JP2019113770A - Optical signal processing device and optical cross-connection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光信号処理装置及び光クロスコネクト装置に関する。 The present invention relates to an optical signal processing device and an optical cross connect device.
インターネットの普及に伴い、データ通信ネットワークに対する需要が爆発的に伸びており、これを支える光通信ネットワークに対する大容量化と柔軟なカスタマイズ機能の要求がますます大きくなっている。このような光通信ネットワークに対する要求に対し、大容量化の観点では波長多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)通信が実用化されている。この実用化においては、柔軟なカスタマイズ機能の観点から、WDM化された信号波長ごとに方路を選択するスイッチング機能を備えた1入力N出力(あるいはN入力1出力)波長選択スイッチ(WSS:Wavelength Selective Switch)が開発されている。このようなWSSを、以下では単に「WSS」とも呼ぶ。また、1入力N出力WSSを「1×N WSS」、N入力1出力WSSを「N×1 WSS」と呼ぶ。 With the spread of the Internet, the demand for data communication networks is explosively increasing, and the demand for large capacity and flexible customization functions for the optical communication networks that support this is growing. In response to the demand for such optical communication networks, wavelength division multiplexing (WDM) communication has been put to practical use from the viewpoint of increasing the capacity. In this practical application, a 1-input N-output (or N-input 1-output) wavelength selective switch (WSS: Wavelength) has a switching function to select a route for each WDM signal wavelength from the viewpoint of a flexible customization function. Selective Switch has been developed. Such a WSS is also referred to below simply as "WSS". Also, the 1-input N-output WSS is called “1 × N WSS”, and the N-input 1-output WSS is called “N × 1 WSS”.
また、波長クロスコネクト(WXC)を構築する際、低クロストーク(XT)が必要なときには、WSSを2段通すRoute & Select(R&S)構成が取られる。R&S型WXCでは、多くのWSSが必要となるため、複数のWSSを一つのモジュールで実現したNin1 WSSの研究開発が進んでいる。 Also, when constructing a wavelength cross connect (WXC), when low crosstalk (XT) is required, a Route & Select (R & S) configuration in which WSS is passed through two stages is taken. Since R & S WXC requires many WSS, research and development of Nin1 WSS, which realizes multiple WSS in one module, is in progress.
前述のNin1 WSSの実現方法として、光導波路の一種であるSpatial Beam Transformer(SBT)(例えば、非特許文献1参照)を空間への光入出力部として使用したものが検討され、報告されている(例えば、非特許文献2参照)。このようなSBTを使用したNin1 WSSは、信号光の空間光学への入出力部が各WSSに対応した複数の角度でなされる機構を持った光導波路となっている以外は従来のWSSと同一の光学系を有しながら、複数のWSSを高密度に集積することが可能である。 As a method of realizing the above-mentioned Nin1 WSS, one using a spatial beam transformer (SBT) (for example, see non-patent document 1), which is a type of optical waveguide, as a light input / output unit to space is studied and reported. (For example, refer to nonpatent literature 2). The Nin1 WSS using such SBT is the same as the conventional WSS except that the input / output unit for spatial light of signal light is an optical waveguide having a mechanism made at a plurality of angles corresponding to each WSS. It is possible to integrate multiple WSSs at high density while having the optical system of
図8は、従来の1×N WSSの動作を模式的に示す図である。このWSSでは、空間光変調素子(空間位相変調素子)による高次回折光などに起因する信号光の意図しないポートへの漏れ出しによるクロストーク(WSS内クロストーク)が信号特性の劣化要因となっていた。一方で、図9は、SBTを用いたNin1 WSSの動作を模式的に示す図である。同図に示すNin1 WSSではWSS内クロストークに加え、光導波路の回路内で発生した意図しない迷光により導波路への漏れ込みが発生し、光信号のクロストークの原因となる。同図に示すNin1 WSSが内包する複数のWSSは同一の光回路を共有しており、光回路内の光信号のクロストークにより、異なるWSS間で光信号のクロストークが発生する(WSS間クロストーク)。 FIG. 8 is a diagram schematically showing the operation of the conventional 1 × N WSS. In this WSS, crosstalk (crosstalk in WSS) due to leakage of signal light to unintended ports due to high-order diffracted light due to a spatial light modulator (spatial phase modulator) is a factor of deterioration of signal characteristics. The On the other hand, FIG. 9 is a diagram schematically showing the operation of Nin1 WSS using SBT. In the Nin1 WSS shown in the figure, in addition to the crosstalk in the WSS, unintended stray light generated in the circuit of the optical waveguide causes leakage into the waveguide, which causes crosstalk of optical signals. A plurality of WSSs included in the Nin1 WSS shown in the figure share the same optical circuit, and crosstalk of optical signals occurs between different WSSs due to crosstalk of optical signals in the optical circuit (crossing between WSSs) Talk).
図10は、SBTの構成を示す図である。また、図10に示すSBTと同様の機能を、図11のようにSBTではなくレンズと光ファイバで実現した場合でも、複数の異なるWSSに入出力される光信号が同一箇所に集光するため、これらのWSS間でWSS間クロストークが発生する。このようなWSS間クロストークは、WSSを2段通過させることで複数の入力ポートと複数の出力ポートを接続する波長クロスコネクト(Wavelength Cross Connect: WXC)を実現するRoute & Select(R&S)構成(例えば、非特許文献3)の際に顕著に問題となる。 FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the SBT. In addition, even when the same function as that of SBT shown in FIG. 10 is realized with a lens and an optical fiber instead of SBT as shown in FIG. 11, optical signals input to and output from a plurality of different WSS converge at the same location. Cross talk between WSS occurs between these WSS. In this type of cross-WSS crosstalk, Route & Select (R & S) configuration (wavelength cross connect: WXC) that connects multiple input ports and multiple output ports by passing WSS in two stages For example, in the case of Non-Patent Document 3), the problem becomes remarkable.
