JP4390987B2 - 音響光学フィルタおよび該駆動方法ならびに光分岐・挿入装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響光学フィルタにおいて、複数の周波数（波長）の光を的確に濾波・選択・分岐・挿入することができる音響光学フィルタおよび音響光学フィルタの駆動方法に関する。さらに、この音響光学フィルタを用いた光分岐・挿入装置に関する。
近年、インターネットを始めとするマルチメディア通信が急速に普及している。通信技術の分野では、この急速な普及によるトラヒック量の激増に対応するため、超長距離通信と大容量通信とを可能とする光通信技術が鋭意に研究・開発されている。そして、更なるトラヒック量の増加に対応するため、時分割多重伝送の高速化および波長分割多重（以下、「ＷＤＭ」と略記する。）伝送の高密度多重化の取り組みが行われている。
特に、近年では、２局間でＷＤＭ方式光信号を送受信する光通信システムだけでなく、光伝送路の途中で設けられたノードと呼ばれる中継局で、ＷＤＭ方式光信号のうちの或る特定な周波数の光信号だけを選択的に透過させ、それを除く周波数の光信号をそのノードで分岐したり、このノードから別の光信号を挿入して他のノードへ送信したりするＡＤＭ（add-drop multiplexer）機能を持つ光通信システムの実現が要求されている。このため、ＡＤＭ機能を実現するための音響光学フィルタ（acousto-optical tunable filter、以下、「ＡＯＴＦ」と略記する。）の研究が盛んである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＯＴＦは、音響光学効果によって光導波路に屈折率変化を誘起して、光導波路を伝播する光の偏波状態を回転させることで分離・選択する光部品である。
図１８は、従来のＡＯＴＦの一例の構成を示す図である。
図１８において、ＡＯＴＦは、圧電性結晶である基板に光導波路５１、５２が形成される。例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）の基板にチタン（Ｔｉ）拡散で光導波路を形成する。図１８に示すように各光導波路５１、５２の入力端および出力端にそれぞれポートＰin、ポートＰad、ポートＰthおよびポートＰdrが設けられる。これら光導波路５１、５２は、互いに２箇所で交叉し、これら交叉する部分に偏光ビームスプリッタ（以下、「ＰＢＳ」と略記する。）５３、５５がそれぞれ設けられる。
【０００３】
これら交叉する部分の間において、櫛を交互にかみ合わせたような形状の電極（inter digital transducer、以下、「ＩＤＴ」と略記する。）５４が光導波路５１、５２上に形成される。ＩＤＴ５４は、発振器３０１が供給するＲＦ信号によって弾性表面波を発生し、光導波路５１、５２の屈折率を変化させる。２個の吸収体５６、５７は、光導波路５１、５２の屈折率を変化させることにおいて不要な弾性表面波を吸収するために設けられ、ＩＤＴ５４を挟むように形成される。これら吸収体５６、５７の間隔が作用長となる。
【０００４】
ＡＯＴＦの基板部１６は、基板に光導波路５１、５２、ＰＢＳ５３、５５、ＩＤＴ５４および吸収体５６、５７を備えて構成される。
ポートＰinに入力される入力光１は、ＴＥモードとＴＭモードとが混在した光であるが、ＰＢＳ５３によってＴＥモード光とＴＭモード光とに分離され、ＴＭモード光は、光導波路５１を、ＴＥモード光は、光導波路５２を伝播する。ここで、特定周波数のＲＦ信号を印加することによって弾性表面波が発生すると、光導波路５１、５２の屈折率が変化する。このため、入力光１のうち、この屈折率の変化と相互作用をする周波数の光のみがその偏光状態を回転させる。回転量は、各モードの光が屈折率の変化と相互作用する作用長およびＲＦ信号のパワーに比例する。
【０００５】
したがって、作用長とＲＦ信号のパワーとを最適化することによって、光導波路５１の中でＴＭモード光は、ＴＥモード光に変換され、光導波路５２の中でＴＥモード光は、ＴＭモード光に変換される。この結果、モードを変換された光は、選択光としてＰＢＳ５５によってポートＰdrに出力され、モードを変換されなかった光は、透過光としてポートＰthに出力される。
【０００６】
ここで、ポートＰthから出力される透過光は、ポートＰinに入力される入力光１からＲＦ信号の周波数に対応する周波数の光のみが除去された光であるので、ＡＯＴＦは、リジェクション機能（バンドエリミネート機能）を持つと考えることができる。
一方、ポートＰadに入力される入力光２も同様に、ＰＢＳ５３によってＴＥモード光とＴＭモード光とに分離され、ＴＭモード光は、光導波路５２を、ＴＥモード光は、光導波路５１を伝播する。ここで、特定周波数のＲＦ信号を印加することによって弾性表面波が発生すると、特定の周波数の光のみがその偏光状態を回転させ、光導波路５１の中でＴＥモード光は、ＴＭモード光に変換され、光導波路５２の中でＴＭモード光は、ＴＥモード光に変換される。この結果、モードを変換された光は、ＰＢＳ５５によって透過光側のポートＰthに出力され、モードを変換されなかった光は、選択光側のポートＰdrに出力される。
【０００７】
ここで、ポートＰdrから出力される選択光は、ポートＰinに入力される入力光１からＲＦ信号の周波数に対応する周波数の光のみが選択された光であり、ポートＰthから出力される透過光は、ポートＰinに入力される入力光１からＲＦ信号の周波数に対応する周波数の光のみが除去され、この除去された周波数にポートＰadに入力される入力光２からＲＦ信号の周波数に対応する周波数の光のみが挿入された光であるので、ＡＯＴＦは、光分岐・挿入機能を持つと考えることができる。
【０００８】
さらに、ＡＯＴＦは、ＲＦ信号の周波数を変化させることによって選択・挿入・透過される光の周波数を変えることができるから、可変波長選択フィルタとしても機能する。
図１９は、ＡＯＴＦの１周波数選択時における選択光の周波数とＲＦ周波数との関係を示す図である。
【０００９】
図１９の横軸は、ＴＨｚ単位で表示する選択光の周波数であり、横軸は、ＭＨｚ単位で示すＲＦ信号のＲＦ周波数である。
図１９に示すように、選択光の周波数は、ＲＦ信号の周波数に比例する。図１９から分かるように、例えば、周波数１９３．４ＴＨｚの光を選択する場合には、ＩＤＴ５４に周波数１７４．４ＭＨｚのＲＦ信号を供給すればよい。周波数１９４．２ＴＨｚの光を選択する場合には、ＩＤＴ５４に周波数１７５．２ＭＨｚのＲＦ信号を供給すればよい。
【００１０】
一方、ＡＯＴＦで複数の周波数（波長）の光を選択する場合には、ＡＯＴＦのＩＤＴ５４に対して互いに周波数の異なる複数のＲＦ信号を供給する。
例えば、図１８では、４波の周波数の光を任意に選択することができるようにするため、発振器３０１は、互いに周波数の異なる４個のＲＦ信号を発生するように構成され、発振器３０１-1〜３０１-4とＩＤＴ５４との間に、供給するＲＦ信号を選択する４個のスイッチ（以下、「ＳＷ」と略記する。）１２７-1〜１２７-4およびＲＦ信号を合波する合波器１２８がさらに設けられる。そして、ＳＷ１２７-1〜１２７-4のオン・オフを行うＳＷ制御回路１２６、および、ＳＷ制御回路１２６にいずれのＳＷ１２７-1〜１２７-4をオンにいずれのＳＷ１２７-1〜１２７-4をオフにすべきかを指令する制御信号を供給する中央処理装置３０２も設けられる。
【００１１】
図２０は、ＡＯＴＦの複数周波数同時選択における引き寄せ効果の説明図（ポートＰdr）であり、図示の出力特性は、選択・分岐される光の特性である。
図２０Ａは、チャンネル（以下、「ｃｈ」と略記する。）３のみを選択するため、ＡＯＴＦにｃｈ３の光の周波数を選択する周波数sgb3のＲＦ信号をＩＤＴ５４に供給した場合におけるポートＰdrのスペクトルを示す図である。図１９では、ｃｈ３は、周波数１９２．４ＴＨｚに割り当てられているので、ＩＤＴ５４に供給する基準の周波数sgb3は、周波数１７３．４ＭＨｚである。
【００１２】
図２０Ｂは、ｃｈ１ないしｃｈ４を同時に選択するため、ＡＯＴＦに４個のＲＦ信号をＩＤＴ５４に供給した場合のポートＰdrのスペクトルを示す図であり、図２０Ｃは、ｃｈ１ないしｃｈ４にそれぞれ対応する各周波数における透過損失（選択光の光パワーに相当）を示す図である。
この場合において、４個のＲＦ信号の周波数は、ｃｈ１のみを選択する場合のＲＦ信号の周波数sgb1、ｃｈ２のみを選択する場合のＲＦ信号の周波数sgb2、ｃｈ３のみを選択する場合のＲＦ信号の周波数sgb3、および、ｃｈ４のみを選択する場合のＲＦ信号の周波数sgb4である。このように、複数選択する場合でも単独で選択する場合に対応するＲＦ信号の周波数sgb を供給している。図１９では、sgb1は、周波数１７３．０ＭＨｚであり、sgb2は、周波数１７３．２ＭＨｚであり、sgb4は、周波数１７３．６ＭＨｚである。
【００１３】
このように、ＡＯＴＦで複数の周波数の光を選択するために、１個の周波数の光を選択するための周波数をただ単に集めてＩＤＴ５４に供給した場合では、図２０Ａと図２０Ｂおよび図２０Ｃを対比すると分かるように、選択される光のピークは、ｃｈ１ないしｃｈ４にそれぞれ対応する各周波数とズレた周波数において生じている。
【００１４】
ＡＯＴＦで複数の周波数の光を選択するために１個の周波数の光を選択するための周波数をただ単に集めて音波を生じさせた場合において、このような周波数間隔が相互に縮減する現象（引き寄せ効果）の存在は、例えば、Janet L.Jackel et al."Multichannel Operation of AOTF Switches:Reducing Channel-to-Channel Interaction",IEEE photonics technology letters.Vol.7,No.4,April 1995やJanet L.Jackel et al."Acousto-Optic Tunable Filter(AOTF's) for Multiwavelength Optical Cross-Connects:Crosstalk Considerations"やG.Hugh Song "Time-Dependent Analiysis of Acousto-Optic Tunable Filters for Multichannel Optical Switching",Journal of lightwave technology,Vol.15,No.3,March 1997に指摘されている。
【００１５】
なお、図２１は、ＡＯＴＦの複数周波数同時選択における引き寄せ効果の説明図（ポートＰth）である。
図２１は、透過光の特性を示すから、選択光の特性を示す図２０と対を為し、図２１Ａは、図２０Ｂと逆の関係にあり、図２１Ｂは、図２０Ｃと逆の関係にある。
【００１６】
これら図２０および図２１の各図において、横軸は、波長（チャネル）であり、縦軸は、ｄＢ単位で表示する透過損失である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、引き寄せ効果によって、ＡＯＴＦで複数の周波数（波長）の光を選択する場合におけるＲＦ信号の周波数と、単独でその周波数の光のみを選択する場合におけるＲＦ信号の周波数とにそれぞれズレが生じてしまう。
【００１８】
したがって、ＡＯＴＦで複数の周波数の光を同時に選択する場合に、単独でその周波数の光のみを選択する場合に対応する周波数を持つＲＦ信号をただ単に集めて音波を発生させたのでは、目的の周波数の光を選択することが困難であるという問題がある。
すなわち、例えば、周波数ｆ1 の光だけを選択する場合におけるＲＦ信号の周波数を基準周波数sgbf1 、周波数ｆ2 の光だけを選択する場合におけるＲＦ信号の周波数を基準周波数sgbf2 とすると、周波数ｆ1 の光および周波数ｆ2 の光を選択する場合には、基準周波数sgbf1 のＲＦ信号および基準周波数sgbf2 のＲＦ信号をＡＯＴＦに供給したのでは、的確に周波数ｆ1 および周波数ｆ2 の光を選択することができないという問題である。
【００１９】
このため、ＡＯＴＦで複数の周波数の光を選択する場合では、選択光および透過光の光パワーが充分に確保されないという問題がある。
そこで、本発明は、複数の光を目的の周波数で的確に選択することができるＡＯＴＦおよびＡＯＴＦの駆動方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、このＡＯＴＦを用いた光分岐・挿入装置（以下、「ＯＡＤＭ」と略記する。）を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、ＲＦ信号のＲＦ周波数に対応した周波数の光を選択的に出力する音響光学フィルタにおいて、音響光学フィルタに少なくとも１個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を供給する信号源と、音響光学フィルタで互いに周波数の異なる複数個の光を同時に選択する場合における周波数間隔が相互に縮減する引き寄せ効果によって複数個の光の各々のＲＦ周波数に生じる、複数個の光を個別に選択する場合におけるＲＦ周波数からのズレ量を補償する所定の補償量を複数個の光すべてについて求める補償手段と、補償手段で求めた各所定の補償量で補償した複数個のＲＦ周波数で発振するように信号源を制御する制御手段とを備えることで達成される。
【００２１】
このようなＡＯＴＦは、互いに周波数の異なる複数個の光を選択する場合に、引き寄せ効果のズレ量を補償する所定の補償量を考慮した上で、各光を選択するための複数個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を的確に信号源に生成させることができる。このため、ＡＯＴＦは、複数個の光を目的の周波数で的確に選択することができる。よって、ＡＯＴＦは、複数個の光を選択する場合でも１個の光を選択する場合とほぼ等しい選択光の光パワーを得ることができる。さらに、透過光においては、所望の濾波のレベルを得ることができる。
【００２２】
そして、このようなＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭでは、ＷＤＭ光信号から複数個の光信号を分岐する場合でも１個の光信号を分岐する場合とほぼ等しい分岐光信号の光パワーを得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
（第１の実施形態の構成）
図１は、第１の実施形態のＡＯＴＦの構成を示す図である。
図１において、ＡＯＴＦは、補償部１１、制御部１２、信号源１３および基板部１６を備えて構成される。
基板部１６は、ＲＦ信号のＲＦ周波数に対応した周波数の光を選択的に出力するＡＯＴＦの光学部分である。より具体的には、基板部１６は、光導波路５１、５２、ＰＢＳ５３、５５、ＩＤＴ５４および吸収体５６、５７を備え、その構成は、図１８で説明したとおりである。よって、その説明を省略する。
【００２５】
信号源１３は、ＡＯＴＦの基板部１６におけるＩＤＴ５４に少なくとも１個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を供給する。
補償部１１は、まず、ＡＯＴＦの基板部１６で互いに周波数の異なる複数個の光を選択する場合における複数個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数を１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数に所定の補償量を増減することによって求める。補償部１１は、この操作を繰り返すことによって、複数個の光を選択するための複数個のＲＦ周波数をすべて求める。
【００２６】
制御部１２は、補償部１１で求めた複数個のＲＦ周波数を発振するように信号源１１を制御する。
（第１の実施形態の作用効果）
図２は、補償量を説明するための図である。
図２の各図の横軸は、ＡＯＴＦによって選択される光の周波数（波長）であり、縦軸は、ＲＦ信号のＲＦ周波数である。
【００２７】
図２Ａは、ＡＯＴＦで１個の光を個別に選択する場合における光の周波数とＲＦ信号のＲＦ周波数（基準周波数）との関係を示し、図２Ｂ〜Ｄは、ＡＯＴＦで４個の光を同時に選択する場合における光の周波数とＲＦ信号のＲＦ周波数との関係を示す図である。なお、図２は、補償量の概念を示す図であり、各図の特性曲線は、現実の測定結果あるいは計算結果ではない。
【００２８】
基準周波数sgbjは、ＡＯＴＦで１個の光のみを選択する場合であって周波数ｊの光を選択するためのＲＦ信号のＲＦ周波数である。
ＡＯＴＦで周波数j1、j2、j3、j4の４個の光を選択する場合を考える。
まず、これら４個の光を個別に選択する場合では、図２Ａに示すように、選択される光の周波数とＲＦ信号の周波数との関係は、ほぼ線形な特性曲線Ｆ1 である。例えば、●で示すように周波数j1の光を選択するためには、基準周波数sgbj1 をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給すればよい。
【００２９】
一方、４個の光を選択するために、４個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給する場合では、特性曲線Ｆ1 が示す関係が維持されず、選択される光の周波数とＲＦ信号の周波数との関係は、特性曲線Ｆ1 と異なる特性曲線Ｆ2 になってしまう。
【００３０】
今仮に、４個の光を選択するために、個別に選択していた場合の基準周波数sgbj1 、sgbj2 、sgbj3 、sgbj4 をそのまま含むＲＦ信号をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給した場合には、特性曲線Ｆ1 が特性曲線Ｆ2 に変化してしまうので、図２Ｂで■で示すように、基準周波数sgbj1 に対して周波数j1# の光が選択され、基準周波数sgbj2 に対して周波数j2# の光が選択され、基準周波数sgbj3 に対して周波数j3# の光が選択され、そして、基準周波数sgbj4 に対して周波数j4# の光が選択される。
【００３１】
