JP2002247008A

JP2002247008A - 損失等化方法及び損失等化装置

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Publication number: JP2002247008A
Application number: JP2001040138A
Authority: JP
Inventors: Seigo Takahashi; 成五高橋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-08-30
Anticipated expiration: 2021-02-16
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Abstract

(57)【要約】【課題】多入力多出力の光素子の入出力ポート間の透過
損失の分布を、光素子の近傍で局所的に等化し、損失の
等化に要する調整行程の短縮を行う。【解決手段】複数の入力ポートと、複数の出力ポートと
を有する多入力多出力光素子と、前記入力ポートから対
応する全出力ポートへの損失を測定するｎ個（ｎは１以
上の整数）の損失測定手段と、前記損失測定手段による
ｎ個の損失値について、入出力ポートの接続組み合わせ
の相関に基づき入力信号光の減衰値を算出する減衰量計
算手段と、前記減衰量算出手段によって算出された減衰
値によって減衰量を調節する可変光減衰手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用光素子
の、特にＡＷＧあるいは光マトリクススイッチなどに代
表される多入力多出力の光素子の入出力ポート間の透過
損失の分布のばらつきの補償を行う損失等化方法と損失
等化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、高性能、大容量の通信システム構
築の為、スイッチングやインターコネクションを光技術
を用いて実現する手法が導入されている。上記光スイッ
チングや光インターコネクションを実現し、大容量の波
長分割多重ネットワークを支える光機能デバイスとし
て、マトリクス型光スイッチや、入力多出力型のアレイ
導波路型回折格子（ＡＷＧ）フィルタ等の多入力／多出
力ポートを備える光素子が用いられている。また、この
ような大容量の光通信システムの構成として、例えば、
波長多重光に対してアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）が
持つ、バレルシフタ的な特性を利用したインターコネク
ション構成が、特開平１０−３０８７４８号公報に記載
されている。

【０００３】ところで、ＡＷＧは、光路差を有する複数
の光導波路を使い光の干渉作用によって波長の多重・分
離を行うが、ＡＷＧの構造と光の導波特性に起因し、入
出力ポート間接続の組合せに依存し損失の分布特性を有
する。図８は、ＡＷＧの入出力ポート間接続の組み合わ
せに依存した損失の分布特性図である。

【０００４】次に、他の多入力／多出力ポートを備える
光素子の１例として、光マトリクス・スイッチについて
説明する。光マトリクス・スイッチも、ＡＷＧと同様に
ポート間接続の透過損失は分布を有する。例えば、図１
１に示す構成の光マトリクス・スイッチでは、接続され
た経路に依り光路差による損失分布があり、最短経路４
２では小さく、最長経路４３では大きな値となる。図１
１(ａ)は片方向から信号光群１０が入射し、信号光群１
１として出力される構成を示しており、図１１（ｂ）は
信号光群１０と信号光群１０ａが２方向から入力し、お
のおの出力信号光として信号光群１１、１１ａとして出
力される構成を示している。

【０００５】また、より具体的な一例として、ＸＶＩＩ
ＷＯＲＬＤＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ
ＣＯＮＧＲＥＳＳ（ＷＴＣ／ＩＳＳ２０００）に於い
て、Ｊ．Ｅ．Ｆｏｕｑｕｅｔらより発表された、”Ａ
ＮＡＬＬ−ＯＰＴＩＣＡＬＣＲＯＳＳ−ＣＯＮＮＥＣ
ＴＳＷＩＴＣＨＢＡＳＥＤＯＮＴＯＴＡＬＩＮ
ＴＥＲＮＡＬＲＥＦＬＥＣＴＩＯＮ”に説明される、
導波路型光スイッチがある。この光スイッチは、図１１
と同様の構成であり、スイッチの損失は、導波路の導波
損失と通過クロスポイントの数に対して、ほぼ比例した
値となることが示されている。

【０００６】このため、選択出力光の光強度を一定に保
つには、ＡＷＧ等の多入力／多出力ポートを有する光素
子の損失分布の等化制御を行うことが必要であり、光通
信システムにおいて、従来、各種の光信号の損失等化方
式が採られていた。

