JP2015055781A - Wavelength selection switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波長選択スイッチに関する。 The present invention relates to a wavelength selective switch.
波長分割多重方式光通信の分野においては、再構成可能な光アドドロップマルチプレクサ(ROADM;Reconfigurable optical add drop multiplexer)が知られている。この装置においては、互いに異なる複数の波長成分を含む信号光を分光する分光素子と、分光された波長成分光をそれぞれ異なる方向へ偏向する偏向素子を備える波長選択スイッチ(WSS;wavelength selective switch)が用いられる。波長選択スイッチは、光ネットワークを構成する各ノードに配置される。 In the field of wavelength division multiplexing optical communication, a reconfigurable optical add drop multiplexer (ROADM) is known. In this apparatus, a wavelength selective switch (WSS) having a spectroscopic element that splits signal light including a plurality of different wavelength components and a deflecting element that deflects the split wavelength component light in different directions is provided. Used. The wavelength selective switch is arranged at each node constituting the optical network.
あるノードまたは経路で障害が発生した場合に、波長選択スイッチは、ネットワーク全体の通信が損なわれないように、障害の発生していないノードまたは経路を経由して信号光を伝送する。このとき通信に関与しない、あるいはできないノードに配置された波長選択スイッチにおいては、入力ポートと出力ポートの間の接続を断つことにより、意図しないネットワークの接続状態が発生しないようにする必要がある。 When a failure occurs in a certain node or path, the wavelength selective switch transmits signal light via the node or path in which no failure occurs so that communication of the entire network is not impaired. At this time, in a wavelength selective switch arranged in a node that does not participate in communication or cannot communicate, it is necessary to prevent an unintended network connection state from occurring by disconnecting the connection between the input port and the output port.
例えば、特許文献1に記載の波長選択スイッチは、入力ポートと出力ポートを含む複数のポートが配列されたポートアレイを備えている。偏向素子を駆動しない非動作時においては、偏向素子により偏向された光は、ポートアレイに入射しない所定位置へ導かれ、入力ポートと出力ポート間の光接続が断たれるように構成されている。 For example, the wavelength selective switch described in Patent Document 1 includes a port array in which a plurality of ports including an input port and an output port are arranged. When the deflecting element is not driven, the light deflected by the deflecting element is guided to a predetermined position where it does not enter the port array, and the optical connection between the input port and the output port is disconnected. .
偏向素子を駆動しない非動作時において、入力ポートと出力ポート間の光接続が断たれるように構成した場合であっても、何らかの原因により当該入力ポート以外のポートから光が入力された場合には、意図しないポートへの光の結合が生じてしまうことがある。 When light is input from a port other than the input port for some reason, even when the optical connection between the input port and the output port is cut off when the deflection element is not driven. May cause light coupling to unintended ports.
本発明は、このような場合にも意図しないポートに与える影響を軽減しうる技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the influence on an unintended port even in such a case.
上記目的を達成するために、本発明がとりうる一態様は、波長選択スイッチであって、
入力ポートと出力ポートを含む複数のポートが、第1間隔、および当該第1間隔よりも広い第2間隔を含んで第1方向に配列されたポートアレイと、
前記入力ポートより入力される波長多重された光を前記第1方向と異なる第2方向に分光し、複数の波長成分光を出力する分光素子と、
前記分光素子から出力された光を所定の方向に偏向する偏向素子と、を備え、
前記偏向素子を駆動しない非動作時において、前記入力ポートより入力された光に基づき前記偏向素子に偏向された第1偏向光は、前記第1方向において前記複数のポートを避ける退避位置へ導かれ、
前記退避位置は、前記非動作時において前記入力ポートを除く前記複数のポートのいずれかより入力された光に基づき前記偏向素子に偏向された第2偏向光が、前記第1間隔で隣接する前記複数のポートの間に導かれないように定められている。
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a wavelength selective switch,
A port array in which a plurality of ports including an input port and an output port are arranged in a first direction including a first interval and a second interval wider than the first interval;
A spectral element that splits wavelength-multiplexed light input from the input port in a second direction different from the first direction, and outputs a plurality of wavelength component lights;
A deflecting element that deflects light output from the spectroscopic element in a predetermined direction,
When the deflecting element is not driven, the first deflected light deflected to the deflecting element based on the light input from the input port is guided to a retreat position that avoids the plurality of ports in the first direction. ,
The retracted position is such that the second deflected light deflected to the deflecting element based on light input from any of the plurality of ports excluding the input port during the non-operation is adjacent to the first interval. It is determined not to be led between a plurality of ports.
このような構成によれば、偏向素子を駆動しない非動作時において、意図しないポートに与える影響を軽減しうる。 According to such a configuration, the influence on an unintended port can be reduced when the deflecting element is not driven.
本発明に係る実施形態を列記して説明する。 Embodiments according to the present invention will be listed and described.
(1):波長選択スイッチであって、
入力ポートと出力ポートを含む複数のポートが、第1間隔、および当該第1間隔よりも広い第2間隔を含んで第1方向に配列されたポートアレイと、
前記入力ポートより入力される波長多重された光を前記第1方向と異なる第2方向に分光し、複数の波長成分光を出力する分光素子と、
前記分光素子から出力された光を所定の方向に偏向する偏向素子と、を備え、
前記偏向素子を駆動しない非動作時において、前記入力ポートより入力された光に基づき前記偏向素子に偏向された第1偏向光は、前記第1方向において前記複数のポートを避ける退避位置へ導かれ、
前記退避位置は、前記非動作時において前記入力ポートを除く前記複数のポートのいずれかより入力された光に基づき前記偏向素子に偏向された第2偏向光が、前記第1間隔で隣接する前記複数のポートの間に導かれないように定められている、波長選択スイッチ。
(1): a wavelength selective switch,
A port array in which a plurality of ports including an input port and an output port are arranged in a first direction including a first interval and a second interval wider than the first interval;
A spectral element that splits wavelength-multiplexed light input from the input port in a second direction different from the first direction, and outputs a plurality of wavelength component lights;
A deflecting element that deflects light output from the spectroscopic element in a predetermined direction,
When the deflecting element is not driven, the first deflected light deflected to the deflecting element based on the light input from the input port is guided to a retreat position that avoids the plurality of ports in the first direction. ,
The retracted position is such that the second deflected light deflected to the deflecting element based on light input from any of the plurality of ports excluding the input port during the non-operation is adjacent to the first interval. A wavelength selective switch that is designed not to be routed between multiple ports.
