JP2009036901A - Optical signal processor - Google Patents

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賢哉 鈴木
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直樹 大庭
Motohaya Ishii
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Shinji Mino
真司 美野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve problems associated with performance degradation in an optical signal processor according to temperature owing to temperature dependence of spectral characteristics of a beam splitting device in the conventional optical signal processor, wherein occurrence of excessive loss is inevitable when a method of forming a plurality of grooves to partition cores on an array waveguide of an AWG is adopted for the purpose of dissolving the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG, and the manufacturing cost is increased because a complicated additional process is necessary for manufacturing of the AWG when a groove structure is to be formed. <P>SOLUTION: The temperature compensation of the AWG in itself is made unnecessary by compensating the temperature dependence of spectral characteristics of the AWG using a simple temperature compensating means in a spatial optical system. A tilt angle of an optical path converting means can be controlled or a thermooptic effect, or an electro-optic effect can be used. The optical characteristics of the optical signal processor is made independent of temperature by using a construction simpler than a conventional technique on the basis of a temperature compensating action in the spatial optical system. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光信号処理装置に関する。より詳細には、分光素子を含む光信号処理装置の温度補償に関する。   The present invention relates to an optical signal processing device. More specifically, the present invention relates to temperature compensation of an optical signal processing device including a spectroscopic element.

光通信ネットワークの高速化、大容量化が進み、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)伝送信号の処理に代表されるような光信号処理装置へのニーズも高まっている。例えば、多重化された光信号をノード間で経路切り替えする機能が要請されている。光−電気変換を経ないで、光信号のまま経路変換を行なうことで、光信号処理装置のトランスペアレント化が進められている。   As the speed and capacity of optical communication networks have increased, there has been an increasing need for optical signal processing apparatuses such as those represented by processing of wavelength division multiplexing (WDM) transmission signals. For example, there is a demand for a function of switching the path of multiplexed optical signals between nodes. Transparency of an optical signal processing device is being promoted by performing path conversion without changing optical-electrical conversion without changing the optical signal.

一方、光信号処理装置の小型化・集積化の観点から、導波路型光回路(PLC:Planar Lightwave Circuit)の開発研究が進められている。PLCでは、例えばシリコン基板上に石英ガラスを材料としたコアを形成して1つのチップに多様な機能を集積し、低損失で信頼性の高い光機能デバイスを実現している。さらには、複数のPLCチップと他の光機能部品とを組み合わせた複合的な光信号処理部品(装置)も登場している。   On the other hand, from the viewpoint of miniaturization and integration of an optical signal processing device, research and development of a waveguide type optical circuit (PLC: Planar Lightwave Circuit) is in progress. In a PLC, for example, a core made of quartz glass is formed on a silicon substrate, and various functions are integrated on one chip, thereby realizing an optical functional device with low loss and high reliability. Furthermore, a complex optical signal processing component (apparatus) that combines a plurality of PLC chips and other optical functional components has also appeared.

例えば、特許文献1には、AWGなどを含む導波路型光回路(PLC)と液晶素子などの空間変調素子を組み合わせた、光信号処理装置が開示されている。より具体的には、液晶素子を中心として対称に配置されたPLC、コリメートレンズからなる波長ブロッカをはじめ、波長イコライザ、分散補償器などの検討が進められている。これらの光信号処理装置では、異なる波長を持つ複数の光信号に対して、波長毎に独立して光信号処理を行う。   For example, Patent Document 1 discloses an optical signal processing device in which a waveguide type optical circuit (PLC) including AWG or the like and a spatial modulation element such as a liquid crystal element are combined. More specifically, a wavelength blocker including a PLC and a collimating lens arranged symmetrically with respect to the liquid crystal element, a wavelength equalizer, a dispersion compensator, and the like are being studied. In these optical signal processing devices, optical signal processing is performed independently for each wavelength for a plurality of optical signals having different wavelengths.

図16は、光信号処理装置の一例を概念図で示したものである。この光信号処理装置では、分光素子51を経由して光信号が入出力される。分光素子51は、波長多重されたWDM光信号を、その波長に応じた出射角度θで分波する。分波された光信号は、集光レンズ52へ向かって出射する。集光レンズ52によって集光された光信号は、出射角度θに対応して、強度変調または位相変調または偏向する機能を持つ信号処理素子53の所定の位置の各集光点に集光される。すなわち、入力光信号の波長に応じて、光信号は信号処理素子の異なる位置に集光されることに留意をされたい。信号処理素子53は、例えば複数の要素素子(ピクセル)からなる液晶素子などである。各要素素子の透過率などの制御によって、各波長の光信号は強度変調などを受け、所定の信号処理機能が実現される。信号処理を受けた光信号は、ミラー54で反射されて進行方向を反転させる。光信号はさらに集光レンズ52を通って、再び分光素子51において合波される。一般によく知られているように、分光素子51は、進行方向によって光信号を合波することもできる。合波された各波長の光信号は、再び出力光として、光信号処理装置外へ出力される。   FIG. 16 is a conceptual diagram illustrating an example of an optical signal processing device. In this optical signal processing apparatus, an optical signal is input / output via the spectroscopic element 51. The spectroscopic element 51 demultiplexes the wavelength-multiplexed WDM optical signal at an emission angle θ corresponding to the wavelength. The demultiplexed optical signal is emitted toward the condenser lens 52. The optical signal collected by the condensing lens 52 is condensed at each condensing point at a predetermined position of the signal processing element 53 having a function of intensity modulation, phase modulation or deflection corresponding to the emission angle θ. . That is, it should be noted that the optical signal is collected at different positions of the signal processing element depending on the wavelength of the input optical signal. The signal processing element 53 is, for example, a liquid crystal element composed of a plurality of element elements (pixels). By controlling the transmittance of each element, the optical signal of each wavelength is subjected to intensity modulation and the like, and a predetermined signal processing function is realized. The optical signal subjected to the signal processing is reflected by the mirror 54 to reverse the traveling direction. The optical signal further passes through the condenser lens 52 and is multiplexed again in the spectroscopic element 51. As is generally well known, the spectroscopic element 51 can also multiplex optical signals according to the traveling direction. The combined optical signal of each wavelength is output again as output light to the outside of the optical signal processing device.

図16において、分光素子51は概念的に示したものであり、光信号の波長に応じて分波および合波をできるものであれば良い。例えば、分光素子には、グレーティング、プリズム、アレイ導波路回折格子(AWG:Arrayed Waveguide Grating)などがある。信号処理素子は、光信号の強度もしくは位相、または強度および位相を変調できるもの、または光信号の進行方向を偏向できるものであれば良い。例えば、信号処理素子には、液晶素子、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー、光学結晶などがある。   In FIG. 16, the spectroscopic element 51 is conceptually shown as long as it can perform demultiplexing and multiplexing according to the wavelength of the optical signal. For example, the spectroscopic elements include a grating, a prism, and an arrayed waveguide grating (AWG). The signal processing element only needs to be capable of modulating the intensity or phase of the optical signal, or the intensity and phase, or capable of deflecting the traveling direction of the optical signal. For example, the signal processing element includes a liquid crystal element, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror, and an optical crystal.

図16に示した光信号処理装置は、ミラーを使用して光信号を折り返すことで、1つの分光素子によって光信号の分波および合波の両方を行なう構成である。この構成は、一般に反射型と呼ばれている。波長ブロック等の光信号処理を行なう装置は、この構成だけに限られない。例えば、図16のミラーを使用せずに、信号処理素子を対称軸の位置とし、入射光路軸の延長線上であって入射系の反対側に、もう1つのレンズおよび分光素子からなる出射系を配置した構成も可能である。この構成は、独立した入射系および出射系を経由して、それぞれ光信号の分波および合波を行なう構成であり、透過型と呼ばれている。さらに、図16の装置構成において、ミラーの向きを変えることによって、任意の位置に配置された、もう一つのレンズおよび分光素子からなる出射系によって光信号の合波を行う構成も可能である。例えば、ミラーの反射面を光信号の入射光路に対して45度傾けて、入射光路に対して垂直方向に配置されたレンズおよび分光素子により出射系を構成することも可能である。また、信号処理素子が偏向機能を持つ場合は、出射系を複数備えることもできる。   The optical signal processing apparatus shown in FIG. 16 has a configuration in which both optical signal demultiplexing and multiplexing are performed by one spectroscopic element by folding the optical signal using a mirror. This configuration is generally called a reflection type. An apparatus that performs optical signal processing such as a wavelength block is not limited to this configuration. For example, without using the mirror of FIG. 16, the signal processing element is positioned at the symmetry axis, and an output system composed of another lens and a spectroscopic element is provided on the opposite side of the incident system on the extended line of the incident optical path axis. Arranged configurations are also possible. This configuration is a configuration that performs demultiplexing and multiplexing of optical signals via independent incident and outgoing systems, respectively, and is called a transmission type. Further, in the apparatus configuration shown in FIG. 16, it is possible to combine the optical signals by changing the direction of the mirror and using an emission system including another lens and a spectroscopic element arranged at an arbitrary position. For example, the reflecting surface of the mirror can be inclined by 45 degrees with respect to the incident optical path of the optical signal, and the exit system can be configured by a lens and a spectroscopic element arranged in a direction perpendicular to the incident optical path. When the signal processing element has a deflection function, a plurality of emission systems can be provided.

図16において、分光素子51と集光レンズ52とは、前焦点距離FFLだけ離して配置され、信号処理素子53と集光レンズ52とは後焦点距離BFLだけ離して配置される。集光レンズ52によって集光される光の焦点は、使用するすべての波長においてミラー54の面上になくてはならない。ミラー面上からずれると、入出力光間の結合損失を生じる問題が起こる。同時に、集光された光信号のビームスポット径が大きくなることから、波長分解能が低下する問題が生じる。   In FIG. 16, the spectroscopic element 51 and the condensing lens 52 are arranged apart from each other by the front focal length FFL, and the signal processing element 53 and the condensing lens 52 are arranged apart from each other by the rear focal length BFL. The focal point of the light collected by the condenser lens 52 must be on the surface of the mirror 54 at all wavelengths used. When deviating from the mirror surface, there arises a problem of causing a coupling loss between input and output light. At the same time, since the beam spot diameter of the collected optical signal is increased, there arises a problem that the wavelength resolution is lowered.