このため、結局、図２Ｃで▲と■で示すように、引き寄せ効果により、４個の光を選択するために、個別に選択していた場合のＲＦ周波数をそのまま含むＲＦ信号をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給した場合には、目的の周波数である光が選択されないで、ズレを生じることになる。
したがって、図２Ｄに示すように、●と▲とを一致させるためこの引き寄せ効果によるズレ量を補償するように、基準周波数sgbj1 に所定の補償量−△ｆj1、j1j2j3j4を加え、基準周波数sgbj2 に所定の補償量−△ｆj2、j1j2j3j4を加え、基準周波数sgbj3 に所定の補償量＋△ｆj3、j1j2j3j4を加え、そして、基準周波数sgbj4 に所定の補償量＋△ｆj4、j1j2j3j4を加える。
【００３２】
ここで、△ｆjh、j1j2・・・・jkは、周波数j1、j2、・・・・、jkのｋ個の光を同時に選択する場合における周波数jh（ｈ≦ｋ、ｈ、ｋは正の整数）の光を選択するためのＲＦ周波数sgjhに必要な所定の補償量を示す。
このようにＡＯＴＦで複数個の光を選択する場合には、個別に選択する場合におけるＲＦ信号の基準周波数sgb に所定の補償量△ｆを増減すればよい。補償量△ｆの符号は、引き寄せ効果が同時に選択される光の周波数の中心に向かって引き寄せられることから決定される。この光の周波数の中心は、同時に選択される光の周波数の算術平均により求めることができる。例えば、上述の例では、（j1＋j2＋j3＋j4）／４となる。
【００３３】
次に、実際に補償量△ｆのシミュレーションを行った結果のうちの代表例をいくつか示す。ここで、ＡＯＴＦのポートＰinに入力される光は、ＡＯＴＦでＷＤＭ光信号を遮断する場合または分岐・挿入する場合を想定して、１６波のＷＤＭ光信号である。ｃｈ数は、１６個であり、各ｃｈは、波長間隔１．６ｎｍで配置され、図１９と同様にｃｈ１が周波数１９２ＴＨｚに配置され、ｃｈ２が周波数１９２．２ＴＨｚに配置され、・・・・、ｃｈ１６が１９５ＴＨｚに配置されている。
【００３４】
なお、ＡＯＴＦにおいて、シミュレーション結果と実測結果とはよく一致することが確かめられている。
図３は、所定の補償量を示す第１のシミュレーション結果である。
図４は、所定の補償量を示す第２のシミュレーション結果である。
図５は、所定の補償量を示す第３のシミュレーション結果である。
【００３５】
図３ないし図５の横軸は、チャンネル番号を示し、縦軸は、ｋＨｚ単位で表示する補償量（周波数差）を示す。周波数差は、或るｃｈｊを個別に選択する場合であるＲＦ信号の周波数sgbjを基準として、複数個を同時に選択する場合におけるそのｃｈｊを最適に選択することができるＲＦ信号のＲＦ周波数との差である。
【００３６】
図３は、複数個のｃｈを連続させて選択する場合であってｃｈ番号の中央であるｃｈ８およびｃｈ９から両側に選択するｃｈ数を増加させており、２個を選択する場合（●）、４個を選択する場合（□）、６個を選択する場合（△）、８個を選択する場合（◆）および１６個を選択する場合（○）を示す。
図４は、任意の個数で、任意のｃｈ番号で選択する場合を示し、ｃｈ１ないしｃｈ３とｃｈ７ないしｃｈ９とｃｈ１３ないしｃｈ１６とを選択する場合（◇）、ｃｈ１ないしｃｈ４とｃｈ１３ないしｃｈ１６とを選択する場合（▲）、ｃｈ１とｃｈ９ないしｃｈ１６とを選択する場合（●）、ｃｈ１ないしｃｈ１６を選択する場合（○）を示す。
【００３７】
図５は、ｃｈを１個飛ばして複数個のｃｈを連続させて選択する場合であってｃｈ番号の中央であるｃｈ７およびｃｈ９から両側に選択するｃｈ数を増加させており、２個を選択する場合（●）、４個を選択する場合（□）、６個を選択する場合（△）、８個を選択する場合（◆）を示す。なお、図５は、ｃｈを１個飛ばしているので、ｃｈの波長間隔を３．２ｎｍとしｃｈ数を８個にした８波ＷＤＭ光信号の場合におけるシミュレーション結果と考えることもできる。
【００３８】
ここで、図３ないし図５において、ＡＯＴＦの作用長は、約７０ｍｍであり、弾性表面波は、図２０Ａ・Ｂに示すスペクトルのサイドローブを抑圧するために、作用の始点（０ｍｍ）から終点（約７０ｍｍ）までの間でコサイン曲線（−９０°ないし＋９０°の範囲）になるように強度に分布を与えた。
補償量△ｆが求められるから、補償部１１は、第１ステップとして、ＡＯＴＦで互いに周波数の異なる複数個の光を選択する場合における複数個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数sgを１個の光のみを選択する場合における基準周波数sgb に所定の補償量△ｆを増減することによって求める。
【００３９】
補償部１１は、第２ステップとして、これを複数個の光について繰り返すことによって複数個の光を選択するための複数個のＲＦ周波数sgをすべて求める。
そして、制御部１２は、補償部１１から求めた複数個のＲＦ周波数sgに関するデータを受信して、第３ステップとして、求めた複数個のＲＦ周波数sgを含むＲＦ信号を信号源１３に生成させる。
【００４０】
信号源１３は、第４ステップとして、生成したＲＦ信号をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給する。
ＡＯＴＦは、複数個の光を所望の周波数で選択的に出力する場合には、このように駆動される。
個別に選択する場合の基準周波数に所定の補償量を増減した後にＲＦ信号をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給することによって、ＡＯＴＦは、個別に選択する場合も複数個を同時に選択する場合も同じ周波数の光を選択することができる。よって、最適なＲＦ周波数で目的の周波数の光が選択されるから、個別に光を選択する場合も複数個の光を同時に選択する場合も、ＡＯＴＦから選択的に出力される光の光パワーは、同じであり、光が光信号である場合では光信号対雑音比も同じである。
【００４１】
ここで、所定の補償量は、図３ないし図５に示すシミュレーションを必要に応じて行い、複数個の光を個数および周波数ごとに組み合わせ（選択パターン）を作り、組み合わせと組み合わせの光を選択するためのＲＦ周波数との対応関係を示すテーブルによって求められるようにしてもよい。あるいは、所定の補償量△ｆは、１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数sgb 同士間の周波数間隔（波長間隔）に基づいて求められるようにしてもよい。
【００４２】
さらに、所定の補償量は、図３ないし図５などの解析結果から重回帰分析などによって、１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数sgb 同士間の周波数間隔について２次以上の多項式で表してもよい。
図２は、４個の光を同時に選択する場合について説明したが、任意の個数の光を選択する場合も同様に説明することができる。この場合において、選択される光の周波数とＲＦ信号の周波数との関係を示す特性曲線は、選択される光の周波数間隔および選択される光の個数などに応じて変化する。
【００４３】
選択される光の周波数間隔および選択される光の個数など毎に、選択される光の周波数とＲＦ信号の周波数との関係を示す特性曲線（上述の図２Ｂ）を求め、所定の補償量△ｆを求めてもよいが、複数個の光を同時に選択する場合を２個の光を同時に選択する場合に分けて、それぞれ補償量を求め、求められた補償量を合計することによって、複数個の光を同時に選択する場合の所定の補償量△ｆを求めてもよい。これは、選択される１個の光に生じる引き寄せ効果のズレ量が他の光から各別に影響を受け、重ね合わせが成立することを意味する。
【００４４】
例えば、周波数j1、j2、j3、j4の４個の光を選択する場合において、周波数j2の光を選択するための基準周波数sgbj2 の補償量△ｆj2、j1j2j3j4について、図６を用いて具体的に説明する。
図６は、重ね合わせによって所定の補償量を求める手法の説明図である。
図６の各図の横軸は、ＡＯＴＦによって選択される光の周波数（波長、ｃｈ）であり、縦軸は、ＲＦ信号のＲＦ周波数である。
【００４５】
図６Ａは、ＡＯＴＦで周波数j1および周波数j2の光を選択する場合を示し、図６Ｂは、ＡＯＴＦで周波数j2および周波数j3の光を選択する場合を示し、図６Ｃは、ＡＯＴＦで周波数j2および周波数j4の光を選択する場合を示す。なお、図６は、重ね合わせ手法の概念を示す図であり、各図の特性曲線は、現実の測定結果あるいは計算結果ではない。
【００４６】
周波数j1、j2、j3、j4の４個の光を選択する場合であるから、周波数j2の光を選択する場合は、周波数j1および周波数j2の光を選択する場合、周波数j2および周波数j3の光を選択する場合、そして、周波数j2および周波数j4の光を選択する場合の４個の場合から構成されると考えることができる。
周波数ｈ、ｋの２個の光を選択する場合における周波数ｈの光を選択するためのＲＦ周波数sgh に対し必要な補償量△ｆh 、hkを特に２個間補償量ｇ（ｈ、ｋ）とおく。すなわち、ｇ（ｈ、ｋ）＝△ｆh 、hkである。
【００４７】
周波数j1および周波数j2の光を選択する場合では、図６Ａに示す特性曲線Ｆ3aとなり、周波数j2の光を選択するためのＲＦ周波数sgj2に対し必要な２個間補償量は、ｇ（j2、j1）である。
周波数j2および周波数j3の光を選択する場合では、図６Ｂに示す特性曲線Ｆ3bとなり、周波数j2の光を選択するためのＲＦ周波数sgj2に対し必要な２個間補償量は、ｇ（j2、j3）である。
【００４８】
周波数j2および周波数j4の光を選択する場合では、図６Ｃに示す特性曲線Ｆ3cとなり、周波数j2の光を選択するためのＲＦ周波数sgj2に対し必要な２個間補償量は、ｇ（j2、j4）である。
よって、重ね合わせの成立を考えると、所定の補償量△ｆj2、j1j2j3j4は、
△ｆj2、j1j2j3j4＝ｇ（j2、j1）＋ｇ（j2、j3）＋ｇ（j2、j4）
となる。一般的に所定の補償量△ｆjh、j1j2・・・・jkは、
【数１】
ここで、計算と実際の製品であるＡＯＴＦの特性などとを合わせるために、補正係数Ｒ（０＜Ｒ）を用いて、
【数２】
としてもよい。
【００４９】
このように重ね合わせを考慮して、所定の補償量は、ＡＯＴＦで２個の光を選択する場合における２個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数と１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数（基準周波数）との差分を２個間補償量とすると、複数個の光のうち選択すべき光と選択すべき光を除く他の光との間について２個間補償量をそれぞれ求め、求められた２個間補償量をすべて合計することによって求められる。
【００５０】
このように選択される光の周波数間隔および選択される光の個数など毎に、選択される光の周波数とＲＦ信号の周波数との関係を示す特性曲線（上述の図２Ｂ）を求めて所定の補償量を求める手法は、ＡＯＴＦで選択すべき光の周波数および個数が、固定されている場合、変更されるとしても相対的に少数である場合などに有利である。例えば、２４個の光信号を波長多重した２４波のＷＤＭ光信号からｃｈ５ないしｃｈ９の範囲において任意の個数で任意のｃｈを選択する場合である。
【００５１】
一方、上述の２個の光を選択する場合の２個間補償量に基づいて複数個の光を選択する場合の所定の補償量を求める手法は、ＡＯＴＦで選択すべき光の周波数および個数が、任意である場合、相対的に多数の光について変更される場合に有利である。例えば、６４個の光信号を波長多重した６４波のＷＤＭ光信号からｃｈ１ないしｃｈ６４のすべての範囲において任意の個数で任意のｃｈを選択する場合である。
【００５２】
ここで、第１の実施形態において、ＡＯＴＦで選択された選択光の光パワーを検出するように、ポートＰdrに検出部をさらに備え、制御部１２は、補償部１１で求めた複数個のＲＦ周波数のそれぞれに低周波の信号を重畳し検出部の出力が最大値を維持するように複数個のＲＦ周波数をそれぞれ調整するトラッキングをさらに行うようにしてもよい。
【００５３】
このようなトラッキングを行うと、ＡＯＴＦの使用中における温度変動などによる最適周波数の変動に追従することができる。
そして、第１の実施形態において、ＡＯＴＦで選択された選択光の光パワーを検出するように、ポートＰdrに検出部をさらに備え、制御部１２は、選択すべき光を増加する場合に、既に選択されている光に対応するＲＦ周波数に対しては低周波の信号を重畳し検出部の出力が最大値を維持するように信号源１３のＲＦ周波数を調整するトラッキングで行い、増加する光に対応するＲＦ周波数に対しては所定の補償量を増減することで求めるようにしてもよい。
【００５４】
ＡＯＴＦでさらに選択する光を増加する場合では、増加する光を選択するためのＲＦ周波数が既に選択されている光を選択するためのＲＦ周波数に与える影響は、微少であるので、それらの最適周波数は、トラッキングによって追従することができる。このため、補償部１１は、増加する光を選択するためのＲＦ周波数のみを演算すればよい。よって、ＡＯＴＦの制御は、相対的に少ないハードウェアで構成することができる。そして、ＡＯＴＦの制御は、比較的に短時間で済む。
【００５５】
さらに、互いに波長の異なる複数個の光信号を波長多重したＷＤＭ光信号から所定の光信号を分岐および／または挿入する分岐挿入部に上述のＡＯＴＦを用い、挿入すべき光信号を生成する生成部と、分岐された光信号を受信・処理する受信部とを備えるＯＡＤＭを構成することができる。
このようなＯＡＤＭは、光信号を１個分岐・挿入する場合も複数個を分岐・挿入する場合も、分岐・挿入される光信号の光パワーは、同じであり、光信号対雑音比も同じである。
【００５６】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
第２の実施形態は、光通信システムの実施形態である。
図７は、第２の実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
図８は、第２の実施形態の光通信システムにおけるＯＡＤＭの構成を示す図である。
【００５７】
図７において、光通信システムは、１６波のＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置１０１と、光送信装置１０１から出力されたＷＤＭ方式光信号を伝送する光伝送路１０２と、光伝送路１０２を伝送するＷＤＭ方式光信号からチャネルの光信号を分岐・挿入するＯＡＤＭ１０４と、伝送されたＷＤＭ方式光信号が入力され、ＷＤＭ方式光信号を受信・処理する光受信装置１０５とを備えて構成される。さらに、光通信システムは、光伝送路１０２間において、光伝送路１０２中でＷＤＭ光信号に生じる伝送損失を補う光中継装置１０３が接続される。なお、ＯＡＤＭ１０４および光中継装置１０３は、光伝送路１０２間に各１個ずつ接続される場合に限らず、必要に応じて複数個が設けられる場合もある。
【００５８】
光送信装置１０１は、例えば、ＷＤＭ方式光信号の各チャネルの光信号を生成する複数の光送信器（以下、「ＯＳ」と略記する。）１１１-1〜１１１-16 と、これらＯＳ１１１-1〜１１１-16 から出力された光信号を波長多重する光マルチプレクサ（以下、「ＭＵＸ」と略記する。）１１２とを備えて構成される。ＯＳ１１１の個数は、ＷＤＭ方式光信号のチャネル数に合わせた個数であり、本実施形態においては、１６個である。後述の光受信器１１６の個数も、同様である。
【００５９】
ＯＳ１１１は、例えば、所定の波長でレーザ光を発振する半導体レーザと、入力されたこのレーザ光を送信すべき情報で変調するマッハツェンダ干渉型光変調器などの外部変調器とから構成することができる。ＭＵＸ１１２としては、例えば、干渉フィルタの１つである誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路格子形光合分波器（arrayed waveguide grating ）などを利用することができる。
【００６０】
光伝送路１０２は、光ファイバであり、１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバや１．５μ帯分散シフトファイバなどの各種の光ファイバを利用することができる。
ＯＡＤＭ１０４の構成については、後述する。
光受信装置１０５は、例えば、光デマルチプレクサ（以下、「ＤＥＭＵＸ」と略記する。）１１５と光受信器（以下、「ＯＲ」と略記する。）１１６-1〜１１６-16 とを備えて構成される。光伝送路１０２から光受信装置１０５に入力されたＷＤＭ方式光信号は、ＤＥＭＵＸ１１５でチャネルごとの光信号に波長分離される。分離された各チャネルの光信号は、ホトダイオードや復調器などからなるＯＲ１１６-1〜１１６-16 にそれぞれ入力され、受信・処理される。
【００６１】
光増幅装置１０３は、例えば、エルビウム添加光ファイバと励起光源などから構成されるエルビウム添加光ファイバ増幅器を備えて構成される。エルビウム添加光ファイバは、励起光源から供給される励起光（エネルギー）を吸収することによりエルビウムイオンの電子が励起され、電子の反転分布が形成される。この状態で増幅すべき光信号が入力されると誘導放射を起こして光信号が増幅される。なお、光増幅装置１０３の増幅帯域は、ＷＤＭ方式光信号の波長帯域に合わせて決定され、増幅帯域は、光ファイバに添加される希土類元素の種類および励起光源の励起波長などに依存する。例えば、１．４８μｍまたは０．９８μｍを励起波長とするエルビウム添加光ファイバ増幅器は、１．５５μｍ帯を増幅することができる。
【００６２】
次に、ＯＡＤＭ１０４の構成について説明する。
図８において、ＯＡＤＭ１０４は、基板部１６、合波器１２８、ＳＷ１２７、発振器１２５、ＳＷ制御回路１２６、周波数制御回路１２２、中央処理装置１２３、記憶回路１２４、挿入光信号生成回路１３１および分岐光信号受信回路１３２を備えて構成される。
【００６３】
基板部１６は、光導波路５１、５２、ＰＢＳ５３、５５、ＩＤＴ５４および吸収体５６、５７を備え、その構成は、図１８で説明したとおりであるので、その説明を省略する。
