米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 測定; 光学 -> 古河電気工業株式会社

発明の名称 波長選択スイッチ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−34202(P2007−34202A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−221235(P2005−221235)
出願日 平成17年7月29日(2005.7.29)
代理人 【識別番号】100093894
【弁理士】
【氏名又は名称】五十嵐 清
発明者 奈良 一孝 / 松原 礼高 / 佐藤 功紀
要約 課題
任意波長の光を必要に応じ、所望のポートから、入力したり、追加したり、抽出したり、出力したりすることができる波長選択スイッチを提供する。

解決手段
光入力ポート7と光出力ポート8を1つずつと、複数ずつの光アドポート10a,10bと光ドロップポート9a,9bを設ける。光入力ポート7側に設けた、互いに異なる複数波長を持った光波を互いに異なる波長のj(jは2以上の整数)個の光波に分波する機能を備えた1×j波長分波器2で分波した分波波長光の光進行経路を、光スイッチ4により光ドロップポート9a,9bと光出力ポート8とのうちの予め波長ごとに設定される設定ポート側に導き、j×1波長合波器3で合波して出力する。光アドポート10a,10b側にも1×j波長分波器2を設けて分波し、この分波光を光スイッチ5で光出力ポート8側に導き、前記光入力ポート7側から光出力ポート8側に導かれた光と合波して出力する。
特許請求の範囲
【請求項1】
1つの光入力ポートと、1つの光出力ポートと、n(nは1以上の整数)個の光アドポートと、m(mは1以上の整数)個の光ドロップポートとを有し、前記光入力ポート側と前記光アドポート側にはそれぞれ、互いに異なる複数波長を持った光波を互いに異なる波長のj(jは2以上の整数)個の光波に分波する機能を備えた1×j波長分波器が設けられ、前記光出力ポート側と前記光ドロップポート側にはそれぞれ、互いに異なる波長を持ったj個の光波を1つの光波に合波する機能を備えたj×1波長合波器が設けられており、前記光入力ポート側に設けられた1×j波長分波器の出力部側にはそれぞれ該1×j波長分波器が分波して出力する分波波長光の光進行経路を前記m個の光ドロップポートと前記光出力ポートとのうちの予め波長ごとに設定される設定ポート側に導く1×(m+1)光スイッチが設けられ、前記光出力ポート側に設けられたj×1波長合波器の入力部側にはそれぞれ前記光入力ポート側と前記アドポート側の前記1×j波長分波器でそれぞれ分波されて出力される分波波長光のうち予め設定される設定波長光の光進行経路を前記光出力ポート側に導く(n+1)×1光スイッチが設けられていることを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項2】
1×(m+1)光スイッチと(n+1)×1光スイッチの少なくとも一方は、基板上に形成された光導波回路と、該光導波回路に熱を加え光導波路の屈折率の上昇による位相変化により光進行経路の切り替え制御を行う制御手段とを有することを特徴とする請求項1記載の波長選択スイッチ。
【請求項3】
1×j波長分波器とj×1波長合波器はそれぞれ、入力光の数以上の光入力導波路と、該光入力導波路の出力側に接続された第1スラブ導波路と、該第1スラブ導波路の出力側に接続されて互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第2スラブ導波路と、該第2スラブ導波路の出力側に接続された出力光の数以上の光出力導波路とを有するアレイ導波路回折格子の光導波回路を基板上に形成してなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の波長選択スイッチ。
【請求項4】
1×(m+1)光スイッチと(n+1)×1光スイッチと1×j波長分波器とj×1波長合波器はそれぞれ光導波回路を有して、該光導波回路が1つの基板上に集積形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3記載の波長選択スイッチ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば光通信分野において、フォトニックネットワークに適用される波長選択スイッチに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、各種光スイッチへの要求が高まってきている。中でも、任意の波長を選択して入力したり出力したりすることが可能な波長選択スイッチは、今後の波長ルーティングを用いた次世代超高速フォトニックネットワーク構築の上では欠かせない光デバイスである。
【0003】
波長選択スイッチの例として、例えば、図7に示すように、基板21上に、石英ガラスで構成される光導波回路を形成してなるアドドロップマルチプレクサが報告されている(例えば、非特許文献1、参照。)。
【0004】
このアドドロップマルチプレクサは、1つの光入力ポート7に接続された1本の光入力側の導波路12と、1つの光出力ポート8に接続された1本の光出力側の導波路16と、2つのアレイ導波路回折格子11(11a,11b)と、半波長板18と、波長数分の2×2光スイッチ13と、波長数分の光ドロップポート9と、波長数分の光アドポート10とから形成されている。
