JPH0735947A

JPH0735947A - 光波長フィルタ

Info

Publication number: JPH0735947A
Application number: JP5155393A
Authority: JP
Inventors: Aritomo Kamimura; 有朋上村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の光波長フィルタは、特定の光波長のみ
を選択するのに付随して、その波長にのっている信号に
対して歪みを与え、かつ光信号の位相雑音を強度雑音に
変換し、信号伝送特性に悪影響を与えると言った問題点
があった。【構成】本発明は、光の波長によって伝搬速度が異な
るという波長分散特性を利用した光フィルタで、波長分
散によって波長毎に干渉条件をずらせることにより光波
長フィルタを実現しており、光信号に対する歪みを大幅
に減少できる物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光波長多重技術を利
用する光通信システムにおいて、複数の光波長を多重し
た波長多重信号を分離したり、目的の波長のみを取り出
したりする際に用いる光波長フィルタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光波長フィルタとして
は、例えばマッハツェンダ型フィルタがあった。

【０００３】まず、従来例による光波長フィルタの動作
を第１４図に基づいて説明する。第１４図は従来の光波
長フィルタの一例であるマッハツェンダ型フィルタの構
成を示す図である。第１４図において、２０１および２
０２は３ｄＢ光カプラ、２０３は長さＬ＋△Ｌの、また
２０４は長さＬの遅延用の光導波路、２０６は光入力、
２０８および２０９は光出力である。

【０００４】第１４図に従い動作を説明する。光入力２
０６は３ｄＢ光カプラ２０１によって光導波路２０３と
光導波路２０４に分岐される。光導波路２０３と光導波
路２０４を伝搬してきた各光信号は３ｄＢ光カプラ２０
２において合流分岐されることにより干渉しあい、光出
力２０８、２０９に出射される。光導波路２０３を伝搬
する光信号は光導波路２０４を伝搬する光信号よりも△
Ｌだけ長い距離を伝搬する。この△Ｌ後の遅延距離にお
ける光の位相変化は各波長によって異なる。よって光導
波路２０４を伝搬してきた光信号と光カプラ２０２で干
渉させるとき、ある波長では出力２０８へ干渉光が出力
されるような光の位相条件に、また別の波長では出力２
０９へ干渉光が出力されるような位相条件になる。この
時、光導波路２０３と光導波路２０４を通過してきた光
は同位相の場合は出力２０８に、πだけ位相がずれた場
合には出力２０９に出力される場合を図に示した。この
模式的な図で示すように、光路長差を用いて波長による
位相をπだけずらすには通常数センチの光路長差が必要
になると同時に、それだけの光路長差を精度よく製作す
るのも精密な工作が必要である。このような光路長差を
もつ光導波路及び光カプラ２０２により、光信号は波長
によって出力が分かれることになり、波長フィルタもし
くは波長分波器として動作する。

