JPH0836195A - Optical spatial switch - Google Patents
Optical spatial switchInfo
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- JPH0836195A JPH0836195A JP6172859A JP17285994A JPH0836195A JP H0836195 A JPH0836195 A JP H0836195A JP 6172859 A JP6172859 A JP 6172859A JP 17285994 A JP17285994 A JP 17285994A JP H0836195 A JPH0836195 A JP H0836195A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光信号処理や光通信シ
ステムに用いられる光空間スイッチに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical space switch used for optical signal processing and optical communication systems.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の光空間スイッチの一つに石英系光
導波路における熱光学効果を用いたものがある。これ
は、２×２熱光学効果光スイッチを単位スイッチとして
石英基板上にマトリックス状に配置し、Ｎ×Ｍの光空間
スイッチを構成するものである。この熱光学効果光スイ
ッチには、対称マッハツェンダ干渉計を用いた構成（以
下「対称ＭＺＩスイッチ」という）と、非対称マッハツ
ェンダ干渉計を用いた構成（以下「非対称ＭＺＩスイッ
チ」という）がある。この非対称ＭＺＩスイッチを用い
て８×８光空間スイッチを構成した例が論文（R.Nagas
e, et al.," Silica-Based 8*8 Optical-Matrix Swit
ch Module with Hybrid Integrated DrivingCircuits",
ECOC'93,MoP1.2,pp.17-20,1993)に示されている。2. Description of the Related Art One of conventional optical space switches uses a thermo-optic effect in a silica optical waveguide. In this configuration, 2 × 2 thermo-optical effect optical switches are arranged as a unit switch in a matrix on a quartz substrate to form an N × M optical space switch. This thermo-optic effect optical switch has a configuration using a symmetrical Mach-Zehnder interferometer (hereinafter referred to as "symmetrical MZI switch") and a configuration using an asymmetrical Mach-Zehnder interferometer (hereinafter referred to as "asymmetric MZI switch"). An example of constructing an 8x8 optical space switch using this asymmetric MZI switch is a paper (R. Nagas
e, et al., "Silica-Based 8 * 8 Optical-Matrix Swit
ch Module with Hybrid Integrated Driving Circuits ",
ECOC'93, MoP1.2, pp.17-20, 1993).
【０００３】図５は、対称ＭＺＩスイッチの基本構成お
よびスイッチング特性を示す。図において、対称ＭＺＩ
スイッチは、入力ポート４１ａ，４１ｂと、出力ポート
４２ａ，４２ｂと、２つの３dBカプラ４３，４４と、そ
の間に形成された２本の光導波路４５ａ，４５ｂと、光
導波路上に蒸着された熱ヒータ４６とにより構成され
る。なお、光導波路４５ａ，４５ｂの導波路長は等し
い。入力ポート４１ａ（４１ｂ）の入力信号光を出力ポ
ート４２ａまたは出力ポート４２ｂに出力するスイッチ
ングは、熱ヒータ４６に電流を流して熱的に光導波路の
屈折率を変化させ、等価的に導波路長を変化させること
により行う。FIG. 5 shows the basic structure and switching characteristics of a symmetrical MZI switch. In the figure, the symmetric MZI
The switch includes input ports 41a and 41b, output ports 42a and 42b, two 3 dB couplers 43 and 44, two optical waveguides 45a and 45b formed between them, and a thermal heater vapor-deposited on the optical waveguides. And 46. The optical waveguides 45a and 45b have the same waveguide length. The switching for outputting the input signal light of the input port 41a (41b) to the output port 42a or the output port 42b causes a current to flow through the thermal heater 46 to thermally change the refractive index of the optical waveguide, and equivalently the waveguide length. By changing.
【０００４】対称ＭＺＩスイッチのスイッチング特性
は、図５(b) に示すように熱ヒータ４６に供給する駆動
電力に対して周期性を有している。実線はスルーポート
（入力ポート４１ａに対して出力ポート４２ａ）への出
力を示し、破線はクロスポート（入力ポート４１ａに対
して出力ポート４２ｂ）への出力を示す。すなわち、入
力ポート４１ａの入力信号光は、熱ヒータ４６に電力を
供給しないオフのときにクロスポートとなる出力ポート
４２ｂに出力され、電力を供給するオンのときにスルー
ポートとなる出力ポート４２ａに出力される。The switching characteristic of the symmetrical MZI switch has a periodicity with respect to the driving power supplied to the thermal heater 46, as shown in FIG. 5 (b). The solid line shows the output to the through port (the input port 41a to the output port 42a), and the broken line shows the output to the cross port (the input port 41a to the output port 42b). That is, the input signal light of the input port 41a is output to the output port 42b that is a cross port when power is not supplied to the thermal heater 46, and is output to the output port 42a that is a through port when power is on. Is output.
【０００５】図６は、非対称ＭＺＩスイッチの基本構成
およびスイッチング特性を示す。図において、非対称Ｍ
ＺＩスイッチは、対称ＭＺＩスイッチと同様の構成であ
るが、２本の光導波路４５ａ，４５ｂの導波路長が半波
長分（λ／２）だけ異なっている。FIG. 6 shows the basic structure and switching characteristics of an asymmetric MZI switch. In the figure, asymmetric M
The ZI switch has the same configuration as the symmetric MZI switch, but the waveguide lengths of the two optical waveguides 45a and 45b differ by half a wavelength (λ / 2).
