JPH07270640A - 光分岐挿入回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分岐挿入を行う波長の切り替えが容易であっ
て、複数の波長多重光の間での信号光の分岐挿入や入れ
換えが可能で、しかも高密度の波長多重光にも利用可能
な光分岐挿入回路を提供する。 【構成】 複数対の入出力導波路１３ａ〜１３ｆ，１７
ａ〜１７ｆを有し、外部接続用の１対の入出力導波路１
３ａ，１７ａを除く他の対の入出力ポート１３ｂ〜１３
ｆ，１７ｂ〜１７ｆをループバック光路１８ｂ〜１８ｆ
によってループ接続してなる波長分割多重光合分波器１
１と、該光合分波器１１と同一構成の光合分波器４１
と、各光合分波器１１，４１の対応する２本ずつのルー
プバック光路に介挿され、これら光路間で経路を切り替
える２×２光スイッチ５１ｂ〜５１ｆとを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光波長分割多重伝送
方式において、波長多重された複数の光信号から１ない
し複数の光信号を分岐して抜き取り、該抜き取った光信
号の波長と等しい波長の光信号を新たに挿入して合波す
る光分岐挿入回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光波長分割多重伝送方式にお
いて波長多重された光信号の分岐挿入を行う光分岐挿入
回路が知られている。この光分岐挿入回路は、分波器と
合波器を用いて構成された回路と音響光学フィルタを用
いて構成された回路とに大別される。以下、それぞれの
従来例について概略を説明する。

【０００３】まず、分波器と合波器を用いて構成された
従来の光分岐挿入回路について説明する。図１６は、こ
の種の光分岐挿入回路３の原理を説明するブロック図で
ある。同図において、１および２は光ファイバ伝送路で
あり、波長がそれぞれλ１，λ２，…，λｎのｎ波の信
号光が波長多重されて伝送されているものとする。そし
て、この光分岐挿入回路３では、入射する多重光信号を
分波器４により波長の異なるｎ個の信号光に分離し、必
要な信号光λｉ，λｊの信号光を外部に取り出す。残っ
た信号光は、光ファイバ６ａ，６ｂ，…，６ｎ中を伝搬
し、合波器５によりこれらの信号光と外部から挿入する
波長λｉ，λｊの信号光とを合波し、波長λ１，λ２，
…，λｎの多重光信号として出力する。

【０００４】ところで、Ｙ．タチカワ(Y.Tachikawa)等
は、上述した原理による分波動作と合波動作とを単一の
光合分波器によって実現する光分岐挿入回路を報告して
いる。図１７はその光分岐挿入回路の構成を示すブロッ
ク図である。なお、この回路の詳細については、Ｙ．タ
チカワ等による文献（Y.Tachikawa他,ElectronicsLette
rs, vol.29, no.24, 25th November 1993, pp.2133-213
4）に記載されている。図１７において、光分岐挿入回
路は、光ファイバ伝送路１，２間にアレイ導波路回折格
子型光合分波器１１が設けられ、各出力導波路１７と入
力導波路１３との間それぞれには、出力導波路１７から
出力される信号光をこの出力導波路１７に対応した入力
導波路１３に入力する光ファイバ（ループバック光路）
１８が設けられて構成されたものである。

【０００５】一般に、アレイ導波路回折格子型光合分波
器１１の入力導波路と出力導波路の数は任意であるが、
ここでは簡単のためそれぞれ６つとし、光ファイバ伝送
路１は６つの入力導波路１３ａ，１３ｂ，…，１３ｆの
うちの１つである入力導波路１３ａに接続され、同様に
光ファイバ伝送路２は６つの出力導波路１７ａ，１７
ｂ，…，１７ｆのうちの１つである出力導波路１７ａに
接続されるものとする。

【０００６】このような構成において、波長λ２，λ
３，…，λ６の５波（波長λ１の光信号については後述
する）の波長多重光信号は、光ファイバ伝送路１中を伝
搬した後にアレイ導波路回折格子型光合分波器１１の入
力導波路１３ａに入力される。スラブ導波路１４では、
この波長多重光信号は回折により広がり、アレイ導波路
回折格子１６を構成する複数の導波路に入力される。

【０００７】そして、これら信号光は、アレイ導波路回
折格子１６を伝搬した後にスラブ導波路１５により集光
されるが、アレイ導波路回折格子１６を伝搬する間に生
じた位相差により収束光の収束位置が波長により異なる
こととなる。適当な設計を行うことにより、例えば、波
長λ１は出力導波路１７ａから、波長λ２は出力導波路
１７ｂから、…、波長λ６は出力導波路１７ｆから、と
いうように波長λｉは対応した出力導波路ｊ（ｊ＝ａ，
ｂ，…，ｆ）から取り出される。すなわち、図１８に示
す波長合分波特性に従って分波される。

【０００８】図１７に示す従来回路においては、分岐す
べき波長、例えば波長λ３とλ４の信号光はそのまま外
部に取り出す。一方、残った各信号光はそれぞれが対応
する光ファイバ１８ｂ，１８ｅ，１８ｆ中を伝搬し、外
部から挿入する波長λ３，λ４の信号光とともに再びア
レイ導波路回折格子型光合分波器１１に戻される。

【０００９】入力導波路１３に戻された信号光は、１度
目と同様の作用により出力導波路に合波される。ここで
重要なのは、ｊ番目の光ファイバ１８ｊはｊ番目の入力
導波路１３ｊに接続されていることである。図１８に示
したように、入力導波路１３ｊから入力された波長λｊ
の信号光は、出力導波路１７ａから出力される。すなわ
ち、λ２，…，λ５，λ６のすべての波長の信号光が出
力導波路１７ａから光ファイバ伝送路２へ送り出され
る。

【００１０】ただし、波長多重信号光に波長λ１の信号
光が含まれる場合、この信号光だけは光ファイバ１８を
通過せず、入力導波路１３ａ、アレイ導波路回折格子１
６、出力導波路１７ａそれぞれを経由して光ファイバ伝
送路２中に出力される。このため、波長λ１の信号光に
限っては、本回路で分岐挿入することは出来ない。

【００１１】次に、導波路型音響光学フィルタを用いた
従来の光分岐挿入回路の構成例について、図１９を参照
して説明する。なお、この従来例の詳細については、
Ｄ．Ａ．スミス等による文献（D.A.Smith他, IEEE Jour
nal on Selected Areas inCommunications, vol.8, no.
6, August 1990, pp.1151-1159）に記載されている。図
１９において、光分岐挿入回路３１は、偏波スプリッタ
３２，３５と、ＬｉＮｂＯ₃導波路３４と、トランスデ
ューサ３３と、発振器３７とから構成されている。

【００１２】この回路では、光ファイバ伝送路１中の波
長λ１，λ２，…，λｎの多重光信号を偏波スプリッタ
３２によってＴＥ波とＴＭ波に分離し、それぞれ波長多
重されたまま導波路３４ａ，３４ｂに入射する。ここで
トランスデューサ３３は、導波路３４ａ，３４ｂ上に周
波数ｆｉの音響弾性波３６を励起する。導波路３４ａ，
３４ｂ中では、伝搬する信号光のうちで音響弾性波３６
の振動周波数ｆｉに対応する波長λｉの信号光にのみ光
弾性効果が有効に作用してモード変換が生じる。すなわ
ち、ＴＥ波はＴＭ波に、ＴＭ波はＴＥ波にそれぞれ変換
される。したがって、偏波スプリッタ３５によって合波
された結果、導波路３４ａ，３４ｂ内でモード変換され
た波長λｉの信号光のみが光ファイバ伝送路６に出力さ
れ、残りの波長の信号光は光ファイバ伝送路２に出力さ
れる。

【００１３】なお、図１９の光分岐挿入回路３１は、対
称性を有するので光ファイバ伝送路１，５と光ファイバ
伝送路２，６をそれぞれ入れ換えても同様に動作する。
したがって、光ファイバ伝送路５に波長λｉの信号光を
加えれば、この信号光は、光ファイバ伝送路１から加え
られた他の波長の信号光に多重されて光ファイバ伝送路
２中に出力される。

【００１４】ここで、トランスデューサ３３に加える周
波数を変化させれば、光ファイバ伝送路６に出力する信
号光の光を切り替ることが出来る。また、トランスデュ
ーサ３３に複数の周波数を加えれば、複数の波長の光を
同時に光ファイバ伝送路６中に分岐出力することが可能
である。

【００１５】つまり、図１９に示した従来回路は、図２
０に示すような様々な機能を実現する。図２０において
は、光ファイバ伝送路１中を伝播する波長λ１，λ２，
…，λｎの光信号をそれぞれ符号ｓ１１，ｓ１２，…，
ｓ１ｎで示し、一方、光ファイバ伝送路５中を伝播する
波長λ１，λ２，…，λｎの光信号をそれぞれ符号ｓ２
１，ｓ２２，…，ｓ２ｎで示している。いずれも、選択
信号９の入力に応じて分岐挿入される波長が選択され
る。

