JP4653783B2 - Optical signal processing device - Google Patents

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本発明は、光信号処理装置に関する。 The present invention relates to an optical signal processing device. より詳細には、偏光分離構造を持つ導波路および空間光学型光回路に関する。 More particularly, to a waveguide and free space optical type optical circuit having a polarization separation structure.

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。 Speed ​​optical communication network, the process proceeds large capacity, wavelength division multiplexing (WDM: Wavelength Division Multiplexing) is also increasing demand for optical signal processing device typified by a processing of the transmission signals. 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。 For example, the ability to route switching the multiplexed optical signal between the nodes is requested. 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。 Light - without going through electrical conversion, by performing path changing while the optical signals, speed of the optical signal processing device has been promoted.

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)の開発研究が進めれている。 On the other hand, from the viewpoint of miniaturization and integration of signal processing apparatus, a waveguide type optical circuit (PLC: Planar Lightwave Circuit) Development of is promoted. PLCでは、例えばシリコン基板上に石英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。 In PLC, for example, on a silicon substrate to form a core in which the silica glass as a material to integrate various functions into a single chip, high optical functional device reliability with low loss is realized. 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。 Furthermore, complex optical signal processing part that combines a plurality of PLC chips and other optical functional component (device) 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。 For example, Patent Document 1, in combination waveguide type optical circuit including AWG and (PLC) spatial modulation element such as a liquid crystal element, an optical signal processing apparatus is disclosed. 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。 More specifically, PLC arranged symmetrically around the liquid crystal element, a wavelength blocker consisting of collimating lens beginning, wavelength equalizer, the study of such dispersion compensator has been promoted. 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。 These optical signal processing device, for a plurality of optical signals having different wavelengths, for optical signal processing independently for each wavelength.

図8は、光信号処理装置の一例を概念図で示したものである。 Figure 8 is a diagram showing an example of an optical signal processing device in the conceptual view. 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。 In this optical signal processing device, optical signals are input and output via the spectroscopic element 51. 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。 Spectroscopic element 51, a plurality of optical signals having different wavelengths are demultiplexed at the exit angle θ in accordance with the wavelength. 分波された光信号は、集光レンズ52へ向かって出射する。 Demultiplexed optical signals is emitted toward the condenser lens 52. 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の所定の位置の各集光点に集光される。 Optical signal condensed by the condensing lens 52, in response to emission angle theta, intensity-modulated, is focused on the focal point of a predetermined position of the signal processing device 53 having a function of phase modulation or deflection . すなわち、入力光信号の波長に応じて、光信号は信号処理素子の異なる位置に集光されることに留意をされたい。 That is, depending on the wavelength of the input optical signal, the optical signal should be to noted that the condensed at different positions of the signal processing device. 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。 The signal processing element 53, for example, a liquid crystal device comprising a plurality of elements elements (pixels), and the like. 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、所定の信号処理機能が実現される。 The control of such transmittance of each element device, the optical signals of each wavelength are subjected to such intensity modulation, predetermined signal processing functions are implemented. 信号処理を受けた光信号は、ミラー54で反射されて進行方向を反転させる。 Light signal subjected to signal processing inverts the traveling direction is reflected by the mirror 54. 光信号はさらに集光レンズ52を通って、再び分光素子51において合波される。 Optical signal further passes through the condenser lens 52, it is multiplexed in the spectral element 51 again. 一般によく知られているように、分光素子51は、進行方向によって光信号を合波することもできる。 As generally well known, the spectral element 51 can also combine the optical signal by the traveling direction. 合波された各波長の光信号は、再び出力光として、光信号処理装置外へ出力される。 Optical signals of each wavelength are multiplexed is output again as output light, to the optical signal processing device outside.

図8において、分光素子51は概念的に示したものであり、光信号の波長に応じて分波および合波をできるものであれば良い。 8, the spectral element 51 is conceptually shows, as long as it can demultiplexing and the multiplexing in accordance with the wavelength of the optical signal. 例えば、分光素子には、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。 For example, the spectral element, a grating, a prism, an array waveguide diffraction grating (AWG: Arrayed Waveguide Grating), and the like. 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。 Signal processing elements, those capable of modulating the intensity or phase or intensity and phase of the optical signal, or as long as capable of deflecting the traveling direction of the optical signal. 例えば、信号処理素子には、液晶素子、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー、非線形結晶などがある。 For example, the signal processing device, a liquid crystal element, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror, there is a non-linear crystal.

図8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。 Optical signal processing apparatus shown in FIG. 8, by folding the optical signal by using the mirror, which is configured to perform both the demultiplexing and multiplexing of optical signals by a single spectral element. この構成は、一般に反射型と呼ばれている。 This configuration is generally called a reflective type. 波長ブロック等の光信号処理を行なう装置は、この構成だけに限られない。 Apparatus for performing optical signal processing such as wavelength blocks is not limited to this configuration. 例えば、図8のミラーを使用せずに、信号処理素子を対称軸の位置とし、入射光路軸の延長線上であって入射系の反対側に、もう1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。 For example, without using the mirror of FIG. 8, a signal processing device and the position of the symmetry axis, on the opposite side of the incident system a on the extension of the incident light path axis, the emission system consisting of another lens and the spectral element the placed configurations are possible. 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。 This configuration via separate incident system and exit system, a demultiplexing and performs multiplexing configuration of each optical signal is called a transmission type. さらに、図8の装置構成において、ミラーの向きを変えることによって、任意の位置に配置された、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。 Further, the device structure of FIG. 8, by changing the orientation of the mirror, which is disposed at an arbitrary position, it is also possible configuration for performing multiplexing of the optical signals by emitting system consisting of another lens and the spectral element. 例えば、ミラーの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。 For example, the reflecting surface of the mirror is inclined 45 degrees to the incident light path of the optical signal, it is also possible to configure the emission system by the lens and the spectral elements arranged in a direction perpendicular to the incident light path. また、信号処理素子が偏向機能を持つ場合は、出射系を複数備えることもできる。 Further, when the signal processing device has a deflecting function it may also be provided with a plurality of exit system.

図8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。 8, the spectral element 51 and the condenser lens 52 is disposed before apart by the focal length FFL, the signal processing device 53 and the condenser lens 52 is arranged apart by a rear focal length BFL. 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。 Focus of the light condensed by the condensing lens 52, must be on the surface of the mirror 54 at all wavelengths used. 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。 Deviates from the mirror surface, the problem occurs that results in a coupling loss between the input and output light. 同時に、集光された光信号の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。 At the same time, since the beam spot diameter of the condensed light signal increases, there is a problem that the wavelength resolution is reduced.

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ために、空間的に周期的な構造を備えている必要がある。 Further, the signal processing device 53, in order to selectively modulate each wavelength of the optical signal, must be provided with a spatially periodic structure. 例えば、信号処理素子53が液晶素子の場合、液晶素子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合わせて設計されなければならない。 For example, when the signal processing device 53 is a liquid crystal element, structural elements elements of the liquid crystal element, must be designed in accordance with the optical characteristics of the spectral 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に集光レンズの焦点距離を乗じたものに従うことが知られている。 More specifically, the wavelength dependency of the focusing position on the signal processing device is known to follow multiplied by the focal length of the condenser lens to the angular dispersion value of the spectral element. 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。 Wavelength dependency of the focusing position is also called a linear dispersion value of the spectroscopic optical system. 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。 Linear dispersion value of the optical system is determined by the spectroscopic element and the condenser lens, the linear dispersion value used in the construction design of the signal processing device, it is necessary to match well. 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。 If there is a deviation between these linear dispersion value, the actual focal position of the optical signal is signal individual elements elements of the processing element (e.g., a liquid crystal shutter element in pixels) do not coincide with the position of the. この不一致のため、処理される光信号の波長誤差が生じる。 For this discrepancy, the wavelength error of the optical signal to be processed is generated.

特開2002−250828号公報(第16頁、19頁、第20図、第27図、第29D図など) JP 2002-250828 JP (16 pages, 19 pages, Figure 20, Figure 27, like the 29D view) 特開2004−239991号公報 JP 2004-239991 JP 特表2003−036345号公報 JP-T 2003-036345 JP 米国特許第6、714、743号明細書 US Pat. No. 6,714,743

しかしながら、従来の光信号処理装置では、分光素子が持つ分波特性に偏波依存性の問題があった。 However, the conventional optical signal processing apparatus, there is polarization dependency issues demultiplexing property possessed by the spectroscopic element. 例えば、分光素子のAWGにおいては、AWG内を伝播する光信号がTEモードかTMモードかによって、分波特性が異なる。 For example, in the AWG of the spectral element, the optical signal propagating in the AWG depending on whether the TE mode or the TM mode, demultiplexing characteristics are different. PLC構成によって実現されるAWGの導波路基板としては、シリコンウェハが用いられる。 The waveguide substrate of the AWG implemented by PLC configuration, the silicon wafer is used. シリコンウェハの上に形成する導波路材料には石英系ガラスが用いられている。 The waveguide material is formed on the silicon wafer silica-based glass is used. 導波路基板のシリコンと導波路材料の石英系ガラスとの間には熱膨張差があり、製造時に高温から室温に冷却する過程で内部残留応力が発生する。 Between the silica glass between the silicon and the waveguide material of the waveguide substrate has a thermal expansion difference, the internal residual stress is generated in the process of cooling to room temperature from the high temperature at the time of manufacture. この結果、アレイ導波路内に応力による0.0002程度の導波路複屈折が生じる。 As a result, 0.0002 about the waveguide birefringence by stress generated in the arrayed waveguide. この導波路複屈折は、基板と垂直な電界を有するTMモードの透過中心波長を、基板に平行な電界を有するTEモードの透過中心波長に比べて、長波長側にシフトさせる。 The waveguide birefringence, the transmission center wavelength of the TM mode having a substrate and electric field perpendicular, compared to the transmission center wavelength of the TE mode having an electric field parallel to the substrate, is shifted to the long wavelength side. すなわち、偏波依存性によって、透過中心波長の波長シフトが生じる(特許文献3を参照)。 That is, the polarization dependence, wavelength shift of the transmission center wavelength results (see Patent Document 3).

図8で示した光信号処理装置は、空間変調素子を組み合わせた光学系を含んでいる。 Optical signal processing apparatus shown in FIG. 8 includes an optical system that combines a spatial modulation element. このために、上述の偏波依存性は、異なる偏波間での分光素子からの出射角度の差として現れる。 Therefore, the polarization dependence of the above appears as the difference in exit angle from the spectral element with different polarizations. より具体的には、光信号処理装置が処理を行なう通信帯域の中心波長において、AWG端から出射されるTEモードの光信号の出射角度θ TEとTMモードの光信号の出射角度θ TMとの差異PDθ(Polization Dependent θ)として、次式で定義することができる。 More specifically, at the center wavelength of the communication band optical signal processing device performs the processing, the exit angle theta TM of the emission angle theta TE and TM modes of the optical signal of the TE mode of the optical signal emitted from the AWG end as the difference PDθ (Polization Dependent θ), it can be defined by the following equation.
PDθ=θ TE ― θ TM式(1) PDθ = θ TE - θ TM formula (1)

図8を再び参照すると、上述のPDθに起因して、同じ波長の光信号であるにもかかわらず、偏波によって信号処理素子上の異なる位置に集光する。 Referring again to FIG. 8, due to the above PDshita, despite the optical signal of the same wavelength is focused at different positions on the signal processing device by polarization. すなわち、同じ波長の光信号であるのに、TMモードの光信号成分とTMモードの光信号成分とは、それぞれ異なる位置に集光する。 That is, although an optical signal of the same wavelength, the optical signal component and a TM mode of the optical signal component of the TM mode, condensed at different positions. 以下、このPDθの問題について、さらに詳細に説明する。 Hereinafter, problems about this PDshita, will be described in more detail.

