JP4960294B2 - Wavelength selective switch - Google Patents
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Description
本発明は光通信システムに応用可能な、波長選択スイッチに関する。 The present invention relates to a wavelength selective switch applicable to an optical communication system.
光通信の大容量化が進展し、伝送容量が波長分割多重(WDM(Wavelength Division Multiplexing))方式により増大する一方で、ノードにおける経路切換機能のスループットの増大が強く求められている。従来はその経路切換は、伝送されてきた光信号を電気信号に変換した後に、電気スイッチにより行う方法が主流であったが、高速で広帯域であるという光信号の特徴を生かして、光スイッチ等を用いて光信号のまま、アド・ドロップ等を行う、ROADMシステムが導入されている。具体的には、ネットワークをリング型として各ノードで光信号のアド・ドロップを行うとともに、その必要がないものは光信号のまま通過させるため、ノード装置が小型で低消費電力化するという利点がある。それらROADM(reconfigurable optical add/drop multiplexer)システムの将来的な展開に必要なデバイスとして、波長選択スイッチ(Wavelength selective switch:WSS)モジュールが求められている。 While an increase in capacity of optical communication has progressed and transmission capacity has been increased by a wavelength division multiplexing (WDM) method, an increase in throughput of a path switching function in a node is strongly demanded. In the past, the path switching was mainly performed by an electrical switch after converting the transmitted optical signal to an electrical signal. However, taking advantage of the characteristics of the optical signal such as high speed and wide bandwidth, an optical switch, etc. A ROADM system that performs add / drop and the like using an optical signal as it is is introduced. Specifically, an optical signal is added / dropped at each node using a ring type network, and those that do not need to pass through the optical signal as it is, so that the node device is small and has low power consumption. is there. A wavelength selective switch (WSS) module is required as a device necessary for future development of these reconfigurable optical add / drop multiplexer (ROADM) systems.
従来、バルク回折格子と液晶装置を用いたWSSが知られている(例えば、特許文献1参照)。図1及び2は、そのようなバルク回折格子と液晶装置を用いたWSSの構成を示す図である。図1はWSSの斜視図であり、図2はWSSの断面図である。入出力光ファイバアレイ101〜110からの光は、球面鏡112で反されコリメートされて、回折格子114へ入射する。回折格子114へ入射した光は、波長に応じた出射角度で反射され、レンズ113及び球面鏡112を介して反射型の液晶装置115へ入射する。液晶装置115は回折格子として機能して、液晶装置115へ入射した光の反射後の進行方向を変化させる。液晶装置115により反射された光は、球面鏡112、レンズ113及び回折格子114を介して、入出力光ファイバアレイ101〜110へ戻る。したがって、液晶装置115による回折効果を制御することにより、光を所望の入出力光ファイバアレイへ入射することができるWSSとして機能する。
Conventionally, WSS using a bulk diffraction grating and a liquid crystal device is known (see, for example, Patent Document 1). 1 and 2 are diagrams showing the configuration of a WSS using such a bulk diffraction grating and a liquid crystal device. FIG. 1 is a perspective view of the WSS, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the WSS. Light from the input / output
しかしながら、図1,2に示す従来の波長選択スイッチ(WSS)では、入出力光ファイバアレイを精度よく3次元的にレイアウトすることが困難であるという問題があった。 However, the conventional wavelength selective switch (WSS) shown in FIGS. 1 and 2 has a problem that it is difficult to accurately lay out the input / output optical fiber array in a three-dimensional manner.
また、図1,2に示す従来のWSSの方路数は、最大でも1×9(1入力9出力。以下同様。)程度に制限されるという問題があった。これは、後述するように反射型の液晶装置による偏向角が小さな有限の値しか取れないこと、および、入出力光ファイバアレイにおける光ファイバ同士の間隔が最小でも125μm程度までしか狭めることができないことに起因する。 In addition, there is a problem that the number of routes of the conventional WSS shown in FIGS. 1 and 2 is limited to about 1 × 9 (1 input 9 output, the same applies hereinafter). This is because, as will be described later, only a finite value with a small deflection angle by the reflective liquid crystal device can be obtained, and the distance between the optical fibers in the input / output optical fiber array can only be reduced to about 125 μm at the minimum. caused by.
