JP4916489B2 - Optical circuit - Google Patents
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Description
本発明は、光通信等で用いられる光回路に関し、より詳細には、波長多重されたN個の信号のうち任意のM個を選択して出力するための光回路、または、M個の端子に入力された任意の波長の光信号を波長多重して出力するための光回路に関する。 The present invention relates to an optical circuit used in optical communication or the like. More specifically, the present invention relates to an optical circuit for selecting and outputting arbitrary M signals among N multiplexed signals, or M terminals. The present invention relates to an optical circuit for wavelength-multiplexing and outputting an optical signal having an arbitrary wavelength input to.
光ファイバを伝送媒体とする光通信技術は、信号の伝送距離の拡大をもたらし、大規模な光通信網が構築されてきた。近年では、インターネット通信が広範に普及するのに伴って、通信トラフィックが急速に増大しており、通信網に対する大容量化、高速化、高機能化の要求が高まっている。これまでに、波長の異なる複数の光信号を1本の伝送路で同時に伝送する波長多重通信技術の導入によって、二地点間の伝送容量を増大することが可能となった。 Optical communication technology using an optical fiber as a transmission medium has led to an increase in signal transmission distance, and a large-scale optical communication network has been constructed. In recent years, with the widespread use of Internet communication, communication traffic has increased rapidly, and demands for large capacity, high speed, and high functionality for communication networks are increasing. Up to now, it has become possible to increase the transmission capacity between two points by introducing a wavelength multiplexing communication technique for simultaneously transmitting a plurality of optical signals having different wavelengths through one transmission line.
しかし、通信網においては、複数の伝送路が集まるノードにおいて、信号の経路を設定(ルーティング)したり、切替(スイッチング)したりする必要があり、伝送容量の増大に伴って、これらの信号処理がボトルネックになってきている。すなわち、これまでは、伝送されてきた光信号を一旦電気信号に変換した後に経路設定や経路切替を行ない、再び電気信号を光信号に変換して伝送路に送出する方式が用いられてきた。 However, in a communication network, it is necessary to set (route) a signal path or switch (switch) a signal path at a node where a plurality of transmission paths are gathered. Is becoming a bottleneck. That is, until now, a method has been used in which a transmitted optical signal is once converted into an electrical signal, route setting or path switching is performed, and the electrical signal is converted again into an optical signal and sent to the transmission path.
この問題を解決する手段として、今後は光信号を電気信号に変換することなく、信号経路の設定や切替処理を行なう方式を用いることにより、ノードのスループットを飛躍的に拡大することができるものと期待されている。 As a means to solve this problem, it will be possible to dramatically increase the throughput of the node by using a method for setting and switching the signal path without converting the optical signal into an electrical signal in the future. Expected.
このような方式の一つとして、複数のノードをリング状またはパス状に接続した再構成可能光アドドロップ多重(ROADM)システムが知られている。ROADMシステムの各ノードには、波長毎に接続を切り替える光スイッチが装備されており、波長多重光信号のうち任意の波長の光信号について、一方の光ファイバ伝送路から入力された光信号を、他方の光ファイバ伝送路へ出力するスルーモードと、光ファイバ伝送路側から入力された光信号をノードに接続された端局装置に出力する(ドロップ動作)とともに、端局装置から入力された光信号を光ファイバ伝送路に出力する(アド動作)アド/ドロップモードとの切り替えが可能である。 As one of such systems, a reconfigurable optical add-drop multiplexing (ROADM) system in which a plurality of nodes are connected in a ring shape or a path shape is known. Each node of the ROADM system is equipped with an optical switch that switches connection for each wavelength, and an optical signal input from one optical fiber transmission line for an optical signal of an arbitrary wavelength among wavelength multiplexed optical signals, The through mode that is output to the other optical fiber transmission line, and the optical signal that is input from the optical fiber transmission line side is output to the terminal device connected to the node (drop operation), and the optical signal that is input from the terminal device Can be switched to the add / drop mode (add operation).
図1に従来のROADMシステムのノードのドロップ側の構成をしめし、図2に従来のROADMシステムのノードのアド側の構成を示す。図1のドロップ側の構成では、一方の光ファイバ伝送路から入力されたN個の波長多重光信号は、波長分波器101によって分波された後、波長毎に1×2スイッチ102によってスルーするかドロップするかが選択される。図2はアド側の構成では、波長毎に2×1スイッチ103によってスルーの光信号かアドの光信号かが選択された後、波長合波器104によって波長多重されて、他方の光ファイバ伝送路へと出力される。この構成において、端局装置に接続されるドロップポート、アドポートはそれぞれN本である。そして、ある特定のドロップポートからは特定の波長が出力され、ある特性のアドポートには特定の波長を入力する必要がある。
FIG. 1 shows the configuration of the drop side of the node of the conventional ROADM system, and FIG. 2 shows the configuration of the add side of the node of the conventional ROADM system. In the configuration on the drop side in FIG. 1, N wavelength multiplexed optical signals input from one optical fiber transmission line are demultiplexed by the
ところが、複数のノードがリング状またはバス状に接続されたROADMシステムにおいて、1つのノードでN個全ての波長がアド/ドロップモードになることは稀である。リングまたはパスに接続されるノード数にもよるが、通常、1つのノードでアド/ドロップされる波長数(すなわち、接続される端局装置の数)は、N=40波長のシステムにおいて8程度である場合が多い。この場合、ドロップポート/アドポートはそれぞれ8本あれば充分となる。ただし、1つのドロップポートから特定の波長が出力されるのではなく、任意の波長の光信号が出力されることが望ましい。アドポートについても同様に、1つのアドポートに任意の波長の光信号を入力できることが望ましい。 However, in a ROADM system in which a plurality of nodes are connected in a ring shape or a bus shape, it is rare that all N wavelengths are in the add / drop mode in one node. Depending on the number of nodes connected to the ring or path, the number of wavelengths added / dropped by one node (that is, the number of connected terminal devices) is usually about 8 in a system with N = 40 wavelengths. In many cases. In this case, eight drop ports / add ports are sufficient. However, it is desirable that a specific wavelength is not output from one drop port, but an optical signal having an arbitrary wavelength is output. Similarly for an add port, it is desirable that an optical signal having an arbitrary wavelength can be input to one add port.
