JP4787188B2 - Wavelength selective switch - Google Patents

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本発明は、波長選択スイッチに関し、より詳細には、入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチに関する。   The present invention relates to a wavelength selective switch, and more particularly to a wavelength selective switch that outputs an optical signal of a selected wavelength among wavelength division multiplexed signals input from an input port to a selected output port.

近年急速な進展を見せる大容量光通信ネットワークの構築に伴い、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信技術が注目を集めるとともにそのための設備の普及が進んでいる。ＷＤＭノードにおいては、光信号を直接制御せずに、一度電気信号に変換したのちに経路のスイッチングを行う方式が一般的である。しかしながら上記の方式では、ノードにおける処理能力の高負荷化・通信速度律速および高消費電力化が課題として危惧されている。このため、電気スイッチングを介さず光信号のまま経路スイッチングを行うデバイス、すなわち波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ）等の開発が求められている。   In recent years, with the construction of a large-capacity optical communication network that shows rapid progress, wavelength division multiplexing (WDM) communication technology has attracted attention and the spread of facilities for that purpose has been increasing. In a WDM node, a method is generally used in which a path is switched after being converted into an electric signal once without directly controlling an optical signal. However, in the above method, there is a concern that the processing capacity of the node is increased, the communication speed is limited, and the power consumption is increased. For this reason, development of a device that performs path switching while maintaining an optical signal without going through electrical switching, that is, a wavelength selective switch (WSS) or the like, is demanded.

一般的な波長選択スイッチの動作原理は以下の通りである。入力光ファイバから入力されたＷＤＭ信号が、レンズを介して回折格子へと入射されて波長分波され、波長分波された各光信号が、再びレンズを介して集光される。集光位置にはマイクロミラーアレイおよびシャッタアレイが設置されている。マイクロミラーアレイは、入射光の反射角度を調整することができる構成をとっており、目的とする出力ポートに最適化された角度に各光信号を反射する。反射された各光信号は、レンズを介して回折格子へと入射し波長合波された後、レンズを介して出力ファイバに結合する。   The operation principle of a general wavelength selective switch is as follows. The WDM signal input from the input optical fiber is incident on the diffraction grating through the lens and is wavelength-demultiplexed, and each wavelength-demultiplexed optical signal is collected again through the lens. A micromirror array and a shutter array are installed at the condensing position. The micromirror array has a configuration capable of adjusting the reflection angle of incident light, and reflects each optical signal at an angle optimized for a target output port. Each of the reflected optical signals enters the diffraction grating through the lens, is wavelength-multiplexed, and then couples to the output fiber through the lens.

上述のように、光偏向素子としては光マイクロマシン（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）によるマイクロミラーアレイを用いるのが一般的である。たとえば、非特許文献１にマイクロミラーアレイに関して記載がある。出力ポートに光を完全に結合もしくは故意に不完全結合させるようにマイクロミラーアレイを制御することで、出力される光の強度を調整することもできる。   As described above, a micromirror array using an optical micromachine (MEMS: Micro Electro Mechanical Systems) is generally used as the light deflection element. For example, Non-Patent Document 1 describes a micromirror array. The intensity of the output light can be adjusted by controlling the micromirror array so that the light is completely or intentionally incompletely coupled to the output port.

このように、波長選択スイッチの機能としては、ＷＤＭ信号の各波長の光信号をそれぞれ任意の出力ポートに振り分けることと、各波長の光信号の光強度を調整することがある。   As described above, the functions of the wavelength selective switch include distributing the optical signal of each wavelength of the WDM signal to an arbitrary output port and adjusting the optical intensity of the optical signal of each wavelength.

J. S. Tsai, et al., Proc. MEMS, 2004, pp. 101-104J. S. Tsai, et al., Proc. MEMS, 2004, pp. 101-104 Appl. Phys. Lett. 89 (2006) 131115Appl. Phys. Lett. 89 (2006) 131115

ところで、上述したＭＥＭＳに代表される従来の光偏向素子の偏向角は高々１０度程度であるため、光信号を導くことが可能な位置範囲が狭い。したがって、このような光偏向素子を用いた波長選択スイッチの場合、光偏向素子の偏向角に応じた設計を行わねばならず、現状では出力ポート数が４ポートから９ポートに制限されている。   By the way, since the deflection angle of the conventional optical deflection element represented by the above-mentioned MEMS is about 10 degrees at most, the position range where the optical signal can be guided is narrow. Therefore, in the case of a wavelength selective switch using such an optical deflection element, the design must be performed according to the deflection angle of the optical deflection element, and the number of output ports is currently limited from 4 to 9 ports.

また、ＭＥＭＳは、光反射面を機械的に変位させることを基本的な原理とした光偏向方式であるため、反復使用や衝撃等に起因する故障が起きやすく、高い信頼性の確保が難しい。   In addition, MEMS is an optical deflection method based on the basic principle of mechanically displacing the light reflecting surface, and therefore, failure due to repeated use or impact is likely to occur, and it is difficult to ensure high reliability.

また、ＭＥＭＳにおいては駆動時間が１ミリ秒と遅く、今後展開が期待される光バーストスイッチシステムや光バケットスイッチシステム等の高速動作を要するシステムへの対応が困難である。   In addition, in MEMS, the driving time is as slow as 1 millisecond, and it is difficult to cope with a system that requires high-speed operation such as an optical burst switch system and an optical bucket switch system that are expected to be developed in the future.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多出力ポート・高信頼性および高速スイッチングを実現する波長選択スイッチを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a wavelength selective switch that realizes multiple output ports, high reliability, and high-speed switching.

このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、前記入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、前記波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、前記第１の集光素子により集光された各光信号を、前記各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、前記各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、前記電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、前記第２の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を前記選択した出力ポートに出力する波長合波手段とを備え、前記波長分波手段は、二次元に配列された出力ポートに接続されており、前記少なくとも１つの電極のそれぞれは、複数のセルが２次元のパネル状に配置されているパネル型電極であり、前記複数のセルのそれぞれへの印加電圧は、個別に制御可能であることを特徴とする。
また、本発明の第２の態様は、入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、前記入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、前記波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、前記第１の集光素子により集光された各光信号を、前記各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、前記各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、前記電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、前記第２の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を前記選択した出力ポートに出力する波長合波手段とを備え、前記波長分波手段は、二次元に配列された出力ポートに接続されており、前記少なくとも１つの電極のそれぞれは、短冊のような光信号の経路方向に細長い長方形状の複数のセルが、並列に配置されている短冊型電極であり、前記複数のセルのそれぞれへの印加電圧は、個別に制御可能であることを特徴とする。 In order to achieve such an object, according to a first aspect of the present invention , there is provided a wavelength selective switch that outputs an optical signal having a wavelength selected from wavelength division multiplexed signals input from an input port to a selected output port. A wavelength demultiplexing unit for demultiplexing the wavelength division multiplexed signal input from the input port; and a first collection unit for condensing the optical signals wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing unit. An optical element and each optical signal collected by the first light collecting element are deflected toward an output port selected for each optical signal, in a direction orthogonal to the path of each optical signal. An electro-optic crystal having at least one electrode provided in parallel, a second condensing element for condensing each optical signal deflected by the electro-optic crystal, and a second condensing element for collecting the optical signals. Wavelength of each optical signal emitted And wavelength multiplexing means for outputting a wavelength-multiplexed optical signal to the selected output port, and the wavelength demultiplexing means is connected to an output port arranged two-dimensionally, and Each of the at least one electrode is a panel-type electrode in which a plurality of cells are arranged in a two-dimensional panel shape, and an applied voltage to each of the plurality of cells can be individually controlled. To do.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a wavelength selective switch that outputs an optical signal having a wavelength selected from among the wavelength division multiplexed signals input from the input port to the selected output port. Wavelength demultiplexing means for demultiplexing the input wavelength division multiplexed signal, a first condensing element for condensing each optical signal wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing means, and the first At least one provided in parallel in a direction orthogonal to the path of each optical signal, which deflects each optical signal collected by the condensing element toward an output port selected for each optical signal. An electro-optic crystal having an electrode; a second condensing element that condenses each optical signal deflected by the electro-optic crystal; and a wavelength of each optical signal condensed by the second condensing element Combined and wavelength combined light Wavelength multiplexing means for outputting a signal to the selected output port, the wavelength demultiplexing means being connected to an output port arranged two-dimensionally, each of the at least one electrode being a strip A plurality of rectangular cells elongated in the optical signal path direction are strip electrodes arranged in parallel, and the voltage applied to each of the plurality of cells can be individually controlled. And

また、本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記電気光学結晶は、ＫＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention , in the first or second aspect , the electro-optic crystal is KTa 1-x Nb x O 3 (0 <x <1, 0 <y <1). It is characterized by.

また、本発明の第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様において、前記電気光学結晶と前記波長合波手段との間に介在する反射ミラーをさらに備え、前記入力ポートと前記出力ポートは、前記電気光学結晶の前記各光信号の入射面に対して同一の側に配置されており、前記第１の集光素子と前記第２の集光素子とは同一の部材であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects , the apparatus further includes a reflection mirror interposed between the electro-optic crystal and the wavelength multiplexing means, and the input port and the The output port is arranged on the same side with respect to the incident surface of each optical signal of the electro-optic crystal, and the first light collecting element and the second light collecting element are the same member. It is characterized by that.

また、本発明の第５の態様は、第１から第３のいずれかの態様において、前記入力ポートと前記出力ポートは、前記電気光学結晶の前記各光信号の入射面に対して、前記電気光学結晶を挟んで対向する位置に配置されていることを特徴とする。 In addition, according to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects , the input port and the output port are configured so that the electric signal incident surface of the electro-optic crystal has the electric signal. It arrange | positions in the position which opposes on both sides of an optical crystal.

また、本発明の第６の態様は、第１から第３のいずれかの態様において、前記波長分波手段および前記波長合波手段は、それぞれアレイ導波路格子を備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects , the wavelength demultiplexing unit and the wavelength multiplexing unit each include an arrayed waveguide grating.

また、本発明の第７の態様は、第１から第３のいずれかの態様において、前記波長分波手段および前記波長合波手段は、それぞれバルク型回折格子を備えることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects , the wavelength demultiplexing unit and the wavelength multiplexing unit each include a bulk diffraction grating.

また、本発明の第８の態様は、第１から第３のいずれかの態様において、前記電気光学結晶の前段に、直交する２つの偏波成分に前記各光信号を分離する偏波分離素子と、一方の偏波成分を９０度回転させる第１の半波長板とをさらに備え、前記電気光学結晶の後段に、前記第１の半波長板により偏波方向を回転されていない偏波成分を９０度回転させる第２の半波長板群と、直交する２つの偏波成分を合成する偏波合成素子とをさらに備えることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects , the polarization separation element that separates the optical signals into two orthogonal polarization components before the electro-optic crystal. And a first half-wave plate that rotates one polarization component by 90 degrees, and a polarization component whose polarization direction is not rotated by the first half-wave plate at the subsequent stage of the electro-optic crystal. Is further provided with a second half-wave plate group that rotates 90 degrees and a polarization beam combining element that combines two orthogonal polarization components.

また、本発明の第９の態様は、入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、前記入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、前記波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、前記第１の集光素子により集光された各光信号を、前記各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、前記各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、前記電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、前記第２の集光素子が集光した各信号光が通過する光減衰器と、前記光減衰器を通過した各光信号をそれぞれ集光する第３の集光素子と、前記第３の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を前記選択した出力ポートに出力する波長合波手段とを備え、前記光減衰器は、出力ポートを第１の出力ポートから第２の出力ポートに切り替える時に、切り替えに関与しない出力ポートへの光の経路を遮断し、前記波長分波手段は、二次元に配列された出力ポートに接続されており、前記少なくとも１つの電極のそれぞれは、複数のセルが２次元のパネル状に配置されているパネル型電極であり、前記複数のセルのそれぞれへの印加電圧は、個別に制御可能であることを特徴とする。
また、本発明の第１０の態様は、入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、前記入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、前記波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、前記第１の集光素子により集光された各光信号を、前記各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、前記各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、前記電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、前記第２の集光素子が集光した各信号光が通過する光減衰器と、前記光減衰器を通過した各光信号をそれぞれ集光する第３の集光素子と、前記第３の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を前記選択した出力ポートに出力する波長合波手段とを備え、前記光減衰器は、出力ポートを第１の出力ポートから第２の出力ポートに切り替える時に、切り替えに関与しない出力ポートへの光の経路を遮断し、前記波長分波手段は、二次元に配列された出力ポートに接続されており、前記少なくとも１つの電極のそれぞれは、短冊のような光信号の経路方向に細長い長方形状の複数のセルが、並列に配置されている短冊型電極であり、前記複数のセルのそれぞれへの印加電圧は、個別に制御可能であることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention , there is provided a wavelength selective switch that outputs an optical signal having a wavelength selected from wavelength division multiplexed signals input from an input port to a selected output port. Wavelength demultiplexing means for demultiplexing the input wavelength division multiplexed signal, a first condensing element for condensing each optical signal wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing means, and the first At least one provided in parallel in a direction orthogonal to the path of each optical signal, which deflects each optical signal collected by the condensing element toward an output port selected for each optical signal. an electro-optic crystal having electrodes, each of the optical signal deflected by the electro-optic crystal, and a second condensing element for condensing light respectively, the second focusing element to pass through each of the signal light condensed An optical attenuator and the optical attenuator A third condensing element that condenses each of the optical signals, and the optical signals collected by the third condensing element are wavelength-multiplexed, and the wavelength-multiplexed optical signal is selected. Wavelength multiplexing means for outputting to the output port, and the optical attenuator cuts off the optical path to the output port not involved in the switching when the output port is switched from the first output port to the second output port. The wavelength demultiplexing means is connected to an output port arranged two-dimensionally, and each of the at least one electrode is a panel-type electrode in which a plurality of cells are arranged in a two-dimensional panel shape. In addition, the voltage applied to each of the plurality of cells can be individually controlled .
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a wavelength selective switch that outputs an optical signal having a selected wavelength among wavelength division multiplexed signals input from an input port to a selected output port. Wavelength demultiplexing means for demultiplexing the input wavelength division multiplexed signal, a first condensing element for condensing each optical signal wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing means, and the first At least one provided in parallel in a direction orthogonal to the path of each optical signal, which deflects each optical signal collected by the condensing element toward an output port selected for each optical signal. An electro-optic crystal having electrodes, a second light collecting element that collects each optical signal deflected by the electro-optic crystal, and each signal light collected by the second light collecting element passes therethrough. An optical attenuator and the optical attenuator A third condensing element that condenses each optical signal that has passed, and wavelength-combining each optical signal collected by the third condensing element, and selecting the wavelength-combined optical signal Wavelength multiplexing means for outputting to the output port, and the optical attenuator provides a light path to the output port not involved in switching when the output port is switched from the first output port to the second output port. The wavelength demultiplexing means is connected to an output port arranged two-dimensionally, and each of the at least one electrode is a plurality of rectangular cells elongated in the optical signal path direction such as a strip. Are strip-type electrodes arranged in parallel, and the voltage applied to each of the plurality of cells can be individually controlled.

また、本発明の第１１の態様は、第９又は第１０の態様において、前記電気光学結晶は、ＫＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）であることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention , in the ninth or tenth aspect , the electro-optic crystal is KTa 1-x Nb x O 3 (0 <x <1, 0 <y <1). It is characterized by.

