JP4052082B2 - Demultiplexer and optical switching device using the same - Google Patents

Demultiplexer and optical switching device using the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光周波数多重通信(光波長多重通信)において、周波数多重(波長多重)された光信号を分波する、分波器、及びそれを用いた光スイッチング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
昨今のインターネットトラフィックの増大に伴い、光通信にはますますの高速化、大容量化が要求されている。一般に、光通信の大容量化を実現するための技術として用いられている高密度波長多重通信(DWDM)技術では、あるノードにおいて特定の波長バンド内に複数の波長を多重化した光を合波器によって合波して1本の光ファイバで送信し、その光を受信ノードにおいて分波器により分波している。受信ノードにおいて分波された光は、ルーティング、スイッチング等が施され、宛先ごとに振り分けられる。
【0003】
このような分波、合波、スイッチング、ルーティング等の機能を担うOXC(Optical cross connect)、OADM(Optical add-drop multiplexer)等のノード構成は、ノード装置に要求されるパフォーマンス、分波器やスイッチ等の要素技術の仕様(損失等)、及びそれらのコスト等を考慮して、さまざまな構成が提案されている。その中でも、昨今注目されているのが、波長バンド単位でスイッチングを行う光スイッチと、波長変換を行う電気スイッチを融合した階層構成による、トランスペアレント・オプティカルクロスコネクト(Transparent OXC)装置である。
【0004】
図34は、トランスペアレントOXC装置の一般的な構成を示す図である。図34を参照すると、トランスペアレントOXC装置は、波長バンド単位でスイッチを行う光スイッチ(波長バンドスイッチ)102と、波長変換を行う電気スイッチ103を融合した階層構成からなる。光スイッチ102は、波長単位又は波長バンド単位でスイッチングが行われる。光スイッチ102は波長変換機能を有さない。光スイッチ102のadd-drop(アド−ドロップ)ポートには、電気スイッチ103や3R再生中継を行うトランスポンダを介してクライアント装置105が接続される。
【0005】
このような階層構成にすることにより、クライアント装置105にドロップ(drop)する信号、及びクライアント装置105からアド(add)される信号のみ、オペイク(OEO)スイッチポートを仲介し、ノードをスルーする信号に関しては、オペイク(OEO)スイッチポートを仲介することなくスイッチングを行うことができるため、コスト的に高価となるオペイク(OEO)スイッチを全ポート数分用意する必要がなく、低コスト化を図れる等のメリットがある。
【0006】
トランスペアレントOXC装置において、分波器(フィルタ)104は、波長多重された光信号を複数の波長バンドへ分割する機能を担っており、その分割の仕方によっていくつかのタイプに分けられる。
【0007】
図35に示すインターリーバーは「波長スプリッタ」とも呼ばれ、図35に示すように、複数の波長を2つの隔波長群へ分割する。インターリーバーに関しては以下の文献が参照される(例えば特許文献1、2)。
【0008】
【特許文献1】
米国特許第6, 130, 971号明細書
【特許文献2】
米国特許第6, 208, 444号明細書
【0009】
トップフラット((Top-flat)AWG回路は、図36に示すように、ある一定数の波長(図36では、2つ)ずつ、複数の波長バンドへの分割を行う。Top-flat AWGの詳細に関しては、例えば以下の文献が参照される。
【0010】
【非特許文献1】
K. Okamoto, et al., “Flat spectral response arrayed-waveguide grating multiplexer with parabolic waveguide horns” Electoron. Lett., Vol 32 No. 18 pp.1661-1662, August 1996.
【0011】
図37に示すバンドフィルタは、図示のように、短波長側、長波長側の2つの波長バンドへ分割する。
【0012】
なお、AWGは、透過バンドプロファイルが矩形に近いTop-flatタイプのみではなく、透過バンドプロファイルがガウシアン(Gaussian)タイプのGaussian AWGも、装置の仕様に応じて用いられ得る。AWGに関しては、例えば、以下の文献が参照される。
【0013】
【非特許文献2】
H. Takahashi, et al., “Arrayed-waveguide grating for wavelength division multi/demultiplexer with nanometre resolution” Electoron. Lett., Vol 26 No. 2 pp.87-88, 1990.
【0014】
このように、図34のトランスペアレントOXC装置に用いられる分波器104としては、種々の形態があり、通常は、要求されるノード装置のパフォーマンス、各分波器の損失等の仕様、及びコスト等を考慮して、選択されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上に示したような従来の分波器では、いずれの分波器でも波長バンド幅は分波器固有のものであり、この波長バンド幅を変化させることは、いずれの分波器でも不可能である。例えば、図38に示すように、波長多重された8つの波長λ1〜λ8を、低波長側から2つずつ、4つのパスバンドに分割する分波器を例にとると、図示されたバンド1(BAND1)〜バンド4(BAND4)の4つのパスバンドは、光スイッチ102(図34参照)で進路を切り替えられて4つのファイバ1(fiber1)〜ファイバ4(fiber4)のいずれかに出力されるが、4つのファイバのいずれに出力される波長(群)も、そのパスバンドは、分波器104(図34参照)の固有パスバンドで決定されてしまう。
【0016】
即ち、パスバンドを変更することが不可能であるため、例えば図39に示すように、バンド1、2は、図38と同様であるが、バンド3を縮小し、バンド4を拡大して、バンド3の選択波長を1つ、バンド4の選択波長を4つに変更するような分波は、不可能であった。そして、このことが、現在、ネットワークの柔軟で効率的な運用の妨げになっている。
【0017】
もし、限られた波長バンド(図38、図39で言えば、λ1〜λ8までの全体の波長バンド)を、複数の波長パスバンドに分割する際、複数のパスバンドの担うバンドをスケーラブルに任意に設定することができれば、すなわち、例えば、図38に示すパスバンド設定から、図39に示すパスバンド設定への変更、又はその逆の変更を任意に行うことができれば、限られた波長バンドを出力先の需要に応じて臨機応変に変更可能な、柔軟で効率的なネットワーク運用が可能であり、コスト的にも大変有利になる。
【0018】
さらに、分波後の複数の波長パスバンドのバンド幅と、波長パスバンドの中心波長が独立に制御可能であれば、ネットワーク運用の観点からは、さらに有利になる。
【0019】
したがって、本発明の主たる目的は、分波後の波長パスバンドをスケーラブルに任意に設定可能とし、波長バンド単位でスイッチを行う光スイッチと、波長変換を行う電気スイッチを融合した階層構成からなるトランスペアレントOXC装置に用いて好適な分波器及び該分波器を用いた光スイッチング装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る分波器は、定められた波長帯域内で波長多重された複数の光を分波する際、波長パスバンド波長パスバンドの中心波長とが独立に制御可能に構成される
【0023】
本発明において、屈折率変調多層構造の屈折率制御を電気、光、温度により行う。本発明において、電気による制御として液晶への電圧印加、及び、電気光学効果を示す材料への電圧印加が用いられる。
【0026】
さらに、上記目的を達成する本発明の他のアスペクトにおいて、上記分波器のうち、いずれか複数の分波器と光スイッチを組み合わせた分波モジュールが提供され、さらに該分波モジュールを用いて光スイッチング装置が提供される。
【0027】
また、上記目的を達成する本発明の他のアスペクトにおいて、上記分波器のうち、いずれかの分波器を用いた光スイッチング装置が提供される。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0029】
[第一の実施の形態]
本発明の第一の実施の形態の構成及び動作の概略について説明する。図1は、本実施の形態の分波器の構成を説明するための斜視図である。図1に示されるように、本発明の第一の実施の形態における分波器は、屈折率変調多層構造からなり、その屈折率変調制御機構をもつ光学フィルタ部1001と、アクチュエータ1002と、光ファイバ1003とを備え、これらは、実装パッケージ1004に実装されている。
【0030】
図2は、本発明の第一の実施の形態の分波器を説明するための斜視図である。図3は、本発明の第一の実施の形態の分波器の構成を説明するための平面図である。図4は、本発明の第一の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の上面(レイアウト)を示す図である。
【0031】
図2、図3に示されるように、本実施の形態に係る分波器は、実装パッケージ4に実装された、光学フィルタ部1と、アクチュエータ2と、光ファイバ3からなる。光ファイバ3と光学フィルタ部1は、実装の際、光の結合効率が最大となるように、光学レンズ(不図示)等を介して、又は、光ファイバ3の先端をレンズ状に加工するなどして結合される。また、必要により、光学フィルタ部1と光ファイバ3間での光の不要な共振を抑えるため、光学フィルタ部1及び光ファイバ3の端面には、AR(反射防止)コートがなされる。
【0032】
また、光学フィルタ部1は、図4に示されるように、可動ミラー部11と、固定ミラー部12と、可動ミラー部11内にそれぞれ充填された液晶21A〜21Dへ電圧を印加するために対向配置される透明電極13A及び13B〜16A及び16Bと、固定ミラー部12内にそれぞれ充填された液晶21F〜21Hへ電圧を印加するために対向配置される透明電極17A及び17B〜透明電極20A及び20Bを備えている。
【0033】
可動ミラー部11及び固定ミラー部12内に充填された液晶21A〜液晶21Hに、透明電極13A及び13B〜透明電極20A及び20Bを介して、電圧を印加することにより、液晶21A〜液晶21Hの屈折率を変化させ、可動ミラー部11及び固定ミラー部12全体の反射率を変化させることにより、光学フィルタ部1を透過する波長パスバンドを変化させる。これにより、可動ミラー部11に入射する波長多重された入射信号光λ1〜λnのうち、固定ミラー部12から出射される透過出力信号光λiのパスバンドを変化させることができる。
【0034】
[構成要素ごとの働き]
次に本発明の第一の実施の形態に係る分波器の構成要素ごとの働きを詳細に説明する。
【0035】
まず、本発明の分波器の波長フィルタ部(図2の光学フィルタ部1)について詳細に説明する。
【0036】
本実施の形態において、分波器の光学フィルタ部は、波長フィルタとして良く知られているファブリペロー・エタロン構造を取っている。ファブリペロー干渉型光学フィルタでは、平行に対向した2枚のミラーの間隙(キャビティ)に位相条件の合致する波長光だけが共鳴透過する。そして、2枚のミラーの反射率が、透過光スペクトルの波長パスバンドを決定する。共振器を構成する一対のミラーは、規則的な屈折率変調周期構造を持っており、このような構造は、「フォトニック結晶」と呼ばれている。
【0037】
フォトニック結晶中の光の振る舞いは、半導体中の電子のエネルギーバンドに相当するフォトニックバンドという概念を用いて説明される。半導体中では、周期的ポテンシャルの存在により、電子が固有のモードを持ち得ない周波数領域が存在するのと同様に、フォトニック結晶中では、光が固有のモードを持ち得ない周波数領域である、フォトニックバンドギャップが存在する。このフォトニックバンドギャップは、一般に、屈折率周期構造の屈折率変調が強いほど、広帯域に渡って開く。
【0038】
図4において、可動ミラー部11に、波長多重光λ〜λが入射されると、フォトニックバンドギャップ内にある波長帯域において、(1)式を満足する波長λの信号光のみが共鳴透過して、固定ミラー部12から出射される。
【0039】
λ=2L/m …(1)
【0040】
ここで、Lは、一対のミラー間(光学)距離、即ちキャビティ長であり、mは、整数である。
【0041】
フォトニック結晶からなる可動ミラー部11又は固定ミラー部12を、図5に示す。可動ミラー部11又は固定ミラー部12は、矩形型の空孔が形成された構造材層30と、当該空孔に充填された液晶31との周期構造からなる1次元フォトニック結晶からなっている。各層厚diは、フィルタ動作帯域の真空中での中心波長をλ、各層の屈折率をniとして、(2)式のように決定される。
【0042】
i=kλ/4ni …(2)
【0043】
ここで、λが、分波器の波長パスバンドの中心波長となる。kは、奇数の整数である。
【0044】
1次元フォトニック結晶からなるミラー部を、ミラーとして機能させるためには、kは奇数であることが必要である。
【0045】
固定ミラー部12(図4参照)から出射される光の波長パスバンドは、可動ミラー部11及び固定ミラー部12(図4参照)の反射率で決定される。具体的には、ミラーの反射率が大きいほど、波長パスバンドは狭小化し、ミラーの反射率が小さいほど、波長パスバンドは拡大化する。そして、ミラーの反射率は、構造材層30(図5参照)と、空孔に充填された液晶31(図5参照)間の、屈折率変調の強さ、繰り返し周期構造の数、及び、上式(2)のkの値により決定される。
【0046】
この屈折率変調の強さ、周期構造の数、及びkの値は、実際には、要求される波長パスバンドの可変帯域、繰り返し周期構造作製プロセス上の制限事項(プロセスアスペクト比他)などの諸条件を勘案した上で、選択される。
【0047】
以上のようなミラーを構成する構造材層30(図5参照)として何を選ぶかについては、本発明に係る分波器の用途、及び作製プロセスに応じて適宜選択される。即ち、可動ミラー部11及び固定ミラー部12(図4参照)のフォトニックバンドギャップが、光通信の波長帯域(Cバンド、Lバンド、及びSバンド)全体を十分にカバーする必要があるため、構造材層30と液晶31(図5参照)間の屈折率変調の強さは、十分大きいことが必要である。このことに加え、作製プロセスにより、ミラー作製の可能な材料であることが必要である。即ち、採用されるプロセスにより、最適な材料が異なりうる。例えば、マイクロマシーニングによる加工プロセスならば、既に半導体微細加工技術の分野において十分な実績があり、かつ、高屈折率を有するSiが好適とされる。また、GaAs、InP等も、Siに準ずる材料として用いることができる。また、スパッタリングによる作製プロセスならば、Si等が好適である。
【0048】
また、液晶31(図5参照)に要求される特性としては、構造材層30との屈折率変調によって生成されるフォトニックバンドギャップが、光通信波長帯域を十分にカバー可能であり、かつ、所望の波長パスバンド変化量が得られるだけの屈折率異方性の大きさを備えたものであることが必要である。具体的には、ネマチック液晶、コレステリック液晶、強誘電性液晶などがあげられる。配向の変化による屈折率変化が大きいという意味では、ネマチック液晶が望ましいが、これは、要求される屈折率変化の大きさ如何によって、他の液晶材料も適宜、選択しうることは勿論である。
【0049】
さらに、透明電極13A及び13B〜透明電極20A及び20B(図4参照)の材質としては、酸化スズをドープした酸化インジウムや酸化スズの薄膜を用いることが出来る。
【0050】
なお、構造材層30、液晶31(図4参照)に好適であるとして、説明した上記の材料及びその特性は、本発明において、所望の機能をもつ波長フィルタを実現するための一例であり、本発明はかかる材料及び特性にのみに限定されるものでないことは勿論である。例えばSiよりもさらに高屈折率を有する材料を、高アスペクト比に精度良く作製するプロセスが開発されれば、それに合致した構造材層、及び液晶が適宜、選択されうる。
【0051】
また、本実施の形態では、ミラー部の液晶の屈折率を電圧を印加することにより変化させて用いるため、屈折率の値により、(2)式のd値(図5のdlc)が異なってくる。このため、設計時のdlc物理長は、可変とする液晶の屈折率の範囲内のいずれかの場合のdlc物理長とする。
【0052】
このように設計した後、実際に液晶の屈折率を変化させると、dlcにずれが生じてくるため、波長パスバンドばかりでなく、波長パスバンド中心波長λまでが変化するという事態が生じる。このため、この波長パスバンド中心波長λの変化を相殺する方向に、キャビティ長を変化させることにより、波長パスバンド中心波長λの位置を保持する。この点については、後述する本実施の形態の動作の説明で詳細に説明する。
【0053】
次に、本実施形態における分波器のアクチュエータ部(図2、図3の2)について説明する。
【0054】
本実施形態の分波器のアクチュエータ部に要求される特性としては、光通信用途での所望波長パスバンド中心波長λiの変化量を賄いうるアクチュエート機構であり、かつ、そのアクチュエート範囲内で、十分なミラー平行精度を確保できるようなアクチュエート機構であればよい。具体的には、電極間に働く静電引力及び斥力を用いた静電駆動型アクチュエータ、電磁誘導の原理により磁化された磁性体間に働く磁気力を利用する電磁駆動によるアクチュエータ等が、適宜、選択される。
【0055】
また、本発明においては、上記したように、可動ミラー部11と固定ミラー部12(図4参照)間の間隙をアクチュエータによりメカニカルに変化させる構成に限定されるものでない。例えば以下の(a)乃至(d)なども、適宜、選択可能である。
【0056】
(a)可動ミラー部11と固定ミラー部12間の間隙を、液晶を充填可能な構成として、液晶を充填した後、当該液晶に電圧を印加することにより、間隙間の実効光路長を変化させて、所望の波長パスバンドの中心波長λiを変化させる。
【0057】
(b)可動ミラー部11と固定ミラー部12間の間隙間に、電圧の印加により屈折率変化を生じる電気光学効果(ポッケルス効果)を示す材料、例えばLiNbO結晶を用いて、同様に間隙間の実効光路長を変化させて所望の波長パスバンドの中心波長λiを変化させる。
【0058】
(c)可動ミラー部11と固定ミラー部12間の間隙間に光の照射によって屈折率変化を生じる材料、例えばスピロ有機化合物等を充填して、光の照射により間隙間の実効光路長を変化させて所望の波長パスバンドの中心波長λiを変化させる。
【0059】
(d)可動ミラー部11と固定ミラー部12間の間隙間に温度変化によって屈折率変化を生じる材料、例えばシリコンオイル等を充填して、温度変化により間隙間の実効光路長を変化させて所望の波長パスバンドの中心波長λiを変化させる。
【0060】
[製造方法の説明]
次に、本実施の形態の分波器の製造方法の一具体例について説明する。図6は、本実施の形態の分波器の断面構成を模式的に示す図である。
【0061】
図6に示すように、まず、使用波長帯域(今の場合、光通信の波長帯域)で透明な材料、例えばガラスで構成された基板40を用意し、ガラス基板40上にSi41A、酸化スズによる透明電極42A、SiO酸化層43A、酸化スズによる透明電極42Bをスパッタリングにより作製する。この作製プロセスを4周期繰り返し、最後に、Si41Eを製膜する。Si層厚d、SiO層厚dlcは、以下の通りとした。
【0062】
即ち、分波器の波長パスバンドの中心波長λ((2)式のλ)を、光通信での使用波長1.55μmとし、Siの屈折率3.5、後述する液晶の電圧印加時屈折率1.1より、(2)式のm=1として、
=0.111μm
lc=0.352μm
とした。
【0063】
透明電極42A、42Bの層厚は、光損失の観点から、電圧印加のためのワイヤボンディングを行える範囲内で、なるべく薄くすることが好ましい。なお、スパッタリングによる製膜レート他の製膜条件は、膜表面の平滑性に大きく影響する。一般に、ファブリペロー・エタロン型の波長フィルタにおけるミラー表面は、波長の1/100程度の平坦度が要求される。このことから、本実施の形態では、0.01〜0.02μmレベルの平滑性を達成しうる製膜条件で、製膜を行った。
【0064】
上記のように製膜した多層膜44に、図8に示すように溝を作製した。そして、溝を作製した多層膜44をHF水溶液に浸し、酸化膜(SiO膜)をエッチングにより除去した。この際、溝の上部の位置の酸化膜が除去された段階でエッチングを終了し、溝の上部以外の部分の酸化膜がスペーサーとして残るよう注意する。