【０００７】以下、図を用いて、従来の技術を説明す
る。図９は従来の技術を説明する為の説明図である。図
９において、送信ノード１０３で波長多重され送信され
た信号光は、ＡＷＧ１０１の入力ポートに入力後、設定
された出力ポートに出力され、受信ノード１０４に送信
される。このＡＷＧ１０１を通過時、入力信号光１１０
は、ＡＷＧ１０１の入出力ポート間接続の組み合わせに
依存した損失を受ける。よって、受信ノード１０４の光
受信器（ＰＤ）１４１に於いて、光信号を安定に受信
し、信頼性のある通信を行う為、光受信器１４１に入射
する光信号の強度を、全ての波長について一定の値を取
るように制御する必要がある。このような損失の等化制
御を実現するには、従来技術においては、受信ノード１
０４に於いて、各波長毎に光強度を観測し、送信ノード
１０３へ帰還制御を行う方法がとられていた。具体的に
は、図９に示す光受信器１４１の入射光を、光分岐を介
して光強度モニタ１４３で、入射光のモニタを行い、そ
の強度が一定になるように、対応する送信レーザ１３０
の出力制御を行っていた。

【０００８】また、特定の一出力についての利得波長依
存性を補償する技術として特開平９−２８９３４９号記
載の発明「光イコライザおよびこれを用いた光増幅装置
と波長多重光伝送装置」等がある。上記公報には、光フ
ァイバアンプ等の利得波長依存性を補償し、低損失偏光
依存性の光イコライザを実現するため、互いに異なるフ
リースペクトラム領域（ＦＳＲ）を有する複数のエタロ
ンフィルタ板を縦続接続する構成が開示されている。し
かし、特開平９−２８９３４９号記載の発明において
も、多入力／多出力ポートを有する素子の損失分布の等
化については、何も開示していない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記述べた従来技術に
おける損失等化方式は、以下のような課題を有してい
る。

【００１０】第一の課題は、波長強度モニタ１４３及び
帰還信号１４０を用いた系が、必要部品の増加を招き、
装置費用の低減が不可能な事である。例えば、波長強度
モニタ１４３と、波長強度モニタ１４３に信号光を誘導
するための光分岐素子１４２が必要となる。さらに、波
長強度モニタ１４３から送信ノード１０３へ波長強度を
制御する為の帰還信号１４０を、フィードバックする構
成が必要である。特に、ＡＷＧ１０１と送信ノード１０
３の距離が近接していない場合には、帰還信号１４０の
伝達に要する構成を設ける費用が大きくなる恐れがあ
る。

【００１１】第二の課題は、複数の光素子を用いてシス
テムを拡張し、入力信号光を分岐する構成に於いて、ひ
とつの光素子に対して行う光源の強度変化が、他の系に
対して影響を与えてしまい、損失特性に個体差を持つＡ
ＷＧ等の光素子に対して対応出来ないことである。

【００１２】たとえば、図９のシステムの拡張を行う場
合を考える。図１０は、ＡＷＧをメッシュ状に接続し拡
張したシステム構成であり、中央のスイッチに於いて、
マルチキャストあるいはブロードキャスト等の機能提供
が可能である。このような構成を取る場合には、送信レ
ーザ１３０群と光受信器１４１群とが、１対１に対応せ
ず、ＡＷＧの損失に個体差がある場合、従来の帰還制御
方法を用いる事は出来ない。

【００１３】第三の課題は、損失の等化が収束せず、調
整に要する工程が長くなる事である。特に、送信ノード
１０３に光増幅器１３２が含まれる構成を考えると、波
長多重光に対する光増幅特性の非線形性から、光増幅器
１３２への入力光の、一波長の強度変化が、増幅器出力
光の、他全ての波長の強度に影響する。このため、ある
特定の出力ポート１１０（ｉ）へ出力される波長の強度
を、対応する送信レーザ（ＬＤ）に於いて調整すると、
同時に他出力ポート１１０（ｊ≠ｉ）へ出力される波長
の強度へ影響を与える事になり、再調整の繰り返しを必
要とする。

【００１４】以上３点の課題は全て、ＡＷＧの損失の分
布をＡＷＧ周辺で局所的に等化を行わず、光源など外部
の系を用いて補償を行っている事が原因である。しか
し、ＡＷＧは現在、波長ＭＵＸ、ＤＥＭＵＸとしての使
用方法が主流であり、バレルシフタ（または、波長ルー
タ）としての使用は一般的では無いため、実用上重要と
なる、安定化制御の手段に関する検討は、十分になされ
ていない。

【００１５】また、光マトリクススイッチについても、
任意の入力ポートの信号光が、スイッチの切替により、
任意の出力ポートに接続される事から、その損失分布に
ついての等化制御についての課題は、ＡＷＧについての
対処方法と同様と見なす事が可能である。

