JP3816493B2 - Optical signal processor - Google Patents

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Description

本発明は、光通信の分野において光信号の処理を行うための光信号処理装置に適用して有効な技術である。   The present invention is a technique effective when applied to an optical signal processing apparatus for processing an optical signal in the field of optical communication.

インターネットの爆発的な発展により、通信の主体は音声からデータへと大きく変わりつつある。近い将来には通信路を流れる信号は大部分がパケット化されたデータになると考えられている。これに伴い、光ファイバ通信システムにも、単なる大容量の通信路から、パケット化された光信号を処理できるインテリジェントなネットワークヘの進化が求められている。パケット化された光信号を、各光信号の宛先情報に応じて振り分けることができる光ルータは、そのような次世代光通信ネットワークの核となる構成要素である。   With the explosive development of the Internet, the subject of communication is changing dramatically from voice to data. In the near future, it is considered that most of the signal flowing through the communication channel is packetized data. Accordingly, the optical fiber communication system is also required to evolve into an intelligent network capable of processing packetized optical signals from a simple large-capacity communication path. An optical router that can distribute a packetized optical signal according to destination information of each optical signal is a core component of such a next-generation optical communication network.

光ルータにおいて最も重要なのは、光信号から宛先などの情報を読み取る信号処理装置である。従来、このような宛先情報の読み取りは電子回路により行われていた。   In the optical router, the most important is a signal processing device that reads information such as a destination from an optical signal. Conventionally, reading of such destination information has been performed by an electronic circuit.

その従来の宛先情報の読み取り装置の概念図を図１１に示す。図１１に示すように、光ファイバ通信路からの光信号（アドレス情報、データ等）は、光タップ装置１１０により分離され、光・電気変換装置１１１の光電気変換素子により電気信号に変換される。この変換された電気信号は電子回路１１２に導かれて、データから宛先情報が抽出され、これに応じて光信号の処理が行われる。   FIG. 11 shows a conceptual diagram of the conventional destination information reading apparatus. As shown in FIG. 11, optical signals (address information, data, etc.) from the optical fiber communication path are separated by the optical tap device 110 and converted into electrical signals by the photoelectric conversion element of the optical / electrical conversion device 111. . The converted electrical signal is guided to the electronic circuit 112, destination information is extracted from the data, and the optical signal is processed in accordance with this.

しかしながら、従来の信号処理装置では光信号を一旦電気に戻して、電子回路で処理を行い、再び光信号を光信号に戻すために、信号処理装置全体の処理速度が電子回路のスピードで制限されるという問題点があった。インターネットを起爆剤として光通信ネットワークヘ要求される通信容量は指数関数的に増大しているが、従来のように一旦電気信号に戻して処理を行う方法では、次世代、次々世代の４０Ｇｂｐｓ，１００Ｇｂｐｓといった超高速の光通信システムを構築することは不可能である。   However, in the conventional signal processing device, the processing speed of the entire signal processing device is limited by the speed of the electronic circuit in order to return the optical signal to electricity, perform the processing in the electronic circuit, and return the optical signal to the optical signal again. There was a problem that. The communication capacity required for optical communication networks using the Internet as an initiating agent is increasing exponentially. However, in the conventional method of processing after returning to an electrical signal, the next generation, the next generation 40 Gbps, 100 Gbps. It is impossible to construct such a high-speed optical communication system.

本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、その目的は、光信号から宛先などの情報を書き換える光信号処理を高速に行うことを可能とする技術を提供することである。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a technique that enables high-speed optical signal processing for rewriting information such as a destination from an optical signal. That is.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明の概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）基板上に、入力用光導波路と、前記入力用光導波路に入力された光をＮ（２以上の整数）に分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段の各出力ポートに接続され、それぞれタイムスロットずつ異なる遅延時間を与えるＮ本の第１の光遅延導波路アレイと、前記第１の光遅延導波路アレイの各々に設けられ、各系列の信号が同じタイミングとなるように切り出す光ゲート手段と、前記第１の光遅延導波路アレイから入力された各光信号をスイッチの状態に従って各出力ポートに導くＮ入力Ｎ出力光スイッチと、前記Ｎ入力Ｎ出力光スイッチの各出力ポートに接続され、それぞれタイムスロットずつ異なる遅延時間を与えるＮ本の第２の光遅延導波路アレイと、前記第２の光遅延導波路アレイからの光信号を合波する光合波手段と、前記光合波手段の出力ポートに接続された出力用光導波路とを備えたことを特徴とする光信号処理装置である。 The outline of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) Connected to the input optical waveguide on the substrate, optical branching means for branching the light input to the input optical waveguide into N (an integer of 2 or more), and each output port of the optical branching means The N first optical delay waveguide arrays that give different delay times for each time slot and the first optical delay waveguide array are cut out so that the signals of each series have the same timing. Optical gate means , an N-input N-output optical switch for guiding each optical signal input from the first optical delay waveguide array to each output port according to the state of the switch, and each output port of the N-input N-output optical switch is connected to a second optical delay waveguide array of N present to provide different delay times by the time slots, respectively, and optical multiplexing means for multiplexing the optical signal from the second optical delay waveguide array, said optical multiplexer An optical signal processing apparatus characterized by comprising a connection output optical waveguide to the output port of the device.

