JP2009122495A - Wavelength selective optical attenuator - Google Patents
Wavelength selective optical attenuator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009122495A JP2009122495A JP2007297772A JP2007297772A JP2009122495A JP 2009122495 A JP2009122495 A JP 2009122495A JP 2007297772 A JP2007297772 A JP 2007297772A JP 2007297772 A JP2007297772 A JP 2007297772A JP 2009122495 A JP2009122495 A JP 2009122495A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- wavelength
- liquid crystal
- voltage
- incident
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
本発明は光波長多重通信などに用いられ、所望の波長の光を選択的に減衰させる波長選択性光減衰器に関するものである。 The present invention relates to a wavelength-selective optical attenuator that is used for optical wavelength division multiplexing communication and the like and selectively attenuates light having a desired wavelength.
現在急増する通信容量需要に対応するため、光波長多重通信技術(WDM通信)を用いた光ネットワークが実用化されている。WDM伝送システムでは、ITU(インターナショナルテレコミュニケーションユニオン)で定められた波長間隔の波長の光を複数多重化し、伝送容量を拡大している。WDM通信は当初離れた2点の長距離間を光ファイバを用いて大容量で高速に通信する目的で導入されたが、近年の情報量の増加に伴い、メトロアクセスエリアのネットワークにも適用されている。特にWDM伝送システムではリングネットワークの各ノードにおいて、波長毎にアドドロップ機能を有する伝送装置が主に用いられるようになっている。 In order to meet the rapidly increasing demand for communication capacity, optical networks using optical wavelength division multiplexing technology (WDM communication) have been put into practical use. In the WDM transmission system, a plurality of light beams having wavelength intervals determined by ITU (International Telecommunication Union) are multiplexed to increase the transmission capacity. WDM communication was initially introduced for the purpose of high-capacity and high-speed communication between two long distances using optical fibers, but it has also been applied to networks in metro access areas as the amount of information has increased in recent years. ing. In particular, in a WDM transmission system, a transmission apparatus having an add / drop function for each wavelength is mainly used at each node of a ring network.
アドドロップ機能を実現するWDM伝送装置としては、図1に示されるように、WDM信号をカップラ101に入射し、その一部を分離してドロップ信号として取り出し、残りを波長選択性光減衰器(波長ブロッカともいう)102に与える。そしてドロップ信号のうちの一部の波長成分を抽出し、抽出した波長と同一の波長成分を有する信号を新たに生成して、アド信号としてカップラ103に供給する。波長選択性光減衰器102はカップラ101で分岐した光信号のうち、抽出された波長成分をブロックし、その他の波長成分を透過させる。カップラ103は波長選択性光減衰器102を通過した信号とアド信号とを合成して新たなWDM信号としている。又波長選択性光減衰器102には挿入される波長を完全に遮光すると共に、WDM信号毎の光強度のばらつきを均一にするため、WDM信号強度を調整するアッテネーション機能を有している。
As shown in FIG. 1, a WDM transmission apparatus that realizes an add / drop function is configured such that a WDM signal is incident on a
さて特許文献1では波長選択性光減衰器として用いられる波長セレクタの一例が示されている。この文献では、図2に示すように、WDM信号を同一の偏光方向、例えばS偏光にそろえる。そして光の波長毎に分離し、複数の光ビームA1〜Anとしてレンズ110に入射し、偏光子111を介してレンズ110の焦点位置に配置された偏光を90°回転させる液晶112に入射する。液晶112の出射側には、偏光子113を配置する。又偏光子111,113の光が透過する偏光方向を同一としておき、レンズ110と対称な位置に出射用のレンズ114を配置する。
液晶112は波長毎に入射される位置に電極を形成しておき、通過させる波長に対応する電極は電圧を印加し、遮光する位置の電極には電圧を印加しない。液晶112は図3(a)に示すように電圧を印加した場合には、入射光の偏光面を回転させることがなく、そのまま透過する。又電圧を印加しない場合には旋光性があり、図3(b)に示すように入射光の偏光角を90°回転させ、P偏光として出射する。これにより図2(a)に示すように、波長毎に分離された光が電圧が印加された電極位置を通過するときに一対の偏光子111,113と液晶の電極を透過する。又図2(b)に示すように電圧が印加されていない電極位置を通過するときには、光を遮蔽させることができる。
さてこのような特許文献1の構成による波長選択性光減衰器では、光の透過率Tは以下の式で示される。
Δn:複屈折率
λ:波長
ここで液晶素子は入力する偏光により屈折率が異なり、その屈折率差がΔnとなっている。Δnは温度依存性を持つため、式(1),(2)より透過率Tも温度依存性を持ち、透過率Tが最も低い波長、即ち最大消光が得られる波長も温度により変化する。図4はこの波長選択性光減衰器の電圧を印加としたときの異なった温度状態における挿入損失を示すものであり、電圧を印加し、光を遮断状態とするときに温度による波長の変動が大きい。従って使用する波長の範囲内で消光特性を安定させるために、正確な温度制御を行ったり、その周囲温度に合わせて印加する電圧レベルを調整する必要があった。
Now, in such a wavelength selective optical attenuator having the configuration of
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、温度による影響をなくし、安定して光減衰特性が得られる波長選択性光減衰器を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to provide a wavelength-selective optical attenuator that eliminates the influence of temperature and stably obtains optical attenuation characteristics.