図12は、Nin1 WSS及びMin1 WSSを用いたR&S構成のWXCを示す図である。同図では、ある一つの波長について注目したときのスイッチングを太い矢印で示している。R&S構成では、入力側と出力側で別のWSSを通って任意の入力ポートと任意の出力ポートが接続される。その際、各WSSのポート間での光の漏れだし(WSS内クロストーク)は、2段のWSSを通ることによりその影響が抑制できる。それに対し、Min1 WSS内でのWSS間クロストークによって漏れ出した光信号はそのまま他の接続先につながってしまうため、意図しない接続先に信号光が漏れ出すことで信号特性の劣化を招く。 FIG. 12 is a diagram showing a WXC of an R & S configuration using Nin1 WSS and Min1 WSS. In the figure, the switching when focusing on a certain wavelength is indicated by a thick arrow. In the R & S configuration, an arbitrary input port and an arbitrary output port are connected through another WSS on the input side and the output side. At that time, the influence of light leakage (cross talk in WSS) between the ports of each WSS can be suppressed by passing the WSS in two stages. On the other hand, since the optical signal leaked out due to the crosstalk between WSS in the Min1 WSS is directly connected to the other connection destination, the signal light leaks to the unintended connection destination, leading to deterioration of the signal characteristics.
また、同様の問題はWDM信号を扱わない光クロスコネクト(Optical Cross Connect: OXC)でも同様に発生する問題である。その際には、Nin1 WSSはNin1光スイッチで考えても同様にスイッチ間クロストークが課題となる。 In addition, the same problem occurs in the same way in optical cross connect (OXC) which does not handle WDM signals. In that case, cross-switch crosstalk becomes an issue in the same way even if Nin1 WSS is considered as an Nin1 optical switch.
上記事情に鑑み、本発明は、クロストークを抑制しながら、光信号の方路をスイッチングすることができる光信号処理装置及び光クロスコネクト装置を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention aims to provide an optical signal processing apparatus and an optical cross connect apparatus capable of switching the route of an optical signal while suppressing crosstalk.
本発明の一態様は、複数の光スイッチ機能部を備え、前記光スイッチ機能部は、外部から光を入力する一以上の入力ポートと、外部に光を出力する一以上の出力ポートと、複数のレンズと、前記入力ポートから出射され、複数の前記レンズを介して入射された前記光の回折角を変調して反射する空間光変調素子とを備え、前記光スイッチ機能部のそれぞれにおいて、前記入力ポートから出射される前記光と、前記空間光変調素子が反射し、複数の前記レンズを介して前記出力ポートに入射する前記光とは、一つの集光点で交わり、前記集光点は、複数の前記光スイッチ機能部ごとに異なり、前記空間光変調素子及び複数の前記レンズのうち一部又は全ては、複数の前記光スイッチ機能部により共有される、光信号処理装置である。 One aspect of the present invention includes a plurality of optical switch function units, and the optical switch function unit includes one or more input ports for inputting light from the outside, one or more output ports for outputting light to the outside, and a plurality of them. And a spatial light modulation element that modulates and reflects the diffraction angle of the light emitted from the input port and incident through the plurality of lenses, and each of the light switch function units The light emitted from the input port and the light reflected by the spatial light modulation element and incident on the output port through the plurality of lenses intersect at one condensing point, and the condensing point is The optical signal processing device is different for each of the plurality of optical switch function units, and part or all of the spatial light modulation element and the plurality of lenses are shared by the plurality of optical switch function units.
本発明の一態様は、上述の光信号処理装置であって、前記空間光変調素子へ入射する位置が異なるように、前記光を波長毎に異なる角度に回折するよう分波する波長分散素子をさらに備え、同一の前記光スイッチ機能部が備える複数の前記出力ポートはそれぞれ、入射の角度が異なっており、前記空間光変調素子は、前記波長分散素子が波長毎に異なる位置に分波した前記光それぞれの回折角を変調して反射し、前記光スイッチ機能部のそれぞれにおいて、前記入力ポートから出射される前記光と、前記空間光変調素子が反射し、複数の前記レンズを介して複数の前記出力ポートそれぞれに入射する分波された前記光とは、一つの前記集光点で交わる。 One embodiment of the present invention is the above-described optical signal processing device, which is a wavelength dispersive element that divides the light so as to diffract at different angles for each wavelength so that the position incident on the spatial light modulation element is different. The plurality of output ports included in the same optical switch function unit may have different incident angles, and the spatial light modulator may be configured to divide the wavelength dispersive element into different positions for each wavelength. The diffraction angle of each light is modulated and reflected, and in each of the optical switch function units, the light emitted from the input port and the spatial light modulation element are reflected, and a plurality of light is transmitted via the plurality of lenses. The branched light incident on each of the output ports intersects at one of the focusing points.
本発明の一態様は、上述の光信号処理装置であって、前記光スイッチ機能部はさらに集光用レンズを備え、前記光スイッチ機能部のそれぞれにおいて、前記入力ポートから出射される前記光と、前記空間光変調素子が反射し、複数の前記レンズを介して前記出力ポートに入射する前記光とは、前記入力ポート及び前記出力ポートと複数の前記レンズとの間の集光用レンズを介して一つの前記集光点で交わる。 One embodiment of the present invention is the above-described optical signal processing device, wherein the optical switch function unit further includes a condenser lens, and in each of the optical switch function units, the light emitted from the input port and The light reflected by the spatial light modulation element and incident on the output port through the plurality of lenses is transmitted through the condensing lens between the input port and the output port and the plurality of lenses. Intersect at one of the focusing points.
