JP4648957B2 - 光回路およびそれを用いた光信号処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、光回路およびそれを用いた光信号処理装置に関し、より詳細には、入力または出力する光信号の一部をモニター光信号として取り出し可能な光回路およびそれを用いた光信号処理装置に関する。

情報通信技術の発展により、通信の大容量化および高速化が要求されている。これらの要望に応える技術として、異なる波長の光信号を多重した波長多重光信号（ＷＤＭ光信号）送受信する波長分割多重通信（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）システムの導入が進められている。ＷＤＭ光信号を送受信するＷＤＭシステムにおける各種ノードは、ＷＤＭ光信号への多重化あるはＷＤＭ光信号からの波長分離の前後において、各光信号をモニターし、例えば、モニター結果を用いて各光信号のレベル調整などを行っている。

図１（ａ）に示すように、従来、異なる波長の信号光をＷＤＭ光信号に多重化する装置１０２（以下、ＭＵＸ（multiplexer）ともいう。））の入力あるいはＷＤＭ光信号から異なる波長の信号光に波長分離する装置１０３（以下、ＤＥＭＵＸ（de-multiplexer）ともいう。）の出力に、ＷＤＭ光信号に多重される光信号の波長数分のタップ１０４（例えば、方向性結合器や光カプラーなど）を配置して、光信号の一部をモニター光信号として取り出す方法が知られている。また、図１（ｂ）に示すように、従来、ＭＵＸ１０２の出力あるいはＤＥＭＵＸ１０３の入力にタップ１０４を配置してＷＤＭ光信号の一部を取り出し、さらにタップ１０４によって取り出されたＷＤＭ光信号を別のＤＥＭＵＸ１０６により波長分離して各信号光をモニター光信号として取り出す方法が知られている。

また、図２に示すように、従来、ＤＥＭＵＸ内のアレイ導波路格子２０２（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）を、波長分離される各光信号の０次回折光と共に高次回折光を生じるように構成し、各光信号の高次回折光をモニター光信号として取り出す方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、図３に示すように、波長選択装置（ＷＳＲ：wavelength-separating Routing またはＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）から出力された複数ＷＤＭ光信号をＷＤＭ光信号毎にタップした後にさらに波長分離して各波長の光信号をモニターする方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３６８７５２９号公報（第００７６段落，第１図） 米国特許第６５４９６９９号明細書（第１１欄第１１乃至３４行，第４Ａ図）

しかしながら、図１に示す従来例では、モニター光信号を取り出すために、ＭＵＸまたはＤＥＭＵＸに追加する素子あるいは部材が多くなるという問題があった。

また、図２に示す従来例では、高次回折光への分岐比がＡＷＧの構造に敏感であるため、タップ比率が均一にならないという問題があった。また、高次回折光への分岐比が高い波長依存性を有するため、タップ比率が波長依存性を有するという問題があった。

さらに、図３に示す従来例では、図１に示す従来例と同様に、波長選択装置に追加する素子あるいは部材が多くなるという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路またはそれを用いた光信号処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路またはそれを用いた光信号処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面である光回路は、基板上にそれぞれ作製された、入力された光を所定の比率で分岐する光分岐手段、スラブ導波路および当該スラブ導波路に接続された所定の光路長差を有するアレイ導波路と、前記アレイ導波路からの光を所定の光路に結合するまたは所定の光路からの光を前記アレイ導波路に結合する結合手段とを備えたことを特徴とする。

一実施例では、前記光分岐手段は複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号を分岐し、前記アレイ導波路は前記分岐されたＷＤＭ光信号の各々を波長分離し、前記結合手段は、前記分岐されたＷＤＭ光信号の一方から波長分離された各光信号と、前記分岐されたＷＤＭ光信号の他方から波長分離された各光信号とをそれぞれ異なる光路に結合する。

また、一実施例では、前記光分岐手段は複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号を分岐し、前記スラブ導波路は、前記分岐されたＷＤＭ光信号の一方を前記アレイ導波路へ結合し、前記結合手段は、前記分岐されたＷＤＭ光信号の他方を前記アレイ導波路へ結合し、前記アレイ導波路は前記分岐されたＷＤＭ光信号の各々を波長分離し、前記分岐されたＷＤＭ光信号の一方から波長分離された各光信号を前記結合手段へ結合し、前記分岐されたＷＤＭ光信号の他方から波長分離された各光信号を前記スラブ導波路へ結合し、前記スラブ導波路および前記結合手段は、それぞれ前記分岐されたＷＤＭ光信号の一方から波長分離された各光信号および前記分岐されたＷＤＭ光信号の他方から波長分離された各光信号を異なる光路に結合する。

一参考例では、前記結合手段は、複数の波長の光信号を前記アレイ導波路へ結合し、前記アレイ導波路は、前記複数の波長の光信号をＷＤＭ光信号に波長合成し、前記スラブ導波路は、前記ＷＤＭ光信号を前記分岐手段へ結合し、前記分岐手段は、前記ＷＤＭ光信号を分岐し、前記結合手段は、前記分岐されたＷＤＭ光信号の一方を前記アレイ導波路へ結合し、前記アレイ導波路は、前記分岐されたＷＤＭ光信号の一方を波長分離し、波長分離された各光信号を前記スラブ導波路へ結合し、前記スラブ導波路は、前記ＷＤＭ光信号を出力した光路と異なる光路へ前記波長分離された各光信号を結合する。

一参考例では、前記結合手段は、複数の波長の光信号を前記アレイ導波路へ結合し、前記アレイ導波路は、前記複数の波長の光信号をＷＤＭ光信号に波長合成し、前記スラブ導波路は、前記ＷＤＭ光信号を前記分岐手段へ結合し、前記分岐手段は、前記ＷＤＭ光信号を分岐し、前記分岐されたＷＤＭ光信号の一方を前記スラブ導波路へ結合し、前記スラブ導波路は、前記分岐されたＷＤＭ光信号の一方を前記アレイ導波路へ結合し、前記アレイ導波路は、前記分岐されたＷＤＭ光信号の一方を波長分離し、波長分離された各光信号を前記結合手段へ結合し、前記結合手段は、前記複数の波長の光信号が入力された光路と異なる光路に前記波長分離された各光信号を結合する。

一実施例では、前記結合手段は、前記アレイ導波路が作製された前記基板と同一基板上に作製された前記アレイ導波路に接続された第２のスラブ導波路とすることも、空間光学素子とすることもできる。

また、本願発明の一側面である光信号処理装置は、前記結合手段を空間光学素子で構成した前記光回路と、光検出手段と信号処理素子とを備え、前記空間光学素子は、前記アレイ導波路からの光を前記信号処理素子へ入力する光路に結合しまたは前記信号処理素子からの光を前記アレイ導波路へ入力する光路に結合し、前記アレイ導波路からの光を前記光検出手段へ入力する光路に結合することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路を提供することが可能となる。また、本発明によれば、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路の提供が可能となる。また、これらの光回路を用いた光信号処理装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

本発明に係る光回路（５００）は、基板（５０１）上にそれぞれ作製された、入力された光を所定の比率で分岐する光分岐手段（５０４）、スラブ導波路（５０６）および当該スラブ導波路に接続されたアレイ導波路（５０８）を備え、アレイ導波路（５０８）からの光を所定の光路に結合するあるいは所定の光路からの光をアレイ導波路（５０８）に結合する結合手段（Ｂ；５１０；９０２，９０４）をさらに備える。

結合手段は、アレイ導波路（５０８）と同一基板上に作製されたスラブ導波路（５１０）で構成することも、レンズなどの空間光学素子（９０２，９０４）で構成することもできる。分岐手段は、方向性結合器（５０４）や多モード干渉カプラで構成することができる。

本発明に係る光回路は、ＭＵＸまたはＤＥＭＵＸを構成する一要素として用いることができる。

また、本発明に係る光回路は、信号処理素子（９０６）とともに用いることで、光信号処理装置を構成することができる。

なお、本明細書において光回路の基板における信号光の出射端面と水平な方向をｘ、垂直な方向をｙとし、光波の進行方向すなわち光軸をｚとする。

図４を参照して本発明の第１の参考例を説明する。図４は、本参考例の光回路５００の概略構成を示す図である。本参考例の光回路５００は、入力されたＷＤＭ光信号の一部を波長分離した各光信号をメイン光信号として出力するとともに、入力されたＷＤＭ光信号の残りの一部を波長分離した各信号光をモニター光信号として出力することができる光回路であり、ＤＥＭＵＸ装置を構成する部品として用いることができる光回路である。