また、信号処理素子53は、光信号の波長ごとに選択的に変調を行なうために、空間的に周期的な構造を備えている必要がある。例えば、信号処理素子53が液晶素子の場合、液晶素子の要素素子の構造は、分光素子および集光レンズの光学特性に合わせて設計されなければならない。   In addition, the signal processing element 53 needs to have a spatially periodic structure in order to selectively modulate each wavelength of the optical signal. For example, when the signal processing element 53 is a liquid crystal element, the structure of the element element of the liquid crystal element must be designed according to the optical characteristics of the spectroscopic element and the condenser lens.

より具体的には、信号処理素子上における集光位置の波長依存性は、分光素子の角度分散値に集光レンズの焦点距離を乗じたものに従うことが知られている。集光位置の波長依存性は、分光光学系の線分散値とも呼ばれる。分光素子および集光レンズによって決定される光学系の線分散値は、信号処理素子の構造の設計に用いた線分散値と、十分に一致している必要がある。これらの線分散値にずれがあれば、実際の光信号の集光点の位置は信号処理素子の個々の要素素子(例えば、液晶シャッター素子のピクセル)の位置と一致しなくなる。この不一致のため、処理される光信号の波長誤差が生じる。   More specifically, it is known that the wavelength dependence of the condensing position on the signal processing element follows that obtained by multiplying the angular dispersion value of the spectroscopic element by the focal length of the condensing lens. The wavelength dependence of the light collection position is also called a linear dispersion value of the spectroscopic optical system. The linear dispersion value of the optical system determined by the spectroscopic element and the condensing lens needs to be sufficiently coincident with the linear dispersion value used for designing the structure of the signal processing element. If there is a deviation in these linear dispersion values, the position of the condensing point of the actual optical signal does not coincide with the position of each element element (for example, a pixel of the liquid crystal shutter element) of the signal processing element. This mismatch results in a wavelength error in the processed optical signal.

特開2002−250828号公報(第16頁、19頁、第20図、第27図、第29D図など)Japanese Patent Laid-Open No. 2002-250828 (pages 16, 19, 20, 20, 27, 29D, etc.) 特開2004−239991号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-239991 特開2001−255242号公報JP 2001-255242 A

しかしながら、従来の光信号処理装置においては、分光素子の分光特性に温度依存性があるため、温度によって光信号処理装置の性能が低下する問題があった。図16に示した構成の光信号処理装置において、分光素子がAWGの場合を考える。同じ波長の光信号であっても、温度によってその出射角度が変化すると、信号処理素子上での集光点の位置が変動する。このため、光結合損失に温度依存性が生じる。   However, the conventional optical signal processing apparatus has a problem that the performance of the optical signal processing apparatus deteriorates due to the temperature because the spectral characteristic of the spectral element has temperature dependency. In the optical signal processing apparatus having the configuration shown in FIG. 16, the case where the spectroscopic element is an AWG is considered. Even if the optical signals have the same wavelength, the position of the condensing point on the signal processing element varies when the emission angle changes depending on the temperature. For this reason, temperature dependence occurs in the optical coupling loss.

従来、AWGの分光特性の温度依存性を解消するためには、AWG自体の温度依存性を小さくすることが検討されていた。例えば、特許文献3には、AWGのアレイ導波路上に、コアを分断する特徴的な複数の溝を形成する構成によって温度補償する技術が開示されている。この技術によれば、溝を形成すること自体により、1dB程度の過剰損失の発生は避けられない。また、溝の形状を最適化した場合でも、AWG基板の垂直方向への光信号放射による放射過剰損失を十分に抑えることはできなかった。また、溝構造を形成するためには、AWGの製造のために複雑な追加の工程が必要であり、製造コストが高いという問題がある。   Conventionally, in order to eliminate the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG, it has been studied to reduce the temperature dependence of the AWG itself. For example, Patent Document 3 discloses a technique for temperature compensation by a configuration in which a plurality of characteristic grooves for dividing a core are formed on an array waveguide of an AWG. According to this technique, an excessive loss of about 1 dB cannot be avoided by forming the groove itself. Further, even when the shape of the groove is optimized, the excess radiation loss due to the optical signal radiation in the vertical direction of the AWG substrate cannot be sufficiently suppressed. Further, in order to form the groove structure, a complicated additional process is required for manufacturing the AWG, and there is a problem that the manufacturing cost is high.

AWGの分光特性の温度依存性に起因する問題は、集光レンズを含まないような光信号処理装置においても、同様に問題となり得る。上述のように、AWGの持つ分光特性の温度依存性に起因する光信号処理装置の性能の温度変動の問題を、より簡単に低コストな方法で解決することが求められている。   The problem caused by the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG can be similarly a problem even in an optical signal processing apparatus that does not include a condenser lens. As described above, it is required to solve the problem of temperature fluctuation in the performance of the optical signal processing apparatus due to the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG more easily and at a low cost.

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、光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して信号処理をする光信号処理装置において、光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、前記分光手段から出射した前記光信号を変調する信号処理手段と、前記分光手段と前記信号処理手段との間の光路中に配置され、前記光信号の光路を屈折させる光路変換手段であって、前記分光手段からの前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光信号の光路を屈折させる手段とを備えたことを特徴とする光信号処理装置である。   In order to achieve such an object, the present invention according to claim 1 divides an optical signal into a plurality of optical signals having different wavelengths and separates the optical signals of the respective wavelengths. In an optical signal processing apparatus for processing, a spectroscopic unit that splits a plurality of optical signals having different wavelengths at an emission angle corresponding to the wavelength of the optical signal, and a signal processing unit that modulates the optical signal output from the spectroscopic unit And an optical path conversion unit disposed in the optical path between the spectroscopic unit and the signal processing unit, and refracts the optical path of the optical signal, and cancels the temperature dependence of the emission angle from the spectroscopic unit Thus, there is provided an optical signal processing device comprising means for refracting the optical path of the optical signal.

請求項2の発明は、請求項1に記載の信号処理装置において、前記光路変換手段の屈折率温度依存特性によって、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光信号の前記光路変換手段からの出射角度を変化させることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the signal processing apparatus according to the first aspect, wherein the optical signal is offset so as to cancel out the temperature dependence of the emission angle of the spectroscopic means by the refractive index temperature dependence characteristic of the optical path changing means. The emission angle from the optical path changing means is changed.

請求項3の発明は、請求項2に記載の信号処理装置において、前記屈折率温度依存特性として光路変換手段の熱光学効果または電気光学効果を利用して、前記光信号の前記光路変換手段からの出射角度を変化させることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the signal processing device according to the second aspect, wherein the optical signal is converted from the optical path conversion unit of the optical signal by using a thermo-optic effect or an electro-optical effect of the optical path conversion unit as the refractive index temperature dependent characteristic. It is characterized in that the emission angle of is changed.

請求項4の発明は、光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して信号処理をする光信号処理装置において、光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、前記分光手段から出射した前記光信号を集光させる集光手段と、前記集光手段により集光された前記光信号を変調する信号処理手段と、前記分光手段と前記集光手段との間または前記集光手段と前記信号処理手段との間のいずれか一方の光路中に配置され、前記光信号の光路を屈折させる光路変換手段であって、前記分光手段からの前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光信号の光路を屈折させる手段とを備えたことを特徴とする光信号処理装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, in an optical signal processing apparatus that splits an optical signal into a plurality of optical signals of different wavelengths and performs signal processing on the optical signals of the respective wavelengths, the optical signal processing apparatus is adapted to the wavelength of the optical signal Spectroscopic means for splitting a plurality of optical signals having different wavelengths at an emission angle, condensing means for condensing the optical signal emitted from the spectroscopic means, and the optical signal collected by the condensing means A signal processing unit to be modulated is arranged in one of the optical paths between the spectroscopic unit and the condensing unit or between the condensing unit and the signal processing unit, and refracts the optical path of the optical signal. An optical signal processing apparatus comprising: an optical path conversion unit, and a unit that refracts the optical path of the optical signal so as to cancel out the temperature dependence of the emission angle from the spectroscopic unit.

請求項5の発明は、請求項4に記載の信号処理装置において、前記集光手段と前記信号処理手段との間の光路中に配置された前記光路変換手段の、前記集光手段の主光路軸に対する傾斜角度を変化させる駆動手段と、前記分光手段の温度を検出する温度検出手段とをさらに備え、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記駆動手段により前記傾斜角度を変化させることによって、前記信号処理手段における前記光信号の集光点位置を変化させることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the signal processing device according to the fourth aspect, wherein a main optical path of the light collecting means of the light path converting means arranged in the light path between the light collecting means and the signal processing means. A driving unit that changes an inclination angle with respect to an axis; and a temperature detection unit that detects a temperature of the spectroscopic unit, and the driving unit changes the inclination angle based on the temperature detected by the temperature detection unit. Thus, the condensing point position of the optical signal in the signal processing means is changed.

請求項6の発明は、請求項4に記載の信号処理装置において、前記集光手段と前記信号処理手段との間の光路中に配置された前記光路変換手段の、熱光学効果を利用して、前記信号処理手段における前記光信号の集光点位置を変化させることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the signal processing device according to the fourth aspect, the thermo-optic effect of the optical path conversion means disposed in the optical path between the condensing means and the signal processing means is utilized. The condensing point position of the optical signal in the signal processing means is changed.

請求項7の発明は、請求項5または6に記載の信号処理装置において、前記集光手段と前記信号処理手段との間の光路中に配置された前記光路変換手段は、ガラス平行平板であることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the signal processing device according to the fifth or sixth aspect, the optical path changing means disposed in an optical path between the light collecting means and the signal processing means is a glass parallel plate. It is characterized by that.

