JP2003131177A

JP2003131177A - 光フィルタ

Info

Publication number: JP2003131177A
Application number: JP2001324060A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hatayama; 均畑山; Tomokane Hirose; 智財広瀬
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】信号光波長帯域内にある信号光に対する信号
光パワーの傾斜の補償に適用でき、かつ、信号光波長帯
域外にある励起光などの光を好適に保持することが可能
な光フィルタを提供する。【解決手段】第１波長帯域である信号光波長帯域にあ
る信号光、及び第２波長帯域である励起光波長帯域にあ
る励起光を含む多波長の光に対して、第１波長帯域の信
号光と第２波長帯域の励起光とを分波する光合分波器１
０を有する第１光回路１と、分波された光の一方である
信号光に対して可変の損失傾斜によって損失を与える損
失傾斜調整器２０を有する第２光回路２と、損失傾斜が
調整された信号光と励起光とを合波する光合分波器３０
を有する第３光回路３とによって、光フィルタの全体の
光回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重伝送シス
テムにおいて光伝送路を伝送される多波長信号光などに
対して、信号光パワーの傾斜の補償に好適に適用するこ
とが可能な光フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ増幅器は、光伝送システムに
おいて光ファイバ伝送路を伝送される信号光に対して、
光伝送路での伝送損失を補償すべく信号光を光増幅する
ものである。光伝送路上に設置される光ファイバ増幅器
は、光伝送路としても機能する増幅用光ファイバと、増
幅用光ファイバへと励起光を供給する励起光供給手段と
を備えて構成される。そして、励起光が供給されている
増幅用光ファイバに信号光が入力されると、その信号光
は、増幅用光ファイバにおいて光増幅されて出力され
る。このような光ファイバ増幅器としては、Ｅｒ（エル
ビウム）などの希土類元素を添加する希土類元素添加フ
ァイバ増幅器と、誘導ラマン散乱によるラマン増幅現象
を利用するラマン増幅器とが用いられている。

【０００３】上述した光増幅器のうち、ラマン増幅器
は、励起光の波長を適当に選択することによって、任意
の波長帯域を増幅波長帯域とすることが可能であるとい
う利点を有している。また、ラマン増幅用光ファイバに
対して、互いに異なる波長を有する励起光をそれぞれ供
給する複数の励起光源を設ければ、複数の励起光それぞ
れの波長によって決まる波長帯域を増幅波長帯域とし
て、信号光の光増幅を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、光伝送路に互い
に異なる波長を有する複数の信号光からなる多波長信号
光を伝送させる波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Divisio
n Multiplexing）伝送システムの開発と利用が進められ
ている。このようなＷＤＭ伝送システムに光増幅器を適
用する場合、多波長信号光のそれぞれを互いに等しい利
得で一括して光増幅するとともに、多波長信号光のそれ
ぞれのパワーを一定範囲のパワー値として出力すること
が重要となる。これに対して、光増幅器において信号光
の光増幅利得を平坦化するため、増幅用の光導波路にお
ける利得スペクトルと同様の損失の波長依存性（損失傾
斜）を有する光フィルタが利得等化器として用いられ
る。

【０００５】例えば、文献１「K. Inoue, et al., "Tun
able Gain Equalization Using a Mach-Zehnder Optica
l Filter in Multistage Fiber Amplifiers", IEEE Pho
tonics Technology Letters, Vol.3, No.8, pp.718-720
(1991)」や、文献２「G. H.B. Thompson, et al., "Pl
anar Waveguide Filters for Dynamic Equalizationof
EDFA Spectra", ECOC'99 (1999)」には、マッハツェン
ダ干渉計を用いた光フィルタにより光増幅器の利得平坦
化を図る技術が記載されている。これらの文献に記載さ
れた技術は、マッハツェンダ干渉計における各光カプラ
及び分岐光路それぞれの温度を入力信号光パワーに応じ
て調整することにより、光フィルタでの損失傾斜を調整
して、信号光パワーの変動に伴う利得傾斜の変動を補償
しようとするものである。このような利得平坦化は、Ｗ
ＤＭ伝送システムの大容量化を進める上でも重要であ
る。

【０００６】一方、ＷＤＭ伝送システムでは、所定の信
号光波長帯域内にある多波長信号光に対して、ラマン増
幅器において用いられるラマン増幅用の励起光など、信
号光波長帯域外の波長を有する光が多波長信号光ととも
に光伝送路上を伝搬される場合がある。このようなＷＤ
Ｍ伝送システムに対して上記のような光フィルタを適用
すると、多波長信号光の信号光パワーの傾斜が補償され
る一方で、ラマン増幅用の励起光などの信号光波長帯域
外にある光が好適な状態に保持されなくなるという問題
を生じる。

【０００７】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、信号光波長帯域内にある信号光に
対する信号光パワーの傾斜の補償に適用でき、かつ、信
号光波長帯域外にある励起光などの光を好適に保持する
ことが可能な光フィルタを提供することを目的とする。

【０００８】

【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、本発明による光フィルタは、光導波路を有し
て構成された光回路からなり、入力された光に対して所
定の損失傾斜によって損失を与える光フィルタであっ
て、（１）第１入力端に入力された光を第１波長帯域の
光と第２波長帯域の光とに分波し、第１波長帯域の光を
第１出力端から出力し、第２波長帯域の光を第２出力端
から出力する第１光回路と、（２）第１光回路の第１出
力端から出力された第１波長帯域の光を第１入力端に入
力して第１出力端から出力し、第１光回路の第２出力端
から出力された第２波長帯域の光を第２入力端に入力し
て第２出力端から出力するとともに、第１入力端から第
１出力端への光導波路において第１波長帯域の光に与え
られる波長に対する損失傾斜が可変に制御可能な第２光
回路とを備えることを特徴とする。

【０００９】上記した光フィルタにおいては、第１波長
帯域内にある波長を有する光、及び第２波長帯域内にあ
る波長を有する光を含む多波長の光に対して、第１波長
帯域の光と第２波長帯域の光とを分波する第１光回路
と、分波された光の一方である第１波長帯域の光に対し
て可変の損失傾斜によって損失を与える第２光回路とに
よって全体の光回路を構成している。