図４に示す本参考例の光回路５００は、基板５０１上にそれぞれ作製された、入射した光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４と、スラブ導波路５０６と、スラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８とを備える。さらに本参考例の光回路は、アレイ導波路５０８から出力する光信号を所定の光路に結合する結合手段としてのスラブ導波路５１０を備える。本参考例の光回路は、アレイ導波路５０８が作製された基板と同一の基板５０１上に作製されたスラブ導波路５１０で結合手段Ｂを構成している。

また、本参考例の光回路５００は、光信号を入力するための光導波路５０２と、光信号から分岐されたメイン光信号を出力するための光導波路５１２と、光信号から分岐されたモニター光信号を出力するための光導波路５１４とを備える。光導波路５１２および５１４はそれぞれスラブ導波路５１０へ接続される。すなわち、アレイ導波路５０８からのメイン光信号およびモニター光信号は、スラブ導波路５１０によってそれぞれの所定の光路である光導波路５１２および５１４に結合されて出力される。光導波路５０２から入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の波長数をＮ（２以上の整数）個とした場合、光導波路５１２および５１４はそれぞれＮ本となる。

アレイ導波路５０８は、予め定められた光路長差を有し、スラブ導波路５０６から入力されたＷＤＭ信号を波長分離して出力する。導波路５０２から入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の帯域幅をＦ（Ｈｚ）とした場合、アレイ導波路５０８は、少なくとも２Ｆ（Ｈｚ）の自由スペクトル領域を有するように構成されている。

方向性結合器５０４は、ポート１〜４にそれぞれ対応する光導波路５０４−１〜５０４−４を備え、入力した光を所定の分岐比（例えば９対１）で２分岐して出力する。例えば、方向性結合器５０４において、ポート１から入力された光信号の１０分の９はポート３へ出力され、ポート１から入力された光信号の１０分の１はポート４へ出力される。同様に、ポート３から入力された光信号の１０分の９はポート１へ出力され、ポート３から入力された光信号の１０分の１はポート２へ出力される。

本参考例において、光導波路５０４−１は光導波路５０２と接続され、光導波路５０４−３は、ポート１から入力されＷＤＭ光信号の１０分の９（メイン光信号）がスラブ導波路５０６、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５１０を透過してメイン光信号の所定の光路である光導波路５１２へ結合されるような位置で、スラブ導波路５０６と接続されている。光導波路５０４−４は、ポート１から入力されＷＤＭ光信号の１０分の１（モニター光信号）がスラブ導波路５０６、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５１０を透過してモニター光信号の所定の光路である光導波路５１４へ結合されるような位置で、スラブ導波路５０６と接続されている。

以上の構成により、本参考例の光回路において、光導波路５０２から入力されたＷＤＭ光信号は、方向性結合器５０４においてメイン光信号およびモニター光信号に分岐される。メイン光信号は、光導波路５０４−３およびスラブ導波路５０６を介してアレイ導波路５０８へ入力され、アレイ導波路５０８において波長分離される。メイン光信号から波長分離された各光信号は、スラブ導波路５１０によって光導波路５１２に結合されて出力される。他方、モニター光信号は、光導波路５０４−４およびスラブ導波路５０６を介してアレイ導波路５０８へ入力され、アレイ導波路５０８において波長分離される。モニター光信号から波長分離された各光信号は、スラブ導波路５１０によって光導波路５１４に結合されて出力される。したがって、本参考例の光回路を一要素として用いてＤＥＭＵＸを構成することができる。

以上説明したように、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路を提供することができる。

次に図５を参照して本発明の第２の参考例を説明する。図５は、本参考例の光回路５００の概略構成およびそれを用いた光信号処理装置９００の一部の概略構成を示す図である。本参考例の光回路５００は、入力されたＷＤＭ光信号の一部を波長分離した各光信号をメイン光信号として出力するとともに、入力されたＷＤＭ光信号の残りの一部を波長分離した各信号光をモニター光信号として出力することができる光回路である。また本参考例の光信号処理装置９００は、光導波路回路５００から出力されたモニター光信号をモニターするとともに、光導波路回路５００から出力されたメイン信号を信号処理する光信号処理装置である。

本参考例の光回路５００は、図１６または１８に例示する光信号処理装置におけるＤＥＭＵＸ部として用いることができる。

図５に示す本参考例の光信号処理装置９００は、入射した光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４、スラブ導波路５０６およびスラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８が作製された基板５０１と、基板５０１からのメイン光信号およびモニター光信号がそれぞれ透過するシリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４と、モニター光信号を検出する光検出器アレイ９０８と、メイン光信号を処理する信号処理素子９０６とを備える。

図５に示すアレイ導波路５０８の端末Ａは、図４に示すアレイ導波路５０８の端末Ａに対応し、基板５０１上に作製された方向性結合器５０４、スラブ導波路５０６およびアレイ導波路５０８は図４と同様である。図５に示す本参考例の光回路５００は、アレイ導波路５０８から出力する光を所定の光路に結合する結合手段Ｂとしてのシリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４を備える点で図４に示す光回路５００と異なる。すなわち、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４は、モニター光信号から波長分離された各光信号を対応する光検出器アレイ９０８の光検出素子に入射する光路に結合するように作用し、かつメイン光信号から波長分離された各光信号を対応する信号処理素子９０６に入射する光路に結合するように作用する。

より詳細には、シリンドリカルレンズ９０２は、アレイ導波路５０８から波長に応じた角度で出力されたメイン光信号およびモニター光信号がｙ方向に拡がることなく集光レンズ９０４へ入射するように作用する。

集光レンズ９０４はモニター光信号から分波された光信号の各々を対応する光検出器アレイ９０８の光検出素子へ集光するように作用する。また集光レンズ９０４はメイン光信号から分波された光信号の各々を対応する信号処理素子９０６の素子へ集光するように作用する。

光検出器アレイ９０８は、例えば、複数のフォトダイオードがｙ方向に配列されたフォトダイオードアレイとすることができる。

信号処理素子９０６は、液晶、ピエゾ、電気光学結晶、マイクロミラーなどによる位相制御素子や強度制御素子や光路変換素子を用いることができる。信号処理素子９０６は、光検出器アレイ９０８からの検出値に基づいて、メイン光信号に対する処理量（例えば、位相シフト量、減衰量、増幅量）などを制御するように構成することができる。

以上の構成により、本参考例の信号処理装置において、光回路５００の光導波路５０２から入力されたＷＤＭ光信号は、方向性結合器５０４においてメイン光信号とモニター光信号とに分岐される。メイン光信号は、光導波路５０４−３およびスラブ導波路５０６を介してアレイ導波路５０８へ入力され、アレイ導波路５０８において波長分離される。メイン光信号から波長分離された各光信号は、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４により信号処理素子９０６への光路に結合され、信号処理素子９０６へ入力され位相シフトなどの処理が施される。他方、モニター光信号は、光導波路５０４−４およびスラブ導波路５０６を介してアレイ導波路５０８へ入力され、アレイ導波路５０８において波長分離される。モニター光信号から波長分離された各光信号は、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４により光検出器アレイ９０８への光路に結合され、光検出器アレイ９０８において光信号強度や位相が検出される。

以上説明したように、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路および信号処理装置を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路および信号処理装置を提供することができる。

次に図６を参照して本発明の第１の実施例を説明する。図６は、本実施例の光回路５００の概略構成を示す図である。本実施例の光回路５００は、入力されたＷＤＭ光信号の一部を波長分離した各光信号をメイン光信号として出力するとともに、入力されたＷＤＭ光信号の残りの一部を波長分離した各信号光をモニター光信号として出力することができる光回路であり、ＤＥＭＵＸ装置を構成する部品として用いることができる光回路である。

図６に示す本実施例の光回路５００は、基板５０１上にそれぞれ作製された、入射した光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４と、スラブ導波路５０６と、スラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８とを備える。さらに本実施例の光回路は、アレイ導波路５０８から出力する光信号および入力されたＷＤＭ光信号から分岐された一部を所定の光路に結合する結合手段としてのスラブ導波路５１０を備える。本実施例の光回路は、アレイ導波路５０８が作製された基板と同一の基板５０１上に作製されたスラブ導波路５１０で結合手段Ｂを構成している。

