JP5015822B2 - Optical demultiplexer - Google Patents

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本発明は、通信用光デバイスに関し、より詳細には、複数本のサブキャリアを用いるマルチキャリア変調方式において、サブキャリアを分離するために用いられる光分波器に関する。   The present invention relates to an optical device for communication, and more particularly, to an optical demultiplexer used for separating subcarriers in a multicarrier modulation scheme using a plurality of subcarriers.

近年、光伝送のさらなる高速大容量化へのニーズを受け、総伝送容量が数T(テラ)b/s〜数十Tb/sの超大容量の波長分割多重(WDM)光伝送技術が盛んに研究・開発されている。このような超大容量伝送においては、波長チャネルあたり40G(ギガ)b/sや100Gb/sといった高いビットレートが求められる。一般に高速化のために変調シンボルレート(変調符号送出速度)を高くすると、分散耐性が急激に劣化し、また信号スペクトルの広がりも大きくなるため、シンボルあたりのビット量を大きくする多値・多重化がキー技術の一つとなっている。   In recent years, in response to the need for higher speed and larger capacity of optical transmission, wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission technology with a very large capacity of several T (tera) b / s to several tens of Tb / s has become popular. Researched and developed. In such super large capacity transmission, a high bit rate such as 40 G (giga) b / s or 100 Gb / s per wavelength channel is required. In general, if the modulation symbol rate (modulation code transmission rate) is increased for higher speed, the dispersion tolerance deteriorates drastically and the spread of the signal spectrum also increases, so multi-level / multiplexing that increases the bit amount per symbol Is one of the key technologies.

分散耐性が高く、帯域利用効率の高い多重化技術として、直交周波数分割多重(OFDM)変復調方式が有望視されている。同方式は、N本の直交するサブキャリアを用いるマルチキャリア伝送であり、これまで主として無線通信や衛星放送において開発・導入されてきた。同方式を光伝送における変調手段として用いることにより、伝送路である光ファイバの波長分散や偏波モード分散に起因する伝送距離・容量への制約を緩和することができる。これは、単一キャリアで伝送を行う場合に比べ、同じ伝送ビットレートに対する変調シンボルレートを1/Nに落とすことができるためである。   An orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation / demodulation scheme is promising as a multiplexing technique with high dispersion tolerance and high bandwidth utilization efficiency. This system is multicarrier transmission using N orthogonal subcarriers, and has been developed and introduced mainly in wireless communication and satellite broadcasting. By using this method as a modulation means in optical transmission, it is possible to ease restrictions on transmission distance and capacity caused by chromatic dispersion and polarization mode dispersion of an optical fiber as a transmission path. This is because the modulation symbol rate for the same transmission bit rate can be reduced to 1 / N as compared with the case of transmission with a single carrier.

光信号をOFDM変調する手段としては、非特許文献1で示されているように、電気的に生成したOFDM信号を用いて光変調器を駆動する方法がまず考えられる。この場合、光学系の構成はシンプルだが、駆動電気回路の帯域として変調シンボルレートのN倍程度が必要となり、結局電気系の帯域が伝送ビットレートに対するボトルネック(隘路)となる。   As a means for OFDM-modulating an optical signal, a method of driving an optical modulator using an electrically generated OFDM signal, as shown in Non-Patent Document 1, can be considered first. In this case, the configuration of the optical system is simple, but it is necessary to have about N times the modulation symbol rate as the band of the driving electric circuit, and eventually the band of the electric system becomes a bottleneck (bottle) with respect to the transmission bit rate.

これに対し、非特許文献2で提案されているような、“All−Optical(全光学式)OFDM” 変調方式においては、図5に示すように、まずマルチキャリア発生回路504において複数のサブキャリア光を生成し、次にそれらサブキャリア光を、光分波器507を用いて分波し、それぞれ変調器512,513でデータ変調した後、カプラ(光合波器)518で合波して伝送路へ出力する。この場合、光学系は非特許文献1で示された上記の手段に比べ複雑だが、各変調器512,513の駆動電気回路(図示しない)に求められる帯域は変調シンボルレート程度で済むため、電気回路の帯域による伝送容量への制約が緩和される。特に、非特許文献2のようにサブキャリア2本を用いる方式では、送受信器の光学系構成も比較的簡易であり、かつ変調シンボルレート及び電気系への要求帯域を1/2に落とす効果があるために、波長チャネルあたり100Gb/s級の高速光伝送を比較的低コストで実現する方式として有望である。   On the other hand, in the “All-Optical (all-optical) OFDM” modulation system as proposed in Non-Patent Document 2, as shown in FIG. Then, the subcarrier light is demultiplexed by using an optical demultiplexer 507, data modulated by modulators 512 and 513, and then multiplexed by a coupler (optical multiplexer) 518 for transmission. Output to the road. In this case, the optical system is more complicated than the above-described means disclosed in Non-Patent Document 1, but the band required for the drive electric circuit (not shown) of each modulator 512, 513 is about the modulation symbol rate. The restriction on the transmission capacity due to the bandwidth of the circuit is relaxed. In particular, in the method using two subcarriers as in Non-Patent Document 2, the optical system configuration of the transmitter / receiver is relatively simple, and the effect of reducing the modulation symbol rate and the required bandwidth to the electrical system to ½. Therefore, it is promising as a method for realizing high-speed optical transmission of 100 Gb / s class per wavelength channel at a relatively low cost.

