JP6368290B2 - Optical signal processing device - Google Patents
Optical signal processing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6368290B2 JP6368290B2 JP2015173306A JP2015173306A JP6368290B2 JP 6368290 B2 JP6368290 B2 JP 6368290B2 JP 2015173306 A JP2015173306 A JP 2015173306A JP 2015173306 A JP2015173306 A JP 2015173306A JP 6368290 B2 JP6368290 B2 JP 6368290B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- input
- output
- polarization
- light
- light beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
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
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
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
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
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
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)
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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 /
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
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
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
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 /
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
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
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
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
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
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 /
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 /
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
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 /
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 /
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
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
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 /
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 /
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 /
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 /
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
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
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 /
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 /
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 /
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
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
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 /
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
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
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 /
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 /
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
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 /
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
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
1005, 1006 Input /
Claims (7)
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.
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:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015173306A JP6368290B2 (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | Optical signal processing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015173306A JP6368290B2 (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | Optical signal processing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017049458A JP2017049458A (en) | 2017-03-09 |
JP6368290B2 true JP6368290B2 (en) | 2018-08-01 |
Family
ID=58279578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015173306A Active JP6368290B2 (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | Optical signal processing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6368290B2 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7397980B2 (en) * | 2004-06-14 | 2008-07-08 | Optium Australia Pty Limited | Dual-source optical wavelength processor |
US8787710B2 (en) * | 2009-06-02 | 2014-07-22 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Wideband interferometer type polarization light beam combiner and splitter |
JP5839586B2 (en) * | 2012-08-30 | 2016-01-06 | 日本電信電話株式会社 | Optical signal processor |
-
2015
- 2015-09-02 JP JP2015173306A patent/JP6368290B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017049458A (en) | 2017-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6093444B2 (en) | Optical signal processor | |
US7787720B2 (en) | Wavelength selective reconfigurable optical cross-connect | |
US8693819B2 (en) | Method and system for switching optical channels | |
JP6068478B2 (en) | Optical signal processor | |
CN107850738A (en) | A kind of method of wavelength-selective switches, ROADM and wavelength selection | |
US11728919B2 (en) | Optical communications apparatus and wavelength selection method | |
EP2976846A1 (en) | Wavelength selective switch having integrated channel monitor | |
US9188741B2 (en) | Adjustable multiple-channel optical switch | |
JP5373291B2 (en) | Wavelength selective switch | |
CN104254797A (en) | Multicast optical switch | |
Yamaguchi et al. | M $\times $ N Wavelength Selective Switches Using Beam Splitting By Space Light Modulators | |
US20160150300A1 (en) | Optical cross-connect device | |
JP4949355B2 (en) | Wavelength selective switch | |
JP5861130B2 (en) | Wavelength selective optical cross-connect equipment | |
JP2009042558A (en) | Wavelength selection switch | |
US9521474B2 (en) | Wavelength selective switch having multi-layer reflector | |
JP4347224B2 (en) | Optical device | |
JP6420715B2 (en) | Optical signal processor | |
JP6368290B2 (en) | Optical signal processing device | |
WO2021005641A1 (en) | Optical signal processing device | |
JP5839586B2 (en) | Optical signal processor | |
JP5012855B2 (en) | Optical device | |
WO2017020197A1 (en) | Optical cross-connector | |
JP5432047B2 (en) | Optical switch and wavelength selective switch | |
JP2005070546A (en) | Polarization-controlled wavelength selector switch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170830 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180628 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180703 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180706 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6368290 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |