JP7310336B2 - 光分岐挿入デバイス - Google Patents

Description

本発明は、波長分割多重システムにおいて使用される光分岐挿入デバイスに係わる。

複数の演算装置を備える情報処理システムの性能は、各演算装置の速度および演算装置間の伝送速度に依存する。各演算装置の速度は、シリコン集積回路の微細加工によるスケーリングにより向上してきている。また、演算装置間の伝送速度は、演算装置間を光ファイバで接続して波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送を行う構成が研究されている。この場合、各演算装置に対して光分岐挿入デバイスが実装されることがある。なお、光分岐挿入デバイスは、ＷＤＭ信号から指定された波長の光信号を分岐し、また、未使用の波長チャネルに光信号を挿入することができる。

図１は、従来の光分岐挿入デバイスの一例を示す。この光分岐挿入デバイスは、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）を備える。ここで、図１に示すＤＢＲは、波長フィルタの一例であり、波長λｉの光を反射し、他の波長成分を透過させる。したがって、入力ＷＤＭ信号が波長λ１～λＮを含む場合、波長λｉの光はＤＢＲにより反射されてドロップポートに導かれ、他の波長成分はＤＢＲを通過してスルーポートに導かれる。また、アドポートから波長λｉａの光が入力される。ここで、波長λｉおよび波長λｉａは、互いに実質的に同じである。この場合、波長λｉａの光は、ＤＢＲにより反射されてスルーポートに導かれる。このように、図１に示す光分岐挿入デバイスは、ＷＤＭ信号から波長λｉの光を分岐すると共に、そのＷＤＭ信号に波長λｉａの光を挿入することができる。

なお、アドおよびドロップする波長を必要に応じて可変できる光デバイスが提案されている（例えば、特許文献１）。また、経年劣化に対応可能な波長モニタ装置が提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００４－１０９２１４号公報 特開２０１１－０８２７４９号公報

光分岐挿入デバイスが備える波長フィルタ（図１では、ＤＢＲ）の中心波長は、製造誤差を含むことがあり、また、温度に依存する。このため、波長フィルタの中心波長（図１では、ＤＢＲの反射波長）が目標波長（図１では、λｉまたはλｉａ）からずれることがある。そして、波長フィルタの中心波長が目標波長からずれると、分岐または挿入される光信号の損失が大きくなり、また、波長チャネル間でクロストークが発生し得る。すなわち、ＷＤＭ信号の品質が劣化することがある。

この問題は、精度の高い加工プロセスで光分岐挿入デバイスを作成すれば、解決または緩和し得る。ただし、精度の高い加工プロセスを使用すると、光分岐挿入デバイスの製造コストが高くなってしまう。

本発明の１つの側面に係わる目的は、損失またはクロストークの小さい光分岐挿入デバイスを提供することである。

本発明の１つの態様の光分岐挿入デバイスは、１または複数の光回路を備える。前記１または複数の光回路は、それぞれ、第１のサブ光回路と、第２のサブ光回路と、第３のサブ光回路と、を備える。前記第１のサブ光回路、前記第２のサブ光回路、および前記第３のサブ光回路は、それぞれ、入力カプラと、出力カプラと、前記入力カプラと前記出力カプラとの間の設けられる移相器と、を備える。前記１または複数の光回路のそれぞれにおいて、前記第１のサブ光回路の出力カプラの第１のポートは、前記第２のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、前記第１のサブ光回路の出力カプラの第２のポートは、前記第３のサブ光回路の入力カプラの第２のポートに光学的に結合され、前記第２のサブ光回路の出力カプラは、当該光回路の出力ポートに光学的に結合され、前記第３のサブ光回路の入力カプラの第１のポートは、当該光回路の入力ポートに光学的に結合され、前記第１のサブ光回路に入力されるＷＤＭ信号中の一部の波長チャネルが前記第２のサブ光回路を介して当該光回路の出力ポートに導かれると共に、前記ＷＤＭ信号中の他の波長チャネルが前記第３のサブ光回路に導かれ、前記第３のサブ光回路は、前記第１のサブ光回路から導かれてくる波長チャネルおよび当該光回路の入力ポートを介して導かれてくる波長チャネルを合波して出力する。

上述の態様によれば、損失またはクロストークの小さい光分岐挿入デバイスが実現される。

従来の光分岐挿入デバイスの一例を示す図である。 光分岐挿入デバイスが使用される情報処理システムの一例を示す図である。 光分岐挿入デバイスの一例を示す図である。 サブ光回路の例を示す図である。 サブ光回路のフィルタ特性の例を示す図である。 光分岐挿入デバイスの構成および動作の一例を示す図である。 サブ光回路１１ａの動作の一例を示す図である。 サブ光回路１２ａの動作の一例を示す図である。 サブ光回路１１ｂの動作の一例を示す図である。 サブ光回路１２ｂの動作の一例を示す図である。 サブ光回路１３ｂの動作の一例を示す図である。 サブ光回路１３ａの動作の一例を示す図である。 ８波長のＷＤＭ信号を処理する光分岐挿入デバイスの一例を示す図である。 図１３に示す光分岐挿入デバイスの実施例を示す図である。 図１３～図１４に示す光分岐挿入デバイスの透過スペクトルのシミュレーション結果を示す図である。 １６波長のＷＤＭ信号を処理する光分岐挿入デバイスの実施例を示す図である。 移相器が調整される前の透過スペクトルのシミュレーション結果を示す図である。 移相器が調整された後の透過スペクトルのシミュレーション結果を示す図である。

図２は、本発明の実施形態に係わる光分岐挿入デバイスが使用される情報処理システムの一例を示す。この情報処理システムは、サーバ１００および複数の演算装置１１０（１１０ａ～１１０ｄ）を備える。サーバ１００は、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１を介してネットワークに接続される。演算装置１１０ａ～１１０ｄは、それぞれ光分岐挿入デバイス（ＡＤ）２ａ～２ｄを介してネットワークに接続される。このネットワークは、ＷＤＭ信号を伝送する。ＷＤＭ信号は、波長チャネルλ１～λ４を含む。波長チャネルλ１～λ４は、一定の波長間隔（または、一定の周波数間隔）で配置されている。なお、以下の記載では、波長チャネルλｉ（ｉ＝１～４）を介して伝送される光信号を「光信号λｉ」と呼ぶことがある。また、演算装置１１０およびその演算装置１１０に接続される光分岐挿入デバイス２は、情報処理装置を構成する。

波長選択スイッチ１は、ＷＤＭ信号から所望の波長の光信号を分岐してサーバ１００に導くことができる。また、波長選択スイッチ１は、サーバ１００により生成される光信号をＷＤＭ信号に挿入することができる。

光分岐挿入デバイス２ａは、ＷＤＭ信号から光信号λ１を分岐して演算装置１１０ａに導くことができる。また、光分岐挿入デバイス２ａは、演算装置１１０ａにより生成される光信号λ１をＷＤＭ信号に挿入することができる。同様に、光分岐挿入デバイス２ｂ～２ｄは、それぞれ対応する波長の光信号を処理することができる。

上記構成の情報処理システムにおいて、サーバ１００は、所望の演算装置１１０ａ～１１０ｄに信号を送信できる。例えば、演算装置１００ａに信号を送信するときは、サーバ１００は、下りリンク光信号λ１を生成する。そうすると、波長選択スイッチ１は、ＷＤＭ信号に下りリンク光信号λ１を挿入する。光分岐挿入デバイス２ａは、ＷＤＭ信号から下りリンク光信号λ１を分岐して演算装置１１０ａに導く。また、各演算装置１１０ａ～１１０ｄは、サーバ１００に信号を送信できる。例えば、演算装置１１０ａがサーバ１００に信号を送信するときは、演算装置１１０ａは、上りリンク光信号λ１を生成する。そうすると、光分岐挿入デバイス２ａは、ＷＤＭ信号に上りリンク光信号λ１を挿入する。波長選択スイッチ１は、ＷＤＭ信号から上りリンク光信号λ１を分岐してサーバ１００に導く。

図３は、本発明の実施形態に係わる光分岐挿入デバイスの一例を示す。この光分岐挿入デバイスは、例えば、図２に示す情報処理システムにおいて使用される。

光分岐挿入デバイス２は、図３に示すように、入力ポート（ＩＮＰＵＴ）、スルーポート（ＴＨＲＵＯＧＨ）、ドロップポート（ＤＲＯＰ）、アドポート（ＡＤＤ）、および複数の光回路１０（１０ａ、１０ｂ）を備える。各光回路１０は、３個のサブ光回路を備える。図３に示す例では、光回路１０ａはサブ光回路１１ａ～１３ａを備え、光回路１０ｂはサブ光回路１１ｂ～１３ｂを備える。そして、光分岐挿入デバイス２は、ＷＤＭ信号を処理する。

光分岐挿入デバイス２は、予め指定された波長（以下、λｉ）を処理するように構成されている。そして、ＷＤＭ信号は、入力ポートを介して光分岐挿入デバイス２に入力される。そうすると、光分岐挿入デバイス２は、ＷＤＭ信号から光信号λｉを分岐する。この光信号λｉは、サブ光回路１１ａ、１２ａ、１１ｂ、１２ｂを介してドロップポートに導かれる。また、光信号λｉが除去されたＷＤＭ信号は、サブ光回路１３ａに導かれる。

