JP3382394B2 - ブラッググレーティング使用波長多重光回路 - Google Patents
ブラッググレーティング使用波長多重光回路Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はブラッググレーティン
グを形成したシングルモード光導波路を用いた波長多重
通信用光回路に関するものである。
グを形成したシングルモード光導波路を用いた波長多重
通信用光回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図19および図20は、従来の波長多重
光通信システムのブロック図である。これは、「Govin
d. P. Agrawal 著,Fiber-optic communication system
s, JohnWiley & Sons, Inc. New York, 1993年」に掲載
されたものをわかりやすく描き直したものである。図1
9は、2地点間を結ぶ幹線系の構成であり、また図20
は、多地点間を結ぶ加入者系の構成である。図19のシ
ステムの動作を以下に説明する。送信側では、異なる波
長λ1 ,λ2 ,λ3 ,λ4 ,の4つのレーザダイオード
(以後LDと略す)200a,200b,200c,2
00dを異なる情報信号で変調し、合波部201で波長
多重し、伝送光ファイバ202に送出する。伝送光ファ
イバ202を伝送する信号はファイバの損失によって減
衰するため、ある区間毎に光増幅器203a,203
b,203cで損失を補償する。光増幅器には、一般的
にエルビウムドープファイバ増幅器が使用される。長距
離伝送された後、受信部に到達した光信号は、分波部2
04で分離され、異なる4台の受信器206a,206
b,206c,206dで受信される。このとき光バン
ドパスフィルタ(以後光BPFと略す)205a,20
5b,205c,205dが波長を分離する。
光通信システムのブロック図である。これは、「Govin
d. P. Agrawal 著,Fiber-optic communication system
s, JohnWiley & Sons, Inc. New York, 1993年」に掲載
されたものをわかりやすく描き直したものである。図1
9は、2地点間を結ぶ幹線系の構成であり、また図20
は、多地点間を結ぶ加入者系の構成である。図19のシ
ステムの動作を以下に説明する。送信側では、異なる波
長λ1 ,λ2 ,λ3 ,λ4 ,の4つのレーザダイオード
(以後LDと略す)200a,200b,200c,2
00dを異なる情報信号で変調し、合波部201で波長
多重し、伝送光ファイバ202に送出する。伝送光ファ
イバ202を伝送する信号はファイバの損失によって減
衰するため、ある区間毎に光増幅器203a,203
b,203cで損失を補償する。光増幅器には、一般的
にエルビウムドープファイバ増幅器が使用される。長距
離伝送された後、受信部に到達した光信号は、分波部2
04で分離され、異なる4台の受信器206a,206
b,206c,206dで受信される。このとき光バン
ドパスフィルタ(以後光BPFと略す)205a,20
5b,205c,205dが波長を分離する。
【0003】図20のシステムの動作を以下に説明す
る。スターカプラ210を挟んで複数の局が接続されて
いる。各局には双方向波長多重分離回路(以後双方向W
DM回路と略す)を介してLDと受信器が接続される。
局間の回線は固有に割り当てられる波長を用いて設定さ
れる。例えば、局211から局212への通信は波長λ
1 が使用される。局211に設置されたLD212は、
制御信号を受け取った後、λ1 波長にチューニングされ
る。局211で発生する情報信号で変調されたλ1 波長
は双方向WDM回路213を通じて光ファイバ218に
送出される。スターカプラ210を経由して局212に
到達したλ1 一部は双方向WDM回路215を通じて光
BPF216に導かれる。ここで他の波長成分を除去し
てλ1 波長のみが受信器217で受信される。
る。スターカプラ210を挟んで複数の局が接続されて
いる。各局には双方向波長多重分離回路(以後双方向W
DM回路と略す)を介してLDと受信器が接続される。
局間の回線は固有に割り当てられる波長を用いて設定さ
れる。例えば、局211から局212への通信は波長λ
1 が使用される。局211に設置されたLD212は、
制御信号を受け取った後、λ1 波長にチューニングされ
る。局211で発生する情報信号で変調されたλ1 波長
は双方向WDM回路213を通じて光ファイバ218に
送出される。スターカプラ210を経由して局212に
到達したλ1 一部は双方向WDM回路215を通じて光
BPF216に導かれる。ここで他の波長成分を除去し
てλ1 波長のみが受信器217で受信される。
【0004】図20で説明されたシステムに使用される
従来の双方向WDM回路は、図21に示すように構成さ
れていた。この種の双方向WDM回路は、例えば、「No
rioTakato, Kaname Jinguji, Mitsuho Yasu, Hiromu To
ba, Masao Kawachi,■ Silica-based single mode wave
guides on Silicon and their application to guided-
wave optical interferometers, Journal of Lightwave
Technology, vol.6, No.6, pp.1003-1010, 1988. 」
に詳しく述べられている。図21において、220,2
21は方向性結合器、225は光送信器、226は光受
信器である。222,223,224を便宜上それぞれ
端子と呼ぶ。図22は、この双方向WDM回路の典型的
な波長透過特性を示したもので、端子222から入射し
た光のうち、端子223と端子224に出射される光の
パワーを示している。光送信器225は、波長1555
nmで発光しており、光受信器226は、1557nm
の波長の信号を受信すべきものであるとする。波長15
55nmにおいて端子222−223間は最も損失が小
さくなり、また波長1557nmにおいて端子222−
224間は最も損失が小さくなる。従って、端子223
から波長1555nmで入射した光は、低損失で伝送フ
ァイバに送出され、端子222から入射した波長155
7nmの光は、低損失で光受信器226に入射する。す
なわち、これは1555nmと1557nmの双方向W
DM回路として動作する。
従来の双方向WDM回路は、図21に示すように構成さ
れていた。この種の双方向WDM回路は、例えば、「No
rioTakato, Kaname Jinguji, Mitsuho Yasu, Hiromu To
ba, Masao Kawachi,■ Silica-based single mode wave
guides on Silicon and their application to guided-
wave optical interferometers, Journal of Lightwave
Technology, vol.6, No.6, pp.1003-1010, 1988. 」
に詳しく述べられている。図21において、220,2
21は方向性結合器、225は光送信器、226は光受
信器である。222,223,224を便宜上それぞれ
端子と呼ぶ。図22は、この双方向WDM回路の典型的
な波長透過特性を示したもので、端子222から入射し
た光のうち、端子223と端子224に出射される光の
パワーを示している。光送信器225は、波長1555
nmで発光しており、光受信器226は、1557nm
の波長の信号を受信すべきものであるとする。波長15
55nmにおいて端子222−223間は最も損失が小
さくなり、また波長1557nmにおいて端子222−
224間は最も損失が小さくなる。従って、端子223
から波長1555nmで入射した光は、低損失で伝送フ
ァイバに送出され、端子222から入射した波長155
7nmの光は、低損失で光受信器226に入射する。す
なわち、これは1555nmと1557nmの双方向W
DM回路として動作する。
【0005】このような双方向WDM回路は、以下に述
べる問題点があった。まず、双方向WDM回路に到達す
る波長多重光が、2波を上回る数で、例えば、1553
nmや1560nmにも存在した場合、端子224には
それら全てが到達するため、それらの光の間でクロスト
ークを発生し、通信ができなくなる。このことは、本双
方向WDM回路が、方向性結合器を2段接続した周期的
な透過特性を持つマッハツェンダ型であることに起因す
る。また、通常ディジタル信号伝送系では、クロストー
クによるパワーペナルティを0.1dB以下に抑圧する
ために、クロストーク量は−16.3dB以下にしなけ
ればならない。しかしながら、本双方向WDM回路の透
過特性は余弦関数状であり、わずかに中心波長がずれた
だけでクロストークが急激に増加する。
べる問題点があった。まず、双方向WDM回路に到達す
る波長多重光が、2波を上回る数で、例えば、1553
nmや1560nmにも存在した場合、端子224には
それら全てが到達するため、それらの光の間でクロスト
ークを発生し、通信ができなくなる。このことは、本双
方向WDM回路が、方向性結合器を2段接続した周期的
な透過特性を持つマッハツェンダ型であることに起因す
る。また、通常ディジタル信号伝送系では、クロストー
クによるパワーペナルティを0.1dB以下に抑圧する
ために、クロストーク量は−16.3dB以下にしなけ
ればならない。しかしながら、本双方向WDM回路の透
過特性は余弦関数状であり、わずかに中心波長がずれた
だけでクロストークが急激に増加する。
【0006】図19で説明されたシステムに使用される
光増幅器としては、エルビウムドープ光ファイバ増幅器
(以後EDFAと略す)が用いられてきた。従来から広
く用いられているEDFAの構成を図23に、またED
FAの波長−利得特性の一例を図24に示す。図23に
おいて、240はエルビウムドープ光ファイバ、241
は励起用LD、242はWDMカプラ、243a,24
3bは光アイソレータである。エルビウムドープ光ファ
イバ240は、石英シングルモードファイバに希土類元
素であるエルビウムを添加したものである。これに1.
48μmもしくは0.98μmの励起光が入射すると、
反転分布が形成され、1.55μm帯の光に対して誘導
放出が起き、光増幅器として動作する。励起光は、WD
Mカプラ242で合波される。エルビウムドープファイ
バ240の母材が純シリカコアの場合、1536および
1552nm付近に利得ピークが存在する。A1が共ド
ープされた場合には、利得ピークはやや平坦化されるこ
とが指摘されている。しかしながら、EDFAを多段に
接続した場合、帯域が制限されてしまう。特に、WDM
システムでは、各波長のパワーが大きく異なることにな
り、S/N劣化やクロストークを引き起こす。EDFA
が飽和領域で動作している場合は、この問題はさらに顕
著になって表れる。この問題は、例えば、「M. Suyama,
T. Terahara, S. Kinoshita, T. Chikama, M. Takahas
hi, ■2.5Gb/s, 4channel WDM transmission over 1060
km using EDFAs with suppressed gain bandwidth narr
owing,■ ECOC ■92,paper MB5-1, 1992. 」に詳しく述
べられている。
光増幅器としては、エルビウムドープ光ファイバ増幅器
(以後EDFAと略す)が用いられてきた。従来から広
く用いられているEDFAの構成を図23に、またED
FAの波長−利得特性の一例を図24に示す。図23に
おいて、240はエルビウムドープ光ファイバ、241
は励起用LD、242はWDMカプラ、243a,24
3bは光アイソレータである。エルビウムドープ光ファ
イバ240は、石英シングルモードファイバに希土類元
素であるエルビウムを添加したものである。これに1.
48μmもしくは0.98μmの励起光が入射すると、
反転分布が形成され、1.55μm帯の光に対して誘導
放出が起き、光増幅器として動作する。励起光は、WD
Mカプラ242で合波される。エルビウムドープファイ
バ240の母材が純シリカコアの場合、1536および
1552nm付近に利得ピークが存在する。A1が共ド
ープされた場合には、利得ピークはやや平坦化されるこ
とが指摘されている。しかしながら、EDFAを多段に
接続した場合、帯域が制限されてしまう。特に、WDM
システムでは、各波長のパワーが大きく異なることにな
り、S/N劣化やクロストークを引き起こす。EDFA
が飽和領域で動作している場合は、この問題はさらに顕
著になって表れる。この問題は、例えば、「M. Suyama,
T. Terahara, S. Kinoshita, T. Chikama, M. Takahas
hi, ■2.5Gb/s, 4channel WDM transmission over 1060
km using EDFAs with suppressed gain bandwidth narr
owing,■ ECOC ■92,paper MB5-1, 1992. 」に詳しく述
べられている。
【0007】係る問題を解決するためには、広帯域にわ
たって利得が平坦なEDFAを開発するか、利得を平坦
化するイコライザ回路を設けることが提案されている。
利得が平坦なEDFAは、例えば、「B. Clesca, D. Ba
yart, C. Caurjolly, L. Berthelon, L. Hammon, J. L.