【０００５】このフィルタ動作を、数学的にさらに詳し
く説明する。まず、光入力２０６の、光カプラ２０１に
おける電界を次式とする。Ｅｏ（ｔ）＝ＡｏＥｘｐ（ｊ ωｏｔ）光カプラ２０１から光導波路２０３、光導波路２０４に
それぞれ出射される光信号電界Ｅ３、Ｅ４は、次式で示
される。（詳細参考文献：Ｓ６１，信学会光電波部門全
国大会Ｎｏ．２６８）Ｅ３（ｔ）＝（Ａｏ／２）Ｅｘｐ（ｊ ωｏｔ＋ｊφ１）Ｅ４（ｔ）＝（Ａｏ／２）Ｅｘｐ（ｊ ωｏｔ＋ｊφ１＋ｊπ／２）上式において、ｊφ１はカプラ２０１内の光路長による
位相変化量を示す。式に示された通り、カプラ２０１内
において導波路を移った信号光は、位相が、π／２だけ
移相する。光導波路２０３、光導波路２０４の光路長
を、それぞれＬ＋△Ｌ、Ｌとすると、光カプラ２０２へ
入射する光信号Ｅ３’、Ｅ４’は次式のとおり。Ｅ３（ｔ）’＝（Ａｏ／２）Ｅｘｐ（ｊ ωｏｔ＋ｊφ１−ｊβ（Ｌ＋△Ｌ））［光導波路３］Ｅ４（ｔ）’＝（Ａｏ／２）Ｅｘｐ（ｊ ωｏｔ＋ｊφ１−ｊβＬ＋ｊπ／２）［光導波路４］ β＝２ｎπ／λ ここで、ｎは屈折率、λは波長を示す。この光信号が光
カプラ２０２を通り、光出力２０８、２０９側への出力
電界、Ｅ８、Ｅ９は次式で示される。Ｅ８（ｔ）＝（１／２）Ｅ３（ｔ）’Ｅｘｐ（ｊφ２）＋（ｊ／２）Ｅ４（ｔ）’Ｅｘｐ（ｊφ２）＝（Ａｏ／２）｛Ｅｘｐ（ｊωｏｔ＋ｊ（φ１＋φ２）−ｊβ（Ｌ＋△Ｌ））＋Ｅｘｐ（ｊωｏｔ＋ｊ（φ１＋φ２）−ｊβＬ＋ｊπ）｝＝（Ａｏ／２）Ｅｘｐ（ｊωｏｔ＋ｊφ）｛−１＋Ｅｘｐ（−ｊβ△Ｌ）｝Ｅ９（ｔ）＝（ｊ／２）Ｅ３（ｔ）’Ｅｘｐ（ｊφ２）＋（１／２）Ｅ４（ｔ）’Ｅｘｐ（ｊφ２）＝（Ａｏ／２）｛Ｅｘｐ（ｊωｏｔ＋ｊ（φ１＋φ２） −ｊβ（Ｌ＋△Ｌ）＋ｊπ／２）＋Ｅｘｐ（ｊωｏｔ＋ｊ（φ１＋φ２）−ｊβＬ＋ｊπ／２）｝＝（Ａｏ／２）Ｅｘｐ（ｊωｏｔ＋ｊφ）Ｅｘｐ（ｊπ／２）｛１＋Ｅｘｐ（−ｊβ△Ｌ）｝ただし、φ２はカプラ２０２内の位相変化量を示し、φ
＝（φ１＋φ２）−βＬとする。上式において、下線部
以外の項はＥ８とＥ９で共通である。下線部は、伝搬に
よる位相変化量β△Ｌをパラメータとする複素定数であ
り、それぞれ絶対値０〜２をとる周期関数で、位相はπ
だけずれている。（図１５参照）｜Ｅ８｜と｜Ｅ９｜は、β△Ｌに対し、位相がπだけず
れた正弦波状のグラフとなる。（図１６参照）ここで、β△Ｌ＝２ｎπＬ／λである。光路長差ｎ△Ｌ
が一定であると仮定すれば、β△Ｌは波長λの関数であ
る。つまり、Ｅ８、Ｅ９への波長透過特性は櫛状に重な
った波長フィルタ特性であり、さらにＥ８とＥ９の波長
透過特性は互いに逆になり、分波特性をもつことが分か
る。