（２）前記（１）の光信号処理装置において、前記第２の光遅延導波路アレイの各々に位相調整手段を備えたことを特徴とする。   (2) In the optical signal processing device according to (1), each of the second optical delay waveguide arrays is provided with a phase adjusting unit.

（３）前記（２）の光信号処理装置において、前記第１及び第２の光導波路アレイ、及び前記入出力用光導波路がそれぞれ石英系光導波路であり、前記位相調整手段が前記各石英系光導波路上に形成された薄膜ヒータであり、前記Ｎ入力Ｎ出力光スイッチが前記各石英系光導波路上に形成された薄膜ヒータを具備したマッハツェンダ型干渉計であることを特徴とする。 (3) In the optical signal processing device according to (2), the first and second optical waveguide arrays and the input / output optical waveguide are each a silica-based optical waveguide, and the phase adjusting means is each quartz-based optical waveguide. a thin film heater formed on the optical waveguide, before Symbol N-input N-output optical switch, wherein a Mach-Zehnder interferometer having a thin film heater formed on the silica-based optical waveguide.

（４）前記（１）乃至（３）のいずれか１つの光信号処理装置において、前記光分岐手段および前記光合波手段のいずれか一方あるいは両方が、多モード干渉光カプラであることを特徴とする。
これにより、小型で安定な光信号の分岐、合波を行うことが可能になる。 (4) In the optical signal processing device according to any one of (1) to (3), one or both of the optical branching unit and the optical multiplexing unit are multimode interference optical couplers. To do.
This makes it possible to branch and multiplex optical signals that are small and stable.

（５）前記（１）乃至（４）のいずれか１つの光信号処理装置において、前記光遅延導波路アレイの途中にＴＥ／ＴＭ変換手段を備えたことを特徴とする。
これにより、前記光遅延導波路アレイが複屈折を有している場合にも、装置全体としては偏波依存性のない動作を実現することが可能になる。 (5) In the optical signal processing device according to any one of (1) to (4), TE / TM conversion means is provided in the middle of the optical delay waveguide array.
As a result, even when the optical delay waveguide array has birefringence, the entire device can be operated without polarization dependency.

本願において開示される発明によって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の光信号処理装置によれば、入力された光信号を複数に分岐し、それぞれを異なる量に遅延させ、それぞれの光信号を時間軸上でゲートし、そのゲートされた光信号を入れ替え、その入れ替えられた光信号をそれぞれ遅延させ、遅延を受けた光信号を合波することにより、入力された時間多重された光信号のスロットを入れ替えるなどの処理が可能となり、光領域で高速な光信号を取り扱うことができる。 The effects obtained by the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
According to the optical signal processing device of the present invention, the input optical signal is branched into a plurality of parts, each is delayed by a different amount, each optical signal is gated on the time axis, and the gated optical signal is replaced. Each of the switched optical signals is delayed, and the delayed optical signals are multiplexed, thereby enabling processing such as switching the slot of the input time-multiplexed optical signal, and enabling high-speed processing in the optical domain. It can handle optical signals.

以下に、参考例を説明した後、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（参考例）
図１に参考例に係る光信号処理装置の構成を示す。
図１に示すように、参考例の光信号処理装置は、基板１０上に、入力用光導波路１１と、入力光信号をＮ（ここでは５）に分岐する多モード干渉光カプラ１２と、遅延がΔτずつ異なる光遅延導波路アレイ１３と、光遅延導波路アレイ１３に備えられた光振幅調整部１４と、Ｎの光信号を合波する多モード干渉光カプラ１５と、その多モード干渉光カプラ１５の出力ポートに接続された光ゲート１６と、出力用光導波路１７とを備える。 Hereinafter, after describing a reference example, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
( Reference example )
FIG. 1 shows a configuration of an optical signal processing apparatus according to a reference example .
As shown in FIG. 1, an optical signal processing device of a reference example includes an input optical waveguide 11 on a substrate 10, a multimode interference optical coupler 12 that branches an input optical signal into N (here, 5), and a delay. Is different by Δτ, an optical amplitude adjusting unit 14 provided in the optical delay waveguide array 13, a multimode interference optical coupler 15 for multiplexing N optical signals, and the multimode interference light. An optical gate 16 connected to the output port of the coupler 15 and an output optical waveguide 17 are provided.

ここで、入力用光導波路１１、光遅導波路アレイ１３、及び出力用光導波路１７は、例えば、石英系の光導波路を用いる。   Here, as the input optical waveguide 11, the optical slow waveguide array 13, and the output optical waveguide 17, for example, quartz-based optical waveguides are used.

