JP4128356B2 - 光デバイスの制御装置 - Google Patents
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Description
【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デバイスの制御装置に関し、特に、光デバイスの特性を制御開始直後から高い精度で制御するための制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
インターネットトラフィックを中心とするデータ通信需要の爆発的な増大に伴い、バックボーンネットワークの大容量化、超長距離化が求められている。また、ユーザの利用するサービスも多種多様となることから高信頼で柔軟性に富み、経済的なネットワークも同時に実現することが求められている。
【0003】
現状、波長多重(WDM)伝送技術と光増幅技術により光ネットワークの大容量化、超長距離化は飛躍的に進み伝送路コストの低減を可能にしている。しかし、伝送信号の高速化、大容量化に追従させネットワークノードの情報処理能力を増大させる場合、従来の光電気変換および電気スイッチ方式では、ノードコストの増大、大規模化をもたらす。このような背景からノードの経済化、小型化のため、大規模な電子回路を光部品に置き換え、光波長領域において光パスの単位で様々な処理を行う、光分岐挿入(OADM)装置や光クロスコネクト(OXC)装置の開発が期待されている。
【0004】
これらの装置の中では、光をON/OFFする、光を減衰させる、1×nに切り換える等の機能を持つ光スイッチや、波長ごとに信号光を振り分ける光波長フィルタなどの多くの光デバイスが用いられる。上記のような光デバイスのうちでWDM信号光に対して所望の複数の波長光を一括処理できる光デバイスはOADM装置やOXC装置等を実現する上で重要なキーデバイスである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光波長フィルタや光スイッチなどの光デバイスを有するOADM装置等を用いたネットワークノードでは、光デバイスの特性を所望の複数の波長光に対応させて可変制御することによって、WDM信号光に対する任意波長の一括処理を可能にすることがネットワークを柔軟に運営するために重要である。
【0006】
例えば、複数の波長の光信号の通過を一括して阻止する処理(ブロック処理)や、複数の波長の光信号を一括して抽出する処理(ドロップ処理)などを行う光波長フィルタについては、選択分離する所望の光信号の波長に対して、透過帯域または阻止帯域の中心波長が完全に一致するように可変のフィルタ特性を制御し、WDM信号光に対する任意波長の一括処理を可能にする必要がある。光波長フィルタにおける中心波長が選択波長に一致しない場合、ブロック処理では、消光比の劣化を招いたり、他の波長の光信号の通過を誤って阻止してしまうことになり、また、ドロップ処理では、ノードにおける挿入損失の増大を招いたり、他の波長の光信号を誤ってドロップしてしまうことになる。このような状況の発生は、ネットワークノードを構成するOADM装置等の処理動作として致命的なものとなるため回避されなければならない。
【0007】
また例えば、信号光の光路の切り換え処理などを行う光スイッチについても、入出力の関係に対応させてスイッチング素子の特性を高い精度で可変制御し、複数の光路の正確な切り換え処理を可能にする必要がある。光スイッチの制御精度が低い場合には、スイッチでの挿入損失の増大等を招いてしまうことになるため、このような状況の発生は光波長フィルタの場合と同様に回避されなければならない。
【0008】
上記のように処理を行う信号光に対応して設定される所望の関係(例えば、選択波長や光路等の関係)に応じた光デバイスの特性を可変制御するための方法としては、例えば、光デバイスの動作状態をモニタし、そのモニタ結果に基づいて光デバイスの動作設定を制御する方法などが考えられる。具体的には、光デバイスの特性が経時劣化や環境変化、制御誤差などの影響を受けて変化したり、あるいは、光デバイスに入力される光信号の波長が送信光源の波長揺らぎ等により変動したりする場合、光デバイスでの処理結果をモニタし、そのモニタ結果に従って制御パラメータをフィードバック制御することが可能である。
【0009】
しかし、上記のような光デバイスの動作設定のフィードバック制御を考えた場合、立ち上げ時や設定の変更時などにおいて、所望の関係に応じた光デバイスの特性を確実に得ることが難しいという問題点がある。すなわち、制御開始時におけるモニタ結果が所望の特性から得られるものとは異なっている場合、制御パラメータのフィードバック制御によって光デバイスの特性が許容範囲に達するまでには所要の制御時間が必要となり、この間における光デバイスの特性を保証することは困難である。OADM装置やOXC装置等に用いられる光デバイスにおいては、所望の波長光の通過阻止、抽出または光路の切り換え等の処理が誤って行われるとサービスの中断を招くことになるので、光デバイスの動作制御はその初期状態から高い精度が要求される。このような要求を満足するためには、上記のようなフィードバック制御の問題点を解消する光デバイスの制御技術が必要不可欠である。
