JPH0836195A - 光空間スイッチ - Google Patents
光空間スイッチInfo
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- JPH0836195A JPH0836195A JP6172859A JP17285994A JPH0836195A JP H0836195 A JPH0836195 A JP H0836195A JP 6172859 A JP6172859 A JP 6172859A JP 17285994 A JP17285994 A JP 17285994A JP H0836195 A JPH0836195 A JP H0836195A
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- switch
- optical
- thermo
- crosstalk
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- Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光信号処理や光通信システムに用いられる光
空間スイッチに関し、駆動電力オフのときにクロストー
クが小さい非対称ＭＺＩスイッチの特性を活かし、小さ
な消費電力でスイッチ全体のクロストークを低減する。 【構成】 ２×２の熱光学効果光スイッチを複数個配列
し、駆動装置から各熱光学効果光スイッチの熱ヒータに
供給する駆動電力に応じてスイッチングする光空間スイ
ッチにおいて、最終段の各熱光学効果光スイッチの出力
ポートに、それぞれ非対称マッハツェンダ干渉計構成の
熱光学効果光スイッチ（非対称ＭＺＩスイッチ）を接続
し、駆動電力が供給されたときに入力光が出力されるク
ロスポートを出力ポートとして設定する。
空間スイッチに関し、駆動電力オフのときにクロストー
クが小さい非対称ＭＺＩスイッチの特性を活かし、小さ
な消費電力でスイッチ全体のクロストークを低減する。 【構成】 ２×２の熱光学効果光スイッチを複数個配列
し、駆動装置から各熱光学効果光スイッチの熱ヒータに
供給する駆動電力に応じてスイッチングする光空間スイ
ッチにおいて、最終段の各熱光学効果光スイッチの出力
ポートに、それぞれ非対称マッハツェンダ干渉計構成の
熱光学効果光スイッチ（非対称ＭＺＩスイッチ）を接続
し、駆動電力が供給されたときに入力光が出力されるク
ロスポートを出力ポートとして設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光信号処理や光通信シ
ステムに用いられる光空間スイッチに関する。
ステムに用いられる光空間スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光空間スイッチの一つに石英系光
導波路における熱光学効果を用いたものがある。これ
は、２×２熱光学効果光スイッチを単位スイッチとして
石英基板上にマトリックス状に配置し、Ｎ×Ｍの光空間
スイッチを構成するものである。この熱光学効果光スイ
ッチには、対称マッハツェンダ干渉計を用いた構成（以
下「対称ＭＺＩスイッチ」という）と、非対称マッハツ
ェンダ干渉計を用いた構成（以下「非対称ＭＺＩスイッ
チ」という）がある。この非対称ＭＺＩスイッチを用い
て８×８光空間スイッチを構成した例が論文（R.Nagas
e, et al.," Silica-Based 8*8 Optical-Matrix Swit
ch Module with Hybrid Integrated DrivingCircuits",
ECOC'93,MoP1.2,pp.17-20,1993)に示されている。
導波路における熱光学効果を用いたものがある。これ
は、２×２熱光学効果光スイッチを単位スイッチとして
石英基板上にマトリックス状に配置し、Ｎ×Ｍの光空間
スイッチを構成するものである。この熱光学効果光スイ
ッチには、対称マッハツェンダ干渉計を用いた構成（以
下「対称ＭＺＩスイッチ」という）と、非対称マッハツ
ェンダ干渉計を用いた構成（以下「非対称ＭＺＩスイッ
チ」という）がある。この非対称ＭＺＩスイッチを用い
て８×８光空間スイッチを構成した例が論文（R.Nagas
e, et al.," Silica-Based 8*8 Optical-Matrix Swit
ch Module with Hybrid Integrated DrivingCircuits",
ECOC'93,MoP1.2,pp.17-20,1993)に示されている。
【０００３】図５は、対称ＭＺＩスイッチの基本構成お
よびスイッチング特性を示す。図において、対称ＭＺＩ
スイッチは、入力ポート４１ａ，４１ｂと、出力ポート
４２ａ，４２ｂと、２つの３dBカプラ４３，４４と、そ
の間に形成された２本の光導波路４５ａ，４５ｂと、光
導波路上に蒸着された熱ヒータ４６とにより構成され
る。なお、光導波路４５ａ，４５ｂの導波路長は等し
い。入力ポート４１ａ（４１ｂ）の入力信号光を出力ポ
ート４２ａまたは出力ポート４２ｂに出力するスイッチ
ングは、熱ヒータ４６に電流を流して熱的に光導波路の
屈折率を変化させ、等価的に導波路長を変化させること
により行う。
よびスイッチング特性を示す。図において、対称ＭＺＩ
スイッチは、入力ポート４１ａ，４１ｂと、出力ポート
４２ａ，４２ｂと、２つの３dBカプラ４３，４４と、そ
の間に形成された２本の光導波路４５ａ，４５ｂと、光
導波路上に蒸着された熱ヒータ４６とにより構成され
る。なお、光導波路４５ａ，４５ｂの導波路長は等し
い。入力ポート４１ａ（４１ｂ）の入力信号光を出力ポ
ート４２ａまたは出力ポート４２ｂに出力するスイッチ
ングは、熱ヒータ４６に電流を流して熱的に光導波路の
屈折率を変化させ、等価的に導波路長を変化させること
により行う。
【０００４】対称ＭＺＩスイッチのスイッチング特性
は、図５(b) に示すように熱ヒータ４６に供給する駆動
電力に対して周期性を有している。実線はスルーポート
（入力ポート４１ａに対して出力ポート４２ａ）への出
力を示し、破線はクロスポート（入力ポート４１ａに対
して出力ポート４２ｂ）への出力を示す。すなわち、入
力ポート４１ａの入力信号光は、熱ヒータ４６に電力を
供給しないオフのときにクロスポートとなる出力ポート
４２ｂに出力され、電力を供給するオンのときにスルー
ポートとなる出力ポート４２ａに出力される。
は、図５(b) に示すように熱ヒータ４６に供給する駆動
電力に対して周期性を有している。実線はスルーポート
（入力ポート４１ａに対して出力ポート４２ａ）への出