この課題を解決するために、本願の波長選択性光減衰器は、入射光を偏光状態によって2本の光ビームに分離し、分離された偏光のいずれか一方の偏光方向を回転することにより、同一の偏光方向の2本の光ビームを出射する入射側偏光ダイバーシティ部と、前記入射側偏光ダイバーシティ部を通過した2本の光ビームの光を波長毎に分離し、異なった方向に反射する波長分散素子と、前記波長分散素子により分離された光をレンズにより集光し、その波長毎に夫々対応する複数の電極が並列に配置され、前記複数の電極のうちの任意の電極への電圧の印加時に入射光の偏光方向をそのまま維持して透過させると共に、前記電極への電圧を印加しないときに入射光の偏光方向を回転させた光を透過する第1の液晶板と、前記第1の液晶板の各電極に接続され、光を減衰させる波長に対応する電極に電圧を印加する電圧源と、前記第1の液晶板を通過した光をレンズにより集光し、異なった方向から入射された光を合成して2本の光ビームとして同一方向に反射する波長合成素子と、前記波長合成素子を通過した光ビームのうち、一方の光ビームの偏光方向を回転し、2本の光ビームを合成して同一方向に出射する出射側偏光ダイバーシティ部と、を具備するものである。 In order to solve this problem, the wavelength-selective optical attenuator of the present application separates incident light into two light beams according to the polarization state, and rotates the polarization direction of one of the separated polarizations. An incident-side polarization diversity unit that emits two light beams having the same polarization direction, and a wavelength that separates the light beams of the two light beams that have passed through the incident-side polarization diversity unit and reflects them in different directions. The light separated by the dispersion element and the wavelength dispersion element is collected by a lens, and a plurality of electrodes corresponding to each wavelength are arranged in parallel, and a voltage applied to an arbitrary electrode among the plurality of electrodes A first liquid crystal plate that transmits the light with the polarization direction of the incident light transmitted when the voltage is not applied to the electrode while maintaining the polarization direction of the incident light at the time of application; LCD panel A voltage source that applies a voltage to an electrode corresponding to a wavelength that attenuates light and is connected to a pole, and light that has passed through the first liquid crystal plate is collected by a lens, and light incident from different directions is synthesized. Then, the wavelength combining element that reflects in the same direction as two light beams and the polarization direction of one of the light beams that have passed through the wavelength combining element are rotated to combine the two light beams. And an exit-side polarization diversity unit that emits light in the same direction.
この課題を解決するために、本願の波長選択性光減衰器は、入射光を偏光状態によって2本の光ビームに分離し、分離された偏光のいずれか一方の偏光方向を回転することにより、同一の偏光方向の2本の光ビームを出射する入射側偏光ダイバーシティ部と、前記入射側偏光ダイバーシティ部を通過した2本の光ビームの光を波長毎に分離し、異なった方向に反射すると共に、異なった方向から入射された光を合成して2本の光ビームとして同一方向に反射する波長分散合成素子と、前記波長分散合成素子により分離された光をレンズにより集光し、その波長毎に夫々対応する複数の電極が並列に配置され、前記複数の電極のうちの任意の電極への電圧の印加時に入射光の偏光方向をそのまま維持して反射させると共に、前記電極への電圧を印加しないときに入射光の偏光方向を回転させた光を反射する第1の液晶板と、前記第1の液晶板の各電極に接続され、光を減衰させる波長に対応する電極に電圧を印加する電圧源と、前記波長分散合成素子により合成された光ビームのうち、一方の光ビームの偏光方向を回転し、2本の光ビームを合成して同一方向に出射する出射側偏光ダイバーシティ部と、を具備するものである。 In order to solve this problem, the wavelength-selective optical attenuator of the present application separates incident light into two light beams according to the polarization state, and rotates the polarization direction of one of the separated polarizations. The incident-side polarization diversity unit that emits two light beams having the same polarization direction and the light beams of the two light beams that have passed through the incident-side polarization diversity unit are separated for each wavelength and reflected in different directions. A chromatic dispersion combining element that combines light incident from different directions and reflects them in the same direction as two light beams, and the light separated by the chromatic dispersion combining element is condensed by a lens, for each wavelength. A plurality of electrodes corresponding to each of the electrodes are arranged in parallel, and when a voltage is applied to any of the plurality of electrodes, the polarization direction of incident light is maintained as it is reflected, and the voltage to the electrodes is applied. When not applied, a voltage is applied to the first liquid crystal plate that reflects the light whose polarization direction of incident light is rotated and the electrode corresponding to the wavelength that attenuates the light, connected to each electrode of the first liquid crystal plate And a light-emitting-side polarization diversity unit that rotates the polarization direction of one of the light beams combined by the wavelength dispersion combining element, combines the two light beams, and emits them in the same direction. Are provided.
ここで前記液晶板に電圧を印加し、偏光方向をそのまま維持して透過させた状態を光減衰状態として使用するように配置するようにしてもよい。 Here, a voltage may be applied to the liquid crystal plate, and the state in which the polarization direction is maintained and transmitted is used as the light attenuation state.