【０００６】非対称ＭＺＩスイッチのスイッチング特性
は、図６(b) に示すように対称ＭＺＩスイッチの場合と
逆になる。すなわち、入力ポート４１ａの入力信号光
は、熱ヒータ４６に電力を供給しないオフのときにスル
ーポート（実線）となる出力ポート４２ａに出力され、
電力を供給するオンのときにクロスポート（破線）とな
る出力ポート４２ｂに出力される。The switching characteristics of the asymmetric MZI switch are opposite to those of the symmetrical MZI switch as shown in FIG. 6 (b). That is, the input signal light of the input port 41a is output to the output port 42a which is a through port (solid line) when the power is not supplied to the thermal heater 46 and is off,
The power is output to the output port 42b that is a cross port (broken line) when the power is turned on.
【０００７】なお、対称ＭＺＩスイッチおよび非対称Ｍ
ＺＩスイッチでは、スルーポートに信号光が出力される
ときにはクロスポートへのクロストークは小さい。逆
に、クロスポートに信号光が出力されるときにはスルー
ポートへのクロストークは大きい。これは、２つの３dB
カプラ４３，４４の結合比が等しくなるように作製する
ことが困難なためである。また、製作誤差のためにクロ
ストークが最小値にならない場合には、所定のオフセッ
ト電力を供給すればクロストークを最小にすることがで
きる。It should be noted that the symmetric MZI switch and the asymmetric M
In the ZI switch, the crosstalk to the cross port is small when the signal light is output to the through port. On the contrary, when the signal light is output to the cross port, the cross talk to the through port is large. This is two 3dB
This is because it is difficult to manufacture the couplers 43 and 44 so that the coupling ratios thereof are equal to each other. When the crosstalk does not reach the minimum value due to manufacturing error, the crosstalk can be minimized by supplying a predetermined offset power.
【０００８】ところで、一般に光通信システムでは、光
空間スイッチ全体におけるクロストークとして−30dB程
度が要求されている。しかし、上述した熱光学効果光ス
イッチはクロストークを−20dB以下にできるものの、光
空間スイッチ全体ではクロストークの累積によって−15
dB程度になる。すなわち、各熱光学効果光スイッチにお
いてオフセット電力を微調整し、クロストークを最小に
しても光空間スイッチ全体のクロストークを−30dB以下
にすることは容易ではなかった。Generally, in an optical communication system, a crosstalk of about -30 dB is required for the entire optical space switch. However, although the above-mentioned thermo-optic effect optical switch can reduce crosstalk to -20 dB or less, the total optical space switch has a crosstalk of -15 dB.
It becomes about dB. That is, it was not easy to make the crosstalk of the entire optical space switch below -30 dB even if the crosstalk was minimized by finely adjusting the offset power in each thermo-optic effect optical switch.
【０００９】図７は、従来の熱光学効果光スイッチ駆動
装置の構成を示す。図において、熱ヒータ４６は、定電
流回路の駆動トランジスタ５１のオンオフによって電力
の供給が制御される構成である。この駆動トランジスタ
５１に並列に接続されるレーザトリミング抵抗５２は、
レーザ光によって抵抗値が微調整された抵抗器であり、
オフセット電力を供給するためのものである。すなわ
ち、駆動トランジスタ５１がオフのときに、熱ヒータ抵
抗とレーザトリミング抵抗の分圧比に比例した電圧を熱
ヒータ４６に印加し、対応する電流を流すことによって
オフセット電力を供給する。なお、駆動トランジスタ５
１がオンのときには、レーザトリミング抵抗５２には電
流が流れない。FIG. 7 shows the structure of a conventional thermo-optical effect optical switch driving device. In the figure, the heat heater 46 has a configuration in which power supply is controlled by turning on and off the drive transistor 51 of the constant current circuit. The laser trimming resistor 52 connected in parallel to the drive transistor 51 is
It is a resistor whose resistance value is finely adjusted by laser light.
It is for supplying offset power. That is, when the drive transistor 51 is off, a voltage proportional to the voltage division ratio of the thermal heater resistance and the laser trimming resistance is applied to the thermal heater 46, and a corresponding current is caused to flow to supply offset power. The drive transistor 5
When 1 is on, no current flows through the laser trimming resistor 52.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところで、光空間スイ
ッチを構成する熱光学効果光スイッチは複数個あり、各
々のオフセット電力は必ずしも同一ではない。また、各
熱光学効果光スイッチの熱ヒータ抵抗値にもバラツキが
ある。したがって、各熱光学効果光スイッチ駆動装置
は、それぞれ対応する熱光学効果光スイッチのオフセッ
ト電力の最適値と熱ヒータ抵抗値を測定し、得られたオ
フセット電力の最適値と熱ヒータ抵抗値に応じてレーザ
トリミング抵抗値を調整する必要があった。そのため
に、製作効率が悪く、汎用性に欠けるところがあった。By the way, there are a plurality of thermo-optic effect optical switches that compose the optical space switch, and the offset powers thereof are not necessarily the same. In addition, the thermal heater resistance value of each thermo-optical effect optical switch also varies. Therefore, each thermo-optical effect optical switch driving device measures the optimum value of the offset power and the thermal heater resistance value of the corresponding thermo-optical effect optical switch, and according to the obtained optimum value of the offset power and the thermal heater resistance value. It was necessary to adjust the laser trimming resistance value. Therefore, the production efficiency was poor and the versatility was lacking.