Beylat, ■Over 25nm, 16 wavelength-multiplexedsig
nal transmission through four fluoride-based fiber
-amplifier cascadeand 40km standardfiber,■ OFC ■
94, paper PD20, 1994.」に述べられている。これは、
母材にフロライドファイバを使用することで、帯域の平
坦化をはかったものであるが、フロライドファイバの信
頼性が十分得られないと言う問題があり、実用の域に達
していない。また、イコライザ回路は、例えば、「Kyo
Inoue,Toshimi Kominato, Hiromu Toba,■ Tunable gai
n equalization using a Mach-Zehnder optical filter
in multistage fiber amplifiers, IEEE Photonics Te
chnology Letters, vol.3, No.8, pp.718-720, 1991.」
に述べられている。これは、石英光導波路で構成したマ
ッハツェンダフィルタから構成されたものであるが、構
成が複雑になるだけでなく、偏波依存性を発生してしま
う問題があった。
たって利得が平坦なEDFAを開発するか、利得を平坦
化するイコライザ回路を設けることが提案されている。
利得が平坦なEDFAは、例えば、「B. Clesca, D. Ba
yart, C. Caurjolly, L. Berthelon, L. Hammon, J. L.
Beylat, ■Over 25nm, 16 wavelength-multiplexedsig
nal transmission through four fluoride-based fiber
-amplifier cascadeand 40km standardfiber,■ OFC ■
94, paper PD20, 1994.」に述べられている。これは、
母材にフロライドファイバを使用することで、帯域の平
坦化をはかったものであるが、フロライドファイバの信
頼性が十分得られないと言う問題があり、実用の域に達
していない。また、イコライザ回路は、例えば、「Kyo
Inoue,Toshimi Kominato, Hiromu Toba,■ Tunable gai
n equalization using a Mach-Zehnder optical filter
in multistage fiber amplifiers, IEEE Photonics Te
chnology Letters, vol.3, No.8, pp.718-720, 1991.」
に述べられている。これは、石英光導波路で構成したマ
ッハツェンダフィルタから構成されたものであるが、構
成が複雑になるだけでなく、偏波依存性を発生してしま
う問題があった。
【0008】一方、選択性光反射器として、シングルモ
ード光導波路中に形成されたブラッググレーティングを
基本に構成する波長選択性デバイスが知られている。シ
ングルモード光導波路中に形成されたブラッググレーテ
ィングに関しては、例えば、光ファイバをベースにした
ものは、カナダのコミュニケーションリサーチセンター
のK. O. Hillらによって発明された。発明の経緯と内容
は、「K. O. Hill, B.Malo, F. Bilodeau, D. C. Johns
on, ■Photo-sensitivity in optical fibers■, Annua
l Review of Material Science, pp.125-157, 1993.」
に述べられている。ブラッググレーティングは、光ファ
イバに外部から紫外線を露光することで格子欠陥を誘起
され、屈折率の周期的な変動が容易に製作されるもので
あり、波長再現性が高い・挿入損失が極めて小さい等の
特徴を有する。ブラッググレーティングの製法に関して
は、United States Patent 4,725,110, ■Method for i
mpressing gratings within fiber optics,■, United
States Patent 4,807,950,■Method for impressing gr
atings within fiber optics,■, United StatesPatent
5,104,209, ■Method of creating an index grating
in an optical fiber and a mode converter using the
index grating,■, United States Patent 5,216,739,
■Method of creating an index grating in an optic
al fiber and a mode converter using the index grat
ing,■等に詳しく述べられており、その何れもが製法の
容易さを強調している。ブラッググレーティングのピッ
チをΛ、導波路の等価屈折率をneff 、実効的なグレー
ティング長をLeff 、結合係数をκとすると、ブラッグ
反射の中心波長λ0 は、λ0 =Λ/neff 、正規化され
た帯域幅Δλ0 /λ0 は、Δλ0 /λ0=λ0 /(2n
eff Leff )、反射の中心波長における反射係数Rは、
R=tanh2 (κLeff )と表せる。ブラッググレー
ティングは、それだけでは単なる波長選択性の反射器と
してしか動作しないが、複数の組み合わせ方によって
は、興味深いデバイスが構成できる可能性がある。しか
しながら、これまで十分な検討がなされていない。
ード光導波路中に形成されたブラッググレーティングを
基本に構成する波長選択性デバイスが知られている。シ
ングルモード光導波路中に形成されたブラッググレーテ
ィングに関しては、例えば、光ファイバをベースにした
ものは、カナダのコミュニケーションリサーチセンター
のK. O. Hillらによって発明された。発明の経緯と内容
は、「K. O. Hill, B.Malo, F. Bilodeau, D. C. Johns
on, ■Photo-sensitivity in optical fibers■, Annua
l Review of Material Science, pp.125-157, 1993.」
に述べられている。ブラッググレーティングは、光ファ
イバに外部から紫外線を露光することで格子欠陥を誘起
され、屈折率の周期的な変動が容易に製作されるもので
あり、波長再現性が高い・挿入損失が極めて小さい等の
特徴を有する。ブラッググレーティングの製法に関して
は、United States Patent 4,725,110, ■Method for i
mpressing gratings within fiber optics,■, United
States Patent 4,807,950,■Method for impressing gr
atings within fiber optics,■, United StatesPatent
5,104,209, ■Method of creating an index grating
in an optical fiber and a mode converter using the
index grating,■, United States Patent 5,216,739,
■Method of creating an index grating in an optic
al fiber and a mode converter using the index grat
ing,■等に詳しく述べられており、その何れもが製法の
容易さを強調している。ブラッググレーティングのピッ
チをΛ、導波路の等価屈折率をneff 、実効的なグレー
ティング長をLeff 、結合係数をκとすると、ブラッグ
反射の中心波長λ0 は、λ0 =Λ/neff 、正規化され
た帯域幅Δλ0 /λ0 は、Δλ0 /λ0=λ0 /(2n
eff Leff )、反射の中心波長における反射係数Rは、
R=tanh2 (κLeff )と表せる。ブラッググレー
ティングは、それだけでは単なる波長選択性の反射器と
してしか動作しないが、複数の組み合わせ方によって
は、興味深いデバイスが構成できる可能性がある。しか
しながら、これまで十分な検討がなされていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の波長多重光通信
システムは、上述のように構成されていた。ここに存在
するいくつかの問題が、システムの動作性能を劣化させ
ていた。まず、クロストークが小さく、かつアイソレー
ションの大きい双方向WDM回路の構成が難しいという
課題があった。
システムは、上述のように構成されていた。ここに存在
するいくつかの問題が、システムの動作性能を劣化させ
ていた。まず、クロストークが小さく、かつアイソレー
ションの大きい双方向WDM回路の構成が難しいという
課題があった。
【0010】また、広い帯域にわたって利得が平坦な光
増幅器を構成することが難しかった。
増幅器を構成することが難しかった。
【0011】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、クロストークが小さく、かつア
イソレーションの大きい双方向WDM回路、および広い
帯域にわたって利得が平坦な光増幅器を得ることを目的
とする。
ためになされたもので、クロストークが小さく、かつア
イソレーションの大きい双方向WDM回路、および広い
帯域にわたって利得が平坦な光増幅器を得ることを目的
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係るブラッグ
グレーティング使用波長多重光回路は、第1のシングル
モード光導波路(以下、光路という)に接続される第
1、第2、第3、第4の端子を持つ第1の方向性結合器
(以下、カプラという)と、この第1のカプラの第2の
端子から上記第1の光路上に第1の所定の距離はなして
設置した設定波長を持つ第1のブラッググレーティング
と、第1のカプラの結合した側の第3、第4端子に接続
される第2の光路と、第2の光路上で、第1のカプラの
第4の端子から第1のブラッググレーティングと同方向
に第1の所定の距離と同じ距離はなして設置した上記設
定波長を持つ第2のブラッググレーティングと、第2の
光路上で、第1、第2、第3、第4の端子を持ち、その
第2の端子が第1のカプラの第3の端子に接続される第
2のカプラと、第2の光路上に、第2のカプラの第1の
端子から第1のカプラとは反対方向に第2の所定距離は
なして設置した上記設定波長を持つ第3のブラッググレ
ーティングと、第2のカプラの結合した側の第3、第4
の端子に接続される第3の光路上で、第2のカプラの第
3の端子から第3のブラッググレーティングと同方向に
上記第2の所定距離はなして設置した上記設定波長を持
つ第4のブラッググレーティングとを備え、第1の光路
上の第1のカプラの第1の端子側を入力端とし、第1の
カプラの第2の端子側の第1のブラッググレーティング
より後に送信器を設け、また第2のカプラの第4の端子
側に受信器を設けた。
グレーティング使用波長多重光回路は、第1のシングル
モード光導波路(以下、光路という)に接続される第
1、第2、第3、第4の端子を持つ第1の方向性結合器
(以下、カプラという)と、この第1のカプラの第2の
端子から上記第1の光路上に第1の所定の距離はなして
設置した設定波長を持つ第1のブラッググレーティング
と、第1のカプラの結合した側の第3、第4端子に接続
される第2の光路と、第2の光路上で、第1のカプラの
第4の端子から第1のブラッググレーティングと同方向
に第1の所定の距離と同じ距離はなして設置した上記設
定波長を持つ第2のブラッググレーティングと、第2の
光路上で、第1、第2、第3、第4の端子を持ち、その
第2の端子が第1のカプラの第3の端子に接続される第
2のカプラと、第2の光路上に、第2のカプラの第1の
端子から第1のカプラとは反対方向に第2の所定距離は
なして設置した上記設定波長を持つ第3のブラッググレ
ーティングと、第2のカプラの結合した側の第3、第4
の端子に接続される第3の光路上で、第2のカプラの第
3の端子から第3のブラッググレーティングと同方向に
上記第2の所定距離はなして設置した上記設定波長を持
つ第4のブラッググレーティングとを備え、第1の光路
上の第1のカプラの第1の端子側を入力端とし、第1の
