JP4182758B2 - Optical add / drop device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分離合波技術を用いた光ネットワークノードにおいて、所定の波長を分離/挿入する波長多重型アド・ドロップ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信伝送容量の急速な拡大に伴い、波長多重技術の普及が進展している。波長多重された信号はネットワーク上に配備されたノードにおいて、ある波長信号のみを取り出し(或いは挿入し)、残りの波長信号はネットワーク上に電気信号への変換を介さずに光のまま送り出すOADM(Optical Add Drop Multiplexer)が注目されている。最近のOADMでは、各ノードで選択する波長信号を随時自由に変更できるROADM(Reconfiguable OADM)に期待が集まっている。
【0003】
一般にROADMは、波長合分波器と空間光スイッチアレイの2つの光素子から構成される。その機能は光ファイバー中を伝播するある波長帯域の信号を波長分波器により各波長毎に空間的に分離した後に、空間スイッチアレイにより所望の波長信号だけを選択的に取り出したり、逆に挿入したい波長信号を波長合波器により合波し、光ファイバー中に戻すものである。
【0004】
従来の光ADM装置では、波長合分波器として複数のAWG(アレイ導波路回折格子)を用い、空間スイッチアレイとしては2×2マッハツェンダーTOスイッチ(熱光学スイッチ)を複数配列した構成が一般的である。
例えば、4組のAWGとマッハツェンダー型2×2TOスイッチの2種類の構成要素を同一光導波路基板上にモノリシック集積した16チャンネルのAWGアドドロップマルチプレクサが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
図8は、この従来例の光アド・ドロップマルチプレクサの概略を示す模式図である。合波及び分岐用の回折格子として71、72、73,74の4つのAWGとクロストークを向上させるためにTOスイッチを2段接続したダブルゲートTOスイッチ51がアレイ状に配置された構成となっている。この構成では、光伝送路を透過してきたメイン信号光がAWG74に入射された後に分波されて、各々のダブルゲートTOスイッチに入力され、メイン通過信号とするか或いはドロップ信号とするかのポート切り替えが行われる。スイッチの各ポートはそれぞれ合波用のAWG71、AWG72に接続されており、そこで合波されてメイン通過信号光或いはドロップ信号光として出力される。一方、挿入される複数の波長信号光は、AWG73により分波され、各々対応するダブルゲートスイッチ51を通過してAWG72により合波されて、メイン通過信号光の一部として出射されることになる。
【0005】
しかしながら、前述した従来の光ADM装置では装置のサイズ及び駆動のための消費電力、製造歩留まり等で幾つかの問題を有している。
まず、マッハツェンダー型2×2TOスイッチ単一のクロストークは高々−25dB程度であり、十分に低クロストーク値が得られない。そこで、前述の従来例ではマッハツェンダー型2×2TOスイッチを2段接続してクロストークの改善を図っているが、この場合、スイッチを駆動するための消費電力が倍増することになる。また、マッハツェンダー型TOスイッチでは熱光学効果による伝播光の位相変化を用いてスイッチ切り替えを行うために、スイッチ間距離が近くなるとスイッチングのための一方の熱が他方のスイッチに影響を及ぼしチャンネル間のクロストークを悪化させることになる。この問題を回避するためにスイッチ間距離はある程度離す必要があり、結果としてスイッチアレイ部の占有面積が増大するので光ADM装置自体のサイズが大きくなってしまうという問題があった。この問題は、前述の従来例のようにマッハツェンダー型TOスイッチの2段接続を採用した場合には、より顕著になる。
【0006】
さらに、前述の従来例では合分波器として4つのAWGを集積しているがアドドロップマルチプレクサとして機能させるには4つのAWGそれぞれの中心波長が一致している必要がある。4つのAWGの中心波長にズレが生じると装置としての光の挿入損失及びアド・ドロップ機能の特性が著しく劣化することになる。通常、AWGの中心波長はウェハー面内である程度ずれることが予想されるので、各AWGを個別に温度調節して中心波長を合わせて使用することなる。しかしながら、4つのAWGが近接しており、温度調節に伴う熱クロストークの問題が新たに生じることになる。そこで、4つのAWGの中心波長が揃った集積素子をウェハー上で選別することになるが、この場合には単一ウェハーあたりの素子歩留まりを著しく劣化させる要因となる。更に前述の従来例では、各AWGとAWGを結ぶ光導波路が互いに交差する構成となる為に、交差部において信号の漏話が発生し、チャンネル間のクロストークを劣化させる要因となる。
【0007】
また別なる従来例では、TOスイッチは用いていないが、AWGを結ぶ光導波路が互いに交差する構成としているため、やはり高クロストーク特性は望めない(例えば、特許文献1参照)。
【0008】
【非特許文献1】
K.オカモト 他、「アレイ導波路格子と2重ゲートスイッチで構成する16チャネル光アド・ドロップ マルチプレクサ」、エレクトロニクス・レター、1996年8月1日、第32巻、第16号、p1471−1472
