JP3938498B2 - 光波長フィルタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用の各種機器に利用される光波長フィルタに関し、特に、所要の波長の光の通過を阻止する複数の光フィルタ部を従属接続して多段構成としたバンドリジェクション型の光波長フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰデータ通信の需要の増大に伴い、超長距離・大容量かつネットワークの構築可能な光通信システムおよび光信号処理システムなどの開発が急務となっている。波長多重（ＷＤＭ）伝送を基礎技術とした伝送方式は、大容量伝送が可能であって波長単位での分離多重が簡易に行えることから、光レベルでの光クロスコネクト（ＯＸＣ）、光分岐挿入（ＯＡＤＭ）等の異種サービスの多重分離を行う柔軟な光波ネットワークの構築が可能である。そのため上記の方式を用いた伝送装置および信号処理装置等の開発、製品化が大きく進んでいる。
【０００３】
これらの装置の中では、波長ごとに信号光を振り分ける光波長フィルタ等の多くの光機能デバイスが用いられている。光波長フィルタについては、具体的には例えば、ＯＸＣおよびＯＡＤＭでの波長切り換えや、受信部での各波長の分離やＡＳＥカットなどに使用される。
上記のような光波長フィルタは、ＳｉＯ2やＬｉＮｂＯ3等の基板上に形成することにより高機能化、小型化、集積化、低電力化、低コスト化などが可能となる。また、基板上に集積化された複数の光波長フィルタを従属接続して用いる場合には、バンドパス型の光波長フィルタとして使用時の透過帯域の狭窄化および他チャンネル抑圧比の向上等を図ることが可能であり、バンドリジェクション型の光波長フィルタ（ノッチフィルタ）として使用時の消光比の向上等を図ることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したようなＯＸＣやＯＡＤＭ等の光装置に用いられるバンドリジェクション型の光波長フィルタの特性としては、例えば図１８（Ａ）の概念図に示すように、通過帯域から阻止帯域への透過率の変化が急峻であって、かつ、阻止帯域が所要の幅を持つような矩形的に変化するフィルタ特性が理想とされる。前述した複数の光波長フィルタを従属接続した多段構成は、上記のような理想的なフィルタ特性の実現を図るための手段として有効であると考えられる。例えば、各段の光波長フィルタとして音響光学チューナブルフィルタ（Acousto Optic Tunable Filter；ＡＯＴＦ）等を用いた場合には、基本的に、ＡＯＴＦの段数を増やすほど消光比の優れたフィルタ特性が得られるようになることが知られている。
【０００５】
しかしながら、上記のような多段構成を適用した場合に、各段の光波長フィルタにおいて通過が阻止される光の波長（選択波長）がすべて一致していると、図１８（Ｂ）の概念図に示すように、透過率が１点で最小となり阻止帯域の幅が狭くなってしまう。リジェクション型の光波長フィルタの阻止帯域としては、例えば、レーザ等の光源のスペクトル幅に対応する光信号の波長幅や、光波長フィルタの設定・制御誤差、光源の波長ゆらぎなどの条件を考慮して所要の幅を確保することが必要であって、上記図１８（Ｂ）のようなフィルタ特性としてしまうと、光信号波長やフィルタ設定等に僅かな変動が生じただけでも、所望の波長の光信号の通過を阻止できなくなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、所要の波長の光の通過を確実に安定して阻止することができるバンドリジェクション型の光波長フィルタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる光波長フィルタは、音響光学効果を利用して選択波長に対応した光の通過を阻止する第１〜第３光フィルタ部を備え、該第１〜第３光フィルタ部を従属接続すると共に、前記第１〜第３光フィルタ部を通る光路の両端を偏光ビームスプリッタを用いて互いに接続し、該偏光ビームスプリッタを介して光が入出力される従属ループ接続構成としたバンドリジェクション型の光波長フィルタであって、
前記偏光ビームスプリッタおよび前記第１光フィルタ部の第１端の間を接続する入力光路と、前記第１光フィルタ部の第２端および前記第２光フィルタ部の第３端の間を接続する第１接続光路と、前記第２光フィルタ部の第４端および前記第３光フィルタ部の第５端の間を接続する第２接続光路と、前記第３光フィルタ部の第６端および前記偏光ビームスプリッタの間を接続する出力光路と、を備え、前記入力光路、前記第１接続光路、前記第２接続光路および前記出力光路は、それぞれ、長手方向の中央近傍に、偏光軸を略９０度回転させて接続した直交接続部を有し、前記第１光フィルタ部を第１端から第２端に伝搬する光に対する音響波の伝搬方向、前記第２光フィルタ部を第３端から第４端に伝搬する光に対する音響波の伝搬方向、および、前記第３光フィルタ部を第５端から第６端に伝搬する光に対する音響波の伝搬方向のうちのいずれか１つの伝搬方向が、他の伝搬方向とは逆に設定され、前記第１〜第３光フィルタ部の各選択波長を互いにずらすことにより、最短の選択波長および最長の選択波長の間のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域を形成するようにしたものである。
【０００８】
かかる構成の光波長フィルタでは、音響光学効果を利用した第１〜第３光フィルタ部における透過波長特性を重ね合わせた特性がフィルタ全体として得られ、第１〜第３光フィルタ部の選択波長は選択波長ドップラシフトによりずれるから、最短の選択波長および最長の選択波長の間のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域が形成されるようになる。これにより、光信号の波長やフィルタ設定等に変動が生じたとしても、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止することができ、また、複数の光フィルタ部の多段構成としているため、消光比の優れたフィルタ特性を得ることが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明にかかる光波長フィルタの第１実施形態を示す構成図である。
図１において、本光波長フィルタ１Ａは、例えば、バンドリジェクション型の２つの光フィルタ部１１，１２を接続光路２12を介して従属接続した２段構成について、各光フィルタ部１１，１２の選択波長λ１，λ２を互いにずらして設定したものである。また、本光波長フィルタ１Ａには、外部からの入力光を前段の光フィルタ部１１に導く入力光路２INと、後段の光フィルタ部１２からの出力光を外部に導く出力光路２OUTとがそれぞれ接続されている。
【００１１】
各光フィルタ部１１，１２としては、例えば、音響光学効果、電気光学効果、または光弾性効果等を利用して所要の選択波長の光のみを偏波モード変換し、その光を偏光分離して通過を阻止する公知のバンドリジェクション型光フィルタを使用することが可能である。なお、各光フィルタ部の具体例については後述することにする。
【００１２】
各光フィルタ部１１，１２の選択波長λ１，λ２は、本光波長フィルタ１Ａにおいて通過を阻止したい光信号の中心波長に対して、その光信号のスペクトル幅、光波長フィルタの設定・制御誤差および光源の波長ゆらぎなどの条件を考慮した所要量だけ互いにずらして設定されるものとする。なお、各々の光フィルタ部における選択波長の具体的な設定方法については後述することにする。
【００１３】
このような構成の光波長フィルタ１Ａでは、例えば図２に示すように、各段の光フィルタ部１１，１２における透過波長特性（図の点線）を重ね合わせた特性（図の実線）がフィルタ全体として得られ、このフィルタ全体での透過波長特性には、各光フィルタ部１１，１２の選択波長λ１，λ２のずれ量に応じた波長幅δλを持つ阻止帯域が形成されることになる。
【００１４】
上記のようなフィルタ特性を有する光波長フィルタ１Ａに対して、波長の異なる複数の光信号を含んだＷＤＭ信号光が外部から入力光路２INを介して入力されると、その入力光は、光フィルタ部１１、接続光路２１２および光フィルタ部１２に順次送られて、上記の阻止帯域内に該当する波長の光信号の通過が阻止され、阻止帯域外の波長の光信号が出力光路２OUTを介して外部に出力されるようになる。
【００１５】
このように本光波長フィルタ１Ａによれば、例えば、温度変動や経時変化などが原因で入力光に含まれる光信号の波長やフィルタ設定等に変動が生じたとしても、波長幅δλを有する阻止帯域が形成されているため、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止することができる。また、バンドリジェクション型の２つの光フィルタ部１１，１２を従属接続した２段構成としているため、消光比の優れたフィルタ特性を得ることが可能である。
【００１６】
次に、本発明にかかる光波長フィルタの第２実施形態について説明する。
図３は、第２実施形態の光波長フィルタの構成を示す図である。なお、第１実施形態の構成と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、以下、他の実施形態においても同様とする。
図３において、第２実施形態の光波長フィルタ１Ｂは、例えば、バンドリジェクション型の３つの光フィルタ部１１，１２，１３を従属接続する場合に対応したものである。具体的には、１段目の光フィルタ部１１と２段目の光フィルタ部１２との間を接続光路２12により接続するとともに、２段目の光フィルタ部１２と３段目の光フィルタ部１３との間を接続光路２23により接続した３段構成について、各光フィルタ部１１，１２，１３の選択波長λ１，λ２，λ３を互いにずらして設定したものである。また、本光波長フィルタ１Ｂには、外部からの入力光を１段目の光フィルタ部１１に導く入力光路２INと、３段目の光フィルタ部１３からの出力光を外部に導く出力光路２OUTとがそれぞれ接続されている。
【００１７】
このような構成の光波長フィルタ１Ｂでは、例えば図４に示すように、各段の光フィルタ部１１〜１３における透過波長特性（図の点線）を重ね合わせた特性（図の実線）がフィルタ全体として得られることになる。ここでは、例えば各段の選択波長がλ１＜λ２＜λ３となるように設定してあるものとし、選択波長λ１と選択波長λ３の間のずれ量に応じた波長幅δλ’を持つ阻止帯域が形成される。
【００１８】
このような光波長フィルタ１Ｂによれば、第１実施形態の場合と同様にして、入力光に含まれる光信号の波長やフィルタ設定等に変動が生じたとしても、波長幅δλ’を有する阻止帯域が形成されているため、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止することができる。また、バンドリジェクション型の３つの光フィルタ部１１〜１３を従属接続した３段構成としているため、消光比のより優れたフィルタ特性を得ることが可能である。
【００１９】
なお、上述した第１、第２実施形態では、２つまたは３つの光フィルタ部を従属接続するようにしたが、本発明はこれに限らず、４つ以上の光フィルタ部を従属接続する場合にも上記と同様にして応用することが可能である。
次に、本発明にかかる光波長フィルタの第３実施形態について説明する。
図５は、第３実施形態の光波長フィルタの構成を示す図である。
【００２０】
図５において、本光波長フィルタは、例えば前述した第２実施形態の構成について、各段の光フィルタ部１１〜１３として音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）を用い、各ＡＯＴＦ１１〜１３を構成する各光導波路２１〜２３の幅を相違させることにより、各々のＡＯＴＦ１１〜１３における選択波長λ１〜λ３を互いにずらすようにしたものである。
【００２１】
上記の各ＡＯＴＦ１１〜１３は、それぞれ、基板上に形成された光導波路２１〜２３の両端部分に偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３１ａ，３１ｂ〜３３ａ，３３ｂを有するとともに、基板上に弾性表面波（Surface Acoustic Wave；ＳＡＷ）を発生させる櫛形電極（Interdigital Transducer；ＩＤＴ）４１〜４３が設けられている。各ＰＢＳ３１ａ，３１ｂ〜３３ａ，３３ｂとしては、例えば、交差導波路型のＰＢＳ等を使用することが可能であり、ここでは各々のＰＢＳがＴＥモード透過型の構成となるように、交差導波路のクロス側に位置する入出力ポートが各光導波路上に接続されている。なお、各ＰＢＳ３１ａ，３１ｂ〜３３ａ，３３ｂはＴＭモード透過型の構成としてもよい。各ＩＤＴ４１〜４３は、ＲＦ信号生成回路４０で生成された所要の周波数ｆの信号が共通に印加されることで各々の基板上にＳＡＷを発生する。各ＩＤＴ４１〜４３で発生したＳＡＷは、図示しないＳＡＷガイドに導かれ各光導波路２１〜２３に沿って伝搬する。なお、ここでは各ＩＤＴ４１〜４３を各光導波路２１〜２３上の光入力側にそれぞれ配置し、各々の光導波路内を伝搬する光信号に対してＳＡＷが同じ方向（順方向）に伝搬するように設定してある。
【００２２】
上記のような構成の光波長フィルタでは、例えば、周波数ｆ＝１７０ＭＨｚのＲＦ信号を各ＩＤＴ４１〜４３に共通に印加したとすると、図６に示すような光導波路の幅に対する選択波長の関係に従って、各段のＡＯＴＦ１１〜１３における選択波長λ１〜λ３が互いに異なるようになる。具体的には、例えば、光導波路２１の幅Ｗ１を６．９９５μｍ、光導波路２２の幅Ｗ２を７．００μｍ、光導波路２３の幅Ｗ３を７．００５μｍに設定した場合には、１段目のＡＯＴＦ１１の選択波長λ１が１５４９．９６ｎｍ、２段目のＡＯＴＦ１２の選択波長λ２が１５５０．００ｎｍ、３段目のＡＯＴＦ１３の選択波長λ３が１５５０．０４ｎｍになる。なお、ＲＦ信号の周波数ｆの設定および各光導波路の幅Ｗ１〜Ｗ３の設定は上記の一例に限定されるものではない。
【００２３】
このように各ＡＯＴＦ１１〜１３の光導波路の幅Ｗ１〜Ｗ３を予め相違させて設計することにより、各段における選択波長λ１〜λ３を互いにずらすことができるため、前述の図４に示した場合と同様な選択波長λ１，λ３の間のずれ量に応じた波長幅δλ’を持つ阻止帯域が形成されるようになる。これにより、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止でき、優れた消光比を持つリジェクション型の可変波長フィルタを実現することが可能になる。
