JP2000358012A - 光波長多重装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ヒルベルト変換器等を構成可能とし、ＷＤ
Ｍシステムにおいても光ＤＳＢ信号から光ＳＳＢ信号へ
の一括変換を可能とする。 【解決手段】 それぞれ異なる搬送波周波数の両側波帯
光信号を出力する複数の光源と、上記複数の両側波帯光
信号を多重化して得られた第１の波長多重光信号を出力
する波長多重手段と、からなるユニットを複数備える。
さらに、上記各ユニットから上記第１の波長多重光信号
が供給され、上記第１の波長多重光信号をフーリエ変換
して第１の周波数分布光信号を生成するとともに、この
第１の周波数分布光信号の片側波帯を抑圧して第２の周
波数分布光信号を生成し、この第２の周波数分布光信号
を逆フーリエ変換して得られた第２の波長多重光信号を
出力する光信号変換手段と、上記各ユニットから供給さ
れる上記第２の波長多重光信号を合波してから出力する
合波手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波長多重装置に
関し、特に変調された光ＤＳＢ（Double Side Band）信
号を光ＳＳＢ（Single Side Band）信号に変換してから
多重化する光波長多重装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光信号伝送、光信号処理技術の発展に伴
い、波長多重技術（以下、ＷＤＭという）を用いた伝送
システムの大容量化を実現することが必要になってきて
いる。ところが、現状の光増幅器の主流であるエルビウ
ム添加光ファイバ増幅器（以下、ＥＤＦＡという）は、
その利得帯域が限られているため、ＷＤＭによって大容
量化を実現するためには光信号帯域の狭帯域化を行う必
要がある。これには、光片側波帯（以下、ＳＳＢとい
う）通信方式を用いることが有効であり、従来において
は、光ＳＳＢ信号を作り出すために、光バンドパスフィ
ルタによって一方の側波帯のみを切り出す方法もしくは
ヒルベルト変換器を用いた方法等があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法は種々の問題点を有する。すなわち、前者の方法
は、鋭い遮断特性を持つバンドパスフィルタを必要とす
るが、そのようなフィルタを作製することは困難であっ
た。また、後者の方法は、ヒルベルト変換器を実現する
ために移相器を用いる必要があるが、信号波が広帯域に
なった場合に信号帯域全体において移相器の位相シフト
量を一様にすることが困難であった。

【０００４】一方、ＷＤＭ方式を用いる場合、上述のど
ちらの方法においても、多重する波長ごとに光ＳＳＢ信
号発生器を用意する必要があるため、システムが高価に
なってしまうという問題がある。そのため、光ＳＳＢ信
号をＷＤＭシステムに導入することは困難であった。

【０００５】本発明は上述の問題に鑑みなされたもので
あり、急峻な遮断特性を持つバンドパスフィルタもしく
は一様な位相シフトを有する光ヒルベルト変換器を構成
可能とし、ＷＤＭシステムにおいても光ＤＳＢ信号から
光ＳＳＢ信号への一括変換を可能とする光波長多重装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る光波長多重装置は、互いに搬送
波周波数の異なる複数の両側波帯光信号を、片側波帯光
信号に変換してから、多重化して出力する光波長多重装
置において、それぞれ異なる搬送波周波数の両側波帯光
信号を出力する複数の光源と、上記複数の両側波帯光信
号を多重化して得られた第１の波長多重光信号を出力す
る波長多重手段と、からなるユニットを複数備え、さら
に、上記各ユニットから上記第１の波長多重光信号が供
給され、上記第１の波長多重光信号をフーリエ変換して
第１の周波数分布光信号を生成するとともに、この第１
の周波数分布光信号の片側波帯を抑圧して第２の周波数
分布光信号を生成し、この第２の周波数分布光信号を逆
フーリエ変換して得られた第２の波長多重光信号を出力
する光信号変換手段と、上記各ユニットから供給される
上記第２の波長多重光信号を合波してから出力する合波
手段とを備えたものである。