請求項8の発明は、請求項4に記載の信号処理装置において、前記分光手段と前記集光手段との間の光路中に配置された前記光路変換手段の、熱光学効果または電気光学効果を利用して、前記光路変換手段からの前記光信号の出射角度を変化させることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the signal processing device according to the fourth aspect, the thermo-optic effect or the electro-optic effect of the optical path conversion means arranged in the optical path between the spectroscopic means and the condensing means. Utilizing this, the emission angle of the optical signal from the optical path changing means is changed.

請求項9の発明は、光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して信号処理をする光信号処理装置において、光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、前記分光手段から出射した前記光信号を変調する信号処理手段と、前記分光手段または前記信号処理手段のいずれか一方に連結され、前記分光手段の分波面と前記信号処理手段との交線軸方向に対して、前記分光手段と前記信号処理手段との相対的位置を変化させる可動手段であって、前記分光手段からの前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記いずれか一方の位置を変化させることを特徴とする光信号処理装置である。   The invention according to claim 9 is an optical signal processing apparatus for performing optical signal processing on each optical signal having a different wavelength by separating the optical signal into a plurality of optical signals having different wavelengths, and according to the wavelength of the optical signal. A spectroscopic unit that splits light signals having different wavelengths at an emission angle, a signal processing unit that modulates the optical signal emitted from the spectroscopic unit, and one of the spectroscopic unit and the signal processing unit. A movable means for changing a relative position of the spectroscopic means and the signal processing means with respect to the direction of the axis of intersection between the demultiplexing surface of the spectroscopic means and the signal processing means, One of the positions is changed so as to cancel out the temperature dependence of the emission angle.

以上説明したように、本発明によればAWGの持つ分光特性の温度依存性に起因する光信号処理装置の性能の温度変動を、空間光学系において温度補償することで、より簡単で低コストな方法によって温度無依存化することができる。光信号処理装置の空間光学系における光結合損失を、大幅に低減させることができる。   As described above, according to the present invention, the temperature variation of the performance of the optical signal processing device due to the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG is compensated for temperature in the spatial optical system, thereby making it easier and less expensive. The temperature can be made independent by the method. The optical coupling loss in the spatial optical system of the optical signal processing device can be greatly reduced.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の光信号処理装置は、AWGの分光特性の温度依存性を、空間光学系における簡単な温度補償手段を用いて補償することによって、AWG自体の温度補償を不要とするものである。空間光学系における温度補償作用によって、従来技術より簡単な構成で光学特性の十分な温度無依存化を実現できる。AWG素子自体における温度補償が不要となり、AWGの製作工程を簡略化して、低コスト化を実現する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The optical signal processing apparatus of the present invention eliminates the temperature compensation of the AWG itself by compensating the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG using simple temperature compensation means in the spatial optical system. Due to the temperature compensation action in the spatial optical system, sufficient temperature independence of the optical characteristics can be realized with a simpler configuration than the prior art. Temperature compensation in the AWG element itself becomes unnecessary, and the manufacturing process of the AWG is simplified to realize cost reduction.

「第1の実施例」:
図1は、本発明の第1の実施例に係る光信号処理装置の構成を示す図である。本光信号処理装置は、ミラーを含み1つの分光素子により光信号の入出力を行なう反射型の構成である。異なる波長を持つ複数の光信号は、AWGなどの分光素子1によって分波され、波長に応じた出射角度でAWG1の端面から出射する。出射した光信号は、シリンドリカルレンズ2を通過して平行光とされる。光信号は、さらに集光レンズ3によって集光され、信号処理素子5によって変調を受ける。変調を受けた光信号は、ミラー6によって反射され、上述の経路を反対方向に進み、AWG1によって合波される。上述の動作は、従来の光信号処理装置と同じであり、本発明においては、集光レンズ3と信号処理素子5との間の空間光学系に、光路変換手段4を備えている点において、従来技術と異なる。さらに本発明は、光路変換手段4が、温度補償手段として、または温度補償手段の一部として作用する点に特徴がある。
“First Example”:
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical signal processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. This optical signal processing apparatus has a reflection type configuration that includes a mirror and inputs / outputs an optical signal by one spectroscopic element. A plurality of optical signals having different wavelengths are demultiplexed by the spectroscopic element 1 such as an AWG, and are emitted from the end face of the AWG 1 at an emission angle corresponding to the wavelength. The emitted optical signal passes through the cylindrical lens 2 and becomes parallel light. The optical signal is further condensed by the condenser lens 3 and modulated by the signal processing element 5. The modulated optical signal is reflected by the mirror 6, travels in the opposite direction in the above path, and is multiplexed by the AWG1. The above-described operation is the same as that of a conventional optical signal processing device. In the present invention, the spatial optical system between the condensing lens 3 and the signal processing element 5 is provided with the optical path changing means 4. Different from conventional technology. Furthermore, the present invention is characterized in that the optical path changing means 4 acts as a temperature compensating means or as a part of the temperature compensating means.

光路変換手段4は、具体的には例えばガラス平行平板とすることができる。ガラス平行平板が熱光学作用を持たない場合には、AWG1上に配置された温度センサ7と伴に動作することで、AWG1の分光特性の温度依存性を補償することができる。この場合、ガラス平行平板の光軸に対する傾斜角度を制御することで温度補償ができる。また、ガラス平行平板の熱光学作用を利用する場合には、所定の傾斜角度に設定したガラス平行平板だけで温度補償が可能である。以下詳細に、本発明の温度補償動作を説明する。   Specifically, the optical path changing means 4 can be a glass parallel plate, for example. When the glass parallel plate does not have a thermo-optic action, it operates with the temperature sensor 7 arranged on the AWG 1 to compensate for the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG 1. In this case, temperature compensation can be performed by controlling the inclination angle of the glass parallel plate with respect to the optical axis. Further, when the thermo-optic action of the glass parallel plate is used, temperature compensation is possible only with the glass parallel plate set at a predetermined inclination angle. Hereinafter, the temperature compensation operation of the present invention will be described in detail.

図2は、光路変換手段が熱光学作用を持たない場合の、光信号処理装置の温度補償システムの構成を示す図である。図1に示した光信号処理装置は光機能モジュール18として構成されており、光機能モジュール18の外部には、温度センサ7からの信号を受信するAD変換器8、CPU9およびモータドライバ10が接続されている。光機能モジュール18は、光路(z軸)に対するガラス平行平板4の向きを調整するためのモータを含む角度可変機構11がさらに含まれている。   FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the temperature compensation system of the optical signal processing device when the optical path changing means does not have a thermo-optic action. The optical signal processing apparatus shown in FIG. 1 is configured as an optical function module 18. An AD converter 8 that receives a signal from the temperature sensor 7, a CPU 9, and a motor driver 10 are connected to the outside of the optical function module 18. Has been. The optical functional module 18 further includes an angle variable mechanism 11 including a motor for adjusting the orientation of the glass parallel plate 4 with respect to the optical path (z axis).

温度センサ7からの温度検出信号は、AD変換器8によってデジタル信号化される。CPU9は、温度検出デジタル信号に基づいて、ガラス平行平板4の向きを所定の角度に設定するため、モータドライバ10に対してドライバ制御信号を与える。ドライバ制御信号によって、回転機構11の動作量が決定され、ガラス平行平板4が所定の傾斜角度に設定される。   The temperature detection signal from the temperature sensor 7 is converted into a digital signal by the AD converter 8. The CPU 9 gives a driver control signal to the motor driver 10 in order to set the direction of the glass parallel plate 4 to a predetermined angle based on the temperature detection digital signal. The operation amount of the rotation mechanism 11 is determined by the driver control signal, and the glass parallel plate 4 is set to a predetermined inclination angle.

AD変換器8およびCPU9は、デジタル信号で温度補償制御を行なうための例示的な構成を示すものであり、これに限定されるものではない。AWG1温度の検出手段からの検出信号、検出情報に基づいて、ガラス平行平板4の角度を制御することができる制御機構であれば、CPUを含む必要はない。アナログ信号を介在させた制御でも良いのは言うまでもない。   The AD converter 8 and the CPU 9 show an exemplary configuration for performing temperature compensation control with a digital signal, and are not limited to this. The CPU need not be included as long as it is a control mechanism that can control the angle of the glass parallel plate 4 based on the detection signal and detection information from the AWG1 temperature detection means. Needless to say, control using an analog signal may be used.

図3は、モータを含む角度可変機構の構成および動作を例示的に示す図である。図3aは、簡略化した構成を示しており、上側の図は図1と同じくAWGの分波面を垂直に見た上面図、下側の図はAWG基板の厚み方向から見た側面図である。モータ12の回転運動は、ねじ13に伝えられ、ねじ13と機械的に連動するスプリットナット14の直線運動に変換される。スプリットナット14は、ガラス平行平板4と可動軸19によって接続されている。ガラス平行平板4を、回転軸15を中心として回転させることができ、光軸(図1のz軸)に対して所定の傾斜角度にその向きを設定できる。図3bは、高温時にスプリットナット14を右方向へ変位させて、ガラス平行平板4を反時計回りに回転させる動作を示している。図3cは、逆に、低温時にスプリットナット14を左方向へ変位させて、ガラス平行平板4を時計回りに回転させる動作を示している。本構成は、ガラス平行平板4を回転させるための例示的な構成を示したものである。したがって、様々な形態の回転機構が可能であり、本構成に限定されるものではない。必ずしもモータ12を必要とはせず、他のアクチュエータを利用できることに留意されたい。   FIG. 3 is a diagram exemplarily showing the configuration and operation of an angle variable mechanism including a motor. FIG. 3A shows a simplified configuration, in which the upper diagram is a top view of the AWG demultiplexing surface as viewed vertically, and the lower diagram is a side view of the AWG substrate as viewed from the thickness direction. . The rotational motion of the motor 12 is transmitted to the screw 13 and converted into a linear motion of the split nut 14 mechanically interlocking with the screw 13. The split nut 14 is connected to the glass parallel plate 4 and the movable shaft 19. The glass parallel plate 4 can be rotated around the rotation axis 15, and the direction thereof can be set at a predetermined inclination angle with respect to the optical axis (z axis in FIG. 1). FIG. 3b shows an operation of rotating the glass parallel plate 4 counterclockwise by displacing the split nut 14 to the right at a high temperature. FIG. 3c shows the operation of rotating the glass parallel plate 4 clockwise by displacing the split nut 14 leftward at a low temperature. This configuration shows an exemplary configuration for rotating the glass parallel plate 4. Therefore, various forms of rotation mechanisms are possible and are not limited to this configuration. Note that the motor 12 is not necessarily required and other actuators can be utilized.

