JP2000266948A - 波長合分波器モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出射ポート間の損失偏差の少ない波長合分波
器モジュールを提供する。 【解決手段】 光サーキュレータ４０に接続される複数
の反射型光フィルター３１の反射波長は波長合分波器２
０の合分波波長のいずれかと一致していて、それぞれの
反射型光フィルターの配列順序は波長合分波器２０の合
分波波長の損失の大きい波長に対応する反射型光フィル
ター３１から合分波波長の損失の小さい波長に対応する
反射型光フィルター３１の順に光サーキュレータ４０に
近い位置から遠い位置に直列に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波長多重通信等
に使用される波長合分波器モジュールに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、光通信の伝送容量を飛躍的に増加
させる方法として、光波長多重通信の研究開発が盛んに
行われ、実用化が進みつつある。

【０００３】光波長多重通信は、例えば互いに異なる波
長を有する複数の光を多重して伝送させるものである。
このような光波長多重通信のシステムにおいては伝送さ
れる複数の光を波長ごとに取り出したり、あるいは複数
の互いに異なる波長の光を多重するような波長合分波器
が不可欠である。

【０００４】また、波長多重通信においてその伝送量を
増加するためには、多重する波長数を増やすことと各波
長の伝送速度を高速にすることが考えられ、波長合分波
デバイスにも多チャンネル化や高速通信に対応した特性
のものが求められている。

【０００５】波長数を増加するには多重する光の波長間
隔を狭くする必要があり、最近では、０．４ｎｍ間隔と
いうような非常に狭い波長間隔の波長合分波器が求めら
れている。

【０００６】さらに、高速通信に対応するために、波長
透過帯域で挿入損失が均一であることすなわち、透過特
性の平坦性が求められている。

【０００７】波長合分波器の一例として、図３に示すよ
うなアレイ導波路型回折格子（ＡＷＧ；Arrayed Wavegu
ide Grating ）がある。このアレイ導波路型回折格子２
０は基板２１上に導波路パターンが形成されたものであ
る。その導波路パターンは１本以上の併設された入射導
波路２２の出射側に、第１のスラブ導波路としての入射
側スラブ導波路２３が接続されている。入射側スラブ導
波路２３の出射側には複数の併設されたアレイ導波路２
４が接続され、複数のアレイ導波路２４の出射側には第
２のスラブ導波路としての出射側スラブ導波路２５が接
続されている。出射側スラブ導波路２５の出射側には複
数の併設された光出射導波路２６が接続されて形成され
ている。

【０００８】このアレイ導波路型回折格子２０の入射導
波路２２に波長多重された光が入射すると、出射側には
各出射ポート毎に異なった波長を中心波長とする光が出
射され、波長分波器の役割を果たす。

【０００９】図５は、図３のアレイ導波路型回折格子の
ある１出射ポートの波長特性を示したもので、その透過
特性はある中心波長で透過率が最大となるような波長特
性を示す。通常この中心波長は光通信の波長に一致する
ように設定されるが、通信光源の発信波長変動は避けら
れないのである程度の帯域をもつ必要がある。この帯域
幅は通常中心波長付近における平坦性として表され、通
信速度（ビットレート）の限界を決定する要因となって
いる。

【００１０】すなわち高速通信に対応するためには平坦
性が良い必要がある。この平坦性は通常、透過率の１ｄ
Ｂ−ダウン帯域幅として表され、チャンネル間隔が１０
０ＧＨｚ（約０．８ｎｍ）のアレイ導波路型回折格子で
は１ｄＢ−ダウン帯域幅が０．２５ｎｍ程度である。

【００１１】図６は出射ポートが３２個あるアレイ導波
路型回折格子２０の各チャンネルの波長特性を重ねて示
したものである。各出射ポートの中心波長が互いに異な
っている様子を示している。ここで、各出射ポートにつ
いてその中心波長における透過率が異なるのは、アレイ
導波路型回折格子回路２０の特性に起因する。通常両端
の出射ポートほど透過率が悪くなる傾向が存在する。波
長多重通信で使用される場合には、この出射ポート間の
透過率の偏差は小さいことが望ましい。

