slab waveguide 103 First array waveguide having a predetermined optical path length difference 104 Second slab waveguide 105 M first output waveguides 106 M connection waveguides 107 M second input waveguides 108 Third slab waveguide 109 Second array waveguide having predetermined optical path length difference 110 Fourth slab waveguide 111 N second output waveguides 401 M input M output light Switch 501 (N + M) input waveguides 502 First slab waveguide 503 Array waveguide having a predetermined optical path length difference 504 Second slab waveguide 505 (N + M) output waveguides 506 M connection waveguides 601 M input M output optical switch 701 N / 2 optical couplers 1101 N × N optical wavelength multiplexer / demultiplexer 1102 Multiple communication nodes including a WDM signal transmitting / receiving device 11 03 Optical fiber 1301 Array waveguide having predetermined optical path length difference 1302 Slab waveguide 1303 N input waveguides 1304 N output waveguides

Claims (5)

複数個の入力ポートと複数個の出力ポートを有し、波長分割多重された光信号を合分波する光波長合分波装置であって、
複数本の第1の入力導波路、当該第1の入力導波路と光結合された第1のスラブ導波路、当該第1のスラブ導波路と光結合された所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路によって構成された第1の導波路アレイ、当該第1の導波路アレイと光結合された第2のスラブ導波路、および当該第2のスラブ導波路と光結合された複数本の第1の出力導波路によって構成され、前記第1の入力導波路のうちのa番目から入力され前記第1の出力導波路のうちのb番目に出力される光信号の波長がλ(a+b−1)となる入出力特性を有する第1のアレイ導波路回折格子と、
複数本の第2の入力導波路、当該第2の入力導波路と光結合された第3のスラブ導波路、当該第3のスラブ導波路と光結合された所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路によって構成された第2の導波路アレイ、当該第2の導波路アレイと光結合された第4のスラブ導波路、当該第4のスラブ導波路と光結合された複数本の第2の出力導波路によって構成され、前記第2の入力導波路のうちのb番目から入力され前記第2の出力導波路のうちのa番目に出力される光信号の波長がλ(a+b−1)となる入出力特性を有する第2のアレイ導波路回折格子と、
前記第1のアレイ導波路回折格子の第1の出力導波路のm番目と前記第2のアレイ導波路回折格子の第2の入力導波路のc番目とを、cとmの差が2以上の等間隔の値のいずれかとなるように、光結合する接続手段と
を備えたことを特徴とする光波長合分波装置。
An optical wavelength multiplexing / demultiplexing device having a plurality of input ports and a plurality of output ports, for multiplexing / demultiplexing wavelength division multiplexed optical signals,
A plurality of first input waveguides, a first slab waveguide optically coupled with the first input waveguide, and a predetermined waveguide length difference optically coupled with the first slab waveguide are sequentially increased. A first waveguide array constituted by a plurality of waveguides, a second slab waveguide optically coupled to the first waveguide array, and a plurality optically coupled to the second slab waveguide. The wavelength of the optical signal that is configured by the first output waveguide of the book and that is input from the a-th of the first input waveguides and is output at the b-th of the first output waveguides is λ ( a first arrayed waveguide grating having input / output characteristics of a + b-1);
A plurality of second input waveguides, a third slab waveguide optically coupled to the second input waveguide, and a predetermined waveguide length difference optically coupled to the third slab waveguide are sequentially increased. A second waveguide array constituted by a plurality of waveguides, a fourth slab waveguide optically coupled to the second waveguide array, and a plurality optically coupled to the fourth slab waveguide. The wavelength of the optical signal input from the b-th of the second input waveguides and output to the a-th of the second output waveguides is λ (a + b). -1) a second arrayed waveguide diffraction grating having input / output characteristics;
The m-th of the first output waveguide of the first arrayed-waveguide diffraction grating and the c-th of the second input waveguide of the second-arrayed-waveguide diffraction grating have a difference between c and m of 2 or more. An optical wavelength multiplexing / demultiplexing device comprising: a coupling means for optical coupling so as to have any of the equal spacing values.
前記第1のアレイ導波路回折格子の第1の入力導波路のうちの前記2以上の等間隔の値に等しい間隔離れた入力導波路から入力された光信号を出力する前記第2のアレイ導波路回折格子の第2の出力導波路のうちの2つと光結合された光カプラを複数備えたことを特徴とする請求項1に記載の光波長合分波装置。   The second array conductor that outputs an optical signal input from an input waveguide that is spaced apart at equal intervals between the two or more equally spaced values of the first input waveguides of the first array waveguide diffraction grating. 2. The optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to claim 1, comprising a plurality of optical couplers optically coupled with two of the second output waveguides of the waveguide diffraction grating. 複数個の入力ポートと複数個の出力ポートを有し、波長分割多重された光信号を合分波する光波長合分波装置であって、
N+M本の入力導波路、当該入力導波路と光結合された第1のスラブ導波路、当該第1のスラブ導波路と光結合された所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路によって構成された導波路アレイ、当該導波路アレイと光結合された第2のスラブ導波路、当該第2のスラブ導波路と光結合されたN+M本の出力導波路によって構成され、前記入力導波路のうちのa番目の入力導波路から入力され、前記出力導波路のうちのb番目に出力される光信号の波長がλ(a+b−1−N)となる入出力特性を有するアレイ導波路回折格子と、
前記出力導波路の一部のm番目と前記入力導波路の一部のc番目とを、cとmの差が2以上の等間隔の値のいずれかとなるように、光結合する接続手段と
を備えたことを特徴とする光波長合分波装置。
An optical wavelength multiplexing / demultiplexing device having a plurality of input ports and a plurality of output ports, for multiplexing / demultiplexing wavelength division multiplexed optical signals,
N + M input waveguides, a first slab waveguide optically coupled with the input waveguides, and a plurality of waveguides sequentially lengthened by a predetermined waveguide length difference optically coupled with the first slab waveguide And the second slab waveguide optically coupled to the waveguide array, N + M output waveguides optically coupled to the second slab waveguide, and the input waveguide. Arrayed waveguide diffraction having input / output characteristics such that the wavelength of the optical signal input from the a-th input waveguide of the optical waveguide and output as the b-th of the output waveguide is λ (a + b-1-N) Lattice,
A connection means for optically coupling the mth part of the output waveguide and the cth part of the input waveguide so that the difference between c and m is any one of two or more equidistant values; An optical wavelength multiplexing / demultiplexing device comprising:
前記N本の入力導波路のうちの前記2以上の等間隔の値に等しい間隔離れた入力導波路から入力された光信号を出力する前記N本の出力導波路のうちの2つと光結合された光カプラを複数備えたことを特徴とする請求項3に記載の光波長合分波装置。   Of the N input waveguides, optically coupled to two of the N output waveguides that output optical signals input from the input waveguides spaced apart by an equal distance equal to or greater than the two or more equally spaced values. 4. The optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to claim 3, further comprising a plurality of optical couplers. 前記接続手段は、複数本の光導波路および光スイッチのいずれかであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の光波長合分波装置。   5. The optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to claim 1, wherein the connecting means is one of a plurality of optical waveguides and optical switches.
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