JP2016212128A - 光信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要なトランスポンダー数の増加に関わらず、原理的な損失を増やすことのないトランスポンダーアグリゲータ機能を備えた光信号処理装置を提供すること。
【解決手段】入力ポートａ、ｂ、ｃから入力された光信号はＰＬＣ１０に入力される。ＰＬＣ１０には、ＳＢＴ１１＿０〜１１＿４が設置されており、入力ポートａ、ｂ、ｃは入力側のＳＢＴ１１＿０に接続され、ＰＬＣ１０の出力端からは平面波が入力ポート毎に異なる角度で空間側に出力される。ＰＬＣ１０から出力された光信号は、ｘ軸方向に屈折作用を持つシリンドリカルレンズＬｓｐによりｘ−ｚ面内で光路変換され、入力ポートの位置ａ、ｂ、ｃに対応してそれぞれＬＣＯＳ上の領域Ａ、Ｂ、Ｃの異なる領域で反射される。反射された光信号は、ＰＬＣ１０上の出力側のＳＢＴ１１＿１〜１１＿４に入射され、合流部１３＿１〜１３＿４を介して出力ポート１〜４に出力される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信ネットワークに用いられる光信号処理装置に関する。

インターネットなどのデータ通信ネットワークの爆発的な広がりにより、光通信ネットワークの大容量化の要求がますます大きくなっている。このようなネットワーク需要の拡大に対応するため波長多重通信が実用化されているが、近年は、光信号を電気信号に変換することなく、光信号の波長ごとの方路スイッチングを可能にする波長選択スイッチ(ＷＳＳ: Wavelength Selective Switch)の需要も高まりつつある。波長選択スイッチを用いるノードの構成をＲＯＡＤＭ（Reconfigurable optical add/drop multiplexing）システムという。

特に最近は複数の方路からの光信号を処理するマルチディグリーＲＯＡＤＭと呼ばれる構成のノード（非特許文献１参照）の研究開発が盛んであり、実際の通信システムでも導入されつつある。

このようなシステムでは、多数の光信号をそのノードでドロップする可能性があり、そのような信号を処理するために、任意の方路からの光信号を任意の送受信器（トランスポンダー）に接続するトランスポンダーアグリゲータ―（ＴＰＡ：Transponder Aggregator）として、マルチキャストスイッチを使う構成が考案されている。

T. Zami, "High degree optical cross-connect based on multicast switch," Optical Fiber Communication Conf. 2014 (OFC2014), W2A.36, March 2014. 渡辺、鈴木、高橋、「ＲＯＡＤＭの運用性を向上させるマルチキャストスイッチ技術」、ＮＴＴ技術ジャーナル、Ｖｏｌ．２５、Ｎｏ．１１、ｐｐ．２５−２８、２０１３． K. Seno, K. Suzuki, N. Ooba, T. Watanabe, M. Itoh, T. Sakamoto, T. Takahashi, "Spatial beam transformer for wavelength selective switch consisting of silica-based planer lightwave circuit," Optical Fiber Communication Conf. 2012 (OFC2012), JTh2A.5, March 2012.