【0010】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、信号光に対応して設定される所望の関係に応じた特性が制御開始直後より確実に得られるように光デバイスの動作設定を高い精度で制御する制御装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる光デバイスの制御装置は、信号光を処理する光デバイスと、前記光デバイスに入力される信号光の一部を分岐したモニタ光を入力する、前記光デバイスと同一の機能を有するモニタ用光デバイスと、該モニタ用光デバイスで処理したモニタ光を受光する受光回路と、前記光デバイスおよび前記モニタ用光デバイスの制御パラメータをそれぞれ制御する制御回路と、前記モニタ用光デバイスで処理され前記受光回路で受光されたモニタ光と予め設定された制御値とのずれを検出する検出回路と、を備え、前記制御回路は、前記検出回路で検出された予め設定された制御値とのずれに基づいて、前記モニタ用光デバイスの制御パラメータを調整し、前記検出回路で検出された予め設定された制御値とのずれが所望の値となった後に前記光デバイスの制御パラメータを制御するものである。
【0014】
【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、本発明にかかる光デバイスの制御装置の第1実施形態を示す構成図である。
図1において、第1実施形態の制御装置3は、信号光に対して所要の処理を実行する光デバイス1について、入力される信号光に対応して設定される所望の関係を実現可能な特性が得られるように、光デバイス1の動作設定を制御するものであって、ここでは例えば、分岐部としての光カプラ3Aと、モニタ用光デバイス3Bと、受光部としての受光器3Cと、検出部としての検出回路3Dと、制御部としての制御回路3Eと、を備えて構成される。
【0015】
光カプラ3Aは、光デバイス1に入力される信号光(以下、主信号光とする)の一部を分岐してモニタ用光デバイス3Bに送る。この光カプラ3Aの分岐比は、光デバイス1以降における主信号光の処理に影響を与えない範囲内で任意に設定することが可能である。
モニタ用光デバイス3Bは、主信号光の処理を行う光デバイス1と同様の光デバイスを別途設けたものであって、光カプラ3Aで分岐された信号光(以下、モニタ光とする)が入力され、光デバイス1と同一の制御パラメータに従って動作する。このモニタ用光デバイス3Bで処理されたモニタ光は受光器3Cに送られる。
【0016】
受光器3Cは、モニタ用光デバイス3Bからの出力光を受光し電気信号に変換して検出回路3Dに出力する。検出回路3Dは、受光器3Cからの電気信号に基づいて、モニタ用光デバイス3Bで処理されたモニタ光と、主信号光の波長または光パワーとの間の関係を検出し、その検出結果を制御回路3Eに伝える。
制御回路3Eは、検出回路3Dでの検出結果に基づいて、光デバイス1の特性が主信号光に対応して設定される所望の関係を実現するものとなるように、光デバイス1の動作設定を制御する。具体的には、検出回路3Dで検出されたモニタ光と主信号光の波長または光パワーとの関係を利用して、主信号用光デバイス1で実際に得られるであろう特性を判断し、その特性と上記所望の関係を実現可能な特性との差異がなくなるか若しくは軽減されるような最適な制御パラメータの設定値を決定して光デバイス1の動作を制御する。また、制御回路3Eは、モニタ用光デバイス3Bの動作設定が主信号用光デバイス1の動作設定と同じになるように、モニタ用光デバイス3Bの制御パラメータを制御するものとする。
【0017】
次に、第1実施形態の動作について説明する。
上記のような構成を備えた光デバイス1の制御装置3では、入力される主信号光の一部がモニタ光として光カプラ3Aにより分岐され、主信号用光デバイス1と同一制御パラメータで動作するモニタ用光デバイス3Bによって処理されたモニタ光が、受光器3Cで光電変換された後に検出回路3Dに送られる。そして、検出回路3Dでは、受光器3Cからの電気信号に基づいて、モニタ用光デバイス3Bで処理されたモニタ光と主信号光の波長または光パワーとの関係が検出され、主信号用光デバイス1における実際の特性を判断するための情報として制御回路3Eに伝えられる。制御回路3Eでは、検出回路3Dからの情報を基に、主信号光に対応して設定される所望の関係が実現される特性を得るために必要な光デバイス1の動作設定が判断され、その結果に従って光デバイス1の制御パラメータが制御されるようになる。
【0018】
具体的に、例えば、光デバイス1が主信号光に含まれる複数の波長の光信号の通過を一括して阻止する処理(ブロック処理)を行う光波長フィルタであるとした場合、モニタ用光デバイス3としては、光デバイス1と同一制御パラメータで動作し、かつ、透過波長特性が光デバイス1とは相補の関係にある光波長フィルタ、すなわち、光デバイス1で通過が阻止される複数の波長の光信号を一括して抽出することが可能な光波長フィルタが用いられる。そして、光カプラ3Aで分岐されたモニタ光のうちからモニタ用光デバイス3で抽出された複数の光信号の各ピーク波長と主信号光の各波長との関係が検出回路3Dで検出され、光デバイス1で通過を阻止したい光信号の各波長に対する検出回路3Dで検出された各ピーク波長の誤差が制御回路3Eで求められ、その誤差の値が光デバイス1の選択波長を決める制御パラメータに対応する値に変換されて誤差の補償された制御パラメータの設定値が決定される。
【0019】
また例えば、光デバイス1が主信号光に含まれる複数の波長の光信号を一括して抽出する処理(ドロップ処理)を行う光波長フィルタであるとした場合、モニタ用光デバイス3としては、光デバイス1と同一制御パラメータで動作し、かつ、同様のドロップ処理を行うことが可能な光波長フィルタが用いられる。そして、光カプラ3Aで分岐されたモニタ光のうちからモニタ用光デバイス3で抽出された複数の光信号の各ピーク波長と主信号光の各波長との関係が検出回路3Dで検出され、光デバイス1で抽出したい光信号の各波長に対する検出回路3Dで検出された各ピーク波長の誤差が制御回路3Eで求められ、その誤差の値が光デバイス1の選択波長を決める制御パラメータに対応する値に変換されて誤差の補償された制御パラメータの設定値が決定される。
【0020】