図4は、別の角度可変機構の構成および動作を例示的に示す図である。図4aは、簡略化した構成を示しており、上側の図は図1と同じくAWGの分波面を垂直に見た上面図、下側の図はAWG基板の厚み方向から見た側面図である。ベース17に固定されたバイメタル16は、可動軸19においてガラス平行平板4と機械的に接続されている。ガラス平行平板4を、回転軸15を中心として回転させることができ、光軸(図1のz軸)に対して所定の傾斜角度にその向きを設定できる。図4bは、高温時にバイメタル16が右方向へ変位し、ガラス平行平板4を反時計回りに回転させる動作を示している。図4cは、逆に、低温時にバイメタル16が左方向へ変位し、ガラス平行平板4を時計回りに回転させる動作を示している。   FIG. 4 is a diagram exemplarily showing the configuration and operation of another angle variable mechanism. FIG. 4A shows a simplified configuration, in which the upper diagram is a top view of the AWG demultiplexing surface as viewed vertically, as in FIG. 1, and the lower diagram is a side view of the AWG substrate as viewed from the thickness direction. . The bimetal 16 fixed to the base 17 is mechanically connected to the glass parallel plate 4 at the movable shaft 19. The glass parallel plate 4 can be rotated around the rotation axis 15, and the direction thereof can be set at a predetermined inclination angle with respect to the optical axis (z axis in FIG. 1). FIG. 4 b shows an operation in which the bimetal 16 is displaced rightward at a high temperature and the glass parallel plate 4 is rotated counterclockwise. FIG. 4c shows an operation of conversely displacing the bimetal 16 leftward at a low temperature and rotating the glass parallel plate 4 clockwise.

図4のバイメタルを利用した角度可変機構では、バイメタル自体の動作により温度検出機能およびフィードバック制御機能が実現される。したがって、図1に示した温度センサ7は不要である。さらに図2に示した、AD変換器8、CPU9およびモータドライバ10は不要な点に留意されたい。次に、本発明の光信号処理装置において最も重要な、光路変換手段(ガラス平行平板)4によってAWGの分光特性の温度依存性を温度補償する仕組みについてさらに詳細に説明する。   In the variable angle mechanism using the bimetal shown in FIG. 4, the temperature detection function and the feedback control function are realized by the operation of the bimetal itself. Therefore, the temperature sensor 7 shown in FIG. 1 is unnecessary. Furthermore, it should be noted that the AD converter 8, the CPU 9, and the motor driver 10 shown in FIG. 2 are unnecessary. Next, the most important mechanism in the optical signal processing apparatus of the present invention will be described in more detail about the mechanism for temperature compensation of the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG by the optical path changing means (glass parallel plate) 4.

図5は、ガラス平行平板の光軸移動作用ならびに温度と所要傾斜角度との関係を示す図である。図5aは、ガラス平行平板の各パラメータ定義を説明する図である。図5aにおけるz軸方向は、図1におけるz軸方向と対応している。集光レンズを経た光信号は、信号処理素子へ向かって、光路20a、20b、20cをz軸に沿って右方向へ進む。ガラス平行平板4によって、光路をx軸方向に移動させることができる。x軸方向には、信号処理素子の要素素子が配列されている。ガラス平行平板4によって、温度とともに光軸をz軸に平行に保ったまま、x軸方向に移動させることにより、AWGなどの分光素子の分光特性の温度依存性に起因する集光点位置ずれを補償することができる。   FIG. 5 is a diagram showing the optical axis moving action of the glass parallel plate and the relationship between the temperature and the required inclination angle. FIG. 5 a is a diagram for explaining parameter definitions of the glass parallel plate. The z-axis direction in FIG. 5a corresponds to the z-axis direction in FIG. The optical signal that has passed through the condenser lens travels rightward along the z-axis along the optical paths 20a, 20b, and 20c toward the signal processing element. The optical path can be moved in the x-axis direction by the glass parallel plate 4. Element elements of signal processing elements are arranged in the x-axis direction. By moving the glass parallel plate 4 in the x-axis direction while keeping the optical axis parallel to the z-axis together with the temperature, the focal point misalignment caused by the temperature dependence of the spectral characteristics of the spectroscopic element such as AWG is reduced. Can be compensated.

図5aに示したように、ガラス平行平板の入射面と光信号の進行方向z軸の法線との成す傾斜角度をθとすると、ガラス平行平板による光軸の移動量Δxpは次式で表される。   As shown in FIG. 5a, when the inclination angle formed between the incident plane of the glass parallel plate and the normal direction of the z axis of the optical signal is θ, the movement amount Δxp of the optical axis by the glass parallel plate is expressed by the following equation. Is done.

Figure 2009036901
Figure 2009036901

ここで、n1をガラス平行平板の外部の屈折率、n2をガラス平行平板の屈折率、tをガラス平行平板の厚みとする。通常、空間結合系の光信号処理装置の場合は、n1=1である。式1よりわかるように、ガラス平行平板の材料(屈折率)と厚みtを決定し、傾斜角度θを変化させることによって、任意の光軸移動量Δxpを得ることができる。AWGの分光特性の温度依存性に合わせて、温度とともに傾斜角度θを制御することによって、信号処理素子上の集光点位置のずれを補償することができる。 Here, n1 is the refractive index outside the glass parallel plate, n2 is the refractive index of the glass parallel plate, and t is the thickness of the glass parallel plate. Usually, in the case of a spatially coupled optical signal processing apparatus, n1 = 1. As can be seen from Equation 1, an arbitrary optical axis movement amount Δxp can be obtained by determining the material (refractive index) and thickness t of the glass parallel plate and changing the tilt angle θ. By controlling the inclination angle θ together with the temperature in accordance with the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG, it is possible to compensate for the deviation of the focal point position on the signal processing element.

例えば、次のような構成パラメータのAWGの場合を考える。中心波長を1587.043nm、アレイ導波路光路長Lを30.54μm、アレイ導波路間隔dを12μm、集光レンズ焦点距離fを50mm、群屈折率ngを1.48、導波路等価屈折率ncを1.45、石英ガラスの熱光学定数(dn/dT)を1.1×10-5とする。このとき、AWGの温度変動に伴なう信号処理素子上の集光位置のシフト量は、次式で表される。 For example, consider the case of an AWG with the following configuration parameters. The center wavelength is 1587.04 nm, the optical path length L of the arrayed waveguide is 30.54 μm, the distance d of the arrayed waveguide is 12 μm, the focal length f of the condenser lens is 50 mm, the group refractive index ng is 1.48, and the waveguide equivalent refractive index nc Is 1.45, and the thermo-optic constant (dn / dT) of the quartz glass is 1.1 × 10 −5 . At this time, the shift amount of the condensing position on the signal processing element accompanying the temperature variation of the AWG is expressed by the following equation.

Figure 2009036901
Figure 2009036901

上述のパラメータ値の場合、ΔxA=1.43(μm/℃)となる。式2から求められる集光位置のシフト量ΔxAと式1から求められる光軸の移動量Δxpとを一致させることで、実際の集光位置と信号処理素子の要素素子の位置とのずれを相殺することができる。 In the case of the above parameter values, Δx A = 1.43 (μm / ° C.). By making the shift amount Δx A of the condensing position obtained from Equation 2 coincide with the movement amount Δxp of the optical axis obtained from Equation 1, the deviation between the actual condensing position and the position of the element element of the signal processing element can be reduced. Can be offset.

図5bは、温度と所要傾斜角度との関係を示す図である。ガラス平行平板の厚みtを3.2mm、n2=2.4(二酸化チタンTiO2)、n1=1として、温度T=45℃を基準温度とした場合の、温度と所要傾斜角度θとの関係を示している。図2および図3で示したガラス平行平板の角度制御機構によりガラス平行平板を回転させることによって、この傾斜角度θを設定することができる。 FIG. 5b is a diagram showing the relationship between temperature and required tilt angle. The relationship between the temperature and the required inclination angle θ when the thickness t of the glass parallel plate is 3.2 mm, n2 = 2.4 (titanium dioxide TiO 2 ), n1 = 1, and the temperature T = 45 ° C. is the reference temperature. Is shown. The inclination angle θ can be set by rotating the glass parallel plate by the angle control mechanism of the glass parallel plate shown in FIGS.

また、解析によれば、平行平板の挿入損失は0.1dB以下であり、アレイ導波路に溝を形成する従来の温度依存性補償の方法における損失1dBと比較して、損失の大幅な改善効果が得られた。   Further, according to the analysis, the insertion loss of the parallel plate is 0.1 dB or less, which is a significant improvement effect of the loss as compared with the loss of 1 dB in the conventional temperature dependence compensation method of forming grooves in the arrayed waveguide. was gotten.

「第2の実施例」:
これまで述べた光信号処理装置では、空間光学系に配置された光路変換手段、例えばガラス平行平板が、熱光学作用を持たない場合について説明してきた。すなわち、光路変換手段自体の光軸に対する傾斜角度を機械的手段を用いて変化させることによって、AWGの分光特性の温度依存性を補償するよう動作する構成であった。しかし、光路変換手段自体が熱光学特性を持つ場合には、光路変換手段自体の屈折率温度依存特性を利用して温度補償をすることもできる。
“Second Example”:
In the optical signal processing apparatus described so far, the case where the optical path changing means arranged in the spatial optical system, for example, a glass parallel plate, has no thermo-optic action has been described. That is, the configuration is such that the inclination angle with respect to the optical axis of the optical path changing means itself is changed by using mechanical means so as to compensate for the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG. However, when the optical path changing means itself has thermo-optical characteristics, temperature compensation can also be performed using the refractive index temperature dependent characteristic of the optical path changing means itself.

