JP2011154332A - Optical multiplex/branch circuit and optical switch - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical multiplex branch circuit in which phases given to two arbitrary adjacent output ports in the midway of two routes from a unit optical multiplex brunch circuit serving as an optical branch to the two output ports to output ports is equal. <P>SOLUTION: The two outputs of a primary stage directional coupler 111 are connected to one of inputs of secondary stage directional couplers 131, 132 via connection waveguides 121, 122, respectively. The two outputs of the primary directional coupler 112 are connected to the other input of the secondary stage couplers 131, 132 via connection waveguides 123, 124, respectively. The optical wave input to an input port 11 is branched to the secondary stage directional couplers 131, 132 by the primary stage directional coupler 112. One of the branched optical light waves is branched to output ports 21, 22 by the secondary stage directional coupler 131, and the other is branched to output ports 23, 24 by the secondary directional coupler 132. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光合分岐回路及び光スイッチに関し、より詳細には、光ファイバ通信等において使用される光合分岐回路光及びスイッチに関する。   The present invention relates to an optical coupling / branching circuit and an optical switch, and more particularly to an optical coupling / branching circuit light and a switch used in optical fiber communication or the like.

光ファイバ通信において、平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）を用いた様々な光回路が用いられている。最も基本的な光回路は、２入力２出力の合分岐回路であり、入力された１つの光波を２つに分岐して出力したり、あるいは逆に、入力された２つの光波を１つに合流して出力したりするために使用される。ＰＬＣは、シリコン等の基板上に形成されたシリカ系ガラス光導波路で構成され、伝搬損失が低く、光ファイバとの接続性に優れ、単一の基板上に多数の回路を集積化できるなどの特長がある。   In optical fiber communication, various optical circuits using a planar lightwave circuit (PLC) are used. The most basic optical circuit is a two-input, two-output combining / branching circuit, which branches one input light wave into two for output, or conversely, combines two input light waves into one. Used to merge and output. PLC is composed of silica-based glass optical waveguides formed on a substrate such as silicon, has low propagation loss, excellent connectivity with optical fibers, and can integrate many circuits on a single substrate. There are features.

ＰＬＣ上に、２入力２出力の単位光合分岐回路を多段に接続することによって、多入力多出力の光合分岐回路を作製することができる。単位光合分岐回路としては、方向性結合器または、マルチモード干渉カプラを用いることができる。従来、２入力２出力の方向性結合器４個を多段接続して、４入力４出力の光合分岐回路を構成した例が知られている（非特許文献１参照）。   A multi-input multi-output optical coupling / branching circuit can be fabricated by connecting a multi-stage unit optical coupling / branching circuit having two inputs and two outputs on the PLC. As the unit optical multiplexing / branching circuit, a directional coupler or a multimode interference coupler can be used. 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an example in which four 2-input 2-output directional couplers are connected in multiple stages to constitute a 4-input 4-output optical coupling / branching circuit (see Non-Patent Document 1).

図１は従来の４入力４出力の光合分岐回路の概略図である。図１に示す従来の光合分岐回路１は、ＰＬＣ上に形成され、入力ポート１１〜１４に接続された入力導波路１０１〜１０４と、第１段方向性結合器１１１、１１２と、接続導波路１２１〜１２４と、第２段方向性結合器１３１、１３２、および出力ポート２１〜２４に接続された出力導波路１６１〜１６４により構成される。   FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional 4-input 4-output optical add / drop circuit. 1 includes an input waveguides 101 to 104 formed on a PLC and connected to input ports 11 to 14, first stage directional couplers 111 and 112, and a connection waveguide. 121 to 124, second stage directional couplers 131 and 132, and output waveguides 161 to 164 connected to the output ports 21 to 24.

入力導波路１０１、１０２は第１段方向性結合器１１１の２つの入力に、また、入力導波路１０３、１０４は第１段方向性結合器１１２の２つの入力に接続されている。   The input waveguides 101 and 102 are connected to two inputs of the first stage directional coupler 111, and the input waveguides 103 and 104 are connected to two inputs of the first stage directional coupler 112.

第１段方向性結合器１１１の２つの出力は、それぞれ接続導波路１２１、１２２を介して、第２段方向性結合器１３１、１３２の一方の入力に接続されている。また、第１段方向性結合器１１２の２つの出力は、それぞれ接続導波路１２３、１２４を介して、第２段方向性結合器１３１、１３２の他方の入力に接続されている。   The two outputs of the first stage directional coupler 111 are connected to one input of the second stage directional couplers 131 and 132 via connection waveguides 121 and 122, respectively. The two outputs of the first stage directional coupler 112 are connected to the other inputs of the second stage directional couplers 131 and 132 via connection waveguides 123 and 124, respectively.

入力ポート１１に入力された光波は、第１段方向性結合器１１１によって、第２段方向性結合器１３１、１３２へ分岐される。分岐された光波の一方は、第２段方向性結合器１３１によって出力ポート２１、２２へ、また他方は第２段方向性結合器１３２によって出力ポート２３、２４へ分岐される。従って、方向性結合器の結合率がいずれも５０％である場合には、出力ポート２１〜２４から等パワーの光波が出力されることになる。   The light wave input to the input port 11 is branched to the second stage directional couplers 131 and 132 by the first stage directional coupler 111. One of the branched light waves is branched to the output ports 21 and 22 by the second stage directional coupler 131, and the other is branched to the output ports 23 and 24 by the second stage directional coupler 132. Therefore, when the coupling ratios of the directional couplers are all 50%, light waves of equal power are output from the output ports 21 to 24.

また、光波が入力ポート１２〜１４に入力された場合も、同様に光波は４分岐されて、出力ポート２１〜２４から出力される。   Similarly, when light waves are input to the input ports 12 to 14, the light waves are similarly branched into four and output from the output ports 21 to 24.

上記の光合分岐回路１において、出力ポート２１〜２４のうち任意の隣接する２つの出力ポートに対して、２つの出力ポートへの光分岐を担う方向性結合器から、出力ポートに至る２つの経路の光路長を等しく設計することで、出力ポート２１〜２４から出力される４つの光波が、特定の位相差を有するようにすることができる。ここで、隣接する２つの出力ポートへの光分岐を担う単位光合分岐回路とは、例えば、出力ポート２１と２２に対しては方向性結合器１３１、出力ポート２２と２３に対しては方向性結合器１１１、出力ポート２３と２４に対しては方向性結合器１３２である。   In the optical coupling / branching circuit 1 described above, two paths from a directional coupler responsible for optical branching to two output ports to any two adjacent output ports among the output ports 21 to 24 to the output port By designing the optical path lengths to be equal, the four light waves output from the output ports 21 to 24 can have a specific phase difference. Here, the unit optical coupling / branching circuit responsible for the optical branching to two adjacent output ports is, for example, a directional coupler 131 for the output ports 21 and 22 and a directionality for the output ports 22 and 23. A directional coupler 132 is provided for the coupler 111 and the output ports 23 and 24.