【0005】
なお、アレイ導波路回折格子(AWG)11の光導波回路は、例えば図6に示すように、入力光の数以上の光入力導波路22と、該光入力導波路22の出力側に接続された第1スラブ導波路23と、該第1スラブ導波路23の出力側に接続されたアレイ導波路24と、該アレイ導波路24の出力側に接続された第2スラブ導波路25と、該第2スラブ導波路25の出力側に接続された出力光の数以上の光出力導波路26とを有している。
【0006】
前記アレイ導波路24は、第1のスラブ導波路23から導出された光を伝搬するものであり、複数のチャンネル導波路40を並設して形成されている。隣り合うチャンネル導波路40の長さは互いに設定量(ΔL)異なっており、アレイ導波路回折格子11における位相部分を形成している。
【0007】
なお、アレイ導波路24を構成するチャンネル導波路40は、通常、例えば100本といったように多数設けられるが、同図においては、図の簡略化のために、これらのチャンネル導波路40の本数を簡略的に示してある。
【0008】
アレイ導波路回折格子11は、例えば、1本の光入力導波路22に、波長λ1、λ2、λ3、・・・λnを持った波長多重光を導入すると、この波長多重光は、光入力導波路22を通って第1のスラブ導波路23に導入され、その回折効果によって広がってアレイ導波路24に入射し、アレイ導波路24を伝搬する。
【0009】
このアレイ導波路24を伝搬した光は、第2のスラブ導波路25に達し、さらに、光出力導波路26に集光されて出力されるが、アレイ導波路24の全てのチャンネル導波路40の長さが互いに異なることから、アレイ導波路24を伝搬した後に個々の光の位相にずれが生じ、このずれ量に応じて集束光の波面が傾き、この傾き角度により集光する位置が決まる。
【0010】
そのため、波長の異なった光の集光位置は互いに異なることになり、その位置に光出力導波路26を形成することによって、波長の異なった光を波長ごとに異なる光出力導波路26から出力する波長分波機能を有する。
【0011】
また、アレイ導波路回折格子は、光回路の相反性(可逆性)の原理を利用しているため、波長分波機能と共に、波長合波機能も有している。すなわち、上記とは逆に、各光出力導波路26から互いに波長が異なる例えば波長λ1、λ2、λ3、・・・λnの複数の光を入射させると、これらの光は、上記と逆の伝搬経路を通り、第2のスラブ導波路25とアレイ導波路24と第1のスラブ導波路23とによって合波され、1本の光入力波路22から出射される。
【0012】
図7に示したアドドロップマルチプレクサは、アレイ導波路回折格子11a,11bの光入力導波路22をそれぞれ1本として、アレイ導波路回折格子11aの光入力導波路22を前記光入力側の導波路12と兼用し、アレイ導波路回折格子11bは光出力導波路26側から光が入力されるように接続して、光入力導波路22を前記光出力側の導波路16と兼用している。また、前記光スイッチ13は、光導波路38とヒータ39とを有し、ヒータ39に電流を流してヒータ39が介設されている光導波路38の温度を局所的に可変制御し、光の経路を可変するスイッチである。なお、図7においても、アレイ導波路回折格子11は簡略化して示している。
【0013】
図7に示すアドドロップマルチプレクサは、光入力ポート7から入力された光を、入力側のアレイ導波路回折格子11aで波長ごとに(例えば16波に)分波した後、それぞれの分波波長光の光進行経路を、2×2光スイッチ13により光ドロップポート9もしくは光出力ポート8へ切り替えて伝搬させる。また、アドポート10から加えられる光も同様に、前記2×2光スイッチ13による光進行経路の切り替えによって、出力側のアレイ導波路回折格子11bの対応する光入力導波路26端に入力され、アレイ導波路回折格子11bで合波されて光出力ポート8から出力される。
【0014】
また、別の例として、例えば図8に示すように、複数のマッハツェンダ光干渉計回路17と複数のアレイ導波路回折格子11とを組み合わせた波長選択スイッチが報告されており、この波長選択スイッチも、基板21上に石英ガラスで構成される光導波回路を用いて実現されている。(例えば、非特許文献2、参照。)。
【0015】
なお、同図において、アレイ導波路回折格子11とマッハツェンダ光干渉計回路17のそれぞれの構成を省略して示しているが、マッハツェンダ光干渉計回路17は、周知の如く、2本の並設された光導波路を近接してなる方向性結合器を光導波路の長手方向に互いに間隔を介して複数配置して形成されており、アレイ導波路回折格子11は、図6に示したような構成において、入力側のアレイ導波路回折格子11aは光入力導波路22を1本有し、出力側のアレイ導波路回折格子11bは光出力導波路26を1本有している。
【0016】
図8に示す波長選択スイッチは、アレイ導波路回折格子11とマッハツェンダ光干渉計回路17の位相部分の設定を適切に選択することにより、1つの光入力ポート7から例えば5波長λ1,λ2、λ3、λ4,λ5を入力したときに、これらの波長の光のうち、任意の波長の光(それぞれの光出力ポート8に予め定めた設定波長光)を4つの光出力ポート8から、それぞれ出力することができる。
【0017】
【非特許文献1】才田他、「アサーマル型16チャンネル光アドドロップマルチプレクサ」電子情報通信学会ソサエティ大会C−111,1999.