S.L.Jansen, I.Morita, N.Takeda, and H.Tanaka,“20-Gb/s OFDM Transmission over 4,160-km SSMF Enabled by RF-Pilot Tone Phase Noise Compensation,” Proc. of OFC/NFOEC2007, paper PDP15, 2007.SLJansen, I. Morita, N. Takeda, and H. Tanaka, “20-Gb / s OFDM Transmission over 4,160-km SSMF Enabled by RF-Pilot Tone Phase Noise Compensation,” Proc. Of OFC / NFOEC2007, paper PDP15, 2007. A.Sano, H.Masuda, E.Yoshida, T.Kobayashi, E.Yamada, Y.Miyamoto, F.Inuzuka, Y.Hibino, Y.Takatori, K.Hagimoto, T.Yamada, and Y.Sakamaki,“30×100-Gb/s all-optical OFDM transmission over 1300 km SMF with 10 ROADM nodes,” Proc. of ECOC2007, paper PD1.7, 2007.A. Sano, H. Masuda, E. Yoshida, T. Kobayashi, E. Yamada, Y. Miyamoto, F. Inuzuka, Y. Hibino, Y. Takatori, K. Hagimoto, T. Yamada, and Y. Sakamaki, “ 30 × 100-Gb / s all-optical OFDM transmission over 1300 km SMF with 10 ROADM nodes, ”Proc. Of ECOC2007, paper PD1.7, 2007. K.Jinguji, N.Takato, A.Sugita, and M.Kawachi,“Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide coupler with wavelength-flattened coupling ratio,”Electron. Lett., Vol.26, No.17, pp.1326-1327, 1990.K. Jinguji, N. Takato, A. Sugita, and M. Kawachi, “Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide coupler with wavelength-flattened coupling ratio,” Electron. Lett., Vol. 26, No. 17, pp. 1326 -1327, 1990.

さて、上記のようなAll−Optical OFDM変調方式において、データ変調を行う変調器へ入射する時点での光キャリアの混在(図5の506を参照)は、コヒーレントクロストークによる受信感度劣化を引き起こすため、問題である。このため、サブキャリア光を分波する光分波器には高い消光比が求められる。ここで、消光比とは、例えばサブキャリアf1がポート1から出力され、f2がポート2から出力される場合に、ポート1から出力されるf1成分と、ポート2からの出力光に混入するf1成分との光強度比と定義する。一方で、WDMネットワークへの適用を考えると、製造および運用コストを低減する観点から、光源以外の光部品に関しては、異なる波長チャネルに対しても共通のものを使用でき、波長に応じた調整が不要であることが望ましい。 Now, in the All-Optical OFDM modulation system as described above, a mixture of optical carriers (see 506 in FIG. 5) at the time of entering a modulator that performs data modulation causes reception sensitivity deterioration due to coherent crosstalk. Is a problem. Therefore, a high extinction ratio is required for an optical demultiplexer that demultiplexes subcarrier light. Here, the extinction ratio refers to, for example, the f 1 component output from port 1 and the output light from port 2 when subcarrier f 1 is output from port 1 and f 2 is output from port 2. It is defined as the light intensity ratio with the f 1 component to be mixed. On the other hand, considering application to a WDM network, from the viewpoint of reducing manufacturing and operating costs, optical components other than the light source can be used for different wavelength channels, and adjustments according to the wavelength can be made. It is desirable that it is unnecessary.

図6に、非特許文献2に示される従来例において、2本のサブキャリアf1、f2を分離する光分波器として用いられている光分波器507の構造を示す。ここでは、2つの50%カプラ61,62とそれを結ぶ互いに長さの異なる2本のアームからなる単一のマッハツェンダ光干渉計(MZI)が用いられている。この従来例では、WDMチャネル間隔は100GHz、サブキャリア間隔は25GHzであり、MZIの自由周波数間隔(FSR)はサブキャリア間の周波数間隔(=変調シンボルレート)の2倍の50GHzとなるよう設計されている。 FIG. 6 shows a structure of an optical demultiplexer 507 used as an optical demultiplexer for separating two subcarriers f 1 and f 2 in the conventional example shown in Non-Patent Document 2. Here, a single Mach-Zehnder optical interferometer (MZI) comprising two 50% couplers 61 and 62 and two arms having different lengths connecting them is used. In this conventional example, the WDM channel interval is 100 GHz, the subcarrier interval is 25 GHz, and the MZI free frequency interval (FSR) is designed to be 50 GHz, which is twice the frequency interval (= modulation symbol rate) between subcarriers. ing.

