JP2004037968A

JP2004037968A - Optical add / drop switch and method of adjusting output light intensity of optical add / drop switch

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Publication number: JP2004037968A
Application number: JP2002196812A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Noguchi; 野口　一博; Hiroshi Takahashi; 高橋　浩; Masayuki Okuno; 奥野　将之
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: JP3755762B2

Abstract

【課題】光分岐挿入スイッチの漏れ光による信号劣化を抑制した構成を提供する。
【解決手段】第１の２×２光スイッチ２２１の１つの入力端子を主信号入力端子とし、第２の２×２光スイッチ２２２の１つの入力端子をアド信号入力端子とし、上記第１の２×２光スイッチの主信号入力端子に対してバーとなる出力端子をドロップ信号出力端子とし、上記第１の２×２光スイッチの主信号入力端子に対してクロスとなる出力端子に、第３の２×２光スイッチ２２３の１つの入力端子を接続し、上記第３の２×２光スイツチの１つの入力端子に対してクロスとなる出力端子に、第４の２×２光スイッチ２２４の１つの入力端子を接続し上記第２の２×２光スイッチのアド信号入力端子に対してクロスとなる出力端子に、上記第４の２×２光スイッチのもう１つの入力端子を接続し、かつ、該入力端子に対してクロスとなる出力端子を主信号出力端子とした。
【選択図】　　　　図１Provided is a configuration in which signal degradation due to leakage light of an optical add / drop switch is suppressed.
One input terminal of a first 2 × 2 optical switch is a main signal input terminal, and one input terminal of a second 2 × 2 optical switch is an add signal input terminal. An output terminal which is a bar with respect to the main signal input terminal of the 2 × 2 optical switch is a drop signal output terminal, and an output terminal which is crossed with the main signal input terminal of the first 2 × 2 optical switch is a One 2 × 2 optical switch 223 is connected to one input terminal of the third 2 × 2 optical switch 223, and the fourth 2 × 2 optical switch 224 is connected to an output terminal crossing one input terminal of the third 2 × 2 optical switch. And the other input terminal of the fourth 2 × 2 optical switch is connected to an output terminal which crosses the add signal input terminal of the second 2 × 2 optical switch. And an output terminal crossing the input terminal It was the main signal output terminal.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光リングネットワーク内で光信号を分岐挿入するための光分岐挿入スイッチ及びその出力光強度調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、リングネットワークの構成の一例を示す。
図４において、１０１−１〜ｎは、ネットワーク内の各ノード、１０２−１〜２は各ノード１０１−１〜ｎを接続する光ファイバ、１０３−１〜ｎはネットワークの外から各ノード１０１−１〜ｎにアクセスする光信号の伝送路、１０４−１〜ｎは各ノード１０１−１〜ｎからネットワークの外に送出される光信号の伝送路である。
【０００３】
伝送路１０３−ｉを介してノード１０１−ｉに入力された光信号は、当該ノードにおいて波長多重信号光となり、光ファイバ１０２−１又は２を伝搬して、ノード１０１−ｊで分離され、伝送路１０４−ｉを介して出力される。
光ファイバ１０２−１と１０２−２は互いに信号光の伝送方向が逆向きとなっており、通常、光ファイバ１０２−１と１０２−２の両方を用いて双方向に信号光の伝達を行う。
【０００４】
図５に、ノード１０１−１〜ｎの構成例を示す。
図５において、１１１−１及び２は隣接ノードからの波長多重信号光が入力される光ファイバ、１１２−１及び２は入力された波長多重信号光を増幅する前置光増幅器、１１３−１及び２は入力された波長多重信号光を分離する光分波器、１１４−１〜ｎは光分岐挿入スイッチ、１１５−１及び２は光信号を多重して波長多重信号光にする光合波器、１１６−１及び２は波長多重信号光を、隣接ノードに送達するのに十分な強度に増幅するための後置光増幅器、１１７−１及び２は波長多重信号を隣接ノードに向かって出力する光ファイバ、１１８−１〜ｎはネットワーク外から入力される信号光をネットワークに入力するための光ファイバ、１１９−１〜ｎはネットワークを伝搬した信号光をネットワーク外に導くための光ファイバである。
【０００５】
光ファイバ１１１−１及び１１７−１が図４の光ファイバ１０２−１に相当し、光ファイバ１１１−２及び１１７−２が図４の光ファイバ１０２−２に相当する。
従って、光ファイバ１１１−１と光ファイバ１１１−２とは互いに逆方向にある隣接ノードに接続している。
また、光ファイバ１１７−１と光ファイバ１１７−２も同様である。光ファイバ１１１−１からノードに入力された波長多重信号光は、前置光増幅器１１２−１によって増幅され、光分波器１１３−１によって個々の波長の信号光に分離される。
分離された信号光は、その波長に従って光分岐挿入スイッチの１つ１１４−ｋに入力される。
【０００６】
光分岐挿入スイッチ１１４−１〜ｎは２×２チャンネル光スイッチであり、図６に示す様に２つの入力ポート（ＩＮ，ＡＤＤ）と２つの出力ポート（ＯＵＴ，ＤＲＯＰ）を持つ。
この光スイッチは２つの接続状態（スルー、アドドロップ）をとり、スルー状態ではＩＮとＯＵＴが接続され、アドドロップ状態ではＩＮとＤＲＯＰ，ＡＤＤとＯＵＴがそれぞれ接続される。
各光分岐挿入スイッチ１１４−１〜ｎのＩＮポートには光分波器１１３−１又は１１３−２から入力される信号光が入力され、ＡＤＤポートには光ファイバ１１８−１〜ｎを介してネットワーク外部からの信号光が入力される。
【０００７】
また、ＯＵＴポートの出力光信号は光合波器１１５−１又は１１５−２に接続され、ＤＲＯＰポートの出力光は光ファイバ１１９−１〜ｎを介してネットワーク外部に導かれる。
従って、光分岐挿入スイッチ１１４−ｋがスルー状態の場合、光分波器１１３−１から入力される信号光がそのまま光合波器１１５−１に接続され、アドドロップ状態の場合、光分波器１１３−１から入力される信号光は光ファイバ１１９−ｋに接続され、これに代わって光ファイバ１１８−ｋから入力される信号光が光合波器１１５−１に接続される。
【０００８】
この際、合波器１１５−１に接続される信号光の波長が同一である必要があるため、光ファイバ１１８−ｋの入力信号光は、上記の光分波器１１３−１から入力される信号光と同一波長を有する必要がある。
光分岐挿入スイッチ１１４−ｋから光合波器１１５−１に接続された信号光は、光合波器１１５−１によって他の光分岐挿入スイッチの出力信号光と合波され、波長多重信号光となり、後置光増幅器１１６−１によって増幅された後、光ファイバ１１７−１に出力される。
【０００９】
なお、光ファイバ１１１−２からノードに入力された波長多重信号光についても同様な処理を経て光ファイバ１１７−２に出力される。
以上で説明した様な、リングネットワークのノード処理に適用される光分岐挿入スイッチとして、石英系光導波路技術と熱光学効果を用いた２×２光スイッチが知られている（参考文献：Ｏｋａｍｏｔｏ　ｅｔ　ａｌ．，　”Ｉ６−ｃｈａｎｎｅｌｏｐｔｉｃａｌ　ａｄｄ／ｄｒｏｐ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ　ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇｓａｎｄ　ｄｏｕｂｌｅ−ｇａｔｅ　ｓｗｉｔｃｈｅｓ”，　ＩＥＥ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　ｖｏｌ．３２，ｎｏ．６，　ｐｐ．１４７１−１４７２，　１９９６．特開２０００−０３９６３３号公報）。
【００１０】
図７に、特開２０００−０３９６３３号公報に開示されている光分岐挿入スイッチの構成例を示す。
図７において、１２１〜１２４は石英系光導波路技術と熱光学効果を用いて作製された２×２光スイッチ、ＳＷ１２１〜ＳＷ１２４は、それぞれ２×２光スイッチ１２１〜１２４に設置された位相調整用薄膜ヒータ、１２５〜１２７は２×２光スイッチ１２１〜１２４を相互に接続する内部接続導波路である。
図７の構成全体は１枚の石英系光導波路内に集積されている。
【００１１】
各２×２光スイッチ１２１〜１２４は、図７に示す通り２本の入力導波路、３ｄＢカプラ、２本のアーム導波路、３ｄＢカプラ、２本の出力導波路をこの順に接続して構成される。
一方のアーム導波路上には位相調整用薄膜ヒータＳＷ１２１〜ＳＷ１２４が配置されている。
位相調整用薄膜ヒータＳＷ１２１〜ＳＷ１２４に通電加熱すると、一方のアーム導波路の温度が上昇して屈折率が変化する。
【００１２】
その結果、２本のアーム導波路の光路差が変化し、一方の入力導波路より入力された信号光の出力先導波路を切り替えることができる。
即ち、各２×２光スイッチ１２ト１２４は、位相調整用薄膜ヒータＳＷ１２１〜ＳＷ１２４の通電又は非通電により、入力信号光の出力先を切り替える光スイッチとして機能する。
更に、通電する際の電流値を制御することにより、２本のアーム導波路の光路差を任意に制御できるため、入力信号光を任意の分岐比で２本の出力導波路に分岐させることができる。
【００１３】
従って、各２×２光スイッチ１２１〜１２４は可変減衰器としても機能させることができる。
特開２０００−０３９６３３号公報に開示されている通り、各２×２光スイッチ１２１〜１２４は、３ｄＢカプラの分岐比に誤差がある場合、２×２光スイッチがバー状態（上側入力導波路から入力された信号光が上側出力導波路から出力される状態）での反対側出力光導波路への信号光の漏洩は小さくなるが、クロス状態（上側入力導波路から入力された信号光が下側出力導波路から出力される状態）での反対側出力光導波路への信号光の漏洩は大きくなる特性を有している。