ここで光の通過経路に設けられ、電源が供給されているときに光を透過し、電源が供給されない状態で光を遮光する光スイッチを更に有するようにしてもよい。 Here, an optical switch may be further provided which is provided in the light passage path, transmits light when power is supplied, and blocks light when power is not supplied.
ここで光の通過経路に設けられ、電圧が印加されたときに光の偏光方向を維持しつつ光を透過させ、電圧を印加しないときに入射光の偏光方向を変化させる第2の液晶板を更に有するようにしてもよい。 Here, a second liquid crystal plate that is provided in the light passage path and transmits light while maintaining the polarization direction of light when a voltage is applied, and changes the polarization direction of incident light when no voltage is applied. You may make it have further.
ここで前記第1の液晶板は、前記電極間の間隔が連続的に異なるように並列に波長毎の電極を配置するようにしてもよい。 Here, in the first liquid crystal plate, electrodes for each wavelength may be arranged in parallel so that the distance between the electrodes is continuously different.
このような特徴を有する本発明によれば、光を透過させる際に電圧源より第1の液晶板に電圧を印加せず、光の偏光方向を回転させて第1の液晶板を透過させる。又光を減衰させる際に第1の液晶板に電圧を印加すれば施光性が低下し、温度特性なく光を減衰させることができる。このため波長選択性光減衰器の温度特性を大幅に改善することができるという効果が得られる。 According to the present invention having such a feature, when light is transmitted, no voltage is applied to the first liquid crystal plate from the voltage source, and the first liquid crystal plate is transmitted by rotating the polarization direction of the light. Further, if a voltage is applied to the first liquid crystal plate when the light is attenuated, the light application property is lowered, and the light can be attenuated without temperature characteristics. For this reason, the effect that the temperature characteristic of a wavelength selective optical attenuator can be improved significantly is acquired.
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態による波長選択性光減衰器について、図5〜図7を用いて説明する。図5はXY平面上での光の入射部分を示す図であり、図6はY軸方向から見たXZ平面上の波長選択性光減衰器の主要光学素子の配置を示す図、図7はZ軸方向から見たXY平面上の波長選択性光減衰器の主要光学素子の配置を示す図である。図5、図6において、光ファイバ11には波長λ1,λ2・・・λnから成るWDM信号光が一端より入射される。光ファイバ11の他端にコリメータ12を介して複屈折結晶13を配置する。複屈折結晶13は入射光を偏光成分に応じて直進又は屈折させることによって分離し、入射光を図中丸印で示すS偏光、及び縦の矢印で示すP偏光の2本の光ビームとして出射する偏光分離素子である。複屈折結晶としては、例えばルチルを用いる。そのうちP偏光の光ビームの出射側には、λ/2波長板14を配置する。λ/2波長板14はP偏光の光ビームの偏光方向を90°回転させることによってS偏光とし、2本の光ビームB1,B2をいずれもS偏光の光ビームとするものである。これらは入射側偏光ダイバーシティ部を構成しており、入射光の偏光状態にかかわらず一定の直線偏光を有する2本のコリメート光B1,B2に変換することができる。
(First embodiment)
A wavelength-selective optical attenuator according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing an incident portion of light on the XY plane, FIG. 6 is a diagram showing an arrangement of main optical elements of the wavelength selective optical attenuator on the XZ plane viewed from the Y-axis direction, and FIG. It is a figure which shows arrangement | positioning of the main optical elements of the wavelength selective optical attenuator on XY plane seen from the Z-axis direction. 5 and 6, WDM signal light having wavelengths λ1, λ2,... Λn is incident on the optical fiber 11 from one end. A birefringent crystal 13 is disposed on the other end of the optical fiber 11 via a
さてこの偏光ダイバーシティ部からの2本の光ビームB1,B2の出力は、プリズム15を介して図6に示すように回折格子16に与えられる。プリズム15は光のビーム径を夫々拡大するビームエキスパンダとして機能する。このプリズムは複数用いることができる。図6ではXZ平面上で示しているため、2本の光ビームB1,B2は1本の光ビームとして表示される。さて回折格子16はWDM光を光の波長λ1〜λnに応じて異なった方向に反射する波長分散素子である。そして分離された各光ビームの出射側にレンズ17が設けられる。レンズ17は回折格子16で波長毎に異なった方向に反射された光を集束するものであり、その出射側にはλ/2波長板18が配置される。λ/2波長板18は偏光方向を90°回転させることにより、入射光を図中丸印で示すS偏光から縦の矢印で示すP偏光に変換するものである。λ/2波長板18の出射側には偏光子19が設けられる。偏光子19はP偏光成分の光をそのまま液晶板20に透過し、S偏光成分を遮光することにより光の偏光の純度を高めるものであり、偏光の純度が十分高い場合は必ずしも必要ではない。そしてレンズ17の焦点位置には、液晶板20が配置される。液晶板20は例えばTN液晶を用いる。液晶板20は電圧を印加しないときに偏光方向を90°回転させ、電圧を加えると、電界方向に液晶の分子が揃うため複屈折性がなく、偏光方向を保持したまま光を透過させるものである。