図7(A)に例示するように、図6のスルー側出力ポート1aに対する消光バンドの中心がf2と一致し、また図6のクロス側出力ポート1bに対する消光バンドの中心がf1と一致するよう調整すれば、f1とf2を最も高い消光比で分離して各々ポート1(図5の508)及びポート2(図5の510)から出力することができる。また、サブキャリア間隔が、チャネル間隔の整数分の一であるため、光分波器をあるチャネルにおいて最大の消光比が得られるよう調整すれば、他のチャネルにおいてもベストの消光比が得られ、チャネルに応じた調整は不要である。 As illustrated in FIG. 7 (A), the center of the extinction band against the through-side output port 1a of FIG. 6 coincides with f 2, also matches the center of the extinction band and f 1 for the cross-side output port 1b of FIG. 6 By adjusting so, f 1 and f 2 can be separated at the highest extinction ratio and output from port 1 (508 in FIG. 5) and port 2 (510 in FIG. 5), respectively. In addition, since the subcarrier spacing is an integral fraction of the channel spacing, adjusting the optical demultiplexer to obtain the maximum extinction ratio in one channel can provide the best extinction ratio in other channels. Adjustment according to the channel is unnecessary.

しかしながら、サブキャリア間隔がチャネル間隔の整数分の一とはならない場合に、例えばチャネル間隔100GHzでサブキャリア間隔30GHzの伝送を行いたい場合などでは、下記のような問題が生じる。すなわち、上記のような単一のMZIでは、図7(B)に示ように、FSRをサブキャリア間隔の2倍の60GHzとすれば、ある一つのチャネルに対しては各出力ポートの透過スペクトルのボトムがそれぞれf1、f2となるよう調整できるが、このときそこから任意のnだけ離れたチャネルに対しては透過スペクトルのボトムがサブキャリア周波数に対しn×20GHzもずれてしまうため、チャネルに応じた調整が必須となってしまう。 However, when the subcarrier interval is not an integral fraction of the channel interval, for example, when transmission is performed at a subcarrier interval of 30 GHz with a channel interval of 100 GHz, the following problem occurs. That is, in the single MZI as described above, as shown in FIG. 7B, if the FSR is set to 60 GHz which is twice the subcarrier interval, the transmission spectrum of each output port for a certain channel. of the bottom but may be adjusted to be f 1, f 2 respectively, for this case the bottom of the transmission spectrum for remote channel therefrom by an arbitrary n will also shift n × 20 GHz to sub-carrier frequency, Adjustment according to the channel becomes essential.

また、図8(A),(B)に示すように、チャネル間隔にあわせて光分波器のFSRを100GHzの整数分の1である50GHzとすれば、チャネルに応じた調整は不要であるが、各出力ポートの透過スペクトルのボトムをf1、f2に同時に合わせることはできず、充分な消光比を得ることができない。仮に、MZIの最大消光比が25dBであるとし、各サブキャリアに対して等しい消光比が得られるように、消光バンドの中心をスルー側出力ポート1aにおいてf1+2.5GHz、クロス側出力ポート1bにおいてf2−2.5GHzになるように調整した場合においては、各サブキャリアに対する消光比は約16dBしか得られない。 Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, if the FSR of the optical demultiplexer is set to 50 GHz which is an integral fraction of 100 GHz in accordance with the channel interval, adjustment according to the channel is unnecessary. However, the bottom of the transmission spectrum of each output port cannot be adjusted to f 1 and f 2 at the same time, and a sufficient extinction ratio cannot be obtained. Assuming that the maximum extinction ratio of MZI is 25 dB, the center of the extinction band is f 1 +2.5 GHz at the through-side output port 1a and the cross-side output port 1b so that the same extinction ratio is obtained for each subcarrier. In the case of adjusting to f 2 −2.5 GHz in FIG. 1, the extinction ratio for each subcarrier can be obtained only about 16 dB.

本発明は、上述のような従来技術に鑑みてなされたもので、その目的は、2サブキャリアのAll−Optical OFDM変調方式を用いたWDM伝送において、サブキャリア間隔がWDMチャネル間隔の整数分の一でないような場合においても、サブキャリアを高消光比で分離することができ、かつチャネルに応じた調整が不要であるような光分波器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the prior art as described above. The purpose of the present invention is to divide the subcarrier interval by an integral number of the WDM channel interval in WDM transmission using the 2-subcarrier All-Optical OFDM modulation scheme. An object of the present invention is to provide an optical demultiplexer which can separate subcarriers with a high extinction ratio even when the number is not 1, and does not require adjustment according to the channel.

上記目的を達成するため、本発明の光分波器は、透過スペクトルの自由周波数間隔(FSR)が互いに等しい第1の光分波素子、第2の光分波素子および第3の光分波素子を具備し、前記第2の光分波素子および前記第3の光分波素子はそれぞれ前記第1の光分波素子の異なる出力ポートに接続され、前記FSRは波長多重(WDM)信号の隣接チャネル間隔周波数の整数分の1であって、WDM信号チャネルにおいて前記FSR以下の周波数間隔(Δf)を有する複数のサブキャリアを分離して出力し、前記FSRが、前記Δfの非整数倍であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical demultiplexer according to the present invention includes a first optical demultiplexing element, a second optical demultiplexing element, and a third optical demultiplexing that have the same free frequency interval (FSR) of transmission spectrum. And the second optical demultiplexing element and the third optical demultiplexing element are respectively connected to different output ports of the first optical demultiplexing element, and the FSR is a wavelength multiplexed (WDM) signal. a an integer fraction of the adjacent channel spacing frequency, the separating multiple subcarriers a having a FSR following frequency interval (Delta] f) outputting the WDM signal channels, the FSR is a non-integer multiple of the Delta] f characterized in that there.