【００１４】
図７の構成はこの点を考慮してスルー時のＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの漏れ光及びＩＮポートからＤＲＯＰポートヘの漏れ光、アドドロップ時のＩＮポートからＯＵＴポートヘの漏れ光がともに少なくなる様に最適化した構成である。
図７において２×２光スイッチ１２１，１２４をクロス状態、１２２，１２３をバー状態とすれば、ＩＮポートから入力された信号光はＯＵＴポートより出力されてスルー状態を実現でき、かつＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの漏れ光及びＩＮポートからＤＲＯＰポートヘの漏れ光を少なくすることができる。
【００１５】
また、２×２光スイッチ１２２，１２３をクロス状態、１２１，１２４をバー状態とすることで、ＩＮポート、ＡＤＤポートからの入力信号光がそれぞれＤＲＯＰポート、ＯＵＴポートに出力されてアドドロップ状態を実現でき、かつＩＮポートからＯＵＴポートヘの漏れ光を少なくすることができる。
また、スルー状態で２×２光スイッチ１２１の位相調整用薄膜ヒータＳＷ１２１の電流を制御することにより、ＯＵＴポートからの信号光出力レペルを調整でき、アドドロップ状態で２×２光スイッチ１２２の位相調整用薄膜ヒータＳＷ１２２の電流を制御することにより、ＯＵＴポートからの信号光出力レペルを調整できる。
【００１６】
特開２０００−０３９６３３号公報によれば、２×２光スイッチをバー状態にした場合のクロス側への漏れ光の減衰量は最悪０．０１（減衰量２０ｄＢ）であり、２×２光スイッチをクロス状態にした場合のバー側への漏れ光の減衰量は最悪０．１（減衰量１０ｄＢ）である。
従って、図７の構成におけるスルー状態でのＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量は３０ｄＢとなり、アドドロップ状態でのＩＮポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量もまた３０ｄＢとなる。
【００１７】
一方、図５に示す様なノードを仮定した場合、ＩＮポートとＡＤＤポートから入力される信号光は同一の波長を有しているため、スルー時、アドドロップ時のＯＵＴポートにおけるそれぞれの漏れ光成分に対する減衰を概ね４０ｄＢ以上としないと、出力信号光と漏れ光との干渉によって出力信号光に雑音が生じ、信号劣化を引き起こすおそれがある。
従って、図７の構成をそのまま図５のノードに適用すると、上記の様な漏れ光の干渉による信号劣化によつネットワークの伝送特性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の様な従来技術の問題点に鑑み、石英系光導波路技術を適用した光分岐挿入スイッチに対して、漏れ光による信号劣化を抑制した構成を提供することを目的とする。
即ち、本発明は、石英系光導波路技術を適用した光分岐挿入スイッチに対して、漏れ光による信号劣化を抑制するのに最適な光スイッチ構成を提供するもので、この点において従来技術と明確に異なる。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る光分岐挿入スイッチは、２入力２出力のマッハツェンダ型干渉計により構成される２×２光スイッチを４個備え、第１の２×２光スイッチの１つの入力端子を主信号入力端子とし、第２の２×２光スイッチの１つの入力端子をアド信号入力端子とし、上記第１の２×２光スイッチの主信号入力端子に対してバーとなる出力端子をドロップ信号出力端子とし、上記第１の２×２光スイッチの主信号入力端子に対してクロスとなる出力端子に、第３の２×２光スイッチの１つの入力端子を接続し、上記第３の２×２光スイツチの１つの入力端子に対してクロスとなる出力端子に、第４の２×２光スイッチの１つの入力端子を接続し上記第２の２×２光スイッチのアド信号入力端子に対してクロスとなる出力端子に、上記第４の２×２光スイッチのもう１つの入力端子を接続し、かつ、該入力端子に対してクロスとなる出力端子を主信号出力端子としたことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る光分岐挿入スイッチは、請求項１記載の光分岐挿入スイッチにおいて、第１、第２の制御回路を備え、第１の制御回路が上記第３の２×２光スイッチを構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から通過する信号光の波長の１／２までの中間に制御することにより、主信号入力端子から主信号出力端子に接続される信号光の強度を調整し、かつ、第２の制御回路が上記第２の２×２光スイッチを構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から信号光の波長の１／２までの中間に制御することにより、アド信号入力端子から主信号出力端子に接続される信号光の強度を調整する構成であることを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る光分岐挿入スイッチの出力光強度調整方法は、請求項１記載の光分岐挿入スイッチの出力光強度調整方法において、第３の２×２光スイッチを構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から通過する信号光の波長の１／２までの中間に制御することにより、主信号入力端子から主信号出力端子に接続される信号光の強度を調整し、かつ、第２の２×２光スイッチを構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から信号光の波長の１／２までの中間に制御することにより、アド信号入力端子から主信号出力端子に接続される信号光の強度を調整することを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る光分岐挿入スイッチは、２入力２出力のマッハツェンダ型干渉計により構成される２×２光スイッチを４個備え、第１の２×２光スイッチの１つの入力端子を主信号入力端子とし、第２の２×２光スイッチの１つの入力端子をアド信号入力端子とし、上記第１の２×２光スイッチの主信号入力端子に対してバーとなる出力端子をドロップ信号出力端子とし、上記第２の２×２光スイッチのアド信号入力端子に対してクロスとなる出力端子に、第３の２×２光スイッチの１つの入力端子を接続し、上記第３の２×２光スイッチの１つの入力端子に対してクロスとなる出力端子に、第４の２×２光スイッチの１つの入力端子を接続し上記第１の２×２光スイッチの主信号入力端子に対してクロスとなる出力端子に、上記第４の２×２光スイッチのもう１つの入力端子を接続し、かつ、該入力端子に対してクロスとなる出力端子を主信号出力端子としたことを特徴とする。
【００２３】
上記課題を解決する本発明の請求項５に係る光分岐挿入スイッチは、請求項４記載の光分岐挿入スイッチにおいて、第１、第２の制御回路を備え、第１の制御回路が上記第１の２×２光スイッチを構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から信号光の波長の１／２までの中間に制御することにより、主信号入力端子から主信号出力端子に接続される信号光の強度を調整し、かつ、第２の制御回路が第３の２×２光スイッチを構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から信号光の波長の１／２までの中間に制御することにより、アド信号入力端子から主信号出力端子に接続される信号光の強度を調整する構成であることを特徴とする。
【００２４】
上記課題を解決する本発明の請求項６に係る光分岐挿入スイッチの出力光強度調整方法は、請求項４記載の光分岐挿入スイッチの出力光強度調整方法において、第１の２×２光スイッチを構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から信号光の波長の１／２までの中間に制御することにより、主信号入力端子から主信号出力端子に接続される信号光の強度を調整し、かつ、第３の２×２光スイッチを構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から信号光の波長の１／２までの中間に制御することにより、アド信号入力端子から主信号出力端子に接続される信号光の強度を調整することを特徴とする。
【００２５】
上記課題を解決する本発明の請求項７に係る光分岐挿入スイッチは、請求項１，２，４，又は５記載の光分岐挿入スイッチにおいて、上記第１〜第４の２×２光スイッチとして、λを信号光の波長とし、ｎを整数としたとき、２本のアーム導波路に設定される光路差が（λ＋１／２）×ｎである非対称マッハツェンダ型干渉計を用いた構成であることを特徴とする。
【００２６】
上記課題を解決する本発明の請求項８に係る光分岐挿入スイッチの出力光強度調整方法は、請求項３又は６記載の光分岐挿入スイッチの出力光強度調整方法において、上記第１〜第４の２×２光スイッチとして、λを信号光の波長とし、ｎを整数としたとき、２本のアーム導波路に設定される光路差が（λ＋１／２）×ｎである非対称マッハツェンダ型干渉計を用いた構成であることを特徴とする。
【００２７】
上記課題を解決する本発明の請求項９に係る光分岐挿入スイッチは、請求項４又は５記載の光分岐挿入スイッチにおいて、上記第１及び第４の２×２光スイッチとして、λを信号光の波長とし、ｎを整数としたとき、２本のアーム導波路に設定される光路差がλ×ｎである対称マッハツェンダ型干渉計を用い、上記第２及び第３の２×２光スイッチとして、２本のアーム導波路に設定される光路差が（λ＋１／２）×ｎである非対称マッハツェンダ型干渉計を用いた構成であることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
図１に、本発明の第一の実施例を示す。
図１において、２２１〜２２４は石英系光導波路技術と熱光学効果を用いて作製されたマッハツェンダ型干渉計により構成される２×２光スイッチ、ＳＷ２２１〜ＳＷ２２４は、それぞれ２×２光スイッチ２２１〜２２４に設置された位相調整用薄膜ヒータ、２２５〜２２７は２×２光スイッチ２２１〜２２４を相互に接続する内部接続導波路である。
図１の構成全体は１枚の石英系光導波路内に集積されている。
【００２９】
更に、第３の２×２光スイッチ２２３を構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から通過する信号光の波長の１／２までの中間に制御する第１の制御回路（図示省略）を備え、かつ、第２の２×２光スイッチ２２２を構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から信号光の波長の１／２までの中間に制御する第２の制御回路（図示省略）を備える。
【００３０】
図１おいて、２×２光スイッチ２２１，２２３をクロス状態、２２２，２２４をバー状態とすれば、ＩＮポートから入力された信号光はＯＵＴポートより出力されてスルー状態を実現できる。
ＡＤＤポートからＯＵＴポートヘ違する信号光経路は、ＡＤＤポートから２×２光スイッチ２２２のクロス側出力ポートを介して２×２光スイッチ２２４のクロス側出力ポートであるＯＵＴポートに出力される。
【００３１】
従って、前述の様に２×２光スイッチをバー状態にした場合のクロス側への漏れ光の減衰量を２０ｄＢ、２×２光スイッチをクロス状態にした場合のバー側への漏れ光の減衰量を１０ｄＢとすればスルー状態でのＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量として４０ｄＢが得られ、図５のノードに適用しても、漏れ光の干渉による信号劣化を抑制することができる。
