JP4047004B2 - 光波長可変フィルタの制御方法および制御装置 - 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可変フィルタの制御技術に関し、特に、バンドリジェクション型の光波長可変フィルタにおける波長特性の制御方法および制御装置に関する。
【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、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】
しかしながら、前述したような多段構成を適用した光波長フィルタについては、温度変動や経時変化などが原因でフィルタ特性に変動が生じてしまうため、各段における波長設定を高い精度で制御することが必要になるという課題がある。また、光波長フィルタに入力される光の波長も環境変化等によって変動する可能性があるため、上記のような波長設定の制御機能は光波長フィルタに不可欠である。
【０００５】
特に、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については、通過させなければならない波長の光が誤って遮断されてしまうとサービスの中断を招くことになり、このような事態の発生は回避されなければならない。このためには、動作環境の変動等に追随して所望のフィルタ特性が得られるように、各段において通過が阻止される光の波長（選択波長）を高精度かつ確実に可変制御するための波長制御技術が重要になる。
【０００６】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、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可変フィルタについて、各段における可変の選択波長を高い精度で確実に制御して所望の波長特性が得られるようにする制御方法および制御装置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可変フィルタの制御方法は、外部から与えられる電気信号の周波数をパラメータとして制御される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すると共に、該従属接続された複数の光フィルタ部を通る１本の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としたバンドリジェクション型の光波長可変フィルタの波長特性を制御する方法であって、前記光波長可変フィルタが、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、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の形成された波長特性を有するとき、前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において一方の方向への通過が阻止されるドロップ光および他方の方向への通過が阻止されるドロップ光をそれぞれ取り出して光電気変換し、該変換した電気信号を合算してモニタし、該モニタした電気信号を基に前記ドロップ光のピーク波長を検出し、予め設定した選択波長に対する前記検出したドロップ光のピーク波長のずれ量に応じて、前記外部から与えられる電気信号の周波数を補正することにより、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御する方法である。
【０００８】
また、本発明にかかる光波長可変フィルタの制御装置は、外部から与えられる電気信号の周波数をパラメータとして制御される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すると共に、該従属接続された複数の光フィルタ部を通る１本の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としたバンドリジェクション型の光波長可変フィルタの波長特性を制御する装置であって、前記光波長可変フィルタが、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、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の形成された波長特性を有するとき、前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において一方の方向への通過が阻止されるドロップ光および他方の方向への通過が阻止されるドロップ光をそれぞれ取り出して光電気変換し、該変換した電気信号を合算してモニタするモニタ部と、該モニタ部でモニタされた電気信号を基に前記ドロップ光のピーク波長を検出し、予め設定した選択波長に対する前記検出したドロップ光のピーク波長のずれ量に応じて、前記外部から与えられる電気信号の周波数を補正することにより、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御する制御部と、を備えて構成されるものである。
【０００９】
上記のような光波長可変フィルタの制御方法または制御装置によれば、従属ループ接続された多段構成のバンドリジェクション型光波長可変フィルタについて、各段の選択波長のうちで阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において通過が阻止される各方向のドロップ光をそれぞれ取り出して光電気変換し、該変換した電気信号を合算してモニタするようにしたことで、その電気信号を基にドロップ光のピーク波長を安定して検出できるようになるため、各段の光フィルタ部における選択波長を高い精度で確実に制御することが可能になる。これにより、温度変動や経時変化などの影響を受けてフィルタの設定や入力光の波長が変動したとしても、その変動に追随して各段における選択波長が調整されるようになり、所望の波長特性を安定して得ることが可能になる。
【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可変フィルタの制御装置の実施形態を示す構成図である。
図１において、光波長可変フィルタ１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を接続光路２12，２23を介して従属接続した３段構成を有し、ここでは、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とが光波長可変フィルタ１にそれぞれ接続されている。各段の光フィルタ部１１，１２，１３には、可変の選択波長λ１，λ２，λ３がそれぞれ設定されていて、各段を伝搬する光のうちで各々の選択波長λ１，λ２，λ３に対応した光の通過が阻止される。
【００１１】
上記の光波長可変フィルタ１に適用される制御装置３は、例えば、各段の光フィルタ部１１，１２，１３において通過が阻止されるドロップ光ＬD1，ＬD2，ＬD3のうちの１つを取り出してモニタするドロップ光モニタ部３Ａと、そのドロップ光モニタ部３Ａでのモニタ結果に基づいて、光波長可変フィルタ１の各選択波長λ１〜λ３を調整して波長特性を制御する選択波長制御部３Ｂとを有する。なお、ドロップ光モニタ部３Ａでモニタされるドロップ光の設定については後述する。
【００１２】
ここで、光波長可変フィルタ１の各選択波長λ１〜λ３に関する基本的な設定について説明する。
一般に、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２（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。このようなフィルタ特性の実現を図るための手段として、複数の光フィルタ部を従属接続した多段構成は有効であり、段数を増やすほど消光比の優れたフィルタ特性を有する光波長フィルタが得られるようになる。
【００１３】
上記のような多段構成を適用したとき、各段で通過が阻止される光の波長がすべて一致していると、図２（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る。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２（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。
【００１４】
そこで、本発明の制御方式が適用されるバンドリジェクション型の光波長可変フィルタでは、図２（Ｃ）に示すように、各段における選択波長を互いに僅かにずらすことにより阻止帯域の所要の幅を確保するようにした波長設定を前提として採用するものとする。すなわち、各段の選択波長をずらした光波長可変フィルタでは、図の点線に示す各段における透過波長特性が重ね合わされ、図の実線に示す透過波長特性がフィルタ全体として得られるようになり、このフィルタ全体での透過波長特性には、各段の選択波長のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域が形成されることになる。
【００１５】
具体的に図１の光波長可変フィルタ１では、例えば、各段における選択波長がλ１＜λ２＜λ３等の大小関係を持つように予めずらして設定され、選択波長λ１と選択波長λ３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ているものとする。
上記のように各段の選択波長λ１〜λ３が設定された光波長可変フィルタ１に対して、制御装置３は、各段における選択波長λ１〜λ３のうちで阻止帯域の中心波長の最も近くに位置する選択波長、すなわち、上記の一例では選択波長λ２に着目し、その選択波長λ２に対応する２段目の光フィルタ部１２で通過が阻止されるドロップ光ＬD2を取り出してドロップ光モニタ部３Ａでモニタし、そのモニタ結果を選択波長制御部３Ｂに伝える。そして、選択波長制御部３Ｂは、ドロップ光モニタ部３Ａからのモニタ結果に基づいて、ドロップ光ＬD2のピーク波長を検出し、予め設定された選択波長λ２に対する波長ずれ量を求め、その波長ずれ量に応じて各段の選択波長λ１〜λ３を調整する。