つまり、図1,2に示す従来のWSSでは、反射型の液晶装置の画素(本明細書において液晶セルまたはピクセルともいう。)で構成される位相格子について、スイッチ軸方向(入出力光ファイバ101〜110のアレイ方向)の位相格子あたりの画素分割数(光が入射する画素数)を増やし偏向角度の画素分割数依存性を線形に見せることで、入出力光ファイバアレイを精度よく3次元的にレイアウトし易くする必要がある。このため、位相格子ピッチが広くなるため大きな偏向角を取ることができない。図3は、位相格子あたり格子ピッチの長さと偏向角度との関係を示す図である。図1,2に示す従来のWSSでは、例えば、偏向角度の画素分割数依存性が線形となるように、格子ピッチの長さが150μm以上となるように位相格子を構成する必要がある。図3に示すように偏向角度の画素分割数依存性が線形となる領域では、偏向角が小さい。 In other words, in the conventional WSS shown in FIGS. 1 and 2, the phase grating formed of the pixels of the reflective liquid crystal device (also referred to as a liquid crystal cell or a pixel in this specification) is in the switch axis direction (input / output optical fiber 101). By increasing the number of pixel divisions (number of pixels on which light is incident) per phase grating (to the array direction of ~ 110) and making the dependency of the deflection angle on the number of pixel divisions linear, the input / output optical fiber array can be accurately three-dimensionally It is necessary to facilitate layout. For this reason, since the phase grating pitch becomes wide, a large deflection angle cannot be obtained. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the length of the grating pitch per phase grating and the deflection angle. In the conventional WSS shown in FIGS. 1 and 2, for example, it is necessary to configure the phase grating so that the grating pitch length is 150 μm or more so that the dependency of the deflection angle on the number of divided pixels is linear. As shown in FIG. 3, the deflection angle is small in the region where the dependency of the deflection angle on the number of divided pixels is linear.
さらに、反射型の液晶装置による偏向角が小さく有限であるため、入出力光ファイバアレイの出力の数を増大させるためには、入出力光ファイバアレイと反射型の液晶装置との間の光学長を長くする必要があり、WSSのデバイスサイズが非常に大きくなる。 Further, since the deflection angle of the reflective liquid crystal device is small and finite, the optical length between the input / output optical fiber array and the reflective liquid crystal device is increased in order to increase the number of outputs of the input / output optical fiber array. Need to be lengthened, and the device size of WSS becomes very large.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、入出力光ファイバアレイを精度よく3次元的にレイアウトする困難性を伴わない波長選択スイッチを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a wavelength selective switch that does not involve the difficulty of laying out an input / output optical fiber array in a three-dimensional manner with high accuracy. is there.
また、本願発明は、従来のバルク回折格子と液晶装置を用いた波長選択スイッチに比べ、出力方路数の多い波長選択スイッチを提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a wavelength selective switch having a larger number of output paths than a conventional wavelength selective switch using a bulk diffraction grating and a liquid crystal device.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、波長選択スイッチであって、少なくとも1つの入力導波路、少なくとも1つの出力導波路、前記入力導波路および出力導波路に接続されたスラブ導波路および前記スラブ導波路に接続されたアレイ導波路からなるアレイ導波路格子を含む光導波路基板と、前記アレイ導波路から出射した波長多重光信号を波長分離する分光手段と、集光レンズと、前記集光レンズにより集光された前記波長分離された光信号に独立に位相シフトを与え、当該位相シフトが与えられた光信号が前記集光レンズおよび前記分光手段を介して前記アレイ導波路に再結合するように反射する光偏向手段とを備え、前記スラブ導波路<214>は前記入力導波路から入力された波長多重光信号を分配して前記アレイ導波路に結合し、前記アレイ導波路は導波路長差が0の複数の導波路列であり、前記分光手段は、前記光導波路基板の前記アレイ導波路から出射する波長多重信号の出射方向を含みかつ面かつ前記光導波路基板に垂直な面内で当該波長多重信号を波長分離することを特徴とする。
In order to achieve such an object, the present invention provides a wavelength selective switch according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の波長選択スイッチであって、前記アレイ導波路は、前記スラブ導波路側の間隔が前記分光手段側の間隔よりも小さいことを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の波長選択スイッチであって、前記光偏向手段は、各々が入射した光信号に位相シフトを与えることができる2次元に配列された素子を備え、少なくとも3つの前記素子が、前記光偏向手段が偏向する方向に周期構造を有する位相格子を構成することを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the wavelength selective switch according to the first aspect, wherein the optical deflection unit includes two-dimensionally arranged elements that can give a phase shift to an incident optical signal. And at least three of the elements constitute a phase grating having a periodic structure in a direction in which the light deflecting means deflects.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の波長選択スイッチであって、前記光偏向手段に入射する光信号のビームサイズは、前記周期構造の周期よりも大きいことを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the wavelength selective switch according to the third aspect, wherein a beam size of an optical signal incident on the optical deflecting unit is larger than a period of the periodic structure.