【００２４】
次に、本発明にかかる光波長フィルタの第４実施形態について説明する。
図７は、第４実施形態の光波長フィルタの構成を示す図である。
図７において、本光波長フィルタは、前述した第３実施形態の構成について、各段のＡＯＴＦ１１〜１３の光導波路幅を相違させるのに代えて、各ＩＤＴ４１〜４３に印加するＲＦ信号の周波数を相違させることにより、各々のＡＯＴＦ１１〜１３における選択波長λ１〜λ３を互いにずらすようにしたものである。
【００２５】
具体的には、各段のＡＯＴＦ１１〜１３の光導波路を同一幅Ｗにするとともに、各段のＩＤＴ４１〜４３に対応させてＲＦ信号生成回路４０1〜４０3をそれぞれ設け、ＲＦ信号生成回路４０1の周波数をｆ１＝ｆ０＋δｆ、ＲＦ信号生成回路４０2の周波数をｆ２＝ｆ０、ＲＦ信号生成回路４０3の周波数をｆ３＝ｆ０−δｆにそれぞれ設定する。
【００２６】
例えば、光導波路幅をＷ＝７．０μｍとし、また、周波数の設定をｆ０＝１７０ＭＨｚ、δｆ＝４ｋＨｚとして、各ＲＦ信号生成回路４０1〜４０3で生成される周波数ｆ１〜ｆ３の各ＲＦ信号を対応するＩＤＴ４１〜４３に印加したとすると、１段目のＡＯＴＦ１１の選択波長λ１が１５４９．９６ｎｍ、２段目のＡＯＴＦ１２の選択波長λ２が１５５０．００ｎｍ、３段目のＡＯＴＦ１３の選択波長λ３が１５５０．０４ｎｍになる。なお、光導波路の幅Ｗの設定および各ＲＦ信号の周波数ｆ１〜ｆ３の設定は上記の一例に限定されるものではない。
【００２７】
このように各ＡＯＴＦ１１〜１３に与えるＲＦ信号の周波数ｆ１〜ｆ３を予め相違させて設計することによっても、各段における選択波長λ１〜λ３を互いにずらすことができるため、前述した第３実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
次に、本発明にかかる光波長フィルタの第５実施形態について説明する。
【００２８】
図８は、第５実施形態の光波長フィルタの構成を示す図である。
図８において、本光波長フィルタは、前述した第３実施形態の構成について、各段のＡＯＴＦ１１〜１３の光導波路幅を相違させるのに代えて、例えば、１、２段目のＡＯＴＦ１１，１２での光の伝搬方向に対するＳＡＷの伝搬方向を順方向とし、３段目のＡＯＴＦ１３での光の伝搬方向に対するＳＡＷの伝搬方向を逆方向とすることで、次に述べる選択波長ドップラーシフトにより、ＡＯＴＦ１１，１２における選択波長λ１，λ２に対してＡＯＴＦ１３における選択波長λ３をずらすようにしたものである。
【００２９】
ここで、選択波長ドップラーシフトについて説明する。
選択波長ドップラーシフトは、光導波路内の光の伝搬方向と、その光導波路に沿って伝わるＳＡＷの伝搬方向との関係によって、音響光学効果により偏波モード変換される光の波長が異なるようになる現象のことである。この現象は、通常よく知られたドップラーシフトと同じ原理で発生し、上記の場合には、光から見たＳＡＷの波長（周波数）が変化するものと考えることができる。したがって、例えば図９に示すように、光の伝搬方向がＳＡＷの伝搬方向と同じ順方向であるならば光の感じるＳＡＷの波長が長くなり、逆方向であるならば光の感じるＳＡＷの波長が短くなる。このようなドップラーシフトの影響を受けた場合の選択波長λは、次の（１）式により表すことができる。
【００３０】
【数１】
ただし、λ0はＳＡＷが静止しているとした場合の選択波長であり、νはＳＡＷの速度であり、ｃは光導波路内における光の平均速度である。
したがって、光とＳＡＷの伝搬方向を順方向とするか逆方向とするかの違いによって生じる選択波長差Δλは、次の（２）式により表すことができる。
【００３１】
【数２】
図８に示した光波長フィルタの構成では、上記のような選択波長ドップラーシフトによる選択波長差Δλが、ＡＯＴＦ１１，１２の選択波長λ１，λ２とＡＯＴＦ１３の選択波長λ３との間で生じることになる。具体的には、例えば、ＲＦ信号の周波数ｆを１７０ＭＨｚ、各ＡＯＴＦ１１〜１３の光導波路の幅Ｗを７．０μｍに設定した場合、ＡＯＴＦ１１，１２の選択波長λ１，λ２が１５５０．００ｎｍ、ＡＯＴＦ１３の選択波長λ３が１５４９．９１８ｎｍになる。なお、光導波路の幅Ｗの設定およびＲＦ信号の周波数ｆの設定は上記の一例に限定されるものではない。
【００３２】
このように各段のＡＯＴＦ１１〜１３における光の伝搬方向に対するＳＡＷの伝搬方向が変わるように予め設計し、選択波長ドップラーシフトを利用して各段の選択波長をずらすことも可能であって、図８の構成例では、選択波長λ１＝λ２と選択波長λ３との間のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域が形成されるようになる。これにより、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止でき、優れた消光比を持つリジェクション型の可変波長フィルタを実現することが可能になる。
【００３３】
なお、上記の第５実施形態では、選択波長ドップラーシフトを利用してＡＯＴＦ１３の選択波長λ３をずらし、ＡＯＴＦ１１，１２の選択波長λ１，λ２については同じ値になるようにしたので、前述した第３、第４実施形態の場合に比べて阻止帯域の波長幅が狭くなってしまう。しかし、例えば、第３実施形態の場合と同様にしてＡＯＴＦ１１，１２の各光導波路幅を相違させたり、または、第４実施形態の場合と同様にしてＡＯＴＦ１１，１２に与えるＲＦ信号の周波数を相違させたりして選択波長λ１，λ２をずらし、阻止帯域の波長幅を広げることも可能である。このように、本発明の光波長フィルタは、上述した第３〜第５実施形態の構成を適宜に組み合わせて各段のＡＯＴＦ１１〜１３の選択波長λ１〜λ３を互いにずらすようにした構成も含むものである。
【００３４】
また、上述した第３〜第５実施形態では特に図示しなかった各段のＳＡＷガイドについて、各々を伝搬するＳＡＷの速度（音速）が相違するようなものとすることによっても、各段のＡＯＴＦ１１〜１３における選択波長λ１〜λ３を互いにずらすことが可能である。
次に、本発明にかかる光波長フィルタのより具体的な実施例について詳しく説明する。以下では、上述した第５実施形態の構成を応用して、同一基板上の３つのＡＯＴＦを従属ループ接続することにより具体化したリジェクション型の可変波長フィルタを一例として考えることにする。
【００３５】
図１０は、上記の実施例にかかる可変波長フィルタの構成を示す平面図である。
図１０の可変波長フィルタにおいては、同一基板１上に形成された３つのＡＯＴＦが光フィルタ部１１〜１３として接続光路２13，２23により互いに接続され、その基板１上の接続されたＡＯＴＦの光入出力部分と、入力光路２INおよび出力光路２OUTとの間が、光サーキュレータ４、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５、偏光回転部６および接続光路２A，２B，２Cを用いて接続されることで、基板１上の３つのＡＯＴＦがループ状に従属接続される。
【００３６】
また、本可変波長フィルタには、基板１上の従属ループ接続されたＡＯＴＦの動作状態をトラッキング制御するために、所要のＡＯＴＦで通過が阻止されたドロップ光をモニタする第１モニタ部１００が設けられている。さらに、本可変波長フィルタの立ち上げ時や設定の変更時などにおいて、基板１上の従属ループ接続されたＡＯＴＦの制御値を予め検出するために、それらのＡＯＴＦと同一のパラメータで動作する基板１上のモニタ用ＡＯＴＦを通過した光をモニタする第２モニタ部２００も設けられている。これら第１、第２モニタ部１００，２００の各モニタ結果は、各ＡＯＴＦに与えられるＲＦ信号を制御するＲＦ信号制御部３００に送られて、各々のＡＯＴＦの動作状態が制御される。
【００３７】
基板１は、例えば、ＬｉＮｂＯ3からなる基板材料に５本の略平行な光導波路２１，２２，２３，２２１，２２２が形成されていて、光導波路２１〜２３が主信号用として、光導波路２２１，２２２が第２モニタ部２００用として使用される。各光導波路２１，２２，２３および２２１，２２２の各々の両端部分には、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂおよび２３１ａ，２３１ｂ，２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ設けられている。また、基板１には、各光導波路２１，２２，２３および２２１，２２２にそれぞれ対応させて、櫛形電極（ＩＤＴ）４１，４２，４３および２４１，２４２と、ＳＡＷガイド５１，５２，５３および２５１，２５２とがそれぞれ形成されている。
【００３８】
主信号用の各ＰＢＳ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂとしては、例えば、交差導波路型のＰＢＳ等を使用することが可能であり、ここでは各ＰＢＳがＴＥモード透過型の構成となるように、交差導波路のクロス側に位置する入出力ポートが各光導波路上に接続されている。また、第２モニタ部２００用の各ＰＢＳ２３１ａ，２３１ｂ，２３２ａ，２３２ｂとしても、例えば、交差導波路型のＰＢＳ等を使用することが可能である。ただし、ここでは各ＰＢＳ２３１ａ，２３２ｂがＴＥモード透過型の構成となるように、交差導波路のクロス側に位置する入出力ポートが各光導波路上に接続され、各ＰＢＳ２３１ｂ，２３２ａがＴＭモード透過型の構成となるように、交差導波路のバー側に位置する入出力ポートが各光導波路上に接続されている。
【００３９】
各ＩＤＴ４１〜４３，２４１，２４２は、ＲＦ信号生成回路４０で生成された所要の周波数ｆの信号が共通に印加されることで基板１上に弾性表面波（ＳＡＷ）を発生する。なお、各ＩＤＴ４１〜４３，２４１，２４２を設ける位置は、後述するように、対応する光導波路内の光の伝搬方向に対するＳＡＷの伝搬方向の関係が選択波長ドップラーシフト等の影響を考慮した関係となるように設定されている。
【００４０】
各ＳＡＷガイド５１〜５３，２５１，２５２は、各ＩＤＴ４１〜４３，２４１，２４２で発生した各々のＳＡＷを対応する光導波路２１〜２３，２２１，２２２に沿って伝搬させるためのガイドである。ここでは、各ＳＡＷガイド５１〜５３，２５１，２５２として、例えばＴｉ拡散により所要の形状に形成した方向性結合型のＳＡＷガイドを用いる場合を示した。
【００４１】
方向性結合型のＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦでは、ＩＤＴで発生するＳＡＷを所要の形状のＳＡＷガイドで方向性結合させることにより、光導波路内を伝搬する光に対してＳＡＷがモード変換領域の中央付近で最も強く干渉するようになる。これにより、ＡＯＴＦのフィルタ特性におけるサイドローブレベルの抑圧を図ることができる。なお、図１０に示したＳＡＷガイドは、より望ましい関数に従ってＳＡＷを方向性結合させるために曲線的な形状を採用している。これにより、サイドローブレベルを一層効果的に抑圧することが可能になる。
【００４２】
なお、ここでは方向性結合型のＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを使用する場合を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、薄膜型のＳＡＷガイドを光導波路上に形成したＡＯＴＦ等を使用することも可能である。また、この薄膜型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦについては、ＳＡＷガイドの長手方向が光導波路の軸方向に対して所要量だけ傾くように設定し、ＳＡＷの伝搬軸と光軸とが斜角に交差するような配置としてもよい。このような配置を採用することによって、光が感じる弾性表面波の強度について長手方向に重み付けが行われるようになり、サイドローブレベル抑圧を図ることが可能になる。
【００４３】
光サーキュレータ４は、少なくとも３つのポート４ａ，４ｂ，４ｃを有し、ポート４ａからポート４ｂに向かう方向、ポート４ｂからポート４ｃに向かう方向およびポート４ｃからポート４ａに向かう方向にのみ光を伝達する一般的な光部品である。この光サーキュレータ４には、入力光路２INがポート４ａに接続され、ＰＢＳ５に繋がる接続光路２Aがポート４ｂに接続され、出力光路２OUTがポート４ｃに接続されている。
【００４４】
ＰＢＳ５は、光サーキュレータ４のポート４ｂから接続光路２Aを介して送られてくる入力光を互いに偏波面の直交した２つの偏光に分離し、一方の偏光を接続光路２Bの一端に出力し、他方の偏光を接続光路２Cの一端に出力する。接続光路２Bの他端は、基板１の光導波路２１上に位置するＰＢＳ３１ａに接続され、接続光路２Cの他端は、基板１の光導波路２２上に位置するＰＢＳ３２ａに接続される。また、ここでは接続光路２C上に偏光回転部６が挿入されていて、この偏光回転部６は、ＰＢＳ５で分離された他方の偏光の偏波面を９０度回転させる機能をもつ。
【００４５】
基板１の光導波路２１上に位置するＰＢＳ３１ｂは、接続光路２13によって光導波路２３上に位置するＰＢＳ３３ｂに接続され、また、光導波路２２上に位置するＰＢＳ３２ｂは、接続光路２23によって光導波路２３の端部に位置するＰＢＳ３３ａに接続される。これにより、基板１上の主信号用の３つのＡＯＴＦが、入力光路２INおよび出力光路２OUTの間でループ状に従属接続されるようになる。
【００４６】
各接続光路２B，２C，２13，２23は偏波保持ファイバであって、ここでは例えばＰＡＮＤＡ型ファイバを使用するものとする。ただし、偏波保持ファイバの構造はＰＡＮＤＡ型に限られるものではなく公知の構造を採用することが可能である。また、各接続光路２B，２C，２13，２23は、各々の長手方向の中央近傍において、図１１に示すように偏光軸を略９０度回転させてスプライスした直交接続部Ｃをそれぞれ有し、後述するように、偏波依存性のある光デバイスを偏波保持ファイバで接続するときの偏光軸のずれによる影響を抑圧している。
【００４７】
また、上記の基板１に接続される第１モニタ部１００は、従属ループ接続された各ＡＯＴＦを一方の方向に順次通過する光についてのドロップ光をモニタするための光アイソレータ１０１Ａおよび受光器１０２Ａと、他方の方向に順次通過する光についてのドロップ光をモニタするための光アイソレータ１０１Ｂおよび受光器１０２Ｂと、各受光器１０２Ａ，１０２Ｂで光電変換された出力信号を合算してモニタ信号Ｍ１を出力する回路１０３とからなる。
【００４８】