【０００７】また、本発明は、その他の態様として、以
下に記載するものも含む。すなわち、互いに搬送波周波
数の異なる複数の両側波帯光信号を、片側波帯光信号に
変換してから、多重化して出力する光波長多重装置にお
いて、それぞれ異なる搬送波周波数の両側波帯光信号を
出力する複数の光源と、上記複数の両側波帯光信号を多
重化して得られた第１の波長多重光信号を出力する波長
多重手段と、上記第１の波長多重光信号を２分岐して出
力する分岐手段と、上記２分岐されたうちの一方の光信
号の光路長差を調整する遅延手段と、上記２分岐された
うちの他方の光信号であってその片側波帯の位相が１８
０度反転された光信号（以下、第２の波長多重光信号と
いう）と上記遅延手段から出力された光信号とを合波し
て得られた第３の波長多重光信号を出力する合波手段
と、からなるユニットを複数備え、さらに、上記各ユニ
ットから上記第１の波長多重光信号が供給され、上記第
１の波長多重光信号をフーリエ変換して第１の周波数分
布光信号を生成するとともに、この第１の周波数分布光
信号の片側波帯の位相を１８０度反転させることにより
第２の周波数分布光信号を生成し、この第２の周波数分
布光信号を逆フーリエ変換して得られた上記第２の波長
多重光信号を出力する光信号変換手段と、上記各ユニッ
トから供給される上記第３の波長多重光信号を合波して
から出力する合波手段とを備えたものでもよい。

【０００８】また、上記光信号変換手段は、供給された
光信号のフーリエ変換および逆フーリエ変換を行うアレ
イ導波路格子と、上記フーリエ変換された光信号の片側
波帯を抑圧する空間フィルタとで構成されていてもよ
い。また、上記光信号変換手段は、供給された光信号の
フーリエ変換および逆フーリエ変換を行うアレイ導波路
格子と、上記フーリエ変換された光信号の片側波帯の位
相を１８０度反転させる空間フィルタとで構成されてい
てもよい。また、上記空間フィルタは、石英基板と、こ
の石英基板の主表面に所定周期毎に交互に形成された金
ミラーおよび無反射コーティングとで構成されていても
よい。また、上記空間フィルタは、石英基板と、この石
英基板の主表面に所定周期毎に１／４波長の段差を有し
た状態で形成された金ミラーとで構成されていてもよ
い。また、上記空間フィルタは、石英基板と、この石英
基板の主表面に所定周期毎に交互に形成された金ミラー
および無反射コーティングと、上記石英基板の裏面に形
成された無反射コーティングとで構成されていてもよ
い。また、上記空間フィルタは、石英基板と、この石英
基板の主表面に所定周期毎に１／２波長の段差を有した
状態で形成された無反射コーティングと、上記石英基板
の裏面に形成された無反射コーティングとで構成されて
いてもよい。また、上記光信号変換手段は、上記片側波
帯の抑圧に加えて、さらに上記第１の周波数分布光信号
の搬送波成分を抑圧する手段であってもよい。さらに、
上記光信号変換手段は、上記片側波帯の位相を１８０度
反転させることに加えて、さらに上記第１の周波数分布
光信号の搬送波成分の位相を１８０度反転させる手段で
あってもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。

【００１０】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態を示すブロック図である。これは２５Ｇ
Ｈｚ間隔、８波長の波長多重光ＳＳＢ光源を構成してい
る。同図に示すように、本実施の形態は、レーザダイオ
ードアレイ１０１と、波長多重装置１と、ファイバ伝送
路１１０と、受信器２とで構成されている

【００１１】光波長多重装置１は、波長多重回路１０２
と、サーキュレータ１０３と、アレイ導波路格子（以
下、ＡＷＧという）光ＳＳＢ変換回路１０４と、光カプ
ラ１０５と、ＥＤＦＡ１０６と、光バンドパスフィルタ
１０７と、ＥＤＦＡ１０８と、光バンドパスフィルタ１
０９とで構成されている。また、受信器２は、分散補償
ファイバ１１１と、ＥＤＦＡ１１２と、光バンドパスフ
ィルタ１１３と、波長多重信号分離回路１１４と、フォ
トダイオード１１５とで構成されている。

【００１２】ここで、光波長多重装置１の詳細について
述べる。レーザダイオードアレイ１０１は、強度変調器
付きのレーザダイオードを４個の並べたものであり、そ
れぞれ独立に１０Ｇｂｉｔ／ｓの疑似ランダム信号で強
度変調器を駆動する。各レーザダイオードの中心周波数
は、５０ＧＨｚの周波数間隔となるように設定されてい
る。波長多重回路１０２は、レーザダイオードアレイ１
０１によって生成された各光信号を多重化し、波長多重
光信号を生成する回路である。

【００１３】なお、レーザダイオードアレイ１０１およ
び波長多重回路１０２は、波長多重光源を構成してい
る。また、同図から明らかなように本実施の形態では、
波長多重光源を２台用いており、一方の波長多重光源は
他方の波長多重光源に対して、周波数軸上で波長を２５
ＧＨｚシフトさせている。ただし、波長多重光源の台数
およびシフトする波長等は、上述のものに限られない。
必要に応じて適宜設定することができる。