【非特許文献2】鈴木他、「トランスバーサル構成による空間・波長選択スイッチ」電子情報通信学会総合大会C−3−66,2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
しかしながら、図7に示したアドドロップマルチプレクサは、1つの光ドロップポート9から出力できる光の波長は、アレイ導波路回折格子11aで分波した1つの分波波長光のみであり、また、1つのアドポート10から入力できる光の波長も1つの波長のみであり、ドロップ(抽出)したりアド(追加)したりする波長の選択の自由度が非常に小さいといった問題があった。
【0019】
また、図8に示したマッハツェンダ光干渉計回路17とアレイ導波路回折格子11とを組み合わせた波長選択スイッチは、任意の1ポートに対し、任意の複数波長が選択できるが、その光回路の構成上、波長を外部から追加することができないといった問題がある。
【0020】
次世代のフォトニクスネットワーク構築の上で、光アドポートや光ドロップポートの数および、これらのポートを用いての合波や分波の波長数の任意性はシステムの柔軟性を向上させる上で非常に重要である。
【0021】
本発明は、上記従来の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、任意波長の光を必要に応じ、所望のポートから、入力したり、追加(追加入力)したり、抽出(抽出出力)したり、出力したりすることができる波長選択スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0022】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第1の発明は、1つの光入力ポートと、1つの光出力ポートと、n(nは1以上の整数)個の光アドポートと、m(mは1以上の整数)個の光ドロップポートとを有し、前記光入力ポート側と前記光アドポート側にはそれぞれ、互いに異なる複数波長を持った光波を互いに異なる波長のj(jは2以上の整数)個の光波に分波する機能を備えた1×j波長分波器が設けられ、前記光出力ポート側と前記光ドロップポート側にはそれぞれ、互いに異なる波長を持ったj個の光波を1つの光波に合波する機能を備えたj×1波長合波器が設けられており、前記光入力ポート側に設けられた1×j波長分波器の出力部側にはそれぞれ該1×j波長分波器が分波して出力する分波波長光の光進行経路を前記m個の光ドロップポートと前記光出力ポートとのうちの予め波長ごとに設定される設定ポート側に導く1×(m+1)光スイッチが設けられ、前記光出力ポート側に設けられたj×1波長合波器の入力部側にはそれぞれ前記光入力ポート側と前記アドポート側の前記1×j波長分波器でそれぞれ分波されて出力される分波波長光のうち予め設定される設定波長光の光進行経路を前記光出力ポート側に導く(n+1)×1光スイッチが設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【0023】
また、第2の発明は、上記第1の発明の構成に加え、前記1×(m+1)光スイッチと(n+1)×1光スイッチの少なくとも一方は、基板上に形成された光導波回路と、該光導波回路に熱を加え、光導波路の屈折率の上昇による位相変化により、光進行経路の切り替え制御を行う制御手段とを有する構成をもって課題を解決する手段としている。
【0024】
さらに、第3の発明は、上記第1または第2の発明の構成に加え、前記1×j波長分波器とj×1波長合波器はそれぞれ、入力光の数以上の光入力導波路と、該光入力導波路の出力側に接続された第1スラブ導波路と、該第1スラブ導波路の出力側に接続されて互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第2スラブ導波路と、該第2スラブ導波路の出力側に接続された出力光の数以上の光出力導波路とを有するアレイ導波路回折格子の光導波回路を基板上に形成してなることを特徴とする。
【0025】
さらに、第4の発明は、上記第1または第2または第3の発明の構成に加え、前記1×(m+1)光スイッチと(n+1)×1光スイッチと1×j波長分波器とj×1波長合波器はそれぞれ光導波回路を有して、該光導波回路が1つの基板上に集積形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、光入力ポートと光アドポートには、それぞれ、互いに異なる複数波長を持った光波を互いに異なる波長のj(jは2以上の整数)個の光波に分波する機能を備えた1×j波長分波器が設けられているので、光入力ポートや光アドポートに波長多重光が入力されると、この波長多重光を1×j波長分波器によって互いに異なる波長のj個の光波に分波できる。
【0027】
そして、本発明は、光入力ポート側に設けられた1×j波長分波器の分波波長光の光進行経路を、1×j波長分波器の出力部側にそれぞれ設けられた1×(m+1)光スイッチによって、m個の光ドロップポートと光出力ポートとのうちの予め波長ごとに設定される設定ポート側に導くことができる。