基板部１６のポートＰinには、ＯＡＤＭ１０４に入力されたＷＤＭ光信号が入力される。
【００６４】
基板部１６のポートＰadには、挿入光信号生成回路１３１で生成された光信号が入力される。
基板部１６のポートＰthからは、この基板部１６で選択されなかったｃｈに対応する光信号、すなわち、透過するｃｈに対応する光信号に、ポートＰinに入力された光信号を波長多重したＷＤＭ光信号が出力される。
【００６５】
基板部１６のポートＰdrからは、この基板部１６で選択され、分岐したｃｈに対応する光信号が出力され、分岐光信号受信回路１３２へ出力される。
一方、発振器１２５は、基板部１６で同時に選択可能な光信号の個数に合わせた、互いに周波数の異なる複数個のＲＦ信号を発振する。第２の実施形態では、４個の光信号を同時に選択することができるようにするため、発振器１２５-1〜１２５-4の４個が用意される。そして、発振器１２５-1〜１２５-4は、その周波数を変更することができる。発振器１２５-1〜１２５-4の発振周波数の変更は、周波数制御回路１２２によって制御される。
【００６６】
ここで、発振器１２５-1〜１２５-4は、発振器１２５-1がｃｈ１に対応する周波数の光を選択するためのＲＦ周波数sgch1 を発振し、発振器１２５-2がｃｈ２に対応する周波数の光を選択するためのＲＦ周波数sgch2 を発振し、発振器１２５-3がｃｈ３に対応する周波数の光を選択するためのＲＦ周波数sgch3 を発振し、発振器１２５-4がｃｈ４に対応する周波数の光を選択するためのＲＦ周波数sgch4 を発振するように固定的に割り当てるようにしてもよいし、１個のｃｈを分岐・挿入する場合では発振器１２５-1を使用し、２個のｃｈを分岐・挿入する場合では発振器１２５-2を使用するなどのように分岐・挿入するｃｈ数に合わせて発振器１２５を選択的に割り当てるようにしてもよい。第２の実施形態では、固定的に割り当てられている。
【００６７】
発振器１２５-1〜１２５-4は、例えば、水晶振動子、基準分周器、位相比較器、ローパスフィルタ、電圧制御発振器および可変分周器などを備えた周波数シンセサイザを利用することができ、周波数制御回路１２２は、周波数シンセサイザにおける可変分周器の分周値を変更することにより、発振器１２５-1〜１２５-4の発振周波数を変更することができる。
【００６８】
発振器１２５-1〜１２５-4の出力は、それぞれＳＷ１２７-1〜１２７-4を介して合波器１２８に接続される。ＳＷ１２７-1〜１２７-4のオン・オフは、ＳＷ制御回路１２６によって制御される。合波器１２８は、入力されたＲＦ信号を合波した後に、基板部１６のＩＤＴ５４にＲＦ信号を供給する。
中央処理装置１２３は、発振器１２５-1〜１２５-4が発生するＲＦ信号の周波数を周波数制御回路１２２を介して制御するとともに、ＳＷ制御回路１２６を介して、合波器１２８へ出力するＲＦ信号を発振器１２５-1〜１２５-4の中から選択する。このため、合波器１２８に供給されるＲＦ信号は、ＳＷ１２７-1〜１２７-4のオン・オフの状態により、１個ないし４個のＲＦ周波数成分を持った信号である。
【００６９】
記憶回路１２４は、中央処理装置１２３との間でデータを送受し、中央処理装置１２３が行う処理のプログラム、各ｃｈの光信号を個別に分岐・挿入する場合における基準周波数sgb 、および、プログラム実行中の各種データなどが記憶される。
【００７０】
基準周波数sgb は、第２の実施形態では、ｃｈ１では周波数１７４ＭＨｚであり、ｃｈ２では周波数１７４．２ＭＨｚであり、ｃｈ３では周波数１７４．４ＭＨｚであり、ｃｈ４では、周波数１７４．６ＭＨｚである。
挿入光信号生成回路１３１は、ＯＡＤＭ１０４で挿入すべきｃｈに対応する光信号を生成する回路である。例えば、挿入光信号生成回路１３１は、レーザダイオード、光変調器および光合分波器などを備えて構成される。各レーザダイオードは、挿入すべき各ｃｈ．に対応する波長のレーザ光をそれぞれ発光し、各レーザ光は、各光変調器によって伝送すべき情報に応じてそれぞれ外部変調される。変調された各レーザ光は、光合分波器に入射され、波長多重された後に基板部１６のポートＰadに出力される。
【００７１】
分岐光信号受信回路１３２は、ＯＡＤＭ１０４で分岐したｃｈに対応する光信号を受信・処理する回路である。例えば、分岐光信号受信回路１３２は、光分岐結合器、複数個の光フィルタおよび複数個の光受信器などを備えて構成される。ＡＯＴＦ基板のポートＰdrから射出された光信号は、光分岐結合器で光フィルタの個数分に分岐され、それぞれ光フィルタに入力される。各光フィルタは、所定の波長の光を透過する帯域通過光フィルタであり、その透過波長帯域の中心波長は、ＷＤＭ光信号の各ｃｈにそれぞれ設定される。各光フィルタの出力は、受信した光信号を復調して情報を取り出す光受信器にそれぞれ入力され、受信・処理される。このような構成の分岐光信号受信回路１３２では、このＯＡＤＭ１０４で分岐したｃｈに相当する光受信器を動作状態にすることにより、所望のｃｈを受信処理することができる。
【００７２】
（第２の実施形態の作用効果）
次に、第２の実施形態の作用効果について説明する。
第２の実施形態においては、所定の補正量△ｆは、式２によって求める。ここで、補正係数は、０．６である。さらに、２個間補償量ｇは、図３ないし図５などのシミュレーション結果を重回帰分析によって定式化した。
【００７３】
図９は、第２の実施形態のＡＯＴＦにおけるチャンネル周波数間隔の逆数と２個間補償量との関係を示す図である。
定式化は、定義域を０≦ｘ≦１に限定するため、ＡＯＴＦで同時に選択される２個のチャンネル周波数間隔の逆数を変数ｘとした。定式結果は、
ｇ（ｘ）＝-1.9011ｘ2 ＋4.6828ｘ＋0.088 ・・・ （式３）
である。
【００７４】
図１０は、所定の補償量の測定結果と式２および式３による計算結果との比較を示す図である。
図１０の横軸は、ＴＨｚ単位で表示する光の周波数であり、縦軸は、ｋＨｚ単位で表示する基準周波数と最適周波数との差、すなわち、２個間補正量ｇである。図１０Ａは、ｃｈ１およびｃｈ２を同時に選択する場合であり、図１０Ｂは、ｃｈ１ないしｃｈ４を同時に選択する場合である。
【００７５】
図１０に示すように、測定結果（●）と式３および式２による計算結果（○）とは、よく一致している。
なお、ＡＯＴＦの使用上において２次の多項式でも充分な精度を得ることができるので、２次多項式で定式化したが、さらに高精度とするため３次、４次などの高次の多項式で定式化してもよい。
【００７６】
まず、中央処理装置１２３は、不図示の回路などによって選択されるｃｈが指定されると分岐・選択すべきｃｈ数が１個か否かを判断する。
次に、分岐・選択すべきｃｈ数が１個の場合では、中央処理装置１２３は、基準周波数sgb を周波数制御回路１２２に送信し、周波数制御回路１２２に信号源１２５がその基準周波数sgb となるように制御させ、分岐・選択すべきｃｈに対応するＳＷ１２７をオンに、その他のＳＷ１２７をオフになるようにＳＷ制御回路１２６を介して制御する。
【００７７】
例えば、分岐・選択すべきｃｈがｃｈ２の場合では、中央処理装置１２３は、基準周波数sgb2を周波数制御回路１２２に送信する。周波数制御回路１２２は、信号源１２５-2が基準周波数sgb2となるように制御する。中央処理装置１２３は、ｃｈ２に対応するＳＷ１２７-2をオンに、その他のＳＷ１２７-1、１２７-3、１２７-4をオフにする。
【００７８】
次に、分岐・選択するべきｃｈ数が１個ではない場合、すなわち、複数個である場合では、中央処理装置１２３は、分岐・挿入すべきｃｈ間の周波数間隔ｘをそれぞれ計算する。中央処理装置１２３は、計算されたｘおよび式３を用いて、２個間補償量ｇ（ｘ）を計算する。中央処理装置１２３は、計算された２個間補償量ｇ（ｘ）および式２を用いて、所定の補償量△ｆを計算する。中央処理装置１２３は、所定の補償量△ｆおよび基準周波数sgb を用いて、最適周波数sgを計算する。
【００７９】
例えば、分岐・選択すべきｃｈがｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ４の場合では、中央処理装置１２３は、ｃｈ１とｃｈ２との周波数差ｘ12、ｃｈ１とｃｈ４との周波数差ｘ14およびｃｈ２とｃｈ４との周波数差ｘ24を計算する。中央処理装置１２３は、ｘ12、ｘ14、x24および式３を用いて、２個間補償量ｇ（ch1、ch2）、ｇ（ch1、ch4）、ｇ（ch2、ch1）、ｇ（ch2、ch4）、ｇ（ch4、ch1）およびｇ（ch4、ch2）を計算する。中央処理装置１２３は、これら２個間補償量ｇ（ｘ）および式２を用いて、所定の補償量△ｆを計算する。すなわち、
中央処理装置１２３は、これら所定の補償量△ｆおよび基準周波数sgb1、sgb2、cgbch4を用いて、符号を考慮しつつ、最適周波数sgch1 、sgch2 、sgch4 を計算する。補正量△ｆの符号は、第１の実施形態で説明したように、引き寄せ効果が同時に選択される光の周波数の中心に向かって引き寄せられることから決定される。
【００８０】
次に、中央処理装置１２３は、最適周波数sgを周波数制御回路１２２に送信し、周波数制御回路１２２に信号源１２５がその最適周波数sgとなるように制御させ、分岐・選択すべきｃｈに対応するＳＷ１２７をオンに、その他のＳＷ１２７をオフになるようにＳＷ制御回路１２６を介して制御する。
例えば、上述のようにｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ４が分岐・挿入される場合では、中央処理装置１２３は、最適周波数sgch1 、sgch2 、sgch4 を周波数制御回路１２２に送信する。周波数制御回路１２２は、信号源１２５-1が最適周波数sgch1 となるように制御し、信号源１２５-2が最適周波数sgch2 となるように制御し、そして、信号源１２５-4が最適周波数sgch4 となるように制御する。中央処理装置１２３は、ＳＷ１２７-1、１２７-2、１２７-4をオンに、ＳＷ１２７-3をオフにする。
【００８１】
こうして、基板部１６のＩＤＴ５４には、補償量△ｆをそれぞれ補正された複数個の最適周波数sgを含むＲＦ信号が供給される。
基板部１６は、最適周波数sgに対応する所定のｃｈの光信号をＷＤＭ光信号からポートＰdrに出力する。さらに、基板部１６は、ポートＰadに入力された新たな光信号をＷＤＭ光信号に供給する。この新たな光信号は、分岐することによって「空き」となるｃｈに挿入可能である。
【００８２】
例えば、上述のようにｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ４が分岐・挿入される場合では、基板部１６のＩＤＴ５４には、最適周波数sgch1 、sgch2 およびsgch4 を含むＲＦ信号が供給される。
基板部１６は、ＷＤＭ光信号からｃｈ１の光信号、ｃｈ２の光信号およびｃｈ４の光信号をポートＰdrに出力する。さらに、基板部１６は、ポートＰadに入力された新たな光信号をＷＤＭ光信号に供給する。この新たな光信号は、ｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ４に挿入可能であるから、ｃｈ１の光信号のみ、ｃｈ２の光信号のみ、ｃｈ４の光信号のみ、ｃｈ１とｃｈ２との光信号、ｃｈ１とｃｈ４との光信号、ｃｈ２とｃｈ４との光信号、および、ｃｈ１とｃｈ２とｃｈ４との光信号のいずれかである。
【００８３】
次に、中央処理装置１２３は、不図示の回路などによって新たに選択されるｃｈが指定されるまで待機し、新たにｃｈが指定されると、上述の処理を繰り返えし、新たに選択されたｃｈに対応する最適なＲＦ周波数を計算する。
このように補償量△ｆで補正された最適なＲＦ周波数のＲＦ信号が、基板部１６のＩＤＴ５４に供給されるから、ＯＡＤＭ１０４は、充分な光パワーを持ったｃｈを分岐・挿入することができる。
【００８４】
図１１は、第２の実施形態のＯＡＤＭにおけるポートＰdrの特性を示す図である。
図１２は、第２の実施形態のＯＡＤＭにおけるポートＰthの特性を示す図である。
図１１Ａおよび図１２Ａは、各ポートから出力される光のスペクトルを示し、図１１Ｂおよび図１２Ｂは、各ｃｈにおける各ポートから出力される光の光パワーを示す。図１１および図１２の各図の横軸は、ｃｈ（光の周波数）を示し、横軸は、ｄＢ単位で示す透過損失である。
【００８５】
図１１および図１２に示すように、第２の実施形態におけるＯＡＤＭ１０４は、各ｃｈに対応する光の周波数を的確に選択していることが分かる。第２の実施形態におけるＯＡＤＭ１０４は、充分な光パワーを持ったｃｈを分岐・挿入することができ、各ｃｈ間においてバラツキがない。
【００８６】
なお、上述では、２個間補償量ｇは、式３のように定式化したが、図３ないし図５などのシミュレーション結果を重回帰分析によって図１３に示す式５のように定式化してもよい。
ｇ（ｘ）＝0.0714ｘ2 −0.9021ｘ＋3.5925 ・・・ （式５）
ここで、変数ｘは、ＡＯＴＦで同時に選択される２個のチャンネル周波数間隔である。変数ｘをこのように定義した場合では、式５に示すように、ｇ（ｘ）は、ほぼｘの２乗の反比例する。
【００８７】
そして、第２の実施形態では、ＡＯＴＦに与える弾性表面波が第１の実施形態で説明したように、コサイン曲線になるように強度に分布を与えた場合であるが、弾性表面波は、作用の始点（０ｍｍ）から終点（約７０ｍｍ）までの間でガウス曲線（Gaussian curve）になるように強度に分布を与えてもよい。この場合において、図３ないし図５に相当するシミュレーションを行い、式３に相当する、ＡＯＴＦにおけるチャンネル周波数間隔の逆数と２個間補償量との関係を解析した。解析結果を図１４に示し、定式化の結果を式６に示す。
【００８８】
ｇ（ｘ）＝-2.1974ｘ2 ＋5.9254ｘ＋0.1559 ・・・ （式６）
また、この場合における補正係数は、Ｒ＝０．６である。
そして、第２の実施形態において、ＯＡＤＭ１０４は、さらに、最適周波数を追従するトラッキング機能を備えるのが好ましい。
トラッキングを行うためには、図８において破線で示すように分岐光信号受信回路１３２における分岐光信号の出力を一部分中央処理装置１２３にフィードバックし、中央処理装置１２３は、次のように制御する。
【００８９】
図１５は、トラッキング用の変調信号と分岐光信号との関係を示す図である。
図１５の縦軸は、光パワーであり、横軸は、ＲＦ信号の周波数である。曲線Ｚは、ＡＯＴＦ部のポートＰdrの出力特性であり、ほぼ左右対称な上に凸の曲線である。この図１５において、光パワーの最大値を与えるＲＦ信号の周波数が、ＲＦ信号の最適周波数である。横軸の下部の曲線は、正弦波状のトラッキング用の変調信号であり、曲線Ｚの右上の曲線は、これに応じた分岐光信号の出力である。
【００９０】
中央処理装置１２３は、式２および式３を利用して求めた所定の補正量△ｆを考慮した最適周波数sgに周波数制御回路１２２を制御して低周波の信号を重畳する。例えば、１ｋＨｚ〜５ｋＨｚの低周波の信号を重畳する。この場合では、３ｋＨｚの信号を重畳する。
ここで、複数個の光信号を分岐する場合では、複数個の光信号を分岐するための複数個のＲＦ周波数にそれぞれ低周波の信号を重畳する。
【００９１】
ポートＰdrから出力される光信号は、この低周波成分を含んで分岐光信号受信回路１３２に受信される。分岐光信号受信回路１３２は、前述の光フィルタを通過した後の光信号の一部をホトダイオードなどを利用して光電変換し、低域通過フィルタで低周波成分を抽出し、抽出結果を中央処理装置１２３に出力する。
中央処理装置１２３は、ＲＦ周波数ごとに抽出結果が最も大きくなるようにそれぞれ制御する。このように制御することにより、最適周波数sgを維持することができる。
【００９２】
そして、このようなトラッキング機能を備える場合では、新たに分岐・挿入する光信号が増加する場合は、重ね合わせによって最適周波数sgを求めるので、増加する光を選択するためのＲＦ周波数が既に選択されている光を選択するためのＲＦ周波数に与える影響は、微少である。このため、それらの最適周波数sgは、トラッキングによって追従することが可能である。よって、中央処理装置１２３は、増加する光を選択するためのＲＦ周波数のみを式２および式３により計算すればよい。したがって、ＯＡＤＭ１０４のハードウェアを大きく増やすことなしに対応可能である。
【００９３】
次に、別の実施形態について説明する。
（第３の実施形態の構成）
第３の実施形態は、光通信システムの実施形態である。
第２の実施形態は、光信号選択パターンに合わせてＲＦ信号の周波数を計算したが、第３の実施形態では、光信号選択パターンとＲＦ信号の周波数との対応関係を予め論理計算または実測によって求め、この対応関係を用いて、ＲＦ信号の周波数を決定する。
【００９４】
よって、第３の実施形態の光通信システムは、図７に示す構成と同一なのでその説明を省略する。
第３の実施形態の光通信システムにおけるＯＡＤＭは、中央処理装置１２３の処理内容および記憶回路１２４の記憶内容を除き、図８に示す構成と同一なのでその説明を省略する。
【００９５】
記憶回路１２４は、光信号選択パターン別に最適周波数を直接または間接的に示すテーブル、および、中央処理装置１２３の処理プログラム、プログラム実行中の各種データなどを格納する。
中央処理装置１２３は、処理プログラムに基づいて周波数制御回路１２２を介して発振器１２５-1〜１２５-4の発振周波数を制御し、ＳＷ制御回路１２６を介してＳＷ１２７-1〜１２７-4を制御する。
【００９６】
（第３の実施形態の作用効果）
次に、第３の実施形態の作用効果について説明する。
図１６は、選択パターンと補償量との関係を示す図である。
中央処理装置１２３は、不図示の回路などによってパターン番号が指定されると記憶装置１２４の選択パターンと補償量との関係を示す関係テーブルを参照する。
【００９７】
図１６では、最適周波数sgが基準周波数sgb と最適周波数sgとの差（補償量△ｆ）によって間接的に示され、基準周波数sgb と最適周波数sgとの差がパターン番号に対応付けられている。
基準周波数sgb は、第２の実施形態と同様であり、基準周波数sgb1、sgb2、sgb3、sgb4も記憶回路１２４に記憶されている。
【００９８】
