本発明は、光波長多重信号監視装置および方法に関し、より詳しくは、アレイ導波路回折格子と光スイッチを用いた光波長多重信号監視装置および方法に関する。
近年の通信容量の増大に伴い、光波長多重分割(WDM)技術を用いた光伝送装置が広く導入されている。これら光伝送装置で構築されるWDMシステムにおいては、各波長チャネルの光信号を監視することにより、伝送信号の品質管理やシステム制御等を行っている。他方、シリコン基板上に形成した石英系ガラス導波路によって構成されたプレーナ光波回路(PLC)の研究開発が盛んに行われており、かかるPLC技術を利用したアレイ導波路回折格子(AWG)は、光波長合分波を実現する回路であり、WDMシステムの構成部品として重要な役割を果たしている。
WDMシステムにおいて、波長多重された光信号を監視する装置の一形態として、AWGと複数のフォトダイオード(PD)を組み合わせた構成が提案されている(非特許文献1)。図32に、AWGとPDを用いた従来の光波長多重信号監視装置の構成例を示す。このAWGは、入力導波路3201と、第1のスラブ導波路3202と、アレイ導波路3203と、第2のスラブ導波路3204と、複数の出力導波路3205とから構成されている。これらの導波路は、通常、シリコン基板上に石英系ガラスにより形成されたコアおよびクラッドから構成されている。
複数の出力導波路3205はそれぞれ、光ファイバ3208等を介して複数のPD3206に光学的に接続されている。また、入力導波路3201は、入力用の光ファイバ3207に接続されている。この入力用の光ファイバ3207を介して入力導波路3201に光波長多重信号を入力すると、出力導波路3205から分波された各チャネルの信号光を取り出すことができる。各出力導波路3205にPD3206を接続することにより、各チャネルの信号光の強度を監視することができる。この構成によれば、AWGで分離された各波長チャネルの信号を各PDで同時かつ独立に検出できるため、光波長多重信号を高速に監視できるという特長がある。
また、AWGのチップ端面に、各出力導波路と結合するように直接PDを実装し、小型でかつ受光特性に優れた光波長多重信号監視装置も提案されている。この構成を図33に示す。ここで、AWGの各部分の符号は図32と同様であり、符号3301は、筐体とガラス窓の中で気密封止されたチップスケールパッケージ型PDアレイ(CSP−PDアレイ)である。CSP−PDアレイについて詳しくは、非特許文献2に開示されている。CSP−PDアレイ3301内に内蔵された各PDの受光面は、AWGの出力導波路3205の各々と光学的に結合している。
さらに、AWGの出力導波路を介さずに、出力側スラブ導波路と結合するように直接PDを実装する構成も考えられる。この構成を図34に示す。ここで、AWGの各部分の符号は図32および図33と同様であり、符号3401はCSP−PDアレイである。AWGは、出力側スラブ導波路3204がチップ端面に接するように回路配置してあり、CSP−PDアレイ3401内に内蔵された各PDの受光面において、出力側スラブ導波路3204を伝播してきた光波が焦点を結ぶように、出力側スラブ導波路3204の長さが設計されている。
図32から図34を参照して上述したAWGにおいては、入力導波路3201の入力側スラブ導波路3202との接続界面に励起されている光電界と、出力導波路3205の出力側スラブ導波路3204との接続界面に励起される光電界のパワーオーバーラップ積分が透過スペクトルとなる。通常、これらの光電界は基底モードのみが励起されており、透過スペクトル波形はガウス関数型となる。しかし、入力導波路3201の入力側スラブ導波路3202への接続部分、あるいは出力導波路3205の出力側スラブ導波路3204への接続部分に2次モードを励起するテーパ導波路を設けることで透過波形を平坦化し、帯域を拡大する方法が開発されている。特許文献1には、2次モードを励起するテーパ導波路としてパラボラ関数を適用する方法が開示されている。従来技術によるAWG型の光波長多重信号監視装置において、この透過波形を平坦化する方法を用いることにより、各信号光の波長の変動に対して、検出される光強度の変動を小さく抑えることができる。すなわち、より測定誤差の小さい、信号光強度の監視が可能になる。
上述したAWG型の光波長多重信号監視装置は、光波長多重信号を高速に監視できるが、監視が可能な特性は、現状では各チャネル信号光の強度に限定されていた。他方、伝送信号の品質管理やシステム制御等のためには、信号光の強度のみならず、信号光の波長やノイズ光の強度をも、同時に監視することを必要とする場合もある。よって、伝送システムによっては、従来のAWG型の光波長多重信号監視装置では、監視可能な特性の項目が不十分という問題があった。
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、各チャネルの信号光の強度だけでなく、信号光の波長およびノイズ光の強度についても監視が可能な光波長多重信号監視装置および方法を提供することにある。
上記の課題を解決するにあたって、信号光の波長およびノイズ光の強度を測定するためには、グリッド波長近傍での信号光強度の波長依存性、すなわち強度スペクトルを検出する必要があると考えられる。各チャネルの信号光の強度スペクトルを同時に、かつ効率良く検出するために、本発明においては、複数の入力導波路および複数の出力導波路を備えたAWGの特性に着目した。
いま、M本の入力導波路とN本の出力導波路を備えるAWGを考える。AWGの出力導波路は各透過波長がΔλ間隔になるように配置されており、またAWGの自由スペクトル領域(FSR)はN・Δλより大きく設計されている。このAWGにおいて、入力導波路を、各透過波長がΔλ+u間隔になるように配置したとする。このとき、j番目(j=1,2,・・・,M)番目の入力導波路から、i+M−j番目(i=1,2,・・・,N−M+1)の出力導波路への透過波長は、順次uずつシフトしていくという特性を有する。この特性を利用し、AWGの入力導波路を切り替えながら所定の出力導波路へ出力される光強度を検出すれば、所定の透過バンド幅を透過する光強度を、順次透過中心波長をシフトしながら検出することになる。すなわち、光強度スペクトルを測定することができる。
以上の考察を踏まえ、本発明の請求項1に記載の発明は、光波長多重信号監視装置であって、Mを2以上の整数として、少なくとも1入力M出力を有する1×M光スイッチと、Lを1以上の整数とし、Nを2以上の整数として、少なくともM入力{N+L(M−1)}出力を有するアレイ導波路回折格子であって、前記1×M光スイッチのM出力に接続するM本の入力導波路と、前記入力導波路に接続する第1のスラブ導波路と、前記第1のスラブ導波路に接続するアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続する第2のスラブ導波路と、前記第2のスラブ導波路に接続する{N+L(M−1)}本の出力導波路とを備えたアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導波路回折格子の{N+L(M−1)}本の出力導波路に接続する{N+L(M−1)}個のフォトダイオードとを備え、前記アレイ導波路回折格子の出力導波路は、波長間隔Δλに対応する距離間隔で前記第2のスラブ導波路に接続するよう構成され、前記アレイ導波路回折格子の入力導波路は、LΔλより大きく(L+1)Δλより小さい波長間隔、または(L−1)Δλより大きくLΔλより小さい波長間隔に対応する距離間隔で前記第1のスラブ導波路に接続するように構成されたことを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、光波長多重信号監視装置であって、Mを2以上の整数として、少なくとも1入力M出力を有する1×M光スイッチと、Lを1以上の整数とし、Nを2以上の整数として、少なくともM入力{N+L(M−1)}出力を有するアレイ導波路回折格子であって、前記1×M光スイッチのM出力に接続するM本の入力導波路と、前記入力導波路に接続する第1のスラブ導波路と、前記第1のスラブ導波路に接続するアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続する第2のスラブ導波路とを備えたアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導波路回折格子の第2のスラブ導波路に接続する{N+L(M−1)}個のフォトダイオードとを備え、前記フォトダイオードは、波長間隔Δλに対応する距離間隔で前記第2のスラブ導波路に接続するよう構成され、前記アレイ導波路回折格子の入力導波路は、LΔλより大きく(L+1)Δλより小さい波長間隔、または(L−1)Δλより大きくLΔλより小さい波長間隔に対応する距離間隔で前記第1のスラブ導波路に接続するように構成されたことを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の光波長多重信号監視装置であって、前記Lは、1であることを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の光波長多重信号監視装置であって、前記Mは、4であり、i=1,2,...,Nとして、前記1×M光スイッチの1入力に入力される光波長多重信号のi番目の信号について、前記アレイ導波路回折格子の2番目の入力導波路から{i+L(M−2)}番目のフォトダイオードへ至る経路の透過中心波長は、前記i番目の信号の波長よりも短波長であり、前記アレイ導波路回折格子の3番目の入力導波路から{i+L(M−3)}番目のフォトダイオードへ至る経路の透過中心波長は、前記i番目の信号の波長よりも長波長であることを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の光波長多重信号監視装置であって、前記Mは、3であり、i=1,2,...,Nとし、jを1または2として、前記1×M光スイッチの1入力に入力される光波長多重信号のi番目の信号について、前記アレイ導波路回折格子のj番目の入力導波路から{i+L(M−j)}番目のフォトダイオードへ至る経路の透過中心波長は、前記i番目の信号の波長よりも短波長であり、前記アレイ導波路回折格子の(j+1