JP2019135524A - 光伝送装置、光分波器、および光分波制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造ばらつきや温度変動がある場合でも、各波長の光信号を適切に分離することのできる光伝送装置を提供する。【解決手段】波長多重通信用の光伝送装置は、アーム長差が同一の３つの非対称マッハツェンダ干渉計（ＡＭＺ）で形成される単位回路を少なくとも１つ含む光分波器を有し、前記単位回路は、第１のＡＭＺの２つの出力ポートに第２のＡＭＺと第３のＡＭＺがそれぞれ接続されたツリー構造を有し、前記第２のＡＭＺの第１出力ポートと第２出力ポートに第１モニタと第２モニタがそれぞれ設けられ、前記第３のＡＭＺの第３出力ポートと第４出力ポートに第３モニタと第４モニタがそれぞれ設けられ、前記第２のＡＭＺの前記第２出力ポートと前記第３のＡＭＺの第３出力ポートから、第１の透過スペクトルと第２の透過スペクトルがそれぞれ出力される。【選択図】図５

Description

本発明は、光伝送装置、光分波器、および光分波制御方法に関する。

インターネットの世界的普及、インターネットに接続する「モノ」の増加等により、データトラフィック量が飛躍的に増大し、通信容量と速度の向上が求められている。情報処理システムの性能は、演算装置の処理速度と相互結合媒体の伝送速度で決定される。演算装置に関しては、シリコン集積回路のスケーリング（微細化）の研究が継続して行われている。これに応じて、相互結合媒体のスケーリングと動作速度の向上も必要であり、今後は、システム全体のさらなる小型化と高速化が求められる。

小型化および高速化の手段として、シリコン集積回路と光ファイバを用いた光通信による相互結合が注目されている。光ファイバ１本あたりの速度を改善する技術のひとつがＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）である。ＷＤＭ信号は、受信側で各波長の光に分波される。

光合分波器として、複数の遅延型マッハツェンダ干渉計を多段に接続する構成がある。たとえば、第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計に、第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計をカスケード接続する構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、２本の光導波路がそれぞれ入力および出力に接続された光方向性結合器が複数個カスケード状に接続された光分波器において、２本の光導波路の相対的な実効長をこの光分波器の出力で検出される光信号の直流成分が最大となるように制御する構成が知られている（たとえば、特許文献２参照）。

特開２０１４−１８２２５９号公報 特開昭６３−４６０２２号公報

図１は、ＷＤＭ信号を分波する従来の光分波器を示す。受信されたＷＤＭ信号は、複数の非対称マッハツェンダ干渉計（Asymmetric Mach-Zehnder Interferometer；以下適宜「ＡＭＺ」と表記する）がツリー状に多段接続された光分波器に入力される。ＷＤＭ信号には複数の波長λ１〜λ４の信号が多重されている。

１段目のＡＭＺ_Ａのアーム長差は２×ΔＬ、２段目のＡＭＺ_ＢとＡＭＺ_Ｃの光路長差はΔＬである。ＷＤＭ信号は、ＡＭＺ_Ａの２つの出力ポートで、スペクトルが反転した２つの透過成分に分離される。ＡＭＺ_Ａの上側アームはλ１とλ３の光を透過させ、下側アームはλ２とλ４の光を透過させるように設計されている。分離された透過スペクトルは、２段目のＡＭＺ_ＢとＡＭＺ_Ｃにそれぞれ入力される。２段目の各ＡＭＺでも、スペクトルが反転した２つの透過成分に分離される。透過スペクトルの周期はアーム長差に反比例し、２段目のＡＭＺ_ＢとＡＭＢ_Ｃで分離される透過スペクトルの周期は、１段目で分離された透過スペクトルの２倍の周期をもつ。これにより、２段目のＡＭＺの合計４つの出力ポートで４つの波長の信号を分離して取り出す。

光分波器の入力ポートから各出力ポートへと透過する光のスペクトルは、その出力ポートと入力ポートとの間に存在するＡＭＺの透過スペクトルの積で決定される。各ＡＭＺの実効的なアーム長差を波長程度の範囲内で微調整して、入力ＷＤＭ信号に対して透過スペクトルのピーク波長を適切な波長に設定することで、各波長の光を分離可能なスペクトルを出力ポートで得ることができる。

しかし、ＡＭＺのアーム長差は、製造プロセスのばらつきや、温度変動による屈折率のばらつきの影響を受けるため、必ずしも設計どおりにならない。製造ばらつきや屈折率ばらつきによって各ＡＭＺの透過ピーク波長が変動すると、図２に示すように、各出力ポートへ透過する光のスペクトルが変形し、光損失や、他チャネルからのクロストークが生じる。

本発明の一つの側面では、製造ばらつきや温度変動がある場合でも、各波長の光信号を適切に分離することのできる光伝送装置を提供することを目的とする。

一つの態様では、波長多重通信で用いられる光伝送装置は、波長多重信号を各波長の光に分離する光分波器を有し、
前記光分波器は、アーム長差が同一の３つの非対称マッハツェンダ干渉計で形成される単位回路を少なくとも１つ有し、
前記単位回路は、第１の非対称マッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートに、第２の非対称マッハツェンダ干渉計と、第３の非対称マッハツェンダ干渉計がそれぞれ接続されたツリー構造を有し、
前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートに接続される第１モニタと、第２出力ポートに接続される第２モニタと、
前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の第３出力ポートに接続される第３モニタと、第４出力ポートに接続される第４モニタと、
前記第１の非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を、前記第２モニタと前記第４モニタのモニタ結果が増加する方向に制御する第１の制御回路と、
前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を、前記第１モニタのモニタ結果が減少する方向に制御する第２の制御回路と、
前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を、前記第３モニタのモニタ結果が減少する方向に制御する第３の制御回路と、
を有し、
前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の前記第２出力ポートから第１の透過スペクトルが出力され、
前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の前記第４出力ポートから第２の透過スペクトルが出力される。