上記の光合分岐回路１の出力ポート２１〜２４に、４個の位相シフタを有する反射型位相変調器２を接続することで、１入力４出力の光スイッチを構成することができる。位相変調器としては、熱光学効果や電気光学効果などによって動作する導波路型の位相変調器を用いることもできるし、もしくは液晶などを利用したバルク型の位相変調器を用いて、集光レンズを用いた空間光学系で光結合することもできる。   By connecting the reflection type phase modulator 2 having four phase shifters to the output ports 21 to 24 of the optical coupling / branching circuit 1, a one-input four-output optical switch can be configured. As the phase modulator, a waveguide-type phase modulator that operates by a thermo-optic effect, an electro-optic effect, or the like can be used, or a condensing lens using a bulk-type phase modulator that uses liquid crystal or the like. It is also possible to optically couple with a spatial optical system using

図２は従来の１入力４出力の光スイッチの概略図である。図２に示す従来の光スイッチにおいて、光合分岐回路１の入力ポート１１に入力された光波は、４分岐されて、かつ特定の位相差をもって各出力ポート２１〜２４から出力される。出力ポート２１〜２４から出力した光波は、それぞれ位相シフタ２１１〜２１４で位相を変調されるとともに、ミラー２２２で反射されて再び出力ポート２１〜２４に戻される。光合分岐回路１の出力ポート２１〜２４に入力された光波は、それぞれ４分岐されて入力ポート１１〜１４に到達する。このとき、各ポートから出力される光波のパワーは４つの光波の位相関係によって決まり、位相シフタ２１１〜２１４で付与される位相差に応じて、光が出力されるポートが定まる。   FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional 1-input 4-output optical switch. In the conventional optical switch shown in FIG. 2, the light wave input to the input port 11 of the optical coupling / branching circuit 1 is branched into four and output from the output ports 21 to 24 with a specific phase difference. Light waves output from the output ports 21 to 24 are modulated in phase by the phase shifters 211 to 214, reflected by the mirror 222, and returned to the output ports 21 to 24 again. The light waves input to the output ports 21 to 24 of the optical coupling / branching circuit 1 are branched into four, respectively, and reach the input ports 11 to 14. At this time, the power of the light wave output from each port is determined by the phase relationship of the four light waves, and the port from which light is output is determined according to the phase difference given by the phase shifters 211 to 214.

さらに、出力ポート２１〜２４と反射型位相変調器２との間に波長合分波器を配置することで、入力ポート１１に入力された波長分割多重信号のうち、任意の波長の光信号の方路を、入力ポート１１〜１４のうち任意のポートに切替えて出力する光スイッチを構成することができる。   Further, by arranging a wavelength multiplexer / demultiplexer between the output ports 21 to 24 and the reflection type phase modulator 2, among the wavelength division multiplexed signals input to the input port 11, an optical signal having an arbitrary wavelength can be obtained. An optical switch that switches the route to any port among the input ports 11 to 14 and outputs the same can be configured.

H. Arai et al., Technical Digest of OECC'96, Paper 19C2-3H. Arai et al., Technical Digest of OECC'96, Paper 19C2-3

しかしながら、図１の従来の光合分岐回路では、隣接する出力ポート２２と２３から出力される２つの光波の位相差を考えた場合、方向性結合器１３１、１３２によって異なる位相が付加されてしまうという問題があった。そのため、図２の従来の光スイッチでは、位相変調器２の各位相シフタ２１２、２１３間の位相を精密に調整するのが困難であるという問題があった。   However, in the conventional optical coupling / branching circuit of FIG. 1, when considering the phase difference between two light waves output from the adjacent output ports 22 and 23, different phases are added by the directional couplers 131 and 132. There was a problem. Therefore, the conventional optical switch of FIG. 2 has a problem that it is difficult to precisely adjust the phase between the phase shifters 212 and 213 of the phase modulator 2.

光合分岐回路１の出力ポート２１〜２４から出力される光波の位相差は、入力ポート１１〜１４から出力ポート２１〜２４に至る各経路の光路長と、経路中に配置された各単位合分岐回路で付加される位相差によって決まる。ここで、単位合分岐回路で付加される位相差とは、分岐された２つの光波間の位相差のことであり、理想的な方向性結合器の場合はπ／２である。   The phase difference of the light wave output from the output ports 21 to 24 of the optical coupling / branching circuit 1 is the optical path length of each path from the input ports 11 to 14 to the output ports 21 to 24 and each unit coupling / branching arranged in the path. It depends on the phase difference added by the circuit. Here, the phase difference added by the unit combining / branching circuit is a phase difference between two branched light waves, and is π / 2 in the case of an ideal directional coupler.

例えば、入力ポート１１に入力された光波は、方向性結合器１１１で２分岐されて、接続導波路１２１と１２２に出力されるが、接続導波路１２２（方向性結合器のクロスポート）に出力される光波は、接続導波路１２１（方向性結合器のスルーポート）に出力される光波に対して、位相がπ／２進んでいる。同様に、方向性結合器１３１で２分岐された光波のうち、出力導波路１６２（クロスポート）に出力される光波は、接続導波路１６１（スルーポート）に出力される光波に対して、位相がπ／２進んでいる。また、方向性結合器１３２で２分岐された光波のうち、出力導波路１６４（クロスポート）に出力される光波は、接続導波路１６３（スルーポート）に出力される光波に対して、位相がπ／２進んでいる。この単位合分岐回路で付加される位相差は、製造誤差等の影響により変動する可能性があり、特にマルチモード干渉カプラの場合には、変動が大きい傾向がある。   For example, the light wave input to the input port 11 is branched into two by the directional coupler 111 and output to the connection waveguides 121 and 122, but is output to the connection waveguide 122 (cross port of the directional coupler). The phase of the light wave to be advanced is π / 2 with respect to the light wave output to the connection waveguide 121 (through port of the directional coupler). Similarly, among the light waves branched into two by the directional coupler 131, the light wave output to the output waveguide 162 (cross port) has a phase relative to the light wave output to the connection waveguide 161 (through port). Is advanced by π / 2. Of the light waves branched into two by the directional coupler 132, the light wave output to the output waveguide 164 (cross port) has a phase relative to the light wave output to the connection waveguide 163 (through port). π / 2 is advanced. The phase difference added by the unit combining / branching circuit may fluctuate due to the influence of manufacturing errors and the like, and particularly in the case of a multimode interference coupler, the fluctuation tends to be large.

出力ポート２２と２３から出力される２つの光波の位相差を考えた場合、出力ポート２２から出力される光波は、方向性結合器１３１のクロスポートを経由しているのに対して、出力ポート２３から出力される光波は、方向性結合器１３２のスルーポートを経由しているので、方向性結合器１３１と１３２とによって付加される位相差が異なることになる。   Considering the phase difference between the two light waves output from the output ports 22 and 23, the light wave output from the output port 22 passes through the cross port of the directional coupler 131, whereas the output port 22 Since the light wave output from 23 passes through the through port of the directional coupler 132, the phase difference added by the directional couplers 131 and 132 is different.