本発明によれば、最大偏向角の大きい電気光学結晶を光偏向素子として用いることで、多出力ポート・高信頼性および高速スイッチングを実現する波長選択スイッチを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a wavelength selective switch that realizes multiple output ports, high reliability, and high-speed switching by using an electro-optic crystal having a large maximum deflection angle as an optical deflection element.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Throughout the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

（実施形態１）
図１は、本発明による波長選択スイッチの第１の実施形態１００の構成を示している。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は側面図である。波長選択スイッチ１００は、入力側に少なくとも１つの光ファイバが接続された第１のアレイ導波路格子（ＡＷＧ）１０１と、焦点距離がｆＹである第１のＹシリンドリカルレンズ１０２と、焦点距離がｆＸである第１のＸシリンドリカルレンズ１０３と、光偏向素子であるＫＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）結晶（以下、ＫＴＮ結晶と呼ぶ。）１０４と、焦点距離がｆＸである第２のＸシリンドリカルレンズ１０５と、焦点距離がｆＸである第３のＸシリンドリカルレンズ１０６と、液晶光減衰器１０７と、焦点距離がｆＸである第４のＸシリンドリカルレンズ１０８と、焦点距離がｆＹである第２のＹシリンドリカルレンズ群１０９と、第２のアレイ導波路格子群１１０とを備え、これらがこの順に配置されている。ここで、光信号の進行方向をＺ軸とし、第１のアレイ導波路格子１０１および第２のアレイ導波路格子群１１０の基板と水平な方向をＸ軸、垂直な方向をＹ軸とする。 (Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration of a first embodiment 100 of a wavelength selective switch according to the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a side view. The wavelength selective switch 100 includes a first arrayed waveguide grating (AWG) 101 having at least one optical fiber connected to the input side, a first Y cylindrical lens 102 having a focal length of fY, and a focal length of fX. A first X cylindrical lens 103, a KTa 1-x Nb x O 3 (0 <x <1, 0 <y <1) crystal (hereinafter referred to as a KTN crystal) 104 as an optical deflection element, and A second X cylindrical lens 105 having a focal length of fX, a third X cylindrical lens 106 having a focal length of fX, a liquid crystal optical attenuator 107, and a fourth X cylindrical lens 108 having a focal length of fX. And a second Y cylindrical lens group 109 having a focal length of fY, and a second arrayed waveguide grating group 110, which are arranged in this order. Here, the traveling direction of the optical signal is taken as the Z axis, the horizontal direction with respect to the substrates of the first arrayed waveguide grating 101 and the second arrayed waveguide grating group 110 is taken as the X axis, and the perpendicular direction is taken as the Y axis.

このような構成において、実施形態１に係る波長選択スイッチ１００は、次のように動作する。まず、ＷＤＭ信号が、第１のアレイ導波路格子１０１に入力ポートから入力される。入力されたＷＤＭ信号が、第１のアレイ導波路格子１０１において波長分波され、第１のアレイ導波路格子１０１の基板より出力される。出力された各光信号は、出力直後には基板垂直方向に発散するが、図１（ｂ）に示すように、第１のアレイ導波路格子１０１の端面からｆＹの位置に配置された第１のＹシリンドリカルレンズ１０２により、Ｚ軸方向に平行な平行光に変換される。平行光に変換された各光信号が、第１のアレイ導波路格子１０１の端面からｆＸの位置に配置された第１のＸシリンドリカルレンズ１０３を通過して、それぞれ第１のアレイ導波路格子１０１の端面から２ｆＸの位置に集光される。第１のアレイ導波路格子１０１の端面から２ｆＸの位置に配置されているＫＴＮ結晶１０４は、各光信号の波長に対応した個別の電極を有し、集光された各光信号をＹ軸方向に偏向する。偏向された各光信号が、第１のアレイ導波路格子１０１の端面から３ｆＸの位置に配置された第２のＸシリンドリカルレンズ１０５および４ｆＸの位置に配置された第３のＸシリンドリカルレンズ１０６により構成されるリレーレンズ系を介して、５ｆＸの位置に配置された液晶光減衰器１０７の位置にそれぞれ集光される。各光信号が、最後に、第４のＸシリンドリカルレンズ１０８と第２のＹシリンドリカルレンズ群１０９のうちの１つとを介して、ＫＴＮ結晶１０４により選択された出力ポートに接続される、第２のアレイ導波路格子群１１０のうちの１つのアレイ導波路格子へと結合され、波長合波されて出力ポートに出力される。ここで、第４のＸシリンドリカルレンズ１０８および第２のアレイ導波路格子群１１０は、第３のＸシリンドリカルレンズ１０６から、それぞれＺ軸方向に２ｆＸおよび３ｆＸの位置に配置されており、第２のＹシリンドリカルレンズ群１０９は、第２のアレイ導波路格子群１１０からｆＹの位置に配置されている。   In such a configuration, the wavelength selective switch 100 according to the first embodiment operates as follows. First, a WDM signal is input to the first arrayed waveguide grating 101 from the input port. The input WDM signal is wavelength-demultiplexed in the first arrayed waveguide grating 101 and output from the substrate of the first arrayed waveguide grating 101. Each output optical signal diverges in the direction perpendicular to the substrate immediately after the output, but as shown in FIG. 1B, the first optical signal arranged at the position fY from the end face of the first arrayed waveguide grating 101 is used. The Y cylindrical lens 102 converts the light into parallel light parallel to the Z-axis direction. Each optical signal converted into parallel light passes through the first X cylindrical lens 103 disposed at the position fX from the end face of the first array waveguide grating 101, and the first array waveguide grating 101 respectively. Is condensed at a position of 2 fX from the end face. The KTN crystal 104 arranged at a position of 2 fX from the end face of the first arrayed waveguide grating 101 has individual electrodes corresponding to the wavelengths of the respective optical signals, and each collected optical signal is transmitted in the Y-axis direction. To deflect. Each deflected optical signal is constituted by a second X cylindrical lens 105 disposed at a position 3fX from the end face of the first arrayed waveguide grating 101 and a third X cylindrical lens 106 disposed at a position 4fX. The light is condensed at the position of the liquid crystal light attenuator 107 disposed at the position of 5 fX through the relay lens system. Each optical signal is finally connected to an output port selected by the KTN crystal 104 via a fourth X cylindrical lens 108 and one of a second Y cylindrical lens group 109. It is coupled to one arrayed waveguide grating in the arrayed waveguide grating group 110, wavelength-multiplexed and output to the output port. Here, the fourth X cylindrical lens 108 and the second arrayed waveguide grating group 110 are disposed at positions 2fX and 3fX in the Z-axis direction from the third X cylindrical lens 106, respectively. The Y cylindrical lens group 109 is disposed at a position fY from the second arrayed waveguide grating group 110.

本実施形態に係る波長選択スイッチ１００は、光偏向素子として、電極を有するＫＴＮ結晶１０４を用いることを特徴とする。ＫＴＮ結晶１０４は、後述するように、電極に対する印加電圧に応じて、光を偏向することができ、かつ最大偏向角が従来の光偏向素子に比して大きい。また、印加電圧に応じた偏向角の切り替えを高速に行うこともできる。したがって、従来の波長選択スイッチよりも多くの出力ポートを備え、かつ高速なスイッチング動作が可能な波長選択スイッチを実現することができる。さらに、本実施形態に係る波長選択スイッチ１００は、ＭＥＭＳとは異なり光の偏向の際に機械的動作を含まず、また、後述するように高透過率が得られ、信頼性も高い。以下、より詳細に説明する。   The wavelength selective switch 100 according to the present embodiment is characterized by using a KTN crystal 104 having an electrode as an optical deflection element. As will be described later, the KTN crystal 104 can deflect light in accordance with the voltage applied to the electrode, and has a maximum deflection angle larger than that of a conventional optical deflection element. Further, the deflection angle can be switched at high speed according to the applied voltage. Therefore, it is possible to realize a wavelength selective switch that has more output ports than a conventional wavelength selective switch and is capable of high-speed switching operation. Further, unlike the MEMS, the wavelength selective switch 100 according to the present embodiment does not include a mechanical operation when deflecting light, and can obtain high transmittance and high reliability as described later. This will be described in more detail below.

図２は、第１のアレイ導波路格子１０１を示している。第１のアレイ導波路格子１０１は、入力ポートに接続された第１のスラブ導波路２０１と、第１のスラブ導波路２０１に接続されたアレイ導波路２０２と、アレイ導波路２０２に接続された第２のスラブ導波路２０３とを備える。第２のスラブ導波路２０３は備えていても、備えていなくともよい。入力ポートから入力されたＷＤＭ信号は、第１のスラブ導波路２０１、アレイ導波路２０２および第２のスラブ導波路２０３を通過して波長分波される。アレイ導波路格子１０１および第１のＹシリンドリカルレンズ１０２は、ＷＤＭ信号を波長分波して、波長分波された各光信号をＺ軸方向に平行な光信号に変換するための波長分波手段を構成するものであり、波長分波手段の例示的構成である。実施形態３で、本実施形態とは異なる構成の波長分波手段を説明する。   FIG. 2 shows the first arrayed waveguide grating 101. The first arrayed waveguide grating 101 is connected to the first slab waveguide 201 connected to the input port, the arrayed waveguide 202 connected to the first slab waveguide 201, and the arrayed waveguide 202. And a second slab waveguide 203. The second slab waveguide 203 may or may not be provided. The WDM signal input from the input port passes through the first slab waveguide 201, the arrayed waveguide 202, and the second slab waveguide 203 and is demultiplexed. The arrayed waveguide grating 101 and the first Y cylindrical lens 102 demultiplex the wavelength of the WDM signal, and convert each wavelength-demultiplexed optical signal into an optical signal parallel to the Z-axis direction. This is an exemplary configuration of wavelength demultiplexing means. In the third embodiment, wavelength demultiplexing means having a configuration different from that of the present embodiment will be described.

第１のＸシリンドリカルレンズ１０３は、波長分波された各光信号を集光する第１の集光素子を構成するものである。第１の集光素子は、単一のレンズであることは必ずしも必要ではなく、各光信号を集光することができればよいことに留意されたい。   The first X cylindrical lens 103 constitutes a first light condensing element that condenses each wavelength-demultiplexed optical signal. It should be noted that the first light collecting element does not necessarily need to be a single lens, and only needs to be able to collect each optical signal.

図３は、ＫＴＮ結晶１０４の有する電極の詳細を示している。ＫＴＮ結晶１０４のＺ軸方向に平行な面の一方の上に、光信号の経路と直交する方向に少なくとも１つの電極が設けられている。各電極は、長方形型とすることができる。図中のＷは電極幅であり、Ｇは電極間隔であり、ｔはＫＴＮ結晶１０４の厚さである。ＫＴＮ結晶１０４のＺ軸方向に平行な面の他方には、グランドに接続された一枚の電極が設けられているが、そのような形状に限らず、上述の長方形型の電極に対応する位置のＫＴＮ結晶１０４に電圧を印加することができればよい。   FIG. 3 shows details of the electrodes included in the KTN crystal 104. On one side of the KTN crystal 104 parallel to the Z-axis direction, at least one electrode is provided in a direction perpendicular to the optical signal path. Each electrode can be rectangular. In the figure, W is the electrode width, G is the electrode interval, and t is the thickness of the KTN crystal 104. One electrode connected to the ground is provided on the other surface parallel to the Z-axis direction of the KTN crystal 104. However, the shape is not limited to such a shape, and the position corresponding to the above-described rectangular electrode is provided. It is sufficient that a voltage can be applied to the KTN crystal 104.

この形状の電極を用いてＫＴＮ結晶１０４に電圧を印加した場合、ＫＴＮ結晶１０４内においてカソードに近くなるほど屈折率が傾斜的に上昇し、カソード電極に近づく方向に光信号を偏向することができる。偏向角は、電極に印加する電圧に応じて設定可能である。したがって、各出力ポートに接続されるアレイ導波路格子をＹ軸方向に積層配置した第２のアレイ導波路格子群１１０を設けることで、ＫＴＮ結晶１０４による光の偏向効果を利用して、波長分波された各光信号に対する出力ポートの選択が可能になる。   When a voltage is applied to the KTN crystal 104 using an electrode having this shape, the refractive index increases in a gradient as the distance from the cathode in the KTN crystal 104 increases, and the optical signal can be deflected in a direction approaching the cathode electrode. The deflection angle can be set according to the voltage applied to the electrode. Therefore, by providing the second arrayed waveguide grating group 110 in which the arrayed waveguide gratings connected to the respective output ports are stacked in the Y-axis direction, the light deflection effect by the KTN crystal 104 is utilized to obtain the wavelength distribution. The output port for each waved optical signal can be selected.

電極材料としてはチタン（Ｔｉ）を用いることができるが、電極として適した材料はチタンＴｉに限定されない。また、用いるＫＴＮ結晶１０４は立法晶であって、動作温度は立方晶から正方晶の相転移温度が望ましい。このような場合に最大偏向角が最大になる。なお、本実施形態では光偏向素子としてチタンなどの電極を有するＫＴＮ結晶を用いているが、上述したような屈折率の傾斜的分布が生ずる電極および電気光学結晶であれば、同様の効果を奏することができることに留意されたい。たとえばそのような電気光学結晶として、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｒ）Ｏ3、Ｋ1-yＬｉyＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、ＬｉｌＯ3、ＫＮｂＯ3、ＫＴｉＯＰＯ4、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、Ｂａ1-xＳｒxＴｉＯ3（０＜ｘ＜１）、Ｂａ1-xＳｒxＮｂ2Ｏ6（０＜ｘ＜１）、Ｓｒ0.75Ｂａ0.25Ｎｂ2Ｏ6、Ｐｂ1-yＬａyＴｉ1-xＺｒxＯ3（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＤ2ＰＯ4、（ＮＨ4）Ｈ2ＰＯ4、ＢａＢ2Ｏ4、ＬｉＢ3Ｏ5、ＣｓＬｉＢ6Ｏ10、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、ＧａＰ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＯなどが考えられる。 Although titanium (Ti) can be used as an electrode material, a material suitable as an electrode is not limited to titanium Ti. The KTN crystal 104 to be used is a cubic crystal, and the operating temperature is preferably a cubic to tetragonal phase transition temperature. In such a case, the maximum deflection angle is maximized. In this embodiment, a KTN crystal having an electrode such as titanium is used as the light deflecting element. However, the same effect can be obtained if the electrode and the electro-optic crystal have such a refractive index gradient distribution as described above. Note that you can. For example, as such an electro-optic crystal, (Pb, La) (Zr, Tr) O 3 , K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 (0 <x <1, 0 <y <1), LiNbO 3 , LiTaO 3 , LilO 3 , KNbO 3 , KTiOPO 4 , BaTiO 3 , SrTiO 3 , Ba 1-x Sr x TiO 3 (0 <x <1), Ba 1-x Sr x Nb 2 O 6 (0 < x <1), Sr 0.75 Ba 0.25 Nb 2 O 6, Pb 1-y La y Ti 1-x Zr x O 3 (0 <x <1,0 <y <1), Pb (Mg 1/3 Nb 2 / 3) O 3 -PbTiO 3, KH 2 PO 4, KD 2 PO 4, (NH 4) H 2 PO 4, BaB 2 O 4, LiB 3 O 5, CsLiB 6 O 10, GaAs, CdTe, GaP, ZnS ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, ZnO, etc. are conceivable.

第２のＸシリンドリカルレンズ１０５および第３のＸシリンドリカルレンズ１０６により構成されるリレーレンズ系は、ＫＴＮ結晶１０４により偏向された各光信号を集光する第２の集光素子である。第２の集光素子は、このようなリレーレンズ系であることは必ずしも必要ではなく、各光信号を集光することができればよいことに留意されたい。   A relay lens system constituted by the second X cylindrical lens 105 and the third X cylindrical lens 106 is a second condensing element that condenses each optical signal deflected by the KTN crystal 104. It should be noted that the second condensing element does not necessarily need to be such a relay lens system as long as each optical signal can be condensed.