本発明の一態様は、上述の光信号処理装置であって、前記光スイッチ機能部のそれぞれにおいて、前記入力ポートから複数の前記レンズに出射される前記光と、複数の前記レンズを介して前記出力ポートに入射する前記光とは、同一のSpatial Beam Transformer回路を介して一つの前記集光点で交わる。 One aspect of the present invention is the above-described optical signal processing device, wherein, in each of the optical switch function units, the light emitted from the input port to the plurality of lenses and the plurality of lenses through the plurality of lenses The light incident on the output port intersects at one of the focusing points via the same Spatial Beam Transformer circuit.
本発明の一態様は、上述したいずれか一項に記載の光信号処理装置を1以上有する光クロスコネクト装置であって、入力された方路変更対象の光は、同一の前記光信号処理装置内の異なる前記光スイッチ機能部又は異なる前記光信号処理装置それぞれの前記光スイッチ機能部を通る。 One aspect of the present invention is an optical cross-connect device including one or more of the optical signal processing devices according to any one of the above-described items, wherein the inputted light whose route is to be changed is the same optical signal processing device It passes through the optical switch functions of each of the different optical switch functions or the different optical signal processing devices.
本発明により、クロストークを抑制しながら、光信号の方路をスイッチングすることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to switch the route of an optical signal while suppressing crosstalk.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態は、空間多重光通信に用いられる光信号処理装置及び光クロスコネクト装置に関する。本実施形態の光信号処理装置及び光クロスコネクト装置は、従来のR&S型WXCを構成する際に問題となるNin1 WSSのWSS間クロストークを抑制する。なお、各実施形態において同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment relates to an optical signal processing apparatus and an optical cross connect apparatus used for space multiplex optical communication. The optical signal processing device and the optical cross connect device of the present embodiment suppress the crosstalk between WSSs of Nin1 WSS, which becomes a problem when configuring the conventional R & S WXC. In the respective embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態におけるMin1光スイッチ10の構成の概略図である。Min1光スイッチ10は、光信号処理装置の一例である。同図に示すMin1光スイッチ10は、M台の1×N WSS(光スイッチ機能部)を集積した装置とみなすことができる。Min1光スイッチ10は、M個の入力ポート101、M×N個の出力ポート102、レンズ103、波長分散素子104、レンズ105及び空間光変調素子106を備える(M、Nは1以上の整数)。入力ポート101は、方路変更対象の光を外部から入力し、Min1光スイッチ10の内部に出射するポートである。出力ポート102は、Min1光スイッチ10内において方路変更された光を外部に出力するポートである。空間光変調素子106は、例えば、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)である。
First Embodiment
FIG. 1 is a schematic view of the configuration of the
Min1光スイッチ10が集積しているM台の1×N WSSのうちm台目(mは1上M以下の整数)をWSS#mと記載し、WSS#mの入力ポート101を入力ポート101−m、WSS#mのN個の出力ポート102を出力ポート102−m−1〜102−m−Nと記載する。入力ポート101−mと、出力ポート102−m−1〜102−m−Nと、レンズ103と、波長分散素子104と、レンズ105と、空間光変調素子106とがWSS#mに相当する。同図に示すMin1光スイッチ10の場合、WSS#1〜WSS#Mで、レンズ103、波長分散素子104、レンズ105及び空間光変調素子106を共有している。
Among the
入力ポート101−mに入力したWDM信号光は、入力ポート101−mから出射され、レンズ103およびレンズ105を介して空間光変調素子106に入射する。この際、WDM信号光は、波長分散素子104によって波長ごとに異なる角度に回折されるように分波され、空間光変調素子106の異なる箇所に集光される。空間光変調素子106に入射された光は反射とともに回折角が変調され、レンズ105を介して波長分散素子104で合波され、レンズ103により信号光が入力ポート101−mから出射された際に通った点(集光点Pm)に入力時とは異なる角度で集光される。信号光は、その角度に応じた出力ポート102−m−1〜102−m−Nに結合する。この際、異なるWSSに接続された入力ポート101−1〜101−M、出力ポート102−1−1〜102−M−Nに入出力する光信号は、空間的に離れた位置から入出射され、前述の集光点も空間的に離れている。
The WDM signal light input to the input port 101-m is emitted from the input port 101-m and enters the spatial
より詳細にMin1光スイッチ10の動作を示す。WSS#m(mは1上M以下の整数)の入力ポート101−mに入力したWDM信号光は、異なるWSS#j(j≠m、jは1以上M以下の整数)の入力ポート101−jに入力した信号光と同様に、レンズ103およびレンズ105を介して空間光変調素子106に入射する。この際、WDM信号光は、波長分散素子104によって波長ごとに異なる角度に回折されるように分波され、空間光変調素子106の異なる箇所に集光される。具体的には、図1に示すXYZ座標系において、Y軸方向に異なる箇所に集光される。入力ポート101−mが出射したWDM信号光は、入力ポート101−jが出射したWDM信号光とはレンズ103の異なる位置に入射するため、波長分散素子104には異なる角度で入射される。また、入力ポート101−jからの信号光とは空間的に離れた場所から光が出力されるため、入力ポート101−mからの信号光は、入力ポート101−jからの信号光とは空間光変調素子106上のX軸方向に異なる位置に入射される。
The operation of the
空間光変調素子106に入射された光は、反射とともに回折角が変調される。空間光変調素子106において光が反射する際の回折角は、従来技術により制御が可能であり、出力先に応じて制御される。空間光変調素子106が反射した、入力ポート101−mからの信号光は、レンズ105を介して波長分散素子104で同一の出力ポート102−m−n(nは1以上N以下の整数)に入射する光ごとに合波される。波長分散素子104で合波された、入力ポート101−mからの信号光は、レンズ103により入力ポート101−jから出射された信号光とは空間的に離れた異なる集光点Pmに出力ポート102−m−1〜102−m−Nそれぞれに応じた角度で入力され、その角度に応じた出力ポート102−m−1〜102−m−Nに結合し、外部に出力される。
The light incident on the spatial
このようにして、本実施形態では、光学系を4f化してWSS毎に導波路を分割することにより、Min1 WSSの各WSSの入出力ポートに入出力する信号光を空間的に分離し、WSS間クロストークを抑制することができる。 In this manner, in the present embodiment, the optical system is divided into 4 f and the waveguides are divided for each WSS to spatially separate the signal light input / output to the input / output port of each WS1 of the Min1 WSS. Cross talk can be suppressed.