カプラの第2の端子側の第1のブラッググレーティング
より後に送信器を設け、また第2のカプラの第4の端子
側に受信器を設けた。
【0013】または、第1の光路に接続される第1、第
2、第3、第4の端子を持つ第1のカプラと、この第1
のカプラの第2の端子から第1の光路上に所定の距離は
なして設置した第1の設定波長を持つ第1のブラッググ
レーティングと、第1のカプラの結合した側の第3、第
4端子に接続される第2の光路と、この第2の光路上
で、第1のカプラの第4の端子から第1のブラッググレ
ーティングと同方向に上記所定の距離と同じ距離はなし
て設置した上記第1の設定波長を持つ第2のブラッググ
レーティングと、第2の光路上にあって第1のカプラの
第3の端子から第1のカプラとは反対方向に設置した第
2の設定波長を持つ第3のブラッググレーティングとを
備え、第1の光路の、第1のカプラの第1の端子側を入
力端とし、第1のカプラの第2の端子側の第1のブラッ
ググレーティングより後に送信器を設け、また第2の光
路上で第1のカプラの第3の端子側の第3のブラッググ
レーティングより後に受信器を設けた。
2、第3、第4の端子を持つ第1のカプラと、この第1
のカプラの第2の端子から第1の光路上に所定の距離は
なして設置した第1の設定波長を持つ第1のブラッググ
レーティングと、第1のカプラの結合した側の第3、第
4端子に接続される第2の光路と、この第2の光路上
で、第1のカプラの第4の端子から第1のブラッググレ
ーティングと同方向に上記所定の距離と同じ距離はなし
て設置した上記第1の設定波長を持つ第2のブラッググ
レーティングと、第2の光路上にあって第1のカプラの
第3の端子から第1のカプラとは反対方向に設置した第
2の設定波長を持つ第3のブラッググレーティングとを
備え、第1の光路の、第1のカプラの第1の端子側を入
力端とし、第1のカプラの第2の端子側の第1のブラッ
ググレーティングより後に送信器を設け、また第2の光
路上で第1のカプラの第3の端子側の第3のブラッググ
レーティングより後に受信器を設けた。
【0014】または、第1の光路に接続される第1、第
2、第3、第4の端子を持つ第1のカプラと、この第1
のカプラの第2の端子から第1の光路上に所定の距離は
なして設置した第1の設定波長を持つ第1のブラッググ
レーティングと、第1の光路上で第1のブラッググレー
ティングの後に接続される第1、第2、第3、第4の端
子を持つ第2のカプラと、第1のカプラの結合した側の
第3、第4端子、及び第2のカプラの結合した側の第
3、第4端子側に接続される第2の光路と、第2の光路
上で、第1のカプラの第4の端子から第1のブラッググ
レーティングと同方向に上記所定の距離と同じ距離はな
して設置した上記第1の設定波長を持つ第2のブラッグ
グレーティングと、第2の光路上に、第1のカプラの第
3の端子から第1のカプラとは反対方向に設置した第2
の設定波長を持つ第3のブラッググレーティングとを備
え、第1の光路の、第1のカプラの第1の端子側を入力
端とし、第2の光路上で第2のカプラの第4の端子側の
第2のブラッググレーティングとは反対方向に送信器を
設け、また第2の光路上で第1のカプラの第3の端子側
の第3のブラッググレーティングより後に受信器を設け
た。
2、第3、第4の端子を持つ第1のカプラと、この第1
のカプラの第2の端子から第1の光路上に所定の距離は
なして設置した第1の設定波長を持つ第1のブラッググ
レーティングと、第1の光路上で第1のブラッググレー
ティングの後に接続される第1、第2、第3、第4の端
子を持つ第2のカプラと、第1のカプラの結合した側の
第3、第4端子、及び第2のカプラの結合した側の第
3、第4端子側に接続される第2の光路と、第2の光路
上で、第1のカプラの第4の端子から第1のブラッググ
レーティングと同方向に上記所定の距離と同じ距離はな
して設置した上記第1の設定波長を持つ第2のブラッグ
グレーティングと、第2の光路上に、第1のカプラの第
3の端子から第1のカプラとは反対方向に設置した第2
の設定波長を持つ第3のブラッググレーティングとを備
え、第1の光路の、第1のカプラの第1の端子側を入力
端とし、第2の光路上で第2のカプラの第4の端子側の
第2のブラッググレーティングとは反対方向に送信器を
設け、また第2の光路上で第1のカプラの第3の端子側
の第3のブラッググレーティングより後に受信器を設け
た。
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【作用】この発明によるブラッググレーティング使用波
長多重光回路は、第1の光路からみて第1のカプラと第
1のブラッググレーティングと第2のブラッググレーテ
ィングとで構成される第1のマイケルソン干渉計と、第
2のカプラと第3のブラッググレーティングと第4のブ
ラッググレーティングとで構成される第2のマイケルソ
ン干渉計と、この2つ干渉計が第2の光路で向き合って
組み合わされた形となり、送信光と受信光は、双方向で
互いに干渉なしに波長多重分離する。特に受信光は入力
端より第1の干渉計により減衰なしに第2の干渉計に入
り、更に第2の干渉計により減衰なしに受信器に到達す
る。
長多重光回路は、第1の光路からみて第1のカプラと第
1のブラッググレーティングと第2のブラッググレーテ
ィングとで構成される第1のマイケルソン干渉計と、第
2のカプラと第3のブラッググレーティングと第4のブ
ラッググレーティングとで構成される第2のマイケルソ
ン干渉計と、この2つ干渉計が第2の光路で向き合って
組み合わされた形となり、送信光と受信光は、双方向で
互いに干渉なしに波長多重分離する。特に受信光は入力
端より第1の干渉計により減衰なしに第2の干渉計に入
り、更に第2の干渉計により減衰なしに受信器に到達す
る。
【0022】または、第1の光路からみて第1のカプラ
と第1のブラッググレーティングと第2のブラッググレ
ーティングとで構成されるマイケルソン干渉計と、第2
の光路の受信器側に挿入した第3のブラッググレーティ
ングとで、送信光と受信光は、双方向で互いに干渉なし
に波長多重分離する。特に受信光は入力端より第1の干
渉計により減衰なしに受信器に到達する。
と第1のブラッググレーティングと第2のブラッググレ
ーティングとで構成されるマイケルソン干渉計と、第2
の光路の受信器側に挿入した第3のブラッググレーティ
ングとで、送信光と受信光は、双方向で互いに干渉なし
に波長多重分離する。特に受信光は入力端より第1の干
渉計により減衰なしに受信器に到達する。
【0023】または、第1の光路からみて第1のカプラ
と第1のブラッググレーティングと第2のブラッググレ
ーティングとで構成されるマイケルソン干渉計と、第2
の光路の受信器側に挿入した第3のブラッググレーティ
ングとで、送信光と受信光は、双方向で互いに干渉なし
に波長多重分離する。特に受信光は入力端より第1の干
渉計により減衰なしに受信器に到達する。また送信光も
ほとんど減衰なしに送信される。
と第1のブラッググレーティングと第2のブラッググレ
ーティングとで構成されるマイケルソン干渉計と、第2
の光路の受信器側に挿入した第3のブラッググレーティ
ングとで、送信光と受信光は、双方向で互いに干渉なし
に波長多重分離する。特に受信光は入力端より第1の干
渉計により減衰なしに受信器に到達する。また送信光も
ほとんど減衰なしに送信される。
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
実施例1.図1は、本発明の実施例1の波長多重分離回
路の構成を示すブロック図である。図において、1,2
は方向性結合器(以下、カプラという)、3a,3b,
4a,4bはブラッググレーティング、5は光送信器、
6は光受信器、7は入出力光ファイバである。8,9
a,9b,10a,10b,11,12は説明のために
割り付けた光導波路(以下、光路という)の端子であ
る。ここで、ブラッググレーティング3a,3bは、波
長選択性反射器として働く。反射の中心波長は、受信光
に合わせてλ1 、帯域はΔλ1 とする。同様に、ブラッ
ググレーティング4a,4bも波長選択性反射器として
働く。反射の中心波長も同様にλ1 、帯域もΔλ1 とす
る。方向性結合器は、λ1 もしくは送信光のλ2 何れに
対しても3dBカプラ(180度ハイブリッド)として
動作する。つまり、進行方向と結合した進行方向に2分
され、位相シフトする。
路の構成を示すブロック図である。図において、1,2
は方向性結合器(以下、カプラという)、3a,3b,
4a,4bはブラッググレーティング、5は光送信器、
6は光受信器、7は入出力光ファイバである。8,9
a,9b,10a,10b,11,12は説明のために
割り付けた光導波路(以下、光路という)の端子であ
る。ここで、ブラッググレーティング3a,3bは、波
長選択性反射器として働く。反射の中心波長は、受信光
に合わせてλ1 、帯域はΔλ1 とする。同様に、ブラッ
ググレーティング4a,4bも波長選択性反射器として
働く。反射の中心波長も同様にλ1 、帯域もΔλ1 とす
る。方向性結合器は、λ1 もしくは送信光のλ2 何れに
対しても3dBカプラ(180度ハイブリッド)として
動作する。つまり、進行方向と結合した進行方向に2分
され、位相シフトする。
【0031】本WDM回路は、2つのマイケルソン干渉
計から構成される。1つは3dBカプラ1とブラッググ
レーティング3a,3bの組合せ、もう1つは、3dB
カプラ2とブラッググレーティング4a,4bの組合せ
である。端子8から入射した波長λ1 の光は、3dBカ
プラ1で位相が±π/2変化しつつパワーが2分され
る。そのまま進行方向にシングルモード光路を3aのブ
ラッググレーティングに進む光は、π/2位相シフトす
る。一方、カプラを結合した側で進行方向に光路を3b
のブラッググレーティングに進光は、−π/2位相シフ
トする。3dBカプラからブラッググレーティング3
a,3bまでの光路差がゼロとすると、ブラッググレー
ティングで反射し、再び3dBカプラを通過する光の位
相は、再びカプラ1で位相シフトされ、そのままの方向
はπ/2、結合方向は−π/2シフトするので、端子8
側で逆相、端子12側で同相となる。従って、端子8へ
は何も出力されず、全てのパワーが端子12に出力され
る。
計から構成される。1つは3dBカプラ1とブラッググ
レーティング3a,3bの組合せ、もう1つは、3dB
カプラ2とブラッググレーティング4a,4bの組合せ
である。端子8から入射した波長λ1 の光は、3dBカ
プラ1で位相が±π/2変化しつつパワーが2分され
る。そのまま進行方向にシングルモード光路を3aのブ
ラッググレーティングに進む光は、π/2位相シフトす
る。一方、カプラを結合した側で進行方向に光路を3b
のブラッググレーティングに進光は、−π/2位相シフ
トする。3dBカプラからブラッググレーティング3
a,3bまでの光路差がゼロとすると、ブラッググレー
ティングで反射し、再び3dBカプラを通過する光の位
相は、再びカプラ1で位相シフトされ、そのままの方向
はπ/2、結合方向は−π/2シフトするので、端子8
側で逆相、端子12側で同相となる。従って、端子8へ
は何も出力されず、全てのパワーが端子12に出力され
る。
【0032】一方、λ1 以外の光は、ブラッググレーテ
ィングで反射されないので、そのままスルーで通過す
る。以上のことから、このマイケルソン干渉計は、端子
8から端子12へ光BPFとして動作する。このこと
は、United Stetes Patent 4,900,119, ■Wavelength s
elective optical devices using optical delectional
coupler,■ に詳しく述べられている。同様に、3dB
カプラ2とブラッググレーティング4a,4bから構成
されるマイケルソン干渉計もλ1 に対する光BPFとし
て働く。このとき、波長λ1 のみが端子11に出射され
る。こうして、理想的には、端子8から入射した受信光
λ1 は、減衰なしに端子11に到達して受信器6に入
る。一方、端子10aから入射する光送信器の波長をλ
2 とすると、これはブラッググレーティング3aにとっ
ては通過する波長であるから、スルーで3dBカプラ1
に入射される。そして、半分のパワーが端子1から出射
される。従って、本WDM回路は、光送信器5にとって
は3dBの損失を伴うものの、λ1 とλ2 の双方向WD
M回路として働くことが理解できる。従来装置と比較し
ても、損失が少なく、特に受信光に対しては、損失軽減
の効率と、クロストークの削減が大きいことが判る。
ィングで反射されないので、そのままスルーで通過す
る。以上のことから、このマイケルソン干渉計は、端子