【特許文献1】
特開2002−031768号公報(第5−7頁、図1)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記課題を解決し、光通信に十分なクロストークが得られ、かつ、小型で低消費電力の光ADM装置を高歩留まりで製造できる光ADM素子の構成を提供することになる。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る光アド・ドロップ装置は、第1のポートから入力される光を第2のポートに出力し、第2ポートから入力される光を第3のポートに出力する第1の光サーキュレータおよび第2の光サーキュレータと、第1の光サーキュレータの第2のポートと第2の光サーキュレータの第2ポートとの間に接続され、外部からの制御に応じて所定の波長の光を反射し、他の波長の光を透過する光回路とを備え、第1の光サーキュレータの第1のポートおよび第3のポートを波長多重光信号の入力ポートおよび所定の波長の光信号を分離する出力ポートとし、第2の光サーキュレータの第1のポートおよび第3のポートを所定の波長の光信号を挿入する入力ポートおよび波長多重光信号の出力ポートとする光アド・ドロップ装置であって、
光回路が、第1のアレイ導波路回折格子素子(AWG)と光スイッチアレイと第2のAWGを備え、光スイッチアレイが、外部からの制御に応じて、第1および第2のAWGからの所定の波長の光を第1および第2のAWGに反射させて戻すことを特徴とする。
また、光スイッチアレイが、外部からの制御に応じて、第1のAWGからの所定の波長の光を同一の経路で第1のAWGに反射させて戻し、第2のAWGからの所定の波長の光を同一の経路で第2のAWGに反射させ、かつ反射強度を減衰させて戻す手段を備え、減衰は可変である。
また、光スイッチアレイの備える各光スイッチは、光導波路と、光導波路を光軸に垂直に分離する溝と、溝を水平に移動可能であって、片面が平面であり、他面が曲面であるミラーを備える。
また、光スイッチアレイの備える各光スイッチは、光導波路と、光導波路を光軸に垂直に分離する溝と、溝を水平に移動可能であって、片面が平面ミラーであり、他面が面内に反射率が低下する領域を有するミラーを備える。
また、反射率の低下領域は、光吸収手段または光散乱手段または光回折手段のいずれかの手段または複数の手段の組み合わせによって形成されている。
また、2つのAWGと光スイッチアレイが、同一基板上に集積されている。
また、2つのAWGは、AWGの備えるスラブ導波路が互いに交差している。
また、基板の温度を制御する温度調節部とスイッチアレイを駆動制御するスイッチ制御部を同一パッケージ内に内蔵している。
【0011】
(作用)
本発明の光ADM装置においては、入力された波長多重信号を波長分波器により空間分離し、分離された各々の単一波長信号を各々の反射型光スイッチにより制御する。反射型光スイッチがOFFの場合には、波長信号は光スイッチを通過して波長合波器の対応するポートに入射され、空間的にまとめられて単一の出力ポートに出力される。また、反射型スイッチがONの場合には、波長分波器により空間分離された波長信号は光スイッチで反射されて、再び波長分波器に戻され、分波の逆作用即ち合波により波長分波器の入力ポートへ出力される。この入力ポートへ出力された波長信号光は、光サーキュレータによりドロップポートへ導かれる。一方、ドロップ波長と同一波長の異なる信号を有する光波は、波長合波器の出力ポートに接続された光サーキュレータの一端(アドポート)から入力され、合波の逆作用即ち分波によりON状態の反射型光スイッチに入射されて、反射により再び波長合波器に戻される。波長合波器に反射入光された光は合波器の出力ポートと通過して光サーキュレータに導かれてアドポートとは異なるポートへ出力されることになる。この機能は、波長分波器と波長合波器の間に設置された反射型光スイッチの光路遮断と反射の機能が光の双方向入射に対して対称であることに起因するものである。また、この反射型光スイッチは両面可動ミラーを有するMEMS(Micro Electrical Mechanical Switch)などにより、小型でかつ低消費電力で実現できる。
【0012】
本発明の構成では、AWGなどの合分波器の数も従来のものよりも少なくできるので製造歩留まりの改善と小型化が同時に実現できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明の光ADM装置の概略を示すブロック図である。波長分波器2と波長合波器4の間に反射型光スイッチアレイ3が配置されており、各々の反射型光スイッチ11は、波長分波器2の出力ポート12と波長合波器4の入力ポート13に光学的に接続されている。波長分波器2の入力ポート14は光サーキュレータ1に、また、波長合波器4の出力ポート15は光サーキュレータ5に光学的に接続されている。各々の反射型光スイッチ11は、スイッチONの状態でポート12或いはポート13から入射される光波を入射とは逆方向に反射し、スイッチOFFの状態でそれぞれ入射方向に透過させる機能を有する。
【0014】
