JP3264312B2 - チューナブル光フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同一光路中を周波
数多重（波長多重と同義）されて伝搬している複数の光
信号のうちから希望の周波数の光信号を取り出すチュー
ナブル光フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大容量化と柔軟性向上が期待される将来
の光ＦＤＭネットワーク（Optical frequency division
multiplex network）においては、光周波数多重された
複数の光信号から希望の周波数の光信号だけを選択して
取り出すチューナブル光フィルタが必要となる。従来、
ファーブリーペロー干渉計やマッハツェンダ干渉計の原
理を応用した光フィルタが用いられてきた。

【０００３】例えば、光ファイバを切断して両方の切断
面を研磨して対向配置すると、両切断面間で光が多重反
射する。このとき、ある特定の周波数の光だけが、多重
反射光同士で位相が一致して強めあって透過する。ここ
で、透過される周波数の値は、両切断面間の距離に応じ
て連続的に変化する。したがって、この距離を変化させ
ることで、希望の周波数の光信号だけを選択することが
出来る。

【０００４】しかし、このような光フィルタでは、透過
する周波数の値を連続（アナログ）的にしか制御出来な
いために、周波数多重数が多い場合にとても高い精度で
のアナログ制御が要求されるという欠点がある。また、
制御回路が複雑化するためにそのような光フィルタは高
速化し難いという問題もある。

【０００５】上記欠点の解決を図った従来の回路とし
て、アレイ導波路回折格子型光合分波器に複数のＯＮ／
ＯＦＦ光スイッチを備えたものがある。この従来例につ
いて、図１７〜図１９を用いて説明する。なお、このよ
うな従来の例の詳細については、例えば１９９４年電子
情報通信学会秋季大会講演論文集（通信２）の６１７〜
６１８ページ（石田、高橋、井上、鈴木，「折り返し光
路付アレイ導波路回折格子型光合分波器」講演番号ＳＢ
−８−８）に述べられている。

【０００６】図１７を参照して従来のチューナブル光フ
ィルタの動作原理について説明する。図中、１および２
は光ファイバ伝送路で、光ファイバ伝送路１中には周波
数がそれぞれｆ₁，ｆ₂，...，ｆ_nのｎ波の信号光が周波
数多重されて伝搬しているとする。従来のチューナブル
光フィルタ３では、入射する多重光信号をまず分波器４
によってそれぞれが異なる周波数ｆ₁，ｆ₂，...，ｆ_nを
有するｎ個の信号光に分離し、対応する光ファイバ
８₁，８₂，...，８_n中を伝搬させる。ここで、光ファイ
バ８₁〜８_nの途中にはそれぞれ光スイッチ９₁，９₂，
…，９_nが備えられており、選択する周波数ｆ_iに対応す
る光スイッチ９ｉのみをＯＮにする。こうして選択され
た周波数ｆ_iの信号光は、合波器５を経て光ファイバ伝
送路２中に出力される。

【０００７】図１７に示した動作原理に沿って実現され
る従来のチューナブル光フィルタを図１８に示す。図１
８において、アレイ導波路回折格子型光合分波器２１
は、それぞれ同一基板上に形成されている、複数本の入
力導波路２３ａ〜２３ｐからなる入力導波路群２３、ス
ラブ導波路２４、アレイ導波路回折格子２６、スラブ導
波路２５及び複数本の出力導波路２７ａ〜２７ｐからな
る出力導波路群２７から構成されている。光ファイバ群
１８は光ファイバ１８ａ〜１８ｐから構成され、そして
光スイッチ群９は光スイッチ９ａ〜９ｐから構成されて
いる。

【０００８】以下の説明では、入力導波路群２３の各導
波路２３ａ〜２３ｐにそれぞれが何番目の導波路である
かを示すインデックスＩ１〜Ｉ１６を付け、それを用い
て各導波路２３ａ〜２３ｐを参照する。例えば、７番目
の導波路２３ｇを特定する場合には導波路２３ｇ（Ｉ
７）または２３（Ｉ７）というように、インデックスを
用いて表す。また、このインデックスＩ１〜Ｉ１６と同
様のインデックスＪ１〜Ｊ１６、Ｋ１〜Ｋ１６、及びＳ
１〜Ｓ１６を、導波路２７ａ〜２７ｐ、光ファイバ１８
ａ〜１８ｐ、及び光スイッチ９ａ〜９ｐにも付ける。

【０００９】この表記法にしたがって説明すると、各光
ファイバ１８（Ｋｊ）（ｊ＝１，２，３，...，１６）
は、出力導波路群２７の各導波路２７（Ｊｊ）と入力導
波路群２３の各導波路（Ｉｊ）との間を接続するもので
あり、導波路２７（Ｊｊ）から出力される信号光を、各
導波路２７（Ｊｊ）に対応する導波路２３（Ｉｊ）に戻
すループバック光路としての役割を果たすものとなる。
また、各光ファイバ１８（Ｋｊ）の途中にはそれぞれ光
スイッチ９（Ｓｊ）が設けられている。光ファイバ伝搬
路１，２は、それぞれ入力用光路、出力用光路としての
役割を果たすものである。

【００１０】一般にアレイ導波路回折格子型光合分波器
２１の入力導波路群２３及び出力導波路群２７の各導波
路数Ｘ，Ｙは任意の数であるが、ここでは簡単にするた
め、Ｘ＝Ｙ＝１６とし、光ファイバ伝送路１は導波路２
３ｈ（Ｉ８）に接続され、そして光ファイバ伝送路２は
導波路２７ｈ（Ｊ８）に接続されているものとする。

【００１１】図１８に示す従来例においては、波長
ｆ₁，ｆ₂，…，ｆ₁₆の１６波の周波数多重信号光が光フ
ァイバ伝送路１中を伝搬した後にアレイ導波路回折格子
型光合分波器２１の導波路２３ｈ（Ｉ８）に入力され
る。スラブ導波路２４では、この周波数多重光信号が回
折により広がり、アレイ導波路回折格子２６を構成する
複数の導波路に入力される。その周波数多重光信号は、
このアレイ導波路回折格子２６を伝搬した後にスラブ導
波路２５により集光される。そのとき、各周波数多重光
信号が収束する収束位置は、アレイ導波路回折格子２６
を伝搬する間に生じた位相差によって光周波数によって
異なる。

【００１２】図１８に示すアレイ導波路回折格子型光合
分波器２１は、この原理を応用したものであり、図１９
に示すような周波数合分波特性を示すように設計されて
いる。例えば、周波数ｆ₁，ｆ₂，…，ｆ₁₆の光信号から
なる周波数多重光信号が導波路２３ｈ（Ｉ８）に入力さ
れた場合、図１９に示すように、周波数ｆ₁の光信号が
導波路２７ａ（Ｊ１）から、周波数ｆ₂の光信号が導波
路２７ｂ（Ｊ２）から、…、周波数ｆ₁₆の光信号が導波
路２７ｐ（Ｊ１６）から、というように各周波数ｆ
_j（ｊ＝１，２，…，１６）は同一のインデックスを持
つ各導波路２７（Ｊｊ）から取り出される。

