JP5432047B2 - Optical switch and wavelength selective switch - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバ通信におけるルーティングデバイスなどとして使用される光スイッチ及び波長選択スイッチに関する。   The present invention relates to an optical switch and a wavelength selective switch used as a routing device or the like in optical fiber communication.

光ファイバを伝送媒体とする光通信技術は、信号の伝送距離の拡大をもたらし、大規模な光通信網が構築されてきた。近年では、インターネット通信が広範に普及するのに伴って、通信トラフィックが急速に増大しており、通信網に対する大容量化、高速化、高機能化の要求が高まっている。これまでに、波長の異なる複数の光信号を1本の伝送路で同時に伝送する波長分割多重通信技術の導入によって、二地点間の伝送容量を増大することが可能となった。しかし、通信網においては、複数の伝送路が集まるノードにおいて、信号の経路を設定(ルーティング)をしたり、切替(スイッチング)をしたりする必要があり、伝送容量の増大に伴って、これらの信号処理がボトルネックになってきている。これまでは、伝送されてきた光信号を一旦電気信号に変換した後に経路設定や経路切替を行ない、再び電気信号を光信号に変換して伝送路に送出する方式が用いられてきたが、今後は光信号を電気信号に変換することなく、信号経路の設定や切替処理を行なう方式を用いることによって、ノードのスループットを飛躍的に拡大することができるものと期待されている。   Optical communication technology using an optical fiber as a transmission medium has led to an increase in signal transmission distance, and a large-scale optical communication network has been constructed. In recent years, with the widespread use of Internet communication, communication traffic has increased rapidly, and demands for large capacity, high speed, and high functionality for communication networks are increasing. Up to now, it has become possible to increase the transmission capacity between two points by introducing a wavelength division multiplex communication technique for simultaneously transmitting a plurality of optical signals having different wavelengths through one transmission line. However, in a communication network, it is necessary to set (route) or switch (switch) a signal path at a node where a plurality of transmission paths are gathered. Signal processing has become a bottleneck. Up to now, a method has been used in which a transmitted optical signal is once converted into an electrical signal, route setting and switching are performed, and the electrical signal is converted again into an optical signal and sent to the transmission path. It is expected that the throughput of a node can be drastically increased by using a method for setting and switching a signal path without converting an optical signal into an electrical signal.

このような方式の一つとして、複数のノードをリング状またはバス状に接続した再構成可能光アドドロップ多重(ROADM:Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexing)システムが知られている。ROADMシステムの各ノードには、波長毎に接続を切り替える光スイッチが装備されており、波長多重光信号のうち任意の波長の光信号について、一方の光ファイバ伝送路から入力された光信号を、他方の光ファイバ伝送路へ出力するスルーモードと、光ファイバ伝送路側から入力された光信号をノードに接続された端局装置に出力する(ドロップ動作)とともに、端局装置から入力された光信号を光ファイバ伝送路に出力する(アド動作)アド/ドロップモードとの切り替えが可能である。   As one of such methods, a reconfigurable optical add / drop multiplexing (ROADM) system in which a plurality of nodes are connected in a ring shape or a bus shape is known. Each node of the ROADM system is equipped with an optical switch that switches connection for each wavelength, and an optical signal input from one optical fiber transmission line for an optical signal of an arbitrary wavelength among wavelength multiplexed optical signals, The through mode that is output to the other optical fiber transmission line, and the optical signal that is input from the optical fiber transmission line side is output to the terminal device connected to the node (drop operation), and the optical signal that is input from the terminal device Can be switched to the add / drop mode (add operation).

このようなROADMシステムの光信号切替部には、これまで主として、波長合分波器と多連の光スイッチの組合せが用いられてきた。しかし、最近では、アド/ドロップポートも含め全ての入出力ポートを波長多重化した波長選択スイッチ(WSS:Wavelength Selective Switch)が、広い通過帯域特性や、多ポート化への拡張性などの特徴から、注目されてきている。   For the optical signal switching unit of such a ROADM system, a combination of a wavelength multiplexer / demultiplexer and multiple optical switches has been mainly used so far. Recently, however, a wavelength selective switch (WSS: Wavelength Selective Switch) that wavelength-multiplexes all input and output ports, including add / drop ports, has features such as wide passband characteristics and scalability to multiple ports. Has been attracting attention.

従来、波長選択スイッチの構成として、種々の形式が知られているが、その一つとして、平面光波回路(PLC:Planar Lightwave Circuit)上に作製された、多光束干渉のためのスラブ導波路と、それに接続された複数のアレイ導波路回折格子(AWG:Arrayed Waveguide Grating)と、集光レンズ系、及び位相変調器とで構成されたものが知られている(特許文献1参照)。   Conventionally, various types of wavelength selective switches are known, and one of them is a slab waveguide for multi-beam interference manufactured on a planar lightwave circuit (PLC). In addition, a configuration including a plurality of arrayed waveguide gratings (AWG), a condenser lens system, and a phase modulator connected thereto is known (see Patent Document 1).

図1は特許文献1に記載の従来の1入力5出力の波長選択スイッチの概略図である。
図1に示す従来の光スイッチは、石英系光導波路100と、14個のシリンドリカルレンズ200−1〜200−14と、14個の集光レンズ300−1〜300−14、および14個の位相変調器400−1〜400−14とを備える。図1において、石英系光導波路100の基板における信号光の出射端面と水平な方向をx、垂直な方向をyとし、光波の進行方向すなわち光軸をzとする。
FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional one-input five-output wavelength selective switch described in Patent Document 1. In FIG.
The conventional optical switch shown in FIG. 1 includes a silica-based optical waveguide 100, 14 cylindrical lenses 200-1 to 200-14, 14 condenser lenses 300-1 to 300-14, and 14 phases. Modulators 400-1 to 400-14. In FIG. 1, the horizontal direction of the signal light emission end face of the substrate of the silica-based optical waveguide 100 is x, the vertical direction is y, and the traveling direction of the light wave, that is, the optical axis is z.

石英系光導波路100は、石英系基板上に各々作製された、5個の入出力導波路102−1〜102−5に接続された第1スラブ導波路104と、14個のアレイ導波路回折格子110−1〜110−14と、第1スラブ導波路104とアレイ導波路回折格子110−1〜110−14とを接続する14個の接続導波路106−1〜106−14とを備える。   The silica-based optical waveguide 100 includes a first slab waveguide 104 and 14 arrayed-waveguide diffractometers connected to five input / output waveguides 102-1 to 102-5, which are respectively produced on a silica-based substrate. The grating 110-1 to 110-14 and 14 connection waveguides 106-1 to 106-14 connecting the first slab waveguide 104 and the arrayed waveguide diffraction gratings 110-1 to 110-14 are provided.

アレイ導波路回折格子110は各々、接続導波路106と接続された第2スラブ導波路112と、第2スラブ導波路112に接続されたアレイ導波路114とを備える。   Each of the arrayed waveguide gratings 110 includes a second slab waveguide 112 connected to the connection waveguide 106 and an arrayed waveguide 114 connected to the second slab waveguide 112.

シリンドリカルレンズ200−1〜200−14は各々、アレイ導波路114−1〜114−14の第2スラブ導波路112−1〜112−14と異なる端に配置され、アレイ導波路114−1〜114−14から波長分離されて出射される各光信号を、石英基板面に垂直な方向(y方向)に拡がることなく、集光レンズ300へ入射するように作用する。   Cylindrical lenses 200-1 to 200-14 are arranged at ends different from the second slab waveguides 112-1 to 112-14 of the array waveguides 114-1 to 114-14, respectively. Each optical signal emitted after being wavelength-separated from −14 is incident on the condenser lens 300 without spreading in the direction (y direction) perpendicular to the quartz substrate surface.

集光レンズ300−1〜300−14は各々、波長分離された各光信号を位相変調器400−1〜400−14に集光する。   Each of the condensing lenses 300-1 to 300-14 condenses the respective wavelength-separated optical signals onto the phase modulators 400-1 to 400-14.

位相変調器400−1〜400−14の各々は、波長分離された各光信号に対して任意の位相シフトを与え、集光レンズ300−1〜300−14、シリンドリカルレンズ200−1〜200−14を介してアレイ導波路114−1〜114−14へ結合するように反射する位相制御素子を備える。   Each of the phase modulators 400-1 to 400-14 gives an arbitrary phase shift to each wavelength-separated optical signal, and collects lenses 300-1 to 300-14 and cylindrical lenses 200-1 to 200-. 14 includes a phase control element that reflects to be coupled to the arrayed waveguides 114-1 to 114-14 via 14.

入出力導波路102、第1スラブ導波路104および接続導波路106は、スイッチング部を構成する。アレイ導波路格子110、シリンドリカルレンズ200および集光レンズ300は分光部を構成する。位相変調器400は位相変調部を構成する。   The input / output waveguide 102, the first slab waveguide 104, and the connection waveguide 106 constitute a switching unit. The arrayed waveguide grating 110, the cylindrical lens 200, and the condensing lens 300 constitute a spectroscopic unit. The phase modulator 400 constitutes a phase modulation unit.

次に、図1に示す従来の波長選択スイッチの動作を説明する。
複数の波長が多重された信号光は、入出力兼用の入出力導波路102−3を導波して第1スラブ導波路104の第1スラブ入出力面へ入射する。第1スラブ入出力面へ入射した信号光は、第1スラブ導波路104において、14個の信号光に分岐され各々接続導波路106−1〜106−14へ結合される。
Next, the operation of the conventional wavelength selective switch shown in FIG. 1 will be described.
The signal light in which a plurality of wavelengths are multiplexed is guided through the input / output waveguide 102-3 serving as the input / output and enters the first slab input / output surface of the first slab waveguide 104. The signal light incident on the first slab input / output surface is branched into 14 signal lights in the first slab waveguide 104 and coupled to the connection waveguides 106-1 to 106-14, respectively.