しかしながら、従来のマルチキャストスイッチを使う構成では、接続できるトランスポンダー数を増やすことには限界がある。なぜならば、マルチキャストスイッチは本質的に原理的な損失を有しており、接続するトランスポンダー数Ｎに対して、３×ｌｏｇ₂Ｎ（ｄＢ）で損失が増加するためである。従来のマルチキャストスイッチは、光信号を分岐（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）したのちに、スイッチで選択して選択（Ｓｅｌｅｃｔ）する構成であり、分岐する際の信号損失が避けられない（非特許文献２参照）。このような損失を補償するために、一般には光アンプ等を挿入して損失を補償する方法が提案されているが、搭載される光アンプ分のコストが増加するという課題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、必要なトランスポンダー数の増加に関わらず、原理的な損失を増やすことのないトランスポンダーアグリゲータを備えた光信号処理装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、光信号処理装置であって、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の入力ポートと、前記Ｍ個の入力ポートに入力された光信号を、入力ポート毎に異なる方向へ出射する第１の空間ビーム変換手段と、前記空間ビーム変換手段から出射された光信号を、前記光信号の入射領域毎に偏向可能な偏向手段と、前記偏向手段から出射された光信号を、入射角毎にＭ個の導波路に分波するＮ個（Ｎは２以上の整数）の第２の空間ビーム変換手段と、前記各第２の空間ビーム変換手段のＭ個の導波路からの光信号を合流もしくは、前記各第２の空間ビーム変換手段のＭ個の導波路の少なくとも１つから出射される光信号を選択して、１つの出力ポートから出力するＮ個以下の光合流手段と、を備えたことを特徴する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光信号処理装置において、前記第１の空間ビーム変換手段と前記偏向手段の間に配置された波長分散手段をさらに備え、前記波長分散手段によって波長分波された前記光信号は、波長毎に前記偏向手段の異なる領域に入射することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光信号処理装置において、前記第１および第２の空間ビーム変換手段は、平面光導波回路上に形成されたスラブ導波路と、長さが略等しい複数の導波路からなるアレイ導波路と、を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光信号処理装置において、前記第１および第２の空間ビーム変換手段は、平面光導波回路上に形成されたスラブ導波路と、前記スラブ導波路に接続され、その導波路から出射されたビームが前記偏向手段の各入射領域に入射させる向きに設置された複数の光導波路と、を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の光信号処理装置において、前記光合流手段は、平面光導波回路上に形成された、多段に接続された複数の合波器であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光信号処理装置において、前記合波器は、光カプラ又は光スイッチであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の光信号処理装置において、前記光合流手段は、少なくとも１個の平面光導波回路上に形成された光カプラと、前記光カプラに接続された少なくとも１個の光スイッチと、を備えたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の光信号処理装置において、前記光合流手段がＮ−１個以下の場合において、前記光合流手段が接続されない第２の空間ビーム変換器に接続されたＭ個の光導波路が、他の前記光信号処理装置のＭ個の入力ポートに接続されたことを特徴とする。

本発明は、光信号処理装置において、原理的な損失の増加無しに集約するトランスポンダー数を増加させることを可能にする。

本発明の実施形態１に係る光信号処理装置の構成の概要を示す上面図である。 本発明の実施形態１に係る光信号処理装置の構成の概要を示す側面図である。 本発明の実施形態１に係る光信号処理装置の合流部の構成の概要を示す図である。 本発明の実施形態２に係る光信号処理装置の合流部の構成の概要を示す図である。 本発明の実施形態３に係る光信号処理装置の合流部の構成の概要を示す図である。 本発明の実施形態４に係る光信号処理装置の構成の概要を示す図である。 本発明の実施形態５に係る光信号処理装置の構成の概略を示す図である。 図７において点線で囲んだ空間光学系への出力部Ａの拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（実施形態１）
図１、２に、本発明の実施形態１に係る光信号処理装置の構成の概要を示す。図１は、ｙ軸方向から見た上面図であり、図２は、ｘ軸方向から見た側面図である。以下、図を持って本発明を説明する際に、同一の構成要素は同一の番号をもって記述する。本実施の形態では、入力数をＭ、出力数をＮとしたとき、Ｍ×Ｎ＝３×４の場合のＭ×Ｎ波長選択スイッチの例を説明するが、入出力数はこの例に限らないことは明らかである。

図１において、Ｉｎ（ＷＤＭ側）と明記した入力ポートａ、ｂ、ｃ（本実施の形態ではＭ＝３）から入力された光信号は平面光導波回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０に入力される。

ＰＬＣ１０には、空間ビーム変換器（ＳＢＴ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｂｅａｍ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）１１＿０〜１１＿４（非特許文献３参照）が設置されており、入力ポートａ、ｂ、ｃは入力側のＳＢＴ１１＿０に接続される。

