(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、光ファイバグレーティングカプラを用いた全光スイッチにおける制御光の出力を低減し、コストの削減および温度の安定化を提供することにある。【解決手段】  光ファイバグレーティングカプラにおけるグレーティング部の屈折率変調周期にπ位相シフトを施すことによって、その透過スペクトルの中心部に急峻な傾斜を作製し、全光スイッチにおける制御光の出力を、スイッチング効率を下げることなく低減する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の光ファイバに熱を加え、ファイバの溶融部を融着後延伸することによって作製された光ファイバカプラの融着延伸部分に、屈折率変調周期に対してπの位相シフトを中央部付近にもち、屈折率増加量０．００１から０．０１で長さ２．０ｍｍから１５ｍｍ、屈折率変調包絡線にアポダイゼーションを施し、オフセットによる位置の最適化を行った屈折率変調グレーティングを形成したグレーティング内蔵型光カプラにおいて、制御光の有無により信号光の出力ポートを切り替えることを特徴とする全光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、グレーティング内蔵型光カプラを用いた全光スイッチのスイッチングパワー低減に関するものである。【０００２】  本発明は、光通信の分野で貢献すると思われる。特に、時分割多重伝送において特定の光信号を取り出す、あるいは、光パケット通信のノードにおいて光信号経路を切り替える場合に有効な技術である。
【背景技術】
【０００３】  以下に、従来のグレーティング内蔵型光カプラを用いた全光スイッチについて述べる。一般に、全光スイッチは制御光によるフィルタ特性の変化を利用している。図１は、グレーティング内蔵型光カプラを用いた全光スイッチの模式図を示している。信号光／制御光合波用ＷＤＭカプラ１１を用いてグレーティング内蔵型光カプラ１２のポート▲１▼に、波長がグレーティングのＢｒａｇｇ波長に等しい信号光を入力すると、グレーティングにより反射されポート▲２▼に出力される。信号光／制御光合波用ＷＤＭカプラ１１に信号光と同時に制御光を入力することにより、グレーティング内蔵型光カプラの屈折率が上昇しグレーティングのＢｒａｇｇ波長が変化して、グレーティングの反射スペクトルすなわちポート▲２▼への透過スペクトルが長波長側へシフトすることから、信号光はグレーティングで反射されずにポート▲４▼に出力され、制御光の有無により信号光の出力ポートを切り替えることができる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来のグレーティング内蔵型カプラを用いた全光スイッチでは、均一な屈折率変調を持つグレーティングを用いており、ポート▲１▼からポート▲２▼への透過スペクトルの傾きはなだらかである。そのため信号光がポート▲１▼からポート▲２▼へ透過するときの効率を１０％から９０％にするためには波長帯域幅にしてアポダイズ処理をしたもので約０．３８ｎｍも必要とする。したがってポート▲４▼へ出力を切り替える、すなわちポート▲２▼において信号光が透過状態から遮断状態へ変化させるために非常に大きな制御光パワーを必要とする。
【０００５】  本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、屈折率変調グレーティングの中央部付近に屈折率変調周期に対してπの位相シフトを与えることで、グレーティングの反射スペクトル、すなわちポート▲１▼から▲２▼への透過スペクトルに急峻なノッチが得られ、このノッチ部を利用することで、スイッチングパワーの低い全光スイッチを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記目的を達成するために、本発明の位相シフトグレーティングを用いたグレーティング内蔵型カプラを用いた全光スイッチは、屈折率変調グレーティングの中央部付近に屈折率変調周期に対してπの位相シフト部を有し、屈折率増加量０．００１から０．０１で長さ２．０ｍｍから１５ｍｍ、屈折率変調包絡線にアポダイゼーションを施し、オフセットによる位置の最適化を行うことを特徴とするものである。
【発明実施の形態】
【０００７】    本発明のメリットについて説明する前に、まず本発明が用いられる光ファイバグレーティングカプラを用いた全光スイッチの構成と光ファイバグレーティングの構成について説明する。まず光ファイバグレーティングカプラとは図２のような構成となっている。この光ファイバグレーティングカプラは、２本の光ファイバ２１に熱を加え、ファイバの溶融部を融着後延伸することによって作製された光ファイバカプラ２２の融着延伸部分に、グレーティング２３を書きこんだものである。このグレーティングはアポダイゼーションを施し、最適にオフセットし、その長さを２．０ｍｍから１５．０ｍｍ、屈折率増加量が０．００１から０．０１をとったもので形成される。このような構成の光ファイバグレーティングカプラはポート▲１▼に入力された光のうち特定波長の信号光をポート▲２▼に反射し、それ以外の信号光はポート▲４▼に出力させる機能を有している。また、ポート▲１▼に入力した制御光はポート▲３▼に出力される。
【０００８】  ここでアポダイゼーションとは、図３に示すように、光ファイバの長手方向におけるグレーティングの屈折率増加量を変化させたものであり、グレーティングの反射におけるサイドローブを抑制することができる。またオフセットとは、光ファイバカプラの中心部からグレーティングをずらして形成することであり、ポート▲１▼とポート▲２▼へ反射する割合を変化することができる。