各信号光は、接続導波路106−1〜106−14を導波してアレイ導波路格子110−1〜110−14へ入射する。接続導波路106−1を導波してアレイ導波路格子110−1へ入射した信号光は、アレイ導波路格子110−1の第2スラブ導波路112−1およびアレイ導波路114−1を導波することで、波長分離されて石英系光導波路100から出射する。接続導波路106−2〜106−14を導波した信号光も同様に、波長分離されて石英系光導波路100から出射する。   Each signal light is guided through the connection waveguides 106-1 to 106-14 and enters the arrayed waveguide gratings 110-1 to 110-14. The signal light guided through the connection waveguide 106-1 and incident on the arrayed waveguide grating 110-1 is guided through the second slab waveguide 112-1 and the arrayed waveguide 114-1 of the arrayed waveguide grating 110-1. By being waved, the wavelength is separated and emitted from the silica-based optical waveguide 100. Similarly, the signal light guided through the connection waveguides 106-2 to 106-14 is wavelength-separated and emitted from the silica-based optical waveguide 100.

アレイ導波路格子110−1において波長分離された複数の波長の光信号の各々は、シリンドリカルレンズ200−1および集光レンズ300−1を透過して、位相変調器400−1に入射して、位相変調器400−1において位相シフトを与えられて、反射により光路が反転する。アレイ導波路格子110−2〜110−14において波長分離された複数の波長の光信号の各々も同様に、位相変調器400−2〜400−14へ入射して、独立に位相シフトを与えられて、反射により光路が反転する。   Each of the optical signals having a plurality of wavelengths separated by the arrayed waveguide grating 110-1 passes through the cylindrical lens 200-1 and the condenser lens 300-1, and enters the phase modulator 400-1. A phase shift is given in the phase modulator 400-1, and the optical path is inverted by reflection. Similarly, each of the optical signals having a plurality of wavelengths separated by the wavelength in the arrayed waveguide gratings 110-2 to 110-14 is incident on the phase modulators 400-2 to 400-14 to be independently phase-shifted. Thus, the optical path is reversed by reflection.

位相変調器400−1において位相シフトを与えられて、光路が反転した各波長の光信号は、集光レンズ300−1およびシリンドリカルレンズ200−1を透過して、アレイ導波路格子110−1に結合される。さらに、光路が反転した各波長の光信号は、アレイ導波路格子110−1において波長合成された後に、接続導波路106−1に結合されて、再び第1スラブ導波路104へ入射する。位相変調器400−2〜400−14において位相シフトを与えられ、光路が反転した各波長の光信号も同様に、再び第1スラブ導波路104へ入射する。   The optical signals of the respective wavelengths whose optical paths are inverted by being phase-shifted in the phase modulator 400-1 are transmitted through the condenser lens 300-1 and the cylindrical lens 200-1, and enter the arrayed waveguide grating 110-1. Combined. Further, the optical signals of the respective wavelengths whose optical paths are inverted are wavelength-combined in the arrayed waveguide grating 110-1, coupled to the connection waveguide 106-1, and enter the first slab waveguide 104 again. Similarly, the optical signals having the respective wavelengths, which have been subjected to the phase shift in the phase modulators 400-2 to 400-14 and whose optical paths are inverted, enter the first slab waveguide 104 again.

再び第1スラブ導波路104へ入射した光信号のある波長成分は、多光束干渉により第1スラブ導波路入出力面Pに干渉縞を形成する。このとき、位相変調器400−1〜400−14において付与する位相変調量を制御することで、干渉縞が形成される位置および干渉縞の光強度を制御することができる。したがって、波長選択スイッチに入射した光信号の所望の波長成分を、所望の光強度で所望の入出力導波路102−1〜102−5へ結合することができる。   A certain wavelength component of the optical signal incident on the first slab waveguide 104 again forms interference fringes on the input / output surface P of the first slab waveguide due to multi-beam interference. At this time, the position where the interference fringes are formed and the light intensity of the interference fringes can be controlled by controlling the amount of phase modulation applied in the phase modulators 400-1 to 400-14. Therefore, the desired wavelength component of the optical signal incident on the wavelength selective switch can be coupled to the desired input / output waveguides 102-1 to 102-5 with the desired light intensity.

特開2009−198826号公報JP 2009-198826 A

しかしながら、図1に示したような波長選択スイッチでは、従来、多光束干渉によって生じるサイドローブによって消光比が制限されるという問題があった。   However, the wavelength selective switch as shown in FIG. 1 has a problem that the extinction ratio is limited by side lobes generated by multi-beam interference.

表1に、特許文献1に記載されている光回路のパラメータを示す。このとき、各接続導波路を通過して、出力導波路に結合する電界振幅の相対比を計算すると、表2のようになる。   Table 1 shows parameters of the optical circuit described in Patent Document 1. At this time, the relative ratio of the electric field amplitude that passes through each connection waveguide and is coupled to the output waveguide is calculated as shown in Table 2.

Figure 0005432047
Figure 0005432047

Figure 0005432047
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図2に、上記のパラメータを用いた場合に、第1スラブ入出力面Pに形成される干渉縞の計算結果を示す。中央(x=0)の近傍でおよそ−30dB程度のサイドローブが生じており、中央の干渉縞から離れるにしたがって回折の効果により強度が減少はしていくが、隣の干渉縞の位置(x=65.4μm)との中間点近傍においても−40dB程度のサイドローブが生じている。このようなサイドローブは、導波路の製造誤差や位相設定の誤差によってクロストークを発生し、遮断ポートの消光比を劣化させる要因となる。   FIG. 2 shows a calculation result of interference fringes formed on the first slab input / output surface P when the above parameters are used. A side lobe of about −30 dB is generated in the vicinity of the center (x = 0), and the intensity decreases due to the diffraction effect as the distance from the center interference fringe increases, but the position (x = 65.4 μm), a side lobe of about −40 dB is also generated in the vicinity of the intermediate point. Such side lobes cause crosstalk due to waveguide manufacturing errors and phase setting errors, and cause a deterioration in the extinction ratio of the blocking port.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、多光束干渉によって生じるサイドローブを抑圧し、消光比の高い光スイッチ及び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 an optical switch and a wavelength selective switch having a high extinction ratio by suppressing side lobes caused by multi-beam interference. .

本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、光スイッチであって、入力ポートと、Nを3以上の整数とし、前記入力ポートに入力された光波をN個に分岐する入力分岐部と、前記分岐した光波の各々の位相を変調する位相シフタ部と、Mを2以上N以下の整数とし、前記位相が変調された光波を合波してM個の出力ポートに出力する出力合波部とを備え、前記入力分岐部は、平面光波回路上に形成された、前記入力ポートから入力された光波をN個に分岐する入力分岐手段および分岐したN個の光波がそれぞれ導波するN個の入力部出力導波路を備え、前記入力分岐手段はスラブ導波路であり、前記入力ポートからの光波が入射面の中央から入射し、前記N個の入力部出力導波路が等間隔に接続された出射面の位置へ当該出射面の中央ほど高い光強度で光学的に結合されるように構成され、前記出力合波部はスラブ導波路であり、前記位相が変調された光波が入射面に等間隔で入射し、前記M個の出力ポートが等間隔に接続された出射面の位置へ当該出射面の中央ほど高い光強度で光学的に結合されるように構成され、前記入力分岐手段および前記入力部出力導波路は、前記N個の入力部出力導波路のうちi番目の入力部出力導波路を導波して前記出力ポートに結合する前記光波の電界振幅の相対比が In order to achieve such an object, the present invention provides an optical switch according to claim 1, wherein the input port and N are integers of 3 or more, and light waves input to the input port are An input branching unit that branches into N units, a phase shifter unit that modulates the phase of each of the branched optical waves, M is an integer not smaller than 2 and not larger than N, and M light waves are multiplexed by modulating the phase-modulated optical waves. An output multiplexing unit for outputting to the output port, and the input branching unit is formed on a planar lightwave circuit, the input branching means for branching the lightwave input from the input port into N pieces, and the branched N N input-portion output waveguides through which each of the light waves are guided, the input branching means is a slab waveguide, and the light waves from the input port are incident from the center of the incident surface. The position of the exit surface where the output waveguides are connected at equal intervals The center of the emission surface is configured to be optically coupled with higher light intensity, the output multiplexing unit is a slab waveguide, and the phase-modulated light waves are incident on the incident surface at equal intervals. The M output ports are optically coupled to the positions of the emission surfaces connected at equal intervals with a higher light intensity toward the center of the emission surface, and the input branching means and the input section output guide The waveguide has a relative ratio of the electric field amplitude of the light wave guided through the i-th input waveguide of the N input waveguides and coupled to the output port.

Figure 0005432047
Figure 0005432047

となるように構成されていることを特徴とする。 It is comprised so that it may become.