光ゲート１６としては、半導体光スイッチ、導波路型非線形ループミラー、誘電体光スイッチなどを用いることができ、また他の光スイッチを用いることもできる。   As the optical gate 16, a semiconductor optical switch, a waveguide nonlinear loop mirror, a dielectric optical switch, or the like can be used, and other optical switches can also be used.

また、光振幅調整部１４としては、図２に示すように、石英系の遅延光導波路を用いる。薄膜ヒータ４０を用いて熱光学効果を利用したマッハツェンダ型光スイッチ４１と、熱光学効果を利用した位相変調器（薄膜ヒータ４０）を組み合わせたものを用いることができ、また別の構成の光振幅調整器を用いることもできる。   Further, as the optical amplitude adjusting unit 14, a quartz-based delay optical waveguide is used as shown in FIG. A combination of a Mach-Zehnder optical switch 41 using the thermo-optic effect using the thin-film heater 40 and a phase modulator (thin film heater 40) using the thermo-optic effect can be used. A regulator can also be used.

さらに、参考例では、光分岐する手段、および光合波する手段としてそれぞれ多モード干渉光カプラ１２、１５を用いているが、これはこの構成が小型で安定な光分岐、および光合波を提供できるからである。しかしながら、参考例はこの例に限定されるものでなく、例えば方向性結合器をツリー状あるいはタップ状に接続したものなど、他の光分岐手段、他の光合波手段も用いることができる。 Further, in the reference example , the multimode interference optical couplers 12 and 15 are used as the optical branching unit and the optical multiplexing unit, respectively, but this configuration can provide a small and stable optical branching and optical multiplexing. Because. However, the reference example is not limited to this example, and other optical branching means and other optical multiplexing means such as a directional coupler connected in a tree shape or a tap shape can also be used.

加えて、参考例では、光遅延導波路アレイ１３が光振幅調整部１４を備えているとしたが、これはこの構成が作製誤差などを後から補正可能な、および振幅調整量を後から変更可能な光振幅調整を実現できるからである。しかしながら、参考例はこの例に限定されるものではなく、分岐手段である多モード干渉光カプラ１２に非等分岐比の光カプラを用いて光振幅調整を実現しても良く、合波手段である多モード干渉光カプラ１５に非等合波比の光カプラを用いて光振幅調整を実現しても良く、この両者を用いて光振幅調整を実現しても良く、さらに上記のいずれかあるいは両方と光遅延導波路アレイ１３に備えた光振幅調整部１４を併用しても良い。 In addition, in the reference example, it is assumed that the optical delay waveguide array 13 includes the optical amplitude adjustment unit 14. However, this configuration can correct a manufacturing error later, and the amplitude adjustment amount can be changed later. This is because possible optical amplitude adjustment can be realized. However, the reference example is not limited to this example, and the optical amplitude adjustment may be realized by using an optical coupler having an unequal branching ratio for the multimode interference optical coupler 12 which is a branching unit. The optical amplitude adjustment may be realized by using an optical coupler having an unequal multiplexing ratio for a certain multimode interference optical coupler 15, and the optical amplitude adjustment may be realized by using both of them. Both may be used in combination with the optical amplitude adjustment unit 14 provided in the optical delay waveguide array 13.

次に、参考例の光信号処理装置の動作について、図面を用いて詳細に説明する。図３は、参考例の光信号処理装置により光パルス列の認識を行った例を示した図である。ここでは入力光パルス列が５ビットからなる信号［ａ４，ａ３，ａ２，ａ１，ａ０］であるとする（各ビットの値は１ないしは０である）。 Next, the operation of the optical signal processing apparatus of the reference example will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which an optical pulse train is recognized by the optical signal processing device of the reference example . Here, it is assumed that the input optical pulse train is a signal [a 4 , a 3 , a 2 , a 1 , a 0 ] having 5 bits (the value of each bit is 1 or 0).

参考例の光信号処理装置では、まず、この人力光パルス列が、多モード干渉光カプラ１２により分岐される。続いて各光パルス列は、遅延導波路アレイ１３により、タイムスロットを単位としてそれぞれ遅延される。遅延を受けた光パルス列は、多モード干渉光カプラ１５により合波されて、所定のタイムスロット領域が光ゲートにより抜き出される。このとき、光遅延導波路アレイ１３の振幅調整量をそれぞれ［２４、２３、２２、２１、２０］とすると、光ゲート１６を出力する光強度は次のように表わされる。 In the optical signal processing apparatus of the reference example , first, the human-powered optical pulse train is branched by the multimode interference optical coupler 12. Subsequently, each optical pulse train is delayed by the delay waveguide array 13 in units of time slots. The delayed optical pulse train is multiplexed by the multimode interference optical coupler 15, and a predetermined time slot region is extracted by the optical gate. At this time, assuming that the amplitude adjustment amount of the optical delay waveguide array 13 is [2 4 , 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 ], the light intensity output from the optical gate 16 is expressed as follows.