【００１６】上記のような課題に対し、本発明は、波長
を介したメッシュ接続状態に構成した多入力／多出力光
素子の入出力経路間の接続による透過損失の分布を、送
信レーザ（ＬＤ）に帰還せず、多入力多出力光素子の近
傍で局所的に等化を行い、損失の等化に要する調整行程
の短縮を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の損失等化方法及
び損失等化装置は、複数の入力ポートと複数の出力ポー
トとを有し、おのおの入出力ポート毎に光減衰手段を設
け、前記光減衰手段による減衰量を調節し、透過波長の
損失が全て等しくなるように調整することを特徴とす
る。

【００１８】本発明の損失等化方法は、複数の入出力ポ
ートを備えた光素子についての損失等化方法であって、
前記入力ポートから対応する出力ポートへ出力される信
号光の透過損失を測定する損失測定工程と、前記損失測
定工程によって測定した測定値について、損失量を等化
するための補正値を算出する等化量算出工程と、前記等
化量算出工程によって求めた補正値によって、各入出力
ポート毎に信号光の損失を補正する損失等化工程とを含
む。

【００１９】また、前記損失測定工程は、各入力ポート
から対応する出力ポートに出力される全ての信号光毎に
測定することを特徴とする。

【００２０】さらに、前記損失測定工程は、ある特定の
入力ポートから対応する全出力ポートに出力される信号
光について透過損失を測定することを特徴とする。ま
た、特に、前記等化量算出工程は、前記入力ポートと出
力ポート間の接続組み合わせの相関に基づいて補正値を
算出することを特徴とする。

【００２１】本発明の損失等化装置は、複数の入力ポー
トと複数の出力ポートとを有し、おのおの入出力ポート
毎に対応する光減衰手段を設け、前記光減衰手段による
減衰量を調節し、透過波長の損失を等化することを特徴
とする。

【００２２】また、前記損失等化装置は、前記入力ポー
トから対応する出力ポートへの損失を測定する損失測定
手段とを備え、前記損失測定手段によって測定した各損
失値について、補正量を算出する等化量算出手段とを含
むように構成することができる。

【００２３】さらに、本発明は、ｎ個の入力ポートと、
ｍ個の出力ポートとを有するｎ×ｍ（ｎ、ｍは１以上の
整数）多入力多出力光素子と、ｎ個の入力ポートから対
応するｍ個の出力ポートへの損失を測定する損失測定手
段とを備え、前記損失測定手段によって測定したｎ×ｍ
個の損失値について、入力信号光の減衰値を算出する減
衰量計算手段とを含む。

【００２４】また、本発明は、ｎ個の入力ポートと、ｍ
個の出力ポートとを有するｎ×ｍ（ｎ、ｍは１以上の整
数）多入力多出力光素子と、ある入力ポートから対応す
るｍ個の出力ポートへの損失と、これと対称な方向を除
く逆方向のｎ−１個の損失のｍ＋ｎ−１個の損失測定手
段とを備え、前記ｎ＋ｍ−１個の損失測定手段によって
測定した各損失値について、入力信号光の減衰値を算出
する減衰量計算手段とを含む。さらに、前記損失等化装
置はさらに、前記減衰手量計算手段によって算出された
減衰量によって入出力ポート毎の減衰量を調節する光減
衰手段を含む。

【００２５】このように、本発明によれば、波長を介し
たメッシュ接続状態に構成したＡＷＧあるいは光マトリ
クススイッチ等の多入力多出力光素子の入出力経路間の
接続による透過損失の分布を、送信ノードに帰還せず多
入力多出力光素子の近傍で局所的に等化を行うため、損
失の等化に要する調整行程の短縮が行え、さらに入力光
を複数のＡＷＧへ分岐した接続での等化制御も可能とな
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。なお、本発明は、特に複数の光素子
についての損失等化方法および損失等化装置に関する
が、ここでいう損失等化装置とは、本発明の機能を含む
光素子、回路、またはそれによって構成される装置構成
を含んで実施することが可能である。図１は、本発明の
第一の実施の形態を示す構成図である。

【００２７】図１の構成において、第一の実施の形態で
は、各々ｎ本の入出力ポート１０及び１１を持つＡＷＧ
素子１と、入力ポートと出力ポートの各々に入力側光減
衰手段２０と、出力側光減衰手段２１とを備えている。
また、図１に於いて、ＡＷＧ１として、石英光導波路に
よる１６ポートのＡＷＧを用いている。また、光減衰手
段２０，２１として、干渉膜フィルタを用いた可変光減
衰器を、１６台づつ合計３２台用いる場合について説明
する。