【００１０】このような構成を有する光フィルタによれ
ば、光パワーの傾斜の補償が必要な第１波長帯域の光に
対しては、所定の損失傾斜で損失を与えることによっ
て、第１波長帯域内にある光のそれぞれの光パワーを調
整することができる。また、補償が不必要な第２波長帯
域の光に対しては、そのような光を分波しておくことに
よって余分な損失が与えられることを防止して、第２波
長帯域内にある光を好適な状態に保持することができ
る。したがって、補償が必要な光に対する光パワーの傾
斜の補償に適用でき、かつ、それ以外の波長帯域にある
光を好適に保持することが可能な光フィルタが実現され
る。

【００１１】また、第１光回路は、第１入力端及び第１
出力端を両端とする光導波路である主導波路と、第２出
力端を一端とする光導波路であり、少なくとも２つの光
カプラを介して主導波路と光結合されて、主導波路及び
光カプラとともに光合分波器として機能するマッハツェ
ンダ干渉計を構成する副導波路とを有することが好まし
い。

【００１２】このように、マッハツェンダ干渉計を利用
して第１光回路での光合分波器を構成することにより、
小型の光フィルタとすることができる。あるいは、第１
光回路は、ファイバ型光カプラ、多層膜フィルタを利用
した光カプラ、またはバルク型光カプラであっても良
い。

【００１３】また、第２光回路は、第１入力端及び第１
出力端を両端とする光導波路である第１主導波路と、少
なくとも２つの光カプラを介して第１主導波路と光結合
されて、第１主導波路及び光カプラとともに損失傾斜調
整器として機能するマッハツェンダ干渉計を構成する副
導波路と、第２入力端及び第２出力端を両端とする光導
波路である第２主導波路とを有することが好ましい。

【００１４】このように、マッハツェンダ干渉計を利用
して第２光回路での損失傾斜調整器を構成することによ
り、第１光回路の場合と同様に、小型の光フィルタとす
ることができる。あるいは、第２光回路として、他の構
成の光回路を用いても良い。

【００１５】また、第１光回路と第２光回路とは、それ
ぞれ別の基板上に形成された平面導波路型光回路である
ことを特徴とする。これにより、各平面導波路型光回路
の製造が簡単化されるので、全体としての光フィルタの
製造が容易となり、製造歩留まりが向上される。

【００１６】また、光フィルタは、第２光回路の第１出
力端から出力され第１入力端に入力された第１波長帯域
の光と、第２光回路の第２出力端から出力され第２入力
端に入力された第２波長帯域の光とを合波して第１出力
端から出力する第３光回路をさらに備えることを特徴と
する。

【００１７】このように、第１波長帯域の光に損失を与
える第２光回路に対して、さらに第１波長帯域の光と第
２波長帯域の光とを合波する第３光回路を接続すること
により、入力された多波長の光のうちで所望の波長帯域
にある光のみについて光パワーの傾斜を調整した後、再
び多波長の光として出力することが可能な光フィルタが
得られる。

【００１８】また、第３光回路は、第１入力端及び第１
出力端を両端とする光導波路である主導波路と、第２入
力端を一端とする光導波路であり、少なくとも２つの光
カプラを介して主導波路と光結合されて、主導波路及び
光カプラとともに光合分波器として機能するマッハツェ
ンダ干渉計を構成する副導波路とを有することが好まし
い。

【００１９】このように、マッハツェンダ干渉計を利用
して第３光回路での光合分波器を構成することにより、
第１光回路及び第２光回路の場合と同様に、小型の光フ
ィルタとすることができる。あるいは、第３光回路は、
ファイバ型光カプラ、多層膜フィルタを利用した光カプ
ラ、またはバルク型光カプラであっても良い。

【００２０】また、第３光回路は、第１光回路及び第２
光回路とは別の基板上の形成された平面導波路型光回路
であることを特徴とする。これにより、各平面導波路型
光回路の製造が簡単化されるので、全体としての光フィ
ルタの製造が容易となり、製造歩留まりが向上される。

【００２１】また、第１波長帯域の光は、所定の信号光
波長帯域内にある多波長信号光であり、かつ、第２波長
帯域の光は、多波長信号光をラマン増幅することが可能
な所定波長の励起光であることを特徴とする。

【００２２】これにより、信号光パワーの傾斜の補償が
必要な信号光波長帯域の多波長信号光に対して、所定の
損失傾斜で損失を与えることによって、多波長信号光の
それぞれの信号光パワーを調整することができる。ま
た、補償が不必要な励起光に対しては、励起光を分波し
て余分な損失が与えられることを防止することによって
好適な状態に保持することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
光フィルタの好適な実施形態について詳細に説明する。
なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付
し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率
は、説明のものと必ずしも一致していない。

【００２４】まず、本発明による光フィルタの基本構成
について説明する。

【００２５】図１は、光フィルタの第１実施形態を模式
的に示す構成図である。本実施形態の光フィルタは、光
ファイバや平面光導波路などの光導波路から構成され、
入力された光に対して所定の損失傾斜によって損失を与
える光回路（光部品）である。特に、本光フィルタは、
ＷＤＭ伝送システムにおいて光伝送路を伝送される多波
長信号光などに対して、信号光パワーの傾斜の補償に好
適に適用することが可能に構成されている。

【００２６】図１に示す光フィルタは、第１光回路１、
第２光回路２、及び第３光回路３の３つの光回路部分を
備える。これらの光回路部分は、光伝送システムに適用
した場合での信号光の伝送方向（図中の矢印の方向）に
対して光回路１、２、３の順で接続されており、その全
体から光フィルタの光回路が構成されている。