図9は、PDθにより生じる問題をより詳細に説明する図である。 Figure 9 is a diagram for explaining a problem caused by PDθ more detail. 図9は、透過型の光信号処理装置の構成と動作を示している。 Figure 9 shows the configuration and operation of the transmission type optical signal processing device. 信号処理素子は、所定の偏波の光信号に対して変調作用を及ぼすことができる素子をいう。 Signal processing element refers to a device which can exert a modulating effect for a given polarization of the optical signal. このような信号処理素子には、例えば、液晶素子、非線形光学結晶などがある。 Such signal processing device, for example, a liquid crystal element, there is a non-linear optical crystal. ここで液晶素子について、所定の偏光状態であるTMモードの光信号に対してのみ強度変調を行なう必要がある場合を考える。 Here consider the case where the liquid crystal element, it is necessary to perform only the intensity modulation for the TM mode of the optical signal is a predetermined polarization state. 図9aは、AWGによる分光平面を垂直に見た上面図である。 Figure 9a is a top view of the spectral plane by AWG vertically. z軸は、光信号の進行方向の軸であり、x軸は、レンズ面と平行で光学系の主光路軸に垂直な軸である。 z-axis is a traveling direction of the axis of the optical signals, x-axis is an axis perpendicular to the main optical path axis of the lens surface and parallel optics. 図9bは、側面図であり、y軸はAWGの厚み方向である。 Figure 9b is a side view, y-axis is the thickness direction of the AWG. 見やすくするために、y軸方向は拡大して表示されていることに注意されたい。 For clarity, y-axis direction is noted that it is displayed in an enlarged.

図9に示した光信号処理装置は、第1のAWG61、第1のAWG61の出射端に配置され光信号を平行光にするシリンドリカルレンズ62、シリンドリカルレンズ62からの出射光を偏波成分別に分離する偏波分離素子63、分離された一方の偏波成分の光信号の偏波状態を回転させる偏波回転素子64を含む。 Optical signal processing apparatus shown in FIG. 9, first AWG61, a cylindrical lens 62 to the optical signal is disposed on the exit end of the first AWG61 into parallel light, separating the light emitted from the cylindrical lens 62 by polarization components polarization separation element 63 which comprises a polarization rotation element 64 for rotating the polarization state of the optical signal of the separated one of the polarization components. 偏波分離素子63により、第1のAWG61からの出射光は、TEモード成分を起源とする光路72およびTMモード成分を起源とする光路73に分離される。 The polarization separation element 63, light emitted from the first AWG61 is separated into the optical path 73 originating from optical path 72 and TM mode component originating from TE mode component.

偏波成分別に分離された各々の光信号は、第1の集光レンズ65により集光され、信号処理素子66により変調を受ける。 Each of the optical signal separated by the polarization component is converged by a first condenser lens 65 receives the modulated by the signal processing device 66. さらに、信号処理素子66を透過した光信号は第2の集光レンズ67によりコリメートされる。 Further, the optical signal transmitted through the signal processing device 66 is collimated by the second condenser lens 67. コリメートされた光信号のうち、光路73の光信号は、第2の偏波回転素子68を経て、第2の偏波分離素子69、さらに第2のシリンドリカルレンズを進み、第2のAWG71の入射端に入力される。 Of the collimated optical signal, the optical signal of the optical path 73 passes through the second polarization rotation element 68, the second polarization separating element 69 proceeds further second cylindrical lens, incidence of second AWG71 is input to the end. 一方、光路72の光信号は、第2の偏波回転素子68を経由せずに、第2のAWG71に入力されることに留意されたい。 On the other hand, the optical signal of the optical path 72 without passing through the second polarization rotation element 68, it should be noted that the input to the second AWG71. 図9bの側面図によれば、偏波分離素子63、69および偏波回転素子64、68は、光路72および光路73の光信号がそれぞれ1回だけ偏波変換されるようなy軸方向の位置関係で配置されている。 According to the side view of FIG. 9b, the polarization separation element 63, 69 and the polarization rotation element 64, 68, the optical signal of the optical path 72 and the optical path 73 in the y-axis direction as the polarization conversion once only They are arranged in a positional relationship. また、本光信号処理装置の空間光学系は、信号処理素子66を中心として、左右対称に構成されている。 Further, the spatial optical system of the optical signal processing device, about the signal processing device 66 is constructed symmetrically.

上述の構成の光信号処理装置においては、偏波分離素子63、69によって、光信号を偏波成分別に分離するとともに、偏波回転素子64、68によってTEモード光信号をTMモード光信号に変換している。 In the optical signal processing apparatus of the above-described configuration, the polarization separation element 63, 69, as well as separates the optical signal by polarization components, the TE mode light signal TM mode light signal by the polarization rotation element 64, 68 converts doing. 光信号の一部の偏波成分を変換し、光信号をTMモード成分のみからなる光信号へ変換することによって、信号処理素子66は所定の偏波(TMモード)の光信号に対して変調作用を及ぼすことができる。 Converting a part of the polarization component of the optical signal, modulates the optical signal by converting into an optical signal consisting of only the TM mode component, the signal processing device 66 for the light signals of predetermined polarization (TM mode) it is possible to exert an effect. このように偏波成分ごとに異なる光路を形成して信号処理を行なう光学系構成を、偏光分離構造とも呼ぶ。 Thus the optical system configuration for performing different optical paths formed by the signal processing for each polarization component, also referred to as a polarization splitting structure.

図9における光路72の光信号は、第1のAWG61の端面(z1点)から出射するTEモード光である。 Optical signal of the optical path 72 in FIG. 9 is a TE mode light to be emitted from the end face of the first AWG61 (z1 points). z1点では、TEモードの光信号が出射する光路72とTMモードの光信号が出射する光路73との間で、各光信号の出射角度にPDθの差異があることに注目されたい。 In z1 points, between the optical path 73 to an optical signal of the optical path 72 and the TM mode light signal TE mode emitted is emitted, it should be noted that the exit angles of the optical signal is a difference of PDshita. 光路72のTEモード光信号は、偏波回転素子64を通ると、z2点からは破線で表されたTMモードの光信号に変換されて、TMモードの光信号として第2のAWG71の入射端(z4点)に入射する。 TE mode light signal in the optical path 72 when passing through the polarization rotation element 64, from z2 point is converted into the optical signal of the TM mode by a broken line, the entrance end of the second AWG71 as an optical signal of the TM mode incident on the (z4 points). 一方、光路73の光信号は、偏波分離素子62によってy軸方向に分離されるが、x−z面内では、集光レンズ65(z3点)まで直進する。 On the other hand, the optical signal of the optical path 73, but are separated in the y-axis direction by the polarization separation element 62, in the x-z plane, straight to the condenser lens 65 (z3 points). すなわち、PDθの出射角度差を維持したまま、集光レンズ65に入射する。 That is, while maintaining the emission angle difference PDshita, incident on the condensing lens 65.

しかしながら、このような偏光分離構造を持つ光学系構成においては、次の問題点がある。 However, in the optical system configuration having such a polarization separation structure, it has the following problems. 第1の問題点は、図9aよりわかるように、2つの光路72、73を進む光信号が、それぞれ信号処理素子66上の異なる位置x 1 、x 2に集光していることである。 The first problem, as can be seen from FIG. 9a, the optical signal traveling two optical paths 72 and 73, is that the beam is condensed at different positions x 1, x 2 on the respective signal processing elements 66. 本信号処理装置では、光信号の波長に応じて、信号処理素子66のx軸方向に配列された複数の異なるピクセルの位置にそれぞれ光信号が集光されることで、波長選択的に信号処理を行なわれる。 In the signal processing device, depending on the wavelength of the optical signal, that each optical signal to the position of a plurality of different pixels arranged in the x-axis direction of the signal processing device 66 is focused, the wavelength selective signal processing a is carried out. 光路72および光路73は共に同一波長の光信号の光路であるので、信号処理素子66の同一点に集光する必要がある。 Since the optical path 72 and optical path 73 are both optical paths of the optical signals of the same wavelength, it is necessary to condense the same point of the signal processing device 66. しかし、PDθのために、信号処理素子66の異なる位置x 1 、x 2にそれぞれ集光することと成る。 However, because of the PDshita, so that the respectively condensing at different positions x 1, x 2 of the signal processing device 66. これは、集光点が大きく広がってしまうの同じである。 This is the same the focal point is noticeably wider. したがって、信号処理素子による変調機能の精度は低下し、光信号処理装置の信号処理の波長分解能を低下させてしまう。 Therefore, the accuracy of the modulation function by the signal processing device decreases, thereby reducing the wavelength resolution of the signal processing of the optical signal processing device.

第2の問題点は、光路72を進む光信号が、z1点でTEモード光信号としてAWGから出射したにもかかわらず、z4点ではTMモード光信号として「TEモードの入射角」でAWGへ入射することである。 The second problem, the optical signal traveling the optical path 72, even though emitted from AWG as TE mode light signal z1 point, the AWG in the "angle of incidence of the TE mode" as TM mode light signal in z4 points it is to incident. 第2のAWG71への入射角度(出射角度)にPDθの不整合があるため、光路72の光信号は、PDθに起因する光結合損失が発生する。 Since the incident angle (emission angle) of the second AWG71 inconsistencies of PDshita, the optical signal of the optical path 72, the optical coupling loss due to PDshita occurs. 同様に、光路73を進む光信号は、z1点でTMモード光信号としてAWGから出射したにもかかわらず、z4点ではTEモード光信号として「TMモードの入射角」でAWGへ入射する。 Similarly, the light signal traveling the optical path 73, despite emitted from AWG as TM mode light signal z1 point, entering the AWG in "angle of incidence of the TM mode" as TE mode light signal in z4 points. したがって、光路73の光信号についても同様に、PDθに起因する光結合損失が発生する。 Therefore, Similarly, the optical signal of the optical path 73, the optical coupling loss due to PDθ occurs. この第2の問題は、反射型の構成の光信号処理装置においても生じる。 The second problem also occurs in the reflection-type optical signal processing device configured as.

従来、上述のAWG偏波依存性(複屈折)に起因するPDθの問題点を解決するために、PDθを補償する方法が検討されてきた。 Conventionally, in order to solve the problems of PDθ due to the above-described AWG polarization dependence (birefringence), a method of compensating for PDθ have been studied. 例えば、非特許文献1、特許文献3、特許文献4のような技術があった。 For example, Non-Patent Document 1, Patent Document 3, there is technology of Patent Document 4.