【０００６】従来例によるマッハツェンダ型光波長フィ
ルタは、上記説明にも記した通り、伝搬遅延に伴って生
じる、波長間の位相変化量の差、及び光の干渉を利用し
たものなので、遅延に伴う信号の劣化が存在する。これ
に伴う具体的な問題としては、変調信号が時間的ににじ
みビット間の間隔が狭くなることや、パワー一定で位相
雑音のある信号光をこのフィルタに通したとき、フィル
タ透過光の強度が変動してしまうこと、などが挙げられ
る。この２点について以下に簡単に説明する。まず、信
号速度ｆｂｐｓで変調された光信号が、ＭＺ型波長フィ
ルタ透過後にどのように変化するかを説明する。ただ
し、光信号の搬送波長と、ＭＺ型波長フィルタの透過波
長は一致するように設定されていると仮定する。図１７
を用いて、１段のＭＺ型波長フィルタを透過させたとき
の、光信号の歪みについて説明する。入力光信号の強度
変化を図１７（ａ）のように仮定する。信号速度ｆｂｐ
ｓのとき、各ビットの周期時間は１／ｆ［ｓｅｃ／ｂｉ
ｔ］で与えられる。入力光信号は、図１４のカプラ２０
１において２分岐され、パワーは１／２になる。そのう
ちの片一方は△Ｔの過剰遅延を受け、再びカプラ２０２
において合流される。（図１７（ｂ））合流後の光信号は、図１７（ｃ）の様に△Ｔだけ広が
り、信号のアイパターンが狭くなると予想される。この
結果はＡＳＫ変調、ＦＳＫ変調の両方に当てはまる。図
１７の中で、△Ｔ＝ｎ△Ｌ／ｃ。ＭＺ型波長フィルタを
多段に接続する場合は、時間的な広がりがさらに広が
る。（図１８、１９参照）つぎに、信号光に位相雑音がある場合、ＭＺ光波長フィ
ルタはこれを、強度雑音に変換してしまう。極端な位相
とびの影響を図２０を用いて説明する。短時間△τ→０
の間に位相がπだけずれたとする。この信号がＭＺフィ
ルタに入射すると遅延時間△Ｔの間は、干渉条件が設定
値とπだけずれるので、透過特性がこの間反転してしま
う。つまり、選択光は消え、非選択光が出力される。位
相とびが小さい場合は、両方の出力に△Ｔの間信号がも
れてしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な問題点を解消するためになされたものであり、透過す
る光信号の信号歪みが小さく、光源の位相雑音による透
過光強度の変動が少なく、かつ従来のマッハツェンダ型
光波長フィルタを用いた場合と同等の波長分波特性をも
つ光波長フィルタを簡易な構成で得ることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の光波長フィル
タは複数の光波長を多重化した波長多重信号より必要な
波長を分離する光波長フィルタにおいて、入力信号を合
流分岐する第一の光カプラと、分岐後の光信号がそれぞ
れ伝搬する、波長によって伝搬速度が異なる媒質（以
下、波長分散値の異なる媒質と略す）と、上記波長分散
値の異なる媒質を通過した光信号を合流分岐させる第二
の光カプラをもつ。請求項２の光波長フィルタは波長分
散値のことなる媒質として、波長分散特性のことなる光
ファイバを使用する請求項１に記載の光波長フィルタ。
請求項３の光波長フィルタは波長分散値のことなる媒質
として、偏波面を保存する偏波保存ファイバを使用する
請求項１に記載の光波長フィルタ。請求項４の光波長フ
ィルタは波長分散値のことなる媒質として、使用するフ
ァイバを複数まとめてテープ状としたテープファイバを
使用する請求項２または請求項３に記載の光波長フィル
タ。請求項５の光波長フィルタは波長分散のことなる媒
質として、波長分散特性をもつ光導波路を使用する請求
項１に記載の光波長フィルタ。請求項６の光波長フィル
タは第一の光カプラと第二の光カプラの間の領域の片方
又は両方に位相調整領域をもつ請求項１に記載の光波長
フィルタ。請求項７の光波長フィルタは第一の光カプラ
と第二の光カプラの間の複数の経路によって光路長に差
を与える請求項１に記載の光波長フィルタ。請求項８の
光波長フィルタは光カプラを２入力２出力の分岐比可変
の光カプラとする請求項１に記載の光波長フィルタ。請
求項９の光波長フィルタは請求項１に記載の光波長フィ
ルタをシリアルに複数接続する光波長フィルタ。請求項
１０の光波長フィルタは請求項１に記載の光波長フィル
タを樹枝状に接続する光波長フィルタ。請求項１１の光
波長フィルタは入力信号を合流分岐する第一の光カプラ
と、分岐後の複数の光信号のそれぞれが伝搬する媒質を
切り換える複数の光スイッチと、上記光スイッチで切り
換えられた後に各光信号が伝搬するそれぞれ波長分散値
の異なる媒質で構成された複数の光伝送路と、上記伝送
路を伝搬してきた光信号を合流分岐させる第二の光カプ
ラをもつ光波長フィルタ。請求項１２の光波長フィルタ
は入力信号を合流複数分岐する第一の光カプラと、分岐
後のそれぞれの光伝送経路に接続された波長分散値の異
なる媒質及び位相調整領域及び光遅延領域、上記光伝送
路を伝搬してきた光信号を合流分岐させる第二の光カプ
ラをもつ光波長フィルタ。