図１６の各欄は、左からパターン番号、選択パターンおよび補償量△ｆ（ｋＨｚ）である。記憶回路１２４は、図１６に示すパターン番号、選択パターンおよび補償量△ｆのすべての欄を記憶してもよいが、パターン番号および補償量△の欄を記憶するようにすればよい。
選択パターンの個数は、ＯＡＤＭ１０４（基板部１６）で１個も光信号を選択しない場合の補償量△ｆを示すデータが不要であるから、同時に選択可能な光信号の個数をＮとすると、２N −１である。図１６は、４波を同時に選択する場合であり、選択パターンは、２4 −１＝１５である。
【００９９】
中央処理装置１２３は、パターン番号に対応する補償量△ｆの欄を検索し、検索結果と基準周波数sgb とから最適周波数sgを算出する。
例えば、ｃｈ１とｃｈ４を同時に選択する場合では、パターン番号７が中央処理装置１２３に指示され、中央処理装置１２３は、パターン番号７に対応する所定の補償量△ｆの欄を検索し、検索結果として発振器１２５-1の補償量−０．５ｋＨｚおよび発振器１２５-4の補償量＋０．５ｋＨｚを得る。
【０１００】
中央処理装置１２３は、ｃｈ１の基準周波数sgb1から補償量△ｆ−０．５ｋＨｚを引く。すなわち、sg1 ＝１７４−（−０．０００５）ＭＨｚを計算する。中央処理装置１２３は、ｃｈ４の基準周波数sgb4から補償量△ｆ＋０．５ｋＨｚを引く。すなわち、sg4 ＝１７４．６−（＋０．０００５）ＭＨｚを計算する。
中央処理装置１２３は、周波数制御回路１２２を介して発振器１２５-1が計算されたsg1 となるように発振周波数を調整するとともに、周波数制御回路１２２を介して発振器１２５-4が計算されたsg4 となるように発振周波数を調整する。
【０１０１】
中央処理装置１２３は、ＳＷ１２７-1およびＳＷ１２７-4がオンに、ＳＷ１２７-2およびＳＷ１２７-3がオフになるようにＳＷ制御回路１２６を介して、ＳＷ１２７-1〜１２７-4を制御する。
こうして、基板部１６のＩＤＴ５４には、補償量△ｆをそれぞれ補正されたsg1 およびsg4 を含むＲＦ信号が供給される。
【０１０２】
基板部１６は、ＷＤＭ光信号からｃｈ１の光信号およびｃｈ４の光信号をポートＰdrに出力する。さらに、基板部１６は、ポートＰadに入力された新たな光信号をＷＤＭ光信号に供給する。この新たな光信号は、分岐することによって「空き」となるｃｈ１およびｃｈ４に挿入可能であるから、ｃｈ１の光信号のみ、ｃｈ４の光信号のみおよびｃｈ１とｃｈ４の光信号のいずれかである。
【０１０３】
また、例えば、ｃｈ１とｃｈ２とｃｈ３を同時に選択する場合では、パターン番号１１が中央処理装置１２３に指示され、中央処理装置１２３は、パターン番号１１に対応する補償量△ｆの欄を検索し、検索結果として発振器１２５-1の補償量△ｆ−４ｋＨｚ、発振器１２４-2の補償量△ｆ０ｋＨｚおよび発振器１２５-3の補償量△ｆ＋４ｋＨｚを得る。
【０１０４】
中央処理装置１２３は、ｃｈ１の基準周波数から補償量△ｆ−４ｋＨｚを引く。すなわち、sg1 ＝１７４−（−０．００４）ＭＨｚを計算する。中央処理装置１２３は、ｃｈ２の基準周波数から補償量△ｆ０ｋＨｚを引く。すなわち、sg2 ＝１７４．２−（０）ＭＨｚを計算する。中央処理装置１２３は、ｃｈ３の基準周波数から補償量△ｆ＋４ｋＨｚを引く。すなわち、sg3 ＝１７４．４−（＋０．００４）ＭＨｚを計算する。
【０１０５】
中央処理装置１２３は、以下同様に、各発振器１２５-1、１２５-2、１２５-3がそれぞれ計算されたsg1 、sg2 、sg3 となるように発振周波数を調整して、基板部１６のＩＤＴ５４に、補償量△ｆをそれぞれ補正されたsg1 、sg2 およびsg3 を含むＲＦ信号を供給する。
【０１０６】
このように補償量△ｆで補正されたＲＦ周波数のＲＦ信号が、基板部１６のＩＤＴ５４に供給されるから、ＯＡＤＭ１０４は、充分な光パワーを持ったｃｈを分岐・挿入することができる。
なお、第３の実施形態では、補償量△ｆによって最適周波数sgを間接的に示すテーブルを記憶したが、選択パターンと最適周波数sgとを直接的に示すテーブルを記憶するようにしてもよい。この場合、中央処理装置１２３は、テーブルを検索しその結果を直接周波数制御回路１２２に送信する。
【０１０７】
なお、第１ないし第３の実施形態では、図１に示す基板部１６を使用したが、ＡＯＴＦ基板の構成は、これに限定されるものではない。例えば、図１８に示すＡＯＴＦの基板２６を用いることもできる。
図１７は、ＡＯＴＦの他の一例の構成を示す図である。
図１７において、このＡＯＴＦは、圧電性結晶である基板２６に光導波路６１、６２が形成される。光導波路６１、６２は、互いに２箇所で交叉し、これら交叉する部分にＰＢＳ６３、６４が設けられる。これら２つの交叉する部分の間において、２本の光導波路６１、６２上に、金属膜のＳＡＷガイド６８が２本の光導波路６１、６２のそれぞれと交叉するように形成される。このＳＡＷガイド６８には、ＲＦ信号をＩＤＴ６４に印加することによって発生する弾性表面波が伝播する。ＩＤＴ６４は、基板２６上にＳＡＷガイド６８の長尺方向の延長線上に形成される。さらに、弾性表面波を吸収する吸収体６６、６７は、これらＳＡＷガイド６８およびＩＤＴ６４を挟むように基板１２上に形成される。
【０１０８】
このＡＯＴＦの作用効果は、図１８に示すＡＯＴＦと同様であるので、その説明を省略する。
以上、本明細書で開示された主要な発明を以下に纏める。
［付記１］ ＲＦ信号のＲＦ周波数に対応した周波数の光を選択的に出力する音響光学フィルタにおいて、
前記音響光学フィルタに少なくとも１個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を供給する信号源と、
前記音響光学フィルタで互いに周波数の異なる複数個の光を選択する場合における前記複数個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数を、前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数に、所定の補償量を増減することによって求め、前記複数個の光を選択するための複数個のＲＦ周波数をすべて求める補償手段と、
前記補償手段で求めた複数個のＲＦ周波数を発振するように前記信号源を制御する制御手段とを備えること
を特徴とする音響光学フィルタ。
【０１０９】
［付記２］ 前記所定の補償量は、
１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数同士間の周波数間隔に基づいて求められること
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
［付記３］前記所定の補償量は、
１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数同士間の周波数間隔について２次以上の多項式であること
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
【０１１０】
［付記４］ 前記所定の補償量は、
前記音響光学フィルタで２個の光を選択する場合における前記２個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数と前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数との差分を２個間補償量とすると、前記複数個の光のうち選択すべき光と前記選択すべき光を除く他の光との間について前記２個間補償量をそれぞれ求め、求められた前記２個間補償量をすべて合計することによって求められること
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
【０１１１】
［付記５］ 前記所定の補償量は、
前記複数個の光を個数および周波数ごとに組み合わせを作り、前記組み合わせと前記組み合わせの光を選択するためのＲＦ周波数との対応関係を示すテーブルによって求められること
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
【０１１２】
［付記６］ 前記音響光学フィルタで選択された選択光の光パワーを検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記補償手段で求めた複数個のＲＦ周波数のそれぞれに低周波の信号を重畳し前記検出手段の出力が最大値を維持するように前記複数個のＲＦ周波数をそれぞれ調整するトラッキングをさらに行うこと
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
【０１１３】
［付記７］ 前記音響光学フィルタで選択された選択光の光パワーを検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、選択すべき光を増加する場合に、既に選択されている光に対応するＲＦ周波数に対しては低周波の信号を重畳し前記検出手段の出力が最大値を維持するように前記信号源のＲＦ周波数を調整するトラッキングで行い、増加する光に対応するＲＦ周波数に対しては前記所定の補償量を増減することで求めること
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
【０１１４】
［付記８］ ＲＦ信号のＲＦ周波数に対応した周波数の光を選択的に出力する音響光学フィルタの駆動方法において、
前記音響光学フィルタで互いに周波数の異なる複数個の光を選択する場合における前記複数個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数を前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数に所定の補償量を増減することによって求める第１ステップと、
前記第１ステップを前記複数個の光について繰り返すことによって前記複数個の光を選択するための複数個のＲＦ周波数をすべて求める第２ステップと、
前記第２ステップで求めた複数個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を生成する第３ステップと、
前記生成したＲＦ信号を前記音響光学フィルタに供給する第４ステップとを備えること
を特徴とする音響光学フィルタの駆動方法。
【０１１５】
［付記９］ 前記所定の補償量は、
１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数同士間の周波数間隔に基づいて求められること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
［付記１０］前記所定の補償量は、
前記音響光学フィルタで２個の光を選択する場合における前記２個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数と前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数との差分を２個間補償量とすると、１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数同士間の周波数間隔の２乗に反比例すること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
【０１１６】
［付記１１］ 前記所定の補償量は、
前記音響光学フィルタで２個の光を選択する場合における前記２個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数と前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数との差分を２個間補償量とすると、前記複数個の光のうち選択すべき光と前記選択すべき光を除く他の光との間について前記２個間補償量をそれぞれ求め、求められた前記２個間補償量をすべて合計することによって求められること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
【０１１７】
［付記１２］ 前記所定の補償量は、
前記複数個の光を個数および周波数ごとに組み合わせを作り、前記組み合わせと前記組み合わせの光を選択するためのＲＦ周波数との対応関係を示すテーブルによって求められること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
【０１１８】
［付記１３］ 前記音響光学フィルタで選択された選択光の光パワーを検出する第５ステップと、
前記第２ステップで求めた複数個のＲＦ周波数のそれぞれに低周波の信号を重畳し前記第５ステップの検出出力が最大値を維持するように前記複数個のＲＦ周波数をそれぞれ調整するトラッキングをさらに行う第６ステップとをさらに備えること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
【０１１９】
［付記１４］ 前記音響光学フィルタで選択された選択光の光パワーを検出する第５ステップと、
選択すべき光を増加する場合に、既に選択されている光に対応するＲＦ周波数に対しては前記第２ステップで求めた複数個のＲＦ周波数のそれぞれに低周波の信号を重畳し前記第５ステップの検出出力が最大値を維持するように前記複数個のＲＦ周波数をそれぞれ調整するトラッキングで行い、増加する光に対応するＲＦ周波数に対しては前記所定の補償量を増減することで求めること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
【０１２０】
［付記１５］ 互いに波長の異なる複数個の光信号を波長多重した波長分割多重光信号から所定の光信号を分岐および／または挿入する分岐挿入手段と、
挿入すべき光信号を生成する生成手段と、
分岐された光信号を受信・処理する受信手段とを備える光分岐・挿入装置において、
前記分岐挿入手段は、付記１ないし付記７のいずれか１つに記載の音響光学フィルタであること
を特徴とする光分岐・挿入装置。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明の音響光学フィルタおよび音響光学フィルタの駆動方法は、基準周波数を引き寄せ効果のズレ量で補償するので、複数の光を目的の周波数で的確に選択することができる。このため、個別に光を選択する場合も複数個の光を同時に選択する場合も、ＡＯＴＦから選択的に出力される光の光パワーは、同じであり、光が光信号である場合では光信号対雑音比も同じである。
【０１２２】
さらに、本発明の光分岐・挿入装置は、このような音響光学フィルタを用いるので、ＷＤＭ光信号から光信号を１個分岐・挿入する場合も複数個を分岐・挿入する場合も、分岐・挿入される光信号の光パワーは、同じであり、光信号対雑音比も同じである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のＡＯＴＦの構成を示す図である。
【図２】補償量を説明するための図である。
【図３】所定の補償量を示す第１のシミュレーション結果である。
【図４】所定の補償量を示す第２のシミュレーション結果である。
【図５】所定の補償量を示す第３のシミュレーション結果である。
【図６】重ね合わせによって所定の補償量を求める手法の説明図である。
【図７】第２の実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態の光通信システムにおけるＯＡＤＭの構成を示す図である。
【図９】第２の実施形態のＡＯＴＦにおけるチャンネル周波数間隔の逆数と２個間補償量との関係を示す図である。
【図１０】所定の補償量の測定結果と式２および式３による計算結果との比較を示す図である。
【図１１】第２の実施形態のＯＡＤＭにおけるポートＰdrの特性を示す図である。
【図１２】第２の実施形態のＯＡＤＭにおけるポートＰthの特性を示す図である。
【図１３】第２の実施形態のＡＯＴＦにおけるチャンネル周波数間隔と２個間補償量との関係を示す図である。
【図１４】ガウス曲線分布の弾性表面波を印加したＡＯＴＦにおけるチャンネル周波数間隔の逆数と２個間補償量との関係を示す図である。
【図１５】トラッキング用の変調信号と分岐光信号との関係を示す図である。
【図１６】選択パターンと補償量との関係を示す図である。
【図１７】ＡＯＴＦの他の一例の構成を示す図である。
【図１８】従来のＡＯＴＦの一例の構成を示す図である。
【図１９】ＡＯＴＦの１周波数選択時における選択光の周波数とＲＦ周波数との関係を示す図である。
【図２０】ＡＯＴＦの複数周波数同時選択における引き寄せ効果の説明図（ポートＰdr）である。選択・分岐される光の出力である。
【図２１】ＡＯＴＦの複数周波数同時選択における引き寄せ効果の説明図（ポートＰth）である。
【符号の説明】
１１ 補償部
１２ 制御部
１３ 信号源
１６ 音響光学フィルタの基板部
１０１ 光送信装置
１０４ 光分岐・挿入装置
１０５ 光受信装置
１２２ 周波数制御回路
１２３ 中央処理装置
１２４ 記憶回路
１２５ 発振器
１２６ スイッチ制御回路
１２７ スイッチ
１３１ 挿入光信号生成回路
１３２ 分岐光信号受信回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響光学フィルタにおいて、複数の周波数（波長）の光を的確に濾波・選択・分岐・挿入することができる音響光学フィルタおよび音響光学フィルタの駆動方法に関する。さらに、この音響光学フィルタを用いた光分岐・挿入装置に関する。
近年、インターネットを始めとするマルチメディア通信が急速に普及している。通信技術の分野では、この急速な普及によるトラヒック量の激増に対応するため、超長距離通信と大容量通信とを可能とする光通信技術が鋭意に研究・開発されている。そして、更なるトラヒック量の増加に対応するため、時分割多重伝送の高速化および波長分割多重（以下、「ＷＤＭ」と略記する。）伝送の高密度多重化の取り組みが行われている。