【００２７】第１光回路１は、第１波長帯域（λ₁で表
す）の光と、第１波長帯域とは異なる波長帯域である第
２波長帯域（λ₂で表す）の光とを合波または分波する
光合分波器１０を含む光回路部分である。第１光回路１
には、信号光伝送方向の入力側にある導波路端として、
第１入力端１１１が設けられている。また、出力側にあ
る導波路端として、第１出力端１１２及び第２出力端１
２２が設けられている。そして、光合分波器１０は、第
１入力端１１１と、第１出力端１１２及び第２出力端１
２２との間の光導波路上に設置されている。

【００２８】このような構成を有する第１光回路１に対
して、第１波長帯域の光及び第２波長帯域の光を含む多
波長の光が第１入力端１１１に入力されると、第１波長
帯域の光と第２波長帯域の光とが光合分波器１０によっ
て分波される。そして、分波された一方の第１波長帯域
の光は、対応する光導波路を介して第１出力端１１２か
ら出力される。また、分波された他方の第２波長帯域の
光は、対応する光導波路を介して第２出力端１２２から
出力される。

【００２９】第２光回路２は、第１波長帯域の光に対し
て可変の波長に対する損失傾斜によって損失を与えるこ
とが可能な損失傾斜調整器２０を含む光回路部分であ
る。第２光回路２には、入力側にある導波路端として、
第１入力端２１１及び第２入力端２２１が設けられてい
る。また、出力側にある導波路端として、第１出力端２
１２及び第２出力端２２２が設けられている。そして、
損失傾斜調整器２０は、第１入力端２１１と、第１出力
端２１２との間の光導波路上に設置されている。

【００３０】第２光回路２の第１入力端２１１は、第１
光回路１の第１出力端１１２に対して接続されている。
また、第２光回路の第２入力端２２１は、第１光回路１
の第２出力端１２２に対して接続されている。

【００３１】このような構成を有する第２光回路２に対
して、第１光回路１の第１出力端１１２から出力された
第１波長帯域の光が第１入力端２１１に入力されると、
第１波長帯域の光は対応する光導波路を導波され、損失
傾斜調整器２０において所定の損失傾斜によって損失が
与えられて、第１出力端２１２から出力される。また、
第１光回路１の第２出力端１２２から出力された第２波
長帯域の光が第２入力端２２１に入力されると、第２波
長帯域の光は対応する光導波路を導波されて、第２出力
端２２２から出力される。

【００３２】また、この第２光回路２においては、第１
入力端２１１から第１出力端２１２への光導波路上に設
けられた損失傾斜調整器２０が、第１波長帯域の光に与
える損失の損失傾斜が可変に制御可能なように構成され
ている。この損失傾斜調整器２０での損失傾斜は電気的
に調整が可能であり、例えば、図１に示すように、損失
傾斜制御部４からの制御信号によって制御される。

【００３３】第３光回路３は、第１波長帯域の光と、第
２波長帯域の光とを合波または分波する光合分波器３０
を含む光回路部分である。第３光回路３には、入力側に
ある導波路端として、第１入力端３１１及び第２入力端
３２１が設けられている。また、出力側にある導波路端
として、第１出力端３１２が設けられている。そして、
光合分波器３０は、第１入力端３１１及び第２入力端３
２１と、第１出力端３１２との間の光導波路上に設置さ
れている。

【００３４】第３光回路３の第１入力端３１１は、第２
光回路２の第１出力端２１２に対して接続されている。
また、第３光回路３の第２入力端３２１は、第２光回路
２の第２出力端２２２に対して接続されている。

【００３５】このような構成を有する第３光回路３に対
して、第２光回路２の第１出力端２１２から出力された
第１波長帯域の光が第１入力端３１１に入力されるとと
もに、第２光回路２の第２出力端２２２から出力された
第２波長帯域の光が第２入力端３２１に入力されると、
入力された第１波長帯域の光と第２波長帯域の光とが光
合分波器３０によって合波される。そして、合波された
第１波長帯域の光及び第２波長帯域の光を含む多波長の
光は、対応する光導波路を介して第１出力端３１２から
出力される。

【００３６】本実施形態の光フィルタの効果について説
明する。

【００３７】図１に示した光フィルタにおいては、第１
波長帯域内にある波長λ₁を有する光、及び第２波長帯
域内にある波長λ₂を有する光を含む多波長の光に対し
て、第１波長帯域の光と第２波長帯域の光とを分波する
第１光回路１と、分波された光の一方である第１波長帯
域の光に対して可変の損失傾斜によって損失を与える第
２光回路２とによって全体の光回路を構成している。

【００３８】このような構成を有する光フィルタによれ
ば、光パワーの傾斜の補償が必要な第１波長帯域の光に
対しては、損失傾斜調整器２０において所定の損失傾斜
で損失を与えることによって、第１波長帯域内にある光
のそれぞれの光パワーを調整することができる。

【００３９】また、補償が不必要な第２波長帯域の光に
対しては、第２光回路２において損失傾斜調整器２０を
通過しないように第１光回路１の光合分波器１０で分波
しておくことによって、余分な損失が与えられることを
防止して、第２波長帯域内にある光を好適な状態に保持
することができる。したがって、補償が必要な光に対す
る光パワーの傾斜の補償に適用でき、かつ、それ以外の
波長帯域にある光を好適に保持することが可能な光フィ
ルタが実現される。

【００４０】ここで、上述のように光パワーの傾斜の補
償が必要な光と不必要な光とがともに光伝送路上を伝搬
される場合としては、例えば、ＷＤＭ伝送システムなど
の光伝送システムにおける光ファイバ伝送路上に、分布
定数型などのラマン増幅器が設置されている構成での光
の伝送がある。

【００４１】ＷＤＭ伝送システムでは、光ファイバ伝送
路を伝送される信号光として、所定の信号光波長帯域内
で互いに異なる波長を有する複数の信号光からなる多波
長信号光が用いられる。このようなＷＤＭ伝送システム
に対して、Ｅｒ添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）やラマ
ン増幅器などの光ファイバ増幅器を光伝送路上に設置し
た場合、光伝送路の一部となっている増幅用光ファイバ
では、光増幅用の励起光が多波長信号光とともに伝搬さ
れる。

