JP4667558B2 - 光モジュールを用いた光システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野で用いられる光モジュールを用いた光システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信においては、その伝送容量を飛躍的に増加させる方法として、光波長多重通信の研究開発が盛んに行なわれ、実用化が進みつつある。光波長多重通信は、例えば互いに異なる波長を有する複数の光を多重して伝送させるものであり、このような光波長多重通信のシステムにおいては、伝送される多重光から、光受信側で波長ごとの光を取り出すために、予め定められた波長の光のみを透過する光透過デバイス等を、システム内に設けることが不可欠である。
【０００３】
光透過デバイスの一例として、図１１に示すような平板光導波路回路（ＰＬＣ；Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）のアレイ導波路型回折格子（ＡＷＧ；Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）がある。アレイ導波路型回折格子は、シリコンなどの基板１上に、同図に示すような導波路構成の導波路形成領域１０を石英系ガラス等のコア、クラッドにより形成したものである。
【０００４】
アレイ導波路型回折格子の導波路構成は、１本または２本以上の並設された光入力導波路２の出射側に、第１のスラブ導波路３が接続され、第１のスラブ導波路３の出射側には複数の並設されたアレイ導波路４が接続され、アレイ導波路４の出射側には第２のスラブ導波路５が接続され、第２のスラブ導波路５の出射側には複数の並設された光出力導波路６が接続されて形成されている。
【０００５】
前記アレイ導波路４は、第１のスラブ導波路３から導出された光を伝搬するものであり、互いに異なる長さに形成され、隣り合うアレイ導波路４の長さは互いにΔＬ異なっている。なお、光入力導波路２や光出力導波路６は、例えばアレイ導波路型回折格子によって分波あるいは合波される互いに異なる波長の信号光の数に対応させて設けられるものであり、アレイ導波路４は、通常、例えば１００本といったように多数設けられるが、同図においては、図の簡略化のために、これらの光入力導波路２、アレイ導波路４、光出力導波路６の各々の本数を簡略的に示してある。
【０００６】
光入力導波路２には、例えば送信側の光ファイバ（図示せず）が接続されて、波長多重光が導入されるようになっており、光入力導波路２を通って第１のスラブ導波路３に導入された光は、その回折効果によって広がって各アレイ導波路４に入射し、アレイ導波路４を伝搬する。
【０００７】
このアレイ導波路４を伝搬した光は、第２のスラブ導波路５に達し、さらに、光出力導波路６に集光されて出力されるが、全てのアレイ導波路４の長さが互いに異なることから、アレイ導波路４を伝搬した後に個々の光の位相にずれが生じ、このずれ量に応じて集束光の波面が傾き、この傾き角度により集光する位置が決まる。
【０００８】
そのため、波長の異なった光の集光位置は互いに異なることになり、その位置に光出力導波路６を形成することによって、波長の異なった光（分波光）を各波長ごとに異なる光出力導波路６から出力できる。
【０００９】
すなわち、アレイ導波路型回折格子は、光入力導波路２から入力される互いに異なる複数の波長をもった多重光から１つ以上の波長の光を分波して各光出力導波路６から出力する光分波機能を有しており、分波される光の中心波長は、アレイ導波路４の長さの差（ΔＬ）及び光導波路４の実効屈折率ｎｃに比例する。
【００１０】
アレイ導波路型回折格子は、上記のような特性を有するために、アレイ導波路型回折格子を波長多重伝送用の波長多重分波器として用いることができ、例えば図１１の（ａ）に示すように、１本の光入力導波路２から中心波長λ１，λ２，λ３，・・・λｎ（ｎは２以上の整数）の波長多重光を入力させると、これらの各波長の光は、第１のスラブ導波路３で広げられ、アレイ導波路４に到達し、第２のスラブ導波路５を通って、前記の如く、波長によって異なる位置に集光され、互いに異なる光出力導波路６に入射し、それぞれの光出力導波路６を通って、光出力導波路６の出射端から出力される。
【００１１】
そして、各光出力導波路６の出射端に光出力用の光ファイバ（図示せず）を接続することにより、この光ファイバを介して、前記各波長の光が取り出される。なお、各光出力導波路６や前述の光入力導波路２に光ファイバを接続するときには、例えば光ファイバを１次元アレイ状に配列固定した光ファイバアレイを用意し、この光ファイバアレイを光出力導波路６や光入力導波路２の接続端面側に固定して光ファイバと光出力導波路６及び光入力導波路２を接続する。
【００１２】
上記アレイ導波路型回折格子において、各光出力導波路６から出力される光の光透過特性（アレイ導波路型回折格子の透過光強度の波長特性）は、例えば図１２に示すようになり、各光透過中心波長（例えばλ１，λ２，λ３，・・・λｎ）を中心とし、それぞれの対応する光透過中心波長から波長がずれるにしたがって光透過率が小さくなる光透過特性を示す。
【００１３】
また、アレイ導波路型回折格子は、光の相反性（可逆性）の原理を利用しているため、光分波器としての機能と共に、光合波器としての機能も有している。すなわち、図１１の（ｂ）に示すように、互いに異なる複数の波長の光をそれぞれの波長ごとにそれぞれの光出力導波路６から入射させると、これらの光は、上記と逆の伝搬経路を通り、アレイ導波路４によって合波され、１本の光入力導波路２から出射される。
【００１４】
このようなアレイ導波路型回折格子においては、前記の如く、回折格子の波長分解能が回折格子を構成するアレイ導波路４の長さの差（ΔＬ）に比例するために、ΔＬを大きく設計することにより、従来の回折格子では実現できなかった波長間隔の狭い波長多重光の光合分波が可能となり、高密度の光波長多重通信の実現に必要とされている、複数の信号光の光合分波機能、すなわち、波長間隔が１ｎｍ以下の複数の光信号を分波または合波する機能を果たすことができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のアレイ導波路回折格子は、元来、石英系ガラス材料を主とするために、この石英系ガラス材料の温度依存性に起因してアレイ導波路回折格子の前記光透過中心波長が温度に依存してシフトする。このシフト量は、各光出力導波路６から出力されるそれぞれの光透過中心波長に対して一律である（すなわち、例えば１つの光出力導波路６から出力される出力波長が長波長側にΔλシフトする場合は、他の光出力導波路６から出力される出力波長もΔλだけ長波長側にシフトするものである）。
【００１６】
上記温度依存性は、１つの光出力導波路６からそれぞれ出力される光の透過中心波長をλ、前記アレイ導波路４を形成するコアの等価屈折率をｎc、基板（例えばシリコン基板）１の熱膨張係数をαs、アレイ導波路型回折格子の温度変化量をＴとしたときに、（数１）により示されるものである。
【００１７】
【数１】
【００１８】
ここで、従来の一般的なアレイ導波路型回折格子において、（数１）から前記光透過中心波長の温度依存性を求めてみる。従来の一般的なアレイ導波路型回折格子においては、ｄｎｃ／ｄＴ＝１×１０−５（℃−１）、αｓ＝３．０×１０−６（℃−１）、ｎｃ＝１．４５１（波長１．５５μｍにおける値）であるから、これらの値を（数１）に代入する。
【００１９】
また、波長λは、各光出力導波路６についてそれぞれ異なるが、各波長λの温度依存性は等しい。そして、現在用いられているアレイ導波路型回折格子は、波長１５５０ｎｍを中心とする波長帯の波長多重光を分波したり合波したりするために用いられることが多いので、ここでは、λ＝１５５０ｎｍを（数１）に代入する。そうすると、従来の一般的なアレイ導波路型回折格子の前記光透過中心波長の温度依存性は、（数２）に示す値となる。
【００２０】
【数２】
【００２１】
なお、ｄλ／ｄＴの単位は、ｎｍ／℃である。したがって、上記アレイ導波路型回折格子の使用環境温度が例えば２０℃変化したとすると、各光出力導波路６から出力される光透過中心波長は０．３０ｎｍシフトすることになる。
【００２２】
そこで、従来は、例えば図１１に示したように、アレイ導波路型回折格子を収容するパッケージ内にペルチェ素子３０やヒータ等の温度調整機構を設け、アレイ導波路型回折格子の温度を一定に保つことにより、前記光透過中心波長の温度によるシフトを抑制していたが、本発明者は、視点を変え、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長シフト特性を積極的に利用することを考えた。
【００２３】
すなわち、上記の如く、アレイ導波路型回折格子において、各光出力導波路６から出力されるそれぞれの光透過中心波長のシフト量は一律であることを利用し、アレイ導波路型回折格子を用いて例えば光スイッチやアドドロップモジュール等のような光モジュールを構成すれば、出力光波長の切り換えを的確に行なえる光モジュールや、この光モジュールを用いた様々な光システムを構成できるのではないかと考えた。
【００２４】
本発明は、上記考察に基づいてなされたものであり、その目的は、複数の出力ポートから出力される互いに異なる出力光波長の切り換えを一括して的確に行なえる光モジュールを用いた光スイッチの光システムを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、本発明は、１本または２本以上の並設された光入力導波路の出射側に第１のスラブ導波路が接続され、該第１のスラブ導波路の出射側には該第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたアレイ導波路が接続され、該複数のアレイ導波路の出射側には第２のスラブ導波路が接続され、該第２のスラブ導波路の出射側には複数の並設された光出力導波路が接続されている構成を備えていて、温度調整機構により温度が調整されるアレイ導波路型回折格子を有し、前記光入力導波路の入力端部が光入力部と成し、前記第１と第２のスラブ導波路と前記並設アレイ導波路が光分波部と成し、前記光出力導波路の出力端部が出力ポートと成し、前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方がスラブ導波路を通る光の経路と交わる切断面で切断分離されて分離スラブ導波路と成し、前記第１と第２のスラブ導波路と光入力導波路とアレイ導波路と光出力導波路を有する導波路形成領域が一方側の分離スラブ導波路を含む第１の導波路形成領域と他方側の分離スラブ導波路を含む第２の導波路形成領域とに分離されており、該第２の導波路形成領域と前記第１の導波路形成領域の少なくとも一方側を前記切断面に沿ってスライド移動させることにより前記出力導波路から出力する出力波長をシフトさせるスライド移動機構を設け、該スライド移動機構を波長シフト手段とし、前記光分波部は前記光入力部から入力される波長多重光を互いに異なる波長の光に分波し、該光分波部で分波した互いに異なる波長の光を異なる出力ポートから出力する構成と成し、これらの全出力ポートから出力する出力光波長を長波長側と短波長側のいずれか一方に予め定められた設定シフト量だけ同時に前記波長シフト手段によりシフトさせて全出力ポートから出力する光波長を一括的に切り換える機能を備え、さらに、複数のそれぞれの出力ポートから出力する各信号波長の間隔は等波長間隔ずつ異にして複数のそれぞれの出力ポートから出力する波長は互いに異なる波長と成し、前記波長シフト手段により前記第２の導波路形成領域と前記第１の導波路形成領域の少なくとも一方側を前記切断面に沿ってスライド移動させて前記複数のそれぞれの出力ポートでの波長が各信号波長からずれたノイズレベルとなる波長へシフトさせて前記全出力ポートからの出力を一括してオフにする出力オフモードの機能を付加したことを特徴とする光モジュール；を有し、該光モジュールの出力オフモードの動作の有無によって出力光波長を一括してオンオフする光スイッチとした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４１】
上記本発明の光システムを構成する光モジュールにおいて、複数の出力ポートからは、それぞれ互いに異なる波長の光が出力されるが、これらの全出力ポートから出力する出力光波長は、波長シフト手段によって、長波長側と短波長側のいずれか一方に予め定められた設定シフト量だけ同時にシフトさせられる。したがって、この設定シフト量を適宜設定することにより、本発明を構成する光モジュールを光スイッチの光システムに好適な光モジュールとすることができる。
【００４２】
【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。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図１には、本発明に係る光モジュールの第１実施形態例が、接続相手側の光ファイバ配列具との接続状態で平面図により模式的に示されている。
【００４３】
同図に示すように、本実施形態例の光モジュール４０はアレイ導波路型回折格子を有しており、光入力導波路２の入力端部が光モジュール４０の光入力部１７と成している。また、該光入力部１７から入力された波長多重光を互いに異なる波長の光に分波する光分波部として、第１と第２のスラブ導波路３，５と複数の並設アレイ導波路４が機能し、複数の光出力導波路６の出力端部が、アレイ導波路４で分波した互いに異なる波長の光をそれぞれ出力する複数の出力ポートａ〜ｐと成している。
【００４４】
本実施形態例の特徴的なことは、全出力導波路６から出力する出力光波長（全出力ポートａ〜ｐから出力する出力光波長）を、長波長側と短波長側のいずれか一方に予め定められた設定シフト量だけ同時にシフトさせる波長シフト手段を設けたことである。
【００４５】
すなわち、本実施形態例において、アレイ導波路型回折格子は、第１のスラブ導波路３がスラブ導波路を通る光の経路と交わる切断面８で切断分離されており、この切断面８に沿って分離スラブ導波路３ａ側を含む第１の導波路形成領域１０ａ側を他方側の分離スラブ導波路３ｂを含む第２の導波路形成領域１０ｂに対して前記切断面８に沿ってスライド移動させるスライド移動機構を有しており、このスライド移動機構が前記波長シフト手段と成している。
【００４６】
具体的には、上記第１のスラブ導波路３の切断面８での切断に伴い、導波路形成領域１０およびその下側の基板１が第１のスラブ導波路３の切断に対応させて２つに切断分離されており、分離スラブ導波路３ｂとアレイ導波路４と第２のスラブ導波路５と光出力導波路６が形成されている導波路形成領域１０ｂおよびその下の基板１は、コバール等の、シリコン基板と線膨張係数がほぼ等しい材料により形成されたベース９に固定されている。
【００４７】
一方、分離スラブ導波路３ａが形成されている側の導波路形成領域１０ａおよびその下の基板１は、ベース９の表面に沿って図の矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向にスライド移動自在に配置されている。なお、導波路形成部１０ａには、導波路形成部１０ａ側をベース９側に押し付けることにより、導波路形成領域１０ａがＸＹ平面に直交するＺ方向に移動することを防ぐ押し付けばね（図示せず）が設けられている。
【００４８】
導波路形成領域１０ａの一端側にはステッピングモータ１５が設けられており、ステッピングモータ１５の駆動シャフト１６の先端が導波路形成領域１０ａの端面３２に当接している。そして、本実施形態例において、ステッピングモータ１５は、電力によるスライド駆動手段であり、ステッピングモータ１５とステッピングモータ１５に接続された制御装置（図示せず）とを有して上記スライド移動機構が構成されている。なお、ステッピングモータ１５は、電力を第１の導波路形成領域１０ａの切断面８に沿ったスライド移動力に変換して第１の導波路形成領域１０ａをスライド移動させる。
【００４９】
また、互いに対向する第１の導波路形成領域１０ａの端面と第２の導波路形成領域１０ｂの端面との間（図のＣの部分）に空隙が設けられており、この空隙は５μｍと成している。上記対向する第１と第２の導波路形成部１０ａ、１０ｂの端面には、石英系ガラスと屈折率の整合したマッチンググリースが塗布されている。なお、前記空隙を１μｍ以上３０μｍ以下にすると、導波路形成領域１０ａの切断面８に沿っての移動が行ないやすい。
【００５０】
また、本実施形態例において、前記導波路構成における各パラメータは、以下のように構成されている。すなわち、第１のスラブ導波路３の焦点距離と第２のスラブ導波路５の焦点距離は等しく、その値は９ｍｍであり、アレイ導波路４の光路長差ΔＬは６５．２μｍ、隣り合うアレイ導波路４同士の間隔は１５μｍ、回折次数ｍは６１である。第１のスラブ導波路３の等価屈折率および第２のスラブ導波路５の等価屈折率は共にｎｓで、２５℃において、その値は、１．４５３、アレイ導波路４の等価屈折率ｎｃは１．４５１、アレイ導波路の群屈折率ｎｇは１．４７５である。なお、これらの屈折率の値は、波長１．５５μｍの光に対しての値である。
【００５１】
上記アレイ導波路型回折格子は、波長間隔約０．８ｎｍで１６波長の波長合分波を行なうものであり、例えば波長約１５３５ｎｍ〜約１５４６．９ｎｍの範囲で波長間隔約０．８ｎｍの中心波長を有する波長多重光を光入力導波路２から入力したときに、互いに異なる波長に分波して、それぞれの波長の光をそれぞれの光出力導波路６の出力端部（各出力ポートａ〜ｐ）から出力する機能を有している。
【００５２】
なお、第１のスラブ導波路３を切断していない状態で、各光出力導波路６の出力端部から出力される出力波長の中心波長をλ１、λ２、λ３、・・・、λ１６とすると、λ１＝１５３５ｎｍ、λ２＝１５３５．７９３ｎｍ、・・・・・、λ１６＝１５４６．９ｎｍとなる。
【００５３】
光入力部１７には、光ファイバ配列具２１が接続されており、光ファイバ配列具２１に配列された光ファイバ２３と光入力導波路２とが位置合わせされている。光出力導波路６の出力端には、光ファイバ配列具２２が接続されており、光ファイバ配列具２２に配列された複数の光ファイバ２４がそれぞれ各光出力導波路６に位置合わせされている。
【００５４】
また、図１には図示されていないが、本実施形態例の光モジュールは、図１に示す構成を筐体内に収容しており、この筐体内にはペルチェ素子３０およびサーミスタ３１が設けられている。そして、ペルチェ素子３０によって筐体内の温度を一定に保ち、アレイ導波路型回折格子の温度を約４５℃に保つ構成と成している。
【００５５】
ところで、本発明者は、本実施形態例の構成を決定するにあたり、まず、アレイ導波路型回折格子の線分散特性に着目して、アレイ導波路型回折格子の光出力導波路６から出力される出力波長のシフト特性を以下のように考察した。
【００５６】
アレイ導波路型回折格子において光入力導波路から入射された光は、第１のスラブ導波路（入力側スラブ導波路）で回折し、アレイ導波路を励振する。なお、前記の如く、隣接するアレイ導波路の長さは互いにΔＬずつ異なっている。そこで、アレイ導波路を伝搬した光は、（数３）を満たし、第２のスラブ導波路（出力側スラブ導波路）の出力端に集光される。
【００５７】
【数３】
【００５８】
（数３）において、ｎsは第１のスラブ導波路および第２のスラブ導波路の等価屈折率、ｎcはアレイ導波路の等価屈折率、φは回折角、ｍは回折次数、ｄは隣り合うアレイ導波路同士の間隔であり、λは、前記の如く、各光出力導波路から出力される光の透過中心波長である。
【００５９】
ここで、回折角φ=０となるところの光透過中心波長をλ０とすると、λ０は（数４）で表される。なお、波長λ０は、一般に、アレイ導波路型回折格子の中心波長と呼ばれる。上記パラメータにおいては、λ０は１５５０．９ｎｍとなる。
【００６０】
【数４】
【００６１】
ところで、図２において、回折角φ=０となるアレイ導波路型回折格子の集光位置を点Ｏとすると、回折角φ＝φpを有する光の集光位置（第２のスラブ導波路の出力端における位置）は、例えば点Ｐの位置（点ＯからＸ方向にずれた位置）となる。ここで、Ｏ−Ｐ間のＸ方向の距離をｘとすると波長λとの間に（数５）が成立する。
【００６２】
【数５】
【００６３】
（数５）において、Ｌfは第２のスラブ導波路の焦点距離であり、ｎgはアレイ導波路の群屈折率である。なお、アレイ導波路の群屈折率ｎgは、アレイ導波路の等価屈折率ｎcにより、（数６）で与えられる。
【００６４】
【数６】
【００６５】
前記（数５）は、第２のスラブ導波路の焦点ＯからＸ方向の距離ｄｘ離れた位置に光出力導波路の入力端を配置形成することにより、ｄλだけ波長の異なった光を取り出すことが可能であることを意味する。
【００６６】
また、（数５）の関係は、第１のスラブ導波路３に関しても同様に成立する。
すなわち、例えば第１のスラブ導波路３の焦点中心を点Ｏ’とし、この点Ｏ’からＸ方向に距離ｄｘ’ずれた位置にある点を点Ｐ’とすると、この点Ｐ’に光を入射した場合に、出力の波長がｄλ’ずれることになる。この関係を式により表わすと、（数７）のようになる。
【００６７】
【数７】
【００６８】
なお、（数７）において、Ｌｆ’は第１のスラブ導波路３の焦点距離である。
この（数７）は、第１のスラブ導波路３の焦点Ｏ’とＸ方向の距離ｄｘ’離れた位置に光入力導波路２の出力端２０を配置形成することにより、前記焦点Ｏに形成した光出力導波路６においてｄλ’だけ波長の異なった光を取り出すことが可能であることを意味する。また、上記作用は、他の光出力導波路６に関しても同様に生じ、各光出力導波路６から出力される出力波長は、それぞれ、各設計出力波長よりｄλ’だけ波長の異なった光となる。
【００６９】
そこで、本実施形態例においては、第１のスラブ導波路３を、該第１のスラブ導波路３を通る光の経路で切断分離し、分離した第１のスラブ導波路３のうち、光入力導波路２に接続されている分離スラブ導波路３ａ側（光入力導波路２も含む）を前記切断面８に沿ってスライド移動させることにより、光入力導波路２の出力端２０をＸ方向に移動させ、それにより、前記各光透過中心波長（各出力光波長）をシフトさせる構成とした。
【００７０】
また、上記切断面８に沿ってのスライド移動は、前記の如くステッピングモータ１５によって行なうものであるため、本実施形態例においては、予め上記（数７）から、光入力導波路２の出力端２０の移動量と、各光出力導波路６から出力される各光透過中心波長のシフト量との関係を求めておき、そのデータをステッピングモータ１５に接続した前記制御装置に入力してある。上記パラメータにおいては、Δλ＝０．０４Ｘとなる（すなわち、光入力導波路２の出力端２０の移動量Ｘを１０μｍとしたとき、上記各光透過中心波長が０．４ｎｍシフトする）。
【００７１】
そして、例えば上記各光透過中心波長を長波長側にシフトさせるときの符号を＋、短波長側にシフトさせるときの符号を−として、前記設定シフト量を＋０．８ｎｍといった値に設定し、ステッピングモータ１５の駆動によって、前記設定シフト量に対応する移動量Ｘだけ（設定波長が０．８ｎｍのときにはＸ＝２０μｍ）導波路形成部１０ａを切断面８に沿ってＸ方向にスライド移動させる。そうすると、各光出力導波路６から出力する出力波長（光透過中心波長）は、全て０．８ｎｍだけ長波長側にシフトする。
【００７２】
すなわち、前記波長シフト手段による波長シフトが行われない（ステッピングモータ１５による導波路形成領域１０ａの移動が行なわれない）波長シフトの定位置において、各光出力導波路６の出力端部から出力される出力波長の中心波長λ１、λ２、λ３、・・・、λ１５、λ１６に対し、前記波長シフト手段により前記波長シフトの定位置からの出力波長シフトを行なったときに各光出力導波路６の出力端部から出力される出力波長の中心波長は、（λ１＋０．８）ｎｍ、（λ２＋０．８）ｎｍ、（λ３＋０．８）ｎｍ、・・・、（λ１５＋０．８）ｎｍ、（λ１６＋０．８）ｎｍとなる。