【００３２】
一方、ＩＮポートからみてＤＲＯＰポートは２×２光スイッチ２２１のバー側に直接接続されているため、ＩＮポートからＤＲＯＰポートヘの漏れ光の減衰量は１０ｄＢである。
しかし、図４のネットワークを考えた場合、ＤＲＯＰポートの出力光はそのままネットワーク外に出力されるため、ＤＲＯＰポートヘの漏れ光はネットワークの伝送特性に影響することはない。
【００３３】
上記のスルー状態において、第１の制御回路が２×２光スイッチ２２３の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２２３の電流を制御することにより、ＩＮポートからＯＵＴポートに出力される信号光のレベルを制御することができる。
この際、ＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの信号光の経路上にある２×２光スイッチ２２２及び２２４は常にクロス状態を保つため、その漏れ光の減衰量は変化せず、結果として高い漏れ光減衰量を保ったまま出力信号光レベルの制御を実行できる。
【００３４】
また、図１おいて、２×２光スイッチ２２１，２２３をバー状態、２２２，２２４をクロス状態とすれば、ＩＮポート、ＡＤＤポートからの入力信号光がそれぞれＤＲＯＰポート、ＯＵＴポートに出力されてアドドロップ状態を実現できる。
ＩＮポートからＯＵＴポートヘ連する信号光経路は、ＩＮポートから２×２光スイッチ２２１のクロス側出力ポート及び２×２光スイッチ２２３のクロス側出力ポートを介して２×２光スイッチ２２４のバー側出力ポートであるＯＵＴポートに出力される。
【００３５】
従って、アドドロップ状態でのＩＮポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量として５０ｄＢが得られ、漏れ光の干渉による影響を十分に除去することができる。
上記のアドドロップ状態において、第２の制御回路が２×２光スイッチ２２２の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２２２の電流を制御することにより、ＡＤＤポートからＯＵＴポートに出力される信号光のレベルを制御することができる。
この際、ＩＮポートからＯＵＴポートヘの信号光の経路上にある２×２光スイッチ２２１及び２２３は常にクロス状態を保ち、２×２光スイッチ２２４は常にバー状態を保つため、その漏れ光の減衰量は変化せず、この場合も高い漏れ光減衰量を保ったまま出力信号光レベルの制御を実行できる。
【００３６】
図１の光分岐挿入スイッチの構成は、図７の構成と比較すると、ＩＮポートからＯＵＴポートヘの信号光経路に２×２光スイッチを１個挿入し、この経路を介しての漏れ光に対する減衰量が実用上十分となる様にしたものである。
一般に、信号光経路に多数の２×２光スイッチを直列に挿入すれば当該信号光に対する漏れ光減衰量を大きくすることができるが、その代償として、接続される２×２光スイッチ数の増大に伴う挿入損失の増加、消費電力の増加及びモジュールサイズの増大を招くこととなる。
【００３７】
従って、実用上十分な漏れ光減衰量を確保するのに必要最小限の２×２光スイッチを用いて光分岐挿入スイッチを構成することにより、低損失、低消費電力かつ低コストな光スイッチを実現することができる。
こうした点を考慮すれば、図１の構成は図５に示すノードに適用する光分岐挿入スイッチとして最適なものであることが理解される。
【００３８】
〔実施例２〕
図２に、本発明の第二の実施例を示す。
図２において、２３１〜２３４は石英系光導波路技術と熱光学効果を用いて作製されたマッハツェンダ型干渉計により構成される２×２光スイッチ、ＳＷ２３１〜ＳＷ２３４は、それぞれ２×２光スイッチ２３１〜２３４に設置された位相調整用薄膜ヒータ、２３５〜２３７は２×２光スイッチ２２１〜２２４を相互に接続する内部接続導波路である。
図２の構成全体は１枚の石英系光導波路内に集積されている。
【００３９】
更に、第１の２×２光スイッチ２３２を構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から信号光の波長の１／２までの中間に制御する第１の制御回路（図示省略）を備え、かつ、第３の２×２光スイッチ２３３を構成するマッハツェンダ型干渉計の２本のアーム導波路に与える光路差を、０から信号光の波長の１／２までの中間に制御する第２の制御回路（図示省略）を備える。
【００４０】
図２おいて、２×２光スイッチ２３１，２３４をクロス状態、２３２，２３３をバー状態とすれば、ＩＮポートから入力された信号光はＯＵＴポートより出力されてスルー状態を実現できる。
ＡＤＤポートからＯＵＴポートヘ連する信号光経路は、ＡＤＤポートから２×２光スイッチ２３２のクロス側出力ポート及び２×２光スイッチ２３３のクロス側出力ポートを介して２×２光スイッチ２３４のバー側出力ポートであるＯＵＴポートに出力される。
【００４１】
従って、２×２光スイッチ２３２及び２３３がともにバー状態であれば内部接続導波路２３７から２×２光スイッチ２３４に接続される時点で、その漏れ光の減衰率は４０ｄＢとなる。
上記のスルー状態において、２×２光スイッチ２３４の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２３４の電流を制御することにより、ＩＮポートからＯＵＴポートに出力される信号光のレベルを制御することができる。
この際、ＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの信号光の漏れ光減衰率は、経路上にある２×２光スイッチ２３２及び２３３が常にバー状態を保っているため、ＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの漏れ光減衰率を４０ｄＢ以上に保ったまま、２×２光スイッチ２３４の制御によりレベル制御を実行することができる。
【００４２】
また、図２おいて、２×２光スイツチ２３１，２３４をバー状態、２３２，２３３をクロス状態とすれば、ＩＮポート、ＡＤＤポートからの入力信号光がそれぞれＤＲＯＰポート、ＯＵＴポートに出力されてアドドロップ状態を実現できる。
ＩＮポートからＯＵＴポートヘ連する信号光経路は、ＩＮポートから２×２光スイッチ２３１のクロス側出力ポートを介して２×２光スイッチ２３４のクロス側出力ポートであるＯＵＴポートに出力される。
【００４３】
従って、アドドロップ状態でのＩＮポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量として４０ｄＢが得られ、漏れ光の干渉による影響を十分に除去することができる。
上記のアドドロップ状態において、第２の制御回路が２×２光スイッチ２３３の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２３３の電流を制御することにより、ＡＤＤポートからＯＵＴポートに出力される信号光のレベルを制御することができる。
この際、ＩＮポートからＯＵＴポートヘの信号光の経路上にある２×２光スイッチ２３１及び２３４は常にバー状態を保つため、その漏れ光の減衰量は変化せず、上記４０ｄＢの漏れ光減衰量を保ったまま出力信号光レベルの制御を実行できる。
【００４４】
図２の光分岐挿入スイッチの構成は、図７の構成と比較すると、ＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの信号光経路に２×２光スイッチを１個挿入し、かつ、ＩＮポートからＯＵＴポートヘの信号光が２×２光スイッチ２３４を通過する際に、クロス側の出力ポートに出力される様に接続することにより、この経路を介しての漏れ光に対する減衰量が実用上十分となる様にしたものである。
図２の構成もまた、図１の構成と同様に、図５に示すノードに適用する光分岐挿入スイッチとして最適なものであることが理解できる。
【００４５】
一般に、図７、図１及び図２に示したような、石英系光導波路技術と熱光学効果を用いて作製された２×２光スイッチでは、２本のアーム導波路の長さを同一として、位相調整用薄膜ヒータ電流をＯＦＦとした場合にクロス状態となるようにしたタイプと、２本のアーム導波路間に信号光波長の１／２の光路長差を与えて、位相調整用薄膜ヒータ電流をＯＦＦとした場合にバー状態となるようにしたタイプがある。
前者は対称型と呼ばれ後者は非対称型と呼ばれる。
【００４６】
ここにいう「光路長差」とは、位相調整用薄膜ヒータＳＷ２２１〜ＳＷ２２４に熱を加えなかった場合における光路差であり、即ち２つのアームが等しい温度であった場合における光路差である。
対称型は位相調整用薄膜ヒータに通電することによってバー状態になり、クロス側への漏れ光の減衰量を十分に大きくすることができる。
ところで、常温付近での石英導波路の屈折率温度依存性は次式で近似される。
ｎ＝１．４４９＋１．０２×１０^−５Ｔ＋０．９×１０^−８Ｔ^２　…（１）
但し、ｎは石英導波路の屈折率、Ｔは温度（度）を表わす。
上式に示す様に、石英導波路の屈折率は温度に対して二次の係数を持っている。
【００４７】
このため、上記２×２光スイッチを構成する２本のアーム導波路の温度差と、これによって生じる光路長差との関係は、光スイッチ基板の温度によって変化する。
一般に、ある基準温度において一方のアーム導波路に信号光波長の１／２の光路長差が発生するように位相調整用薄膜ヒータの電流値を設定し、その電流値をそのまま保持すれば、２本のアーム導波路の温度差は光スイッチ基板温度に殆ど依存せず一定に保たれる。
しかし、上記の様な屈折率温度依存性のため、位相調整用薄膜ヒータの電流値を一定に保持しても、光スイッチ基板温度が変化すると、その光路長差は信号光波長の１／２からずれてしまう。
【００４８】
その結果、対称型スイッチの場合、温度変動によってバー状態におけるクロス側への漏れ光の減衰量が十分に大きく保てなくなる現象が生じる。
図３に、対称型スイッチにおいて基準温度での漏れ光の減衰量が最少となるように位相調整用薄膜ヒータの電流値を設定し、アーム導波路間の温度差を一定に保った場合の、上記基準温度に対する相対温度とクロス側への漏れ光の減衰量との関係の一例を示す。
ここで図３は、基準温度が４０℃、アーム導波路間の温度差が２０度、基準温度における漏れ光減衰量が２０ｄＢの場合を表わしている。
【００４９】
図３から明らかなように、光スイッチ基板が基準温度に対して±４０度変動すると、漏れ光の減衰量は１７ｄＢ程度にまで減少してしまう。
こうした漏れ光減衰量の減少を抑制するためには、２×２光スイッチ基板の温度をモニタし、その結果により位相調整用薄膜ヒータの電流値を最適に制御する電気回路が必要となる。
こうした電気回路の実装は、光分岐挿入スイッチに余分な実装スペースの増加及びコストの増加をもたらすこととなる。
【００５０】
これに対して、非対称型スイッチの場合、位相調整用薄膜ヒータ電流がＯＦＦの場合、言い換えれば２本のアーム導波路の温度が等しい場合にバー状態となるため、バー状態で光スイッチ基板の温度が変動しても、２本のアーム導波路相互の光路長差は変動しない。
従って、バー状態でのクロス側への漏れ光の減衰量は温度変動の影響を受けず、常に最大の値を保つこととなる。
このため、上記の対称型の場合の様な温度による位相調整用薄膜ヒータ電流制御が不要となり、結果として光分岐挿入スイッチの小型化、低コスト化に寄与することとなる。
【００５１】
図５のノードの光分岐挿入スイッチ１１４−１〜ｎは、当該ノードで分岐挿入される信号光の数が少ない場合、その殆とがスルー状態に設定され、アドドロップ状態に設定されるものはごく一部に限られる。