このような位相差は、特に、図２に示す光スイッチにおいて、位相変調器２の位相シフタ２１２、２１３間の位相差を精密に調整しようとしたときに問題となる。   Such a phase difference becomes a problem particularly when an attempt is made to precisely adjust the phase difference between the phase shifters 212 and 213 of the phase modulator 2 in the optical switch shown in FIG.

ここで、位相変調器２の各位相シフタ２１１〜２１４間の位相差の調整方法について説明する。位相シフタ２１１、２１２間の位相差を調整する場合、まず、それ以外の位相シフタを通過し、反射ミラー２２２により反射する光波を遮断する。これは、例えば、反射ミラー２２２の前にスリットを挿入するなどの方法により実施できる。そうしておいて、入力ポート１１から光波を入力し、位相変調器２の位相シフタ２１１、２１２間の位相差を調整しながら、各入力ポート１１〜１４に反射されて出力される光パワーを観測する。   Here, a method of adjusting the phase difference between the phase shifters 211 to 214 of the phase modulator 2 will be described. When adjusting the phase difference between the phase shifters 211 and 212, first, the light wave that passes through the other phase shifters and is reflected by the reflection mirror 222 is blocked. This can be performed by a method of inserting a slit in front of the reflection mirror 222, for example. Then, the light power is input from the input port 11 and the optical power reflected and output from each of the input ports 11 to 14 is adjusted while adjusting the phase difference between the phase shifters 211 and 212 of the phase modulator 2. Observe.

このとき、出力ポート２１、２２への光分岐を担う方向性結合器１３１を分岐点として、マッハ‐ツェンダ干渉計（ＭＺＩ）が構成されるので、位相シフタ２１１、２１２間の位相差を調整すると、ＭＺＩのスルーポートに相当する入力ポート１１、１２からの出力の和と、クロスポートに相当する入力ポート１３、１４からの出力の和とが変化する。入力ポート１３、１４からの出力の和が最大になるときが位相差０に相当し、入力ポート１１、１２からの出力の和が最大になるときが位相差πに相当することから、位相シフタ２１１、２１２間の位相差の設定を決定することができる。   At this time, since the Mach-Zehnder interferometer (MZI) is configured with the directional coupler 131 responsible for optical branching to the output ports 21 and 22 as a branch point, the phase difference between the phase shifters 211 and 212 is adjusted. The sum of the outputs from the input ports 11 and 12 corresponding to the MZI through port and the sum of the outputs from the input ports 13 and 14 corresponding to the cross port change. When the sum of the outputs from the input ports 13 and 14 is maximum, it corresponds to the phase difference 0, and when the sum of the outputs from the input ports 11 and 12 is the maximum, it corresponds to the phase difference π. The setting of the phase difference between 211 and 212 can be determined.

同様に、位相シフタ２１３、２１４間の位相差については、位相シフタ２１１、２１２を通過し、反射ミラー２２２により反射する光波を遮断した後、入力ポート１１から光波を入力し、出力ポート２３、２４への光分岐を担う方向性結合器１３２を分岐点として構成されるＭＺＩのスルーポートに相当する入力ポート１１、１２からの出力の和と、クロスポートに相当する入力ポート１３、１４からの出力の和を観測することによって、位相差の設定を決定することができる。   Similarly, with respect to the phase difference between the phase shifters 213 and 214, after blocking the light wave that passes through the phase shifters 211 and 212 and reflected by the reflection mirror 222, the light wave is input from the input port 11, and the output ports 23 and 24 are output. The sum of the outputs from the input ports 11 and 12 corresponding to the MZI through-ports configured with the directional coupler 132 responsible for optical branching as the branch point and the outputs from the input ports 13 and 14 corresponding to the cross ports The phase difference setting can be determined by observing the sum of.

しかしながら、位相シフタ２１２、２１３間の位相差は、この方法により調整することは困難である。この場合は、位相シフタ２１１、２１４を通過し、反射ミラー２２２により反射する光波を遮断した後、入力ポート１１から光波を入力し、出力ポート２２、２３への光分岐を担う方向性結合器１１１を分岐点として構成されるＭＺＩのスルーポートに相当する入力ポート１１からの出力と、クロスポートに相当する入力ポート１２からの出力を観測することになる。   However, it is difficult to adjust the phase difference between the phase shifters 212 and 213 by this method. In this case, after blocking the light wave that passes through the phase shifters 211 and 214 and is reflected by the reflection mirror 222, the light wave is input from the input port 11, and the directional coupler 111 that performs optical branching to the output ports 22 and 23 is provided. The output from the input port 11 corresponding to the through port of the MZI configured as a branch point and the output from the input port 12 corresponding to the cross port are observed.

しかし、方向性結合器１１１から出力ポート２２、２３に至る経路のうち、出力ポート２２に至る経路は方向性結合器１３１のクロスポートを通過するが、出力ポート２３に至る経路は方向性結合器１３２のスルーポートを通過するので、方向性結合器１３１と１３２とによって付加される位相差が異なることになる。さらに、実際には、その付加される位相差は、製造誤差の影響により変動する可能性があるため、入力ポート１１と１２から出力される光パワーの測定から、位相シフタ２１２、２１３間の位相差を精密に求めることは困難であった。   However, of the paths from the directional coupler 111 to the output ports 22 and 23, the path to the output port 22 passes through the cross port of the directional coupler 131, but the path to the output port 23 is the directional coupler. Since it passes through the through port 132, the phase difference added by the directional couplers 131 and 132 is different. Furthermore, in practice, the added phase difference may fluctuate due to the influence of manufacturing errors, and therefore, the optical power output from the input ports 11 and 12 is measured to determine the position between the phase shifters 212 and 213. It was difficult to accurately obtain the phase difference.

したがって、図２の従来の光スイッチでは、全ての位相シフタ２１１〜２１４間の位相差を精密に調整することが困難であり、その結果、光スイッチの消光比の劣化を招く要因となっていた。   Therefore, in the conventional optical switch of FIG. 2, it is difficult to precisely adjust the phase difference between all the phase shifters 211 to 214, and as a result, the extinction ratio of the optical switch is deteriorated. .

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、任意の隣接する２個の出力ポートに対して、２個の出力ポートへの光分岐を担う単位光合分岐回路から、出力ポートに至る２つの経路において、経路の途中で付加される位相が等しい光合分岐回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to unit optical coupling / branching that performs optical branching to two output ports for any two adjacent output ports. An object of the present invention is to provide an optical add / drop circuit having the same phase added in the middle of the two paths from the circuit to the output port.