【００２８】また、図７は、入出力各々１６ポートを有
するＡＷＧの波長の接続例を示す説明図である。また、
図１２は、１６ポートで使用する波長λ１〜λ１６の例
としてＩＴＵ−Ｔ標準の１００ＧＨｚ間隔の波長の例で
あり、以下の説明で記述する実測値、シュミレーション
値は、この波長帯のλ１〜λ１６値を用いて求めてい
る。

【００２９】図７に示すようなＡＷＧ素子において、全
入出力間ポート間の透過損失の測定例を説明する。図７
の構成を有するＡＷＧにおいて入力ポートｉ１〜ｉ１６
に入力した各信号光について、各々出力ポートｏ１〜ｏ
１６に出力可能である。図１３は、１６ポートのＡＷＧ
の入出力ポートと波長の関係の入出力関係の一例を示し
ており、たとえば、入力ポートｉ１に入力された波長λ
１の信号光は、出力ポートｏ１に出力され、入力ポート
ｉ１に入力されたλ１６の信号光は出力ポートｏ２に出
力されることを示している。また、測定すべき箇所は、
各波長毎に１６ポート×１６ポートの２５６ポイントあ
る。また、各ポートを通過する信号光の経路長による損
失は、図１４に示される。図１４に示すように、損失の
最大の経路（光路）長と最小の経路長における損失の差
は、４．５３ｄＢである。

【００３０】本発明の第一の実施の形態では、このよう
な多入力多出力光素子を通過する経路長に依存する損失
のばらつきに対し、図１に示すように可変光減衰器２
０，２１の減衰量を調節し、透過波長の損失が、各入出
力ポートについて全て等しくなるように調整する。具体
的には、経路長の短い中央のポートに接続する可変光減
衰器の減衰量を大きくし、周辺に行くに従い減衰量を小
さくする。各損失量の全体のバランスを、最小自乗法な
どの計算手法を用いて最適値を求める。図の構成におい
て256経路全ての損失を測定し、32箇所の調節値の最適
値を求めることができるが、最適値検索の計算方法は、
システムで要求される精度により、３２元の連立方程式
を解析的に解く方法、差の１乗の総和を最小とする近
似、他、計算機を使って数値的に最適値を求める方法も
採用することができる。すなわち、本発明は、複数の入
出力ポートを有する光素子について、入力ポートと出力
ポートの接続の組み合わせによる光信号の相関性に着目
したものであり、上記計算手法に限定されず光素子の接
続構成、特性に応じて、最適な計算手法を適用する。

【００３１】そして、このようにして求めた最適値によ
り入出力光減衰手段２０、２１の減衰量を適宜設定する
事で、入出力ポート間接続の組み合わせによる経路長に
依存したＡＷＧ素子１の損失分布を等化する事が可能と
なる。

【００３２】このように、ＡＷＧの入出力ポートの双方
に、光強度の減衰手段を付け、ＡＷＧ周辺で局所的に損
失の等化を行う為、帰還制御を廃す事が可能となり、さ
らに図１０に示すような、入力光を複数のＡＷＧへ分岐
した接続での等化制御も可能となる。

【００３３】また、光減衰手段２０，２１とＡＷＧ１と
を一体化する事で、事前に製造段階で調整し、均一な損
失特性を持つＡＷＧを販売購入する事が可能となり、装
置製造組立て時の波長毎の複雑な光強度の調整を廃する
事ができる。

【００３４】以上、本発明の第一の実施の形態について
説明したが、上記実施の形態に於いて、ＡＷＧ１として
は、ＩｎＰ基板に作成した半導体導波路、あるいは、有
機物の基板に作成した光導波路に依るＡＷＧが使用可能
である。

【００３５】また、光減衰手段２０，２１として、ＡＷ
Ｇを作成する導波路基板上に一括作成した可変あるいは
固定導波路型光減衰器、ＡＷＧ外に接続した固定光減衰
器、干渉膜フィルタなどを使い、ＡＷＧ素子とファイバ
を接着固定する部分に作り込んだ可変あるいは固定光減
衰器、熱あるいは紫外線照射などの手段で損失量を可変
可能なファイバ型減衰器が使用可能である。また、光減
衰手段２０，２１としては、光減衰器と同様に、電界光
学効果を用いた半導体変調器、半導体光増幅器、Ｅｒな
どに代表される希土類を用いたファイバ増幅器が使用可
能である。

