JP3566086B2 - Optical switch array and optical add / drop multiplexer using the same - Google Patents

Optical switch array and optical add / drop multiplexer using the same Download PDF

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  • Optical Communication System (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチアレイ及びこれを用いた光アド・ドロップマルチプレクサの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
急速に普及するマルチメディア通信に対応するため、光化によるネットワークの大容量化が進められている。光波長多重(WDM)技術を用いたネットワークは、伝送容量の大幅な増大を可能とするだけでなく、クロスコネクト・交換等のノード機能を含めたネットワーク全体の光化を可能にする技術として注目されているが、このWDM型ネットワークの実現には、低クロストークで、かつ小型の光アド・ドロップマルチプレクサが大量に必要となってくる。
【0003】
光アド・ドロップマルチプレクサは、波長合分波器と空間光スイッチアレイの二つの光素子から構成される。その機能は、光ファイバ中を伝送している、或る波長帯域の光を波長合分波器により各波長毎に空間的に分離した後、空間光スイッチアレイにより所望の波長の光だけを選択的に抽出したり、逆に、抽出した任意の波長の光を波長合分波器により合波し、光ファイバ中に戻すものである。
【0004】
従来、光アド・ドロップマルチプレクサを製造する場合、波長合分波器としてはAWG(アレイ導波路回折格子)を用い、また、空間光スイッチアレイとしてはマッハツェンダ型2×2TO(熱光学効果)スイッチを複数個並列に配置して用いることが一般的であった。
【0005】
実際、二組のAWGとマッハツェンダ型2×2TOスイッチの二種類の構成要素を同一光導波路基板上に光集積化した光集積型16チャンネルAWGアド・ドロップマルチプレクサが提案されている(K.Okamoto,K.Takiguchi and Y.Ohmori,”16−channel optical add/drop multiplexer using silca−based arrayed−waveguide grating”,Electron Lett.,Vol.31,No.9,pp.723−724,1995参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の光アド・ドロップマルチプレクサには、モジュール化した際のクロストーク及びサイズの点で幾つかの課題が残されていた。
【0007】
まず、マッハツェンダ型2×2TOスイッチ自体のクロストークが−30dB程度であるため、マッハツェンダ型2×2TOスイッチを用いて光アド・ドロップマルチプレクサを製造しても、そのクロストークは−30dB程度にとどまり、十分に低い値を持たない。このため、光通信における漏話等が発生する可能性があった。
【0008】
次に、マッハツェンダ型TOスイッチでは、熱光学効果による伝搬光の位相差変化を用いてスイッチの切替を行うため、スイッチ間の距離を近づけると、一方のスイッチの熱が他方のスイッチにも影響を及ぼし、他方のスイッチのクロストークを悪化させる。この現象を回避する点から、スイッチ間の距離を容易に近づけられず、そのため、必然的に光スイッチアレイ自体及びこれを用いた光アド・ドロップマルチプレクサのサイズが大きくなってしまうという問題があった。
【0009】
本発明の目的は、上記課題を解決し、光通信に十分な−40dB以下のクロストーク値を持ち、かつ小型で廉価な光スイッチアレイ及びこれを用いた光アド・ドロップマルチプレクサを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明では、各々平行な光軸を有するn(nは自然数)本の光導波路からなる第一の光導波路群と、各々平行な光軸を有するn本の光導波路からなる第二の光導波路群とがそれぞれの光導波路同士が交差する如く配置され、第一の光導波路群の各光導波路と第二の光導波路群の各光導波路との交差部のうち、交差部全体の対角線上の交差部のみに、第一の光導波路群の光導波路からの光をそのまま直進させもしくは第二の光導波路群の光導波路へ切り替え出力可能なスイッチ部を設けた光スイッチアレイを提案する。
【0011】
前記構成によれば、第一の光導波路群の各光導波路の光軸と第二の光導波路群の各光導波路の光軸とのなす角度(交差角)を大きく取ることができるため、光通信に十分な−40dB以下のクロストーク値を得ることが可能となるとともに、第一の光導波路群の光導波路から第二の光導波路群の光導波路へ切り替え出力される光が通過する交差部の数は各光導波路において同一となり、その損失も同一となる。また、マッハツェンダ型TOスイッチのように熱光学効果を用いないため、スイッチ部間の距離を容易に近づけられないという制約がなく、容易に小型化を図ることができる。
【0013】
そして、これらの光スイッチアレイと、アレイ導波路回折格子とを同一基板上に集積し、かつ光スイッチアレイの各入力端ポー卜とアレイ導波路回折格子の各出力端ポートとを光導波路で直接結合すれば、光通信に十分な−40dB以下のクロストーク値を持ち、かつ小型で廉価な光アド・ドロップマルチプレクサを実現できる。
【0014】
なお、前述した光スイッチアレイのスイッチ部は、例えば、第一の光導波路群の光導波路からの光を第二の光導波路群の光導波路へ反射させる壁面を有するスリット(溝)と、該スリットの長手方向の中央部に適当量充填・除去される屈折率整合液とで構成できる。
【0015】