力を示し、破線はクロスポート（入力ポート４１ａに対
して出力ポート４２ｂ）への出力を示す。すなわち、入
力ポート４１ａの入力信号光は、熱ヒータ４６に電力を
供給しないオフのときにクロスポートとなる出力ポート
４２ｂに出力され、電力を供給するオンのときにスルー
ポートとなる出力ポート４２ａに出力される。
【０００５】図６は、非対称ＭＺＩスイッチの基本構成
およびスイッチング特性を示す。図において、非対称Ｍ
ＺＩスイッチは、対称ＭＺＩスイッチと同様の構成であ
るが、２本の光導波路４５ａ，４５ｂの導波路長が半波
長分（λ／２）だけ異なっている。
およびスイッチング特性を示す。図において、非対称Ｍ
ＺＩスイッチは、対称ＭＺＩスイッチと同様の構成であ
るが、２本の光導波路４５ａ，４５ｂの導波路長が半波
長分（λ／２）だけ異なっている。
【０００６】非対称ＭＺＩスイッチのスイッチング特性
は、図６(b) に示すように対称ＭＺＩスイッチの場合と
逆になる。すなわち、入力ポート４１ａの入力信号光
は、熱ヒータ４６に電力を供給しないオフのときにスル
ーポート（実線）となる出力ポート４２ａに出力され、
電力を供給するオンのときにクロスポート（破線）とな
る出力ポート４２ｂに出力される。
は、図６(b) に示すように対称ＭＺＩスイッチの場合と
逆になる。すなわち、入力ポート４１ａの入力信号光
は、熱ヒータ４６に電力を供給しないオフのときにスル
ーポート（実線）となる出力ポート４２ａに出力され、
電力を供給するオンのときにクロスポート（破線）とな
る出力ポート４２ｂに出力される。
【０００７】なお、対称ＭＺＩスイッチおよび非対称Ｍ
ＺＩスイッチでは、スルーポートに信号光が出力される
ときにはクロスポートへのクロストークは小さい。逆
に、クロスポートに信号光が出力されるときにはスルー
ポートへのクロストークは大きい。これは、２つの３dB
カプラ４３，４４の結合比が等しくなるように作製する
ことが困難なためである。また、製作誤差のためにクロ
ストークが最小値にならない場合には、所定のオフセッ
ト電力を供給すればクロストークを最小にすることがで
きる。
ＺＩスイッチでは、スルーポートに信号光が出力される
ときにはクロスポートへのクロストークは小さい。逆
に、クロスポートに信号光が出力されるときにはスルー
ポートへのクロストークは大きい。これは、２つの３dB
カプラ４３，４４の結合比が等しくなるように作製する
ことが困難なためである。また、製作誤差のためにクロ
ストークが最小値にならない場合には、所定のオフセッ
ト電力を供給すればクロストークを最小にすることがで
きる。
【０００８】ところで、一般に光通信システムでは、光
空間スイッチ全体におけるクロストークとして−30dB程
度が要求されている。しかし、上述した熱光学効果光ス
イッチはクロストークを−20dB以下にできるものの、光
空間スイッチ全体ではクロストークの累積によって−15
dB程度になる。すなわち、各熱光学効果光スイッチにお
いてオフセット電力を微調整し、クロストークを最小に
しても光空間スイッチ全体のクロストークを−30dB以下
にすることは容易ではなかった。
空間スイッチ全体におけるクロストークとして−30dB程
度が要求されている。しかし、上述した熱光学効果光ス
イッチはクロストークを−20dB以下にできるものの、光
空間スイッチ全体ではクロストークの累積によって−15
dB程度になる。すなわち、各熱光学効果光スイッチにお
いてオフセット電力を微調整し、クロストークを最小に
しても光空間スイッチ全体のクロストークを−30dB以下
にすることは容易ではなかった。
【０００９】図７は、従来の熱光学効果光スイッチ駆動
装置の構成を示す。図において、熱ヒータ４６は、定電
流回路の駆動トランジスタ５１のオンオフによって電力
の供給が制御される構成である。この駆動トランジスタ
５１に並列に接続されるレーザトリミング抵抗５２は、
レーザ光によって抵抗値が微調整された抵抗器であり、
オフセット電力を供給するためのものである。すなわ
ち、駆動トランジスタ５１がオフのときに、熱ヒータ抵
抗とレーザトリミング抵抗の分圧比に比例した電圧を熱
ヒータ４６に印加し、対応する電流を流すことによって
オフセット電力を供給する。なお、駆動トランジスタ５
１がオンのときには、レーザトリミング抵抗５２には電
流が流れない。
装置の構成を示す。図において、熱ヒータ４６は、定電
流回路の駆動トランジスタ５１のオンオフによって電力
の供給が制御される構成である。この駆動トランジスタ
５１に並列に接続されるレーザトリミング抵抗５２は、
レーザ光によって抵抗値が微調整された抵抗器であり、
オフセット電力を供給するためのものである。すなわ
ち、駆動トランジスタ５１がオフのときに、熱ヒータ抵
抗とレーザトリミング抵抗の分圧比に比例した電圧を熱
ヒータ４６に印加し、対応する電流を流すことによって
オフセット電力を供給する。なお、駆動トランジスタ５
１がオンのときには、レーザトリミング抵抗５２には電
流が流れない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光空間スイ
ッチを構成する熱光学効果光スイッチは複数個あり、各
々のオフセット電力は必ずしも同一ではない。また、各
熱光学効果光スイッチの熱ヒータ抵抗値にもバラツキが
ある。したがって、各熱光学効果光スイッチ駆動装置
は、それぞれ対応する熱光学効果光スイッチのオフセッ
ト電力の最適値と熱ヒータ抵抗値を測定し、得られたオ
フセット電力の最適値と熱ヒータ抵抗値に応じてレーザ
トリミング抵抗値を調整する必要があった。そのため
に、製作効率が悪く、汎用性に欠けるところがあった。
ッチを構成する熱光学効果光スイッチは複数個あり、各
々のオフセット電力は必ずしも同一ではない。また、各
熱光学効果光スイッチの熱ヒータ抵抗値にもバラツキが
ある。したがって、各熱光学効果光スイッチ駆動装置
は、それぞれ対応する熱光学効果光スイッチのオフセッ
ト電力の最適値と熱ヒータ抵抗値を測定し、得られたオ
フセット電力の最適値と熱ヒータ抵抗値に応じてレーザ
トリミング抵抗値を調整する必要があった。そのため
に、製作効率が悪く、汎用性に欠けるところがあった。
【００１１】すなわち、クロストークの低減のためにレ
ーザトリミング抵抗を用いてオフセット電力制御を行う
構成では、−30dBを下回る小さなクロストーク特性を容
易に実現することが困難であった。
ーザトリミング抵抗を用いてオフセット電力制御を行う
構成では、−30dBを下回る小さなクロストーク特性を容
易に実現することが困難であった。
【００１２】また、熱光学効果光スイッチがオフ状態で
もレーザトリミング抵抗に電流が流れるので、光空間ス