図6は、平行平板の熱光学効果による補償の効果を説明する図である。式1からも理解できるように、平行平板の材料の屈折率n2が、熱光学効果により温度に伴って変化する場合には、この屈折率n2の温度変化を温度補償に利用できる。AWGなどの分光素子の分光特性の温度依存性に起因する集光点位置のずれを、補償することができる。   FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of compensation by the thermo-optic effect of the parallel plates. As can be understood from Equation 1, when the refractive index n2 of the parallel plate material changes with temperature due to the thermo-optic effect, the temperature change of the refractive index n2 can be used for temperature compensation. It is possible to compensate for the deviation of the focal point position caused by the temperature dependence of the spectral characteristics of a spectral element such as AWG.

AWGの構成は、第1の実施例と同様に、中心波長を1587.043nm、アレイ導波路光路長Lを30.54μm、アレイ導波路間隔dを12μm、集光レンズ焦点距離fを50mm、群屈折率ngを1.48、導波路等価屈折率ncを1.45、石英ガラスの熱光学定数(dn/dT)を1.1×10-5とする。 The configuration of the AWG is the same as in the first embodiment, the center wavelength is 15870.43 nm, the arrayed waveguide optical path length L is 30.54 μm, the arrayed waveguide interval d is 12 μm, the condenser lens focal length f is 50 mm, the group The refractive index ng is 1.48, the waveguide equivalent refractive index nc is 1.45, and the thermo-optic constant (dn / dT) of quartz glass is 1.1 × 10 −5 .

例えば、平行平板の傾斜角度θを30°、平行平板の厚みtを36.5mmとする。ここで、平行平板の材料を光学ポリマとし、熱光学定数をdn2/dT=−1.6×10-4とする。図6は、温度T=45℃を基準温度とした場合の、平行平板が有る場合および無い場合について残留波長シフト量の温度特性を示している。本実施例の場合、100GHzチャンネル間隔のWDM通信において許容される中心波長シフトの許容量は5GHzである。平行平板がない場合には、温度変化に伴う最大の波長シフト量は60GHzに達しているが、平行平板を挿入することにより、波長シフト量を3GHzにまで大幅に下げることができる。 For example, the inclination angle θ of the parallel plate is 30 °, and the thickness t of the parallel plate is 36.5 mm. Here, the parallel plate material is an optical polymer, and the thermo-optic constant is dn2 / dT = −1.6 × 10 −4 . FIG. 6 shows the temperature characteristics of the residual wavelength shift amount with and without a parallel plate when the temperature T = 45 ° C. is used as the reference temperature. In the case of the present embodiment, the allowable amount of center wavelength shift allowed in WDM communication with a 100 GHz channel interval is 5 GHz. When there is no parallel plate, the maximum wavelength shift amount accompanying the temperature change reaches 60 GHz. However, by inserting the parallel plate, the wavelength shift amount can be significantly reduced to 3 GHz.

第1の実施例と同じく、解析によれば、平行平板の挿入損失は0.1dB以下であり、アレイ導波路に溝を形成する従来の温度依存性補償の方法における損失1dBと比較して、損失の大幅な改善効果が得られた。   Similar to the first embodiment, according to the analysis, the insertion loss of the parallel plate is 0.1 dB or less, and compared with the loss of 1 dB in the conventional temperature dependence compensation method of forming grooves in the arrayed waveguide, A significant improvement in loss was obtained.

本実施例の場合には、図2に示した温度センサ7および回転機構11は必要ないことに留意されたい。さらに、AD変換器8、CPU9およびモータドライバ10も不要である。   It should be noted that the temperature sensor 7 and the rotation mechanism 11 shown in FIG. Further, the AD converter 8, the CPU 9, and the motor driver 10 are unnecessary.

「第3の実施例」:
以上に説明した各実施例では、集光レンズと信号処理素子との間に光路変換素子を配置する構成であった。他方、光路変換素子をAWGと集光レンズとの間に配置することもできる。この場合は、光路変換素子は、AWGの分光角度自体を直接に温度補償するように動作する。
“Third embodiment”:
In each of the embodiments described above, the optical path conversion element is arranged between the condenser lens and the signal processing element. On the other hand, the optical path conversion element can be disposed between the AWG and the condenser lens. In this case, the optical path conversion element operates to directly compensate the temperature of the spectral angle of the AWG itself.

図7は、本発明の第3の実施例に係る光信号処理装置の構成を示す図である。本実施例の光信号処理装置も、ミラーを含み1つの分光素子により光信号の入出力を行なう反射型の構成である。本実施例の構成は、AWG1と集光レンズ3との間の空間光学系に、光路変換手段21を備えている点において、従来技術および第1の実施例の構成と異なる。さらに、光路変換手段21が、温度補償手段として作用するところに特徴がある。光信号処理装置としての基本的な構成および動作は、図1で説明した光信号処理装置と同様なので、説明は省略する。   FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the optical signal processing apparatus according to the third embodiment of the present invention. The optical signal processing apparatus of the present embodiment also has a reflection type configuration that includes a mirror and inputs and outputs an optical signal by one spectroscopic element. The configuration of the present embodiment is different from the configurations of the prior art and the first embodiment in that the optical path conversion means 21 is provided in the spatial optical system between the AWG 1 and the condenser lens 3. Furthermore, the optical path changing means 21 is characterized in that it acts as a temperature compensating means. The basic configuration and operation of the optical signal processing apparatus are the same as those of the optical signal processing apparatus described with reference to FIG.

本実施例では、AWG上の温度センサは不要であり、光路変換手段21の熱光学効果を利用して温度補償を行なう。次に、光路変換手段として、ウエッジ板を利用した場合についてさらに詳細に述べる。   In the present embodiment, a temperature sensor on the AWG is not necessary, and temperature compensation is performed using the thermo-optic effect of the optical path changing means 21. Next, the case where a wedge plate is used as the optical path changing means will be described in more detail.

図8は、本発明の光信号処理装置におけるウエッジ板の構造および配置方法を説明する図である。ウエッジ板21は、所定の頂角θを持ち、頂点の向きをAWGのアレイ導波路の短い導波路側と一致させて配置している。ここで、ウエッジ板の熱光学定数およびAWGを構成する材料の熱光学定数は、互いに逆の符号の場合であるとする。図8aにおけるz軸方向は、図7のz軸方向と対応している。AWGから出射した光信号は、集光レンズへ向かって、光路20a、20b、20cをz軸に沿って右方向へ進む。ウエッジ板21によって、z軸方向に対する光路の向きを変化させることができる。これはAWGからの出射角度自体を変化させることと同じである。ウエッジ板4によって、温度とともにz軸方向に対する光路の向きを変化させることにより、AWGなどの分光素子の分光特性の温度依存性に起因する集光点位置のずれを補償することができる。   FIG. 8 is a view for explaining the structure and arrangement method of the wedge plate in the optical signal processing apparatus of the present invention. The wedge plate 21 has a predetermined apex angle θ and is arranged so that the apex direction coincides with the short waveguide side of the AWG arrayed waveguide. Here, it is assumed that the thermo-optic constant of the wedge plate and the thermo-optic constant of the material constituting the AWG have opposite signs. The z-axis direction in FIG. 8a corresponds to the z-axis direction in FIG. The optical signal emitted from the AWG travels rightward along the z-axis along the optical paths 20a, 20b, and 20c toward the condenser lens. The wedge plate 21 can change the direction of the optical path with respect to the z-axis direction. This is the same as changing the angle of emission from the AWG itself. By changing the direction of the optical path with respect to the z-axis direction together with the temperature by using the wedge plate 4, it is possible to compensate for the deviation of the focal point position due to the temperature dependence of the spectral characteristics of the spectral element such as AWG.

図8aにおいて、ウエッジ板21は、x軸を対称軸として光信号の入射面と出射面とが左右対称となるように配置されているものとして示されている。しかし、ウエッジ板21の向きは、この向きに限定されない。図8bのように頂角がAWGのアレイ導波路の短い導波路側と一致して、光信号がウエッジ板を透過する限り、ウエッジ板21全体が傾いていても構わない。図8cのような向きに配置してはならない。ただし、ウエッジ板の熱光学定数およびAWGを構成する材料の熱光学定数の符号が同じ場合は、逆に図8cのように配置しなければならないことに注意されたい。   In FIG. 8a, the wedge plate 21 is shown as being arranged so that the incident surface and the exit surface of the optical signal are symmetric with respect to the x axis as the axis of symmetry. However, the direction of the wedge plate 21 is not limited to this direction. As shown in FIG. 8b, the entire wedge plate 21 may be tilted as long as the optical signal passes through the wedge plate so that the apex angle coincides with the short waveguide side of the array waveguide having the AWG. Do not place it in the orientation shown in FIG. However, it should be noted that if the signs of the thermo-optic constant of the wedge plate and the thermo-optic constant of the material constituting the AWG are the same, it must be arranged as shown in FIG.

ここで、AWGの温度変動に伴う分散角度の温度変動量は、次式で表される。   Here, the temperature fluctuation amount of the dispersion angle accompanying the AWG temperature fluctuation is expressed by the following equation.

Figure 2009036901
Figure 2009036901

具体的には、第1の実施例と同じAWGの構成パラメータを考えると、ΔθA=2.86×10-5(rad/℃)である。 Specifically, considering the same AWG configuration parameters as in the first embodiment, Δθ A = 2.86 × 10 −5 (rad / ° C.).

一方、光信号のz軸に対する入射角度をθi、光信号のz軸に対する出射角度をθo、ウエッジ板の頂角をθ、ウエッジ板の屈折率をn2とする。このとき、θiおよびθoの間には次式の関係が成り立つ。 On the other hand, the incident angle of the optical signal with respect to the z-axis is θ i , the outgoing angle of the optical signal with respect to the z-axis is θ o , the apex angle of the wedge plate is θ, and the refractive index of the wedge plate is n2. At this time, the following relationship is established between θ i and θ o .

