JPH0955552A

JPH0955552A - アレイ導波路格子型光源

Info

Publication number: JPH0955552A
Application number: JP7207100A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Tachikawa; 吉明立川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-08-14
Filing date: 1995-08-14
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】アレイ導波路格子型光源において、入出力ポ
ートの数および光アンプの数を必要最小限とし、回路の
小型化および低価格化を可能とし、かつ、各波長毎に光
出力の大きさを揃える。【解決手段】光基板上に４×４アレイ導波路格子１を
備えるとともに、４×４アレイ導波路格子１の通過波長
全域に発光および増幅領域を有する光アンプ２１，２２
を４×４アレイ導波路格子１の光ファイバ３１（入力光
導波路群）および光ファイバ３２（出力光導波路群）に
接続して構成されている。すなわち、多波長の光を得る
ために、通過波長に対する冗長度がない最小数の入出力
ポートを有する４×４アレイ導波路格子１を用いてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は波長分割多重（ＷＤＭ：
wavelength-division-multiplexing）の光通信システ
ム、光交換システムおよび光計測システムにおいて、単
一波長あるいは波長の異なる複数波長の光波を生成する
アレイ導波路格子型光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の１２×１２アレイ導波路格
子型レーザを示す図である（詳しくは、"M.Zimgibi and
C.H.Joyner:Electronics Letters,Vol.30,No.9,pp.701
-702,1994." 参照）。図９に示す従来例では、１２×１
２アレイ導波路格子１の入力導波路部（図中左端部）に
１２個の光アンプが設けられ、出力導波路部（図中右端
部）に１２個の光アンプが設けられている。

【０００３】１２×１２アレイ導波路格子１の入出力ポ
ートと通過波長の関係を図１０に示す。この図に示され
るように、アレイ導波路の通過波長は、原理的に、使用
する入出力ポートの組み合わせで決まる。例えば、出力
ポートＰ２と入力ポートＰ１との間で通過波長λ１が割
り当てられている。また、出力ポートＰ２と入力ポート
Ｐ２との間では通過波長λ２が割り当てられている。さ
らに、出力ポートＰ２と入力ポートＰ３との間では通過
波長λ３が割り当てられている。

【０００４】このように、出力ポートを固定して入力ポ
ートを順次替えていくと、最終的にはλ１２までの通過
波長が原理的に割り当てられる。出力ポートを他のポー
トに移しても、同様な原理に基づいて、λ１からλ１２
までの１２波長が割り当てられる。このように、従来
は、一つの通過波長に対して入出力ポートの組合せが１
２通り存在するような構成、すなわち冗長度が大なる構
成をとっていた。

【０００５】また、異なる１２波長の光を発生させるに
は、１２×１２アレイ導波路格子１の出力ポートＰ２に
設けた一個の光アンプと全ての入力ポートＰ１〜Ｐ１２
に設けた１２個の光アンプを組み合わせて使用する必要
がある。すなわち、上述した従来例では、１２波長のレ
ーザ光を発生させるために、１２×１２アレイ導波路格
子と最低でも合計１３個の光アンプ２が必要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
例では、入力ポート数および出力ポート数が発振波長数
と等しい１２×１２アレイ導波路格子１を使用し、１２
×１２アレイ導波路格子１の全ての出力ポートと全ての
入力ポートに光アンプを設けていた。したがって、発振
波長数の増加に伴って、アレイ導波路格子と光半導体ア
ンプを含む回路全体の規模が極めて大きくなるという欠
点があった。この欠点は、通過波長に対して冗長度の大
なる構成になっているためである。

【０００７】また、近隣の光アンプからの電気クロスト
ーク（電流リーク）の累積効果も無視できないほど大き
くなっていた。さらに、光出力の大きさが波長毎にバラ
つくという問題もあった。本発明は、上述した事情に鑑
みて為されたものであり、入出力ポートの数および光ア
ンプの数を必要最小限とし、回路の小型化および低価格
化に寄与し得るだけでなく、各波長毎に光出力の大きさ
が揃った高性能で高安定なアレイ導波路格子型光源を提
供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、光基板上にＭ１（Ｍ１は整
数）本の入力光導波路群と第１の平面型光導波路と互い
に長さの異なる光導波路群と第２の平面型光導波路とＭ
２（Ｍ２は整数）本の出力光導波路群が形成されてなる
アレイ導波路格子を具備し、前記アレイ導波路格子のＮ
（Ｎは整数）種の通過波長全域に発光および増幅領域を
有する光源または光増幅器を前記入力光導波路群および
前記出力光導波路群の少なくとも一方に備え、前記アレ
イ導波路格子はＭ１とＭ２との和がＮより小になるよう
構成されることを特徴としている。すなわち、多波長の
光を得るために、通過波長に対する冗長度がない最小数
の入出力ポートを有するアレイ導波路格子を用い、各入
出力ポートに接続された最小数の光増幅器を備えること
を最大の特徴としている。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、光基板上に
入力側の第１の平面型光導波路と互いに長さの異なる光
導波路群と出力側の第２の平面型光導波路とが形成され
てなるアレイ導波路格子を具備し、前記アレイ導波路格
子の通過波長全域に発光および増幅領域を有する光源ま
たは光増幅器を前記第１の平面型光導波路および前記第
２の平面型光導波路の少なくとも一方に直接接続してな
ることを特徴としている。すなわち、入力光導波路群お
よび出力光導波路群を不要としている。