製造ばらつき、温度変動等がある場合でも、各波長の光信号を適切に分離することができる。

従来の光分波器の構成を示す図である。 従来の光分波器で生じる課題を説明する図である。 実施形態の光分波器で用いられる単位回路の構成を示す図である。 非対称マッハツェンダ干渉計の一例を示す図である。 第１実施形態の光分波器の模式図である。 移相器の一例を示す図である。 第２実施形態の光分波器の模式図である。 第２実施形態の構成のシミュレーション結果を示す図である。 第２実施形態の構成の効果を示す図である。 変形例の光分波器の模式図である。 第３実施形態の光分波制御方法のフローチャートである。 第３実施形態の波長分波器の波長ごとの制御を説明する図である。 第３実施形態の波長分波器の波長ごとの制御を説明する図である。 第３実施形態の波長分波器の波長ごとの制御を説明する図である。 第３実施形態の波長分波器の波長ごとの制御を説明する図である。 全波長の制御を説明するである。 第３実施形態の構成のシミュレーション結果を示す図である。 図１３のＡ時点での透過スペクトルを示す図である。 図１３のＢ時点での透過スペクトルを示す図である。 図１３のＣ時点での透過スペクトルを示す図である。 図１３のＤ時点での透過スペクトルを示す図である。 図１３のＥ時点での透過スペクトルを示す図である。 図１３のＦ時点での透過スペクトルを示す図である。 実施形態の光分波器が適用される光伝送装置の模式図である。 実施形態の光分波器が適用される光トランシーバモジュールの一例を示す図である。

＜基本構成＞
図３は、実施形態の光分波器で用いられる単位回路１０（１ユニット）の構成を示す図である。光分波器は、波長多重方式の光伝送装置で用いられる。単位回路１０は、同一のアーム長差ΔＬを有する３つの非対称マッハツェンダ干渉計ＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ａ、およびＡＭＺ_２Ｂ（以下、適宜「ＡＭＺ」と総称する）を含む。本明細書および「特許請求の範囲」で、アーム長差が「同一」という場合は、設計上の実効アーム長差が同じであることを意味し、実際の製品では、許容誤差、製造ばらつき等を含むものとする。

各ＡＭＺは、それぞれ１つの入力ポートと２つの出力ポートを有する。ＡＭＺ_１の２つの出力ポートはそれぞれ、ＡＭＺ_２Ａの入力と、ＡＭＺ_２Ｂの入力に接続されている。

単位回路１０は、ＡＭＺ_２Ａの２つの出力ポートの一方に接続される第１のモニタ１４−１と他方に設けられる第２のモニタ１４−２、およびＡＭＺ_２Ｂの２つの出力ポートの一方に接続される第３のモニタ１４−３と他方に設けられる第４のモニタ１４−４を有する。

ＡＭＺ_２Ａのモニタ１４−２が設けられる側の出力ポートが、単位回路１０の一方の出力ポートとなり、ＡＭＺ_２Ｂのモニタ１４−４が設けられる側の出力ポートが、単位回路１０のもうひとつの出力ポートとなる。

第２のモニタ１４−２と第４のモニタ１４−４のモニタ結果は、制御回路１５−１に供給される。第１のモニタ１４−１のモニタ結果は、制御回路１６−１に供給され、第３のモニタ１４−３のモニタ結果は、制御回路１６−２に供給される。

制御回路１５−１は、第２のモニタ１４−２と第４のモニタ１４−４のモニタ結果に基づいて、ＡＭＺ_１の透過特性を制御する。制御回路１６−１は、第１のモニタ１４−１のモニタ結果に基づいて、ＡＭＺ_２Ａの透過特性を制御する。制御回路１６−２は、第３のモニタ１４−３のモニタ結果に基づいて、ＡＭＺ_２Ｂの透過特性を制御する。

透過特性の制御は、たとえば、ＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ａ、およびＡＭＺ_２Ｂにそれぞれ設けられている移相器１２−１，１２−２、および１２−３を制御することで実施される。

制御回路１５−１は、第２のモニタ１４−２と第４のモニタ１４−４で検出されるパワーが増加する方向に、第１の移相器１２−１を制御する。図中、制御回路１５−１は「Ｉｎｃ」と表記されている。

制御回路１６−１は、第１のモニタ１４−１で検出されるパワーが減少する方向に、第２の移相器１２−２を制御する。制御回路１６−１は減少制御を行うので、図中で「Ｄｅｃ」と表記されている。

制御回路１６−２は、第３のモニタ１４−３で検出されるパワーが減少する方向に、第３の移相器１２−３を制御する。図中で、制御回路１６−２は「Ｄｅｃ」と表記されている。

単位回路１０は、ひとつの入力に対して、ＡＭＺ_１とＡＭＺ_２Ａを透過した光から得られる第１の出力と、ＡＭＺ_１とＡＭＺ_２Ｂを透過した光から得られる第２の出力を有する。図３の単位回路１０は２つの波長を分離するが、単位回路１０を複数個、トーナメントツリー状に多段接続することで、より多くの波長を分離することができる。多段に接続される単位回路１０の段数をｍとすると、２^ｍの波長を分離することができる。

図４は、非対称マッハツェンダ干渉計ＡＭＺの一例を示す。ＡＭＺは、入力光を分岐する３ｄＢカプラ１１ａと、３ｄＢカプラ１１ａで分岐された光のそれぞれを導波する２本の光導波路と、分岐された光を合波する３ｄＢカプラ１１ｂを有する。２本の光導波路のアーム長は、ΔＬだけ異なる。

ＡＭＺの透過スペクトルは、アーム長差ΔＬに反比例する周期Ｔを有する。より正確には、ＡＭＺの透過スペクトルは、ΔＬ／ｎに反比例する周期Ｔのレイズドコサイン型のスペクトルである。ここで、「ｎ」は導波モードの屈折率である。

たとえば、λ１とλ２の波長が多重されたＷＤＭ信号がＡＭＺに入射すると、ΔＬのアーム長差によって、λ１とλ２に分波される。λ１とλ２がＡＭＺの透過中心波長に一致しているとき、λ１のピーク波形を含む透過スペクトルが一方の出力ポートから出力され、λ２のピーク波形を含む透過スペクトルが他方の出力ポートから出力される。

図３を参照すると、ＡＭＺ_２Ａの２つの出力ポートのうち、第２のモニタ１４−２が設けられている側の出力ポートから第１の透過スペクトル（出力１）が出力される。この意味で、第２のモニタ１４−２は、出力光のパワーモニタとして機能する。

ＡＭＺ_２Ｂの２つの出力ポートのうち、第４のモニタ１４−４が設けられている側の出力ポートから、第２の透過スペクトル（出力２）が出力される。この意味で、第４のモニタ１４−４は、出力光のパワーモニタとして機能する。

図３の単位回路１０を多段接続する場合は、単位回路１０の出力１と出力２に、それぞれ別の単位回路が接続される。この多段構成については、後述する。

図３の単位回路１０の原理は以下のとおりである。単位回路に、例えば波長λ１とλ２が多重された光信号が入力される。入力光は、１段目の非対称マッハツェンダ干渉計ＡＭＺ_１を透過して、アーム長差に応じた２つの透過スペクトルが得られる。