Figure 2009036901
Figure 2009036901

熱光学効果により、ウエッジ板の材料の屈折率n2が温度に伴なって変化する場合には、この屈折率n2の温度変化を温度補償に利用できる。AWGの分光特性の温度依存性に起因する出射角度の変動を、屈折率n2の熱光学変化によって補償することができる。例えば、ウエッジ板の頂角θを10.26°、ウエッジ板の熱光学定数をdn2/dT=−1.6×10-4とすることで、式3により表される分散角度の温度依存性を補償することができる。 When the refractive index n2 of the material of the wedge plate changes with temperature due to the thermo-optic effect, the temperature change of the refractive index n2 can be used for temperature compensation. Variation in the emission angle due to the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG can be compensated for by the thermo-optic change of the refractive index n2. For example, when the apex angle θ of the wedge plate is 10.26 ° and the thermo-optic constant of the wedge plate is dn2 / dT = −1.6 × 10 −4 , the temperature dependence of the dispersion angle represented by Equation 3 is obtained. Can be compensated.

また、解析によれば、ウエッジ板の挿入損失は0.1dB以下であり、アレイ導波路に溝を形成する従来の温度依存性補償の方法における損失1dBと比較して、損失の大幅な改善効果が得られた。   Further, according to the analysis, the insertion loss of the wedge plate is 0.1 dB or less, and a significant improvement effect of the loss compared with the loss of 1 dB in the conventional temperature dependence compensation method of forming grooves in the arrayed waveguide. was gotten.

「第4の実施例」:
空間光学系に配置された光路変換手段を用いて温度補償を行なう他の方法として、電気光学結晶を利用することができる。電気光学結晶に適切な電圧を印加することによって、その光学特性を変化させることができるので、温度に伴い屈折率を制御することによって、温度補償をすることができる。
“Fourth embodiment”:
An electro-optic crystal can be used as another method for performing temperature compensation using an optical path changing means arranged in the spatial optical system. By applying an appropriate voltage to the electro-optic crystal, its optical characteristics can be changed. Therefore, temperature compensation can be performed by controlling the refractive index with temperature.

図9は、本発明の第4の実施例に係る光信号処理装置の構成を示す図である。本実施例の光信号処理装置も、ミラーを含み1つの分光素子により光信号の入出力を行なう反射型の構成である。本実施例の構成は、AWG1と集光レンズ3との間の空間光学系に、光路変換手段30を備えている点において、従来技術および第1の実施例の構成と異なる。光路変換手段30が、温度補償手段として作用するところに特徴がある。光信号処理装置としての基本的な構成および動作は、図1に示したものと同様なので、説明は省略する。   FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical signal processing device according to the fourth embodiment of the present invention. The optical signal processing apparatus of the present embodiment also has a reflection type configuration that includes a mirror and inputs and outputs an optical signal by one spectroscopic element. The configuration of the present embodiment is different from the configurations of the prior art and the first embodiment in that the spatial optical system between the AWG 1 and the condenser lens 3 is provided with the optical path changing means 30. The optical path conversion means 30 is characterized in that it acts as a temperature compensation means. The basic configuration and operation of the optical signal processing apparatus are the same as those shown in FIG.

本実施例においては、光路変換手段30として、電気光学結晶30を利用する。AWG1による分波面に平行となるように、電気光学結晶30の上下面に対向ずる2つの楔形の電極30、31を形成している。楔形電極30、31に電圧を印加することによって、電極間の電気光学結晶内領域の屈折率を変化させることができる。   In this embodiment, the electro-optic crystal 30 is used as the optical path changing means 30. Two wedge-shaped electrodes 30 and 31 facing the upper and lower surfaces of the electro-optic crystal 30 are formed so as to be parallel to the demultiplexing surface by the AWG 1. By applying a voltage to the wedge-shaped electrodes 30 and 31, the refractive index of the region in the electro-optic crystal between the electrodes can be changed.

図10は、本発明の第4の実施例に係る光信号処理装置を含む温度補償システムを示す構成図である。電気光学結晶を利用する場合には、第1の実施例の場合と同様に、温度検出手段として、AWG上の温度センサ7が必要となる。図9に示した光信号処理装置は光機能モジュール38として構成されており、光機能モジュール38の外部には、温度センサ7からの信号を受信するAD変換器8、CPU9および高電圧発生装置35が接続されている。   FIG. 10 is a block diagram showing a temperature compensation system including an optical signal processing device according to the fourth embodiment of the present invention. When an electro-optic crystal is used, the temperature sensor 7 on the AWG is required as temperature detecting means, as in the case of the first embodiment. The optical signal processing device shown in FIG. 9 is configured as an optical function module 38, and an AD converter 8 that receives a signal from the temperature sensor 7, a CPU 9, and a high voltage generator 35 are provided outside the optical function module 38. Is connected.

温度センサ7からの温度検出信号は、AD変換器8によってデジタル信号化される。CPU9は、温度検出デジタル信号に基づいて、所定の電圧を電気光学結晶30に印加するため、高電圧発生装置35に対して制御信号を与える。制御信号によって、高電圧発生装置35からの印加電圧が決定される。電気光学結晶の電極30、31間に対する、この印加電圧により、AWGの分光角度の温度依存性を補償するような電気光学結晶の屈折率変化が生じる。   The temperature detection signal from the temperature sensor 7 is converted into a digital signal by the AD converter 8. The CPU 9 gives a control signal to the high voltage generator 35 in order to apply a predetermined voltage to the electro-optic crystal 30 based on the temperature detection digital signal. The applied voltage from the high voltage generator 35 is determined by the control signal. This applied voltage across the electrodes 30 and 31 of the electro-optic crystal causes a change in the refractive index of the electro-optic crystal that compensates for the temperature dependence of the spectral angle of the AWG.

電気光学結晶としては、例えばK1-yLiyTa1-xNbx3(0<x<1、<y<1)、LiNbO3、LiTaO3、LiIO3、KNbO3、KTiOPO4、BaTiO3、SrTiO3、Ba1-xSrxTiO3(0<x<1)、Ba1-xSrxNb26(0<x<1)、Sr0.75Ba0.25Nb26、Pb1-yLayTi1-xZrx3(0<x<1、<y<1)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3、KH2PO4、KD2PO4、(NH4)H2PO4、BaB24、LiB35、CsLiB610、GaAs、CdTe、GaP、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、ZnOなどがある。 Examples of the electro-optic crystal include K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 (0 <x <1, <y <1), LiNbO 3 , LiTaO 3 , LiIO 3 , KNbO 3 , KTiOPO 4 , BaTiO 4 . 3 , SrTiO 3 , Ba 1-x Sr x TiO 3 (0 <x <1), Ba 1-x Sr x Nb 2 O 6 (0 <x <1), Sr 0.75 Ba 0.25 Nb 2 O 6 , Pb 1 -y La y Ti 1-x Zr x O 3 (0 <x <1, <y <1), Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3, KH 2 PO 4, KD 2 PO 4 , (NH 4 ) H 2 PO 4 , BaB 2 O 4 , LiB 3 O 5 , CsLiB 6 O 10 , GaAs, CdTe, GaP, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, ZnO, and the like.

図11は、温度と電気光学結晶への所要印加電圧との関係を示す図である。電気光学結晶としてLiNbO3を用い、電気光学結晶の厚み(y方向)を0.5mm、楔形電極の頂角を30°とした場合の、各温度における所要印加電圧を示したものである。補償するAWGの分光角度の温度依存性は、第3の実施例と同じである。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between temperature and the required applied voltage to the electro-optic crystal. This figure shows the required applied voltage at each temperature when LiNbO 3 is used as the electro-optic crystal, the thickness (y direction) of the electro-optic crystal is 0.5 mm, and the apex angle of the wedge-shaped electrode is 30 °. The temperature dependence of the spectral angle of the AWG to be compensated is the same as in the third embodiment.

また、解析によれば、LiNbO3の挿入損失は0.2dB以下であり、アレイ導波路に溝を形成する従来の温度依存性補償の方法における損失1dBと比較して、損失の大幅な改善効果が得られた。 Further, according to the analysis, the insertion loss of LiNbO 3 is 0.2 dB or less, which is a significant improvement effect of the loss compared to the loss of 1 dB in the conventional temperature dependence compensation method for forming the groove in the arrayed waveguide. was gotten.

「第5の実施例」:
図12は、本発明の第5の実施例に係る光信号処理装置の構成を示す図である。本実施例は、電気光学結晶を利用した別の実施形態である。電気光学結晶として、タンタル酸ニオブ酸カリウムKTa1-xNbxO(以下KTNとする)を利用する。第4の実施例と比較すると、電気光学結晶の種類および電極の配置構成が異なるだけで、光信号処理装置としての基本構成および動作は同一である。KTNは、結晶に配置された2つの電極間に電圧を印加することにより、電極方向に変化する屈折率分布を誘起させることで、光ビームを自在にスキャンできることが知られている。この屈折率分布に依存して、KTNへ入射する光信号をx軸方向に偏向させることができる。
"5th Example":
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an optical signal processing device according to the fifth embodiment of the present invention. This example is another embodiment using an electro-optic crystal. As the electro-optic crystal, potassium tantalate niobate KTa 1-x Nb x O (hereinafter referred to as KTN) is used. Compared with the fourth embodiment, the basic configuration and operation as an optical signal processing device are the same except that the type of electro-optic crystal and the arrangement of electrodes are different. It is known that KTN can freely scan a light beam by inducing a refractive index distribution that changes in the electrode direction by applying a voltage between two electrodes arranged in a crystal. Depending on this refractive index distribution, the optical signal incident on the KTN can be deflected in the x-axis direction.

KTNによる電気光学結晶30は、z軸方向に長さL、x軸方向に幅Wを持つ直方体である。電極33、34は、z−y面内に対向して配置される。x軸方向にKTNへ電圧が印加される。   The electro-optic crystal 30 made of KTN is a rectangular parallelepiped having a length L in the z-axis direction and a width W in the x-axis direction. The electrodes 33 and 34 are disposed facing each other in the zy plane. A voltage is applied to KTN in the x-axis direction.