【００１６】
このように、制御装置３のドロップ光モニタ部３Ａにおいて、阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長λ２に対応したドロップ光ＬD2を選択的にモニタすることによって、光波長可変フィルタ１の実際のフィルタ特性を確実に判断できるようになる。すなわち、光波長可変フィルタ１に入力される各波長の光信号は、光源のスペクトル幅に対応した波長幅を有し、光源の波長ゆらぎなどの影響を受けて変動する可能性があり、このような光信号が各段の光フィルタ部１１〜１３でドロップされることになる。これに対して阻止帯域の端部に選択波長が位置する光フィルタ部からのドロップ光（上記の一例ではドロップ光ＬD1またはＬD3）をモニタするようにしたとすると、透過率の急峻に変化する波長領域にドロップ光の波長が達し、ドロップ光モニタ部３Ａ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る。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は、阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応したドロップ光を取り出してモニタするのが有効である。
【００１７】
上記のようにして光波長可変フィルタ１の各段における選択波長λ１〜λ３を制御装置３により高い精度で確実に制御することによって、温度変動や経時変化などの影響を受けてフィルタの設定や入力光の波長が変動したとしても、その変動に追随して各段の選択波長λ１〜λ３が調整されるようになるため、所望のフィルタ特性を安定して実現することが可能である。
【００１８】
なお、上記の実施形態では、３つの光フィルタ部１１〜１３を従属接続して３段構成とした光波長可変フィルタ１を示したが、４つ以上の光フィルタ部を従属接続して多段構成とした光波長可変フィルタにも本発明の制御技術は適用可能である。
次に、本発明にかかる光波長可変フィルタの制御装置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、前述の図１に示した構成を応用して、同一基板上の３つの光フィルタ部を従属ループ接続することにより具体化したバンドリジェクション型の光波長可変フィルタの制御装置を一例として考えることにする。
【００１９】
図３は、上記の実施例にかかる光波長可変フィルタおよびその制御装置の構成を示す平面図である。なお、前述した実施形態の構成と同様の部分には同一の符号が付してある。
図３に示す光波長可変フィルタ１においては、例えば、同一基板１０上に形成された３つの音響光学チューナブルフィルタ（Acousto Optic Tunable Filter；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１０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１０上の３つのＡＯＴＦがループ状に従属接続される。
【００２０】
上記の光波長可変フィルタ１に適用される制御装置３は、例えば、第１モニタ部１００、第２モニタ部２００およびＲＦ信号制御部３００を備えて構成される。第１モニタ部１００は、前述の図１に示したドロップ光モニタ部３Ａに相当し、基板１０上の従属ループ接続された各ＡＯＴＦにおける選択波長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ものである。第２モニタ部２００は、光波長可変フィルタ１の立ち上げ時や設定の変更時などにおいて、基板１０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１０上のモニタ用ＡＯＴＦを通過した光をモニタするものである。ＲＦ信号制御部３００は、第１、第２モニタ部１００，２００の各モニタ結果に基づいて、各ＡＯＴＦに与えられるＲＦ信号を制御し、各々のＡＯＴＦの動作状態を制御するものであって、前述の図１に示した選択波長制御部３Ｂに相当する機能を備えたものである。
【００２１】
基板１０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１０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。
【００２２】
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。
【００２３】
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１０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するのが好ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
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３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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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１０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１０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。
【００２９】
基板１０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１０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。
【００３０】
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４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。
【００３１】
また、上記の基板１０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。
【００３２】
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１０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１０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、前述した実施形態におけるドロップ光モニタ部３Ａの場合と同様に、選択波長が阻止帯域の中心波長の最も近くに位置するＡＯＴＦ段に設定されるものとする。
【００３３】
さらに、上記の基板１０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１０上の各モニタ用ＡＯＴＦにそれぞれ送るＰＢＳ２０２と、基板１０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。
【００３４】
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１０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１０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。
【００３５】
ＰＢＳ２０４は、基板１０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１０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１０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。
【００３６】
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４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１０の対向する２つの端面は、例えば図５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６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６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。
【００３７】
上記のような構成の光波長可変フィルタ１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１０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３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。
【００３８】
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。
【００３９】
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１０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。
【００４０】
