JPH0777627A

JPH0777627A - 光合分波器および光合分波装置

Info

Publication number: JPH0777627A
Application number: JP5224116A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ogusu; 正大小楠; Shigeru Oshima; 茂大島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は高分解能性を有する光合分波器の提
供を目的とする。【構成】回析格子１とレンズ２と導波路アレー素子３
を用いた光合分波器において、合・分波される光信号を
伝搬させる各導波路の間隔が数十μｍ以下に狭められる
ように火炎堆積法、反応性イオンエッチングの技法によ
って製作された導波路アレー素子３を利用することによ
って、回析格子のピッチの細線化やレンズの長焦点距離
化を図ることなく、高分解能な特性の合分波器を提供で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は波長多重通信に用いられ
る回析格子型の光合分波器及び光合分波装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光合分波器は、波長の異なる光信号を１
本の光ファイバに重合し、かつ、１本の光ファイバに波
長多重された光信号から各波長毎に光信号を分けるデバ
イスとして有効であり、波長多重光通信による大容量情
報伝送において、重要なデバイスである。高密度の波長
多重通信においては、合分波器には高い分解能を有する
合分波特性が不可欠である。特に、光増幅器を用いて波
長多重を行う場合に、光増幅器の限られた帯域内に多く
の波長を設けるためには、一層その分解能を高める必要
がある。従来のデバイスの中で、有望なものとしては、
波長多重光信号を回析格子に入射し、波長に応じた角度
で回析された各光信号をレンズ等に透過させることによ
って、波長の分散を位置の分散に変換する形式の合分波
器である。図１５に示す様な反射型回析格子４５とレン
ズ４６とチタン拡散型ニオブ酸リチウム導波路アレー４
７からなるリトロー型合分波器４９はその一例である。
導波路アレー４７の内の第１の導波路から出射された波
長多重光はレンズ４６によって平行化され、回析格子４
５に入射し、光信号の波長に応じた回析の方向に回析さ
れる。合分波器４９の分解能は回析格子４５のピッチと
レンズ４６の焦点距離と導波路アレー素子４７の導波路
間隔によって決まる。しかし、従来のチタン拡散型ニオ
ブ酸リチウム導波路アレー素子を用いた合分波器では、
分解能を２ｎｍより高くすることが出来なかった。この
ため、波長多重数が多くとれないという問題があった。
一方、波長多重の密度を高めると、光源の発振波長の安
定化が必要になるが、従来の波長安定化技術はファブリ
ペロ共振器のくし状の共振波長に安定化するものであっ
た。この場合、装置が大がかりになると同時に、安定化
した波長と光合分波器の透過波長が必ずしも一致しない
という問題があった。さらに、光増幅器を用いて長距離
伝送する場合は、光増幅器の雑音や利得のばらつきによ
り伝送距離が制限される問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上に記述したよう
に、波長多重光通信向けのデバイスとして適した光合分
波器を形成するためには、合分波特性に高分解能が要請
されるが、光信号を合分波するに十分な、高分解能性を
もたらす有効な手段は、これまで得られていなかった。
また、安定化した波長と光合分波器の透過波長が一致し
ない問題や、光増幅器の雑音、利得のばらつきにより伝
送距離が制限される問題があった。