ここでは、光アイソレータ１０１Ａの入力ポートが、接続光路２Dを介して基板１上のＰＢＳ３１ｂのＴＭモード出力ポートに接続され、光アイソレータ１０１Ｂの入力ポートが、接続光路２Eを介して基板１上のＰＢＳ３２ｂのＴＭモード出力ポートに接続される。なお、各方向の光についてドロップ光をモニタする位置は、後述するように、ＲＦ信号に付与するディザリングの影響を考慮して、選択波長（ドロップ波長）が阻止帯域の中心に位置するＡＯＴＦ段に設定するのが望ましい。
【００４９】
さらに、上記の基板１に接続される第２モニタ部２００は、入力光の一部を所要の分岐比（例えば１０：１等）で分岐する入力光路２IN上の光カプラ２０１と、光カプラ２０１からの分岐光を偏光分離して基板１上の各モニタ用ＡＯＴＦにそれぞれ送るＰＢＳ２０２と、基板１上の各モニタ用ＡＯＴＦを通過した偏光を合波して出力するＰＢＳ２０４と、ＰＢＳ２０４で合波されたモニタ光を電気信号に変換してモニタ信号Ｍ２を出力する受光器２０６とを有する。
【００５０】
上記のＰＢＳ２０２は、前述したＰＢＳ５と同様に、光カプラ２０１から接続光路２Fを介して送られてくる分岐光を互いに偏波面の直交した２つの偏光に分離し、一方の偏光を接続光路２Gの一端に出力し、他方の偏光を接続光路２Hの一端に出力する。接続光路２Gの他端は、基板１の光導波路２２１上に位置するＰＢＳ２３１ａに接続されていて、接続光路２Hの他端は、基板１の光導波路２２２上に位置するＰＢＳ２３２ｂに接続されている。また、ここでは接続光路２H上に偏光回転部２０３が挿入されていて、この偏光回転部２０３は、ＰＢＳ２０２で分離された他方の偏光の偏波面を９０度回転させる機能をもつ。
【００５１】
ＰＢＳ２０４は、基板１上のモニタ用ＡＯＴＦを通過し各接続光路２I，２Jを介して送られてくる偏波面の直交した偏光を合波して受光器２０６に出力する。具体的には、基板１の光導波路２２１上のＰＢＳ２３１ｂから出力されるＴＭモード光が、接続光路２Iを通ってＰＢＳ２０４に入力されるとともに、基板１の光導波路２２２上のＰＢＳ２３２ａから出力されるＴＭモード光が、接続光路２Jを通り偏光回転部２０５で偏波面が９０度回転されてＰＢＳ２０４に入力される。
【００５２】
上記第１、第２モニタ部１００，２００で使用される各接続光路２D，２E，２G，２H，２I，２Jについても、例えばＰＡＮＤＡ型ファイバ等の偏波保持型の光線路を使用し、各々の長手方向の中央近傍には前述した図１１の場合と同様の構成の直交接続部Ｃをそれぞれ有するものとする。
主信号用およびモニタ用の各光路が接続される基板１の対向する２つの端面は、例えば図１２に示すように、各光路との接続面での反射光の影響を軽減させるために所要の角度だけ傾けた端面とするのが好ましい。また、上記の各基板端面に接続される各光ファイバは、例えば図１３に示すようなファイバアレイ構造とするのがよい。なお、図１３において各接続光路２13，２23に平行に設けられる光ファイバは、各段のＡＯＴＦで通過が阻止されるドロップ光等を取り出するためのものである。ファイバアレイ内の各偏波保持ファイバの偏光軸に関する配置は、反対側の基板端面に接続されるファイバアレイとの対称性を考慮して、両側のファイバアレイの品種が同一となるように設定するのが望ましい。
【００５３】
上記のような構成の可変波長フィルタでは、入力光路２INを伝搬する入力光が光サーキュレータ４および接続光路２Aを介してＰＢＳ５に送られ、直交する２つの偏光に分離されて接続光路２B，２Cにそれぞれ出力される。接続光路２Cに出力された偏光は、偏光回転部６によって偏波面が９０度回転され、接続光路２Bに出力された偏光の偏波方向に揃えられる。そして、接続光路２B，２Cを伝搬する各偏光は、基板１上の各ＰＢＳ３１ａ，３２ａにＴＥモード光としてそれぞれ与えられる。なお、図１０には、従属ループ接続された光線路上の各部分での伝搬光の偏波方向が明確になるように、ＰＡＮＤＡ型ファイバの偏光軸の配置を示す断面図に併せて伝搬光の偏波方向が表記してある。
【００５４】
ＰＢＳ３１ａに与えられたＴＥモード光は、ＰＢＳ３１ａを通過し、光導波路２１内をＰＢＳ３１ｂに向けて伝搬する。このとき、ＲＦ信号生成回路４０からの周波数ｆのＲＦ信号がＩＤＴ４１に印加されることで発生するＳＡＷが、ＳＡＷガイド５１によって光導波路２１に沿って導かれ、光導波路２１内の伝搬光と同一方向（順方向）に伝搬する。このＳＡＷによる音響光学効果によって、光導波路２１内を伝搬するＴＥモード光のうちのＳＡＷの周波数に対応した波長（選択波長）の光のみがモード変換されてＴＭモード光となる。そして、各モードの光がＰＢＳ３１ｂに到達すると、モード変換されなかった選択波長とは異なる波長（非選択波長）のＴＥモード光は、ＰＢＳ３１ｂを通過して接続光路２13に出力され、モード変換された選択波長のＴＭモード光は、ＰＢＳ３１ｂでドロップ光として分岐され、第１モニタ部１００の光アイソレータ１０１Ａに送られる。
【００５５】
接続光路２13に出力されたＴＥモード光は、長手方向の中央近傍において９０度スプライスされたＰＡＮＤＡ型ファイバを通って、光導波路２３上のＰＢＳ３３ｂに送られる。このとき、ＰＡＮＤＡ型ファイバ内で発生する偏波モード間干渉による周期的な波長依存性損失や偏波モード分散（ＰＭＤ）、基板１上のＰＢＳ等で発生する偏光依存性損失（ＰＤＬ）は、９０度スプライス点の前後において相殺されて抑圧されるようになる。
【００５６】
ここで、偏波保持型の光線路中で発生する偏波モード間干渉について説明する。
偏光依存性を有する複数の光デバイスを偏波保持ファイバ等により接続する場合においては、偏波保持ファイバの偏光軸（Ｆａｓｔ軸、Ｓｌｏｗ軸）方向と光デバイスに対して入出力される偏光の軸方向とを完全に一致させて接続を行うことが理想である。しかしながら、偏波保持ファイバと光デバイスの実際の接続においては、各々の軸方向を完全に一致させることは困難であり多少の軸ずれは避けられない。
【００５７】
上記のように軸ずれが生じた場合には、図１４に示すように、偏波保持ファイバの偏波モード間干渉が発生し、光デバイスの透過特性に周期的な波長依存性損失が発生することになる。この周期的な波長依存性損失は、偏波保持ファイバのＦａｓｔ軸およびＳｌｏｗ軸の伝搬時間差をτとすると、その周期は１／τとなる。このような偏波保持ファイバの偏波モード間干渉による周期的な波長依存性損失は、例えばリジェクション型光フィルタにおいては透過光のレベルが波長に応じて変化してしまうことになり、特性劣化を招くことになる。
【００５８】
そこで、本可変波長フィルタでは、接続光路の長手方向の中央近傍でＰＡＮＤＡ型ファイバの偏光軸を略９０度回転させてスプライスすることにより、その前後でＦａｓｔ軸およびＳｌｏｗ軸の各方向を入れ替え、接続光路内を伝搬する偏光が各偏光軸を略等距離伝搬するようにしている。これにより、上記の周期的な波長依存性損失やＰＭＤ、ＰＤＬの影響が相殺されるようになる。
【００５９】
基板１上のＰＢＳ３３ｂに送られたＴＥモード光は、ＰＢＳ３３ｂを通過し、光導波路２３内をＰＢＳ３３ａに向けて伝搬する。このとき、ＩＤＴ４３で発生しＳＡＷガイド５３によって導かれるＳＡＷは、光導波路２３内の伝搬光に対して逆方向に伝搬することになり、このＳＡＷによる音響光学効果によって、光導波路２３内を伝搬するＴＥモード光のうちの選択波長に対応する光のみがモード変換されてＴＭモード光となる。そして、各モードの光がＰＢＳ３３ａに到達すると、モード変換されなかった非選択波長のＴＥモード光は、ＰＢＳ３３ａを通過して接続光路２23に出力され、モード変換された選択波長のＴＭモード光は、ＰＢＳ３３ａで分岐される。
【００６０】
接続光路２23に出力されたＴＥモード光は、接続光路２13の通過時と同様に、直交接続部Ｃを有するＰＡＮＤＡ型ファイバを通ることで周期的な波長依存性損失等が抑圧されながら光導波路２２上のＰＢＳ３２ｂに送られる。
ＰＢＳ３２ｂに送られたＴＥモード光は、ＰＢＳ３２ｂを通過し、光導波路２３内をＰＢＳ３２ａに向けて伝搬する。このとき、ＩＤＴ４２で発生しＳＡＷガイド５２によって導かれるＳＡＷは、光導波路２２内の伝搬光に対して順方向に伝搬することになり、このＳＡＷによる音響光学効果によって、光導波路２２内を伝搬するＴＥモード光のうちの選択波長に対応する光のみがモード変換されてＴＭモード光となる。そして、モード変換されなかった非選択波長のＴＥモード光はＰＢＳ３２ａを通過して接続光路２Cに出力され、モード変換された選択波長のＴＭモード光はＰＢＳ３２ａで分岐される。接続光路２Cに出力されたＴＥモード光は、接続光路２C上の偏光回転部６によって偏波面が９０度回転された後にＰＢＳ５に戻される。
【００６１】
なお、各光導波路２１〜２３においてモード変換される各々の選択波長は、各ＩＤＴ４１〜４３に共通のＲＦ信号を印加する構成であっても、上述したような選択波長ドップラーシフトや、基板１の製造プロセスのばらつきに起因する固有の波長ずれによって、それぞれが僅かに異なる値となる。この製造プロセスのばらつきに起因する波長ずれは、例えば、各段の光導波路２１〜２３の幅等の製造誤差により個々の基板に固有に発生する。そこで、図１０に示した可変波長フィルタでは、製造プロセスのばらつきに起因する基板固有の波長ずれを考慮するとともに、選択波長ドップラーシフトによる選択波長差Δλを利用することにより、上述の図４に示した場合と同様に、各段のＡＯＴＦにおける選択波長を互いに僅かにずらして阻止帯域の所要の幅を確保するようにしている。
【００６２】
具体的に、製造プロセスのばらつきに起因する基板固有の波長ずれに関しては、同一周波数ｆのＳＡＷを伝搬光に対して順方向に与えたときの各光導波路２１，２２，２３に対応した選択波長をλ1F，λ2F，λ3Fとし、逆方向に与えたときの各光導波路２１，２２，２３に対応した選択波長をλ1R，λ2R，λ3Rとしたとき、基板固有の波長ずれは、例えば図１５（Ａ）〜（Ｃ）などに示すように様々なパターンが発生することになる。このような３段のＡＯＴＦの波長ずれパターンは、例えば選択波長λ1Rを基準にして、λ2R−λ1Rの値を横軸にとり、λ3R−λ1Rの値を縦軸にとって類型化すると、図１５（Ｄ）に示すような６つのパターンＰ１〜Ｐ６に分類することが可能である。
【００６３】
上述の図４に示したような各段で僅かにずれた選択波長が実現されるようにするためには、各パターンＰ１〜Ｐ６の波長ずれに対して、選択波長ドップラーシフトによる波長差との最適な組み合わせを決定する必要がある。この最適な組み合わせを決定する際には、前述の図１３で説明したようなファイバアレイの品種を基板１の両端側で同一にできる接続関係と、次に述べるような迷光の影響を抑圧する入出力の接続関係と、が同時に満たされる条件をも考慮することが望ましい。
【００６４】
同一基板上に集積化された複数の光デバイスを接続して使用する場合、基板入力部からの入力光は、その大部分が光デバイスを通過するものの、図１０の点線矢印に示すように、一部が基板内に放射され迷光Ｓとして伝搬する。この迷光Ｓは、光デバイスを迂回して出力部に結合してしまう可能性があり、消光比の劣化等を引き起こすことになる。
【００６５】
このような入力側からの迷光Ｓの出力側への漏れ込み現象を効果的に抑えるためには、例えば、同一基板上の複数の光デバイスを従属接続して使用する場合、すべての光デバイスを通る光路の両端が基板の同一端面上に位置するような接続関係とするのがよい。このような接続関係の実現により、入力側からの迷光Ｓが出力側の光路内を伝搬する光に結合し難い構成となる。
【００６６】
上記のような迷光の影響を抑圧する入出力の接続関係をも含めて、前述した選択波長ドップラーシフト等のすべての条件を満足する最適な組み合わせは、図１５（Ｄ）の各パターンＰ１〜Ｐ６に対応させてそれぞれ決定することが可能であり、その結果をまとめたものを図１６に示しておく。
なお、図１６において、各基板の両端に表記した▲１▼〜▲６▼の数字は、各段のＡＯＴＦの接続順序を示したものである。また、各基板の上部に表記した「順順逆」等の文字は、図で基板の上段の光導波路を伝搬する光に対するＳＡＷの伝搬方向、中段の光導波路を伝搬する光に対するＳＡＷの伝搬方向および下段の光導波路を伝搬する光に対するＳＡＷの伝搬方向を、この順番に示したものである。さらに、基板の両端に接続する各ＰＡＮＤＡ型ファイバを同一品種のファイバアレイとしたときの各々の偏光軸の配置が断面図として各基板の左右側に表記してある。
【００６７】
図１０に示した可変波長フィルタの構成は、図１６においてパターンＰ１に該当する接続関係を具体的に例示したものであり、選択波長ドップラーシフトに関しては、接続光路２Bを介して与えられる光について、光導波路２１に対応する１段目のＡＯＴＦでのＳＡＷの伝搬方向が順方向となり、光導波路２３に対応する２段目のＡＯＴＦでのＳＡＷの伝搬方向が逆方向となり、光導波路２２に対応する３段目のＡＯＴＦでのＳＡＷの伝搬方向が順方向となるように、各段のＩＤＴ４１，４３，４２の配置が設定される。各段のＡＯＴＦには同一の周波数のＲＦ信号がＩＤＴに与えられているため、１段目および３段目の選択波長と２段目の選択波長との間には、上述の（２）式に対応した選択波長ドップラーシフトによる波長差が発生することになる。これにより、パターンＰ１の固有の波長ずれとの組み合わせによって、上述の図４に示したようなフィルタ特性が実現可能になる。
【００６８】
一方、本可変波長フィルタにおいて、ＰＢＳ５から接続光路２Cおよび偏光回転部６を介して基板１のＰＢＳ３２ａに与えられたＴＥモード光は、前述の接続光路２Bを介して基板１のＰＢＳ３１ａに与えられたＴＥモード光とは逆回りに各段のＡＯＴＦを順に通過し、すなわち、光導波路２２、ＰＢＳ３２ｂ、接続光路２23、ＰＢＳ３３ａ、光導波路２３、ＰＢＳ３３ｂ、接続光路２13、ＰＢＳ３１ｂ、光導波路２１およびＰＢＳ３１ａを順番に通過して接続光路２Bに出力され、偏波面が回転されることなくそのままの偏光状態でＰＢＳ５に戻される。なお、この逆回りの偏光の伝搬において、光導波路２２を伝搬する際にモード変換された選択波長に該当するＴＭモード光は、ＰＢＳ３２ｂでドロップ光として分岐されて第１モニタ部１００の光アイソレータ１０１Ｂに送られる。
【００６９】
各接続光路２B，２Cを介してＰＢＳ５に戻された偏波面の直交する各偏光は、ＰＢＳ５で合波された後に、接続光路２Aを介して光サーキュレータ４に送られ、ポート４ｂからポート４ｃを通って出力光路２OUTに出力される。
上記のようにして各接続光路２B，２Cからの偏光が基板１上の従属ループ接続された３段のＡＯＴＦを双方向に伝搬する際、光導波路２１，２２の一端の各ＰＢＳ３１ａ，３２ａから発生する迷光Ｓが、基板１の光入力側とは反対側の端面に向けて伝搬することになる。しかし、基板１の同一端面上に位置するＰＢＳ３１ａ，３２ａに各接続光路２B，２Cがそれぞれ接続されているため、入力側からの迷光Ｓの出力側への漏れ込み現象が抑圧されるようになっている。
【００７０】
また、本可変波長フィルタにおいて、ＰＢＳ３１ｂ，３２ｂで分岐された各ドロップ光は、第１モニタ部１００の各光アイソレータ１０１Ａ，１０１Ｂを通過して各受光器１０２Ａ，１０２Ｂでそれぞれ電気信号に変換され、回路１０３で合算されてモニタ信号Ｍ１としてＲＦ信号制御部３００に送られる。ＲＦ信号制御部３００では、モニタ信号Ｍ１に基づいてドロップ光のピーク波長が検出され、第２モニタ部２００のモニタ結果を基に予め設定された制御値（選択波長）に対する波長ずれ量が求められる。
【００７１】
ＲＦ信号制御部３００において、モニタ信号Ｍ１を基にドロップ光のピーク波長を検出する方法としては、例えば、各段のＩＤＴ４１〜４３に共通に印加するＲＦ信号の周波数ｆにディザリングを加える方法などが好適である。具体的には、ＲＦ信号の最適周波数ｆを例えば１７０ＭＨｚに設定した場合、ディザリングの周波数Δｆとして４ｋＨｚ等を設定し、周波数がｆ±Δｆの範囲で変動するＲＦ信号を各ＩＤＴ４１〜４３に印加するようにする。これにより、各段のＡＯＴＦでモード変換される選択波長もディザリングの周波数Δｆに対応して変動するようになる。したがって、第１モニタ部１００でモニタされるモニタ信号Ｍ１にもディザリングに対応した周波数成分が含まれるようになり、検波した周波数成分を利用して実際のドロップ光のピーク波長を検出することが可能になる。
【００７２】
ここで、ＲＦ信号の周波数にディザリングを加える場合には、上述の図４に示したような阻止帯域について、その中心部分に選択波長が位置するようなＡＯＴＦ段からドロップ光を引き出し、第１モニタ部１００でモニタするのが望ましい。これは、例えば阻止帯域の端部に選択波長が位置するＡＯＴＦ段からのドロップ光をモニタするようにしたとすると、ディザリングにより変動するドロップ光の波長が透過率の急峻に変化する波長領域に達し、第１モニタ部１００でモニタされるドロップ光のレベルが大きく変化するようになり、ドロップ光のピーク波長を正確に検出できなくなる可能性があり、このような状況を回避して安定したピーク波長検出を実現するために有効な設定である。
【００７３】
図１０の構成では、基板１上の各光導波路２１〜２３に対応した阻止波長（選択波長）の設定が、図１７に示すような関係になっている。このため、接続光路２Bを介して基板１に与えられ光導波路２１，２３，２２の順に伝搬する光に対しては、図で太線に示すような阻止波長の関係より、阻止帯域の略中心に位置する波長λ1Fに対応した光導波路２１におけるドロップ光をモニタするようにする。また、接続光路２Cを介して基板１に与えられ光導波路２２，２３，２１の順に伝搬する光に対しては、図で細線に示すような阻止波長の関係より、波長λ2Rに対応した光導波路２２におけるドロップ光をモニタするようにする。
【００７４】
上記のようにして検出したドロップ光のピーク波長を基に、ＲＦ信号制御部３００では、第２モニタ部２００のモニタ結果を基に予め設定された制御値（選択波長）に対する波長ずれ量が求められ、その波長ずれ量に応じてＲＦ信号の周波数を補正する制御信号が生成されてＲＦ信号生成回路４０に出力される。そして、ＲＦ信号生成回路４０では、ＲＦ信号制御部３００からの制御信号に従って、ＲＦ信号の周波数ｆが補正され、そのＲＦ信号が各段のＩＤＴ４１〜４３に共通に印加される。これにより、温度変化や経時劣化等によってフィルタ特性に変化が生じた場合でも、ＲＦ信号の周波数がトラッキング制御されることで所望の波長の光の通過を確実に安定して阻止することが可能になる。
【００７５】
さらに、本可変波長フィルタにおいては、立ち上げ時や設定の変更時などに、基板１上の従属ループ接続されたＡＯＴＦの制御値を予め検出する処理が、第２モニタ部２００からのモニタ信号Ｍ２に基づいてＲＦ信号制御部３００により実行される。第２モニタ部２００では、基板１上の従属接続された３段のＡＯＴＦと同一のパラメータで動作するモニタ用ＡＯＴＦを通過した光がモニタされる。すなわち、入力光路２IN上の光カプラ２０１からの分岐光がＰＢＳ２０２で偏光分離され、一方の偏光が接続光路２Gを介して基板１の光導波路２２１上のＰＢＳ２３１ａにＴＥモード光として与えられて、光導波路２２１内をＰＢＳ２３１ｂに向けて伝搬する。このとき、ＩＤＴ２４１で発生しＳＡＷガイド２５１を伝搬するＳＡＷの音響光学効果によって、光導波路２２１内を伝搬するＴＥモード光のうちの選択波長に対応する光のみがモード変換されてＴＭモード光となる。そして、各モードの光がＰＢＳ２３１ｂに到達すると、モード変換された選択波長のＴＭモード光がＰＢＳ２３１ｂを通過し、接続光路２Iを介してＰＢＳ２０４に送られる。
【００７６】
また、ＰＢＳ２０２で偏光分離された他方の偏光は、偏光回転部２０３によって偏波面が９０度回転された後に接続光路２Hを介して基板１の光導波路２２２上のＰＢＳ２３２ｂにＴＥモード光として与えられて、光導波路２２２内をＰＢＳ２３２ａに向けて伝搬する。このとき、ＩＤＴ２４２で発生しＳＡＷガイド２５２を伝搬するＳＡＷの音響光学効果によって、光導波路２２２内を伝搬するＴＥモード光のうちの選択波長に対応する光のみがモード変換されてＴＭモード光となる。そして、各モードの光がＰＢＳ２３２ａに到達すると、モード変換された選択波長のＴＭモード光がＰＢＳ２３２ａを通過し、偏光回転部２０５によって偏波面が９０度回転された後に接続光路２Jを介してＰＢＳ２０４に送られる。
【００７７】
ＰＢＳ２０４では、各接続光路２I，２Jからの偏波面が直交する偏光を合波して受光器２０６に送り、受光器２０６ではＰＢＳ２０４からのモニタ光を電気信号に変換し、モニタ信号Ｍ２としてＲＦ信号制御部３００に出力する。
ＲＦ信号制御部３００では、立ち上げ時や設定の変更時などに、ＲＦ信号の周波数を所要の範囲で掃引させる制御信号が生成されて、ＲＦ信号生成回路４０に出力される。そして、掃引された各周波数のＲＦ信号にそれぞれ対応させて、基板１上のモニタ用ＡＯＴＦで実際に選択される光の波長が、第２モニタ部２００からのモニタ信号Ｍ２に基づいて検出され、その検出結果に従って、所望の選択波長に対応したＲＦ信号の周波数が判断されて、立ち上げ時または設定変更時の制御値として初期設定される。
【００７８】
この第２モニタ部２００のモニタ信号Ｍ２を基に設定される制御値は、主信号光の処理を行う従属接続されたＡＯＴＦと同一の制御パラメータ（ＲＦ信号の周波数）で動作するモニタ用ＡＯＴＦを実際に通過した光の波長に従って決定されるため、異なる制御パラメータで動作するモニタデバイスを用いて得られる値に比べて、非常に高い精度を得ることができる。ＯＸＣ装置やＯＡＤＭ装置等に利用される可変波長フィルタにおいては、通過させなければならない波長の光が誤って遮断されるとサービスの中断を招くことになるため、制御パラメータはその初期値から高い精度が要求される。したがって、上記のような第２モニタ部２００のモニタ結果に基づいたＲＦ信号の制御機能を可変波長フィルタに設けることは非常に有用である。
【００７９】
上述したように、本可変波長フィルタによれば、製造プロセスのばらつきに起因する基板固有の波長ずれを考慮するとともに、選択波長ドップラーシフトによる選択波長差Δλを利用して、従属ループ接続された各段のＡＯＴＦにおける選択波長を互いにずらすことにより、そのずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域が形成されるようになるため、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止でき、優れた消光比を持つリジェクション型の可変波長フィルタを実現することが可能になる。
【００８０】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００８１】
（付記１） 選択波長に対応した光の通過を阻止する複数の光フィルタ部を備え、該各光フィルタ部を従属接続して多段構成としたバンドリジェクション型の光波長フィルタであって、
前記複数の光フィルタ部の各選択波長を互いにずらすことにより、当該ずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域を形成したことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８２】
（付記２） 付記１に記載の光波長フィルタであって、
前記各光フィルタ部は、音響光学効果を利用して選択波長に対応した光の通過を阻止する音響光学フィルタを含むことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８３】
（付記３） 付記２に記載の光波長フィルタであって、
前記各音響光学フィルタを構成する各光導波路の幅を相違させることで、各々の音響光学フィルタにおける選択波長を互いにずらすようにしたことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８４】
（付記４） 付記２に記載の光波長フィルタであって、
前記各音響光学フィルタに対して周波数の相違するＲＦ信号を与えることで、各々の音響光学フィルタにおける選択波長を互いにずらすようにしたことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８５】
（付記５） 付記２に記載の光波長フィルタであって、
前記各音響光学フィルタでの光の伝搬方向に対する音響波の伝搬方向を変えることで、各々の音響光学フィルタにおける選択波長を互いにずらすようにしたことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８６】
（付記６） 付記２に記載の光波長フィルタであって、
前記各音響光学フィルタを構成する各音響波ガイドの音速を相違させることで、各々の音響光学フィルタにおける選択波長を互いにずらすようにしたことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８７】
（付記７） 付記１に記載の光波長フィルタであって、
前記複数の光フィルタ部を通る光路の両端を互いに接続し、当該接続部を介して光が入出力される従属ループ接続としたことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１〜第３光フィルタ部を従属ループ接続して多段構成としたバンドリジェクション型の光波長フィルタについて、第１〜第３光フィルタ部の各選択波長を選択波長ドップラシフトにより互いにずらすようにしたことで、最短の選択波長および最長の選択波長の間のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域が形成されるようになるため、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止することができる消光比の優れたフィルタ特性を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光波長フィルタの第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１の光波長フィルタの透過波長特性を示す図である。
【図３】本発明にかかる光波長フィルタの第２実施形態を示す構成図である。
【図４】図３の光波長フィルタの透過波長特性を示す図である。
【図５】本発明にかかる光波長フィルタの第３実施形態を示す構成図である。
【図６】第３実施形態において光導波路の幅に対する選択波長の関係を示す図である。
【図７】本発明にかかる光波長フィルタの第４実施形態を示す構成図である。
【図８】本発明にかかる光波長フィルタの第５実施形態を示す構成図である。
【図９】第５実施形態についてＡＯＴＦにおける選択波長ドップラーシフトを説明するための図である。
【図１０】本発明にかかる光波長フィルタのより具体的な実施例の構成を示す平面図である。
【図１１】図１０の可変波長フィルタにおける接続光路の直交接続を説明する図である。
【図１２】図１０の可変波長フィルタにおける基板の端面形状の一例を示す図である。
【図１３】図１０の可変波長フィルタにおいて基板端面に接続されるファイバアレイ構造の一例を示す図である。
【図１４】偏波保持ファイバの偏波モード間干渉を説明するための図である。
【図１５】３段のＡＯＴＦを集積化した基板に固有の選択波長ずれを説明するための図であって、（Ａ）〜（Ｃ）は波長ずれパターンの例示図、（Ｄ）は波長ずれパターンを類型化した図である。
【図１６】図１５の波長ずれパターンに応じて、選択波長ドップラーシフトの影響等を考慮した最適な接続関係をまとめた模式図である。
【図１７】図１０の可変波長フィルタにおいて設定された各段の選択波長の関係を示す図である。
【図１８】リジェクション型の光波長フィルタの特性を説明する概念図であって、（Ａ）は理想的なフィルタ特性、（Ｂ）は多段構成において選択波長が一致したときのフィルタ特性を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 光波長フィルタ
２IN 入力光路
２OUT 出力光路
２12，２23，２13，２A〜２J 接続光路
４ 光サーキュレータ
５，３１ａ〜３３ａ，３１ｂ〜３３ｂ，２０２，２０４，２３１ａ，２３２ａ，２３１ｂ，２３２ｂ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
６，２０３，２０５ 偏光回転部
１１〜１３ 光フィルタ部（ＡＯＴＦ）
２１〜２３，２２１，２２２ 光導波路
４０，４０1，４０2，４０3 ＲＦ信号生成回路
４１〜４３，２４１，２４２ 櫛形電極（ＩＤＴ）
５１〜５３，２５１，２５２ ＳＡＷガイド
１００ 第１モニタ部
２００ 第２モニタ部
３００ ＲＦ信号制御部
