JPH11119173A - 光波長選択フィルタおよび光波長同調型トランシーバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長選択の自由度を向上させることが可能な
光波長選択を提供する。 【解決手段】 複数の光導波路からなる第１の入出力光
導波路群と、第１の平面光導波路と、長さの異なる光導
波路群と、第２の平面光導波路と、複数の光導波路から
なる第２の入出力光導波路群とを有するアレイ導波路回
折格子型光合分波器と、前記第２の入出力光導波路群の
中の任意の２本の光導波路間を接続する少なくとも１本
の折り返し光路と、前記少なくとも１本の折り返し光路
中に設けられ、奇数番目あるいは偶数番目の入出力端子
が前記少なくとも１本の折り返し光路に接続される４端
子光サーキュレータと、前記４端子光サーキュレータの
前記少なくとも１本の折り返し光路に接続されていない
偶数番目あるいは奇数番目の入出力端子の各々に、一方
の端子が接続された光スイッチと、前記各光スイッチの
もう一方の端子に接続される光反射器とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波長選択フィル
タおよび光波長同調型トランシーバに係わり、特に、波
長分割多重（ＷＤＭ：wavelength-division-multiplexi
ng）システム、光交換システム等において光波長多重信
号の中から所望の複数波長の光多重信号を取り出す際に
有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信システム、例えば、波長分
割多重システム、光交換システム等において、光波長多
重信号の中から所望の複数波長の光多重信号を取り出す
際に、光波長選択フィルタが使用される。

【０００３】図４は、アレイ導波路回折格子型分波器を
用いた従来の光波長選択フィルタの概略構成を示すブロ
ック図である。この図４に示す光波長選択フィルタは、
入力用光線路である入力用光ファイバ（光ファイバ伝送
路）１６、出力用光線路である出力用光ファイバ（光フ
ァイバ伝送路）１５、１６×１６アレイ導波路回折格子
型光合分波器１０、折り返し光路１７、光スイッチ群１
８とから構成される。アレイ導波路回折格子型光合分波
器１０は、第１の入出力光導波路群１３と、スラブ光導
波路１１、アレイ導波路回折格子１０５、スラブ光導波
路１２、および第２の入出力光導波路群１４から構成さ
れる。また、スイッチ群１８の各光スイッチ（１８１，
１８３，１８５，１８７，１８９，１８１１，１８１
３，１８１５）は、アレイ導波路回折格子型合波器１０
の第２の各入出力光導波路群１４の２つの光導波路の間
に結ばれた折り返し光路１７中に各々一個ずつ合計８個
設けられており、この各光スイッチは特定の光信号を通
過、遮断する目的で設けられている。この図４に示す光
波長選択フィルタにおいて、１６波の波長多重信号光の
中から所望の信号光を選択する場合に、相当する波長光
が通過するところのスイッチ群１８の光スイッチを駆動
して通過状態にする。以下、図４に示す光波長選択フィ
ルタの動作を、図３に示すアレイ導波路回折格子型光合
分波器１０の通過波長の入出力対照表を参照して詳しく
説明する。

【０００４】図３に示すように、例えば、λ１からλ１
６までの１６波の波長多重信号光が、光ファイバ伝送路
１５を介してアレイ導波路回折格子型光合分波器１０の
第１の入出力ポートの８番目の入出力ポート１３８ａに
入力されたとき、λ８は第２の入出力ポートの１番目の
入出力ポート１４１ｂへ出力され、λ１０は第２の入出
力ポートの３番目の入出力ポート１４３ｂへ出力される
というように、各波長に応じて異なる入出力ポートに出
力され、最終的にλ１６は入出力ポート１４９ｂへ出力
される。即ち、波長多重信号は各波長に割り当てられた
各入出力ポートへ分波される。

【０００５】なお、図３において、第１の入出力導波路
ａを表す横方向の数字（１〜１６）が、アレイ導波路回
折格子型光合分波器１０の第１の入出力ポートの１番目
の入出力ポート１３１ａから１６番目の入出力ポート１
３１６ａを示し、第２の入出力導波路ｂを表す縦方向の
数字（１〜１６）が、アレイ導波路回折格子型光合分波
器１０の第２の入出力ポートの１番目の入出力ポート１
４１ｂから１６番目の入出力ポート１４１６ｂを示して
いる。

【０００６】ここで、例えば、図３の破線に示すよう
に、アレイ導波路回折格子型光合分波器１０の入出力ポ
ート１４１ｂと入出力ポート１４２ｂとの間に接続され
る折り返し光路１７中に設けられる光スイッチ１８１を
駆動して通過状態にすれば、λ８の信号光だけが光スイ
ッチ１８１を通過し、アレイ導波路回折格子型光合分波
器１０の入出力ポート１４２ｂに入力され、結果的に図
３に示すように、アレイ導波路回折格子型光合分波器１
０の第１の入出力ポートの７番目の入出力ポート１３７
ａから光ファイバ伝送路１６に出力される。この場合
に、光スイッチ１８１は、λ８およびλ９の信号光を通
過させるが、アレイ導波路回折格子型光合分波器１０の
入出力ポート１４２ｂからのλ９の信号光は、アレイ導
波路回折格子型光合分波器１０の入出力ポート１４１ｂ
に入力されるが入出力ポート１３７ａから出力されるこ
とはない。その結果、λ９の信号光に対しては選択がで
きない。