また、前記第1の光分波素子、前記第2の光分波素子および前記第3の光分波素子が、それぞれ2つの光カプラとそれら光カプラを結ぶ互いに長さの異なる2本のアーム導波路からなるマッハツェンダ光干渉計であることを特徴とすることができる。   In addition, the first optical demultiplexing element, the second optical demultiplexing element, and the third optical demultiplexing element are each composed of two optical couplers and two arms having different lengths connecting the optical couplers. It is a Mach-Zehnder optical interferometer made of a waveguide.

また、前記第2の光分波素子の少なくとも一つの出力ポートにおける消光バンドの中心周波数が、該第2の光分波素子と接続された前記第1の光分波素子の出力ポートにおける消光バンドの中心周波数と異なり、前記第3の光分波素子の少なくとも一つの出力ポートにおける消光バンドの中心周波数が、該第3の光分波素子と接続された前記第1の光分波素子の出力ポートにおける消光バンドの中心周波数と異なることを特徴とすることができる。   The center frequency of the extinction band in at least one output port of the second optical demultiplexing element is such that the extinction band in the output port of the first optical demultiplexing element connected to the second optical demultiplexing element. The center frequency of the extinction band at at least one output port of the third optical demultiplexing element is different from the center frequency of the third optical demultiplexing element so that the output of the first optical demultiplexing element connected to the third optical demultiplexing element It can be characterized by being different from the center frequency of the extinction band at the port.

また、前記第2の光分波素子の少なくとも一つの出力ポートにおける消光バンドの中心周波数が、該第2の光分波素子と接続された前記第1の光分波素子の出力ポートにおける消光バンドの中心周波数と+δfだけ異なり、前記第3の光分波素子の少なくとも一つの出力ポートにおける消光バンドの中心周波数が、該第3の光分波素子と接続された前記第1の光分波素子の出力ポートにおける消光バンドの中心周波数と−δfだけ異なり、|δf|が前記第1の光分波素子、第2の光分波素子および第3の光分波素子の自由周波数間隔(FSR)の1/2よりも小さいことを特徴とすることができる。   The center frequency of the extinction band in at least one output port of the second optical demultiplexing element is such that the extinction band in the output port of the first optical demultiplexing element connected to the second optical demultiplexing element. The first optical demultiplexing element connected to the third optical demultiplexing element is different from the center frequency of the third optical demultiplexing element by the center frequency of the extinction band at at least one output port of the third optical demultiplexing element Is different from the center frequency of the extinction band at the output port by −δf, and | δf | is the free frequency interval (FSR) of the first optical demultiplexing device, the second optical demultiplexing device, and the third optical demultiplexing device. It can be characterized by being smaller than 1/2 of the above.

さらに、前記光分波器は、複数本のサブキャリアを用いるマルチキャリア変調方式の光通信用光デバイスにおける、サブキャリア光を分波する1または複数個の光分波器であることを特徴とすることができる。   Further, the optical demultiplexer is one or a plurality of optical demultiplexers for demultiplexing the subcarrier light in an optical communication optical device of a multicarrier modulation method using a plurality of subcarriers. can do.

上記のような構成であるので、本発明の光分波器によれば、FSRをチャネル間隔の整数分の一とすることでチャネルに応じた調整を不要とすることができ、同時に光分波素子の2段化により2本のサブキャリアを高い消光比で分離することができるという顕著な効果を奏する。そのサブキャリア数は2以上の複数であっても同様の効果が得られる。   With the configuration as described above, according to the optical demultiplexer of the present invention, adjustment according to the channel can be made unnecessary by setting the FSR to be an integral fraction of the channel interval, and at the same time, the optical demultiplexing. There is a remarkable effect that the two subcarriers can be separated with a high extinction ratio by the two-stage element. The same effect can be obtained even if the number of subcarriers is two or more.

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1に、本発明の第1の実施形態の光分波器の回路構成を示す。この光分波器は、2つの50%カプラとそれらを結ぶ互いに長さの異なる2本のアーム導波路からなる非対称マッハツェンダ干渉計(MZI)を3個用いた構成となっている。なお、以下で説明する本発明の光分波器は、例えば、図5に示す従来の光分波器507に置き換わるものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a circuit configuration of the optical demultiplexer according to the first embodiment of the present invention. This optical demultiplexer has a configuration using three 50% couplers and three asymmetric Mach-Zehnder interferometers (MZI) composed of two arm waveguides having different lengths connecting them. The optical demultiplexer of the present invention described below is replaced with, for example, the conventional optical demultiplexer 507 shown in FIG.