【０００９】

【作用】この発明は第一の光カプラによって分岐した光
路を波長分散値の異なった媒質または波長分散値の異な
った媒質及び位相変調領域または波長分散値の異なった
媒質及び光スイッチまたは波長分散値の異なった媒質及
び光遅延領域または波長分散値の異なった媒質及び位相
変調領域及び光遅延領域を通すことにより、入力光の位
相差を波長に応じて変化させ、第二の光カプラで合流さ
せて干渉させることにより、希望する波長を持った光を
抽出する。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例の説明に入る前に、本発明で
利用する波長分散について説明する。波長分散とは波長
によって、光の伝搬速度が異なる現象を言う。一般に波
長分散は、光学材料そのものがもつ波長による速度差
（材料分散）と、光ファイバや光導波路の構造により生
じる波長による速度差（構造分散）との和によって得ら
れる。分散値は、色々な表現方法が有るが、例えば屈折
率を波長の関数ｎ（λ）として表現したり、波長が１ｎ
ｍ異なる２つの光を１ｋｍ伝搬させるのに必要な時間の
差（単位：ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍ）で表現したりする。材料
分散とは光学材料そのものがもつ波長による速度差を言
う。真空中の光の速度をｃとしたとき、任意の媒質を伝
搬する光の速度は、その媒質の屈折率をｎｏ（λ）とす
ると、一般にｃ／ｎｏ（λ）と表される。媒質の屈折率
は若干の波長依存性をもつので、媒質中を伝搬する光の
速度は波長によって異なることになる。この現象を一般
に材料分散と呼ぶ。構造分散とは、光ファイバや光導波
路の構造により生じる、波長による速度差を言う。光フ
ァイバや光導波路中で波、光は多重反射をしながら伝搬
するが、波長によってその経路が若干異なる。このた
め、光が伝搬する経路長に差が生じ、見かけ上の速度
が、波長により異なることになる。この現象を構造分散
という。波長分散をもつ媒質に、複数の波長成分をもつ
光を通したとき、媒質の物理長をＬとすると、各波長の
光が感じる光路長はそれぞれＬ×ｎ（λ）で表される。
つまり、同じ媒質を伝搬させていても、波長によって光
路長が異なることになる。波長分散値をもつ媒質は、異
なる波長分散値をもつようにする。例えば片方の分散値
を大きくし、もう一方の波長分散値を逆（負）又は零に
するなどして、設定する。波長分散のある媒質では、波
長毎に伝搬速度が異なる。長さがＬ１及びＬ２で波長分
散値の異なる２つの媒質に、複数の波長成分をもつ光を
それぞれ入力した場合について比較しよう。各媒質を各
波長が伝搬するときの光路長は、波長（λ）に対し２つ
の媒質の屈折率をｎ１（λ）ｎ２（λ）とすると、Ｌ１，２×ｎ１，２（λ）で表される。２つの媒質の光路長の差は、Ｌ１×ｎ１（λ）−Ｌ２×ｎ２（λ）となる。この値は波長の変化にともない変化する。仮
に、ｎ１（λ）＝α１＋β１・λ、ｎ２（λ）＝α２＋
β２・λで表現できるとすると（一般的に上式の様に近
似でき、α》β）Ｌ１×ｎ１（λ）−Ｌ２×ｎ２（λ）＝（α１Ｌ１−α
２Ｌ２）＋（β１Ｌ１−β２Ｌ２）・λ となる。分散値が異なる（β１Ｌ１≠β２Ｌ２）と、Ｌ１×ｎ１（λ）−Ｌ２×ｎ２（λ）は波長の関数となり、光路長差は波長変化に伴って変化
する事がわかる。この現象を利用すれば、２つ経路の伝
搬時間（光路長）をほぼ同一にしておきながら、干渉さ
せる地点での位相を波長によって変えてやることが可能
である。（伝搬時間をほぼ一定にするというのは、入力
波長によって、光の一周期の数倍というほぼ無視できる
程度の時間差が生じることを意味する。）

【００１１】実施例１．本発明の一実施例による光波長
フィルタの構成を図１により説明する。図１において、
カプラ１１において２分岐された光入力信号の一方は、
波長分散の異なる媒質１３−１，１３−２を伝搬する。
２つの経路を伝搬した光はカプラ１２において干渉しあ
う。図３１により、片方の経路の波長分散値が零の場合
について原理を簡略に説明する。入力側のカプラ３１１
から入射した波長多重入力光（λ１〜λ８）は２経路に
分岐される。波長分散値が零の経路３１３−２では、各
波長の光は同一の伝搬速度を持ち、媒質中での実際の波
長は入力波長に比例する。しかし、波長分散を持つ媒質
３１３−１では、各波長の伝搬速度が異なるため、媒質
中での実際の波長は、入力波長に比例しなくなる。この
２経路を伝搬した後の光の位相を比較すると、図に示さ
れたとおり波長によって異なることになる。光が干渉す
る光カプラ３１２では、２つの入力光の位相差が波長に
よって異なるため、選別された波長の光が出力３１３
へ、または出力３１４へと出力され、波長フィルタとし
て動作する２経路間で、光路長差がほとんどないので、
光信号の歪みを避けられる。図３１では片方の経路の波
長分散値を零として説明したが、実際は２つの経路間で
波長分散値に差があれば同様の効果が得られるので、図
１についても同様に考えることができる。