【００１４】サーキュレータ１０３は、３個のポートを
有し、例えば第１ポートに入力した光を第２ポートに出
力し、第２ポートに入力した光を第３ポートに出力す
る。ただし、第３ポートに入力した光を第１ポートから
出力することはない。図１においては、波長多重回路１
０２から供給された光信号をＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路１
０４に供給し、ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路１０４から供給
された光信号を光カプラ１０５に供給する。

【００１５】ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路１０４は、２本の
入出力導波路をもつ反射型のアレイ導波路格子光ＳＳＢ
変換回路である。詳細については後述する。光カプラ１
０５は、ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路１０４から出力された
光信号を合波する。ＥＤＦＡ１０６は、ＡＷＧ光ＳＳＢ
変換回路１０４の損失を補償するためのエルビウム添加
光ファイバ増幅器である。光バンドパスフィルタ１０７
は、ＥＤＦＡ１０６の自然放出光を除去する。ＥＤＦＡ
１０８は、ブースターアンプとして機能するエルビウム
添加光ファイバ増幅器である。光バンドパスフィルタ１
０９は、ＥＤＦＡ１０８の自然放出光を除去する。

【００１６】一方、光波長多重装置１の性能を確認する
ために設けられた受信器２の詳細は、以下のとおりであ
る。

【００１７】分散補償ファイバ１１１は、ファイバ伝送
路１１０の分散を補償する。伝送路の分散が全く存在し
ないか、または、存在しても実用上問題ない場合におい
ては、この分散補償ファイバ１１１を省略してもよい。
ＥＤＦＡ１１２は、エルビウム添加光ファイバ増幅器で
ある。光バンドパスフィルタ１１３は、ＥＤＦＡ１１２
の自然放出光を除去する。

【００１８】波長多重信号分離回路１１４は、波長多重
された光信号を波長毎に分離する。フォトダイオード１
１５は、波長分離された光信号を受信し、電気信号に変
換する。ここでは、レーザダイオードアレイ１０１の個
数と対応するように、計８個のフォトダイオードが配設
されている。

【００１９】図２は、図１に係るＡＷＧ光ＳＳＢ変換回
路１０４の詳細を示す平面図である。同図に示すよう
に、ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路１０４は、２本の導波路２
０１と、スラブ導波路２０２と、アレイ導波路２０３
と、スラブ導波路２０４と、空間フィルタ２０５とを備
えている。

【００２０】導波路２０１は、信号光を入射および出射
させるための２本の導波路である。スラブ導波路２０２
は、導波路２０１を介して供給された光信号をアレイ導
波路２０３に分配する機能、および、アレイ導波路２０
３から供給された光信号を逆フーリエ変換する機能を持
つ。２本の導波路２０１とスラブ導波路との接続面にお
ける間隔は１００μｍである。アレイ導波路２０３は、
入射信号光を時間−空間変換する機能を持つ。

【００２１】スラブ導波路２０４は、アレイ導波路２０
３の出力光をそれぞれフーリエ変換する機能を持つ。つ
まり、スラブ導波路２０４のアレイ導波路２０３に接続
された端面に対して反対側の端面（焦点面）では、入力
光信号の周波数成分が空間的に展開されており、空間軸
と周波数軸とは線分散を通じて互いに比例関係にある。

【００２２】空間フィルタ２０５は、その位置をマイク
ロメータ（図示せず）によって微動させることができ
る。本実施の形態では、空間フィルタ２０５はスラブ導
波路２０４の焦点面にほぼ密着させているが、さらにス
ラブ導波路２０４の焦点面上にレンズを設けることも可
能であり、その場合、結合効率の改善が期待できる。

【００２３】なお、本実施の形態で用いたアレイ導波路
は、その中心波長が１，５５２ｎｍであり、その本数が
３７８本、回折次数（隣接導波路の光路長差を波長で除
した値）が「３２７」である。スラブ導波路２０４の焦
点面における線分散は２５０ＭＨｚ／μｍであり、周波
数分解能は約２．２ＧＨｚである。