さらに例えば、光デバイス1が主信号光の光路の切り換え処理を行う光スイッチであるとした場合には、モニタ用光デバイス3としては、光デバイス1と同一制御パラメータで動作し、かつ、同様の光路の切り換え処理を行うことが可能な光スイッチが用いられる。そして、光カプラ3Aで分岐されモニタ用光デバイス3で光路が切り換えられて出力されるモニタ光の各波長のピークパワーと主信号光の各波長光パワーとの関係が検出回路3Dで検出される。制御回路3Eでは、光デバイス1で光路を切り換えたい光信号の出力パワーに対する検出回路3Dで検出された光パワーの誤差が求められ、その誤差の値が光デバイス1の光路の接続状態を決める制御パラメータに対応する値に変換されて誤差の補償された制御パラメータの設定値が決定される。
【0021】
このように第1実施形態の制御装置3によれば、主信号光の処理を行う光デバイス1の動作設定の制御が、別途設けた同一制御パラメータで動作するモニタ用光デバイス3で処理されたモニタ光の状態に基づいて行われるようになるため、光デバイス1の動作立ち上げ時や設定の変更時などにおいても、その直後から、主信号光に対応して設定される所望の関係を実現可能にする光デバイス1の特性を保証することが可能になる。すなわち、上述したように主信号用光デバイス1での処理結果を直接モニタして制御パラメータをフィードバック制御した場合には、制御開始直後において、所望の特性がまだ得られていない光デバイス1によって主信号光が処理される可能性があるのに対して、主信号用光デバイス1と同一制御パラメータで動作するモニタ用光デバイス3を別途設けて制御を行うようにすれば、制御開始直後において所望の特性が得られているか否かはモニタ用光デバイス3の出力光の状態を基に判断され、その結果に従って主信号用光デバイス1の動作設定が制御されるため、制御開始直後から光デバイス1の所望の特性を保証することが可能になる。
【0022】
なお、上記第1実施形態では、光デバイスの一例として、ブロック処理若しくはドロップ処理を行う光波長フィルタまたは光路の切り換え処理を行う光スイッチを挙げたが、本発明の制御技術が適用可能な光デバイスは上記の具体例に限定されるものではない。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
【0023】
図2は、本発明にかかる光デバイスの制御装置の第2実施形態を示す構成図である。ただし、前述の図1に示した第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2において、第2実施形態の制御装置3’は、前述した第1実施形態の制御装置3について、モニタ用光デバイス3Bの制御パラメータを予め設定した範囲内で掃引する掃引部としての掃引回路3Fを制御回路3Eに付加したものである。なお、掃引回路3F以外の他の部分の構成は第1実施形態の場合と同様である。
【0024】
掃引回路3Fは、光デバイス1の制御パラメータとは独立にモニタ用光デバイス3Bの制御パラメータを掃引する機能を備え、その掃引範囲は、主信号光に対応して設定される所望の関係から想定される制御パラメータの可変範囲内に設定されるものとする。
このような光デバイス1の制御装置3’では、光カプラ3Aで分岐されたモニタ光は、掃引回路3Fにより制御パラメータが所要の範囲内で掃引され特性が変化するモニタ用光デバイス3Bに入力されて処理される。このとき主信号用光デバイス1の制御パラメータは、制御回路3Eによってモニタ用光デバイス3Bとは独立に制御されるため、掃引されることはない。モニタ用光デバイス3Bで処理されたモニタ光については、モニタ用光デバイス3Bの特性の変化に対応させて、主信号光の波長または光パワーとの関係がそれぞれ検出され、主信号用光デバイス1で実際に得られる特性を判断するための情報として制御回路3Eに伝えられる。制御回路3Eでは、モニタ用光デバイス3Bの特性変化に対応した各々の関係のうちから、主信号光に対応して設定される所望の関係を実現するのに最も適した関係が判断され、その時の制御パラメータの値に一致するように、光デバイス1の制御パラメータが制御される。
【0025】
上記のように第2実施形態の制御装置3’によれば、制御回路3Eに掃引回路3Fを設けるようにしたことで、モニタ用光デバイス3Bを用いて実際に処理状態が確認された制御パラメータによって、主信号用光デバイス1の動作設定が制御されるようになるため、制御開始直後から光デバイス1の所望の特性をより高い精度で保証することが可能になる。
【0026】
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図3は、本発明にかかる光デバイスの制御装置の第3実施形態を示す構成図である。
図3において、第3実施形態の制御装置3”は、前述した第2実施形態の制御装置3’について、検出回路3Dに代えて検出回路3D’を設けたものであり、それ以外の他の部分の構成は第2実施形態の場合と同様である。
【0027】
検出回路3D’は、受光器3Cからの電気信号に基づいて、モニタ用光デバイス3Bで処理されたモニタ光と主信号光の波長または光パワーとの関係を検出すると共に、その検出した関係を利用して主信号光についての波長、光パワーおよび光信号対雑音比(光SNR)のうちの少なくとも1つを検出できるようにしたものである。具体的には、例えば図4に示すように、所要の範囲内で掃引される制御パラメータに従って特性の変化するモニタ用光デバイス3Bで処理されたモニタ光が波長の異なる4つの信号成分を含んでいる場合、検出回路3D’は、モニタ光のピーク波長λM1〜λM4、ピークパワーPM1〜PM4と主信号光に含まれる各光信号の波長、光パワーとの関係をそれぞれ検出する。また、そのモニタ光と主信号光の関係から、主信号用光デバイス1で処理され出力され得る信号光の波長、光パワーを求め、さらに、各波長に対応した光信号について信号成分および雑音成分の各パワーを求めて光SNRを検出する。
【0028】