【００４２】特に、誘導ラマン散乱によるラマン増幅現
象を利用するラマン増幅器では、希土類元素を添加した
光ファイバを増幅用光ファイバとして用いるＥＤＦＡな
どの希土類元素添加ファイバ増幅器とは異なり、通常の
光ファイバ伝送路を構成している石英系の光ファイバな
どを、ラマン増幅用光ファイバとして利用することが可
能である。このため、ラマン増幅器が設置された光伝送
システムにおいては、多波長信号光とラマン増幅用励起
光とがともに通常の光ファイバ伝送路上を伝搬される場
合がある。

【００４３】このような光伝送システムに対して、光増
幅器での光増幅利得を平坦化するために信号光に損失を
与える光フィルタを適用すると、利得平坦化の必要がな
い励起光に対しても余分な損失が与えられることとな
る。特に、このような光フィルタは、通常、利得平坦化
の対象となっている多波長信号光がある信号光波長帯域
での光学特性のみを考慮して設計される。このため、励
起光波長帯域の光に対する損失が大きく、また、その光
学特性が不安定であるなどの理由により、信号光波長帯
域外にある励起光を好適な状態に保持することができな
い。

【００４４】これに対して、上記した実施形態の光フィ
ルタによれば、信号光パワーの傾斜の補償が必要な信号
光波長帯域の多波長信号光に対して所定の損失傾斜で損
失を与えることによって、多波長信号光のそれぞれの信
号光パワーを調整することができる。また、補償が不必
要な励起光に対しては、励起光を分波して余分な損失が
与えられることを防止して、好適な状態に保持すること
が可能となる。

【００４５】なお、第１波長帯域となる信号光波長帯域
と、第２波長帯域となる励起光波長帯域とについて具体
的な例を挙げておくと、１．５５μｍ帯の波長帯域を利
用したＷＤＭ伝送システムでは、信号光波長帯域は、例
えば１．５２μｍ〜１．６２μｍである。また、このよ
うな信号光波長帯域に対して、励起光波長帯域は、例え
ば１．４μｍ〜１．４２μｍである。

【００４６】信号光波長帯域（第１波長帯域）内にある
多波長信号光と、多波長信号光をラマン増幅可能な励起
光波長帯域（第２波長帯域）内にある励起光とが光伝送
路上を伝搬されている光伝送システムに対して、図１に
示した光フィルタを適用したときの光の伝搬状態を図２
（ａ）に示す。なお、図２（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）
においては、実線矢印が信号光の伝搬状態を、また、破
線矢印が励起光の伝搬状態をそれぞれ示している。

【００４７】図２（ａ）に示すように、入力側の光伝送
路から図１に示した構成の光フィルタへと入力された信
号光及び励起光は、第１光回路１の光合分波器１０にお
いて別々の光導波路へと分波される。そして、分波され
た光の一方である信号光は、第２光回路２の損失傾斜調
整器２０において可変の損失傾斜によって損失が与えら
れ、第３光回路３の光合分波器３０へと入力される。

【００４８】一方、分波された光の他方である励起光
は、損失傾斜調整器２０を通過することなく、第３光回
路３の光合分波器３０へと入力される。そして、信号光
パワーが調整された信号光と、余分な損失が与えられる
ことなく通過した励起光とは、光合分波器３０において
再び合波され、本光フィルタから出力側の光伝送路へと
出力される。

【００４９】ここで、本発明による光フィルタの構成と
しては、図１に示した光フィルタにおいて、最も後段に
位置する第３光回路３を省略しても良い。

【００５０】すなわち、第１波長帯域の光に損失を与え
る第２光回路２に対して、図１に示すように第１波長帯
域の光と第２波長帯域の光とを合波する第３光回路３を
接続することにより、入力された多波長の光のうちで所
望の波長帯域にある光のみについて光パワーの傾斜を調
整した後、再び多波長の光として出力することが可能と
なる。これに対して、信号光と励起光とを別々に出力し
たい場合などには、図１に示した構成から第３光回路３
を除外して、第１光回路１及び第２光回路２のみから光
フィルタを構成しても良い。

【００５１】このような構成の光フィルタを光伝送シス
テムに対して適用したときの光の伝搬状態を図２（ｂ）
に示す。この構成では、入力側の光伝送路から光フィル
タへと入力された信号光及び励起光は、第１光回路１の
光合分波器１０において別々の光導波路へと分波され
る。そして、分波された光の一方である信号光は、第２
光回路２の損失傾斜調整器２０において可変の損失傾斜
によって損失が与えられ、第２光回路２の第１出力端２
１２（図１参照）を介して、本光フィルタから出力側の
信号光出力用の光伝送路へと出力される。

【００５２】一方、分波された光の他方である励起光
は、損失傾斜調整器２０を通過することなく、第２光回
路２の第２出力端２２２を介して、本光フィルタから出
力側の励起光出力用の光伝送路へと出力される。

【００５３】また、このような２段構成の光フィルタで
は、励起光の伝搬方向を信号光の伝送方向に対して逆方
向としても良い。この場合の光の伝搬状態を図２（ｃ）
に示す。この例では、入力側の光伝送路から光フィルタ
へと入力された信号光は、第１光回路１の光合分波器１
０を通過し、第２光回路２の損失傾斜調整器２０におい
て可変の損失傾斜によって損失が与えられた後に、第２
光回路２の第１出力端２１２を介して、本光フィルタか
ら出力側の信号光出力用の光伝送路へと出力される。

【００５４】一方、励起光は、信号光の出力側にある励
起光入力用の光伝送路から、第２光回路２の第２出力端
２２２を介して光フィルタへと入力される。そして、第
２光回路２を通過した励起光は、第１光回路１の光合分
波器１０において、信号光に対して逆方向に合波され
る。

【００５５】なお、励起光の伝搬方向については、２段
構成の光フィルタに限らず、図１及び図２（ａ）に示し
たように第３光回路３を有する３段構成の光フィルタに
おいても、同様に、励起光の伝搬方向を逆方向とするこ
とが可能である。

