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JP2784374B2 - Optical add / drop circuit - Google Patents

Optical add / drop circuit

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Publication number
JP2784374B2
JP2784374B2 JP16309492A JP16309492A JP2784374B2 JP 2784374 B2 JP2784374 B2 JP 2784374B2 JP 16309492 A JP16309492 A JP 16309492A JP 16309492 A JP16309492 A JP 16309492A JP 2784374 B2 JP2784374 B2 JP 2784374B2
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JP
Japan
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optical
star coupler
port
optical frequency
signal
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一弘 織田
弘 鳥羽
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光周波数分割多重伝送
方式において光周波数多重された光信号から、所定の光
周波数の光信号を分岐して抜き取り、また抜き取った光
周波数と同じ光周波数の光信号を新たに挿入して合波す
る光分岐挿入回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of branching and extracting an optical signal of a predetermined optical frequency from an optical signal multiplexed in an optical frequency division multiplexing transmission system and having the same optical frequency as the extracted optical frequency. The present invention relates to an optical add / drop circuit for newly inserting and multiplexing an optical signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光分岐挿入回路は、光周波数多重
された光信号から各光周波数の光信号を分波する光分波
器と、光周波数が異なる複数の光信号を1本の導波路に
合波する光合波器とを組み合わせ、その間で所定の光周
波数の光信号を分岐挿入する構成になっていた。なお、
光分波器と光合波器は原理的に可逆であるので、同一構
成のものを2つ並べて実現されていた。
2. Description of the Related Art A conventional optical add / drop circuit includes an optical demultiplexer for demultiplexing an optical signal of each optical frequency from an optical frequency multiplexed optical signal, and a single optical waveguide for transmitting a plurality of optical signals having different optical frequencies. An optical multiplexer that multiplexes with a wave path is combined, and an optical signal of a predetermined optical frequency is dropped and inserted between them. In addition,
Since the optical demultiplexer and the optical multiplexer are reversible in principle, two optical components having the same configuration are realized.

【0003】ここで、光分波器あるいは光合波器として
用いられる従来のアレイ導波路型光合分波器の構成例に
ついて、図5〜図7を参照して説明する。なお、以下の
説明ではまずアレイ導波路型光合分波器を光分波器とし
て用いる場合について説明する。また、ここに示す光合
分波器の詳細については、文献 (C.Dragone et al.,IEE
E Photonics Technology Letters,vol.3,No.10,1991,p
p.896-899 )に記載されている。
Here, a configuration example of a conventional arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer used as an optical multiplexer / demultiplexer will be described with reference to FIGS. In the following description, first, a case where an arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer is used as an optical demultiplexer will be described. For details of the optical multiplexer / demultiplexer shown here, refer to the literature (C. Dragone et al., IEEE
E Photonics Technology Letters, vol.3, No.10,1991, p
p.896-899).

【0004】図5において、アレイ導波路型光合分波器
は、N×Mスターカプラ51と、M×Nスターカプラ5
2と、順次ΔLの光路長差をもって両スターカプラを結
合するM本の単一モード導波路アレイ53とにより構成
される。ここで、光分波器として用いる場合には、N×
Mスターカプラ51にN本の入力用単一モード導波路5
4を結合して入力ポートとし、M×Nスターカプラ52
にN本の出力用単一モード導波路55を結合して出力ポ
ートとする。また、N×Mスターカプラ51は、スラブ
導波路56を介してN本の入力用単一モード導波路54
とM本の単一モード導波路アレイ53とを結合する構成
であり、M×Nスターカプラ52は、スラブ導波路57
を介してM本の単一モード導波路アレイ53とN本の出
力用単一モード導波路55とを結合する構成である。ま
た、N×Mスターカプラ51の入力ポート番号を上から
順にi=1,2,…,Nとし、M×Nスターカプラ52
の出力ポート番号を下から順にj=1,2,…,Nとす
る。
In FIG. 5, an arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer comprises an N × M star coupler 51 and an M × N star coupler 5.
2 and M single-mode waveguide arrays 53 that sequentially couple both star couplers with an optical path length difference of ΔL. Here, when used as an optical demultiplexer, N ×
N star single mode waveguides 5 in M star coupler 51
4 as an input port and an M × N star coupler 52
Are coupled to N output single-mode waveguides 55 to form output ports. The N × M star coupler 51 is connected to N input single-mode waveguides 54 via a slab waveguide 56.
And M single-mode waveguide arrays 53. The M × N star coupler 52 includes a slab waveguide 57
, The M single-mode waveguide array 53 and the N output single-mode waveguides 55 are coupled to each other. Further, the input port numbers of the N × M star coupler 51 are set to i = 1, 2,...
.., N in order from the bottom.

【0005】図6は、N×Mスターカプラ51を構成す
るスラブ導波路56の拡大図である。なお、M×Nスタ
ーカプラ52においては左右反対にみればよい。図にお
いて、N本の入力用単一モード導波路54の導波路間隔
をΔX、M本の単一モード導波路アレイ53の導波路間
隔をd、両導波路端面によって形成されるローランド円
の直径(スラブ導波路56中の伝搬距離)をL0 、光信
号の伝搬方向の座標軸をz、M本の単一モード導波路ア
レイ53の導波路端面上でz軸方向に対して垂直方向の
座標軸をx1、N本の入力用単一モード導波路54の端面
上でz軸方向に対して垂直方向の座標軸をx2とする。
FIG. 6 is an enlarged view of a slab waveguide 56 constituting the N × M star coupler 51. In the M × N star coupler 52, the left and right sides may be reversed. In the figure, the distance between the waveguides of the N input single-mode waveguides 54 is ΔX, the distance between the waveguides of the M single-mode waveguide arrays 53 is d, and the diameter of the Rowland circle formed by both waveguide end faces. (Propagation distance in the slab waveguide 56) is L 0 , the coordinate axis in the propagation direction of the optical signal is z, and the coordinate axis in the direction perpendicular to the z-axis direction on the waveguide end face of the M single-mode waveguide array 53. X 1 , and a coordinate axis perpendicular to the z-axis direction on the end face of the N input single-mode waveguides 54 is x 2 .

【0006】ここで、入力ポート番号i=1の導波路か
らN×Mスターカプラ51に対して、光周波数間隔Δf
の光周波数f1,f2,…,fNを有する光周波数多重信号を
入力させると、その光周波数多重信号はスラブ導波路5
6を伝搬する過程でx2座標軸方向にその光強度分布を少
しずつ広げていく。したがって、伝搬距離L0 を最適に
設計することにより、M本の単一モード導波路アレイ5
3の入力端(x1座標軸上)において、光周波数多重信号
の各光周波数に依存せずにM本の各導波路に対してほぼ
均一な光強度分布で結合させることができる。
Here, an optical frequency interval Δf is input from the waveguide having the input port number i = 1 to the N × M star coupler 51.
When an optical frequency multiplexed signal having optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F N is input, the slab waveguide 5
6 will spread the light intensity distribution in portions to x 2 axis direction in the process of propagating. Therefore, by optimally designing the propagation distance L 0 , M single-mode waveguide arrays 5
At the input terminal of No. 3 (on the x1 coordinate axis), the light can be coupled to each of the M waveguides with substantially uniform light intensity distribution without depending on each optical frequency of the optical frequency multiplexed signal.

【0007】次に、M本の単一モード導波路アレイ53
に結合された各光周波数多重信号は各導波路中をそれぞ
れ伝搬するが、各導波路にはΔLだけの光路長差がつけ
られているので、その出力端では隣接する導波路から出
力される光周波数多重信号の間に位相差Δθが生じる。
この位相差Δθは、光信号の伝搬定数をβ、導波路の実
効屈折率をnc、光信号の中心周波数をf0、真空中の光速
をCとすると、
Next, M single-mode waveguide arrays 53
Each optical frequency multiplexed signal coupled to the optical waveguide propagates through each waveguide. However, since each waveguide has an optical path length difference of ΔL, it is output from an adjacent waveguide at its output end. A phase difference Δθ occurs between the optical frequency multiplexed signals.
This phase difference Δθ is represented by β, where the propagation constant of the optical signal is β, the effective refractive index of the waveguide is n c , the center frequency of the optical signal is f 0 , and the speed of light in a vacuum is C.