請求項3に記載の発明は、波長選択スイッチであって、入力ポートと、Nを3以上の整数とし、前記入力ポートに入力された光波をN個に分岐する入力分岐部と、前記分岐した光波の各々の位相を変調する位相シフタ部と、Mを2以上N以下の整数とし、前記変調された光波を合波してM個の出力ポートに出力する出力合波部とを備え、前記入力分岐部は、平面光波回路上に形成された、前記入力ポートから入力された光波をN個に分岐する入力分岐手段と、分岐したN個の光波がそれぞれ導波するN個の入力部出力導波路と、N個の前記入力部出力導波路のうちの1つに各々が接続された、入力された光波をL個の波長の光波に分離する少なくとも(N−1)個の波長分離手段とを備え、前記入力分岐手段はスラブ導波路であり、前記入力ポートからの光波が入射面の中央から入射し、前記N個の入力部出力導波路が等間隔に接続された出射面の位置へ当該出射面の中央ほど高い光強度で光学的に結合されるように構成され、前記出力合波部はスラブ導波路であり、前記位相が変調された光波が入射面に等間隔で入射し、前記M個の出力ポートが等間隔に接続された出射面の位置へ当該出射面の中央ほど高い光強度で光学的に結合されるように構成され、前記出力合波部は、平面光波回路上に形成された、前記L個の波長に分離され、位相が変調された光波を波長合波する少なくとも(N−1)個の波長合波手段と、位相が変調されたN個の光波が結合されるN個の出力部入力導波路と、前記出力部入力導波路に接続され、入力された光波を前記M個の出力ポートに出力する出力合分岐手段とを備え、前記入力分岐手段および前記入力部出力導波路ならびに前記出力合分岐手段および前記出力部入力導波路は、前記N個の入力部出力導波路および前記出力部入力導波路のうちi番目の前記入力部出力導波路および前記出力部入力導波路を通過して前記出力ポートに結合する前記光波の電界振幅の相対比が The invention according to claim 3 is a wavelength selective switch, wherein an input port, N is an integer equal to or greater than 3, and an input branching unit for branching N light waves input to the input port, and the branched A phase shifter that modulates the phase of each of the lightwaves, and an output combiner that combines M with the modulated lightwaves and outputs them to M output ports. The input branching unit is formed on a planar lightwave circuit, the input branching means for branching the lightwaves inputted from the input port into N pieces, and the N input part outputs through which the branched N lightwaves are respectively guided. At least (N-1) wavelength separation means for separating an input light wave into light waves of L wavelengths, each connected to a waveguide and one of the N input section output waveguides. with the door, said input branch means is a slab waveguide, said input A light wave from the center is incident from the center of the incident surface, and the N input output waveguides are optically coupled to the position of the output surface connected at equal intervals with higher light intensity toward the center of the output surface. The output multiplexing part is a slab waveguide, and the light wave whose phase is modulated is incident on the incident surface at equal intervals, and the M output ports are connected at equal intervals. The center of the emission surface is optically coupled to the position of the output surface with a higher light intensity, and the output multiplexing section is separated into the L wavelengths formed on the planar lightwave circuit, and the phase At least (N-1) wavelength multiplexing means for wavelength multiplexing optical waves modulated, N output wave input waveguides for coupling N light waves whose phases are modulated, and the output unit An output that is connected to the input waveguide and outputs the input light wave to the M output ports. Branching means, and the input branching means and the input section output waveguide, and the output combining and branching means and the output section input waveguide are among the N input section output waveguides and the output section input waveguide. The relative ratio of the electric field amplitude of the light wave that passes through the i-th input output waveguide and the output input waveguide and is coupled to the output port is

Figure 0005432047
Figure 0005432047

となるように構成されたことを特徴とする。 It is comprised so that it may become.

一実施形態では、前記位相シフタ部を反射型の位相変調器で構成し、前記入力分岐部と前記出力合波部とを同一の光回路で構成することができる。   In one embodiment, the phase shifter unit may be configured by a reflection type phase modulator, and the input branching unit and the output multiplexing unit may be configured by the same optical circuit.

以上説明したように、本発明によれば、多光束干渉により動作する光スイッチ及び波長選択スイッチにおいて、多光束干渉を生じる各光信号の電界振幅の相対比を   As described above, according to the present invention, the relative ratio of the electric field amplitude of each optical signal causing multi-beam interference in the optical switch and wavelength selective switch operating by multi-beam interference is obtained.

Figure 0005432047
Figure 0005432047

となるように設定することで、多光束干渉により生じる干渉縞のサイドローブを抑圧し、高い消光比を得ることができる。 By setting so as to be, it is possible to suppress side lobes of interference fringes caused by multi-beam interference and obtain a high extinction ratio.

従来の波長選択スイッチの概略図である。It is the schematic of the conventional wavelength selective switch. 従来の波長選択スイッチにおいて、第1スラブ入出力面に形成される干渉縞の計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the interference fringe formed in the 1st slab input / output surface in the conventional wavelength selective switch. 本発明に係る光スイッチの概略図である。1 is a schematic view of an optical switch according to the present invention. 本発明に係る光スイッチにおいて、第2スラブ出力面に形成される干渉縞の計算結果を示す図である。In the optical switch which concerns on this invention, it is a figure which shows the calculation result of the interference fringe formed in a 2nd slab output surface. 本発明に係る波長選択スイッチの概略図である。1 is a schematic diagram of a wavelength selective switch according to the present invention. 本発明に係る波長選択スイッチにおいて、第1スラブ入出力面に形成される干渉縞の計算結果を示す図である。In the wavelength selective switch which concerns on this invention, it is a figure which shows the calculation result of the interference fringe formed in a 1st slab input / output surface. 図3に示した光スイッチの変形例である、反射型の光スイッチの概略図である。It is the schematic of the reflection type optical switch which is a modification of the optical switch shown in FIG. 図5に示した波長選択スイッチの変形である、透過型の波長選択スイッチの概略図である。FIG. 6 is a schematic view of a transmission type wavelength selective switch, which is a modification of the wavelength selective switch shown in FIG. 5.

本発明に係る光スイッチ及び波長選択スイッチは、入力ポートに入力された光波(光信号)を分岐する入力分岐部と、入力分岐部で分岐された光波の位相を変調する位相シフタ部と、位相シフタ部で変調された光波を合波してM個の出力ポートに出力する出力合波部を備える。Mは2以上の整数であり、NはM以上かつ3以上の整数である。   An optical switch and a wavelength selective switch according to the present invention include an input branch unit that branches a light wave (optical signal) input to an input port, a phase shifter unit that modulates the phase of the light wave branched by the input branch unit, An output multiplexing unit that multiplexes the light waves modulated by the shifter unit and outputs the multiplexed wave to M output ports is provided. M is an integer of 2 or more, and N is an integer of M or more and 3 or more.

入力分岐部は、入力ポートから入力された光波を、N個に分岐する入力分岐手段と、入力分岐手段によりN個に分岐された光波がそれぞれ通過するN個の入力部出力導波路とを有する。入力分岐部は、iをN以下の整数とし、N個の入力部出力導波路のうちi番目の入力部出力導波路を通過して出力ポートに結合する光波の電界振幅の相対比が   The input branch unit includes input branch means for branching N light waves input from the input port, and N input section output waveguides through which the N light waves branched by the input branch means respectively pass. . The input branching unit has i as an integer equal to or less than N, and the relative ratio of the electric field amplitudes of the light waves that pass through the i-th input unit output waveguide among the N input unit output waveguides and couple to the output port is

Figure 0005432047
Figure 0005432047

となるように構成または設定されている。 Is configured or set to be

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図3は、本実施形態の1入力5出力(入力ポートが1つと、出力ポートが5つ)の光スイッチの概略図である。すなわち、図3は、M=5、N=14とした場合の光スイッチの概略図である。図3において、石英系光導波路1100の基板における信号光の出射端面と水平な方向をx、垂直な方向をyとし、光波の進行方向すなわち光軸をzとする。
(First embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram of an optical switch with one input and five outputs (one input port and five output ports) according to this embodiment. That is, FIG. 3 is a schematic diagram of an optical switch when M = 5 and N = 14. In FIG. 3, the horizontal direction of the signal light emission end face of the substrate of the silica-based optical waveguide 1100 is x, the vertical direction is y, and the traveling direction of the light wave, that is, the optical axis is z.

図3に示す光スイッチは、図1に示す従来の波長選択スイッチにおいて、分光部を削除し、かつ位相変調部を熱光学位相シフタにより構成するとともに、さらに光回路を透過型の構成として、スイッチング部および位相変調部をすべてPLC上に作製したものである。   The optical switch shown in FIG. 3 is the same as the conventional wavelength selective switch shown in FIG. 1, except that the spectroscopic unit is deleted, the phase modulation unit is configured by a thermo-optic phase shifter, and the optical circuit is configured as a transmission type switching The part and the phase modulation part are all fabricated on the PLC.

図3に示す光スイッチは、石英系光導波路1100上に各々作製された、1個の入力導波路1102に接続された第1スラブ導波路1104と、14個の熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14と、第1スラブ導波路1104と熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14とを接続する14個の接続導波路1106−1〜1106−14と、5個の出力導波路1202−1〜1202−5に接続された第2スラブ導波路1204と、第2スラブ導波路1204と熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14とを接続する14個の接続導波路1206−1〜1206−14とを備える。   The optical switch shown in FIG. 3 includes a first slab waveguide 1104 connected to one input waveguide 1102 and 14 thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-1, which are respectively formed on a silica-based optical waveguide 1100. 1110-14, 14 connection waveguides 1106-1 to 1106-14 connecting the first slab waveguide 1104 and the thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14, and 5 output waveguides 1202- The second slab waveguide 1204 connected to 1-1202-5, and 14 connection waveguides 1206-1 to 1206 connecting the second slab waveguide 1204 and the thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14. -14.

入力導波路1102は、光スイッチの入力ポートである。第1スラブ導波路1104は、入力分岐手段を構成する。接続導波路1106−1〜1106−14は、入力部出力導波路を構成する。第1スラブ導波路1104および接続導波路1106−1〜1106−14は共に、入力分岐部を構成する。   The input waveguide 1102 is an input port of the optical switch. The first slab waveguide 1104 constitutes input branching means. The connection waveguides 1106-1 to 1106-14 constitute an input unit output waveguide. The first slab waveguide 1104 and the connection waveguides 1106-1 to 1106-14 together constitute an input branching unit.

入力分岐部は、14個の接続導波路1106−1〜1106−14及び1206−1〜1206−14のうちi番目の導波路を通過して出力導波路1202−1〜1202−5に結合する光電界振幅の相対比が   The input branch portion passes through the i-th waveguide among the 14 connection waveguides 1106-1 to 1106-14 and 1206-1 to 1206-14 and is coupled to the output waveguides 1202-1 to 1202-5. The relative ratio of the optical electric field amplitude is

Figure 0005432047
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となるように設定あるいは構成されている。具体的には、端の接続導波路1106−1及び1206−1、もしくは、1106−14及び1206−14を通過する光強度を1とした場合の強度比が表3−1になるように構成されている。表3−1の値を、中央の接続導波路1106−7及び1206−7、もしくは、1106−8及び1206−8を通過する光強度を1とした場合に換算すると表3−2に示すようになる。 Is set or configured to be Specifically, the intensity ratio when the intensity of light passing through the end connection waveguides 1106-1 and 1206-1 or 1106-14 and 1206-14 is set to 1 is as shown in Table 3-1. Has been. When converting the values in Table 3-1 to 1 when the light intensity passing through the central connection waveguides 1106-7 and 1206-7, or 1106-8 and 1206-8 is 1, as shown in Table 3-2 become.