【００７３】
また、前記波長シフト量（０．８ｎｍ）は、各出力ポートａ〜ｐから出力する出力波長間隔とほぼ等しい値（出力波長間隔の１倍）であり、上記の前記波長シフトの定位置からの出力波長シフトを行なったときに各光出力導波路６の出力端部から出力される出力波長の中心波長を書き直すと、λ２、λ３、・・・λ１６、（λ１６＋０．８ｎｍ）となる。なお、波長（λ１６＋０．８）ｎｍの光は入射されないので、上記のように波長シフトの定位置からの出力波長シフトを行なったときの各光出力導波路６からの出力波長の中心波長は、λ２、λ３、・・・λ１６となる。
【００７４】
また、厳密に言えば、光入力導波路２の出力端２０の位置を変えることによって、光入力導波路２の出力端２０からアレイ導波路４の入力端まで、第１のスラブ導波路３内を伝搬する光の焦点距離Ｌｆ’が若干変化する。
【００７５】
しかしながら、現在用いられているアレイ導波路型回折格子における第１のスラブ導波路３の焦点距離は数ｍｍのオーダーであり、一方、本実施形態例において、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長シフトのために移動する光入力導波路２の出力端２０の位置移動量は、数μｍ〜数１０μｍのオーダーであり、第１のスラブ導波路３の焦点距離に比べて非常に小さい。そのため、実質的には上記焦点距離の変化は無視してしまっても何も差し支えないと考えられ、本実施形態例において、上記のような波長シフト動作が行なわれる。
【００７６】
本実施形態例は、上記作用により、ステッピングモータ１５の駆動によって導波路形成部１０ａを切断面８に沿って、Ｘ方向にスライド移動させることによって、上記のように、全出力導波路６から出力する出力光波長を予め定められた設定シフト量だけ同時にシフトさせることができる。
【００７７】
なお、設定シフト量は、１つでもよいし複数でもよい。すなわち、例えば前記ステッピングモータ１５の制御装置に複数の設定シフト量を与えておき、必要に応じて設定シフト量を可変すれば、全光出力導波路６から出力する出力波長を複数のパターンに切り換えることができる。
【００７８】
したがって、本実施形態例によれば、この設定シフト量を適宜設定することにより、光モジュール４０を光スイッチやアドドロップモジュール等の光システムに適用可能な光モジュールとすることができる。
【００７９】
なお、上記実施形態例の具体例として、以下に示す作製方法により上記光モジュール４０を作製し、上記効果を確認することができた。以下、その作製方法を説明する。まず、従来の一般的な作製方法によってアレイ導波路型回折格子を作製し、その後、第１のスラブ導波路３を通る光の経路を横切るように、ダイシングソーを用いて切断面８を形成した（切断面８で第１のスラブ導波路３を含む導波路形成部１０ａとその下の基板１を切断した）。
【００８０】
また、導波路形成部１０ａの端面と導波路形成部１０ｂの端面には、これらの端面における反射を防ぐために前記マッチンググリースを塗布した。なお、切断面８を、切断や研磨によって、基板１の面に垂直な面に対して約８度斜めに傾いた角度とすると、導波路形成部１０ａの端面と導波路形成部１０ｂの端面における反射を防ぎやすい。
【００８１】
次に、導波路形成部１０ｂ側の基板１をエポキシ樹脂等の接着剤を介してベース９に固定した。また、導波路形成部１０ａ側はベース９の上に配置した。なお、基板１の裏面側に、切断面８と直交する方向のＶ字形溝を形成し、このＶ溝の形成位置に対応させてベース９の表面側にもＶ字形溝を形成した。そして、これらのＶ字形溝同士を対向させることにより形成される菱形形状の溝に例えば光ファイバ等の位置決め部材を嵌合することにより、導波路形成部１０ａのステッピングモータ１５によるスライド移動時に、導波路形成部１０ａが切断面８に対して斜めに移動したりせず、導波路形成部１０ａと１０ｂの端面間隔を約５μｍに維持できるようにした。
【００８２】
なお、前記の如く、導波路形成部１０ａのスライド移動量は、数μｍ〜数十μｍであるため、上記Ｖ字形溝に位置決め部材を嵌合した状態で、スライド移動が支障なく行なわれる。
【００８３】
そして、上記構成のアレイ導波路型回折格子を光ファイバ配列具２１，２３と共に、筐体内に収容し、かつ、筐体内にはペルチェ素子３０とサーミスタ３１も収容した。
【００８４】
図３には、本発明に係る光モジュールの第２実施形態例が平面図により示されている。本第２実施形態例は上記第１実施形態例とほぼ同様に構成されており、本第２実施形態例が上記第１実施形態例と異なる特徴的なことは、スライド移動機構を、導波路形成領域１０と線膨張係数が異なる（ここでは導波路形成領域１０よりも線膨張係数が大きい）スライド部材と、ペルチェ素子３０を備えた温度調整機構とを有する構成としたことである。
【００８５】
上記スライド部材は、金属等の高熱膨張係数部材７により形成されており、導波路形成領域１０ａの一端側が接着剤１３を介して高熱膨張係数部材７に固定されている。導波路形成領域１０ａの他端側は係止部材１４に係止されており、この係止部材１４を設けることにより、本第２実施形態例では、上記第１実施形態例に設けた導波路形成部１０ａ側をベース９側に押し付ける押し付けばねは省略している。
【００８６】
前記係止部材１４は、導波路形成部１０ａの上面に沿って設けられた上板部１４ａと導波路形成領域１０ａの側面に沿って設けられた側板部（図示されていない）とを有するＬ字形状の部材であり、側板部が固定部１２でベース９に固定されている。係止部材１４の上板部の内壁と導波路形成領域１０ａの上面とは当接しており、導波路形成領域１０ａのスライド移動時に、導波路形成領域１０ａがベース９に対して上方側（ＸＹ平面に垂直なＺ軸方向）に変位しないようになっている。また、側板部の内壁と導波路形成領域１０ａの側面とは間隔を介しており、導波路形成領域１０ａのスライド移動が支障なく行なえるようになっている。
【００８７】
本第２実施形態例においては、ペルチェ素子３０によって、筐体内の温度を積極的に可変し、それに伴って高熱膨張係数部材７を導波路形成領域１０よりも大きく伸縮させることにより、導波路形成領域１０ａを切断面８に沿って、導波路形成領域１０ｂに対してスライド移動させる。
【００８８】
そうすると、このスライド移動によって、上記第１実施形態例と同様に、全出力導波路６から出力する出力光波長を予め定められた設定シフト量だけ同時にシフトさせることができ、同様の効果を奏することができる。
【００８９】
図４には、本発明に係る光モジュールを用いた光システムの第１実施形態例の要部構成図が示されている。本実施形態例の光システムは、光モジュール５０と光モジュールからの出力光を合波して出力する光合波器６０とを有している。
【００９０】
光モジュール５０は、図７に示すようなアレイ導波路型回折格子を有しており、このアレイ導波路型回折格子は、上記第１実施形態例の光モジュール４０に適用されたアレイ導波路型回折格子とほぼ同様に構成されているが、光モジュール５０を構成するアレイ導波路型回折格子は、５本の光入力導波路２と１７本の光出力導波路６を有しており、切断面８は第１のスラブ導波路３を通る光の経路を斜めに横切る面と成している。
【００９１】
また、同図には図示されていないが、光モジュール５０も、上記第１実施形態例の光モジュール４０と同様の機能を有する波長シフト手段や筐体を有しており、光モジュール５０の要部構成および機能は上記第１実施形態例の光モジュール４０の要部構成および機能と同様である。
【００９２】
さらに、本実施形態例の光システムは、光合波器６０としても、図７と同様の構成を有するアレイ導波路型回折格子と、上記波長シフト手段を備えた光モジュールを適用して形成している。アレイ導波路型回折格子は、前記の如く、光の相反性を利用した回路であり、例えば図１１の（ｂ）に示したように、光出力導波路６側から互いに異なる波長の光を入射させた場合、これらの波長の光を合波して光入力導波路２から出力する機能を有しているため、光出力導波路６側を光入力側とする光合波器として適用することができる。
【００９３】
また、アレイ導波路型回折格子に波長シフト手段を設けると、アレイ導波路型回折格子によって合波する光の波長を設定シフト量ずつ同時にシフトさせることができる。
【００９４】
図７に示すように、光モジュール５０の５本の光入力導波路２のうち、図の最上部の光入力導波路２の入力端部は、信号伝送される波長多重光とは異なる波長の監視光を入力するための監視光入力部１９と成している。
【００９５】
また、光モジュール５０の複数（１７個）の出力ポートａ〜ｑのうち、出力ポートｑは、前記波長シフト手段による出力波長シフトが行なわれない波長シフトの定位置では光出力を行なわず、かつ、前記波長シフト手段により前記波長シフトの定位置からの出力波長シフトが行なわれたときに光出力を行なう予備出力ポートと成している。また、出力ポートｐは、前記監視光の出力ポートと成している。
【００９６】
本実施形態例の光システムは、図４に示すように、光モジュール５０の複数（１７個）の出力ポートａ〜ｑのうち、出力ポートａ（図の下から２番目の出力ポート）にドロップポート２６を接続し、出力ポートｐを監視光のモニタポート２９に接続し、残りの出力ポートｂ〜ｏを光合波器６０の光入力側（ポートｂ’〜ｏ’）に接続して形成されている。また、光合波器６０の光入力側（ポートａ’）には１つのアドポート２７が接続されており、光モジュール５０の出力ポートｑと光合波器６０のポートｑ’とが接続されている。
【００９７】
本実施形態例の光システムは以上のように構成されており、このシステムにおいて、図４の（ａ）に示すように、波長間隔約０．８ｎｍで中心波長λ１（１５３５ｎｍ）〜λ１５（１５４６．２ｎｍ）の１５波長の多重光を光モジュール５０の光入力部１７に入力し、監視光入力部１９に波長λ１７（１５４７．８ｎｍ）の監視光を入力すると、波長多重光は波長ごとに分波されて、各出力ポートａ〜ｏから出力され、監視光は出力ポートｐから出力される。
【００９８】
そうすると、出力ポートａから出力する波長λ１の光は、ドロップポート２６からドロップされ、出力ポートｐから出力する波長λ１７の光はモニタポート２９から出力され、モニタされる。また、各出力ポートｂ〜ｏから出力する波長λ２〜λ１５の光は、光合波器６０により合波されて出力される。なお、光合波器６０には、アドポート２７から波長λ１の光が入射されるため、この光も光合波器６０により合波され、光合波器６０の出力側からは、波長λ１〜波長λ１５の多重光が出力される。
【００９９】
なお、図６の（ａ）に、このときの光モジュール５０からの出力光のうち、波長λ１、λ２、λ１５の各光の出力強度と出力ポートｑ，ａ，ｂ，ｎ，ｏの関係を模式的に示した。
【０１００】
そして、光モジュール５０の波長シフト手段（具体的にはステッピングモータ１５）を作動させて、光モジュール５０を形成するアレイ導波路型回折格子の導波路形成部１０ａをスライド移動していくと、上記出力光波長がシフトしていくので、各出力ポートａ〜ｐから出力される光の強度が弱まっていく。この状態は、モニタポート２９からのモニタ出力により検出される。
【０１０１】
そして、導波路形成部１０ａを、波長シフト手段によるシフトが行われない定位置から図１のＸ方向に１０μｍスライド移動させると、各出力ポートａ〜ｐから出力される波長が＋０．４ｎｍずつ長波長側に移動した状態となり、図６の（ｂ）に示すように、この各波長においては、光入力部１７から入力された光の強度はノイズレベルとなるので、図４の（ｂ）に示すように、各出力ポートａ〜ｐからの光出力がオフする。
【０１０２】
したがって、光モジュール５０において設定波長を０．４ｎｍとすると、全出力ポートａ〜ｑからの出力を一括してオフする出力オフモードの機能を果たすことができる。
【０１０３】