【００１０】また、請求項３記載の発明は、上記各構成
に加えて、入力側の光源または光増幅器の各出力端と出
力側の光源または光増幅器の各出力端との少なくとも一
方に導波方向と垂直に光反射終端を設けたことを特徴と
している。すなわち、各光増幅器の入力部あるいは出力
部に光反射終端を設けたことを特徴としている。さら
に、請求項４記載の発明は、上記各構成に加えて、入力
側の光源または光増幅器の各出力端と出力側の光源また
は光増幅器の各出力端との少なくとも一方に光合流器を
接続してなることを特徴としている。

【００１１】また、請求項５記載の発明は、請求項１ま
たは３記載のものにおいて、前記入力光導波路群あるい
は前記出力光導波路群に光分流器が各々介挿され、前記
各光分流器の出力端に光合流器が接続されてなることを
特徴としている。さらに、請求項６記載の発明は、上記
各構成において、前記互いに長さの異なる光導波路群の
各光導波路に接する加熱冷却面積が光導波路毎に異なる
加熱冷却手段を設けたことを特徴としている。

【００１２】また、請求項７記載の発明は、請求項４記
載のものにおいて、入力側の光増幅器の各出力端に接続
された光合流器の出力端と、出力側の光増幅器の各出力
端に接続された光合流器の出力端とを相互に接続して光
リング共振器を構成し、前記光リング共振器中に光分流
器および光アイソレータを介挿してなることを特徴とし
ている。さらに、請求項８記載の発明は、上記各構成に
おいて、入力側および出力側の少なくとも一方の光増幅
器を前記アレイ導波路格子と同一の基板上に集積してな
ることを特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載の
アレイ導波路格子型光源。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、本発明の各実施形態の基本
となる原理について説明する。一般に、Ｎ×Ｎ（Ｎは１
以上の整数）アレイ導波路格子では、一つの通過波長に
対して使用する入出力ポートの組合せが原理的にＮ通り
ある。すなわち、同一波長を通過させるのに異なる入出
力ポートの組合せが多数存在することになる。このた
め、冗長度が大きいということが可能であり、この点が
従来例の欠点にもなっている。

【００１４】そこで、この点を解決するための本発明の
原理を、図９の１２×１２アレイ導波路格子の入出力ポ
ートと通過波長との関係を用いて説明する。この図にお
いて、例えば入力ポートＰ６と出力ポートＰ９を使用す
る場合、通過波長はλ１となる。また、入力ポートＰ６
と出力ポートＰ１０を使用すると通過波長はλ２とな
る。このように、入力ポートＰ４，Ｐ６，Ｐ８と出力ポ
ートＰ３，Ｐ４，Ｐ９，Ｐ１０を有する３×４アレイ導
波路格子により、１２波長の通過特性が得られることが
分かる。

【００１５】そこで、例えば入力ポートＰ６に対応して
設けられた光アンプと出力ポートＰ９に対応して設けら
れた光アンプを駆動すれば、両光半導体アンプで広帯域
な自然放出光が発生する。すなわち、３×４アレイ導波
路格子で選択された波長λ１の光が両光アンプ間を繰返
し往復する間にレーザ発振し、両光アンプより狭帯域で
高出力な光となって出力される。

【００１６】次に、入力ポートＰ６の光半導体アンプと
出力ポートＰ１０の光アンプを駆動すると、今度は波長
λ２の光がアレイ導波路格子を介して両光アンプ間で発
振し、両光アンプより各々出力される。以下同様に、光
アンプを組み合わせて駆動すれば、１２波長のレーザ光
が発振し、これらのレーザ光が相当する光アンプより出
力される。

【００１７】また、本発明の各実施形態では、入力ポー
ト側において各光アンプを相互の間隔を十分に確保して
配置することが可能となり、出力ポート側において出力
ポートＰ３，Ｐ４に対応する光アンプと出力ポートＰ
９，Ｐ１０に対応する光アンプとの間隔を十分に確保し
て配置することが可能となる。したがって、従来例で問
題となる近隣の光アンプからもたらされる電気クロスト
ークの累積効果が軽減される。