Now, the outputs of the two light beams B1 and B2 from this polarization diversity section are given to the
図8Aはこの液晶板20をX軸方向から見た正面図を示す。液晶板20の前面には、一定間隔でWDM信号光のチャンネル数nに相当する数の透明電極21−1〜21−nがY軸方向に平行に形成されており、その裏面は全面が透明電極、例えばITOなどから成る電極となっている。液晶板20の各電極には電圧源22が接続されている。電圧源22は液晶板20の各透明電極21−1〜21−nと裏面の全面透明電極との間に夫々独立して電圧を加えることによって、電極が形成されている領域毎に電圧の印加を制御できるように構成されている。ここで電圧を印加する場合には、一定の周波数の矩形波が用いられる。
FIG. 8A shows a front view of the
更に光の進行方向に沿って偏光子19と同様の偏光子23、レンズ24が設けられている。偏光子23はS偏光の光を透過するものである。レンズ24はレンズ17と同一の特性を有する対称なレンズであって、液晶板20を透過した光を集光してコリメート光とするものである。そして入射側と同様に回折格子25、プリズム26、λ/2波長板27及び複屈折結晶28が設けられ、更にコリメータ29を介して光ファイバ30に接続されている。ここで回折格子25は異なった方向から入射された光を合成して2本の光ビームとして同一方向に反射する波長合成素子であり、複屈折結晶28は2本の光ビームを合成する偏光合成素子として機能する。又λ/2波長板27、複屈折結晶28、コリメータ29は出射側の偏光ダイバーシティ部を構成している。また一対の偏光子19,23は消光比の純度を改善するためのものであり、偏光の十分高い場合は必ずしも必要ではない。
Further, a
次に第1の実施の形態による波長選択性光減衰器の動作について説明する。まず光ファイバ11に加わるWDM光のうちの全ての波長成分を透過させる場合には、電圧源22より液晶板20のいずれの電極にも電圧を印加しないか、もしくは液晶分子が回転しない微弱な電圧を印加する。図6はこの場合を示している。さてWDM光を光ファイバ11よりコリメータ12に入射すると、WDM信号は通常種々の偏光成分を含むので、偏光方向に応じてS偏光、P偏光の2本の光ビームが複屈折結晶13より出射する。そのうちのP偏光の光がλ/2波長板14を介してS偏光の光となり、2本のS偏光の光ビームB1,B2となる。そしてプリズム15でそのビーム幅が拡大され、回折格子16に加わる。回折格子16では波長毎に光が分離され、レンズ17に加わる。レンズ17を通過した光が液晶板20に加わるが、その間にλ/2波長板18によって偏光方向が90°回転しP偏光となり、更に偏光板19を通過して液晶板20に加わる。図8Aには波長毎に分散した光ビームが各電極21−1〜21−nに入射する状態を示している。ここで液晶板20のいずれの電極にも電圧が印加されていないため、液晶板は旋光性があり、液晶を通過するときに光の偏光方向が90°回転し、再びS偏光の光となる。そしてそのまま偏光子23を通過してレンズ24によって再び集光され、回折格子25に加わる。回折格子25は波長毎に異なった方向から入射された光を再び2本の光ビームとして波長を合成する波長合成素子であり、その反射光がプリズム26に与えられる。そしてこれらの光ビームはプリズム26を介してビーム径が縮小される。更に入射側と同様の偏光ダイバーシティ部によってそのうち一方の光ビームの偏光方向がλ/2波長板27によってS偏光からP偏光に変換され、複屈折結晶28で1つの光ビームとなり、更にコリメータ29を介して光ファイバ30より出射される。これにより光ファイバ11から入射されたWDM光の全ての波長成分が一旦分解され、更に統合されてそのまま光ファイバ30より出射される。
Next, the operation of the wavelength selective optical attenuator according to the first embodiment will be described. First, when all the wavelength components of the WDM light applied to the optical fiber 11 are transmitted, no voltage is applied from the
次に光ファイバ11に加わるWDM光のうち波長λiをブロックする場合には、ブロックする波長に対応する液晶板20の電極21−iにのみ電圧を印加し、その他の電極には電圧を印加しない。電圧が印加された液晶板20の電極21−iでは、電圧の印加方向に液晶分子が配列されるため、旋光性がなくなり、光がP偏光のまま透過する。従って偏光板23によって光が遮光され、レンズ24以降には加わらない。これによりこの波長の光をブロックすることができる。尚、偏光板23によって遮光しきれなかった光は出射側の偏光ダイバーシティ部によって遮光される。
Next, when blocking the wavelength λi of the WDM light applied to the optical fiber 11, a voltage is applied only to the electrode 21-i of the
このように光をブロックする場合には液晶の所望の電極に電圧を印加することにより、液晶分子は電圧が印加された電界方向に配列する。このとき分子配列は光線の進行方向に水平であるため、適切な電圧を印加した状態では入力光に対して複屈折率性は消滅する。このためほとんど温度特性がなく、波長に対する挿入損失は図9Aの曲線Aに示すようにほぼ一定レベルとなる。図9Aに示す曲線Bは電圧を印加しないときを遮光状態とする従来の波長選択性光減衰器の挿入損失を比較して示したものであり、波長依存性が大きいだけでなく前述したように温度特性による波長の変化が大きい。 When light is blocked in this way, a voltage is applied to a desired electrode of the liquid crystal, whereby the liquid crystal molecules are aligned in the direction of the electric field to which the voltage is applied. At this time, since the molecular arrangement is horizontal in the light traveling direction, the birefringence disappears with respect to the input light when an appropriate voltage is applied. For this reason, there is almost no temperature characteristic, and the insertion loss with respect to the wavelength becomes a substantially constant level as shown by a curve A in FIG. 9A. Curve B shown in FIG. 9A shows a comparison of the insertion loss of a conventional wavelength selective optical attenuator that blocks light when no voltage is applied, and is not only highly wavelength dependent but also as described above. The change in wavelength due to temperature characteristics is large.