図3、図4に従来のROADMシステムのノード構成の別の例を示す。図3は、図1のドロップポートにN×Mマトリックス光スイッチを接続した構成であり、M本のドロップポートに任意の波長の光信号を出力することが可能である。図4は、図2のアドポートにM×Nマトリクス光スイッチを接続した構成であり、M本のアドポートから任意の波長の光信号を入力することが可能である。 3 and 4 show another example of the node configuration of the conventional ROADM system. FIG. 3 shows a configuration in which an N × M matrix optical switch is connected to the drop port of FIG. 1, and an optical signal having an arbitrary wavelength can be output to M drop ports. FIG. 4 shows a configuration in which an M × N matrix optical switch is connected to the add port of FIG. 2, and an optical signal having an arbitrary wavelength can be inputted from the M add ports.
図5、図6に従来のROADMシステムのノード構成の別の例を示す(非特許文献1)。これも、少数のアド/ドロップポートへ任意の波長の光信号の入出力が可能な構成である。図5の構成はドロップ側の構成であり、波長毎に装備されるドロップ側の光スイッチを図1の1×2スイッチ102から1×(M+1)スイッチ107に置き換え、かつ各ドロップポートにNチャネルの波長合波器104を備えることで、M本のドロップポートに任意の波長の光信号を出力することを可能としている。また、図6の構成はアド側の構成であり、波長毎に装備される光スイッチを図2の2×1スイッチ103から(M+1)×1スイッチ108に置き換え、かつ各アドポートにNチャネルの波長分波器101を備えることで、M本のアドポートに任意の波長の光信号を入力することを可能としている。
5 and 6 show another example of the node configuration of the conventional ROADM system (Non-Patent Document 1). This is also a configuration in which an optical signal of an arbitrary wavelength can be input / output to a small number of add / drop ports. The configuration of FIG. 5 is a drop-side configuration. The drop-side optical switch provided for each wavelength is replaced from the 1 × 2
しかしながら、従来のROADMシステムのノード構成において、アド/ドロップポートへ任意の波長の光信号の入出力を可能とした構成では、ノードの光回路の規模が大きくなってしまうという問題があった。 However, in the node configuration of the conventional ROADM system, the configuration in which an optical signal of an arbitrary wavelength can be input / output to the add / drop port has a problem that the size of the optical circuit of the node increases.
例えば、図3の構成においては、N=40波長、アド/ドロップされる波長数M=8の場合、40chの波長合分波器101が1個、およびスルー/ドロップ選択用の1×2光スイッチ102が40個に加えて、40×8マトリクス光スイッチ105が1個必要である。
For example, in the configuration of FIG. 3, when N = 40 wavelengths and the number of added / dropped wavelengths M = 8, there is one 40-channel wavelength multiplexer /
光通信システムで用いられる光スイッチとしては、信頼性や耐久性に優れ、アレイ導波路格子(AWG)型波長合分波器との集積が可能な導波路型光スイッチが一般に用いられている。導波路型光スイッチは、入出力数が1または2の単位光スイッチ素子を多段に接続することによって構成されるため、スイッチの規模が大きくなるにつれて、回路長が長くなってしまう。 As an optical switch used in an optical communication system, a waveguide type optical switch that is excellent in reliability and durability and can be integrated with an arrayed waveguide grating (AWG) type wavelength multiplexer / demultiplexer is generally used. Since the waveguide type optical switch is configured by connecting unit optical switch elements having 1 or 2 inputs / outputs in multiple stages, the circuit length increases as the scale of the switch increases.
現在、マトリクス光スイッチを小型の回路構成で実現する方法が知られているが(特許文献1参照)、この方法を用いた場合でも、40×8マトリクス光スイッチ105を構成するためには41段の単位スイッチが必要である。これまでに報告されている導波路型マトリクス光スイッチのうち、規模が最大のものは32×32マトリクス光スイッチであり(非特許文献2参照)、40×8マトリクス光スイッチ105はそれより更にスイッチ段数が多いことから、回路レイアウトが困難になるとともに、挿入損失の増大も懸念される。
Currently, a method of realizing a matrix optical switch with a small circuit configuration is known (see Patent Document 1). Even when this method is used, 41 stages are required to configure the 40 × 8 matrix
また、図5、図6の構成においては、N=40波長、アド/ドロップされる波長数M=8の場合、入力ポートに接続される40chの波長合分波器1個のほか、スルー/各ドロップポート選択用の1×9光スイッチ107を40個と、8本の各ドロップポートに40chの波長合分波器101、104が必要である。導波路型光スイッチやAWG型波長合分波器は多連の光回路を同一基板上に製造することが可能であるが、それでも40chのようにチャネル数の多い波長合分波器を数多く(この場合は9個)集積化することは、製造歩留まりを低下させる要因となり得る。
5 and 6, when N = 40 wavelengths and the number of added / dropped wavelengths M = 8, in addition to one 40-channel wavelength multiplexer / demultiplexer connected to the input port, Forty 1 × 9
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、アド/ドロップポートに装備する波長合分波器の周回性を利用することで、光スイッチや波長合分波器の回路規模を削減した、アド/ドロップポートから任意の波長の光信号を入出力可能である、ROADMシステムのノードに用いられる光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 use an optical switch or wavelength multiplexing / demultiplexing by utilizing the circulatory property of the wavelength multiplexer / demultiplexer provided in the add / drop port. It is an object of the present invention to provide an optical circuit used in a node of a ROADM system that can input / output an optical signal of an arbitrary wavelength from an add / drop port with a reduced circuit scale.