【０００７】このように、従来の光波長選択フィルタで
は、スイッチ群１８の各光スイッチを駆動することによ
り、１６波長のうち最大所定の８波長だけしか選択され
ないので、選択波長および選択波長数が制限され１６波
長の波長多重信号の中から所望の１波長あるいは複数波
長を選択することが不可能であった。なお、このような
技術は、特開平７−３２７０２４号公報に記載されてい
る。

【０００８】また、光通信システム、例えば、波長分割
多重システム、光交換システム等において、光源とその
波長制御装置を用いないで光波長多重信号の中から所望
の波長信号に対して送受信を行う光波長同調型トランシ
ーバが使用される。

【０００９】図５は、アレイ導波路回折格子型光合分波
器を用いた従来の光波長同調型トランシーバの概略構成
を示すブロック図である。この図５に示す光波長同調型
トランシーバは、２個の同一のアレイ導波路回折格子型
光合分波器で構成される１×Ｎ周波数ルーティング装置
（４１，４２）、光増幅器（活性領域）（４８１〜４８
ｎ）、電子制御装置（５０１〜５０ｎ）とから構成され
る。１×Ｎ入力周波数ルーティング装置４１と１×Ｎ出
力周波数ルーティング４２との間は、Ｎ本の光導波路
（４５１〜４５ｎ，４６１〜４６ｎ）によって相互に接
続されている。なお、図５において、４０はＩｎＰウェ
ハである。

【００１０】この光波長同調型トランシーバは、１×Ｎ
入力周波数ルーティング装置４１によって分離された光
波長の中から、所定の光波長を各光増幅器（活性領域）
（４８１〜４８ｎ）によって選択的に変調、復調、増幅
する。例えば、周波数がＦ１からＦｎまでのＮ周波数の
光周波数多重信号光が、入力用光導波路４３を介して１
×Ｎ入力周波数ルーティング装置４１の入力ポート＃４
１ａに入力されたとき、Ｆ１は出力ポート＃４１１ｂへ
出力され、Ｆ２は出力ポート＃４１２ｂへ出力されると
いうように、各光周波数に応じて異なる出力ポートに分
離して出力され、最終的にＦｎは出力ポート＃４１ｎｂ
へ出力される。即ち、光周波数多重信号は、各光周波数
に割り当てられた異なる出力ポートへ分離して出力され
る。

【００１１】ここで、例えば、光増幅器４８３を順方向
へ定電流駆動（順バイアス）すれば、Ｆ３の信号光だけ
が光増幅器４８３で増幅され、Ｎ×１出力周波数ルーテ
ィング装置４２の入力ポート＃４２３ａに入力され、結
果的にＮ×１出力周波数ルーティング装置４２の出力ポ
ート＃４２ｂから出力用光導波路４４に出力される。

【００１２】また、任意の光増幅器（４８１〜４８ｎ）
にパルス電流を印加して光強度変調すれば、光強度変調
された波長信号がＮ×１出力周波数ルーティング装置４
２の出力ポート＃４２ｂから出力用光導波路４４に出力
される。また、逆方向に定電流駆動（逆バイアス）して
光増幅器（４８１〜４８ｎ）に誘起する端子電圧変化を
検出すれば、送信されてきた波長信号が復調される。な
お、このような技術は、特開平７−２０２８１８号公報
に記載されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前記図４に示す光波長
選択フィルタでは、光スイッチ群１８中の任意の光スイ
ッチを駆動してＮ波長のうちから所定のＮ／２波長を選
択する構成なので、Ｎ波長の波長多重信号の中から所望
の１波あるいは複数波を自由に選択することが原理的に
不可能であった。これは、構成上選択できる波長が１／
２に制限されるためである。

【００１４】このように、図４に示す光波長選択フィル
タでは、Ｎ×Ｎアレイ導波路回折格子型光合分波器１０
がＮ波長の合分波機能を持っているにも係わらず、選択
波長数が１／２に制限されてしまい、即ち、図４に示す
光波長選択フィルタは波長選択の自由度がなく、Ｎ波の
高密度波長分割多重通信システムにおいて、Ｎ波長の中
から任意の１波長あるいは複数波長を選択しようとする
場合に重大な欠点となるという問題点があった。

【００１５】また、前記図５に示す光波長同調型トラン
シーバは、２個の同一のアレイ導波路回折格子型光合分
波器（４１、４２）を組み合わせて用いる構成なので、
両者の波長特性が完全に一致する必要があった。また、
光集積化された各光増幅器（４８１〜４８ｎ）を駆動し
てＮ波長のうちから所定の波長を選択的に変復調する構
成なので、各光増幅器（４８１〜４８ｎ）が相互に近接
し、そのため１つの光増幅器をパルス変調すると、隣接
の光増幅器への電流漏れ込みが生じ、電気クロストーク
が増加する、あるいは、所定の波長信号を受信する際
に、隣接する光増幅器からの電気クロストークの影響が
無視できないという問題点があった。また、２個のアレ
イ導波路回折格子型光合分波器（４１、４２）の波長特
性の温度依存性も問題があり、また、光導波路（４５１
〜４５ｎ，４６１〜４６ｎ）と入力用光導波路４３（あ
るいは出力用光導波路４４）とのモード不整合により結
合損失が増加するという問題もあった。さらに、波長に
対する２個のアレイ導波路回折格子型光合分波器（４
１、４２）の伝搬損失が異なるため、この損失を補償し
ようとすると各光増幅器（４８１〜４８ｎ）に与える負
担が増大するという問題もあった。

