JP2012003104A

JP2012003104A - 波長選択光スイッチ

Info

Publication number: JP2012003104A
Application number: JP2010138988A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsuura; 寛松浦
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05

Abstract

【課題】光軸調整が必要となる要素を極力省き、高精度で動作が安定な波長選択光スイッチを提供する。
【解決手段】この波長選択光スイッチ１は、光分波器１０と集光光学系２０とミラーアレイ３０とを有する。光分波器１０は、１つの入力ポートＰin及び複数の出力ポートＰｏｒｔ１〜ＰｏｒｔＮを有する入出力導波路１１と、入出力導波路１１と接続された第１スラブ導波路１２と、集光光学系２０と空間結合する第２スラブ導波路１３と、第１スラブ導波路１２と第２スラブ導波路１３とを接続しているアレイ導波路グレーティング１４とを同一基板上に形成してなる平面光波回路である。そして、入力ポートＰin及び各出力ポートＰｏｒｔ1〜ＰｏｒｔＮに光ファイバ１６-０〜１６-Ｎがそれぞれ直接接続されている。光軸調整が必要となるのは、光分波器１０と集光光学系２０間及び集光光学系２０とミラーアレイ３０間のみである。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長多重光を分光素子で波長毎に分離した後にレンズを用いて集光して可動ミラーで反射させることにより各波長の光の経路の切り替えを行う波長選択光スイッチに関する。

従来の波長選択光スイッチの構成例を図３に示す。この波長選択光スイッチ５０は、入力ポートＰinおよび出力ポートＰｏｒｔ１〜Ｐｏｒｔ３を有する入出力光学系５１と、光分波器５２と、集光レンズ５３と、複数の可動ミラーを配置したミラーアレイ５４と、これらの光学部品が載置されたベース５５と、を有している。この波長選択光スイッチ５０では、入力ポートＰinに入力された波長多重光（Wavelength Division MultiＰlexing：ＷＤＭ）光が、光分波器５２で各波長の光に分離された後、集光レンズ５３によってミラーアレイ５４の各波長に対応した可動ミラーにそれぞれ集光され、各々の可動ミラーの反射面の角度が制御されることにより各波長の反射光が任意の出力ポートＰｏｒｔ１〜Ｐｏｒｔ３に導かれ、各波長の光の経路の切り替えが行われる。

従来のこの種の波長選択光スイッチ５０では、光分波器５２として、一般的に回折格子が利用される。回折格子は、ガラス基板上に、平行な多数の溝を周期的に刻んだ光学素子であり、光の回折現象を利用して、一定の角度で入射される複数の波長の光を波長毎に異なる角度で出射することにより分光するものである。このため、入出力光学系５１と光分波器５２との間に、入力信号光の光束断面形状を回折格子による分光効果が得られやすい所望の形状に変形させるビームエキスパンダ（ビーム変更ユニット）５６が設けられている。ビームエキスパンダ５６には、一般的にアナモルフィック・プリズムペアが用いられる。（特許文献１）

特開２００７−１４８４２９号公報（図７Ａ）

しかし、上述した従来の波長選択光スイッチ５０は、光分波器５２として回折格子を用いているためビームエキスパンダ５６を必要とし、ビームエキスパンダ５６と光分波器５２は空間を介して配置されているため、光軸調整が難しく、精度が低下する、動作が不安定になるといった問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、光軸調整が必要となる要素を極力省き、高精度で動作が安定な波長選択光スイッチを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の波長選択光スイッチは、少なくとも１つの入力ポートと、複数の出力ポートと、前記入力ポートに入力された波長多重光を波長に応じて分離する光分波器と、前記光分波器で分離された各波長の光を波長ごとに異なる位置に集光させる集光光学系と、前記集光光学系で集光された各波長の光の集光位置に配置された複数の可動ミラーを有し、それぞれの可動ミラーで反射された各波長の光が、前記集光光学系および前記光分波器を介して、前記複数の出力ポートのうちの当該波長の出力先に設定された出力ポートに導かれるように、各可動ミラーの角度が制御されるミラーアレイと、を備えた波長選択光スイッチにおいて、前記光分波器が、前記入力ポート及び前記複数の出力ポートとを有する入出力導波路と、前記入出力導波路と接続された第１スラブ導波路と、前記集光光学系と空間結合する第２スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路と前記第２スラブ導波路とを接続しているアレイ導波路グレーティングとを同一基板上に形成してなる平面光波回路である、ことを特徴とする。

