JP6368290B2 - Optical signal processing device - Google Patents

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Description

本発明は、光通信ネットワークに用いられる波長選択スイッチを含む光信号処理装置に関する。   The present invention relates to an optical signal processing apparatus including a wavelength selective switch used in an optical communication network.

インターネットなどのデータ通信ネットワークの爆発的な普及により、光通信ネットワークの大容量化の要求がますます強くなっている。このようなネットワーク需要の拡大に対応するため波長多重通信が実用化されているが、近年は波長毎の方路スイッチングを可能にする波長選択スイッチ(WSS:Wavelength Selective Switch)の需要も高まりつつある。特に、方路数の増大と共に、波長選択スイッチをAdd側、Drop側の双方に用いるroute&select型のノード構成が主流となる傾向にある。従って、Add側、Drop側の波長選択スイッチを複数集積したN−in−1_WSSが要求されつつある。   With the explosive spread of data communication networks such as the Internet, the demand for an increase in the capacity of optical communication networks has become stronger. Although wavelength division multiplexing communication has been put into practical use in order to cope with such an increase in network demand, in recent years, the demand for wavelength selective switches (WSS: Wavelength Selective Switch) that enables path switching for each wavelength is also increasing. . In particular, as the number of routes increases, a route & select type node configuration using wavelength selective switches on both the Add side and the Drop side tends to become mainstream. Therefore, there is a demand for N-in-1_WSS in which a plurality of wavelength selective switches on the Add side and the Drop side are integrated.

このような波長選択スイッチには、そのスイッチングエンジンとして、LCOS(Lyquid Crystal on Silicon)が用いられる。LCOSは液晶による空間位相変調器であり、精細で柔軟性に富んだスイッチング機能を実現できる。   Such a wavelength selective switch uses LCOS (Liquid Crystal on Silicon) as its switching engine. LCOS is a spatial phase modulator using liquid crystal, and can realize a fine and flexible switching function.

一方で、LCOSはその入射光の偏波に制限が有るという問題を有している。すなわち、一般的にLCOSへの入射偏波は有る特定の軸に沿った直線偏波であることが求められる。ところが、一般に光通信では、光スイッチに入力される偏波は規定されていないため、偏波ダイバーシティが要求される。   On the other hand, LCOS has a problem that the polarization of the incident light is limited. That is, in general, the incident polarization to the LCOS is required to be a linear polarization along a certain axis. However, in general, in optical communication, the polarization input to the optical switch is not defined, so that polarization diversity is required.

N−in−1_WSSの要求への応答としては、特許文献1に開示された波長選択スイッチの発明において、入力部から複数のWSS毎に異なった角度で光を出射する構成が示されている。さらに、それを簡便に実現する方法として、平面光波回路を用いることが示されている。   As a response to the N-in-1_WSS request, in the invention of the wavelength selective switch disclosed in Patent Document 1, a configuration in which light is emitted from the input unit at different angles for each of a plurality of WSSs is shown. Furthermore, it has been shown that a planar lightwave circuit is used as a method for easily realizing this.

図6は、波長選択スイッチの一構成例を示す図である(特許文献1参照)。入力光学系1001において、入出力ポート群1005と1006がそれぞれ異なるWSSに対応する。1005を入出力ポートに選んだ場合は、図の破線の光路を伝搬し、1006を入出力ポートに選んだ場合は、図の実線の光路を伝搬する。光は回折格子1002によってx軸方向に波長分離されたのち、主レンズ1003によってLCOS1004上に集光するが、入出力ポートが1005と1006のいずれに属するかにより、y軸上の異なる位置に集光する。そのため、WSS毎に独立にスイッチング可能となる。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the wavelength selective switch (see Patent Document 1). In the input optical system 1001, the input / output port groups 1005 and 1006 correspond to different WSSs. When 1005 is selected as the input / output port, the light path of the broken line in the figure is propagated, and when 1006 is selected as the input / output port, the light path of the solid line is propagated. The light is wavelength-separated in the x-axis direction by the diffraction grating 1002 and then condensed on the LCOS 1004 by the main lens 1003. The light is collected at different positions on the y-axis depending on whether the input / output port belongs to 1005 or 1006. Shine. Therefore, switching can be performed independently for each WSS.

光はLCOS1004で波長毎に所定の角度で反射され、主レンズ1003、回折格子1002を往路と逆順に伝搬し、入力光学系1001の所定のポートに結合する。この構成により、従来の2−in−1_WSSの構成に比べ、レンズの1枚化など、光学系の簡素化・低コスト化を実現することができると述べられている。   The light is reflected at a predetermined angle for each wavelength by the LCOS 1004, propagates through the main lens 1003 and the diffraction grating 1002 in the reverse order of the forward path, and is coupled to a predetermined port of the input optical system 1001. It is stated that with this configuration, it is possible to achieve simplification and cost reduction of the optical system, such as a single lens, as compared to the conventional 2-in-1_WSS configuration.

また、偏波ダイバーシティを実現する方法としては、特許文献2や3に開示される方法がある。特許文献2に開示された波長選択スイッチでは、偏波ダイバーシティ構成をバルクの光学部品で実現しているのに対して、特許文献3に開示される波長選択スイッチでは、偏波ダイバーシティの機能を入力光学系を構成する平面光導波路に集積することで、簡便な構成が実現されている。   Moreover, as a method of realizing polarization diversity, there are methods disclosed in Patent Documents 2 and 3. In the wavelength selective switch disclosed in Patent Document 2, the polarization diversity configuration is realized by a bulk optical component, whereas in the wavelength selective switch disclosed in Patent Document 3, a polarization diversity function is input. A simple configuration is realized by integrating in a planar optical waveguide constituting the optical system.

図7は、従来の波長選択スイッチの他の構成例を示す図である(特許文献3参照)。図7において、入力部1111から光導波路に集積された入力光学系1101に入力された光信号は、偏波分離手段1201により直交する2つの偏波成分に分離され、そのうち一方は偏波回転手段1202によりその偏波面が90°回転される。   FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of a conventional wavelength selective switch (see Patent Document 3). In FIG. 7, an optical signal input from an input unit 1111 to an input optical system 1101 integrated in an optical waveguide is separated into two polarization components orthogonal to each other by a polarization separation means 1201, one of which is a polarization rotation means. 1202 rotates the plane of polarization by 90 °.

偏波面が同一面に揃えられた光信号は、次にSBT(Spatial Beam Transformer)回路1203により所望のビーム径、出射方向にビーム整形され、直交する2つの偏波成分として入力光学系1101より出力される。それぞれの直交する2つの偏波成分は、点線1109および1110として明示される。   The optical signal having the same plane of polarization is then shaped into a desired beam diameter and emission direction by an SBT (Spatial Beam Transformer) circuit 1203 and output from the input optical system 1101 as two orthogonal polarization components. Is done. The two orthogonal polarization components of each are clearly shown as dotted lines 1109 and 1110.

入力光学系1101より出力された光信号は、シリンダレンズ1102、1103、1105および回折格子1104を経由してLCOS1106により所望の方向へ偏向されたのち、シリンダレンズ1102、1103、1105および回折格子1104を逆方向に伝搬して、入力光学系1101へと入射する。入力光学系1101では、再びSBT回路1203により、再度入射した光信号が孤立導波路の基底モードに変換され、偏波合成されたのち、出力部1112から出力される。   The optical signal output from the input optical system 1101 is deflected in a desired direction by the LCOS 1106 via the cylinder lenses 1102, 1103, and 1105 and the diffraction grating 1104, and then passes through the cylinder lenses 1102, 1103, 1105 and the diffraction grating 1104. It propagates in the reverse direction and enters the input optical system 1101. In the input optical system 1101, the SBT circuit 1203 again converts the incident optical signal into the fundamental mode of the isolated waveguide, and after combining the polarization, is output from the output unit 1112.