8から端子12へ光BPFとして動作する。このこと
は、United Stetes Patent 4,900,119, ■Wavelength s
elective optical devices using optical delectional
coupler,■ に詳しく述べられている。同様に、3dB
カプラ2とブラッググレーティング4a,4bから構成
されるマイケルソン干渉計もλ1 に対する光BPFとし
て働く。このとき、波長λ1 のみが端子11に出射され
る。こうして、理想的には、端子8から入射した受信光
λ1 は、減衰なしに端子11に到達して受信器6に入
る。一方、端子10aから入射する光送信器の波長をλ
2 とすると、これはブラッググレーティング3aにとっ
ては通過する波長であるから、スルーで3dBカプラ1
に入射される。そして、半分のパワーが端子1から出射
される。従って、本WDM回路は、光送信器5にとって
は3dBの損失を伴うものの、λ1 とλ2 の双方向WD
M回路として働くことが理解できる。従来装置と比較し
ても、損失が少なく、特に受信光に対しては、損失軽減
の効率と、クロストークの削減が大きいことが判る。
【0033】図2は、この双方向WDM回路の波長特性
の一例を示したものである。ブラッググレーティング
は、光ファイバ中に紫外線を露光して作製するファイバ
型ものを、また3dBカプラはファイバ溶融型のものを
想定した。システムの波長間隔を2nm、特に光送信器
5の送信波長を1557nmに、また光受信器6の受信
波長を1555に設定すると、チャネル間クロストーク
は50dBと、十分小さい値に抑えられると期待でき
る。また、受信波長の挿入損失もファイバ端子間でわず
か1dBという小さい値が実現可能である。このよう
に、従来の双方向WDM回路と異なる点は、ブラッググ
レーティングと3dBカプラで構成される光BPFが遮
断特性に優れるだけでなく、挿入損失が極めて小さいた
めクロストークを発生しにくい点にある。また、透過ピ
ークはマッハツェンダ型のように周期的に発生せず、1
つの波長でしか現れないので、多重数の多いシステムに
適用することができるという利点がある。
の一例を示したものである。ブラッググレーティング
は、光ファイバ中に紫外線を露光して作製するファイバ
型ものを、また3dBカプラはファイバ溶融型のものを
想定した。システムの波長間隔を2nm、特に光送信器
5の送信波長を1557nmに、また光受信器6の受信
波長を1555に設定すると、チャネル間クロストーク
は50dBと、十分小さい値に抑えられると期待でき
る。また、受信波長の挿入損失もファイバ端子間でわず
か1dBという小さい値が実現可能である。このよう
に、従来の双方向WDM回路と異なる点は、ブラッググ
レーティングと3dBカプラで構成される光BPFが遮
断特性に優れるだけでなく、挿入損失が極めて小さいた
めクロストークを発生しにくい点にある。また、透過ピ
ークはマッハツェンダ型のように周期的に発生せず、1
つの波長でしか現れないので、多重数の多いシステムに
適用することができるという利点がある。
【0034】実施例2.図3は、本発明の実施例2の波
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、30は方向性結合器(カプラ)、31a,31
b,32はブラッググレーティング、5は光送信器、6
は光受信器、7は入出力光ファイバである。33,3
4,35,36は説明のために割り付けた光導波路(光
路)の端子である。ここで、ブラッググレーティング3
1a,31bは波長選択性反射器として働く。反射の中
心波長はλ1 、帯域はΔλ1 とする。同様に、ブラッグ
グレーティング32も波長選択性反射器として働く。反
射の中心波長はλ2 、帯域はΔλ2 とする。カプラ30
は、λ1 もしくはλ2 何れに対しても、3dBカプラと
して動作する。
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、30は方向性結合器(カプラ)、31a,31
b,32はブラッググレーティング、5は光送信器、6
は光受信器、7は入出力光ファイバである。33,3
4,35,36は説明のために割り付けた光導波路(光
路)の端子である。ここで、ブラッググレーティング3
1a,31bは波長選択性反射器として働く。反射の中
心波長はλ1 、帯域はΔλ1 とする。同様に、ブラッグ
グレーティング32も波長選択性反射器として働く。反
射の中心波長はλ2 、帯域はΔλ2 とする。カプラ30
は、λ1 もしくはλ2 何れに対しても、3dBカプラと
して動作する。
【0035】本実施例の双方向WDM回路は、1つのマ
イケルソン干渉計と1つのブラッググレーティングから
構成される。マイケルソン干渉計は、3dBカプラ30
とブラッググレーティング31a,31bから構成され
る。端子33から入射した波長λ1 の光は、実施例1で
説明したように、3dBカプラ30で位相が±π/2変
化しつつパワーが2分される。3dBカプラからブラッ
ググレーティング31a,31bまでの光路差がゼロと
すると、ブラッググレーティングで反射し、再び3dB
カプラを通過する際に、再び位相シフトを受けて光の位
相は端子33側で逆相、端子36側で同相となる。従っ
て、端子33へは何も出力されず、全てのパワーが端子
36に出力される。一方、λ1 以外の光は、ブラッググ
レーティングで反射されないのでそのままスルーで通過
する。以上のことから、このマイケルソン干渉計は、端
子33から端子36へ光BPFとして動作する。端子3
4から入射する光送信器の波長をλ2 とすると、これ
は、ブラッググレーティング31aにとっては、通過す
る波長であるからスルーで3dBカプラ30に入射され
る。そして、半分のパワーが端子33から出射される。
残りの半分は端子36に向かうが、ブラッググレーティ
ングはλ2 を反射するため、光受信器6に光送信器5の
光が入射することはない。従って、本双方向WDM回路
は、光送信器5にとっては3dBの損失を伴うものの、
λ1 とλ2 の双方向WDM回路として働く。特に、受信
光に対しては、理論的には損失なく受信され、効率が向
上すると共に、クロストークがない。
イケルソン干渉計と1つのブラッググレーティングから
構成される。マイケルソン干渉計は、3dBカプラ30
とブラッググレーティング31a,31bから構成され
る。端子33から入射した波長λ1 の光は、実施例1で
説明したように、3dBカプラ30で位相が±π/2変
化しつつパワーが2分される。3dBカプラからブラッ
ググレーティング31a,31bまでの光路差がゼロと
すると、ブラッググレーティングで反射し、再び3dB
カプラを通過する際に、再び位相シフトを受けて光の位
相は端子33側で逆相、端子36側で同相となる。従っ
て、端子33へは何も出力されず、全てのパワーが端子
36に出力される。一方、λ1 以外の光は、ブラッググ
レーティングで反射されないのでそのままスルーで通過
する。以上のことから、このマイケルソン干渉計は、端
子33から端子36へ光BPFとして動作する。端子3
4から入射する光送信器の波長をλ2 とすると、これ
は、ブラッググレーティング31aにとっては、通過す
る波長であるからスルーで3dBカプラ30に入射され
る。そして、半分のパワーが端子33から出射される。
残りの半分は端子36に向かうが、ブラッググレーティ
ングはλ2 を反射するため、光受信器6に光送信器5の
光が入射することはない。従って、本双方向WDM回路
は、光送信器5にとっては3dBの損失を伴うものの、
λ1 とλ2 の双方向WDM回路として働く。特に、受信
光に対しては、理論的には損失なく受信され、効率が向
上すると共に、クロストークがない。
【0036】図4は、この双方向WDM回路の波長特性
の一例を示したものである。ブラッググレーティング
は、光ファイバ中に紫外線を露光して作製するファイバ
型ものを、また3dBカプラは、ファイバ溶融型のもの
を想定した。システムの波長間隔を2nm、特に光送信
器5の送信波長を1557nmに、また光受信器6の受
信波長を1555に設定すると、チャネル間クロストー
クは50dBと、チャネル間クロストークは−35dB
と、十分な小さい値が得られると期待される。また、受
信波長の挿入損失はファイバ端子間でわずか0.5dB
が期待できる。
の一例を示したものである。ブラッググレーティング
は、光ファイバ中に紫外線を露光して作製するファイバ
型ものを、また3dBカプラは、ファイバ溶融型のもの
を想定した。システムの波長間隔を2nm、特に光送信
器5の送信波長を1557nmに、また光受信器6の受
信波長を1555に設定すると、チャネル間クロストー
クは50dBと、チャネル間クロストークは−35dB
と、十分な小さい値が得られると期待される。また、受
信波長の挿入損失はファイバ端子間でわずか0.5dB
が期待できる。
【0037】実施例3.図5は、本発明の実施例3の波
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、50,51は方向性結合器(カプラ)、52a,
52b,53はブラッググレーティング、5は光送信
器、6は光受信器、7は入出力光ファイバである。5
4,55,56,57は説明のために割り付けた光導波
路(光路)の端子である。ここで、ブラッググレーティ
ング52a,52bは、波長選択性反射器として働く。
反射の中心波長はλ1 、帯域はΔλ1 とする。同様に、
ブラッググレーティング53も波長選択性反射器として
働く。反射の中心波長はλ2 、帯域はΔλ2 とする。カ
プラ50,51は、λ1 もしくはλ2 何れに対しても3
dBカプラとして動作する。
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、50,51は方向性結合器(カプラ)、52a,
52b,53はブラッググレーティング、5は光送信
器、6は光受信器、7は入出力光ファイバである。5
4,55,56,57は説明のために割り付けた光導波
路(光路)の端子である。ここで、ブラッググレーティ
ング52a,52bは、波長選択性反射器として働く。
反射の中心波長はλ1 、帯域はΔλ1 とする。同様に、
ブラッググレーティング53も波長選択性反射器として
働く。反射の中心波長はλ2 、帯域はΔλ2 とする。カ
プラ50,51は、λ1 もしくはλ2 何れに対しても3
dBカプラとして動作する。
【0038】本実施例の双方向WDM回路は、1つのマ
イケルソン干渉計、1つのブラッググレーティング、お
よび1つの3dBカプラから構成される。マイケルソン
干渉計は、3dBカプラ50とブラッググレーティング
52a,52bから構成される。端子54から入射した
波長λ1 の光は、3dBカプラ50で位相が±π/2変
化しつつパワーが2分される。3dBカプラからブラッ
ググレーティング52a,52bまでの光路差がゼロと
すると、ブラッググレーティングで反射し、び3dBカ
プラを通過する際に、再び位相シフトを受けて光の位相
は端子54側で逆相、端子57側で同相となる。従っ
て、端子54へは何も出力されず、全てのパワーが端子
57に出力される。一方、λ1 以外の光は、ブラッググ
レーティングで反射されないので、そのままスルーで通
過する。端子56側から見れば、光送信器5から発した
波長λ2 の光は、3dBカプラ51で2分岐される。λ
2 の光は、ブラッググレーティング52a,52bにと
っては通過する波長であるから、そのまま3dBカプラ
50に到達する。ここで、3dBカプラ50と51間の
2本の光路長差がゼロであれば、2つのカプラのそれぞ
れの位相シフトにより、すべてのパワーは端子54に出
力される。すなわち、図1および3で説明した方法で
は、送信波長は必ず3dBの損失を伴って伝送ファイバ
に送出されたが、この方法では原理的に無損失で伝送フ
ァイバに送出することができる。しかしながら、実際の
回路作製上、光路長差を正確にゼロにすることは困難で
あり、また波長λ2 がずれると端子57への漏れ光が発
生し、クロストークの原因となる。ブラッググレーティ
ング53は端子56から57への漏れ光を遮断するよう
に設置される。以上のことから、本双方向WDM回路は
光送信器5にとっても、また光受信器6にとっても原理
的に無損失の双方向WDM回路として働く。
イケルソン干渉計、1つのブラッググレーティング、お
よび1つの3dBカプラから構成される。マイケルソン
干渉計は、3dBカプラ50とブラッググレーティング
52a,52bから構成される。端子54から入射した
波長λ1 の光は、3dBカプラ50で位相が±π/2変
化しつつパワーが2分される。3dBカプラからブラッ