【００１８】さらに、入出力ポートの組合せが分散しな
いので、アレイ導波路格子の通過波長に対する損失が波
長毎にほぼ均等になる。このため、波長毎の光出力のバ
ラつきが抑えられるという効果が得られる。以下、上述
した原理に基づいて為された本発明の各実施形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００１９】

【第１実施形態】図１は本発明の第１実施形態によるア
レイ導波路格子型光源の構成を示す図であり、この図に
示される構成のアレイ導波路格子型光源は、４×４アレ
イ導波路格子１、４×４アレイ導波路格子１の各入力ポ
ートに対応して設けられた複数の光アンプ２１、４×４
アレイ導波路格子１の各出力ポートに対応して設けられ
た複数の光アンプ２２、光アンプ２１と４×４アレイ導
波路格子１の入力ポートとを接続する光ファイバ３１、
および光アンプ２２と４×４アレイ導波路格子１の出力
ポートとを接続する光ファイバ３２から構成されてい
る。

【００２０】４×４アレイ導波路格子１は、シリコン
（Ｓｉ）基板や石英（ＳｉＯ２）基板上に石英系ガラス
導波路等で作製、あるいはＬＮ基板上にＴｉ拡散のニオ
ブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）導波路で作製、あるいは
ＩｎＰやＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡ
ｓ等の光半導体導波路で作製される。光アンプ２１，２
２は、広い波長帯域を有する光を発生あるいは増幅する
ものであり、例えばＩｎＧａＡｓＰ，ＧａＡｌＡｓ等の
光半導体アンプ、あるいはＥｒ等の希土類添加ガラス導
波路アンプ、あるいはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
３）導波路アンプ、あるいはＹＡＧ結晶の光導波路アン
プ、あるいはＥｒ等の希土類添加光ファイバアンプ、あ
るいはＰｒドープふっ化物ファイバアンプ等が好適に用
いられる。

【００２１】ここで、光アンプ２１の入力端面および光
半導体アンプ２２の入力端面には反射防止膜としてＺｒ
Ｏ，ＳｉＯｘ，ＳｉＯ２／ＴｉＯ２膜等が蒸着されてい
る。さらに、光アンプ２１の出力端面あるいは半導体ア
ンプ２２の出力端面は劈開（クリーブ）している。ま
た、この劈開部分に高反射膜としてＴｉＯ２／ＳｉＯ
２、Ａｕ等を蒸着することもできる。さらに、光アンプ
２１の入射端面と光アンプ２２の出射端面との間でファ
ブリ・ペロー共振器を構成してレーザ発振することも可
能である。光ファイバ３は通常の単一モードファイバ、
または分散シフトファイバ、または偏波保持ファイバ等
が用いられ、４×４アレイ導波路格子１の入出力部と光
半導体アンプ２との間の接続手段および光アンプ２から
選択された多波長の光を取り出す手段として用いられ
る。

【００２２】上述した構成のアレイ導波路格子型光源の
動作を以下に説明する。本実施形態によるアレイ導波路
格子型光源において特に重要な点は、１６波の通過波長
に対する入出力の関係が冗長度のないよう構成された４
×４アレイ導波路格子１を用いる点である。したがっ
て、一方の光アンプで発生する広帯域な自然放出光は、
４×４アレイ導波路格子１を通過する際に、入力ポート
と出力ポートの組み合わせで一義的に決まる波長の光だ
けが４×４アレイ導波路格子１を通過可能であり、４×
４アレイ導波路格子１を通過した光（選択された光）は
他方の光半導体アンプに入力されて増幅される。

【００２３】上記選択された光は４×４アレイ導波路格
子１を介して光アンプ２１，２２間を繰返し往復する間
にレーザ発振し、狭帯域かつ高出力の光となって両光ア
ンプから出力される。例えば、入力ポートＰ６と出力ポ
ートＰ１２に接続された光アンプ２１ａおよび光アンプ
２２ｃを駆動すれば、各々の光アンプで自然放出光が発
生し、４×４アレイ導波路格子１を通じて光アンプ２２
ｃおよび光アンプ２１ａで各々増幅され、両光アンプ間
を繰返し往復する間にレーザ発振して、波長λ１の狭帯
域で高出力な光が光アンプ２１ａ，２２ｃから互いに出
力される。

