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JP4168778B2 - Optical function device - Google Patents

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JP4168778B2
JP4168778B2 JP2003037828A JP2003037828A JP4168778B2 JP 4168778 B2 JP4168778 B2 JP 4168778B2 JP 2003037828 A JP2003037828 A JP 2003037828A JP 2003037828 A JP2003037828 A JP 2003037828A JP 4168778 B2 JP4168778 B2 JP 4168778B2
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JP
Japan
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optical
port
waveguide
output
functional device
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JP2003037828A
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Inventor
政茂 石坂
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分離合波技術を用いた光ネットワークノードにおいて、波長多重光のアド・ドロップを行う光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信伝送容量の急速な拡大に伴い、波長多重技術の普及が進展している。波長多重された信号はネットワーク上に配備されたノードにおいて、ある波長信号のみを取り出し(或いは挿入し)、残りの波長信号はネットワーク上に電気信号への変換を介さずに光のまま送り出すOADM(Optical Add Drop Multiplexer)が注目されている。最近のOADMでは、各ノードで選択する波長信号を随時自由に変更できるROADM(Reconfiguable OADM)に期待が集まっている。
【0003】
一般にROADMは、波長合分波器と空間光スイッチアレイの2つの光素子から構成される。その機能は光ファイバー伝送路を伝播するある波長帯域の信号を波長分波器により各波長毎に空間的に分離した後に、空間スイッチアレイにより所望の波長信号だけを選択的に取り出したり、逆に挿入したい波長信号を波長合波器により合波し、光ファイバー伝送路に戻すものである。
【0004】
従来の光ADM装置では、波長合分波器として複数のAWG(Arrayed Waveguide Grating:アレイ導波路型回折格子)を用い、空間スイッチアレイとしては2×2マッハツェンダーTOスイッチ(熱光学スイッチ)を複数配列した構成が一般的である。
例えば、4組のAWGとマッハツェンダー型2×2TOスイッチの2種類の構成要素を同一光導波路基板上にモノリシック集積した16チャンネルのAWGアド・ドロップマルチプレクサが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
図5は、この従来例の光アド・ドロップマルチプレクサーの概略を示す模式図である。合波及び分岐用の波長合分波器として71、72、73,74の4つのAWGとTOスイッチを2段接続したダブルゲートTOスイッチ51がアレイ状に配置された構成となっている。この構成では、光伝送路を透過してきたメイン信号光がAWG74に入射された後に分波されて、各々のダブルゲートTOスイッチに入力され、メイン通過信号とするか或いはドロップ信号とするかのポート切り替えが行われる。スイッチの各ポートはそれぞれ合波用のAWG71、AWG72に接続されており、そこで合波されてメイン通過信号光或いはドロップ信号光として出力される。一方、挿入される複数の波長信号光は、AWG73により分波され、各々対応するダブルゲートスイッチ51を通過してAWG72により合波されて、メイン通過信号光の一部として出射されることになる。
【0005】
しかしながら、上記の従来例では素子サイズの低減及び素子歩留まりの向上に問題点を有している。この例のように、合分波器として4つのAWGを集積してアド・ドロップマルチプレクサとして機能させるには各々のAWGの中心波長が一致している必要がある。AWGの中心波長にズレが生じると装置としての光の挿入損失及びアド・ドロップ機能の特性が著しく劣化することになるが、通常、AWGの中心波長はウェハー面内である程度ずれることが予想されるので、各AWGを個別に温度調節して中心波長を合わせて使用することなる。しかしながら、4つのAWGが近接しており、温度調節に伴う熱クロストークの問題が新たに生じることになる。そこで、4つのAWGの中心波長が揃った集積素子をウェハー上で選別することになるが、この場合には単一ウェハーあたりの素子歩留まりを著しく劣化させる要因となる。
【0006】
それぞれ入出力光導波路間をループバック光路によってループ接続したAWGを2つ用い、2つのループ接続の間を切り換える2×2光スイッチをループバック光路に挿入したOADMも開示されている(例えば、特許文献1参照)が、上記の問題点を解決するには至っていない。
【0007】
【非特許文献1】
K.オカモト 他、「アレイ導波路型格子と2重ゲートスイッチで構成する16チャネル光アド・ドロップ マルチプレクサ」、エレクトロニクス・レター、1996年8月1日、第32巻、第16号、p1471−1472
【特許文献1】
特開平7−270640号公報(第5−7頁、図1)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、OADM機能を有し、素子サイズの低減及び素子製作歩留まりを向上させる光機能装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光機能装置は、波長多重信号光に所定の波長の信号を挿入/分離する光機能装置であって、複数の光入出力端を有するアレイ導波路型回折格子と、複数の光入力端の1つに接続した第1の光サーキュレータと、複数の光出力端の1つに接続した第2の光サーキュレータと、複数の光入力端の光サーキュレータを接続しない残りの光入力端と複数の出力端の光サーキュレータを接続しない残りの出力端との間に介挿され光の透過と反射とを切り換える透過反射切換光スイッチを備え、アレイ導波路型回折格子の備えるアレイ導波路が、光軸方向の中央でアレイ導波路を二分する位置に両面に反射する反射鏡を備えることを特徴とする。