ＳＢＴ１１＿０〜１１＿４は、スラブ導波路およびアレイ導波路から構成される光回路であり、スラブ導波路に入力した光信号は、拡散しながら伝搬し、アレイ導波路に到達する。アレイ導波路は、それぞれ同じ長さの孤立導波路からなり、その波面、すなわち各々の孤立導波路を伝搬する光波間の位相関係を保持しつつＰＬＣ１０の出射端に到達する。したがって、ＰＬＣ１０の出力端からは平面波が空間側に出力される。本実施の形態では、平面波が出力されるとしたが、後に述べる空間光学系のパラメータによっては、集光ビームや発散ビームが出力されても良い。

入力ａ、ｂ、ｃの各々から入射した光信号は、入力側のＳＢＴ１１＿０のスラブ導波路の異なる位置に接続されるため、ＰＬＣ１０から出力される際には異なる角度に出射される。すなわち、入力ａからの光信号は光路α方向に、入力ｂからの光信号は光路β方向に、入力ｃからの光信号は光路γ方向に出力される。

ＰＬＣ１０から出力された光信号は、回折格子Ｇｒによりｙ軸方向に波長分波されたのち、ｘ軸方向に屈折作用を持つシリンドリカルレンズＬｓｐによりｘ−ｚ面内で光路変換され、入力ポートの位置ａ、ｂ、ｃに対応してそれぞれＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）上の領域Ａ、Ｂ、Ｃの異なる領域に入射する。

同時に回折格子Ｇｒにより波長ごとに角度分散を与えられた光信号は、ｙ軸方向に屈折作用を持つシリンドリカルレンズＬｄｐによりｙ−ｚ面内で光路変換され、波長ごとにｙ軸方向にＬＣＯＳの異なる位置に入射する。

領域Ａに入射した光信号は、分光された光信号の波長ごとに所望の角度にｘ−ｚ面内で反射、偏向され、シリンドリカルレンズＬｄｐ、Ｌｓｐ、回折格子Ｇｒを経由して、例えば、領域Ａにおいて反射・変更された光信号は、光路α’に沿って伝搬し、ＰＬＣ１０に入射する。

ＰＬＣ１０上には、出力ポート数（Ｎ＝４）に対応する数の出力側のＳＢＴ１１＿１〜１１＿４が設置されている。出力側のＳＢＴ１１＿１〜１１＿４のいずれに光信号が入射するかは、ＬＣＯＳにより偏向された光信号の進行方向によって決定される。例えば光線α’を経由した光信号は、ＳＢＴ１１＿１へ伝搬し、光線α’’を経由した光信号はＳＢＴ１１＿３へと伝搬する。

出力側のＳＢＴ１１＿１〜１１＿４のいずれかに入射した光信号は、その光信号が経由したＬＣＯＳ上の領域に応じて、対応する中間出力導波路１２＿ｊ−ａ〜１２＿ｊ−ｃ（ｊ＝１、２、３、４）のいずれかに出力される。例えば、領域Ａを経由した光信号は、出力側のＳＢＴ１１＿１に入射した際、中間出力導波路１２＿１−ａに入力される。すなわち、入力ａ、ｂ、ｃに対応して、中間出力導波路１２＿ｊ−ａ〜１２＿ｊ−ｃのいずれに入力するかが決まる。

同一の出力側のＳＢＴ１１＿ｊに接続された中間出力導波路１２＿ｊ−ａ〜１２＿ｊ−ｃは、中間出力導波路１２＿ｊ−ａ〜１２＿ｊ−ｃを伝搬してきた信号を合流する合流部１３＿ｊに接続される。

合流部１３＿ｊにおいては、中間出力導波路１２＿ｊ−ａ〜１２＿ｊ−ｃからの光信号をカプラにより合流もしくはスイッチにより選択することで、光信号を出力ポートへと伝搬させる。

図３に、本発明の実施形態１に係る光信号処理装置の合流部の構成の概要を示す。図３は、図１の点線の枠で囲んだ部分を抜き出したものであり、２×１のＹ分岐導波路から構成される光合流器１４１〜１４３をツリー状に多段に接続した構成となっている。すなわち、光合流器１４１の２ポート側の各ポートには、光合流器１４２、１４３の１ポート側のポートが接続される。