アドポートには、光信号λｉａが与えられる。光信号λｉおよび光信号λｉａの波長は互いに実質的に同じである。光信号λｉａは、サブ光回路１３ｂを介してサブ光回路１３ａに導かれる。そして、サブ光回路１３ａは、サブ光回路１１ａから導かれてくるＷＤＭ信号に光信号λｉａを挿入してスルーポートを介して出力する。

各サブ光回路（１１ａ～１３ａ、１１ｂ～１３ｂ）は、図４に示すように、複数の２×２カプラおよび２×２カプラ間に設けられる移相器を備える。ここで、サブ光回路がＮ個の２×２カプラを備えるときは、移相器の数は、Ｎ－１である。

図４（ａ）に示す実施例では、サブ光回路は、２個の２×２カプラ（３１、３２）を備える。この場合、このサブ光回路は、１個の移相器（４１）を備える。なお、サブ光回路の入力端に設けられる２×２カプラを「入力カプラ」と呼ぶことがある。また、サブ光回路の出力端に設けられる２×２カプラを「出力カプラ」と呼ぶことがある。図４（ａ）に示す例では、２×２カプラ３１が「入力カプラ」として使用され、２×２カプラ３２が「出力カプラ」として使用される。ただし、１段目のサブ光回路（図３では、１１ａ、１１ｂ）および２段目のサブ光回路（図３では、１２ａ、１２ｂ）に設けられる入力カプラは、２×２カプラの代わりに、１個の入力ポートおよび２個の出力ポートを備える１×２カプラで実現してもよい。

移相器４１は、１組の光導波路（上アーム光導波路および下アーム光導波路）を含む。そして、移相器４１は、上アーム光導波路と下アーム光導波路との間に所定の位相差を与える。すなわち、移相器４１の入力光が分岐されて上アーム光導波路および下アーム光導波路に導かれるとき、上アーム光導波路を伝搬して出力端に到着する光の位相と、下アーム光導波路を伝搬して出力端に到着する光の位相との差分が所定の値になるように、移相器４１は構成される。よって、この位相差は、上アーム光導波路の光パス長と下アーム光導波路の光パス長との差分に相当する。以下の記載では、この差分を「パス長差」と呼ぶことがある。

移相器４１のパス長差は、例えば、移相器４１を構成する光導波路の温度を制御することで調整される。この実施例では、移相器４１を構成する光導波路の近傍にヒータ５１が設けられる。ヒータ５１は、例えば、三相絶縁電線（ＴＩＷ）等の電気抵抗体により実現される。ただし、ヒータ５１は、ＴＩＷに限定されるものではなく、他の構成で実現してもよい。

制御部６１は、サブ光回路の出力パワーを表す光パワーモニタ値に基づいて、移相器４１のパス長差を制御する。光パワーモニタ値は、不図示の光パワーモニタによりモニタされる。そして、制御部６１は、光パワーモニタ値を大きくするように、或いは、光パワーモニタ値を小さくするように、ヒータ５１の電流を制御する。なお、ヒータ５１の電流が変化すると、移相器４１を構成する光導波路の屈折率が変化し、移相器４１のパス長差が調整される。

図４（ｂ）に示す実施例では、サブ光回路は、４個の２×２カプラ（３１～３４）および３個の移相器（４１～４３）を備える。各移相器４１～４３は、それぞれ、２×２カプラの間に設けられる。すなわち、２×２カプラ３１、３２間に移相器４１が設けられ、２×２カプラ３２、３３間に移相器４２が設けられ、２×２カプラ３３、３４間に移相器４３が設けられる。この場合、移相器４１～４３の近傍にそれぞれヒータ５１～５３が設けられる。そして、制御部６１は、ヒータ５１～５３の電流を制御することにより、移相器４１～４３のパス長差をそれぞれ調整する。なお、移相器４１～４３のパス長差は、互いに同じであってもよいし、互いに同じでなくてもよい。一例としては、最も入力側に設けられる移相器（図４（ｂ）では、移相器４１）のパス長差がΔＬであるとき、他の移相器のパス長差は２ΔＬに設定される。

各サブ光回路は、図４に示すように、２個の入力ポート（Ｐ１、Ｐ４）および２個の出力ポート（Ｐ２、Ｐ３）を備える。入力ポートＰ１、Ｐ４は、サブ光回路の入力端に設けられる２×２カプラ（即ち、入力カプラ）の入力ポートに相当する。また、出力ポートＰ２、Ｐ３は、サブ光回路の出力端に設けられる２×２カプラ（即ち、出力カプラ）の出力ポートに相当する。

図５は、サブ光回路のフィルタ特性の一例を示す。この例では、図５（ａ）に示すように、ＷＤＭ信号の波長チャネルが一定の波長間隔Δλで配置されているものとする。

サブ光回路を構成する移相器は、波長フィルタとして機能し得る。例えば、図４（ａ）または図４（ｂ）に示す移相器４１は、上アーム光導波路の光パス長と下アーム光導波路の光パス長との差分（すなわち、パス長差）に依存するフィルタ特性を有する。具体的には、移相器の透過特性は、波長に対して周期的に変化する。この周期は、移相器のパス長差に依存する。以下の記載では、移相器４１の透過特性の周期がΔλとなるときの移相器４１のパス長差を「４ΔＬ」と表す。この場合、移相器４１のパス長差を４ΔＬに制御すると、図５（ｂ）に示すように、移相器４１の透過特性の周期がΔλとなる。なお、Δλは、ＷＤＭ信号の波長間隔を表す。

移相器４１のパス長差が大きくなると移相器４１の透過特性の周期は小さくなり、移相器４１のパス長差が小さくなると移相器４１の透過特性の周期は大きくなる。ここで、移相器４１の透過特性の周期は、実質的に、移相器４１のパス長差に反比例する。したがって、移相器４１のパス長差を２ΔＬに制御すると、図５（ｃ）に示すように、移相器４１の透過特性の周期が２Δλとなる。また、移相器４１のパス長差をΔＬに制御すると、図５（ｄ）に示すように、移相器４１の透過特性の周期が４Δλとなる。

なお、各移相器は、図４（ａ）または図４（ｂ）に示すように、２個の出力ポート（即ち、Ｐ２、Ｐ３）を備える。そして、入力ポートＰ１と一方の出力ポートとの間の透過特性と、入力ポートＰ１と他方の出力ポートとの間の透過特性とは、互いに反転している。

このように、各光回路１０（１０ａ、１０ｂ）において、サブ光回路１１ａ、１１ｂの出力カプラの第１のポートは、サブ光回路１２ａ、１２ｂの入力カプラに光学的に結合される。サブ光回路１１ａ、１１ｂの出力カプラの第２のポートは、サブ光回路１３ａ、１３ｂの入力カプラの第２のポートに光学的に結合される。サブ光回路１２ａ、１２ｂの出力カプラは、当該光回路の出力ポートに光学的に結合される。なお、光回路１０ｂにおいては、この出力ポートは、光分岐挿入デバイスのドロップポートに光学的に結合される。サブ光回路１３ａ、１３ｂの入力カプラの第１のポートは、当該光回路の入力ポートに光学的に結合される。なお、光回路１０ｂにおいては、この入力ポートは、光分岐挿入デバイスのアドポートに光学的に結合される。サブ光回路１１ａ、１１ｂに入力されるＷＤＭ信号中の一部の波長チャネルがサブ光回路１２ａ、１２ｂを介して当該光回路の出力ポートに導かれると共に、そのＷＤＭ信号中の他の波長チャネルがサブ光回路１３ａ、１３ｂに導かれる。サブ光回路１３ａ、１３ｂは、サブ光回路１１ａ、１１ｂから導かれてくる波長チャネルおよび当該光回路の入力ポートを介して導かれてくる波長チャネルを合波して出力する。

次に、図３に示す光分岐挿入デバイス２の構成および動作を詳しく説明する。以下の記載では、光信号λ１～λ４を含むＷＤＭ信号が、入力ポートを介してサブ光回路１１ａに導かれるものとする。また、光分岐挿入デバイス２は、波長λ１の光を処理するように構成されている。すなわち、光分岐挿入デバイス２は、入力ＷＤＭ信号から光信号λ１を分岐する。また、アドポートから光信号λ１ａが入力されると、光分岐挿入デバイス２は、ＷＤＭ信号に光信号λ１ａを挿入する。すなわち、光信号λ１が光信号λ１ａに置き換えられる。なお、光信号λ１ａの波長は、光信号λ１の波長と実質的に同じであるものとする。

図６は、光分岐挿入デバイス２の構成および動作の一例を示す。光分岐挿入デバイス２は、図３を参照して説明したように、サブ光回路１１ａ～１３ａ、１１ｂ～１３ｂを備える。各サブ光回路１１ａ～１３ａ、１１ｂ～１３ｂは、図４に示すように、入力ポートＰ１、Ｐ４、および出力ポートＰ２、Ｐ３を備える。図６においては、各サブ光回路１１ａ～１３ａ、１１ｂ～１３ｂの２つの入力ポートのうち、上側のポートが入力ポートＰ４に相当し、下側のポートが入力ポートＰ１に相当する。各サブ光回路１１ａ～１３ａ、１１ｂ～１３ｂの２つの出力ポートのうち、上側のポートが出力ポートＰ２に相当し、下側のポートが出力ポートＰ３に相当する。