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光合分岐回路であって、平面光波回路上に形成されたN個の入力ポートとN個の出力ポートを有する光合分岐回路であって（N：４以上の２のべき乗で表される整数）、N個の前記入力ポートのうち任意の１つに入力された光波を、N個の出力ポートの全てに分岐して出力するために、２入力２出力の単位光合分岐回路が多段に接続して構成されてなり、N個の前記出力ポートのうち任意の隣接する２つの出力ポートに対して、前記隣接する２つの出力ポートへの光分岐を担う単位光合分岐回路から、前記出力ポートに至る２つの経路の光路長が等しく設計され、かつ、前記経路の途中に配置された単位光合分岐回路の入出力位置関係が全て同一であることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is an optical coupling / branching circuit, which is an optical coupling / branching circuit having N input ports and N output ports formed on a planar lightwave circuit. (N: an integer represented by a power of 2 of 4 or more), and a light wave input to any one of the N input ports is branched and output to all N output ports. Therefore, the unit optical multiplexer / branch circuit with two inputs and two outputs is connected in multiple stages, and the two adjacent output ports with respect to any two adjacent output ports among the N output ports. The optical path lengths of the two paths from the unit optical coupling / branching circuit responsible for optical branching to the output port are designed to be equal, and the input / output positional relationships of the unit optical coupling / branching circuits arranged in the middle of the path are all the same It is characterized by being.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光合分岐回路であって、Ｎが２n（ｎ：２以上の整数）であるとすると、２(n-1)個の前記単位光合分岐回路を単位とする光合分岐回路ユニットがｎ段接続されており、前記各光合分岐ユニットの各単位光合分岐回路に接続された同一の前記光合分岐回路ユニットに属する２つの単位光合分岐回路の入出力関係は同じであり、第１段目の前記光合分岐回路ユニットの出力は前記出力ポートに接続され、第ｎ段目の前記光合分岐回路ユニットの入力は入力ポートに接続されていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the optical coupling / branching circuit according to claim 1, wherein N is 2 n (n: an integer of 2 or more), 2 (n-1) unit optical couplings. An optical coupling / branching circuit unit having a branch circuit as a unit is connected in n stages, and two unit optical coupling / branching circuits belonging to the same optical coupling / branching circuit connected to each unit optical coupling / branching circuit of each optical coupling / branching unit The output relationship is the same, the output of the first optical coupler circuit unit is connected to the output port, and the input of the nth optical coupler circuit unit is connected to the input port. And

請求項３に記載された発明は、光スイッチであって、請求項１又は２に記載の光合分岐回路と、前記光合分岐回路のN個の出力ポートに接続されたN個の位相シフタを有する反射型位相変調器と、を備え、前記光合分岐回路のＮ個の入力ポートのうち任意の１つに入力された光波は、前記Ｎ個の出力ポートから出された後、位相が前記反射型位相変換器により調整され、再度前記出力ポートから入力することにより、前記光合分岐回路のN個の入力ポートのうち任意の１つの入力ポートから出力することを特徴とする。   The invention described in claim 3 is an optical switch, and includes the optical coupling / branching circuit according to claim 1 or 2 and N phase shifters connected to N output ports of the optical coupling / branching circuit. A reflection-type phase modulator, and a light wave input to any one of the N input ports of the optical add / drop circuit is output from the N output ports and then the phase thereof is reflected by the reflection-type phase modulator. The signal is adjusted by a phase converter, and is input again from the output port, thereby outputting from any one of the N input ports of the optical coupling / branching circuit.

請求項４に記載された発明は、光スイッチであって、請求項１又は２に記載の光合分岐回路と、前記光合分岐回路のN個の出力ポートの各々に接続された１入力M出力の波長合分波器（M：２以上の整数）と、前記波長合分波器の出力に接続されたM×N個の位相シフタを有する反射型位相変調器とを備え、前記光合分岐回路のN個の入力ポートのうち任意の１つに入力された波長分割多重光信号のうちの任意の波長の光信号は、前記Ｎ個の出力ポートから出力された後、前記波長合分波器により波長毎に分波され、その後、位相が前記反射型位相変調器により調整され、再度前記出力ポートから入力することにより、前記光合分岐回路のN個の入力ポートのうち任意の１つの入力ポートから出力することを特徴とする。   The invention described in claim 4 is an optical switch, wherein the optical coupling / branching circuit according to claim 1 or 2 and one input M output connected to each of the N output ports of the optical coupling / branching circuit. A wavelength multiplexer / demultiplexer (M: integer greater than or equal to 2) and a reflection type phase modulator having M × N phase shifters connected to the output of the wavelength multiplexer / demultiplexer; An optical signal having an arbitrary wavelength among the wavelength division multiplexed optical signals input to any one of the N input ports is output from the N output ports, and is then output by the wavelength multiplexer / demultiplexer. Each wavelength is demultiplexed, and then the phase is adjusted by the reflection-type phase modulator, and input from the output port again, so that an arbitrary one of the N input ports of the optical multiplexing and branching circuit can be used. It is characterized by outputting.

本発明によれば、任意の隣接する２個の出力ポートに対して、２個の出力ポートへの光分岐を担う単位光合分岐回路から、出力ポートに至る２つの経路において、経路の途中で付加される位相が等しい光合分岐回路を提供することができる。   According to the present invention, in any two adjacent output ports, in the two paths from the unit optical coupling / branching circuit responsible for the optical branching to the two output ports to the output port, it is added in the middle of the path. An optical coupling / branching circuit having the same phase can be provided.

このような光合分岐回路と反射型光変調器を用いて構成した光スイッチは、位相シフタ間の位相差を精密に調整することができるので、消光比の高い光スイッチを実現することができる。   Since an optical switch configured using such an optical coupling / branching circuit and a reflective optical modulator can precisely adjust the phase difference between the phase shifters, an optical switch with a high extinction ratio can be realized.

従来の光合分岐回路の概略図である。It is the schematic of the conventional optical coupling / branching circuit. 従来の光スイッチの概略図である。It is the schematic of the conventional optical switch. 本発明に係る４入力４出力の光合分岐回路の概略図である。1 is a schematic diagram of a 4-input 4-output optical add / drop circuit according to the present invention. FIG. 本発明に係る８入力８出力の光スイッチの概略図である。1 is a schematic view of an 8-input 8-output optical switch according to the present invention. FIG. 本発明に係る１入力４出力、波長数Ｍの光スイッチの概略図である1 is a schematic diagram of an optical switch having one input and four outputs and a wavelength of M according to the present invention. FIG.

（第１の実施形態）
図３は本発明に係る４入力４出力の光分岐回路の概略図である。なお、以下の図において、図１と同一の機能を持つものは同一の符号を付するものとする。 (First embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram of a 4-input 4-output optical branch circuit according to the present invention. In the following drawings, components having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

図３に示す光合分岐回路３は、ＰＬＣ上に形成され、入力導波路１０２、１０３が第１段方向性結合器１１１の２つの入力に接続され、また、入力導波路１０１、１０４が第１段方向性結合器１１２の２つの入力に接続されている。   3 is formed on the PLC, input waveguides 102 and 103 are connected to two inputs of the first stage directional coupler 111, and the input waveguides 101 and 104 are the first ones. The two directional couplers 112 are connected to two inputs.