イッチ全体の消費電力が大きくなる問題があった。本発
明は、駆動電力オフのときにクロストークが小さい非対
称ＭＺＩスイッチの特性を活かし、小さな消費電力でス
イッチ全体のクロストークを低減することができる光空
間スイッチを提供することを目的とする。
もレーザトリミング抵抗に電流が流れるので、光空間ス
イッチ全体の消費電力が大きくなる問題があった。本発
明は、駆動電力オフのときにクロストークが小さい非対
称ＭＺＩスイッチの特性を活かし、小さな消費電力でス
イッチ全体のクロストークを低減することができる光空
間スイッチを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、２×２の熱光
学効果光スイッチを複数個配列し、駆動装置から各熱光
学効果光スイッチの熱ヒータに供給する駆動電力に応じ
てスイッチングする光空間スイッチにおいて、最終段の
各熱光学効果光スイッチの出力ポートに、それぞれ非対
称マッハツェンダ干渉計構成の熱光学効果光スイッチ
（非対称ＭＺＩスイッチ）を接続し、駆動電力が供給さ
れたときに入力光が出力されるクロスポートを出力ポー
トとして設定する。
学効果光スイッチを複数個配列し、駆動装置から各熱光
学効果光スイッチの熱ヒータに供給する駆動電力に応じ
てスイッチングする光空間スイッチにおいて、最終段の
各熱光学効果光スイッチの出力ポートに、それぞれ非対
称マッハツェンダ干渉計構成の熱光学効果光スイッチ
（非対称ＭＺＩスイッチ）を接続し、駆動電力が供給さ
れたときに入力光が出力されるクロスポートを出力ポー
トとして設定する。
【００１４】また、駆動装置は、各熱光学効果光スイッ
チの駆動電力に応じた基準電圧を発生する基準電圧発生
手段と、基準電圧に応じて熱ヒータに定電流を流す定電
流回路とを備える。
チの駆動電力に応じた基準電圧を発生する基準電圧発生
手段と、基準電圧に応じて熱ヒータに定電流を流す定電
流回路とを備える。
【００１５】
【作用】本発明の光空間スイッチでは、各出力ポートに
ゲートスイッチとして非対称ＭＺＩスイッチを配置す
る。そして、信号光の出力ポートに対応する非対称ＭＺ
Ｉスイッチをオンとし、他をオフとする。非対称ＭＺＩ
スイッチは、オフとしたとき、また所定のオフセット電
力を供給したときにクロスポート側への遮断特性がよ
い。したがって、光空間スイッチを構成する各熱光学効
果光スイッチで生じたクロストークが累積しても、出力
ポート以外の非対称ＭＺＩスイッチをオフとすることに
よりクロストークを大幅に小さくすることができる。
ゲートスイッチとして非対称ＭＺＩスイッチを配置す
る。そして、信号光の出力ポートに対応する非対称ＭＺ
Ｉスイッチをオンとし、他をオフとする。非対称ＭＺＩ
スイッチは、オフとしたとき、また所定のオフセット電
力を供給したときにクロスポート側への遮断特性がよ
い。したがって、光空間スイッチを構成する各熱光学効
果光スイッチで生じたクロストークが累積しても、出力
ポート以外の非対称ＭＺＩスイッチをオフとすることに
よりクロストークを大幅に小さくすることができる。
【００１６】なお、各熱光学効果光スイッチではクロス
トークの発生が許容されるので、それらにクロストーク
を低減するためのオフセット電力の供給は不要である。
すなわち、オフセット電力の供給が必要なのはゲートス
イッチとなる非対称ＭＺＩスイッチだけであるので、駆
動装置を簡単にできるとともに消費電力を低減すること
ができる。
トークの発生が許容されるので、それらにクロストーク
を低減するためのオフセット電力の供給は不要である。
すなわち、オフセット電力の供給が必要なのはゲートス
イッチとなる非対称ＭＺＩスイッチだけであるので、駆
動装置を簡単にできるとともに消費電力を低減すること
ができる。
【００１７】また、熱光学効果光スイッチの駆動電力お
よびオフセット電力に応じた基準電圧を設定し、熱ヒー
タにその基準電圧に比例した定電流を流す構成の駆動装
置を用いることにより、オフセット電力を供給するため
のレーザトリミング抵抗が不要となる。
よびオフセット電力に応じた基準電圧を設定し、熱ヒー
タにその基準電圧に比例した定電流を流す構成の駆動装
置を用いることにより、オフセット電力を供給するため
のレーザトリミング抵抗が不要となる。
【００１８】
【実施例】図１は、本発明の光空間スイッチの実施例構
成を示す。ここでは、２×16のスイッチ構成を示す。
成を示す。ここでは、２×16のスイッチ構成を示す。
【００１９】図において、第１ステージに１個の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ１−１、第２ステージに２個の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ２−１〜ＳＷ２−２、第３ステージに
４個の対称ＭＺＩスイッチＳＷ３−１〜ＳＷ３−４、第
４ステージに８個の対称ＭＺＩスイッチＳＷ４−１〜Ｓ
Ｗ４−８をツリー状に配列する。第１ステージの対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ１−１の入力ポートを光空間スイッチ
の入力ポート１−１，１−２とする。第４ステージの８
個の対称ＭＺＩスイッチＳＷ４−１〜ＳＷ４−８の各出
力ポートに、16個の非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ１〜Ｇ
ＳＷ16をゲートスイッチとして接続する。各非対称ＭＺ
ＩスイッチＧＳＷ１〜ＧＳＷ16では、前段の各対称ＭＺ
ＩスイッチＳＷ４−１〜ＳＷ４−８に接続される入力ポ
ートに対して、クロスポートとなる出力ポートを光空間
スイッチの出力ポート２−１〜２−16とする。
ＺＩスイッチＳＷ１−１、第２ステージに２個の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ２−１〜ＳＷ２−２、第３ステージに
４個の対称ＭＺＩスイッチＳＷ３−１〜ＳＷ３−４、第
４ステージに８個の対称ＭＺＩスイッチＳＷ４−１〜Ｓ
Ｗ４−８をツリー状に配列する。第１ステージの対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ１−１の入力ポートを光空間スイッチ
の入力ポート１−１，１−２とする。第４ステージの８
個の対称ＭＺＩスイッチＳＷ４−１〜ＳＷ４−８の各出
力ポートに、16個の非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ１〜Ｇ
ＳＷ16をゲートスイッチとして接続する。各非対称ＭＺ
ＩスイッチＧＳＷ１〜ＧＳＷ16では、前段の各対称ＭＺ