【0010】
また、別なる本発明の光機能装置は、第1のポートから入力される光を第2のポートに出力し、第2ポートから入力される光を第3のポートに出力する第1の光サーキュレータおよび第2の光サーキュレータと、第1の光サーキュレータの第2のポートと第2の光サーキュレータの第2ポートとの間に接続され、外部からの制御に応じて所定の波長の光を分離/挿入(アド・ドロップ)する光回路とを備え、第1の光サーキュレータの第1のポートを波長多重光信号の入力ポートとし、第1の光サーキュレータの第3のポートを所定の波長の光を分離/挿入した新たな波長多重光信号を出力する出力ポートとし、第2の光サーキュレータの第1のポートを所定の波長の光信号を挿入する入力ポートとし、第2の光サーキュレータの第3のポートを所定の波長の光信号を分離する出力ポートとする光機能装置であって、光回路が、一端を複数の入出力導波路に接続し他端をアレイ導波路に接続する第1のスラブ導波路及び第2のスラブ導波路を有するアレイ導波路型回折格子と、第1のスラブ導波路の入出力光導波路に接続する1×2光スイッチアレイと、第1の反射鏡と、第2の反射鏡を備え、第1の反射鏡は、光軸方向の中央でアレイ導波路を二分する位置に設けられ、1×2光スイッチの2端子側の2つの光導波路のうち第1の光導波路は、第2のスラブ導波路の入出力光導波路と接続し、光スイッチの第2の光導波路は第2の反射鏡に接続終端されており、第1のスラブ導波路端の複数の入出力光導波路の中で、少なくとも1つの光導波路は第1の光サーキュレータの第2ポートと接続し、第2のスラブ導波路端の複数の入出力光導波路の中で、少なくとも1つの光導波路は第2の光サーキュレータの第2ポートと接続していることを特徴とする。
第1の反射鏡は、アレイ導波路伝搬光を両側導波路に反射して戻す反射鏡板である。
第1の反射鏡は、アレイ導波路を切断するように設けた溝と、溝の両側壁に配した高反射膜によって形成されている。
アレイ導波路は、第1の反射鏡の前後に直線平行のアレイ導波路を含む。
光スイッチは、熱光学スイッチである。
光回路は、同一の基板に形成されている。
第2の反射鏡は、基板端面に形成されている。
光機能装置は、光機能装置の温度を制御する温度調節部と光スイッチアレイを駆動制御するスイッチ制御部と供に一体モジュール化されている。
[作用]
本発明の光機能装置においては、一つのスラブ端に入力された波長多重信号光をアレイ導波路の中央に設置された高反射ミラーで反射して再び同一スラブに戻して分波し、分波された各々の波長信号を各々の光スイッチにより制御して、ドロップ光或いは通過光の振り分けを行う。この構成では、一つのAWGをアレイ導波路中央の高反射膜により光学的に2つに分断して、形態的には1つのAWGであるが、論理的には2つのAWGが存在することになり、合波および分波の機能をそれぞれ独立におこなうことが出来る。従って、本発明の光機能装置では、前述の従来例よりもAWG数を少なくできるので、歩留まりの改善と小型化を同時に図ることが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照にして本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明の光機能装置の概略を示す模式図である。本光機能装置は、石英基板1に、アレイ導波路の光軸方向の中心部に挿入され両方向のアレイ導波路に光を反射して戻す手段である高反射板13を有し、第一スラブ導波路2、第二スラブ導波路11及びアレイ導波路12、14からなるAWGと、1入力2出力の方向性結合器型(1×2)熱光学スイッチアレイ19が配置されている。
第一スラブ導波路2には、波長多重信号光を入出力するための入出力ポート16と波長多重信号光を波長毎に分離するための波長分離ポートアレイ3が設けられている。入出力ポート16は光サーキュレータ20を介して外部信号光入力ポート6と外部信号光出力ポート15に光学的に接続されている。更に、波長分離ポートアレイ3は、熱光学スイッチアレイ19の入力ポートと接続されている。
熱光学スイッチアレイ19は、出力ポートの一方が高反射膜5に光学的に終端されおり、他方は、第二スラブ10に設けられた波長分離ポートアレイ10に接続されている。
また、第二スラブには波長分離ポートアレイ10と、波長多重信号光を入出力するための入出力ポート9が設けられており、入出力ポート9は光サーキュレータ17を介してアドポート8とドロップポート18に光学的に接続されている。本実施例の構成では、石英基板1上にAWGと光スイッチアレイ19がモノリシック集積されているが、これら2つの機能を別々の基板に構成しても本発明の効果及び有効性はかわらない。
【0012】
以下に本構成の動作を説明する。外部信号光入力ポート6に入力された波長多重信号光は、光サーキュレータ20を介して入出力ポート16に導かれ、第一スラブ2に入力される。第一スラブ2を伝播した波長多重信号光は、アレイ導波路14を伝播して高反射板13で反射され、再び、アレイ導波路14を逆行して第一スラブ2に戻り、波長毎に分波されて波長分離ポートアレイ3を介して、光スイッチアレイ19に入力される。
光スイッチアレイ19では、本光機能装置で分離せず外部信号光としてスルー出力される波長信号光は第一のスイッチ出力ポート4に出力され、高反射膜5により反射され、光路を逆行して第一スラブ2に入り、アレイ導波路14、高反射板13を経て再び入出力ポート16に合波される。出力ポート16に合波された信号光は光サーキュレータ20を介して出力ポート15に外部出力信号光として出力される。
一方、光スイッチアレイ19において、第二のスイッチ出力ポート7に出力された波長信号光は、波長分離ポートアレイ10を介して第二スラブ11に入力され、アレイ導波路12、高反射板13を経て、再び第二スラブ11に戻り、入出力ポート9に合波される。入出力ポート9に合波された波長信号光は光サーキュレータ17を介してドロップ信号光としてドロップポート18から出力される。
また、ドロップ信号光と同一波長、または、波長多重信号光の任意の空きチャネルの波長のアド信号光は、アドポート8から入力され、光サーキュレータ17を介して入出力ポート9へ出力され、ドロップ信号光と同一の光路を逆行して、光サーキュレータ20を通して外部出力信号光の一部として外部信号光出力ポート15から外部へ出力される。
本発明の光機能装置は、光スイッチアレイ19のスイッチング機能により波長信号光の選択的に取り出し、波長信号光への選択的な挿入をダイナミックに行うことができる。