次に、本構成の動作を説明する。光サーキュレータ1に入射されたメインのWDM(Wavelength Division Multiplexing:波長多重)信号は、入力ポート14を介して波長分波器2により波長分波され、光スイッチアレイ3に入射される。波長分波された光信号の中でドロップされる波長の光信号は、対応する光スイッチ11のON動作により反射され出力ポート12に逆送される。逆送された波長信号は、波長分波器2より合波され、ポート12を介して再び光サーキュレータ1に入射されて、最終的にドロップ信号として出力される。一方、光サーキュレータ5に入射されたドロップ信号光と同一波長のアド信号光は、波長合波器4により分波されてON状態の光スイッチ11に入射され、再び波長合波器4に反射逆送される。逆送された光信号は波長合波器4により合波されて、光サーキュレータ5を通過してメイン通過信号の一部として送出される。また、波長分波器2側のポート12からOFF状態の光スイッチ11に入射された波長の信号光はポート13を介して波長合波器4に送られ、合波されて光サーキュレータ5に入射された後にメインの通過信号として送出される。
【0015】
図2は、本発明のアド・ドロップ装置40を石英基板上に実現した実施例を示す模式図である。石英基板30上に入力スラブ導波路とアレイ導波路と出力スラブ導波路と出力導波路から構成されるアレイ型回折格子分波器31と、同様の構成のアレイ型回折格子合波器32とが形成され、アレイ型回折格子分波器31の出力導波路とアレイ型回折格子合波器32の入力導波路との間にアレイ状に反射型光スイッチを集積した反射型光スイッチアレイ33が形成されており、光波の入力ポート36及び光波の出力ポート35にはそれぞれ光サーキュレータ37、38が接続された構成となっている。また、石英基板上に形成されたそれぞれの光導波路は互いに交差することはなく、従来例のようなチャンネル間クロストークの問題も回避できる。
本発明の構成では、合分波器を含む光回路の部分を石英系PLC(PlanarLightwave Circuit)の技術で、また、反射型光スイッチアレイはMEMSの技術を用いて容易に形成することができる。
【0016】
図3は、図2における反射型光スイッチ34の一実施例を示す斜視図である。石英基板8に光導波路6が構成されており、この光導波路6を横断するように可動溝9が形成されている。また、この可動溝9に沿って平行に移動でき、溝によって分離された両方の光導波路出射光を180°正反射する両面ミラー7が配置されている。本発明の構成において、光スイッチONの状態では両面ミラー7は光導波路6を遮断するように配置されており、また、光スイッチOFFの状態では両面ミラーは可動溝9に沿って平行移動して光導波路7に沿った光軸を遮らない位置に配置されるようになる。この光スイッチを利用することにより、前述の図1の動作で説明したようにアド・ドロップ動作が可能となる。
【0017】
両面ミラー7の動作はMEMS(Micro Electrical Mechanical Switch)などでよく利用される静電力を使うことにより実現できる。その機構の一例を図4に示す。高抵抗Si基板を用い、MEMS作製方法を用いて、一方は水平に屈曲しやすく、他方は交差指形状の反射板を形成している。交差指構造間に電界を印加し、静電力によって、屈曲し易い支持梁に保持された両面ミラー7のみが、水平方向に変位し、光導波路6を出射する導波路出射光10を反射させて遮断する。この様な構成をとることによって、消費電力を著しく低減することが可能であり、熱光学スイッチを使った場合のように、光スイッチ間の熱クロストークの問題も改善されることになる。
【0018】
図5は、反射型光スイッチ34の第二の実施例を示す斜視図である。石英基板上に設けられた可動溝9の中に配置された可動ミラー20のミラー面の一方が曲面形状を有した構造となっている。本発明の構造では、可動ミラー20を可動溝9に沿って移動させることにより、光導波路9から出射された光波の曲面反射鏡21における反射角度及び反射ビーム径に変化が生じ、光導波路6への反射光の光学的結合率が変化することになる。これにより、メインの通過信号光に合波して伝送するアド信号光の光パワーを調整することが可能となる。従来、VOA(Variable Optical Attenuator)素子を用いて行っていたアド信号光の光パワー調整を本発明の光スイッチ内で実現することが可能となる。
【0019】
両面ミラーに対面する一方の導波路光を元の光導波路に強度を落として反射して戻し、他方の導波光は180°正反射させて戻す機能をもった両面反射ミラーは、図6に示した方法でも実現することができる。図3の反射型光スイッチの両面ミラ7の片面に、散乱や吸収や回折のように反射率の低い非鏡面部分23を形成している。交差指間の静電力による移動によって、光導波路出射光を180°正反射させたり(図6(A))、遮らずに透過させたり(図6(C))、部分的に非鏡面部分23にかかるように(図6(B))制御することができる。この動作によって、部分非鏡面両面ミラー22で反射し出射した光導波路に戻る光量を制御することができる。非鏡面部分23の代わりに、吸収、散乱または回折の光学現象を生起するような膜を形成した鏡面体を用いて、これらの光学現象が鏡面体上で部分的に変化する構成としてもよい。吸収膜としては、使用波長に透過域を有さない材料、例えば1.55μm波長光に対しては、GeやTe等を用いることができる。またこれらの材料は屈折率が高いことから、さらに表面に無反射膜を設けることが望ましい。