本実施例の光回路５００は、方向性結合器５０４のポート４に対応する光導波路５０４−４がスラブ導波路５１０に接続されている点、およびモニター光信号を出力するための光導波路５１４がスラブ導波路５０６と接続されている点において、図４に示す光回路と異なる。

光波路導波路５０２から入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の波長数をＮ（２以上の整数）個とした場合、光導波路５１２および５１４はそれぞれＮ本となる。

アレイ導波路５０８は、予め定められた光路長差を有し、スラブ導波路５０６から入力されたＷＤＭ信号を波長分離して出力する。導波路５０２から入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の帯域幅をＦ（Ｈｚ）とした場合、アレイ導波路５０８は、少なくともＦ×（Ｎ＋１）／Ｎ（Ｈｚ）の自由スペクトル領域を有するように構成されている。

方向性結合器５０４は、光導波路５０４−１から入力した光を所定の分岐比（例えば９対１）で２分岐して出力する。例えば、方向性結合器５０４において、ポート１から入力された光信号の１０分の９はポート３へ出力され、ポート１から入力された光信号の１０分の１はポート４へ出力される。同様に、ポート３から入力された光信号の１０分の９はポート１へ出力され、ポート３から入力された光信号の１０分の１はポート２へ出力される。

本実施例において、光導波路５０４−１は光導波路５０２と接続され、光導波路５０４−３は、ポート１から入力され分岐された光信号の１０分の９（メイン光信号）がスラブ導波路５０６、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５１０を透過してメイン光信号の所定の光路である光導波路５１２へ結合されるような位置で、スラブ導波路５０６と接続されている。光導波路５０４−４は、ポート１から入力されＷＤＭ光信号の１０分の１（モニター光信号）がスラブ導波路５１０、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５０６を透過してモニター光信号の所定の光路である光導波路５１４へ結合されるような位置で、スラブ導波路５１０へ接続されている。

以上の構成により、本実施例の光回路において、光導波路５０２から入力されたＷＤＭ光信号は、方向性結合器５０４においてメイン光信号およびモニター光信号に分岐される。メイン光信号は、光導波路５０４−３およびスラブ導波路５０６を介してアレイ導波路５０８へ入力され、アレイ導波路５０８において波長分離される。メイン光信号から波長分離された各光信号は、スラブ導波路５１０によって光導波路５１２に結合されて出力される。他方、モニター光信号は、光導波路５０４−４およびスラブ導波路５１０を介してアレイ導波路５０８へ入力され、アレイ導波路５０８において波長分離される。モニター光信号から波長分離された各光信号は、スラブ導波路５０６によって光導波路５１４に結合されて出力される。したがって、本実施例の光回路を一要素として用いてＤＥＭＵＸを構成することができる。

本実施例の光回路は、図４に示した光回路に比べて、スラブ導波路５０６および５１０に接続される光導波路の配分が改善され基板５０１に集積度が向上する。また、本実施例の光回路は、メイン光信号とモニター光信号の２つのスラブ導波路とアレイ導波路における進行方向が異なるために、両信号間のクロストークが低減される。

以上説明したように、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路を提供することができる。

次に図７を参照して本発明の第２の実施例を説明する。図７は、本実施例の光回路５００の概略構成およびそれを用いた光信号処理装置９００の一部の概略構成を示す図である。本実施例の光回路５００は、入力されたＷＤＭ光信号の一部を波長分離した各光信号をメイン光信号として出力するとともに、入力されたＷＤＭ光信号の残りの一部を波長分離した各信号光をモニター光信号として出力することができる光回路である。また本実施例の光信号処理装置９００は、光導波路回路５００から出力されたモニター光信号をモニターするとともに、光導波路回路５００から出力されたメイン信号を信号処理する光信号処理装置である。

本実施例の光回路５００は、図１６または１８に例示する光信号処理装置におけるＤＥＭＵＸ部として用いることができる。

図７に示す本実施例の光信号処理装置９００は、入射した光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４、スラブ導波路５０６およびスラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８が作製された基板５０１と、基板５０１からのメイン光信号およびモニター光信号がそれぞれ透過するシリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４と、モニター光信号を検出する光検出器アレイ（図示しない）と、メイン光信号を処理する信号処理素子９０６とを備える。図７に示すアレイ導波路５０８の端末Ａは、図６に示すアレイ導波路５０８の端末Ａに対応し、基板５０１上に作製された方向性結合器５０４、スラブ導波路５０６およびアレイ導波路５０８は図６と同様である。

図７に示す本実施例の光回路５００は、アレイ導波路５０８から出力する光信号（メイン光信号から波長分離された各光信号）を所定の光路に結合し、かつ方向性結合器５０４から出力するモニター光信号を所定の光路に結合する結合手段Ｂとしてのシリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４を備える点で図６に示す光回路５００と異なる。すなわち、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４は、モニター光信号から波長分離された各光信号を対応する光検出器アレイ（図示しない）の光検出素子に入射する光路に結合するように作用し、かつメイン光信号から波長分離された各光信号を対応する信号処理素子９０６に入射する光路に結合するように作用する。

また、方向性結合器５０４のポート４に対応する光導波路５０４−４から出力される光が集光手段Ｂを構成する集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２を介してアレイ導波路５０８に結合させるためのファイバコリメータ９１０を備える点で図６に示す光回路と異なる。

光導波路５１４から出力されるモニター光信号は、図示しない光検出器アレイ（例えば、複数のフォトダイオードがｙ方向に配列されたフォトダイオードアレイ）で光信号強度や位相などが検出される。

信号処理素子９０６は、液晶、ピエゾ、電気光学結晶、マイクロミラーなどによる位相制御素子や強度制御素子や光路変換素子を用いることができる。信号処理素子９０６は、光検出器アレイ（図示しない）からの検出値に基づいて、メイン光信号に対する処理量（例えば、位相シフト量、減衰量、増幅量）などを制御するように構成することができる。

以上の構成により、本実施例の信号処理装置において、光回路５００の光導波路５０２から入力されたＷＤＭ光信号は、方向性結合器５０４においてメイン光信号とモニター光信号とに分岐される。メイン光信号は、光導波路５０４−３およびスラブ導波路５０６を介してアレイ導波路５０８へ入力され、アレイ導波路５０８において波長分離される。メイン光信号から波長分離された各光信号は、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４により信号処理素子９０６への光路に結合され、信号処理素子９０６へ入力され位相シフトなどの処理が施される。他方、モニター光信号は、光導波路５０４−４、集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２を介してアレイ導波路５０８へ入力され、アレイ導波路５０８において波長分離される。モニター光信号から波長分離された各光信号は、スラブ導波路５０６により光導波路５１４に結合され出力される。光導波路５１４から出力された各光信号は、光検出器アレイ（図示しない）において光信号強度や位相が検出される。

以上説明したように、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路および信号処理装置を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路および信号処理装置を提供することができる。

また、本実施例の光回路は、図５に示した光回路に比べて、メイン光信号とモニター光信号とのクロストークが低減される。

なお、図１８に示すような波長選択スイッチとして機能する光信号処理装置を構成する場合、複数個のファイバコリメータ９１０の配置が互いに干渉する問題が生じる。このような場合、図２０に示すように、ファイバコリメータ９１０を信号処理素子９０６を基準にしてｙ方向にずらして配置することで、問題を解消することができる。図２０（ａ）は光信号処理装置の平面図、（ｂ）は光信号処理装置の断面図である。図２０に示すように、光信号処理装置において、集光レンズ９０４の一部をシリンドリカルレンズ９１８にして用いることで、ファイバコリメータ９１０をｙ方向にずらして配置することが可能となる。

次に図８を参照して本発明の第３の参考例を説明する。図８は、本参考例の光回路５００の概略構成を示す図である。本参考例の光回路５００は、入力された複数の波長の光信号を波長合成したＷＤＭ光信号の一部をメイン光信号として出力するとともに、ＷＤＭ光信号の他の一部から波長分離された各信号光の一部をモニター光信号として取り出し可能な光回路であり、ＭＵＸ装置を構成する部品として用いることができる光回路である。

