JPH08163028A

JPH08163028A - ブラッググレーティング使用波長多重光回路

Info

Publication number: JPH08163028A
Application number: JP6296797A
Authority: JP
Inventors: Takashi Mizuochi; 隆司水落; Tadayoshi Kitayama; 忠善北山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1996-06-21
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JP3382394B2

Abstract

(57)【要約】【目的】クロストークおよびアイソレーション特性に
優れた双方向波長多重分離回路を得る。また、エルビウ
ムドープファイバを組み合わせて平坦な波長多重分離用
光増幅器を得る。【構成】第１の光路からみて第１のカプラと第１のブ
ラッググレーティングと第２のブラッググレーティング
とで構成される第１のマイケルソン干渉計と、第２のカ
プラと第３のブラッググレーティングと第４のブラッグ
グレーティングとで構成される第２のマイケルソン干渉
計と、この２つ干渉計が第２の光路で向き合って組み合
わされた構成とする。ブラッググレーティングは受信光
の波長に反射波長を合わせておき、受信光は入力端より
第１の干渉計に入る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はブラッググレーティン
グを形成したシングルモード光導波路を用いた波長多重
通信用光回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１９および図２０は、従来の波長多重
光通信システムのブロック図である。これは、「Govin
d. P. Agrawal 著，Fiber-optic communication system
s, JohnWiley & Sons, Inc. New York, 1993年」に掲載
されたものをわかりやすく描き直したものである。図１
９は、２地点間を結ぶ幹線系の構成であり、また図２０
は、多地点間を結ぶ加入者系の構成である。図１９のシ
ステムの動作を以下に説明する。送信側では、異なる波
長λ₁，λ₂，λ₃，λ₄，の４つのレーザダイオード
（以後ＬＤと略す）２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２
００ｄを異なる情報信号で変調し、合波部２０１で波長
多重し、伝送光ファイバ２０２に送出する。伝送光ファ
イバ２０２を伝送する信号はファイバの損失によって減
衰するため、ある区間毎に光増幅器２０３ａ，２０３
ｂ，２０３ｃで損失を補償する。光増幅器には、一般的
にエルビウムドープファイバ増幅器が使用される。長距
離伝送された後、受信部に到達した光信号は、分波部２
０４で分離され、異なる４台の受信器２０６ａ，２０６
ｂ，２０６ｃ，２０６ｄで受信される。このとき光バン
ドパスフィルタ（以後光ＢＰＦと略す）２０５ａ，２０
５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄが波長を分離する。

【０００３】図２０のシステムの動作を以下に説明す
る。スターカプラ２１０を挟んで複数の局が接続されて
いる。各局には双方向波長多重分離回路（以後双方向Ｗ
ＤＭ回路と略す）を介してＬＤと受信器が接続される。
局間の回線は固有に割り当てられる波長を用いて設定さ
れる。例えば、局２１１から局２１２への通信は波長λ
₁が使用される。局２１１に設置されたＬＤ２１２は、
制御信号を受け取った後、λ₁波長にチューニングされ
る。局２１１で発生する情報信号で変調されたλ₁波長
は双方向ＷＤＭ回路２１３を通じて光ファイバ２１８に
送出される。スターカプラ２１０を経由して局２１２に
到達したλ₁一部は双方向ＷＤＭ回路２１５を通じて光
ＢＰＦ２１６に導かれる。ここで他の波長成分を除去し
てλ₁波長のみが受信器２１７で受信される。

【０００４】図２０で説明されたシステムに使用される
従来の双方向ＷＤＭ回路は、図２１に示すように構成さ
れていた。この種の双方向ＷＤＭ回路は、例えば、「No
rioTakato, Kaname Jinguji, Mitsuho Yasu, Hiromu To
ba, Masao Kawachi,■ Silica-based single mode wave
guides on Silicon and their application to guided-
wave optical interferometers, Journal of Lightwave
Technology, vol.6, No.6, pp.1003-1010, 1988. 」
に詳しく述べられている。図２１において、２２０，２
２１は方向性結合器、２２５は光送信器、２２６は光受
信器である。２２２，２２３，２２４を便宜上それぞれ
端子と呼ぶ。図２２は、この双方向ＷＤＭ回路の典型的
な波長透過特性を示したもので、端子２２２から入射し
た光のうち、端子２２３と端子２２４に出射される光の
パワーを示している。光送信器２２５は、波長１５５５
ｎｍで発光しており、光受信器２２６は、１５５７ｎｍ
の波長の信号を受信すべきものであるとする。波長１５
５５ｎｍにおいて端子２２２−２２３間は最も損失が小
さくなり、また波長１５５７ｎｍにおいて端子２２２−
２２４間は最も損失が小さくなる。従って、端子２２３
から波長１５５５ｎｍで入射した光は、低損失で伝送フ
ァイバに送出され、端子２２２から入射した波長１５５
７ｎｍの光は、低損失で光受信器２２６に入射する。す
なわち、これは１５５５ｎｍと１５５７ｎｍの双方向Ｗ
ＤＭ回路として動作する。

【０００５】このような双方向ＷＤＭ回路は、以下に述
べる問題点があった。まず、双方向ＷＤＭ回路に到達す
る波長多重光が、２波を上回る数で、例えば、１５５３
ｎｍや１５６０ｎｍにも存在した場合、端子２２４には
それら全てが到達するため、それらの光の間でクロスト
ークを発生し、通信ができなくなる。このことは、本双
方向ＷＤＭ回路が、方向性結合器を２段接続した周期的
な透過特性を持つマッハツェンダ型であることに起因す
る。また、通常ディジタル信号伝送系では、クロストー
クによるパワーペナルティを０．１ｄＢ以下に抑圧する
ために、クロストーク量は−１６．３ｄＢ以下にしなけ
ればならない。しかしながら、本双方向ＷＤＭ回路の透
過特性は余弦関数状であり、わずかに中心波長がずれた
だけでクロストークが急激に増加する。

【０００６】図１９で説明されたシステムに使用される
光増幅器としては、エルビウムドープ光ファイバ増幅器
（以後ＥＤＦＡと略す）が用いられてきた。従来から広
く用いられているＥＤＦＡの構成を図２３に、またＥＤ
ＦＡの波長−利得特性の一例を図２４に示す。図２３に
おいて、２４０はエルビウムドープ光ファイバ、２４１
は励起用ＬＤ、２４２はＷＤＭカプラ、２４３ａ，２４
３ｂは光アイソレータである。エルビウムドープ光ファ
イバ２４０は、石英シングルモードファイバに希土類元
素であるエルビウムを添加したものである。これに１．
４８μｍもしくは０．９８μｍの励起光が入射すると、
反転分布が形成され、１．５５μｍ帯の光に対して誘導
放出が起き、光増幅器として動作する。励起光は、ＷＤ
Ｍカプラ２４２で合波される。エルビウムドープファイ
バ２４０の母材が純シリカコアの場合、１５３６および
１５５２ｎｍ付近に利得ピークが存在する。Ａ１が共ド
ープされた場合には、利得ピークはやや平坦化されるこ
とが指摘されている。しかしながら、ＥＤＦＡを多段に
接続した場合、帯域が制限されてしまう。特に、ＷＤＭ
システムでは、各波長のパワーが大きく異なることにな
り、Ｓ／Ｎ劣化やクロストークを引き起こす。ＥＤＦＡ
が飽和領域で動作している場合は、この問題はさらに顕
著になって表れる。この問題は、例えば、「M. Suyama,
T. Terahara, S. Kinoshita, T. Chikama, M. Takahas
hi, ■2.5Gb/s, 4channel WDM transmission over 1060
km using EDFAs with suppressed gain bandwidth narr
owing,■ ECOC ■92,paper MB5-1, 1992. 」に詳しく述
べられている。