液晶光減衰器１０７は、２枚の偏光子で挟まれたツイストネマティック型液晶であり、出力ポートを切り替える際に一時的に光の経路を遮断して、切り替え完了後に再び光を通過させる。光の遮断は、液晶光減衰器１０７の光の入射面および入射面に対向する面に設けられている電極に電圧を印加することで行われる。本実施形態に係る波長選択スイッチは、第２のアレイ導波路格子１１０を構成するアレイ導波路格子の積層方向、すなわちＹ軸方向のみに関して波長分波された各光信号を偏向することが可能であるため、あるポートから２つ以上離れたポートに出力ポートを切り替える場合、それらのポート間に介在するがポートの切り替えに関与しないポートを光が通過してしまい、他のポートへの漏れ光が発生する。この現象を「ヒット」と呼ぶ。液晶光減衰器１０７は、この回避策もしくは低減策、すなわち「ヒットレス」を実現する。液晶光減衰器１０７は、上述のように液晶を備える構造とすることができるが、同等の機能を持つ素子であればどのような原理の液晶を用いても構わず、また液晶以外の光減衰器を用いてもよいことに留意されたい。また、液晶光減衰器１０７は、光信号の経路上において第２の集光素子の次に設ける必要はなく、ＫＴＮ結晶１０４と第２のアレイ導波路格子群１１０との間に設けられていればよいことに留意されたい。   The liquid crystal light attenuator 107 is a twisted nematic liquid crystal sandwiched between two polarizers, temporarily interrupts the light path when switching the output port, and allows light to pass again after the switching is completed. The light is blocked by applying a voltage to the light incident surface of the liquid crystal light attenuator 107 and the electrodes provided on the surface facing the incident surface. The wavelength selective switch according to the present embodiment can deflect each optical signal wavelength-demultiplexed with respect to only the stacking direction of the arrayed waveguide grating constituting the second arrayed waveguide grating 110, that is, the Y-axis direction. Therefore, when switching an output port to two or more ports away from a certain port, light passes through ports that are interposed between those ports but are not involved in port switching, and light leaks to other ports. appear. This phenomenon is called “hit”. The liquid crystal optical attenuator 107 realizes this avoidance measure or reduction measure, that is, “hitless”. The liquid crystal light attenuator 107 can have a structure including a liquid crystal as described above, but any principle of liquid crystal may be used as long as the element has an equivalent function. Note that a vessel may be used. Further, the liquid crystal optical attenuator 107 does not need to be provided next to the second condensing element on the optical signal path, and is provided between the KTN crystal 104 and the second arrayed waveguide grating group 110. Note that this is fine.

また、液晶光減衰器１０７を備えることで「ヒットレス」を実現すると、出力ポート切り替え時の漏れ光を回避し、波長選択スイッチ１００の信頼性をさらに向上することができるが、液晶光減衰器１０７を備えなくとも、ＫＴＮ結晶１０４を用いた本実施形態に係る波長選択スイッチは、光偏向素子としてＭＥＭＳを用いる波長選択スイッチとは異なり光の偏向の際に機械的動作を含まず信頼性が高いことに留意されたい。図４は、液晶光減衰器１０７を備えない波長選択スイッチ４００を示している。このような波長選択スイッチ４００では、ＫＴＮ結晶１０４により偏向された各光信号が、第２のＸシリンドリカルレンズ１０５および第３のＸシリンドリカルレンズ１０６により構成されるリレーレンズ系と第２のＹシリンドリカルレンズ群１０９のうちの１つとを介して、ＫＴＮ結晶１０４により選択された出力ポートに接続される、第２のアレイ導波路格子群１１０のうちの１つのアレイ導波路格子へと結合され、波長合波されて出力ポートに出力される。   In addition, if “hitless” is realized by providing the liquid crystal optical attenuator 107, leakage light at the time of output port switching can be avoided and the reliability of the wavelength selective switch 100 can be further improved. The wavelength selective switch according to this embodiment using the KTN crystal 104 does not include a mechanical operation at the time of light deflection, unlike the wavelength selective switch using MEMS as an optical deflection element. Note that it is expensive. FIG. 4 shows a wavelength selective switch 400 that does not include the liquid crystal optical attenuator 107. In such a wavelength selective switch 400, each optical signal deflected by the KTN crystal 104 is converted into a relay lens system constituted by the second X cylindrical lens 105 and the third X cylindrical lens 106, and the second Y cylindrical lens. Coupled to one array waveguide grating of the second array waveguide grating group 110 connected to the output port selected by the KTN crystal 104 via one of the groups 109, Wave and output to the output port.

第４のＸシリンドリカルレンズ１０８は、液晶光減衰器１０７を通過した各光信号を集光する第３の集光素子である。第３の集光素子は、単一のレンズであることは必ずしも必要ではなく、各光信号を集光することができればよいことに留意されたい。なお、上述した液晶光減衰器１０７を備えない形態の波長選択スイッチ４００においては、第３の集光素子を備える必要がない。   The fourth X cylindrical lens 108 is a third condensing element that condenses each optical signal that has passed through the liquid crystal optical attenuator 107. It should be noted that the third condensing element does not necessarily need to be a single lens, and only needs to be able to condense each optical signal. Note that the wavelength selective switch 400 without the liquid crystal optical attenuator 107 described above does not need to include the third condensing element.

第２のアレイ導波路格子群１１０は、複数のアレイ導波路格子をＹ軸方向に積層したものである。各アレイ導波路格子は、第１のアレイ導波路格子１０１と同様に、スラブ導波路とアレイ導波路が接続された構造とすることができる。第３の集光素子により集光された各光信号（液晶光減衰器１０７を備えない実施形態４００においては、第２の集光素子により集光された各光信号）は、第２のＹシリンドリカルレンズ群１０９のうちの１つにより、Ｚ軸方向に平行な平行光に変換される。そして、ＫＴＮ結晶１０４により選択された出力ポートに接続される、第２のアレイ導波路格子群１１０のうちの１つのアレイ導波路格子へと結合され、波長合波される。第２のＹシリンドリカルレンズ群１０９および第２の第２のアレイ導波路格子群１１０は、ＫＴＮ結晶１０４により選択された出力ポートに向けて偏向された各光信号をＺ軸方向に平行な光信号に変換して、波長合波するための波長合波手段を構成するものであり、波長合波手段の例示的構成である。実施形態３および５で、本実施形態とは異なる波長合波手段を説明する。   The second arrayed waveguide grating group 110 is formed by stacking a plurality of arrayed waveguide gratings in the Y-axis direction. Each arrayed waveguide grating can have a structure in which a slab waveguide and an arrayed waveguide are connected in the same manner as the first arrayed waveguide grating 101. Each optical signal collected by the third light collecting element (in the embodiment 400 that does not include the liquid crystal optical attenuator 107, each optical signal collected by the second light collecting element) is the second Y The light is converted into parallel light parallel to the Z-axis direction by one of the cylindrical lens groups 109. Then, it is coupled to one arrayed waveguide grating of the second arrayed waveguide grating group 110 connected to the output port selected by the KTN crystal 104, and wavelength-multiplexed. The second Y cylindrical lens group 109 and the second second arrayed waveguide grating group 110 convert each optical signal deflected toward the output port selected by the KTN crystal 104 into an optical signal parallel to the Z-axis direction. The wavelength combining unit for converting the signal into the wavelength and combining the wavelengths is an exemplary configuration of the wavelength combining unit. In the third and fifth embodiments, wavelength multiplexing means different from the present embodiment will be described.

実施例
以下に、具体的実施例の構成および実験結果を示す。第１のアレイ導波路格子１０１、および第２のアレイ導波路格子群１１０を構成する各アレイ導波路格子は、シリコン基板上に石英系ガラスを母材として作製した。第２のアレイ導波路格子群１１０は、アレイ導波路格子を１６枚積層し、出力ポート数を１６とした。ＫＴＮ結晶１０４は、電極幅Ｗを２００μｍ、電極間隔Ｇを１００μｍとし、厚みｔを１００μｍとした。液晶光減衰器１０７の電極幅および電極間隔もそれぞれ２００μｍ、１００μｍとした。また、ｆＸ＝５０ｍｍ、ｆＹ＝６ｍｍとして各レンズを配置した。本設計では、ＫＴＮ結晶１０４による偏向角は最大で１５度であり、この値は、光偏向素子としてＫＴＮを用いてはじめて実現可能となるものである。なお、以下に説明する本実施例に係る波長選択スイッチの性能は、本実施例と同程度のパラメータを用いれば同様に得られるものであり、本実施例と同一のパラメータに限定する必要はない。 The following example illustrates the construction and experimental results of the specific examples. Each arrayed waveguide grating constituting the first arrayed waveguide grating 101 and the second arrayed waveguide grating group 110 was produced on a silicon substrate using quartz glass as a base material. In the second arrayed waveguide grating group 110, 16 arrayed waveguide gratings were stacked, and the number of output ports was set to 16. The KTN crystal 104 had an electrode width W of 200 μm, an electrode interval G of 100 μm, and a thickness t of 100 μm. The electrode width and electrode interval of the liquid crystal optical attenuator 107 were also set to 200 μm and 100 μm, respectively. Further, each lens was arranged with fX = 50 mm and fY = 6 mm. In this design, the deflection angle by the KTN crystal 104 is 15 degrees at the maximum, and this value can be realized only by using KTN as an optical deflection element. The performance of the wavelength selective switch according to the present embodiment described below can be obtained in the same manner by using parameters similar to those of the present embodiment, and need not be limited to the same parameters as those of the present embodiment. .

図５は、本実施例に係る波長選択スイッチの特性を示している。このグラフは、４１チャネルのＷＤＭ信号を１６チャネルごとに異なる出力ポートに出力した実験結果である。本実施例では、各出力ポートに対して最大透過率−５ｄＢが実現されており、高い性能が確認された。   FIG. 5 shows the characteristics of the wavelength selective switch according to this embodiment. This graph shows the experimental results of outputting 41-channel WDM signals to different output ports for every 16 channels. In this example, a maximum transmittance of −5 dB was realized for each output port, and high performance was confirmed.

図６は、本実施例に係る波長選択スイッチのスイッチング動作特性を示している。このグラフは、出力ポート１から出力ポート２へ光信号の経路を変更した場合の光強度の変化の実験結果である。出力ポート１におけるスイッチング前の光強度を１として、出力ポート１の光強度が０．９になった時から、出力ポート２における光強度が０．９になった時までを切替時間とすると、切替時間はわずか５μｓであり、高速なスイッチング動作が実現されている。ＭＥＭＳにおいては、駆動時間が１ミリ秒程度であることと比較されたい。   FIG. 6 shows the switching operation characteristics of the wavelength selective switch according to this embodiment. This graph is an experimental result of a change in light intensity when the optical signal path is changed from the output port 1 to the output port 2. Assuming that the light intensity before switching at the output port 1 is 1, and the switching time is from when the light intensity at the output port 1 becomes 0.9 to when the light intensity at the output port 2 becomes 0.9, The switching time is only 5 μs, and a high-speed switching operation is realized. In MEMS, compare with the drive time of about 1 millisecond.

以上説明したように、本実施形態に係る波長選択スイッチは、入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、第１の集光素子により集光された各光信号を、各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、第２の集光素子が通過する光減衰器と、光減衰器を通過した各光信号をそれぞれ集光する第３の集光素子と、第３の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を選択した出力ポートに出力する波長合波手段とを備え、光減衰器は、出力ポートを第１の出力ポートから第２の出力ポートに切り替える時に、切り替えに関与しない出力ポートへの光の経路を遮断することを特徴とする。   As described above, the wavelength selective switch according to the present embodiment is a wavelength selective switch that outputs an optical signal of a selected wavelength among wavelength division multiplexed signals input from an input port to a selected output port. A wavelength demultiplexing unit for demultiplexing the wavelength division multiplexed signal input from the input port; a first condensing element for condensing each optical signal wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing unit; Each optical signal collected by one light collecting element is deflected toward an output port selected for each optical signal, and is provided in parallel in a direction orthogonal to the path of each optical signal. An electro-optic crystal having an electrode; a second condensing element that condenses each optical signal deflected by the electro-optic crystal; an optical attenuator through which the second condensing element passes; and an optical attenuator Each optical signal that passes through Wavelength multiplexing that combines the wavelength of the third light collecting element that collects light and each optical signal collected by the third light collecting element, and outputs the wavelength-combined optical signal to the selected output port The optical attenuator is characterized in that when the output port is switched from the first output port to the second output port, the optical path to the output port not involved in the switching is interrupted.

また、液晶光減衰器を備えない形態においては、本実施形態に係る波長選択スイッチは、入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、第１の集光素子により集光された各光信号を、各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、第２の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を選択した出力ポートに出力する波長合波手段とを備えることを特徴とする。   Further, in a form that does not include a liquid crystal optical attenuator, the wavelength selective switch according to the present embodiment outputs an optical signal having a wavelength selected from the wavelength division multiplexed signals input from the input port to the selected output port. And a wavelength demultiplexing unit that demultiplexes the wavelength division multiplexed signal input from the input port, and a first optical unit that condenses each optical signal demultiplexed by the wavelength demultiplexing unit. The light condensing elements and the respective light signals collected by the first light condensing elements are deflected toward the output ports selected for the respective optical signals, and are parallel to each other in the direction orthogonal to the path of each optical signal. An electro-optic crystal having at least one electrode provided on the first, a second light-collecting element for condensing each optical signal deflected by the electro-optic crystal, and a second light-collecting element. Wavelength of each optical signal And, characterized in that it comprises a wavelength multiplexing means for outputting the selected output port optical signal wavelength-multiplexed.

光偏向素子として、電極を有するＫＴＮ結晶などの電気光学結晶を用いることにより、電極に対する印加電圧に応じて光を偏向することができ、かつ最大偏向角を従来の光偏向素子に比して大きくすることができる。さらに、電気光学結晶は、印加電圧に応じた偏向角の切り替えを高速に行うことができる。また、ＭＥＭＳとは異なり光の偏向の際に機械的動作を含まないことに加えて高透過率が得られるので、信頼性も高い。したがって、本実施形態によれば、多ポート・高信頼性および高速スイッチングを実現する波長選択スイッチを提供することができる。   By using an electro-optic crystal such as a KTN crystal having an electrode as the light deflection element, light can be deflected according to the voltage applied to the electrode, and the maximum deflection angle is larger than that of a conventional light deflection element. can do. Further, the electro-optic crystal can switch the deflection angle according to the applied voltage at high speed. Further, unlike MEMS, in addition to not including a mechanical operation when deflecting light, high transmittance can be obtained, so that reliability is high. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a wavelength selective switch that realizes multi-port, high reliability, and high-speed switching.

さらに、光減衰器を備える実施形態では、出力ポート切り替え時の漏れ光を回避し、波長選択スイッチの信頼性をさらに向上することができる。   Furthermore, in the embodiment provided with the optical attenuator, it is possible to avoid the leakage light at the time of switching the output port and further improve the reliability of the wavelength selective switch.

また、波長分波手段および波長合波手段としてアレイ導波路格子を用いることで、バルク型回折格子を用いて実現される波長選択スイッチにおいて必要な入出力ファイバ直近に設置されるコリメートレンズを省略することができ、波長選択スイッチの実装の簡便化および低コスト化が可能になる。バルク型回折格子を用いて実現される波長選択スイッチについては、実施形態３で説明する。   Also, by using an arrayed waveguide grating as the wavelength demultiplexing means and wavelength multiplexing means, the collimating lens installed in the immediate vicinity of the input / output fiber required in the wavelength selective switch realized using the bulk diffraction grating is omitted. Therefore, it is possible to simplify the mounting of the wavelength selective switch and reduce the cost. A wavelength selective switch realized using a bulk diffraction grating will be described in a third embodiment.