図８に示す本参考例の光回路５００は、基板５０１上にそれぞれ作製された、入射した光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４と、スラブ導波路５０６と、スラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８とを備える。さらに本参考例の光回路は、光導波路５１２から入力された光信号および方向性結合器５０４から出力された光信号を所定の光路に結合する結合手段としてのスラブ導波路５１０を備える。本参考例の光回路は、アレイ導波路５０８が作製された基板と同一の基板５０１上に作製されたスラブ導波路５１０で結合手段Ｂを構成している。

また、本参考例の光回路５００は、メイン光信号を出力するための光導波路５０２と、モニター光信号を出力するための光導波路５１４とを備える。光導波路５１２および５１４はそれぞれスラブ導波路５１０および５０６へ接続される。

本参考例の光回路５００において、方向性結合器５０４は、ポート３から入力された光を所定の分岐比（例えば９体１）で２分岐して出力する。例えば、方向性結合器５０４において、ポート３から入力された光信号の１０分の９はポート１へ出力され、ポート３から入力された光信号の１０分の１はポート２へ出力される。

ポート２に対応する光導波路５０４−２はスラブ導波路５１０に接続され、方向性結合器５０４のポート１に対応する光導波路５０４−１は光導波路５０２に接続されている。

光導波路５１２から入力される光信号の波長数をＮ（２以上の整数）個とした場合、光導波路５１２および５１４はそれぞれＮ本となる。

アレイ導波路５０８は、予め定められた光路長差を有し、スラブ導波路５１０から入力された複数の波長の光信号を波長合成してＷＤＭ信号を出力し、かつスラブ導波路５１０から入力されたＷＤＭ光信号を波長分離して出力する。

光導波路５１２から入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の帯域幅をＦ（Ｈｚ）とした場合、アレイ導波路５０８は、少なくともＦ×（Ｎ＋１）／Ｎ（Ｈｚ）の自由スペクトル領域を有するように構成されている。

本参考例の光回路５００において、方向性結合器５０４の光導波路５０４−３は、ＷＤＭ光信号が出力される位置でスラブ導波路５０６と接続される。光導波路５０４−１は光導波路５０２に接続されポート３から入力され分岐されたＷＤＭ光信号の１０分の９（メイン光信号）を出力する。光導波路５０４−２は、ポート３から入力され分岐されたＷＤＭ光信号の１０分の１（モニター光信号）がスラブ導波路５１０、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５０６を透過してモニター光信号の所定の光路である光導波路５１４へ結合されるような位置で、スラブ導波路５１０へ接続される。

以上の構成により、本参考例の光回路において、光導波路５１２から入力された複数の波長の光信号は、アレイ導波路５０８において波長合成される。波長合成されたＷＤＭ光信号は、方向性結合器５０４においてメイン光信号およびモニター光信号に分岐される。メイン光信号は、光導波路５０２から出力される。モニター光信号は、アレイ導波路５０８において波長分離される。モニター光信号から波長分離された各光信号は、光導波路５１４から出力される。したがって、本参考例の光回路を一要素として用いてＭＵＸを構成することができる。

以上説明したように、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路を提供することができる。

次に図９を参照して第４の参考例を説明する。図９は、本参考例の光回路５００およびそれを用いた光信号処理装置９００の概略構成を示す図である。本参考例の光回路５００は、複数の波長の光信号を入力して波長合成したＷＤＭ光信号の一部をメイン光信号として出力するとともに、ＷＤＭ光信号の他の一部から波長分離された各信号光の一部をモニター光信号として取り出し可能な光回路であり、ＭＵＸ装置を構成する部品として用いることができる光回路である。また本参考例の光信号処理装置９００は、信号処理素子９０６により信号処理を施された複数の波長の光信号を光導波路回路５００において波長合成してＷＤＭ光信号として出力するとともに、ＷＤＭ光信号の一部から波長分離された光信号をモニター光信号としてモニターする光信号処理装置である。

本参考例の光回路５００は、図１６または１８に例示する光信号処理装置におけるＭＵＸ部として用いることができる。

図９に示す本参考例の光信号処理装置９００は、入射した光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４、スラブ導波路５０６およびスラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８が作製された基板５０１と、光信号を処理する信号処理素子９０６と、信号処理素子９０６からの複数の波長の光信号および方向性結合器５０４からのモニター光信号がそれぞれ透過するシリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４と、モニター光信号を検出する光検出器アレイ（図示しない）とを備える。

シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４は、モニター光信号の所定の光路である導波路５０４−２からの光をアレイ導波路（５０８）に結合する結合手段Ｂを構成する。

図９に示すアレイ導波路５０８の端末Ａは、図８に示すアレイ導波路５０８の端末Ａに対応する。

本参考例の光回路５００は、方向性結合器５０４のポート２に対応する光導波路５０４−２から出力される光が集光手段Ｂを構成する集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２を介してアレイ導波路５０８に結合させるためのファイバコリメータ９１０を備える点、およびモニター光信号を出力するための光導波路５１４がスラブ導波路５０６と接続されている点において、図５に示す光回路と異なる。また、信号処理素子９０６によって信号処理を施された光信号が集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２を介してアレイ導波路５０８から入力され、メイン光信号が方向性結合器５０４のポート１に対応する光導波路５０４−１に接続された光導波路５０２から出力される点おいて、図７に示す光回路と異なる。

シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４を介して入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の波長数をＮ（２以上の整数）個とした場合、光導波路５１４はそれぞれＮ本となる。

アレイ導波路５０８は、予め定められた光路長差を有し、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４を介して入力された複数の波長の光信号を波長合成してＷＤＭ光信号として出力し、かつシリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４を介して入力されたＷＤＭ光信号を波長分離して出力する。シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４を介して入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の帯域幅をＦ（Ｈｚ）とした場合、アレイ導波路５０８は、少なくともＦ×（Ｎ＋１）／Ｎ（Ｈｚ）の自由スペクトル領域を有するように構成されている。

本参考例の光回路５００において、方向性結合器５０４の光導波路５０４−３はスラブ導波路５０６と接続され、方向性結合器５０４は、光導波路５０４−３から入力したＷＤＭ光信号を所定の分岐比（例えば９対１）で２分岐して出力する。したがって、光導波路５０４−３は、ＷＤＭ光信号が出力される位置においてスラブ導波路５０６と接続される。光導波路５０４−１は光導波路５０２に接続されポート３から入力され分岐されたＷＤＭ光信号の１０分の９（メイン光信号）を出力する。光導波路５０４−２は、ポート３から入力され分岐されたＷＤＭ光信号の１０分の１（モニター光信号）をファイバコリメータ９１０に接続する光導波路（例えば、光ファイバ）に接続される。ファイバコリメータ９１０は、モニター光信号がアレイ導波路５０８およびスラブ導波路５０６を透過してモニター光信号の所定の光路である光導波路５１４へ結合されるような位置に配置された集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２入射する位置に配置されている。

以上の構成により、本参考例の光回路は、信号処理装置９０６によって信号処理を施された複数の波長の光信号が波長合成されたＷＤＭ光信号をメイン光信号として光導波路５０２から出力するとともに、ＷＤＭ光信号の一部から波長分離された各光信号をモニター光信号として光導波路５１４から出力する。したがって、本参考例の光回路を一要素として用いてＭＵＸを構成することができ、あるいは光信号処理装置の一要素として用いることができる。

以上説明したように、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路を提供することができる。

なお、本参考例の光回路５００を複数用いて、図１８に例示する光信号処理装置におけるＭＵＸ部を構成することで、波長選択スイッチとして機能する光信号処理装置を構成することができる。

図１８（ａ）は波長選択スイッチとして機能する光信号処理装置の平面図、（ｂ）は断面図である。信号処理素子９０６として、液晶素子と複屈折結晶素子を用いることにより光信号をｙ方向に方路変換して、ｙ方向にスタックした光回路５００の所望の光信号をスイッチングすることができる。以下の参考例においても同様である。

次に図１０を参照して第５の参考例を説明する。図１０は、本参考例の光回路５００の概略構成を示す図である。本参考例の光回路５００は、複数の波長の光信号を入力して波長合成したＷＤＭ光信号をメイン光信号として出力するとともに、ＷＤＭ光信号の一部を波長分離して各信号光をモニター光信号として取り出し可能な光回路であり、ＭＵＸ装置を構成する部品として用いることができる光回路である。