【0013】
次に本発明の第二の実施形態について説明する。
図2の(a)及び(b)は、本発明の第二の実施形態を示す模式図である。前述の第一の実施例において使用されている高反射板13の代わりに、アレイ導波路を横断するように形成した溝の両壁に金属膜のような高反射膜を形成したことを特徴としている。(b)は、(a)の高反射溝部23を図中AA‘線に沿って切断した断面形状を示している。
本発明の第二の実施形態では、第一スラブと第二スラブの間にあるアレイ導波路の中央に溝部21がアレイ導波路12、14を分離するように形成されており、その側壁には高反射膜22が蒸着或いはスパッタリング等の適切な製作方法により形成されている。この構成では、第一の実施例のような高反射板の実装が不要であり、アレイ導波路中央部に簡易に高反射機能を設けることができる。
【0014】
次に本発明の第三の実施形態について説明する。
図3は、本発明の第三の実施形態を示す模式図である。アレイ導波路14と12の間に直線平行のアレイ導波路部30が設けられており、この中に高反射機能部31が形成されている。その他の構成は前述の第一或いは第二の実施形態と同一である。
本実施形態の構成では、高反射機能部31の形成時に光軸方向にその位置ずれが生じても、直線平行のアレイ導波路部30の範囲であれば、アレイ導波路の各導波路間光学位相差はこのずれによる影響を受けない。従って、第三の実施例では製作時の位相誤差トレランスを向上させることが可能となる。
【0015】
次に本発明の第四の実施形態について説明する。
図4は、本発明の光機能装置を内蔵した光機能モジュールの一実施形態を示す模式図である。実装基板53上に、温度調節部56と、温度調節部56上に配設された前述の第一乃至第第三の光機能装置50と、光機能装置50が備える光スイッチアレイを駆動するための光スイッチ駆動部54と、温度調節部56の温度を制御する温度制御部52が、外部信号処理部55からの制御信号により制御されるべく、適切な位置に配置された構成となっている。
本発明の光機能モジュールでは、外部からの適切な電気信号により、ある波長帯域の任意の波長信号光に対して、光波の挿入と取り出しが可能となる。
【0016】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の構成では、サイズの増大を招来することなく従来と同程度のサイズのAWGで分波および合波の機能を光学的に独立して行うことが出来る。これにより、光アド・ドロップマルチプレクサーや波長ブロッカー、ダイナミックレベルイコライザーなどの各光機能装置で必要となるAWG数を削減することが可能となり、従来よりも小型で低コストな光機能装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における光機能装置の第一の実施例を示す模式図である。
【図2】本発明における光機能装置の第二の実施例を示す模式図である。
【図3】本発明における光機能装置の第三の実施例を示す模式図である。
【図4】本発明の光機能装置を内蔵した光機能モジュールの概略を示す模式図である。
【図5】従来の光機能装置の概略を示す模式図である。
【符号の説明】
1 石英基板
2 第一スラブ導波路
3 波長分離ポートアレイ
4 第一のスイッチ出力ポート
5 高反射膜
6 外部信号光入力ポート
7 第二のスイッチ出力ポート
8 アドポート
9 入出力ポート
10 波長分離ポートアレイ
11 第二スラブ導波路
12 アレイ導波路
13 高反射板
14 アレイ導波路
15 出力ポート
16 入出力ポート
17 光サーキュレータ
18 ドロップポート
19 光スイッチアレイ
20 光サーキュレータ
21 溝部
22 高反射膜
23 高反射溝部
30 直線平行のアレイ導波路部
31 高反射機能部
50 光機能装置
51 ダブルゲートTOスイッチ
52 温度制御部
53 実装基板
54 光スイッチ駆動部
55 外部信号処理部
56 温度調節部
71 AWG
72 AWG
73 AWG
74 AWG
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical apparatus that performs add / drop of wavelength multiplexed light in an optical network node using wavelength demultiplexing / multiplexing technology.
[0002]
[Prior art]
With the rapid expansion of optical communication transmission capacity, the spread of wavelength multiplexing technology is progressing. The wavelength-multiplexed signal is extracted (or inserted) at a node provided on the network, and only a certain wavelength signal is extracted (or inserted), and the remaining wavelength signal is transmitted as light to the network without being converted into an electric signal (OADM) Optical Add Drop Multiplexer) is drawing attention. In recent OADMs, there is an expectation for ROADM (Reconfiguable OADM) that can freely change the wavelength signal selected at each node as needed.
[0003]