ググレーティング52a,52bまでの光路差がゼロと
すると、ブラッググレーティングで反射し、び3dBカ
プラを通過する際に、再び位相シフトを受けて光の位相
は端子54側で逆相、端子57側で同相となる。従っ
て、端子54へは何も出力されず、全てのパワーが端子
57に出力される。一方、λ1 以外の光は、ブラッググ
レーティングで反射されないので、そのままスルーで通
過する。端子56側から見れば、光送信器5から発した
波長λ2 の光は、3dBカプラ51で2分岐される。λ
2 の光は、ブラッググレーティング52a,52bにと
っては通過する波長であるから、そのまま3dBカプラ
50に到達する。ここで、3dBカプラ50と51間の
2本の光路長差がゼロであれば、2つのカプラのそれぞ
れの位相シフトにより、すべてのパワーは端子54に出
力される。すなわち、図1および3で説明した方法で
は、送信波長は必ず3dBの損失を伴って伝送ファイバ
に送出されたが、この方法では原理的に無損失で伝送フ
ァイバに送出することができる。しかしながら、実際の
回路作製上、光路長差を正確にゼロにすることは困難で
あり、また波長λ2 がずれると端子57への漏れ光が発
生し、クロストークの原因となる。ブラッググレーティ
ング53は端子56から57への漏れ光を遮断するよう
に設置される。以上のことから、本双方向WDM回路は
光送信器5にとっても、また光受信器6にとっても原理
的に無損失の双方向WDM回路として働く。
【0039】図6は、この双方向WDM回路の波長特性
の一例を示したものである。ブラッググレーティング
は、光ファイバ中に紫外線を露光して製作するものを、
また3dBカプラは、ファイバ溶融型のものを想定し
た。システムの波長間隔を2nm、特に光送信器5の送
信波長を1557nmに、また光受信器6の受信波長を
1555nmに設定すると、チャネル間クロストークは
−50dBと、十分な小さい値が得られると期待でき
る。また、受信波長の挿入損失は、ファイバ端子間で1
dBが期待できる。
の一例を示したものである。ブラッググレーティング
は、光ファイバ中に紫外線を露光して製作するものを、
また3dBカプラは、ファイバ溶融型のものを想定し
た。システムの波長間隔を2nm、特に光送信器5の送
信波長を1557nmに、また光受信器6の受信波長を
1555nmに設定すると、チャネル間クロストークは
−50dBと、十分な小さい値が得られると期待でき
る。また、受信波長の挿入損失は、ファイバ端子間で1
dBが期待できる。
【0040】実施例4.図7は、本発明の実施例4の波
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、70,71はシングルモード光導波路(光路)、
72,73はブラッググレーティング、74は基板、7
5,76,77は端子である。基板としては、例えば、
Siウエハ上に形成された厚さ50μmのGeドープS
iO2 膜を用いる。光路71,72は、火炎堆積法によ
って厚さ5μm、幅5μmで形成される。光路にサブミ
クロン周期のフェーズマスクを通して、紫外線を外部か
ら照射すると、周期的な格子欠陥が起き、屈折率の周期
的な変化が発生する。これがブラッググレーティング7
2,73となる。ブラッググレーティング72,73
は、ブラッグ面を矢印の光の伝搬方向の垂線θだけ傾け
る。周期のピッチΛは、ブラッグ波長λB に応じて値が
決められる。屈折率変化Δnは、1×10-4程度、等価
屈折率はneff 、実効長はLeff とする。このようなブ
ラッググレーティングに波長λB の光が入射すると、伝
搬基本モードが高次のモードに変換され、コアからクラ
ッドへ、ある決まった角度で放射される。平行に近接し
て同様のブラッググレーティングを持つシングルモード
光導波路(光路)71を設置しておくと、光路70から
放射した光が光路71の高次モードに結合し、さらに、
ブラッググレーティングで伝搬モードに変換され、端子
77に向けて伝搬するようになる。このとき、光路70
のブラッググレーティング72が形成された部分の高次
モードa1 の伝搬定数をβ1 、光路71のブラッググレ
ーティング73が形成された部分の高次モードa2 の伝
搬定数をβ2 とすると、結合モード方程式は、 da1 /dz=−jβ1 a1 +c12a2 da2 /dz=−jβ2 a2 +c21a1 と表される。ここで、zは伝搬方向の距離、c12,c21
は結合係数である。この方程式において、β1 =β2 ,
c12=−c21 * が満足されるように、各パラメータを設
定する。
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、70,71はシングルモード光導波路(光路)、
72,73はブラッググレーティング、74は基板、7
5,76,77は端子である。基板としては、例えば、
Siウエハ上に形成された厚さ50μmのGeドープS
iO2 膜を用いる。光路71,72は、火炎堆積法によ
って厚さ5μm、幅5μmで形成される。光路にサブミ
クロン周期のフェーズマスクを通して、紫外線を外部か
ら照射すると、周期的な格子欠陥が起き、屈折率の周期
的な変化が発生する。これがブラッググレーティング7
2,73となる。ブラッググレーティング72,73
は、ブラッグ面を矢印の光の伝搬方向の垂線θだけ傾け
る。周期のピッチΛは、ブラッグ波長λB に応じて値が
決められる。屈折率変化Δnは、1×10-4程度、等価
屈折率はneff 、実効長はLeff とする。このようなブ
ラッググレーティングに波長λB の光が入射すると、伝
搬基本モードが高次のモードに変換され、コアからクラ
ッドへ、ある決まった角度で放射される。平行に近接し
て同様のブラッググレーティングを持つシングルモード
光導波路(光路)71を設置しておくと、光路70から
放射した光が光路71の高次モードに結合し、さらに、
ブラッググレーティングで伝搬モードに変換され、端子
77に向けて伝搬するようになる。このとき、光路70
のブラッググレーティング72が形成された部分の高次
モードa1 の伝搬定数をβ1 、光路71のブラッググレ
ーティング73が形成された部分の高次モードa2 の伝
搬定数をβ2 とすると、結合モード方程式は、 da1 /dz=−jβ1 a1 +c12a2 da2 /dz=−jβ2 a2 +c21a1 と表される。ここで、zは伝搬方向の距離、c12,c21
は結合係数である。この方程式において、β1 =β2 ,
c12=−c21 * が満足されるように、各パラメータを設
定する。
【0041】さて、光路70にλB 以外の波長の光が入
射した場合は、ブラッグ波長と異なるため、ブラッググ
レーティング72で高次モードに変換されることはな
い。しかしながら、光路70と光路71が近接している
ため、通常の方向性結合器における結合が起きないよう
に、2つの光路の間隔は広く設定したり、光路幅を変え
る、または屈折率差を設けるなどする。このようにすれ
ば、端子75から入射されたWDM光に対する1対2の
光DEMUX(分離)回路として動作する。また、この
光回路は、伝搬方向に対して可逆回路であるため、端子
77から波長λB の光を入射し、端子76からこれ以外
の波長の光を入射すると、端子75にそれらが多重され
た光が出射するよう動作する。すなわち、2対1のMU
X(多重)回路としても動作する。各端子間の透過光パ
ワーの波長特性の一例を図8に示す。これは、λB とし
て1555nmを選んだ場合の例である。端子75と7
7間は1555nmを中心とする帯域通過特性を示す。
また、端子75と端子76間は1555nmを中心とす
る帯域阻止特性を示す。1555nmにおけるクロスト
ーク量は−50dBと、十分小さい値が期待できる。
射した場合は、ブラッグ波長と異なるため、ブラッググ
レーティング72で高次モードに変換されることはな
い。しかしながら、光路70と光路71が近接している
ため、通常の方向性結合器における結合が起きないよう
に、2つの光路の間隔は広く設定したり、光路幅を変え
る、または屈折率差を設けるなどする。このようにすれ
ば、端子75から入射されたWDM光に対する1対2の
光DEMUX(分離)回路として動作する。また、この
光回路は、伝搬方向に対して可逆回路であるため、端子
77から波長λB の光を入射し、端子76からこれ以外
の波長の光を入射すると、端子75にそれらが多重され
た光が出射するよう動作する。すなわち、2対1のMU
X(多重)回路としても動作する。各端子間の透過光パ
ワーの波長特性の一例を図8に示す。これは、λB とし
て1555nmを選んだ場合の例である。端子75と7
7間は1555nmを中心とする帯域通過特性を示す。
また、端子75と端子76間は1555nmを中心とす
る帯域阻止特性を示す。1555nmにおけるクロスト
ーク量は−50dBと、十分小さい値が期待できる。
【0042】実施例5.図9は、本発明の実施例5の波
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、90は基板、97,98c,99c,100c,
101cはシングルモード光導波路(光路)、93a,
93b,94a,94b,95a,95b,96a,9
6bはブラッググレーティング、91,92,98d,
99d,100d,101dは端子である。基板90
は、例えば、Siウエハ上に形成された厚さ50μmの
GeドープSiO2 膜を用いる。光路97,98c,9
9c,100c,101cは、火炎堆積法によって厚さ
5μm、幅5μmで形成される。光路にサブミクロン周
期のフェーズマスクを通して、紫外線を外部から照射す
ると、周期的な格子欠陥が起き、屈折率の周期的な変化
が発生する。これがブラッググレーティング93a,9
3b,94a,94b,95a,95b,96a,96
bとなる。これらのブラッググレーティングは、ブラッ
グ面を光の伝搬方向とある角度傾ける。それぞれの周期
のピッチは、ブラッグ波長がそれぞれ異なる値になるよ
うに決められる。例えば、ブラッググレーティング93
a,93bのブラッグ波長はλ1 、ブラッググレーティ
ング94a,94bのブラッグ波長はλ2 、ブラッググ
レーティング95a,95bのブラッグ波長はλ3 、ブ
ラッググレーティング96a,96bのブラッグ波長は
λ4 となるように設定する。
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、90は基板、97,98c,99c,100c,
101cはシングルモード光導波路(光路)、93a,
93b,94a,94b,95a,95b,96a,9
6bはブラッググレーティング、91,92,98d,
99d,100d,101dは端子である。基板90
は、例えば、Siウエハ上に形成された厚さ50μmの
GeドープSiO2 膜を用いる。光路97,98c,9
9c,100c,101cは、火炎堆積法によって厚さ
5μm、幅5μmで形成される。光路にサブミクロン周
期のフェーズマスクを通して、紫外線を外部から照射す
ると、周期的な格子欠陥が起き、屈折率の周期的な変化
が発生する。これがブラッググレーティング93a,9
3b,94a,94b,95a,95b,96a,96
bとなる。これらのブラッググレーティングは、ブラッ
グ面を光の伝搬方向とある角度傾ける。それぞれの周期
のピッチは、ブラッグ波長がそれぞれ異なる値になるよ
うに決められる。例えば、ブラッググレーティング93
a,93bのブラッグ波長はλ1 、ブラッググレーティ
ング94a,94bのブラッグ波長はλ2 、ブラッググ
レーティング95a,95bのブラッグ波長はλ3 、ブ
ラッググレーティング96a,96bのブラッグ波長は
λ4 となるように設定する。
【0043】このようなブラッググレーティング列に波
長λ1 の光が入射すると、伝搬基本モードが高次のモー
ドに変換され、コアからクラッドへ、ある決まった角度
で放射される。平行に近接して同様のブラッググレーテ
ィングを持つ光路98cを設置しておくと、ブラッググ
レーティング97から放射した光が光路98cの高次モ
ードに結合し、さらに、ブラッググレーティング93b
で伝搬モードに変換され、端子98dに向けて伝搬する
ようになる。このとき、光路97のブラッググレーティ
ング93aが形成された部分の高次モードa1 の伝搬定
数をβ1 、光路98cのブラッググレーティング93b
が形成された部分の高次モードa2 の伝搬定数をβ2 と
すると、結合モード方程式は、 da1 /dz=−jβ1 a1 +c12a2 da2 /dz=−jβ2 a2 +c21a1 と表される。ここで、zは伝搬方向の距離、c12,c21
は結合係数である。この方程式において、β1 =β2 ,