【０００４】本発明は、回析格子やレンズの焦点距離な
どに高分解能性を依存すること無く、狭い波長間隔の波
長多重信号光に対し、良好な合分波特性が得られるよう
に、合波、または分波された光信号が結合する導波路
が、十分に狭い間隔に配設された、光導波路アレーを用
いた光合分波器及び装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の１つは、回析格
子と光学レンズからなる波長多重光通信用の光合分波器
において、合波、あるいは分波される光波は光導波路の
アレーを伝搬し、このアレーにおける各導波路の間の少
なくとも一部に導波路間で生ずる光結合を阻止する為
に、溝、あるいはクラッド層より低屈折率を有する層を
設け、光ファイバアレーの各ファイバと前記導波路アレ
ーの各導波路との略１対１の光結合を成立させ得るよう
に、前記レンズに対向したアレーの面とは反対側の面上
では導波路間隔が広げられ、かつ前記レンズに対向した
アレーの面上では導波路間隔を狭化されている光合分波
器であり、もう１つは、複数の光増幅器を光中継器とし
て用いた長距離伝送を行う波長多重光通信用の光合分波
器において、波長多重の伝送路中に第１の光合分波器を
挿入して各波長毎に分波し、減衰器、分散補償器、光ス
イッチのうち少なくとも１つ以上挿入した後、第２の光
合分波器により合波して伝送路に接続したことを特徴と
した光合分波器である。

【０００６】又、本発明の光合分波装置は、複数の半導
体レーザと光合分波器を接続して、各半導体レーザの光
を合波する光合波装置において、前記複数の光源にそれ
ぞれ異なる低周波信号で周波数変調をかけ、前記光合分
波器の出力の一部を光電変換したのち前記低周波信号を
透過するバンドパスフィルタ群に入力し、該バンドパス
フィルタ群の出力と前記低周波信号とで同期検波を行
い、各同期検波出力で前記複数の光源の波長を前記光合
分波器の最小損失を与える波長に制御することを特徴と
する。

【０００７】

【作用】本発明においては、回析格子のピッチの向上、
あるいは、レンズの長焦点距離化に高分解能性を求め
ず、合波、または分波される光信号を導波させる光導波
路の間隔を狭めることにより、合分波器としての分解能
を高くすることを特徴とするが可能となり、本発明にお
ける狭間隔の光導波路は、火炎堆積法として反応性イオ
ンエッチングの技術により構成し、１つの導波路とそれ
に隣接した導波路の間の低屈折率化を図れる為、各導波
路間で生ずる光結合を阻止することも可能である。又本
発明によれば、簡易な構成で常に光合分波器の透過波長
と一致した波長に安定化でき、且つ光増幅器の雑音、利
得のばらつきを低減することもできる。

【０００８】次に本発明の作用を具体的に説明する。回
析格子に入射した光信号は、次式で与えられる関係に従
って回析される。 Λ（ sinθm ＋ sinθi ）＝±ｍ・λ ………（１）ただし、Λは格子の間隔であり、θｉ，θｍは入射光の
回析格子に対する入射角、回析角、ｍは回析の次数、λ
は光波長である。次式で与えられるαはブレーズ角と呼
ばれている。

【０００９】θｍ＋θｉ＝２・α ………（２）一般に、ブレーズド格子は、格子間隔Λとブレーズ角α
を適宜選択して作製する事により、回析光を所望の次数
に関するものに集中させるということが知られている。
図１４において、回析角θｍは光波長によって異なるた
め、第１のファイバポート４８−１に入力された波長多
重信号光はブレーズド格子４５に入射後、各波長毎に異
なる方向に回析される。従って、各波長チャンネル光
は、レンズ４６を再び透過することによって、それぞれ
異なった第２導波路アレーに結合し、波長分波機能を果
たす。レンズ４６の焦点距離をｆとしたとき、回析光の
波長に対する位置分散量ｄｘ／ｄλは次式で与えられ
る。