２つの透過スペクトルの一方はＡＭＺ_１の２つの出力ポートの一方からＡＭＺ_２Ａに入射し、他方の透過スペクトルは、２つの出力ポートの他方からＡＭＺ_２Ｂに入射する。ＡＭＺ_２Ａに入射した光は２つの透過スペクトルに分離され、ＡＭＺ_２Ａの２つの出力ポートの一方で出力１が得られる。出力１で取り出したい波長は、たとえばλ１であるが、製造ばらつき、屈折率ばらつき等により、必ずしもλ１だけを精度良く分離できるとは限らない。そこで、出力１に現れる出力光のパワーをモニタ１４−２でモニタして、モニタ結果を制御回路１５−１に供給する。

同様に、ＡＭＺ_２Ｂで出力２として取り出したい波長はλ２であるが、必ずしもλ２だけを精度良く分離できるとは限らない。そこで、出力２に現れる出力光のパワーをモニタ１４−４でモニタして、モニタ結果を制御回路１５−１に供給する。

制御回路１５−１は、モニタ１４−２とモニタ１４−４の出力に基づき、単位回路１０の２つの出力光のパワーが増加する方向に、ＡＭＺ_１の移相器１２−１を制御する。パワー増加の例として、モニタ１４−２でのモニタ光パワーと、モニタ１４−４でのモニタ光パワーの和が増大するように、移相器１２−１が制御される。他の例として、モニタ光パワーの３次関数で表される値が大きくなる方向に制御する構成としてもよい。

ＡＭＺ_２Ａの出力１と反対側のポートには、出力１へ透過しない光の成分が出力される。この光成分は、単位回路１０の出力に寄与しない。そこで、この不使用成分をモニタ１４−１でモニタして、モニタ結果を制御回路１６−１に供給する。制御回路１６−１は、出力に寄与しない光の成分を低減する方向に、ＡＭＺ_２Ａの移相器１２−２を制御して、光損失を抑制する。

同様に、ＡＭＺ_２Ｂの出力２と反対側のポートには、出力２へ透過しない光の成分が出力される。この光成分は、単位回路１０の出力に寄与しない。そこで、この不使用成分をモニタ１４−３でモニタして、モニタ結果を制御回路１６−２に供給する。制御回路１６−２は、出力に寄与しない光の成分を低減する方向に、ＡＭＺ_２Ｂの移相器１２−３を制御して、光損失を抑制する。

図３の構成により、各ＡＭＺの光導波路の製造ばらつきや、温度変動による屈折率のばらつきを補償し、入力信号波長に対する最適条件に各ＡＭＺを制御することができる。ターゲットの波長を含む光出力を増大させ、かつ無駄になる光成分を低減することで、光損失やクロストークが低減され、高精度の波長分離が実現する。

＜第１実施形態＞
図５は、第１実施形態の光分波器１Ａの模式図である。光分波器１Ａは、図３の単位回路１０をひとつ（１ユニット）用いた最小構成で、２波長ＷＤＭ信号の波長分離を行う。光分波器１Ａは、ツリー状に接続された３つの非対称マッハツェンダ干渉計ＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ａ、およびＡＭＺ_２Ｂを有する。ＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ａ、およびＡＭＺ_２Ｂは、同一のアーム長差ΔＬを有する。

光分波器１Ａをシリコン（Ｓｉ）集積回路上で実現する場合、入力導波路１１１と各ＡＭＺを形成する光導波路のコアは、たとえばＳｉで形成され、クラッドはＳｉＯ2で形成される。光導波路はＳｉコアとＳｉＯ2クラッドに限定されず、コアに光を閉じ込めることができる任意の材料を組み合わせてもよい。たとえば、石英基板上に、石英ガラス、透明樹脂等で光導波路を形成してもよい。

図５では、ＡＭＺの入力側と出力側の３ｄＢカプラ１１ａおよび１１ｂとして、方向性結合器を用いているが、この例に限定されず、多モード干渉（ＭＭＩ：Multi-Mode Interference）光導波路や、それ以外の合分波構成で実現されてもよい。

各ＡＭＺに設けられる移相器１２は、たとえば、上側アームに設けられる部分１２１と下側アームに設けられる部分１２２を含む。移相器１２は、タングステン（Ｗ），チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ），ニッケル（Ｎｉ）等のなどの電気抵抗体の薄膜で形成されていてもよい。電気抵抗体に電流を流して、生じる熱で各光導波路の温度を変化させ、屈折率を変化させて光位相を制御する。

図６は、移相器１２の一例を示す。ＡＭＺの上側アームの光導波路に沿って、電気抵抗体の薄膜１２３と１２４が配置され、下側アームの光導波路に沿って電気抵抗体の薄膜１２５と１２６が配置されている。電気抵抗体の薄膜１２３と１２５は直列接続されて制御回路１６の端子に接続され、電気抵抗体の薄膜１２４と１２６は直列接続されて制御回路１６の端子に接続される。制御回路１６から出力される制御信号によって、移相器１２が制御される。

移相器１２の構成は図６の構成に限定されず、電気的に導波路中のキャリア密度を増減することで屈折率を変化させる構成（キャリアプラズマ効果）を用いてもよいし、電気光学効果を利用した構成であってもよい。

図５に戻って、入射ＷＤＭＡ信号は、ＡＭＺ_１を通って、スペクトルが反転した２つの透過スペクトルに分離される。一方の透過スペクトルはＡＭＺ_２Ａに入射し、他方の透過スペクトルはＡＭＺ_２Ｂに入射する。

ＡＭＺ_２Ａの２つの出力ポートの一方に接続されるフォトダイオード（ＰＤ）１７−１から第１の出力光が取り出され、ＡＭＺ_２Ｂの２つの出力ポートの一方に接続されるフォトダイオード（ＰＤ）１７−２から、第２の出力光が取り出される。

ＰＤ１７−１とＰＤ１７−２は、出力光のパワーモニタとしても機能し、モニタ結果が制御回路１５−１に供給される。制御回路１５−１は、ＰＤ１７−１とＰＤ１７−２で検出される光パワーが増大する方向に、移相器１２−１を制御する。

制御の方向は、たとえば制御開始の時点で移相器１２−１に注入する電流を所定のステップサイズで一方向に変化させ、ＰＤ１７−１とＰＤ１７−２の出力パワーの変化の方向をみることで、判断することができる。