この際、屈折率整合液がスリットの長手方向の中央部に充填された状態では、光はスリットを透過し、また、屈折率整合液が除去された状態では、光はスリットの壁面で全反射され、光路を切り替える。この光路切替に必要な屈折率整合液の充填・除去は、例えば密封されたスリットの長手方向の中央(下部)付近と両端付近とに薄膜ヒータ等を設けて、充填する場合は両端付近のヒータのみを加熱し、除去する場合は中央付近のヒータのみを加熱することにより、スリット内の蒸気圧を部分的に変化させて屈折率整合液を移動させることで実現できる。
【0016】
前記スイッチ部の構成では、スリットの長手方向の中央部に屈折率整合液を適当量充填・除去して光路切り替えを行うが、該スリットで光路切替が可能なものであれば、屈折率整合液に限定されるものではない。例えば、屈折率整合液が充填されたスリットの長手方向の中央部に反射ミラーを設けても良い。また、光導波路のコアの屈折率を有する電解質溶液が充填されたスリットの長手方向の中央部に水銀が注入されても良い。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の光スイッチアレイの概要を示すもので、図中、1は第一の光導波路群、2は第二の光導波路群、3はスイッチ部である。
【0018】
第一の光導波路群1は、各々平行な光軸を有するn(nは自然数)本、ここでは3本の光導波路11,12,13からなり、また、第二の光導波路群2は、各々平行な光軸を有するn(nは自然数)本、ここでは3本の光導波路21,22,23からなり、これらは各光導波路11,12,13及び21,22,23が互いにほぼ直交して交差する如く光導波路基板4上に配置され、3×3マトリクス状光導波路が形成されている。
【0019】
スイッチ部3は、第一の光導波路群1の光導波路の入力側(以下、A側)からの光を第二の光導波路群2の光導波路の出力側(以下、D側)へ反射させる壁面を有するスリット(溝)31と、該スリット31の長手方向の中央部に適当量充填・除去される屈折率整合液32とからなり、屈折率整合液32が充填された状態ではA側からの光を第の光導波路群の光導波路の出力側(以下、B側)へそのまま直進させ、除去された状態ではA側からの光をD側へ出力する如くなっている。
【0020】
このスイッチ部3は、第一の光導波路群1の光導波路11,12,13と第二の光導波路群2の光導波路21,22,23との交差部のうち、一意に対応する光導波路同士、ここでは光導波路11と22、12と23、13と21の交差部のみに設けられる。
【0021】
図1に示す光スイッチアレイは、下記の通り、光通信に十分な低クロストーク値を有する2連疑似2×2光スイッチとして正常に動作する。
【0022】
即ち、光が透過する(スルー)状態をオフ、反射切替(クロス)状態をオンと呼ぶことにすると、全てのスイッチ部3がオフの時、第一の光導波路群1のA側からの入力光は第一の光導波路群1のB側へそのまま伝搬され、第二の光導波路群2のD側へは伝搬されない。この時のクロストーク値は−40dB以下である。また、全てのスイッチ部3がオフの時、第二の光導波路群2の光導波路の入力側(以下、C側)からの入力光は第二の光導波路群2のD側へそのまま伝搬される。
【0023】
また、全てのスイッチ部3がオンの時、第一の光導波路群1のA側からの入力光は、スイッチ部3での反射により、第二の光導波路群2のD側へ伝搬され、第一の光導波路群1のB側へは伝搬されない。この時のクロストーク値も−40dB以下である。また、全てのスイッチ部3がオンの時、第二の光導波路群2のC側からの入力光は第二の光導波路群2のD側へ伝搬されない。
【0024】
即ち、光アド・ドロップマルチプレクサでは不要の一つの反射切替(クロス)機能が除去されている。この意味において、図1の光スイッチアレイは3連疑似2×2光スイッチアレイであると言える。
【0025】
また、本発明の光スイッチアレイを用いて光アド・ドロップマルチプレクサを製造する場合、光スイッチアレイとアレイ導波路回折格子(AWG)とを同一基板上に集積し、かつ光スイッチアレイの各入力端ポートとAWGの各出力端ポートとを光導波路で直接結合するため、クロストークにおいては、スイッチ特性と同等の−40dB以下の値を保持することが可能となる。
【0026】
また、図1に示す光スイッチアレイを実際に組み立てた場合、全体のサイズは1mm×1mm程度となる。このサイズは、従来のマッハツェンダ型2×2TOスイッチを二個並列に配置して製造した2連2×2光スイッチアレイのサイズと比べて、実装面積が十分の一程度と著しく小型になる。従って、本発明の光スイッチアレイは、マッハツェンダ型TOスイッチを用いて製造した光スイッチアレイより大規模化(多連)に適しているといえる。
【0027】
さらにまた、本発明の光スイッチアレイ自体が著しく小型であるため、この光スイッチアレイ用いて光アド・ドロップマルチプレクサを製造する場合も、そのサイズを著しく小型化することが可能となる。
【0028】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0029】
[実施の形態1]
図2は本発明の光スイッチアレイの実施の形態の一例を示すものである。
【0030】
ここでは光導波路基板50上に、各々平行な光軸を有する8本の光導波路からなる第一の光導波路群51と、各々平行な光軸を有する8本の光導波路からなる第二の光導波路群52とがそれぞれの光導波路同士がほぼ直交して交差する如く配置・形成され、さらに第一の光導波路群51の各光導波路と第二の光導波路群52の各光導波路との交差部のうち、第1の光導波路群51から第2の光導波路群52へ切り替え出力される光が通過する交差部の数が各光導波路において同一となるように、交差部全体の対角線上の8個の交差部のみにスイッチ部53(SW(a)〜(h))が設けられてなっている。
【0031】
なお、各スイッチ部53の構成は、図1の場合と同様な、スリット及びこのスリットの長手方向の中央部に適当量充填・除去される屈折率整合液からなり、この屈折率整合液の充填・除去は、前述した如く、このスリットの長手方向の中央(下部)付近と両端付近とに設けたヒータのいずれか一方を加熱し、屈折率整合液をスリット内で移動させて行うものとする。また、各光導波路には光入出力用の光ファイバ54が接続されている。
【0032】