【００１３】また、導波路２３ｈ（Ｉ８）よりもインデ
ックスが１だけ大きい導波路２３ｉ（Ｉ９）に周波数多
重光信号が入力された場合には、この周波数多重光信号
に含まれる各周波数の光信号（周波数ｆ₁〜ｆ₁₆）とそ
れらが出力される出力導波路群２７内の各出力導波路２
７（Ｊｊ）との関係は、図１９に示すように導波路１本
分シフトした関係となる。したがって、例えば、導波路
２３ｈ（Ｉ８）よりもインデックスが１だけ大きい導波
路２３ｉ（Ｉ９）に周波数多重光信号が入力された場合
には、周波数ｆ₂の光信号が導波路２７ａ（Ｊ１）か
ら、…、周波数ｆ₁₆の光信号が導波路２７ｏ（Ｊ１５）
から取り出されることになる。

【００１４】出力導波路群２７の各導波路２７（Ｊｊ）
から取り出された周波数ｆ_jの信号光は、それぞれ光フ
ァイバ（ループバック光路）１８（Ｋｊ）中を伝搬す
る。各光ファイバ１８（Ｋｊ）の途中にそれぞれ設けら
れている光スイッチ９（Ｓｊ）は、外部からの指令に基
づき光を透過するＯＮ状態と遮断するＯＦＦ状態のいず
れかの状態をとる。この光スイッチがＯＮ状態にあるル
ープバック光路を伝搬している光信号は、入力導波路群
２３からアレイ導波路回折格子型光合分波器２１に再度
入力される。入力導波路群２３にもどされた信号光は、
１度目と同様の作用によって出力導波路群２７に出力さ
れる。ここで重要なのは、ｊ番目の光ファイバ１８（Ｋ
ｊ）は入力導波路群２３中の同一のインデックスを有す
る導波路２３（Ｉｊ）に接続されていることである。

【００１５】アレイ導波路回折格子型光合分波器２１は
この場合図１９に示すような周波数合分波特性を示すよ
うに設計されているので、出力導波路群中の２７（Ｊ
８）からは導波路２３（Ｉｊ）から入力された周波数ｆ
_jの信号光が出力される。したがって、光ファイバ１８
（Ｋｊ）（ｊ＝１，２，…，１６）を伝搬しＯＮ状態の
スイッチ９（Ｓｊ）を経由して導波路２３（Ｉｊ）に再
度入力された周波数ｆjの信号光は、インデックスｊの
値とかかわりなく導波路２７（Ｊ８）から光ファイバ伝
送路２へ送り出される。

【００１６】一方、光スイッチ９（Ｓｊ）がＯＦＦ状態
にある光ファイバ１８（Ｋｊ）を伝搬している光信号
は、アレイ導波路回折格子型光合分波器２１に再度入力
されないため光ファイバ伝送路２へ送り出されることは
ない。したがって、選択したい周波数の光が伝搬する光
ファイバ１８（Ｋｊ）に設けられた光スイッチ９（Ｓ
ｊ）だけをＯＮ状態とし、他の光スイッチ９をＯＦＦ状
態とすれば、光ファイバ伝送路１中を伝播してきた周波
数多重信号光のうち、希望の周波数の光が光ファイバ伝
送路２中に出力される。すなわち上記の動作条件では、
光ファイバ伝送路２（導波路２７ｈ（Ｊ８））から周波
数ｆ₈の光信号とＯＮ状態の光スイッチ９（Ｓｊ）に対
応した周波数ｆ_jの光信号のみが出力されることにな
る。なお、例えばアレイ導波路回折格子型光合分波器２
１に入力される信号が周波数ｆ₈の光信号を含まないよ
うにすることで、光ファイバ伝送路２から周波数ｆ₈の
光信号を含まない希望の周波数の光信号のみを取り出す
ことができる。

【００１７】このように図１８に示した従来のチューナ
ブル光フィルタでは、対応する光スイッチ９（Ｓｊ）の
みをＯＮ状態にするというデジタル的な制御によって希
望の周波数の信号光を選択することが可能であり、周波
数多重数が増えた場合でも高精度なアナログ制御が必要
とされない。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１８を用い
て説明した従来のチューナブル光フィルタは、損失が大
きく、また必要な光スイッチの個数が多いという欠点が
あった。すなわち、図１８に示した従来例においては、
選択されて光ファイバ伝送路２中に出力される光信号は
アレイ導波路回折格子型光合分波器２１を２回通過する
ため、アレイ導波路回折格子型光合分波器２１の損失を
α（ｄＢ）とすると、２α（ｄＢ）もの損失を受ける。
現在報告されているアレイ導波路回折格子型光合分波器
では、光周波数によってはα≧５（ｄＢ）もの損失を生
じるため、２回通過すると光の強度は０．１倍（−１０
ｄＢ）以下になってしまう。

【００１９】また、図１８を用いて説明したように、周
波数多重数Ｚ（Ｚは自然数）の多重光から任意の光信号
を取り出せるように構成するには、Ｚ個の光スイッチが
必要となる。したがって、周波数多重数Ｚが増加した場
合には多数の光スイッチを備える必要があり、コストが
かかり、消費電力も増加する。さらに、信頼性低下の原
因にもなりうる。

【００２０】また、上記の従来例と異なる本発明と関連
する他の従来のチューナブル光フィルタが米国特許第5,
233,453号、「チューナブル光学フィルタ」に開示され
ている。このチューナブル光フィルタは固定同調フィル
タアレイと光スイッチから構成されている。そのチュー
ナブル光フィルタでは、入力光が第１の光スイッチによ
っていずれか一つの固定同調フィルタに導かれ、その出
力は第２の光スイッチによって出力光路に導かれる。各
光スイッチは、１×２光スイッチをツリー状に配置して
構成されている。しかしながら、このフィルタは多数の
固定同調フィルタと多数の１×２光スイッチを必要とす
る。例えばＺ通りの周波数選択特性を得るためには、Ｚ
個の固定同調フィルタとおよそ２Ｚ個の１×２光スイッ
チが必要になる。

【００２１】本発明は、上記事情を鑑みてなされたもの
であって、損失が小さく、かつ必要な光スイッチの個数
が少なくてすむチューナブル光フィルタを提供すること
を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の導波路
からなる入力導波路群と複数の導波路からなる出力導波
路群とを有するアレイ導波路回折格子型光合分波器と、
入力用光路と、前記入力導波路群のうちのＭ本（Ｍは２
以上の自然数）の入力導波路のいずれか一つの導波路と
前記入力用光路とを接続する光路接続手段と、前記出力
導波路群のうちのＮ本（Ｎは２以上の自然数）の出力導
波路のいずれか一つの導波路を選択する光路選択手段と
を具備することを特徴としている。

【００２３】光路接続手段は、アレイ導波路回折格子型
光合分波器の入力導波路群中のＭ本の導波路のうちいず
れか一本の導波路を選択して入力用光路と接続する。光
路接続手段で被接続入力導波路を切り替えることで、ア
レイ導波路回折格子型光合分波器は、入力用光路を伝搬
してきた周波数多重光に対してＭ通りの異なる分波特性
を提供する。一方、光路選択手段は、アレイ導波路回折
格子型光合分波器の出力導波路群内のＮ本の導波路のう
ちいずれか一本の導波路を選択する。光路選択手段で被
接続出力導波路を切り替えることで、選択される信号光
の周波数をＮ通り選ぶことができる。光路接続手段と光
路選択手段は、光スイッチや電気的スイッチ等によって
構成することができ、例えば両者をともに光スイッチで
構成した場合、２つの光スイッチの組み合わせによって
最大でＭ・Ｎ通りの周波数選択特性を得ることが可能と
なる。一方、選択される信号光は、アレイ導波路回折格
子型光合分波器内を１回しか通過しない。こうして、本
発明の目的である、損失が小さく、かつ制御に要する光
スイッチの個数が少なくてすむチューナブル光フィルタ
を提供することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に関わるチューナブ
ル光フィルタの実施例について、図面に基づいて詳細に
説明する。以下の実施形態では、アレイ導波路回折格子
型光合分波器の使用しない入出力導波路は削除してもか
まわない。ただし、導波路番号を数える際には削除した
導波路も含めて数えるものとする。