【００１２】このアレイ導波路型回折格子２０は出射ポ
ート数が増加してもそのコストにほとんど影響を及ぼさ
ないことから、今後の波長多重通信における波長合分波
器を担うデバイスとして有力視されている。

【００１３】又、波長合分波器として重要な特性にチャ
ンネル間のクロストークがある。このクロストークは、
一つのポートに光を通行したときに、他のポートに漏れ
る光の相対強度として表される。一つのポートに注目す
ると中心波長における透過光の強度と、他のポートの中
心波長における透過光の強度の比として表される。

【００１４】図７はクロストークについての説明を示し
たもので、実線で書かれた波長特性のポートに対し、点
線で書かれた波長特性は、それぞれ±１チャンネルのポ
ートの波長特性を示している。この実線で書かれた波長
特性に対し、図中に＋１チャンネルに対するクロストー
クを示している。

【００１５】このように波長多重通信はそのチャンネル
間隔が狭くなる傾向にあり、波長合分波器も波長間隔が
狭いものが必要になっている。アレイ導波路型回折格子
は現在チャンネル間隔が１００ＧＨｚのものが実用化さ
れているが、今後、５０ＧＨｚ間隔のアレイ導波路型回
折格子が必要になってきている。

【００１６】しかしながら、アレイ導波路型回折格子２
０のチャンネル間隔を狭くすると、平坦性の悪化や、隣
接チャンネルのクロストークが悪化等の問題が生じる。

【００１７】このため、出願人はチャンネル間隔が１０
０ＧＨｚのアレイ導波路型回折格子２０の平坦性を保ち
ながら、隣接チャンネル間のクロストークが確保できる
ような波長合分波器として、図８に示すような光ファイ
バグレーティング３１（ＦＢＧ）とアレイ導波路型回折
格子２０と光サーキュレータ４０を組みあわせた波長合
分波器を開発している。

【００１８】この波長合分波器は２つのアレイ導波路型
回折格子２０のチャンネル間隔は１００ＧＨｚである
が、互いに５０ＧＨｚづつ中心波長がずれた状態に設定
されていて、多連の光ファイバグレーティング３１と組
み合わせてその反射及び透過光の良好な平坦性を得るも
のである。この波長合分波器の高いアイソレーションを
利用することで、平坦性を確保しつつクロストークの小
さな５０ＧＨｚ間隔の波長合分波器を実現可能としてい
る。

【００１９】この波長合分波器においては、光ファイバ
グレーティング３１を通過するときの微少な損失が避け
られないことから、光ファイバグレーティング３１の反
射光を使用すると、入射ポートから遠い位置にある光フ
ァイバグレーティング３１ほど、通過する光ファイバグ
レーティング３１の数が多くなる。その結果、手前の光
ファイバグレーティング３１で反射する光と遠い位置に
ある光ファイバグレーティング３１で反射する光との損
失に偏差が生じるという問題があった。

【００２０】図９はこの図８に示した構成の、多連光フ
ァイバグレーティング６０の部分の反射特性（波長依存
性）を模式的に表したものである。この反射特性（波長
依存性）は短波長の光ファイバグレーティング３１から
順番に手前から光サーキュレータ４０に近い位置から並
べた場合の反射損失の波長依存性を示したものである。
図９によると、長波長側の光ファイバグレーティング３
１つまり奥側にある光ファイバグレーティングによる反
射光ほど、その損失が大きくなり全体として反射特性に
偏差が生じる様子を示している。

【００２１】この偏差は、光ファイバグレーティング３
１の数が増えるほど顕著になる。例えば、光ファイバグ
レーティング３１の数が図１０に示すように３２個の場
合、光ファイバグレーティング３１を一回通過するとき
の損失を０．０５ｄＢ程度とすると、手前で反射する波
長（λ１）と奥側で反射する波長（λ３２）では３．１
ｄＢ程度の損失偏差が生じる。そしてこの多連光ファイ
バグレーティング６０とアレイ導波路型回折格子２０を
組み合わせて使用する場合、アレイ導波路型回折格子２
０の出射ポート間の損失偏差が３ｄＢ程度であるとする
と、全体の損失の偏差は表１に示すように４．６ｄＢ
（６．１ｄＢ−１．５ｄＢ）にもなる。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１には図１０に示したように、反射波長
の短い順に光ファイバグレーティング３１を配置した場
合の、光ファイバグレーティング３１の通過回数、光フ
ァイバグレーティング３１通過による損失、アレイ導波
路型回折格子２０の損失、全体の損失を、各波長ごとに
示してある。