【００２４】また、入力ポートＰ６に接続された光アン
プ２１ａをそのままにして、光アンプ２２を切り替えて
出力ポートＰ１３に接続された光アンプ２２ｄを駆動す
れば、各々の光半導体アンプで自然放出光が発生し、こ
の自然放出光の所定波長（λ２）成分が４×４アレイ導
波路格子１を通じて光アンプ２２ｄおよび光アンプ２１
ａで各々増幅される。所定波長（λ２）成分の光は両光
アンプ間で繰返し往復する間にレーザ発振して、波長λ
２の狭帯域で高出力な光が光アンプ２１ａ，２２ｄから
出力される。

【００２５】このように、最終的に入力ポートＰ１２に
接続された光アンプ２１ｄと出力ポートＰ５に接続され
た光アンプ２２ｂを駆動すれば、上記と同様の動作によ
り光アンプ２１ｄ，２２ｂより波長λ１６の狭帯域かつ
高出力なレーザ光が出力される。すなわち、これらの入
出力ポートに接続された光アンプ２１および２２を駆動
することにより自然放出光が発生し、４×４アレイ導波
路格子１を通過することで所望の少なくとも一つの波長
の狭帯域な光が選択され、互いに反対側の光アンプ２２
および２１で増幅され、両光アンプ間を繰返し往復する
間にレーザ発振し、狭帯域かつ高出力の光を両光アンプ
２１，２２より出力することができる。

【００２６】ところで、入力ポートＰ６，Ｐ８，Ｐ１
０，Ｐ１２に各々接続された光アンプ２１ａ，２１ｂ，
２１ｃ，２１ｄと、出力ポートＰ１２に接続された光ア
ンプ２２ｃとを同時に駆動すれば、波長λ１，λ３，λ
５，λ７の波長間隔の揃った４波長のレーザ光が光アン
プ２２ｃより同時に出力される。また、出力ポート側の
光アンプを光アンプ２２ｄに切り替えれば、λ２，λ
４，λ６，λ８の波長間隔の揃った４波長のレーザ光が
光アンプ２２ｄから同時に出力される。さらに、全ての
光アンプ２１，２２を同時に駆動すれば、各ポートより
４波長ずつの異なる組み合わせで波長間隔の揃った合計
１６波長のレーザ光の同時発振も可能である。このよう
に、本実施形態のアレイ導波路格子型光源では、最小入
出力ポート数（４×４）のアレイ導波路格子と最小数
（８）の光アンプを用いた小規模な構成で、波長間隔お
よび光出力が揃った多波長レーザ光を発生させることが
できるという優れた特徴がある。

【００２７】一般に、アレイ導波路格子では、使用する
入出力ポートが中央ポートに近いほど損失が小さい。し
たがって、本実施形態のような入出力ポートを有するア
レイ導波路格子を用いると、アレイ導波路格子の通過波
長に対する損失が波長毎にほぼ均等になる。このため、
従来問題となっていた波長毎の光出力のバラつきが抑え
られるという効果が得られる。また、使用する光アンプ
が一箇所に密集せずに分散するので、従来問題となった
電気クロストークの累積効果の低減にも有効である。

【００２８】ところで、Ｎ波長の光を発生させるアレイ
導波路格子の入出力の組み合わせにおいて、使用する入
出力および光アンプの総数を最小にするための条件があ
る。以下、その条件について説明する。（第１の条件）第１の条件は、Ｎ（Ｎは整数）波長のア
レイ導波路格子型合分波器１において、Ｎの平方根（Ｎ
^1/2 ）が正の整数である場合に、Ｎ^1/2 個の入力導波路
とＮ^1/ ² 個の出力導波路との組み合わせにおいて、Ｎ波
の異なる波長を発生することができるというものであ
る。このとき、入出力ポートの組み合わせで決まる異な
るＮ波長｛λ_a+b ｝のうち、所望の少なくとも一つの波
長を選択的に発生させるには、合計２Ｎ^1/2 個だけの光
アンプを入出力部に具備すればよい。ここで重要なの
は、例えば、Ｎ＝Ｎ^1/2 ×Ｎ^1/2 ＝１６＝４×４のと
き、２Ｎ^1/2 ＝２×４＝８個の光アンプで１６波長の光
を発生できることである。なお、このとき、ａ＝ｍ，ｍ
＋２，ｍ＋４，ｍ＋６，ｂ＝ｎ，ｎ＋１，ｎ＋８，ｎ＋
９（ただし、ｍ，ｎは所定の整数）となる。