図1に示すように、2本の多重化されたサブキャリア光が入力される入力ポート(図示しない)は、まず第1の非対称マッハツェンダ干渉計(以下、MZI1)に接続され、このMZI1のスルー側出力ポート1a、クロス側出力ポート1bにそれぞれ第2の非対称マッハツェンダ干渉計(以下、MZI2)と第3の非対称マッハツェンダ干渉計(以下、MZI3)がカスケード接続されている。そして、MZI2のクロス側出力ポート2bおよびMZI3のクロス側出力ポート3bがそれぞれ分離されたサブキャリアf1及びf2を出力する出力ポート(図示しない)に接続されている。 As shown in FIG. 1, an input port to which the two multiplexed sub-carrier light is input (not shown), the first asymmetric Mach-Zehnder interferometer First (hereinafter, MZI 1) is connected to, the MZI 1 A second asymmetric Mach-Zehnder interferometer (hereinafter referred to as MZI 2 ) and a third asymmetric Mach-Zehnder interferometer (hereinafter referred to as MZI 3 ) are cascade-connected to the through-side output port 1a and the cross-side output port 1b, respectively. The cross-side output port 2b of MZI 2 and the cross-side output port 3b of MZI 3 are connected to output ports (not shown) that output the separated subcarriers f 1 and f 2 , respectively.

ここで、2つのサブキャリアf1とf2の周波数間隔Δfは、30GHzであり、キャリアf0に対して周波数軸上でそれぞれ−15GHz,+15GHzに位置する。また、チャネル間隔100GHzのWDMへの適用を前提として設計されている。 Here, the frequency interval Δf between the two subcarriers f 1 and f 2 is 30 GHz, and is located at −15 GHz and +15 GHz on the frequency axis with respect to the carrier f 0 , respectively. It is designed on the assumption that it is applied to WDM with a channel spacing of 100 GHz.

MZI1、MZI2、MZI3のFSR(自由周波数間隔)は全て50GHzである。一般に、MZIのFSRは、2つのカプラを結ぶ2本の長さの異なる導波路に関し、その群屈折率をN、導波路長差をΔLとすると、 The FSRs (free frequency intervals) of MZI 1 , MZI 2 , and MZI 3 are all 50 GHz. In general, an MZI FSR is related to two waveguides having different lengths connecting two couplers, where the group refractive index is N and the waveguide length difference is ΔL.

Figure 0005015822
Figure 0005015822

で与えられる。但しcは真空中の光速である。本例では、導波路としてシリコン基板上に形成されたN=1.488の石英系ガラス導波路を用いる。従って、ΔL=c/(N・FSR)=4029.5μmとする。なお、本発明は導波路の種類に依らず適用可能であり、導波路としては他にも例えばシリコン導波路やポリマ導波路、LiNbO3(ニオブ酸リチュウム)導波路などを用いることもできる。 Given in. Where c is the speed of light in vacuum. In this example, a quartz glass waveguide of N = 1.488 formed on a silicon substrate is used as the waveguide. Therefore, ΔL = c / (N · FSR) = 4029.5 μm. The present invention can be applied regardless of the type of the waveguide, and other examples of the waveguide include a silicon waveguide, a polymer waveguide, and a LiNbO 3 (lithium niobate) waveguide.

MZI一段の最大消光比は、カプラの分岐比が正確に50%であり、回路中で偏波回転が全く生じないもしくは導波路の複屈折がゼロであり、かつ放射損失が全く生じないような理想条件を仮定すれば、無限大となる。しかしながら、実際には製造誤差や回路内の応力、導波路の曲げ等が存在するために、これらの理想条件は満たされず、例えば石英系ガラス導波路においてはMZI一段の最大消光比は25dB程度であることが多い。本例では典型的な回路を用いるものとし、MZI一段の最大消光比は25dBとする。   The maximum extinction ratio of one stage of MZI is such that the coupler branching ratio is exactly 50%, no polarization rotation occurs in the circuit, or the waveguide birefringence is zero, and no radiation loss occurs. Assuming ideal conditions, it becomes infinite. However, since there are actually manufacturing errors, stress in the circuit, bending of the waveguide, etc., these ideal conditions are not satisfied. For example, in a quartz glass waveguide, the maximum extinction ratio of one stage of MZI is about 25 dB. There are often. In this example, a typical circuit is used, and the maximum extinction ratio of one stage of MZI is 25 dB.

50%カプラとしては、マルチモード干渉計(MMI)を用いている。他にも、50%カプラとして、例えば非特許文献3に示されるような導波路型波長無依存カプラ(WINC)を用いても良い。いずれのカプラも波長に対しフラットな分岐比特性を得られるため、広帯域での使用に適している。   A multimode interferometer (MMI) is used as the 50% coupler. In addition, for example, a waveguide-type wavelength-independent coupler (WINC) as shown in Non-Patent Document 3 may be used as the 50% coupler. Since any coupler can obtain a flat branching ratio characteristic with respect to the wavelength, it is suitable for use in a wide band.