特に、近年では、２局間でＷＤＭ方式光信号を送受信する光通信システムだけでなく、光伝送路の途中で設けられたノードと呼ばれる中継局で、ＷＤＭ方式光信号のうちの或る特定な周波数の光信号だけを選択的に透過させ、それを除く周波数の光信号をそのノードで分岐したり、このノードから別の光信号を挿入して他のノードへ送信したりするＡＤＭ（add-drop multiplexer）機能を持つ光通信システムの実現が要求されている。このため、ＡＤＭ機能を実現するための音響光学フィルタ（acousto-optical tunable filter、以下、「ＡＯＴＦ」と略記する。）の研究が盛んである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＯＴＦは、音響光学効果によって光導波路に屈折率変化を誘起して、光導波路を伝播する光の偏波状態を回転させることで分離・選択する光部品である。
図１８は、従来のＡＯＴＦの一例の構成を示す図である。
図１８において、ＡＯＴＦは、圧電性結晶である基板に光導波路５１、５２が形成される。例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）の基板にチタン（Ｔｉ）拡散で光導波路を形成する。図１８に示すように各光導波路５１、５２の入力端および出力端にそれぞれポートＰin、ポートＰad、ポートＰthおよびポートＰdrが設けられる。これら光導波路５１、５２は、互いに２箇所で交叉し、これら交叉する部分に偏光ビームスプリッタ（以下、「ＰＢＳ」と略記する。）５３、５５がそれぞれ設けられる。
【０００３】
これら交叉する部分の間において、櫛を交互にかみ合わせたような形状の電極（inter digital transducer、以下、「ＩＤＴ」と略記する。）５４が光導波路５１、５２上に形成される。ＩＤＴ５４は、発振器３０１が供給するＲＦ信号によって弾性表面波を発生し、光導波路５１、５２の屈折率を変化させる。２個の吸収体５６、５７は、光導波路５１、５２の屈折率を変化させることにおいて不要な弾性表面波を吸収するために設けられ、ＩＤＴ５４を挟むように形成される。これら吸収体５６、５７の間隔が作用長となる。
【０００４】
ＡＯＴＦの基板部１６は、基板に光導波路５１、５２、ＰＢＳ５３、５５、ＩＤＴ５４および吸収体５６、５７を備えて構成される。
ポートＰinに入力される入力光１は、ＴＥモードとＴＭモードとが混在した光であるが、ＰＢＳ５３によってＴＥモード光とＴＭモード光とに分離され、ＴＭモード光は、光導波路５１を、ＴＥモード光は、光導波路５２を伝播する。ここで、特定周波数のＲＦ信号を印加することによって弾性表面波が発生すると、光導波路５１、５２の屈折率が変化する。このため、入力光１のうち、この屈折率の変化と相互作用をする周波数の光のみがその偏光状態を回転させる。回転量は、各モードの光が屈折率の変化と相互作用する作用長およびＲＦ信号のパワーに比例する。
【０００５】
したがって、作用長とＲＦ信号のパワーとを最適化することによって、光導波路５１の中でＴＭモード光は、ＴＥモード光に変換され、光導波路５２の中でＴＥモード光は、ＴＭモード光に変換される。この結果、モードを変換された光は、選択光としてＰＢＳ５５によってポートＰdrに出力され、モードを変換されなかった光は、透過光としてポートＰthに出力される。
【０００６】
ここで、ポートＰthから出力される透過光は、ポートＰinに入力される入力光１からＲＦ信号の周波数に対応する周波数の光のみが除去された光であるので、ＡＯＴＦは、リジェクション機能（バンドエリミネート機能）を持つと考えることができる。
一方、ポートＰadに入力される入力光２も同様に、ＰＢＳ５３によってＴＥモード光とＴＭモード光とに分離され、ＴＭモード光は、光導波路５２を、ＴＥモード光は、光導波路５１を伝播する。ここで、特定周波数のＲＦ信号を印加することによって弾性表面波が発生すると、特定の周波数の光のみがその偏光状態を回転させ、光導波路５１の中でＴＥモード光は、ＴＭモード光に変換され、光導波路５２の中でＴＭモード光は、ＴＥモード光に変換される。この結果、モードを変換された光は、ＰＢＳ５５によって透過光側のポートＰthに出力され、モードを変換されなかった光は、選択光側のポートＰdrに出力される。
【０００７】
ここで、ポートＰdrから出力される選択光は、ポートＰinに入力される入力光１からＲＦ信号の周波数に対応する周波数の光のみが選択された光であり、ポートＰthから出力される透過光は、ポートＰinに入力される入力光１からＲＦ信号の周波数に対応する周波数の光のみが除去され、この除去された周波数にポートＰadに入力される入力光２からＲＦ信号の周波数に対応する周波数の光のみが挿入された光であるので、ＡＯＴＦは、光分岐・挿入機能を持つと考えることができる。
【０００８】
さらに、ＡＯＴＦは、ＲＦ信号の周波数を変化させることによって選択・挿入・透過される光の周波数を変えることができるから、可変波長選択フィルタとしても機能する。
図１９は、ＡＯＴＦの１周波数選択時における選択光の周波数とＲＦ周波数との関係を示す図である。
【０００９】
図１９の横軸は、ＴＨｚ単位で表示する選択光の周波数であり、横軸は、ＭＨｚ単位で示すＲＦ信号のＲＦ周波数である。
図１９に示すように、選択光の周波数は、ＲＦ信号の周波数に比例する。図１９から分かるように、例えば、周波数１９３．４ＴＨｚの光を選択する場合には、ＩＤＴ５４に周波数１７４．４ＭＨｚのＲＦ信号を供給すればよい。周波数１９４．２ＴＨｚの光を選択する場合には、ＩＤＴ５４に周波数１７５．２ＭＨｚのＲＦ信号を供給すればよい。
【００１０】
一方、ＡＯＴＦで複数の周波数（波長）の光を選択する場合には、ＡＯＴＦのＩＤＴ５４に対して互いに周波数の異なる複数のＲＦ信号を供給する。
例えば、図１８では、４波の周波数の光を任意に選択することができるようにするため、発振器３０１は、互いに周波数の異なる４個のＲＦ信号を発生するように構成され、発振器３０１-1〜３０１-4とＩＤＴ５４との間に、供給するＲＦ信号を選択する４個のスイッチ（以下、「ＳＷ」と略記する。）１２７-1〜１２７-4およびＲＦ信号を合波する合波器１２８がさらに設けられる。そして、ＳＷ１２７-1〜１２７-4のオン・オフを行うＳＷ制御回路１２６、および、ＳＷ制御回路１２６にいずれのＳＷ１２７-1〜１２７-4をオンにいずれのＳＷ１２７-1〜１２７-4をオフにすべきかを指令する制御信号を供給する中央処理装置３０２も設けられる。
【００１１】
図２０は、ＡＯＴＦの複数周波数同時選択における引き寄せ効果の説明図（ポートＰdr）であり、図示の出力特性は、選択・分岐される光の特性である。
図２０Ａは、チャンネル（以下、「ｃｈ」と略記する。）３のみを選択するため、ＡＯＴＦにｃｈ３の光の周波数を選択する周波数sgb3のＲＦ信号をＩＤＴ５４に供給した場合におけるポートＰdrのスペクトルを示す図である。図１９では、ｃｈ３は、周波数１９２．４ＴＨｚに割り当てられているので、ＩＤＴ５４に供給する基準の周波数sgb3は、周波数１７３．４ＭＨｚである。
【００１２】
図２０Ｂは、ｃｈ１ないしｃｈ４を同時に選択するため、ＡＯＴＦに４個のＲＦ信号をＩＤＴ５４に供給した場合のポートＰdrのスペクトルを示す図であり、図２０Ｃは、ｃｈ１ないしｃｈ４にそれぞれ対応する各周波数における透過損失（選択光の光パワーに相当）を示す図である。
この場合において、４個のＲＦ信号の周波数は、ｃｈ１のみを選択する場合のＲＦ信号の周波数sgb1、ｃｈ２のみを選択する場合のＲＦ信号の周波数sgb2、ｃｈ３のみを選択する場合のＲＦ信号の周波数sgb3、および、ｃｈ４のみを選択する場合のＲＦ信号の周波数sgb4である。このように、複数選択する場合でも単独で選択する場合に対応するＲＦ信号の周波数sgb を供給している。図１９では、sgb1は、周波数１７３．０ＭＨｚであり、sgb2は、周波数１７３．２ＭＨｚであり、sgb4は、周波数１７３．６ＭＨｚである。
【００１３】
このように、ＡＯＴＦで複数の周波数の光を選択するために、１個の周波数の光を選択するための周波数をただ単に集めてＩＤＴ５４に供給した場合では、図２０Ａと図２０Ｂおよび図２０Ｃを対比すると分かるように、選択される光のピークは、ｃｈ１ないしｃｈ４にそれぞれ対応する各周波数とズレた周波数において生じている。
【００１４】
ＡＯＴＦで複数の周波数の光を選択するために１個の周波数の光を選択するための周波数をただ単に集めて音波を生じさせた場合において、このような周波数間隔が相互に縮減する現象（引き寄せ効果）の存在は、例えば、Janet L.Jackel et al."Multichannel Operation of AOTF Switches:Reducing Channel-to-Channel Interaction",IEEE photonics technology letters.Vol.7,No.4,April 1995やJanet L.Jackel et al."Acousto-Optic Tunable Filter(AOTF's) for Multiwavelength Optical Cross-Connects:Crosstalk Considerations"やG.Hugh Song "Time-Dependent Analiysis of Acousto-Optic Tunable Filters for Multichannel Optical Switching",Journal of lightwave technology,Vol.15,No.3,March 1997に指摘されている。
【００１５】
なお、図２１は、ＡＯＴＦの複数周波数同時選択における引き寄せ効果の説明図（ポートＰth）である。
図２１は、透過光の特性を示すから、選択光の特性を示す図２０と対を為し、図２１Ａは、図２０Ｂと逆の関係にあり、図２１Ｂは、図２０Ｃと逆の関係にある。
【００１６】
これら図２０および図２１の各図において、横軸は、波長（チャネル）であり、縦軸は、ｄＢ単位で表示する透過損失である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、引き寄せ効果によって、ＡＯＴＦで複数の周波数（波長）の光を選択する場合におけるＲＦ信号の周波数と、単独でその周波数の光のみを選択する場合におけるＲＦ信号の周波数とにそれぞれズレが生じてしまう。
【００１８】
したがって、ＡＯＴＦで複数の周波数の光を同時に選択する場合に、単独でその周波数の光のみを選択する場合に対応する周波数を持つＲＦ信号をただ単に集めて音波を発生させたのでは、目的の周波数の光を選択することが困難であるという問題がある。
すなわち、例えば、周波数ｆ1 の光だけを選択する場合におけるＲＦ信号の周波数を基準周波数sgbf1 、周波数ｆ2 の光だけを選択する場合におけるＲＦ信号の周波数を基準周波数sgbf2 とすると、周波数ｆ1 の光および周波数ｆ2 の光を選択する場合には、基準周波数sgbf1 のＲＦ信号および基準周波数sgbf2 のＲＦ信号をＡＯＴＦに供給したのでは、的確に周波数ｆ1 および周波数ｆ2 の光を選択することができないという問題である。
【００１９】
このため、ＡＯＴＦで複数の周波数の光を選択する場合では、選択光および透過光の光パワーが充分に確保されないという問題がある。
そこで、本発明は、複数の光を目的の周波数で的確に選択することができるＡＯＴＦおよびＡＯＴＦの駆動方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、このＡＯＴＦを用いた光分岐・挿入装置（以下、「ＯＡＤＭ」と略記する。）を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、ＲＦ信号のＲＦ周波数に対応した周波数の光を選択的に出力する音響光学フィルタにおいて、音響光学フィルタに少なくとも１個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を供給する信号源と、音響光学フィルタで互いに周波数の異なる複数個の光を同時に選択する場合における周波数間隔が相互に縮減する引き寄せ効果によって複数個の光の各々のＲＦ周波数に生じる、複数個の光を個別に選択する場合におけるＲＦ周波数からのズレ量を補償する所定の補償量を複数個の光すべてについて求める補償手段と、補償手段で求めた各所定の補償量で補償した複数個のＲＦ周波数で発振するように信号源を制御する制御手段とを備えることで達成される。
【００２１】
このようなＡＯＴＦは、互いに周波数の異なる複数個の光を選択する場合に、引き寄せ効果のズレ量を補償する所定の補償量を考慮した上で、各光を選択するための複数個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を的確に信号源に生成させることができる。このため、ＡＯＴＦは、複数個の光を目的の周波数で的確に選択することができる。よって、ＡＯＴＦは、複数個の光を選択する場合でも１個の光を選択する場合とほぼ等しい選択光の光パワーを得ることができる。さらに、透過光においては、所望の濾波のレベルを得ることができる。
【００２２】
そして、このようなＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭでは、ＷＤＭ光信号から複数個の光信号を分岐する場合でも１個の光信号を分岐する場合とほぼ等しい分岐光信号の光パワーを得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
（第１の実施形態の構成）
図１は、第１の実施形態のＡＯＴＦの構成を示す図である。
図１において、ＡＯＴＦは、補償部１１、制御部１２、信号源１３および基板部１６を備えて構成される。
基板部１６は、ＲＦ信号のＲＦ周波数に対応した周波数の光を選択的に出力するＡＯＴＦの光学部分である。より具体的には、基板部１６は、光導波路５１、５２、ＰＢＳ５３、５５、ＩＤＴ５４および吸収体５６、５７を備え、その構成は、図１８で説明したとおりである。よって、その説明を省略する。
【００２５】
信号源１３は、ＡＯＴＦの基板部１６におけるＩＤＴ５４に少なくとも１個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を供給する。
補償部１１は、まず、ＡＯＴＦの基板部１６で互いに周波数の異なる複数個の光を選択する場合における複数個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数を１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数に所定の補償量を増減することによって求める。補償部１１は、この操作を繰り返すことによって、複数個の光を選択するための複数個のＲＦ周波数をすべて求める。
【００２６】
制御部１２は、補償部１１で求めた複数個のＲＦ周波数を発振するように信号源１１を制御する。
（第１の実施形態の作用効果）
図２は、補償量を説明するための図である。
図２の各図の横軸は、ＡＯＴＦによって選択される光の周波数（波長）であり、縦軸は、ＲＦ信号のＲＦ周波数である。
【００２７】
図２Ａは、ＡＯＴＦで１個の光を個別に選択する場合における光の周波数とＲＦ信号のＲＦ周波数（基準周波数）との関係を示し、図２Ｂ〜Ｄは、ＡＯＴＦで４個の光を同時に選択する場合における光の周波数とＲＦ信号のＲＦ周波数との関係を示す図である。なお、図２は、補償量の概念を示す図であり、各図の特性曲線は、現実の測定結果あるいは計算結果ではない。
【００２８】
基準周波数sgbjは、ＡＯＴＦで１個の光のみを選択する場合であって周波数ｊの光を選択するためのＲＦ信号のＲＦ周波数である。
ＡＯＴＦで周波数j1、j2、j3、j4の４個の光を選択する場合を考える。
まず、これら４個の光を個別に選択する場合では、図２Ａに示すように、選択される光の周波数とＲＦ信号の周波数との関係は、ほぼ線形な特性曲線Ｆ1 である。例えば、●で示すように周波数j1の光を選択するためには、基準周波数sgbj1 をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給すればよい。
【００２９】
一方、４個の光を選択するために、４個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給する場合では、特性曲線Ｆ1 が示す関係が維持されず、選択される光の周波数とＲＦ信号の周波数との関係は、特性曲線Ｆ1 と異なる特性曲線Ｆ2 になってしまう。
【００３０】
今仮に、４個の光を選択するために、個別に選択していた場合の基準周波数sgbj1 、sgbj2 、sgbj3 、sgbj4 をそのまま含むＲＦ信号をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給した場合には、特性曲線Ｆ1 が特性曲線Ｆ2 に変化してしまうので、図２Ｂで■で示すように、基準周波数sgbj1 に対して周波数j1# の光が選択され、基準周波数sgbj2 に対して周波数j2# の光が選択され、基準周波数sgbj3 に対して周波数j3# の光が選択され、そして、基準周波数sgbj4 に対して周波数j4# の光が選択される。
【００３１】
このため、結局、図２Ｃで▲と■で示すように、引き寄せ効果により、４個の光を選択するために、個別に選択していた場合のＲＦ周波数をそのまま含むＲＦ信号をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給した場合には、目的の周波数である光が選択されないで、ズレを生じることになる。
したがって、図２Ｄに示すように、●と▲とを一致させるためこの引き寄せ効果によるズレ量を補償するように、基準周波数sgbj1 に所定の補償量−△ｆj1、j1j2j3j4を加え、基準周波数sgbj2 に所定の補償量−△ｆj2、j1j2j3j4を加え、基準周波数sgbj3 に所定の補償量＋△ｆj3、j1j2j3j4を加え、そして、基準周波数sgbj4 に所定の補償量＋△ｆj4、j1j2j3j4を加える。
【００３２】
ここで、△ｆjh、j1j2・・・・jkは、周波数j1、j2、・・・・、jkのｋ個の光を同時に選択する場合における周波数jh（ｈ≦ｋ、ｈ、ｋは正の整数）の光を選択するためのＲＦ周波数sgjhに必要な所定の補償量を示す。