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。
【００４１】
上記のように軸ずれが生じた場合には、図７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、バンド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。
【００４２】
そこで、本光波長可変フィルタ１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。
【００４３】
基板１０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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、次に説明する選択波長ドップラーシフトや、基板１０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。
ここで、選択波長ドップラーシフトについて説明する。
【００４６】
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８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。
【００４７】
【数１】
【００４８】
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。
【００４９】
【数２】
【００５０】
図３に示したような３つのＡＯＴＦを従属ループ接続したリジェクション型の光波長可変フィルタ１では、各段のＡＯＴＦにおける選択波長が、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に加えて、基板１０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も相違することになる。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。
【００５１】
光波長可変フィルタ１の波長特性としては、上述の図２（Ｃ）に示したように、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したものを前提として考えるため、ここでは、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、上記のような互いにずらした選択波長の設定が実現されるようにする。
【００５２】
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９（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９（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。
【００５３】
上述の図２（Ｃ）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６で説明したようなファイバアレイの品種を基板１０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。
【００５４】
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３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。
【００５５】
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。
【００５６】
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９（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１０に示しておく。
なお、図１０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。
【００５７】
図３に示した光波長可変フィルタの構成は、図１０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２（Ｃ）に示したようなフィルタ特性が実現可能になる。
【００５８】
光波長可変フィルタ１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１０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１０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。
【００５９】
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１０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１０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１０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。
【００６０】
また、光波長可変フィルタ１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。
【００６１】
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。
【００６２】
上記のようにＲＦ信号の周波数にディザリングを加える場合においても、阻止帯域の中心波長の最も近くに位置する選択波長に対応したＡＯＴＦ段からドロップ光を引き出して第１モニタ部１００で選択的にモニタするようにしているため、ドロップ光のピーク波長を確実に検出することができる。すなわち、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る。しかし、このような状況は、阻止帯域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てモニタすることにより回避できるため、安定したピーク波長検出を実現することが可能になる。
【００６３】
図３の構成では、基板１０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１１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１０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１０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。
【００６４】
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。
【００６５】
さらに、ここでは立ち上げ時や設定の変更時などに、基板１０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１０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１０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。
【００６６】
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１０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。
【００６７】
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１０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。
【００６８】
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光波長可変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信号の制御機能を光波長可変フィルタに設けることは非常に有用である。
【００６９】
上述したように光波長可変フィルタ１の制御装置３によれば、基板１０上の従属ループ接続された各ＡＯＴＦにおける選択波長をトラッキング制御するために、阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応したＡＯＴＦ段で通過が阻止されたドロップ光をモニタするようにしたことで、ＲＦ信号のディザリングや光源の波長ゆらぎ等の影響により波長が変動するドロップ光であっても、そのピーク波長を安定して検出できるので、各段のＡＯＴＦにおける選択波長を高い精度で確実に制御することが可能になる。これにより、温度変動や経時変化などの影響を受けて各ＡＯＴＦの設定や入力光の波長が変動したとしても、その変動に追随して各ＡＯＴＦにおける選択波長が調整されるようになるため、所望のフィルタ特性を安定して実現することができる。
【００７０】
なお、上述した実施例では、光波長可変フィルタ１の各光フィルタ部としてＡＯＴＦを使用した構成を示したが、本発明において光波長可変フィルタに用いられる各光フィルタ部はＡＯＴＦに限られるものではなく、可変の選択波長を有する公知のバンドリジェクション型光フィルタとすることが可能である。
また、ドロップ光のピーク波長を検出する一例としてＲＦ信号の周波数にディザリングを加える方法を示したが、本発明におけるドロップ光の波長検出方法は上記の方法に限定されるものではない。
【００７１】
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。
【００７２】