【００１２】実施例２．本発明の一実施例による光波長
フィルタの構成を図２に示す。光波長フィルタは、分散
値をもつ媒質として光ファイバ２３−１，２を利用する
構成とする。光ファイバの分散値は、材料分散値、構造
分散値、モード分散値の和として表される。つまり、波
長分散値の設定を、材料を変えたり、ファイバの構造を
変えることにより制御する。設計の自由度が増え、かつ
容易になる。例えば、光伝送の分野では、波長分散値を
出来るだけ押さえる工夫がされているが、１．３μｍシ
ングルモードファイバ、１．５μｍ零分散シフトファイ
バ、分散補償用光分散ファイバ、などが製造市販されて
いる。

【００１３】実施例３．本発明の一実施例による光波長
フィルタは、実施例２における光ファイバを偏波保存フ
ァイバとし、カプラ３１，３２での干渉特性を偏波無依
存とし、環境の変化による偏波の擾乱に強くした構成で
ある。図３、図４にそれぞれ本発明によるフィルタの構
成図の一例を示す。図３は、図２の光ファイバをそのま
ま偏波保存ファイバ３３−１，２に置き換えた構成であ
る。また図４は、偏波保存ファイバあるいは偏波保存カ
プラあるいはその両方の偏波分散の影響を考慮した構成
で、入力光を偏波ごとに分離し、それぞれを別々の干渉
計にて干渉させた後に偏波合成する構成である。（偏波
分散とは、偏波により偏波保存ファイバ中で光が伝搬す
る速度が異なることを言う。）本構成により光波長フィ
ルタの偏波依存性を低減することができる。

【００１４】実施例４．本発明の一実施例による光波長
フィルタの構成例を図５により説明する。本発明による
光波長フィルタは、実施例２における光ファイバをテー
プ状にまとめたものとし、製作時の精度を容易に向上す
るものである。具体的には、ファイバを使用する場合、
ファイバ長はある程度長くなると予想されるが、光信号
の歪みを押えるためには、ファイバ長を数ｍｍ単位で調
整しなければならない。数本のファイバ長をあわせるの
は、ファイバがばらばらだと難しいので、テープ状とす
ることで、改善する。

【００１５】実施例５．本発明の一実施例による光波長
フィルタは、分散値をもつ媒質として光導波路を利用す
る構成とする。光導波路上に構成することにより、パタ
ーンによる大量生産が可能になり、製作精度も向上し、
偏波の擾乱も減少するため動作も安定化し、他の導波路
デバイスとの集積化も可能になる。例えば、光導波路の
分散値は、導波路の厚さ、組成、材料、などにより設定
可能である。

【００１６】実施例６．本発明の一実施例による光波長
フィルタの構成例を図６にしめす。本発明による光波長
フィルタにおいて、カプラ６１において２分岐された光
入力信号の一方は、波長分散のある媒質６３−１を伝搬
し、波長間の位相変化量に差が生じる。もう一方は波長
分散がないかまたは波長分散値の異なる媒質６３−２中
を伝搬する。その後、それぞれの光信号に対して、位相
変調領域６４−１，２で位相シフトを与える。ここでい
う位相シフトとは全ての波長に対して位相の変化を与え
ることを意味する。位相シフト量を変化させると、全て
の波長において均一に干渉条件がシフトする。位相シフ
ト量がπであれば、干渉条件が全ての波長で反転するの
で、分波特性が反転し、出力端での波長出力がすべて逆
になる。つまり、位相調整領域の位相シフトによって２
つの出力端を切り換えることが出来る。

【００１７】実施例７．本発明の一実施例による光波長
フィルタの構成例を図７により説明する。本発明による
光波長フィルタは、カプラ７１，７２間の２経路間で、
光路長に差を設けた構成であり、従来例のマッハツェン
ダ型光波長フィルタと、分散を利用した本発明による光
フィルタを組あわせたものである。波長分波特性は、光
遅延領域による波長間の位相ずれと分散領域における位
相ずれの和で表される。従来例でも説明したとおり、マ
ッハツェンダフィルタは光遅延領域による波長間の位相
ずれを利用してフィルタ特性を得ていたが、位相ずれを
得るために与える光遅延時間が原因で、光フィルタ特性
に制約されたベースバンドでのフィルタ特性を持ってい
た。このマッハツェンダフィルタの各経路に波長分散値
の異なる媒質を付加すると、波長分散による作用で、波
長間の位相ずれが変化する。このため、各波長の干渉条
件が変化し、分波間隔などの波長特性が変化する。つま
り、遅延線によるベースバンドにおけるフィルタ特性と
光波長分波特性を個別に設定／調整することが出来る。