【００５６】図３は、光フィルタの第２実施形態を示す
構成図である。本実施形態は、図１に示した第１実施形
態の光フィルタについて、より具体的な構成例を示すも
のとなっている。

【００５７】第１光回路１は、基板１００上に所定の導
波路パターンで形成された光導波路からなる平面導波路
型光回路である。基板１００上には、光回路を構成する
光導波路として、信号光伝送方向に対して入力側の端面
１０１（図中の左側の端面）と、端面１０１とは反対側
で出力側の端面１０２（図中の右側の端面）との間に２
本の光導波路１１０、１２０が設けられている。

【００５８】光導波路１１０は、端面１０１側に設けら
れた第１入力端１１１と、端面１０２側に設けられた第
１出力端１１２との間に形成された主導波路である。ま
た、第１入力端１１１は、本光フィルタへと光を入力す
る光入力端となっている。この主導波路１１０に対し
て、第１入力端１１１から第１出力端１１２へと順に、
第１光カプラ１５１、第２光カプラ１５２、及び第３光
カプラ１５３の３つの光カプラが設けられている。

【００５９】一方、光導波路１２０は、端面１０１側に
設けられた導波路端１２１と、端面１０２側に設けられ
た第２出力端１２２との間に形成された副導波路であ
る。この副導波路１２０は、主導波路１１０に対して、
上記した光カプラ１５１、１５２、及び１５３のそれぞ
れを介して光結合されている。これにより、主導波路１
１０、副導波路１２０、第１光カプラ１５１、第２光カ
プラ１５２、及び第３光カプラ１５３は、マッハツェン
ダ干渉計を構成している。

【００６０】このマッハツェンダ干渉計は、図１に示し
た第１光回路１での光合分波器１０に相当する光回路部
分である。光合分波器１０として機能する本マッハツェ
ンダ干渉計により、第１入力端１１１に入力された光の
うち、第１波長帯域内にある波長を有する光は、主導波
路１１０を通過して第１出力端１１２から出力される。
また、第２波長帯域内にある波長を有する光は、主導波
路１１０から副導波路１２０へと分波されて第２出力端
１２２から出力される。

【００６１】第２光回路２は、基板２００上に所定の導
波路パターンで形成された光導波路からなる平面導波路
型光回路である。基板２００上には、光回路を構成する
光導波路として、入力側の端面２０１と、出力側の端面
２０２との間に３本の光導波路２１０、２２０、２３０
が設けられている。また、この第２光回路２の入力側の
端面２０１は、図３に示すように、第１光回路１の出力
側の端面１０２に対して、融着または接着剤などによっ
て接続されている。

【００６２】光導波路２１０は、端面２０１側に設けら
れた第１入力端２１１と、端面２０２側に設けられた第
１出力端２１２との間に形成された第１主導波路であ
る。また、第１入力端２１１は、第１光回路１の第１出
力端１１２に対して接続されている。この第１主導波路
２１０に対して、第１入力端２１１から第１出力端２１
２へと順に、第１光カプラ２５１、第２光カプラ２５
２、及び第３光カプラ２５３の３つの光カプラが設けら
れている。

【００６３】一方、光導波路２３０は、端面２０１側に
設けられた導波路端２３１と、端面２０２側に設けられ
た導波路端２３２との間に形成された副導波路である。
この副導波路２３０は、第１主導波路２１０に対して、
上記した光カプラ２５１、２５２、及び２５３のそれぞ
れを介して光結合されている。これにより、第１主導波
路２１０、副導波路２３０、第１光カプラ２５１、第２
光カプラ２５２、及び第３光カプラ２５３は、マッハツ
ェンダ干渉計を構成している。

【００６４】このマッハツェンダ干渉計は、図１に示し
た第２光回路２での損失傾斜調整器２０に相当する光回
路部分である。損失傾斜調整器２０として機能する本マ
ッハツェンダ干渉計により、第１光回路１の第１出力端
１１２から第１入力端２１１に入力された第１波長帯域
内にある波長を有する光は、第１主導波路２１０を通過
するとともに所定の損失傾斜によって損失が与えられ
て、第１出力端２１２から出力される。

【００６５】また、光導波路２２０は、端面２０１側に
設けられた第２入力端２２１と、端面２０２側に設けら
れた第２出力端２２２との間に形成された第２主導波路
である。また、第２入力端２２１は、第１光回路１の第
２出力端１２２に対して接続されている。第１光回路１
の第２出力端１２２から第２入力端２２１に入力された
第２波長帯域内にある波長を有する光は、第２主導波路
２２０を通過して、第２出力端２２２から出力される。

【００６６】ここで、本実施形態の光フィルタにおいて
は、損失傾斜調整器２０として機能する上記したマッハ
ツェンダ干渉計を構成している第１主導波路２１０及び
副導波路２３０に対して、本損失傾斜調整器での第１波
長帯域の光に与える損失の損失傾斜を可変に制御するた
めのヒータ２６１、２６２が設けられている。

【００６７】すなわち、第１光カプラ２５１及び第２光
カプラ２５２の間の副導波路２３０に対し、副導波路２
３０の温度を調整する温度調整手段として、ヒータ２６
１が設置されている。また、第２光カプラ２５２及び第
３光カプラ２５３の間の第１主導波路２１０に対し、第
１主導波路２１０の温度を調整する温度調整手段とし
て、ヒータ２６２が設置されている。

【００６８】これらのヒータ２６１、２６２は、第１主
導波路２１０及び副導波路２３０の温度を調整すること
によって、第１主導波路２１０と副導波路２３０とのそ
れぞれを導波される光に対する位相変化量を調整するも
のである。また、これらのヒータ２６１、２６２での温
度は、それぞれのヒータへの供給電力Ｐ１、Ｐ２を変え
ることによって調整することができる。これにより、第
１入力端２１１からマッハツェンダ干渉計を介して第１
出力端２１２へと到達する光導波路において、第１波長
帯域の光に与えられる損失の損失傾斜は、ヒータ２６
１、２６２への供給電力を利用して電気的に調整が可能
となっている。