【0020】
図7は、本発明のアド・ドロップ装置40を内蔵した光機能モジュールの一つの実施例を示す模式図である。図2の石英基板上に実現したアド・ドロップ装置40と、アド・ドロップ装置40の備える光スイッチアレイを駆動するための光スイッチ駆動部63と、アド・ドロップ装置の温度を制御する温度制御部61と、制御信号により光スイッチ駆動部63と温度制御部61を制御する外部信号処理部62とが実装基板60上に配置された構成となっている。本発明の光機能モジュールでは、外部からの適切な電気信号により、ある波長帯域の任意の波長信号光に対して、光波の挿入と分離が可能となる。
【0021】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の光ADM装置の構成では、反射型光スイッチを用いることにより光分波器と光合波器の総数を低減できると共に、熱光学スイッチのように大きな消費電力を必要とせず、また、熱的クロストークの問題もない。本発明の構成は特にPLC技術を用いた光機能回路の集積によりその効果が増大する。即ち、光合分波器総数の低減は素子歩留まりの向上と素子の小型を実現し、発熱のない反射型光スイッチは、近接した光スイッチアレイ構成を可能にするので小型に寄与する。従って、本発明では、素子歩留まりの向上と小型化及び低消費電力を同時に実現できる光アド・ドロップ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成の概略を示すブロック図である。
【図2】本発明の光アド・ドロップ装置を石英基板上に構成した概略を示す模式図である。
【図3】本発明の光アド・ドロップ装置に使われる反射型光スイッチの構成を示す模式図である。
【図4】本発明の光アド・ドロップ装置に使われる反射型光スイッチが備える可動両面ミラーの構成を示す模式図である。
【図5】本発明の光アド・ドロップ装置に使われる反射型光スイッチの第2の実施例の構成を示す模式図である。
【図6】本発明のアド・ドロップ装置に使われる反射型光スイッチの第3の実施例の構成を示す模式図である。
【図7】本発明のアド・ドロップ装置を内蔵した光機能モジュールの概略を示す模式図である。
【図8】従来の光アド・ドロップマルチプレクサの概略を示す模式図である。
【符号の説明】
1 光サーキュレータ
2 波長分波器
3 反射型光スイッチアレイ
4 波長合波器
5 光サーキュレータ
6 光導波路
7 両面ミラー
8 石英基板
9 可動溝
10 導波路出射光
11 反射型光スイッチ
20 可動ミラー
21 曲面反射鏡
22 部分非鏡面両面ミラー
23 非鏡面部分
30 石英基板
31 アレイ型回折格子分波器
32 アレイ型回折格子合波器
33 反射型光スイッチアレイ
34 反射型光スイッチ
40 アド・ドロップ装置
60 実装基板
61 温度制御部
62 外部信号処理部
63 光スイッチ駆動部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wavelength division multiplexing add / drop device for separating / inserting a predetermined wavelength in an optical network node using wavelength demultiplexing / multiplexing technology.
[0002]
[Prior art]
With the rapid expansion of optical communication transmission capacity, the spread of wavelength multiplexing technology is progressing. The wavelength-multiplexed signal is extracted (or inserted) at a node provided on the network, and only a certain wavelength signal is extracted (or inserted), and the remaining wavelength signal is transmitted as light to the network without being converted into an electric signal (OADM) (Optical Add Drop Multiplexer) has attracted attention. In recent OADMs, there is an expectation for ROADM (Reconfigurable OADM) that can freely change the wavelength signal selected in each node at any time.
[0003]