国際公開2015/008489号パンフレットInternational Publication No. 2015/008489 Pamphlet 米国特許第7397980号明細書US Pat. No. 7,379,980 特開2014−48411号公報JP 2014-48411 A 再表2010/140363号公報Table 2010/140363

K. Seno, K. Suzuki, N. Ooba, T. Watanabe, M. Itoh, T. Sakamoto, T. Takahashi, “Spatial beam transformer for wavelength selective switch consisting of silica-based planar lightwave circuit,” Proceedings of OFC/NFOEC 2012, JTh2A.5K. Seno, K. Suzuki, N. Ooba, T. Watanabe, M. Itoh, T. Sakamoto, T. Takahashi, “Spatial beam transformer for wavelength selective switch consisting of silica-based planar lightwave circuit,” Proceedings of OFC / NFOEC 2012, JTh2A.5

特許文献1に開示されたWSSでは、平面光波回路を用いることで、N−in−1_WSSの光学系の簡素化、アライメント作業の除去等の簡便化を図ることができる。しかしながら、そこに開示される構成では、偏波ダイバーシティは捨象されており、実用上は、別途偏波ダイバーシティ光学系を組み込まなくてはならないため、光学系がその分複雑化してしまうという課題がある。   In the WSS disclosed in Patent Document 1, by using a planar lightwave circuit, it is possible to simplify the optical system of N-in-1_WSS, simplify the removal of alignment work, and the like. However, in the configuration disclosed therein, polarization diversity is abandoned, and in practice, a polarization diversity optical system has to be incorporated separately, so that there is a problem that the optical system is complicated accordingly. .

一方、特許文献3に開示された波長選択スイッチでは、特許文献2に開示されたバルク光学部品による偏波ダイバーシティ光学系を有する波長選択スイッチに比べて、偏波ダイバーシティ光学系を光導波路に集積することで、系の簡素化、アライメント作業の除去等の簡便化を図ることができる。しかしながら、そこに開示される構成でも、市場が要求するN−in−1_WSSの構成に対応することができないという課題がある。   On the other hand, in the wavelength selective switch disclosed in Patent Document 3, the polarization diversity optical system is integrated in the optical waveguide as compared with the wavelength selective switch having the polarization diversity optical system using the bulk optical component disclosed in Patent Document 2. Thus, simplification of the system, removal of alignment work, and the like can be achieved. However, even with the configuration disclosed therein, there is a problem that the configuration of N-in-1_WSS required by the market cannot be handled.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、偏波ダイバーシティ光学系を導波路に集積したN−in−1_WSSを含む光信号処理装置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 signal processing device including N-in-1_WSS in which a polarization diversity optical system is integrated in a waveguide. is there.

上記の課題を解決するために、本発明は、基板上に形成された導波路を備える光回路基板と、前記光回路基板から出力される光の偏波状態を制御する偏波制御手段と、前記光回路基板から出力された光を前記光回路基板へ再結合させるように光を反射させる光変調手段と、を備えた光信号処理装置であって、前記光回路基板は、1つの第1の入出力ポートから入力された光を直交する異なる第1および第2の偏波に分離して2つの第2の入出力ポートからそれぞれ出力する、少なくとも2つの偏光分離回路と、前記少なくとも2つの偏光分離回路から出力された同一偏波の光が複数の第3の入出力ポートから入力され、入力された複数の光を前記複数の第3の入出力ポートの各々に対応した異なる角度で出力する、少なくとも2つの光ビーム入出射回路と、を含み、前記偏波制御手段は、前記光ビーム入出射回路から出力される光の偏波を前記光変調手段が動作する単一の偏波に制御する、ことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides an optical circuit board having a waveguide formed on a substrate, a polarization control means for controlling a polarization state of light output from the optical circuit board, And an optical signal processing device for reflecting light so as to recombine light output from the optical circuit board to the optical circuit board, wherein the optical circuit board is one first At least two polarization separation circuits for separating light input from the input / output ports into different first and second polarized waves that are orthogonal to each other and outputting them from the two second input / output ports, respectively, and the at least two Light of the same polarization output from the polarization separation circuit is input from a plurality of third input / output ports, and the plurality of input light is output at different angles corresponding to each of the plurality of third input / output ports. At least two light beams An output circuit, wherein the polarization control means controls the polarization of the light output from the light beam input / output circuit to a single polarization for operating the light modulation means. .

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光信号処理装置において、前記光回路基板は、入出力ポートがN個で1単位とする第4の入出力ポート群をM個と、前記偏波分離回路がN個で1単位とする偏波分離回路群をM個と、前記第3の入出力ポートがN個である前記光ビーム入出射回路が2個で1単位とする、光ビーム入出射回路群をM個備え、各前記第4の入出力ポート群は、各前記偏波分離回路群の第1の入出力ポートにそれぞれ接続され、各前記偏波分離回路群の、前記第1の偏波を出力するN個の第2の入出力ポート群は、各前記光ビーム入出射回路群のうち、第1の前記光ビーム入出射回路のN個の第3の入出力ポートにそれぞれ接続され、各前記偏波分離回路群の、第2の偏波を出力するN個の第2の入出力ポート群は、各前記光ビーム入出射回路群のうち、第2の前記光ビーム入出射回路のN個の第3の入出力ポートにそれぞれ接続された、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the optical signal processing device according to the first aspect, the optical circuit board has M fourth input / output port groups each including N input / output ports as one unit, M polarization separation circuit groups each including N polarization separation circuits as one unit, and two light beam input / output circuits each including N third input / output ports as one unit, M light beam input / output circuit groups are provided, each of the fourth input / output port groups is connected to a first input / output port of each of the polarization separation circuit groups, and each of the polarization separation circuit groups, The N second input / output port groups that output the first polarized wave include N third input / output ports of the first light beam input / output circuit among the light beam input / output circuit groups. N second input / output port groups that are respectively connected to the ports and output the second polarization of each of the polarization separation circuit groups, Of climate beam incidence and emission circuits, respectively connected to the N third output port of the second of the light beam incidence and emission circuit, characterized in that.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の光信号処理装置において、前記偏波制御手段は、偏光状態を変化させない第1の領域と偏光を90°回転させる第2の領域とを有し、前記第1の領域と前記第2の領域は、前記光ビーム入出射回路と同じ配列間隔で交互に繰り返し配置されている、ことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the optical signal processing device according to the first or second aspect, the polarization control means includes a first region in which the polarization state is not changed and a second region in which the polarization is rotated by 90 °. The first region and the second region are alternately and repeatedly arranged at the same arrangement interval as the light beam input / output circuit.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の光信号処理装置において、前記偏波制御手段は、前記光回路基板の前記光ビーム入出射回路側の光出射端面に接着されている、ことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical signal processing device according to any one of the first to third aspects, the polarization control means is provided on a light emitting end face of the optical circuit board on the light beam incident / exit circuit side. It is characterized by being bonded.

請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の光信号処理装置において、前記光ビーム入出射回路は、前記第3の入出力ポートにそれぞれ接続された複数の入出力導波路と、前記複数の入出力導波路が異なる角度で一端に接続された第1のスラブ導波路と、前記第1のスラブ導波路の他端に一端が接続されたアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他端が接続された第2のスラブ導波路と、を備えることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the optical signal processing device according to any one of the first to fourth aspects, the light beam input / output circuit includes a plurality of input / output terminals respectively connected to the third input / output port. A waveguide, a first slab waveguide in which the plurality of input / output waveguides are connected to one end at different angles, an array waveguide in which one end is connected to the other end of the first slab waveguide, And a second slab waveguide to which the other end of the arrayed waveguide is connected.

請求項6に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の光信号処理装置において、前記光ビーム入出射回路は、前記第3の入出力ポートにそれぞれ接続された複数の入出力導波路と、前記複数の入出力導波路が異なる角度で一端に接続されたスラブ導波路と、を備えることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the optical signal processing device according to any one of the first to fourth aspects, the light beam input / output circuit includes a plurality of input / output terminals respectively connected to the third input / output port. It is characterized by comprising a waveguide and a slab waveguide in which the plurality of input / output waveguides are connected to one end at different angles.