また、本実施形態例において、光合波器６０は光モジュール５０と同様に構成されているため、光合波器６０も光モジュール５０と同様に動作させる（すなわち、波長シフト手段による動作を光モジュール５０と同様に行なうと）、合波する光の波長を設定シフト量（この場合＋０．４ｎｍ）ずつ長波長側にシフトさせることになるため、アドポート２７から入射される波長λ１の光は光合波器６０の出力側から出力されない。
【０１０４】
そして、光モジュール５０のステッピングモータ１５をさらに作動させて、光モジュール５０を形成するアレイ導波路型回折格子の導波路形成部１０ａをスライド移動していき、導波路形成部１０ａを前記定位置から図１のＸ方向に２０μｍスライド移動させると、各出力ポートａ〜ｐから出力される波長が＋０．８ｎｍずつ長波長側に移動した状態となる。なお、この状態を模式的に示すと、図６の（ｃ）に示す状態となる。
【０１０５】
そうすると、図５に示すように、光モジュール５０の各出力ポートａ〜ｎから出力する出力波長の中心波長は、λ２、λ３、・・・λ１５となり（前記波長多重光の中に中心波長が（λ１５＋０．８）ｎｍの波長の光はないため、出力ポートｏからの出力は行われない）、予備出力ポートｑからは、波長λ１の光が出力される。
【０１０６】
そして、これらの光モジュール５０からの出力光のうち、波長λ２の光がドロップポート２６からドロップされ、その他の波長λ１、λ３〜λ１５の光は光合波器６０に入射する。
【０１０７】
また、このとき、光合波器６０も光モジュール５０と同様に動作させて導波路形成部１０ａを図のＸ方向に２０μｍスライド移動させると、光合波器６０によって合波する光波長も一括して０．８ｎｍ長波長側の波長となるため、アドポート２７から入力される波長λ２の光を含む波長λ１〜波長λ１５の光が光合波器６０によって合波されて波長多重出力される。
【０１０８】
本実施形態例の光システムによれば、例えば波長λ１の信号光に事故などでエラーが生じた場合に、λ２をドロップポート２６から出力して用いることができる。また、光モジュール５０に予備出力ポートｑを形成し、それに対応するポートｑ’を光合波器６０に形成し、これらのポートｑ、ｑ’を接続しているので、光モジュール５０および光合波器を波長シフトの定位置からシフトさせたときにも波長λ１の光の伝送も行なえる。
【０１０９】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記光モジュールの第１実施形態例では、スライド移動機構としてステッピングモータ１５を設けたが、ステッピングモータ１５の代わりに、圧電素子を設けてスライド移動機構を形成することもできる。この場合は、圧電素子が、電力により前記導波路形成領域１０ａをスライド移動させるスライド駆動手段として機能する。
【０１１０】
さらに、上記光モジュールの各実施形態例において、アレイ導波路型回折格子の温度を調整する温度調整機構としてペルチェ素子３０を設けたが、ペルチェ素子３０の代わりにヒータ素子を設けてもよいし、ペルチェ素子３０とヒータ素子の両方を設けてもよい。
【０１１１】
さらに、本発明の光モジュールにおいて、光入力部の個数や出力ポートの個数や分波波長間隔等の詳細な構成は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。
【０１１２】
さらに、上記光システムの実施形態例は、波長λ１またはλ２の、１つの波長の光をアド／ドロップするシステムとしたが、アド／ドロップする光の波長数を複数にしてもよい。また、予備のポートや監視光のモニタポートは省略することもできる。
【０１１３】
さらに、上記光システムの実施形態例は、光合波器６０として光モジュール５０と同様の構成の光モジュールを適用したが、光合波器６０として例えばスターカプラなどを適用することもできる。
【０１１４】
さらに、例えば図８に示すように、上記第１または第２実施形態例の光モジュールと同様の要部構成を有する光モジュール５５の出力ポートに、第１のパスポートＡと第２のパスポートＢを１ポートおきに接続し、波長シフト手段による波長シフトによって予め設定した設定波長光の出力パスポートを可変する（同図の（ａ）に示すようにパスポートＡから出力したり、同図の（ｂ）に示すようにパスポートＢから出力したりする）こともできる。
【０１１５】
また、図８では光モジュールに２つのパスポートとを接続したが、光モジュール５５に３以上のパスポートを接続して光システムを構成してもよい。この場合は、第１から第Ｎ（Ｎは３以上の整数）のパスポートを、（Ｎ−１）ポートおきに接続し、波長シフト手段による波長シフトによって予め設定した設定波長光の出力パスポートを可変する光システムを構成することができる。
【０１１６】
さらに、本発明の光システムの別の例として、全出力ポートからの出力を一括してオフする出力オフモードの機能が付加されている光モジュールを用い、該光モジュールの出力オフモードの動作の有無によって出力光波長を一括してオンオフする光スイッチを構成することもできる。
【０１１７】
なお、出力オフモードの機能は、例えば光モジュール５０や光モジュール４０において、設定シフト波長を０．４ｎｍにすることによって、光モジュール４０，５０に付加することができ、同様に、複数の出力ポートから出力する出力波長が等波長間隔ごとに異なる波長の光モジュールにおいて、全出力ポートからの出力を一括して前記等波長間隔でない波長分のみシフトさせることにより付加することができる。
【０１１８】
さらに、本発明の光システムのさらに別の例として、図９に示すように、光モジュール５５の１つの出力ポートにのみ出力用光ファイバを接続し、光入力部１７から１つの波長λ１を入力し、波長シフト手段による出力波長シフトが行なわれない波長シフトの定位置で、波長λ１の光出力を行い、かつ、前記波長シフト手段により前記波長シフトの定位置からの出力波長シフトが行なわれたときに光出力を停止する光スイッチを構成することもできる。
【０１１９】
さらに、本発明の光モジュールを用いて、波長モニタを構成することもできる。この場合、例えば図１０に示すように、光モジュール５０の出力ポート数に対応したフォトダイオードを１次元アレイ状に配設したＰＤアレイ３６を設けて各出力ポートａ〜ｐにフォトダイオードを接続する。
【０１２０】
そして、光モジュール５０の波長シフト手段によってシフトさせる設定シフト量を、各出力ポートａ〜ｐから出力される出力波長の間隔よりも小さい値（例えば波長間隔の１０分の１程度の値）に設定し、波長シフト手段による波長シフトを複数回行ないながら、その都度、各出力ポートａ〜ｐに接続されているフォトダイオードにより対応する出力ポートａ〜ｐから出力される光の強度を測定していくと、全出力ポートａ〜ｐからの出力光強度が波長シフトに対応して段階的に変化していくので、この強度検出によって、各出力ポートａ〜ｐから出力する光の波形を一括して検出することができる。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明の光システムを構成する光モジュールによれば、複数の出力ポートからは、それぞれ互いに異なる波長の光が出力されるが、これらの全出力ポートから出力する出力光波長を、波長シフト手段によって、長波長側と短波長側のいずれか一方に予め定められた設定シフト量だけ同時にシフトさせることができる。したがって、この設定シフト量を適宜設定することにより、光モジュールを光スイッチの光システムに好適な光モジュールとすることができる。
【０１２３】
また、本発明は、複数の出力ポートから出力する出力波長は等波長間隔ごとに異なる波長と成して、出力オフモードの機能を付加した光モジュールとしたので、例えばこの出力オフモードの動作の有無によって光出力動作をオンオフする光スイッチを構成することができる。
【０１２４】
さらに、本発明の光システムを構成する光モジュールは、アレイ導波路型回折格子を有して構成される光モジュールとしたので、アレイ導波路型回折格子の光分波特性を用いて、上記効果を奏する正確な光モジュールを有する光システムを構成することができる。
【０１２５】
さらに、本発明の光システムを構成する光モジュールは、アレイ導波路型回折格子の第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方をスラブ導波路を通る光の経路と交わる切断面で切断分離し、切断面に沿って導波路形成領域をスライド移動させるスライド移動機構を設け、該スライド移動機構を波長シフト手段とした光モジュールとしたので、スライド移動機構によって、アレイ導波路型回折格子の出力波長をシフトさせて上記効果を奏する優れた光システムの光モジュールを構成することができる。
【０１３５】
さらに、出力オフモードを備えた光モジュールを有し、該光モジュールの出力オフモードの動作の有無によって出力光波長を一括してオンオフする光スイッチとした本発明の光システムによれば、光スイッチの動作切り換えを非常に的確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光モジュールの第１実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】アレイ導波路型回折格子における光透過中心波長シフトと光入力導波路および光出力導波路の位置との関係を示す説明図である。
【図３】本発明に係る光モジュールの第２実施形態例を示す要部構成図である。
【図４】本発明に係る光モジュールを用いた光システムの一実施形態例をその動作と共に模式的に示す要部構成図である。
【図５】図４に示した光システムにおける波長切り換え後の動作状態を示す説明図である。
【図６】図４に示した光システムに適用されている光モジュールの出力波長と出力ポートとの関係を模式的に示す説明図である。
【図７】図４に示した光システムに適用されている光モジュールを示す要部構成図である。
【図８】本発明に係る光システムの別の実施形態例を示す説明図である。
【図９】本発明に係る光システムのさらに別の実施形態例を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る光システムのさらにまた別の実施形態例を示す説明図である。
【図１１】アレイ導波路型回折格子の構成例をその動作と共に示す説明図である。
【図１２】アレイ導波路型回折格子の１つの光出力導波路から出力される光の光透過特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 基板
２ 光入力導波路
３ 第１のスラブ導波路
３ａ，３ｂ 分離スラブ導波路
４ アレイ導波路
５ 第２のスラブ導波路
６ 光出力導波路
７ 高熱膨張係数部材
８ 切断面
９ ベース
１０，１０ａ，１０ｂ 導波路形成領域
１７ 光入力部
４０，５０，５１，５５ 光モジュール
６０ 光合波器
ａ〜ｑ 出力ポート
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野で用いられる光モジュールを用いた光システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信においては、その伝送容量を飛躍的に増加させる方法として、光波長多重通信の研究開発が盛んに行なわれ、実用化が進みつつある。光波長多重通信は、例えば互いに異なる波長を有する複数の光を多重して伝送させるものであり、このような光波長多重通信のシステムにおいては、伝送される多重光から、光受信側で波長ごとの光を取り出すために、予め定められた波長の光のみを透過する光透過デバイス等を、システム内に設けることが不可欠である。
【０００３】
光透過デバイスの一例として、図１１に示すような平板光導波路回路（ＰＬＣ；Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）のアレイ導波路型回折格子（ＡＷＧ；Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）がある。アレイ導波路型回折格子は、シリコンなどの基板１上に、同図に示すような導波路構成の導波路形成領域１０を石英系ガラス等のコア、クラッドにより形成したものである。