図１０に示す本参考例の光回路５００は、基板５０１上にそれぞれ作製された、入射した光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４と、スラブ導波路５０６と、スラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８とを備える。さらに本参考例の光回路は、入力用の導波路５１２から入力した複数の光信号を所定の光路であるアレイ導波路５０８に結合するおよびアレイ導波路５０８から出力する光信号を所定の光路である光導波路５１４に結合する結合手段としてのスラブ導波路５１０を備える。アレイ導波路５０８が作製された基板と同一の基板５０１上に作製されたスラブ導波路５１０で結合手段Ｂを構成している。

また、本参考例の光回路５００は、光信号を入力するための光導波路５１２と、メイン光信号を出力するための光導波路５０２と、モニター光信号を出力するための光導波路５１４とを備える。光導波路５１２および５１４はそれぞれスラブ導波路５１０へ接続される。光導波路５１２から入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の波長数をＮ（２以上の整数）個とした場合、光導波路５１２および５１４はそれぞれＮ本となる。

アレイ導波路５０８は、予め定められた光路長差を有し、光導波路５１２から入力された複数の波長の光信号を波長合成して出力するとともに、スラブ導波路５０６から入力されたＷＤＭ信号を波長分離して出力する。導波路５１２から入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の帯域幅をＦ（Ｈｚ）とした場合、アレイ導波路５０８は、少なくとも２Ｆ（Ｈｚ）の自由スペクトル領域を有するように構成されている。

図１０に示す本参考例の光回路５００は、光信号が光導波路５１２から入力される点、メイン光信号が光導波路５０２から出力される点、および方向性結合器５０４のポート２に対応する光導波路５０４−２がスラブ導波路５０６に接続されている点で図４に示す光回路と異なる。

本参考例の光回路において、光導波路５１２は、入力された複数の波長の光信号がスラブ導波路５１０によりアレイ導波路５０８へ結合されて波長合成されＷＤＭ光信号としてスラブ導波路５０６を透過して方向性結合器のポート３に対応する光導波路５０４−３へ入力されるような位置においてスラブ導波路５１０と接続されている。

方向性結合器５０４は、ポート３に入力された光信号を所定の分岐比（例えば９対１）で２分岐して出力する。ポート３に対応する光導波路５０４−３は、スラブ導波路５０６から出力されるＷＤＭ光信号が入力されるような位置においてスラブ導波路５０６と接続されている。光導波路５０２に接続された光導波路５０４−１は、ポート３から入力され分岐された光信号の１０分の９（メイン光信号）を出力する。ポート２に対応する光導波路５０４−２は、ポート３から入力され分岐された光信号の１０分の１（モニター光信号）がスラブ導波路５０６、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５１０を透過してモニター光信号の所定の光路である光導波路５１４へ結合されるような位置においてスラブ導波路５０６と接続されている。

以上の構成により、本参考例の光回路は、光導波路５１２から入力された複数の波長の光信号を波長合成してＷＤＭ光信号としてその一部メイン光信号として光導波路５１２から出力するとともに、メイン光信号の他の一部を波長分離してそれぞれ対応するモニター光信号を光導波路５１４から出力する。したがって、本参考例の光回路を一要素として用いてＭＵＸを構成することができる。

以上説明したように、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路を提供することができる。また、本参考例の光回路は、メイン光信号とモニター光信号のクロストークが低減される。

次に図１１を参照して第６の参考例を説明する。図１１は、本参考例の光回路５００およびそれを用いた光信号処理装置９００の概略構成を示す図である。本参考例の光回路５００は、複数の波長の光信号を入力して波長合成したＷＤＭ光信号をメイン光信号として出力するとともに、ＷＤＭ光信号の一部を波長分離して各信号光をモニター光信号として取り出し可能な光回路であり、ＭＵＸ装置を構成する部品として用いることができる光回路である。また本参考例の光信号処理装置９００は、光導波路回路５００から出力されたモニター光信号をモニターするとともに、信号処理素子９０６において光導波路回路５００へ入力される複数の波長の光信号を信号処理する光信号処理装置である。

本参考例の光回路５００は、図１６または１８に例示する光信号処理装置におけるＭＵＸ部として用いることができる。

図１１に示す本参考例の光信号処理装置９００は、入力した光信号を処理する信号処理素子９０６と、入射した光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４、スラブ導波路５０６およびスラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８が作製された基板５０１と、基板５０１からのモニター光信号および信号処理装置により信号処理が施された複数の波長の光信号がそれぞれ透過するシリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４と、モニター光信号を検出する光検出器アレイ９０８とを備える。図１１に示すアレイ導波路５０８の端末Ａは、図１０に示すアレイ導波路５０８の端末Ａに対応する。

図１１に示す本参考例の光回路５００において、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４は、信号処理素子９０６により信号処理を施された複数の光信号を所定の光路であるアレイ導波路５０８に結合するおよびアレイ導波路５０８から出力するモニター光信号を光検出器アレイ９０８へ入射する所定の光路に結合する結合手段Ｂを構成している。

また、図１１に示す光回路５００は、信号処理素子９０６において信号処理を施された複数の波長の光信号が集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２を介してアレイ導波路５０８へ入力される点、メイン光信号が光導波路５０２から出力される点、および方向性結合器５０４のポート２に対応する光導波路５０４−２がスラブ導波路５０６に接続されている点で図５に示す光回路と異なる。

光検出器アレイ９０８は、例えば、複数のフォトダイオードがｙ方向に配列されたフォトダイオードアレイとすることができる。

信号処理素子９０６は、液晶、ピエゾ、電気光学結晶、マイクロミラーなどによる位相制御素子や強度制御素子や光路変換素子を用いることができる。信号処理素子９０６は、光検出器アレイ９０８からの検出値に基づいて、メイン光信号に対する処理量、すなわち位相シフト量などを制御するように構成することができる。

以上の構成により、本参考例の光信号処理装置９００は、入力された複数の波長の光信号を信号処理素子９０６において信号処理した後、光回路５００においてＷＤＭ光信号に波長合成して、方向性結合器５０４において９対１の比率でメイン光信号とモニター光信号とに分岐して、アレイ導波路５０８においてモニター光信号を波長分離する。波長合成されたメイン光信号は、光導波路５０２から出力される。他方、波長分離されたモニター光信号は、光検出器アレイ９０８への光路に結合され、光検出器アレイ９０８において光信号強度や位相が検出される。

以上説明したように、モニター光信号信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路および信号処理装置を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路および信号処理装置を提供することができる。

なお、図１８に示すような波長選択スイッチとして機能する光信号処理装置を構成する場合、複数個の光検出器アレイ９０８の配置が互いに干渉する問題が生じる。このような場合、図１９に示すように、光検出器アレイ９０８を信号処理素子９０６を基準にしてｙ方向にずらして配置することで、問題を解消することができる。図１９（ａ）は光信号処理装置の平面図、（ｂ）は光信号処理装置の断面図である。図１９に示すように、光信号処理装置において、集光レンズ９０４の一部をシリンドリカルレンズ９１８にして用いることで、光検出器アレイ９０８をｙ方向にずらして配置することが可能となる。

次に図１２を参照して第７の参考例を説明する。図１２は、本参考例の光回路５００の概略構成を示す図である。本参考例の光回路５００は、ＷＤＭ光信号を波長分離してメイン光信号として出力するとともに、波長分離された各信号光の一部をモニター光信号として取り出し可能な光回路であり、他方、複数の波長の光信号を入力して波長合成したＷＤＭ光信号をメイン光信号として出力するとともに、ＷＤＭ光信号の一部を波長分離して各信号光をモニター光信号として取り出し可能な光回路でもある。したがって、本参考例の光導波路回路５００は、ＤＥＭＵＸ装置またはＭＵＸ装置を構成する部品として用いることができる光回路でもある。

図１２に示す本参考例の光回路５００は、基板５０１上にそれぞれ作製された、入射した光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４と、スラブ導波路５０６と、スラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８とを備える。さらに本参考例の光回路は、入出力用の導波路５１２から入力した複数の光信号１を所定の光路であるアレイ導波路５０８に結合するおよびアレイ導波路５０８から出力するモニター光信号１を所定の光路である光導波路５１４に結合するとともに、入出力用の光導波路５０２から入力されアレイ導波路５０８から出力される光信号２（ＷＤＭ光信号）のメイン光信号およびモニター光信号をそれぞれ所定の光路である光導波路５１２および５１４に結合する結合手段Ｂとしてのスラブ導波路５１０を備える。アレイ導波路５０８が作製された基板と同一の基板５０１上に作製されたスラブ導波路５１０で結合手段Ｂを構成している。