【００１６】図２０において、（ａ），（ｂ），（ｃ）
は、それぞれ、任意の１波長の光信号を分岐挿入する機
能、任意の複数波長の光信号を同時に分岐挿入する機
能、任意の１ないし複数波長の光信号を入れ換える機能
を示している。図２０に示した各機能は、波長多重伝送
方式を利用したネットワークを構成して柔軟に運用して
いくためには必要不可欠である。その理由は、トラフィ
ックの変動に応じて、分岐挿入する波長の値や数をダイ
ナミックに切り替る必要があるためである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１７を用
いて説明した従来の光分岐挿入回路（ループバック光路
付アレイ導波路回折格子型光合分波器）では、分岐挿入
を行う信号光の波長に応じて、分岐光信号を出力する出
力導波路および挿入光信号を入力する入力導波路が異な
る。したがって、分岐挿入を行う波長を変更する際には
その都度分岐出力と挿入出力の接続を変更する必要があ
り、著しく手間がかかるという問題点があった。また、
実際のネットワークを構成する場合に必要不可欠である
図２０（ｂ），（ｃ）に示した複数の多重信号光間での
分岐挿入や入れ換えが実現出来ないという致命的な欠陥
があった。

【００１８】また、図１９を用いて説明した他の従来の
光分岐挿入回路（導波路型音響光学フィルタを用いた光
分岐挿入回路）では、周波数ｆｉの弾性波と相互作用す
る光の波長範囲が１ｎｍ程度以上と広いため、波長の多
重間隔はせいぜい１ｎｍ程度までしか狭められず、多重
度を上げることが著しく困難であるという欠点があっ
た。

【００１９】また、周波数ｆｉの弾性波を加えたときの
波長分岐特性には図２１に示すようなサイドローブと呼
ばれるスプリアス波長域が存在するため、本来分岐しな
いはずの波長の光信号も一部漏れこんでしまう（クロス
トークを生じる）という問題点もあった。この現象は、
弾性波が作用した光の周波数がｆｉだけずれてしまう
（音響シフト）という別の現象との相乗効果により、出
力光を復調した場合に周波数ｆｉのうなり雑音（コヒー
レントクロストーク）を生じるという問題点をも有して
いた。

【００２０】この発明は、上記事情を鑑みてなされたも
のであって、分岐挿入を行う波長の切り替えが容易であ
って、複数の波長多重光の間での信号光の分岐挿入や入
れ換えが可能で、しかも高密度の波長多重光にも利用可
能な光分岐挿入回路を提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の光分岐挿入回路は、波長多重された
光信号が各々伝播するｎ（ｎは２以上の自然数）本の光
路間において所定波長の光信号を分岐挿入する光分岐挿
入回路であって、各々、複数対の入出力ポートを有し、
外部接続用の１対の入出力ポートを除く他の対の入出力
ポートをループバック光路によってループ接続してなる
ｎ個の波長分割多重光合分波器と、前記各光合分波器の
対応するｎ本のループバック光路に介挿され、これら光
路間で経路を切り替えるｎ×ｎマトリクススイッチとを
具備することを特徴としている。

【００２２】また、請求項２記載の光分岐挿入回路は、
波長多重された光信号が各々伝播するｎ（ｎは２以上の
自然数）本の光路間において所定波長の光信号を分岐挿
入する光分岐挿入回路であって、複数対の入出力ポート
を有し、外部接続用のｎ対の入出力ポートを除く他の対
の入出力ポートをループバック光路によってループ接続
してなる１つの波長分割多重光合分波器と、前記光合分
波器のループバック光路に介挿され、ｎ本のループバッ
ク光路間で経路を切り替えるｎ×ｎマトリクススイッチ
とを具備することを特徴としている。

【００２３】また、請求項３記載の光分岐挿入回路は、
波長多重された光信号が各々伝播するｎ（ｎは２以上の
自然数）本の光路間において所定波長の光信号を分岐挿
入する光分岐挿入回路であって、複数対の入出力ポート
を有し、外部接続用のｎ対の入出力ポートを除く他の対
の入出力ポートをループバック光路によってループ接続
してなる１つの波長分割多重光合分波器と、前記光合分
波器の各ループバック光路に介挿され、各々の光路を波
長毎に所定区間分岐させる分波器および合波器と、前記
分波器と合波器の間の分岐光路に介挿され、ｎ本のルー
プバック光路間で経路を切り替えるｎ×ｎマトリクスス
イッチと、を具備することを特徴としている。

【００２４】また、請求項４記載の光分岐挿入回路は、
請求項１乃至３のいずれかに記載の光分岐挿入回路にお
いて、前記ｎ×ｎマトリクススイッチに代えて、分岐挿
入の対象となる２本のループバック光路毎に２×２スイ
ッチを設けたことを特徴としている。

【００２５】また、請求項５記載の光分岐挿入回路は、
波長多重された光信号が各々逆方向に伝播する２本の光
路間において所定波長の光信号を分岐挿入する光分岐挿
入回路であって、２つの側面にそれぞれ複数の入出力ポ
ートを有し、外部接続用の２対の入出力ポートを除き、
各々同一側面内で対をなす入出力ポートをそれぞれルー
プバック光路によってループ接続してなる１つの波長分
割多重光合分波器と、前記光合分波器の異なる側面間で
対をなすループバック光路に介挿され、これら２本の光
路間で経路を切り替える２×２スイッチとを具備するこ
とを特徴としている。

【００２６】また、請求項６記載の光分岐挿入回路は、
波長多重された光信号が各々伝播する２本の光路間にお
いて所定波長の光信号を分岐挿入する光分岐挿入回路で
あって、複数対の入出力ポートを有し、外部接続用の１
対の入出力ポートを除く他の対の入出力ポートをループ
バック光路によってループ接続してなる１つの波長分割
多重光合分波器と、前記２本の外部光路と前記光合分波
器の外部接続用の入出力ポートとを各々接続する第１お
よび第２の３端子光サーキュレータと、前記光合分波器
の各ループバック光路に介挿され、各々の光路を伝播す
る光信号の透過と反射とを切り替える透過反射切替スイ
ッチとを具備することを特徴としている。

【００２７】

【作用】請求項１記載の光分岐挿入回路によれば、各光
路を伝播する波長多重された光信号はそれぞれ対応する
光合分波器に入力され、各々の光合分波器において波長
毎に分波された後、対応するループバック光路を伝播す
る。そして、分岐挿入の対象となる所定波長の光信号
が、ｎ×ｎマトリクススイッチの切り替え動作により各
光合分波器の対応するループバック光路間で入れ換えら
れる。そして、分岐挿入を終了した各ループバック光路
光信号は、再び各々の光合分波器に入力され、再合波さ
れた後、各々の外部出力ポートから出力される。このよ
うに、各光合分波器は、各波長毎のループバック光路間
において互いに分岐挿入し合う。この結果、複数の波長
多重光間での複数の信号光の分岐挿入や入れ換えが、各
波長毎に独立してスイッチ切替のみで実現可能となる。

【００２８】また、請求項２記載の光分岐挿入回路によ
れば、単一の光合分波器がｎ個の光合分波器と見做さ
れ、対応するｎ本のループバック光路間でｎ×ｎマトリ
クススイッチの切り替え動作により所定波長の光信号の
分岐挿入が行われる。この結果、単一の光合分波器のみ
で、請求項１記載の光分岐挿入回路と同様の作用が得ら
れるとともに、複数の光合分波器間での波長特性を調整
する必要がなくなり、製造歩留まりの向上や高安定化を
図ることができる。

【００２９】また、請求項３記載の光分岐挿入回路によ
れば、ループバック光路中においてさらに多重光を各波
長毎に分離するため、光合分波器自体の波長多重度を上
げることなく、請求項２記載の光分岐挿入回路と同様の
作用が得られる。

【００３０】また、請求項４記載の光分岐挿入回路によ
れば、上記請求項１乃至３記載の光分岐挿入回路の作用
において、特に２×２スイッチの切り替え動作により２
本のループバック光路間で分岐挿入が行われる。