図1に示すMin1光スイッチ10は、波長分散素子104を設けることにより、多重された各波長信号を独立して制御できる構成となっている。光信号が波長多重されていない場合、もしくは各波長信号を独立して制御する必要が無い場合には波長分散素子104は不要である。この場合、入力ポート101−mが出射した信号光は、出力ポート102−m−1〜102−m−Nのうちいずれかに入射する。
The Min1
また、図1に示すMin1光スイッチ10では、WSS#1〜WSS#Mが空間光変調素子106、レンズ103、波長分散素子104及びレンズ105を共有しているが、これらのうち一部のみを共有するようにしてもよい。この場合、Min1光スイッチ10は、空間光変調素子106、レンズ103、波長分散素子104及びレンズ105のうち一部を複数備え得る。
Further, in the
また、図1に示すMin1光スイッチ10では、1つのWSSに1つの入力ポートを備えているが、入力ポートを複数備えてもよい。ただし、1つのWSSにおいては、同一波長の信号光を1つのみ独立制御可能である。このようなMin1光スイッチの構成を図2に示す。
Further, in the Min1
図2は、Min1光スイッチ10aの構成の概略図である。同図において、図1に示すMin1光スイッチ10と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示すMin1光スイッチ10aが、図1に示すMin1光スイッチ10と異なる点は、各WSS#m(mは1以上M以下の整数)が、入力ポート101−mに代えて、P個(Pは2以上の整数)の入力ポート101−m−1〜101−m−Pを備える点である。
FIG. 2 is a schematic view of the configuration of the
同図では、Min1光スイッチ10aにおいて各WSS#mの入力ポート101−m−1が信号光を出射したときの挙動も示している。図3は、図2に示すMin1光スイッチ10aにおいて、各WSS#mの入力ポート101−m−Pが信号光を出射したときの挙動を示している。図2と図3では、信号光が空間光変調素子106に入射する角度が異なるが、空間光変調素子106では偏向角を制御可能なため、同様にスイッチングすることが可能である。
This figure also shows the behavior when the input port 101-m-1 of each WSS #m emits signal light in the
また、図2及び図3のそれぞれにおいて、すべてのWSS#1〜WSS#MがP個の入力ポートのうち同じp番目(図2ではp=1、図3ではp=P)の入力ポート101−1−p〜101−M−pを使用しているが、各WSS#mにおいて入力ポート101−m−1〜101−m−Pのうちいずれを使用するかを任意に選択することが可能であることは自明である。
Further, in each of FIG. 2 and FIG. 3, all
また、波長分散素子104により波長が分波されるため、各WSS#mにおいて、波長ごとに異なる入力ポートを使用しても構わない。さらにまた、独立制御可能であるのはWSS#m毎にいずれかの入力ポートが出射した1信号であるが、複数の同一波長をもった入力信号光が1つのWSSの複数の入力ポートから出射されても構わない。このような場合には、空間光変調素子106にそれら複数の信号光が異なる角度で入射し、それらの偏向角はまとめて制御される。これは、空間光変調素子106が領域ごとに偏向角の制御を行うためであり、例えば、一つの領域では、光の入射の角度が異なっても、それらの角度に対して一定の角度δθの偏光を行う。1つのWSSの複数の入力ポートから出射された信号光は、空間光変調素子106の同一の領域に入射する。従って、1つのWSSの複数の入力ポートから信号光が出射された場合、任意の角度に偏向できる制御対象の信号光は1つの入力ポートから出射された信号光のみである(例えば、参考文献1参照)。
Further, since the wavelength is demultiplexed by the
(参考文献1)Keita Yamaguchi, Kenya Suzuki, Joji Yamaguchi, "Beam steering by computer generated hologram for optical switches," Proc. SPIE Vol. 9773, Optical Metro Networks and Short-Haul Systems VIII, 97730D (13 February 2016) (Reference 1) Keita Yamaguchi, Kenya Suzuki, Joji Yamaguchi, "Beam steering by computer generated hologram for optical switches," Proc. SPIE Vol. 9773, Optical Metro Networks and Short-Haul Systems VIII, 97730D (13 February 2016)
[第2の実施形態]
図4は、第2の実施形態におけるWSSの入出力ポートから前述の集光点までの光学系の概略図である。第1の実施形態で述べたMin1光スイッチ10において、同一の1×N WSS内の入出力ポートに入出力する信号光を、同一の点(集光点)で異なる角度で集光させる構成は、レンズとファイバを用いて実現することができる。図4に示す構成の光学系を有するWSSは、Min1光スイッチ10、10aにおける一つのWSS#mとして用いることができる。
Second Embodiment
FIG. 4 is a schematic view of an optical system from the input / output port of the WSS to the above-mentioned focusing point in the second embodiment. In the Min1
入出力ポートに接続された光ファイバ201−1〜201−Kから出力する光は、レンズ202の異なる箇所に平行に入力する。レンズ202では位置が角度に変換されるため、それぞれの光ファイバ201−1〜201−Kからの光はレンズ202への入射位置に応じた角度で同一の点に集光される。この集光点Pを、第1の実施形態において前述した集光点Pmとすることで、同一のWSS内の入出力ポートに入出力する信号光を、同一の点で異なる角度で集光させることが可能である。
