(57)【要約】　　　（修正有）【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１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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光分岐挿入スイッチ。
【請求項２】
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光分岐挿入スイッチ。
【請求項３】
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光分岐挿入スイッチの出力光強度調整方法。
【請求項４】
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光分岐挿入スイッチ。
【請求項５】
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光分岐挿入スイッチ。
【請求項６】
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光分岐挿入スイッチの出力光強度調整方法。
【請求項７】
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光分岐挿入スイッチ。
【請求項８】
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光分岐挿入スイッチの出力光強度調整方法。
【請求項９】
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光分岐挿入スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【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＋０．９×１０−８Ｔ２　…（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
【図１】
2004037968.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004037968.tif 000007
【図６】
2004037968.tif 000008
【図７】
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