【００３１】また、請求項５記載の光分岐挿入回路によ
れば、上記請求項２記載の光分岐挿入回路と同様、単一
の光合分波器が等価的に複数（この場合、２つ）の光合
分波器として利用されるが、光信号は光合分波器内を双
方向に通過する。すなわち、単一の光合分波器は、波長
間隔が２倍で波長合分波特性が等しく、かつ互いの光信
号が各々の光合分波器内を逆方向に伝播する２つの光合
分波器として機能する。この結果、請求項１あるいは２
記載の光分岐挿入回路と同様、複数の波長多重光間での
複数の信号光の分岐挿入や入れ換えが、各波長毎に独立
してスイッチ切替のみで実現可能となる。また、これに
加え、単一の光合分波器を２つの光合分波器として機能
させる際に、光合分波器内をそれぞれの光信号が逆方向
に伝播することから、入力側の光路内に、波長の異なる
光信号が混入した場合でも、これらの光信号は、出力側
の光路へそのまま混入してしまうことなく、光合分波器
内を通過してから再び入力側の光路へ逆方向に伝播する
光として出力される。これにより、入力側の光路に、例
えば光アイソレータを挿入すれば簡単に除去可能とな
る。これは、自然放出光雑音を発生させる光ファイバ増
幅器を入力側の光路に使用する場合に、きわめて大きな
利点となる。

【００３２】また、請求項６記載の光分岐挿入回路によ
れば、光合分波器の外部入出力部分に３端子光サーキュ
レータを接続したので、光合分波器の１つの入力部を逆
方向の出力部として利用することができる。従って、単
一の光合分波器を光信号の伝播方向で多重された２つの
光合分波器として機能させることができる。このとき、
１本のループバック光路内を逆方向に伝播する両光によ
って実質的にループバック光路対が構成されるため、ル
ープバック光路に介挿された透過反射切替スイッチによ
って透過と反射とのいずれかを選択することによりそれ
ぞれのループバック光路を入れ換えることができる。こ
の結果、単一の光合分波器で、複数の波長多重光間での
複数の信号光の分岐挿入や入れ換えが、各波長毎に独立
してスイッチ切替のみで実現可能となる。

【００３３】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。 Ａ：第１実施例 図１は、この発明の第１実施例による光分岐挿入回路の
構成を示すブロック図である。同図において、この光分
岐挿入回路は、光ファイバ伝送路１，２間にアレイ導波
路回折格子型光合分波器１１が設けられ、各出力導波路
１７と入力導波路１３の間各々には、前記出力導波路１
７から出力される信号光をこの出力導波路１７に対応し
た前記入力導波路１３に入力する光ファイバ（ループバ
ック光路）１８が設けられ、図１７を用いて説明した従
来の光分岐挿入回路が構成されている。

【００３４】同様に、分岐挿入用の光ファイバ伝送路
５，６間にアレイ導波路回折格子型光合分波器４１が設
けられ、各出力導波路４７と入力導波路４３の間各々に
は、前記出力導波路４７から出力される信号光をこの出
力導波路４７に対応した前記入力導波路４３に入力する
光ファイバ（ループバック光路）４８が設けられ、従来
の光分岐挿入回路が構成されている。

【００３５】ここでは、光ファイバ伝送路１は、６つの
入力導波路１３ａ〜１３ｆのうちのひとつである入力導
波路１３ａに接続され、同様に光ファイバ伝送路２は出
力導波路１７ａに接続されている。また、光ファイバ伝
送路５は、入力導波路４３ａに接続され、光ファイバ伝
送路６は出力導波路４７ａに接続されている。さらに、
２つのアレイ導波路回折格子型光合分波器１１，４１
は、ほぼ等しい波長合分波特性を示すものとする。

【００３６】そして、光ファイバ（ループバック光路）
１８と光ファイバ（ループバック光路）４８で対応する
光ファイバの対、すなわち１８ｂと４８ｂ、１８ｃと４
８ｃ，…，１８ｆと４８ｆの光ファイバ対（ループバッ
ク光路対）には、２×２光スイッチ５１ｂ，５１ｃ，
…，５１ｆが接続されている。

【００３７】ここで、２×２光スイッチ５１は、例えば
図２に示すように構成すればよい。図２に示される光ス
イッチは、石英導波路基板５１２上に、石英導波路によ
って３ｄＢカプラ５１４，５１５を形成して２光束干渉
系（マッハ・ツェンダ干渉系）を構成している。ここ
で、ヒータ５１３に電流を流して導波路の特定部分の温
度を変化させ、温度変化に伴う屈折率変化によって２×
２の光スイッチ動作を実現する。すなわち、ある電流値
Ｉ１では、光ファイバ５１６，５１７を伝播する光信号
はそれぞれ光ファイバ５１８，５１９に出力され（バー
状態）、別のある電流値Ｉ２では、それぞれ光ファイバ
５１９，５１８に出力される（クロス状態）。

【００３８】次に、図１に示した光分岐挿入回路の動作
について説明する。光ファイバ伝送路１中を伝播してき
た波長λ２，λ３，…，λ６の信号光ｓ１２，ｓ１３，
…，ｓ１６は、アレイ導波路回折格子型光合分波器１１
を経由すると、図１８に示した波長合分波特性にしたが
って分波されてそれぞれ光ファイバ１８ｂ，１８ｃ，
…，１８ｆ中を伝播する。同様に、光ファイバ伝送路５
中を伝播してきた波長λ２，λ３，…，λ６の信号光ｓ
２２，ｓ２３，…，ｓ２６は、アレイ導波路回折格子型
光合分波器４１を経由し、分波されてそれぞれ光ファイ
バ４８ｂ，４８ｃ，…，４８ｆ中を伝播する。したがっ
て、光スイッチ５１ｂ，５１ｃ，…，５１ｆには、それ
ぞれ波長がλ２，λ３，…，λ６の光信号が入力され
る。

【００３９】ここで、光スイッチ５１ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，
…，ｆ）がバー状態の場合、アレイ導波路回折格子型光
合分波器１１の出力導波路１７ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，…，
ｆ）から出力される光信号ｓ１ｉ（ｉ＝２，３，…，
６）は同じアレイ導波路回折格子型光合分波器１１の入
力導波路１３ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，…，ｆ）に入力され、同
様にアレイ導波路回折格子型光合分波器４１からの出力
ｓ２ｉ（ｉ＝２，３，…，６）は同じアレイ導波路回折
格子型光合分波器４１の入力導波路４３ｉ（ｉ＝ｂ，
ｃ，…，ｆ）に入力される。したがって、図１７を用い
て説明した従来回路と同様に、光信号ｓ１ｉは光ファイ
バ伝送路２中に、光信号ｓ２ｉは光ファイバ伝送路６中
にそれぞれ出力される。

【００４０】ところが、光スイッチ５１ｊ（ｉ＝ｂ，
ｃ，…，ｆ）がクロス状態の場合は、アレイ導波路回折
格子型光合分波器１１の出力ｓ１ｊ（ｊ＝２，３，…，
６）は他方のアレイ導波路回折格子型光合分波器４１の
入力導波路４３ｊ（ｊ＝ｂ，ｃ，…，ｆ）に入力され、
アレイ導波路回折格子型光合分波器４１の出力ｓ２ｊ
（ｊ＝２，３，…，６）はアレイ導波路回折格子型光合
分波器１１の入力導波路１３ｊ（ｊ＝ｂ，ｃ，…，ｆ）
に入力される。したがって、光信号ｓ１ｊは光ファイバ
伝送路６中に、光信号ｓ２ｊは光ファイバ伝送路２中に
それぞれ出力される。すなわち、波長λｊ（ｊ＝２，
３，…，６）の信号光に対して分岐挿入が行われる。

【００４１】例えば、図１に示すように２×２光スイッ
チ５１ｂ，５１ｅ，５１ｆはバー状態、２×２光スイッ
チ５１ｃ，５１ｄはクロス状態にあるときは、波長λ
３，λ４の光信号について分岐挿入が行われる。すなわ
ち、光ファイバ伝送路１中に波長多重された信号光のう
ち、波長λ３，λ４の信号光ａ１３，ｓ１４が分岐され
て光ファイバ伝送路６中に出力され、残りのｓ１２，ｓ
１５，ｓ１６はそのまま光ファイバ伝送路２中に出力さ
れる。一方、このとき光ファイバ伝送路５中に波長λ
３，λ４の信号光ｓ２３，ｓ２４が伝播していれば、光
ファイバ伝送路２中に挿入される。さらに、このとき光
ファイバ伝送路５中に他の波長の光信号ｓ２２，ｓ２
５，ｓ２６があれば、これらは挿入されずに光ファイバ
伝送路６中に出力される。すなわち、図２０（ｃ）に示
した機能が実現出来る。なお、光ファイバ伝送路１，５
中の波長λ１の光信号ｓ１１，ｓ１２は、光ファイバ１
８，４８および光スイッチ５１を通過せず、そのまま光
ファイバ伝送路２，６へ出力される。