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の波長選択スイッチであって、前記光導波路基板と前記分光手段との間に、前記アレイ導波路から出射した前記波長多重光信号を偏波分離する偏波分離手段と、前記偏波分離された2つの波長多重光信号のビームサイズを変換するビームサイズ変換手段とをさらに備えたことを特徴とする。
The invention according to
以上説明したように、本発明によれば、入出力導波路の構成が容易で、出力方路数の多い波長選択スイッチを提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a wavelength selective switch having a simple input / output waveguide configuration and a large number of output paths.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図4ないし6は、本発明の一実施形態にかかる波長選択スイッチ(WSS)の構成を示す図である。図4ないし6では本実施形態のWSS200が備える光導波路基板210における信号光の入出射端面と水平かつ光導波路基板210に垂直な方向をX、光導波路基板210に垂直な方向をYとし、光導波路基板210における光波の進行方向すなわち光軸をZとする。図4はY軸方向から観たX−Z平面の平面図、図5はX軸方向から観た側面図、図6はZ軸方向から観た側面図である。
4 to 6 are diagrams showing a configuration of a wavelength selective switch (WSS) according to an embodiment of the present invention. 4 to 6, X is a direction perpendicular to the
本実施例のWSS200は、光導波路基板210と、シリンドリカルレンズ220と、偏波分離部230と、ビームサイズ変換部240と、分光部250と、集光レンズ260と、光偏向部270とを備える。
The WSS 200 of this embodiment includes an
光導波路基板210上には、入出力導波路212と、入出力導波路212に接続されたスラブ導波路214と、スラブ導波路214に接続されたアレイ導波路216とが作製されている。
On the
本実施形態において、入出力導波路212は、合計で21本あり、中心にある導波路を入力ポートInとし、入力ポートInの両側に作製された導波路を入力ポートInに近い順に出力ポート#1,2,・・・,10および#−1,−2,・・・,−10と呼ぶ。
In this embodiment, there are a total of 21 input /
スラブ導波路214は、入力導波路212の入力ポートInから入力された光を分配してアレイ導波路216に結合するように作用する。また、スラブ導波路214は、アレイ導波路216から入力された光を、各アレイ導波路を伝搬する光波間の位相関係に応じて、入出力導波路の出力ポート#1,2,・・・,10,−1,−2,・・・,−10のいずれかに結合するように作用する。
The
アレイ導波路216は、光路長差が0の複数の導波路の列である。アレイ導波路216は、スラブ導波路214からの光をシリンドルカルレンズ220へ入射し、シリンドリカルレンズ220からの光をスラブ導波路214へ結合する。
The
シリンドリカルレンズ220は、アレイ導波路216から出射された光を、Y軸方向に拡がることなく、ビームサイズ変換部240へ入射するように作用する。
The
偏波分離部230は、シリンドリカルレンズ220から入射した光を直交する2つの偏波成分(水平成分、垂直成分)に分離する。偏波分離部230は、偏波分離した2つの光をそれぞれY軸方向における異なる部分から出射する。偏波分離部230から出射した光はビームサイズ変換部240へ入射する。図7を参照して偏光分離手段230の構成例とその原理を説明する。図7は、偏光分離部を構成する偏波ビームディスプレーサの概略構成を示す。偏波ビームディスプレーサは、複屈折結晶により作製することができ(例えば、非特許文献1参照)、複屈折結晶(偏波分離結晶)232と、1/2波長板234とを備える。偏波ビームディスプレーサの複屈折結晶232に入射された光は、水平方向の偏光成分が複屈折結晶232の出力端面の上部に、垂直方向の偏光成分が複屈折結晶232の出力端面の下部にそれぞれ出射される。ここで図7のように1/2波長板234を、光軸に垂直な面内で、主軸が水平方向から45度の方向になるように設けると、複屈折結晶232から出射された垂直方向の偏光成分は水平方向の偏光成分に変換されて出力される。したがって偏波ビームディスプレーサに入射した光は全て水平方向の成分の平行光として出力される。この隣接した2つのビームの挙動は全く同一のため、以下の説明や図面では省略する。
The
ビームサイズ変換部240は、偏波分離部230から入射した光をY軸方向へ広げるように作用する。本実施形態は、2つのシリンドリカルレンズ242および244を、X軸を含む面に平行に配置してビームサイズ変換部240を構成する例を示す。
The
分光部250は、ビームサイズ変換部240から入射する光を回折させ、波長分離されるように作用する。本実施形態は、透過型のバルク回折格子252を用いて分光部250を構成する例を示す。分光部250による回折の結果、波長分離された各光が、光偏向部270の対応する位相格子上に干渉縞を形成する。
The
集光レンズ260は分光部250を透過した光を光偏向部270に集光するように作用する。本実施形態は、集光レンズ260としてシリンドリカルレンズを用いる例を示す。