光導波路５１２から入力される複数の波長の光信号の波長数または光導波路５０２から入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の波長数をＮ（２以上の整数）個とした場合、光導波路５１２はＮ本となり、光導波路５１４はＮ＋１本となる。

アレイ導波路５０８は、予め定められた光路長差を有し、光導波路５１２から入力された複数の波長の光信号１を波長合成して出力する。また、アレイ導波路５０８は、光導波路５０２から入力されたＷＤＭ光信号（光信号２）を波長分離し出力する。さらに、アレイ導波路５０８は、方向性結合器５０４のポート２および４にそれぞれ対応する光導波路５０４−２および５０４−４からそれぞれ入力されたモニター光信号１および２（ＷＤＭ信号）を波長分離して出力する。アレイ導波路５０８は、ＷＤＭ光信号の帯域幅をＦ（Ｈｚ）とした場合、少なくとも（２Ｎ＋１）Ｆ／Ｎ（Ｈｚ）の自由スペクトル領域を有するように構成されている。

本参考例の光回路において、光導波路５１２は、入力された複数の波長の光信号がスラブ導波路５１０によりアレイ導波路５０８へ結合されて波長合成されＷＤＭ光信号としてスラブ導波路５０６を透過して方向性結合器のポート３に対応する光導波路５０４−３へ入力されるような位置においてスラブ導波路５１２と接続されている。

方向性結合器５０４は、ポート１に入力された光信号を所定の分岐比（例えば９対１）で２分岐してポート３および４から出力し、またポート３に入力された光信号を所定の分岐比で２分岐してポート１および２から出力する。

ポート３に対応する光導波路５０４−３は、スラブ導波路５０６から出力されるＷＤＭ光信号が入力されるような位置であり、かつスラブ導波路５０６へ入力されたＷＤＭ光信号から波長分離された各光信号が光導波路５１２から出力されるような位置でスラブ導波路５０６と接続されている。

光導波路５０４−１は、光導波路５０２に接続され、ポート３から入力され分岐された光信号の１０分の９（メイン光信号）を出力する。ポート２に対応する光導波路５０４−２は、ポート３から入力され分岐された光信号の１０分の１（モニター光信号１）がスラブ導波路５０６、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５１０を透過してモニター光信号の所定の光路である光導波路５１４（例えば、基板５０１に配列されたＮ＋１本のうちの１〜Ｎ番目の光導波路）へ結合されるような位置においてスラブ導波路５０６と接続されている。ポート４に対応する光導波路５０４−４は、ポート１から入力された入力され分岐された光信号の１０分の１（モニター光信号２）がスラブ導波路５０６、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５１０を透過してモニター光信号の所定の光路である光導波路５１４（例えば、基板５０１に配列されたＮ＋１本のうちの２〜Ｎ＋１番目の光導波路）へ結合されるような位置においてスラブ導波路５０６と接続されている。

以上の構成により、本参考例の光回路は、光導波路５１２から入力された複数の波長の光信号を波長合成してＷＤＭ光信号としてその一部をメイン光信号として光導波路５０２から出力するとともに、ＷＤＭ光信号の他の一部を波長分離してそれぞれ対応するモニター光信号を光導波路５１４から出力する。または、本参考例の光回路は、光導波路５０２から入力された複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の一部を波長分離してメイン光信号として光導波路５１２から出力するとともに、ＷＤＭ光信号の他の一部を波長分離してモニター光信号として光導波路５１４から出力する。したがって、本参考例の光回路を一要素として用いてＭＵＸおよびＤＥＭＵＸを構成することができる。

以上説明したように、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路を提供することができる。

次に図１３を参照して第８の参考例を説明する。図１３は、本参考例の光回路５００およびそれを用いた光信号処理装置９００の概略構成を示す図である。本参考例の光回路５００は、入力された複数の波長の光信号が波長合成したＷＤＭ光信号の一部を波長分離した各光信号を信号処理装置９０６へ結合し、信号処理装置９０６において信号処理が施された各光信号を再び入力して波長合成してメイン光信号として出力するとともに、入力されたＷＤＭ光信号の他の一部を波長分離した各光信号をモニター光信号として取り出し可能な光回路であり、光信号処理装置を構成する部品として用いることができる光回路である。また本参考例の光信号処理装置９００は、光導波路回路５００から出力されたモニター光信号をモニターするとともに、信号処理素子９０６において光導波路回路５００へ入力される複数の波長の光信号を信号処理する光信号処理装置である。

本参考例の光回路５００は、図１７に例示する光信号処理装置におけるＤＥＭＵＸ兼ＭＵＸ部として用いることができる。

図１３に示す本参考例の光信号処理装置９００は、入力された光信号を処理する信号処理素子９０６と、入力された光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４、スラブ導波路５０６およびスラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８が作製された基板５０１と、基板５０１からのモニター光信号およびメイン光信号並びに信号処理装置９０６により信号処理が施されミラー９１２により反射された複数の波長の光信号がそれぞれ透過するシリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４と、モニター光信号を検出する光検出器アレイ９０８とを備える。図１３に示すアレイ導波路５０８の端末Ａは、図１２に示すアレイ導波路５０８の端末Ａに対応する。

図１３に示す本参考例の光回路５００において、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４は、アレイ導波路５０８から出力されたメイン光信号およびモニター光信号をそれぞれ信号処理素子９０６および光検出器アレイへ入射する所定の光路に結合し、かつ信号処理素子９０６により信号処理を施された複数の光信号を所定の光路であるアレイ導波路５０８に結合する結合手段Ｂを構成している。

図１３に示す信号処理装置９００は、光信号およびメイン光信号がサーキュレータ９１４を介して光導波路５０２から入出力される点、信号処理素子９０６において信号処理を施された複数の波長の光信号がミラー９１２で反射され、集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２を介してアレイ導波路５０８へ入力される点、および方向性結合器５０４のポート２および４にそれぞれ対応する光導波路５０４−２および５０４−４がスラブ導波路５０６に接続されている点で図１１に示す光信号処理装置と異なる。

光検出器アレイ９０８は、例えば、複数のフォトダイオードがｙ方向に配列されたフォトダイオードアレイとすることができる。

信号処理素子９０６は、液晶、ピエゾ、電気光学結晶、マイクロミラーなどによる位相制御素子や強度制御素子を用いることができる。信号処理素子９０６は、光検出器アレイ９０８からの検出値に基づいて、メイン光信号に対する処理量、すなわち位相シフト量などを制御するように構成することができる。

以上の構成により、本参考例の光信号処理装置９００に入力された複数の波長の光信号が波長多重されたＷＤＭ光信号は、方向性結合器５０４のポート１に入力されて９対１の比率でメイン光信号とモニター光信号１とに分岐される。

モニター光信号１は、ポート４から出力されてスラブ導波路５０６を介してアレイ導波路５０８へ入力される。モニター光信号１は、アレイ導波路５０８によって波長分離され、光検出器アレイ９０８への光路に結合され、光検出器アレイ９０８において光信号強度や位相が検出される。

メイン光信号は、方向性結合器５０４のポート３から出力されスラブ導波路５０６へ入力されアレイ導波路５０８において波長分離され出力される。メイン光信号から波長分離された各光信号は、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４によって信号処理素子９０６の各波長に対応した位置に集光され位相シフトなどの信号処理が施され、さらにミラー９１２によって光路が反転して再び集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２を介してアレイ導波路５０８へ結合される。信号処理を施された各波長の光信号は、アレイ導波路５０８において波長合成されて、スラブ導波路５０６を透過して方向性結合器のポート３に入力され、その１０分の９が光導波路５０２およびサーキュレータ９１４を介して出力される。

方向性結合器のポート３に入力された信号処理を施された各波長の光信号が波長合成された光信号の１０分の１は、方向性結合器のポート２に入力されて、スラブ導波路５０６を透過して、アレイ導波路５０８において波長分離されてモニター光信号２として、光検出器アレイ９０８への光路に結合され、光検出器アレイ９０８において光信号強度や位相が検出される。