このような目的を達成するために、請求項1に係る光回路は、光回路であって、波長の異なるN個の光信号λ1、λ2、…、λNであって、波長番号が隣接するものとの間に一定の波長間隔を有する前記光信号が入力される入力端子N個と、前記入力端子に入力されたN個の光信号のうち波長番号に対するLの剰余が等しいi番目の光信号M個(1≦i≦N、N=M×L)が入力され、それをM本の出力方路に切り替えるM入力×M出力の光スイッチL個と、前記各光スイッチのj番目(1≦j≦M)の出力ポートに接続され、周期Lの波長周回性を有するLチャネルの波長合波器M個と、前記各波長合波器から光信号を出力する出力端子M個とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve such an object, an optical circuit according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光回路において、1つの端子から入力されたN個の前記光信号λ1、λ2、…、λNを含む波長多重光信号をN個の前記光信号λ1、λ2、…、λNに分波する波長分波器を備え、N個の前記入力端子の前段に、前記波長分波器を接続したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the optical circuit according to the first aspect, N wavelength-multiplexed optical signals including the N optical signals λ1, λ2,. A wavelength demultiplexer for demultiplexing into optical signals λ1, λ2,... ΛN is provided, and the wavelength demultiplexer is connected in front of the N input terminals.
請求項3に記載の発明は、光回路であって、1つの端子から入力されたN個の前記光信号λ1、λ2、…、λNを含む波長多重光信号をN個の前記光信号λ1、λ2、…、λNに分波する波長分波器と、前記分波されたN個の光信号の各々をP本(2≦P≦L+1)の出力方路に切り替える1入力×P出力の光スイッチN個と、前記各1入力×P出力の光スイッチのk番目(1≦k≦P)の出力ポートを入力端子に接続された請求項1に記載の光回路Q個(1≦Q≦P−1)とを備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is an optical circuit, wherein a wavelength division multiplexed optical signal including N optical signals λ1, λ2,... ΛN input from one terminal is converted into N optical signals λ1, λ2,..., λN wavelength demultiplexer, and 1 input × P output light for switching each of the demultiplexed N optical signals to P (2 ≦ P ≦ L + 1)
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の光回路において、N個の波長の異なる光信号を合波して1つの端子へ出力するNチャネルの波長合波器をさらに備え、前記1入力×P出力の光スイッチの請求項1に記載の光回路と接続されていない出力ポートN本に、前記Nチャネルの波長合波器の入力端子N個を接続したことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical circuit according to the third aspect, the optical circuit further includes an N-channel wavelength multiplexer that multiplexes optical signals having different N wavelengths and outputs the combined optical signals to one terminal. N input ports of the N-channel wavelength multiplexer are connected to N output ports not connected to the optical circuit according to
請求項5に記載の発明は、光回路であって、波長の異なるN個の光信号λ1、λ2、…、λNであって、波長番号が隣接するものとの間に一定の波長間隔を有する前記光信号を出力するN個の出力端子と、前記出力端子のうち前記出力端子から出力される前記光信号の波長番号に対するLの剰余が等しいi番目の前記出力端子M個(1≦i≦N、N=M×L)へ光信号の方路を切り替えて出力するM入力×M出力の光スイッチL個と、前記各光スイッチのj番目(1≦j≦M)の入力ポートに接続された、周期Lの波長周回性を有するLチャネルの波長分波器M個と、前記各波長分波器へ光信号を入力する入力端子M個とを備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is an optical circuit, which has N optical signals λ1, λ2,..., ΛN having different wavelengths, and a constant wavelength interval between adjacent optical signals having wavelength numbers. The N output terminals that output the optical signal and the i-th output terminal M (1 ≦ i ≦ i) having the same L remainder with respect to the wavelength number of the optical signal output from the output terminal among the output terminals. (N, N = M × L) connected to L optical switches of M inputs × M outputs for switching and outputting optical signal paths and to the jth (1 ≦ j ≦ M) input port of each optical switch. The L wavelength demultiplexer having the wavelength L of the period L and M input terminals for inputting an optical signal to each of the wavelength demultiplexers are provided.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の光回路において、N個の前記光信号λ1、λ2、…、λNを波長多重して1つの端子へ出力するNチャネルの波長合波器を備え、N個の前記出力端子の後段に前記Nチャネルの波長合波器を接続したことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the optical circuit according to the fifth aspect, an N-channel wavelength multiplexer that wavelength-multiplexes the N optical signals λ1, λ2, ..., λN and outputs them to one terminal. The N-channel wavelength multiplexer is connected to the subsequent stage of the N output terminals.
請求項7に記載の発明は、光回路であって、N個の前記光信号λ1、λ2、…、λNを波長多重して1つの端子へ出力するNチャネルの波長合波器と、前記波長多重手段のN個の入力ポートへ光信号の方路を切り替えて出力するP入力×1出力の光スイッチN個と、前記各P入力×1出力の光スイッチのk番目(1≦k≦P)の入力ポートに出力端子を接続された請求項5に記載の光回路Q個(1≦Q≦P−1)とを備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is an optical circuit, an N-channel wavelength multiplexer that wavelength-multiplexes the N optical signals λ1, λ2,. N P-input × 1-output optical switches that switch and output optical signal paths to N input ports of the multiplexing means, and the k-th (1 ≦ k ≦ P) of each P-input × 1-output optical switch And Q optical circuits (1 ≦ Q ≦ P−1) according to claim 5, wherein output terminals are connected to the input ports.
