JP2022114537A - 波長分波装置、光送受信器、光回路、及び波長分波制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偏波の影響を低減し、複数波長の光を分波する技術を提供する。
【解決手段】波長分波装置は、入射光に含まれる互いに直交する２つの偏波を同一の偏波に変換し変換後の２つの偏波に同一の構成の第１の光分波回路と第２の光分波回路を設けた光回路と、前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の波長特性を調整する制御回路と、を有し、前記光回路は、前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の同じ位置から取り出されるモニタ光の合算出力を前記制御回路に供給し、前記制御回路は、前記合算出力に基づいて、前記第１の光分波回路の第１波長特性と、前記第２の光分波回路の第２波長特性を制御する。
【選択図】図３Ａ

Description

本開示は、波長分波装置、光送受信器、光回路、及び波長分波制御方法に関する。

光信号は高速、大容量の信号伝送に適しており、通信、情報処理等の分野で広く使われている。より多くの信号を送るために、１本の光ファイバに複数波長の信号を重ねる波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式が採用されている。ＷＤＭでは、送信側で波長を束ね（合波）、受信側で波長を分離（分波）する。様々な合分波の原理が提唱されているが、基本は干渉を用いて、狭間隔の波長間を分離する。干渉計を構築すると一般的に素子サイズが大きくなるが、シリコンフォトニクス技術の進展により、素子が小型化されている。

シリコンフォトニクスで作製される素子は、その微細さにより、製造公差の影響が大きい。特に、ＷＤＭ素子の場合、初期状態で各波長が所望の波長特性を示すことは期待できない。また、光の干渉は温度などの環境変化に敏感である。無調整で素子を動作させるのは非現実的であり、なんらかの調整機構が必要である。非対称マッハツェンダ（ＡＭＺ：Asymmetric Mach-Zehnder）干渉計を用いた分波回路で光パワーをモニタし、製造ばらつき、温度変化等を補償して各波長を分離する構成が提案されている（たとえば、特許文献１、２参照）。

シリコンフォトニクス素子ではまた、ＴＥ偏波とＴＭ偏波の挙動の違いが大きく、どちらか一方の偏波、一般的にはＴＥ偏波、で動作するように設計される。光ファイバ中を伝搬する光の偏波状態は不定であり、シリコンフォトニクス素子に入射する光がＴＥ偏波であるとは限らない。また、光ファイバの振動等の影響により、偏波の時間的な変動も発生する。入力光の偏波状態の影響を抑制する光素子が知られている（たとえば、特許文献３参照）。

特開２０１９－０６１１２１号公報 特開２０１９－１３５５２４号公報 特開２０１６－１８０４８号公報

偏波ダイバーシティと呼ばれる構成では、入射光に含まれるＴＭ偏波の成分をＴＥ偏波に変換し、２つのＴＥ偏波を２つの等価な光回路で処理する。光パワーをモニタして波長分離を最適化する構成に、偏波ダイバーシティを取り入れることが考えられるが、光ファイバ中の偏波状態によっては、いずれか一方の光回路でモニタ光が得られない状況が発生し得る。光分波回路の初期状態は、あらかじめ求めた補正値等を用いて補正し得ても、その後の環境変化に追従できない。

本開示は、偏波の影響を低減し、複数波長の光を分波する技術を提供することを目的とする。

一つの態様では、波長分波装置は、
入射光に含まれる互いに直交する２つの偏波を同一の偏波に変換し、変換後の２つの偏波に同一の構成の第１の光分波回路と第２の光分波回路を設けた光回路と、
前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の波長特性を調整する制御回路と、
を有し、
前記光回路は、前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の同じ位置から取り出されるモニタ光の合算出力を前記制御回路に供給し、
前記制御回路は、前記合算出力に基づいて、前記第１の光分波回路の第１波長特性と、前記第２の光分波回路の第２波長特性を制御する。

偏波の影響を低減し、複数波長の光を分波することができる。

偏波ダイバーシティを適用した光回路を備えた波長分波装置の基本構成図である。 モニタ受光器の出力を合算する構成例を示す図である。 ２波長を分離する波長分波装置の構成例であり、光分波回路を形成する単位回路の第１のＡＭＺ干渉計の制御を示す図である。 ２波長を分離する波長分波装置の構成例であり、光分波回路を形成する単位回路の第２のＡＭＺ干渉計の制御を示す図である。 ２波長を分離する波長分波装置の構成例であり、光分波回路を形成する単位回路の第３のＡＭＺ干渉計の制御を示す図である。 メモリに保存される初期値及び動作値情報の一例を示す図である。 制御方向判定のフローチャートである。 制御方向判定のフローチャートであり、図５Ａに続く処理を示す図である。 制御方向判定のフローチャートであり、図５Ｂに続く処理を示す図である。 初期値設定のフローチャートである。 モニタ光のパワーを光学的に合算する波長分波装置の構成例を示す図である。 ４波長を分離する光回路の模式図である。 波長分波装置を用いた光送受信器の模式図である。

以下で図面を参照して、本開示の実施の形態を説明する。以下の記載では、同じ要素に同じ符号を付けて、重複する説明を省略する場合がある。

図１は、偏波ダイバーシティを適用した光回路１０を有する波長分波装置１の基本構成図である。波長分波装置１は、光回路１０と、光回路１０の波長特性を調整する制御回路２０を含む。光回路１０に、たとえばシングルモードの光ファイバ３１によって光信号が入力される。光信号には、複数波長の光が多重されている。図１の例では、光ファイバ３１は光回路１０と水平な方向に延びており、端面結合のエッジカプラ３２によって、光回路１０上の導波路（たとえば、シリコン導波路）に接続されている。エッジカプラ３２はスポットサイズ変換器とも呼ばれ、公知の手法で光回路１０に形成することができる。光回路１０への光の入射は、水平入射に限らず、回路面と垂直または斜め方向からの入射であってもよい。

光回路１０に入力される光には、伝送路の影響でＴＥ偏波とＴＭ偏波が含まれている。ＴＥ偏波は入射軸と直交し、かつ光回路平面と水平な方向に振動する。ＴＭ偏波は、入射軸と直交し、かつ光回路平面と垂直な方向に振動する。光回路１０に入射した光は、偏波ビームスプリッタ３３（以下、「ＰＢＳ３３」と略す）によってＴＥ偏波とＴＭ偏波に分離される。分離された一方の偏波、たとえばＴＭ偏波の偏波面は、偏波ローテータ３４（以下、「ＰＲ３４」と略す）によって９０度回転される。これにより、２つのＴＥ偏波成分が生成される。

ＰＢＳ３３とＰＲ３４は、公知の手法で光回路１０上の導波路として形成される。ＰＢＳ３３は、たとえば、テーパ導波路を有する方向性結合器で形成され得る。ＰＲ３４は、たとえば、屈折率差のある二重コアを用いて形成され得る。

光回路１０は、２つの同じ偏波に設けられた第１の光分波回路１１、及び、第２の光分波回路１２を有する。第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２は、同一の構成を有する。「同一の構成」というときは、同一の設計であることを意味し、許容範囲の製造誤差が含まれてもよい。図１で、第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２はミラー対称、すなわち、光回路１０の伝搬方向に延びる中心線に対して対称に配置されているが、構成は同じである。

第１の光分波回路１１は、単位回路１３で形成されている。単位回路１３は、ＡＭＺ干渉計１３０と、ＡＭＺ干渉計１３０の導波路に設けられたヒータ１３０１、及び１３０２を有する。第２の光分波回路１２は、単位回路１３と同一の構成の単位回路１４で形成されている。単位回路１４は、ＡＭＺ干渉計１３０と同一の構成のＡＭＺ１４０干渉計と、ＡＭＺ干渉計１４０の導波路に設けられたヒータ１４０１、及び１４０２を有する。

ヒータ１３０１、１３０２、１４０１、１４０２は、第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２の波長特性を調整するためのものであり、導波路の屈折率を変える移相器の一例である。導波路の屈折率を変えて光の位相を制御できればよいので、ヒータに替えて電流注入構造、電圧印加構造、加圧構造などを用いてよい。

ＡＭＺ干渉計では、上下の導波路（「アーム」とも呼ばれる）で波長のシフト方向が逆になるため、両方の導波路にヒータ等を設けて、より小さい電力で所望の波長特性に調整できる方を選択してもよい。各ＡＭＺ干渉計の２本の導波路は、カプラＣＰＬによって、分岐され、合流されている。第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２は、後述するように、それぞれが波長分離機能を有するが、図１では、基本構成の説明をわかりやすくするために、単位回路１３、及び１４の一部は省略されている。

第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２において、同じ位置で光パワーがモニタされる。図１では、ＡＭＺ干渉計１３０の一方の出力ポートから信号光が取り出され、他方の出力ポートにモニタ受光器１５が接続されて、光パワーがモニタされる。同様に、ＡＭＺ干渉計１４０の一方の出力ポートから信号光が取り出され、他方の出力ポートにモニタ受光器１６が接続されて光パワーがモニタされる。