この様な場合、各光分岐挿入スイッチ１１４−１〜ｎを、当該スイッチがスルー状態の場合に消費電力が最小となるように設定することにより、ノード装置の消費電力を抑制することができ、システムの運用コストを抑制できる。
【００５２】
図１において、２×２光スイッチ２２１，２２３を対称型スイッチとし、２×２光スイッチ２２２，２２４を非対称型スイッチとすると、２×２光スイッチ２２１〜２２４の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２２１〜ＳＷ２２４の電流をすべてＯＦＦとした状態で、２×２光スイッチ２２１，２２３がクロス状態、２２２，２２４がバー状態となり、図１に示した光分岐挿入スイッチはスルー状態を保つ。また、２×２光スイッチ２２１〜２２４の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２２１〜ＳＷ２２４のすべてに通電し、それぞれのアーム導波路に信号光波長の１／２の光路長差を与えた状態で、２×２光スイッチ２２１，２２３がバー状態、２２２，２２４がクロス状態となり、図１に示した光分岐挿入スイッチはアドドロップ状態となる。
【００５３】
この時、スルー状態でのＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量は、２×２光スイッチ２２１〜２２４をすべて非対称型スイッチとした場合と同等となり、４０ｄＢの値が達成される。
またこの時、２×２光スイッチ２２３の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２２３の電流を制御することにより、ＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量を保ったまま、ＩＮポートからＯＵＴポートに出力される信号光のレベルを制御することができる。
【００５４】
一方、スルー状態でのＩＮポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量は、２×２光スイッチ２２１，２２３を対称型スイッチとしているため、位相調整用薄膜ヒータＳＷ２２１，ＳＷ２２３の電流を温度補正しない場合、２×２光スイッチ２２１〜２２４をすべて非対称型スイッチとした場合に比べて低下する。
しかし、基準温度から±４０度の温度範囲であれば、２×２光スイッチ２２１，２２３の漏れ光の減衰量を１７ｄＢ以上に保つことが可能なため、ＩＮポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量として１７ｄＢ（２×２光スイッチ２２１での減衰）＋１７ｄＢ（２×２光スイッチ２２３での減衰）＋１０ｄＢ（２×２光スイッチ２２４での減衰）＝４４ｄＢ以上の値を確保でき、実用上問題ない特性を得ることができる。
【００５５】
またこの時、２×２光スイッチ２２２の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２２２の電流を制御することにより、ＩＮポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量を保ったまま、ＡＤＤポートからＯＵＴポートに出力される信号光のレベルを制御することができる。
このように、図１において２×２光スイッチ２２１，２２３を対称型スイッチとし、２×２光スイッチ２２２，２２４を非対称型スイッチとすることにより、実用上十分な漏れ光減衰量を確保しつつ、かつ、２×２光スイッチ２２１〜２２４の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２２１〜ＳＷ２２４の電流をすべてＯＦＦとした状態でスルー状態となる光分岐挿入スイッチを実現することができる。
【００５６】
図２において、２×２光スイッチ２３１，２３４を対称型スイッチとし、２×２光スイッチ２３２，２３３を非対称型スイッチとすると、２×２光スイッチ２３１〜２３４の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２３１〜ＳＷ２３４の電流をすべてＯＦＦとした状態で、２×２光スイッチ２３１，２３４がクロス状態、２３２，２３３がバー状態となり、図２に示した光分岐挿入スイッチはスルー状態を保つ。また、２×２光スイッチ２３１〜２３４の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２３１〜ＳＷ２３４のすべてに通電し、それぞれのアーム導波路に信号光波長の１／２の光路長差を与えた状態で、２×２光スイッチ２３１，２３４がバー状態、２３２，２３３がクロス状態となり、図２に示した光分岐挿入スイッチはアドドロップ状態となる。
【００５７】
この時、スルー状態でのＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量は、２×２光スイッチ２３１〜２３４をすべて非対称型スイッチとした場合と同様に、４０ｄＢ以上の値が達成される。
またこの時、２×２光スイッチ２３４の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２３４の電流を制御することにより、ＡＤＤポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量を４０ｄＢ以上に保ったまま、ＩＮポートからＯＵＴポートに出力される信号光のレベルを制御することができる。
【００５８】
一方、スルー状態でのＩＮポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量は、２×２光スイッチ２３１，２３４を対称型スイッチとしているため、位相調整用薄膜ヒータＳＷ２３１，ＳＷ２３４の電流を温度補正しない場合、２×２光スイッチ２２１〜２２４をすべて非対称型スイッチとした場合に比べて低下する。
従って、この場合は必要に応じて位相調整用薄膜ヒータＳＷ２３１，ＳＷ２３４の電流に対して温度補正を行い、それぞれの２×２光スイッチの漏れ光減衰量２０ｄＢを確保する必要がある。
【００５９】
またこの時、２×２光スイッチ２３３の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２３３の電流を制御することにより、ＩＮポートからＯＵＴポートヘの漏れ光の減衰量を保ったまま、ＡＤＤポートからＯＵＴポートに出力される信号光のレベルを制御することができる。
このように、図２において２×２光スイッチ２３１，２３４を対称型スイッチとし、２×２光スイッチ２３２，２３３を非対称型スイッチとして、それらの位相調整用薄膜ヒータＳＷ２３１，ＳＷ２３４の電流に対して温度補正を実施すれば、実用上十分な漏れ光減衰量を確保しつつ、かつ、２×２光スイッチ２３１〜２３４の位相調整用薄膜ヒータＳＷ２２１〜ＳＷ２２４の電流をすベてＯＦＦとした状態でスルー状態となる光分岐挿入スイッチを実現することができる。
【００６０】
このように説明したように、本発明はアッド・ドロップを行なう光分岐挿入スイッチ及びその出力光強度調整方法に関するものであり、従来のマッハツェンダ型干渉計により構成される２×２光スイッチを多数接続したことにより、漏れ光による信号劣化を阻止することが可能であるという効果がある。
また、一部の２×２光スイッチにおいて、干渉時の位相差を０〜π／２とすることにより、出力される信号光のレベルを制御することが可能になるという効果をも有する。
【００６１】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明によれば、石英系光導波路技術を適用した光分岐挿入スイッチに対して、漏れ光による信号劣化を抑制するのに最適な光スイッチ構成を提供することができ、結果として、実用上十分な性能を維持しつつ装置コストを抑制した光分岐挿入スイッチを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第二の実施例を示すブロック図である。
【図３】相対温度と２×２光スイッチのクロス側への漏れ光の減衰量との関係の一例を示すグラフである。
【図４】リングネットワークの構成の一例を示す回路図である。
【図５】図４中のノードの構成例を示すブロック図である。
【図６】光分岐挿入スイッチの機能を示す説明図である。
【図７】石英系光導波路技術と熱光学効果を適用した従来の光分岐挿入スイッチの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１−１〜ｎ　ノード
１０２−１〜２　光ファイバ
１０３−１〜ｎ　入力光伝送路
１０４−１〜ｎ　出力光伝送路
１１１−１〜２　光ファイバ
１１２−１〜２　前置光増幅器
１１３−１〜２　光分波器
１１４−１〜ｎ　光分岐挿入スイッチ
１１５−１〜２　光合波器
１１６−１〜２　後置光増幅器
１１７−１〜２　光ファイバ
１１８−１〜ｎ　入力光ファイバ
１１９−１〜ｎ　出力光ファイバ
１２１〜１２４　２×２光スイッチ
ＳＷ１２１〜ＳＷ１２４　位相調整用薄膜ヒータ
１２５〜１２７　内部接続導波路
２２１〜２２４　２×２光スイッチ
ＳＷ２２１〜ＳＷ２２４　位相調整用薄膜ヒータ
２２５〜２２７　内部接続導波路
２３１〜２３４　２×２光スイッチ
ＳＷ２３１〜ＳＷ２３４　位相調整用薄膜ヒータ
２３５〜２３７　内部接続導波路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical add / drop switch for dropping / adding an optical signal in an optical ring network and an output light intensity adjusting method thereof.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows an example of the configuration of a ring network.
In FIG. 4, reference numerals 101-1 to n denote nodes in the network, reference numerals 102-1 to 102-2 denote optical fibers connecting the nodes 101-1 to n, and reference numerals 103-1 to n denote nodes 101-1 from outside the network. Transmission lines for optical signals accessing 1 to n, 104-1 to 104-n are transmission lines for optical signals transmitted from each of the nodes 101-1 to 101-n to the outside of the network.
[0003]
The optical signal input to the node 101-i via the transmission line 103-i becomes a wavelength multiplexed signal light at the node, propagates through the optical fiber 102-1 or 2, is separated at the node 101-j, and is transmitted. Output via path 104-i.
