JP2004112406A - 光合分波装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】損失とコヒーレントクロストークが小さく低コストな周回性Ｎ×Ｎ光合分波装置を提供する。
【解決手段】波長分割多重された光信号に対して、偶数番号チャネル信号群をスルー又はクロス出力ポートに、奇数番号チャネル信号群を偶数番号チャネル群とは異なるクロス又はスルー出力ポートに分波するインターリーブフィルタ２と、インターリーブフィルタ２から入力される光分波回路４と、光分波回路４と入出力関係が逆転している光学的特性を有する光合波回路６とを備え、光分波回路４及び光合波回路６は、複数本の入力導波路と、所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなる導波路アレイと、複数本の出力導波路とによって構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】波長分割多重された光信号に対して、偶数番号チャネル信号群をスルー又はクロス出力ポートに、奇数番号チャネル信号群を偶数番号チャネル群とは異なるクロス又はスルー出力ポートに分波するインターリーブフィルタ２と、インターリーブフィルタ２から入力される光分波回路４と、光分波回路４と入出力関係が逆転している光学的特性を有する光合波回路６とを備え、光分波回路４及び光合波回路６は、複数本の入力導波路と、所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなる導波路アレイと、複数本の出力導波路とによって構成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長多重された複数の光信号を、波長に応じて分波又は合波する光合分波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の光信号を異なる光周波数に割り当て１本の光ファイバで伝送する光波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムは、伝送路の容量を大幅に増大することが可能である。
既に、基幹系システムを中心に波長間隔が１００ＧＨｚ程度のｄｅｎｓｅ−ＷＤＭ（ＤＷＤＭ）システムが導入されてきている。
【０００３】
近年、光信号の波長を単純なファイバ容量増大に適用するだけでなく、ネットワークの自由度向上に用いる検討も進んでおり、その一例としてフルメッシュ光ＷＤＭネットワークがある。
図３に示すようなフルメッシュ光ＷＤＭネットワークは、Ｎ×Ｎ光合分波装置１５を中心に各ＷＤＭ送受信装置１６を備えたノード間を単純なスター状に光ファイバ１７で接続することにより全てのノード間をフルメッシュ接続することができるため大容量データを低遅延で高速通信することが可能となる。
【０００４】
フルメッシュ光ＷＤＭネットワークは、入出力ポートに対して周期的な合分波特性を有するＮ×Ｎ光合分波装置を利用したものであり、Ｎ×Ｎ光合分波装置としては図４に示すアレイ導波路回折格子型光合分波回路（以下、ＡＷＧ）が用いられる。
図３中、１８は基板、１９は所定の光路長ΔＬを有するアレイ導波路、２０はレンズ効果を有するスラブ導波路、２１は入力導波路、２２は出力導波路である。
【０００５】
ＡＷＧの入出力導波路本数をそれぞれＮ本とし、Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ （ＦＳＲ）を合分波波長間隔（Δλ）の入出力導波路数倍（即ち、Δλ×Ｎ）に設計すると、入出力ポートに対して周期的な合分波特性が得られる。
この特性をＡＷＧの波長周回性と呼んであり、入出力導波路数が４本の場合の例を表１に示す。表１は、周期性を有するＮ×Ｎ光合分波装置（Ｎ＝４）における波長配置の説明図である。
【０００６】
【表１】
【０００７】
４入力４出力のポート間には１６（Ｎ×Ｎ）個の接続パスが形成されるが、たった４種類（Ｎ種類）の波長で全てのパスを独立に設定することが可能である。この特徴は、スター型ネットワークにおいて全てのノード間回線を最小限の光波長数で設定できるため、光ＷＤＭシステムにおいて重要な機能である。
しかし、斜線で示した波長においては設計回折次数と隣接する回折次数を利用している。
そのために、実際には波長間隔のズレが生じてしまい、表１に示す理想的な周期的な入出力関係が実現できない。
【０００８】
そこで従来は、図５に示すように、ＡＷＧ２４と光カプラ２６を組み合わせることにより周期的な入出力関係を実現していた（例えば、特許文献１、非特許文献１を参照、以下、第１の従来技術という）。
図５中、２３はＮ本の入力ポート、２４はＡＷＧ、２５はＡＷＧ出力ポートと光カプラを接続する光配線、２６は２×１光カプラ、２７はＮ本の出力ポートである。
ここで、ＡＷＧ２４の入出力チャネル数を（２Ｎ−１）以上、言い換えればＦＳＲを波長間隔Δλの（２Ｎ−１）倍以上に設定する必要がある。
【０００９】
設計上の入出力ポート数又はＦＳＲを大きく設定するほど、出力における損失バラツキが抑制される。
図５は、その一例として、入出力ポート数が４ポート、波長数が４波長、ＡＷＧのチャネル数が７チャネルの場合を示している。
入出力数：Ｎ （例：４×４）
波長数 ：Ｎ （例：４波）
ＡＷＧ出力チャネル数：≧（２Ｎ＋１） （例：７チャネル）
【００１０】
第１の従来技術の動作原理を以下に説明する。
４波多重された光信号を、ＡＷＧ２４の４本の入力ポート２３に入力する。
ここで、光信号を表すアルファベット文字は入力ポートの位置を、下付添字は波長間隔Δλ毎の光波長を短波長側から表している。
従って、アルファベット文字が同じ光信号は同じ入力ポートに入射されたことを示し、下付添字が同じ光信号は同じ光波長であることを示す。
ここでは、４種類の波長で１６の異なる光信号が伝搬していることになる。
【００１１】
ＡＷＧ２４は、波長間隔Δλの光信号を図５に示すような波長配置で分波するように設計されている。
ＡＷＧ２４によって分波された光信号は、次に光配線２５によってＡＷＧ２４の出力チャネル（１）と（５）、（２）と（６）、（３）と（７）が合わさるように２×１光カプラ２６で合流する。
その結果、出力ポート２７において表１で説明した周期的な入出力関係が実現される。
【００１２】
本従来技術の場合、ＡＷＧ２４で分波される光信号は全て同一の設計回折次数で分波されるため、波長間隔のズレの問題は生じない。
しかし、本従来技術では２×１光カプラを用いるために、回路作製技術が向上してＡＷＧや光カプラの回路損失がいかに低減したとしても、原理的に光カプラにおける３ｄＢの光パワー損失が生じてしまう問題があった。
また、同一の波長信号が１つのＡＷＧに入力される為、同一波長によるノイズであるコヒーレントクロストークが（Ｎ−１）チャネル分生じる問題があり、フルメッシュ光ＷＤＭネットワークのチャネル数増加を妨げていた。
【００１３】
そこで、光カプラの損失及びコヒーレントクロストークを解消する方法として、図６に示すようなＮ個の１×ＮチャネルＡＷＧ２９とＮ個のＮ×１チャネルＡＷＧ３１を対向させて所定のポート間を光ファイバなどの光配線３０で接続する方法が取られていた（例えば、非特許文献２を参照、以下、第２の従来技術と言う）。
【００１４】
図６中、２８はＮ本の入力ポート、２９は１×Ｎチャネル分波用ＡＷＧ，３０は１×Ｎ分波用ＡＷＧ２９の出力ポートとＮ×１合波用ＡＷＧ３１の所定のポート間を接続する光配線、３１はＮ×１チャネル合波用ＡＷＧ，３２はＮ本の出力ポートである。
ここでは、入出力ポート数が４ポート、波長数が４波長、ＡＷＧのチャネル数が４チャネルの場合を示している。
入出力数：Ｎ （例：４×４）
波長数 ：Ｎ （例：４波）
ＡＷＧ出力チャネル数：≧Ｎ （例：４チャネル）
【００１５】
第２の従来技術の動作原理を以下に説明する。
４波多重された光信号を、４個の同一特性を有するＡＷＧ２９の入力チャネルに入力する。
ここで、光信号の記号は第１の従来技術と同様である。
入力信号はＡＷＧ２９で分波され、光配線３０を用いて合波用ＡＷＧ３１の所定の入力ポートに入力される。
その際、出力ポート３２での波長配置が図６のような周期的な入出力関係を有するように光配線３０がレイアウトされている。
【００１６】
この第２の従来技術では、光カプラ等の原理損失を生じる光部品は使われておらず、また、ＡＷＧ内に同一波長の光信号は入力されないのでコヒーレントクロストークは生じない。
しかしながら、合計で２Ｎ個のＡＷＧとＮ２本の光ファイバ接続が必要となるため、チャネル数が大きい場合は光部品数が増大しコストが掛かるという問題があった。
【００１７】
【特許文献１】
特開平９−１０５８２８号公報
【非特許文献１】
Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ， Ｔ．Ｈａｓｅｇａｗａ， Ｏ．Ｉｓｈｉｄａ， Ａ．Ｈｉｍｅｎｏ ａｎｄ Ｙ．Ｏｈｍｏｒｉ，： ”３２ ｘ ３２ ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｗｉｔｈ ｕｎｉｆｏｒｍ ｌｏｓｓ ａｎｄ ｃｙｃｌｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ．， Ｖｏ． ３３， Ｎｏ． ２２， ｐｐ． １８６５−１８６６， １９９７
【非特許文献２】
Ｆ．Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ．， ”Ｖｅｒｙ ｌｏｗ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒｏｕｔｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｍｕｌｔｉ／ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｓ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ．， ｖｏｌ．３５， Ｎｏ．１０， ｐ．８３９， １９９９．
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、フルメッシュＷＤＭ伝送システムにおいて用いられる、損失とコヒーレントクロストークが小さく低コストな周回性Ｎ×Ｎ光合分波装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の請求項１に係る光合分波装置は、波長分割多重された光信号に対して、偶数番号チャネル信号群をスルー又はクロス出力ポートに、奇数番号チャネル信号群を前記偶数番号チャネル群とは異なるクロス又はスルー出力ポートに分波する少なくとも１個のインターリーブフィルタと、複数本の入力ポート及び出力ポートを有し、前記インターリーブフィルタで分波された所定のチャネル信号群が入力され、該チャネル信号を波長に応じて所定の出力ポートに分離して出力する少なくとも１個の光分波回路と、前記光分波回路と入出力関係が逆転している光学的特性を有し、前記光分波回路の所定の出力ポートからのチャネル信号が入力され、該チャネル信号を波長に応じて合波して出力する少なくとも１個の光合波回路とを備え、前記光分波回路及び光合波回路は、複数本の入力導波路と、該入力導波路から受光する第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路から受光し、かつ、所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなる導波路アレイと、該導波路アレイから受光する第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路から受光する複数本の出力導波路とによって構成することを特徴とする。
【００２０】
ここで、前記インターリーブフィルタは、１段又は縦続接続された多段のマッハツェンダ干渉計により構成してもよい。
前記光分波回路及び光合波回路として、アレイ導波路回折格子型合分波回路を用いても良い。
前記光分波回路の出力ポートと光合波回路の入力ポート間の光接続の手段として、複数の光ファイバがフィルム形状にレイアウトされた光ファイバシートを用いても良い。
前記インターリーブフィルタと、前記光分波回路と、前記光合波回路と、前記光分波回路の出力ポートと光合波回路の入力ポート間の光接続とを、全て平面基板上の光導波回路として集積化して構成しても良い。
【００２１】
〔作用〕
本発明によれば、フルメッシュＷＤＭ伝送システムにおいて用いられる、周期的な入出力関係となる分波特性を有し、かつ原理的損失が零で、コヒーレントクロストークが小さく、光部品数が少なく低コストなＮ×Ｎ光合分波装置を実現できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例を図１に示す。図１は、Ｎ×Ｎ光合分波装置の概略構成を示す。
本発明は、Ｎ波が光波長多重されたＮ本の入力ポートとＮ本の出力ポート間（ただし、Ｎは正の整数で、Ｎ≧２）でＮ×Ｎの伝送経路を構成するＮ×Ｎ光合分波装置であるが、図１に示す本実施例は４波多重４×４光合分波装置の例である。
【００２３】
図１中、１は４本の入力ポート、２は波長間隔Δλの波長多重光信号の偶数番号チャネル信号群をスルーに奇数番号チャネル信号群をクロス出力ポートに分波する２×２インターリーブフィルタ（インターリーバ）、４は分波波長間隔Δλの２×５チャネルの分波用ＡＷＧ、３は２×２インターリーブフィルタ２と２×５チャネルＡＷＧ４を接続する光配線、５は分波波長間隔Δλの２×５チャネルＡＷＧ４の出力ポートと５×２チャネルＡＷＧ６の入力ポートの所定のポート間を接続する１０本の光配線、６は５×２チャネルの合波用ＡＷＧ、７は４本の出力ポートである。
【００２４】
本実施例では以下の関係がある。
入出力数：Ｎ （例：４×４）
波長数 ：Ｎ （例：４波）
ＡＷＧ出力チャネル数：≧Ｎ＋１ （例：５チャネル）
本実施例では、２×２インターリーブフィルタ２としてマッハツェンダ干渉計を縦続に多段接続したラティス構成と呼ばれるプレーナ光波回路型フィルタを用いた。
【００２５】
ここで、ＡＷＧ４の出力チャネル数およびＡＷＧ６の入力チャネル数はＮ＋１、ＦＳＲは（Ｎ＋１）×Δλが必要となる。
しかし、ＡＷＧには中央チャネルに比較して両端チャネルでは損失が大きくなる特徴がある。
従って、両端のチャネルを用いると、Ｎ×Ｎ光合分波装置の挿入損失が大きくなる上、チャネル間の損失ばらつきも増大する。
【００２６】
このようなＡＷＧのチャネル間損失ばらつきを低減する観点からは、チャネル数を多く、すなわちＦＳＲの値を大きく設計して、中央付近のＮ＋１個のチャネルを利用することが有効である。
本実施例の２×５チャネルＡＷＧ４では、図７の様にＦＳＲとしては１０チャネル程度を設計して、入力側は中央付近の２本、出力側も中央付近の５本（＝４＋１）のポートを用いている。
また、２×５チャネルＡＷＧ４及び５×２チャネルＡＷＧ６は同一のものとし入出力関係を逆にして用いている。
【００２７】
以下に、本実施例を基に、本発明の原理について説明する。
４本の入力ポートには、それぞれ波長多重化された光信号Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４が入力される。
ここで、アルファベット文字は入力ポート位置を、下付添字は波長間隔Δλ毎の光波長を短波長側から表しており、アルファベット文字が同じ光信号は同じ入力ポートに入射されたことを示し、下付添字が同じ光信号は同じ光波長であることを示す。
従って、ここでは、４種類の波長で１６個の異なる光信号が用いられる。
【００２８】
光信号Ａ１〜Ａ４とＢ１〜Ｂ４は、それぞれ２×２インターリーブフィルタ２の入力▲１▼と▲２▼に入力される。
２×２インターリーブフィルタ２では、偶数波長はスルー側に奇数波長はクロス側に出力されるために、２×２インターリーブフィルタ２の出力▲１▼からはＢ１，Ａ２，Ｂ３，Ａ４の光信号、出力▲２▼からはＡ１，Ｂ２，Ａ２，Ｂ４の光信号というように光信号群が交互に入れ替えられた状態で出力される。
同様に、光信号Ｃ１〜Ｃ４とＤ１〜Ｄ４も２×２インターリーブフィルタ２によって、図１中のように光信号が入れ替えられる。
【００２９】
次に、２×２インターリーブフィルタ２の出力▲１▼と▲２▼からの光信号は、光配線３を介して２×５チャネルＡＷＧ４の入力▲１▼と▲２▼に導かれる。
２×５チャネルＡＷＧ４では、入力ポート▲１▼からの光信号Ｘ１〜Ｘ４（Ｘは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は出力ポート▲２▼〜▲５▼から出力されている。
ＡＷＧの分波特性より、分波波長間隔分だけ隣の入力ポート▲２▼からの光信号Ｘ１〜Ｘ４（Ｘは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は出力ポート▲１▼〜▲４▼から出力される。
従って、２×５チャネルＡＷＧ４の出力ポート▲１▼からはＡ１が、出力ポート▲２▼からはＢ１とＢ２、出力ポート▲３▼からはＡ２とＡ３が、出力ポート▲４▼からはＢ３とＢ４、出力ポート▲４▼からはＡ４が出力される。
光信号Ｃ１〜Ｃ４とＤ１〜Ｄ４についても、同様に図示しであるように出力される。
【００３０】
２×５チャネルＡＷＧ４からの光信号は、光配線５によって５×２チャネルＡＷＧ６に導かれるが、その際に図１のように所定のポート同士が接続される。
即ち、２×５チャネルＡＷＧ♯１出力▲１▼は５×２チャネルＡＷＧ♯１入力▲１▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯１出力▲２▼は５×２チャネルＡＷＧ♯１入力▲２▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯１出力▲３▼は５×２チャネルＡＷＧ♯２入力▲３▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯１出力▲４▼は５×２チャネルＡＷＧ♯２入力▲４▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯１出力▲５▼は５×２チャネルＡＷＧ♯１入力▲５▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯２出力▲１▼は５×２チャネルＡＷＧ♯２入力▲１▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯２出力▲２▼は５×２チャネルＡＷＧ♯２入力▲２▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯２出力▲３▼は５×２チャネルＡＷＧ♯１入力▲３▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯２出力▲４▼は５×２チャネルＡＷＧ♯１入力▲４▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯２出力▲５▼は５×２チャネルＡＷＧ♯２入力▲５▼に接続される。
【００３１】
５×２チャネルＡＷＧ６は２×５チャネルＡＷＧ４と入出力関係が逆転した同一の波長特性を有しており、５×２チャネルＡＷＧ６の分波作用と逆の合波作用が行われる。
その結果、出力ポート▲１▼からはＡ４、Ｂ１，Ｃ２，Ｄ３の光信号が、出力ポート▲２▼からはＡ１，Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４の光信号が、出力ポート▲３▼からはＡ２，Ｂ３，Ｃ４，Ｄ５の光信号が、出力ポート▲４▼からはＡ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｄ２の光信号が出力される。
【００３２】
以上の説明から、結果として入力ポート１と出力ポート７の波長配置関係は図６の周期的な波長配置になる。
ここで、光カプラは一切用いていないため光の合流による原理損失は生じない。
また、ＡＷＧの同一回折次数のみを利用しているので、回折次数のズレによる波長間隔ズレなども一切生じない。
同一波長同士の干渉であるコヒーレントクロストークも、２×２インターリーブフィルタ２での１チャネル分、２×５チャネルＡＷＧ４での１チャネル分、５×２チャネルＡＷＧ６の１チャネル分の合計３チャネル分だけであり、第１の従来技術のような波長数Ｎによって増加することは無い。
尚、入出力ポート間で周期的な波長配置が実現される光配線５は、本実施例に示された組合せだけに限定されるものではない。
【００３３】
〔実施例２〕
上記実施例ではＮ＝４の場合の例として説明したが、他の波長数の場合でも同様の原理が適用できることは自明であり、一例としてＮ＝８の８×８光合分波装置の構成例を図２に示す。
【００３４】
図２中、８は８本の入力ポート、９は波長間隔Δλの波長多重光信号の偶数番号チャネル信号群をスルーに奇数番号チャネル信号群をクロス出力ポートに分波する２×２インターリーブフィルタ、１０は２×２インターリーブフィルタ９と２×９チャネルＡＷＧ１１を接続する光配線、１１は分波波長間隔Δλの２×９チャネルの分波用ＡＷＧ，１２は分波波長間隔Δλの２×９チャネルＡＷＧ１１の出力ポートと９×２チャネルＡＷＧ１３の所定の入力ポートを接続する３６本の光ファイバをフィルム上にレイアウトした光ファイバシート、１３は９×２チャネルの合波用ＡＷＧ，１４は８本の出力ポートである。
【００３５】
本実施例では以下の関係がある。
入出力数：Ｎ （例：８×８）
波長数 ：Ｎ （例：８波）
ＡＷＧ出力チャネル数：≧Ｎ＋１ （例：９チャネル）
本実施例では、２×２インターリーブフィルタ９としてマッハツェンダ干渉計を縦続に多段接続したラティス構成と呼ばれるプレーナ光波回路型フィルタを用いた。
また、光ファイバシート１２を用いることにより、煩雑になりがちな光配線を効率的に小型に作製することが出来る。
【００３６】
本実施例における動作原理は前述の４×４チャネル光合分波装置の場合と同様であり、入力ポート８と出力ポート１４の波長配置関係は周期的な波長配置になる。
また、波長数が８波と増加しても、本発明の特徴は変わることはない。
即ち、光カプラにの光合流による原理損失は生じない。
ＡＷＧの同一回折次数のみを利用しているので、回折次数のズレによる波長間隔ズレも生じない。
同一波長同士の干渉であるコヒーレントクロストークも、２×２インターリーブフィルタ９での１チャネル分、２×９チャネルＡＷＧ１１での１チャネル分、９×２チャネルＡＷＧ１３の１チャネル分の合計３チャネル分だけであり波長数Ｎに依存しない。
【００３７】
一般的にＮ×Ｎ光合分波装置を構成する場合は、入力ポートはＮ本、２×２インターリーバはＮ／２個、分波用ＡＷＧは２×（Ｎ＋１）チャネルＡＷＧをＮ／２個、光配線は（Ｎ２＋Ｎ）／２本、合波用ＡＷＧは（Ｎ＋１）×２チャネルＡＷＧをＮ／２個、出力ポートをＮ本とすればよい。
分波用２×（Ｎ＋１）チャネルＡＷＧと合波用（Ｎ＋１）×２チャネルＡＷＧ間の光配線接続方法の一例を以下に示す。
分波用２×（Ｎ＋１）チャネルＡＷＧ♯ｉ （ｉ＝１〜Ｎ／２） の出力ポート♯ｊ（ｊ＝１〜Ｎ＋１）は、合波用（Ｎ＋１）×２チャネルＡＷＧ♯ｍ（ｍ＝１〜Ｎ／２） の入力ポート♯ｎ（ｎ＝１〜Ｎ＋１）と接続されるとする。
その際、ＡＷＧ番号であるｉ，ｍとポート番号であるｊ，ｎは以下の関係を満足する必要がある。
【００３８】
【数１】
【００３９】
また、ここで示した実施例では、２×２インターリーブフィルタ及び分波・合波用ＡＷＧを個別に作製して構成したが、複数回路を１チップ上に集積化、又は光配線まで含めた全回路を１チップ上に集積化して作製しても本発明の効果が得られることは自明である。
２種類の従来技術と本発明の特徴を比較して表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】
第１の従来技術では、回路数がＮ＋１個と少ないがコヒーレントクロストークと原理損失の面で問題がある。
特に、コヒーレントクロストークは波長数Ｎと共に増加するため、多波長化は難しい。
また、第２の従来技術では、コヒーレントクロストークと原理損失は生じないが、回路数が２Ｎ個と多い。
波長数はコヒーレントクロストークで制限されないが、ＡＷＧ回路数とそれを接続する光配線の複雑さで制限されることになる。
【００４２】
一方、本発明の場合は、原理損失は無く、コヒーレントクロストークについても３チャネル分生じるが波長数Ｎによって増加することはない。
さらに、回路数も１．５Ｎ個と２種類の従来例の中間的な値となる。
以上のことから、本発明によると、回路数によるコスト高を招くことなく、低コヒーレントクロストークで低損失なＮ×Ｎ光合分波装置を実現することが可能となる。
【００４３】
このように説明した通り、本発明は、周回性ＡＷＧに関するものであり、従来、Ｎ×Ｎフルメッシュの光ＭＤＭネットワークを実現するためには、Ｎ×ＮのＡＷＧと光カプラを組み合わせたものか、もしくは、Ｎ個の１×ＮのＡＷＧとＮ個のＮ×１のＡＷＧとを組み合わせたものでしか実現できなかった。
本発明は、２×２のインターリーブフィルタを前段にＮ／２個組み合わせたことにより実現できるもので、回路数、及び損失が低下する効果を有し、具体的には、Ｎ個の入力ポートと、Ｎ／２個の２×２インターリーブフィルタと、Ｎ／２個の２×（Ｎ＋１）ＡＷＧと、Ｎ／２個の（Ｎ＋１）×２ＡＷＧと、Ｎ個の出力ポートをこの順番に連結したものです。
【００４４】
【発明の効果】
以上、図面を参照して詳細に説明したように、本発明によれば、フルメッシュＷＤＭ伝送システムにおいて用いられる、周期的な入出力関係となる分波特性を有し、かつ原理的損失が零で、コヒーレントクロストークが小さく、光部品数が少なく低コストなＮ×Ｎ光合分波装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の係る第１の実施例であるＮ×Ｎ光合分波装置（Ｎ＝４）の説明図である。
【図２】本発明の係る第２実施例であるＮ×Ｎ光合分波装置（Ｎ＝８）の説明図である。
【図３】フルメッシュ光ＷＤＭネットワークの説明図である。
【図４】アレイ導波路格子型合分波装置の説明図である。
【図５】第１の従来技術であるアレイ導波路格子型合分波回路と光カプラを用いたＮ×Ｎ光合分波装置（Ｎ＝４）の説明図である。
【図６】第２の従来技術である対向する２Ｎ個の１×Ｎアレイ導波路格子型合分波回路を光配線で接続したＮ×Ｎ光合分波装置（Ｎ＝４）の説明図である。
【図７】ＡＷＧとＦＳＲとチャネル損失の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ４本の入力ポート
２ 波長間隔Δλの波長多重光信号の偶数番号チャネル信号群をスルーに奇数番号チャネル信号群をクロス出力ポートに分波する２×２インターリーブフィルタ
３ 分波波長間隔Δλの２×５チャネルの分波用ＡＷＧ
４ ２×２インターリーブフィルタ２と２×５チャネルＡＷＧ３を接続する光配線
５ 分波波長間隔Δλの２×５チャネルＡＷＧ３の出力ポートと５×２チャネルＡＷＧ６の入力ポートの所定のポート間を接続する１０本の光配線
６ ５×２チャネルの合波用ＡＷＧ
７ ４本の出力ポート
８ ８本の入力ポート
９ 波長間隔Δλの波長多重光信号の偶数番号チャネル信号群をスルーに奇数番号チャネル信号群をクロス出力ポートに分波する２×２インターリーブフィルタ
１０ ２×２インターリーブフィルタ９と２×９チャネルＡＷＧ１１を接続する光配線
１１ 分波波長間隔Δλの２×９チャネルの分波用ＡＷＧ
１２ 分波波長間隔Δλの２×９チャネルＡＷＧ１１の出力ポートと９×２チャネルＡＷＧ１３の所定の入力ポートを接続する３６本の光ファイバをフィルム上にレイアウトした光ファイバシート
１３ ９×２チャネルの合波用ＡＷＧ
１４ ８本の出力ポート
１５ Ｎ×Ｎ光合分波装置
１６ ＷＤＭ送受信装置
１７ Ｎ×Ｎ光合分波装置１５とＷＤＭ送受信装置をスター状に接続する光ファイバ
１８ 基板
１９ 所定の光路長ΔＬを有するアレイ導波路
２０ レンズ効果を有するスラブ導波路
２１ 入力導波路
２２ 出力導波路
２３ Ｎ本の入力ポート
２４ ＡＷＧ
２５ ＡＷＧ出力ポートと光カプラを接続する光配線
２６ ２×１光カプラ
２７ Ｎ本の出力ポート
２８ Ｎ本の入力ポート
２９ １×Ｎチャネル分波用ＡＷＧ
３０ １×Ｎ分波用ＡＷＧ２９の出力ポートとＮ×１合波用ＡＷＧ３１の所定のポート間を接続する光配線
３１ Ｎ×１チャネル合波用ＡＷＧ
３２ Ｎ本の出力ポート
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長多重された複数の光信号を、波長に応じて分波又は合波する光合分波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の光信号を異なる光周波数に割り当て１本の光ファイバで伝送する光波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムは、伝送路の容量を大幅に増大することが可能である。
既に、基幹系システムを中心に波長間隔が１００ＧＨｚ程度のｄｅｎｓｅ−ＷＤＭ（ＤＷＤＭ）システムが導入されてきている。
【０００３】
近年、光信号の波長を単純なファイバ容量増大に適用するだけでなく、ネットワークの自由度向上に用いる検討も進んでおり、その一例としてフルメッシュ光ＷＤＭネットワークがある。
図３に示すようなフルメッシュ光ＷＤＭネットワークは、Ｎ×Ｎ光合分波装置１５を中心に各ＷＤＭ送受信装置１６を備えたノード間を単純なスター状に光ファイバ１７で接続することにより全てのノード間をフルメッシュ接続することができるため大容量データを低遅延で高速通信することが可能となる。
【０００４】
フルメッシュ光ＷＤＭネットワークは、入出力ポートに対して周期的な合分波特性を有するＮ×Ｎ光合分波装置を利用したものであり、Ｎ×Ｎ光合分波装置としては図４に示すアレイ導波路回折格子型光合分波回路（以下、ＡＷＧ）が用いられる。
図３中、１８は基板、１９は所定の光路長ΔＬを有するアレイ導波路、２０はレンズ効果を有するスラブ導波路、２１は入力導波路、２２は出力導波路である。
【０００５】
ＡＷＧの入出力導波路本数をそれぞれＮ本とし、Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ （ＦＳＲ）を合分波波長間隔（Δλ）の入出力導波路数倍（即ち、Δλ×Ｎ）に設計すると、入出力ポートに対して周期的な合分波特性が得られる。
この特性をＡＷＧの波長周回性と呼んであり、入出力導波路数が４本の場合の例を表１に示す。表１は、周期性を有するＮ×Ｎ光合分波装置（Ｎ＝４）における波長配置の説明図である。
【０００６】
【表１】
４入力４出力のポート間には１６（Ｎ×Ｎ）個の接続パスが形成されるが、たった４種類（Ｎ種類）の波長で全てのパスを独立に設定することが可能である。この特徴は、スター型ネットワークにおいて全てのノード間回線を最小限の光波長数で設定できるため、光ＷＤＭシステムにおいて重要な機能である。
しかし、斜線で示した波長においては設計回折次数と隣接する回折次数を利用している。
そのために、実際には波長間隔のズレが生じてしまい、表１に示す理想的な周期的な入出力関係が実現できない。
【０００８】
そこで従来は、図５に示すように、ＡＷＧ２４と光カプラ２６を組み合わせることにより周期的な入出力関係を実現していた（例えば、特許文献１、非特許文献１を参照、以下、第１の従来技術という）。
図５中、２３はＮ本の入力ポート、２４はＡＷＧ、２５はＡＷＧ出力ポートと光カプラを接続する光配線、２６は２×１光カプラ、２７はＮ本の出力ポートである。
ここで、ＡＷＧ２４の入出力チャネル数を（２Ｎ−１）以上、言い換えればＦＳＲを波長間隔Δλの（２Ｎ−１）倍以上に設定する必要がある。
【０００９】
設計上の入出力ポート数又はＦＳＲを大きく設定するほど、出力における損失バラツキが抑制される。
図５は、その一例として、入出力ポート数が４ポート、波長数が４波長、ＡＷＧのチャネル数が７チャネルの場合を示している。
入出力数：Ｎ （例：４×４）
波長数 ：Ｎ （例：４波）
ＡＷＧ出力チャネル数：≧（２Ｎ＋１） （例：７チャネル）
【００１０】
第１の従来技術の動作原理を以下に説明する。
４波多重された光信号を、ＡＷＧ２４の４本の入力ポート２３に入力する。
ここで、光信号を表すアルファベット文字は入力ポートの位置を、下付添字は波長間隔Δλ毎の光波長を短波長側から表している。
従って、アルファベット文字が同じ光信号は同じ入力ポートに入射されたことを示し、下付添字が同じ光信号は同じ光波長であることを示す。
ここでは、４種類の波長で１６の異なる光信号が伝搬していることになる。
【００１１】
ＡＷＧ２４は、波長間隔Δλの光信号を図５に示すような波長配置で分波するように設計されている。
ＡＷＧ２４によって分波された光信号は、次に光配線２５によってＡＷＧ２４の出力チャネル（１）と（５）、（２）と（６）、（３）と（７）が合わさるように２×１光カプラ２６で合流する。
その結果、出力ポート２７において表１で説明した周期的な入出力関係が実現される。
【００１２】
本従来技術の場合、ＡＷＧ２４で分波される光信号は全て同一の設計回折次数で分波されるため、波長間隔のズレの問題は生じない。
しかし、本従来技術では２×１光カプラを用いるために、回路作製技術が向上してＡＷＧや光カプラの回路損失がいかに低減したとしても、原理的に光カプラにおける３ｄＢの光パワー損失が生じてしまう問題があった。
また、同一の波長信号が１つのＡＷＧに入力される為、同一波長によるノイズであるコヒーレントクロストークが（Ｎ−１）チャネル分生じる問題があり、フルメッシュ光ＷＤＭネットワークのチャネル数増加を妨げていた。
【００１３】
そこで、光カプラの損失及びコヒーレントクロストークを解消する方法として、図６に示すようなＮ個の１×ＮチャネルＡＷＧ２９とＮ個のＮ×１チャネルＡＷＧ３１を対向させて所定のポート間を光ファイバなどの光配線３０で接続する方法が取られていた（例えば、非特許文献２を参照、以下、第２の従来技術と言う）。
【００１４】
図６中、２８はＮ本の入力ポート、２９は１×Ｎチャネル分波用ＡＷＧ，３０は１×Ｎ分波用ＡＷＧ２９の出力ポートとＮ×１合波用ＡＷＧ３１の所定のポート間を接続する光配線、３１はＮ×１チャネル合波用ＡＷＧ，３２はＮ本の出力ポートである。
ここでは、入出力ポート数が４ポート、波長数が４波長、ＡＷＧのチャネル数が４チャネルの場合を示している。
入出力数：Ｎ （例：４×４）
波長数 ：Ｎ （例：４波）
ＡＷＧ出力チャネル数：≧Ｎ （例：４チャネル）
【００１５】
第２の従来技術の動作原理を以下に説明する。
４波多重された光信号を、４個の同一特性を有するＡＷＧ２９の入力チャネルに入力する。
ここで、光信号の記号は第１の従来技術と同様である。
入力信号はＡＷＧ２９で分波され、光配線３０を用いて合波用ＡＷＧ３１の所定の入力ポートに入力される。
その際、出力ポート３２での波長配置が図６のような周期的な入出力関係を有するように光配線３０がレイアウトされている。
【００１６】
この第２の従来技術では、光カプラ等の原理損失を生じる光部品は使われておらず、また、ＡＷＧ内に同一波長の光信号は入力されないのでコヒーレントクロストークは生じない。
しかしながら、合計で２Ｎ個のＡＷＧとＮ２本の光ファイバ接続が必要となるため、チャネル数が大きい場合は光部品数が増大しコストが掛かるという問題があった。
【００１７】
【特許文献１】
特開平９−１０５８２８号公報
【非特許文献１】
Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ， Ｔ．Ｈａｓｅｇａｗａ， Ｏ．Ｉｓｈｉｄａ， Ａ．Ｈｉｍｅｎｏ ａｎｄ Ｙ．Ｏｈｍｏｒｉ，： ”３２ ｘ ３２ ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｗｉｔｈ ｕｎｉｆｏｒｍ ｌｏｓｓ ａｎｄ ｃｙｃｌｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ．， Ｖｏ． ３３， Ｎｏ． ２２， ｐｐ． １８６５−１８６６， １９９７
【非特許文献２】
Ｆ．Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ．， ”Ｖｅｒｙ ｌｏｗ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒｏｕｔｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｍｕｌｔｉ／ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｓ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ．， ｖｏｌ．３５， Ｎｏ．１０， ｐ．８３９， １９９９．
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、フルメッシュＷＤＭ伝送システムにおいて用いられる、損失とコヒーレントクロストークが小さく低コストな周回性Ｎ×Ｎ光合分波装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の請求項１に係る光合分波装置は、波長分割多重された光信号に対して、偶数番号チャネル信号群をスルー又はクロス出力ポートに、奇数番号チャネル信号群を前記偶数番号チャネル群とは異なるクロス又はスルー出力ポートに分波する少なくとも１個のインターリーブフィルタと、複数本の入力ポート及び出力ポートを有し、前記インターリーブフィルタで分波された所定のチャネル信号群が入力され、該チャネル信号を波長に応じて所定の出力ポートに分離して出力する少なくとも１個の光分波回路と、前記光分波回路と入出力関係が逆転している光学的特性を有し、前記光分波回路の所定の出力ポートからのチャネル信号が入力され、該チャネル信号を波長に応じて合波して出力する少なくとも１個の光合波回路とを備え、前記光分波回路及び光合波回路は、複数本の入力導波路と、該入力導波路から受光する第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路から受光し、かつ、所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなる導波路アレイと、該導波路アレイから受光する第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路から受光する複数本の出力導波路とによって構成することを特徴とする。
【００２０】
ここで、前記インターリーブフィルタは、１段又は縦続接続された多段のマッハツェンダ干渉計により構成してもよい。
前記光分波回路及び光合波回路として、アレイ導波路回折格子型合分波回路を用いても良い。
前記光分波回路の出力ポートと光合波回路の入力ポート間の光接続の手段として、複数の光ファイバがフィルム形状にレイアウトされた光ファイバシートを用いても良い。
前記インターリーブフィルタと、前記光分波回路と、前記光合波回路と、前記光分波回路の出力ポートと光合波回路の入力ポート間の光接続とを、全て平面基板上の光導波回路として集積化して構成しても良い。
【００２１】
〔作用〕
本発明によれば、フルメッシュＷＤＭ伝送システムにおいて用いられる、周期的な入出力関係となる分波特性を有し、かつ原理的損失が零で、コヒーレントクロストークが小さく、光部品数が少なく低コストなＮ×Ｎ光合分波装置を実現できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例を図１に示す。図１は、Ｎ×Ｎ光合分波装置の概略構成を示す。
本発明は、Ｎ波が光波長多重されたＮ本の入力ポートとＮ本の出力ポート間（ただし、Ｎは正の整数で、Ｎ≧２）でＮ×Ｎの伝送経路を構成するＮ×Ｎ光合分波装置であるが、図１に示す本実施例は４波多重４×４光合分波装置の例である。
【００２３】
図１中、１は４本の入力ポート、２は波長間隔Δλの波長多重光信号の偶数番号チャネル信号群をスルーに奇数番号チャネル信号群をクロス出力ポートに分波する２×２インターリーブフィルタ（インターリーバ）、４は分波波長間隔Δλの２×５チャネルの分波用ＡＷＧ、３は２×２インターリーブフィルタ２と２×５チャネルＡＷＧ４を接続する光配線、５は分波波長間隔Δλの２×５チャネルＡＷＧ４の出力ポートと５×２チャネルＡＷＧ６の入力ポートの所定のポート間を接続する１０本の光配線、６は５×２チャネルの合波用ＡＷＧ、７は４本の出力ポートである。
【００２４】
本実施例では以下の関係がある。
入出力数：Ｎ （例：４×４）
波長数 ：Ｎ （例：４波）
ＡＷＧ出力チャネル数：≧Ｎ＋１ （例：５チャネル）
本実施例では、２×２インターリーブフィルタ２としてマッハツェンダ干渉計を縦続に多段接続したラティス構成と呼ばれるプレーナ光波回路型フィルタを用いた。
【００２５】
ここで、ＡＷＧ４の出力チャネル数およびＡＷＧ６の入力チャネル数はＮ＋１、ＦＳＲは（Ｎ＋１）×Δλが必要となる。
しかし、ＡＷＧには中央チャネルに比較して両端チャネルでは損失が大きくなる特徴がある。
従って、両端のチャネルを用いると、Ｎ×Ｎ光合分波装置の挿入損失が大きくなる上、チャネル間の損失ばらつきも増大する。
【００２６】
このようなＡＷＧのチャネル間損失ばらつきを低減する観点からは、チャネル数を多く、すなわちＦＳＲの値を大きく設計して、中央付近のＮ＋１個のチャネルを利用することが有効である。
本実施例の２×５チャネルＡＷＧ４では、図７の様にＦＳＲとしては１０チャネル程度を設計して、入力側は中央付近の２本、出力側も中央付近の５本（＝４＋１）のポートを用いている。
また、２×５チャネルＡＷＧ４及び５×２チャネルＡＷＧ６は同一のものとし入出力関係を逆にして用いている。
【００２７】
以下に、本実施例を基に、本発明の原理について説明する。
４本の入力ポートには、それぞれ波長多重化された光信号Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４が入力される。
ここで、アルファベット文字は入力ポート位置を、下付添字は波長間隔Δλ毎の光波長を短波長側から表しており、アルファベット文字が同じ光信号は同じ入力ポートに入射されたことを示し、下付添字が同じ光信号は同じ光波長であることを示す。
従って、ここでは、４種類の波長で１６個の異なる光信号が用いられる。
【００２８】
光信号Ａ１〜Ａ４とＢ１〜Ｂ４は、それぞれ２×２インターリーブフィルタ２の入力▲１▼と▲２▼に入力される。
２×２インターリーブフィルタ２では、偶数波長はスルー側に奇数波長はクロス側に出力されるために、２×２インターリーブフィルタ２の出力▲１▼からはＢ１，Ａ２，Ｂ３，Ａ４の光信号、出力▲２▼からはＡ１，Ｂ２，Ａ２，Ｂ４の光信号というように光信号群が交互に入れ替えられた状態で出力される。
同様に、光信号Ｃ１〜Ｃ４とＤ１〜Ｄ４も２×２インターリーブフィルタ２によって、図１中のように光信号が入れ替えられる。
【００２９】
次に、２×２インターリーブフィルタ２の出力▲１▼と▲２▼からの光信号は、光配線３を介して２×５チャネルＡＷＧ４の入力▲１▼と▲２▼に導かれる。
２×５チャネルＡＷＧ４では、入力ポート▲１▼からの光信号Ｘ１〜Ｘ４（Ｘは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は出力ポート▲２▼〜▲５▼から出力されている。
ＡＷＧの分波特性より、分波波長間隔分だけ隣の入力ポート▲２▼からの光信号Ｘ１〜Ｘ４（Ｘは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は出力ポート▲１▼〜▲４▼から出力される。
従って、２×５チャネルＡＷＧ４の出力ポート▲１▼からはＡ１が、出力ポート▲２▼からはＢ１とＢ２、出力ポート▲３▼からはＡ２とＡ３が、出力ポート▲４▼からはＢ３とＢ４、出力ポート▲４▼からはＡ４が出力される。
光信号Ｃ１〜Ｃ４とＤ１〜Ｄ４についても、同様に図示しであるように出力される。
【００３０】
２×５チャネルＡＷＧ４からの光信号は、光配線５によって５×２チャネルＡＷＧ６に導かれるが、その際に図１のように所定のポート同士が接続される。
即ち、２×５チャネルＡＷＧ♯１出力▲１▼は５×２チャネルＡＷＧ♯１入力▲１▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯１出力▲２▼は５×２チャネルＡＷＧ♯１入力▲２▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯１出力▲３▼は５×２チャネルＡＷＧ♯２入力▲３▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯１出力▲４▼は５×２チャネルＡＷＧ♯２入力▲４▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯１出力▲５▼は５×２チャネルＡＷＧ♯１入力▲５▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯２出力▲１▼は５×２チャネルＡＷＧ♯２入力▲１▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯２出力▲２▼は５×２チャネルＡＷＧ♯２入力▲２▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯２出力▲３▼は５×２チャネルＡＷＧ♯１入力▲３▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯２出力▲４▼は５×２チャネルＡＷＧ♯１入力▲４▼に、２×５チャネルＡＷＧ♯２出力▲５▼は５×２チャネルＡＷＧ♯２入力▲５▼に接続される。
【００３１】
５×２チャネルＡＷＧ６は２×５チャネルＡＷＧ４と入出力関係が逆転した同一の波長特性を有しており、５×２チャネルＡＷＧ６の分波作用と逆の合波作用が行われる。
その結果、出力ポート▲１▼からはＡ４、Ｂ１，Ｃ２，Ｄ３の光信号が、出力ポート▲２▼からはＡ１，Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４の光信号が、出力ポート▲３▼からはＡ２，Ｂ３，Ｃ４，Ｄ５の光信号が、出力ポート▲４▼からはＡ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｄ２の光信号が出力される。
【００３２】
以上の説明から、結果として入力ポート１と出力ポート７の波長配置関係は図６の周期的な波長配置になる。
ここで、光カプラは一切用いていないため光の合流による原理損失は生じない。
また、ＡＷＧの同一回折次数のみを利用しているので、回折次数のズレによる波長間隔ズレなども一切生じない。
同一波長同士の干渉であるコヒーレントクロストークも、２×２インターリーブフィルタ２での１チャネル分、２×５チャネルＡＷＧ４での１チャネル分、５×２チャネルＡＷＧ６の１チャネル分の合計３チャネル分だけであり、第１の従来技術のような波長数Ｎによって増加することは無い。
尚、入出力ポート間で周期的な波長配置が実現される光配線５は、本実施例に示された組合せだけに限定されるものではない。
【００３３】
〔実施例２〕
上記実施例ではＮ＝４の場合の例として説明したが、他の波長数の場合でも同様の原理が適用できることは自明であり、一例としてＮ＝８の８×８光合分波装置の構成例を図２に示す。
【００３４】
図２中、８は８本の入力ポート、９は波長間隔Δλの波長多重光信号の偶数番号チャネル信号群をスルーに奇数番号チャネル信号群をクロス出力ポートに分波する２×２インターリーブフィルタ、１０は２×２インターリーブフィルタ９と２×９チャネルＡＷＧ１１を接続する光配線、１１は分波波長間隔Δλの２×９チャネルの分波用ＡＷＧ，１２は分波波長間隔Δλの２×９チャネルＡＷＧ１１の出力ポートと９×２チャネルＡＷＧ１３の所定の入力ポートを接続する３６本の光ファイバをフィルム上にレイアウトした光ファイバシート、１３は９×２チャネルの合波用ＡＷＧ，１４は８本の出力ポートである。
【００３５】
本実施例では以下の関係がある。
入出力数：Ｎ （例：８×８）
波長数 ：Ｎ （例：８波）
ＡＷＧ出力チャネル数：≧Ｎ＋１ （例：９チャネル）
本実施例では、２×２インターリーブフィルタ９としてマッハツェンダ干渉計を縦続に多段接続したラティス構成と呼ばれるプレーナ光波回路型フィルタを用いた。
また、光ファイバシート１２を用いることにより、煩雑になりがちな光配線を効率的に小型に作製することが出来る。
【００３６】
本実施例における動作原理は前述の４×４チャネル光合分波装置の場合と同様であり、入力ポート８と出力ポート１４の波長配置関係は周期的な波長配置になる。
また、波長数が８波と増加しても、本発明の特徴は変わることはない。
即ち、光カプラにの光合流による原理損失は生じない。
ＡＷＧの同一回折次数のみを利用しているので、回折次数のズレによる波長間隔ズレも生じない。
同一波長同士の干渉であるコヒーレントクロストークも、２×２インターリーブフィルタ９での１チャネル分、２×９チャネルＡＷＧ１１での１チャネル分、９×２チャネルＡＷＧ１３の１チャネル分の合計３チャネル分だけであり波長数Ｎに依存しない。
【００３７】
一般的にＮ×Ｎ光合分波装置を構成する場合は、入力ポートはＮ本、２×２インターリーバはＮ／２個、分波用ＡＷＧは２×（Ｎ＋１）チャネルＡＷＧをＮ／２個、光配線は（Ｎ２＋Ｎ）／２本、合波用ＡＷＧは（Ｎ＋１）×２チャネルＡＷＧをＮ／２個、出力ポートをＮ本とすればよい。
分波用２×（Ｎ＋１）チャネルＡＷＧと合波用（Ｎ＋１）×２チャネルＡＷＧ間の光配線接続方法の一例を以下に示す。
分波用２×（Ｎ＋１）チャネルＡＷＧ♯ｉ （ｉ＝１〜Ｎ／２） の出力ポート♯ｊ（ｊ＝１〜Ｎ＋１）は、合波用（Ｎ＋１）×２チャネルＡＷＧ♯ｍ（ｍ＝１〜Ｎ／２） の入力ポート♯ｎ（ｎ＝１〜Ｎ＋１）と接続されるとする。
その際、ＡＷＧ番号であるｉ，ｍとポート番号であるｊ，ｎは以下の関係を満足する必要がある。
【００３８】
【数１】
また、ここで示した実施例では、２×２インターリーブフィルタ及び分波・合波用ＡＷＧを個別に作製して構成したが、複数回路を１チップ上に集積化、又は光配線まで含めた全回路を１チップ上に集積化して作製しても本発明の効果が得られることは自明である。