光回路１０への入射光の波長が、光通信で用いられる１．３１μｍ、または１．５５μｍのときは、モニタ受光器１５、及び１６としてゲルマニウム・フォトダイオードを用いることができる。シリコン導波路中の光をゲルマニウムに吸収させることで、入射光の強度に応じた光電流が生成され、出力される。

モニタ受光器１５の出力と、モニタ受光器１６の出力は合算されて、制御回路２０へ供給される。光ファイバ３１中の偏波状況によっては、一方の光分波回路に入射する偏波の光量が不十分な場合がある。第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２からモニタ結果を個別に取得する構成では、一方の光分波回路からのモニタ結果が得られずに、光分波回路１１、１２のそれぞれの波長特性を正しく調整できない場合がある。光回路１０の初期状態は、初期補正値等を用いて補正できるとしても、その後の環境の変化に追従できない。

実施形態の光回路１０では、同一の構造の第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２の同じ位置で得られた光パワーのモニタ結果の合算を、波長特性調整の基礎とする。これにより、光ファイバ３１中の偏波状態に関係なく光パワーのモニタ結果を確保できる。偏波が変動したときに、第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２への光の分配比率が変動するが、トータルのモニタ値は変化しないので、安定したモニタ値が得られる。

光回路１０では、モニタ結果を第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２で共有する。しかし、第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２で、同じ位置に設けた同一の構成のＡＭＺ干渉計の波長特性が同一である保証はない。波長特性は、製造公差、環境の変化などによって、変動するからである。

ひとつの構成例では、第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２の間で、初期状態のずれをあらかじめ調べて、補正用の初期値として用いる。初期値を用いて２つの光分波回路間の波長特性のずれをキャンセルし、光パワーのモニタ結果を、第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２で共有する。初期値の設定方法は後述する。

光回路１０で得られたモニタ結果の合算は、制御回路２０に入力される。制御回路２０は電流電圧変換器２１（以下、「Ｉ／Ｖ変換器２１」と略す）と、プロセッサ２２と、メモリ２３を有する。制御回路２０はモニタ結果の合算に基づいて、第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２の波長特性を調整する。

図２に示すように、Ｉ／Ｖ変換器２１は、一般的な負帰還回路で形成され得る。モニタ受光器１５と１６の出力電流は、合流されて、オペアンプ２１１の一方の入力に接続される。オペアンプ２１１の他方の入力はたとえば定電位に接続されている。オペアンプ２１１の反転出力は帰還抵抗２１２によってオペアンプ２１１の入力に接続される。帰還抵抗２１２が、モニタ受光器１５及び１６の出力電流の合計を電圧に変換し、Ｉ／Ｖ変換器２１から電圧Ｖoutが出力される。

図１に戻って、Ｉ／Ｖ変換器２１の出力は、プロセッサ２２の入力に接続される。プロセッサ２２への入力の前段にアナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を設けて、アナログ電圧信号のデジタル値をプロセッサ２２に入力してもよいし、プロセッサ２２がＡＤＣを備えていてもよい。

プロセッサ２２は、その機能として、制御方向判定部２２１と、位相制御部２２２及び２２３を有する。メモリ２３は、初期値情報２３１、２３２と、動作値情報２３３を有する。初期値情報は、第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２に含まれる同一の構成の干渉素子（たとえばＡＭＺ干渉計）間の特性ずれを補正するために用いられる。動作値情報は、単位回路１３、及び１４で用いられるＡＭＺ干渉計１３０、及び１４０の波長特性を調整するための制御量ｎ×Δ（ｎは整数）を含む。初期値情報は、たとえば、動作値情報を用いた出荷前のテストで設定され得る。

制御方向判定部２２１でモニタ光パワーが所望の方向に増加または減少したと判断されるまで、位相制御部２２２及び２２３は、ＡＭＺ干渉計１３０及び１４０を通る光の位相を制御する。ＡＭＺ干渉計１３０に設けられたヒータ１３０１または１３０２と、ＡＭＺ干渉計１４０に設けられたヒータ１４０１または１４０２に印加される電流量または電圧を調整することで、導波路の屈折率が変わり、導波路を進む光の位相が制御される。偏波ダイバーシティを適用した光回路１０の合算モニタ結果に基づいて、所定のステップサイズの制御量Δで、第１の光分波回路１１と第２の光分波回路１２の位相調整を繰り返す。これにより、偏波の影響を低減し、複数波長の光を分波することができる。

＜２波長の分離＞
図３Ａから図３Ｃは、２波長を分離する波長分波装置２の模式図である。波長分波装置２は、光回路１０Ａと、制御回路２０Ａを有する。光回路１０Ａは、同一の構成の第１の光分波回路１１Ａと、第２の光分波回路１２Ａを有する。図１と同様に、第１の光分波回路１１Ａと第２の光分波回路１２Ａは、ミラー対称に配置され、第１の光分波回路１１Ａと第２の光分波回路１２Ａのそれぞれで、２波長が分離される。

第１の光分波回路１１Ａは、３つのＡＭＺ干渉計１３１、１３２、及び１３３で形成された単位回路１３Ａを有する。単位回路１３Ａは、第１のＡＭＺ干渉計１３１の２つの出力ポートに、第２のＡＭＺ干渉計１３２と第３のＡＭＺ干渉計１３３が接続されたツリー構造を有する。第２の光分波回路１２Ａは、３つのＡＭＺ干渉計１４１、１４２、及び１４３で形成された単位回路１４Ａを有する。単位回路１４Ａは、第１のＡＭＺ干渉計１４１の２つの出力ポートに、第２のＡＭＺ干渉計１４２と第３のＡＭＺ干渉計１４３が接続されたツリー構造を有する。各ＡＭＺ干渉計の分岐部と合流部は、たとえば３ｄＢカプラで形成される。

図３Ａは、単位回路１３Ａに含まれる第１のＡＭＺ干渉計１３１と、単位回路１４Ａに含まれる第１のＡＭＺ干渉計１４１の光パワーモニタ、及び波長特性制御を示す。図３Ｂは、単位回路１３Ａに含まれる第２のＡＭＺ干渉計１３２と、単位回路１４Ａに含まれる第２のＡＭＺ干渉計１４２の光パワーモニタ、及び波長特性制御を示す。図３Ｃは、単位回路１３Ａに含まれる第３のＡＭＺ干渉計１３３と、単位回路１４Ａに含まれる第３のＡＭＺ干渉計１４３の光パワーモニタ、及び波長特性制御を示す。

図３Ａ～３Ｃでは、電気配線の錯そうを回避し、図面をわかりやすくする目的で、１つの単位回路に含まれる３つのＡＭＺ干渉計のパワーモニタと波長特性制御を、別々の図で示している。実際には、単位回路１３Ａに含まれる３つのＡＭＺ干渉計１３１、１３２、及び１３３と、単位回路１４Ａに含まれる３つのＡＭＺ干渉計１４１、１４２、及び１４３の光パワーモニタと波長特性制御は、同時に行われ得る。

図３Ａを参照すると、光ファイバ３１から光回路１０Ａに入射する光に、波長λ１の光と波長λ２の光が含まれている。入射光はＰＢＳ３３で偏波分離される。たとえば、λ１とλ２を含むＴＥ偏波は、第１の光分波回路１１Ａに入射する。λ１とλ２を含むＴＭ偏波は、ＰＲ２４で偏波面が９０度回転された後に、第２の光分波回路１２Ａに入射する。

第１の光分波回路１１Ａで、第１のＡＭＺ干渉計１３１の光路長差によって、λ１にピークを有する透過スペクトルと、λ２にピークを有する透過スペクトルが分離される。この第１のＡＭＺ干渉計１３１を、「ＡＭＺ．１ａ」とする。同様に、第２の光分波回路１２Ａで、第１のＡＭＺ干渉計１４１の光路長差によって、λ１にピークを有する透過スペクトルと、λ２にピークを有する透過スペクトルが分離される。この第１のＡＭＺ干渉計１４１を、「ＡＭＺ．１ｂ」とする。

第１の光分波回路１１Ａで、λ１にピークを有する透過スペクトルは、第２のＡＭＺ干渉計１３２に入射し、λ２にピークを有する透過スペクトルは、第３のＡＭＺ干渉計１３３に入射する。第２のＡＭＺ干渉計１３２と第３のＡＭＺ干渉計１３３の出力側に２つずつ、合計４つのモニタ受光器１５１～１５４が設けられる。第２の光分波回路１２Ａも同一の構成を有し、第２のＡＭＺ干渉計１４２と第３のＡＭＺ干渉計１４３の出力側に２つずつ、合計４つのモニタ受光器１６１～１６４が設けられる。

第１の光分波回路１１Ａにおいて、第２のＡＭＺ干渉計１３２の一方の出力ポートから波長λ１の信号光が取り出され、他方の出力ポートにモニタ受光器１５１が接続される。モニタ受光器１５１は、図３Ｂを参照して後述するように、第２のＡＭＺ干渉計１３２の波長特性の調整に用いられる。

