JP4473917B2 - Optical signal processing device - Google Patents

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Description

本発明は、光信号処理装置に関する。より詳細には、分光素子を含む光信号処理装置の温度補償に関する。   The present invention relates to an optical signal processing device. More specifically, the present invention relates to temperature compensation of an optical signal processing device including a spectroscopic element.

光通信ネットワークの高速化、大容量化が進み、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)伝送信号の処理に代表されるような光信号処理装置へのニーズも高まっている。例えば、多重化された光信号をノード間で経路切り替えする機能が要請されている。光−電気変換を経ないで、光信号のまま経路変換を行なうことで、光信号処理装置の高速化が進められている。   As the speed and capacity of optical communication networks have increased, there has been an increasing need for optical signal processing apparatuses such as those represented by processing of wavelength division multiplexing (WDM) transmission signals. For example, there is a demand for a function of switching the path of multiplexed optical signals between nodes. An optical signal processing apparatus has been increased in speed by performing path conversion without changing the optical-electrical conversion.

一方、信号処理装置の小型化・集積化の点から、導波路型光回路(PLC:Planar Lightwave Circuit)の開発研究が進められている。PLCでは、例えばシリコン基板上に石英系ガラスを材料としたコアを形成して1つのチップに多様な機能を集積し、低損失で信頼性の高い光機能デバイスが実現されている。さらには、複数のPLCチップと他の光機能部品を組み合わせた複合的な光信号処理部品(装置)も登場している。   On the other hand, from the viewpoint of miniaturization and integration of signal processing devices, research and development of waveguide type optical circuits (PLCs) are in progress. In the PLC, for example, a core made of quartz glass is formed on a silicon substrate and various functions are integrated in one chip, and an optical functional device with low loss and high reliability is realized. Furthermore, a composite optical signal processing component (apparatus) that combines a plurality of PLC chips and other optical functional components has also appeared.

例えば、特許文献1には、AWGなどを含む導波路型光回路(PLC)と液晶素子などの空間変調素子を組み合わせた、光信号処理装置が開示されている。より具体的には、液晶素子を中心として対称に配置されたPLC、コリメートレンズからなる波長ブロッカをはじめ、波長イコライザ、分散補償器などの検討が進められている。これらの光信号処理装置では、異なる波長を持つ複数の光信号に対して、波長毎に独立して光信号処理を行う。   For example, Patent Document 1 discloses an optical signal processing device in which a waveguide type optical circuit (PLC) including AWG or the like and a spatial modulation element such as a liquid crystal element are combined. More specifically, a wavelength blocker including a PLC and a collimating lens arranged symmetrically with respect to the liquid crystal element, a wavelength equalizer, a dispersion compensator, and the like are being studied. In these optical signal processing devices, optical signal processing is performed independently for each wavelength for a plurality of optical signals having different wavelengths.

図5は、光信号処理装置の一例を概念図で示したものである。この光信号処理装置では、分光素子51を経由して光信号が入出力される。分光素子51は、異なる波長を持つ複数の光信号を、その波長に応じた出射角度θで分波する。分波された光信号は、集光レンズ52へ向かって出射する。集光レンズ52によって集光された光信号は、出射角度θに対応して、強度変調、位相変調または偏向する機能を持つ信号処理素子53上の所定の各位置に集光される。すなわち、入力光信号の波長に応じて、信号処理素子の異なる位置に光信号が集光されることに留意されたい。信号処理素子53は、例えば複数の要素素子(ピクセル)からなる液晶素子などである。各要素素子の透過率などの制御によって、各波長の光信号は強度変調などを受け、波長毎に所定の信号処理機能が実現される。信号処理された光信号は、ミラー54で反射されて進行方向を反転し、再び集光レンズ53を通って、分光素子51において合波される。合波された各波長の光信号は、出力光として、再び光信号処理装置外へ出力される。   FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an example of an optical signal processing apparatus. In this optical signal processing apparatus, an optical signal is input / output via the spectroscopic element 51. The spectroscopic element 51 demultiplexes a plurality of optical signals having different wavelengths at an emission angle θ corresponding to the wavelengths. The demultiplexed optical signal is emitted toward the condenser lens 52. The optical signal condensed by the condenser lens 52 is condensed at predetermined positions on the signal processing element 53 having a function of intensity modulation, phase modulation or deflection corresponding to the emission angle θ. That is, it should be noted that the optical signal is collected at different positions of the signal processing element according to the wavelength of the input optical signal. The signal processing element 53 is, for example, a liquid crystal element composed of a plurality of element elements (pixels). By controlling the transmittance of each element, the optical signal of each wavelength is subjected to intensity modulation and the like, and a predetermined signal processing function is realized for each wavelength. The signal-processed optical signal is reflected by the mirror 54, reverses the traveling direction, passes through the condenser lens 53 again, and is multiplexed in the spectroscopic element 51. The combined optical signals of the respective wavelengths are output to the outside of the optical signal processing apparatus again as output light.

図5において、分光素子51は概念的に示したものであり、波長に応じて光信号を分波および合波ができるものであれば良い。例えば、グレーティング、プリズム、アレイ導波路回折格子(AWG:Arrayed Waveguide Grating)などがある。信号処理素子は、光信号の強度もしくは位相、または強度および位相を変調できるもの、または光信号の進行方向を偏向できるものであれば良い。例えば、液晶素子、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー、非線形結晶などがある。   In FIG. 5, the spectroscopic element 51 is conceptually shown, and may be any element that can demultiplex and multiplex optical signals according to the wavelength. For example, there are a grating, a prism, and an arrayed waveguide grating (AWG). The signal processing element only needs to be capable of modulating the intensity or phase of the optical signal, or the intensity and phase, or capable of deflecting the traveling direction of the optical signal. For example, there are a liquid crystal element, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror, a non-linear crystal, and the like.

図5に示した光信号処理装置は、ミラーを使用して光信号を折り返すことで、1つの分光素子によって光信号の分波および合波の両方を行なう構成である。この構成は、一般に反射型と呼ばれている。波長ブロック等の光信号処理は、この構成だけに限られない。例えば、ミラーを使用せずに、図5の信号処理素子を対称軸の位置として、入射光光軸の延長線上であって入射系の反対側に、もう一つのレンズおよび分光素子からなる出射系を配置した構成も可能である。この構成は、独立した入射系および出射系を経由して、それぞれ光信号の分波および合波を行なう構成であり、透過型と呼ばれている。さらに、図5に示した装置構成において、ミラーの向きを変えることによって、任意の位置に配置した、もう一つのレンズおよび分光素子からなる出射系によって光信号の合波を行う構成も可能である。例えば、ミラー反射面を光信号の入射光路に対して45度傾けて、入射光路に対して垂直方向に配置されたレンズおよび分光素子により出射系を構成することも可能である。さらに、信号処理素子が偏向機能を持つ場合は、複数の出射系を備えることもできる。   The optical signal processing apparatus shown in FIG. 5 is configured to perform both demultiplexing and multiplexing of an optical signal by one spectroscopic element by folding the optical signal using a mirror. This configuration is generally called a reflection type. Optical signal processing such as wavelength blocking is not limited to this configuration. For example, without using a mirror, the signal processing element shown in FIG. 5 is positioned on the axis of symmetry, and the output system is composed of another lens and a spectroscopic element on the opposite side of the incident system on the extension line of the incident light optical axis. It is also possible to have a configuration in which This configuration is a configuration that performs demultiplexing and multiplexing of optical signals via independent incident and outgoing systems, respectively, and is called a transmission type. Further, in the apparatus configuration shown in FIG. 5, it is possible to combine the optical signals by changing the direction of the mirror and using an emission system including another lens and a spectroscopic element arranged at an arbitrary position. . For example, it is also possible to configure the exit system with a lens and a spectroscopic element arranged in a direction perpendicular to the incident optical path with the mirror reflecting surface inclined by 45 degrees with respect to the incident optical path of the optical signal. Further, when the signal processing element has a deflection function, a plurality of emission systems can be provided.

