JP4696413B2 - 光部品、光モジュール、光増幅器および光通信システム - Google Patents
光部品、光モジュール、光増幅器および光通信システム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路にグレーティングが形成された光導波路型回折格子素子を備える光部品、この光部品を含む光モジュールまたは光増幅器、および、この光モジュールまたは光増幅器を含む光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路型回折格子素子は、光導波路（例えば光ファイバ）における長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調によるグレーティングが形成されたものであって、この光導波路を伝搬する光のうち特定波長の光をグレーティングにより選択的に反射し又は損失を与えることができる。なお、本明細書で単に「グレーティング」と言うときは、光導波路を伝搬してきた特定波長の光をブラッグ反射して逆の方向に伝搬させるブラッググレーティング、光導波路を伝搬してきた特定波長の光をブラッグ反射して損失を与える屈折率変調が傾斜した傾斜型ブラッググレーティング、および、光導波路を伝搬してきた特定波長のコアモード光をクラッドモード光に変換して損失を与える長周期グレーティング、が含まれる。
【０００３】
ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子は、特定波長の光を反射させて光の合波、分波または経路変更を行う光モジュール（例えば、光合波器、光分波器、光ＡＤＭ（Add-Drop Multiplexer）、光ＸＣ（Cross Connect））の一構成要素として用いられる。また、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子は、特定波長の光に対して損失を与える損失フィルタとして作用し、例えば、光増幅器における利得を等化する利得等化器の一構成要素として用いられる。これら光モジュールまたは光増幅器は、波長多重した多波長の信号光を用いて光伝送を行う波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）通信システム等において用いられる。
【０００４】
ところで、反射スペクトルを動的に調整することができる光導波路型回折格子素子が特開２０００−９８１４６号公報に開示されている。この公報に開示された光導波路型回折格子素子は、光ファイバにブラッググレーティングが形成されたものであって、機械的または磁気的な力により（例えばソレノイドを用いて）光ファイバを長手方向に伸張させて、これによりグレーティング周期を長くし、反射波長を長波長側へシフトさせるものである。このような光導波路型回折格子素子を用いた光モジュールは、光の合波、分波または経路変更を動的に調整することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示された光導波路型回折格子素子は、反射波長を微調整することが困難である。例えば、波長１．５５μｍ帯で波長間隔０．８ｎｍ（周波数間隔１００ＧＨｚ）の多波長信号光をＷＤＭ伝送する光通信システムにおいて光導波路型回折格子素子が用いられる場合を想定する。また、ブラッググレーティング形成領域の長さが５０ｍｍであるとする。このとき、光導波路型回折格子素子がブラッグ反射させるべき波長を或る信号光波長から隣りの信号光波長へ変更する（すなわち、反射波長を０．８ｎｍだけ変更する）には、ブラッググレーティング形成領域の長さを３３μｍだけ変化させる必要がある。一方、ソレノイドのストロークは１ｍｍ程度以上である。したがって、ソレノイドを用いたのでは、光導波路型回折格子素子の反射波長を０．８ｎｍだけ変更することは困難である。このことは、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子においても同様であり、損失スペクトルを微調整することが困難である。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光導波路にグレーティングが形成された光導波路型回折格子素子を備え反射スペクトルまたは損失スペクトルの微調整が容易な光部品、この光部品を含む光モジュールまたは光増幅器、および、この光モジュールまたは光増幅器を含む光通信システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る光部品は、(1) 光導波路にブラッググレーティングが形成されており、光導波路を伝搬してきた特定波長の光をブラッググレーティングによりブラッグ反射し、その反射した光を入射時と逆の方向に伝搬させる光導波路型回折格子素子と、(2) 可撓性を有し、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位に光導波路型回折格子素子が固定された可撓性部材と、(3) 可撓性部材を撓ませ、上記部位に圧縮応力を付与して光導波路型回折格子素子における反射波長を第１波長とし、及び／又は、上記部位に引張応力を付与して光導波路型回折格子素子における反射波長を第２波長とする撓み付与手段とを備えることを特徴とする。さらに、可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、撓み付与手段は、可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、可撓性部材を撓ませることを特徴とする。この第１の発明に係る光部品では、光導波路にブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子は、可撓性部材に固定されており、撓み付与手段の作用により可撓性部材が撓むことにより圧縮応力または引張応力が付与される。そして、この光導波路型回折格子素子における反射波長は、圧縮応力が付与されているときは第１波長λ1となり、引張応力が付与されているときは第２波長λ2となる。ただし、λ1≠λ2 である。
【０００８】
また、第１の発明に係る光部品は、撓み付与手段が可撓性部材を撓ませていないとき、光導波路型回折格子素子における反射波長が第１波長と第２波長との間の波長であるのが好適である。さらに、これら第１波長および第２波長は、この光部品が用いられる光通信システム等における多波長信号光のうち隣合う２波長であるのが好適である。この場合には、他の波長の信号光に影響を与えることなく、反射波長が切替えられる。
【０００９】
本発明に係る光モジュールは、上記の第１の発明に係る光部品を備え、この光部品により特定波長の光を反射させて、光の合波、分波または経路変更を行うことを特徴とする。このような光モジュールは、例えば、光合波器、光分波器、光ＡＤＭ、光ＸＣである。この光モジュールは、上記の第１の発明に係る光部品により特定波長の光を反射させて合波、分波または経路変更を行うことから、合波、分波または経路変更を行うべき光の波長を可変とすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る光モジュールは、光部品における光の反射または透過の際の損失の波長依存性を等化する等化手段を更に備えるのが好適である。この場合には、光部品における光の反射または透過の際の損失の波長依存性は等化手段により等化されるので、光モジュールにおける損失スペクトルは平坦なものとなる。
【００１１】
第２の発明に係る光部品は、(1) 光導波路に長周期グレーティングが形成されており、光導波路を伝搬してきた特定波長のコアモード光を長周期グレーティングによりクラッドモード光に変換して、光導波路を伝搬する特定波長の光に対して損失を与える光導波路型回折格子素子と、(2) 可撓性を有し、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位に光導波路型回折格子素子が固定された可撓性部材と、(3) 可撓性部材を撓ませて、上記部位に圧縮応力または引張応力を付与し、光導波路型回折格子素子における損失スペクトルを調整する撓み付与手段とを備えることを特徴とする。さらに、可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、撓み付与手段は、可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、可撓性部材を撓ませることを特徴とする。この第２の発明に係る光部品では、光導波路に長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子は、可撓性部材に固定されており、撓み付与手段の作用により可撓性部材が撓むことにより応力が付与される。そして、この光導波路型回折格子素子における損失スペクトルは、付与された応力に応じて調整される。
【００１２】
第３の発明に係る光部品は、(1) 光導波路にブラッググレーティングが傾斜して形成されており、光導波路を伝搬してきた特定波長の光をブラッググレーティングによりブラッグ反射して、光導波路を伝搬する特定波長の光に対して損失を与える光導波路型回折格子素子と、(2) 可撓性を有し、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位に光導波路型回折格子素子が固定された可撓性部材と、(3) 可撓性部材を撓ませて、上記部位に圧縮応力または引張応力を付与し、光導波路型回折格子素子における損失スペクトルを調整する撓み付与手段とを備えることを特徴とする。さらに、可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、撓み付与手段は、可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、可撓性部材を撓ませることを特徴とする。この第３の発明に係る光部品では、光導波路に傾斜型ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子は、可撓性部材に固定されており、撓み付与手段の作用により可撓性部材が撓むことにより応力が付与される。そして、この光導波路型回折格子素子における損失スペクトルは、付与された応力に応じて調整される。
【００１３】
本発明に係る光増幅器は、光を増幅する光増幅媒体と、この光増幅媒体における光増幅の利得を等化する上記の第２または第３の発明に係る光部品とを備えることを特徴とする。この光増幅器では、光部品における損失スペクトルは、光増幅媒体における利得スペクトルと略同形状のものとされ、光増幅の利得は等化される。光増幅媒体における利得スペクトルが変動した場合であっても、光部品における損失スペクトルが動的に調整されることにより、光増幅の利得は常に等化され得る。
【００１４】
第１〜第３の発明に係る光部品は、撓み付与手段がソレノイドを含むものであるのが好適である。ソレノイドは、吸着状態とフリー状態との間の遷移に際してのみ励磁コイルへの通電が必要であって、吸着状態の継続またはフリー状態の継続に際しては励磁コイルへの通電が不要であるから、低消費電力の点で好適である。また、停電により電源供給が不能となる事態が生じたとしても、ソレノイドは、その事態に陥る直前の状態を保持することができるので、この点でも好適である。
【００１５】
第１〜第３の発明に係る光部品は、温度変化に因る光導波路型回折格子素子の特性変化を補償する補償手段を更に備えるのが好適である。この場合には、温度変化により光導波路型回折格子素子の特性が変化するようなことがあっても、その特性変化は補償手段により補償されるので、光導波路型回折格子素子の特性の温度依存性が低減される。
【００１６】
第１〜第３の発明に係る光部品では、可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、撓み付与手段は、可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、可撓性部材を撓ませることを特徴とする。これにより、可撓性部材の厚みが所定方向に沿って一定である場合と比較して、光導波路型回折格子素子に付与される応力は長手方向に沿って均一のものとすることができる。
【００１８】
第１〜第３の発明に係る光部品は、可撓性部材が撓んでいない状態において光導波路型回折格子素子に引張応力が付与されて光導波路型回折格子素子が可撓性部材に固定されているのが好適である。また、可撓性部材が撓んでいない状態において光導波路型回折格子素子に引張応力が付与され、光導波路型回折格子素子が所定の光学的特性となるように調整されて、光導波路型回折格子素子が前記可撓性部材に固定されているのが好適である。このようにすることで、可撓性部材が撓んでいないときにも、光導波路型回折格子素子には応力が付与されていて、光導波路型回折格子素子は所望の光学的特性を有するものとなる。
【００１９】
本発明に係る光通信システムは、波長多重した多波長の信号光を用いて光通信を行う光通信システムであって、上記の本発明に係る光モジュールを含み、この光モジュールにより多波長の信号光の合波、分波または経路変更を行うことを特徴とする。この光通信システムでは、多波長信号光の合波、分波または経路変更は、光モジュールにより動的に変更され得る。
【００２０】
本発明に係る光通信システムは、波長多重した多波長の信号光を用いて光通信を行う光通信システムであって、上記の本発明に係る光増幅器を含み、この光増幅器により多波長の信号光を光増幅することを特徴とする。この光通信システムでは、光増幅器における利得スペクトルが平坦なものであるので、高品質の光伝送を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
先ず、本発明に係る光部品の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る光部品１００の平面図である。図２は、本実施形態に係る光部品１００に含まれる可撓性部材１５０および光導波路型回折格子素子１６０の斜視図である。この光部品１００は、基盤１１０、ソレノイド１２０、ソレノイド１３０、固定部材１４０、可撓性部材１５０および光導波路型回折格子素子１６０を備えている。
【００２３】
ソレノイド１２０の本体部１２１、ソレノイド１３０の本体部１３１、および、固定部材１４０それぞれは、基盤１１０上に固定されている。可撓性部材１５０の一端側は、固定部材１４０に固定されている。可撓性部材１５０の他端側は、一方のソレノイド１２０の可動部１２２の先端に設けられたキャップ部１２３と、他方のソレノイド１３０の可動部１３２の先端に設けられたキャップ部１３３との間に、位置している。
【００２４】
ソレノイド１２０は、本体部１２１、可動部１２２およびキャップ部１２３の他に励磁コイル（図示せず）をも含み、この励磁コイルに通電することで、本体部１２１に対して可動部１２２を移動させることができる。ソレノイド１２０は、可動部１２２が本体１２１に吸着している状態（以下「吸着状態」という。）、および、可動部１２２が本体１２１に吸着しておらずフリーである状態（以下「フリー状態」という。）の何れかの状態となる。特に、ソレノイド１２０は、吸着状態とフリー状態との間の遷移に際してのみ励磁コイルへの通電が必要であって、吸着状態の継続またはフリー状態の継続に際しては励磁コイルへの通電が不要であるのが、低消費電力の点で好適である。また、停電により電源供給が不能となる事態が生じたとしても、ソレノイド１２０は、その事態に陥る直前の状態を保持することができるので、この点でも好適である。ソレノイド１３０も同様である。
【００２５】
ソレノイド１２０、ソレノイド１３０および固定部材１４０は、可撓性部材１５０を撓ませる撓み付与手段として作用する。すなわち、ソレノイド１２０が吸着状態であってソレノイド１３０がフリー状態であれば、図１に示されるように、可撓性部材１５０はソレノイド１３０側に凸となるように撓む。一方、ソレノイド１２０がフリー状態であってソレノイド１３０が吸着状態であれば、図１に示された様子とは逆に、可撓性部材１５０はソレノイド１２０側に凸となるように撓む。