なお、本実施形態では、図１の左側を入力ポート、右側を出力ポートとしたが、光の入力ポート、出力ポートを逆にして、右側の出力ポート側から光を入力と左側から出力してももちろんよい。   In this embodiment, the left side of FIG. 1 is an input port and the right side is an output port. However, the light input port and the output port are reversed, and light is input from the right output port side and output from the left side. Of course it is good.

（実施形態２）
図７は、本発明による波長選択スイッチの第２の実施形態７００の構成を示している。図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は側面図である。波長選択スイッチ７００は、少なくとも１つの入力ポートと少なくとも１つの出力ポートとに接続されたアレイ導波路格子群７０１と、焦点距離がｆＹであるＹシリンドリカルレンズ群７０２と、焦点距離がｆＸである第１のＸシリンドリカルレンズ７０３と、液晶光減衰器７０４と、焦点距離がｆＸである第２のＸシリンドリカルレンズ７０５と、焦点距離がｆＸである第３のＸシリンドリカルレンズ７０６と、光偏向素子であるＫＴＮ結晶７０７と、反射ミラー７０８とを備え、これらがこの順に配置されている。ここで、光信号の進行方向をＺ軸とし、アレイ導波路格子群７０１の基板と水平な方向をＸ軸、垂直な方向をＹ軸とする。実施形態１と大きく異なる点は、波長分割多重信号がＫＴＮ結晶７０７を通過した後に反射ミラー７０８が挿入されており、このミラーによって反射されて出力ポートへ導かれる点である。 (Embodiment 2)
FIG. 7 shows a configuration of a second embodiment 700 of the wavelength selective switch according to the present invention. FIG. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a side view. The wavelength selective switch 700 includes an arrayed waveguide grating group 701 connected to at least one input port and at least one output port, a Y cylindrical lens group 702 having a focal length of fY, and a first lens having a focal length of fX. A first X cylindrical lens 703, a liquid crystal optical attenuator 704, a second X cylindrical lens 705 having a focal length of fX, a third X cylindrical lens 706 having a focal length of fX, and an optical deflection element. A KTN crystal 707 and a reflection mirror 708 are provided, and these are arranged in this order. Here, the traveling direction of the optical signal is taken as the Z axis, the direction horizontal to the substrate of the arrayed waveguide grating group 701 is taken as the X axis, and the perpendicular direction is taken as the Y axis. A significant difference from the first embodiment is that a reflection mirror 708 is inserted after the wavelength division multiplexed signal passes through the KTN crystal 707, and is reflected by this mirror and guided to the output port.

このような構成において、実施形態２に係る波長選択スイッチ７００は、次のように動作する。まず、ＷＤＭ信号が、アレイ導波路格子群７０１に入力ポートから入力される。入力されたＷＤＭ信号は、アレイ導波路格子群７０１において波長分波され、アレイ導波路格子群７０１の基板より出力される。出力された各光信号は、出力直後には基板垂直方向に発散するが、図７（ｂ）に示すように、アレイ導波路格子群７０１の端面からｆＹの位置に配置されたＹシリンドリカルレンズ群７０２のうちの１つにより、Ｚ軸方向に平行な平行光に変換される。平行光に変換された各光信号が、アレイ導波路格子群７０１の端面からｆＸの位置に配置された第１のＸシリンドリカルレンズ７０３を通過して、アレイ導波路格子群７０１の端面から２ｆＸの位置に配置された液晶光減衰器７０４の位置にそれぞれ集光される。液晶光減衰器７０４を通過した各光信号が、アレイ導波路格子群７０１の端面から３ｆＸの位置に配置された第２のＸシリンドリカルレンズ７０５および４ｆＸの位置に配置された第３のＸシリンドリカルレンズ７０６により構成されるリレーレンズ系を介して、５ｆＸの位置に集光される。アレイ導波路格子群７０１の端面から５ｆＸの位置に配置されているＫＴＮ結晶７０７は、各光信号の波長に対応した個別の電極を有し、集光された各光信号をＹ軸方向に偏向する。偏向された各光信号が、ＫＴＮ結晶７０７に隣接して設けられた反射ミラー７０８により折り返され、再度ＫＴＮ結晶７０７に入射する。再度ＫＴＮ結晶７０７を通過した各光信号が、第２のＸシリンドリカルレンズ７０５および第３のＸシリンドリカルレンズ７０６により構成されるリレーレンズ系、液晶光減衰器７０４、および第１のＸシリンドリカルレンズ７０３を順に再び通過する。次いで、各光信号が、Ｙシリンドリカルレンズ群７０２のうちの１つを介して、ＫＴＮ結晶７０７により選択された出力ポートに接続される、アレイ導波路格子群７０１のうちの１つのアレイ導波路格子に結合され、波長合波される。   In such a configuration, the wavelength selective switch 700 according to the second embodiment operates as follows. First, a WDM signal is input to the arrayed waveguide grating group 701 from the input port. The input WDM signal is wavelength-demultiplexed in the arrayed waveguide grating group 701 and output from the substrate of the arrayed waveguide grating group 701. Each output optical signal diverges in the direction perpendicular to the substrate immediately after output, but as shown in FIG. 7B, a Y cylindrical lens group disposed at a position fY from the end face of the arrayed waveguide grating group 701. It is converted into parallel light parallel to the Z-axis direction by one of 702. Each optical signal converted into parallel light passes through a first X cylindrical lens 703 disposed at a position fX from the end face of the arrayed waveguide grating group 701, and 2 fX from the end face of the arrayed waveguide grating group 701. The light is condensed at the position of the liquid crystal light attenuator 704 disposed at the position. Each optical signal that has passed through the liquid crystal optical attenuator 704 is second X cylindrical lens 705 disposed at a position 3fX from the end face of the arrayed waveguide grating group 701, and a third X cylindrical lens disposed at a position 4fX. The light is condensed at a position of 5 fX through a relay lens system configured by 706. A KTN crystal 707 disposed at a position of 5 fX from the end face of the arrayed waveguide grating group 701 has individual electrodes corresponding to the wavelengths of the respective optical signals, and deflects each collected optical signal in the Y-axis direction. To do. Each deflected optical signal is folded back by the reflection mirror 708 provided adjacent to the KTN crystal 707 and is incident on the KTN crystal 707 again. Each optical signal that has passed through the KTN crystal 707 again passes through the relay lens system constituted by the second X cylindrical lens 705 and the third X cylindrical lens 706, the liquid crystal optical attenuator 704, and the first X cylindrical lens 703. Pass again in order. Then, each optical signal is connected to an output port selected by the KTN crystal 707 via one of the Y cylindrical lens groups 702, and one array waveguide grating of the arrayed waveguide grating group 701. Are combined and wavelength-multiplexed.

本実施形態に係る波長選択スイッチ７００は、光偏向素子として、電極を有するＫＴＮ結晶７０７を用いることを特徴とする。ＫＴＮ結晶７０７は、実施形態１において説明したように、電極に対する印加電圧に応じて、光を偏向することができ、かつ最大偏向角が従来の光偏向素子に比して大きい。また、印加電圧に応じた偏向角の切り替えを高速に行うこともできる。したがって、従来の波長選択スイッチよりも多くの出力ポートを備え、かつ高速なスイッチング動作が可能な波長選択スイッチを実現することができる。さらに、本実施形態に係る波長選択スイッチ７００は、ＭＥＭＳとは異なり光の偏向の際に機械的動作を含まず、また、実施形態１の実施例において説明したように高透過率が得られ、信頼性も高い。加えて、本実施形態に係る波長選択スイッチ７００は、反射ミラー７０８を備えることによりＫＴＮ結晶７０７を２回透過するので、ＫＴＮ結晶７０７の最大偏向角の２倍である３０度の偏向角を可能にし、さらなる多ポート化を実現することができる。たとえば、実施形態１に係る波長選択スイッチと同様のアレイ導波路格子を使用した場合は、出力ポート数を３２ポートと２倍にすることができるが、平面光回路（ＰＬＣ）基板の厚さが１ｍｍで、基板間距離が０．５ｍｍの構成でアレイ導波路格子の積層を行った場合は、出力ポート数を１００ポートにすることができ、非常に拡張性の高い波長選択スイッチが実現される。   The wavelength selective switch 700 according to the present embodiment is characterized by using a KTN crystal 707 having an electrode as an optical deflection element. As described in the first embodiment, the KTN crystal 707 can deflect light according to the voltage applied to the electrode, and has a maximum deflection angle larger than that of a conventional optical deflection element. Further, the deflection angle can be switched at high speed according to the applied voltage. Therefore, it is possible to realize a wavelength selective switch that has more output ports than a conventional wavelength selective switch and is capable of high-speed switching operation. Furthermore, unlike the MEMS, the wavelength selective switch 700 according to the present embodiment does not include a mechanical operation when deflecting light, and has a high transmittance as described in the example of the first embodiment. High reliability. In addition, since the wavelength selective switch 700 according to the present embodiment transmits the KTN crystal 707 twice by including the reflection mirror 708, a deflection angle of 30 degrees that is twice the maximum deflection angle of the KTN crystal 707 is possible. In addition, further multi-ports can be realized. For example, when an arrayed waveguide grating similar to the wavelength selective switch according to the first embodiment is used, the number of output ports can be doubled to 32 ports, but the thickness of the planar optical circuit (PLC) substrate is When the arrayed waveguide grating is stacked with a configuration of 1 mm and a distance between the substrates of 0.5 mm, the number of output ports can be set to 100, and a highly selective wavelength selective switch is realized. .

また、入力された光信号は、液晶光減衰器７０４も２回透過するので、入力光信号に対する出力光信号の消光比を大きく設定することが可能となる。これにより、ヒットレス動作時に、出力ポートの切り替えに関与しない出力ポートへの漏れ光によるクロストークをさらに低減することができ、波長選択スイッチとしての信頼性が向上する。   Also, since the input optical signal is transmitted twice through the liquid crystal optical attenuator 704, it is possible to set a large extinction ratio of the output optical signal to the input optical signal. As a result, it is possible to further reduce crosstalk due to leaked light to the output port not involved in output port switching during hitless operation, and the reliability as a wavelength selective switch is improved.

さらに、入力ポートと出力ポートがＫＴＮ結晶７０７の各光信号の入射面に対して同一の側に配置されているので、Ｘシリンドリカルレンズ、Ｙシリンドリカルレンズ、光減衰器およびアレイ導波路格子の共通化を図ることができ、部材コストの削減や光軸調芯に関する簡便性の向上に大きく寄与する。図７では、部材の共通化を図った波長選択スイッチ７００を示したが、共通化を行わなくともよい。以下に、各構成要素について説明する。   Further, since the input port and the output port are arranged on the same side with respect to the incident surface of each optical signal of the KTN crystal 707, the X cylindrical lens, the Y cylindrical lens, the optical attenuator, and the arrayed waveguide grating are shared. This greatly contributes to the reduction of member costs and the improvement of the simplicity of optical axis alignment. Although FIG. 7 shows the wavelength selective switch 700 in which the members are made common, it is not necessary to make the common. Each component will be described below.

アレイ導波路格子群７０１は、複数のアレイ導波路格子をＹ軸方向に積層したものである。各アレイ導波路格子は、実施形態１の第１のアレイ導波路格子１０１と同様に、スラブ導波路とアレイ導波路が接続された構造とすることができる。第２のスラブ導波路２０３は備えていても、備えていなくともよい。入力ポートから入力されたＷＤＭ信号は、スラブ導波路とアレイ導波路を通過して波長分波される。アレイ導波路格子群７０１のうちの入力ポートに接続されたアレイ導波路格子、およびＹシリンドリカルレンズ群７０２のうちのそのようなアレイ導波路格子に対応するＹシリンドリカルレンズは、ＷＤＭ信号を波長分波して、波長分波された各光信号をＺ軸方向に平行な光信号に変換するための波長分波手段を構成するものであり、波長分波手段の例示的構成である。また、アレイ導波路格子群７０１のうちの出力ポートに接続されたアレイ導波路格子、およびＹシリンドリカルレンズ群７０２のうちのそのようなアレイ導波路格子に対応するＹシリンドリカルレンズは、ＫＴＮ結晶７０７により選択された出力ポートに向けて偏向された各光信号をＺ軸方向に平行な光信号に変換して、波長合波するための波長合波手段を構成するものであり、波長合波手段の例示的構成である。   The arrayed waveguide grating group 701 is formed by stacking a plurality of arrayed waveguide gratings in the Y-axis direction. Each arrayed waveguide grating can have a structure in which a slab waveguide and an arrayed waveguide are connected, similarly to the first arrayed waveguide grating 101 of the first embodiment. The second slab waveguide 203 may or may not be provided. The WDM signal input from the input port passes through the slab waveguide and the array waveguide and is demultiplexed. The arrayed waveguide grating connected to the input port in the arrayed waveguide grating group 701 and the Y cylindrical lens corresponding to such an arrayed waveguide grating in the Y cylindrical lens group 702 can demultiplex the WDM signal. Thus, wavelength demultiplexing means for converting each wavelength-demultiplexed optical signal into an optical signal parallel to the Z-axis direction is configured, which is an exemplary configuration of the wavelength demultiplexing means. The arrayed waveguide grating connected to the output port in the arrayed waveguide grating group 701 and the Y cylindrical lens corresponding to the arrayed waveguide grating in the Y cylindrical lens group 702 are formed by the KTN crystal 707. Each of the optical signals deflected toward the selected output port is converted into an optical signal parallel to the Z-axis direction, and constitutes wavelength multiplexing means for wavelength multiplexing. It is an exemplary configuration.

集光素子である第１のＸシリンドリカルレンズ７０３、第２のＸシリンドリカルレンズ７０５および第３のＸシリンドリカルレンズ７０６は、これらに限定されず、実施形態１でも述べたように、集光するという機能を果たすものであればよい。   The first X cylindrical lens 703, the second X cylindrical lens 705, and the third X cylindrical lens 706, which are the light condensing elements, are not limited to these, and as described in the first embodiment, the function of condensing light. Anything that fulfills

電気光学結晶である、電極を有するＫＴＮ結晶７０７は、実施形態１で説明したＫＴＮ結晶１０４と同一の構成とすることができ、同一の原理で動作して偏向角を切り替えることができる。実施形態１で説明したように、電気光学結晶には、ＫＴＮ結晶以外のものも含まれることに留意されたい。   The KTN crystal 707 having an electrode, which is an electro-optic crystal, can have the same configuration as the KTN crystal 104 described in Embodiment 1, and can operate on the same principle to switch the deflection angle. It should be noted that the electro-optic crystal includes those other than the KTN crystal as described in the first embodiment.

光減衰器である液晶光減衰器７０４は、実施形態１で説明した液晶光減衰器１０７と同一の構成とすることができ、同一の原理で動作して「ヒットレス」動作を可能にする。液晶光減衰器７０４を備えない実施形態も、実施形態１に説明したように可能であることに留意されたい。   The liquid crystal optical attenuator 704, which is an optical attenuator, can have the same configuration as the liquid crystal optical attenuator 107 described in the first embodiment, and operates on the same principle to enable a “hitless” operation. It should be noted that embodiments without the liquid crystal light attenuator 704 are possible as described in the first embodiment.

反射ミラー７０８は、本実施形態ではＫＴＮ結晶７０７に隣接して設けられているが、電気光学結晶であるＫＴＮ結晶７０７と波長合波手段との間に設けられていれば、最大偏向角を増大させることができることに留意されたい。   In this embodiment, the reflection mirror 708 is provided adjacent to the KTN crystal 707. However, if the reflection mirror 708 is provided between the KTN crystal 707, which is an electro-optic crystal, and the wavelength multiplexing means, the maximum deflection angle is increased. Note that this can be done.