The condensing
光偏向部270は、波長分離された各光信号にそれぞれ対応する位相格子により、入射光を偏向しつつ反射し、集光レンズ260を介してバルク回折格子252へ結合する位相制御素子を備える。光偏向部270は本実施形態では、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)と呼ばれる空間位相変調器を用いて構成することができる。LCOSは、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)の表面に液晶素子(ピクセル)を配列した反射型のデバイスである。液晶素子は、位相制御素子として入射した光信号に位相差を与え、位相格子を構成し、光路を反転するように作用する。
The
図8は、本実施形態における光偏向部270における光の入射面の概略を示す図である。図示のように、光偏向部270における光の入射面(X−Z平面)には複数のピクセルが格子上に配列されている。各ピクセルは独立して制御することが可能であり、各ピクセルにおいて光に付与する位相量を制御することができる。分光部250において波長分離された各光信号は、集光レンズ270によって、Z軸上の対応するピクセルにそれぞれ集光される。つまり、入出力導波路212のポートInから入射した光は、光偏向部270においてZ軸方向に波長分離される。
FIG. 8 is a diagram illustrating an outline of a light incident surface in the
図9は光偏向部270のZ軸方向のあるピクセルの配列によって、ある波長λの光に位相シフトを付与する様子を示す図である。図9において、1つ位相格子のピッチをd、各ピクセルの一辺の長さをp(例えば、15μm)とすると、d=n×p(n≧3の整数:1つ位相格子を構成するピクセル数)である。この場合、位相格子における光の偏向角θdはsinθd=λ/dで表すことができる。図3を参照して上述したように、位相格子のピッチdが大きくなると(すなわちnが大きくなると)偏向角度の画素分割数依存性が線形となるが、偏向角が小さくなる。反対に、位相格子のピッチdが小さくなると偏向角度は大きくなるが、偏向角度の画素分割数依存性が非線形となる。この場合、入出力導波路212の間隔が非線形となりレイアウトに困難性が生じるが、本実施形態のように入出力導波路212を光導波路基板210上に作製することで、レイアウトの困難性を克服することができる。これは、光導波路はフォトリソグラフィによりそのパターンを柔軟にレイアウトすることが可能であるからである。本実施形態では、偏向角度の画素分割数依存性が非線形となるような少ない数のピクセルで位相格子を構成することで、より多くの出力ポートへのスイッチングを可能にする。
FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which a phase shift is given to light having a certain wavelength λ by the arrangement of certain pixels in the Z-axis direction of the
ここで、ある波長の光が入射する位相格子を構成する各ピクセル(すなわち、X軸方向に配列されたピクセル)の位相設定について、隣り合うピクセルに設定される位相設定量の差をε(図9)とすると、所望の偏向角θdと位相設定量差εとの関係は、各種レンズ、光導波路基板210の配置などを考慮して、既知の計算式を用いて予め算出しておくことが可能である(非特許文献1参照)。図9では、3つのピクセルが、光偏向部270が光を偏向する方向に周期構造を有する位相格子を構成する場合を例示しているが、図13に例示するように3つ以上のピクセルで周期構造を有する位相格子を構成してもよい。
Here, with respect to the phase setting of each pixel constituting the phase grating on which light of a certain wavelength is incident (that is, pixels arranged in the X-axis direction), the difference between the phase setting amounts set in adjacent pixels is expressed as ε (FIG. 9), the relationship between the desired deflection angle θd and the phase set amount difference ε may be calculated in advance using a known calculation formula in consideration of various lenses, the arrangement of the
上記構成のWSS200において、複数の波長の光信号が多重されたWDM光信号がポートInから入射すると、WDM光信号はスラブ導波路214を導波して複数のWDM光信号に分配され、各々がアレイ導波路216を構成する導波路に結合される。
In the
アレイ導波路216から出射されたWDM光信号は、シリンドリカルレンズ220を介してコリメート光に変換された後、偏波分離部230へ入射して水平偏波成分と垂直偏波成分に分離された後、同一の偏波成分の2つのWDM光信号として出力される。
After the WDM optical signal emitted from the arrayed