Figure 0005432047
Figure 0005432047

Figure 0005432047
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表3−1および3−2に示すような光強度比は、表4−1に示すように、第1スラブ導波路1104の長さを375μm、接続導波路1106−1〜1106−14の隣接間隔をd2=10μmとし、かつ、スラブ境界面における各接続導波路1106−1〜1106−14の導波路幅の相対値を表4−2に示す値に設定することで実現できる。   As shown in Table 4-1, the light intensity ratio as shown in Tables 3-1 and 3-2 is 375 μm in the length of the first slab waveguide 1104 and adjacent to the connection waveguides 1106-1 to 1106-14. This can be realized by setting the interval to d2 = 10 μm and setting the relative values of the waveguide widths of the connection waveguides 1106-1 to 1106-14 at the boundary surface of the slab to values shown in Table 4-2.

Figure 0005432047
Figure 0005432047

Figure 0005432047
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熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14は、位相シフタ部の一構成例である。熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14は、導波路と薄膜ヒータとを積層した位相シフタ導波路とすることができる。別の位相シフタ部の構成例は、導波路と薄膜電極とを積層した位相シフタ導波路とすることができる。   The thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14 are one configuration example of the phase shifter unit. The thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14 can be phase shifter waveguides in which a waveguide and a thin film heater are stacked. Another configuration example of the phase shifter portion may be a phase shifter waveguide in which a waveguide and a thin film electrode are stacked.

出力導波路1202−1〜1205−5は、光スイッチの出力ポートである。第2スラブ導波路1204および接続導波路1206−1〜1206−14はそれぞれ、第1スラブ導波路1104および接続導波路1106−1〜1106−14と同様に構成される。第2スラブ導波路1204及び接続導波路1206−1〜1206−14は共に、出力合波部を構成する。   The output waveguides 1202-1 to 1205-5 are output ports of the optical switch. The second slab waveguide 1204 and the connection waveguides 1206-1 to 1206-14 are configured similarly to the first slab waveguide 1104 and the connection waveguides 1106-1 to 1106-14, respectively. Together, the second slab waveguide 1204 and the connection waveguides 1206-1 to 1206-14 constitute an output multiplexing unit.

次に、図3に示す光スイッチの動作を説明する。
入力導波路1102に入力された信号光は、第1スラブ導波路1104の第1スラブ入力面(入力導波路1102が接続された面)へ入射し、第1スラブ導波路1104において、14個の信号光に分岐され各々接続導波路1106−1〜1106−14へ結合される。接続導波路1106−1〜1106−14を導波する光信号の光強度の相対比は
Next, the operation of the optical switch shown in FIG. 3 will be described.
The signal light input to the input waveguide 1102 is incident on the first slab input surface of the first slab waveguide 1104 (the surface to which the input waveguide 1102 is connected). In the first slab waveguide 1104, The signal light is branched and coupled to connection waveguides 1106-1 to 1106-14. The relative ratio of the light intensity of the optical signals guided through the connection waveguides 1106-1 to 1106-14 is

Figure 0005432047
Figure 0005432047

である。 It is.

各信号光は、接続導波路1106−1〜1106−14を導波して熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14へ入射する。熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14により、独立に位相シフトを与えられた各信号光は、接続導波路1206−1〜1206−14を導波して、第2スラブ導波路1204へ入射する。   Each signal light is guided through the connection waveguides 1106-1 to 1106-14 and enters the thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14. Each signal light that is independently phase-shifted by the thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14 is guided through the connection waveguides 1206-1 to 1206-14 and enters the second slab waveguide 1204. To do.

第2スラブ導波路1204へ入射した各光信号は、多光束干渉により第2スラブ導波路出力面(出力導波路1202が接続された面)に干渉縞を形成する。このとき、熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14において付与する位相変調量を制御することで、干渉縞が形成される位置および干渉縞の光強度を制御することができる。したがって、光スイッチに入射した光信号を、所望の光強度で所望の出力導波路1202−1〜1202−5へ結合することができる。   Each optical signal incident on the second slab waveguide 1204 forms interference fringes on the second slab waveguide output surface (the surface to which the output waveguide 1202 is connected) by multi-beam interference. At this time, the position where the interference fringes are formed and the light intensity of the interference fringes can be controlled by controlling the amount of phase modulation applied in the thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14. Therefore, an optical signal incident on the optical switch can be coupled to a desired output waveguide 1202-1 to 1202-5 with a desired light intensity.

例えば、14個に分岐した光信号はそれぞれ熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14において独立に位相変調を受ける(位相がシフトされる)が、このとき、熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14による位相設定(位相分布)を0、α×2π/N、α×2×2π/N、α×3×2π/N、・・・α×(N−1)×2π/Nのように線形に設定する。このように位相分布を線形に設定することで、干渉縞の強度がピークとなる位置は、第2スラブ導波路の出力面上をほぼ線形に移動する。αは定数であり、光信号を出力したい出力ポートに対応する。   For example, the optical signals branched into 14 are respectively subjected to phase modulation (the phase is shifted) in the thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14, but at this time, the thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110 are shifted. Phase setting (phase distribution) by −14 is 0, α × 2π / N, α × 2 × 2π / N, α × 3 × 2π / N,... Α × (N−1) × 2π / N Set to linear. By setting the phase distribution linearly in this way, the position where the intensity of the interference fringe reaches a peak moves substantially linearly on the output surface of the second slab waveguide. α is a constant and corresponds to an output port from which an optical signal is to be output.

図4に、上記のパラメータを用いた場合に、第2スラブ出力面に形成される干渉縞の計算結果を示す。隣の干渉縞の位置(X=65.4μm)との間のサイドローブが効果的に抑圧されていることがわかる。   FIG. 4 shows a calculation result of interference fringes formed on the second slab output surface when the above parameters are used. It can be seen that the side lobe between the adjacent interference fringe positions (X = 65.4 μm) is effectively suppressed.

(実施例1)
コアとクラッドの比屈折率差Δ=1.5%のシリカガラス系PLCを用いて、第1の実施形態に基づく1入力5出力の光スイッチを作製した。5個の出力ポートのうちの1個に光が出力されるように熱光学位相シフタの印加電力を調整したとき、残る4つの遮断出力ポートにおける消光比を測定した結果、いずれも40dB以上であった。
Example 1
A one-input five-output optical switch based on the first embodiment was fabricated using a silica glass-based PLC having a relative refractive index difference Δ = 1.5% between the core and the clad. When the applied power of the thermo-optic phase shifter was adjusted so that light was output to one of the five output ports, the extinction ratios at the remaining four shut-off output ports were measured, and all were 40 dB or more. It was.

以上、第1の実施形態では、入力ポート数を1、出力ポート数Mを5、N=14とした場合の光スイッチの構成例を説明した。しかしながら、本発明に係る光スイッチは、これに限定されるものではない。光スイッチの出力ポート数Mを2以上の任意の数とすることができる。また、入力ポート数を2以上とし、NをM以上かつ3以上として本発明を実施することができる。さらに、本発明は、図3に示す透過型の光スイッチの変形形態として以下に説明する反射型の光スイッチとしても実施することができる。   The first embodiment has described the configuration example of the optical switch when the number of input ports is 1, the number of output ports M is 5, and N = 14. However, the optical switch according to the present invention is not limited to this. The number M of output ports of the optical switch can be set to an arbitrary number of 2 or more. Further, the present invention can be implemented by setting the number of input ports to 2 or more and N to M or more and 3 or more. Furthermore, the present invention can be implemented as a reflection type optical switch described below as a modification of the transmission type optical switch shown in FIG.

(変形形態)
図7に示す光スイッチは、図3に示す光スイッチと同様に、1入力5出力(入力ポートが1つと、出力ポートが5つ)の光スイッチの概略図である。すなわち、図7は、M=5、N=14とした場合の反射型の光スイッチの概略図である。
(Deformation)
The optical switch shown in FIG. 7 is a schematic diagram of an optical switch with one input and five outputs (one input port and five output ports), similar to the optical switch shown in FIG. That is, FIG. 7 is a schematic diagram of a reflective optical switch when M = 5 and N = 14.

図7に示す光スイッチは、石英系光導波路1100上に各々作製された、5個の入出力導波路1302−1〜5に接続された第1スラブ導波路1104と、14個の熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14と、第1スラブ導波路1104と熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14とを接続する14個の接続導波路1106−1〜1106−14とを備える。石英系光導波路1100の端(熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14の接続導波路1106−1〜1106−14が接続された端と異なる端側)に、ミラー1304が備えられている。   The optical switch shown in FIG. 7 includes a first slab waveguide 1104 connected to five input / output waveguides 1302-1 to 1302-1 and 14 thermo-optic phases, which are respectively fabricated on a silica-based optical waveguide 1100. Shifters 1110-1 to 1110-14, 14 connection waveguides 1106-1 to 1106-14 connecting the first slab waveguide 1104 and the thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14 are provided. A mirror 1304 is provided at the end of the quartz-based optical waveguide 1100 (the end side different from the end where the connection waveguides 1106-1 to 1106-14 of the thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14 are connected).

入出力導波路1302−1〜1302−5のうち、入出力導波路1302−3は、サーキュレータ(図示しない)が接続された入出力兼用の導波路であり、入力ポートおよび出力ポートを構成する。入出力導波路1302−1、1302−2、1302−4および1302−5は、出力ポートを構成する。   Of the input / output waveguides 1302-1 to 1302-5, the input / output waveguide 1302-3 is an input / output waveguide to which a circulator (not shown) is connected, and constitutes an input port and an output port. The input / output waveguides 1302-1, 1302-2, 1302-4 and 1302-5 constitute an output port.