ＩスイッチＳＷ４−１〜ＳＷ４−８に接続される入力ポ
ートに対して、クロスポートとなる出力ポートを光空間
スイッチの出力ポート２−１〜２−16とする。
【００２０】このような構成により、入力ポート１−１
または入力ポート１−２から入力された信号光は、各ス
テージの対称ＭＺＩスイッチＳＷ１−１〜ＳＷ４−８の
オンオフ状態に応じて、16個の出力ポート２−１〜２−
16のいずれかに対応する非対称ＭＺＩスイッチにスイッ
チングされる。この非対称ＭＺＩスイッチのみをオンと
し、他の非対称ＭＺＩスイッチをオフとする。
または入力ポート１−２から入力された信号光は、各ス
テージの対称ＭＺＩスイッチＳＷ１−１〜ＳＷ４−８の
オンオフ状態に応じて、16個の出力ポート２−１〜２−
16のいずれかに対応する非対称ＭＺＩスイッチにスイッ
チングされる。この非対称ＭＺＩスイッチのみをオンと
し、他の非対称ＭＺＩスイッチをオフとする。
【００２１】ここで、入力ポート１−１から入力された
信号光を出力ポート２−１にスイッチングする場合につ
いて説明する。第１ステージの対称ＭＺＩスイッチＳＷ
１−１のみをオンとし、他の対称ＭＺＩスイッチをオフ
とすることにより、入力ポート１−１から入力される信
号光は出力ポート４−１に対応する非対称ＭＺＩスイッ
チＧＳＷ１へスイッチングされる。この非対称ＭＺＩス
イッチＧＳＷ１をオンとすることにより、出力ポート２
−１に信号光を取り出すことができる。
信号光を出力ポート２−１にスイッチングする場合につ
いて説明する。第１ステージの対称ＭＺＩスイッチＳＷ
１−１のみをオンとし、他の対称ＭＺＩスイッチをオフ
とすることにより、入力ポート１−１から入力される信
号光は出力ポート４−１に対応する非対称ＭＺＩスイッ
チＧＳＷ１へスイッチングされる。この非対称ＭＺＩス
イッチＧＳＷ１をオンとすることにより、出力ポート２
−１に信号光を取り出すことができる。
【００２２】ところで、対称ＭＺＩスイッチでは、オフ
状態のときにスルーポート側に約−10dBのクロストーク
が生じる。したがって、出力ポート２−２に対応した非
対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２には、対称ＭＺＩスイッチ
ＳＷ４−１から約−10dBのクロストーク信号が入力され
ることになる。そこで、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２
をオフとする。非対称ＭＺＩスイッチは、オフ状態のと
きにクロスポート側に生じるクロストークは−20dB以下
であるので、出力ポート２−２に出力されるクロストー
ク信号は、対称ＭＺＩスイッチＳＷ４−１のクロストー
ク特性と合わせて−30dB以下にできる。なお、非対称Ｍ
ＺＩスイッチのオフ状態における遮断特性が−20dBを越
える場合には、所定のオフセット電力を供給することに
より、出力ポート２−２に出力されるクロストーク信号
を−30dB以下にする。
状態のときにスルーポート側に約−10dBのクロストーク
が生じる。したがって、出力ポート２−２に対応した非
対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２には、対称ＭＺＩスイッチ
ＳＷ４−１から約−10dBのクロストーク信号が入力され
ることになる。そこで、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２
をオフとする。非対称ＭＺＩスイッチは、オフ状態のと
きにクロスポート側に生じるクロストークは−20dB以下
であるので、出力ポート２−２に出力されるクロストー
ク信号は、対称ＭＺＩスイッチＳＷ４−１のクロストー
ク特性と合わせて−30dB以下にできる。なお、非対称Ｍ
ＺＩスイッチのオフ状態における遮断特性が−20dBを越
える場合には、所定のオフセット電力を供給することに
より、出力ポート２−２に出力されるクロストーク信号
を−30dB以下にする。
【００２３】また、出力ポート２−３，２−４に対応す
る非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ３，ＧＳＷ４には、対称
ＭＺＩスイッチＳＷ３−１からのクロストーク信号が入
力される。このクロストーク信号は、オフ状態の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ４−２を通過するので、非対称ＭＺＩ
スイッチＧＳＷ３，ＧＳＷ４に入力されるクロストーク
信号は−10dB以下（ＧＳＷ３は−20dB以下）となる。し
たがって、それらをオフとすることにより、出力ポート
２−３，２−４に出力されるクロストーク信号を−30dB
以下にできる。なお、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ３に
はオフセット電力の供給は不要である。
る非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ３，ＧＳＷ４には、対称
ＭＺＩスイッチＳＷ３−１からのクロストーク信号が入
力される。このクロストーク信号は、オフ状態の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ４−２を通過するので、非対称ＭＺＩ
スイッチＧＳＷ３，ＧＳＷ４に入力されるクロストーク
信号は−10dB以下（ＧＳＷ３は−20dB以下）となる。し
たがって、それらをオフとすることにより、出力ポート
２−３，２−４に出力されるクロストーク信号を−30dB
以下にできる。なお、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ３に
はオフセット電力の供給は不要である。
【００２４】また、出力ポート２−５〜２−８に対応す
る非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ５〜ＧＳＷ８には、対称
ＭＺＩスイッチＳＷ２−１からのクロストーク信号が入
力される。このクロストーク信号は、オフ状態の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ３−２，ＳＷ４−３，ＳＷ４−４を通
過するので、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ５〜ＧＳＷ８
に入力されるクロストーク信号は−10dB以下（ＧＳＷ５
〜ＧＳＷ７は−20dB以下）となる。したがって、それら
をオフとすることにより、出力ポート２−５〜２−８に