一方電圧を印加しない場合には旋光性があるため光が透過するが、この場合にも波長に対する依存性は図9Bに示すようにあまり変化がない。このようにして波長選択性光減衰器の波長の温度依存性を低減することができる。 On the other hand, when no voltage is applied, light is transmitted due to optical rotation, but in this case as well, the dependence on wavelength does not change much as shown in FIG. 9B. In this way, the temperature dependence of the wavelength of the wavelength selective optical attenuator can be reduced.
(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態による波長選択性光減衰器について図10〜図12を用いて説明する。図10はXY平面上での光の入射部分を示す図であり、図11はY軸方向から見たXZ平面上の波長選択性光減衰器の主要光学素子の配置を示す図、図12はX軸方向から見たYZ平面上の波長選択性光減衰器の主要光学素子の配置を示す図である。図10において、光ファイバ41には波長λ1,λ2・・・λnから成るWDM信号光が一端より入射される。光ファイバ41の他端にコリメータ42を介して複屈折結晶43を配置する。複屈折結晶43は入射光を偏光成分に応じて光を直進又は屈折させることによって分離し、S偏光、及びP偏光の2本の光ビームとして出射する偏光分離素子であり、例えばルチルを用いる。そのうちP偏光の光ビームの出射側には、λ/2波長板44を配置する。λ/2波長板44はP偏光の光ビームの偏光方向を90°回転させることによってS偏光とし、2本の光ビームB1,B2をいずれもS偏光の光ビームとするものである。これらは入射側偏光ダイバーシティ部を構成しており、入射光の偏光状態にかかわらず一定の直線偏光を有する2本のコリメート光B1,B2に変換することができる。
(Second Embodiment)
Next, a wavelength-selective optical attenuator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a view showing an incident part of light on the XY plane, FIG. 11 is a view showing the arrangement of the main optical elements of the wavelength selective optical attenuator on the XZ plane viewed from the Y-axis direction, and FIG. It is a figure which shows arrangement | positioning of the main optical elements of the wavelength selective optical attenuator on the YZ plane seen from the X-axis direction. In FIG. 10, WDM signal light having wavelengths λ1, λ2,. A birefringent crystal 43 is disposed on the other end of the optical fiber 41 via a collimator 42. The birefringent crystal 43 is a polarization separation element that separates incident light by traveling or refracting light according to the polarization component, and emits it as two light beams of S-polarized light and P-polarized light. For example, rutile is used. Among them, a λ / 2 wavelength plate 44 is disposed on the emission side of the P-polarized light beam. The λ / 2 wavelength plate 44 is an S-polarized light by rotating the polarization direction of a P-polarized light beam by 90 °, and the two light beams B1 and B2 are both an S-polarized light beam. These constitute the incident-side polarization diversity section, and can be converted into two collimated lights B1 and B2 having a constant linear polarization regardless of the polarization state of the incident light.