【００２５】（実施形態１）図１は、本発明のチューナ
ブル光フィルタの実施形態１を示す構成図である。この
チューナブル光フィルタは、図１８を用いて説明した従
来例と同様に、入力導波路群２３と出力導波路群２７と
がそれぞれ１６本の導波路からなるアレイ導波路回折格
子型光合分波器２１を利用している。このアレイ導波路
回折格子型光合分波器２１は、スラブ導波路２４，２
５、およびアレイ導波路回折格子２６を有している。ま
た、アレイ導波路回折格子型光合分波器２１は、従来例
と同様に図１９に示す周波数合分波特性を示すように設
計されているものとする。

【００２６】このとき、アレイ導波路回折格子型光合波
器２１は、多重数１６の周波数多重光を分波もしくは合
波する機能を有するので、これ以降、周波数多重数１６
（Ｚ＝１６）のアレイ導波路回折格子型光合分波器と呼
ぶこととする。また、光ファイバ伝送路２は、光ファイ
バを使用する光出力手段に限定されることなく、光コネ
クタ、光空間出力等の光出力のための他の構成要素で置
き換えることができる。

【００２７】図１において、第１の１×４光スイッチ４
４，第２の１×４光スイッチ５４は、光ファイバ群４
９，５９によってアレイ導波路回折格子型光合分波器２
１の入力導波路群２３中の４つの導波路と出力導波路群
２７中の４つの導波路とにそれぞれ接続されている。こ
こでは、第１の光スイッチ４４の４つの出力ポートは、
それぞれ導波路２３ｆ（Ｉ６），２３ｇ（Ｉ７），２３
ｈ（Ｉ８），２３ｉ（Ｉ９）に接続され、一方、第２の
光スイッチ５４の４つの入力ポートは、それぞれ導波路
２７ｃ（Ｊ３），２７ｇ（Ｊ７），２７ｋ（Ｊ１１），
２７ｏ（Ｊ１５）に接続されている。また、光ファイバ
伝送路１，２はそれぞれ入力用光路、出力用光路に相当
する光ファイバ伝送路であり、それぞれ光スイッチ４
４，５４に接続されている。

【００２８】１×４スイッチ４４，５４は、例えば３個
の１×２光スイッチ５２１〜５２３を図２に示すように
ツリー状に結合して構成することができる。なお、１×
２光スイッチとしては、ファイバフェルールやプリズム
等を機械的に動かすメカニカルスイッチや、液晶に電圧
を加えて屈折率を変化させる液晶スイッチ、石英導波路
基板上に形成された導波路型干渉計の一部の導波路部分
に熱を加えて屈折率を変化させる熱光学スイッチ等をは
じめ様々なものを用いることができる。

【００２９】次に、図１に示された実施形態１のチュー
ナブル光フィルタの動作について、図３と図４を用いて
説明する。光周波数ｆ₁，ｆ₂，…，ｆ₁₆の１６波の周波
数多重光信号Ｓ₁は、光ファイバ伝送路１中を伝播した
後に第１の光スイッチ４４に入力する。第１の光スイッ
チ４４は、４つの出力ポートのうちいずれか一つのポー
トにのみ、この周波数多重光信号Ｓ₁を出力する。第１
の光スイッチ４４のいずれか一つのポートから出力され
た周波数多重光信号は、光ファイバ群４９中の対応する
光ファイバを経て、アレイ導波路回折格子型光合分波器
２１の入力導波路群２３中の一導波路に入力する。すな
わち、第１の光スイッチ４４での選択により、４本の導
波路２３ｆ（Ｉ６），２３ｇ（Ｉ７），２３ｈ（Ｉ
８），２３ｉ（Ｉ９）のいずれか一本に周波数多重光信
号Ｓ₁が入力される。

【００３０】ここでアレイ導波路回折格子型光合分波器
２１は図３（図１９に同じ）に示した周波数合分波特性
を示す。このため、例えば周波数多重信号Ｓ₁が導波路
２３ｆ（Ｉ６）に入力された場合には、光周波数ｆ₁の
信号は出力導波路群２７中の導波路２７ｃ（Ｊ３）に出
力され、光ファイバ群５９中の対応する光ファイバを経
て第２の光スイッチ５４の第１の入力ポート（図中最上
段のポート）に入力される。同様に、図３に従い、光周
波数ｆ₅，ｆ₉，ｆ₁₃の信号はそれぞれ出力導波路群２７
中の導波路２７ｇ（Ｊ７），２７ｋ（Ｊ１１），２７ｏ
（Ｊ１５）および光ファイバ群５９中の対応する光ファ
イバを経て、第２の光スイッチ５４の第２，第３，第４
の入力ポートにそれぞれ入力される。

【００３１】一方、第１の光スイッチ４４によって、周
波数多重光信号Ｓ₁が他の３つの導波路２３ｇ（Ｉ
７），２３ｈ（Ｉ８），２３ｉ（Ｉ９）に入力された場
合には、それぞれ光周波数ｆ₂，ｆ₃，ｆ₄の信号が導波
路２７ｃ（Ｊ３）を経て第２の光スイッチ５４の第１の
入力ポートに入力される。第２の光スイッチ５４の第
２，第３，第４の入力ポートに関しても同様に、それぞ
れ光周波数ｆ₆，ｆ₇，ｆ₈，光周波数ｆ₁₀，ｆ₁₁，
ｆ₁₂，光周波数ｆ₁₄，ｆ₁₅，ｆ₁₆の信号が入力される。

【００３２】図４に、周波数多重光信号Ｓ₁が入力され
る入力導波路群２３のうちの４つの導波路と、それぞれ
の導波路に周波数多重光信号Ｓ₁が入力された場合に出
力導波路群２７のうちの４つの導波路に出力される光信
号の周波数の関係を、まとめて示した。図４に示すよう
に、例えば第１の光スイッチ４４で導波路２３ｇ（Ｉ
７）を選択し、第２の光スイッチ５４で導波路２７ｋ
（Ｊ１１）を選択することによって光ファイバ伝送路２
中には光周波数ｆ₁₀の信号Ｓ₂が出力される。こうし
て、第１の光スイッチ４４と第２の光スイッチ５４で、
それぞれ４つの導波路のうちから一つを選択して入力用
光路１、出力用光路２に接続することで、１６波の周波
数多重光信号のうちからいずれか一つを選択して出力す
ることができる。

【００３３】図１に示した実施形態１では、選択される
信号光Ｓ₂はアレイ導波路回折格子型光合分波器２１内
を１回しか通過しない。したがって、２回通過しなけれ
ばならなかった従来例（図１８）と比べて、信号光Ｓ₂
の受ける損失は半分に抑えられる。

【００３４】さらに、図１に示した実施形態１において
は、光スイッチ４４，５４は、図２を用いて説明したよ
うにそれぞれ３個の１×２光スイッチから構成されるの
で、必要な光スイッチの個数はわずかに６個である。こ
れに対して図１８を用いて説明した従来例を用いて実施
形態１と同様に１６周波数を多重した信号光から所望の
１周波数の信号光のみを得ようとした場合、１６個もの
光スイッチが必要である。