請求項7に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の光信号処理装置において、前記光ビーム入出射回路は、前記第3の入出力ポートにそれぞれ接続された複数の入出力導波路と、前記複数の入出力導波路が平行で一端に接続されたスラブ導波路であって、前記スラブ導波路を伝搬する光の光路上に少なくとも2つの屈折率を有する領域を含むスラブ導波路と、を備えることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the optical signal processing device according to any one of the first to fourth aspects, the light beam input / output circuit includes a plurality of input / output terminals respectively connected to the third input / output port. A slab waveguide in which a waveguide and the plurality of input / output waveguides are parallel and connected to one end, and includes a region having at least two refractive indexes on an optical path of light propagating through the slab waveguide. And a waveguide.

本発明は、N−in−1_WSSを含む光信号処理装置において、偏波ダイバーシティ光学系を導波路に集積することで系の簡素化簡便化を可能とする。   The present invention enables simplification and simplification of a system by integrating a polarization diversity optical system in a waveguide in an optical signal processing apparatus including N-in-1_WSS.

本発明の第1の実施形態に係る2−in−1_1×M_WSSを備えた光信号処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical signal processing apparatus provided with 2-in-1_1xM_WSS which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における光回路基板101、偏波回転素子102の動作と各光路との関係について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the operation | movement of the optical circuit board 101 in the 1st Embodiment of this invention, the polarization rotation element 102, and each optical path. (a)〜(c)は、本発明における光ビーム入出射回路205の実施例を示す図である。(A)-(c) is a figure which shows the Example of the light beam incident / exit circuit 205 in this invention. 本発明の第2の実施形態に係る3−in−1_1×M_WSSを備えた光信号処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical signal processing apparatus provided with 3-in-1_1 * M_WSS which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における光回路基板101、偏波回転素子102の動作と各光路との関係について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between operation | movement of the optical circuit board 101 in the 2nd Embodiment of this invention, the polarization rotation element 102, and each optical path. 従来の波長選択スイッチの一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the conventional wavelength selective switch. 従来の波長選択スイッチの他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the conventional wavelength selective switch.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。尚、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る2−in−1_1×M_WSSを備えた光信号処理装置の構成を示す図である。2つのWSSをWSS1、WSS2と呼ぶことにする。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical signal processing device including 2-in-1_1 × M_WSS according to the first embodiment of the present invention. The two WSSs are called WSS1 and WSS2.

光回路基板101は光回路基板であり、光ファイバから入力された光を空間に出力し、また空間から入力された光を光ファイバへ出力する。光ファイバとの入出力ポートは、隣接して並べられた、WSS1のポート1つとWSS2のポート1つからなる組が多数並べられた配置になっている。図中、上から奇数番目のポートk=2m−1(m:自然数)ならWSS1のポート、偶数番目のポートk=2mならWSS2のポートである。入出力ポートの総数は、入出力ポートが1、出力ポートがMのWSS2台分であるから、2(M+1)個である。   The optical circuit board 101 is an optical circuit board, and outputs light input from the optical fiber to the space and outputs light input from the space to the optical fiber. The input / output ports to and from the optical fiber are arranged so that a large number of groups each composed of one WSS1 port and one WSS2 port are arranged side by side. In the figure, the odd-numbered port k = 2m−1 (m: natural number) from the top is the WSS1 port, and the even-numbered port k = 2m is the WSS2 port. The total number of input / output ports is 2 (M + 1) because the number of input / output ports is 1, and the number of output ports is M.

ここで、入出力ポートのうち、図中の110〜113で示される4つ2組のポートを用いて動作を説明する。110、112はWSS1の入出力ポート、111、113はWSS2の入出力ポートとする。   Here, the operation will be described using two sets of four ports indicated by 110 to 113 in the figure among the input / output ports. 110 and 112 are input / output ports of WSS1, and 111 and 113 are input / output ports of WSS2.

光回路基板101は、光ビーム入出射回路を120〜123を含めて2(M+1)個備える。図1において、先述の入出力ポートのうち、入出力ポート110、111の組に対応する光ビーム入出射回路が120と121、入出力ポート112、113の組に対応する光ビーム入出射回路が122と123である。光回路基板101の内部構造については後に詳しく述べる。   The optical circuit board 101 includes 2 (M + 1) light beam input / output circuits including 120 to 123. In FIG. 1, among the input / output ports described above, the light beam input / output circuits corresponding to the set of input / output ports 110 and 111 are 120 and 121, and the light beam input / output circuit corresponding to the set of input / output ports 112 and 113 is shown. 122 and 123. The internal structure of the optical circuit board 101 will be described in detail later.

次に、WSS1の動作を説明する。WSS1の光路は破線で示される。入出力ポート110から光回路基板101に入力された波長多重光は、後に説明するように、光ビーム入出射回路120と121から、それぞれ130と131で示される互いに平行な2本の光路を伝搬する光として出力される。偏波回転素子102を通過した後、これらはシリンドリカルレンズ103、回折格子104、主レンズ105、シリンドリカルレンズ106を通過し、LCOS107の下半分の領域に照射される。このとき、光路130、131を伝搬するどちらの光も、偏波はTE偏波に揃えられている。この偏波操作については後述する。   Next, the operation of WSS1 will be described. The optical path of WSS1 is indicated by a broken line. As will be described later, the wavelength multiplexed light input to the optical circuit board 101 from the input / output port 110 propagates through two parallel optical paths indicated by 130 and 131 from the light beam input / output circuits 120 and 121, respectively. Is output as light. After passing through the polarization rotator 102, these pass through the cylindrical lens 103, the diffraction grating 104, the main lens 105, and the cylindrical lens 106, and irradiate the lower half area of the LCOS 107. At this time, the polarization of both lights propagating in the optical paths 130 and 131 is aligned with the TE polarization. This polarization operation will be described later.

LCOS107に照射された光は、出力ポートのうち所望のポート、ここでは入出力ポート112に光を結合させるように所定の角度で反射される。尚、LCOS107は図中y方向に電界が振動するTE偏波に対してのみ動作するものとする。その後、光路130を伝搬した光は外側を周り光路133へ繋がり、光路131を伝搬した光は内側を周り光路132へ繋がり、光は往路と逆順に伝搬する。   The light irradiated to the LCOS 107 is reflected at a predetermined angle so as to couple the light to a desired port among the output ports, here, the input / output port 112. The LCOS 107 operates only with respect to the TE polarized wave whose electric field vibrates in the y direction in the figure. Thereafter, the light propagated through the optical path 130 travels around the outside to the optical path 133, the light propagated through the optical path 131 travels through the inside to the optical path 132, and the light propagates in the reverse order of the forward path.

光路133を伝搬した光は光ビーム入出射回路123に、光路132を伝搬した光は光ビーム入出射回路122に再結合する。これらの光は、光回路基板101により統合され、入出力ポート112から出力される。LCOS107においては、波長毎に紙面垂直方向(x軸方向)に異なる位置に集光しているから、LCOS107でのポート選択動作は波長毎に行われ、従って波長選択スイッチとして動作する。   The light propagating through the optical path 133 is recombined with the light beam input / output circuit 123, and the light transmitted through the optical path 132 is recombined with the light beam input / output circuit 122. These lights are integrated by the optical circuit board 101 and output from the input / output port 112. Since the LCOS 107 collects light at different positions in the direction perpendicular to the paper surface (x-axis direction) for each wavelength, the port selection operation in the LCOS 107 is performed for each wavelength, and thus operates as a wavelength selection switch.

シリンドリカルレンズ103、106は、図中x方向に曲率を持つシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズ103は、光回路基板101から出射された光をコリメートして回折格子104に照射し、シリンドリカルレンズ106は、分光後の光をLCOS107上に集光させる役割を担う。   The cylindrical lenses 103 and 106 are cylindrical lenses having a curvature in the x direction in the drawing. The cylindrical lens 103 collimates the light emitted from the optical circuit board 101 and irradiates the diffraction grating 104, and the cylindrical lens 106 plays a role of condensing the dispersed light on the LCOS 107.