Ｃ 直交接続部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用の各種機器に利用される光波長フィルタに関し、特に、所要の波長の光の通過を阻止する複数の光フィルタ部を従属接続して多段構成としたバンドリジェクション型の光波長フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰデータ通信の需要の増大に伴い、超長距離・大容量かつネットワークの構築可能な光通信システムおよび光信号処理システムなどの開発が急務となっている。波長多重（ＷＤＭ）伝送を基礎技術とした伝送方式は、大容量伝送が可能であって波長単位での分離多重が簡易に行えることから、光レベルでの光クロスコネクト（ＯＸＣ）、光分岐挿入（ＯＡＤＭ）等の異種サービスの多重分離を行う柔軟な光波ネットワークの構築が可能である。そのため上記の方式を用いた伝送装置および信号処理装置等の開発、製品化が大きく進んでいる。
【０００３】
これらの装置の中では、波長ごとに信号光を振り分ける光波長フィルタ等の多くの光機能デバイスが用いられている。光波長フィルタについては、具体的には例えば、ＯＸＣおよびＯＡＤＭでの波長切り換えや、受信部での各波長の分離やＡＳＥカットなどに使用される。
上記のような光波長フィルタは、ＳｉＯ2やＬｉＮｂＯ3等の基板上に形成することにより高機能化、小型化、集積化、低電力化、低コスト化などが可能となる。また、基板上に集積化された複数の光波長フィルタを従属接続して用いる場合には、バンドパス型の光波長フィルタとして使用時の透過帯域の狭窄化および他チャンネル抑圧比の向上等を図ることが可能であり、バンドリジェクション型の光波長フィルタ（ノッチフィルタ）として使用時の消光比の向上等を図ることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したようなＯＸＣやＯＡＤＭ等の光装置に用いられるバンドリジェクション型の光波長フィルタの特性としては、例えば図１８（Ａ）の概念図に示すように、通過帯域から阻止帯域への透過率の変化が急峻であって、かつ、阻止帯域が所要の幅を持つような矩形的に変化するフィルタ特性が理想とされる。前述した複数の光波長フィルタを従属接続した多段構成は、上記のような理想的なフィルタ特性の実現を図るための手段として有効であると考えられる。例えば、各段の光波長フィルタとして音響光学チューナブルフィルタ（Acousto Optic Tunable Filter；ＡＯＴＦ）等を用いた場合には、基本的に、ＡＯＴＦの段数を増やすほど消光比の優れたフィルタ特性が得られるようになることが知られている。
【０００５】
しかしながら、上記のような多段構成を適用した場合に、各段の光波長フィルタにおいて通過が阻止される光の波長（選択波長）がすべて一致していると、図１８（Ｂ）の概念図に示すように、透過率が１点で最小となり阻止帯域の幅が狭くなってしまう。リジェクション型の光波長フィルタの阻止帯域としては、例えば、レーザ等の光源のスペクトル幅に対応する光信号の波長幅や、光波長フィルタの設定・制御誤差、光源の波長ゆらぎなどの条件を考慮して所要の幅を確保することが必要であって、上記図１８（Ｂ）のようなフィルタ特性としてしまうと、光信号波長やフィルタ設定等に僅かな変動が生じただけでも、所望の波長の光信号の通過を阻止できなくなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、所要の波長の光の通過を確実に安定して阻止することができるバンドリジェクション型の光波長フィルタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる光波長フィルタは、音響光学効果を利用して選択波長に対応した光の通過を阻止する第１〜第３光フィルタ部を備え、該第１〜第３光フィルタ部を従属接続すると共に、前記第１〜第３光フィルタ部を通る光路の両端を偏光ビームスプリッタを用いて互いに接続し、該偏光ビームスプリッタを介して光が入出力される従属ループ接続構成としたバンドリジェクション型の光波長フィルタであって、
前記偏光ビームスプリッタおよび前記第１光フィルタ部の第１端の間を接続する入力光路と、前記第１光フィルタ部の第２端および前記第２光フィルタ部の第３端の間を接続する第１接続光路と、前記第２光フィルタ部の第４端および前記第３光フィルタ部の第５端の間を接続する第２接続光路と、前記第３光フィルタ部の第６端および前記偏光ビームスプリッタの間を接続する出力光路と、を備え、前記入力光路、前記第１接続光路、前記第２接続光路および前記出力光路は、それぞれ、長手方向の中央近傍に、偏光軸を略９０度回転させて接続した直交接続部を有し、前記第１光フィルタ部を第１端から第２端に伝搬する光に対する音響波の伝搬方向、前記第２光フィルタ部を第３端から第４端に伝搬する光に対する音響波の伝搬方向、および、前記第３光フィルタ部を第５端から第６端に伝搬する光に対する音響波の伝搬方向のうちのいずれか１つの伝搬方向が、他の伝搬方向とは逆に設定され、前記第１〜第３光フィルタ部の各選択波長を互いにずらすことにより、最短の選択波長および最長の選択波長の間のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域を形成するようにしたものである。
【０００８】
かかる構成の光波長フィルタでは、音響光学効果を利用した第１〜第３光フィルタ部における透過波長特性を重ね合わせた特性がフィルタ全体として得られ、第１〜第３光フィルタ部の選択波長は選択波長ドップラシフトによりずれるから、最短の選択波長および最長の選択波長の間のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域が形成されるようになる。これにより、光信号の波長やフィルタ設定等に変動が生じたとしても、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止することができ、また、複数の光フィルタ部の多段構成としているため、消光比の優れたフィルタ特性を得ることが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明にかかる光波長フィルタの第１実施形態を示す構成図である。
図１において、本光波長フィルタ１Ａは、例えば、バンドリジェクション型の２つの光フィルタ部１１，１２を接続光路２12を介して従属接続した２段構成について、各光フィルタ部１１，１２の選択波長λ１，λ２を互いにずらして設定したものである。また、本光波長フィルタ１Ａには、外部からの入力光を前段の光フィルタ部１１に導く入力光路２INと、後段の光フィルタ部１２からの出力光を外部に導く出力光路２OUTとがそれぞれ接続されている。
【００１１】
各光フィルタ部１１，１２としては、例えば、音響光学効果、電気光学効果、または光弾性効果等を利用して所要の選択波長の光のみを偏波モード変換し、その光を偏光分離して通過を阻止する公知のバンドリジェクション型光フィルタを使用することが可能である。なお、各光フィルタ部の具体例については後述することにする。
【００１２】
各光フィルタ部１１，１２の選択波長λ１，λ２は、本光波長フィルタ１Ａにおいて通過を阻止したい光信号の中心波長に対して、その光信号のスペクトル幅、光波長フィルタの設定・制御誤差および光源の波長ゆらぎなどの条件を考慮した所要量だけ互いにずらして設定されるものとする。なお、各々の光フィルタ部における選択波長の具体的な設定方法については後述することにする。
【００１３】
このような構成の光波長フィルタ１Ａでは、例えば図２に示すように、各段の光フィルタ部１１，１２における透過波長特性（図の点線）を重ね合わせた特性（図の実線）がフィルタ全体として得られ、このフィルタ全体での透過波長特性には、各光フィルタ部１１，１２の選択波長λ１，λ２のずれ量に応じた波長幅δλを持つ阻止帯域が形成されることになる。
【００１４】
上記のようなフィルタ特性を有する光波長フィルタ１Ａに対して、波長の異なる複数の光信号を含んだＷＤＭ信号光が外部から入力光路２INを介して入力されると、その入力光は、光フィルタ部１１、接続光路２１２および光フィルタ部１２に順次送られて、上記の阻止帯域内に該当する波長の光信号の通過が阻止され、阻止帯域外の波長の光信号が出力光路２OUTを介して外部に出力されるようになる。
【００１５】
このように本光波長フィルタ１Ａによれば、例えば、温度変動や経時変化などが原因で入力光に含まれる光信号の波長やフィルタ設定等に変動が生じたとしても、波長幅δλを有する阻止帯域が形成されているため、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止することができる。また、バンドリジェクション型の２つの光フィルタ部１１，１２を従属接続した２段構成としているため、消光比の優れたフィルタ特性を得ることが可能である。
【００１６】
次に、本発明にかかる光波長フィルタの第２実施形態について説明する。
図３は、第２実施形態の光波長フィルタの構成を示す図である。なお、第１実施形態の構成と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、以下、他の実施形態においても同様とする。
図３において、第２実施形態の光波長フィルタ１Ｂは、例えば、バンドリジェクション型の３つの光フィルタ部１１，１２，１３を従属接続する場合に対応したものである。具体的には、１段目の光フィルタ部１１と２段目の光フィルタ部１２との間を接続光路２12により接続するとともに、２段目の光フィルタ部１２と３段目の光フィルタ部１３との間を接続光路２23により接続した３段構成について、各光フィルタ部１１，１２，１３の選択波長λ１，λ２，λ３を互いにずらして設定したものである。また、本光波長フィルタ１Ｂには、外部からの入力光を１段目の光フィルタ部１１に導く入力光路２INと、３段目の光フィルタ部１３からの出力光を外部に導く出力光路２OUTとがそれぞれ接続されている。
【００１７】
このような構成の光波長フィルタ１Ｂでは、例えば図４に示すように、各段の光フィルタ部１１〜１３における透過波長特性（図の点線）を重ね合わせた特性（図の実線）がフィルタ全体として得られることになる。ここでは、例えば各段の選択波長がλ１＜λ２＜λ３となるように設定してあるものとし、選択波長λ１と選択波長λ３の間のずれ量に応じた波長幅δλ’を持つ阻止帯域が形成される。
【００１８】
このような光波長フィルタ１Ｂによれば、第１実施形態の場合と同様にして、入力光に含まれる光信号の波長やフィルタ設定等に変動が生じたとしても、波長幅δλ’を有する阻止帯域が形成されているため、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止することができる。また、バンドリジェクション型の３つの光フィルタ部１１〜１３を従属接続した３段構成としているため、消光比のより優れたフィルタ特性を得ることが可能である。
【００１９】
なお、上述した第１、第２実施形態では、２つまたは３つの光フィルタ部を従属接続するようにしたが、本発明はこれに限らず、４つ以上の光フィルタ部を従属接続する場合にも上記と同様にして応用することが可能である。
次に、本発明にかかる光波長フィルタの第３実施形態について説明する。
図５は、第３実施形態の光波長フィルタの構成を示す図である。
【００２０】
図５において、本光波長フィルタは、例えば前述した第２実施形態の構成について、各段の光フィルタ部１１〜１３として音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）を用い、各ＡＯＴＦ１１〜１３を構成する各光導波路２１〜２３の幅を相違させることにより、各々のＡＯＴＦ１１〜１３における選択波長λ１〜λ３を互いにずらすようにしたものである。
【００２１】
上記の各ＡＯＴＦ１１〜１３は、それぞれ、基板上に形成された光導波路２１〜２３の両端部分に偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３１ａ，３１ｂ〜３３ａ，３３ｂを有するとともに、基板上に弾性表面波（Surface Acoustic Wave；ＳＡＷ）を発生させる櫛形電極（Interdigital Transducer；ＩＤＴ）４１〜４３が設けられている。各ＰＢＳ３１ａ，３１ｂ〜３３ａ，３３ｂとしては、例えば、交差導波路型のＰＢＳ等を使用することが可能であり、ここでは各々のＰＢＳがＴＥモード透過型の構成となるように、交差導波路のクロス側に位置する入出力ポートが各光導波路上に接続されている。なお、各ＰＢＳ３１ａ，３１ｂ〜３３ａ，３３ｂはＴＭモード透過型の構成としてもよい。各ＩＤＴ４１〜４３は、ＲＦ信号生成回路４０で生成された所要の周波数ｆの信号が共通に印加されることで各々の基板上にＳＡＷを発生する。各ＩＤＴ４１〜４３で発生したＳＡＷは、図示しないＳＡＷガイドに導かれ各光導波路２１〜２３に沿って伝搬する。なお、ここでは各ＩＤＴ４１〜４３を各光導波路２１〜２３上の光入力側にそれぞれ配置し、各々の光導波路内を伝搬する光信号に対してＳＡＷが同じ方向（順方向）に伝搬するように設定してある。
【００２２】
上記のような構成の光波長フィルタでは、例えば、周波数ｆ＝１７０ＭＨｚのＲＦ信号を各ＩＤＴ４１〜４３に共通に印加したとすると、図６に示すような光導波路の幅に対する選択波長の関係に従って、各段のＡＯＴＦ１１〜１３における選択波長λ１〜λ３が互いに異なるようになる。具体的には、例えば、光導波路２１の幅Ｗ１を６．９９５μｍ、光導波路２２の幅Ｗ２を７．００μｍ、光導波路２３の幅Ｗ３を７．００５μｍに設定した場合には、１段目のＡＯＴＦ１１の選択波長λ１が１５４９．９６ｎｍ、２段目のＡＯＴＦ１２の選択波長λ２が１５５０．００ｎｍ、３段目のＡＯＴＦ１３の選択波長λ３が１５５０．０４ｎｍになる。なお、ＲＦ信号の周波数ｆの設定および各光導波路の幅Ｗ１〜Ｗ３の設定は上記の一例に限定されるものではない。
【００２３】
このように各ＡＯＴＦ１１〜１３の光導波路の幅Ｗ１〜Ｗ３を予め相違させて設計することにより、各段における選択波長λ１〜λ３を互いにずらすことができるため、前述の図４に示した場合と同様な選択波長λ１，λ３の間のずれ量に応じた波長幅δλ’を持つ阻止帯域が形成されるようになる。これにより、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止でき、優れた消光比を持つリジェクション型の可変波長フィルタを実現することが可能になる。
【００２４】
次に、本発明にかかる光波長フィルタの第４実施形態について説明する。
図７は、第４実施形態の光波長フィルタの構成を示す図である。
図７において、本光波長フィルタは、前述した第３実施形態の構成について、各段のＡＯＴＦ１１〜１３の光導波路幅を相違させるのに代えて、各ＩＤＴ４１〜４３に印加するＲＦ信号の周波数を相違させることにより、各々のＡＯＴＦ１１〜１３における選択波長λ１〜λ３を互いにずらすようにしたものである。