ＡＭＺ_２Ａの他方の出力ポートでは、ＰＤ１７−１へ透過しなかった成分がモニタ１４−１によってモニタされ、モニタ結果が制御回路１６−１に供給される。制御回路１６−１は、モニタ１４−１のモニタ結果が減少するように、移相器１２−２を制御する。

ＡＭＺ_２Ａの他方の出力ポートでは、ＰＤ１７−２へ透過しなかった成分がモニタ１４−３によってモニタされ、モニタ結果が制御回路１６−２に供給される。制御回路１６−２は、モニタ１４−３のモニタ結果が減少するように、移相器１２−３を制御する。

制御回路１５−１、および制御回路１６−１，１６−２により、上述したルールに従って移相器１２−１〜１２−３を制御することで、入力ＷＤＭ信号に対するＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ａ、およびＡＭＺ_２Ｂの透過特性を、最適に設定することができる。

＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態の光分波器１Ｂの模式図である。光分波器１Ｂは、図３の単位回路１０を３つ、ツリー状に多段接続した構成を有する。光分波器１Ｂの第１の単位回路１０−１の２つの出力ポートに、第２の単位回路１０−２と、第３の単位回路１０−３が、それぞれ接続されている。

第１の単位回路１０−１の各ＡＭＺのアーム長差は、２×ΔＬに設定されている。第２の単位回路１０−２と第３の単位回路１０−３の各ＡＭＺのアーム長差は、ΔＬに設定されている。多段に接続される単位回路１０のｍ段目の単位回路で用いられるＡＭＺのアーム長差をΔＬ_ｍとすると、ΔＬｍ＝ΔＬ_ｍ-1／２で表される。

光分波器１Ｂは、第２の単位回路１０−２の２つの出力ポートと、第３の単位回路１０−３の２つの出力ポートの、合計４つの出力ポートを有し、λ１〜λ４の４波長が多重されたＷＤＭ信号の各波長を分離することができる。

分離される波長の間隔はアーム長差で決まり、第２の単位回路１０−２と第３の単位回路１０−３の透過スペクトルの周期は、第１の単位回路１０−１の透過スペクトルの周期の２倍になる。

第１の単位回路１０−１の回路構成は、図３を参照して説明した単位回路１０と同じである。第２の単位回路１０−２と、第３の単位回路１０−３は、図５の光分波器１Ａの回路構成と同様である。

第２の単位回路１０−２は、ツリー状に接続された３つの非対称マッハツェンダ干渉計ＡＭＺ_３Ａ、ＡＭＺ_４Ａ、およびＡＭＺ_４Ｂを有し、ＡＭＺ_３Ａ、ＡＭＺ_４Ａ、ＡＭＺ_４Ｂにそれぞれ移相器１２−４、１２−６、１２−７が設けられている。

ＡＭＺ_４Ａの一方の出力に、第１の出力光を検出するＰＤ１８−１が接続されている。ＰＤ１８−１は光分波器１Ｂからλ１の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路１５−２に供給する。ＡＭＺ_４Ａの他方の出力にモニタ１４−５が設けられ、モニタ結果は制御回路１６−３に供給される。

ＡＭＺ_４Ｂの一方の出力に、第２の出力光を検出するＰＤ１８−２が接続されている。ＰＤ１８−２は光分波器１Ｂからλ２の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路１５−２に供給する。ＡＭＺ_４Ｂの他方の出力にモニタ１４−６が設けられ、モニタ結果は制御回路１６−４に供給される。

制御回路１５−２は、ＰＤ１８−１とＰＤ１８−２の出力パワーの和が増大する方向に移相器１２−４を制御する。

制御回路１６−３は、モニタ１４−５のモニタ結果が減少するように、移相器１２−６を制御する。制御回路１６−４は、モニタ１４−６のモニタ結果が減少するように、移相器１２−７を制御する。

第３の単位回路１０−３は、ツリー状に多段接続された３つの非対称マッハツェンダ干渉計ＡＭＺ_３Ｂ、ＡＭＺ_４Ｃ、およびＡＭＺ_４Ｄを有し、ＡＭＺ_３Ｂ、ＡＭＺ_４Ｃ、ＡＭＺ_４Ｄにそれぞれ移相器１２−５、１２−８、１２−９が設けられている。

ＡＭＺ_４Ｃの一方の出力に、第３の出力光を検出するＰＤ１８−３が接続されている。ＰＤ１８−３は光分波器１Ｂからλ３の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路１５−３に供給する。ＡＭＺ_４Ｃの他方の出力にモニタ１４−７が設けられ、モニタ結果は制御回路１６−５に供給される。

ＡＭＺ_４Ｄの一方の出力に、第４の出力光を検出するＰＤ１８−４が接続されている。ＰＤ１８−４は光分波器１Ｂからλ４の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路１５−３に供給する。ＡＭＺ_４Ｂの他方の出力にモニタ１４−８が設けられ、モニタ結果は制御回路１６−６に供給される。

制御回路１５−３は、ＰＤ１８−３とＰＤ１８−４の出力パワーの和が増大する方向に移相器１２−５を制御する。

制御回路１６−５は、モニタ１４−７のモニタ結果が減少するように、移相器１２−８を制御する。制御回路１６−６は、モニタ１４−８のモニタ結果が減少するように、移相器１２−９を制御する。

光分波器１Ｂの動作は以下のとおりである。λ１〜λ４の波長を含むＷＤＭ信号が光分波器１Ｂに入力されると、第１の単位回路１０−１で、第１の透過スペクトルと、第２の透過スペクトルに分離される。

第１の透過スペクトルは、同じアーム長差２ΔＬをもつＡＭＺ_１とＡＭＺ_２Ａの透過スペクトルの積で決まる。第１の透過スペクトルは、第２の単位回路１０−２に入力される。第２の透過スペクトルは、同じアーム長差２ΔＬをもつＡＭＺ_１とＡＭＺ_２Ｂの透過スペクトルの積で決まる。第２の透過スペクトルは、第３の単位回路１０−３に入力される。

理想的には、第１の透過スペクトルにλ１とλ３のピーク波形が含まれ、第２の透過スペクトルにλ２とλ４のピーク波形が含まれる。しかし、制御前の状態では、製造ばらつき等の影響により、必ずしも透過スペクトルに目的とする波長だけが含まれているとは限らない。

制御が開始されると、制御回路１５−１によって、目的とする出力光スペクトルのパワーを増大する方向に移相器１２−１が制御され、制御回路１６−１と１６−２によって、使用されないスペクトル成分を減少する方向に移相器１２−２と１２−３が制御される。したがって、第１の単位回路１０−１から出力される２つの透過スペクトルは、光損失、クロストーク等が抑制されている。

