JP3535042B2 - ハーフバンド光信号処理器 - Google Patents
ハーフバンド光信号処理器Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理、音声処
理、光通信、光コンピューティング等の分野で、高度な
光信号処理を行うための光信号処理装置に関するもので
ある。
理、光通信、光コンピューティング等の分野で、高度な
光信号処理を行うための光信号処理装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信、光交換、光コンピューテ
ィング等の分野で、光信号を電気信号に変換せず、光の
ままで広帯域、高速にフィルタリング処理を行うことが
可能な光信号処理器が注目を集めている。特に、光信号
を多重化し伝送を行う光周波数多重通信において、伝搬
してきた周波数多重信号光に対し、周波数毎にフィルタ
リング処理を行う光周波数フィルタは、重要な部品であ
る。
ィング等の分野で、光信号を電気信号に変換せず、光の
ままで広帯域、高速にフィルタリング処理を行うことが
可能な光信号処理器が注目を集めている。特に、光信号
を多重化し伝送を行う光周波数多重通信において、伝搬
してきた周波数多重信号光に対し、周波数毎にフィルタ
リング処理を行う光周波数フィルタは、重要な部品であ
る。
【０００３】従来、このような目的のために用いられる
光信号処理器としては、光導波路を遅延線として用いる
光遅延線信号処理器が多く用いられている。光遅延線信
号処理器は、遅延線としての光導波路、光結合器、位相
シフタにより構成される。その特性は電気のディジタル
フィルタと等価であり、ディジタルフィルタと同様の多
彩なフィルタ処理が実現可能なため、光遅延線信号処理
器は近年、非常に注目されている。光遅延線信号処理器
の伝送特性は電気のディジタルフィルタと等価であるこ
とから、その周波数応答は周波数に対して周期的であ
る。
光信号処理器としては、光導波路を遅延線として用いる
光遅延線信号処理器が多く用いられている。光遅延線信
号処理器は、遅延線としての光導波路、光結合器、位相
シフタにより構成される。その特性は電気のディジタル
フィルタと等価であり、ディジタルフィルタと同様の多
彩なフィルタ処理が実現可能なため、光遅延線信号処理
器は近年、非常に注目されている。光遅延線信号処理器
の伝送特性は電気のディジタルフィルタと等価であるこ
とから、その周波数応答は周波数に対して周期的であ
る。
【０００４】光遅延線信号処理器は、リング導波路、フ
ァブリペロ干渉計のような帰還路を含む光信号処理器
と、帰還路を含まない光信号処理器に大別することがで
きる。本発明は後者の帰還路を含まない光信号処理器に
関するものである。
ァブリペロ干渉計のような帰還路を含む光信号処理器
と、帰還路を含まない光信号処理器に大別することがで
きる。本発明は後者の帰還路を含まない光信号処理器に
関するものである。
【０００５】帰還路を含まない光信号処理器は群遅延分
散が零、言い換えると直線位相の光信号処理器が実現で
きる等、帰還路を含む光信号処理器にはない有利な点が
ある。本発明では、以下、帰還路を含まない光信号処理
器のみに限定して記述する。
散が零、言い換えると直線位相の光信号処理器が実現で
きる等、帰還路を含む光信号処理器にはない有利な点が
ある。本発明では、以下、帰還路を含まない光信号処理
器のみに限定して記述する。
【０００６】本発明では、ハーフバンド特性を、図１の
ように、光パワー透過率｜Ｇ（ω）｜2が
ように、光パワー透過率｜Ｇ（ω）｜2が
【０００７】
【数１】
【０００８】の関係を有するフィルタ特性と定義する。
ここで、ω0は周期周波数である。図１のフィルタ特性
はさらに周波数に対して対称な光パワー透過率｜Ｇ
（ω）｜2＝｜Ｇ（−ω）｜2を有しているが、この対称
性はハーフバンド特性の定義として要求しないことにす
る。
ここで、ω0は周期周波数である。図１のフィルタ特性
はさらに周波数に対して対称な光パワー透過率｜Ｇ
（ω）｜2＝｜Ｇ（−ω）｜2を有しているが、この対称
性はハーフバンド特性の定義として要求しないことにす
る。
【０００９】［従来例１］図２は従来の（帰還路を含ま
ない）光信号処理器の代表的な例（特願平５−１４９０
８１号参照）を示すもので、図中、１，２は光導波路、
１ａ，２ａは入力ポート、１ｂ，２ｂは出力ポート、３
−０，３−１，３−２，３−３，……，３−（Ｍ−
１），３−Ｍは光結合器、４−１，４−２，４−３，…
…，４−Ｍは位相シフタである。
ない）光信号処理器の代表的な例（特願平５−１４９０
８１号参照）を示すもので、図中、１，２は光導波路、
１ａ，２ａは入力ポート、１ｂ，２ｂは出力ポート、３
−０，３−１，３−２，３−３，……，３−（Ｍ−
１），３−Ｍは光結合器、４−１，４−２，４−３，…
…，４−Ｍは位相シフタである。