【０００７】係る問題を解決するためには、広帯域にわ
たって利得が平坦なＥＤＦＡを開発するか、利得を平坦
化するイコライザ回路を設けることが提案されている。
利得が平坦なＥＤＦＡは、例えば、「B. Clesca, D. Ba
yart, C. Caurjolly, L. Berthelon, L. Hammon, J. L.
Beylat, ■Over 25nm, 16 wavelength-multiplexedsig
nal transmission through four fluoride-based fiber
-amplifier cascadeand 40km standardfiber,■ OFC ■
94, paper PD20, 1994.」に述べられている。これは、
母材にフロライドファイバを使用することで、帯域の平
坦化をはかったものであるが、フロライドファイバの信
頼性が十分得られないと言う問題があり、実用の域に達
していない。また、イコライザ回路は、例えば、「Kyo
Inoue,Toshimi Kominato, Hiromu Toba,■ Tunable gai
n equalization using a Mach-Zehnder optical filter
in multistage fiber amplifiers, IEEE Photonics Te
chnology Letters, vol.3, No.8, pp.718-720, 1991.」
に述べられている。これは、石英光導波路で構成したマ
ッハツェンダフィルタから構成されたものであるが、構
成が複雑になるだけでなく、偏波依存性を発生してしま
う問題があった。

【０００８】一方、選択性光反射器として、シングルモ
ード光導波路中に形成されたブラッググレーティングを
基本に構成する波長選択性デバイスが知られている。シ
ングルモード光導波路中に形成されたブラッググレーテ
ィングに関しては、例えば、光ファイバをベースにした
ものは、カナダのコミュニケーションリサーチセンター
のK. O. Hillらによって発明された。発明の経緯と内容
は、「K. O. Hill, B.Malo, F. Bilodeau, D. C. Johns
on, ■Photo-sensitivity in optical fibers■, Annua
l Review of Material Science, pp.125-157, 1993.」
に述べられている。ブラッググレーティングは、光ファ
イバに外部から紫外線を露光することで格子欠陥を誘起
され、屈折率の周期的な変動が容易に製作されるもので
あり、波長再現性が高い・挿入損失が極めて小さい等の
特徴を有する。ブラッググレーティングの製法に関して
は、United States Patent 4,725,110, ■Method for i
mpressing gratings within fiber optics,■, United
States Patent 4,807,950,■Method for impressing gr
atings within fiber optics,■, United StatesPatent
5,104,209, ■Method of creating an index grating
in an optical fiber and a mode converter using the
index grating,■, United States Patent 5,216,739,
■Method of creating an index grating in an optic
al fiber and a mode converter using the index grat
ing,■等に詳しく述べられており、その何れもが製法の
容易さを強調している。ブラッググレーティングのピッ
チをΛ、導波路の等価屈折率をｎ_eff 、実効的なグレー
ティング長をＬ_eff、結合係数をκとすると、ブラッグ
反射の中心波長λ₀は、λ₀＝Λ／ｎ_eff、正規化され
た帯域幅Δλ₀／λ₀は、Δλ₀／λ₀＝λ₀／（２ｎ
_effＬ_eff）、反射の中心波長における反射係数Ｒは、
Ｒ＝ｔａｎｈ²（κＬ_eff）と表せる。ブラッググレー
ティングは、それだけでは単なる波長選択性の反射器と
してしか動作しないが、複数の組み合わせ方によって
は、興味深いデバイスが構成できる可能性がある。しか
しながら、これまで十分な検討がなされていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の波長多重光通信
システムは、上述のように構成されていた。ここに存在
するいくつかの問題が、システムの動作性能を劣化させ
ていた。まず、クロストークが小さく、かつアイソレー
ションの大きい双方向ＷＤＭ回路の構成が難しいという
課題があった。

【００１０】また、広い帯域にわたって利得が平坦な光
増幅器を構成することが難しかった。

【００１１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、クロストークが小さく、かつア
イソレーションの大きい双方向ＷＤＭ回路、および広い
帯域にわたって利得が平坦な光増幅器を得ることを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係るブラッグ
グレーティング使用波長多重光回路は、第１のシングル
モード光導波路（以下、光路という）に接続される第
１、第２、第３、第４の端子を持つ第１の方向性結合器
（以下、カプラという）と、この第１のカプラの第２の
端子から上記第１の光路上に第１の所定の距離はなして
設置した設定波長を持つ第１のブラッググレーティング
と、第１のカプラの結合した側の第３、第４端子に接続
される第２の光路と、第２の光路上で、第１のカプラの
第４の端子から第１のブラッググレーティングと同方向
に第１の所定の距離と同じ距離はなして設置した上記設
定波長を持つ第２のブラッググレーティングと、第２の
光路上で、第１、第２、第３、第４の端子を持ち、その
第２の端子が第１のカプラの第３の端子に接続される第
２のカプラと、第２の光路上に、第２のカプラの第１の
端子から第１のカプラとは反対方向に第２の所定距離は
なして設置した上記設定波長を持つ第３のブラッググレ
ーティングと、第２のカプラの結合した側の第３、第４
の端子に接続される第３の光路上で、第２のカプラの第
３の端子から第３のブラッググレーティングと同方向に
上記第２の所定距離はなして設置した上記設定波長を持
つ第４のブラッググレーティングとを備え、第１の光路
上の第１のカプラの第１の端子側を入力端とし、第１の
カプラの第２の端子側の第１のブラッググレーティング
より後に送信器を設け、また第２のカプラの第４の端子
側に受信器を設けた。

【００１３】または、第１の光路に接続される第１、第
２、第３、第４の端子を持つ第１のカプラと、この第１
のカプラの第２の端子から第１の光路上に所定の距離は
なして設置した第１の設定波長を持つ第１のブラッググ
レーティングと、第１のカプラの結合した側の第３、第
４端子に接続される第２の光路と、この第２の光路上
で、第１のカプラの第４の端子から第１のブラッググレ
ーティングと同方向に上記所定の距離と同じ距離はなし
て設置した上記第１の設定波長を持つ第２のブラッググ
レーティングと、第２の光路上にあって第１のカプラの
第３の端子から第１のカプラとは反対方向に設置した第
２の設定波長を持つ第３のブラッググレーティングとを
備え、第１の光路の、第１のカプラの第１の端子側を入
力端とし、第１のカプラの第２の端子側の第１のブラッ
ググレーティングより後に送信器を設け、また第２の光
路上で第１のカプラの第３の端子側の第３のブラッググ
レーティングより後に受信器を設けた。

【００１４】または、第１の光路に接続される第１、第
２、第３、第４の端子を持つ第１のカプラと、この第１
のカプラの第２の端子から第１の光路上に所定の距離は
なして設置した第１の設定波長を持つ第１のブラッググ
レーティングと、第１の光路上で第１のブラッググレー
ティングの後に接続される第１、第２、第３、第４の端
子を持つ第２のカプラと、第１のカプラの結合した側の
第３、第４端子、及び第２のカプラの結合した側の第
３、第４端子側に接続される第２の光路と、第２の光路
上で、第１のカプラの第４の端子から第１のブラッググ
レーティングと同方向に上記所定の距離と同じ距離はな
して設置した上記第１の設定波長を持つ第２のブラッグ
グレーティングと、第２の光路上に、第１のカプラの第
３の端子から第１のカプラとは反対方向に設置した第２
の設定波長を持つ第３のブラッググレーティングとを備
え、第１の光路の、第１のカプラの第１の端子側を入力
端とし、第２の光路上で第２のカプラの第４の端子側の
第２のブラッググレーティングとは反対方向に送信器を
設け、また第２の光路上で第１のカプラの第３の端子側
の第３のブラッググレーティングより後に受信器を設け
た。

【００１５】また、第１の光路に長さ方向に所定の距離
長離れた第１、第２の端子を持つ第１のブラッググレー
ティングを形成し、この第１のブラッググレーティング
から設定間隔はなして平行して設けられた第２の光路上
に、上記所定の距離長の第３、第４の端子を持つ第２の
ブラッググレーティングを形成し、更に、第１のブラッ
ググレーティングと第２のブラッググレーティングのブ
ラッグ面を光伝搬方向と所定の角度傾け、かつブラッグ
反射波長を等しく形成した。