図13は、温度とKTN結晶への所要印加電圧との関係を示す図である。電気光学結晶の幅W(x軸方向)を1cm、長さLを6mmとした場合の、電極33、34間への所要印加電圧を示した。補償するAWGの分光角度の温度依存性は、第3の実施例のものと同じである。   FIG. 13 is a diagram showing the relationship between temperature and the required applied voltage to the KTN crystal. The required applied voltage between the electrodes 33 and 34 when the width W (x-axis direction) of the electro-optic crystal is 1 cm and the length L is 6 mm is shown. The temperature dependence of the spectral angle of the AWG to be compensated is the same as that of the third embodiment.

また、解析によれば、KTN結晶の挿入損失は0.2dB以下であり、アレイ導波路に溝を形成する従来の温度依存性補償の方法における損失1dBと比較して、損失の大幅な改善効果が得られた。   Further, according to the analysis, the insertion loss of the KTN crystal is 0.2 dB or less, and the loss is greatly improved compared to the loss of 1 dB in the conventional temperature dependence compensation method of forming grooves in the arrayed waveguide. was gotten.

「第6の実施例」:
これまで説明した光信号処理装置は、集光レンズを含む構成であった。しかしながら、集光レンズを含まない構成の光信号処理装置の場合でも、AWGなどの分光素子の分光特性の温度依存性に起因する集光点位置のずれを補償することができる。ここで、信号処理素子として、位相変調素子を用いた光信号処理装置の例について説明する。
“Sixth embodiment”:
The optical signal processing device described so far has a configuration including a condenser lens. However, even in the case of an optical signal processing device that does not include a condensing lens, it is possible to compensate for the deviation of the condensing point position caused by the temperature dependence of the spectral characteristics of a spectral element such as an AWG. Here, an example of an optical signal processing apparatus using a phase modulation element as a signal processing element will be described.

図14は、本発明の第6の実施例に係る液晶等の位相変調素子を用いた波長選択フィルタの構成および動作を説明する図である。図14aを参照すると、異なる波長を有する複数の光信号は、その波長に応じた出射角度でAWG1からz軸方向へ出射する。位相変調素子5は、ミラー6と組み合わせられて波長選択フィルタとして動作する。位相変調素子5は、特定の入射角で入射した光信号のみを、同一の方向に反射させることができる可変プリズムとして動作する。位相変調素子5は、例えば液晶素子の各ピクセルに段階的に異なる電圧を与えて、等価的にプリズムと同様な滑らかな位相変化を与えることができる。 図14bは、位相変調素子により与えられる位相変化量を概念的に示している。AWG1と液晶素子5を組み合わせることによって波長選択フィルタを構成することができる。このような波長選択フィルタの場合でも、AWG1の分光特性の温度依存性、さらに、位相変調素子5の位相変調特性の温度依存性のために、波長選択特性に温度変動が生じる。   FIG. 14 is a diagram for explaining the configuration and operation of a wavelength selection filter using a phase modulation element such as a liquid crystal according to a sixth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 14a, a plurality of optical signals having different wavelengths are emitted from the AWG 1 in the z-axis direction at emission angles corresponding to the wavelengths. The phase modulation element 5 is combined with the mirror 6 and operates as a wavelength selection filter. The phase modulation element 5 operates as a variable prism that can reflect only an optical signal incident at a specific incident angle in the same direction. For example, the phase modulation element 5 can apply a different voltage stepwise to each pixel of the liquid crystal element to give a smooth phase change equivalent to a prism. FIG. 14 b conceptually shows the amount of phase change given by the phase modulation element. A wavelength selective filter can be configured by combining the AWG 1 and the liquid crystal element 5. Even in the case of such a wavelength selection filter, temperature variation occurs in the wavelength selection characteristics due to the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG 1 and the temperature dependence of the phase modulation characteristics of the phase modulation element 5.

図14cは、波長選択フィルタに本発明を適用した光信号処理装置の構成図である。AWG1と位相変調素子5との間の光路中に、光路変換素子21を挿入した構成となっている。光路変換素子としては、説明した第3の実施例のように熱光学効果を利用したり、第4または第5の実施例のように電気光学結晶を利用することができる。   FIG. 14C is a configuration diagram of an optical signal processing device in which the present invention is applied to a wavelength selection filter. The optical path conversion element 21 is inserted in the optical path between the AWG 1 and the phase modulation element 5. As the optical path conversion element, a thermo-optic effect can be used as in the third embodiment described, or an electro-optic crystal can be used as in the fourth or fifth embodiment.

たとえば、熱光学効果を利用したウエッジ板の構成の場合は、解析によればウエッジ板の挿入損失は0.1dB以下であり、アレイ導波路に溝を形成する従来の温度依存性補償の方法における損失1dBと比較して、損失の大幅な改善効果が得られた。   For example, in the case of a wedge plate configuration using the thermo-optic effect, according to the analysis, the insertion loss of the wedge plate is 0.1 dB or less, and the conventional temperature dependence compensation method for forming grooves in the arrayed waveguide is used. Compared with the loss of 1 dB, a significant improvement effect of the loss was obtained.

「第7の実施例」:
図15は、本発明の第7の実施例に係る光信号処理装置の構成および動作を説明する図である。以上述べてきた光信号処理装置においては、空間光学系に配置した光路変換手段により、温度補償する構成であった。ここで、信号処理素子の集光位置に着目すると、信号処理素子の位置を他の光学系構成要素と相対的に移動させることによっても、温度補償ができる。
“Seventh embodiment”:
FIG. 15 is a diagram for explaining the configuration and operation of an optical signal processing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. The optical signal processing apparatus described above has a configuration in which temperature compensation is performed by an optical path changing unit arranged in a spatial optical system. Here, paying attention to the light collection position of the signal processing element, temperature compensation can also be performed by moving the position of the signal processing element relative to other optical system components.

図15bには、上述の式(3)により表される分散角度の温度変動量に基づいた、集光点の温度による移動量を示した図である。この移動量に連動させて信号処理素子の位置を移動させれば、集光点を常に信号処理素子の所定の要素素子上に集光させることができる。   FIG. 15b is a diagram showing the amount of movement due to the temperature of the condensing point, based on the temperature fluctuation amount of the dispersion angle represented by the above equation (3). If the position of the signal processing element is moved in conjunction with the amount of movement, the condensing point can always be condensed on a predetermined element of the signal processing element.

図15aは、本発明の第7の実施例に係る光信号処理装置の構成を示す図である。基本的な構成は、第1の実施例などと同じであり、信号処理素子5が可動ステージ40に固定されており、可動ステージ40は、可動機構41を介して、例えばモータ12によってその位置を移動させることができる。AWG1の分波面と信号処理素子5との交線軸方向に、可動ステージ40に固定されている信号処理素子5を、AWG1およびレンズ3などを含む他の光学系要素に対して相対的に移動させることができる。これにより、分光特性に温度変動があっても、光信号は信号処理素子内の所定の一定位置に集光する。可動ステージの構成形態は、本実施例の構成に限られることはない。例えば、AWGの位置を移動させる構成でも良い。信号処理素子とAWGとの相対位置を可変させられる限り、どのようなものであっても良い。温度検出手段を含む全体温度補償システムは、図2の構成の場合と全く同様であり、詳細の説明は省略する。   FIG. 15a is a diagram showing a configuration of an optical signal processing device according to the seventh embodiment of the present invention. The basic configuration is the same as in the first embodiment, and the signal processing element 5 is fixed to the movable stage 40. The movable stage 40 is moved by the motor 12, for example, via the movable mechanism 41. Can be moved. The signal processing element 5 fixed to the movable stage 40 is moved relative to other optical system elements including the AWG 1 and the lens 3 in the direction of the axis of intersection between the wave separation plane of the AWG 1 and the signal processing element 5. be able to. Thereby, even if there is a temperature variation in the spectral characteristics, the optical signal is condensed at a predetermined fixed position in the signal processing element. The configuration form of the movable stage is not limited to the configuration of the present embodiment. For example, a configuration in which the position of the AWG is moved may be used. As long as the relative position between the signal processing element and the AWG can be varied, any one may be used. The overall temperature compensation system including the temperature detecting means is exactly the same as that of the configuration of FIG. 2, and detailed description thereof is omitted.

またこの場合は、前出の実施例のように、光路中にウエッジ板や平行平板、電気光学結晶などの部品を挿入する必要はない。したがって、本実施例においては、温度補償によって過剰な損失が発生することはない。   In this case, it is not necessary to insert components such as a wedge plate, a parallel plate, and an electro-optic crystal in the optical path as in the previous embodiment. Therefore, in this embodiment, excessive loss does not occur due to temperature compensation.

以上の各実施例においては、反射型の構成の光信号処理装置を例として説明してきたが、本発明が反射型の構成に限定されないことはいうまでもない。すなわち、透過型の構成または出射系もしくは入射系を複数備えた構成の光信号処理装置にも適用できる。   In each of the above embodiments, the optical signal processing apparatus having the reflection type configuration has been described as an example. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the reflection type configuration. That is, the present invention can also be applied to an optical signal processing apparatus having a transmission type configuration or a configuration including a plurality of emission systems or incident systems.

以上説明したように、本発明によれば、AWGの持つ分光特性の温度依存性に起因する光信号処理装置の温度変動を、空間光学系において温度補償することで、より簡単で低コストな方法によって温度無依存化することができる。光信号処理装置の空間光学系における光結合損失を、広い温度範囲で大幅に低減させることができる。空間光学系における温度補償作用によって、従来技術よりも簡単な構成で光学特性の十分な温度無依存化を実現できる。AWG素子自体における温度補償が不要となり、AWGの製作工程を簡略化して、光信号処理装置全体の低コスト化を実現する。   As described above, according to the present invention, the temperature variation of the optical signal processing apparatus caused by the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG is compensated for temperature in the spatial optical system, so that a simpler and lower cost method is possible. Can be made temperature-independent. The optical coupling loss in the spatial optical system of the optical signal processing device can be greatly reduced over a wide temperature range. Due to the temperature compensation action in the spatial optical system, sufficient temperature independence of the optical characteristics can be realized with a simpler configuration than the prior art. The temperature compensation in the AWG element itself becomes unnecessary, the AWG manufacturing process is simplified, and the cost of the entire optical signal processing apparatus is reduced.