The light output from the optical fibers 201-1 to 201-K connected to the input / output port is input in parallel to different portions of the
また、光の可逆性より光ファイバ201−1〜201−Kから出力する光と同一の経路を逆に光を伝搬させることにより、光ファイバ201−1〜201−Kの各ポートに光を入力することができる。この場合、第1の実施形態のMin1光スイッチ10、10aの入力ポートが出力ポートとなり、出力ポートが入力ポートとなる。
Also, the light is propagated to the same path as the light output from the optical fibers 201-1 to 201 -K due to the reversibility of the light, thereby inputting the light to each port of the optical fibers 201-1 to 201 -K can do. In this case, the input port of the
なお、同図に示す光学系を、図1に示すMin1光スイッチ10のWSS#mに使用する場合はK=N+1であり、図2及び図3に示すMin1光スイッチ10aのWSS#mに使用する場合はK=N+Pである。
When the optical system shown in the figure is used for WSS # m of the Min1
[第3の実施形態]
図5は、第3の実施形態におけるWSSの入出力ポートから前述の集光点までの光学系の概略図である。第1の実施形態で述べたMin1光スイッチ10において、同一の1×N WSS内の入出力ポートに入出力する信号光を、同一の点(集光点)で異なる角度で集光させる構成は、SBT(例えば、非特許文献1参照)を用いて実現することができる。図5に示す構成の光学系を有するWSSは、Min1光スイッチ10、10aにおける一つのWSS#mとして用いることができる。
Third Embodiment
FIG. 5 is a schematic view of an optical system from an input / output port of the WSS to the above-mentioned focusing point in the third embodiment. In the Min1
入出力ポートに入出力導波路301−1〜301−Kから入力する光は、スラブ導波路302の異なる箇所に異なる角度で入力し、アレイ導波路303を介して空間に出力される。この際、アレイ導波路303を形成する各導波路は同一の光路長を有しており、スラブ導波路302へ入力された信号光は、その入力角に応じた角度で空間に出力される。この空間への出力点を第1の実施形態において前述した集光点Pmとすることで、同一のWSS内の入出力ポートに入出力する信号光を、同一の点(集光点P)で異なる角度で集光させることが可能である。
The light input to the input / output port from the input / output waveguides 301-1 to 301 -K is input to different portions of the
また、1つのSBTを複数のWSSで共有することが無いため、光回路内で発生するクロストークは、WSS間クロストークにはならず、WSS内クロストークとなる。 Further, since one SBT is not shared by a plurality of WSSs, the crosstalk generated in the optical circuit does not become an inter-WSS crosstalk but an inter-WSS crosstalk.
また、光の可逆性より入出力導波路301−1〜301−Kから出力する光と同一の経路を逆に光を伝搬させることにより、入出力導波路301−1〜301−Kの各ポートに光を入力させることができる。この場合、第1の実施形態のMin1光スイッチ10、10aの入力ポートが出力ポートとなり、出力ポートが入力ポートとなる。
In addition, each port of the input and output waveguides 301-1 to 301 -K is made to propagate light by propagating the light in the same path as the light output from the input and output waveguides 301-1 to 301 -K due to the reversibility of light. Light can be input. In this case, the input port of the
なお、同図に示す光学系を、図1に示すMin1光スイッチ10のWSS#mに使用する場合はK=N+1であり、図2及び図3に示すMin1光スイッチ10aのWSS#mに使用する場合はK=N+Pである。
When the optical system shown in the figure is used for WSS # m of the Min1
[第4の実施形態]
本実施形態の光クロスコネクト装置は、R&S(Route & Select)型WXC(波長クロスコネクト)を構成するMin1 WSSに、第1の実施形態から第3の実施形態の光スイッチを使用する。
Fourth Embodiment
The optical cross connect apparatus of this embodiment uses the optical switches of the first to third embodiments for the Min1 WSS that configures R & S (Route & Select) WXC (wavelength cross connect).