次に、WSS2の動作を説明する。WSS2の光路は実線で示される。入出力ポート111から光回路基板101に入力された波長多重光は、WSS1と同様、光ビーム入出射回路120、121からそれぞれ光路140と141に出力され、シリンドリカルレンズ103、回折格子104、主レンズ105、シリンドリカルレンズ106を経て伝搬し、LCOS107に達する。このとき、WSS1の場合と比べて、光回路基板101から出射された時の光線角度が異なることから、LCOS107の上半分の領域に照射される。LCOS107に照射された光は、入出力ポート113に光を結合させるように所定の角度で反射される。その後、光路140は外側を周り光路143へ繋がり、光路141は内側を周り光路142へ繋がり、光は往路と逆順に伝搬する。光路143を伝搬した光は光ビーム入出射回路123に、光路142を伝搬した光は光ビーム入出射回路122に再結合する。これらの光は光回路基板101により統合され、入出力ポート113から出力される。   Next, the operation of WSS2 will be described. The optical path of WSS2 is indicated by a solid line. Wavelength multiplexed light input from the input / output port 111 to the optical circuit board 101 is output from the light beam input / output circuits 120 and 121 to the optical paths 140 and 141, respectively, similarly to the WSS1, and the cylindrical lens 103, the diffraction grating 104, and the main lens. 105, propagates through the cylindrical lens 106 and reaches the LCOS 107. At this time, since the light ray angle when emitted from the optical circuit board 101 is different from that in the case of WSS1, the upper half area of the LCOS 107 is irradiated. The light irradiated to the LCOS 107 is reflected at a predetermined angle so as to couple the light to the input / output port 113. Thereafter, the optical path 140 is connected to the optical path 143 around the outside, the optical path 141 is connected to the optical path 142 around the inside, and the light propagates in the reverse order of the outward path. The light propagating through the optical path 143 is recombined with the light beam input / output circuit 123, and the light transmitted through the optical path 142 is recombined with the light beam input / output circuit 122. These lights are integrated by the optical circuit board 101 and output from the input / output port 113.

以上のように、WSS1とWSS2は、光回路基板101から出射されるビームの角度が異なり、LCOS107上で空間的に分離されるため、別々にスイッチングが可能である。   As described above, WSS1 and WSS2 have different angles of beams emitted from the optical circuit board 101 and are spatially separated on the LCOS 107, and thus can be switched separately.

次に、光回路基板101、偏波回転素子102の動作と各光路との関係について図2を用いて詳しく説明する。   Next, the relationship between the operation of the optical circuit board 101 and the polarization rotation element 102 and each optical path will be described in detail with reference to FIG.

光回路基板101には、偏光分離素子201、光ビーム入出射回路205が形成されており、各入出力ポートが、まず偏光分離素子201に接続される。偏光分離素子201は、入出力導波路202から入力された光を、直交する異なる2つの偏波に分離してそれぞれを入出力導波路203、204から出力する機能を有する。ここでは、入出力導波路203から電界がy軸方向に振動するTE偏光、入出力導波路204からそれに直交するTM偏光が出力されるものとする。   A polarization separation element 201 and a light beam incident / exit circuit 205 are formed on the optical circuit board 101, and each input / output port is first connected to the polarization separation element 201. The polarization separation element 201 has a function of separating the light input from the input / output waveguide 202 into two different polarized waves orthogonal to each other and outputting each from the input / output waveguides 203 and 204. Here, it is assumed that TE polarized light whose electric field vibrates in the y-axis direction is output from the input / output waveguide 203 and TM polarized light orthogonal to the TE polarized light is output from the input / output waveguide 204.

ここで、第k番目のポートに接続された第k番目の偏光分離素子およびその入出力導波路について、それぞれの201〜204を201(k)〜204(k)(k:1、2、・・・、2(M+1))のように表すこととする。   Here, with respect to the k-th polarization separation element connected to the k-th port and its input / output waveguide, 201-204 are respectively 201 (k) -204 (k) (k: 1, 2,. .. 2 (M + 1))

光ビーム入出射回路205は、入出力導波路206、207から入力された光を、空間に向けて異なる角度で出射する。入出力導波路206から入力された場合は図中右下方向(破線)(光路130〜133)に、入出力導波路207から入力された場合は右上方向(実線)(光路140〜143)に光を出射する。ここでも同様に、第k番目の光ビーム入出射回路について、それぞれの205〜207を205(k)〜207(k)(k:1、2、・・・、2(M+1))のように表すこととする。   The light beam incident / exit circuit 205 emits light input from the input / output waveguides 206 and 207 toward the space at different angles. When input from the input / output waveguide 206, it is directed to the lower right direction (broken line) (optical paths 130 to 133) in the figure, and when input from the input / output waveguide 207, it is directed to the upper right direction (solid line) (optical paths 140 to 143). Emits light. Similarly, for the k-th light beam input / output circuit, 205 to 207 are changed from 205 (k) to 207 (k) (k: 1, 2,..., 2 (M + 1)). Let's represent.

偏光分離素子201と光ビーム入出射回路205は、図2に示すように、次のように接続される。すなわち、M+1以下の自然数をとるmに対して、2つの偏光分離素子201にまたがる4つの入出力導波路203(2m―1)、204(2m―1)、203(2m)、204(2m)が、それぞれ、2つの光ビーム入出射回路205にまたがる4つの入出力導波路206(2m―1)、206(2m)、207(2m―1)、207(2m)に接続される。   The polarization separation element 201 and the light beam incident / exit circuit 205 are connected as follows, as shown in FIG. That is, for m taking a natural number of M + 1 or less, four input / output waveguides 203 (2m-1), 204 (2m-1), 203 (2m), 204 (2m) straddling two polarization separation elements 201 are used. Are connected to four input / output waveguides 206 (2m-1), 206 (2m-1), 207 (2m-1), and 207 (2m) across the two light beam input / output circuits 205, respectively.

すなわち、機能的な説明によれば、WSS1に属する、第(2m−1)番目の入出力ポートと、WSS2に属する、第(2m)番目の入出力ポートの組において、光は、偏波分離後、偏波毎に異なる光ビーム入出射回路にまとめられ、そこから、WSS毎に異なる所定の角度で空間に出力されるように接続される。第(2m−1)番目の光ビーム入出射回路からはTE偏光が、第(2m)番目の光ビーム入出射回路からはTM偏光が出力される。図中、細線がTE偏光、太線がTM偏光を示す。実線、破線は図1と同じく、それぞれWSS2とWSS1を示す。   That is, according to the functional description, in a set of the (2m-1) th input / output port belonging to WSS1 and the (2m) th input / output port belonging to WSS2, light is polarized. After that, the light beam input / output circuits which are different for each polarization are collected and connected so as to be output to the space at a predetermined angle different for each WSS. TE polarized light is output from the (2m-1) th light beam input / output circuit, and TM polarized light is output from the (2m) th light beam input / output circuit. In the figure, the thin line indicates TE polarized light and the thick line indicates TM polarized light. The solid line and the broken line indicate WSS2 and WSS1, respectively, as in FIG.

光回路基板101から出射された光ビームは、偏波回転素子102を通過する。偏波回転素子102は、偏光状態を変化させないガラス部208と、偏光を90度回転させる半波長板部209が、光ビーム入出射回路205の配列間隔と同じ周期で繰り返し現れるよう構成された偏光回転素子である。ガラス部208は偏光状態を変化させず、光を低損失に透過できればガラスでなくても良く、空孔でも良い。   The light beam emitted from the optical circuit board 101 passes through the polarization rotation element 102. The polarization rotator 102 is configured such that a glass part 208 that does not change the polarization state and a half-wave plate part 209 that rotates the polarization by 90 degrees repeatedly appear at the same period as the arrangement interval of the light beam input / output circuit 205. It is a rotating element. The glass portion 208 may not be glass and may be a hole as long as it can transmit light with low loss without changing the polarization state.

偏波回転素子102のy方向の位置については、光ビーム入出射回路205(2m)から出射される光が半波長板部209を通過するように配置される。   With respect to the position in the y direction of the polarization rotation element 102, the light emitted from the light beam incident / exit circuit 205 (2m) is arranged to pass through the half-wave plate 209.