光導波路５０４−３と５０４−４とを１チャネル分の間隔を離してスラブ導波路５０６へ接続した場合、モニター光信号１と２の同一波長の光信号は、光検出器アレイ９０８の１チャネル分ずれた位置においてそれぞれ検出される。

光導波路５０４−３と５０４−４とをＷＤＭ信号波長帯域分の間隔を離してスラブ導波路５０６へ接続した場合、モニター光信号１と２の同一波長の光信号は、光検出器アレイ９０８のＷＤＭ信号波長帯域分ずれた位置においてそれぞれ検出される。

以上説明したように、モニター光信号信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路および信号処理装置を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路および信号処理装置を提供することができる。

次に図１４を参照して第３の実施例を説明する。図１４は、本実施例の光回路５００の概略構成を示す図である。本実施例の光回路５００は、ＷＤＭ光信号を波長分離してメイン光信号として出力するとともに、波長分離された各信号光の一部をモニター光信号として取り出し可能な光回路であり、他方、複数の波長の光信号を入力して波長合成したＷＤＭ光信号をメイン光信号として出力するとともに、ＷＤＭ光信号の一部を波長分離して各信号光をモニター光信号として取り出し可能な光回路でもある。したがって、本実施例の光導波路回路５００は、ＤＥＭＵＸ装置またはＭＵＸ装置を構成する部品として用いることができる光回路でもある。

図１４に示す本実施例の光回路５００は、基板５０１上にそれぞれ作製された、入射した光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４と、スラブ導波路５０６と、スラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８とを備える。さらに本実施例の光回路は、入出力用の導波路５１２から入力した複数の光信号１を所定の光路であるアレイ導波路５０８に結合し、かつ方向性結合器５０４のポート２および４にそれぞれ対応する光導波路５０４−２および５０４−４からそれぞれ出力するモニター光信号１および２（ＷＤＭ光信号）を所定の光路であるアレイ導波路５０８に結合する結合手段Ｂとしてのスラブ導波路５１０を備える。アレイ導波路５０８が作製された基板と同一の基板５０１上に作製されたスラブ導波路５１０で結合手段Ｂを構成している。

また、本実施例の光回路５００は、モニター光信号を出力する光導波路５１４がスラブ導波路５０６に接続されている。

光導波路５１２から入力される複数の波長の光信号の波長数または光導波路５０２から入力される複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の波長数をＮ（２以上の整数）個とした場合、光導波路５１２はＮ本となり、光導波路５１４はＮ＋１本となる。

アレイ導波路５０８は、予め定められた光路長差を有し、光導波路５１２から入力された複数の波長の光信号１を波長合成して出力する。また、アレイ導波路５０８は、光導波路５０２から入力されたＷＤＭ光信号（光信号２）を波長分離し出力する。さらに、アレイ導波路５０８は、方向性結合器５０４のポート２および４にそれぞれ対応する光導波路５０４−２および５０４−４からそれぞれ入力されたモニター光信号１および２（ＷＤＭ信号）を波長分離して出力する。アレイ導波路５０８は、ＷＤＭ光信号の帯域幅をＦ（Ｈｚ）とした場合、少なくとも（２Ｎ＋１）Ｆ／Ｎ（Ｈｚ）の自由スペクトル領域を有するように構成されている。

本実施例の光回路において、光導波路５１２は、入力された複数の波長の光信号がスラブ導波路５１０によりアレイ導波路５０８へ結合されて波長合成されＷＤＭ光信号としてスラブ導波路５０６を透過して方向性結合器のポート３に対応する光導波路５０４−３へ入力されるような位置においてスラブ導波路５１２と接続されている。

方向性結合器５０４は、ポート１に入力された光信号を所定の分岐比（例えば９対１）で２分岐してポート３および４から出力し、またポート３に入力された光信号を所定の分岐比で２分岐してポート１および２から出力する。

ポート３に対応する光導波路５０４−３は、スラブ導波路５０６から出力されるＷＤＭ光信号が入力されるような位置であり、かつ導波路５０４−２と導波路５０４−４は、スラブ導波路５１０へ入力されたモニター光信号１または２（ＷＤＭ光信号）から波長分離された各光信号が光導波路５１４から出力されるような位置でスラブ導波路５１０と接続されている。

光導波路５０４−１は、光導波路５０２に接続され、ポート３から入力され分岐された光信号の１０分の９（メイン光信号）を出力する。ポート２に対応する光導波路５０４−２は、ポート３から入力され分岐された光信号の１０分の１（モニター光信号１）がスラブ導波路５１０、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５０６を透過してモニター光信号の所定の光路である光導波路５１４（例えば、基板５０１に配列されたＮ＋１本のうちの１〜Ｎ番目の光導波路）へ結合されるような位置においてスラブ導波路５１０と接続されている。

ポート３に対応する光導波路５０４−３は、スラブ導波路５０６から出力されるＷＤＭ光信号が入力されるような位置であり、かつポート１から入力された入力され分岐された光信号２の１０分の９（ＷＤＭ光信号）がスラブ導波路５０６、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５１０を透過してメイン光信号の所定の光路である光導波路５１２へ結合されるような位置においてスラブ導波路５０６と接続されている。

ポート４に対応する光導波路５０４−４は、ポート１から入力された入力され分岐されたＷＤＭ光信号の１０分の１（モニター光信号２）がスラブ導波路５１０、アレイ導波路５０８およびスラブ導波路５０６を透過してモニター光信号の所定の光路である光導波路５１４（例えば、基板５０１に配列されたＮ＋１本のうちの２〜Ｎ＋１番目の光導波路）へ結合されるような位置においてスラブ導波路５１０と接続されている。

以上の構成により、本実施例の光回路は、光導波路５１２から入力された複数の波長の光信号を波長合成してＷＤＭ光信号としてその一部をメイン光信号として光導波路５０２から出力するとともに、ＷＤＭ光信号の他の一部を波長分離してそれぞれ対応するモニター光信号を光導波路５１４から出力する。または、本実施例の光回路は、光導波路５０２から入力された複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号の一部を波長分離してメイン光信号として光導波路５１２から出力するとともに、ＷＤＭ光信号の他の一部を波長分離してモニター光信号として光導波路５１４から出力する。したがって、本実施例の光回路を一要素として用いてＭＵＸおよびＤＥＭＵＸを構成することができる。

以上説明したように、モニター光信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路を提供することができる。

また、本実施例の光回路は、図１２に示した光回路に比べて、スラブ導波路５０６および５１０に接続される光導波路の配分が改善され基板５０１に集積度が向上する。また、本実施例の光回路は、メイン光信号とモニター光信号のクロストークが低減される。

次に図１５を参照して第４の実施例を説明する。図１５は、本実施例の光回路５００およびそれを用いた光信号処理装置９００の概略構成を示す図である。本実施例の光回路５００は、入力された複数の波長の光信号が波長合成したＷＤＭ光信号の一部を波長分離した各光信号を信号処理素子９０６へ結合し、信号処理素子９０６において信号処理が施された各光信号を再び入力して波長合成してメイン光信号として出力するとともに、入力されたＷＤＭ光信号の他の一部を波長分離した各光信号をモニター光信号として取り出し可能な光回路であり、光信号処理装置を構成する部品として用いることができる光回路である。また本実施例の光信号処理装置９００は、光導波路回路５００から出力されたモニター光信号をモニターするとともに、信号処理素子９０６において光導波路回路５００へ入力される複数の波長の光信号を信号処理する光信号処理装置である。

本実施例の光回路５００は、図１７に例示する光信号処理装置におけるＤＥＭＵＸ兼ＭＵＸ部として用いることができる。

図１５に示す本実施例の光信号処理装置９００は、入力された光信号を処理する信号処理素子９０６と、入力された光を所定の比率で分岐する４ポートの方向性結合器５０４、スラブ導波路５０６およびスラブ導波路５０６に接続されたアレイ導波路５０８が作製された基板５０１と、基板５０１からのモニター光信号およびメイン光信号並びに信号処理装置９０６により信号処理が施されミラー９１２により反射された複数の波長の光信号がそれぞれ透過するシリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４と、モニター光信号を検出する光検出器アレイ（図示しない）とを備える。図１５に示すアレイ導波路５０８の端末Ａは、図１４に示すアレイ導波路５０８の端末Ａに対応する。