光通信に使用される光信号処理装置に利用できる。波長ブロッカをはじめ、波長イコライザ、波長可変フィルタ、分散補償器などへの応用が可能である。   It can be used for an optical signal processing device used for optical communication. It can be applied to wavelength blockers, wavelength equalizers, wavelength tunable filters, dispersion compensators, and so on.

本発明の第1の実施例に係る光信号処理装置の構成図である。It is a block diagram of the optical signal processing apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の光信号処理装置を含む温度補償システムを示す図である。It is a figure which shows the temperature compensation system containing the optical signal processing apparatus of this invention. 傾斜角度制御機構の構成および動作を説明する図である。It is a figure explaining the structure and operation | movement of an inclination angle control mechanism. 別の傾斜角度制御機構の構成および動作を説明する図である。It is a figure explaining the structure and operation | movement of another inclination-angle control mechanism. ガラス平行平板の光軸移動作用ならびに温度と所要傾斜角度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the optical axis moving effect | action of a glass parallel plate, temperature, and a required inclination angle. 本発明の第2の実施例に係る光信号処理装置における熱光学効果による温度補償の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the temperature compensation by the thermo-optic effect in the optical signal processing apparatus which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例に係る光信号処理装置の構成図である。It is a block diagram of the optical signal processing apparatus which concerns on the 3rd Example of this invention. ウエッジ板の構造および配置方法を説明する図である。It is a figure explaining the structure and arrangement | positioning method of a wedge board. 本発明の第4の実施例に係る光信号処理装置の構成図である。It is a block diagram of the optical signal processing apparatus which concerns on the 4th Example of this invention. 本発明の第4の実施例に係る光信号処理装置を含む温度補償システムを示す図である。It is a figure which shows the temperature compensation system containing the optical signal processing apparatus which concerns on the 4th Example of this invention. 温度と電気光学結晶への所要印加電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between temperature and the required applied voltage to an electro-optic crystal. 本発明の第5の実施例に係る光信号処理装置の構成図である。It is a block diagram of the optical signal processing apparatus which concerns on the 5th Example of this invention. 温度およびKTN結晶への所要印加電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between temperature and the required applied voltage to a KTN crystal | crystallization. 本発明の第6の実施例に係る光信号処理装置の構成図である。It is a block diagram of the optical signal processing apparatus which concerns on the 6th Example of this invention. 本発明の第7の実施例に係る光信号処理装置の構成図およびステージ制御量を説明する図である。It is a figure explaining the block diagram and stage control amount of the optical signal processing apparatus which concerns on the 7th Example of this invention. 従来の光信号処理装置の概念的な構成図である。It is a notional block diagram of the conventional optical signal processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1、51 AWG(分光素子)
2 シリンドリカルレンズ
3、52 集光レンズ
4 平行平板(光路変換手段)
5、53 信号処理素子
6、54 ミラー
7 温度センサ
8 AD変換器
9 CPU
10 モータドライバ
11 角度可変機構
12 モータ
16 バイメタル
21 ウエッジ板(光路変換手段)
30 電気光学結晶
31、32、33、34 電極
35 高電圧発生装置
40 可動ステージ
1, 51 AWG (spectral element)
2 Cylindrical lens 3, 52 Condensing lens 4 Parallel plate (optical path changing means)
5, 53 Signal processing element 6, 54 Mirror 7 Temperature sensor 8 AD converter 9 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor driver 11 Angle variable mechanism 12 Motor 16 Bimetal 21 Wedge board (optical path conversion means)
30 Electro-optic crystal 31, 32, 33, 34 Electrode 35 High voltage generator 40 Movable stage

Claims (9)

光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して信号処理をする光信号処理装置において、
光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、
前記分光手段から出射した前記光信号を変調する信号処理手段と、
前記分光手段と前記信号処理手段との間の光路中に配置され、前記光信号の光路を屈折させる光路変換手段であって、前記分光手段からの前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光信号の光路を屈折させることと
を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
In an optical signal processing device that splits an optical signal into a plurality of optical signals of different wavelengths and performs signal processing on the optical signals of each wavelength,
A spectroscopic means for splitting a plurality of optical signals having different wavelengths at an emission angle according to the wavelength of the optical signal;
Signal processing means for modulating the optical signal emitted from the spectroscopic means;
An optical path conversion unit that is disposed in an optical path between the spectroscopic unit and the signal processing unit and refracts the optical path of the optical signal so as to cancel the temperature dependence of the emission angle from the spectroscopic unit. An optical signal processing apparatus comprising: refracting an optical path of the optical signal.
前記光路変換手段の屈折率温度依存特性によって、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光信号の前記光路変換手段からの出射角度を変化させることを特徴とする請求項1に記載の光信号処理装置。   The exit angle of the optical signal from the optical path changing means is changed so as to cancel out the temperature dependence of the outgoing angle of the spectroscopic means by the refractive index temperature dependency characteristic of the optical path changing means. Item 4. The optical signal processing device according to Item 1. 前記屈折率温度依存特性として光路変換手段の熱光学効果または電気光学効果を利用して、前記光信号の前記光路変換手段からの出射角度を変化させることを特徴とする請求項2に記載の光信号処理装置。   3. The light according to claim 2, wherein an emission angle of the optical signal from the optical path conversion unit is changed using a thermo-optic effect or an electro-optical effect of the optical path conversion unit as the refractive index temperature dependent characteristic. Signal processing device. 光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して信号処理をする光信号処理装置において、
光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、
前記分光手段から出射した前記光信号を集光させる集光手段と、
前記集光手段により集光された前記光信号を変調する信号処理手段と、
前記分光手段と前記集光手段との間または前記集光手段と前記信号処理手段との間のいずれか一方の光路中に配置され、前記光信号の光路を屈折させる光路変換手段であって、前記分光手段からの前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光信号の光路を屈折させることと
を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
In an optical signal processing device that splits an optical signal into a plurality of optical signals of different wavelengths and performs signal processing on the optical signals of each wavelength,
A spectroscopic means for splitting a plurality of optical signals having different wavelengths at an emission angle according to the wavelength of the optical signal;
Condensing means for condensing the optical signal emitted from the spectroscopic means;
Signal processing means for modulating the optical signal collected by the light collecting means;
An optical path conversion unit arranged in one of the optical paths between the spectroscopic unit and the condensing unit or between the condensing unit and the signal processing unit, and refracts the optical path of the optical signal; An optical signal processing apparatus comprising: refracting an optical path of the optical signal so as to cancel temperature dependence of the emission angle from the spectroscopic means.
前記集光手段と前記信号処理手段との間の光路中に配置された前記光路変換手段の、前記集光手段の主光路軸に対する傾斜角度を変化させる駆動手段と、
前記分光手段の温度を検出する温度検出手段とをさらに備え、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記駆動手段により前記傾斜角度を変化させることによって、前記信号処理手段における前記光信号の集光点位置を変化させることを特徴とする請求項4に記載の光信号処理装置。
Driving means for changing an inclination angle of the light path conversion means arranged in the optical path between the light collecting means and the signal processing means with respect to a main optical path axis of the light collecting means;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the spectroscopic means,
5. The condensing point position of the optical signal in the signal processing means is changed by changing the tilt angle by the driving means based on the temperature detected by the temperature detecting means. 2. An optical signal processing device according to 1.
前記集光手段と前記信号処理手段との間の光路中に配置された前記光路変換手段の、熱光学効果を利用して、前記信号処理手段における前記光信号の集光点位置を変化させることを特徴とする請求項4に記載の光信号処理装置。   Using the thermo-optic effect of the optical path conversion means arranged in the optical path between the condensing means and the signal processing means, the condensing point position of the optical signal in the signal processing means is changed. The optical signal processing device according to claim 4. 前記集光手段と前記信号処理手段との間の光路中に配置された前記光路変換手段は、ガラス平行平板であることを特徴とする請求項5または6に記載の光信号処理装置。   The optical signal processing apparatus according to claim 5 or 6, wherein the optical path conversion means arranged in an optical path between the light collecting means and the signal processing means is a glass parallel plate. 前記分光手段と前記集光手段との間の光路中に配置された前記光路変換手段の、熱光学効果または電気光学効果を利用して、前記光路変換手段からの前記光信号の出射角度を変化させることを特徴とする請求項4に記載の光信号処理装置。   Using the thermo-optic effect or electro-optic effect of the optical path changing means arranged in the optical path between the spectroscopic means and the light collecting means, the emission angle of the optical signal from the optical path changing means is changed. The optical signal processing apparatus according to claim 4, wherein: 光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して信号処理をする光信号処理装置において、
光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、
前記分光手段から出射した前記光信号を変調する信号処理手段と、
前記分光手段または前記信号処理手段のいずれか一方に連結され、前記分光手段の分波面と前記信号処理手段との交線軸方向に対して、前記分光手段と前記信号処理手段との相対的位置を変化させる可動手段であって、前記分光手段からの前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記いずれか一方の位置を変化させることと
を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
In an optical signal processing device that splits an optical signal into a plurality of optical signals of different wavelengths and performs signal processing on the optical signals of each wavelength,
A spectroscopic means for splitting a plurality of optical signals having different wavelengths at an emission angle according to the wavelength of the optical signal;
Signal processing means for modulating the optical signal emitted from the spectroscopic means;
The relative position of the spectroscopic means and the signal processing means is connected to either the spectroscopic means or the signal processing means, and the crossing axis direction of the demultiplexing surface of the spectroscopic means and the signal processing means is An optical signal processing apparatus comprising: a movable means for changing, wherein the position of any one of the two is changed so as to cancel out the temperature dependence of the emission angle from the spectroscopic means.
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