まず、第一に、図2の8連疑似2×2光スイッチアレイのスイッチ挙動においては、下記の通り、光通信に十分な低クロストーク疑似2×2光スイッチとして正常に動作することを確認した。
【0033】
光が透過する(スルー)状態をオフ、反射切替(クロス)状態をオンと呼ぶこととすると、全てのスイッチ部53がオフの時、A側からの入力光はB側の出力ポートへ直接伝搬され、D側の出力ポートへは伝搬されない。この時のクロストーク値は−40dB以下である。また、全てのスイッチ部53がオフの時、C側からの入力光はD側の出力ポートへ伝搬される。
【0034】
スイッチ部54のうち、任意のスイッチ部がオンになると、オンとなったスイッチ部に対応するA側の光導波路からの光はD側の光導波路へ伝搬され、B側へは伝搬されない。この時のクロストーク値は−40dB以下である。また、この時、C側の光導波路からの光はD側へ伝搬されない。
【0035】
本実施の形態より、本発明の疑似2×2光スイッチアレイは、従来のマッハツェンダ型2×2TOスイッチに比べて、著しくクロストークを低減することができるといえる。
【0036】
第二に、図2の8連疑似2×2光スイッチアレイを実際に組み立てた場合、全体のサイズは3mm×3mm程度で、従来のマッハツェンダ型2×2TOスイッチを8個並列に配置して製造した8連2×2光スイッチアレイのサイズと比べて、実装面積が十分の一程度と著しく小型になる。従って、本発明の光スイッチアレイはマッハツェンダ型TOスイッチより大規模化(多連)に適していると言える。
【0037】
第三に、図2の8連疑似2×2光スイッチアレイでは、A側の光導波路からD側の光導波路へ光が進む際に通過する交差部の数が同じになるように、対角線方向のみの交差部にスイッチ部(スリット)が設けられているので、出力ポート間毎の損失にばらつきはなく、常に一定の値を取る。従って、本発明の多連疑似2×2光スイッチアレイは、AWG等の他の光素子と結合する場合において、著しく有利な特性を有するといえる。
【0038】
[実施の形態2]
図3は本発明の光アド・ドロップマルチプレクサの実施の形態の一例、ここでは16連疑似2×2光スイッチアレイとアレイ導波路回折格子(AWG)を同一基板上に集積した光集積型16チャンネルAWGアド・ドロップマルチプレクサを示すものである。
【0039】
即ち、図3中、60は光導波路基板、61,62はアド動作に対応するアレイ導波路回折格子(AWG)、63,64はドロップ動作に対応するなアレイ導波路回折格子(AWG)であり、AWG61及びAWG63間並びにAWG62及びAWG64間を結ぶ光導波路の途中に、図2に示した8連疑似2×2光スイッチアレイにおいて第一及び第二の光導波路群を構成する光導波路の数を16とした16連疑似2×2光スイッチアレイ65が配置され、この16連疑似2×2光スイッチアレイ65の切替で、下記の通り、16チャンネルの中から所望の波長の信号をアド・ドロップするようになしている。
【0040】
即ち、16連疑似2×2光スイッチアレイ65がオン(クロス)の時、メイン入力ポートより入力された16波長の信号は、まずAWG62で分波され、16連疑似2×2光スイッチ65のクロスポートを通じてAWG63で再び合波され、メイン出力ポートに出力される。次に、16連疑似2×2光スイッチアレイ65がオフ(スルー)されると、AWG62で分波された各波長信号は、今度は対応する16連疑似2×2光スイッチアレイ65のスルーポートを通じてAWG64で合波され、まとめてドロップポートより出力される。
【0041】
本発明の光集積型16チャンネルAWGアド・ドロップマルチプレクサのサイズは、AWG部分を除いた箇所で5mm×5mm程度であり、従来のマッハツェンダ型2×2TOスイッチを用いて構築した光集積型16チャンネルAWGアド・ドロップマルチプレクサのうちのAWG部分を除いたサイズと比べて、実装面積が十分の一程度と著しく小型にすることができる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、十分低クロストークで、かつ小型の光スイッチアレイを構成でき、また、この光スイッチアレイを用いて製造した光アド・ドロップマルチプレクサも、低クロストークで、かつ集積度の高いモジュール、即ち小型で廉価に構成することができ、FTTD(ファイバ・トウ・ザ・デスク)や光LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)等のユーザー系光ネットワーク及び通信処理装置内の光インターコネクションに有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光スイッチアレイの概要を示す構成図
【図2】本発明の光スイッチアレイの実施の形態の一例を示す構成図
【図3】本発明の光アド・ドロップマルチプレクサの実施の形態の一例を示す構成図
【符号の説明】
1,51:第一の光導波路群、2,52:第二の光導波路群、3,53:スイッチ部、4,50,60:光導波路基板、11〜13,21〜23:光導波路、31:スリット(溝)、32:屈折率整合液、61〜64:アレイ導波路回折格子(AWG)、65:16連疑似2×2光スイッチアレイ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical switch array and an improvement of an optical add / drop multiplexer using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In order to cope with multimedia communication that is spreading rapidly, the capacity of a network has been increased by using light. Networks using optical wavelength division multiplexing (WDM) technology have attracted attention as a technology that enables not only a significant increase in transmission capacity but also opticalization of the entire network including node functions such as cross connect and switching. However, realizing this WDM type network requires a large amount of small optical add / drop multiplexers with low crosstalk.