c12=−c21 * が満足されるように、各パラメータを設
定する。
長λ1 の光が入射すると、伝搬基本モードが高次のモー
ドに変換され、コアからクラッドへ、ある決まった角度
で放射される。平行に近接して同様のブラッググレーテ
ィングを持つ光路98cを設置しておくと、ブラッググ
レーティング97から放射した光が光路98cの高次モ
ードに結合し、さらに、ブラッググレーティング93b
で伝搬モードに変換され、端子98dに向けて伝搬する
ようになる。このとき、光路97のブラッググレーティ
ング93aが形成された部分の高次モードa1 の伝搬定
数をβ1 、光路98cのブラッググレーティング93b
が形成された部分の高次モードa2 の伝搬定数をβ2 と
すると、結合モード方程式は、 da1 /dz=−jβ1 a1 +c12a2 da2 /dz=−jβ2 a2 +c21a1 と表される。ここで、zは伝搬方向の距離、c12,c21
は結合係数である。この方程式において、β1 =β2 ,
c12=−c21 * が満足されるように、各パラメータを設
定する。
【0044】さて、光路97に波長λ2 の光が入射した
場合は、93aのブラッグ波長と異なるため、ブラッグ
グレーティング93aで高次モードに変換されることは
ない。しかし、次に通過するブラッググレーティング9
4aのブラッグ波長がλ2 であるため、先ほどと同様の
作用により光路99cに結合する。同じくλ3 は、光路
100cに、また、λ4 は光路101cに結合する。な
お、光路97と光路98c,99c,100c,101
cが近接しているため、通常の方向性結合器における結
合が起きないように、2つの光路の間隔は広く設定した
り、光路幅を変える、または屈折率差を設けるなどして
おく。以上のように、この回路は端子91から入射され
たWDM光に対する1対5の光DEMUX回路として動
作する。また、この光回路は、伝搬方向に対して可逆回
路であるため、端子98d,99d,100d,101
dから波長λ1 ,λ2,λ3 ,λ4 の光を入射し、端子
92からこれ以外の波長の光を入射すると、端子91に
それらが多重された光が出射するよう動作する。すなわ
ち、5対1のMUX回路としても動作する。さらに、光
導波路の数を増やせば、1対Nの光DEMUX回路、も
しくはN対1の光MUX回路として動作する。各端子間
の透過光パワーの波長特性の一例を図10および図11
に示す。ブラッグ波長として、1551,1553,1
555,1557nmを選んだ例である。各端子間のク
ロストーク量には、−40dBと、十分小さい値が期待
できる。
場合は、93aのブラッグ波長と異なるため、ブラッグ
グレーティング93aで高次モードに変換されることは
ない。しかし、次に通過するブラッググレーティング9
4aのブラッグ波長がλ2 であるため、先ほどと同様の
作用により光路99cに結合する。同じくλ3 は、光路
100cに、また、λ4 は光路101cに結合する。な
お、光路97と光路98c,99c,100c,101
cが近接しているため、通常の方向性結合器における結
合が起きないように、2つの光路の間隔は広く設定した
り、光路幅を変える、または屈折率差を設けるなどして
おく。以上のように、この回路は端子91から入射され
たWDM光に対する1対5の光DEMUX回路として動
作する。また、この光回路は、伝搬方向に対して可逆回
路であるため、端子98d,99d,100d,101
dから波長λ1 ,λ2,λ3 ,λ4 の光を入射し、端子
92からこれ以外の波長の光を入射すると、端子91に
それらが多重された光が出射するよう動作する。すなわ
ち、5対1のMUX回路としても動作する。さらに、光
導波路の数を増やせば、1対Nの光DEMUX回路、も
しくはN対1の光MUX回路として動作する。各端子間
の透過光パワーの波長特性の一例を図10および図11
に示す。ブラッグ波長として、1551,1553,1
555,1557nmを選んだ例である。各端子間のク
ロストーク量には、−40dBと、十分小さい値が期待
できる。
【0045】実施例6.図12は、本発明の実施例6の
波長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図に
おいて、120は基板、121,122はシングルモー
ド光導波路(光路)、123a,123b,124a,
124bはブラッググレーティング、125,126,
127,128は端子である。基板120には、Siウ
エハ上のGeドープSiO2 膜を用いる。光路121,
122は、他の例と同様、火炎堆積法で形成される。光
路に紫外線を照射して、周期的な格子欠陥を作る。これ
が、ブラッググレーティング123a,123b,12
4a,124bとなる。これらのブラッググレーティン
グは、ブラッグ面を光の伝搬方向とある角度傾ける。そ
れぞれの周期のピッチは、ブラッグ波長がそれぞれ異な
る値になるように決める。例えば、ブラッググレーティ
ング123a,123bのブラッグ波長はλ2、ブラッ
ググレーティング124a,124bのブラッグ波長は
λ4 となるように設定する。このようなブラッググレー
ティング123aに波長λ2 の光が入射すると、伝搬基
本モードが高次のモードに変換され、コアからクラッド
へ、ある決まった角度で放射される。平行に近接したブ
ラッググレーティングを持つ光路122へは、ブラッグ
グレーティング123aから放射した光が光路122の
高次モードに結合し、ブラッググレーティング123b
で伝搬モードに変換され、光路122を伝搬する。この
とき、光路121のブラッググレーティング123aが
形成された部分の高次モードa1 の伝搬定数をβ1 、光
路122のブラッググレーティング123bが形成され
た部分の高次モードa2 の伝搬定数をβ2 とすると、結
合モード方程式は、 da1 /dz=−jβ1 a1 +c12a2 da2 /dz=−jβ2 a2 +c21a1 と表される。ここでzは伝搬方向の距離、c12,c21は
結合係数である。この方程式において、β1 =β2 ,c
12=−c21 * が満足されるように、各パラメータを設定
する。
波長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図に
おいて、120は基板、121,122はシングルモー
ド光導波路(光路)、123a,123b,124a,
124bはブラッググレーティング、125,126,
127,128は端子である。基板120には、Siウ
エハ上のGeドープSiO2 膜を用いる。光路121,
122は、他の例と同様、火炎堆積法で形成される。光
路に紫外線を照射して、周期的な格子欠陥を作る。これ
が、ブラッググレーティング123a,123b,12
4a,124bとなる。これらのブラッググレーティン
グは、ブラッグ面を光の伝搬方向とある角度傾ける。そ
れぞれの周期のピッチは、ブラッグ波長がそれぞれ異な
る値になるように決める。例えば、ブラッググレーティ
ング123a,123bのブラッグ波長はλ2、ブラッ
ググレーティング124a,124bのブラッグ波長は
λ4 となるように設定する。このようなブラッググレー
ティング123aに波長λ2 の光が入射すると、伝搬基
本モードが高次のモードに変換され、コアからクラッド
へ、ある決まった角度で放射される。平行に近接したブ
ラッググレーティングを持つ光路122へは、ブラッグ
グレーティング123aから放射した光が光路122の
高次モードに結合し、ブラッググレーティング123b
で伝搬モードに変換され、光路122を伝搬する。この
とき、光路121のブラッググレーティング123aが
形成された部分の高次モードa1 の伝搬定数をβ1 、光
路122のブラッググレーティング123bが形成され
た部分の高次モードa2 の伝搬定数をβ2 とすると、結
合モード方程式は、 da1 /dz=−jβ1 a1 +c12a2 da2 /dz=−jβ2 a2 +c21a1 と表される。ここでzは伝搬方向の距離、c12,c21は
結合係数である。この方程式において、β1 =β2 ,c
12=−c21 * が満足されるように、各パラメータを設定
する。
【0046】光路121に波長λ4 の光が入射した場合
は、123aのブラッグ波長と異なるため、ブラッググ
レーティング123a高次モードに変換されることはな
い。しかし、次に通過するブラッググレーティング12
4aのブラッグ波長がλ4 であるため、先ほどと同様の
作用により光路126に結合する。波長λ1 ,λ3 ,λ
5 等の光は、結合せずにそのまま端子127から出射す
る。なお、光路121と光路122が近接しているた
め、通常のカプラ結合が起きないように間隔は、光路
幅、または屈折率差を調整することは他の例と同様であ
る。以上のように、この回路は、端子125から入射さ
れたWDM光を波長毎に2つの群に分けるDEMUX回
路として動作する。また、この光回路は、伝搬方向に対
して可逆回路であるため、端子128から波長λ2 ,λ
4 の光を入射し、端子127からこれ以外の波長の光を
入射すると、端子125にそれらが多重された光が出射
するよう動作する。すなわち、2つの波長群のMUX回
路としても動作する。さらに、ブラッググレーティング
の段数を増やせば、任意の波長群の光DEMUX回路、
もしくは光MUX回路として動作させることができる。
各端子間の透過光パワーの波長特性の一例を図13およ
び図14に示す。ブラッグ波長として1553,155
7nmを選んだ例である。各端子間のクロストーク量に
は−40dBと、十分小さい値が期待できる。
は、123aのブラッグ波長と異なるため、ブラッググ
レーティング123a高次モードに変換されることはな
い。しかし、次に通過するブラッググレーティング12
4aのブラッグ波長がλ4 であるため、先ほどと同様の
作用により光路126に結合する。波長λ1 ,λ3 ,λ
5 等の光は、結合せずにそのまま端子127から出射す
る。なお、光路121と光路122が近接しているた
め、通常のカプラ結合が起きないように間隔は、光路
幅、または屈折率差を調整することは他の例と同様であ
る。以上のように、この回路は、端子125から入射さ
れたWDM光を波長毎に2つの群に分けるDEMUX回
路として動作する。また、この光回路は、伝搬方向に対
して可逆回路であるため、端子128から波長λ2 ,λ
4 の光を入射し、端子127からこれ以外の波長の光を
入射すると、端子125にそれらが多重された光が出射
するよう動作する。すなわち、2つの波長群のMUX回
路としても動作する。さらに、ブラッググレーティング
の段数を増やせば、任意の波長群の光DEMUX回路、
もしくは光MUX回路として動作させることができる。
各端子間の透過光パワーの波長特性の一例を図13およ
び図14に示す。ブラッグ波長として1553,155
7nmを選んだ例である。各端子間のクロストーク量に
は−40dBと、十分小さい値が期待できる。
【0047】実施例7.次に、広い波長に亘って利得が
平坦な光増幅器への適用を説明する。図15は、本発明
の実施例7の光回路の構成を示すブロック図である。図
において、240はエルビウムドープ光ファイバ、24
1は励起用LD、242はWDMカプラ、243a,2
43bは光アイソレータ、150a,150b,150
c,150d,150eはブラッググレーティングであ
る。エルビウムドープ光ファイバは、石英シングルモー
ドファイバに希土類元素であるエルビウムをドーピング
したものである。これに1.48μmもしくは0.98
μmの励起光が入射すると、反転分布が形成され、1.
55μm帯の光に対して誘導放出が起き、光増幅器とし
て動作する。励起光はWDMカプラで合波される。光ア
イソレータ243bの出力側には、ブラッググレーティ
ングを接続する。この実施例では、150aから150
eまで5つのブラッググレーティングを設ける場合を示
している。ブラッググレーティングは、反射の中心波長
や反射率を設計に基づいて異なる値に設定する。また、
ブラッググレーティングは、シングルモード光ファイバ
内に形成する。
平坦な光増幅器への適用を説明する。図15は、本発明
の実施例7の光回路の構成を示すブロック図である。図
において、240はエルビウムドープ光ファイバ、24
1は励起用LD、242はWDMカプラ、243a,2
43bは光アイソレータ、150a,150b,150
c,150d,150eはブラッググレーティングであ
る。エルビウムドープ光ファイバは、石英シングルモー
ドファイバに希土類元素であるエルビウムをドーピング
したものである。これに1.48μmもしくは0.98
μmの励起光が入射すると、反転分布が形成され、1.