【0065】
スペーサを含む多層膜を、図8に示すように切り出し、犠牲層エッチングにより空隙となったスペースに、液晶を毛管力により充填した。ここで、液晶は、ネマチック液晶の一つとして知られる図13の分子構造のものを用いた。
【0066】
なお、上記液晶の屈折率の電圧による変化は、上記と同様のスペース内に充填した液晶による光の回折ピークの移動量を測定することにより、予め測定しておく。測定の結果、ここでは電圧無印加時の屈折率1.5から、電圧60V印加時の屈折率1.1まで変化することが分かった。
【0067】
以上のように作製したミラーを2つ用意し、図9のミラー46、47とする。
【0068】
上記ミラー46、47のうちいずれか一方、この実施の形態では、ミラー46を、図9に示すように、アクチュエータ48に実装した。本実施形態で採用したアクチュエータ48は、静電駆動型で2対の固定電極及び可動電極をもつ櫛歯構造のものとした。電極を2対としたのは、1対の場合よりも、アクチュエート精度が高く、ミラー平行精度が確保し易いためである。
【0069】
また、もう一方のミラー、すなわちこの実施の形態では、ミラー47を、ミラー46と平行に対向し、距離dcav隔てて固定した。
【0070】
cavは想定波長λ=1.55μmの2倍、即ち、
cav=3.10μm
とした。
【0071】
ミラー46を実装したアクチュエータ48及び光ファイバを、図9に示すように、パッケージ48−1に実装した。なお、本実施形態は、ファイバ端面をレンズ状に加工した光ファイバ49を採用し、また光ファイバ端面、及びミラー端面にARコートを施した。
【0072】
[動作の説明]
次に、本実施の形態の分波器の動作を具体的に説明する。図10は、本実施の形態の分波器の動作を説明するための図であり、図9の分波器にレーザ光を入射し、分光器の出力(透過光)をスペクトル分析するものである。図10を参照すると、可動ミラー46(図9参照)に相対する光ファイバ49の、可動ミラー46に相対する側の端面と反対側の端面から、波長可変レーザ161を用いて、波長λ=1.45μm〜1.62μmの光を連続的に入射し、固定ミラー47に相対する光ファイバ49の、固定ミラー47に相対する側の端面と反対側の端面を、光スペクトラムアナライザ162と接続した。そして、波長可変レーザ161により掃引させた波長λ=1.45μm〜1.62μmの光のうち、フィルタによって透過した光の成分及びそのパワーを、光スペクトラムアナライザ162で測定した。
【0073】
まず始めに、アクチュエータ48(図9参照)に電圧を印加せず、ミラー間キャビティ長dcavを、3.10μmに保ち、8つの液晶層を挟む8対の透明電極に同様に60Vを印加した状態で、フィルタによる透過光スペクトルを測定した。透過光スペクトルの測定結果を図11(A)に示す。図11(A)に示すとおり、透過光スペクトルは、設計通り、中心波長λ=1.55μmにピークを持つ透過光スペクトルとなった。このとき、スペクトルの半値幅は約0.1nmであった。
【0074】
次に、8つの液晶層を挟む8対の透明電極に印加していた電圧を除去し、その状態でフィルタによる透過光スペクトルを測定した。結果を図11(B)に合わせて示す。図11(B)に示すとおり、透過光スペクトルの中心波長は、λ=1.59μmにシフトした。これは、ミラー46、47のdlc長を、液晶に電圧を印加しない状態での液晶の屈折率を基準に設計したため、液晶に電圧を印加した場合の屈折率の変化により、最適なdlc長が変化したためである。この中心波長のシフトは、アクチュエータに電圧を印加することにより、ミラー間キャビティ長を変化させて補償した。即ち、この場合、固定電極、可動電極間に、キャビティ長を狭小化させる方向に電圧を印加し、図11(C)に示すように、中心波長を1.55μmに移動させた。また、このとき、スペクトルの半値幅は、約0.28nmであった。
【0075】
以上のように、本発明の第一の実施の形態の分波器によれば、中心波長を維持したまま、透過光スペクトルの半値幅、即ち、波長パスバンドを変化させることが可能である。この実施の形態では、液晶の屈折率変域の最小値と最大値の場合のパスバンドを測定したが、液晶に印加する電圧を最大値以下の任意の値に設定することにより、液晶の屈折率を任意に、スケーラブルに変化させることが可能である。かかる構成により、波長パスバンドも約0.1nm〜約0.28nmの間で任意に、スケーラブルに設定可能となる。
【0076】
なお、液晶は、上記した分子構造の液晶に限定されるものでなく、電圧の印加により所望の屈折率変化を生じる他の液晶材料も、適宜、選択しうる。
【0077】
なお上記実施の形態では、波長パスバンド中心波長λ=1.55μmとしての動作であるが、アクチュエータの稼働により、波長パスバンド中心波長λを独立にシフト可能なため、アクチュエータの稼働範囲内で、他の中心波長で波長パスバンド変更可能な分波器として用いることも可能である。但し、その場合は上記本発明の実施の形態の動作の説明に述べたように、設計上の中心波長(今の場合、λ=1.55μm)で用いる場合よりも、スペクトルの半値幅が若干拡大化するため、このことを考慮して、分波器の適用が行われる。
【0078】
以上、波長フィルタが、バルク型の場合について説明したが、上記した実施の形態と同様の作用効果は、導波路型の波長フィルタの屈折率変調多層構造に、上記と同様にして、液晶を充填し、該液晶の屈折率を変化させることによっても、得られる。
【0079】
また、本実施の形態の分波器では、フィルタの波長パスバンド帯域内の波長光が除かれた多重光を改めて入力ポートに入力すると、その多重光は当然ながらフィルタによって全反射させられるので、その際に、フィルタの出力ポートから逆に、波長パスバンド帯域内の波長光を入力させると、フィルタによる反射光に、出力ポートから入力した波長パスバンド内波長光が重畳される形となるため、合波器として用いることも可能である。この用途は、後述する光スイッチング装置としての実施の形態で有効となる。
【0080】
[第二の実施の形態]
本発明の第二の実施の形態について説明する。本発明の第二の実施の形態の分波器の、[構成及び動作の概略]、[構成要素ごとの働き]は、前記第一の実施の形態で説明したものと同様であるため、その説明は省略する。
【0081】
本実施の形態では、前記第一の実施の形態で液晶の屈折率変化によりミラーの反射率を変化させた代わりに、液晶と同様に、電圧の印加により屈折率変化が生じる、電気光学効果を示す代表的な強誘電体であるLiNbO結晶を用いている。LiNbO結晶を用いて分波器を構成した場合の、製造方法、及び動作について詳細に述べる。
【0082】
[製造方法の説明]
本実施の形態の分波器の製造方法について以下に説明する。図12及び図13は、本実施の形態の製造方法を説明するための工程断面図である。
【0083】
まず、フィルタのミラー反射率を変化させるための、LiNbO導波路の作製方法について、図12(a)〜図12(g)の工程断面図を参照しながら説明する。
【0084】
まず、LiNbO基板110上へTi膜の導波路パターンを形成する。Ti膜パターンの形成は、Ti膜111をスパッタリングによりコーティングした後(図12(b)参照)、フォトレジスト112を塗布し(図12(c)参照)、通常のフォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成し、Ti膜111をエッチングすることにより行った。すなわちマスク113を介してパターン露光し(図12(d)参照)、その後、フォトレジストを現像して感光部分を除去し(ポジ型レジスト)(図12(e)参照)、フォトレジスト112をマスクとして下地膜であるTi膜111をエッチングし(図12(f)参照)、フォトレジスト112を除去する(図12(g)参照)。Ti膜111の膜厚は20nmとした。また、導波路長は、0.194μmとした。この導波路長の理由については後述する。
【0085】
図13(a)乃至図13(d)は、LiNbO基板中へのTiの拡散から電極形成までの工程を説明するための図である。
【0086】
LiNbO基板110中へのTiの拡散(図13(a)参照)を、以下の条件により行った。
【0087】
拡散温度:1000℃
拡散時間:8h
雰囲気 :大気(空気)
【0088】
Tiの拡散を行った導波路部の屈折率を、ウェハ状態のままでルチル(TiO)プリズムを用いて測定した(図13(b)の工程)。その結果、導波路部の屈折率は2.0であった。
【0089】
続いて、Tiの拡散を行ったLiNbO基板110上に、SiOバッファー膜114を、スパッタリングにより膜厚100nmで形成した(図13(c)参照)。
【0090】
さらに、SiOバッファー膜114の上に、Ti拡散部を跨ぐようにAl電極膜115を2μm形成した(図13(d)参照)。その際、Al電極膜115の密着性を増すために、Cr下地電極を利用した。
【0091】
Ti拡散導波路を作り込んだ上記LiNbO基板110をダイシングし、上記導波路長をもつチップを切り出した。このチップを10個用意した。
【0092】
次に、フィルタ部及びアクチュエータ部のマイクロマシーニングによる作製プロセスについて説明する。
【0093】
本実施の形態におけるフィルタ部及び本アクチュエータ部は、Si層の層厚が4μm、埋め込みSiO酸化膜の膜厚が2μmのSOI(Silicon On Insulator)基板を用いて、本願出願時未公開の文献(文献3)に記載されているマイクロマシーニングによる作製方法と同等の作製方法で、一括形成された。
【0094】
【文献3】
特願2001−204213号
【0095】
一括形成後の光学フィルタ部120及びアクチュエータ部121の斜視図を図14に示す。また、光学フィルタ部120のミラー部の上面図を図15に示す。
【0096】
光学フィルタ部120のミラー部のSi層厚d、マイクロマシーニングプロセスにより形成した空隙長d、及び設定キャビティ長dcavは、以下の通りとした。
【0097】
=0.111μm
=0.194μm
cav=3.10μm
【0098】
長は、後に実装するLiNbO導波路の屈折率が、前述したとおり、2.0であったことから、前記第一の実施の形態で説明した(2)式によって決定した。また、光学フィルタ部120のミラー部の周期構造は、図15に示すように、マイクロマシーニングプロセスにより5つの空隙を形成した。
【0099】
また、この実施の形態でも、アクチュエータは、静電駆動型を採用し、アクチュエート精度を十分確保するため、前記第一の実施の形態の場合と同様に、電極を2対とした。
【0100】
以上のように、アクチュエータ部121と共に一括形成された光学フィルタ部120に、Ti拡散導波路を作り込んだLiNbOチップ10個を実装した。実装後のフィルタ部120を拡大した上面図を、図16に示す。
【0101】
LiNbOチップが実装された光学フィルタ部120と、アクチュエータ部121(一体化されている)を、図9と同様の光ファイバと共に、図9と同様のパッケージに実装した。なお、この実施の形態においても、ファイバ端面をレンズ状に加工した光ファイバを採用し、光ファイバ端面、及びミラー端面にARコートを施した。
【0102】
[動作の説明]
次に、本実施の形態の分波器の動作を具体的に説明する。
【0103】
本発明の実施の形態の分波器の光学特性評価系は、第一の実施の形態の動作の説明で用いた、図10に示す測定系をそのまま用いた。
【0104】
まず始めに、アクチュエータ、及びAl電極132A、132B間〜141A、141B(図16参照)間に電圧を印加せず、ミラー間キャビティ長dcavを3.10μmに保ち、かつ、LiNbO導波路部の屈折率が2.0の状態で、フィルタによる透過光スペクトルを測定した。測定結果を図17に示す。図17(A)に示すとおり、透過光スペクトルは設計通り、中心波長λ=1.55μmにピークを持つ透過光スペクトルとなった。このとき、スペクトルの半値幅は約0.2nmであった。
【0105】
次に、Al電極132A、132B間〜141A、141B間に、電圧60Vを印加し、その状態でフィルタによる透過光スペクトルを測定した。結果を図17(B)に合わせて示す。図17(B)に示すとおり、透過光スペクトルの中心波長は、λ=1.57μmにシフトした。この波長シフトの原因は、第一の実施の形態の動作の説明中で述べた。そして、この波長シフトを相殺する方向、即ち今の場合、アクチュエータの固定電極、可動電極間にキャビティ長を狭小化させる方向に電圧を印加し、中心波長を1.55μmに移動させた。また、このとき、図17(C)に示すとおり、スペクトルの半値幅は約0.72nmであった。
【0106】
透過光スペクトル半値幅の増大、及び中心波長のシフトは、LiNbO導波路部に電圧が印加されたため、電気光学効果(ポッケルス効果)によって、LiNbO導波路部の屈折率が増大したためである。
【0107】
以上のように、本発明の第二の実施の形態の分波器によれば、中心波長を維持したまま、透過光スペクトルの半値幅、即ち波長パスバンドを変化させることが可能である。ここでも、第一の実施の形態の分波器の場合と同様に、Al電極間に印加する電圧を任意の値に設定することにより、LiNbO導波路部の屈折率を任意に、スケーラブルに変化させることが可能である。このことにより、波長パスバンドも約0.2nm〜約0.72nmの間で任意に、スケーラブルに設定可能となる。
【0108】
なお、電気光学効果を示す材料として利用する材料は、本実施の形態で用いたLiNbO結晶に限定されるわけではなく、電圧の印加により屈折率変化を生じる他の電気光学効果を示す材料、例えば、LiTaO結晶、BaTiO結晶他も所望の屈折率変化量を勘案した上で、適宜、選択されうる。また電気光学効果を示す材料としては結晶に限定されず、非晶質その他であってもよい。
【0109】
なお、本実施の形態の場合も、前記第一の実施の形態の場合と同様に、アクチュエータの稼働により波長パスバンド中心波長λを独立にシフト可能なため、設計上の中心波長(今の場合、λ=1.55μm)で用いる場合よりも、スペクトルの半値幅が若干拡大化することを考慮した上で、他の中心波長で波長パスバンド変更可能な分波器として用いることも可能である。
【0110】
以上、波長フィルタとしてバルク型を基本とし、それに電気光学効果を示す導波路構造を実装した場合について説明したが、屈折率変調多層構造をもつ波長フィルタ全体が電気光学効果を示す導波路型の場合にも、同様な効果が得られる。
【0111】
また、本実施の形態の分波器は、フィルタの波長パスバンド帯域内の波長光が除かれた多重光を改めて入力ポートに入力すると、その多重光は当然ながらフィルタによって全反射させられるので、その際にフィルタの出力ポートから逆に波長パスバンド帯域内の波長光を入力させると、フィルタによる反射光に出力ポートから入力した波長パスバンド内波長光が重畳される形となるため、合波器として用いることも可能である。この用途は、後述する光スイッチング装置としての実施の形態で有効となる。
【0112】
[第三の実施の形態]
本実施の形態の分波器の、構成及び動作の概略、構成要素ごとの働きは、全て前記第一、及び第二の実施の形態のそれらに準ずる。本実施の形態では、前記第一、及び第二の実施の形態で行ったミラーの反射率の変化を、光の照射によって、屈折率変化の生じる有機化合物分子会合体を用いて、本発明の分波器を構成した場合の、本発明の分波器の製造方法、及び動作について詳細に述べる。
【0113】
[製造方法の説明]
本実施の形態の分波器の製造方法を説明する。
【0114】
本実施の形態の分波器のフィルタ部、及びアクチュエータ部は、前記第二の実施の形態の製造方法の説明の項で説明した、マイクロマシーニングによる作製プロセスで製作された。
【0115】
本実施の形態では、前記第二の実施の形態での光フィルタ部120(図14、図15参照)に相当するフィルタのミラー部のSi層厚d、マイクロマシーニングプロセスにより形成した空隙長d、及び設定キャビティ長dcavは、以下の通りとした。
【0116】
=0.111μm
=0.215μm
cav=3.10μm
【0117】
長は、後に、空隙部に充填する有機化合物分子(後述)の光未照射時の屈折率が、後述するとおり1.8であったことから、前記第一の実施の形態中に述べた(2)式によって決定した。
【0118】
また、フィルタ部120のミラー部の、マイクロマシーニングプロセスにより形成した空隙数は、前記第二の実施の形態の場合(図15参照)よりも一つ少ない、4とした。
【0119】
また、アクチュエータは、前記第二の実施の形態と同プロセスにより作製し、電極2対の静電駆動型である。
【0120】
ミラー部の空隙に充填する有機化合物は、図18に示すような、スピロ化合物210とした。化合物分子構造と光反応を、図18に示す。
【0121】
図18に示すように、この実施の形態で採用されたスピロ化合物スピロピランは、波長400nm以下の紫外光を照射することによりメロシアニンに異性化し、更に約35℃に熱することでJ会合体を形成する。約35℃の環境で上記紫外光を照射すれば、スピロピランからJ会合体を形成することが可能である。また、J会合体は、約120℃に熱することで、スピロピランに戻すことができる。
【0122】
図18に示したスピロ化合物の屈折率の紫外光照射による変化は、前記第二の実施の形態のフィルタ部と同様のスペース(空隙部)内に充填したスピロ化合物による光の回折ピークの移動量を測定することにより、測定した。測定の結果、紫外光照射前、即ちスピロピランの状態で、屈折率1.8、約35℃の環境で上記紫外光を十分な時間照射し、J会合体としたときの屈折率は2.2であった。また、本実施の形態で採用したスピロ化合物スピロピランは、紫外光を照射する時間を制御することによって、前記2種の屈折率の間の任意の屈折率に設定することが可能である。
【0123】
アクチュエータ部と共に、マイクロマシーニングによるプロセスで一括形成されたフィルタ部の空隙部に、スピロ化合物を毛管力により充填した。充填後のフィルタ部の拡大上面図を、図19に示す。図19において、223A〜223D、223E〜223Hは、フィルタ部の可動ミラー部221と、固定ミラー部222の空隙部に充填されたスピロ化合物スピロピランである。
【0124】
スピロ化合物が充填されたフィルタ部と、アクチュエータ部(一体化されている)を、図20に示すように、光ファイバ231と共にパッケージ230に実装した。図20は、本実施の形態の実装の様子を示す斜視図である。
【0125】
また、フィルタ部の温度測定及び温度制御のため、ペルチエ素子233をパッケージ230内に装着した。なお、光ファイバ231は、ファイバ端面をレンズ状に加工した光ファイバを採用し、光ファイバ端面、及びミラー端面にARコートを施した。
【0126】
[動作の説明]
次に、本実施の形態の分波器の動作を具体的に説明する。
【0127】
本発明の実施の形態の分波器の光学特性評価系は、第一及び第二の実施の形態の動作の説明で用いた、図10に示す測定系をそのまま用いた。
【0128】
まず始めに、アクチュエータに電圧を印加せずキャビティ長dcavを3.10μmに保ち、かつ、スピロピラン223A〜223Hに屈折率変調のための紫外光を照射しない状態で、フィルタによる透過光スペクトルを測定した。結果を図21に示す。図21(A)に示すとおり、透過光スペクトルは設計通り、中心波長λ=1.55μmにピークを持つ透過光スペクトルとなった。このとき、スペクトルの半値幅は約0.16nmであった。
【0129】
次に、ペルチエ素子233に電流を流してフィルタ部の温度を約35℃に保ち、スピロピラン223A〜223HにスピロラインからJ会合体が形成されるのに十分な紫外光を照射した。そして、フィルタによる透過光スペクトルを測定した。結果を図21(B)に合わせて示す。図21(B)に示すとおり、透過光スペクトルの中心波長は、λ=1.57μmにシフトした。この波長シフトの原因は、第一及び第二の実施の形態の動作の説明中で述べた。そして、この波長シフトを相殺する方向、即ち今の場合、アクチュエータの固定電極、可動電極間にキャビティ長を狭小化させる方向に電圧を印加し、中心波長を1.55μmに移動させた。また、このとき、スペクトルの半値幅は約1.52nmであった。
【0130】
ここでの透過光スペクトル半値幅の増大、及び中心波長のシフトは、スピロピラン223A〜223Hに紫外光が照射されたためにスピロラインからJ会合体が形成され、その結果としてスピロ化合物の屈折率が増大したためである。
【0131】
続いて、アクチュエータに印加していた電圧を解除し、キャビティ長を初期位置に戻した後、ペルチエ素子233に電流を流して、J会合体からスピロラインが再び形成されるに十分な時間、フィルタ部の温度を約120℃に保った。そして、再びフィルタによる透過光スペクトルを測定したところ、透過光スペクトルの中心波長位置、及びスペクトルの半値幅、共に、図21に示す初期状態に可逆的に戻った。
【0132】