このような構成によれば、偏向素子を駆動しない非動作時において、意図しないポートに与える影響を軽減しうる。 According to such a configuration, the influence on an unintended port can be reduced when the deflecting element is not driven.
(2):(1)に記載の波長選択スイッチであって、前記退避位置は、前記第2偏向光が前記複数のポートのうち2つ以上と結合しないように定められている。 (2) In the wavelength selective switch according to (1), the retracted position is determined so that the second polarized light is not coupled to two or more of the plurality of ports.
このような構成によれば、第2偏向光が複数のポートのいずれかと結合する場合においても、意図しないポートに与える影響を最小限とできる。 According to such a configuration, even when the second polarized light is combined with any of the plurality of ports, the influence on the unintended port can be minimized.
(3):(2)に記載の波長選択スイッチであって、前記複数のポートのいずれか1つに結合する領域に導かれる前記第2偏向光が、前記ポートに結合することを阻止する減衰部をさらに備える。 (3): The wavelength selective switch according to (2), wherein the second polarized light guided to a region coupled to any one of the plurality of ports is prevented from coupling to the port. The unit is further provided.
このような構成によれば、第2偏向光が意図しないポートと結合する事態を確実に回避できる。 According to such a configuration, it is possible to reliably avoid a situation in which the second polarized light is combined with an unintended port.
(4):(3)に記載の波長選択スイッチであって、前記減衰部の数は、前記出力ポートの数よりも少ない。 (4) In the wavelength selective switch according to (3), the number of the attenuation units is smaller than the number of the output ports.
このような構成によれば、減衰部の数を最小限とすることができ、部品コストの抑制と光学系の小型化が可能となる。 According to such a configuration, it is possible to minimize the number of attenuation portions, and it is possible to reduce the component cost and reduce the size of the optical system.
(5):(3)または(4)に記載の波長選択スイッチであって、前記減衰部を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記第2偏向光が前記複数のポートのいずれかと結合する位置に導かれる場合に、前記減衰部を選択的に作動させる。 (5): The wavelength selective switch according to (3) or (4), further including a control unit that controls the attenuating unit, wherein the control unit transmits the second polarized light to any of the plurality of ports. When it is led to a position where it is connected to the heel, the attenuating portion is selectively operated.
このような構成によれば、偏向素子の動作時において生成される偏向光が、減衰部により阻害されることを回避できる。 According to such a configuration, it is possible to avoid that the deflected light generated during the operation of the deflecting element is hindered by the attenuation unit.
(6):(1)から(5)のいずれかに記載の波長選択スイッチであって、前記第1偏向光と前記第2偏向光は、前記集光光学系に再入射する。 (6): The wavelength selective switch according to any one of (1) to (5), in which the first deflected light and the second deflected light reenter the condensing optical system.
このような構成によれば、偏向光を敢えて集光光学系に再入射させることにより、その後の偏向光の進路を光学系の制御下に置くことができる。これにより偏向光の進路が特定しやすくなり、上記退避位置の管理が容易となる。 According to such a configuration, the path of the subsequent deflected light can be placed under the control of the optical system by intentionally re-entering the deflected light into the condensing optical system. As a result, the path of the deflected light can be easily specified, and the retreat position can be easily managed.
(7):(1)から(6)のいずれかに記載の波長選択スイッチであって、前記ポートアレイと前記分光素子を含む複数の光学部品の少なくとも1つを支持する基板をさらに備え、前記第1偏向光は、前記光学部品の少なくとも1つと前記基板の間に形成された隙間を通過する。 (7): The wavelength selective switch according to any one of (1) to (6), further including a substrate that supports at least one of a plurality of optical components including the port array and the spectroscopic element, The first polarized light passes through a gap formed between at least one of the optical components and the substrate.
このような構成によれば、退避位置に至る偏向光の光路を定める上で、例えば光学部品の支持構造により形成された隙間などを有効活用し、光学系を小型化できる。 According to such a configuration, the optical system can be miniaturized by effectively utilizing, for example, a gap formed by the support structure of the optical component in determining the optical path of the deflected light reaching the retracted position.
添付の図面を参照しつつ、本発明に係る実施形態のより具体的な例について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。 A more specific example of an embodiment according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In each drawing used in the following description, the scale is appropriately changed to make each member a recognizable size.
図1は、第1の実施形態に係る波長選択スイッチ1を第1方向の一例としてのX方向から見た構成を模式的に示している。図2は、第2方向の一例としてのY方向から見た波長選択スイッチ1の構成を模式的に示している。 FIG. 1 schematically shows a configuration of the wavelength selective switch 1 according to the first embodiment viewed from the X direction as an example of the first direction. FIG. 2 schematically shows the configuration of the wavelength selective switch 1 viewed from the Y direction as an example of the second direction.
図1に示すように、波長選択スイッチ1は、ポートアレイ11、コリメータアレイ12、アナモルフィック光学系13、分光素子14、集光レンズ15、および偏向素子16を備えている。 As shown in FIG. 1, the wavelength selective switch 1 includes a port array 11, a collimator array 12, an anamorphic optical system 13, a spectroscopic element 14, a condensing lens 15, and a deflecting element 16.
図2に示すように、ポートアレイ11は、X方向に配列された複数のポート11a〜11fを備えている。各ポート11a〜11fは、入力ポートまたは出力ポートとして使用される。入力ポートは、波長多重された光が入力光として入力される。出力ポートは、所定の波長成分光が出力光として出力される。各ポート11a〜11fは、光ファイバといった光導波体を含んで構成される。 As illustrated in FIG. 2, the port array 11 includes a plurality of ports 11a to 11f arranged in the X direction. Each port 11a to 11f is used as an input port or an output port. The input port receives wavelength multiplexed light as input light. The output port outputs predetermined wavelength component light as output light. Each of the ports 11a to 11f includes an optical waveguide such as an optical fiber.