【００２５】
具体的には、各段のＡＯＴＦ１１〜１３の光導波路を同一幅Ｗにするとともに、各段のＩＤＴ４１〜４３に対応させてＲＦ信号生成回路４０1〜４０3をそれぞれ設け、ＲＦ信号生成回路４０1の周波数をｆ１＝ｆ０＋δｆ、ＲＦ信号生成回路４０2の周波数をｆ２＝ｆ０、ＲＦ信号生成回路４０3の周波数をｆ３＝ｆ０−δｆにそれぞれ設定する。
【００２６】
例えば、光導波路幅をＷ＝７．０μｍとし、また、周波数の設定をｆ０＝１７０ＭＨｚ、δｆ＝４ｋＨｚとして、各ＲＦ信号生成回路４０1〜４０3で生成される周波数ｆ１〜ｆ３の各ＲＦ信号を対応するＩＤＴ４１〜４３に印加したとすると、１段目のＡＯＴＦ１１の選択波長λ１が１５４９．９６ｎｍ、２段目のＡＯＴＦ１２の選択波長λ２が１５５０．００ｎｍ、３段目のＡＯＴＦ１３の選択波長λ３が１５５０．０４ｎｍになる。なお、光導波路の幅Ｗの設定および各ＲＦ信号の周波数ｆ１〜ｆ３の設定は上記の一例に限定されるものではない。
【００２７】
このように各ＡＯＴＦ１１〜１３に与えるＲＦ信号の周波数ｆ１〜ｆ３を予め相違させて設計することによっても、各段における選択波長λ１〜λ３を互いにずらすことができるため、前述した第３実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
次に、本発明にかかる光波長フィルタの第５実施形態について説明する。
【００２８】
図８は、第５実施形態の光波長フィルタの構成を示す図である。
図８において、本光波長フィルタは、前述した第３実施形態の構成について、各段のＡＯＴＦ１１〜１３の光導波路幅を相違させるのに代えて、例えば、１、２段目のＡＯＴＦ１１，１２での光の伝搬方向に対するＳＡＷの伝搬方向を順方向とし、３段目のＡＯＴＦ１３での光の伝搬方向に対するＳＡＷの伝搬方向を逆方向とすることで、次に述べる選択波長ドップラーシフトにより、ＡＯＴＦ１１，１２における選択波長λ１，λ２に対してＡＯＴＦ１３における選択波長λ３をずらすようにしたものである。
【００２９】
ここで、選択波長ドップラーシフトについて説明する。
選択波長ドップラーシフトは、光導波路内の光の伝搬方向と、その光導波路に沿って伝わるＳＡＷの伝搬方向との関係によって、音響光学効果により偏波モード変換される光の波長が異なるようになる現象のことである。この現象は、通常よく知られたドップラーシフトと同じ原理で発生し、上記の場合には、光から見たＳＡＷの波長（周波数）が変化するものと考えることができる。したがって、例えば図９に示すように、光の伝搬方向がＳＡＷの伝搬方向と同じ順方向であるならば光の感じるＳＡＷの波長が長くなり、逆方向であるならば光の感じるＳＡＷの波長が短くなる。このようなドップラーシフトの影響を受けた場合の選択波長λは、次の（１）式により表すことができる。
【００３０】
【数１】
したがって、光とＳＡＷの伝搬方向を順方向とするか逆方向とするかの違いによって生じる選択波長差Δλは、次の（２）式により表すことができる。
【００３１】
【数２】
【００３２】
このように各段のＡＯＴＦ１１〜１３における光の伝搬方向に対するＳＡＷの伝搬方向が変わるように予め設計し、選択波長ドップラーシフトを利用して各段の選択波長をずらすことも可能であって、図８の構成例では、選択波長λ１＝λ２と選択波長λ３との間のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域が形成されるようになる。これにより、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止でき、優れた消光比を持つリジェクション型の可変波長フィルタを実現することが可能になる。
【００３３】
なお、上記の第５実施形態では、選択波長ドップラーシフトを利用してＡＯＴＦ１３の選択波長λ３をずらし、ＡＯＴＦ１１，１２の選択波長λ１，λ２については同じ値になるようにしたので、前述した第３、第４実施形態の場合に比べて阻止帯域の波長幅が狭くなってしまう。しかし、例えば、第３実施形態の場合と同様にしてＡＯＴＦ１１，１２の各光導波路幅を相違させたり、または、第４実施形態の場合と同様にしてＡＯＴＦ１１，１２に与えるＲＦ信号の周波数を相違させたりして選択波長λ１，λ２をずらし、阻止帯域の波長幅を広げることも可能である。このように、本発明の光波長フィルタは、上述した第３〜第５実施形態の構成を適宜に組み合わせて各段のＡＯＴＦ１１〜１３の選択波長λ１〜λ３を互いにずらすようにした構成も含むものである。
【００３４】
また、上述した第３〜第５実施形態では特に図示しなかった各段のＳＡＷガイドについて、各々を伝搬するＳＡＷの速度（音速）が相違するようなものとすることによっても、各段のＡＯＴＦ１１〜１３における選択波長λ１〜λ３を互いにずらすことが可能である。
次に、本発明にかかる光波長フィルタのより具体的な実施例について詳しく説明する。以下では、上述した第５実施形態の構成を応用して、同一基板上の３つのＡＯＴＦを従属ループ接続することにより具体化したリジェクション型の可変波長フィルタを一例として考えることにする。
【００３５】
図１０は、上記の実施例にかかる可変波長フィルタの構成を示す平面図である。
図１０の可変波長フィルタにおいては、同一基板１上に形成された３つのＡＯＴＦが光フィルタ部１１〜１３として接続光路２13，２23により互いに接続され、その基板１上の接続されたＡＯＴＦの光入出力部分と、入力光路２INおよび出力光路２OUTとの間が、光サーキュレータ４、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５、偏光回転部６および接続光路２A，２B，２Cを用いて接続されることで、基板１上の３つのＡＯＴＦがループ状に従属接続される。
【００３６】
また、本可変波長フィルタには、基板１上の従属ループ接続されたＡＯＴＦの動作状態をトラッキング制御するために、所要のＡＯＴＦで通過が阻止されたドロップ光をモニタする第１モニタ部１００が設けられている。さらに、本可変波長フィルタの立ち上げ時や設定の変更時などにおいて、基板１上の従属ループ接続されたＡＯＴＦの制御値を予め検出するために、それらのＡＯＴＦと同一のパラメータで動作する基板１上のモニタ用ＡＯＴＦを通過した光をモニタする第２モニタ部２００も設けられている。これら第１、第２モニタ部１００，２００の各モニタ結果は、各ＡＯＴＦに与えられるＲＦ信号を制御するＲＦ信号制御部３００に送られて、各々のＡＯＴＦの動作状態が制御される。
【００３７】
基板１は、例えば、ＬｉＮｂＯ3からなる基板材料に５本の略平行な光導波路２１，２２，２３，２２１，２２２が形成されていて、光導波路２１〜２３が主信号用として、光導波路２２１，２２２が第２モニタ部２００用として使用される。各光導波路２１，２２，２３および２２１，２２２の各々の両端部分には、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂおよび２３１ａ，２３１ｂ，２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ設けられている。また、基板１には、各光導波路２１，２２，２３および２２１，２２２にそれぞれ対応させて、櫛形電極（ＩＤＴ）４１，４２，４３および２４１，２４２と、ＳＡＷガイド５１，５２，５３および２５１，２５２とがそれぞれ形成されている。
【００３８】
主信号用の各ＰＢＳ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂとしては、例えば、交差導波路型のＰＢＳ等を使用することが可能であり、ここでは各ＰＢＳがＴＥモード透過型の構成となるように、交差導波路のクロス側に位置する入出力ポートが各光導波路上に接続されている。また、第２モニタ部２００用の各ＰＢＳ２３１ａ，２３１ｂ，２３２ａ，２３２ｂとしても、例えば、交差導波路型のＰＢＳ等を使用することが可能である。ただし、ここでは各ＰＢＳ２３１ａ，２３２ｂがＴＥモード透過型の構成となるように、交差導波路のクロス側に位置する入出力ポートが各光導波路上に接続され、各ＰＢＳ２３１ｂ，２３２ａがＴＭモード透過型の構成となるように、交差導波路のバー側に位置する入出力ポートが各光導波路上に接続されている。
【００３９】
各ＩＤＴ４１〜４３，２４１，２４２は、ＲＦ信号生成回路４０で生成された所要の周波数ｆの信号が共通に印加されることで基板１上に弾性表面波（ＳＡＷ）を発生する。なお、各ＩＤＴ４１〜４３，２４１，２４２を設ける位置は、後述するように、対応する光導波路内の光の伝搬方向に対するＳＡＷの伝搬方向の関係が選択波長ドップラーシフト等の影響を考慮した関係となるように設定されている。
【００４０】
各ＳＡＷガイド５１〜５３，２５１，２５２は、各ＩＤＴ４１〜４３，２４１，２４２で発生した各々のＳＡＷを対応する光導波路２１〜２３，２２１，２２２に沿って伝搬させるためのガイドである。ここでは、各ＳＡＷガイド５１〜５３，２５１，２５２として、例えばＴｉ拡散により所要の形状に形成した方向性結合型のＳＡＷガイドを用いる場合を示した。
【００４１】
方向性結合型のＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦでは、ＩＤＴで発生するＳＡＷを所要の形状のＳＡＷガイドで方向性結合させることにより、光導波路内を伝搬する光に対してＳＡＷがモード変換領域の中央付近で最も強く干渉するようになる。これにより、ＡＯＴＦのフィルタ特性におけるサイドローブレベルの抑圧を図ることができる。なお、図１０に示したＳＡＷガイドは、より望ましい関数に従ってＳＡＷを方向性結合させるために曲線的な形状を採用している。これにより、サイドローブレベルを一層効果的に抑圧することが可能になる。
【００４２】
なお、ここでは方向性結合型のＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを使用する場合を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、薄膜型のＳＡＷガイドを光導波路上に形成したＡＯＴＦ等を使用することも可能である。また、この薄膜型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦについては、ＳＡＷガイドの長手方向が光導波路の軸方向に対して所要量だけ傾くように設定し、ＳＡＷの伝搬軸と光軸とが斜角に交差するような配置としてもよい。このような配置を採用することによって、光が感じる弾性表面波の強度について長手方向に重み付けが行われるようになり、サイドローブレベル抑圧を図ることが可能になる。
【００４３】
光サーキュレータ４は、少なくとも３つのポート４ａ，４ｂ，４ｃを有し、ポート４ａからポート４ｂに向かう方向、ポート４ｂからポート４ｃに向かう方向およびポート４ｃからポート４ａに向かう方向にのみ光を伝達する一般的な光部品である。この光サーキュレータ４には、入力光路２INがポート４ａに接続され、ＰＢＳ５に繋がる接続光路２Aがポート４ｂに接続され、出力光路２OUTがポート４ｃに接続されている。
【００４４】
ＰＢＳ５は、光サーキュレータ４のポート４ｂから接続光路２Aを介して送られてくる入力光を互いに偏波面の直交した２つの偏光に分離し、一方の偏光を接続光路２Bの一端に出力し、他方の偏光を接続光路２Cの一端に出力する。接続光路２Bの他端は、基板１の光導波路２１上に位置するＰＢＳ３１ａに接続され、接続光路２Cの他端は、基板１の光導波路２２上に位置するＰＢＳ３２ａに接続される。また、ここでは接続光路２C上に偏光回転部６が挿入されていて、この偏光回転部６は、ＰＢＳ５で分離された他方の偏光の偏波面を９０度回転させる機能をもつ。
【００４５】
基板１の光導波路２１上に位置するＰＢＳ３１ｂは、接続光路２13によって光導波路２３上に位置するＰＢＳ３３ｂに接続され、また、光導波路２２上に位置するＰＢＳ３２ｂは、接続光路２23によって光導波路２３の端部に位置するＰＢＳ３３ａに接続される。これにより、基板１上の主信号用の３つのＡＯＴＦが、入力光路２INおよび出力光路２OUTの間でループ状に従属接続されるようになる。
【００４６】
各接続光路２B，２C，２13，２23は偏波保持ファイバであって、ここでは例えばＰＡＮＤＡ型ファイバを使用するものとする。ただし、偏波保持ファイバの構造はＰＡＮＤＡ型に限られるものではなく公知の構造を採用することが可能である。また、各接続光路２B，２C，２13，２23は、各々の長手方向の中央近傍において、図１１に示すように偏光軸を略９０度回転させてスプライスした直交接続部Ｃをそれぞれ有し、後述するように、偏波依存性のある光デバイスを偏波保持ファイバで接続するときの偏光軸のずれによる影響を抑圧している。
【００４７】
また、上記の基板１に接続される第１モニタ部１００は、従属ループ接続された各ＡＯＴＦを一方の方向に順次通過する光についてのドロップ光をモニタするための光アイソレータ１０１Ａおよび受光器１０２Ａと、他方の方向に順次通過する光についてのドロップ光をモニタするための光アイソレータ１０１Ｂおよび受光器１０２Ｂと、各受光器１０２Ａ，１０２Ｂで光電変換された出力信号を合算してモニタ信号Ｍ１を出力する回路１０３とからなる。
【００４８】
ここでは、光アイソレータ１０１Ａの入力ポートが、接続光路２Dを介して基板１上のＰＢＳ３１ｂのＴＭモード出力ポートに接続され、光アイソレータ１０１Ｂの入力ポートが、接続光路２Eを介して基板１上のＰＢＳ３２ｂのＴＭモード出力ポートに接続される。なお、各方向の光についてドロップ光をモニタする位置は、後述するように、ＲＦ信号に付与するディザリングの影響を考慮して、選択波長（ドロップ波長）が阻止帯域の中心に位置するＡＯＴＦ段に設定するのが望ましい。
【００４９】
さらに、上記の基板１に接続される第２モニタ部２００は、入力光の一部を所要の分岐比（例えば１０：１等）で分岐する入力光路２IN上の光カプラ２０１と、光カプラ２０１からの分岐光を偏光分離して基板１上の各モニタ用ＡＯＴＦにそれぞれ送るＰＢＳ２０２と、基板１上の各モニタ用ＡＯＴＦを通過した偏光を合波して出力するＰＢＳ２０４と、ＰＢＳ２０４で合波されたモニタ光を電気信号に変換してモニタ信号Ｍ２を出力する受光器２０６とを有する。
【００５０】