【００１６】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、光波長
選択フィルタにおいて、波長選択の自由度を向上させる
ことが可能となる技術を提供することにある。

【００１７】また、本発明の他の目的は、光波長同調型
トランシーバにおいて、一個のアレイ導波路回折格子型
光合分波器を使用し、波長整合性の問題点を解消すると
ともに回路構成が簡単化することが可能となる技術を提
供することにある。

【００１８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。

【００２０】本発明の光波長選択フィルタにおいては、
少なくとも、複数の光導波路からなる第１の入出力光導
波路群と、複数の光導波路からなる第２の入出力光導波
路群を有するアレイ導波路回折格子型光合分波器を用
い、前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第２の入
出力光導波路群の２つの異なる光導波路間を結ぶ少なく
とも１本の折り返し光路中に４端子光サーキュレータを
配置し、当該４端子光サーキュレータの他の２端子に光
反射器を備えた光スイッチを各々接続したことを特徴と
する。

【００２１】本発明の光波長同調型トランシーバにおい
ては、少なくとも、複数の光導波路からなる第１の入出
力光導波路群と、複数の光導波路からなる第２の入出力
光導波路群を有するアレイ導波路回折格子型光合分波器
を用い、前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第２
の入出力光導波路群の２つの異なる光導波路間を結ぶ少
なくとも１本の折り返し光路中に４端子光サーキュレー
タを配置し、当該４端子光サーキュレータの他の２端子
にそれぞれ光反射器を備えた光変復調器を各々接続した
ことを特徴する。

【００２２】また、前記アレイ導波路回折格子型光合分
波器の第１の入出力光導波路群および第２の入出力光導
波路群は、それぞれＮ本（Ｎは整数）の光導波路を有
し、前記入力用光線路は、前記アレイ導波路回折格子型
光合分波器の第１の入出力光導波路群のｉ番目の光導波
路に、また、前記出力用光線路は、前記アレイ導波路回
折格子型光合分波器の第１の入出力光導波路群のｊ番目
の光導波路に接続され、さらに、前記少なくとも１本の
折り返し光路は、前記アレイ導波路回折格子型光合分波
器の第２の入出力光導波路群のｌ番目とｋ番目の光導波
路間に接続され、前記アレイ導波路回折格子型光合分波
器の第１の入出力光導波路群のｉ番目の光導波路から第
２の入出力光導波路群のｌ番目の光導波路への通過波長
をλｉ，ｌ（ｌは整数）、および第１の入出力光導波路
群のｉ番目の光導波路から第２の入出力光導波路群のｋ
番目の光導波路への通過波長をλｉ，ｋ（ｋは整数）、
前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第２の入出力
光導波路群のｌ番目の光導波路から第１の入出力光導波
路群のｊ番目の光導波路への通過波長をλｌ，ｊ、およ
び第２の入出力光導波路群のｋ番目の光導波路から第１
の入出力光導波路群のｊ番目の光導波路への通過波長を
λｋ，ｊとするとき、λｉ，ｌ＝λｋ，ｊ、λｉ，ｋ＝
λｌ，ｊ、（ｊ−ｉ）＝（ｌ−ｋ）＝Ｎ／２なる関係を
満足することを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２４】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００２５】［実施の形態１］図１は、本発明の実施の
形態１の光波長選択フィルタの概略構成を示すブロック
図である。本実施の形態の光波長選択フィルタは、入力
用光線路である入力用光ファイバ４、出力用光線路であ
る出力用光ファイバ５、１６×１６アレイ導波路回折格
子型光合分波器１、折り返し光路６、および光スイッチ
部８０とから構成される。ここで、アレイ導波路回折格
子型光合分波器１は、前記従来例と同様、第１の入出力
光導波路群２と、スラブ光導波路（図示せず）、アレイ
導波路回折格子（図示せず）、スラブ光導波路（図示せ
ず）、および第２の入出力光導波路群３から構成され
る。また、光スイッチ部８０は、光サーキュレータ７、
光スイッチ（８ａ，８ｂ）、および光反射器９とから構
成されている。アレイ導波路回折格子型光合分波器１
は、シリコン（Ｓｉ）基板や石英（ＳｉＯ２）基板上に
石英系ガラス光導波路等で作製されるか、あるいは、シ
リコン（Ｓｉ）基板上にフッ素化ポリイミド等の高分子
光導波路、リチウム・ナイオベート（ＬＮ）基板上にチ
タン（Ｔｉ）拡散のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）
光導波路、ＩｎＰやＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓＰ、
ＧａＡｌＡｓ等の光半導体光導波路で作製される。