【００１１】すなわち、クロストークの低減のためにレ
ーザトリミング抵抗を用いてオフセット電力制御を行う
構成では、−30dBを下回る小さなクロストーク特性を容
易に実現することが困難であった。That is, in the configuration in which the offset power control is performed by using the laser trimming resistor to reduce the crosstalk, it is difficult to easily realize the small crosstalk characteristic below -30 dB.
【００１２】また、熱光学効果光スイッチがオフ状態で
もレーザトリミング抵抗に電流が流れるので、光空間ス
イッチ全体の消費電力が大きくなる問題があった。本発
明は、駆動電力オフのときにクロストークが小さい非対
称ＭＺＩスイッチの特性を活かし、小さな消費電力でス
イッチ全体のクロストークを低減することができる光空
間スイッチを提供することを目的とする。Further, even when the thermo-optical effect optical switch is in the off state, a current flows through the laser trimming resistor, which causes a problem that the power consumption of the entire optical space switch increases. It is an object of the present invention to provide an optical space switch capable of reducing the crosstalk of the entire switch with a small power consumption by utilizing the characteristics of the asymmetric MZI switch having a small crosstalk when the driving power is off.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、２×２の熱光
学効果光スイッチを複数個配列し、駆動装置から各熱光
学効果光スイッチの熱ヒータに供給する駆動電力に応じ
てスイッチングする光空間スイッチにおいて、最終段の
各熱光学効果光スイッチの出力ポートに、それぞれ非対
称マッハツェンダ干渉計構成の熱光学効果光スイッチ
（非対称ＭＺＩスイッチ）を接続し、駆動電力が供給さ
れたときに入力光が出力されるクロスポートを出力ポー
トとして設定する。According to the present invention, a plurality of 2.times.2 thermo-optical effect optical switches are arranged, and switching is performed according to drive power supplied from a driving device to the heat heater of each thermo-optical effect switch. In the optical space switch, a thermo-optic effect optical switch (asymmetric MZI switch) having an asymmetric Mach-Zehnder interferometer configuration is connected to the output port of each final-stage thermo-optical effect optical switch, and input light is supplied when drive power is supplied. Set the cross port where is output as the output port.
【００１４】また、駆動装置は、各熱光学効果光スイッ
チの駆動電力に応じた基準電圧を発生する基準電圧発生
手段と、基準電圧に応じて熱ヒータに定電流を流す定電
流回路とを備える。Further, the driving device comprises a reference voltage generating means for generating a reference voltage according to the driving power of each thermo-optical effect optical switch, and a constant current circuit for supplying a constant current to the heat heater according to the reference voltage. .
【００１５】[0015]
【作用】本発明の光空間スイッチでは、各出力ポートに
ゲートスイッチとして非対称ＭＺＩスイッチを配置す
る。そして、信号光の出力ポートに対応する非対称ＭＺ
Ｉスイッチをオンとし、他をオフとする。非対称ＭＺＩ
スイッチは、オフとしたとき、また所定のオフセット電
力を供給したときにクロスポート側への遮断特性がよ
い。したがって、光空間スイッチを構成する各熱光学効
果光スイッチで生じたクロストークが累積しても、出力
ポート以外の非対称ＭＺＩスイッチをオフとすることに
よりクロストークを大幅に小さくすることができる。In the optical space switch of the present invention, an asymmetric MZI switch is arranged as a gate switch at each output port. Then, the asymmetric MZ corresponding to the output port of the signal light
The I switch is turned on and the others are turned off. Asymmetric MZI
The switch has a good blocking characteristic to the cross port side when it is turned off and when a predetermined offset power is supplied. Therefore, even if the crosstalk generated in each thermo-optic effect optical switch that constitutes the optical space switch is accumulated, the crosstalk can be significantly reduced by turning off the asymmetric MZI switch other than the output port.
【００１６】なお、各熱光学効果光スイッチではクロス
トークの発生が許容されるので、それらにクロストーク
を低減するためのオフセット電力の供給は不要である。
すなわち、オフセット電力の供給が必要なのはゲートス
イッチとなる非対称ＭＺＩスイッチだけであるので、駆
動装置を簡単にできるとともに消費電力を低減すること
ができる。Since the occurrence of crosstalk is allowed in each thermo-optic effect optical switch, it is not necessary to supply offset power for reducing crosstalk to them.
That is, the supply of offset power is required only for the asymmetric MZI switch that serves as a gate switch, so that the drive device can be simplified and power consumption can be reduced.
【００１７】また、熱光学効果光スイッチの駆動電力お
よびオフセット電力に応じた基準電圧を設定し、熱ヒー
タにその基準電圧に比例した定電流を流す構成の駆動装
置を用いることにより、オフセット電力を供給するため
のレーザトリミング抵抗が不要となる。Further, the offset voltage can be reduced by using a driving device having a structure in which a reference voltage corresponding to the driving power and the offset power of the thermo-optical effect optical switch is set and a constant current proportional to the reference voltage is supplied to the thermal heater. A laser trimming resistor for supplying is unnecessary.