光分岐挿入デバイス２の入力ポートは、サブ光回路１１ａの入力ポートＰ１に光学的に結合される。サブ光回路１１ａの出力ポートＰ２は、サブ光回路１２ａの入力ポートＰ１に光学的に結合される。サブ光回路１１ａの出力ポートＰ３は、サブ光回路１３ａの入力ポートＰ１に光学的に結合される。サブ光回路１２ａの出力ポートＰ３は、サブ光回路１１ｂの入力ポートＰ１に光学的に結合される。サブ光回路１１ｂの出力ポートＰ２は、サブ光回路１２ｂの入力ポートＰ１に光学的に結合される。サブ光回路１１ｂの出力ポートＰ３は、サブ光回路１３ｂの入力ポートＰ１に光学的に結合される。サブ光回路１２ｂの出力ポートＰ３は、光分岐挿入デバイス２のドロップポートに光学的に結合される。光分岐挿入デバイス２のアドポートは、サブ光回路１３ｂの入力ポートＰ４に光学的に結合される。サブ光回路１３ｂの出力ポートＰ３は、サブ光回路１３ａの入力ポートＰ４に光学的に結合される。そして、サブ光回路１３ａの出力ポートＰ３は、光分岐挿入デバイス２のスルーポートに光学的に結合される。

また、光分岐挿入デバイス２は、光パワーをモニタする光モニタ５ａ～５ｆを備える。各光モニタ５ａ～５ｆは、例えば、フォトダイオード等の受光器を備える。この場合、各光モニタ５ａ～５ｆは、受光器の出力電流を電圧信号に変換するアンプを備えていてもよい。

光モニタ５ａは、サブ光回路１２ａの出力ポートＰ３の出力光パワーを表す光パワーモニタ値を生成する。光モニタ５ｂは、サブ光回路１２ａの出力ポートＰ２の出力光パワーを表す光パワーモニタ値を生成する。光モニタ５ｃは、サブ光回路１２ｂの出力ポートＰ３の出力光パワーを表す光パワーモニタ値を生成する。光モニタ５ｄは、サブ光回路１２ｂの出力ポートＰ２の出力光パワーを表す光パワーモニタ値を生成する。光モニタ５ｅは、サブ光回路１３ｂの出力ポートＰ２の出力光パワーを表す光パワーモニタ値を生成する。光モニタ５ｆは、サブ光回路１３ａの出力ポートＰ２の出力光パワーを表す光パワーモニタ値を生成する。

更に、光分岐挿入デバイス２は、光モニタ５ａ～５ｆにより生成される光パワーモニタ値に基づいて対応する移相器のパス長差を制御する制御部６ａ～６ｆを備える。制御部６ａ～６ｆは、図４に示す制御部６１に相当する。なお、図６において、「Ｉｎｃ」は、対応する光モニタにより検出される光パワーを大きくするフィードバック制御を行う制御部を表す。また、「Ｄｅｃ」は、対応する光モニタにより検出される光パワーを小さくするフィードバック制御を行う制御部を表す。

制御部６ａは、光モニタ５ａにより検出される光パワーが大きくなるように、サブ光回路１１ａの各移相器のパス長差を調整する。制御部６ｂは、光モニタ５ｂにより検出される光パワーが小さくなるように、サブ光回路１２ａの各移相器のパス長差を調整する。制御部６ｃは、光モニタ５ｃにより検出される光パワーが大きくなるように、サブ光回路１１ｂの移相器のパス長差を調整する。制御部６ｄは、光モニタ５ｄにより検出される光パワーが小さくなるように、サブ光回路１２ｂの移相器のパス長差を調整する。制御部６ｅは、光モニタ５ｅにより検出される光パワーが小さくなるように、サブ光回路１３ｂの移相器のパス長差を調整する。制御部６ｆは、光モニタ５ｆにより検出される光パワーが小さくなるように、サブ光回路１３ａの各移相器のパス長差を調整する。なお、移相器のパス長差の調整は、この実施例では、図４を参照しながら説明したように、ヒータ５１の電流を制御して移相器を構成する光導波路の屈折率を変化させることで実現される。

制御部６ａ～６ｆは、例えば、プロセッサおよびメモリを含むプロセッサシステムにより実現される。この場合、制御部６ａ～６ｆの機能は、１個のプロセッサで実現してもよいし、複数のプロセッサで実現してもよい。また、制御部６ａ～６ｆの機能は、ハードウェア回路で実現してもよい。

次に、各サブ光回路の動作を説明する。各サブ光回路１１ａ～１３ａは、図４（ｂ）に示すように、２×２カプラ３１～３４、移相器４１～４３、入力ポートＰ１、Ｐ４、出力ポートＰ２、Ｐ３を備える。ここで、移相器４１のパス長差は２ΔＬである。よって、移相器４１の透過特性の周期は、図５（ｃ）に示すように、２Δλである。また、移相器４２、４３のパス長差は、それぞれ４ΔＬである。よって、各移相器４２、４３の透過特性の周期は、図５（ｂ）に示すように、Δλである。

図７は、サブ光回路１１ａの動作の一例を示す。なお、サブ光回路１１ａの入力ポートＰ１には、図７（ａ）に示すＷＤＭ信号が入力される。ＷＤＭ信号は、光信号λ１～λ４を含む。光信号λ１～λ４は、波長間隔Δλで配置されている。

サブ光回路１１ａの移相器４１は、図６に示す制御部６ａにより、図７（ｂ）に示す透過特性を有するように調整される。すなわち、移相器４１は、波長λ１、λ３を透過し、波長λ２、λ４を遮断するように調整される。なお、この透過特性は、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２との間の光パスのフィルタ特性を表す。また、サブ光回路１１ａの移相器４２、４３は、制御部６ａにより、それぞれ図７（ｃ）に示す透過特性を有するように調整される。すなわち、移相器４２、４３は、それぞれ波長λ１、λ２、λ３、λ４を透過するように調整される。よって、出力ポートＰ２の出力光は、図７（ｄ）に示すように、光信号λ１、λ３を含むが、光信号λ２、λ４を含まない。そして、出力ポートＰ２の出力光は、サブ光回路１２ａの入力ポートＰ１に導かれる。

また、上述したように、入力ポートＰ１と一方の出力ポートとの間の透過特性と、入力ポートＰ１と他方の出力ポートとの間の透過特性とは、互いに反転している。すなわち、サブ光回路１１ａの入力光は、出力ポートＰ２を介して出力される光成分と出力ポートＰ３を介して出力される光成分とに分離される。したがって、出力ポートＰ３の出力光は、図７（ｅ）に示すように、光信号λ２、λ４を含むが、光信号λ１、λ３を含まない。そして、出力ポートＰ３の出力光は、サブ光回路１３ａの入力ポートＰ１に導かれる。

尚、サブ光回路１１ａにおいては、移相器４１の出力側に移相器４２、４３を備える。ここで、移相器４２、４３は、良好な透過特性を実現するために設けられる。たとえば、図７（ｂ）に示す透過特性でフィルタ動作が行われる場合、波長λ１、λ３の近傍の波長領域において雑音光成分が残存することがある。そこで、移相器４１の出力光に対して、図７（ｃ）に示す透過特性でフィルタ動作を行うことにより、波長λ１、λ３の近傍の雑音光成分が抑圧される。但し、サブ光回路１１ａにおいて、移相器４２、４３は、必須の回路要素ではない。また、サブ光回路１２ａ、１３ａについての説明では、移相器４２、４３に係わる記載を省略する。

図８は、サブ光回路１２ａの動作の一例を示す。なお、サブ光回路１２ａの入力ポートＰ１には、サブ光回路１１ａの出力ポートＰ２の出力光が導かれる。すなわち、サブ光回路１２ａの入力ポートＰ１には、図８（ａ）に示すように、光信号λ１、λ３が入力される。

サブ光回路１２ａの移相器４１は、図６に示す制御部６ｂにより、図８（ｂ）に示す透過特性を有するように調整される。すなわち、移相器４１は、波長λ２、λ４を透過し、波長λ１、λ３を遮断するように調整される。したがって、出力ポートＰ２の出力光は、図８（ｃ）に示すように、実質的に光信号λ１～λ４を含まない。一方、出力ポートＰ３の出力光は、図８（ｄ）に示すように、光信号λ１、λ３を含む。そして、出力ポートＰ３の出力光は、サブ光回路１１ｂの入力ポートＰ１に導かれる。

サブ光回路１１ｂ～１３ｂは、それぞれ、図４（ａ）に示すように、２×２カプラ３１、３２、移相器４１、入力ポートＰ１、Ｐ４、出力ポートＰ２、Ｐ３を備える。サブ光回路１１ｂ～１３ｂにおいては、移相器４１のパス長差はΔＬである。よって、サブ光回路１１ｂ～１３ｂの移相器４１の透過特性の周期は、図５（ｄ）に示すように、４Δλである。