In general, the ROADM is composed of two optical elements, a wavelength multiplexer / demultiplexer and a spatial optical switch array. Its function is to spatially separate a signal in a certain wavelength band propagating through an optical fiber transmission line for each wavelength by a wavelength demultiplexer, and then selectively extract only a desired wavelength signal by a spatial switch array or insert it in reverse. The desired wavelength signal is multiplexed by a wavelength multiplexer and returned to the optical fiber transmission line.
[0004]
In a conventional optical ADM apparatus, a plurality of AWGs (Arrayed Waveguide Gratings) are used as wavelength multiplexers / demultiplexers, and a 2 × 2 Mach-Zehnder TO switch (thermo-optic switch) is used as a spatial switch array. Arranged configurations are common.
For example, a 16-channel AWG add / drop multiplexer has been proposed in which two types of components of four sets of AWGs and Mach-Zehnder type 2 × 2TO switches are monolithically integrated on the same optical waveguide substrate (for example, Non-Patent Document 1). reference).
FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of this conventional optical add / drop multiplexer. As a wavelength multiplexer / demultiplexer for multiplexing and branching, a double gate TO switch 51 in which four AWGs 71, 72, 73, and 74 and TO switches are connected in two stages is arranged in an array. In this configuration, the main signal light that has been transmitted through the optical transmission line is demultiplexed after being incident on the AWG 74 and is input to each double gate TO switch to be used as a main passing signal or a drop signal. Switching takes place. Each port of the switch is connected to AWG 71 and AWG 72 for multiplexing, and is multiplexed there and output as main passing signal light or drop signal light. On the other hand, the plurality of wavelength signal lights to be inserted are demultiplexed by the AWG 73, pass through the corresponding double gate switches 51, are combined by the AWG 72, and are emitted as part of the main passing signal light. .
[0005]
However, the conventional example described above has problems in reducing the element size and improving the element yield. As shown in this example, in order to integrate four AWGs as a multiplexer / demultiplexer and to function as an add / drop multiplexer, the center wavelengths of the AWGs must match. If the center wavelength of the AWG is shifted, the optical insertion loss and add / drop function characteristics of the device will be significantly deteriorated. However, it is normally expected that the center wavelength of the AWG will shift to some extent within the wafer surface. Therefore, the temperature of each AWG is individually adjusted to match the center wavelength. However, since four AWGs are close to each other, a problem of thermal crosstalk accompanying temperature adjustment is newly generated. Therefore, the integrated elements having the same center wavelength of the four AWGs are selected on the wafer. In this case, the element yield per single wafer is remarkably deteriorated.