[0003]
The optical add / drop multiplexer is composed of two optical elements, a wavelength multiplexer / demultiplexer and a spatial optical switch array. Its function is to separate the light of a certain wavelength band, which is transmitted in an optical fiber, spatially by wavelength multiplexer / demultiplexer for each wavelength, and then select only the light of the desired wavelength by a spatial optical switch array. In other words, the extracted light having an arbitrary wavelength is multiplexed by a wavelength multiplexer / demultiplexer and returned to the optical fiber.
[0004]
Conventionally, when manufacturing an optical add / drop multiplexer, an AWG (array waveguide diffraction grating) is used as a wavelength multiplexer / demultiplexer, and a Mach-Zehnder type 2 × 2TO (thermo-optic effect) switch is used as a spatial optical switch array. It was common to use a plurality of them arranged in parallel.
[0005]
In fact, an optically integrated 16-channel AWG add / drop multiplexer has been proposed in which two types of components, two sets of AWGs and a Mach-Zehnder 2 × 2TO switch, are optically integrated on the same optical waveguide substrate (K. Okamoto, K. Takaguchi and Y. Ohmori, "16-channel optical add / drop multiplexer using silica-based arrayed-waveguide grating", see Electron, Vol.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional optical add / drop multiplexer has some problems in terms of crosstalk and size when modularized.
[0007]
First, since the crosstalk of the Mach-Zehnder 2 × 2TO switch itself is about −30 dB, even if an optical add / drop multiplexer is manufactured using the Mach-Zehnder 2 × 2TO switch, the crosstalk is only about −30 dB. Does not have a sufficiently low value. For this reason, crosstalk and the like in optical communication may occur.
[0008]
Next, in the Mach-Zehnder TO switch, the switches are switched using the phase difference change of the propagating light due to the thermo-optic effect. Therefore, when the distance between the switches is reduced, the heat of one switch also affects the other switch. And worsens the crosstalk of the other switch. From the viewpoint of avoiding this phenomenon, the distance between the switches cannot be easily reduced, so that there is a problem that the size of the optical switch array itself and the optical add / drop multiplexer using the same are inevitably increased. .