このようにＡＯＴＦで複数個の光を選択する場合には、個別に選択する場合におけるＲＦ信号の基準周波数sgb に所定の補償量△ｆを増減すればよい。補償量△ｆの符号は、引き寄せ効果が同時に選択される光の周波数の中心に向かって引き寄せられることから決定される。この光の周波数の中心は、同時に選択される光の周波数の算術平均により求めることができる。例えば、上述の例では、（j1＋j2＋j3＋j4）／４となる。
【００３３】
次に、実際に補償量△ｆのシミュレーションを行った結果のうちの代表例をいくつか示す。ここで、ＡＯＴＦのポートＰinに入力される光は、ＡＯＴＦでＷＤＭ光信号を遮断する場合または分岐・挿入する場合を想定して、１６波のＷＤＭ光信号である。ｃｈ数は、１６個であり、各ｃｈは、波長間隔１．６ｎｍで配置され、図１９と同様にｃｈ１が周波数１９２ＴＨｚに配置され、ｃｈ２が周波数１９２．２ＴＨｚに配置され、・・・・、ｃｈ１６が１９５ＴＨｚに配置されている。
【００３４】
なお、ＡＯＴＦにおいて、シミュレーション結果と実測結果とはよく一致することが確かめられている。
図３は、所定の補償量を示す第１のシミュレーション結果である。
図４は、所定の補償量を示す第２のシミュレーション結果である。
図５は、所定の補償量を示す第３のシミュレーション結果である。
【００３５】
図３ないし図５の横軸は、チャンネル番号を示し、縦軸は、ｋＨｚ単位で表示する補償量（周波数差）を示す。周波数差は、或るｃｈｊを個別に選択する場合であるＲＦ信号の周波数sgbjを基準として、複数個を同時に選択する場合におけるそのｃｈｊを最適に選択することができるＲＦ信号のＲＦ周波数との差である。
【００３６】
図３は、複数個のｃｈを連続させて選択する場合であってｃｈ番号の中央であるｃｈ８およびｃｈ９から両側に選択するｃｈ数を増加させており、２個を選択する場合（●）、４個を選択する場合（□）、６個を選択する場合（△）、８個を選択する場合（◆）および１６個を選択する場合（○）を示す。
図４は、任意の個数で、任意のｃｈ番号で選択する場合を示し、ｃｈ１ないしｃｈ３とｃｈ７ないしｃｈ９とｃｈ１３ないしｃｈ１６とを選択する場合（◇）、ｃｈ１ないしｃｈ４とｃｈ１３ないしｃｈ１６とを選択する場合（▲）、ｃｈ１とｃｈ９ないしｃｈ１６とを選択する場合（●）、ｃｈ１ないしｃｈ１６を選択する場合（○）を示す。
【００３７】
図５は、ｃｈを１個飛ばして複数個のｃｈを連続させて選択する場合であってｃｈ番号の中央であるｃｈ７およびｃｈ９から両側に選択するｃｈ数を増加させており、２個を選択する場合（●）、４個を選択する場合（□）、６個を選択する場合（△）、８個を選択する場合（◆）を示す。なお、図５は、ｃｈを１個飛ばしているので、ｃｈの波長間隔を３．２ｎｍとしｃｈ数を８個にした８波ＷＤＭ光信号の場合におけるシミュレーション結果と考えることもできる。
【００３８】
ここで、図３ないし図５において、ＡＯＴＦの作用長は、約７０ｍｍであり、弾性表面波は、図２０Ａ・Ｂに示すスペクトルのサイドローブを抑圧するために、作用の始点（０ｍｍ）から終点（約７０ｍｍ）までの間でコサイン曲線（−９０°ないし＋９０°の範囲）になるように強度に分布を与えた。
補償量△ｆが求められるから、補償部１１は、第１ステップとして、ＡＯＴＦで互いに周波数の異なる複数個の光を選択する場合における複数個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数sgを１個の光のみを選択する場合における基準周波数sgb に所定の補償量△ｆを増減することによって求める。
【００３９】
補償部１１は、第２ステップとして、これを複数個の光について繰り返すことによって複数個の光を選択するための複数個のＲＦ周波数sgをすべて求める。
そして、制御部１２は、補償部１１から求めた複数個のＲＦ周波数sgに関するデータを受信して、第３ステップとして、求めた複数個のＲＦ周波数sgを含むＲＦ信号を信号源１３に生成させる。
【００４０】
信号源１３は、第４ステップとして、生成したＲＦ信号をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給する。
ＡＯＴＦは、複数個の光を所望の周波数で選択的に出力する場合には、このように駆動される。
個別に選択する場合の基準周波数に所定の補償量を増減した後にＲＦ信号をＡＯＴＦのＩＤＴ５４に供給することによって、ＡＯＴＦは、個別に選択する場合も複数個を同時に選択する場合も同じ周波数の光を選択することができる。よって、最適なＲＦ周波数で目的の周波数の光が選択されるから、個別に光を選択する場合も複数個の光を同時に選択する場合も、ＡＯＴＦから選択的に出力される光の光パワーは、同じであり、光が光信号である場合では光信号対雑音比も同じである。
【００４１】
ここで、所定の補償量は、図３ないし図５に示すシミュレーションを必要に応じて行い、複数個の光を個数および周波数ごとに組み合わせ（選択パターン）を作り、組み合わせと組み合わせの光を選択するためのＲＦ周波数との対応関係を示すテーブルによって求められるようにしてもよい。あるいは、所定の補償量△ｆは、１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数sgb 同士間の周波数間隔（波長間隔）に基づいて求められるようにしてもよい。
【００４２】
さらに、所定の補償量は、図３ないし図５などの解析結果から重回帰分析などによって、１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数sgb 同士間の周波数間隔について２次以上の多項式で表してもよい。
図２は、４個の光を同時に選択する場合について説明したが、任意の個数の光を選択する場合も同様に説明することができる。この場合において、選択される光の周波数とＲＦ信号の周波数との関係を示す特性曲線は、選択される光の周波数間隔および選択される光の個数などに応じて変化する。
【００４３】
選択される光の周波数間隔および選択される光の個数など毎に、選択される光の周波数とＲＦ信号の周波数との関係を示す特性曲線（上述の図２Ｂ）を求め、所定の補償量△ｆを求めてもよいが、複数個の光を同時に選択する場合を２個の光を同時に選択する場合に分けて、それぞれ補償量を求め、求められた補償量を合計することによって、複数個の光を同時に選択する場合の所定の補償量△ｆを求めてもよい。これは、選択される１個の光に生じる引き寄せ効果のズレ量が他の光から各別に影響を受け、重ね合わせが成立することを意味する。
【００４４】
例えば、周波数j1、j2、j3、j4の４個の光を選択する場合において、周波数j2の光を選択するための基準周波数sgbj2 の補償量△ｆj2、j1j2j3j4について、図６を用いて具体的に説明する。
図６は、重ね合わせによって所定の補償量を求める手法の説明図である。
図６の各図の横軸は、ＡＯＴＦによって選択される光の周波数（波長、ｃｈ）であり、縦軸は、ＲＦ信号のＲＦ周波数である。
【００４５】
図６Ａは、ＡＯＴＦで周波数j1および周波数j2の光を選択する場合を示し、図６Ｂは、ＡＯＴＦで周波数j2および周波数j3の光を選択する場合を示し、図６Ｃは、ＡＯＴＦで周波数j2および周波数j4の光を選択する場合を示す。なお、図６は、重ね合わせ手法の概念を示す図であり、各図の特性曲線は、現実の測定結果あるいは計算結果ではない。
【００４６】
周波数j1、j2、j3、j4の４個の光を選択する場合であるから、周波数j2の光を選択する場合は、周波数j1および周波数j2の光を選択する場合、周波数j2および周波数j3の光を選択する場合、そして、周波数j2および周波数j4の光を選択する場合の４個の場合から構成されると考えることができる。
周波数ｈ、ｋの２個の光を選択する場合における周波数ｈの光を選択するためのＲＦ周波数sgh に対し必要な補償量△ｆh 、hkを特に２個間補償量ｇ（ｈ、ｋ）とおく。すなわち、ｇ（ｈ、ｋ）＝△ｆh 、hkである。
【００４７】
周波数j1および周波数j2の光を選択する場合では、図６Ａに示す特性曲線Ｆ3aとなり、周波数j2の光を選択するためのＲＦ周波数sgj2に対し必要な２個間補償量は、ｇ（j2、j1）である。
周波数j2および周波数j3の光を選択する場合では、図６Ｂに示す特性曲線Ｆ3bとなり、周波数j2の光を選択するためのＲＦ周波数sgj2に対し必要な２個間補償量は、ｇ（j2、j3）である。
【００４８】
周波数j2および周波数j4の光を選択する場合では、図６Ｃに示す特性曲線Ｆ3cとなり、周波数j2の光を選択するためのＲＦ周波数sgj2に対し必要な２個間補償量は、ｇ（j2、j4）である。
よって、重ね合わせの成立を考えると、所定の補償量△ｆj2、j1j2j3j4は、
△ｆj2、j1j2j3j4＝ｇ（j2、j1）＋ｇ（j2、j3）＋ｇ（j2、j4）
となる。一般的に所定の補償量△ｆjh、j1j2・・・・jkは、
【数１】
【数２】
【００４９】
このように重ね合わせを考慮して、所定の補償量は、ＡＯＴＦで２個の光を選択する場合における２個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数と１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数（基準周波数）との差分を２個間補償量とすると、複数個の光のうち選択すべき光と選択すべき光を除く他の光との間について２個間補償量をそれぞれ求め、求められた２個間補償量をすべて合計することによって求められる。
【００５０】
このように選択される光の周波数間隔および選択される光の個数など毎に、選択される光の周波数とＲＦ信号の周波数との関係を示す特性曲線（上述の図２Ｂ）を求めて所定の補償量を求める手法は、ＡＯＴＦで選択すべき光の周波数および個数が、固定されている場合、変更されるとしても相対的に少数である場合などに有利である。例えば、２４個の光信号を波長多重した２４波のＷＤＭ光信号からｃｈ５ないしｃｈ９の範囲において任意の個数で任意のｃｈを選択する場合である。
【００５１】
一方、上述の２個の光を選択する場合の２個間補償量に基づいて複数個の光を選択する場合の所定の補償量を求める手法は、ＡＯＴＦで選択すべき光の周波数および個数が、任意である場合、相対的に多数の光について変更される場合に有利である。例えば、６４個の光信号を波長多重した６４波のＷＤＭ光信号からｃｈ１ないしｃｈ６４のすべての範囲において任意の個数で任意のｃｈを選択する場合である。
【００５２】
ここで、第１の実施形態において、ＡＯＴＦで選択された選択光の光パワーを検出するように、ポートＰdrに検出部をさらに備え、制御部１２は、補償部１１で求めた複数個のＲＦ周波数のそれぞれに低周波の信号を重畳し検出部の出力が最大値を維持するように複数個のＲＦ周波数をそれぞれ調整するトラッキングをさらに行うようにしてもよい。
【００５３】
このようなトラッキングを行うと、ＡＯＴＦの使用中における温度変動などによる最適周波数の変動に追従することができる。
そして、第１の実施形態において、ＡＯＴＦで選択された選択光の光パワーを検出するように、ポートＰdrに検出部をさらに備え、制御部１２は、選択すべき光を増加する場合に、既に選択されている光に対応するＲＦ周波数に対しては低周波の信号を重畳し検出部の出力が最大値を維持するように信号源１３のＲＦ周波数を調整するトラッキングで行い、増加する光に対応するＲＦ周波数に対しては所定の補償量を増減することで求めるようにしてもよい。
【００５４】
ＡＯＴＦでさらに選択する光を増加する場合では、増加する光を選択するためのＲＦ周波数が既に選択されている光を選択するためのＲＦ周波数に与える影響は、微少であるので、それらの最適周波数は、トラッキングによって追従することができる。このため、補償部１１は、増加する光を選択するためのＲＦ周波数のみを演算すればよい。よって、ＡＯＴＦの制御は、相対的に少ないハードウェアで構成することができる。そして、ＡＯＴＦの制御は、比較的に短時間で済む。
【００５５】
さらに、互いに波長の異なる複数個の光信号を波長多重したＷＤＭ光信号から所定の光信号を分岐および／または挿入する分岐挿入部に上述のＡＯＴＦを用い、挿入すべき光信号を生成する生成部と、分岐された光信号を受信・処理する受信部とを備えるＯＡＤＭを構成することができる。
このようなＯＡＤＭは、光信号を１個分岐・挿入する場合も複数個を分岐・挿入する場合も、分岐・挿入される光信号の光パワーは、同じであり、光信号対雑音比も同じである。
【００５６】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
第２の実施形態は、光通信システムの実施形態である。
図７は、第２の実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
図８は、第２の実施形態の光通信システムにおけるＯＡＤＭの構成を示す図である。
【００５７】
図７において、光通信システムは、１６波のＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置１０１と、光送信装置１０１から出力されたＷＤＭ方式光信号を伝送する光伝送路１０２と、光伝送路１０２を伝送するＷＤＭ方式光信号からチャネルの光信号を分岐・挿入するＯＡＤＭ１０４と、伝送されたＷＤＭ方式光信号が入力され、ＷＤＭ方式光信号を受信・処理する光受信装置１０５とを備えて構成される。さらに、光通信システムは、光伝送路１０２間において、光伝送路１０２中でＷＤＭ光信号に生じる伝送損失を補う光中継装置１０３が接続される。なお、ＯＡＤＭ１０４および光中継装置１０３は、光伝送路１０２間に各１個ずつ接続される場合に限らず、必要に応じて複数個が設けられる場合もある。
【００５８】
光送信装置１０１は、例えば、ＷＤＭ方式光信号の各チャネルの光信号を生成する複数の光送信器（以下、「ＯＳ」と略記する。）１１１-1〜１１１-16 と、これらＯＳ１１１-1〜１１１-16 から出力された光信号を波長多重する光マルチプレクサ（以下、「ＭＵＸ」と略記する。）１１２とを備えて構成される。ＯＳ１１１の個数は、ＷＤＭ方式光信号のチャネル数に合わせた個数であり、本実施形態においては、１６個である。後述の光受信器１１６の個数も、同様である。
【００５９】
ＯＳ１１１は、例えば、所定の波長でレーザ光を発振する半導体レーザと、入力されたこのレーザ光を送信すべき情報で変調するマッハツェンダ干渉型光変調器などの外部変調器とから構成することができる。ＭＵＸ１１２としては、例えば、干渉フィルタの１つである誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路格子形光合分波器（arrayed waveguide grating ）などを利用することができる。
【００６０】
光伝送路１０２は、光ファイバであり、１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバや１．５μ帯分散シフトファイバなどの各種の光ファイバを利用することができる。
ＯＡＤＭ１０４の構成については、後述する。
光受信装置１０５は、例えば、光デマルチプレクサ（以下、「ＤＥＭＵＸ」と略記する。）１１５と光受信器（以下、「ＯＲ」と略記する。）１１６-1〜１１６-16 とを備えて構成される。光伝送路１０２から光受信装置１０５に入力されたＷＤＭ方式光信号は、ＤＥＭＵＸ１１５でチャネルごとの光信号に波長分離される。分離された各チャネルの光信号は、ホトダイオードや復調器などからなるＯＲ１１６-1〜１１６-16 にそれぞれ入力され、受信・処理される。
【００６１】
光増幅装置１０３は、例えば、エルビウム添加光ファイバと励起光源などから構成されるエルビウム添加光ファイバ増幅器を備えて構成される。エルビウム添加光ファイバは、励起光源から供給される励起光（エネルギー）を吸収することによりエルビウムイオンの電子が励起され、電子の反転分布が形成される。この状態で増幅すべき光信号が入力されると誘導放射を起こして光信号が増幅される。なお、光増幅装置１０３の増幅帯域は、ＷＤＭ方式光信号の波長帯域に合わせて決定され、増幅帯域は、光ファイバに添加される希土類元素の種類および励起光源の励起波長などに依存する。例えば、１．４８μｍまたは０．９８μｍを励起波長とするエルビウム添加光ファイバ増幅器は、１．５５μｍ帯を増幅することができる。
【００６２】
次に、ＯＡＤＭ１０４の構成について説明する。
図８において、ＯＡＤＭ１０４は、基板部１６、合波器１２８、ＳＷ１２７、発振器１２５、ＳＷ制御回路１２６、周波数制御回路１２２、中央処理装置１２３、記憶回路１２４、挿入光信号生成回路１３１および分岐光信号受信回路１３２を備えて構成される。
【００６３】
基板部１６は、光導波路５１、５２、ＰＢＳ５３、５５、ＩＤＴ５４および吸収体５６、５７を備え、その構成は、図１８で説明したとおりであるので、その説明を省略する。
基板部１６のポートＰinには、ＯＡＤＭ１０４に入力されたＷＤＭ光信号が入力される。
【００６４】
基板部１６のポートＰadには、挿入光信号生成回路１３１で生成された光信号が入力される。
基板部１６のポートＰthからは、この基板部１６で選択されなかったｃｈに対応する光信号、すなわち、透過するｃｈに対応する光信号に、ポートＰinに入力された光信号を波長多重したＷＤＭ光信号が出力される。
【００６５】
基板部１６のポートＰdrからは、この基板部１６で選択され、分岐したｃｈに対応する光信号が出力され、分岐光信号受信回路１３２へ出力される。
一方、発振器１２５は、基板部１６で同時に選択可能な光信号の個数に合わせた、互いに周波数の異なる複数個のＲＦ信号を発振する。第２の実施形態では、４個の光信号を同時に選択することができるようにするため、発振器１２５-1〜１２５-4の４個が用意される。そして、発振器１２５-1〜１２５-4は、その周波数を変更することができる。発振器１２５-1〜１２５-4の発振周波数の変更は、周波数制御回路１２２によって制御される。
【００６６】