いずれのポートを入力ポートまたは出力ポートに割り当てるかは任意である。図2に示す例においては、ポートアレイ11の端に配置されたポート11aが、入力ポートに割り当てられ、残るポート11b〜11fが、出力ポートに割り当てられている。なおポートアレイの端以外に配置されているポートが、入力ポートに割り当てられてもよい。 Which port is assigned to an input port or an output port is arbitrary. In the example shown in FIG. 2, the port 11a arranged at the end of the port array 11 is assigned to an input port, and the remaining ports 11b to 11f are assigned to output ports. A port arranged at a position other than the end of the port array may be assigned to the input port.
コリメータアレイ12は、ポートアレイ11より入力された光をコリメートする光学素子である。例えば、X方向およびY方向に任意の屈折率を有するレンズが、各ポート11a〜11fに対応して配置されたレンズアレイである。 The collimator array 12 is an optical element that collimates the light input from the port array 11. For example, a lens array in which lenses having arbitrary refractive indexes in the X direction and the Y direction are arranged corresponding to the respective ports 11a to 11f.
アナモルフィック光学系13は、コリメータアレイ12によりコリメートされた光のXY面内における断面形状を、X方向とY方向とで異なる倍率となるように変換する。例えば、入射光をY方向に拡大する一対のプリズム13a、13bを含む。すなわち、アナモルフィック光学系13から出力される光のXY面内における断面形状は、Y方向に扁平な楕円となる。 The anamorphic optical system 13 converts the cross-sectional shape in the XY plane of the light collimated by the collimator array 12 so as to have different magnifications in the X direction and the Y direction. For example, it includes a pair of prisms 13a and 13b that expand incident light in the Y direction. That is, the cross-sectional shape in the XY plane of the light output from the anamorphic optical system 13 is an ellipse that is flat in the Y direction.
アナモルフィック光学系13は、出力される光のXY面内における断面形状がY方向に扁平な楕円となる限りにおいて、入射光をX方向に縮小するものであってもよい。またアナモルフィック光学系13は、X方向またはY方向に任意の屈折率を有する光学部品(シリンドリカルレンズやシリンドリカルミラーなど)を少なくとも1つ用いることにより構成されてもよい。 The anamorphic optical system 13 may reduce incident light in the X direction as long as the cross-sectional shape of the output light in the XY plane is an ellipse that is flat in the Y direction. The anamorphic optical system 13 may be configured by using at least one optical component (such as a cylindrical lens or a cylindrical mirror) having an arbitrary refractive index in the X direction or the Y direction.
分光素子14は、波長多重された入力光をY方向に分光し、複数の波長成分光を出力する光学素子である。分光素子14は、例えば透過型の回折格子である。図1に示す例においては、波長λ1、λ2、λ3を含む波長多重光L0が分光素子14と通過することにより、波長成分光の一例として、波長λ1を含む光L1、波長λ2を含む光L2、および波長λ3を含む光L3に分光されている。これらがY方向について波長に応じた異なる角度で出力されている。 The spectroscopic element 14 is an optical element that splits wavelength-multiplexed input light in the Y direction and outputs a plurality of wavelength component lights. The spectroscopic element 14 is, for example, a transmissive diffraction grating. In the example shown in FIG. 1, the wavelength multiplexed light L0 including the wavelengths λ1, λ2, and λ3 passes through the spectroscopic element 14, so that the light L1 including the wavelength λ1 and the light L2 including the wavelength λ2 are examples of the wavelength component light. , And light L3 including wavelength λ3. These are output at different angles depending on the wavelength in the Y direction.
集光光学系の一例としての集光レンズ15は、分光素子14と偏向素子16の間に配置されている。集光レンズ15は、分光素子14から出力された各波長成分光を、偏向素子16に結合するように構成されている。 A condensing lens 15 as an example of a condensing optical system is disposed between the spectroscopic element 14 and the deflecting element 16. The condenser lens 15 is configured to couple each wavelength component light output from the spectroscopic element 14 to the deflection element 16.
このとき、アナモルフィック光学系13によりY方向に拡大された光は、集光レンズ15によりY方向に縮小される。アナモルフィック光学系13により光がX方向に縮小される場合、集光レンズ15は入射光をX方向に拡大する。いずれにせよ、偏向素子16における各波長成分光のXY面内における断面形状は、X方向に扁平な楕円となる。 At this time, the light expanded in the Y direction by the anamorphic optical system 13 is reduced in the Y direction by the condenser lens 15. When light is reduced in the X direction by the anamorphic optical system 13, the condenser lens 15 expands incident light in the X direction. In any case, the cross-sectional shape in the XY plane of each wavelength component light in the deflection element 16 is an ellipse that is flat in the X direction.
偏向素子16は、Y方向に配列された偏向部16a〜16eを有し、分光素子14により分光された各波長成分光に対応して設けられる。偏向部16a〜16eの各々は、各波長成分光を独立に偏向できる。図1に示す例においては、偏向部16a、16b、16cが、それぞれ波長λ1、λ2、λ3を含む各波長成分光の光L1、L2、L3と結合する位置に配置されている。 The deflecting element 16 includes deflecting units 16 a to 16 e arranged in the Y direction, and is provided corresponding to each wavelength component light dispersed by the spectroscopic element 14. Each of the deflecting units 16a to 16e can independently deflect each wavelength component light. In the example shown in FIG. 1, the deflecting units 16a, 16b, and 16c are arranged at positions where they are combined with the light beams L1, L2, and L3 of the respective wavelength component lights including the wavelengths λ1, λ2, and λ3, respectively.
波長選択スイッチ1は、偏向素子16と通信可能に接続された駆動部17を備えている。駆動部17は、各偏向部16a〜16eにより偏向される光の向き(偏向角)を独立に制御する。例えば、駆動部17は、各偏向部16a〜16eに対して電気的に接続され、各偏向部16a〜16eに対する印加電圧を独立に制御することにより、各偏向角を制御する。 The wavelength selective switch 1 includes a drive unit 17 that is communicably connected to the deflection element 16. The drive unit 17 independently controls the direction (deflection angle) of light deflected by each of the deflecting units 16a to 16e. For example, the drive unit 17 is electrically connected to the deflection units 16a to 16e, and controls the deflection angles by independently controlling the applied voltages to the deflection units 16a to 16e.