[0009]
An object of the present invention is to solve the above problems and provide a small and inexpensive optical switch array having a crosstalk value of −40 dB or less which is sufficient for optical communication, and an optical add / drop multiplexer using the same. is there.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a first optical waveguide group including n (n is a natural number) optical waveguides each having a parallel optical axis, and n optical waveguides each having a parallel optical axis The second optical waveguide group consisting of is arranged such that the respective optical waveguides intersect each other, of the intersections between each optical waveguide of the first optical waveguide group and each optical waveguide of the second optical waveguide group, An optical switch provided with a switch unit capable of directly outputting light from the optical waveguides of the first optical waveguide group or switching and outputting the light from the optical waveguides of the first optical waveguide group to the optical waveguides of the second optical waveguide group only at diagonal intersections of the entire intersection. Suggest an array.
[0011]
According to the above configuration, a large angle (intersection angle) between the optical axis of each optical waveguide of the first optical waveguide group and the optical axis of each optical waveguide of the second optical waveguide group can be taken. A crosstalk value of −40 dB or less sufficient for communication can be obtained, and an intersection where light output from the first optical waveguide group is switched to the second optical waveguide group and passed through is output. Are the same in each optical waveguide, and the loss is the same . Further, since the thermo-optic effect is not used unlike the Mach-Zehnder TO switch, there is no restriction that the distance between the switch units cannot be easily reduced, and the size can be easily reduced.
[0013]
Then, the optical switch array and the array waveguide grating are integrated on the same substrate, and each input port of the optical switch array and each output port of the array waveguide grating are directly connected by the optical waveguide. If combined, a small and inexpensive optical add / drop multiplexer having a crosstalk value of −40 dB or less sufficient for optical communication can be realized.
[0014]
The switch unit of the optical switch array described above includes, for example, a slit (groove) having a wall surface that reflects light from the optical waveguides of the first optical waveguide group to the optical waveguides of the second optical waveguide group, And a refractive index matching liquid that is filled and removed in an appropriate amount in the central portion in the longitudinal direction.
[0015]
At this time, when the refractive index matching liquid is filled in the center of the slit in the longitudinal direction, the light passes through the slit, and when the refractive index matching liquid is removed, the light is totally reflected on the wall surface of the slit. And switch the optical path. The filling and removal of the refractive index matching liquid necessary for the optical path switching is performed, for example, by providing thin film heaters near the center (lower part) in the longitudinal direction and near both ends of the sealed slit. When only the heater is removed and only the heater near the center is heated, the vapor pressure in the slit is partially changed to move the refractive index matching liquid.
[0016]
In the configuration of the switch unit, the optical path switching is performed by filling and removing an appropriate amount of the refractive index matching liquid at the center in the longitudinal direction of the slit, but if the optical path can be switched by the slit, the refractive index matching liquid is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a reflection mirror may be provided at the center in the longitudinal direction of the slit filled with the refractive index matching liquid. Further, mercury may be injected into a central portion in the longitudinal direction of the slit filled with the electrolyte solution having the refractive index of the core of the optical waveguide.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows an outline of an optical switch array according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a first optical waveguide group, 2 denotes a second optical waveguide group, and 3 denotes a switch unit.
[0018]
The first optical waveguide group 1 is composed of n (n is a natural number), here, three optical waveguides 11, 12, and 13 each having a parallel optical axis. It is composed of n (n is a natural number), here, three optical waveguides 21, 22, 23 each having a parallel optical axis, and these optical waveguides 11, 12, 13, and 21, 22, 23 are substantially orthogonal to each other. The 3 × 3 matrix-shaped optical waveguides are formed on the optical waveguide substrate 4 so as to intersect with each other.
[0019]
The switch unit 3 reflects light from the input side (hereinafter, A side) of the optical waveguide of the first optical waveguide group 1 to the output side (hereinafter, D side) of the optical waveguide of the second optical waveguide group 2. A slit (groove) 31 having a wall surface, and a refractive index matching liquid 32 filled and removed in an appropriate amount in a central portion of the slit 31 in the longitudinal direction, from the side A when the refractive index matching liquid 32 is filled. Of the first optical waveguide group 1 goes straight to the output side (hereinafter, referred to as B side) of the optical waveguide of the first optical waveguide group 1 , and when removed, the light from the A side is output to the D side.
[0020]
The switch section 3 is a cross section of the optical waveguides 11, 12, and 13 of the first optical waveguide group 1 and the optical waveguides 21, 22, and 23 of the second optical waveguide group 2, and uniquely corresponds to the optical waveguide. Here, they are provided only at the intersections of the optical waveguides 11 and 22, 12 and 23, and 13 and 21 here.
[0021]
The optical switch array shown in FIG. 1 operates normally as a double pseudo 2 × 2 optical switch having a low crosstalk value sufficient for optical communication as described below.
[0022]
In other words, when the light transmitting (through) state is referred to as OFF and the reflection switching (cross) state is referred to as ON, the input from the A side of the first optical waveguide group 1 when all the switch units 3 are OFF. The light propagates directly to the B side of the first optical waveguide group 1 and does not propagate to the D side of the second optical waveguide group 2. The crosstalk value at this time is -40 dB or less. Further, when all the switch sections 3 are off, the input light from the input side (hereinafter, C side) of the optical waveguide of the second optical waveguide group 2 is directly propagated to the D side of the second optical waveguide group 2. You.