【０００４】
アレイ導波路型回折格子の導波路構成は、１本または２本以上の並設された光入力導波路２の出射側に、第１のスラブ導波路３が接続され、第１のスラブ導波路３の出射側には複数の並設されたアレイ導波路４が接続され、アレイ導波路４の出射側には第２のスラブ導波路５が接続され、第２のスラブ導波路５の出射側には複数の並設された光出力導波路６が接続されて形成されている。
【０００５】
前記アレイ導波路４は、第１のスラブ導波路３から導出された光を伝搬するものであり、互いに異なる長さに形成され、隣り合うアレイ導波路４の長さは互いにΔＬ異なっている。なお、光入力導波路２や光出力導波路６は、例えばアレイ導波路型回折格子によって分波あるいは合波される互いに異なる波長の信号光の数に対応させて設けられるものであり、アレイ導波路４は、通常、例えば１００本といったように多数設けられるが、同図においては、図の簡略化のために、これらの光入力導波路２、アレイ導波路４、光出力導波路６の各々の本数を簡略的に示してある。
【０００６】
光入力導波路２には、例えば送信側の光ファイバ（図示せず）が接続されて、波長多重光が導入されるようになっており、光入力導波路２を通って第１のスラブ導波路３に導入された光は、その回折効果によって広がって各アレイ導波路４に入射し、アレイ導波路４を伝搬する。
【０００７】
このアレイ導波路４を伝搬した光は、第２のスラブ導波路５に達し、さらに、光出力導波路６に集光されて出力されるが、全てのアレイ導波路４の長さが互いに異なることから、アレイ導波路４を伝搬した後に個々の光の位相にずれが生じ、このずれ量に応じて集束光の波面が傾き、この傾き角度により集光する位置が決まる。
【０００８】
そのため、波長の異なった光の集光位置は互いに異なることになり、その位置に光出力導波路６を形成することによって、波長の異なった光（分波光）を各波長ごとに異なる光出力導波路６から出力できる。
【０００９】
すなわち、アレイ導波路型回折格子は、光入力導波路２から入力される互いに異なる複数の波長をもった多重光から１つ以上の波長の光を分波して各光出力導波路６から出力する光分波機能を有しており、分波される光の中心波長は、アレイ導波路４の長さの差（ΔＬ）及び光導波路４の実効屈折率ｎｃに比例する。
【００１０】
アレイ導波路型回折格子は、上記のような特性を有するために、アレイ導波路型回折格子を波長多重伝送用の波長多重分波器として用いることができ、例えば図１１の（ａ）に示すように、１本の光入力導波路２から中心波長λ１，λ２，λ３，・・・λｎ（ｎは２以上の整数）の波長多重光を入力させると、これらの各波長の光は、第１のスラブ導波路３で広げられ、アレイ導波路４に到達し、第２のスラブ導波路５を通って、前記の如く、波長によって異なる位置に集光され、互いに異なる光出力導波路６に入射し、それぞれの光出力導波路６を通って、光出力導波路６の出射端から出力される。
【００１１】
そして、各光出力導波路６の出射端に光出力用の光ファイバ（図示せず）を接続することにより、この光ファイバを介して、前記各波長の光が取り出される。なお、各光出力導波路６や前述の光入力導波路２に光ファイバを接続するときには、例えば光ファイバを１次元アレイ状に配列固定した光ファイバアレイを用意し、この光ファイバアレイを光出力導波路６や光入力導波路２の接続端面側に固定して光ファイバと光出力導波路６及び光入力導波路２を接続する。
【００１２】
上記アレイ導波路型回折格子において、各光出力導波路６から出力される光の光透過特性（アレイ導波路型回折格子の透過光強度の波長特性）は、例えば図１２に示すようになり、各光透過中心波長（例えばλ１，λ２，λ３，・・・λｎ）を中心とし、それぞれの対応する光透過中心波長から波長がずれるにしたがって光透過率が小さくなる光透過特性を示す。
【００１３】
また、アレイ導波路型回折格子は、光の相反性（可逆性）の原理を利用しているため、光分波器としての機能と共に、光合波器としての機能も有している。すなわち、図１１の（ｂ）に示すように、互いに異なる複数の波長の光をそれぞれの波長ごとにそれぞれの光出力導波路６から入射させると、これらの光は、上記と逆の伝搬経路を通り、アレイ導波路４によって合波され、１本の光入力導波路２から出射される。
【００１４】
このようなアレイ導波路型回折格子においては、前記の如く、回折格子の波長分解能が回折格子を構成するアレイ導波路４の長さの差（ΔＬ）に比例するために、ΔＬを大きく設計することにより、従来の回折格子では実現できなかった波長間隔の狭い波長多重光の光合分波が可能となり、高密度の光波長多重通信の実現に必要とされている、複数の信号光の光合分波機能、すなわち、波長間隔が１ｎｍ以下の複数の光信号を分波または合波する機能を果たすことができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のアレイ導波路回折格子は、元来、石英系ガラス材料を主とするために、この石英系ガラス材料の温度依存性に起因してアレイ導波路回折格子の前記光透過中心波長が温度に依存してシフトする。このシフト量は、各光出力導波路６から出力されるそれぞれの光透過中心波長に対して一律である（すなわち、例えば１つの光出力導波路６から出力される出力波長が長波長側にΔλシフトする場合は、他の光出力導波路６から出力される出力波長もΔλだけ長波長側にシフトするものである）。
【００１６】
上記温度依存性は、１つの光出力導波路６からそれぞれ出力される光の透過中心波長をλ、前記アレイ導波路４を形成するコアの等価屈折率をｎc、基板（例えばシリコン基板）１の熱膨張係数をαs、アレイ導波路型回折格子の温度変化量をＴとしたときに、（数１）により示されるものである。
【００１７】
【数１】
ここで、従来の一般的なアレイ導波路型回折格子において、（数１）から前記光透過中心波長の温度依存性を求めてみる。従来の一般的なアレイ導波路型回折格子においては、ｄｎｃ／ｄＴ＝１×１０−５（℃−１）、αｓ＝３．０×１０−６（℃−１）、ｎｃ＝１．４５１（波長１．５５μｍにおける値）であるから、これらの値を（数１）に代入する。
【００１９】
また、波長λは、各光出力導波路６についてそれぞれ異なるが、各波長λの温度依存性は等しい。そして、現在用いられているアレイ導波路型回折格子は、波長１５５０ｎｍを中心とする波長帯の波長多重光を分波したり合波したりするために用いられることが多いので、ここでは、λ＝１５５０ｎｍを（数１）に代入する。そうすると、従来の一般的なアレイ導波路型回折格子の前記光透過中心波長の温度依存性は、（数２）に示す値となる。
【００２０】
【数２】
なお、ｄλ／ｄＴの単位は、ｎｍ／℃である。したがって、上記アレイ導波路型回折格子の使用環境温度が例えば２０℃変化したとすると、各光出力導波路６から出力される光透過中心波長は０．３０ｎｍシフトすることになる。
【００２２】
そこで、従来は、例えば図１１に示したように、アレイ導波路型回折格子を収容するパッケージ内にペルチェ素子３０やヒータ等の温度調整機構を設け、アレイ導波路型回折格子の温度を一定に保つことにより、前記光透過中心波長の温度によるシフトを抑制していたが、本発明者は、視点を変え、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長シフト特性を積極的に利用することを考えた。
【００２３】
すなわち、上記の如く、アレイ導波路型回折格子において、各光出力導波路６から出力されるそれぞれの光透過中心波長のシフト量は一律であることを利用し、アレイ導波路型回折格子を用いて例えば光スイッチやアドドロップモジュール等のような光モジュールを構成すれば、出力光波長の切り換えを的確に行なえる光モジュールや、この光モジュールを用いた様々な光システムを構成できるのではないかと考えた。
【００２４】
本発明は、上記考察に基づいてなされたものであり、その目的は、複数の出力ポートから出力される互いに異なる出力光波長の切り換えを一括して的確に行なえる光モジュールを用いた光スイッチの光システムを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、本発明は、１本または２本以上の並設された光入力導波路の出射側に第１のスラブ導波路が接続され、該第１のスラブ導波路の出射側には該第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたアレイ導波路が接続され、該複数のアレイ導波路の出射側には第２のスラブ導波路が接続され、該第２のスラブ導波路の出射側には複数の並設された光出力導波路が接続されている構成を備えていて、温度調整機構により温度が調整されるアレイ導波路型回折格子を有し、前記光入力導波路の入力端部が光入力部と成し、前記第１と第２のスラブ導波路と前記並設アレイ導波路が光分波部と成し、前記光出力導波路の出力端部が出力ポートと成し、前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方がスラブ導波路を通る光の経路と交わる切断面で切断分離されて分離スラブ導波路と成し、前記第１と第２のスラブ導波路と光入力導波路とアレイ導波路と光出力導波路を有する導波路形成領域が一方側の分離スラブ導波路を含む第１の導波路形成領域と他方側の分離スラブ導波路を含む第２の導波路形成領域とに分離されており、該第２の導波路形成領域と前記第１の導波路形成領域の少なくとも一方側を前記切断面に沿ってスライド移動させることにより前記出力導波路から出力する出力波長をシフトさせるスライド移動機構を設け、該スライド移動機構を波長シフト手段とし、前記光分波部は前記光入力部から入力される波長多重光を互いに異なる波長の光に分波し、該光分波部で分波した互いに異なる波長の光を異なる出力ポートから出力する構成と成し、これらの全出力ポートから出力する出力光波長を長波長側と短波長側のいずれか一方に予め定められた設定シフト量だけ同時に前記波長シフト手段によりシフトさせて全出力ポートから出力する光波長を一括的に切り換える機能を備え、さらに、複数のそれぞれの出力ポートから出力する各信号波長の間隔は等波長間隔ずつ異にして複数のそれぞれの出力ポートから出力する波長は互いに異なる波長と成し、前記波長シフト手段により前記第２の導波路形成領域と前記第１の導波路形成領域の少なくとも一方側を前記切断面に沿ってスライド移動させて前記複数のそれぞれの出力ポートでの波長が各信号波長からずれたノイズレベルとなる波長へシフトさせて前記全出力ポートからの出力を一括してオフにする出力オフモードの機能を付加したことを特徴とする光モジュール；を有し、該光モジュールの出力オフモードの動作の有無によって出力光波長を一括してオンオフする光スイッチとした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４１】
上記本発明の光システムを構成する光モジュールにおいて、複数の出力ポートからは、それぞれ互いに異なる波長の光が出力されるが、これらの全出力ポートから出力する出力光波長は、波長シフト手段によって、長波長側と短波長側のいずれか一方に予め定められた設定シフト量だけ同時にシフトさせられる。したがって、この設定シフト量を適宜設定することにより、本発明を構成する光モジュールを光スイッチの光システムに好適な光モジュールとすることができる。
【００４２】
【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。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図１には、本発明に係る光モジュールの第１実施形態例が、接続相手側の光ファイバ配列具との接続状態で平面図により模式的に示されている。
【００４３】