【００１６】また、第１の光路に長さ方向に第１ａと第
１ｂの端子が第１の所定の距離長を持つ第１のブラッグ
グレーティングと、第２ａと第２ｂの端子が第２の所定
の距離長を持つ第２のブラッググレーティングを形成
し、第１のブラッググレーティングから設定間隔はなし
て平行して設けられた第２の光路上に、第１ｃと第１ｄ
の端子が上記第１の所定の距離長を持つ第３のブラッグ
グレーティングを形成し、記第２のブラッググレーティ
ングから設定間隔はなして平行して設けられた第３の光
路上に、第２ｃと第２ｄの端子が上記第２の所定の距離
長を持つ第４のブラッググレーティングを形成し、更
に、第１のブラッググレーティングと第３のブラッググ
レーティングのブラッグ面を光伝搬方向と第１の所定の
角度傾け、かつブラッグ反射波長を等しく第１の設定波
長として形成し、また、第２のブラッググレーティング
と第４のブラッググレーティングのブラッグ面を光伝搬
方向と第２の所定の角度傾け、かつブラッグ反射波長を
等しく第２の設定波長として形成した。

【００１７】また更に、第１の光路には複数のブラッグ
グレーティングを形成し、各ブラッググレーティングか
ら設定間隔はなして平行して設けられた複数の異なる対
向光路上に、それぞれ異なる所定の距離長を持つ対向す
るブラッググレーティングを形成し、更に、第１の光路
のブラッググレーティングと対向するブラッググレーテ
ィングのブラッグ面を光伝搬方向とそれぞれ所定の角度
傾け、かつブラッグ反射波長を等しくそれぞれ異なる設
定波長として形成した。

【００１８】また更に、第１の光路には複数のブラッグ
グレーティングを形成し、各ブラッググレーティングか
ら設定間隔はなして平行して設けられた第２の対向光路
上に、それぞれ異なる所定の距離長を持つ対向するブラ
ッググレーティングを形成し、更に、第１の光路のブラ
ッググレーティングと上記対向するブラッググレーティ
ングのブラッグ面を光伝搬方向とそれぞれ所定の角度傾
け、かつブラッグ反射波長を等しくそれぞれ各組間で異
なる設定波長として形成した。

【００１９】または、励起光で励起される光ファイバー
と、波長多重回路と、これら波長多重回路または光ファ
イバーに接続される光路と、光路上に縦続接続され、そ
れぞれ所定のブラッグ反射波長と反射率を持つ複数のブ
ラッググレーティングを備えた。

【００２０】または、光ファイバーに接続され、励起光
で励起される光路と、光ファイバーの励起光源とは反対
側に接続される光サーキュレータと、光路上に縦続接続
され、所定のブラッグ反射波長を持ち、それぞれ光ファ
イバー中での利得で定まる励起距離に設けられた複数の
ブラッググレーティングを備えた。

【００２１】

【作用】この発明によるブラッググレーティング使用波
長多重光回路は、第１の光路からみて第１のカプラと第
１のブラッググレーティングと第２のブラッググレーテ
ィングとで構成される第１のマイケルソン干渉計と、第
２のカプラと第３のブラッググレーティングと第４のブ
ラッググレーティングとで構成される第２のマイケルソ
ン干渉計と、この２つ干渉計が第２の光路で向き合って
組み合わされた形となり、送信光と受信光は、双方向で
互いに干渉なしに波長多重分離する。特に受信光は入力
端より第１の干渉計により減衰なしに第２の干渉計に入
り、更に第２の干渉計により減衰なしに受信器に到達す
る。

【００２２】または、第１の光路からみて第１のカプラ
と第１のブラッググレーティングと第２のブラッググレ
ーティングとで構成されるマイケルソン干渉計と、第２
の光路の受信器側に挿入した第３のブラッググレーティ
ングとで、送信光と受信光は、双方向で互いに干渉なし
に波長多重分離する。特に受信光は入力端より第１の干
渉計により減衰なしに受信器に到達する。

【００２３】または、第１の光路からみて第１のカプラ
と第１のブラッググレーティングと第２のブラッググレ
ーティングとで構成されるマイケルソン干渉計と、第２
の光路の受信器側に挿入した第３のブラッググレーティ
ングとで、送信光と受信光は、双方向で互いに干渉なし
に波長多重分離する。特に受信光は入力端より第１の干
渉計により減衰なしに受信器に到達する。また送信光も
ほとんど減衰なしに送信される。

【００２４】この発明によるブラッググレーティング使
用波長多重光回路は、第１または第２の光路から入射し
た光のうち、ブラッグ反射波長の光のみが第２または第
１の光路と結合して双方向に波長多重分離する。

【００２５】または、第１または第２の光路から入射し
た光のうち、第１と第３のブラッグ反射波長の光のみが
第２または第１の光路と結合し、また第１または第３の
光路から入射した光のうち、第２と第４のブラッグ反射
波長の光のみが第３または第１の光路と結合して双方向
に波長多重分離する。

【００２６】または、第１または対向する光路から入射
した光のうち、それぞれ対向するブラッグ反射波長の光
のみが対向する光路と結合して複数の波長の光が双方向
に波長多重分離する。

【００２７】または、第１または対向する光路から入射
した光のうち、それぞれ対向するブラッグ反射波長の光
のみが対向する光路と結合して複数の波長の光が双方向
に波長多重分離する。

【００２８】この発明によるブラッググレーティング使
用波長多重光回路は、光励起される光が、各ブラッググ
レーティングで各波長毎に所定の反射率で反射されて利
得を下げ、従って励起で増幅される光は広い範囲で任意
の特性となる。

【００２９】または、増幅される光が、それぞれ対応す
る励起距離に設置された各ブラッググレーティングで各
波長毎に反射されるので、各波長の光の利得は励起距離
で定まり、従って励起で増幅される光は広い範囲で任意
の特性となる。

【００３０】

【実施例】

実施例１．図１は、本発明の実施例１の波長多重分離回
路の構成を示すブロック図である。図において、１，２
は方向性結合器（以下、カプラという）、３ａ，３ｂ，
４ａ，４ｂはブラッググレーティング、５は光送信器、
６は光受信器、７は入出力光ファイバである。８，９
ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ，１１，１２は説明のために
割り付けた光導波路（以下、光路という）の端子であ
る。ここで、ブラッググレーティング３ａ，３ｂは、波
長選択性反射器として働く。反射の中心波長は、受信光
に合わせてλ₁、帯域はΔλ₁とする。同様に、ブラッ
ググレーティング４ａ，４ｂも波長選択性反射器として
働く。反射の中心波長も同様にλ₁、帯域もΔλ₁とす
る。方向性結合器は、λ₁もしくは送信光のλ₂何れに
対しても３ｄＢカプラ（１８０度ハイブリッド）として
動作する。つまり、進行方向と結合した進行方向に２分
され、位相シフトする。

【００３１】本ＷＤＭ回路は、２つのマイケルソン干渉
計から構成される。１つは３ｄＢカプラ１とブラッググ
レーティング３ａ，３ｂの組合せ、もう１つは、３ｄＢ
カプラ２とブラッググレーティング４ａ，４ｂの組合せ
である。端子８から入射した波長λ₁の光は、３ｄＢカ
プラ１で位相が±π／２変化しつつパワーが２分され
る。そのまま進行方向にシングルモード光路を３ａのブ
ラッググレーティングに進む光は、π／２位相シフトす
る。一方、カプラを結合した側で進行方向に光路を３ｂ
のブラッググレーティングに進光は、−π／２位相シフ
トする。３ｄＢカプラからブラッググレーティング３
ａ，３ｂまでの光路差がゼロとすると、ブラッググレー
ティングで反射し、再び３ｄＢカプラを通過する光の位
相は、再びカプラ１で位相シフトされ、そのままの方向
はπ／２、結合方向は−π／２シフトするので、端子８
側で逆相、端子１２側で同相となる。従って、端子８へ
は何も出力されず、全てのパワーが端子１２に出力され
る。