【0008】[0008]

【数1】 (Equation 1)

【0009】で表すことができる。このように、位相差
Δθは各導波路の光路長差ΔLばかりでなく、光周波数
多重している各光信号周波数によっても異なることがわ
かる。M本の単一モード導波路アレイ53により、それ
ぞれ異なる位相遅延を与えられた各光信号は、その出力
端からM×Nスターカプラ52のスラブ導波路57に出
射される。各光信号はスラブ導波路57を伝搬する過程
でx1座標軸方向にその光強度分布を少しずつ広げていく
が、このとき他の導波路から出射された同じ光周波数の
光信号と干渉する。この干渉の結果、N本の出力用単一
モード導波路55の入力端(x2座標軸上)において、光
強度の強い点と弱い点が現れることになる。この光強度
分布I(x2,z)は、
Can be represented by As described above, it can be seen that the phase difference Δθ differs depending not only on the optical path length difference ΔL of each waveguide but also on each optical signal frequency subjected to optical frequency multiplexing. Each optical signal given a different phase delay by the M single-mode waveguide arrays 53 is emitted from its output end to the slab waveguide 57 of the M × N star coupler 52. Each optical signal is gradually widened in the process of propagating through the slab waveguide 57 and the light intensity distribution in portions x 1 coordinate axis direction, but interferes with the optical signal at this time the same optical frequency emitted from the other waveguide. The result of this interference, the input end of the output single-mode waveguide 55 of the N in (x 2 coordinate axes), so that the points strong point light intensity and weak appear. This light intensity distribution I (x 2 , z)

【0010】[0010]

【数2】 (Equation 2)

【0011】と表すことができる。さらに、この光強度
の強くなる点の位置は、各光信号の光周波数によって異
なる。すなわち、回折格子による回折の作用と同様に、
このM本の単一モード導波路アレイ53から出射された
光周波数多重信号は、自身の有する光周波数に応じて異
なる回折角が与えられる。このとき、M本の単一モード
導波路アレイ53から出射された光信号が回折される位
置の変位量dx2は、スラブ導波路57の実効屈折率を
ns、回折次数をmとし、光信号の光周波数変化df0に対
して十分に伝搬距離L0 が大きい場合には、
It can be expressed as Further, the position of the point where the light intensity becomes strong differs depending on the optical frequency of each optical signal. That is, similar to the action of diffraction by the diffraction grating,
The optical frequency multiplexed signal emitted from the M single-mode waveguide arrays 53 has different diffraction angles depending on the optical frequency of the signal. At this time, the displacement dx 2 at the position where the optical signals emitted from the M single-mode waveguide arrays 53 are diffracted is determined by the effective refractive index of the slab waveguide 57.
n s , the diffraction order is m, and when the propagation distance L 0 is sufficiently large with respect to the optical frequency change df 0 of the optical signal,

【0012】[0012]

【数3】 (Equation 3)

【0013】と表すことができる。また、回折次数m
は、近似的に
It can be expressed as Also, the diffraction order m
Is approximately

【0014】[0014]

【数4】 (Equation 4)

【0015】と表すことができる。したがって、 (3)式
で与えられるように、各光信号が有する光周波数に応じ
て回折されるx2座標軸上の位置が変化するので、N本の
出力用単一モード導波路55のx2座標軸上の位置を適切
にとれば、M×Nスターカプラ52からN本の出力用単
一モード導波路55の各導波路に、各光周波数の光信号
を分波して取り出すことができる。
It can be expressed as Therefore, (3) as given by equation, the position on the x 2 coordinate axis is diffracted in accordance with the optical frequency having the respective optical signal changes, x of the output single-mode waveguide 55 of the N 2 If the position on the coordinate axis is appropriately set, the optical signal of each optical frequency can be separated and extracted from the M × N star coupler 52 to each of the N output single-mode waveguides 55.

【0016】すなわち、入力ポート番号i=1の導波路
から光周波数間隔Δfの光周波数f1,f2,…,fNを有す
る光周波数多重信号を入力させた場合には、出力ポート
番号j=1,2,…,Nの各導波路に、光周波数f1
f2,…,fNの光信号をそれぞれ分波して出力させること
ができる。このような構成の光分波器の分解能は、近似
的に
That is, when an optical frequency multiplexed signal having optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F N with an optical frequency interval Δf is input from the waveguide having the input port number i = 1, the output port number j = 1, 2,..., N, the optical frequency f 1 ,
The optical signals of f 2 ,..., f N can be demultiplexed and output. The resolution of an optical demultiplexer having such a configuration is approximately

【0017】[0017]

【数5】 (Equation 5)

【0018】となる。ここで、δf0は、半値全幅で表し
たときの通過帯域幅である。また、このような光分波器
の透過率が極大となるx2座標軸上の点は、高次の回折条
件を満たすところに周期的に現れる。この高次の回折条
件を満たすx2座標軸上の点の間隔に対応する光周波数間
隔をFSR(Free-Spectral-Range)と呼ぶと、それは近
似的に
## EQU1 ## Here, Δf 0 is a pass bandwidth when expressed in full width at half maximum. Moreover, such an optical component is a point on the x 2 coordinate axis transmittance is maximum in the filter, periodically appearing in the higher order diffraction satisfies place. When the optical frequency intervals corresponding to the spacing of a point on the diffraction satisfying x 2 coordinate axes of the high-order referred to as FSR (Free-Spectral-Range) , it is approximately

【0019】[0019]

【数6】 (Equation 6)

【0020】となる。したがって、 (6)式から求められ
るFSRの値を(N−1)×Δfに等しくすれば、例えば
入力ポート番号i=2の導波路から光周波数間隔Δfの
光周波数f1,f2,…,fNを有する光周波数多重信号を入
力させた場合には、出力ポート番号j=1,2,…,N
の各導波路に、光周波数f2,f3,…,fN,f1の光信号を
それぞれ分波して出力させることができる。すなわち、
光周波数多重信号を入力する入力ポート番号をi=1,
2,…,Nの順に変化させると、出力ポート番号j=1
の導波路には光周波数f1,f2,…,fNの光信号が順に出
力される。あるいは、光周波数f1の光信号を分波する出
力ポート番号がj=1,N,N−1,…と順番に移動す
るともいえる。この入力ポート番号iと出力ポート番号
jの光信号周波数との関係を表1に示す。
## EQU1 ## Therefore, if the value of FSR obtained from equation (6) is made equal to (N−1) × Δf, for example, the optical frequencies f 1 , f 2 ,. , if entered by the optical frequency division multiplexed signal having a f N, the output port number j = 1, 2, ..., N
Each waveguide of the optical frequency f 2, f 3, ..., f N, the optical signal of f 1 can be output respectively demultiplexed to. That is,
The input port number for inputting the optical frequency multiplexed signal is i = 1,
2,..., N, the output port number j = 1
The waveguide optical frequency f 1, f 2, ..., the optical signal of f N are output in order. Alternatively, it can be said that the output port number for demultiplexing the optical signal of the optical frequency f 1 is j = 1, N, N- 1, moves to ... and order. Table 1 shows the relationship between the input port number i and the optical signal frequency of the output port number j.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】一般に、光周波数多重信号が入力される入
力ポート番号iと、光周波数fa の光信号が分波される
出力ポート番号jとの間には、 a=(i+j−1)MOD(N) …(7) の関係が成立する。ここで、MOD関数は、 (x1)MOD(x2)=x1−int(x1/x2)x2 …(8) である。なお、 int(x)は、xの小数点以下を切り捨
ててxを整数にする関数であり、a=0の場合はa=N
と置き換える。
[0022] Generally, an input port number i optical frequency division multiplexed signal is input, while the optical signals of the optical frequency f a is the output port number j to be demultiplexed, a = (i + j- 1) MOD ( N) The relationship of (7) holds. Here, the MOD function is (x 1 ) MOD (x 2 ) = x 1 −int (x 1 / x 2 ) x 2 (8) Note that int (x) is a function for converting x to an integer by truncating the decimal part of x. When a = 0, a = N
Replace with

【0023】図7は、従来のアレイ導波路型光分波器の
透過率特性を示す図である。図において、実線は出力用
単一モード導波路55のj=Nの導波路における透過率
特性を示し、点線は出力用単一モード導波路55のj=
N−1の導波路における透過率特性を示す。なお、d=
3μm、N=M=11、nc−ns=0.0035の場合の特性で
あり、挿入損失3dB、分解能(チャネル波長間隔)1.5
nm、FSR=16.5nmを実現している。
FIG. 7 is a diagram showing transmittance characteristics of a conventional arrayed waveguide type optical demultiplexer. In the figure, the solid line shows the transmittance characteristic of the output single-mode waveguide 55 in the j = N waveguide, and the dotted line shows the transmission single-mode waveguide 55 of j = N.
9 shows transmittance characteristics of an N-1 waveguide. Note that d =
3 [mu] m, a characteristic in the case of N = M = 11, n c -n s = 0.0035, the insertion loss 3 dB, the resolution (channel wavelength spacing) 1.5
nm and FSR = 16.5 nm.