図10は、偏波ダイバーシティを用いた第1の従来技術の光信号処理装置の構成を示す図である。 Figure 10 is a diagram showing a configuration of a first prior art optical signal processing apparatus using polarization diversity. 詳細は、非特許文献1に開示されている。 Details are disclosed in Non-Patent Document 1. 詳細は述べないが、非特許文献1には、光信号処理装置の外部に構成部品を備え、TMモードの光信号だけで装置を動作させることにより、AWGにおいて発生する偏波依存性を回避する技術が開示されている。 Details are not mentioned, Non-Patent Document 1, provided with outside components of the optical signal processing apparatus, by operating the apparatus by an optical signal of the TM mode, to avoid the polarization dependence occurs in AWG techniques have been disclosed. 図10には、透過型構成の光信号処理装置が記載されており、図9と同じ要素には同じ符号がつけられている。 Figure 10 is a transmission type configuration of the optical signal processing apparatus is described, the same reference numerals are attached to the same elements as FIG. 相違点について説明すれば、光信号処理装置の外部に、サーキュレータ74、偏波スプリッタ75、および偏波保持ファイバー76a、76bを設けているところに特徴がある。 To describe the differences, to the outside of the optical signal processing apparatus, a circulator 74, is characterized in that the polarization splitter 75, and the polarization maintaining fiber 76a, a 76b provided. 光信号は、サーキュレータ74の2つの端子から入力し出力する。 Optical signal, and outputs the input from the two terminals of the circulator 74.

この構成によれば、光信号処理装置内の光学系ではTMモードの光信号(片偏波)のみで動作しているので、AWG等の偏波依存性の影響を受けない。 According to this arrangement, since an optical system of the optical signal processing device is operating only in the TM mode of the optical signal (Katahen wave) does not receive the polarization dependence of the influence of the AWG or the like. しかし、光信号処理装置の外部に追加的な構成部品が必要となり構成は複雑であり、コスト高となる。 However, additional components are required structure outside the optical signal processing apparatus is complex and costly. さらには、原理的に反射型の構成の光信号処理装置に適応できないという大きな欠点を持つ。 Furthermore, with the major drawback that it can not adapt to the optical signal processing device principle reflective configuration. 反射型に装置を構成できないため、構成要素は反射型構成の装置の2倍の数だけ必要となる。 Since the reflection type can not configure devices, components needed for the number of 2 times the unit of the reflection type configuration. また、図10に示した構成は、複数の出射系を備える装置にも適用できない。 Further, the configuration shown in FIG. 10, not also be applied to apparatus having a plurality of exit system.

図11は、AWGの偏波依存性を改善した第2の従来技術の光信号処理装置の構成図である。 Figure 11 is a block diagram of the optical signal processing apparatus according to the second prior art to improve the polarization dependence of the AWG. 詳細は、特許文献3に開示されている。 Details are disclosed in Patent Document 3. 構成は、図9に示した光信号処理装置とほとんど同一の偏光分離構造なので、説明は省略する。 Configuration, since almost the same polarization splitting structure as the optical signal processing apparatus shown in FIG. 9, description will be omitted. 図11aは、上面図であり、図11bは側面図である。 Figure 11a is a top view, FIG. 11b is a side view. 図11bより、光信号の経路をTEモードとTMモードとに分ける偏光分離構造であることがわかる。 From FIG. 11b, it can be seen that the path of the optical signal is polarization splitting structure divided into a TE mode and the TM mode.

図9に示した光信号処理装置の構成との相違点は、各AWG61、71上にそれぞれλ/2板80、81を備えていることである。 Configuration and the differences of the optical signal processing apparatus shown in FIG. 9 is that it includes a lambda / 2 plate 80 and 81 respectively on each AWG61,71. AWG上にλ/2板80、81を形成することによって、それぞれのAWG61、71自体の偏波依存性を解消する。 By forming a lambda / 2 plate 80, 81 on the AWG, to eliminate the polarization dependence of each AWG61,71 itself. PDθ=0とすることにより、図11aにおいてAWGの分光平面を含む面内(x−z面)では、空間光学系におけるTEモード光信号の光路77bとTMモード光信号の光路77aとは完全に一致する。 With PDθ = 0, the plane (x-z plane) including a spectral plane of the AWG in FIG 11a, completely the light path 77a of the optical path 77b and the TM mode light signal TE mode light signal in the spatial optical system match. したがって、信号処理素子上の集光点は、x軸上で偏波モードに関係なく一点x 0に重なり、光信信号処理装置の波長分解能は低下しない。 Therefore, the focal point of the signal processing element overlaps at one point x 0 regardless of the polarization mode on the x-axis, the wavelength resolution of the Mitsunobu signal processing apparatus is not lowered. しかしながら、AWG61、71の光導波路の中点にそれぞれλ/2板80、81を形成する必要がある。 However, it is necessary to form the respective lambda / 2 plate 80 and 81 to the midpoint of the optical waveguide AWG61,71. このため、AWG自体の製作に複雑なプロセスを必要とし、製造コストも増える。 Therefore, it requires complex processes for the fabrication of AWG itself, also increases manufacturing costs. さらには、λ/2板80、81をアレイ導波路の途中に挿入する構造であるため、AWGにおいて発生する過剰損失が増加する。 Furthermore, since a structure of inserting a lambda / 2 plate 80, 81 in the middle of the arrayed waveguide, the excess loss increases occurring in AWG.

以上述べたように、単一の偏波モード光信号に対して信号処理素子を用いて信号処理を行なう場合、従来の構成の光信号処理装置においてPDθを補償する方法は、複雑で高価であった。 As described above, when performing signal processing using the signal processing device for a single polarization mode optical signal, the method of compensating for PDθ in the optical signal processing device in the conventional structure, a complicated and expensive It was. 偏波ダイバーシティを使用する方法は、装置構成が複雑であり、反射型の構成もしくは複数の出射系を備える装置構成を実現できない問題点があった。 How to use polarization diversity, the apparatus configuration is complicated, there is a problem that can not be realized an apparatus configuration including a reflective structure or a plurality of exit system. さらに、AWG内にλ/2板を形成する方法では、AWG自体の製造の困難さや製造コストの増加、さらには過剰損失の増加の問題点があった。 Further, in the method of forming a lambda / 2 plate in the AWG, it increased difficulty and production cost for manufacturing the AWG itself, further has a problem of an increase in excess loss.

より簡単で低コストにPDθを補償した光信号処理装置が望まれている。 Optical signal processing apparatus has been compensated for PDθ easier and more low cost.

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であって、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、前記分光手段からの出射光を異なる2つの偏波モード成分の光信号に分離する偏波分離手段と、前記偏波分離手段から分離され第1の光路を進む第1の偏波モード成分の光信号の光路を屈折させて、前記偏波分離手段から分離され第2光路を進む第2の偏波モード成分の光信号の光路と、屈折後の前記第1の光路とを平行にする光路屈折手段と、前記第1の光路の光信号および前記第2の光路の光信号を集光させる集光手段と、前記集光された光信 The present invention, in order to achieve the above object, the invention according to claim 1, with and dispersing the light signal into a plurality of optical signals of different wavelengths, the signal on the optical signal of each wavelength a process optical signal processing apparatus for performing, at the exit angle corresponding to the wavelength of the optical signal, a spectroscopic means for splitting the plurality of optical signals having different wavelengths, the two polarization light emitted different from the spectroscopic means a polarization separating means for separating the optical signal of the mode components refracts the optical path of the first polarization mode component of the optical signal traveling a first optical path being separated from said polarization separating means, the polarization separating means the optical path of the second polarization mode component of the optical signal traveling a second optical path separated from an optical path refraction means for collimating said first optical path after refraction, said first optical path of the optical signal and the a condensing means for condensing the optical signal of the second optical path, Mitsunobu which is the focused beam を変調する信号処理手段とを備えていることを特徴とする光信号処理装置である。 An optical signal processing apparatus characterized by comprising a signal processing means for modulating.

請求項2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であって、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、前記分光手段からの出射光を異なる2つの偏波モード成分の光信号に分離する偏波分離手段と、前記偏波分離手段から分離され第1の光路を進む第1の偏波モード成分の光信号と前記偏波分離手段から分離され第2の光路を進む第2の偏波モード成分の光信号とを集光させる集光手段と、前記集光手段を通過した前記第1の偏波モード成分の光信号の前記第1の光路を屈折させて、前記分光手段により分光される光信号の光路で形成される分光面内において、屈折後の前記第1の光路と前記第2の光路 The invention of claim 2 is to disperse the optical signal into a plurality of optical signals of different wavelengths, an optical signal processing device for performing signal processing on an optical signal of each wavelength, the wavelength of the optical signal in outgoing angle corresponding, a spectroscopic means for spectrally into a plurality of optical signals having different wavelengths, and polarization separating means for separating the optical signal of the two polarization mode components having different light emitted from said spectroscopic means, said polarization collecting the optical signals of the second polarization mode component traveling through the second optical path is separated from the optical signal and the polarization splitting means in the first polarization mode component traveling through the first optical path is separated from the wave separating means a condensing means for optically refracts the first optical path of the optical signal of the first polarization mode component that has passed through the focusing means, is formed in the optical path of the optical signal is split by the spectral means that in the spectral plane, the first optical path and said second optical path after refraction を一致させる光路屈折手段と、前記光路屈折手段により屈折された前記第1の光路を進む光信号ならびに前記第2の光路を進む光信号を変調する信号処理手段とを備えることを特徴とする光信号処理装置である。 An optical path refraction means for matching the light, characterized in that it comprises a signal processing means for modulating the optical signal and an optical signal traveling through the second optical path proceeds the first light path is refracted by the optical path refraction means a signal processing unit.

請求項3の発明は、請求項2に記載の光信号処理装置であって、前記集光手段を通過した前記第2の光路の光信号に対して、前記光路屈折手段に起因する光軸方向の焦点位置の変動を相殺する焦点距離調整手段をさらに備えることを特徴とする。 The invention according to claim 3, the optical signal processing device according to claim 2, with respect to the optical signal of the second optical path that has passed through the focusing means, the optical axis direction caused by the optical path refraction means and further comprising a focal length adjustment means to offset the variation of the focal position of the.

請求項4の発明は、請求項2または3いずれかに記載の光信号処理装置であって、前記光路屈折手段は、平行ガラス板であることを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention, an optical signal processing device according to claim 2 or 3, wherein the optical path refraction means, characterized in that it is a parallel glass plate.

請求項5の発明は、請求項2または3いずれかに記載の光信号処理装置であって、前記光路屈折手段および前記焦点距離調整手段は、それぞれ平行ガラス板であり、2つの平行ガラス板の相対角度を調整することにより前記第1の光路の集光点と前記第2の光路の光信号の集光点とを前記分光面内において一致させることを特徴とする。 The invention of claim 5 is an optical signal processing device according to claim 2 or 3, wherein the optical path refraction means and the focal length adjusting means are each parallel glass plates, the two parallel glass plates by adjusting the relative angle, characterized in that to match the focal point of the first optical path focusing point and said second optical path of the optical signal within the spectral plane.