【００３５】なお、本実施形態１および以下のいくつか
の実施形態においては周波数多重数Ｚ＝１６のアレイ導
波路回折格子型光合分波器２１を利用しているが、異な
る多重数のアレイ導波路回折格子型光合分波器を利用す
ることも可能である。一般にアレイ導波路回折格子型光
合分波器の周波数多重数は任意に設計可能であるので、
例えば周波数多重数Ｚ＝４ⁿ（ｎは自然数）のアレイ導
波路回折格子型光合分波器と１×２ⁿ光スイッチ２台を
備えて、最大Ｚ波の周波数多重光のうちから任意の１波
を選択するチューナブル光フィルタを同様に構成するこ
とが出来る。この場合に必要な１×２光スイッチの個数
は（２ⁿ−１）・２である。一方、図１８を用いて説明
した従来例では４ⁿ個の光スイッチが必要である。種々
のｎの値（Ｚの値）における必要なスイッチ個数を図５
に示した。本発明によれば必要な光スイッチの個数が著
しく低減されており、その優れた効果はあきらかであ
る。

【００３６】なお、１×４光スイッチ４４，５４は、例
えば図６に示すようなロータリー型のメカニカル光スイ
ッチを用いてもよい。図６において、ロータリー型メカ
ニカル光スイッチは、ロータリーステップモーター５１
１、コリメーター付ファイバフェルール５１２〜５１６
から構成されている。フェルール５１２〜５１６には、
それぞれ光ファイバが接続されている。スイッチの切り
替えはロータリーステップモーター５１１によってフェ
ルール５１２を回転させることで行う。フェルール５１
２から放出される光がフェルール５１３〜５１６のいず
れか一つに入射するような位置で回転を停止するように
することで、１×４光スイッチを実現することができ
る。あるいは、１×４光スイッチ４４，５４は、１×４
ツリーカプラと光強度変調器もしくは半導体光増幅器４
台で構成することもできる。すなわち、入射光を１×４
ツリーカプラで４分岐し、この４分岐出力それぞれにつ
いて光強度変調器もしくは半導体光増幅器を備えてＯＮ
／ＯＦＦすればよいのである。

【００３７】なお、図１を用いて説明した実施形態１に
おいては第１の光スイッチ４４の４つの出力をそれぞれ
アレイ導波路回折格子型光合分波器２１の入力導波路２
３ｆ（Ｉ６），２３ｇ（Ｉ７），２３ｈ（Ｉ８），２３
ｉ（Ｉ９）に接続し、第２の光スイッチ５４の４つの入
力をそれぞれアレイ導波路回折格子型光合分波器２１の
出力導波路２７ｃ（Ｊ３），２７ｇ（Ｊ７），２７ｋ
（Ｊ１１），２７ｏ（Ｊ１５）に接続しているが、接続
方法はこの方法に限定されるものではない。一例とし
て、図４と同様な表記法を用いて、他の接続方法を図７
の(Ａ)及(Ｂ)に示した。

【００３８】さらに、実施形態１において、第１の光ス
イッチ４４の４つの出力ポートをそれぞれ入力導波路Ｉ
_i，Ｉ_i+1，Ｉ_i+2，Ｉ_i+3（但しｉは自然数で１≦ｉ≦１
３）で一般化して表す入力導波路に接続しても、図４を
用いて説明したものと同様な機能を得ることが出来る。
同様に、光スイッチ５４の４つの入力をそれぞれ出力導
波路Ｊ_j，Ｊ_j+4，Ｊ_j+8，Ｊ_j+12（但しｊは自然数で１
≦ｊ≦４）で示される他の出力導波路に接続してもよ
い。図７(Ａ)及(Ｂ)を用いて説明した接続方法について
も、例えば第１の光スイッチ４４の４出力をそれぞれ入
力導波路Ｉ_i，Ｉ_i+1，Ｉ_i+8，Ｉ_i+9（但しｉは自然数で
１≦ｉ≦７）に接続したり、第２の光スイッチ５４の４
入力をそれぞれ出力導波路Ｊ_j，Ｊ_j+2，Ｊ_j+4，Ｊ
_j+6（但しｊは自然数で１≦ｊ≦１０）に接続してもよ
い。

【００３９】さらに、アレイ導波路回折格子型光合分波
器２１の周波数合分波特性は入出力導波路群２３，２７
に関して対称であるので、以上の説明中のインデックス
ＩとＪを入れ換えても同様な機能のチューナブル光フィ
ルタを構成することが出来る。すなわち、図８の
（Ａ），（Ｂ），及び（Ｃ）に示すような接続を行って
も、同様な機能を持つチューナブル光フィルタを構成す
ることが出来る。

【００４０】さらに、アレイ導波路回折格子型光合分波
器２１をその周波数合分波特性が周回性を示すように設
計することで、上記説明における自然数ｉおよびｊの取
り得る範囲を１≦ｉ，ｊ≦１６に拡大することが出来
る。ここで、周回性とは、アレイ導波路回折格子型光合
分波器２１の周波数多重数をＺとした場合に、光周波数
ｆ_jの信号光と光周波数ｆ_j+zの信号光が同一の合分波特
性を示すことである。周波数多重数Ｚ＝１６のアレイ導
波路回折格子型光合分波器２１が周回性を有する場合の
合分波特性の例を図９に示す。この場合には、例えば自
然数ｉが１６を越える場合には、インデックスＩ_iは、 ｉ’＝１＋Ｍｏｄ［ｉ −１，１６］ （Ｍｏｄ［Ａ，Ｂ］はＡをＢで割った余りを表す。）な
る関係を満たすＩ_i’と読み換えればよい。例えばイン
デックスＩ１７はインデックスＩ１に、インデックスＩ
１８はインデックスＩ２というように読み換えることに
なる。インデックスＪ_jに関しても同様である。

【００４１】また、図１を用いて説明した実施形態１お
よび以下の実施形態において、第１もしくは第２の光ス
イッチと接続される入力、出力導波路群中の導波路を、
光スイッチの１ないし複数のポートについてのみ変更し
てもよい。すなわち、例えば図１に示した実施形態１に
おいて第２の光スイッチ５４の第４の入力ポートを、導
波路２７ｏ（Ｊ１５）の代わりに２７ｎ（Ｊ１４）に接
続してもよい。この場合には、周波数ｆ₁₆の信号を選択
することは出来なくなるが、残りの１５波についてはや
はり任意の１波を選択することが可能である。

【００４２】（実施形態２）図１０は、本発明によるチ
ューナブル光フィルタの実施形態２を示す構成図であ
る。本実施形態２が前掲図１を用いて説明した実施形態
１と異なるのは、光路選択手段として第２の光スイッチ
５４ではなくフォトダイオードアレイ８０と電気セレク
タ８１を備えている点である。また、電気セレクタ８１
の出力には光ファイバ伝送路２ではなく電気的出力２’
が接続されている。この電気的出力２’としては、同軸
ケーブル、コネクタ、導線等を用いることができる。

【００４３】次に、本実施形態による動作を、前記実施
形態１と異なる部分を中心に説明する。フォトダイオー
ドアレイ８０は４つのフォトダイオードを備え、それぞ
れが出力導波路群２７中の導波路２７ｃ（Ｊ３），２７
ｇ（Ｊ７），２７ｋ（Ｊ１１），２７ｏ（Ｊ１５）中を
伝搬してきた光信号を電気信号に変換する。電気セレク
タ８１は、フォトダイオードアレイ８０の出力する４つ
の電気信号のうち１つを選択して出力する。