【0024】ところで、光分波器と光合波器は可逆であ
るので、図5におけるN本の入力用単一モード導波路5
4を出力用として用い、N本の出力用単一モード導波路
55を入力用として用い、j=1,2,…,Nの各導波
路を入力ポートとして、それぞれ光周波数f1,f2,…,
fN(光周波数間隔Δf)の光信号をM×Nスターカプラ
52に入力すれば、N×Mスターカプラ51からi=1
の導波路に合波された光周波数多重信号を取り出すこと
ができる。なお、合波された光周波数多重信号を取り出
す導波路位置を変えるには、入力光周波数の並びを (7)
式あるいは表に従って変更すればよい。このように、図
5に示す構成はN×Nの光合波器としても使用すること
ができる。
Since the optical demultiplexer and the optical multiplexer are reversible, the N input single-mode waveguides 5 shown in FIG.
4 for output, N output single-mode waveguides 55 for input, and waveguides of j = 1, 2,..., N as input ports, and optical frequencies f 1 and f 2 , respectively. ,…,
When an optical signal of f N (optical frequency interval Δf) is input to the M × N star coupler 52, i = 1 from the N × M star coupler 51
An optical frequency multiplexed signal multiplexed into the waveguide can be taken out. To change the position of the waveguide from which the multiplexed optical frequency multiplexed signal is extracted, the input optical frequency
It may be changed according to the formula or table. As described above, the configuration shown in FIG. 5 can also be used as an N × N optical multiplexer.

【0025】さて、従来の光分岐挿入回路は、このよう
な光分波器と光合波器を結合し、光分波器で各光周波数
ごとに分波した中から所定の光周波数の光信号を抜き取
り、抜き取った光周波数と同じ光周波数の光信号を光合
波器の所定のポートから入力して他の光周波数の光信号
と合波することにより、光分岐挿入機能を実現する構成
になっている。
A conventional optical add / drop circuit combines such an optical demultiplexer and an optical multiplexer, and demultiplexes each optical frequency with the optical demultiplexer, and outputs an optical signal of a predetermined optical frequency. And an optical signal of the same optical frequency as the extracted optical frequency is input from a predetermined port of the optical multiplexer and multiplexed with an optical signal of another optical frequency, thereby realizing an optical add / drop function. ing.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】従来の光分岐挿入回路
は、上述したように光分岐回路として用いる光分波器
と、光挿入回路として用いる光合波器を個別に設ける必
要があり、しかも1つの光分岐挿入回路として機能させ
るには光分波器と光合波器の特性を揃える必要があっ
た。
As described above, in the conventional optical add / drop circuit, it is necessary to separately provide an optical demultiplexer used as an optical add / drop circuit and an optical multiplexer used as an optical add circuit. In order to function as two optical add / drop circuits, it was necessary to make the characteristics of the optical demultiplexer and the optical multiplexer identical.

【0027】本発明は、光分波器と光合波器の可逆性を
利用し、1つの光回路で実現することができる光分岐挿
入回路を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an optical add / drop circuit that can be realized by one optical circuit by utilizing the reversibility of an optical demultiplexer and an optical multiplexer.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、スラブ導波路を有する2N×Mスターカプラ(Nは
1以上の整数,Mは2以上の整数)と、M×2Nスター
カプラとの間を所定の光路長差を有するM本の単一モー
ド導波路アレイで結合し、2N×MスターカプラのN組
の隣接ポートのうち1組の隣接ポートの一方を入力ポー
トとし、その入力ポートに光周波数間隔Δfの光周波数
f1,f2,…,fx(xは1以上N以下の整数)を有する光
周波数多重信号を入力したときに、M×2Nスターカプ
ラの2N個のポートのうち隔ポートに順次光周波数f1
f2,…,fxの光信号を分波する構成とし、M×2Nスタ
ーカプラの隔ポートから隣接するポートに対して、所定
の組を除いて折り返し結合するとともに、その所定の組
の隣接ポートを光周波数多重信号の入力ポートに対応す
る所定の光周波数の光信号を分岐・挿入する分岐端子お
よび挿入端子とし、2N×Mスターカプラの1組の隣接
ポートの他方を光周波数多重信号の出力ポートとするこ
とを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a 2N × M star coupler (N is an integer of 1 or more, M is an integer of 2 or more) having a slab waveguide, and an M × 2N star coupler. Are connected by an M single-mode waveguide array having a predetermined optical path length difference, and one of a set of adjacent ports among N sets of adjacent ports of a 2N × M star coupler is set as an input port, and Optical frequency with optical frequency interval Δf at input port
f 1, f 2, ..., f x (x is 1 or more N an integer) when entering the optical frequency division multiplexed signal having a sequential light frequency interval port of the 2N ports M × 2N star coupler f 1 ,
f 2, ..., a configuration for demultiplexing the optical signal of f x, to the port adjacent the septum port of M × 2N star coupler, as well as folded binding except given set, adjacent the given set The port is a branch terminal and an insertion terminal for dropping / inserting an optical signal of a predetermined optical frequency corresponding to the input port of the optical frequency multiplexed signal, and the other of a pair of adjacent ports of the 2N × M star coupler is used for the optical frequency multiplexed signal. It is characterized as an output port.

【0029】請求項2に記載の発明は、スラブ導波路を
有する2N×Mスターカプラ(Nは1以上の整数,Mは
2以上の整数)と、M×2Nスターカプラとの間を所定
の光路長差を有するM本の単一モード導波路アレイで結
合し、2N×Mスターカプラの連続するN個のポートの
1つを入力ポートとし、その入力ポートに光周波数間隔
Δfの光周波数f1,f2,…,fx(xは1以上N以下の整
数)を有する光周波数多重信号を入力したときに、M×
2Nスターカプラの連続するN個のポートに順次光周波
数f1,f2,…,fxの光信号を分波する構成とし、M×2
Nスターカプラの連続するN個のポートから残りのN個
のポートに対して、所定のポート対を除いて分波した光
信号の光周波数がそのままの順あるいはサイクリックに
並ぶように折り返し結合するとともに、所定のポート対
を光周波数多重信号の入力ポートに対応する所定の光周
波数の光信号を分岐・挿入する分岐端子および挿入端子
とし、2N×Mスターカプラの残りの連続するN個のポ
ートのうち、入力ポートおよび折り返し経路に応じた1
つを光周波数多重信号の出力ポートとすることを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, a predetermined distance is set between a 2N × M star coupler having a slab waveguide (N is an integer of 1 or more, M is an integer of 2 or more) and an M × 2N star coupler. Coupled by M single-mode waveguide arrays having optical path length differences, one of N consecutive ports of a 2N × M star coupler is used as an input port, and the input port has an optical frequency f with an optical frequency interval Δf. When an optical frequency multiplexed signal having 1 , f 2 ,..., F x (x is an integer of 1 or more and N or less) is inputted, M ×
2N Star N ports sequentially optical frequency f 1 successive coupler, f 2, ..., a configuration for demultiplexing the optical signal of f x, M × 2
From the N consecutive ports of the N-star coupler to the remaining N ports, the optical frequency of the demultiplexed optical signal except for a predetermined port pair is folded back and coupled in the same order or cyclically. In addition, a predetermined port pair is a branch terminal and an insertion terminal for dropping / inserting an optical signal of a predetermined optical frequency corresponding to an input port of an optical frequency multiplexed signal, and the remaining consecutive N ports of the 2N × M star coupler Of which corresponds to the input port and return path
One of them is an output port of an optical frequency multiplexed signal.