Figure 0003816493
Figure 0003816493

この数１の式より、出力信号Ｓの振幅は入力信号をデジタル−アナログ変換したものになっていることが分かる。従来、光パルス列の内容を認識するためには光パルス列の各パルスを逐次電気信号に直す必要があったが、参考例の構成によれば光信号を光の領域でデジタル−アナログ変換できるので、光パルス列よりも遅い電気処理装置により光パルスを認識することができる。 From the equation (1), it can be seen that the amplitude of the output signal S is obtained by digital-analog conversion of the input signal. Conventionally, in order to recognize the contents of the optical pulse train, it was necessary to sequentially convert each pulse of the optical pulse train into an electrical signal, but according to the configuration of the reference example , the optical signal can be converted from digital to analog in the light region. An optical pulse can be recognized by an electrical processing device that is slower than the optical pulse train.

なお、図３ではすべてのビットの内容を認識する例を示したが、本参考例はこれに限定されるものではなく、光パルス列の一部だけを認識することも可能である。 Although FIG. 3 shows an example in which the contents of all bits are recognized, this reference example is not limited to this, and only a part of the optical pulse train can be recognized.

例えば、図１で各光遅導波路アレイ１３の振幅調整量をそれぞれ［２２，０，２１，０，２０］とすれば、第１、第３、および第５ビットの内容をデジタルアナログ変換して得ることができる。 For example, if the amplitude adjustment amount of each optical slow waveguide array 13 is [2 2 , 0, 2 1 , 0, 2 0 ] in FIG. 1, the contents of the first, third, and fifth bits are digitally represented. It can be obtained by analog conversion.

さらに、以上では振幅調整量を［２４，２３，２２，２１，２０］とすべて異なるように設定するとしたが、参考例はこれに限定されるものではなく、他の組み合わせでももちろん構わない。例えば［１，−１，１，−１，１］のように設定すれば（負符号は位相変調により実現される。）、データ列の奇数番目に含まれるビット数と、偶数番目に含まれるビット数とを比較することができ、パリティチェック装置として用いることができる。 Furthermore, in the above, the amplitude adjustment amount is set to be different from [2 4 , 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 ], but the reference example is not limited to this, and other combinations are also possible. Of course. For example, if it is set as [1, -1,1, -1,1] (the negative sign is realized by phase modulation), the number of bits included in the odd number and the even number included in the data string. The number of bits can be compared and can be used as a parity check device.

このように、参考例の光信号処理装置によれば、入力された光信号を複数に分岐する光分岐手段と、遅延量の異なる光遅延導波路アレイと、光遅延導波路アレイに導かれた光信号の振幅を調整する光振幅調整手段と、各光遅延導波路アレイからの光信号を合波する光合波手段と、光信号を時間軸上でゲートする光ゲートを用いているので、入力された光信号の値を光領域でデジタル−アナログ変換することが可能となり、比較的遅い電気装置で高速な光信号を取り扱う光信号処理装置を提供できる。 As described above, according to the optical signal processing device of the reference example , the optical branching unit that branches the input optical signal into a plurality of parts, the optical delay waveguide array having different delay amounts, and the optical delay waveguide array The optical amplitude adjusting means for adjusting the amplitude of the optical signal, the optical multiplexing means for multiplexing the optical signals from each optical delay waveguide array, and the optical gate for gating the optical signals on the time axis are used. The value of the optical signal thus obtained can be converted from digital to analog in the optical domain, and an optical signal processing device that handles a high-speed optical signal with a relatively slow electric device can be provided.

（参考例の具体例１）
図４は、参考例の具体例１の光信号処理装置の構成を示す図である。
本参考例１の光信号処理装置は、図１に示す参考例の光信号処理装置と同じ構成要素で形成されるが、光ゲート１６は基板１０上に配設されておらず基板２０の外に個別部品として設けられている。このような構成でも、図１に示す参考例の光信号処理装置と同様に光パルス列の認識を行うことができる。 ( Specific example 1 of reference example )
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the optical signal processing device according to the first specific example of the reference example .
The optical signal processing apparatus of the present reference example 1 is formed of the same components as the optical signal processing apparatus of the reference example shown in FIG. 1, but the optical gate 16 is not disposed on the substrate 10 and is outside the substrate 20. Are provided as individual parts. Even with such a configuration, the optical pulse train can be recognized as in the optical signal processing apparatus of the reference example shown in FIG.