上記のように構成された本発明の波長選択光スイッチでは、光分波器の入力ポートに入力された波長多重光は、入出力導波路を通って第１スラブ導波路に導かれ、第１スラブ導波路内で回折することにより拡がってアレイ導波路グレーティングに入射する。アレイ導波路グレーティングに入射した波長多重光は、アレイ導波路グレーティング内を伝播するに従って波長成分ごとに位相ずれを生じて第２スラブ導波路に至る。第２スラブ導波路内に入射した各波長成分の光は、位相ずれ量に応じてそれぞれ異なる向きに伝播する。その結果、各波長成分の光が互いに分離されて第２スラブ導波路から出射される。第２スラブ導波路から出射された各波長成分の光は、集光光学系によってミラーアレイの各波長に対応した可動ミラーにそれぞれ集光される。そして、各々の可動ミラーの反射面の角度が制御されることにより各波長の反射光が任意の出力ポートに導かれるように、各波長の光の経路の切り替えが行われる。

光分波器として、入力ポート及び出力ポートとを有する入出力導波路と、第１スラブ導波路と、第２スラブ導波路と、アレイ導波路グレーティングとを同一基板上に形成してなる平面光波回路を用いているので、入力ポートと光分波器との間に従来設けられていたビームエキスパンダが不要となる。光分波器の入力ポート及び各出力ポートのそれぞれに光ファイバを直接接続した構成を採用することにより、光分波器と空間結合される部品を集光光学系のみとすることができる。光分波器の集光光学系との空間結合は、光分波器となる平面光波回路を第２スラブ導波路の部分で切断することにより形成された切断面と集光光学系とを互いに光軸調整して対向させることにより実現できる。

本発明によれば、光分波器として、アレイ導波路グレーティングを有する平面光波回路を用いたので、光軸調整が必要となる要素を最小限にとどめ、高精度で動作が安定な波長選択光スイッチを実現できる。

本発明にかかる波長選択光スイッチの構成例を示す斜視図図１の波長選択光スイッチが備える光分波器の製造方法を示す平面図従来の波長選択光スイッチの構成例を示す斜視図

以下、本発明の波長選択光スイッチを実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明にかかる波長選択光スイッチの構成例を示す斜視図である。

この波長選択光スイッチ１は、光分波器１０と、集光光学系２０と、ミラーアレイ３０と、を有している。

光分波器１０は、１つの入力ポートＰin及び複数の出力ポートＰｏｒｔ１〜ＰｏｒｔＮを有する入出力導波路１１と、入出力導波路１１と接続された第１スラブ導波路１２と、集光光学系２０と空間結合する第２スラブ導波路１３と、第１スラブ導波路１２と第２スラブ導波路１３とを接続しているアレイ導波路グレーティング１４とを同一基板上に形成してなる平面光波回路である。この光分波器１０は、図２に例示する光分波器１７を第２スラブ導波路１８の部分で切断することにより製造されたものである。図中の一点鎖線は切断線を示しており、この例では、第２スラブ導波路１８の先端部とこれに接続された入出力導波路１９を基板１５の一部と共に切除することにより光分波器１０が得られる。

光分波器１０の入力ポートＰin及び各出力ポートＰｏｒｔ１〜ＰｏｒｔＮには、光ファイバ１６-０〜１６-Ｎがそれぞれ直接接続されている。

集光光学系２０は、光分波器１０の第２スラブ導波路１３の入出射面（切断面）１３ａとミラーアレイ３０との間に光軸調整して設けられており、光分波器１０により分光された各波長（λ１〜λＮ）の光を、ミラーアレイ３０の波長（λ１〜λＮ）ごとに異なる位置に集光させる働きをする。

ミラーアレイ３０は、光分波器１０による分光方向に配列されたＭＥＭＳ構造の複数の可動ミラー３１-１〜３１-Ｎを有し、それぞれの可動ミラー３１-１〜３１-Ｎで反射された各波長（λ１〜λＮ）の光が、集光光学系３０および光分波器１０を介して、当該波長（λ１〜λＮ）の出力先に設定された任意の出力ポートＰｏｒｔ１〜ＰｏｒｔＮに導かれるように、各可動ミラー３１-１〜３１-Ｎの角度が制御される。