前述の図12は、Nin1 WSSとMin1 WSSを対向させたN×M(N入力M出力) R&S型WXCを示している。図12に示すNin1 WSSはN個の1×M WSS(WSS#1〜WSS#N)を実現し、Min1 WSSはM個のN×1 WSS(WSS#1〜WSS#M)を実現する。R&S型WXCでは、WSSを2回通過して任意の出力ポートから光信号が出力される。各WSS内でのスイッチングの際に意図しないポートに信号光が漏れこむWSS内クロストークについては、WSSを2段通過することにより二重のフィルタリングがなされ、その影響は軽減される。例えば、使用されるNin1 WSSおよびMin1 WSSのWSS内クロストークが−25dBである場合、2段でフィルターがかかるために、WXCの出力ではクロストークへの影響は−25dB−25dB=−50dBとなる。
FIG. 12 described above shows an N × M (N input M output) R & S WXC in which Nin1 WSS and Min1 WSS are opposed to each other. The Nin1 WSS shown in FIG. 12
それに対し、WSS間クロストークは、Nin1 WSSおよびMin1 WSSに内包される異なるWSSへ信号光が漏れこむことにより発生する。WSS間クロストークが最終段で発生するとその後にフィルタリングができないため、そのまま信号光の特性を劣化させることになる。Nin1 WSSおよびMin1 WSSのWSS間クロストークが−25dBである場合、そのまま出力信号光に影響するため、WXCの出力でのクロストークへの影響は−25dBとなる。 On the other hand, cross-WSS crosstalk occurs due to leakage of signal light to different WSSs included in Nin1 WSS and Min1 WSS. If cross talk between WSSs occurs in the final stage, filtering can not be performed thereafter, which directly degrades the characteristics of the signal light. When the crosstalk between WSS of Nin1 WSS and Min1 WSS is -25 dB, it affects the output signal light as it is, so the influence on crosstalk at the output of WXC is -25 dB.
これを抑制するために、全てのWSSに異なるWSSを使用する手法がある。WSSそれぞれの光学系を完全に分離することにより、WSS間クロストークをなくすことが可能である。しかしながらこの場合、入力ポート数をNin、出力ポート数をNoutとすると、Nin+Nout個のWSSが必要となり、ポート数を増加させるとともに必要なWSSの個数とコストが大きくなってしまう。 In order to suppress this, there is a method of using different WSS for all WSSs. By completely separating the optical systems of the WSSs, it is possible to eliminate cross-WSS crosstalk. However, in this case, if the number of input ports is Nin and the number of output ports is Nout, Nin + Nout WSSs are required, and the number of ports increases and the number and cost of required WSSs increase.
そこで、Nin1 WSSとして、第1の実施形態から第3の実施形態の光スイッチを使用することにより、クロストークを抑制しながら低コストにWXCを構築することが可能となる。例えば、1段目のNin1 WSSとして用いられるMin1光スイッチ10、10aは、N個の1×M WSSであるWSS#1〜WSS#Nを有し、2段目のMin1 WSSとして用いられるMin1光スイッチ10、10aは、M個のN×1 WSSであるWSS#1〜WSS#Mを有する。1段目のNin1 WSSが有するWSS#n(nは1以上N以下の整数)の出力ポート102−n−m(mは1以上M以下の整数)に結合した光は、2段目のMin1 WSSの入力ポート101−mに入射される。なお、第1の実施形態から第3の実施形態のいずれかの光スイッチを、3段以上通るようにしてもよい。
Therefore, by using the optical switches of the first to third embodiments as the Nin1 WSS, it becomes possible to construct WXC at low cost while suppressing crosstalk. For example, the Min1
上述した第1〜第3の実施形態のMin1光スイッチによりWXCを構成することで、従来のNin1 WSSによりクロスコネクトスイッチを構成する場合に比べてクロストークの影響を抑制することが可能になる。 By configuring the WXC with the Min1 optical switches of the first to third embodiments described above, the influence of crosstalk can be suppressed as compared to the case where the cross connect switch is configured with the conventional Nin1 WSS.
[第5の実施形態]
本実施形態の光クロスコネクト装置は、N入力M出力のR&S型WXCに必要なすべてのWSSを集積する。
Fifth Embodiment
The optical cross connect apparatus of this embodiment integrates all the WSSs necessary for an R & S WXC with N inputs and M outputs.
図6は、本実施形態の光クロスコネクト装置50の構成図である。図12に示すR&S型WXCは、1入力M出力のWSSをN個集積した光スイッチ(Nin1 WSS)と、N入力1出力のWSSをM個集積した光スイッチ(Min1 WSS)を組み合わせた構成であるが、図6に示す光クロスコネクト装置50では、これらのすべてのWSSを一つの装置に集積している。光クロスコネクト装置50が備えるN個の1入力M出力のWSSをWSS#(1−1)〜WSS#(1−N)、M個のN入力1出力のWSSをWSS#(2−1)〜WSS#(2−M)とする。WSS#(1−n)(nは1以上N以下の整数)が出力したある波長の光信号は、WSS#(2−1)〜WSS#(2−M)のいずれかに出力される。WSS#(2−m)(mは1以上M以下の整数)は、ある波長の光信号をWSS#(1−1)〜WSS#(1−N)のいずれかから入射し、1方路へ出力する。
FIG. 6 is a block diagram of the optical cross connect
図7は、図6に示す光クロスコネクト装置50に用いられる光学系の構成の概略図である。同図において、図1に示す第1の実施形態によるMin1光スイッチ10と同一の部分には同一の符号を付している。同図に示す光クロスコネクト装置50は、(M+N)台のWSS#1〜WSS#(M+N)を集積した構成である。図7におけるWSS#1〜WSS#Nが図6に示す光クロスコネクト装置WSS#(1−1)〜WSS#(1−N)に相当し、図7におけるWSS#(1+N)〜WSS#(M+N)が図6に示す光クロスコネクト装置WSS#(2−1)〜WSS#(2−M)に相当する。同図に示すように、1入力M出力のWSSもN入力1出力のWSSも同一の光学系であり、前述の第1〜第3の実施形態と同様の光学系により集積することが可能である。
FIG. 7 is a schematic view of the configuration of an optical system used in the optical cross connect
WSS#n(nは1以上N以下の整数)は、入出力ポート501−n、入出力ポート502−n−1〜502−n−Mを有する。入出力ポート501−n、入出力ポート502−n−1〜502−n−Mは、第1の実施形態の入力ポート101、出力ポート102に相当する。WSS#(m+N)(mは1以上M以下の整数)は、入出力ポート501−(m+N)、入出力ポート502−(m+N)−1〜502−(m+N)−Nを有する。入出力ポート501−(m+N)、入出力ポート502−(m+N)−1〜502−(m+N)−Nは、第1の実施形態と経路を逆に光を伝搬させたときの入力ポート101、出力ポート102に相当する。