【００１８】[0018]
【実施例】図１は、本発明の光空間スイッチの実施例構
成を示す。ここでは、２×16のスイッチ構成を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the configuration of an optical space switch according to an embodiment of the present invention. Here, a 2 × 16 switch configuration is shown.
【００１９】図において、第１ステージに１個の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ１−１、第２ステージに２個の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ２−１〜ＳＷ２−２、第３ステージに
４個の対称ＭＺＩスイッチＳＷ３−１〜ＳＷ３−４、第
４ステージに８個の対称ＭＺＩスイッチＳＷ４−１〜Ｓ
Ｗ４−８をツリー状に配列する。第１ステージの対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ１−１の入力ポートを光空間スイッチ
の入力ポート１−１，１−２とする。第４ステージの８
個の対称ＭＺＩスイッチＳＷ４−１〜ＳＷ４−８の各出
力ポートに、16個の非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ１〜Ｇ
ＳＷ16をゲートスイッチとして接続する。各非対称ＭＺ
ＩスイッチＧＳＷ１〜ＧＳＷ16では、前段の各対称ＭＺ
ＩスイッチＳＷ４−１〜ＳＷ４−８に接続される入力ポ
ートに対して、クロスポートとなる出力ポートを光空間
スイッチの出力ポート２−１〜２−16とする。In the figure, one symmetrical M is provided in the first stage.
ZI switch SW1-1, two symmetrical M on the second stage
ZI switches SW2-1 to SW2-2, four symmetrical MZI switches SW3-1 to SW3-4 on the third stage, and eight symmetrical MZI switches SW4-1 to SW4-1 on the fourth stage.
W4-8 are arranged in a tree. Symmetry M of the first stage
The input ports of the ZI switch SW1-1 are the input ports 1-1 and 1-2 of the optical space switch. Stage 4 8
16 asymmetrical MZI switches GSW1 to GSW1 to G4 are provided at the output ports of the symmetrical MZI switches SW4-1 to SW4-8.
SW16 is connected as a gate switch. Each asymmetric MZ
In the I switches GSW1 to GSW16, each symmetrical MZ of the preceding stage
Output ports that are cross ports with respect to the input ports connected to the I switches SW4-1 to SW4-8 are output ports 2-1 to 2-16 of the optical space switch.
【００２０】このような構成により、入力ポート１−１
または入力ポート１−２から入力された信号光は、各ス
テージの対称ＭＺＩスイッチＳＷ１−１〜ＳＷ４−８の
オンオフ状態に応じて、16個の出力ポート２−１〜２−
16のいずれかに対応する非対称ＭＺＩスイッチにスイッ
チングされる。この非対称ＭＺＩスイッチのみをオンと
し、他の非対称ＭＺＩスイッチをオフとする。With this configuration, the input port 1-1
Alternatively, the signal light input from the input port 1-2 receives 16 output ports 2-1 to 2- depending on the ON / OFF states of the symmetrical MZI switches SW1-1 to SW4-8 of each stage.
It is switched to an asymmetric MZI switch corresponding to any of the sixteen. Only this asymmetric MZI switch is turned on and the other asymmetric MZI switches are turned off.
【００２１】ここで、入力ポート１−１から入力された
信号光を出力ポート２−１にスイッチングする場合につ
いて説明する。第１ステージの対称ＭＺＩスイッチＳＷ
１−１のみをオンとし、他の対称ＭＺＩスイッチをオフ
とすることにより、入力ポート１−１から入力される信
号光は出力ポート４−１に対応する非対称ＭＺＩスイッ
チＧＳＷ１へスイッチングされる。この非対称ＭＺＩス
イッチＧＳＷ１をオンとすることにより、出力ポート２
−１に信号光を取り出すことができる。Here, the case of switching the signal light input from the input port 1-1 to the output port 2-1 will be described. First stage symmetric MZI switch SW
By turning on only 1-1 and turning off the other symmetrical MZI switches, the signal light input from the input port 1-1 is switched to the asymmetric MZI switch GSW1 corresponding to the output port 4-1. By turning on this asymmetric MZI switch GSW1, the output port 2
The signal light can be extracted at -1.