図１５に示す本実施例の光回路５００において、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４は、アレイ導波路５０８から出力されたメイン光信号をそれぞれ信号処理素子９０６および光検出器アレイへ入射する所定の光路に結合するとともに信号処理素子９０６により信号処理を施された複数の光信号を所定の光路であるアレイ導波路５０８に結合し、かつ方向性結合器５０４によって分岐されたモニター光信号１および２をアレイ導波路５０８へ結合する結合手段Ｂを構成している。

図１５に示す光信号処理装置９００は、方向性結合器５０４のポート２および４にそれぞれ対応する光導波路５０４−２および５０４−４がそれぞれファイバコリメータ９１６および９１０に接続されている点、およびモニター光信号１および２を出力する光導波路５１４がスラブ導波路５０６に接続されている点で図１３に示す光信号処理装置と異なる。

光検出器アレイ（図示しない）は、例えば、複数のフォトダイオードがｙ方向に配列されたフォトダイオードアレイとすることができ、光導波路５１４から出力されるモニター光信号を検出する。

信号処理素子９０６は、液晶、ピエゾ、電気光学結晶、マイクロミラーなどによる位相制御素子や強度制御素子を用いることができる。信号処理素子９０６は、光検出器アレイ９０８からの検出値に基づいて、メイン光信号に対する処理量、すなわち位相シフト量などを制御するように構成することができる。

以上の構成により、本実施例の光信号処理装置９００に入力された複数の波長の光信号が波長多重されたＷＤＭ光信号は、方向性結合器５０４のポート１に入力されて９対１の比率でメイン光信号とモニター光信号１とに分岐される。

モニター光信号１は、ポート４から出力されてファイバコリメータ９１０、集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２を介してアレイ導波路５０８へ入力される。モニター光信号１は、アレイ導波路５０８によって波長分離され、光検出器アレイへの光路に結合され、光検出器アレイにおいて光信号強度や位相が検出される。

メイン光信号は、方向性結合器５０４のポート３から出力されスラブ導波路５０６へ入力されアレイ導波路５０８において波長分離され出力される。メイン光信号から波長分離された各光信号は、シリンドリカルレンズ９０２および集光レンズ９０４によって信号処理素子９０６の各波長に対応した位置に集光され位相シフトなどの信号処理が施され、さらにミラー９１２によって光路が反転して再び集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２を介してアレイ導波路５０８へ結合される。信号処理を施された各波長の光信号は、アレイ導波路５０８において波長合成されて、スラブ導波路５０６を透過して方向性結合器のポート３に入力され、その１０分の９が光導波路５０２およびサーキュレータ９１４を介して出力される。

方向性結合器のポート３に入力された信号処理を施された各波長の光信号が波長合成された光信号の１０分の１は、方向性結合器のポート２に入力されて、ファイバコリメータ９１６、集光レンズ９０４およびシリンドリカルレンズ９０２を介してアレイ導波路５０８へ入力され、アレイ導波路５０８において波長分離されてモニター光信号２として、光検出器アレイへの光路に結合され、光検出器アレイにおいて光信号強度や位相が検出される。

光導波路５０４−３および５０４−４からそれぞれ出力されるモニター光信号１および２１が、１チャネル分の間隔を離してアレイ導波路５０８へ入射するように、ファイバコリメータ９１０および９１６、集光レンズ９０４、並びにシリンドリカルレンズを配置した場合、モニター光信号１と２の同一波長の光信号は、光検出器アレイの１チャネル分ずれた位置においてそれぞれ検出される。

光導波路５０４−３および５０４−４からそれぞれ出力されるモニター光信号１および２が、ＷＤＭ信号光波長帯域分の間隔を離してアレイ導波路５０８へ入射するように、ファイバコリメータ９１０および９１６、集光レンズ９０４、並びにシリンドリカルレンズを配置した場合、モニター光信号１と２の同一波長の光信号は、光検出器アレイのＷＤＭ信号光波長帯域分ずれた位置においてそれぞれ検出される。

以上説明したように、モニター光信号信号を取り出すための追加素子または追加部材を少なくした光回路および信号処理装置を提供することができる。また、高次回折光ではなく０次回折光をモニター光として取り出す光回路および信号処理装置を提供することができる。また、本実施例の光回路は、メイン光信号とモニター光信号のクロストークが低減される。

（ａ）および（ｂ）は、従来の波長多重化装置および波長分離装置の概略を説明するための図である。 従来の波長分離装置の概略を説明するための図である。 従来の波長選択装置の概略を説明するための図である。 本発明の第１の参考例の光回路の概略構成図である。 本発明の第２の参考例の光回路およびそれを用いた光信号処理装置の外約構成図である。 本発明の第１の実施例の光回路の概略構成図である。 本発明の第２の実施例の光回路およびそれを用いた光信号処理装置の外約構成図である。 本発明の第３の参考例の光回路の概略構成図である。 本発明の第４の参考例の光回路およびそれを用いた光信号処理装置の外約構成図である。 本発明の第５の参考例の光回路の概略構成図である。 本発明の第６の参考例の光回路およびそれを用いた光信号処理装置の外約構成図である。 本発明の第７の参考例の光回路の概略構成図である。 本発明の第８の参考例の光回路およびそれを用いた光信号処理装置の外約構成図である。 本発明の第３の実施例の光回路の概略構成図である。 本発明の第４の実施例の光回路およびそれを用いた光信号処理装置の外約構成図である。 本発明の実施例の光回路を用いた光信号処理装置の概略構成図である。 本発明の実施例の光回路を用いた光信号処理装置の概略構成図である。 本発明の実施例の光回路を用いた光信号処理装置の概略構成図である。 本発明の実施例の光回路を用いた光信号処理装置の概略構成図である。 本発明の実施例の光回路を用いた光信号処理装置の概略構成図である。

５００ 光回路
５０１ 基板
５０２，５１２，５１４ 光導波路
５０４ 方向性結合器
５０６，５１０ スラブ導波路
５０８ アレイ導波路
９００ 光信号処理装置
９０２ シリンドリカルレンズ
９０４ 集光レンズ
９０６ 信号処理素子
９０８ 光検出器アレイ

Claims (4)

1. 光回路であって、
   基板上にそれぞれ作製された、入力された光を所定の比率で分岐する光分岐手段、スラブ導波路および当該スラブ導波路に接続された所定の光路長差を有するアレイ導波路と、
   前記アレイ導波路からの光を所定の光路に結合するまたは所定の光路からの光を前記アレイ導波路に結合する結合手段とを備え、
   前記光分岐手段は複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号を分岐して第１のポートおよび第２のポートからそれぞれ出力し、
   前記スラブ導波路は、前記第１のポートから出力されたＷＤＭ光信号を前記アレイ導波路へ結合し、
   前記結合手段は、前記第２のポートから出力されたＷＤＭ光信号を前記アレイ導波路へ結合し、
   前記アレイ導波路は、前記第１のポートおよび前記第２のポートから出力されたＷＤＭ光信号の各々を波長分離し、前記第１のポートから出力されたＷＤＭ光信号から波長分離された各光信号を前記結合手段へ結合し、前記第２のポートから出力されたＷＤＭ光信号から波長分離された各光信号を前記スラブ導波路へ結合し、
   前記スラブ導波路および前記結合手段は、それぞれ前記第２のポートから出力されたＷＤＭ光信号から波長分離された各光信号および前記第１のポートから出力されたＷＤＭ光信号から波長分離された各光信号を異なる光路に結合することを特徴とする光回路。
2. 前記結合手段は、前記アレイ導波路が作製された前記基板と同一基板上に作製された前記アレイ導波路に接続された第２のスラブ導波路であることを特徴とする請求項１に記載の光回路。
3. 前記結合手段は、空間光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の光回路。
4. 請求項３に記載の光回路と、
   光検出手段と
   信号処理素子とを備えた光信号処理装置であって、
   前記空間光学素子は、
   前記アレイ導波路からの光を前記信号処理素子へ入力する光路に結合しまたは前記信号処理素子からの光を前記アレイ導波路へ入力する光路に結合し、
   前記アレイ導波路からの光を前記光検出手段へ入力する光路に結合することを特徴とする光信号処理装置。

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