第１段方向性結合器１１１の２つの出力は、それぞれ接続導波路１２１、１２２を介して、第２段方向性結合器１３１、１３２の片方の入力に接続されている。また、第１段方向性結合器１１２の２つの出力は、それぞれ接続導波路１２３、１２４を介して、第２段方向性結合器１３１、１３２の他方の入力に接続されている。   The two outputs of the first stage directional coupler 111 are connected to one input of the second stage directional couplers 131 and 132 via connection waveguides 121 and 122, respectively. The two outputs of the first stage directional coupler 112 are connected to the other inputs of the second stage directional couplers 131 and 132 via connection waveguides 123 and 124, respectively.

入力ポート１１に入力された光波は、第１段方向性結合器１１２によって、第２段方向性結合器１３１、１３２へ分岐される。分岐された光波の一方は、第２段方向性結合器１３１によって出力ポート２１、２２へ、また他方は第２段方向性結合器１３２によって出力ポート２３、２４へ分岐される。方向性結合器の結合率がいずれも５０％である場合には、出力ポート２１〜２４から等パワーの光波が出力されることになる。   The light wave input to the input port 11 is branched to the second stage directional couplers 131 and 132 by the first stage directional coupler 112. One of the branched light waves is branched to the output ports 21 and 22 by the second stage directional coupler 131, and the other is branched to the output ports 23 and 24 by the second stage directional coupler 132. When the coupling ratios of the directional couplers are all 50%, light waves of equal power are output from the output ports 21 to 24.

また、光波が入力ポート１２〜１４に入力された場合も、同様に光波は４分岐されて、出力ポート２１〜２４から出力されることになる。   Similarly, when light waves are input to the input ports 12 to 14, the light waves are similarly branched into four and output from the output ports 21 to 24.

図３の光合分岐回路３において、出力ポート２１〜２４のうち任意の隣接する２つの出力ポートに対して、２つの出力ポートへの光分岐を担う方向性結合器から、出力ポートに至る２つの経路の光路長は等しくなるように設計される。   In the optical coupling / branching circuit 3 in FIG. 3, two adjacent output ports among the output ports 21 to 24 are connected to two output ports from a directional coupler responsible for optical branching to the two output ports. The optical path lengths of the paths are designed to be equal.

ここで、入力ポート１１から入力され、出力ポート２２と２３から出力される２つの光波の位相差を考えた場合、出力ポート２２、２３から出力される光波は、方向性結合器１１２で分岐された後、それぞれ方向性結合器１３１、１３２のスルーポートを経由しているので、方向性結合器１３１と１３２とによって付加される位相差は等しくなる。   Here, when considering the phase difference between the two light waves input from the input port 11 and output from the output ports 22 and 23, the light waves output from the output ports 22 and 23 are branched by the directional coupler 112. After that, the phase differences added by the directional couplers 131 and 132 become equal because they pass through the through ports of the directional couplers 131 and 132, respectively.

（実施例１）
コアとクラッドの比屈折率差Δ＝１．５％のシリカガラス系ＰＬＣを用いて、第１の実施形態に基づく光分岐回路を作製した。出力ポート端面に隣接する２ポートのみを反射するミラーを貼り付けて、入力ポート１１から光波を入力したとき、各入力ポート１１〜１４に反射して出力される光パワーを観測した。入力ポート１１からの出力は、光サーキュレータを介して、入力光と出力光を分離することによって観測した。 Example 1
An optical branching circuit based on the first embodiment was fabricated using a silica glass-based PLC having a relative refractive index difference Δ = 1.5% between the core and the clad. When a mirror that reflects only two ports adjacent to the end face of the output port was attached and a light wave was input from the input port 11, the optical power reflected and output to each of the input ports 11 to 14 was observed. The output from the input port 11 was observed by separating the input light and the output light through an optical circulator.

出力ポート２２と２３からの出力のみを反射したとき、入力ポート１３、１４からの光出力の和は入力光に対して-2dB、入力ポート１１、１２からの光出力の和は-20dBであった。方向性結合器１１２を分岐点として構成されるＭＺＩのクロスポートから光波が出力され、スルーポートへの出力は遮断されていることから、方向性結合器１３１、１３２で付与される位相差は等しく、設計どおりの光回路が実現されていることを確認した。   When only the outputs from the output ports 22 and 23 are reflected, the sum of the optical outputs from the input ports 13 and 14 is -2 dB relative to the input light, and the sum of the optical outputs from the input ports 11 and 12 is -20 dB. It was. Since the light wave is output from the cross port of the MZI configured with the directional coupler 112 as a branch point and the output to the through port is blocked, the phase differences given by the directional couplers 131 and 132 are equal. It was confirmed that the designed optical circuit was realized.

（第２の実施形態）
図４は本発明に係る１入力８出力の光スイッチの概略図である。図４に示す光合分岐回路４は、ＰＬＣ上に形成され、入力導波路１０４、１０５が第１段方向性結合器１１１の２つの入力に、入力導波路１０３、１０６が第１段方向性結合器１１２の２つの入力に、入力導波路１０２、１０７が第１段方向性結合器１１３の２つの入力に、入力導波路１０１、１０８が第１段方向性結合器１１４の２つの入力に、それぞれ接続されている。 (Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic diagram of a 1-input 8-output optical switch according to the present invention. The optical coupling / branching circuit 4 shown in FIG. 4 is formed on the PLC, the input waveguides 104 and 105 are two inputs of the first-stage directional coupler 111, and the input waveguides 103 and 106 are first-stage directional coupling. The input waveguides 102 and 107 are the two inputs of the first stage directional coupler 113, the input waveguides 101 and 108 are the two inputs of the first stage directional coupler 114, Each is connected.

第１段方向性結合器１１１の２つの出力は、それぞれ第２段方向性結合器１３３、１３４の片方の入力に接続され、第１段方向性結合器１１４の２つの出力は、それぞれ第２段方向性結合器１３３、１３４の他方の入力に接続されている。第１段方向性結合器１１２の２つの出力は、それぞれ第２段方向性結合器１３１、１３２の片方の入力に接続され、第１段方向性結合器１１３の２つの出力は、それぞれ第２段方向性結合器１３１、１３２の他方の入力に接続されている。   The two outputs of the first stage directional coupler 111 are connected to one input of the second stage directional couplers 133 and 134, respectively, and the two outputs of the first stage directional coupler 114 are respectively connected to the second output. It is connected to the other input of the stage directional couplers 133, 134. The two outputs of the first stage directional coupler 112 are respectively connected to one input of the second stage directional couplers 131 and 132, and the two outputs of the first stage directional coupler 113 are respectively second It is connected to the other input of the stage directional couplers 131 and 132.