請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の光信号処理装置であって、前記集光手段は、前記分光手段の前記分光面を含む面ならびに前記偏波分離手段が偏波分離する前記第1の光路および前記第2の光路を含む面にレンズ作用を持つレンズであることを特徴とする。 The invention of claim 6 is an optical signal processing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the focusing means is provided on a surface and the polarization separating means includes the spectral plane of the spectroscopic unit is polarized characterized in that said first optical path and said second lens having a lens function on the plane including the optical path of the wave separation.

請求項7の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の光信号処理装置であって、前記集光手段は、前記分光手段の分光面を含む面にレンズ作用を持つシリンドリカルレンズであることを特徴とする。 The invention of claim 7 is an optical signal processing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the focusing means is a cylindrical lens having a lens function on the plane including the spectral plane of the spectroscopic means it is characterized in.

請求項8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であって、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、前記分光手段からの出射光を異なる2つの偏波モード成分の光信号に分離する偏波分離手段と、前記偏波分離手段から分離され、第1の光路を進む第1の偏波モード成分の光信号ならびに前記偏波分離手段から分離され、第2の光路を進む第2の偏波モード成分の光信号を、前記分光手段の分光面に平行な面内のみで集光させる集光手段と、前記集光された光信号を変調する信号処理手段であって、第1の分光線上に配列され、前記第1の光路の光信号を変調する複数の第1の変調素子と、第2の分光 The invention of claim 8 is to disperse the optical signal into a plurality of optical signals of different wavelengths, an optical signal processing device for performing signal processing on an optical signal of each wavelength, the wavelength of the optical signal in outgoing angle corresponding, a spectroscopic means for spectrally into a plurality of optical signals having different wavelengths, and polarization separating means for separating the optical signal of the two polarization mode components having different light emitted from said spectroscopic means, said polarization is separated from the wave separating means, are separated from the optical signal and the polarization splitting means in the first polarization mode component traveling through the first optical path, the optical signal of the second polarization mode component traveling through the second optical path the a condensing means for condensing light only in a parallel plane to the spectral plane of the spectroscopic unit, a signal processing means for modulating the light condensing optical signal, are arranged in a first spectral line, said first a plurality of first modulation element that modulates a light signal of the optical path, a second spectral 上に配列され、前記第2の光路の光信号を変調する複数の第2の変調素子とを含み、前記第1の変調素子および前記第2の変調素子は、分光線方向に所定のオフセット距離だけずれて配置され、前記第1の変調素子および対応する前記第2の変調素子は同期して変調されることとを備えることを特徴とする光信号処理装置である。 Are arranged above the second and a plurality of second modulation elements for modulating the light signal in the optical path, the first modulator element and the second modulation element, a predetermined offset distance in the spectral line direction are arranged offset by the first modulator element and the corresponding said second modulation element is an optical signal processing apparatus characterized by comprising a be synchronously modulated.

請求項9の発明は、請求項8に記載の光信号処理装置であって、前記第1の変調素子を電気的に駆動する手段と対応する前記第2の変調素子を電気的に駆動手段はそれぞれ接続されていることを特徴とする。 The invention of claim 9 is an optical signal processing device according to claim 8, electrically driven means the second modulator element and the corresponding means for electrically driving said first modulation element characterized in that it is connected.

請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれかに記載の光信号処理装置であって、前記信号処理手段は、液晶素子、非線形光学素子ならびにMEMSミラーのうちのいずれかであることを特徴とする。 The invention of claim 10 is an optical signal processing device according to any one of claims 1 to 9, wherein the signal processing means, a liquid crystal element, that is any one of the non-linear optical element and the MEMS mirror and features.

請求項11の発明は、請求項1乃至10のいずれかに記載の光信号処理装置であって、前記信号処理手段を通過する光信号を反射する反射手段をさらに備えることを特徴とする。 The invention of claim 11 is an optical signal processing device according to any one of claims 1 to 10, characterized by further comprising a reflection means for reflecting an optical signal passing through the signal processing means.

請求項12の発明は、請求項1乃至11のいずれかに記載の光信号処理装置であって、前記分光手段は、AWGであることを特徴とする。 The invention of claim 12 is an optical signal processing device according to any one of claims 1 to 11, the spectroscopic unit may be AWG.

以上説明したように、本発明によれば、偏光分離構造を持つ光信号処理装置の空間光学系において、安価な光学素子を用いてAWGにおける偏波依存性を解消し、光結合損失を減らすことができる。 As described above, according to the present invention, the spatial optical system of the optical signal processing device having a polarized light separating structure to eliminate the polarization dependence in the AWG using inexpensive optical elements, to reduce the optical coupling loss can. 光信号処理の波長分解能を低下させることなく、PDθの補償が可能となる。 Without reducing the wavelength resolution of the optical signal processing enables compensation PDshita. AWGの製作に複雑な追加工程が不要なため低コストを実現し、過剰損失も極めて少ない。 Complex additional steps in the fabrication of AWG is realized unnecessary for low cost, excessive loss is extremely small.

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。 Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail. 本発明に係る光信号処理装置の1つの態様では、偏光分離構造の光学系において、偏光分離した光路途中に安価で簡単な構造の光学素子を配置することによって、所定の偏波の光路を進む光信号に対して、分光素子からの出射角度または集光点を調整することを特徴とする。 In one embodiment of the optical signal processing apparatus according to the present invention, proceeds in the optical system of the polarization separation structure, by disposing the optical elements of the inexpensive and simple structure in optical path that polarization separation, an optical path of a predetermined polarization on the optical signal, and adjusts the emission angle or focal point from the spectral element. さらに、本発明に係る別の態様では、信号処理素子のピクセル構造を分光素子の偏波依存性に応じて変形させることに特徴がある。 Further, in another aspect of the present invention is characterized in that to deform in accordance with the pixel structure of the signal processing element to the polarization dependence of the spectral element. いずれも、AWG等における複屈折に起因する分波特性の偏波依存性(PDθ)を補償し、光信号処理装置の偏波依存性の問題を解決する点で共通する。 Both compensate polarization dependence of the branching characteristics due to birefringence in AWG or the like (PDθ), it is common that solves the polarization dependence of the problems of the optical signal processing device. 以下、異なる着目点に基づくPDθ補償の解消手段を用いた各実施形態についてそれぞれ説明する。 Hereinafter, each describes the embodiment using the resolving means PDθ compensation based on different focusing point.

第1の実施形態は、2つの偏波モードの出射光の出射角度を補償する実施形態である。 The first embodiment is an embodiment for compensating the emission angle of the light emitted from the two polarization modes. すなわち、偏波モード間で集光レンズへの入射角度を揃えることにより、信号処理素子上の集光点を一致させることを特徴とする。 In other words, by aligning the incident angle to the condenser lens between polarization modes, characterized in that to match the focal point on the signal processing element.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る光信号処理装置の構成図である。 Figure 1 is a configuration diagram of an optical signal processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本装置では、信号処理素子が、単一の偏波状態の光信号に対して変調機能を発揮できるものであるとする。 In this apparatus, the signal processing device, it is assumed that the modulation function can be exhibited with respect to the optical signal of a single polarization state. したがって、基本的な構成は、偏波モード別に光信号を分離して信号処理を行なう偏光分離構造である。 Therefore, the basic configuration is the polarization splitting structure for performing signal processing to separate the optical signals by polarization mode. 図1aは、AWGによる分光平面を垂直に見た上面図である。 Figure 1a is a top view of the spectral plane by AWG vertically. z軸は、光信号の進行方向であり、x軸は、集光レンズのレンズ面と平行で光学系の主光路に垂直な軸である。 z-axis is a traveling direction of the optical signal, x-axis is an axis perpendicular to the main optical path of the optical system parallel to the lens surface of the condenser lens. 図1bは、側面図であり、y軸はAWGの厚み方向である。 Figure 1b is a side view, y-axis is the thickness direction of the AWG. 見やすいように、y軸方向は拡大して表示している。 For clarity, y-axis direction is enlarged and displayed. 図1は、透過型の構成を示しているが、反射型の構成も可能である点で従来技術と異なる。 Figure 1 shows the structure of a transmission type, different from the prior art in that it is also possible configuration of the reflection type. また、本発明の光信号処理装置においては、AWGには、従来技術2に示したような複雑で高価なλ/2板挿入構造を必要としない。 In the optical signal processing apparatus of the present invention, the AWG, it does not require complicated and expensive lambda / 2 plate inserted structure as shown in the prior art 2.

本発明の光信号処理装置は、信号処理素子7の位置を対称軸として、入射光学系および出射光学系が左右対称に配置された構成となっている。 Optical signal processing apparatus of the present invention, the position of the signal processing device 7 as a symmetry axis, the incident optical system and the exit optical system is in the deployed configuration symmetrically. 光信号は、第1のAWG1の出射端(z1)から、波長に応じた出射角度でシリンドリカルレンズ2へ向かって出射される。 Optical signal from the output end of the first AWG 1 (z1), is emitted toward the cylindrical lens 2 in the emission angle according to the wavelength. ここで、同一波長であっても、偏波モードによって出射角度が異なる。 Here, even for the same wavelength, the emission angle by polarization mode different. 図1では、TEモードの光信号成分の光路14およびTMモードの光信号成分の光路15は、PDθの出射角度差を持っていることに注意されたい。 In Figure 1, the optical path 14 and TM modes of the optical signal component of the optical path 15 of the optical signal components of the TE mode is noted to have an emission angle difference PDshita.

シリンドリカルレンズ2によって平行光とされた光信号は、偏波成分別に分離する偏波分離素子3によって、y軸方向に分離される。 The optical signal collimated by the cylindrical lens 2, the polarization separation element 3 which separates by polarization components are separated in the y-axis direction. 光路14で示されるTEモードの光信号は、偏波回転素子5によって、z2点からTMモードの光信号に変換される。 Optical signal TE mode indicated by the optical path 14, the polarization rotation element 5 is converted from z2 point to an optical signal of the TM mode. TMモードに変換された光信号は集光レンズ6で集光されて、信号処理素子7によって所定の変調を受け、さらに出射光学系へ進む。 Converted optical signal to the TM mode is condensed by the condenser lens 6, subjected to predetermined modulation by the signal processing device 7, the process proceeds further to the exit optical system.

本発明は、偏波分離素子3によって分離された光路15で示されるTMモードの光信号の進行方向を、ウエッジ板4によって角度補正をする点に特徴がある。 The present invention is characterized in that the traveling direction of the TM mode of the optical signal indicated by the optical path 15 separated by the polarization separation element 3, in that the angle corrected by the wedge plate 4. すなわち、偏光分離素子3と集光レンズ6との間の光路中にウエッジ板4を配置することによって、z2―z3区間においては、光路14と光路15とがx−z面内で平行となる。 In other words, by placing the wedge plate 4 in the optical path between the polarizing beam splitter 3 and the condenser lens 6, in the z2-z3 interval, the optical path 14 and the optical path 15 is parallel with the x-z plane . したがって、平行とされた光路14および光路15を進む各信号光は、信号処理素子7上におけるx軸上の一点に集光する。 Accordingly, each signal light traveling in the optical path 14 and the optical path 15 which is parallel condenses at one point on the x-axis on the signal processing device 7.