偏波回転素子102のz方向の位置について述べる。図2では、偏光の変化を図示しやすいように光回路基板101のあとに隙間を空けた位置に描いているが、偏波回転素子102の位置はこれに限らず、出力される偏光に与える影響が同じであればどこでもよい。たとえば、隙間を空けずに、偏波回転素子102は光回路基板101に光学接着剤などで接着されても良い。また、光回路基板101上の光ビーム入出射回路205の後段のどこかに埋め込まれても良い。すなわち、光ビーム入出射回路205上に深溝を機械的に形成し、そこに偏波回転素子102を挿入するなどの方法を採っても良い。   The position in the z direction of the polarization rotation element 102 will be described. In FIG. 2, the change in polarization is drawn at a position with a gap after the optical circuit board 101 so that the change in polarization is easy to illustrate. However, the position of the polarization rotation element 102 is not limited to this and is given to the output polarization. It can be anywhere as long as the impact is the same. For example, the polarization rotation element 102 may be bonded to the optical circuit board 101 with an optical adhesive or the like without leaving a gap. Further, it may be embedded somewhere after the light beam input / output circuit 205 on the optical circuit board 101. That is, a method of mechanically forming a deep groove on the light beam incident / exit circuit 205 and inserting the polarization rotation element 102 therein may be employed.

第(2m−1)番目の光ビーム入出射回路205(2m−1)から出射されたTE偏光は、ガラス部208を通るため、偏波回転素子102通過後もTE偏光であるが、第(2m)番目の光ビーム入出射回路205(2m)から出射されたTM偏光は、半波長板部209を通るため、偏波回転素子102通過後にTE偏光となる。すなわち、偏波回転素子102通過後はすべての光の偏波状態がTE偏光となる。このようにして全ての光の偏波状態をTE偏光に等化することにより、全ての出射ビームに対してLCOSによるビーム偏向が可能になり、スイッチングが行われる。   The TE-polarized light emitted from the (2m-1) -th light beam incident / exit circuit 205 (2m-1) passes through the glass portion 208 and is still TE-polarized light after passing through the polarization rotation element 102. Since the TM polarized light emitted from the 2m) light beam incident / exit circuit 205 (2m) passes through the half-wave plate 209, it becomes TE polarized light after passing through the polarization rotation element 102. That is, after passing through the polarization rotation element 102, the polarization state of all the light becomes TE polarized light. By equalizing the polarization state of all light to TE polarization in this way, beam deflection by LCOS is possible for all outgoing beams, and switching is performed.

また、入出力ポート110、111の組が第(2p−1)番目、第2p番目のポートであるとし、入出力ポート112,113の組が第(2q−1)番目、第2q番目のポートであるとして、WSS1の光路を追えば次のとおりである。   Also, the set of input / output ports 110 and 111 is the (2p-1) th and 2pth ports, and the set of input / output ports 112 and 113 is the (2q-1) th and 2qth ports. If the optical path of WSS1 is followed, it is as follows.

入出力ポート110から入力された光は、偏光分離素子201(2p−1)で偏波分離される。まずTE偏波についてみると、入出力導波路203(2p−1)から入出力導波路206(2p−1)を伝搬して光ビーム入出射回路205(2p−1)の入出力端120から光路130に出射し、ガラス部208をTE偏波のまま通過し、スイッチング後、光路133で戻ってくる。次に半波長板部209でTM偏波に変換され、光ビーム入出射回路205(2q)の入出力端123に再結合する。次に入出力導波路206(2q)から入出力導波路204(2q−1)を伝搬し、偏光分離素子201(2q−1)によって入出力導波路202(2q−1)に導波され、入出力ポート112から出力される。   The light input from the input / output port 110 is polarized and separated by the polarization separation element 201 (2p-1). First, regarding the TE polarized wave, it propagates from the input / output waveguide 203 (2p-1) to the input / output waveguide 206 (2p-1) and from the input / output end 120 of the light beam input / output circuit 205 (2p-1). The light is emitted to the optical path 130, passes through the glass portion 208 with TE polarization, and returns on the optical path 133 after switching. Next, it is converted to TM polarization by the half-wave plate 209 and re-coupled to the input / output end 123 of the light beam input / output circuit 205 (2q). Next, it propagates from the input / output waveguide 206 (2q) to the input / output waveguide 204 (2q-1) and is guided to the input / output waveguide 202 (2q-1) by the polarization separation element 201 (2q-1). Output from the input / output port 112.

次にTM偏波についてみると、入出力導波路204(2p−1)から入出力導波路206(2p)を伝搬して光ビーム入出射回路205(2p)の入出力端121から光路131に出射し、半波長板部209によってTE偏波に変換されて伝搬し、スイッチング後、光路132で戻ってくる。次にガラス部208をTE偏波のまま通過し、光ビーム入出射回路205(2q−1)の入出力端122に再結合する。次に入出力導波路206(2q−1)から入出力導波路203(2q−1)を伝搬し、偏光分離素子201(2q−1)によって入出力導波路202(2q−1)に導波され、入出力ポート112から出力される。   Next, regarding the TM polarized wave, it propagates from the input / output waveguide 204 (2p-1) to the input / output waveguide 206 (2p) to the optical path 131 from the input / output end 121 of the light beam input / output circuit 205 (2p). The light is emitted, converted into TE polarized light by the half-wave plate 209 and propagated, and returns to the optical path 132 after switching. Next, it passes through the glass portion 208 with TE polarization, and is recombined with the input / output end 122 of the light beam input / output circuit 205 (2q-1). Next, it propagates from the input / output waveguide 206 (2q-1) to the input / output waveguide 203 (2q-1) and is guided to the input / output waveguide 202 (2q-1) by the polarization separation element 201 (2q-1). And output from the input / output port 112.

以上のように、入出力ポート110から入力された光は、偏波に依らず、入出力ポート112から出力されることが分かる。WSS2の動作についても同様であるから詳細説明は省略するが、入出力ポート111から入力された光が、偏波に依らず、入出力ポート113から出力される。すなわち、本発明においては偏波ダイバーシティが成立している。   As described above, it can be seen that the light input from the input / output port 110 is output from the input / output port 112 regardless of the polarization. Since the operation of WSS2 is the same, detailed description is omitted, but the light input from the input / output port 111 is output from the input / output port 113 regardless of the polarization. That is, in the present invention, polarization diversity is established.

本発明の利点の1つに、1つの光ビーム入出射回路205にはTEかTMどちらか一方の偏波光しか入力されない点がある。すなわち、光ビーム入出射回路205の設計において、両偏波に対して同じ特性(損失、ビーム径、伝搬角度など)を持つよう配慮する必要が無く、TE偏波用とTM偏波用で異なる設計としても良い。   One of the advantages of the present invention is that only one of TE and TM polarized light is input to one light beam input / output circuit 205. That is, in the design of the light beam entrance / exit circuit 205, it is not necessary to consider that both polarizations have the same characteristics (loss, beam diameter, propagation angle, etc.), and are different for TE polarization and TM polarization. It is good as a design.

以上の説明では、LCOS107がTE偏光のみに対して動作する向きに配置されていることを前提に偏光をTE偏光に等化したが、むろん、LCOS107がTM偏光のみに対して動作する向きに配置されている場合は、TM偏光に等化すれば良い。これを行うためには、偏波回転素子102においてガラス部208と半波長板部209を入れ替えるか、あるいは偏光分離素子201をz軸対称な構造に変更し、入出力導波路203からTM偏光が、入出力導波路204からTE偏光が出力されるようにすれば良い。   In the above description, the polarization is equalized to the TE polarization on the assumption that the LCOS 107 is arranged only to operate with respect to the TE polarized light. Of course, the LCOS 107 is arranged to operate only with respect to the TM polarized light. If so, it may be equalized to TM polarized light. In order to do this, in the polarization rotation element 102, the glass part 208 and the half-wave plate part 209 are replaced, or the polarization separation element 201 is changed to a z-axis symmetric structure, and the TM polarization is transmitted from the input / output waveguide 203. The TE polarized light may be output from the input / output waveguide 204.

また、これまではWSS1とWSS2の出力先が第(2q−1)入出力ポート、第(2q)入出力ポートであり、隣接している場合について説明したが、WSS1とWSS2は独立にスイッチング可能であるから、WSS1は第(2q−1)入出力ポート、WSS2は第(2q’)入出力ポートのように(q≠q’)、互いに離れた入出力ポートを設定できることは言うまでもない。   In the above description, the output destinations of WSS1 and WSS2 are the (2q-1) input / output port and the (2q) input / output port and are adjacent to each other. However, WSS1 and WSS2 can be switched independently. Therefore, it goes without saying that I / O ports can be set apart from each other, such as WSS1 is the (2q-1) I / O port and WSS2 is the (2q ') I / O port (q ≠ q').