偏波分離部230から出射された2つのWDM光信号は各々、分光部250において波長分離される。
The two WDM optical signals emitted from the
分光部250において波長分離された各光信号は集光レンズ260により光偏向部270の対応する位相格子に集光する。図5においてZ軸が波長軸となるように光信号は位相格子に入射する。偏波分離部230から分光部250へ入射した2つのWDM光信号から波長分離された同一波長の光信号は、同一の位相格子に集光する。
Each optical signal subjected to wavelength separation in the
光偏向部270の各位相格子において、光信号は波長毎に独立に偏向されて、焦点レンズ260を介して分光部250へ入射するように反射される。各光信号の偏向角は、位相格子の周期および位相シフト量に応じて決まる。換言すると、各WDM信号に対応する位相格子の周期および位相シフト量を制御することで、偏向角を制御することができる。
In each phase grating of the
分光部250へ再び入射した各波長の光信号は合波され、再びビームサイズ変換部240、偏波分離部230およびシリンドリカルレンズ220を介してアレイ導波路216へ結合される。
The optical signals of the respective wavelengths incident again on the
アレイ導波路216を導波した光信号は、スラブ導波路214を導波して出力ポート#1,2,・・・,10,−1,−2,・・・,−10に対応する入出力導波路のいずれかに結合さる。光信号が出力される出力ポートは、分光部250の位相格子において付与する偏向角を制御することで、任意に設定することができる。
The optical signals guided through the arrayed
図10は本実施形態の光選択スイッチ(WSS)における光学系を説明するための図である。図10は、図4ないし6に示した上記実施形態のWSS200に対応するものであるが、図10において、光導波路基板210および光偏向部270を除く他の要素は、説明を簡単にするために省略している。また、図10において、上記実施形態のWSS200の光導波路基板210に含まれるスラブ導波路214は機能的に等価である焦点距離fのレンズ214’として記載し、偏向部207を空間光変調器として記載している。図10において、S0は入出力導波路212の端面(図4ないし6におけるスラブ導波路214と接続面に相当)、S12はスラブレンズの主面、S3はアレイ導波路216のスラブ導波路214側の端面、S4はアレイ導波路216のシリンドリカルレンズ220側の端面(光導波路基板210の端面)を示している。
FIG. 10 is a diagram for explaining an optical system in the optical selection switch (WSS) of the present embodiment. FIG. 10 corresponds to the
入力導波路212の中心に位置し入力ポートInに対応する導波路はZ軸に平行に作製されている。レンズ214’は、入力ポートInから入射した光の光軸すなわち主光線がレンズ214’の中心を通るように配置されている。
A waveguide located at the center of the
同様に、アレイ導波路216は、入力ポートInから入射した光の光軸とアレイ導波路216の中心が重なるように配置されている。また、WSSの方路数(入出力導波路212の数)を増大高集積化するために、アレイ導波路216の面S3における間隔d3は、面S4における間隔d4よりも狭く構成されている。
Similarly, the arrayed
入力導波路212の中心に位置する入力ポートInから入力した光はレンズ214’を透過して平行光となりアレイ導波路216に結合される。入射光の光軸は面S3に垂直である。入射光はアレイ導波路216を導波して面S4側の端面から出射する。
The light input from the input port In located at the center of the
アレイ導波路216から出射した入射光は、空間光変調器207の光入射面に対して垂直に入射し位相シフトが付与され、位相シフトに応じた偏向角(αSLM)で反射される。空間光変調器207で偏向され反射された光は、面S4の端面から再びアレイ導波路216へ入射する。このときの反射光は、入射角α4(=αSLM)でアレイ導波路216へ入射する。
Incident light emitted from the arrayed
アレイ導波路216を導波した反射光は、面S3の端面から出射するが、α3の角度に回折する。図12は、アレイ導波路216における回折角の概念を示す図である。図12に示すように、入射角α4は出射角α3に変換される。このときの反射光の出射角は、α3=arcsin(d4/d3×sinα4)で表される。
The reflected light guided through the arrayed
アレイ導波路216から出射した反射光はレンズ214’に入射して屈折して出射する。このときの反射光の出射角をα12とすると、α12=α4−1/f×h12で表される(h12はレンズ214’の面S12における入射光の入射位置と反射光の出射位置との間の距離)。
The reflected light emitted from the arrayed
レンズ214’から出射した反射光は、入出力導波路212のいずれかに結合される。このとき、結合損失をできるだけ小さくするために、出力ポートに対応する入出力導波路212は、Z軸に対して角度α12だけ傾斜して作製することが望ましい。上記の関係を簡潔に記せば、図12中の式に要約される。