The optical fibers 102-1 and 102-2 have transmission directions of the signal light opposite to each other, and generally transmit the signal light bidirectionally using both the optical fibers 102-1 and 102-2.
[0004]
FIG. 5 illustrates a configuration example of the nodes 101-1 to 101-n.
In FIG. 5, reference numerals 111-1 and 111 denote optical fibers to which wavelength multiplexed signal light from adjacent nodes is input, reference numerals 112-1 and 2 denote pre-amplifiers for amplifying the input wavelength multiplexed signal light, 113-1 and 2 is an optical demultiplexer for separating the input wavelength multiplexed signal light, 114-1 to 114-n are optical add / drop switches, 115-1 and 115 are optical multiplexers for multiplexing optical signals to make wavelength multiplexed signal light, 116-1 and 2 are post-amplifiers for amplifying the wavelength multiplexed signal light to an intensity sufficient to be delivered to an adjacent node, and 117-1 and 2 are lights outputting the wavelength multiplexed signal toward the adjacent node. Fibers 118-1 to 118-n are optical fibers for inputting signal light input from outside the network to the network, and 119-1 to n are optical fibers for guiding signal light transmitted through the network to the outside of the network.
[0005]
The optical fibers 111-1 and 117-1 correspond to the optical fiber 102-1 in FIG. 4, and the optical fibers 111-2 and 117-2 correspond to the optical fiber 102-2 in FIG.
Therefore, the optical fiber 111-1 and the optical fiber 111-2 are connected to adjacent nodes in opposite directions.
The same applies to the optical fibers 117-1 and 117-2. The wavelength-division multiplexed signal light input to the node from the optical fiber 111-1 is amplified by the pre-optical amplifier 112-1, and separated into signal lights of individual wavelengths by the optical demultiplexer 113-1.
The separated signal light is input to one of the optical add / drop switches 114-k according to the wavelength.
[0006]
The optical add / drop switches 114-1 to 114-n are 2 × 2 channel optical switches, and have two input ports (IN, ADD) and two output ports (OUT, DROP) as shown in FIG.
This optical switch has two connection states (through and add-drop). In the through state, IN and OUT are connected. In the add-drop state, IN and DROP, and ADD and OUT are connected.
The signal light input from the optical demultiplexer 113-1 or 113-2 is input to the IN port of each of the optical add / drop switches 114-1 to 114-n, and the ADD port is connected via the optical fibers 118-1 to 118-n. Signal light from outside the network is input.
[0007]
The output optical signal from the OUT port is connected to the optical multiplexer 115-1 or 115-2, and the output light from the DROP port is guided outside the network via the optical fibers 119-1 to 119-n.
Therefore, when the optical add / drop switch 114-k is in the through state, the signal light input from the optical demultiplexer 113-1 is directly connected to the optical multiplexer 115-1. The signal light input from 113-1 is connected to the optical fiber 119-k, and the signal light input from the optical fiber 118-k is connected to the optical multiplexer 115-1 instead.
[0008]
At this time, since the wavelengths of the signal lights connected to the multiplexer 115-1 need to be the same, the input signal light of the optical fiber 118-k is input from the optical demultiplexer 113-1. It must have the same wavelength as the signal light.
The signal light connected from the optical add / drop switch 114-k to the optical multiplexer 115-1 is multiplexed with the output signal light of another optical add / drop switch by the optical multiplexer 115-1, and becomes a wavelength multiplexed signal light. After being amplified by the post-optical amplifier 116-1, it is output to the optical fiber 117-1.
[0009]
The wavelength-division multiplexed signal light input to the node from the optical fiber 111-2 is output to the optical fiber 117-2 through similar processing.
As described above, a 2 × 2 optical switch using a silica-based optical waveguide technology and a thermo-optic effect is known as an optical add / drop switch applied to node processing of a ring network (reference: Okamoto et al.). al., "I6-channel optical add / drop multiplexer combining of arrayed-waveguide gratings and double-gate switches", Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-143, 1991, Vol. ).
[0010]
FIG. 7 shows a configuration example of an optical add / drop switch disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-039633.
In FIG. 7, reference numerals 121 to 124 denote 2 × 2 optical switches manufactured by using a silica-based optical waveguide technology and a thermo-optic effect, and SW 121 to SW 124 denote phase adjustments provided in the 2 × 2 optical switches 121 to 124, respectively. The thin film heaters 125 to 127 are internal connection waveguides for connecting the 2 × 2 optical switches 121 to 124 to each other.
The whole configuration of FIG. 7 is integrated in one quartz optical waveguide.
[0011]
Each of the 2 × 2 optical switches 121 to 124 is configured by connecting two input waveguides, a 3 dB coupler, two arm waveguides, a 3 dB coupler, and two output waveguides in this order as shown in FIG. You.
On one arm waveguide, thin film heaters SW121 to SW124 for phase adjustment are arranged.
When the phase adjusting thin film heaters SW121 to SW124 are energized and heated, the temperature of one arm waveguide rises and the refractive index changes.
[0012]
As a result, the optical path difference between the two arm waveguides changes, and it is possible to switch the output destination waveguide of the signal light input from one input waveguide.
That is, each of the 2 × 2 optical switches 12 functions as an optical switch for switching the output destination of the input signal light when the phase adjusting thin film heaters SW121 to SW124 are energized or deenergized.
Furthermore, since the optical path difference between the two arm waveguides can be arbitrarily controlled by controlling the current value at the time of energization, the input signal light can be branched to the two output waveguides at an arbitrary branching ratio. it can.
[0013]
Therefore, each of the 2 × 2 optical switches 121 to 124 can also function as a variable attenuator.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-039633, when the 2 × 2 optical switches 121 to 124 have an error in the branching ratio of the 3 dB coupler, the 2 × 2 optical switches are in a bar state (from the upper input waveguide). The leakage of the signal light to the opposite output optical waveguide in the state where the input signal light is output from the upper output waveguide is small, but the cross state (the signal light input from the upper input waveguide is lower). The signal light leaks to the opposite output optical waveguide in the state of being output from the output waveguide).
[0014]
Considering this point, the configuration of FIG. 7 is designed so that the leakage light from the ADD port to the OUT port, the leakage light from the IN port to the DROP port, and the leakage light from the IN port to the OUT port at the time of add / drop are reduced. It is an optimized configuration.
In FIG. 7, if the 2 × 2 optical switches 121 and 124 are in the cross state and the 122 and 123 are in the bar state, the signal light input from the IN port is output from the OUT port to realize a through state, and the signal light is output from the ADD port. Light leakage to the OUT port and light leakage from the IN port to the DROP port can be reduced.
[0015]
Further, by setting the 2 × 2 optical switches 122 and 123 to the cross state and setting the 121 and 124 to the bar state, the input signal light from the IN port and the ADD port is output to the DROP port and the OUT port, respectively, so that the add / drop state is achieved. It is possible to reduce the leakage light from the IN port to the OUT port.
Further, by controlling the current of the thin film heater SW121 for phase adjustment of the 2 × 2 optical switch 121 in the through state, the signal light output level from the OUT port can be adjusted, and the phase of the 2 × 2 optical switch 122 in the add / drop state can be adjusted. The signal light output level from the OUT port can be adjusted by controlling the current of the adjustment thin film heater SW122.
[0016]
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-039633, when the 2 × 2 optical switch is in the bar state, the amount of attenuation of light leaking to the cross side is 0.01 (the attenuation amount is 20 dB) at the worst, and the 2 × 2 optical switch is The worst case attenuation amount of leaked light to the bar side when is in the cross state is 0.1 (attenuation amount 10 dB).
Accordingly, in the configuration shown in FIG. 7, the attenuation of the leakage light from the ADD port to the OUT port in the through state is 30 dB, and the attenuation of the leakage light from the IN port to the OUT port in the add / drop state is also 30 dB.
[0017]
On the other hand, when assuming a node as shown in FIG. 5, since the signal light input from the IN port and the ADD port have the same wavelength, the leakage light at the OUT port at the time of through and at the time of add / drop, respectively. If the attenuation of the component is not approximately 40 dB or more, noise may be generated in the output signal light due to interference between the output signal light and the leaked light, and signal degradation may be caused.
Therefore, if the configuration of FIG. 7 is applied to the node of FIG. 5 as it is, there is a possibility that the transmission characteristics of the network will be adversely affected due to the signal deterioration due to the interference of the leaked light as described above.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and has as its object to provide a configuration in which signal degradation due to leaked light is suppressed in an optical add / drop switch to which a silica-based optical waveguide technology is applied.
That is, the present invention provides an optical switch configuration that is optimal for suppressing signal deterioration due to leaked light, for an optical add / drop switch to which a silica-based optical waveguide technology is applied. Different.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
An optical add / drop switch according to claim 1 of the present invention, which solves the above problem, includes four 2 × 2 optical switches each including a two-input two-output Mach-Zehnder interferometer, and a first 2 × 2 optical switch. , One input terminal of the second 2 × 2 optical switch is used as an add signal input terminal, and a main signal input terminal of the first 2 × 2 optical switch is connected to the main signal input terminal. The output terminal which becomes the drop signal output terminal is connected to one input terminal of the third 2 × 2 optical switch to the output terminal which crosses the main signal input terminal of the first 2 × 2 optical switch. Then, one input terminal of a fourth 2 × 2 optical switch is connected to an output terminal which is crossed with one input terminal of the third 2 × 2 optical switch, and the second 2 × 2 optical switch is connected. Output terminal that crosses the add signal input terminal of the switch In, connect the other input terminal of the fourth of the 2 × 2 optical switch, and is characterized in that the output terminal of the cross and the main signal output terminal relative to the input terminals.