【００１８】実施例８．本発明の一実施例による光波長
フィルタの構成例を図８により説明する。本発明による
光波長フィルタは、実施例１において、光カプラの分岐
比を可変とする構成である。８１，８２は分岐比可変光
カプラであり、その他は図１と同じである。通常のフィ
ルタ動作の際、光カプラ８１，８２の分岐比は５：５に
設定され、請求項１と同等の動作をする。光カプラ８
１，８２の分岐比を１０：０または０：１０に設定した
ときには、光信号は光干渉計の片方の経路にしかながれ
ないため、干渉は起こらず、通常の光遅延線として動作
し、光波長フィルタとしての特性はもたない。光信号を
全て片方の媒質に通すことによって、信号の歪みもな
く、フィルタ特性も完全になくすことができる。つま
り、分岐比可変カプラの分岐比を変化させることによっ
て、フィルタ特性を持たせたり、無くしたりすることが
出来る。

【００１９】実施例９．本発明の一実施例による光波長
フィルタの構成例を図９により説明する。本発明による
光波長フィルタは、例えば実施例１または実施例６によ
る光波長フィルタを直列に接続したフィルタである。入
力光信号は光波長フィルタ９０−１〜ｎを直列に多段透
過する。全体の波長透過特性は各波長フィルタ特性の積
になり、多様な波長透過特性を実現できる。例えば、各
波長フィルタを請求項２の構成とし、フィルタ９０−１
〜ｎの波長分波間隔を、△ν、２△ν、４△ν・・・・
・２^(n-1) △νという様に設定し、各フィルタの分波特
性を実施例６の手法で切り換える構成とすれば、２ｎ波
長のうちより、任意の１波長のみを選択できるフィルタ
を実現できる。

【００２０】実施例１０．本発明の一実施例による光波
長分波器の構成例を図１０により説明する。本発明によ
る光波長分波器は、請求項１の光波長フィルタ１０ｘ−
１〜ｙ（ｘ＝１〜ｎ，ｙ＝１〜２ｘ−１）をツリー構造
に多段接続したものである。各段の光フィルタ１０ｎの
波長分波間隔が△ν、２△ν、４△ν・・・・２^(n-1)
△νである場合、格段の光フィルタにおいて、光波長は
半分ずつに分離して出力され、最終段の出力では波長毎
に出力端を分離することが出来る。

【００２１】実施例１１．本発明の一実施例による光波
長フィルタの構成例を図１１、図１２により説明する。
本発明による光波長フィルタは、光スイッチ１１５−
１，２によって、予め用意しておいたいくつかの波長分
散特性の異なる経路を切り換え、それぞれの分散値に応
じたフィルタ特性に切り換えるものである。図１１の構
成の場合、異なる分散値をもつ独立した媒質１１３−１
〜４を並列に並べ、光スイッチ１１５−１，２により必
要なものを選択してフィルタ特性を切り換える。図１２
の構成の場合、光スイッチ１２５の切り換えにより、分
散をもつ媒質１２３−１，３および１３３−２，４が、
経路にシリアルに接続される構成であり、各経路全体の
分散値は各分散物質の分散値の和になる。