【００２６】
可撓性部材１５０は、可撓性を有する材料からなり、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位（例えば、ソレノイド１２０側の面上、または、中心よりソレノイド１２０側へ寄った内部）に、光導波路型回折格子素子１６０が固定されている。この可撓性部材１５０は、例えばファイバ強化プラスティックからなるのが好適である。なお、図２において、Ｌは、ソレノイド１２０のキャップ部１２３とソレノイド１３０のキャップ部１３３とにより挟まれた自由端の位置から、固定部材１４０により固定された固定端の位置までの、可撓性部材１５０の長さである。ｈは、ソレノイド１２０とソレノイド１３０とを結ぶ方向の可撓性材料１５０の厚みである。ｂは、可撓性部材１５０の幅である。
【００２７】
光導波路型回折格子素子１６０は、光導波路である光ファイバにグレーティングが形成されたものであって、可撓性部材１５０の撓みにより、その長手方向に圧縮応力または引張応力が付与される。
【００２８】
この光導波路型回折格子素子１６０の元となる光ファイバは、石英系ガラスをベースとするものであって、ＧｅＯ2が添加されたコア領域と、このコア領域を取り囲むクラッド領域とを有している。この光ファイバに対して長手方向に空間的に強度変調された屈折率変化誘起光（例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光源から出力された波長２４８ｎｍの紫外レーザ光）が照射されることで、この光ファイバのコア領域にグレーティングが形成され、これにより光導波路型回折格子素子１６０が製造される。ブラッググレーティングまたは傾斜型ブラッググレーティングは、位相格子マスクが光ファイバの側方に配置され、この位相格子マスクを介して屈折率変化誘起光が照射され、この照射に伴い位相格子マスクの作用により＋１次回折光と−１次回折光とが生じて、これらの干渉縞がコア領域に形成されることで、その干渉縞における屈折率変化誘起光のパワー分布に応じて形成される。一方、長周期グレーティングは、強度変調マスクが光ファイバの側方に配置され、この強度変調マスクを介して屈折率変化誘起光が照射されることで、その強度変調マスクを透過した屈折率変化誘起光のパワー分布に応じて形成される。
【００２９】
この光部品１００では、ソレノイド１２０およびソレノイド１３０の作用により可撓性部材１５０が撓み、この撓みに伴って、可撓性部材１５０に固定された光導波路型回折格子素子１６０に圧縮応力または引張応力が付与される。そして、この応力によりグレーティング周期が変化して、光導波路型回折格子素子１６０の光学的特性（反射スペクトル、損失スペクトル）が変化する。光導波路型回折格子素子を長手方向に直接に圧縮・伸張させる従来の場合と比較して、本実施形態では、可撓性部材１５０を撓ませることで光導波路型回折格子素子１６０を圧縮・伸張させることから、可撓性部材１５０の撓み量が大きくても光導波路型回折格子素子１６０の歪み量は小さく、光導波路型回折格子素子１６０の光学的特性の微調整が可能である。
【００３０】
なお、光導波路型回折格子素子１６０の光学的特性は、付与される応力により変化するだけでなく、温度によっても変化する。すなわち、温度変化により実効屈折率やグレーティング周期が変化して、これにより、光導波路型回折格子素子１６０の光学的特性が変化する。そこで、温度変化に因る光導波路型回折格子素子１６０の特性変化を補償する補償手段が設けられるのが好適である。この補償手段として具体的には以下のものが挙げられる。可撓性部材１５０を適切な熱膨張係数を有する材料からなるものとすることにより、可撓性部材１５０の熱膨張・収縮を利用して、光導波路型回折格子素子１６０の特性変化を補償する。または、可動部１２２，１３２およびキャップ部１２３，１３３それぞれを適切な熱膨張係数を有する材料からなるものとすることにより、これらの熱膨張・収縮を利用して、光導波路型回折格子素子１６０の特性変化を補償する。または、ソレノイド１２０，１３０に加えて（または、これらに替えて）、可撓性部材１５０の撓み量を調整できる機構を設けて、撓み量を調整することで、光導波路型回折格子素子１６０の特性変化を補償する。このようにすることで、光導波路型回折格子素子１６０の光学的特性の温度依存性が低減される。
【００３１】
また、可撓性部材１５０が撓んでいない状態において光導波路型回折格子素子１６０に応力が付与されて光導波路型回折格子素子１６０が可撓性部材１５０に固定されているのが好適である。このようにすることで、可撓性部材１５０が撓んでいないときにも、光導波路型回折格子素子１６０には応力が付与されていて、光導波路型回折格子素子１６０は所望の光学的特性を有するものとなる。
【００３２】
次に、ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００について説明する。この場合、光導波路型回折格子素子１６０は、光ファイバを伝搬してきた特定波長の光をブラッグ反射して、その反射した光を逆の方向に光ファイバを伝搬させる。可撓性部材１５０が撓んでいないとき、ブラッググレーティングの周期をΛ0とし、ブラッググレーティング形成領域における実効屈折率をｎとすると、反射波長λ0は、
λ0＝２ｎΛ0 …(1)
なる式で表される。
【００３３】
光部品１００では、ソレノイド１２０が吸着状態であってソレノイド１３０がフリー状態であるときに、可撓性部材１５０はソレノイド１３０側に凸となるように撓み、光導波路型回折格子素子１６０には圧縮応力が付与されて、グレーティング周期はΛ1になり、反射波長はλ1となる。一方、ソレノイド１２０がフリー状態であってソレノイド１３０が吸着状態であるときに、可撓性部材１５０はソレノイド１２０側に凸となるように撓み、光導波路型回折格子素子１６０には引張応力が付与されて、グレーティング周期はΛ2になり、反射波長はλ2となる。これらのパラメータの間には、
λ1＝２ｎΛ1 …(2a)
λ2＝２ｎΛ2 …(2b)
Λ1＜Λ0＜Λ2 …(2c)
λ1＜λ0＜λ2 …(2d)
なる関係式が成り立つ。
【００３４】
波長１．５５μｍ帯で波長間隔１．６ｎｍ（周波数間隔２００ＧＨｚ）の多波長信号光をＷＤＭ伝送する光通信システムにおいて光部品１００が用いられる場合を想定したとき、或る信号光波長がλ1であって、隣りの信号光波長がλ2であるのが好適である。すなわち、
Δλ＝λ2−λ1＝1.6nm …(3)
であるのが好適である。このとき、可撓性部材１５０が撓んでいないときの反射波長λ0は、隣合う２つの信号光波長λ1とλ2との間の波長である。したがって、可撓性部材１５０がソレノイド１３０側に凸となるように撓んでいる状態と、可撓性部材１５０がソレノイド１２０側に凸となるように撓んでいる状態との間で、可撓性部材１５０の撓み状態が遷移しているときには、光導波路型回折格子素子１６０の反射波長は他の信号光波長と一致することはない。
【００３５】
このような光部品１００の具体的な実施例は以下のとおりである。基準波長λは１５５０ｎｍであり、反射波長シフト量Δλは１．６ｎｍである。ブラッググレーティング形成領域の長さは５０ｍｍである。可撓性部材１５０は、材質がファイバ強化プラスティックであり、ヤング率は６×１０9Ｐａであり、寸法がＬ＝５０ｍｍ，ｈ＝２ｍｍ，ｂ＝５ｍｍである（図２参照）。光導波路型回折格子素子１６は、可撓性部材１５０の内部に固定され、可撓性部材１５０の中心よりソレノイド１２０側への距離ｙが０．５ｍｍである。
【００３６】
このとき、光導波路型回折格子素子１６０の長手方向の必要な歪みεは、
ε＝Δλ／(0.78λ)＝6.62×10-4 …(4)
である。ソレノイド１２０のキャップ部１２３とソレノイド１３０のキャップ部１３３とにより挟まれた自由端の位置における可撓性部材１５０の必要な変位（すなわち、ソレノイド１２０，１３０のストローク）をδとし、可撓性部材１５０が撓んだときの曲率半径をＲとすると、
ε＝ｙ／Ｒ …(5a)
δ＝Ｒ（１−cos(Ｌ／Ｒ)） …(5b)
なる関係式が成り立つ。これより、自由端の位置における可撓性部材１５０の必要な変位δは１．６５４ｍｍである。また、これに必要な荷重は７７４ｍＮ（７９ｇｆ）である。このストロークおよび荷重は、ソレノイド１２０，１３０により可能なものである。
【００３７】
次に、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００について説明する。傾斜型ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０は、光ファイバを伝搬してきた特定波長の光をブラッグ反射して、その反射した光を光ファイバの側方へ放射させて、これにより特定波長の光に対して損失を与える。この場合、損失がピークとなる波長は、グレーティング形成領域における実効屈折率およびグレーティング周期だけでなく、グレーティング傾斜角にも依存する。一方、長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０は、光ファイバを伝搬してきた特定波長のコアモード光をクラッドモード光に変換して、これにより特定波長の光に対して損失を与える。この場合、損失がピークとなる波長は、コアモード光とクラッドモード光との間の位相整合条件を満たす波長であって、グレーティング形成領域におけるコアモード光およびクラッドモード光それぞれに対する実効屈折率およびグレーティング周期に依存する。このように、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０は、特定波長の光に対して損失を与える損失フィルタとして作用する。
【００３８】
光部品１００では、ソレノイド１２０が吸着状態であってソレノイド１３０がフリー状態であるときに、可撓性部材１５０はソレノイド１３０側に凸となるように撓み、光導波路型回折格子素子１６０には圧縮応力が付与されて、グレーティング周期はΛ1になる。一方、ソレノイド１２０がフリー状態であってソレノイド１３０が吸着状態であるときに、可撓性部材１５０はソレノイド１２０側に凸となるように撓み、光導波路型回折格子素子１６０には引張応力が付与されて、グレーティング周期はΛ2になる。これらのパラメータの間には、
Λ1＜Λ2 …(6)
なる関係式が成り立つ。このように、光導波路型回折格子素子１６０に応力が付与されることでグレーティング周期が変化し、これにより、損失スペクトルが変化する。
【００３９】
なお、この場合、ソレノイド１２０，１３０により可撓性部材１５０に撓みを付与して光導波路型回折格子素子１６０のグレーティング周期を調整してもよいが、ソレノイド１２０，１３０に加えて（または、これらに替えて）、可撓性部材１５０の撓み量を調整できる機構を設けて、撓み量を連続的に調整することで、光導波路型回折格子素子１６０の特性変化を連続的に補償するのが好適である。
【００４０】
次に、本発明に係る光部品の他の実施形態について説明する。図３は、他の実施形態に係る光部品１０１の平面図である。図４は、この光部品１０１に含まれる可撓性部材１５１および光導波路型回折格子素子１６０の斜視図である。これらの図に示される光部品１０１は、図１および図２に示された光部品１００と比較すると、可撓性部材１５０に替えて設けられた可撓性部材１５１の厚みが長手方向に沿って変化している点で相違する。可撓性部材１５１の厚みが大きい一端側は固定部材１４０により固定されており、可撓性部材１５１の厚みが小さい他端側はソレノイド１２０およびソレノイド１３０により当該厚み方向に変位されて、これにより、可撓性部材１５１は撓む。
【００４１】
図５は、この光部品１０１の一実施例における光導波路型回折格子素子１６０の歪み分布を示す図である。ここでは、可撓性部材１５１は、ＳＵＳからなるものとし、撓む長手方向の長さ５０ｍｍの範囲に亘って厚みｈが２ｍｍから５ｍｍまで線形に変化するものとした。また、比較の為に示した可撓性部材は、ＳＵＳからなるものとし、撓む長手方向の長さ５０ｍｍの範囲に亘って厚みｈが２ｍｍで一定であるとした。この図の横軸は、固定部材１４０により固定された位置を基準として、この位置から可撓性部材の長手方向に沿った距離を示している。また、この図の縦軸は、固定部材１４０により固定された位置における光導波路型回折格子素子１６０の歪み量で規格化されたものを示している。
【００４２】
この図から判るように、長手方向に厚みが一定である可撓性部材が用いられた場合には、固定部材１４０に近い位置では、光導波路型回折格子素子１６０の歪みは大きく、固定部材１４０からの距離が長くなるに従って、光導波路型回折格子素子１６０の歪みは漸減する。一方、長手方向に厚みが変化している可撓性部材１５１が用いられた場合には、固定部材１４０からの距離に関して或る範囲では、光導波路型回折格子素子１６０の歪みの変化は小さい。例えば、固定部材１４０からの距離が５ｍｍから３０ｍｍまでの範囲を見ると、長手方向に厚みが一定である可撓性部材が用いられた場合には、光導波路型回折格子素子１６０の規格化された歪みは１．０から０．２まで変化しているのに対して、長手方向に厚みが変化している可撓性部材１５１が用いられた場合には、光導波路型回折格子素子１６０の規格化された歪みは１．５から１．１までしか変化しておらず、後者の方が光導波路型回折格子素子１６０の歪みの変化は小さい。
【００４３】
このように、可撓性部材１５１の厚みが長手方向に沿って線形に変化している場合には、可撓性部材１５１が撓むことにより光導波路型回折格子素子１６０に付与される応力または歪みは、長手方向に沿って変化が小さいものとなる。また、可撓性部材１５１の長手方向に沿った厚みの分布を更に適切に設計することにより、図６に示されるように、可撓性部材１５１が撓むことにより光導波路型回折格子素子１６０に付与される応力または歪みは、長手方向に沿って変化が更に小さいものとなり得る。
【００４４】
図７は、更に他の実施形態に係る光部品１０２の平面図である。図８は、この光部品１０２に含まれる可撓性部材１５２および光導波路型回折格子素子１６０の断面図である。これらの図に示される光部品１０２は、図１および図２に示された光部品１００と比較すると、光導波路型回折格子素子１６０が可撓性部材１５２の内部に固定されていて、可撓性部材１５２の長手方向に沿って可撓性部材１５２の表面から光導波路型回折格子素子１６０までの距離が変化している点で相違する。可撓性部材１５２の上記距離が大きい一端側は固定部材１４０により固定されており、可撓性部材１５２の上記距離が小さい他端側はソレノイド１２０およびソレノイド１３０により当該厚み方向に変位されて、これにより、可撓性部材１５２は撓む。なお、図示のように、可撓性部材１５２の内部に光導波路型回折格子素子１６０が埋め込まれて固定されているのが好適である。また、可撓性部材１５２は、楔型の形状を各々有する２つの部材からなり、一方の部材が固定部材１４０側で厚く、且つ、他方の部材が固定部材１４０側で薄くなるようにして、これら２つの部材が貼り合わされ、この貼り合わせ部に光導波路型回折格子素子１６０が固定されているのも好適である。
【００４５】
図９は、可撓性部材１５２の表面から光導波路型回折格子素子１６０までの距離と光導波路型回折格子素子１６０の歪みとの関係を示す図である。ここでは、可撓性部材１５２は、ＳＵＳからなるものとし、撓む長手方向の長さが５０ｍｍであり、厚みが４ｍｍであり、可撓性部材１５２の表面から光導波路型回折格子素子１６０までの距離が０ｍｍ（表面），１ｍｍ，２ｍｍ（中央），３ｍｍおよび４ｍｍ（裏面）それぞれであるとした。この図の横軸は、可撓性部材１５２の表面から光導波路型回折格子素子１６０までの距離を示している。この図の縦軸は、固定部材１４０による固定位置から６ｍｍだけ離れた位置における光導波路型回折格子素子１６０の歪み量で規格化されたものを示している。また、この図中には、固定部材１４０による固定位置からの距離が６ｍｍ，１２ｍｍ，１８ｍｍおよび２４ｍｍそれぞれの位置における光導波路型回折格子素子１６０の歪みが示されている。