以上説明したように、本実施形態に係る波長選択スイッチは、入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、第１の集光素子により集光された各光信号を、各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、第２の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を選択した出力ポートに出力する波長合波手段と、前記電気光学結晶と前記波長合波手段との間に介在する反射ミラーとを備え、前記入力ポートと前記出力ポートは、前記電気光学結晶の各光信号の入射面に対して同一の側に配置されていることを特徴とする。   As described above, the wavelength selective switch according to the present embodiment is a wavelength selective switch that outputs an optical signal of a selected wavelength among wavelength division multiplexed signals input from an input port to a selected output port. A wavelength demultiplexing unit for demultiplexing the wavelength division multiplexed signal input from the input port; a first condensing element for condensing each optical signal wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing unit; Each optical signal collected by one light collecting element is deflected toward an output port selected for each optical signal, and is provided in parallel in a direction orthogonal to the path of each optical signal. An electro-optic crystal having electrodes, a second condensing element for condensing each optical signal deflected by the electro-optic crystal, and wavelength multiplexing for each optical signal condensed by the second condensing element Wavelength-multiplexed light Wavelength combining means for outputting a signal to the selected output port, and a reflection mirror interposed between the electro-optic crystal and the wavelength combining means, wherein the input port and the output port are the electro-optic crystal. The optical signals are arranged on the same side with respect to the light incident surface.

（実施形態３）
図８は、本発明による波長選択スイッチの第３の実施形態８００の構成を示している。波長選択スイッチ８００は、入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子（Ｘシリンドリカルレンズ８０３）と、第１の集光素子により集光された各光信号を、各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶（ＫＴＮ結晶８０４）と、電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子（Ｘシリンドリカルレンズ８０５および８０６）と、第２の集光素子が通過する光減衰器（液晶光減衰器８０７）と、光減衰器を通過した各光信号をそれぞれ集光する第３の集光素子（Ｘシリンドリカルレンズ８０８）と、第３の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を選択した出力ポートに出力する波長合波手段とを備え、光減衰器は、出力ポートを第１の出力ポートから第２の出力ポートに切り替える時に、切り替えに関与しない出力ポートへの光の経路を遮断することを特徴とする点で、実施形態１と同一である。括弧内の素子等は、本実施形態において各構成要素を構成する素子等である。本実施形態では、波長分波手段および波長合波手段としてバルク型回折格子を備える点が、実施形態１に係る波長選択スイッチ１００と異なる。 (Embodiment 3)
FIG. 8 shows the configuration of a third embodiment 800 of a wavelength selective switch according to the present invention. The wavelength selective switch 800 is a wavelength selective switch that outputs an optical signal having a selected wavelength among the wavelength division multiplexed signals input from the input port to the selected output port, and the wavelength division multiplexed input from the input port. A wavelength demultiplexing means for demultiplexing the signal, a first condensing element (X cylindrical lens 803) for condensing each optical signal wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing means, and a first condensing Electricity having at least one electrode provided in parallel in a direction orthogonal to the path of each optical signal, which deflects each optical signal collected by the element toward an output port selected for each optical signal. An optical crystal (KTN crystal 804), a second condensing element (X cylindrical lenses 805 and 806) for condensing each optical signal deflected by the electro-optic crystal, and a second An optical attenuator (liquid crystal optical attenuator 807) through which the condensing element passes, a third condensing element (X cylindrical lens 808) that condenses each optical signal that has passed through the optical attenuator, and a third concentrator. Wavelength multiplexing means for wavelength-multiplexing each optical signal collected by the optical element and outputting the wavelength-multiplexed optical signal to the selected output port, and the optical attenuator includes the first output port. When switching from the output port to the second output port, the optical path to the output port not involved in the switching is blocked, which is the same as in the first embodiment. Elements in parentheses are elements that constitute each component in the present embodiment. The present embodiment is different from the wavelength selective switch 100 according to the first embodiment in that a bulk diffraction grating is provided as the wavelength demultiplexing unit and the wavelength multiplexing unit.

このような構成において、実施形態３に係る波長選択スイッチ８００は、次のように動作する。まず、ＷＤＭ信号が、入力光ファイバ直近に設置されたコリメートレンズ８０１によってコリメート光として、第１のバルク型回折格子８０２に入力ポートから入力される。入力されたＷＤＭ信号が、第１のバルク型回折格子８０２において、波長ごとに異なる角度で反射され、波長分波される。波長分波された各光信号が、第１のＸシリンドリカルレンズ８０３を通過して、それぞれ第１のＸシリンドリカルレンズ８０３からｆＸの位置に集光される。第１のＸシリンドリカルレンズ８０３からｆＸの位置に配置されているＫＴＮ結晶８０４は、各光信号の波長に対応した個別の電極を有し、集光された各光信号をＹ軸方向に偏向する。偏向された各光信号が、第１のＸシリンドリカルレンズ８０３から２ｆＸの位置に配置された第２のＸシリンドリカルレンズ８０５および３ｆＸの位置に配置された第３のＸシリンドリカルレンズ８０６により構成されるリレーレンズ系を介して、４ｆＸの位置に配置された液晶光減衰器８０７の位置にそれぞれ集光される。各光信号が、最後に、第４のＸシリンドリカルレンズ８０８を介して、第２のバルク型回折格子８０９に入射される。第２のバルク型回折格子８０９において波長に応じた角度で反射され、最終的に集光レンズ８１０で集光されて、光ファイバアレイ８１２で構成された出力ポートに結合される。   In such a configuration, the wavelength selective switch 800 according to the third embodiment operates as follows. First, a WDM signal is input from the input port to the first bulk diffraction grating 802 as collimated light by a collimating lens 801 installed in the immediate vicinity of the input optical fiber. The input WDM signal is reflected at a different angle for each wavelength in the first bulk diffraction grating 802 and demultiplexed. Each optical signal subjected to wavelength demultiplexing passes through the first X cylindrical lens 803 and is condensed from the first X cylindrical lens 803 to the position of fX. The KTN crystal 804 disposed at the position fX from the first X cylindrical lens 803 has individual electrodes corresponding to the wavelengths of the respective optical signals, and deflects each collected optical signal in the Y-axis direction. . Each of the deflected optical signals is composed of a second X cylindrical lens 805 disposed at a position 2fX from the first X cylindrical lens 803 and a third X cylindrical lens 806 disposed at a position 3fX. The light is condensed at the position of the liquid crystal light attenuator 807 disposed at the position of 4 fX via the lens system. Each optical signal is finally incident on the second bulk diffraction grating 809 via the fourth X cylindrical lens 808. The light is reflected by the second bulk type diffraction grating 809 at an angle corresponding to the wavelength, finally collected by the condenser lens 810, and coupled to the output port configured by the optical fiber array 812.

本実施形態に係る波長選択スイッチ８００は、光偏向素子として、電極を有するＫＴＮ結晶８０４を用いることを特徴とする。ＫＴＮ結晶８０４は、実施形態１で説明したように、電極に対する印加電圧に応じて、光を偏向することができ、かつ最大偏向角が従来の光偏向素子に比して大きい。また、印加電圧に応じた偏向角の切り替えを高速に行うこともできる。したがって、従来の波長選択スイッチよりも多くの出力ポートを備え、かつ高速なスイッチング動作が可能な波長選択スイッチを実現することができる。さらに、本実施形態に係る波長選択スイッチ８００は、ＭＥＭＳとは異なり光の偏向の際に機械的動作を含まず、また、実施形態１の実施例で説明したように高透過率が得られ、信頼性も高い。加えて、本実施形態に係る波長選択スイッチ８００は、波長分波手段をコリメートレンズ８０１および第１のバルク型回折格子８０２で構成し、波長合波手段を第２のバルク型回折格子８０９および集光レンズ８１２で構成し、出力ポートとして光ファイバアレイ８１２を用いるので、出力ポートの間隔を小さくとることが可能であり、波長選択スイッチの小型化に大きく寄与するとともに、アレイ型導波路格子を備える波長分波手段および波長合波手段を用いた場合に比べて更なる多ポート化が可能である。   The wavelength selective switch 800 according to the present embodiment is characterized by using a KTN crystal 804 having an electrode as an optical deflection element. As described in the first embodiment, the KTN crystal 804 can deflect light according to the voltage applied to the electrode, and has a maximum deflection angle larger than that of a conventional optical deflection element. Further, the deflection angle can be switched at high speed according to the applied voltage. Therefore, it is possible to realize a wavelength selective switch that has more output ports than a conventional wavelength selective switch and is capable of high-speed switching operation. Furthermore, unlike the MEMS, the wavelength selective switch 800 according to the present embodiment does not include a mechanical operation when deflecting light, and has high transmittance as described in the example of the first embodiment. High reliability. In addition, in the wavelength selective switch 800 according to the present embodiment, the wavelength demultiplexing unit includes the collimating lens 801 and the first bulk diffraction grating 802, and the wavelength multiplexing unit includes the second bulk diffraction grating 809 and the collecting unit. Since the optical lens 812 is used and the optical fiber array 812 is used as the output port, it is possible to reduce the interval between the output ports, greatly contribute to the miniaturization of the wavelength selective switch, and an array type waveguide grating is provided. Compared with the case where the wavelength demultiplexing means and the wavelength multiplexing means are used, it is possible to further increase the number of ports.

バルク型回折格子としては、図８に示すような鋸歯状溝を持つブレーズド回折格子の他に、正弦波状溝を持つホログラフィック回折格子、矩形状溝を持つラミナー回折格子など、同様の機能を備えているものであればどのようなバルク型回折格子を用いてもよいことに留意されたい。特にホログラフィック回折格子を用いる場合は、回折効率が高いため、より挿入損失の少ない波長選択スイッチの実現が可能である。   As a bulk type diffraction grating, in addition to a blazed diffraction grating having a sawtooth groove as shown in FIG. 8, a holographic diffraction grating having a sinusoidal groove and a laminar diffraction grating having a rectangular groove are provided. It should be noted that any bulk diffraction grating can be used. In particular, when a holographic diffraction grating is used, since the diffraction efficiency is high, it is possible to realize a wavelength selective switch with less insertion loss.

なお、実施形態１と同様に、液晶光減衰器８０７を備えない実施形態も可能であることに留意されたい。   It should be noted that an embodiment without the liquid crystal optical attenuator 807 is possible as in the first embodiment.

（実施形態４）
図９は、本発明による波長選択スイッチの第４の実施形態９００の構成を示している。図９（ａ）は平面図であり、図９（ｂ）は側面図である。波長選択スイッチ９００は、入力側に少なくとも１つの光ファイバが接続された第１のアレイ導波路格子（ＡＷＧ）１０１と、焦点距離がｆＹである第１のＹシリンドリカルレンズ１０２と、焦点距離がｆＸである第１のＸシリンドリカルレンズ１０３と、光偏向素子であるＫＴＮ結晶１０４と、焦点距離がｆＸである第２のＸシリンドリカルレンズ１０５と、焦点距離がｆＸである第３のＸシリンドリカルレンズ１０６と、液晶光減衰器１０７と、焦点距離がｆＸである第４のＸシリンドリカルレンズ１０８と、焦点距離がｆＹである第２のＹシリンドリカルレンズ群１０９と、第２のアレイ導波路格子群１１０とを備え、これらがこの順に配置されている。そして、偏波分離素子９０１が、第１のＹシリンドリカルレンズ１０２と第１のＸシリンドリカルレンズ１０３との間に、第１の半波長板９０２が、第１のＸシリンドリカルレンズ１０３とＫＴＮ結晶１０４との間に、第２の半波長板群９０３が、液晶光減衰器１０７と第４のＸシリンドリカルレンズ１０８との間に、偏波合成素子９０４が、第４のＸシリンドリカルレンズ１０８と第２のＹシリンドリカルレンズ１０９との間に挿入されている。ここで、光信号の進行方向をＺ軸とし、第１のアレイ導波路格子１０１および第２のアレイ導波路格子群１１０の基板と水平な方向をＸ軸、垂直な方向をＹ軸とする。 (Embodiment 4)
FIG. 9 shows the configuration of a fourth embodiment 900 of a wavelength selective switch according to the present invention. FIG. 9A is a plan view, and FIG. 9B is a side view. The wavelength selective switch 900 includes a first arrayed waveguide grating (AWG) 101 having at least one optical fiber connected to the input side, a first Y cylindrical lens 102 having a focal length of fY, and a focal length of fX. A first X cylindrical lens 103, a KTN crystal 104 as a light deflection element, a second X cylindrical lens 105 with a focal length of fX, and a third X cylindrical lens 106 with a focal length of fX, , A liquid crystal optical attenuator 107, a fourth X cylindrical lens 108 having a focal length of fX, a second Y cylindrical lens group 109 having a focal length of fY, and a second arrayed waveguide grating group 110. These are arranged in this order. Then, the polarization separation element 901 is between the first Y cylindrical lens 102 and the first X cylindrical lens 103, and the first half-wave plate 902 is the first X cylindrical lens 103 and the KTN crystal 104. Between the liquid crystal optical attenuator 107 and the fourth X cylindrical lens 108, and the polarization beam combining element 904 between the fourth X cylindrical lens 108 and the second X cylindrical lens 108. It is inserted between the Y cylindrical lens 109. Here, the traveling direction of the optical signal is taken as the Z axis, the horizontal direction with respect to the substrates of the first arrayed waveguide grating 101 and the second arrayed waveguide grating group 110 is taken as the X axis, and the perpendicular direction is taken as the Y axis.