（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可変フィルタの波長特性を制御する方法であって、
前記光波長可変フィルタが、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の形成された波長特性を有するとき、
前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において通過が阻止されるドロップ光を取り出してモニタし、
該モニタしたドロップ光のピーク波長に基づいて、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御することを特徴とする光波長可変フィルタの制御方法。
【００７３】
（付記２） 付記１に記載の光波長可変フィルタの制御方法であって、
前記各光フィルタ部が、ＲＦ信号を電極に印加することで発生する弾性表面波に基づく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チューナブルフィルタであるとき、
該各音響光学チューナブルフィルタに与えるＲＦ信号の周波数にディザリングを加え、前記モニタしたドロップ光における前記ディザリングに対応した波長変動に基づいて、前記ドロップ光のピーク波長を検出し、該検出したピーク波長に応じて前記ＲＦ信号の周波数を調整して前記波長特性を制御することを特徴とする光波長可変フィルタの制御方法。
【００７４】
（付記３） 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可変フィルタの波長特性を制御する装置であって、
前記光波長可変フィルタが、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の形成された波長特性を有するとき、
前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において通過が阻止されるドロップ光を取り出してモニタするモニタ部と、
該モニタ部でモニタされたドロップ光のピーク波長に基づいて、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御する制御部と、を備えて構成されることを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。
【００７５】
（付記４） 付記３に記載の光波長可変フィルタの制御装置であって、
前記各光フィルタ部が、ＲＦ信号を電極に印加することで発生する弾性表面波に基づく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チューナブルフィルタであるとき、
前記制御部は、前記各音響光学チューナブルフィルタに与えるＲＦ信号の周波数にディザリングを加え、前記モニタ部でモニタされたドロップ光における前記ディザリングに対応した波長変動に基づいて、前記ドロップ光のピーク波長を検出し、該検出したピーク波長に応じて前記ＲＦ信号の周波数を調整して前記波長特性を制御することを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。
【００７６】
（付記５） 付記３に記載の光波長可変フィルタの制御装置であって、
前記光波長可変フィルタが、３つ以上の前記光フィルタ部を備えたものであることを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。
【００７７】
（付記６） 付記３に記載の光波長可変フィルタの制御装置であって、
前記光波長可変フィルタが、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ものであることを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。
【００７８】
（付記７） 付記６に記載の光波長可変フィルタの制御装置であって、
前記モニタ部は、前記従属ループ接続された各光フィルタ部を一方の方向に伝搬される光についての前記ドロップ光と、他方の方向に伝搬される光についての前記ドロップ光とを合波した光をモニタすることを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、従属ループ接続された多段構成のバンドリジェクション型光波長可変フィルタについて、各段の選択波長のうちで阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において通過が阻止される各方向のドロップ光をそれぞれ取り出して光電気変換し、該変換した電気信号を合算してモニタするようにしたことで、そのドロップ光のピーク波長を安定して検出できるようになるため、各段の光フィルタ部における選択波長を高い精度で確実に制御することが可能になる。これにより、環境等の変化によりフィルタ設定や入力光の波長が変動したとしても、その変動に追随して所望の波長特性を安定して得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光波長可変フィルタの制御装置の実施形態を示す構成図である。
【図２】バンドリジェクション型の光波長可変フィルタのフィルタ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、（Ｃ）は選択波長が互いに異なるときのフィルタ特性を示す図である。
【図３】本発明にかかる光波長可変フィルタの制御装置のより具体的な実施例を示す構成図である。
【図４】図３の光波長可変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５】図３の光波長可変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６】図３の光波長可変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７】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８】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９】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１０】図９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１１】図３の光波長可変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。
【符号の説明】
１ 光波長可変フィルタ
２IN 入力光路
２OUT 出力光路
２12，２23，２13，２A〜２J 接続光路
３ 制御装置
３Ａ ドロップ光モニタ部
３Ｂ 選択波長制御部
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
１０ 基板
１１〜１３ 光フィルタ部（ＡＯＴＦ）
２１〜２３，２２１，２２２ 光導波路
４０ 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可変フィルタの制御技術に関し、特に、バンドリジェクション型の光波長可変フィルタにおける波長特性の制御方法および制御装置に関する。
【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、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】
しかしながら、前述したような多段構成を適用した光波長フィルタについては、温度変動や経時変化などが原因でフィルタ特性に変動が生じてしまうため、各段における波長設定を高い精度で制御することが必要になるという課題がある。また、光波長フィルタに入力される光の波長も環境変化等によって変動する可能性があるため、上記のような波長設定の制御機能は光波長フィルタに不可欠である。
【０００５】
特に、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については、通過させなければならない波長の光が誤って遮断されてしまうとサービスの中断を招くことになり、このような事態の発生は回避されなければならない。このためには、動作環境の変動等に追随して所望のフィルタ特性が得られるように、各段において通過が阻止される光の波長（選択波長）を高精度かつ確実に可変制御するための波長制御技術が重要になる。
【０００６】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、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可変フィルタについて、各段における可変の選択波長を高い精度で確実に制御して所望の波長特性が得られるようにする制御方法および制御装置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可変フィルタの制御方法は、外部から与えられる電気信号の周波数をパラメータとして制御される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すると共に、該従属接続された複数の光フィルタ部を通る１本の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としたバンドリジェクション型の光波長可変フィルタの波長特性を制御する方法であって、前記光波長可変フィルタが、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、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の形成された波長特性を有するとき、前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において一方の方向への通過が阻止されるドロップ光および他方の方向への通過が阻止されるドロップ光をそれぞれ取り出して光電気変換し、該変換した電気信号を合算してモニタし、該モニタした電気信号を基に前記ドロップ光のピーク波長を検出し、予め設定した選択波長に対する前記検出したドロップ光のピーク波長のずれ量に応じて、前記外部から与えられる電気信号の周波数を補正することにより、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御する方法である。