【００４６】
この図から判るように、固定部材１４０による固定位置からの距離が短いほど、光導波路型回折格子素子１６０の歪みは、可撓性部材１５２の表面からの距離に大きく依存する。したがって、固定部材１４０による固定位置からの距離が長いほど、光導波路型回折格子素子１６０と可撓性部材１５２表面との距離が短くなるようにすることにより、可撓性部材１５２が撓むことにより光導波路型回折格子素子１６０に付与される応力または歪みは、長手方向に沿って変化が小さいものとなり得る。
【００４７】
次に、本発明に係る光モジュールの第１実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る光モジュール（光ＡＤＭ）１０の構成図である。この光ＡＤＭ１０は、光サーキュレータ１１，１２、光部品１３1〜１３N（Ｎは１以上の整数）および等化器１４，１５を備える。これらのうち、光部品１３1〜１３Nそれぞれは、ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００と同等のものである。また、等化器１４，１５それぞれは、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００と同等のものであってもよい。この光ＡＤＭ１０に入出力する多波長信号光の波長をλ1〜λ2Nとする。なお、光サーキュレータ１１と光サーキュレータ１２との間に、光部品１３1〜１３Nとは別に、反射波長が固定の光導波路型回折格子が設けられていてもよい。
【００４８】
光サーキュレータ１１は、第１端子１１1、第２端子１１2および第３端子１１3を有しており、第１端子１１1に入力した光を第２端子１１2より出力し、第２端子１１2に入力した光を第３端子１１3より出力する。第１端子１１1は光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1に接続されており、第２端子１１2は光部品１３1に接続されており、第３端子１１3は等化器１４に接続されている。
【００４９】
光サーキュレータ１２は、第１端子１２1、第２端子１２2および第３端子１２3を有しており、第１端子１２1に入力した光を第２端子１２2より出力し、第２端子１２2に入力した光を第３端子１２3より出力する。第１端子１２1は等化器１５に接続されており、第２端子１２2は光部品１３Nに接続されており、第３端子１２3は光ＡＤＭ１０のＯＵＴ端子１０3に接続されている。
【００５０】
Ｎ個の光部品１３1〜１３Nは、縦列に接続されていて、光サーキュレータ１１の第２端子１１2と光サーキュレータ１２の第２端子１２2との間に設けられている。光部品１３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち何れか一方の波長の光を反射させ、他方の波長の光を透過させる（ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）。
【００５１】
等化器１４は、光サーキュレータ１１の第３端子１１3と光ＡＤＭ１０のＤＲＯＰ端子１０2との間に設けられており、光サーキュレータ１１の第１端子１１1から第３端子１１3へ到るまで光が通過する際に被る損失の波長依存性を等化する。等化器１５は、光サーキュレータ１２の第１端子１２1と光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4との間に設けられており、光サーキュレータ１２の第１端子１２1から第３端子１２3へ到るまで光が通過する際に被る損失の波長依存性を等化する。
【００５２】
本実施形態に係る光ＡＤＭ１０は以下のように動作する。光部品１３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち波長λ2nの光を反射するものとする。このとき、光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は、光サーキュレータ１１の第１端子１１1に入力して第２端子１１2より出力される。光サーキュレータ１１の第２端子１１2より出力された光のうち、波長λ2nの光は、光部品１３nにより反射され、光サーキュレータ１１の第２端子１１2に入力して第３端子１１3より出力されて、等化器１４により損失が等化され、光ＡＤＭ１０のＤＲＯＰ端子１０2より出力される。一方、光サーキュレータ１１の第２端子１１2より出力された光のうち、波長λ2n-1の光は、Ｎ個の光部品１３1〜１３Nを透過して、光サーキュレータ１２の第２端子１２2に入力して第３端子１２3より出力されて、光ＡＤＭ１０のＯＵＴ端子１０3より出力される。また、光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4に入力した波長λ2nの光は、等化器１５により損失が等化され、光サーキュレータ１２の第１端子１２1に入力して第２端子１２2より出力されて、光部品１３nにより反射され、光サーキュレータ１２の第２端子１２2に入力して第３端子１２3より出力されて、光ＡＤＭ１０のＯＵＴ端子１０3より出力される。
【００５３】
このように、この光ＡＤＭ１０では、光部品１３nが波長λ2nの光を反射する場合には、ＩＮ端子１０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち波長λ2nの光はＤＲＯＰ端子１０2より出力され、一方の波長λ2n-1の光は、ＡＤＤ端子１０4に入力した波長λ2nの光と合波されてＯＵＴ端子１０3より出力される。逆に光部品１３nが波長λ2n-1の光を反射する場合には、ＩＮ端子１０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち波長λ2n-1の光はＤＲＯＰ端子１０2より出力され、一方の波長λ2nの光は、ＡＤＤ端子１０4に入力した波長λ2n-1の光と合波されてＯＵＴ端子１０3より出力される。なお、分波のみ行う場合には、光サーキュレータ１２および等化器１５は不要である。また、合波のみ行う場合には、光サーキュレータ１１および等化器１４は不要である。
【００５４】
この光ＡＤＭ１０は、反射波長が可変である光部品１３1〜１３Nを用いていることから、合波または分波する波長が可変である。しかも、各光部品１３nは隣合う２つの信号光波長λ2n-1およびλ2nの何れかを選択して反射することができるので、例えば、ＩＮ端子１０1およびＯＵＴ端子１０3それぞれには、波長間隔１．６ｎｍ（周波数間隔２００ＧＨｚ）の多波長信号光をＷＤＭ伝送する光伝送系が接続される。
【００５５】
また、光サーキュレータ１１の第３端子１１3と光ＡＤＭ１０のＤＲＯＰ端子１０2との間に等化器１４が設けられていることにより、ＩＮ端子１０1に入力しＤＲＯＰ端子１０2へ出力される多波長信号光のパワー偏差が平坦化される。同様に、光サーキュレータ１２の第１端子１２1と光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4との間に等化器１５が設けられていることにより、ＡＤＤ端子１０4に入力しＯＵＴ端子１０3へ出力される多波長信号光のパワー偏差が平坦化される。
【００５６】
次に、本発明に係る光モジュールの第２実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係る光モジュール（光ＸＣ）２０の構成図である。この光ＸＣ２０は、光サーキュレータ２１，２２および光部品２３1〜２３N（Ｎは１以上の整数）を備える。これらのうち、光部品２３1〜２３Nそれぞれは、ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００と同等のものである。この光ＸＣ２０に入出力する多波長信号光の波長をλ1〜λ2Nとする。なお、光サーキュレータ２１と光サーキュレータ２２との間に、光部品２３1〜２３Nとは別に、反射波長が固定の光導波路型回折格子が設けられていてもよい。
【００５７】
光サーキュレータ２１は、第１端子２１1、第２端子２１2および第３端子２１3を有しており、第１端子２１1に入力した光を第２端子２１2より出力し、第２端子２１2に入力した光を第３端子２１3より出力する。第１端子２１1は光ＸＣ２０の第１入力端子２０1に接続されており、第２端子２１2は光部品２３1に接続されており、第３端子２１3は光ＸＣ２０の第１出力端子２０3に接続されている。
【００５８】
光サーキュレータ２２は、第１端子２２1、第２端子２２2および第３端子２２3を有しており、第１端子２２1に入力した光を第２端子２２2より出力し、第２端子２２2に入力した光を第３端子２２3より出力する。第１端子２２1は光ＸＣ２０の第２入力端子２０2に接続されており、第２端子２２2は光部品２３Nに接続されており、第３端子２２3は光ＸＣ２０の第２出力端子２０4に接続されている。
【００５９】
Ｎ個の光部品２３1〜２３Nは、縦列に接続されていて、光サーキュレータ２１の第２端子２１2と光サーキュレータ２２の第２端子２２2との間に設けられている。光部品２３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち何れか一方の波長の光を反射させ、他方の波長の光を透過させる（ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）。
【００６０】
本実施形態に係る光ＸＣ２０は以下のように動作する。光部品２３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち波長λ2nの光を反射するものとする。
【００６１】
このとき、光ＸＣ２０の第１入力端子２０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は、光サーキュレータ２１の第１端子２１1に入力して第２端子２１2より出力される。光サーキュレータ２１の第２端子２１2より出力された光のうち、波長λ2nの光は、光部品２３nにより反射され、光サーキュレータ２１の第２端子２１2に入力して第３端子２１3より出力されて、光ＸＣ２０の第１出力端子２０3より出力される。一方、光サーキュレータ２１の第２端子２１2より出力された光のうち、波長λ2n-1の光は、Ｎ個の光部品２３1〜２３Nを透過して、光サーキュレータ２２の第２端子２２2に入力して第３端子２２3より出力されて、光ＸＣ２０の第２出力端子２０4より出力される。
【００６２】
また、光ＸＣ２０の第２入力端子２０2に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は、光サーキュレータ２２の第１端子２２1に入力して第２端子２２2より出力される。光サーキュレータ２２の第２端子２２2より出力された光のうち、波長λ2nの光は、光部品２３nにより反射され、光サーキュレータ２２の第２端子２２2に入力して第３端子２２3より出力されて、光ＸＣ２０の第２出力端子２０4より出力される。一方、光サーキュレータ２２の第２端子２２2より出力された光のうち、波長λ2n-1の光は、Ｎ個の光部品２３1〜２３Nを透過して、光サーキュレータ２１の第２端子２１2に入力して第３端子２１3より出力されて、光ＸＣ２０の第１出力端子２０3より出力される。
【００６３】
このように、この光ＸＣ２０では、光部品２３nが波長λ2nの光を反射する場合には、第１入力端子２０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち、波長λ2nの光は第１出力端子２０3より出力され、波長λ2n-1の光は第２出力端子２０4より出力される。また、第２入力端子２０2に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち、波長λ2nの光は第２出力端子２０4より出力され、波長λ2n-1の光は第１出力端子２０3より出力される。
【００６４】
逆に光部品１３nが波長λ2n-1の光を反射する場合には、第１入力端子２０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち、波長λ2n-1の光は第１出力端子２０3より出力され、波長λ2nの光は第２出力端子２０4より出力される。また、第２入力端子２０2に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち、波長λ2n-1の光は第２出力端子２０4より出力され、波長λ2nの光は第１出力端子２０3より出力される。
【００６５】
この光ＸＣ２０は、反射波長が可変である光部品２３1〜２３Nを用いていることから、合波、分波または経路変更する波長が可変である。しかも、各光部品２３nは隣合う２つの信号光波長λ2n-1およびλ2nの何れかを選択して反射することができる
【００６６】
次に、本発明に係る光増幅器の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態に係る光増幅器３０の構成図である。この光増幅器３０は、入力端子３０1から出力端子３０2へ向けて順に、光アイソレータ３１、増幅用光ファイバ（光増幅媒体）３２、光カプラ３３、光部品３４および励起光源３５を備える。これらのうち、光部品３４は、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００と同等のものである。
【００６７】
光アイソレータ３１は、入力端子３０1から増幅用光ファイバ３２へ向かう方向に光を通過させるが、その逆の方向には光を通過させない。増幅用光ファイバ３２は、コア領域に蛍光性物質（好適にはＥｒ元素）が添加された光ファイバであり、励起光が供給されることにより蛍光性物質が励起され、入力した信号光を光増幅する。光カプラ３３は、増幅用光ファイバ３２より到達した信号光を光部品３４へ向けて出力し、励起光源３５より到達した励起光を増幅用光ファイバ３２へ向けて出力する。光部品３４は、増幅用光ファイバ３２における光増幅の利得を等化するものである。励起光源３５は、増幅用光ファイバ３２に添加された蛍光性物質を励起し得る波長の励起光を出力する。信号光波長が１．５５μｍ帯である場合には、一般には、増幅用光ファイバ３２に添加される蛍光性物質はＥｒ元素であり、励起光源３５から出力される励起光の波長は１．４８μｍまたは０．９８μｍである。
【００６８】
本実施形態に係る光増幅器３０は以下のように動作する。励起光源３５から出力された励起光は、光カプラ３３を経て増幅用光ファイバ３２に供給される。入力端子３０1に入力した多波長の信号光は、光アイソレータ３１を経て増幅用光ファイバ３２に入力し、増幅用光ファイバ３２において光増幅された後、光カプラ３３および光部品３４を経て出力端子３０2より出力される。光部品３４における損失スペクトルは、増幅用光ファイバ３２における利得スペクトルと略同形状のものとされており、これにより、利得が等化される。
【００６９】
光増幅器３０に入力する多波長の信号光は、波数が変動したり、各々のパワーが変動したりすることがある。このようなときに、光増幅器３０は、増幅用光ファイバ３０における利得が一定となるように、または、出力される信号光のパワーが一定になるように、励起光源３５から増幅用光ファイバ３２へ供給される励起光のパワーが制御される。励起光のパワーが変化すると、増幅用光ファイバ３２における利得スペクトルが変化することがある。このような場合であっても、本実施形態に係る光増幅器３０では、光部品３４における損失スペクトルが動的に調整されるので、常に利得等化が行われ得る。
【００７０】
次に、本発明に係る光通信システムの第１実施形態について説明する。図１３は、第１実施形態に係る光通信システム１の構成図である。この光通信システム１は、送信器４１，４２、中継器５１および受信器６１，６２を備える。送信器４１と中継器５１との間に光ファイバ伝送路７１が敷設されており、受信器６１と中継器５１との間に光ファイバ伝送路７２が敷設されており、送信器４２と中継器５１との間に光ファイバ伝送路７３が敷設されており、また、受信器６２と中継器５１との間に光ファイバ伝送路７４が敷設されている。