【００１０】ｄｘ／ｄλ＝ｆ・ｄθ／ｄλ＝ｍ・ｆ／Λ・ cosθｍ ………（３）また、第２の導波路アレーを入力ポートとみなし、それ
らに応じた波長の信号光を導波させれば、第１の導波路
には波長多重された光波が結合し、波長合波機能が果た
される。ところで、焦点距離ｆを増大させたときには、
分解能が高くなるとともに、各信号の波長に対応する透
過帯域幅が狭められる。また、信号の変調速度が高速に
なると、信号光のスペクトル幅は広がる。従って、焦点
距離ｆの増大は信号伝送速度を低下させてしまう。ま
た、送信光源の波長変動許容量や光合分波器の波長変動
許容量にも制限を与え、系全体が不安定となる。上述の
従来例で述べたように、ブレーズド格子間隔Λの縮小化
にも限界があり、実際には１／１０００ｍｍ^-1程度まで
である。一般に、格子間隔Λを狭めた場合には、波長に
対する回析効率の特性に大きな偏波依存性を生じ、光通
信デバイスとして適さなくなる。従って、（３）式の右
辺、すなわち波長に対する位置分散量は、実用上大きく
することはできないが、導波路間隔の狭い、導波路アレ
ーを用いることによって、合分波器全体の高分解能化が
図れることになる。具体的には、焦点距離ｆ＝２ｃｍ、
回析格子間隔Λ＝１／３００ｍｍ^-1、回析次数ｍ＝２、
光波長λ＝１．５５μｍ（回析角２７．７度）の場合
に、波長間隔δλを１ｎｍ以下としたい場合には、導波
路間隔は２０μｍ以下が必要となる。しかし、チタン拡
散型の導波路では、導波路を伝搬する光波の界分布が広
く、導波路間隔を狭めると導波路間での光の結合を生じ
てしまうために、導波路間隔を数十μｍ以下に細化する
ことは不可能である。従って、導波路間での光の結合現
象を抑圧するためには、導波路をとりまく媒質の屈折率
分布を考慮しなくてはならない。根本的な光結合防止の
方法としては、導波路の屈折率に比較して十分小さい屈
折率を有する媒質で各導波路を挟み込むか、空気層を設
けるか、結合する光を吸収、または反射する層を設ける
ことが確実な方法である。また、光源の波長安定化は、
多波長を一括して光合分波器の最小損失に直接合わせ込
むことにより常に光合分波器の透過特性を基準とした波
長安定化が行える。さらに、増幅器の雑音は主に自然放
出光により生ずるものであり、光合分波器を２段用いて
自然放出光による雑音を低減し、合せて光増幅器の利得
のばらつきを補償するため減衰器により調整する。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の第１の実施例を説明する為の概略図
である。図１において、１は回析格子、２は光学レン
ズ、３は導波路間隔が狭い導波路アレー、４はファイバ
アレーを示している。波長多重光を入力ファイバ５ａに
入射させると、上述した作用で説明したようにレンズ２
によって平行化された波長多重光６は回析格子１によっ
て、各波長に応じた回析角度で回析され、レンズ２の作
用によって、波長毎に異なるファイバ５ｂ（５ｂ−１〜
５ｂ−ｎ）に結合し、分波器としての機能を果たす。ま
た、先の入力ポートであるファイバ５ａを出力ポートと
みなし、かつ、先の各出力ポート５ｂを各波長の光信号
に対する入力ポートとみなせば、合波器としての機能が
果たされることが容易に理解できる。本発明に用いる導
波路アレー３の製作方法を図２（ａ）〜（ｄ）に示す。
まず、シリコン基板７上に火炎堆積法により石英からな
る第１のクラッド層８を形成する（ａ）。次に、ＴｉＯ
₂ やＧｅＯなどをドープした石英からなる光導波層９を
同様の方法により堆積する（ｂ）。その後、導波路パタ
ーンを用いてフォトリソグラフィと反応性イオンエッチ
ングを行って光導波路９ａを形成するとともに、各導波
路間部分に相当するところの第１のクラッド層８を深め
に掘り込んでおく（ｃ）。その後、第２のクラッド層１
１を薄く堆積する（ｄ）ことにより導波路アレーが形成
される。導波路間部分に空間が作られるため、導波路間
での光結合を防止できる。合分波された光信号を導波す
る導波路９ａの間隔は、回析光の結合面から、各導波路
の間隔は曲げによる光損失が十分無視できる程度に徐々
に広げ、回析光入力面１２と向かい合うファイバ接合面
１３において、シングルモードファイバアレー４との接
合が容易になるように、各導波路間隔を離しておく（図
１）。モードフィールド径１０μｍのシングルモードフ
ァイバと導波路のモードフィールド径を一致させること
により結合効率が改善でき、導波路の厚さと幅は８μｍ
程度に設定するのがよい。また、光導波層を高屈折率層
とすると、導波路の厚さや幅を５〜６μｍ程度に縮小で
き、光の導波層への閉じこめ係数を大きくできるので、
導波路のモードフィールド径は小さくなり、回析光入力
面側での導波路間隔を１０μｍ程度にまで縮めることが
できる。この場合には、ファイバとの光結合のために、
ファイバアレーとの結合面近傍で導波路９ａのコアを拡
大し、ファイバーのモードフィールド径と一致させれば
よい。