)番目の入力導波路から{i+L(M−j−1)}番目のフォトダイオードへ至る経路の透過中心波長は、前記i番目の信号の波長よりも長波長であることを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれかに記載の光波長多重信号監視装置であって、前記アレイ導波路回折格子の3dB透過帯域幅をwとして、前記アレイ導波路回折格子の入力導波路は、波長間隔LΔλ+wまたはLΔλ−wに対応する距離間隔で前記第1のスラブ導波路に接続するように構成されたことを特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の光波長多重信号監視装置であって、前記Mは、2であり、jを1または2として、前記アレイ導波路回折光子のj番目の入力導波路は、前記第1のスラブ導波路との接続部に2次モード光を励起するテーパ部を備え、i=1,2,...,Nとして、前記1×M光スイッチの1入力に入力される光波長多重信号のi番目の信号について、前記アレイ導波路回折格子のj番目の入力導波路から{i+L(M−j)}番目のフォトダイオードへ至る経路の透過中心波長は、前記i番目の信号の波長にほぼ一致していることを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれかに記載の光波長多重信号監視装置であって、Kを2以上の整数として、前記1×M光スイッチの1入力に接続する少なくともK入力1出力を有するK×1光スイッチをさらに備えたことを特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、請求項1から8のいずれかに記載の光波長多重信号監視装置であって、前記アレイ導波路回折格子および光スイッチは、石英系ガラス導波路から構成されることを特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の光波長多重信号監視装置であって、前記アレイ導波路回折格子および光スイッチは、別個のチップとして形成され、該チップを直接接合することによって光学的に接続されているか、単一のチップとして集積されていることを特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、請求項9または10に記載の光波長多重信号監視装置であって、前記フォトダイオードは、チップスケールパッケージ型PDアレイとして構成されたことを特徴とする。
また、請求項12に記載の発明は、アレイ導波路回折格子を備えた光波長多重信号監視装置であって、前記アレイ導波路回折光子は、入力導波路と、前記入力導波路に接続された第1のスラブ導波路と、前記第1のスラブ導波路に接続されたアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続された第1のスラブ導波路と、前記第1のスラブ導波路に接続された出力導波路とを備え、前記出力導波路は、Lを1以上の整数とし、NおよびMを2以上の整数として、少なくともM入力{N+L(M−1)}出力を有し、前記出力導波路は、波長間隔Δλに対応する距離間隔で前記第2のスラブ導波路に接続するように構成され、前記入力導波路は、j=1,2,...,Mとし、i=1,2,...,{N−L(M−1)}とし、任意のiに対して、jを1だけシフトさせたときに、j番目の入力から{i−L(M−j)}番目の出力への透過波長が0より大きくΔλより小さいuだけシフトするように構成されたことを特徴とする。
また、請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の光波長多重信号監視装置であって、前記透過波長シフトuは、前記アレイ導波路回折格子の3dB透過帯域幅wにほぼ等しいことを特徴とする。
また、請求項14に記載の発明は、光波長多重信号監視装置を用いた光波長多重信号監視方法であって、Mを2以上の整数として、少なくとも1入力M出力を有する1×M光スイッチと、Lを1以上の整数とし、Nを2以上の整数として、少なくともM入力{N+L(M−1)}出力を有するアレイ導波路回折格子であって、前記1×M光スイッチのM出力に接続するM本の入力導波路と、前記入力導波路に接続する第1のスラブ導波路と、前記第1のスラブ導波路に接続するアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続する第2のスラブ導波路と、前記第2のスラブ導波路に接続する{N+L(M−1)}本の出力導波路とを備えたアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導波路回折格子の{N+L(M−1)}本の出力導波路に接続する{N+L(M−1)}個のフォトダイオードとを備えた光波長多重信号監視装置であって、前記アレイ導波路回折格子の出力導波路は、波長間隔Δλに対応する距離間隔で前記第2のスラブ導波路に接続するよう構成され、前記アレイ導波路回折格子の入力導波路は、LΔλより大きく(L+1)Δλより小さい波長間隔、または(L−1)Δλより大きくLΔλより小さい波長間隔に対応する距離間隔で前記第1のスラブ導波路に接続するように構成された光波長多重信号監視装置において、波長間隔Δλで配列されたN波長を多重した光信号を前記1×M光スイッチに入力することと、i=1,2,...,Nとし、j=1,2,...,Mとして、前記N波長を多重した光信号のi番目のチャネルの光信号について、前記1×M光スイッチのj番目の出力を選択し、前記フォトダイオードの{i+L(M−j)}番目のフォトダイオードにおける光強度の測定を行うことと、前記光強度の測定をすべてのjについて行うことと、前記光強度の測定から得られたM点の測定値から前記i番目のチャネルの光信号の光強度の波長依存性を監視することとを含むことを特徴とする。
また、請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の光波長多重信号監視方法であって、前記i番目のチャネルの光信号について、前記M点の測定値から最大光強度を示す波長または光強度の重心位置の波長を光信号の波長として算出することと、前記算出された波長付近での光強度の波長依存性および前記アレイ導波路回折格子の透過率特性から光信号の信号強度を算出することと、前記算出された波長から離れた波長での光強度の波長依存性および前記アレイ導波路回折格子の透過率特性から光信号のノイズ強度を算出することとを含むことを特徴とする。
また、請求項16に記載の発明は、請求項14に記載の光波長多重信号監視方法であって、前記Mは、4であり、前記i番目のチャネルの光信号について、前記アレイ導波路回折格子の2番目の入力導波路から{i+L(M−2)}番目のフォトダイオードへ至る経路の透過中心波長は、前記i番目の信号の波長よりも短波長であり、前記アレイ導波路回折格子の3番目の入力導波路から{i+L(M−3)}番目のフォトダイオードへ至る経路の透過中心波長は、前記i番目の信号の波長よりも長波長であり、j=2および3のときの測定値および前記アレイ導波路回折格子の透過率特性から光信号の信号強度を算出することと、j=2および3のときの測定値の差分および前記アレイ導波路回折格子の透過率特性から光信号の波長を算出することと、j=1および/または4のときの測定値および前記アレイ導波路回折格子の透過率特性から光信号のノイズ強度を算出することとを含むことを特徴とする。
また、請求項17に記載の発明は、請求項14に記載の光波長多重信号監視方法であって、前記Mは、3であり、前記i番目のチャネルの光信号について、kを1または2として、前記アレイ導波路回折格子のk番目の入力導波路から{i+L(M−k)}番目のフォトダイオードへ至る経路の透過中心波長は、前記i番目の信号の波長よりも短波長であり、前記アレイ導波路回折格子の(k+1)番目の入力導波路から{i+L(M−k−1)}番目のフォトダイオードへ至る経路の透過中心波長は、前記i番目の信号の波長よりも長波長であり、j=kおよびk+1のときの測定値および前記アレイ導波路回折格子の透過率特性から光信号の信号強度を算出することと、j=kおよびk+1のときの測定値の差分および前記アレイ導波路回折格子の透過率特性から光信号の波長を算出することと、前記測定値の残りおよび前記アレイ導波路回折格子の透過率特性から光信号のノイズ強度を算出することとを含むことを特徴とする。
また、請求項18に記載の発明は、請求項14に記載の光波長多重信号監視方法であって、前記Mは、2であり、kを1または2として、前記アレイ導波路回折格子のk番目の入力導波路は、前記第1のスラブ導波路との接続部に2次モード光を励起するテーパ部を備え、前記i番目のチャネルの光信号について、前記アレイ導波路回折格子のk番目の入力導波路から{i+L(M−k)}番目のフォトダイオードへ至る経路の透過中心波長は、前記i番目の光信号の波長にほぼ一致しており、j=kのときの測定値から光信号の信号強度を算出することと、残りの測定値および前記アレイ導波路回折格子の透過率特性から光信号のノイズ強度を算出することとを含むことを特徴とする。
本発明によれば、従来技術によるAWG型の光波長多重信号監視装置において、信号光の強度しか監視できなかった問題を解決し、信号光の強度に加え、信号光の波長およびノイズ光の強度についても、すべてのチャネルを同時に監視することが可能となり、高速性を有しつつ、より高度な監視機能を備えた光波長多重信号監視装置および方法を実現することができる。
以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。本発明の一実施形態にかかる光波長多重信号監視装置の基本構成を図1に示す。この光波長多重信号監視装置は、1入力M出力(1×M)の光スイッチ101と、M入力{N+L・(M−1)}出力のAWG102と、{N+L・(M−1)}個のPD103とを備えている。光スイッチ101の出力はそれぞれAWG102の入力に接続され、AWG102の出力はそれぞれPD103に接続されている。ここで、MおよびNは2以上の整数であり、Lは1以上の整数である。