また、図9とともに説明したPDθに起因する光結合損失の第2の問題点も、本発明の特徴的な構成により解決される。 The second problem of the optical coupling loss due to PDθ described in conjunction with FIG. 9 are also solved by the characteristic configuration of the present invention. 例えば、光路14について考える。 For example, consider the optical path 14. TEモードの光信号がz1点で出射すると、偏波回転素子5によりz2点でTMモードの光信号に変換される。 When an optical signal of the TE mode emitted at z1 point, is converted into the TM mode of the optical signal z2 point by the polarization rotator 5. 変換された光信号は、信号処理素子7で変調を受けた後に、出射光学系の第2の集光レンズ8を経て、第2のウエッジ板9に入射される。 The converted optical signal, after being modulated by the signal processing device 7, via the second condenser lens 8 of emitting optical system and is incident on the second wedge plate 9. 第2のウエッジ板9によって、第2のAWG13への入射角度が調整される。 The second wedge plate 9, the angle of incidence on the second AWG13 is adjusted. すなわち、光路14を進む光信号は、TMモードの光信号として、「TMモード」の入射角度で第2のAWG13に入射する。 That is, the optical signal traveling the optical path 14, as an optical signal of the TM mode is incident on the second AWG13 at an incident angle of "TM mode". 偏波モードと入射角度が一致しているので、図9の構成の場合と異なり、光結合損失は全く発生しない。 Since polarization mode and the incident angle are the same, unlike the case of the configuration in FIG. 9, the optical coupling loss is not generated. 光路15を進む光信号についても同様である。 The same applies to the light signal traveling the optical path 15.

上述のように、本発明の構成は、信号処理素子7を中心として左右対称の構成であるため、反射型の光信号処理装置を構成しても、同様に動作することは明らかである。 As described above, the configuration of the present invention, since about the signal processing device 7 is a configuration symmetric, be composed of reflection type optical signal processing device, it is apparent that operates like. したがって、従来技術1と比較して、装置構成はより簡単にすることができる。 Therefore, as compared with the prior art 1, the apparatus configuration can be made simpler. 本発明の構成は、透過型構成、反射型構成ならびに複数の出射系を備える構成などにかかわらず適用できる。 Configuration of the present invention, the transmission type configuration can be applied regardless of the like configuration including the reflective structure and a plurality of outgoing lines. また、従来技術2のように製作プロセスが複雑で高価なλ/2板を挿入したAWGを必要としない。 Also it does not require the fabrication process as in the prior art 2 has inserted a complex and expensive lambda / 2 plate AWG. ウエッジ板は、無偏光性の安価なガラスで構成できるため、従来技術と比較して、格段に簡易で安価な構成を実現できる。 Wedge plate, since it consists of a non-polarization of inexpensive glass, as compared to the prior art, can be realized inexpensive configuration in remarkably simple. PLC部品との親和性も高い。 Affinity with the PLC parts are also high.

PDθは、AWGの分光素子としての角度分散値をDa、TEモードとTMモード間の分光波長差をPDλとすると、下式によって求めることができる。 PDθ is the angular dispersion value as the spectral element AWG Da, When PDλ spectral wavelength difference between the TE and TM modes can be determined by the following equation.
PDθ=Da・PDλ 式(2) PDθ = Da · PDλ formula (2)
一方、ウエッジ板を挿入することによる偏向角の最小値δmは、ウエッジ板の材料の屈折率をn、ウエッジ角度をαとすると、下式で表される関係によって求めることができる。 On the other hand, the minimum value δm of the deflection angle by inserting a wedge plate, the refractive index of the material of the wedge plate n, when the wedge angle is alpha, can be determined by the relationship represented by the following formula.
n・sin(α/2)=sin(δm/2+α/2) 式(3) n · sin (α / 2) = sin (δm / 2 + α / 2) (3)
上記の2つの式の関係を用いて、PDθ=δmを満たすαを求めて、ウエッジ角がαであるウエッジ板を挿入することで、偏波依存性を補償することができる。 Using the relationship of the above two equations, seeking alpha meet PDθ = δm, by wedge angle inserts wedge plate is alpha, it is possible to compensate for the polarization dependence.

具体的には、典型的なAWGとして、PDλを0.2nm、Daを0.14度/nmとし、ウエッジ板を安価なガラス(屈折率n=1.5)によって作製した場合、PDθは0.028度となる。 Specifically, a typical AWG, and 0.2 nm, the Da and 0.14 degrees / nm to PDramuda, when produced by the wedge plate inexpensive glass (refractive index n = 1.5), PDθ 0 a .028 degrees. この時、ウエッジ角度を0.056度とすることによって、このPDθの補償が可能である。 At this time, by making the wedge angle 0.056 degrees, it is possible to compensate for this PDshita.

図1に示した構成では、y軸方向で上方に、偏波回転素子5に接してウエッジ板4を配置しているが、これに限定されない。 In the configuration shown in FIG. 1, upward in the y-axis direction, but are arranged wedge plate 4 in contact with the polarization rotation element 5 is not limited to this. すなわちz軸上の位置に関しては、ウエッジ板4は、偏波分離素子3と集光レンズ6との中間のいずれの場所に配置されていても、同様な効果が得られるのは言うまでも無い。 That respect the position on the z-axis, wedge plate 4, needless to be arranged at any location intermediate the polarization separation element 3 and the condenser lens 6, the same effect can be obtained says . 偏光分離素子3で分離された2つの光路を、集光レンズに入射する前に平行とすることができれば、ウエッジ板4はどのような配置も可能である。 Two optical paths separated by the polarization separation element 3, if it is possible to parallel before entering the condensing lens, wedge plate 4 can be any arrangement. また、ウエッジ板4の向きを調整することで、焦点位置の微調整も可能である。 Further, by adjusting the orientation of the wedge plate 4, it is also possible fine adjustment of the focal position.

以上に述べたように、偏光分離構造の光信号処理装置において、空間光学系にウエッジ板を配置することで、簡単にAWGなどによる偏波依存性の問題を解消できる。 As described above, in the optical signal processing apparatus of the polarization separation structure, by disposing the wedge plate in a space optical system, it can be easily eliminated the polarization dependence of the problems due AWG. 図1に示した構成は、様々に変形が可能である。 Configuration shown in FIG. 1 can be variously modified.

図2は、本発明の第1の実施形態の別の例を示す構成図である。 Figure 2 is a block diagram showing another example of the first embodiment of the present invention. 図1の構成と比較すると、集光レンズがシリンドリカルレンズである点で相違する。 Compared to the arrangement 1, with the difference condensing lenses are cylindrical lenses. 入射光学系にシリンドリカルレンズ21を、出射光学系にシリンドリカルレンズ22を、それぞれ配置している。 The cylindrical lens 21 to the incident optical system, the cylindrical lens 22 to the emitting optical system, are arranged, respectively. この構成では、図2bに示されているように、偏光分離素子3によって、信号処理素子7上のy軸方向においてTMモードの出射光の光路24とTEモードの出射光の光路23とに分離する。 In this configuration, as shown in FIG. 2b, the polarizing beam splitter 3, to a signal processing device 7 on the y path of the TM mode of the emitted light in the direction 24 and the TE mode light path 23 of the light emitted separation to. したがって、信号処理素子7上の各ピクセルをy軸方向に長い形状とするだけで、図1の構成と同様な光信号処理機能が実現できる。 Therefore, each pixel on the signal processing device 7 only long shape in the y-axis direction, constituting a same optical signal processing function of Figure 1 can be realized.

上述の図1および図2にそれぞれ示した実施形態は、偏波分離後であって集光レンズの前の位置で、各偏波の光信号の光路の集光レンズへ入射角度を補償するものであった。 Those embodiments shown in FIGS. 1 and 2 described above, in the position in front of the condenser lens even after polarization separation, to compensate for the incident angle to the condenser lens of the optical path of the optical signals of each polarization Met. しかし、本発明はこれに限られず、異なる視点からの補償が可能である。 However, the present invention is not limited to this, it is possible to compensate for the different viewpoints.

図3は、本発明の第2の実施形態に係る光信号処理装置の構成図である。 Figure 3 is a block diagram of the optical signal processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. 第2の実施形態は、2つの偏波モードの出射光を集光レンズを通過した後で補償する実施形態である。 The second embodiment is an embodiment for compensating the output light of the two polarization modes after passing through the condenser lens. 集光レンズを通過した後で、信号処理素子上における集光点の位置を直接調整することを特徴とする。 After passing through the condenser lens, and adjusts the position of the focal point on the signal processing element directly. 信号処理素子は、単一の偏波状態の光信号に対して変調機能を発揮できるものであるとする。 Signal processing elements, and in which can exhibit a modulation function for optical signals of a single polarization state. したがって、基本的な構成は、光信号を偏波モード別に分離して信号処理を行なう偏光分離構造である。 Therefore, the basic configuration, a polarization splitting structure for performing signal processing to separate the optical signals by polarization mode.

図3aは、AWGによる分光平面を垂直に見た上面図である。 Figure 3a is a top view of the spectral plane by AWG vertically. z軸は、光信号の進行方向であり、x軸は、集光レンズのレンズ面と平行であって光学系の主光路z軸に垂直な軸である。 z-axis is a traveling direction of the optical signal, x-axis is an axis perpendicular to the main optical path z axis of the optical system be parallel to the lens surface of the condenser lens. 図3bは、側面図であり、y軸はAWGの厚み方向である。 Figure 3b is a side view, y-axis is the thickness direction of the AWG. 見やすくするために、y軸方向は拡大して表示されている。 For clarity, y-axis direction is enlarged and displayed. 図3は、透過型の構成を示しているが、反射型の構成も可能である点で従来技術と異なる。 Figure 3 shows the structure of a transmission type, different from the prior art in that it is also possible configuration of the reflection type. また、本発明の光信号処理装置では、AWGには、従来技術2に示したような複雑で高価なλ/2板挿入構造を必要としない。 In the optical signal processing apparatus of the present invention, the AWG, it does not require complicated and expensive lambda / 2 plate inserted structure as shown in the prior art 2.

本発明の第2の実施形態の光信号処理装置は、信号処理素子7の位置を対称軸として、入射光学系および出射光学系が左右対称に配置された構成となっている。 Optical signal processing apparatus according to a second embodiment of the present invention, the position of the signal processing device 7 as a symmetry axis, the incident optical system and the exit optical system is in the deployed configuration symmetrically. 第1のAWG1の出射端(z1)からは、光信号が波長に応じた出射角度でシリンドリカルレンズ2へ出射される。 From the exit end of the first AWG 1 (z1), are at the exit angle at which the light signal corresponding to the wavelength emitted to the cylindrical lens 2. AWGの偏波依存性のため、同一波長であっても、偏波モードによって出射角度が異なる。 Because of the polarization dependence of the AWG, even with the same wavelength, the emission angle by polarization mode different. 図3では、TEモードの光信号成分の光路35およびTMモードの光信号成分の光路34は、PDθの出射角度差をもっていることに注意されたい。 In Figure 3, the optical path 34 of the optical signal component of the optical path 35 and TM modes of the optical signal components of the TE mode, it is noted that have an emission angle difference PDshita.