【００３２】一方、λ₁以外の光は、ブラッググレーテ
ィングで反射されないので、そのままスルーで通過す
る。以上のことから、このマイケルソン干渉計は、端子
８から端子１２へ光ＢＰＦとして動作する。このこと
は、United Stetes Patent 4,900,119, ■Wavelength s
elective optical devices using optical delectional
coupler,■ に詳しく述べられている。同様に、３ｄＢ
カプラ２とブラッググレーティング４ａ，４ｂから構成
されるマイケルソン干渉計もλ₁に対する光ＢＰＦとし
て働く。このとき、波長λ₁のみが端子１１に出射され
る。こうして、理想的には、端子８から入射した受信光
λ₁は、減衰なしに端子１１に到達して受信器６に入
る。一方、端子１０ａから入射する光送信器の波長をλ
₂とすると、これはブラッググレーティング３ａにとっ
ては通過する波長であるから、スルーで３ｄＢカプラ１
に入射される。そして、半分のパワーが端子１から出射
される。従って、本ＷＤＭ回路は、光送信器５にとって
は３ｄＢの損失を伴うものの、λ₁とλ₂の双方向ＷＤ
Ｍ回路として働くことが理解できる。従来装置と比較し
ても、損失が少なく、特に受信光に対しては、損失軽減
の効率と、クロストークの削減が大きいことが判る。

【００３３】図２は、この双方向ＷＤＭ回路の波長特性
の一例を示したものである。ブラッググレーティング
は、光ファイバ中に紫外線を露光して作製するファイバ
型ものを、また３ｄＢカプラはファイバ溶融型のものを
想定した。システムの波長間隔を２ｎｍ、特に光送信器
５の送信波長を１５５７ｎｍに、また光受信器６の受信
波長を１５５５に設定すると、チャネル間クロストーク
は５０ｄＢと、十分小さい値に抑えられると期待でき
る。また、受信波長の挿入損失もファイバ端子間でわず
か１ｄＢという小さい値が実現可能である。このよう
に、従来の双方向ＷＤＭ回路と異なる点は、ブラッググ
レーティングと３ｄＢカプラで構成される光ＢＰＦが遮
断特性に優れるだけでなく、挿入損失が極めて小さいた
めクロストークを発生しにくい点にある。また、透過ピ
ークはマッハツェンダ型のように周期的に発生せず、１
つの波長でしか現れないので、多重数の多いシステムに
適用することができるという利点がある。

【００３４】実施例２．図３は、本発明の実施例２の波
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、３０は方向性結合器（カプラ）、３１ａ，３１
ｂ，３２はブラッググレーティング、５は光送信器、６
は光受信器、７は入出力光ファイバである。３３，３
４，３５，３６は説明のために割り付けた光導波路（光
路）の端子である。ここで、ブラッググレーティング３
１ａ，３１ｂは波長選択性反射器として働く。反射の中
心波長はλ₁、帯域はΔλ₁とする。同様に、ブラッグ
グレーティング３２も波長選択性反射器として働く。反
射の中心波長はλ₂、帯域はΔλ₂とする。カプラ３０
は、λ₁もしくはλ₂何れに対しても、３ｄＢカプラと
して動作する。

【００３５】本実施例の双方向ＷＤＭ回路は、１つのマ
イケルソン干渉計と１つのブラッググレーティングから
構成される。マイケルソン干渉計は、３ｄＢカプラ３０
とブラッググレーティング３１ａ，３１ｂから構成され
る。端子３３から入射した波長λ₁の光は、実施例１で
説明したように、３ｄＢカプラ３０で位相が±π／２変
化しつつパワーが２分される。３ｄＢカプラからブラッ
ググレーティング３１ａ，３１ｂまでの光路差がゼロと
すると、ブラッググレーティングで反射し、再び３ｄＢ
カプラを通過する際に、再び位相シフトを受けて光の位
相は端子３３側で逆相、端子３６側で同相となる。従っ
て、端子３３へは何も出力されず、全てのパワーが端子
３６に出力される。一方、λ₁以外の光は、ブラッググ
レーティングで反射されないのでそのままスルーで通過
する。以上のことから、このマイケルソン干渉計は、端
子３３から端子３６へ光ＢＰＦとして動作する。端子３
４から入射する光送信器の波長をλ₂とすると、これ
は、ブラッググレーティング３１ａにとっては、通過す
る波長であるからスルーで３ｄＢカプラ３０に入射され
る。そして、半分のパワーが端子３３から出射される。
残りの半分は端子３６に向かうが、ブラッググレーティ
ングはλ₂を反射するため、光受信器６に光送信器５の
光が入射することはない。従って、本双方向ＷＤＭ回路
は、光送信器５にとっては３ｄＢの損失を伴うものの、
λ₁とλ₂の双方向ＷＤＭ回路として働く。特に、受信
光に対しては、理論的には損失なく受信され、効率が向
上すると共に、クロストークがない。

【００３６】図４は、この双方向ＷＤＭ回路の波長特性
の一例を示したものである。ブラッググレーティング
は、光ファイバ中に紫外線を露光して作製するファイバ
型ものを、また３ｄＢカプラは、ファイバ溶融型のもの
を想定した。システムの波長間隔を２ｎｍ、特に光送信
器５の送信波長を１５５７ｎｍに、また光受信器６の受
信波長を１５５５に設定すると、チャネル間クロストー
クは５０ｄＢと、チャネル間クロストークは−３５ｄＢ
と、十分な小さい値が得られると期待される。また、受
信波長の挿入損失はファイバ端子間でわずか０．５ｄＢ
が期待できる。

【００３７】実施例３．図５は、本発明の実施例３の波
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、５０，５１は方向性結合器（カプラ）、５２ａ，
５２ｂ，５３はブラッググレーティング、５は光送信
器、６は光受信器、７は入出力光ファイバである。５
４，５５，５６，５７は説明のために割り付けた光導波
路（光路）の端子である。ここで、ブラッググレーティ
ング５２ａ，５２ｂは、波長選択性反射器として働く。
反射の中心波長はλ₁、帯域はΔλ₁とする。同様に、
ブラッググレーティング５３も波長選択性反射器として
働く。反射の中心波長はλ₂、帯域はΔλ₂とする。カ
プラ５０，５１は、λ₁もしくはλ₂何れに対しても３
ｄＢカプラとして動作する。

【００３８】本実施例の双方向ＷＤＭ回路は、１つのマ
イケルソン干渉計、１つのブラッググレーティング、お
よび１つの３ｄＢカプラから構成される。マイケルソン
干渉計は、３ｄＢカプラ５０とブラッググレーティング
５２ａ，５２ｂから構成される。端子５４から入射した
波長λ₁の光は、３ｄＢカプラ５０で位相が±π／２変
化しつつパワーが２分される。３ｄＢカプラからブラッ
ググレーティング５２ａ，５２ｂまでの光路差がゼロと
すると、ブラッググレーティングで反射し、び３ｄＢカ
プラを通過する際に、再び位相シフトを受けて光の位相
は端子５４側で逆相、端子５７側で同相となる。従っ
て、端子５４へは何も出力されず、全てのパワーが端子
５７に出力される。一方、λ₁以外の光は、ブラッググ
レーティングで反射されないので、そのままスルーで通
過する。端子５６側から見れば、光送信器５から発した
波長λ₂の光は、３ｄＢカプラ５１で２分岐される。λ
₂の光は、ブラッググレーティング５２ａ，５２ｂにと
っては通過する波長であるから、そのまま３ｄＢカプラ
５０に到達する。ここで、３ｄＢカプラ５０と５１間の
２本の光路長差がゼロであれば、２つのカプラのそれぞ
れの位相シフトにより、すべてのパワーは端子５４に出
力される。すなわち、図１および３で説明した方法で
は、送信波長は必ず３ｄＢの損失を伴って伝送ファイバ
に送出されたが、この方法では原理的に無損失で伝送フ
ァイバに送出することができる。しかしながら、実際の
回路作製上、光路長差を正確にゼロにすることは困難で
あり、また波長λ₂がずれると端子５７への漏れ光が発
生し、クロストークの原因となる。ブラッググレーティ
ング５３は端子５６から５７への漏れ光を遮断するよう
に設置される。以上のことから、本双方向ＷＤＭ回路は
光送信器５にとっても、また光受信器６にとっても原理
的に無損失の双方向ＷＤＭ回路として働く。

【００３９】図６は、この双方向ＷＤＭ回路の波長特性
の一例を示したものである。ブラッググレーティング
は、光ファイバ中に紫外線を露光して製作するものを、
また３ｄＢカプラは、ファイバ溶融型のものを想定し
た。システムの波長間隔を２ｎｍ、特に光送信器５の送
信波長を１５５７ｎｍに、また光受信器６の受信波長を
１５５５ｎｍに設定すると、チャネル間クロストークは
−５０ｄＢと、十分な小さい値が得られると期待でき
る。また、受信波長の挿入損失は、ファイバ端子間で１
ｄＢが期待できる。