【００２６】光スイッチ（８ａ，８ｂ）は、アレイ導波
路回折格子型合波器１の入出力ポート間で決まる波長光
を通過、阻止するもので、例えば、光ファイバスイッ
チ、ＩｎＧａＡｓＰあるいはＧａＡｌＡｓ等の光半導体
アンプ、あるいは、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）
光導波路スイッチ等が好適に用いられる。伝送用光線路
である入力用光ファイバ４および出力用光ファイバ５
は、通常の単一モードファイバ、分散シフトファイバ、
偏波保持ファイバ等が用いられる。

【００２７】一般に、アレイ導波路回折格子型光合分波
器１の通過波長は、使用する入出力ポートで原理的に決
まる。以下、このアレイ導波路回折格子型光合分波器１
の通過波長について、図３に示すアレイ導波路回折格子
型光合分波器１の入出力に対する通過波長の関係を示す
入出力対照表を用いて説明する。

【００２８】図３に示すように、例えば、１６波の波長
多重信号が入力用光ファイバ４を介してアレイ導波路回
折格子型合分波器１の入出力ポート＃１ａへ入力される
と、入出力ポート＃１ｂから入出力ポート＃１６ｂに、
それぞれλ１からλ１６の波長が出力される。

【００２９】なお、図３において、第１の入出力導波路
ａを表す横方向の数字（１〜１６）が、アレイ導波路回
折格子型光合分波器１の第１の入出力ポートの１番目の
入出力ポート＃１ａから１６番目の入出力ポート＃１６
ａを示し、第２の入出力導波路ｂを表す縦方向の数字
（１〜１６）が、アレイ導波路回折格子型光合分波器１
の第２の入出力ポートの１番目の入出力ポート＃１ｂか
ら１６番目の入出力ポート＃１６ｂを示している。

【００３０】図３の実線で示すように、アレイ導波路回
折格子型合分波器１の入出力ポート＃８ｂと入出力ポー
ト＃１６ｂとを接続すると、λ８とλ１６の波長は、と
もに入出力ポート＃９ａから出力される。同様に、アレ
イ導波路回折格子型合分波器１の入出力ポート＃９ｂと
入出力ポート＃１ｂとを接続すると、λ１とλ９の波長
は、ともに入出力ポート＃９ａから出力される。このよ
うにして、他の入出力ポートを折り返し光路で接続する
と、従来技術で不可能だった１６波長の通過特性が得ら
れる。さらに、各波長が通過するこれらの入出力ポート
間に設けられた折り返し光路６中に光スイッチ部８０を
設け、当該光スイッチ部８０の光スイッチ（８ａ，８
ｂ）を駆動することにより、従来例では不可能だった１
６波長の波長多重信号光の中から任意の波長信号を選択
することができる。

【００３１】以下、本実施の形態の光波長選択ファイバ
の動作について、図１に示すように、アレイ導波路回折
格子型光合分波器１の入出力ポート＃８ｂと入出力ポー
ト＃１６ｂ間に接続された折り返し光路６中に、その折
り返し光路６がそれぞれ端子１と端子３とに接続される
ように４端子付光サーキュレータ７を配置し、さらに、
その光サーキュレータ７の残りの端子（端子２、端子
４）に光反射器９を備えた光スイッチ（８ａ，８ｂ）が
各々設けられている場合の波長多重信号の選択動作につ
いて詳細に説明する。

【００３２】１６波の波長多重信号が入力用光ファイバ
４を介してアレイ導波路回折格子型合分波器１の入出力
ポート＃１ａへ入力され、アレイ導波路回折格子型合分
波器１の入出力ポート＃９ａから出力用光ファイバ５か
ら出力される場合で、１６波長多重信号の中から１波長
を取り出すものとすると、例えば、入出力ポート＃１６
ｂと入出力ポート＃８ｂとの間に接続された折り返し光
路６中に設けられた光スイッチ８ｂを駆動させれば、波
長信号λ１６が選択され出力用光ファイバ５から取り出
すことができる。次に、光スイッチを切り替えて光スイ
ッチ８ａを駆動すると、今度は別の波長信号λ８が選択
され出力用光ファイバ５から取りだすことができる。こ
のようにして、相当する波長が通る折り返し光路６中の
光サーキュレータ７に接続された光スイッチ（８ａ，８
ｂ）を駆動すれば所望の波長を選択することができる。
なお、前記説明では、光信号入力ポートを＃１ａ、光信
号出力ポートを＃９ａとしたが、これに限定されるもの
ではなく、他の入出力ポートを使用してもよい。

【００３３】即ち、前記アレイ導波路回折格子型光合分
波器１の第１の入出力光導波路群２のｉ番目の光導波路
に入力用光ファイバ４を接続し、また、前記アレイ導波
路回折格子型光合分波器１の第１の入出力光導波路群２
のｊ番目の光導波路に出力用光ファイバ５を接続し、さ
らに、前記アレイ導波路回折格子型光合分波器１の第２
の入出力光導波路群３のｌ番目とｋ番目の光導波路間に
折り返し光路６を接続し、前記アレイ導波路回折格子型
光合分波器の第１の入出力光導波路群のｉ番目の光導波
路から第２の入出力光導波路群のｌ番目の光導波路への
通過波長をλｉ，ｌ（ｌは整数）、および第１の入出力
光導波路群のｉ番目の光導波路から第２の入出力光導波
路群のｋ番目の光導波路への通過波長をλｉ，ｋ（ｋは
整数）、前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第２
の入出力光導波路群のｌ番目の光導波路から第１の入出
力光導波路群のｊ番目の光導波路への通過波長をλｌ，
ｊ、および第２の入出力光導波路群のｋ番目の光導波路
から第１の入出力光導波路群のｊ番目の光導波路への通
過波長をλｋ，ｊとするとき、λｉ，ｌ＝λｋ，ｊ、λ
ｉ，ｋ＝λｌ，ｊ、（ｊ−ｉ）＝（ｌ−ｋ）＝Ｎ／２な
る関係を満足すればよい。これにより、Ｎ波長に対する
入力用光線路と出力光線路間の伝播損失が均衡すること
が可能となる。