第２の単位回路１０−２で、入力された第１の透過スペクトルは、ＡＭＺ_３Ａによって、さらに２つの透過スペクトルに分離される。第２の単位回路１０−２の３つのＡＭＺは、第１の単位回路１０−１のＡＭＺのアーム長差の半分のアーム長差を有する。ＡＭＺ_３Ａによって分離された透過スペクトルは、入力された透過スペクトルの２倍の周期を有する。

分離された透過スペクトルの一方はＡＭＺ_４Ａを透過し、ＡＭＺ_４Ａの一方の出力ポートに接続されたＰＤ１８−１で検出される。分離された他方の透過スペクトルはＡＭＺ_４Ｂを透過して、ＡＭＺ_４Ｂの一方の出力ポートに接続されたＰＤ１８−２で検出される。

制御回路１５−２によって、ＰＤ１８−１とＰＤ１８−２の出力パワーが増加する方向に制御され、制御回路１６−３と１６−４によって、出力に寄与しない光成分が低減される。この構成により、ＰＤ１８−１からλ１の光信号が出力され、ＰＤ１８−２からλ３の光信号が出力される。

第３の単位回路１０−３でも同様の動作が行われ、ＰＤ１８−３からλ２の光信号が出力され、ＰＤ１８−４からλ４の光信号が出力される。

図８は、第２実施形態の制御構成のシミュレーション結果を示す図である。図８の下側の図は、光分波器１Ｂにおけるモニタ出力をプロットした図である。横軸は時間、縦軸はモニタパワーである。図８の上側の図は、光分波器１Ｂの９個の移相器１２−１〜１２−９の制御パターンをプロットした図である。横軸は時間を示し、下側の図の時間軸と一致している。縦軸はヒータのパワーを示す。

下側の図で、ラインａは、ＡＭＺ１を制御する制御回路１５−１に供給されるモニターパワーの和（モニタ１４−２とモニタ１４−４の出力の和）である。ラインｂとラインｃは、ＭＡＺ３Ａの制御回路１５−２と、ＭＡＺ３Ｂの制御回路１５−３にそれぞれ入力されるモニターパワーの和である。

制御回路１５−１でパワー増加の制御を行うことで、後段の単位回路１０−２と単位回路１０−３へと出力される透過スペクトルのパワーを最大化することができる。制御回路１５−２と１５−３でパワー増加の制御を行うことで、ＰＤ１８−１〜ＰＤ−４から出力される各波長の光のパワーを最大化することができる。

ライン群ｄは、減少用の制御回路１６−１〜１６−６に入力されるモニターパワーである。制御回路１６−１〜１６−６で所定のモニタ出力を減少させる方向の制御を行うことで、光分波器１Ｂの出力に寄与しない光成分が最小化される。

一定時間後に、各モニタパワーが安定すると、ヒータパワーの制御も安定する。

図９は、光分波器１Ｂの透過スペクトルを示す。（Ａ）図は補正前のスペクトル、（Ｂ）図は制御途中のスペクトル、（Ｃ）図は補正後のスペクトルである。いずれも横軸が波長、縦軸が透過率である。補正は、増加用の制御回路１５−１〜１５−３と、減少用の制御回路１６−１〜１６−６を用いて、モニタ結果に基づく制御を行うことで、自律的に行われる。

補正前の（Ａ）図では、各チャネルで、目的とする波長のパワーが不十分であり、他のチャネルの成分が混合している。制御途中の（Ｂ）図では、目的とする波長の出力を増大させ、好ましくない波長成分を抑制されつつある。制御後の（Ｃ）図では、各波長の光が明確に分離されている。

光分波器１Ｂは、ＡＭＺの光路長差の製造ばらつきや屈折率ばらつきを補償して、精度良く各波長の光を分離することができる。

図７では、単位回路１０を３つ用いて２段にカスケード接続し、４つの出力を得たが、さらに段数を増やすことも可能である。単位回路１０−２の２つの出力ポートと、単位回路１０−３の２つの出力ポートに、別の単位回路を接続して３段にカスケード接続することで、８つの出力が得られる。単位回路１０をＮ段に組むことで、２^Ｎの波長を含むＷＭＤ信号を正しく分波することができる。

用いる単位回路１０の数が多くなる場合、必ずしも光分波器のすべてを単位回路１０で形成しなくてもよい。たとえば、λ１〜λ８の波長が多重されたＷＤＭ信号を分波する場合、まず２バンドに分波して、バンドごとに図７の光分波器１Ｂを適用してもよい。

図１０は、変形例として光分波回路２の構成を示す。光分波回路２は、波長フィルタ５と、波長フィルタ５の出力に接続される光分波器１Ｂ−１と１Ｂ−２を含む。波長フィルタ５はたとえば、入力ＷＤＭ信号を短波長側と長波長側の２つのバンドに分波する波長固定型のフィルタである。２バンドに分波するような大まかな分波であれば、温度やプロセスの精度が要求されない場合があり、波長固定型のフィルタで実現可能である。

短波長側のバンドにλ１〜λ４が含まれ、長波長側のバンドにλ５〜λ８が含まれる。第１のバンドは、４出力の光分波器１Ｂ−１に入力され、第２のバンドは、４出力の光分波器１Ｂ−２に入力される。各分波器１Ｂで、図７を参照して説明した処理が行われ、光損失および／またはクロストークが抑制された分波が行われる。

おおまかな分波は、短波長側と長波長側の分離に限定されない。たとえば、ＣＷＤＭ（Coarse WDM）の場合、波長間隔は比較的広く、波長帯が等間隔（２０ｎｍ間隔）で分けられているので、最初のフィルタでひとつおきの波長を取り出して、２つの波長グループに分けた後に、後段の光分波器１Ｂ−１と１Ｂ−２に入力してもよい。

＜第３実施形態＞
図１１は、第３実施形態の光分波制御方法を示すフローチャートである。第１実施形態と第２実施形態では、入力波長を一度にモニタして、光損失とチャネル間クロストークを抑制して、各波長に分離することができるが、各波長とチャネルとの対応関係は考慮されていない。第３実施形態では、各波長とチャネルの対応関係を考慮した光分波方法を提供する。

第３実施形態の光分波方法は、多重される波長ごとに、パワー増大の方向とパワー減少の方向に移相器を制御した後で、全波長の制御を行う。これにより、波長とチャネルの対応関係を保証し、かつ光損失および／またはクロストークを抑制する。