【００３６】これらの変調器の減衰量及び増幅器の利得
は、電気的に外部から調整可能なので、可変減衰器と同
様に、増幅率を変化させる事で、ＡＷＧ１の損失の分布
の均一化が可能である。さらに、ＡＷＧ素子と、変調器
あるいは増幅器の接続は、ＡＷＧの外部にファイバを介
して接続するか、あるいは、一部または全体をＡＷＧを
形成する基板上に集積、または、ハイブリッド実装技術
を用いた集積構造も可能である。また、入出力それぞれ
の光減衰手段２０，２１に、上記の光減衰器、変調器、
光増幅器とを組み合わせてあてはめる構成としてもよ
い。このように、おのおの入出力ポート毎に可変減衰手
段を設け、可変光減衰器の減衰量を調節し、透過波長の
損失が全て等しくなるように調整し、各損失量の全体の
バランスを、最小自乗法などの計算手法を用いて、最適
値を求める。その他、256経路全ての損失を測定して、3
2箇所の調節値の最適値を求める為、32元の連立方程式
を解析的に解くか、または計算機を使って数値的に最適
値を求める方法も採用することができる。

【００３７】また、上記実施の形態において、光減衰器
を付属させずに、製造元からあらかじめ減衰量の値を提
供し、使用者側に於いて、ＡＷＧ外部に接続する光減衰
器の損失量、あるいは増幅器の増幅率を設定する手段も
採用することが出来る。

【００３８】以上、本発明の第１の実施の形態について
説明したが、この応用として、多入力多出力光素子とし
て、ＡＷＧの代わりに、マトリクス型光スイッチを用い
た構成について説明する。図２は、マトリクス型光スイ
ッチを用いた本発明の損失等化装置の構成例である。図
２において、入線から入力された各信号光は、通過クロ
スポイント７を通過し、設定された反射クロスポイント
８にて反射され、出線に出力されるこのマトリクス型光スイッチを用いた構成においても、
おのおの入出力ポート毎に可変減衰手段を設け、可変光
減衰器の減衰量を調節し、透過波長の損失が全て等しく
なるように調整し、各損失量の全体のバランスを、最小
自乗法などの計算手法を用いて、最適値を求めることが
可能である。

【００３９】そして、入出力光減衰手段２０、２１の減
衰量を適宜設定するこのような光スイッチとしてはＬ
Ｎ、石英、光半導体あるいは有機材料を用い、熱光学効
果、電気光学効果あるいは屈折率整合を利用した内部接
続回路が、図１１と等価な導波路型光スイッチが適用可
能であり、たとえば、Ｓｉ−ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔ
ｅｍ）によるもの、あるいは、前述のように、液体を屈
折率調整材として用いた、内部接続回路が図１１と等価
な回路であって、石英あるいは有機材料を使った導波路
型光スイッチが適用可能である。

【００４０】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。前記第１の実施形態では、ＡＷＧの全ての波長
−ポートの接続の損失を測定する事を述べたが、１６ポ
ートＡＷＧを例に取ると、その測定数は、２５６接続に
上り、多大な測定時間と手間を必要とする。

【００４１】そこで、前記第１の実施形態に於いて説明
した損失の分布を均一化するＡＷＧの構成を基に、図３
を用いて、このようなポート毎の測定時間、調整に関す
る課題を解決する為の第二の実施の形態について説明す
る。

【００４２】本実施の形態では、損失特性測定の簡易化
を行うため、入出力の各々の任意の１ポートから相対す
る全ポートの損失のみを測定する事で、光減衰手段の減
衰量の値を決定する手法を採用する。

【００４３】すなわち、第一の実施の形態で説明した、
入力側、出力側の二群の光可変減衰手段２０，２１を一
体化したＡＷＧの製造段階の調整工数に注目して説明す
ると、例えば、入出力ポート数が各々１６ポートあるＡ
ＷＧの場合、全てのメッシュ接続数は２５６接続となる
ため、透過損失は各々２５６通りの値を持つ事になり、
厳密には、この２５６通りの接続の損失を測定した後
に、二群の光減衰手段の減衰量の最適値を決定する必要
がある。

【００４４】これに対して、ＡＷＧの入出力ポートの素
子上の配置と損失量に注目すると、その損失は一般に、
並列に並ぶポートの中心が小さく、両端に行く程単調に
大きな値となるという特性を有することがわかる。

【００４５】そこで、入出力の各々の任意の１ポートか
ら相対する全ポートの損失のみを測定することとする
と、１６ポートのＡＷＧの場合であれば、３１通りの測
定となる。