【００３４】例えば、Ｎ＝１６の場合で、ｉ＝１、ｊ＝
９およびｋ＝８、ｌ＝１６のとき折り返し光路６を通る
信号光波長はλｉ，ｌ＝λｋ，ｊ＝λ１６およびλｉ，
ｋ＝λｌ，ｊ＝λ８、（ｊ−ｉ）＝（ｌ−ｋ）＝Ｎ／２
＝８となり、図２の入出力対照表に示すように、λ８お
よびλ１６の２波長に対する波長選択が可能となる。同
様のことが他のｌ、ｋの組み合わせに対しても成立す
る。最終的に１６波長に対する選択が可能となる。

【００３５】また、本実施の形態では、アレイ導波路回
折格子型光合分波器１が狭帯域な光フィルタとして動作
するので、不要な雑音光成分を除去することができ、光
クロストークを改善することが可能となる。

【００３６】なお、本実施の形態において、折り返し光
路６、光スイッチ部８０（４端子光サーキュレータ７、
光スイッチ（８ａ，８ｂ）、光反射器９）、それらの要
素を結ぶ光ファイバを、アレイ導波路回折格子型光合分
波器１と同一の光基板上に集積することも可能である。

【００３７】これにより、接続用光ファイバや光コネク
タ等の部品点数が削減され、小型化、低価格化を図るこ
とができ、その結果、動作特性の安定性、信頼性の向上
（高信頼化）を図ることができる。

【００３８】［実施の形態２］図２は、本発明の実施の
形態２の光波長同調型トランシーバの概略構成を示すブ
ロック図である。本実施の形態の光波長同調型トランシ
ーバは、入力用光線路である入力用光ファイバ４、出力
用光線路である出力用光ファイバ５、１６×１６アレイ
導波路回折格子型光合分波器１、折り返し光路６、およ
び光変復調部８１とから構成される。ここで、アレイ導
波路回折格子型光合分波器１は、前記実施の形態１と同
様、第１の入出力光導波路群２と、スラブ光導波路（図
示せず）、アレイ導波路回折格子（図示せず）、スラブ
光導波路（図示せず）、および第２の入出力光導波路群
３から構成される。また、光変復調部８１は、光サーキ
ュレータ７、光変復調器（８８，８１６）、および光反
射器９とから構成されている。

【００３９】アレイ導波路回折格子型光分波器１は、前
記実施の形態１と同様、シリコン（Ｓｉ）基板や石英
（ＳｉＯ２）基板上に石英系ガラス光導波路等で作製さ
れるか、あるいは、シリコン（Ｓｉ）基板上にフッ素化
ポリイミド等の高分子光導波路、リチウム・ナイオベー
ト（ＬＮ）基板上にＴｉ拡散のニオブ酸リチウム（Ｌｉ
ＮｂＯ３）光導波路、ＩｎＰやＧａＡｓ基板上にＩｎＧ
ａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ等の光半導体光導波路で作製さ
れる。光変復調器（８８，８１６）は、アレイ導波路回
折格子型合分波器１の入出力ポート間で決まる波長光を
変調、復調、あるいは増幅するもので、例えば、ＩｎＧ
ａＡｓＰあるいはＧａＡｌＡｓ等の光半導体増幅器、電
界吸収型の光半導体変調器、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮ
ｄＯ３）光導波路変調器、あるいは光ファイバスイッチ
等が好適に用いられ、それにより、適用するシステムの
要求に柔軟に対応することができる。光反射器９は、光
変復調器（８８，８１６）の一方の劈開端面に直接Ｎ
ｉ、Ａｕなどの金属薄膜を蒸着により形成したり、ある
いは誘電体多層膜を形成することにより作製される。伝
送用光線路である入力用光ファイバ４および出力用光フ
ァイバ５は、通常の単一モードファイバ、分散シフトフ
ァイバ、偏波保持ファイバ等が用いられる。

【００４０】本実施の形態のアレイ導波路回折格子型合
分波器１を用いた光波長同調型トランシーバの動作につ
いて、図２に示すように、アレイ導波路回折格子型光合
分波器１の入出力ポート＃８ｂと入出力ポート＃１６ｂ
間に接続された折り返し光路６中に、当該折り返し光路
６が端子１と端子３とに接続されるように４端子付光サ
ーキュレータ７を配置し、その光サーキュレータ７の残
りの端子（端子２と端子４）に光反射器９を備えた光半
導体増幅器３１が、光変復調器（８８，８１６）として
各々設けられている場合の波長多重信号の変調、復調、
増幅動作について以下に詳細に説明する。