55μm帯の光に対して誘導放出が起き、光増幅器とし
て動作する。励起光はWDMカプラで合波される。光ア
イソレータ243bの出力側には、ブラッググレーティ
ングを接続する。この実施例では、150aから150
eまで5つのブラッググレーティングを設ける場合を示
している。ブラッググレーティングは、反射の中心波長
や反射率を設計に基づいて異なる値に設定する。また、
ブラッググレーティングは、シングルモード光ファイバ
内に形成する。
【0048】図16(a)は、エルビウムドープファイ
バ240の利得の波長特性を示したものである。153
5nmに顕著な利得ピークが表れている。また、全体に
利得カーブにうねりがみられる。図16(b)は、利得
カーブのうねりを平坦化すべく設置するブラッググレー
ティングの反射特性を示したものである。図16(a)
の利得カーブの逆の反射特性をブラッググレーティング
を縦続接続することで実現する。例えば、利得ピークの
1535nm付近は、強い反射を与えて利得を下げ、逆
に1525nmや1570nm付近の利得が減少してい
る領域では、反射の量を小さくする。こうするとことで
各波長における反射量と利得とが相殺して広範囲で利得
が同一である光増幅器を得ることができる。なお、本実
施例では、ブラッググレーティングをエルビウムドープ
光ファイバ240の後方、すなわち、光増幅器の出射側
に設ける構成としたが、これはエルビウムドープ光ファ
イバ240の前方、すなわち、光増幅器の入射側に設け
る構成にしても同様の効果が得られる。
バ240の利得の波長特性を示したものである。153
5nmに顕著な利得ピークが表れている。また、全体に
利得カーブにうねりがみられる。図16(b)は、利得
カーブのうねりを平坦化すべく設置するブラッググレー
ティングの反射特性を示したものである。図16(a)
の利得カーブの逆の反射特性をブラッググレーティング
を縦続接続することで実現する。例えば、利得ピークの
1535nm付近は、強い反射を与えて利得を下げ、逆
に1525nmや1570nm付近の利得が減少してい
る領域では、反射の量を小さくする。こうするとことで
各波長における反射量と利得とが相殺して広範囲で利得
が同一である光増幅器を得ることができる。なお、本実
施例では、ブラッググレーティングをエルビウムドープ
光ファイバ240の後方、すなわち、光増幅器の出射側
に設ける構成としたが、これはエルビウムドープ光ファ
イバ240の前方、すなわち、光増幅器の入射側に設け
る構成にしても同様の効果が得られる。
【0049】実施例8.広い波長に亘り平坦な特性を得
る他の光回路の例を説明する。図17は、本発明の実施
例8の光回路の構成を示すブロック図である。図におい
て、170は光サーキュレータ、175はエルビウムド
ープ光ファイバ、172a,172b,172c,17
2d,172eはブラッググレーティング、173は入
力光ファイバ、174は出力光ファイバ、174は励起
用LDである。光サーキュレータ170は、入力光ファ
イバ173から入射した光をエルビウムドープ光ファイ
バ175のみに出射し、エルビウムドープ光ファイバ1
75から入射した光は、出力光ファイバ174のみに出
射するよう動作する。入力光ファイバ173から入射し
たWDM光は、エルビウムドープファイバで増幅されつ
つ、所定の位置に設置されたブラッググレーティングで
反射し、再び光サーキュレータを通って出力光ファイバ
174に出射する。ブラッググレーティング172a,
172b,172c,172d,172eは、それぞれ
光サーキュレータからL1,L2,L3,L4,L5の
距離に設置する。それぞれのブラッググレーティング
は、反射の中心波長が異なるよう製作されている。それ
ぞれの反射の中心波長をλ1 ,λ2 ,λ3 ,λ4 ,λ5
とする。例えば、λ1 は1535nmに設定し、ブラッ
ググレーティング172aは、光サーキュレータ170
から一番近い位置に設定する。
る他の光回路の例を説明する。図17は、本発明の実施
例8の光回路の構成を示すブロック図である。図におい
て、170は光サーキュレータ、175はエルビウムド
ープ光ファイバ、172a,172b,172c,17
2d,172eはブラッググレーティング、173は入
力光ファイバ、174は出力光ファイバ、174は励起
用LDである。光サーキュレータ170は、入力光ファ
イバ173から入射した光をエルビウムドープ光ファイ
バ175のみに出射し、エルビウムドープ光ファイバ1
75から入射した光は、出力光ファイバ174のみに出
射するよう動作する。入力光ファイバ173から入射し
たWDM光は、エルビウムドープファイバで増幅されつ
つ、所定の位置に設置されたブラッググレーティングで
反射し、再び光サーキュレータを通って出力光ファイバ
174に出射する。ブラッググレーティング172a,
172b,172c,172d,172eは、それぞれ
光サーキュレータからL1,L2,L3,L4,L5の
距離に設置する。それぞれのブラッググレーティング
は、反射の中心波長が異なるよう製作されている。それ
ぞれの反射の中心波長をλ1 ,λ2 ,λ3 ,λ4 ,λ5
とする。例えば、λ1 は1535nmに設定し、ブラッ
ググレーティング172aは、光サーキュレータ170
から一番近い位置に設定する。
【0050】エルビウムドープファイバ175に入射し
たλ1 の光はブラッググレーティング172aで反射さ
れ、再び光サーキュレータ170から出射される。有効
に通過するエルビウムドープファイバ長は、L1の2倍
となる。一方、λ5 は1570nmに設定し、ブラッグ
グレーティング172eは、光サーキュレータ170か
ら一番遠い位置に設置する。エルビウムドープファイバ
175に入射したλ5の光は、ブラッググレーティング
172eで反射され、再び光サーキュレータ170から
出射される。有効に通過するエルビウムドープファイバ
長はL5の2倍となる。すなわち、単位長さ当たりのエ
ルビウムドープファイバの利得が大きい波長に対して
は、有効に通過する長さが短くなるようにブラッググレ
ーティングの位置を決め、逆に単位長さ当たりのエルビ
ウムドープファイバの利得が小さい波長に対しては、有
効に通過する長さが長くなるようにブラッググレーティ
ングの位置を決める。つまり、増幅度と通過長比の積が
対象とする波長で一定になるよう配置することで、均一
な増幅度を得ている。
たλ1 の光はブラッググレーティング172aで反射さ
れ、再び光サーキュレータ170から出射される。有効
に通過するエルビウムドープファイバ長は、L1の2倍
となる。一方、λ5 は1570nmに設定し、ブラッグ
グレーティング172eは、光サーキュレータ170か
ら一番遠い位置に設置する。エルビウムドープファイバ
175に入射したλ5の光は、ブラッググレーティング
172eで反射され、再び光サーキュレータ170から
出射される。有効に通過するエルビウムドープファイバ
長はL5の2倍となる。すなわち、単位長さ当たりのエ
ルビウムドープファイバの利得が大きい波長に対して
は、有効に通過する長さが短くなるようにブラッググレ
ーティングの位置を決め、逆に単位長さ当たりのエルビ
ウムドープファイバの利得が小さい波長に対しては、有
効に通過する長さが長くなるようにブラッググレーティ
ングの位置を決める。つまり、増幅度と通過長比の積が
対象とする波長で一定になるよう配置することで、均一
な増幅度を得ている。
【0051】図18(a)は、単位長さ当たりのエルビ
ウムドープファイバの利得−波長特性を示したものであ
る。1535nmの利得ピークをはじめ、全体の利得の
うねりが、多段接続時の帯域制限を引き起こす。図18
(b)は、本発明の実施例による利得−波長特性を示し
たものである。本来利得の高かった1535nm付近は
小さく抑えられ、利得の小さい1525nmや1570
nmが持ち上げられている。
ウムドープファイバの利得−波長特性を示したものであ
る。1535nmの利得ピークをはじめ、全体の利得の
うねりが、多段接続時の帯域制限を引き起こす。図18
(b)は、本発明の実施例による利得−波長特性を示し
たものである。本来利得の高かった1535nm付近は
小さく抑えられ、利得の小さい1525nmや1570
nmが持ち上げられている。
【0052】以上の実施例1から8までは、ブラッググ
レーティングを形成するシングルモード光導波路とし
て、SiO2 を材料とする平面光回路と、石英シングル
モード光ファイバを取り上げたが、これは例えば、In
Pなどの半導体材料で構成される平面光回路でも同様の
回路が実現できる。その場合、基板材料も半導体とする
ことは言うまでもない。また、半導体光導波路で本発明
を実施すれば、半導体光増幅器との集積化が可能とな
り、回路の内部損失を補償することができるようにな
る。
レーティングを形成するシングルモード光導波路とし
て、SiO2 を材料とする平面光回路と、石英シングル
モード光ファイバを取り上げたが、これは例えば、In
Pなどの半導体材料で構成される平面光回路でも同様の
回路が実現できる。その場合、基板材料も半導体とする
ことは言うまでもない。また、半導体光導波路で本発明
を実施すれば、半導体光増幅器との集積化が可能とな
り、回路の内部損失を補償することができるようにな
る。
【0053】
【発明の効果】この発明のブラッググレーティング使用
波長多重光回路は、2つのマイケルソン干渉計を組合わ
せる構成としたので、アイソレーションが大きく、原理
的に一方向の挿入損失がないという優れた効果が得られ
る。
波長多重光回路は、2つのマイケルソン干渉計を組合わ
せる構成としたので、アイソレーションが大きく、原理
的に一方向の挿入損失がないという優れた効果が得られ
る。
【0054】また、マイケルソン干渉計とブラッググレ
ーティングを用いたので、アイソレーションが大きく、
原理的に一方向の挿入損失がないという優れた効果が得
られる。
ーティングを用いたので、アイソレーションが大きく、
原理的に一方向の挿入損失がないという優れた効果が得
られる。
【0055】また、マイケルソン干渉計と他のカプラと
ブラッググレーティングを用いたので、アイソレーショ
ンが大きく、原理的に挿入損失がないという優れた効果
が得られる。
ブラッググレーティングを用いたので、アイソレーショ
ンが大きく、原理的に挿入損失がないという優れた効果
が得られる。
【0056】
【0057】
【0058】
【0059】
【0060】
【0061】
【図1】 この発明の実施例1の波長多重分離回路の構
成を示す回路ブロック図である。
成を示す回路ブロック図である。
【図2】 実施例1に記載の双方向WDM回路の波長特
性の一例を示した図である。
性の一例を示した図である。
【図3】 この発明の実施例2の波長多重分理解路の構
成を示す回路ブロック図である。
成を示す回路ブロック図である。
【図4】 実施例2に記載の双方向WDM回路の波長特
性の一例を示した図である。
性の一例を示した図である。
【図5】 この発明の実施例3の波長多重分離回路の構
成を示す回路ブロック図である。
成を示す回路ブロック図である。
【図6】 実施例3に記載の双方向WDM回路の波長特
性の一例を示した図である。
性の一例を示した図である。
【図7】 この発明の実施例4の波長多重分離回路の構
成を示す回路ブロック図である。
成を示す回路ブロック図である。
【図8】 実施例4に記載の双方向WDM回路の波長特
性の一例を示した図である。
性の一例を示した図である。
【図9】 この発明の実施例5の波長多重分離回路の構
成を示す回路ブロック図である。
成を示す回路ブロック図である。
【図10】 実施例5に記載の双方向WDM回路の波長
特性の一例を示した図である。
特性の一例を示した図である。
【図11】 実施例5に記載の双方向WDM回路の波長
特性の一例を示した図である。
特性の一例を示した図である。
【図12】 この発明の実施例6の波長多重分離回路の
構成を示す回路ブロック図である。
構成を示す回路ブロック図である。
【図13】 実施例6に記載の双方向WDM回路の波長
特性の一例を示した図である。
特性の一例を示した図である。
【図14】 実施例6に記載の双方向WDM回路の波長
特性の一例を示した図である。
特性の一例を示した図である。
【図15】 この発明の実施例7の光回路の構成を示す
回路ブロック図である。
回路ブロック図である。
【図16】 実施例7に記載の光増幅器の波長特性の一
例を示した図である。
例を示した図である。
【図17】 この発明の実施例8の光回路の構成を示す
回路ブロック図である。
回路ブロック図である。
【図18】 実施例8に記載の光増幅器の波長特性の一
例を示した図である。
例を示した図である。
【図19】 従来の波長多重光通信システムのブロック
図である。
図である。
【図20】 従来の波長多重光通信システムのブロック
図である。
図である。
【図21】 従来の双方向WDM回路の回路ブロック図
である。
である。
【図22】 従来の双方向WDM回路の波長特性の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図23】 従来から広く用いられているEDFAの構
成を示す回路ブロック図である。
成を示す回路ブロック図である。
【図24】 EDFAの利得の波長特性の一例を示す図
である。
である。
1,2 方向性結合器、3a,3b,4a,4b ブラ