【００４２】このように、本実施例による光分岐挿入回
路では、複数のループバック光路付アレイ導波路回折格
子型光合分波器のループバック光路間に、対応する光路
対を入れ換える光スイッチを設けるという巧みな構成に
より、それぞれの合分波器が相手方を分岐出力の再合波
および挿入入力の事前分波に利用し合うことができて、
単一の挿入入力（光ファイバ伝送路５）から挿入される
光信号の波長および単一の分岐出力（光ファイバ伝送路
６）に分岐される光信号の波長を、対応する２×２光ス
イッチ５１のクロス・バー状態を切り替えるという簡単
な操作だけで、任意にしかも複数同時に選択することが
できる。

【００４３】また、本実施例による光分岐挿入回路はア
レイ導波路回折格子型光合分波器に基づいており、図１
９を用いて説明した音響光学フィルタを用いた従来回路
とは異なり、選択された波長の透過幅は例えば０．０５
ｎｍ程度まで狭くすることも可能である。分岐挿入され
る光信号への周波数シフトも伴わないため、コヒーレン
トクロストークの問題も皆無である。したがって、音響
光学フィルタを用いた従来回路に比べて波長多重度を大
幅に改善することが可能である。さらに、例えば、図２
のような構成の光スイッチを用いれば、音響光学フィル
タに比べて小電力で分岐挿入切替を駆動できるという利
点もある。なお、本実施例および以下に続く他の実施例
においてはアレイ導波路回折格子型光合分波器を利用し
ているが、なんらこれに限定されるものではなく、図１
８に示したような波長合分波特性を示す波長分割多重光
合分波器であれば何でもよい。例えば、回折格子を用い
た分光計のような構成で、入出力をファイバアレイなど
で多重化して波長分割多重光合分波器を構成してもよ
い。

【００４４】また、本実施例および以下にのべる実施例
においてはすべてのループバック光路対に光スイッチを
設けているが、分岐挿入する必要のない波長がある場合
には対応する光スイッチを省略してもよい。さらに、分
岐のみ、もしくは挿入のみが必要な波長がある場合に
は、２×２光スイッチのかわりに１×２もしくは２×１
の光スイッチを用いてもよい。また、出力する必要のな
い波長がある場合には対応するループバック光路自体を
構成しなくてももちろんよい。

【００４５】また、本実施例では簡単のためアレイ導波
路回折格子型光合分波器１１の波長多重数（入出力導波
路数）を６としたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば既に報告されている波長多重数１６のア
レイ導波路回折格子型光合分波器を用いてループバック
光路数を増やせば、多重数を増やすことができる。

【００４６】また、本実施例においては光スイッチとし
て図２に示される構成のものを用いたが、なんらこれに
限定されるものではなく、例えばＬｉＮｂＯ₃基板上に
構成された光スイッチのように電気光学効果を利用した
スイッチを用いてもよく、この場合は高速（例えば１ナ
ノセカンド以下）に分岐挿入光信号を切り替えることが
可能となる。

【００４７】また、本実施例では複数の入力導波路およ
び出力導波路のうち、一番端の導波路（１３ａ，１７
ａ）を光ファイバ伝送路に接続したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、どの入出力導波路を光ファイ
バ伝送路に接続しても、ループバック光路を適宜選択す
ることにより、同等な光分岐挿入回路を構成できる。

【００４８】また、本実施例では２台のアレイ導波路回
折格子型光合分波器を用いたが、本発明はなんらこれに
限定されるものではなく、３台以上の合分波器を用い
て、特定の波長群λｊの光信号は第一と第二の合分波器
間で分岐挿入動作を行い、別の波長群λｋの光信号は第
一と第三の合分波器間で分岐挿入動作を行うように構成
することも可能である。この場合、波長群λｊが伝播す
るループバック光路は第一および第二の光合分波器間で
ループバック光路対を設けて光スイッチを備え、一方波
長群λｋが伝播するループバック光路は第一および第三
の合分波器間でループバック光路対を設けて光スイッチ
を備えればよい。

【００４９】例えば、こうした構成の一例を図３に示
す。図３においては、第一、第二の光合分波器１１，４
１に加えて、第三の光合分波器９１を備えている。そし
て、波長λ３，λ６（第一の波長群）の光信号は２×２
光スイッチ５１ｃ，５１ｆが切り替えられることで、第
一および第二の光合分波器１１，４１間で分岐挿入動作
を行われる。また、波長λ４（第二の波長群）の光信号
は、２×２光スイッチ５１ｄが切り替えられることで、
第一および第三の光合分波器１１，９１間で分岐挿入動
作が行われる。さらに、波長λ２，λ５（第三の波長
群）の光信号は、２×２光スイッチ５１ｂ，５１ｅが切
り替えられることで、第二および第三の光合分波器４
１，９１間で分岐挿入動作が行われる。

【００５０】また、図３を用いて説明した３台以上の光
合分波器を用いた回路においては、２つのループバック
光路間で経路の入れ換えを行う２×２光スイッチ５１を
用いているが、本発明はなんらこれに限定されるもので
はなく、３つ以上のループバック光路間で経路の入れ換
えを行う光スイッチを用いて構成してもよい。こうした
構成の一例を、図４に示す。

【００５１】図４に示す回路においては、図３における
２×２光スイッチ５１ｂ〜５１ｆのかわりに、３本の光
路間で経路の入れ換えを行う３×３光スイッチ９９ｂ〜
９９ｆを備えている。この３×３光スイッチ９９ｂ〜９
９ｆによって、それぞれ波長λ２〜λ６の光信号のルー
プバック経路を適宜切り替ることにより、図４に示した
回路においては、３つの光ファイバ伝送路１，５，７か
らそれぞれ入力される波長λ２〜λ６の光信号を、波長
毎に３つの光ファイバ伝送路２，６，８へ適宜ふりわけ
る３入力３出力の信号入れ換え動作が実現される。

【００５２】また、一般にアレイ導波路回折格子型光合
分波器の合分波特性は周期性を有するため、例えば図１
８に示した特性の合分波器においては波長λｊ＋６の信
号光は波長λｊ（ｊ＝１，２，…，６）の信号光と同じ
経路を伝播する。したがって、この周期性を利用すれ
ば、本実施例において、単一の光スイッチ操作で複数の
信号光（例えば波長λ２とλ８）を同時に分岐挿入切替
することも可能である。また、本実施例および以下の実
施例においては、ループバック光路を光ファイバで構成
しているが、これは導波路で構成してもよく、例えば光
スイッチとして図２に示したような導波路によって構成
されるものを利用すれば、図１に示したすべての構成要
素を単一の導波路基板上に集積化することが出来る。

【００５３】Ｂ：第２実施例 図５は、この発明の第２実施例による光分岐挿入回路の
構成を示すブロック図である。この図に示す回路が図１
を用いて詳述した回路と異なる点は、２つのアレイ導波
路回折格子型光合分波器を用いる代わりに、単一のアレ
イ導波路回折格子型光合分波器を、波長多重間隔が２倍
の２つのアレイ導波路回折格子型光合分波器とみなして
利用することにある。

【００５４】この光分岐挿入回路は、入力用の光ファイ
バ伝送路１，５と出力用の光ファイバ伝送路２，６の間
に波長多重数１２のアレイ導波路回折格子型光合分波器
６１が設けられ、各出力導波路６７と入力導波路６３の
間各々には、前記出力導波路６７から出力される信号光
をこの出力導波路６７に対応した前記入力導波路６３に
入力する光ファイバ（ループバック光路）６８が設けら
れている。

【００５５】ここでは、光ファイバ伝送路１，５は、１
２の入力導波路６３ａ〜６３ｌのうちの入力導波路６３
ｂ，６３ａにそれぞれ接続され、同様に光ファイバ伝送
路２，６は出力導波路６７ｂ，６７ａに接続されてい
る。そして、複数の光ファイバ（ループバック光路）６
８のうち、６８ｃと６８ｄ，６８ｅと６８ｆ，…，６８
ｋと６８ｌの光ファイバ対（ループバック光路対）に
は、２×２光スイッチ５２，５３，…，５６が接続され
ている。

【００５６】次に、図５に示した光分岐挿入回路の動作
について説明する。光ファイバ伝送路１中を伝播してき
た波長λ４，λ６，λ８，λ１０，λ１２の信号光ｓ１
４，ｓ１６，ｓ１８，ｓ１１０，ｓ１１２は、アレイ導
波路回折格子型光合分波器６１を経由すると、図６に示
す関係に従って分波され、それぞれ光ファイバ６８ｃ，
６８ｅ，６８ｇ，６８ｉ，６８ｋ中を伝播する。同様
に、光ファイバ伝送路５中を伝播してきた波長λ４，λ
６，λ８，λ１０，λ１２の信号光ｓ２４，ｓ２６，ｓ
２８，ｓ２１０，ｓ２１２は、それぞれ光ファイバ６８
ｄ，６８ｆ，６８ｈ，６８ｊ，６８ｌ中を伝播する。