さてこの偏波ダイバーシティ部からの2本の光ビームB1,B2の出力は、プリズム45を介して図11に示すように回折格子46に与えられる。プリズム45は光のビーム径を夫々拡大するビームエキスパンダとして機能する。このプリズムは複数用いることができる。図11ではXZ平面上で示しているため、2本の光ビームB1,B2は1本の光ビームとして表示される。さて回折格子46はWDM光を光に応じて異なった方向に反射し、異なった方向からの波長λ1〜λnの光を同一方向に反射する波長分散合成素子である。回折格子46の出射側にはλ/2波長板47が配置される。λ/2波長板47は偏光方向を90°回転させることにより、入射光を図中丸印で示すS偏光から縦の矢印で示すP偏光に変換するものである。λ/2波長板47の出射側には偏光子48が設けられる。偏光子48はP偏光成分の光をそのまま液晶板50に透過し、S偏光成分を遮光することにより光の偏光の純度を高めるものであり、偏光の純度が十分高い場合は必ずしも必要ではない。そして分離された各光ビームの出射側にレンズ49が設けられる。レンズ49は回折格子46で波長毎に異なった方向に回折された光を集束するものである。そしてレンズ49の焦点位置には液晶板50が配置される。液晶板50は例えばTN液晶を用い、レンズ49側の面にY軸方向に平行に多数の透明電極が配置されている。この電極の構成は前述した実施の形態と同様である。その裏面には光を反射する金属電極、例えばAl,Au,Ag等の金属電極が蒸着されている。液晶板50は電圧を印加しないときに入射光の偏光方向を90°回転させて反射し、電圧を加えると、電界方向に液晶の分子が揃うため複屈折性がなく、偏光方向を保持したまま光を反射させるものである。この液晶板50は裏面が反射面となっている点を除き、前述した液晶板20と同一である。
Now, the outputs of the two light beams B1 and B2 from the polarization diversity section are given to the diffraction grating 46 through the prism 45 as shown in FIG. The prism 45 functions as a beam expander that expands the beam diameter of light. A plurality of prisms can be used. Since it is shown on the XZ plane in FIG. 11, the two light beams B1 and B2 are displayed as one light beam. The diffraction grating 46 is a wavelength dispersion / synthesizing element that reflects WDM light in different directions according to light and reflects light having wavelengths λ1 to λn from different directions in the same direction. A λ / 2 wavelength plate 47 is disposed on the exit side of the diffraction grating 46. The λ / 2 wavelength plate 47 converts incident light from S-polarized light indicated by a circle in the figure to P-polarized light indicated by a vertical arrow by rotating the polarization direction by 90 °. A
又液晶板50には電圧源51が設けられる。電圧源51は第1の実施の形態の電圧源22と同様に、光を遮光する際に対応する波長の電極に矩形波の電圧を印加し、光を透過する場合にはその波長に対応する電極に電圧を印加しないか、もしくは液晶分子が回転しない微弱な電圧を印加する。
The
更に図12に示すように液晶板50の反射側には、レンズ49を介して前述した偏光子48と同様の偏光子52、光路長調整板53が設けられている。レンズ49は液晶板50を透過した光を集光してコリメート光とするものである。光路長調整板53はλ/2波長板47に相当する光学長の素子である。そして入射側と同一の回折格子46、プリズム45、λ/2波長板54及び複屈折結晶55が設けられ、更にコリメータ56を介して光ファイバ57に接続されている。ここでλ/2波長板54、複屈折結晶55、コリメータ56は出射側の偏光ダイバーシティ部を構成している。また一対の偏光子48,52は消光比の純度を改善するためのものであり、偏光の純度が十分高い場合は必ずしも必要ではない。
Further, as shown in FIG. 12, a polarizer 52 and an optical path length adjusting plate 53 similar to the
本実施の形態では液晶板50の裏面を金属電極としているため、この面で光が反射し、反射型の波長選択性光減衰器とすることができる。又回折格子46は波長を分散させると共に波長を合成する機能を有している。その他の構成は前述した第1の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
In the present embodiment, since the back surface of the
(第3の実施の形態)
次に本発明の第3の実施の形態による波長選択性光減衰器について説明する。WDM伝送システムにおいて、各ノードに配置される波長選択性光減衰器は、停電のように制御不能な場合に陥った場合には、アドポートから加えられる新たな波長の光信号と波長選択性光減衰器を通過した信号とが競合しないように、波長選択性光減衰器は全てのWDM信号の全てのチャンネルを遮断(消光)する機能が求められる。この場合、内部の温度や液晶に電圧を印加したり、温度制御することなく、動作温度範囲の全てについて光を完全に遮光することが求められる。この実施の形態では、第1の実施の形態の光ビームの通過経路の任意の位置、例えば図13に示すようにコリメータ12と複屈折結晶13との間に電源を供給しないときに光を遮光する光スイッチ61を設けたものである。光スイッチとしては、例えばMEMSシャッタや電磁ソレノイドによるノンラッチ型の機械式のスイッチを用いることができる。このような光スイッチは給電状態のときに光を通過させ、給電が停止したときに機械的に光を遮断する。又スイッチ61の位置は波長選択性光減衰器の光の通過経路の任意の位置に設けることができる。又スイッチ61の機能を波長選択性光減衰器と別に設けることもできる。
(Third embodiment)
Next, a wavelength selective optical attenuator according to a third embodiment of the present invention will be described. In a WDM transmission system, the wavelength-selective optical attenuator arranged at each node has an optical signal of a new wavelength and a wavelength-selective optical attenuation that are added from the add port when it falls out of control due to a power failure. The wavelength-selective optical attenuator is required to have a function of blocking (quenching) all channels of all WDM signals so as not to compete with the signal that has passed through the filter. In this case, it is required to completely block light over the entire operating temperature range without applying a voltage to the internal temperature or liquid crystal, or controlling the temperature. In this embodiment, light is shielded when no power is supplied between the
(第4の実施の形態)
次に本発明の第4の実施の形態による波長選択性光減衰器について説明する。本実施の形態では第3の実施の形態での機械式の光スイッチに代えて、液晶板を用いて光のスイッチング機能を実現するようにしたものである。この実施の形態では、第1の実施の形態の構成に加えて、図14に示すように液晶板62をプリズム15と回折格子16との間に配置している。液晶板62はTN液晶を用い、通電状態で偏光を回転させずに透過させ、通電しない状態で偏光を回転させる第2の液晶板である。
(Fourth embodiment)
Next, a wavelength selective optical attenuator according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, instead of the mechanical optical switch in the third embodiment, a light switching function is realized by using a liquid crystal plate. In this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a liquid crystal plate 62 is disposed between the