【０００８】
また、本発明にかかる光波長可変フィルタの制御装置は、外部から与えられる電気信号の周波数をパラメータとして制御される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すると共に、該従属接続された複数の光フィルタ部を通る１本の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としたバンドリジェクション型の光波長可変フィルタの波長特性を制御する装置であって、前記光波長可変フィルタが、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、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の形成された波長特性を有するとき、前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において一方の方向への通過が阻止されるドロップ光および他方の方向への通過が阻止されるドロップ光をそれぞれ取り出して光電気変換し、該変換した電気信号を合算してモニタするモニタ部と、該モニタ部でモニタされた電気信号を基に前記ドロップ光のピーク波長を検出し、予め設定した選択波長に対する前記検出したドロップ光のピーク波長のずれ量に応じて、前記外部から与えられる電気信号の周波数を補正することにより、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御する制御部と、を備えて構成されるものである。
【０００９】
上記のような光波長可変フィルタの制御方法または制御装置によれば、従属ループ接続された多段構成のバンドリジェクション型光波長可変フィルタについて、各段の選択波長のうちで阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において通過が阻止される各方向のドロップ光をそれぞれ取り出して光電気変換し、該変換した電気信号を合算してモニタするようにしたことで、その電気信号を基にドロップ光のピーク波長を安定して検出できるようになるため、各段の光フィルタ部における選択波長を高い精度で確実に制御することが可能になる。これにより、温度変動や経時変化などの影響を受けてフィルタの設定や入力光の波長が変動したとしても、その変動に追随して各段における選択波長が調整されるようになり、所望の波長特性を安定して得ることが可能になる。
【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可変フィルタの制御装置の実施形態を示す構成図である。
図１において、光波長可変フィルタ１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を接続光路２12，２23を介して従属接続した３段構成を有し、ここでは、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とが光波長可変フィルタ１にそれぞれ接続されている。各段の光フィルタ部１１，１２，１３には、可変の選択波長λ１，λ２，λ３がそれぞれ設定されていて、各段を伝搬する光のうちで各々の選択波長λ１，λ２，λ３に対応した光の通過が阻止される。
【００１１】
上記の光波長可変フィルタ１に適用される制御装置３は、例えば、各段の光フィルタ部１１，１２，１３において通過が阻止されるドロップ光ＬD1，ＬD2，ＬD3のうちの１つを取り出してモニタするドロップ光モニタ部３Ａと、そのドロップ光モニタ部３Ａでのモニタ結果に基づいて、光波長可変フィルタ１の各選択波長λ１〜λ３を調整して波長特性を制御する選択波長制御部３Ｂとを有する。なお、ドロップ光モニタ部３Ａでモニタされるドロップ光の設定については後述する。
【００１２】
ここで、光波長可変フィルタ１の各選択波長λ１〜λ３に関する基本的な設定について説明する。
一般に、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２（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。このようなフィルタ特性の実現を図るための手段として、複数の光フィルタ部を従属接続した多段構成は有効であり、段数を増やすほど消光比の優れたフィルタ特性を有する光波長フィルタが得られるようになる。
【００１３】
上記のような多段構成を適用したとき、各段で通過が阻止される光の波長がすべて一致していると、図２（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る。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２（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。
【００１４】
そこで、本発明の制御方式が適用されるバンドリジェクション型の光波長可変フィルタでは、図２（Ｃ）に示すように、各段における選択波長を互いに僅かにずらすことにより阻止帯域の所要の幅を確保するようにした波長設定を前提として採用するものとする。すなわち、各段の選択波長をずらした光波長可変フィルタでは、図の点線に示す各段における透過波長特性が重ね合わされ、図の実線に示す透過波長特性がフィルタ全体として得られるようになり、このフィルタ全体での透過波長特性には、各段の選択波長のずれ量に応じた波長幅を持つ阻止帯域が形成されることになる。
【００１５】
具体的に図１の光波長可変フィルタ１では、例えば、各段における選択波長がλ１＜λ２＜λ３等の大小関係を持つように予めずらして設定され、選択波長λ１と選択波長λ３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ているものとする。
上記のように各段の選択波長λ１〜λ３が設定された光波長可変フィルタ１に対して、制御装置３は、各段における選択波長λ１〜λ３のうちで阻止帯域の中心波長の最も近くに位置する選択波長、すなわち、上記の一例では選択波長λ２に着目し、その選択波長λ２に対応する２段目の光フィルタ部１２で通過が阻止されるドロップ光ＬD2を取り出してドロップ光モニタ部３Ａでモニタし、そのモニタ結果を選択波長制御部３Ｂに伝える。そして、選択波長制御部３Ｂは、ドロップ光モニタ部３Ａからのモニタ結果に基づいて、ドロップ光ＬD2のピーク波長を検出し、予め設定された選択波長λ２に対する波長ずれ量を求め、その波長ずれ量に応じて各段の選択波長λ１〜λ３を調整する。
【００１６】
このように、制御装置３のドロップ光モニタ部３Ａにおいて、阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長λ２に対応したドロップ光ＬD2を選択的にモニタすることによって、光波長可変フィルタ１の実際のフィルタ特性を確実に判断できるようになる。すなわち、光波長可変フィルタ１に入力される各波長の光信号は、光源のスペクトル幅に対応した波長幅を有し、光源の波長ゆらぎなどの影響を受けて変動する可能性があり、このような光信号が各段の光フィルタ部１１〜１３でドロップされることになる。これに対して阻止帯域の端部に選択波長が位置する光フィルタ部からのドロップ光（上記の一例ではドロップ光ＬD1またはＬD3）をモニタするようにしたとすると、透過率の急峻に変化する波長領域にドロップ光の波長が達し、ドロップ光モニタ部３Ａ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る。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は、阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応したドロップ光を取り出してモニタするのが有効である。
【００１７】
上記のようにして光波長可変フィルタ１の各段における選択波長λ１〜λ３を制御装置３により高い精度で確実に制御することによって、温度変動や経時変化などの影響を受けてフィルタの設定や入力光の波長が変動したとしても、その変動に追随して各段の選択波長λ１〜λ３が調整されるようになるため、所望のフィルタ特性を安定して実現することが可能である。
【００１８】
なお、上記の実施形態では、３つの光フィルタ部１１〜１３を従属接続して３段構成とした光波長可変フィルタ１を示したが、４つ以上の光フィルタ部を従属接続して多段構成とした光波長可変フィルタにも本発明の制御技術は適用可能である。
次に、本発明にかかる光波長可変フィルタの制御装置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、前述の図１に示した構成を応用して、同一基板上の３つの光フィルタ部を従属ループ接続することにより具体化したバンドリジェクション型の光波長可変フィルタの制御装置を一例として考えることにする。
【００１９】
図３は、上記の実施例にかかる光波長可変フィルタおよびその制御装置の構成を示す平面図である。なお、前述した実施形態の構成と同様の部分には同一の符号が付してある。