光合流器１４２、１４３の２ポート側のポートが合流部１３＿ｊの入力ポート１３＿ｊ−ａ、１３＿ｊ−ｂ、１３＿ｊ−ｃ、１３＿ｊ−ｄとなり、このうちの３つのポートに中間出力導波路１２＿ｊ−ａ、１２＿ｊ−ｂ、１２＿ｊ−ｃが接続される。尚、ｊ（ｊ＝１、２、．．．、Ｎ）は出力ポート番号であり、これは出力ＳＢＴ１１＿ｊと対応する。

また、図３では入力ポートに対応する番号をＭ＝４としａ、ｂ、ｃ、ｄとしたが、他のポート数でも構わない。ここで示した入力ポート数が４（Ｍ＝４）のカプラについて、実施形態１の合流部１３＿１〜１３＿４として用いるときには、入力ポート１３＿ｊ−ａ、１３＿ｊ−ｂ、１３＿ｊ−ｃのみを使ってＭ＝３のカプラを構成すればよい。

中間出力導波路１２＿ｊ−ａ、１２＿ｊ−ｂ、１２＿ｊ−ｃ、１２＿ｊ−ｄのいずれかから入力された光信号は、各合流部１３＿ｊを通過して合流されて出力ポート１３＿ｊ−ｏから出力される。

以下に、本実施形態の構成において光信号処理装置を実現する際の損失について説明する。

中間出力導波路１２＿ｊ−ａ〜１２＿ｊ−ｄのいずれかから入力された信号は、各光合流器を通過するたびに光量は１／２になる。すなわち、３ｄＢの損失が発生する。一般に、ドロップに用いられるトランスポンダーアグリゲータ（ＴＰＡ）は、方路選択数に対応するＭ、接続できるトランスポンダー数Ｎに対して、Ｍ＜Ｎとなることが一般的である。

従来のマルチキャストスイッチの構成では、原理的な損失は３×ｌｏｇ₂Ｎ（ｄＢ）の損失が発生し、例えば接続するトランスポンダー数をＮ＝３２とする場合、原理的な損失は１５ｄＢと非常に大きくなる。

一方で、本構成のＭ×ＮスイッチをＴＰＡに用いる場合、原理的な損失は合流部１３＿ｊの方路数Ｍに依存する。すなわち、原理的な損失は３×ｌｏｇ₂Ｍであり、本実施形態１ではＭ＝４であるので、原理的な損失は６ｄＢである。本発明では、出力先のトランスポンダーの選択はＬＣＯＳで方路を振り分けることで行っているため、原理的な損失は接続するトランスポンダー数Ｎに依存しない。そのため、本発明は、トランスポンダー数Ｎに関して、原理的な損失の増加無しにスケーラブルである。

また、カプラを用いた本実施形態１の構成では、実施形態２で後述するスイッチを用いた構成にくらべてＰＬＣ回路のサイズを小さくできるという利点を有する。

ここでは、光合流器１４１〜１４３として２×１のＹ分岐導波路を使用する例を示したが、光合流器としては、方向性結合器やマルチモード干渉カプラなどを用いても同様の効果を得ることは明らかである。

また、合流部１３＿１〜１３＿４の構成として、ツリー型の構成を例として示したが、タップ型の構成や、ツリー型とタップ型を組み合わせた構成としても構わない。

さらに、ＰＬＣ１０としては、石英系材料を用いたもの、シリコンを用いたもの、有機材料を用いたもの、ニオブ酸リチウムなどの結晶材料を用いたもの、ＩｎＰなどの半導体材料を用いたものが利用可能である。本実施の形態では、波長分散手段として回折格子Ｇｒを用いた構成を示しているが、波長分散手段を用いない構成であってもよい。

（実施形態２）
図４に、本発明の実施形態３に係る光信号処理装置の合流部の構成を示す。これは、実施形態１と同様に、図１の点線の枠で囲んだ部分を抜き出したものである。また、ポート数等についても実施形態１と同様である。

図４に示す合流部の構成では、実施形態１において１×２光カプラで構成されていた部分をマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ：Mach-Zehnder Interferometer）による光スイッチで実現する例を示す。