【００１２】本発明に用いる導波路アレーの第２の作製
方法を図３（ａ）〜（ｄ）に示す。図２の方法と同様
に、火炎堆積法とエッチングにより、シリコン基板７上
に第１のクラッド層８と光導波層９が形成させた後、導
波路との導波路の間の部分のクラッド層が十分薄くなる
ようにクラッド層を堆積することによって、光結合を防
止できる。また、イオン交換法によって、導波路９ａを
製作することもできる。また、光導波路９ａを製作し、
導波路間をエッチングすることにより導波路アレーを製
作することも可能である。例えば、ガラス基板にフォト
リソグラフィによりＴｉマスクを形成し、この基板を加
熱したＫＮＯ₃ などの硝酸塩中に浸す。そして、Ｋ⁺ が
ガラス中に拡散し、屈折率を上昇させ、光導波路が形成
される。このようにして製作した光導波路の導波路間を
反応性イオンエッチングで掘り込み、導波路アレー素子
を製作できる。ところで、図２または、図３の導波路ア
レーにおいて、導波路間隔をさらに狭めたい場合には、
図４（ａ）（ｂ）のごとく光を吸収、あるいは反射する
層１４を付加することにより、光結合を確実に阻止する
ことができる。例えば、吸収する層は、ＩｎＧａＡｓ，
ＩｎＡｓＰ，ＡｌＩｎＳｂなどをスパッタ装置で導波路
アレーに蒸着する等の方法により形成される。

【００１３】次に、本発明の第２の実施例を図５を用い
て説明する。この図５は第１の実施例による合分波器１
５（１５ａ，１５ｂ）を波長多重光通信システムに組み
込んだ一例で、光送信器２１（２１−１〜２１−ｎ）か
らの種々の波長（λ₁ 〜λ_n）を、光合分波器１５ａを
介して光ファイバ増幅器１８（１８−１〜１８−ｎ）で
増幅し、受信側の光合分波器１５ｂを介して光受信器２
２（２２−１〜２２−ｎ）で受信する構成図である。
尚、２０は光ファイバである。また、図６には、合分波
器１５の特性１６−１〜１６−ｎと波長多重された各信
号のスペクトル１７−１〜１７−ｎと光ファイバアンプ
１８（１８ａ〜１８ｃ）の実用利得帯域１９の関係を示
す。信号のスペクトル幅１７−１〜１７−ｎは、信号を
生成するための変調方式や変調速度に大きく依存し、そ
の中心波長の揺らぎは、光源に用いるレーザに関して固
有な発振特性によって主に決定される。そこで、各チャ
ンネルの信号スペクトルの幅に比較して、各チャンネル
信号に対応した合分波器１５の透過帯域幅が広く、各信
号の中心波長の揺らぎに対し、十分余裕があるものとす
る。また、波長多重の高密度化のためには、各チャンネ
ルの波長間隔を狭化できるように、合分波器１５の透過
帯域外の各領域において、波長に対する透過特性の勾配
は急峻であるようにする。さらに、各チャンネル信号の
波長λ₁ 〜λ_nは、光ファイバ増幅器１８の実用利得帯
域１９内に存在することが必要である。以上の各デバイ
スによって合分波器１５に与えられる条件は、図２〜図
４の導波路アレーを用い、他の機構部品を適宜選択した
合分波器１５によって、満足させられる。したがって、
実施例１に基ずく合分波器１５をシステムに組み込むこ
とによって、チャンネル当たりの伝送速度が速い場合に
は、１本の光ファイバに大容量の情報を伝送することが
できる。また、光ファイバアレーのかわりに、半導体レ
ーザアレーやフォトダイオードアレーを配設してもよ
い。前者の場合には、１台の波長多重光源として、また
後者の場合には、各波長光の監視を行うモニタ用のデバ
イスとしても利用できる。