[0006]
There is also disclosed an OADM in which two AWGs each having a loop connection between input and output optical waveguides are connected by a loopback optical path, and a 2 × 2 optical switch for switching between the two loop connections is inserted in the loopback optical path (for example, a patent) Reference 1) has not yet solved the above problem.
[0007]
[Non-Patent Document 1]
K. Okamoto et al., “16-channel optical add / drop multiplexer composed of arrayed waveguide grating and double gate switch”, Electronics Letter, August 1, 1996, Vol. 32, No. 16, p1471-1472
[Patent Document 1]
JP-A-7-270640 (page 5-7, FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical functional device having an OADM function and capable of reducing the element size and improving the element manufacturing yield.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical functional device of the present invention is an optical functional device for inserting / separating a signal of a predetermined wavelength from wavelength multiplexed signal light, and is an arrayed waveguide type having a plurality of optical input / output terminals. Connecting a diffraction grating, a first optical circulator connected to one of the plurality of light input ends, a second optical circulator connected to one of the plurality of light output ends, and an optical circulator at the plurality of light input ends An arrayed-waveguide-type diffraction grating having a transmission / reflection switching optical switch that switches between transmission and reflection of light, which is inserted between the remaining optical input end not connected to the remaining output end not connecting the optical circulators of the plurality of output ends The arrayed waveguide includes a reflecting mirror that reflects on both sides at a position that bisects the arrayed waveguide at the center in the optical axis direction.
[0010]
In another optical functional device of the present invention, the light input from the first port is output to the second port, and the light input from the second port is output to the third port. Connected between the circulator and the second optical circulator, and the second port of the first optical circulator and the second port of the second optical circulator, and separates light of a predetermined wavelength in accordance with external control. / Adding (adding / dropping) optical circuit, the first port of the first optical circulator is used as an input port for wavelength-multiplexed optical signals, and the third port of the first optical circulator is light of a predetermined wavelength Is an output port that outputs a new wavelength-multiplexed optical signal that has been separated / inserted, the first port of the second optical circulator is the input port that inserts an optical signal of a predetermined wavelength, and the third port of the second optical circulator The Po Is an output functional port that separates an optical signal having a predetermined wavelength, and an optical circuit includes a first slab conductor having one end connected to a plurality of input / output waveguides and the other end connected to an arrayed waveguide. An array waveguide type diffraction grating having a waveguide and a second slab waveguide, a 1 × 2 optical switch array connected to an input / output optical waveguide of the first slab waveguide, a first reflector, a second The first reflecting mirror is provided at a position that bisects the arrayed waveguide at the center in the optical axis direction, and is a first optical waveguide of two optical waveguides on the two-terminal side of the 1 × 2 optical switch. Is connected to the input / output optical waveguide of the second slab waveguide, the second optical waveguide of the optical switch is connected and terminated to the second reflecting mirror, and a plurality of inputs / outputs at the end of the first slab waveguide Among the optical waveguides, at least one optical waveguide is a second port of the first optical circulator. Connected to, among the plurality of input and output optical waveguides of the second slab waveguide end, at least one optical waveguide, characterized in that connected to the second port of the second optical circulator.
The first reflecting mirror is a reflecting mirror plate that reflects the arrayed waveguide propagation light back to both side waveguides.
The first reflecting mirror is formed by a groove provided so as to cut the arrayed waveguide and a highly reflective film disposed on both side walls of the groove.
The arrayed waveguide includes linearly parallel arrayed waveguides before and after the first reflecting mirror.
The optical switch is a thermo-optic switch.
The optical circuit is formed on the same substrate.
The second reflecting mirror is formed on the end face of the substrate.
The optical functional device is integrated into a module together with a temperature adjusting unit that controls the temperature of the optical functional device and a switch control unit that drives and controls the optical switch array.