本例では、MZI1のスルー側透過スペクトルとMZI2のクロス側透過スペクトルが一致するよう調整されている。また、MZI1のクロス側透過スペクトルとMZI3のクロス側透過スペクトルが一致するよう調整されている。その調整方法としては、各MZIのアーム導波路にヒータ(図示しない)を装荷し、導波路を加熱して熱光学効果により各アームの光路長を微調整する方法を用いても良いし、あるいは各アームに紫外光を照射して屈折率を変化させ、これにより光路長を微調整する方法を用いても良い。いずれの方法においても、ΔL(導波路長差)を変化させるため、厳密にはその調整によりFSRも変化するが、スペクトルの移動量が数十GHz程度であれば、ほぼFSRを一定に保ちつつ、スペクトルを周波数軸上で平行移動させることができる。 In the present example, it is adjusted so as to cross the side transmission spectrum of the through side transmission spectrum and MZI 2 of MZI 1 match. Further, the cross-side transmission spectrum of MZI 1 and the cross-side transmission spectrum of MZI 3 are adjusted to coincide with each other. As an adjustment method, a method may be used in which a heater (not shown) is loaded on each MZI arm waveguide and the waveguide is heated to finely adjust the optical path length of each arm by the thermo-optic effect. A method of finely adjusting the optical path length by irradiating each arm with ultraviolet light to change the refractive index may be used. In any method, since ΔL (waveguide length difference) is changed, strictly speaking, the FSR also changes due to the adjustment. However, if the amount of movement of the spectrum is about several tens of GHz, the FSR is kept substantially constant. The spectrum can be translated on the frequency axis.

図2(A),(B)は、光が図1のMZI1の入力ポートに入力され、MZI2のクロス側出力ポート2bおよびMZI3のクロス側出力ポート3bから出力される場合の透過スペクトルを示している。クロス側出力ポート2bおよび3bから出力される透過スペクトルは、それぞれFSR=50GHz、最大消光比50dBとなる。 2A and 2B show transmission spectra when light is input to the MZI 1 input port of FIG. 1 and output from the MZI 2 cross-side output port 2b and the MZI 3 cross-side output port 3b. Is shown. The transmission spectra output from the cross-side output ports 2b and 3b are FSR = 50 GHz and a maximum extinction ratio of 50 dB, respectively.

図2(B)の拡大図に示すように、前者(2bから出力の場合のスペクトル)の消光バンドの中心は、サブキャリアf2から+5GHzだけずれており、後者(2bから出力の場合のスペクトル)の消光バンドの中心はサブキャリアf1から−5GHzだけずれているが、サブキャリアに対する消光比は31dBと、図8(B)に示した従来例の16dBに比べて、充分大きい。また、各スペクトルのFSRは50GHzであるので、使用波長を100GHzグリッド上の他のチャネルに切り替えても、各MZIの調整状態を変更することなく、同等の特性を得ることができる。 As shown in the enlarged view of FIG. 2 (B), the former center of the extinction band (spectrum when the output from 2b) is spectrum when the sub-carrier f 2 + and 5GHz shifted, from the latter (2b output The center of the extinction band in FIG. 8 is shifted from the subcarrier f 1 by −5 GHz, but the extinction ratio with respect to the subcarrier is 31 dB, which is sufficiently larger than the conventional 16 dB shown in FIG. Further, since the FSR of each spectrum is 50 GHz, equivalent characteristics can be obtained without changing the adjustment state of each MZI even if the wavelength used is switched to another channel on the 100 GHz grid.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態は、回路構成は図1に示す第1の実施形態と同様であり、入力するサブキャリアの周波数間隔も同じく30GHz、WDMチャネル間隔も同じく100GHzであるが、スペクトルの調整が異なる。図3(A),(B)に、本発明の第2の実施形態における、光が図1のMZI1の入力ポートに入力され、MZI2のクロス側出力ポート2bおよびMZI3のクロス側出力ポート3bから出力される場合の透過スペクトルを示す。
(Second Embodiment)
The circuit configuration of the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and the frequency interval of the input subcarriers is also 30 GHz, and the WDM channel interval is also 100 GHz. Adjustment is different. 3A and 3B, light is input to the input port of MZI 1 in FIG. 1, and the cross-side output port 2b of MZI 2 and the cross-side output of MZI 3 in the second embodiment of the present invention. The transmission spectrum when output from the port 3b is shown.

各MZIのFSRは50GHzであるが、本例では一段目と二段目でMZIの透過スペクトルをずらしてある。すなわち、図3(B)の拡大図に示すように、MZI1のスルー側透過スペクトルに対し、MZI2のクロス側透過スペクトルが周波数軸上でδf=+2.5GHz平行シフトしており、MZI1のクロス側透過スペクトルに対し、MZI3のクロス側透過スペクトルが周波数軸上で−δf=−2.5GHzシフトしている。これにより、サブキャリアに対する消光比は40dBと、図8(B)に示した従来例の16dBに比べて、充分大きく、また各スペクトルのFSRは50GHzであるので、使用波長を100GHzグリッド上の他のチャネルに切り替えても、各MZIの調整状態を変更することなく、同等の特性を得ることができる。 The FSR of each MZI is 50 GHz. In this example, the transmission spectrum of MZI is shifted between the first stage and the second stage. That is, as shown in the enlarged view of FIG. 3 (B), the through side transmission spectrum of the MZI 1 to the cross-side transmission spectrum of the MZI 2 has been delta] f = + 2.5 GHz parallel shift on the frequency axis, MZI 1 The cross-side transmission spectrum of MZI 3 is shifted by −δf = −2.5 GHz on the frequency axis. As a result, the extinction ratio with respect to the subcarrier is 40 dB, which is sufficiently larger than the conventional 16 dB shown in FIG. 8B, and the FSR of each spectrum is 50 GHz. Even if the channel is switched, the same characteristics can be obtained without changing the adjustment state of each MZI.