図5において、分光素子51と集光レンズ52とは、前焦点距離FFLだけ離して配置され、信号処理素子53と集光レンズ52とは後焦点距離BFLだけ離して配置される。集光レンズ52によって集光される光の焦点は、使用するすべての波長においてミラー54の面上になくてはならない。ミラー面上からずれると、入出力光間の結合損失を生じる問題が起こる。同時に、集光された光信号の信号処理素子面におけるビームスポット径が大きくなることから、波長分解能が低下する問題が生じる。   In FIG. 5, the spectroscopic element 51 and the condensing lens 52 are arranged apart from each other by a front focal length FFL, and the signal processing element 53 and the condensing lens 52 are arranged apart from each other by a rear focal length BFL. The focal point of the light collected by the condenser lens 52 must be on the surface of the mirror 54 at all wavelengths used. When deviating from the mirror surface, there arises a problem of causing a coupling loss between input and output light. At the same time, since the beam spot diameter of the collected optical signal on the signal processing element surface is increased, there arises a problem that the wavelength resolution is lowered.

また、信号処理素子53は、光信号の波長ごとに選択的に変調を行なうことができるように、空間的に周期的な構造を備えている必要がある。例えば、信号処理素子53が液晶素子である場合、液晶素子内の複数の要素素子の構造は、分光素子および集光レンズの光学特性に対応させて、設計されなければならない。   Further, the signal processing element 53 needs to have a spatially periodic structure so that it can selectively modulate for each wavelength of the optical signal. For example, when the signal processing element 53 is a liquid crystal element, the structure of a plurality of element elements in the liquid crystal element must be designed in accordance with the optical characteristics of the spectroscopic element and the condenser lens.

より具体的には、信号処理素子上における集光位置の波長依存性は、分光素子の角度分散値と集光レンズの焦点距離との積に従うことが知られている。集光位置の波長依存性は、分光光学系の線分散値とも呼ばれる。分光素子および集光レンズによって決定される光学系の線分散値は、信号処理素子の構造の設計に用いた線分散値と、十分に一致している必要がある。これらの線分散値の間にずれがあれば、光信号の実際の集光点位置は信号処理素子の個々の要素素子(例えば、液晶シャッター素子のピクセル)の位置と一致しなくなる。この不一致によって、実際に信号処理される光信号の波長には、誤差が生じる。   More specifically, it is known that the wavelength dependence of the condensing position on the signal processing element follows the product of the angular dispersion value of the spectroscopic element and the focal length of the condensing lens. The wavelength dependence of the light collection position is also called a linear dispersion value of the spectroscopic optical system. The linear dispersion value of the optical system determined by the spectroscopic element and the condensing lens needs to be sufficiently coincident with the linear dispersion value used for designing the structure of the signal processing element. If there is a deviation between these linear dispersion values, the actual focal point position of the optical signal will not coincide with the position of the individual element elements (for example, pixels of the liquid crystal shutter element) of the signal processing element. Due to this mismatch, an error occurs in the wavelength of the optical signal actually processed.

特開2002−250828号公報(第16頁、19頁、第20図、第27図、第29D図など)Japanese Patent Laid-Open No. 2002-250828 (pages 16, 19, 20, 20, 27, 29D, etc.) 特開2001−255424号公報JP 2001-255424 A L. Grave de Peralta 他4名、“Control of Center Wavelength in Reflective-Arrayed Waveguide-Grating Multiplexers”、IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, DECEMBER 2004, VOL. 40, NO. 12, page 1725-1731L. Grave de Peralta and 4 others, “Control of Center Wavelength in Reflective-Arrayed Waveguide-Grating Multiplexers”, IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, DECEMBER 2004, VOL. 40, NO. 12, page 1725-1731 長谷川淳一、他1名、 “マルチ補償板を用いた超低温度依存性(<+/−5ppm)を有するアサーマルAWGモジュール)”、2007年電子情報通信学会総合大会論文集、C-3−89、245ページShinichi Hasegawa and one other, “Athermal AWG module with multi-compensation plate that has an extremely low temperature dependence (<+/− 5 ppm)”, Proceedings of the 2007 IEICE General Conference, C-3-89, 245 pages

しかしながら、従来の光信号処理装置においては、分光素子の分光特性に温度依存性があるため、温度によって光信号処理装置の性能が低下する問題があった。図5に示した構成の光信号処理装置において、分光素子がAWGの場合を考える。同じ波長の光信号であっても、温度によってその出射角度が変化すると、信号処理素子上での集光点の位置が変動する。このため、実際に信号処理される光の波長には、温度依存性が生じる。石英系ガラス材料で構成されたAWGの場合、0.011nm/℃程度の温度依存がある。光信号処理装置の動作温度範囲を0〜70℃と仮定すると、この温度範囲内で最大0.77nmの波長誤差が生じる。   However, the conventional optical signal processing apparatus has a problem that the performance of the optical signal processing apparatus deteriorates due to the temperature because the spectral characteristic of the spectral element has temperature dependency. In the optical signal processing apparatus having the configuration shown in FIG. 5, a case where the spectroscopic element is an AWG is considered. Even if the optical signals have the same wavelength, the position of the condensing point on the signal processing element varies when the emission angle changes depending on the temperature. For this reason, temperature dependence occurs in the wavelength of light that is actually subjected to signal processing. In the case of an AWG composed of a quartz glass material, there is a temperature dependence of about 0.011 nm / ° C. Assuming that the operating temperature range of the optical signal processing apparatus is 0 to 70 ° C., a maximum wavelength error of 0.77 nm occurs within this temperature range.

従来、AWGの分光特性の温度依存性を解消するためには、AWG自体が持つ温度依存性を小さくすることが検討されていた。例えば、特許文献2には、AWGのアレイ導波路上に、コアを分断する特徴的な複数の溝を形成し、異種材料を充填する構成によって、AWGの温度依存性を補償する技術が開示されている。この技術によれば、溝を形成することにより、1dB程度の過剰損失の発生は避けられない。また、溝の形状を最適化した場合でも、AWG基板に対し垂直な方向への光信号放射に起因する放射過剰損失を十分に抑えることはできなかった。さらに、溝構造を形成するためには、複雑な追加製造工程が必要であり、AWGの製造コストが高くなる問題がある。   Conventionally, in order to eliminate the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG, it has been studied to reduce the temperature dependence of the AWG itself. For example, Patent Document 2 discloses a technique for compensating for the temperature dependence of AWG by forming a plurality of characteristic grooves for dividing the core on an array waveguide of AWG and filling different materials. ing. According to this technique, an excess loss of about 1 dB cannot be avoided by forming the groove. Even when the shape of the groove is optimized, the excess radiation loss due to the optical signal radiation in the direction perpendicular to the AWG substrate cannot be sufficiently suppressed. Furthermore, in order to form the groove structure, a complicated additional manufacturing process is required, and there is a problem that the manufacturing cost of the AWG increases.