出力されるクロストーク信号を−30dB以下にできる。な
お、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ５〜ＧＳＷ７にはオフ
セット電力の供給は不要である。
る非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ５〜ＧＳＷ８には、対称
ＭＺＩスイッチＳＷ２−１からのクロストーク信号が入
力される。このクロストーク信号は、オフ状態の対称Ｍ
ＺＩスイッチＳＷ３−２，ＳＷ４−３，ＳＷ４−４を通
過するので、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ５〜ＧＳＷ８
に入力されるクロストーク信号は−10dB以下（ＧＳＷ５
〜ＧＳＷ７は−20dB以下）となる。したがって、それら
をオフとすることにより、出力ポート２−５〜２−８に
出力されるクロストーク信号を−30dB以下にできる。な
お、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ５〜ＧＳＷ７にはオフ
セット電力の供給は不要である。
【００２５】一方、出力ポート２−９〜２−16に対応す
る非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ９〜ＧＳＷ16には、対称
ＭＺＩスイッチＳＷ１−１からのクロストーク信号が入
力される。対称ＭＺＩスイッチでは、オン状態のときに
クロスポート側に生じるクロストークは−20dB以下であ
る。したがって、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ９〜ＧＳ
Ｗ16に入力されるクロストーク信号は−20dB以下とな
り、それらをオフとすることにより出力ポート２−９〜
２−16に出力されるクロストーク信号を−30dB以下にで
きる。なお、オフセット電力の供給は不要である。
る非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ９〜ＧＳＷ16には、対称
ＭＺＩスイッチＳＷ１−１からのクロストーク信号が入
力される。対称ＭＺＩスイッチでは、オン状態のときに
クロスポート側に生じるクロストークは−20dB以下であ
る。したがって、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ９〜ＧＳ
Ｗ16に入力されるクロストーク信号は−20dB以下とな
り、それらをオフとすることにより出力ポート２−９〜
２−16に出力されるクロストーク信号を−30dB以下にで
きる。なお、オフセット電力の供給は不要である。
【００２６】このように、入力ポート１−１から入力さ
れた信号光を出力ポート２−１に取り出す場合には、非
対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２〜ＧＳＷ16に入力されるク
ロストーク信号は最大でも約−10dBとなり、それらをオ
フとすることにより出力ポート２−２〜２−16のクロス
トーク信号を−30dB以下にすることができる。
れた信号光を出力ポート２−１に取り出す場合には、非
対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２〜ＧＳＷ16に入力されるク
ロストーク信号は最大でも約−10dBとなり、それらをオ
フとすることにより出力ポート２−２〜２−16のクロス
トーク信号を−30dB以下にすることができる。
【００２７】特に、オンとなる対称ＭＺＩスイッチで生
じるクロストークは−20dB以下であるので、そのクロス
トーク信号が到達する非対称ＭＺＩスイッチでは、オフ
とするだけでクロストークを−30dB以下にすることがで
きる。たとえば、入力ポート１−１から入力された信号
光を出力ポート２−６に取り出す場合には、対称ＭＺＩ
スイッチＳＷ１−１，ＳＷ２−１，ＳＷ３−２，ＳＷ４
−３をオンとし、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ６をオン
とする。このとき、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ６以外
に入力されるクロストーク信号は−20dB以下であるの
で、それらをオフとするだけでクロストークを−30dB以
下にできる。
じるクロストークは−20dB以下であるので、そのクロス
トーク信号が到達する非対称ＭＺＩスイッチでは、オフ
とするだけでクロストークを−30dB以下にすることがで
きる。たとえば、入力ポート１−１から入力された信号
光を出力ポート２−６に取り出す場合には、対称ＭＺＩ
スイッチＳＷ１−１，ＳＷ２−１，ＳＷ３−２，ＳＷ４
−３をオンとし、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ６をオン
とする。このとき、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ６以外
に入力されるクロストーク信号は−20dB以下であるの
で、それらをオフとするだけでクロストークを−30dB以
下にできる。
【００２８】図２は、非対称ＭＺＩスイッチの駆動装置
の実施例構成を示す。図において、４６は熱ヒータであ
り、定電流回路１１によって制御される駆動電流Ｉ0 が
流れる。この定電流回路１１は、制御回路１２，メモリ
１３，Ｄ／Ａ変換器１４，加算器１５および電圧電流変
換回路１６により、熱ヒータ４６の抵抗値その他に影響
されない定電力制御が行われる。
の実施例構成を示す。図において、４６は熱ヒータであ
り、定電流回路１１によって制御される駆動電流Ｉ0 が
流れる。この定電流回路１１は、制御回路１２，メモリ
１３，Ｄ／Ａ変換器１４，加算器１５および電圧電流変
換回路１６により、熱ヒータ４６の抵抗値その他に影響
されない定電力制御が行われる。
【００２９】制御回路１２は、あらかじめ熱ヒータ４６
のスイッチング電力値とオフセット電力値をメモリ１３
に記憶させる。制御回路１２が非対称ＭＺＩスイッチを
オン状態にする制御命令ＳＷ(on)を出すと、メモリ１３
から対応するスイッチング電力値とオフセット電力値が
Ｄ／Ａ変換器１４に入力され、それぞれアナログ電圧値
（Ｖsw，Ｖoff ）に変換され、加算器１５で加算されて
電圧電流変換回路１６に入力される。また、制御回路１
２が非対称ＭＺＩスイッチをオフ状態にする制御命令Ｓ
Ｗ(off) を出すと、メモリ１３から対応するオフセット
電力値がＤ／Ａ変換器１４に入力され、アナログ電圧値
（Ｖoff ）に変換され、加算器１５を介して電圧電流変