【００７１】
中継器５１内には、光ＡＤＭ１０および光増幅器３０ａ，３０ｂが設けられている。光ＡＤＭ１０は、上述した実施形態に係るものである。また、光増幅器３０ａ，３０ｂも、上述した実施形態に係る光増幅器３０と同等のものである。光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1は光ファイバ伝送路７１と接続されている。光ＡＤＭ１０のＤＲＯＰ端子１０2は光増幅器３０ａと接続されている。光ＡＤＭ１０のＯＵＴ端子１０3は光増幅器３０ｂと接続されている。光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4は光ファイバ伝送路７３と接続されている。光増幅器３０ａは、光ＡＤＭ１０のＤＲＯＰ端子１０2より出力された多波長信号光を光増幅して光ファイバ伝送路７４へ出力する。光増幅器３０ｂは、光ＡＤＭ１０のＯＵＴ端子１０3より出力された多波長信号光を光増幅して光ファイバ伝送路７２へ出力する。なお、光増幅器３０ａおよび３０ｂそれぞれは無くてもよく、また、光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1の前段に光増幅器が設けられてもよく、光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4の前段に光増幅器が設けられてもよい。
【００７２】
本実施形態に係る光通信システム１は以下のように動作する。なお、光ＡＤＭ１０内に含まれる光部品１３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち波長λ2nの光を反射するものとする。
【００７３】
送信器４１から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光は、光ファイバ伝送路７１を伝搬して、中継器５１内の光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1に入力する。光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1に入力した多波長信号光のうち、波長λ2nの信号光は、光ＡＤＭ１０により分波されてＤＲＯＰ端子１０2より出力され、光増幅器３０ａにより光増幅され、光ファイバ伝送路７４を伝搬して受信器６２へ到達する。一方、光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1に入力した多波長信号光のうち、波長λ2n-1の信号光は、光ＡＤＭ１０により分波されてＯＵＴ端子１０3より出力される。また、送信器４２から出力された波長λ2nの信号光は、光ファイバ伝送路７３を伝搬して、中継器５１内の光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4に入力し、ＯＵＴ端子１０3より出力される。そして、光ＡＤＭのＯＵＴ端子１０3より出力された波長λ1〜λ2Nの信号光は、光増幅器３０ｂにより光増幅され、光ファイバ伝送路７２を伝搬して受信器６１へ到達する。
【００７４】
このように、この光通信システム１では、光ＡＤＭ１０内の光部品１３nが波長λ2nの光を反射する場合には、送信器４１から出力された波長λ2nの信号光は、中継器５１において分波されて受信器６２へ到達し、送信器４１から出力された波長λ2n-1の信号光、および、送信器４２から出力された波長λ2nの信号光は、中継器５１において合波されて受信器６１へ到達する。逆に光ＡＤＭ１０内の光部品１３nが波長λ2n-1の光を反射する場合には、送信器４１から出力された波長λ2n-1の信号光は、中継器５１において分波されて受信器６２へ到達し、送信器４１から出力された波長λ2nの信号光、および、送信器４２から出力された波長λ2n-1の信号光は、中継器５１において合波されて受信器６１へ到達する。
【００７５】
この光通信システム１において、光ＡＤＭ１０は、反射波長が可変である光部品１３1〜１３Nを用いていることから、合波または分波する波長が可変である。しかも、各光部品１３nは隣合う２つの信号光波長λ2n-1およびλ2nの何れかを選択して反射することができるので、例えば、送信器４１と中継器５１との間の伝送系、および、受信器６１と中継器５１との間の伝送系は、波長間隔０．８ｎｍ（周波数間隔１００ＧＨｚ）の多波長信号光をＷＤＭ伝送する光伝送系とされ、一方、送信器４２と中継器５１との間の伝送系、および、受信器６２と中継器５１との間の伝送系は、波長間隔１．６ｎｍ（周波数間隔２００ＧＨｚ）の多波長信号光をＷＤＭ伝送する光伝送系とされ得る。また、光増幅器３０ａ，３０ｂは、損失スペクトルを動的に調整することができるものであるので、光増幅すべき信号光の波数が変動したり、各々のパワーが変動したりしても、常に利得等化が行われ得る。
【００７６】
次に、本発明に係る光通信システムの第２実施形態について説明する。図１４は、第２実施形態に係る光通信システム２の構成図である。この光通信システム２は、送信器４３，４４、中継器５３および受信器６３，６４を備える。送信器４３と中継器５３との間に光ファイバ伝送路７５が敷設されており、送信器４４と中継器５３との間に光ファイバ伝送路７６が敷設されており、受信器６３と中継器５３との間に光ファイバ伝送路７７が敷設されており、また、受信器６４と中継器５３との間に光ファイバ伝送路７８が敷設されている。
【００７７】
中継器５３内には、光ＸＣ２０および光増幅器３０ｃ，３０ｄが設けられている。光ＸＣ２０は、上述した実施形態に係るものである。また、光増幅器３０ｃ，３０ｄも、上述した実施形態に係る光増幅器３０と同等のものである。光ＸＣ２０の第１入力端子２０1は光ファイバ伝送路７５と接続されている。光ＸＣ２０の第２入力端子２０2は光ファイバ伝送路７６と接続されている。光ＸＣ２０の第１出力端子２０3は光増幅器３０ｃと接続されている。光ＸＣ２０の第２出力端子２０4は光増幅器３０ｄと接続されている。光増幅器３０ｃは、光ＸＣ２０の第１出力端子２０3より出力された多波長信号光を光増幅して光ファイバ伝送路７７へ出力する。光増幅器３０ｄは、光ＸＣ２０の第２出力端子２０4より出力された多波長信号光を光増幅して光ファイバ伝送路７８へ出力する。なお、光増幅器３０ｃおよび３０ｄそれぞれは無くてもよく、また、光ＸＣ２０の第１入力端子２０1の前段に光増幅器が設けられてもよく、光ＸＣ２０の第２入力端子２０2の前段に光増幅器が設けられてもよい。
【００７８】
本実施形態に係る光通信システム２は以下のように動作する。なお、光ＸＣ２０内に含まれる光部品２３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち波長λ2nの光を反射するものとする。
【００７９】
送信器４３から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光は、光ファイバ伝送路７５を伝搬して、中継器５３内の光ＸＣ２０の第１入力端子２０1に入力する。光ＸＣ２０の第１入力端子２０1に入力した多波長信号光のうち、波長λ2nの信号光は、光ＸＣ２０により分波されて第１出力端子２０3より出力され、光増幅器３０ｃにより光増幅され、光ファイバ伝送路７７を伝搬して受信器６３へ到達する。一方、光ＸＣ２０の第１入力端子２０1に入力した多波長信号光のうち、波長λ2n-1の信号光は、光ＸＣ２０により分波されて第２出力端子２０4より出力され、光増幅器３０ｄにより光増幅され、光ファイバ伝送路７８を伝搬して受信器６４へ到達する。
【００８０】
また、送信器４４から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光は、光ファイバ伝送路７６を伝搬して、中継器５３内の光ＸＣ２０の第２入力端子２０2に入力する。光ＸＣ２０の第２入力端子２０2に入力した多波長信号光のうち、波長λ2nの信号光は、光ＸＣ２０により分波されて第２出力端子２０4より出力され、光増幅器３０ｄにより光増幅され、光ファイバ伝送路７８を伝搬して受信器６４へ到達する。一方、光ＸＣ２０の第２入力端子２０2に入力した多波長信号光のうち、波長λ2n-1の信号光は、光ＸＣ２０により分波されて第１出力端子２０3より出力され、光増幅器３０ｃにより光増幅され、光ファイバ伝送路７７を伝搬して受信器６３へ到達する。
【００８１】
このように、この光通信システム２では、光ＸＣ２０内の光部品２３nが波長λ2nの光を反射する場合には、送信器４３から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光のうち、波長λ2nの信号光は、中継器５３を経て受信器６３へ到達し、波長λ2n-1の信号光は、中継器５３を経て受信器６４へ到達する。また、送信器４４から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光のうち、波長λ2nの信号光は、中継器５３を経て受信器６４へ到達し、波長λ2n-1の信号光は、中継器５３を経て受信器６３へ到達する。逆に光ＸＣ２０内の光部品２３nが波長λ2n-1の光を反射する場合には、送信器４３から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光のうち、波長λ2n-1の信号光は、中継器５３を経て受信器６３へ到達し、波長λ2nの信号光は、中継器５３を経て受信器６４へ到達する。また、送信器４４から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光のうち、波長λ2n-1の信号光は、中継器５３を経て受信器６４へ到達し、波長λ2nの信号光は、中継器５３を経て受信器６３へ到達する。
【００８２】
この光通信システム２において、光ＸＣ２０は、反射波長が可変である光部品２３1〜２３Nを用いていることから、合波、分波または経路変更する波長が可変である。しかも、各光部品２３nは隣合う２つの信号光波長λ2n-1およびλ2nの何れかを選択して反射することができる。また、光増幅器３０ｃ，３０ｄは、損失スペクトルを動的に調整することができるものであるので、光増幅すべき信号光の波数が変動したり、各々のパワーが変動したりしても、常に利得等化が行われ得る。
【００８３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、光導波路型回折格子素子は、上記実施形態では光ファイバにグレーティングが形成されたものであったが、平面基板上の光導波路にグレーティングが形成されたものであってもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、光導波路にグレーティング（ブラッググレーティング、長周期グレーティングまたは傾斜型ブラッググレーティング）が形成された光導波路型回折格子素子は、可撓性部材に固定されており、撓み付与手段の作用により可撓性部材が撓むことにより圧縮応力または引張応力が付与される。そして、この光導波路型回折格子素子における反射スペクトルまたは損失スペクトルは、付与された応力に応じて調整される。本発明では、可撓性部材を撓ませることで光導波路型回折格子素子を圧縮・伸張させることから、可撓性部材の撓み量が大きくても光導波路型回折格子素子の歪み量は小さく、光導波路型回折格子素子の光学的特性の微調整が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光部品１００の平面図である。
【図２】本実施形態に係る光部品１００に含まれる可撓性部材１５０および光導波路型回折格子素子１６０の斜視図である。
【図３】他の実施形態に係る光部品１０１の平面図である。
【図４】他の実施形態に係る光部品１０１に含まれる可撓性部材１５１および光導波路型回折格子素子１６０の斜視図である。
【図５】他の実施形態に係る光部品１０１の一実施例における光導波路型回折格子素子１６０の歪み分布を示す図である。
【図６】他の実施形態に係る光部品１０１における光導波路型回折格子素子１６０の歪み分布の好適例を示す図である。
【図７】更に他の実施形態に係る光部品１０２の平面図である。
【図８】更に他の実施形態に係る光部品１０２に含まれる可撓性部材１５２および光導波路型回折格子素子１６０の断面図である。
【図９】可撓性部材１５２の表面から光導波路型回折格子素子１６０までの距離と光導波路型回折格子素子１６０の歪みとの関係を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る光モジュール（光ＡＤＭ）１０の構成図である。
【図１１】本実施形態に係る光モジュール（光ＸＣ）２０の構成図である。
【図１２】本実施形態に係る光増幅器３０の構成図である。
【図１３】第１実施形態に係る光通信システム１の構成図である。
【図１４】第２実施形態に係る光通信システム２の構成図である。
【符号の説明】
１，２…光通信システム、１０…光ＡＤＭ、１１，１２…光サーキュレータ、１３1〜１３N…光部品、１４，１５…等化器、２０…光ＸＣ、２１，２２…光サーキュレータ、２３1〜２３N…光部品、３０…光増幅器、３１…光アイソレータ、３２…増幅用光ファイバ、３３…光カプラ、３４…光部品、３５…励起光源、４１〜４４…送信器、５１，５３…中継器、６１〜６４…受信器、７１〜７８…光ファイバ伝送路、１００〜１０２…光部品、１１０…基盤、１２０，１３０…ソレノイド、１４０…固定部材、１５０〜１５２…可撓性部材、１６０…光導波路型回折格子素子。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路にグレーティングが形成された光導波路型回折格子素子を備える光部品、この光部品を含む光モジュールまたは光増幅器、および、この光モジュールまたは光増幅器を含む光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路型回折格子素子は、光導波路（例えば光ファイバ）における長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調によるグレーティングが形成されたものであって、この光導波路を伝搬する光のうち特定波長の光をグレーティングにより選択的に反射し又は損失を与えることができる。なお、本明細書で単に「グレーティング」と言うときは、光導波路を伝搬してきた特定波長の光をブラッグ反射して逆の方向に伝搬させるブラッググレーティング、光導波路を伝搬してきた特定波長の光をブラッグ反射して損失を与える屈折率変調が傾斜した傾斜型ブラッググレーティング、および、光導波路を伝搬してきた特定波長のコアモード光をクラッドモード光に変換して損失を与える長周期グレーティング、が含まれる。
【０００３】
ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子は、特定波長の光を反射させて光の合波、分波または経路変更を行う光モジュール（例えば、光合波器、光分波器、光ＡＤＭ（Add-Drop Multiplexer）、光ＸＣ（Cross Connect））の一構成要素として用いられる。また、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子は、特定波長の光に対して損失を与える損失フィルタとして作用し、例えば、光増幅器における利得を等化する利得等化器の一構成要素として用いられる。これら光モジュールまたは光増幅器は、波長多重した多波長の信号光を用いて光伝送を行う波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）通信システム等において用いられる。
【０００４】