【００４６】この３１通りの損失の値と、計算機を用い
た最小自乗法を用いる事で、ＡＷＧのメッシュとなる２
５６通り損失特性を測定することなく、二群の光減衰手
段の減衰量の値を算出する事である。以下、図面を用い
て第２の実施の形態の手順を説明する。図３は、第２の
実施の形態の簡略測定方法を示す説明図である。

【００４７】図３（ａ）では、入力側より任意の１ポー
トから、出力側全ポートへ対する透過損失を測定し、図
３（ｂ）では、出力側より任意の１ポートから、入力側
全ポートへ対する透過損失を測定する事を示している。
ここで、ＡＷＧの透過特性には方向性がない為、図３
（ｂ）の測定は問題なく行うことが可能である。

【００４８】この図３で示した測定結果３１カ所を、図
８の入出力ポート間接続の組合わせの経路に依存した損
失分布特性図上に再描すると、図４の太線で示した測定
点に相当する。図８に示すように損失分布特性は、接続
ポートの組み合わせに対して明らかな相関を持ち、図４
の計測値について任意のポートから、対する全ポートに
対する損失値の変化は、オフセット値が変わるだけで、
損失値の相対的な差は、ほぼ一定とみなすことが可能で
ある。上記図４にプロットした代表する３１ヶ所の測定
点について損失を等化するように調整すれば全ポートに
ついて一定精度の損失等化を実施することとなる。

【００４９】図５（ａ）〜（ｃ）に、この３１点の数値
のみを用いて、全２５６接続の損失の補正を行う課程を
説明する。図５（ａ）は補正前の損失の測定値である。

【００５０】次に、図３（ｂ）の測定点に相当する測定
値を用いて、出力ポート番号７番に接続する経路の損失
が、全て等しくなるように、入力側の減衰器２０の減衰
量を調整する。その減衰量を図５（ａ）に反映させた結
果が図５（ｂ）である。

【００５１】次に、図３（ａ）の測定値に相当する、あ
るポート、たとえば入力ポート番号７番に接続する信号
光の損失が、全て等しくなるように、出力側の減衰器２
１の減衰量を調整する。その減衰量を図５（ｂ）に反映
させた結果が図５（ｃ）である。このような行程で、図
５（ｃ）に示すように、一部の損失の測定値を用いる事
で、全接続の損失の平坦化が可能となる。

【００５２】また、損失測定には、誤差や製造ばらつき
に起因する不確実要素があるが、図３（ａまたはｂ）の
測定に相当する値に関して、多数検体の平均値を用いる
か、あるいは、理論的に求められる関数を基に、最小自
乗法を用いたフィッティングで、最適値を求める事が可
能である。理論的に求められる関数とは、ＡＷＧのアレ
イ導波路及びスラブ導波路部分の光伝搬特性を理論的に
解析する事で求める事が出来る関数であり、上記フィッ
ティングを用いて、入出力双方の減衰器の値を最適化し
た結果を図６に示す。

【００５３】図６は、本発明の損失等化の概念を用いて
均一化した経路の損失の実測値例であり、この結果は、
減衰器の代替に光増幅器の利得を使用して求めたもので
ある。

【００５４】図６によると、全ポートのばらつき幅が当
初の４．５３ｄＢから、わずか０．５ｄＢ以下に均一化
されていることがわかる。この時の光アンプの利得を、
図１５に示す。このようにポート毎の設定値を用いて良
好な特性が得られた。

【００５５】また、第２の実施形態においても、前述の
第１の実施形態と同様に、ＡＷＧの代替として、図２の
構成を取る光スイッチに対して、同様の手法を適用する
ことが可能である。すなわち、光マトリクススイッチに
於いても、ＡＷＧと同様に、入出力の各々の任意の１ポ
ートから相対する全ポートの損失のみを測定する事で、
光減衰手段の減衰量の値を決定する事が可能である。ま
た、発明を構成手段は第１の実施の形態と同様のデバイ
スの置き換えが可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
このように、波長を介したメッシュ接続状態に構成した
ＡＷＧあるいは光マトリクススイッチ等の多入力／多出
力ポートを有する光素子の入出力経路間の接続による透
過損失の分布を、ＬＤに帰還せずＡＷＧ等の近傍で局所
的に等化を行う事と、損失の等化に要する調整行程の短
縮を行い、さらに図１０に示すような、入力光を複数の
ＡＷＧへ分岐した接続での等化制御も可能とする。