この監視装置は、Nチャネルの光波長多重信号を監視するための構成を有している。AWG102は、従来と同様PLCで実現することができる。AWG102と各PDは、光学的に接続されていればよく、光ファイバを介して接続しても、アレイPDをAWGチップの端面に直接接続してもよい。また、図1ではAWG102とPD103を結ぶ線分が描かれているが、構成としてはPDをAWGの出力側のスラブ導波路に直接接合するようにしてもよい。
光スイッチ101の実現技術には様々あるが、監視する光波長多重信号が使用する波長域において光路を選択する機能を有していればよい。光スイッチ101の出力とAWG102の入力は光ファイバを介して接続していてもよいが、光スイッチ101をPLCで実現するならば、AWG101と同一チップに一体集積するか、あるいは光スイッチとAWGのチップを直接接合することができる。これにより、装置全体が小型になり、また良好な損失特性を得ることができる。
図2に、AWG102の回路構成を示す。このAWGは、M本の入力導波路201と、入力側のスラブ導波路202と、光路長が順次長くなるアレイ導波路203と、出力側のスラブ導波路204と、{N+L・(M−1)}本の出力導波路205とを備えている。
図3は、図2に示すAWGの一部を拡大して示している。図3(a)は、入力導波路201と入力側のスラブ導波路202の接続部分近傍を拡大したものであり、図3(b)は、出力側のスラブ導波路204と出力導波路205との接続部分近傍を拡大したものである。入力導波路201は間隔X1で配列され、出力導波路205は間隔X2で配列されている。PDをAWGの出力側スラブ導波路204に直接接合する場合は、PDを間隔X2で配列することになる。
ここで、監視する光波長多重信号の波長間隔がΔλであるならば、間隔X2はΔλに対応する値、すなわち、このAWGにおけるある入力導波路から各出力導波路への透過波長の間隔がΔλになる値に設計される。一方、間隔X1は、X1=A・(L+u/Δλ)・X2、またはX1=A・(L−u/Δλ)・X2となるように設計される。ただし、0<u<Δλである。ここで、A=(b2・F1)/(b1・F2)であり、F1は入力側のスラブ導波路202の長さ、F2は出力側のスラブ導波路204の長さ、b1は入力側のスラブ導波路202に接続する部分でのアレイ導波路203の導波路間隔、b2は出力側のスラブ導波路204に接続する部分でのアレイ導波路203の導波路間隔の長さである。ただし、通常のAWGにおいてはF1=F2、b1=b2となるように設計されるので、A=1である。
このような構成による光波長多重信号監視装置における光波長多重信号(Nチャネル、波長間隔Δλ)の監視方法について説明する。いま、i番目(iは1〜Nのいずれか)のチャネルの信号に注目する。信号の監視は、光スイッチ101の出力を順次切替えながら、所定のPDの受光強度を読み取ることによって行う。下記の表は、光スイッチ101の出力を切替えたときに、AWGの何番目の出力に接続されたPDの受光強度を読取るか、その対応を示している。
図4は、X1=A・(L+u/Δλ)・X2の場合に、選択された光スイッチ101の出力、すなわちAWG102の入力導波路から、対応するAWG102の出力導波路へのAWGの透過スペクトルを示したものである。ここで、透過スペクトルの上部に示した1,2,3,・・・,J−1,J,J+1,・・・,Mの番号は、光スイッチ101の出力の番号に対応している。各透過スペクトル波形はガウス関数型であり、入力導波路201の入力側のスラブ導波路202への接続部、および出力導波路205の出力側のスラブ導波路204への接続部に設けられた直線テーパ導波路の開口幅を調整することにより3dB透過バンド幅wを設定する。
各透過スペクトルは、光スイッチ101の出力を1,2,・・・,Mと切替えるに従って、その透過波長がuずつ長波長方向にシフトする。つまり、光スイッチ101の出力を1からMまで切り替えると、透過波長がu・(M−1)だけシフトする。AWG102においては、i番目のチャネルの信号波長が、その変動や設定誤差を含め、このu・(M−1)の波長範囲に入るよう設計する。図4には、i番目のチャネルの信号の光強度スペクトルの例を点線で示している。一般に、信号光のスペクトルは、信号波長の付近で鋭く幅の狭い線ピークを有し、他の波長ではほぼ一定レベルのノイズがある。
図5に、この信号光を本発明による光波長多重信号監視装置で検出したときのPDでの受光強度の分布を示す。図5の横軸は光スイッチ101の選択された出力の番号であり、縦軸は対応するPDでの受光強度である。信号光の光強度をPS、波長をλSとし、単位波長あたりのノイズ光強度をPNとすると、光スイッチ101にてj番目(jは1〜Mのいずれか)の出力を選択した際に対応するPDでの受光強度Pjは、次式で表される。
ここで、Tj(λ)はAWG102のj番目の入力導波路から対応する出力導波路への透過率スペクトルを示している。いま、Tj(λ)がピーク透過率T0、ピーク波長λj、3dB透過バンド幅wのガウス関数型であるならば、次式のようになる。
したがって、式(1)および(2)より、次式を得る。
ここで、
を用いている。
式(3)よりPDの受光強度Pjは、λjがλsに最も近いj、すなわち図4および図5においてj=Jのとき最大となる。また、λjがλSからある程度離れていれば、受光強度PjはPN・T0・wのほぼ一定の値をとる。
各Pjの検出値から信号光の特性を得る手法としては、次の手法が考えられる。まず、信号光の強度については、最大値であるj=JにおいてPJ/T0を強度の測定値とする。いま、j=1〜MにおけるAWG102の透過ピーク波長λjは間隔uで配列しているので、j=Jにおける透過ピーク波長λJは、実際の信号光波長から高々u/2しか離れていない。よって、実際には強度PSの信号光は、
より大きく、PS+PN・wより小さい値として測定される。通常、PNはPSに比べて十分小さく無視できるので、信号光強度の測定誤差は、高々
であるといえる。この場合、wに比べてuが小さいほど、信号光強度の測定誤差は小さい。
次に、信号光の波長については、最大値であるj=JにおけるAWG102の透過ピーク波長λJを波長の測定値とする。この場合の信号光波長の測定誤差は高々u/2であり、uが小さいほど、信号光波長の測定誤差は小さい。
また、ノイズ光強度については、Pjが最大となるj=Jからある程度離れたjにおいて、Pj/T0/wを測定値とする。この場合、測定点でのjがJに近すぎると、信号光の影響を受けて測定誤差になり得る。誤差を低減するには測定点でのλjが、λSから少なくともw以上離れていることが望ましく、これは測定点でのjに対して|j−J|≧w/uに相当する。さらに、ノイズ光強度の測定値としては、j=Jからある程度離れた複数のjにおけるPj/T0/wの平均値をとってもよい。この場合、ノイズ光強度の僅かな波長依存性による測定誤差を低減することができる。
また、信号光の波長の測定については、λjに対してPjの重み付け平均、すなわち、Σλj・Pj/ΣPjを測定値とすることで、前記のようにPj最大の波長をとるよりも、より測定精度を向上することができる。また、より簡単には、Pjが最大および2番目の大きさとなるj、すなわち図5においてはj=JおよびJ−1に対しての重み付け平均(λJ-1・PJ-1+λJ・PJ)/(PJ-1+PJ)を測定値としても、ほぼ同様に高精度の測定をすることができる。
さらに、この重み付け平均により得られた精度の良い信号光波長の測定値をλS´として、PJ/(exp(−2・(λS−λJ)/(0.5・w)))/T0を信号光強度の測定値とすれば、前記のようにPj/T0を測定値としたときの測定誤差を補正できるので、より精度の高い測定が可能である。
図6は、X1=A・(L−u/Δλ)・X2の場合に、選択された光スイッチ101の出力、すなわちAWG102の入力導波路から、対応するAWG102の出力導波路への、AWGの透過スペクトルを示したものである。ここで、光スイッチ101の出力を切替えたときに、AWGの何番目の出力に接続されたPDの受光強度を読取るかの対応は、上記の表と同様であり、図6の透過スペクトルの上部に示した1,2,3,・・・,J−1,J,J+1,・・・,Mの番号は、図4と同様、光スイッチ101の出力の番号に対応している。各透過スペクトル波形は、図4と同様、ガウス関数型であるが、各透過スペクトルの透過波長は、光スイッチ101の出力を1,2,・・・,Mと切替えるに従って、その透過波長がuずつ短波長方向にシフトする。つまり、シフトする量は図4の場合と同様であるが、シフトする方向が反対になっている。この場合にも、図4の場合と全く同様の手法により、各Pjの検出値から信号光の特性を得ることができる。
ここで、Mとして適当な数値について述べる。監視すべき光波長多重信号は波長Δλ間隔で配列されているから、各チャネル信号に対して監視すべき波長範囲は高々Δλである。よって、光強度を検出する波長間隔uは、u≦Δλ/(M−1)と設定される。Mが大きいほど、より細かい波長依存性を検出することができるが、波長依存性を1回検出するには光スイッチ101の出力をM−1回切替えるため、必要以上にMを大きくとると、検出速度が遅くなってしまう。この検出速度の観点から、具体的には、Mとしては5以下が好ましいと考えられる。M=5であるならば、信号光波長λ2からλ4の間になるようにuおよび各λjを設計し、wをほぼuに等しく設計すれば、j=2、3、4での光強度検出値から信号光強度および波長を測定し、j=1、5の光強度検出値からノイズ強度を測定することが可能であり、信号光の特性を十分に監視可能である。
次に、Lとして適当な数値について述べる。前述のように、本発明の構成では{N+L・(M−1)}個のPDが必要である。構成の単純性、および経済性の観点から、PDの個数はなるべく少ない、すなわちLはなるべく小さいことが好ましい。よって、L=1とするのが最も好ましい。ただし、通常、AWG102の透過スペクトル波形を調整するために、入力導波路201と入力側のスラブ導波路202の接続部にテーパ導波路を設けているが、L=1の場合に隣接する入力導波路201に接続するテーパ導波路が重なってしまう場合には、Lを2以上にして入力導波路201の間隔を広げるのが適当である。
信号光の波長の測定については、Pjが最大および2番目の大きさとなる2点の検出値を用いた別の手法も考えられる。図7は、その2点(ここではj=J−1,J)における透過スペクトルを示したものである。縦軸はdB単位であり、各透過スペクトルの中心波長λJ-1、λJの間隔はu、3dB透過バンド幅はwである。ここで、信号波長λSは、λJ-1からλJの間に存在するはずであるが、波長λSに対して、検出されたPJ-1およびPJのdB単位での差分、すなわち10Log(PJ-1/PJ)を示したのが図8である。