【００４１】１６波の波長多重信号光が入力用光ファイ
バ４を介してアレイ導波路回折格子型合分波器１の入出
力ポート＃１ａへ入力され、アレイ導波路回折格子型合
分波器１の入出力ポート＃９ａより出力用光ファイバ５
から出力される場合に、１６波長多重中信号の中から１
波長を取り出すとすれば、例えば、入出力ポート＃１６
ｂと＃８ｂとの間に接続された折り返し光路６中の光変
復調器８１６（即ち、光半導体増幅器３１）をバイアス
端子（Ｔ）を介して順方向にバイアスしておき、バイア
ス端子（Ｔ）の高周波ポートよりパルス信号を入力させ
れば波長信号λ１６がパルス変調され出力用光ファイバ
５から送出することができる。

【００４２】また、光変復調器８１６をバイアス端子
（Ｔ）を介して順方向にバイアスしておき、バイアス端
子（Ｔ）の高周波ポートより光半導体増幅器３１のＰＮ
接合に誘起される端子電圧を検出すればパルス変調され
た波長信号λ１６が復調される。この場合、光信号は復
調しても損失を受けない。むしろ、光半導体増幅器３１
を通過するので、ロスレスの光タップとして機能させる
ことができる。

【００４３】また、光変復調器８１６を零あるいは逆バ
イアスにしておくと、光信号が活性層で吸収されるの
で、波長信号λ１６が完全にドロップされ出力用光ファ
イバ５から送出しないようにすることもできる。さら
に、光変復調器８１６を順方向にバイアスして利得を与
えると、ファイバ伝送路を伝播するあいだに減衰した微
弱な光信号を増幅して出力用光ファイバ５から送出する
こともできる。

【００４４】次に、光変復調器を切り替えて光変復調器
８８（即ち、光半導体増幅器）を駆動すると、今度は別
の波長信号λ８に対して変調、復調、増幅動作を行うこ
とができる。

【００４５】このようにして、相当する波長が通る折り
返し光路６中の光サーキュレータ７に接続された光変復
調器（８８，８１６）（光半導体増幅器３１）を駆動す
れば所望の波長に対して信号処理をすることができる。

【００４６】なお、前記説明では、光信号入力ポートを
＃１ａ、光信号出力ポートを＃９ａとしたが、これに限
定されるものではなく、他の入出力ポートを使用しても
よい。

【００４７】即ち、前記実施の形態１と同様、前記アレ
イ導波路回折格子型光合分波器１の第１の入出力光導波
路群２のｉ番目の光導波路に入力用光ファイバ４を接続
し、また、前記アレイ導波路回折格子型光合分波器１の
第１の入出力光導波路群２のｊ番目の光導波路に出力用
光ファイバ５を接続し、さらに、前記アレイ導波路回折
格子型光合分波器１の第２の入出力光導波路群３のｌ番
目とｋ番目の光導波路間に折り返し光路６を接続し、前
記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第１の入出力光
導波路群のｉ番目の光導波路から第２の入出力光導波路
群のｌ番目の光導波路への通過波長をλｉ，ｌ（ｌは整
数）、および第１の入出力光導波路群のｉ番目の光導波
路から第２の入出力光導波路群のｋ番目の光導波路への
通過波長をλｉ，ｋ（ｋは整数）、前記アレイ導波路回
折格子型光合分波器の第２の入出力光導波路群のｌ番目
の光導波路から第１の入出力光導波路群のｊ番目の光導
波路への通過波長をλｌ，ｊ、および第２の入出力光導
波路群のｋ番目の光導波路から第１の入出力光導波路群
のｊ番目の光導波路への通過波長をλｋ，ｊとすると
き、λｉ，ｌ＝λｋ，ｊ、λｉ，ｋ＝λｌ，ｊ、（ｊ−
ｉ）＝（ｌ−ｋ）＝Ｎ／２なる関係を満足すればよい。
これにより、Ｎ波長に対する入力用光線路と出力光線路
間の伝播損失が均衡することが可能となる。

【００４８】例えば、Ｎ＝１６においてｉ＝１、ｊ＝９
およびｋ＝８、ｌ＝１６のとき折り返し光路６を通る信
号光波長はλｉ，ｌ＝λｋ，ｊ＝λ１６およびλｉ，ｋ
＝λｌ，ｊ＝λ８、（ｊ−ｉ）＝（ｌ−ｋ）＝Ｎ／２＝
８となり、λ８およびλ１６の２波長に対する波長選択
が可能となる。同様のことが他のｌ、ｋの組み合わせに
対しても成立する。最終的に１６波長に対する選択が可
能となる。

【００４９】また、本実施の形態の光波長同調型トラン
シーバでは、光源とその波長制御装置が不要であり、そ
の結果、保守が容易となり装置コストの低減に寄与する
ことができる。

【００５０】なお、本実施の形態２の光波長同調型トラ
ンシーバでは、折り返し光路６、光変復調部８１（光サ
ーキュレータ７、光変復調器（８８，８１６）、光反射
器９）、それらの要素を結ぶ光ファイバが、該アレイ導
波路回折格子型光合分波器１と同一の光基板上に集積す
ることも可能である。これにより、接続用光ファイバや
光コネクタ等の部品点数が削減され、低価格化を図るこ
とができる。その結果、動作特性の安定性、信頼性の向
上を図ることができる。