【００２４】また、図２における導波路は、以下のよう
にして作られる。まず、単結晶シリコンの基板上に火炎
加水分解体積法（以下、ＦＨＤ法という）によって下部
クラッド層、コア層の順にガラス微粒子膜として堆積さ
せた後、アニール炉中で高温に加熱し、シリコン基板上
を覆う透明なガラス膜を形成する。その後、導波路の形
にパターニングを施し、ドライエッチングを用いて、不
要なコア層を除去した後、再びＦＨＤ法を用いて上部ク
ラッド層を堆積させ、高温に加熱して上部クラッド層を
透明化させる。ただし、ＩｎＰ等の半導体層にコア層と
してＩｎＧａＡｓＰ等のクラッドよりも屈折率の高い半
導体をエピタキシャル成長させ、パターニングおよびエ
ッチングによって作製した半導体の導波路構造やコアを
重水素化ＰＭＭＡ、クラッドを紫外線硬化樹脂とするよ
うなポリマーからなる導波路構造等についても同様の機
能を持つことは明らかである。この場合、使用したい波
長域において材料が十分透明であることが望ましい。

【００２５】さらに、ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路１０４の
構成は、図２に示した反射型のものに限られるものでは
ない。すなわち、図３に示すようにアレイ導波路格子を
２個用い、透過型の空間フィルタ２０５を用いてもよ
い。その場合、導波路２０１の一方が波長多重回路１０
２に接続され、他方が光カプラ１０５に接続される構成
となるため、図１に示したサーキュレータ１０３は不要
となる。

【００２６】ここで、本実施の形態の動作原理につい
て、図４，５を参照して説明する。

【００２７】図４（ａ）は、波長多重光信号を示す波形
図、図４（ｂ）は空間フィルタ２０５の詳細を示す断面
図、図４（ｃ）は片側波帯の抑圧された波長多重光信号
を示す波形図である。また、図５（ｄ）は片側波帯の抑
圧された波長多重光信号を示す波形図、図５（ｅ）は片
側波帯の抑圧された２種類の波長多重光信号を多重化し
た状態を示す波形図である。

【００２８】図４（ｂ）に示される空間フィルタ２０５
は、以下のようにして作製される。石英基板３０６上に
レジストでパターニングし、金を蒸着してリフトオフし
た後、再度パターニングし、金ミラー３０４を形成す
る。そして、金が蒸着されていない、すなわち石英基板
３０６が露出している部分に、無反射（以下、ＡＲとい
う）コーティング３０３を形成する。金ミラー３０４お
よびＡＲコーティング３０３の幅は、それぞれ５０μｍ
であり、この金ミラー／ＡＲコーティング対を２００μ
ｍ周期で４回繰り返して配置している。

【００２９】この２００μｍの空間幅は、ＡＷＧ光ＳＳ
Ｂ変換回路１０４の焦点面における線分散の値から、５
０ＧＨｚの周波数幅に相当することになる。このように
して作製したフィルタをスラブ導波路２０４の焦点面近
傍に配置することで、ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路１０４は
光ＳＳＢ信号変換器として機能する。

【００３０】ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路１０４の一方の入
出力導波路２０１に入力した波長多重光源からの出力信
号は、ＡＷＧ１０４中のスラブ導波路２０４の焦点面近
傍において、その光周波数スペクトルが空間上に比例的
に分布する。一般的に、光源を強度変調器によって変調
した場合の光周波数スペクトルは、図４（ａ）に示すよ
うに光源の周波数であるベースバンド周波数３０１の低
周波数と高周波数側にそれぞれ下側波帯３０２と上側波
帯３０３を形成する。このような光スペクトルを図４
（ｂ）のようなフィルタによってフィルタリングを行う
と、一方の側波帯のみＡＲコーティングによって抑圧さ
れ、フィルタリング後の光スペクトルは図４（ｃ）のよ
うに光ＳＳＢ信号になる。

【００３１】また、他方の入出力導波路から入力した波
長多重光源からの出力信号は、入出力導波路のスラブ導
波路２０２との接続面における間隔が１００μｍである
ことから、スラブ導波路２０４の焦点面近傍においてそ
のスペクトル分布は空間的に１００μｍシフトする。そ
の結果、同一の空間フィルタ２０５によって他方の入出
力導波路から入力した周波数を全体的に２５ＧＨｚシフ
トさせた他方の波長多重信号も光ＳＳＢ信号になる。こ
れらの出力信号は周波数軸上では図５（ｄ）のように５
０ＧＨｚ間隔の光ＳＳＢ信号になる。

【００３２】これらの出力信号を光カプラ１０５によっ
て合波することで、図５（ｅ）のように２５ＧＨｚ間
隔、８波の光ＳＳＢ信号が生成される。本実施の形態で
は全搬送波ＳＳＢ方式になるように周波数フィルタリン
グを行ったが、搬送波成分も抑圧されるように空間フィ
ルタ２０５の配置を行うことにより、抑圧搬送波ＳＳＢ
方式にすることも可能である。その場合は、受信側で局
所発信器とミキサーによって信号を復元することが必要
になる。