図8は、w=2u,1.5u,uの3つの場合を示している。図からわかるように、10Log(PJ-1/PJ)はλSに対して直線的に変化し、λS=λ(λJ-1+λJ)/2において0となり、またその傾きはwに依存している。よって、前もってその傾きの情報を入手しておけば、測定の際にはAWG102の透過スペクトル波形を考慮することなく、信号光波長を測定することができる。また、信号光波長λSに対して10Log(PJ-1+PJ)の値の直線性が優れており、ゆえに測定精度も高い。
図9は、波長λSに対して、(PJ-1/PJ)/T0/PSを示したものである。図8と同様に、w=2u,1.5u,uの3つの場合を示している。ここで特徴的なのは、w=uの場合には、信号光波長にほとんど依存せず(PJ-1+PJ)/T0/PSが1となることである。すなわち、w=uと設計された場合には、(PJ-1+PJ)/T0を信号光強度の測定値とすることで、AWG102の透過スペクトル波形を考慮することなく、精度よく信号光強度を測定することができる。
上記のように、AWG102の透過スペクトル波形を考慮する必要が無い測定手法は、PD103の検出値から測定値を得るときの演算が簡易であり、より単純な演算回路で高速に測定ができるという点で優れている。
本発明の第1の実施例に係る光波長多重信号監視装置について説明する。本実施例は、前述の実施形態の説明において、N=40、M=5、L=1、Δλ=0.8nm(100GHz)、u=0.16nm(20GHz)の場合に相当し、100GHz周波数間隔で配列された40チャネルの光波長多重信号を監視する機能を有する。
図10は、本発明の第1の実施例に係る光波長多重信号監視装置の構成を示す平面図である。この監視装置は、入力光ファイバ1001と、1入力5出力の光スイッチ1002と、第1の接続光ファイバ1003と、5入力44出力のAWG1004と、第2の接続光ファイバ1005と、44個のPD1006とを備えている。AWG1004は、PLCで実現されており、5本の入力導波路1007と、入力側スラブ導波路1008と、アレイ導波路1009と、出力側スラブ導波路1010と、44本の出力導波路1011とを備えている。このAWGは、導波路の比屈折率差Δが1.5%、コア厚が4.5μm、入力導波路1007、アレイ導波路1009、出力導波路1011のコア幅は4.5μmであり、中央の波長チャネルの(3番目の入力導波路から23番目の出力導波路への)透過波長は1544.53μm(194.1THz)、出力導波路の透過波長間隔が0.8nm(100GHz)である。アレイ導波路1009は、ΔL=33.9μmで順次長くなり、その本数は330本である。また、アレイ導波路1009の入力側スラブ導波路1008との接続部における配列間隔b1、および出力側スラブ導波路1010との接続部における配列間隔b2はそれぞれ9μmであり、出力導波路1011は、出力側スラブ導波路1010との接続部において、間隔X2=16μmで配列されている。また、入力側スラブ導波路1008の長さF1、および出力側スラブ導波路1010の長さF2はそれぞれ8100μmである。
図11は、図10に示すAWGの一部を拡大して示している。図11(a)は、入力導波路1007と入力側スラブ導波路1008の接続部分近傍を拡大したものであり、図11(b)は、出力側スラブ導波路1010と出力導波路1011との接続部分近傍を拡大したものである。出力導波路1011は間隔X2=16μmで配列されている。ここで、監視する光波長多重信号の波長間隔はΔλ=0.8nmであり、u=0.16nmとして、入力導波路1007は、間隔X1=A・(L+u/Δλ)・X2=19.2μmで配列されている。ただし、A=(b2・F1)/(b1・F2)=(9μm・8100μm)/(9μm・8100μm)=1、L=1としている。また、入力導波路1007の入力側スラブ導波路1008への接続部、および出力導波路1011の出力側スラブ導波路1010への接続部は、直線テーパ導波路が形成され、それぞれ開口端の導波路幅は5μmとなっている。この設計により、AWGの透過スペクトルの3dB透過バンド幅はw=0.16nm(20GHz)となる。したがって、本実施例のAWG1004では、w=uとなる設計になっている。
本実施例における光波長多重信号(40チャネル、波長間隔0.8nm)の監視方法について説明する。いま、i番目(iは1〜40のいずれか)のチャネルの信号に注目する。信号の監視は、光スイッチ1002の出力を順次切替えながら、PD1006の所定の1つの受光強度を読み取ることによって行う。具体的には、下記の組合せで読み取りを行う。
・光スイッチの出力:1番目 ⇒ PD:i+5−1番目
・光スイッチの出力:2番目 ⇒ PD:i+5−2番目
・光スイッチの出力:3番目 ⇒ PD:i+5−3番目
・光スイッチの出力:4番目 ⇒ PD:i+5−4番目
・光スイッチの出力:5番目 ⇒ PD:i+5−5番目
図12は、入力ファイバ1001から、選択された光スイッチ1002の出力および接続するAWG1004の入力導波路を介して、対応するAWG1004の出力導波路を通って第2の接続ファイバへ至る回路の透過スペクトルを示したものである。ここで、透過スペクトルの上部に示した1,2,3,4、5の番号は、選択された光スイッチ1002の出力の番号に対応している。各透過スペクトル波形はAWG1004の透過特性を反映したガウス関数型であり、3dB透過バンド幅がw=0.16nmである。各透過スペクトルの最大透過率T0は、入力ファイバ1001からAWGの出力導波路1011へと至る回路全体の損失和を反映するが、本実施例ではT0=−1dBである。
各透過スペクトルは、光スイッチ1002の出力を1,2,3,4,5と切替えるに従って、その透過波長がu=0.16nmずつ長波長方向にシフトする。つまり、光スイッチ1002出力を1から5まで切り替えると、透過波長が0.16・(5−1)=0.64nmだけシフトする。AWG1004においては、i番目のチャネルの信号のグリッド周波数(本実施例では、{194.1+0.1×(21−i)}THz)と、3番目の入力導波路から{i+5−3}番目の出力導波路への透過波長(λ0)が、ほぼ一致するように設計されている。
図12には、i番目のチャネルの信号の光強度スペクトルの例を点線で示している。この例では、信号の光強度PS=−5dBm、信号波長λSはλ0<λS<λ0+uにあり、ノイズの光強度PN=−22dBm/nmである。この信号を本実施例の光波長多重信号監視装置で検出したときのPDでの受光強度の分布(P1,P2,P3,P4,P5)を図13に示す。図13の横軸は光スイッチ1002の選択された出力の番号であり、縦軸は対応するPDでの受光強度である。
P1〜P5の検出値から信号光の特性を得る手法として、信号光の強度については、最大値であるP3においてP3/T0を強度の測定値とする。いま、各透過スペクトルのピーク波長間隔はu=0.16nmであるから、最大の受光強度に対応する透過スペクトルの透過ピーク波長は、実際の信号光波長から高々u/2しか離れていない。よってこの測定方法において信号光強度は、
からPS+PN・wの間の値として測定される。図12の信号光の例においては、実際の光強度PS=−5dBmに対し、−8〜−5dBmの測定値を得ることになり、信号光強度を3dB誤差で測定可能である。
次に、信号光の波長については、最大の受光強度(P3)に対応する透過スペクトルの透過ピーク波長λ0を波長の測定値とする。この場合の信号光波長の測定誤差は高々u/2=0.08nm(10GHz)である。
また、ノイズ光強度については、信号光波長から離れた透過ピーク波長に対応する受光強度、すなわち本実施例ではP1あるいはP5に対して、P1/T0/wあるいはP5/T0/wを測定値とする。いま、信号光波長がλ0より長波長と測定される場合にはP1/T0/w、λ0より短波長と測定される場合にはP5/T0/wを測定値とするならば、P1あるいはP5の受光強度に対応する透過ピーク波長は信号光波長から2u以上離れているはずである。よって、P1あるいはP5に混入する信号光のパワーは、
以下、すなわち本実施例においてはPS・10-4.8以下となり、信号光強度の10-3程度の微弱なノイズ強度であっても、ほとんど誤差なく測定が可能である。
また、信号光の強度については、より精度の高い測定手法が考えられる。この手法では、PDでの受光強度の最大と2番目となる値の和を、最大の透過率T0で割ったものを信号光強度の測定値PS´とする。すなわち信号光波長λSに対して、λS<λ0−uの場合にはPS´=(P1+P2)/T0とし、λ0−u≦λS<λ0の場合にはPS´=(P2+P3)/T0とし、λ0≦λS<λ0+uの場合にはPS´=(P3+P4)/T0、λ0+u≦λSの場合にはPS´=(P4+P5)/T0とする。
図14は本実施例において、信号光波長λSに対して、この手法での測定光強度PS´の実際の強度PSに対する比率を示したものである。本実施例においてはw=uと設計されているため、信号光波長に対する比率PS´/PSの変化が小さく、λ0−2u≦λS≦λ0+2uの範囲では1〜1.08の間に収まっている。すなわち、この信号光強度測定手法によれば測定誤差8%(0.3dB)以下の高い精度での測定が可能である。
さらに、信号光の強度については、同様に精度が高く、かつ簡便な測定手法が考えられる。この手法では信号光強度の測定値PS´として、PS´=(P2+P3+P4)/T0とする。図15は本実施例において、信号光波長λSに対して、この手法での測定光強度PS´の実際の強度PSに対する比率を示したものである。比率PS´/PSの変化は、λ0−u≦λS<λ0+uの範囲では1〜1.13の間に収まっている。すなわち、この信号光強度測定手法によれば測定誤差13%(0.5dB)以下の高い精度での測定が可能である。しかも、測定には常に検出値P2、P3、P4を用いて演算を行えば良く、P1〜P5の中から最大および2番目の値を判別する必要がないので、測定手法がより簡便である点で好ましい。