以上のように、本発明の第三の実施の形態の分波器によれば、中心波長を維持したまま、透過光スペクトルの半値幅、即ち波長パスバンドを変化させることが可能である。ここでも、第一及び第二の実施の形態の分波器の場合と同様に、スピロピランに紫外光を照射する時間を制御することにより、スピロピランの屈折率を任意に、スケーラブルに変化させることが可能である。このことにより、波長パスバンドも約0.16nm〜約1.52nmの間で任意に、スケーラブルに設定可能となる。
【0133】
なお、光の照射により屈折率変化を示す材料としては、本実施の形態で用いたスピロ化合物に限定されるわけではなく、光の照射により屈折率変化を生じる他の材料も、所望の屈折率変化量を勘案した上で、適宜、選択されうる。
【0134】
なお、本実施の形態の場合も、前記第一及び第二の実施の形態の場合と同様に、アクチュエータの稼働により波長パスバンド中心波長λを独立にシフト可能なため、設計上の中心波長(今の場合、λ=1.55μm)で用いる場合よりも、スペクトルの半値幅が若干拡大化することを考慮した上で、他の中心波長で波長パスバンド変更可能な分波器として用いることも可能である。
【0135】
以上、波長フィルタがバルク型の場合について説明したが、同様な作用効果は、導波路型の波長フィルタの屈折率変調多層構造に、同様にして、光の照射により屈折率変化を示す材料を充填し、その材料の屈折率を変化させることによっても、得られる。また、ファイバ型の波長フィルタの屈折率変調多層構造の屈折率を、光により制御することによっても得られる。
【0136】
また、本実施の形態の分波器は、フィルタの波長パスバンド帯域内の波長光が除かれた多重光を改めて入力ポートに入力すると、その多重光は当然ながらフィルタによって全反射させられるので、その際にフィルタの出力ポートから逆に波長パスバンド帯域内の波長光を入力させると、フィルタによる反射光に出力ポートから入力した波長パスバンド内波長光が重畳される形となるため、合波器として用いることも可能である。この用途は、後述する光スイッチング装置としての実施の形態で有効となる。
【0137】
[第四の実施の形態]
本実施の形態の分波器の、構成及び動作の概略、構成要素ごとの働きは、全て前記第一〜第三の実施の形態のそれらに準ずる。本実施の形態では、前記第一〜第三の実施の形態で行ったミラーの反射率の変化を、温度変化によって、屈折率変化の生じる有機化合物を用いて本発明の分波器を構成した場合の、本発明の分波器の製造方法、及び動作について詳細に述べる。
【0138】
[製造方法の説明]
本実施の形態の分波器の製造方法を説明する。
【0139】
本実施の形態の分波器のフィルタ部、及びアクチュエータ部は、前記第二、及び第三の実施の形態の製造方法の説明の項で説明した、マイクロマシーニングによる作製プロセスで製作された。
【0140】
本実施の形態では、前記第二の実施の形態でのフィルタ部120に相当するフィルタのミラー部のSi層厚d、マイクロマシーニングプロセスにより形成した空隙長d、及び設定キャビティ長dcavは、以下の通りとした。
【0141】
=0.111μm
=0.291μm
cav=3.10μm
【0142】
長は、空隙部に充填する有機化合物分子であるシリコンオイルが約20℃時の屈折率1.33から約70℃時の屈折率1.5まで単調増加に変化することから、約20℃時の屈折率値1.33から、前記第一の実施の形態で説明した、(2)式によって決定した。また、光学フィルタ部のミラー部の、マイクロマシーニングプロセスにより形成した空隙数は、4とした。
【0143】
また、アクチュエータは、前記第二の実施の形態と同プロセスにより作製したため、ここでも電極2対の静電駆動型である。
【0144】
アクチュエータ部と共に、マイクロマシーニングによるプロセスで一括形成されたフィルタの空隙部に、シリコンオイルを毛管力により充填した。充填後のフィルタ部拡大上面図は、図19のスピロピランの位置に、シリコンオイルが充填された形となる。
【0145】
シリコンオイルが充填されたフィルタ部と、アクチュエータ部(一体化されている)を、図20と同様のパッケージに実装した。
【0146】
[動作の説明]
次に、本実施の形態の分波器の動作を具体的に説明する。
【0147】
本発明の実施の形態の分波器の光学特性評価系は、前記第一〜第三の実施の形態の動作の説明で用いた、図10に示す測定系をそのまま用いた。
【0148】
まず始めに、アクチュエータに電圧を印加せず、キャビティ長dcavを3.10μmに保ち、かつ、ペルチエ素子(図20の233)によりフィルタ部の温度を約20℃に保持したまま、透過光スペクトルを測定した。測定結果を図22に示す。
【0149】
図22(A)に示すとおり、透過光スペクトルは設計通り、中心波長λ=1.55μmにピークを持つ透過光スペクトルとなった。このとき、スペクトルの半値幅は約0.02nmであった。
【0150】
次に、ペルチエ素子(図20の233参照)に電流を流してフィルタ部の温度を約70℃に保ち、その状態でフィルタによる透過光スペクトルを測定した。測定結果を、図22(B)に合わせて示す。図22(B)に示すとおり、透過光スペクトルの中心波長は、λ=1.55μmと、温度約20℃の時と同様であった。また、このとき、スペクトルの半値幅は約0.04nmであった。
【0151】
ここでの透過光スペクトル半値幅の増大は、シリコンオイルの屈折率が温度の上昇により増加したためである。
【0152】
続いて、ペルチエ素子に流していた電流を減少させ、フィルタ部の温度を約20℃に戻した後、再びフィルタによる透過光スペクトルを測定したところ、透過光スペクトルの半値幅は、図22(C)に示す初期状態である0.02nmに可逆的に戻った。
【0153】
以上のように、本発明の第四の実施の形態の分波器によれば、中心波長を維持したまま、透過光スペクトルの半値幅、即ち波長パスバンドを変化させることが可能である。本実施の形態でも、前記第一〜第三の実施の形態の分波器の場合と同様に、シリコンオイルの温度を制御することにより、シリコンオイルの屈折率を任意に、スケーラブルに変化させることが可能である。このことにより、波長パスバンドも約0.02nm〜約1.04nmの間で任意に、スケーラブルに設定可能となる。
【0154】
なお、温度変化により屈折率変化を示す材料としては、本実施の形態で用いたシリコンオイルに限定されるわけではなく、温度変化により屈折率変化を生じる他の材料も、高分子材料などを中心に適宜、選択されうる。
【0155】
なお、本実施の形態の場合も、第一〜第三の実施の形態の場合と同様に、アクチュエータの稼働により波長パスバンド中心波長λを独立にシフト可能なため、設計上の中心波長(今の場合、λ=1.55μm)で用いる場合よりも、スペクトルの半値幅が若干拡大化することを考慮した上で、他の中心波長で波長パスバンド変更可能な分波器として用いることも可能である。
【0156】
以上、波長フィルタがバルク型の場合について説明したが、同様な効果は、導波路型の波長フィルタの屈折率変調多層構造と同様に温度変化により屈折率変化を示す材料を充填し、その材料の屈折率を変化させることによっても得られる。また、ファイバ型の波長フィルタの屈折率変調多層構造の屈折率を、温度により制御することによっても得られる。
【0157】
また、本実施の形態の分波器は、フィルタの波長パスバンド帯域内の波長光が除かれた多重光を改めて入力ポートに入力すると、その多重光は、当然ながらフィルタによって全反射させられるので、その際にフィルタの出力ポートから逆に波長パスバンド帯域内の波長光を入力させると、フィルタによる反射光に出力ポートから入力した波長パスバンド内波長光が重畳される形となるため、合波器として用いることも可能である。この用途は、後述する光スイッチング装置としての実施の形態で有効となる。
【0158】
[第五の実施の形態]
図23は、FBG(ファイバー・ブラッグ・グレーティング)構造を用いた本発明の分波器の第五の実施の形態の基本構成の断面を示す図である。
【0159】
Ge添加コアを持つ光ファイバ503に紫外線を照射し、屈折率分布グレーティング504を作製した。
【0160】
次に、温度可変機構505を、屈折率分布グレーティング504のまわりに配置した。また、別の温度可変機構506を、屈折率分布グレーティング504のまわりに配置した。温度可変機構505、506としては、セラミックス発熱体を用いた。セラミックス発熱体に電流を流すことによって、発熱させ、ファイバーブラッググレーティングの温度をコントロールすることができる。
【0161】
FBG構造を用いた本発明の分波器では、温度可変機構が複数あることによって、屈折率分布グレーティングに、複数の温度領域を設けることができ、この複数温度領域の温度差を制御することができる。これによって、図24(B)に示したような選択波形のバンド幅を制御することができる。
【0162】
また、複数温度設定の平均値を制御することができ、これによって図24(A)に示したような選択波形の中心波長を制御することができる。
【0163】
例えば、λ(1)〜λ(i)〜λ(j)〜λ(n)の波長多重光信号500がファイバー・ブラッグ・グレーティング503に入射したとき、温度可変機構505と506の温度差をゼロとし、λ(i)が反射する波長に制御した場合は、反射波501はλ(i)となり、透過波502はλ(1)〜λ(i−1)、λ(i+1)〜λ(n)となる。
【0164】
また、温度可変機構505と、温度可変機構506の温度差を発生させ、反射波501をλ(i−1)〜λ(i+1)となるように制御した場合は、透過波502はλ(1)〜λ(i−2)とλ(i+2)〜λ(n)となる。
【0165】
さらに、温度可変機構505と温度可変機構506の温度差を保ったまま、平均温度を制御し中心波長をλ(j)に変化させた場合は、反射波501はλ(j−1)〜λ(j+1)となり、透過波502λは(1)〜λ(j−2)とλ(j+2)〜λ(n)となる。
【0166】
以上のようにして、選択波長バンドのバンド幅と中心波長をチューニングすることができる。
【0167】
以上のような、反射光を選択光とし、その選択波長バンドのバンド幅と中心波長を制御するフィルタとして、同様な屈折率変調多層構造をバルク構造又は導波路構造に設け、その屈折率を、本実施の形態のように温度で制御することによっても、同様な効果が得られる。
【0168】
[第六の実施の形態]
図25は、FBG(ファイバーブラッググレーティング)構造を用いた第五の実施の形態とは別の、本発明の分波器の第六の実施の形態の基本構成の断面を示す図である。
【0169】
Ge添加コアを持つ光ファイバ603に紫外線を照射し、屈折率分布グレーティング604を作製した。次に、応力可変機構605を屈折率分布グレーティングのまわりに配置した。また、別の応力可変機構609および応力可変機構612を、屈折率分布グレーティング604のまわりに配置した。応力可変機構としては、チタン酸ジルコン酸鉛セラミックスを用い、接着剤を用いてはりつけた。応力可変機構605、609、612には、それぞれ電極606、607と、電極608、610と、電極611、613とが設けられており、これらの電極に電圧を印可することによってチタン酸ジルコン酸鉛セラミックスを伸縮させることができる。
【0170】
FBG構造を用いた本発明の分波器では、応力可変機構が複数あることによって、屈折率分布グレーティングに複数の応力領域を設けることができ、この複数応力領域の応力差を制御することができる。これによって、図24(B)に示したような選択波形のバンド幅を制御することができる。
【0171】
また、複数応力設定の平均値を制御することができ、これによって図24(A)に示したような選択波形の中心波長を制御することができる。
【0172】
例えば、λ(1)〜λ(i)〜λ(j)〜λ(k)〜λ(n)の波長多重光信号600がファイバーブラッググレーティング603に入射したとき、応力可変機構605、609、612の応力差をゼロとし、λ(i)が反射する波長に制御した場合は、反射波601はλ(i)となり、透過波602はλ(1)〜λ(i−1)とλ(i+1)〜λ(n)となる。
【0173】
また、応力可変機構605、609、612の応力差を発生させ、反射波601をλ(i−1)〜λ(i+1)となるように制御した場合は、透過波602はλ(1)〜λ(i−2)とλ(i+2)〜λ(n)となる。
【0174】
さらに、応力可変機構605、609、612の応力差を保ったまま、平均応力を制御し中心波長をλ(j)に変化させた場合は、反射波601はλ(j−1)〜λ(j+1)となり、透過波602λは(1)〜λ(j−2)とλ(j+2)〜λ(n)となる。
【0175】
以上のようにして、選択波長バンドのバンド幅と中心波長をチューニングすることができる。
【0176】
以上のような、反射光を選択光とし、その選択波長バンドのバンド幅と中心波長を制御するフィルタとして、同様な屈折率変調多層構造をバルク構造又は導波路構造に設け、その屈折率を本実施の形態のように応力によるミラー形状変化で制御することによっても、同様な効果が得られる。
【0177】
[第七の実施の形態]
図26及び図27は、本発明の分波器の第七の実施の形態の基本構成の断面を模式的に示す図である。図26に示すように、本実施の形態の分波器は、ファブリペロー・エタロン構造をとり、そのフィルタ部を、前記第二〜第四の実施の形態の製造方法と同様のマイクロマシーニングによるプロセスで作製した。即ち、半透過ミラー部701は、Si、低屈折率層の空隙部は、Air(空気)で構成される。
【0178】
また、本実施の形態では、半透過ミラー部の一部分700を移動させる機構702を設けた。この移動機構702は静電アクチュエータを用いた。これにより、半透過ミラー部の実質的な厚さを変化させることができる。
【0179】
また、半透過ミラー部701の一方には、キャビティギャップ間隔調整機構703を備えている。
【0180】
キャビティギャップ調整機構703には、ピエゾ素子を用いた。ピエゾ素子に印可する電圧を制御することによって、キャビティギャップ705の間隔を調整することができる。
【0181】
例えば、図26のように、λ(1)〜λ(i)〜λ(n)の波長多重光信号706が半透過ミラー部701に入射したとき、高屈折率層(Si)と低屈折率層(Air)の積層構造を通過し、λ(i)に対応したキャビティギャップ長に調整しておいた場合は、透過光708はλ(i)となり、反射光707は、λ(1)〜λ(i−1)とλ(i+1)〜λ(n)となる。
【0182】
また、図27に示すように、半透過ミラー部の一部分を移動させた場合は、図26の状態と比較して、半透過ミラー部膜厚が減少し、該半透過ミラー部が減少すると反射率が低下する。該反射率が低下するとバンド幅が増加する、という関係があるので、透過光708は、λ(i−1)〜λ(i+1)のようになる。このときの反射光707は、λ(1)〜λ(i−2)とλ(i+2)〜λ(n)となる。
【0183】
一方、キャビティギャップ間隔調整機構703によりキャビティギャップ長を調整することによって、透過波の中心波長を、バンド幅とは独立に制御することができる。
【0184】
以上のようにして、選択波長バンドのバンド幅と中心波長をチューニングすることができる。
【0185】
[第八の実施の形態]
図28は、本発明の第八の分波器の実施の形態の構成を示す図である。図28に示すように、第八の実施の形態の分波器は、それぞれ異なる中心波長に設計された分波器801〜805と、光スイッチ806を備えた分波モジュール807である。分波器801〜805は、波長パスバンド幅が可変である分波器で、本発明の第一〜第七の実施の形態の分波器のいずれを用いてもよい。分波モジュールへの入力波長多重光の波長λが、λ=1500nm〜λ16=1517nmまで、1nm間隔で17波長多重された光を分波する場合を例として以下に説明する。
【0186】
分波器801〜805の中心波長、及び可変波長パスバンド幅を、図29に示すように設定した。このように設定することにより、分波器801〜805は、最大でそれぞれ図30に示す波長パスバンドを賄うことが出来る。このため、例えば分波器801、802の波長パスバンドを変更させることにより、λ〜λの3波長は、分波器801、802のどちらからも出力可能となる。なお、入力波長多重光は、光スイッチ807により、任意の分波器に入力される。光スイッチ807は、入力波長多重光を分波器801〜805のうち、いずれか任意の分波器に入力変換可能な機構をもつものであればよい。
【0187】
かかる構成により、分波モジュール807全体としては、分波器801〜805を経由して出力される波長数を、分波器801〜805の波長パスバンド可変領域の範囲内で、任意に選択することが可能である。このことから、分波モジュール807は、定められた波長帯域内に波長多重された複数の光を分波する際、選択波長パスバンドの柔軟な選択が可能な分波器となる。
【0188】
さらに、分波器の波長パスバンド帯域と波長パスバンド中心波長を独立に制御可能である点を生かして、例えば図31に示すように、分波器801でλ〜λを賄い、分波器802でλを賄い、分波器803でλ〜λ11を賄い、分波器804でλ12〜λ15を賄い、分波器805でλ16、λ17を賄う、というように、さらに柔軟な選択波長構成が可能な分波モジュールとすることも可能である。
【0189】
本実施の形態の分波モジュールをトランスペアレントOXC装置に応用する場合、トランスペアレントOXC装置で要求される、賄うべき全波長帯域、及び波長チャネル間隔を考慮して、分波器の波長パスバンド可変領域、及び波長パスバンド中心波長の可変帯域を設計することにより、本実施の形態の分波モジュールの構成を用いて、柔軟で効率的なネットワーク運用が可能であるトランスペアレントOXCノード装置とすることが可能である。
【0190】
[第九の実施の形態]
図32は、本発明の第九の実施の形態の構成を示す図である。前記第八の実施の形態に記載と同様の原理による分波モジュールを用いて、図32に示すように、光スイッチング装置900を構成した。光スイッチング装置に入力する波長多重光は、波長間隔1nmで波長1500nmから波長1600nmまで101波多重された光とした。分波モジュール901は、10個の分波器と1つの光スイッチによる構成とし、10個の分波器全てを、波長パスバンド可変帯域1nm〜10nm、波長パスバンド中心波長可変帯域1500nm〜1600nmとした。波長バンドスイッチ902は、12×12のマトリクススイッチとした。また、波長バンドスイッチ902の出力ポートに、分波モジュール901と同一仕様の分波モジュールを合波モジュール903として、図32に示すように接続した。
【0191】
さらに、図32に示すように、波長バンドスイッチ902の10個の入力ポート及び出力ポートのうち、2ポートを波長レイヤと接続させる。波長レイヤは波長スイッチ(電気スイッチ904)と複数の光/電気変換器、及び電気/光変換器と2つの分波器、2つの合波器からなる。また、波長スイッチ(電気スイッチ904)にはクライアント装置905が接続される。
【0192】
以上のような構成の光スイッチング装置とすることにより、分波器901の波長パスバンド可変帯域1nm〜10nm、波長パスバンド中心波長可変帯域1500nm〜1600nmであるため、波長レイヤへ送出する波長、及び合波器903に送出する波長を、波長帯域1500nm〜1600nmに多重される101波の光の中から、波長パスバンド1nm〜10nmの範囲で、即ち1波〜10波の範囲で、任意数の波長を、波長帯域1500nm〜1600nm内の任意の波長パスバンド中心波長で選択可能である。
【0193】
以上のことにより、本実施の形態の光スイッチング装置900によれば、限られた波長バンド内の波長を複数の波長パスバンドに分割する際、複数のパスバンドの担うバンド及び波長パスバンド中心波長をスケーラブルに任意に設定可能なため、限られた波長バンドを波長レイヤ側の需要に応じて臨機応変に変更可能な、柔軟で効率的なネットワーク運用が可能な光スイッチング装置とすることが可能である。
【0194】
[第十の実施の形態]
前記第一〜七のいずれかの実施の形態の記載と同様の原理による分波器951、サーキュレータ952、カプラ953を用いて、図33に示すように、光スイッチング装置950を構成した。光スイッチング装置950に入力する波長多重光は、波長間隔1nmで波長1500nmから波長1600nmまで101波多重された光とした。分波器951の波長パスバンド可変帯域は1nm〜10nm、波長パスバンド中心波長可変帯域は1500nm〜1600nmとした。
【0195】
分波器951は、波長パスバンド可変帯域1nm〜10nm、波長パスバンド中心波長可変帯域1500nm〜1600nmであるため、分波器951による選択波長を、波長帯域1500nm〜1600nmに多重される101波の光の中から、波長パスバンド1nm〜10nmの範囲で、即ち1波〜10波の範囲で、任意数の波長を、波長帯域1500nm〜1600nm内の任意の波長パスバンド中心波長で選択可能である。今、選択波長をλi、λi+1の2波長(λ1(=1500nm)≦λi、λi+1≦λ101(=1600nm))と仮定する。