換回路１６に入力される。すなわち、電圧電流変換回路
１６には基準電圧Ｖref としてＶsw＋Ｖoff またはＶof
f が与えられ、定電流回路１１はそれに比例した電流Ｉ
ref を流す。なお、電圧電流変換回路１６と熱ヒータ４
６を直接接続し、基準電圧Ｖref に応じた電流Ｉref を
流すようにすることも可能である。 このように、非対
称ＭＺＩスイッチのオン／オフに合わせて熱ヒータ４６
に最適な電流を流すことができるので、オフセット電力
を供給するためのトリミング抵抗が不要となり、またそ
の微調整も簡単に行うことができる。
のスイッチング電力値とオフセット電力値をメモリ１３
に記憶させる。制御回路１２が非対称ＭＺＩスイッチを
オン状態にする制御命令ＳＷ(on)を出すと、メモリ１３
から対応するスイッチング電力値とオフセット電力値が
Ｄ／Ａ変換器１４に入力され、それぞれアナログ電圧値
（Ｖsw，Ｖoff ）に変換され、加算器１５で加算されて
電圧電流変換回路１６に入力される。また、制御回路１
２が非対称ＭＺＩスイッチをオフ状態にする制御命令Ｓ
Ｗ(off) を出すと、メモリ１３から対応するオフセット
電力値がＤ／Ａ変換器１４に入力され、アナログ電圧値
（Ｖoff ）に変換され、加算器１５を介して電圧電流変
換回路１６に入力される。すなわち、電圧電流変換回路
１６には基準電圧Ｖref としてＶsw＋Ｖoff またはＶof
f が与えられ、定電流回路１１はそれに比例した電流Ｉ
ref を流す。なお、電圧電流変換回路１６と熱ヒータ４
６を直接接続し、基準電圧Ｖref に応じた電流Ｉref を
流すようにすることも可能である。 このように、非対
称ＭＺＩスイッチのオン／オフに合わせて熱ヒータ４６
に最適な電流を流すことができるので、オフセット電力
を供給するためのトリミング抵抗が不要となり、またそ
の微調整も簡単に行うことができる。
【００３０】ここで、定電流回路１１と電圧電流変換回
路１６を具体的に表した構成を図３に示す。差動増幅器
２１は、熱ヒータ（抵抗値Ｒ）４６による電圧降下分
（Ｖ＝Ｒ・Ｉ0)と基準電圧Ｖref とを比較し、差分電圧
を出力する。駆動トランジスタ２２はこの差分電圧に応
じて動作し、基準電圧Ｖref に応じた駆動電流Ｉ0 を流
す。これにより、熱ヒータ４６の抵抗のバラツキを補償
した定電力動作が行われる。
路１６を具体的に表した構成を図３に示す。差動増幅器
２１は、熱ヒータ（抵抗値Ｒ）４６による電圧降下分
（Ｖ＝Ｒ・Ｉ0)と基準電圧Ｖref とを比較し、差分電圧
を出力する。駆動トランジスタ２２はこの差分電圧に応
じて動作し、基準電圧Ｖref に応じた駆動電流Ｉ0 を流
す。これにより、熱ヒータ４６の抵抗のバラツキを補償
した定電力動作が行われる。
【００３１】なお、対称ＭＺＩスイッチにはオフセット
電力を供給する必要がないので、その駆動装置ではオフ
セット電力値をメモリ１３に記憶させる必要はなく、ま
た加算器１５は不要となる。
電力を供給する必要がないので、その駆動装置ではオフ
セット電力値をメモリ１３に記憶させる必要はなく、ま
た加算器１５は不要となる。
【００３２】図４は、図１の実施例の光空間スイッチに
対応する駆動装置の構成例を示す。図において、対称Ｍ
ＺＩスイッチは、各ステージでオンになるのは多くても
１つである。したがって、各ステージごとに１組のＤ／
Ａ変換器１４，定電流回路（ここでは電圧電流変換回路
１６を含むものとする）１１を備え、各対称ＭＺＩスイ
ッチの熱ヒータ４６とアナログスイッチを介して切り替
えて接続する。第２ステージに対応するアナログスイッ
チ３１は１×２構成であり、第３ステージに対応するア
ナログスイッチ３１は１×４構成であり、第４ステージ
に対応するアナログスイッチ３１は１×８構成である。
このような構成により、回路規模を大幅に小さくするこ
とができる。
対応する駆動装置の構成例を示す。図において、対称Ｍ
ＺＩスイッチは、各ステージでオンになるのは多くても
１つである。したがって、各ステージごとに１組のＤ／
Ａ変換器１４，定電流回路（ここでは電圧電流変換回路
１６を含むものとする）１１を備え、各対称ＭＺＩスイ
ッチの熱ヒータ４６とアナログスイッチを介して切り替
えて接続する。第２ステージに対応するアナログスイッ
チ３１は１×２構成であり、第３ステージに対応するア
ナログスイッチ３１は１×４構成であり、第４ステージ
に対応するアナログスイッチ３１は１×８構成である。
このような構成により、回路規模を大幅に小さくするこ
とができる。
【００３３】また、非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ１〜Ｇ
ＳＷ16は、１個をオンとし、他の15個をオフとする。し
たがって、１組のＤ／Ａ変換器１４，加算器１５，定電
流回路１１と、１×16構成のアナログスイッチで対応で
きる。
ＳＷ16は、１個をオンとし、他の15個をオフとする。し
たがって、１組のＤ／Ａ変換器１４，加算器１５，定電
流回路１１と、１×16構成のアナログスイッチで対応で
きる。
【００３４】ただし、オフとするときにクロストークの
遮断のためにオフセット電力の供給が必要な場合があ
る。上述した例では、入力ポート１−１の信号光を出力
ポート２−１にスイッチングするときに、出力ポート２
−２に対応する非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２には−10
dB程度のクロストーク信号が入力されるので、オフセッ
ト電力の供給が必要になる場合がある。一方、非対称Ｍ
ＺＩスイッチＧＳＷ９〜ＧＳＷ16に入力されるクロスト
ークは−20dB以下になるので、これらにはオフセット電
力の供給は必要ない。このようなオフセット電力の供給
パターンに対応するためには、図に示すように、ｎ組の
Ｄ／Ａ変換器１４，加算器１５，定電流回路１１と、ｎ
×16構成のアナログスイッチ３４を備える。なお、クロ
ストークの状態と光空間スイッチに要求されるクロスト
ーク値に応じて、ｎを１〜16の範囲で適宜決定する。い
ずれにしても、回路規模を大幅に小さくすることができ
る。
遮断のためにオフセット電力の供給が必要な場合があ
る。上述した例では、入力ポート１−１の信号光を出力
ポート２−１にスイッチングするときに、出力ポート２
−２に対応する非対称ＭＺＩスイッチＧＳＷ２には−10
dB程度のクロストーク信号が入力されるので、オフセッ
ト電力の供給が必要になる場合がある。一方、非対称Ｍ
ＺＩスイッチＧＳＷ９〜ＧＳＷ16に入力されるクロスト
ークは−20dB以下になるので、これらにはオフセット電
力の供給は必要ない。このようなオフセット電力の供給