【００４０】実施例４．図７は、本発明の実施例４の波
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、７０，７１はシングルモード光導波路（光路）、
７２，７３はブラッググレーティング、７４は基板、７
５，７６，７７は端子である。基板としては、例えば、
Ｓｉウエハ上に形成された厚さ５０μｍのＧｅドープＳ
ｉＯ₂膜を用いる。光路７１，７２は、火炎堆積法によ
って厚さ５μｍ、幅５μｍで形成される。光路にサブミ
クロン周期のフェーズマスクを通して、紫外線を外部か
ら照射すると、周期的な格子欠陥が起き、屈折率の周期
的な変化が発生する。これがブラッググレーティング７
２，７３となる。ブラッググレーティング７２，７３
は、ブラッグ面を矢印の光の伝搬方向の垂線θだけ傾け
る。周期のピッチΛは、ブラッグ波長λ_Bに応じて値が
決められる。屈折率変化Δｎは、１×１０^-4程度、等価
屈折率はｎ_eff、実効長はＬ_effとする。このようなブ
ラッググレーティングに波長λ_Bの光が入射すると、伝
搬基本モードが高次のモードに変換され、コアからクラ
ッドへ、ある決まった角度で放射される。平行に近接し
て同様のブラッググレーティングを持つシングルモード
光導波路（光路）７１を設置しておくと、光路７０から
放射した光が光路７１の高次モードに結合し、さらに、
ブラッググレーティングで伝搬モードに変換され、端子
７７に向けて伝搬するようになる。このとき、光路７０
のブラッググレーティング７２が形成された部分の高次
モードａ₁の伝搬定数をβ₁、光路７１のブラッググレ
ーティング７３が形成された部分の高次モードａ₂の伝
搬定数をβ₂とすると、結合モード方程式は、ｄａ₁／ｄｚ＝−ｊβ₁ａ₁＋ｃ₁₂ａ₂ ｄａ₂／ｄｚ＝−ｊβ₂ａ₂＋ｃ₂₁ａ₁ と表される。ここで、ｚは伝搬方向の距離、ｃ₁₂，ｃ₂₁
は結合係数である。この方程式において、β₁＝β₂，
ｃ₁₂＝−ｃ₂₁ ^*が満足されるように、各パラメータを設
定する。

【００４１】さて、光路７０にλ_B以外の波長の光が入
射した場合は、ブラッグ波長と異なるため、ブラッググ
レーティング７２で高次モードに変換されることはな
い。しかしながら、光路７０と光路７１が近接している
ため、通常の方向性結合器における結合が起きないよう
に、２つの光路の間隔は広く設定したり、光路幅を変え
る、または屈折率差を設けるなどする。このようにすれ
ば、端子７５から入射されたＷＤＭ光に対する１対２の
光ＤＥＭＵＸ（分離）回路として動作する。また、この
光回路は、伝搬方向に対して可逆回路であるため、端子
７７から波長λ_Bの光を入射し、端子７６からこれ以外
の波長の光を入射すると、端子７５にそれらが多重され
た光が出射するよう動作する。すなわち、２対１のＭＵ
Ｘ（多重）回路としても動作する。各端子間の透過光パ
ワーの波長特性の一例を図８に示す。これは、λ_Bとし
て１５５５ｎｍを選んだ場合の例である。端子７５と７
７間は１５５５ｎｍを中心とする帯域通過特性を示す。
また、端子７５と端子７６間は１５５５ｎｍを中心とす
る帯域阻止特性を示す。１５５５ｎｍにおけるクロスト
ーク量は−５０ｄＢと、十分小さい値が期待できる。

【００４２】実施例５．図９は、本発明の実施例５の波
長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、９０は基板、９７，９８ｃ，９９ｃ，１００ｃ，
１０１ｃはシングルモード光導波路（光路）、９３ａ，
９３ｂ，９４ａ，９４ｂ，９５ａ，９５ｂ，９６ａ，９
６ｂはブラッググレーティング、９１，９２，９８ｄ，
９９ｄ，１００ｄ，１０１ｄは端子である。基板９０
は、例えば、Ｓｉウエハ上に形成された厚さ５０μｍの
ＧｅドープＳｉＯ₂膜を用いる。光路９７，９８ｃ，９
９ｃ，１００ｃ，１０１ｃは、火炎堆積法によって厚さ
５μｍ、幅５μｍで形成される。光路にサブミクロン周
期のフェーズマスクを通して、紫外線を外部から照射す
ると、周期的な格子欠陥が起き、屈折率の周期的な変化
が発生する。これがブラッググレーティング９３ａ，９
３ｂ，９４ａ，９４ｂ，９５ａ，９５ｂ，９６ａ，９６
ｂとなる。これらのブラッググレーティングは、ブラッ
グ面を光の伝搬方向とある角度傾ける。それぞれの周期
のピッチは、ブラッグ波長がそれぞれ異なる値になるよ
うに決められる。例えば、ブラッググレーティング９３
ａ，９３ｂのブラッグ波長はλ₁、ブラッググレーティ
ング９４ａ，９４ｂのブラッグ波長はλ₂、ブラッググ
レーティング９５ａ，９５ｂのブラッグ波長はλ₃、ブ
ラッググレーティング９６ａ，９６ｂのブラッグ波長は
λ₄となるように設定する。

【００４３】このようなブラッググレーティング列に波
長λ₁の光が入射すると、伝搬基本モードが高次のモー
ドに変換され、コアからクラッドへ、ある決まった角度
で放射される。平行に近接して同様のブラッググレーテ
ィングを持つ光路９８ｃを設置しておくと、ブラッググ
レーティング９７から放射した光が光路９８ｃの高次モ
ードに結合し、さらに、ブラッググレーティング９３ｂ
で伝搬モードに変換され、端子９８ｄに向けて伝搬する
ようになる。このとき、光路９７のブラッググレーティ
ング９３ａが形成された部分の高次モードａ₁の伝搬定
数をβ₁、光路９８ｃのブラッググレーティング９３ｂ
が形成された部分の高次モードａ₂の伝搬定数をβ₂と
すると、結合モード方程式は、ｄａ₁／ｄｚ＝−ｊβ₁ａ₁＋ｃ₁₂ａ₂ ｄａ₂／ｄｚ＝−ｊβ₂ａ₂＋ｃ₂₁ａ₁ と表される。ここで、ｚは伝搬方向の距離、ｃ₁₂，ｃ₂₁
は結合係数である。この方程式において、β₁＝β₂，
ｃ₁₂＝−ｃ₂₁ ^*が満足されるように、各パラメータを設
定する。

【００４４】さて、光路９７に波長λ₂の光が入射した
場合は、９３ａのブラッグ波長と異なるため、ブラッグ
グレーティング９３ａで高次モードに変換されることは
ない。しかし、次に通過するブラッググレーティング９
４ａのブラッグ波長がλ₂であるため、先ほどと同様の
作用により光路９９ｃに結合する。同じくλ₃は、光路
１００ｃに、また、λ₄は光路１０１ｃに結合する。な
お、光路９７と光路９８ｃ，９９ｃ，１００ｃ，１０１
ｃが近接しているため、通常の方向性結合器における結
合が起きないように、２つの光路の間隔は広く設定した
り、光路幅を変える、または屈折率差を設けるなどして
おく。以上のように、この回路は端子９１から入射され
たＷＤＭ光に対する１対５の光ＤＥＭＵＸ回路として動
作する。また、この光回路は、伝搬方向に対して可逆回
路であるため、端子９８ｄ，９９ｄ，１００ｄ，１０１
ｄから波長λ₁，λ₂，λ₃，λ₄の光を入射し、端子
９２からこれ以外の波長の光を入射すると、端子９１に
それらが多重された光が出射するよう動作する。すなわ
ち、５対１のＭＵＸ回路としても動作する。さらに、光
導波路の数を増やせば、１対Ｎの光ＤＥＭＵＸ回路、も
しくはＮ対１の光ＭＵＸ回路として動作する。各端子間
の透過光パワーの波長特性の一例を図１０および図１１
に示す。ブラッグ波長として、１５５１，１５５３，１
５５５，１５５７ｎｍを選んだ例である。各端子間のク
ロストーク量には、−４０ｄＢと、十分小さい値が期待
できる。