このようにして検出したモニタ光と主信号光の関係は、第2実施形態の場合と同様にして制御回路3Eに伝えられ、主信号光についての波長、光パワー、光SNRの各値は、光デバイス1で処理される信号光の光学特性を示す情報として外部等に出力される。
このように第3実施形態の制御装置3”によれば、検出回路3D’で主信号光についての波長、光パワー、光SNRを求めるようにしたことで、主信号用光デバイス1の特性を制御するために別途設けたモニタ用光デバイス3Bを、光スペクトルアナライザに相当する機能を備えた手段として、光デバイス1の出力特性の評価にも利用することが可能になる。
【0029】
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図5は、本発明にかかる光デバイスの制御装置の第4実施形態を示す構成図である。
図5において、第4実施形態の制御装置3’’’は、上述した第1実施形態の構成について、主信号用光デバイス1とモニタ用光デバイス3Bとを同一の基板10上に形成するようにしたものであり、それ以外の他の部分の構成は第1実施形態の場合と同様である。
【0030】
このように、同一基板10上に主信号用光デバイス1およびモニタ用光デバイス3Bを集積化することによって、同一制御パラメータで動作する各光デバイスの特性がより揃うようになるため、光デバイス1の特性を一層高い精度で制御することが可能になる。
ここで、上記の第4実施形態を応用したより具体的な実施例について詳しく説明する。以下では、主信号用光デバイス1として、同一基板上の3つの光波長フィルタ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を想定し、その光波長可変フィルタの波長特性を制御する制御装置を一例として考えることにする。
【0031】
図6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。
図6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。
【0032】
上記の光波長可変フィルタ1に適用される制御装置3a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、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、前述した第4実施形態の光カプラ3A、モニタ用光デバイス3Bおよび受光器3Cに相当する構成であって、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のものである。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、前述した第4実施形態の検出回路3D、制御回路3Eおよび掃引回路3Fに相当する機能を備えたものである。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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6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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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7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。
【0043】
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。
【0044】
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、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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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7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8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9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9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。
【0049】
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6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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
上記のように軸ずれが生じた場合には、図10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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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11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。
【0059】
【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。
【0060】
【数2】