[0023]
When all the switch units 3 are on, the input light from the A side of the first optical waveguide group 1 is propagated to the D side of the second optical waveguide group 2 by reflection at the switch unit 3, The light is not propagated to the B side of the first optical waveguide group 1. The crosstalk value at this time is also -40 dB or less. When all the switch units 3 are turned on, the input light from the C side of the second optical waveguide group 2 is not propagated to the D side of the second optical waveguide group 2.
[0024]
That is, one unnecessary reflection switching (cross) function is eliminated in the optical add / drop multiplexer. In this sense, it can be said that the optical switch array in FIG. 1 is a triple pseudo 2 × 2 optical switch array.
[0025]
In the case of manufacturing an optical add / drop multiplexer using the optical switch array of the present invention, the optical switch array and the array waveguide diffraction grating (AWG) are integrated on the same substrate, and each input terminal of the optical switch array is integrated. Since the port and each output terminal port of the AWG are directly coupled by the optical waveguide, it is possible to maintain a value of −40 dB or less equivalent to the switch characteristic in crosstalk.
[0026]
When the optical switch array shown in FIG. 1 is actually assembled, the overall size is about 1 mm × 1 mm. This size is significantly smaller than the size of a conventional 2 × 2 optical switch array manufactured by arranging two conventional Mach-Zehnder type 2 × 2 TO switches in parallel, that is, one-tenth of the mounting area. Therefore, it can be said that the optical switch array of the present invention is more suitable for a large-scale (multiple-unit) optical switch array manufactured using a Mach-Zehnder TO switch.
[0027]
Furthermore, since the optical switch array itself of the present invention is extremely small, the size of the optical add / drop multiplexer can be significantly reduced when the optical switch array is manufactured using this optical switch array.
[0028]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0029]
[Embodiment 1]
FIG. 2 shows an example of an embodiment of the optical switch array of the present invention.
[0030]
Here, a first optical waveguide group 51 composed of eight optical waveguides each having a parallel optical axis and a second optical waveguide group composed of eight optical waveguides each having a parallel optical axis are provided on an optical waveguide substrate 50. The waveguide group 52 is arranged and formed such that the respective optical waveguides cross each other at substantially right angles, and furthermore, the intersection between each optical waveguide of the first optical waveguide group 51 and each optical waveguide of the second optical waveguide group 52. Of the sections, the diagonal line of the entire intersection is the same so that the number of intersections through which the light switched from the first optical waveguide group 51 to the second optical waveguide group 52 passes is the same in each optical waveguide. The switch section 53 (SW (a) to (h)) is provided only at the eight intersections.
[0031]
The configuration of each switch unit 53 is the same as that of FIG. 1 and includes a slit and a refractive index matching liquid that is filled and removed in an appropriate amount in the center in the longitudinal direction of the slit. As described above, the removal is performed by heating one of the heaters provided near the center (lower portion) and near both ends in the longitudinal direction of the slit and moving the refractive index matching liquid in the slit. . An optical fiber 54 for inputting and outputting light is connected to each optical waveguide.
[0032]
First, in the switch behavior of the 8-unit pseudo 2 × 2 optical switch array shown in FIG. 2, it was confirmed that the switch operates normally as a low crosstalk pseudo 2 × 2 optical switch sufficient for optical communication as described below. did.
[0033]
If the light transmitting (through) state is referred to as “off” and the reflection switching (cross) state is referred to as “on”, the input light from the A side propagates directly to the B side output port when all the switch units 53 are off. And is not propagated to the D-side output port. The crosstalk value at this time is -40 dB or less. When all the switches 53 are off, the input light from the C side is propagated to the D side output port.
[0034]
When any one of the switch units 54 is turned on, the light from the A-side optical waveguide corresponding to the turned-on switch unit is propagated to the D-side optical waveguide and is not propagated to the B-side. The crosstalk value at this time is -40 dB or less. At this time, light from the optical waveguide on the C side is not propagated to the D side.
[0035]
According to the present embodiment, it can be said that the pseudo 2 × 2 optical switch array of the present invention can significantly reduce the crosstalk as compared with the conventional Mach-Zehnder 2 × 2 TO switch.
[0036]
Second, when the eight-unit pseudo 2 × 2 optical switch array of FIG. 2 is actually assembled, the entire size is about 3 mm × 3 mm, and eight conventional Mach-Zehnder type 2 × 2 TO switches are arranged in parallel. As compared with the size of the 8-unit 2.times.2 optical switch array, the mounting area is remarkably reduced to about one tenth. Therefore, it can be said that the optical switch array of the present invention is more suitable for increasing the scale (multiple units) than the Mach-Zehnder TO switch.