【００１０】この回路構成では、光結合器３−０〜３−
Ｍに挟まれたＭ（Ｍは自然数）箇所の２本の光導波路
１，２の光路長差は全て等しくＬ（Ｌは０以上の実数）
である。この回路構成により、周波数に対して周期的な
フィルタ特性を持ち、ディジタルフィルタのＦＩＲ型
（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）
と等価な光信号処理機能が実現される。この例では、光
結合器３−０〜３−Ｍと位相シフタ４−１〜４−Ｍを制
御することにより、任意のＦＩＲ特性を実現することが
できる。
Ｍに挟まれたＭ（Ｍは自然数）箇所の２本の光導波路
１，２の光路長差は全て等しくＬ（Ｌは０以上の実数）
である。この回路構成により、周波数に対して周期的な
フィルタ特性を持ち、ディジタルフィルタのＦＩＲ型
（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）
と等価な光信号処理機能が実現される。この例では、光
結合器３−０〜３−Ｍと位相シフタ４−１〜４−Ｍを制
御することにより、任意のＦＩＲ特性を実現することが
できる。
【００１１】しかし、この回路構成は本発明で目指して
いるハーフバンド特性等の特殊なフィルタ特性を実現す
るためには、冗長過ぎるという問題があった。
いるハーフバンド特性等の特殊なフィルタ特性を実現す
るためには、冗長過ぎるという問題があった。
【００１２】［従来例２］図３は従来の光信号処理器の
他の例、ここではハーフバンド特性に対する図２の回路
構成の冗長性を解決するために考案された例（Ｋ．Ｊｉ
ｎｇｕｊｉ ｅｔ．ａｌ．”Ｔｗｏ−ｐｏｒｔ ｏｐｔ
ｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｃ
ｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｃａｓｃａｄｅｄ Ｍａｃｈ−
Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ ｗ
ｉｔｈ ｐｏｉｎｔ−ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｎ
ｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ”Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１４，ｎｏ．１０，１９９
６，ｐｐ．２３０１−２３１０（特に、Ｆｉｇ．１２）
参照）を示すものである。同図において、１１，１２は
光導波路、１１ａ，１２ａは入力ポート、１１ｂ，１２
ｂは出力ポート、１３−０，１３−１，１３−２，１３
−３，１３−４は光結合器、１４−１，１４−２，１４
−３，１４−４は位相シフタである。
他の例、ここではハーフバンド特性に対する図２の回路
構成の冗長性を解決するために考案された例（Ｋ．Ｊｉ
ｎｇｕｊｉ ｅｔ．ａｌ．”Ｔｗｏ−ｐｏｒｔ ｏｐｔ
ｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｃ
ｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｃａｓｃａｄｅｄ Ｍａｃｈ−
Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ ｗ
ｉｔｈ ｐｏｉｎｔ−ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｎ
ｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ”Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１４，ｎｏ．１０，１９９
６，ｐｐ．２３０１−２３１０（特に、Ｆｉｇ．１２）
参照）を示すものである。同図において、１１，１２は
光導波路、１１ａ，１２ａは入力ポート、１１ｂ，１２
ｂは出力ポート、１３−０，１３−１，１３−２，１３
−３，１３−４は光結合器、１４−１，１４−２，１４
−３，１４−４は位相シフタである。
【００１３】この回路構成では光結合器を５個有し、全
体の回路構成が点対称性を有している。即ち、０番目の
光結合器１３−０と４番目の光結合器１３−４は等しい
結合率を有し、１番目の光結合器１３−１と３番目の光
結合器１３−３は等しい結合率を有している。また、１
番目の位相シフタ１４−１と４番目の位相シフタ１４−
４は等しい位相シフト量を有し、２番目の位相シフタ１
４−２と３番目の位相シフタ１４−３は等しい位相シフ
ト量を有している。この回路構成により平坦な透過域と
阻止域を持つハーフハンド特性が実現されることが知ら
れている。
体の回路構成が点対称性を有している。即ち、０番目の