ステップＳ１１で、波長λiを選択し、ｉ＝ｉ＋１に設定する。初期値はｉ＝０であり、最初の波長が選択される。

ステップＳ１２で、選択した波長λiを光分波器に入射して、入力ポートとこの波長λiの出力ポートの間に位置する移相器１２を制御する。移相器１２の制御は、実施形態１および２で説明したように、単位回路１０の光出力用のポートでモニタされるパワーが増大する方向に第１段目の移相器を制御し、光出力に寄与しないポートでモニタされるパワーが減少する方向に２段目の移相器を制御する。波長λiの制御に関与しない移相器の制御は停止され、他のチャネルでの出力信号はほぼ固定される。

ステップＳ１３で、選択した波長λiについて、出力が安定化するまで移相器の制御を続ける。波長λiのチャネルで出力が安定したならば（Ｓ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４に進んで、他の波長があるか否かを判断する。他の波長がある場合は（Ｓ１４でＹＥＳ）、Ｓ１１に戻って波長番号をインクリメントし、Ｓ１２〜Ｓ１４を繰り返す。

すべての波長について移相器の制御が終わると（Ｓ１４でＮＯ）、ステップＳ１５に進んで、すべての波長の信号を一度に入射して、すべての移相器１２を制御する。すべての波長の信号を入射した状態で全チャネルの出力が安定するまで制御を続け、出力が安定したところで（Ｓ１６でＹＥＳ）、制御を終了する。

Ｓ１５の処理は、第１実施形態、または第２実施形態の制御と同じである。ただし、あらかじめチャネルごとに各波長のためにＡＭＺの透過特性が制御されているので、Ｓ１５〜Ｓ１６は、ＷＤＭ信号が実際に入力されたときに波長分離を確実にするための工程である。

Ｓ１６で多重される全波長で出力パワーが安定したならば、実際の通信を開始する。図１１では、波長の低い方から順番に制御を行ったが、個別の波長で関連する光路上のＡＭＺの透過特性が制御されればよいので、入力する波長の順序は問わない。

図１２Ａ〜図１２Ｅは、第３実施形態の光分波器１Ｃの動作を説明する図である。光分波器１Ｃは、第２実施形態と同様に、４チャネルで分波を行う構成を用いている。

図１２Ａで、波長λ１の光を光分波器１Ｃに入射し、入力ポートからλ１の波長を受光するＰＤ１８−１（チャネル１）までの光路上に配置されるＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ａ，ＡＭＺ_３Ａ、およびＡＭＺ_４Ａの移相器１２−１、移相器１２−２、移相器１２−４、および移相器１２−６をそれぞれ制御する。

ＡＭＺ_１の移相器１２−１は、制御回路１５−１により、モニタ１４−２とモニタ１４−４の出力パワーの和が増大する方向に制御される。

ＡＭＺ_２Ａの移相器１２−２は、制御回路１６−１により、モニタ１４−１の出力パワーが減少する方向に制御される。

ＡＭＺ_３Ａの移相器１２−４は、制御回路１５−２により、ＰＤ１８−１の出力パワーとＰＤ１８−２の出力パワーの和が増大する方向に制御される。

ＡＭＺ_４Ａの移相器１２−６は、制御回路１６−３により、モニタ１４−５の出力パワーが減少する方向に制御される。

λ１の制御に用いられないモニタ１４−３、および１４−６〜１４−８はオフにされ、対応する移相器にモニタ情報は供給されない。

移相器１２−１、１２−２、１２−４、１２−６を制御して、ＰＤ１８−１からの出力パワーが安定したら、λ１の制御を終了し、次の波長の光を入射する。

図１２Ｂで、波長λ３の光を光分波器１に入射し、入力ポートからλ３の波長を受光するＰＤ１８−２（チャネル２）までの光路上に配置されるＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ａ、ＡＭＺ_３Ａ、およびＡＭＺ_４Ｂの移相器１２−１、１２−２、１２−４、および１２−７を制御する。

ＡＭＺ_１の移相器１２−１は、制御回路１５−１により、モニタ１４−２とモニタ１４−４の出力パワーの和が増大する方向に制御される。

ＡＭＺ_２Ａの移相器１２−２は、制御回路１６−１により、モニタ１４−１の出力パワーが減少する方向に制御される。

ＡＭＺ_３Ａの移相器１２−４は、制御回路１５−２により、ＰＤ１８−１の出力パワーとＰＤ１８−２の出力パワーの和が増大する方向に制御される。

ＡＭＺ_４Ｂの移相器１２−７は、制御回路１６−４により、モニタ１４−６の出力パワーが減少する方向に制御される。

λ３の制御に用いられないモニタ１４−３，１４−５、１４−７〜１４−８はオフにされ、対応する移相器にモニタ情報は供給されない。

移相器１２−１、１２−２、１２−４、１２−７を制御して、ＰＤ１８−２からの出力パワーが安定したら、λ３の制御を終了し、次の波長の光を入射する。

以下同様に、図１２Ｃではλ２の光を入射して、チャネル３の制御を行う。制御回路１５−１でパワー増大の方向にＡＭＺ_１の移相器１２−１を制御する。制御回路１６−２でパワー減少の方向にＡＭＺ_２Ｂの移相器１２−３を制御する。制御回路１５−３でパワー増大の方向にＡＭＺ_３Ｂの移相器１２−５を制御する。制御回路１６−５でパワー減少の方向にＡＭＸ_４Ｃの移相器１２−８を制御する。

図１２Ｄでは、λ４の光を入射して、チャネル４を制御する。制御回路１５−１でパワー増大の方向にＡＭＺ_１の移相器１２−１を制御する。制御回路１６−２でパワー減少の方向にＡＭＺ_２Ｂの移相器１２−３を制御する。制御回路１５−３でパワー増大の方向にＡＮＺ_３Ｂの移相器１２−５を制御する。制御回路１６−６でパワー減少の方向にＡＭＺ_４Ｄの移相器１２−９を制御する。

図１２Ａ〜図１２Ｄの動作を行うことで、ＷＤＭの波長と各出力ポートとが対応付けられる。

図１２Ｅでは、波長λ１〜λ４のすべての光を光分波器１Ｃに入射して、すべてのＡＭＺに対して制御を行い、安定化した後に通信を開始する。

図１３は、第３実施形態の制御構成のシミュレーション結果を示す図である。横軸は時間（ディザサイクル）、図の下側部分の縦軸はモニタパワー、上側部分の縦軸はヒータパワーである。