【００４４】例えば第１の光スイッチ４４によって周波
数多重光信号Ｓ₁が導波路２３ｆ（Ｉ６）に入力された
場合には、フォトダイオードアレイ８０の４つのフォト
ダイオードではそれぞれ光周波数ｆ₁，ｆ₅，ｆ₉，ｆ₁₃
の信号が電気信号に変換され、そのうちいずれかひとつ
が電気セレクタ８１で選択されて出力される。ここで、
フォトダイオードアレイ８０に入射する４つの光信号の
周波数は、第１の光スイッチ４４の選択によって４通り
に変化する。こうして、第１の光スイッチ４４の４通り
の選択と電気セレクタ８１での４通りの選択によって、
１６波の周波数多重光信号Ｓ₁のうちからいずれか一つ
が電気信号Ｓ₂’に変換されて出力される。

【００４５】図１０に示した実施形態２では、図１を用
いて説明した実施形態１よりもさらに必要な光スイッチ
の個数が低減されている。また、その代償として必要と
なるフォトダイードの個数も、周波数多重数１６に対し
てたかだか４つでよい。

【００４６】また、図１を用いて説明した実施形態１に
おいて光ファイバ伝送路２の先にフォトダイオードを接
続して電気信号に変換する場合に比べ、第２の光スイッ
チ５４が存在しない分だけ強い光がフォトダイオードア
レイに入射するため、電気信号への変換時の信号対雑音
比（Ｓ／Ｎ）が改善される。

【００４７】なお、前述した米国特許第5,233,453号に
は第２の光スイッチをフォトダイオードアレイと電気セ
レクタで置き換えた構成が開示されている。この米国特
許第5,233,453号に示されている構成は個々のフォトダ
イオードに入射する光信号の周波数を常に固定とするも
のであり、この点で本実施形態とは本質的に異ってい
る。したがって、米国特許第5,233,453号のチューナブ
ルフィルタでは周波数多重数と同数のフォトダイオード
が必要であり、本発明のものと比べ多くのフォトダイオ
ードが必要となる。

【００４８】（実施形態３）図１１は、本発明によるチ
ューナブル光フィルタの実施形態３を示す構成図であ
る。本実施形態３が前掲図１を用いて説明した実施形態
１と異なるのは、第１の光スイッチとして１×４光スイ
ッチの代わりに１×２光スイッチ４２を備え、その２つ
の出力ポートをアレイ導波路回折格子型光合分波器２１
の入力導波路群２３のうちの導波路２３ｅ（Ｉ５），２
３ｍ（Ｉ１３）に接続している点と、第２の光スイッチ
として１×４光スイッチの代わりに１×８光スイッチ５
８を備え、その８つの入力ポートをアレイ導波路回折格
子型光合分波器２１の出力導波路群２７のうちの導波路
２７ｄ（Ｊ４），２７ｅ（Ｊ５），２７ｆ（Ｊ６），２
７ｇ（Ｊ７），２７ｈ（Ｊ８），２７ｉ（Ｊ９），２７
ｊ（Ｊ１０），２３ｋ（Ｊ１１）に接続している点であ
る。

【００４９】次に、本実施形態３による動作を、上記実
施形態１と異なる部分を中心に説明する。光周波数
ｆ₁，ｆ₂，…，ｆ₁₆の光波の周波数多重光信号Ｓ₁は、
光ファイバ伝送路１中を伝播した後に第１の光スイッチ
４２に入力する。そして、その選択によって２本の導波
路２３ｅ（Ｉ５），２３ｍ（Ｉ１３）のいずれか一方に
周波数多重光信号Ｓ₁が入力される。アレイ導波路回折
格子型光合分波器２１は図３に示した周波数合分波特性
を示すため、例えば周波数多重光信号が導波路２３ｅ
（Ｉ５）に入力された場合には、光周波数ｆ₁の信号は
出力導波路群２７中の導波路２７ｄ（Ｊ４）に出力され
て第２の光スイッチ５８の第１の入力ポートに入力され
る。同様に、図３に従い、光周波数ｆ₂，ｆ₃，ｆ₄，
ｆ₅，ｆ₆，ｆ₇，ｆ₈の信号はそれぞれ出力導波路群２７
中の導波路２７ｅ（Ｊ５），２７ｆ（Ｊ６），２７ｇ
（Ｊ７），２７ｈ（Ｊ８），２７ｉ（Ｊ９），２７ｊ
（Ｊ１０），２３ｋ（Ｊ１１）に出力されて、それぞれ
第２の光スイッチ５４の第２，第３，…，第８の入力ポ
ートに入力される。したがって、例えば第２の光スイッ
チ５８で第１の入力ポートと光ファイバ伝送路２とを接
続すれば、光周波数ｆ₁の信号だけが光ファイバ伝送路
２中に出力される。

【００５０】一方、第１の光スイッチ４２によって、周
波数多重光信号Ｓ₁がもう一方の導波路２３ｍ（Ｉ１
３）に入力された場合には、それぞれ光周波数ｆ₉，ｆ
₁₀，…，ｆ₁₆の信号が出力導波路群２７中の導波路Ｊ
４，Ｊ５，…，Ｊ１１を経てそれぞれ第２の光スイッチ
５８の第１〜第８の入力ポートに入力される。

【００５１】図１２に、周波数多重光信号が入力される
入力導波路群２３のうちの２つの導波路と、それぞれの
導波路に周波数多重光信号Ｓ₁が入力された場合に出力
導波路群２７のうちの８つの導波路に出力される光信号
の周波数の関係を、まとめて示した。図１２に示すよう
に、例えば第１の光スイッチ４２で導波路２３ｍ（Ｉ１
３）を選択し、第２の光スイッチ５８で導波路２７ｋ
（Ｊ１１）を選択することによって、光ファイバ伝送路
２中には光周波数ｆ₁₆の光信号Ｓ₂が出力される。こう
して、第１の光スイッチ４２で２つの導波路のうちから
一つを選択して入力用光路１と接続し、第２の光スイッ
チ５８で８つの導波路のうちから一つを選択して出力用
光路２に接続することで、１６波の周波数多重光信号の
うちからいずれか一つを出力することができる。

【００５２】図１１に示した実施形態３においても、選
択される信号光はアレイ導波路回折格子型光合分波器２
１内を１回しか通過せず、信号光の損失は低く抑えられ
ている。また、図１１に示した実施形態３において、１
×８光スイッチ５８は、図２を用いて説明したツリー状
の光スイッチ配置により、１×２光スイッチ７個を用い
て構成することができる。したがって、必要な光スイッ
チの個数は合計８個であり、図１を用いて説明した実施
形態１の６個よりは若干多いものの、図１８を用いて説
明した従来例の１６個の半分の個数でチューナブル光フ
ィルタを構成することができる。

【００５３】なお、本実施形態３および以下の実施形態
においても、図１を用いて説明した実施形態１と同様に
第１の光スイッチに接続する入力導波路群２３中の導波
路あるいは第２の光スイッチに接続する出力導波路群２
７中の導波路をシフトさせても、同様な機能を得ること
ができる。すなわち、例えば図１１に示した本実施形態
３において、第１の光スイッチ４２の２つの出力ポート
を、導波路２３ｅ（Ｉ５），２３ｍ（Ｉ１３）の代わり
に導波路２３（Ｉ_i），２３（Ｉ_i+8）（ｉは１≦ｉ≦８
の自然数）に接続してもよい。さらに、アレイ導波路回
折格子型光合分波器２１として周回性を示すものを用い
れば、やはり実施形態１と同様に上記インデックスｉの
範囲を１≦ｉ≦１６に広げることができる。また、図１
１に示した本実施形態３においても、図１２を用いて説
明した光スイッチ接続方法の他に、図１３に示すような
接続を用いてもよい。