【００２９】（第２の条件）第２の条件は、波長数Ｎの
平方根が整数でない場合において、Ｎ＝ｆ×ｇ（ただし
ｆ，ｇは正の整数）のようにＮが２つの異なる整数の積
で表されるとすると、入力数ｆの入力導波路と出力数ｇ
の出力導波路との間でＮ通りの組合せ、すなわちＮ波の
発振波長｛λ_a+b ｝が存在する。ここで重要なのは、整
数の和｛ｆ＋ｇ｝が最小となるｍｉｎ｛ｆ＋ｇ｝個（な
お、ｍｉｎ｛ｆ＋ｇ｝＜Ｎ）の光アンプでＮ波長の光を
発生させることができることである。例えば、Ｎ＝ｆ×
ｇ＝１２＝３×４のとき、ｍｉｎ｛ｆ＋ｇ｝＝７とな
り、１２波長を発生させるのにたかだか７個の入出力ポ
ートと７個の光アンプで事足りることになる。なお、こ
のとき、ａ＝ｍ，ｍ＋２，ｍ＋４、ｂ＝ｎ，ｎ＋１，ｎ
＋６，ｎ＋７とする。もう一つの例として、Ｎ＝３２＝
４×８のときは、ｍｉｎ｛ｆ＋ｇ｝＝１２となり、３２
波長を発生させるのにわずか１２個の入出力ポートと１
２個の光アンプで事足りることになる。このとき、ａ＝
ｍ，ｍ＋４，ｍ＋８，ｍ＋１２、ｂ＝ｎ，ｎ＋１，ｎ＋
２，ｎ＋３，ｎ＋１６，ｎ＋１７，ｎ＋１８，ｎ＋１９
とする。

【００３０】（第３の条件）第３の条件は、波長数Ｎの
平方根が整数にならず、かつ、Ｎが２つの整数の積でも
表せないような場合において、ＮはＮ＝ｆ×ｇ＋１ある
いはＮ＝［（Ｎ−１）^1/2］²＋１で表されるということ
である。したがって、この場合、ｍｉｎ｛ｆ＋ｇ｝＋１
もしくは２（Ｎ−１）^1/2 ＋１個の入出力ポートと光ア
ンプを備えた構成になる。例えば、Ｎ＝１３＝１２＋１
＝４×３＋１のとき、ｍｉｎ｛ｆ＋ｇ｝＋１＝４＋３＋
１＝８個の入出力ポートと８個の光アンプで事足りるこ
とになる。

【００３１】上述した第１実施形態では、４×４アレイ
導波路格子１の所要入出力数と光アンプ数について述べ
てきたが、４×４アレイ導波路格子１の入力側あるいは
出力側のどちらか一方の光アンプを、例えば１×１ある
いは１×２ファイバ型光スイッチ等で置き換えても同一
の波長選択動作を生じせしめることができる。また、４
×４アレイ導波路格子１の出力側に、光アンプ２１に代
えて１×１あるいは１×２ファイバ型光スイッチ等を設
ければ、光アンプ２１で発生する不要な自然放出光成分
を低減することができる。この場合、反射器を光スイッ
チの入力端または出力端に設けることは言うまでもな
い。

【００３２】

【第２実施形態】図２は本発明の第２実施形態によるア
レイ導波路格子型光源の構成を示す図であり、この図に
示される構成のアレイ導波路格子型光源の基本動作は図
１に示されるものと同一であるため、その説明を省略す
る。第２実施形態によるアレイ導波路格子型光源が、図
１に示されるものと異なる点は、４×４アレイ導波路格
子１の入力導波路に接続された光アンプ２１の各々の出
力端子は１×４光ファイバカプラ（光合流手段）４に接
続され、この１×４光ファイバカプラ４の出力には一本
の光ファイバ（光伝送路）３０が接続されている点であ
る。この場合、従来例に比較して小規模な構成で光アン
プ２１，２２の駆動により発生された波長間隔の揃った
光波が、光合流手段４により多重化される。多重化され
た光波は、一本の光ファイバ３０から取り出される。

【００３３】ここで、駆動する光アンプ２１，２２を切
り替えれば、１６波長の光波の中から任意の少なくとも
１波を可変することができる。例えば、入力ポートＰ
６、Ｐ８、Ｐ１０、Ｐ１２とそれらに接続された光アン
プ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄおよび出力ポートＰ
１２に接続された光アンプ２２ｃを駆動して同時発振さ
れたλ１，λ３，λ５，λ７の４波長の光は、１×４光
ファイバカプラ４を用いて合波することによって光ファ
イバ３０からまとめて出力される。また、光アンプ２２
を出力ポートＰ１３に接続された光アンプ２２ｄに切り
替えれば、λ２，λ４，λ６，λ８の４波長の光が新た
に発振し、１×４光ファイバカプラ４で合波されて光フ
ァイバ３０からまとめて出力される。なお、光波が１×
４光ファイバカプラ４を通過することで生じる分岐損失
１／４は、光アンプ２１，２２の利得で補償することが
できる。