偏光分離素子201の実現方法については、たとえば特許文献4に開示されたような、マッハツェンダー干渉器型の偏波分離回路が利用可能である。もちろんこの回路構成に限らず、別の構成を用いても構わない。   As a method of realizing the polarization separation element 201, for example, a Mach-Zehnder interferometer type polarization separation circuit as disclosed in Patent Document 4 can be used. Of course, not only this circuit configuration but another configuration may be used.

次に、図3に、本発明における光ビーム入出射回路205の実施例を示す。図3(a)は、入出力導波路301と302をスラブ導波路303に対して傾けて接続した回路であり、入出力導波路の傾きに応じて出射ビームを傾けることができる。   Next, FIG. 3 shows an embodiment of the light beam incident / exit circuit 205 in the present invention. FIG. 3A shows a circuit in which the input / output waveguides 301 and 302 are connected to be inclined with respect to the slab waveguide 303, and the outgoing beam can be inclined according to the inclination of the input / output waveguide.

図3(b)は、入出力導波路301と302をスラブ導波路303に対して平行に接続し、スラブ導波路303内にレンズ機能部304を組み込んだ例である。レンズ機能部304の実現方法としては、レンズ型の深溝に、導波路コアとは異なる屈折率を有する物質、たとえば樹脂や空気などを充填する方法が考えられる。レンズ機能部304により、入出力導波路301、302の位置の差を角度の差に変換し、空間に出力することができる。   FIG. 3B shows an example in which the input / output waveguides 301 and 302 are connected in parallel to the slab waveguide 303 and the lens function unit 304 is incorporated in the slab waveguide 303. As a method for realizing the lens function unit 304, a method of filling a lens-shaped deep groove with a substance having a refractive index different from that of the waveguide core, for example, resin or air, can be considered. The lens function unit 304 can convert the position difference between the input / output waveguides 301 and 302 into an angle difference and output the difference to the space.

図3(c)は、入出力導波路301,302、第1のスラブ導波路305、第2のスラブ導波路306、およびアレイ導波路307からなるSpatial Beam Transformer(SBT)と呼ばれる回路である。SBT回路について、例えば、非特許文献1に示されている。波長合分波器であるAWG(Arrayed−Waveguide Grating)に近い構造であるが、アレイ導波路が等長であり分波機能を持たない。スラブ導波路がレンズ機能を有しているため、入出力導波路301、302の位置の差を角度の差に変換して空間へ出力することが可能である。   FIG. 3C shows a circuit called a Spatial Beam Transformer (SBT) comprising input / output waveguides 301 and 302, a first slab waveguide 305, a second slab waveguide 306, and an arrayed waveguide 307. For example, Non-Patent Document 1 shows an SBT circuit. The structure is close to an AWG (Arrayed Waveguide Grating) which is a wavelength multiplexer / demultiplexer, but the arrayed waveguide is of equal length and does not have a demultiplexing function. Since the slab waveguide has a lens function, the difference in position between the input / output waveguides 301 and 302 can be converted into an angular difference and output to the space.

図3(a)〜(c)に示すものに代表されるような方法で光ビーム入出射回路205を実現可能であるが、これらにとどまらず、複数の方式を組み合わせた構造や、全く別の構造でも構わない。   The light beam input / output circuit 205 can be realized by a method typified by those shown in FIGS. 3A to 3C. However, the structure is not limited to this, and a structure in which a plurality of methods are combined or completely different. The structure may be used.

以上説明してきたように、本実施形態によれば、偏波ダイバーシティ光学系を導波路に集積することで、2−in−1_WSSにおいて光学系の簡素化簡便化を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, simplification and simplification of the optical system can be realized in 2-in-1_WSS by integrating the polarization diversity optical system in the waveguide.

[第2の実施形態]
第2の実施形態は3−in−1_1×M_WSSであり、第1の実施形態の発展形である。以下、第2の実施形態について説明するが、第1の実施形態と同様の部分については説明を適宜割愛する。
[Second Embodiment]
The second embodiment is 3-in-1_1 × M_WSS, which is a development of the first embodiment. Hereinafter, the second embodiment will be described, but the description of the same parts as the first embodiment will be omitted as appropriate.

図4は、本発明の第2の実施形態に係る3−in−1_1×M_WSSを備えた光信号処理装置の構成を示す図である。ここでは3つのWSSを、WSS1、WSS2、WSS3と呼ぶことにする。入出力ポートは、WSS1の入出力ポート、WSS2の入出力ポート、WSS3の入出力ポートが1つずつ隣接して並べられた組が多数並べられた配置になっている。図中上からk番目のポートについて、k=3m−2(m:自然数)ならWSS1のポート、k=3m−1ならWSS2のポート、k=3mならWSS3のポートである。入出力ポートの総数は3(1+M)個である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an optical signal processing device including 3-in-1_1 × M_WSS according to the second embodiment of the present invention. Here, the three WSSs are referred to as WSS1, WSS2, and WSS3. The input / output ports are arranged such that a large number of groups in which the input / output ports of WSS1, the input / output ports of WSS2, and the input / output ports of WSS3 are arranged adjacent to each other are arranged. The k-th port in the figure is a WSS1 port if k = 3m−2 (m: natural number), a WSS2 port if k = 3m−1, and a WSS3 port if k = 3m. The total number of input / output ports is 3 (1 + M).

図中で、410はWSS1の入出力ポート、411はWSS2の入出力ポート、412はWSS3の入出力ポート、413はWSS1の入出力ポート、414はWSS2の入出力ポート、415はWSS3の入出力ポートであるとして説明する。   In the figure, 410 is an input / output port of WSS1, 411 is an input / output port of WSS2, 412 is an input / output port of WSS3, 413 is an input / output port of WSS1, 414 is an input / output port of WSS2, 415 is an input / output of WSS3 It is assumed that it is a port.

光回路基板101は、光ビーム入出射回路を420〜423を含め、第1の実施形態と同様に2(1+M)個備える。先述の入出力ポートのうち、入出力ポート410〜412の組に対応する光ビーム入出射回路が420と421、入出力ポート413〜415の組に対応する光ビーム入出射回路が422と423である。   The optical circuit board 101 includes 2 (1 + M) light beam input / output circuits including 420 to 423 as in the first embodiment. Among the input / output ports described above, 420 and 421 are light beam input / output circuits corresponding to the set of input / output ports 410 to 412, and 422 and 423 are light beam input / output circuits corresponding to the set of input / output ports 413 to 415. is there.

第1の実施形態と同様、光は入出力ポート410〜412のいずれから入力された場合でも、420と421から2本の平行な光線として光回路基板101から出射されるが、入出力導波路毎に伝搬角度が異なる。この角度差がLCOS107上での位置の差となる。本実施形態の場合、LCOS107上での集光位置はWSS毎に3分割され、独立にスイッチングすることができる。   As in the first embodiment, light is emitted from the optical circuit board 101 as two parallel light beams from 420 and 421 when light is input from any of the input / output ports 410 to 412. The propagation angle is different for each. This angle difference becomes a position difference on the LCOS 107. In the present embodiment, the condensing position on the LCOS 107 is divided into three for each WSS and can be switched independently.

WSS1の場合、入出力ポート410から光が入力され、その光路は破線で示される光路430、431を通りLCOS107に到達し、復路ではそれぞれ光路433、432を通り、それぞれ光ビーム入出射回路423、422に再結合して入出力ポート413から出力される。   In the case of WSS1, light is input from the input / output port 410, and its optical path passes through optical paths 430 and 431 indicated by broken lines to reach the LCOS 107, and in the return path, it passes through optical paths 433 and 432, respectively. Recombined with 422 and output from the input / output port 413.