【００１４】本発明の第３の実施例を図７に示す。合分
波器１５の光学特性１６を利用して送信光源の波長の安
定化を図るものである。送信光源である半導体レーザ２
３−１〜２３−ｎの注入電流に異なる発振周波数ｆ₁ 〜
ｆ_n を有する発振器３３−１〜３３−ｎを用いて弱い変
調を掛けることによって、送信光２４−１〜２４−ｎに
変調指数が小さい周波数変調をかけておく。周波数ｆ₁
〜ｆ_n は伝送には用いない数ＫＨｚから数十ＫＨｚの値
に設定すればよい。合分波器１５で合波された波長多重
光６の１部はカップラ２５で取り出され、光検出器２６
で光電変換され増幅器２７で増幅される。波長安定化ル
ープの安定性を向上させるためには、ループ帯域内の低
周波成分を除去するとよい。また、信号のＳＮ比を改善
するためにも不要な信号を除去しておく必要がある。こ
れらのことから、ｆ₁ 〜ｆ_n のみを透過するバンドパス
フィルタ群３５を設ける。出力された電気信号２８は同
期検波器２９−１〜２９−ｎによって変調信号３０−１
〜３０−ｎと同期検波され、その出力３１−１〜３１−
ｎが半導体レーザ２３−１〜２３−ｎのドライバー回路
３２−１〜３２−ｎに帰還される。合分波器１５の透過
特性１６−１〜１６−ｎと光周波数変調信号３０−１〜
３０−ｎの関係を図８に示す。ｍ番目の光信号の中心波
長λｍの位置によって、透過光の強度変調深度が変化す
るが、中心波長λｍが合分波器１５の最大透過点にある
場合には、強度変調深度が最も小さくなる。また、中心
波長が波長軸上で最大透過点の左右どちらかに存在する
かを検知するためには、透過光３４と変調信号３６−１
〜３６−ｎとの位相の関係、即ち、同相が逆相かを判別
すればよい。従って、合分波器１５の透過特性を利用し
て、透過光の強度振幅が最小となるように制御を行え
ば、複数の送信光の波長を最も合波損失が小さい理想的
な波長に一括して安定化することができる。なお、カッ
プラ２５で取り出された光信号の一部を合分波器１５と
同等の特性を有する合分波器に入力して分波器として用
い、各波長別の光出力ポートの位置と出力強度を検出す
れば、各レーザの発振波長が所望の波長であるか否かの
確認が行える。また、周波数ｆ₁ 〜ｆ_n の変調は光中継
器において各波長の信号検出に用いることができる。即
ち、半導体レーザに周波数変調をかけると強度変調も同
時にかかる。そこで、光中継器では信号の一部を光検出
器で光電変換し、その電気信号を周波数分析してｆ₁ 〜
ｆ_n の信号成分を検出する。各成分が所定の強度を有し
ている場合は、各信号が着信していると判断できる。も
ちろん、前述のように、分波器を用いて各波長を確認し
てもよい。