図3に示した光信号処理装置は、図1に示した光信号処理装置と多くの構成要素が共通するので、相違点のみを説明する。 Optical signal processing apparatus shown in FIG. 3, the optical signal processing device and a number of the components shown in FIG. 1 in common, only the differences will be described. 図1と同一の要素には、同一の符号を付けてある。 1 The same components as are marked with the same reference numerals. 図3に示した構成においては、図1のウエッジ板の代わりに、集光レンズ6と信号処理素子7との間の光路中に、1組の平行ガラス板30、31を配置しているところに特徴がある。 In the configuration shown in FIG. 3, instead of the wedge plate of Figure 1, in the optical path between the condenser lens 6 and the signal processing device 7, where are arranged a pair of parallel glass plates 30 and 31 it is characterized in. 出射光学系にも、信号処理素子7と第2の集光レンズ8との間の光路中に、第2の1組の平行ガラス板32、33が配置されている。 Also emitting optical system, the optical path between the signal processing device 7 and the second focusing lens 8, a second pair of parallel glass plates 32 and 33 are arranged.

図9に示した従来技術の偏光分離構造と比較すればわかるように、1組の平行ガラス板30、31のうち一方の平行ガラス板31の向きを集光レンズのレンズ面に対して傾けることで、信号処理素子7上における2つの異なる偏波モード光信号の集光点を一致させるよう調整している。 As can be seen compared to the polarization splitting structure of the conventional art shown in FIG. 9, the tilting a set of orientation of the parallel glass plate 31 one of the parallel glass plate 30, 31 with respect to the lens surface of the condenser lens in are adjusted so as to match the focal point of the two different polarization mode light signal in the signal processing device 7. 他方の平行ガラス板30は、レンズ面に平行に配置する。 The other parallel glass plate 30 is arranged parallel to the lens surface.

本実施形態では、偏波分離素子3によって分離された光路34で示されるTMモードの光信号について、平行ガラス板31によってその集光位置を調整する点に特徴がある。 In this embodiment, the TM mode of the optical signal indicated by the optical path 34 separated by the polarization separation element 3, is characterized in that to adjust the focusing position by parallel glass plate 31. すなわち、信号処理素子7と集光レンズ6との間の光路中(z3―z5間)に平行ガラス板31配置することによって、光路34を進む光信号の集光点と光路35を進む光信号の集光点とを一致させている。 That is, the optical signal by parallel glass plates 31 disposed in the optical path (between z3-z5), the process proceeds to the focal point and the optical path 35 of the optical signal traveling the optical path 34 between the signal processing device 7 and the condenser lens 6 It is made to coincide with the focal point of the. 本実施形態では、偏波分離素子5によってy軸方向に空間分離された2つの光路のうち、一方の光路を平行ガラス板によって平行移動させることによって、集光点を一致させることができることに留意されたい。 In the present embodiment, one of the two optical paths are spatially separated in the y-axis direction by the polarization separation element 5, by translating the one light path parallel glass plate, noted that it is possible to match the focal point It should be.

図3に示した構成では、光路35および光路34の両方に、それぞれ平行ガラス板30および平行ガラス板31を配置しているが、平行ガラス板30は集光レンズ6のレンズ面と平行に置かれており、光路35には何ら影響を与えていない。 In the configuration shown in FIG. 3, both the optical path 35 and the optical path 34, but are arranged parallel glass plate 30 and the parallel glass plates 31, respectively, parallel glass plate 30 is parallel to the lens surface of the condenser lens 6 location and it, in the optical path 35 does not in any way affect. 平行ガラス板30は、平行ガラス板31を挿入することによる焦点距離の変動などを補償する機能を持つ。 Parallel glass plate 30 has a function of compensating for such variations in the focal length by inserting a parallel glass plate 31. したがって、本発明における信号処理素子上の集光点の位置調整という観点からは、平行ガラス板30は必須ではないことに注意すべきである。 Therefore, from the viewpoint of adjusting the position of the focal point on the signal processing device of the present invention, it should be noted that parallel glass plate 30 is not essential. したがって、平行ガラス板31のみからなる構成であっても、PDθを補償する効果が得られる。 Therefore, even if a configuration consisting of only a parallel glass plate 31, the effect of compensating for PDθ is obtained. さらに、図3に示した構成では、焦点補償用の平行ガラス板30は、集光レンズ6のレンズ面に平行であるとしたが、これに限定されない。 Furthermore, in the configuration shown in FIG. 3, the parallel glass plate 30 for focus compensation is set to be parallel to the lens surface of the condenser lens 6 it is not limited thereto. 平行ガラス板31と平行ガラス板30との相対角度を適切に設定すれば、信号処理素子7上で、集光点の位置を任意の一点に一致させることができることを理解されたい。 By properly setting the relative angle between the parallel glass plate 30 and the parallel glass plate 31, on the signal processing device 7, it is to be understood that it is possible to match the position of the focal point to an arbitrary point.

さらに、図3においては、光路35および光路34の途中で、それぞれ平行ガラス板30と平行ガラス板31をz軸上の同じ位置に、積み上げた構成としている。 Further, in FIG. 3, in the middle of the optical path 35 and the optical path 34, respectively parallel glass plate 30 parallel glass plate 31 at the same position on the z-axis, and a structure in which stacked. しかし、光路34および光路35中にそれぞれ安定に固定して配置できる限り、平行ガラス板30、31は、それぞれ、z3−z5間の異なる位置にあっても良い。 However, as far as possible arranged stably fixed to the optical path 34 and the optical path 35, parallel glass plates 30 and 31, respectively, may be in different positions between z3-z5.

図9において説明したPDθに起因する光結合損失の第2の問題点も、第2の実施形態の構成により解決される。 The second problem of the optical coupling loss due to PDθ described in FIG 9 are also solved by the configuration of the second embodiment. 例えば、光路35について考える。 Consider, for example, the optical path 35. TEモードの光信号がz1点で出射すると、偏波回転素子5によりz2点でTMモードの光信号に変換される。 When an optical signal of the TE mode emitted at z1 point, is converted into the TM mode of the optical signal z2 point by the polarization rotator 5. 変換された光信号は、信号処理素子7で変調を受けた後に、出射光学系にある第2の1組の平行ガラス板のうちの平行ガラス板33によって光路を平行移動させられる。 The converted optical signal, after being modulated by the signal processing device 7 is moved in parallel an optical path by parallel glass plate 33 of the second pair of parallel glass plate in the emitting optical system. このため、第2のAWG13への入射角度はTMモードの入射角度に調整される。 Therefore, the angle of incidence on the second AWG13 is adjusted to the angle of incidence of the TM mode. すなわち、光路35を進む光信号は、TMモードの光信号として、「TMモード」の入射角度で第2のAWG13に入射する。 That is, the optical signal traveling the optical path 35, as an optical signal of the TM mode is incident on the second AWG13 at an incident angle of "TM mode". 偏波モードと入射角度が一致しているので、図9の構成の場合と異なり、光結合損失は全く発生しない。 Since polarization mode and the incident angle are the same, unlike the case of the configuration in FIG. 9, the optical coupling loss is not generated. 光路34を進む光信号についても全く同様である。 Is exactly the same applies to the light signal traveling the optical path 34.

上述のように、本実施形態の構成では、信号処理素子7を中心として左右対称の構成であるため、反射型の光信号処理装置としても、同様に動作することは明らかである。 As described above, in the configuration of the present embodiment, since about the signal processing device 7 is a configuration of a symmetrical, even as a reflection type optical signal processing device, it is apparent that operates like. したがって、従来技術1と比較して、装置構成はより簡単であり、透過型、反射型、複数の出射系を備えたの構成などにかかわらず適用できる。 Therefore, as compared with the prior art 1, the device configuration is simpler, transmissive, reflective, can be applied regardless of the like construction of including a plurality of exit system. また、従来技術2のように製作プロセスが複雑で高価なλ/2板をAWG上に構成する必要も無い。 Moreover, there is no need to manufacture process as in the prior art 2 constitute a complex and expensive lambda / 2 plate on AWG. 平行ガラス板は、無偏光性の安価なガラスで構成できるため、従来技術と比較して、格段に簡易で安価な構成を実現できる。 Parallel glass plate, since it consists of a non-polarization of inexpensive glass, as compared to the prior art, can be realized inexpensive configuration in remarkably simple. PLC部品との親和性も高い。 Affinity with the PLC parts are also high.

TEモードとTMモード間の集光位置の差Δxは、集光レンズの焦点距離をfとした場合、次式によって求められる。 The difference Δx of condensing positions between the TE mode and the TM mode, when the focal length of the condenser lens is f, obtained by the following equation.
Δx=f・tan(PDθ) 式(4) Δx = f · tan (PDθ) (4)
一方、平行板を挿入することによる光線の移動量δxは、平行板の材料の屈折率をn、厚さをT、傾き角をθとすると、次式によって求められる。 On the other hand, light rays moving amount δx of by inserting a parallel plate, n the refractive index of the material of the parallel plate, a thickness T, when the inclination angle theta, obtained by the following equation.
δx=T・sin(θ−sin -1 (sin(θ)/n)) 式(5) δx = T · sin (θ- sin -1 (sin (θ) / n)) (5)
上記の2式の関係を用いて、δx=Δxを満たすθを求め、平行板をθ傾けて配置することによって、PDθの偏波依存性を補償することが出来る。 Using the above two equations the relationship, determine the theta meet .delta.x = [Delta] x, the parallel plate by placing inclined theta, can compensate for the polarization dependence of PDshita.

具体的には、典型的なAWGとして、PDθを0.028度、集光レンズの焦点距離fを50mmとした場合、補償が必要となる集光位置の差δxは0.024mmである。 Specifically, a typical AWG, 0.028 degrees PDshita, when the focal length f of the condenser lens is 50 mm, the difference δx collection point compensation is required is 0.024 mm. このとき、平行ガラス板の屈折率を1.5、厚みを1mm、2つの平行ガラス板の相対角度を4.2度とすることによって、PDθの補償が可能である。 At this time, the refractive index of the parallel glass plate 1.5 by 4.2 degrees relative angle of 1 mm, 2 two parallel glass plate thickness, it is possible to compensate for PDshita.

以上に述べたように、偏光分離構造の光信号処理装置において、空間光学系に平行ガラス板を配置し、集光点を調整することで、簡単にAWGなどの偏波依存性の問題を解消できる。 As described above, in the optical signal processing apparatus of the polarization separation structure, disposed parallel glass plate in the space optical system, by adjusting the focal point, easy elimination of the polarization dependence of the problems such as AWG it can.