【００３３】なお、実際に１．５５μｍの光通信波長帯
のレーザを用いて、１０Ｇｂｉｔ／ｓ、２５ＧＨｚ間隔
の８チャネルのＷＤＭ信号を生成し、ＤＳＢ信号のまま
の場合と、ＳＳＢ信号に変換した場合について１００ｋ
ｍのシングルモードファイバの伝送を行い、その符号誤
り率特性を比較したところ、最小受信感度は測定誤差範
囲内の０．１ｄＢの範囲内で一致していた。また、その
時の側波帯抑圧比は、約２０ｄＢであった。さらに、分
散耐力を測定したところ、最小受信感度が１ｄＢ劣化す
る分散幅はＤＳＢ方式の２倍と良好な値であった。本実
施の形態では、空間フィルタを微動機構によって動かす
構成としたが、微動機構を用いずに焦点面にフィルタを
接着したり、焦点面に直接パターニングを施し、金等の
金属を蒸着することで、パタンミラーを配置すれば、可
変性は失われるものの、長期安定性の高い光ＳＳＢ変換
器を安価に作製することができる。

【００３４】［第２の実施の形態］図６は、本発明の第
２の実施形態を示すブロック図である。これも第１の実
施の形態と同様に、５０ＧＨｚ間隔の波長多重光源を２
個備え、一方は他方に対して、全体的に周波数が２５Ｇ
Ｈｚずれるように構成されている。同図に示すように、
本実施の形態は、レーザダイオードアレイ１０１と、光
波長多重装置１と、ファイバ伝送路１１０と、受信器２
とで構成されている。

【００３５】光波長多重装置１は、波長多重回路１０２
と、光カプラ４０１および４０２と、光遅延回路４０３
と、サーキュレータ１０３と、ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路
１０４と、光カプラ１０５と、ＥＤＦＡ１０６と、光バ
ンドパスフィルタ１０７と、ＥＤＦＡ１０８と、光バン
ドパスフィルタ１０９とで構成されている。また、受信
器２は、分散補償ファイバ１１１と、ＥＤＦＡ１１２
と、光バンドパスフィルタ１１３と、波長多重信号分離
回路１１４と、フォトダイオード１１５とで構成されて
いる。

【００３６】光波長多重装置１の詳細は以下のとおりで
ある。光カプラ４０１は、波長多重装置１０２の出力光
を２つの光路に分岐する。光カプラ４０２は、２つに分
岐された光路を１つの光路に合波する。光遅延回路４０
３は、光カプラ４０１によって分岐された２つの光路長
差を等しくする。本実施の形態において、光遅延回路４
０３は、アレイ導波路格子１０４における光損失を補償
するために急峻な曲率半径を持つ光導波路で構成してい
るが、別個に光減衰器を直列につなぐことによって損失
補償を行ってもよいし、サーキュレータ１０３の直後に
光アンプを直列に接続することでも損失補償が可能であ
る。受信器２の構成は、図１に示したものと同等である
ため、説明を省略する。

【００３７】なお、本実施の形態で用いたＡＷＧ光ＳＳ
Ｂ変換回路１０４は、中心波長が１，５８４ｎｍであ
り、その本数は３７８本、回折次数（隣接導波路の光路
長差を波長で除した値）は「５３」である。スラブ導波
路２０４の焦点面における線分散は１．２５ＧＨｚ／μ
ｍであり、周波数分解能は約１２．７ＧＨｚである。ま
た、入出力導波路２０１のスラブ導波路２０２との接続
面における導波路間隔は２０μｍになっている

【００３８】ここで、本実施の形態の動作原理につい
て、図７，８を参照して説明する。

【００３９】図７（ａ）は、波長多重光信号を示す波形
図、図７（ｂ）は空間フィルタ２０５の詳細を示す断面
図、図７（ｃ）は片側波帯が１８０度反転された波長多
重光信号を示す波形図、図７（ｄ）は片側波帯の抑圧さ
れた波長多重光信号を示す波形図である。また、図８
（ｅ）は片側波帯の抑圧された波長多重光信号を示す波
形図、図８（ｅ）は片側波帯の抑圧された２種類の波長
多重光信号を多重化した状態を示す波形図である。