ここで、発振器１２５-1〜１２５-4は、発振器１２５-1がｃｈ１に対応する周波数の光を選択するためのＲＦ周波数sgch1 を発振し、発振器１２５-2がｃｈ２に対応する周波数の光を選択するためのＲＦ周波数sgch2 を発振し、発振器１２５-3がｃｈ３に対応する周波数の光を選択するためのＲＦ周波数sgch3 を発振し、発振器１２５-4がｃｈ４に対応する周波数の光を選択するためのＲＦ周波数sgch4 を発振するように固定的に割り当てるようにしてもよいし、１個のｃｈを分岐・挿入する場合では発振器１２５-1を使用し、２個のｃｈを分岐・挿入する場合では発振器１２５-2を使用するなどのように分岐・挿入するｃｈ数に合わせて発振器１２５を選択的に割り当てるようにしてもよい。第２の実施形態では、固定的に割り当てられている。
【００６７】
発振器１２５-1〜１２５-4は、例えば、水晶振動子、基準分周器、位相比較器、ローパスフィルタ、電圧制御発振器および可変分周器などを備えた周波数シンセサイザを利用することができ、周波数制御回路１２２は、周波数シンセサイザにおける可変分周器の分周値を変更することにより、発振器１２５-1〜１２５-4の発振周波数を変更することができる。
【００６８】
発振器１２５-1〜１２５-4の出力は、それぞれＳＷ１２７-1〜１２７-4を介して合波器１２８に接続される。ＳＷ１２７-1〜１２７-4のオン・オフは、ＳＷ制御回路１２６によって制御される。合波器１２８は、入力されたＲＦ信号を合波した後に、基板部１６のＩＤＴ５４にＲＦ信号を供給する。
中央処理装置１２３は、発振器１２５-1〜１２５-4が発生するＲＦ信号の周波数を周波数制御回路１２２を介して制御するとともに、ＳＷ制御回路１２６を介して、合波器１２８へ出力するＲＦ信号を発振器１２５-1〜１２５-4の中から選択する。このため、合波器１２８に供給されるＲＦ信号は、ＳＷ１２７-1〜１２７-4のオン・オフの状態により、１個ないし４個のＲＦ周波数成分を持った信号である。
【００６９】
記憶回路１２４は、中央処理装置１２３との間でデータを送受し、中央処理装置１２３が行う処理のプログラム、各ｃｈの光信号を個別に分岐・挿入する場合における基準周波数sgb 、および、プログラム実行中の各種データなどが記憶される。
【００７０】
基準周波数sgb は、第２の実施形態では、ｃｈ１では周波数１７４ＭＨｚであり、ｃｈ２では周波数１７４．２ＭＨｚであり、ｃｈ３では周波数１７４．４ＭＨｚであり、ｃｈ４では、周波数１７４．６ＭＨｚである。
挿入光信号生成回路１３１は、ＯＡＤＭ１０４で挿入すべきｃｈに対応する光信号を生成する回路である。例えば、挿入光信号生成回路１３１は、レーザダイオード、光変調器および光合分波器などを備えて構成される。各レーザダイオードは、挿入すべき各ｃｈ．に対応する波長のレーザ光をそれぞれ発光し、各レーザ光は、各光変調器によって伝送すべき情報に応じてそれぞれ外部変調される。変調された各レーザ光は、光合分波器に入射され、波長多重された後に基板部１６のポートＰadに出力される。
【００７１】
分岐光信号受信回路１３２は、ＯＡＤＭ１０４で分岐したｃｈに対応する光信号を受信・処理する回路である。例えば、分岐光信号受信回路１３２は、光分岐結合器、複数個の光フィルタおよび複数個の光受信器などを備えて構成される。ＡＯＴＦ基板のポートＰdrから射出された光信号は、光分岐結合器で光フィルタの個数分に分岐され、それぞれ光フィルタに入力される。各光フィルタは、所定の波長の光を透過する帯域通過光フィルタであり、その透過波長帯域の中心波長は、ＷＤＭ光信号の各ｃｈにそれぞれ設定される。各光フィルタの出力は、受信した光信号を復調して情報を取り出す光受信器にそれぞれ入力され、受信・処理される。このような構成の分岐光信号受信回路１３２では、このＯＡＤＭ１０４で分岐したｃｈに相当する光受信器を動作状態にすることにより、所望のｃｈを受信処理することができる。
【００７２】
（第２の実施形態の作用効果）
次に、第２の実施形態の作用効果について説明する。
第２の実施形態においては、所定の補正量△ｆは、式２によって求める。ここで、補正係数は、０．６である。さらに、２個間補償量ｇは、図３ないし図５などのシミュレーション結果を重回帰分析によって定式化した。
【００７３】
図９は、第２の実施形態のＡＯＴＦにおけるチャンネル周波数間隔の逆数と２個間補償量との関係を示す図である。
定式化は、定義域を０≦ｘ≦１に限定するため、ＡＯＴＦで同時に選択される２個のチャンネル周波数間隔の逆数を変数ｘとした。定式結果は、
ｇ（ｘ）＝-1.9011ｘ2 ＋4.6828ｘ＋0.088 ・・・ （式３）
である。
【００７４】
図１０は、所定の補償量の測定結果と式２および式３による計算結果との比較を示す図である。
図１０の横軸は、ＴＨｚ単位で表示する光の周波数であり、縦軸は、ｋＨｚ単位で表示する基準周波数と最適周波数との差、すなわち、２個間補正量ｇである。図１０Ａは、ｃｈ１およびｃｈ２を同時に選択する場合であり、図１０Ｂは、ｃｈ１ないしｃｈ４を同時に選択する場合である。
【００７５】
図１０に示すように、測定結果（●）と式３および式２による計算結果（○）とは、よく一致している。
なお、ＡＯＴＦの使用上において２次の多項式でも充分な精度を得ることができるので、２次多項式で定式化したが、さらに高精度とするため３次、４次などの高次の多項式で定式化してもよい。
【００７６】
まず、中央処理装置１２３は、不図示の回路などによって選択されるｃｈが指定されると分岐・選択すべきｃｈ数が１個か否かを判断する。
次に、分岐・選択すべきｃｈ数が１個の場合では、中央処理装置１２３は、基準周波数sgb を周波数制御回路１２２に送信し、周波数制御回路１２２に信号源１２５がその基準周波数sgb となるように制御させ、分岐・選択すべきｃｈに対応するＳＷ１２７をオンに、その他のＳＷ１２７をオフになるようにＳＷ制御回路１２６を介して制御する。
【００７７】
例えば、分岐・選択すべきｃｈがｃｈ２の場合では、中央処理装置１２３は、基準周波数sgb2を周波数制御回路１２２に送信する。周波数制御回路１２２は、信号源１２５-2が基準周波数sgb2となるように制御する。中央処理装置１２３は、ｃｈ２に対応するＳＷ１２７-2をオンに、その他のＳＷ１２７-1、１２７-3、１２７-4をオフにする。
【００７８】
次に、分岐・選択するべきｃｈ数が１個ではない場合、すなわち、複数個である場合では、中央処理装置１２３は、分岐・挿入すべきｃｈ間の周波数間隔ｘをそれぞれ計算する。中央処理装置１２３は、計算されたｘおよび式３を用いて、２個間補償量ｇ（ｘ）を計算する。中央処理装置１２３は、計算された２個間補償量ｇ（ｘ）および式２を用いて、所定の補償量△ｆを計算する。中央処理装置１２３は、所定の補償量△ｆおよび基準周波数sgb を用いて、最適周波数sgを計算する。
【００７９】
例えば、分岐・選択すべきｃｈがｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ４の場合では、中央処理装置１２３は、ｃｈ１とｃｈ２との周波数差ｘ12、ｃｈ１とｃｈ４との周波数差ｘ14およびｃｈ２とｃｈ４との周波数差ｘ24を計算する。中央処理装置１２３は、ｘ12、ｘ14、x24および式３を用いて、２個間補償量ｇ（ch1、ch2）、ｇ（ch1、ch4）、ｇ（ch2、ch1）、ｇ（ch2、ch4）、ｇ（ch4、ch1）およびｇ（ch4、ch2）を計算する。中央処理装置１２３は、これら２個間補償量ｇ（ｘ）および式２を用いて、所定の補償量△ｆを計算する。すなわち、
【００８０】
次に、中央処理装置１２３は、最適周波数sgを周波数制御回路１２２に送信し、周波数制御回路１２２に信号源１２５がその最適周波数sgとなるように制御させ、分岐・選択すべきｃｈに対応するＳＷ１２７をオンに、その他のＳＷ１２７をオフになるようにＳＷ制御回路１２６を介して制御する。
例えば、上述のようにｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ４が分岐・挿入される場合では、中央処理装置１２３は、最適周波数sgch1 、sgch2 、sgch4 を周波数制御回路１２２に送信する。周波数制御回路１２２は、信号源１２５-1が最適周波数sgch1 となるように制御し、信号源１２５-2が最適周波数sgch2 となるように制御し、そして、信号源１２５-4が最適周波数sgch4 となるように制御する。中央処理装置１２３は、ＳＷ１２７-1、１２７-2、１２７-4をオンに、ＳＷ１２７-3をオフにする。
【００８１】
こうして、基板部１６のＩＤＴ５４には、補償量△ｆをそれぞれ補正された複数個の最適周波数sgを含むＲＦ信号が供給される。
基板部１６は、最適周波数sgに対応する所定のｃｈの光信号をＷＤＭ光信号からポートＰdrに出力する。さらに、基板部１６は、ポートＰadに入力された新たな光信号をＷＤＭ光信号に供給する。この新たな光信号は、分岐することによって「空き」となるｃｈに挿入可能である。
【００８２】
例えば、上述のようにｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ４が分岐・挿入される場合では、基板部１６のＩＤＴ５４には、最適周波数sgch1 、sgch2 およびsgch4 を含むＲＦ信号が供給される。
基板部１６は、ＷＤＭ光信号からｃｈ１の光信号、ｃｈ２の光信号およびｃｈ４の光信号をポートＰdrに出力する。さらに、基板部１６は、ポートＰadに入力された新たな光信号をＷＤＭ光信号に供給する。この新たな光信号は、ｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ４に挿入可能であるから、ｃｈ１の光信号のみ、ｃｈ２の光信号のみ、ｃｈ４の光信号のみ、ｃｈ１とｃｈ２との光信号、ｃｈ１とｃｈ４との光信号、ｃｈ２とｃｈ４との光信号、および、ｃｈ１とｃｈ２とｃｈ４との光信号のいずれかである。
【００８３】
次に、中央処理装置１２３は、不図示の回路などによって新たに選択されるｃｈが指定されるまで待機し、新たにｃｈが指定されると、上述の処理を繰り返えし、新たに選択されたｃｈに対応する最適なＲＦ周波数を計算する。
このように補償量△ｆで補正された最適なＲＦ周波数のＲＦ信号が、基板部１６のＩＤＴ５４に供給されるから、ＯＡＤＭ１０４は、充分な光パワーを持ったｃｈを分岐・挿入することができる。
【００８４】
図１１は、第２の実施形態のＯＡＤＭにおけるポートＰdrの特性を示す図である。
図１２は、第２の実施形態のＯＡＤＭにおけるポートＰthの特性を示す図である。
図１１Ａおよび図１２Ａは、各ポートから出力される光のスペクトルを示し、図１１Ｂおよび図１２Ｂは、各ｃｈにおける各ポートから出力される光の光パワーを示す。図１１および図１２の各図の横軸は、ｃｈ（光の周波数）を示し、横軸は、ｄＢ単位で示す透過損失である。
【００８５】
図１１および図１２に示すように、第２の実施形態におけるＯＡＤＭ１０４は、各ｃｈに対応する光の周波数を的確に選択していることが分かる。第２の実施形態におけるＯＡＤＭ１０４は、充分な光パワーを持ったｃｈを分岐・挿入することができ、各ｃｈ間においてバラツキがない。
【００８６】
なお、上述では、２個間補償量ｇは、式３のように定式化したが、図３ないし図５などのシミュレーション結果を重回帰分析によって図１３に示す式５のように定式化してもよい。
ｇ（ｘ）＝0.0714ｘ2 −0.9021ｘ＋3.5925 ・・・ （式５）
ここで、変数ｘは、ＡＯＴＦで同時に選択される２個のチャンネル周波数間隔である。変数ｘをこのように定義した場合では、式５に示すように、ｇ（ｘ）は、ほぼｘの２乗の反比例する。
【００８７】
そして、第２の実施形態では、ＡＯＴＦに与える弾性表面波が第１の実施形態で説明したように、コサイン曲線になるように強度に分布を与えた場合であるが、弾性表面波は、作用の始点（０ｍｍ）から終点（約７０ｍｍ）までの間でガウス曲線（Gaussian curve）になるように強度に分布を与えてもよい。この場合において、図３ないし図５に相当するシミュレーションを行い、式３に相当する、ＡＯＴＦにおけるチャンネル周波数間隔の逆数と２個間補償量との関係を解析した。解析結果を図１４に示し、定式化の結果を式６に示す。
【００８８】
ｇ（ｘ）＝-2.1974ｘ2 ＋5.9254ｘ＋0.1559 ・・・ （式６）
また、この場合における補正係数は、Ｒ＝０．６である。
そして、第２の実施形態において、ＯＡＤＭ１０４は、さらに、最適周波数を追従するトラッキング機能を備えるのが好ましい。
トラッキングを行うためには、図８において破線で示すように分岐光信号受信回路１３２における分岐光信号の出力を一部分中央処理装置１２３にフィードバックし、中央処理装置１２３は、次のように制御する。
【００８９】
図１５は、トラッキング用の変調信号と分岐光信号との関係を示す図である。
図１５の縦軸は、光パワーであり、横軸は、ＲＦ信号の周波数である。曲線Ｚは、ＡＯＴＦ部のポートＰdrの出力特性であり、ほぼ左右対称な上に凸の曲線である。この図１５において、光パワーの最大値を与えるＲＦ信号の周波数が、ＲＦ信号の最適周波数である。横軸の下部の曲線は、正弦波状のトラッキング用の変調信号であり、曲線Ｚの右上の曲線は、これに応じた分岐光信号の出力である。
【００９０】
中央処理装置１２３は、式２および式３を利用して求めた所定の補正量△ｆを考慮した最適周波数sgに周波数制御回路１２２を制御して低周波の信号を重畳する。例えば、１ｋＨｚ〜５ｋＨｚの低周波の信号を重畳する。この場合では、３ｋＨｚの信号を重畳する。
ここで、複数個の光信号を分岐する場合では、複数個の光信号を分岐するための複数個のＲＦ周波数にそれぞれ低周波の信号を重畳する。
【００９１】
ポートＰdrから出力される光信号は、この低周波成分を含んで分岐光信号受信回路１３２に受信される。分岐光信号受信回路１３２は、前述の光フィルタを通過した後の光信号の一部をホトダイオードなどを利用して光電変換し、低域通過フィルタで低周波成分を抽出し、抽出結果を中央処理装置１２３に出力する。
中央処理装置１２３は、ＲＦ周波数ごとに抽出結果が最も大きくなるようにそれぞれ制御する。このように制御することにより、最適周波数sgを維持することができる。
【００９２】
そして、このようなトラッキング機能を備える場合では、新たに分岐・挿入する光信号が増加する場合は、重ね合わせによって最適周波数sgを求めるので、増加する光を選択するためのＲＦ周波数が既に選択されている光を選択するためのＲＦ周波数に与える影響は、微少である。このため、それらの最適周波数sgは、トラッキングによって追従することが可能である。よって、中央処理装置１２３は、増加する光を選択するためのＲＦ周波数のみを式２および式３により計算すればよい。したがって、ＯＡＤＭ１０４のハードウェアを大きく増やすことなしに対応可能である。
【００９３】
次に、別の実施形態について説明する。
（第３の実施形態の構成）
第３の実施形態は、光通信システムの実施形態である。
第２の実施形態は、光信号選択パターンに合わせてＲＦ信号の周波数を計算したが、第３の実施形態では、光信号選択パターンとＲＦ信号の周波数との対応関係を予め論理計算または実測によって求め、この対応関係を用いて、ＲＦ信号の周波数を決定する。
【００９４】
よって、第３の実施形態の光通信システムは、図７に示す構成と同一なのでその説明を省略する。
第３の実施形態の光通信システムにおけるＯＡＤＭは、中央処理装置１２３の処理内容および記憶回路１２４の記憶内容を除き、図８に示す構成と同一なのでその説明を省略する。
【００９５】
記憶回路１２４は、光信号選択パターン別に最適周波数を直接または間接的に示すテーブル、および、中央処理装置１２３の処理プログラム、プログラム実行中の各種データなどを格納する。
中央処理装置１２３は、処理プログラムに基づいて周波数制御回路１２２を介して発振器１２５-1〜１２５-4の発振周波数を制御し、ＳＷ制御回路１２６を介してＳＷ１２７-1〜１２７-4を制御する。
【００９６】
（第３の実施形態の作用効果）
次に、第３の実施形態の作用効果について説明する。
図１６は、選択パターンと補償量との関係を示す図である。
中央処理装置１２３は、不図示の回路などによってパターン番号が指定されると記憶装置１２４の選択パターンと補償量との関係を示す関係テーブルを参照する。
【００９７】
図１６では、最適周波数sgが基準周波数sgb と最適周波数sgとの差（補償量△ｆ）によって間接的に示され、基準周波数sgb と最適周波数sgとの差がパターン番号に対応付けられている。
基準周波数sgb は、第２の実施形態と同様であり、基準周波数sgb1、sgb2、sgb3、sgb4も記憶回路１２４に記憶されている。
【００９８】
図１６の各欄は、左からパターン番号、選択パターンおよび補償量△ｆ（ｋＨｚ）である。記憶回路１２４は、図１６に示すパターン番号、選択パターンおよび補償量△ｆのすべての欄を記憶してもよいが、パターン番号および補償量△の欄を記憶するようにすればよい。
選択パターンの個数は、ＯＡＤＭ１０４（基板部１６）で１個も光信号を選択しない場合の補償量△ｆを示すデータが不要であるから、同時に選択可能な光信号の個数をＮとすると、２N −１である。図１６は、４波を同時に選択する場合であり、選択パターンは、２4 −１＝１５である。
【００９９】
中央処理装置１２３は、パターン番号に対応する補償量△ｆの欄を検索し、検索結果と基準周波数sgb とから最適周波数sgを算出する。
例えば、ｃｈ１とｃｈ４を同時に選択する場合では、パターン番号７が中央処理装置１２３に指示され、中央処理装置１２３は、パターン番号７に対応する所定の補償量△ｆの欄を検索し、検索結果として発振器１２５-1の補償量−０．５ｋＨｚおよび発振器１２５-4の補償量＋０．５ｋＨｚを得る。
【０１００】
中央処理装置１２３は、ｃｈ１の基準周波数sgb1から補償量△ｆ−０．５ｋＨｚを引く。すなわち、sg1 ＝１７４−（−０．０００５）ＭＨｚを計算する。中央処理装置１２３は、ｃｈ４の基準周波数sgb4から補償量△ｆ＋０．５ｋＨｚを引く。すなわち、sg4 ＝１７４．６−（＋０．０００５）ＭＨｚを計算する。
中央処理装置１２３は、周波数制御回路１２２を介して発振器１２５-1が計算されたsg1 となるように発振周波数を調整するとともに、周波数制御回路１２２を介して発振器１２５-4が計算されたsg4 となるように発振周波数を調整する。
【０１０１】
中央処理装置１２３は、ＳＷ１２７-1およびＳＷ１２７-4がオンに、ＳＷ１２７-2およびＳＷ１２７-3がオフになるようにＳＷ制御回路１２６を介して、ＳＷ１２７-1〜１２７-4を制御する。