【００５４】（実施形態４）図１４は、本発明によるチ
ューナブル光フィルタの実施形態４を示す構成図であ
る。本実施形態４が前掲図１を用いて説明した実施形態
１と異なるのは、周波数多重数１６のアレイ導波路回折
格子型光合分波器２１のかわりに周波数多重数Ｍ・Ｎ
（Ｍ，Ｎはそれぞれ２以上の自然数）のアレイ導波路回
折格子型光合分波器６１を備え、かつ第１，第２の光ス
イッチとして１×４光スイッチ４４，５４の代わりにそ
れぞれ１×Ｍ光スイッチ４０，１×Ｎ光スイッチ５０を
備えている点である。これに伴い、第１の光スイッチ４
０のＭ個の出力ポートは、アレイ導波路回折格子型光合
分波器６１の入力導波路群６３のうちの導波路６３（Ｉ
ｘ₁），６３（Ｉｘ₂），…，６３（Ｉｘ_M）に接続し、
一方、第２の光スイッチ５０のＮ個の入力ポートは、ア
レイ導波路回折格子型光合分波器６１の出力導波路群６
７のうちの導波路６７（Ｊｙ₁），６７（Ｊｙ₂），…，
６７（Ｊｙ_N）に接続されている。

【００５５】次に、本実施形態４による動作を、図１５
を用いて、前記実施形態１と異なる部分を中心に説明す
る。周波数多重数Ｍ・Ｎのアレイ導波路回折格子型光合
分波器６１は、図３を用いて説明した周波数多重数１６
のアレイ導波路回折格子型光合分波器２１と同様に多重
数ＭＮの周波数多重光を分波もしくは合波する機能を有
する。したがって、入力導波路側に１×Ｍ光スイッチ４
０を、そして出力導波路側に１×Ｎ光スイッチ５０を備
え、かつそれぞれの光スイッチに接続するそれぞれＭ
本、Ｎ本の導波路を適宜選択することによって、最大Ｍ
・Ｎ波の多重光から任意の光信号を選択するように構成
することができる。

【００５６】このためには、実施形態１において図４，
図７（Ａ），（Ｂ），図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を用
いて説明したように、Ｍ×Ｎのマトリックス内にｆ_zか
らｆ_{z+ MN}までのＭＮ個の周波数を、規則正しく並べてい
けばよい。すなわち、図７（Ａ），（Ｂ），図８
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において網掛けして又は網掛け
した罫線で分割して表示したように、１×２，１×４も
しくは２×２といった部分ブロックを周期的に並べてい
けばよい。この様子を、図１５に模式化して示した。こ
の図１５は、実施形態１における図４，図７（Ａ），
（Ｂ），図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に対応する図であ
って、周波数多重光信号Ｓ₁が入力される入力導波路群
６３のうちのＭ個の導波路（Ｉｘ₁〜Ｉｘ_M）と、それぞ
れの導波路に周波数多重光信号Ｓ₁が入力された場合に
出力導波路群６７のうちのＮ個の導波路（Ｊｙ₁〜Ｊ
ｙ_N）に出力される光信号の周波数の関係を示してい
る。

【００５７】ここで、それぞれの光スイッチが接続され
る導波路の番号ｘ_j（１≦ｊ≦Ｍ），ｙ_j（１≦ｊ≦Ｎ）
の適用可能な組み合わせを一般化して式で表すと以下の
ようになる。すなわち、導波路の番号ｘ_j，ｙ_jは、それ
ぞれ

【００５８】

【数５】

【００５９】（ここでｘ，ａ_i（ｉ＝０，１，…，ｒ−
１）は自然数を表す。）

【００６０】

【数６】

【００６１】（ここでｙ，ｂ_i（ｉ＝０，１，…，ｒ）
は自然数を表す。）を満たす自然数として表される。

【００６２】但し、ｐ₀，ｐ₁，…，ｐ_rはｒ＋１個（ｒ
は自然数）の異なるＭの因数からなる数列であり、ｐ₀
＝１，ｐ_r＝Ｍ，ｐ_k＜ｐ_k+1，かつｐ_kはｐ_k+1の因数
（ｋは０または自然数）を満たすものとする。また、ｑ
₀，ｑ₁，…，ｑ_r+1はＮの因数からなる数列であり、ｑ₀
＝１，ｑ_r+1＝Ｎ，ｑ_k≦ｑ_k+1、かつｑ_kはｑ_k+1の因数
（ｋは０または自然数）を満たすものとする。

【００６３】なお、図１５においてはｐa×ｑbが図７
（Ａ），（Ｂ），図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すも
のと同様の部分ブロックに相当する（ａ，ｂは自然数、
ｐa，ｑbはそれぞれ上記で定義したＭ，Ｎの因数であ
る）。したがって、上述した（１），（２）式に従って
光スイッチに接続する導波路を選ぶことによって、１×
Ｍ光スイッチと１×Ｎ光スイッチとによって、Ｍ・Ｎ波
のチューナブル光フィルタを構成することができる。

【００６４】ここで、（１），（２）式について、Ｍ＝
Ｎ＝４の場合（実施形態１に相当）を例に各式の具体的
な適用方法について説明する。この場合、Ｍ＝４＝２²
なので、Ｍの異なる因数からなる数列ｐ_nとしては、次
の２つの数列しか存在しない。 （Ａ）ｐ₀＝１，ｐ₁＝２，ｐ₂＝４（ｒ＝２） （Ｂ）ｐ₀＝１，ｐ₁＝４ （ｒ＝１） しかし、（Ｂ）は（Ａ）の部分数列とみなすことができ
るので、実質的には（Ａ）の数列のみを考えればよい。

【００６５】この（Ａ）の数列の場合、ｒ＝２であるの
で、Ｎの因数からなる数列ｑ_nとしては、次の６通りが
存在する。 （ａ）ｑ₀＝１，ｑ₁＝１，ｑ₂＝１，ｑ₃＝４ （ｂ）ｑ₀＝１，ｑ₁＝１，ｑ₂＝２，ｑ₃＝４ （ｃ）ｑ₀＝１，ｑ₁＝１，ｑ₂＝４，ｑ₃＝４ （ｄ）ｑ₀＝１，ｑ₁＝２，ｑ₂＝２，ｑ₃＝４ （ｅ）ｑ₀＝１，ｑ₁＝２，ｑ₂＝４，ｑ₃＝４ （ｆ）ｑ₀＝１，ｑ₁＝４，ｑ₂＝４，ｑ₃＝４

【００６６】これらのうち、例えば（ｄ）の数列を採用
した場合は、（Ａ），（ｄ）を（１）式、（２）式に代
入することにより、それぞれ

【００６７】 ｘ_j＝ｘ＋（ａ₀−１）ｐ₀ｑ₁＋（ａ₁−１）ｐ₁ｑ₂ ＝ｘ＋２（ａ₀−１）＋４（ａ₁−１）， ａ₀＝１，２；ａ₁＝１，２ ・・・（３）

【００６８】 ｙ_j＝ｙ＋（ｂ₀−１）ｐ₀ｑ₀＋（ｂ₁−１）ｐ₁ｑ₁＋（ｂ₂−１）ｐ₂ｑ₂ ＝ｙ＋（ｂ₀−１）＋４（ｂ₁−１）＋８（ｂ₂−１）， ｂ₀＝１，２；ｂ₁＝１；ｂ₂＝１，２ ・・・（４）