本実施形態において、偏向素子16は、例えばミラーアレイであり、各偏向部16a〜16eは、可動ミラーの反射面である。各可動ミラーは、例えばMEMS(micro−electro−mechanical systems)ミラーである。可動ミラーはX軸およびY軸周りに回転し、反射面の傾斜角が制御可能とされている。反射面がX方向とY方向にその向きを変えることにより、偏向光の進行方向を独立に変更可能である。 In the present embodiment, the deflection element 16 is, for example, a mirror array, and each of the deflection units 16a to 16e is a reflecting surface of a movable mirror. Each movable mirror is, for example, a MEMS (micro-electro-mechanical systems) mirror. The movable mirror rotates around the X axis and the Y axis, and the tilt angle of the reflecting surface can be controlled. By changing the direction of the reflecting surface in the X direction and the Y direction, the traveling direction of the deflected light can be changed independently.
偏向素子16は、MEMSミラーに限られるものではない。LCOS(Liquid Crystal on Silicon)のような反射型液晶素子や、透過型液晶素子、DMD(Digital Mirror Device)といった、印加する電圧によって少なくともX方向に偏向光の進行方向を変更しうる素子を用いることが可能である。 The deflection element 16 is not limited to a MEMS mirror. Use a reflective liquid crystal element such as LCOS (Liquid Crystal on Silicon), a transmissive liquid crystal element, or a DMD (Digital Mirror Device) that can change the traveling direction of the deflected light at least in the X direction depending on the applied voltage. Is possible.
偏向部16a、16b、16cによって偏向された各波長成分光L1、L2、L3は、それぞれ集光レンズ15、分光素子14、アナモルフィック光学系13、およびコリメータアレイ12を通過して、ポートアレイ11に入力される。図2に示す例においては、光L1は、ポート11cに、光L2はポート11dに、光L3はポート11eに入射する。 The wavelength component lights L1, L2, and L3 deflected by the deflecting units 16a, 16b, and 16c pass through the condensing lens 15, the spectroscopic element 14, the anamorphic optical system 13, and the collimator array 12, respectively. 11 is input. In the example shown in FIG. 2, the light L1 enters the port 11c, the light L2 enters the port 11d, and the light L3 enters the port 11e.
したがって、少なくとも波長λ1、λ2、λ3を含む波長多重光L0がポート11aに入力された結果、波長λ1を含む光L1、波長λ2を含む光L2、および波長λ3を含む光L3が、それぞれポート11c、11d、11eより出力される。 Therefore, as a result of the wavelength multiplexed light L0 including at least the wavelengths λ1, λ2, and λ3 being input to the port 11a, the light L1 including the wavelength λ1, the light L2 including the wavelength λ2, and the light L3 including the wavelength λ3 are respectively connected to the port 11c. , 11d and 11e.
図2に一点鎖線で示すように、偏向素子16を駆動しない非駆動時(電源オフ時など)において、ポート11aより入力された光に基づいて偏向素子16により偏向された光Lbは、X方向において各ポート11a〜11fを避ける退避位置Pへ導かれる。 As indicated by a one-dot chain line in FIG. 2, the light Lb deflected by the deflecting element 16 based on the light input from the port 11a when the deflecting element 16 is not driven (when the power is turned off) is not X direction. Are guided to a retracted position P that avoids the ports 11a to 11f.
より具体的には、駆動部17への電力供給が絶たれることにより、各偏向部16a〜16eの反射面の向きは初期状態となる。この初期状態が、ポート11aより入力された光に基づく偏向光Lbを退避位置Pへ導く各偏向部16a〜16eの反射面の状態に対応する。換言すると、退避位置Pとは、入力ポートの一例としてのポート11aから入力された光に基づく偏向光Lbが、ポートアレイ11が備えるいずれのポートとも結合しないことを保証する位置である。退避位置Pには光吸収部材が配置されていてもよい。 More specifically, when the power supply to the drive unit 17 is cut off, the orientation of the reflecting surfaces of the deflecting units 16a to 16e is in the initial state. This initial state corresponds to the state of the reflecting surfaces of the deflecting units 16a to 16e that guide the deflected light Lb based on the light input from the port 11a to the retracted position P. In other words, the retracted position P is a position that ensures that the deflected light Lb based on the light input from the port 11a as an example of the input port is not coupled to any port included in the port array 11. A light absorbing member may be disposed at the retracted position P.
ここで集光レンズ15の形状および配置は、ポート11aから入力された光に基づいて
非駆動状態にある偏向素子16により偏向された光Lbが、集光レンズ15に再入射するように定められている。なお集光レンズ15において偏向光Lbが入射する箇所は、波長成分光L1〜L3が入射する箇所とは異なるように構成される。
Here, the shape and arrangement of the condenser lens 15 are determined so that the light Lb deflected by the deflecting element 16 in the non-driven state based on the light input from the port 11a reenters the condenser lens 15. ing. It should be noted that the part where the deflected light Lb is incident on the condenser lens 15 is configured to be different from the part where the wavelength component lights L1 to L3 are incident.
このように偏向光Lbを敢えて集光レンズ15に再入射させることにより、その後の偏向光Lbの進路が光学系の制御下に置かれる。これにより偏向光Lbの進路が特定しやすくなり、退避位置Pの管理が容易となる。 In this way, the deflected light Lb is intentionally re-incident on the condenser lens 15, so that the path of the subsequent deflected light Lb is placed under the control of the optical system. As a result, the path of the deflected light Lb can be easily specified, and the retreat position P can be easily managed.
ポートアレイ11、コリメータアレイ12、アナモルフィック光学系13、および分光素子14の各々は、適宜の支持構造により、光学基板20との間に隙間Gを形成するように支持されている。偏向素子16により偏向された光Lbは、当該隙間Gを通過して退避位置Pに到達する。 Each of the port array 11, the collimator array 12, the anamorphic optical system 13, and the spectroscopic element 14 is supported so as to form a gap G with the optical substrate 20 by an appropriate support structure. The light Lb deflected by the deflection element 16 passes through the gap G and reaches the retracted position P.