図４に示す本具体例１の光信号処理装置の構成では、光ゲート１６を基板上に配置しないことから、光ゲート１６として半導体光スイッチ、導波路型非線形ループミラー、誘電体光スイッチなどに加えて、光ファイバ型非線形ループミラーなど、様々なデバイスを用いることができる。 In the configuration of the optical signal processing apparatus according to the first specific example shown in FIG. 4, since the optical gate 16 is not disposed on the substrate, the optical gate 16 can be a semiconductor optical switch, a waveguide nonlinear loop mirror, a dielectric optical switch, or the like. In addition, various devices such as an optical fiber type nonlinear loop mirror can be used.

（参考例の具体例２）
図５は、参考例の具体例２の光信号処理装置の構成を示す図である。
本具体例２の光信号処理装置は、図１に示す参考例の光信号処理装置と同じ構成を有するが、光遅延導波路アレイ１３の中間点にＴＥ／ＴＭ変換器１８が挿入されている。
このようにすると、光遅延導波路アレイ１３が複屈折を有している場合にも、装置全体としては偏波依存性のない動作を実現することができる。 ( Specific example 2 of reference example )
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an optical signal processing device according to the second specific example of the reference example .
The optical signal processing apparatus of the second specific example has the same configuration as the optical signal processing apparatus of the reference example shown in FIG. 1, but a TE / TM converter 18 is inserted at the midpoint of the optical delay waveguide array 13. .
In this way, even when the optical delay waveguide array 13 has birefringence, the operation as a whole can be realized without polarization dependency.

（参考例の具体例３）
図６は、参考例の具体例３の光信号処理装置の構成を示す図である。
本具体例３の光信号処理装置は、図１に示す参考例の光信号処理装置と同じ構成を有するが、光ゲート１６が合波を行う多モード干渉光カプラ１５の後ではなく、光遅延導波路アレイ１３のそれぞれに設置されている。このようにしても、図１の参考例と全く同じ機能を提供することができる。
さらに、この場合には、それぞれの光ゲート１６の利得（あるいは損失）を調整することで振幅調整機能を備えさせることができる。 ( Specific example 3 of reference example )
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the optical signal processing device according to the third specific example of the reference example .
The optical signal processing apparatus of the third specific example has the same configuration as the optical signal processing apparatus of the reference example shown in FIG. 1, but the optical delay is not after the multimode interference optical coupler 15 in which the optical gate 16 performs multiplexing. Each of the waveguide arrays 13 is installed. Even in this case, the same function as the reference example of FIG. 1 can be provided.
Furthermore, in this case, an amplitude adjustment function can be provided by adjusting the gain (or loss) of each optical gate 16.

ただし通常、光ゲート１６において利得（あるいは損失）を調整すると光の位相シフト量も変化するので、本具体例３の光信号処理装置ではこれを補償するための位相調整器１９をそれぞれの光遅延導波路アレイ１３に設けている。この位相調整器１９により、光の位相シフトを補償できる。
なお、振幅調整に伴う位相シフトを考慮して光遅延導波路アレイ１３を設計すれば、このような位相調整器１９を用いなくてもよい。 However, usually, when the gain (or loss) is adjusted in the optical gate 16, the amount of phase shift of the light also changes. Therefore, in the optical signal processing device of this specific example 3, the phase adjuster 19 for compensating for this is provided for each optical delay. It is provided in the waveguide array 13. This phase adjuster 19 can compensate for the phase shift of light.
If the optical delay waveguide array 13 is designed in consideration of the phase shift accompanying the amplitude adjustment, such a phase adjuster 19 may not be used.

なお、図６に示す本具体例３の光信号処理装置では光ゲート１６により振幅調整機能を実現するとしたが、参考例はこれに限定されるものではなく、例えば図７に示すように、各光遅延導波路アレイ１３に光ゲート１６とともに振幅調整器１４を配置しても構わない。 In the optical signal processing apparatus according to the third specific example shown in FIG. 6, the amplitude adjustment function is realized by the optical gate 16, but the reference example is not limited to this. For example, as shown in FIG. The amplitude adjuster 14 may be disposed in the optical delay waveguide array 13 together with the optical gate 16.

（実施形態）
図８に本発明の実施形態に係る光信号処理装置の構成を示す。
図８に示すように、実施形態の光信号処理装置は、基板２０上に、入力用光導波路２１と、入力された光信号を分岐する多モード干渉光カプラ２２と、分岐された光信号に遅延を与える第１の光遅延導波路アレイ２３と、第１の光遅延導波路アレイ２３に設けられた光ゲート２４と、第１の光遅延導波路アレイ２３を入力とするＮ×Ｎ光スイッチ２５と、Ｎ×Ｎ光スイッチ２５の出力に接続された第２の光遅延導波路アレイ２６と、第２の光遅延導波路アレイ２６に設けられた位相調整器２７と、第２の光遅延導波路アレイ２６からの光信号を合波する多モード干渉光カプラ２８と、多モード干渉光カプラ２８の出力ポートに接続された出力用光導波路２９とを備える。 (Implementation form)
Shows the configuration of an optical signal processing apparatus according to the implementation embodiments of the present invention in FIG.
As shown in FIG. 8, the optical signal processing device implementation form, on the substrate 20, an input optical waveguide 21, a multimode interference optical coupler 22 which branches the input optical signal, branched optical signal the delaying a first optical delay waveguide array 23, an optical gate 2 4 provided on the first optical delay waveguide array 23, N × N which receives the first optical delay waveguide array 23 An optical switch 25; a second optical delay waveguide array 26 connected to the output of the N × N optical switch 25; a phase adjuster 27 provided in the second optical delay waveguide array 26; A multimode interference optical coupler 28 that combines optical signals from the optical delay waveguide array 26 and an output optical waveguide 29 connected to the output port of the multimode interference optical coupler 28 are provided.