【０００９】  図１に、光ファイバグレーティングカプラを用いた全光スイッチの構成図を示す。図２に示す光ファイバグレーティングカプラ１２と信号光／制御光合波用カプラ１１により構成される。この光ファイバグレーティングカプラを用いた全光スイッチは，制御光の出力の有無により、信号光をポート▲２▼もしくはポート▲４▼のどちらか一方に出力する機能を有している。光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長を信号波長に設定することで、必要とする信号波長成分の光のみをスイッチすることができる。
【００１０】  図１において、信号光と制御光は、信号光／制御光合波用カプラ１１により合波され、光ファイバグレーティングカプラ１２のポート▲１▼に入力される。このポート▲１▼に入力された信号光のうち、光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長に相当する信号光のみがポート▲２▼に出力され、その他の波長の信号光はポート▲４▼に出力される。
【００１１】  光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長は、光カー効果によって、制御光の強度により変化する。すなわち、図１において、制御光の出力がない状態での光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長と同一の波長の信号光のみに着目すると、この波長の信号光は、制御光の出力がない時はポート▲２▼に出力され、制御光の出力がある時はポート▲４▼に出力される。
【００１２】  制御光を入射した時のＢｒａｇｇ波長がシフトする量は、現在用いられている光ファイバの材質の光カー定数ではかなり小さな値となっている。そのため制御光を用いてＢｒａｇｇ波長をシフトしたい場合は高出力の制御光を用いて大きなＢｒａｇｇ波長シフト量をとる必要がでてくる。しかし高出力の制御光は実用的な面を考えると導入は難しい。そこで本発明では制御光の出力は変えず、より大きなスイッチング効率を得るため、光ファイバグレーティングに書かれているグレーティングの反射スペクトルの傾斜角度をより急峻にし、小さなＢｒａｇｇ波長シフト量で大きなスイッチング効率を得ることを提案する。
【００１３】  本発明では、光ファイバグレーティングカプラのグレーティングの中心部に図５に示すようにπ位相シフトをつけてやることで、その反射スペクトルが位相シフトなしの光ファイバグレーティングカプラよりも急峻になることを解析した。
【００１４】  図６に位相シフトなしのグレーティングが書かれた光ファイバグレーティングカプラの反射スペクトルを示す。この反射スペクトルでは信号光がＰｏｒｔ▲２▼からＰｏｒｔ▲４▼にスイッチするＢｒａｇｇ波長シフト量は約０．７４ｎｍ必要である。しかし図７に示すグレーティングにπ位相シフトを施した光ファイバグレーティングカプラの反射スペクトルでは約０．０１ｎｍのＢｒａｇｇ波長シフト量でスイッチが可能である。
【００１５】  図８に図７における中心部の拡大図を示す。この光ファイバグレーティングの反射スペクトルはグレーティング部に図４で示される屈折率が均一になった均一分布グレーティングを用いている。このことによって、ただグレーティングをアポダイズ化するよりも、より急峻な反射スペクトルが得られるようになる。
【００１６】  図９に均一分布を施していないアポダイズグレーティングを用いた光ファイバグレーティングカプラの反射スペクトルの中心部を示す。この光ファイバグレーティングカプラを用いた場合、信号光がＰｏｒｔ▲２▼からＰｏｒｔ▲４▼にスイッチするＢｒａｇｇ波長シフト量は０．０６７ｎｍ必要となる。この場合均一分布グレーティングを用いるよりもＢｒａｇｇ波長シフト量は多くなるが、温度補償の面を考えるとアポダイズ化しただけのグレーティングを用いる場面も十分考えられる。
【発明の効果】
【００１７】  以上述べたように本発明によれば、光ファイバグレーティングカプラを用いた全光スイッチにおいて、制御光の出力を大幅に低減することが可能となる。このことより、この光スイッチシステムにおけるレーザによる温度変化も抑えられ、温度補償の面でも大きな貢献を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光ファイバグレーティングカプラを用いた全光スイッチの構成説明図である。
【図２】  光ファイバグレーティングカプラを示す構成説明図である。
【図３】  光ファイバグレーティングカプラにおけるアポダイゼーションを示す説明図である。
【図４】  光ファイバグレーティングカプラにおけるグレーティングの均一分布を示す説明図である。
【図５】  π位相シフトを行ったグレーティングの屈折率分布を示す説明図である。
【図６】  シミュレーションによる位相シフトグレーティングを用いていない光ファイバグレーティングカプラの反射スペクトルを示す説明図である。
【図７】  シミュレーションによる位相シフトグレーティングを用いた光ファイバグレーティングカプラの反射スペクトルを示す説明図である。
【図８】  図７における中心部の拡大図である。
【図９】  位相シフトグレーティングにおけるグレーティングの屈折率分布が均一化されていない光ファイバグレーティングカプラの反射スペクトルを示す説明図である。
【符号の説明】
１１  信号光／制御光合波用ＷＤＭカプラ
１２  光ファイバグレーティングカプラ
２１  光ファイバ
２２  光ファイバカプラ
２３  グレーティング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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