Ａ時点で波長λ１の制御（ステップ１）が開始され、ＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ａ、ＡＭＺ_３Ａ、およびＡＭＺ_４Ａの制御に用いられるモニタパワーに基づいて、これらのＡＭＺに設けられている移相器１２が制御される。λ１の出力が安定して移相器１２のヒータパワーが安定するＢ時点で、λ１の制御が終了し、λ３の制御（ステップ２）が開始される。

ステップ２の区間で、ＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ａ、ＡＭＺ_３Ａ、およびＡＭＺ_４Ｂの制御に用いられるモニタパワーに基づいて、これらのＡＭＺに設けられている移相器１２が制御される。主としてＡＭＺ_４Ｂの特性が大きく調整され、ＡＭＺ_４Ｂの調整にともなって、他のＡＭＺの特性が微調整される。λ３の出力が安定するＣ時点でλ３の制御が終了し、λ２の制御（ステップ３）が開始される。

ステップ３の区間で、ＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ｂ、ＡＭＺ_３Ｂ、およびＡＭＺ_４Ｃの制御に用いられるモニタパワーに基づいて、これらのＡＭＺに設けられている移相器１２が制御される。主としてＡＭＺ_２Ｂ、ＡＭＺ_３Ｂ、およびＡＭＺ_４Ｃの特性が大きく調整され、必要に応じて、他のＡＭＺの特性が微調整される。λ２の出力が安定するＤ時点で、λ２の制御が終了し、λ４の制御（ステップ４）が開始される。

ステップ４の区間で、ＡＭＺ_１、ＡＭＺ_２Ｂ、ＡＭＺ_３Ｂ、およびＡＭＺ_４Ｄの制御に用いられるモニタパワーに基づいて、これらのＡＭＺに設けられている移相器１２が制御される。主としてＡＭＺ_４Ｄの特性が大きく調整され、必要に応じて、他のＡＭＺの特性が微調整される。λ４の出力が安定するＥ時点でλ４の制御が終了し、すべての波長が一度に入射されステップ５が開始される。

ステップ４の区間では、すでに波長ごとに対応するＡＭＺの特性が調整されているのですべてのＡＭＺで大きな変化はない。全波長での安定化が確認されるＦ時点で、波長分波制御が終了する。

図１４Ａは、図１３のＡ時点での透過スペクトルを示す図である。この段階では、λ１の入射直後であり、チャネル間で透過スペクトルが混在し、かつ全チャネルで出力が不十分である。

図１４Ｂは、図１３のＢ時点での透過スペクトルを示す図である。Ｂ時点では、チャネル１でλ１の透過スペクトルが突出しているが、他のチャネルでは十分な透過スペクトルが得られていない。

図１４Ｃは、図１３のＣ時点での透過スペクトルを示す図である。チャネル１に加えてチャネル２でλ３の透過スペクトルが分離されている。

図１４Ｄは、図１３のＤ時点での透過スペクトルを示す図である。チャネル１、２に加えて、チャネル３でλ２の透過スペクトルが分離されている。

図１４Ｅは、図１３のＥ時点での透過スペクトルを示す図である。チャネル１〜３に加えて、チャネル４でλ４の透過スペクトルが分離されている。

図１４Ｆは、図１３のＦ時点での出力波形を示す図である。Ｅ時点までで、波長ごとのＡＭＺの制御が完了しており、Ｆ時点での透過スペクトルは、Ｅ時点での透過スペクトルと大きな違いはない。

全波長の光を入射するステップ５の制御は、運用中も適宜実施される。これにより、光分波器１Ｃのプロセス精度が高くない場合、あるいは温度変動による屈折率の変動がある場合でも、ＷＤＭ信号の各波長を高いＳ／Ｎ比で分離することができる。また、ＷＤＭ受信側の光集積回路を低コストで実現することができる。

実施形態の光分波器１Ａ〜１Ｃは、コアネットワーク、メトロネットワークのような長距離、中距離の光通信に用いることもできるし、データセンタのサーバ間、ボード間などの短距離の光通信にも適用可能である。

＜適用例＞
図１５は、実施形態の光分波器が適用される光伝送装置１００の概略図である。光伝送装置１００は、たとえば、ＷＤＭシステムのネットワークノードとして用いられる。

光伝送装置１００は、複数のトランスポンダ１３０−１〜１３０−ｎ（適宜「トランスポンダ１３０」と総称する）と、制御部１０１と、光合分波器１１５と、光アンプ１２０を有する。制御部１０１は、プロセッサ１０２とメモリ１０３を有し、各トランスポンダ１３０、光合分波器１１５、および光アンプ１２０の動作を制御する。

ルータ、光スイッチ等の転送ノード（以降、「ルータ」と総称する）からの信号は、各トランスポンダ１３０の送信部で光波長変換される。光波長変換された信号は、光合分波器１１５の合波器（「ＭＵＸ」と表記）１１６で波長多重され、光アンプ１２１で増幅されてネットワーク側の伝送路に出力される。ネットワークから受信される光は、光アンプ１２２で増幅された後、光分波器（「ＤＥＭＵＸ」と表記）１１０で波長分離される。実施形態の光分波器１Ａ〜１Ｃは、光分波器１１０に適用される。光分波器１１０で分波された各波長の光信号は各トランスポンダ１３０の受信部で受信され、その後、ルータ側に送信される。

光分波器１１０において、各ＡＭＺの移相器１２を制御する制御回路１５−１〜１５−３、および１６−１〜１６−６は、プロセッサ１０２の一部により実現されてもよい。光分波器１１０は、上述したパワー増大方向への制御と、パワー減少方向への制御により、製造プロセスのばらつき温度変動がある場合でも、適切に各波長の光を分離することができる。

図１５の構成例では、光伝送装置１００ですべての波長がアド／ドロップされるが、光合波器１１６と光アンプ１２１の間、および光分波器１１０と光アンプ１２２の間に任意の波長をアド、ドロップまたはスルーさせる光スイッチを備えていてもよい。

図１６は、別の適用例としての光トランシーバモジュール２００の概略図である。光トランシーバモジュール２００も光伝送装置の一例であり、サーバ間、あるいはサーバブレードに搭載されたＬＳＩ間などの光伝送を行う。光トランシーバモジュール２００は、光分波器（ＤＥＭＵＸ）２０１、光検出器（ＰＤ）アレイ２０３、電気回路チップ２０５、レーザダイオード（ＬＤ）アレイ２０６、変調器アレイ２０７、光合波器（ＭＵＸ）２０８、および制御回路チップ２０９を有する。実施形態の光分波器１Ａ〜１Ｃは、光分波器２０１に適用される。制御回路１５−１〜１５−３、および１６−１〜１６−６は、制御回路チップ２０９の一部により実現されてもよい。