このような構成によれば、偏向光Lbを退避位置Pへ導く上で、光学部品の支持構造により形成された隙間Gを有効活用できるため、光学系の小型化が可能となる。 According to such a configuration, since the gap G formed by the support structure of the optical component can be effectively used for guiding the deflected light Lb to the retracted position P, the optical system can be downsized.
次に本実施形態における波長選択スイッチが、意図しないポートへの光の結合を防止する構成について説明する。図3に示すように、偏向光は、ビーム中心からの距離により強度が変化する広がりを持っている。「光の結合」とは、閾値強度(例えば最大光強度に対する光減衰量が25Daとなる強度)以上の光が、いずれかのポートに入射する状態を指す。例えば、閾値強度と光強度分布曲線の交点より得られる2倍をビームサイズBSと定義すると、「光の結合」とは、ポートの外縁(例えば、コリメータアレイ12を構成する各レンズの有効径を定める外縁)とビーム中心との距離が、ビームサイズBSの半分以下である状態を指す。 Next, a configuration in which the wavelength selective switch according to the present embodiment prevents light coupling to an unintended port will be described. As shown in FIG. 3, the deflected light has a spread in which the intensity changes depending on the distance from the beam center. “Light coupling” refers to a state in which light having a threshold intensity (for example, an intensity at which the optical attenuation with respect to the maximum light intensity is 25 Da) or more enters one of the ports. For example, when the beam size BS is defined as twice the value obtained from the intersection of the threshold intensity and the light intensity distribution curve, “light coupling” means the outer edge of the port (for example, the effective diameter of each lens constituting the collimator array 12). This indicates a state in which the distance between the outer edge to be determined and the beam center is equal to or less than half of the beam size BS.
図4に示すように、ポートアレイ11は、複数のポート11a〜11fが、第1間隔S1と、当該第1間隔S1よりも広い第2間隔S2を含んでX方向に配置されている。ここで「間隔」とは、隣接するポートのX方向における中心間の距離に対応する。 As shown in FIG. 4, the port array 11 includes a plurality of ports 11a to 11f arranged in the X direction including a first interval S1 and a second interval S2 wider than the first interval S1. Here, the “interval” corresponds to a distance between centers of adjacent ports in the X direction.
符号P1は、入力ポートとして使用されるポート11aから入射した光に基づいて、非駆動状態の偏向素子16により偏向された偏向光Lbが、退避位置Pに至る経路の途中でポート11a〜11fを結ぶ直線と交差する位置を表している。隣接するポート11fのX方向における中心と位置P1との距離を、第3間隔S3と定義する。 Reference numeral P1 indicates that the deflected light Lb deflected by the non-driven deflecting element 16 based on the light incident from the port 11a used as the input port passes through the ports 11a to 11f in the middle of the path to the retracted position P. It represents the position that intersects the connecting straight line. The distance between the center of the adjacent port 11f in the X direction and the position P1 is defined as a third interval S3.
破線で示す円は、ポートアレイ11あるいは位置P1における偏向光のビームサイズBSを表している。すなわち、当該破線で示す円の少なくとも一部がポートを示す円と重なっている場合、当該破線に対応する偏向光は当該ポートと結合していることを表す。 A circle indicated by a broken line represents the beam size BS of the deflected light at the port array 11 or the position P1. That is, when at least a part of the circle indicated by the broken line overlaps with the circle indicating the port, it indicates that the deflected light corresponding to the broken line is coupled to the port.
上述のように、偏向素子16を駆動しない非動作時においては、入力ポートとして使用されるポート11aから入射した光は、ポート11a〜11fを避ける退避位置Pへ導かれる。換言すると、ポート11aから入射された光を位置P1に導けるように、非動作時における偏向素子16の姿勢が定められている。したがって、このとき出力ポートとして使用される11b〜11fに予期せず外部から光が入力されると、非動作状態にある偏向素子16により偏向された光が、意図しない出力ポートと結合するおそれがある。 As described above, when the deflecting element 16 is not driven, the light incident from the port 11a used as the input port is guided to the retreat position P that avoids the ports 11a to 11f. In other words, the posture of the deflecting element 16 during non-operation is determined so that the light incident from the port 11a can be guided to the position P1. Therefore, if light is unexpectedly input to 11b to 11f used as output ports at this time, the light deflected by the deflecting element 16 in a non-operating state may be combined with an unintended output port. is there.
そこで本実施形態においては、ポート11aより入力された光に基づく偏向光(第1偏向光の一例)が退避位置Pに導かれている状態において、ポート11b〜11fのいずれかより入力された光に基づく偏向光(第2偏向光の一例)が、第1間隔S1で隣接するポート間に導かれないように、退避位置Pが定められている。すなわち、入力ポートとして用いられるポート11aを除くポート11b〜11fのいずれかより入力された光に基づき偏向素子16に偏向された光Db〜Dfが、ポート11a、11bの間、ポート11c、11dの間、およびポート11e、11fの間に導かれないように、位置P1が定められている。 Therefore, in the present embodiment, the light input from any of the ports 11b to 11f in a state where the deflected light (an example of the first deflected light) based on the light input from the port 11a is guided to the retracted position P. The retracted position P is determined so that the deflected light based on the above (an example of the second deflected light) is not guided between the adjacent ports at the first interval S1. That is, the light Db to Df deflected to the deflecting element 16 based on the light input from any of the ports 11b to 11f excluding the port 11a used as the input port is between the ports 11a and 11b and between the ports 11c and 11d. The position P1 is determined so as not to be led between the ports 11e and 11f.
より具体的に説明する。ポート11aより入力された光に基づく偏向光Daが位置P1に導かれている状態において、出力ポートとして使用されるポート11bより意図しない光の入力があった場合、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光Dbは、ポート11fと退避位置P(P1)の間に導かれる。偏向光Daは、ポート11fと結合しない。 This will be described more specifically. In the state where the deflected light Da based on the light input from the port 11a is guided to the position P1, when there is an unintended light input from the port 11b used as the output port, the deflecting element 16 in the non-operating state. The polarized light Db generated by is guided between the port 11f and the retracted position P (P1). The deflected light Da is not coupled to the port 11f.