図９は、サブ光回路１１ｂの動作の一例を示す。なお、サブ光回路１１ｂの入力ポートＰ１には、サブ光回路１２ａの出力ポートＰ３の出力光が導かれる。すなわち、サブ光回路１１ｂの入力ポートＰ１には、図９（ａ）に示すように、光信号λ１、λ３が入力される。

サブ光回路１１ｂの移相器４１は、図６に示す制御部６ｃにより、図９（ｂ）に示す透過特性を有するように調整される。すなわち、移相器４１は、波長λ１を透過し、他の波長成分を遮断するように調整される。よって、出力ポートＰ２の出力光は、図９（ｃ）に示すように、光信号λ１を含む。そして、出力ポートＰ２の出力光は、サブ光回路１２ｂの入力ポートＰ１に導かれる。一方、出力ポートＰ３の出力光は、図９（ｄ）に示すように、光信号λ３を含む。そして、出力ポートＰ３の出力光は、サブ光回路１３ｂの入力ポートＰ１に導かれる。

図１０は、サブ光回路１２ｂの動作の一例を示す。なお、サブ光回路１２ｂの入力ポートＰ１には、サブ光回路１１ｂの出力ポートＰ２の出力光が導かれる。即ち、サブ光回路１２ｂの入力ポートＰ１には、図１０（ａ）に示すように、光信号λ１が入力される。

サブ光回路１２ｂの移相器４１は、図６に示す制御部６ｄにより、図１０（ｂ）に示す透過特性を有するように調整される。すなわち、移相器４１は、波長λ３を透過し、他の波長成分を遮断するように調整される。したがって、出力ポートＰ２の出力光は、図１０（ｃ）に示すように、実質的に光信号λ１～λ４を含まない。一方、出力ポートＰ３の出力光は、図１０（ｄ）に示すように、光信号λ１を含む。そして、出力ポートＰ３の出力光は、光分岐挿入デバイス２のドロップポートに導かれる。

図１１は、サブ光回路１３ｂの動作の一例を示す。なお、サブ光回路１３ｂの入力ポートＰ１には、サブ光回路１１ｂの出力ポートＰ３の出力光が導かれる。即ち、サブ光回路１３ｂの入力ポートＰ１には、図１１（ａ）に示すように、光信号λ３が入力される。また、サブ光回路１３ｂの入力ポートＰ４には、光分岐挿入デバイス２のアドポートを介して、図１１（ｂ）に示す光信号λ１ａが導かれる。光信号λ１ａの波長は、光信号λ１の波長と実質的に同じである。

サブ光回路１３ｂの移相器４１は、図６に示す制御部６ｅにより、入力ポートＰ１と出力ポートＰ３との間の光パスにおいて図１１（ｃ）に示す透過特性を有し、入力ポートＰ４と出力ポートＰ３との間の光パスにおいて図１１（ｄ）に示す透過特性を有するように調整される。すなわち、移相器４１は、入力ポートＰ１から入力される光信号λ３を出力ポートＰ３に導くと共に、入力ポートＰ４から入力される光信号λ１ａを出力ポートＰ３に導く。したがって、出力ポートＰ２の出力光は、図１１（ｅ）に示すように、実質的に光信号λ１～λ４を含まない。一方、出力ポートＰ３の出力光は、図１１（ｆ）に示すように、光信号λ１ａ、λ３を含む。そして、出力ポートＰ３の出力光は、サブ光回路１３ａの入力ポートＰ４に導かれる。

図１２は、サブ光回路１３ａの動作の一例を示す。なお、サブ光回路１３ａの入力ポートＰ１には、サブ光回路１１ａの出力ポートＰ３の出力光が導かれる。すなわち、サブ光回路１３ａの入力ポートＰ１には、図１２（ａ）に示すように、光信号λ２、λ４が入力される。サブ光回路１３ａの入力ポートＰ４には、サブ光回路１３ｂの出力ポートＰ３の出力光が導かれる。すなわち、サブ光回路１３ａの入力ポートＰ４には、図１２（ｂ）に示すように、光信号λ１ａ、λ３が入力される。

サブ光回路１３ａの移相器４１は、図６に示す制御部６ｆにより、入力ポートＰ１と出力ポートＰ３との間の光パスにおいて図１２（ｃ）に示す透過特性を有し、入力ポートＰ４と出力ポートＰ３との間の光パスにおいて図１２（ｄ）に示す透過特性を有するように調整される。すなわち、移相器４１は、入力ポートＰ１から入力される光信号λ２、λ４を出力ポートＰ３に導くと共に、入力ポートＰ４から入力される光信号λ１ａ、λ３を出力ポートＰ３に導く。よって、出力ポートＰ２の出力光は、図１２（ｅ）に示すように、実質的に光信号λ１～λ４を含まない。一方、出力ポートＰ３の出力光は、図１２（ｆ）に示すように、光信号λ１ａ、λ２～λ４を含む。そして、出力ポートＰ３の出力光は、光分岐挿入デバイス２のスルーポートに導かれる。

このように、サブ光回路１１ａ、１２ａ、１１ｂ、１２ｂは、入力ＷＤＭ信号から光信号λ１を分岐してドロップポートに導く。このとき、光信号λ３は、サブ光回路１１ａからサブ光回路１２ａ、１１ｂ、１３ｂを介してサブ光回路１３ａに導かれる。また、光信号λ２、λ４は、サブ光回路１１ａからサブ光回路１３ａに導かれる。さらに、光分岐挿入デバイス２のアドポートを介して入力される光信号λ１ａは、サブ光回路１３ｂを介してサブ光回路１３ａに導かれる。サブ光回路１３ａは、光信号λ１ａ、λ２～λ４を合波する。そして、合波された光信号λ１ａ、λ２～λ４は、光分岐挿入デバイス２のスルーポートを介して出力される。

次に、各制御部６ａ～６ｆの動作について説明する。制御部６ａ～６ｆは、それぞれ、対応する光モニタ５ａ～５ｆにより生成される光パワーモニタ値に基づいて移相器のパス長差を調整する。

制御部６ａは、光モニタ５ａにより生成される光パワーモニタ値に基づいてサブ光回路１１ａの移相器のパス長差を調整する。ここで、サブ光回路１１ａは、光信号λ１、λ３をサブ光回路１２ａに導くことが求められる。また、光モニタ５ａは、サブ光回路１２ａから出力される光信号λ１、λ３のパワーを検出する。よって、光モニタ５ａにより検出される光パワーが高いときは、光信号λ１、λ３がサブ光回路１１ａからサブ光回路１２ａに適切に導かれていると考えられる。したがって、制御部６ａは、光モニタ５ａにより生成される光パワーモニタ値が高くなるように（好ましくは、ピークに近づくように）、サブ光回路１１ａの移相器のパス長差を調整する。この結果、図７（ｂ）～図７（ｃ）に示す透過特性が実現され、図７（ｄ）～図７（ｅ）に示す出力が得られる。

制御部６ｂは、光モニタ５ｂにより生成される光パワーモニタ値に基づいてサブ光回路１２ａの移相器のパス長差を調整する。ここで、サブ光回路１２ａは、出力ポートＰ３を介して光信号λ１、λ３を出力することが求められる。一方、光モニタ５ｂは、サブ光回路１２ａの出力ポートＰ２の出力光パワーを検出する。よって、光モニタ５ｂにより検出される光パワーが低いときは、光信号λ１、λ３が出力ポートＰ３を介して適切に出力されていると考えられる。したがって、制御部６ｂは、光モニタ５ｂにより生成される光パワーモニタ値が低くなるように（好ましくは、ゼロに近づくように）、サブ光回路１２ａの移相器のパス長差を調整する。この結果、図８（ｂ）に示す透過特性が実現され、図８（ｃ）～図８（ｄ）に示す出力が得られる。

このように、制御部６ａは、光モニタ５ａにより生成される光パワーモニタ値に基づいて、サブ光回路１２ａの出力ポートＰ３の出力光パワーが大きくなるようにサブ光回路１１ａの移相器を制御する。また、制御部６ｂは、光モニタ５ｂにより生成される光パワーモニタ値に基づいて、サブ光回路１２ａの出力ポートＰ２の出力光パワーが小さくなるようにサブ光回路１２ａの移相器を制御する。ここで、サブ光回路１２ａの出力ポートＰ２の出力光パワーを小さくすることは、サブ光回路１２ａの出力ポートＰ３の出力光パワーを大きくすることと等価である。したがって、制御部６ａ、６ｂは、サブ光回路１２ａからサブ光回路１１ｂに導かれる光のパワーが大きくなるように、サブ光回路１１ａ、１２ａの移相器を制御する。

制御部６ｃは、光モニタ５ｃにより生成される光パワーモニタ値に基づいてサブ光回路１１ｂの移相器のパス長差を調整する。ここで、サブ光回路１１ｂは、光信号λ１をサブ光回路１２ｂに導くことが求められる。また、光モニタ５ｃは、サブ光回路１２ｂから出力される光信号λ１のパワーを検出する。よって、光モニタ５ｃにより検出される光パワーが高いときは、光信号λ１がサブ光回路１１ｂからサブ光回路１２ｂに適切に導かれていると考えられる。したがって、制御部６ｃは、光モニタ５ｃにより生成される光パワーモニタ値が高くなるように（好ましくは、ピークに近づくように）、サブ光回路１１ｂの移相器のパス長差を調整する。この結果、図９（ｂ）に示す透過特性が実現され、図９（ｃ）～図９（ｄ）に示す出力が得られる。