The reflected light emitted from the
図11は、本実施形態における入出力導波路の間隔および傾斜角度を示す図である。出力ポートの間隔および傾斜角は入力ポートからの距離に応じて非線形に大きくなる。 FIG. 11 is a diagram showing the interval and the inclination angle of the input / output waveguides in the present embodiment. The interval and the inclination angle of the output port increase nonlinearly according to the distance from the input port.
図13は、光偏向部270における位相格子を構成するピクセルと、位相格子に入射する光のビームサイズのX軸(スイッチ軸)に関する関係を説明する図である。図13に示すようにビームサイズw(ビームの直径は2w)に対して、ピクセルの一辺の長さpがw>dを満たすように、すなわち光が連続する3つ以上のピクセルに渡って入射するように光学系を構成する。このように設定することで位相格子による回折損失を低減することができる。例えば、スラブ導波路214すなわちレンズ214’の焦点距離を調整してX軸方向への光の広がり幅を調整することで、光偏向部270の位相格子に入射する光のビームサイズを調整することができる。
FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the pixels constituting the phase grating in the
本実施形態では、分光部250によって回折された光は、光偏向部270の波長軸(Z軸)方向に波長分離される。したがって、図15に示すように、位相格子に入射する光のビームが細いほど、隣接する異なる波長の光間のクロストークを低減することができる。図15においてw(GRID)は、1つのWDM信号が占める光偏向部270のZ軸すなわち分光軸方向の幅であり、w(BEAM)は入射する単色光のビームの幅である。図15に示すようにw(BEAM)<w(GRID)とすることで隣接する波長間のクロストークを低減できる。十分な低クロストーク、また広い透過帯域幅を得るためには、w(GRID)はw(BEAM)の数倍程度以上とすることが好ましい。また、図15では、w(GRID)の幅に相当する光偏向部の幅は1画素で示されているが複数の画素を用いてw(GRID)に充当してもよい。
In the present embodiment, the light diffracted by the
上述のように、w(BEAM)はw(GRID)に比べて、小さく設定するのが好ましい。ところで、w(BEAM)は集光レンズ260の光導波路基板210側のビームサイズを反比例する関係にある。すなわち、小さなw(BEAM)を得るためには、このビームサイズを大きくするのがよい。
As described above, w (BEAM) is preferably set smaller than w (GRID). By the way, w (BEAM) is in an inversely proportional relationship with the beam size of the
図14は、ビームサイズ変換部240の変形例を示す図である。図14に示すように、ビームサイズ変換部240を2つのアナモルフィックプリズム246および248を用いて構成した場合、ビームサイズ変換部240を2つのシリンドリカルレンズ242および244を用いて構成した場合に比べて、短い光学長で集光レンズ260の前段においてZ軸方向への光の広がり幅を大きくすることができ、光偏向部207の位相格子に入射する光のビームを細くすることができる。
FIG. 14 is a diagram illustrating a modification of the beam
また、図14に示すように、偏波分離部230を構成する1/2波長板234をビームサイズ変換部240と回折格子252との間に配置してもよい。
Further, as shown in FIG. 14, a half-
以上説明したように、本実施形態によれば、入出力光ファイバアレイの代わりに導波路を用いることで、入出力ポート間の距離を狭めることができ、図1,2に示した波長選択スイッチと同じ光路長で、より多ポートの波長選択スイッチを構成できる。導波路により入力光学系を作りこむことで、フォトリソグラフィの精度で決定され、非常に精密なアライメントが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, the distance between the input / output ports can be reduced by using the waveguide instead of the input / output optical fiber array, and the wavelength selective switch shown in FIGS. A multi-port wavelength selective switch can be configured with the same optical path length. By creating an input optical system with a waveguide, it is determined by the accuracy of photolithography, and very precise alignment becomes possible.