【００５７】これは、波長多重数１２のアレイ導波路回
折格子型光合分波器６１を、入力導波路６３ｍ（ｍ＝
ａ，ｃ，…，ｉ，ｋ）と出力導波路６７ｐ（ｐ＝ｂ，
ｄ，…，ｊ，ｌ）からなる第一の光合分波器（波長多重
数６）と、入力導波路６３ｐと出力導波路６７ｍからな
る第二の光合分波器（波長多重数６）との２つと見做し
て考えればわかりやすい。図６に示した関係から、第
一、第二の光合分波器の特性はそれぞれ図７（ａ），
（ｂ）のようになる。つまり、単一のアレイ導波路回折
格子型光合分波器６１から、波長間隔が２倍で波長合分
波特性の等しい２つの光合分波器が構成されている。

【００５８】したがって、図５の構成により、図１を用
いて説明した第１実施例と全く同様な動作が実現可能で
ある。光スイッチ５２，５３，５４，５５，５６には、
それぞれ波長λ４，λ６，λ８，λ１０，λ１２の信号
光が入力されるので、図５に示すように２×２光スイッ
チ５２，５５，５６がバー状態、２×２光スイッチ５
３，５４がクロス状態にあるときは、波長λ６，λ８の
光信号について分岐挿入が行われる。すなわち、光ファ
イバ伝送路１中に波長多重された信号光のうち、波長λ
６，λ８の信号光ｓ１６，ｓ１８が分岐されて光ファイ
バ伝送路６中に出力され、残りのｓ１４，ｓ１１０，ｓ
１１２はそのまま光ファイバ伝送路２中に出力される。
一方、このとき光ファイバ伝送路５中に波長λ６，λ８
の信号光ｓ２６，ｓ２８が伝播していれば、光ファイバ
伝送路２中に挿入される。なお、光ファイバ伝送路１，
５中の波長λ２の光信号ｓ１２，ｓ２２は、光ファイバ
６８を通過せずにそのまま光ファイバ伝送路２，６中に
出力される。

【００５９】このように、本実施例による光分岐挿入回
路では、単一のアレイ導波路回折格子型光合分波器を全
く同等な２つのアレイ導波路回折格子型光合分波器とし
て利用する巧みなループバック光路対を選択して光スイ
ッチを備えることにより、第１実施例と全く同等な機能
をしかも単一のアレイ導波路回折格子型光合分波器で実
現できる。すなわち、第１実施例の効果に加えて、２つ
のアレイ導波路回折格子型光合分波器間で波長合分波特
性を合わせる作業が不要になり、歩留りの向上および高
安定化を図ることができる。なお、本実施例では簡単の
ためアレイ導波路回折格子型光合分波器６１の波長多重
数を１２としたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、一般に波長多重数２Ｎのアレイ導波路回折格子型
光合分波器を用いればＮ−１の波長で分岐挿入を行うこ
とができる。

【００６０】また、本実施例及びこれ以降の実施例にお
いては２つの光ファイバ伝送路１，５から入力される２
つの波長多重光信号間での分岐挿入動作を実現している
が、第１実施例において図３および図４を用いて説明し
たように、３つ以上の光ファイバ伝送路から入力される
３つ以上の波長多重光信号間での分岐挿入動作を実現す
ることも可能である。図３、図４に対応する回路を１台
のアレイ導波路回折格子型光合分波器６１で実現する回
路構成例を、それぞれ図８、図９に示す。

【００６１】図８に示す回路においては、３本目の入力
用光ファイバ伝送路７は入力導波路６３ｃに、３本目の
出力用光ファイバ伝送路８は出力導波路６７ｃにそれぞ
れ接続されている。そして、ループバック光路６８ｄと
６８ｆ、６８ｇと６８ｈ、６８ｋと６８ｌそれぞれの間
に、経路の切り替えを行う２×２光スイッチ５２，５
３，５４がそれぞれ設けられている。そして、２×２光
スイッチ５４を切り替ることで、光ファイバ伝送路１，
５から入力された波長λ１２（第一の波長群）の光信号
ｓ１１２，ｓ２１２が、光ファイバ伝送路２，６または
光ファイバ伝送路６，２にそれぞれ出力される。

【００６２】また、２×２光スイッチ５３を切り替るこ
とで、光ファイバ伝送路１，７から入力された波長λ９
（第二の波長群）の光信号ｓ１９，ｓ３９が、光ファイ
バ伝送路２，８または光ファイバ伝送路８，２にそれぞ
れ出力される。さらに、２×２光スイッチ５２を切り替
ることで、光ファイバ伝送路５，７から入力された波長
λ６（第三の波長群）の光信号ｓ２６，ｓ３６が、光フ
ァイバ伝送路６，８または光ファイバ伝送路８，６にそ
れぞれ出力される。こうして、信号光の波長毎に、３つ
の波長多重光信号のうちの２つの波長多重信号間で分岐
挿入動作が実現される。

【００６３】また、図９に示す回路においては、図８に
おける２×２光スイッチ５２〜５４のかわりに、３本の
光路間で経路の入れ換えを行う３×３光スイッチ９９ｂ
〜９９ｄを備えている。この３×３光スイッチ９９ｂ，
９９ｃ，９９ｄによって、それぞれ波長λ６，λ９，λ
１２の光信号のループバック経路を適宜切り替ることに
より、３つの光ファイバ伝送路１，５，７からそれぞれ
入力される波長λ２〜λ６の光信号を、３つの光ファイ
バ伝送路２，６，８へ適宜振り分ける３入力３出力の波
長分岐挿入動作が実現される。すなわち、信号光の波長
毎に、３つの波長多重信号の間で入れ換え動作が実現さ
れる。

【００６４】また、図５、図８、図９を用いて説明した
本実施例および以下の実施例においては、複数の入力導
波路及び出力導波路のうち、一番端から順番に光ファイ
バ伝送路に接続している（例えば６３ａと６３ｂ、６７
ａと６７ｂ）が、本発明はこれに限定されるものではな
く、光ファイバ伝送路を接続する入力導波路をずらした
り（例えば６３ｂと６３ｃ、６７ａと６７ｂ）、反転さ
せたり（例えば６３ａと６３ｂ、６７ｂと６７ａ）、あ
るいは離して接続したり（例えば６３ｄと６３ｉ、６７
ｃと６７ｊ）しても、同等な効果を有する回路を構成す
ることが出来る。こうした構成の一例を図１０に示し、
第３実施例として説明する。

【００６５】Ｃ：第３実施例 図１０は、この発明の第３実施例による光分岐挿入回路
の構成を示すブロック図である。この図に示す回路が図
５を用いて説明した第２実施例のものと異なる点は、入
力用の光ファイバ伝送路１，５が、アレイ導波路回折格
子型光合分波器６１の入力導波路６３ｃ，６３ｂに接続
されており、それに伴って光ファイバ（ループバック光
路）６８の接続が変更されているところにある。

【００６６】図１０に示す回路は、アレイ導波路回折格
子型光合分波器６１を、入力導波路６３ｍと出力導波路
６７ｍ（ｍ＝ａ，ｃ，…，ｉ，ｋ）からなる第一の光合
分波器と、入力導波路６３ｐと出力導波路６７ｐ（ｐ＝
ｂ，ｄ，…，ｊ，ｌ）からなる第二の光合分波器との２
つと見做して考えれば、以下に説明するように図５を用
いて説明した光分岐挿入回路と同様に機能することがわ
かる。

【００６７】図１０において、光ファイバ伝送路１中を
伝播してきた波長λ１，λ５，λ７，λ９，λ１１の信
号光ｓ１１，ｓ１５，ｓ１７，ｓ１９，ｓ１１１は、そ
れぞれ光スイッチ５２，５３，５４，５５，５６に入力
される。光ファイバ伝送路５中を伝播してきた波長λ
１，λ５，λ７，λ９，λ１１の信号光ｓ２１，ｓ２
５，ｓ２７，ｓ２９，ｓ２１１も同様である。よって、
図１０に示すように２×２光スイッチ５２，５５，５６
がバー状態、２×２光スイッチ５３，５４がクロス状態
にあるときは、波長λ５，λ７の光信号について分岐挿
入が行われる。なお、光ファイバ伝送路１，５中の波長
λ３の光信号ｓ１３，ｓ２３は、光ファイバ６８を通過
せずにそのままそれぞれ光ファイバ伝送路６，２中に出
力される。

【００６８】Ｄ：第４実施例 図１１は、この発明の第４実施例による光分岐挿入回路
の構成を示すブロック図である。この図に示す光分岐挿
入回路の特徴は、アレイ導波路回折格子型光合分波器７
１を等価的に２つの光合分波器として利用する際に、前
述した第２実施例および第３実施例とは異なり、アレイ
導波路回折格子型光合分波器７１内を双方向に光が通過
するように構成したところにある。