[0020]
An optical add / drop switch according to claim 2 of the present invention that solves the above-mentioned problem is the optical add / drop switch according to claim 1, comprising first and second control circuits, wherein the first control circuit is connected to the third control circuit. The main signal input is controlled by controlling the optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the 2 × 2 optical switch in the range from 0 to half the wavelength of the passing signal light. The second control circuit adjusts the intensity of the signal light connected from the terminal to the main signal output terminal, and the second control circuit connects the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the second 2 × 2 optical switch. The intensity of the signal light connected from the add signal input terminal to the main signal output terminal is adjusted by controlling the given optical path difference to an intermediate value between 0 and の of the wavelength of the signal light. And
[0021]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting an output light intensity of an optical add / drop switch according to the third aspect of the present invention. Is controlled from the main signal input terminal to the main signal output terminal by controlling the optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting 0 to an intermediate value from 0 to 1/2 of the wavelength of the passing signal light. And the optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the second 2 × 2 optical switch is changed from 0 to 1 of the wavelength of the signal light. By controlling to an intermediate value of / 2, the intensity of the signal light connected from the add signal input terminal to the main signal output terminal is adjusted.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical add / drop switch comprising four 2 × 2 optical switches each including a two-input two-output Mach-Zehnder interferometer, and a first 2 × 2 optical switch. , One input terminal of the second 2 × 2 optical switch is used as an add signal input terminal, and a main signal input terminal of the first 2 × 2 optical switch is connected to the main signal input terminal. The output terminal which becomes the drop signal output terminal is connected to one input terminal of the third 2 × 2 optical switch to the output terminal which crosses the add signal input terminal of the second 2 × 2 optical switch. Then, one input terminal of the fourth 2 × 2 optical switch is connected to an output terminal which crosses one input terminal of the third 2 × 2 optical switch, and the first 2 × 2 optical switch is connected. Output terminal that crosses the main signal input terminal of the switch In, connect the other input terminal of the fourth of the 2 × 2 optical switch, and is characterized in that the output terminal of the cross and the main signal output terminal relative to the input terminals.
[0023]
An optical add / drop switch according to claim 5 of the present invention that solves the above-mentioned problem is the optical add / drop switch according to claim 4, comprising first and second control circuits, wherein the first control circuit is provided with the first control circuit. By controlling the optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the 2 × 2 optical switch from 0 to 1/2 of the wavelength of the signal light, An optical path difference that adjusts the intensity of the signal light connected to the main signal output terminal and that the second control circuit gives to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the third 2 × 2 optical switch Is controlled to an intermediate value between 0 and 1/2 of the wavelength of the signal light to adjust the intensity of the signal light connected from the add signal input terminal to the main signal output terminal.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting the output light intensity of an optical add / drop switch according to the fourth aspect of the present invention. By connecting the main signal input terminal to the main signal output terminal by controlling the optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting The difference in optical path between the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the third 2 × 2 optical switch is adjusted from 0 to ０ of the wavelength of the signal light. The intensity of the signal light connected from the add signal input terminal to the main signal output terminal is adjusted by performing control in the middle.
[0025]
An optical add / drop switch according to claim 7 of the present invention that solves the above problem is the optical add / drop switch according to claim 1, 2, 4, or 5, wherein the first to fourth 2 × 2 optical switches are used. , Λ is the wavelength of the signal light, and n is an integer, a configuration using an asymmetric Mach-Zehnder interferometer in which the optical path difference set between the two arm waveguides is (λ + ／) × n. It is characterized by.
[0026]
An output light intensity adjusting method for an optical add / drop switch according to claim 8 of the present invention that solves the above-mentioned problem is the method for adjusting the output light intensity of an optical add / drop switch according to claim 3 or 6. An asymmetric Mach-Zehnder interferometer in which when λ is the wavelength of signal light and n is an integer, the optical path difference set between the two arm waveguides is (λ + ／) × n. It is characterized by using a configuration.
[0027]
An optical add / drop switch according to claim 9 of the present invention that solves the above-mentioned problem is the optical add / drop switch according to claim 4 or 5, wherein λ is a signal light as the first and fourth 2 × 2 optical switches. Where n is an integer, and a symmetric Mach-Zehnder interferometer in which the optical path difference set between the two arm waveguides is λ × n is used as the second and third 2 × 2 optical switches. And a configuration using an asymmetric Mach-Zehnder interferometer in which the optical path difference set to the two arm waveguides is (λ + ／) × n.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Example 1]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numerals 221 to 224 denote 2 × 2 optical switches constituted by a Mach-Zehnder interferometer manufactured using a silica-based optical waveguide technology and a thermo-optic effect, and The thin-film heaters for phase adjustment provided at 224, and 225 to 227 are internal connection waveguides for interconnecting the 2 × 2 optical switches 221 to 224.
The entire configuration of FIG. 1 is integrated in a single quartz optical waveguide.
[0029]
Further, the optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the third 2 × 2 optical switch 223 is controlled to an intermediate value between 0 and 1/2 of the wavelength of the passing signal light. The optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the second 2 × 2 optical switch 222 is provided from 0 to 1 of the wavelength of the signal light. / 2 is provided with a second control circuit (not shown) for performing control in the middle of up to / 2.
[0030]
In FIG. 1, when the 2 × 2 optical switches 221 and 223 are in the cross state and the 222 and 224 are in the bar state, the signal light input from the IN port is output from the OUT port and a through state can be realized.
The signal light path that is different from the ADD port to the OUT port is output from the ADD port to the OUT port that is the cross-side output port of the 2 × 2 optical switch 224 via the cross-side output port of the 2 × 2 optical switch 222.
[0031]
Therefore, as described above, the attenuation of the leakage light to the cross side when the 2 × 2 optical switch is in the bar state is 20 dB, and the attenuation of the leakage light to the bar side when the 2 × 2 optical switch is in the cross state. If the amount is set to 10 dB, 40 dB can be obtained as the attenuation of leaked light from the ADD port to the OUT port in the through state, and even when applied to the node in FIG. 5, signal degradation due to interference of leaked light can be suppressed. .
[0032]
On the other hand, since the DROP port is directly connected to the bar side of the 2 × 2 optical switch 221 when viewed from the IN port, the attenuation of leaked light from the IN port to the DROP port is 10 dB.
However, when considering the network of FIG. 4, the output light of the DROP port is output to the outside of the network as it is, so that the light leaked to the DROP port does not affect the transmission characteristics of the network.
[0033]
In the above through state, the first control circuit controls the current of the thin film heater SW223 for phase adjustment of the 2 × 2 optical switch 223, thereby controlling the level of the signal light output from the IN port to the OUT port. Can be.
At this time, since the 2 × 2 optical switches 222 and 224 on the path of the signal light from the ADD port to the OUT port always maintain the cross state, the attenuation of the leakage light does not change, and as a result, the high attenuation of the leakage light , The output signal light level can be controlled.
[0034]
In FIG. 1, if the 2 × 2 optical switches 221 and 223 are in a bar state, and 222 and 224 are in a cross state, the input signal light from the IN port and the ADD port is output to the DROP port and the OUT port, respectively. An add / drop state can be realized.
The signal light path from the IN port to the OUT port is connected to the bar side of the 2 × 2 optical switch 224 from the IN port via the cross-side output port of the 2 × 2 optical switch 221 and the cross-side output port of the 2 × 2 optical switch 223. It is output to the OUT port which is an output port.
[0035]
Therefore, 50 dB is obtained as the attenuation of the leaked light from the IN port to the OUT port in the add / drop state, and the influence of the interference of the leaked light can be sufficiently removed.
In the add / drop state, the second control circuit controls the level of the signal light output from the ADD port to the OUT port by controlling the current of the thin-film heater SW222 for phase adjustment of the 2 × 2 optical switch 222. be able to.
At this time, the 2 × 2 optical switches 221 and 223 on the path of the signal light from the IN port to the OUT port always maintain the cross state, and the 2 × 2 optical switch 224 always maintains the bar state. The amount does not change, and in this case also, the output signal light level can be controlled while maintaining a high leakage light attenuation amount.
[0036]
The configuration of the optical add / drop switch of FIG. 1 is different from the configuration of FIG. 7 in that one 2 × 2 optical switch is inserted in the signal light path from the IN port to the OUT port, and attenuation against leaked light via this path is provided. The amount is set to be practically sufficient.
Generally, if a large number of 2 × 2 optical switches are inserted in series in the signal light path, the amount of leaked light attenuation for the signal light can be increased, but at the cost of increasing the number of connected 2 × 2 optical switches. This leads to an increase in insertion loss, an increase in power consumption, and an increase in module size.
[0037]
Therefore, an optical switch with low loss, low power consumption, and low cost can be realized by configuring an optical add / drop switch using a minimum 2 × 2 optical switch necessary to secure a sufficient amount of leakage light attenuation for practical use. Can be realized.
Considering these points, it is understood that the configuration in FIG. 1 is optimal as an optical add / drop switch applied to the node shown in FIG.
[0038]
[Example 2]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
In FIG. 2, reference numerals 231 to 234 denote 2 × 2 optical switches constituted by a Mach-Zehnder interferometer manufactured using a silica-based optical waveguide technology and a thermo-optic effect, and SW 231 to SW 234 denote 2 × 2 optical switches 231 to 231, respectively. The thin-film heaters for phase adjustment provided at 234 and 235 to 237 are internal connection waveguides for connecting the 2 × 2 optical switches 221 to 224 to each other.
The entire configuration of FIG. 2 is integrated in one quartz optical waveguide.
[0039]
Further, a first method for controlling the optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the first 2 × 2 optical switch 232 to an intermediate value from 0 to 1/2 of the wavelength of the signal light. The optical path difference between the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer that includes the control circuit (not shown) and configures the third 2 × 2 optical switch 233 is changed from 0 to の of the wavelength of the signal light. And a second control circuit (not shown) for controlling in the middle between the first and second control circuits.
[0040]
In FIG. 2, if the 2 × 2 optical switches 231 and 234 are in the cross state and 232 and 233 are in the bar state, the signal light input from the IN port is output from the OUT port and a through state can be realized.