同図に示すように、本実施形態例の光モジュール４０はアレイ導波路型回折格子を有しており、光入力導波路２の入力端部が光モジュール４０の光入力部１７と成している。また、該光入力部１７から入力された波長多重光を互いに異なる波長の光に分波する光分波部として、第１と第２のスラブ導波路３，５と複数の並設アレイ導波路４が機能し、複数の光出力導波路６の出力端部が、アレイ導波路４で分波した互いに異なる波長の光をそれぞれ出力する複数の出力ポートａ〜ｐと成している。
【００４４】
本実施形態例の特徴的なことは、全出力導波路６から出力する出力光波長（全出力ポートａ〜ｐから出力する出力光波長）を、長波長側と短波長側のいずれか一方に予め定められた設定シフト量だけ同時にシフトさせる波長シフト手段を設けたことである。
【００４５】
すなわち、本実施形態例において、アレイ導波路型回折格子は、第１のスラブ導波路３がスラブ導波路を通る光の経路と交わる切断面８で切断分離されており、この切断面８に沿って分離スラブ導波路３ａ側を含む第１の導波路形成領域１０ａ側を他方側の分離スラブ導波路３ｂを含む第２の導波路形成領域１０ｂに対して前記切断面８に沿ってスライド移動させるスライド移動機構を有しており、このスライド移動機構が前記波長シフト手段と成している。
【００４６】
具体的には、上記第１のスラブ導波路３の切断面８での切断に伴い、導波路形成領域１０およびその下側の基板１が第１のスラブ導波路３の切断に対応させて２つに切断分離されており、分離スラブ導波路３ｂとアレイ導波路４と第２のスラブ導波路５と光出力導波路６が形成されている導波路形成領域１０ｂおよびその下の基板１は、コバール等の、シリコン基板と線膨張係数がほぼ等しい材料により形成されたベース９に固定されている。
【００４７】
一方、分離スラブ導波路３ａが形成されている側の導波路形成領域１０ａおよびその下の基板１は、ベース９の表面に沿って図の矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向にスライド移動自在に配置されている。なお、導波路形成部１０ａには、導波路形成部１０ａ側をベース９側に押し付けることにより、導波路形成領域１０ａがＸＹ平面に直交するＺ方向に移動することを防ぐ押し付けばね（図示せず）が設けられている。
【００４８】
導波路形成領域１０ａの一端側にはステッピングモータ１５が設けられており、ステッピングモータ１５の駆動シャフト１６の先端が導波路形成領域１０ａの端面３２に当接している。そして、本実施形態例において、ステッピングモータ１５は、電力によるスライド駆動手段であり、ステッピングモータ１５とステッピングモータ１５に接続された制御装置（図示せず）とを有して上記スライド移動機構が構成されている。なお、ステッピングモータ１５は、電力を第１の導波路形成領域１０ａの切断面８に沿ったスライド移動力に変換して第１の導波路形成領域１０ａをスライド移動させる。
【００４９】
また、互いに対向する第１の導波路形成領域１０ａの端面と第２の導波路形成領域１０ｂの端面との間（図のＣの部分）に空隙が設けられており、この空隙は５μｍと成している。上記対向する第１と第２の導波路形成部１０ａ、１０ｂの端面には、石英系ガラスと屈折率の整合したマッチンググリースが塗布されている。なお、前記空隙を１μｍ以上３０μｍ以下にすると、導波路形成領域１０ａの切断面８に沿っての移動が行ないやすい。
【００５０】
また、本実施形態例において、前記導波路構成における各パラメータは、以下のように構成されている。すなわち、第１のスラブ導波路３の焦点距離と第２のスラブ導波路５の焦点距離は等しく、その値は９ｍｍであり、アレイ導波路４の光路長差ΔＬは６５．２μｍ、隣り合うアレイ導波路４同士の間隔は１５μｍ、回折次数ｍは６１である。第１のスラブ導波路３の等価屈折率および第２のスラブ導波路５の等価屈折率は共にｎｓで、２５℃において、その値は、１．４５３、アレイ導波路４の等価屈折率ｎｃは１．４５１、アレイ導波路の群屈折率ｎｇは１．４７５である。なお、これらの屈折率の値は、波長１．５５μｍの光に対しての値である。
【００５１】
上記アレイ導波路型回折格子は、波長間隔約０．８ｎｍで１６波長の波長合分波を行なうものであり、例えば波長約１５３５ｎｍ〜約１５４６．９ｎｍの範囲で波長間隔約０．８ｎｍの中心波長を有する波長多重光を光入力導波路２から入力したときに、互いに異なる波長に分波して、それぞれの波長の光をそれぞれの光出力導波路６の出力端部（各出力ポートａ〜ｐ）から出力する機能を有している。
【００５２】
なお、第１のスラブ導波路３を切断していない状態で、各光出力導波路６の出力端部から出力される出力波長の中心波長をλ１、λ２、λ３、・・・、λ１６とすると、λ１＝１５３５ｎｍ、λ２＝１５３５．７９３ｎｍ、・・・・・、λ１６＝１５４６．９ｎｍとなる。
【００５３】
光入力部１７には、光ファイバ配列具２１が接続されており、光ファイバ配列具２１に配列された光ファイバ２３と光入力導波路２とが位置合わせされている。光出力導波路６の出力端には、光ファイバ配列具２２が接続されており、光ファイバ配列具２２に配列された複数の光ファイバ２４がそれぞれ各光出力導波路６に位置合わせされている。
【００５４】
また、図１には図示されていないが、本実施形態例の光モジュールは、図１に示す構成を筐体内に収容しており、この筐体内にはペルチェ素子３０およびサーミスタ３１が設けられている。そして、ペルチェ素子３０によって筐体内の温度を一定に保ち、アレイ導波路型回折格子の温度を約４５℃に保つ構成と成している。
【００５５】
ところで、本発明者は、本実施形態例の構成を決定するにあたり、まず、アレイ導波路型回折格子の線分散特性に着目して、アレイ導波路型回折格子の光出力導波路６から出力される出力波長のシフト特性を以下のように考察した。
【００５６】
アレイ導波路型回折格子において光入力導波路から入射された光は、第１のスラブ導波路（入力側スラブ導波路）で回折し、アレイ導波路を励振する。なお、前記の如く、隣接するアレイ導波路の長さは互いにΔＬずつ異なっている。そこで、アレイ導波路を伝搬した光は、（数３）を満たし、第２のスラブ導波路（出力側スラブ導波路）の出力端に集光される。
【００５７】
【数３】
（数３）において、ｎsは第１のスラブ導波路および第２のスラブ導波路の等価屈折率、ｎcはアレイ導波路の等価屈折率、φは回折角、ｍは回折次数、ｄは隣り合うアレイ導波路同士の間隔であり、λは、前記の如く、各光出力導波路から出力される光の透過中心波長である。
【００５９】
ここで、回折角φ=０となるところの光透過中心波長をλ０とすると、λ０は（数４）で表される。なお、波長λ０は、一般に、アレイ導波路型回折格子の中心波長と呼ばれる。上記パラメータにおいては、λ０は１５５０．９ｎｍとなる。
【００６０】
【数４】
ところで、図２において、回折角φ=０となるアレイ導波路型回折格子の集光位置を点Ｏとすると、回折角φ＝φpを有する光の集光位置（第２のスラブ導波路の出力端における位置）は、例えば点Ｐの位置（点ＯからＸ方向にずれた位置）となる。ここで、Ｏ−Ｐ間のＸ方向の距離をｘとすると波長λとの間に（数５）が成立する。
【００６２】
【数５】
（数５）において、Ｌfは第２のスラブ導波路の焦点距離であり、ｎgはアレイ導波路の群屈折率である。なお、アレイ導波路の群屈折率ｎgは、アレイ導波路の等価屈折率ｎcにより、（数６）で与えられる。
【００６４】
【数６】
前記（数５）は、第２のスラブ導波路の焦点ＯからＸ方向の距離ｄｘ離れた位置に光出力導波路の入力端を配置形成することにより、ｄλだけ波長の異なった光を取り出すことが可能であることを意味する。
【００６６】
また、（数５）の関係は、第１のスラブ導波路３に関しても同様に成立する。
すなわち、例えば第１のスラブ導波路３の焦点中心を点Ｏ’とし、この点Ｏ’からＸ方向に距離ｄｘ’ずれた位置にある点を点Ｐ’とすると、この点Ｐ’に光を入射した場合に、出力の波長がｄλ’ずれることになる。この関係を式により表わすと、（数７）のようになる。
【００６７】
【数７】
なお、（数７）において、Ｌｆ’は第１のスラブ導波路３の焦点距離である。
この（数７）は、第１のスラブ導波路３の焦点Ｏ’とＸ方向の距離ｄｘ’離れた位置に光入力導波路２の出力端２０を配置形成することにより、前記焦点Ｏに形成した光出力導波路６においてｄλ’だけ波長の異なった光を取り出すことが可能であることを意味する。また、上記作用は、他の光出力導波路６に関しても同様に生じ、各光出力導波路６から出力される出力波長は、それぞれ、各設計出力波長よりｄλ’だけ波長の異なった光となる。
【００６９】
そこで、本実施形態例においては、第１のスラブ導波路３を、該第１のスラブ導波路３を通る光の経路で切断分離し、分離した第１のスラブ導波路３のうち、光入力導波路２に接続されている分離スラブ導波路３ａ側（光入力導波路２も含む）を前記切断面８に沿ってスライド移動させることにより、光入力導波路２の出力端２０をＸ方向に移動させ、それにより、前記各光透過中心波長（各出力光波長）をシフトさせる構成とした。
【００７０】
また、上記切断面８に沿ってのスライド移動は、前記の如くステッピングモータ１５によって行なうものであるため、本実施形態例においては、予め上記（数７）から、光入力導波路２の出力端２０の移動量と、各光出力導波路６から出力される各光透過中心波長のシフト量との関係を求めておき、そのデータをステッピングモータ１５に接続した前記制御装置に入力してある。上記パラメータにおいては、Δλ＝０．０４Ｘとなる（すなわち、光入力導波路２の出力端２０の移動量Ｘを１０μｍとしたとき、上記各光透過中心波長が０．４ｎｍシフトする）。
【００７１】
そして、例えば上記各光透過中心波長を長波長側にシフトさせるときの符号を＋、短波長側にシフトさせるときの符号を−として、前記設定シフト量を＋０．８ｎｍといった値に設定し、ステッピングモータ１５の駆動によって、前記設定シフト量に対応する移動量Ｘだけ（設定波長が０．８ｎｍのときにはＸ＝２０μｍ）導波路形成部１０ａを切断面８に沿ってＸ方向にスライド移動させる。そうすると、各光出力導波路６から出力する出力波長（光透過中心波長）は、全て０．８ｎｍだけ長波長側にシフトする。
【００７２】
すなわち、前記波長シフト手段による波長シフトが行われない（ステッピングモータ１５による導波路形成領域１０ａの移動が行なわれない）波長シフトの定位置において、各光出力導波路６の出力端部から出力される出力波長の中心波長λ１、λ２、λ３、・・・、λ１５、λ１６に対し、前記波長シフト手段により前記波長シフトの定位置からの出力波長シフトを行なったときに各光出力導波路６の出力端部から出力される出力波長の中心波長は、（λ１＋０．８）ｎｍ、（λ２＋０．８）ｎｍ、（λ３＋０．８）ｎｍ、・・・、（λ１５＋０．８）ｎｍ、（λ１６＋０．８）ｎｍとなる。
【００７３】
また、前記波長シフト量（０．８ｎｍ）は、各出力ポートａ〜ｐから出力する出力波長間隔とほぼ等しい値（出力波長間隔の１倍）であり、上記の前記波長シフトの定位置からの出力波長シフトを行なったときに各光出力導波路６の出力端部から出力される出力波長の中心波長を書き直すと、λ２、λ３、・・・λ１６、（λ１６＋０．８ｎｍ）となる。なお、波長（λ１６＋０．８）ｎｍの光は入射されないので、上記のように波長シフトの定位置からの出力波長シフトを行なったときの各光出力導波路６からの出力波長の中心波長は、λ２、λ３、・・・λ１６となる。
【００７４】
また、厳密に言えば、光入力導波路２の出力端２０の位置を変えることによって、光入力導波路２の出力端２０からアレイ導波路４の入力端まで、第１のスラブ導波路３内を伝搬する光の焦点距離Ｌｆ’が若干変化する。
【００７５】
しかしながら、現在用いられているアレイ導波路型回折格子における第１のスラブ導波路３の焦点距離は数ｍｍのオーダーであり、一方、本実施形態例において、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長シフトのために移動する光入力導波路２の出力端２０の位置移動量は、数μｍ〜数１０μｍのオーダーであり、第１のスラブ導波路３の焦点距離に比べて非常に小さい。そのため、実質的には上記焦点距離の変化は無視してしまっても何も差し支えないと考えられ、本実施形態例において、上記のような波長シフト動作が行なわれる。