【００２４】ここで、アレイ導波路型回折格子２０の損
失は実際には中心の出射ポート付近であっても０ｄＢに
なることはあり得ないが、各波長における損失偏差の説
明のため、中心出射ポート付近（１６ポート、１７ポー
ト）で損失がないと仮定し、この出射ポートを基準とし
たときの各出射ポートにおける損失の偏差として示して
いる。

【００２５】上記の例では光ファイバグレーティング３
１同士の接続箇所（例えば融着部）があるような場合に
はよりその偏差は大きくなる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにアレイ導
波路型回折格子のような波長合分波器と光ファイバグレ
ーティングのような反射型の光フィルタを用いて狭い波
長間隔の波長の合分波を実現するような複合型波長合分
波器では、通過する光フィルタの数に依存して反射光の
損失が大きくなる。

【００２７】またアレイ導波路型回折格子自体も各出射
ポート（各波長）により透過損失が異なることから、各
波長に対する透過損失が大きく異なり大きな偏差を生じ
ることになる。

【００２８】このため、上記のような構成を実際のシス
テムで使用する場合には、光ファイバグレーティングの
反射側に設置されたアレイ導波路型回折格子の出射ポー
ト毎にアッテネータを取り付け、ポート間の損失偏差を
低減する必要があった。このためモジュールのサイズが
大きくなり、また各波長分のアッテネータが必要なため
モジュールのコストが高くなるという問題があった。ま
た、アレイ導波路型回折格子の損失に光ファイバグレー
ティングの損失が足され、全体として損失が増大してし
まうという問題があった。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、波長合分波器モジュー
ルの本第１の発明は、複数の反射型光フィルターが直列
に接続された多連光フィルターの一端が光サーキュレー
タに接続され、前記光サーキュレータには波長合分波器
が接続された波長合分波器モジュールであって、前記多
連光フィルターを構成するそれぞれの反射型光フィルタ
ーの反射波長は前記波長合分波器の合分波波長のいずれ
かと略一致していて、前記それぞれの反射型光フィルタ
ーの配列順序は前記波長合分波器の合分波波長の損失の
大きい波長に対応する反射型光フィルターから合分波波
長の損失の小さい波長に対応する反射型光フィルターの
順に前記光サーキュレータに近い位置から遠い位置に直
列に接続されている構成をもって課題を解決する手段と
している。

【００３０】また、波長合分波器モジュールの本第２の
発明は、多連光フィルターを構成するそれぞれの反射型
光フィルターが反射型の光ファイバグレーティングであ
る構成をもって課題を解決する手段としている。

【００３１】さらに、波長合分波器モジュールの本第３
の発明は、波長合分波器がアレイ導波路型波長合分波器
である構成をもって課題を解決する手段としている。

【００３２】さらにまた、波長合分波器モジュールの本
第４の発明は、多連光フィルターの他端には波長合分波
器が接続された構成をもって課題を解決する手段として
いる。

【００３３】上記構成の本発明においては、複数の反射
型光フィルターが直列に接続された多連光フィルターと
波長合分波器を組みあわせる際に、波長合分波器の合分
波波長の損失の大きい波長に対応する反射型光フィルタ
ーを光サーキュレータに近い位置に、波長合分波器の合
分波波長の損失の小さい波長に対応する反射型光フィル
ターを光サーキュレータに遠い位置に配置したので、波
長合分波器の出射ポート間の合分波波長の損失偏差と、
通過する光フィルタの数に依存して反射光の損失が大き
くなる問題を相殺することになり、出射ポート間の損失
偏差の少ない波長合分波器モジュールが実現した。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態例の説
明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付
し、その重複説明は省略する。図１には、本発明に係る
波長合分波器モジュールの一実施形態例の構成図が示さ
れている。図１に示されるように、波長合分波器モジュ
ール１０は、波長合分波器として例えば３２チャンネル
のアレイ導波路型回折格子２０（表示の関係で３２チャ
ンネル全てが図示されていない。）と多連光フィルター
３０と光サーキュレータ４０を有している。