【0196】
分波器951により反射された、選択光以外の残留光λ1〜λi-1、λi+2≦λ101は、サーキュレータにより進路を変え、カプラ953方向へ出力される。また、選択された波長をλi、λi+1の2波長は、光スイッチング装置950のdropポートよりクライアント装置側に出力される。
【0197】
クライアント装置側から出力された、波長λi、λi+1の2波長(上記と異なる情報を載せている場合が多いが、異なる情報である必然性はない)は、光スイッチング装置950のaddポートを通し、カプラ953を介して、分波器951に反射された光λ1〜λi-1、λi+2≦λ101に多重化され、光スイッチング装置950から出力される。なお、より望ましくは、クライアント装置〜カプラ953の間でなるべくカプラ953に近い箇所に、分波器951と同一仕様の分波器954を設け、カプラ953を介して多重化させる際に障害とならない程度に波長λi、λi+1の2波長スペクトル形状を成形してから、分波器951に反射された光λ1〜λi-1、λi+2≦λ101と多重化させる。
【0198】
以上のような光スイッチング構成とすることにより、本実施の形態の光スイッチング装置950によれば、ドロップ(drop)させる波長パスバンド及び波長パスバンド中心波長をスケーラブルに任意に設定可能なため、限られた波長バンドをdropポートに連なるクライアント装置側の需要に応じて臨機応変に変更可能な、柔軟で効率的なネットワーク運用が可能な光スイッチング装置とすることが可能である。以上本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は、上記実施の形態の構成にのみ限定されるものでなく、特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう、各種変形、修正を含むことは勿論である。
【0199】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、選択波長として透過光又は反射光を用いる、屈折率変調多層構造からなる分波器の媒質屈折率制御を、液晶、電気光学効果を示す材料への電圧印加、光、温度、ミラーの形状変化、及び屈折率変調多層構造の層数変化により行うことで、選択波長のバンド幅を可変とすることができる。また、選択波長バンド幅中心波長を制御する機構をそれとは独立に設けることから、選択波長のバンド幅と選択波長バンド幅中心波長を独立に制御可能な分波器とすることができる。
【0200】
また、本発明に係る分波器を用いた光スイッチング装置によれば、分波器の波長パスバンド及び波長パスバンド中心波長を任意に制御可能であることから、需要に応じたパスバンド設定、パスバンド中心波長設定が可能な光スイッチング装置とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の分波器の構成を説明するための斜視図である。
【図2】本発明の第一の実施の形態の分波器の構成を説明するための斜視図である。
【図3】本発明の第一の実施の形態の分波器を上面からみた図である。
【図4】本発明の第一の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図5】本発明の第一の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図6】本発明の第一の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図7】液晶分子構造の一例を示す図である。
【図8】本発明の第一の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図9】本発明の第一の実施の形態の分波器の実装時の構成を示す斜視図である。
【図10】本発明の第一の実施の形態の分波器の光学特性評価を説明するための図である。
【図11】(A)乃至(C)は、本発明の第一の実施の形態の分波器による光学スペクトルを示す図である。
【図12】(a)乃至(g)は、本発明の第二の実施の形態の分波器の作製プロセスを説明する工程断面図である。
【図13】(a)乃至(d)は、本発明の第二の実施の形態の分波器の作製プロセスを説明する工程断面図である。
【図14】本発明の第二の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す分解図である。
【図15】本発明の第二の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図16】本発明の第二の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図17】(A)乃至(C)は、本発明の第二の実施の形態の分波器による光学スペクトルを示す図である。
【図18】本発明の第三の実施の形態による分波器に採用するスピロ化合物分子構造と光及び温度による分子構造変化を説明するための図である。
【図19】本発明の第三の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図20】本発明の第三の実施の形態の分波器の構成を示す斜視図である。
【図21】(A)乃至(C)は、本発明の第三の実施の形態による分波器による光学スペクトルを示す図である。
【図22】(A)乃至(C)は、本発明の第四の実施の形態による分波器による光学スペクトルを示す図である。
【図23】本発明の第五の実施の形態の分波器の波長フィルタの概略断面構成を説明するための図である。
【図24】(A)は、本発明の第五、第六の実施の形態の分波器による中心波長シフト前後の透過波形を示す図であり、(B)は、第五、第六の実施の形態による分波器による波長パスバンド変更前後の透過波形を示す図である。
【図25】本発明の第六の実施の形態の分波器の波長フィルタの概略断面を示す図である。
【図26】本発明の第七の実施の形態の分波器の波長フィルタ可動半透過ミラー移動前を模式的に示す図である。
【図27】本発明の第七の実施の形態の分波器の波長フィルタ可動半透過ミラー移動後を模式的に示す図である。
【図28】本発明の第八の実施の形態の分波モジュールの構成を示す図である。
【図29】本発明の第八の実施の形態による分波モジュールを構成する各分波器の中心波長及び波長パスバンド幅を示す図である。
【図30】本発明の第八の実施の形態による分波モジュールを構成する各分波器の中心波長及び最大波長パスバンド幅を示す図である。
【図31】本発明の第八の実施の形態による分波モジュールを構成する各分波器の中心波長及び波長パスバンド幅を示す図である。
【図32】本発明の第九の実施の形態による光スイッチング装置の構成を模式的に示す図である。
【図33】本発明の第十の実施の形態による光スイッチング装置の構成を模式的に示す図である。
【図34】トランスペアレントOXC装置の構成を示す図である。
【図35】従来の分波器を説明するための図である。
【図36】従来の分波器を説明するための図である。
【図37】従来の分波器を説明するための図である。
【図38】従来の分波器を説明するための図である。
【図39】従来の分波器で実現不可能とされる分波方式を説明するための図である。
【符号の説明】
1 光学フィルタ部
2 アクチュエータ
3 光ファイバ
4 実装パッケージ
11 可動ミラー部
12 固定ミラー部
13A、13B、14A、14B、15A、15B、16A、16B、17A、17B、18A、18B、19A、19B、20A、20B 透明電極
21A、21B、21C、21D、21E、21F、21G、21H 液晶
30 構造材層
31 液晶
40 透明基板
41A Si
42A、42B 透明電極
43A SiO酸化層
41E Si
46、47 ミラー
48 アクチュエータ
48−1 実装パッケージ
49 光ファイバ
101 トランスペアレントOXC(Optical Cross Connect)装置
102 波長バンドスイッチ
103 波長スイッチ
104 分波器
110 LiNbO基板
111 Ti膜
112 レジスト
113 マスク
114 SiOバッファー膜
115 Al電極
120 光学フィルタ部
121 アクチュエータ
130 可動ミラー部
131 固定ミラー部
132A、132B、133A、133B、134A、134B、135A、135B、136A、136B、137A、137B、138A、138B、139A、139B、140A、140B、141A、141B Al電極
161 波長可変レーザ
162 光スペクトラムアナライザ
221 可動ミラー部
222 固定ミラー部
223A、223B、223C、223D、223E、223F、223G、223H スピロピラン
230 実装パッケージ
231 光ファイバ
232 フィルタ及びアクチュエータ(一括形成)
233 ペルチエ素子
500 波長多重入力光
501 反射光
502 透過光
503 光ファイバ(Ge添加コア)
504 屈折率分布グレーティング
505 温度可変機構
506 温度可変機構
510 透過波形(中心波長シフト前)
511 透過波形(中心波長シフト後)
512 透過波形(波長パスバンド変更前)
513 透過波形(波長パスバンド変更後)
600 波長多重光
601 反射光
602 透過光
603 光ファイバ(Ge添加コア)
604 屈折率分布グレーティング
605、609、612 応力可変機構
606、607、608、610、611、613 電極
700 可動半透過ミラー
701 半透過ミラー
702 可動半透過ミラー移動機構
703 キャビティギャップ間隔調整機構
705 キャビティギャップ
706 波長多重入力光
707 反射光
708 透過光
801、802、803、804、805 分波器
806 光スイッチ
807 分波モジュール
810 分波器801の最大波長パスバンド幅
811 分波器801の波長パスバンド中心波長
812 分波器802の最大波長パスバンド幅
813 分波器802の波長パスバンド中心波長
814 分波器803の最大波長パスバンド幅
815 分波器803の波長パスバンド中心波長
816 分波器804の最大波長パスバンド幅
817 分波器804の波長パスバンド中心波長
818 分波器805の最大波長パスバンド幅
819 分波器805の波長パスバンド中心波長
820 分波器801の波長パスバンド幅
821 分波器801の波長パスバンド中心波長
822 分波器802の波長パスバンド幅
823 分波器802の波長パスバンド中心波長
824 分波器803の波長パスバンド幅
825 分波器803の波長パスバンド中心波長
826 分波器804の波長パスバンド幅
827 分波器804の波長パスバンド中心波長
828 分波器805の波長パスバンド幅
829 分波器805の波長パスバンド中心波長
901 分波モジュール
902 波長バンドスイッチ
903 合波モジュール
904 波長スイッチ
905 クライアント装置
951 分波器
952 サーキュレータ
953 カプラ
954 分波器
1001 光学フィルタ部(屈折率変調制御機構含む)
1002 アクチュエータ
1003 光ファイバ
1004 実装パッケージ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a demultiplexer that demultiplexes an optical signal that has been frequency multiplexed (wavelength multiplexed) in optical frequency division multiplexing (optical wavelength division multiplexing), and an optical switching device using the same.
[0002]
[Prior art]
With the recent increase in Internet traffic, optical communication is required to increase in speed and capacity. In general, the high-density wavelength division multiplexing (DWDM) technology used as a technology for realizing a large capacity of optical communication combines light in which a plurality of wavelengths are multiplexed in a specific wavelength band at a certain node. The light is multiplexed by a multiplexer and transmitted through one optical fiber, and the light is demultiplexed by a demultiplexer at a receiving node. The light demultiplexed at the receiving node is subjected to routing, switching, and the like, and is distributed for each destination.
[0003]
Node configurations such as OXC (Optical cross connect) and OADM (Optical add-drop multiplexer), which are responsible for such functions as demultiplexing, multiplexing, switching, and routing, have the performance, demultiplexer, Various configurations have been proposed in consideration of specifications (losses, etc.) of elemental technologies such as switches and their costs. Among them, a transparent optical cross connect (Transparent OXC) device having a hierarchical structure in which an optical switch that performs switching in units of wavelength bands and an electrical switch that performs wavelength conversion has been attracting attention recently.
[0004]
FIG. 34 is a diagram illustrating a general configuration of a transparent OXC apparatus. Referring to FIG. 34, the transparent OXC apparatus has a hierarchical configuration in which an optical switch (wavelength band switch) 102 that performs switching in wavelength band units and an electrical switch 103 that performs wavelength conversion are merged. The optical switch 102 is switched in wavelength units or wavelength band units. The optical switch 102 does not have a wavelength conversion function. A client device 105 is connected to an add-drop port of the optical switch 102 via an electrical switch 103 or a transponder that performs 3R regenerative relay.
[0005]
By adopting such a hierarchical configuration, only signals that drop to the client device 105 and signals that are added from the client device 105 are signals that pass through the node via the opaque switch port. Since switching can be performed without intermediating the opaque (OEO) switch port, it is not necessary to prepare an opaque (OEO) switch that is expensive in terms of the total number of ports, and cost reduction can be achieved. There are benefits.
[0006]
In the transparent OXC apparatus, the demultiplexer (filter) 104 has a function of dividing the wavelength-multiplexed optical signal into a plurality of wavelength bands, and is divided into several types according to the division method.
[0007]
The interleaver shown in FIG. 35 is also called a “wavelength splitter”, and divides a plurality of wavelengths into two separate wavelength groups as shown in FIG. Regarding the interleaver, the following documents are referred to (for example, Patent Documents 1 and 2).
[0008]
[Patent Document 1]
U.S. Patent 6,130,971
[Patent Document 2]
U.S. Patent 6,208,444
[0009]
36, a top-flat (AWG) circuit divides a certain number of wavelengths (two in FIG. 36) into a plurality of wavelength bands, as shown in FIG. For example, the following documents are referred to.
[0010]
[Non-Patent Document 1]
K. Okamoto, et al., “Flat spectral response arrayed-waveguide grating multiplexer with parabolic waveguide horns” Electoron. Lett., Vol 32 No. 18 pp.1661-1662, August 1996.
[0011]
The band filter shown in FIG. 37 is divided into two wavelength bands, a short wavelength side and a long wavelength side, as shown.
[0012]
Note that the AWG is not only a top-flat type whose transmission band profile is close to a rectangle, but a Gaussian AWG whose transmission band profile is a Gaussian type can also be used according to the specifications of the apparatus. Regarding AWG, for example, the following documents are referred to.