第1スラブ導波路1104および接続導波路1106−1〜1106−14は、図3に示す光スイッチと同様に、入力分岐部を構成する。また、第1スラブ導波路1104および接続導波路1106−1〜1106−14は、出力合波部を構成する。   The first slab waveguide 1104 and the connection waveguides 1106-1 to 1106-14 constitute an input branching unit, similar to the optical switch shown in FIG. 3. Further, the first slab waveguide 1104 and the connection waveguides 1106-1 to 1106-14 constitute an output multiplexing unit.

図7の光スイッチにおいて、入出力導波路1302−3に入力された信号光は、図3に示す光スイッチと同様に、第1スラブ導波路1104の第1スラブ入力面(入出力導波路1302が接続された)へ入射し、第1スラブ導波路1104において14個の信号光に分岐され、熱光学位相シフタ1110−1〜1110−14により独立に位相シフトを与えられ、ミラー1304により反射され光路を反転し、熱光学位相シフタ1110、接続導波路1106を導波して再び第1スラブ導波路へ入射する。   In the optical switch of FIG. 7, the signal light input to the input / output waveguide 1302-3 is input to the first slab input surface (input / output waveguide 1302) of the first slab waveguide 1104 similarly to the optical switch shown in FIG. 3. And is branched into 14 signal lights in the first slab waveguide 1104, phase shifted independently by the thermo-optic phase shifters 1110-1 to 1110-14, and reflected by the mirror 1304. The optical path is inverted, guided through the thermo-optic phase shifter 1110 and the connecting waveguide 1106, and incident again on the first slab waveguide.

第1スラブ導波路1204へ入射した各光信号は、多光束干渉により第1スラブ導波路出力面(すなわち、第1スラブ入力面と同じ面)に干渉縞を形成する。図3に示す光スイッチと同様に、位相変調量を制御することで、干渉縞が形成される位置および干渉縞の光強度を制御することができる。したがって、光スイッチに入射した光信号を、所望の光強度で所望の入出力導波路1302−1〜1202−5へ結合することができる。   Each optical signal incident on the first slab waveguide 1204 forms interference fringes on the first slab waveguide output surface (that is, the same surface as the first slab input surface) by multi-beam interference. Similar to the optical switch shown in FIG. 3, by controlling the phase modulation amount, the position where the interference fringes are formed and the light intensity of the interference fringes can be controlled. Therefore, the optical signal incident on the optical switch can be coupled to the desired input / output waveguides 1302-1 to 1202-5 with the desired light intensity.

(第2の実施形態)
図5は、本実施形態の1入力2出力(入力ポートが1つと、出力ポートが2つ(すなわちM=2))の波長選択スイッチであり、N=6とした場合の波長選択スイッチの概略図である。図5において、石英系光導波路2100の基板における信号光の出射端面と水平な方向をx、垂直な方向をyとし、光波(信号光)の進行方向すなわち光軸をzとする。
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows a wavelength selective switch having one input and two outputs (one input port and two output ports (that is, M = 2)) according to the present embodiment, where N = 6. FIG. In FIG. 5, the horizontal direction of the signal light emission end face of the substrate of the silica-based optical waveguide 2100 is x, the vertical direction is y, and the traveling direction of the light wave (signal light), that is, the optical axis is z.

図5に示す波長選択スイッチは、石英系光導波路2100と、シリンドリカルレンズ2200−1〜2200−6と、集光レンズ2300−1〜2300−6と、位相変調器2400−1〜2400−6とを備える。   The wavelength selective switch shown in FIG. 5 includes a quartz optical waveguide 2100, cylindrical lenses 2200-1 to 2200-6, condenser lenses 2300-1 to 2300-6, and phase modulators 2400-1 to 2400-6. Is provided.

石英系光導波路2100は、石英系基板上に各々作製された、2個の入出力導波路2102−1〜2102−2に接続された第1スラブ導波路2104と、6個のアレイ導波路回折格子2110−1〜2110−6と、第1スラブ導波路2104とアレイ導波路回折格子2110−1〜2110−6とを接続する6個の接続導波路2106−1〜2106−6とを備える。各アレイ導波路回折格子2110は、1個の接続導波路2106と接続された第2スラブ導波路2112と、第2スラブ導波路2112に接続されたアレイ導波路2114とを備える。   The silica-based optical waveguide 2100 includes a first slab waveguide 2104 connected to two input / output waveguides 2102-1 to 2102-2, and six arrayed-waveguide diffractions, which are respectively formed on a quartz-based substrate. It includes gratings 2110-1 to 2110-6, and six connection waveguides 2106-1 to 2106-6 that connect the first slab waveguide 2104 and the arrayed waveguide diffraction gratings 2110-1 to 2110-6. Each arrayed waveguide diffraction grating 2110 includes a second slab waveguide 2112 connected to one connection waveguide 2106 and an arrayed waveguide 2114 connected to the second slab waveguide 2112.

入出力導波路2102−1〜2102−2のうち、入出力導波路2102−1は、サーキュレータ(図示しない)が接続された入出力兼用の導波路であり、入力ポートおよび出力ポートを構成する。入出力導波路2102−2は、出力ポートを構成する。   Of the input / output waveguides 2102-1 to 2102-2, the input / output waveguide 2102-1 is an input / output waveguide to which a circulator (not shown) is connected, and constitutes an input port and an output port. The input / output waveguide 2102-2 constitutes an output port.

第1スラブ導波路2104は、入力分岐手段を構成する。接続導波路2106−1〜2106−6は、入力部出力導波路を構成する。第1スラブ導波路2104および接続導波路2106−1〜2106−6は共に、入力分岐部を構成する。また、第1スラブ導波路2104は、出力合分岐手段を構成する。接続導波路2106−1〜2106−6は、出力部入力導波路を構成する。第1スラブ導波路2104および接続導波路2106−1〜2106−6は、出力合波部を構成する。   The first slab waveguide 2104 constitutes an input branching unit. The connection waveguides 2106-1 to 2106-6 constitute an input unit output waveguide. Both the first slab waveguide 2104 and the connection waveguides 2106-1 to 2106-6 constitute an input branching unit. The first slab waveguide 2104 constitutes an output merging / branching means. The connection waveguides 2106-1 to 2106-6 constitute an output unit input waveguide. The first slab waveguide 2104 and the connection waveguides 2106-1 to 2106-6 constitute an output multiplexing unit.

入力分岐部は、6個の接続導波路2106−1〜2106−6のうちi番目の導波路を通過して入出力導波路2102−1および出力導波路2102−2に結合する光電界振幅の相対比が   The input branch portion has an optical electric field amplitude that passes through the i-th waveguide among the six connection waveguides 2106-1 to 2106-6 and is coupled to the input / output waveguide 2102-1 and the output waveguide 2102-2. Relative ratio is

Figure 0005432047
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となるように設定あるいは構成されている。具体的には、端の接続導波路2106−1、もしくは、2106−6を通過する光強度を1とした場合の強度比が表5−1になるようにする。表5−1の値を、中央の接続導波路2106−3、もしくは、2106−4を通過する光強度を1とした場合に換算すると表5−2に示すようになる。 Is set or configured to be Specifically, the intensity ratio when the light intensity passing through the end connection waveguide 2106-1 or 2106-6 is set to 1 is set to Table 5-1. When the values in Table 5-1 are converted to the case where the light intensity passing through the central connection waveguide 2106-3 or 2106-4 is 1, the result is as shown in Table 5-2.

Figure 0005432047
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Figure 0005432047
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表5−1および5−2に示すような光強度比は、表6−1に示すように、第1スラブ導波路2104の長さを362μm、接続導波路2106−1〜2106−6の隣接間隔をd2=15μmとし、かつ、スラブ境界面における各接続導波路2106−1〜2106−6の導波路幅の相対値を表6−2に示す値に設定することで実現できる。   As shown in Table 6-1, the light intensity ratio as shown in Tables 5-1 and 5-2 is such that the length of the first slab waveguide 2104 is 362 μm and the connection waveguides 2106-1 to 2106-6 are adjacent to each other. This can be realized by setting the interval to d2 = 15 μm and setting the relative values of the waveguide widths of the connection waveguides 2106-1 to 2106-6 at the slab boundary surface to the values shown in Table 6-2.

Figure 0005432047
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Figure 0005432047
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アレイ導波路回折格子2110−1〜2110−6は、入力された光波をL個の波長の光波に分離する波長分離手段を構成する。Lは、波長選択スイッチへ入力される波長多重光信号に多重された光信号(光波)の波長の数である。   The arrayed waveguide diffraction gratings 2110-1 to 2110-6 constitute wavelength separation means for separating an input light wave into light waves of L wavelengths. L is the number of wavelengths of the optical signal (light wave) multiplexed on the wavelength multiplexed optical signal input to the wavelength selective switch.

シリンドリカルレンズ2200−1〜2200−6は、アレイ導波路2114−1〜2114−6の第2スラブ導波路2112と異なる端に配置され、アレイ導波路2114−1〜2114−6から波長分離されて出射される各光信号を、石英基板面に垂直な方向(y方向)に拡がることなく、集光レンズ2300へ入射するように作用する。   The cylindrical lenses 2200-1 to 2200-6 are arranged at different ends of the array waveguides 211-1 to 211-6 from the second slab waveguide 2112, and are wavelength-separated from the arrayed waveguides 211-14 to 211-6. Each of the emitted optical signals acts so as to enter the condenser lens 2300 without spreading in the direction perpendicular to the quartz substrate surface (y direction).

集光レンズ2300−1〜2300−6は、波長分離された各光信号を位相変調器2400−1〜2400−6に集光する。   The condensing lenses 2300-1 to 2300-6 condense the wavelength-separated optical signals on the phase modulators 2400-1 to 2400-6.