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の光回路において、1つの入力端子から入力されたN個の波長多重光信号を分波するNチャネルの波長分波器をさらに備え、前記P入力×1出力の光スイッチの請求項5に記載の光回路と接続されていない入力ポートN本に前記Nチャネルの波長分波器の出力端子N個を接続したことを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the optical circuit according to claim 7, further comprising an N-channel wavelength demultiplexer for demultiplexing N wavelength multiplexed optical signals input from one input terminal, The output terminal of the N-channel wavelength demultiplexer is connected to N input ports not connected to the optical circuit according to claim 5 of the P input × 1 output optical switch.
本発明の請求項5〜8に係る光回路は、請求項1〜4に記載の光回路において、入力端子と出力端子を入れ替えた構成に相当する。
The optical circuit according to claims 5 to 8 of the present invention corresponds to a configuration in which the input terminal and the output terminal are interchanged in the optical circuit according to
本発明によれば、N個の波長多重信号のうち任意のM個を選択して各ドロップポートへ出力する光回路、または、M本のアドポートに入力された任意の波長の光信号を波長多重して出力する光回路において、光スイッチや波長合分波器の回路規模を大幅に削減することができる。 According to the present invention, an optical circuit that selects and outputs an arbitrary M of N wavelength multiplexed signals to each drop port, or an optical signal of an arbitrary wavelength input to M add ports is wavelength multiplexed. Therefore, the circuit scale of the optical switch and the wavelength multiplexer / demultiplexer can be greatly reduced in the optical circuit that outputs the signal.
本発明における光回路を実施するための方式としては、種々の形式の波長合分波器や光スイッチを用いることができる。なかでも、石英系光導波路をベースとするAWG型波長合分波器と熱光学スイッチは、光ファイバとの整合性が良く、挿入損失が低いことに加えて、原理的な偏波依存性が小さく、構成材料が物理的、化学的に安定で信頼性に優れていることから、実用性が最も高く、本発明の実施に適している。 As a system for implementing the optical circuit in the present invention, various types of wavelength multiplexers / demultiplexers and optical switches can be used. Among them, the AWG type wavelength multiplexer / demultiplexer and the thermo-optic switch based on the silica-based optical waveguide have good matching with the optical fiber, low insertion loss, and the principle of polarization dependence. Since it is small and the constituent materials are physically and chemically stable and excellent in reliability, it has the highest practicality and is suitable for the implementation of the present invention.
以下、本発明の実施形態を、N=40波長、アド/ドロップポートされる波長数M=8(したがって、L=5)の場合を例として説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described by taking as an example the case where N = 40 wavelengths and the number of wavelengths to be added / dropped M = 8 (and thus L = 5).
図7は、本発明の第一の実施形態であり、本発明の請求項1における光回路を構成した例である。この光回路は、8×8マトリクス光スイッチ201を5個と、各8×8マトリクス光スイッチ201の出力の1つを入力される100GHz間隔5chの波長合波器202を8個用いて構成される。ここで、波長合波器のFSR(Free Spectral Range)は500GHzである。
FIG. 7 is a first embodiment of the present invention and is an example in which an optical circuit according to
この光回路は、ROADMシステムのノード構成においてドロップ側に使用されるものであり、図1の構成のドロップポートに接続して用いられる。40個の入力端子には、波長間隔100GHzの光信号(短波長側から順にλ1,λ2,...,λ40とする)が入力され、そのうち5の剰余が等しい番号の光信号8個が1つの8×8マトリクス光スイッチ201に入力される。すなわち、λ1,λ6,λ11,...,λ36は1番目の光スイッチ201−1へ、λ2,λ7,λ12,...,λ37は2番目の光スイッチ201−2へ、λ3,λ8,λ13,...,λ38は3番目の光スイッチ201−3へ、λ4,λ9,λ14,...,λ39は4番目の光スイッチ201−4へ、λ5,λ10,λ15,...,λ40は5番目の光スイッチ201−5へ入力される。
This optical circuit is used on the drop side in the node configuration of the ROADM system, and is connected to the drop port having the configuration of FIG. Forty input terminals receive optical signals with a wavelength interval of 100 GHz (λ1, λ2,..., Λ40 in order from the short wavelength side), of which eight optical signals with the same number of 5 remainders are 1 Two 8 × 8 matrix
各8×8マトリクス光スイッチ201−1〜201−5は、入力された8個の光信号を、8本の出力端子のうち、どの端子に出力するかを設定する。本実施形態では、1番目の光スイッチ201−1の1番目、2番目、...、8番目の出力ポートは、それぞれ、1番目、2番目、...、8番目の波長合波器202−1〜202−8の1番目の入力ポートに接続される。また、2番目の光スイッチ201−2の1番目、2番目、...、8番目の出力ポートは、それぞれ、1番目、2番目、...、8番目の波長合波器202−1〜202−8の2番目の入力ポートに接続される。以下同様に、5番目の光スイッチ201−5の1番目、2番目、...、8番目の出力ポートは、それぞれ、1番目、2番目、...、8番目の波長合波器202−1〜202−8の5番目の入力ポートに接続される。 Each of the 8 × 8 matrix optical switches 201-1 to 201-5 sets which of the eight output terminals the eight input optical signals are output to. In the present embodiment, the first, second,. . . , 8th output ports are 1st, 2nd,. . . Are connected to the first input ports of the eighth wavelength multiplexers 202-1 to 202-8. The first, second,... Of the second optical switch 201-2. . . , 8th output ports are 1st, 2nd,. . . Are connected to the second input ports of the eighth wavelength multiplexers 202-1 to 202-8. Similarly, the first, second,... Of the fifth optical switch 201-5. . . , 8th output ports are 1st, 2nd,. . . Are connected to the fifth input ports of the eighth wavelength multiplexers 202-1 to 202-8.