【００２２】ところで、対称ＭＺＩスイッチでは、オフ
状態のときにスルーポート側に約−10dBのクロストーク
が生じる。したがって、出力ポート２−２に対応した非
対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２には、対称ＭＺＩスイッチ
ＳＷ４−１から約−10dBのクロストーク信号が入力され
ることになる。そこで、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２
をオフとする。非対称ＭＺＩスイッチは、オフ状態のと
きにクロスポート側に生じるクロストークは−20dB以下
であるので、出力ポート２−２に出力されるクロストー
ク信号は、対称ＭＺＩスイッチＳＷ４−１のクロストー
ク特性と合わせて−30dB以下にできる。なお、非対称Ｍ
ＺＩスイッチのオフ状態における遮断特性が−20dBを越
える場合には、所定のオフセット電力を供給することに
より、出力ポート２−２に出力されるクロストーク信号
を−30dB以下にする。By the way, in the symmetric MZI switch, crosstalk of about -10 dB occurs on the through port side in the off state. Therefore, the asymmetric MZI switch GSW2 corresponding to the output port 2-2 receives the crosstalk signal of about −10 dB from the symmetric MZI switch SW4-1. Therefore, the asymmetric MZI switch GSW2
Is turned off. In the asymmetric MZI switch, the crosstalk generated on the crossport side when the switch is in the OFF state is -20 dB or less. Therefore, the crosstalk signal output to the output port 2-2 has the crosstalk characteristic of the symmetric MZI switch SW4-1. The total can be set to -30 dB or less. Asymmetric M
When the cutoff characteristic of the ZI switch in the off state exceeds -20 dB, the crosstalk signal output to the output port 2-2 is reduced to -30 dB or less by supplying a predetermined offset power.
【００２３】また、出力ポート２−３，２−４に対応す
る非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ３，ＧＳＷ４には、対称
ＭＺＩスイッチＳＷ３−１からのクロストーク信号が入
力される。このクロストーク信号は、オフ状態の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ４−２を通過するので、非対称ＭＺＩ
スイッチＧＳＷ３，ＧＳＷ４に入力されるクロストーク
信号は−10dB以下（ＧＳＷ３は−20dB以下）となる。し
たがって、それらをオフとすることにより、出力ポート
２−３，２−４に出力されるクロストーク信号を−30dB
以下にできる。なお、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ３に
はオフセット電力の供給は不要である。The crosstalk signal from the symmetrical MZI switch SW3-1 is input to the asymmetric MZI switches GSW3 and GSW4 corresponding to the output ports 2-3 and 2-4. This crosstalk signal is a symmetrical M in the off state.
Since it passes through the ZI switch SW4-2, the asymmetric MZI
The crosstalk signal input to the switches GSW3 and GSW4 is -10 dB or less (GSW3 is -20 dB or less). Therefore, by turning them off, the crosstalk signal output to the output ports 2-3 and 2-4 is -30 dB.
You can: Note that it is not necessary to supply offset power to the asymmetric MZI switch GSW3.
【００２４】また、出力ポート２−５〜２−８に対応す
る非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ５〜ＧＳＷ８には、対称
ＭＺＩスイッチＳＷ２−１からのクロストーク信号が入
力される。このクロストーク信号は、オフ状態の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ３−２，ＳＷ４−３，ＳＷ４−４を通
過するので、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ５〜ＧＳＷ８
に入力されるクロストーク信号は−10dB以下（ＧＳＷ５
〜ＧＳＷ７は−20dB以下）となる。したがって、それら
をオフとすることにより、出力ポート２−５〜２−８に
出力されるクロストーク信号を−30dB以下にできる。な
お、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ５〜ＧＳＷ７にはオフ
セット電力の供給は不要である。The crosstalk signal from the symmetric MZI switch SW2-1 is input to the asymmetric MZI switches GSW5 to GSW8 corresponding to the output ports 2-5 to 2-8. This crosstalk signal is a symmetrical M in the off state.
Since it passes through the ZI switches SW3-2, SW4-3, and SW4-4, the asymmetric MZI switches GSW5 to GSW8
Crosstalk signal input to -10dB or less (GSW5
~ GSW7 becomes -20 dB or less). Therefore, by turning them off, the crosstalk signals output to the output ports 2-5 to 2-8 can be reduced to -30 dB or less. It is not necessary to supply offset power to the asymmetric MZI switches GSW5 to GSW7.
【００２５】一方、出力ポート２−９〜２−16に対応す
る非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ９〜ＧＳＷ16には、対称
ＭＺＩスイッチＳＷ１−１からのクロストーク信号が入
力される。対称ＭＺＩスイッチでは、オン状態のときに
クロスポート側に生じるクロストークは−20dB以下であ
る。したがって、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ９〜ＧＳ
Ｗ16に入力されるクロストーク信号は−20dB以下とな
り、それらをオフとすることにより出力ポート２−９〜
２−16に出力されるクロストーク信号を−30dB以下にで
きる。なお、オフセット電力の供給は不要である。On the other hand, the crosstalk signal from the symmetric MZI switch SW1-1 is input to the asymmetric MZI switches GSW9 to GSW16 corresponding to the output ports 2-9 to 2-16. In the symmetric MZI switch, the crosstalk generated on the cross port side when the switch is in the ON state is -20 dB or less. Therefore, the asymmetric MZI switches GSW9 to GS
The crosstalk signal input to W16 becomes -20 dB or less, and by turning them off, output ports 2-9 to
The crosstalk signal output to 2-16 can be reduced to -30 dB or less. It is not necessary to supply offset power.
【００２６】このように、入力ポート１−１から入力さ
れた信号光を出力ポート２−１に取り出す場合には、非
対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２〜ＧＳＷ16に入力されるク
ロストーク信号は最大でも約−10dBとなり、それらをオ
フとすることにより出力ポート２−２〜２−16のクロス
トーク信号を−30dB以下にすることができる。Thus, when the signal light inputted from the input port 1-1 is taken out to the output port 2-1, the crosstalk signal inputted to the asymmetric MZI switches GSW2 to GSW16 is about -10 dB at maximum. By turning them off, the crosstalk signals at the output ports 2-2 to 2-16 can be reduced to -30 dB or less.