図6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。
【0061】
ところで、リジェクション型光フィルタの波長特性としては、例えば図12(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。AOTFの多段構成においては、基本的に、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。このとき各段の選択波長がすべて一致していると、図12(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。リジェクション型光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、AOTF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12(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。
【0062】
そこで、図6に示したリジェクション型光フィルタでは、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、図12(C)に示すように、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するようにしている。
【0063】
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13(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13(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。
【0064】
上述の図12(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9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。
【0065】
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6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。
【0066】
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。
【0067】
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13(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14に示しておく。
なお、図14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。
【0068】
図6に示した光波長可変フィルタの構成は、図14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12(C)に示したようなフィルタ特性が実現可能になる。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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、前述の図12(C)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。
【0074】
図6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15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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
上述したように光波長可変フィルタ1の制御装置3aによれば、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を用いて、基板10上の従属ループ接続された各AOTFに与えるRF信号の周波数が制御されるようにしたことで、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も、その直後から、各AOTFにおける選択波長が最適な値に調整されるようになるため、光波長可変フィルタ1の所望のフィルタ特性を保証することが可能になる。
【0081】
なお、上記の実施例においては、光デバイスの具体例としてAOTFを用いる場合を示したが、本発明における光デバイスはAOTFに限定されるものではない。
例えば、電気光学効果を利用して所望の波長の光信号を選択する電気光学チューナブルフィルタ(EOTF)を本発明における光デバイスとしてもよい。このEOTFは、例えば電気光学効果を有する基板上に形成された光導波路に沿って所定形状の電極を配置し、所要の電圧を電極に印加する発生する電界に基づく電気光学効果によって所望の波長の光信号のみを選択分離する光波長フィルタである。
【0082】
また例えば、熱光学効果を利用した光デバイスに本発明による制御方式を適用してもよい。熱光学効果を利用した光デバイスの一例としては、熱光学型スイッチ(Thermo-Optic Switch ;TOスイッチ)などがある。このTOスイッチは、具体的には、例えばシリコン基板等に形成した2本の光導波路上に、電流の印加により発熱する薄膜ヒータを設け、各薄膜ヒータにより各々の光導波路に異なる熱を与えることで、各光導波路の屈折率が熱光学効果によってそれぞれ変化して、各光導波路を伝搬する光の位相が変化するようになるので、それぞれの光導波路の合流点での光の干渉状態を各薄膜ヒータで与える熱でコントロールすることにより、入力光のスイッチングを行う光デバイスである。