【００３５】アレイ導波路型回折格子２０は光サーキュ
レータ４０を介して入力光ファイバ５０および多連光フ
ィルター３０に接続されている。

【００３６】アレイ導波路型回折格子２０は、それぞれ
の出射ポートから波長λ１から波長λ３２に分波されて
出射されるが、図３に示す従来のアレイ導波路型回折格
子２０と同様にその透過損失が両脇の出射ポートすなわ
ち第１出射ポート目（波長λ１）と第３２出射ポート目
（波長λ３２）が最も大きく、以下順次内側に行くほど
透過損失が小さくなり、中心の出射ポート本実施の形態
例では第１７出射ポート目（波長λ１７）が最も小さく
なっている。

【００３７】多連光フィルター３０は本実施の形態例で
は反射型の光フィルタとして光ファイバグレーティング
３１が３２個直列に接続されている。

【００３８】各光ファイバグレーティング３１はそれぞ
れアレイ導波路型回折格子２０の各出射ポートから出射
される波長λ１から波長λ３２に対応した波長λ１から
波長λ３２を反射する。

【００３９】ここで、多連光フィルター３０を構成する
それぞれの光ファイバグレーティング３１の配列は、ア
レイ導波路型回折格子２０の透過損失が最も大きい両脇
の出射ポートすなわち第１出射ポート目（波長λ１）と
第３２出射ポート目（波長λ３２）に対応する光ファイ
バグレーティング３１（波長λ１）、光ファイバグレー
ティング３１（波長λ３２）の順に光サーキュレータ４
０に最も近く配置され、以下順次透過損失が小さくなる
波長の順に光ファイバグレーティング３１（波長λ
２）、光ファイバグレーティング３１（波長λ３１）と
配置されている。そして透過損失が最も小さい第１７出
射ポート目（波長λ１７）に対応する光ファイバグレー
ティング３１（波長λ１７）が最も光サーキュレータ４
０から遠い位置言い換えると一番奥に配置されている。

【００４０】図２は多連光フィルター３０を構成する光
ファイバグレーティング３１の反射特性である。

【００４１】図２から判るようにそれぞれの光ファイバ
グレーティング３１は通過する光ファイバグレーティン
グ３１の数に依存して反射光の損失が大きくなる。

【００４２】即ち、光サーキュレータ４０に最も近くに
配置された光ファイバグレーティング３１（波長λ
１）、光ファイバグレーティング３１（波長λ３２）は
反射光の損失が小さく、光サーキュレータ４０から遠い
位置に配置された光ファイバグレーティング３１（波長
λ１７）は、反射光の損失が最も大きい。

【００４３】この結果、波長合分波器モジュール１０
は、アレイ導波路型回折格子２０の透過損失と光ファイ
バグレーティング３１の数に依存する反射光の損失が相
殺され、アレイ導波路型回折格子２０から出射されるそ
れぞれの波長（λ１からλ３２）は表２に示すように損
失の偏差が小さくなる。

【００４４】表２は、表１同様にアレイ導波路型回折格
子２０の損失の値は最小値を０とし、その値からの偏差
として示している。表２によると、アレイ導波路型回折
格子２０と多連光フィルター３０を組み合わせた損失は
３．０ｄＢ〜３．１ｄＢとなり、損失の出射ポート間偏
差がほとんどないことがわかる。

【００４５】

【表２】

【００４６】また、この配列順序は、本実施形態例に限
ったものではなく、それぞれ元々現れるはずの損失の偏
差を低減できるような配列であればよい。

【００４７】さらに、アレイ導波路型回折格子２０の損
失の値をあらかじめ測定しておくことにより、光ファイ
バグレーティング３１の順番を調整し最適にすることも
可能である。さらに光ファイバグレーティング間の接続
損失があるような場合には、その接続損失を調整し最適
にすることも可能である。