【００６９】第３光回路３は、基板３００上に所定の導
波路パターンで形成された光導波路からなる平面導波路
型光回路である。基板３００上には、光回路を構成する
光導波路として、入力側の端面３０１と、出力側の端面
３０２との間に２本の光導波路３１０、３２０が設けら
れている。また、この第３光回路３の入力側の端面３０
１は、図３に示すように、第２光回路２の出力側の端面
２０２に対して、融着または接着剤などによって接続さ
れている。

【００７０】光導波路３１０は、端面３０１側に設けら
れた第１入力端３１１と、端面３０２側に設けられた第
１出力端３１２との間に形成された主導波路である。ま
た、第１入力端３１１は、第２光回路の第１出力端２１
２に対して接続されている。また、第１出力端３１２
は、本光フィルタから光を出力する光出力端となってい
る。この主導波路３１０に対して、第１入力端３１１か
ら第１出力端３１２へと順に、第１光カプラ３５１、第
２光カプラ３５２、及び第３光カプラ３５３の３つの光
カプラが設けられている。

【００７１】一方、光導波路３２０は、端面３０１側に
設けられた第２入力端３２１と、端面３０２側に設けら
れた導波路端３２２との間に形成された副導波路であ
る。また、第２入力端３２１は、第２光回路２の第２出
力端２２２に対して接続されている。この副導波路３２
０は、主導波路３１０に対して、上記した光カプラ３５
１、３５２、及び３５３のそれぞれを介して光結合され
ている。これにより、主導波路３１０、副導波路３２
０、第１光カプラ３５１、第２光カプラ３５２、及び第
３光カプラ３５３は、マッハツェンダ干渉計を構成して
いる。

【００７２】このマッハツェンダ干渉計は、図１に示し
た第３光回路３での光合分波器３０に相当する光回路部
分である。光合分波器３０として機能する本マッハツェ
ンダ干渉計により、第２光回路２の第１出力端２１２か
ら第１入力端３１１に入力された第１波長帯域内にある
波長を有する光は、主導波路３１０を通過して第１出力
端３１２から出力される。また、第２光回路２の第２出
力端２２２から第２入力端３２１に入力された第２波長
帯域内にある波長を有する光は、副導波路３２０から主
導波路３１０へと合波されて第１出力端３１２から出力
される。

【００７３】図３に示した光フィルタにおいては、基板
上に形成された光導波路からなる平面導波路型光回路に
よって光フィルタを構成している。このように、平面光
導波路を用いて光回路を構成することにより、良好な特
性を有する光フィルタを比較的簡単な光回路構成（導波
路構成）によって実現することができる。

【００７４】また、本実施形態では、第１光回路１、第
２光回路２、及び第３光回路３を、それぞれ別の基板１
００、２００、及び３００上に形成している。これによ
り、各平面導波路型光回路の構成及びその製造が簡単化
されるので、全体としての光フィルタの製造が容易とな
り、製造歩留まりが向上される。ただし、第１光回路
１、第２光回路２、及び第３光回路３を単一の基板上に
形成しても良い。

【００７５】また、各光回路の構成については、第１光
回路１における光合分波器１０、第２光回路２における
損失傾斜調整器２０、及び第３光回路３における光合分
波器３０を、それぞれマッハツェンダ干渉計を利用して
構成している。このようにマッハツェンダ干渉計を用い
た光回路構成とすることにより、光フィルタを小型化す
ることができる。

【００７６】ただし、これらの各光回路については、マ
ッハツェンダ干渉計以外の構成の光回路を用いても良
い。例えば、第１光回路１の光合分波器１０、及び第３
光回路３の光合分波器３０としては、例えば、ファイバ
型光カプラ、多層膜フィルタを利用した光カプラ、また
はバルク型光カプラなどの各種の光カプラを用いること
が可能である。また、第２光回路２の損失傾斜調整器２
０についても、他の構成の光回路を用いても良い。

【００７７】また、本実施形態での第２光回路２におい
ては、第１主導波路２１０及び副導波路２３０の温度
を、供給電力Ｐ１、Ｐ２を介して電気的に制御可能なヒ
ータ２６１、２６２を用いて調整し、これによって、第
２光回路２において第１波長帯域の光に与えられる損失
の損失傾斜を可変に制御している。このような構成によ
れば、光増幅器での利得傾斜などが変動した場合でも、
信号光パワーを好適に調整することができる。

【００７８】図３に示した光フィルタについて、さらに
具体的に説明する。ここでは、第１波長帯域の光を、波
長１．５２μｍ〜１．６２μｍの信号光波長帯域内にあ
る多波長信号光とする。また、第２波長帯域の光を、波
長１．４μｍ〜１．４２μｍの励起光波長帯域内にある
ラマン増幅用の励起光とする。

【００７９】図４は、図３に示した光フィルタにおける
第１光回路の光学特性の一例を示すグラフである。この
グラフにおいて、横軸は光の波長λ（μｍ）を、縦軸は
第１光回路において光に与えられる損失（ｄＢ）を示し
ている。

【００８０】図４中の各グラフについては、実線で示す
グラフＡは、第１入力端１１１から第１出力端１１２へ
の光導波路（Through）での光の透過特性を示してい
る。また、破線で示すグラフＢは、第１入力端１１１か
ら第２出力端１２２への光導波路（Cross）での光の透
過特性を示している。

【００８１】図４に示した例においては、１．４μｍ／
（１．５μｍ〜１．６μｍ）光カプラとして第１光回路
１が構成されている。この第１光回路１では、第１入力
端１１１に入力された多波長の光のうち、波長１．５２
μｍ〜１．６２μｍの信号光波長帯域の光は、グラフＡ
に示されているように、主導波路１１０を通過して第１
出力端１１２から出力される。また、波長１．４μｍ〜
１．４２μｍの励起光波長帯域の光は、グラフＢに示さ
れているように、主導波路１１０から副導波路１２０へ
と分波されて第２出力端１２２から出力される。なお、
第３光回路３についても、この第１光回路１と同様の構
成とすることができる。