【００３４】

【第３実施形態】図３は本発明の第３実施形態によるア
レイ導波路格子型光源の構成を示す図であり、この図に
示される構成のアレイ導波路格子型光源の基本動作は図
１に示されるものと同一であるため、その説明を省略す
る。図３に示されるアレイ導波路格子型光源が第１実施
形態および第２実施形態によるものと異なる点は、４×
４アレイ導波路格子１の各入力ポートと光アンプ２１の
各々との間には２×２光ファイバカプラ６が介挿され、
各２×２光ファイバカプラ６の一方の出力ポートは、１
×４光ファイバカプラ４の各入力端に接続されており、
一方の分岐光が１×４光ファイバカプラ４により合波さ
れて一本の出力用光ファイバ３０より出力されるように
構成されている点である。

【００３５】このように、光アンプ２１，２２で発生す
る自然放出光を含んだ各発振波長光を、４×４アレイ導
波路格子１を通過した直後に取り出すようにしたので、
従来技術で問題となった不要な自然放出成分を大幅に低
減することができる。なお、各２×２光ファイバカプラ
６の他方の出力ポートの端面処理は、不要な反射が生じ
ないように斜め研磨、あるいは無反射コーティング、あ
るいは屈折率整合剤充填等の手法を用いて無反射終端と
されている。

【００３６】

【第４実施形態】図４は本発明の第４実施形態によるア
レイ導波路格子型光源の構成を示す図であり、この図に
示される構成のアレイ導波路格子型光源の基本動作は図
１に示されるものと同一であるため、その説明を省略す
る。図４に示されるアレイ導波路格子型光源が第１〜第
３実施形態によるものと異なる点は、４×４アレイ導波
路格子１の出力ポートの各々に接続された光アンプ２２
の出力の各々は、１×４光ファイバカプラ４２の各入力
端に接続され、各出力が光ファイバカプラ４２により合
波されて一本の出力用光ファイバ３３より出力されるよ
うに構成されている点である。

【００３７】このように構成することにより、４×４ア
レイ導波路格子１の複数の入力ポートと出力ポートの組
み合わせで決まる１６波長パス（波長経路）のうち、光
アンプ２１，２２で選択された少なくとも１波長の光波
が１×４光ファイバカプラ４２を介して出力用光ファイ
バ３３からも出力される。また、上記構成では、所定の
光アンプを切り替えれば、共通の光ファイバ３０から入
力された多数の異なる波長のなかから、所望の波長を選
択して共通の光ファイバ３３から出力するような波長チ
ャネル選択動作をも実現することができる。

【００３８】

【第５実施形態】図５は本発明の第５実施形態によるア
レイ導波路格子型光源の構成を示す図であり、この図に
示される構成のアレイ導波路格子型光源の基本動作は図
１に示されるものと同一であるため、その説明を省略す
る。図５に示されるアレイ導波路格子型光源が第１〜第
４実施形態によるものと異なる点は、４×４アレイ導波
路格子１の中央部にアレイ導波路に近接するようにペル
チェ素子や薄膜ヒータ等の加熱冷却手段９が形成されて
いる点である。

【００３９】加熱冷却手段９は、アレイ導波路の各々に
接して各々長さの異なる形状、あるいはアレイ導波路に
接する面積がアレイ導波路毎に異なるような形状、例え
ば扇型形状を有する。この加熱冷却手段９を駆動して４
×４アレイ導波路格子１を加熱冷却することで、各アレ
イ導波路間の光路長差が変化するため、４×４アレイ導
波路格子１の通過波長が変わる。その結果、アレイ導波
路格子型光源の光波長を所望の値に可変して設定するこ
とができる。

【００４０】

【第６実施形態】図６は本発明の第６実施形態によるア
レイ導波路格子型光源の構成を示す図である。以下、こ
の図に示されるアレイ導波路格子型光源が図１〜図５に
示されるものと異なる点を中心にして本実施形態による
アレイ導波路格子型光源について説明する。図６に示さ
れるアレイ導波路格子型光源が図１〜図５に示されるも
のと異なる点は、４×４アレイ導波路格子１の特定の入
出力ポートに接続された光半導体アンプ２１，２２を介
して各々設けられた１×４光ファイバカプラ４，５の各
々の出力が相互に接続されてリング共振器１０を構成し
ている点である。

【００４１】このように構成することにより、第１実施
形態によるものにおける光アンプ２１の入力端面および
光アンプ２２の出力端面に設けた光反射膜は不要とな
る。すなわち、４×４アレイ導波路格子１の複数の入力
ポートと出力ポートの組み合わせで決まる波長パスのう
ち、光アンプ２１，２２の駆動により選択された波長の
光波がリング共振器１０においてレーザ発振し、この波
長多重されたレーザ光が２×２光カプラ１１を通じて出
力される。