【００４０】図７（ｂ）に示す空間フィルタ２０５は、
以下のようにして作られる。まず、石英基板３０６は、
深さが１／４波長に相当する４本の段差が設けられてい
る。各溝の幅は２０μｍであり、４本の溝の周期は４０
μｍとなっている。溝の作製方法は以下のとおりであ
る。まず、石英基板上にレジストで４０μｍ周期のライ
ンアンドスペースをパターニングし、緩衝フッ酸溶液で
その段差が１，５８４ｎｍの１／４になるように正確に
エッチングする。そして、レジストを除去した後、全面
に金を蒸着する。

【００４１】本実施の形態では、スペクトルに位相シフ
トを与える溝の深さは一定としたが、波長多重される周
波数帯域幅が高帯域になる場合には、位相シフトが正確
に波長の１／２になるように、各溝毎に独立して石英基
板３０６をエッチングすることが望ましい。

【００４２】また、本実施の形態で用いたＡＷＧにおけ
る４０μｍの空間幅は、５０ＧＨｚの周波数幅に相当す
る。このようにして作製された空間フィルタ２０５をス
ラブ導波路２０４の焦点面近傍に配置することにより、
図６に示す光カプラ４０１、ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路１
０４、光カプラ４０２および光遅延回路４０３は、光Ｓ
ＳＢ信号変換器として機能する。

【００４３】波長多重された信号は、ＡＷＧ光ＳＳＢ変
換回路１０４中のスラブ導波路２０４の焦点面近傍にお
いて、その光周波数スペクトルが空間上に比例的に分布
している。一般的に光源を強度変調器によって変調した
場合の光周波数スペクトルは図７（ａ）に示すように光
源の周波数であるベースバンド周波数３０１の低周波数
と高周波数側にそれぞれ下側波帯３０２と上側波帯３０
３を形成する。

【００４４】このような光スペクトルを図７（ｂ）のよ
うなフィルタによってフィルタリングすると、一方の側
波帯のみ１／２波長だけ遅れ、位相が１８０度ずれるこ
とで、フィルタリング後の光スペクトルは図７（ｃ）の
ようになる。光カプラによって分岐された、ＡＷＧ光Ｓ
ＳＢ変換回路１０４を通過しない側の光スペクトルは図
７（ａ）のままである。したがって、光遅延回路４０３
によって、ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路１０４で生じた遅延
を補償した後、合波して干渉させることにより図７
（ｄ）に示す光ＳＳＢ信号が得られる。また、他方の入
出力導波路から入力した波長多重光源からの出力信号
は、入出力導波路のスラブ導波路２０２との接続面にお
ける間隔が２０μｍであることから、スラブ導波路２０
４の焦点面近傍において、そのスペクトル分布は空間的
に２０μｍシフトする。

【００４５】その結果、同一の空間フィルタ２０５によ
って他方の入出力導波路から入力した信号も光ＳＳＢ信
号になる。これらの出力信号は、周波数軸上で図８
（ｅ）のように５０ＧＨｚ間隔の光ＳＳＢ信号になる。
これらの出力信号を光カプラ１０５によって合波するこ
とで、図８（ｆ）に示すように２５ＧＨｚ間隔、８波の
光ＳＳＢ信号が生成される。本実施の形態では、全搬送
波ＳＳＢ方式になるように周波数フィルタリングを行っ
たが、搬送波成分も位相を反転させるように空間フィル
タ２０５の配置を行うことにより、抑圧搬送波ＳＳＢ方
式にすることも可能である。その場合は、受信側で局所
発信器とミキサーによって信号を復元することが必要に
なる。

【００４６】また、本実施の形態においては、光カプラ
４０１によって分けられた２つの光路における波長分散
の差は検出できなかったが、例えばアレイ導波路格子１
０４が過剰分散を持った場合等では、２つの光路におい
て波長分散の差が生じる。この場合には、いずれかの光
路中に分散補償器を挿入してもよいし、または光カプラ
の合波部において波長分散の差が消失するように、図７
（ｂ）に示した位相フィルタの位相遅延量を周波数ごと
に変化させることでも可能である。

【００４７】なお、実際に１．５８μｍの光通信波長帯
のレーザを用いて、１０Ｇｂｉｔ／ｓ、２５ＧＨｚ間隔
の８チャネルＷＤＭ信号を生成し、ＤＳＢ信号のままの
場合と、ＳＳＢ信号に変換した場合について１００ｋｍ
の分散シフトファイバの伝送を行い、その符号誤り率特
性を比較した。その結果、最小受信感度は測定誤差範囲
内の０．１ｄＢの範囲内で一致していた。また、その時
の側波帯抑圧比は約２５ｄＢであった。分散耐力を測定
したところ、第１の実施の形態と同様に最小受信感度が
１ｄＢ劣化する分散幅はＤＳＢ方式の１．９倍と良好な
値であった。