[0013]
[Non-Patent Document 2]
H. Takahashi, et al., “Arrayed-waveguide grating for wavelength division multi / demultiplexer with nanometre resolution” Electoron. Lett., Vol 26 No. 2 pp.87-88, 1990.
[0014]
As described above, the demultiplexer 104 used in the transparent OXC apparatus of FIG. 34 has various forms. Usually, the required performance of the node apparatus, the specifications such as the loss of each demultiplexer, the cost, etc. Is selected in consideration.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional duplexer as described above, the wavelength bandwidth is unique to the duplexer in any duplexer, and changing the wavelength bandwidth is not limited to any duplexer. Impossible. For example, as shown in FIG. 38, when a demultiplexer that divides eight wavelength-multiplexed wavelengths λ1 to λ8 into four passbands, two from the low wavelength side, is illustrated. The four pass bands from (BAND1) to band 4 (BAND4) are switched by the optical switch 102 (see FIG. 34) and output to any of the four fibers 1 (fiber1) to fiber 4 (fiber4). However, the wavelength (group) output to any of the four fibers has its passband determined by the unique passband of the duplexer 104 (see FIG. 34).
[0016]
That is, since it is impossible to change the pass band, for example, as shown in FIG. 39, the bands 1 and 2 are the same as FIG. 38, but the band 3 is reduced and the band 4 is enlarged. It is impossible to demultiplex such that the selection wavelength of band 3 is changed to one and the selection wavelength of band 4 is changed to four. This is currently hindering the flexible and efficient operation of the network.
[0017]
If a limited wavelength band (the entire wavelength band from λ1 to λ8 in FIG. 38 and FIG. 39) is divided into a plurality of wavelength passbands, the bands carried by the plurality of passbands can be arbitrarily selected. If, for example, it is possible to arbitrarily change the passband setting shown in FIG. 38 to the passband setting shown in FIG. 39 or vice versa, a limited wavelength band can be set. Flexible and efficient network operation that can be changed flexibly according to the demand of the output destination is possible, which is very advantageous in terms of cost.
[0018]
Furthermore, if the bandwidth of a plurality of wavelength passbands after demultiplexing and the center wavelength of the wavelength passband can be controlled independently, it is further advantageous from the viewpoint of network operation.
[0019]
Therefore, the main object of the present invention is to make it possible to arbitrarily set a wavelength passband after demultiplexing, and to make a transparent structure consisting of a hierarchical structure in which an optical switch that performs switching in wavelength band units and an electrical switch that performs wavelength conversion are fused. An object of the present invention is to provide a duplexer suitable for use in an OXC device and an optical switching device using the duplexer.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
Achieve the above objectives Therefore, in the present invention Such a duplexer, when demultiplexing a plurality of light wavelength-multiplexed within a predetermined wavelength band, Wavelength passband When The center wavelength of the wavelength passband Can be controlled independently Configured to .
[0023]
In the present invention, Refractive index modulation multilayer structure Refractive index control is performed by electricity, light and temperature. In the present invention, voltage application to the liquid crystal and voltage application to the material exhibiting the electro-optic effect are used as control by electricity.
[0026]
Furthermore, in another aspect of the present invention that achieves the above object, there is provided a demultiplexing module in which any of the demultiplexers and a plurality of demultiplexers are combined with an optical switch, and further using the demultiplexing module. An optical switching device is provided.
[0027]
In another aspect of the present invention that achieves the above object, an optical switching device using any one of the duplexers is provided.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0029]
[First embodiment]
An outline of the configuration and operation of the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view for explaining the configuration of the duplexer according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the duplexer in the first embodiment of the present invention has a refractive index modulation multilayer structure, and has an optical filter unit 1001 having the refractive index modulation control mechanism, an actuator 1002, a light And a fiber 1003, which are mounted on a mounting package 1004.
[0030]
FIG. 2 is a perspective view for explaining the duplexer according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view for explaining the configuration of the duplexer according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an upper surface (layout) of the wavelength filter unit of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
[0031]
As shown in FIGS. 2 and 3, the duplexer according to the present embodiment includes an optical filter unit 1, an actuator 2, and an optical fiber 3 mounted on a mounting package 4. The optical fiber 3 and the optical filter unit 1 are processed through an optical lens (not shown) or the like, or the tip of the optical fiber 3 is processed into a lens shape so that the light coupling efficiency is maximized during mounting. Are combined. Moreover, in order to suppress unnecessary resonance of light between the optical filter unit 1 and the optical fiber 3, an AR (antireflection) coat is applied to the end surfaces of the optical filter unit 1 and the optical fiber 3 as necessary.
[0032]
Further, as shown in FIG. 4, the optical filter unit 1 is opposed to apply a voltage to the movable mirror unit 11, the fixed mirror unit 12, and the liquid crystals 21 </ b> A to 21 </ b> D filled in the movable mirror unit 11. Transparent electrodes 13A and 13B to 16A and 16B to be arranged, and transparent electrodes 17A and 17B to transparent electrodes 20A and 20B arranged to face each other in order to apply a voltage to the liquid crystals 21F to 21H filled in the fixed mirror portion 12, respectively. It has.
[0033]
Refraction of the liquid crystal 21A to the liquid crystal 21H is applied to the liquid crystal 21A to the liquid crystal 21H filled in the movable mirror part 11 and the fixed mirror part 12 through the transparent electrodes 13A and 13B to the transparent electrodes 20A and 20B. The wavelength passband transmitted through the optical filter unit 1 is changed by changing the rate and changing the reflectivity of the movable mirror unit 11 and the fixed mirror unit 12 as a whole. As a result, the transmission output signal light λ emitted from the fixed mirror unit 12 among the wavelength-multiplexed incident signal beams λ1 to λn incident on the movable mirror unit 11. i The passband can be changed.
[0034]
[Function of each component]
Next, the operation of each component of the duplexer according to the first embodiment of the present invention will be described in detail.
[0035]
First, the wavelength filter unit (optical filter unit 1 in FIG. 2) of the duplexer of the present invention will be described in detail.
[0036]
In the present embodiment, the optical filter section of the duplexer has a Fabry-Perot etalon structure well known as a wavelength filter. In the Fabry-Perot interference optical filter, only light having a wavelength matching the phase condition is resonantly transmitted through a gap (cavity) between two mirrors facing in parallel. The reflectivity of the two mirrors determines the wavelength passband of the transmitted light spectrum. The pair of mirrors constituting the resonator has a regular refractive index modulation periodic structure, and such a structure is called a “photonic crystal”.
[0037]
The behavior of light in the photonic crystal is explained using the concept of a photonic band corresponding to the energy band of electrons in a semiconductor. In a semiconductor, there is a frequency region in which electrons cannot have a specific mode due to the presence of a periodic potential, and in a photonic crystal, a frequency region in which light cannot have a specific mode. There is a photonic band gap. This photonic band gap generally opens over a wider band as the refractive index modulation of the refractive index periodic structure is stronger.
[0038]
In FIG. 4, the wavelength division multiplexed light λ is placed on the movable mirror 11. 1 ~ Λ n Is incident, the wavelength λ satisfying the expression (1) is satisfied in the wavelength band within the photonic band gap. m Only the signal light is resonantly transmitted and emitted from the fixed mirror portion 12.
[0039]
λ m = 2L / m (1)
[0040]
Here, L is the distance between the pair of mirrors (optical), that is, the cavity length, and m is an integer.
[0041]
A movable mirror portion 11 or a fixed mirror portion 12 made of a photonic crystal is shown in FIG. The movable mirror part 11 or the fixed mirror part 12 is made of a one-dimensional photonic crystal having a periodic structure of a structural material layer 30 in which rectangular holes are formed and a liquid crystal 31 filled in the holes. . Each layer thickness d i Is the center wavelength of the filter operating band in vacuum, and the refractive index of each layer is n i As shown in equation (2).
[0042]
d i = Kλ / 4n i ... (2)
[0043]
Here, λ is the center wavelength of the wavelength passband of the duplexer. k is an odd integer.
[0044]
In order for a mirror portion made of a one-dimensional photonic crystal to function as a mirror, k must be an odd number.
[0045]
The wavelength passband of the light emitted from the fixed mirror unit 12 (see FIG. 4) is determined by the reflectance of the movable mirror unit 11 and the fixed mirror unit 12 (see FIG. 4). Specifically, the wavelength passband is narrowed as the reflectivity of the mirror is increased, and the wavelength passband is expanded as the reflectivity of the mirror is decreased. The reflectivity of the mirror is such that the intensity of refractive index modulation between the structural material layer 30 (see FIG. 5) and the liquid crystal 31 filled in the holes (see FIG. 5), the number of repetitive periodic structures, and It is determined by the value of k in the above equation (2).
[0046]
The intensity of this refractive index modulation, the number of periodic structures, and the value of k are actually the variable bandwidth of the required wavelength passband, the restrictions on the process of making repeated periodic structures (process aspect ratio, etc.), etc. It is selected after considering various conditions.
[0047]
What is selected as the structural material layer 30 (see FIG. 5) constituting the mirror as described above is appropriately selected according to the use of the duplexer according to the present invention and the manufacturing process. That is, the photonic band gap of the movable mirror unit 11 and the fixed mirror unit 12 (see FIG. 4) needs to sufficiently cover the entire wavelength band (C band, L band, and S band) of optical communication. The intensity of refractive index modulation between the structural material layer 30 and the liquid crystal 31 (see FIG. 5) needs to be sufficiently large. In addition to this, it is necessary for the material to be capable of mirror production by the production process. That is, the optimal material may vary depending on the process employed. For example, in the case of a machining process by micromachining, Si having a sufficient record in the field of semiconductor microfabrication technology and having a high refractive index is suitable. Further, GaAs, InP, or the like can also be used as a material equivalent to Si. In addition, Si or the like is suitable for a manufacturing process by sputtering.
[0048]
Further, as a characteristic required for the liquid crystal 31 (see FIG. 5), the photonic band gap generated by the refractive index modulation with the structural material layer 30 can sufficiently cover the optical communication wavelength band, and It is necessary to have a refractive index anisotropy large enough to obtain a desired wavelength passband change amount. Specific examples include nematic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, and ferroelectric liquid crystal. Nematic liquid crystal is desirable in the sense that the change in refractive index due to the change in orientation is large, but it is a matter of course that other liquid crystal materials can be appropriately selected depending on the required change in refractive index.
[0049]
Furthermore, as a material of the transparent electrodes 13A and 13B to the transparent electrodes 20A and 20B (see FIG. 4), indium oxide doped with tin oxide or a thin film of tin oxide can be used.
[0050]
Note that the above-described materials and characteristics described as being suitable for the structural material layer 30 and the liquid crystal 31 (see FIG. 4) are examples for realizing a wavelength filter having a desired function in the present invention. Of course, the present invention is not limited to such materials and properties. For example, if a process for accurately producing a material having a higher refractive index than Si is developed with a high aspect ratio, a structural material layer and a liquid crystal corresponding to the process can be appropriately selected.
[0051]
Further, in the present embodiment, since the refractive index of the liquid crystal in the mirror portion is changed by applying a voltage, the d value of the formula (2) (d in FIG. 5) is used depending on the refractive index value. lc ) Will be different. Therefore, d at the time of design lc The physical length is d in any case within the range of the refractive index of the liquid crystal to be variable. lc The physical length.
[0052]
After designing in this way, if the refractive index of the liquid crystal is actually changed, d lc Therefore, not only the wavelength passband but also the wavelength passband center wavelength λ changes. Therefore, the position of the wavelength passband center wavelength λ is maintained by changing the cavity length in a direction that cancels out the change in the wavelength passband center wavelength λ. This point will be described in detail in the description of the operation of the present embodiment described later.
[0053]
Next, the actuator unit (2 in FIGS. 2 and 3) of the duplexer in the present embodiment will be described.
[0054]
The characteristics required for the actuator section of the duplexer of the present embodiment include a desired wavelength passband center wavelength λ for optical communication applications. i Any actuating mechanism that can cover the amount of change and that can ensure sufficient mirror parallel accuracy within the actuating range may be used. Specifically, an electrostatic drive actuator using electrostatic attraction and repulsion acting between electrodes, an electromagnetic drive actuator using a magnetic force acting between magnetic materials magnetized by the principle of electromagnetic induction, etc. Selected.
[0055]
Moreover, in this invention, as above-mentioned, it is not limited to the structure which changes the clearance gap between the movable mirror part 11 and the fixed mirror part 12 (refer FIG. 4) mechanically with an actuator. For example, the following (a) to (d) can also be appropriately selected.
[0056]
(a) The gap between the movable mirror portion 11 and the fixed mirror portion 12 can be filled with liquid crystal, and after filling the liquid crystal, a voltage is applied to the liquid crystal to change the effective optical path length between the gaps. Center wavelength λ of desired wavelength passband i To change.
[0057]
(b) A material exhibiting an electro-optic effect (Pockels effect) that causes a change in refractive index when a voltage is applied between the movable mirror portion 11 and the fixed mirror portion 12, such as LiNbO. 3 Using the crystal, change the effective optical path length between the gaps in the same way to change the center wavelength λ of the desired wavelength passband. i To change.
[0058]
(c) Filling the gap between the movable mirror part 11 and the fixed mirror part 12 with a material that changes the refractive index by light irradiation, such as a spiro organic compound, and changing the effective optical path length between the gaps by light irradiation. Let the center wavelength λ of the desired wavelength passband i To change.
[0059]
(d) The gap between the movable mirror portion 11 and the fixed mirror portion 12 is filled with a material that changes the refractive index due to a temperature change, such as silicon oil, and the effective optical path length between the gaps is changed by the temperature change. Center wavelength λ of the wavelength passband i To change.
[0060]
[Description of manufacturing method]
Next, a specific example of the method of manufacturing the duplexer according to the present embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration of the duplexer according to the present embodiment.
[0061]
As shown in FIG. 6, first, a substrate 40 made of a transparent material such as glass is prepared in the wavelength band used (in this case, the wavelength band of optical communication), and Si41A and tin oxide are formed on the glass substrate 40. Transparent electrode 42A, SiO 2 An oxide layer 43A and a transparent electrode 42B made of tin oxide are produced by sputtering. This manufacturing process is repeated for four cycles, and finally Si41E is formed. Si layer thickness d s , SiO 2 Layer thickness d lc Was as follows.
[0062]
That is, the center wavelength λ (λ in the equation (2)) of the wavelength passband of the duplexer is set to a wavelength used for optical communication of 1.55 μm, the refractive index of Si is 3.5, and the refraction at the time of voltage application of liquid crystal described later is applied. From rate 1.1, assuming m = 1 in equation (2),
d s = 0.111 μm
d lc = 0.352 μm
It was.
[0063]
The layer thickness of the transparent electrodes 42A and 42B is preferably as thin as possible within a range where wire bonding for voltage application can be performed from the viewpoint of light loss. The film forming rate by sputtering and other film forming conditions greatly affect the smoothness of the film surface. In general, the mirror surface of a Fabry-Perot etalon type wavelength filter is required to have a flatness of about 1/100 of the wavelength. From this, in this Embodiment, film-forming was performed on the film-forming conditions which can achieve the smoothness of a 0.01-0.02 micrometer level.
[0064]
A groove was formed in the multilayer film 44 formed as described above as shown in FIG. Then, the multilayer film 44 in which the groove is formed is immersed in an HF aqueous solution, and an oxide film (SiO 2 The film) was removed by etching. At this time, the etching is finished at the stage where the oxide film at the upper portion of the groove is removed, and care is taken so that the oxide film at portions other than the upper portion of the groove remains as a spacer.
[0065]
The multilayer film including the spacer was cut out as shown in FIG. 8, and the liquid crystal was filled into the space formed by the sacrifice layer etching by capillary force. Here, the liquid crystal having the molecular structure shown in FIG. 13, which is known as one of nematic liquid crystals, was used.
[0066]
The change in the refractive index of the liquid crystal due to the voltage is measured in advance by measuring the amount of movement of the diffraction peak of light by the liquid crystal filled in the same space as described above. As a result of the measurement, it was found here that the refractive index changed from 1.5 when no voltage was applied to 1.1 when the voltage was 60V.
[0067]
Two mirrors produced as described above are prepared and are designated as mirrors 46 and 47 in FIG.
[0068]
In this embodiment, one of the mirrors 46 and 47, the mirror 46 is mounted on the actuator 48 as shown in FIG. The actuator 48 employed in this embodiment is an electrostatic drive type and has a comb-tooth structure having two pairs of fixed electrodes and movable electrodes. The reason for using two pairs of electrodes is that the accuracy of actuation is higher and the mirror parallel accuracy is easier to ensure than in the case of one pair.
[0069]
Also, the other mirror, that is, in this embodiment, the mirror 47 is opposed to the mirror 46 in parallel, and the distance d cav Fixed apart.
[0070]
d cav Is twice the assumed wavelength λ = 1.55 μm, ie
d cav = 3.10 μm
It was.
[0071]
The actuator 48 and the optical fiber on which the mirror 46 is mounted were mounted on a package 48-1 as shown in FIG. In the present embodiment, an optical fiber 49 having a fiber end surface processed into a lens shape is used, and AR coating is applied to the optical fiber end surface and the mirror end surface.
[0072]
[Description of operation]
Next, the operation of the duplexer of the present embodiment will be specifically described. FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the duplexer of the present embodiment, in which laser light is incident on the duplexer of FIG. 9 and spectrum analysis is performed on the output (transmitted light) of the spectrometer. is there. Referring to FIG. 10, the wavelength λ = 1 from the end face of the optical fiber 49 facing the movable mirror 46 (see FIG. 9) opposite to the end face facing the movable mirror 46 using the wavelength tunable laser 161. .45 μm to 1.62 μm of light was continuously incident, and the end surface of the optical fiber 49 facing the fixed mirror 47 opposite to the end surface facing the fixed mirror 47 was connected to the optical spectrum analyzer 162. Then, among the light having the wavelength λ = 1.45 μm to 1.62 μm swept by the wavelength tunable laser 161, the light component transmitted through the filter and its power were measured by the optical spectrum analyzer 162.