【００４５】実施例６．図１２は、本発明の実施例６の
波長多重分離回路の構成を示すブロック図である。図に
おいて、１２０は基板、１２１，１２２はシングルモー
ド光導波路（光路）、１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，
１２４ｂはブラッググレーティング、１２５，１２６，
１２７，１２８は端子である。基板１２０には、Ｓｉウ
エハ上のＧｅドープＳｉＯ₂膜を用いる。光路１２１，
１２２は、他の例と同様、火炎堆積法で形成される。光
路に紫外線を照射して、周期的な格子欠陥を作る。これ
が、ブラッググレーティング１２３ａ，１２３ｂ，１２
４ａ，１２４ｂとなる。これらのブラッググレーティン
グは、ブラッグ面を光の伝搬方向とある角度傾ける。そ
れぞれの周期のピッチは、ブラッグ波長がそれぞれ異な
る値になるように決める。例えば、ブラッググレーティ
ング１２３ａ，１２３ｂのブラッグ波長はλ₂、ブラッ
ググレーティング１２４ａ，１２４ｂのブラッグ波長は
λ₄となるように設定する。このようなブラッググレー
ティング１２３ａに波長λ₂の光が入射すると、伝搬基
本モードが高次のモードに変換され、コアからクラッド
へ、ある決まった角度で放射される。平行に近接したブ
ラッググレーティングを持つ光路１２２へは、ブラッグ
グレーティング１２３ａから放射した光が光路１２２の
高次モードに結合し、ブラッググレーティング１２３ｂ
で伝搬モードに変換され、光路１２２を伝搬する。この
とき、光路１２１のブラッググレーティング１２３ａが
形成された部分の高次モードａ₁の伝搬定数をβ₁、光
路１２２のブラッググレーティング１２３ｂが形成され
た部分の高次モードａ₂の伝搬定数をβ₂とすると、結
合モード方程式は、ｄａ₁／ｄｚ＝−ｊβ₁ａ₁＋ｃ₁₂ａ₂ ｄａ₂／ｄｚ＝−ｊβ₂ａ₂＋ｃ₂₁ａ₁ と表される。ここでｚは伝搬方向の距離、ｃ₁₂，ｃ₂₁は
結合係数である。この方程式において、β₁＝β₂，ｃ
₁₂＝−ｃ₂₁ ^*が満足されるように、各パラメータを設定
する。

【００４６】光路１２１に波長λ₄の光が入射した場合
は、１２３ａのブラッグ波長と異なるため、ブラッググ
レーティング１２３ａ高次モードに変換されることはな
い。しかし、次に通過するブラッググレーティング１２
４ａのブラッグ波長がλ₄であるため、先ほどと同様の
作用により光路１２６に結合する。波長λ₁，λ₃，λ
₅等の光は、結合せずにそのまま端子１２７から出射す
る。なお、光路１２１と光路１２２が近接しているた
め、通常のカプラ結合が起きないように間隔は、光路
幅、または屈折率差を調整することは他の例と同様であ
る。以上のように、この回路は、端子１２５から入射さ
れたＷＤＭ光を波長毎に２つの群に分けるＤＥＭＵＸ回
路として動作する。また、この光回路は、伝搬方向に対
して可逆回路であるため、端子１２８から波長λ₂，λ
₄の光を入射し、端子１２７からこれ以外の波長の光を
入射すると、端子１２５にそれらが多重された光が出射
するよう動作する。すなわち、２つの波長群のＭＵＸ回
路としても動作する。さらに、ブラッググレーティング
の段数を増やせば、任意の波長群の光ＤＥＭＵＸ回路、
もしくは光ＭＵＸ回路として動作させることができる。
各端子間の透過光パワーの波長特性の一例を図１３およ
び図１４に示す。ブラッグ波長として１５５３，１５５
７ｎｍを選んだ例である。各端子間のクロストーク量に
は−４０ｄＢと、十分小さい値が期待できる。

【００４７】実施例７．次に、広い波長に亘って利得が
平坦な光増幅器への適用を説明する。図１５は、本発明
の実施例７の光回路の構成を示すブロック図である。図
において、２４０はエルビウムドープ光ファイバ、２４
１は励起用ＬＤ、２４２はＷＤＭカプラ、２４３ａ，２
４３ｂは光アイソレータ、１５０ａ，１５０ｂ，１５０
ｃ，１５０ｄ，１５０ｅはブラッググレーティングであ
る。エルビウムドープ光ファイバは、石英シングルモー
ドファイバに希土類元素であるエルビウムをドーピング
したものである。これに１．４８μｍもしくは０．９８
μｍの励起光が入射すると、反転分布が形成され、１．
５５μｍ帯の光に対して誘導放出が起き、光増幅器とし
て動作する。励起光はＷＤＭカプラで合波される。光ア
イソレータ２４３ｂの出力側には、ブラッググレーティ
ングを接続する。この実施例では、１５０ａから１５０
ｅまで５つのブラッググレーティングを設ける場合を示
している。ブラッググレーティングは、反射の中心波長
や反射率を設計に基づいて異なる値に設定する。また、
ブラッググレーティングは、シングルモード光ファイバ
内に形成する。

【００４８】図１６（ａ）は、エルビウムドープファイ
バ２４０の利得の波長特性を示したものである。１５３
５ｎｍに顕著な利得ピークが表れている。また、全体に
利得カーブにうねりがみられる。図１６（ｂ）は、利得
カーブのうねりを平坦化すべく設置するブラッググレー
ティングの反射特性を示したものである。図１６（ａ）
の利得カーブの逆の反射特性をブラッググレーティング
を縦続接続することで実現する。例えば、利得ピークの
１５３５ｎｍ付近は、強い反射を与えて利得を下げ、逆
に１５２５ｎｍや１５７０ｎｍ付近の利得が減少してい
る領域では、反射の量を小さくする。こうするとことで
各波長における反射量と利得とが相殺して広範囲で利得
が同一である光増幅器を得ることができる。なお、本実
施例では、ブラッググレーティングをエルビウムドープ
光ファイバ２４０の後方、すなわち、光増幅器の出射側
に設ける構成としたが、これはエルビウムドープ光ファ
イバ２４０の前方、すなわち、光増幅器の入射側に設け
る構成にしても同様の効果が得られる。

【００４９】実施例８．広い波長に亘り平坦な特性を得
る他の光回路の例を説明する。図１７は、本発明の実施
例８の光回路の構成を示すブロック図である。図におい
て、１７０は光サーキュレータ、１７５はエルビウムド
ープ光ファイバ、１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃ，１７
２ｄ，１７２ｅはブラッググレーティング、１７３は入
力光ファイバ、１７４は出力光ファイバ、１７４は励起
用ＬＤである。光サーキュレータ１７０は、入力光ファ
イバ１７３から入射した光をエルビウムドープ光ファイ
バ１７５のみに出射し、エルビウムドープ光ファイバ１
７５から入射した光は、出力光ファイバ１７４のみに出
射するよう動作する。入力光ファイバ１７３から入射し
たＷＤＭ光は、エルビウムドープファイバで増幅されつ
つ、所定の位置に設置されたブラッググレーティングで
反射し、再び光サーキュレータを通って出力光ファイバ
１７４に出射する。ブラッググレーティング１７２ａ，
１７２ｂ，１７２ｃ，１７２ｄ，１７２ｅは、それぞれ
光サーキュレータからＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の
距離に設置する。それぞれのブラッググレーティング
は、反射の中心波長が異なるよう製作されている。それ
ぞれの反射の中心波長をλ₁，λ₂，λ₃，λ₄，λ₅
とする。例えば、λ₁は１５３５ｎｍに設定し、ブラッ
ググレーティング１７２ａは、光サーキュレータ１７０
から一番近い位置に設定する。