波長λ１の信号光の一部が分岐されて、モニタ受光器１５２に接続される。モニタ受光器１５２は、第１のＡＭＺ干渉計１３１の波長特性の制御に用いられる。このモニタ受光器１５２を「ＭＰＤ．１ａ」とする。

第３のＡＭＺ干渉計１３３の一方の出力ポートから波長λ２の信号光が取り出され、他方の出力ポートにモニタ受光器１５４が接続される。モニタ受光器１５４は、図３Ｃを参照して後述するように、第３のＡＭＺ干渉計１３３の波長特性の調整に用いられる。波長λ２の信号光の一部が分岐されて、モニタ受光器１５３に接続される。モニタ受光器１５３は、第１のＡＭＺ干渉計１３１の波長特性の制御に用いられる。このモニタ受光器１５３も「ＭＰＤ．１ａ」とする。

第２の光分波回路１２Ａは、第１の光分波回路１１Ａと同一の構成を有する。第２のＡＭＺ干渉計１４２の一方の出力ポートから波長λ１の信号光が取り出され、他方の出力ポートにモニタ受光器１６１が接続される。モニタ受光器１６１は、図３Ｂを参照して後述するように、第２のＡＭＺ干渉計１４２の波長特性の調整に用いられる。

波長λ１の信号光の一部が分岐されて、モニタ受光器１６２に接続される。モニタ受光器１６２は、第１のＡＭＺ干渉計１４１の波長特性の制御に用いられる。このモニタ受光器１６２を「ＭＰＤ．１ｂ」とする。

第３のＡＭＺ干渉計１４３の一方の出力ポートから波長λ２の信号光が取り出され、他方の出力ポートにモニタ受光器１６４が接続される。モニタ受光器１６４は、図３Ｃを参照して後述するように、第３のＡＭＺ干渉計１４３の波長特性の調整に用いられる。波長λ２の信号光の一部が分岐されて、モニタ受光器１６３に接続される。モニタ受光器１６３は、第１のＡＭＺ干渉計１４１の波長特性の制御に用いられる。このモニタ受光器１６３も「ＭＰＤ．１ｂ」とする。

モニタ受光器１５２と１５３（すなわち、「ＭＰＤ．１ａ」）の出力と、モニタ受光器１６２と１６３（すなわち、「ＭＰＤ．１ｂ」）の出力は合算されて、第１モニタ値として、制御回路２０ＡのＩ／Ｖ変換器２１Ａに入力される。

第１の光分波回路１１Ａの第２のＡＭＺ干渉計１３２と、第２の光分波回路１２Ａの第２のＡＭＺ干渉計１４２で取り出された波長λ１の信号光のトータルは、λ１の受光器１７で検波される。第１の光分波回路１１Ａの第３のＡＭＺ干渉計１３３と、第２の光分波回路１２Ａの第３のＡＭＺ干渉計１４３で取り出された波長λ２の信号光のトータルは、λ２の受光器１８で検波される。検波されたλ１とλ２の信号光は、後段の信号処理回路で処理される。

制御回路２０Ａは、プロセッサ２２Ａの機能で実現される制御方向判定部２２１Ａと、位相制御部２２２Ａ及び２２３Ａにより、第１の光分波回路１１Ａの第１のＡＭＺ干渉計１３１と、第２の光分波回路１２Ａの第１のＡＭＺ干渉計１４１の波長特性を制御する。具体的には、位相制御部２２２Ａから出力される制御信号１ａで、ＡＭＺ干渉計１３１に設けられた移相器ＰＳを制御する。制御信号１ａには、ＡＭＺ干渉計１３１の初期特性ずれの補償分が含まれている。位相制御部２２３Ａから出力される制御信号１ｂで、ＡＭＺ干渉計１４１に設けられた移相器ＰＳを制御する。制御信号１ｂには、ＡＭＺ干渉計１４１の初期特性ずれの補償分が含まれている。制御回路２０Ａは、制御信号１ａ、及び１ｂにより、第１モニタ値が増大する方向に光の位相を制御する。

図３Ａの制御は、波長λ１とλ２のピークパワーを増大させる方向の制御である。λ１の近傍にピークを有する透過スペクトルのピークの中心波長をλ１に近づけ、かつ、λ２の近傍にピークを有する透過スペクトルのピークの中心波長をλ２に近づけて、両波長のピーク強度を大きくする。

同一の構成をもつ第１の光分波回路１１Ａと第２の光分波回路１２Ａの同じ位置でモニタされた光パワーの合算値を用いるので、光ファイバ３１中の偏波状態にかかわらず、安定したモニタ結果が得られる。これにより、ＡＭＺ干渉計１３１及び１４１の波長特性制御の精度が向上する。

図３Ｂは、第１の光分波回路１１Ａの第２のＡＭＺ干渉計１３２の波長特性と、第２の光分波回路１２Ａの第２のＡＭＺ干渉計１４２の波長特性の制御を示す。第１の光分波回路１１Ａの第２のＡＭＺ干渉計１３２を「ＡＭＺ．２ａ」、第２の光分波回路１２Ａの第２のＡＭＺ干渉計１４２を「ＡＭＺ．２ｂ」とする。

第２のＡＭＺ干渉計１３２で、波長λ１の信号光の出力ポートと反対側の出力ポートにモニタ受光器１５１が接続される。第２のＡＭＺ干渉計１３２から波長λ１の信号光のみが取り出されるのが理想であるが、製造誤差、環境変化等による屈折率変化の影響で、λ１にピークを有する透過スペクトルに、他の波長成分が含まれ得る。モニタ受光器１５１は、第２のＡＭＺ干渉計１３２に入射した透過スペクトルに含まれる他の波長成分の検出に用いられる。このモニタ受光器１５１を「ＭＰＤ．２ａ」とする。

第２の光分波回路１２Ａでも、第２のＡＭＺ干渉計１４２から波長λ１の信号光のみが取り出されるのが理想であるが、製造誤差、環境変化等による屈折率変化の影響で、λ１にピークを有する透過スペクトルに、他の波長成分が含まれ得る。モニタ受光器１６１は、第２のＡＭＺ干渉計１４２に入射した透過スペクトルに含まれる他の波長成分の検出に用いられる。このモニタ受光器１６１を「ＭＰＤ．２ｂ」とする。

モニタ受光器１５１（すなわち、「ＭＰＤ．２ａ」）の出力と、モニタ受光器１６１（すなわち、「ＭＰＤ．２ｂ」）の出力は合算されて、第２モニタ値として、制御回路２０ＡのＩ／Ｖ変換器２１Ａに入力される。

制御回路２０Ａは、プロセッサ２２Ａの機能で実現される制御方向判定部２２１Ａと、位相制御部２２２Ａ及び２２３Ａにより、ＡＭＺ干渉計１３２と、ＡＭＺ干渉計１４２の波長特性を制御する。具体的には、位相制御部２２２Ａから出力される制御信号２ａで、ＡＭＺ干渉計１３２に設けられた移相器ＰＳを制御する。制御信号２ａには、ＡＭＺ干渉計１３２の初期特性ずれの補償分が含まれている。位相制御部２２３Ａから出力される制御信号２ｂでＡＭＺ干渉計１４２に設けられた移相器ＰＳを制御する。制御信号２ｂにはＡＭＺ干渉計１４２の初期特性ずれの補償分が含まれている。制御回路２０Ａは、制御信号２ａ、及び２ｂにより、第２モニタ値が減少する方向に光の位相を制御する。

図３Ｂの制御は、波長λ１にピークを有する透過スペクトルのサイドローブを低減する制御である。同一の構成をもつ第１の光分波回路１１Ａと第２の光分波回路１２Ａの同じ位置でモニタされた光パワーの合算値を用いるので、光ファイバ３１中の偏波状態にかかわらず、安定したモニタ結果が得られる。これにより、ＡＭＺ干渉計１３２及び１４２の波長特性制御の精度が向上する。

図３Ｃは、第１の光分波回路１１Ａの第３のＡＭＺ干渉計１３３の波長特性と、第２の光分波回路１２Ａの第３のＡＭＺ干渉計１４３の波長特性の制御を示す。第１の光分波回路１１Ａの第３のＡＭＺ干渉計１３３を「ＡＭＺ．３ａ」、第２の光分波回路１２Ａの第３のＡＭＺ干渉計１４３を「ＡＭＺ．３ｂ」とする。

第３のＡＭＺ干渉計１３３で、波長λ２の信号光の出力ポートと反対側の出力ポートにモニタ受光器１５４が接続される。第３のＡＭＺ干渉計１３３から波長λ２の信号光のみが取り出されるのが理想であるが、製造誤差、環境変化等による屈折率変化の影響で、λ２にピークを有する透過スペクトルに、他の波長成分が含まれ得る。モニタ受光器１５４は、ＡＭＺ干渉計１３３に入射する透過スペクトルに含まれる他の波長成分の検出に用いられる。このモニタ受光器１５３を「ＭＰＤ．３ａ」とする。