【００５１】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明
は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
勿論である。

【００５２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【００５３】（１）本発明によれば、アレイ導波路回折
格子型光合分波器の定められた入出力部を結ぶ折り返し
光路中に、４端子光サーキュレータ、光スイッチおよび
光反射器とからなる光スイッチ部を設けるようにしたの
で、従来例では選択不可能だった波長が選択可能にな
り、選択波長数が従来例の２倍にすることが可能とな
る。

【００５４】（２）本発明によれば、アレイ導波路回折
格子型光合分波器の入出力ポート数と同じ数の波長を任
意に選択でき、また、折り返し光路の接続の仕方次第
で、折り返し光路付アレイ導波路回折格子型光合分波器
の通過波長に対する通過損失が波長毎に等しく揃ういわ
ゆる損失等化が可能である。

【００５５】（３）本発明によれば、アレイ導波路回折
格子型合分波器の定められた入出力部を結ぶ折り返し光
路中に、４端子光サーキュレータ、光変復調器および光
反射器からなる光変復調部を設けるようしたので、従来
例では同じ特性のアレイ導波路回折格子型光合分波器が
２個必要だったのが１個で済み、波長整合の問題が解決
され、それにより、回路構成が簡単になる。

【００５６】（４）本発明によれば、アレイ導波路回折
格子型光合分波器は狭帯域な光フィルタとして動作する
ので、不要な雑音光成分を除去することができ、光クロ
ストークが改善される。

【００５７】（５）本発明によれば、全ての構成要素を
アレイ導波路回折格子型光合分波器と同一基板上に光集
積したので、小型化、低価格化、高信頼化が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の光波長選択フィルタの
概略構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態２の光波長同調型トランシ
ーバの概略構成を示すブロック図である。