【００５０】エルビウムドープファイバ１７５に入射し
たλ₁の光はブラッググレーティング１７２ａで反射さ
れ、再び光サーキュレータ１７０から出射される。有効
に通過するエルビウムドープファイバ長は、Ｌ１の２倍
となる。一方、λ₅は１５７０ｎｍに設定し、ブラッグ
グレーティング１７２ｅは、光サーキュレータ１７０か
ら一番遠い位置に設置する。エルビウムドープファイバ
１７５に入射したλ₅の光は、ブラッググレーティング
１７２ｅで反射され、再び光サーキュレータ１７０から
出射される。有効に通過するエルビウムドープファイバ
長はＬ５の２倍となる。すなわち、単位長さ当たりのエ
ルビウムドープファイバの利得が大きい波長に対して
は、有効に通過する長さが短くなるようにブラッググレ
ーティングの位置を決め、逆に単位長さ当たりのエルビ
ウムドープファイバの利得が小さい波長に対しては、有
効に通過する長さが長くなるようにブラッググレーティ
ングの位置を決める。つまり、増幅度と通過長比の積が
対象とする波長で一定になるよう配置することで、均一
な増幅度を得ている。

【００５１】図１８（ａ）は、単位長さ当たりのエルビ
ウムドープファイバの利得−波長特性を示したものであ
る。１５３５ｎｍの利得ピークをはじめ、全体の利得の
うねりが、多段接続時の帯域制限を引き起こす。図１８
（ｂ）は、本発明の実施例による利得−波長特性を示し
たものである。本来利得の高かった１５３５ｎｍ付近は
小さく抑えられ、利得の小さい１５２５ｎｍや１５７０
ｎｍが持ち上げられている。

【００５２】以上の実施例１から８までは、ブラッググ
レーティングを形成するシングルモード光導波路とし
て、ＳｉＯ₂を材料とする平面光回路と、石英シングル
モード光ファイバを取り上げたが、これは例えば、Ｉｎ
Ｐなどの半導体材料で構成される平面光回路でも同様の
回路が実現できる。その場合、基板材料も半導体とする
ことは言うまでもない。また、半導体光導波路で本発明
を実施すれば、半導体光増幅器との集積化が可能とな
り、回路の内部損失を補償することができるようにな
る。

【００５３】

【発明の効果】この発明のブラッググレーティング使用
波長多重光回路は、２つのマイケルソン干渉計を組合わ
せる構成としたので、アイソレーションが大きく、原理
的に一方向の挿入損失がないという優れた効果が得られ
る。

【００５４】また、マイケルソン干渉計とブラッググレ
ーティングを用いたので、アイソレーションが大きく、
原理的に一方向の挿入損失がないという優れた効果が得
られる。

【００５５】また、マイケルソン干渉計と他のカプラと
ブラッググレーティングを用いたので、アイソレーショ
ンが大きく、原理的に挿入損失がないという優れた効果
が得られる。

【００５６】また、光路に平行して互いに再度設定した
ブラッググレーティングを設けたので、アイソレーショ
ンが大きい双方向ＷＤＭ回路が得られるという効果があ
る。

【００５７】また、光路に平行して異なる波長設定をし
た２つのブラッググレーティングを設けたので、アイソ
レーションが大きい２波長の双方向ＷＤＭ回路が得られ
るという効果がある。

【００５８】また、光路に平行して異なる波長設定をし
た複数のブラッググレーティングを設けたので、アイソ
レーションが大きい複数波長の双方向ＷＤＭ回路が得ら
れるという効果がある。

【００５９】また、光路に平行して異なる波長設定をし
た複数のブラッググレーティングを設けたので、アイソ
レーションが大きい複数波長の双方向ＷＤＭ回路が得ら
れるという効果がある。

【００６０】この発明のブラッググレーティング使用波
長多重光回路は、光路に反射率の異なるブラッググレー
ティングを設けたので、広い帯域にわたって任意の利得
特性の光増幅器が得られる効果がある。

【００６１】また、光路の対応位置にブラッググレーテ
ィングを設けたので、広い帯域にわたって任意の利得特
性の光増幅器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の波長多重分離回路の構
成を示す回路ブロック図である。