第２の光分波回路１２Ａでも、第３のＡＭＺ干渉計１４３から波長λ２の信号光のみが取り出されるのが理想であるが、製造誤差、環境変化等による屈折率変化の影響で、λ２にピークを有する透過スペクトルに、他の波長成分が含まれ得る。モニタ受光器１６４はＡＭＺ干渉計１４３に入射する透過スペクトルに含まれる他の波長成分の検出に用いられる。このモニタ受光器１６４を「ＭＰＤ．３ｂ」とする。

モニタ受光器１５４（すなわち、「ＭＰＤ．３ａ」）の出力と、モニタ受光器１６４（すなわち、「ＭＰＤ．３ｂ」）の出力は合算されて、第３モニタ値として、制御回路２０ＡのＩ／Ｖ変換器２１Ａに入力される。

制御回路２０Ａは、プロセッサ２２Ａの機能で実現される制御方向判定部２２１Ａと、位相制御部２２２Ａ及び２２３Ａにより、ＡＭＺ干渉計１３３、及び１４３の波長特性を制御する。具体的には、位相制御部２２２Ａから出力される制御信号３ａで、ＡＭＺ干渉計１３３に設けられた移相器ＰＳを制御する。制御信号３ａには、ＡＭＺ干渉計１３３の初期特性ずれの補償分が含まれている。位相制御部２２３Ａから出力される制御信号３ｂでＡＭＺ干渉計１４３に設けられた移相器ＰＳを制御する。制御信号３ｂには、ＡＭＺ干渉計１４３の初期特性ずれの補償分が含まれている。制御回路２０Ａは、制御信号３ａ、及び３ｂにより、第３モニタ値が減少する方向に光の位相を制御する。

図３Ｃの制御は、波長λ２にピークを有する透過スペクトルのサイドローブを低減する制御である。同一の構成をもつ第１の光分波回路１１Ａと第２の光分波回路１２Ａの同じ位置でモニタされた光パワーの合算値を用いるので、光ファイバ３１中の偏波状態にかかわらず、安定したモニタ結果が得られる。これにより、ＡＭＺ干渉計１３３及び１４３の波長特性制御の精度が向上する。

図３Ａ～図３Ｃの制御が同時に行われる場合は、第１モニタ値、第２モニタ値、及び第３モニタ値に対応して、３つのＩ／Ｖ変換器２１Ａが設けられる。プロセッサ２２Ａの内部の３つの論理ブロックで、第１モニタ値、第２モニタ値、及び第３モニタ値に基づいて制御方向の判定を個別に行ってもよい。

図４は、メモリ２３Ａに記録されている初期値情報２３１Ａ、及び２３２Ａと、動作値情報２３３Ａの一例である。メモリ２３Ａの初期値メモリ領域に、初期補正のための初期値情報［１ａ］、［１ｂ］、［２ａ］［２ｂ］、［３ａ］、［３ｂ］が記録されている。第１の光分波回路１１Ａの３つのＡＭＺ干渉計１３１～１３３（ＡＭＺ．１ａ～ＡＭＺ．３ａ）の初期特性を補正する初期値［１ａ］、［２ａ］、及び［３ａ］は、初期値情報２３１Ａに相当する。第２の光分波回路１２Ａの第１～第３のＡＭＺ干渉計１４１～１４３（ＡＭＺ．１ｂ～ＡＭＺ．３ｂ）の初期特性を補正する初期値［１ｂ］、［２ｂ］、［３ｂ］は、初期値情報２３２Ａに相当する。

メモリ２３Ａの動作値メモリ領域に、動作値情報が記録されている。動作値情報は、第１のＡＭＺ干渉計１３１及び１４１の移相器ＰＳを制御する動作値［Ｖ１］と、第２のＡＭＺ干渉計１３２及び１４２の移相器ＰＳを制御する動作値［Ｖ２］と、第３のＡＭＺ干渉計１３３及び１４３の移相器ＰＳを制御する動作値［Ｖ３］を含む。

図５Ａから図５Ｃは、初期値情報と動作値情報を用いた波長特性制御のフローチャートである。この制御フローは、制御回路２０Ａのプロセッサ２２Ａによって実行される。図５Ａから図５Ｃのフローチャートでは、図示と説明の便宜上、単位回路１３Ａまたは１４Ａを構成する３つのＡＭＺ干渉計の調整を順次に示しているが、実際の動作では、単位回路１３Ａまたは１４Ａを構成する３つのＡＭＺ干渉計の調整は、同時に並列で行われてもよい。

図５Ａは、ターゲット波長λ１とλ２のピークを増大させる処理である。プロセッサ２２Ａは、第１モニタ値Ｘ１を取得する（Ｓ１１）。Ｘ１は、第１の光分波回路１１Ａのモニタ受光器１５２、及び１５３（すなわち「ＭＰＤ．１ａ」）のモニタ結果と、第２の光分波回路１２Ａのモニタ受光器１６２、及び１６３（すなわち「ＭＰＤ．１ｂ」）のモニタ結果の合算値である。次に、第１のＡＭＺ干渉計１３１、及び１４１の動作値［Ｖ１］を、所定のステップサイズΔだけ増加する（Ｓ１２）。

Δが加算された動作値「Ｖ１」'と、初期値［１ａ］を用いて、第１の光分波回路１１Ａの第１のＡＭＺ干渉計１３１（「ＡＭＺ．１ａ」）の移相器ＰＳを制御する（Ｓ１３）。初期値［１ａ］は、製造誤差等に起因するＡＭＺ干渉計間の特性ばらつきを補償またはキャンセルするために、あらかじめＡＭＺ干渉計１３１に設定された値である。

同様に、Δが加算された動作値「Ｖ１」'と、初期値［１ｂ］を用いて、第２の光分波回路１２Ａの第１のＡＭＺ干渉計１４１（「ＡＭＺ．１ｂ」）の移相器ＰＳを制御する（Ｓ１４）。初期値［１ｂ］は、製造誤差等に起因するＡＭＺ干渉計間の特性ばらつき補償またはキャンセルするために、あらかじめＡＭＺ干渉計１４１に設定された値である。ステップＳ１３とＳ１４の順序は問わず、同時であってもよい。

次に、位相調整後の第１モニタ値Ｙ１を取得する（Ｓ１５）。Ｙ１は、位相調整後の第１の光分波回路１１Ａのモニタ受光器１５２、及び１５３（「ＭＰＤ．１ａ」）のモニタ結果と、第２の光分波回路１２Ａのモニタ受光器１６２、及び１６３（「ＭＰＤ１ｂ」）のモニタ結果の合算値である。

位相調整後の第１モニタ値Ｙ１が、前回の第１モニタ値Ｘ１よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１６）。第１モニタ値Ｙ１が、前回の第１モニタ値Ｘ１よりも大きい場合は（Ｓ１６でＹｅｓ）、図５Ｂの第２のＡＭＺ干渉計の制御に進む。第１モニタ値Ｙ１が前回の第１モニタ値Ｘ１よりも大きくない場合は（Ｓ１６でＮｏ）、制御の方向が正しくない可能性があり、第１のＡＭＺ干渉計１３１と１４１の動作値［Ｖ１］'を２Δだけ減少する（Ｓ１７）。

２Δが減少された動作値「Ｖ１」''と、初期値［１ａ］を用いて、第１の光分波回路１１Ａの第１のＡＭＺ干渉計１３１（「ＡＭＺ．１ａ」）の位相を制御する（Ｓ１８）。同様に、２Δが減少された動作値「Ｖ１」''と、初期値［１ｂ］を用いて、第２の光分波回路１２Ａの第１のＡＭＺ干渉計１４１（「ＡＭＺ．１ｂ」）の位相を制御する（Ｓ１９）。その後に、図５Ｂの第２のＡＭＺ干渉計の制御に進む。

図５Ｂは、図５ＡのノードＡから続く処理である。図５Ｂの処理は、ターゲット波長λ１のサイドローブを低減する制御である。プロセッサ２２Ａは、第２モニタ値Ｘ２を取得する（Ｓ２１）。Ｘ２は、第１の光分波回路１１Ａのモニタ受光器１５１（「ＭＰＤ．２ａ」）のモニタ結果と、第２の光分波回路１２Ａのモニタ受光器１６１（「ＭＰＤ２ｂ」）のモニタ結果の合算である。次に、第２のＡＭＺ干渉計１３２、及び１４２の動作値［Ｖ２］を所定のステップサイズΔだけ増加する（Ｓ２２）。動作値［Ｖ２］を増減するステップサイズΔは、動作値［Ｖ１］を増減するステップサイズΔと同じであっても、異なっていてもよい。

Δが加算された動作値「Ｖ２」'と、初期値［２ａ］を用いて、第１の光分波回路１１Ａの第２のＡＭＺ干渉計１３２（「ＡＭＺ．２ａ」）の移相器ＰＳを制御する（Ｓ２３）。初期値［２ａ］は、製造誤差等に起因するＡＭＺ干渉計間の特性ばらつきを補償またはキャンセルするために、あらかじめＡＭＺ干渉計１３２に設定された値である。