光結合器１３−０と４番目の光結合器１３−４は等しい
結合率を有し、１番目の光結合器１３−１と３番目の光
結合器１３−３は等しい結合率を有している。また、１
番目の位相シフタ１４−１と４番目の位相シフタ１４−
４は等しい位相シフト量を有し、２番目の位相シフタ１
４−２と３番目の位相シフタ１４−３は等しい位相シフ
ト量を有している。この回路構成により平坦な透過域と
阻止域を持つハーフハンド特性が実現されることが知ら
れている。
【００１４】しかし、この回路構成は光結合器の数が５
個と限られており、設計可能なハーフバンド特性も限ら
れており、設計の自由度が少ないという欠点があった。
個と限られており、設計可能なハーフバンド特性も限ら
れており、設計の自由度が少ないという欠点があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
例１では設計の自由度は大きいが、回路構成は冗長であ
り、ハーフバンド光信号処理器を実現するためには、余
分な回路素子含んでいる。また、従来例２では、回路素
子数が固定であるため、設計の自由度が少ないという問
題があった本発明の目的は、回路構成が冗長でなく、し
かも設計の自由度が大きいハーフバンド光信号処理器を
提供することにある。
例１では設計の自由度は大きいが、回路構成は冗長であ
り、ハーフバンド光信号処理器を実現するためには、余
分な回路素子含んでいる。また、従来例２では、回路素
子数が固定であるため、設計の自由度が少ないという問
題があった本発明の目的は、回路構成が冗長でなく、し
かも設計の自由度が大きいハーフバンド光信号処理器を
提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明では、従来の問題
点を解決するため、図４に示した回路構成を採用してい
る。同図（ａ）は請求項１に対応する構成であり、同図
（ｂ）は請求項２に対応する構成である。
点を解決するため、図４に示した回路構成を採用してい
る。同図（ａ）は請求項１に対応する構成であり、同図
（ｂ）は請求項２に対応する構成である。
【００１７】図４（ａ）では、Ｎ（Ｎは自然数）個の光
結合器２３−０，２３−１，２３−２，２３−３，…
…，２３−（Ｎ−１），２５に挟まれた２本の光導波路
２１，２２の光路長差が、光信号入射側から２Ｌ，２
Ｌ，２Ｌ，……，２Ｌ，Ｌ（……は全て２Ｌを表す。）
（Ｌは０以上の実数）であり、最も光出射端に近い光結
合器２５が３ｄＢカップラである。また、位相を制御す
るための位相シフタ２４−１，２４−２，２４−３，…
…，２４−Ｎが各導波路上に設けられている。
結合器２３−０，２３−１，２３−２，２３−３，…
…，２３−（Ｎ−１），２５に挟まれた２本の光導波路
２１，２２の光路長差が、光信号入射側から２Ｌ，２
Ｌ，２Ｌ，……，２Ｌ，Ｌ（……は全て２Ｌを表す。）
（Ｌは０以上の実数）であり、最も光出射端に近い光結
合器２５が３ｄＢカップラである。また、位相を制御す
るための位相シフタ２４−１，２４−２，２４−３，…
…，２４−Ｎが各導波路上に設けられている。
【００１８】図４（ｂ）では、Ｎ（Ｎは自然数）個の光
結合器２５，２３−１，２３−２，２３−３，……，２
３−Ｎに挟まれた２本の光導波路２１，２２の光路長差
が、光信号入射側からＬ，２Ｌ，２Ｌ，……，２Ｌ，２
Ｌ（……は全て２Ｌを表す。）（Ｌは０以上の実数）で
あり、最も光入射端に近い光結合器２５が３ｄＢカップ
ラである。また、同様に、位相を制御するための位相シ
フタ２４−１，２４−２，２４−３，……，２４−Ｎが
各導波路上に設けられている。
結合器２５，２３−１，２３−２，２３−３，……，２
３−Ｎに挟まれた２本の光導波路２１，２２の光路長差
が、光信号入射側からＬ，２Ｌ，２Ｌ，……，２Ｌ，２
Ｌ（……は全て２Ｌを表す。）（Ｌは０以上の実数）で
あり、最も光入射端に近い光結合器２５が３ｄＢカップ
ラである。また、同様に、位相を制御するための位相シ
フタ２４−１，２４−２，２４−３，……，２４−Ｎが
各導波路上に設けられている。
【００１９】このように、本発明の回路構成は、従来の
光信号処理器が、回路構成が等しい光路長差Ｌのみを採
用していたのに対し、２Ｌというような２倍の光路長差
を採用していることに大きな特徴がある。
光信号処理器が、回路構成が等しい光路長差Ｌのみを採
用していたのに対し、２Ｌというような２倍の光路長差
を採用していることに大きな特徴がある。
【００２０】また、請求項３では、請求項１または請求
項２の構成において、出射端あるいは入射端にある３ｄ
Ｂカップラを除いた全ての光結合器を結合率可変な光結
合器に置き換えている。
項２の構成において、出射端あるいは入射端にある３ｄ
Ｂカップラを除いた全ての光結合器を結合率可変な光結
合器に置き換えている。
【００２１】本発明の請求項１または請求項２に対応す
る構成は、基本的には従来例１の構成からいくつかの素