AWGに起因する温度変動を、AWGの外部の何らかの機構部品および機械的メカニズムを利用して補償する方法も提案されている。例えば、非特許文献1においては、ミラーの向きなどを検出温度に応じて変更して、光路を変更することにより、AWGからの出射角度の温度依存性を相殺する方法が開示されている。しかし、光信号処理装置の機能が高度化し、装置のサイズがある程度大きくなると、装置内部の温度分布の不均一のために温度補償誤差が生じ得る。例えば、信号処理素子として液晶素子を用いる場合には、液晶素子の応答速度を確保するために液晶素子自体を加熱するため、液晶素子近傍の温度が60℃程度にまで達することもある。このような時、大きな温度特性を持つAWGの温度とレンズ等の空間光路を隔ててある液晶素子の温度とを均一にできなくなる。さらに、光信号処理装置の外部環境温度の変動が加算されると、温度補償システム内の不均一に起因する温度補償の誤差が増大する。液晶素子に合わせて装置全体の温度を均一に保つためには、大掛かりな恒温の構造が必要となり、装置の大型化、高コスト化につながる。装置全体の温度を一定に保つための装置消費電力も増加する。   There has also been proposed a method for compensating for a temperature variation caused by the AWG by using some mechanical component and a mechanical mechanism outside the AWG. For example, Non-Patent Document 1 discloses a method of offsetting the temperature dependence of the emission angle from the AWG by changing the mirror direction or the like according to the detected temperature and changing the optical path. However, when the function of the optical signal processing device is advanced and the size of the device is increased to some extent, a temperature compensation error may occur due to uneven temperature distribution inside the device. For example, when a liquid crystal element is used as the signal processing element, the temperature in the vicinity of the liquid crystal element may reach about 60 ° C. because the liquid crystal element itself is heated to ensure the response speed of the liquid crystal element. In such a case, it becomes impossible to make the temperature of the AWG having a large temperature characteristic uniform with the temperature of the liquid crystal element separated by a spatial light path such as a lens. Furthermore, when the variation in the external environment temperature of the optical signal processing device is added, the temperature compensation error due to non-uniformity in the temperature compensation system increases. In order to keep the temperature of the entire apparatus uniform according to the liquid crystal element, a large constant temperature structure is required, which leads to an increase in the size and cost of the apparatus. The device power consumption for keeping the temperature of the entire device constant also increases.

また、簡単な機械的メカニズムを利用する場合には、通常、温度に対して線形的な補償しかできないため、AWGの温度依存特性における2次変動成分を十分に補償することができない。非特許文献1は、温度依存性の2次変動成分の補償に着目して±0.005nmまでAWGの温度依存性を低減する方法を提案している。しかし、AWG上に非常に複雑な補償板を備える必要があり、複雑な構造はやはり特許文献2と同様にAWGの高コストの原因となる。   In addition, when a simple mechanical mechanism is used, since only linear compensation can be normally performed with respect to temperature, it is not possible to sufficiently compensate for a second-order fluctuation component in the temperature-dependent characteristics of the AWG. Non-Patent Document 1 proposes a method of reducing the temperature dependence of the AWG to ± 0.005 nm by paying attention to compensation of the temperature-dependent secondary fluctuation component. However, it is necessary to provide a very complicated compensator on the AWG, and the complicated structure causes the high cost of the AWG as in Patent Document 2.

上述のように、AWGの持つ分光特性の温度依存性に起因する光信号処理装置の性能の温度変動の問題を、より簡単で低コストな方法で解決することが求められていた。さらに、光信号処理装置内に温度分布の不均一がある場合の温度補償誤差の増大を防ぎ、AWGの持つ温度依存性の2次変動成分をさらに低減することが望まれていた。   As described above, it has been required to solve the problem of temperature fluctuation in the performance of the optical signal processing apparatus due to the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG in a simpler and lower cost method. Furthermore, it has been desired to prevent an increase in temperature compensation error when the temperature distribution is uneven in the optical signal processing apparatus, and to further reduce the temperature-dependent secondary fluctuation component of the AWG.

本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離し、各波長の光信号に対して信号処理を行なう光信号処理装置において、光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、前記分光手段上または近傍に配置され、前記分光手段の温度を検出する温度検出手段と、前記分光手段から出射した前記光信号を集光させる集光手段と、前記集光手段により集光された前記光信号を変調する信号処理手段と、前記分光手段と前記集光手段との間の光路中に配置され、前記光信号の光路を折り曲げる光路変換手段であって、前記光路変換手段の位置を固定する第1の支持体および第2の支持体を含む複数の支持体を有し、前記複数の支持体の内の少なくとも1つの支持体の近傍には、その長さを加熱もしくは冷却により変化させる温度可変手段が配置され、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記温度可変手段により前記少なくとも1つの支持体の長さを変化させて前記光路変換手段の位置または形状を変位させ、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光路変換手段を介する前記光信号の光路を折り曲げることとを備えたことを特徴とする光信号処理装置である。   In order to achieve such an object, the present invention according to claim 1 divides an optical signal into a plurality of optical signals having different wavelengths and performs signal processing on the optical signals of the respective wavelengths. In the optical signal processing apparatus for performing the above, the spectral means for splitting into a plurality of optical signals having different wavelengths at an emission angle according to the wavelength of the optical signal, and disposed on or near the spectral means, the temperature of the spectral means is set. Temperature detecting means for detecting; condensing means for condensing the optical signal emitted from the spectroscopic means; signal processing means for modulating the optical signal collected by the condensing means; the spectroscopic means; A plurality of optical path conversion means arranged in the optical path between the light collecting means and bending the optical path of the optical signal, including a first support and a second support that fix the position of the optical path conversion means. A plurality of supports. In the vicinity of at least one support in the body, temperature variable means for changing the length by heating or cooling is arranged, and based on the temperature detected by the temperature detection means, the temperature variable means allows the temperature variable means to change the length. The optical signal through the optical path changing means so as to offset the temperature dependence of the emission angle of the spectroscopic means by displacing the position or shape of the optical path changing means by changing the length of at least one support. An optical signal processing apparatus comprising: bending the optical path of the optical signal processing apparatus.

請求項2の発明は、請求項1に記載の信号処理装置において、前記2以上の支持体の内の少なくとも1つの支持体は、残りの支持体と長さの異なるまたは熱膨張率の異なる支持体であり、前記長さの差または熱膨張率の差によって生ずる前記光路変換手段の位置または形状の温度に依存した変位が、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光路変換手段を介する前記光信号の光路を折り曲げることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the signal processing device according to the first aspect, at least one of the two or more supports is a support having a different length or a different thermal expansion coefficient from the remaining supports. A displacement depending on the temperature of the position or shape of the optical path changing means caused by the difference in length or the coefficient of thermal expansion cancels the temperature dependence of the emission angle of the spectroscopic means. The optical path of the optical signal passing through the optical path changing means is bent.

請求項3の発明は、請求項1または2に記載の信号処理装置において、前記分光手段の前記出射角度の温度変動を相殺する前記温度可変手段により与える加熱または冷却熱量データを記憶し、前記温度検出手段からの温度表示信号および前記記憶されたデータに基づいて、前記温度可変手段の加熱または冷却熱量を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする。   A third aspect of the present invention is the signal processing apparatus according to the first or second aspect, wherein the heating or cooling calorific value data given by the temperature variable means for canceling the temperature variation of the emission angle of the spectroscopic means is stored, and the temperature The apparatus further comprises control means for controlling heating or cooling heat amount of the temperature variable means based on a temperature display signal from the detection means and the stored data.