こうすれば通電時に所定の電圧を印加しておけば偏光は回転しないため、第1の実施の形態で説明したように、通常の波長選択性光減衰器の動作となる。そして何らかの理由で電源の供給が停止したときに、偏光が回転するため回折格子16,25で消光され、更に偏光子19,23を通過せず遮光状態となる。従って停電等のときに光を遮光させることができる。更に出射側の偏光ダイバーシティによっても消光機能を果たすことができる。これに加えて、プリズム26と回折格子25との間に更に液晶板63を設けておけば、消光しきれなかった偏光成分は90°回転するため、電源停止時により良好な消光特性が期待できる。
In this way, since the polarization does not rotate if a predetermined voltage is applied during energization, the operation of a normal wavelength-selective optical attenuator is performed as described in the first embodiment. When the supply of power is stopped for some reason, the polarized light rotates, so that it is extinguished by the
尚、前述した第1,第2の実施の形態では、図8Aに示すように液晶板20の各電極を平行としていた。これに対し各電極を図8Bに示すようにわずかに傾け、Y軸方向に沿って各電極間隔を異なるように配置してもよい。このように形成しておけば、レンズ17の焦点距離の変動等で波長毎のビーム間隔が液晶の通過位置でわずかに変化した場合であっても、Y軸方向に液晶板20の位置を微調整するだけで最適の位置に設定することができる。同様に第2の実施の形態においても液晶板50を図8Bに示す電極の構造とすることができる。
In the first and second embodiments described above, the electrodes of the
また前述した実施の形態の偏光ダイバーシティ部において、偏光方向によって光を分散するためルチルを用いているが、他の任意の複屈折結晶を用いてもよく、又偏光ビームスプリッタを用いてもよい。 In the polarization diversity unit of the above-described embodiment, rutile is used to disperse light depending on the polarization direction. However, any other birefringent crystal may be used, or a polarization beam splitter may be used.
又この実施の形態では、波長分散素子、波長合成素子、波長分散合成素子として回折格子を用いているが、回折格子に代えてプリズムやVIPA等の素子を用いてもよい。 In this embodiment, the diffraction grating is used as the wavelength dispersion element, the wavelength synthesis element, and the wavelength dispersion synthesis element. However, an element such as a prism or VIPA may be used instead of the diffraction grating.
更に本発明の波長選択性光減衰器は、WDM光通信システムのノードに用いるだけでなく、他の分野に適用することができる。例えば液晶板の各電極毎に印加する電圧レベルを適宜制御することにより、その波長での減衰率が変化する。従って各電極の電圧レベルを調整することによって、入射光のスペクトルを変化させ、任意のスペクトルの光とすることができる。 Furthermore, the wavelength selective optical attenuator of the present invention can be applied not only to a node of a WDM optical communication system but also to other fields. For example, by appropriately controlling the voltage level applied to each electrode of the liquid crystal plate, the attenuation factor at that wavelength changes. Therefore, by adjusting the voltage level of each electrode, the spectrum of incident light can be changed to obtain light having an arbitrary spectrum.
11,30,41,57 光ファイバ
12,29,42,56 コリメータ
13,28,43,55 複屈折結晶
14,18、27,44,47,54 λ/2波長板
15,26,45 プリズム
16,25,46 回折格子
17,24,49 レンズ
19,23,48,52 偏光子
20,50 液晶板
21−1〜21−n 透明電極
22,51 電圧源
53 光路長調整板
61 光スイッチ
62,63 液晶板
11, 30, 41, 57
Claims (6)
前記入射側偏光ダイバーシティ部を通過した2本の光ビームの光を波長毎に分離し、異なった方向に反射する波長分散素子と、
前記波長分散素子により分離された光の波長毎に夫々対応する複数の電極が並列に配置され、前記複数の電極のうちの任意の電極への電圧の印加時に入射光の偏光方向をそのまま維持して透過させると共に、前記電極への電圧を印加しないときに入射光の偏光方向を回転させた光を透過する第1の液晶板と、
前記第1の液晶板の各電極に接続され、光を減衰させる波長に対応する電極に電圧を印加する電圧源と、
前記第1の液晶板を通過し、異なった方向から入射された光を合成して2本の光ビームとして同一方向に反射する波長合成素子と、
前記波長合成素子を通過した光ビームのうち、一方の光ビームの偏光方向を回転し、2本の光ビームを合成して同一方向に出射する出射側偏光ダイバーシティ部と、を具備する波長選択性光減衰器。 Incident-side polarization diversity unit that divides incident light into two light beams according to the polarization state and outputs two light beams with the same polarization direction by rotating either polarization direction of the separated polarized light When,
A wavelength dispersion element that separates the light beams of the two light beams that have passed through the incident-side polarization diversity section into different wavelengths and reflects them in different directions;
A plurality of electrodes corresponding to each wavelength of light separated by the wavelength dispersion element are arranged in parallel, and the polarization direction of the incident light is maintained as it is when a voltage is applied to any of the plurality of electrodes. A first liquid crystal plate that transmits light having a polarization direction rotated when no voltage is applied to the electrodes,
A voltage source connected to each electrode of the first liquid crystal plate and applying a voltage to an electrode corresponding to a wavelength that attenuates light;
A wavelength combining element that passes through the first liquid crystal plate and combines lights incident from different directions and reflects them in the same direction as two light beams;
A wavelength selectivity comprising: an output-side polarization diversity unit that rotates the polarization direction of one of the light beams that have passed through the wavelength combining element, combines the two light beams, and emits them in the same direction. Optical attenuator.