【図３】アレイ導波路回折格子型光合分波器の入出力対
照表を示す図である。

【図４】従来の光波長選択フィルタの概略構成を示すブ
ロック図である。

【図５】従来の実施の形態の光波長同調型トランシーバ
の概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，１０…１６×１６アレイ導波路回折格子型光合分波
器、２，１３…第１の入出力光導波路群、３，１４…第
２の入出力光導波路群、４，１６…入力用光ファイバ
（入力光線路）、５，１５…出力用光ファイバ（出力用
光線路）、６，１７…折り返し光路、７…光サーキュレ
ータ、８ａ，８ｂ，１８１，１８３，１８５，１８７，
１８９，１８１１，１８１３，１８１５…光スイッチ、
９…光反射器、１１，１２…スラブ光導波路、１８…光
スイッチ群、３１…光半導体増幅器、４０…ＩｎＰウエ
ハ、４１…１×Ｎ入力周波数ルーティング装置、４２…
Ｎ×１出力周波数ルーティング装置、４３，４４，４５
１〜４５ｎ，４６１〜４６ｎ…光導波路、４８１〜４８
ｎ…光増幅器（活性（ドープ）領域）、５０１〜５０ｎ
…電子制御装置、８０…光スイッチ部、８１…光変復調
部、８８，８１６…光変復調器、１０５…アレイ導波路
回折格子。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光導波路からなる第１の入出力光
   導波路群と、第１の平面光導波路と、長さの異なる光導
   波路群と、第２の平面光導波路と、複数の光導波路から
   なる第２の入出力光導波路群とを有するアレイ導波路回
   折格子型光合分波器と、 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第１の入出力
   光導波路群の中の任意の光導波路に接続される少なくと
   も１本の入力用光線路と、 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第１の入出力
   光導波路群の中の任意の光導波路で、前記少なくとも１
   本の入力用光線路が接続される光導波路と異なる光導波
   路に接続される少なくとも１本の出力用光線路と、 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第２の入出力
   光導波路群の中の任意の２本の光導波路間を接続する少
   なくとも１本の折り返し光路と、 前記少なくとも１本の折り返し光路中に設けられ、奇数
   番目あるいは偶数番目の入出力端子が前記少なくとも１
   本の折り返し光路に接続される４端子光サーキュレータ
   と、 前記４端子光サーキュレータの前記少なくとも１本の折
   り返し光路に接続されていない偶数番目あるいは奇数番
   目の入出力端子の各々に、一方の端子が接続される２個
   の光スイッチと、 前記各光スイッチのもう一方の端子に接続される２個の
   光反射器とを備えてなることを特徴とする光波長選択フ
   ィルタ。
2. 【請求項２】 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器
   の第１の入出力光導波路群および第２の入出力光導波路
   群は、それぞれＮ本（Ｎは整数）の光導波路を有し、 前記入力用光線路は、前記アレイ導波路回折格子型光合
   分波器の第１の入出力光導波路群のｉ番目の光導波路
   に、また、前記出力用光線路は、前記アレイ導波路回折
   格子型光合分波器の第１の入出力光導波路群のｊ番目の
   光導波路に接続され、 さらに、前記少なくとも１本の折り返し光路は、前記ア
   レイ導波路回折格子型光合分波器の第２の入出力光導波
   路群のｌ番目とｋ番目の光導波路間に接続され、 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第１の入出力
   光導波路群のｉ番目の光導波路から第２の入出力光導波
   路群のｌ番目の光導波路への通過波長をλｉ，ｌ（ｌは
   整数）、および第１の入出力光導波路群のｉ番目の光導
   波路から第２の入出力光導波路群のｋ番目の光導波路へ
   の通過波長をλｉ，ｋ（ｋは整数）、前記アレイ導波路
   回折格子型光合分波器の第２の入出力光導波路群のｌ番
   目の光導波路から第１の入出力光導波路群のｊ番目の光
   導波路への通過波長をλｌ，ｊ、および第２の入出力光
   導波路群のｋ番目の光導波路から第１の入出力光導波路
   群のｊ番目の光導波路への通過波長をλｋ，ｊとすると
   き、λｉ，ｌ＝λｋ，ｊ、λｉ，ｋ＝λｌ，ｊ、（ｊ−
   ｉ）＝（ｌ−ｋ）＝Ｎ／２なる関係を満足することを特
   徴とする請求項１に記載された光波長選択フィルタ。
3. 【請求項３】 前記アレイ導波路回折格子型光合分波
   器、前記折り返し光路、前記光サーキュレータ、前記光
   スイッチ、および前記光反射器は、同一の光基板上に集
   積されていることを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載された光波長選択フィルタ。
4. 【請求項４】 複数の光導波路からなる第１の入出力光
   導波路群と、第１の平面光導波路と、長さの異なる光導
   波路群と、第２の平面光導波路と、複数の光導波路から
   なる第２の入出力光導波路群とを有するアレイ導波路回
   折格子型光合分波器と、 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第１の入出力
   光導波路群の中の任意の光導波路に接続される少なくと
   も１本の入力用光線路と、 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第１の入出力
   光導波路群の中の任意の光導波路で、前記少なくとも１
   本の入力用光線路が接続される光導波路と異なる光導波
   路に接続される少なくとも１本の出力用光線路と、 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第２の入出力
   光導波路群の中の任意の２本の光導波路間を接続する少
   なくとも１本の折り返し光路と、 前記少なくとも１本の折り返し光路中に設けられ、奇数
   番目あるいは偶数番目の入出力端子が前記少なくとも１
   本の折り返し光路に接続される４端子光サーキュレータ
   と、 前記４端子光サーキュレータの前記少なくとも１本の折
   り返し光路に接続されていない偶数番目あるいは奇数番
   目の入出力端子の各々に、一方の端子が接続される２個
   の光変復調器と、 前記各光変復調器のもう一方の端子に設けられる２個の
   光反射器と、 複数の波長多重光のうちの所定の波長光を選択的に変
   調、復調、あるいは増幅する所定の光変復調器に電気エ
   ネルギーを選択的に印加、あるいは光変復調器で生じた
   電気エネルギーを選択的に検出する少なくとも１つの電
   子回路を備えることを特徴とする光波長同調型トランシ
   ーバ。
5. 【請求項５】 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器
   の第１の入出力光導波路群および第２の入出力光導波路
   群は、それぞれＮ本（Ｎは整数）の光導波路を有し、 前記入力用光線路は、前記アレイ導波路回折格子型光合
   分波器の第１の入出力光導波路群のｉ番目の光導波路
   に、また、前記出力用光線路は、前記アレイ導波路回折
   格子型光合分波器の第１の入出力光導波路群のｊ番目の
   光導波路に接続され、 さらに、前記少なくとも１本の折り返し光路は、前記ア
   レイ導波路回折格子型光合分波器の第２の入出力光導波
   路群のｌ番目とｋ番目の光導波路間に接続され、 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の第１の入出力
   光導波路群のｉ番目の光導波路から第２の入出力光導波
   路群のｌ番目の光導波路への通過波長をλｉ，ｌ（ｌは
   整数）、および第１の入出力光導波路群のｉ番目の光導
   波路から第２の入出力光導波路群のｋ番目の光導波路へ
   の通過波長をλｉ，ｋ（ｋは整数）、前記アレイ導波路
   回折格子型光合分波器の第２の入出力光導波路群のｌ番
   目の光導波路から第１の入出力光導波路群のｊ番目の光
   導波路への通過波長をλｌ，ｊ、および第２の入出力光
   導波路群のｋ番目の光導波路から第１の入出力光導波路
   群のｊ番目の光導波路への通過波長をλｋ，ｊとすると
   き、λｉ，ｌ＝λｋ，ｊ、λｉ，ｋ＝λｌ，ｊ、（ｊ−
   ｉ）＝（ｌ−ｋ）＝Ｎ／２なる関係を満足することこと
   を特徴とする請求項４に記載された光波長同調型トラン
   シーバ。
6. 【請求項６】 前記アレイ導波路回折格子型光合分波
   器、前記折り返し光路、前記光サーキュレータ、前記光
   変復調器、および前記光反射器は、同一の光基板上に集
   積されていることを特徴とする請求項４または請求項５
   に記載された光波長同調型トランシーバ。
7. 【請求項７】 前記光変復調器は、光半導体増幅器、電
   界吸収型光半導体変調器、ニオブ酸リチウム光変調器、
   あるいは光ファイバ型スイッチであることを特徴とする
   請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載された光
   波長同調型トランシーバ。