子を減らした特殊なケースに相当する。具体的には、従
来例１の回路構成で、θ1，θ3，θ5，……，θN-2の光
結合器を除き、θNの光結合器を３ｄＢカップラに置き
換えれば、請求項１の回路構成になる。同様に、請求項
２の回路構成は、従来例１の回路構成で、θ0の光結合
器を３ｄＢカップラに置き換え、θ2，θ4，θ6，…
…，θN-1の光結合器を除けば得られる。
る構成は、基本的には従来例１の構成からいくつかの素
子を減らした特殊なケースに相当する。具体的には、従
来例１の回路構成で、θ1，θ3，θ5，……，θN-2の光
結合器を除き、θNの光結合器を３ｄＢカップラに置き
換えれば、請求項１の回路構成になる。同様に、請求項
２の回路構成は、従来例１の回路構成で、θ0の光結合
器を３ｄＢカップラに置き換え、θ2，θ4，θ6，…
…，θN-1の光結合器を除けば得られる。
【００２２】このように、本発明が従来例１より回路素
子数を大幅に減らせるのは、式（１）で表されるハーフ
バンド特性に固有な対称性を利用して不必要な素子を減
らすことに成功したためである。このため、設計の自由
度は従来例１と同等に大きく、素子数は約半分程度に減
らすことが可能となった。従って、本発明では、従来例
１の回路構成の冗長性と従来例２の設計の自由度の問題
を同時に解決できる。
子数を大幅に減らせるのは、式（１）で表されるハーフ
バンド特性に固有な対称性を利用して不必要な素子を減
らすことに成功したためである。このため、設計の自由
度は従来例１と同等に大きく、素子数は約半分程度に減
らすことが可能となった。従って、本発明では、従来例
１の回路構成の冗長性と従来例２の設計の自由度の問題
を同時に解決できる。
【００２３】また、請求項３に対応する構成によれば、
光結合器の結合率、位相シフタの位相シフト量をともに
自由に設定可能となるため、一つの回路で任意のハーフ
バンド特性を持つプログラマブルな光信号処理器が実現
できるという大きな特徴を持つ。
光結合器の結合率、位相シフタの位相シフト量をともに
自由に設定可能となるため、一つの回路で任意のハーフ
バンド特性を持つプログラマブルな光信号処理器が実現
できるという大きな特徴を持つ。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態により本発明に
ついて詳細に説明する。
ついて詳細に説明する。
【００２５】［実施の形態１］実施の形態１では図４
（ａ）の回路構成を採用した。同図において、２１，２
２は光導波路、２１ａ，２２ａは光入力ポート、２１
ｂ，２２ｂは出力ポート、２３−０，２３−１，２３−
２，２３−３，……，２３−（Ｎ−１）は光結合器、２
４−１，２４−２，２４−３，……，２４−Ｎは位相シ
フタ、２５は３ｄＢカップラである。
（ａ）の回路構成を採用した。同図において、２１，２
２は光導波路、２１ａ，２２ａは光入力ポート、２１
ｂ，２２ｂは出力ポート、２３−０，２３−１，２３−
２，２３−３，……，２３−（Ｎ−１）は光結合器、２
４−１，２４−２，２４−３，……，２４−Ｎは位相シ
フタ、２５は３ｄＢカップラである。
【００２６】本実施の形態を例に、本発明の回路構成が
式（１）で示したハーフバンド特性を実現可能であるこ
とを示す。説明のために、段数はＮ（Ｎは自然数）とす
る。
式（１）で示したハーフバンド特性を実現可能であるこ
とを示す。説明のために、段数はＮ（Ｎは自然数）とす
る。
【００２７】今、図５中の波線で囲まれた光路長差２Ｌ
の導波路部分を表す２行２列の伝達行列が
の導波路部分を表す２行２列の伝達行列が
【００２８】
【数２】
【００２９】と記述されるとする。
【００３０】ここで、
【００３１】
【数３】
【００３２】を表し、下付き記号「*」はＧ*（ｚ）＝Ｇ
*（１／ｚ*）（上付き記号「*」は通常の複素共役を表
す。）を表すものとする。
*（１／ｚ*）（上付き記号「*」は通常の複素共役を表
す。）を表すものとする。
【００３３】一般に、光遅延線光信号処理器の周期周波
数は、その回路が持つ最小の光路長差により決定され
る。今回の場合、周期周波数ω0は光路長差Ｌによっ
て、ω0＝２π（ｃ／Ｌ）（ｃは光速）と算出される。
式（２）の伝達行列の各行列要素は
数は、その回路が持つ最小の光路長差により決定され
る。今回の場合、周期周波数ω0は光路長差Ｌによっ
て、ω0＝２π（ｃ／Ｌ）（ｃは光速）と算出される。
式（２）の伝達行列の各行列要素は
【００３４】
【数４】
【００３５】と表される。Ｇ1（ｚ），Ｈ1（ｚ）の両伝
達関数ともにｚ-2，ｚ-4，ｚ-6というように偶数次の項
しか含まないのは、光路長差が２Ｌと２倍の光路長差を
持つためである。
達関数ともにｚ-2，ｚ-4，ｚ-6というように偶数次の項
しか含まないのは、光路長差が２Ｌと２倍の光路長差を
持つためである。
【００３６】出力端側の光路長差Ｌを持つ導波路部分を
含めた全体の光回路の伝達行列を求めると、