したがって、各波長合波器202−1〜202−8の側から見ると、1番目の入力ポートにはλ1,λ6,λ11,...,λ36の光信号のいずれかが、2番目の入力ポートにはλ2,λ7,λ12,...,λ37の光信号のいずれかが、3番目の入力ポートには、λ3,λ8,λ13,...,λ38のいずれかが、4番目の入力ポートには、λ4,λ9,λ14,...,λ39のいずれかが、5番目の入力ポートには、λ5,λ10,λ15,...,λ40のいずれかが入力される。ここで、波長合波器202−1〜202−8のFSRは500GHzであり、その波長透過特性は500GHzの周期で周回性を有するので、どの波長の場合でも波長合波器の出力端子から光信号が出力されることになる。 Therefore, when viewed from the wavelength multiplexers 202-1 to 202-8, the first input port has λ1, λ6, λ11,. . . , Λ36 optical signals are transmitted to the second input port at λ2, λ7, λ12,. . . , Λ37 optical signals are transmitted to the third input port at λ3, λ8, λ13,. . . , Λ38 are connected to the fourth input port as λ4, λ9, λ14,. . . , Λ39 is connected to the fifth input port as λ5, λ10, λ15,. . . , Λ40 is input. Here, the FSRs of the wavelength multiplexers 202-1 to 202-8 are 500 GHz, and their wavelength transmission characteristics are cyclic with a cycle of 500 GHz, so that light is transmitted from the output terminal of the wavelength multiplexer at any wavelength. A signal will be output.
ここで、1つの8×8マトリクス光スイッチに、5の剰余が等しい番号の光信号を入力する理由を説明する。例えば仮に、波長番号の順に、λ1,λ2,λ3,...,λ8を1番目の光スイッチへ、λ9,λ10,λ11,...,λ16を2番目の光スイッチへ、λ17,λ18,λ19,...,λ24を3番目の光スイッチへ、λ25,λ26,λ27,...,λ32を4番目の光スイッチへ、λ33,λ34,λ35,...,λ40を5番目の光スイッチへ、入力したとする。すると、任意の波長の光信号が出力端子から出力可能とするためには、波長合波器は、100GHz間隔8chを1つのグループとする波長群合波器でなければならない。このような波長群合波器は、FSRが500GHzの周回性波長合波器に比べて、製造が困難である。そのため、製造がより容易な波長群合波器を使用可能にするために、5の剰余が等しい番号の光信号を入力する構成としている。 Here, the reason why optical signals having the same number of the remainder of 5 are input to one 8 × 8 matrix optical switch will be described. For example, suppose λ1, λ2, λ3,. . . , Λ8 to the first optical switch, λ9, λ10, λ11,. . . , Λ16 to the second optical switch, λ17, λ18, λ19,. . . , Λ24 to the third optical switch, λ25, λ26, λ27,. . . , Λ32 to the fourth optical switch, λ33, λ34, λ35,. . . , Λ40 is input to the fifth optical switch. Then, in order to enable an optical signal having an arbitrary wavelength to be output from the output terminal, the wavelength multiplexer must be a wavelength group multiplexer in which 8 channels of 100 GHz are grouped into one group. Such a wavelength group multiplexer is difficult to manufacture compared to a recursive wavelength multiplexer having an FSR of 500 GHz. Therefore, in order to make it possible to use a wavelength group multiplexer that is easier to manufacture, the optical signals having the same number with the remainder of 5 are input.
図8は、本発明の第2の実施形態に係る光回路の構成例である。この光回路は100GHz間隔40chの波長分波器203を1個と、8×8マトリクス光スイッチ201を5個と、100GHz間隔5chの波長合波器202を8個用いて構成される。ここで、5chの波長合波器202のFSRは500GHzであり、その波長透過特性は500GHzの周期で周回性を有する。この光回路は、ROADMシステムのノード構成においてドロップ側に使用されるものであり、スルーポートがない場合に用いられる。
FIG. 8 is a configuration example of an optical circuit according to the second embodiment of the present invention. This optical circuit is configured by using one
波長分波器の入力端子から入力された100GHz間隔の波長多重光信号は、波長分波器203でλ1,λ2,...,λ40に分波され、以下、図7に示した第1の実施形態と同様に、各8×8マトリクス光スイッチ201に5の剰余が等しい番号の光信号を入力し、設定された出力端子から出力されることになる。
Wavelength multiplexed optical signals at intervals of 100 GHz inputted from the input terminal of the wavelength demultiplexer are transmitted by the
図9は、本発明の第3の実施形態に係る光回路の構成例である。この光回路は40chの波長分波器203を1個、1×2光スイッチ204を40個、8×8マトリクス光スイッチ201を5個と100GHz間隔5chの波長合波器202を8個用いて構成される。ここで、5chの波長合波器201のFSRは500GHzであり、その波長透過特性は500GHzの周期で周回性を有する。この光回路は、ROADMシステムのノード構成においてドロップ側に使用されるものである。第2の実施形態とは、波長分波器203で分波された光信号が1×2光スイッチ204を介して8×8マトリクス光スイッチ201に入力される点で異なるが、その他は全て同じである。
FIG. 9 is a configuration example of an optical circuit according to the third embodiment of the present invention. This optical circuit uses one 40-