ここで、実施形態では、光分岐する手段、および光合波する手段としてそれぞれ多モード干渉光カプラ２２、２８を用いているが、これはこの構成が小型で安定な光分岐、および光合波を提供できるからである。しかしながら、本発明はこの例に限定されるものでなく、例えば方向性結合器をツリー状あるいはタップ状に接続したものなど、他の光分岐手段、他の光合波手段も用いることができる。 Here, in the implementation form, means for optical branching, and is used multimode interference optical coupler 22 and 28 respectively as a means for optical multiplexing, which is stable optical branching this configuration small, and the optical multiplexing This is because it can be provided. However, the present invention is not limited to this example, and other optical branching means and other optical multiplexing means such as a directional coupler connected in a tree shape or a tap shape can be used.

図８に示す実施形態のＮ×Ｎ光スイッチ２５の構成例を図９に示す。図９に示すように、Ｎ×Ｎ光スイッチ２５は、ノンブロッキング構成のマトリクススイッチとなっている。図９のマトリクススイッチでは、丸１〜丸５の入力ポートとＡ〜Ｅの出力ポートを備え、両者がクロスするように配置されている。それぞれの交点にはマッハツェンダ型光スイッチ４１の熱光学スイッチが配置されており、それぞれのスイッチの状態に応じて、丸１〜丸５の入力ポートに入力された光信号は、スイッチの状態に応じてＡ〜Ｅの出力ポートヘとそれぞれ接続される。ここで、図９に示すＮ×Ｎ光スイッチ２５は熱光学を用いて実現されるとしたが、これはこの構成が安定で小型なスイッチを実現できるからである。しかしながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、電気光学効果を用いたスイッチ、マイクロマシンを用いたスイッチ、光−光変調を用いたスイッチなど、他のスイッチング手法によっても実現できる。 A configuration example of a N × N optical switch 25 of the implementation form is shown in Fig 8 is shown in FIG. As shown in FIG. 9, the N × N optical switch 25 is a non-blocking matrix switch. The matrix switch of FIG. 9 includes round 1 to round 5 input ports and A to E output ports, which are arranged so as to cross each other. Thermoelectric switches of Mach-Zehnder type optical switches 41 are arranged at the respective intersections. Depending on the state of each switch, the optical signal input to the input port of circle 1 to circle 5 depends on the state of the switch. Are connected to the output ports A to E, respectively. Here, it is assumed that the N × N optical switch 25 shown in FIG. 9 is realized using thermo-optics, and this is because this configuration can realize a stable and compact switch. However, the present invention is not limited to this example, and can be realized by other switching methods such as a switch using an electro-optic effect, a switch using a micromachine, and a switch using light-light modulation.

さらに、図９に示すＮ×Ｎ光スイッチ２５ではスイッチをノンブロッキング構成としたが、これはこの構成が他の接続状態に影響を与えずにスイッチの状態を切り替えられるからである。しかしながら本発明はこの例に限定されるものではなく、ノンブロッキングな構成でなくとも実現できる。   Furthermore, the N × N optical switch 25 shown in FIG. 9 has a non-blocking configuration because this configuration can switch the switch state without affecting other connection states. However, the present invention is not limited to this example, and can be realized without a non-blocking configuration.

次に、実施形態の光信号処理装置の動作について、図面を用いて詳細に説明する。図１０は、図８に示す実施形態に係る光信号処理装置により、時間軸上で多重化された光信号の入れ替えを行った例を示した図である。 Next, the operation of the optical signal processing device implementation mode will be described in detail with reference to the drawings. 10, by the optical signal processing device according to the implementation embodiments are shown in FIG. 8 is a diagram showing an example in which the replacement of the multiplexed optical signal on the time axis.

今、５系列の光信号［ｂ４，ｂ３，ｂ２，ｂ１，ｂ０］が時間軸上で多重化されているとする。このとき入力信号は、第１の多モード干渉光カプラ２２により分岐され、第１の遅延導波路アレイ２３によりそれぞれタイムスロットずつ遅延を受ける。
続いて、それぞれの光信号はゲート２４により各系列の信号が同じタイミングとなるように切り出される。 Assume that five series of optical signals [b 4 , b 3 , b 2 , b 1 , b 0 ] are multiplexed on the time axis. At this time, the input signal is branched by the first multimode interference optical coupler 22 and delayed by the time slot by the first delay waveguide array 23.
Subsequently, each optical signal is cut out by the gate 24 so that the signals of each series have the same timing.