制御部６ｄは、光モニタ５ｄにより生成される光パワーモニタ値に基づいてサブ光回路１２ｂの移相器のパス長差を調整する。ここで、サブ光回路１２ｂは、出力ポートＰ３を介して光信号λ１を出力することが求められる。一方、光モニタ５ｄは、サブ光回路１２ｂの出力ポートＰ２の出力光パワーを検出する。よって、光モニタ５ｄにより検出される光パワーが低いときは、光信号λ１が出力ポートＰ３を介して適切に出力されていると考えられる。したがって、制御部６ｄは、光モニタ５ｄにより生成される光パワーモニタ値が低くなるように（好ましくは、ゼロに近づくように）、サブ光回路１２ｂの移相器のパス長差を調整する。この結果、図１０（ｂ）に示す透過特性が実現され、図１０（ｃ）～図１０（ｄ）に示す出力が得られる。

このように、制御部６ｃは、光モニタ５ｃにより生成される光パワーモニタ値に基づいて、サブ光回路１２ｂの出力ポートＰ３の出力光パワーが大きくなるようにサブ光回路１１ｂの移相器を制御する。また、制御部６ｄは、光モニタ５ｄにより生成される光パワーモニタ値に基づいて、サブ光回路１２ｂの出力ポートＰ２の出力光パワーが小さくなるようにサブ光回路１２ｂの移相器を制御する。ここで、サブ光回路１２ｂの出力ポートＰ２の出力光パワーを小さくすることは、サブ光回路１２ｂの出力ポートＰ３の出力光パワーを大きくすることと等価である。したがって、制御部６ｃ、６ｄは、サブ光回路１２ｂから光分岐挿入デバイス２のドロップポートに導かれる光のパワーが大きくなるように、サブ光回路１１ｂ、１２ｂの移相器を制御する。

制御部６ｅは、光モニタ５ｅにより生成される光パワーモニタ値に基づいてサブ光回路１３ｂの移相器のパス長差を調整する。ここで、サブ光回路１３ｂは、出力ポートＰ３を介して光信号λ１ａ、λ３を出力することが求められる。一方、光モニタ５ｅは、サブ光回路１３ｂの出力ポートＰ２の出力光パワーを検出する。よって、光モニタ５ｅにより検出される光パワーが低いときは、光信号λ１ａ、λ３が出力ポートＰ３を介して適切に出力されていると考えられる。したがって、制御部６ｅは、光モニタ５ｅにより生成される光パワーモニタ値が低くなるように（好ましくは、ゼロに近づくように）、サブ光回路１３ｂの移相器のパス長差を調整する。この結果、図１０（ｃ）～図１０（ｄ）に示す透過特性が実現され、図１０（ｅ）～図１０（ｆ）に示す出力が得られる。

このように、制御部６ｅは、光モニタ５ｅにより生成される光パワーモニタ値に基づいて、サブ光回路１３ｂの出力ポートＰ２の出力光パワーが小さくなるようにサブ光回路１３ｂの移相器を制御する。ここで、サブ光回路１３ｂの出力ポートＰ２の出力光パワーを小さくすることは、サブ光回路１３ｂの出力ポートＰ３の出力光パワーを大きくすることと等価である。したがって、制御部６ｅは、サブ光回路１３ｂからサブ回路１３ａに導かれる光のパワーが大きくなるように、サブ光回路１３ｂの移相器を制御する。

制御部６ｆは、光モニタ５ｆにより生成される光パワーモニタ値に基づいてサブ光回路１３ａの移相器のパス長差を調整する。ここで、サブ光回路１３ａは、出力ポートＰ３を介して光信号λ１ａ、λ２～λ４を出力することが求められる。一方、光モニタ５ｆは、サブ光回路１３ａの出力ポートＰ２の出力光パワーを検出する。よって、光モニタ５ｆにより検出される光パワーが低いときは、光信号λ１ａ、λ２～λ４が出力ポートＰ３を介して適切に出力されていると考えられる。したがって、制御部６ｆは、光モニタ５ｆにより生成される光パワーモニタ値が低くなるように（好ましくは、ゼロに近づくように）、サブ光回路１３ａの移相器のパス長差を調整する。この結果、図１１（ｃ）～図１１（ｄ）に示す透過特性が実現され、図１１（ｅ）～図１１（ｆ）に示す出力が得られる。

このように、制御部６ｆは、光モニタ５ｆにより生成される光パワーモニタ値に基づいて、サブ光回路１３ａの出力ポートＰ２の出力光パワーが小さくなるようにサブ光回路１３ａの移相器を制御する。ここで、サブ光回路１３ａの出力ポートＰ２の出力光パワーを小さくすることは、サブ光回路１３ａの出力ポートＰ３の出力光パワーを大きくすることと等価である。したがって、制御部６ｆは、サブ光回路１３ａから光分岐挿入デバイス２のスルーポートに導かれる光のパワーが大きくなるように、サブ光回路１３ａの移相器を制御する。

以上、説明したように、光分岐挿入デバイス２は、ＷＤＭ信号に多重化されている複数の光信号の中の１つを処理する。図７～図１２に示す例では、光信号λ１が処理される。なお、光分岐挿入デバイス２は、各移相器の透過特性を調整することにより、任意の波長を処理することができる。

制御部６ａ～６ｆは、例えば、ディザリングにより移相器のパス長差を制御する。この場合、制御部６ａは、例えば、対応するヒータの電流をΔｉだけ増加または減少させ、光モニタ５ａにより検出される光パワーモニタ値の変化を検出する。このとき、光パワーが増加していれば、制御部６ａは、次の制御ステップにおいても対応するヒータの電流をΔｉだけ増加させる。一方、光パワーが減少していれば、制御部６ａは、次の制御ステップにおいて対応するヒータの電流をΔｉだけ減少させる。この処理ステップを繰り返し実行することにより、光モニタ５ａにより検出される光パワーモニタ値が最大化され、サブ光回路１１ａの各移相器の状態が最適化される。制御部６ｃの動作は、制御部６ａと実質的に同じである。また、制御部６ｂ、６ｄ～６ｆは、対応する光パワーモニタ値が最小化されるようにディザリングを行う。

各移相器の調整は、例えば、実際の通信が開始される前に行われる。この場合、下記の調整シーケンス１、２が実行される。

調整シーケンス１：光分岐挿入デバイス２において分岐すべき波長の光信号（図７～図１２に示す例では、光信号λ１）を、光分岐挿入デバイス２の入力ポートに入射する。そして、入力ポートとドロップポートとの間に設けられる各移相器の調整を行う。これにより、サブ光回路１１ａ、１２ａ、１１ｂ、１２ｂの移相器が調整される。

調整シーケンス２：光分岐挿入デバイス２において挿入すべき波長の光信号（図７～図１２に示す例では、光信号λ１ａ）を、光分岐挿入デバイス２のアドポートに入射する。そして、アドポートとスルーポートとの間に設けられる各移相器の調整を行う。これにより、サブ光回路１３ｂ、１３ａの移相器が調整される。

制御部６ａ～６ｆは、調整シーケンス１を実行した後に調整シーケンス２を実行してもよい。また、制御部６ａ～６ｆは、調整シーケンス２を実行した後に調整シーケンス１を実行してもよい。或いは、制御部６ａ～６ｆは、調整シーケンス１、２を同時に実行してもよい。なお、制御部６ａ～６ｆは、例えば、互いに連携しながら調整シーケンスを実行する。或いは、制御部６ａ～６ｆは、制御部６ａ～６ｆを管理する管理部からの指示に従って調整シーケンスを実行してもよい。

なお、上述の実施例では、温度制御により移相器を構成する光導波路の屈折率が調整されるが、本発明の実施形態はこの構成に限定されるものではない。すなわち、他の方法で光導波路の屈折率を調整してもよい。例えば、ＰＮ接合を利用してバイアス電圧を印加することで光導波路の屈折率を調整してもよい。或いは、光導波路の近傍に電気光学効果を有するポリマを設けてもよい。また、光導波路のコアおよびクラッドは、それぞれ、例えば、SiおよびSiO₂で形成されるが、本発明の実施形態はこの構成に限定されるものではない。

このように、本発明の実施形態に係わる光分岐挿入デバイス２は、複数のサブ光回路を含む構成であり、各サブ光回路は、複数の２×２カプラおよび２×２カプラ間に設けられる移相器により実現される。そして、各移相器のパス長差を制御することで、各サブ光回路の透過特性が調整され、所定の波長の光信号の分岐および挿入が実現される。したがって、精度の高い加工プロセスを導入しなくても、光信号の分岐挿入における損失およびクロストークを抑制できる。ここで、精度の高くない加工プロセスを採用できれば、ＷＤＭ受信器の光集積回路を低コストで実現できる。また、温度が変動する環境においても、光信号の分岐および挿入が低損失で実現され得る。

