JP2011154332A - Optical multiplex/branch circuit and optical switch - Google Patents
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Abstract
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
(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
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
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
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
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
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
(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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Claims (4)
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.
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.
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.
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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