【００７６】
本実施形態例は、上記作用により、ステッピングモータ１５の駆動によって導波路形成部１０ａを切断面８に沿って、Ｘ方向にスライド移動させることによって、上記のように、全出力導波路６から出力する出力光波長を予め定められた設定シフト量だけ同時にシフトさせることができる。
【００７７】
なお、設定シフト量は、１つでもよいし複数でもよい。すなわち、例えば前記ステッピングモータ１５の制御装置に複数の設定シフト量を与えておき、必要に応じて設定シフト量を可変すれば、全光出力導波路６から出力する出力波長を複数のパターンに切り換えることができる。
【００７８】
したがって、本実施形態例によれば、この設定シフト量を適宜設定することにより、光モジュール４０を光スイッチやアドドロップモジュール等の光システムに適用可能な光モジュールとすることができる。
【００７９】
なお、上記実施形態例の具体例として、以下に示す作製方法により上記光モジュール４０を作製し、上記効果を確認することができた。以下、その作製方法を説明する。まず、従来の一般的な作製方法によってアレイ導波路型回折格子を作製し、その後、第１のスラブ導波路３を通る光の経路を横切るように、ダイシングソーを用いて切断面８を形成した（切断面８で第１のスラブ導波路３を含む導波路形成部１０ａとその下の基板１を切断した）。
【００８０】
また、導波路形成部１０ａの端面と導波路形成部１０ｂの端面には、これらの端面における反射を防ぐために前記マッチンググリースを塗布した。なお、切断面８を、切断や研磨によって、基板１の面に垂直な面に対して約８度斜めに傾いた角度とすると、導波路形成部１０ａの端面と導波路形成部１０ｂの端面における反射を防ぎやすい。
【００８１】
次に、導波路形成部１０ｂ側の基板１をエポキシ樹脂等の接着剤を介してベース９に固定した。また、導波路形成部１０ａ側はベース９の上に配置した。なお、基板１の裏面側に、切断面８と直交する方向のＶ字形溝を形成し、このＶ溝の形成位置に対応させてベース９の表面側にもＶ字形溝を形成した。そして、これらのＶ字形溝同士を対向させることにより形成される菱形形状の溝に例えば光ファイバ等の位置決め部材を嵌合することにより、導波路形成部１０ａのステッピングモータ１５によるスライド移動時に、導波路形成部１０ａが切断面８に対して斜めに移動したりせず、導波路形成部１０ａと１０ｂの端面間隔を約５μｍに維持できるようにした。
【００８２】
なお、前記の如く、導波路形成部１０ａのスライド移動量は、数μｍ〜数十μｍであるため、上記Ｖ字形溝に位置決め部材を嵌合した状態で、スライド移動が支障なく行なわれる。
【００８３】
そして、上記構成のアレイ導波路型回折格子を光ファイバ配列具２１，２３と共に、筐体内に収容し、かつ、筐体内にはペルチェ素子３０とサーミスタ３１も収容した。
【００８４】
図３には、本発明に係る光モジュールの第２実施形態例が平面図により示されている。本第２実施形態例は上記第１実施形態例とほぼ同様に構成されており、本第２実施形態例が上記第１実施形態例と異なる特徴的なことは、スライド移動機構を、導波路形成領域１０と線膨張係数が異なる（ここでは導波路形成領域１０よりも線膨張係数が大きい）スライド部材と、ペルチェ素子３０を備えた温度調整機構とを有する構成としたことである。
【００８５】
上記スライド部材は、金属等の高熱膨張係数部材７により形成されており、導波路形成領域１０ａの一端側が接着剤１３を介して高熱膨張係数部材７に固定されている。導波路形成領域１０ａの他端側は係止部材１４に係止されており、この係止部材１４を設けることにより、本第２実施形態例では、上記第１実施形態例に設けた導波路形成部１０ａ側をベース９側に押し付ける押し付けばねは省略している。
【００８６】
前記係止部材１４は、導波路形成部１０ａの上面に沿って設けられた上板部１４ａと導波路形成領域１０ａの側面に沿って設けられた側板部（図示されていない）とを有するＬ字形状の部材であり、側板部が固定部１２でベース９に固定されている。係止部材１４の上板部の内壁と導波路形成領域１０ａの上面とは当接しており、導波路形成領域１０ａのスライド移動時に、導波路形成領域１０ａがベース９に対して上方側（ＸＹ平面に垂直なＺ軸方向）に変位しないようになっている。また、側板部の内壁と導波路形成領域１０ａの側面とは間隔を介しており、導波路形成領域１０ａのスライド移動が支障なく行なえるようになっている。
【００８７】
本第２実施形態例においては、ペルチェ素子３０によって、筐体内の温度を積極的に可変し、それに伴って高熱膨張係数部材７を導波路形成領域１０よりも大きく伸縮させることにより、導波路形成領域１０ａを切断面８に沿って、導波路形成領域１０ｂに対してスライド移動させる。
【００８８】
そうすると、このスライド移動によって、上記第１実施形態例と同様に、全出力導波路６から出力する出力光波長を予め定められた設定シフト量だけ同時にシフトさせることができ、同様の効果を奏することができる。
【００８９】
図４には、本発明に係る光モジュールを用いた光システムの第１実施形態例の要部構成図が示されている。本実施形態例の光システムは、光モジュール５０と光モジュールからの出力光を合波して出力する光合波器６０とを有している。
【００９０】
光モジュール５０は、図７に示すようなアレイ導波路型回折格子を有しており、このアレイ導波路型回折格子は、上記第１実施形態例の光モジュール４０に適用されたアレイ導波路型回折格子とほぼ同様に構成されているが、光モジュール５０を構成するアレイ導波路型回折格子は、５本の光入力導波路２と１７本の光出力導波路６を有しており、切断面８は第１のスラブ導波路３を通る光の経路を斜めに横切る面と成している。
【００９１】
また、同図には図示されていないが、光モジュール５０も、上記第１実施形態例の光モジュール４０と同様の機能を有する波長シフト手段や筐体を有しており、光モジュール５０の要部構成および機能は上記第１実施形態例の光モジュール４０の要部構成および機能と同様である。
【００９２】
さらに、本実施形態例の光システムは、光合波器６０としても、図７と同様の構成を有するアレイ導波路型回折格子と、上記波長シフト手段を備えた光モジュールを適用して形成している。アレイ導波路型回折格子は、前記の如く、光の相反性を利用した回路であり、例えば図１１の（ｂ）に示したように、光出力導波路６側から互いに異なる波長の光を入射させた場合、これらの波長の光を合波して光入力導波路２から出力する機能を有しているため、光出力導波路６側を光入力側とする光合波器として適用することができる。
【００９３】
また、アレイ導波路型回折格子に波長シフト手段を設けると、アレイ導波路型回折格子によって合波する光の波長を設定シフト量ずつ同時にシフトさせることができる。
【００９４】
図７に示すように、光モジュール５０の５本の光入力導波路２のうち、図の最上部の光入力導波路２の入力端部は、信号伝送される波長多重光とは異なる波長の監視光を入力するための監視光入力部１９と成している。
【００９５】
また、光モジュール５０の複数（１７個）の出力ポートａ〜ｑのうち、出力ポートｑは、前記波長シフト手段による出力波長シフトが行なわれない波長シフトの定位置では光出力を行なわず、かつ、前記波長シフト手段により前記波長シフトの定位置からの出力波長シフトが行なわれたときに光出力を行なう予備出力ポートと成している。また、出力ポートｐは、前記監視光の出力ポートと成している。
【００９６】
本実施形態例の光システムは、図４に示すように、光モジュール５０の複数（１７個）の出力ポートａ〜ｑのうち、出力ポートａ（図の下から２番目の出力ポート）にドロップポート２６を接続し、出力ポートｐを監視光のモニタポート２９に接続し、残りの出力ポートｂ〜ｏを光合波器６０の光入力側（ポートｂ’〜ｏ’）に接続して形成されている。また、光合波器６０の光入力側（ポートａ’）には１つのアドポート２７が接続されており、光モジュール５０の出力ポートｑと光合波器６０のポートｑ’とが接続されている。
【００９７】
本実施形態例の光システムは以上のように構成されており、このシステムにおいて、図４の（ａ）に示すように、波長間隔約０．８ｎｍで中心波長λ１（１５３５ｎｍ）〜λ１５（１５４６．２ｎｍ）の１５波長の多重光を光モジュール５０の光入力部１７に入力し、監視光入力部１９に波長λ１７（１５４７．８ｎｍ）の監視光を入力すると、波長多重光は波長ごとに分波されて、各出力ポートａ〜ｏから出力され、監視光は出力ポートｐから出力される。
【００９８】
そうすると、出力ポートａから出力する波長λ１の光は、ドロップポート２６からドロップされ、出力ポートｐから出力する波長λ１７の光はモニタポート２９から出力され、モニタされる。また、各出力ポートｂ〜ｏから出力する波長λ２〜λ１５の光は、光合波器６０により合波されて出力される。なお、光合波器６０には、アドポート２７から波長λ１の光が入射されるため、この光も光合波器６０により合波され、光合波器６０の出力側からは、波長λ１〜波長λ１５の多重光が出力される。
【００９９】
なお、図６の（ａ）に、このときの光モジュール５０からの出力光のうち、波長λ１、λ２、λ１５の各光の出力強度と出力ポートｑ，ａ，ｂ，ｎ，ｏの関係を模式的に示した。
【０１００】
そして、光モジュール５０の波長シフト手段（具体的にはステッピングモータ１５）を作動させて、光モジュール５０を形成するアレイ導波路型回折格子の導波路形成部１０ａをスライド移動していくと、上記出力光波長がシフトしていくので、各出力ポートａ〜ｐから出力される光の強度が弱まっていく。この状態は、モニタポート２９からのモニタ出力により検出される。
【０１０１】
そして、導波路形成部１０ａを、波長シフト手段によるシフトが行われない定位置から図１のＸ方向に１０μｍスライド移動させると、各出力ポートａ〜ｐから出力される波長が＋０．４ｎｍずつ長波長側に移動した状態となり、図６の（ｂ）に示すように、この各波長においては、光入力部１７から入力された光の強度はノイズレベルとなるので、図４の（ｂ）に示すように、各出力ポートａ〜ｐからの光出力がオフする。
【０１０２】
したがって、光モジュール５０において設定波長を０．４ｎｍとすると、全出力ポートａ〜ｑからの出力を一括してオフする出力オフモードの機能を果たすことができる。
【０１０３】
また、本実施形態例において、光合波器６０は光モジュール５０と同様に構成されているため、光合波器６０も光モジュール５０と同様に動作させる（すなわち、波長シフト手段による動作を光モジュール５０と同様に行なうと）、合波する光の波長を設定シフト量（この場合＋０．４ｎｍ）ずつ長波長側にシフトさせることになるため、アドポート２７から入射される波長λ１の光は光合波器６０の出力側から出力されない。
【０１０４】
そして、光モジュール５０のステッピングモータ１５をさらに作動させて、光モジュール５０を形成するアレイ導波路型回折格子の導波路形成部１０ａをスライド移動していき、導波路形成部１０ａを前記定位置から図１のＸ方向に２０μｍスライド移動させると、各出力ポートａ〜ｐから出力される波長が＋０．８ｎｍずつ長波長側に移動した状態となる。なお、この状態を模式的に示すと、図６の（ｃ）に示す状態となる。
【０１０５】
そうすると、図５に示すように、光モジュール５０の各出力ポートａ〜ｎから出力する出力波長の中心波長は、λ２、λ３、・・・λ１５となり（前記波長多重光の中に中心波長が（λ１５＋０．８）ｎｍの波長の光はないため、出力ポートｏからの出力は行われない）、予備出力ポートｑからは、波長λ１の光が出力される。
【０１０６】
そして、これらの光モジュール５０からの出力光のうち、波長λ２の光がドロップポート２６からドロップされ、その他の波長λ１、λ３〜λ１５の光は光合波器６０に入射する。
【０１０７】