ところで、反射スペクトルを動的に調整することができる光導波路型回折格子素子が特開２０００−９８１４６号公報に開示されている。この公報に開示された光導波路型回折格子素子は、光ファイバにブラッググレーティングが形成されたものであって、機械的または磁気的な力により（例えばソレノイドを用いて）光ファイバを長手方向に伸張させて、これによりグレーティング周期を長くし、反射波長を長波長側へシフトさせるものである。このような光導波路型回折格子素子を用いた光モジュールは、光の合波、分波または経路変更を動的に調整することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示された光導波路型回折格子素子は、反射波長を微調整することが困難である。例えば、波長１．５５μｍ帯で波長間隔０．８ｎｍ（周波数間隔１００ＧＨｚ）の多波長信号光をＷＤＭ伝送する光通信システムにおいて光導波路型回折格子素子が用いられる場合を想定する。また、ブラッググレーティング形成領域の長さが５０ｍｍであるとする。このとき、光導波路型回折格子素子がブラッグ反射させるべき波長を或る信号光波長から隣りの信号光波長へ変更する（すなわち、反射波長を０．８ｎｍだけ変更する）には、ブラッググレーティング形成領域の長さを３３μｍだけ変化させる必要がある。一方、ソレノイドのストロークは１ｍｍ程度以上である。したがって、ソレノイドを用いたのでは、光導波路型回折格子素子の反射波長を０．８ｎｍだけ変更することは困難である。このことは、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子においても同様であり、損失スペクトルを微調整することが困難である。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光導波路にグレーティングが形成された光導波路型回折格子素子を備え反射スペクトルまたは損失スペクトルの微調整が容易な光部品、この光部品を含む光モジュールまたは光増幅器、および、この光モジュールまたは光増幅器を含む光通信システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る光部品は、(1) 光導波路にブラッググレーティングが形成されており、光導波路を伝搬してきた特定波長の光をブラッググレーティングによりブラッグ反射し、その反射した光を入射時と逆の方向に伝搬させる光導波路型回折格子素子と、(2) 可撓性を有し、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位に光導波路型回折格子素子が固定された可撓性部材と、(3) 可撓性部材を撓ませ、上記部位に圧縮応力を付与して光導波路型回折格子素子における反射波長を第１波長とし、及び／又は、上記部位に引張応力を付与して光導波路型回折格子素子における反射波長を第２波長とする撓み付与手段とを備えることを特徴とする。さらに、可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、撓み付与手段は、可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、可撓性部材を撓ませることを特徴とする。この第１の発明に係る光部品では、光導波路にブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子は、可撓性部材に固定されており、撓み付与手段の作用により可撓性部材が撓むことにより圧縮応力または引張応力が付与される。そして、この光導波路型回折格子素子における反射波長は、圧縮応力が付与されているときは第１波長λ1となり、引張応力が付与されているときは第２波長λ2となる。ただし、λ1≠λ2 である。
【０００８】
また、第１の発明に係る光部品は、撓み付与手段が可撓性部材を撓ませていないとき、光導波路型回折格子素子における反射波長が第１波長と第２波長との間の波長であるのが好適である。さらに、これら第１波長および第２波長は、この光部品が用いられる光通信システム等における多波長信号光のうち隣合う２波長であるのが好適である。この場合には、他の波長の信号光に影響を与えることなく、反射波長が切替えられる。
【０００９】
本発明に係る光モジュールは、上記の第１の発明に係る光部品を備え、この光部品により特定波長の光を反射させて、光の合波、分波または経路変更を行うことを特徴とする。このような光モジュールは、例えば、光合波器、光分波器、光ＡＤＭ、光ＸＣである。この光モジュールは、上記の第１の発明に係る光部品により特定波長の光を反射させて合波、分波または経路変更を行うことから、合波、分波または経路変更を行うべき光の波長を可変とすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る光モジュールは、光部品における光の反射または透過の際の損失の波長依存性を等化する等化手段を更に備えるのが好適である。この場合には、光部品における光の反射または透過の際の損失の波長依存性は等化手段により等化されるので、光モジュールにおける損失スペクトルは平坦なものとなる。
【００１１】
第２の発明に係る光部品は、(1) 光導波路に長周期グレーティングが形成されており、光導波路を伝搬してきた特定波長のコアモード光を長周期グレーティングによりクラッドモード光に変換して、光導波路を伝搬する特定波長の光に対して損失を与える光導波路型回折格子素子と、(2) 可撓性を有し、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位に光導波路型回折格子素子が固定された可撓性部材と、(3) 可撓性部材を撓ませて、上記部位に圧縮応力または引張応力を付与し、光導波路型回折格子素子における損失スペクトルを調整する撓み付与手段とを備えることを特徴とする。さらに、可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、撓み付与手段は、可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、可撓性部材を撓ませることを特徴とする。この第２の発明に係る光部品では、光導波路に長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子は、可撓性部材に固定されており、撓み付与手段の作用により可撓性部材が撓むことにより応力が付与される。そして、この光導波路型回折格子素子における損失スペクトルは、付与された応力に応じて調整される。
【００１２】
第３の発明に係る光部品は、(1) 光導波路にブラッググレーティングが傾斜して形成されており、光導波路を伝搬してきた特定波長の光をブラッググレーティングによりブラッグ反射して、光導波路を伝搬する特定波長の光に対して損失を与える光導波路型回折格子素子と、(2) 可撓性を有し、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位に光導波路型回折格子素子が固定された可撓性部材と、(3) 可撓性部材を撓ませて、上記部位に圧縮応力または引張応力を付与し、光導波路型回折格子素子における損失スペクトルを調整する撓み付与手段とを備えることを特徴とする。さらに、可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、撓み付与手段は、可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、可撓性部材を撓ませることを特徴とする。この第３の発明に係る光部品では、光導波路に傾斜型ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子は、可撓性部材に固定されており、撓み付与手段の作用により可撓性部材が撓むことにより応力が付与される。そして、この光導波路型回折格子素子における損失スペクトルは、付与された応力に応じて調整される。
【００１３】
本発明に係る光増幅器は、光を増幅する光増幅媒体と、この光増幅媒体における光増幅の利得を等化する上記の第２または第３の発明に係る光部品とを備えることを特徴とする。この光増幅器では、光部品における損失スペクトルは、光増幅媒体における利得スペクトルと略同形状のものとされ、光増幅の利得は等化される。光増幅媒体における利得スペクトルが変動した場合であっても、光部品における損失スペクトルが動的に調整されることにより、光増幅の利得は常に等化され得る。
【００１４】
第１〜第３の発明に係る光部品は、撓み付与手段がソレノイドを含むものであるのが好適である。ソレノイドは、吸着状態とフリー状態との間の遷移に際してのみ励磁コイルへの通電が必要であって、吸着状態の継続またはフリー状態の継続に際しては励磁コイルへの通電が不要であるから、低消費電力の点で好適である。また、停電により電源供給が不能となる事態が生じたとしても、ソレノイドは、その事態に陥る直前の状態を保持することができるので、この点でも好適である。
【００１５】
第１〜第３の発明に係る光部品は、温度変化に因る光導波路型回折格子素子の特性変化を補償する補償手段を更に備えるのが好適である。この場合には、温度変化により光導波路型回折格子素子の特性が変化するようなことがあっても、その特性変化は補償手段により補償されるので、光導波路型回折格子素子の特性の温度依存性が低減される。
【００１６】
第１〜第３の発明に係る光部品では、可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、撓み付与手段は、可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、可撓性部材を撓ませることを特徴とする。これにより、可撓性部材の厚みが所定方向に沿って一定である場合と比較して、光導波路型回折格子素子に付与される応力は長手方向に沿って均一のものとすることができる。
【００１８】
第１〜第３の発明に係る光部品は、可撓性部材が撓んでいない状態において光導波路型回折格子素子に引張応力が付与されて光導波路型回折格子素子が可撓性部材に固定されているのが好適である。また、可撓性部材が撓んでいない状態において光導波路型回折格子素子に引張応力が付与され、光導波路型回折格子素子が所定の光学的特性となるように調整されて、光導波路型回折格子素子が前記可撓性部材に固定されているのが好適である。このようにすることで、可撓性部材が撓んでいないときにも、光導波路型回折格子素子には応力が付与されていて、光導波路型回折格子素子は所望の光学的特性を有するものとなる。
【００１９】
本発明に係る光通信システムは、波長多重した多波長の信号光を用いて光通信を行う光通信システムであって、上記の本発明に係る光モジュールを含み、この光モジュールにより多波長の信号光の合波、分波または経路変更を行うことを特徴とする。この光通信システムでは、多波長信号光の合波、分波または経路変更は、光モジュールにより動的に変更され得る。
【００２０】
本発明に係る光通信システムは、波長多重した多波長の信号光を用いて光通信を行う光通信システムであって、上記の本発明に係る光増幅器を含み、この光増幅器により多波長の信号光を光増幅することを特徴とする。この光通信システムでは、光増幅器における利得スペクトルが平坦なものであるので、高品質の光伝送を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
先ず、本発明に係る光部品の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る光部品１００の平面図である。図２は、本実施形態に係る光部品１００に含まれる可撓性部材１５０および光導波路型回折格子素子１６０の斜視図である。この光部品１００は、基盤１１０、ソレノイド１２０、ソレノイド１３０、固定部材１４０、可撓性部材１５０および光導波路型回折格子素子１６０を備えている。
【００２３】
ソレノイド１２０の本体部１２１、ソレノイド１３０の本体部１３１、および、固定部材１４０それぞれは、基盤１１０上に固定されている。可撓性部材１５０の一端側は、固定部材１４０に固定されている。可撓性部材１５０の他端側は、一方のソレノイド１２０の可動部１２２の先端に設けられたキャップ部１２３と、他方のソレノイド１３０の可動部１３２の先端に設けられたキャップ部１３３との間に、位置している。
【００２４】
ソレノイド１２０は、本体部１２１、可動部１２２およびキャップ部１２３の他に励磁コイル（図示せず）をも含み、この励磁コイルに通電することで、本体部１２１に対して可動部１２２を移動させることができる。ソレノイド１２０は、可動部１２２が本体１２１に吸着している状態（以下「吸着状態」という。）、および、可動部１２２が本体１２１に吸着しておらずフリーである状態（以下「フリー状態」という。）の何れかの状態となる。特に、ソレノイド１２０は、吸着状態とフリー状態との間の遷移に際してのみ励磁コイルへの通電が必要であって、吸着状態の継続またはフリー状態の継続に際しては励磁コイルへの通電が不要であるのが、低消費電力の点で好適である。また、停電により電源供給が不能となる事態が生じたとしても、ソレノイド１２０は、その事態に陥る直前の状態を保持することができるので、この点でも好適である。ソレノイド１３０も同様である。
【００２５】
ソレノイド１２０、ソレノイド１３０および固定部材１４０は、可撓性部材１５０を撓ませる撓み付与手段として作用する。すなわち、ソレノイド１２０が吸着状態であってソレノイド１３０がフリー状態であれば、図１に示されるように、可撓性部材１５０はソレノイド１３０側に凸となるように撓む。一方、ソレノイド１２０がフリー状態であってソレノイド１３０が吸着状態であれば、図１に示された様子とは逆に、可撓性部材１５０はソレノイド１２０側に凸となるように撓む。
【００２６】
可撓性部材１５０は、可撓性を有する材料からなり、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位（例えば、ソレノイド１２０側の面上、または、中心よりソレノイド１２０側へ寄った内部）に、光導波路型回折格子素子１６０が固定されている。この可撓性部材１５０は、例えばファイバ強化プラスティックからなるのが好適である。なお、図２において、Ｌは、ソレノイド１２０のキャップ部１２３とソレノイド１３０のキャップ部１３３とにより挟まれた自由端の位置から、固定部材１４０により固定された固定端の位置までの、可撓性部材１５０の長さである。ｈは、ソレノイド１２０とソレノイド１３０とを結ぶ方向の可撓性材料１５０の厚みである。ｂは、可撓性部材１５０の幅である。
【００２７】
光導波路型回折格子素子１６０は、光導波路である光ファイバにグレーティングが形成されたものであって、可撓性部材１５０の撓みにより、その長手方向に圧縮応力または引張応力が付与される。
【００２８】
この光導波路型回折格子素子１６０の元となる光ファイバは、石英系ガラスをベースとするものであって、ＧｅＯ2が添加されたコア領域と、このコア領域を取り囲むクラッド領域とを有している。この光ファイバに対して長手方向に空間的に強度変調された屈折率変化誘起光（例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光源から出力された波長２４８ｎｍの紫外レーザ光）が照射されることで、この光ファイバのコア領域にグレーティングが形成され、これにより光導波路型回折格子素子１６０が製造される。ブラッググレーティングまたは傾斜型ブラッググレーティングは、位相格子マスクが光ファイバの側方に配置され、この位相格子マスクを介して屈折率変化誘起光が照射され、この照射に伴い位相格子マスクの作用により＋１次回折光と−１次回折光とが生じて、これらの干渉縞がコア領域に形成されることで、その干渉縞における屈折率変化誘起光のパワー分布に応じて形成される。一方、長周期グレーティングは、強度変調マスクが光ファイバの側方に配置され、この強度変調マスクを介して屈折率変化誘起光が照射されることで、その強度変調マスクを透過した屈折率変化誘起光のパワー分布に応じて形成される。
【００２９】