同様に、Δが加算された動作値「Ｖ２」'と、初期値［２ｂ］を用いて、第２の光分波回路１２Ａの第２のＡＭＺ干渉計１４２（「ＡＭＺ．２ｂ」）の移相器ＰＳを制御する（Ｓ２４）。初期値［２ｂ］は、製造誤差等に起因するＡＭＺ干渉計間の特性ばらつきを補償またはキャンセルするために、あらかじめＡＭＺ干渉計１４２に設定された値である。ステップＳ２３とＳ２４の順序は問わず、同時であってもよい。

次に、位相調整後の第２モニタ値Ｙ２を取得する（Ｓ２５）。Ｙ２は、位相調整後の第１の光分波回路１１Ａのモニタ受光器１５１（「ＭＰＤ．２ａ」）のモニタ結果と、第２の光分波回路１２Ａのモニタ受光器１６１（「ＭＰＤ．２ｂ」）のモニタ結果の合算である。

位相調整後の第２モニタ値Ｙ２が、前回の第２モニタ値Ｘ２よりも小さいか否かを判断する（Ｓ２６）。第２モニタ値Ｙ２が、前回の第２モニタ値Ｘ２よりも小さい場合は（Ｓ２６でＹｅｓ）、図５Ｃの第３のＡＭＺ干渉計の制御に進む。第２モニタ値Ｙ２が前回の第２モニタ値Ｘ２よりも小さくない場合は（Ｓ２６でＮｏ）、制御の方向が正しくない可能性があり、第２のＡＭＺ干渉計１３２と１４２の動作値［Ｖ２］'を２Δだけ減少する（Ｓ２７）。

２Δが減少された動作値「Ｖ２」''と、初期値［２ａ］を用いて、第１の光分波回路１１Ａの第２のＡＭＺ干渉計１３２（「ＡＭＺ．２ａ」）の移相器ＰＳを制御する（Ｓ２８）。同様に、２Δが減少された動作値「Ｖ２」''と、初期値［２ｂ］を用いて、第２の光分波回路１２Ａの第２のＡＭＺ干渉計１４２（「ＡＭＺ．２ｂ」）の移相器ＰＳを制御する（Ｓ２９）。その後に、図５Ｃの第３のＡＭＺ干渉計の制御に進む。

図５Ｃは、図５ＢのノードＢから続く処理である。図５Ｃは、ターゲット波長λ２のサイドローブを低減する制御である。プロセッサ２２Ａは、第３モニタ値Ｘ３を取得する（Ｓ３１）。Ｘ３は、第１の光分波回路１１Ａのモニタ受光器１５４（「ＭＰＤ．３ａ」）のモニタ結果と、第２の光分波回路１２Ａのモニタ受光器１６４（「ＭＰＤ．３ｂ」）のモニタ結果の合算値である。

次に、第３のＡＭＺ干渉計１３３、及び１４３の動作値［Ｖ３］を所定のステップサイズΔだけ増加する（Ｓ３２）。動作値［Ｖ３］を増減するステップサイズΔは、動作値［Ｖ２］を増減するステップサイズΔと同じであっても、異なっていてもよいし、動作値［Ｖ１］を増減するステップサイズΔと同じであっても、異なっていてもよい。

Δが加算された動作値「Ｖ３」'と、初期値［３ａ］を用いて、第１の光分波回路１１Ａの第３のＡＭＺ干渉計１３３（「ＡＭＺ．３ａ」）の移相器ＰＳを制御する（Ｓ３３）。初期値［３ａ］は、製造誤差等に起因するＡＭＺ干渉計間の特性ばらつき補償またはキャンセルするために、あらかじめＡＭＺ干渉計１３３に設定された値である。

同様に、Δが加算された動作値「Ｖ３」'と、初期値［３ｂ］を用いて、第２の光分波回路１２Ａの第３のＡＭＺ干渉計１４３（「ＡＭＺ．３ｂ」）の移相器ＰＳを制御する（Ｓ３４）。初期値［３ｂ］は、製造誤差等に起因するＡＭＺ干渉計間の特性ばらつきを補償またはキャンセルするために、あらかじめＡＭＺ干渉計１４３に設定された値である。ステップＳ３３とＳ３４の順序は問わず、同時であってもよい。

位相調整後の第３モニタ値Ｙ３（「ＭＰＤ．３ａ」のモニタ結果と、「ＭＰＤ．３ｂ」のモニタ結果の合算値）を取得し（Ｓ３５）、Ｙ３が前回の第３モニタ値Ｘ３よりも小さいか否かを判断する（Ｓ３６）。第３モニタ値Ｙ３が、前回の第３モニタ値Ｘ３よりも小さい場合は（Ｓ３６でＹｅｓ）、図５Ａに戻って、図５Ａから図５Ｃの処理を繰り返す。第３モニタ値Ｙ３が前回の第３モニタ値Ｘ３よりも小さくない場合は（Ｓ３６でＮｏ）、制御の方向が正しくない可能性があるので、第３のＡＭＺ干渉計１３３と１４３の動作値［Ｖ３］'を２Δだけ減少する（Ｓ３７）。

２Δが減少された動作値「Ｖ３」''と、初期値［３ａ］を用いて、第１の光分波回路１１Ａの第３のＡＭＺ干渉計１３３（「ＡＭＺ．３ａ」）の位相を制御する（Ｓ３８）。同様に、２Δが減少された動作値「Ｖ３」''と、初期値［３ｂ］を用いて、第２の光分波回路１２Ａの第３のＡＭＺ干渉計１４３（「ＡＭＺ．３ｂ」）の位相を制御する（Ｓ３９）。その後に、図５Ａに戻って、図５Ａから図５Ｃの処理を繰り返す。

図５Ａから図５Ｃの制御を繰り返すことで、サービス中に環境が変化しても、光回路１０Ａの第１の光分波回路１１Ａと第２の光分波回路１２Ａの波長特性を、環境変化に追従させることができる。

図６は、初期値設定のフローチャートである。図５Ａから図５Ｃの制御は、実際の分波動作中の制御であり、あらかじめ設定されている初期値を用いて、ＡＭＺ干渉計間の特性ばらつきを補償しながら、第１のＡＭＺ干渉計１３１と１４１、第２のＡＭＺ干渉計１３２と１４２、及び、第３のＡＭＺ干渉計１３３と１４３の波長特性を、同時または順次に制御し得る。図６で、初期値を設定する場合、テスト光として、ランダム偏波、または円偏波のように偏波の直交成分がほぼ等量含まれる光を入射する。第１の光分波回路１１Ａと、第２の光分波回路１２Ａのそれぞれで位相調整を個別に行う。各光分波回路でλ１の光とλ２の光を順次入射して位相調整した後に、λ１とλ２を同時に入射して、最終的な初期値を決定してもよい。

まず、初期値情報と動作値情報の値を初期化する（Ｓ５１）。このとき、位相制御の動作は停止されている（Ｓ５２）。次に、いずれか一方の偏波を扱う光分波回路を調整する（Ｓ５３）。偏波ａは、たとえば光回路１０Ａへの入射光に含まれているＴＥ偏波であり第１の光分波回路１１Ａを調整の対象とする。このとき、第２の光分波回路１２Ａの位相調整は行われない。

まず、光回路１０Ａに、λ１の光のみを入射し、λ２の光入射を停止する（Ｓ５４）。λ１の出力光が定常状態になるまで、単位回路１３Ａでλ１が入力される最初の入力ポートと、λ１が出力される最後の出力ポートの間に位置するすべてのＡＭＺ干渉計の移相器ＰＳを制御する（Ｓ５５でＮｏのループ）。ここでは、ＴＥ偏波、すなわち、第１の光分波回路１１Ａに着目しているので、λ１が入力される単位回路１３Ａの最初の入力ポートは、第１のＡＭＺ干渉計１３１の入力側カプラである。λ１が出力される最後の出力ポートは、第２のＡＭＺ干渉計１３２の信号光出力用のポートである。したがって、第１のＡＭＺ干渉計１３１と第２のＡＭＺ干渉計１３２の移相器ＰＳを制御する。λ１の出力光が安定したか否かは、モニタ受光器１５２、またはλ１の受光器１７の出力をモニタすることで判断し得る。

λ１の出力が定常状態になったならば（Ｓ５５でＹｅｓ）、λ１の光の入射を停止し、λ２の光を入射する（Ｓ５６）。λ２の出力光が定常状態になるまで、単位回路１３Ａでλ２が入力される最初の入力ポートと、λ２が出力される最後の出力ポートの間に位置するすべてのＡＭＺ干渉計の移相器ＰＳを制御する（Ｓ５７でＮｏのループ）。λ２が入力される単位回路１３Ａの最初の入力ポートは、第１のＡＭＺ干渉計１３１の入力側カプラである。λ２が出力される最後の出力ポートは、第３のＡＭＺ干渉計１３３の信号光出力用のポートである。したがって、第１のＡＭＺ干渉計１３１と第３のＡＭＺ干渉計１３３の移相器ＰＳを制御する。λ３の出力光が安定したか否かは、モニタ受光器１５３、またはλ２の受光器１８の出力をモニタすることで判断し得る。