このような構成において、実施形態４に係る波長選択スイッチ９００は、次のように動作する。まず、ＷＤＭ信号が、第１のアレイ導波路格子１０１に入力ポートから入力される。入力されたＷＤＭ信号は、第１のアレイ導波路格子１０１において波長分波され、第１のアレイ導波路格子１０１の基板より出力される。出力された各光信号は、出力直後には基板垂直方向に発散するが、第１のアレイ導波路格子１０１の端面からｆＹの位置に配置された第１のＹシリンドリカルレンズ１０２により、Ｚ軸方向に平行な平行光に変換される。平行光に変換された各光信号が、偏波分離素子９０１にてＴＥ波およびＴＭ波に分離される。分離された各ＴＥ波および各ＴＭ波のうちの各ＴＭ波が、第１のアレイ導波路格子１０１の端面からｆＸの位置に配置された第１のＸシリンドリカルレンズ１０３を通過して、それぞれ第１のアレイ導波路格子１０１の端面から２ｆＸの位置に集光される。第１のアレイ導波路格子１０１の端面から２ｆＸの位置に配置されているＫＴＮ結晶１０４は、各光信号の波長に対応した個別の電極を有し、集光された各ＴＭ波をＹ軸方向に偏向する。偏向された各ＴＭ波が、第１のアレイ導波路格子１０１の端面から３ｆＸの位置に配置された第２のＸシリンドリカルレンズ１０５および４ｆＸの位置に配置された第３のＸシリンドリカルレンズ１０６により構成されるリレーレンズ系を介して、５ｆＸの位置に配置された液晶光減衰器１０７の位置にそれぞれ集光される。次いで、各ＴＭ波が、液晶光減衰器１０７と第４のＸシリンドリカルレンズ１０８との間に挿入された第２の半波長板群９０３のうちの１つを通過することで偏波方向が９０度回転されて、第４のＸシリンドリカルレンズ１０８と第２のＹシリンドリカルレンズ群１０９との間に挿入された偏波合成素子９０４を通過する。最後に、第２のＹシリンドリカルレンズ群１０９のうちの１つを介して、ＫＴＮ結晶１０４により選択された出力ポートに接続される、第２のアレイ導波路格子群１１０のうちの１つのアレイ導波路格子へと結合され、波長合波されて出力ポートに出力される。ここで、第４のＸシリンドリカルレンズ１０８および第２のアレイ導波路格子群１１０は、第３のＸシリンドリカルレンズ１０６から、それぞれＺ軸方向に２ｆＸおよび３ｆＸの位置に配置されており、第２のＹシリンドリカルレンズ１０９は、第２のアレイ導波路格子群１１０からｆＹの位置に配置されている。   In such a configuration, the wavelength selective switch 900 according to the fourth embodiment operates as follows. First, a WDM signal is input to the first arrayed waveguide grating 101 from the input port. The input WDM signal is wavelength-demultiplexed in the first arrayed waveguide grating 101 and output from the substrate of the first arrayed waveguide grating 101. Each output optical signal diverges in the vertical direction of the substrate immediately after the output, but the first Y cylindrical lens 102 disposed at the position fY from the end face of the first arrayed waveguide grating 101 causes the Z-axis direction Is converted into parallel light. Each optical signal converted into parallel light is separated into a TE wave and a TM wave by the polarization separation element 901. Each of the separated TE waves and TM waves passes through the first X cylindrical lens 103 disposed at the position of fX from the end face of the first arrayed waveguide grating 101, and the respective TM waves. The light is condensed at a position of 2 fX from the end face of one arrayed waveguide grating 101. The KTN crystal 104 arranged at a position of 2 fX from the end face of the first arrayed waveguide grating 101 has individual electrodes corresponding to the wavelengths of the respective optical signals, and each condensed TM wave is transmitted in the Y-axis direction. To deflect. Each deflected TM wave is constituted by a second X cylindrical lens 105 disposed at a position of 3 fX from the end face of the first arrayed waveguide grating 101 and a third X cylindrical lens 106 disposed at a position of 4 fX. The light is condensed at the position of the liquid crystal light attenuator 107 disposed at the position of 5 fX through the relay lens system. Next, each TM wave passes through one of the second half-wave plate groups 903 inserted between the liquid crystal optical attenuator 107 and the fourth X cylindrical lens 108, so that the polarization direction is 90. And passes through a polarization beam combining element 904 inserted between the fourth X cylindrical lens 108 and the second Y cylindrical lens group 109. Finally, the array conductor of one of the second arrayed waveguide grating groups 110 connected to the output port selected by the KTN crystal 104 via one of the second Y cylindrical lens group 109. Coupled to the waveguide grating, wavelength combined and output to the output port. Here, the fourth X cylindrical lens 108 and the second arrayed waveguide grating group 110 are disposed at positions 2fX and 3fX in the Z-axis direction from the third X cylindrical lens 106, respectively. The Y cylindrical lens 109 is disposed at a position fY from the second arrayed waveguide grating group 110.

一方で、偏波分離素子にて分離された各ＴＥ波は、第１の半波長板９０２において偏波方向を９０度回転され、ＴＭ偏波と平行な偏向成分に変換される。この偏波成分が、ＫＴＮ結晶１０４、第２のＸシリンドリカルレンズ１０５、第３のＸシリンドリカルレンズ１０６、液晶光減衰器１０７および第４のＸシリンドリカルレンズ１０８を順次通過する。そして、偏波合成素子９０４においてもう１つの偏波と合波され、同様に出力ポートへ導かれる。   On the other hand, each TE wave separated by the polarization separation element is rotated by 90 degrees in the polarization direction in the first half-wave plate 902 and converted into a deflection component parallel to the TM polarization. This polarization component sequentially passes through the KTN crystal 104, the second X cylindrical lens 105, the third X cylindrical lens 106, the liquid crystal optical attenuator 107, and the fourth X cylindrical lens 108. Then, it is combined with another polarized wave in the polarization beam combiner 904 and similarly guided to the output port.

本実施形態に係る波長選択スイッチ９００は、光偏向素子として、電極を有するＫＴＮ結晶１０４を用いることを特徴とする。ＫＴＮ結晶は、実施形態１で説明したように、電極に対する印加電圧に応じて、光を偏向することができ、かつ最大偏向角が従来の光偏向素子に比して大きい。また、印加電圧に応じた偏向角の切り替えを高速に行うこともできる。したがって、従来の波長選択スイッチよりも多くの出力ポートを備え、かつ高速なスイッチング動作が可能な波長選択スイッチを実現することができる。さらに、本実施形態に係る波長選択スイッチ９００は、ＭＥＭＳとは異なり光の偏向の際に機械的動作を含まず、また、実施形態１の実施例において説明したように高透過率が得られ、信頼性も高い。加えて、本実施形態に係る波長選択スイッチ９００は、電気光学結晶であるＫＴＮ結晶１０４の前段に、直交する２つの偏波成分に光信号を分離する偏波分離素子９０１と、一方の偏波成分を９０度回転させる第１の半波長板９０２とを備え、電気光学結晶の後段に、第１の半波長板により偏波方向を回転されていない偏波成分を９０度回転させる第２の半波長板群９０３と、直交する２つの偏波成分を合成する偏波合成素子９０４とを備えることにより、ＫＴＮ結晶など偏波依存性を有する電気光学結晶を光信号が通過する時に、偏波方向を一方の偏波方向に揃え（偏波ダイバーシティ構成）、偏波依存性の影響を解消もしくは軽減することができる。   The wavelength selective switch 900 according to this embodiment is characterized by using a KTN crystal 104 having an electrode as an optical deflection element. As described in the first embodiment, the KTN crystal can deflect light according to the voltage applied to the electrode, and has a maximum deflection angle larger than that of a conventional optical deflection element. Further, the deflection angle can be switched at high speed according to the applied voltage. Therefore, it is possible to realize a wavelength selective switch that has more output ports than a conventional wavelength selective switch and is capable of high-speed switching operation. Further, the wavelength selective switch 900 according to the present embodiment does not include a mechanical operation when deflecting light unlike the MEMS, and high transmittance is obtained as described in the example of the first embodiment. High reliability. In addition, the wavelength selective switch 900 according to the present embodiment includes a polarization separation element 901 that separates an optical signal into two orthogonal polarization components, and one polarization in front of the KTN crystal 104 that is an electro-optic crystal. A first half-wave plate 902 that rotates the component by 90 degrees, and a second component that rotates the polarization component whose polarization direction is not rotated by the first half-wave plate by 90 degrees after the electro-optic crystal. By providing a half-wave plate group 903 and a polarization beam combining element 904 that combines two orthogonal polarization components, the polarization of an optical signal when passing through an electro-optic crystal having polarization dependency, such as a KTN crystal. The direction is aligned with one polarization direction (polarization diversity configuration), and the influence of polarization dependency can be eliminated or reduced.

偏波分離素子９０１としては、ルチル型ＴｉＯ2結晶を用いることができ、また、同様の機能を持つ素子、例えばＹＶＯ4結晶などを用いてもよい。 As the polarization separation element 901, a rutile TiO 2 crystal can be used, and an element having a similar function, such as a YVO 4 crystal, may be used.

なお、実施形態１と同様に、液晶光減衰器１０７を備えない実施形態も可能であることに留意されたい。   It should be noted that, as in the first embodiment, an embodiment without the liquid crystal optical attenuator 107 is possible.

（実施形態５）
図１０は、本発明による波長選択スイッチの第５の実施形態１０００の構成を示している。図１０（ａ）は平面図であり、図１０（ｂ）は側面図である。波長選択スイッチ１０００は、入力側に少なくとも１つの光ファイバが接続された第１のアレイ導波路格子（ＡＷＧ）１００１と、焦点距離がｆＹである第１のＹシリンドリカルレンズ１００２と、焦点距離がｆＸである第１のＸシリンドリカルレンズ１００３と、光偏向素子であるＫＴＮ結晶１００４と、焦点距離がｆＸである第２のＸシリンドリカルレンズ１００５と、焦点距離がｆＹである第２のＹシリンドリカルレンズ群１００６と、第２のアレイ導波路格子群１００７とを備え、これらがこの順に配置されている。ここで、光信号の進行方向をＺ軸とし、第１のアレイ導波路格子１００１および第２のアレイ導波路格子群１００７の基板と水平な方向をＸ軸、垂直な方向をＹ軸とする。本実施形態において、実施形態１に係る波長選択スイッチ１００と大きく異なるのは、ＫＴＮ結晶１００４の電極として長方形型を用いるのではなく、パネル型を用いる点である。短冊型および形状複合型の電極を用いた電極に関しては、実施形態６および７で後述する。 (Embodiment 5)
FIG. 10 shows the configuration of a fifth embodiment 1000 of the wavelength selective switch according to the present invention. FIG. 10A is a plan view, and FIG. 10B is a side view. The wavelength selective switch 1000 includes a first arrayed waveguide grating (AWG) 1001 having at least one optical fiber connected to the input side, a first Y cylindrical lens 1002 having a focal length of fY, and a focal length of fX. A first X cylindrical lens 1003, a KTN crystal 1004 as a light deflection element, a second X cylindrical lens 1005 with a focal length of fX, and a second Y cylindrical lens group 1006 with a focal length of fY. And a second arrayed waveguide grating group 1007, which are arranged in this order. Here, the traveling direction of the optical signal is taken as the Z axis, the horizontal direction with respect to the substrates of the first arrayed waveguide grating 1001 and the second arrayed waveguide grating group 1007 is taken as the X axis, and the perpendicular direction is taken as the Y axis. In the present embodiment, a significant difference from the wavelength selective switch 100 according to the first embodiment is that a panel type is used instead of a rectangular type as an electrode of the KTN crystal 1004. The electrodes using strip-type and shape-combined electrodes will be described later in Embodiments 6 and 7.

このような構成において、実施形態１に係る波長選択スイッチ１０００は、次のように動作する。まず、ＷＤＭ信号が、第１のアレイ導波路格子１００１に入力ポートから入力される。入力されたＷＤＭ信号が、第１のアレイ導波路格子１００１において波長分波され、第１のアレイ導波路格子１００１の基板より出力される。出力された各光信号は、出力直後には基板垂直方向に発散するが、図１０（ｂ）に示すように、第１のアレイ導波路格子１００１の端面からｆＹの位置に配置された第１のＹシリンドリカルレンズ１００２により、Ｚ軸方向に平行な平行光に変換される。平行光に変換された各光信号が、第１のアレイ導波路格子１００１の端面からｆＸの位置に配置された第１のＸシリンドリカルレンズ１００３を通過して、それぞれ第１のアレイ導波路格子１０１の端面から２ｆＸの位置に集光される。第１のアレイ導波路格子１００１の端面から２ｆＸの位置に配置されているＫＴＮ結晶１００４は、パネル型の電極を有し、集光された各光信号をＸ軸方向およびＹ軸方向に偏向する。偏向された各光信号が、第１のアレイ導波路格子１００１の端面から３ｆＸの位置に配置された第２のＸシリンドリカルレンズ１００５と第２のＹシリンドリカルレンズ群１００６のうちの１つとを介して、ＫＴＮ結晶１００４により選択された出力ポートに接続される、第２のアレイ導波路格子群１００７のうちの１つのアレイ導波路格子へと結合され、波長合波されて出力ポートに出力される。ここで、第２のアレイ導波路格子群１００７は、第２のＸシリンドリカルレンズ１００５から、Ｚ軸方向にｆＸの位置に配置されており、第２のＹシリンドリカルレンズ１００６は、第２のアレイ導波路格子群１００７からｆＹの位置に配置されている。   In such a configuration, the wavelength selective switch 1000 according to the first embodiment operates as follows. First, a WDM signal is input to the first arrayed waveguide grating 1001 from the input port. The input WDM signal is wavelength-demultiplexed in the first arrayed waveguide grating 1001 and output from the substrate of the first arrayed waveguide grating 1001. Each output optical signal diverges in the direction perpendicular to the substrate immediately after the output, but as shown in FIG. 10B, the first optical signal arranged at the position fY from the end face of the first arrayed waveguide grating 1001. Y cylindrical lens 1002 converts the light into parallel light parallel to the Z-axis direction. Each optical signal converted into the parallel light passes through the first X cylindrical lens 1003 disposed at the position fX from the end face of the first array waveguide grating 1001, and the first array waveguide grating 101. Is condensed at a position of 2 fX from the end face. The KTN crystal 1004 arranged at a position 2fX from the end face of the first arrayed waveguide grating 1001 has a panel-type electrode, and deflects each collected optical signal in the X-axis direction and the Y-axis direction. . Each deflected optical signal passes through one of the second X cylindrical lens 1005 and the second Y cylindrical lens group 1006 disposed at a position 3 fX from the end face of the first arrayed waveguide grating 1001. , Coupled to one array waveguide grating in the second array waveguide grating group 1007 connected to the output port selected by the KTN crystal 1004, wavelength-multiplexed and output to the output port. Here, the second arrayed waveguide grating group 1007 is disposed at the position of fX in the Z-axis direction from the second X cylindrical lens 1005, and the second Y cylindrical lens 1006 has the second array waveguide. The waveguide grating group 1007 is disposed at a position fY.

本実施形態に係る波長選択スイッチ１０００は、光偏向素子として、パネル型の電極を有するＫＴＮ結晶１００４を用いることを特徴とする。ＫＴＮ結晶１００４は、実施形態１で説明したように、電極に対する印加電圧に応じて、光を偏向することができ、かつ最大偏向角が従来の光偏向素子に比して大きい。また、印加電圧に応じた偏向角の切り替えを高速に行うこともできる。したがって、従来の波長選択スイッチよりも多くの出力ポートを備え、かつ高速なスイッチング動作が可能な波長選択スイッチを実現することができる。さらに、本実施形態に係る波長選択スイッチ１０００は、ＭＥＭＳとは異なり光の偏向の際に機械的動作を含まず、また、実施形態１の実施例で説明したように高透過率が得られ、信頼性も高い。加えて、本実施形態に係る波長選択スイッチ１０００は、ＫＴＮ結晶１００４の電極としてパネル型を用いることで、Ｙ軸方向のみならずＸ軸方向へも光信号を偏向して、二次元的な出力ポート配列を可能とする。それにより、波長選択スイッチの小型化に大きく寄与するとともに、更なる多ポート化が可能である。また、二次元的に光信号を偏向することができるので、光減衰器を設けることなく、出力ポートの切り替え時の、切り替えに関与しない出力ポートへの漏れ光を回避もしくは軽減するように光信号の経路を設定し、部材費の低減や調芯技術の容易化による最終的なコストの削減を可能にする。以下、より詳細に説明する。   The wavelength selective switch 1000 according to the present embodiment uses a KTN crystal 1004 having a panel-type electrode as an optical deflection element. As described in Embodiment 1, the KTN crystal 1004 can deflect light according to the voltage applied to the electrode, and has a maximum deflection angle larger than that of a conventional optical deflection element. Further, the deflection angle can be switched at high speed according to the applied voltage. Therefore, it is possible to realize a wavelength selective switch that has more output ports than a conventional wavelength selective switch and is capable of high-speed switching operation. Furthermore, the wavelength selective switch 1000 according to the present embodiment does not include a mechanical operation when deflecting light, unlike the MEMS, and high transmittance can be obtained as described in the example of the first embodiment. High reliability. In addition, the wavelength selective switch 1000 according to the present embodiment uses a panel type as an electrode of the KTN crystal 1004, deflects an optical signal not only in the Y axis direction but also in the X axis direction, and provides a two-dimensional output. Allows port alignment. This greatly contributes to the miniaturization of the wavelength selective switch, and further increases the number of ports. In addition, since the optical signal can be deflected two-dimensionally, the optical signal can be avoided or reduced without providing an optical attenuator so as to avoid or reduce leakage light to the output port not involved in the switching when the output port is switched. The final cost can be reduced by reducing the material cost and facilitating the alignment technology. This will be described in more detail below.