[Action]
In the optical functional device of the present invention, the wavelength multiplexed signal light input to one slab end is reflected by a high reflection mirror installed at the center of the arrayed waveguide and returned to the same slab for demultiplexing. Each wavelength signal is controlled by each optical switch, and drop light or passing light is distributed. In this configuration, one AWG is optically divided into two by a highly reflective film at the center of the arrayed waveguide, and the form is one AWG, but logically there are two AWGs. Thus, the function of multiplexing and demultiplexing can be performed independently. Therefore, in the optical functional device of the present invention, since the number of AWGs can be reduced as compared with the above-described conventional example, it is possible to simultaneously improve the yield and reduce the size.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of an optical functional device of the present invention. This optical functional device has a high reflection plate 13 which is inserted in the central portion of the optical waveguide direction of the arrayed waveguide on the quartz substrate 1 and is a means for reflecting light back to the arrayed waveguide in both directions, and the first slab An AWG composed of the waveguide 2, the second slab waveguide 11, and the arrayed waveguides 12 and 14 and a 1-input 2-output directional coupler type (1 × 2) thermo-optic switch array 19 are arranged.
The first slab waveguide 2 is provided with an input / output port 16 for inputting / outputting wavelength multiplexed signal light and a wavelength separation port array 3 for separating wavelength multiplexed signal light for each wavelength. The input / output port 16 is optically connected to the external signal light input port 6 and the external signal light output port 15 via the optical circulator 20. Further, the wavelength separation port array 3 is connected to an input port of the thermo-optic switch array 19.
In the thermo-optic switch array 19, one of the output ports is optically terminated to the highly reflective film 5, and the other is connected to the wavelength separation port array 10 provided in the second slab 10.
The second slab is provided with a wavelength separation port array 10 and an input / output port 9 for inputting / outputting wavelength multiplexed signal light. The input / output port 9 is connected to an add port 8 and a drop port via an optical circulator 17. 18 is optically connected. In the configuration of the present embodiment, the AWG and the optical switch array 19 are monolithically integrated on the quartz substrate 1, but the effects and effectiveness of the present invention are not affected even if these two functions are configured on separate substrates.
[0012]
The operation of this configuration will be described below. The wavelength multiplexed signal light input to the external signal light input port 6 is guided to the input / output port 16 via the optical circulator 20 and input to the first slab 2. The wavelength multiplexed signal light that has propagated through the first slab 2 propagates through the arrayed waveguide 14 and is reflected by the high reflector 13, and travels back through the arrayed waveguide 14 to return to the first slab 2, and is separated for each wavelength. The wave is input to the optical switch array 19 via the wavelength separation port array 3.
In the optical switch array 19, the wavelength signal light that is output through as external signal light without being separated by the optical functional device is output to the first switch output port 4, reflected by the high reflection film 5, and reverses the optical path. The signal enters the first slab 2 and is multiplexed again to the input / output port 16 through the arrayed waveguide 14 and the high reflection plate 13. The signal light combined with the output port 16 is output as an external output signal light to the output port 15 via the optical circulator 20.
On the other hand, in the optical switch array 19, the wavelength signal light output to the second switch output port 7 is input to the second slab 11 via the wavelength separation port array 10, and passes through the array waveguide 12 and the high reflection plate 13. Then, it returns to the second slab 11 again and is multiplexed to the input / output port 9. The wavelength signal light combined with the input / output port 9 is output from the drop port 18 as drop signal light via the optical circulator 17.
The add signal light having the same wavelength as the drop signal light or the wavelength of any vacant channel of the wavelength multiplexed signal light is input from the add port 8 and output to the input / output port 9 via the optical circulator 17 to be the drop signal. The optical path reverses the same optical path and is output from the external signal light output port 15 to the outside through the optical circulator 20 as a part of the external output signal light.
The optical functional device of the present invention can selectively extract wavelength signal light by the switching function of the optical switch array 19 and can dynamically perform selective insertion into the wavelength signal light.
[0013]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIGS. 2A and 2B are schematic views showing a second embodiment of the present invention. Instead of the high reflection plate 13 used in the first embodiment, a high reflection film such as a metal film is formed on both walls of a groove formed so as to cross the arrayed waveguide. Yes. (B) has shown the cross-sectional shape which cut | disconnected the highly reflective groove part 23 of (a) along the AA 'line in the figure.
In the second embodiment of the present invention, the groove portion 21 is formed in the center of the arrayed waveguide between the first slab and the second slab so as to separate the arrayed waveguides 12 and 14, The highly reflective film 22 is formed by an appropriate manufacturing method such as vapor deposition or sputtering. With this configuration, it is not necessary to mount a high reflection plate as in the first embodiment, and a high reflection function can be easily provided at the center of the arrayed waveguide.
[0014]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a third embodiment of the present invention. A linearly parallel array waveguide section 30 is provided between the array waveguides 14 and 12, and a high reflection function section 31 is formed therein. Other configurations are the same as those of the first or second embodiment.