図３に示す光波長可変フィルタ１においては、例えば、同一基板１０上に形成された３つの音響光学チューナブルフィルタ（Acousto Optic Tunable Filter；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１０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１０上の３つのＡＯＴＦがループ状に従属接続される。
【００２０】
上記の光波長可変フィルタ１に適用される制御装置３は、例えば、第１モニタ部１００、第２モニタ部２００およびＲＦ信号制御部３００を備えて構成される。第１モニタ部１００は、前述の図１に示したドロップ光モニタ部３Ａに相当し、基板１０上の従属ループ接続された各ＡＯＴＦにおける選択波長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ものである。第２モニタ部２００は、光波長可変フィルタ１の立ち上げ時や設定の変更時などにおいて、基板１０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１０上のモニタ用ＡＯＴＦを通過した光をモニタするものである。ＲＦ信号制御部３００は、第１、第２モニタ部１００，２００の各モニタ結果に基づいて、各ＡＯＴＦに与えられるＲＦ信号を制御し、各々のＡＯＴＦの動作状態を制御するものであって、前述の図１に示した選択波長制御部３Ｂに相当する機能を備えたものである。
【００２１】
基板１０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１０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。
【００２２】
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。
【００２３】
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１０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するのが好ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
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３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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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１０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１０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。
【００２９】
基板１０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１０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。
【００３０】
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４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。
【００３１】
また、上記の基板１０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。
【００３２】
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１０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１０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、前述した実施形態におけるドロップ光モニタ部３Ａの場合と同様に、選択波長が阻止帯域の中心波長の最も近くに位置するＡＯＴＦ段に設定されるものとする。
【００３３】
さらに、上記の基板１０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１０上の各モニタ用ＡＯＴＦにそれぞれ送るＰＢＳ２０２と、基板１０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。
【００３４】
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１０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１０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。
【００３５】
ＰＢＳ２０４は、基板１０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１０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１０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。
【００３６】
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４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１０の対向する２つの端面は、例えば図５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６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６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。
【００３７】
上記のような構成の光波長可変フィルタ１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１０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３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。
【００３８】
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。
【００３９】
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１０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。
【００４０】
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。
【００４１】
上記のように軸ずれが生じた場合には、図７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、バンド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。
【００４２】
そこで、本光波長可変フィルタ１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。
【００４３】
基板１０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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、次に説明する選択波長ドップラーシフトや、基板１０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。
ここで、選択波長ドップラーシフトについて説明する。
【００４６】
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８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。
【００４７】
【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。
【００４９】
【数２】
図３に示したような３つのＡＯＴＦを従属ループ接続したリジェクション型の光波長可変フィルタ１では、各段のＡＯＴＦにおける選択波長が、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に加えて、基板１０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も相違することになる。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。
【００５１】
光波長可変フィルタ１の波長特性としては、上述の図２（Ｃ）に示したように、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したものを前提として考えるため、ここでは、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、上記のような互いにずらした選択波長の設定が実現されるようにする。
【００５２】
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９（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９（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。
【００５３】