請求項4の発明は、請求項3に記載の信号処理装置において、前記温度可変手段の近傍に前記支持体の温度を検出する第2の温度検出手段をさらに備え、前記第1の温度検出手段および前記第2の温度検出手段からの各温度表示信号ならびに前記記憶されたデータに基づいて、前記温度可変手段を制御することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the signal processing device according to the third aspect of the present invention, the signal processing device further includes a second temperature detection unit that detects the temperature of the support in the vicinity of the temperature variable unit, and the first temperature detection unit. The temperature variable means is controlled based on each temperature display signal from the second temperature detecting means and the stored data.

請求項5の発明は、請求項1乃至4いずれかに記載の信号処理装置において、前記光路変換手段は、2つの支持体により保持されたミラーまたは2つの支持体により保持されたプリズムであることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the signal processing device according to any one of the first to fourth aspects, the optical path changing means is a mirror held by two supports or a prism held by two supports. It is characterized by.

請求項6の発明は、請求項2に記載の信号処理装置において、光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して信号処理を行なう光信号処理装置において、光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、前記分光手段上または近傍に配置され、前記分光手段の温度を検出する温度検出手段と、前記分光手段から出射した前記光信号を集光させる集光手段と、前記集光手段により集光された前記光信号を変調する信号処理手段とを備え、前記分光手段は、その位置を固定する第1の支持体および第2の支持体を含む複数の支持体を有し、前記複数の支持体の内の少なくとも1つの支持体には、その支持体の長さを加熱または冷却により変化させる温度可変手段を含み、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記温度可変手段により前記少なくとも1つの支持体の長さを変化させて前記分光手段の位置を変位させることによって、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺することを特徴とする光信号処理装置である。   According to a sixth aspect of the present invention, in the signal processing device according to the second aspect, the optical signal is split into a plurality of optical signals having different wavelengths and the signal processing is performed on the optical signals of the respective wavelengths. In the processing apparatus, a spectroscopic unit that splits a plurality of optical signals having different wavelengths at an emission angle according to the wavelength of the optical signal, and a temperature detector that is disposed on or in the vicinity of the spectroscopic unit and detects the temperature of the spectroscopic unit Means, condensing means for condensing the optical signal emitted from the spectroscopic means, and signal processing means for modulating the optical signal collected by the condensing means, the spectroscopic means, A plurality of supports including a first support and a second support, and at least one of the plurality of supports is heated or cooled by a length of the support. Temperature variable means to change by Based on the temperature detected by the temperature detecting means, the temperature varying means changes the length of the at least one support so as to displace the position of the spectroscopic means, whereby the emission angle of the spectroscopic means It is an optical signal processing device characterized by canceling the temperature dependence of.

請求項7の発明は、請求項6に記載の信号処理装置において、前記2以上の支持体の内の少なくとも一方の支持体は、他方の支持体と異なる長さまたは異なる熱膨張率を有し、前記支持体間の長さの差または熱膨張率の差によって生ずる前記分光手段の位置の温度に依存した変位によって、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the signal processing device according to the sixth aspect, at least one of the two or more supports has a different length or a different coefficient of thermal expansion from the other support. The temperature dependence of the emission angle of the spectroscopic means is offset by a temperature-dependent displacement of the spectroscopic means caused by a difference in length or a coefficient of thermal expansion between the supports. .

請求項8の発明は、請求項1乃至7いずれかに記載の信号処理装置において、前記分光手段は、AWGであることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the spectroscopic means is an AWG.

以上説明したように、本発明によればAWGの持つ分光特性の温度依存性に起因する光信号処理装置の性能の温度変動を、空間光学系において温度補償することで、より簡単で低コストな方法によって温度無依存化することができる。特に、温度依存性の2次の変動成分を効果的に補償することができる。   As described above, according to the present invention, the temperature variation of the performance of the optical signal processing device due to the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG is compensated for temperature in the spatial optical system, thereby making it easier and less expensive. The temperature can be made independent by the method. In particular, it is possible to effectively compensate for temperature dependent secondary fluctuation components.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の光信号処理装置は、AWGの分光特性の温度依存性を、空間光学系における光学部品の支持体の温度依存変位を利用して、光路の向きを変化させることによって温度補償を行なう。空間光学系における温度補償作用によって、従来技術より簡単な構成で光学特性の十分な温度無依存化を実現できる。特に、AWGの温度依存性の2次変動成分を効果的に補償できる。AWG素子自体における温度補償が不要となり、AWGの製作工程を簡略化して、低コスト化を実現する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The optical signal processing apparatus of the present invention performs temperature compensation on the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG by changing the direction of the optical path using the temperature-dependent displacement of the support of the optical component in the spatial optical system. Due to the temperature compensation action in the spatial optical system, sufficient temperature independence of the optical characteristics can be realized with a simpler configuration than the prior art. In particular, it is possible to effectively compensate for the temperature-dependent secondary fluctuation component of the AWG. Temperature compensation in the AWG element itself becomes unnecessary, and the manufacturing process of the AWG is simplified to realize cost reduction.

「第1の実施例」:
図1は、本発明の第1の実施例に係る光信号処理装置の温度補償用の光路折り曲げ用ミラーの構成を示す図である。図2は、図1に示した光路折り曲げ用ミラーを含む本発明の光信号処理装置の全体構成図である。本発明の光信号処理装置は、図1では光路折り曲げ用ミラーを含む反射型の構成を例として説明されるが、光路折り曲げ用ミラーを用いた透過型の光信号処理装置であっても良い。
“First Example”:
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical path bending mirror for temperature compensation of an optical signal processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an overall configuration diagram of the optical signal processing apparatus of the present invention including the optical path bending mirror shown in FIG. The optical signal processing apparatus according to the present invention is described as an example of a reflective configuration including an optical path folding mirror in FIG. 1, but may be a transmissive optical signal processing apparatus using an optical path folding mirror.

図1は、後述する反射型の光信号処理装置内の空間光学系において、光路中に挿入される光路折り曲げ用ミラー1の近傍の構成を示している。ミラー1は、集光レンズとAWGとの間に挿入され、ミラー1の表面における光信号の反射によって、光路の向きを変換する。ミラー1は、2箇所で2つの支持体2a、2bによって固定台座3a、3bに固定されている。支持体2a、2bは、長さがそれぞれLrであり、間隔Ldを隔てて固定されている。支持体は、振動等に対して、装置内のミラー位置を安定的に保持できる材料で形成され、かつ温度変化による熱膨張によって変形するように適切な熱膨張係数を持つ材料であれば良い。支持体2a、2bの形状は、特に限定されず、棒状でも柱状でも良い。支持体の材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼およびプラスチック素材などがある。 FIG. 1 shows a configuration in the vicinity of an optical path bending mirror 1 inserted into an optical path in a spatial optical system in a reflection type optical signal processing apparatus to be described later. The mirror 1 is inserted between the condenser lens and the AWG, and changes the direction of the optical path by reflecting an optical signal on the surface of the mirror 1. The mirror 1 is fixed to the fixed bases 3a and 3b by two supports 2a and 2b at two locations. Support 2a, 2b has a length are each L r, are fixed at intervals L d. The support may be made of a material that can stably hold the mirror position in the apparatus against vibration and the like and that has an appropriate thermal expansion coefficient so as to be deformed by thermal expansion due to temperature change. The shape of the supports 2a and 2b is not particularly limited, and may be a rod shape or a column shape. Examples of the material for the support include aluminum, stainless steel, and a plastic material.