【0028】
また、光出力ポート側と光ドロップポート側にはそれぞれ、互いに異なる波長を持ったj個の光波を1つの光波に合波する機能を備えたj×1波長合波器が設けられているので、光ドロップポート側に導かれた前記分波波長光を、光ドロップポート側に設けられたj×1波長合波器によって合波して出力できる。
【0029】
一方、光出力ポート側に設けられたj×1波長合波器の入力部側にはそれぞれ(n+1)×1光スイッチが設けられているので、光入力ポート側と光アドポート側の1×j波長分波器でそれぞれ分波されて出力される分波波長光のうち予め設定される設定波長光の光進行経路を前記光出力ポート側に導き、該光出力ポート側に設けられたj×1波長合波器によって合波して出力できる。
【0030】
つまり、本発明によれば、光ドロップポートの個数n、光アドポートの個数m、波長分波器の分波数jおよび波長合波器の合波数jを適宜設定し、また、波長分波器による分波波長や波長合波器による合波波長を適宜設定することにより、光入力ポートや光アドポートから、例えば波長多重光等の複数波長をもった光を入力すると、これらの波長光のうち、所望の波長の光を、それぞれ、1つ以上、光ドロップポートと光出力ポートのうちの所望のポートに導き、選択的に出力することができる。
【0031】
つまり、本発明は、光アドポートや光ドロップポートの数および、これらのポートを用いての合波や分波の波長を適宜決定して、任意波長の1つ以上の光を、必要に応じて、入力したり、追加したり、抽出したり、出力したりすることができる波長選択スイッチを実現できる。
【0032】
また、本発明において、1×(m+1)光スイッチと(n+1)×1光スイッチの少なくとも一方は、基板上に形成された光導波回路と該光導波回路に熱変動を加えて光進行経路の切り替え制御を行う制御手段とを有する構成によれば、1×(m+1)光スイッチと(n+1)×1光スイッチの少なくとも一方を非常に簡単な構成で、かつ、的確に動作可能な光スイッチとすることができる。そのため、任意波長の光の入力、追加、抽出、出力が可能な優れた波長選択スイッチを容易に低コストで実現できる。
【0033】
さらに、本発明において、1×j波長分波器とj×1波長合波器はそれぞれアレイ導波路回折格子の光導波回路を基板上に形成してなる構成によれば、アレイ導波路回折格子は優れた波長合分波機能(波長分波機能と波長合波機能)を有するので、波長分波特性が優れた1×j波長分波器や波長合波特性が優れたj×1波長合波器を、アレイ導波路回折格子によって容易に、かつ、的確に実現でき、任意波長の光の入力、追加、抽出、出力が可能な優れた波長選択スイッチをより一層容易に、かつ、低コストで実現できる。
【0034】
さらに、本発明において、1×(m+1)光スイッチと(n+1)×1光スイッチと1×j波長分波器とj×1波長合波器はそれぞれ光導波回路を有して、該光導波回路が1つの基板上に集積形成されている構成によれば、1つの基板上に光導波回路を形成して、1×(m+1)光スイッチと(n+1)×1光スイッチと1×j波長分波器とj×1波長合波器を集積することにより、より一層容易に、かつ、低損失で波長合分波機能を果たせる波長選択スイッチを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0035】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【0036】
図1には、本発明に係る波長選択スイッチの一実施形態例の要部構成が模式的により示されており、図2には、この実施形態例の動作を分かりやすく説明するための模式的な回路構成図が示されている。
【0037】
図1に示すように、本実施形態例は、基板21上に、同図に示す構成の光導波回路を形成してなる。また、本実施形態例は、図1、図2に示すように、1つの光入力ポート7と、1つの光出力ポート8と、n(nは1以上の整数であり、ここではn=2)個の光アドポート10(10a,10b)と、m(mは1以上の整数であり、ここではm=2)個の光ドロップポート9(9a,9b)とを有している。
【0038】
光入力ポート7側と光アドポート10側にはそれぞれ、互いに異なる複数波長を持った光波を互いに異なる波長のj(jは2以上の整数であり、ここではj=16)個の光波に分波する機能を備えた1×j波長分波器2が設けられている。また、光出力ポート8側と光ドロップポート9側にはそれぞれ、互いに異なる波長を持ったj個の光波を1つの光波に合波する機能を備えたj×1波長合波器3が設けられている。
【0039】
前記光入力ポート7側に設けられた1×j波長分波器2の出力部側にはそれぞれ、該1×j波長分波器2が分波して出力する分波波長光の光進行経路を前記m個(ここでは、m=2)の光ドロップポート9a,9bと前記光出力ポート8とのうちの、予め波長ごとに設定される設定ポート側に導く1×(m+1)光スイッチ4が設けられている。
【0040】