【００６９】この光分岐挿入回路は、入力用の光ファイ
バ伝送路１、出力用の光ファイバ伝送路２と入力用の光
ファイバ伝送路５、出力用の光ファイバ伝送路６との間
に波長多重数１２のアレイ導波路回折格子型光合分波器
７１が設けられ、導波路７３，７８それぞれの中で対応
する導波路間に光ファイバ（ループバック光路）７８が
設けられている。

【００７０】また、光ファイバ伝送路１，２は、１２の
入出力導波路７３ａ〜７３ｌのうちのひとつである入出
力導波路７３ｂ，７３ａにそれぞれ接続され、同様に光
ファイバ伝送路５，６は入出力導波路７７ｂ，７７ａに
接続されている。そして、複数の光ファイバ（ループバ
ック光路）７８のうち、７８ｃと７８ｄ、７８ｅと７８
ｆ，…，７８ｋと７８ｌの光ファイバ対（ループバック
光路対）には、２×２光スイッチ５２，５３，…，５６
が接続されている。

【００７１】次に、図１１に示した光分岐挿入回路の動
作について説明する。光ファイバ伝送路１中を伝播して
きた波長λ４，λ６，λ８，λ１０，λ１２の信号光ｓ
１４，ｓ１６，ｓ１８，ｓ１１０，ｓ１１２は、アレイ
導波路回折格子型光合分波器７１を経由すると、図６に
示した関係に従って分波され、それぞれ光ファイバ７８
ｃ，７８ｅ，７８ｇ，７８ｉ，７８ｋ中を伝播する。同
様に、光ファイバ伝送路５中を伝播してきた波長λ４，
λ６，λ８，λ１０，λ１２の信号光ｓ２４，ｓ２６，
ｓ２８，ｓ２１０，ｓ２１２は、それぞれ光ファイバ７
８ｄ，７８ｆ，７８ｈ，７８ｊ，７８ｌ中を伝播する。

【００７２】これは、アレイ導波路回折格子型光合分波
器７１を、入出力導波路７３ｐ（ｐ＝ｂ，ｄ，…，ｊ，
ｌ）と入出力導波路７７ｍ（ｍ＝ａ，ｂ，ｃ，…，ｉ，
ｋ）からなる第一の光合分波器と、入出力導波路７７ｐ
と入出力導波路７３ｍとからなる第二の光合分波器との
２つと見做して考えればわかりやすい。つまり、単一の
アレイ導波路回折格子型光合分波器７１から、波長間隔
が２倍で波長合分波特性の等しく、かつ互いの信号光は
アレイ導波路回折格子型光合分波器７１内を逆方向に伝
播する２つの光合分波器として機能している。

【００７３】したがって、図１１の構成により、図１を
用いて説明した第１実施例や図５を用いて説明した第２
実施例と全く同様に動作する。光スイッチ５２，５３，
５４，５５，５６には、それぞれ波長λ４，λ６，λ
８，λ１０，λ１２の信号光が入力されるので、図１１
に示すように２×２光スイッチ５２，５５，５６がバー
状態、２×２光スイッチ５３，５４がクロス状態にある
ときは、波長λ６，λ８の光信号について分岐挿入が可
能となる。すなわち、光ファイバ伝送路１中に波長多重
された信号光のうち、波長λ６，λ８の信号光ｓ１６，
ｓ１８が分岐されて光ファイバ伝送路６中に出力され、
残りのｓ１４，ｓ１１０，ｓ１１２はそのまま光ファイ
バ伝送路２中に出力される。一方、このとき光ファイバ
伝送路５中に波長λ６，λ８の信号光ｓ２６，ｓ２８が
伝播していれば、光ファイバ伝送路２中に挿入される。
なお、光ファイバ伝送路１，５中の波長λ２の光信号ｓ
１２，ｓ２２は、光ファイバ７８を通過せずにそのまま
光ファイバ伝送路２，６中に出力される。

【００７４】このように、本実施例の光分岐挿入回路に
よれば、図５を用いて説明した第２実施例と同様の効果
が得られる。これに加えて、本実施例は、１台のアレイ
導波路回折格子型光合分波器７１を２つのアレイ導波路
回折格子型光合分波器として機能させる際に、光合分波
器７１内をそれぞれの信号光が逆方向に伝播するような
巧みな構成をとることにより、例えば次のような効果を
も奏することができる。

【００７５】まず、光ファイバ伝送路１や光ファイバ伝
送路５中に波長λ１，λ３，…，λ１１の光信号が混入
した場合でも、光ファイバ伝送路２，６中にそのまま混
入してしまうことはない。これらの信号光は、１回ない
し奇数回、アレイ導波路回折格子型光合分波器７１内を
通過してから光ファイバ伝送路１，５中に逆方向に伝播
する光として出力されるので、光ファイバ伝送路１，５
に光アイソレータを挿入すれば簡単に除去できる。これ
は、自然放出光雑音を発生させる光ファイバ増幅器を光
ファイバ伝送路１，５中に用いる場合に、きわめて大き
な利点となる。

【００７６】また、図１１の構成において光ファイバ
（ループバック光路）７８ｃと７８ｄを断線させれば、
波長λ４の信号光が不通になる代わりに、λ１，λ５，
λ７，λ９，λ１１の混入光信号をいかなる光ファイバ
伝送路中にも伝播させないように出来る。

【００７７】なお、本実施例においては複数の入力導波
路および出力導波路のうち、一番端から２つの導波路
（６３ａと６３ｂ，６７ａと６７ｂ）を光ファイバ伝送
路に接続したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば光ファイバ伝送路を接続する入力導波路と出
力導波路をずらしたり、反転させたり、間隔をあけたり
しても同等な効果を有する回路を構成することができ
る。

【００７８】Ｅ：第５実施例 図１２は、この発明の第５実施例による光分岐挿入回路
の構成を示すブロック図である。同図に示すように、こ
の光分岐挿入回路の特徴は、ループバック光路の途中に
分波器および合波器を備えて物理的には単一の光ファイ
バ（ループバック光路）を２つのループバック光路とし
て利用できるようにして、波長多重度を向上させたとこ
ろにある。

【００７９】この光分岐挿入回路は、入力用の光ファイ
バ伝送路１，５と出力用の光ファイバ伝送路２，６の間
に波長多重数６のアレイ導波路回折格子型光合分波器１
１が設けられ、各出力導波路１７と入力導波路１３の間
各々には、前記出力導波路１７から出力される信号光を
この出力導波路１７に対応した前記入力導波路１３に入
力する光ファイバ（ループバック光路）１８が設けられ
ている。また、光ファイバ伝送路１，５は、入力導波路
１３ｂ，１３ａにそれぞれ接続され、同様に光ファイバ
伝送路２，６は出力導波路１７ｂ，１７ａに接続されて
いる。

【００８０】さらに、複数の光ファイバ（ループバック
光路）１８は、対応する入出力導波路間、すなわち例え
ば出力導波路１７ｃと入力導波路１３ｃの間に光ファイ
バ（ループバック光路）１８ｃが設置される。光ファイ
バ（ループバック光路）１８の途中には、分波器９１と
合波器９２が各光路にひとつずつ設置され、分波器９１
と合波器９２の間には２×２光スイッチ９４，９５，９
６が図示のように接続されている。

【００８１】次に、図１２に示した光分岐挿入回路の動
作について説明する。光ファイバ伝送路１中を伝播して
きた波長λ４，λ５，λ６の信号光ｓ１４，ｓ１５，ｓ
１６は、アレイ導波路回折格子型光合分波器１１を経由
すると、図１８に示した関係に従って分波され、それぞ
れ光ファイバ１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ中を伝播する。同
様に、光ファイバ伝送路５中を伝播してきた波長λ４，
λ５，λ６の信号光ｓ２４，ｓ２５，ｓ２６は、それぞ
れ光ファイバ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ中を伝播する。す
なわち、光ファイバ１８ｄ，１８ｅには波長の異なる２
つの信号光が伝播している。

【００８２】光ファイバ（ループバック光路）１８ｉ
（ｉ＝ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）中に設けられた分波器９１ｉお
よび合波器９２ｉは、上述した波長の異なる２つの信号
光を分波および合波する。分波器および合波器として
は、例えば図１３に示すような、非対象マッハツェンダ
干渉系を利用した素子を利用すればよい。なお、この素
子の動作方法は図２を用いて説明した光スイッチとほぼ
同様であるので説明を省略する。