In the configuration of the present embodiment, even if the positional deviation occurs in the optical axis direction when forming the highly reflective functional part 31, the optical waveguide between the waveguides of the arrayed waveguide is within the range of the linearly parallel arrayed waveguide part 30. The phase difference is not affected by this shift. Therefore, in the third embodiment, it is possible to improve the phase error tolerance at the time of manufacture.
[0015]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment of an optical functional module incorporating the optical functional device of the present invention. To drive the temperature adjustment unit 56 on the mounting substrate 53, the first to third optical functional devices 50 disposed on the temperature adjustment unit 56, and the optical switch array included in the optical functional device 50. The optical switch driving unit 54 and the temperature control unit 52 for controlling the temperature of the temperature adjusting unit 56 are arranged at appropriate positions so as to be controlled by a control signal from the external signal processing unit 55. .
In the optical functional module of the present invention, it is possible to insert and extract a light wave with respect to an arbitrary wavelength signal light in a certain wavelength band by an appropriate external electric signal.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, in the configuration of the present invention, the demultiplexing and multiplexing functions can be performed optically independently with an AWG of the same size as the conventional one without causing an increase in size. This makes it possible to reduce the number of AWGs required for each optical functional device such as an optical add / drop multiplexer, wavelength blocker, dynamic level equalizer, etc., and realize an optical functional device that is smaller and less expensive than conventional ones. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of an optical functional device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a second embodiment of the optical functional device according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a third embodiment of the optical functional device according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an outline of an optical functional module incorporating the optical functional device of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of a conventional optical functional device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quartz substrate 2 First slab waveguide 3 Wavelength separation port array 4 First switch output port 5 High reflection film 6 External signal light input port 7 Second switch output port 8 Add port 9 Input / output port 10 Wavelength separation port array 11 Second slab waveguide 12 Array waveguide 13 High reflector 14 Array waveguide 15 Output port 16 Input / output port 17 Optical circulator 18 Drop port 19 Optical switch array 20 Optical circulator 21 Groove 22 High reflective film 23 High reflective groove 30 Linear parallel Array waveguide section 31 High reflection function section 50 Optical function apparatus 51 Double gate TO switch 52 Temperature control section 53 Mounting substrate 54 Optical switch drive section 55 External signal processing section 56 Temperature adjustment section 71 AWG
72 AWG
73 AWG
74 AWG

Claims (9)

波長多重信号光に所定の波長の信号を挿入/分離する光機能装置であって、
複数の光入出力端を有するアレイ導波路型回折格子と、
前記複数の光入力端の1つに接続した第1の光サーキュレータと、
前記複数の光出力端の1つに接続した第2の光サーキュレータと、
前記複数の光入力端の前記光サーキュレータを接続しない残りの光入力端と前記複数の出力端の前記光サーキュレータを接続しない残りの出力端との間に介挿され光の透過と反射とを切り換える透過反射切換光スイッチを備え、
前記アレイ導波路型回折格子の備えるアレイ導波路が、光軸方向の中央で前記アレイ導波路を二分する位置に両面に反射する反射鏡を備える、
ことを特徴とする光機能装置。
An optical functional device for inserting / separating a signal of a predetermined wavelength from wavelength-multiplexed signal light,
An arrayed waveguide type diffraction grating having a plurality of light input / output terminals;
A first optical circulator connected to one of the plurality of optical input ends;
A second optical circulator connected to one of the plurality of optical output ends;
The light input ends of the plurality of light input ends that are not connected to the optical circulator and the remaining output ends of the plurality of output ends that are not connected to the optical circulator are switched between transmission and reflection of light. It has a transmission / reflection switching light switch,
The arrayed waveguide provided in the arrayed waveguide grating includes a reflecting mirror that reflects on both sides at a position that bisects the arrayed waveguide at the center in the optical axis direction.
An optical functional device.