また、信号光の波長の測定についても、より精度の高い測定手法が考えられる。この手法では、各透過スペクトルのピーク波長に対して、検出値のP1〜P5による重み付け平均を測定値とする。すなわち、測定値λS´として、λS´={(λ0−2u)・P1+(λ0−u)・P2+λ0・P3+(λ0+u)・P4+(λ0+2u)・P5)}/(P1+P2+P3+P4+P5)とする。また、実際の信号光波長λSの変動範囲がλ0−u≦λS<λ0+u程度の場合には、検出値のP2〜P3による重み付け平均、すなわちλS´={(λ0−u)・P2+λ0・P3+(λ0+u)・P4)}/(P2+P3+P4)を測定値としてもよい。
図16は本実施例において、信号光波長λSに対する、測定誤差λS´−λSの変動を示したものである。ここで、実線は検出値のP1〜P5による重み付け平均での結果であり、破線は検出値のP2〜P3による重み付け平均での結果である。前者の演算であればλ0−2u≦λS≦λ0+2uの範囲において、後者の演算であれば波長λ0−u≦λS≦λ0+uの範囲において、測定誤差±0.01nm以下というより高い精度での測定が可能である。
上記の本実施例による光波長多重信号監視装置においては、AWGの入力導波路1007の配置間隔をX1=A・(L+u/Δλ)・X2=19.2μmとしたが、これはX1=A・(L−u/Δλ)・X2=12.8μmとしても構わない。この場合、図12において各透過スペクトルは、光スイッチ1002の出力を1,2,3,4,5と切替えるに従って、その透過波長がu=0.16nmずつ短波長方向にシフトするという点で異なるが、その点を考慮すれば、X1=19.2μmとした場合と全く同様な手法により、光波長多重信号の監視が可能である。
本発明の光波長多重信号監視装置においては、光スイッチの1入力の前段に、更にK(Kは2以上の整数)入力1出力の光スイッチを追加することによって、あるいは光スイッチをK入力M出力の構成にすることによって、K方路を伝送される別個の光波長多重信号を、1つの装置で監視することが可能となる。これは、各方路からの光経路を本監視装置の光スイッチにおけるK入力の各入力に接続し、光スイッチの入力を切り替えながら各波長多重信号を監視することによって実現される。この構成により、伝送システムにおける波長多重信号監視装置の個数を低減し、システムの小型化および経済化を実現可能である。
図17は、本実施例の波長多重信号監視装置において、1入力5出力の光スイッチを、K=8とし8入力5出力の光スイッチに変更した多方路対応の光波長多重信号監視装置の構成を示したものである。ここで、この監視装置は、8本の入力光ファイバ1701と、8入力5出力の光スイッチ1702と、第1の接続光ファイバ1703と、5入力44出力のAWG1704と、第2の接続光ファイバ1705と、44個のPD1706とを備えている。AWG1704は、PLCで実現されており、5本の入力導波路1707と、入力側スラブ導波路1708と、アレイ導波路1709と、出力側スラブ導波路1710と、44本の出力導波路1711とを備えている。なお、AWGの設計パラメーターは、図10のAWG1004と同様である。この構成により、最大8方路の別個の光波長多重信号を監視することができる。各光波長多重信号を監視においては、光スイッチ1702において、該当する入力を選択した状態で、図10の光波長多重信号監視装置と全く同様の手法により行うことが可能である。
本実施例の図10における光スイッチ1002、および図17における光スイッチ1702については、その実現技術は様々あるが、監視する光波長多重信号が使用する波長域において光路を選択する機能を有していればよい。しかし、光スイッチ1002または1702をAWGと同様にPLCによる熱光学スイッチで実現するならば、第1の接続光ファイバを介さずにAWGと同一チップに一体集積するか、あるいはAWGのチップと直接接合することも可能であり、装置全体が小型で、また光ファイバと回路との結合損失が削減されるため、良好な受光感度を得ることができる。PLCによる熱光学スイッチについて詳しくは、非特許文献3に開示されている。
また、本実施例の図10におけるPD1006、および図17におけるPD1706については、CSP−PDのようなアレイ型のPDを用い、第2の接続光ファイバを介さず直接AWGチップの端面に接続することも可能である。
図18は、図17に示す多方路対応の本実施例の波長多重信号監視装置において、光スイッチをPLCによる熱光学スイッチで構成し、AWGチップと直接接合するとともに、PDにはCSP−PDを用いてAWGチップと直接接合した構成を示したものである。ここで、この監視装置は、8本の入力光ファイバ1801と、8入力5出力の熱光学スイッチ1802と、5入力44出力のAWG1804と、44個のアレイPDを用いたCSP−PD1806とを備えている。熱光学スイッチ1802およびAWG1804はPLCで実現されており、両者のチップは直接接合されている。AWG1804は、5本の入力導波路1807と、入力側スラブ導波路1808と、アレイ導波路1809と、出力側スラブ導波路1810と、44本の出力導波路1811とを備えている。入力導波路1807はそれぞれ熱光学スイッチの5つの出力と接続されている。また、CSP−PD1806はAWG1804のチップ端面に直接接合され、出力導波路1811のそれぞれと、各PDは光学的に結合されている。本構成により、最大8方路の別個の光波長多重信号を監視することができると共に、図17の構成に比較して、小型かつ受光感度に優れた光波長多重信号監視装置を実現することができる。
図19は、図17に示す多方路対応の本実施例の波長多重信号監視装置において、光スイッチをPLCによる熱光学スイッチで構成し、AWGと一体集積化するとともに、PDにはCSP−PDを用いてAWGチップと直接接合した構成を示したものである。ここで、この監視装置は、8本の入力光ファイバ1901と、PLCチップ1902と、44個のアレイPDを用いたCSP−PD1906とを備えている。PLCチップ1902は、8入力5出力の熱光学スイッチ1903と、5入力44出力のAWG1904とを備え、熱光学スイッチ1903およびAWG1904は同一PLCチップ上に一体集積で実現されている。AWG1904は、5本の入力導波路1907と、入力側スラブ導波路1908と、アレイ導波路1909と、出力側スラブ導波路1910と、44本の出力導波路1911とを備えている。入力導波路1907はそれぞれ熱光学スイッチの5つの出力と接続されている。また、CSP−PD1906はPLCチップ1902のチップ端面に直接接合され、出力導波路1911のそれぞれと、各PDは光学的に結合されている。本構成により、図18の構成と同様に、最大8方路の別個の光波長多重信号を監視することができると共に、図17の構成に比較して、小型かつ受光感度に優れた光波長多重信号監視装置を実現することができる。
本発明の第2の実施例に係る光波長多重信号監視装置について説明する。本実施例は、前述の実施形態の説明において、N=40、M=4、L=1、Δλ=0.8nm(100GHz)、u=0.2nm(25GHz)の場合に相当し、さらにK=8であり、最大8方路のそれぞれにおいて、100GHz周波数間隔で配列する40チャネルの光波長多重信号を監視する機能を有する。第1の実施例に比較してMが1小さいため、より高速に監視を行うことが可能である。
図20は、本発明の第2の実施例に係る光波長多重信号監視装置の構成を示す平面図である。この監視装置は、8本の入力光ファイバ2001と、8入力4出力の熱光学スイッチ2002と、4入力43出力のAWG2004と、43個のアレイPDを用いたCSP−PD2006とを備えている。熱光学スイッチ2002およびAWG2004はPLCで実現されており、両者のチップは直接接合されている。AWG2004は、4本の入力導波路2007と、入力側スラブ導波路2008と、アレイ導波路2009と、出力側スラブ導波路2010と、43本の出力導波路2011とを備えている。入力導波路2007はそれぞれ熱光学スイッチ2002の4つの出力と接続されている。また、CSP−PD2006はAWG2004のチップ端面に直接接合され、出力導波路2011のそれぞれと、各PDは光学的に結合されている。このAWG2004は、導波路の比屈折率差Δが1.5%、コア厚が4.5μm、入力導波路2007、アレイ導波路2009、出力導波路2011のコア幅は4.5μmであり、中央の波長チャネルの(2番目の入力導波路から22番目の出力導波路への)透過波長は1544.13μm(194.15THz)、出力導波路の透過波長間隔が0.8nm(100GHz)である。アレイ導波路2009は、ΔL=33.9μmで順次長くなり、その本数は330本である。また、アレイ導波路2009の入力側スラブ導波路2008との接続部における配列間隔b1、および出力側スラブ導波路2010との接続部における配列間隔b2はそれぞれ9μmであり、出力導波路2011は、出力側スラブ導波路2010との接続部において、間隔X2=16μmで配列されている。また、入力側スラブ導波路2008の長さF1、および出力側スラブ導波路2010の長さF2はそれぞれ8100μmである。
ここで、監視する光波長多重信号の波長間隔はΔλ=0.8nmであり、u=0.20nmとして、入力導波路2007は、入力側スラブ導波路2008の接続部において、間隔X1=A・(L+u/Δλ)・X2=20μmで配列されている。ただし、ここでA=(b2・F1)/(b1・F2)=(9μm・8100μm)/(9μm・8100μm)=1、L=1としている。また、入力導波路2007の入力側スラブ導波路2008への接続部、および出力導波路2011の出力側スラブ導波路2010への接続部は、直線テーパ導波路が形成され、それぞれ開口端の導波路幅は6μmとなっている。この設計により、AWGの透過スペクトルの3dB透過バンド幅はw=0.20nm(25GHz)となる。したがって、本実施例のAWG2004では、w=uとなる設計になっている。
本実施例における光波長多重信号(40チャネル、波長間隔0.8nm)の監視方法を説明する。いま、i番目(iは1〜40のいずれか)のチャネルの信号に注目する。信号の監視は、光スイッチ2002の出力を順次切替えながら、CSP−PD2006の所定の1つPDの受光強度を読み取ることによって行う。具体的には、下記の組合せで読み取りを行う。