同じ条件下において、出力ポートとして使用されるポート11fより意図しない光の入力があった場合、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光Dfは、ポート11bとポート11cの間に導かれる。偏向光Dfは、ポート11bのみに結合する。 Under the same conditions, when there is an unintended light input from the port 11f used as the output port, the deflected light Df generated by the deflecting element 16 in the non-operating state is guided between the port 11b and the port 11c. It is burned. The deflected light Df is coupled only to the port 11b.
同じ条件下において、出力ポートとして使用されるポート11eより意図しない光の入力があった場合、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光Deは、ポート11bとポート11cの間に導かれる。偏向光Deは、ポート11cのみに結合する。 Under the same conditions, when there is an unintended light input from the port 11e used as the output port, the deflected light De generated by the deflecting element 16 in the non-operating state is guided between the port 11b and the port 11c. It is burned. The deflected light De is coupled only to the port 11c.
同じ条件下において、出力ポートとして使用されるポート11dより意図しない光の入力があった場合、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光Ddは、ポート11dとポート11eの間に導かれる。偏向光Ddは、ポート11dのみに結合する。 Under the same conditions, when there is an unintended light input from the port 11d used as the output port, the deflected light Dd generated by the deflecting element 16 in the non-operating state is guided between the port 11d and the port 11e. It is burned. The deflected light Dd is coupled only to the port 11d.
同じ条件下において、出力ポートとして使用されるポート11cより意図しない光の入力があった場合、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光Dcは、ポート11eとポート11fの間に導かれる。偏向光Dcは、ポート11eのみに結合する。 Under the same conditions, when there is an unintended light input from the port 11c used as the output port, the deflected light Dc generated by the deflecting element 16 in the non-operating state is guided between the port 11e and the port 11f. It is burned. The deflected light Dc is coupled only to the port 11e.
同じ条件下において、出力ポートとして使用されるポート11bより意図しない光の入力があった場合、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光Dbは、ポート11fと退避位置Pの間に導かれる。偏向光Dbは、ポート11fのみに結合する。 Under the same conditions, when there is an unintended light input from the port 11b used as the output port, the deflected light Db generated by the deflecting element 16 in the non-operating state is between the port 11f and the retracted position P. Led. The deflected light Db is coupled only to the port 11f.
すなわち、偏向素子16を駆動しない非動作時において、出力ポートとして使用されるポート11b〜11fのいずれから意図しない光が入力されても、当該光に基づいて生成される偏向光は、ポート11a〜11fのうち複数のポートに同時に結合することが防止される。これにより当該偏向光が意図しないポートに与える影響を軽減しうる。換言すると、いずれか1つのポートへの結合は許容することにより、ポート間隔を狭めてポートアレイ11を小型化しつつ、意図しないポートに与える影響を最小限に留めている。 That is, even when unintended light is input from any of the ports 11b to 11f used as output ports when the deflecting element 16 is not driven, the deflected light generated based on the light is transmitted from the ports 11a to 11f. Simultaneous coupling to a plurality of ports of 11f is prevented. As a result, the influence of the deflected light on an unintended port can be reduced. In other words, by permitting coupling to any one port, the port interval is narrowed to reduce the size of the port array 11, while minimizing the influence on unintended ports.
なお上述の例においては、出力ポートとして使用されるポートから入力されて光に基づいて生成される各偏向光が、いずれか1つのポートにのみ結合している。しかしながら、当該偏向光がいずれのポートにも結合しないように構成してもよい。例えば、第2間隔S2をビームサイズBSに対して大きく設定することにより、第2間隔S2で隣接するいずれのポートとも結合しないように構成してもよい。 In the above-described example, each deflected light input from a port used as an output port and generated based on light is coupled to only one of the ports. However, the deflected light may be configured not to be coupled to any port. For example, the second interval S2 may be set to be larger than the beam size BS so as not to be coupled to any adjacent port at the second interval S2.
図5に第1の比較例に係る波長選択スイッチ101を示す。波長選択スイッチ101においては、入力ポートとして使用されるポート11aより入力された光に基づく偏向光が退避位置Pに導かれている状態において、出力ポートとして使用されるポート11b〜11fのいずれかより入力された光に基づく偏向光の一部(DcとDe)が、第1間隔S1で隣接するポート間にも導かれている。 FIG. 5 shows a wavelength selective switch 101 according to a first comparative example. In the wavelength selective switch 101, in a state where the deflected light based on the light input from the port 11a used as the input port is guided to the retreat position P, from any of the ports 11b to 11f used as the output port. Part of the deflected light (Dc and De) based on the input light is also guided between adjacent ports at the first interval S1.
このように第2間隔S2よりも狭い間隔S1で隣接するポート間に偏向光が導かれると、当該偏向光が複数のポートと結合する事態が起こりうる。その場合、意図しない出力ポートへの偏向光の結合に影響が大きくなる。第1の実施形態に係る波長選択スイッチ1のように、非動作時にある偏向素子16により生成された偏向光が第1間隔S1で隣接するポート間に導かれないように退避位置Pを定めることにより、このような事態を回避できる。 As described above, when the deflected light is guided between the adjacent ports at the interval S1 narrower than the second interval S2, a situation in which the deflected light is combined with a plurality of ports may occur. In that case, the influence on the coupling of the deflected light to the unintended output port becomes large. As in the wavelength selective switch 1 according to the first embodiment, the retreat position P is determined so that the deflected light generated by the deflecting element 16 that is not in operation is not guided between the adjacent ports at the first interval S1. Thus, such a situation can be avoided.
次に、第2の実施形態に係る波長選択スイッチ1Aについて説明する。波長選択スイッチ1Aは、図2に破線で示す減衰部18と制御部19を備える点において、第1の実施形態に係る波長選択スイッチ1と相違する。また第2間隔S2がビームサイズBSに対して大きく設定されており、第2間隔S2で隣接するポート間に導かれた偏向光は、いずれのポートにも結合しないように構成されている。それ以外の点は波長選択スイッチ1と同様の構成であるため、繰り返しとなる説明は省略する。 Next, a wavelength selective switch 1A according to the second embodiment will be described. The wavelength selective switch 1A is different from the wavelength selective switch 1 according to the first embodiment in that the wavelength selective switch 1A includes an attenuation unit 18 and a control unit 19 indicated by broken lines in FIG. The second interval S2 is set to be larger than the beam size BS, and the deflected light guided between adjacent ports at the second interval S2 is configured not to be coupled to any port. Since the other points are the same as those of the wavelength selective switch 1, repeated description is omitted.