第１のアレイ導波路格子群１００１は、実施形態１の第１のアレイ導波路格子１０１と同様に、スラブ導波路とアレイ導波路が接続された構造とすることができる。第２のスラブ導波路２０３は備えていても、備えていなくともよい。第１のアレイ導波路格子１００１および第１のＹシリンドリカルレンズ１００２は、ＷＤＭ信号を波長分波して、波長分波された各光信号をＺ軸方向に平行な光信号に変換するための波長分波手段を構成するものであり、波長分波手段の例示的構成である。   The first arrayed waveguide grating group 1001 can have a structure in which a slab waveguide and an arrayed waveguide are connected, similarly to the first arrayed waveguide grating 101 of the first embodiment. The second slab waveguide 203 may or may not be provided. The first arrayed waveguide grating 1001 and the first Y cylindrical lens 1002 wavelength-demultiplex the WDM signal and convert the wavelength-demultiplexed optical signals into optical signals parallel to the Z-axis direction. It constitutes a demultiplexing means and is an exemplary configuration of the wavelength demultiplexing means.

集光素子である第１のＸシリンドリカルレンズ１００３は、単一のレンズであることは必ずしも必要ではなく、各光信号を集光することができればよいことに留意されたい。   It should be noted that the first X cylindrical lens 1003 that is a condensing element is not necessarily a single lens, and it is sufficient that each optical signal can be condensed.

図１１は、複数の基板が積層された第２のアレイ導波路格子群１００７のうちの１つ基板を示している。各基板上には、複数のアレイ導波路格子がＸ軸方向に配置されている。各アレイ導波路格子は、第１のスラブ導波路１１０１と、第１のスラブ導波路１１０２に接続されたアレイ導波路１１０２と、アレイ導波路１１０２と接続された第２のスラブ導波路１１０３とを備える。第１のスラブ導波路１１０１は備えていても、備えていなくともよい。第２のＸシリンドリカルレンズ１００５、第２のＹシリンドリカルレンズ群１１０６および第２のアレイ導波路格子群１１０７は、ＫＴＮ結晶１１０４により選択された出力ポートに向けてＸ軸方向およびＹ軸方向に偏向された各光信号をＺ軸方向に平行な光信号に変換して、波長合波するための波長合波手段を構成するものであり、波長合波手段の例示的構成である。第２のＸシリンドリカルレンズ１００５は、電気光学結晶であるＫＴＮ結晶１００４により偏向された各光信号を集光する集光素子としても機能することができる。   FIG. 11 shows one substrate of the second arrayed waveguide grating group 1007 in which a plurality of substrates are stacked. A plurality of arrayed waveguide gratings are arranged in the X-axis direction on each substrate. Each arrayed waveguide grating includes a first slab waveguide 1101, an arrayed waveguide 1102 connected to the first slab waveguide 1102, and a second slab waveguide 1103 connected to the arrayed waveguide 1102. Prepare. The first slab waveguide 1101 may or may not be provided. The second X cylindrical lens 1005, the second Y cylindrical lens group 1106, and the second arrayed waveguide grating group 1107 are deflected in the X-axis direction and the Y-axis direction toward the output port selected by the KTN crystal 1104. Each of the optical signals is converted into an optical signal parallel to the Z-axis direction to constitute wavelength multiplexing means for wavelength multiplexing, which is an exemplary configuration of the wavelength multiplexing means. The second X cylindrical lens 1005 can also function as a condensing element that condenses each optical signal deflected by the KTN crystal 1004 that is an electro-optic crystal.

図１２は、電気光学結晶であるＫＴＮ結晶１００４の有する電極の詳細を示している。ＫＴＮ結晶１００４のＺ軸方向に平行な面の一方の上に、光信号の経路と直交する方向に少なくとも１つの電極が設けられている。各電極は、パネル型にすることができる。図中のＷは電極幅であり、Ｇは電極間隔であり、ｔはＫＴＮ結晶１００４の厚さである。ＫＴＮ結晶１００４のＺ軸方向に平行な面の他方には、グランドに接続された一枚の電極が設けられているが、そのような形状に限らず、上述の長方形型の電極に対応する位置のＫＴＮ結晶１００４に電圧を印加することができればよい。ＫＴＮ結晶１００４の動作は、実施形態において説明したように、電極に電圧を印加するとＫＴＮ結晶１００４内においてカソードに近くなるほど屈折率が傾斜的に上昇し、カソード電極に近づく方向に対して光信号を偏向する。   FIG. 12 shows details of an electrode included in the KTN crystal 1004 which is an electro-optic crystal. On one side of the KTN crystal 1004 parallel to the Z-axis direction, at least one electrode is provided in a direction orthogonal to the optical signal path. Each electrode can be a panel type. In the figure, W is the electrode width, G is the electrode interval, and t is the thickness of the KTN crystal 1004. One electrode connected to the ground is provided on the other side parallel to the Z-axis direction of the KTN crystal 1004. However, the shape is not limited to such a shape, and the position corresponding to the rectangular electrode described above is provided. It is sufficient that a voltage can be applied to the KTN crystal 1004. As described in the embodiment, the operation of the KTN crystal 1004 is such that when a voltage is applied to the electrode, the refractive index increases in a slope closer to the cathode in the KTN crystal 1004, and an optical signal is transmitted in the direction approaching the cathode electrode. To deflect.

図１３は、パネル型の電極を有するＫＴＮ結晶１００４の動作を示している。各電極は、複数のセルが２次元のパネル状に配置されており、各セルを個別に電圧制御することができる。Ｙ軸方向のみに光信号を偏向する場合は、図１３（ａ）に示すようにすべてのセルに一様に電圧を印加する。そうすると、ＫＴＮ結晶１００４による空間電荷制御モードＥＯ効果によって光信号が偏向される。Ｘ軸方向に偏向する場合には、図１３（ｂ）に示すように三角形に近似できる領域に相当するセルに対して一様に電圧を印加する。そうすると、Ｙ軸方向に光を偏向しつつ、ＫＴＮ結晶１００４内において空間電荷制御モードＥＯ効果に起因する屈折率変化が生じ、スネルの法則を介して、Ｘ軸方向へも光が偏向される。Ｘ軸方向に関する偏向角は、三角形に近似される電圧印加領域の斜辺の角度と、印加電圧の大きさに依存する。   FIG. 13 shows the operation of the KTN crystal 1004 having panel type electrodes. Each electrode has a plurality of cells arranged in a two-dimensional panel shape, and each cell can be individually voltage controlled. When deflecting an optical signal only in the Y-axis direction, a voltage is uniformly applied to all cells as shown in FIG. Then, the optical signal is deflected by the space charge control mode EO effect by the KTN crystal 1004. When deflecting in the X-axis direction, a voltage is uniformly applied to cells corresponding to a region that can be approximated to a triangle as shown in FIG. Then, while the light is deflected in the Y-axis direction, a refractive index change caused by the space charge control mode EO effect occurs in the KTN crystal 1004, and the light is also deflected in the X-axis direction via Snell's law. The deflection angle in the X-axis direction depends on the angle of the hypotenuse of the voltage application region approximated to a triangle and the magnitude of the applied voltage.

ここで、Ｙ軸方向の偏向角は、印加電圧量と電圧印加領域内における光路長に依存する。したがって、三角形状に電圧を印加した場合、光路長が図１３（ａ）のような全面電圧印加時と比較して短くなり、Ｙ軸方向に対して十分な偏向角を得ることができなくなる場合がある。この対策として、三角形状に電圧を印加する場合は、全面電圧印加時より高電圧を印加すればよい。より高い電圧を印加することにより、アノード・カソード間の屈折率の差がより大きくなり、Ｙ軸方向の偏向角を大きく設定できる。すなわち、近似する三角形の形状と印加電圧の最適化を行うことで、Ｙ軸方向に対する光の偏向角は維持しつつ、Ｘ軸方向に関する光の偏向角を調整することが可能である。   Here, the deflection angle in the Y-axis direction depends on the amount of applied voltage and the optical path length in the voltage application region. Therefore, when the voltage is applied in a triangular shape, the optical path length becomes shorter than when the entire surface voltage is applied as shown in FIG. 13A, and a sufficient deflection angle cannot be obtained with respect to the Y-axis direction. There is. As a countermeasure, when a voltage is applied in a triangular shape, a higher voltage may be applied than when a voltage is applied across the entire surface. By applying a higher voltage, the difference in refractive index between the anode and the cathode becomes larger, and the deflection angle in the Y-axis direction can be set larger. That is, by optimizing the approximate triangular shape and applied voltage, it is possible to adjust the light deflection angle in the X-axis direction while maintaining the light deflection angle in the Y-axis direction.

また、厚さ１００μｍのＫＴＮの上部にパネル型電極を配置し、斜辺が４５度となるような三角形に近似できる領域に２５０Ｖの電圧を印加した場合のＸ軸方向偏向角を求める。非特許文献２によると、２５０Ｖの電圧印加時の偏向角はおよそ１５度であることから、結晶の中心、すなわちｙ＝ｔ／２においては電圧印加領域と非印加領域との間の屈折率の差Δｎ＝０．０７５が算出される。この値を元に、スネルの法則を用いると偏光角度として約４．２度が求められ、電圧印加領域が近似できる三角形の斜辺の角度を±４５度にすることで最大８．４度もの広角な偏向が可能となる。   In addition, a panel-type electrode is disposed on the top of a 100 μm thick KTN, and the deflection angle in the X-axis direction when a voltage of 250 V is applied to a region that can be approximated to a triangle whose hypotenuse is 45 degrees is obtained. According to Non-Patent Document 2, since the deflection angle when a voltage of 250 V is applied is approximately 15 degrees, the refractive index between the voltage application region and the non-application region at the center of the crystal, that is, y = t / 2. The difference Δn = 0.075 is calculated. Based on this value, when Snell's law is used, a polarization angle of about 4.2 degrees is obtained. By setting the angle of the hypotenuse of the triangle that can approximate the voltage application region to ± 45 degrees, a wide angle of up to 8.4 degrees can be obtained. Deflection is possible.

以上説明したように、本実施形態に係る波長選択スイッチは、電気光学結晶の有する電極として、複数のセルが２次元のパネル状に配置されているパネル型電極を用い、各セルへの印加電圧を個別に制御することで、電気光学結晶を透過する光信号を二次元的に偏向することを特徴とする。   As described above, the wavelength selective switch according to the present embodiment uses a panel-type electrode in which a plurality of cells are arranged in a two-dimensional panel as an electrode of the electro-optic crystal, and a voltage applied to each cell. The optical signal transmitted through the electro-optic crystal is deflected two-dimensionally by individually controlling.

（実施形態６）
図１４は、短冊型の電極を有するＫＴＮ結晶の動作を示している。実施形態５では、パネル型の電極を有するＫＴＮ結晶を用いて光信号を二次元的に偏向することができたが、電極を短冊型としても同様に二次元的に偏向することができる。各電極は、短冊のようなＺ軸方向に細長い長方形状の複数のセルがＸ軸方向に並列に配置されており、各セルを個別に電圧制御することができる。本実施形態では、ＫＴＮ結晶内での単色の光信号のビームスポットＷｏを短冊の幅Ｗに比べて十分大きく、たとえばＷ0＞１０Ｗとするのが望ましい。 (Embodiment 6)
FIG. 14 shows the operation of a KTN crystal having strip-shaped electrodes. In the fifth embodiment, an optical signal can be deflected two-dimensionally using a KTN crystal having panel-type electrodes. However, even if the electrodes are strip-shaped, they can be deflected two-dimensionally. Each electrode has a plurality of rectangular cells elongated in the Z-axis direction, such as strips, arranged in parallel in the X-axis direction, and each cell can be individually voltage controlled. In the present embodiment, it is desirable that the beam spot Wo of the monochromatic optical signal in the KTN crystal is sufficiently larger than the width W of the strip, for example, W 0 > 10 W.

Ｙ軸方向のみに光信号を偏向する場合は、図１３（ａ）に示すようにすべてのセルに一様に電圧を印加する。Ｘ軸方向に偏向する場合には、図１３（ｂ）に示すように光の偏向方向に向かって徐々に印加電圧量を増加させる。そうすると、Ｘ軸方向にも屈折率変化が段階的に形成され、光信号をＸ軸方向に偏向することができる。この電極形状の特徴としては、ＫＴＮによって偏向させられた光の波面歪みが生じにくいという点が挙げられる。   When deflecting an optical signal only in the Y-axis direction, a voltage is uniformly applied to all cells as shown in FIG. When deflecting in the X-axis direction, the applied voltage amount is gradually increased in the light deflection direction as shown in FIG. Then, a refractive index change is formed stepwise in the X-axis direction, and the optical signal can be deflected in the X-axis direction. A feature of this electrode shape is that the wavefront distortion of the light deflected by KTN hardly occurs.

以上説明したように、本実施形態に係る波長選択スイッチは、電気光学結晶の有する電極として、短冊のような光信号の経路方向に細長い長方形状の複数のセルが、並列に配置されている短冊型電極を用い、各セルへの印加電圧を個別に制御することで、電気光学結晶を透過する光信号を二次元的に偏向することを特徴とする。   As described above, the wavelength selective switch according to the present embodiment is a strip in which a plurality of rectangular cells elongated in the optical signal path direction, such as strips, are arranged in parallel as electrodes of the electro-optic crystal. By using a mold electrode and individually controlling the voltage applied to each cell, the optical signal transmitted through the electro-optic crystal is deflected two-dimensionally.

（実施形態７）
図１５は、複合形状型の電極を有するＫＴＮ結晶の動作を示している。各電極は、Ｙ軸方向に光信号を偏向するための長方形型電極１５０１と、Ｘ軸方向に光信号を偏向するための三角形型電極１５０２とを備える。長方形型電極１５０１の材質として例えばチタンを用いると、電極部で空間電荷制御モードＥＯ効果が発現されるため、Ｙ軸方向に屈折率の分布を形成することができ、同方向に光を偏向することが可能である。また、三角形状電極１５０２の材質として例えば白金を用いると、通常の電気光学効果すなわちカー効果を発現させることが可能である。カー効果においては結晶内の屈折率変化はＹ軸方向に一様であるため、単純なプリズム効果によりＸ軸方向に光を偏向することが可能である。どちらの電極においても、高電圧を印加するほど大きな偏向角度を得ることができる。本実施形態においては、カー効果を発現させる三角形電極１５０２の斜辺に対応する頂点の向きに一元的に偏向が起こる。このため、実施形態７においてはＸ軸方向の偏向角が実施形態５および実施形態６と比較して狭くなるが、この複合形状型の電極を用いた場合は非常に単純な構造で、しかも縦横を独立に制御可能という点で大きな利点を有する。 (Embodiment 7)
FIG. 15 shows the operation of a KTN crystal having a composite shape type electrode. Each electrode includes a rectangular electrode 1501 for deflecting the optical signal in the Y-axis direction and a triangular electrode 1502 for deflecting the optical signal in the X-axis direction. When, for example, titanium is used as the material of the rectangular electrode 1501, the space charge control mode EO effect is exhibited in the electrode portion, so that a refractive index distribution can be formed in the Y-axis direction, and light is deflected in the same direction. It is possible. In addition, when, for example, platinum is used as the material of the triangular electrode 1502, a normal electro-optical effect, that is, the Kerr effect can be exhibited. In the Kerr effect, since the refractive index change in the crystal is uniform in the Y-axis direction, light can be deflected in the X-axis direction by a simple prism effect. In either electrode, a larger deflection angle can be obtained as a higher voltage is applied. In the present embodiment, deflection occurs centrally in the direction of the apex corresponding to the hypotenuse of the triangular electrode 1502 that exhibits the Kerr effect. Therefore, in the seventh embodiment, the deflection angle in the X-axis direction is narrower than that in the fifth and sixth embodiments. However, when this composite-shaped electrode is used, the structure is very simple, and the vertical and horizontal directions are also high. Has a great advantage in that it can be controlled independently.