位相変調器2400−1〜2400−6は、波長分離された各光信号に対して任意の位相シフトを与え、集光レンズ2300−1〜2300−6、シリンドリカルレンズ2200−1〜2200−6を介してアレイ導波路2114−1〜2114−6へ結合するように反射する位相制御素子を備える。例えば、位相変調器2400を、x方向に配列された液晶などに代表される屈折率変調素子を用いたデバイス、例えばLCOS(Liquid Crystal on Silicon)と呼ばれるデバイスを用いて構成することができる。LCOSは、シリコン基板の表面に少なくとも波長分離された光信号の数の液晶素子(セル)を配列した反射型のデバイスである。各液晶素子(セル)は位相制御素子として入射した光信号に位相差を与えるとともに、光路を反転するように作用する。例えば、波長多重された信号からN個に分岐されたある波長を有する光信号は、位相変調器2400を構成する異なる位相制御素子(液晶素子(セル))に集光し位相変調を受けるが、このとき、位相変調器2400を構成する位相制御素子による位相設定(位相分布)を0、α×2π/N、α×2×2π/N、α×3×2π/N、・・・α×(N−1)×2π/Nのように線形に設定する。このように位相分布を線形に設定することで、干渉縞の強度がピークとなる位置は、第1スラブ導波路の入出力面(入出力導波路2102側の面)上をほぼ線形に移動する。ここで、αは定数であり、当該ある波長の光信号を出力したい出力ポートに対応する。さらに、波長毎に別々の位相制御素子(液晶素子(セル))を対応させることで、波長毎のルーティング(波長選択)が可能となる。   The phase modulators 2400-1 to 2400-6 give arbitrary phase shifts to the wavelength-separated optical signals, and the condenser lenses 2300-1 to 2300-6 and the cylindrical lenses 2200-1 to 2200-6 are added. And a phase control element that reflects so as to be coupled to the arrayed waveguides 2114-1 to 2114-6. For example, the phase modulator 2400 can be configured using a device using a refractive index modulation element typified by liquid crystal arranged in the x direction, for example, a device called LCOS (Liquid Crystal on Silicon). The LCOS is a reflection type device in which liquid crystal elements (cells) of at least the number of optical signals separated in wavelength are arranged on the surface of a silicon substrate. Each liquid crystal element (cell) acts as a phase control element to give a phase difference to an incident optical signal and to reverse the optical path. For example, an optical signal having a certain wavelength branched to N from a wavelength-multiplexed signal is condensed on different phase control elements (liquid crystal elements (cells)) constituting the phase modulator 2400 and subjected to phase modulation. At this time, the phase setting (phase distribution) by the phase control element constituting the phase modulator 2400 is 0, α × 2π / N, α × 2 × 2π / N, α × 3 × 2π / N,... Α × It is set linearly as (N-1) × 2π / N. Thus, by setting the phase distribution to be linear, the position where the intensity of the interference fringes reaches a peak moves substantially linearly on the input / output surface (surface on the input / output waveguide 2102 side) of the first slab waveguide. . Here, α is a constant and corresponds to an output port for outputting an optical signal having a certain wavelength. Furthermore, routing (wavelength selection) for each wavelength is possible by making separate phase control elements (liquid crystal elements (cells)) correspond to each wavelength.

入出力導波路2102、第1スラブ導波路2104および接続導波路2106は、スイッチング部を構成する。アレイ導波路格子2110、シリンドリカルレンズ2200および集光レンズ2300は分光部を構成する。位相変調器2400は位相変調部を構成する。   The input / output waveguide 2102, the first slab waveguide 2104, and the connection waveguide 2106 constitute a switching unit. The arrayed waveguide grating 2110, the cylindrical lens 2200, and the condenser lens 2300 constitute a spectroscopic unit. The phase modulator 2400 constitutes a phase modulation unit.

図6に、上記のパラメータを用いた場合に、第1スラブ入出力面に形成される干渉縞の計算結果を示す。隣の干渉縞の位置(x=26.3μm)との間のサイドローブが効果的に抑圧されていることがわかる。   FIG. 6 shows a calculation result of interference fringes formed on the first slab input / output surface when the above parameters are used. It can be seen that the side lobe between the adjacent interference fringe positions (x = 26.3 μm) is effectively suppressed.

次に、図5に示す本発明に係る波長選択スイッチの動作を説明する。
複数の波長が多重された信号光は、入出力兼用の入出力導波路2102−1を導波して第1スラブ導波路2104の第1スラブ入出力面(入出力導波路2102−1が接続された面)へ入射し、第1スラブ導波路2104において6個の信号光に分岐され各々接続導波路2106−1〜2106−6へ結合される。接続導波路2106−1〜2106−6を導波する光信号の光強度の相対比は
Next, the operation of the wavelength selective switch according to the present invention shown in FIG. 5 will be described.
The signal light multiplexed with a plurality of wavelengths is guided through an input / output waveguide 2102-1 that also serves as an input / output, and the first slab input / output surface of the first slab waveguide 2104 (the input / output waveguide 2102-1 is connected). The first slab waveguide 2104 is branched into six signal lights and coupled to connection waveguides 2106-1 to 2106-6. The relative ratio of the light intensity of the optical signals guided through the connection waveguides 2106-1 to 2106-6 is

Figure 0005432047
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である。 It is.

各信号光は、接続導波路2106−1〜2106−6を導波してアレイ導波路格子2110−1〜2110−6へ入射する。接続導波路2106−1を導波してアレイ導波路格子2110−1へ入射した信号光は、第2スラブ導波路2112−1およびアレイ導波路2114−1を導波することで、波長分離されて石英系光導波路2100から所定の角度で出射する。接続導波路2106−2を導波した信号光も同様に波長分離されて、接続導波路2106−1を導波した信号光とは異なる角度で、石英系光導波路2100から出射する。接続導波路2106−3〜2106−6を導波した信号光も同様に、波長分離されて、互いに異なる角度で石英系光導波路2100から出射する。   Each signal light is guided through the connection waveguides 2106-1 to 2106-6 and enters the arrayed waveguide gratings 2110-1 to 2110-6. The signal light that has been guided through the connection waveguide 2106-1 and entered the arrayed waveguide grating 2110-1 is wavelength-separated by being guided through the second slab waveguide 21112-1 and the arrayed waveguide 21114-1. Then, the light is emitted from the quartz optical waveguide 2100 at a predetermined angle. Similarly, the signal light guided through the connection waveguide 2106-2 is also wavelength-separated and emitted from the silica-based optical waveguide 2100 at an angle different from that of the signal light guided through the connection waveguide 2106-1. Similarly, the signal light guided through the connection waveguides 2106-3 to 2106-6 is also wavelength-separated and emitted from the silica-based optical waveguide 2100 at different angles.

アレイ導波路格子2110−1〜2110−6において波長分離された複数の波長の光信号の各々は、シリンドリカルレンズ2200−1〜2200−6および集光レンズ2300−1〜2300−6を透過して、位相変調器2400−1〜2400−6へ入射して、位相変調器2400−1において位相シフトを与えられて、反射により光路が反転する。   Each of the optical signals having a plurality of wavelengths separated by the arrayed waveguide gratings 2110-1 to 2110-6 is transmitted through the cylindrical lenses 2200-1 to 2200-6 and the condenser lenses 2300-1 to 2300-6. Then, the light enters the phase modulators 2400-1 to 2400-6 and is phase-shifted by the phase modulator 2400-1, and the optical path is inverted by reflection.

位相変調器2400において位相シフトを与えられて、光路が反転した各波長の光信号は、集光レンズ2300およびシリンドリカルレンズ2200を透過して、アレイ導波路格子2110に結合される。例えば、光路が反転する前に接続導波路2106−1を導波した各波長の光信号は、光路が反転した後、アレイ導波路格子2110−1において波長合成された後に、再び接続導波路2106−1に結合されて、第1スラブ導波路2104へ入射する。接続導波路2106−2〜6を導波した後、位相変調器2400−2〜2400−6において位相シフトを与えられ、光路が反転した各波長の光信号も同様に、再び接続導波路2106−2〜6に結合されて、第1スラブ導波路2104へ入射する。   The optical signals of the respective wavelengths whose optical paths are inverted by being phase-shifted in the phase modulator 2400 are transmitted through the condenser lens 2300 and the cylindrical lens 2200 and coupled to the arrayed waveguide grating 2110. For example, the optical signals of the respective wavelengths guided through the connection waveguide 2106-1 before the optical path is inverted are wavelength-synthesized in the arrayed waveguide grating 2110-1 after the optical path is inverted, and then again connected to the connection waveguide 2106. −1 and incident on the first slab waveguide 2104. After guiding the connection waveguides 2106-2 to 26-2-6, the phase modulators 2400-2 to 2400-6 are given phase shifts, and the optical signals of the respective wavelengths whose optical paths are reversed are similarly connected again to the connection waveguides 2106-6. 2 to 6 and enters the first slab waveguide 2104.

再び第1スラブ導波路2104へ入射した光信号のある波長成分は、多光束干渉により第1スラブ導波路の入出力面に干渉縞を形成する。このとき、位相変調器2400−1〜2400−6において付与する位相変調量を制御することで、干渉縞が形成される位置および干渉縞の光強度を制御することができる。したがって、波長選択スイッチに入射した光信号の所望の波長成分を、所望の光強度で所望の入出力導波路2102−1〜2102−2へ結合することができる。   A certain wavelength component of the optical signal incident on the first slab waveguide 2104 again forms interference fringes on the input / output surface of the first slab waveguide due to multibeam interference. At this time, the position where the interference fringes are formed and the light intensity of the interference fringes can be controlled by controlling the amount of phase modulation applied in the phase modulators 2400-1 to 2400-6. Therefore, the desired wavelength component of the optical signal incident on the wavelength selective switch can be coupled to the desired input / output waveguides 2102-1 to 2102-2 with the desired light intensity.