＜ＷＤＭの波長数＞
図３～図１２に示す実施例では、光分岐挿入デバイス２は、４波長のＷＤＭ信号を処理するが、本発明の実施形態はこの構成に限定されるものではない。すなわち、光分岐挿入デバイス２は、任意の波長数のＷＤＭ信号を処理できる。ただし、光分岐挿入デバイス２は、波長数が２ⁿ（ｎは、任意の自然数）個のＷＤＭ信号を効率的に処理できる。

例えば、光分岐挿入デバイス２は、１個の光回路１０を備えることにより、２波長のＷＤＭ信号を処理できる。また、光分岐挿入デバイス２は、３個の光回路１０を備えることにより、８波長のＷＤＭ信号を処理できる。同様に、光分岐挿入デバイス２は、ｎ個の光回路１０を備えることにより、２ⁿ波長のＷＤＭ信号を処理できる。

図１３は、８波長のＷＤＭ信号を処理する光分岐挿入デバイスの一例を示す。８波長のＷＤＭ信号を処理する場合、光分岐挿入デバイス２Ｘは、３個の光回路１０（１０ａ～１０ｃ）を備える。光回路１０ａ～１０ｃは、図１３に示すように、直列的または縦続的に結合されている。

光回路１０ａは、サブ光回路１１ａ～１３ａを備える。各サブ光回路１１ａ～１３ａが備える移相器のパス長差は、２ΔＬである。また、図４（ｂ）に示すように、各サブ光回路１１ａ～１３ａが複数の移相器を備えるときは、各サブ光回路１１ａ～１３ａが備える複数の移相器の最小パス長差は、２ΔＬである。すなわち、各サブ光回路１１ａ～１３ａの透過特性の周期は、２Δλである。なお、Δλは、ＷＤＭ信号中に多重化される複数の光信号が配置される間隔を表す。

光回路１０ｂは、サブ光回路１１ｂ～１３ｂを備える。各サブ光回路１１ｂ～１３ｂが備える移相器のパス長差は、ΔＬである。また、各サブ光回路１１ｂ～１３ｂが複数の移相器を備えるときは、各サブ光回路１１ｂ～１３ｂが備える複数の移相器の最小パス長差は、ΔＬである。すなわち、各サブ光回路１１ｂ～１３ｂの透過特性の周期は、４Δλである。

光回路１０ｃは、サブ光回路１１ｃ～１３ｃを備える。各サブ光回路１１ｃ～１３ｃが備える移相器のパス長差は、ΔＬ／２である。また、各サブ光回路１１ｃ～１３ｃが複数の移相器を備えるときは、各サブ光回路１１ｃ～１３ｃが備える複数の移相器の最小パス長差は、ΔＬ／２である。すなわち、各サブ光回路１１ｃ～１３ｃの透過特性の周期は、８Δλである。

光分岐挿入デバイス２Ｘの入力ポートおよびスルーポートは、それぞれ、サブ光回路１１ａおよびサブ光回路１３ａに光学的に結合される。光分岐挿入デバイス２Ｘのドロップポートおよびアドポートは、それぞれ、サブ光回路１２ｃおよびサブ光回路１３ｃに光学的に結合される。サブ光回路１２ａの出力ポートは、サブ光回路１１ｂの入力ポートに光学的に結合され、サブ光回路１２ｂの出力ポートは、サブ光回路１１ｃの入力ポートに光学的に結合される。サブ光回路１３ｃの出力ポートは、サブ光回路１３ｂの入力ポートに光学的に結合され、サブ光回路１３ｂの出力ポートは、サブ光回路１３ａの入力ポートに光学的に結合される。すなわち、入力ポートおよびスルーポートが接続される光回路１０ａと、ドロップポートおよびアドポートが接続される光回路１０ｃとの間に、光回路１０ｂが光学的に結合される。

図１４は、図１３に示す光分岐挿入デバイス２Ｘの実施例を示す。なお、図１４に表示されている「Ｍ」は、光パワーをモニタする光モニタを表す。また、図１４では、図面を見やすくするために、各移相器のパス長差を調整する制御部およびヒータは省略されている。そして、図１４に示す光分岐挿入デバイス２Ｘにおいて、各サブ光回路の動作は、図３～図１２を参照して説明した光分岐挿入デバイス２の対応するサブ光回路と実質的に同じである。

サブ光回路１１ａにおいては、光モニタ７ａにより検出される光パワーを大きくするように、各移相器の近傍に設けられているヒータの電流が制御され、各移相器のパス長差が調整される。サブ光回路１２ａにおいては、光モニタ７ｂにより検出される光パワーを小さくするように、各移相器の近傍に設けられているヒータの電流が制御され、各移相器のパス長差が調整される。

サブ光回路１１ｂにおいては、光モニタ７ｃにより検出される光パワーを大きくするように、移相器の近傍に設けられているヒータの電流が制御され、移相器のパス長差が調整される。サブ光回路１２ｂにおいては、光モニタ７ｄにより検出される光パワーを小さくするように、移相器の近傍に設けられているヒータの電流が制御され、移相器のパス長差が調整される。

サブ光回路１１ｃにおいては、光モニタ７ｅにより検出される光パワーを大きくするように、移相器の近傍に設けられているヒータの電流が制御され、移相器のパス長差が調整される。サブ光回路１２ｃにおいては、光モニタ７ｆにより検出される光パワーを小さくするように、移相器の近傍に設けられているヒータの電流が制御され、移相器のパス長差が調整される。

サブ光回路１３ｃにおいては、光モニタ７ｇにより検出される光パワーを小さくするように、移相器の近傍に設けられているヒータの電流が制御され、移相器のパス長差が調整される。サブ光回路１３ｂにおいては、光モニタ７ｈにより検出される光パワーを小さくするように、移相器の近傍に設けられているヒータの電流が制御され、移相器のパス長差が調整される。サブ光回路１３ａにおいては、光モニタ７ｉにより検出される光パワーを小さくするように、各移相器の近傍に設けられているヒータの電流が制御され、各移相器のパス長差が調整される。

図１５は、図１３～図１４に示す光分岐挿入デバイス２Ｘの透過スペクトルのシミュレーション結果を示す。図１５（ａ）は、入力ポートとドロップポートとの間の透過スペクトルを示す。図１５（ｂ）は、入力ポートとスルーポートとの間の透過スペクトルを示す。図１５（ｃ）は、アドポートとスルーポートとの間の透過スペクトルを示す。なお、これらの透過スペクトルは、各移相器のパス長差が上述の方法で調整された後の状態を示している。

図１５（ａ）に示す透過スペクトルによれば、波長λ１の光信号が入力ポートからドロップポートに導かれる。すなわち、波長λ１の光信号の分岐が実現される。図１５（ｂ）に示す透過スペクトルによれば、波長λ２～λ８の光信号が入力ポートからスルーポートに導かれる。図１５（ｃ）に示す透過スペクトルによれば、波長λ１の光信号がアドポートからスルーポートに導かれる。すなわち、波長λ１の光信号の挿入が実現される。

図１６は、１６波長のＷＤＭ信号を処理する光分岐挿入デバイスの実施例を示す。１６波長のＷＤＭ信号を処理する場合、光分岐挿入デバイス２Ｙは、直列的または縦続的に結合される４個の光回路１０（１０ａ～１０ｄ）を備える。すなわち、波長数が２ⁿであるＷＤＭ信号を処理する場合、光分岐挿入デバイスは、直列的または縦続的に結合されるｎ個の光回路１０を備える。

各光回路１０は、図３または図１３に示す構成と同様に、３個のサブ光回路を備える。各サブ光回路は、図４に示すように、１または複数の移相器を備える。そして、各サブ光回路は、対応する光モニタにより検出される光パワーに基づいて、対応する移相器のパス長差を調整する。

図１７～図１８は、図１６に示す光分岐挿入デバイス２Ｙの透過スペクトルのシミュレーション結果を示す。図１７は、各移相器のパス長差が調整される前の状態を示し、図１８は、各移相器のパス長差が調整された後の状態を示す。図１７（ａ）及び図１８（ａ）は、入力ポートとドロップポートとの間の透過スペクトルを示す。図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）は、入力ポートとスルーポートとの間の透過スペクトルを示す。図１７（ｃ）及び図１８（ｃ）は、アドポートとスルーポートとの間の透過スペクトルを示す。

図１８（ａ）に示す透過スペクトルによれば、波長λ１の光信号が入力ポートからドロップポートに導かれる。すなわち、波長λ１の光信号の分岐が実現される。図１８（ｂ）に示す透過スペクトルによれば、波長λ２～λ１６の光信号が入力ポートからスルーポートに導かれる。図１８（ｃ）に示す透過スペクトルによれば、波長λ１の光信号がアドポートからスルーポートに導かれる。すなわち、波長λ１の光信号の挿入が実現される。

＜他の実施形態＞
図３に示す実施例では、光分岐挿入デバイスは２個の光回路を備え、４波長のＷＤＭ信号を処理する。また、図１６に示す実施例では、光分岐挿入デバイスは３個の光回路を備え、８波長のＷＤＭ信号を処理する。ただし、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。すなわち、光分岐挿入デバイスは、１または複数の光回路を備える構成でよい。そして、ｎ個の光回路を備える光分岐挿入デバイスは、２ⁿ波長のＷＤＭ信号を処理することができる。