In general, the ROADM is composed of two optical elements, a wavelength multiplexer / demultiplexer and a spatial optical switch array. The function is to spatially separate a signal of a certain wavelength band propagating in the optical fiber for each wavelength by a wavelength demultiplexer, and then selectively extract only a desired wavelength signal by a spatial switch array or insert it in reverse. The wavelength signal is multiplexed by a wavelength multiplexer and returned to the optical fiber.
[0004]
In a conventional optical ADM apparatus, a configuration in which a plurality of AWGs (arrayed waveguide diffraction gratings) are used as wavelength multiplexers / demultiplexers and a plurality of 2 × 2 Mach-Zehnder TO switches (thermo-optic switches) are arranged as a spatial switch array is common. Is.
For example, a 16-channel AWG add / drop multiplexer has been proposed in which two types of components of four sets of AWGs and Mach-Zehnder type 2 × 2TO switches are monolithically integrated on the same optical waveguide substrate (for example, see Non-Patent Document 1). ).
FIG. 8 is a schematic diagram showing an outline of this conventional optical add / drop multiplexer. As a diffraction grating for multiplexing and branching, four
[0005]
However, the above-described conventional optical ADM device has several problems with respect to the size of the device, power consumption for driving, manufacturing yield, and the like.
First, the crosstalk of a single Mach-Zehnder 2 × 2TO switch is at most about −25 dB, and a sufficiently low crosstalk value cannot be obtained. Therefore, in the above-described conventional example, two stages of Mach-Zehnder type 2 × 2TO switches are connected to improve crosstalk. In this case, however, power consumption for driving the switches is doubled. In addition, since a Mach-Zehnder type TO switch performs switch switching using the phase change of propagating light due to the thermo-optic effect, when the distance between the switches becomes short, one heat for switching affects the other switch, so that Will worsen the crosstalk. In order to avoid this problem, it is necessary to increase the distance between the switches to some extent. As a result, the occupied area of the switch array unit is increased, so that the size of the optical ADM device itself is increased. This problem becomes more conspicuous when a two-stage connection of a Mach-Zehnder type TO switch is employed as in the conventional example described above.