【００１５】本発明の第４の実施例を図９に示す。本実
施例は、第１の実施例の合分波器を伝送距離の長化に応
用したものである。長距離の波長多重光通信において
は、ファイバ伝送中に被る光損失を補償するために光フ
ァイバ増幅器を多段に接続するが、各段の光ファイバ増
幅器から発生する自然放出光雑音が累積されるため、伝
送路中で自然放出光の除去が必要となる。自然放出光
は、信号光と自然放出光によるビート雑音、自然放出光
どうしのビート雑音、自然放出光のショット雑音という
形で雑音となり、信号光のショット雑音に加わってシス
テムに影響を与える。伝送路である光ファイバ２０での
光損失を補うため、光ファイバ増幅器１８を一定間隔で
伝送路中に設置する必要がある（図５）。光ファイバ増
幅器で発生する雑音は自然放出光であり、広い帯域幅を
有する。また、各光増幅段で発生する自然放出光が相互
作用し、見かけ上増幅器の利得帯域幅を縮小させてしま
う。波長多重を行わない光通信システムにおいては、誘
電体多層膜フィルタなどの狭帯域フィルタの透過中心波
長を光信号の中心波長に合わせ、信号帯域外の自然放出
光による雑音を削除する方法がとられる。波長多重光通
信においても、伝送距離が数千ｋｍを超えるような場合
には、光ファイバ増幅器による雑音が大量に累積される
ため、波長に対し周期性のあるフィルタを用いて、自然
放出光による雑音の除去を行う必要がある。図９では、
特性が同等な２つの合分波器１５−ａ，ｂを伝送路中に
挿入して、光信号を分波させたのち直ちに合波させるこ
とによって、各波長の光信号に対しフィルタリングを行
っている。この際、２段の合分波器の各波長の光信号に
対する透過帯域幅は１段の合分波器に比較して狭くなる
ので、合分波器２段の合成の透過帯域幅が必要以上に狭
まらないように合分波器１５の設計を行う必要がある。
ところで、波長多重光通信に利用できる周期性フィルタ
としては、ファブリ・ペロ共振器やマッハツェンダ干渉
器が挙げられる。ファブリペロ共振器の場合は、共振器
内に光信号を光学的にため込むため、光信号の一部に時
間的遅延を与える。従って、光信号が高速である場合に
は、共振器光信号をため込む割合（Ｑ値）を小さくする
等の方法によって時間遅延の影響を回避する必要があ
る。マッハツェンダ干渉器の場合には、その波長−透過
特性が正弦波状であるため、自然放出光の除去は半分程
度となる。従って、同一合分波器を２段用いる方法やフ
ァブリペロ共振器を用いる方法に比較すると除去効率は
大きくないが、透過帯域幅が比較的広くとれる。

【００１６】本発明の第５の実施例を図１０に示す。こ
の例では、光ファイバ増幅器１８の利得の波長依存性を
補償するための光合分波器１５の応用例に関するもので
ある。光ファイバ増幅器を多段接続すると、波長に対す
る利得値に大きな差異が生ずる。そのため、伝送路中に
利得を調整するデバイスが必要となる。そこで、合分波
器１５−ａと１５−ｂからなる自然放出光による雑音低
減のためのデバイスにおいて、各波長のチャンネル信号
伝送用のファイバ中に減衰器３７−１〜３７−ｎを設
け、受信側で各波長信号光の強度が等しくなるように各
減衰器３７−１〜３７−ｎの減衰率を決定すると良い。
多段光ファイバ増幅器の利得特性は時間的に大きく変動
するものではないが、システムの長期安定化を考慮する
と、各減衰器３７の減衰率が可変であることが望まれ
る。具体例としては、図１１に示すような熱光学効果を
利用したマッハツェンダ干渉器３９を用い、各波長の信
号光強度の一部４０をモニタして、適宜減衰率を決定す
るように制御を行えば良い。この図１１において、３８
−１は光路長可変用ヒータ、３８−２はヒータドライブ
回路、３８−３は干渉器コントローラ、３８−４は増幅
器、３８−５はモニタ用ＰＤ、３８−６は制御信号であ
る。