・光スイッチの出力:1番目 ⇒ PD:i+4−1番目
・光スイッチの出力:2番目 ⇒ PD:i+4−2番目
・光スイッチの出力:3番目 ⇒ PD:i+4−3番目
・光スイッチの出力:4番目 ⇒ PD:i+4−4番目
図21は、入力ファイバ2001から、選択された光スイッチ2002の出力および接続するAWG2004の入力導波路を介して、対応するAWG2004の出力導波路を通ってPDへ至る回路の透過スペクトルを示したものである。ここで、透過スペクトルの上部に示した1,2,3,4の番号は、選択された光スイッチ2002の出力の番号に対応している。各透過スペクトル波形はAWG2004の透過特性を反映したガウス関数型であり、3dB透過バンド幅がw=0.20nmである。各透過スペクトルの最大透過率T0は、入力ファイバ2001からAWGの出力導波路2011へと至る回路全体の損失和を反映するが、本実施例ではT0=−1dBである。
各透過スペクトルは、光スイッチ2002の出力を1,2,3,4と切替えるに従って、その透過波長がu=0.20nmずつ長波長方向にシフトする。つまり、光スイッチ2002の出力を1から4まで切り替えると、波長0.20・(4−1)=0.60nmだけシフトする。AWG2004においては、i番目のチャネルの信号のグリッド周波数(本実施例では、{194.1+0.1×(21−i)}THzが、2番目の入力導波路からi+4−2番目の出力導波路への透過波長と、3番目の入力導波路からi+4−3番目の出力導波路への透過波長との間のほぼ中央になるように設計されている。いま、この2つの透過波長間の中央をλ0とする。
図21には、入力されるi番目のチャネルの信号の光強度スペクトルの例を点線で示している。この例では、信号の光強度PS=−5dBm、信号波長λSはλ0<λS<λ0+0.5uにあり、ノイズの光強度PN=−22dBm/nmである。この信号を本実施例による光波長多重信号監視装置で検出したときのPDでの受光強度の分布(P1,P2,P3,P4)を図22に示す。図22の横軸は光スイッチ2002の選択された出力の番号であり、縦軸は対応するPDでの受光強度である。
P1〜P4の検出値から信号光の特性を得る手法としては、信号光の強度については、その測定値PS´として、PS´=(P2+P3)/T0とする。図23は、本実施例において、信号光波長λSに対して、この手法での測定光強度PS´の実際の強度PSに対する比率を示したものである。本実施例においてはw=uと設計されているため、信号光波長に対する比率PS´/PSの変化が小さく、λ0−0.6u≦λS≦λ0+0.6u(0.60u=0.12nm)の範囲では0.92〜1.08の間に収まっている。すなわち、この信号光強度測定手法によれば測定誤差±8%(0.5dB)以下の精度での測定が可能である。
次に、信号光の波長については、検出されたP2、P3のdB単位での差分、すなわち10Log(P2/P3)を値から算出する。図24は、信号光の波長λSに対して10Log(P2/P3)を示したものである。図からわかるように、10Log(P2/P3)はλSに対して直線的に変化し、λS=λ0において0となる。よって、前もってその傾きの情報を入手しておけば、測定の際にはAWG2004の透過スペクトル波形を考慮することなく、信号光波長を測定することができる。また、信号光波長λSに対して10Log(P2/P3)の値の直線性が優れており、ゆえに測定精度も高いといえる。
また、ノイズ光強度については、信号光波長から離れた透過ピーク波長に対応する受光強度、すなわち本実施例ではP1あるいはP4に対して、P1/T0/wあるいはP4/T0/wを測定値とする。いま、信号光波長がλ0より長波長と測定される場合にはP1/T0/w、λ0より短波長と測定される場合にはP4/T0/wを測定値とするならば、P1あるいはP4の受光強度に対応する透過ピーク波長は信号光波長から1.5u以上離れているはずである。よって、P1あるいはP4に混入する信号光のパワーは
以下、すなわち本実施例においてはPS・10-2.7以下となり、信号光強度の10-2程度のノイズ強度であれば、ほとんど誤差なく測定が可能である。
更に微弱なノイズ光強度を精度良く測定するためには、以下のようにするとよい。すなわち、AWGの入力導波路2007の入力側スラブ導波路2008への接続部におけるテーパ導波路の開口端幅を調整し、1および4番目の入力導波路に対応する透過スペクトルのバンド幅を、2および3番目の入力導波路に対応するそれに対して小さくする。これにより、P1あるいはP4に混入する信号光のパワーを抑制することができるため、より高精度なノイズ光強度測定が可能になる。
図25は、1および4番目の入力導波路におけるテーパ導波路の開口端幅を5μmに変更した場合における入力ファイバ2001から、選択された光スイッチ2002の出力および接続するAWG2004の入力導波路を介して、対応する出力導波路を通ってPDへ至る回路の透過スペクトルを示したものである。ここで、透過スペクトルの上部に示した1,2,3,4の番号は、選択された光スイッチ2002の出力の番号に対応している。テーパ導波路の開口端幅を5μmに変更したことで、各透過スペクトル波形は、2および3番目の3dB透過バンド幅がw=0.20nmであるのに対し、1および4番目の3dB透過バンド幅がw=0.16nmと小さくなっている。各透過スペクトルの最大透過率T0は変らずT0=−1dBである。
この場合に信号光波長がλ0より長波長と測定される場合にはP1/T0/wを、λ0より短波長と測定される場合にはP4/T0/wを測定値とするならば、P1あるいはP4に混入する信号光のパワーは
以下、すなわち本実施例においてはPS・10-4.2以下となり、信号光強度の10-3程度の更に微弱なノイズ強度まで、ほとんど誤差なく測定が可能である。
上記の実施例の光波長多重信号監視装置においては、AWGの入力導波路2007の配置間隔をX1=A・(L+u/Δλ)・X2=20μmとしたが、これはX1=A・(L−u/Δλ)・X2=12μmとしてもよい。この場合、図21あるいは図25において、各透過スペクトルは、光スイッチ2002の出力を1,2,3,4と切り替えるに従って、その透過波長がu=0.2nmずつ短波長方向にシフトするという点で異なるが、その点を考慮すれば、X1=20μmとした場合と全く同様な手法により、光波長多重信号の監視が可能である。
本発明の第3の実施例に係る光波長多重信号監視装置について説明する。本実施例は、前述の実施形態の説明において、N=40、M=3、L=1、Δλ=0.8nm(100GHz)、u=0.2nm(25GHz)の場合に相当し、さらにK=8であり、最大8方路のそれぞれにおいて、100GHz周波数間隔で配列された40チャネルの光波長多重信号を監視する機能を有する。第2の実施例に比較してMがさらに1小さいため、より高速に監視を行うことが可能である。
図26は、本発明の第3の実施例に係る光波長多重信号監視装置の構成を示す平面図である。この監視装置は、8本の入力光ファイバ2601と、8入力3出力の熱光学スイッチ2602と、3入力42出力のAWG2604と、42個のアレイPDを用いたCSP−PD2606とを備えている。熱光学スイッチ2602およびAWG2604はPLCで実現されており、両者のチップは直接接合されている。AWG2604は、3本の入力導波路2607と、入力側スラブ導波路2608と、アレイ導波路2609と、出力側スラブ導波路2610と、42本の出力導波路2611とを備えている。入力導波路2607はそれぞれ熱光学スイッチ2602の3つの出力と接続されている。また、CSP−PD2606はAWG2604のチップ端面に直接接合され、出力導波路2611のそれぞれと、各PDは光学的に結合されている。このAWG2604は、導波路の比屈折率差Δが1.5%、コア厚が4.5μm、入力導波路2607、アレイ導波路2609、出力導波路2611のコア幅は4.5μmであり、中央の波長チャネルの(2番目の入力導波路から22番目の出力導波路への)透過波長は1544.13μm(194.15THz)、出力導波路の透過波長間隔が0.8nm(100GHz)である。アレイ導波路2609は、ΔL=33.9μmで順次長くなり、その本数は330本である。また、アレイ導波路2609の入力側スラブ導波路2608との接続部における配列間隔b1、および出力側スラブ導波路2610との接続部における配列間隔b2はそれぞれ9μmであり、出力導波路2611は、出力側スラブ導波路2610との接続部において、間隔X2=16μmで配列されている。また、入力側スラブ導波路2608の長さF1、および出力側スラブ導波路2610の長さF2はそれぞれ8100μmである。
ここで、監視する光波長多重信号の波長間隔はΔλ=0.8nmであり、u=0.20nmとして、入力導波路2607は、入力側スラブ導波路2608の接続部において、間隔X1=A・(L+u/Δλ)・X2=20μmで配列されている。ただし、ここでA=(b2・F1)/(b1・F2)=(9μm・8100μm)/(9μm・8100μm)=1、L=1としている。また、入力導波路2607の入力側スラブ導波路2608への接続部、および出力導波路2611の出力側スラブ導波路2610への接続部は、直線テーパ導波路が形成され、それぞれ開口端の導波路幅は6μmとなっている。ただし、1番目の入力導波路に形成されたテーパ導波路開口端の導波路幅は4.5μmとなっている。この設計により、AWGの1番目の入力導波路からの透過スペクトルの3dB透過バンド幅はw=0.12nm(15GHz)となり、2および3番目の入力導波路からの透過スペクトルの3dB透過バンド幅はw=0.20(25.0GHz)となる。したがって、本実施例のAWG2604では、2および3番目の入力導波路においてはw=uとなる設計になっている。
本実施例における光波長多重信号(40チャネル、波長間隔0.8nm)の監視方法を説明する。いま、i番目(iは1〜40のいずれか)のチャネルの信号に注目する。信号の監視は、光スイッチ2602の出力を順次切替えながら、CSP−PD2606の所定の1つPDの受光強度を読み取ることによって行う。具体的には、下記の組合せで読み取りを行う。
・光スイッチの出力:1番目 ⇒ PD:i+3−1番目
・光スイッチの出力:2番目 ⇒ PD:i+3−2番目