[0006]
Further, in the above-described conventional example, four AWGs are integrated as a multiplexer / demultiplexer. However, in order to function as an add / drop multiplexer, the center wavelengths of the four AWGs must match. When a deviation occurs in the center wavelengths of the four AWGs, the optical insertion loss and the add / drop function characteristics of the apparatus are significantly deteriorated. Usually, since the center wavelength of the AWG is expected to be shifted to some extent within the wafer surface, the temperature of each AWG is individually adjusted to match the center wavelength. However, since four AWGs are close to each other, a problem of thermal crosstalk accompanying temperature adjustment is newly generated. Therefore, the integrated elements having the same center wavelength of the four AWGs are selected on the wafer. In this case, the element yield per single wafer is remarkably deteriorated. Furthermore, in the above-described conventional example, since the optical waveguides connecting the AWGs and the AWGs intersect each other, signal crosstalk occurs at the intersections, which causes deterioration in crosstalk between channels.
[0007]
In another conventional example, a TO switch is not used, but since the optical waveguides connecting the AWGs cross each other, high crosstalk characteristics cannot be expected (see, for example, Patent Document 1).
[0008]
[Non-Patent Document 1]
K. Okamoto et al., “16-Channel Optical Add-Drop Multiplexer Composed of Arrayed Waveguide Grating and Double Gate Switch”, Electronics Letter, August 1, 1996, Vol. 32, No. 16, p1471-1472
[Patent Document 1]
JP 2002-031768 (page 5-7, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical ADM element configuration that solves the above-described problems and that can provide a sufficient amount of crosstalk for optical communication and that can manufacture a small-sized and low power consumption optical ADM device with high yield. Become.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, an optical add / drop device according to the present invention outputs light input from a first port to a second port and outputs light input from the second port to a third port. Are connected between the first optical circulator and the second optical circulator that output to the second optical circulator, and the second port of the first optical circulator and the second port of the second optical circulator. An optical circuit that reflects light of a predetermined wavelength and transmits light of another wavelength, and the first port and the third port of the first optical circulator are connected to the input port of the wavelength multiplexed optical signal and the predetermined wavelength, respectively. An optical add port that separates the optical signals of the second optical circulator, the first port and the third port of the second optical circulator as input ports for inserting optical signals of a predetermined wavelength and output ports for wavelength multiplexed optical signals. Do A-up apparatus,
An optical circuit includes a first arrayed waveguide grating element (AWG), an optical switch array, and a second AWG, and the optical switch array is connected to the first and second AWGs according to external control. It is characterized in that light of a predetermined wavelength is reflected back to the first and second AWGs.
In addition, the optical switch array reflects light of a predetermined wavelength from the first AWG to the first AWG through the same path and returns the predetermined wavelength from the second AWG according to control from the outside. The light is reflected by the second AWG through the same path , and the reflection intensity is attenuated and returned. The attenuation is variable.
Each optical switch included in the optical switch array includes an optical waveguide, a groove that separates the optical waveguide perpendicular to the optical axis, and the groove can be moved horizontally, with one surface being a flat surface and the other surface being a curved surface. Provide a mirror.
Each optical switch included in the optical switch array includes an optical waveguide, a groove that separates the optical waveguide perpendicular to the optical axis, and the groove can be moved horizontally. One surface is a plane mirror and the other surface is a surface. A mirror having a region where the reflectance decreases is provided.
Further, the reflectance decreasing region is formed by any one of light absorbing means, light scattering means, and light diffracting means, or a combination of a plurality of means.
Two AWGs and an optical switch array are integrated on the same substrate.
Moreover, the slab waveguide with which two AWGs are provided cross | intersects each other.
Further, a temperature adjusting unit for controlling the temperature of the substrate and a switch control unit for driving and controlling the switch array are incorporated in the same package.