【００４８】［第３，４の実施の形態］図９（ａ）は本
発明の第３の実施の形態を示す断面図、図９（ｂ）は本
発明の第４の実施の形態を示す断面図である。同図
（ａ）に示すように、図４（ｂ）に示した石英基板３０
６の主表面に金ミラー３０４およびＡＲコーティング３
０５を形成し、石英基板３０６の裏面にＡＲコーティン
グ３０５を形成してもよい。本実施の形態に係る空間フ
ィルタは、第１の実施の形態に適用することができる。
また、同図（ｂ）に示すように、図７（ｂ）に示した石
英基板３０６の主表面にＡＲコーティング３０５のみを
形成し、石英基板３０６の裏面にＡＲコーティング３０
５を形成してもよい。この場合、基板上には４０μｍの
周期毎に、深さが１／２波長の段差が設けられている。
本実施の形態に係る空間フィルタは、第２の実施の形態
に適用することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、アレイ導
波路格子と空間フィルタとを組み合わせることで、急峻
な遮断特性を持つバンドパスフィルタもしくは一様な位
相シフトを有する光ヒルベルト変換器を構成可能とす
る。そして、ＷＤＭシステムにおいても光ＤＳＢ信号か
ら光ＳＳＢ信号への一括変換を可能とする光波長多重装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態（波長多重装置）
を示すブロック図である。

【図２】 ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路の一例示す平面図で
ある。

【図３】 ＡＷＧ光ＳＳＢ変換回路のその他の例を示す
平面図である。

【図４】 （ａ）光源を強度変調回路によって変調した
場合の光周波数スペクトルを示す波形図、（ｂ）空間フ
ィルタを示す断面図、（ｃ）フィルタリング後のスペク
トルを示す波形図である。

【図５】 （ｄ）５０ＧＨｚ間隔の光ＳＳＢ信号を示す
波形図、（ｅ）２５ＧＨｚ間隔の光ＳＳＢ信号を示す波
形図である。

【図６】 本発明の第２の実施の形態（波長多重装置）
を示すブロック図である。

【図７】 （ａ）光源を強度変調回路によって変調した
場合の光周波数スペクトルを示す波形図、（ｂ）空間フ
ィルタを示す断面図、（ｃ）フィルタリング後のスペク
トルを示す波形図、（ｄ）光ＳＳＢ信号を示す波形図で
ある。