図4は、本発明の第2の実施形態の別の例を示す構成図である。 Figure 4 is a block diagram showing another example of the second embodiment of the present invention. 図3の構成と比較すると、集光レンズの変わりに、シリンドリカルレンズを使用している点で相違する。 Compared to the configuration of FIG. 3, instead of the condenser lens, it is different in that it uses a cylindrical lens. 入射光学系にシリンドリカルレンズ21を、出射光学系にシリンドリカルレンズ22を、それぞれ配置している。 The cylindrical lens 21 to the incident optical system, the cylindrical lens 22 to the emitting optical system, are arranged, respectively. この構成では、図4bに示されているように、偏光分離素子3によって、信号処理素子7上のy軸方向にTMモードの出射光の光路34とTEモードの出射光の光路35とに分離する。 In this configuration, as shown in Figure 4b, the polarization separating element 3, the y-axis direction on the signal processing device 7 in the optical path 35 of the outgoing light of the optical path 34 and the TE mode light emitted TM mode separator to. したがって、信号処理素子7の各ピクセルをy軸方向に長い形状とするだけで、図3に示した構成と同様な光信号処理機能を実現できる。 Accordingly, each pixel of the signal processing device 7 only long shape in the y-axis direction can realize a configuration similar to the optical signal processing function shown in FIG.

図5は、第2の実施形態を反射型の構成に適用した光信号処理装置の構成図である。 Figure 5 is a configuration diagram of an optical signal processing apparatus according to the second embodiment to the configuration of the reflection type. 図3に示した透過型の構成における出射光学系の構成要素を、信号処理素子7の位置で折り返した構成になっている。 The components of the emitting optical system in transmission of the configuration shown in FIG. 3 has a structure in which folded back at the position of the signal processing device 7. 入射光は、ミラー36で反射されて、同一の光学系を逆方向に進み、AWG1に再び入射する。 Incident light is reflected by the mirror 36, advances the same optical system in reverse direction, again enters the AWG 1. 透過型の構成しか実現できなかった従来技術1と比較すれば、装置構成を大幅に簡素化できることがわかる。 In comparison prior art only transmission type structure can not be realized art 1, it can be seen that greatly simplifies the device configuration.

これまで説明した各実施形態は、PDθに起因して、偏波モードによって信号処理素子上の集光点位置がずれるのを、空間光学系に配置した簡易な光学素子を利用して補償している。 The embodiments described so far, due to PDshita, that the focal position on the signal processing element is shifted by the polarization mode, to compensate by using a simple optical element disposed in a space optical system there. しかし、偏波モードによる集光点位置のズレを許容したままで、従来の問題点を解決することもできる。 However, while allowing a deviation of the focusing point due to polarization mode, it is also possible to solve the conventional problems.

図6は、本発明の第3の実施形態に係る光信号処理装置の構成図である。 Figure 6 is a configuration diagram of an optical signal processing apparatus according to a third embodiment of the present invention. 本実施形態の構成は、図4に示した構成において平行ガラス板30、31、32、33を除去したものと同一である。 Configuration of this embodiment is the same as removing the parallel glass plate 30, 31, 32, 33 in the configuration shown in FIG. 平行ガラス板が無いため、信号処理素子7上のx軸上で、集光点は偏波モードごとに分離している。 Since there is no parallel glass plates, on the x-axis on the signal processing device 7, the focal point is separated for each polarization mode. AWG1からの出射光のうちTEモードの出射光成分は偏波回転素子5によりTMモードの光信号(破線)に変換され光路37を進む。 Emitted light component of the TE mode of the light emitted from AWG1 proceeds the optical path 37 is converted into a TM mode of the optical signal (broken line) by the polarization rotator 5. AWG1からの出射光のうちTMモードの出射光成分は、PDθの出射角度差を持って出射し、偏波分離素子3により光路37とy軸上で距離dだけ離れた光路38を進む。 Emitted light component of the TM mode of light emitted from AWG1 is emitted with an emission angle difference PDshita, advances the optical path 38 apart in the optical path on the 37 and y-axis by a distance d by the polarization separation element 3.

図6に示した構成では、平行ガラス板が無いので、信号処理素子7上においてx軸方向で、TEモードの光路37とTMモードの光路38には、Δxの差異がある。 In the configuration shown in FIG. 6, there is no parallel glass plate, the x-axis direction on the signal processing device 7, the optical path 38 of the optical path 37 and the TM mode of the TE mode, there is a difference of [Delta] x. ここで、信号処理素子のピクセルパターンを、予め、TMモード光の集光点とTMモード光の集光点でPDθに対応する長さだけずらしておくことにより、波長分解能を低下させることなく信号処理が可能と成る。 Here, the pixel pattern of the signal processing device, in advance, by previously shifted by a length corresponding to PDθ at the focal point of the TM mode light of the focal point and the TM mode light, the signal without reducing the wavelength resolution processing is possible.

図7は、第3の実施形態に係る光信号処理装置における信号処理素子のピクセルパターン形状を示す図である。 Figure 7 is a diagram showing a pixel pattern of a signal processing device in the optical signal processing apparatus according to the third embodiment. 図7は、信号処理素子のx−y面の集光部の形状を示している。 Figure 7 shows the shape of the light collecting portion of the x-y plane of the signal processing device. すなわち、図6bにおいて、第2のAWG13から信号処理素子7を見たピクセルパターン形状図である。 That is, in 6b, the is the pixel pattern view of the signal processing device 7 from the second AWG13. 本実施形態において、信号処理素子は単一の偏波モードの光信号を変調できる信号処理素子を前提としている。 In the present embodiment, the signal processing element assumes a signal processing device which can modulate an optical signal of a single polarization mode. 例えば、液晶素子、非線形結晶などを含む。 For example, including a liquid crystal element, a non-linear crystal. さらに本実施形態では、信号処理素子に、MEMSミラーを含むことに留意されたい。 Further, in this embodiment, the signal processing device, it should be noted that including the MEMS mirror.

代表的な信号処理素子である液晶素子は、個々のピクセル(要素素子)から構成されている。 A liquid crystal element which is a typical signal processing device is composed of individual pixel (element device). 光信号は、AWGなどの分波作用により、波長ごとにx軸方向の異なる位置のピクセルに集光する。 Optical signals, the branching action such AWG, focused on the position of the pixel having different x-axis direction for each wavelength. 各ピクセルにおいて、光結合損失なしに光信号を処理するためには、ピクセルの位置が集光点と一致している必要がある。 In each pixel, in order to process the optical signals without optical coupling loss, it is necessary to position the pixel is consistent with the focal point.

図7に示した液晶素子は、TMモード光の集光線42に沿って、複数のピクセル40がピッチWで配列されている。 The liquid crystal element shown in FIG. 7, along the current ray 42 of the TM mode light, a plurality of pixels 40 are arranged at a pitch W. 集光線42からy軸方向にdだけ離れたTEモード光の集光線43に沿って、複数のピクセル41がピッチWで配列されている。 Along the converging beam 43 of TE mode light away in the y-axis direction by d from the focusing beam 42, a plurality of pixels 41 are arranged at a pitch W. ピクセル40および対応するピクセル41は、各々がx軸上でΔxだけオフセットして配置されている。 Pixels 41 pixels 40 and corresponding, respectively are arranged offset by Δx on the x-axis. 対応するピクセル同士は接続されている。 Corresponding pixel each other are connected. TMモードの集光線42は図6における光路38に対応し、TEモードの集光線43は図6における光路37に対応する。 Collecting light 42 of the TM mode corresponding to the optical path 38 in FIG. 6, collecting light 43 of the TE mode corresponding to the optical path 37 in FIG. 6.

図7に示したパターン形状からわかるように、ピクセル40と対応するピクセル41を同期して制御することにより、PDθのために偏波モード間で集光点の位置ずれがあっても、TMモード成分とTMモード成分の光信号が一体として変調される。 As can be seen from the pattern shape shown in FIG. 7, by controlling synchronously the pixels 41 corresponding to the pixels 40, even if there is positional deviation of the focal point between polarization mode for PDshita, TM mode optical signal component and TM mode component is modulated as a unit. したがって、光路37と光路38がx軸上でΔxだけ分離していても、光路を一致させて単一のピクセルに集光させた場合と、同一の信号処理ができる。 Therefore, even the optical path 37 and the optical path 38 is not separated by Δx on the x-axis, and if by matching the optical path was focused on a single pixel, it the same signal processing. PDθに起因して、光結合損失を発生させたり、光信信号処理装置の波長分解能を低下させることがない。 Due to PDshita, or generating an optical coupling loss, it does not lower the wavelength resolution of the Mitsunobu signal processing apparatus.

図7においては、ピクセル40と対応するピクセル41は接続されているが、分離したパターン形状であっても、両ピクセルが40、41が同期して制御される限り同様な効果を発揮することに留意されたい。 7, that although pixels 41 corresponding to the pixel 40 are connected, be a separate pattern shape, which exerts a similar effect as long as the two pixels 40 and 41 is controlled in synchronization It should be noted. 信号処理素子のピクセル位置を、TMモードの集光点とTMモードの集光点にそれぞれ適応させれば同じ効果が得られるので、MEMSミラーの場合にも適用可能である。 The pixel position of the signal processing device, since the same effect can be obtained if brought into adapted respectively at the focal point of the focal point and the TM mode of the TM mode is also applicable to a case of the MEMS mirror.

PDθに対応する中心波長のシフト量をPDλ(nm)、対象のシステムの波長チャンネル間隔をCh space (nm)、液晶ピクセルの配置ピッチをW(μm)とすると、液晶ピクセルのオフセット長さΔxは、次式(6)で表される。 PDλ shift amount of the center wavelength corresponding to PDθ (nm), a wavelength channel spacing of the system under Ch space (nm), when the arrangement pitch of the liquid crystal pixels and W (μm), the offset length Δx of the liquid crystal pixels , it is expressed by the following equation (6).
Δx=PDλ/Ch space ×W 式(6) Δx = PDλ / Ch space × W (6)
例えば、PDλ=0.2(nm)、LバンドにおいてCh space =0.84(nm)、W=100(μm)とすると、Δx=24μmとなる。 For example, PDλ = 0.2 (nm), Ch space = 0.84 (nm) in the L-band, when W = 100 (μm), the [Delta] x = 24 [mu] m.

以上、詳細に述べたように、本発明の光信号処理装置によれば、偏光分離構造を持つ光信号処理装置の光学系において、安価な光学素子を用いることによってAWGにおける偏波依存性を解消し、光結合損失を減らすことができる。 Thus, as described in detail, according to the optical signal processing apparatus of the present invention, in the optical system of the optical signal processing device having a polarized light separating structure, eliminating the polarization dependence in the AWG by using an inexpensive optical element and, it is possible to reduce the optical coupling loss. 光信号処理の波長分解能を低下させることなく、PDθの補償が可能となる。 Without reducing the wavelength resolution of the optical signal processing enables compensation PDshita. AWGの製作に複雑な追加工程を必要とせず、低コストとなり、AWG自体において発生する過剰損失も極めて少ない。 Without requiring AWG complicated additional steps in the fabrication of, become a low-cost, very small even excess loss occurring at AWG itself. さらに、空間光学系に光学素子を追加することなく、信号処理素子のピクセルパターンの構成を調整するだけで偏波依存性を解消し、光結合損失を減らすことができる。 Furthermore, it is possible without adding an optical element in a space optical system, to eliminate only polarization dependency adjusting the configuration of the pixel pattern of the signal processing element, reducing optical coupling loss. 反射型の構成によって、従来技術と比べてより簡単な光信号処理装置を実現できる。 The configuration of the reflection type, it is possible to realize a more simple optical signal processing apparatus over the prior art.