上述の図２（Ｃ）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６で説明したようなファイバアレイの品種を基板１０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。
【００５４】
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３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。
【００５５】
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。
【００５６】
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９（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１０に示しておく。
なお、図１０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。
【００５７】
図３に示した光波長可変フィルタの構成は、図１０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２（Ｃ）に示したようなフィルタ特性が実現可能になる。
【００５８】
光波長可変フィルタ１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１０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１０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。
【００５９】
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１０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１０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１０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。
【００６０】
また、光波長可変フィルタ１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。
【００６１】
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。
【００６２】
上記のようにＲＦ信号の周波数にディザリングを加える場合においても、阻止帯域の中心波長の最も近くに位置する選択波長に対応したＡＯＴＦ段からドロップ光を引き出して第１モニタ部１００で選択的にモニタするようにしているため、ドロップ光のピーク波長を確実に検出することができる。すなわち、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る。しかし、このような状況は、阻止帯域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てモニタすることにより回避できるため、安定したピーク波長検出を実現することが可能になる。
【００６３】
図３の構成では、基板１０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１１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１０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１０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。
【００６４】
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。
【００６５】
さらに、ここでは立ち上げ時や設定の変更時などに、基板１０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１０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１０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。
【００６６】
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１０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。
【００６７】
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１０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。
【００６８】
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光波長可変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信号の制御機能を光波長可変フィルタに設けることは非常に有用である。
【００６９】
上述したように光波長可変フィルタ１の制御装置３によれば、基板１０上の従属ループ接続された各ＡＯＴＦにおける選択波長をトラッキング制御するために、阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応したＡＯＴＦ段で通過が阻止されたドロップ光をモニタするようにしたことで、ＲＦ信号のディザリングや光源の波長ゆらぎ等の影響により波長が変動するドロップ光であっても、そのピーク波長を安定して検出できるので、各段のＡＯＴＦにおける選択波長を高い精度で確実に制御することが可能になる。これにより、温度変動や経時変化などの影響を受けて各ＡＯＴＦの設定や入力光の波長が変動したとしても、その変動に追随して各ＡＯＴＦにおける選択波長が調整されるようになるため、所望のフィルタ特性を安定して実現することができる。
【００７０】
なお、上述した実施例では、光波長可変フィルタ１の各光フィルタ部としてＡＯＴＦを使用した構成を示したが、本発明において光波長可変フィルタに用いられる各光フィルタ部はＡＯＴＦに限られるものではなく、可変の選択波長を有する公知のバンドリジェクション型光フィルタとすることが可能である。
また、ドロップ光のピーク波長を検出する一例としてＲＦ信号の周波数にディザリングを加える方法を示したが、本発明におけるドロップ光の波長検出方法は上記の方法に限定されるものではない。
【００７１】
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。
【００７２】
（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可変フィルタの波長特性を制御する方法であって、
前記光波長可変フィルタが、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の形成された波長特性を有するとき、
前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において通過が阻止されるドロップ光を取り出してモニタし、
該モニタしたドロップ光のピーク波長に基づいて、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御することを特徴とする光波長可変フィルタの制御方法。
【００７３】
（付記２） 付記１に記載の光波長可変フィルタの制御方法であって、
前記各光フィルタ部が、ＲＦ信号を電極に印加することで発生する弾性表面波に基づく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チューナブルフィルタであるとき、
該各音響光学チューナブルフィルタに与えるＲＦ信号の周波数にディザリングを加え、前記モニタしたドロップ光における前記ディザリングに対応した波長変動に基づいて、前記ドロップ光のピーク波長を検出し、該検出したピーク波長に応じて前記ＲＦ信号の周波数を調整して前記波長特性を制御することを特徴とする光波長可変フィルタの制御方法。
【００７４】
（付記３） 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可変フィルタの波長特性を制御する装置であって、
前記光波長可変フィルタが、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の形成された波長特性を有するとき、
前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において通過が阻止されるドロップ光を取り出してモニタするモニタ部と、
該モニタ部でモニタされたドロップ光のピーク波長に基づいて、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御する制御部と、を備えて構成されることを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。
【００７５】
（付記４） 付記３に記載の光波長可変フィルタの制御装置であって、
前記各光フィルタ部が、ＲＦ信号を電極に印加することで発生する弾性表面波に基づく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チューナブルフィルタであるとき、