固定台座3a、3bは、光信号処理装置のベース材料であっても良い。また2つの固定台座は、一体のものであっても良い。一方の支持体2bには温度可変手段、具体的にはヒータ4が取り付けられている。ヒータ4は、支持体を加熱するためにヒータ駆動電源5に接続されている。ヒータ駆動電源5は、制御手段10からの制御信号によって、ヒータ4による支持体2bの加熱量が適切となる様に制御される。   The fixed bases 3a and 3b may be a base material of the optical signal processing device. The two fixed bases may be integrated. One support body 2b is provided with temperature variable means, specifically, a heater 4. The heater 4 is connected to a heater driving power source 5 for heating the support. The heater drive power supply 5 is controlled by a control signal from the control means 10 so that the heating amount of the support 2b by the heater 4 is appropriate.

ヒータ4から支持体2bへ与えられる熱量は、制御手段10からの制御信号により制御されるので、制御信号に応じて、支持体2bの長さLrが温度とともに変動する。他方の支持体2aは加熱されないので、2つの支持体2a、2bの温度差に応じて、各支持体の長さに差異が生じる。結果として、光信号の光路に対するミラー1の傾斜角度が変わり、光路向きを変えることができる。   Since the amount of heat given from the heater 4 to the support 2b is controlled by a control signal from the control means 10, the length Lr of the support 2b varies with temperature in accordance with the control signal. Since the other support 2a is not heated, the length of each support varies depending on the temperature difference between the two supports 2a and 2b. As a result, the inclination angle of the mirror 1 with respect to the optical path of the optical signal changes, and the direction of the optical path can be changed.

AWGの温度に応じて制御信号を変化させて、AWGの温度依存性による出射角度の変動を相殺するように、ミラー1の傾斜角度を制御できる。AWGの温度の基準温度からの温度差ΔTに対して、予めミラー1に所要の傾斜角度を与えるヒータ加熱量Qの関係を求めておくことができる。制御手段10に、そのヒータ加熱量Qを与える必要な制御信号を発生させる制御情報を記憶させておけばよい。制御手段10は、制御情報を記憶するメモリを含むコンピュータで良い。すなわち、各ΔTに対応する制御データに基づいて、制御信号を発生させ、所定のヒータ加熱を実現する。   The tilt angle of the mirror 1 can be controlled such that the control signal is changed according to the temperature of the AWG so as to cancel out the fluctuation of the emission angle due to the temperature dependence of the AWG. The relationship of the heater heating amount Q that gives a required tilt angle to the mirror 1 can be obtained in advance with respect to the temperature difference ΔT of the AWG temperature from the reference temperature. The control means 10 may store control information for generating a necessary control signal that gives the heater heating amount Q. The control means 10 may be a computer including a memory that stores control information. That is, based on the control data corresponding to each ΔT, a control signal is generated to realize predetermined heater heating.

図2は、上述した光路折り曲げ用ミラーを含む本発明の光信号処理装置の全体構成図である。図5で示した反射型の光信号処理装置における空間光学系の光路を、集光レンズおよびAWG間に配置した光路折り曲げ用ミラー1によって曲げるように構成されている。すなわち、AWG11から出射した光信号は、光路折り曲げ用ミラー1によってほぼ直角にその光路を曲げられ、集光レンズ12により集光される。さらに、集光された光信号は、液晶素子などの光信号処理素子13による信号処理を受ける。その後、光信号はミラー14により反射されて、往路と同じ光路をAWG11へ向かって進む。   FIG. 2 is an overall configuration diagram of the optical signal processing apparatus of the present invention including the above-described optical path bending mirror. The optical path of the spatial optical system in the reflective optical signal processing device shown in FIG. 5 is configured to be bent by the optical path bending mirror 1 disposed between the condenser lens and the AWG. That is, the optical signal emitted from the AWG 11 is bent at an almost right angle by the optical path bending mirror 1 and is collected by the condenser lens 12. Further, the collected optical signal is subjected to signal processing by an optical signal processing element 13 such as a liquid crystal element. Thereafter, the optical signal is reflected by the mirror 14 and travels toward the AWG 11 along the same optical path as the forward path.

AWG11は、スラブ導波路15およびアレイ導波路16を含み、端面Aから光信号の波長に応じた出射角度で出射される。AWG11上には温度センサ17が設置されており、温度センサ17からは、温度検出信号が出力される。温度検出信号は制御手段10へ供給され、制御手段10は制御信号に基づいて、AWGの温度を判断する。温度センサ17は、AWG11の温度を検出できる限り、必ずしもAWG11上に無くても良い。光路折り曲げ用ミラー1は、AWG11の出射端面Aおよび集光レンズ12の間の光路上で、好ましくはAWGに近い位置において光路を曲げるように配置される。光信号処理装置内の光学部品の配置構成に応じて、光路折り曲げミラーによる光路の曲げ角度は図2のような直角(90°)に限られず、何度であっても良い。   The AWG 11 includes a slab waveguide 15 and an arrayed waveguide 16, and is emitted from the end face A at an emission angle corresponding to the wavelength of the optical signal. A temperature sensor 17 is installed on the AWG 11, and a temperature detection signal is output from the temperature sensor 17. The temperature detection signal is supplied to the control means 10, and the control means 10 determines the temperature of the AWG based on the control signal. The temperature sensor 17 may not necessarily be on the AWG 11 as long as the temperature of the AWG 11 can be detected. The optical path bending mirror 1 is arranged on the optical path between the exit end face A of the AWG 11 and the condenser lens 12 so as to bend the optical path, preferably at a position close to the AWG. Depending on the arrangement configuration of the optical components in the optical signal processing apparatus, the bending angle of the optical path by the optical path bending mirror is not limited to the right angle (90 °) as shown in FIG.

AWG11の端面Aにおける光信号の出射角度の温度依存性を相殺する向きに、光路折り曲げ用ミラーを傾斜させるように、一方の支持体をヒータ加熱する。したがって、AWGの温度特性の極性、支持体の熱膨張特性に応じて、いずれか一方の支持体を加熱する。図2に示すように、AWG17に近い側の支持体2bにヒータ4が取り付けられる構成には限定されない。光路折り曲げ用ミラー1の傾斜角度は、2つの支持体の長さの差によって決定される。   One support is heated with a heater so that the optical path bending mirror is tilted in a direction that cancels the temperature dependence of the emission angle of the optical signal at the end face A of the AWG 11. Therefore, either one of the supports is heated according to the polarity of the temperature characteristics of the AWG and the thermal expansion characteristics of the support. As shown in FIG. 2, the configuration is not limited to the configuration in which the heater 4 is attached to the support 2 b on the side close to the AWG 17. The inclination angle of the optical path bending mirror 1 is determined by the difference in length between the two supports.

両方の支持体2a、2bのそれぞれヒータを取り付けて、加熱量をそれぞれ制御することにより傾斜角度を制御しても良い。2つの支持体にそれぞれ独立にヒータを取り付ける場合には、各ヒータの加熱量を調整することによって、光路折り曲げ用ミラー1の傾斜角度を、いずれの方向にも変化させることができる。この場合、光路折り曲げ用ミラー1の傾斜角度は、2つのヒータ加える加熱量の組み合わせに対して、一意に決定できる。   The inclination angle may be controlled by attaching heaters to both the supports 2a and 2b and controlling the amount of heating. When the heaters are independently attached to the two supports, the inclination angle of the optical path bending mirror 1 can be changed in any direction by adjusting the heating amount of each heater. In this case, the inclination angle of the optical path bending mirror 1 can be uniquely determined for the combination of the heating amounts applied by the two heaters.

また、図2には示していないが、支持体近傍にも別の温度センサを設けて、支持体の温度情報も含めて、制御手段10によりさらに精度良く温度補償制御を行なうこともできる。   Although not shown in FIG. 2, another temperature sensor can be provided near the support, and the temperature compensation control can be performed with higher accuracy by the control means 10 including the temperature information of the support.