【００２２】実施例１２．本発明の一実施例による光波
長フィルタの構成例を図１３により説明する。図１３に
おいて、入力光信号は、分岐比可変カプラ１３１でｍ分
岐され、それぞれ分散値の異なる媒質１３３−１〜ｍを
伝搬し、位相変調器１３４−１〜ｍで位相シフトφ１〜
ｍを受け、光遅延領域１３５−１〜ｍで時間遅延τ１〜
ｍを受けてきた後、カプラ１３２で合流され、干渉しあ
う。分岐比可変カプラ１３１における分岐比および、各
経路における分散値、位相シフト量、時間遅延量は、目
的とされるフィルタ特性により、最適値を設定または切
り替える。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明は、透過する光信号の信
号歪みが小さく、光源の位相雑音による透過光強度の変
動が少なく、かつ従来のマッハツェンダ型光波長フィル
タを用いた場合と同等の波長分波特性をもつ光波長フィ
ルタを簡易な構成で得ることができる。請求項２の発明
は請求項１の発明の効果に加え、光ファイバを利用する
ことにより安価に、容易に、小さな容積で製作できる。
請求項３の発明は請求項１の発明の効果に加え、偏波保
存ファイバを利用することにより光波長フィルタの偏波
依存性を低減できる。請求項４の発明は請求項１の発明
の効果に加え、複数のファイバをテープ状にまとめるこ
とにより光波長フィルタを、容易に、精度よく、製作で
きる。請求項５の発明は請求項１の発明の効果に加え、
光波長フィルタを、光導波路上に構成することにより、
偏波依存性が少なく、小型で、大量生産に適し、安価に
製作できる。請求項６の発明は請求項１の発明の効果に
加え、光波長フィルタにおいて、２つのカプラ間に位相
調整領域を持つことにより、２つの出力端に分波波長特
性を波長間隔を変化させずにシフトさせることが出来
る。また２つの出力端に分波される波長が、それぞれ分
波波長間隔の半分シフトすれば、出力端に分波される波
長が入れ換わるので、選択波長切り換えに利用すること
が出来る。請求項７の発明は請求項１の発明の効果に加
え、光信号にのせたベースバンド信号に対してもフィル
タ特性を与えることができる。請求項８の発明は請求項
１の発明の効果に加え、光カプラの製作精度により制限
されていた消光比を改善するとともに、フィルタ特性の
ｏｎ／ｏｆｆを切り換えられる機能を付加することがで
きる。請求項９の発明は、光フィルタを、シリアルの多
段接続することにより、より多数の光波長を多重した光
波長多重信号より任意の波長を選択できる。請求項１０
の発明は、光波長フィルタをツリー状に接続することに
より、多数の光波長を多重した光波長多重信号をそれぞ
れ別々の光信号として分離できる。請求項１１の発明
は、光フィルタに、他の経路とは異なる波長分散特性を
もつ媒質を光スイッチによって接続し、光スイッチによ
って光の通る経路を切り換えることにより、分波間隔な
どのフィルタ特性を容易に切り換えられる。請求項１２
の発明は、光カプラの分岐数を増やし、カプラの分岐
比、各経路のもつ分散値、遅延時間、光の位相を適切に
制御することにより、波長分波特性を複雑かつ自由自在
に設定でき、波長分波特性とは別にベースバンドでのフ
ィルタ特性を設定でき、位相調整領域や光カプラの分岐
比の設定を変化させることによりそれらの特性を切り換
えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の項目１に係わる、分散を利用した光波
長フィルタの構成を示す図である。

【図２】本発明の項目１に係わる、光ファイバを利用し
た光波長フィルタの構成例を示す図である。

【図３】本発明の項目３に係わる、偏波保存ファイバを
利用した光波長フィルタの構成例を示す図である。

【図４】本発明の項目３に係わる、偏波保存ファイバを
利用した光波長フィルタの構成例を示す図である。

【図５】本発明の項目４に係わる、光テープファイバを
用いた光波長フィルタの構成例を示す図である。

【図６】本発明の項目６に係わる、位相変調領域をも
つ、分散を利用した光波長フィルタの構成例を示す図で
ある。

【図７】本発明の項目７に係わる、経路間で光路長差を
もつ、分散を利用した光波長フィルタの構成例を示す図
である。

【図８】本発明の項目８に係わる、分岐比可変の光カプ
ラを用いることを特徴とする、分散を利用した光波長フ
ィルタの構成例を示す図である。

【図９】本発明の項目９に係わる、分散を利用した光波
長フィルタをシリアルに接続したことを特徴とする光フ
ィルタの構成例を示す図である。

【図１０】本発明の項目１０に係わる、分散を利用した
光波長フィルタをツリー状に接続したことを特徴とする
光分波器の構成例を示す図である。

【図１１】本発明の項目１１に係わる、光スイッチによ
り波長特性を切り換えることが可能な、分散を利用した
光波長フィルタの構成例を示す図である。

【図１２】本発明の項目１１に係わる、光スイッチによ
り波長特性を切り換えることが可能な、分散を利用した
光波長フィルタの構成例を示す図である。

【図１３】本発明の項目１２に係わる、分散を利用した
光波長フィルタの構成を示す図である。

【図１４】従来技術である、マッハツェンダ型光波長フ
ィルタの構成を示す図である。

【図１５】従来技術である、マッハツェンダ型光波長フ
ィルタの分波特性を、伝搬による位相変化量β△Ｌをパ
ラメータとして、複素平面上で示した図である。

【図１６】従来技術である、マッハツェンダ型光波長フ
ィルタの分波特性を光路長差を、伝搬による位相変化量
β△Ｌを横軸にして示した図である。

【図１７】従来技術である、マッハツェンダ型光波長フ
ィルタによる、光信号の歪みを示す図である。２３
（ａ）は光入力信号、（ｂ）は干渉前の光信号、（ｃ）
は干渉後の光信号を、時間軸状で示した図である。