こうして、基板部１６のＩＤＴ５４には、補償量△ｆをそれぞれ補正されたsg1 およびsg4 を含むＲＦ信号が供給される。
【０１０２】
基板部１６は、ＷＤＭ光信号からｃｈ１の光信号およびｃｈ４の光信号をポートＰdrに出力する。さらに、基板部１６は、ポートＰadに入力された新たな光信号をＷＤＭ光信号に供給する。この新たな光信号は、分岐することによって「空き」となるｃｈ１およびｃｈ４に挿入可能であるから、ｃｈ１の光信号のみ、ｃｈ４の光信号のみおよびｃｈ１とｃｈ４の光信号のいずれかである。
【０１０３】
また、例えば、ｃｈ１とｃｈ２とｃｈ３を同時に選択する場合では、パターン番号１１が中央処理装置１２３に指示され、中央処理装置１２３は、パターン番号１１に対応する補償量△ｆの欄を検索し、検索結果として発振器１２５-1の補償量△ｆ−４ｋＨｚ、発振器１２４-2の補償量△ｆ０ｋＨｚおよび発振器１２５-3の補償量△ｆ＋４ｋＨｚを得る。
【０１０４】
中央処理装置１２３は、ｃｈ１の基準周波数から補償量△ｆ−４ｋＨｚを引く。すなわち、sg1 ＝１７４−（−０．００４）ＭＨｚを計算する。中央処理装置１２３は、ｃｈ２の基準周波数から補償量△ｆ０ｋＨｚを引く。すなわち、sg2 ＝１７４．２−（０）ＭＨｚを計算する。中央処理装置１２３は、ｃｈ３の基準周波数から補償量△ｆ＋４ｋＨｚを引く。すなわち、sg3 ＝１７４．４−（＋０．００４）ＭＨｚを計算する。
【０１０５】
中央処理装置１２３は、以下同様に、各発振器１２５-1、１２５-2、１２５-3がそれぞれ計算されたsg1 、sg2 、sg3 となるように発振周波数を調整して、基板部１６のＩＤＴ５４に、補償量△ｆをそれぞれ補正されたsg1 、sg2 およびsg3 を含むＲＦ信号を供給する。
【０１０６】
このように補償量△ｆで補正されたＲＦ周波数のＲＦ信号が、基板部１６のＩＤＴ５４に供給されるから、ＯＡＤＭ１０４は、充分な光パワーを持ったｃｈを分岐・挿入することができる。
なお、第３の実施形態では、補償量△ｆによって最適周波数sgを間接的に示すテーブルを記憶したが、選択パターンと最適周波数sgとを直接的に示すテーブルを記憶するようにしてもよい。この場合、中央処理装置１２３は、テーブルを検索しその結果を直接周波数制御回路１２２に送信する。
【０１０７】
なお、第１ないし第３の実施形態では、図１に示す基板部１６を使用したが、ＡＯＴＦ基板の構成は、これに限定されるものではない。例えば、図１８に示すＡＯＴＦの基板２６を用いることもできる。
図１７は、ＡＯＴＦの他の一例の構成を示す図である。
図１７において、このＡＯＴＦは、圧電性結晶である基板２６に光導波路６１、６２が形成される。光導波路６１、６２は、互いに２箇所で交叉し、これら交叉する部分にＰＢＳ６３、６４が設けられる。これら２つの交叉する部分の間において、２本の光導波路６１、６２上に、金属膜のＳＡＷガイド６８が２本の光導波路６１、６２のそれぞれと交叉するように形成される。このＳＡＷガイド６８には、ＲＦ信号をＩＤＴ６４に印加することによって発生する弾性表面波が伝播する。ＩＤＴ６４は、基板２６上にＳＡＷガイド６８の長尺方向の延長線上に形成される。さらに、弾性表面波を吸収する吸収体６６、６７は、これらＳＡＷガイド６８およびＩＤＴ６４を挟むように基板１２上に形成される。
【０１０８】
このＡＯＴＦの作用効果は、図１８に示すＡＯＴＦと同様であるので、その説明を省略する。
以上、本明細書で開示された主要な発明を以下に纏める。
［付記１］ ＲＦ信号のＲＦ周波数に対応した周波数の光を選択的に出力する音響光学フィルタにおいて、
前記音響光学フィルタに少なくとも１個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を供給する信号源と、
前記音響光学フィルタで互いに周波数の異なる複数個の光を選択する場合における前記複数個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数を、前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数に、所定の補償量を増減することによって求め、前記複数個の光を選択するための複数個のＲＦ周波数をすべて求める補償手段と、
前記補償手段で求めた複数個のＲＦ周波数を発振するように前記信号源を制御する制御手段とを備えること
を特徴とする音響光学フィルタ。
【０１０９】
［付記２］ 前記所定の補償量は、
１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数同士間の周波数間隔に基づいて求められること
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
［付記３］前記所定の補償量は、
１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数同士間の周波数間隔について２次以上の多項式であること
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
【０１１０】
［付記４］ 前記所定の補償量は、
前記音響光学フィルタで２個の光を選択する場合における前記２個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数と前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数との差分を２個間補償量とすると、前記複数個の光のうち選択すべき光と前記選択すべき光を除く他の光との間について前記２個間補償量をそれぞれ求め、求められた前記２個間補償量をすべて合計することによって求められること
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
【０１１１】
［付記５］ 前記所定の補償量は、
前記複数個の光を個数および周波数ごとに組み合わせを作り、前記組み合わせと前記組み合わせの光を選択するためのＲＦ周波数との対応関係を示すテーブルによって求められること
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
【０１１２】
［付記６］ 前記音響光学フィルタで選択された選択光の光パワーを検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記補償手段で求めた複数個のＲＦ周波数のそれぞれに低周波の信号を重畳し前記検出手段の出力が最大値を維持するように前記複数個のＲＦ周波数をそれぞれ調整するトラッキングをさらに行うこと
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
【０１１３】
［付記７］ 前記音響光学フィルタで選択された選択光の光パワーを検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、選択すべき光を増加する場合に、既に選択されている光に対応するＲＦ周波数に対しては低周波の信号を重畳し前記検出手段の出力が最大値を維持するように前記信号源のＲＦ周波数を調整するトラッキングで行い、増加する光に対応するＲＦ周波数に対しては前記所定の補償量を増減することで求めること
を特徴とする付記１に記載の音響光学フィルタ。
【０１１４】
［付記８］ ＲＦ信号のＲＦ周波数に対応した周波数の光を選択的に出力する音響光学フィルタの駆動方法において、
前記音響光学フィルタで互いに周波数の異なる複数個の光を選択する場合における前記複数個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数を前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数に所定の補償量を増減することによって求める第１ステップと、
前記第１ステップを前記複数個の光について繰り返すことによって前記複数個の光を選択するための複数個のＲＦ周波数をすべて求める第２ステップと、
前記第２ステップで求めた複数個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を生成する第３ステップと、
前記生成したＲＦ信号を前記音響光学フィルタに供給する第４ステップとを備えること
を特徴とする音響光学フィルタの駆動方法。
【０１１５】
［付記９］ 前記所定の補償量は、
１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数同士間の周波数間隔に基づいて求められること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
［付記１０］前記所定の補償量は、
前記音響光学フィルタで２個の光を選択する場合における前記２個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数と前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数との差分を２個間補償量とすると、１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数同士間の周波数間隔の２乗に反比例すること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
【０１１６】
［付記１１］ 前記所定の補償量は、
前記音響光学フィルタで２個の光を選択する場合における前記２個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数と前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数との差分を２個間補償量とすると、前記複数個の光のうち選択すべき光と前記選択すべき光を除く他の光との間について前記２個間補償量をそれぞれ求め、求められた前記２個間補償量をすべて合計することによって求められること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
【０１１７】
［付記１２］ 前記所定の補償量は、
前記複数個の光を個数および周波数ごとに組み合わせを作り、前記組み合わせと前記組み合わせの光を選択するためのＲＦ周波数との対応関係を示すテーブルによって求められること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
【０１１８】
［付記１３］ 前記音響光学フィルタで選択された選択光の光パワーを検出する第５ステップと、
前記第２ステップで求めた複数個のＲＦ周波数のそれぞれに低周波の信号を重畳し前記第５ステップの検出出力が最大値を維持するように前記複数個のＲＦ周波数をそれぞれ調整するトラッキングをさらに行う第６ステップとをさらに備えること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
【０１１９】
［付記１４］ 前記音響光学フィルタで選択された選択光の光パワーを検出する第５ステップと、
選択すべき光を増加する場合に、既に選択されている光に対応するＲＦ周波数に対しては前記第２ステップで求めた複数個のＲＦ周波数のそれぞれに低周波の信号を重畳し前記第５ステップの検出出力が最大値を維持するように前記複数個のＲＦ周波数をそれぞれ調整するトラッキングで行い、増加する光に対応するＲＦ周波数に対しては前記所定の補償量を増減することで求めること
を特徴とする付記８に記載の音響光学フィルタの駆動方法。
【０１２０】
［付記１５］ 互いに波長の異なる複数個の光信号を波長多重した波長分割多重光信号から所定の光信号を分岐および／または挿入する分岐挿入手段と、
挿入すべき光信号を生成する生成手段と、
分岐された光信号を受信・処理する受信手段とを備える光分岐・挿入装置において、
前記分岐挿入手段は、付記１ないし付記７のいずれか１つに記載の音響光学フィルタであること
を特徴とする光分岐・挿入装置。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明の音響光学フィルタおよび音響光学フィルタの駆動方法は、基準周波数を引き寄せ効果のズレ量で補償するので、複数の光を目的の周波数で的確に選択することができる。このため、個別に光を選択する場合も複数個の光を同時に選択する場合も、ＡＯＴＦから選択的に出力される光の光パワーは、同じであり、光が光信号である場合では光信号対雑音比も同じである。
【０１２２】
さらに、本発明の光分岐・挿入装置は、このような音響光学フィルタを用いるので、ＷＤＭ光信号から光信号を１個分岐・挿入する場合も複数個を分岐・挿入する場合も、分岐・挿入される光信号の光パワーは、同じであり、光信号対雑音比も同じである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のＡＯＴＦの構成を示す図である。
【図２】補償量を説明するための図である。
【図３】所定の補償量を示す第１のシミュレーション結果である。
【図４】所定の補償量を示す第２のシミュレーション結果である。
【図５】所定の補償量を示す第３のシミュレーション結果である。
【図６】重ね合わせによって所定の補償量を求める手法の説明図である。
【図７】第２の実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態の光通信システムにおけるＯＡＤＭの構成を示す図である。
【図９】第２の実施形態のＡＯＴＦにおけるチャンネル周波数間隔の逆数と２個間補償量との関係を示す図である。
【図１０】所定の補償量の測定結果と式２および式３による計算結果との比較を示す図である。
【図１１】第２の実施形態のＯＡＤＭにおけるポートＰdrの特性を示す図である。
【図１２】第２の実施形態のＯＡＤＭにおけるポートＰthの特性を示す図である。
【図１３】第２の実施形態のＡＯＴＦにおけるチャンネル周波数間隔と２個間補償量との関係を示す図である。
【図１４】ガウス曲線分布の弾性表面波を印加したＡＯＴＦにおけるチャンネル周波数間隔の逆数と２個間補償量との関係を示す図である。
【図１５】トラッキング用の変調信号と分岐光信号との関係を示す図である。
【図１６】選択パターンと補償量との関係を示す図である。
【図１７】ＡＯＴＦの他の一例の構成を示す図である。
【図１８】従来のＡＯＴＦの一例の構成を示す図である。
【図１９】ＡＯＴＦの１周波数選択時における選択光の周波数とＲＦ周波数との関係を示す図である。
【図２０】ＡＯＴＦの複数周波数同時選択における引き寄せ効果の説明図（ポートＰdr）である。選択・分岐される光の出力である。
【図２１】ＡＯＴＦの複数周波数同時選択における引き寄せ効果の説明図（ポートＰth）である。
【符号の説明】
１１ 補償部
１２ 制御部
１３ 信号源
１６ 音響光学フィルタの基板部
１０１ 光送信装置
１０４ 光分岐・挿入装置
１０５ 光受信装置
１２２ 周波数制御回路
１２３ 中央処理装置
１２４ 記憶回路
１２５ 発振器
１２６ スイッチ制御回路
１２７ スイッチ
１３１ 挿入光信号生成回路
１３２ 分岐光信号受信回路
Claims (5)
- ＲＦ信号のＲＦ周波数に対応した周波数の光を選択的に出力する音響光学フィルタにおいて、
前記音響光学フィルタに少なくとも１個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を供給する信号源と、
前記音響光学フィルタで互いに周波数の異なる複数個の光を同時に選択する場合における周波数間隔が相互に縮減する引き寄せ効果によって前記複数個の光の各々のＲＦ周波数に生じる、前記複数個の光を個別に選択する場合におけるＲＦ周波数からのズレ量を補償する所定の補償量を前記複数個の光すべてについて求める補償手段と、
前記補償手段で求めた前記各所定の補償量で補償した複数個のＲＦ周波数で発振するように前記信号源を制御する制御手段とを備えること
を特徴とする音響光学フィルタ。 - 前記所定の補償量は、
前記複数個の光に対して個別に選択する場合におけるＲＦ周波数同士間の周波数間隔に基づいて求められること
を特徴とする請求項１に記載の音響光学フィルタ。 - 前記所定の補償量は、
前記音響光学フィルタで２個の光を選択する場合における前記２個の光のうちの１個の光を選択するためのＲＦ周波数と前記１個の光のみを選択する場合におけるＲＦ周波数との差分を２個間補償量とすると、前記複数個の光のうち選択すべき光と前記選択すべき光を除く他の光との間について前記２個間補償量をそれぞれ求め、求められた前記２個間補償量をすべて合計することによって求められること
を特徴とする請求項１に記載の音響光学フィルタ。 - ＲＦ信号のＲＦ周波数に対応した周波数の光を選択的に出力する音響光学フィルタの駆動方法において、
前記音響光学フィルタで互いに周波数の異なる複数個の光を同時に選択する場合における周波数間隔が相互に縮減する引き寄せ効果によって前記複数個の光の各々のＲＦ周波数に生じる、前記複数個の光を個別に選択する場合におけるＲＦ周波数からのズレ量を補償する所定の補償量を求める第１ステップと、
前記第１ステップを前記複数個の光すべてについて繰り返すことによって前記複数個の光すべての前記所定の補償量を求めて、前記各所定の補償量で複数個のＲＦ周波数を補償する第２ステップと、
前記第２ステップで補償した前記複数個のＲＦ周波数を含むＲＦ信号を生成する第３ステップと、
前記生成したＲＦ信号を前記音響光学フィルタに供給する第４ステップとを備えること
を特徴とする音響光学フィルタの駆動方法。 - 互いに波長の異なる複数個の光信号を波長多重した波長分割多重光信号から所定の光信号を分岐および／または挿入する分岐挿入手段と、
挿入すべき光信号を生成する生成手段と、
分岐された光信号を受信・処理する受信手段とを備える光分岐・挿入装置において、
前記分岐挿入手段は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の音響光学フィルタであること
を特徴とする光分岐・挿入装置。
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