【００８３】分波器９１で分波された信号光は、それぞ
れ対応する信号光と対になって光スイッチ９４〜９６に
入力され、その出力は合波器９２で再び合波され、光フ
ァイバ（ループバック光路）を経由してアレイ導波路回
折格子型光合分波器１１に再入力される。光スイッチ９
４，９５，９６には、それぞれ波長λ４，λ５，λ６の
信号光が入力されるので、図１２に示すように２×２光
スイッチ９６がバー状態、２×２光スイッチ９４，９５
がクロス状態にあるときは、波長λ４，λ５の光信号に
ついて分岐挿入が可能となる。すなわち、光ファイバ伝
送路１中に波長多重された波長λ４，λ５，λ６の信号
光のうち、波長λ４，λ５の信号光ｓ１４，ｓ１５が分
岐されて光ファイバ伝送路６中に出力され、残りのｓ１
６はそのまま光ファイバ伝送路２中に出力される。一
方、このとき光ファイバ伝送路５中に波長λ４，λ５の
信号光ｓ２４，ｓ２５が伝播していれば、光ファイバ伝
送路２中に挿入される。

【００８４】なお、光ファイバ伝送路１，５中の波長λ
１，λ２，λ３の光信号のうち、ｓ１２，ｓ１３，ｓ２
１，ｓ２２は、光ファイバ１８を通過せずにそのまま光
ファイバ伝送路２または６中に出力される。また、光信
号ｓ１１，ｓ２３は、光ファイバ１８中を伝播するもの
の、光スイッチを経由せずにそれぞれ光ファイバ伝送路
２，６中に出力される。

【００８５】すなわち、本実施例では、ループバック光
路中に分波器と合波器を配してその間に光スイッチを配
備するという巧みな構成をとることにより、図５を用い
て説明した第２実施例のように波長間隔をアレイ導波路
回折格子型光合分波器自体のもつ波長間隔の２倍にする
ことなく、狭い波長間隔のままで第２実施例と同様な効
果を得ることが出来る。

【００８６】なお、本実施例では簡単のためアレイ導波
路回折格子型光合分波器６１の波長多重数を６とした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、一般に波
長多重数Ｎのアレイ導波路回折格子型光合分波器を用い
ればＮ−３の波長で分岐挿入を行うことができる。

【００８７】Ｆ：第６実施例 図１４は、この発明の第６実施例による光分岐挿入回路
の構成を示すブロック図である。同図に示すように、こ
の光分岐挿入回路の特徴は、回路に光ファイバ伝送路を
接続するに際してサーキュレータを用いることにより、
１本の光ファイバを双方向に伝播する２つの信号光のル
ープバック光路として多重利用できるように構成したと
ころにある。

【００８８】この光分岐挿入回路は、入力用の光ファイ
バ伝送路１と出力用の光ファイバ伝送路６を接続した３
端子光サーキュレータ８８と、入力用の光ファイバ伝送
路５と出力用の光ファイバ伝送路２を接続した３端子光
サーキュレータ８９との間に、波長多重数６のアレイ導
波路回折格子型光合分波器１１が設けられ、導波路１
３，１７それぞれの中で対応する導波路間に光ファイバ
１８が設けられている。

【００８９】また、光サーキュレータ８８は、６の入出
力導波路１３ａ〜１３ｆのうちのひとつである入出力導
波路１３ａに接続され、同様に光サーキュレータ８９
は、６の入出力導波路１７ａ〜１７ｆのうちのひとつで
ある入出力導波路１７ａに接続されている。そして、光
ファイバ１８ｂ，１８ｃ，…，１８ｆには、それぞれ透
過反射切替型光スイッチ８１ｂ，８１ｃ，…，８１ｆが
接続されている。

【００９０】ここで、透過反射切替型光スイッチ８１
は、例えば図１５に示すように構成すればよい。図１５
に示される光スイッチは、石英導波路基板５１２上に、
石英導波路によって３ｄＢカプラ５１４を形成し、分岐
された各導波路終端にミラー８１６，８１７を配置して
２光束干渉系（マイケルソン干渉系）を構成している。
ここで、ヒータ５１３に電流を流して一方の導波路の温
度を変化させ、温度変化に伴う屈折率変化によって反射
もしくは透過を切り替える光スイッチ動作を実現する。
すなわち、ある電流値Ｉ１では、光ファイバ５１８，５
１９から入力される光信号はそれぞれ光ファイバ５１
９，５１８へ出力され（透過状態）、別のある電流値Ｉ
２ではそれぞれ光ファイバ８１８，８１９へ出力される
（反射状態）。

【００９１】次に、図１４に示した光分岐挿入回路の動
作について説明する。光ファイバ伝送路１中を伝播して
きた波長λ２，λ３，…，λ６の信号光ｓ１２，ｓ１
３，ｓ１４，ｓ１５，ｓ１６は、サーキュレータ８８を
経由して導波路１３ａに結合され、アレイ導波路回折格
子型光合分波器１１を経由すると、図１８に示した関係
に従って分波され、それぞれ光ファイバ１８ｂ，１８
ｃ，…，１８ｆ中を伝播する。同様に、光ファイバ伝送
路５中を伝播してきた波長λ２，λ３，…，λ６の信号
光ｓ２２，ｓ２３，ｓ２４，ｓ２５，ｓ２６は、サーキ
ュレータ８９、導波路１７ａを経由して、それぞれ光フ
ァイバ１８ｂ，１８ｃ，…，１８ｆ中を逆方向に伝播す
る。

【００９２】これは、アレイ導波路回折格子型光合分波
器１１を、入出力方向の異なる全く同一特性の２つの光
合分波器として利用することに相当する。つまり、１本
の光ファイバ１８ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，…，ｆ）は、両方向
に伝播する信号光に対してそれぞれループバック光路を
構成しており、１本のファイバが等価的に１対（２本）
の光路とみなすことができる。したがって、この光路対
を光スイッチ８１ｂ，８１ｃ，…，８１ｆで反射・透過
を切り替えることにより、図１を用いて説明した第１実
施例と同等な機能が得られることになる。

【００９３】すなわち、光スイッチ８１ｉ（ｉ＝ｂ，
ｃ，…，ｆ）が透過状態の場合、導波路１７ｉ（ｉ＝
ｂ，ｃ，…，ｆ）から出力される光信号ｓ１ｉ（ｉ＝
２，３，…，６）は導波路１３ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，…，
ｆ）に入力され、導波路１３ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，…，ｆ）
から出力される光信号ｓ２ｉ（ｉ＝２，３，…，６）は
導波路１７ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，…，ｆ）に入力される。し
たがって、光信号ｓ１ｉは、導波路１７ａ、光サーキュ
レータ８９を経て光ファイバ伝送路２中に出力され、一
方、光信号ｓ２ｉは、導波路１３ａ、光サーキュレータ
８８を経て光ファイバ伝送路６中に出力される。

【００９４】一方、光スイッチ８１ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，
…，ｆ）が反射状態の場合、導波路１７ｉ（ｉ＝ｂ，
ｃ，…，ｆ）から出力される光信号ｓ１ｉ（ｉ＝２，
３，…，６）は再び導波路１７ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，…，
ｆ）に入力され、同様に導波路１３ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，
…，ｆ）から出力される光信号ｓ２ｉ（ｉ＝２，３，
…，６）も再び導波路１３ｉ（ｉ＝ｂ，ｃ，…，ｆ）に
入力される。したがって、光信号ｓ１ｉは、導波路１３
ａ、光サーキュレータ８８を経て光ファイバ伝送路６中
に出力され、一方、光信号ｓ２ｉは、導波路１７ａ、光
サーキュレータ８９を経て光ファイバ伝送路２中に出力
される。

【００９５】例えば、図１４に示すように光スイッチ８
１ｂ，８１ｅ，８１ｆは透過状態、光スイッチ８１ｃ，
８１ｄは反射状態にあるときは、波長λ３，λ４の光信
号について分岐挿入が可能となる。すなわち、光ファイ
バ伝送路１中に波長多重された信号光のうち、波長λ
３，λ４の信号光ｓ１３，ｓ１４が分岐されて光ファイ
バ伝送路６中に出力され、残りのｓ１２，ｓ１５，ｓ１
６はそのまま光ファイバ伝送路２中に出力される。一
方、このとき光ファイバ伝送路５中に波長λ３，λ４の
信号光ｓ２３，ｓ２４が伝播していれば、光ファイバ伝
送路２中に挿入される。なお、光ファイバ伝送路１，５
中の波長λ１の光信号ｓ１１，ｓ２１は、光ファイバ１
８および光スイッチ８１を通過せず、そのまま光ファイ
バ伝送路２，６へ出力される。