[0073]
First, without applying a voltage to the actuator 48 (see FIG. 9), the inter-mirror cavity length d cav Was kept at 3.10 μm, and the transmitted light spectrum by the filter was measured in a state where 60 V was similarly applied to 8 pairs of transparent electrodes sandwiching 8 liquid crystal layers. The measurement result of the transmitted light spectrum is shown in FIG. As shown in FIG. 11A, the transmitted light spectrum was a transmitted light spectrum having a peak at the center wavelength λ = 1.55 μm as designed. At this time, the half width of the spectrum was about 0.1 nm.
[0074]
Next, the voltage applied to the eight pairs of transparent electrodes sandwiching the eight liquid crystal layers was removed, and the transmitted light spectrum by the filter was measured in that state. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 11B, the center wavelength of the transmitted light spectrum was shifted to λ = 1.59 μm. This is because the mirrors 46 and 47 d lc Since the length is designed based on the refractive index of the liquid crystal in a state where no voltage is applied to the liquid crystal, the optimum d is determined by the change in the refractive index when a voltage is applied to the liquid crystal. lc This is because the length has changed. This shift in the center wavelength was compensated by changing the cavity length between the mirrors by applying a voltage to the actuator. That is, in this case, a voltage was applied between the fixed electrode and the movable electrode in the direction of narrowing the cavity length, and the center wavelength was moved to 1.55 μm as shown in FIG. At this time, the half width of the spectrum was about 0.28 nm.
[0075]
As described above, according to the duplexer of the first embodiment of the present invention, it is possible to change the half-value width of the transmitted light spectrum, that is, the wavelength passband while maintaining the center wavelength. In this embodiment, the passband in the case of the minimum value and the maximum value of the refractive index range of the liquid crystal is measured. By setting the voltage applied to the liquid crystal to an arbitrary value less than the maximum value, the refraction of the liquid crystal The rate can be arbitrarily changed. With this configuration, the wavelength passband can be arbitrarily set between about 0.1 nm and about 0.28 nm.
[0076]
Note that the liquid crystal is not limited to the liquid crystal having the above-described molecular structure, and other liquid crystal materials that generate a desired refractive index change upon application of a voltage can be appropriately selected.
[0077]
In the above embodiment, the operation is performed with the wavelength passband center wavelength λ = 1.55 μm. However, since the wavelength passband center wavelength λ can be shifted independently by the operation of the actuator, It is also possible to use as a duplexer that can change the wavelength passband at another center wavelength. However, in this case, as described in the description of the operation of the embodiment of the present invention, the half width of the spectrum is slightly larger than that in the case of using the design center wavelength (in this case, λ = 1.55 μm). In order to enlarge, the splitter is applied in consideration of this.
[0078]
As described above, the case where the wavelength filter is a bulk type has been described. However, the same effect as that of the above-described embodiment is that liquid crystal is filled in the refractive index modulation multilayer structure of the waveguide type wavelength filter in the same manner as described above. It can also be obtained by changing the refractive index of the liquid crystal.
[0079]
In the duplexer of the present embodiment, when the multiplexed light from which the wavelength light within the wavelength passband band of the filter is removed is input to the input port again, the multiplexed light is naturally totally reflected by the filter. At that time, if wavelength light in the wavelength passband band is input from the output port of the filter, the wavelength light in the wavelength passband input from the output port is superimposed on the reflected light from the filter. It can also be used as a multiplexer. This application is effective in an embodiment as an optical switching device described later.
[0080]
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described. [Summary of configuration and operation] and [Operation of each component] of the duplexer according to the second embodiment of the present invention are the same as those described in the first embodiment. Description is omitted.
[0081]
In this embodiment, instead of changing the reflectivity of the mirror by changing the refractive index of the liquid crystal in the first embodiment, the electro-optic effect in which the change of the refractive index is generated by applying a voltage is applied, as in the case of the liquid crystal. LiNbO which is a representative ferroelectric shown 3 Crystals are used. LiNbO 3 A manufacturing method and operation when a duplexer is configured using crystals will be described in detail.
[0082]
[Description of manufacturing method]
A method for manufacturing the duplexer according to the present embodiment will be described below. 12 and 13 are process cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the present embodiment.
[0083]
First, LiNbO for changing the mirror reflectivity of the filter 3 A method for manufacturing a waveguide will be described with reference to process cross-sectional views in FIGS. 12 (a) to 12 (g).
[0084]
First, LiNbO 3 A waveguide pattern of a Ti film is formed on the substrate 110. The Ti film pattern is formed by coating the Ti film 111 by sputtering (see FIG. 12B), applying a photoresist 112 (see FIG. 12C), and forming a resist pattern by ordinary photolithography. The Ti film 111 was etched. That is, pattern exposure is performed through the mask 113 (see FIG. 12D), and then the photoresist is developed to remove the exposed portion (positive resist) (see FIG. 12E), and the photoresist 112 is masked. Then, the Ti film 111 as a base film is etched (see FIG. 12F), and the photoresist 112 is removed (see FIG. 12G). The thickness of the Ti film 111 was 20 nm. The waveguide length was 0.194 μm. The reason for this waveguide length will be described later.
[0085]
13 (a) to 13 (d) show LiNbO. 3 It is a figure for demonstrating the process from spreading | diffusion of Ti in a board | substrate to electrode formation.
[0086]
LiNbO 3 Diffusion of Ti into the substrate 110 (see FIG. 13A) was performed under the following conditions.
[0087]
Diffusion temperature: 1000 ° C
Diffusion time: 8h
Atmosphere: Air (air)
[0088]
The refractive index of the waveguide portion where the Ti was diffused was changed to rutile (TiO 2 ) Measurement was performed using a prism (step of FIG. 13B). As a result, the refractive index of the waveguide portion was 2.0.
[0089]
Subsequently, TiN diffused LiNbO 3 On the substrate 110, SiO 2 A buffer film 114 was formed with a thickness of 100 nm by sputtering (see FIG. 13C).
[0090]
Furthermore, SiO 2 An Al electrode film 115 having a thickness of 2 μm was formed on the buffer film 114 so as to straddle the Ti diffusion portion (see FIG. 13D). At that time, in order to increase the adhesion of the Al electrode film 115, a Cr base electrode was used.
[0091]
The above LiNbO incorporating a Ti diffusion waveguide 3 The substrate 110 was diced, and a chip having the waveguide length was cut out. Ten chips were prepared.
[0092]
Next, a manufacturing process by micromachining of the filter part and the actuator part will be described.
[0093]
In the filter part and the actuator part in the present embodiment, the Si layer has a thickness of 4 μm, embedded SiO 2 2 Using an SOI (Silicon On Insulator) substrate with an oxide film thickness of 2 μm, the formation method is the same as the production method by micromachining described in the unpublished document (Reference 3) at the time of filing this application. It was done.
[0094]
[Reference 3]
Japanese Patent Application No. 2001-204213
[0095]
A perspective view of the optical filter unit 120 and the actuator unit 121 after the batch formation is shown in FIG. A top view of the mirror part of the optical filter part 120 is shown in FIG.
[0096]
Si layer thickness d of mirror part of optical filter part 120 s , Gap length d formed by micromachining process a , And set cavity length d cav Was as follows.
[0097]
d s = 0.111 μm
d a = 0.194 μm
d cav = 3.10 μm
[0098]
d a The length is LiNbO to be mounted later. 3 Since the refractive index of the waveguide was 2.0 as described above, it was determined by the equation (2) described in the first embodiment. Moreover, as shown in FIG. 15, the periodic structure of the mirror part of the optical filter part 120 formed five gaps by a micromachining process.
[0099]
Also in this embodiment, the actuator is an electrostatic drive type, and two pairs of electrodes are used, as in the case of the first embodiment, in order to ensure sufficient actuation accuracy.
[0100]
As described above, LiNbO in which a Ti diffusion waveguide is formed in the optical filter unit 120 formed together with the actuator unit 121. 3 Ten chips were mounted. An enlarged top view of the filter unit 120 after mounting is shown in FIG.
[0101]
LiNbO 3 The optical filter section 120 on which the chip is mounted and the actuator section 121 (integrated) are mounted in the same package as in FIG. 9 together with the same optical fiber as in FIG. Also in this embodiment, an optical fiber having a fiber end surface processed into a lens shape is employed, and AR coating is applied to the end surface of the optical fiber and the end surface of the mirror.
[0102]
[Description of operation]
Next, the operation of the duplexer of the present embodiment will be specifically described.
[0103]
As the optical characteristic evaluation system of the duplexer according to the embodiment of the present invention, the measurement system shown in FIG. 10 used in the description of the operation of the first embodiment is used as it is.
[0104]
First, the voltage between the actuator and the Al electrodes 132A and 132B to 141A and 141B (see FIG. 16) is not applied, and the inter-mirror cavity length d cav Is kept at 3.10 μm and LiNbO 3 With the refractive index of the waveguide portion being 2.0, the transmitted light spectrum by the filter was measured. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 17A, the transmitted light spectrum became a transmitted light spectrum having a peak at the center wavelength λ = 1.55 μm as designed. At this time, the half width of the spectrum was about 0.2 nm.
[0105]
Next, a voltage of 60 V was applied between the Al electrodes 132A and 132B to 141A and 141B, and the transmitted light spectrum with the filter was measured in that state. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 17B, the center wavelength of the transmitted light spectrum was shifted to λ = 1.57 μm. The cause of this wavelength shift has been described in the description of the operation of the first embodiment. A voltage was applied in a direction to cancel out this wavelength shift, that is, in this case, a direction in which the cavity length was narrowed between the fixed electrode and the movable electrode of the actuator, and the center wavelength was moved to 1.55 μm. At this time, as shown in FIG. 17C, the half width of the spectrum was about 0.72 nm.
[0106]
The increase in the half-width of the transmitted light spectrum and the shift of the center wavelength are as follows. 3 Since a voltage is applied to the waveguide portion, LiNbO is caused by the electro-optic effect (Pockels effect). 3 This is because the refractive index of the waveguide portion has increased.
[0107]
As described above, according to the duplexer of the second embodiment of the present invention, it is possible to change the half-value width of the transmitted light spectrum, that is, the wavelength passband, while maintaining the center wavelength. Here, as in the duplexer of the first embodiment, the voltage applied between the Al electrodes is set to an arbitrary value by setting LiNbO. 3 The refractive index of the waveguide portion can be arbitrarily changed in a scalable manner. As a result, the wavelength passband can be arbitrarily set between about 0.2 nm and about 0.72 nm.
[0108]
Note that the material used as the material exhibiting the electro-optic effect is the LiNbO used in this embodiment. 3 The material is not limited to a crystal, and exhibits other electro-optic effect that causes a change in refractive index when a voltage is applied, such as LiTaO. 3 Crystal, BaTiO 3 A crystal and the like can be appropriately selected in consideration of a desired amount of change in refractive index. The material exhibiting the electro-optic effect is not limited to crystals, and may be amorphous or the like.
[0109]
In the case of the present embodiment, as in the case of the first embodiment, since the wavelength passband center wavelength λ can be shifted independently by the operation of the actuator, the design center wavelength (in this case) , Where λ = 1.55 μm), it is also possible to use as a demultiplexer that can change the wavelength passband at other center wavelengths, considering that the half width of the spectrum is slightly enlarged. .
[0110]
As described above, the case where the wavelength filter is based on the bulk type and the waveguide structure showing the electro-optic effect is mounted thereon has been described. However, the whole wavelength filter having the refractive index modulation multilayer structure is the waveguide type showing the electro-optic effect. The same effect can be obtained.
[0111]
In addition, when the demultiplexer according to the present embodiment inputs the multiplexed light from which the wavelength light in the wavelength passband band of the filter is removed to the input port, the multiplexed light is naturally totally reflected by the filter. At this time, if wavelength light in the wavelength passband band is input from the output port of the filter, the wavelength passband wavelength light input from the output port is superimposed on the reflected light from the filter. It can also be used as a container. This application is effective in an embodiment as an optical switching device described later.
[0112]
[Third embodiment]
The outline of the configuration and operation and the operation of each component of the duplexer of the present embodiment are all the same as those of the first and second embodiments. In the present embodiment, the change in the reflectivity of the mirror performed in the first and second embodiments is performed using an organic compound molecule aggregate that generates a change in refractive index due to light irradiation. The manufacturing method and operation of the duplexer of the present invention when the duplexer is configured will be described in detail.
[0113]
[Description of manufacturing method]
A method of manufacturing the duplexer according to the present embodiment will be described.
[0114]
The filter unit and the actuator unit of the duplexer of the present embodiment were manufactured by the manufacturing process by micromachining described in the description of the manufacturing method of the second embodiment.
[0115]
In this embodiment, the Si layer thickness d of the mirror portion of the filter corresponding to the optical filter portion 120 (see FIGS. 14 and 15) in the second embodiment. s , Gap length d formed by micromachining process a , And set cavity length d cav Was as follows.
[0116]
d s = 0.111 μm
d a = 0.215 μm
d cav = 3.10 μm
[0117]
d a The length was described later in the first embodiment because the refractive index of the organic compound molecules (described later) filled in the gap when not irradiated with light was 1.8 as described later ( 2) Determined by the formula.
[0118]
Further, the number of gaps formed by the micromachining process in the mirror part of the filter part 120 is set to 4, which is one less than that in the case of the second embodiment (see FIG. 15).
[0119]
The actuator is manufactured by the same process as in the second embodiment, and is an electrostatic drive type of two pairs of electrodes.
[0120]
The organic compound that fills the gap in the mirror portion was a spiro compound 210 as shown in FIG. The compound molecular structure and photoreaction are shown in FIG.
[0121]
As shown in FIG. 18, the spiro compound spiropyran employed in this embodiment is isomerized into merocyanine by irradiation with ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less, and further heated to about 35 ° C. to form a J aggregate. To do. When the ultraviolet light is irradiated in an environment of about 35 ° C., it is possible to form a J aggregate from spiropyran. The J aggregate can be returned to spiropyran by heating to about 120 ° C.
[0122]
The change of the refractive index of the spiro compound shown in FIG. 18 due to irradiation with ultraviolet light is the amount of movement of the diffraction peak of the light due to the spiro compound filled in the same space (void) as the filter portion of the second embodiment. Was measured by measuring. As a result of the measurement, the refractive index when irradiated with the ultraviolet light for a sufficient time in an environment of a refractive index of 1.8 and about 35 ° C. before irradiation with ultraviolet light, that is, in a spiropyran state, is 2.2. Met. In addition, the spiro compound spiropyran employed in the present embodiment can be set to any refractive index between the two refractive indexes by controlling the irradiation time of ultraviolet light.
[0123]
Along with the actuator portion, a spiro compound was filled with a capillary force into a gap portion of the filter portion formed in a batch by a process by micromachining. An enlarged top view of the filter part after filling is shown in FIG. In FIG. 19, 223A to 223D and 223E to 223H are spiro compound spiropyrans filled in the gap between the movable mirror part 221 and the fixed mirror part 222 of the filter part.
[0124]
The filter unit filled with the spiro compound and the actuator unit (integrated) were mounted on the package 230 together with the optical fiber 231 as shown in FIG. FIG. 20 is a perspective view showing how the present embodiment is mounted.
[0125]
In addition, a Peltier element 233 was mounted in the package 230 for temperature measurement and temperature control of the filter unit. In addition, the optical fiber 231 employ | adopted the optical fiber which processed the fiber end surface into the lens form, and gave AR coating to the optical fiber end surface and the mirror end surface.
[0126]
[Description of operation]
Next, the operation of the duplexer of the present embodiment will be specifically described.
[0127]
As the optical characteristic evaluation system for the duplexer according to the embodiment of the present invention, the measurement system shown in FIG. 10 used in the description of the operation of the first and second embodiments was used as it was.
[0128]
First, without applying voltage to the actuator, the cavity length d cav Was kept at 3.10 μm, and the transmitted light spectrum of the filter was measured in a state where the spiropyrans 223A to 223H were not irradiated with ultraviolet light for refractive index modulation. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 21A, the transmitted light spectrum became a transmitted light spectrum having a peak at the center wavelength λ = 1.55 μm as designed. At this time, the half width of the spectrum was about 0.16 nm.
[0129]
Next, a current was passed through the Peltier element 233 to keep the temperature of the filter part at about 35 ° C., and the spiropyrans 223A to 223H were irradiated with ultraviolet light sufficient to form J aggregates from the spiroline. And the transmitted light spectrum by a filter was measured. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 21B, the center wavelength of the transmitted light spectrum was shifted to λ = 1.57 μm. The cause of this wavelength shift has been described in the description of the operations of the first and second embodiments. A voltage was applied in a direction to cancel out this wavelength shift, that is, in this case, a direction in which the cavity length was narrowed between the fixed electrode and the movable electrode of the actuator, and the center wavelength was moved to 1.55 μm. At this time, the half width of the spectrum was about 1.52 nm.
[0130]
The increase in the half-width of the transmitted light spectrum and the shift of the center wavelength are caused by the fact that spiropyrans 223A to 223H are irradiated with ultraviolet light, so that J aggregates are formed from the spiroline, resulting in an increase in the refractive index of the spiro compound. This is because.
[0131]
Subsequently, after the voltage applied to the actuator is released and the cavity length is returned to the initial position, a current is passed through the Peltier element 233, and the filter is passed for a sufficient time to form a spiroline again from the J aggregate. The temperature of the part was kept at about 120 ° C. When the transmitted light spectrum by the filter was measured again, both the center wavelength position of the transmitted light spectrum and the half-value width of the spectrum reversibly returned to the initial state shown in FIG.
[0132]
As described above, according to the duplexer of the third embodiment of the present invention, it is possible to change the half-value width of the transmitted light spectrum, that is, the wavelength passband, while maintaining the center wavelength. Here, as in the case of the duplexers of the first and second embodiments, the refractive index of spiropyran can be arbitrarily changed in a scalable manner by controlling the time for irradiating the spiropyran with ultraviolet light. Is possible. As a result, the wavelength passband can be arbitrarily set between about 0.16 nm and about 1.52 nm.
[0133]
Note that the material that exhibits a change in refractive index when irradiated with light is not limited to the spiro compound used in this embodiment, and other materials that cause a change in refractive index when irradiated with light may have a desired refractive index. It can be selected as appropriate in consideration of the amount of change.