含めた全体の光回路の伝達行列を求めると、
【００３７】
【数５】
【００３８】と求められる。ここで、
【００３９】
【数６】
【００４０】である。
【００４１】式（５）では、光路長差Ｌ上の位相シフタ
２４−Ｎの位相シフト量ψNは０，πとしている。Ｇ
（ｚ），Ｈ（ｚ）は伝達行列のユニタリ性より、
２４−Ｎの位相シフト量ψNは０，πとしている。Ｇ
（ｚ），Ｈ（ｚ）は伝達行列のユニタリ性より、
【００４２】
【数７】
【００４３】の関係が成立する。式（１）で表されるハ
ーフバンド特性はｚ変数を用いて書き直すと
ーフバンド特性はｚ変数を用いて書き直すと
【００４４】
【数８】
【００４５】と表される。このことから、式（６）を用
いると、ハーフバンド特性は
いると、ハーフバンド特性は
【００４６】
【数９】
【００４７】と書き直すことができる。
【００４８】本発明の回路構成では、Ｇ（ｚ），Ｈ
（ｚ）が式（５）の関係を満たすことから
（ｚ）が式（５）の関係を満たすことから
【００４９】
【数１０】
【００５０】の関係が成立する。式（９）では、Ｇ
1（ｚ），Ｈ1（ｚ）がともに偶数次しか含まないことを
利用している。
1（ｚ），Ｈ1（ｚ）がともに偶数次しか含まないことを
利用している。
【００５１】この結果より、Ｇ（ｚ），Ｈ（ｚ）が式
（８）のハーフバンド特性を満たし、本発明の回路構成
がハーフハンド特性を持つことが示される。
（８）のハーフバンド特性を満たし、本発明の回路構成
がハーフハンド特性を持つことが示される。
【００５２】本発明のもう一つの回路構成である図４
（ｂ）の回路構成でも、同様にしてハーフバンド特性を
満たすことを示すことができる。
（ｂ）の回路構成でも、同様にしてハーフバンド特性を
満たすことを示すことができる。
【００５３】式（４）から分かるように、本発明の回路
構成によれば、Ｎ段構成で（２Ｎ−１）次のフィルタ特
性が実現できることが分かる。このことは、言い換える
と、従来例１の回路構成で（２Ｎ−１）次のフィルタ特
性を実現するためには、（２Ｎ−１）段の回路構成が必
要であるが、本発明の回路構成ではＮ段で良いというこ
とである。
構成によれば、Ｎ段構成で（２Ｎ−１）次のフィルタ特
性が実現できることが分かる。このことは、言い換える
と、従来例１の回路構成で（２Ｎ−１）次のフィルタ特
性を実現するためには、（２Ｎ−１）段の回路構成が必
要であるが、本発明の回路構成ではＮ段で良いというこ
とである。
【００５４】このように、本発明の回路構成は従来例１
に比べ、約半分の素子数で等価なハーフバンドフィルタ
が実現できることが分かる。本発明の回路構成において
素子数を減らすことに成功したのは、式（１）で表され
るハーフバンド特性の対称性を利用して、余分な回路素
子を除くことに成功したためである。
に比べ、約半分の素子数で等価なハーフバンドフィルタ
が実現できることが分かる。本発明の回路構成において
素子数を減らすことに成功したのは、式（１）で表され
るハーフバンド特性の対称性を利用して、余分な回路素
子を除くことに成功したためである。
【００５５】本実施の形態では、チェビシェフ特性を実
現する光信号処理器を石英系平面光回路を用いて作製し
た。位相シフタとしては、導波路上に形成したヒータを
用いた。温度により屈折率が変化する熱光学効果を用い
て、ヒータ加熱部の光路長差を変化させることにより位
相を制御した。段数Ｎは４段とし、１００ＧＨｚの周期
周波数を実現するため、導波路長差を２．０７ｍｍとし
た。光結合器の結合率と位相シフタの位相シフト量の設
定値の一覧を表１に示す。
現する光信号処理器を石英系平面光回路を用いて作製し
た。位相シフタとしては、導波路上に形成したヒータを
用いた。温度により屈折率が変化する熱光学効果を用い
て、ヒータ加熱部の光路長差を変化させることにより位
相を制御した。段数Ｎは４段とし、１００ＧＨｚの周期
周波数を実現するため、導波路長差を２．０７ｍｍとし
た。光結合器の結合率と位相シフタの位相シフト量の設
定値の一覧を表１に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】この設定値を基に設計し作製した光信号処
理器の光パワー透過率スペクトルの測定結果を図６に示
す。得られた光パワー透過特性は、透過域の透過率−
０．０２５ｄＢ、阻止域の透過率−５８ｄＢ、透過バン
ドのバンドエッジ０．１５ω0、透過バンドのバンドエ
ッジ０．３５ω0であった。
理器の光パワー透過率スペクトルの測定結果を図６に示
す。得られた光パワー透過特性は、透過域の透過率−
０．０２５ｄＢ、阻止域の透過率−５８ｄＢ、透過バン
ドのバンドエッジ０．１５ω0、透過バンドのバンドエ
ッジ０．３５ω0であった。
【００５８】［実施の形態２］実施の形態２も同様に図
４（ａ）の回路構成を採用した。この実施の形態では、
最大平坦特性を実現する光信号処理器を石英系平面光回