ッググレーティング、5 光送信器、6 光受信器、7
入出力光ファイバ、8,9a,9b,10a,10
b,11,12 端子、30 方向性結合器、31a,
31b,32 ブラッググレーティング、33,34,
35,36 端子、50,51 方向性結合器、52
a,52b,53 ブラッググレーティング、54,5
5,56,57 端子、70,71 シングルモード光
導波路、72,73 ブラッググレーティング、74
基板、75,76,77 端子、90 基板、91,9
2,98d,99d,100d,101d 端子、93
a,93b,94a,94b,95a,95b,96
a,96b ブラッググレーティング、97,98c,
99c,100c,101c シングルモード光導波
路、120 基板、121,122 シングルモード光
導波路、123a,123b,124a,124bブラ
ッググレーティング、125,126,127,128
端子、150a,150b,150c,150d,1
50e ブラッググレーティング、170光サーキュレ
ータ、172a,172b,172c,172d,17
2e ブラッググレーティング、173 入力光ファイ
バ、174 出力光ファイバ、175 エルビウムドー
プ光ファイバ、200a,200b,200c,200
dレーザダイオード(LD)、201 合波部、202
伝送光ファイバ、203a,203b,203c 光
増幅器、204 分波部、205a,205b,205
c,205d 光バンドパスフィルタ(光BPF)、2
06a,206b,206c,206d 受信器、21
0 スターカプラ、211,212 局、213 L
D、214 双方向WDM回路、215 双方向WDM
回路、216光BPF、217 受信器、218 光フ
ァイバ、220,221 方向性結合器、222,22
3,224 端子、225 光送信器、226 光受信
器、240 エルビウムドープ光ファイバ、241 励
起用LD、242 WDMカプラ、243a,243b
光アイソレータ。
ッググレーティング、5 光送信器、6 光受信器、7
入出力光ファイバ、8,9a,9b,10a,10
b,11,12 端子、30 方向性結合器、31a,
31b,32 ブラッググレーティング、33,34,
35,36 端子、50,51 方向性結合器、52
a,52b,53 ブラッググレーティング、54,5
5,56,57 端子、70,71 シングルモード光
導波路、72,73 ブラッググレーティング、74
基板、75,76,77 端子、90 基板、91,9
2,98d,99d,100d,101d 端子、93
a,93b,94a,94b,95a,95b,96
a,96b ブラッググレーティング、97,98c,
99c,100c,101c シングルモード光導波
路、120 基板、121,122 シングルモード光
導波路、123a,123b,124a,124bブラ
ッググレーティング、125,126,127,128
端子、150a,150b,150c,150d,1
50e ブラッググレーティング、170光サーキュレ
ータ、172a,172b,172c,172d,17
2e ブラッググレーティング、173 入力光ファイ
バ、174 出力光ファイバ、175 エルビウムドー
プ光ファイバ、200a,200b,200c,200
dレーザダイオード(LD)、201 合波部、202
伝送光ファイバ、203a,203b,203c 光
増幅器、204 分波部、205a,205b,205
c,205d 光バンドパスフィルタ(光BPF)、2
06a,206b,206c,206d 受信器、21
0 スターカプラ、211,212 局、213 L
D、214 双方向WDM回路、215 双方向WDM
回路、216光BPF、217 受信器、218 光フ
ァイバ、220,221 方向性結合器、222,22
3,224 端子、225 光送信器、226 光受信
器、240 エルビウムドープ光ファイバ、241 励
起用LD、242 WDMカプラ、243a,243b
光アイソレータ。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平6−130237(JP,A)
特開 昭61−284708(JP,A)
特開 平5−160790(JP,A)
特開 昭58−129849(JP,A)
D.C.JOHNSON,NEW D
ESIGN CONCEPT FOR
A NARROWBAND WAVEL
ENGTH−SEL,ELECTRON
ICS LETTERS,英国,IE
E,1987年6月,Vol.23 No.
13,p668−669
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H04B 10/00 - 10/28
H04J 14/00 - 14/08
JICSTファイル(JOIS)
Claims (3)
- 【請求項1】 第1のシングルモード光導波路(以下、
光路という)に接続される第1、第2、第3、第4の端
子を持つ第1の方向性結合器(以下、カプラという)
と、 上記第1のカプラの第2の端子から上記第1の光路上に
第1の所定の距離はなして設置した設定波長を持つ第1
のブラッググレーティングと、 上記第1のカプラの結合した側の第3、第4端子に接続
される第2の光路と、 上記第2の光路上で、上記第1のカプラの第4の端子か
ら上記第1のブラッググレーティングと同方向に上記第
1の所定の距離と同じ距離はなして設置した上記設定波
長を持つ第2のブラッググレーティングと、 上記第2の光路上で、第1、第2、第3、第4の端子を
持ち、その第2の端子が上記第1のカプラの第3の端子
に接続される第2のカプラと、 上記第2の光路上に、上記第2のカプラの第1の端子か
ら上記第1のカプラとは反対方向に第2の所定距離はな
して設置した上記設定波長を持つ第3のブラッググレー
ティングと、 上記第2のカプラの結合した側の第3、第4の端子に接
続される第3の光路上で、上記第2のカプラの第3の端
子から上記第3のブラッググレーティングと同方向に上
記第2の所定距離はなして設置した上記設定波長を持つ
第4のブラッググレーティングとを備え、 上記第1の光路の、上記第1のカプラの第1の端子側を
入力端とし、上記第1のカプラの第2の端子側の上記第
1のブラッググレーティングより後に送信器を設け、ま
た上記第2のカプラの第4の端子側に受信器を設けたブ
ラッググレーティング使用波長多重光回路。 - 【請求項2】 第1のシングルモード光導波路(以下、
光路という)に接続される第1、第2、第3、第4の端
子を持つ第1の方向性結合器(以下、カプラという)
と、 上記第1のカプラの第2の端子から上記第1の光路上に
所定の距離はなして設置した第1の設定波長を持つ第1
のブラッググレーティングと、 上記第1のカプラの結合した側の第3、第4端子に接続
される第2の光路と、 上記第2の光路上で、上記第1のカプラの第4の端子か
ら上記第1のブラッググレーティングと同方向に上記所
定の距離と同じ距離はなして設置した上記第1の設定波
長を持つ第2のブラッググレーティングと、 上記第2の光路上に、上記第1のカプラの第3の端子か
ら上記第1のカプラとは反対方向に設置した第2の設定
波長を持つ第3のブラッググレーティングとを備え、 上記第1の光路の、上記第1のカプラの第1の端子側を
入力端とし、上記第1のカプラの第2の端子側の上記第
1のブラッググレーティングより後に送信器を設け、ま
た上記第2の光路上で上記第1のカプラの第3の端子側
の上記第3のブラッググレーティングより後に受信器を
設けたブラッググレーティング使用波長多重光回路。 - 【請求項3】 第1のシングルモード光導波路(以下、
光路という)に接続される第1、第2、第3、第4の端
子を持つ第1の方向性結合器(以下、カプラという)
と、 上記第1のカプラの第2の端子から上記第1の光路上に
所定の距離はなして設置した第1の設定波長を持つ第1
のブラッググレーティングと、 上記第1の光路上で上記第1のブラッググレーティング
の後に接続される第1、第2、第3、第4の端子を持つ
第2のカプラと、 上記第1のカプラの結合した側の第3、第4端子、及び
上記第2のカプラの結合した側の第3、第4端子側に接
続される第2の光路と、 上記第2の光路上で、上記第1のカプラの第4の端子か
ら上記第1のブラッググレーティングと同方向に上記所
定の距離と同じ距離はなして設置した上記第1の設定波
長を持つ第2のブラッググレーティングと、 上記第2の光路上に、上記第1のカプラの第3の端子か
ら上記第1のカプラとは反対方向に設置した第2の設定
波長を持つ第3のブラッググレーティングとを備え、 上記第1の光路の、上記第1のカプラの第1の端子側を
入力端とし、上記第2の光路上で上記第2のカプラの第
4の端子側の上記第2のブラッググレーティングとは反
対方向に送信器を設け、また上記第2の光路上で上記第
1のカプラの第3の端子側の上記第3のブラッググレー
ティングより後に受信器を設けたブラッググレーティン
グ使用波長多重光回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29679794A JP3382394B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | ブラッググレーティング使用波長多重光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29679794A JP3382394B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | ブラッググレーティング使用波長多重光回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08163028A JPH08163028A (ja) | 1996-06-21 |
JP3382394B2 true JP3382394B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=17838266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29679794A Expired - Fee Related JP3382394B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | ブラッググレーティング使用波長多重光回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3382394B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19980068452A (ko) * | 1997-02-19 | 1998-10-15 | 김광호 | Wdm전송 시스템의 디멀티플렉서 |
JPH10285143A (ja) * | 1997-04-09 | 1998-10-23 | Nec Corp | 光増幅装置 |
JPH10322286A (ja) | 1997-05-15 | 1998-12-04 | Nec Corp | 双方向波長多重伝送装置 |
JP5169536B2 (ja) | 2008-02-08 | 2013-03-27 | 沖電気工業株式会社 | 光合分波素子 |
JP5263045B2 (ja) | 2009-07-15 | 2013-08-14 | 沖電気工業株式会社 | 偏波無依存型光装置 |
JP2011043567A (ja) | 2009-08-19 | 2011-03-03 | Oki Electric Industry Co Ltd | 方向性結合器、光学素子、マッハツェンダ干渉器及びリング共振器 |
JP6028339B2 (ja) | 2012-02-27 | 2016-11-16 | 沖電気工業株式会社 | 波長選択性経路切換素子 |
JP6300437B2 (ja) * | 2012-09-26 | 2018-03-28 | 沖電気工業株式会社 | 光導波路素子 |
JP6119306B2 (ja) * | 2013-03-01 | 2017-04-26 | 沖電気工業株式会社 | 光導波路素子 |
JP6264922B2 (ja) * | 2014-02-13 | 2018-01-24 | 沖電気工業株式会社 | 光波長フィルタ及び合分波素子 |
JP6089077B1 (ja) | 2015-08-25 | 2017-03-01 | 沖電気工業株式会社 | 導波路型光回折格子及び光波長フィルタ |
-
1994
- 1994-11-30 JP JP29679794A patent/JP3382394B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
D.C.JOHNSON,NEW DESIGN CONCEPT FOR A NARROWBAND WAVELENGTH−SEL,ELECTRONICS LETTERS,英国,IEE,1987年6月,Vol.23 No.13,p668−669 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08163028A (ja) | 1996-06-21 |
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