第２段方向性結合器１３１の２つの出力は、それぞれ第３段方向性結合器１５１、１５２の片方の入力に接続され、第２段方向性結合器１３３の２つの出力は、それぞれ第２段方向性結合器１５１、１５２の他方の入力に接続されている。第２段方向性結合器１３２の２つの出力は、それぞれ第３段方向性結合器１５３、１５４の片方の入力に接続され、第２段方向性結合器１３４の２つの出力は、それぞれ第３段方向性結合器１５３、１５４の他方の入力に接続されている。   The two outputs of the second stage directional coupler 131 are respectively connected to one input of the third stage directional couplers 151 and 152, and the two outputs of the second stage directional coupler 133 are respectively connected to the second stage directional coupler 131. The directional couplers 151 and 152 are connected to the other input. The two outputs of the second stage directional coupler 132 are connected to one input of the third stage directional couplers 153 and 154, respectively, and the two outputs of the second stage directional coupler 134 are respectively connected to the third stage. It is connected to the other input of the stage directional couplers 153 and 154.

入力ポート１１に入力された光波は、第１段方向性結合器１１４によって、第２段方向性結合器１３３、１３４へ分岐される。分岐された光波の一方は、第２段方向性結合器１３３によって第３段方向性結合器１５１、１５２へ、また他方は第２段方向性結合器１３４によって第３段方向性結合器１５３、１５４へ分岐される。第３段方向性結合器１５１〜１５４は、それぞれ光波を出力ポート２１と２２、２３と２４、２５と２６、２７と２８へ分岐する。方向性結合器の結合率がいずれも５０％である場合には、出力ポート２１〜２８から等パワーの光波が出力されることになる。   The light wave input to the input port 11 is branched to the second stage directional couplers 133 and 134 by the first stage directional coupler 114. One of the branched light waves is supplied to the third stage directional couplers 151 and 152 by the second stage directional coupler 133, and the other is supplied to the third stage directional coupler 153 by the second stage directional coupler 134. Branch to 154. The third stage directional couplers 151 to 154 branch light waves to output ports 21 and 22, 23 and 24, 25 and 26, and 27 and 28, respectively. When the coupling ratios of the directional couplers are all 50%, light waves of equal power are output from the output ports 21 to 28.

また、光波が入力ポート１２〜１８に入力された場合も、同様に光波は８分岐されて、出力ポート２１〜２８から出力されることになる。   Similarly, when light waves are input to the input ports 12 to 18, the light waves are similarly branched into eight and output from the output ports 21 to 28.

図４の光合分岐回路１において、出力ポート２１〜２８のうち任意の隣接する２つの出力ポートに対して、２つの出力ポートへの光分岐を担う方向性結合器から、出力ポートに至る２つの経路の光路長は等しくなるように設計される。   In the optical coupling / branching circuit 1 of FIG. 4, two adjacent output ports of the output ports 21 to 28 are connected to two output ports from a directional coupler responsible for optical branching to the two output ports. The optical path lengths of the paths are designed to be equal.

ここで、入力ポート１１から入力され、出力ポート２２と２３から出力される２つの光波の位相差を考えた場合、出力ポート２２、２３から出力される光波は、方向性結合器１３３で分岐された後、それぞれ方向性結合器１５１、１５２のスルーポートを経由しているので、方向性結合器１３３から出力ポート２２、２３それぞれまでの２つの経路において、方向性結合器１５１、１５２によって付加される位相差は等しくなる。同様に、出力ポート２６と２７から出力される２つの光波の位相差についても、方向性結合器１３４から出力ポート２６、２７それぞれまでの２つの経路において、方向性結合器１５３、１５４によって付加される位相差は等しくなる。   Here, when considering the phase difference between the two light waves input from the input port 11 and output from the output ports 22 and 23, the light waves output from the output ports 22 and 23 are branched by the directional coupler 133. After that, through the through ports of the directional couplers 151 and 152, respectively, the directional couplers 151 and 152 add in two paths from the directional coupler 133 to the output ports 22 and 23, respectively. The phase differences are equal. Similarly, the phase difference between the two light waves output from the output ports 26 and 27 is added by the directional couplers 153 and 154 in two paths from the directional coupler 134 to the output ports 26 and 27, respectively. The phase differences are equal.

さらに、出力ポート２４と２５から出力される２つの光波の位相差についても、方向性結合器１１４で分岐された後、それぞれ方向性結合器１３３のスルーポートと方向性結合器１５２のクロスポート、方向性結合器１３４のスルーポートと方向性結合器１５３のクロスポートを経由しているので、方向性結合器１１４から出力ポート２４、２５それぞれまでの２つの経路において、各方向性結合器によって付加される位相差は等しくなる。   Further, the phase difference between the two light waves output from the output ports 24 and 25 is also branched by the directional coupler 114, and then the through port of the directional coupler 133 and the cross port of the directional coupler 152, respectively. Since it passes through the through port of the directional coupler 134 and the cross port of the directional coupler 153, it is added by each directional coupler in two paths from the directional coupler 114 to the output ports 24 and 25, respectively. The phase differences to be made are equal.

図４の光合分岐回路４の出力ポート２１〜２８には、８個の位相シフタ２１１〜２１８と反射ミラー２２２を含む反射型位相変調器２２２１が接続されている。   A reflection type phase modulator 2221 including eight phase shifters 211 to 218 and a reflection mirror 222 is connected to the output ports 21 to 28 of the optical coupling / branching circuit 4 of FIG.

光合分岐回路４の入力ポート１１に入力された光波は、８分岐されて、かつ特定の位相差をもって各出力ポート２１〜２８から出力される。出力ポート２１〜２８から出力した光波は、それぞれ位相シフタ２１１〜２１８で位相を変調されるとともに、反射ミラー２２２で反射されて再び出力ポート２１〜２８に戻される。光合分岐回路４の出力ポート２１〜２８に入力された光波は、それぞれ８分岐されて入力ポート１１〜１８に到達する。このとき、各ポートから出力される光波のパワーは８つの光波の位相関係によって決まり、位相シフタ２１１〜２１８で付与される位相差に応じて、本実施形態に係る１入力８出力の光スイッチにおいて光が出力されるポートが定まる。   The light wave input to the input port 11 of the optical coupling / branching circuit 4 is branched into eight and output from the output ports 21 to 28 with a specific phase difference. The light waves output from the output ports 21 to 28 are modulated in phase by the phase shifters 211 to 218, reflected by the reflection mirror 222, and returned to the output ports 21 to 28 again. The light waves input to the output ports 21 to 28 of the optical coupling / branching circuit 4 are branched into 8 respectively and reach the input ports 11 to 18. At this time, the power of the light wave output from each port is determined by the phase relationship of the eight light waves, and in the one-input eight-output optical switch according to the present embodiment, according to the phase difference given by the phase shifters 211 to 218. The port from which light is output is determined.

ここで、位相変調器２の各位相シフタ２１１〜２１８間の位相差は、以下のようにして調整することができる。   Here, the phase difference between the phase shifters 211 to 218 of the phase modulator 2 can be adjusted as follows.