さらに、アレイ導波路格子の入出力導波路側と自由空間側でのアレイ導波路ピッチを異なる値に設定することができるため、光偏向手段による出力光の偏向角をエンハンスすることができ、全光路長の短尺化が可能になる。 Furthermore, since the array waveguide pitch on the input / output waveguide side and the free space side of the arrayed waveguide grating can be set to different values, the deflection angle of the output light by the optical deflecting means can be enhanced. The optical path length can be shortened.
なお、本実施形態では、光偏向部270としてLCOSを用いる構成を例示したが、光偏向部270はLCOSに限るものではなく、MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)によるものや、ピエゾ、電気光学結晶などによる位相制御素子を用いても同様の効果を得ることが可能である。
In the present embodiment, the configuration using LCOS as the
200 波長選択スイッチ
210 光導波路回路
212 入出力導波路
214 スラブ導波路
216 アレイ導波路
220 シリンドリカルレンズ
230 偏波分離部
232 偏波分離結晶
234 1/2波長板
240 ビームサイズ変換部
242,244 シリンドリカルレンズ
246,248 アナモルフィックプリズム
250 分光部
252 バルク回折格子
260 集光レンズ
270 光偏向部,LCOS
272 ピクセル
DESCRIPTION OF
272 pixels
Claims (5)
前記アレイ導波路から出射した波長多重光信号を波長分離する分光手段と、
集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された前記波長分離された光信号に独立に位相シフトを与え、当該位相シフトが与えられた光信号が前記集光レンズおよび前記分光手段を介して前記アレイ導波路に再結合するように反射する光偏向手段と
を備え、
前記スラブ導波路は前記入力導波路から入力された波長多重光信号を分配して前記アレイ導波路に結合し、
前記アレイ導波路は導波路長差が0の複数の導波路列であり、
前記分光手段は、前記光導波路基板の前記アレイ導波路から出射する波長多重信号の出射方向を含みかつ前記光導波路基板に垂直な面内で当該波長多重信号を波長分離することを特徴とする波長選択スイッチ。 An optical including an arrayed waveguide grating comprising at least one input waveguide, at least one output waveguide, a slab waveguide connected to the input and output waveguides, and an arrayed waveguide connected to the slab waveguide A waveguide substrate;
Spectroscopic means for wavelength-separating the wavelength multiplexed optical signal emitted from the arrayed waveguide;
A condenser lens;
A phase shift is independently applied to the wavelength-separated optical signal collected by the condenser lens, and the optical signal to which the phase shift is applied is applied to the arrayed waveguide through the condenser lens and the spectroscopic means. A light deflecting means for reflecting so as to recombine,
The slab waveguide distributes the wavelength multiplexed optical signal input from the input waveguide and couples it to the arrayed waveguide;
The arrayed waveguide is a plurality of waveguide rows having a waveguide length difference of 0,
The spectral means includes wavelength-separating the wavelength-multiplexed signal in a plane that includes the emission direction of the wavelength-multiplexed signal emitted from the arrayed waveguide of the optical waveguide substrate and is perpendicular to the optical waveguide substrate. Select switch.
前記アレイ導波路から出射した前記波長多重光信号を偏波分離する偏波分離手段と、
前記偏波分離された2つの波長多重光信号のビームサイズを変換するビームサイズ変換手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の波長選択スイッチ。 Between the optical waveguide substrate and the spectroscopic means,
Polarization separation means for polarization separating the wavelength-multiplexed optical signal emitted from the arrayed waveguide;
2. The wavelength selective switch according to claim 1, further comprising: a beam size converting unit that converts a beam size of the two wavelength-multiplexed optical signals subjected to polarization separation.
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