【図８】 （ｅ）５０ＧＨｚ間隔の光ＳＳＢ信号を示す
波形図、（ｆ）２５ＧＨｚ間隔の光ＳＳＢ信号を示す波
形図である。

【図９】 （ａ）本発明の第３の実施の形態に係る空間
フィルタを示す断面図、（ｂ）本発明の第４の実施の形
態に係る空間フィルタを示す断面図である。

【符号の説明】

１…光波長多重装置、２…受信器、１０１…レーザダイ
オードアレイ、１０２…波長多重回路、１０３…サーキ
ュレータ、１０４…アレイ導波路格子（ＡＷＧ）光ＳＳ
Ｂ変換回路、１０５…光カプラ、１０６…エルビウム添
加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）、１０７…光バンドパ
スフィルタ、１０８…ＥＤＦＡ、１０９…光バンドパス
フィルタ、１１０…ファイバ伝送路、１１１…分散補償
ファイバ、１１２…ＥＤＦＡ、１１３…光バンドパスフ
ィルタ、１１４…波長多重信号分離回路、１１５…フォ
トダイオード、２０１…導波路、２０２…スラブ導波
路、２０３…アレイ導波路、２０４…スラブ導波路、２
０５…空間フィルタ、３０１…ベースバンド周波数、３
０２…下側波帯、３０３…上側波帯、３０４…金ミラ
ー、３０５…無反射（ＡＲ）コーティング、３０６…石
英基板、４０１…光カプラ、４０２…光カプラ、４０３
…光遅延回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H047 KA02 KA03 KA12 LA01 RA00 TA00 2H079 AA02 BA01 CA04 5K002 BA05 CA14 DA02 FA01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに搬送波周波数の異なる複数の両側
   波帯光信号を、片側波帯光信号に変換してから、多重化
   して出力する光波長多重装置において、 それぞれ異なる搬送波周波数の両側波帯光信号を出力す
   る複数の光源と、前記複数の両側波帯光信号を多重化し
   て得られた第１の波長多重光信号を出力する波長多重手
   段と、からなるユニットを複数備え、さらに、 前記各ユニットから前記第１の波長多重光信号が供給さ
   れ、前記第１の波長多重光信号をフーリエ変換して第１
   の周波数分布光信号を生成するとともに、この第１の周
   波数分布光信号の片側波帯を抑圧して第２の周波数分布
   光信号を生成し、この第２の周波数分布光信号を逆フー
   リエ変換して得られた第２の波長多重光信号を出力する
   光信号変換手段と、 前記各ユニットから供給される前記第２の波長多重光信
   号を合波してから出力する合波手段とを備えたことを特
   徴とする光波長多重装置。
2. 【請求項２】 互いに搬送波周波数の異なる複数の両側
   波帯光信号を、片側波帯光信号に変換してから、多重化
   して出力する光波長多重装置において、 それぞれ異なる搬送波周波数の両側波帯光信号を出力す
   る複数の光源と、前記複数の両側波帯光信号を多重化し
   て得られた第１の波長多重光信号を出力する波長多重手
   段と、前記第１の波長多重光信号を２分岐して出力する
   分岐手段と、前記２分岐されたうちの一方の光信号の光
   路長差を調整する遅延手段と、前記２分岐されたうちの
   他方の光信号であってその片側波帯の位相が１８０度反
   転された光信号（以下、第２の波長多重光信号という）
   と前記遅延手段から出力された光信号とを合波して得ら
   れた第３の波長多重光信号を出力する合波手段と、から
   なるユニットを複数備え、さらに、 前記各ユニットから前記第１の波長多重光信号が供給さ
   れ、前記第１の波長多重光信号をフーリエ変換して第１
   の周波数分布光信号を生成するとともに、この第１の周
   波数分布光信号の片側波帯の位相を１８０度反転させる
   ことにより第２の周波数分布光信号を生成し、この第２
   の周波数分布光信号を逆フーリエ変換して得られた前記
   第２の波長多重光信号を出力する光信号変換手段と、 前記各ユニットから供給される前記第３の波長多重光信
   号を合波してから出力する合波手段とを備えたことを特
   徴とする光波長多重装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記光信号変換手段は、供給された光信号のフーリエ変
   換および逆フーリエ変換を行うアレイ導波路格子と、前
   記フーリエ変換された光信号の片側波帯を抑圧する空間
   フィルタとで構成されていることを特徴とする光波長多
   重装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、 前記光信号変換手段は、供給された光信号のフーリエ変
   換および逆フーリエ変換を行うアレイ導波路格子と、前
   記フーリエ変換された光信号の片側波帯の位相を１８０
   度反転させる空間フィルタとで構成されていることを特
   徴とする光波長多重装置。
5. 【請求項５】 請求項３において、 前記空間フィルタは、石英基板と、この石英基板の主表
   面に所定周期毎に交互に形成された金ミラーおよび無反
   射コーティングとで構成されていることを特徴とする光
   波長多重装置。
6. 【請求項６】 請求項４において、 前記空間フィルタは、石英基板と、この石英基板の主表
   面に所定周期毎に１／４波長の段差を有した状態で形成
   された金ミラーとで構成されていることを特徴とする光
   波長多重装置。
7. 【請求項７】 請求項３において、 前記空間フィルタは、石英基板と、この石英基板の主表
   面に所定周期毎に交互に形成された金ミラーおよび無反
   射コーティングと、前記石英基板の裏面に形成された無
   反射コーティングとで構成されていることを特徴とする
   光波長多重装置。
8. 【請求項８】 請求項４において、 前記空間フィルタは、石英基板と、この石英基板の主表
   面に所定周期毎に１／２波長の段差を有した状態で形成
   された無反射コーティングと、前記石英基板の裏面に形
   成された無反射コーティングとで構成されていることを
   特徴とする光波長多重装置。
9. 【請求項９】 請求項１において、 前記光信号変換手段は、前記片側波帯の抑圧に加えて、
   さらに前記第１の周波数分布光信号の搬送波成分を抑圧
   する手段であることを特徴とする光波長多重装置。
10. 【請求項１０】 請求項２において、 前記光信号変換手段は、前記片側波帯の位相を１８０度
    反転させることに加えて、さらに前記第１の周波数分布
    光信号の搬送波成分の位相を１８０度反転させる手段で
    あることを特徴とする光波長多重装置。