多重分離された光信号は、続いてＮ×Ｎ光スイッチ２５へと導かれる。Ｎ×Ｎ光スイッチ２５では、スイッチの状態に従って、各信号系列が第２の光遅延導波路アレイ２６の各光遅延導波路へと、所望の組み合わせで導かれる。その後、各信号系列はそれぞれタイムスロットずつ遅延を受けて、合波用の多モード干渉光カプラ２８で合波されて出力用光導波路２９へと導かれる。   The demultiplexed optical signal is then guided to the N × N optical switch 25. In the N × N optical switch 25, each signal series is guided to each optical delay waveguide of the second optical delay waveguide array 26 in a desired combination according to the state of the switch. Thereafter, each signal series is delayed by a time slot, and is multiplexed by the multiplexing multimode interference optical coupler 28 and guided to the output optical waveguide 29.

この結果、入力信号は時間軸上で入れ替えられて、例えばこの場合には［ｂ３，ｂ１，ｂ２，ｂ０，ｂ４］となって、出力用光導波路２９から得られる。
従って、本発明の第２実施形態に係る光信号処理装置によれば、時間軸上で多重化された光信号を光のままで、タイムスロットを入れ替えるなどの処理を行うことができる。 As a result, the input signal is exchanged on the time axis. In this case, for example, [b 3 , b 1 , b 2 , b 0 , b 4 ] is obtained from the output optical waveguide 29.
Therefore, according to the optical signal processing device according to the second embodiment of the present invention, it is possible to perform processing such as switching time slots while keeping the optical signal multiplexed on the time axis as light.

なお、本発明の実施形態の光信号処理装置においても、図５のように光遅延導波路アレイ２３、２６の中途にＴＥ／ＴＭ変換器を挿入すると、偏波無依存な動作を得ることが可能である。 Also in the optical signal processing device implementation form of the present invention, inserting a TE / TM converter in the middle of the optical delay waveguide array 23 and 26 as shown in FIG. 5, to obtain the polarization independent operation It is possible.

以上、詳細に説明したように、実施形態の光信号処理装置によれば、入力された光信号を複数に分岐する光分岐手段と、遅延量の異なる光遅延導波路アレイと、光遅延導波路アレイに導かれた光信号を時間軸上でゲートする光ゲートと、ゲートされた光信号を入れ替える光スイッチと、光スイッチで入れ替えられた光信号にそれぞれ遅延を与える光遅延導波路アレイと、遅延を受けた光信号を合渡する光合波手段とを用いているので、入力された時間多重された光信号のスロットを入れ替えるなどの処理が可能となり、光領域で高速な光信号を取り扱う光信号処理装置を提供できる。 As described above in detail, according to the optical signal processing device implementation form, an optical splitting means for splitting the input optical signal into a plurality, and different optical delay waveguide array of delay optical delay guide An optical gate that gates an optical signal guided to the waveguide array on a time axis, an optical switch that replaces the gated optical signal, an optical delay waveguide array that delays the optical signal replaced by the optical switch, and Since optical multiplexing means that passes the delayed optical signal is used, processing such as switching the slot of the input time-multiplexed optical signal becomes possible, and light that handles high-speed optical signals in the optical domain A signal processing device can be provided.

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.

参考例に係る光信号処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical signal processing apparatus which concerns on a reference example . 光振幅調整装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an optical amplitude adjustment apparatus. 参考例に係る光信号処理装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the optical signal processing apparatus which concerns on a reference example . 参考例の具体例１の光信号処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical signal processing apparatus of the specific example 1 of a reference example . 参考例の具体例２の光信号処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical signal processing apparatus of the specific example 2 of a reference example . 参考例の具体例３の光信号処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical signal processing apparatus of the specific example 3 of a reference example . 参考例の具体例３の光信号処理装置の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the optical signal processing apparatus of the specific example 3 of a reference example . 本発明の実施形態に係る光信号処理装置の構成を示す図である。It is a diagram showing a configuration of an optical signal processing apparatus according to the implementation embodiments of the present invention. Ｎ×Ｎ光スイッチの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a NxN optical switch. 本発明の実施形態に係る光信号処理装置の動作を説明するための図である。It is a diagram for explaining the operation of the optical signal processing apparatus according to the implementation embodiments of the present invention. 従来の信号処理装置の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the conventional signal processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１０…基板、１１…入力用光導波路、１２…多モード干渉光カプラ、１３…光遅延導波路アレイ、１４…光振幅調整部、１５…多モード干渉光カプラ、１６…光ゲート、１７…出力用光導波路、１８…ＴＥ／ＴＭ変換器、１９…位相変調器、２０…基板、２１…入力用光導波路、２２…多モード干渉光カプラ、２３…光遅延波路アレイ、２４…光ゲート、２５…Ｎ×Ｎ光スイッチ、２６…光遅延導波路アレイ、２７…位相調整器、２８…多モード干渉光カプラ、２９…出力用光導波路、４０…薄膜ヒータ、４１…マッハツェンダ型光スイッチ、１１０…光タップ、１１１…光・電気変換回路、１１２…電子回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Board | substrate, 11 ... Input optical waveguide, 12 ... Multimode interference optical coupler, 13 ... Optical delay waveguide array, 14 ... Optical amplitude adjustment part, 15 ... Multimode interference optical coupler, 16 ... Optical gate, 17 ... Output 18 ... TE / TM converter, 19 ... phase modulator, 20 ... substrate, 21 ... input optical waveguide, 22 ... multimode interference optical coupler, 23 ... optical delay waveguide array, 24 ... optical gate, 25 ... N * N optical switch, 26 ... optical delay waveguide array, 27 ... phase adjuster, 28 ... multimode interference optical coupler, 29 ... output optical waveguide, 40 ... thin film heater, 41 ... Mach-Zehnder type optical switch, 110 ... Optical tap, 111 ... Optical / electrical conversion circuit, 112 ... Electronic circuit