減衰部18は、通過する光の強度を減衰させるように構成された光学素子である。減衰部18は、例えば光の通過を阻止する(光強度を実質的にゼロまで減衰させる)シャッタであり、光透過性を有しない材料で構成された材料を光路に挿入する可動シャッタの他、偏光フィルタや駆動電圧の印加によって光透過率を制御可能な液晶素子や強誘電体結晶などを用いることができる。 The attenuation unit 18 is an optical element configured to attenuate the intensity of light passing therethrough. The attenuation unit 18 is, for example, a shutter that prevents light from passing (attenuates light intensity to substantially zero), and in addition to a movable shutter that inserts a material made of a material that does not have optical transparency into the optical path, A liquid crystal element or a ferroelectric crystal whose light transmittance can be controlled by applying a polarizing filter or a driving voltage can be used.
制御部19は、駆動部17と通信可能に接続されており、偏向素子16が非動作状態にあることを認識しうる。制御部19は、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光(第2偏向光の一例)が、ポート11a〜11fのいずれかと結合する位置に導かれる場合に、減衰部18を選択的に作動させて偏向光のポートへの結合を阻止するように構成されている。ここで「作動」とは、減衰部が光減衰機能を発揮する状態にすることを意味する。 The control unit 19 is communicably connected to the drive unit 17 and can recognize that the deflection element 16 is in a non-operating state. The control unit 19 selects the attenuating unit 18 when the deflected light (an example of the second deflected light) generated by the deflecting element 16 in the non-operating state is led to a position where it is combined with any of the ports 11a to 11f. And is configured to block the coupling of the deflected light to the port. Here, “actuation” means that the attenuating unit is in a state of exhibiting the light attenuating function.
図6は、減衰部18が作動した状態を示している。ポート11aより入力された光に基づく偏向光Daが退避位置P(P1)に導かれている。この状態において、出力ポートとして使用されるポート11fより意図しない光の入力があった場合、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光Dfは、ポート11bとポート11cの間に導かれる。偏向光Dfは、いずれのポートにも結合しない。 FIG. 6 shows a state in which the attenuation unit 18 is activated. The deflected light Da based on the light input from the port 11a is guided to the retracted position P (P1). In this state, when there is an unintended light input from the port 11f used as the output port, the deflected light Df generated by the deflecting element 16 in the non-operating state is guided between the port 11b and the port 11c. . The polarized light Df is not coupled to any port.
同じ条件下において、出力ポートとして使用されるポート11eより意図しない光の入力があった場合、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光Deは、減衰部18に入射する。これにより、偏向光Deのポート11cへの結合が阻止される。結果として偏向光Deは、いずれのポートにも結合しない。 Under the same conditions, when there is an unintended light input from the port 11e used as the output port, the deflected light De generated by the deflecting element 16 in the non-operating state enters the attenuator 18. As a result, the coupling of the deflected light De to the port 11c is prevented. As a result, the polarized light De is not coupled to any port.
同様に、出力ポートとして使用されるポート11cより意図しない光の入力があった場合、当該入力光は減衰部18に入射する。これにより当該入力光の偏向素子16への到達が阻止され、偏向光Dcが生じること自体が防止される。 Similarly, when there is an unintended light input from the port 11c used as the output port, the input light enters the attenuator 18. As a result, the input light is prevented from reaching the deflecting element 16 and the occurrence of the deflected light Dc is prevented.
同じ条件下において、出力ポートとして使用されるポート11dより意図しない光の入力があった場合、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光Ddは、ポート11dとポート11eの間に導かれる。偏向光Ddは、いずれのポートにも結合しない。 Under the same conditions, when there is an unintended light input from the port 11d used as the output port, the deflected light Dd generated by the deflecting element 16 in the non-operating state is guided between the port 11d and the port 11e. It is burned. The polarized light Dd is not coupled to any port.
同じ条件下において、出力ポートとして使用されるポート11bより意図しない光の入力があった場合、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光Dbは、ポート11fと退避位置Pの間に導かれる。偏向光Dbは、いずれのポートにも結合しない。 Under the same conditions, when there is an unintended light input from the port 11b used as the output port, the deflected light Db generated by the deflecting element 16 in the non-operating state is between the port 11f and the retracted position P. Led. The polarized light Db is not coupled to any port.
このような構成によれば、非動作状態にある偏向素子16により生成された偏向光の意図しないポートへの結合を回避できる。 According to such a configuration, it is possible to avoid the coupling of the deflected light generated by the deflecting element 16 in the non-operating state to an unintended port.
図7に第2の比較例に係る波長選択スイッチ101Aを示す。波長選択スイッチ101Aは、第2の実施形態に係る波長選択スイッチ1Aが備える減衰部18とは構成が異なる減衰部18Aを備えている。その他の構成については、第1の比較例に係る波長選択スイッチ101と同様である。すなわち、入力ポートとして使用されるポート11aより入力された光に基づく偏向光が退避位置Pに導かれている状態において、出力ポートとして使用されるポート11b〜11fのいずれかより入力された光に基づく偏向光の一部(DcとDe)が、第1間隔S1で隣接するポート間にも導かれている。 FIG. 7 shows a wavelength selective switch 101A according to a second comparative example. The wavelength selective switch 101A includes an attenuation unit 18A having a configuration different from that of the attenuation unit 18 included in the wavelength selective switch 1A according to the second embodiment. Other configurations are the same as those of the wavelength selective switch 101 according to the first comparative example. That is, in the state where the deflected light based on the light input from the port 11a used as the input port is guided to the retracted position P, the light input from any of the ports 11b to 11f used as the output port is used. A part of the deflected light (Dc and De) is also guided between the adjacent ports at the first interval S1.