以上説明したように、本実施形態に係る波長選択スイッチは、電気光学結晶の有する電極として、ＫＴＮ結晶に対して空間電荷制御モードＥＯ効果をもたらす材料を使用して形成される長方形の電極と、カー効果をもたらす材料を使用して形成される三角形の電極とを光信号の経路方向に縦列に配置した複合形状型電極を用いることを特徴とする。   As described above, the wavelength selective switch according to this embodiment includes a rectangular electrode formed using a material that provides a space charge control mode EO effect for the KTN crystal as an electrode of the electro-optic crystal, It is characterized by using a composite-shaped electrode in which triangular electrodes formed using a material that brings about the Kerr effect are arranged in tandem in the optical signal path direction.

本発明による波長選択スイッチの第１の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the wavelength selective switch by this invention. 実施形態１に係る第１のアレイ導波路格子を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a first arrayed waveguide grating according to the first embodiment. 実施形態１に係るＫＴＮ結晶の有する電極の詳細を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing details of an electrode included in the KTN crystal according to the first embodiment. 実施形態１において液晶光減衰器を備えない形態の波長選択スイッチを示す図である。It is a figure which shows the wavelength selective switch of a form which is not provided with the liquid crystal optical attenuator in Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る実施例の波長選択スイッチの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the wavelength selective switch of the Example which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る実施例の波長選択スイッチのスイッチング動作特性を示す図である。It is a figure which shows the switching operation characteristic of the wavelength selective switch of the Example which concerns on Embodiment 1. FIG. 本発明による波長選択スイッチの第２の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the wavelength selective switch by this invention. 本発明による波長選択スイッチの第３の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the wavelength selective switch by this invention. 本発明による波長選択スイッチの第４の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 4th Embodiment of the wavelength selective switch by this invention. 本発明による波長選択スイッチの第５の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 5th Embodiment of the wavelength selective switch by this invention. 実施形態５に係る第２のアレイ導波路格子群のうちの１つ基板を示す図である。FIG. 10 is a view showing one substrate in a second arrayed waveguide grating group according to the fifth embodiment. 実施形態５に係るＫＴＮ結晶の有する電極の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the electrode which the KTN crystal which concerns on Embodiment 5 has. 実施形態５に係る、パネル型の電極を有するＫＴＮ結晶の動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of a KTN crystal having a panel-type electrode according to the fifth embodiment. 実施形態６に係る、短冊型の電極を有するＫＴＮ結晶の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the KTN crystal | crystallization which has a strip-shaped electrode based on Embodiment 6. FIG. 実施形態７に係る、複合形状型の電極を有するＫＴＮ結晶の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the KTN crystal | crystallization which has a composite shape type electrode based on Embodiment 7. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０１、１００１ 第１のアレイ導波路格子
１０２、１００２ 第１のＹシリンドリカルレンズ
１０３、７０３、８０３、１００３ 第１のＸシリンドリカルレンズ
１０４、７０７、８０４、１００４ ＫＴＮ結晶
１０５、７０５、８０５、１００５ 第２のＸシリンドリカルレンズ
１０６、７０６、８０６ 第３のＸシリンドリカルレンズ
１０７、７０４、８０７ 液晶光減衰器
１０８、８０８ 第４のＸシリンドリカルレンズ
１０９、１００６ 第２のＹシリンドリカルレンズ群
１１０、１００７ 第２のアレイ導波路格子群
２０１ 第１のスラブ回路
２０２ アレイ導波路
２０３ 第２のスラブ回路
７０１ アレイ導波路格子群
７０２ Ｙシリンドリカルレンズ群
７０８ 反射ミラー
８０１ コリメートレンズ
８０２ 第１のバルク型回折格子
８０９ 第２のバルク型回折格子
８１０ 集光レンズ
８１１ 光ファイバ
８１２ 光ファイバアレイ
９０１ 偏波分離素子
９０２ 第１の半波長板
９０３ 第２の半波長板群
９０４ 偏波合成素子
１１０１ 第１のスラブ回路
１１０２ アレイ導波路
１１０３ 第２のスラブ回路
１３０１、１４０１ セル
１５０１ 長方形型電極
１５０２ 三角形型電極 101, 1001 First arrayed waveguide grating 102, 1002 First Y cylindrical lens 103, 703, 803, 1003 First X cylindrical lens 104, 707, 804, 1004 KTN crystal 105, 705, 805, 1005 Second X cylindrical lens 106, 706, 806 Third X cylindrical lens 107, 704, 807 Liquid crystal optical attenuator 108, 808 Fourth X cylindrical lens 109, 1006 Second Y cylindrical lens group 110, 1007 Second array Waveguide grating group 201 First slab circuit 202 Array waveguide 203 Second slab circuit 701 Array waveguide grating group 702 Y cylindrical lens group 708 Reflecting mirror 801 Collimating lens 802 First bulk diffraction grating 80 Second bulk diffraction grating 810 Condensing lens 811 Optical fiber 812 Optical fiber array 901 Polarization separation element 902 First half-wave plate 903 Second half-wave plate group 904 Polarization combining element 1101 First slab circuit 1102 Array waveguide 1103 Second slab circuit 1301, 1401 Cell 1501 Rectangular electrode 1502 Triangular electrode

Claims (11)

入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、
前記入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、
前記波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、
前記第１の集光素子により集光された各光信号を、前記各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、前記各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、
前記第２の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を前記選択した出力ポートに出力する波長合波手段と
を備え、
前記波長分波手段は、二次元に配列された出力ポートに接続されており、
前記少なくとも１つの電極のそれぞれは、複数のセルが２次元のパネル状に配置されているパネル型電極であり、
前記複数のセルのそれぞれへの印加電圧は、個別に制御可能であることを特徴とする波長選択スイッチ。 A wavelength selective switch that outputs an optical signal of a selected wavelength among wavelength division multiplexed signals input from an input port to a selected output port,
Wavelength demultiplexing means for wavelength demultiplexing the wavelength division multiplexed signal input from the input port;
A first condensing element for condensing each optical signal wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing means;
Provided in parallel in a direction orthogonal to the path of each optical signal that deflects each optical signal collected by the first light collecting element toward an output port selected for each optical signal. An electro-optic crystal having at least one electrode;
A second condensing element for condensing each optical signal deflected by the electro-optic crystal,
Wavelength multiplexing means for wavelength-combining each optical signal collected by the second condensing element and outputting the wavelength-multiplexed optical signal to the selected output port;
With
The wavelength demultiplexing means is connected to an output port arranged in two dimensions,
Each of the at least one electrode is a panel-type electrode in which a plurality of cells are arranged in a two-dimensional panel shape,
Voltage applied to each of the plurality of cells, the wave length selection switch you being a separately controllable. 入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、
前記入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、
前記波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、
前記第１の集光素子により集光された各光信号を、前記各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、前記各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、
前記第２の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を前記選択した出力ポートに出力する波長合波手段と
を備え、
前記波長分波手段は、二次元に配列された出力ポートに接続されており、
前記少なくとも１つの電極のそれぞれは、短冊のような光信号の経路方向に細長い長方形状の複数のセルが、並列に配置されている短冊型電極であり、
前記複数のセルのそれぞれへの印加電圧は、個別に制御可能であることを特徴とする波長選択スイッチ。 A wavelength selective switch that outputs an optical signal of a selected wavelength among wavelength division multiplexed signals input from an input port to a selected output port,
Wavelength demultiplexing means for wavelength demultiplexing the wavelength division multiplexed signal input from the input port;
A first condensing element for condensing each optical signal wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing means;
Provided in parallel in a direction orthogonal to the path of each optical signal that deflects each optical signal collected by the first light collecting element toward an output port selected for each optical signal. An electro-optic crystal having at least one electrode;
A second condensing element for condensing each optical signal deflected by the electro-optic crystal,
Wavelength multiplexing means for wavelength-combining each optical signal collected by the second condensing element and outputting the wavelength-multiplexed optical signal to the selected output port;
With
The wavelength demultiplexing means is connected to an output port arranged in two dimensions,
Each of the at least one electrode is a strip-shaped electrode in which a plurality of rectangular cells elongated in the optical signal path direction such as a strip are arranged in parallel,
Voltage applied to each of the plurality of cells, the wave length selection switch you being a separately controllable. 前記電気光学結晶は、ＫＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長選択スイッチ。 The wavelength selective switch according to claim 1, wherein the electro-optic crystal is KTa 1-x Nb x O 3 (0 <x <1, 0 <y <1). 前記電気光学結晶と前記波長合波手段との間に介在する反射ミラーをさらに備え、前記入力ポートと前記出力ポートは、前記電気光学結晶の前記各光信号の入射面に対して同一の側に配置されており、前記第１の集光素子と前記第２の集光素子とは同一の部材であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の波長選択スイッチ。 A reflection mirror interposed between the electro-optic crystal and the wavelength multiplexing means; and the input port and the output port are on the same side with respect to an incident surface of the respective optical signals of the electro-optic crystal. is disposed, the wavelength selective switch according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said first condensing element and the second focusing element is the same member. 前記入力ポートと前記出力ポートは、前記電気光学結晶の前記各光信号の入射面に対して、前記電気光学結晶を挟んで対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の波長選択スイッチ。 Said input port and said output port, with respect to the incident surface of the optical signal of the electro-optical crystal, from claim 1, characterized in that it is arranged at a position facing each other across the electro-optic crystal 3 The wavelength selective switch according to any one of the above. 前記波長分波手段および前記波長合波手段は、それぞれアレイ導波路格子を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の波長選択スイッチ。 It said wavelength demultiplexing means and said wavelength multiplexing means, wavelength selection switch according to any one of claims 1 to 3, characterized in that each comprise an array waveguide grating. 前記波長分波手段および前記波長合波手段は、それぞれバルク型回折格子を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の波長選択スイッチ。 It said wavelength demultiplexing means and said wavelength multiplexing means, wavelength selection switch according to any one of claims 1 to 3, respectively, characterized in that it comprises a bulk diffraction grating. 前記電気光学結晶の前段に、
直交する２つの偏波成分に前記各光信号を分離する偏波分離素子と、
一方の偏波成分を９０度回転させる第１の半波長板と
をさらに備え、前記電気光学結晶の後段に、
前記第１の半波長板により偏波方向を回転されていない偏波成分を９０度回転させる第２の半波長板群と、
直交する２つの偏波成分を合成する偏波合成素子と
をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の波長選択スイッチ。 Before the electro-optic crystal,
A polarization separation element that separates each optical signal into two orthogonal polarization components;
A first half-wave plate that rotates one polarization component by 90 degrees, and after the electro-optic crystal,
A second half-wave plate group for rotating a polarization component whose polarization direction is not rotated by the first half-wave plate by 90 degrees;
Wavelength selective switch according to any one of claims 1 to 3, further comprising a polarization combining element for combining the two polarization components orthogonal. 入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、
前記入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、
前記波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、
前記第１の集光素子により集光された各光信号を、前記各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、前記各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、 前記第２の集光素子が集光した各信号光が通過する光減衰器と、
前記光減衰器を通過した各光信号をそれぞれ集光する第３の集光素子と、
前記第３の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を前記選択した出力ポートに出力する波長合波手段と
を備え、前記光減衰器は、出力ポートを第１の出力ポートから第２の出力ポートに切り替える時に、切り替えに関与しない出力ポートへの光の経路を遮断し、
前記波長分波手段は、二次元に配列された出力ポートに接続されており、
前記少なくとも１つの電極のそれぞれは、複数のセルが２次元のパネル状に配置されているパネル型電極であり、
前記複数のセルのそれぞれへの印加電圧は、個別に制御可能であることを特徴とする波長選択スイッチ。 A wavelength selective switch that outputs an optical signal of a selected wavelength among wavelength division multiplexed signals input from an input port to a selected output port,
Wavelength demultiplexing means for wavelength demultiplexing the wavelength division multiplexed signal input from the input port;
A first condensing element for condensing each optical signal wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing means;
Provided in parallel in a direction orthogonal to the path of each optical signal that deflects each optical signal collected by the first light collecting element toward an output port selected for each optical signal. An electro-optic crystal having at least one electrode;
A second condensing element that condenses each optical signal deflected by the electro-optic crystal, an optical attenuator through which each signal light condensed by the second condensing element passes,
A third condensing element that condenses each optical signal that has passed through the optical attenuator;
Wavelength multiplexing means for wavelength-multiplexing each optical signal collected by the third condensing element and outputting the wavelength-multiplexed optical signal to the selected output port, and the optical attenuator Shuts off the light path to the output port not involved in the switching when switching the output port from the first output port to the second output port ;
The wavelength demultiplexing means is connected to an output port arranged in two dimensions,
Each of the at least one electrode is a panel-type electrode in which a plurality of cells are arranged in a two-dimensional panel shape,
The wavelength selective switch, wherein the voltage applied to each of the plurality of cells can be individually controlled . 入力ポートから入力された波長分割多重信号のうちの選択した波長の光信号を、選択した出力ポートに出力する波長選択スイッチであって、  A wavelength selective switch that outputs an optical signal of a selected wavelength among wavelength division multiplexed signals input from an input port to a selected output port,
前記入力ポートから入力された波長分割多重信号を波長分波する波長分波手段と、  Wavelength demultiplexing means for wavelength demultiplexing the wavelength division multiplexed signal input from the input port;
前記波長分波手段により波長分波された各光信号を、それぞれ集光する第１の集光素子と、  A first condensing element for condensing each optical signal wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexing means;
前記第１の集光素子により集光された各光信号を、前記各光信号に対して選択した出力ポートに向けてそれぞれ偏向する、前記各光信号の経路と直交する方向に並列に設けられた少なくとも１つの電極を有する電気光学結晶と、  Provided in parallel in a direction orthogonal to the path of each optical signal that deflects each optical signal collected by the first light collecting element toward an output port selected for each optical signal. An electro-optic crystal having at least one electrode;
前記電気光学結晶により偏向された各光信号を、それぞれ集光する第２の集光素子と、 前記第２の集光素子が集光した各信号光が通過する光減衰器と、  A second condensing element that condenses each optical signal deflected by the electro-optic crystal, an optical attenuator through which each signal light condensed by the second condensing element passes,
前記光減衰器を通過した各光信号をそれぞれ集光する第３の集光素子と、  A third condensing element that condenses each optical signal that has passed through the optical attenuator;
前記第３の集光素子により集光された各光信号を波長合波して、波長合波された光信号を前記選択した出力ポートに出力する波長合波手段と  Wavelength multiplexing means for wavelength-multiplexing the respective optical signals collected by the third condensing element and outputting the wavelength-multiplexed optical signal to the selected output port;
を備え、前記光減衰器は、出力ポートを第１の出力ポートから第２の出力ポートに切り替える時に、切り替えに関与しない出力ポートへの光の経路を遮断し、The optical attenuator cuts off a light path to an output port not involved in switching when switching the output port from the first output port to the second output port;
前記波長分波手段は、二次元に配列された出力ポートに接続されており、  The wavelength demultiplexing means is connected to an output port arranged in two dimensions,
前記少なくとも１つの電極のそれぞれは、短冊のような光信号の経路方向に細長い長方形状の複数のセルが、並列に配置されている短冊型電極であり、  Each of the at least one electrode is a strip-shaped electrode in which a plurality of rectangular cells elongated in the optical signal path direction such as a strip are arranged in parallel,
前記複数のセルのそれぞれへの印加電圧は、個別に制御可能であることを特徴とする波長選択スイッチ。  The wavelength selective switch, wherein the voltage applied to each of the plurality of cells can be individually controlled. 前記電気光学結晶は、ＫＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の波長選択スイッチ。 11. The wavelength selective switch according to claim 9 , wherein the electro-optic crystal is KTa 1-x Nb x O 3 (0 <x <1, 0 <y <1).
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