【００１７】本発明の第６の実施例を図１２に示す。こ
の図は、合分波器１５を用いて、ファイバの波長分散性
を補正する分散補償光回路が示されている。一般に、長
距離の光ファイバ中を伝搬した光信号は、ファイバの波
長分散によりパルス幅が変化し、伝送距離に限界を与え
るため、長距離通信を行うためには分散の補償を行う必
要がある。また、ファイバ入力の全光強度が大きい場合
には、カー効果と呼ばれる光非線形効果により自己位相
変調現象がおこり、信号光のスペクトル分布を変化させ
る。光ファイバの信号光波長に対する分散値が０でな
く、かつファイバが千ｋｍを超えるような長尺なものの
場合には、自己位相変調によるスペクトル変化が波長分
散を通じて信号波形に歪を与え、受信側での信号検出に
多大な悪影響を与える。分散値は、光信号の波長によっ
て異なる値を有する。そのため、波長多重光通信におい
ては、各波長の光信号毎に異なる分散補償を行う必要が
ある。図１２での例では、各チャンネル波長に対する分
散値と逆符号の分散を与えるファイバ４１を接続してお
り、各波長毎に適宜分散値の異なる逆分散ファイバ４１
−１〜４１−ｎを用いて、分散補償を行っている。な
お、各信号光の分散による波形の広がりが小さく、なお
かつ波長多重光の全強度が大きい場合には、ファイバ中
で非線形光学効果の１種である４波混合という非線形現
象により雑音光が発生することが知られており、該雑音
光の波長が信号光の波長に近い場合には、信号のＳＮ比
を低下させる。従って、分散補償回路を伝送路の中間に
挿入する場合には、光ファイバ増幅器の出力が過多とな
らぬように留意するか、光信号の波長間隔を不等にする
等の手段をとるべきである。波長間隔を不等にする場合
には、当然導波路アレー素子の導波路間隔も不等になる
ように設計することになる。以上のように、特性が同等
の２つの合分波器を用いることによって、伝送距離の拡
大を図ることが可能となる。

【００１８】本発明の第７の実施例を図１３に示す。こ
の例は、２つの同等の光学特性を有する合分波器１５−
ａ，ｂと２×２光スイッチ４２による構成によるもので
ある。各光スイッチ４２−１〜４２−ｎの切り替えによ
り、所望のチャンネル信号の取り出しと信号の送り出し
が行え、なおかつ、不要なチャンネル信号はそのまま通
過させうる（ＡＤＤ−ＤＲＯＰ機能）。図１３の様な構
成を伝送路中に幾つか配設すれば、情報の分配、収集を
各地域毎に行える。

【００１９】以上の第４〜第７の実施例は、全て、もし
くは一部を組み合わせて実施できる。即ち、２つの合分
波器の間に減衰器、逆分散ファイバ、２×２光スイッチ
など必要な素子を直列に接続して実現できる。なお、こ
れらの合分波器や光デバイスは、伝送路中のどこに挿入
してもよいが、ＳＮ比の点では光増幅器の直後に設置す
るのがよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、回析格子の格子間隔の
狭化やレンズの長焦点距離化を図ることなく、高密度の
波長多重光通信向けの透過特性と高分解能性を有する合
分波器を提供でき、導波路アレー間の光結合を確実に阻
止できるため、良好な隣接チャンネル間クロストーク除
去の特性が得られる。また、光増幅器の雑音や利得のば
らつきを抑圧して伝送距離の拡大の為のデバイスの機構
部品としても応用できる。さらに、簡易な構成で常に光
合分波器の最小損失と一致して光源の波長を安定化する
ことも実現でき、安定な波長多重通信を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例を示す図。