上述の実施例では、入力ポートおよびスルーポートが接続される光回路において、各サブ光回路が複数の移相器を備えるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、入力ポートおよびスルーポートが接続される光回路において、各サブ光回路が１個の移相器を備える構成であってもよい。また、他の光回路において、各サブ光回路が複数の移相器を備えてもよい。

また、上述の実施例では、ＷＤＭ信号に多重化される波長チャネルが等間隔で配置される。そして、ＷＤＭ信号の波長数が２ⁿであるときに、光分岐挿入デバイスがｎ個の光回路を備える。ただし、ＷＤＭ信号の波長数は２ⁿでなくてもよい。ＷＤＭ信号の波長数が２ⁿより大きく、且つ、２ⁿ⁺¹以下のときは、光分岐挿入デバイスがｎ＋１個の光回路を備えることが好ましい。なお、ＷＤＭ信号に多重化される波長チャネルが等間隔で配置されていないときは、ＷＤＭ信号の波長数と光回路の個数との関係は、上述の関係に限定されない。

上述の実施例を含む実施形態に関し、さらに下記の付記を開示する。
（付記１）
１または複数の光回路を備える光分岐挿入デバイスであって、
前記１または複数の光回路は、それぞれ、
第１のサブ光回路と、
第２のサブ光回路と、
第３のサブ光回路と、を備え、
前記第１のサブ光回路、前記第２のサブ光回路、および前記第３のサブ光回路は、それぞれ、
入力カプラと、
出力カプラと、
前記入力カプラと前記出力カプラとの間の設けられる移相器と、を備え、
前記１または複数の光回路のそれぞれにおいて、
前記第１のサブ光回路の出力カプラの第１のポートは、前記第２のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
前記第１のサブ光回路の出力カプラの第２のポートは、前記第３のサブ光回路の入力カプラの第２のポートに光学的に結合され、
前記第２のサブ光回路の出力カプラは、当該光回路の出力ポートに光学的に結合され、
前記第３のサブ光回路の入力カプラの第１のポートは、当該光回路の入力ポートに光学的に結合され、
前記第１のサブ光回路に入力されるＷＤＭ信号中の一部の波長チャネルが前記第２のサブ光回路を介して当該光回路の出力ポートに導かれると共に、前記ＷＤＭ信号中の他の波長チャネルが前記第３のサブ光回路に導かれ、
前記第３のサブ光回路は、前記第１のサブ光回路から導かれてくる波長チャネルおよび当該光回路の入力ポートを介して導かれてくる波長チャネルを合波して出力する
ことを特徴とする光分岐挿入デバイス。
（付記２）
前記第１～第２のサブ光回路に実装される入力カプラは、それぞれ、２×２カプラまたは１×２カプラであり、
前記第３のサブ光回路に実装される入力カプラは、２×２カプラであり、
前記第１～第３のサブ光回路に実装される出力カプラは、それぞれ、２×２カプラである
ことを特徴とする付記１に光分岐挿入デバイス。
（付記３）
前記光分岐挿入デバイスが複数の光回路を備えるときは、それら複数の光回路は直列に結合され、
各光回路の出力ポートは、次段の光回路の第１のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
最終段の光回路の出力ポートは、前記光分岐挿入デバイスのドロップポートに光学的に結合され、
各光回路の入力ポートは、次段の光回路の第３のサブ光回路の出力カプラに光学的に結合され、
最終段の光回路の入力ポートは、前記光分岐挿入デバイスのアドポートに光学的に結合される
ことを特徴とする付記１に光分岐挿入デバイス。
（付記４）
入力ポートと、
スルーポートと、
ドロップポートと、
アドポートと、
第１の光回路と、
第２の光回路と、を備え、
前記第１の光回路および前記第２の光回路は、それぞれ、
第１のサブ光回路と、
第２のサブ光回路と、
第３のサブ光回路と、を備え、
前記第１のサブ光回路、前記第２のサブ光回路、および前記第３のサブ光回路は、それぞれ、
入力カプラと、
出力カプラと、
前記入力カプラと前記出力カプラとの間の設けられる移相器と、を備え、
前記入力ポートは、前記第１の光回路の第１のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
前記スルーポートは、前記第１の光回路の第３のサブ光回路の出力カプラに光学的に結合され、
前記ドロップポートは、前記第２の光回路の第２のサブ光回路の出力カプラに光学的に結合され、
前記アドポートは、前記第２の光回路の第３のサブ光回路の入力カプラの第１のポートに光学的に結合され、
前記第１の光回路および前記第２の光回路のそれぞれにおいて、
前記第１のサブ光回路の出力カプラの第１のポートは、前記第２のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
前記第１のサブ光回路の出力カプラの第２のポートは、前記第３のサブ光回路の入力カプラの第２のポートに光学的に結合され、
前記第１の光回路の第２のサブ光回路の出力カプラは、前記第２の光回路の第１のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
前記第２の光回路の第３のサブ光回路の出力カプラは、前記第１の光回路の第３のサブ光回路の入力カプラの第１のポートに光学的に結合される
ことを特徴とする光分岐挿入デバイス。
（付記５）
前記第１の光回路は、
前記第２のサブ光回路の出力光パワーを検出する第１の光モニタと、
前記第３のサブ光回路の出力光パワーを検出する第２の光モニタと、
前記第１の光モニタにより得られる第１のモニタ値および前記第２の光モニタにより得られる第２のモニタ値に基づいて、前記第１の光回路内に設けられる移相器を制御する第１の制御部と、を備え、
前記第１の制御部は、前記第１のモニタ値に基づいて、前記第１の光回路の第２のサブ光回路から前記第２の光回路に導かれる光のパワーが大きくなるように、前記第１のサブ光回路に設けられる移相器および前記第２のサブ光回路に設けられる移相器を制御し、前記第２のモニタ値に基づいて、前記第１の光回路の第３のサブ光回路から前記スルーポートに導かれる光のパワーが大きくなるように、前記第３のサブ光回路に設けられる移相器を制御する
ことを特徴とする付記４に記載の光分岐挿入デバイス。
（付記６）
前記第２の光回路は、
前記第２のサブ光回路の出力光パワーを検出する第３の光モニタと、
前記第３のサブ光回路の出力光パワーを検出する第４の光モニタと、
前記第３の光モニタにより得られる第３のモニタ値および前記第４の光モニタにより得られる第４のモニタ値に基づいて、前記第２の光回路内に設けられる移相器を制御する第２の制御部と、を備え、
前記第２の制御部は、前記第３のモニタ値に基づいて、前記第２の光回路の第２のサブ光回路から前記ドロップポートに導かれる光のパワーが大きくなるように、前記第１のサブ光回路に設けられる移相器および前記第２のサブ光回路に設けられる移相器を制御し、前記第４のモニタ値に基づいて、前記第２の光回路の第３のサブ光回路から前記第１の光回路に導かれる光のパワーが大きくなるように、前記第３のサブ光回路に設けられる移相器を制御する
ことを特徴とする付記４または５に記載の光分岐挿入デバイス。
（付記７）
前記第２の光回路内の第１～第３のサブ光回路の透過特性の周期は、前記第１の光回路内の第１～第３のサブ光回路の透過特性の周期の２倍である
ことを特徴とする付記４に記載の光分岐挿入デバイス。
（付記８）
前記第１の光回路内の第１～第３のサブ光回路の透過特性の周期は、前記入力ポートを介して前記第１の光回路に入力されるＷＤＭ信号の波長チャネルの間隔の２倍である
ことを特徴とする付記７に記載の光分岐挿入デバイス。
（付記９）
前記第１の光回路と前記第２の光回路との間に、前記第２の光回路と同じ構造の１または複数の光回路をさらに備える
ことを特徴とする付記４に記載の光分岐挿入デバイス。
（付記１０）
前記１または複数の光回路のうちの前記第１の光回路から数えてｍ番目に配置される光回路内の第１～第３のサブ光回路の透過特性の周期は、前記第１の光回路内の第１～第３のサブ光回路の透過特性の周期の２^m倍である
ことを特徴とする付記９に記載の光分岐挿入デバイス。
（付記１１）
前記第１の光回路の第１のサブ光回路、前記第１の光回路の第２のサブ光回路、前記第２の光回路の第１のサブ光回路、および前記第２の光回路の第２のサブ光回路に含まれる各移相器は、ＷＤＭ信号から分岐すべき波長の光信号のみが前記入力ポートに入射された状態で調整される
ことを特徴とする付記４に記載の光分岐挿入デバイス。
（付記１２）
前記第２の光回路の第３のサブ光回路および前記第１の光回路の第３のサブ光回路に含まれる各移相器は、ＷＤＭ信号に挿入すべき波長の光信号のみが前記アドポートに入射された状態で調整される
ことを特徴とする付記４または１０に記載の光分岐挿入デバイス。
（付記１３）
前記第１のサブ光回路、前記第２のサブ光回路、および前記第３のサブ光回路は、それぞれ、
前記入力カプラおよび前記出力カプラを含むＮ個の２×２カプラと、
Ｎ－１個の移相器と、を備え、
各移相器は、それぞれ前記Ｎ個の２×２カプラのうちの２個の２×２カプラの間に設けられ、
各移相器は、それぞれ、光導波路の組を含む
ことを特徴とする付記４に記載の光分岐挿入デバイス。
（付記１４）
演算装置および前記演算装置に接続される光分岐挿入デバイスを含む情報処理装置であって、
各光分岐挿入デバイスは、
入力ポートと、
スルーポートと、
ドロップポートと、
アドポートと、
第１の光回路と、
第２の光回路と、を備え、
前記第１の光回路および前記第２の光回路は、それぞれ、
第１のサブ光回路と、
第２のサブ光回路と、
第３のサブ光回路と、を備え、
前記第１のサブ光回路、前記第２のサブ光回路、および前記第３のサブ光回路は、それぞれ、
入力カプラと、
出力カプラと、
前記入力カプラと前記出力カプラとの間の設けられる移相器と、を備え、
前記入力ポートは、前記第１の光回路の第１のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
前記スルーポートは、前記第１の光回路の第３のサブ光回路の出力カプラに光学的に結合され、
前記ドロップポートは、前記第２の光回路の第２のサブ光回路の出力カプラに光学的に結合され、
前記アドポートは、前記第２の光回路の第３のサブ光回路の入力カプラの第１のポートに光学的に結合され、
前記第１の光回路および前記第２の光回路のそれぞれにおいて、
前記第１のサブ光回路の出力カプラの第１のポートは、前記第２のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
前記第１のサブ光回路の出力カプラの第２のポートは、前記第３のサブ光回路の入力カプラの第２のポートに光学的に結合され、
前記第１の光回路の第２のサブ光回路の出力カプラは、前記第２の光回路の第１のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
前記第２の光回路の第３のサブ光回路の出力カプラは、前記第１の光回路の第３のサブ光回路の入力カプラの第１のポートに光学的に結合され、
前記光分岐挿入デバイスは、前記入力ポートを介して入射されるＷＤＭ信号から所定の波長の光信号を分岐して前記ドロップポートを介して前記演算装置に導き、前記演算装置から前記アドポートを介して入射される光信号を前記ＷＤＭ信号に挿入して前記スルーポートを介して出力する
ことを特徴とする情報処理装置。