・光スイッチの出力:3番目 ⇒ PD:i+3−3番目
図27は、入力ファイバ2601から、選択された光スイッチ2602の出力および接続するAWG2604の入力導波路を介して、対応するAWG2604の出力導波路を通ってPDへ至る回路の透過スペクトルを示したものである。ここで、透過スペクトルの上部に示した1,2,3の番号は、選択された光スイッチ2602の出力の番号に対応している。各透過スペクトル波形はAWG2604の透過特性を反映したガウス関数型であり、3dB透過バンド幅は1番目の透過スペクトルがw=0.12nm、2および3番目の透過スペクトルがw=0.20nmである。各透過スペクトルの最大透過率T0は、入力ファイバ2601からAWGの出力導波路2611へと至る回路全体の損失和を反映するが、本実施例ではT0=−1dBである。
各透過スペクトルは、光スイッチ2602の出力を1,2,3と切替えるに従って、その透過波長がu=0.20nmずつ長波長方向にシフトする。つまり、光スイッチ2602の出力を1から3まで切り替えると、波長0.20・(3−1)=0.40nmだけシフトする。AWG2604においては、i番目のチャネルの信号のグリッド周波数(本実施例では、{194.1+0.1×(21−i)}THzが、2番目の入力導波路からi+3−2番目の出力導波路への透過波長と、3番目の入力導波路からi+3−3番目の出力導波路への透過波長との間のほぼ中央になるように設計されている。いま、この2つの透過波長間の中央をλ0とする。
図27には、入力されるi番目のチャネルの信号の光強度スペクトルの例を点線で示している。この例では、信号の光強度PS=−5dBm、信号波長λSはλ0<λS<λ0+0.5uにあり、ノイズの光強度PN=−22dBm/nmである。この信号を本実施例による光波長多重信号監視装置で検出したときのPDでの受光強度の分布(P1,P2,P3)を図28に示す。図28の横軸は光スイッチ2602の選択された出力の番号であり、縦軸は対応するPDでの受光強度である。
P1〜P3の検出値から信号光の特性を得る手法としては、信号光の強度については、その測定値PS´として、PS´=(P2+P3)/T0とする。本実施例において、信号光波長λSに対して、この手法での測定光強度PS´の実際の強度PSに対する比率を示したものは、図23と全く同様になる。本実施例においては2および3番目の透過スペクトルにおいてw=uであるため、信号光波長に対する比率PS´/PSの変化が小さく、λ0−0.6u≦λS≦λ0+0.6u(0.60u=0.12nm)の範囲では0.92〜1.08の間に収まっている。すなわち、この信号光強度測定手法によれば測定誤差±8%(0.5dB)以下の精度での測定が可能である。
次に、信号光の波長については、検出されたP2、P3のdB単位での差分、すなわち10Log(P2/P3)を値から算出する。信号光の波長λSに対して10Log(P2/P3)を示したものは、図24と全く同様になる。図からわかるように、10Log(P2/P3)はλSに対して直線的に変化し、λS=λ0において0となる。よって、前もってその傾きの情報を入手しておけば、測定の際にはAWG2604の透過スペクトル波形を考慮することなく、信号光波長を測定することができる。また、信号光波長λSに対して10Log(P2/P3)の値の直線性が優れており、ゆえに測定精度も高いといえる。
また、ノイズ光強度については、本実施例ではP1に対して、P1/T0/wを測定値とする。いま、信号光波長が高々λ0±0.5uの範囲内で変動しているとすれば、P1に対応する透過スペクトルのピーク波長は信号光波長からu以上離れているはずである。よって、P1に混入する信号光のパワーは
以下であるが、1番目の透過スペクトルに関してはw=0.12nm、すなわちw=0.6uとなっているので、本実施例においてはPS・10-2.7以下となり、信号光強度の10-2程度のノイズ強度であれば、ほとんど誤差なく測定が可能である。
上記の実施例の光波長多重信号監視装置においては、AWGの入力導波路2607の配置間隔をX1=A・(L+u/Δλ)・X2=20μmとしたが、これはX1=A・(L−u/Δλ)・X2=12μmとしてもよい。この場合、図27において、各透過スペクトルは、光スイッチ2602の出力を1,2,3と切り替えるに従って、その透過波長がu=0.2nmずつ短波長方向にシフトするという点で異なるが、その点を考慮すれば、X1=20μmとした場合と全く同様な手法により、光波長多重信号の監視が可能である。
本発明の第4の実施例に係る光波長多重信号監視装置について説明する。本実施例は、前述の実施形態の説明において、N=40、M=2、L=2、Δλ=0.8nm(100GHz)、u=0.3nm(37.5GHz)の場合に相当し、さらにK=8であり、最大8方路のそれぞれにおいて、100GHz周波数間隔で配列された40チャネルの光波長多重信号を監視する機能を有する。第3の実施例に比較してMがさらに1小さいため、より高速に監視を行うことが可能である。ただし、本実施例の光波長多重信号監視装置は、信号光波長を監視する機能は有しておらず、信号光強度とノイズ光強度を監視するものである。
図29は、本発明の第4の実施例に係る光波長多重信号監視装置の構成を示す平面図である。この監視装置は、8本の入力光ファイバ2901と、8入力2出力の熱光学スイッチ2902と、2入力42出力のAWG2904と、42個のアレイPDを用いたCSP−PD2906とを備えている。熱光学スイッチ2902およびAWG2904はPLCで実現されており、両者のチップは直接接合されている。AWG2904は、2本の入力導波路2907と、入力側スラブ導波路2908と、アレイ導波路2909と、出力側スラブ導波路2910と、42本の出力導波路2911とを備えている。入力導波路2907はそれぞれ熱光学スイッチ2902の2つの出力と接続されている。また、CSP−PD2906はAWG2904のチップ端面に直接接合され、出力導波路2911のそれぞれと、各PDは光学的に結合されている。このAWG2904は、導波路の比屈折率差Δが1.5%、コア厚が4.5μm、入力導波路2907、アレイ導波路2909、出力導波路2911のコア幅は4.5μmであり、中央の波長チャネルの(2番目の入力導波路から22番目の出力導波路への)透過波長は1545.33μm(194.0THz)、出力導波路の透過波長間隔が0.8nm(100GHz)である。アレイ導波路2909は、ΔL=33.9μmで順次長くなり、その本数は400本である。また、アレイ導波路2909の入力側スラブ導波路2908との接続部における配列間隔b1、および出力側スラブ導波路2910との接続部における配列間隔b2はそれぞれ9μmであり、入力側スラブ導波路2908の長さF1、および出力側スラブ導波路2910の長さF2はそれぞれ9100μmである。
図30は、図29に示すAWGの一部を拡大して示している。図30(a)は、入力導波路2907と入力側スラブ導波路2908の接続部分近傍を拡大したものであり、図30(b)は、出力側スラブ導波路2910と出力導波路2911との接続部分近傍を拡大したものである。出力導波路2911は間隔X2=18μmで配列されている。ここで、監視する光波長多重信号の波長間隔はΔλ=0.8nmであり、u=0.30nmとして、入力導波路2907は、入力側スラブ導波路2908との接続部において、間隔X1=A・(L+u/Δλ)・X2=42.75μmで配列されている。ただし、A=(b2・F1)/(b1・F2)=(9μm・9100μm)/(9μm・9100μm)=1、L=2としている。また、1番目の入力導波路の入力側スラブ導波路2908への接続部、および出力導波路2911の出力側スラブ導波路2910への接続部は、直線テーパ導波路が形成され、出力導波路に形成されたテーパ導波路開口端の導波路幅は9μmとなっており、1番目の入力導波路に形成されたテーパ導波路開口端の導波路幅は4.5μmとなっている。この設計により、AWGの1番目の入力導波路からの透過スペクトルの3dB透過バンド幅はw=0.12nm(15.0GHz)となる。また、2番目の入力導波路の入力側スラブ導波路2908への接続部には、2次モード光を励起するためのパラボラ形状のテーパ導波路が形成され、開口端の導波路幅は20μm、テーパ導波路長は150μmとなっている。この設計により、AWGの2番目の入力導波路からの透過スペクトルは平坦化され、その3dB透過バンド幅はw=0.60nm(75.0GHz)、0.5dB透過バンド幅は0.32nm(40GHz)となる。
本実施例における光波長多重信号(40チャネル、波長間隔0.8nm)の監視方法を説明する。いま、i番目(iは1〜40のいずれか)のチャネルの信号に注目する。信号の監視は、光スイッチ2902の出力を切替えながら、CSP−PD2906の所定のPDの受光強度を読み取ることによって行う。具体的には、下記の組合せで読み取りを行う。
・光スイッチの出力:1番目 ⇒ PD:i+2・2−2・1番目
・光スイッチの出力:2番目 ⇒ PD:i+2・2−2・2番目
図31は、入力ファイバ2901から、選択された光スイッチ2902の出力および接続するAWG2904の入力導波路を介して、対応するAWG2904の出力導波路を通ってPDへ至る回路の透過スペクトルを示したものである。ここで、透過スペクトルの上部に示した1,2の番号は、選択された光スイッチ2902の出力の番号に対応している。各透過スペクトル波形はAWG2904の透過特性を反映し、1番目の透過スペクトルはガウス関数型であり、3dB透過バンド幅はw=0.12nmである。2番目の透過スペクトルは、入力導波路に形成されたパラボラ形状のテーパ導波路で2次モード光が励起される効果によって先端が平坦な波形となり、w=0.60nmである。各透過スペクトルの最大透過率は、入力ファイバ2901からAWGの出力導波路2911へと至る回路全体の損失和を反映するが、1番目の透過スペクトルの最大透過率は−1dB、2番目の透過スペクトルの最大透過率は−3.5dBである。
透過スペクトルは、光スイッチ2902の出力を1から2に切替えると、その透過波長がu=0.30nmだけ長波長方向にシフトする。AWG2904においては、i番目のチャネルの信号のグリッド周波数(本実施例では、{194.1+0.1×(21−i)}THzが、2番目の入力導波路からi+2・2−2・2番目の出力導波路、すなわちi番目の出力導波路への透過波長とほぼ等しくなるように設計されている。いま、この2番目の入力導波路からi番目の出力導波路への透過波長をλ0とする。