λ２の出力が定常状態になったならば（Ｓ５７でＹｅｓ）、λ１の光とλ２の光を同時に入射し（Ｓ５８）、定常状態になるまで、λ１とλ２が通るすべてのＡＭＺ干渉計の移相器ＰＳを制御する（Ｓ５９でＮｏのループ）。λ１とλ２の出力が定常状態になると（Ｓ５９でＹｅｓ）、そのときの動作値［Ｖ１］、［Ｖ２］、［Ｖ３］をＡＭＺ干渉計１３１、１３２、１３３の初期値［１ａ］、「２ａ」、「３ａ」として書き込む（Ｓ６０）。偏波ａ、第１の光分波回路１１Ａの初期位相制御を停止し（Ｓ６１）、偏波ｂ、すなわちＴＭ偏波の偏波面を回転して得られたＴＭ偏波を扱う第２の光分波回路１２Ａの初期位相調整を開始する（Ｓ６２）。

まず、光回路１０Ａに、λ１の光のみを入射し、λ２の光入射を停止する（Ｓ６３）。λ１の出力光が定常状態になるまで、単位回路１４Ａでλ１が入力される最初の入力ポートと、λ１が出力される最後の出力ポートの間に位置するすべてのＡＭＺ干渉計、すなわち第１のＡＭＺ干渉計１４１と第２のＡＭＺ干渉計１４２の移相器ＰＳを制御する（Ｓ６４でＮｏのループ）。

λ１の出力が定常状態になったならば（Ｓ６４でＹｅｓ）、λ１の光の入射を停止し、λ２の光を入射する（Ｓ６５）。λ２の出力光が定常状態になるまで、単位回路１４Ａでλ２が入力される最初の入力ポートと、λ２が出力される最後の出力ポートの間に位置するすべてのＡＭＺ干渉計、すなわち第１のＡＭＺ干渉計１４１と第３のＡＭＺ干渉計１４
３の移相器ＰＳを制御する（Ｓ６６でＮｏのループ）。

λ２の出力が定常状態になったならば（Ｓ６６でＹｅｓ）、λ１の光とλ２の光を同時に入射し（Ｓ６７）、定常状態になるまで、単位回路１４Ａでλ１とλ２が通るすべてのＡＭＺ干渉計の移相器ＰＳを制御する（Ｓ６８でＮｏのループ）。λ１とλ２の出力が定常状態になると（Ｓ６８）、そのときの動作値［Ｖ１］、［Ｖ２］、［Ｖ３］をＡＭＺ干渉計１４１、１４２、１４３の初期値［１ｂ］、「２ｂ」、「３ｂ」として書き込む（Ｓ６９）。その後、初期値の設定を終了する。

この初期値の設定により、微細なシリコンフォトニクス素子であるＡＭＺ干渉計間の初期特性ばらつきを補償またはキャンセルできる。

＜モニタ結果合算の変形例＞
図７は、モニタ光のパワーを光学的に合算する波長分波装置３の構成例を示す。波長分波装置３は、第１の光分波回路１１Ｂと第２の光分波回路１２Ｂを含む光回路１０Ｂと、光回路１０Ｂの分波動作を制御する制御回路２０Ｂを有する。

図３Ａから図３Ｃの波長分波装置２では、単位回路１３Ａの出力側と、単位回路１４Ａの出力側に４つずつ、合計８個のモニタ受光器を設け、光電流の合算を制御回路２０Ａに供給していた。図７では、第１の光分波回路１１Ｂと第２の光分波回路１２Ｂの同一位置からの出力光を、同じモニタ受光器に導いて光学的に合算して検出する。

λ１とλ２の２波長の分離を例にとる。光回路１０Ｂでは、光ファイバとのインタフェースとして、エッジカプラ３２に替えて、２次元グレーティングカプラ３５を用い、回路面と垂直、または垂直に近い角度で光を入射する。２次元グレーティングカプラ３５は、第１の光分波回路１１Ｂの方向へ延びるテーパ導波路３５１と、第２の光分波回路１２Ｂの方向へ延びるテーバ導波路の交差領域に、マトリクス状に配置された複数の光散乱体を備えている。２次元グレーティングカプラ３５は、直交する２つの偏波をТＥ偏波として取り出すことができるため、偏波ビームスプリッタや偏波ローテータは不要である。エッジ接続が望ましい場合は、図３Ａから図３Ｃで示したように、エッジカプラ３２を用いてもよい。

単位回路１３Ｂで、λ１の信号光の一部を分岐する導波路と、λ２の信号光の一部を分岐する導波路を含む導波路ＷＧ１ａは、モニタ受光器ＭＰＤ．１に接続される。単位回路１４Ｂで、λ１の信号光の一部を分岐する導波路と、λ２の信号光の一部を分岐する導波路を含む導波路ＷＧ１ｂも、モニタ受光器ＭＰＤ．１に接続される。モニタ受光器ＭＰＤ．１で得られる光パワーは、単位回路１３Ｂの先頭のＡＭＺ干渉計１３１と、単位回路１４Ｂの先頭のＡＭＺ干渉計１４１の位相調整に用いられる合算モニタ光パワーである。

単位回路１３Ｂの第２のＡＭＺ干渉計１３２で、λ１の信号光の出力ポートと反対側の出力ポートは、導波路ＷＧ２ａでモニタ受光器ＭＰＤ．２に接続される。単位回路１４Ｂの第２のＡＭＺ干渉計１４２で、λ１の信号光の出力ポートと反対側の出力ポートは、導波路ＷＧ２ｂでモニタ受光器ＭＰＤ．２に接続される。モニタ受光器ＭＰＤ．２で得られる光パワーは、第２のＡＭＺ干渉計１３２と１４２の位相調整に用いられる合算モニタ光パワーである。

単位回路１３Ｂの第３のＡＭＺ干渉計１３３で、λ２の信号光の出力ポートと反対側の出力ポートは、導波路ＷＧ３ａでモニタ受光器ＭＰＤ．３に接続される。単位回路１４Ｂの第３のＡＭＺ干渉計１４３で、λ２の信号光の出力ポートと反対側の出力ポートは、導波路ＷＧ３ｂでモニタ受光器ＭＰＤ．３に接続される。モニタ受光器ＭＰＤ．３で得られる光パワーは、第３のＡＭＺ干渉計１３３と１４３の位相調整に用いられる合算モニタ光パワーである。

モニタ受光器ＭＰＤ．１、ＭＰＤ．２、及びＭＰＤ．３の出力を用いた位相制御は、図５Ａから図５Ｃを参照して述べたとおりである。単位回路１３ＢのＡＭＺ干渉計１３２から出力されるλ１の信号光と、単位回路１４ＢのＡＭＺ干渉計１４２から出力されるλ１の信号光は、λ１の受光器１７で検出されて、後段で信号処理を受ける。単位回路１３ＢのＡＭＺ干渉計１３３から出力されるλ２の信号光と、単位回路１４ＢのＡＭＺ干渉計１４３から出力されるλ２の信号光は、λ２の受光器１８で検出されて、後段で信号処理を受ける。

図７の構成は、２波長を分離する光回路１０Ｂで、３つのモニタ受光器だけを用いた位相調整を実現する。図３Ａから図３Ｃの構成と比較して、モニタ受光器の数を半分以下に減らせる。第１の光分波回路１１Ｂと第２の光分波回路１２Ｂをミラー対称に配置することで、導波路ＷＧ１ａ、ＷＧ１ｂ、ＷＧ２ａ、ＷＧ２ｂ、ＷＧ３ａ、ＷＧ３ｂを交差させずに、対応するモニタ受光器に接続することができる。

＜４波長の分離＞
図８は、４波長を分離する光回路１０Ｃの模式図である。光回路１０Ｃは、同一の構成の第１の光分波回路１１Ｃと、第２の光分波回路１２Ｃを有する。第１の光分波回路１１Ｃと第２の光分波回路１２Ｃは、ミラー対称に配置されている。

第１の光分波回路１１Ｃは、ツリー型に接続された３つの単位回路１３Ｃ－１、１３Ｃ－２、及び１３Ｃ－３を有する。第２の光分波回路１２Ｃは、ツリー型に接続された３つの単位回路１４Ｃ－１、１４Ｃ－２、及び１４Ｃ－３を有する。

単位回路１３Ｃ－１、１３Ｃ－２、及び１３Ｃ－３のそれぞれは、単位回路１３Ａ及び１３Ｂと同じ構成を有し、３つのＡＭＺ干渉計がツリー接続されている。単位回路１４Ｃ－１、１４Ｃ－２、及び１４Ｃ－３のそれぞれは、単位回路１４Ａ及び１４Ｂと同じ構成を有し、３つのＡＭＺ干渉計がツリー接続されている。