【００８２】図５は、図３に示した光フィルタにおける
全体の光回路の光学特性の一例を示すグラフである。こ
のグラフにおいて、横軸は光の波長λ（μｍ）を、縦軸
は光フィルタにおいて光に与えられる損失（ｄＢ）を示
している。

【００８３】図５中の各グラフについては、グラフＣ
は、第２光回路２でのヒータ２６１、２６２に対する供
給電力をＰ１＝Ｐ２＝２２ｍＷとしたときの光の透過特
性を示している。また、グラフＤは、供給電力をＰ１＝
Ｐ２＝７６ｍＷとしたときの光の透過特性を示してい
る。また、グラフＥは、供給電力をＰ１＝Ｐ２＝１００
ｍＷとしたときの光の透過特性を示している。

【００８４】図５に示すように、第１光回路１の第１入
力端１１１から第３光回路３の第１出力端３１２への光
の透過特性では、第２光回路２において損失傾斜調整器
２０を構成しているマッハツェンダ干渉計のヒータ２６
１、２６２に対する供給電力Ｐ１、Ｐ２を変えることに
より、波長１．５２μｍ〜１．６２μｍの信号光波長帯
域の光に対する透過特性が変化することがわかる。これ
は、損失傾斜調整器２０での信号光に対する損失傾斜
が、供給電力Ｐ１、Ｐ２を介して可変に調整されている
ためである。

【００８５】これに対して、波長１．４μｍ〜１．４２
μｍの励起光波長帯域の光は、供給電力Ｐ１、Ｐ２の変
化にかかわらず、０．１５ｄＢ以下の小さい損失で一定
に保持されている。これは、励起光が第１光回路１で分
波されて、第２光回路２において損失傾斜調整器２０を
通過しないためである。

【００８６】このように、上記構成を有する光フィルタ
をＷＤＭ伝送システムに適用することにより、ラマン増
幅用の励起光を好適に保持しつつ、かつ、多波長信号光
に対する光増幅利得が平坦化されるように各信号光の信
号光パワーを調整することが可能となる。

【００８７】図６は、光フィルタの第３実施形態を示す
構成図である。本実施形態は、図３に示した第２実施形
態の光フィルタにおいて、第３光回路３を省略した構成
となっている。また、第１光回路１及び第２光回路２の
構成は、図３に示したものと同様である。

【００８８】ここで、本実施形態においては、第２光回
路２の後段に第３光回路３が接続されていないため、第
２光回路２の第１出力端２１２が、本光フィルタから第
１波長帯域の光（例えば信号光）を出力する第１光出力
端となっている。また、第２出力端２２２は、本光フィ
ルタから第２波長帯域の光（例えば励起光）を出力また
は入力する第２光出力端となっている（図２（ｂ）及び
（ｃ）参照）。

【００８９】図２（ｂ）及び（ｃ）に関して上述したよ
うに、第１波長帯域の光と第２波長帯域の光とを別々に
出力したい場合、あるいは、第２波長帯域の光を逆方向
に合波した場合などには、本実施形態のように、第１光
回路１及び第２光回路２のみから光フィルタを構成する
ことが可能である。すなわち、このような構成において
も、補償が必要な光に対する光パワーの傾斜の補償に適
用でき、かつ、それ以外の波長帯域にある光を好適に保
持することが可能な光フィルタが実現される。

【００９０】本発明による光フィルタは、上述した実施
形態に限られるものではなく、様々な変形が可能であ
る。例えば、光回路１、２、３の具体的な構成について
は、図３及び図６に示した実施形態以外にも、様々な構
成の光回路を用いて良い。

【００９１】また、第１波長帯域及び第２波長帯域につ
いては、具体的な光伝送システムの構成に応じて設定す
ることが好ましい。

【００９２】図７は、図３に示した光フィルタにおける
第１光回路の光学特性の他の例を示すグラフである。こ
のグラフにおいて、横軸は光の波長λ（μｍ）を、縦軸
は第１光回路において光に与えられる損失（ｄＢ）を示
している。

【００９３】図７中の各グラフについては、実線で示す
グラフＦは、第１入力端１１１から第１出力端１１２へ
の光導波路（Through）での光の透過特性を示してお
り、図４中でのグラフＡに対応している。また、破線で
示すグラフＧは、第１入力端１１１から第２出力端１２
２への光導波路（Cross）での光の透過特性を示してお
り、図４中でのグラフＢに対応している。

【００９４】図４に示した透過特性では、第１波長帯域
の光に対するグラフＡの透過特性が１００ｎｍ程度の帯
域幅となっている一方、第２波長帯域の光に対するグラ
フＢの透過特性は帯域幅が狭くなっている。これに対し
て、図７のグラフＧに示すように、１．４μｍ帯の励起
光波長帯域に相当する第２波長帯域の光に対する透過特
性を、第１波長帯域の光に対するグラフＦの透過特性と
同様に広い帯域幅としても良い。

【００９５】

【発明の効果】本発明による光フィルタは、以上詳細に
説明したように、次のような効果を得る。すなわち、第
１波長帯域にある波長を有する光、及び第２波長帯域に
ある波長を有する光を含む多波長の光に対して、第１波
長帯域の光と第２波長帯域の光とを分波する第１光回路
と、分波された光の一方である第１波長帯域の光に対し
て可変の損失傾斜によって損失を与える第２光回路とに
よって全体の光回路を構成した光フィルタによれば、補
償が必要な信号光などの光に対する光パワーの傾斜の補
償に適用でき、かつ、それ以外の波長帯域にある励起光
などの光を好適に保持することが可能な光フィルタが実
現される。