また、前記光出力ポート8側に設けられたj×1波長合波器3の入力部側にはそれぞれ、前記光入力ポート7側と前記n個(ここでは、n=2)のアドポート10a,10b側の前記1×j波長分波器2でそれぞれ分波されて出力される分波波長光のうち、予め設定される設定波長光の光進行経路を前記光出力ポート側に導く(n+1)×1光スイッチ5が設けられている。
【0041】
これらの1×(m+1)光スイッチ4と(n+1)×1光スイッチ5および、前記1×j波長分波器2、j×1波長合波器3を形成するそれぞれの光導波回路は、1つの基板21上に集積形成されている。
【0042】
1×j波長分波器2とj×1波長合波器3はそれぞれ、アレイ導波路回折格子11により形成されており、これらのアレイ導波路回折格子11は、それぞれ、互いに異なる16波長(λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ10、λ11、λ、λ13、λ14、λ15、λ16)の光の合分波機能を有している。
【0043】
1×j波長分波器2とj×1波長合波器3はそれぞれ、アレイ導波路回折格子11の光入力導波路22を1本とし、光出力導波路26を16本としており、j×1波長合波器3として機能させるアレイ導波路回折格子11は、それぞれの光出力導波路26側が光の入力側、光入力導波路22側が光の出力側となるように配設されている。
【0044】
また、図1、図2においては、1×(m+1)光スイッチ4の回路構成を簡略化して示してあるが、それぞれの1×(m+1)光スイッチ4は、図3に示すような並設された3本の光導波路27〜29を有している。また、光導波路27と光導波路28とを近接してなる方向性結合器6aと、光導波路28と光導波路29とを近接してなる方向性結合器6bを、それぞれ互いに光導波路長手方向に間隔を介して配置し、方向性結合器6a同士に挟まれた位相部分36aと、方向性結合器6b同士に挟まれた位相部分36bとを有している。
【0045】
これらの位相部分36a,36bには、それぞれ、一方側の光導波路(位相部分36a側においては光導波路27側、位相部分36b側においては光導波路28側)に、薄膜ヒータ19と該薄膜ヒータ19への給電用の電極20とを有する温度制御手段18を設けて形成されており、薄膜ヒータ19はTaN等により形成され、電極20はAu等により形成される。温度制御手段18は、それぞれ対応する光導波回路27,28に熱を加え、光導波路の屈折率の上昇による位相変化により、光進行経路の切り替え制御を行う制御手段である。
【0046】
この温度制御手段18により、対応する光導波路27,28の温度を局所的に可変制御すると、この可変制御が行われた光導波路27,28の屈折率が変化し、変化させた部分の光導波路27,28(コア)の実効屈折率が変化する。このことは、石英系ガラス等の屈折率が温度により変化する現象である熱光学効果を利用するものであり、上記効果によって、屈折率が変化したコアを伝搬する光の位相に変化を生じさせ、方向性結合器6a,6bにおける光分岐比を可変できる。
【0047】
したがって、1×3光スイッチ4は、その一端側30から入力された光の進行経路を可変制御でき、その制御に応じて、光を、他端側31,32,33のうちのいずれかから出力することができる。
【0048】
それぞれの1×3光スイッチ4の一端側30は、光入力ポート7側に設けられた1×j波長分波器2の各出力端(アレイ導波路回折格子11aの各光出力導波路26の出力端)に接続されている。
【0049】
また、それぞれの1×3光スイッチ4の他端側32は、光ドロップポート9a側に設けられた1×j波長分波器2の各出力端(アレイ導波路回折格子11cの各光出力導波路26の出力端)に接続され、それぞれの1×3光スイッチ4の他端側33は、光ドロップポート9b側に設けられた1×j波長分波器2の各出力端(アレイ導波路回折格子11dの各光出力導波路26の出力端)に接続されている。
【0050】
一方、それぞれの3×1光スイッチ5は、図3に示す構成の回路を180度回転させた状態で、他端側31,32,33を光入力側とし、一端側30を光出力側としている。光の可逆性の原理から、3×1光スイッチ5は、1×3光スイッチ4における温度制御手段18による光進行経路制御と同様に、他端側31,32,33のうちのいずれか(予め設定される端側)から入力される光を、一端側30から出力できる。
【0051】
そして、それぞれの3×1光スイッチ5の一端側30は光出力ポート8側に設けられたj×1波長合波器3の各入力端(アレイ導波路回折格子11bの各光出力導波路26の入力端)に接続され、他端側31は、対応する1×3光スイッチ4の他端側31に接続されている。
【0052】
また、それぞれの3×1光スイッチ5の他端側33は、光アドポート10a側に設けられた1×j波長分波器2の各出力端(アレイ導波路回折格子11eの各光出力導波路26の出力端)に接続され、それぞれの3×1光スイッチ5の他端側32は、光アドポート10b側に設けられた1×j波長分波器2の各出力端(アレイ導波路回折格子11fの光出力導波路26の出力端)に接続されている。