【0083】
さらに例えば、マイクロマシン(MEMS)技術を応用して作製したいわゆるMEMSミラーを用いた光デバイスに本発明による制御方式を適用しても構わない。このMEMSミラーを用いた光デバイスは、具体的には、例えばトーションバーにより支持され上面にミラーが形成された可動板をシリコン基板に一体に設け、その可動板を電磁力によりトーションバーを軸にして回動させることでミラーの振角を可変制御することによって、光路の切り換え等を行うことが可能な光デバイスである。
【0084】
上記のような本発明の制御方式を適用可能な各種の光デバイスについても、上述した実施例におけるAOTFの場合と同様にして、主信号用光デバイスとモニタ用光デバイスとを同一基板に集積化することができ、より高い精度の制御を実現することが可能である。
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。
【0085】
(付記1) 信号光を処理する光デバイスについて、前記信号光に対応して設定される関係を実現可能な特性が得られるように動作設定を制御する制御方法であって、
前記光デバイスに入力される信号光の一部をモニタ光として分岐し、
前記光デバイスと同一の制御パラメータに従って動作するモニタ用光デバイスで前記分岐したモニタ光を処理し、
該モニタ用光デバイスで処理したモニタ光を受光し、
該受光したモニタ光と、前記信号光の波長および光パワーの少なくとも一方との関係を検出し、
該検出した関係に基づいて、前記光デバイスの特性が前記信号光に対応して設定される関係を実現可能なものとなるように、前記光デバイスの制御パラメータを調整して動作設定を制御することを特徴とする光デバイスの制御方法。
【0086】
(付記2) 付記1に記載の光デバイスの制御方法であって、
前記モニタ用光デバイスの制御パラメータを予め設定した範囲内で掃引し、
該制御パラメータの掃引により特性が変化するモニタ用光デバイスによって処理したモニタ光を受光し、該受光したモニタ光と前記信号光の波長および光パワーの少なくとも一方との関係を、前記モニタ用光デバイスの特性の変化に対応させてそれぞれ検出することを特徴とする光デバイスの制御方法。
【0087】
(付記3) 付記1に記載の光デバイスの制御方法であって、
前記モニタ光と信号光の波長および光パワーの少なくとも一方との関係を、前記制御パラメータについての関係に変換して、前記光デバイスの動作設定を制御することを特徴とする光デバイスの制御方法。
【0088】
(付記4) 付記1に記載の光デバイスの制御方法であって、
前記モニタ用光デバイスによって処理したモニタ光に基づいて、前記光デバイスから出力され得る信号光についての波長、光パワーおよび光信号対雑音比の少なくとも1つを判断することを特徴とする光デバイスの制御方法。
【0089】
(付記5) 信号光を処理する光デバイスについて、前記信号光に対応して設定される関係を実現可能な特性が得られるように動作設定を制御する制御装置であって、
前記光デバイスに入力される信号光の一部をモニタ光として分岐する分岐部と、
前記光デバイスと同一の制御パラメータに従って動作し、前記分岐部で分岐されたモニタ光を処理するモニタ用光デバイスと、
該モニタ用光デバイスで処理されたモニタ光を受光する受光部と、
該受光部で受光されたモニタ光と、前記信号光の波長および光パワーの少なくとも一方との関係を検出する検出部と、
該検出部で検出された関係に基づいて、前記光デバイスの特性が前記信号光に対応して設定される関係を実現可能なものとなるように、前記光デバイスの制御パラメータを調整して動作設定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デバイスの制御装置。
【0090】
(付記6) 付記5に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記モニタ用光デバイスの制御パラメータを予め設定した範囲内で掃引する掃引部を備え、
前記検出部が、前記受光部で受光されたモニタ光と前記信号光の波長および光パワーの少なくとも一方との関係を、前記モニタ用光デバイスの特性の変化に対応させてそれぞれ検出することを特徴とする光デバイスの制御装置。
【0091】
(付記7) 付記5に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記制御部は、前記検出部で検出された関係を前記制御パラメータについての関係に変換して、前記光デバイスの動作設定を制御することを特徴とする光デバイスの制御装置。
【0092】
(付記8) 付記5に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記検出部は、前記受光部で受光されたモニタ光に基づいて、前記光デバイスから出力され得る信号光についての波長、光パワーおよび光信号対雑音比の少なくとも1つを判断することを特徴とする光デバイスの制御装置。
【0093】
(付記9) 付記5に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記光デバイスおよび前記モニタ用光デバイスが、同一基板上に形成されることを特徴とする光デバイスの制御装置。
【0094】
(付記10) 付記5に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記光デバイスおよび前記モニタ用光デバイスが、音響光学チューナブルフィルタ(AOTF)であることを特徴とする光デバイスの制御装置。
【0095】
(付記11) 付記5に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記光デバイスおよび前記モニタ用光デバイスが、電気光学チューナブルフィルタ(EOTF)であることを特徴とする光デバイスの制御装置。