路を用いて作製した。段数Ｎは４段とし、１００ＧＨｚ
の周期周波数を実現するため、導波路長差を２．０７ｍ
ｍとした。光結合器の結合率と位相シフタの位相シフト
量の設定値の一覧を表２に示す。
４（ａ）の回路構成を採用した。この実施の形態では、
最大平坦特性を実現する光信号処理器を石英系平面光回
路を用いて作製した。段数Ｎは４段とし、１００ＧＨｚ
の周期周波数を実現するため、導波路長差を２．０７ｍ
ｍとした。光結合器の結合率と位相シフタの位相シフト
量の設定値の一覧を表２に示す。
【００５９】
【表２】
【００６０】この設定値を基に設計し作製した光信号処
理器の光パワー透過率スペクトルの測定結果を図７に示
す。作製された光信号処理器の光パワー透過率は、設計
通り最大平坦性が実現されていることが分かる。
理器の光パワー透過率スペクトルの測定結果を図７に示
す。作製された光信号処理器の光パワー透過率は、設計
通り最大平坦性が実現されていることが分かる。
【００６１】［実施の形態３］本実施の形態は、請求項
３に基づき、図４（ａ）の回路構成における光結合器を
結合率可変な光結合器に置き換えたものである。図８に
今回用いた回路構成を示す。
３に基づき、図４（ａ）の回路構成における光結合器を
結合率可変な光結合器に置き換えたものである。図８に
今回用いた回路構成を示す。
【００６２】この回路構成は図４（ａ）の光結合器２３
−０，２３−１，……，２３−（Ｎ−１）を、それぞれ
結合率可変な光結合器２６−０，２６−１，……，２６
−（Ｎ−１）で置き換えている。ここでは、結合率可変
な光結合器２６−０〜２６−（Ｎ−１）として、光路長
差の等しい光導波路と、２個の３ｄＢカップラ２７−
０，２７−１，……，２７−（Ｎ−１）と、導波路上に
設けた位相シフタ２８−０，２８−１，……，２８−
（Ｎ−１）とよりなる対称マッハツェンダ干渉計構成の
結合率可変光結合器を採用した。
−０，２３−１，……，２３−（Ｎ−１）を、それぞれ
結合率可変な光結合器２６−０，２６−１，……，２６
−（Ｎ−１）で置き換えている。ここでは、結合率可変
な光結合器２６−０〜２６−（Ｎ−１）として、光路長
差の等しい光導波路と、２個の３ｄＢカップラ２７−
０，２７−１，……，２７−（Ｎ−１）と、導波路上に
設けた位相シフタ２８−０，２８−１，……，２８−
（Ｎ−１）とよりなる対称マッハツェンダ干渉計構成の
結合率可変光結合器を採用した。
【００６３】この結合率可変光結合器２６−０〜２６−
（Ｎ−１）では、位相シフタ２８−０〜２８−（Ｎ−
１）の位相シフト量を変化させることにより、任意の結
合率が実現される。この結合率可変光結合器を用いるこ
とにより、一つの回路で任意のハーフバンド特性が得ら
れるプログラマブル性を実現することができる。
（Ｎ−１）では、位相シフタ２８−０〜２８−（Ｎ−
１）の位相シフト量を変化させることにより、任意の結
合率が実現される。この結合率可変光結合器を用いるこ
とにより、一つの回路で任意のハーフバンド特性が得ら
れるプログラマブル性を実現することができる。
【００６４】本実施の形態でも、プログラマブルな光信
号処理器を石英系平面光回路を用いて作製した。段数Ｎ
は４段とし、１００ＧＨｚの周期周波数を実現するた
め、導波路長差を２．０７ｍｍとした。プログラマブル
性を確認するため、実際に実施の形態１と実施の形態２
の回路パラメータを設定し、それぞれチェビシェフタイ
プ、最大平坦タイプのハーフバンド特性が得られること
を確認した。
号処理器を石英系平面光回路を用いて作製した。段数Ｎ
は４段とし、１００ＧＨｚの周期周波数を実現するた
め、導波路長差を２．０７ｍｍとした。プログラマブル
性を確認するため、実際に実施の形態１と実施の形態２
の回路パラメータを設定し、それぞれチェビシェフタイ
プ、最大平坦タイプのハーフバンド特性が得られること
を確認した。
【００６５】以上、実施の形態を用いて本発明の構成及
び作用を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限
定されるものではない。例えば、本発明では石英系平面
光回路を用いたが、半導体、ＬｉＮｂＯ3等の別の材料
で平面光回路を形成することも可能である。また、平面
光回路の代わりに光ファイバを用いて光遅延回路を作る
ことも可能である。また、位相制御の方法として、各実
施の形態では熱光学効果を利用したが、電気光学効果等
の他の手法により、位相制御を行うことも可能である。
び作用を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限
定されるものではない。例えば、本発明では石英系平面
光回路を用いたが、半導体、ＬｉＮｂＯ3等の別の材料
で平面光回路を形成することも可能である。また、平面
光回路の代わりに光ファイバを用いて光遅延回路を作る
ことも可能である。また、位相制御の方法として、各実