次に、より具体的な実施例について説明する。図1において、支持体の材料をアルミニウムとして、支持体長さLrを10mm、2つの支持体の間隔Ldを10mmとした。アルミの熱膨張率をαAL(1/℃)とすると、この時の光路折り曲げミラーの1℃当りの反射角度の変化量Δθは、次式で表される。
Δθ=αAL ×Lr/Ld 式(1)
αAL=23×10-6として、式(1)より、Δθ=0.00131度/℃が得られる。0.13度/nmの角度分散を持つAWGを使用している場合、80℃にヒータ加熱をすることによって0.8nmの波長補正が可能である。この波長補正量は、前述した光信号処理装置の動作温度範囲0〜70℃における0.77nmの波長誤差を補償するのに十分な量である。
Next, more specific examples will be described. In FIG. 1, the support material is aluminum, the support length Lr is 10 mm, and the distance Ld between the two supports is 10 mm. When the thermal expansion coefficient of aluminum is α AL (1 / ° C.), the amount of change Δθ in reflection angle per 1 ° C. of the optical path bending mirror at this time is expressed by the following equation.
Δθ = α AL × Lr / Ld Equation (1)
As α AL = 23 × 10 −6 , Δθ = 0.00131 degrees / ° C. is obtained from the equation (1). When an AWG having an angular dispersion of 0.13 degrees / nm is used, a wavelength correction of 0.8 nm can be performed by heating the heater to 80 ° C. This wavelength correction amount is an amount sufficient to compensate for a wavelength error of 0.77 nm in the operating temperature range of 0 to 70 ° C. of the optical signal processing device described above.

本実施例では、光路折り曲げ用ミラー1は、AWG11と集光レンズ12との間の光路中に配置するが、AWG11のより近くに配置した方が、光路折り曲げ時の並進ずれが小さくなり、損失の増加が小さくなる。また、本発明は、AWGの温度依存に対する温度補償を、折り曲げミラー1を利用して実施するが、同様な支持機構によってAWG自体を支持して、その分光面内の回転角を制御することで、折り曲げミラーの回転と同等の効果が得られることにも留意された。さらに、AWG11と集光レンズ12との間に配置し得る光学部品であって、その回転によって光路の折り曲げ量を変えることができるものであれば同等の効果が得られることは言うまでもない。そのような光学部品としては、上述の光路折り曲げミラー1だけに限定されず、例えばプリズム等がある。   In this embodiment, the optical path bending mirror 1 is arranged in the optical path between the AWG 11 and the condenser lens 12. However, if the optical path bending mirror 1 is arranged closer to the AWG 11, the translational deviation at the time of optical path bending becomes smaller and the loss occurs. The increase in becomes smaller. In the present invention, the temperature compensation for the temperature dependence of the AWG is performed using the bending mirror 1, but the AWG itself is supported by a similar support mechanism, and the rotation angle in the spectral plane is controlled. It was also noted that the same effect as the rotation of the bending mirror can be obtained. Further, it is needless to say that the same effect can be obtained as long as it is an optical component that can be disposed between the AWG 11 and the condenser lens 12 and the amount of bending of the optical path can be changed by its rotation. Such an optical component is not limited to the above-described optical path bending mirror 1, and includes, for example, a prism.

「第2の実施例」:
図3は、本発明の第2の実施例に係る光信号処理装置の温度補償用の光路折り曲げ用ミラーの構成を示す図である。図4は、図3に示した光路折り曲げ用ミラーを含む本発明の光信号処理装置の全体構成図である。第1の実施例と比較して、2つの支持体2a、2bの長さが異なる点で、相違している。すなわち、第1の支持体2cの長さLr2は、第2の支持体2bの長さLr1と比べて短く、支持体間でΔLの差異を持っている。
“Second Example”:
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical path bending mirror for temperature compensation of the optical signal processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is an overall configuration diagram of the optical signal processing device of the present invention including the optical path bending mirror shown in FIG. Compared to the first embodiment, the two supports 2a and 2b are different in that the length is different. That is, the length Lr2 of the first support 2c is shorter than the length Lr1 of the second support 2b, and has a difference of ΔL between the supports.

図3の構成の光路変換ミラーにおいては、光路変換ミラー1の周辺温度が、光信号処理装置全体およびAWGの温度と概ね連動して変動した場合に、2つの支持体2b、2cの長さの差ΔLがあるため、各々の熱膨張変化量に2つの支持体で差異が生じる。結果として、ヒータ4による加熱を行わなくても、熱膨張変化量のこの差異によってミラー1の傾斜角度を温度とともに変化させることができる。したがって、AWGの温度依存性による端面Aからの出射角度の変動を相殺できるように、光路変換ミラー1の支持体長さをそれぞれ異なる適切な長さに設定すれば、温度補償機能を実現できる。AWGのように温度依存性の内で1次の変動成分が大きい場合には、上述の支持体長さの差ΔLに起因する温度補償を利用して、この1次変動を相殺することができる。   In the optical path conversion mirror having the configuration shown in FIG. 3, when the ambient temperature of the optical path conversion mirror 1 fluctuates substantially in conjunction with the temperature of the entire optical signal processing apparatus and the AWG, the length of the two supports 2b and 2c Since there is a difference ΔL, there is a difference between the two supports in each amount of change in thermal expansion. As a result, the tilt angle of the mirror 1 can be changed with the temperature by this difference in the amount of change in thermal expansion without heating by the heater 4. Therefore, the temperature compensation function can be realized by setting the support length of the optical path conversion mirror 1 to an appropriate different length so that the variation in the emission angle from the end face A due to the temperature dependence of the AWG can be offset. When the primary fluctuation component is large in the temperature dependence as in AWG, the primary fluctuation can be canceled by utilizing the temperature compensation caused by the above-described difference in the support length ΔL.

さらに、本実施例においては、第2の支持体2bにはヒータ4が取り付けられており、制御手段10からの制御信号に応じて、支持体2bを加熱制御する。温度依存性の1次変動成分は支持体の長さの差による温度補償機能を利用して補償しているので、残存する2次変動成分をヒータ加熱によって補償すればよい。第1の実施例と比較して、ヒータによる温度補償のための制御量は少なくて済むので、ヒータ駆動のために必要な電力も少なくて済む。   Further, in the present embodiment, a heater 4 is attached to the second support 2b, and the support 2b is heated and controlled in accordance with a control signal from the control means 10. Since the temperature-dependent primary fluctuation component is compensated using the temperature compensation function based on the difference in the length of the support, the remaining secondary fluctuation component may be compensated by heating the heater. Compared to the first embodiment, since the control amount for temperature compensation by the heater is small, less power is required for driving the heater.