なお、本実施形態では、接続導波路2106−1〜2106−6のすべてをアレイ導波路格子2110と接続したが、そのうちのいずれか1個をアレイ導波路格子2110に接続しなくても良い。つまり、アレイ導波路格子2110に接続しない接続導波路2106の長さをアレイ導波路格子2110の導波路長と等しくし、さらに、アレイ導波路格子2110に接続しない接続導波路2106を導波する光信号を基準として、他のアレイ導波路格子2110を導波する光信号に対する位相変調量を決定するように構成しても良い。   In the present embodiment, all of the connection waveguides 2106-1 to 2106-6 are connected to the arrayed waveguide grating 2110, but any one of them may not be connected to the arrayed waveguide grating 2110. That is, the length of the connection waveguide 2106 not connected to the arrayed waveguide grating 2110 is made equal to the waveguide length of the arrayed waveguide grating 2110, and the light guided through the connected waveguide 2106 not connected to the arrayed waveguide grating 2110 You may comprise so that the phase modulation amount with respect to the optical signal which guides another array waveguide grating 2110 may be determined on the basis of a signal.

(実施例2)
コアとクラッドの比屈折率差Δ=1.5%のシリカガラス系PLCと、反射型の液晶位相変調器アレイを用いて、第2の実施形態に基づく1入力2出力の波長選択スイッチ(波長数L=40)を作製した。作製した波長選択スイッチの消光比を各波長について測定した結果、いずれも40dB以上であった。
(Example 2)
A 1-input 2-output wavelength selective switch (wavelength) using a silica glass PLC with a relative refractive index difference Δ = 1.5% between the core and the clad and a reflective liquid crystal phase modulator array Number L = 40). As a result of measuring the extinction ratio of each wavelength selection switch for each wavelength, all were 40 dB or more.

以上、第2の実施形態では、入力ポート数を1、出力ポート数Mを2、N=6とした場合を説明した。しかしながら、本発明に係る波長選択スイッチは、これに限定されるものではない。波長選択スイッチの出力ポート数Mを2以上の任意の数とすることができる。また、入力ポート数を2以上とし、NをM以上かつ3以上として本発明を実施することができる。さらに、本発明は、図5に示す反射型の波長選択スイッチの変形形態として以下に説明する透過型の波長選択スイッチとしても実施することができる。   The second embodiment has described the case where the number of input ports is 1, the number of output ports M is 2, and N = 6. However, the wavelength selective switch according to the present invention is not limited to this. The number M of output ports of the wavelength selective switch can be an arbitrary number of 2 or more. Further, the present invention can be implemented by setting the number of input ports to 2 or more and N to M or more and 3 or more. Furthermore, the present invention can also be implemented as a transmission type wavelength selective switch described below as a modification of the reflection type wavelength selective switch shown in FIG.

(変形形態)
図8に示す波長選択スイッチは、図5に示す光スイッチと同様に、1入力2出力(入力ポートが1つと、出力ポートが2つ)の光スイッチの概略図である。すなわち、図8は、M=2、N=6とした場合の反射型の波長選択スイッチの概略図である。
(Deformation)
The wavelength selective switch shown in FIG. 8 is a schematic diagram of an optical switch with one input and two outputs (one input port and two output ports), similar to the optical switch shown in FIG. That is, FIG. 8 is a schematic diagram of a reflection type wavelength selective switch when M = 2 and N = 6.

図8に示す波長選択スイッチは、石英系光導波路2100と、シリンドリカルレンズ2200−1〜2200−6と、集光レンズ2300−1〜2300−6と、位相変調器2400−1〜2400−6と、集光レンズ3300−1〜3300−6と、シリンドリカルレンズ3200−1〜3200−6と、石英系光導波路3100とを備える。   The wavelength selective switch shown in FIG. 8 includes a quartz optical waveguide 2100, cylindrical lenses 2200-1 to 2200-6, condenser lenses 2300-1 to 2300-6, and phase modulators 2400-1 to 2400-6. , Condenser lenses 3300-1 to 3300-6, cylindrical lenses 3200-1 to 3200-6, and a quartz-based optical waveguide 3100.

石英系光導波路2100は、入力ポートを構成する1個の入力導波路2102を備える点を除き、図5に示す石英系光導波路2100と同様である。   The silica-based optical waveguide 2100 is the same as the silica-based optical waveguide 2100 shown in FIG. 5 except that it includes one input waveguide 2102 that constitutes an input port.

第1スラブ導波路2104および接続導波路2106−1〜2106−6は、入力分岐部を構成する。入力分岐部は、6個の接続導波路2106−1〜2106−6のうちi番目の導波路を通過して出力導波路3102−1と出力導波路3102−2に結合する光電界振幅の相対比が   The first slab waveguide 2104 and the connection waveguides 2106-1 to 2106-6 constitute an input branching unit. The input branch portion passes through the i-th waveguide among the six connection waveguides 2106-1 to 2106-6, and is relative to the optical electric field amplitude coupled to the output waveguide 3102-1 and the output waveguide 3102-2. Ratio

Figure 0005432047
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となるように設定あるいは構成されている。 Is set or configured to be

シリンドリカルレンズ2200−1〜2200−6および集光レンズ2300−1〜2300−6もまた、図5に示すシリンドリカルレンズ2200および集光レンズ2300と同様に作用する。   The cylindrical lenses 2200-1 to 2200-6 and the condenser lenses 2300-1 to 2300-6 also operate in the same manner as the cylindrical lens 2200 and the condenser lens 2300 shown in FIG.

位相変調器2400は、波長分離された各光信号に対して任意の位相シフトを与え透過させる位相制御素子を備える。   The phase modulator 2400 includes a phase control element that applies an arbitrary phase shift to each wavelength-separated optical signal and transmits the optical signal.

集光レンズ3300−1〜3300−6およびシリンドリカルレンズ3200−1〜3200−6は、位相変調器2400−1〜2400−6により位相シフトが与えられた各光信号を石英系光導波路3100の第2アレイ導波路3114−1〜3114−6へ結合するように作用する。   The condensing lenses 3300-1 to 3300-6 and the cylindrical lenses 3200-1 to 3200-6 receive the optical signals that have been phase-shifted by the phase modulators 2400-1 to 2400-6 in the quartz-based optical waveguide 3100. It acts to couple to the two-array waveguides 3114-1 to 3114-6.

石英系光導波路3100は、出力ポートを構成する2個の出力導波路3102−1および3102−2を備える点を除き、図5に示す石英系光導波路2100と同様である。第3スラブ導波路3112−1〜3112−6は第2スラブ導波路2112−1〜2112−6にそれぞれ対応し、第4スラブ導波路3104は第1スラブ導波路2104に対応し、第2アレイ導波路3114−1〜3114−6はアレイ導波路2114−1〜2114−6にそれぞれ対応し、第2接続導波路3106−1〜3106−6は接続導波路2106−1〜2106−6にそれぞれ対応する。   The silica-based optical waveguide 3100 is the same as the silica-based optical waveguide 2100 shown in FIG. 5 except that it includes two output waveguides 3102-1 and 3102-2 that constitute an output port. The third slab waveguides 3112-1 to 3112-6 correspond to the second slab waveguides 2112-1 to 2112-6, respectively, the fourth slab waveguide 3104 corresponds to the first slab waveguide 2104, and the second array The waveguides 3114-1 to 3114-6 correspond to the arrayed waveguides 2114-1 to 2114-6, respectively, and the second connection waveguides 3106-1 to 3106-6 correspond to the connection waveguides 2106-1 to 2106-6, respectively. Correspond.

第2アレイ導波路3114−1〜3114−6および第3スラブ導波路3112−1〜3112−6は、第2アレイ導波路格子3110−1〜3110−6を構成し、入射した各波長の光信号を合波して、第2接続導波路3106−1〜3106−6へ結合する。   The second arrayed waveguides 3114-1 to 3114-6 and the third slab waveguides 3112-1 to 3112-6 constitute second arrayed-waveguide gratings 3110-1 to 3110-6, and incident light of each wavelength. The signals are combined and coupled to the second connection waveguides 3106-1 to 3106-6.

第2接続導波路3106−1〜3106−6および第4スラブ導波路3104は、出力合波部を構成する。出力合波部は、6個の第2接続導波路3106−1〜3106−6のうちi番目の導波路を通過して出力導波路3102−1と出力導波路3102−2に結合する光電界振幅の相対比が   The second connection waveguides 3106-1 to 3106-6 and the fourth slab waveguide 3104 constitute an output multiplexing unit. The output multiplexing unit passes through the i-th waveguide among the six second connection waveguides 3106-1 to 3106-6 and is coupled to the output waveguide 3102-1 and the output waveguide 3102-2. The relative amplitude ratio is

Figure 0005432047
Figure 0005432047

となるように設定あるいは構成されている。 Is set or configured to be

第4スラブ導波路3104へ入射した光信号のある波長成分は、多光束干渉により第4スラブ導波路3104の出力面(出力導波路3102−1および3102−2が接続された面)に干渉縞を形成する。このとき、位相変調器2400−1〜2400−6において付与する位相変調量を制御することで、干渉縞が形成される位置および干渉縞の光強度を制御することができる。したがって、波長選択スイッチに入射した光信号の所望の波長成分を、所望の光強度で所望の出力導波路3102−1〜3102−2へ結合することができる。   A certain wavelength component of the optical signal incident on the fourth slab waveguide 3104 is interference fringes on the output surface of the fourth slab waveguide 3104 (the surface to which the output waveguides 3102-1 and 3102-2 are connected) due to multibeam interference. Form. At this time, the position where the interference fringes are formed and the light intensity of the interference fringes can be controlled by controlling the amount of phase modulation applied in the phase modulators 2400-1 to 2400-6. Therefore, the desired wavelength component of the optical signal incident on the wavelength selective switch can be coupled to the desired output waveguides 3102-1 to 1032-2 with the desired light intensity.

出力導波路3102−1および3102−2は、出力ポートを構成し、第4スラブ導波路3104からの光信号を出力する。   The output waveguides 3102-1 and 3102-2 constitute an output port and output the optical signal from the fourth slab waveguide 3104.

なお、以上で説明した各実施形態および変形形態において、入力ポートと出力ポートを逆にして、M入力1出力の光スイッチもしくは波長選択スイッチとして使用することも可能である。   In each of the embodiments and modifications described above, the input port and the output port can be reversed and used as an optical switch or wavelength selective switch with M inputs and one output.