[0011]
(Function)
In the optical ADM apparatus of the present invention, an input wavelength multiplexed signal is spatially separated by a wavelength demultiplexer, and each separated single wavelength signal is controlled by each reflection type optical switch. When the reflection type optical switch is OFF, the wavelength signal passes through the optical switch, enters the corresponding port of the wavelength multiplexer, is spatially combined, and is output to a single output port. When the reflection type switch is ON, the wavelength signal spatially separated by the wavelength demultiplexer is reflected by the optical switch and returned to the wavelength demultiplexer again. Output to the input port of the duplexer. The wavelength signal light output to the input port is guided to the drop port by the optical circulator. On the other hand, a light wave having a signal having the same wavelength as the drop wavelength is input from one end (add port) of the optical circulator connected to the output port of the wavelength multiplexer, and is reflected in the ON state by the reverse action of the multiplexing, that is, demultiplexing. It is incident on the type optical switch and returned to the wavelength multiplexer again by reflection. The light reflected and incident on the wavelength multiplexer passes through the output port of the multiplexer, is guided to the optical circulator, and is output to a port different from the add port. This function is due to the fact that the optical path blocking and reflection functions of the reflective optical switch installed between the wavelength demultiplexer and the wavelength multiplexer are symmetric with respect to the bi-directional incidence of light. In addition, the reflection type optical switch can be realized with a small size and low power consumption by using a micro electrical mechanical switch (MEMS) having a double-sided movable mirror.
[0012]
In the configuration of the present invention, since the number of multiplexers / demultiplexers such as AWG can be reduced as compared with the conventional one, improvement in manufacturing yield and miniaturization can be realized at the same time.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an optical ADM apparatus according to the present invention. A reflection type optical switch array 3 is arranged between the wavelength demultiplexer 2 and the wavelength multiplexer 4, and each reflection type optical switch 11 is connected to the
[0014]
Next, the operation of this configuration will be described. A main WDM (Wavelength Division Multiplexing) signal incident on the optical circulator 1 is demultiplexed by the wavelength demultiplexer 2 via the
[0015]
FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment in which the add / drop device 40 of the present invention is realized on a quartz substrate. An array type diffraction grating duplexer 31 composed of an input slab waveguide, an array waveguide, an output slab waveguide, and an output waveguide on a
In the configuration of the present invention, the part of the optical circuit including the multiplexer / demultiplexer can be easily formed by using a quartz-based PLC (Planar Lightwave Circuit) technique, and the reflective optical switch array can be easily formed by using a MEMS technique.
[0016]
FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of the reflective
[0017]
The operation of the double-
[0018]
FIG. 5 is a perspective view showing a second embodiment of the reflective
[0019]
FIG. 6 shows a double-sided reflection mirror having a function of reflecting one waveguide light facing the double-sided mirror back to the original optical waveguide with reduced intensity and returning the other waveguide light by regular reflection by 180 °. Can also be realized. A non-specular surface portion 23 having a low reflectivity, such as scattering, absorption, and diffraction, is formed on one side of the double-
[0020]
FIG. 7 is a schematic diagram showing one embodiment of an optical functional module incorporating the add / drop device 40 of the present invention. An add / drop device 40 realized on the quartz substrate of FIG. 2, an optical switch drive unit 63 for driving an optical switch array provided in the add / drop device 40, and a temperature control unit for controlling the temperature of the add / drop device. 61 and an external
[0021]
【The invention's effect】
As described above, in the configuration of the optical ADM apparatus according to the present invention, the total number of optical demultiplexers and optical multiplexers can be reduced by using a reflective optical switch, and a large amount of power consumption is required like a thermo-optical switch. In addition, there is no problem of thermal crosstalk. The effect of the configuration of the present invention is particularly enhanced by the integration of optical functional circuits using PLC technology. That is, the reduction in the total number of optical multiplexers / demultiplexers realizes improvement in element yield and element miniaturization, and the reflection type optical switch without heat generation enables a close optical switch array configuration, thereby contributing to miniaturization. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an optical add / drop device capable of simultaneously improving the element yield, reducing the size, and reducing the power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an outline in which the optical add / drop device of the present invention is configured on a quartz substrate.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a reflective optical switch used in the optical add / drop device of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a movable double-sided mirror included in a reflective optical switch used in the optical add / drop device of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a second embodiment of the reflective optical switch used in the optical add / drop device of the present invention;
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a third embodiment of the reflective optical switch used in the add / drop device of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an outline of an optical functional module incorporating the add / drop device of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram showing an outline of a conventional optical add / drop multiplexer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical circulator 2 Wavelength demultiplexer 3 Reflection type optical switch array 4
Claims (7)
前記第1の光サーキュレータの第2のポートと前記第2の光サーキュレータの第2ポートとの間に接続され、外部からの制御に応じて所定の波長の光を反射し、他の波長の光を透過する光回路とを備え、
前記第1の光サーキュレータの第1のポートおよび第3のポートを波長多重光信号の入力ポートおよび前記所定の波長の光信号を分離する出力ポートとし、前記第2の光サーキュレータの第1のポートおよび第3のポートを前記所定の波長の光信号を挿入する入力ポートおよび前記波長多重光信号の出力ポートとする光アド・ドロップ装置であって、
前記光回路が、第1のアレイ導波路回折格子素子(AWG)と光スイッチアレイと第2のAWGを備え、
前記光スイッチアレイが、外部からの制御に応じて、前記第1のAWGからの所定の波長の光を同一の経路で前記第1のAWGに反射させて戻し、前記第2のAWGからの所定の波長の光を同一の経路で前記第2のAWGに反射させ、かつ反射強度を減衰させて戻す手段を備え、前記減衰は可変である、
ことを特徴とする請求項1に記載の光アド・ドロップ装置。A first optical circulator and a second optical circulator that output light input from the first port to the second port and output light input from the second port to the third port;
Connected between the second port of the first optical circulator and the second port of the second optical circulator, reflects light of a predetermined wavelength according to external control, and emits light of other wavelengths And an optical circuit that transmits
The first port and the third port of the first optical circulator are used as an input port for wavelength-multiplexed optical signals and an output port for separating the optical signal of the predetermined wavelength, and the first port of the second optical circulator And an optical add / drop device having a third port as an input port for inserting an optical signal of the predetermined wavelength and an output port of the wavelength multiplexed optical signal,
The optical circuit includes a first arrayed waveguide grating element (AWG), an optical switch array, and a second AWG.
The optical switch array, according to the control from the outside, to back light of a predetermined wavelength from the first AWG is reflected to the first AWG by the same route, from the second AWG Means for reflecting light of a predetermined wavelength to the second AWG through the same path and attenuating the reflection intensity to return, the attenuation being variable;
The optical add / drop device according to claim 1 .
光導波路と、
前記光導波路を光軸に垂直に分離する溝と、
前記溝を水平に移動可能であって、片面が平面であり、他面が曲面であるミラーを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の光アド・ドロップ装置。Each optical switch provided in the optical switch array,
An optical waveguide;
A groove for separating the optical waveguide perpendicular to the optical axis;
The mirror is horizontally movable, and one side is a flat surface and the other surface is a curved surface.
The optical add / drop device according to claim 1 .
光導波路と、
前記光導波路を光軸に垂直に分離する溝と、
前記溝を水平に移動可能であって、片面が平面ミラーであり、他面が面内に反射率が低下する領域を有するミラーを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の光アド・ドロップ装置。Each optical switch provided in the optical switch array,
An optical waveguide;
A groove for separating the optical waveguide perpendicular to the optical axis;
The groove is horizontally movable, one side is a plane mirror, and the other side includes a mirror having a region where the reflectance is reduced in the plane.
The optical add / drop device according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項3に記載の光アド・ドロップ装置。The region where the reflectance is reduced is formed by any means of light absorption means, light scattering means, light diffraction means, or a combination of the plurality of means.
The optical add / drop device according to claim 3 .
ことを特徴とする請求項1に記載の光アド・ドロップ装置。The two AWGs and the optical switch array are integrated on the same substrate.
The optical add / drop device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項5に記載の光アド・ドロップ装置。In the two AWGs, slab waveguides provided in the AWG cross each other.
The optical add / drop device according to claim 5 .
ことを特徴とする請求項5に記載の光アド・ドロップ装置。A temperature control unit for controlling the temperature of the substrate and a switch control unit for driving and controlling the switch array are incorporated in the same package.
The optical add / drop device according to claim 5 .
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