【００５７】また、光減衰手段とＡＷＧ等とを一体化す
る事で、事前に製造段階で調整し、均一な損失特性を持
つＡＷＧを販売購入する事が可能となり、装置製造時の
波長毎の複雑な光強度の調整を廃する事ができる。

【００５８】さらに、本発明では、損失特性測定の簡易
化を行うため、入出力の各々の任意の１ポートから相対
する全ポートの損失のみを測定する事で、光減衰手段の
減衰量の値を決定する手法を採用する為、簡易な構成で
精度良い損失等化装置の提供が可能である。

【００５９】本発明の第一の効果は、透過損失に分布の
あるＡＷＧあるいは光スイッチに対して、複雑で収束の
遅い帰還制御を用いずに、その光デバイス周辺で局所的
な補正を行い、容易にかつ安定な特性を得る事が可能と
なる。

【００６０】本発明の第二の効果は、多ポートの入出力
間に、メッシュ接続を持つ光素子の損失ばらつきの均一
化の為に、従来行っていた全入出力間の損失を測定を、
大幅に削減する事を可能とする。一例として、１６ポー
トのＡＷＧの場合、２５６経路に対して、３１経路の測
定で十分な均一化が可能な為、測定量が８分の１となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の損失等化装置の構
成図である。

【図２】マトリクススイッチを用いた本発明の損失等化
装置の構成図である。

【図３】損失の均一化の為の簡略化された測定を示す概
略図である。

【図４】簡略化された測定を示す、実測値を用いたイメ
ージである。

【図５】簡略化された均一化の手順を示す説明図であ
る。

【図６】本発明を用いて均一化した経路の損失の実測値
例である。

【図７】ＡＷＧの接続を表す説明図である。

【図８】ＡＷＧの入出力ポート間接続の組み合わせの経
路に依存した損失の分布特性図である。

【図９】従来の技術を説明する為のブロック図である。

【図１０】従来の技術の光通信システムを拡張したブロ
ック図である。

【図１１】光マトリクススイッチの構成図である。

【図１２】ＩＴＵ標準の１００ＧＨｚ間隔の波長の例を
示す図表である。

【図１３】１６ポートのＡＷＧの入出力ポートと波長の
関係を示す図表である。

【図１４】ＡＷＧの全接続経路の損失の実測例を示す図
表である。

【図１５】本発明を用いて最適化したＡＷＧ入出力の可
変利得値を示す図表である。

【符号の説明】

１、１０１ＡＷＧ６マトリクス光スイッチ７通過クロスポイント８反射クロスポイント１０入力波長多重信号光１１出力波長多重信号光２０入力側光減衰器２１出力側光減衰器２０、２１可変減衰器４０入力ポートから全出力ポートへの損失の測定値４１出力ポートから全入力ポートへの損失の測定値１０３送信ノード１０４受信ノード１３１光源レーザ１３２光増幅器１４１光受信器１４３波長強度モニタ１４２光分岐１４０帰還信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の入出力ポートを備えた光素子につい
ての損失等化方法であって、前記損失等化方法は、前記入力ポートから対応する出力ポートへ出力される信
号光の透過損失を測定する損失測定工程と、前記損失測定工程によって測定した測定値について、損
失量を等化するための補正値を算出する等化量算出工程
と、前記等化量算出工程によって求めた補正値によって、各
入出力ポート毎に信号光の損失を補正する損失等化工程
とを含むことを特徴とする損失等化方法。
【請求項２】前記損失測定工程は、各入力ポートから対
応する出力ポートに出力される全ての信号光毎に測定す
ることを特徴とする請求項１記載の損失等化方法。
【請求項３】前記損失測定工程は、ある特定の入力ポー
トから対応する全出力ポートに出力される信号光につい
て透過損失を測定することを特徴とする請求項１記載の
損失等化方法。
【請求項４】前記等化量算出工程は、前記入力ポートと
出力ポート間の接続組み合わせの相関に基づいて補正値
を算出することを特徴とする請求項２乃至３記載の損失
等化方法。
【請求項５】前記損失等化工程は、光減衰によって行う
ことを特徴とする請求項４記載の損失等化方法。
【請求項６】前記損失等化工程は、光増幅、光減衰、光
変調のいずれか、またはその組み合わせによって行うこ