【0053】
本実施形態例は以上のように構成されており、図2に示すように、例えば、光入力ポート7から、互いに異なる波長λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ10、λ11、λ12、λ13、λ14、λ15、λ16を持った波長多重光を入力すると、この波長多重光は、アレイ導波路回折格子11aの1×j光分波器2(ここでは、j=16)によって波長ごとに分波され、アレイ導波路回折格子11aのそれぞれの光出力導波路26から出力される。
【0054】
そして、それぞれの光出力導波路26に接続されている1×3光スイッチ4により、前記アレイ導波路回折格子11aのそれぞれの光出力導波路26から出力された分波波長光の光進行経路を、前記2個の光ドロップポート9a,9bと前記光出力ポート8とのうちの予め波長ごとに設定される設定ポート側に導かれる。
【0055】
例えば、1×(m+1)光スイッチ(1×3光スイッチ)4を、図2の上から順に、1×3光スイッチ4a,4b,4c,・・・4jとし、波長λ〜λ16の光を、光出力ポート8、光ドロップポート9a、光ドロップポート9b側に順次進ませるとすると、波長λの光は、1×3光スイッチ4aの他端側31から出力されて、光出力ポート8側に進む。
【0056】
また、波長λの光は、1×3光スイッチ4bの他端側32から出力されて、光ドロップポート9a側に進み、波長λの光は、1×3光スイッチ4cの他端側33から出力されて、光ドロップポート9b側に進むといった如く、それぞれの波長ごとに、光出力ポート8と2個の光ドロップポート9a,9bのうちのいずれか(予め設定された設定ポート)側に進む。
【0057】
そして、光ドロップポート9a,9b側に進んだ光は、光ドロップポート9a,9b側にそれぞれ設けられたj×1光合波器3(アレイ導波路回折格子11c,11d)によって合波され、出力される。
【0058】
なお、上記のように、波長λ〜λ16の光を、光出力ポート8、光ドロップポート9a、光ドロップポート9b側に順次進ませた場合、光ドロップポート9aからは、波長λ、λ、λ、λ11、λ14の光が出力され、光ドロップポート9bからは、λ、λ、λ、λ12、λ15、の光が出力される。
【0059】
また、光出力ポート8側に進んだ光は、対応する3×1光スイッチ5の他端側31から3×1光スイッチ5に入力されて一端側30から出力され、光出力ポート8側に進む。例えば、3×1光スイッチ5を、図2の上から順に、3×1光スイッチ5a,5b,5c,・・・5jとすると、前記1×3光スイッチ4aの他端側31から出力された波長λの光は、3×1光スイッチ5aの他端側31から入力されて一端側30から出力され、光出力ポート8側に進む。
【0060】
そして、光出力ポート8側に設けられたj×1光合波器3(アレイ導波路回折格子11b)によって合波されて、光出力ポート8から出力される。
【0061】
また、光アドポート10a,10bから入力された光は、それぞれの光アドポート10a,10b側に設けられた1×j光分波器2によって分波されて3×1光スイッチ5側に進み、その光進行経路を3×1光スイッチ5によって光出力ポート8側のj×1光合波器3側に導かれる。そして、前記光入力ポート7から入力されて光出力ポート8側に進んだ光と合波され、光出力ポート8から出力される。
【0062】
例えば、図2に示すように、光アドポート10aから波長λ、λの光を入力すると、これらの光は、光アドポート10a側に設けられた1×j光分波器2によって分波され、それぞれ、3×1光スイッチ5b、3×1光スイッチ5fを介して、光出力ポート8側に設けられたj×1光合波器3側に進む。また、光アドポート10bから波長λ、λの光を入力すると、これらの光は、光アドポート10b側に設けられた1×j光分波器2によって分波され、それぞれ、3×1光スイッチ5e、3×1光スイッチ5hを介して、光出力ポート8側に設けられたj×1光合波器3側に進む。
【0063】
そして、これらの、光アドポート10a,10bから入力されたそれぞれの波長λ、λ、λ、λの光は、前記光入力ポート7から入力されて光出力ポート8側に進んだ波長λ、λ、λ、λ10、λ13、λ16の光と合波され、光出力ポート8から出力されるので、光出力ポート8からは、波長λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ10、λ13、λ16の光が出力される。
【0064】
本実施形態例によれば、上記のように、光入力ポート7に波長多重光が入力されると、この波長多重光を、それぞれの光入力ポート7側に設けられた1×j波長分波器2によって互いに異なる波長のj個の光波に分波し、1×3光スイッチ4によって、2個の光ドロップポート9a,9bと光出力ポート8とのうちの予め波長ごとに設定される設定ポート側に導くことができる。
【0065】
また、3×1光スイッチ5が、光入力ポート7側と光アドポート10a,10b側の1×j波長分波器2でそれぞれ分波されて出力される分波波長光のうち予め設定される設定波長光の光進行経路を前記光出力ポート8側に導くことができる。