【0030】[0030]

【作用】請求項1に記載の発明は、スラブ導波路を有す
る2N×Mスターカプラと、M×2Nスターカプラと、
その間を結合する所定の光路長差を有するM本の単一モ
ード導波路アレイとにより、光分波器および光合波器を
構成する。すなわち、2N×Mスターカプラの1つの入
力ポートに光周波数f1,f2,…,fxを有する光周波数多
重信号を入力したときに、M×2Nスターカプラの2N
個のポートのうち隔ポートに順次光周波数f1,f2,…,
fxの光信号を分波出力する光分波器を構成する。また、
M×2Nスターカプラで分波出力させた各光信号を隣接
ポートに折り返し結合し、2N×Mスターカプラの入力
ポートの隣接ポートに各光周波数を合波した光周波数多
重信号を出力する光合波器を構成する。このように、可
逆性を利用して1つの光回路で光分波器と光合波器を構
成する。
According to the present invention, there is provided a 2N × M star coupler having a slab waveguide, an M × 2N star coupler,
An optical demultiplexer and an optical multiplexer are constituted by M single-mode waveguide arrays having a predetermined optical path length difference coupling therebetween. In other words, the optical frequency f 1 to one input port of 2N × M star coupler, f 2, ..., when you enter the optical frequency division multiplexed signal having the f x, the M × 2N star coupler 2N
The optical frequencies f 1 , f 2 ,...
The optical signal of f x constituting the demultiplexed output light demultiplexer. Also,
Each optical signal demultiplexed and output by the M × 2N star coupler is folded back and coupled to an adjacent port, and an optical frequency multiplexed signal in which each optical frequency is multiplexed to an adjacent port of the input port of the 2N × M star coupler is output. Configure the container. As described above, the optical demultiplexer and the optical multiplexer are configured by one optical circuit using the reversibility.

【0031】ここで、M×2Nスターカプラにおける折
り返し結合路の一部を切り離し、分波した光信号を分岐
端子に取り出し、同じ光周波数の光信号を挿入端子から
その折り返しポートに入力させることにより、1つの光
回路で光分岐挿入回路が実現される。
Here, a part of the return coupling path in the M × 2N star coupler is cut off, the split optical signal is taken out to the branch terminal, and the optical signal of the same optical frequency is input from the insertion terminal to the return port. An optical add / drop circuit is realized by one optical circuit.

【0032】請求項2に記載の発明は、スラブ導波路を
有する2N×Mスターカプラと、M×2Nスターカプラ
と、その間を結合する所定の光路長差を有するM本の単
一モード導波路アレイとにより、光分波器および光合波
器を構成する。すなわち、2N×Mスターカプラの1つ
の入力ポートに光周波数f1,f2,…,fxを有する光周波
数多重信号を入力したときに、M×2Nスターカプラの
連続するN個のポートに順次光周波数f1,f2,…,fx
光信号を分波出力する光分波器を構成する。また、M×
2Nスターカプラの他のN個のポートに対して、分波し
た光信号の光周波数がそのままの順あるいはサイクリッ
クに並ぶように折り返し結合し、2N×Mスターカプラ
の入力ポートおよびM×2Nスターカプラの折り返し入
力ポートに応じた2N×Mスターカプラの出力ポート
に、各光周波数を合波した光周波数多重信号を出力する
光合波器を構成する。このように、可逆性を利用して1
つの光回路で光分波器と光合波器を構成する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a 2N × M star coupler having a slab waveguide, an M × 2N star coupler, and M single-mode waveguides having a predetermined optical path length difference coupling therebetween. The array forms an optical demultiplexer and an optical multiplexer. In other words, the optical frequency f 1 to one input port of 2N × M star coupler, f 2, ..., when you enter the optical frequency division multiplexed signal having the f x, the N ports of consecutive M × 2N star coupler sequential light frequencies f 1, f 2, ..., constitute an optical demultiplexer for demultiplexing outputs an optical signal of f x. Also, M ×
The optical frequency of the demultiplexed optical signal is coupled back to the other N ports of the 2N star coupler such that the optical frequencies of the demultiplexed optical signals are arranged in the same order or cyclically, and the input port of the 2N × M star coupler and the M × 2N star are coupled. An optical multiplexer for outputting an optical frequency multiplexed signal obtained by multiplexing the respective optical frequencies is formed at the output port of the 2N × M star coupler corresponding to the return input port of the coupler. Thus, by utilizing reversibility, 1
An optical demultiplexer and an optical multiplexer are composed of two optical circuits.

【0033】ここで、M×2Nスターカプラにおける折
り返し結合路の一部を切り離し、分波した光信号を分岐
端子に取り出し、同じ光周波数の光信号を挿入端子から
その折り返しポートに入力させることにより、1つの光
回路で光分岐挿入回路が実現される。
Here, a part of the return coupling path in the M × 2N star coupler is cut off, the split optical signal is taken out to the branch terminal, and the optical signal of the same optical frequency is input from the insertion terminal to the return port. An optical add / drop circuit is realized by one optical circuit.

【0034】[0034]

【実施例】図1は、請求項1に記載の発明の光分岐挿入
回路の基本構成を示す図である。図において、光分岐挿
入回路は、伝搬距離L0 のスラブ導波路を有する2N×
Mスターカプラ11と、M×2Nスターカプラ12との
間を、順次ΔLの光路長差を有するM本の単一モード導
波路アレイ13で結合し、さらに、2N×Mスターカプ
ラ11に結合される2N本の入出力用単一モード導波路
14の隣接した1組を入出力ポートとし、M×2Nスタ
ーカプラ12の隣接ポート組のk番目(k=1〜Nの整
数)を除いてN−1本の折り返し用単一モード導波路1
5で折り返し結合する。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an optical add / drop circuit according to the first aspect of the present invention. In the figure, an optical add / drop circuit is a 2N × having a slab waveguide with a propagation distance L 0.
The M star coupler 11 and the M × 2N star coupler 12 are sequentially coupled by M single mode waveguide arrays 13 having an optical path length difference of ΔL, and further coupled to the 2N × M star coupler 11. One set of adjacent 2N input / output single mode waveguides 14 is set as an input / output port, and N is set except for the k-th (k = 1 to N integer) of the adjacent port set of the M × 2N star coupler 12. -1 folded single mode waveguide 1
It is folded back at 5.

【0035】ここで、2N×Mスターカプラ11のポー
ト番号を上から順にi=1,2,…,2Nとしたとき
に、本実施例では入力ポートをi=2n−1(n=1〜
Nの整数)とし、対応する出力ポートをi=2nとす
る。すなわち、入力ポートをi=1,3,…,2N−1
のいずれかとした場合には、対応する出力ポートはそれ
ぞれi=2,4,…,2Nとなる。
Here, assuming that the port numbers of the 2N × M star coupler 11 are i = 1, 2,..., 2N in this order from the top, in this embodiment, the input port is i = 2n−1 (n = 1 to 1).
N), and the corresponding output port is i = 2n. That is, i = 1, 3,..., 2N−1
, The corresponding output ports are i = 2, 4,..., 2N, respectively.

【0036】また、M×2Nスターカプラ12のポート
番号を下から順にj=1,2,…,2Nとしたときに、
j=2nとj=2n−1のポートを折り返し結合する。
すなわち、j=2,4,…,2Nとj=1,3,…,2
N−1のポートをそれぞれ折り返し結合する。ただし、
j=2kのポートに所定の光周波数の光信号を分岐する
単一モード導波路16を接続し、j=2k−1のポート
に所定の光周波数の光信号を挿入する単一モード導波路
17を接続する。
When the port numbers of the M × 2N star coupler 12 are j = 1, 2,..., 2N in order from the bottom,
The ports of j = 2n and j = 2n-1 are connected back.
That is, j = 2, 4,..., 2N and j = 1, 3,.
The N-1 ports are respectively coupled back. However,
A single mode waveguide 16 for branching an optical signal of a predetermined optical frequency is connected to a port of j = 2k, and a single mode waveguide 17 for inserting an optical signal of a predetermined optical frequency to a port of j = 2k-1. Connect.

【0037】このような構成において、例えばポート番
号i=1から2N×Mスターカプラ11に対して、光周
波数間隔Δfの光周波数f1,f2,…,fNを有する光周波
数多重信号を入力させたときに、M×2Nスターカプラ
12のポート番号j=2,4,…,2k,…,2Nか
ら、それぞれ光周波数f1,f2,…,fk,…,fNの光信号
が分波出力されるように (3)式で示される分散値を設定
する。ここで、f1,f2,…,fNは、光周波数を識別する
ために割り当てた番号であって、その大小関係を表示す
るものではない。たとえば、図1の場合には、fN<…<
f2<f1である。
In such a configuration, for example, an optical frequency multiplexed signal having optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F N with an optical frequency interval Δf is supplied to a port number i = 1 to 2N × M star coupler 11. When input, the light of the optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F k ,..., F N is obtained from the port numbers j = 2, 4,. Set the variance shown in equation (3) so that the signal is split and output. Here, f 1 , f 2 ,..., F N are numbers assigned to identify optical frequencies, and do not indicate the magnitude relations. For example, in the case of FIG. 1, f N <... <
f 2 <f 1 .