図10は、本発明の第4の実施形態に係る光回路の構成例である。この光回路は40chの波長分波器203を1個、1×6光スイッチ205を40個、8×8マトリクス光スイッチ201を5個、100GHz間隔5chの波長合波器202を8個用いて構成される。ここで、5chの波長合波器のFSRは500GHzであり、その波長透過特性は500GHzの周期で周回性を有する。この光回路は、ROADMシステムのノード構成においてドロップ側に使用されるものである。尚、図10の1×6光スイッチ205は、出力端子の一部を省略して描いている。
FIG. 10 is a configuration example of an optical circuit according to the fourth embodiment of the present invention. This optical circuit uses one
図10の構成では、8×8マトリクス光スイッチ201の前段に1×6光スイッチ205を備えることで、ドロップ端子を8個ずつ拡張し最大40個まで増設することが可能である。ドロップ端子は、5個の8×8マトリクス光スイッチ201と8個の100GHz間隔5chの波長合波器202で構成される光回路を1単位として、8個1組で設置することができる。ドロップ端子を16〜32個にする場合には、1×6光スイッチ205を1×3〜1×5の光スイッチに置き換えてもよい。
In the configuration of FIG. 10, by providing the 1 × 6
図11は、本発明の第5の実施形態に係る光回路の構成例である。この光回路は、40chの波長分波器203を1個、40chの波長合波器206を1個、1×6光スイッチ205を40個、8×8マトリクス光スイッチ201を5個、100GHz間隔5chの波長合波器202を8個用いて構成される。ここで、波長合波器202のFSRは500GHzであり、その波長透過特性は500GHzの周期で周回性を有する。この光回路は、ROADMシステムのノード構成においてドロップ側に使用されるものであり、1×6光スイッチ205の後段に40chの波長合波器206を備えることで、スルーポートを1本のみとした構成である。尚、図11の1×6光スイッチ205も図10と同様に、出力端子の一部を省略して描いている。
FIG. 11 is a configuration example of an optical circuit according to the fifth embodiment of the present invention. This optical circuit includes one 40-
図12は、本発明の第6の実施形態に係る光回路の構成例である。この光回路は、8×8マトリクス光スイッチ201を5個と100GHz間隔5chの波長分波器207を8個用いて構成される。ここで、波長分波器207のFSRは500GHzであり、その波長透過特性は500GHzの周期で周回性を有する。この光回路は、ROADMシステムのノード構成においてアド側に使用されるものであり、図2の構成のアドポートに接続して用いられる。
FIG. 12 is a configuration example of an optical circuit according to the sixth embodiment of the present invention. This optical circuit is configured by using five 8 × 8 matrix
図13は、本発明の第7の実施形態に係る光回路の構成例である。この光回路は、100GHz間隔40chの波長合波器206を1個、8×8マトリクス光スイッチ201を5個、100GHz間隔5chの波長分波器207を8個用いて構成される。ここで、5chの波長分波器207のFSRは500GHzであり、その波長透過特性は500GHzの周期で周回性を有する。この光回路は、ROADMシステムのノード構成においてアド側に使用されるものであり、スルーポートがない場合に用いられる。
FIG. 13 is a configuration example of an optical circuit according to the seventh embodiment of the present invention. This optical circuit is configured by using one
図14は、本発明の第8の実施形態に係る光回路の構成例である。この光回路は、40chの波長合波器206を1個、2×1光スイッチ208を40個、8×8マトリクス光スイッチ201を5個、100GHz間隔5chの波長分波器207を8個用いて構成される。ここで、5chの波長分波器207のFSRは500GHzであり、その波長透過特性は500GHzの周期で周回性を有する。この光回路は、ROADMシステムのノード構成においてアド側に使用されるものである。
FIG. 14 is a configuration example of an optical circuit according to the eighth embodiment of the present invention. This optical circuit uses one 40-
図15は、本発明の第9の実施形態に係る光回路の構成例である。この光回路は、40chの波長合波器206を1個、6×1光スイッチ209を40個、8×8マトリクス光スイッチ201を5個、100GHz間隔5chの波長分波器207を8個で構成される。ここで、5chの波長分波器207のFSRは500GHzであり、その波長透過特性は500GHzの周期で周回性を有する。この光回路は、ROADMシステムのノード構成においてアド側に使用されるものである。尚、図15の6×1光スイッチ209は、入力端子の一部を省略して描いている。
FIG. 15 is a configuration example of an optical circuit according to the ninth embodiment of the present invention. This optical circuit is composed of one 40-
図15の構成では、8×8マトリクス光スイッチ201の後段に6×1光スイッチ209を備えることで、アド端子を8個ずつ拡張し最大40個まで増設することが可能である。アド端子は、5個の8×8マトリクス光スイッチ201と8個の100GHz間隔5chの波長分波器207で構成される光回路を1単位として、8個1組で設置することができる。アド端子を16〜32個にする場合には、6×1光スイッチ208を3×1〜5×1の光スイッチに置き換えてもよい。
In the configuration of FIG. 15, by providing the 6 × 1
図16は、本発明の第10の実施形態に係る光回路の構成例である。この光回路は、40chの波長分波器203を1個、40chの波長合波器206を1個、6×1光スイッチ209を40個、8×8マトリクス光スイッチ201を5個、100GHz間隔5chの波長分波器207を8個用いて構成される。ここで、波長分波器207のFSRは500GHzであり、その波長透過特性は500GHzの周期で周回性を有する。この光回路は、ROADMシステムのノード構成においてアド側に使用されるものであり、6×1光スイッチ209の前段に40chの波長分波器203を備えることで、スルーポートを1本のみとした構成である。尚、図16の6×1光スイッチ209は、入力端子の一部を省略して描いている。
FIG. 16 is a configuration example of an optical circuit according to the tenth embodiment of the present invention. This optical circuit includes one 40-
表1に、本発明の第3の実施形態に係る図9の構成と、従来技術による図3、図5の構成との比較を示す。 Table 1 shows a comparison between the configuration of FIG. 9 according to the third embodiment of the present invention and the configurations of FIGS. 3 and 5 according to the prior art.