【００９６】例えば、第１波長帯域を多波長信号光の信
号光波長帯域、第２波長帯域を多波長信号光をラマン増
幅することが可能な励起光の励起光波長帯域として、上
記構成の光フィルタをＷＤＭ伝送システムに適用すれ
ば、信号光パワーの傾斜の補償が必要な多波長信号光に
対して、所定の損失傾斜で損失を与えることによって、
多波長信号光のそれぞれの信号光パワーを調整すること
ができる。また、そのような光パワーの補償が不必要な
励起光に対しては、励起光を分波することによって余分
な損失が与えられることを防止して、好適な状態の励起
光に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光フィルタの第１実施形態を模式的に示す構成
図である。

【図２】図１に示した光フィルタにおける多波長信号光
及び励起光の伝搬状態を示す図である。

【図３】光フィルタの第２実施形態を示す構成図であ
る。

【図４】図３に示した光フィルタでの第１光回路の光学
特性を示すグラフである。

【図５】図３に示した光フィルタでの全体の光回路の光
学特性を示すグラフである。

【図６】光フィルタの第３実施形態を示す構成図であ
る。

【図７】図３に示した光フィルタでの第１光回路の光学
特性の他の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１…第１光回路、１０…光合分波器、１００…基板、１
１０…主導波路、１１１…第１入力端、１１２…第１出
力端、１２０…副導波路、１２２…第２出力端、１５１
…第１光カプラ、１５２…第２光カプラ、１５３…第３
光カプラ、２…第２光回路、２０…損失傾斜調整器、２
００…基板、２１０…第１主導波路、２１１…第１入力
端、２１２…第１出力端、２２０…第２主導波路、２２
１…第２入力端、２２２…第２出力端、２３０…副導波
路、２５１…第１光カプラ、２５２…第２光カプラ、２
５３…第３光カプラ、２６１、２６２…ヒータ、３…第
３光回路、３０…光合分波器、３００…基板、３１０…
主導波路、３１１…第１入力端、３１２…第１出力端、
３２０…副導波路、３２１…第２入力端、３５１…第１
光カプラ、３５２…第２光カプラ、３５３…第３光カプ
ラ、４…損失傾斜制御部。

フロントページの続きＦターム(参考） 2H047 KA03 KA12 KB04 LA18 RA08 TA12 2H079 AA06 BA01 BA03 CA07 CA24 EA04 EA05 GA01 HA07 HA14 2K002 AA02 AB30 BA01 BA04 CA15 DA10 GA10 HA23 5F072 AB07 AK06 JJ20 QQ07 YY17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波路を有して構成された光回路から
なり、入力された光に対して所定の損失傾斜によって損
失を与える光フィルタであって、第１入力端に入力された光を第１波長帯域の光と第２波
長帯域の光とに分波し、前記第１波長帯域の光を第１出
力端から出力し、前記第２波長帯域の光を第２出力端か
ら出力する第１光回路と、前記第１光回路の前記第１出力端から出力された前記第
１波長帯域の光を第１入力端に入力して第１出力端から
出力し、前記第１光回路の前記第２出力端から出力され
た前記第２波長帯域の光を第２入力端に入力して第２出
力端から出力するとともに、前記第１入力端から前記第
１出力端への光導波路において前記第１波長帯域の光に
与えられる波長に対する損失傾斜が可変に制御可能な第
２光回路とを備えることを特徴とする光フィルタ。
【請求項２】前記第１光回路は、前記第１入力端及び前記第１出力端を両端とする光導波
路である主導波路と、前記第２出力端を一端とする光導波路であり、少なくと
も２つの光カプラを介して前記主導波路と光結合され
て、前記主導波路及び前記光カプラとともに光合分波器
として機能するマッハツェンダ干渉計を構成する副導波
路とを有することを特徴とする請求項１記載の光フィル
タ。
【請求項３】前記第２光回路は、前記第１入力端及び前記第１出力端を両端とする光導波
路である第１主導波路と、少なくとも２つの光カプラを介して前記第１主導波路と
光結合されて、前記第１主導波路及び前記光カプラとと
もに損失傾斜調整器として機能するマッハツェンダ干渉
計を構成する副導波路と、前記第２入力端及び前記第２出力端を両端とする光導波
路である第２主導波路とを有することを特徴とする請求
項１記載の光フィルタ。
【請求項４】前記第１光回路は、ファイバ型光カプ
ラ、多層膜フィルタを利用した光カプラ、またはバルク
型光カプラであることを特徴とする請求項１記載の光フ
ィルタ。
【請求項５】前記第１光回路と前記第２光回路とは、
それぞれ別の基板上に形成された平面導波路型光回路で
あることを特徴とする請求項１記載の光フィルタ。
【請求項６】前記第２光回路の前記第１出力端から出
力され第１入力端に入力された前記第１波長帯域の光
と、前記第２光回路の前記第２出力端から出力され第２
入力端に入力された前記第２波長帯域の光とを合波して
第１出力端から出力する第３光回路を備えることを特徴
とする請求項１記載の光フィルタ。
【請求項７】前記第３光回路は、前記第１入力端及び前記第１出力端を両端とする光導波
路である主導波路と、前記第２入力端を一端とする光導波路であり、少なくと
も２つの光カプラを介して前記主導波路と光結合され
て、前記主導波路及び前記光カプラとともに光合分波器
として機能するマッハツェンダ干渉計を構成する副導波
路とを有することを特徴とする請求項６記載の光フィル
タ。
【請求項８】前記第３光回路は、ファイバ型光カプ
ラ、多層膜フィルタを利用した光カプラ、またはバルク
型光カプラであることを特徴とする請求項６記載の光フ
ィルタ。
【請求項９】前記第３光回路は、前記第１光回路及び
前記第２光回路とは別の基板上の形成された平面導波路
型光回路であることを特徴とする請求項６記載の光フィ
ルタ。
【請求項１０】前記第１波長帯域の光は、所定の信号
光波長帯域内にある多波長信号光であり、かつ、前記第
２波長帯域の光は、前記多波長信号光をラマン増幅する
ことが可能な所定波長の励起光であることを特徴とする
請求項１記載の光フィルタ。