また、このとき、光合波器６０も光モジュール５０と同様に動作させて導波路形成部１０ａを図のＸ方向に２０μｍスライド移動させると、光合波器６０によって合波する光波長も一括して０．８ｎｍ長波長側の波長となるため、アドポート２７から入力される波長λ２の光を含む波長λ１〜波長λ１５の光が光合波器６０によって合波されて波長多重出力される。
【０１０８】
本実施形態例の光システムによれば、例えば波長λ１の信号光に事故などでエラーが生じた場合に、λ２をドロップポート２６から出力して用いることができる。また、光モジュール５０に予備出力ポートｑを形成し、それに対応するポートｑ’を光合波器６０に形成し、これらのポートｑ、ｑ’を接続しているので、光モジュール５０および光合波器を波長シフトの定位置からシフトさせたときにも波長λ１の光の伝送も行なえる。
【０１０９】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記光モジュールの第１実施形態例では、スライド移動機構としてステッピングモータ１５を設けたが、ステッピングモータ１５の代わりに、圧電素子を設けてスライド移動機構を形成することもできる。この場合は、圧電素子が、電力により前記導波路形成領域１０ａをスライド移動させるスライド駆動手段として機能する。
【０１１０】
さらに、上記光モジュールの各実施形態例において、アレイ導波路型回折格子の温度を調整する温度調整機構としてペルチェ素子３０を設けたが、ペルチェ素子３０の代わりにヒータ素子を設けてもよいし、ペルチェ素子３０とヒータ素子の両方を設けてもよい。
【０１１１】
さらに、本発明の光モジュールにおいて、光入力部の個数や出力ポートの個数や分波波長間隔等の詳細な構成は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。
【０１１２】
さらに、上記光システムの実施形態例は、波長λ１またはλ２の、１つの波長の光をアド／ドロップするシステムとしたが、アド／ドロップする光の波長数を複数にしてもよい。また、予備のポートや監視光のモニタポートは省略することもできる。
【０１１３】
さらに、上記光システムの実施形態例は、光合波器６０として光モジュール５０と同様の構成の光モジュールを適用したが、光合波器６０として例えばスターカプラなどを適用することもできる。
【０１１４】
さらに、例えば図８に示すように、上記第１または第２実施形態例の光モジュールと同様の要部構成を有する光モジュール５５の出力ポートに、第１のパスポートＡと第２のパスポートＢを１ポートおきに接続し、波長シフト手段による波長シフトによって予め設定した設定波長光の出力パスポートを可変する（同図の（ａ）に示すようにパスポートＡから出力したり、同図の（ｂ）に示すようにパスポートＢから出力したりする）こともできる。
【０１１５】
また、図８では光モジュールに２つのパスポートとを接続したが、光モジュール５５に３以上のパスポートを接続して光システムを構成してもよい。この場合は、第１から第Ｎ（Ｎは３以上の整数）のパスポートを、（Ｎ−１）ポートおきに接続し、波長シフト手段による波長シフトによって予め設定した設定波長光の出力パスポートを可変する光システムを構成することができる。
【０１１６】
さらに、本発明の光システムの別の例として、全出力ポートからの出力を一括してオフする出力オフモードの機能が付加されている光モジュールを用い、該光モジュールの出力オフモードの動作の有無によって出力光波長を一括してオンオフする光スイッチを構成することもできる。
【０１１７】
なお、出力オフモードの機能は、例えば光モジュール５０や光モジュール４０において、設定シフト波長を０．４ｎｍにすることによって、光モジュール４０，５０に付加することができ、同様に、複数の出力ポートから出力する出力波長が等波長間隔ごとに異なる波長の光モジュールにおいて、全出力ポートからの出力を一括して前記等波長間隔でない波長分のみシフトさせることにより付加することができる。
【０１１８】
さらに、本発明の光システムのさらに別の例として、図９に示すように、光モジュール５５の１つの出力ポートにのみ出力用光ファイバを接続し、光入力部１７から１つの波長λ１を入力し、波長シフト手段による出力波長シフトが行なわれない波長シフトの定位置で、波長λ１の光出力を行い、かつ、前記波長シフト手段により前記波長シフトの定位置からの出力波長シフトが行なわれたときに光出力を停止する光スイッチを構成することもできる。
【０１１９】
さらに、本発明の光モジュールを用いて、波長モニタを構成することもできる。この場合、例えば図１０に示すように、光モジュール５０の出力ポート数に対応したフォトダイオードを１次元アレイ状に配設したＰＤアレイ３６を設けて各出力ポートａ〜ｐにフォトダイオードを接続する。
【０１２０】
そして、光モジュール５０の波長シフト手段によってシフトさせる設定シフト量を、各出力ポートａ〜ｐから出力される出力波長の間隔よりも小さい値（例えば波長間隔の１０分の１程度の値）に設定し、波長シフト手段による波長シフトを複数回行ないながら、その都度、各出力ポートａ〜ｐに接続されているフォトダイオードにより対応する出力ポートａ〜ｐから出力される光の強度を測定していくと、全出力ポートａ〜ｐからの出力光強度が波長シフトに対応して段階的に変化していくので、この強度検出によって、各出力ポートａ〜ｐから出力する光の波形を一括して検出することができる。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明の光システムを構成する光モジュールによれば、複数の出力ポートからは、それぞれ互いに異なる波長の光が出力されるが、これらの全出力ポートから出力する出力光波長を、波長シフト手段によって、長波長側と短波長側のいずれか一方に予め定められた設定シフト量だけ同時にシフトさせることができる。したがって、この設定シフト量を適宜設定することにより、光モジュールを光スイッチの光システムに好適な光モジュールとすることができる。
【０１２３】
また、本発明は、複数の出力ポートから出力する出力波長は等波長間隔ごとに異なる波長と成して、出力オフモードの機能を付加した光モジュールとしたので、例えばこの出力オフモードの動作の有無によって光出力動作をオンオフする光スイッチを構成することができる。
【０１２４】
さらに、本発明の光システムを構成する光モジュールは、アレイ導波路型回折格子を有して構成される光モジュールとしたので、アレイ導波路型回折格子の光分波特性を用いて、上記効果を奏する正確な光モジュールを有する光システムを構成することができる。
【０１２５】
さらに、本発明の光システムを構成する光モジュールは、アレイ導波路型回折格子の第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方をスラブ導波路を通る光の経路と交わる切断面で切断分離し、切断面に沿って導波路形成領域をスライド移動させるスライド移動機構を設け、該スライド移動機構を波長シフト手段とした光モジュールとしたので、スライド移動機構によって、アレイ導波路型回折格子の出力波長をシフトさせて上記効果を奏する優れた光システムの光モジュールを構成することができる。
【０１３５】
さらに、出力オフモードを備えた光モジュールを有し、該光モジュールの出力オフモードの動作の有無によって出力光波長を一括してオンオフする光スイッチとした本発明の光システムによれば、光スイッチの動作切り換えを非常に的確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光モジュールの第１実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】アレイ導波路型回折格子における光透過中心波長シフトと光入力導波路および光出力導波路の位置との関係を示す説明図である。
【図３】本発明に係る光モジュールの第２実施形態例を示す要部構成図である。
【図４】本発明に係る光モジュールを用いた光システムの一実施形態例をその動作と共に模式的に示す要部構成図である。
【図５】図４に示した光システムにおける波長切り換え後の動作状態を示す説明図である。
【図６】図４に示した光システムに適用されている光モジュールの出力波長と出力ポートとの関係を模式的に示す説明図である。
【図７】図４に示した光システムに適用されている光モジュールを示す要部構成図である。
【図８】本発明に係る光システムの別の実施形態例を示す説明図である。
【図９】本発明に係る光システムのさらに別の実施形態例を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る光システムのさらにまた別の実施形態例を示す説明図である。
【図１１】アレイ導波路型回折格子の構成例をその動作と共に示す説明図である。
【図１２】アレイ導波路型回折格子の１つの光出力導波路から出力される光の光透過特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 基板
２ 光入力導波路
３ 第１のスラブ導波路
３ａ，３ｂ 分離スラブ導波路
４ アレイ導波路
５ 第２のスラブ導波路
６ 光出力導波路
７ 高熱膨張係数部材
８ 切断面
９ ベース
１０，１０ａ，１０ｂ 導波路形成領域
１７ 光入力部
４０，５０，５１，５５ 光モジュール
６０ 光合波器
ａ〜ｑ 出力ポート
Claims (1)
- １本または２本以上の並設された光入力導波路の出射側に第１のスラブ導波路が接続され、該第１のスラブ導波路の出射側には該第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたアレイ導波路が接続され、該複数のアレイ導波路の出射側には第２のスラブ導波路が接続され、該第２のスラブ導波路の出射側には複数の並設された光出力導波路が接続されている構成を備えていて、温度調整機構により温度が調整されるアレイ導波路型回折格子を有し、前記光入力導波路の入力端部が光入力部と成し、前記第１と第２のスラブ導波路と前記並設アレイ導波路が光分波部と成し、前記光出力導波路の出力端部が出力ポートと成し、前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方がスラブ導波路を通る光の経路と交わる切断面で切断分離されて分離スラブ導波路と成し、前記第１と第２のスラブ導波路と光入力導波路とアレイ導波路と光出力導波路を有する導波路形成領域が一方側の分離スラブ導波路を含む第１の導波路形成領域と他方側の分離スラブ導波路を含む第２の導波路形成領域とに分離されており、該第２の導波路形成領域と前記第１の導波路形成領域の少なくとも一方側を前記切断面に沿ってスライド移動させることにより前記出力導波路から出力する出力波長をシフトさせるスライド移動機構を設け、該スライド移動機構を波長シフト手段とし、前記光分波部は前記光入力部から入力される波長多重光を互いに異なる波長の光に分波し、該光分波部で分波した互いに異なる波長の光を異なる出力ポートから出力する構成と成し、これらの全出力ポートから出力する出力光波長を長波長側と短波長側のいずれか一方に予め定められた設定シフト量だけ同時に前記波長シフト手段によりシフトさせて全出力ポートから出力する光波長を一括的に切り換える機能を備え、さらに、複数のそれぞれの出力ポートから出力する各信号波長の間隔は等波長間隔ずつ異にして複数のそれぞれの出力ポートから出力する波長は互いに異なる波長と成し、前記波長シフト手段により前記第２の導波路形成領域と前記第１の導波路形成領域の少なくとも一方側を前記切断面に沿ってスライド移動させて前記複数のそれぞれの出力ポートでの波長が各信号波長からずれたノイズレベルとなる波長へシフトさせて前記全出力ポートからの出力を一括してオフにする出力オフモードの機能を付加したことを特徴とする光モジュール；を有し、該光モジュールの出力オフモードの動作の有無によって出力光波長を一括してオンオフする光スイッチとしたことを特徴とする光モジュールを用いた光システム。
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