【図１８】従来技術である、マッハツェンダ型光波長フ
ィルタを多段に接続したことを特徴とする、光波長フィ
ルタの構成例を示す図である。

【図１９】多段マッハツェンダ型光波長フィルタによ
る、光信号の時間軸状での歪みを示す図である。

【図２０】従来技術であるマッハツェンダ型光波長フィ
ルタにおいて、入力光の位相雑音が強度雑音に変換され
ることを示す図である。

【図２１】請求項１の分散を用いた光フィルタの動作原
理を示す図である。

【符号の説明】

１１，１２，２１，２２，５１，５２，６１，６２，７
１，７２，８１，８２，１１１，１１２，１２１，１２
２，１３１，１３２，２０１，２０２，３１１，３１２
光カプラ１３−１〜２，２３−１〜２，３３−１〜２，４３−１
〜４，６３−１〜２，７３−１〜２，８３−１〜２，１
１３−１〜５，１１３−１〜４，１３３−１〜ｍ，３１
３−１波長分散をもつ媒質１３４−１〜ｍ，５４，６４−１〜２位相調整領域１３５−１〜ｍ，７５時間遅延領域２３−１〜２光ファイバ３３−１〜２，４３−１〜４偏波保存光ファイバ３１，３２，４１−１〜２，４２−１〜２偏波保存光
カプラ４６−１〜２偏波分離器４７−１〜２偏波合成器５５光コネクタ５３分散値の異なる複数ファイバによる光テープファ
イバ８１，８２分岐比可変光カプラ９０−１〜ｎ，１０１〜１０ｎ光波長フィルタ１１５−１〜２，１２５光スイッチ２０３，２０４光導波路２０７光入力２０８，２０９光出力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光波長を多重化した波長多重信号
より必要な波長を分離する光波長フィルタにおいて、入
力信号を合流分岐する第一の光カプラと、分岐後の光信
号がそれぞれ伝搬する、波長分散値の異なる２種類の媒
質と、上記の波長分散値をもつ媒質を通過した光信号を
合流分岐させる第二の光カプラをもつことを特徴とする
光波長フィルタ。
【請求項２】波長分散値の異なる媒質として、異なる
波長分散特性を持つ光ファイバを使用することを特徴と
する請求項第１項に記載の光波長フィルタ。
【請求項３】波長分散値の異なる媒質として、偏波面
を保存する偏波保存ファイバを使用する請求項第１項に
記載の光波長フィルタ。
【請求項４】波長分散値の異なる媒質として、使用す
るファイバを複数まとめてテープ状としたテープファイ
バを使用することを特徴とする請求項第２項または請求
項第３項に記載の光波長フィルタ。
【請求項５】波長分散の異なる媒質として、異なる波
長分散特性をもつ光導波路を使用することを特徴とする
請求項第１項に記載の光波長フィルタ。
【請求項６】第一の光カプラと第二の光カプラの間の
領域の片方又は両方に位相調整領域をもつことを特徴と
する請求項第１項に記載の光波長フィルタ。
【請求項７】第一の光カプラと第二の光カプラの間の
複数の経路によって光路長に差を与えることを特徴とす
る請求項第１項に記載の光波長フィルタ。
【請求項８】光カプラを２入力２出力の分岐比可変の
光カプラとすることを特徴とする請求項第１項に記載の
光波長フィルタ。
【請求項９】請求項第１項記載の光波長フィルタをシ
リアルに複数接続したことを特徴とする光波長フィル
タ。
【請求項１０】請求項第１項記載の光波長フィルタを
樹枝状に接続したことを特徴とする光波長フィルタ。
【請求項１１】入力信号を合流分岐する第一の光カプ
ラと、分岐後の複数の光信号のそれぞれが伝搬する媒質
を切り換える複数の光スイッチと、上記光スイッチで切
り換えられた後に各光信号が伝搬するそれぞれ異なる波
長分散値を持つ媒質で構成された複数の光伝送路と、上
記伝送路を伝搬してきた光信号を合流分岐させる第二の
光カプラをもつことを特徴とする光波長フィルタ。
【請求項１２】入力信号を合流複数分岐する第一の光
カプラと、分岐後のそれぞれの光伝送経路に接続された
異なる波長分散値を持つ媒質及び位相調整領域及び光遅
延領域、上記光伝送路を伝搬してきた光信号を合流分岐
させる第二の光カプラをもつことを特徴とする光波長フ
ィルタ。