100 石英系光導波路
200−1〜200−14 シリンドリカルレンズ
300−1〜300−14 集光レンズ
400−1〜400−14 位相変調器
102−1〜102−5 入出力導波路
104 第1スラブ導波路
110−1〜110−14 アレイ導波路回折格子
106−1〜106−14 接続導波路
112 第2スラブ導波路
114−1〜114−14 アレイ導波路
1100、2100、3100 石英系光導波路
1102 入力導波路
1202−1〜1202−5 出力導波路
1104 第1スラブ導波路
1204 第2スラブ導波路
1106−1〜1106−14、1206−1〜1206−14 接続導波路
1110−1〜1110−14 熱光学位相シフタ
2102−1〜2102−2 入出力導波路
2104 第1スラブ導波路
2112−1〜2112−6 第2スラブ導波路
2200−1〜2200−6、3200−1〜3200−6 シリンドリカルレンズ
2300−1〜2300−6、3300−1〜3300−6 集光レンズ
2400−1〜2400−6 位相変調器
1302−1〜1302−5 入出力導波路
1304 ミラー
3102−1〜3102−2 出力導波路
2110−1〜2110−6、3110−1〜3110−6 アレイ導波路回折格子
2106−1〜2106−6、3106−1〜3106−6 接続導波路
3112−1〜3112−6 第3スラブ導波路
3104 第4スラブ導波路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Quartz-type optical waveguide 200-1 to 200-14 Cylindrical lens 300-1 to 300-14 Condensing lens 400-1 to 400-14 Phase modulator 102-1 to 102-5 Input / output waveguide 104 First slab guide Waveguide 110-1 to 110-14 Array waveguide diffraction grating 106-1 to 106-14 Connection waveguide 112 Second slab waveguide 114-1 to 114-14 Array waveguide 1100, 2100, 3100 Silica-based optical waveguide 1102 Input Waveguide 1202-1 to 1202-5 Output waveguide 1104 First slab waveguide 1204 Second slab waveguide 1106-1 to 1106-14, 1206-1 to 1206-14 Connection waveguide 1110-1 to 1110-14 Heat Optical phase shifter 2102-1 to 2102-2 Input / output waveguide 2104 First slab waveguide 2112-1 to 2112-6 2nd slab waveguide 2200-1 to 2200-6, 3200-1 to 3200-6 Cylindrical lens 2300-1 to 2300-6, 3300-1 to 3300-6 Condensing lens 2400-1 ˜2400-6 Phase modulator 1302-1 to 1302-5 Input / output waveguide 1304 Mirror 3102-1 to 3102-2 Output waveguide 2110-1 to 2110-6, 3110-1 to 3110-6 Array waveguide diffraction grating 2106-1 to 2106-6, 3106-1 to 3106-6 Connection waveguide 3112-1 to 3112-6 Third slab waveguide 3104 Fourth slab waveguide

Claims (4)

入力ポートと、
Nを3以上の整数とし、前記入力ポートに入力された光波をN個に分岐する入力分岐部と、
前記分岐した光波の各々の位相を変調する位相シフタ部と、
Mを2以上N以下の整数とし、前記位相が変調された光波を合波してM個の出力ポートに出力する出力合波部と
を備えた光スイッチであって、
前記入力分岐部は、平面光波回路上に形成された、前記入力ポートから入力された光波をN個に分岐する入力分岐手段および分岐したN個の光波がそれぞれ導波するN個の入力部出力導波路を備え、
前記入力分岐手段はスラブ導波路であり、前記入力ポートからの光波が入射面の中央から入射し、前記N個の入力部出力導波路が等間隔に接続された出射面の位置へ当該出射面の中央ほど高い光強度で光学的に結合されるように構成され、
前記出力合波部はスラブ導波路であり、前記位相が変調された光波が入射面に等間隔で入射し、前記M個の出力ポートが等間隔に接続された出射面の位置へ当該出射面の中央ほど高い光強度で光学的に結合されるように構成され、
前記入力分岐手段および前記入力部出力導波路は、前記N個の入力部出力導波路のうちi番目の入力部出力導波路を導波して前記出力ポートに結合する前記光波の電界振幅の相対比が
Figure 0005432047
となるように構成されていることを特徴とする光スイッチ。
An input port;
N is an integer greater than or equal to 3, and an input branching unit that branches N light waves input to the input port;
A phase shifter for modulating the phase of each of the branched light waves;
An optical switch comprising: M is an integer not less than 2 and not more than N; and an output multiplexing unit that multiplexes the optical waves modulated in phase and outputs them to M output ports,
The input branching unit is formed on a planar lightwave circuit, the input branching means for branching the lightwave input from the input port into N pieces, and the N number of input part outputs through which the branched N lightwaves are guided. With a waveguide,
The input branching means is a slab waveguide, and the light wave from the input port is incident from the center of the incident surface, and the output surface is moved to the position of the output surface where the N input output waveguides are connected at equal intervals. It is configured to be optically coupled with higher light intensity at the center of
The output multiplexing unit is a slab waveguide, and the light waves whose phase is modulated are incident on the incident surface at equal intervals, and the output surface is positioned at the position of the emission surface where the M output ports are connected at equal intervals. It is configured to be optically coupled with higher light intensity at the center of
The input branching means and the input section output waveguide are relative to the electric field amplitude of the light wave guided through the i-th input section output waveguide of the N input section output waveguides and coupled to the output port. Ratio
Figure 0005432047
An optical switch characterized by being configured as follows.
前記位相シフタ部が反射型の位相変調器で構成され、前記入力分岐部と前記出力合波部とが同一の光回路であることを特徴とする請求項1記載の光スイッチ。   2. The optical switch according to claim 1, wherein the phase shifter unit is configured by a reflection type phase modulator, and the input branching unit and the output multiplexing unit are the same optical circuit. 入力ポートと、
Nを3以上の整数とし、前記入力ポートに入力された光波をN個に分岐する入力分岐部と、
前記分岐した光波の各々の位相を変調する位相シフタ部と、
Mを2以上N以下の整数とし、前記変調された光波を合波してM個の出力ポートに出力する出力合波部と
を備えた波長選択スイッチであって、
前記入力分岐部は、平面光波回路上に形成された、
前記入力ポートから入力された光波をN個に分岐する入力分岐手段と、
分岐したN個の光波がそれぞれ導波するN個の入力部出力導波路と、
N個の前記入力部出力導波路のうちの1つに各々が接続された、入力された光波をL個の波長の光波に分離する少なくとも(N−1)個の波長分離手段と
を備え、
前記入力分岐手段はスラブ導波路であり、前記入力ポートからの光波が入射面の中央から入射し、前記N個の入力部出力導波路が等間隔に接続された出射面の位置へ当該出射面の中央ほど高い光強度で光学的に結合されるように構成され、
前記出力合波部はスラブ導波路であり、前記位相が変調された光波が入射面に等間隔で入射し、前記M個の出力ポートが等間隔に接続された出射面の位置へ当該出射面の中央ほど高い光強度で光学的に結合されるように構成され、
前記出力合波部は、平面光波回路上に形成された、
前記L個の波長に分離され、位相が変調された光波を波長合波する少なくとも(N−1)個の波長合波手段と、
位相が変調されたN個の光波が結合されるN個の出力部入力導波路と、
前記出力部入力導波路に接続され、入力された光波を前記M個の出力ポートに出力する出力合分岐手段と
を備え、
前記入力分岐手段および前記入力部出力導波路ならびに前記出力合分岐手段および前記出力部入力導波路は、前記N個の入力部出力導波路および前記出力部入力導波路のうちi番目の前記入力部出力導波路および前記出力部入力導波路を通過して前記出力ポートに結合する前記光波の電界振幅の相対比が
Figure 0005432047
となるように構成された
ことを特徴とする波長選択スイッチ。
An input port;
N is an integer greater than or equal to 3, and an input branching unit that branches N light waves input to the input port;
A phase shifter for modulating the phase of each of the branched light waves;
A wavelength selective switch comprising: M, an integer of 2 or more and N or less; and an output multiplexer that combines the modulated light waves and outputs them to M output ports,
The input branch portion is formed on a planar lightwave circuit,
Input branching means for branching the light wave input from the input port into N pieces;
N input output waveguides through which the branched N light waves are respectively guided;
And at least (N-1) wavelength separation means, each connected to one of the N input section output waveguides, for separating an input light wave into light waves of L wavelengths,
The input branching means is a slab waveguide, and the light wave from the input port is incident from the center of the incident surface, and the output surface is moved to the position of the output surface where the N input output waveguides are connected at equal intervals. It is configured to be optically coupled with higher light intensity at the center of
The output multiplexing unit is a slab waveguide, and the light waves whose phase is modulated are incident on the incident surface at equal intervals, and the output surface is positioned at the position of the emission surface where the M output ports are connected at equal intervals. It is configured to be optically coupled with higher light intensity at the center of
The output multiplexing unit is formed on a planar lightwave circuit,
At least (N-1) wavelength multiplexing means for wavelength multiplexing optical waves separated into L wavelengths and modulated in phase;
N output waveguides to which N light waves whose phases are modulated are coupled;
Output merging / branching means connected to the output input waveguide and outputting the input light wave to the M output ports;
The input branching unit and the input unit output waveguide, and the output combining unit and the output unit input waveguide are the i-th input unit among the N input unit output waveguides and the output unit input waveguides. The relative ratio of the electric field amplitude of the light wave passing through the output waveguide and the output portion input waveguide and coupled to the output port is
Figure 0005432047
A wavelength selective switch characterized by being configured as follows.
前記位相シフタ部が反射型の位相変調器で構成され、前記入力分岐部と前記出力合波部とが同一の光回路であることを特徴とする請求項3記載の波長選択スイッチ。 4. The wavelength selective switch according to claim 3, wherein the phase shifter unit includes a reflection type phase modulator, and the input branching unit and the output multiplexing unit are the same optical circuit.
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