[0037]
Third, in the 8-series pseudo 2 × 2 optical switch array shown in FIG. 2, the diagonal direction is set so that the number of intersections passing when the light travels from the optical waveguide on the A side to the optical waveguide on the D side is the same. Since the switch section (slit) is provided at the intersection of only the output ports, there is no variation in the loss between the output ports, and the loss always takes a constant value. Therefore, it can be said that the multiple pseudo 2 × 2 optical switch array of the present invention has remarkably advantageous characteristics when coupled to another optical element such as AWG.
[0038]
[Embodiment 2]
FIG. 3 shows an example of an embodiment of an optical add / drop multiplexer according to the present invention. In this case, an optical integrated type 16 channel in which a 16-unit pseudo 2 × 2 optical switch array and an arrayed waveguide grating (AWG) are integrated on the same substrate. 3 illustrates an AWG add / drop multiplexer.
[0039]
That is, in FIG. 3, 60 is an optical waveguide substrate, 61 and 62 are arrayed waveguide diffraction gratings (AWG) corresponding to the add operation, and 63 and 64 are arrayed waveguide diffraction gratings (AWG) corresponding to the drop operation. , Between the AWG 61 and the AWG 63 and between the AWG 62 and the AWG 64, the number of optical waveguides constituting the first and second optical waveguide groups in the eight-unit pseudo 2 × 2 optical switch array shown in FIG. A 16-series pseudo 2 × 2 optical switch array 65 is disposed. By switching the 16-series pseudo 2 × 2 optical switch array 65, a signal of a desired wavelength is added and dropped from 16 channels as described below. I am trying to do it.
[0040]
That is, when the 16-unit pseudo 2 × 2 optical switch array 65 is on (cross), the 16-wavelength signal input from the main input port is first split by the AWG 62 and the 16-unit pseudo 2 × 2 optical switch 65 The signals are multiplexed again by the AWG 63 through the cross port and output to the main output port. Next, when the 16-unit pseudo 2 × 2 optical switch array 65 is turned off (through), each wavelength signal demultiplexed by the AWG 62 is transmitted through the corresponding through-port of the 16-unit pseudo 2 × 2 optical switch array 65. The signals are multiplexed by the AWG 64 through the ports, and are output collectively from the drop port.
[0041]
The size of the optical integrated type 16-channel AWG add / drop multiplexer of the present invention is about 5 mm × 5 mm except for the AWG portion, and the optical integrated type 16-channel AWG constructed using the conventional Mach-Zehnder type 2 × 2 TO switch. The mounting area can be remarkably reduced to one-tenth of the size of the add / drop multiplexer excluding the AWG portion.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical switch array with sufficiently low crosstalk and a small size can be formed, and an optical add / drop multiplexer manufactured using this optical switch array can also have a low crosstalk. And a highly integrated module, that is, a small-sized and inexpensive module that can be configured in a user optical network such as FTTD (fiber to the desk) or optical LAN (local area network) and in a communication processing apparatus. It can be used effectively for optical interconnection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an optical switch array of the present invention; FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of an embodiment of an optical switch array of the present invention; FIG. 3 is an embodiment of an optical add / drop multiplexer of the present invention; Configuration diagram showing an example of the form [Description of reference numerals]
1, 51: first optical waveguide group, 2, 52: second optical waveguide group, 3, 53: switch unit, 4, 50, 60: optical waveguide substrate, 11 to 13, 21 to 23: optical waveguide, 31: slit (groove), 32: refractive index matching liquid, 61 to 64: arrayed waveguide diffraction grating (AWG), 65: 16 quasi 2 × 2 optical switch array.

Claims (4)

各々平行な光軸を有するn(nは自然数)本の光導波路からなる第一の光導波路群と、各々平行な光軸を有するn本の光導波路からなる第二の光導波路群とがそれぞれの光導波路同士が交差する如く配置され、
第一の光導波路群の各光導波路と第二の光導波路群の各光導波路との交差部のうち、交差部全体の対角線上の交差部のみに、
第一の光導波路群の光導波路からの光をそのまま直進させもしくは第二の光導波路群の光導波路へ切り替え出力可能なスイッチ部を設けた
ことを特徴とする光スイッチアレイ。
A first optical waveguide group consisting of n (n is a natural number) optical waveguides each having a parallel optical axis, and a second optical waveguide group consisting of n optical waveguides each having a parallel optical axis, Are arranged so that the optical waveguides intersect each other,
Of the intersections between each optical waveguide of the first optical waveguide group and each optical waveguide of the second optical waveguide group, only the diagonal intersection of the entire intersection is
An optical switch array, comprising: a switch portion that allows light from the optical waveguides of the first optical waveguide group to travel straight as it is or outputs the light to the optical waveguides of the second optical waveguide group.