図4は、各MZIのFSR=50GHz、サブキャリア間隔30GHzの本実施形態の構成において、スペクルのシフト量δf(一段目と二段目のMZIスペクトルずらし量)の変化に対するサブキャリアの消光比の変化をプロットして示す。δf=2.5GHzのとき、すなわちMZI2の消光バンドの中心周波数をf2と一致させ、MZI3の消光バンドの中心周波数をf1と一致させた場合に、最大の消光比が得られることがわかる。換言すれば、本実施形態においては、一段目のMZI1はサブキャリアf1、f2を均等な消光比で荒く分離し、二段目のMZI2およびMZI3でそれぞれf2、f1の混入成分を選択的にカットすることで高消光比を得ている。 FIG. 4 shows the subcarrier extinction ratio with respect to the change in the speckle shift amount δf (first and second stage MZI spectrum shift amounts) in the configuration of this embodiment in which each MZI has an FSR of 50 GHz and a subcarrier spacing of 30 GHz. The change is plotted. When δf = 2.5 GHz, that is, when the center frequency of the extinction band of MZI 2 is matched with f 2 and the center frequency of the extinction band of MZI 3 is matched with f 1 , the maximum extinction ratio can be obtained. I understand. In other words, in the present embodiment, the first-stage MZI 1 roughly separates the subcarriers f 1 and f 2 with an equal extinction ratio, and the second-stage MZI 2 and MZI 3 are f 2 and f 1 , respectively. A high extinction ratio is obtained by selectively cutting mixed components.

(他の実施形態)
上記では、本発明の好適な実施形態を例示して説明したが、本発明の実施形態は上記例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内であれば、その構成部材等の置換、変更、追加、個数の増減、形状の設計変更等の各種変形は、全て本発明の実施形態に含まれる。また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、1つの機器からなる装置に適用してもよい。
(Other embodiments)
In the above, the preferred embodiment of the present invention has been described by way of example. However, the embodiment of the present invention is not limited to the above-described example, and the constituent members thereof are within the scope of the claims. Various modifications such as replacement, change, addition, increase / decrease in number, change in shape design, etc. are all included in the embodiments of the present invention. In addition, the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to an apparatus composed of one device.

例えば、上記実施形態では、MZIの2段化により2本のサブキャリアを高い消光比で分離することを示したが、そのサブキャリア数は2以上の複数であっても、同様の効果が得られる。また、複数のキャリアを発生するマルチキャリア発生回路に対して本発明による分波器を並列に接続する場合も本発明の実施形態に含まれる。   For example, in the above embodiment, it has been shown that two subcarriers are separated with a high extinction ratio by making MZI into two stages, but the same effect can be obtained even if the number of subcarriers is two or more. It is done. Further, a case where the duplexer according to the present invention is connected in parallel to a multicarrier generation circuit that generates a plurality of carriers is also included in the embodiment of the present invention.

本発明の第1実施形態の光分波器の回路構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an optical demultiplexer according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態の光分波器の透過スペクトルを示す特性図であり、(A)はその全体図、(B)はその主要部の拡大図である。It is a characteristic view which shows the transmission spectrum of the optical demultiplexer of the 1st Embodiment of this invention, (A) is the whole figure, (B) is the enlarged view of the principal part. 本発明の第2の実施形態の光分波器の透過スペクトルを示す特性図であり、(A)はその全体図、(B)はその主要部の拡大図である。It is a characteristic view which shows the transmission spectrum of the optical demultiplexer of the 2nd Embodiment of this invention, (A) is the whole figure, (B) is the enlarged view of the principal part. 本発明の第2の実施形態の光分波器の回路における、スペクトルずらし量とサブキャリア消光比との関係を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing a relationship between a spectral shift amount and a subcarrier extinction ratio in the circuit of the optical demultiplexer according to the second embodiment of the present invention. 非特許文献2で提案されている“All−Optical OFDM”における送信器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmitter in "All-Optical OFDM" proposed by the nonpatent literature 2. FIG. 従来例の光分波器の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the optical demultiplexer of a prior art example. 従来例の光分波器の透過スペクトルを示す特性図であり、(A)はその第1の例、(B)はその第2の例を示す図である。It is a characteristic figure which shows the transmission spectrum of the optical demultiplexer of a prior art example, (A) is the 1st example, (B) is a figure which shows the 2nd example. 従来例の光分波器の透過スペクトルを示す特性図であり、(A)はその第3の例、(B)はその主要部の拡大図である。It is a characteristic view which shows the transmission spectrum of the optical demultiplexer of a prior art example, (A) is the 3rd example, (B) is an enlarged view of the principal part.