パターンに対応するためには、図に示すように、ｎ組の
Ｄ／Ａ変換器１４，加算器１５，定電流回路１１と、ｎ
×16構成のアナログスイッチ３４を備える。なお、クロ
ストークの状態と光空間スイッチに要求されるクロスト
ーク値に応じて、ｎを１〜16の範囲で適宜決定する。い
ずれにしても、回路規模を大幅に小さくすることができ
る。
【００３５】このように、図４に示す駆動装置を用いる
ことにより、必要最小限の構成によりスイッチング動作
が可能な光空間スイッチを実現することができる。
ことにより、必要最小限の構成によりスイッチング動作
が可能な光空間スイッチを実現することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光空間ス
イッチでは、各出力ポートにゲートスイッチとして非対
称ＭＺＩスイッチを配置し、信号光の出力ポート以外の
非対称ＭＺＩスイッチをオフとすることにより、クロス
トークを小さく抑えるることができる。また、信号光の
スイッチングを行う熱光学効果光スイッチには、クロス
トークを低減するためのオフセット電力の供給が不要と
なるので、駆動装置を簡単にできるとともに消費電力を
低減することができる。
イッチでは、各出力ポートにゲートスイッチとして非対
称ＭＺＩスイッチを配置し、信号光の出力ポート以外の
非対称ＭＺＩスイッチをオフとすることにより、クロス
トークを小さく抑えるることができる。また、信号光の
スイッチングを行う熱光学効果光スイッチには、クロス
トークを低減するためのオフセット電力の供給が不要と
なるので、駆動装置を簡単にできるとともに消費電力を
低減することができる。
【００３７】また、駆動装置にはオフセット電力を供給
するためのレーザトリミング抵抗が不要となるので、製
作効率、汎用性、電力制御性に優れた光空間スイッチを
構成することができる。
するためのレーザトリミング抵抗が不要となるので、製
作効率、汎用性、電力制御性に優れた光空間スイッチを
構成することができる。
【図１】本発明の光空間スイッチの実施例構成を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図２】非対称ＭＺＩスイッチの駆動装置の基本構成を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図３】非対称ＭＺＩスイッチの駆動装置の実施例構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図４】図１の実施例の光空間スイッチに対応する駆動
装置の構成例を示すブロック図。
装置の構成例を示すブロック図。
【図５】対称ＭＺＩスイッチの基本構成およびスイッチ
ング特性を示す図。
ング特性を示す図。
【図６】非対称ＭＺＩスイッチの基本構成およびスイッ
チング特性を示す図。
チング特性を示す図。
【図７】従来の熱光学効果光スイッチ駆動装置の構成を
示す図。
示す図。
１ 入力ポート ２ 出力ポート １１ 定電流回路 １２ 制御回路 １３ メモリ １４ Ｄ／Ａ変換器 １５ 加算器 １６ 電圧電流変換回路 ２１ 差動増幅器 ２２ 駆動トランジスタ ３１〜３４ アナログスイッチ ４１ 入力ポート ４２ 出力ポート ４３，４４ ３dBカプラ ４５ 光導波路 ４６ 熱ヒータ ５１ 駆動トランジスタ ５２ レーザトリミング抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｑ 3/52 Ｂ 9566−5Ｇ (72)発明者 奥野 将之 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 ２×２の熱光学効果光スイッチを複数個
配列し、駆動装置から各熱光学効果光スイッチの熱ヒー
タに供給する駆動電力に応じてスイッチングする光空間
スイッチにおいて、 最終段の各熱光学効果光スイッチの出力ポートに、それ
ぞれ非対称マッハツェンダ干渉計構成の熱光学効果光ス
イッチを接続し、駆動電力が供給されたときに入力光が
出力されるクロスポートを出力ポートとして設定するこ
とを特徴とする光空間スイッチ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光空間スイッチにおい
て、 駆動装置は、 各熱光学効果光スイッチの駆動電力に応じた基準電圧を
発生する基準電圧発生手段と、 前記基準電圧に応じて熱ヒータに定電流を流す定電流回
路とを備えたことを特徴とする光空間スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17285994A JP3406691B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 光空間スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17285994A JP3406691B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 光空間スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0836195A true JPH0836195A (ja) | 1996-02-06 |
| JP3406691B2 JP3406691B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=15949624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17285994A Expired - Lifetime JP3406691B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 光空間スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3406691B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5754320A (en) * | 1995-08-18 | 1998-05-19 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical cross-connect system |
| WO2001033264A1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-10 | Schott Glas | Photonic devices for optical and optoelectronic information processing |