前記入射側偏光ダイバーシティ部を通過した2本の光ビームの光を波長毎に分離し、異なった方向に反射すると共に、異なった方向から入射された光を合成して2本の光ビームとして同一方向に反射する波長分散合成素子と、
前記波長分散合成素子により分離された光の波長毎に夫々対応する複数の電極が並列に配置され、前記複数の電極のうちの任意の電極への電圧の印加時に入射光の偏光方向をそのまま維持して反射させると共に、前記電極への電圧を印加しないときに入射光の偏光方向を回転させた光を反射する第1の液晶板と、
前記第1の液晶板の各電極に接続され、光を減衰させる波長に対応する電極に電圧を印加する電圧源と、
前記波長分散合成素子により合成された光ビームのうち、一方の光ビームの偏光方向を回転し、2本の光ビームを合成して同一方向に出射する出射側偏光ダイバーシティ部と、を具備する波長選択性光減衰器。 Incident-side polarization diversity unit that divides incident light into two light beams according to the polarization state and outputs two light beams with the same polarization direction by rotating either polarization direction of the separated polarized light When,
The light beams of the two light beams that have passed through the incident-side polarization diversity unit are separated for each wavelength, reflected in different directions, and combined from light incident from different directions to be the same as the two light beams. A wavelength dispersion combining element that reflects in the direction;
A plurality of electrodes corresponding to each wavelength of the light separated by the wavelength dispersion / synthesizing element are arranged in parallel, and the polarization direction of incident light is maintained as it is when a voltage is applied to any of the plurality of electrodes. And a first liquid crystal plate that reflects the light whose polarization direction is rotated when no voltage is applied to the electrodes,
A voltage source connected to each electrode of the first liquid crystal plate and applying a voltage to an electrode corresponding to a wavelength that attenuates light;
A wavelength comprising: an output-side polarization diversity unit that rotates the polarization direction of one of the light beams combined by the wavelength dispersion combining element, combines the two light beams, and emits the light beams in the same direction; Selective optical attenuator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007297772A JP2009122495A (en) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | Wavelength selective optical attenuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007297772A JP2009122495A (en) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | Wavelength selective optical attenuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009122495A true JP2009122495A (en) | 2009-06-04 |
Family
ID=40814695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007297772A Pending JP2009122495A (en) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | Wavelength selective optical attenuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009122495A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1262990A1 (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-04 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Memory architecture for supporting concurrent access of different types |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002084379A1 (en) * | 2001-04-13 | 2002-10-24 | Corning Incorporated | Dynamic spectral equalizer and wavelength selective switch having extremely low polarization dependent loss and polarization mode dispersion |
-
2007
- 2007-11-16 JP JP2007297772A patent/JP2009122495A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002084379A1 (en) * | 2001-04-13 | 2002-10-24 | Corning Incorporated | Dynamic spectral equalizer and wavelength selective switch having extremely low polarization dependent loss and polarization mode dispersion |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1262990A1 (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-04 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Memory architecture for supporting concurrent access of different types |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7433557B2 (en) | Tunable optical add/drop multiplexer | |
US8144276B2 (en) | Liquid crystal optical device configured to reduce polarization dependent loss and polarization mode dispersion | |
JP5125245B2 (en) | Optical waveform shaping device | |
US20060239607A1 (en) | Wavelength selector switch | |
CA2690750C (en) | Optical waveform shaping device | |
US7058304B2 (en) | Bi-directional cross-connect | |
US6901175B2 (en) | Tunable wavelength multiplexer | |
US6441961B1 (en) | Folded optical interleaver with optional routing capability | |
JP2005115377A (en) | Device and method for wavelength-selective switching selectively transmitting optical signal according to wavelength | |
US6393039B1 (en) | Double-pass polarization diversified birefringent filter | |
Jung et al. | Polarization-independent wavelength-tunable first-order fiber comb filter | |
JP2009122495A (en) | Wavelength selective optical attenuator | |
JP3672093B2 (en) | Light switch | |
JP2011064540A (en) | Tunable filter and light source device | |
JP4407382B2 (en) | Optical filter device | |
US8619216B1 (en) | Optical wavelength filter | |
Kim et al. | Inline selection of transmission or reflection spectra of different fiber Bragg gratings using polarization-diversity loop | |
Kim et al. | Tunable narrowband fiber multiwavelength filter based on polarization-diversified loop structure | |
JP2004240215A (en) | Optical communication device and optical communication system | |
US6618516B1 (en) | Optical switching devices | |
JPH0836157A (en) | Variable wavelength filter | |
JP2011064780A (en) | Variable dispersion compensator | |
US20040165266A1 (en) | Broadband polarization transformation devices | |
CA2690852C (en) | Optical waveform shaping device | |
TWI220342B (en) | Optical interlaced wavelength division router |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101004 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110801 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20120203 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120703 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20121030 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |