JP2007155777A - モニタ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、組立工程が簡易なモニタ回路を提供する。
【解決手段】各々異なる波長の光信号を合波して、波長多重信号を出力する合波器のモニタ回路において、合波器２０１の出力接続された光カプラ２０２と、光カプラ２０２の一方の出力に接続され、波長多重信号を分波して出力する分波器２０４と、分波器２０４の各々の出力に接続された光信号検出手段２０３−１〜２０３−ｎとを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、モニタ回路に関し、より詳細には、各々異なる波長の光信号を合波して波長多重信号を出力する合波器、または波長多重信号を各々異なる波長の光信号に分波して出力する分波器のモニタ回路に関する。

近年、大容量の光伝送システムを実現する方式として、波長分割多重伝送方式が用いられている。波長分割多重伝送方式の送信装置においては、合波器から出力される波長多重された光信号のみならず、合波器に入力される各々異なる波長の光信号の光強度を正確に制御する必要がある。具体的には、各々の波長の光信号の光強度をモニタして、各々の光源の出力光強度を所定の強度に保持するように、フィードバック制御を行っている。また、受信装置においては、分波器に入力される波長多重された光信号のみならず、分波器から出力される各々異なる波長の光信号の光強度をモニタする必要がある。

図１に、従来のモニタ回路の構成を示す。図１（ａ）は送信装置側の構成であり、各々異なる波長の光送信器からのチャネルごとの出力は、光カプラ１０２−１〜１０２−ｎに接続されている。光カプラ１０２−１〜１０２−ｎの一方の出力は、合波器１０１の入力に接続され、他方の出力は、光信号の光強度をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）１０３−１〜１０３−ｎに接続されている。

図１（ｂ）は受信装置側の構成であり、分波器１２１からのチャネルごとの出力は、光カプラ１２２−１〜１２２−ｎに接続されている。光カプラ１２２−１〜１２２−ｎの一方の出力は、光受信器の入力に接続され、他方の出力は、光信号の光強度をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）１２３−１〜１２３−ｎに接続されている。

光カプラには、例えば、光ファイバまたは光導波路のコアを近接させた方向性結合器等が用いられる。また、合分波器としては、例えば、入力導波路に接続された第１スラブ導波路と、出力導波路に接続された第２スラブ導波路と、第１スラブ導波路および第２スラブ導波路の間を接続するアレイ導波路とから構成されるＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）型光合分波器等が用いられている。

特開平３−３９９０５号公報 特開２００２−３４１１６５号公報

しかしながら、従来のモニタ回路は、チャネルごとに光カプラを接続するために、部品
点数が多くなるとともに、送信装置の組立工程が複雑になるという問題があった。

また、光カプラとＰＤとを集積化したタップモニタを使用することにより、部品点数を削減することが行われている。しかし、部品単価が高く、チャネルごとに接続する必要があることから、部品コストは高くなるという問題もあった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、部品点数が少なく、組立工程が簡易なモニタ回路を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、各々異なる波長の光信号を合波して、波長多重信号を出力する合波器のモニタ回路において、前記合波器の出力接続された光カプラと、該光カプラの一方の出力に接続され、前記波長多重信号を分波して出力する分波器と、該分波器の各々の出力に接続された光信号検出手段とを備えたことを特徴とする。

前記合波器と前記分波器とは、同一の基板上に形成された２つの導波路型の光合分波器により構成することができる。さらに、前記光カプラを、導波路型の光カプラとして、前記基板上に形成することもできる。

請求項４に記載の発明は、波長多重信号を、各々異なる波長の光信号に分波して出力する分波器のモニタ回路において、前記波長多重信号を入力する光カプラと、該光カプラの一方の出力に接続された第１分波器と、前記光カプラの他方の出力に接続された第２分波器と、該第２分波器の各々の出力に接続された光信号検出手段とを備えたことを特徴とする。

前記第１分波器と前記第２分波器とは、同一の基板上に形成された２つの導波路型の光合分波器により構成することができる。さらに、前記光カプラを、導波路型の光カプラとして、前記基板上に形成することもできる。

以上説明したように、本発明によれば、合波器のモニタ回路においては、合波器の出力接続された光カプラと、光カプラの一方の出力に接続され、波長多重信号を分波して出力する分波器と、分波器の各々の出力に接続された光信号検出手段とを備え、分波器のモニタ回路においては、波長多重信号を入力する光カプラと、光カプラの一方の出力に接続された第１分波器と、光カプラの他方の出力に接続された第２分波器と、第２分波器の各々の出力に接続された光信号検出手段とを備えたので、部品点数が少なく、組立工程が簡易なモニタ回路を実現することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図２に、本発明の一実施形態にかかるモニタ回路の構成を示す。図２（ａ）は送信装置側の構成であり、各々異なる波長の光送信器からのチャネルごとの出力は、合波器２０１の入力に接続される。合波器２０１から出力される波長多重信号は、光カプラ２０２に入力される。光カプラ２０２の一方の出力は、光伝送路に接続され、他方の出力は、分波器２０４の入力に接続される。分波器２０４は、波長多重信号を再びチャネルごとの光信号に分波して、光信号検出手段、すなわち光信号の光強度をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）２０３−１〜２０３−ｎに出力する。

このような構成により、モニタ回路には１つの光カプラと１つの分波器だけで、各々のチャネルごとの光強度をモニタすることができる。従って、部品点数を削減できるとともに、送信装置の組立工程を簡略化することができる。

図２（ｂ）は受信装置側の構成であり、光伝送路に接続された光カプラ２２２は、一方の出力が、分波器２２１の入力に接続され、他方の出力が、分波器２２４の入力に接続されている。分波器２２１からのチャネルごとの出力は、光受信器の入力に接続され、分波器２２４からのチャネルごとの出力は、光信号検出手段、すなわち光信号の光強度をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）２２３−１〜２２３−ｎに接続されている。

このような構成により、モニタ回路には１つの光カプラと１つの分波器だけで、各々のチャネルごとの光強度をモニタすることができる。従って、部品点数を削減できるとともに、受信装置の組立工程を簡略化することができる。

ここで、光カプラ２０２，２２２は、異なる波長の光信号の光強度を分岐するので、合分波する波長範囲においては、波長によらず分岐比が一定であることが望ましい。このような波長無依存型光カプラとして、２つの２入力２出力の方向性結合器と、２つの方向性結合器を接続する２本の導波路からなる遅延線により構成される光カプラが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このような光カプラを用いることにより、通常の光カプラに比べて、製造誤差による分岐比のずれを低減することができる。もちろん、その他の方向性結合器、Ｘ分岐カプラ、Ｙ分岐カプラ、マルチモード干渉（ＭＭＩ）型カプラなどを用いることができる。導波路型の光カプラを用いれば、ＰＬＣ（Planer Light-wave Circuit）基板に集積することができる。

また、光カプラ２０２，２２２の分岐比は、非対称であることが望ましい。すなわち、光伝送路、光受信器側には、５０％以上９９．９％未満の範囲で、モニタ側には、０．１％以上５０％未満の範囲で、それぞれ適当な分岐比で分岐する。最適なモニタ側への分岐比は、５％程度である。なお、光伝送路を介して送受信を行う光信号の波長とモニタする光信号の波長とは、ほぼ一致させることが望ましい。しかしながら、光信号の透過帯域がフラットで波長域が広い場合には、必ずしも透過帯域の中心波長ではなく、透過帯域内のどの波長でもモニタすることができる。

分波器２０４，２２４は、上述したＡＷＧ型光合分波器の他に、マッハツェンダ干渉計を複数段接続した光合分波器（例えば、特許文献２参照）、フィルタ型光合分波器、ファイバグレーティング型光合分波器、導波路グレーティング型光合分波器、回折格子型光合分波器、またはレンズ型光合分波器などを用いることができる。さらに、合波器２０１および分波器２２１として、分波器２０４，２２４と同じ光合分波器を用いることもできる。前者と後者とを同一の構成とすることにより、回路の設計、製作のコストを低減することができる。

図３に、モニタ回路の合分波器の実施例１を示す。図２の構成において、光合分波器としてＡＷＧ型光合分波器を用い、光カプラとして方向性結合器を用いる場合について説明する。図３（ａ）は送信装置側の構成であり、合波器２０１と分波器２０４とが、ＡＷＧ型光合分波器で構成され、１つのＰＬＣ基板２１１に集積されている。各々異なる波長の光送信器からのチャネルごとの出力は、合波器２０１の入力に接続される。合波器２０１の出力には、光カプラ２０２が接続され、光カプラ２０２の一方の出力は、光伝送路に接続され、他方の出力は、分波器２０４の入力に接続されている。分波器２０４の出力は、光信号の光強度をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）２０３−１〜２０３−ｎに接続されている。

この構成によれば、合分波器を１つの基板に集積することにより、モニタ回路の小型化を図ることができる。さらに、光ファイバを近接させた方向性結合器である光カプラ２０２を、導波路型の方向性結合器として、ＰＬＣ基板２１１に集積することにより、さらに小型化を図ることもできる。もちろん、２つの２入力２出力の方向性結合器と、２つの方向性結合器を接続する２本の導波路からなる遅延線により構成される光カプラを、ＰＬＣ基板２１１に集積してもよい。

図３（ｂ）は受信装置側の構成であり、合波器２２１と分波器２２４とが、ＡＷＧ型光合分波器で構成され、１つのＰＬＣ基板２３１に集積されている。光伝送路に接続された光カプラ２２２は、一方の出力が、分波器２２１の入力に接続され、他方の出力が、分波器２２４の入力に接続されている。分波器２２１からのチャネルごとの出力は、光受信器の入力に接続され、分波器２２４からのチャネルごとの出力は、光信号の光強度をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）２２３−１〜２２３−ｎに接続されている。

この構成によれば、合分波器を１つの基板に集積することにより、モニタ回路の小型化を図ることができる。さらに、光カプラ２２２をＰＬＣ基板２３１に集積することもできる。

なお、ＡＷＧ型光合分波器において、第１スラブ導波路および第２スラブ導波路の間を接続するアレイ導波路の中央に溝を設け、偏波依存性を解消する波長板を挿入することもできる。

図４に、モニタ回路の合分波器の実施例２を示す。図３（ａ）に示した送信装置側のＡＷＧ型光合分波器の応用例について示す。２つのＡＷＧ型光合分波器が、１つのＰＬＣ基板２１１に集積されており、合波器２０１と分波器２０４とは、それぞれアレイ導波路の屈曲する向きを逆向きにして形成されている。この構成によれば、図３（ａ）に示したＰＬＣ基板と比較して、基板の面積をより小さくすることができる。さらに、光カプラ２０２もＰＬＣ基板２１１に集積することもできる。

図５に、モニタ回路の合分波器の実施例３を示す。図３（ａ）に示した送信装置側のＡＷＧ型光合分波器の応用例について示す。１つのＡＷＧ型光合分波器２５１が、１つのＰＬＣ基板２１１に集積されており、合波器と分波器とは、それぞれアレイ導波路２５４を共用する。すなわち、第１スラブ導波路２５３に接続された入力導波路２５２と、第２スラブ導波路２５５に接続された出力導波路２５６とが、それぞれ合波器と分波器に応じて形成されている。

この構成によれば、図３（ａ）に示したＰＬＣ基板と比較して、より小型化を図ることができる。さらに、光カプラ２０２を、ＰＬＣ基板２１１に集積することにより、部品点数が少なく、組立工程が簡易なモニタ回路を実現することができる。

図６に、モニタ回路の合分波器の実施例４を示す。図２（ａ）の構成において、光合分波器としてマッハツェンダ干渉計型光合分波器を用い、光カプラとして導波路型方向性結合器を用いる場合について説明する。合波器２０１と分波器２０４とが、マッハツェンダ干渉計型光合分波器で構成され、１つのＰＬＣ基板２１１に集積されている。各々異なる波長の光送信器からのチャネルごとの出力は、合波器２０１の入力に接続される。合波器２０１の出力には、光カプラ２０２が接続され、光カプラ２０２の一方の出力は、光伝送路に接続され、他方の出力は、分波器２０４の入力に接続されている。分波器２０４の出力は、光信号の光強度をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）２０３−１〜２０３−ｎに接続されている。

この構成によれば、２つの合分波器と光カプラとを１つの基板に集積することにより、送信装置のモニタ回路の小型化を図ることができる。

図７に、モニタ回路の合分波器の実施例５を示す。図２（ａ）の構成において、光合分波器としてフィルタ型光合分波器を用い、光カプラとしてハーフミラーを用いる場合について説明する。合波器２０１と分波器２０４とが、フィルタ型光合分波器で構成され、１つの基板２１１に集積されている。各々異なる波長の光送信器からのチャネルごとの出力は、合波器２０１の入力に接続される。合波器２０１の出力には、ハーフミラー２０２が接続され、一方の出力は光伝送路に接続され、他方の出力は分波器２０４の入力に接続されている。分波器２０４の出力は、光信号の光強度をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）２０３−１〜２０３−ｎに接続されている。

合波器２０１と分波器２０４とは、レンズアレー７１１，７２１と、各チャネルごとの波長の光信号を透過し、他の波長の光信号を反射する波長フィルタ７１２，７２２と、ミラー７１３，７２３とにより構成されている。

図８に、モニタ回路の合分波器の実施例６を示す。図２（ａ）の構成において、光合分波器としてファイバグレーティング型光合分波器を用い、光カプラとしてファイバ型方向性結合器を用いる場合について説明する。合波器２０１と分波器２０４とが、ファイバグレーティング型光合分波器で構成されている。各々異なる波長の光送信器からのチャネルごとの出力は、合波器２０１の入力に接続される。合波器２０１の出力には、光カプラ２０２が接続され、一方の出力は光伝送路に接続され、他方の出力は分波器２０４の入力に接続されている。分波器２０４の出力は、光信号の光強度をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）２０３−１〜２０３−ｎに接続されている。

合波器２０１と分波器２０４とは、各チャネルごとの波長の光信号を反射し、他の波長の光信号を透過するファイバグレーティング８１１，８２１と、サーキュレータ８１２，８２２とにより構成されている。

図９に、モニタ回路の合分波器の実施例７を示す。図２（ａ）の構成において、光合分波器として回折格子型光合分波器を用い、光カプラとしてハーフミラーを用いる場合について説明する。合波器２０１と分波器２０４とが、回折格子型光合分波器で構成されている。各々異なる波長の光送信器からのチャネルごとの出力は、合波器２０１の入力に接続される。合波器２０１の出力には、ハーフミラー２０２が接続され、一方の出力は光伝送路に接続され、他方の出力は分波器２０４の入力に接続されている。分波器２０４の出力は、光信号の光強度をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）２０３−１〜２０３−ｎに接続されている。

合波器２０１と分波器２０４とは、レンズアレー９１１，９２１と、各チャネルごとの波長に応じて光路を分離する回折格子９１２，９２２と、各チャネルごとの光信号を集光するレンズ９１３，９２３とにより構成されている。

図１０に、モニタ回路の合分波器の実施例８を示す。実施例１〜７においては、合波器２０１および分波器２２１と、分波器２０４，２２４とは、同じ光合分波器を用いて構成されていた。実施例８では、合波器２０１として導波路グレーティング型光合分波器を用い、分波器２０４としてＡＷＧ型光合分波器を用いた。このように、同じ合分波特性を有する異なる種類の光合分波器を組み合わせてもよい。

従来のモニタ回路の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかるモニタ回路の構成を示すブロック図である。 モニタ回路の合分波器の実施例１を示す図である。 モニタ回路の合分波器の実施例２を示す図である。 モニタ回路の合分波器の実施例３を示す図である。 モニタ回路の合分波器の実施例４を示す図である。 モニタ回路の合分波器の実施例５を示す図である。 モニタ回路の合分波器の実施例６を示す図である。 モニタ回路の合分波器の実施例７を示す図である。 モニタ回路の合分波器の実施例８を示す図である。

符号の説明

１０１，２０１ 合波器
１０２，１２２，２０２，２２２ 光カプラ
１０３，１２３，２０３，２２３ フォトダイオード（ＰＤ）
１２１，２０４，２２１，２２４ 分波器
２１１，２３１ ＰＬＣ基板
２５１ ＡＷＧ型光合分波器
７１１，７２１，９１１，９２１ レンズアレー
７１２，７２２ 波長フィルタ
７１３，７２３ ミラー
８１１，８２１ ファイバグレーティング
８１２，８２２ サーキュレータ
９１２，９２２ 回折格子
９１３，９２３ レンズ

Claims (6)

1. 各々異なる波長の光信号を合波して、波長多重信号を出力する合波器のモニタ回路において、
   前記合波器の出力接続された光カプラと、
   該光カプラの一方の出力に接続され、前記波長多重信号を分波して出力する分波器と、
   該分波器の各々の出力に接続された光信号検出手段と
   を備えたことを特徴とするモニタ回路。
2. 前記合波器と前記分波器とは、同一の基板上に形成された２つの導波路型の光合分波器により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモニタ回路。
3. 前記光カプラは、導波路型の光カプラであり、前記基板上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のモニタ回路。
4. 波長多重信号を、各々異なる波長の光信号に分波して出力する分波器のモニタ回路において、
   前記波長多重信号を入力する光カプラと、
   該光カプラの一方の出力に接続された第１分波器と、
   前記光カプラの他方の出力に接続された第２分波器と、
   該第２分波器の各々の出力に接続された光信号検出手段と
   を備えたことを特徴とするモニタ回路。
5. 前記第１分波器と前記第２分波器とは、同一の基板上に形成された２つの導波路型の光合分波器により構成されていることを特徴とする請求項４に記載のモニタ回路。
6. 前記光カプラは、導波路型の光カプラであり、前記基板上に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のモニタ回路。
   

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