上記のＰＢＳ２０２は、前述したＰＢＳ５と同様に、光カプラ２０１から接続光路２Fを介して送られてくる分岐光を互いに偏波面の直交した２つの偏光に分離し、一方の偏光を接続光路２Gの一端に出力し、他方の偏光を接続光路２Hの一端に出力する。接続光路２Gの他端は、基板１の光導波路２２１上に位置するＰＢＳ２３１ａに接続されていて、接続光路２Hの他端は、基板１の光導波路２２２上に位置するＰＢＳ２３２ｂに接続されている。また、ここでは接続光路２H上に偏光回転部２０３が挿入されていて、この偏光回転部２０３は、ＰＢＳ２０２で分離された他方の偏光の偏波面を９０度回転させる機能をもつ。
【００５１】
ＰＢＳ２０４は、基板１上のモニタ用ＡＯＴＦを通過し各接続光路２I，２Jを介して送られてくる偏波面の直交した偏光を合波して受光器２０６に出力する。具体的には、基板１の光導波路２２１上のＰＢＳ２３１ｂから出力されるＴＭモード光が、接続光路２Iを通ってＰＢＳ２０４に入力されるとともに、基板１の光導波路２２２上のＰＢＳ２３２ａから出力されるＴＭモード光が、接続光路２Jを通り偏光回転部２０５で偏波面が９０度回転されてＰＢＳ２０４に入力される。
【００５２】
上記第１、第２モニタ部１００，２００で使用される各接続光路２D，２E，２G，２H，２I，２Jについても、例えばＰＡＮＤＡ型ファイバ等の偏波保持型の光線路を使用し、各々の長手方向の中央近傍には前述した図１１の場合と同様の構成の直交接続部Ｃをそれぞれ有するものとする。
主信号用およびモニタ用の各光路が接続される基板１の対向する２つの端面は、例えば図１２に示すように、各光路との接続面での反射光の影響を軽減させるために所要の角度だけ傾けた端面とするのが好ましい。また、上記の各基板端面に接続される各光ファイバは、例えば図１３に示すようなファイバアレイ構造とするのがよい。なお、図１３において各接続光路２13，２23に平行に設けられる光ファイバは、各段のＡＯＴＦで通過が阻止されるドロップ光等を取り出するためのものである。ファイバアレイ内の各偏波保持ファイバの偏光軸に関する配置は、反対側の基板端面に接続されるファイバアレイとの対称性を考慮して、両側のファイバアレイの品種が同一となるように設定するのが望ましい。
【００５３】
上記のような構成の可変波長フィルタでは、入力光路２INを伝搬する入力光が光サーキュレータ４および接続光路２Aを介してＰＢＳ５に送られ、直交する２つの偏光に分離されて接続光路２B，２Cにそれぞれ出力される。接続光路２Cに出力された偏光は、偏光回転部６によって偏波面が９０度回転され、接続光路２Bに出力された偏光の偏波方向に揃えられる。そして、接続光路２B，２Cを伝搬する各偏光は、基板１上の各ＰＢＳ３１ａ，３２ａにＴＥモード光としてそれぞれ与えられる。なお、図１０には、従属ループ接続された光線路上の各部分での伝搬光の偏波方向が明確になるように、ＰＡＮＤＡ型ファイバの偏光軸の配置を示す断面図に併せて伝搬光の偏波方向が表記してある。
【００５４】
ＰＢＳ３１ａに与えられたＴＥモード光は、ＰＢＳ３１ａを通過し、光導波路２１内をＰＢＳ３１ｂに向けて伝搬する。このとき、ＲＦ信号生成回路４０からの周波数ｆのＲＦ信号がＩＤＴ４１に印加されることで発生するＳＡＷが、ＳＡＷガイド５１によって光導波路２１に沿って導かれ、光導波路２１内の伝搬光と同一方向（順方向）に伝搬する。このＳＡＷによる音響光学効果によって、光導波路２１内を伝搬するＴＥモード光のうちのＳＡＷの周波数に対応した波長（選択波長）の光のみがモード変換されてＴＭモード光となる。そして、各モードの光がＰＢＳ３１ｂに到達すると、モード変換されなかった選択波長とは異なる波長（非選択波長）のＴＥモード光は、ＰＢＳ３１ｂを通過して接続光路２13に出力され、モード変換された選択波長のＴＭモード光は、ＰＢＳ３１ｂでドロップ光として分岐され、第１モニタ部１００の光アイソレータ１０１Ａに送られる。
【００５５】
接続光路２13に出力されたＴＥモード光は、長手方向の中央近傍において９０度スプライスされたＰＡＮＤＡ型ファイバを通って、光導波路２３上のＰＢＳ３３ｂに送られる。このとき、ＰＡＮＤＡ型ファイバ内で発生する偏波モード間干渉による周期的な波長依存性損失や偏波モード分散（ＰＭＤ）、基板１上のＰＢＳ等で発生する偏光依存性損失（ＰＤＬ）は、９０度スプライス点の前後において相殺されて抑圧されるようになる。
【００５６】
ここで、偏波保持型の光線路中で発生する偏波モード間干渉について説明する。
偏光依存性を有する複数の光デバイスを偏波保持ファイバ等により接続する場合においては、偏波保持ファイバの偏光軸（Ｆａｓｔ軸、Ｓｌｏｗ軸）方向と光デバイスに対して入出力される偏光の軸方向とを完全に一致させて接続を行うことが理想である。しかしながら、偏波保持ファイバと光デバイスの実際の接続においては、各々の軸方向を完全に一致させることは困難であり多少の軸ずれは避けられない。
【００５７】
上記のように軸ずれが生じた場合には、図１４に示すように、偏波保持ファイバの偏波モード間干渉が発生し、光デバイスの透過特性に周期的な波長依存性損失が発生することになる。この周期的な波長依存性損失は、偏波保持ファイバのＦａｓｔ軸およびＳｌｏｗ軸の伝搬時間差をτとすると、その周期は１／τとなる。このような偏波保持ファイバの偏波モード間干渉による周期的な波長依存性損失は、例えばリジェクション型光フィルタにおいては透過光のレベルが波長に応じて変化してしまうことになり、特性劣化を招くことになる。
【００５８】
そこで、本可変波長フィルタでは、接続光路の長手方向の中央近傍でＰＡＮＤＡ型ファイバの偏光軸を略９０度回転させてスプライスすることにより、その前後でＦａｓｔ軸およびＳｌｏｗ軸の各方向を入れ替え、接続光路内を伝搬する偏光が各偏光軸を略等距離伝搬するようにしている。これにより、上記の周期的な波長依存性損失やＰＭＤ、ＰＤＬの影響が相殺されるようになる。
【００５９】
基板１上のＰＢＳ３３ｂに送られたＴＥモード光は、ＰＢＳ３３ｂを通過し、光導波路２３内をＰＢＳ３３ａに向けて伝搬する。このとき、ＩＤＴ４３で発生しＳＡＷガイド５３によって導かれるＳＡＷは、光導波路２３内の伝搬光に対して逆方向に伝搬することになり、このＳＡＷによる音響光学効果によって、光導波路２３内を伝搬するＴＥモード光のうちの選択波長に対応する光のみがモード変換されてＴＭモード光となる。そして、各モードの光がＰＢＳ３３ａに到達すると、モード変換されなかった非選択波長のＴＥモード光は、ＰＢＳ３３ａを通過して接続光路２23に出力され、モード変換された選択波長のＴＭモード光は、ＰＢＳ３３ａで分岐される。
【００６０】
接続光路２23に出力されたＴＥモード光は、接続光路２13の通過時と同様に、直交接続部Ｃを有するＰＡＮＤＡ型ファイバを通ることで周期的な波長依存性損失等が抑圧されながら光導波路２２上のＰＢＳ３２ｂに送られる。
ＰＢＳ３２ｂに送られたＴＥモード光は、ＰＢＳ３２ｂを通過し、光導波路２３内をＰＢＳ３２ａに向けて伝搬する。このとき、ＩＤＴ４２で発生しＳＡＷガイド５２によって導かれるＳＡＷは、光導波路２２内の伝搬光に対して順方向に伝搬することになり、このＳＡＷによる音響光学効果によって、光導波路２２内を伝搬するＴＥモード光のうちの選択波長に対応する光のみがモード変換されてＴＭモード光となる。そして、モード変換されなかった非選択波長のＴＥモード光はＰＢＳ３２ａを通過して接続光路２Cに出力され、モード変換された選択波長のＴＭモード光はＰＢＳ３２ａで分岐される。接続光路２Cに出力されたＴＥモード光は、接続光路２C上の偏光回転部６によって偏波面が９０度回転された後にＰＢＳ５に戻される。
【００６１】
なお、各光導波路２１〜２３においてモード変換される各々の選択波長は、各ＩＤＴ４１〜４３に共通のＲＦ信号を印加する構成であっても、上述したような選択波長ドップラーシフトや、基板１の製造プロセスのばらつきに起因する固有の波長ずれによって、それぞれが僅かに異なる値となる。この製造プロセスのばらつきに起因する波長ずれは、例えば、各段の光導波路２１〜２３の幅等の製造誤差により個々の基板に固有に発生する。そこで、図１０に示した可変波長フィルタでは、製造プロセスのばらつきに起因する基板固有の波長ずれを考慮するとともに、選択波長ドップラーシフトによる選択波長差Δλを利用することにより、上述の図４に示した場合と同様に、各段のＡＯＴＦにおける選択波長を互いに僅かにずらして阻止帯域の所要の幅を確保するようにしている。
【００６２】
具体的に、製造プロセスのばらつきに起因する基板固有の波長ずれに関しては、同一周波数ｆのＳＡＷを伝搬光に対して順方向に与えたときの各光導波路２１，２２，２３に対応した選択波長をλ1F，λ2F，λ3Fとし、逆方向に与えたときの各光導波路２１，２２，２３に対応した選択波長をλ1R，λ2R，λ3Rとしたとき、基板固有の波長ずれは、例えば図１５（Ａ）〜（Ｃ）などに示すように様々なパターンが発生することになる。このような３段のＡＯＴＦの波長ずれパターンは、例えば選択波長λ1Rを基準にして、λ2R−λ1Rの値を横軸にとり、λ3R−λ1Rの値を縦軸にとって類型化すると、図１５（Ｄ）に示すような６つのパターンＰ１〜Ｐ６に分類することが可能である。
【００６３】
上述の図４に示したような各段で僅かにずれた選択波長が実現されるようにするためには、各パターンＰ１〜Ｐ６の波長ずれに対して、選択波長ドップラーシフトによる波長差との最適な組み合わせを決定する必要がある。この最適な組み合わせを決定する際には、前述の図１３で説明したようなファイバアレイの品種を基板１の両端側で同一にできる接続関係と、次に述べるような迷光の影響を抑圧する入出力の接続関係と、が同時に満たされる条件をも考慮することが望ましい。
【００６４】
同一基板上に集積化された複数の光デバイスを接続して使用する場合、基板入力部からの入力光は、その大部分が光デバイスを通過するものの、図１０の点線矢印に示すように、一部が基板内に放射され迷光Ｓとして伝搬する。この迷光Ｓは、光デバイスを迂回して出力部に結合してしまう可能性があり、消光比の劣化等を引き起こすことになる。
【００６５】
このような入力側からの迷光Ｓの出力側への漏れ込み現象を効果的に抑えるためには、例えば、同一基板上の複数の光デバイスを従属接続して使用する場合、すべての光デバイスを通る光路の両端が基板の同一端面上に位置するような接続関係とするのがよい。このような接続関係の実現により、入力側からの迷光Ｓが出力側の光路内を伝搬する光に結合し難い構成となる。
【００６６】
上記のような迷光の影響を抑圧する入出力の接続関係をも含めて、前述した選択波長ドップラーシフト等のすべての条件を満足する最適な組み合わせは、図１５（Ｄ）の各パターンＰ１〜Ｐ６に対応させてそれぞれ決定することが可能であり、その結果をまとめたものを図１６に示しておく。
なお、図１６において、各基板の両端に表記した▲１▼〜▲６▼の数字は、各段のＡＯＴＦの接続順序を示したものである。また、各基板の上部に表記した「順順逆」等の文字は、図で基板の上段の光導波路を伝搬する光に対するＳＡＷの伝搬方向、中段の光導波路を伝搬する光に対するＳＡＷの伝搬方向および下段の光導波路を伝搬する光に対するＳＡＷの伝搬方向を、この順番に示したものである。さらに、基板の両端に接続する各ＰＡＮＤＡ型ファイバを同一品種のファイバアレイとしたときの各々の偏光軸の配置が断面図として各基板の左右側に表記してある。
【００６７】
図１０に示した可変波長フィルタの構成は、図１６においてパターンＰ１に該当する接続関係を具体的に例示したものであり、選択波長ドップラーシフトに関しては、接続光路２Bを介して与えられる光について、光導波路２１に対応する１段目のＡＯＴＦでのＳＡＷの伝搬方向が順方向となり、光導波路２３に対応する２段目のＡＯＴＦでのＳＡＷの伝搬方向が逆方向となり、光導波路２２に対応する３段目のＡＯＴＦでのＳＡＷの伝搬方向が順方向となるように、各段のＩＤＴ４１，４３，４２の配置が設定される。各段のＡＯＴＦには同一の周波数のＲＦ信号がＩＤＴに与えられているため、１段目および３段目の選択波長と２段目の選択波長との間には、上述の（２）式に対応した選択波長ドップラーシフトによる波長差が発生することになる。これにより、パターンＰ１の固有の波長ずれとの組み合わせによって、上述の図４に示したようなフィルタ特性が実現可能になる。
【００６８】
一方、本可変波長フィルタにおいて、ＰＢＳ５から接続光路２Cおよび偏光回転部６を介して基板１のＰＢＳ３２ａに与えられたＴＥモード光は、前述の接続光路２Bを介して基板１のＰＢＳ３１ａに与えられたＴＥモード光とは逆回りに各段のＡＯＴＦを順に通過し、すなわち、光導波路２２、ＰＢＳ３２ｂ、接続光路２23、ＰＢＳ３３ａ、光導波路２３、ＰＢＳ３３ｂ、接続光路２13、ＰＢＳ３１ｂ、光導波路２１およびＰＢＳ３１ａを順番に通過して接続光路２Bに出力され、偏波面が回転されることなくそのままの偏光状態でＰＢＳ５に戻される。なお、この逆回りの偏光の伝搬において、光導波路２２を伝搬する際にモード変換された選択波長に該当するＴＭモード光は、ＰＢＳ３２ｂでドロップ光として分岐されて第１モニタ部１００の光アイソレータ１０１Ｂに送られる。
【００６９】
各接続光路２B，２Cを介してＰＢＳ５に戻された偏波面の直交する各偏光は、ＰＢＳ５で合波された後に、接続光路２Aを介して光サーキュレータ４に送られ、ポート４ｂからポート４ｃを通って出力光路２OUTに出力される。
上記のようにして各接続光路２B，２Cからの偏光が基板１上の従属ループ接続された３段のＡＯＴＦを双方向に伝搬する際、光導波路２１，２２の一端の各ＰＢＳ３１ａ，３２ａから発生する迷光Ｓが、基板１の光入力側とは反対側の端面に向けて伝搬することになる。しかし、基板１の同一端面上に位置するＰＢＳ３１ａ，３２ａに各接続光路２B，２Cがそれぞれ接続されているため、入力側からの迷光Ｓの出力側への漏れ込み現象が抑圧されるようになっている。
【００７０】
また、本可変波長フィルタにおいて、ＰＢＳ３１ｂ，３２ｂで分岐された各ドロップ光は、第１モニタ部１００の各光アイソレータ１０１Ａ，１０１Ｂを通過して各受光器１０２Ａ，１０２Ｂでそれぞれ電気信号に変換され、回路１０３で合算されてモニタ信号Ｍ１としてＲＦ信号制御部３００に送られる。ＲＦ信号制御部３００では、モニタ信号Ｍ１に基づいてドロップ光のピーク波長が検出され、第２モニタ部２００のモニタ結果を基に予め設定された制御値（選択波長）に対する波長ずれ量が求められる。
【００７１】
ＲＦ信号制御部３００において、モニタ信号Ｍ１を基にドロップ光のピーク波長を検出する方法としては、例えば、各段のＩＤＴ４１〜４３に共通に印加するＲＦ信号の周波数ｆにディザリングを加える方法などが好適である。具体的には、ＲＦ信号の最適周波数ｆを例えば１７０ＭＨｚに設定した場合、ディザリングの周波数Δｆとして４ｋＨｚ等を設定し、周波数がｆ±Δｆの範囲で変動するＲＦ信号を各ＩＤＴ４１〜４３に印加するようにする。これにより、各段のＡＯＴＦでモード変換される選択波長もディザリングの周波数Δｆに対応して変動するようになる。したがって、第１モニタ部１００でモニタされるモニタ信号Ｍ１にもディザリングに対応した周波数成分が含まれるようになり、検波した周波数成分を利用して実際のドロップ光のピーク波長を検出することが可能になる。