【0038】このとき、M×2Nスターカプラ12のポ
ート番号j=2,4,…,2Nに分波出力された光周波
数f1,f2,…,fNの各光信号が、折り返し用単一モード
導波路15を介して再びM×2Nスターカプラ12のポ
ート番号j=1,3,…,2N−1に折り返し入力され
る。すなわち、M×2Nスターカプラ12で分波出力さ
れた光信号の折り返し入力ポート番号jと、その折り返
し光信号周波数との関係は図1(2) に示すようになる。
このような折り返しを行うことにより、2N×Mスター
カプラ11のポート番号i=2の導波路から光周波数
f1,f2,…,fN(光周波数間隔Δf)の光信号を合波し
た光周波数多重信号を取り出すことができる。
At this time, the optical signals of the optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F N output to the M × 2N star coupler 12 at the port numbers j = 2, 4,. .., 2N-1 are again input to the port numbers j = 1, 3,..., 2N−1 of the M × 2N star coupler 12 via the single mode waveguide 15. That is, the relationship between the return input port number j of the optical signal demultiplexed and output by the M × 2N star coupler 12 and the frequency of the return optical signal is as shown in FIG.
By performing such a return, the optical frequency from the waveguide of port number i = 2 of the 2N × M star coupler 11 is changed.
An optical frequency multiplexed signal obtained by multiplexing optical signals of f 1 , f 2 ,..., f N (optical frequency interval Δf) can be extracted.

【0039】ここで、M×2Nスターカプラ12のj=
2kのポートから単一モード導波路16に分波出力され
る光周波数fkの光信号は折り返さずにそのまま取り出
し、代わりに同じ光周波数fkの光信号を単一モード導波
路17を介して、M×2Nスターカプラ12のj=2k
−1のポートに入力することにより、1つの光回路で光
分岐挿入回路を構成することができる。なお、kは1〜
Nの任意の整数でよく、2種類以上の値をとって分岐挿
入端子を複数組み持つこともできる。
Here, j = 2 of the M × 2N star coupler 12
The optical signal of the optical frequency f k which is branched and output from the 2k port to the single mode waveguide 16 is taken out without folding, and instead the optical signal of the same optical frequency f k is passed through the single mode waveguide 17. , J = 2k of the M × 2N star coupler 12
An optical add / drop circuit can be constituted by one optical circuit by inputting to the port of -1. Note that k is 1 to
An arbitrary integer of N may be used, and two or more kinds of values may be taken to have a plurality of branch / insert terminals.

【0040】また、2N×Mスターカプラ11に入力す
る光周波数間隔Δfの光周波数f1,f2,…,fNを有する
光周波数多重信号の入力ポートの位置に応じて出力ポー
トの位置が切り替わるが、そのときM×2Nスターカプ
ラ12のj=2kの折り返し出力ポートから単一モード
導波路16に分波出力される光周波数も切り替わる。こ
の入力・出力ポート番号iの組み合わせと、折り返し出
力・入力ポート番号jの光信号周波数との関係を表2に
示す。
The position of the output port changes according to the position of the input port of the optical frequency multiplexed signal having the optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F N with the optical frequency interval Δf input to the 2N × M star coupler 11. At this time, the optical frequency that is demultiplexed and output from the j = 2k return output port of the M × 2N star coupler 12 to the single mode waveguide 16 is also switched. Table 2 shows the relationship between the combination of the input / output port number i and the optical signal frequency of the folded output / input port number j.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】一般に、光周波数多重信号を入力する2N
×Mスターカプラ11の入力ポート番号iと、光周波数
a (aは1〜Nのいずれか)の光信号を分波するM×
2Nスターカプラ12の折り返し出力ポート番号jとの
間には、
Generally, 2N for inputting an optical frequency multiplex signal
× M which splits an input port number i of the M star coupler 11 and an optical signal of an optical frequency f a (a is any one of 1 to N)
Between the return output port number j of the 2N star coupler 12,

【0043】[0043]

【数7】 (Equation 7)

【0044】の関係が成立する。ただし、a>Nのとき
はa→a−Nとする。なお、図1に示す構成において、
M×2Nスターカプラ12の折り返し結合をそのまま
で、2N×Mスターカプラ11の入力ポートをi=2n
(n=1〜Nの整数)とした場合には、対応する出力ポ
ートはi=2n−1となる。すなわち、入出力ポートを
逆にしても同様となる。ただし、その場合に上述した例
では、M×2Nスターカプラ12のj=2k−1(k=
1〜Nの整数)が分岐ポートとなり、j=2kが挿入ポ
ートとなる。この入力・出力ポート番号iの組み合わせ
と、折り返し出力・入力ポート番号jの光信号周波数と
の関係の一部を表3に示す。
The following relationship is established. However, when a> N, a → a−N. In the configuration shown in FIG.
The input port of the 2N × M star coupler 11 is set to i = 2n while the folded connection of the M × 2N star coupler 12 is kept as it is.
If (n = 1 to N), the corresponding output port is i = 2n-1. That is, the same is true even if the input / output ports are reversed. However, in that case, in the example described above, j = 2k-1 (k =
(An integer from 1 to N) is a branch port, and j = 2k is an insertion port. Table 3 shows part of the relationship between the combination of the input / output port number i and the optical signal frequency of the folded output / input port number j.

【0045】[0045]

【表3】 [Table 3]

【0046】また、図1に示す構成において、2N×M
スターカプラ11の入力ポートをi=2nとしたとき
に、M×2Nスターカプラ12のj=2n+1とj=2
nのポートを折り返し結合した場合には、対応する出力
ポートはi=2n+1となる。また、その場合に上述し
た例では、M×2Nスターカプラ12のj=2k−1が
分岐ポートとなり、j=2k−2が挿入ポートとなる。
ただし、i,j,k=2N+1のときはi,j,k=1
とする。この入力・出力ポート番号iの組み合わせと、
折り返し出力・入力ポート番号jの光信号周波数との関
係の一部を表4に示す。
In the structure shown in FIG. 1, 2N × M
When the input port of the star coupler 11 is i = 2n, j = 2n + 1 and j = 2 of the M × 2N star coupler 12
When n ports are coupled back, the corresponding output port is i = 2n + 1. In that case, in the example described above, j = 2k−1 of the M × 2N star coupler 12 is a branch port, and j = 2k−2 is an insertion port.
However, when i, j, k = 2N + 1, i, j, k = 1
And The combination of this input / output port number i,
Table 4 shows part of the relationship between the folded output / input port number j and the optical signal frequency.

【0047】[0047]

【表4】 [Table 4]

【0048】図2は、請求項2に記載の発明の光分岐挿
入回路の基本構成を示す図である。図において、光分岐
挿入回路は、伝搬距離L0 のスラブ導波路を有する2N
×Mスターカプラ11と、M×2Nスターカプラ12と
の間を、順次ΔLの光路長差を有するM本の単一モード
導波路アレイ13で結合し、さらに、2N×Mスターカ
プラ11に結合される2N本の入出力用単一モード導波
路14の所定の1組を入出力ポートとし、M×2Nスタ
ーカプラ12の所定のポートのうちk組(k=1〜Nの
整数)を除いてN−k本の折り返し用単一モード導波路
15で折り返し結合する。
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of an optical add / drop circuit according to the second aspect of the present invention. In the figure, an optical add-drop circuit, 2N with slab waveguide propagation distance L 0
The × M star coupler 11 and the M × 2N star coupler 12 are sequentially coupled by M single-mode waveguide arrays 13 having an optical path difference of ΔL, and further coupled to the 2N × M star coupler 11. A predetermined set of 2N input / output single-mode waveguides 14 is used as an input / output port, and k sets (k = 1 to N) of predetermined ports of the M × 2N star coupler 12 are excluded. Then, the coupling is performed by Nk folding single-mode waveguides 15.

【0049】ここで、2N×Mスターカプラ11のポー
ト番号を上から順にi=1,2,…,2Nとしたとき
に、本実施例では入力ポートをi=n(n=1〜Nの整
数)とし、対応する出力ポートをi=N+nとする。す
なわち、入力ポートをi=1,2,…,Nのいずれかと
した場合には、対応する出力ポートはそれぞれi=N+
1,N+2,…,2Nとなる。
Here, when the port numbers of the 2N × M star coupler 11 are set to i = 1, 2,..., 2N in this order from the top, in this embodiment, the input ports are set to i = n (n = 1 to N). Integer) and the corresponding output port is i = N + n. That is, when the input port is any of i = 1, 2,..., N, the corresponding output port is i = N +
1, N + 2,..., 2N.