前記制御部は、前記各音響光学チューナブルフィルタに与えるＲＦ信号の周波数にディザリングを加え、前記モニタ部でモニタされたドロップ光における前記ディザリングに対応した波長変動に基づいて、前記ドロップ光のピーク波長を検出し、該検出したピーク波長に応じて前記ＲＦ信号の周波数を調整して前記波長特性を制御することを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。
【００７６】
（付記５） 付記３に記載の光波長可変フィルタの制御装置であって、
前記光波長可変フィルタが、３つ以上の前記光フィルタ部を備えたものであることを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。
【００７７】
（付記６） 付記３に記載の光波長可変フィルタの制御装置であって、
前記光波長可変フィルタが、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ものであることを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。
【００７８】
（付記７） 付記６に記載の光波長可変フィルタの制御装置であって、
前記モニタ部は、前記従属ループ接続された各光フィルタ部を一方の方向に伝搬される光についての前記ドロップ光と、他方の方向に伝搬される光についての前記ドロップ光とを合波した光をモニタすることを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、従属ループ接続された多段構成のバンドリジェクション型光波長可変フィルタについて、各段の選択波長のうちで阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において通過が阻止される各方向のドロップ光をそれぞれ取り出して光電気変換し、該変換した電気信号を合算してモニタするようにしたことで、そのドロップ光のピーク波長を安定して検出できるようになるため、各段の光フィルタ部における選択波長を高い精度で確実に制御することが可能になる。これにより、環境等の変化によりフィルタ設定や入力光の波長が変動したとしても、その変動に追随して所望の波長特性を安定して得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光波長可変フィルタの制御装置の実施形態を示す構成図である。
【図２】バンドリジェクション型の光波長可変フィルタのフィルタ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、（Ｃ）は選択波長が互いに異なるときのフィルタ特性を示す図である。
【図３】本発明にかかる光波長可変フィルタの制御装置のより具体的な実施例を示す構成図である。
【図４】図３の光波長可変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５】図３の光波長可変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６】図３の光波長可変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７】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８】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９】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１０】図９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１１】図３の光波長可変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。
【符号の説明】
１ 光波長可変フィルタ
２IN 入力光路
２OUT 出力光路
２12，２23，２13，２A〜２J 接続光路
３ 制御装置
３Ａ ドロップ光モニタ部
３Ｂ 選択波長制御部
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
１０ 基板
１１〜１３ 光フィルタ部（ＡＯＴＦ）
２１〜２３，２２１，２２２ 光導波路
４０ 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 (5)
- 外部から与えられる電気信号の周波数をパラメータとして制御される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すると共に、該従属接続された複数の光フィルタ部を通る１本の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としたバンドリジェクション型の光波長可変フィルタの波長特性を制御する方法であって、
前記光波長可変フィルタが、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、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の形成された波長特性を有するとき、
前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において一方の方向への通過が阻止されるドロップ光および他方の方向への通過が阻止されるドロップ光をそれぞれ取り出して光電気変換し、該変換した電気信号を合算してモニタし、
該モニタした電気信号を基に前記ドロップ光のピーク波長を検出し、予め設定した選択波長に対する前記検出したドロップ光のピーク波長のずれ量に応じて、前記外部から与えられる電気信号の周波数を補正することにより、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御することを特徴とする光波長可変フィルタの制御方法。 - 請求項１に記載の光波長可変フィルタの制御方法であって、
前記各光フィルタ部が、ＲＦ信号を電極に印加することで発生する弾性表面波に基づく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チューナブルフィルタであるとき、
前記各光フィルタ部は、入射光の方向と音響波の伝搬方向をそれぞれ異なるものとすることにより前記各選択波長は互いにずらされ、
該各音響光学チューナブルフィルタに与えるＲＦ信号の周波数にディザリングを加え、前記モニタした電気信号に含まれる前記ディザリングに対応した変動成分に基づいて、前記ドロップ光のピーク波長を検出し、予め設定した選択波長に対する前記検出したドロップ光のピーク波長のずれ量に応じて前記ＲＦ信号の周波数を調整して前記波長特性を制御することを特徴とする光波長可変フィルタの制御方法。 - 外部から与えられる電気信号の周波数をパラメータとして制御される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すると共に、該従属接続された複数の光フィルタ部を通る１本の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としたバンドリジェクション型の光波長可変フィルタの波長特性を制御する装置であって、
前記光波長可変フィルタが、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、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の形成された波長特性を有するとき、
前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において一方の方向への通過が阻止されるドロップ光および他方の方向への通過が阻止されるドロップ光をそれぞれ取り出して光電気変換し、該変換した電気信号を合算してモニタするモニタ部と、
該モニタ部でモニタされた電気信号を基に前記ドロップ光のピーク波長を検出し、予め設定した選択波長に対する前記検出したドロップ光のピーク波長のずれ量に応じて、前記外部から与えられる電気信号の周波数を補正することにより、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御する制御部と、を備えて構成されることを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。 - 請求項３に記載の光波長可変フィルタの制御装置であって、
前記各光フィルタ部が、ＲＦ信号を電極に印加することで発生する弾性表面波に基づく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チューナブルフィルタであるとき、
前記各光フィルタ部は、入射光の方向と音響波の伝搬方向をそれぞれ異なるものとすることにより前記各選択波長は互いにずらされ、
前記制御部は、前記各音響光学チューナブルフィルタに与えるＲＦ信号の周波数にディザリングを加え、前記モニタ部でモニタされた電気信号に含まれる前記ディザリングに対応した変動成分に基づいて、前記ドロップ光のピーク波長を検出し、予め設定した選択波長に対する前記検出したドロップ光のピーク波長のずれ量に応じて前記ＲＦ信号の周波数を調整して前記波長特性を制御することを特徴とする光波長可変フィルタの制御装置。 - 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可変フィルタであって、
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が形成され、
前記各選択波長のうちで前記阻止帯域の中心波長に最も近い選択波長に対応した光フィルタ部において通過が阻止されるドロップ光を取り出してモニタし、
該モニタしたドロップ光のピーク波長に基づいて、前記各選択波長を調整して前記波長特性を制御することを特徴とする光波長可変フィルタ。
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