【００２７】特に、オンとなる対称ＭＺＩスイッチで生
じるクロストークは−20dB以下であるので、そのクロス
トーク信号が到達する非対称ＭＺＩスイッチでは、オフ
とするだけでクロストークを−30dB以下にすることがで
きる。たとえば、入力ポート１−１から入力された信号
光を出力ポート２−６に取り出す場合には、対称ＭＺＩ
スイッチＳＷ１−１，ＳＷ２−１，ＳＷ３−２，ＳＷ４
−３をオンとし、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ６をオン
とする。このとき、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ６以外
に入力されるクロストーク信号は−20dB以下であるの
で、それらをオフとするだけでクロストークを−30dB以
下にできる。In particular, since the crosstalk that occurs in the symmetric MZI switch that is turned on is -20 dB or less, the asymmetric MZI switch that the crosstalk signal reaches can reduce the crosstalk to -30 dB or less simply by turning it off. it can. For example, when the signal light input from the input port 1-1 is taken out to the output port 2-6, the symmetrical MZI
Switches SW1-1, SW2-1, SW3-2, SW4
-3 is turned on and the asymmetric MZI switch GSW6 is turned on. At this time, since the crosstalk signal input to other than the asymmetric MZI switch GSW6 is -20 dB or less, the crosstalk can be reduced to -30 dB or less simply by turning them off.
【００２８】図２は、非対称ＭＺＩスイッチの駆動装置
の実施例構成を示す。図において、４６は熱ヒータであ
り、定電流回路１１によって制御される駆動電流Ｉ0 が
流れる。この定電流回路１１は、制御回路１２，メモリ
１３，Ｄ／Ａ変換器１４，加算器１５および電圧電流変
換回路１６により、熱ヒータ４６の抵抗値その他に影響
されない定電力制御が行われる。FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of a drive device for an asymmetric MZI switch. In the figure, reference numeral 46 is a thermal heater through which a drive current I 0 controlled by the constant current circuit 11 flows. In the constant current circuit 11, the control circuit 12, the memory 13, the D / A converter 14, the adder 15, and the voltage / current conversion circuit 16 perform constant power control that is not affected by the resistance value of the heat heater 46 and the like.
【００２９】制御回路１２は、あらかじめ熱ヒータ４６
のスイッチング電力値とオフセット電力値をメモリ１３
に記憶させる。制御回路１２が非対称ＭＺＩスイッチを
オン状態にする制御命令ＳＷ(on)を出すと、メモリ１３
から対応するスイッチング電力値とオフセット電力値が
Ｄ／Ａ変換器１４に入力され、それぞれアナログ電圧値
（Ｖsw，Ｖoff ）に変換され、加算器１５で加算されて
電圧電流変換回路１６に入力される。また、制御回路１
２が非対称ＭＺＩスイッチをオフ状態にする制御命令Ｓ
Ｗ(off) を出すと、メモリ１３から対応するオフセット
電力値がＤ／Ａ変換器１４に入力され、アナログ電圧値
（Ｖoff ）に変換され、加算器１５を介して電圧電流変
換回路１６に入力される。すなわち、電圧電流変換回路
１６には基準電圧Ｖref としてＶsw＋Ｖoff またはＶof
f が与えられ、定電流回路１１はそれに比例した電流Ｉ
ref を流す。なお、電圧電流変換回路１６と熱ヒータ４
６を直接接続し、基準電圧Ｖref に応じた電流Ｉref を
流すようにすることも可能である。 このように、非対
称ＭＺＩスイッチのオン／オフに合わせて熱ヒータ４６
に最適な電流を流すことができるので、オフセット電力
を供給するためのトリミング抵抗が不要となり、またそ
の微調整も簡単に行うことができる。The control circuit 12 has a heater 46 in advance.
The switching power value and the offset power value of the memory 13
To memorize. When the control circuit 12 issues a control command SW (on) for turning on the asymmetric MZI switch, the memory 13
The corresponding switching power value and offset power value are input into the D / A converter 14, converted into analog voltage values (Vsw, Voff), respectively added by the adder 15, and input into the voltage-current conversion circuit 16. . In addition, the control circuit 1
2 is a control command S for turning off the asymmetric MZI switch
When W (off) is output, the corresponding offset power value from the memory 13 is input to the D / A converter 14, converted into an analog voltage value (Voff), and input to the voltage / current conversion circuit 16 via the adder 15. To be done. That is, the voltage / current conversion circuit 16 uses Vsw + Voff or Vof as the reference voltage Vref.
f is given to the constant current circuit 11 and the proportional current I
Flow ref. The voltage / current conversion circuit 16 and the heater 4
It is also possible to directly connect 6 and to cause the current Iref corresponding to the reference voltage Vref to flow. As described above, the heater 46 is turned on / off according to the on / off state of the asymmetric MZI switch.
Since an optimal current can be supplied to the trimming resistor, a trimming resistor for supplying offset power is not required, and the fine adjustment can be easily performed.