WSS2の場合、入出力ポート411から光が入力され、その光路は一点鎖線で示される光路450、451を通りLCOS107に到達し、復路ではそれぞれ光路453、452を通り、それぞれ光ビーム入出射回路423、422に再結合して入出力ポート414から出力される。   In the case of WSS2, light is input from the input / output port 411, and the optical path passes through optical paths 450 and 451 indicated by alternate long and short dash lines to reach the LCOS 107, and in the return path, passes through the optical paths 453 and 452, respectively. 422 and output from the input / output port 414.

WSS3の場合、入出力ポート412から光が入力され、その光路は実線で示される光路440、441を通りLCOS107に到達し、復路ではそれぞれ光路443、442を通り、それぞれ光ビーム入出射回路423、422に再結合して入出力ポート415から出力される。   In the case of WSS3, light is input from the input / output port 412. The optical path passes through optical paths 440 and 441 indicated by solid lines and reaches the LCOS 107. In the return path, the optical path passes through optical paths 443 and 442, respectively. 422 is recombined and output from the input / output port 415.

次に、本実施形態における光回路基板101、偏波回転素子102と各光路との関係について図5を用いて説明する。   Next, the relationship among the optical circuit board 101, the polarization rotation element 102, and each optical path in the present embodiment will be described with reference to FIG.

各ポートに偏光分離素子201が接続される点については第1の実施形態と同じである。従って、光回路基板101は、偏光分離素子201を合計3(M+1)個備える。   The point that the polarization separation element 201 is connected to each port is the same as in the first embodiment. Accordingly, the optical circuit board 101 includes a total of 3 (M + 1) polarization separation elements 201.

光ビーム入出射回路205は、入出力ポート数が3つに増えた点が第1の実施形態と異なる。光ビーム入出射回路205の個数は2(M+1)個で、第1の実施形態と同じである。光ビーム入出射回路205は、入出力導波路501、502、503から入力された光をそれぞれ異なる角度で出射する。入出力導波路501から入力された場合は図中右下方向(光路430〜433)に、入出力導波路502から入力された場合は図中右方向(光路450〜453)に、入出力導波路503から入力された場合は図中右上方向(光路440〜443)に、それぞれ出力する。   The light beam input / output circuit 205 is different from the first embodiment in that the number of input / output ports is increased to three. The number of light beam input / output circuits 205 is 2 (M + 1), which is the same as in the first embodiment. The light beam entrance / exit circuit 205 emits light input from the input / output waveguides 501, 502, and 503 at different angles. When the signal is input from the input / output waveguide 501, the input / output waveguide is directed in the lower right direction (optical paths 430 to 433) in the drawing, and when input from the input / output waveguide 502 is input to the right direction (optical paths 450 to 453) in the drawing. When it is input from the waveguide 503, it is output in the upper right direction (optical paths 440 to 443) in the figure.

偏光分離素子201と光ビーム入出射回路205は、次のように接続される。すなわち、M+1以下の自然数をとるmに対して、3つの偏光分離素子201にまたがる6つの入出力導波路203(3m−2)、204(3m−2)、203(3m−1)、204(3m−1)、203(3m)、204(3m)が、それぞれ、2つの光ビーム入出射回路205にまたがる6つの入出力導波路501(2m−1)、501(2m)、502(2m−1)、502(2m)、503(2m−1)、503(2m)に接続される。   The polarization separation element 201 and the light beam incident / exit circuit 205 are connected as follows. That is, for m taking a natural number of M + 1 or less, six input / output waveguides 203 (3m−2), 204 (3m−2), 203 (3m−1), 204 ( 3m-1), 203 (3m), 204 (3m) are six input / output waveguides 501 (2m-1), 501 (2m), 502 (2m- 1), 502 (2m), 503 (2m-1), and 503 (2m).

偏波回転素子102の配置条件、および機能については、第1の実施形態と同様であるため説明を割愛する。   Since the arrangement conditions and functions of the polarization rotation element 102 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

入出力ポート410、411、412を第(3p−2)番目、第(3p−1)番目、第3p番目の入出力ポートであるとし、入出力ポート413、414、415を第(3q−2)番目、第(3q−1)番目、第3q番目の入出力ポートであるとする。   The input / output ports 410, 411, 412 are the (3p-2) th, (3p-1) th, and 3pth input / output ports, and the input / output ports 413, 414, and 415 are (3q-2). ) Th, (3q-1) th, and 3qth input / output ports.

WSS1の光路を追えば次のとおりである。入出力ポート410から入力された光は、偏光分離素子201(3p−2)で偏波分離される。まずTE偏波についてみると、入出力導波路203(3p−2)から入出力導波路501(2p−1)を伝搬して光ビーム入出射回路205(2p−1)の入出力端420から光路430に出射し、ガラス部208をTE偏波のまま通過し、スイッチング後、光路433で戻ってくる。次に半波長板部209でTM偏波に変換され、光ビーム入出射回路205(2q)の入出力端423に再結合する。次に入出力導波路501(2q)から入出力導波路204(3q−2)を伝搬し、偏光分離素子201(3q−2)によって入出力導波路202(3q−2)に導波され、入出力ポート413から出力される。   Following the optical path of WSS1 is as follows. Light input from the input / output port 410 is polarized and separated by the polarization separation element 201 (3p-2). First, regarding the TE polarization, it propagates from the input / output waveguide 203 (3p-2) to the input / output waveguide 501 (2p-1) and from the input / output end 420 of the light beam input / output circuit 205 (2p-1). The light is emitted to the optical path 430, passes through the glass portion 208 with TE polarization, and returns on the optical path 433 after switching. Next, it is converted to TM polarized wave by the half-wave plate 209 and recombined with the input / output terminal 423 of the light beam input / output circuit 205 (2q). Next, it propagates from the input / output waveguide 501 (2q) to the input / output waveguide 204 (3q-2), and is guided to the input / output waveguide 202 (3q-2) by the polarization separation element 201 (3q-2). Output from the input / output port 413.

次にTM偏波についてみると、入出力導波路204(3p−2)から入出力導波路501(2p)を伝搬して光ビーム入出射回路205(2p)の入出力端421から光路431に出射し、半波長板部209によってTE偏波に変換されて伝搬し、スイッチング後、光路432で戻ってくる。次にガラス部208をTE偏波のまま通過し、光ビーム入出射回路205(2q−1)の入出力端422に再結合する。次に入出力導波路501(2q−1)から入出力導波路203(3q−2)を伝搬し、偏光分離素子201(3q−2)によって入出力導波路202(3q−2)に導波され、入出力ポート413から出力される。   Next, regarding the TM polarized wave, it propagates from the input / output waveguide 204 (3p-2) through the input / output waveguide 501 (2p) to the optical path 431 from the input / output end 421 of the light beam input / output circuit 205 (2p). The light is emitted, converted into TE polarized light by the half-wave plate 209 and propagated, and returns to the optical path 432 after switching. Next, it passes through the glass portion 208 with TE polarization, and is recombined with the input / output terminal 422 of the light beam input / output circuit 205 (2q-1). Next, it propagates from the input / output waveguide 501 (2q-1) to the input / output waveguide 203 (3q-2) and is guided to the input / output waveguide 202 (3q-2) by the polarization separation element 201 (3q-2). And output from the input / output port 413.

以上のように、入出力ポート410から入力された光は、偏波に依らず、入出力ポート413から出力されることが分かる。WSS2、WSS3の動作についても同様であるから詳細説明は省略するが、入出力ポート411から入力された光が、偏波に依らず入出力ポート414から出力され、入出力ポート412から入力された光が、偏波に依らず入出力ポート415から出力される。すなわち、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に偏波ダイバーシティが成立している。   As described above, it can be seen that the light input from the input / output port 410 is output from the input / output port 413 regardless of the polarization. Since the operations of WSS2 and WSS3 are the same, the detailed description is omitted, but the light input from the input / output port 411 is output from the input / output port 414 and input from the input / output port 412 regardless of the polarization. Light is output from the input / output port 415 regardless of the polarization. That is, also in this embodiment, polarization diversity is established as in the first embodiment.