【0096】
(付記12) 付記5に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記光デバイスおよび前記モニタ用光デバイスが、熱光学効果を利用した光デバイスであることを特徴とする光デバイスの制御装置。
【0097】
(付記13) 付記5に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記光デバイスおよび前記モニタ用光デバイスが、マイクロマシン(MEMS)技術を応用して作製したMEMSミラーを用いた光デバイスであることを特徴とする光デバイスの制御装置。
【0098】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる光デバイスの制御装置によれば、信号光の処理を行う光デバイスと同一の機能を有するモニタ用光デバイスが別途設けられ、該モニタ用光デバイスでの制御パラメータの調整により所望の特性が得られる制御パラメータが求められた後に、主信号用の光デバイスの制御パラメータの制御が行われるようになるため、光デバイスの動作立ち上げ時や設定の変更時などにおいても、制御開始直後から、光デバイスの特性を高い精度で制御することができ、信号光に対応して設定される関係を実現可能な特性を確実に得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる光デバイスの制御装置の第1実施形態を示す構成図である。
【図2】本発明にかかる光デバイスの制御装置の第2実施形態を示す構成図である。
【図3】本発明にかかる光デバイスの制御装置の第3実施形態を示す構成図である。
【図4】第3実施形態におけるモニタ光の一例を示す図である。
【図5】本発明にかかる光デバイスの制御装置の第4実施形態を示す構成図である。
【図6】本発明にかかる光デバイス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7】図6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8】図6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9】図6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10】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11】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12】リジェクション型光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13】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14】図13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15】図6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 主信号用光デバイス
3,3’,3”,3’’’,3a 制御装置
3A 光カプラ
3B モニタ用光デバイス
3C 受光器
3D,3D’ 検出回路
3E 制御回路
3F 掃引回路
10 基板
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
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 (4)
- 信号光を処理する光デバイスと、
前記光デバイスに入力される信号光の一部を分岐したモニタ光を入力する、前記光デバイスと同一の機能を有するモニタ用光デバイスと、
該モニタ用光デバイスで処理したモニタ光を受光する受光回路と、
前記光デバイスおよび前記モニタ用光デバイスの制御パラメータをそれぞれ制御する制御回路と、
前記モニタ用光デバイスで処理され前記受光回路で受光されたモニタ光と予め設定された制御値とのずれを検出する検出回路と、を備え、
前記制御回路は、前記検出回路で検出された予め設定された制御値とのずれに基づいて、前記モニタ用光デバイスの制御パラメータを調整し、前記検出回路で検出された予め設定された制御値とのずれが所望の値となった後に前記光デバイスの制御パラメータを制御することを特徴とする光デバイスの制御装置。 - 請求項1に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記モニタ用光デバイスの制御パラメータを予め設定した範囲内で掃引する掃引部を備え、
前記検出回路が、前記モニタ用光デバイスで処理され前記受光回路で受光されたモニタ光と前記掃引部から前記モニタ用光デバイスへ与えた制御パラメータより、該制御パラメータに対応させて前記モニタ用光デバイスで処理されたモニタ光と予め設定された制御値とのずれを検出することを特徴とする光デバイスの制御装置。 - 請求項1に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記検出回路は、前記モニタ用光デバイスで処理され前記受光回路で受光されたモニタ光に基づいて、前記光デバイスから出力され得る信号光についての波長、光パワーおよび光信号対雑音比の少なくとも1つを判断することを特徴とする光デバイスの制御装置。 - 請求項1に記載の光デバイスの制御装置であって、
前記光デバイスおよび前記モニタ用光デバイスが、同一基板上に形成されることを特徴とする光デバイスの制御装置。
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