WSS # n (n is an integer of 1 or more and N or less) has input / output ports 501-n and input / output ports 502-n-1 to 502-n-M. The input / output port 501-n and the input / output port 502-n-1 to 502-n-M correspond to the
WSS#n(nは1以上N以下の整数)は、入出力ポート501−nにより外部からの光信号を入力し、同一の波長の光信号については入出力ポート502−n−1〜502−n−Mのいずれかから出力する。入出力ポート502−n−m(mは1以上M以下の整数)から出力された光信号は、WSS#(m+N)の入出力ポート502−(m+N)−nに入力される。WSS#(m+N)の入出力ポート502−(m+N)−1〜502−(m+N)−Nそれぞれから入力した光信号は合波され、入出力ポート501−(m+N)から出力される。 WSS # n (n is an integer of 1 or more and N or less) inputs an optical signal from the outside through an input / output port 501-n, and an optical signal of the same wavelength is input / output port 502-n-1 to 502- Output from any of n-M. The optical signal output from the input / output port 502-nm (m is an integer of 1 or more and M or less) is input to the input / output port 502- (m + N) -n of WSS # (m + N). The optical signals input from the input / output ports 502- (m + N) -1 to 502- (m + N) -N of WSS # (m + N) are multiplexed and output from the input / output port 501- (m + N).
以上説明した実施形態によれば、光信号処理装置は、複数の光スイッチ機能部を有する。光信号処理装置は、例えば、Min1光スイッチ10、10aである。各光スイッチ機能部は、少なくとも1つの入力ポートと、少なくとも1つの出力ポートと、複数のレンズ(例えば、レンズ103、105)と、空間光変調素子とを有する。入力ポートは、外部から方路変更対象の光を入力し、光スイッチ機能部内に出射する。出力ポートは、光スイッチ機能部内で方路変更された光を入射し、外部に出力する。光スイッチ機能部の入力ポートから出射され、複数のレンズに入射する光と、その光スイッチ機能部の出力ポートに入射する光とは、一点(集光点)で交わる。光スイッチ機能部の入力ポートが出射した光は、複数のレンズを介して空間光変調素子に入射する。空間光変調素子は、入射した光の回折角を制御可能であり、空間光変調素子により制御された回折角に応じた角度で集光点に入射することで、入力ポートと出力ポートの接続状態を切り替える。複数ある光スイッチ機能部それぞれの集光点は異なる位置に存在する。また、空間光変調素子と複数のレンズのうち一部ないし全てを、複数の光スイッチ機能部で共有する。
According to the embodiment described above, the optical signal processing device has a plurality of optical switch function units. The optical signal processing device is, for example, the Min1
光スイッチ機能部は、空間光変調素子へ入射する位置が異なるように、光を波長毎に異なる角度に回折するよう分波する波長分散素子をさらに備えてもよい。このとき、同一の光スイッチ機能部が備える複数の出力ポートはそれぞれ、入射の角度が異なっている。空間光変調素子は、波長分散素子が波長毎に異なる位置に分波した光それぞれの回折角を変調して反射する。光スイッチ機能部のそれぞれにおいては、入力ポートから出射される光と、空間光変調素子が反射し、複数のレンズを介して複数の出力ポートそれぞれに入射する分波された光とは、他の光スイッチ機能部の集光点とは異なる一つの集光点で交わる。 The optical switch function unit may further include a wavelength dispersive element that splits light so as to diffract light at different angles for each wavelength so that the position of incidence to the spatial light modulation element is different. At this time, the plurality of output ports included in the same optical switch function unit have different incident angles. The spatial light modulation element modulates and reflects the diffraction angle of each of the light components of the wavelength dispersive element split into different positions for each wavelength. In each of the optical switch function units, the light emitted from the input port and the split light reflected by the spatial light modulation element and incident on each of the plurality of output ports via the plurality of lenses are other It crosses at one condensing point different from the condensing point of the optical switch function part.
なお、光スイッチ機能部は、さらに集光用レンズを備えてもよい。集光用レンズは、例えば、レンズ202である。光スイッチ機能部のそれぞれにおいて、入力ポートから出射される光と、空間光変調素子が反射し、複数のレンズを介して出力ポートに入射する光とは、入力ポート及び出力ポートと複数のレンズとの間の集光用レンズを介して、他の光スイッチ機能部の集光点とは異なる一つの集光点で交わる。
The optical switch function unit may further include a condensing lens. The condensing lens is, for example, a
また、光スイッチ機能部のそれぞれにおいて、入力ポートから複数のレンズに出射される光と、複数のレンズを介して出力ポートに入射する光とは、同一のSBT回路を介して、他の光スイッチ機能部の集光点とは異なる一つの集光点で交わるようにしてもよい。あるいは、光スイッチ機能部が複数の入力ポートを有する場合、いずれか一つが光を出射してもよく、それら複数の入力ポートそれぞれが異なる波長の光を出射してもよい。 In each of the optical switch function units, the light emitted from the input port to the plurality of lenses and the light incident on the output port through the plurality of lenses are other light switches through the same SBT circuit. It may be made to intersect at one condensing point different from the condensing point of the functional part. Alternatively, when the optical switch function unit has a plurality of input ports, any one of them may emit light, and each of the plurality of input ports may emit light of different wavelengths.