ＭＺＩ光スイッチ１５１〜１５３は、２つの２×２カプラとそれらにはさまれた２本のアーム導波路とその一方もしくは両方の直上に設置された制御用ヒータ１６１〜１６３からなる。制御用ヒータに電力を印加することで制御用ヒータ直下を伝搬する光の位相を熱光学効果により変化させ、クロス状態とバー状態との切り替えを行う。これにより、例えば、入力ポート１３＿ｊ−ａから入力された信号をポート１３＿ｊ−ｅに出すこともできるし、入力ポート１３＿ｊ−ｂから入力された信号をポート１３＿ｊ−ｅに出すこともできる。

尚、図４に示すようなＭＺＩ光スイッチでは、入力ポート１３＿ｊ−ａ、１３＿ｊ−ｂ、１３＿ｊ−ｃ、１３＿ｊ−ｄのいずれからの光信号をも、原理的な損失無く出力ポート１３＿ｊ−ｏに出力することができる。

本構成では、実施形態１に比べ回路サイズが大きくなるが、原理的な損失がなく、また空間光学系のクロストークが悪く、異なる入力ポートからの同一波長の信号の分離が悪い場合にも、ＰＬＣ１０上の光スイッチで入力ポートを選択するため、同一波長クロストークを低減できるという利点がある。

また、ここでは合流部１３＿１〜１３＿４としてツリー型の光スイッチ構成を使用する例を示したが、合流部の構成としてはこの構成に限らず、ツリー型の構成や両者を組み合わせたツリータップ型の構成としても同様の効果を得ることは明らかである。

さらに、ＭＺＩ光スイッチ１５１〜１５３に代えて、例えば、半導体材料による光回路上のＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）やＥＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）型の光スイッチを用いてもよい。

（実施形態３）
図５に、本発明の実施形態３に係る光信号処理装置の合流部の構成を示す。本実施形態では、合流部１３＿ｊの中間出力導波路１２＿ｊに近い段のみをＭＺＩ光スイッチとし、出力ポート側を１×２光カプラにする構成である。すなわち、１つの１×２光カプラ１４１の２つの入力ポートに、２つのＭＺＩ光スイッチ１５２、１５３のそれぞれ一方の出力が接続される。実施形態１の合流部１３＿ｊとして用いるときには、入力ポート１３＿ｊ−ａ、１３＿ｊ−ｂ、１３＿ｊ−ｃを使ってＭ＝３の合流部１３＿ｊを構成すればよい。

この構成での利点は、（１）回路サイズを制限しつつ、（２）実施形態２で挙げた同一波長クロストークを低減でき、（３）実施形態１より原理的な損失を低減できるという点である。例えば、波長クロストークは、空間光学系のスイッチング動作により選択される分と、一段であっても導波路内のＭＺＩ光スイッチ１５２、１５３により選択される分の積（ｄＢでは和）であるので、十分な選択比を得ることができる。

また、原理的な損失は、実施形態１の場合に比べて３ｄＢ改善される。一方で、原理的な損失は入力方路数がＭ＝４の場合は、３ｄＢ程度発生する。

尚、例えば、入力ポート１３＿ｊ−ａ、１３＿ｊ−ｃの２つのポートを使って、同一波長クロストークを低減したＭ＝２の合流部として用いることもできる。

（実施形態４）
図６に、本発明の実施形態４に係る光信号処理装置の構成の概要を示す。本実施形態は、出力数Ｎを原理損失の増加無しにさらに増やすために、第１および第２の光信号処理装置２００、３００を接続したものである。第１および第２の光信号処理装置２００、３００は、実施形態１の光信号処理装置に対して一部構成が異なるが、多くの共通した構成を含む。そのため、以下では、実施形態１との相違点のみ説明する。

本実施形態における第１および第２の光信号処理装置２００、３００は、複数のＳＢＴ回路のうち、実施形態１の合流部１３＿３に相当する合流部を設置せず、その中間出力導波路２２＿３−ａ、２２＿３−ｂ、２２＿３−ｃ、３２＿３−ａ、３２＿３−ｂ、３２＿３−ｃ、をそのまま出力ポートとして配置する。