位相シフタ２１１、２１２間の位相差を調整する場合、まず、それ以外の位相シフタを通過し、反射ミラー２２２により反射する光波を遮断する。これは、例えば、反射ミラー２２２の前にスリットを挿入するなどの方法により実施できる。そうしておいて、入力ポート１１から光波を入力し、位相変調器２の位相シフタ２１１、２１２間の位相差を調整しながら、各入力ポート１１〜１８に反射されて出力される光パワーを観測する。このとき、出力ポート２１、２２への光分岐を担う方向性結合器１５１を分岐点として、ＭＺＩが構成されるので、位相シフタ２１１、２１２間の位相差を調整すると、ＭＺＩのスルーポートに相当する入力ポート１１、１４、１５、１８からの出力の和と、クロスポートに相当する入力ポート１２、１３、１６、１７からの出力の和とが変化する。入力ポート１２、１３、１６、１７からの出力の和が最大になるときが位相差０に相当し、入力ポート１１、１４、１５、１８からの出力が最大になるときが位相差πに相当することから、位相シフタ２１１、２１２間の位相差の設定を決定することができる。   When adjusting the phase difference between the phase shifters 211 and 212, first, the light wave that passes through the other phase shifters and is reflected by the reflection mirror 222 is blocked. This can be performed by a method of inserting a slit in front of the reflection mirror 222, for example. Then, light power is input from the input port 11 and the optical power reflected and output from each of the input ports 11 to 18 is adjusted while adjusting the phase difference between the phase shifters 211 and 212 of the phase modulator 2. Observe. At this time, the MZI is configured with the directional coupler 151 that performs optical branching to the output ports 21 and 22 as a branch point. Therefore, if the phase difference between the phase shifters 211 and 212 is adjusted, it corresponds to a through port of the MZI The sum of the outputs from the input ports 11, 14, 15, and 18 and the sum of the outputs from the input ports 12, 13, 16, and 17 corresponding to the cross port change. When the sum of the outputs from the input ports 12, 13, 16, and 17 is maximized, the phase difference is 0, and when the output from the input ports 11, 14, 15, and 18 is maximized, the phase difference is π. Therefore, the setting of the phase difference between the phase shifters 211 and 212 can be determined.

本発明の構成では、隣接する２つの出力ポートへの光分岐を担う方向性結合器を分岐点とするＭＺＩの２つのアームにおいて方向性結合器によって付加される位相差は等しいので、位相シフタ２１１、２１２間の位相差を調整する場合と同様に、全ての隣接する２つの位相シフタ間について、位相差の設定を決定することができる。   In the configuration of the present invention, the phase difference added by the directional coupler is equal in the two arms of the MZI having the directional coupler responsible for optical branching to two adjacent output ports as branch points. , 212, the setting of the phase difference can be determined between all two adjacent phase shifters.

（実施例２）
コアとクラッドの比屈折率差Δ＝１．５％のシリカガラス系ＰＬＣを用いて、第２の実施形態に基づく光スイッチを作製した。第２の実施形態に述べた位相調整方法によって、全ての隣接する２つの位相シフタ間の位相差の設定を求めた。８つの出力ポートにおける消光比を測定した結果、いずれも２５ｄＢ以上であった。 (Example 2)
The optical switch based on 2nd Embodiment was produced using the silica glass type | system | group PLC with the relative refractive index difference (DELTA) = 1.5% of a core and a clad. Setting of the phase difference between all two adjacent phase shifters was obtained by the phase adjustment method described in the second embodiment. As a result of measuring the extinction ratio at the eight output ports, all were 25 dB or more.

本発明は、１入力Ｎ出力の光合分波回路（N：４以上の２のべき乗で表される整数）が可能であるが、Ｎが２n（ｎ：２以上の整数）であるとすると、２(n-1)個の前記単位光合分岐回路を単位とする光合分岐回路ユニットがｎ段接続された構成となる。また、各光合分岐ユニットの各単位光合分岐回路に接続された同一の前記光合分岐回路ユニットに属する２つの単位光合分岐回路の入出力関係は同じになるように構成される。また、第１段目の前記光合分岐回路ユニットの出力は前記出力ポートに接続され、第ｎ段目の前記光合分岐回路ユニットの入力は入力ポートに接続される構成をとる。 In the present invention, a 1-input N-output optical multiplexing / demultiplexing circuit (N: an integer represented by a power of 2 greater than or equal to 4) is possible, but N is assumed to be 2 n (n: an integer greater than or equal to 2). An optical coupling / branching circuit unit having 2 (n-1) unit optical coupling / branching circuits as a unit is connected in n stages. In addition, the input / output relationship of two unit optical coupling / branching circuits belonging to the same optical coupling / branching circuit unit connected to each unit optical coupling / branching circuit of each optical coupling / branching unit is configured to be the same. Further, the output of the first optical coupling / branching circuit unit is connected to the output port, and the input of the nth optical coupling / branching circuit unit is connected to the input port.

（第３の実施形態）
図５は本発明に係る１入力４出力、波長数Ｍの光スイッチの概略図である。 (Third embodiment)
FIG. 5 is a schematic diagram of an optical switch having one input and four outputs and a wavelength of M according to the present invention.

図５に示す光スイッチは、入力された波長多重光を出力導波路１６１〜１６４へ４つに分岐した後、それぞれの光波をＭ波長に分離する波長合分波器４個と、分離された４Ｍの光波を位相変調した後反射する反射型位相変調器２２２１とを有する。光合分岐回路と波長合分波器は同一のＰＬＣ上に形成されており、反射型位相変調器２２２１と集光レンズ２３４を用いた空間光学系で結合される。反射型位相変調器２２２１で位相変調されるとともに反射された４Ｍの光波は、再び波長合分波器１７１〜１７４へ入力されて、再び４つに波長多重された後、光合分岐回路により合分岐されて、入力ポート１１〜１４から出力される。   The optical switch shown in FIG. 5 is split into four wavelength multiplexers / demultiplexers for splitting each optical wave into M wavelengths after branching the input wavelength multiplexed light into four to the output waveguides 161 to 164. And a reflection type phase modulator 2221 that reflects a 4M light wave after phase modulation. The optical multiplexer / demultiplexer and the wavelength multiplexer / demultiplexer are formed on the same PLC, and are coupled by a spatial optical system using a reflection type phase modulator 2221 and a condenser lens 234. The 4M optical wave that has been phase-modulated and reflected by the reflective phase modulator 2221 is input again to the wavelength multiplexer / demultiplexers 171 to 174, and is again wavelength-multiplexed into four, and then multiplexed / divided by the optical multiplexer / demultiplexer And output from the input ports 11-14.

図５に示す光スイッチにおいては、各波長に対して光波の位相を調節することが可能であるから、波長ごとに出力ポートを任意に設定することができる。   In the optical switch shown in FIG. 5, since the phase of the light wave can be adjusted for each wavelength, an output port can be arbitrarily set for each wavelength.