この光部品１００では、ソレノイド１２０およびソレノイド１３０の作用により可撓性部材１５０が撓み、この撓みに伴って、可撓性部材１５０に固定された光導波路型回折格子素子１６０に圧縮応力または引張応力が付与される。そして、この応力によりグレーティング周期が変化して、光導波路型回折格子素子１６０の光学的特性（反射スペクトル、損失スペクトル）が変化する。光導波路型回折格子素子を長手方向に直接に圧縮・伸張させる従来の場合と比較して、本実施形態では、可撓性部材１５０を撓ませることで光導波路型回折格子素子１６０を圧縮・伸張させることから、可撓性部材１５０の撓み量が大きくても光導波路型回折格子素子１６０の歪み量は小さく、光導波路型回折格子素子１６０の光学的特性の微調整が可能である。
【００３０】
なお、光導波路型回折格子素子１６０の光学的特性は、付与される応力により変化するだけでなく、温度によっても変化する。すなわち、温度変化により実効屈折率やグレーティング周期が変化して、これにより、光導波路型回折格子素子１６０の光学的特性が変化する。そこで、温度変化に因る光導波路型回折格子素子１６０の特性変化を補償する補償手段が設けられるのが好適である。この補償手段として具体的には以下のものが挙げられる。可撓性部材１５０を適切な熱膨張係数を有する材料からなるものとすることにより、可撓性部材１５０の熱膨張・収縮を利用して、光導波路型回折格子素子１６０の特性変化を補償する。または、可動部１２２，１３２およびキャップ部１２３，１３３それぞれを適切な熱膨張係数を有する材料からなるものとすることにより、これらの熱膨張・収縮を利用して、光導波路型回折格子素子１６０の特性変化を補償する。または、ソレノイド１２０，１３０に加えて（または、これらに替えて）、可撓性部材１５０の撓み量を調整できる機構を設けて、撓み量を調整することで、光導波路型回折格子素子１６０の特性変化を補償する。このようにすることで、光導波路型回折格子素子１６０の光学的特性の温度依存性が低減される。
【００３１】
また、可撓性部材１５０が撓んでいない状態において光導波路型回折格子素子１６０に応力が付与されて光導波路型回折格子素子１６０が可撓性部材１５０に固定されているのが好適である。このようにすることで、可撓性部材１５０が撓んでいないときにも、光導波路型回折格子素子１６０には応力が付与されていて、光導波路型回折格子素子１６０は所望の光学的特性を有するものとなる。
【００３２】
次に、ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００について説明する。この場合、光導波路型回折格子素子１６０は、光ファイバを伝搬してきた特定波長の光をブラッグ反射して、その反射した光を逆の方向に光ファイバを伝搬させる。可撓性部材１５０が撓んでいないとき、ブラッググレーティングの周期をΛ0とし、ブラッググレーティング形成領域における実効屈折率をｎとすると、反射波長λ0は、
λ0＝２ｎΛ0 …(1)
なる式で表される。
【００３３】
光部品１００では、ソレノイド１２０が吸着状態であってソレノイド１３０がフリー状態であるときに、可撓性部材１５０はソレノイド１３０側に凸となるように撓み、光導波路型回折格子素子１６０には圧縮応力が付与されて、グレーティング周期はΛ1になり、反射波長はλ1となる。一方、ソレノイド１２０がフリー状態であってソレノイド１３０が吸着状態であるときに、可撓性部材１５０はソレノイド１２０側に凸となるように撓み、光導波路型回折格子素子１６０には引張応力が付与されて、グレーティング周期はΛ2になり、反射波長はλ2となる。これらのパラメータの間には、
λ1＝２ｎΛ1 …(2a)
λ2＝２ｎΛ2 …(2b)
Λ1＜Λ0＜Λ2 …(2c)
λ1＜λ0＜λ2 …(2d)
なる関係式が成り立つ。
【００３４】
波長１．５５μｍ帯で波長間隔１．６ｎｍ（周波数間隔２００ＧＨｚ）の多波長信号光をＷＤＭ伝送する光通信システムにおいて光部品１００が用いられる場合を想定したとき、或る信号光波長がλ1であって、隣りの信号光波長がλ2であるのが好適である。すなわち、
Δλ＝λ2−λ1＝1.6nm …(3)
であるのが好適である。このとき、可撓性部材１５０が撓んでいないときの反射波長λ0は、隣合う２つの信号光波長λ1とλ2との間の波長である。したがって、可撓性部材１５０がソレノイド１３０側に凸となるように撓んでいる状態と、可撓性部材１５０がソレノイド１２０側に凸となるように撓んでいる状態との間で、可撓性部材１５０の撓み状態が遷移しているときには、光導波路型回折格子素子１６０の反射波長は他の信号光波長と一致することはない。
【００３５】
このような光部品１００の具体的な実施例は以下のとおりである。基準波長λは１５５０ｎｍであり、反射波長シフト量Δλは１．６ｎｍである。ブラッググレーティング形成領域の長さは５０ｍｍである。可撓性部材１５０は、材質がファイバ強化プラスティックであり、ヤング率は６×１０9Ｐａであり、寸法がＬ＝５０ｍｍ，ｈ＝２ｍｍ，ｂ＝５ｍｍである（図２参照）。光導波路型回折格子素子１６は、可撓性部材１５０の内部に固定され、可撓性部材１５０の中心よりソレノイド１２０側への距離ｙが０．５ｍｍである。
【００３６】
このとき、光導波路型回折格子素子１６０の長手方向の必要な歪みεは、
ε＝Δλ／(0.78λ)＝6.62×10-4 …(4)
である。ソレノイド１２０のキャップ部１２３とソレノイド１３０のキャップ部１３３とにより挟まれた自由端の位置における可撓性部材１５０の必要な変位（すなわち、ソレノイド１２０，１３０のストローク）をδとし、可撓性部材１５０が撓んだときの曲率半径をＲとすると、
ε＝ｙ／Ｒ …(5a)
δ＝Ｒ（１−cos(Ｌ／Ｒ)） …(5b)
なる関係式が成り立つ。これより、自由端の位置における可撓性部材１５０の必要な変位δは１．６５４ｍｍである。また、これに必要な荷重は７７４ｍＮ（７９ｇｆ）である。このストロークおよび荷重は、ソレノイド１２０，１３０により可能なものである。
【００３７】
次に、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００について説明する。傾斜型ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０は、光ファイバを伝搬してきた特定波長の光をブラッグ反射して、その反射した光を光ファイバの側方へ放射させて、これにより特定波長の光に対して損失を与える。この場合、損失がピークとなる波長は、グレーティング形成領域における実効屈折率およびグレーティング周期だけでなく、グレーティング傾斜角にも依存する。一方、長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０は、光ファイバを伝搬してきた特定波長のコアモード光をクラッドモード光に変換して、これにより特定波長の光に対して損失を与える。この場合、損失がピークとなる波長は、コアモード光とクラッドモード光との間の位相整合条件を満たす波長であって、グレーティング形成領域におけるコアモード光およびクラッドモード光それぞれに対する実効屈折率およびグレーティング周期に依存する。このように、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０は、特定波長の光に対して損失を与える損失フィルタとして作用する。
【００３８】
光部品１００では、ソレノイド１２０が吸着状態であってソレノイド１３０がフリー状態であるときに、可撓性部材１５０はソレノイド１３０側に凸となるように撓み、光導波路型回折格子素子１６０には圧縮応力が付与されて、グレーティング周期はΛ1になる。一方、ソレノイド１２０がフリー状態であってソレノイド１３０が吸着状態であるときに、可撓性部材１５０はソレノイド１２０側に凸となるように撓み、光導波路型回折格子素子１６０には引張応力が付与されて、グレーティング周期はΛ2になる。これらのパラメータの間には、
Λ1＜Λ2 …(6)
なる関係式が成り立つ。このように、光導波路型回折格子素子１６０に応力が付与されることでグレーティング周期が変化し、これにより、損失スペクトルが変化する。
【００３９】
なお、この場合、ソレノイド１２０，１３０により可撓性部材１５０に撓みを付与して光導波路型回折格子素子１６０のグレーティング周期を調整してもよいが、ソレノイド１２０，１３０に加えて（または、これらに替えて）、可撓性部材１５０の撓み量を調整できる機構を設けて、撓み量を連続的に調整することで、光導波路型回折格子素子１６０の特性変化を連続的に補償するのが好適である。
【００４０】
次に、本発明に係る光部品の他の実施形態について説明する。図３は、他の実施形態に係る光部品１０１の平面図である。図４は、この光部品１０１に含まれる可撓性部材１５１および光導波路型回折格子素子１６０の斜視図である。これらの図に示される光部品１０１は、図１および図２に示された光部品１００と比較すると、可撓性部材１５０に替えて設けられた可撓性部材１５１の厚みが長手方向に沿って変化している点で相違する。可撓性部材１５１の厚みが大きい一端側は固定部材１４０により固定されており、可撓性部材１５１の厚みが小さい他端側はソレノイド１２０およびソレノイド１３０により当該厚み方向に変位されて、これにより、可撓性部材１５１は撓む。
【００４１】
図５は、この光部品１０１の一実施例における光導波路型回折格子素子１６０の歪み分布を示す図である。ここでは、可撓性部材１５１は、ＳＵＳからなるものとし、撓む長手方向の長さ５０ｍｍの範囲に亘って厚みｈが２ｍｍから５ｍｍまで線形に変化するものとした。また、比較の為に示した可撓性部材は、ＳＵＳからなるものとし、撓む長手方向の長さ５０ｍｍの範囲に亘って厚みｈが２ｍｍで一定であるとした。この図の横軸は、固定部材１４０により固定された位置を基準として、この位置から可撓性部材の長手方向に沿った距離を示している。また、この図の縦軸は、固定部材１４０により固定された位置における光導波路型回折格子素子１６０の歪み量で規格化されたものを示している。
【００４２】
この図から判るように、長手方向に厚みが一定である可撓性部材が用いられた場合には、固定部材１４０に近い位置では、光導波路型回折格子素子１６０の歪みは大きく、固定部材１４０からの距離が長くなるに従って、光導波路型回折格子素子１６０の歪みは漸減する。一方、長手方向に厚みが変化している可撓性部材１５１が用いられた場合には、固定部材１４０からの距離に関して或る範囲では、光導波路型回折格子素子１６０の歪みの変化は小さい。例えば、固定部材１４０からの距離が５ｍｍから３０ｍｍまでの範囲を見ると、長手方向に厚みが一定である可撓性部材が用いられた場合には、光導波路型回折格子素子１６０の規格化された歪みは１．０から０．２まで変化しているのに対して、長手方向に厚みが変化している可撓性部材１５１が用いられた場合には、光導波路型回折格子素子１６０の規格化された歪みは１．５から１．１までしか変化しておらず、後者の方が光導波路型回折格子素子１６０の歪みの変化は小さい。
【００４３】
このように、可撓性部材１５１の厚みが長手方向に沿って線形に変化している場合には、可撓性部材１５１が撓むことにより光導波路型回折格子素子１６０に付与される応力または歪みは、長手方向に沿って変化が小さいものとなる。また、可撓性部材１５１の長手方向に沿った厚みの分布を更に適切に設計することにより、図６に示されるように、可撓性部材１５１が撓むことにより光導波路型回折格子素子１６０に付与される応力または歪みは、長手方向に沿って変化が更に小さいものとなり得る。
【００４４】
図７は、更に他の実施形態に係る光部品１０２の平面図である。図８は、この光部品１０２に含まれる可撓性部材１５２および光導波路型回折格子素子１６０の断面図である。これらの図に示される光部品１０２は、図１および図２に示された光部品１００と比較すると、光導波路型回折格子素子１６０が可撓性部材１５２の内部に固定されていて、可撓性部材１５２の長手方向に沿って可撓性部材１５２の表面から光導波路型回折格子素子１６０までの距離が変化している点で相違する。可撓性部材１５２の上記距離が大きい一端側は固定部材１４０により固定されており、可撓性部材１５２の上記距離が小さい他端側はソレノイド１２０およびソレノイド１３０により当該厚み方向に変位されて、これにより、可撓性部材１５２は撓む。なお、図示のように、可撓性部材１５２の内部に光導波路型回折格子素子１６０が埋め込まれて固定されているのが好適である。また、可撓性部材１５２は、楔型の形状を各々有する２つの部材からなり、一方の部材が固定部材１４０側で厚く、且つ、他方の部材が固定部材１４０側で薄くなるようにして、これら２つの部材が貼り合わされ、この貼り合わせ部に光導波路型回折格子素子１６０が固定されているのも好適である。
【００４５】
図９は、可撓性部材１５２の表面から光導波路型回折格子素子１６０までの距離と光導波路型回折格子素子１６０の歪みとの関係を示す図である。ここでは、可撓性部材１５２は、ＳＵＳからなるものとし、撓む長手方向の長さが５０ｍｍであり、厚みが４ｍｍであり、可撓性部材１５２の表面から光導波路型回折格子素子１６０までの距離が０ｍｍ（表面），１ｍｍ，２ｍｍ（中央），３ｍｍおよび４ｍｍ（裏面）それぞれであるとした。この図の横軸は、可撓性部材１５２の表面から光導波路型回折格子素子１６０までの距離を示している。この図の縦軸は、固定部材１４０による固定位置から６ｍｍだけ離れた位置における光導波路型回折格子素子１６０の歪み量で規格化されたものを示している。また、この図中には、固定部材１４０による固定位置からの距離が６ｍｍ，１２ｍｍ，１８ｍｍおよび２４ｍｍそれぞれの位置における光導波路型回折格子素子１６０の歪みが示されている。
【００４６】
この図から判るように、固定部材１４０による固定位置からの距離が短いほど、光導波路型回折格子素子１６０の歪みは、可撓性部材１５２の表面からの距離に大きく依存する。したがって、固定部材１４０による固定位置からの距離が長いほど、光導波路型回折格子素子１６０と可撓性部材１５２表面との距離が短くなるようにすることにより、可撓性部材１５２が撓むことにより光導波路型回折格子素子１６０に付与される応力または歪みは、長手方向に沿って変化が小さいものとなり得る。
【００４７】
次に、本発明に係る光モジュールの第１実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る光モジュール（光ＡＤＭ）１０の構成図である。この光ＡＤＭ１０は、光サーキュレータ１１，１２、光部品１３1〜１３N（Ｎは１以上の整数）および等化器１４，１５を備える。これらのうち、光部品１３1〜１３Nそれぞれは、ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００と同等のものである。また、等化器１４，１５それぞれは、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００と同等のものであってもよい。この光ＡＤＭ１０に入出力する多波長信号光の波長をλ1〜λ2Nとする。なお、光サーキュレータ１１と光サーキュレータ１２との間に、光部品１３1〜１３Nとは別に、反射波長が固定の光導波路型回折格子が設けられていてもよい。
【００４８】
光サーキュレータ１１は、第１端子１１1、第２端子１１2および第３端子１１3を有しており、第１端子１１1に入力した光を第２端子１１2より出力し、第２端子１１2に入力した光を第３端子１１3より出力する。第１端子１１1は光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1に接続されており、第２端子１１2は光部品１３1に接続されており、第３端子１１3は等化器１４に接続されている。
【００４９】
光サーキュレータ１２は、第１端子１２1、第２端子１２2および第３端子１２3を有しており、第１端子１２1に入力した光を第２端子１２2より出力し、第２端子１２2に入力した光を第３端子１２3より出力する。第１端子１２1は等化器１５に接続されており、第２端子１２2は光部品１３Nに接続されており、第３端子１２3は光ＡＤＭ１０のＯＵＴ端子１０3に接続されている。
【００５０】