第1のポートから入力される光を第2のポートに出力し、第2ポートから入力される光を第3のポートに出力する第1の光サーキュレータおよび第2の光サーキュレータと、
前記第1の光サーキュレータの第2のポートと前記第2の光サーキュレータの第2ポートとの間に接続され、外部からの制御に応じて所定の波長の光を分離/挿入(アド・ドロップ)する光回路とを備え、
前記第1の光サーキュレータの第1のポートを波長多重光信号の入力ポートとし、前記第1の光サーキュレータの第3のポートを前記所定の波長の光を分離/挿入した新たな波長多重光信号を出力する出力ポートとし、
前記第2の光サーキュレータの第1のポートを前記所定の波長の光信号を挿入する入力ポートとし、前記第2の光サーキュレータの第3のポートを前記所定の波長の光信号を分離する出力ポートとする光機能装置であって、
前記光回路が、
一端を複数の入出力導波路に接続し他端をアレイ導波路に接続する第1のスラブ導波路及び第2のスラブ導波路を有するアレイ導波路型回折格子と、
前記第1のスラブ導波路の入出力光導波路に接続する1×2光スイッチアレイと、
第1の反射鏡と、
第2の反射鏡を備え、
前記第1の反射鏡は、光軸方向の中央で前記アレイ導波路を二分する位置に設けられ、
前記1×2光スイッチの2端子側の2つの光導波路のうち第1の光導波路は、前記第2のスラブ導波路の前記入出力光導波路と接続し、前記光スイッチの第2の光導波路は前記第2の反射鏡に接続終端されており、
前記第1のスラブ導波路端の前記複数の入出力光導波路の中で、少なくとも1つの光導波路は前記第1の光サーキュレータの前記第2ポートと接続し、
前記第2のスラブ導波路端の前記複数の入出力光導波路の中で、少なくとも1つの光導波路は前記第2の光サーキュレータの前記第2ポートと接続している、
ことを特徴とする光機能装置。
A first optical circulator and a second optical circulator that output light input from the first port to the second port and output light input from the second port to the third port;
Connected between the second port of the first optical circulator and the second port of the second optical circulator, and separates / inserts (adds / drops) light of a predetermined wavelength in accordance with external control And an optical circuit that
A new wavelength-multiplexed optical signal in which the first port of the first optical circulator is used as an input port for wavelength-multiplexed optical signals, and the third port of the first optical circulator is used to separate / insert light of the predetermined wavelength Output port,
The first port of the second optical circulator is used as an input port for inserting the optical signal of the predetermined wavelength, and the third port of the second optical circulator is an output port for separating the optical signal of the predetermined wavelength. An optical functional device,
The optical circuit is
An arrayed waveguide grating having a first slab waveguide and a second slab waveguide, one end of which is connected to a plurality of input / output waveguides and the other end is connected to an arrayed waveguide;
A 1 × 2 optical switch array connected to an input / output optical waveguide of the first slab waveguide;
A first reflector;
A second reflector,
The first reflecting mirror is provided at a position that bisects the arrayed waveguide at the center in the optical axis direction;
Of the two optical waveguides on the two-terminal side of the 1 × 2 optical switch, the first optical waveguide is connected to the input / output optical waveguide of the second slab waveguide, and the second optical waveguide of the optical switch Is connected and terminated to the second reflector,
Among the plurality of input / output optical waveguides at the end of the first slab waveguide, at least one optical waveguide is connected to the second port of the first optical circulator;
Among the plurality of input / output optical waveguides at the end of the second slab waveguide, at least one optical waveguide is connected to the second port of the second optical circulator,
An optical functional device.
前記第1の反射鏡は、前記アレイ導波路伝搬光を両側導波路に反射して戻す反射鏡板である、
ことを特徴とする請求項2に記載の光機能装置。
The first reflecting mirror is a reflecting mirror plate that reflects the arrayed waveguide propagation light back to both side waveguides.
The optical functional device according to claim 2.
前記第1の反射鏡は、前記アレイ導波路を切断するように設けた溝と、前記溝の両側壁に配した高反射膜によって形成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の光機能装置。
The first reflecting mirror is formed by a groove provided so as to cut the arrayed waveguide and a highly reflective film disposed on both side walls of the groove.
The optical functional device according to claim 2.
前記アレイ導波路は、前記第1の反射鏡の前後に直線平行のアレイ導波路を含む、
ことを特徴とする請求項2に記載の光機能装置。
The arrayed waveguide includes linearly parallel arrayed waveguides before and after the first reflecting mirror,
The optical functional device according to claim 2.
前記光スイッチは、熱光学スイッチである、
ことを特徴とする請求項1に記載の光機能装置。
The optical switch is a thermo-optic switch,
The optical functional device according to claim 1.
前記光回路は、同一の基板に形成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の光機能装置。
The optical circuit is formed on the same substrate,
The optical functional device according to claim 2.
前記第2の反射鏡は、前記基板端面に形成されている、
ことを特徴とする請求項7に記載の光機能装置。
The second reflecting mirror is formed on the end surface of the substrate.
The optical functional device according to claim 7.
前記光機能装置は、前記光機能装置の温度を制御する温度調節部と前記光スイッチアレイを駆動制御するスイッチ制御部と供に一体モジュール化されている、
ことを特徴とする前記請求項7に記載の光機能装置。
The optical functional device is integrated into a module together with a temperature adjusting unit that controls the temperature of the optical functional device and a switch control unit that drives and controls the optical switch array.
The optical functional device according to claim 7, wherein:
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