入力光信号は、光分波器（ＤＥＭＵＸ）２０１で各波長の光に分離されて、光検出器アレイ２０３の対応するＰＤで受光される。各ＰＤから出力される光電流は、電気回路チップ２０５のトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）で電気信号に変換されて、ＬＳＩ等の外部の電子回路に出力される。

ＬＤアレイ２０６から出力される各波長の光は、変調器アレイ２０７の対応する光変調器に入力される。電気回路チップ２０５のドライバ（ＤＲＶ）は、外部から入力されるデータ信号に基づいて高速駆動信号を生成して、変調器アレイ２０７の各光変調器に入力された光を変調して、光信号を出力する。光合波器（ＭＵＸ）２０８は変調器アレイ２０７から出力される各波長の光信号を多重して、多重光信号を光ファイバ等の光配線に出力する。

光トランシーバモジュール２００において、光分波器（ＤＥＭＵＸ）２０１は、製造プロセスばらつき、温度変動等がある場合でも、各出力ポートで所望の波長の光が分離されるように制御されている。各チャネルで光損失、クロストーク等が抑制され、各波長の光を精度良く分離することができる。

１Ａ〜１Ｃ 光分波器
２ 光分波回路
５ 波長フィルタ
１０、１０−１〜１０−３ 単位回路
１２、１２−１〜１２−９ 移相器
１４−１〜１４−８ モニタ
１５−１、１５−２、１５−３ 制御回路（増加制御）
１６−１〜１６−６ 制御回路（減少制御）
１７−１、１７−２、１８−１〜１８−４ モニタＰＤ
１００ 光伝送装置
１１０ 光分波器（ＤＥＭＵＸ）
２００ 光トランシーバモジュール（光伝送装置）
２０１ 光分波器（ＤＥＭＵＸ）
ＡＭＺ 非対称マッハツェンダ干渉計
ＡＭＺ_１ 第１の非対称マッハツェンダ干渉計
ＡＭＺ_２Ａ 第２の非対称マッハツェンダ干渉計
ＡＭＺ_２Ｂ 第３の非対称マッハツェンダ干渉計

Claims (9)

1. 波長多重通信で用いられる光伝送装置であって、
   波長多重信号を各波長の光に分離する光分波器、
   を有し、
   前記光分波器は、アーム長差が同一の３つの非対称マッハツェンダ干渉計で形成される単位回路を少なくとも１つ有し、
   前記単位回路は、第１の非対称マッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートに、第２の非対称マッハツェンダ干渉計と、第３の非対称マッハツェンダ干渉計がそれぞれ接続されたツリー構造を有し、
   前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートに接続される第１モニタと、第２出力ポートに接続される第２モニタと、
   前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の第３出力ポートに接続される第３モニタと、第４出力ポートに接続される第４モニタと、
   前記第１の非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を、前記第２モニタと前記第４モニタのモニタ結果が増加する方向に制御する第１の制御回路と、
   前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を、前記第１モニタのモニタ結果が減少する方向に制御する第２の制御回路と、
   前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を、前記第３モニタのモニタ結果が減少する方向に制御する第３の制御回路と、
   を有し、
   前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の前記第２出力ポートから第１の透過スペクトルが出力され、
   前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の前記第４出力ポートから第２の透過スペクトルが出力される、
   ことを特徴とする光伝送装置。
2. 前記単位回路は、
   前記第１の非対称マッハツェンダ干渉計に設けられる第１の移相器と、
   前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計に設けられる第２の移相器と、
   前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計に設けられる第３の移相器と、
   を有し、
   前記第１の制御回路は前記第１の移相器を制御し、
   前記第２の制御回路は前記第２の移相器を制御し、
   前記第３の制御回路は前記第３の移相器を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
3. 前記第１の制御回路は、前記第２モニタのモニタ光パワーと前記第３モニタのモニタ光パワーの和が増大する方向に前記第１の移相器を制御することを特徴とする請求項２に記載の光伝送装置。
4. ツリー状に多段接続される複数の前記単位回路を有し、
   ｍ段目の単位回路を形成する非対称マッハツェンダ干渉計のアーム長差ΔＬ_ｍは、（ｍ−１）段目の単位回路を形成する非対称マッハツェンダ干渉計のアーム長差ΔＬ_m-1の１／２であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光伝送装置。
5. 前記波長多重信号を少なくとも２つの帯域に分離する波長フィルタと、
   前記波長フィルタの複数の出力にそれぞれ接続される複数の前記光分波器と、
   を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の光伝送装置。
6. 前記光分波器の出力に接続される光検出器、
   をさらに有し、
   前記光検出器は、前記第２モニタおよび前記第４モニタとして動作することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光伝送装置。
7. 複数の波長を含む光を各波長の光に分離する光分波器であって、
   アーム長差が同一の３つの非対称マッハツェンダ干渉計で形成される単位回路を少なくとも１つ有し、
   前記単位回路は、第１の非対称マッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートに、第２の非対称マッハツェンダ干渉計と、第３の非対称マッハツェンダ干渉計がそれぞれ接続されたツリー構造を有し、
   前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートに接続される第１モニタと、第２出力ポートに接続される第２モニタと、
   前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の第３出力ポートに接続される第３モニタと、第４出力ポートに接続される第４モニタと、
   前記第１の非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を、前記第２モニタと前記第４モニタのモニタ結果が増加する方向に制御する第１の制御回路と、
   前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を、前記第１モニタのモニタ結果が減少する方向に制御する第２の制御回路と、
   前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を、前記第３モニタのモニタ結果が減少する方向に制御する第３の制御回路と、
   を有し、
   前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の前記第２出力ポートから第１の透過スペクトルが出力され、
   前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の前記第４出力ポートから第２の透過スペクトルが出力される、
   ことを特徴とする光分波器。
8. 請求項７に記載の光分波器の入力ポートに、前記複数の波長のうちの１つの波長の光を入力し、前記入力ポートと、前記１つの波長の光が出力される出力ポートの間に位置する非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を制御し、
   前記１つの波長の安定化の後に、前記入力ポートに入力される波長を順次切り替えて、前記透過特性の制御と前記安定化を繰り返し、
   各波長の制御の終了後に、前記複数の波長のすべての波長を含む光を入射して前記光分波器のすべての非対称マッハツェンダ干渉計を一度に制御する、
   ことを特徴とする光分波制御方法。
9. 前記すべての波長の安定化後に通信を開始する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の光分波制御方法。
   

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