とを特徴とする請求項４記載の損失等化方法。
【請求項７】ｎ個の入力ポートから対応するｍ個（ｎ、
ｍは１以上の整数）の出力ポートへのｎ×ｍ個の損失を
測定する損失測定工程と、前記損失測定工程によって測
定したｎ×ｍ個の損失値について、入力信号光の補正量
を算出する等化量計算工程と、前記等化量計算工程によって算出された補正量によって
入出力ポート毎の減衰量を調節する光減衰工程を含むこ
とを特徴とする損失等化方法。
【請求項８】ｎ個の入力ポートのうち、ある入力ポート
から対応するｍ個（ｎ、ｍは１以上の整数）の出力ポー
トへの損失と、これと対称な重複方向を除くｍ＋ｎ−１
個の経路の損失を測定する損失測定工程と、前記ｎ＋ｍ−１個の損失測定工程によって測定された各
損失値について、入力信号光の補正量を算出する等化量
計算工程と前記等化量計算工程によって算出された減衰
量によって入出力ポート毎の減衰量を調節する光減衰工
程を含むことを特徴とする損失等化方法。
【請求項９】前記等化量算出工程は、前記入力ポートと
出力ポート間の接続組み合わせの相関に基づいて補正値
を算出することを特徴とする請求項７乃至８記載の損失
等化方法。
【請求項１０】複数の入力ポートと複数の出力ポートと
を有し、おのおの入出力ポート毎に対応する光減衰手段
を設け、前記光減衰手段による減衰量を調節し、透過波
長の損失を等化することを特徴とする損失等化装置。
【請求項１１】前記損失等化装置は、前記入力ポートか
ら対応する出力ポートへの損失を測定する損失測定手段
とを備え、前記損失測定手段によって測定した各損失値
について、補正量を算出する等化量算出手段とを含むこ
とを特徴とする請求項１記載の損失等化装置。
【請求項１２】前記等化量算出工程は、前記入力ポート
と出力ポート間の接続組み合わせの相関に基づいて補正
値を算出することを特徴とする請求項１０乃至１１記載
の損失等化装置。
【請求項１３】ｎ個の入力ポートと、ｍ個の出力ポート
とを有するｎ×ｍ（ｎ、ｍは１以上の整数）多入力多出
力光素子と、ｎ個の入力ポートから対応するｍ個の出力
ポートへの損失を測定する損失測定手段とを備え、前記
損失測定手段によって測定したｎ×ｍ個の損失値につい
て、入力信号光の減衰値を算出する減衰量計算手段とを
含むこと特徴とする損失等化装置。
【請求項１４】ｎ個の入力ポートと、ｍ個の出力ポート
とを有するｎ×ｍ（ｎ、ｍは１以上の整数）多入力多出
力光素子と、ある入力ポートから対応するｍ個の出力ポ
ートへの損失と、これと対称な方向を除く逆方向のｎ−
１個の損失のｍ＋ｎ−１個の損失測定手段とを備え、前
記ｎ＋ｍ−１個の損失測定手段によって測定した各損失
値について、入力信号光の減衰値を算出する減衰量計算
手段とを含むこと特徴とする損失等化装置。
【請求項１５】前記損失等化装置はさらに、前記減衰手
量計算手段によって算出された減衰量によって入出力ポ
ート毎の減衰量を調節する光減衰手段を含むことを特徴
とする請求項１３乃至１４記載の損失等化装置。
【請求項１６】前記光減衰手段は、光減衰器、変調器、
光増幅器の１種または、そのいづれかをを組み合わせて
適用されることを特徴とする請求項５記載の損失等化装
置。
【請求項１７】前記光減衰手段は前記光損失等化装置の
外部に接続する光減衰器の損失量、あるいは増幅器の増
幅率の設定を行うことを特徴とする請求項５記載の損失
等化装置。
【請求項１８】前記光減衰手段は、電気的に外部から調
整可能であることを特徴とする請求項１２及び請求項１
５乃至１７記載の損失等化装置。
【請求項１９】前記損失等化装置は多入力多出力光素子
を複数含み、波長を介してメッシュ状に接続されること
を特徴とする請求項１乃至８記載の損失等化装置。
【請求項２０】前記多入力多出力光素子は、アレイ導波
型回折格子（ＡＷＧ）であることを特徴とする請求項１
５乃至１９記載の損失等化装置。
【請求項２１】前記多入力多出力光素子は、光マトリク
ススイッチであることを特徴とする請求項１５乃至１９
記載の損失等化装置。
【請求項２２】前記多入力多出力光素子は、ＩｎＰ基板
に作成した半導体導波路、または、有機物の基板に作成
した光導波路に依るＡＷＧであることを特徴とする請求
項２０記載の損失等化装置。