【００４８】さらにまた、本実施形態例に示したよう
に、本発明の波長合分波器モジュールは、アレイ導波路
型回折格子と多連光フィルターを組み合わせたことによ
る、複合化したことによる損失の偏差の増大を減少させ
るにとどまらず、アレイ導波路型回折格子の持つ出射ポ
ート間の損失偏差を減少することも可能である。

【００４９】さらにまた、本発明の波長合分波器モジュ
ールは、図４に示すように多連光フィルター３０の透過
側にアレイ導波路型回折格子２０を接続したものに適用
できることは勿論である。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の波長合分
波器モジュールによれば、複数の反射型光フィルターが
直列に接続された多連光フィルターと波長合分波器を組
みあわせる際に、波長合分波器の合分波波長の損失の大
きい波長に対応する反射型光フィルターを光サーキュレ
ータに近い位置に、波長合分波器の合分波波長の損失の
小さい波長に対応する反射型光フィルターを光サーキュ
レータに遠い位置に配置したので、波長合分波器の出射
ポート間の合分波波長の損失偏差と、通過する光フィル
タの数に依存して反射光の損失が大きくなる問題を相殺
することになり、出射ポート間の損失偏差の少ないモジ
ュールが実現できた。この波長合分波器モジュールは、
出射ポート毎にアッテネータを取り付ける必要がないの
で、モジュールサイズを小さくし、コストを低減するこ
とが可能となった。また波長合分波器の合分波波長の損
失の大きい波長に対応する反射型フィルタの損失を小さ
くすることによりモジュール全体の損失を大きく増大し
ないで済むことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る波長合分波器モジュールの一実施
の形態を示す説明図である。

【図２】上記の実施の形態例に使用される多連光フィル
ターの反射特性を示す説明図である。

【図３】上記の実施の形態例に使用されるアレイ導波路
型回折格子を示す説明図である。

【図４】本発明に係る波長合分波器モジュールの他の一
実施の形態を示す説明図である。

【図５】図３に示すアレイ導波路型回折格子の１出射ポ
ートの波長特性を示す説明図である。

【図６】図３に示すアレイ導波路型回折格子の各チャン
ネルの波長特性を重ねて示す説明図である。

【図７】アレイ導波路型回折格子のクロストークについ
ての説明図である。

【図８】波長合分波器モジュールの一例を示す説明図で
ある。

【図９】従来の多連光フィルターの反射特性を示す説明
図である。

【図１０】従来の波長合分波器モジュールの一例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１０ 波長合分波器モジュール ２０ アレイ導波路型回折格子 ２２ 入射導波路 ２３ 入射側スラブ導波路 ２４ アレイ導波路 ２５ 出射側スラブ導波路 ２６ 出射導波路 ３０ 多連光フィルター ３１ 光ファイバグレーティング ４０ 光サーキュレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 寿昭 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 LA19 LA24 TA31

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の反射型光フィルターが直列に接続
   された多連光フィルターの一端が光サーキュレータに接
   続され、前記光サーキュレータには波長合分波器が接続
   された波長合分波器モジュールであって、前記多連光フ
   ィルターを構成するそれぞれの反射型光フィルターの反
   射波長は前記波長合分波器の合分波波長のいずれかと略
   一致していて、前記それぞれの反射型光フィルターの配
   列順序は前記波長合分波器の合分波波長の損失の大きい
   波長に対応する反射型光フィルターから合分波波長の損
   失の小さい波長に対応する反射型光フィルターの順に前
   記光サーキュレータに近い位置から遠い位置に直列に接
   続されていることを特徴とする波長合分波器モジュー
   ル。
2. 【請求項２】 多連光フィルターを構成するそれぞれの
   反射型光フィルターは、反射型の光ファイバグレーティ
   ングであることを特徴とする請求項１記載の波長合分波
   器モジュール。
3. 【請求項３】 波長合分波器は、アレイ導波路型波長合
   分波器であることを特徴とする請求項１又は請求項２記
   載の波長合分波器モジュール。
4. 【請求項４】 多連光フィルターの他端には波長合分波
   器が接続されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３
   記載の波長合分波器モジュール。