[0134]
In the case of the present embodiment as well, as in the case of the first and second embodiments, the wavelength passband center wavelength λ can be shifted independently by the operation of the actuator. In this case, it is also possible to use as a demultiplexer capable of changing the wavelength passband at other center wavelengths, considering that the half width of the spectrum is slightly enlarged as compared with the case of using at λ = 1.55 μm). Is possible.
[0135]
As described above, the case where the wavelength filter is a bulk type has been described. However, the same effect is obtained by filling the refractive index modulation multilayer structure of the waveguide type wavelength filter with a material that exhibits a refractive index change by light irradiation. It can also be obtained by changing the refractive index of the material. It can also be obtained by controlling the refractive index of the refractive index modulation multilayer structure of the fiber type wavelength filter with light.
[0136]
In addition, when the demultiplexer according to the present embodiment inputs the multiplexed light from which the wavelength light in the wavelength passband band of the filter is removed to the input port, the multiplexed light is naturally totally reflected by the filter. At this time, if wavelength light in the wavelength passband band is input from the output port of the filter, the wavelength passband wavelength light input from the output port is superimposed on the reflected light from the filter. It can also be used as a container. This application is effective in an embodiment as an optical switching device described later.
[0137]
[Fourth embodiment]
The outline of the configuration and operation of the duplexer of the present embodiment and the function of each component are all the same as those of the first to third embodiments. In this embodiment, the duplexer of the present invention is configured by using the organic compound in which the change in the refractive index is caused by the change in temperature due to the change in the reflectance of the mirror performed in the first to third embodiments. The manufacturing method and operation of the duplexer of the present invention will be described in detail.
[0138]
[Description of manufacturing method]
A method of manufacturing the duplexer according to the present embodiment will be described.
[0139]
The filter unit and the actuator unit of the duplexer of the present embodiment were manufactured by the manufacturing process by micromachining described in the description of the manufacturing method of the second and third embodiments.
[0140]
In this embodiment, the Si layer thickness d of the mirror part of the filter corresponding to the filter part 120 in the second embodiment. s , Gap length d formed by micromachining process a , And set cavity length d cav Was as follows.
[0141]
d s = 0.111 μm
d a = 0.291 μm
d cav = 3.10 μm
[0142]
d a Since the length of the silicon oil, which is an organic compound molecule filling the void, changes monotonically from a refractive index of 1.33 at about 20 ° C. to a refractive index of 1.5 at about 70 ° C., the length is about 20 ° C. The refractive index value of 1.33 was determined by the equation (2) described in the first embodiment. The number of voids formed by the micromachining process in the mirror part of the optical filter part was 4.
[0143]
Further, since the actuator is manufactured by the same process as that of the second embodiment, it is also an electrostatic drive type of two pairs of electrodes here.
[0144]
Along with the actuator portion, silicon oil was filled into the gap portion of the filter formed by a process by micromachining by capillary force. The enlarged top view of the filter part after filling is in the form in which the position of the spiropyran in FIG. 19 is filled with silicon oil.
[0145]
The filter part filled with silicon oil and the actuator part (integrated) were mounted in the same package as that of FIG.
[0146]
[Description of operation]
Next, the operation of the duplexer of the present embodiment will be specifically described.
[0147]
As the optical characteristic evaluation system for the duplexer according to the embodiment of the present invention, the measurement system shown in FIG. 10 used in the description of the operation of the first to third embodiments is used as it is.
[0148]
First, without applying a voltage to the actuator, the cavity length d cav Was kept at 3.10 μm, and the transmitted light spectrum was measured while maintaining the temperature of the filter part at about 20 ° C. by a Peltier element (233 in FIG. 20). The measurement results are shown in FIG.
[0149]
As shown in FIG. 22A, the transmitted light spectrum became a transmitted light spectrum having a peak at the center wavelength λ = 1.55 μm as designed. At this time, the half width of the spectrum was about 0.02 nm.
[0150]
Next, a current was passed through the Peltier element (see 233 in FIG. 20) to keep the temperature of the filter section at about 70 ° C., and in this state, the transmitted light spectrum was measured. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 22B, the center wavelength of the transmitted light spectrum was λ = 1.55 μm, which was the same as when the temperature was about 20 ° C. At this time, the half width of the spectrum was about 0.04 nm.
[0151]
The increase in the half-value width of the transmitted light spectrum here is because the refractive index of silicon oil has increased due to an increase in temperature.
[0152]
Subsequently, the current flowing through the Peltier element was reduced, the temperature of the filter unit was returned to about 20 ° C., and the transmitted light spectrum by the filter was measured again. The half-value width of the transmitted light spectrum was as shown in FIG. ) Reversibly returned to the initial state of 0.02 nm.
[0153]
As described above, according to the duplexer of the fourth embodiment of the present invention, it is possible to change the half width of the transmitted light spectrum, that is, the wavelength passband, while maintaining the center wavelength. Also in this embodiment, the refractive index of silicon oil can be arbitrarily changed in a scalable manner by controlling the temperature of the silicon oil, as in the case of the duplexers of the first to third embodiments. Is possible. As a result, the wavelength passband can be arbitrarily set between about 0.02 nm and about 1.04 nm.
[0154]
Note that the material exhibiting a refractive index change due to a temperature change is not limited to the silicon oil used in this embodiment, and other materials that cause a refractive index change due to a temperature change are mainly polymer materials. Can be selected as appropriate.
[0155]
In the case of the present embodiment as well, as in the case of the first to third embodiments, the wavelength passband center wavelength λ can be shifted independently by the operation of the actuator. In the case of λ = 1.55 μm), it is possible to use as a demultiplexer that can change the wavelength passband at other center wavelengths, considering that the half width of the spectrum is slightly enlarged. It is.
[0156]
The case where the wavelength filter is a bulk type has been described above, but the same effect is obtained by filling a material that exhibits a refractive index change due to a temperature change, similar to the refractive index modulation multilayer structure of the waveguide type wavelength filter. It can also be obtained by changing the refractive index. It can also be obtained by controlling the refractive index of the refractive index modulation multilayer structure of the fiber type wavelength filter by temperature.
[0157]
Further, in the duplexer of the present embodiment, when the multiplexed light from which the wavelength light within the wavelength passband band of the filter is removed is input again to the input port, the multiplexed light is naturally totally reflected by the filter. In this case, if wavelength light in the wavelength passband band is input from the output port of the filter, the wavelength passband wavelength light input from the output port is superimposed on the reflected light from the filter. It can also be used as a waver. This application is effective in an embodiment as an optical switching device described later.
[0158]
[Fifth embodiment]
FIG. 23 is a diagram showing a cross section of the basic configuration of the fifth embodiment of the duplexer of the present invention using an FBG (fiber Bragg grating) structure.
[0159]
An optical fiber 503 having a Ge-added core was irradiated with ultraviolet rays to produce a refractive index distribution grating 504.
[0160]
Next, the temperature variable mechanism 505 was disposed around the refractive index distribution grating 504. Another temperature variable mechanism 506 is disposed around the gradient index grating 504. As the temperature variable mechanisms 505 and 506, ceramic heating elements were used. By passing an electric current through the ceramic heating element, heat can be generated and the temperature of the fiber Bragg grating can be controlled.
[0161]
In the duplexer of the present invention using the FBG structure, since there are a plurality of temperature variable mechanisms, a plurality of temperature regions can be provided in the gradient index grating, and the temperature difference between the plurality of temperature regions can be controlled. it can. As a result, the bandwidth of the selected waveform as shown in FIG. 24B can be controlled.
[0162]
In addition, the average value of a plurality of temperature settings can be controlled, whereby the center wavelength of the selected waveform as shown in FIG. 24A can be controlled.
[0163]
For example, when the wavelength multiplexed optical signal 500 of λ (1) to λ (i) to λ (j) to λ (n) is incident on the fiber Bragg grating 503, the temperature difference between the temperature variable mechanisms 505 and 506 is zero. When λ (i) is controlled to reflect the wavelength, the reflected wave 501 is λ (i), and the transmitted wave 502 is λ (1) to λ (i−1), λ (i + 1) to λ (n )
[0164]
When the temperature difference between the temperature variable mechanism 505 and the temperature variable mechanism 506 is generated and the reflected wave 501 is controlled to be λ (i−1) to λ (i + 1), the transmitted wave 502 is λ (1 ) To λ (i−2) and λ (i + 2) to λ (n).
[0165]
Further, when the average temperature is controlled and the center wavelength is changed to λ (j) while maintaining the temperature difference between the temperature variable mechanism 505 and the temperature variable mechanism 506, the reflected wave 501 is λ (j−1) to λ. (J + 1), and the transmitted wave 502λ becomes (1) to λ (j−2) and λ (j + 2) to λ (n).
[0166]
As described above, the bandwidth and center wavelength of the selected wavelength band can be tuned.
[0167]
As described above, the reflected light is selected light, and as a filter for controlling the bandwidth and center wavelength of the selected wavelength band, a similar refractive index modulation multilayer structure is provided in the bulk structure or waveguide structure, and the refractive index is Similar effects can be obtained by controlling the temperature as in the present embodiment.
[0168]
[Sixth embodiment]
FIG. 25 is a diagram showing a cross section of the basic configuration of the sixth embodiment of the duplexer of the present invention, which is different from the fifth embodiment using the FBG (fiber Bragg grating) structure.
[0169]
An optical fiber 603 having a Ge-added core was irradiated with ultraviolet rays to produce a refractive index distribution grating 604. Next, the stress variable mechanism 605 was disposed around the gradient index grating. Further, another variable stress mechanism 609 and a variable stress mechanism 612 are arranged around the gradient index grating 604. As the variable stress mechanism, lead zirconate titanate ceramics was used, and the adhesive was used for pasting. The variable stress mechanisms 605, 609, and 612 are provided with electrodes 606 and 607, electrodes 608 and 610, and electrodes 611 and 613, respectively, and by applying a voltage to these electrodes, lead zirconate titanate. Ceramics can be expanded and contracted.
[0170]
In the duplexer of the present invention using the FBG structure, since there are a plurality of variable stress mechanisms, a plurality of stress regions can be provided in the gradient index grating, and the stress difference between the plurality of stress regions can be controlled. . As a result, the bandwidth of the selected waveform as shown in FIG. 24B can be controlled.
[0171]
In addition, the average value of a plurality of stress settings can be controlled, whereby the center wavelength of the selected waveform as shown in FIG. 24A can be controlled.
[0172]
For example, when the wavelength multiplexed optical signal 600 of λ (1) to λ (i) to λ (j) to λ (k) to λ (n) is incident on the fiber Bragg grating 603, the variable stress mechanisms 605, 609, and 612 are used. When the stress difference of λ (i) is controlled to a wavelength reflected by λ (i), the reflected wave 601 becomes λ (i) and the transmitted wave 602 becomes λ (1) to λ (i−1) and λ (i + 1). ) To λ (n).
[0173]
In addition, when a stress difference between the stress variable mechanisms 605, 609, and 612 is generated and the reflected wave 601 is controlled to be λ (i−1) to λ (i + 1), the transmitted wave 602 is λ (1) to λ (i−2) and λ (i + 2) to λ (n).
[0174]
Further, when the average stress is controlled and the center wavelength is changed to λ (j) while maintaining the stress difference between the stress variable mechanisms 605, 609, and 612, the reflected wave 601 is λ (j−1) to λ ( j + 1), and the transmitted wave 602λ is (1) to λ (j−2) and λ (j + 2) to λ (n).
[0175]
As described above, the bandwidth and center wavelength of the selected wavelength band can be tuned.
[0176]
As described above, the same refractive index modulation multilayer structure is provided in the bulk structure or the waveguide structure as a filter for controlling the bandwidth and the center wavelength of the selected wavelength band using the reflected light as the selective light, and the refractive index is set as the main filter. Similar effects can be obtained by controlling the mirror shape change due to stress as in the embodiment.
[0177]
[Seventh embodiment]
FIG. 26 and FIG. 27 are diagrams schematically showing a cross section of the basic configuration of the seventh embodiment of the duplexer of the present invention. As shown in FIG. 26, the duplexer of the present embodiment has a Fabry-Perot etalon structure, and the filter portion is formed by micromachining similar to the manufacturing method of the second to fourth embodiments. Made in the process. That is, the semi-transmissive mirror portion 701 is made of Si, and the gap portion of the low refractive index layer is made of Air (air).
[0178]
In this embodiment, a mechanism 702 for moving a part 700 of the semi-transmissive mirror unit is provided. This moving mechanism 702 used an electrostatic actuator. Thereby, the substantial thickness of the semi-transmissive mirror part can be changed.
[0179]
In addition, a cavity gap interval adjusting mechanism 703 is provided on one side of the semi-transmissive mirror unit 701.
[0180]
A piezo element was used for the cavity gap adjusting mechanism 703. By controlling the voltage applied to the piezo element, the interval of the cavity gap 705 can be adjusted.
[0181]
For example, as shown in FIG. 26, when a wavelength multiplexed optical signal 706 of λ (1) to λ (i) to λ (n) is incident on the semi-transmissive mirror unit 701, the high refractive index layer (Si) and the low refractive index. When passing through the laminated structure of the layer (Air) and adjusting the cavity gap length corresponding to λ (i), the transmitted light 708 becomes λ (i), and the reflected light 707 has λ (1) ˜ λ (i−1) and λ (i + 1) to λ (n).
[0182]
Further, as shown in FIG. 27, when a part of the semi-transmissive mirror portion is moved, the film thickness of the semi-transmissive mirror portion is reduced as compared with the state of FIG. The rate drops. Since there is a relationship that the bandwidth increases when the reflectance decreases, the transmitted light 708 becomes λ (i−1) to λ (i + 1). The reflected light 707 at this time is λ (1) to λ (i−2) and λ (i + 2) to λ (n).
[0183]
On the other hand, by adjusting the cavity gap length by the cavity gap interval adjusting mechanism 703, the center wavelength of the transmitted wave can be controlled independently of the bandwidth.
[0184]
As described above, the bandwidth and center wavelength of the selected wavelength band can be tuned.
[0185]
[Eighth embodiment]
FIG. 28 is a diagram showing the configuration of the eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 28, the duplexer according to the eighth embodiment is a duplexer module 807 including duplexers 801 to 805 and optical switches 806 that are designed to have different center wavelengths. The demultiplexers 801 to 805 are demultiplexers having variable wavelength path bandwidths, and any of the demultiplexers according to the first to seventh embodiments of the present invention may be used. The wavelength λ of the input wavelength multiplexed light to the demultiplexing module is λ 1 = 1500 nm to λ 16 A case will be described below as an example where light multiplexed by 17 wavelengths at intervals of 1 nm is demultiplexed to 1517 nm.
[0186]
The center wavelength of the demultiplexers 801 to 805 and the variable wavelength pass bandwidth were set as shown in FIG. By setting in this way, the duplexers 801 to 805 can each cover the wavelength passband shown in FIG. 30 at the maximum. For this reason, for example, by changing the wavelength passband of the demultiplexers 801 and 802, λ 2 ~ Λ 4 These three wavelengths can be output from either of the demultiplexers 801 and 802. The input wavelength multiplexed light is input to an arbitrary duplexer by the optical switch 807. The optical switch 807 may have any mechanism that can convert input wavelength multiplexed light into any one of the demultiplexers 801 to 805.
[0187]
With this configuration, the demultiplexing module 807 as a whole arbitrarily selects the number of wavelengths output via the demultiplexers 801 to 805 within the range of the wavelength passband variable region of the demultiplexers 801 to 805. It is possible. From this, the demultiplexing module 807 is a demultiplexer that can flexibly select a selected wavelength passband when demultiplexing a plurality of wavelengths that are wavelength-multiplexed within a predetermined wavelength band.
[0188]
Furthermore, taking advantage of the fact that the wavelength passband bandwidth and the wavelength passband center wavelength of the duplexer can be controlled independently, for example, as shown in FIG. 1 ~ Λ 4 Λ with a duplexer 802 5 Λ with a duplexer 803 6 ~ Λ 11 And λ with demultiplexer 804 12 ~ Λ 15 And λ with demultiplexer 805 16 , Λ 17 For example, it is possible to provide a demultiplexing module capable of a more flexible selection wavelength configuration.
[0189]
When the demultiplexing module of this embodiment is applied to a transparent OXC apparatus, the wavelength passband variable region of the demultiplexer is considered in consideration of the total wavelength band to be covered and the wavelength channel interval required by the transparent OXC apparatus, In addition, by designing the variable band of the center wavelength of the wavelength passband, it is possible to provide a transparent OXC node device capable of flexible and efficient network operation using the configuration of the demultiplexing module of the present embodiment. is there.
[0190]
[Ninth embodiment]
FIG. 32 is a diagram showing the configuration of the ninth exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 32, an optical switching device 900 is configured using a demultiplexing module based on the same principle as described in the eighth embodiment. The wavelength-multiplexed light input to the optical switching device is light multiplexed by 101 waves from a wavelength of 1500 nm to a wavelength of 1600 nm with a wavelength interval of 1 nm. The demultiplexing module 901 is composed of ten demultiplexers and one optical switch, and all the ten demultiplexers include a wavelength passband variable band 1 nm to 10 nm and a wavelength passband center wavelength variable band 1500 nm to 1600 nm. did. The wavelength band switch 902 is a 12 × 12 matrix switch. Further, a demultiplexing module having the same specifications as the demultiplexing module 901 is connected to the output port of the wavelength band switch 902 as a multiplexing module 903 as shown in FIG.
[0191]
Further, as shown in FIG. 32, two of the 10 input ports and output ports of the wavelength band switch 902 are connected to the wavelength layer. The wavelength layer includes a wavelength switch (electric switch 904) and a plurality of optical / electrical converters, and an electrical / optical converter, two duplexers, and two multiplexers. A client device 905 is connected to the wavelength switch (electric switch 904).
[0192]
By using the optical switching device configured as described above, the wavelength passband variable band 1 nm to 10 nm of the duplexer 901 and the wavelength passband center wavelength variable band 1500 nm to 1600 nm, the wavelength transmitted to the wavelength layer, and The wavelength to be transmitted to the multiplexer 903 is an arbitrary number of 101 waves of light multiplexed in a wavelength band of 1500 nm to 1600 nm in the wavelength passband range of 1 nm to 10 nm, that is, in the range of 1 wave to 10 waves. The wavelength can be selected at an arbitrary wavelength passband center wavelength within a wavelength band of 1500 nm to 1600 nm.