図4は、上述した図3の光路折り曲げ用ミラーを含む本発明の光信号処理装置の全体構成図である。図2に示した光信号処理装置と比較すると、光路折り曲げミラー1の構成および温度センサの構成が異なるだけで、他は同一である。本実施例においては、装置内の温度検出のために、AWG11用に温度センサ17aと光路折り曲げミラーの支持体近傍に取り付けた温度センサ17bを備えている。本実施例の光路折り曲げミラーは、図3において説明したように、光路折り曲げミラーの周囲温度によって光路折り曲げミラーの傾斜角度が変わるように作用するので、支持体近傍の温度を追加した温度センサ17bによって検出しておけば、温度依存性の2次変動成分をより精度良く補償できる。温度センサ17a、17bから制御手段10へ、それぞれ温度検出信号TAWG、Trodが供給される。尚、AWG11と光路折り曲げミラー1が近接する構造であって、両者間に温度差異がほとんどないような場合には、温度センサ17bは必須ではない。 FIG. 4 is an overall configuration diagram of the optical signal processing apparatus of the present invention including the optical path bending mirror of FIG. 3 described above. Compared with the optical signal processing apparatus shown in FIG. 2, the configuration of the optical path bending mirror 1 and the configuration of the temperature sensor are different, but the others are the same. In this embodiment, in order to detect the temperature in the apparatus, a temperature sensor 17a for the AWG 11 and a temperature sensor 17b attached in the vicinity of the support for the optical path bending mirror are provided. As described in FIG. 3, the optical path bending mirror of the present embodiment acts so that the inclination angle of the optical path bending mirror changes depending on the ambient temperature of the optical path bending mirror. Therefore, the temperature sensor 17b to which the temperature near the support is added. If detected, the temperature-dependent secondary fluctuation component can be compensated more accurately. Temperature detection signals T AWG and T rod are supplied from the temperature sensors 17 a and 17 b to the control means 10, respectively. If the AWG 11 and the optical path bending mirror 1 are close to each other and there is almost no temperature difference between them, the temperature sensor 17b is not essential.

次に、より具体的な実施例について説明する。図3において、支持体の材料をアルミニウムとして、2つの支持体長さの差異ΔLを11.3mm、2つの支持体の間隔Ldを10mmとした。アルミの熱膨張率をαAL=23×10-6(1/℃)とすると、この時の光路折り曲げミラーによる1℃当りの反射角度の変化量Δθは、次(1)から計算され、Δθ=0.0015度/℃が得られる。 Next, more specific examples will be described. In FIG. 3, the material of the support was aluminum, the difference ΔL between the two support lengths was 11.3 mm, and the distance Ld between the two supports was 10 mm. When the thermal expansion coefficient of aluminum is α AL = 23 × 10 −6 (1 / ° C.), the amount of change Δθ in reflection angle per 1 ° C. by the optical path bending mirror at this time is calculated from the following (1), and Δθ = 0.0015 degrees / ° C is obtained.

一方、一般にAWGが持つ分光特性の温度依存性を考えると、温度補償しないAWGは、0.011nm/℃程度の温度依存性を持つ。これを光周波数換算すれば、1.3GHz/℃に対応する。さらに、焦点距離100mm、光信号処理装置の線分散値を2μm/GHzとすれば、上述の一般的なAWGの温度依存性は、出射角度に換算して0.0015度/℃となる。   On the other hand, considering the temperature dependence of spectral characteristics of AWG in general, AWG without temperature compensation has a temperature dependence of about 0.011 nm / ° C. If this is converted into an optical frequency, it corresponds to 1.3 GHz / ° C. Furthermore, if the focal length is 100 mm and the linear dispersion value of the optical signal processing apparatus is 2 μm / GHz, the temperature dependence of the above-mentioned general AWG is 0.0015 degrees / ° C. in terms of the emission angle.

したがって、上述の具体的実施例の光路変換ミラー構成によって、一般的なAWGの温度依存性を相殺できることがわかる。図4において、AWG11と光路変換ミラー1との温度差がなければ、ヒータ加熱による制御なしでも、支持体の長さの差による温度補償機能で十分となる。装置内にいて、AWG11と光路変換ミラー1との温度差がある場合や、温度依存性の2次変動成分に対しては、ヒータ4によってさらに精度良く温度補償制御が可能となる。   Therefore, it can be seen that the temperature dependence of a general AWG can be offset by the optical path conversion mirror configuration of the specific embodiment described above. In FIG. 4, if there is no temperature difference between the AWG 11 and the optical path conversion mirror 1, the temperature compensation function based on the difference in the length of the support is sufficient even without control by heater heating. When there is a temperature difference between the AWG 11 and the optical path conversion mirror 1 in the apparatus, or for temperature-dependent secondary fluctuation components, the temperature compensation control can be performed with higher accuracy by the heater 4.

上記のいずれの実施例においても、支持体の長さを変化させる手段として、ヒータを利用しているが、支持体の温度を可変できるものであればこれに限られない。例えば、冷却素子などを含んでいても良い。   In any of the above-described embodiments, a heater is used as means for changing the length of the support. However, the present invention is not limited to this as long as the temperature of the support can be varied. For example, a cooling element or the like may be included.

以上の各実施例においては、反射型の構成の光信号処理装置を例として説明してきたが、本発明が反射型の構成に限定されないことはいうまでもない。すなわち、光路を折り曲げる透過型の構成または出射系もしくは入射系を複数備えた構成の光信号処理装置にも適用できる。   In each of the above embodiments, the optical signal processing apparatus having the reflection type configuration has been described as an example. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the reflection type configuration. That is, the present invention can be applied to an optical signal processing apparatus having a transmission type structure in which an optical path is bent or a structure having a plurality of emission systems or incident systems.

また、上述の実施例では、AWGと集光レンズの間の光路中に配置される光路変換ミラーの支持体を利用して温度補償する例を示したが、これに限られない。例えば、集光レンズの支持体に対して集光レンズを並進移動するように制御することは、光路を折り曲げるのと同等な効果があるので、同様な温度補償を行なうことも可能であることに留意されたい。   Further, in the above-described embodiment, an example in which temperature compensation is performed using the support member of the optical path conversion mirror disposed in the optical path between the AWG and the condenser lens is shown, but the present invention is not limited thereto. For example, controlling the converging lens to translate relative to the support of the condensing lens has the same effect as bending the optical path, so that similar temperature compensation can be performed. Please keep in mind.

以上説明したように、本発明によれば、AWGの持つ分光特性の温度依存性に起因する光信号処理装置の温度変動を、空間光学系において温度補償することによって、より簡単で低コストな方法で温度無依存化することができる。光信号処理装置の空間光学系における光結合損失を、広い温度範囲で大幅に低減させることができる。空間光学系における温度補償作用によって、従来技術よりも簡単な構成で光学特性の十分な温度無依存化を実現できる。特に、AWGの温度依存性の2次の変動成分を効果的に補償できる。AWG素子自体における温度補償を不要とすることも可能となり、さらにはAWGの製作工程を簡略化して、光信号処理装置全体の低コスト化を実現する。   As described above, according to the present invention, the temperature variation of the optical signal processing apparatus caused by the temperature dependence of the spectral characteristics of the AWG is compensated for temperature in the spatial optical system, thereby making the method simpler and lower cost. Can be made temperature-independent. The optical coupling loss in the spatial optical system of the optical signal processing device can be greatly reduced over a wide temperature range. Due to the temperature compensation action in the spatial optical system, sufficient temperature independence of the optical characteristics can be realized with a simpler configuration than the prior art. In particular, it is possible to effectively compensate for the second-order fluctuation component of the temperature dependence of the AWG. It becomes possible to eliminate the need for temperature compensation in the AWG element itself, and further, the manufacturing process of the AWG can be simplified to reduce the cost of the entire optical signal processing apparatus.

光通信に使用される光信号処理装置に利用できる。波長ブロッカをはじめ、波長イコライザ、波長可変フィルタ、分散補償器などへの応用が可能である。   It can be used for an optical signal processing device used for optical communication. It can be applied to wavelength blockers, wavelength equalizers, wavelength tunable filters, dispersion compensators, and so on.