以上説明したように、本発明は、2−in−1だけでなく、同様の考え方を発展させて3−in−1にも適用可能である。また、第1の実施形態から第2の実施形態への拡張を延長すれば、2−in−1、3−in−1だけでなく、任意のN−in−1_WSSが実現できることは言うまでもない。   As described above, the present invention can be applied not only to 2-in-1 but also to 3-in-1 by developing a similar idea. Needless to say, if the extension from the first embodiment to the second embodiment is extended, not only 2-in-1 and 3-in-1 but also any N-in-1_WSS can be realized.

101 光回路基板
102 偏波回転素子
103、106 シリンドリカルレンズ
104 回折格子
105 主レンズ
107 LCOS
110〜113、410〜415 入出力ポート
121〜123、205、420〜423 光ビーム入出射回路
130〜133、140〜143、430〜433、440〜443、450〜453 光路
201 偏光分離素子
202〜204、206、207、301、302、501〜503 入出力導波路
303、305、306 スラブ導波路
304 レンズ機能部
307 アレイ導波路
1001、1101 入力光学系
1002 回折格子
1003 主レンズ
1004 LCOS
1005、1006 入出力ポート群
1111 入力部
1112 出力部
1201 偏波分離手段
1202 偏波回転手段
1203 SBT回路
1102、1103、1105 シリンダレンズ
1104 回折格子
1106 LCOS
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Optical circuit board 102 Polarization rotation element 103,106 Cylindrical lens 104 Diffraction grating 105 Main lens 107 LCOS
110-113, 410-415 I / O ports 121-123, 205, 420-423 Light beam input / output circuits 130-133, 140-143, 430-433, 440-443, 450-453 Optical path 201 Polarization separation element 202- 204, 206, 207, 301, 302, 501 to 503 I / O waveguides 303, 305, 306 Slab waveguide 304 Lens function unit 307 Array waveguide 1001, 1101 Input optical system 1002 Diffraction grating 1003 Main lens 1004 LCOS
1005, 1006 Input / output port group 1111 Input unit 1112 Output unit 1201 Polarization separation unit 1202 Polarization rotation unit 1203 SBT circuit 1102, 1103, 1105 Cylinder lens 1104 Diffraction grating 1106 LCOS

Claims (7)

基板上に形成された導波路を備える光回路基板と、
前記光回路基板から出力される光の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
前記光回路基板から出力された光を前記光回路基板へ再結合させるように光を反射させる光変調手段と、
を備えた光信号処理装置であって、
前記光回路基板は、
1つの第1の入出力ポートから入力された光を直交する異なる第1および第2の偏波に分離して2つの第2の入出力ポートからそれぞれ出力する、少なくとも2つの偏光分離回路と、
前記少なくとも2つの偏光分離回路から出力された同一偏波の光が複数の第3の入出力ポートから入力され、入力された複数の光を前記複数の第3の入出力ポートの各々に対応した異なる角度で出力する、少なくとも2つの光ビーム入出射回路と、
を含み、
前記偏波制御手段は、前記光ビーム入出射回路から出力される光の偏波を前記光変調手段が動作する単一の偏波に制御する、
ことを特徴とする光信号処理装置。
An optical circuit board comprising a waveguide formed on the substrate;
Polarization control means for controlling the polarization state of light output from the optical circuit board;
Light modulating means for reflecting light so as to recombine light output from the optical circuit board to the optical circuit board;
An optical signal processing device comprising:
The optical circuit board is:
At least two polarization separation circuits that separate light input from one first input / output port into different first and second polarized waves orthogonal to each other and output from two second input / output ports;
Light of the same polarization output from the at least two polarization separation circuits is input from a plurality of third input / output ports, and the plurality of input lights correspond to each of the plurality of third input / output ports. At least two light beam input / output circuits that output at different angles;
Including
The polarization control means controls the polarization of light output from the light beam input / output circuit to a single polarization on which the light modulation means operates.
An optical signal processing device.
前記光回路基板は、
入出力ポートがN個で1単位とする第4の入出力ポート群をM個と、
前記偏波分離回路がN個で1単位とする偏波分離回路群をM個と、
前記第3の入出力ポートがN個である前記光ビーム入出射回路が2個で1単位とする、光ビーム入出射回路群をM個備え、
各前記第4の入出力ポート群は、各前記偏波分離回路群の第1の入出力ポートにそれぞれ接続され、
各前記偏波分離回路群の、前記第1の偏波を出力するN個の第2の入出力ポート群は、各前記光ビーム入出射回路群のうち、第1の前記光ビーム入出射回路のN個の第3の入出力ポートにそれぞれ接続され、
各前記偏波分離回路群の、第2の偏波を出力するN個の第2の入出力ポート群は、各前記光ビーム入出射回路群のうち、第2の前記光ビーム入出射回路のN個の第3の入出力ポートにそれぞれ接続された、
ことを特徴とする請求項1に記載の光信号処理装置。
The optical circuit board is:
M fourth input / output port groups, each of which has N input / output ports as one unit,
M polarization separation circuit groups in which the number of polarization separation circuits is N and one unit;
The number of the third input / output ports is M, and the number of the light beam input / output circuits is N, and the number of the light beam input / output circuits is M.
Each of the fourth input / output port groups is connected to the first input / output port of each of the polarization separation circuit groups,
The N second input / output port groups that output the first polarization of each of the polarization separation circuit groups are the first light beam input / output circuits of the light beam input / output circuits. Connected to each of the N third input / output ports.
The N second input / output port groups that output the second polarized wave of each of the polarization separation circuit groups are the second light beam input / output circuits of the light beam input / output circuits. Connected to each of the N third input / output ports,
The optical signal processing device according to claim 1.
前記偏波制御手段は、偏光状態を変化させない第1の領域と偏光を90°回転させる第2の領域とを有し、前記第1の領域と前記第2の領域は、前記光ビーム入出射回路と同じ配列間隔で交互に繰り返し配置されている、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光信号処理装置。   The polarization control means has a first region that does not change the polarization state and a second region that rotates the polarization by 90 °, and the first region and the second region are the light beam entrance and exit. The optical signal processing apparatus according to claim 1, wherein the optical signal processing apparatus is alternately and repeatedly arranged at the same array interval as the circuit. 前記偏波制御手段は、前記光回路基板の前記光ビーム入出射回路側の光出射端面に接着されている、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光信号処理装置。   4. The optical signal processing apparatus according to claim 1, wherein the polarization control unit is bonded to a light emitting end face of the optical circuit board on the light beam incident / exit circuit side. 前記光ビーム入出射回路は、
前記第3の入出力ポートにそれぞれ接続された複数の入出力導波路と、
前記複数の入出力導波路が異なる角度で一端に接続された第1のスラブ導波路と、
前記第1のスラブ導波路の他端に一端が接続されたアレイ導波路と、
前記アレイ導波路の他端が接続された第2のスラブ導波路と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光信号処理装置。
The light beam input / output circuit is
A plurality of input / output waveguides respectively connected to the third input / output port;
A first slab waveguide in which the plurality of input / output waveguides are connected to one end at different angles;
An arrayed waveguide having one end connected to the other end of the first slab waveguide;
A second slab waveguide connected to the other end of the arrayed waveguide;
The optical signal processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記光ビーム入出射回路は、
前記第3の入出力ポートにそれぞれ接続された複数の入出力導波路と、
前記複数の入出力導波路が異なる角度で一端に接続されたスラブ導波路と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光信号処理装置。
The light beam input / output circuit is
A plurality of input / output waveguides respectively connected to the third input / output port;
A slab waveguide in which the plurality of input / output waveguides are connected to one end at different angles;
The optical signal processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記光ビーム入出射回路は、
前記第3の入出力ポートにそれぞれ接続された複数の入出力導波路と、
前記複数の入出力導波路が平行で一端に接続されたスラブ導波路であって、前記スラブ導波路を伝搬する光の光路上に少なくとも2つの屈折率を有する領域を含むスラブ導波路と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光信号処理装置。
The light beam input / output circuit is
A plurality of input / output waveguides respectively connected to the third input / output port;
A slab waveguide in which the plurality of input / output waveguides are parallel and connected to one end, and includes a region having at least two refractive indexes on an optical path of light propagating through the slab waveguide;
The optical signal processing apparatus according to claim 1, further comprising:
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