【００９６】このように、本実施例による光分岐挿入回
路では、回路への入出力光ファイバ伝送路をサーキュレ
ータを備えて接続し、光ファイバで構成されたループバ
ック光路中に透過と反射を切り替える光スイッチを配す
るという巧みな構成により、単一のアレイ導波路回折格
子型光合分波器を信号光伝播方向の異なる全く同一特性
の２つの光合分波器として機能させることが可能とな
る。つまり、図１を用いて説明した第１実施例と全く同
様な効果を、１台のアレイ導波路回折格子型光合分波器
で実現できるという利点がある。なお、本実施例のみｎ
入力ｎ出力に拡張することはできない。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、分岐挿入を行う波長の切替がスイッチ制御だけで波
長毎に独立して行うことができ、また、複数の波長の信
号光の分岐挿入が可能で、しかも波長分割多重光合分波
器の波長間隔の広くとも２倍の波長間隔で、高密度に波
長多重を行うことができる光分岐挿入回路を提供するこ
とができる。さらに、複数の波長多重光間で各波長の信
号光の入れ換えを独立に制御することが可能なので、波
長にもとづいて光信号の行き先を切り替える光伝送シス
テムや光交換システムの構築に際して制御が簡単にな
り、きわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施例による光分岐挿入回路
の構成を示すブロック図である。

【図２】 同実施例による光分岐挿入回路に用いられる
２×２光スイッチの構成例を示すブロック図である。

【図３】 同実施例による光分岐挿入回路の拡張例を示
すブロック図である。

【図４】 同実施例による光分岐挿入回路の第二の拡張
例を示すブロック図である。

【図５】 この発明の第２実施例による光分岐挿入回路
の構成を示すブロック図である。

【図６】 同実施例において、波長多重数１２のアレイ
導波路回折格子型光合分波器の波長合分波特性を説明す
る図である。

【図７】 同実施例において、波長多重数１２のアレイ
導波路回折格子型光合分波器から等価的に構成される波
長多重数６のアレイ導波路回折格子型光合分波器の波長
合分波特性を説明する図であり、（ａ）は第一の光合分
波器の特性を、（ｂ）は第二の光合分波器の特性をそれ
ぞれ示している。

【図８】 同実施例による光分岐挿入回路の拡張例を示
すブロック図である。

【図９】 同実施例による光分岐挿入回路の第二の拡張
例を示すブロック図である。

【図１０】 この発明の第３実施例による光分岐挿入回
路の構成を示すブロック図である。

【図１１】 この発明の第４実施例による光分岐挿入回
路の構成を示すブロック図である。

【図１２】 この発明の第５実施例による光分岐挿入回
路の構成を示すブロック図である。

【図１３】 同実施例による光分岐挿入回路に用いられ
る分波器および合波器の構成例を示すブロック図であ
る。

【図１４】 この発明の第６実施例による光分岐挿入回
路の構成を示すブロック図である。

【図１５】 同実施例による光分岐挿入回路に用いられ
る透過反射切替型光スイッチの構成例を示すブロック図
である。

【図１６】 従来の光分岐挿入回路の原理を説明する図
である。

【図１７】 従来の光分岐挿入回路の構成例を示すブロ
ック図である。

【図１８】 従来の光分岐挿入回路に用いられるアレイ
導波路回折格子型光合分波器の波長合分波特性を説明す
る図である。

【図１９】 従来の他の光分岐挿入回路の構成例を示す
ブロック図である。

【図２０】 従来の他の光分岐挿入回路によって得られ
る機能を説明する図であって、（ａ）は任意の１つの波
長の信号の分岐挿入機能、（ｂ）は任意の複数波長の信
号の分岐挿入機能、（ｃ）は任意の１ないし複数波長の
光信号の入れ換え機能を示している。

【図２１】 従来の他の光分岐挿入回路の波長選択特性
を説明する図である。

【符号の説明】

１，２，５，６，７，８ 光ファイバ伝送路 １１，４１，６１，７１，９１ アレイ導波路回折格子
型光合分波器 １３ａ〜１３ｆ，４３ａ〜４３ｆ，６３ａ〜６３ｌ，７
３ａ〜７３ｌ，９３ａ〜９３ｆ （入力）導波路 １４，１５，４４，４５，６４，６５，７４，７５，９
４，９５ スラブ導波路 １６，４６，６６，７６ アレイ導波路回折格子 １７ａ〜１７ｆ，４７ａ〜４７ｆ，６７ａ〜６７ｌ，７
７ａ〜７７ｌ，９７ａ〜９７ｆ （出力）導波路 １８ｂ〜１８ｆ，４８ｂ〜４８ｆ，６８ｃ〜６８ｌ，７
８ｃ〜７８ｌ，９８ 光ファイバ（ループバック光路） ３１ ＬｉＮｂＯ３導波路型音響光学フィルタ ３２，３５ 偏波スプリッタ ３３ トランスデューサ ３４ａ，３４ｂ 導波路 ３７ 発振器 ５１ｂ〜５１ｆ，５２〜５６，９４〜９６ ２×２光ス
イッチ ８１ｂ〜８１ｆ 透過反射切替型光スイッチ ８８，８９ 光サーキュレータ ９９ｂ〜９９ｆ ３×３光スイッチ ５１２ 導波路基板 ５１３ ヒータ ５１４，５１５ ３ｄＢカプラ ５１６〜５１９ 光ファイバ ８１６，８１７ ミラー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長多重された光信号が各々伝播するｎ
   （ｎは２以上の自然数）本の光路間において所定波長の
   光信号を分岐挿入する光分岐挿入回路であって、 各々、複数対の入出力ポートを有し、外部接続用の１対
   の入出力ポートを除く他の対の入出力ポートをループバ
   ック光路によってループ接続してなるｎ個の波長分割多
   重光合分波器と、 前記各光合分波器の対応するｎ本のループバック光路に
   介挿され、これら光路間で経路を切り替えるｎ×ｎマト
   リクススイッチとを具備することを特徴とする光分岐挿
   入回路。
2. 【請求項２】 波長多重された光信号が各々伝播するｎ
   （ｎは２以上の自然数）本の光路間において所定波長の
   光信号を分岐挿入する光分岐挿入回路であって、 複数対の入出力ポートを有し、外部接続用のｎ対の入出
   力ポートを除く他の対の入出力ポートをループバック光
   路によってループ接続してなる１つの波長分割多重光合
   分波器と、 前記光合分波器のループバック光路に介挿され、ｎ本の
   ループバック光路間で経路を切り替えるｎ×ｎマトリク
   ススイッチとを具備することを特徴とする光分岐挿入回
   路。
3. 【請求項３】 波長多重された光信号が各々伝播するｎ
   （ｎは２以上の自然数）本の光路間において所定波長の
   光信号を分岐挿入する光分岐挿入回路であって、 複数対の入出力ポートを有し、外部接続用のｎ対の入出
   力ポートを除く他の対の入出力ポートをループバック光
   路によってループ接続してなる１つの波長分割多重光合
   分波器と、 前記光合分波器の各ループバック光路に介挿され、各々
   の光路を波長毎に所定区間分岐させる分波器および合波
   器と、 前記分波器と合波器の間の分岐光路に介挿され、ｎ本の
   ループバック光路間で経路を切り替えるｎ×ｎマトリク
   ススイッチと、 を具備することを特徴とする光分岐挿入回路。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の光分
   岐挿入回路において、 前記ｎ×ｎマトリクススイッチに代えて、分岐挿入の対
   象となる２本のループバック光路毎に２×２スイッチを
   設けたことを特徴とする光分岐挿入回路。
5. 【請求項５】 波長多重された光信号が各々逆方向に伝
   播する２本の光路間において所定波長の光信号を分岐挿
   入する光分岐挿入回路であって、 ２つの側面にそれぞれ複数の入出力ポートを有し、外部
   接続用の２対の入出力ポートを除き、各々同一側面内で
   対をなす入出力ポートをそれぞれループバック光路によ
   ってループ接続してなる１つの波長分割多重光合分波器
   と、 前記光合分波器の異なる側面間で対をなすループバック
   光路に介挿され、これら２本の光路間で経路を切り替え
   る２×２スイッチとを具備することを特徴とする光分岐
   挿入回路。
6. 【請求項６】 波長多重された光信号が各々伝播する２
   本の光路間において所定波長の光信号を分岐挿入する光
   分岐挿入回路であって、 複数対の入出力ポートを有し、外部接続用の１対の入出
   力ポートを除く他の対の入出力ポートをループバック光
   路によってループ接続してなる１つの波長分割多重光合
   分波器と、 前記２本の外部光路と前記光合分波器の外部接続用の入
   出力ポートとを各々接続する第１および第２の３端子光
   サーキュレータと、 前記光合分波器の各ループバック光路に介挿され、各々
   の光路を伝播する光信号の透過と反射とを切り替える透
   過反射切替スイッチとを具備することを特徴とする光分
   岐挿入回路。