本発明の第1の実施例に係る光路変換ミラーの構成図である。It is a block diagram of the optical path conversion mirror which concerns on 1st Example of this invention. 第1の実施例に係る温度補償機能を持つ光信号処理装置の構成図である。It is a block diagram of the optical signal processing apparatus with a temperature compensation function which concerns on a 1st Example. 本発明の第2の実施例に係る光路変換ミラーの構成図である。It is a block diagram of the optical path conversion mirror which concerns on the 2nd Example of this invention. 第2の実施例に係る温度補償機能を持つ光信号処理装置の構成図である。It is a block diagram of the optical signal processing apparatus with a temperature compensation function which concerns on a 2nd Example. 光信号処理装置の概念図である。It is a conceptual diagram of an optical signal processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 光路変換ミラー
2a、2b、2c 支持体
3a、3b 固定台座
4 ヒータ
5 ヒータ駆動電源
10 制御手段
11 AWG
12、52 集光レンズ
13、53 信号処理素子
14、54 ミラー
17、17a、17b 温度センサ
20 光信号処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical path conversion mirror 2a, 2b, 2c Support body 3a, 3b Fixed base 4 Heater 5 Heater drive power supply 10 Control means 11 AWG
12, 52 condenser lens
13, 53 Signal processing element 14, 54 Mirror 17, 17a, 17b Temperature sensor 20 Optical signal processing device

Claims (8)

光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離し、各波長の光信号に対して信号処理を行なう光信号処理装置において、
光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、
前記分光手段上または近傍に配置され、前記分光手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記分光手段から出射した前記光信号を集光させる集光手段と、
前記集光手段により集光された前記光信号を変調する信号処理手段と、
前記分光手段と前記集光手段との間の光路中に配置され、前記光信号の光路を折り曲げる光路変換手段であって、前記光路変換手段の位置を固定する第1の支持体および第2の支持体を含む複数の支持体を有し、前記複数の支持体の内の少なくとも1つの支持体の近傍には、その長さを加熱もしくは冷却により変化させる温度可変手段が配置され、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記温度可変手段により前記少なくとも1つの支持体の長さを変化させて前記光路変換手段の位置または形状を変位させ、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光路変換手段を介する前記光信号の光路を折り曲げることと
を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
In an optical signal processing device that splits an optical signal into a plurality of optical signals of different wavelengths and performs signal processing on the optical signals of each wavelength,
A spectroscopic means for splitting a plurality of optical signals having different wavelengths at an emission angle according to the wavelength of the optical signal;
A temperature detecting means disposed on or near the spectroscopic means for detecting the temperature of the spectroscopic means;
Condensing means for condensing the optical signal emitted from the spectroscopic means;
Signal processing means for modulating the optical signal collected by the light collecting means;
An optical path conversion unit disposed in an optical path between the spectroscopic unit and the light collecting unit, and which bends the optical path of the optical signal, the first support and the second support fixing the position of the optical path conversion unit A plurality of supports including a support, and in the vicinity of at least one of the plurality of supports, temperature varying means for changing the length by heating or cooling is disposed, and the temperature detection Based on the temperature detected by the means, the temperature variable means changes the length or the shape of the optical path changing means by changing the length of the at least one support, and the temperature dependence of the emission angle of the spectroscopic means An optical signal processing apparatus comprising: bending an optical path of the optical signal via the optical path conversion means so as to cancel out the characteristics.
前記2以上の支持体の内の少なくとも1つの支持体は、残りの支持体と長さの異なるまたは熱膨張率の異なる支持体であり、前記長さの差または熱膨張率の差によって生ずる前記光路変換手段の位置または形状の温度に依存した変位が、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光路変換手段を介する前記光信号の光路を折り曲げることを特徴とする請求項1に記載の光信号処理装置。   At least one of the two or more supports is a support having a different length or a different coefficient of thermal expansion from the remaining supports, and the difference caused by the difference in the length or the coefficient of thermal expansion. The optical path of the optical signal passing through the optical path converting means is bent so that the displacement depending on the temperature of the position or shape of the optical path converting means cancels the temperature dependence of the emission angle of the spectroscopic means. The optical signal processing apparatus according to claim 1. 前記分光手段の前記出射角度の温度変動を相殺する前記温度可変手段により与える加熱または冷却熱量データを記憶し、前記温度検出手段からの温度表示信号および前記記憶されたデータに基づいて、前記温度可変手段の加熱または冷却熱量を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の光信号処理装置。   Heating or cooling calorie data given by the temperature varying means that cancels temperature fluctuations of the emission angle of the spectroscopic means is stored, and the temperature variable based on the temperature display signal from the temperature detecting means and the stored data The optical signal processing apparatus according to claim 1, further comprising control means for controlling a heating or cooling heat amount of the means. 前記温度可変手段の近傍に前記支持体の温度を検出する第2の温度検出手段をさらに備え、前記第1の温度検出手段および前記第2の温度検出手段からの各温度表示信号ならびに前記記憶されたデータに基づいて、前記温度可変手段を制御することを特徴とする請求項3に記載の光信号処理装置。   Second temperature detection means for detecting the temperature of the support in the vicinity of the temperature variable means is further provided, and each temperature display signal from the first temperature detection means and the second temperature detection means is stored and stored. 4. The optical signal processing apparatus according to claim 3, wherein the temperature variable means is controlled based on the data. 前記光路変換手段は、2つの支持体により保持されたミラーまたは2つの支持体により保持されたプリズムであることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の光信号処理装置。   5. The optical signal processing apparatus according to claim 1, wherein the optical path changing means is a mirror held by two supports or a prism held by two supports. 光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して信号処理を行なう光信号処理装置において、
光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、
前記分光手段上または近傍に配置され、前記分光手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記分光手段から出射した前記光信号を集光させる集光手段と、
前記集光手段により集光された前記光信号を変調する信号処理手段とを備え、
前記分光手段は、その位置を固定する第1の支持体および第2の支持体を含む複数の支持体を有し、前記複数の支持体の内の少なくとも1つの支持体には、その支持体の長さを加熱または冷却により変化させる温度可変手段を含み、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記温度可変手段により前記少なくとも1つの支持体の長さを変化させて前記分光手段の位置を変位させることによって、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺することを特徴とする光信号処理装置。
In an optical signal processing device that splits an optical signal into a plurality of optical signals of different wavelengths and performs signal processing on the optical signals of each wavelength,
A spectroscopic means for splitting a plurality of optical signals having different wavelengths at an emission angle according to the wavelength of the optical signal;
A temperature detecting means disposed on or near the spectroscopic means for detecting the temperature of the spectroscopic means;
Condensing means for condensing the optical signal emitted from the spectroscopic means;
Signal processing means for modulating the optical signal collected by the light collecting means,
The spectroscopic means has a plurality of supports including a first support and a second support that fix the position, and at least one of the plurality of supports includes the support. Temperature varying means for changing the length of the at least one support by the temperature varying means based on the temperature detected by the temperature detecting means, and the spectroscopic means. The optical signal processing apparatus is characterized in that the temperature dependence of the emission angle of the spectroscopic means is canceled by displacing the position of the light beam.
前記2以上の支持体の内の少なくとも一方の支持体は、他方の支持体と異なる長さまたは異なる熱膨張率を有し、前記支持体間の長さの差または熱膨張率の差によって生ずる前記分光手段の位置の温度に依存した変位によって、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺することを特徴とする請求項6に記載の光信号処理装置。   At least one of the two or more supports has a length different from that of the other support or a different coefficient of thermal expansion, and is caused by a difference in length or a coefficient of thermal expansion between the supports. The optical signal processing apparatus according to claim 6, wherein the temperature dependence of the emission angle of the spectroscopic means is canceled by a displacement depending on the temperature of the position of the spectroscopic means. 前記分光手段は、AWGであることを特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載の光信号処理装置。   8. The optical signal processing apparatus according to claim 1, wherein the spectroscopic means is an AWG.
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