【0050】また、M×2Nスターカプラ12のポート
番号を下から順にj=1,2,…,2Nとしたときに、
j=N+nとj=nのポートを折り返し結合する。すな
わち、j=2N,2N−1,…,N+1とj=N,N−
1,…,1のポートをそれぞれ折り返し結合する。ただ
し、j=N+k(k=1〜Nの整数)のポートに所定の
光周波数の光信号を分岐する単一モード導波路16を接
続し、j=kのポートに所定の光周波数の光信号を挿入
する単一モード導波路17を接続する。
When the port numbers of the M × 2N star coupler 12 are j = 1, 2,..., 2N in order from the bottom,
The ports of j = N + n and j = n are connected back. That is, j = 2N, 2N-1,..., N + 1 and j = N, N-
The ports of 1,..., 1 are respectively connected back. However, a single mode waveguide 16 for branching an optical signal of a predetermined optical frequency is connected to a port of j = N + k (k = 1 to an integer of N), and an optical signal of a predetermined optical frequency is connected to a port of j = k. Is connected.

【0051】このような構成において、たとえばポート
番号i=1から2N×Mスターカプラ11に対して、光
周波数間隔Δfの光周波数f1,f2,…,fNを有する光周
波数多重信号を入力させたときに、M×2Nスターカプ
ラ12のポート番号j=N+1,…,N+k,…,2N
−1,2Nから、それぞれ光周波数f1,…,fk,…,f
N-1,fNの光信号が分波出力されるように (3)式で示さ
れる分散値を設定する。
In such a configuration, for example, an optical frequency multiplexed signal having optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F N at an optical frequency interval Δf is supplied to the port number i = 1 to 2N × M star coupler 11. When input, the port numbers j = N + 1,..., N + k,.
From −1 and 2N, the optical frequencies f 1 ,..., F k ,.
Optical signal of N-1, f N sets the dispersion value indicated by way (3) is demultiplexed output.

【0052】このとき、M×2Nスターカプラ12のポ
ート番号j=N+1,…,2N−1,2Nに分波出力さ
れた光周波数f1,…,fN-1,fNの各光信号が、折り返し
用単一モード導波路15を介して再びM×2Nスターカ
プラ12のポート番号j=1,…,N−1,Nに折り返
し入力される。すなわち、M×2Nスターカプラ12で
分波出力された光信号の折り返し入力ポート番号jと、
その折り返し光信号周波数との関係は図2(2) に示すよ
うになる。このような折り返しを行うことにより、2N
×Mスターカプラ11のポート番号i=N+1の導波路
から光周波数f1,f2,…,fN(光周波数間隔Δf)の光
信号を合波した光周波数多重信号を取り出すことができ
る。
At this time, the optical signals of the optical frequencies f 1 ,..., F N−1 , f N that are demultiplexed and output to the port numbers j = N + 1,..., 2N−1, 2N of the M × 2N star coupler 12 ., N−1, N are again input to the port numbers j = 1,..., N−1, N of the M × 2N star coupler 12 via the single mode waveguide 15 for return. That is, the return input port number j of the optical signal demultiplexed and output by the M × 2N star coupler 12, and
The relationship with the return optical signal frequency is as shown in FIG. By performing such folding, 2N
An optical frequency multiplexed signal obtained by multiplexing optical signals of optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F N (optical frequency interval Δf) can be extracted from the waveguide of port number i = N + 1 of × M star coupler 11.

【0053】ここで、M×2Nスターカプラ12のj=
N+kのポートから単一モード導波路16に分波出力さ
れる光周波数fkの光信号は折り返さずにそのまま取り出
し、代わりに同じ光周波数fkの光信号を単一モード導波
路17を介して、M×2Nスターカプラ12のj=kの
ポートに入力することにより、1つの光回路で光分岐挿
入回路を構成することができる。なお、kは1〜Nの任
意の整数でよく、また2種類以上の値をとって分岐挿入
端子を複数組み持つこともできる。
Here, j of the M × 2N star coupler 12 is j =
Optical signal of the optical frequency f k from port N + k is output single-mode waveguide 16 demultiplexed retrieves it is without folded, the optical signal having the same optical frequency f k instead via a single mode waveguide 17 , M × 2N star coupler 12, a single optical circuit can constitute an optical add / drop circuit. Note that k may be an arbitrary integer from 1 to N, and two or more values may be taken to have a plurality of branch / insert terminals.

【0054】また、2N×Mスターカプラ11に入力す
る光周波数間隔Δfの光周波数f1,f2,…,fNを有する
光周波数多重信号の入力ポートの位置に応じて出力ポー
トの位置が切り替わるが、そのときM×2Nスターカプ
ラ12のj=N+kの折り返し出力ポートから単一モー
ド導波路16に分波出力される光周波数も切り替わる。
この入力・出力ポート番号iの組み合わせと、折り返し
出力・入力ポート番号jの光信号周波数との関係を表5
に示す。
The position of the output port changes according to the position of the input port of the optical frequency multiplexed signal having the optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F N with the optical frequency interval Δf input to the 2N × M star coupler 11. At this time, the optical frequency that is demultiplexed and output to the single mode waveguide 16 from the folded output port of j = N + k of the M × 2N star coupler 12 is also switched.
Table 5 shows the relationship between the combination of the input / output port number i and the optical signal frequency of the folded output / input port number j.
Shown in

【0055】[0055]

【表5】 [Table 5]

【0056】なお、図2に示す構成において、M×2N
スターカプラ12の折り返し結合をそのままで、2N×
Mスターカプラ11の入力ポートをi=N+n(n=1
〜Nの整数)とした場合には、対応する出力ポートはi
=nとなる。すなわち、入出力ポートを逆にしても同様
となる。ただし、その場合に上述した例では、M×2N
スターカプラ12のj=k(k=1〜Nの整数)が分岐
ポートとなり、j=N+kが挿入ポートとなる。この入
力・出力ポート番号iの組み合わせと、折り返し出力・
入力ポート番号jの光信号周波数との関係の一部を表6
に示す。
In the configuration shown in FIG. 2, M × 2N
2N ×
The input port of the M star coupler 11 is set to i = N + n (n = 1
整数 N), the corresponding output port is i
= N. That is, the same is true even if the input / output ports are reversed. However, in that case, in the example described above, M × 2N
J = k (k = 1 to N) of the star coupler 12 is a branch port, and j = N + k is an insertion port. The combination of this input / output port number i and the return output /
Table 6 shows part of the relationship between the input port number j and the optical signal frequency.
Shown in

【0057】[0057]

【表6】 [Table 6]

【0058】また、図2に示す構成において、M×2N
スターカプラ12における折り返し出力・入力ポートの
組み合わせを変えることにより、i=1の入力ポートに
入力した光周波数間隔Δfの光周波数f1,f2,…,fN
有する光周波数多重信号をi=N+1以外のポートに出
力させることができる。たとえば、i=Nあるいはi=
2Nのポートに出力させる場合には、M×2Nスターカ
プラ12における折り返し出力ポートと折り返し入力ポ
ートとの関係を表7に示すようにする。その他の入出力
ポートの組み合わせについても、M×2Nスターカプラ
12における折り返し出力・入力ポートの組み合わせを
変えることにより可能である。
In the configuration shown in FIG. 2, M × 2N
By changing the combination of the folded output-input port of the star coupler 12, i = optical frequency f 1 of the optical frequency interval Δf input to one input port, f 2, ..., the optical frequency division multiplexed signal having a f N i = N + 1. For example, i = N or i =
When outputting to the 2N port, the relationship between the folded output port and the folded input port in the M × 2N star coupler 12 is as shown in Table 7. Other combinations of input / output ports are also possible by changing the combination of the folded output / input ports in the M × 2N star coupler 12.

【0059】[0059]

【表7】 [Table 7]

【0060】ところで、表2,表5に示すように、2N
×Mスターカプラ11に入力する光周波数間隔Δfの光
周波数f1,f2,…,fNを有する光周波数多重信号の入力
ポートの位置を切り替えたときに、M×2Nスターカプ
ラ12のj=2kあるいはj=N+kの折り返し出力ポ
ートから単一モード導波路16に分波出力される光信号
の光周波数も切り替わる。したがって、入力ポートを選
択することにより、分岐挿入する光信号の光周波数を選
択することができる。
As shown in Tables 2 and 5, 2N
× M optical frequency f 1 of the optical frequency spacing Δf to be input to the star coupler 11, f 2, ..., when switching the position of the input ports of the optical frequency division multiplexed signal having a f N, j of M × 2N star coupler 12 = 2k or j = N + k, the optical frequency of the optical signal branched and output to the single mode waveguide 16 from the folded output port is also switched. Therefore, by selecting the input port, the optical frequency of the optical signal to be dropped and added can be selected.