The signal light path from the ADD port to the OUT port is connected to the bar side of the 2 × 2 optical switch 234 via the cross-side output port of the 2 × 2 optical switch 232 and the cross-side output port of the 2 × 2 optical switch 233. It is output to the OUT port which is an output port.
[0041]
Therefore, if both the 2 × 2 optical switches 232 and 233 are in the bar state, the attenuation rate of the leaked light becomes 40 dB at the time when the connection is made from the internal connection waveguide 237 to the 2 × 2 optical switch 234.
In the above through state, the level of the signal light output from the IN port to the OUT port can be controlled by controlling the current of the thin film heater SW234 for phase adjustment of the 2 × 2 optical switch 234.
At this time, the leak light attenuation rate of the signal light from the ADD port to the OUT port is equal to the leak light attenuation rate from the ADD port to the OUT port because the 2 × 2 optical switches 232 and 233 on the path are always in a bar state. Is maintained at 40 dB or more, the level control can be performed by controlling the 2 × 2 optical switch 234.
[0042]
In FIG. 2, if the 2 × 2 optical switches 231 and 234 are in the bar state and 232 and 233 are in the cross state, the input signal light from the IN port and the ADD port is output to the DROP port and the OUT port, respectively. An add / drop state can be realized.
The signal light path from the IN port to the OUT port is output from the IN port to the OUT port, which is the cross-side output port of the 2 × 2 optical switch 234, via the cross-side output port of the 2 × 2 optical switch 231.
[0043]
Therefore, 40 dB is obtained as the attenuation of the leaked light from the IN port to the OUT port in the add / drop state, and the influence of the interference of the leaked light can be sufficiently removed.
In the add / drop state, the second control circuit controls the current of the thin-film heater for phase adjustment SW 233 of the 2 × 2 optical switch 233 to control the level of the signal light output from the ADD port to the OUT port. be able to.
At this time, since the 2 × 2 optical switches 231 and 234 on the path of the signal light from the IN port to the OUT port always keep the bar state, the attenuation of the leakage light does not change, and the attenuation of the leakage light of 40 dB is maintained. , The output signal light level can be controlled.
[0044]
The configuration of the optical add / drop switch of FIG. 2 is different from the configuration of FIG. 7 in that one 2 × 2 optical switch is inserted in the signal light path from the ADD port to the OUT port, and the signal light from the IN port to the OUT port. Is connected so that it is output to the cross-side output port when passing through the 2 × 2 optical switch 234, so that the amount of attenuation for leak light through this path is practically sufficient. It is.
It can be understood that the configuration in FIG. 2 is also optimal as an optical add / drop switch applied to the node shown in FIG. 5, similarly to the configuration in FIG.
[0045]
Generally, in a 2 × 2 optical switch manufactured using a silica-based optical waveguide technology and a thermo-optic effect as shown in FIGS. 7, 1 and 2, the two arm waveguides have the same length. A thin film for phase adjustment by providing a cross state when the heater current for the phase adjustment thin film is turned off, and by providing an optical path length difference of half the signal light wavelength between the two arm waveguides. There is a type in which a bar state is set when the heater current is turned off.
The former is called a symmetric type and the latter is called an asymmetric type.
[0046]
The "optical path length difference" here is an optical path difference when heat is not applied to the thin film heaters for phase adjustment SW221 to SW224, that is, an optical path difference when the two arms have the same temperature.
The symmetric type is in a bar state when the thin film heater for phase adjustment is energized, and the attenuation of light leaking to the cross side can be sufficiently increased.
By the way, the temperature dependence of the refractive index of a quartz waveguide near normal temperature is approximated by the following equation.
n = 1.449 + 1.02 × 10 ^-5 T + 0.9 × 10 ^-8 T ² … (1)
Here, n represents the refractive index of the quartz waveguide, and T represents the temperature (degree).
As shown in the above equation, the refractive index of the quartz waveguide has a quadratic coefficient with respect to temperature.
[0047]
For this reason, the relationship between the temperature difference between the two arm waveguides constituting the 2 × 2 optical switch and the resulting optical path length difference changes depending on the temperature of the optical switch substrate.
In general, if the current value of the phase adjustment thin film heater is set so that an optical path length difference of 信号 of the signal light wavelength occurs in one arm waveguide at a certain reference temperature, and the current value is maintained as it is, The temperature difference between the arm waveguides is kept almost independent of the temperature of the optical switch substrate.
However, due to the above-described temperature dependence of the refractive index, even if the current value of the thin-film heater for phase adjustment is kept constant, if the temperature of the optical switch substrate changes, the optical path length difference will be の of the signal light wavelength. It will deviate from.
[0048]
As a result, in the case of the symmetric switch, a phenomenon occurs in which the attenuation of light leaked to the cross side in the bar state cannot be kept sufficiently large due to temperature fluctuation.
FIG. 3 shows a case where the current value of the phase adjustment thin film heater is set so that the amount of attenuation of leaked light at the reference temperature in the symmetric switch is minimized, and the temperature difference between the arm waveguides is kept constant. An example of the relationship between the relative temperature with respect to the reference temperature and the amount of attenuation of light leaked to the cross side is shown.
Here, FIG. 3 shows a case where the reference temperature is 40 ° C., the temperature difference between the arm waveguides is 20 degrees, and the leakage light attenuation at the reference temperature is 20 dB.
[0049]
As is apparent from FIG. 3, when the optical switch substrate fluctuates by ± 40 degrees with respect to the reference temperature, the attenuation of the leak light is reduced to about 17 dB.
In order to suppress such a decrease in the amount of attenuation of the leaked light, an electric circuit for monitoring the temperature of the 2 × 2 optical switch board and optimally controlling the current value of the thin-film heater for phase adjustment based on the result is required.
The mounting of such an electric circuit causes an extra mounting space and an increase in cost for the optical add / drop switch.
[0050]
On the other hand, in the case of the asymmetrical switch, the bar state occurs when the phase adjustment thin film heater current is OFF, in other words, when the temperatures of the two arm waveguides are equal, the temperature of the optical switch substrate in the bar state Does not change the optical path length difference between the two arm waveguides.
Accordingly, the amount of attenuation of the light leaked to the cross side in the bar state is not influenced by the temperature fluctuation, and always keeps the maximum value.
For this reason, it is not necessary to control the thin-film heater current for phase adjustment by temperature as in the case of the above-mentioned symmetric type, and as a result, it contributes to downsizing and cost reduction of the optical add / drop switch.
[0051]
The optical add / drop switches 114-1 to 114-n of the nodes shown in FIG. 5 are configured such that when the number of signal lights to be dropped / added at the node is small, most of them are set to the through state, and those set to the add / drop state. Limited to a small part.
In such a case, the power consumption of the node device can be suppressed by setting each of the optical add / drop switches 114-1 to 114-n such that the power consumption is minimized when the switches are in the through state. System operation costs can be reduced.
[0052]
In FIG. 1, when the 2 × 2 optical switches 221 and 223 are symmetric switches and the 2 × 2 optical switches 222 and 224 are asymmetric switches, the phase adjusting thin film heaters SW221 to SW224 of the 2 × 2 optical switches 221 to 224 are provided. Are turned off, the 2 × 2 optical switches 221 and 223 enter a cross state, and the 222 and 224 enter a bar state, and the optical add / drop switch shown in FIG. 1 maintains a through state. In addition, when all of the phase adjustment thin film heaters SW221 to SW224 of the 2 × 2 optical switches 221 to 224 are energized to give an optical path length difference of の of the signal light wavelength to each arm waveguide, 2 × The two optical switches 221 and 223 are in the bar state, the optical switches 222 and 224 are in the cross state, and the optical add / drop switch shown in FIG. 1 is in the add / drop state.
[0053]
At this time, the amount of attenuation of the leak light from the ADD port to the OUT port in the through state is equivalent to the case where all the 2 × 2 optical switches 221 to 224 are asymmetric switches, and a value of 40 dB is achieved.
At this time, by controlling the current of the thin film heater SW 223 for phase adjustment of the 2 × 2 optical switch 223, the output light is output from the IN port to the OUT port while maintaining the attenuation of the leakage light from the ADD port to the OUT port. The level of the signal light can be controlled.
[0054]
On the other hand, the attenuation of the leakage light from the IN port to the OUT port in the through state is obtained when the current of the phase adjustment thin film heaters SW221 and SW223 is not temperature corrected because the 2 × 2 optical switches 221 and 223 are symmetrical switches. This is lower than when the 2 × 2 optical switches 221 to 224 are all asymmetric switches.
However, in the temperature range of ± 40 degrees from the reference temperature, the attenuation of the leak light from the 2 × 2 optical switches 221 and 223 can be maintained at 17 dB or more. A value of 17 dB (attenuation by the 2 × 2 optical switch 221) +17 dB (attenuation by the 2 × 2 optical switch 223) +10 dB (attenuation by the 2 × 2 optical switch 224) = 44 dB or more, which is a practical problem No properties can be obtained.
[0055]
At this time, by controlling the current of the phase adjusting thin-film heater SW222 of the 2 × 2 optical switch 222, the light is output from the ADD port to the OUT port while maintaining the attenuation of the leakage light from the IN port to the OUT port. The level of the signal light can be controlled.
As described above, in FIG. 1, the 2 × 2 optical switches 221 and 223 are symmetrical switches, and the 2 × 2 optical switches 222 and 224 are asymmetrical switches. In addition, it is possible to realize an optical add / drop switch that is in a through state with all the currents of the phase adjustment thin film heaters SW221 to SW224 of the 2 × 2 optical switches 221 to 224 turned off.
[0056]
In FIG. 2, when the 2 × 2 optical switches 231 and 234 are symmetric switches and the 2 × 2 optical switches 232 and 233 are asymmetric switches, the phase adjusting thin film heaters SW231 to SW234 of the 2 × 2 optical switches 231 to 234 are provided. Are turned off, the 2 × 2 optical switches 231 and 234 are in the cross state, 232 and 233 are in the bar state, and the optical add / drop switch shown in FIG. 2 maintains the through state. In addition, when all the thin film heaters SW231 to SW234 for phase adjustment of the 2 × 2 optical switches 231 to 234 are energized to give a half-wavelength difference in signal light wavelength to each arm waveguide, 2 × 2 The two optical switches 231 and 234 are in a bar state, the optical switches 232 and 233 are in a cross state, and the optical add / drop switch shown in FIG. 2 is in an add / drop state.