また、上述した実施形態によれば、光クロスコネクト装置は、上述した光信号処理装置を1以上有する。光クロスコネクト装置に入力された方路変更対象の光は、光クロスコネクト装置が備える同一の光信号処理装置内の異なる光スイッチ機能部を通るか、異なる光信号処理装置それぞれの光スイッチ機能部を通る。光クロスコネクト装置が備える光信号処理装置はそれぞれ、任意の入力ポートから光を入射し、任意の出力ポートからその光を出力する。 Further, according to the embodiment described above, the optical cross connect device includes one or more of the optical signal processing devices described above. The optical path change target light input to the optical cross connect device passes through different optical switch functional units in the same optical signal processing device provided in the optical cross connect device, or the optical switch functional portions of the different optical signal processing devices. Pass through. Each of the optical signal processing devices provided in the optical cross connect device receives light from any input port and outputs the light from any output port.
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within the scope of the present invention.
空間多重光通信に利用可能である。 It can be used for space multiplexing optical communication.
10、10a…Min1光スイッチ、50…光クロスコネクト装置、101−1〜101−M、101−1−1〜101−M−P…入力ポート、102−1−1〜102−M−N…出力ポート、103…レンズ、104…波長分散素子、105…レンズ、106…空間光変調素子、201−1〜201−K…光ファイバ、202…レンズ、301−1〜303−K…入出力導波路、302…スラブ導波路、303…アレイ導波路、501−1〜501−(M+N)、502−1−1〜502−(M+N)−N…入出力ポート
10, 10a:
Claims (5)
前記光スイッチ機能部は、
外部から光を入力する一以上の入力ポートと、
外部に光を出力する一以上の出力ポートと、
複数のレンズと、
前記入力ポートから出射され、複数の前記レンズを介して入射された前記光の回折角を変調して反射する空間光変調素子とを備え、
前記光スイッチ機能部のそれぞれにおいて、前記入力ポートから出射される前記光と、前記空間光変調素子が反射し、複数の前記レンズを介して前記出力ポートに入射する前記光とは、一つの集光点で交わり、
前記集光点は、複数の前記光スイッチ機能部ごとに異なり、
前記空間光変調素子及び複数の前記レンズのうち一部又は全ては、複数の前記光スイッチ機能部により共有される、
光信号処理装置。 Equipped with multiple optical switch functions,
The optical switch function unit
One or more input ports that input light from the outside,
One or more output ports that output light to the outside,
With multiple lenses,
A spatial light modulation element that modulates and reflects a diffraction angle of the light emitted from the input port and incident through the plurality of lenses;
In each of the optical switch function units, the light emitted from the input port and the light reflected by the spatial light modulation element and incident on the output port through the plurality of lenses are one collection. Intersection at the light spot,
The focusing point is different for each of the plurality of optical switch function units.
A part or all of the spatial light modulation element and the plurality of lenses are shared by the plurality of optical switch function units,
Optical signal processor.
同一の前記光スイッチ機能部が備える複数の前記出力ポートはそれぞれ、入射の角度が異なっており、
前記空間光変調素子は、前記波長分散素子が波長毎に異なる位置に分波した前記光それぞれの回折角を変調して反射し、
前記光スイッチ機能部のそれぞれにおいて、前記入力ポートから出射される前記光と、前記空間光変調素子が反射し、複数の前記レンズを介して複数の前記出力ポートそれぞれに入射する分波された前記光とは、一つの前記集光点で交わる、
請求項1に記載の光信号処理装置。 It further comprises a wavelength dispersive element that splits the light so as to diffract at different angles for each wavelength so that the incident position to the spatial light modulation element differs.
The plurality of output ports included in the same optical switch function unit have different incident angles, respectively
The spatial light modulation element modulates and reflects the diffraction angles of the light demultiplexed by the wavelength dispersive element to different positions for each wavelength,
In each of the optical switch function units, the light emitted from the input port and the spatial light modulation element reflected and split into the plurality of output ports via the plurality of lenses. Light intersects with one of the focusing points,
The optical signal processing device according to claim 1.
前記光スイッチ機能部のそれぞれにおいて、前記入力ポートから出射される前記光と、前記空間光変調素子が反射し、複数の前記レンズを介して前記出力ポートに入射する前記光とは、前記入力ポート及び前記出力ポートと複数の前記レンズとの間の集光用レンズを介して一つの前記集光点で交わる、
請求項1又は請求項2に記載の光信号処理装置。 The optical switch function unit further includes a condensing lens,
In each of the optical switch function units, the light emitted from the input port and the light reflected by the spatial light modulation element and incident on the output port through the plurality of lenses are the input port And intersect at one of the focusing points via a focusing lens between the output port and the plurality of lenses.
The optical signal processing device according to claim 1 or 2.
請求項1又は請求項2に記載の光信号処理装置。 In each of the optical switch function units, the light emitted from the input port to the plurality of lenses and the light incident on the output port through the plurality of lenses are the same Spatial Beam Transformer circuit. The optical signal processing device according to claim 1 or 2, which intersects at one of the light collection points.
入力された方路変更対象の光は、同一の前記光信号処理装置内の異なる前記光スイッチ機能部又は異なる前記光信号処理装置それぞれの前記光スイッチ機能部を通る、
光クロスコネクト装置。 An optical cross connect device comprising one or more optical signal processing devices according to any one of claims 1 to 4,
The input light whose route is to be changed passes through the optical switch function units of different optical switch function units in the same optical signal processing apparatus or the different optical signal processing apparatuses.
Optical cross connect device.
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