Claims (5)

基板上に、
入力用光導波路と、
前記入力用光導波路に入力された光をＮ（２以上の整数）に分岐する光分岐手段と、
前記光分岐手段の各出力ポートに接続され、それぞれタイムスロットずつ異なる遅延時間を与えるＮ本の第１の光遅延導波路アレイと、
前記第１の光遅延導波路アレイの各々に設けられ、各系列の信号が同じタイミングとなるように切り出す光ゲート手段と、
前記第１の光遅延導波路アレイから入力された各光信号をスイッチの状態に従って各出力ポートに導くＮ入力Ｎ出力光スイッチと、
前記Ｎ入力Ｎ出力光スイッチの各出力ポートに接続され、それぞれタイムスロットずつ異なる遅延時間を与えるＮ本の第２の光遅延導波路アレイと、
前記第２の光遅延導波路アレイからの光信号を合波する光合波手段と、
前記光合波手段の出力ポートに接続された出力用光導波路とを備えたことを特徴とする光信号処理装置。 On the board
An input optical waveguide;
Light branching means for branching light input to the input optical waveguide into N (an integer of 2 or more);
N first optical delay waveguide arrays that are connected to the respective output ports of the optical branching means and give different delay times by respective time slots ;
An optical gate means provided in each of the first optical delay waveguide arrays, and cut out so that signals of each series have the same timing ;
An N-input N-output optical switch that guides each optical signal input from the first optical delay waveguide array to each output port according to the state of the switch;
N second optical delay waveguide arrays that are connected to the output ports of the N-input N-output optical switch and give different delay times for each time slot ;
Optical multiplexing means for multiplexing optical signals from the second optical delay waveguide array;
An optical signal processing apparatus comprising: an output optical waveguide connected to an output port of the optical multiplexing means. 前記請求項１に記載の光信号処理装置において、
前記第２の光遅延導波路アレイの各々に位相調整手段を備えたことを特徴とする光信号処理装置。 The optical signal processing device according to claim 1,
An optical signal processing apparatus comprising a phase adjusting unit in each of the second optical delay waveguide arrays. 前記請求項２に記載の光信号処理装置において、
前記第１及び第２の光導波路アレイ、及び前記入出力用光導波路がそれぞれ石英系光導波路であり、
前記位相調整手段が前記各石英系光導波路上に形成された薄膜ヒータであり、
前記Ｎ入力Ｎ出力光スイッチが前記各石英系光導波路上に形成された薄膜ヒータを具備したマッハツェンダ型干渉計であることを特徴とする光信号処理装置。 In the optical signal processing device according to claim 2,
The first and second optical waveguide arrays and the input / output optical waveguides are silica-based optical waveguides, respectively.
The phase adjusting means is a thin film heater formed on each quartz optical waveguide ,
Optical signal processing device which is a pre-Symbol N Mach-Zehnder interferometer input N output optical switch comprises a thin film heater formed on the respective silica-based optical waveguide on. 前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光信号処理装置において、
前記光分岐手段および前記光合波手段のいずれか一方あるいは両方が、多モード干渉光カプラであることを特徴とする光信号処理装置。 In the optical signal processing device according to any one of claims 1 to 3,
One or both of the optical branching means and the optical multiplexing means are multimode interference optical couplers. 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光信号処理装置において、
前記光遅延導波路アレイの途中にＴＥ／ＴＭ変換手段を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
In the optical signal processing device according to any one of claims 1 to 4,
An optical signal processing apparatus comprising TE / TM conversion means in the middle of the optical delay waveguide array.
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