（実施例３）
コアとクラッドの比屈折率差Δ＝１．５％のシリカガラス系ＰＬＣと、反射型液晶光位相変調器を用いて、第３の実施形態に基づく光スイッチ（波長数Ｍ＝４０）を作製した。第２の実施形態に述べた位相調整方法と同様に、全ての隣接する２つの位相シフタ間の位相差の設定を求めた。４つの出力ポートにおける各波長の消光比を測定した結果、いずれも２５ｄＢ以上であった。 (Example 3)
An optical switch (number of wavelengths M = 40) based on the third embodiment is manufactured using a silica glass PLC having a relative refractive index difference Δ = 1.5% between the core and the clad and a reflective liquid crystal optical phase modulator. did. Similar to the phase adjustment method described in the second embodiment, the setting of the phase difference between all two adjacent phase shifters was obtained. As a result of measuring the extinction ratio of each wavelength at the four output ports, all were 25 dB or more.

尚、以上で説明した各実施形態において、入力ポートと出力ポートを逆にして、N入力１出力の光スイッチとして使用することも可能である。   In each of the embodiments described above, the input port and the output port can be reversed and used as an optical switch with N inputs and one output.

１、３、４、５ 光合分岐回路
１１〜１４ 入力ポート
１０１〜１０４ 入力導波路
１１１、１１２ 第１段方向性結合器
１２１〜１２４ 接続導波路
１３１、１３２ 第２段方向性結合器
１６１〜１６４ 出力導波路
２１〜２４ 入力ポート
２１１〜２１４ 位相シフタ
２２２ 反射ミラー
２３４ 集光レンズ
２２２１ 反射型位相変調器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 3, 4, 5 Optical coupling branch circuit 11-14 Input ports 101-104 Input waveguide 111,112 1st stage directional coupler 121-124 Connection waveguide 131,132 2nd stage directional coupler 161-164 Output waveguides 21-24 Input ports 211-214 Phase shifter 222 Reflection mirror 234 Condensing lens 2221 Reflection type phase modulator

Claims (4)

平面光波回路上に形成されたN個の入力ポートとN個の出力ポートを有する光合分岐回路であって（N：４以上の２のべき乗で表される整数）、
N個の前記入力ポートのうち任意の１つに入力された光波を、N個の出力ポートの全てに分岐して出力するために、２入力２出力の単位光合分岐回路が多段に接続して構成されてなり、
N個の前記出力ポートのうち任意の隣接する２つの出力ポートに対して、前記隣接する２つの出力ポートへの光分岐を担う単位光合分岐回路から、前記出力ポートに至る２つの経路の光路長が等しく設計され、かつ、前記経路の途中に配置された単位光合分岐回路の入出力位置関係が全て同一であることを特徴とする光合分岐回路。 An optical combining / branching circuit having N input ports and N output ports formed on a planar lightwave circuit (N: an integer represented by a power of 2 of 4 or more);
In order to branch and output the light wave input to any one of the N input ports to all of the N output ports, a 2-input 2-output unit optical coupling / branching circuit is connected in multiple stages. Made up of,
Optical path lengths of two paths from the unit optical coupling / branching circuit responsible for optical branching to the two adjacent output ports to any two adjacent output ports among the N output ports The optical coupling / branching circuit is designed so that the input / output positional relationships of the unit optical coupling / branching circuits arranged in the middle of the path are all the same. Ｎが２n（ｎ：２以上の整数）であるとすると、２(n-1)個の前記単位光合分岐回路を単位とする光合分岐回路ユニットがｎ段接続されており、
前記各光合分岐ユニットの各単位光合分岐回路に接続された同一の前記光合分岐回路ユニットに属する２つの単位光合分岐回路の入出力関係は同じであり、
第１段目の前記光合分岐回路ユニットの出力は前記出力ポートに接続され、第ｎ段目の前記光合分岐回路ユニットの入力は入力ポートに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光合分岐回路。 If N is 2 n (n is an integer of 2 or more), n stages of optical coupling / branching circuit units each having 2 (n−1) unit optical coupling / branching circuits are connected,
The input / output relationship of two unit optical coupling / branching circuits belonging to the same optical coupling / branching circuit unit connected to each unit optical coupling / branching circuit of each optical coupling / branching unit is the same,
2. The output of the first stage optical coupling / branching circuit unit is connected to the output port, and the input of the nth stage optical coupling / branching circuit unit is connected to an input port. Optical coupling branch circuit. 請求項１又は２に記載の光合分岐回路と、
前記光合分岐回路のN個の出力ポートに接続されたN個の位相シフタを有する反射型位相変調器と、
を備え、前記光合分岐回路のＮ個の入力ポートのうち任意の１つに入力された光波は、前記Ｎ個の出力ポートから出された後、位相が前記反射型位相変換器により調整され、再度前記出力ポートから入力することにより、前記光合分岐回路のN個の入力ポートのうち任意の１つの入力ポートから出力することを特徴とする光スイッチ。 An optical coupling / branching circuit according to claim 1 or 2,
A reflective phase modulator having N phase shifters connected to N output ports of the optical combining and branching circuit;
A light wave input to any one of the N input ports of the optical add / drop circuit is output from the N output ports, and then the phase is adjusted by the reflective phase converter, An optical switch characterized by being output from any one of the N input ports of the optical add / drop circuit by inputting again from the output port. 請求項１又は２に記載の光合分岐回路と、
前記光合分岐回路のN個の出力ポートの各々に接続された１入力M出力の波長合分波器（M：２以上の整数）と、
前記波長合分波器の出力に接続されたM×N個の位相シフタを有する反射型位相変調器と
を備え、前記光合分岐回路のN個の入力ポートのうち任意の１つに入力された波長分割多重光信号のうちの任意の波長の光信号は、前記Ｎ個の出力ポートから出力された後、前記波長合分波器により波長毎に分波され、その後、位相が前記反射型位相変調器により調整され、再度前記出力ポートから入力することにより、前記光合分岐回路のN個の入力ポートのうち任意の１つの入力ポートから出力することを特徴とする光スイッチ。 An optical coupling / branching circuit according to claim 1 or 2,
A 1-input M-output wavelength multiplexer / demultiplexer (M: an integer greater than or equal to 2) connected to each of the N output ports of the optical multiplexing and branching circuit;
A reflection type phase modulator having M × N phase shifters connected to the output of the wavelength multiplexer / demultiplexer, and input to any one of the N input ports of the optical multiplexing / branching circuit An optical signal having an arbitrary wavelength among the wavelength division multiplexed optical signals is output from the N output ports, and then is demultiplexed for each wavelength by the wavelength multiplexer / demultiplexer, and then the phase is the reflection type phase. An optical switch which is adjusted by a modulator and is output from any one of the N input ports of the optical combining / branching circuit by being input again from the output port.
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