【００３０】ここで、定電流回路１１と電圧電流変換回
路１６を具体的に表した構成を図３に示す。差動増幅器
２１は、熱ヒータ（抵抗値Ｒ）４６による電圧降下分
（Ｖ＝Ｒ・Ｉ0)と基準電圧Ｖref とを比較し、差分電圧
を出力する。駆動トランジスタ２２はこの差分電圧に応
じて動作し、基準電圧Ｖref に応じた駆動電流Ｉ0 を流
す。これにより、熱ヒータ４６の抵抗のバラツキを補償
した定電力動作が行われる。FIG. 3 shows a specific configuration of the constant current circuit 11 and the voltage / current conversion circuit 16. The differential amplifier 21 compares the voltage drop (V = R · I 0 ) due to the thermal heater (resistance value R) 46 with the reference voltage Vref, and outputs a differential voltage. The drive transistor 22 operates according to this difference voltage and supplies a drive current I 0 according to the reference voltage Vref. As a result, the constant power operation that compensates for the variation in the resistance of the thermal heater 46 is performed.
【００３１】なお、対称ＭＺＩスイッチにはオフセット
電力を供給する必要がないので、その駆動装置ではオフ
セット電力値をメモリ１３に記憶させる必要はなく、ま
た加算器１５は不要となる。Since it is not necessary to supply offset power to the symmetric MZI switch, it is not necessary to store the offset power value in the memory 13 in the driving device, and the adder 15 is not necessary.
【００３２】図４は、図１の実施例の光空間スイッチに
対応する駆動装置の構成例を示す。図において、対称Ｍ
ＺＩスイッチは、各ステージでオンになるのは多くても
１つである。したがって、各ステージごとに１組のＤ／
Ａ変換器１４，定電流回路（ここでは電圧電流変換回路
１６を含むものとする）１１を備え、各対称ＭＺＩスイ
ッチの熱ヒータ４６とアナログスイッチを介して切り替
えて接続する。第２ステージに対応するアナログスイッ
チ３１は１×２構成であり、第３ステージに対応するア
ナログスイッチ３１は１×４構成であり、第４ステージ
に対応するアナログスイッチ３１は１×８構成である。
このような構成により、回路規模を大幅に小さくするこ
とができる。FIG. 4 shows an example of the structure of a drive device corresponding to the optical space switch of the embodiment of FIG. In the figure, symmetry M
At most one ZI switch is on at each stage. Therefore, one set of D / for each stage
An A converter 14 and a constant current circuit (here, a voltage / current conversion circuit 16 is included) 11 are provided, and the thermal heater 46 of each symmetrical MZI switch is switched and connected via an analog switch. The analog switch 31 corresponding to the second stage has a 1 × 2 configuration, the analog switch 31 corresponding to the third stage has a 1 × 4 configuration, and the analog switch 31 corresponding to the fourth stage has a 1 × 8 configuration. .
With such a configuration, the circuit scale can be significantly reduced.
【００３３】また、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ１〜Ｇ
ＳＷ16は、１個をオンとし、他の15個をオフとする。し
たがって、１組のＤ／Ａ変換器１４，加算器１５，定電
流回路１１と、１×16構成のアナログスイッチで対応で
きる。Further, the asymmetric MZI switches GSW1 to GSW1.
One SW16 is turned on and the other 15 are turned off. Therefore, one set of the D / A converter 14, the adder 15, the constant current circuit 11 and the analog switch of 1 × 16 configuration can be used.
【００３４】ただし、オフとするときにクロストークの
遮断のためにオフセット電力の供給が必要な場合があ
る。上述した例では、入力ポート１−１の信号光を出力
ポート２−１にスイッチングするときに、出力ポート２
−２に対応する非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２には−10
dB程度のクロストーク信号が入力されるので、オフセッ
ト電力の供給が必要になる場合がある。一方、非対称Ｍ
ＺＩスイッチＧＳＷ９〜ＧＳＷ16に入力されるクロスト
ークは−20dB以下になるので、これらにはオフセット電
力の供給は必要ない。このようなオフセット電力の供給
パターンに対応するためには、図に示すように、ｎ組の
Ｄ／Ａ変換器１４，加算器１５，定電流回路１１と、ｎ
×16構成のアナログスイッチ３４を備える。なお、クロ
ストークの状態と光空間スイッチに要求されるクロスト
ーク値に応じて、ｎを１〜16の範囲で適宜決定する。い
ずれにしても、回路規模を大幅に小さくすることができ
る。However, it may be necessary to supply the offset power to cut off the crosstalk when it is turned off. In the above example, when switching the signal light of the input port 1-1 to the output port 2-1, the output port 2
-10 for asymmetric MZI switch GSW2 corresponding to -2
Since a crosstalk signal of about dB is input, it may be necessary to supply offset power. On the other hand, asymmetric M
Since the crosstalk input to the ZI switches GSW9 to GSW16 is -20 dB or less, it is not necessary to supply offset power to them. In order to cope with such a supply pattern of offset power, as shown in the figure, n sets of D / A converters 14, adders 15, constant current circuits 11, and n
An analog switch 34 having a × 16 configuration is provided. Note that n is appropriately determined within the range of 1 to 16 according to the crosstalk state and the crosstalk value required for the optical space switch. In any case, the circuit scale can be significantly reduced.