光回路１０Ｃの表面に設けられた２次元グレーティングカプラ３６から、λ１、λ２、λ３、及びλ４の信号光が多重されたＷＤＭ信号が光回路１０Ｃに入力される。２次元グレーティングカプラ３６によって、互いに直交するＴＥ偏波とＴＭ偏波が、ともにＴＥ偏波として、第１の光分波回路１１Ｃと第２の光分波回路１２Ｃに導かれる。

単位回路１３Ｃ－１は、λ１にピークを有する透過スペクトルと、λ３にピークを有する透過スペクトルを、単位回路１３Ｃ－２へ透過させ、λ２にピークを有する透過スペクトルと、λ４にピークを有する透過スペクトルを、単位回路１３Ｃ－３へ透過させる。単位回路１３Ｃ－２の２段目の２つのＡＭＺ干渉計から、λ１の信号光とλ３の信号光がそれぞれ出力される。単位回路１３Ｃ－３の２段目の２つのＡＭＺ干渉計から、λ２の信号光とλ４の信号光がそれぞれ出力される。

単位回路１４Ｃ－１は、λ１にピークを有する透過スペクトルと、λ３にピークを有する透過スペクトルを、単位回路１４Ｃ－２へ透過させ、λ２にピークを有する透過スペクトルと、λ４にピークを有する透過スペクトルを、単位回路１４Ｃ－３へ透過させる。単位回路１４Ｃ－２の２段目の２つのＡＭＺ干渉計から、λ１の信号光とλ３の信号光がそれぞれ出力される。単位回路１４Ｃ－３の２段目の２つのＡＭＺ干渉計から、λ２の信号光とλ４の信号光がそれぞれ出力される。

単位回路１３Ｃ－２で分離されたλ１の光と、単位回路１４Ｃ－２で分離されたλ１の光は、λ１の受光器１７で検出され、後段で信号処理を受ける。単位回路１３Ｃ－２で分離されたλ３の光と、単位回路１４Ｃ－２で分離されたλ３の光は、λ３の受光器２７で検出され、後段で信号処理を受ける。

単位回路１３Ｃ－３で分離されたλ２の光と、単位回路１４Ｃ－３で分離されたλ２の光は、λ２の受光器１８で検出され、後段で信号処理を受ける。単位回路１３Ｃ－３で分離されたλ４の光と、単位回路１４Ｃ－３で分離されたλ４の光は、λ４の受光器２８で検出され、後段で信号処理を受ける。

光回路１０Ｃは、第１の光分波回路１１Ｃと第２の光分波回路１２Ｃの同一位置から引き出される導波路が共通に接続される９個のモニタ受光器ＭＰＤを有する。モニタ受光器ＭＰＤ．Ｃ１は、単位回路１３Ｃ－１から取り出された全波長の波長ピークを含む透過スペクトルの一部と、単位回路１４Ｃ－１から取り出された全波長の波長ピークを含む透過スペクトルの一部を合わせてモニタする。モニタ受光器ＭＰＤ．Ｃ１のモニタ結果は、単位回路１３Ｃ－１の先頭のＡＭＺ干渉計と、単位回路１４Ｃ－１の先頭のＡＭＺ干渉計の波長特性の制御に用いられる。

モニタ受光器ＭＰＤ．Ｃ２は、単位回路１３Ｃ－２から取り出されたλ１とλ３の波長ピークを含む透過スペクトルの一部と、単位回路１４Ｃ－２から取り出されたλ１とλ３の波長ピークを含む透過スペクトルの一部を合わせてモニタする。モニタ受光器ＭＰＤ．Ｃ２のモニタ結果は、単位回路１３Ｃ－２の先頭のＡＭＺ干渉計と、単位回路１４Ｃ－２の先頭のＡＭＺ干渉計の波長特性の制御に用いられる。

モニタ受光器ＭＰＤ．Ｃ３は、単位回路１３Ｃ－３から取り出されたλ２とλ４の波長ピークを含む透過スペクトルの一部と、単位回路１４Ｃ－３から取り出されたλ２とλ４の波長ピークを含む透過スペクトルの一部を合わせてモニタする。モニタ受光器ＭＰＤ．Ｃ３のモニタ結果は、単位回路１３Ｃ－３の先頭のＡＭＺ干渉計と、単位回路１４Ｃ－３の先頭のＡＭＺ干渉計の波長特性の制御に用いられる。

モニタ受光器ＭＰＤ．Ｃ１、ＭＰＤ．Ｃ２、及びＭＰＤ．Ｃ３に加えて、モニタ受光器ＭＰＤ．４～ＭＰＤ．９が設けられている。ＭＰＤ．４～ＭＰＤ．９のそれぞれに、第１の光分波回路１１Ｃと第２の光分波回路１２Ｃの同じ位置から引き出される２本の導波路が接続されて、合算光パワーがモニタされる。合算モニタ光パワーを用いた各ＡＭＺ干渉計の位相制御は、図５Ａから図５Ｃを参照して説明したとおりである。

図３Ａから図３Ｃのように光電流を合流する構成では、４波長の分離では合計２４個のモニタ受光器が必要になる。図８のようにモニタ光を光学的に合算する場合、モニタ受光器の数を約１／３に減らすことができる。図８の構成で、偏波の影響を低減して４波長を分離することができる。

＜光送受信器への適用＞
図９は、実施形態の波長分波装置が適用される光送受信器１００の模式図である。光送受信器１００は、一例として、４チャネルＷＤＭトランシーバモジュールである。光送受信器１００は、光送信器ＴＸと光受信器ＲＸを含む。光送信器ＴＸは、各波長の光を出力するレーザ２０１１、２０１２、２０１３、２０１４と、変調器２０３１、２０３２、２０３３、２０３４と、変調器を駆動するドライバ回路２０２１、２０２２、２０２３、２０２４と、合波用の光回路２５０を有する。変調器２０３１、２０３２、２０３３、２０３４から出力される４つの波長の変調光信号は光回路２５０で合波され、コネクタ１０４で接続された光伝送路１０２に出力される。光伝送路１０２は、たとえば、シングルモードの光ファイバケーブルである。

光受信器ＲＸは、波長分波装置５と、光電気変換器（図中、「О／Ｅ」と表記）１５０を有する。波長分波装置５は、分波用の光回路１０Ｃと、光回路１０Ｃの分波動作を制御する制御回路２０Ｃを有する。光回路１０Ｃは、たとえば、図８に示す４波長分離の光回路１０Ｃである。制御回路２０Ｃは、光回路１０Ｃの第１の光分波回路１１Ｃと第２の光分波回路１２Ｃ（図８参照）の同一位置から取り出される光の合算モニタ光パワーに基づいて、光回路１０Ｃの波長特性を制御する。

光電気変換器１５０に含まれる受信器１１１、１１２、１１３、１１４は、たとえばフォトダイオード（ＰＤ）であり、図８のλ１の受光器１７、λ２の受光器１８、λ３の受光器２７、及び、λ４の受光器２８に相当する。各受信器から出力される光電流は、対応するトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）１２１、１２２、１２３、１２４で電圧信号に変換されて、後段の信号処理回路に出力される。

光送受信器１００では、波長分波装置５を用いることで、偏波の影響が抑制され、製造ばらつきや環境変化による波長特性ずれが補正されて、各波長の光を分離することができる。

上記で、特定の構成例に基づいて説明をしたが、本開示は上述した構成例に限定されない。すべての構成例で、光回路１０（または１０Ａ～１０Ｃ）への光信号の入射は、エッジカプラ３２を用いた水平接続型でも、２次元グレーティングカプラ３５を用いた垂直接続型でもよい。各ＡＭＺ干渉計に設けられる移相器ＰＳは、２本の導波路の一方のみに設けられてもよい。制御回路２０はメモリ内蔵型のフィールドプログラマブルアレイやその他のロジックデバイスで構成されてもよい。