【0061】以下、図1に示す請求項1に記載の発明の
光分岐挿入回路の基本構成を用いて、分岐挿入する光信
号周波数の切り替えを可能とする可同調型の光分岐挿入
回路の実施例構成について説明する。
An embodiment of a tunable optical add / drop circuit capable of switching the frequency of an optical signal to be added / dropped by using the basic structure of the optical add / drop circuit according to the first aspect of the present invention shown in FIG. An example configuration will be described.

【0062】図3は、可同調型の光分岐挿入回路の第一
実施例構成を示すブロック図である。図において、入力
端子31から入力される光周波数間隔Δfの光周波数
f1,f2,…,fNを有する光周波数多重信号は、2チャネ
ル連動の1×Nスイッチ30を介して、2N×Mスター
カプラ11のi=1,3,…,2N−1のいずれかの入
力ポートに入力される。また、その入力ポートに対応す
るi=2,4,…,2Nのいずれかの出力ポートから出
力される光周波数f1,f2,…,fNの光信号を合波した光
周波数多重信号は、2チャネル連動の1×Nスイッチ3
0を介して出力端子32に出力される。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the tunable optical add / drop circuit. In the figure, the optical frequency of the optical frequency interval Δf input from the input terminal 31
The optical frequency multiplexed signal having f 1 , f 2 ,..., f N is passed through a 1 × N switch 30 linked to two channels, and the i = 1, 3,. Input to any input port. Also, an optical frequency multiplexed signal obtained by multiplexing optical signals of optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F N output from any one of i = 2, 4,. Is a 1 × N switch 3 linked to two channels
0 is output to the output terminal 32.

【0063】なお、M×2Nスターカプラ12のj=2
kの折り返し出力ポートから単一モード導波路16に分
波出力される光信号の光周波数fa は、光周波数f1
f2,…,fNを有する光周波数多重信号を入力する入力ポ
ート番号iに応じて (9)式により求めることができる。
すなわち、光分岐挿入回路に2チャネル連動の1×Nス
イッチ30を備えることにより、そのスイッチ操作に応
じて分岐挿入する光周波数を制御することができ、可同
調型とすることができる。
Note that j = 2 of the M × 2N star coupler 12
The optical frequency f a of the optical signal branched and output from the k-fold output port to the single mode waveguide 16 is the optical frequency f 1 ,
It can be obtained by equation (9) according to the input port number i for inputting the optical frequency multiplexed signal having f 2 ,..., f N.
That is, by providing the 1 × N switch 30 linked to the two channels in the optical add / drop circuit, the optical frequency to be dropped / added can be controlled according to the switch operation, and the tunable type can be achieved.

【0064】図4は、可同調型の光分岐挿入回路の第二
実施例構成を示すブロック図である。図において、入力
端子31から入力される光周波数間隔Δfの光周波数
f1,f2,…,fNを有する光周波数多重信号は、1×2p
スイッチ(pは正の整数、2p≧N)40aを介して、
2N×Mスターカプラ11のi=1,3,…,2N−1
のいずれかの入力ポートに入力される。また、その入力
ポートに対応するi=2,4,…,2Nのいずれかの出
力ポートから出力される光周波数f1,f2,…,fNの光信
号を合波した光周波数多重信号は、1×2p スイッチ4
0bを介して出力端子32に出力される。
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the tunable optical add / drop circuit. In the figure, the optical frequency of the optical frequency interval Δf input from the input terminal 31
The optical frequency multiplexed signal having f 1 , f 2 ,..., f N is 1 × 2 p
Through a switch (p is a positive integer, 2 p ≧ N) 40a,
.., 2N−1 of the 2N × M star coupler 11
Is input to any of the input ports. Also, an optical frequency multiplexed signal obtained by multiplexing optical signals of optical frequencies f 1 , f 2 ,..., F N output from any one of i = 2, 4,. Is the 1 × 2 p switch 4
0b is output to the output terminal 32.

【0065】この1×2p スイッチ40a,40bは同
一構造であり、各段ごとにマッハツェンダ型1×2光ス
イッチ4111,4121〜4122,4131〜4134,…,
41 p1〜41pqをp段縦続に接続して構成される(qは
1以上2p-1 以下の整数)。各マッハツェンダ型1×2
光スイッチ4111〜41pqは、そのヒータ電極に印加す
る電流値I11〜Ipqに応じてスイッチ動作する。
This 1 × 2pSwitches 40a and 40b are the same
Mach-Zehnder 1 × 2 optical switch for each stage
Itch 4111, 41twenty one~ 41twenty two, 4131~ 4134,…,
41 p1~ 41pqAre connected in a p-stage cascade (q is
1 or more 2p-1Integer below). Each Mach-Zehnder type 1 × 2
Optical switch 4111~ 41pqIs applied to the heater electrode.
Current value I11~ IpqThe switch operates according to.

【0066】ここで、1つのマッハツェンダ型1×2光
スイッチ41の構成例を図4(2) に示す。マッハツェン
ダ型1×2光スイッチ41は、導波路基板42上に単一
モード導波路43で3dBカプラ441 ,442 を形成
し、その間の一方の単一モード導波路にヒータ電極45
を配置した構成である。このヒータ電極45に印加する
電流Iを変化させることにより、入力端から入力した
光信号の位相状態を変化させて出力端あるいはを選
択する。このようなマッハツェンダ型1×2光スイッチ
41を図4(1) に示すように多段接続することにより1
×2p スイッチ40a,40bを構成し、第一実施例に
示す2チャネル連動の1×Nスイッチ30と同等の機能
を実現することができる。
FIG. 4B shows a configuration example of one Mach-Zehnder type 1 × 2 optical switch 41. MZ 1 × 2 optical switch 41, 3 dB coupler 44 1 in a single-mode waveguide 43 on the waveguide substrate 42, 44 2 is formed, the heater electrode 45 to one single-mode waveguides in between
Are arranged. By changing the current I applied to the heater electrode 45, the output terminal or the output terminal is selected by changing the phase state of the optical signal input from the input terminal. By connecting such a Mach-Zehnder 1 × 2 optical switch 41 in multiple stages as shown in FIG.
The 2 × p switches 40a and 40b can be configured to realize the same function as the 2-channel linked 1 × N switch 30 shown in the first embodiment.

【0067】なお、本実施例においても、光分岐挿入回
路に1×2p スイッチ40a,40bを備えることによ
り、そのスイッチ操作に応じて分岐挿入する光周波数を
制御することができ、可同調型とすることができる。ま
た、本実施例は、すべての構成要素を光導波路で構成す
ることができるので、小型かつ安価で、さらに安定した
回路を実現することができる。
Also in this embodiment, since the optical add / drop circuit is provided with the 1 × 2 p switches 40a and 40b, the optical frequency to be dropped / added can be controlled in accordance with the operation of the switch, and the tunable type can be controlled. It can be. Further, in this embodiment, since all the components can be constituted by optical waveguides, a small, inexpensive, and more stable circuit can be realized.

【0068】また、第一実施例および第二実施例におい
て、2N×Mスターカプラ11の入出力ポートを表3に
示すように反対にした場合には、1×Nスイッチ30あ
るいは1×2p スイッチ40a,40bと2N×Mスタ
ーカプラ11との間を入出力入れ替えて結合する。ま
た、表4に示すように、M×2Nスターカプラ12の折
り返し用単一モード導波路15の結合パターンを変更し
た場合にも、それに応じて入出力端子31,32と、2
N×Mスターカプラ11の入出力ポートとの接続パター
ンを適宜設定する。また、それは請求項2に記載の発明
の光分岐挿入回路に適用する場合にも同様である。
In the first and second embodiments, when the input / output ports of the 2N × M star coupler 11 are reversed as shown in Table 3, the 1 × N switch 30 or 1 × 2 p The switches 40a and 40b and the 2N × M star coupler 11 are connected by exchanging input and output. Also, as shown in Table 4, when the coupling pattern of the folded single mode waveguide 15 of the M × 2N star coupler 12 is changed, the input / output terminals 31 and 32 and 2
The connection pattern with the input / output port of the N × M star coupler 11 is appropriately set. The same applies to the case where the present invention is applied to the optical add / drop circuit of the second aspect.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、折り返し
導波路を用いて光分波器と光合波器とを構成することに
より、その折り返し導波路の一部を光信号の分岐挿入用
にした光分岐挿入回路を1つの光回路で実現することが
できる。したがって、本発明による光分岐挿入回路はそ
のすべてを光導波路で構成することができ、1チップ化
が可能になるとともに、小型かつ安価で安定した回路を
実現することができる。
As described above, according to the present invention, by forming an optical demultiplexer and an optical multiplexer using a folded waveguide, a part of the folded waveguide is used for adding and dropping an optical signal. The optical add / drop circuit described above can be realized by one optical circuit. Therefore, the entire optical add / drop circuit according to the present invention can be constituted by an optical waveguide, and can be made into one chip, and a small, inexpensive, and stable circuit can be realized.