図31には、入力されるi番目のチャネルの信号の光強度スペクトルの例を点線で示している。この例では、信号の光強度PS=−5dBm、信号波長λSはλS=λ0+0.04nmにあり、ノイズの光強度PN=−22dBm/nmである。この信号を本実施例による光波長多重信号監視装置で検出したときのPDでの受光強度の分布(P1,P2)は、dB単位でP1=−8.5dBm、P2=−31.2dBmである。
P1,P2の検出値から信号光の特性を得る手法として、信号光の強度については、その測定値PS´として、PS´=P2/T0(2)とする。ここで、T0(2)は図31の2番目の透過スペクトルの最大透過率である。本実施例において、信号光に対してP2の検出値は、2番目の透過スペクトルを反映したものとなる。いま、その波形は平坦化されているので、透過中心波長付近の信号光波長変動に対してP2の変動は小さい。本実施例の波形は0.5dB透過バンド幅が0.32nmであるから、信号光波長λSに対して、λ0−0.16≦λS≦λ0+0.16(nm)の範囲では、P2の変動は0.5dB以下であり、すなわち、この波長範囲なら誤差0.5dB(8%)以下での測定が可能である。
ノイズ光強度については、本実施例ではP1に対して、P1/T0(1)/w(1)を測定値とする。ここで、T0(1)およびw(1)は、図31の1番目の透過スペクトルの最大透過率および3dB透過バンド幅である。いま、信号光波長が高々λ0±0.1nmの範囲内で変動しているとすれば、P1に対応する透過スペクトルのピーク波長は信号光波長からu−0.1nm、すなわち0.2nm以上離れているはずである。よって、P1に混入する信号光のパワーは
以下、すなわちPS・10-3.3以下となり、信号光強度の10-2程度のノイズ強度であれば、ほとんど誤差なく測定が可能である。
上記の実施例の光波長多重信号監視装置においては、AWGの入力導波路2907の配置間隔をX1=A・(L+u/Δλ)・X2=42.75μmとしたが、これはX1=A・(L−u/Δλ)・X2=29.25μmとしてもよい。この場合、図31において、各透過スペクトルは、光スイッチ2902の出力を1,2と切り替えると、その透過波長がu=0.2nm短波長方向にシフトするという点で異なるが、その点を考慮すれば、X1=42.75μmとした場合と全く同様な手法により、光波長多重信号の監視が可能である。
同様に、1番目の入力導波路に形成するテーパをパラボラ形状にし、1番目の入力導波路に形成するテーパを直線形状にしてもよいし、その場合にも、X1=A・(L+u/Δλ)・X2=42.75μm、X1=A・(L−u/Δλ)・X2=29.25μmのどちらの設計であっても、やはり同様な手法により、光波長多重信号の監視が可能である。
また、AWG2904において、平坦な透過スペクトル波形を得るために、一部入力導波路にパラボラ形状テーパを形成したが、テーパの形状はこれに限定されず、マルチモード干渉計、Y分岐、双曲線形状、楕円形状など、基底モード光の一部を2次モード光に変換するあらゆるテーパ形状が適用可能である。
以上4つの実施例から、本発明による光波長多重信号監視装置では、従来技術のAWG型光波長多重信号監視装置において、信号光の強度しか監視できなかった問題を解決し、信号光の強度に加え、信号光の波長、ノイズ光の強度、あるいはその両者について、全チャネルを同時に監視することが可能であり、高速性を有しつつ、より高度な監視機能を備えた光波長多重信号監視装置および方法を得ることができる。
上記の実施例において、光波長多重信号のチャネル数N、チャネル間隔Δλ、装置の構成および仕様においてM、L、K、u、wを特定の数値に限定したが、本発明の適用範囲はこの数値に限定されるものではない。
また、上記の実施例においては、AWG部分の導波路の比屈折率差、コア幅及びコア厚を特定の値に限定したが、本発明の適用範囲は、この値に限定されるものではない。
また、上記の実施例において、AWG部分の設計パラメーターを特定の値に限定したが、本発明の適用範囲は、このパラメーターに限定されるものではない。
また、上記の実施例において、AWGの出力導波路、あるいは出力導波路に接続された光ファイバを介してPDとの光学的な結合がなされていたが、本発明の適用範囲はこの構成に限定されるものではなく、PDをAWGの出力側スラブ導波路と光学的に結合させてもよい。
本発明の一実施形態にかかる光波長多重信号監視装置の基本構成を示す図である。
図1の光波長多重信号監視装置におけるAWGの回路構成を示す図である。
図2のAWGの一部を拡大して示す図であり、図3(a)は、入力導波路と入力側スラブ導波路との接続部分近傍を拡大したものであり、図3(b)は、出力側スラブ導波路と出力導波路との接続部分近傍を拡大したものである。
図1の光波長多重信号監視装置において、特定の設計値によるAWGの透過スペクトルと信号光の光強度スペクトルを示す図である。
図1の光波長多重信号監視装置において、PDでの受光強度の分布を示す図である。
図1の光波長多重信号監視装置において、別の設計値によるAWGの透過スペクトルと信号光の光強度スペクトルを示す図である。
図1の光波長多重信号監視装置において、受光強度が最大および2番目の大きさとなる透過スペクトルを示す図である。
図1の光波長多重信号監視装置において、最大および2番目の大きさの受光強度のdB単位での差分を示す図である。
図1の光波長多重信号監視装置において、実際の信号光の強度に対する特定の手法での測定強度の比率を示す図である。
本発明の第1の実施例に係る光波長多重信号監視装置の構成を示す平面図である。
図10のAWGの一部を拡大して示す図であり、図11(a)は、入力導波路と入力側スラブ導波路との接続部分近傍を拡大したものであり、図11(b)は、出力側スラブ導波路と出力導波路との接続部分近傍を拡大したものである。
図10の光波長多重信号監視装置において、AWGの透過スペクトルと信号光の光強度スペクトルを示す図である。
図10の光波長多重信号監視装置において、PDでの受光強度の分布を示す図である。
図10の光波長多重信号監視装置において、実際の信号光の強度に対する特定の手法での測定強度の比率を示す図である。
図10の光波長多重信号監視装置において、実際の信号光の強度に対する別の手法での測定強度の比率を示す図である。
図10の光波長多重信号監視装置において、信号光波長に対する波長の測定誤差の変動を示す図である。
図10の光波長多重信号監視装置において、1入力5出力の光スイッチを8入力5出力の光スイッチに変更した多方路対応の光波長多重信号監視装置の構成を示す平面図である。
図17の多方路対応の光波長多重信号監視装置において、光スイッチをPLCによる熱光学スイッチで構成し、AWGチップと直接接合するとともに、PDにはCSP−PDを用いてAWGチップと直接接合した構成を示す平面図である。
図17の多方路対応の光波長多重信号監視装置において、光スイッチをPLCによる熱光学スイッチで構成し、AWGと一体集積化するとともに、PDにはCSP−PDを用いてAWGチップと直接接合した構成を示す平面図である。
本発明の第2の実施例に係る光波長多重信号監視装置の構成を示す平面図である。
図20の光波長多重信号監視装置において、AWGの透過スペクトルと信号光の光強度スペクトルを示す図である。
図20の光波長多重信号監視装置において、PDでの受光強度の分布を示す図である。
図20の光波長多重信号監視装置において、実際の信号光の強度に対する特定の手法での測定強度の比率を示す図である。
図20の光波長多重信号監視装置において、最大および2番目の大きさの受光強度のdB単位での差分を示す図である。
図20の光波長多重信号監視装置において、1および4番目の入力導波路におけるテーパ導波路の開口端幅を5μmに変更した場合のAWGの透過スペクトルを示す図である。
本発明の第3の実施例に係る光波長多重信号監視装置の構成を示す平面図である。
図26の光波長多重信号監視装置において、AWGの透過スペクトルと信号光の光強度スペクトルを示す図である。
図26の光波長多重信号監視装置において、PDでの受光強度の分布を示す図である。
本発明の第4の実施例に係る光波長多重信号監視装置の構成を示す平面図である。
図29のAWGの一部を拡大して示す図であり、図30(a)は、入力導波路と入力側スラブ導波路との接続部分近傍を拡大したものであり、図30(b)は、出力側スラブ導波路と出力導波路との接続部分近傍を拡大したものである。
図29の光波長多重信号監視装置において、AWGの透過スペクトルと信号光の光強度スペクトルを示す図である。
AWGとPDを用いた従来の光波長多重信号監視装置の構成例を示す図である。
従来の光波長多重信号監視装置において、AWGの出力導波路と結合するように直接CSP−PDを接合した構成を示す図である。
従来の光波長多重信号監視装置において、AWGの出力導波路を介さずに、出力側スラブ導波路と結合するように直接CSP−PDを接合した構成を示す図である。
符号の説明
101,1002,1702 光スイッチ
102,1004,1704,1804,1904,2004,2604 アレイ導波路回折格子
103,1006,1706,3206 フォトダイオード
201,1007,1707,1807,1907,2007,2607,3201 入力導波路
202,1008,1708,1808,1908,2008,2608,3202 入力側スラブ導波路
203,1009,1709,1809,1909,2009,2609,3203 アレイ導波路
204,1010,1710,1810,1910,2010,2610,3204 出力側スラブ導波路
205,1011,1711,1811,1911,2011,2611,3205 出力導波路
1001,1701,1801,1901,2001,2601,3207 入力光ファイバ
1003,1703 入力側接続光ファイバ
1005,1705,3208 出力側接続光ファイバ
1802,1903 熱光学スイッチ
1806,1906,2006,2606,3301,3401 CSPフォトダイオード
1902,2002,2602 PLCチップ