[0193]
As described above, according to the optical switching device 900 of the present embodiment, when a wavelength within a limited wavelength band is divided into a plurality of wavelength passbands, the bands and wavelength passband center wavelengths that the plurality of passbands bear Can be set arbitrarily in a scalable manner, so that a limited wavelength band can be changed flexibly according to demand on the wavelength layer side, and it can be made an optical switching device capable of flexible and efficient network operation. is there.
[0194]
[Tenth embodiment]
As shown in FIG. 33, an optical switching device 950 is configured using a duplexer 951, a circulator 952, and a coupler 953 based on the same principle as described in any of the first to seventh embodiments. The wavelength multiplexed light input to the optical switching device 950 is 101 light multiplexed from a wavelength of 1500 nm to a wavelength of 1600 nm with a wavelength interval of 1 nm. The wavelength passband variable band of the demultiplexer 951 is 1 nm to 10 nm, and the wavelength passband center wavelength variable band is 1500 nm to 1600 nm.
[0195]
Since the demultiplexer 951 has a wavelength passband variable band of 1 nm to 10 nm and a wavelength passband center wavelength variable band of 1500 nm to 1600 nm, the wavelength selected by the demultiplexer 951 is 101 waves multiplexed in the wavelength band of 1500 nm to 1600 nm. Any number of wavelengths can be selected from the light in the wavelength passband range of 1 nm to 10 nm, that is, in the range of 1 wave to 10 waves, with any wavelength passband center wavelength within the wavelength band 1500 nm to 1600 nm. . Now select the wavelength λ i , Λ i + 1 2 wavelengths (λ 1 (= 1500nm) ≦ λ i , Λ i + 1 ≦ λ 101 (= 1600 nm)).
[0196]
Residual light λ other than the selected light reflected by the duplexer 951 1 ~ Λ i-1 , Λ i + 2 ≦ λ 101 Is routed by the circulator and output in the direction of the coupler 953. In addition, the selected wavelength is λ i , Λ i + 1 Are output from the drop port of the optical switching device 950 to the client device side.
[0197]
Wavelength λ output from the client device i , Λ i + 1 2 wavelengths (which are often different from the above information, but are not necessarily different information) are reflected to the demultiplexer 951 through the add port of the optical switching device 950 and the coupler 953. Light λ 1 ~ Λ i-1 , Λ i + 2 ≦ λ 101 And output from the optical switching device 950. More preferably, a demultiplexer 954 having the same specifications as the demultiplexer 951 is provided as close as possible to the coupler 953 between the client device and the coupler 953, and does not become an obstacle when multiplexing via the coupler 953. Wavelength to about λ i , Λ i + 1 The light λ reflected by the duplexer 951 after forming the two-wavelength spectrum shape of 1 ~ Λ i-1 , Λ i + 2 ≦ λ 101 And multiplexed.
[0198]
With the optical switching configuration as described above, according to the optical switching device 950 of the present embodiment, the wavelength passband to be dropped and the wavelength passband center wavelength can be arbitrarily set in a scalable manner. It is possible to provide an optical switching device capable of flexible and efficient network operation, in which the wavelength band thus obtained can be changed in response to the demand on the client device side connected to the drop port. Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and those skilled in the art within the scope of the invention of the appended claims. It goes without saying that various modifications and corrections that can be achieved are included.
[0199]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, medium refractive index control of a duplexer having a refractive index modulation multilayer structure using transmitted light or reflected light as a selection wavelength can be applied to a liquid crystal or a material exhibiting an electro-optic effect. By performing voltage application, light, temperature, mirror shape change, and change in the number of layers of the refractive index modulation multilayer structure, the bandwidth of the selected wavelength can be made variable. In addition, since a mechanism for controlling the center wavelength of the selected wavelength is provided independently of the mechanism, a duplexer capable of independently controlling the bandwidth of the selected wavelength and the center wavelength of the selected wavelength bandwidth can be obtained.
[0200]
Further, according to the optical switching device using the duplexer according to the present invention, it is possible to arbitrarily control the wavelength passband and the wavelength passband center wavelength of the duplexer, the passband setting according to demand, It is possible to provide an optical switching device capable of setting the passband center wavelength.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view for explaining a configuration of a duplexer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view for explaining the configuration of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a top view of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a wavelength filter unit of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a wavelength filter unit of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a wavelength filter unit of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a liquid crystal molecular structure.
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a wavelength filter unit of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration when the duplexer according to the first embodiment of the present invention is mounted.
FIG. 10 is a diagram for explaining optical characteristic evaluation of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 11A to 11C are diagrams showing optical spectra obtained by the duplexer according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
12A to 12G are process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a duplexer according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 13A to 13D are process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a duplexer according to a second embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 14 is an exploded view schematically showing a configuration of a wavelength filter unit of a duplexer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wavelength filter unit of a duplexer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wavelength filter unit of a duplexer according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 17A to 17C are diagrams showing optical spectra obtained by the duplexer according to the second embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 18 is a diagram for explaining a molecular structure of a spiro compound employed in a duplexer according to a third embodiment of the present invention and a change in molecular structure due to light and temperature.
FIG. 19 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wavelength filter unit of a duplexer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a perspective view showing a configuration of a duplexer according to a third embodiment of the present invention.
FIGS. 21A to 21C are diagrams showing optical spectra obtained by the duplexer according to the third embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 22A to 22C are diagrams showing optical spectra obtained by the duplexer according to the fourth embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 23 is a diagram for explaining a schematic cross-sectional configuration of a wavelength filter of a duplexer according to a fifth embodiment of the invention.
FIG. 24A is a diagram showing transmission waveforms before and after the center wavelength shift by the duplexers of the fifth and sixth embodiments of the present invention, and FIG. It is a figure which shows the transmission waveform before and behind the wavelength passband change by the branching filter by embodiment.
FIG. 25 is a diagram showing a schematic cross section of a wavelength filter of a duplexer according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a diagram schematically showing a state before moving a wavelength filter movable transflective mirror of a duplexer according to a seventh embodiment of the present invention;
FIG. 27 is a diagram schematically illustrating a state after the wavelength filter movable transflective mirror of the duplexer according to the seventh embodiment of the present invention is moved.
FIG. 28 is a diagram showing a configuration of a demultiplexing module according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a diagram showing a center wavelength and a wavelength pass bandwidth of each duplexer constituting the demultiplexing module according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 30 is a diagram showing the center wavelength and the maximum wavelength pass bandwidth of each duplexer constituting the demultiplexing module according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a diagram showing a center wavelength and a wavelength pass bandwidth of each duplexer constituting the demultiplexing module according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a diagram schematically showing a configuration of an optical switching device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a diagram schematically showing a configuration of an optical switching device according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 34 is a diagram showing a configuration of a transparent OXC apparatus.
FIG. 35 is a diagram for explaining a conventional duplexer.
FIG. 36 is a diagram for explaining a conventional duplexer.
FIG. 37 is a diagram for explaining a conventional duplexer.
FIG. 38 is a diagram for explaining a conventional duplexer.
FIG. 39 is a diagram for explaining a demultiplexing method that cannot be realized by a conventional demultiplexer.
[Explanation of symbols]
1 Optical filter section
2 Actuator
3 Optical fiber
4 Mounting package
11 Movable mirror part
12 Fixed mirror
13A, 13B, 14A, 14B, 15A, 15B, 16A, 16B, 17A, 17B, 18A, 18B, 19A, 19B, 20A, 20B Transparent electrode
21A, 21B, 21C, 21D, 21E, 21F, 21G, 21H
30 Structural material layer
31 liquid crystal
40 Transparent substrate
41A Si
42A, 42B Transparent electrode
43A SiO 2 Oxide layer
41E Si
46, 47 Mirror
48 Actuator
48-1 Mounting Package
49 Optical fiber
101 Transparent OXC (Optical Cross Connect) equipment
102 Wavelength band switch
103 Wavelength switch
104 duplexer
110 LiNbO 3 substrate
111 Ti film
112 resist
113 Mask
114 SiO 2 Buffer membrane
115 Al electrode
120 Optical filter section
121 Actuator
130 Movable mirror part
131 Fixed mirror
132A, 132B, 133A, 133B, 134A, 134B, 135A, 135B, 136A, 136B, 137A, 137B, 138A, 138B, 139A, 139B, 140A, 140B, 141A, 141B Al electrodes
161 Tunable laser
162 Optical spectrum analyzer
221 Movable mirror part
222 Fixed mirror
223A, 223B, 223C, 223D, 223E, 223F, 223G, 223H Spiropyran
230 Mounting package
231 Optical fiber
232 Filters and actuators (batch formation)
233 Peltier element
500 wavelength multiplexed input light
501 Reflected light
502 Transmitted light
503 Optical fiber (Ge-doped core)
504 Refractive index distribution grating
505 Variable temperature mechanism
506 Variable temperature mechanism
510 Transmission waveform (before center wavelength shift)
511 Transmission waveform (after center wavelength shift)
512 Transmission waveform (before wavelength passband change)
513 Transmission waveform (after wavelength passband change)
600 wavelength multiplexed light
601 Reflected light
602 Transmitted light
603 Optical fiber (Ge-doped core)
604 Refractive index distribution grating
605, 609, 612 Stress variable mechanism
606, 607, 608, 610, 611, 613 electrode
700 Movable transflective mirror
701 transflective mirror
702 Movable transflective mirror moving mechanism
703 Cavity gap interval adjustment mechanism
705 cavity gap
706 Wavelength multiplexed input light
707 Reflected light
708 Transmitted light
801, 802, 803, 804, 805 duplexer
806 Optical switch
807 demultiplexing module
810 Maximum wavelength pass bandwidth of duplexer 801
811 Demultiplexer 801 wavelength passband center wavelength
812 Demultiplexer 802 maximum wavelength pass bandwidth
813 Wavelength passband center wavelength of demultiplexer 802
814 Maximum wavelength pass bandwidth of duplexer 803
815 Wavelength of passband center wavelength of demultiplexer 803
Maximum wavelength pass bandwidth of 816 demultiplexer 804
817 Wavelength passband center wavelength of demultiplexer 804
818 Maximum wavelength pass bandwidth of duplexer 805
819 Demultiplexer 805 wavelength passband center wavelength
Wavelength pass bandwidth of 820 demultiplexer 801
821 Wavelength of passband center wavelength of demultiplexer 801
822 Wavelength pass bandwidth of duplexer 802
823 wavelength passband center wavelength of demultiplexer 802
Wavelength pass bandwidth of 824 demultiplexer 803
825 wavelength passband center wavelength of demultiplexer 803
826 Wavelength pass bandwidth of duplexer 804
827 Wavelength passband center wavelength of demultiplexer 804
Wavelength pass bandwidth of 828 duplexer 805
829 Demultiplexer 805 wavelength passband center wavelength
901 demultiplexing module
902 Wavelength band switch
903 multiplexing module
904 Wavelength switch
905 client device
951 duplexer
952 Circulator
953 Coupler
954 duplexer
1001 Optical filter unit (including refractive index modulation control mechanism)
1002 Actuator
1003 Optical fiber
1004 Mounting package

Claims (12)

波長多重された光信号を入力して分波して出力する波長フィルタ部が、
光路上に配置される第1のミラー部及び第2のミラー部と、
前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部の間の間隙長を可変させる可変手段と、を備え、
前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部は、屈折率が可変に制御される膜構造を複数層備えて構成される屈折率変調多層構造をそれぞれ具備し、
前記屈折率変調多層構造における屈折率変化により、前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部全体の反射率を変化させることにより、前記波長フィルタを透過する波長パスバンドを変化させ、前記第1のミラー部に入射する波長多重された入射信号光のうち、前記第2のミラー部から出射される透過出力信号光のパスバンドを変化させる構成とされてなり、
前記第1のミラー部と前記第2のミラー部のミラー間の間隙長を可変させることにより、波長パスバンドの中心波長を、前記屈折率変調多層構造による波長パスバンドの変化とは独立に、シフト自在としている、ことを特徴とする分波器。
A wavelength filter unit that inputs and demultiplexes and outputs a wavelength-multiplexed optical signal,
A first mirror part and a second mirror part arranged on the optical path;
Variable means for varying the gap length between the first mirror part and the second mirror part,
The first mirror unit and the second mirror unit each include a refractive index modulation multilayer structure including a plurality of film structures in which a refractive index is variably controlled.
The refractive index change in the refractive index modulation multilayer structure changes the reflectance of the entire first mirror part and the second mirror part, thereby changing the wavelength passband transmitted through the wavelength filter, and Of the wavelength-multiplexed incident signal light incident on one mirror part, the passband of the transmitted output signal light emitted from the second mirror part is changed,
By varying the gap length between the mirrors of the first mirror part and the second mirror part, the center wavelength of the wavelength passband is independent of the change of the wavelength passband by the refractive index modulation multilayer structure, A duplexer characterized by being freely shiftable .
前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部は、前記屈折率変調多層構造として、それぞれのミラー部の構造材に設けられた空孔に充填された液晶と前記液晶を間に挟んで対向配置される透明電極対を、複数段備え、前記対向電極に印加する電圧を可変させて前記液晶の屈折率を可変させる、ことを特徴とする請求項1に記載の分波器。 The first mirror part and the second mirror part are opposed to each other with the liquid crystal filled in the holes provided in the structural material of each mirror part sandwiching the liquid crystal as the refractive index modulation multilayer structure. 2. The duplexer according to claim 1, wherein a plurality of transparent electrode pairs are provided, and a voltage applied to the counter electrode is varied to vary a refractive index of the liquid crystal . 前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部は、それぞれ、電気光学効果を示す強誘電体基板表面に金属を拡散してなる導波路と、前記導波路を間に挟んで両側の基板上に設けられた電極と、を備えてなる強誘電体導光波路を複数段備え、前記電極に印加する電圧を可変させて導波路部の屈折率を可変させる、ことを特徴とする請求項1に記載の分波器。 The first mirror portion and the second mirror portion are respectively formed on a waveguide formed by diffusing metal on the surface of a ferroelectric substrate exhibiting an electro-optic effect, and on both substrates with the waveguide interposed therebetween. 2. A ferroelectric light guide waveguide comprising a plurality of ferroelectric light guide waveguides each including an electrode provided on the electrode, and the refractive index of the waveguide portion is varied by varying a voltage applied to the electrode. The duplexer described in 1. 前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部は、それぞれ、前記屈折率変調多層構造として、ミラーの構造材の空孔に、光の照射によって屈折率の変化の生じる有機化合物分子会合体が充填されてなる構成を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の分波器。 In each of the first mirror part and the second mirror part, as the refractive index modulation multilayer structure, organic compound molecule aggregates in which the refractive index changes due to light irradiation are formed in the vacancies of the mirror structural material. The duplexer according to claim 1, wherein the duplexer has a configuration of being filled . 前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部は、それぞれ、前記屈折率変調多層構造として、ミラーの構造材の空孔に、温度変化によって屈折率の変化の生じる有機化合物分子が充填されてなる構成を有し、
前記屈折率変調多層構造の温度を可変制御する手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の分波器。
In each of the first mirror part and the second mirror part, as the refractive index modulation multilayer structure, vacancies in the structural material of the mirror are filled with organic compound molecules whose refractive index changes due to temperature change. And has a configuration
The duplexer according to claim 1, further comprising means for variably controlling the temperature of the refractive index modulation multilayer structure .
前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部の間の間隙間には、液晶が充填され、前記可変手段は、当該液晶に電圧を印加することにより、前記間隙間の実効光路長を変化させて、前記波長パスバンドの中心波長を変化させることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の分波器。 The gap between the first mirror part and the second mirror part is filled with liquid crystal, and the variable means changes the effective optical path length between the gaps by applying a voltage to the liquid crystal. 6. The duplexer according to claim 1, wherein a center wavelength of the wavelength passband is changed . 前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部の間の間隙間には、電圧の印加により屈曲率変化を生じる電気光学効果を示す材料が配置され、前記可変手段は、当該電気光学効果を示す材料に電圧を印加することにより、前記間隙間の実効光路長を変化させて、前記波長パスバンドの中心波長を変化させることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の分波器。 In the gap between the first mirror portion and the second mirror portion, a material exhibiting an electro-optic effect that causes a change in bending rate by application of a voltage is disposed, and the variable means has the electro-optic effect. 6. The voltage according to any one of claims 1 to 5, wherein the effective optical path length between the gaps is changed to change the center wavelength of the wavelength passband by applying a voltage to the indicated material. Duplexer. 前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部の間の間隙間には、光の照射によって屈折率変化を生じる材料が充填され、前記可変手段は、当該材料に光を照射することにより、 前記間隙間の実効光路長を変化させて、前記波長パスバンドの中心波長を変化させることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の分波器。 The gap between the first mirror part and the second mirror part is filled with a material that causes a refractive index change by light irradiation, and the variable means irradiates the material with light, 6. The duplexer according to claim 1, wherein an effective optical path length between the gaps is changed to change a center wavelength of the wavelength passband . 前記第1のミラー部及び前記第2のミラー部の間の間隙間には、温度変化によって屈折率変化を生じる材料が充填され、前記可変手段は、当該材料の温度を変化させることにより、前記間隙間の実効光路長を変化させて、前記波長パスバンドの中心波長を変化させることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の分波器。 The gap between the first mirror part and the second mirror part is filled with a material that causes a change in refractive index due to a temperature change, and the variable means changes the temperature of the material by changing the temperature of the material. 6. The duplexer according to claim 1, wherein an effective optical path length between the gaps is changed to change a center wavelength of the wavelength passband . 請求項1〜9のいずれか一に記載の複数の前記分波器と、光スイッチを備えた、ことを特徴とする、分波モジュール。  A demultiplexing module comprising the plurality of demultiplexers according to claim 1 and an optical switch. 請求項1〜9のいずれか一に記載の前記分波器を用いた光スイッチング装置。An optical switching device using the duplexer according to claim 1. 請求項10に記載の前記分派モジュールを用いた光スイッチング装置。An optical switching device using the branch module according to claim 10.
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