本発明による図9の構成と図3の構成とを比較すると、40個のスルー/ドロップ選択用の1×2光スイッチ102、204を除いた光スイッチの規模は、図3の構成では40×8マトリクス光スイッチ105であるのに対して、図9の構成では5個の8×8マトリクス光スイッチ201であり、単位光スイッチ素子の総数はいずれも320個で同じである。
Comparing the configuration of FIG. 9 with the configuration of FIG. 3 according to the present invention, the scale of the optical switch excluding 40 1 × 2
しかし、導波路型光スイッチのチップサイズは、単位光スイッチ素子の個数よりも単位光スイッチ素子の段数によるところが大きい。40×8マトリクス光スイッチ105では単位光スイッチ素子の段数が41段であるのに対して、8×8マトリクス光スイッチ201では9段である。いっぽう、導波路型光スイッチでは複数の光スイッチをアレイ上に多連に集積化するのは比較的容易であり、図9の構成における5連8×8マトリクス光スイッチ201は、現状の製造技術で充分実現可能な規模である。
However, the chip size of the waveguide optical switch depends on the number of unit optical switch elements, rather than the number of unit optical switch elements. The 40 × 8 matrix
次に、本発明による図9の構成と従来の図5の構成とを比較すると、40個のスルー/ドロップ選択用の1×2光スイッチ102、204を除いた光スイッチの規模は、図5の構成では1×8マトリクス光スイッチ107が40個であるのに対して、図9の構成では8×8マトリクス光スイッチ201が5個であり、単位光スイッチ素子の総数はいずれも320個で同じである。
Next, comparing the configuration of FIG. 9 according to the present invention with the conventional configuration of FIG. 5, the scale of the optical switch excluding the 40 1 × 2
しかし、波長合波器のチャネル数は、図5の構成では40chであるのに対して、図9の構成では5chに削減されている。ここで、AWG型波長合分波器はチャネル数およびFSRが小さいほど回路サイズを小さくできるため、図9の構成は波長合波器の回路サイズの点から有利である。さらに、光スイッチと波長合波器との間の接続数も、図5の構成では320本であるのに対して、図9の構成では40本に削減されており、集積化に適している。 However, the number of channels of the wavelength multiplexer is 40 ch in the configuration of FIG. 5, but is reduced to 5 ch in the configuration of FIG. 9. Here, since the circuit size of the AWG type wavelength multiplexer / demultiplexer can be reduced as the number of channels and FSR are smaller, the configuration of FIG. 9 is advantageous in terms of the circuit size of the wavelength multiplexer. Further, the number of connections between the optical switch and the wavelength multiplexer is reduced to 40 in the configuration of FIG. 9 compared to 320 in the configuration of FIG. 5, which is suitable for integration. .
(実施例1)
本発明の第3の実施形態に基づく光回路を以下のように作製した。
まず、スルー/ドロップ選択用の1×2光スイッチ204、および8×8光スイッチ201は次のような導波路光スイッチにより作製した。厚さ1mmのシリコン基板上に石英系ガラスによって形成されるクラッド層および埋め込み型コア部を有する単一モード光導波路を、SiCl4やGeCl4などの原料ガスの火炎加水分解反応を利用した石英形ガラス膜の堆積技術と反応性イオンエッチング技術の組合せにより作製した。次に、薄膜ヒータおよび給電のための電極をクラッド層の表面上に真空蒸着およびパターン化により作製した。作製した光導波路のコア寸法は7μm×7μmであり、クラッド層との比屈折率差は0.75%とした。単位光スイッチ素子は、アーム導波路の実効光路長差が信号光波長の1/2のマッハ−ツェンダー干渉計回路である。信号光波長は1.55μm帯であり、石英系ガラスの屈折率は1.45であるので、実際のアーム光導波路長の差は0.534μmとした。熱光学効果による位相シフタとしてクラッド層の表面上に厚さ0.3μm、幅20μm、長さ2mmの薄膜ヒータを形成した。さらに、薄膜ヒータに沿ってシリコン基板に達するまでクラッド層をエッチングし、断熱溝を形成した。
Example 1
An optical circuit based on the third embodiment of the present invention was manufactured as follows.
First, the 1 × 2
スルー/ドロップ選択用の1×2光スイッチ204は40個を1チップ上に集積化して作製した。チップサイズは60mm×30mmであった。8×8マトリクス光スイッチ201は5個を1チップ上に集積化して作製した。チップサイズは110mm×100mmであった。
40 1 × 2
AWG型波長合分波器は、上記と同様の光導波路により作製した。波長分波器203は、波長配置が195.9THz(1530.33nm)から192.0THz(1561.42nm)までの100GHz40chとした。100GHz間隔5chでFSR=500GHzの波長合波器202は8個を1チップ上に集積化して作製した。チップサイズは40mm×45mmであった。
The AWG type wavelength multiplexer / demultiplexer was manufactured using the same optical waveguide as described above. The
作製した光スイッチチップおよびAWG型波長合分波器チップの入力ポートおよび出力ポートに光ファイバを接続し、図9のように結線して光回路を構成した。 An optical fiber was connected to the input port and output port of the manufactured optical switch chip and AWG type wavelength multiplexer / demultiplexer chip, and connected as shown in FIG.
作製した光回路の光学特性を測定したところ、入力端子〜スルー端子間の挿入損失は7dB以下、入力端子〜ドロップ端子間の挿入損失は12dB以下であった。また、光スイッチの消光比はいずれも45dB以上であった。 When the optical characteristics of the manufactured optical circuit were measured, the insertion loss between the input terminal and the through terminal was 7 dB or less, and the insertion loss between the input terminal and the drop terminal was 12 dB or less. In addition, the extinction ratio of the optical switches was 45 dB or more.
(実施例2)
本発明の第4の実施形態に基づく光回路を、実施例1と同様に以下のように作製した。
1×6光スイッチ205は、スルー/ドロップ選択用の1×2光スイッチとは別のチップで1×5光スイッチを作製し、それらを光ファイバで接続することで構成した。1×5光スイッチは20個を1チップ上に集積化して作製した。チップサイズは60mm×15mmであった。1×5光スイッチは、実施例1の導波路光スイッチと同様に作製し、他の光スイッチチップおよびAWG型波長合分波器チップは実施例1と同じものを使用した。
(Example 2)
An optical circuit based on the fourth embodiment of the present invention was produced as follows in the same manner as in Example 1.