２種類の従来技術と本発明の特徴を比較して表２に示す。
【００４０】
【表２】
第１の従来技術では、回路数がＮ＋１個と少ないがコヒーレントクロストークと原理損失の面で問題がある。
特に、コヒーレントクロストークは波長数Ｎと共に増加するため、多波長化は難しい。
また、第２の従来技術では、コヒーレントクロストークと原理損失は生じないが、回路数が２Ｎ個と多い。
波長数はコヒーレントクロストークで制限されないが、ＡＷＧ回路数とそれを接続する光配線の複雑さで制限されることになる。
【００４２】
一方、本発明の場合は、原理損失は無く、コヒーレントクロストークについても３チャネル分生じるが波長数Ｎによって増加することはない。
さらに、回路数も１．５Ｎ個と２種類の従来例の中間的な値となる。
以上のことから、本発明によると、回路数によるコスト高を招くことなく、低コヒーレントクロストークで低損失なＮ×Ｎ光合分波装置を実現することが可能となる。
【００４３】
このように説明した通り、本発明は、周回性ＡＷＧに関するものであり、従来、Ｎ×Ｎフルメッシュの光ＭＤＭネットワークを実現するためには、Ｎ×ＮのＡＷＧと光カプラを組み合わせたものか、もしくは、Ｎ個の１×ＮのＡＷＧとＮ個のＮ×１のＡＷＧとを組み合わせたものでしか実現できなかった。
本発明は、２×２のインターリーブフィルタを前段にＮ／２個組み合わせたことにより実現できるもので、回路数、及び損失が低下する効果を有し、具体的には、Ｎ個の入力ポートと、Ｎ／２個の２×２インターリーブフィルタと、Ｎ／２個の２×（Ｎ＋１）ＡＷＧと、Ｎ／２個の（Ｎ＋１）×２ＡＷＧと、Ｎ個の出力ポートをこの順番に連結したものです。
【００４４】
【発明の効果】
以上、図面を参照して詳細に説明したように、本発明によれば、フルメッシュＷＤＭ伝送システムにおいて用いられる、周期的な入出力関係となる分波特性を有し、かつ原理的損失が零で、コヒーレントクロストークが小さく、光部品数が少なく低コストなＮ×Ｎ光合分波装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の係る第１の実施例であるＮ×Ｎ光合分波装置（Ｎ＝４）の説明図である。
【図２】本発明の係る第２実施例であるＮ×Ｎ光合分波装置（Ｎ＝８）の説明図である。
【図３】フルメッシュ光ＷＤＭネットワークの説明図である。
【図４】アレイ導波路格子型合分波装置の説明図である。
【図５】第１の従来技術であるアレイ導波路格子型合分波回路と光カプラを用いたＮ×Ｎ光合分波装置（Ｎ＝４）の説明図である。
【図６】第２の従来技術である対向する２Ｎ個の１×Ｎアレイ導波路格子型合分波回路を光配線で接続したＮ×Ｎ光合分波装置（Ｎ＝４）の説明図である。
【図７】ＡＷＧとＦＳＲとチャネル損失の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ４本の入力ポート
２ 波長間隔Δλの波長多重光信号の偶数番号チャネル信号群をスルーに奇数番号チャネル信号群をクロス出力ポートに分波する２×２インターリーブフィルタ
３ 分波波長間隔Δλの２×５チャネルの分波用ＡＷＧ
４ ２×２インターリーブフィルタ２と２×５チャネルＡＷＧ３を接続する光配線
５ 分波波長間隔Δλの２×５チャネルＡＷＧ３の出力ポートと５×２チャネルＡＷＧ６の入力ポートの所定のポート間を接続する１０本の光配線
６ ５×２チャネルの合波用ＡＷＧ
７ ４本の出力ポート
８ ８本の入力ポート
９ 波長間隔Δλの波長多重光信号の偶数番号チャネル信号群をスルーに奇数番号チャネル信号群をクロス出力ポートに分波する２×２インターリーブフィルタ
１０ ２×２インターリーブフィルタ９と２×９チャネルＡＷＧ１１を接続する光配線
１１ 分波波長間隔Δλの２×９チャネルの分波用ＡＷＧ
１２ 分波波長間隔Δλの２×９チャネルＡＷＧ１１の出力ポートと９×２チャネルＡＷＧ１３の所定の入力ポートを接続する３６本の光ファイバをフィルム上にレイアウトした光ファイバシート
１３ ９×２チャネルの合波用ＡＷＧ
１４ ８本の出力ポート
１５ Ｎ×Ｎ光合分波装置
１６ ＷＤＭ送受信装置
１７ Ｎ×Ｎ光合分波装置１５とＷＤＭ送受信装置をスター状に接続する光ファイバ
１８ 基板
１９ 所定の光路長ΔＬを有するアレイ導波路
２０ レンズ効果を有するスラブ導波路
２１ 入力導波路
２２ 出力導波路
２３ Ｎ本の入力ポート
２４ ＡＷＧ
２５ ＡＷＧ出力ポートと光カプラを接続する光配線
２６ ２×１光カプラ
２７ Ｎ本の出力ポート
２８ Ｎ本の入力ポート
２９ １×Ｎチャネル分波用ＡＷＧ
３０ １×Ｎ分波用ＡＷＧ２９の出力ポートとＮ×１合波用ＡＷＧ３１の所定のポート間を接続する光配線
３１ Ｎ×１チャネル合波用ＡＷＧ
３２ Ｎ本の出力ポート
Claims (5)
- 波長分割多重された光信号に対して、偶数番号チャネル信号群をスルー又はクロス出力ポートに、奇数番号チャネル信号群を前記偶数番号チャネル群とは異なるクロス又はスルー出力ポートに分波する少なくとも１個のインターリーブフィルタと、
複数本の入力ポート及び出力ポートを有し、前記インターリーブフィルタで分波された所定のチャネル信号群が入力され、該チャネル信号を波長に応じて所定の出力ポートに分離して出力する少なくとも１個の光分波回路と、
前記光合波回路と入出力関係が逆転している光学的特性を有し、前記光分波回路の所定の出力ポートからのチャネル信号が入力され、該チャネル信号を波長に応じて合波して出力する少なくとも１個の光合波回路とを備え、
前記光分波回路及び光合波回路は、複数本の入力導波路と、該入力導波路から受光する第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路から受光し、かつ、所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなる導波路アレイと、該導波路アレイから受光する第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路から受光する複数本の出力導波路とによって構成した
ことを特徴とする光合分波装置。 - 請求項１記載の光合分波装置において、
前記インターリーブフィルタは、１段又は縦続接続された多段のマッハツェンダ干渉計により構成された
ことを特徴とする光合分波装置。 - 請求項１又は２記載の光合分波装置において、
前記光分波回路及び光合波回路は、アレイ導波路回折格子型合分波回路からなることを特徴とする光合分波装置。 - 請求項１，２又は３記載の光合分波装置において、
前記光分波回路の出力ポートと光合波回路の入力ポート間の光接続は、複数の光ファイバがフィルム形状にレイアウトされた光ファイバシートにより構成されている
ことを特徴とする光合分波装置。 - 請求項１，２又は３記載の光合分波装置において、
前記インターリーブフィルタと、前記光分波回路と、前記光合波回路と、前記光分波回路の出力ポートと光合波回路の入力ポート間の光接続とを、全て平面基板上の光導波回路として集積化して構成した
ことを特徴とする光合分波装置。
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