【００６９】が得られる。（３）式においては、ａ₀お
よびａ₁がそれぞれ２通りの値を取り得るので、ｘ_jとし
て４つの値ｘ，ｘ＋２，ｘ＋４，ｘ＋６が求められる。
一方、（４）式においては、ｂ₀およびｂ₂がそれぞれ２
通り、ｂ₁が１つの値を取り得るので、ｙ_jとして４つの
値ｙ，ｙ＋１，ｙ＋８，ｙ＋９が求められる。この
ｘ_j，ｙ_jの組み合わせは、図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
の３つの表のうち、図８（Ｂ）に示す表で説明される組
み合わせに相当し、１６波全ての周波数のうちから任意
の１波を選択することが可能になる。

【００７０】一方、数列ｑ_nとして（ｄ）以外の（ａ）
〜（ｆ）の採用した場合にも、それぞれ同様にして
ｘ_j，ｙ_jの組み合わせが得られる。そして、これらは図
４、図７（Ａ），（Ｂ）、図８（Ａ），（Ｃ）に示され
た残りの５通りの組み合わせに対応しており、やはり１
６波全ての周波数のうちから任意の１波を選択すること
が可能になる。すなわち、（１）式，（２）式に従って
第１，第２の光スイッチ４０，５０に接続する入力導波
路群６３、出力導波路群６７を選択することによって、
周波数多重数Ｍ・Ｎのアレイ導波路回折格子型光合分波
器６１と、１×Ｍ光スイッチ４０と、１×Ｎ光スイッチ
５０とを組み合わせてＭ・Ｎ波すべての周波数多重信号
Ｓ₁のうちから任意の１波の信号光Ｓ₂を選択することが
可能となる。

【００７１】また、図１４に示した本実施形態４におい
ても、信号光Ｓ₂はアレイ導波路回折格子型光合分波器
６１を一回しか透過しないため、従来例に比して損失が
少ない。また、一般に１×Ｋスイッチ（Ｋは自然数）は
Ｋ個程度の１×２光スイッチで構成することができるの
で、本実施形態４において必要とされる光スイッチの個
数は（Ｍ＋Ｎ）個である。これに対して、図１８を用い
て説明した従来例においてはＭ・Ｎ個の光スイッチが必
要であり、本実施形態による光スイッチ数の削減効果は
明らかである。

【００７２】以上詳述したように、本発明のチューナブ
ル光フィルタによれば、第１，第２の２つの光スイッチ
の接続状態の組み合わせにより最大でＭ・Ｎ通りもの周
波数選択特性を得ることが可能となる。また、選択され
る信号光は、損失が大きいアレイ導波路回折格子型光合
分波器２１又は６１内を１回しか通過しない。したがっ
て、損失が小さく、かつ、必要な光スイッチの個数が少
なくてすむチューナブル光フィルタを提供することがで
きる。

【００７３】また、以上の各実施形態において第１，第
２の光スイッチの個数Ｍ，Ｎは、両方ともが√（Ｍ・
Ｎ）に近い値をとる場合が最も合計の光スイッチの個数
を低減することができる場合である。

【００７４】（実施形態５）図１６は本発明のチューナ
ブル光フィルタの好適な応用例である光クロスコネクト
装置の構成を示している。この場合、図１６に示す光ク
ロスコネクト装置５００は、複数の（ここではｍの）光
伝送路５０１によって伝送されてくる周波数多重（周波
数ｆ₁，…，ｆ_n）されたｍ個の入力光信号Ｓｉ₁，…，
Ｓｉ_mをｍ個の光伝送路５０３上に分岐させる複数のビ
ームスプリッタ５０２と、光伝送路５０３上の光信号を
さらにｍ分割するビームスプリッタ５０４、複数のｍ×
１光スイッチ５０５、実施形態１−４で説明したような
本発明による複数のチューナブル光フィルタ５０６、光
信号又は電気信号を入力して周波数を変換して出力する
複数の周波数コンバータ５０７、及び光合波器５０８か
ら構成されているｍ個の多入力副スイッチ５１０と、ｍ
個の多入力副スイッチ５１０からの出力端子にそれぞれ
接続されているｍ個の光伝送路５０９によって構成され
ている。この光クロスコネクト装置５００は、それぞれ
周波数ｆ₁，…，ｆ_nの光信号が多重されたｍ個の入力光
信号Ｓｉ₁，…，Ｓｉ_mを入力して、任意の光伝送路５０
９から、任意の周波数を光信号Ｓｏ₁，…，Ｓｏ_mを出力
するという機能を有している。

【００７５】このように光クロスコネクト装置は多数の
チューナブル光フィルタを必要とするが、本発明を用い
ると少ない光スイッチ素子数でこの装置に必要な多数の
チューナブル光フィルタを実現することができるため、
装置の規模は大幅に低減される。

【００７６】なお、一般的な光クロスコネクト装置の詳
細動作については例えば「199O International optical
meeting on Photonic Switching」, Lecture No.14B-9
(PD), April 12-14,1990, Kobe, Japan, Post-deadline
papers technical digest,pp.10-12, 1990」(M.Nishin
o et al.）等に示されている。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のチューナ
ブル光フィルタによれば、複数の導波路からなる入力導
波路群と複数の導波路からなる出力導波路群とを有する
アレイ導波路回折格子型光合分波器と、入力用光路と、
入力導波路群のうちのＭ本（Ｍは２以上の自然数）の入
力導波路のいずれか一つの導波路と入力用光路とを接続
する光路接続手段と、出力導波路群のうちのＮ本（Ｎは
２以上の自然数）の出力導波路のいずれか一つの導波路
を選択する光路選択手段とを備えることで、１組の光路
選択手段および光路接続手段の接続状態の組み合わせに
よって最大でＭ・Ｎ通りもの周波数選択特性を得ること
が可能となる。また、選択される信号光は、損失が大き
いアレイ導波路回折格子型光合分波器内を１回しか通過
しない。こうして、本発明の目的である、損失が小さ
く、かつ、必要な光スイッチの個数が少なくてすむチュ
ーナブル光フィルタを提供することが出来る。

【００７８】また、本発明の請求項１記載のチューナブ
ル光フィルタによれば、周波数多重数Ｍ・Ｎのアレイ導
波路回折格子型光合分波器を用い、式（１）および
（２）で定められる入力導波路群内の導波路と出力導波
路郡内の導波路とを、それぞれ光路選択手段および光路
接続手段によって接続、選択することで、必ずＭ・Ｎ通
りすべての周波数を選択出来るように構成でき、上述し
た効果を最大限に発揮することが可能になる。

【００７９】また、本発明の請求項２記載のチューナブ
ル光フィルタによれば、アレイ導波路回折格子型光合分
波器としてその周波数合分波特性に周回性を有するもの
を利用することにより、光路選択手段および光路接続手
段に接続する入出力導波路の組み合わせを、さらに柔軟
に選択出来るようになる。

【００８０】また、請求項３記載のチューナブル光フィ
ルタによれば、入力導波路群および出力導波路群のう
ち、光路接続手段または光路選択手段に接続されていな
い導波路を少なくとも１つ省略して構成することで、構
成を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１のチューナブル光フィルタ
を示す構成図である。

【図２】本発明の実施形態１における１×４光スイッチ
の構成方法を説明するための図である。

【図３】１６本の入出力導波路を有するアレイ導波路回
折格子型光合分波器の周波数合分波特性を示す図であ
る。

【図４】本発明の実施形態１における周波数選択動作を
説明するための図である。

【図５】本発明による光スイッチ数削減の効果を説明す
るための図である。

【図６】本発明の実施形態１における１×４光スイッチ
の他の構成方法を説明するための図である。

【図７】この図に示す（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発
明の実施形態１における図４のものとは別の周波数選択
動作を説明するための図である。