第１の光信号処理装置２００のＰＬＣ２０の中間出力導波路２２＿３−ａ、２２＿３−ｂ、２２＿３−ｃには、光ファイバ２４−ａ、２４−ｂ、２４−ｃが接続される。光ファイバ２４−ａ、２４−ｂ、２４−ｃの他方の端は、第２の光信号処理装置３００のＰＬＣ３０の入力導波路３４−ａ、３４−ｂ、３４−ｃへと接続される。

上述の構成により、第１の光信号処理装置２００の出力ポート数がＮ（この場合はＮ＝３）である場合にも、第１の光信号処理装置２００の設定をＳＢＴ２１＿３へとルーティングするように設定し、ＳＢＴ２１＿３の出力を第２の光信号処理装置３００に接続することで、原理損失無く出力ポート数の拡大を図ることが可能となる。

図６の構成では、光信号処理装置を２段組み合わせることで、出力ポート数Ｎを３から６へと拡大する例を示したが、第２の光信号処理装置３００の中間出力導波路３２＿３−ａ、３２＿３−ｂ、３２＿３−ｃへと、信号がルーティングされるように第２の光信号処理装置３００を設定し、さらに第３の光信号処理装置を接続して、さらに出力ポート数を拡大することもできる。

さらに、第１の光信号処理装置２００のＳＢＴ２１＿３以外のＳＢＴに接続される中間出力導波路をそのまま出力として、それらの中間出力導波路に接続される光信号処理装置を増設することでも、出力ポート数の拡大を図ることが可能である。

尚、前述の実施形態１〜４では、光偏向素子としてＬＣＯＳを用いた例を示したが、光偏向素子としては、ＬＣＯＳに限られず、入力領域ごとに独立に偏向角を制御できる偏向手段であれば良い。例えば、光偏向素子として、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）により構成されたマイクロミラーアレイを用いても同様の機能を発揮することができる。

（実施形態５）
図７に、本発明の実施形態５に係る光信号処理装置の構成の概略を示す。本実施形態は、実施形態１では、ＳＢＴ回路を用いた入出力光学系をＰＬＣ１０に集積した例を示したが、入出力光学系の構成法は実施形態１の構成に限るものではなく、本実施形態５に示すスラブ導波路とモードフィールド変換器からなる回路構成など、空間系へのビームの出力方向とビーム径を所望の方向、大きさにて出力できるものであれば、他の回路構成によっても構わない。例えば、入出力光学系は、レンズと光ファイバアレイ等で構成するようにしてもよい。一方で、これまでの実施形態で説明してきたように、入出力光学系をＰＬＣ１０に集積した構成とした場合、入出力光学系の光学的アライメントの調整を不要にできる、という利点を有する。また、ＳＢＴ回路をフォトリソグラフィにより柔軟に構成できるようになるため、量産性に優れるという利点を有する。このように、ＳＢＴ回路を用いた入出力光学系をＰＬＣ１０に集積する構成は、多くの利点を有する。本実施形態５では、直線導波路を用いた入出力光学系による光信号処理装置について説明するものである。

図７において、光信号はＰＬＣ４０に設置された入力導波路ａ、ｂ、ｃに入力される。たとえば、入力導波路ｃから入力された光信号はスラブ導波路４１を経由して、空間光学系に出力される。

図８に、図７において点線で囲んだ空間光学系への出力部Ａの拡大図を示す。図８において、入力導波路ａ、ｂ、ｃは、スラブ導波路４１へと接続され、光信号はスラブ導波路４１を経由して、空間光学系に出力される。この際、各入力導波路ａ、ｂ、ｃから出力された光信号の主光線（中心光線）は、ある特定の一点Ｐで交わり、かつそれぞれ光路α、β、γの方向に一致するように、入力導波路ａ、ｂ、ｃのｘ−ｚ面内での向きは設定される。