【図２】本発明第１の実施例に要する導波路素子の製
法を説明する図。

【図３】本発明第１の実施例に要する導波路素子の製
法を説明する図。

【図４】本発明第１の実施例に要する導波路素子の製
法を説明する図。

【図５】本発明第２の実施例を示す図。

【図６】本発明第２の実施例を説明する図。

【図７】本発明第３の実施例を示す図。

【図８】本発明第３の実施例を示す図。

【図９】本発明第４の実施例を示す図。

【図１０】本発明第５の実施例を示す図。

【図１１】本発明第５の実施例を説明する図。

【図１２】本発明第６の実施例を示す図。

【図１３】本発明第７の実施例を示す図。

【図１４】従来の光合分波器を示す図。

【符号の説明】

１反射型ブレーズド回析格子２光学レンズ３導波路アレー（３−ｃ，ｄ吸収または反射層を付加
した導波路アレー素子）４光ファイバアレー５光入出力ポート６波長多重光７シリコン基板８第一のクラッド層９光導波層９ａ光導波路１１第２のクラッド層１２回析光入力面１３ファイバ接合面１４光吸収・反射層１５光合分波器１６合分波器の透過特性（透過帯域）１７信号スペクトル幅１８光ファイバ増幅器１９光ファイバ増幅器の実用利得帯域幅２０光ファイバ２１光送信器２２光受信器２３半導体レーザ２４送信光２５光カップラ２６光検出器２７増幅器２８外部変調器２９同期検波器３０変調信号３１同期検波出力３２レーザドライバ回路３３発振器３４合分波器透過光３５バンドパスフィルタ群３６周波数変調光信号３７光可変減衰器３８−１光路長可変用ヒータ３８−２ヒータドライブ回路３８−３干渉器コントローラ３８−４増幅器３８−５モニタ用ＰＤ３８−６制御信号３９マッハツェンダ干渉器４０モニタ光４１逆分散ファイバ４２２×２光スイッチ４３光送信器４４光受信器４５回折格子４６レンズ４７チタン拡散型導波路アレー素子４８光ファイバアレー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回折格子と光学レンズからなる波長多重
光通信用の光合分波器において、合波、あるいは分波さ
れる光波は光導波路のアレーを伝搬し、このアレーにお
ける各導波路の間の少なくとも一部に導波路間で生ずる
光結合を阻止する為に、溝、あるいはクラッド層より低
屈折率を有する層を設け、光ファイバアレーの各ファイ
バと前記導波路アレーの各導波路との略１対１の光結合
を成立させ得るように、前記レンズに対向したアレーの
面とは反対側の面上では導波路間隔が広げられ、かつ前
記レンズに対向したアレーの面上では導波路間隔を狭化
されていることを特徴とした光合分波器。
【請求項２】前記導波路アレーは、火炎堆積法により
第１のクラッド層と導波層を形成し、このクラッド層、
導波層のうち導波層を選択的にエッチングし、その後、
さらに火炎堆積法により第２のクラッド層を形成して構
成されていることを特徴とする請求項１記載の光合分波
器。
【請求項３】前記各導波路の間のクラッド層に光を吸
収、または反射する層を付加し、各導波路間で生ずる光
結合を阻止したことを特徴とする請求項２記載の光合分
波器。
【請求項４】複数の光増幅器を光中継器として用いた
長距離伝送を行う波長多重光通信用の光合分波器であっ
て、波長多重の伝送路中に第１の光合分波器を挿入して
各波長毎に分波し、減衰器、分散補償器、光スイッチの
うち少なくとも１つ以上挿入した後、第２の光合分波器
により合波して伝送路に接続したことを特徴とした光合
分波器。
【請求項５】複数の半導体レーザと光合分波器を接続
して、各半導体レーザの光を合波する光合波装置におい
て、前記複数の光源にそれぞれ異なる低周波信号で周波
数変調をかけ、前記光合分波器の出力の一部を光電変換
したのち前記低周波信号を透過するバンドパスフィルタ
群に入力し、該バンドパスフィルタ群の出力と前記低周
波信号とで同期検波を行い、各同期検波出力で前記複数
の光源の波長を前記光合分波器の最小損失を与える波長
に制御することを特徴とした光合波装置。