【図２】実施例１に記載の双方向ＷＤＭ回路の波長特
性の一例を示した図である。

【図３】この発明の実施例２の波長多重分理解路の構
成を示す回路ブロック図である。

【図４】実施例２に記載の双方向ＷＤＭ回路の波長特
性の一例を示した図である。

【図５】この発明の実施例３の波長多重分離回路の構
成を示す回路ブロック図である。

【図６】実施例３に記載の双方向ＷＤＭ回路の波長特
性の一例を示した図である。

【図７】この発明の実施例４の波長多重分離回路の構
成を示す回路ブロック図である。

【図８】実施例４に記載の双方向ＷＤＭ回路の波長特
性の一例を示した図である。

【図９】この発明の実施例５の波長多重分離回路の構
成を示す回路ブロック図である。

【図１０】実施例５に記載の双方向ＷＤＭ回路の波長
特性の一例を示した図である。

【図１１】実施例５に記載の双方向ＷＤＭ回路の波長
特性の一例を示した図である。

【図１２】この発明の実施例６の波長多重分離回路の
構成を示す回路ブロック図である。

【図１３】実施例６に記載の双方向ＷＤＭ回路の波長
特性の一例を示した図である。

【図１４】実施例６に記載の双方向ＷＤＭ回路の波長
特性の一例を示した図である。

【図１５】この発明の実施例７の光回路の構成を示す
回路ブロック図である。

【図１６】実施例７に記載の光増幅器の波長特性の一
例を示した図である。

【図１７】この発明の実施例８の光回路の構成を示す
回路ブロック図である。

【図１８】実施例８に記載の光増幅器の波長特性の一
例を示した図である。

【図１９】従来の波長多重光通信システムのブロック
図である。

【図２０】従来の波長多重光通信システムのブロック
図である。

【図２１】従来の双方向ＷＤＭ回路の回路ブロック図
である。

【図２２】従来の双方向ＷＤＭ回路の波長特性の一例
を示す図である。

【図２３】従来から広く用いられているＥＤＦＡの構
成を示す回路ブロック図である。

【図２４】ＥＤＦＡの利得の波長特性の一例を示す図
である。

【符号の説明】

１，２方向性結合器、３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂブラ
ッググレーティング、５光送信器、６光受信器、７
入出力光ファイバ、８，９ａ，９ｂ，１０ａ，１０
ｂ，１１，１２端子、３０方向性結合器、３１ａ，
３１ｂ，３２ブラッググレーティング、３３，３４，
３５，３６端子、５０，５１方向性結合器、５２
ａ，５２ｂ，５３ブラッググレーティング、５４，５
５，５６，５７端子、７０，７１シングルモード光
導波路、７２，７３ブラッググレーティング、７４
基板、７５，７６，７７端子、９０基板、９１，９
２，９８ｄ，９９ｄ，１００ｄ，１０１ｄ端子、９３
ａ，９３ｂ，９４ａ，９４ｂ，９５ａ，９５ｂ，９６
ａ，９６ｂブラッググレーティング、９７，９８ｃ，
９９ｃ，１００ｃ，１０１ｃシングルモード光導波
路、１２０基板、１２１，１２２シングルモード光
導波路、１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，１２４ｂブラ
ッググレーティング、１２５，１２６，１２７，１２８
端子、１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄ，１
５０ｅブラッググレーティング、１７０光サーキュレ
ータ、１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃ，１７２ｄ，１７
２ｅブラッググレーティング、１７３入力光ファイ
バ、１７４出力光ファイバ、１７５エルビウムドー
プ光ファイバ、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００
ｄレーザダイオード（ＬＤ）、２０１合波部、２０２
伝送光ファイバ、２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ光
増幅器、２０４分波部、２０５ａ，２０５ｂ，２０５
ｃ，２０５ｄ光バンドパスフィルタ（光ＢＰＦ）、２
０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄ受信器、２１
０スターカプラ、２１１，２１２局、２１３Ｌ
Ｄ、２１４双方向ＷＤＭ回路、２１５双方向ＷＤＭ
回路、２１６光ＢＰＦ、２１７受信器、２１８光フ
ァイバ、２２０，２２１方向性結合器、２２２，２２
３，２２４端子、２２５光送信器、２２６光受信
器、２４０エルビウムドープ光ファイバ、２４１励
起用ＬＤ、２４２ＷＤＭカプラ、２４３ａ，２４３ｂ
光アイソレータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｊ 14/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のシングルモード光導波路（以下、
光路という）に接続される第１、第２、第３、第４の端
子を持つ第１の方向性結合器（以下、カプラという）
と、上記第１のカプラの第２の端子から上記第１の光路上に
第１の所定の距離はなして設置した設定波長を持つ第１
のブラッググレーティングと、上記第１のカプラの結合した側の第３、第４端子に接続
される第２の光路と、上記第２の光路上で、上記第１のカプラの第４の端子か
ら上記第１のブラッググレーティングと同方向に上記第
１の所定の距離と同じ距離はなして設置した上記設定波
長を持つ第２のブラッググレーティングと、上記第２の光路上で、第１、第２、第３、第４の端子を
持ち、その第２の端子が上記第１のカプラの第３の端子
に接続される第２のカプラと、上記第２の光路上に、上記第２のカプラの第１の端子か
ら上記第１のカプラとは反対方向に第２の所定距離はな
して設置した上記設定波長を持つ第３のブラッググレー
ティングと、上記第２のカプラの結合した側の第３、第４の端子に接
続される第３の光路上で、上記第２のカプラの第３の端
子から上記第３のブラッググレーティングと同方向に上
記第２の所定距離はなして設置した上記設定波長を持つ
第４のブラッググレーティングとを備え、上記第１の光路の、上記第１のカプラの第１の端子側を
入力端とし、上記第１のカプラの第２の端子側の上記第
１のブラッググレーティングより後に送信器を設け、ま
た上記第２のカプラの第４の端子側に受信器を設けたブ
ラッググレーティング使用波長多重光回路。
【請求項２】第１のシングルモード光導波路（以下、
光路という）に接続される第１、第２、第３、第４の端
子を持つ第１の方向性結合器（以下、カプラという）
と、上記第１のカプラの第２の端子から上記第１の光路上に
所定の距離はなして設置した第１の設定波長を持つ第１
のブラッググレーティングと、上記第１のカプラの結合した側の第３、第４端子に接続
される第２の光路と、上記第２の光路上で、上記第１のカプラの第４の端子か
ら上記第１のブラッググレーティングと同方向に上記所
定の距離と同じ距離はなして設置した上記第１の設定波
長を持つ第２のブラッググレーティングと、上記第２の光路上に、上記第１のカプラの第３の端子か
ら上記第１のカプラとは反対方向に設置した第２の設定
波長を持つ第３のブラッググレーティングとを備え、上記第１の光路の、上記第１のカプラの第１の端子側を
入力端とし、上記第１のカプラの第２の端子側の上記第
１のブラッググレーティングより後に送信器を設け、ま
た上記第２の光路上で上記第１のカプラの第３の端子側
の上記第３のブラッググレーティングより後に受信器を
設けたブラッググレーティング使用波長多重光回路。
【請求項３】第１のシングルモード光導波路（以下、
光路という）に接続される第１、第２、第３、第４の端
子を持つ第１の方向性結合器（以下、カプラという）
と、上記第１のカプラの第２の端子から上記第１の光路上に
所定の距離はなして設置した第１の設定波長を持つ第１
のブラッググレーティングと、上記第１の光路上で上記第１のブラッググレーティング
の後に接続される第１、第２、第３、第４の端子を持つ
第２のカプラと、上記第１のカプラの結合した側の第３、第４端子、及び
上記第２のカプラの結合した側の第３、第４端子側に接
続される第２の光路と、上記第２の光路上で、上記第１のカプラの第４の端子か
ら上記第１のブラッググレーティングと同方向に上記所
定の距離と同じ距離はなして設置した上記第１の設定波
長を持つ第２のブラッググレーティングと、上記第２の光路上に、上記第１のカプラの第３の端子か
ら上記第１のカプラとは反対方向に設置した第２の設定
波長を持つ第３のブラッググレーティングとを備え、上記第１の光路の、上記第１のカプラの第１の端子側を
入力端とし、上記第２の光路上で上記第２のカプラの第
４の端子側の上記第２のブラッググレーティングとは反
対方向に送信器を設け、また上記第２の光路上で上記第
１のカプラの第３の端子側の上記第３のブラッググレー
ティングより後に受信器を設けたブラッググレーティン
グ使用波長多重光回路。
【請求項４】第１のシングルモード光導波路（以下、
光路という）に長さ方向に所定の距離長離れた第１、第
２の端子を持つ第１のブラッググレーティングを形成
し、上記第１のブラッググレーティングから設定間隔はなし
て平行して設けられた第２の光路上に、上記所定の距離
長の第３、第４の端子を持つ第２のブラッググレーティ
ングを形成し、更に、上記第１のブラッググレーティングと上記第２の
ブラッググレーティングのブラッグ面を光伝搬方向と所
定の角度傾け、かつブラッグ反射波長を等しく形成した
ブラッググレーティング使用波長多重光回路。
【請求項５】第１のシングルモード光導波路（以下、
光路という）に長さ方向に第１ａと第１ｂの端子が第１
の所定の距離長を持つ第１のブラッググレーティング
と、第２ａと第２ｂの端子が第２の所定の距離長を持つ
第２のブラッググレーティングを形成し、上記第１のブラッググレーティングから設定間隔はなし
て平行して設けられた第２の光路上に、第１ｃと第１ｄ
の端子が上記第１の所定の距離長を持つ第３のブラッグ
グレーティングを形成し、上記第２のブラッググレーティングから設定間隔はなし
て平行して設けられた第３の光路上に、第２ｃと第２ｄ
の端子が上記第２の所定の距離長を持つ第４のブラッグ
グレーティングを形成し、更に、上記第１のブラッググレーティングと上記第３の
ブラッググレーティングのブラッグ面を光伝搬方向と第
１の所定の角度傾け、かつブラッグ反射波長を等しく第
１の設定波長として形成し、また、上記第２のブラッグ
グレーティングと上記第４のブラッググレーティングの
ブラッグ面を光伝搬方向と第２の所定の角度傾け、かつ
ブラッグ反射波長を等しく第２の設定波長として形成し
たブラッググレーティング使用波長多重光回路。
【請求項６】第１の光路には３個以上の複数のブラッ
ググレーティングを形成し、上記各ブラッググレーティングから設定間隔はなして平
行して設けられた複数の異なる対向光路上に、それぞれ
異なる所定の距離長を持つ対向するブラッググレーティ
ングを形成し、更に、上記第１の光路のブラッググレーティングと上記
対向するブラッググレーティングのブラッグ面を光伝搬
方向とそれぞれ所定の角度傾け、かつブラッグ反射波長
を等しくそれぞれ異なる設定波長として形成したことを
特徴とする請求項５記載のブラッググレーティング使用
波長多重光回路。
【請求項７】第１の光路には２個以上の複数のブラッ
ググレーティングを形成し、上記各ブラッググレーティングから設定間隔はなして平
行して設けられた第２の対向光路上に、それぞれ異なる
所定の距離長を持つ対向するブラッググレーティングを
形成し、更に、上記第１の光路のブラッググレーティングと上記
対向するブラッググレーティングのブラッグ面を光伝搬
方向とそれぞれ所定の角度傾け、かつブラッグ反射波長
を等しくそれぞれ各組間で異なる設定波長として形成し
たことを特徴とする請求項４記載のブラッググレーティ
ング使用波長多重光回路。
【請求項８】励起光で励起される光ファイバーと、波
長多重回路と、上記波長多重回路または上記光ファイバーに接続される
シングルモード光導波路と、上記シングルモード光導波路上に縦続接続され、それぞ
れ所定のブラッグ反射波長と反射率を持つ複数のブラッ
ググレーティングを備えたブラッググレーティング使用
波長多重光回路。
【請求項９】光ファイバーに接続され、励起光で励起
されるシングルモード光導波路と、上記光ファイバーの励起光源とは反対側に接続される光
サーキュレータと、上記シングルモード光導波路上に縦続接続され、所定の
ブラッグ反射波長を持ち、それぞれ光ファイバー中での
利得で定まる励起距離に設けられた複数のブラッググレ
ーティングを備えたブラッググレーティング使用波長多
重光回路。