以上の説明に対して、以下の付記を呈示する。
（付記１）
入射光に含まれる互いに直交する２つの偏波を同一の偏波に変換し、変換後の２つの偏波に同一の構成の第１の光分波回路と第２の光分波回路を設けた光回路と、
前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の波長特性を調整する制御回路と、
を有し、
前記光回路は、前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の同じ位置から取り出されるモニタ光の合算出力を前記制御回路に供給し、
前記制御回路は、前記合算出力に基づいて、前記第１の光分波回路の第１波長特性と、前記第２の光分波回路の第２波長特性を制御する、
波長分波装置。
（付記２）
前記光回路は、前記第１の光分波回路の第１の位置に設けられた第１のモニタ受光器と、前記第２の光分波回路で前記第１の位置に対応する第２の位置に設けられた第２のモニタ受光器と、を有し、
前記第１のモニタ受光器の出力電流と前記第２のモニタ受光器の出力電流の合計が前記制御回路に供給される、
付記１に記載の波長分波装置。
（付記３）
前記光回路は、前記第１の光分波回路の第１のモニタ位置から延びるモニタ導波路と、前記第２の光分波回路で前記第１のモニタ位置と対応する第２のモニタ位置から延びるモニタ導波路とが共通に接続されるモニタ受光器を有し、
前記モニタ受光器の出力が前記制御回路の入力に接続される、
付記１に記載の波長分波装置。
（付記４）
前記制御回路は、前記モニタ光の合算出力に基づいて、前記第１の光分波回路の第１回路部分の波長特性を制御する第１制御信号と、前記第２の光分波回路で前記第１回路部分に対応する第２回路部分の波長特性を制御する第２制御信号とを出力する、
付記１～３のいずれかに記載の波長分波装置。
（付記５）
前記制御回路は、前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の間の初期特性のばらつきを補償する初期値を保存するメモリを有し、
前記制御回路は、前記モニタ光の合算出力と、前記第１の光分波回路の特性ずれを補償する第１の初期値情報とに基づいて前記第１制御信号を生成し、前記モニタ光の合算出力と、前記第２の光分波回路の特性ずれを補償する第２の初期値情報とに基づいて前記第２制御信号を生成する、
付記４に記載の波長分波装置。
（付記６）
前記第１の光分波回路は、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接続されたツリー構造の第１の単位回路を有し、
前記第２の光分波回路は、第４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５の非対称マッハツェンダ干渉計と第６の非対称マッハツェンダ干渉計が接続されたツリー構造の第２の単位回路を有し、
前記第１の単位回路と前記第２の単位回路はミラー対称に配置されている、
付記１～５の何れかに記載の波長分波装置。
（付記７）
前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計と前記第５の非対称マッハツェンダ干渉計の対称位置から得られる合算モニタ光パワーと、前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計と前記第６のマッハツェンダ干渉計の対称位置から得られる合算モニタ光パワーとに基づいて、前記第１の非対称マッハツェンダ干渉計と前記第４のマッハツェンダ干渉計の波長特性が制御される、
付記６に記載の波長分波装置。
（付記８）
前記制御回路は、前記第１の非対称マッハツェンダ干渉計と前記第４の非対称マッハツェンダ干渉計の間の初期特性ばらつきを補償する初期値を用いて、前記第１の非対称マッハツェンダ干渉計と前記第４の非対称マッハツェンダ干渉計の前記波長特性を制御する、
付記７に記載の波長分波装置。
（付記９）
請求項１～５のいずれか１項に記載の波長分波装置と、
前記波長分波装置で分離された各波長の光信号を電気信号に変換する光電気変換器と、
を有する光送受信器。
（付記１０）
入射光に含まれる互いに直交する２つの偏波を同一の偏波に変換して、変換後の２つの偏波に同一の構成の第１の光分波回路と第２の光分波回路を設けた光回路において、
前記第１の光分波回路は、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接続された第１の単位回路を有し、
前記第２の光分波回路は、第４の非対称マッハツェンダ干渉計の２つの出力に、第５の非対称マッハツェンダ干渉計と第６の非対称マッハツェンダ干渉計が接続された第２の単位回路を有し、
前記第１の単位回路と前記第２の単位回路はミラー対称に配置されており、
前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートと前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートから得られるモニタ光と、前記第５の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートと前記第６の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートから得られるモニタ光を受光する第１モニタ受光器と、
前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の第２出力ポートと、前記第５の非対称マッハツェンダ干渉計の第２出力ポートに接続される第２モニタ受光器と、
前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の第２出力ポートと、前記第６の非対称マッハツェンダ干渉計の第２出力ポートに接続される第３モニタ受光器と、
を有する、光回路。
（付記１１）
前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の前記第１出力ポートと前記第５の非対称マッハツェンダ干渉計の前記第１出力ポートに接続されて第１波長の信号光を受光する第１受光器と、
前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の前記第１出力ポートと前記第６の非対称マッハツェンダ干渉計の前記第１出力ポートに接続されて第２波長の信号光を受光する第２受光器と
を有する付記１０に記載の光回路。
（付記１２）
入射光に含まれる互いに直交する２つの偏波を同一の偏波に変換して、変換後の２つの偏波に同一の構成の第１の光分波回路と第２の光分波回路を設けた光回路を作製し、
前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の同じ位置から取り出されるモニタ光の合算出力を制御回路に供給し、
前記合算出力に基づいて、前記制御回路で、前記第１の光分波回路の第１波長特性と、前記第２の光分波回路の第２波長特性を制御し、
制御された前記第１波長特性と前記第２波長特性に基づいて、前記光回路で、前記入射光に含まれる複数波長の光を分離する、
波長分波制御方法。

１、２、３、５ 波長分波装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 光回路
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 第１の光分波回路
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 第２の光分波回路
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ－１、１３Ｃ－２、１３Ｃ－３ 単位回路（第１の単位回路）
１３１、１３２、１３３ 非対称マッハツェンダ干渉計
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ－１、１４Ｃ－２、１４Ｃ－３ 単位回路（第２の単位回路）
１４１、１４２、１４３ 非対称マッハツェンダ干渉計
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 制御回路
２１、２１Ａ 電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ変換器）
２２、２２Ａ プロセッサ
２３、２３Ａ メモリ
１５０ 光電気変換器
ＰＤ 受光器
ＰＳ 移相器

Claims (8)

1. 入射光に含まれる互いに直交する２つの偏波を同一の偏波に変換して、変換後の２つの偏波に同一の構成の第１の光分波回路と第２の光分波回路を設けた光回路と、
   前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の波長特性を調整する制御回路と、
   を有し、
   前記光回路は、前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の同じ位置から取り出されたモニタ光の合算出力を前記制御回路に供給し、
   前記制御回路は、前記合算出力に基づいて、前記第１の光分波回路の第１波長特性と、前記第２の光分波回路の第２波長特性を制御する、
   波長分波装置。
2. 前記光回路は、前記第１の光分波回路の第１の位置に設けられた第１のモニタ受光器と、前記第２の光分波回路で前記第１の位置に対応する第２の位置に設けられた第２のモニタ受光器と、を有し、
   前記第１のモニタ受光器の出力電流と前記第２のモニタ受光器の出力電流との合計が前記制御回路に供給される、
   請求項１に記載の波長分波装置。
3. 前記光回路は、前記第１の光分波回路の第１のモニタ位置から延びるモニタ導波路と、前記第２の光分波回路で前記第１のモニタ位置と対応する第２のモニタ位置から延びるモニタ導波路とが共通に接続されるモニタ受光器を有し、
   前記モニタ受光器の出力が前記制御回路の入力に接続される、
   請求項１に記載の波長分波装置。
4. 前記制御回路は、前記モニタ光の合算出力に基づいて、前記第１の光分波回路の第１回路部分の波長特性を制御する第１制御信号と、前記第２の光分波回路で前記第１回路部分に対応する第２回路部分の波長特性を制御する第２制御信号とを出力する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の波長分波装置。
5. 前記制御回路は、前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の間の初期特性のばらつきを補償する初期値を保存するメモリ、
   を有し、
   前記制御回路は、前記モニタ光の合算出力と、前記第１の光分波回路の特性ずれを補償する第１の初期値情報とに基づいて前記第１制御信号を生成し、前記モニタ光の合算出力と、前記第２の光分波回路の特性ずれを補償する第２の初期値情報とに基づいて前記第２制御信号を生成する、
   請求項４に記載の波長分波装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の波長分波装置と、
   前記波長分波装置で分離された各波長の光信号を電気信号に変換する光電気変換器と、
   を有する光送受信器。
7. 入射光に含まれる互いに直交する２つの偏波を同一の偏波に変換して、変換後の２つの偏波に同一の構成の第１の光分波回路と第２の光分波回路を設けた光回路において、
   前記第１の光分波回路は、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接続された第１の単位回路を有し、
   前記第２の光分波回路は、第４の非対称マッハツェンダ干渉計の２つの出力に、第５の非対称マッハツェンダ干渉計と第６の非対称マッハツェンダ干渉計が接続された第２の単位回路を有し、
   前記第１の単位回路と前記第２の単位回路はミラー対称に配置されており、
   前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートと前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートから得られるモニタ光と、前記第５の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートと前記第６の非対称マッハツェンダ干渉計の第１出力ポートから得られるモニタ光を受光する第１モニタ受光器と、
   前記第２の非対称マッハツェンダ干渉計の第２出力ポートと、前記第５の非対称マッハツェンダ干渉計の第２出力ポートに接続される第２モニタ受光器と、
   前記第３の非対称マッハツェンダ干渉計の第２出力ポートと、前記第６の非対称マッハツェンダ干渉計の第２出力ポートに接続される第３モニタ受光器と、
   を有する、光回路。
8. 入射光に含まれる互いに直交する２つの偏波を同一の偏波に変換して、変換後の２つの偏波に同一の構成の第１の光分波回路と第２の光分波回路を設けた光回路を作製し、
   前記第１の光分波回路と前記第２の光分波回路の同じ位置から取り出されるモニタ光の合算出力を制御回路に供給し、
   前記合算出力に基づいて、前記制御回路で、前記第１の光分波回路の第１波長特性と、前記第２の光分波回路の第２波長特性を制御し、
   制御された前記第１波長特性と前記第２波長特性に基づいて、前記光回路で、前記入射光に含まれる複数波長の光を分離する、
   波長分波制御方法。

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