請求項1記載の光スイッチアレイと、アレイ導波路回折格子とが同一基板上に集積され、かつ光スイッチアレイの各入力端ポー卜とアレイ導波路回折格子の各出力端ポートとが光導波路で直接結合されたことを特徴とする光アド・ドロップマルチプレクサ。The optical switch array according to claim 1 and an arrayed waveguide grating are integrated on the same substrate, and each input port of the optical switch array and each output port of the arrayed waveguide grating are optical waveguides. An optical add / drop multiplexer which is directly coupled. 第一、第二のアレイ導波路回折格子間並びに第三、第四のアレイ導波路回折格子間を結ぶ光導波路の途中に、
各々平行な光軸を有するn(nは自然数)本の光導波路からなる第一の光導波路群と、各々平行な光軸を有するn本の光導波路からなる第二の光導波路群とがそれぞれの光導波路同士が交差する如く配置され、第一の光導波路群の各光導波路と第二の光導波路群の各光導波路との交差部のうち、一意に対応する光導波路同士の交差部のみに、第一の光導波路群の光導波路からの光をそのまま直進させもしくは第二の光導波路群の光導波路へ切り替え出力可能なスイッチ部を設けた光スイッチアレイが配置され、
前記第一の光導波路群の各光導波路が前記第一のアレイ導波路回折格子と前記第二のアレイ導波路回折格子を結ぶ前記光導波路の一部をなし、前記第二の光導波路群の各光導波路が前記第三のアレイ導波路回折格子と前記第四のアレイ導波路回折格子を結ぶ前記光導波路の一部をなす
ことを特徴とする光アド・ドロップマルチプレクサ。
In the middle of an optical waveguide connecting between the first and second arrayed waveguide gratings and between the third and fourth arrayed waveguide gratings ,
A first optical waveguide group consisting of n (n is a natural number) optical waveguides each having a parallel optical axis, and a second optical waveguide group consisting of n optical waveguides each having a parallel optical axis, Of the intersections between the respective optical waveguides of the first optical waveguide group and the respective optical waveguides of the second optical waveguide group, only the intersections between the optical waveguides uniquely corresponding to each other are arranged so that the optical waveguides of the first optical waveguide group intersect with each other. An optical switch array provided with a switch unit that can directly output light from the optical waveguides of the first optical waveguide group or switch to the optical waveguides of the second optical waveguide group and output the same,
Each optical waveguide of the first optical waveguide group forms a part of the optical waveguide that connects the first array waveguide diffraction grating and the second array waveguide diffraction grating, and the second optical waveguide group An optical add / drop multiplexer, wherein each optical waveguide forms a part of the optical waveguide connecting the third array waveguide diffraction grating and the fourth array waveguide diffraction grating .
第一、第二のアレイ導波路回折格子間並びに第三、第四のアレイ導波路回折格子間を結ぶ光導波路の途中に、
各々平行な光軸を有するn(nは自然数)本の光導波路からなる第一の光導波路群と、各々平行な光軸を有するn本の光導波路からなる第二の光導波路群とがそれぞれの光導波路同士が交差する如く配置され、第一の光導波路群の各光導波路と第二の光導波路群の各光導波路との交差部のうち、交差部全体の対角線上の交差部のみに、第一の光導波路群の光導波路からの光をそのまま直進させもしくは第二の光導波路群の光導波路へ切り替え出力可能なスイッチ部を設けた光スイッチアレイが配置され、
前記第一の光導波路群の各光導波路が前記第一のアレイ導波路回折格子と前記第二のアレイ導波路回折格子を結ぶ前記光導波路の一部をなし、前記第二の光導波路群の各光導波路が前記第三のアレイ導波路回折格子と前記第四のアレイ導波路回折格子を結ぶ前記光導波路の一部をなす
ことを特徴とする光アド・ドロップマルチプレクサ。
In the middle of an optical waveguide connecting between the first and second arrayed waveguide gratings and between the third and fourth arrayed waveguide gratings ,
A first optical waveguide group consisting of n (n is a natural number) optical waveguides each having a parallel optical axis, and a second optical waveguide group consisting of n optical waveguides each having a parallel optical axis, Are arranged so that the optical waveguides of the first optical waveguide group intersect with each other. An optical switch array provided with a switch unit that can directly output light from the optical waveguides of the first optical waveguide group or switch to the optical waveguides of the second optical waveguide group and output the light,
Each optical waveguide of the first optical waveguide group forms a part of the optical waveguide that connects the first array waveguide diffraction grating and the second array waveguide diffraction grating, and the second optical waveguide group An optical add / drop multiplexer, wherein each optical waveguide forms a part of the optical waveguide connecting the third array waveguide diffraction grating and the fourth array waveguide diffraction grating .
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