符号の説明Explanation of symbols

MZI1 第1段目の第1の非対称マッハツェンダ干渉計
MZI2 第2段目の第2の非対称マッハツェンダ干渉計
MZI3 第2段目の第3の非対称マッハツェンダ干渉計
1a スルー側出力ポート
1b、2b、3b クロス側出力ポート
501 CW光源
504 マルチキャリア発生回路
507 光分波器
512,513 変調器
518 カプラ
MZI 1 First stage first asymmetric Mach-Zehnder interferometer MZI 2 Second stage second asymmetric Mach-Zehnder interferometer MZI 3 Second stage third asymmetric Mach-Zehnder interferometer 1a Through-side output port 1b, 2b 3b Cross-side output port 501 CW light source 504 Multicarrier generation circuit 507 Optical demultiplexer 512, 513 Modulator 518 Coupler

Claims (5)

透過スペクトルの自由周波数間隔(FSR)が互いに等しい第1の光分波素子、第2の光分波素子および第3の光分波素子を具備し、
前記第2の光分波素子および前記第3の光分波素子はそれぞれ前記第1の光分波素子の異なる出力ポートに接続され、
前記FSRは波長多重(WDM)信号の隣接チャネル間隔周波数の整数分の1であって、
WDM信号チャネルにおいて前記FSR以下の周波数間隔(Δf)を有する複数のサブキャリアを分離して出力し、前記FSRが、前記Δfの非整数倍であることを特徴とする光分波器。
Comprising a first optical demultiplexing element, a second optical demultiplexing element, and a third optical demultiplexing element having the same free frequency interval (FSR) of the transmission spectrum;
The second optical demultiplexing element and the third optical demultiplexing element are respectively connected to different output ports of the first optical demultiplexing element;
The FSR is a fraction of an adjacent channel spacing frequency of a wavelength division multiplexing (WDM) signal,
The separating a plurality of the subcarrier having a FSR following frequency interval (Delta] f) outputting the WDM signal channels, the FSR is an optical demultiplexer, which is a non-integer multiple of the Delta] f.
前記第1の光分波素子、前記第2の光分波素子および前記第3の光分波素子が、それぞれ2つの光カプラとそれら光カプラを結ぶ互いに長さの異なる2本のアーム導波路からなるマッハツェンダ光干渉計であることを特徴とする請求項に記載の光分波器。 The first optical demultiplexing element, the second optical demultiplexing element, and the third optical demultiplexing element are each composed of two optical couplers and two arm waveguides having different lengths connecting the optical couplers. The optical demultiplexer according to claim 1 , wherein the optical demultiplexer is a Mach-Zehnder optical interferometer. 前記第2の光分波素子の少なくとも一つの出力ポートにおける消光バンドの中心周波数が、該第2の光分波素子と接続された前記第1の光分波素子の出力ポートにおける消光バンドの中心周波数と異なり、
前記第3の光分波素子の少なくとも一つの出力ポートにおける消光バンドの中心周波数が、該第3の光分波素子と接続された前記第1の光分波素子の出力ポートにおける消光バンドの中心周波数と異なる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光分波器。
The center frequency of the extinction band at at least one output port of the second optical demultiplexing element is equal to the center of the extinction band at the output port of the first optical demultiplexing element connected to the second optical demultiplexing element. Unlike frequency,
The center frequency of the extinction band at at least one output port of the third optical demultiplexing element is the center of the extinction band at the output port of the first optical demultiplexing element connected to the third optical demultiplexing element. 3. The optical demultiplexer according to claim 1, wherein the optical demultiplexer is different from the frequency.
前記第2の光分波素子の少なくとも一つの出力ポートにおける消光バンドの中心周波数が、該第2の光分波素子と接続された前記第1の光分波素子の出力ポートにおける消光バンドの中心周波数と+δfだけ異なり、
前記第3の光分波素子の少なくとも一つの出力ポートにおける消光バンドの中心周波数が、該第3の光分波素子と接続された前記第1の光分波素子の出力ポートにおける消光バンドの中心周波数と−δfだけ異なり、
|δf|が前記第1の光分波素子、第2の光分波素子および第3の光分波素子の自由周波数間隔(FSR)の1/2よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の光分波器。
The center frequency of the extinction band at at least one output port of the second optical demultiplexing element is equal to the center of the extinction band at the output port of the first optical demultiplexing element connected to the second optical demultiplexing element. It differs from the frequency by + δf,
The center frequency of the extinction band at at least one output port of the third optical demultiplexing element is the center of the extinction band at the output port of the first optical demultiplexing element connected to the third optical demultiplexing element. It differs from frequency by -δf,
2. | δf | is smaller than ½ of a free frequency interval (FSR) of the first optical demultiplexing element, the second optical demultiplexing element, and the third optical demultiplexing element. 4. The optical demultiplexer according to any one of items 1 to 3 .
前記光分波器は、複数本のサブキャリアを用いるマルチキャリア変調方式の光通信用光デバイスにおける、サブキャリア光を分波する1または複数個の光分波器であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の光分波器。 The optical demultiplexer is one or a plurality of optical demultiplexers for demultiplexing subcarrier light in a multicarrier modulation optical communication optical device using a plurality of subcarriers. Item 5. The optical demultiplexer according to any one of Items 1 to 4 .
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