【００４２】また、４×４アレイ導波路格子１からの出
射光を取り出すように構成したため、従来例で問題とな
った光アンプで発生する不要な自然放出光を大幅に低減
できる。なお、光アイソレータ１２はリング共振器１０
内で光を一方向に回転（進行）させて発振させるもので
あるが、光コネクタや光ファイバ出射端面等での反射が
光アンプ２１，２２に戻ることにより生じる不要な発振
を抑制する効果をも有する。

【００４３】

【第７実施形態】図７は本発明の第７実施形態によるア
レイ導波路格子型光源の構成を示す図であり、この図に
示される構成のアレイ導波路格子型光源の基本動作は図
１に示されるものと共通するため、その説明を省略す
る。図７に示されるアレイ導波路格子型光源が第１〜第
６実施形態によるものと異なる点は、光アンプ２１およ
び光アンプ２２が入力光導波路群あるいは出力光導波路
群を介することなく、直接、４×４アレイ導波路格子１
の第１の平面光導波路および第２の平面光導波路に接続
されている点である。

【００４４】アレイ導波路格子型光源をこのように構成
することにより、４×４アレイ導波路格子１の入出力導
波路群が不要となる。したがって、発振波長が入出力光
導波路群の位置により制約されることがなくなるため、
光アンプ２１，２２の位置合わせのみにより発振波長を
微調整することが可能となる。すなわち、アレイ導波路
格子の作製誤差に基づく発振波長のズレを補償すること
ができる。また、回路規模をさらに縮小することができ
る。なお、第７実施形態においては入力光導波路群およ
び出力光導波路群の両方を省いた構成としたが、いずれ
か一方を省く構成としてもよい。

【００４５】

【第８実施形態】図８は本発明の第８実施形態によるア
レイ導波路格子型光源の構成を示す図であり、この図に
示される構成のアレイ導波路格子型光源の基本動作は図
１に示されるものと同一であるため、その説明を省略す
る。図８に示されるアレイ導波路格子型光源が第１〜第
６実施形態によるものと異なる点は、複数の入力ポート
および複数の出力ポートに接続された光アンプ２１，２
２、光アンプ２１に接続された１×４光カプラ４、上記
各要素を結ぶ光ファイバ（光導波路）が、４×４アレイ
導波路格子１と同一の基板１３上に集積されている点で
ある。このように構成することにより、接続用光ファイ
バや光コネクタ等の部品点数が削減され、低価格化を図
ることができる。その結果、動作特性の安定性および信
頼性の向上を図ることができる。

【００４６】なお、以上説明した各実施形態において、
４×４アレイ導波路格子を用いるよにしたが、これに限
らず、必要に応じて任意の入出力数のアレイ導波路格子
を用いてもよいことは言うまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアレイ導
波路格子型光源は、通過波長に対して冗長度のない入出
力を有するアレイ導波路格子を用い、各入出力部に光増
幅器を設けたので、従来不可欠だった発生可能な波長数
とほぼ同数の入出力ポートおよび光増幅器は不要とな
り、小規模な構成で従来例と同様に多波長光を発生させ
ることができる。その結果、部品点数が削減され、回路
規模を縮小できるので、低価格化および高信頼化を達成
することができる。さらに、従来問題となっていた各波
長毎の光出力強度のバラつきも防止することができる。
また、光増幅器間での電気クロストークの改善も可能と
なる（請求項１）。

【００４８】なお、以上説明した各実施形態において、
４×４アレイ導波路格子を用いるよにしたが、これに限
らず、必要に応じて任意の入出力数のアレイ導波路格子
を用いてもよいことは言うまでもない。また、光源また
は光増幅器をアレイ導波路格子の平面光導波路に直接接
続するようにしたので、発振波長が入出力光導波路群の
位置により制約されることがなくなる。したがって、光
源または光増幅器の位置合わせのみによる発振波長の微
調整が可能となり、アレイ導波路格子の作製誤差に基づ
いた発振波長のズレを補償することができる。また、入
力光導波路群および出力光導波路群を不要としたことに
より、回路規模をさらに縮小することができるという効
果もある（請求項２）。

【００４９】また、光増幅器の入力端もしくは出力端の
少なくとも一方に光反射終端を設けたので高出力の光の
発生が可能となる（請求項３）。さらに、光増幅器の出
力に光合流手段を設けたので、複数の波長光を多重化し
て出力することができる（請求項４）。また、光増幅器
とアレイ導波路格子の間に光分流手段を設け、アレイ導
波路格子を通過後の光出力を直接取り出すようにしたの
で、光増幅器で生じる自然放出光成分が低減される（請
求項５）。