Ｎ個の光部品１３1〜１３Nは、縦列に接続されていて、光サーキュレータ１１の第２端子１１2と光サーキュレータ１２の第２端子１２2との間に設けられている。光部品１３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち何れか一方の波長の光を反射させ、他方の波長の光を透過させる（ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）。
【００５１】
等化器１４は、光サーキュレータ１１の第３端子１１3と光ＡＤＭ１０のＤＲＯＰ端子１０2との間に設けられており、光サーキュレータ１１の第１端子１１1から第３端子１１3へ到るまで光が通過する際に被る損失の波長依存性を等化する。等化器１５は、光サーキュレータ１２の第１端子１２1と光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4との間に設けられており、光サーキュレータ１２の第１端子１２1から第３端子１２3へ到るまで光が通過する際に被る損失の波長依存性を等化する。
【００５２】
本実施形態に係る光ＡＤＭ１０は以下のように動作する。光部品１３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち波長λ2nの光を反射するものとする。このとき、光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は、光サーキュレータ１１の第１端子１１1に入力して第２端子１１2より出力される。光サーキュレータ１１の第２端子１１2より出力された光のうち、波長λ2nの光は、光部品１３nにより反射され、光サーキュレータ１１の第２端子１１2に入力して第３端子１１3より出力されて、等化器１４により損失が等化され、光ＡＤＭ１０のＤＲＯＰ端子１０2より出力される。一方、光サーキュレータ１１の第２端子１１2より出力された光のうち、波長λ2n-1の光は、Ｎ個の光部品１３1〜１３Nを透過して、光サーキュレータ１２の第２端子１２2に入力して第３端子１２3より出力されて、光ＡＤＭ１０のＯＵＴ端子１０3より出力される。また、光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4に入力した波長λ2nの光は、等化器１５により損失が等化され、光サーキュレータ１２の第１端子１２1に入力して第２端子１２2より出力されて、光部品１３nにより反射され、光サーキュレータ１２の第２端子１２2に入力して第３端子１２3より出力されて、光ＡＤＭ１０のＯＵＴ端子１０3より出力される。
【００５３】
このように、この光ＡＤＭ１０では、光部品１３nが波長λ2nの光を反射する場合には、ＩＮ端子１０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち波長λ2nの光はＤＲＯＰ端子１０2より出力され、一方の波長λ2n-1の光は、ＡＤＤ端子１０4に入力した波長λ2nの光と合波されてＯＵＴ端子１０3より出力される。逆に光部品１３nが波長λ2n-1の光を反射する場合には、ＩＮ端子１０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち波長λ2n-1の光はＤＲＯＰ端子１０2より出力され、一方の波長λ2nの光は、ＡＤＤ端子１０4に入力した波長λ2n-1の光と合波されてＯＵＴ端子１０3より出力される。なお、分波のみ行う場合には、光サーキュレータ１２および等化器１５は不要である。また、合波のみ行う場合には、光サーキュレータ１１および等化器１４は不要である。
【００５４】
この光ＡＤＭ１０は、反射波長が可変である光部品１３1〜１３Nを用いていることから、合波または分波する波長が可変である。しかも、各光部品１３nは隣合う２つの信号光波長λ2n-1およびλ2nの何れかを選択して反射することができるので、例えば、ＩＮ端子１０1およびＯＵＴ端子１０3それぞれには、波長間隔１．６ｎｍ（周波数間隔２００ＧＨｚ）の多波長信号光をＷＤＭ伝送する光伝送系が接続される。
【００５５】
また、光サーキュレータ１１の第３端子１１3と光ＡＤＭ１０のＤＲＯＰ端子１０2との間に等化器１４が設けられていることにより、ＩＮ端子１０1に入力しＤＲＯＰ端子１０2へ出力される多波長信号光のパワー偏差が平坦化される。同様に、光サーキュレータ１２の第１端子１２1と光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4との間に等化器１５が設けられていることにより、ＡＤＤ端子１０4に入力しＯＵＴ端子１０3へ出力される多波長信号光のパワー偏差が平坦化される。
【００５６】
次に、本発明に係る光モジュールの第２実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係る光モジュール（光ＸＣ）２０の構成図である。この光ＸＣ２０は、光サーキュレータ２１，２２および光部品２３1〜２３N（Ｎは１以上の整数）を備える。これらのうち、光部品２３1〜２３Nそれぞれは、ブラッググレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００と同等のものである。この光ＸＣ２０に入出力する多波長信号光の波長をλ1〜λ2Nとする。なお、光サーキュレータ２１と光サーキュレータ２２との間に、光部品２３1〜２３Nとは別に、反射波長が固定の光導波路型回折格子が設けられていてもよい。
【００５７】
光サーキュレータ２１は、第１端子２１1、第２端子２１2および第３端子２１3を有しており、第１端子２１1に入力した光を第２端子２１2より出力し、第２端子２１2に入力した光を第３端子２１3より出力する。第１端子２１1は光ＸＣ２０の第１入力端子２０1に接続されており、第２端子２１2は光部品２３1に接続されており、第３端子２１3は光ＸＣ２０の第１出力端子２０3に接続されている。
【００５８】
光サーキュレータ２２は、第１端子２２1、第２端子２２2および第３端子２２3を有しており、第１端子２２1に入力した光を第２端子２２2より出力し、第２端子２２2に入力した光を第３端子２２3より出力する。第１端子２２1は光ＸＣ２０の第２入力端子２０2に接続されており、第２端子２２2は光部品２３Nに接続されており、第３端子２２3は光ＸＣ２０の第２出力端子２０4に接続されている。
【００５９】
Ｎ個の光部品２３1〜２３Nは、縦列に接続されていて、光サーキュレータ２１の第２端子２１2と光サーキュレータ２２の第２端子２２2との間に設けられている。光部品２３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち何れか一方の波長の光を反射させ、他方の波長の光を透過させる（ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）。
【００６０】
本実施形態に係る光ＸＣ２０は以下のように動作する。光部品２３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち波長λ2nの光を反射するものとする。
【００６１】
このとき、光ＸＣ２０の第１入力端子２０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は、光サーキュレータ２１の第１端子２１1に入力して第２端子２１2より出力される。光サーキュレータ２１の第２端子２１2より出力された光のうち、波長λ2nの光は、光部品２３nにより反射され、光サーキュレータ２１の第２端子２１2に入力して第３端子２１3より出力されて、光ＸＣ２０の第１出力端子２０3より出力される。一方、光サーキュレータ２１の第２端子２１2より出力された光のうち、波長λ2n-1の光は、Ｎ個の光部品２３1〜２３Nを透過して、光サーキュレータ２２の第２端子２２2に入力して第３端子２２3より出力されて、光ＸＣ２０の第２出力端子２０4より出力される。
【００６２】
また、光ＸＣ２０の第２入力端子２０2に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は、光サーキュレータ２２の第１端子２２1に入力して第２端子２２2より出力される。光サーキュレータ２２の第２端子２２2より出力された光のうち、波長λ2nの光は、光部品２３nにより反射され、光サーキュレータ２２の第２端子２２2に入力して第３端子２２3より出力されて、光ＸＣ２０の第２出力端子２０4より出力される。一方、光サーキュレータ２２の第２端子２２2より出力された光のうち、波長λ2n-1の光は、Ｎ個の光部品２３1〜２３Nを透過して、光サーキュレータ２１の第２端子２１2に入力して第３端子２１3より出力されて、光ＸＣ２０の第１出力端子２０3より出力される。
【００６３】
このように、この光ＸＣ２０では、光部品２３nが波長λ2nの光を反射する場合には、第１入力端子２０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち、波長λ2nの光は第１出力端子２０3より出力され、波長λ2n-1の光は第２出力端子２０4より出力される。また、第２入力端子２０2に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち、波長λ2nの光は第２出力端子２０4より出力され、波長λ2n-1の光は第１出力端子２０3より出力される。
【００６４】
逆に光部品１３nが波長λ2n-1の光を反射する場合には、第１入力端子２０1に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち、波長λ2n-1の光は第１出力端子２０3より出力され、波長λ2nの光は第２出力端子２０4より出力される。また、第２入力端子２０2に入力した波長λ1〜λ2Nの信号光は分波されて、そのうち、波長λ2n-1の光は第２出力端子２０4より出力され、波長λ2nの光は第１出力端子２０3より出力される。
【００６５】
この光ＸＣ２０は、反射波長が可変である光部品２３1〜２３Nを用いていることから、合波、分波または経路変更する波長が可変である。しかも、各光部品２３nは隣合う２つの信号光波長λ2n-1およびλ2nの何れかを選択して反射することができる
【００６６】
次に、本発明に係る光増幅器の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態に係る光増幅器３０の構成図である。この光増幅器３０は、入力端子３０1から出力端子３０2へ向けて順に、光アイソレータ３１、増幅用光ファイバ（光増幅媒体）３２、光カプラ３３、光部品３４および励起光源３５を備える。これらのうち、光部品３４は、傾斜型ブラッググレーティングまたは長周期グレーティングが形成された光導波路型回折格子素子１６０を備える光部品１００と同等のものである。
【００６７】
光アイソレータ３１は、入力端子３０1から増幅用光ファイバ３２へ向かう方向に光を通過させるが、その逆の方向には光を通過させない。増幅用光ファイバ３２は、コア領域に蛍光性物質（好適にはＥｒ元素）が添加された光ファイバであり、励起光が供給されることにより蛍光性物質が励起され、入力した信号光を光増幅する。光カプラ３３は、増幅用光ファイバ３２より到達した信号光を光部品３４へ向けて出力し、励起光源３５より到達した励起光を増幅用光ファイバ３２へ向けて出力する。光部品３４は、増幅用光ファイバ３２における光増幅の利得を等化するものである。励起光源３５は、増幅用光ファイバ３２に添加された蛍光性物質を励起し得る波長の励起光を出力する。信号光波長が１．５５μｍ帯である場合には、一般には、増幅用光ファイバ３２に添加される蛍光性物質はＥｒ元素であり、励起光源３５から出力される励起光の波長は１．４８μｍまたは０．９８μｍである。
【００６８】
本実施形態に係る光増幅器３０は以下のように動作する。励起光源３５から出力された励起光は、光カプラ３３を経て増幅用光ファイバ３２に供給される。入力端子３０1に入力した多波長の信号光は、光アイソレータ３１を経て増幅用光ファイバ３２に入力し、増幅用光ファイバ３２において光増幅された後、光カプラ３３および光部品３４を経て出力端子３０2より出力される。光部品３４における損失スペクトルは、増幅用光ファイバ３２における利得スペクトルと略同形状のものとされており、これにより、利得が等化される。
【００６９】
光増幅器３０に入力する多波長の信号光は、波数が変動したり、各々のパワーが変動したりすることがある。このようなときに、光増幅器３０は、増幅用光ファイバ３０における利得が一定となるように、または、出力される信号光のパワーが一定になるように、励起光源３５から増幅用光ファイバ３２へ供給される励起光のパワーが制御される。励起光のパワーが変化すると、増幅用光ファイバ３２における利得スペクトルが変化することがある。このような場合であっても、本実施形態に係る光増幅器３０では、光部品３４における損失スペクトルが動的に調整されるので、常に利得等化が行われ得る。
【００７０】
次に、本発明に係る光通信システムの第１実施形態について説明する。図１３は、第１実施形態に係る光通信システム１の構成図である。この光通信システム１は、送信器４１，４２、中継器５１および受信器６１，６２を備える。送信器４１と中継器５１との間に光ファイバ伝送路７１が敷設されており、受信器６１と中継器５１との間に光ファイバ伝送路７２が敷設されており、送信器４２と中継器５１との間に光ファイバ伝送路７３が敷設されており、また、受信器６２と中継器５１との間に光ファイバ伝送路７４が敷設されている。
【００７１】
中継器５１内には、光ＡＤＭ１０および光増幅器３０ａ，３０ｂが設けられている。光ＡＤＭ１０は、上述した実施形態に係るものである。また、光増幅器３０ａ，３０ｂも、上述した実施形態に係る光増幅器３０と同等のものである。光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1は光ファイバ伝送路７１と接続されている。光ＡＤＭ１０のＤＲＯＰ端子１０2は光増幅器３０ａと接続されている。光ＡＤＭ１０のＯＵＴ端子１０3は光増幅器３０ｂと接続されている。光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4は光ファイバ伝送路７３と接続されている。光増幅器３０ａは、光ＡＤＭ１０のＤＲＯＰ端子１０2より出力された多波長信号光を光増幅して光ファイバ伝送路７４へ出力する。光増幅器３０ｂは、光ＡＤＭ１０のＯＵＴ端子１０3より出力された多波長信号光を光増幅して光ファイバ伝送路７２へ出力する。なお、光増幅器３０ａおよび３０ｂそれぞれは無くてもよく、また、光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1の前段に光増幅器が設けられてもよく、光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4の前段に光増幅器が設けられてもよい。
【００７２】
本実施形態に係る光通信システム１は以下のように動作する。なお、光ＡＤＭ１０内に含まれる光部品１３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち波長λ2nの光を反射するものとする。
【００７３】
送信器４１から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光は、光ファイバ伝送路７１を伝搬して、中継器５１内の光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1に入力する。光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1に入力した多波長信号光のうち、波長λ2nの信号光は、光ＡＤＭ１０により分波されてＤＲＯＰ端子１０2より出力され、光増幅器３０ａにより光増幅され、光ファイバ伝送路７４を伝搬して受信器６２へ到達する。一方、光ＡＤＭ１０のＩＮ端子１０1に入力した多波長信号光のうち、波長λ2n-1の信号光は、光ＡＤＭ１０により分波されてＯＵＴ端子１０3より出力される。また、送信器４２から出力された波長λ2nの信号光は、光ファイバ伝送路７３を伝搬して、中継器５１内の光ＡＤＭ１０のＡＤＤ端子１０4に入力し、ＯＵＴ端子１０3より出力される。そして、光ＡＤＭのＯＵＴ端子１０3より出力された波長λ1〜λ2Nの信号光は、光増幅器３０ｂにより光増幅され、光ファイバ伝送路７２を伝搬して受信器６１へ到達する。