[0057]
At this time, the amount of attenuation of leaked light from the ADD port to the OUT port in the through state is at least 40 dB, as in the case where all the 2 × 2 optical switches 231 to 234 are asymmetric switches.
At this time, by controlling the current of the thin-film heater SW234 for adjusting the phase of the 2 × 2 optical switch 234, the attenuation of the leakage light from the ADD port to the OUT port is maintained at 40 dB or more, and from the IN port to the OUT port. The level of the output signal light can be controlled.
[0058]
On the other hand, when the 2 × 2 optical switches 231 and 234 are symmetric switches, the current of the phase adjustment thin film heaters SW231 and SW234 is not temperature-corrected because the amount of attenuation of light leaked from the IN port to the OUT port in the through state is set. This is lower than when the 2 × 2 optical switches 221 to 224 are all asymmetric switches.
Therefore, in this case, it is necessary to correct the temperature of the currents of the phase adjustment thin film heaters SW231 and SW234 as needed to secure the leakage light attenuation of each 2 × 2 optical switch of 20 dB.
[0059]
At this time, by controlling the current of the thin-film heater SW233 for adjusting the phase of the 2 × 2 optical switch 233, the light is output from the ADD port to the OUT port while maintaining the attenuation of the leakage light from the IN port to the OUT port. The level of the signal light can be controlled.
As described above, in FIG. 2, the 2 × 2 optical switches 231 and 234 are symmetric switches, and the 2 × 2 optical switches 232 and 233 are asymmetric switches. If the temperature correction is performed, it is possible to ensure a sufficient amount of leakage light attenuation for practical use and to turn off all the currents of the phase adjustment thin film heaters SW221 to SW224 of the 2 × 2 optical switches 231 to 234. An optical add / drop switch that is in a through state can be realized.
[0060]
As described above, the present invention relates to an optical add / drop switch for performing add / drop and a method of adjusting the output light intensity thereof, and connects a large number of 2 × 2 optical switches each constituted by a conventional Mach-Zehnder interferometer. Thus, there is an effect that signal deterioration due to leaked light can be prevented.
Further, in some 2 × 2 optical switches, by setting the phase difference at the time of interference to 0 to π / 2, there is an effect that the level of the output signal light can be controlled.
[0061]
【The invention's effect】
As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, an optical switch suitable for suppressing signal degradation due to leaked light for an optical add / drop switch to which a silica-based optical waveguide technology is applied. A switch configuration can be provided, and as a result, it is possible to realize an optical add / drop switch that suppresses device cost while maintaining practically sufficient performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing an example of a relationship between relative temperature and attenuation of light leaked to a cross side of a 2 × 2 optical switch.
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a ring network.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of a node in FIG. 4;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing functions of an optical add / drop switch.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical add / drop switch to which a silica-based optical waveguide technology and a thermo-optic effect are applied.
[Explanation of symbols]
101-1 to n nodes
102-1-2 Optical fiber
103-1 to n-input optical transmission lines
104-1 to n-output optical transmission lines
111-1 to 2 Optical fiber
112-1-2 Pre-optical amplifier
113-1-2 Optical Demultiplexer
114-1 to n Optical add / drop switches
115-1-2 Optical multiplexer
116-1-2 Post Optical Amplifier
117-1-2 Optical fiber
118-1 to n input optical fiber
119-1 ~ n output optical fiber
121-124 2 × 2 optical switch
SW121 to SW124 Thin film heater for phase adjustment
125-127 Internally Connected Waveguide
221-224 2 × 2 optical switch
SW221 to SW224 Thin film heater for phase adjustment
225-227 Internally Connected Waveguide
231 to 234 2 × 2 optical switch
SW231-SW234 Thin film heater for phase adjustment
235-237 Internal connection waveguide

Claims

Four 2 × 2 optical switches each composed of a two-input two-output Mach-Zehnder interferometer are provided, one input terminal of the first 2 × 2 optical switch is used as a main signal input terminal, and the second 2 × 2 optical switch is used. One input terminal of the switch is an add signal input terminal, an output terminal serving as a bar with respect to the main signal input terminal of the first 2 × 2 optical switch is a drop signal output terminal, and the first 2 × 2 optical switch is a drop signal output terminal. One input terminal of the third 2 × 2 optical switch is connected to an output terminal crossing the main signal input terminal of the switch, and one input terminal of the third 2 × 2 optical switch is connected to one input terminal of the third 2 × 2 optical switch. One input terminal of the fourth 2 × 2 optical switch is connected to the output terminal serving as a cross, and the fourth terminal is connected to the output terminal serving as a cross with respect to the add signal input terminal of the second 2 × 2 optical switch. Connect the other input terminal of the 2x2 optical switch of One, the optical add-drop switch, characterized in that the output terminal of the cross relative to the input terminal and the main signal output terminal.

2. The optical add / drop switch according to claim 1, further comprising a first and a second control circuit, wherein the first control circuit comprises two arms of a Mach-Zehnder interferometer constituting the third 2 × 2 optical switch. By controlling the optical path difference given to the wave path to an intermediate value from 0 to 1/2 of the wavelength of the passing signal light, the intensity of the signal light connected from the main signal input terminal to the main signal output terminal is adjusted, and The optical path difference given by the second control circuit to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the second 2 × 2 optical switch is set between 0 and 中間 of the wavelength of the signal light. An optical add-drop switch having a configuration in which the intensity of signal light connected from an add signal input terminal to a main signal output terminal is adjusted by controlling.

2. A method for adjusting the output light intensity of an optical add / drop switch according to claim 1, wherein a signal passing from 0 through an optical path difference given to two arm waveguides of a Mach-Zehnder interferometer constituting a third 2 × 2 optical switch. By controlling the optical signal to be halfway up to half the wavelength of the light, the intensity of the signal light connected from the main signal input terminal to the main signal output terminal is adjusted, and a second 2 × 2 optical switch is configured. By controlling the optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer to an intermediate value between 0 and 1/2 of the wavelength of the signal light, the signal connected from the add signal input terminal to the main signal output terminal A method for adjusting the output light intensity of an optical add / drop switch, comprising adjusting the light intensity.

Four 2 × 2 optical switches each composed of a two-input two-output Mach-Zehnder interferometer are provided, one input terminal of the first 2 × 2 optical switch is used as a main signal input terminal, and the second 2 × 2 optical switch is used. One input terminal of the switch is an add signal input terminal, an output terminal serving as a bar with respect to the main signal input terminal of the first 2 × 2 optical switch is a drop signal output terminal, and the second 2 × 2 optical switch is a drop signal output terminal. One input terminal of the third 2 × 2 optical switch is connected to an output terminal crossing the add signal input terminal of the switch, and one input terminal of the third 2 × 2 optical switch is connected to the output terminal. One input terminal of the fourth 2 × 2 optical switch is connected to the output terminal serving as a cross, and the fourth terminal is connected to the output terminal serving as a cross with respect to the main signal input terminal of the first 2 × 2 optical switch. Connect the other input terminal of the 2x2 optical switch of One, the optical add-drop switch, characterized in that the output terminal of the cross relative to the input terminal and the main signal output terminal.

5. The optical add / drop switch according to claim 4, further comprising first and second control circuits, wherein the first control circuit comprises two arm guides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the first 2 × 2 optical switch. By controlling the optical path difference given to the wave path to an intermediate value between 0 and 1/2 of the wavelength of the signal light, the intensity of the signal light connected from the main signal input terminal to the main signal output terminal is adjusted, and The second control circuit controls the optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the third 2 × 2 optical switch to an intermediate value between 0 and 1/2 of the wavelength of the signal light. Wherein the intensity of the signal light connected from the add signal input terminal to the main signal output terminal is adjusted.

5. The method for adjusting the output light intensity of an optical add / drop switch according to claim 4, wherein an optical path difference given to the two arm waveguides of the Mach-Zehnder interferometer constituting the first 2 × 2 optical switch is changed from 0 to the signal light. The Mach-Zehnder type that controls the intensity of the signal light connected from the main signal input terminal to the main signal output terminal and controls the third 2 × 2 optical switch by controlling the wavelength to halfway the wavelength By controlling the optical path difference given to the two arm waveguides of the interferometer to an intermediate value from 0 to 1/2 of the wavelength of the signal light, the signal light connected from the add signal input terminal to the main signal output terminal is controlled. A method for adjusting the output light intensity of an optical add / drop switch, comprising adjusting the intensity.

6. The optical add / drop switch according to claim 1, wherein the first to fourth 2.times.2 optical switches have two wavelengths when .lamda. Is a signal light wavelength and n is an integer. An optical add / drop switch comprising an asymmetric Mach-Zehnder interferometer in which an optical path difference set in an arm waveguide is (λ + ／) × n.

7. The output light intensity adjusting method for an optical add / drop switch according to claim 3, wherein the first to fourth 2.times.2 optical switches each have two wavelengths when .lamda. Is a signal light wavelength and n is an integer. Characterized by using an asymmetric Mach-Zehnder interferometer in which the optical path difference set in the arm waveguide is (λ + アーム) × n.

6. The optical add / drop switch according to claim 4, wherein the first and fourth 2 × 2 optical switches are set to two arm waveguides, where λ is the wavelength of the signal light and n is an integer. Using a symmetric Mach-Zehnder interferometer having an optical path difference of λ × n, the optical path difference set in the two arm waveguides is (λ + ／) as the second and third 2 × 2 optical switches. An optical add / drop switch having a configuration using an asymmetric Mach-Zehnder interferometer of × n.