【0066】
そして、光ドロップポート9a,9b側に導かれた光は、光ドロップポート9a,9bに設けられたj×1波長合波器3で合波して出力し、光出力ポート8側に導かれた光は、光出力ポート8側に設けられたj×1波長合波器3によって合波して出力できるので、光入力ポート7と光アドポート10a,10bから、所望の波長の光を1つ以上入力し、これらの波長光のうち、所望の波長の光を1つ以上、それぞれ、光ドロップポート9a,9bと光出力ポート8のうちの所望のポートに導き、選択的に出力することができる。
【0067】
また、本実施形態例によれば、1×3光スイッチ4と3×1光スイッチ5は、基板21上に形成された光導波回路と該光導波回路に熱変動を加えて光進行経路の切り替え制御を行う制御手段とを有するので、これらの光スイッチ4,5を非常に簡単な構成で、かつ、的確に動作可能な光スイッチとすることができる。
【0068】
さらに、本実施形態例によれば、1×j波長分波器2とj×1波長合波器3はそれぞれアレイ導波路回折格子11の光導波回路を基板上に形成してなるので、波長分波特性が優れた1×j波長分波器2や波長合波特性が優れたj×1波長合波器3を、アレイ導波路回折格子11によって容易に、かつ、的確に実現できる。
【0069】
さらに、本実施形態例によれば、1×3光スイッチ4と3×1光スイッチ5と1×j波長分波器2とj×1波長合波器3はそれぞれ光導波回路を有して、該光導波回路が1つの基板21上に集積形成されているので、より一層容易に、かつ、低損失で波長合分波機能を果たせる波長選択スイッチを実現できる。
【0070】
つまり、本実施形態例は、任意波長の光の入力、追加、抽出、出力を低損失で実現できる優れた波長選択スイッチを、容易に低コストで実現できる。
【0071】
(実施例)
以下のようにして波長選択スイッチを作製した。つまり、まず、火炎加水分解堆積法を用いて、シリコン基板21上に、アンダークラッド膜とこのクラッド膜より屈折率が高いコア膜を形成した。このとき、コアのクラッドに対する比屈折率差Δ=1.5%とし、コア膜厚を5.0μmとした。
【0072】
続いて、図1で示した波長選択スイッチの回路が描かれたフォトマスクを介してフォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング法にてコアに光回路パターンを転写し、100Hz間隔で16波の波長光の入力、追加、抽出、出力の可能なコア幅5.0μmの光導波回路を形成した。その後、再度、火炎加水分解堆積法を用いてオーバークラッド膜を形成し、図1の回路構成をコアの光導波路により形成した。続いて、スパッタ法にて、TaNのヒータ19とAuの電極20を形成し、波長選択スイッチを作製した。
【0073】
この波長選択スイッチについて、光源から光ファイバを介し、光入力ポート7に波長λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ10、λ11、λ12、λ、λ14、λ15、λ16の光(光信号)を入力した。そして、電極20を介して薄膜ヒータ19に電流を流して1×(m+1)光スイッチ4と(n+1)×1光スイッチ5とを動作させ、光ドロップポート9aから波長λ、λ、λ、λの光信号を、光ドロップポート9bから波長λ、λ11、λ14の光信号を、光出力ポート8からその他の波長の光信号を出力させた。
【0074】
その結果が、図4(a)〜(c)に示されている。なお、図4(a)は、ドロップポート9aから出力される光の光透過損失を示し、図4(b)は、ドロップポート9bから出力される光の光透過損失を示し、図4(c)は、光出力ポート8から出力される光の光透過損失(光透過率)を示している。
【0075】
これらの図から明らかなように、本実施例の波長選択スイッチは、設定した各光ドロップポート9a,9bに所望の波長の光波をドロップし、残りを全て光出力ポート8から出力することができ、しかも、波長選択スイッチと光ファイバとの接続損失を除く挿入損失は約3.5dB、各チャンネル間の消光比は約30dBと、良好な波長分離特性を有する波長選択スイッチを実現できた。
【0076】
次に、この波長選択スイッチについて、光源から光ファイバを介し、光入力ポート7に波長λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ10、λ11、λ12、λ13、λ14、λ15、λ16の光(光信号)を入力した。また、同様に、光アドポート10aに波長λ、λ14を、光アドポート10bに、波長λ、λ、λ、λの光を入力した。
【0077】
そして、電極20を介して薄膜ヒータ19に電流を流して1×(m+1)光スイッチ4と(n+1)×1光スイッチ5とを動作させ、光ドロップポート9aから波長λ、λ、λ、λの光信号を、光ドロップポート9bから波長λ12、λ14の光信号を、光出力ポート8からその他の波長の光信号を出力させた。
【0078】