【００７４】
このように、この光通信システム１では、光ＡＤＭ１０内の光部品１３nが波長λ2nの光を反射する場合には、送信器４１から出力された波長λ2nの信号光は、中継器５１において分波されて受信器６２へ到達し、送信器４１から出力された波長λ2n-1の信号光、および、送信器４２から出力された波長λ2nの信号光は、中継器５１において合波されて受信器６１へ到達する。逆に光ＡＤＭ１０内の光部品１３nが波長λ2n-1の光を反射する場合には、送信器４１から出力された波長λ2n-1の信号光は、中継器５１において分波されて受信器６２へ到達し、送信器４１から出力された波長λ2nの信号光、および、送信器４２から出力された波長λ2n-1の信号光は、中継器５１において合波されて受信器６１へ到達する。
【００７５】
この光通信システム１において、光ＡＤＭ１０は、反射波長が可変である光部品１３1〜１３Nを用いていることから、合波または分波する波長が可変である。しかも、各光部品１３nは隣合う２つの信号光波長λ2n-1およびλ2nの何れかを選択して反射することができるので、例えば、送信器４１と中継器５１との間の伝送系、および、受信器６１と中継器５１との間の伝送系は、波長間隔０．８ｎｍ（周波数間隔１００ＧＨｚ）の多波長信号光をＷＤＭ伝送する光伝送系とされ、一方、送信器４２と中継器５１との間の伝送系、および、受信器６２と中継器５１との間の伝送系は、波長間隔１．６ｎｍ（周波数間隔２００ＧＨｚ）の多波長信号光をＷＤＭ伝送する光伝送系とされ得る。また、光増幅器３０ａ，３０ｂは、損失スペクトルを動的に調整することができるものであるので、光増幅すべき信号光の波数が変動したり、各々のパワーが変動したりしても、常に利得等化が行われ得る。
【００７６】
次に、本発明に係る光通信システムの第２実施形態について説明する。図１４は、第２実施形態に係る光通信システム２の構成図である。この光通信システム２は、送信器４３，４４、中継器５３および受信器６３，６４を備える。送信器４３と中継器５３との間に光ファイバ伝送路７５が敷設されており、送信器４４と中継器５３との間に光ファイバ伝送路７６が敷設されており、受信器６３と中継器５３との間に光ファイバ伝送路７７が敷設されており、また、受信器６４と中継器５３との間に光ファイバ伝送路７８が敷設されている。
【００７７】
中継器５３内には、光ＸＣ２０および光増幅器３０ｃ，３０ｄが設けられている。光ＸＣ２０は、上述した実施形態に係るものである。また、光増幅器３０ｃ，３０ｄも、上述した実施形態に係る光増幅器３０と同等のものである。光ＸＣ２０の第１入力端子２０1は光ファイバ伝送路７５と接続されている。光ＸＣ２０の第２入力端子２０2は光ファイバ伝送路７６と接続されている。光ＸＣ２０の第１出力端子２０3は光増幅器３０ｃと接続されている。光ＸＣ２０の第２出力端子２０4は光増幅器３０ｄと接続されている。光増幅器３０ｃは、光ＸＣ２０の第１出力端子２０3より出力された多波長信号光を光増幅して光ファイバ伝送路７７へ出力する。光増幅器３０ｄは、光ＸＣ２０の第２出力端子２０4より出力された多波長信号光を光増幅して光ファイバ伝送路７８へ出力する。なお、光増幅器３０ｃおよび３０ｄそれぞれは無くてもよく、また、光ＸＣ２０の第１入力端子２０1の前段に光増幅器が設けられてもよく、光ＸＣ２０の第２入力端子２０2の前段に光増幅器が設けられてもよい。
【００７８】
本実施形態に係る光通信システム２は以下のように動作する。なお、光ＸＣ２０内に含まれる光部品２３nは、波長λ2n-1および波長λ2nのうち波長λ2nの光を反射するものとする。
【００７９】
送信器４３から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光は、光ファイバ伝送路７５を伝搬して、中継器５３内の光ＸＣ２０の第１入力端子２０1に入力する。光ＸＣ２０の第１入力端子２０1に入力した多波長信号光のうち、波長λ2nの信号光は、光ＸＣ２０により分波されて第１出力端子２０3より出力され、光増幅器３０ｃにより光増幅され、光ファイバ伝送路７７を伝搬して受信器６３へ到達する。一方、光ＸＣ２０の第１入力端子２０1に入力した多波長信号光のうち、波長λ2n-1の信号光は、光ＸＣ２０により分波されて第２出力端子２０4より出力され、光増幅器３０ｄにより光増幅され、光ファイバ伝送路７８を伝搬して受信器６４へ到達する。
【００８０】
また、送信器４４から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光は、光ファイバ伝送路７６を伝搬して、中継器５３内の光ＸＣ２０の第２入力端子２０2に入力する。光ＸＣ２０の第２入力端子２０2に入力した多波長信号光のうち、波長λ2nの信号光は、光ＸＣ２０により分波されて第２出力端子２０4より出力され、光増幅器３０ｄにより光増幅され、光ファイバ伝送路７８を伝搬して受信器６４へ到達する。一方、光ＸＣ２０の第２入力端子２０2に入力した多波長信号光のうち、波長λ2n-1の信号光は、光ＸＣ２０により分波されて第１出力端子２０3より出力され、光増幅器３０ｃにより光増幅され、光ファイバ伝送路７７を伝搬して受信器６３へ到達する。
【００８１】
このように、この光通信システム２では、光ＸＣ２０内の光部品２３nが波長λ2nの光を反射する場合には、送信器４３から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光のうち、波長λ2nの信号光は、中継器５３を経て受信器６３へ到達し、波長λ2n-1の信号光は、中継器５３を経て受信器６４へ到達する。また、送信器４４から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光のうち、波長λ2nの信号光は、中継器５３を経て受信器６４へ到達し、波長λ2n-1の信号光は、中継器５３を経て受信器６３へ到達する。逆に光ＸＣ２０内の光部品２３nが波長λ2n-1の光を反射する場合には、送信器４３から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光のうち、波長λ2n-1の信号光は、中継器５３を経て受信器６３へ到達し、波長λ2nの信号光は、中継器５３を経て受信器６４へ到達する。また、送信器４４から出力された波長λ1〜λ2Nの信号光のうち、波長λ2n-1の信号光は、中継器５３を経て受信器６４へ到達し、波長λ2nの信号光は、中継器５３を経て受信器６３へ到達する。
【００８２】
この光通信システム２において、光ＸＣ２０は、反射波長が可変である光部品２３1〜２３Nを用いていることから、合波、分波または経路変更する波長が可変である。しかも、各光部品２３nは隣合う２つの信号光波長λ2n-1およびλ2nの何れかを選択して反射することができる。また、光増幅器３０ｃ，３０ｄは、損失スペクトルを動的に調整することができるものであるので、光増幅すべき信号光の波数が変動したり、各々のパワーが変動したりしても、常に利得等化が行われ得る。
【００８３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、光導波路型回折格子素子は、上記実施形態では光ファイバにグレーティングが形成されたものであったが、平面基板上の光導波路にグレーティングが形成されたものであってもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、光導波路にグレーティング（ブラッググレーティング、長周期グレーティングまたは傾斜型ブラッググレーティング）が形成された光導波路型回折格子素子は、可撓性部材に固定されており、撓み付与手段の作用により可撓性部材が撓むことにより圧縮応力または引張応力が付与される。そして、この光導波路型回折格子素子における反射スペクトルまたは損失スペクトルは、付与された応力に応じて調整される。本発明では、可撓性部材を撓ませることで光導波路型回折格子素子を圧縮・伸張させることから、可撓性部材の撓み量が大きくても光導波路型回折格子素子の歪み量は小さく、光導波路型回折格子素子の光学的特性の微調整が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光部品１００の平面図である。
【図２】本実施形態に係る光部品１００に含まれる可撓性部材１５０および光導波路型回折格子素子１６０の斜視図である。
【図３】他の実施形態に係る光部品１０１の平面図である。
【図４】他の実施形態に係る光部品１０１に含まれる可撓性部材１５１および光導波路型回折格子素子１６０の斜視図である。
【図５】他の実施形態に係る光部品１０１の一実施例における光導波路型回折格子素子１６０の歪み分布を示す図である。
【図６】他の実施形態に係る光部品１０１における光導波路型回折格子素子１６０の歪み分布の好適例を示す図である。
【図７】更に他の実施形態に係る光部品１０２の平面図である。
【図８】更に他の実施形態に係る光部品１０２に含まれる可撓性部材１５２および光導波路型回折格子素子１６０の断面図である。
【図９】可撓性部材１５２の表面から光導波路型回折格子素子１６０までの距離と光導波路型回折格子素子１６０の歪みとの関係を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る光モジュール（光ＡＤＭ）１０の構成図である。
【図１１】本実施形態に係る光モジュール（光ＸＣ）２０の構成図である。
【図１２】本実施形態に係る光増幅器３０の構成図である。
【図１３】第１実施形態に係る光通信システム１の構成図である。
【図１４】第２実施形態に係る光通信システム２の構成図である。
【符号の説明】
１，２…光通信システム、１０…光ＡＤＭ、１１，１２…光サーキュレータ、１３1〜１３N…光部品、１４，１５…等化器、２０…光ＸＣ、２１，２２…光サーキュレータ、２３1〜２３N…光部品、３０…光増幅器、３１…光アイソレータ、３２…増幅用光ファイバ、３３…光カプラ、３４…光部品、３５…励起光源、４１〜４４…送信器、５１，５３…中継器、６１〜６４…受信器、７１〜７８…光ファイバ伝送路、１００〜１０２…光部品、１１０…基盤、１２０，１３０…ソレノイド、１４０…固定部材、１５０〜１５２…可撓性部材、１６０…光導波路型回折格子素子。
Claims (13)
- 光導波路にブラッググレーティングが形成されており、前記光導波路を伝搬してきた特定波長の光を前記ブラッググレーティングによりブラッグ反射し、その反射した光を入射時と逆の方向に伝搬させる光導波路型回折格子素子と、
可撓性を有し、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位に前記光導波路型回折格子素子が固定された可撓性部材と、
前記可撓性部材を撓ませ、前記部位に圧縮応力を付与して前記光導波路型回折格子素子における反射波長を第１波長とし、及び／又は、前記部位に引張応力を付与して前記光導波路型回折格子素子における反射波長を第２波長とする撓み付与手段と
を備え、
前記可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、
前記撓み付与手段は、前記可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、前記可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、前記可撓性部材を撓ませる、
ことを特徴とする光部品。 - 前記撓み付与手段が前記可撓性部材を撓ませていないとき、前記光導波路型回折格子素子における反射波長が前記第１波長と前記第２波長との間の波長であることを特徴とする請求項１記載の光部品。
- 請求項１記載の光部品を備え、この光部品により特定波長の光を反射させて、光の合波、分波または経路変更を行うことを特徴とする光モジュール。
- 前記光部品における光の反射または透過の際の損失の波長依存性を等化する等化手段を更に備えることを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
- 光導波路に長周期グレーティングが形成されており、前記光導波路を伝搬してきた特定波長のコアモード光を前記長周期グレーティングによりクラッドモード光に変換して、前記光導波路を伝搬する特定波長の光に対して損失を与える光導波路型回折格子素子と、
可撓性を有し、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位に前記光導波路型回折格子素子が固定された可撓性部材と、
前記可撓性部材を撓ませて、前記部位に圧縮応力または引張応力を付与し、前記光導波路型回折格子素子における損失スペクトルを調整する撓み付与手段と
を備え、
前記可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、
前記撓み付与手段は、前記可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、前記可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、前記可撓性部材を撓ませる、
ことを特徴とする光部品。 - 光導波路にブラッググレーティングが傾斜して形成されており、前記光導波路を伝搬してきた特定波長の光を前記ブラッググレーティングによりブラッグ反射して、前記光導波路を伝搬する特定波長の光に対して損失を与える光導波路型回折格子素子と、
可撓性を有し、その撓みの際に圧縮応力または引張応力が付与される部位に前記光導波路型回折格子素子が固定された可撓性部材と、
前記可撓性部材を撓ませて、前記部位に圧縮応力または引張応力を付与し、前記光導波路型回折格子素子における損失スペクトルを調整する撓み付与手段と
を備え、
前記可撓性部材は、所定方向に沿って厚みが変化しており、
前記撓み付与手段は、前記可撓性部材の厚みが大きい一端側を固定し、前記可撓性部材の厚みが小さい他端側を当該厚み方向に変位させて、前記可撓性部材を撓ませる、
ことを特徴とする光部品。 - 光を増幅する光増幅媒体と、
前記光増幅媒体における光増幅の利得を等化する請求項５または６に記載の光部品と
を備えることを特徴とする光増幅器。 - 前記撓み付与手段がソレノイドを含むことを特徴とする請求項１，５および６の何れか１項に記載の光部品。
- 温度変化に因る前記光導波路型回折格子素子の特性変化を補償する補償手段を更に備えることを特徴とする請求項１，５および６の何れか１項に記載の光部品。
- 前記可撓性部材が撓んでいない状態において前記光導波路型回折格子素子に引張応力が付与されて前記光導波路型回折格子素子が前記可撓性部材に固定されていることを特徴とする請求項１，５および６の何れか１項に記載の光部品。
- 前記可撓性部材が撓んでいない状態において前記光導波路型回折格子素子に引張応力が付与され、前記光導波路型回折格子素子が所定の光学的特性となるように調整されて、前記光導波路型回折格子素子が前記可撓性部材に固定されていることを特徴とする請求項１０記載の光部品。
- 波長多重した多波長の信号光を用いて光通信を行う光通信システムであって、請求項３記載の光モジュールを含み、この光モジュールにより前記多波長の信号光の合波、分波または経路変更を行うことを特徴とする光通信システム。
- 波長多重した多波長の信号光を用いて光通信を行う光通信システムであって、請求項７記載の光増幅器を含み、この光増幅器により前記多波長の信号光を光増幅することを特徴とする光通信システム。
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2001
- 2001-07-11 JP JP2001211222A patent/JP4696413B2/ja not_active Expired - Fee Related
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