さらに、入力導波路ａ、ｂ、ｃのスラブ導波路４１の接続端には、ＰＬＣ４０の基板面内での出力ビーム径が所望の幅に設定されるようにモードフィールド変換器４４＿０−ａ、４４＿０−ｂ、４４＿０−ｃが設置される。このモードフィールド変換器は、導波路の幅を空間光学系側に向かって徐々にその太さが変化するテーパ導波路やセグメント構造などを使うことができる。尚、モードフィールド変換器は、中間出力導波路４２＿１−ａ〜４２＿１−ｃ、４２＿２−ａ〜４２＿２−ｃ、４２＿３−ａ〜４２＿３−ｃ、４２＿４−ａ〜４２＿４−ｃにも同様に設置されている。

空間光学系に出力された光信号は、たとえば光路γにそって伝搬する光信号は、実施形態１の場合と同様に、空間光学系の各種部品を通過して、ＬＣＯＳで偏向されたのちに、ＰＬＣ４０へと逆伝搬して、たとえば中間出力導波路４２＿２−ｃへの入射する。その後、光合流部４３＿２を経由して、出力２へ出射される。

本実施形態５の光信号処理装置は、実施形態１においてＳＢＴ回路を用いずに、単純な直線回路で出射角度および方向を実現するものである。

１０、２０、３０、４０ ＰＬＣ
１１、２１、３１ ＳＢＴ
１２、２２、３２、４２ 中間出力導波路
１３、２３、３３、４３ 合流部
４１ スラブ導波路
４４ モードフィールド変換器
Ｇｒ 回折格子
Ｌｓｐ、Ｌｄｐ シリンドリカルレンズ
ＬＣ ＬＣＯＳ
１４１〜１４３ １×２光カプラ
１５１〜１５３ ＭＺＩ光スイッチ
１６１〜１６３ 制御用ヒータ
２００、３００ 光信号処理装置

Claims (8)

1. Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の入力ポートと、
   前記Ｍ個の入力ポートに入力された光信号を、入力ポート毎に異なる方向へ出射する第１の空間ビーム変換手段と、
   前記空間ビーム変換手段から出射された光信号を、前記光信号の入射領域毎に偏向可能な偏向手段と、
   前記偏向手段から出射された光信号を、入射角毎にＭ個の導波路に分波するＮ個（Ｎは２以上の整数）の第２の空間ビーム変換手段と、
   前記各第２の空間ビーム変換手段のＭ個の導波路からの光信号を合流もしくは、前記各第２の空間ビーム変換手段のＭ個の導波路の少なくとも１つから出射される光信号を選択して、１つの出力ポートから出力するＮ個以下の光合流手段と、
   を備えたことを特徴する光信号処理装置。
2. 前記第１の空間ビーム変換手段と前記偏向手段の間に配置された波長分散手段をさらに備え、前記波長分散手段によって波長分波された前記光信号は、波長毎に前記偏向手段の異なる領域に入射することを特徴とする請求項１記載の光信号処理装置。
3. 前記第１および第２の空間ビーム変換手段は、
   平面光導波回路上に形成されたスラブ導波路と、
   長さが略等しい複数の導波路からなるアレイ導波路と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光信号処理装置。
4. 前記第１および第２の空間ビーム変換手段は、
   平面光導波回路上に形成されたスラブ導波路と、
   前記スラブ導波路に接続され、その導波路から出射されたビームが前記偏向手段の各入射領域に入射させる向きに設置された複数の光導波路と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光信号処理装置。
5. 前記光合流手段は、平面光導波回路上に形成された、多段に接続された複数の合波器であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光信号処理装置。
6. 前記合波器は、光カプラ又は光スイッチであることを特徴とする請求項５に記載の光信号処理装置。
7. 前記光合流手段は、
   少なくとも１個の平面光導波回路上に形成された光カプラと、
   前記光カプラに接続された少なくとも１個の光スイッチと、
   を備えたことを特徴とする請求項５に記載の光信号処理装置。
8. 前記光合流手段がＮ−１個以下の場合において、前記光合流手段が接続されない第２の空間ビーム変換器に接続されたＭ個の光導波路が、他の前記光信号処理装置のＭ個の入力ポートに接続されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光信号処理装置。