その結果が、図5(a)〜(c)に示されている。なお、図5(a)は、ドロップポート9aから出力される光の光透過損失を示し、図5(b)は、ドロップポート9bから出力される光の光透過損失を示し、図5(c)は、光出力ポート8から出力される光の光透過損失を示しており、図5(c)においては、波長λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ、λ10、λ11、λ12、λ13、λ14、λ15、λ16の光が、全て同程度の光透過損失で(殆ど損失無く)出力されている。
【0079】
これらの図から明らかなように、本実施例の波長選択スイッチは、設定した各光ドロップポート9a,9bに所望の波長の光波をドロップし、光入力ポート7に入力した他の波長の光と光アドポート10a,10bに入力した波長光を全て光出力ポート8から出力することができ、しかも、波長選択スイッチと光ファイバとの接続損失を除く挿入損失は約3.5dB、各チャンネル間の消光比は約30dBと、良好な波長分離特性を有する波長選択スイッチを実現できた。
【0080】
なお、本発明は、上記実施形態例および実施例に限定されることはなく、様々な態様を採り得る。コアのクラッドに対する比屈折率差やコア膜厚、コア幅等は特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。
【0081】
また、上記実施形態例では、光アドポート10の数n、光ドロップポート9の数mをいずれも2としたが、これらの数は特に限定されるものでなく、1以上の整数に適宜設定されるものであり、mとnとが同じ数でもよいし、異なる数でもよい。
【0082】
さらに、1×(m+1)光スイッチ4や(n+1)×1光スイッチ5の構成も上記実施形態例で示したような構成に限定されるものではなく、mやnの設定数に応じて適宜設定されるものであり、例えば温度制御手段18を位相部分36a,36bを形成する両方の光導波路に設けることもできる。なお、1×(m+1)光スイッチ4や(n+1)×1光スイッチ5の構成を光導波路の回路と光導波回路に熱変動を加えて光進行経路の切り替え制御を行う制御手段とを有する構成とすると、簡単で、的確に制御可能な光スイッチ4,5を形成しやすく、好ましい。
【0083】
さらに、上記実施形態例では、波長分波器2の分波数jおよび波長合波器3の合波数jは16としたが、jは2以上の適宜の整数に設定されるものである。
【0084】
さらに、上記実施形態例では、1×j光分波器2とj×1光合波器3とをそれぞれアレイ導波路回折格子11の回路を基板21上に形成したものとしたが、1×j光分波器2やj×1光合波器3の構成は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。
【0085】
さらに、上記実施形態例では、1×(m+1)光スイッチ4と(n+1)×1光スイッチ5および、1×j波長分波器2、j×1波長合波器3を形成するそれぞれの光導波回路は、1つの基板21上に集積形成されていたが、例えば互いに異なる基板上に光導波回路を形成した1×(m+1)光スイッチ4と(n+1)×1光スイッチ5と1×j波長分波器2、j×1波長合波器3を適宜の接続手段により接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0086】
【図1】本発明に係る波長選択スイッチの一実施形態例の回路構成を模式的に示す要部構成図である。
【図2】本発明に係る波長選択スイッチの動作を説明するための模式的な回路構成を示す説明図である。
【図3】本発明に係る波長選択スイッチに設けられる1×(m+1)光スイッチと(n+1)×1光スイッチの構成例を模式的に示す説明図である。
【図4】本発明に係る波長選択スイッチの一実施例の光ドロップポートと光出力ポートからそれぞれ出力される光波長特性例を示すグラフである。
【図5】本発明に係る波長選択スイッチの一実施例の光ドロップポートと光出力ポートからそれぞれ出力される光波長特性の別の例を示すグラフである。
【図6】アレイ導波路回折格子の回路構成例を示す説明図である。
【図7】従来提案されている波長選択スイッチの一例を模式的に示す説明図である。
【図8】従来提案されている波長選択スイッチの別の例を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【0087】
2 1×j波長分波器
3 j×1波長合波器
4 1×(m+1)光スイッチ
5 (n+1)×1光スイッチ
6a,6b 方向性結合器
7 光入力ポート
8 光出力ポート
9,9a,9b 光ドロップポート
10,10a,10b 光アドポート
11 アレイ導波路回折格子
18 温度制御手段
19 薄膜ヒータ
20 電極
21 基板
22 光入力導波路
23 第1のスラブ導波路
24 アレイ導波路
25 第2のスラブ導波路
26 光出力導波路
27,28,29 光導波路
36a,36b 位相部分




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013