上記のように構成された波長選択光スイッチ１では、光分波器１０の入力ポートＰinに入力された波長多重光は、入出力導波路１１を通って第１スラブ導波路１２に導かれ、第１スラブ導波路１２内で回折することにより拡がってアレイ導波路グレーティング１４に入射する。アレイ導波路グレーティング１４に入射した波長多重光は、アレイ導波路グレーティング１４内を伝播するに従って波長成分ごとに位相ずれを生じて第２スラブ導波路１３に至る。第２スラブ導波路１３内に入射した各波長成分の光は、位相ずれ量に応じてそれぞれ異なる向きに伝播する。その結果、各波長成分の光が互いに分離されて第２スラブ導波路１３から出射される。第２スラブ導波路１３から出射された各波長成分の光は、集光光学系２０によってミラーアレイ３０の各波長（λ１〜λＮ）に対応した可動ミラー３１-１〜３１-Ｎにそれぞれ集光される。そして、各々の可動ミラー３１-１〜３１-Ｎの反射面の角度が制御されることにより各波長（λ１〜λＮ）の反射光が任意の出力ポートＰｏｒｔ１〜ＰｏｒｔＮに導かれるように、各波長（λ１〜λＮ）の光の経路の切り替えが行われる。

この波長選択光スイッチ１によれば、光分波器１０として、入力ポートＰin及び出力ポートＰｏｒｔ１〜ＰｏｒｔＮとを有する入出力導波路１１と、第１スラブ導波路１２と、第２スラブ導波路１３と、アレイ導波路グレーティング１４とを同一基板１５上に形成してなる平面光波回路を用いたことにより、入力ポートと光分波器の間に従来設けられていたビームエキスパンダ５６（図３）が不要となる。そして、光分波器１０の入力ポートＰin及び各出力ポートＰｏｒｔ１〜ＰｏｒｔＮのそれぞれに光ファイバＰｏｒｔ１〜ＰｏｒｔＮを直接接続した構成を採用したことにより、光分波器１０と空間結合される部品を集光光学系２０のみとすることができる。これにより、運用時に光軸調整が必要となる要素を極力省いた（この例では、光分波器１０と集光光学系２０間及び集光光学系２０とミラーアレイ３０間の光軸調整のみ）、高精度で動作が安定な波長選択光スイッチを実現することができる。

なお、上記の例では、図２に例示する光分波器１７を第２スラブ導波路１８の部分で切断することにより得られた光分波器１０を用いているが、第２スラブ導波路１８の入出射面１３ａが基板１５の端面から当初から露出している新規な構造の光分波器を製造し、それを光分波器１０に用いてもよい。

１波長選択光スイッチ
１０光分波器
１１入出力導波路
１２第１スラブ導波路
１３第２スラブ導波路
１３ａ入出射面（切断面）
１４アレイ導波路グレーティング
２０集光光学系
３０ミラーアレイ
３１-１〜３１-Ｎ可動ミラー
Ｐin 入力ポート
Ｐｏｒｔ１〜ＰｏｒｔＮ出力ポート

Claims

少なくとも１つの入力ポートと、
複数の出力ポートと、
前記入力ポートに入力された波長多重光を波長に応じて分離する光分波器と、
前記光分波器で分離された各波長の光を波長ごとに異なる位置に集光させる集光光学系と、
前記集光光学系で集光された各波長の光の集光位置に配置された複数の可動ミラーを有し、それぞれの可動ミラーで反射された各波長の光が、前記集光光学系および前記光分波器を介して、前記複数の出力ポートのうちの当該波長の出力先に設定された出力ポートに導かれるように、各可動ミラーの角度が制御されるミラーアレイと、を有する波長選択光スイッチにおいて、
前記光分波器が、前記入力ポート及び前記複数の出力ポートを有する入出力導波路と、前記入出力導波路と接続された第１スラブ導波路と、前記集光光学系と空間結合する第２スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路と前記第２スラブ導波路とを接続しているアレイ導波路グレーティングとを同一基板上に形成してなる平面光波回路である、ことを特徴とする波長選択光スイッチ。
前記入力ポート及び前記複数の出力ポートのそれぞれに光ファイバが接続される、請求項１の波長選択光スイッチ。
前記第２スラブ導波路の前記集光光学系との対向面は、前記平面光波回路を前記第２スラブ導波路の部分で切断することにより形成された切断面である、請求項１または２の波長選択光スイッチ。