【0070】また、分岐挿入する光信号周波数は光周波
数多重信号を入力する入力ポートに対応するので、入力
ポート位置の切り替えを可能とする構成をとることによ
り、容易に可同調型の光分岐挿入回路を実現することが
できる。なお、光周波数多重信号を出力する出力ポート
の位置は、請求項1および請求項2に記載の各発明に対
応する構成条件と入力ポート位置に応じて決定される。
Also, since the optical signal frequency to be dropped / added corresponds to the input port for inputting the optical frequency multiplexed signal, a configuration capable of switching the input port position is employed, so that the tunable optical drop / insertion can be easily performed. A circuit can be realized. Note that the position of the output port for outputting the optical frequency multiplexed signal is determined according to the configuration conditions and the input port position corresponding to each of the first and second aspects of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項1に記載の発明の光分岐挿入回路の基本
構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an optical add / drop circuit according to the first embodiment;

【図2】請求項2に記載の発明の光分岐挿入回路の基本
構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of an optical add / drop circuit of the invention according to claim 2;

【図3】可同調型の光分岐挿入回路の第一実施例構成を
示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a tunable optical add / drop circuit.

【図4】可同調型の光分岐挿入回路の第二実施例構成を
示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of a tunable optical add / drop circuit.

【図5】従来のアレイ導波路型光合分波器の構成例を示
す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a conventional arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer.

【図6】N×Mスターカプラ51を構成するスラブ導波
路56の拡大図。
FIG. 6 is an enlarged view of a slab waveguide 56 constituting the N × M star coupler 51.

【図7】従来のアレイ導波路型光分波器の透過率特性を
示す図。
FIG. 7 is a diagram showing transmittance characteristics of a conventional arrayed waveguide optical demultiplexer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 2N×Mスターカプラ 12 M×2Nスターカプラ 13 単一モード導波路アレイ 14 入出力用単一モード導波路 15 折り返し用単一モード導波路 30 1×Nスイッチ 31 入力端子 32 出力端子 40a,40b 1×2p スイッチ 41 マッハツェンダ型1×2光スイッチ 42 導波路基板 43 単一モード導波路 44 3dBカプラ 45 ヒータ電極 51 N×Mスターカプラ 52 M×Nスターカプラ 53 単一モード導波路アレイ 54 入力用単一モード導波路 55 出力用単一モード導波路 56,57 スラブ導波路Reference Signs List 11 2N × M star coupler 12 M × 2N star coupler 13 Single mode waveguide array 14 Single mode waveguide for input / output 15 Single mode waveguide for folding 30 1 × N switch 31 Input terminal 32 Output terminal 40a, 40b 1 × 2 p switch 41 Mach-Zehnder 1 × 2 optical switch 42 waveguide substrate 43 single mode waveguide 44 3 dB coupler 45 heater electrode 51 N × M star coupler 52 M × N star coupler 53 single mode waveguide array 54 input Single-mode waveguide 55 for output Single-mode waveguide for output 56, 57 Slab waveguide

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スラブ導波路を有する2N×Mスターカ
プラ(Nは1以上の整数,Mは2以上の整数)と、M×
2Nスターカプラとの間を所定の光路長差を有するM本
の単一モード導波路アレイで結合し、 前記2N×MスターカプラのN組の隣接ポートのうち1
組の隣接ポートの一方を入力ポートとし、その入力ポー
トに光周波数間隔Δfの光周波数f1,f2,…,fx(xは
1以上N以下の整数)を有する光周波数多重信号を入力
したときに、前記M×2Nスターカプラの2N個のポー
トのうち隔ポートに順次光周波数f1,f2,…,fxの光信
号を分波する構成とし、 前記M×2Nスターカプラの隔ポートから隣接するポー
トに対して、所定の組を除いて折り返し結合するととも
に、その所定の組の隣接ポートを前記光周波数多重信号
の入力ポートに対応する所定の光周波数の光信号を分岐
・挿入する分岐端子および挿入端子とし、 前記2N×Mスターカプラの1組の隣接ポートの他方を
前記光周波数多重信号の出力ポートとすることを特徴と
する光分岐挿入回路。
1. A 2N × M star coupler having a slab waveguide (N is an integer of 1 or more; M is an integer of 2 or more);
It is coupled to a 2N star coupler by M single-mode waveguide arrays having a predetermined optical path length difference, and one of N sets of adjacent ports of the 2N × M star coupler is connected.
And a set of one of the adjacent ports and the input port, the optical frequency f 1 of the optical frequency spacing Δf to the input port, f 2, ..., f x (x is an integer 1 or more N) enter the optical frequency division multiplexed signal having a when, the M × 2N Stars 1 sequential light frequency f in septum port of the 2N ports of the coupler, f 2, ..., a configuration for demultiplexing the optical signal of f x, of the M × 2N star coupler The remote port is coupled back to the adjacent port except for a predetermined set, and the predetermined set of adjacent ports is used to split an optical signal of a predetermined optical frequency corresponding to the input port of the optical frequency multiplexed signal. An optical add / drop circuit comprising: a branch terminal to be inserted; and an insert terminal, wherein the other of a pair of adjacent ports of the 2N × M star coupler is an output port of the optical frequency multiplexed signal.
【請求項2】 スラブ導波路を有する2N×Mスターカ
プラ(Nは1以上の整数,Mは2以上の整数)と、M×
2Nスターカプラとの間を所定の光路長差を有するM本
の単一モード導波路アレイで結合し、 前記2N×Mスターカプラの連続するN個のポートの1
つを入力ポートとし、その入力ポートに光周波数間隔Δ
fの光周波数f1,f2,…,fx(xは1以上N以下の整
数)を有する光周波数多重信号を入力したときに、前記
M×2Nスターカプラの連続するN個のポートに順次光
周波数f1,f2,…,fxの光信号を分波する構成とし、 前記M×2Nスターカプラの連続するN個のポートから
残りのN個のポートに対して、所定のポート対を除いて
分波した光信号の光周波数がそのままの順あるいはサイ
クリックに並ぶように折り返し結合するとともに、所定
のポート対を前記光周波数多重信号の入力ポートに対応
する所定の光周波数の光信号を分岐・挿入する分岐端子
および挿入端子とし、 前記2N×Mスターカプラの残りの連続するN個のポー
トのうち、前記入力ポートおよび前記折り返し経路に応
じた1つを前記光周波数多重信号の出力ポートとするこ
とを特徴とする光分岐挿入回路。
2. A 2N × M star coupler having a slab waveguide (N is an integer of 1 or more; M is an integer of 2 or more);
It is coupled to the 2N star coupler by an M single-mode waveguide array having a predetermined optical path length difference, and one of the N consecutive ports of the 2N × M star coupler
One as an input port, and the optical frequency interval Δ
When an optical frequency multiplexed signal having optical frequencies f 1 , f 2 ,..., f x (x is an integer of 1 or more and N or less) of f is inputted, N consecutive ports of the M × 2N star coupler are sequential light frequencies f 1, f 2, ..., a configuration for demultiplexing the optical signal of f x, to the M × 2N from N ports successive star coupler remaining N ports, a predetermined port While the optical frequencies of the optical signals demultiplexed except for the pair are folded back and coupled so as to be arranged in the same order or cyclically, a predetermined port pair is connected to an optical port of a predetermined optical frequency corresponding to the input port of the optical frequency multiplexed signal. A branch terminal and an insertion terminal for branching / inserting a signal are used. Of the remaining N consecutive ports of the 2N × M star coupler, one corresponding to the input port and the return path is used for the optical frequency multiplexed signal. Output port An optical add / drop circuit.
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