The 1 × 6
作製した光回路の光学特性を測定したところ、入力端子〜スルー端子間の挿入損失は7dB以下、入力端子〜ドロップ端子間の挿入損失は14dB以下であった。また、光スイッチの消光比はいずれも45dB以上であった。 When the optical characteristics of the manufactured optical circuit were measured, the insertion loss between the input terminal and the through terminal was 7 dB or less, and the insertion loss between the input terminal and the drop terminal was 14 dB or less. In addition, the extinction ratio of the optical switches was 45 dB or more.
(実施例3)
本発明の第5の実施形態に基づく光回路を、実施例2と同様に作製した。
波長合波器206は、実施例2のAWG型波長合分波器と同様に作製し、他の光スイッチチップおよびAWG型波長合分波器チップは実施例2と同じものを使用した。
(Example 3)
An optical circuit based on the fifth embodiment of the present invention was produced in the same manner as in Example 2.
The
作製した光回路の光学特性を測定したところ、入力端子〜スルー端子間の挿入損失は11dB以下、入力端子〜ドロップ端子間の挿入損失は14dB以下であった。また、光スイッチの消光比はいずれも45dB以上であった。 When the optical characteristics of the fabricated optical circuit were measured, the insertion loss between the input terminal and the through terminal was 11 dB or less, and the insertion loss between the input terminal and the drop terminal was 14 dB or less. In addition, the extinction ratio of the optical switches was 45 dB or more.
101、203、207 波長分波器
102、204 1×2光スイッチ
103、208 2×1光スイッチ
104、202、206 波長合波器
105 N×Mマトリクス光スイッチ
106 M×Nマトリクス光スイッチ
107 1×(M+1)スイッチ
108 (M+1)×1スイッチ
201 M×Mマトリクス光スイッチ
205 1×P光スイッチ
209 P×1光スイッチ
101, 203, 207
Claims (8)
前記入力端子に入力されたN個の光信号のうち波長番号に対するLの剰余が等しいi番目の光信号M個(1≦i≦N、N=M×L)が入力され、それをM本の出力方路に切り替えるM入力×M出力の光スイッチL個と、
前記各光スイッチのj番目(1≦j≦M)の出力ポートに接続され、周期Lの波長周回性を有するLチャネルの波長合波器M個と、
前記各波長合波器から光信号を出力する出力端子M個と
を備えたことを特徴とする光回路。 N optical signals λ1, λ2,..., ΛN having different wavelengths, and N input terminals to which the optical signals having a predetermined wavelength interval are input between adjacent optical signals having wavelength numbers;
Among the N optical signals input to the input terminal, M i-th optical signals (1 ≦ i ≦ N, N = M × L) having the same L remainder with respect to the wavelength number are input, and M signals are input. L optical switches of M input × M output switching to the output route of
M number of L-channel wavelength multiplexers connected to the j-th (1 ≦ j ≦ M) output port of each optical switch and having a wavelength recurring property of period L;
An optical circuit comprising: M output terminals for outputting optical signals from the respective wavelength multiplexers.
前記分波されたN個の光信号の各々をP本(2≦P≦L+1)の出力方路に切り替える1入力×P出力の光スイッチN個と、
前記各1入力×P出力の光スイッチのk番目(1≦k≦P)の出力ポートに入力端子が接続された請求項1に記載の光回路Q個(1≦Q≦P−1)と
を備えたことを特徴とする光回路。 A wavelength demultiplexer for demultiplexing a wavelength multiplexed optical signal including N optical signals λ1, λ2,..., ΛN input from one terminal into N optical signals λ1, λ2,.
N 1-input × P-output optical switches for switching each of the demultiplexed N optical signals to P (2 ≦ P ≦ L + 1) output routes;
2. The Q optical circuits (1 ≦ Q ≦ P−1) according to claim 1, wherein input terminals are connected to k-th (1 ≦ k ≦ P) output ports of the optical switches each having one input × P output. An optical circuit comprising:
前記出力端子のうち前記出力端子から出力される前記光信号の波長番号に対するLの剰余が等しいi番目の前記出力端子M個(1≦i≦N、N=M×L)へ光信号の方路を切り替えて出力するM入力×M出力の光スイッチL個と、
前記各光スイッチのj番目(1≦j≦M)の入力ポートに接続された、周期Lの波長周回性を有するLチャネルの波長分波器M個と、
前記各波長分波器へ光信号を入力する入力端子M個と
を備えたことを特徴とする光回路。 N optical terminals λ1, λ2,..., ΛN of different wavelengths, and N output terminals for outputting the optical signals having a constant wavelength interval between adjacent optical signals having wavelength numbers;
Of the output terminals, the optical signal is transferred to the i-th output terminals M (1 ≦ i ≦ N, N = M × L) having the same L remainder with respect to the wavelength number of the optical signal output from the output terminal. L optical switches of M input × M output for switching and outputting,
M L-channel wavelength demultiplexers having a wavelength recurring property of period L, connected to the jth (1 ≦ j ≦ M) input port of each optical switch;
An optical circuit comprising: M input terminals for inputting optical signals to the wavelength demultiplexers.
前記波長多重手段のN個の入力ポートへ光信号の方路を切り替えて出力するP入力×1出力の光スイッチN個と、
前記各P入力×1出力の光スイッチのk番目(1≦k≦P)の入力ポートに出力端子を接続された請求項5に記載の光回路Q個(1≦Q≦P−1)と
を備えたことを特徴とする光回路。 An N-channel wavelength multiplexer that wavelength-multiplexes the N optical signals λ1, λ2,..., ΛN and outputs them to one terminal;
N optical switches of P input × 1 output for switching and outputting optical signal paths to N input ports of the wavelength multiplexing means;
6. The Q optical circuits (1 ≦ Q ≦ P−1) according to claim 5, wherein output terminals are connected to k-th (1 ≦ k ≦ P) input ports of each P input × 1 output optical switch. An optical circuit comprising:
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