【００５０】さらに、アレイ導波路格子領域に加熱冷却
手段を設けたので、発生波長の調整が可能となる（請求
項６）。また、アレイ導波路格子の入出力部に光増幅器
を介して各々設けられた光合流器の出力同士を相互に接
続し、光反射終端を用いずに、レーザ光を発生すること
ができる（請求項７）。さらに、回路構成要素をアレイ
導波路格子と同一基板上に集積したので、小型化、低価
格化、および高信頼化を推進できる（請求項８）。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施形態によるアレイ導波
路格子型光源を示す構成図である。

【図２】図２は本発明の第２実施形態によるアレイ導波
路格子型光源を示す構成図である。

【図３】図３は本発明の第３実施形態によるアレイ導波
路格子型光源を示す構成図である。

【図４】図４は本発明の第４実施形態によるアレイ導波
路格子型光源を示す構成図である。

【図５】図５は本発明の第５実施形態によるアレイ導波
路格子型光源を示す構成図である。

【図６】図６は本発明の第６実施形態によるアレイ導波
路格子型光源を示す構成図である。

【図７】図７は本発明の第７実施形態によるアレイ導波
路格子型光源を示す構成図である。

【図８】図８は本発明の第８実施形態によるアレイ導波
路格子型光源を示す構成図である。

【図９】図９は従来のアレイ導波路格子型光源の一例を
示す構成図である。

【図１０】図１０はアレイ導波路格子の入出力ポートと
通過波長の関係を示す図である。

【符号の説明】

１…４×４アレイ導波路格子、４，４１，４２…１×４
光ファイバカプラ（光合流器、光分流器）、５…光ファ
イバカプラ（光合流器、光分流器）、６，１１…２×２
光ファイバカプラ（光合流器、光分流器）、９…加熱冷
却手段、１０…リング共振器、１２…光アイソレータ、
１３…基板、２１，２２…光アンプ（光増幅器）、３
０，３１，３２…光ファイバ。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｈ０１Ｓ 3/18 Ｇ０２Ｂ 6/12 ＤＨ０４Ｊ 14/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ 14/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光基板上にＭ１（Ｍ１は整数）本の入力
光導波路群と第１の平面型光導波路と互いに長さの異な
る光導波路群と第２の平面型光導波路とＭ２（Ｍ２は整
数）本の出力光導波路群が形成されてなるアレイ導波路
格子を具備し、前記アレイ導波路格子のＮ（Ｎは整数）種の通過波長全
域に発光および増幅領域を有する光源または光増幅器を
前記入力光導波路群および前記出力光導波路群の少なく
とも一方に備え、前記アレイ導波路格子はＭ１とＭ２との和がＮより小に
なるよう構成されることを特徴とするアレイ導波路格子
型光源。
【請求項２】光基板上に入力側の第１の平面型光導波
路と互いに長さの異なる光導波路群と出力側の第２の平
面型光導波路とが形成されてなるアレイ導波路格子を具
備し、前記アレイ導波路格子の通過波長全域に発光および増幅
領域を有する光源または光増幅器を前記第１の平面型光
導波路および前記第２の平面型光導波路の少なくとも一
方に直接接続してなることを特徴とするアレイ導波路格
子型光源。
【請求項３】入力側の光源または光増幅器の各出力端
と出力側の光源または光増幅器の各出力端との少なくと
も一方に導波方向と垂直に光反射終端を設けたことを特
徴とする請求項１または２記載のアレイ導波路格子型光
源。
【請求項４】入力側の光源または光増幅器の各出力端
と出力側の光源または光増幅器の各出力端との少なくと
も一方に光合流器を接続してなることを特徴とする請求
項１ないし３いずれかに記載のアレイ導波路格子型光
源。
【請求項５】前記入力光導波路群あるいは前記出力光
導波路群に光分流器が各々介挿され、前記各光分流器の
出力端に光合流器が接続されてなることを特徴とする請
求項１または３記載のアレイ導波路格子型光源。
【請求項６】前記互いに長さの異なる光導波路群の各
光導波路に接する加熱冷却面積が光導波路毎に異なる加
熱冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし５
いずれかに記載のアレイ導波路格子型光源。
【請求項７】入力側の光増幅器の各出力端に接続され
た光合流器の出力端と、出力側の光増幅器の各出力端に
接続された光合流器の出力端とを相互に接続して光リン
グ共振器を構成し、前記光リング共振器中に光分流器お
よび光アイソレータを介挿してなることを特徴とする請
求項４記載のアレイ導波路格子型光源。
【請求項８】入力側および出力側の少なくとも一方の
光増幅器を前記アレイ導波路格子と同一の基板上に集積
してなることを特徴とする請求項１ないし７いずれかに
記載のアレイ導波路格子型光源。