施の形態では熱光学効果を利用したが、電気光学効果等
の他の手法により、位相制御を行うことも可能である。
【００６６】また、図４（図５も含む。）及び図８に示
した実施の形態の回路構成において、光路長差を持って
光結合器に挟まれた各２本の光導波路は、光路長の長い
方が全て一側（図４及び図８では図面の上方）に揃えら
れている。しかし、本発明は光路長の長い（もしくは短
い）方の光導波路を全て一側に揃えた構成に限定される
ものではなく、光路長の長い（もしくは短い）方の光導
波路をどのように配置するかは任意であり、例えば、奇
数番目の光路長の長い方の光導波路を一側（図面の上
方）に配置し、偶数番目の光路長の長い方の光導波路を
他側（図面の下方）に配置するような構成をとることも
可能である。さらにまた、本発明は位相シフタの配置に
ついても、光路長の長い方の光導波路に設けた構成に限
定されるものではなく、各位相シフタを光路長の長い方
の光導波路に設けるか、光路長の短い方の光導波路に設
けるかは任意である。
した実施の形態の回路構成において、光路長差を持って
光結合器に挟まれた各２本の光導波路は、光路長の長い
方が全て一側（図４及び図８では図面の上方）に揃えら
れている。しかし、本発明は光路長の長い（もしくは短
い）方の光導波路を全て一側に揃えた構成に限定される
ものではなく、光路長の長い（もしくは短い）方の光導
波路をどのように配置するかは任意であり、例えば、奇
数番目の光路長の長い方の光導波路を一側（図面の上
方）に配置し、偶数番目の光路長の長い方の光導波路を
他側（図面の下方）に配置するような構成をとることも
可能である。さらにまた、本発明は位相シフタの配置に
ついても、光路長の長い方の光導波路に設けた構成に限
定されるものではなく、各位相シフタを光路長の長い方
の光導波路に設けるか、光路長の短い方の光導波路に設
けるかは任意である。
【００６７】このように、本発明は、素子の組合せ方を
表す回路構成に関するものであり、その回路の物理的な
実現手段には拘束されない。また、各実施の形態で述べ
た回路パラメータは設計例の一つに過ぎず、この数値に
より限定されるものではないことも併せて述べておく。
表す回路構成に関するものであり、その回路の物理的な
実現手段には拘束されない。また、各実施の形態で述べ
た回路パラメータは設計例の一つに過ぎず、この数値に
より限定されるものではないことも併せて述べておく。
【００６８】
【発明の効果】本発明は、光信号処理機能として代表的
なハーフバンド特性を実現する必要最小限の回路素子を
含む最小構成の回路構成を提供するものである。本発明
により、従来の光信号処理器の半分程度の個数の回路素
子により回路を構成することができ、回路の小型化が可
能である。また、素子数が少なくできることから、回路
パラメータの調整に必要な時間も大幅に短縮可能であ
る。このように、本発明はハーフバンド光信号処理器を
量産する上で、その経済効果は非常に大きい。
なハーフバンド特性を実現する必要最小限の回路素子を
含む最小構成の回路構成を提供するものである。本発明
により、従来の光信号処理器の半分程度の個数の回路素
子により回路を構成することができ、回路の小型化が可
能である。また、素子数が少なくできることから、回路
パラメータの調整に必要な時間も大幅に短縮可能であ
る。このように、本発明はハーフバンド光信号処理器を
量産する上で、その経済効果は非常に大きい。
【図１】本発明で定義するハーフバンド特性を示す図
【図２】従来の光信号処理器の一例を示す構成図
【図３】従来の光信号処理器の他の例を示す構成図
【図４】本発明の光信号処理器の実施の形態の一例を示
す構成図
す構成図
【図５】本発明の光信号処理器がハーフバンド特性を持
つことの説明図
つことの説明図
【図６】図４（ａ）の回路構成を持つ実施の形態１にお
ける光信号処理器のチェビシェフタイプの透過特性の測
定結果を示す図
ける光信号処理器のチェビシェフタイプの透過特性の測
定結果を示す図
【図７】図４（ａ）の回路構成を持つ実施の形態２にお
ける光信号処理器の最大平坦タイプの透過特性の測定結
果を示す図
ける光信号処理器の最大平坦タイプの透過特性の測定結
果を示す図
【図８】本発明の光信号処理器の実施の形態の他の例を
示す構成図
示す構成図
２１，２２：光導波路、２１ａ，２２ａ：入力ポー卜、
２１ｂ，２２ｂ：出力ポート、２３−０〜２３−Ｎ：光
結合器、２４−１〜２４−Ｎ：位相シフタ、２５：３ｄ
Ｂカップラ、２６−０〜２６−（Ｎ−１）：結合率可変
な光結合器、２７−０〜２７−（Ｎ−１）：結合率可変
な光結合器を構成する３ｄＢカップラ、２８−０〜２８
−（Ｎ−１）：結合率可変な光結合器を構成する結合率
調整用位相シフタ。
２１ｂ，２２ｂ：出力ポート、２３−０〜２３−Ｎ：光
結合器、２４−１〜２４−Ｎ：位相シフタ、２５：３ｄ
Ｂカップラ、２６−０〜２６−（Ｎ−１）：結合率可変
な光結合器、２７−０〜２７−（Ｎ−１）：結合率可変
な光結合器を構成する３ｄＢカップラ、２８−０〜２８
−（Ｎ−１）：結合率可変な光結合器を構成する結合率
調整用位相シフタ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−133155（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/01
Claims (3)
- 【請求項１】 ２本の光導波路と、該２本の光導波路を
Ｎ＋１（Ｎは自然数）箇所の異なる位置で結合するＮ＋
１個の光結合器と、該Ｎ＋１個の光結合器にそれぞれ挟
まれたＮ箇所の前記２本の光導波路上の少なくとも一方
に設けられた位相シフタとよりなる構成を有し、 光信号出射側の最も端にある１個の光結合器が３ｄＢカ
ップラであり、 前記Ｎ＋１個の光結合器にそれぞれ挟まれたＮ箇所の前
記２本の光導波路が、光信号入射側から２Ｌ，２Ｌ，２
Ｌ，……，２Ｌ，Ｌ（……は全て２Ｌを表す。）（Ｌは
０以上の実数）の光路長差を持つことを特徴とするハー
フバンド光信号処理器。 - 【請求項２】 ２本の光導波路と、該２本の光導波路を
Ｎ＋１（Ｎは自然数）箇所の異なる位置で結合するＮ＋
１個の光結合器と、該Ｎ＋１個の光結合器にそれぞれ挟
まれたＮ箇所の前記２本の光導波路上の少なくとも一方
に設けられた位相シフタとよりなる構成を有し、 光信号入射側の最も端にある１個の光結合器が３ｄＢカ
ップラであり、 前記Ｎ＋１個の光結合器にそれぞれ挟まれたＮ箇所の前
記２本の光導波路が、光信号入射側からＬ，２Ｌ，２
Ｌ，……，２Ｌ，２Ｌ（……は全て２Ｌを表す。）（Ｌ
は０以上の実数）の光路長差を持つことを特徴とするハ
ーフバンド光信号処理器。 - 【請求項３】 ３ｄＢカップラを除く残りの全ての光結
合器が結合率可変であることを特徴とする請求項１また
は２記載のハーフバンド光信号処理器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16237499A JP3535042B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | ハーフバンド光信号処理器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16237499A JP3535042B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | ハーフバンド光信号処理器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000347148A JP2000347148A (ja) | 2000-12-15 |
| JP3535042B2 true JP3535042B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=15753369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16237499A Expired - Lifetime JP3535042B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | ハーフバンド光信号処理器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3535042B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002350656A (ja) * | 2001-05-24 | 2002-12-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 平面導波路型光フィルタ |
| US7085438B2 (en) * | 2002-12-06 | 2006-08-01 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical multi/demultiplexing circuit equipped with phase generating device |
| JP2010134224A (ja) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光合分波素子 |
-
1999
- 1999-06-09 JP JP16237499A patent/JP3535042B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000347148A (ja) | 2000-12-15 |
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