【図８】この図に示す（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それ
ぞれ本発明の実施形態１におけるさらに別の周波数選択
動作をそれぞれ説明するための図である。

【図９】周波数多重数１６で周回性を有するアレイ導波
路回折格子型光合分波器の周波数合分波特性を示す図で
ある。

【図１０】本発明の実施形態２のチューナブル光フィル
タを示す構成図である。

【図１１】本発明の実施形態３のチューナブル光フィル
タを示す構成図である。

【図１２】本発明の実施形態３における周波数選択動作
を説明するための図である。

【図１３】本発明の実施形態３における別の周波数選択
動作を説明するための図である。

【図１４】本発明の実施形態４のチューナブル光フィル
タを示す構成図である。

【図１５】本発明の実施形態４における周波数選択動作
を説明するための図である。

【図１６】本発明のチューナブル光フィルタの好適な応
用例である光クロスコネクト装置の構成を示す構成図で
ある。

【図１７】従来のチューナブル光フィルタの原理を説明
する図である。

【図１８】従来のチューナブル光フィルタの構成を示す
図である。

【図１９】１６本の入出力導波路を有するアレイ導波路
回折格子型光合分波器の周波数合分波特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１，２ 光ファイバ伝送路 ２’ 電気的出力 ５２１，５２２，５２３ 光スイッチ ２１，６１ アレイ導波路回折格子型光合分波器 ２３ａ〜２３ｐ 入力導波路 ２４，２５，６４，６５ スラブ導波路 ２６，６６ アレイ導波路回折格子 ２７ａ〜２７ｐ 出力導波路 ６３ 入力導波路群 ６７ 出力導波路群 ４０ １×Ｍ光スイッチ ４２ １×２光スイッチ ４４ １×４光スイッチ ５０ １×Ｎ光スイッチ ５４ １×４光スイッチ ５８ １×８光スイッチ ８０ フォトダイオードアレイ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｊ 14/02 (56)参考文献 Ｉｓｈｉｄａ Ｏ．ｅｔ．ａｌ．，Ｆ ＤＭ−ｃｈａｎｎｅｌ ｓｅｌｅｃｔｉ ｏｎ ｆｉｌｔｅｒ ｅｍｐｌｏｙｉｎ ｇ ａｎ ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇ ｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｍｕｌｔｉ ｐｌｅｘｅｒ，ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，1994年 ８月 ４ 日，Ｖｏｌ．30，Ｎｏ．16，ｐｐ．1327 −1328 Ｓｕｚｕｋｉ Ｓ．，ｅｔ．ａｌ．, Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ ｏｐｔｉｃ ａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｓｅｌｅ ｃｔｉｖｅ ｓｗｉｔｃｈ ｗｉｔｈ ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅ ｒ，ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴ ＥＲＳ，1994年 ６月23日，Ｖｏｌ. 30，Ｎｏ．13，ｐｐ．1091−1092 Ｇｌａｎｃｅ Ｂ．，ｅｔ．ａｌ．, Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈ ｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｗａｖｅｇ ｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｒｏｕｔｅ ｒ，ＪＯＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴＷ ＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，Ｖｏ ｌ．12，Ｎｏ．６，ｐｐ．957−ｐｐ962 Ｉｓｈｉｄａ Ｏ．，ＦＤＭ−ｃｈａ ｎｎｅｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｆｉｌ ｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ａｒｒａｙｅｄ− ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎ ｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｗｉｔｈ ｉ ｎｐｕｔ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ ｓｗ ｉｔｃｈ，ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ Ｌ ＥＴＴＥＲＳ，1994年12月 ８日，Ｖｏ ｌ．30，Ｎｏ．25，ｐｐ．2154−2155 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/01 G02B 6/12 H04B 10/02 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍ・Ｎ本（Ｍ，Ｎはそれぞれ２以上の自
   然数）の導波路からなる入力導波路群とＭ・Ｎ本の導波
   路からなる出力導波路群とを有するアレイ導波路回折格
   子型光合分波器と、 入力用光路と、 Ｍのｒ＋１個（ｒは自然数）の異なる因数からなる数列
   をｐ0，ｐ1，…，ｐr（但しｐ0＝１，ｐr＝Ｍ，ｐk＜ｐ
   k+1，ｐkはｐk+1の因数（ｋは０または自然数））と
   し、Ｎの因数ｒ＋２個からなる数列をｑ0，ｑ1，…，ｑ
   r+1（但しｑ0＝１，ｑr+1＝Ｎ，ｑk≦ｑk+1，ｑkはｑk+
   1の因数（ｋは０または自然数））とし、前記入力導波
   路群のうちの 【数１】 （ｘ，ａi（ｉ＝０，１，…，ｒ−１）は自然数）なる
   ｘj番目（ｊ＝１，２，…，Ｍ）の導波路のいずれか一
   つの導波路と前記入力用光路とを接続する光路接続手段
   と、 前記出力用導波路群のうちの 【数２】 （ｙ，ｂi（ｉ＝０，１，…，ｒ）は自然数）なるｙj番
   目（ｊ＝１，２，…，Ｎ）の導波路のいずれか一つの導
   波路を選択する光路選択手段とを具備することを特徴と
   するチューナブル光フィルタ。
2. 【請求項２】 Ｍ・Ｎ本（Ｍ，Ｎはそれぞれ２以上の自
   然数）の導波路からなる入力導波路群とＭ・Ｎ本の導波
   路からなる出力導波路群とを有し、かつその合分波特性
   にＭ・Ｎの周回性を有するアレイ導波路回折格子型光合
   分波器と、 入力用光路と、 Ｍのｒ＋１個（ｒは自然数）の異なる因数からなる数列
   をｐ0，ｐ1，…，ｐr（但しｐ0＝１，ｐr＝Ｍ，ｐk＜ｐ
   k+1，ｐkはｐk+1の因数（ｋは０または自然数））と
   し、Ｎの因数ｒ＋２個からなる数列をｑ0，ｑ1，…，ｑ
   r+1（但しｑ0＝１，ｑr+1＝Ｎ，ｑk≦ｑk+1，ｑkはｑk+
   1の因数（ｋは０または自然数））とし、 【数３】 （ｘ，ａi（ｉ＝０，１，…，ｒ−１）は自然数）およ
   び 【数４】 （ｙ，ｂi（ｉ＝０，１，…，ｒ）は自然数）としたと
   きに前記入力導波路群のうちのｘ'j＝１＋Ｍｏｄ［ｘj
   −１，Ｍ・Ｎ］なるｘ'j番目（ｊ＝１，２，…，Ｍ）の
   導波路のいずれか一つの導波路と前記入力用光路とを接
   続する光路接続手段と、 前記出力導波路群のうちのｙ'j＝１＋Ｍｏｄ［ｙj−
   １，Ｍ・Ｎ］なるｙ'j番目（ｊ＝１，２，…，Ｎ）の導
   波路のいずれか一つの導波路を選択する光路選択手段と
   を具備することを特徴とするチューナブル光フィルタ。
3. 【請求項３】 前記アレイ導波路回折格子型光合分波器
   が、前記入力導波路群および前記出力導波路群のうち、
   前記光路接続手段または前記光路選択手段に接続されて
   いない導波路を少なくとも１つ省略して構成されている
   請求項１または請求項２に記載のチューナブル光フィル
   タ。