本発明は、光通信に使用される光信号処理装置への利用ができる。 The present invention can use the optical signal processing apparatus for use in optical communication. 例えば、波長ブロッカをはじめ、波長イコライザ、分散補償器などへの応用が可能である。 For example, initially a wavelength blocker, a wavelength equalizer, and can be applied to such dispersion compensator.

本発明の第1の実施形態に係る光信号処理装置の構成図である。 A configuration diagram of an optical signal processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態の別の例を示す構成図である。 It is a block diagram showing another example of the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る光信号処理装置の構成図である。 A configuration diagram of an optical signal processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態の別の例を示す構成図である。 Another example of the second embodiment of the present invention is a configuration diagram showing. 第2の実施形態を反射型の構成に適用した光信号処理装置の構成図である。 The second embodiment is a configuration diagram of an optical signal processing apparatus applied to a reflection type configuration. 本発明の第3の実施形態に係る光信号処理装置の構成図である。 A configuration diagram of an optical signal processing apparatus according to a third embodiment of the present invention. 第3の実施形態に係る光信号処理装置における信号処理素子のピクセルパターン形状図である。 It is the pixel pattern diagram of the signal processing elements in the optical signal processing apparatus according to the third embodiment. 従来の光信号処理装置の概念的な構成図である。 It is a conceptual block diagram of a conventional optical signal processing apparatus. PDθを説明する図である。 PDθ is a diagram illustrating a. 第1の従来技術による光信号処理装置の構成図である。 A configuration diagram of an optical signal processing device according to the first prior art. 第2の従来技術による光信号処理装置の構成図である。 A configuration diagram of an optical signal processing device according to the second prior art.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1、13、61、71 AWG 1,13,61,71 AWG
2、12、21、22、62、70 シリンドリカルレンズ 3、11、63、69 偏波分離素子 4、9 ウエッジ板 5、10、64、68 偏波回転素子 6、8、52、65、67 集光レンズ 7、53、66 信号処理素子 30、31、32、33 平行ガラス板 36、54 ミラー 74 サーキュレータ 75 偏波スプリッタ 76a、76b 偏波保持ファイバー 80、81 λ/2板 2,12,21,22,62,70 cylindrical lens 3,11,63,69 polarization splitter 4,9 wedge plate 5,10,64,68 polarization rotation element 6,8,52,65,67 Collection optical lens 7,53,66 signal processing elements 30, 31, 32, 33 parallel glass plates 36, 54 the mirror 74 circulator 75 polarization splitters 76a, 76b polarization maintaining fiber 80, 81 lambda / 2 plate

Claims (12)

  1. 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であって、 And then dispersing the light signal into a plurality of optical signals of different wavelengths, an optical signal processing device for performing signal processing with respect to optical signals of respective wavelengths,
    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、 In outgoing angle corresponding to the wavelength of the optical signal, a spectroscopic means for splitting the plurality of optical signals having different wavelengths,
    前記分光手段からの出射光を異なる2つの偏波モード成分の光信号に分離する偏波分離手段と、 A polarization separating means for separating the optical signal of the two polarization mode components having different light emitted from said spectroscopic means,
    前記偏波分離手段から分離され第1の光路を進む第1の偏波モード成分の光信号の光路を屈折させて、前記偏波分離手段から分離され第2光路を進む第2の偏波モード成分の光信号の光路と、屈折後の前記第1の光路とを平行にする光路屈折手段と、 The refracts the optical path of the first polarization mode component of the optical signal is separated from the polarization separating means advances the first optical path, a second polarization mode of traveling second optical path separated from said polarization separating means the optical path of the component of the optical signal, an optical path refraction means for collimating said first optical path after refraction,
    前記第1の光路の光信号および前記第2の光路の光信号を集光させる集光手段と、 A condensing means for condensing the optical signal and the optical signal of the second optical path of said first optical path,
    前記集光された光信号を変調する信号処理手段と を備えていることを特徴とする光信号処理装置。 Optical signal processing apparatus characterized by comprising a signal processing means for modulating the light condensing optical signal.
  2. 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であって、 And then dispersing the light signal into a plurality of optical signals of different wavelengths, an optical signal processing device for performing signal processing with respect to optical signals of respective wavelengths,
    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、 In outgoing angle corresponding to the wavelength of the optical signal, a spectroscopic means for splitting the plurality of optical signals having different wavelengths,
    前記分光手段からの出射光を異なる2つの偏波モード成分の光信号に分離する偏波分離手段と、 A polarization separating means for separating the optical signal of the two polarization mode components having different light emitted from said spectroscopic means,
    前記偏波分離手段から分離され第1の光路を進む第1の偏波モード成分の光信号と前記偏波分離手段から分離され第2の光路を進む第2の偏波モード成分の光信号とを集光させる集光手段と、 Optical signal of the second polarization mode component traveling through the second optical path is separated from the optical signal and the polarization splitting means in the first polarization mode component traveling through the first optical path is separated from the polarization separating means and a condensing means for condensing,
    前記集光手段を通過した前記第1の偏波モード成分の光信号の前記第1の光路を屈折させて、前記分光手段により分光される光信号の光路で形成される分光面内において、屈折後の前記第1の光路と前記第2の光路とを一致させる光路屈折手段と、 By refracting the first light path of the optical signal of the first polarization mode component that has passed through the focusing means, in the spectral plane, which is formed in the optical path of the optical signal is split by the spectral means, the refractive an optical path refraction means to match the optical path the first optical path and the second post,
    前記光路屈折手段により屈折された前記第1の光路を進む光信号ならびに前記第2の光路を進む光信号を変調する信号処理手段と を備えることを特徴とする光信号処理装置。 Optical signal processing apparatus characterized in that it comprises a signal processing means for modulating an optical signal and an optical signal traveling through the second optical path proceeds the first light path is refracted by the optical path refraction means.
  3. 前記集光手段を通過した前記第2の光路の光信号に対して、前記光路屈折手段に起因する光軸方向の焦点位置の変動を相殺する焦点距離調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の光信号処理装置。 Claims and further comprising a focal length adjustment means to offset for the second optical path of the optical signal passing through the condensing means, the variation of the focal position in the optical axis direction caused by the optical path refraction means optical signal processing device according to claim 2.
  4. 前記光路屈折手段は、平行ガラス板であることを特徴とする請求項2または3いずれかに記載の光信号処理装置。 The optical path refraction means, optical signal processing device according to claim 2 or 3, characterized in that a parallel glass plate.
  5. 前記光路屈折手段および前記焦点距離調整手段は、それぞれ平行ガラス板であり、2つの平行ガラス板の相対角度を調整することにより前記第1の光路の集光点と前記第2の光路の光信号の集光点とを前記分光面内において一致させることを特徴とする請求項2または3いずれかに記載の光信号処理装置。 The optical path refraction means and the focal length adjusting means are each parallel glass plates, two of said first optical path focusing point and said second optical path of an optical signal by adjusting the relative angle of the parallel glass plate optical signal processing device according to the focal point to either claim 2 or 3, characterized in that to match within the spectroscopic plane of the.
  6. 前記集光手段は、前記分光手段の前記分光面を含む面ならびに前記偏波分離手段が偏波分離する前記第1の光路および前記第2の光路を含む面にレンズ作用を持つレンズであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光信号処理装置。 Said focusing means is the lens surface containing the spectral surface and the polarization separating means having a lens action on the plane including the first optical path and said second optical path polarization splitting of the spectral means optical signal processing device according to any one of claims 1 to 5, characterized in.
  7. 前記集光手段は、前記分光手段の分光面を含む面にレンズ作用を持つシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光信号処理装置。 The focusing means is an optical signal processing device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a cylindrical lens having a lens function on the plane including the spectral plane of the spectroscopic unit.
  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であって、 And then dispersing the light signal into a plurality of optical signals of different wavelengths, an optical signal processing device for performing signal processing with respect to optical signals of respective wavelengths,
    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、 In outgoing angle corresponding to the wavelength of the optical signal, a spectroscopic means for splitting the plurality of optical signals having different wavelengths,
    前記分光手段からの出射光を異なる2つの偏波モード成分の光信号に分離する偏波分離手段と、 A polarization separating means for separating the optical signal of the two polarization mode components having different light emitted from said spectroscopic means,
    前記偏波分離手段から分離され、第1の光路を進む第1の偏波モード成分の光信号ならびに前記偏波分離手段から分離され、第2の光路を進む第2の偏波モード成分の光信号を、前記分光手段の分光面に平行な面内のみで集光させる集光手段と、 Is separated from said polarization separating means is separated from the optical signal and the polarization splitting means in the first polarization mode component traveling through the first optical path, light of the second polarization mode component traveling through the second optical path signal, a focusing means for focusing light only in plane parallel to the spectroscopic plane of the spectroscopic unit,
    前記集光された光信号を変調する信号処理手段であって、 A signal processing means for modulating the light condensing optical signal,
    第1の分光線上に配列され、前記第1の光路の光信号を変調する複数の第1の変調素子と、 Are arranged in a first spectral line, a plurality of first modulation element for modulating the light signal of the first light path,
    第2の分光線上に配列され、前記第2の光路の光信号を変調する複数の第2の変調素子とを含み、 Are arranged in the second spectral line, and a plurality of second modulation elements for modulating the light signal of the second optical path,
    前記第1の変調素子および前記第2の変調素子は、分光線方向に所定のオフセット距離だけずれて配置され、前記第1の変調素子および対応する前記第2の変調素子は同期して変調されることと を備えることを特徴とする光信号処理装置。 The first modulator element and the second modulator elements are arranged offset by a predetermined offset distance in the spectral line direction, the first modulator element and the corresponding said second modulating device are synchronized to the modulation optical signal processing apparatus characterized by comprising a Rukoto.
  9. 前記第1の変調素子を電気的に駆動する手段と対応する前記第2の変調素子を電気的に駆動手段はそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項8に記載の光信号処理装置。 Optical signal processing device according to claim 8, characterized in that it is respectively electrically driven means connecting said second modulator element and the corresponding means for electrically driving said first modulation element.
  10. 前記信号処理手段は、液晶素子、非線形光学素子ならびにMEMSミラーのうちのいずれかであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の光信号処理装置。 It said signal processing means, a liquid crystal element, an optical signal processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that one of the non-linear optical element and the MEMS mirror.
  11. 前記信号処理手段を通過する光信号を反射する反射手段をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の光信号処理装置。 Optical signal processing device according to any one of claims 1 to 10, further comprising a reflection means for reflecting an optical signal passing through the signal processing means.
  12. 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11のいずれかに記載の光信号処理装置。 The spectroscopic means, the optical signal processing device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the AWG.
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