【００３５】このように、図４に示す駆動装置を用いる
ことにより、必要最小限の構成によりスイッチング動作
が可能な光空間スイッチを実現することができる。As described above, by using the driving device shown in FIG. 4, it is possible to realize the optical space switch capable of the switching operation with the minimum necessary configuration.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光空間ス
イッチでは、各出力ポートにゲートスイッチとして非対
称ＭＺＩスイッチを配置し、信号光の出力ポート以外の
非対称ＭＺＩスイッチをオフとすることにより、クロス
トークを小さく抑えるることができる。また、信号光の
スイッチングを行う熱光学効果光スイッチには、クロス
トークを低減するためのオフセット電力の供給が不要と
なるので、駆動装置を簡単にできるとともに消費電力を
低減することができる。As described above, in the optical space switch of the present invention, an asymmetric MZI switch is arranged as a gate switch at each output port, and the asymmetric MZI switch other than the signal light output port is turned off. Crosstalk can be kept small. Further, the thermo-optical effect optical switch for switching the signal light does not need to be supplied with offset power for reducing crosstalk, so that the driving device can be simplified and power consumption can be reduced.
【００３７】また、駆動装置にはオフセット電力を供給
するためのレーザトリミング抵抗が不要となるので、製
作効率、汎用性、電力制御性に優れた光空間スイッチを
構成することができる。Further, since the driving device does not need a laser trimming resistor for supplying offset power, it is possible to construct an optical space switch excellent in manufacturing efficiency, versatility and power controllability.
【図１】本発明の光空間スイッチの実施例構成を示すブ
ロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an optical space switch of the present invention.
【図２】非対称ＭＺＩスイッチの駆動装置の基本構成を
示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a basic configuration of a drive device for an asymmetric MZI switch.
【図３】非対称ＭＺＩスイッチの駆動装置の実施例構成
を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a drive device for an asymmetric MZI switch.
【図４】図１の実施例の光空間スイッチに対応する駆動
装置の構成例を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a drive device corresponding to the optical space switch of the embodiment of FIG.
【図５】対称ＭＺＩスイッチの基本構成およびスイッチ
ング特性を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a basic configuration and switching characteristics of a symmetrical MZI switch.
【図６】非対称ＭＺＩスイッチの基本構成およびスイッ
チング特性を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a basic configuration and a switching characteristic of an asymmetric MZI switch.
【図７】従来の熱光学効果光スイッチ駆動装置の構成を
示す図。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional thermo-optic effect optical switch driving device.
１ 入力ポート ２ 出力ポート １１ 定電流回路 １２ 制御回路 １３ メモリ １４ Ｄ／Ａ変換器 １５ 加算器 １６ 電圧電流変換回路 ２１ 差動増幅器 ２２ 駆動トランジスタ ３１〜３４ アナログスイッチ ４１ 入力ポート ４２ 出力ポート ４３，４４ ３dBカプラ ４５ 光導波路 ４６ 熱ヒータ ５１ 駆動トランジスタ ５２ レーザトリミング抵抗 1 Input Port 2 Output Port 11 Constant Current Circuit 12 Control Circuit 13 Memory 14 D / A Converter 15 Adder 16 Voltage / Current Conversion Circuit 21 Differential Amplifier 22 Drive Transistors 31-34 Analog Switch 41 Input Port 42 Output Port 43, 44 3 dB coupler 45 optical waveguide 46 thermal heater 51 drive transistor 52 laser trimming resistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｑ 3/52 Ｂ 9566−5Ｇ (72)発明者 奥野 将之 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H04Q 3/52 B 9566-5G (72) Inventor Masayuki Okuno 1-1-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo No. 6 Nippon Telegraph and Telephone Corporation
Claims (2)
配列し、駆動装置から各熱光学効果光スイッチの熱ヒー
タに供給する駆動電力に応じてスイッチングする光空間
スイッチにおいて、 最終段の各熱光学効果光スイッチの出力ポートに、それ
ぞれ非対称マッハツェンダ干渉計構成の熱光学効果光ス
イッチを接続し、駆動電力が供給されたときに入力光が
出力されるクロスポートを出力ポートとして設定するこ
とを特徴とする光空間スイッチ。1. An optical space switch in which a plurality of 2 × 2 thermo-optical effect optical switches are arranged and switching is performed according to drive power supplied from a driving device to a thermal heater of each thermo-optical effect switch Connect a thermo-optic effect optical switch with an asymmetric Mach-Zehnder interferometer configuration to the output port of each thermo-optic effect optical switch, and set a cross port that outputs input light when drive power is supplied as the output port. Optical space switch characterized by.
て、 駆動装置は、 各熱光学効果光スイッチの駆動電力に応じた基準電圧を
発生する基準電圧発生手段と、 前記基準電圧に応じて熱ヒータに定電流を流す定電流回
路とを備えたことを特徴とする光空間スイッチ。2. The optical space switch according to claim 1, wherein the drive device includes a reference voltage generating unit that generates a reference voltage according to the drive power of each thermo-optic effect optical switch, and a heat generator according to the reference voltage. An optical space switch comprising a constant current circuit for supplying a constant current to a heater.
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