このような場合、第2間隔S2をビームサイズBSに対して十分大きくとったとしても、第2間隔S2よりも狭い間隔S1で隣接するポート間に導かれた偏向光が複数のポートと結合する事態が起こりうる。一方、第1間隔S1をビームサイズBSに対して十分大きくとると、ポートアレイ11のX方向における寸法が大きくなり、装置の小型化が困難である。 In such a case, even if the second interval S2 is sufficiently larger than the beam size BS, the deflected light guided between the adjacent ports at the interval S1 narrower than the second interval S2 is combined with the plurality of ports. Things can happen. On the other hand, if the first interval S1 is sufficiently larger than the beam size BS, the size of the port array 11 in the X direction becomes large, and it is difficult to reduce the size of the apparatus.
例えば図7においては、ポート11eから入力された光に基づいて生じた偏向光Deは、第1間隔S1で隣接するポート11cとポート11dの間に導かれる。したがって減衰部18Aは、ポート11cだけでなくポート11dへの結合も阻止するように設ける必要がある。すなわち第2の実施形態に係る波長選択スイッチ1Aと比較して数またはサイズの大きな減衰部18Aを設ける必要がある。 For example, in FIG. 7, the deflected light De generated based on the light input from the port 11e is guided between the adjacent ports 11c and 11d at the first interval S1. Therefore, it is necessary to provide the attenuation portion 18A so as to prevent not only the connection to the port 11c but also the port 11d. That is, it is necessary to provide an attenuation unit 18A having a larger number or size than the wavelength selective switch 1A according to the second embodiment.
第2の実施形態に係る波長選択スイッチ1Aにおいては、非動作時にある偏向素子16により生成された偏向光が第1間隔S1で隣接するポート間に導かれないように退避位置Pが定められているため、このような事態を回避できる。換言すると、減衰部18の数やサイズを最小限に留めることが可能である。例えば図6に示すように、減衰部18の数は出力ポートとして使用されるポート11b〜11fの数よりも少なくて済む。したがって、部品コストの抑制や光学系の小型化が可能となる。 In the wavelength selective switch 1A according to the second embodiment, the retracted position P is determined so that the deflected light generated by the deflecting element 16 that is not in operation is not guided between adjacent ports at the first interval S1. Therefore, this situation can be avoided. In other words, it is possible to minimize the number and size of the attenuation portions 18. For example, as shown in FIG. 6, the number of attenuation units 18 may be smaller than the number of ports 11 b to 11 f used as output ports. Therefore, it is possible to reduce the cost of components and downsize the optical system.
上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。 The above embodiment is for facilitating understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from the spirit of the present invention, and it is obvious that the present invention includes equivalents thereof.
1、1A:波長選択スイッチ
11:ポートアレイ
11a〜11f:ポート
12:コリメータアレイ
13:アナモルフィック光学系
13a:プリズム
13b:プリズム
14:分光素子
15:集光レンズ
16:偏向素子
16a〜16e:偏向部
17:駆動部
18:減衰部
19:制御部
20:光学基板
BS:ビームサイズ
Da〜Df:偏向光
L1:波長λ1を含む光
L2:波長λ2を含む光
L3:波長λ3を含む光
P:退避位置
S1:第1間隔
S2:第2間隔
S3:第3間隔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A: Wavelength selection switch 11: Port array 11a-11f: Port 12: Collimator array 13: Anamorphic optical system 13a: Prism 13b: Prism 14: Spectroscopic element 15: Condensing lens 16: Deflection element 16a-16e: Deflection unit 17: Drive unit 18: Attenuation unit 19: Control unit 20: Optical substrate BS: Beam size Da to Df: Deflection light L1: Light including wavelength λ1 L2: Light including wavelength λ2 L3: Light including wavelength λ3 P : Retraction position S1: First interval S2: Second interval S3: Third interval
Claims (7)
前記入力ポートより入力される波長多重された光を前記第1方向と異なる第2方向に分光し、複数の波長成分光を出力する分光素子と、
前記分光素子から出力された光を所定の方向に偏向する偏向素子と、を備え、
前記偏向素子を駆動しない非動作時において、前記入力ポートより入力された光に基づき前記偏向素子に偏向された第1偏向光は、前記第1方向において前記複数のポートを避ける退避位置へ導かれ、
前記退避位置は、前記非動作時において前記入力ポートを除く前記複数のポートのいずれかより入力された光に基づき前記偏向素子に偏向された第2偏向光が、前記第1間隔で隣接する前記複数のポートの間に導かれないように定められている、波長選択スイッチ。 A port array in which a plurality of ports including an input port and an output port are arranged in a first direction including a first interval and a second interval wider than the first interval;
A spectral element that splits wavelength-multiplexed light input from the input port in a second direction different from the first direction, and outputs a plurality of wavelength component lights;
A deflecting element that deflects light output from the spectroscopic element in a predetermined direction,
When the deflecting element is not driven, the first deflected light deflected to the deflecting element based on the light input from the input port is guided to a retreat position that avoids the plurality of ports in the first direction. ,
The retracted position is such that the second deflected light deflected to the deflecting element based on light input from any of the plurality of ports excluding the input port during the non-operation is adjacent to the first interval. A wavelength selective switch that is designed not to be routed between multiple ports.
前記制御部は、前記第2偏向光が前記複数のポートのいずれかと結合する位置に導かれる場合に、前記減衰部を選択的に作動させる、請求項3または4に記載の波長選択スイッチ。 A control unit for controlling the attenuation unit;
5. The wavelength selective switch according to claim 3, wherein the control unit selectively activates the attenuating unit when the second polarized light is guided to a position where it is combined with any of the plurality of ports. 6.
前記第1偏向光と前記第2偏向光は、前記集光光学系に再入射する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。 Further comprising a condensing optical system for coupling the wavelength component light to the deflection element;
6. The wavelength selective switch according to claim 1, wherein the first deflected light and the second deflected light reenter the condensing optical system.
前記第1偏向光は、前記光学部品の少なくとも1つと前記基板の間に形成された隙間を通過する、請求項1から6のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。 A substrate that supports at least one of a plurality of optical components including the port array and the spectroscopic element;
The wavelength selective switch according to claim 1, wherein the first polarized light passes through a gap formed between at least one of the optical components and the substrate.
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