| EP1211528A3 (en) * | 2000-11-01 | 2002-11-27 | Schott Glas | Photonic devices for optical and optoelectronic information processing |
| US6699341B2 (en) | 2000-06-20 | 2004-03-02 | Schott Glas | Process for the fabrication of glass ceramic structures |
| JP2006023409A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光センサ |
| US6999652B2 (en) * | 2002-11-06 | 2006-02-14 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch constituting the same |
| US7181145B2 (en) | 2003-10-11 | 2007-02-20 | Hyundai Motor Company | Optical communication multiplex device for vehicle and communication method using same |
| JP2007067760A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光分岐挿入スイッチ |
| JP2008216557A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光干渉計の制御方法および制御回路 |
| WO2022227270A1 (zh) * | 2021-04-25 | 2022-11-03 | 北京摩尔芯光半导体技术有限公司 | 一种光开关阵列及切换方法 |
-
1994
- 1994-07-25 JP JP17285994A patent/JP3406691B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5754320A (en) * | 1995-08-18 | 1998-05-19 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical cross-connect system |
| WO2001033264A1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-10 | Schott Glas | Photonic devices for optical and optoelectronic information processing |
| US6652972B1 (en) | 1999-11-01 | 2003-11-25 | Schott Glass Technologies Inc. | Low temperature joining of phosphate glass |
| US6699341B2 (en) | 2000-06-20 | 2004-03-02 | Schott Glas | Process for the fabrication of glass ceramic structures |
| EP1211528A3 (en) * | 2000-11-01 | 2002-11-27 | Schott Glas | Photonic devices for optical and optoelectronic information processing |
| US6999652B2 (en) * | 2002-11-06 | 2006-02-14 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch constituting the same |
| US7116859B2 (en) | 2002-11-06 | 2006-10-03 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch constituting the same |
| US7177495B2 (en) | 2002-11-06 | 2007-02-13 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch constituting the same |
| US7206473B2 (en) | 2002-11-06 | 2007-04-17 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch constituting the same |
| US7974502B2 (en) | 2002-11-06 | 2011-07-05 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch |
| US7181145B2 (en) | 2003-10-11 | 2007-02-20 | Hyundai Motor Company | Optical communication multiplex device for vehicle and communication method using same |
| JP2006023409A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光センサ |
| JP2007067760A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光分岐挿入スイッチ |
| JP2008216557A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光干渉計の制御方法および制御回路 |
| WO2022227270A1 (zh) * | 2021-04-25 | 2022-11-03 | 北京摩尔芯光半导体技术有限公司 | 一种光开关阵列及切换方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3406691B2 (ja) | 2003-05-12 |
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