【００７２】
ここで、ＲＦ信号の周波数にディザリングを加える場合には、上述の図４に示したような阻止帯域について、その中心部分に選択波長が位置するようなＡＯＴＦ段からドロップ光を引き出し、第１モニタ部１００でモニタするのが望ましい。これは、例えば阻止帯域の端部に選択波長が位置するＡＯＴＦ段からのドロップ光をモニタするようにしたとすると、ディザリングにより変動するドロップ光の波長が透過率の急峻に変化する波長領域に達し、第１モニタ部１００でモニタされるドロップ光のレベルが大きく変化するようになり、ドロップ光のピーク波長を正確に検出できなくなる可能性があり、このような状況を回避して安定したピーク波長検出を実現するために有効な設定である。
【００７３】
図１０の構成では、基板１上の各光導波路２１〜２３に対応した阻止波長（選択波長）の設定が、図１７に示すような関係になっている。このため、接続光路２Bを介して基板１に与えられ光導波路２１，２３，２２の順に伝搬する光に対しては、図で太線に示すような阻止波長の関係より、阻止帯域の略中心に位置する波長λ1Fに対応した光導波路２１におけるドロップ光をモニタするようにする。また、接続光路２Cを介して基板１に与えられ光導波路２２，２３，２１の順に伝搬する光に対しては、図で細線に示すような阻止波長の関係より、波長λ2Rに対応した光導波路２２におけるドロップ光をモニタするようにする。
【００７４】
上記のようにして検出したドロップ光のピーク波長を基に、ＲＦ信号制御部３００では、第２モニタ部２００のモニタ結果を基に予め設定された制御値（選択波長）に対する波長ずれ量が求められ、その波長ずれ量に応じてＲＦ信号の周波数を補正する制御信号が生成されてＲＦ信号生成回路４０に出力される。そして、ＲＦ信号生成回路４０では、ＲＦ信号制御部３００からの制御信号に従って、ＲＦ信号の周波数ｆが補正され、そのＲＦ信号が各段のＩＤＴ４１〜４３に共通に印加される。これにより、温度変化や経時劣化等によってフィルタ特性に変化が生じた場合でも、ＲＦ信号の周波数がトラッキング制御されることで所望の波長の光の通過を確実に安定して阻止することが可能になる。
【００７５】
さらに、本可変波長フィルタにおいては、立ち上げ時や設定の変更時などに、基板１上の従属ループ接続されたＡＯＴＦの制御値を予め検出する処理が、第２モニタ部２００からのモニタ信号Ｍ２に基づいてＲＦ信号制御部３００により実行される。第２モニタ部２００では、基板１上の従属接続された３段のＡＯＴＦと同一のパラメータで動作するモニタ用ＡＯＴＦを通過した光がモニタされる。すなわち、入力光路２IN上の光カプラ２０１からの分岐光がＰＢＳ２０２で偏光分離され、一方の偏光が接続光路２Gを介して基板１の光導波路２２１上のＰＢＳ２３１ａにＴＥモード光として与えられて、光導波路２２１内をＰＢＳ２３１ｂに向けて伝搬する。このとき、ＩＤＴ２４１で発生しＳＡＷガイド２５１を伝搬するＳＡＷの音響光学効果によって、光導波路２２１内を伝搬するＴＥモード光のうちの選択波長に対応する光のみがモード変換されてＴＭモード光となる。そして、各モードの光がＰＢＳ２３１ｂに到達すると、モード変換された選択波長のＴＭモード光がＰＢＳ２３１ｂを通過し、接続光路２Iを介してＰＢＳ２０４に送られる。
【００７６】
また、ＰＢＳ２０２で偏光分離された他方の偏光は、偏光回転部２０３によって偏波面が９０度回転された後に接続光路２Hを介して基板１の光導波路２２２上のＰＢＳ２３２ｂにＴＥモード光として与えられて、光導波路２２２内をＰＢＳ２３２ａに向けて伝搬する。このとき、ＩＤＴ２４２で発生しＳＡＷガイド２５２を伝搬するＳＡＷの音響光学効果によって、光導波路２２２内を伝搬するＴＥモード光のうちの選択波長に対応する光のみがモード変換されてＴＭモード光となる。そして、各モードの光がＰＢＳ２３２ａに到達すると、モード変換された選択波長のＴＭモード光がＰＢＳ２３２ａを通過し、偏光回転部２０５によって偏波面が９０度回転された後に接続光路２Jを介してＰＢＳ２０４に送られる。
【００７７】
ＰＢＳ２０４では、各接続光路２I，２Jからの偏波面が直交する偏光を合波して受光器２０６に送り、受光器２０６ではＰＢＳ２０４からのモニタ光を電気信号に変換し、モニタ信号Ｍ２としてＲＦ信号制御部３００に出力する。
ＲＦ信号制御部３００では、立ち上げ時や設定の変更時などに、ＲＦ信号の周波数を所要の範囲で掃引させる制御信号が生成されて、ＲＦ信号生成回路４０に出力される。そして、掃引された各周波数のＲＦ信号にそれぞれ対応させて、基板１上のモニタ用ＡＯＴＦで実際に選択される光の波長が、第２モニタ部２００からのモニタ信号Ｍ２に基づいて検出され、その検出結果に従って、所望の選択波長に対応したＲＦ信号の周波数が判断されて、立ち上げ時または設定変更時の制御値として初期設定される。
【００７８】
この第２モニタ部２００のモニタ信号Ｍ２を基に設定される制御値は、主信号光の処理を行う従属接続されたＡＯＴＦと同一の制御パラメータ（ＲＦ信号の周波数）で動作するモニタ用ＡＯＴＦを実際に通過した光の波長に従って決定されるため、異なる制御パラメータで動作するモニタデバイスを用いて得られる値に比べて、非常に高い精度を得ることができる。ＯＸＣ装置やＯＡＤＭ装置等に利用される可変波長フィルタにおいては、通過させなければならない波長の光が誤って遮断されるとサービスの中断を招くことになるため、制御パラメータはその初期値から高い精度が要求される。したがって、上記のような第２モニタ部２００のモニタ結果に基づいたＲＦ信号の制御機能を可変波長フィルタに設けることは非常に有用である。
【００７９】
上述したように、本可変波長フィルタによれば、製造プロセスのばらつきに起因する基板固有の波長ずれを考慮するとともに、選択波長ドップラーシフトによる選択波長差Δλを利用して、従属ループ接続された各段のＡＯＴＦにおける選択波長を互いにずらすことにより、そのずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域が形成されるようになるため、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止でき、優れた消光比を持つリジェクション型の可変波長フィルタを実現することが可能になる。
【００８０】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００８１】
（付記１） 選択波長に対応した光の通過を阻止する複数の光フィルタ部を備え、該各光フィルタ部を従属接続して多段構成としたバンドリジェクション型の光波長フィルタであって、
前記複数の光フィルタ部の各選択波長を互いにずらすことにより、当該ずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域を形成したことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８２】
（付記２） 付記１に記載の光波長フィルタであって、
前記各光フィルタ部は、音響光学効果を利用して選択波長に対応した光の通過を阻止する音響光学フィルタを含むことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８３】
（付記３） 付記２に記載の光波長フィルタであって、
前記各音響光学フィルタを構成する各光導波路の幅を相違させることで、各々の音響光学フィルタにおける選択波長を互いにずらすようにしたことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８４】
（付記４） 付記２に記載の光波長フィルタであって、
前記各音響光学フィルタに対して周波数の相違するＲＦ信号を与えることで、各々の音響光学フィルタにおける選択波長を互いにずらすようにしたことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８５】
（付記５） 付記２に記載の光波長フィルタであって、
前記各音響光学フィルタでの光の伝搬方向に対する音響波の伝搬方向を変えることで、各々の音響光学フィルタにおける選択波長を互いにずらすようにしたことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８６】
（付記６） 付記２に記載の光波長フィルタであって、
前記各音響光学フィルタを構成する各音響波ガイドの音速を相違させることで、各々の音響光学フィルタにおける選択波長を互いにずらすようにしたことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８７】
（付記７） 付記１に記載の光波長フィルタであって、
前記複数の光フィルタ部を通る光路の両端を互いに接続し、当該接続部を介して光が入出力される従属ループ接続としたことを特徴とする光波長フィルタ。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１〜第３光フィルタ部を従属ループ接続して多段構成としたバンドリジェクション型の光波長フィルタについて、第１〜第３光フィルタ部の各選択波長を選択波長ドップラシフトにより互いにずらすようにしたことで、最短の選択波長および最長の選択波長の間のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域が形成されるようになるため、所望の波長の光信号の通過を確実に安定して阻止することができる消光比の優れたフィルタ特性を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光波長フィルタの第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１の光波長フィルタの透過波長特性を示す図である。
【図３】本発明にかかる光波長フィルタの第２実施形態を示す構成図である。
【図４】図３の光波長フィルタの透過波長特性を示す図である。
【図５】本発明にかかる光波長フィルタの第３実施形態を示す構成図である。
【図６】第３実施形態において光導波路の幅に対する選択波長の関係を示す図である。
【図７】本発明にかかる光波長フィルタの第４実施形態を示す構成図である。
【図８】本発明にかかる光波長フィルタの第５実施形態を示す構成図である。
【図９】第５実施形態についてＡＯＴＦにおける選択波長ドップラーシフトを説明するための図である。
【図１０】本発明にかかる光波長フィルタのより具体的な実施例の構成を示す平面図である。
【図１１】図１０の可変波長フィルタにおける接続光路の直交接続を説明する図である。
【図１２】図１０の可変波長フィルタにおける基板の端面形状の一例を示す図である。
【図１３】図１０の可変波長フィルタにおいて基板端面に接続されるファイバアレイ構造の一例を示す図である。
【図１４】偏波保持ファイバの偏波モード間干渉を説明するための図である。
【図１５】３段のＡＯＴＦを集積化した基板に固有の選択波長ずれを説明するための図であって、（Ａ）〜（Ｃ）は波長ずれパターンの例示図、（Ｄ）は波長ずれパターンを類型化した図である。
【図１６】図１５の波長ずれパターンに応じて、選択波長ドップラーシフトの影響等を考慮した最適な接続関係をまとめた模式図である。
【図１７】図１０の可変波長フィルタにおいて設定された各段の選択波長の関係を示す図である。
【図１８】リジェクション型の光波長フィルタの特性を説明する概念図であって、（Ａ）は理想的なフィルタ特性、（Ｂ）は多段構成において選択波長が一致したときのフィルタ特性を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 光波長フィルタ
２IN 入力光路
２OUT 出力光路
２12，２23，２13，２A〜２J 接続光路
４ 光サーキュレータ
５，３１ａ〜３３ａ，３１ｂ〜３３ｂ，２０２，２０４，２３１ａ，２３２ａ，２３１ｂ，２３２ｂ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
６，２０３，２０５ 偏光回転部
１１〜１３ 光フィルタ部（ＡＯＴＦ）
２１〜２３，２２１，２２２ 光導波路
４０，４０1，４０2，４０3 ＲＦ信号生成回路
４１〜４３，２４１，２４２ 櫛形電極（ＩＤＴ）
５１〜５３，２５１，２５２ ＳＡＷガイド
１００ 第１モニタ部
２００ 第２モニタ部
３００ ＲＦ信号制御部
Ｃ 直交接続部
Claims (1)
- 音響光学効果を利用して選択波長に対応した光の通過を阻止する第１〜第３光フィルタ部を備え、該第１〜第３光フィルタ部を従属接続すると共に、前記第１〜第３光フィルタ部を通る光路の両端を偏光ビームスプリッタを用いて互いに接続し、該偏光ビームスプリッタを介して光が入出力される従属ループ接続構成としたバンドリジェクション型の光波長フィルタであって、
前記偏光ビームスプリッタおよび前記第１光フィルタ部の第１端の間を接続する入力光路と、
前記第１光フィルタ部の第２端および前記第２光フィルタ部の第３端の間を接続する第１接続光路と、
前記第２光フィルタ部の第４端および前記第３光フィルタ部の第５端の間を接続する第２接続光路と、
前記第３光フィルタ部の第６端および前記偏光ビームスプリッタの間を接続する出力光路と、を備え、
前記入力光路、前記第１接続光路、前記第２接続光路および前記出力光路は、それぞれ、長手方向の中央近傍に、偏光軸を略９０度回転させて接続した直交接続部を有し、
前記第１光フィルタ部を第１端から第２端に伝搬する光に対する音響波の伝搬方向、前記第２光フィルタ部を第３端から第４端に伝搬する光に対する音響波の伝搬方向、および、前記第３光フィルタ部を第５端から第６端に伝搬する光に対する音響波の伝搬方向のうちのいずれか１つの伝搬方向が、他の伝搬方向とは逆に設定され、
前記第１〜第３光フィルタ部の各選択波長を互いにずらすことにより、最短の選択波長および最長の選択波長の間のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域を形成したことを特徴とする光波長フィルタ。
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