２（２ａ～２ｄ、２Ｘ、２Ｙ） 光分岐挿入デバイス
５ａ～５ｆ 光モニタ
６ａ～６ｆ 制御部
７ａ～７ｉ 光モニタ
１０（１０ａ、１０ｂ） 光回路
１１ａ～１３ａ、１１ｂ～１３ｂ、１１ｃ～１３ｃ サブ光回路
３１～３４ ２×２カプラ
４１～４３ 移相器
５１～５３ ヒータ
６１ 制御部
１１０ 演算装置

Claims (9)

1. 複数の光回路を備える光分岐挿入デバイスであって、
   前記複数の光回路は、それぞれ、
   第１のサブ光回路と、
   第２のサブ光回路と、
   第３のサブ光回路と、を備え、
   前記第１のサブ光回路、前記第２のサブ光回路、および前記第３のサブ光回路は、それぞれ、
   入力カプラと、
   出力カプラと、
   前記入力カプラと前記出力カプラとの間の設けられる移相器と、を備え、
   前記複数の光回路のそれぞれにおいて、
   前記第１のサブ光回路の出力カプラの第１のポートは、前記第２のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
   前記第１のサブ光回路の出力カプラの第２のポートは、前記第３のサブ光回路の入力カプラの第２のポートに光学的に結合され、
   前記第２のサブ光回路の出力カプラは、当該光回路の出力ポートに光学的に結合され、
   前記第３のサブ光回路の入力カプラの第１のポートは、当該光回路の入力ポートに光学的に結合され、
   前記第１のサブ光回路に入力されるＷＤＭ信号中の一部の波長チャネルが前記第２のサブ光回路を介して当該光回路の出力ポートに導かれると共に、前記ＷＤＭ信号中の他の波長チャネルが前記第３のサブ光回路に導かれ、
   前記第３のサブ光回路は、前記第１のサブ光回路から導かれてくる波長チャネルおよび当該光回路の入力ポートを介して導かれてくる波長チャネルを合波して出力する
   ことを特徴とする光分岐挿入デバイス。
2. 前記複数の光回路は直列に結合され、
   各光回路の出力ポートは、次段の光回路の第１のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
   最終段の光回路の出力ポートは、前記光分岐挿入デバイスのドロップポートに光学的に結合され、
   各光回路の入力ポートは、次段の光回路の第３のサブ光回路の出力カプラに光学的に結合され、
   最終段の光回路の入力ポートは、前記光分岐挿入デバイスのアドポートに光学的に結合される
   ことを特徴とする請求項１に光分岐挿入デバイス。
3. 入力ポートと、
   スルーポートと、
   ドロップポートと、
   アドポートと、
   第１の光回路と、
   第２の光回路と、を備え、
   前記第１の光回路および前記第２の光回路は、それぞれ、
   第１のサブ光回路と、
   第２のサブ光回路と、
   第３のサブ光回路と、を備え、
   前記第１のサブ光回路、前記第２のサブ光回路、および前記第３のサブ光回路は、それぞれ、
   入力カプラと、
   出力カプラと、
   前記入力カプラと前記出力カプラとの間の設けられる移相器と、を備え、
   前記入力ポートは、前記第１の光回路の第１のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
   前記スルーポートは、前記第１の光回路の第３のサブ光回路の出力カプラに光学的に結合され、
   前記ドロップポートは、前記第２の光回路の第２のサブ光回路の出力カプラに光学的に結合され、
   前記アドポートは、前記第２の光回路の第３のサブ光回路の入力カプラの第１のポートに光学的に結合され、
   前記第１の光回路および前記第２の光回路のそれぞれにおいて、
   前記第１のサブ光回路の出力カプラの第１のポートは、前記第２のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
   前記第１のサブ光回路の出力カプラの第２のポートは、前記第３のサブ光回路の入力カプラの第２のポートに光学的に結合され、
   前記第１の光回路の第２のサブ光回路の出力カプラは、前記第２の光回路の第１のサブ光回路の入力カプラに光学的に結合され、
   前記第２の光回路の第３のサブ光回路の出力カプラは、前記第１の光回路の第３のサブ光回路の入力カプラの第１のポートに光学的に結合される
   ことを特徴とする光分岐挿入デバイス。
4. 前記第１の光回路は、
   前記第２のサブ光回路の出力光パワーを検出する第１の光モニタと、
   前記第３のサブ光回路の出力光パワーを検出する第２の光モニタと、
   前記第１の光モニタにより得られる第１のモニタ値および前記第２の光モニタにより得られる第２のモニタ値に基づいて、前記第１の光回路内に設けられる移相器を制御する第１の制御部と、を備え、
   前記第１の制御部は、前記第１のモニタ値に基づいて、前記第１の光回路の第２のサブ光回路から前記第２の光回路に導かれる光のパワーが大きくなるように、前記第１のサブ光回路に設けられる移相器および前記第２のサブ光回路に設けられる移相器を制御し、前記第２のモニタ値に基づいて、前記第１の光回路の第３のサブ光回路から前記スルーポートに導かれる光のパワーが大きくなるように、前記第３のサブ光回路に設けられる移相器を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の光分岐挿入デバイス。
5. 前記第２の光回路は、
   前記第２のサブ光回路の出力光パワーを検出する第３の光モニタと、
   前記第３のサブ光回路の出力光パワーを検出する第４の光モニタと、
   前記第３の光モニタにより得られる第３のモニタ値および前記第４の光モニタにより得られる第４のモニタ値に基づいて、前記第２の光回路内に設けられる移相器を制御する第２の制御部と、を備え、
   前記第２の制御部は、前記第３のモニタ値に基づいて、前記第２の光回路の第２のサブ光回路から前記ドロップポートに導かれる光のパワーが大きくなるように、前記第１のサブ光回路に設けられる移相器および前記第２のサブ光回路に設けられる移相器を制御し、前記第４のモニタ値に基づいて、前記第２の光回路の第３のサブ光回路から前記第１の光回路に導かれる光のパワーが大きくなるように、前記第３のサブ光回路に設けられる移相器を制御する
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の光分岐挿入デバイス。
6. 前記第２の光回路内の第１～第３のサブ光回路の透過特性の周期は、前記第１の光回路内の第１～第３のサブ光回路の透過特性の周期の２倍である
   ことを特徴とする請求項３に記載の光分岐挿入デバイス。
7. 前記第１の光回路内の第１～第３のサブ光回路の透過特性の周期は、前記入力ポートを介して前記第１の光回路に入力されるＷＤＭ信号の波長チャネルの間隔の２倍である
   ことを特徴とする請求項６に記載の光分岐挿入デバイス。
8. 前記第１の光回路と前記第２の光回路との間に、前記第２の光回路と同じ構造の１または複数の光回路をさらに備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の光分岐挿入デバイス。
9. 前記１または複数の光回路のうちの前記第１の光回路から数えてｍ番目に配置される光回路内の第１～第３のサブ光回路の透過特性の周期は、前記第１の光回路内の第１～第３のサブ光回路の透過特性の周期の２m倍である
   ことを特徴とする請求項８に記載の光分岐挿入デバイス。

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