JPH11174389A - 光処理回路 - Google Patents
光処理回路Info
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- JPH11174389A JPH11174389A JP9336760A JP33676097A JPH11174389A JP H11174389 A JPH11174389 A JP H11174389A JP 9336760 A JP9336760 A JP 9336760A JP 33676097 A JP33676097 A JP 33676097A JP H11174389 A JPH11174389 A JP H11174389A
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Abstract
ロップ機能と光減衰機能を兼ね備えた新たな光処理回
路、及び、波長分割多重方式における光増幅器の利得等
化機能を有する新たな光処理回路を提供することにあ
る。 【解決手段】 一個の光サーキュレータ3が一個の1×
N合分波回路部4の一入力ポートと接続され、1×N合
分波回路部4のN個の出力ポートがN個の平面型光導波
回路Aの一入力ポートIと接続され、前記平面型光導波
回路Aは二本の入力導波路、二組の3dB合分波回路
部、二本のアーム導波路部、アーム導波路部に具備され
る位相調整部SW1及び二本の出力導波路よりなるマッ
ハツェンダ干渉計型2×2スイッチ回路により構成さ
れ、更に、前記マッハツェンダ干渉計型2×2スイッチ
回路の一方の入力導波路を入力ポートに接続され、且
つ、一方の出力導波路に1×2光分岐回路7が配置さ
れ、他方の出力導波路の前段に1/4波長板5が配置さ
れ後段に高反射ミラー6が配置されることを特徴とす
る。
Description
られる光処理回路に関するものである。詳しくは、波長
分割多重通信における、OADM(Optical Add/Drop M
ux)ノードを構成するための光スイッチ動作及び光減衰
動作を行う光処理回路及び光増幅器で生じる波長多重信
号光のレベルばらつきを調整し利得等化を行う光処理回
路に関するものである。
して波長分割多重方式があり、近年、盛んに研究されて
いる。波長分割多重方式を取り入れたOADMリングシ
ステムは、トラフィック変動に対してパス構成を変更す
ることで柔軟に対応でき、伝送路/端局装置の障害に対
してリング構成のトポロジーを活かし簡略な方法で対処
することができるという特徴を有する。
ADMノードの構成概略を図3に示す。このOADMノ
ードは、波長多重された信号光の増幅と抜き出しと追加
の役割を有し、プリアンプ19、光処理部B及びポスト
アンプ24より構成される。光処理部Bでは、信号光を
分波し各波長の信号光のレベル調整または抜き出しと追
加の処理を行い、信号処理された客波長の信号光を合波
する機能を有し、1×N合分波器20、アド/ドロップ
用2×2スイッチ21、光減衰器22及び1×N合分波
器23により構成される。
された信号光は入力用光ファイバ18を伝搬し、プリア
ンプ19で増幅された後、1×N合分波器20により分
波される。通過動作の場合、分波されたそれぞれの信号
光は2×2スイッチ21のメインインプットポートIV
からメインアウトプットポートVを経由して光減衰器2
2によりパワー調整され、1×N合分波器25により他
の波長の信号光と合波され、ポストアンプ24で増幅さ
れた後、図中矢印で示すように、出力用光ファイバ25
により次のノードに伝搬する。
合分波器20で分波された信号光はドロップ光として2
×2スイッチ21によりドロップポートIIIに抜き出
される。さらに、2×2スイッチ21を用いて新たに信
号光を追加することが可能となり、アドポートIIより
入力されたアド光はメインアウトプットポートVに出力
し光減衰器22によりパワー調整された後、1×N合分
波器23、ポストアンプ24を経て出力用光ファイバ2
5により次のノードに伝搬する。
ちプリアンプ19及びポストアンプ24として、Er添
加ファイバ光増幅器、1×N合分波器20,23として
アレー導波路型回折格子が主に用いられる。このOAD
Mノードを構成する2×2スイッチ21及び光減衰器2
2は光増幅器の帯域確保の観点から挿入損失ができる限
り小さいことが望ましい。また、2×2スイッチ21及
び光減衰器22は波長数の分だけ台数が必要なことから
値段が安く、装置内に組み込むために小型である必要が
ある。さらに、2×2スイッチ21はアド/ドロップ動
作において、ドロップ光がアド光に混入することによる
アド光の伝送特性劣化を防ぐため、アド光に対しドロッ
プ光が十分に消光している必要がある。さらに、光減衰
器22は減衰量の偏波依存性が小さい必要がある。従
来、これらの条件を考慮して、2×2スイッチ21とし
て、石英系光導波路型スイッチ、自己保持式ファイバ型
スイッチが、また、光減衰器22として、ファラデー効
果を用いたファイバ型光減衰器、石英系光導波路型光減
衰器等が検討されている。
波器20,23と光減衰器22の組み合わせにより、波
長多重された信号光のレベル調整処理の機能も有する。
レベル調整機能は、一般的に、光増幅器が波長多重光を
増幅する場合各波長間でレベル偏差が発生するという問
題点を抱えていることから、広く波長分割多重方式にお
いて、不可欠な要素である。従来、図3に示したレベル
調整の他、光増幅器の利得を等化する手段として、干渉
型フィルタを組み合わせたバルク型の光部品があった。
OADMノード構成では、2台の1×N合分波器20,
23を用いることから装置が大型化するという問題があ
った。また、2×2スイッチ21と光減衰器22は波長
数分の台数が必要なことから、従来の2×2スイッチ2
1と光減衰器22を光ファイバーで接続する形態では装
置が大型であるという問題も抱えている。
型回折格子による1×N合分波器、2×2スイッチ及び
光減衰器を光導波路を用いて一枚の平面基板上に集積す
ることが考えられるが、個々の回路の大きさから考える
と一枚の基板上に配置することが困難である。つまり、
高消光比2×2スイッチ及び偏波無依存光減衰器を光導
波路で構成するには、例えば、従来のマッハツェンダ干
渉計回路を用いた透過型光導波回路で構成することが考
えられるが、2×2スイッチとして消光比を得るために
二段のマッハツェンダ干渉計回路が必要であり(K. Oka
moto et al, "16-channel optical add/drop multiplex
er consisting of arrayed-waveguide gratings and do
uble gate switchings", Electron. Lett., vol.32,pp.
1471,1996 )、偏波無依存光減衰器として1/2波長板
を有するマッハツェンダ干渉計回路を少なくとも一段必
要となり(特開平7−92326)、これらを縦列に接
続すると3段以上のマッハツェンダ干渉計回路が必要と
なる。
OADMノードの光処理部を集積化しようとすると、三
段以上のマッハツェンダ干渉計回路N個と二段のアレー
導波路型回折格子を縦列に接続することとなり、一枚の
基板上に集積化することが困難となり、また、たとえ集
積化できたとしても回路部が大きいため装置の小型化に
あまり寄与することがなく、かつ、導波路長も長くなる
ことから挿入損失が大きくなることは明かである。
無依存光減衰器は波長数に応じた個数用いられることか
ら、小型化、集積化に適した高消光比スイッチ動作及び
偏波無依存光減衰動作する光処理回路構成が必要であっ
たが、小型化、集積化に最適な光処理回路構成はこれま
で提案されていなかった。
得等化器、例えばファブリペローエタロンを用いて減衰
量を可変にするような光部品では、減衰量を可変にする
ことはできてもFSRのもつ透過特性の周期性を回避す
ることが困難である。また、周期性を回避するためには
ファブリペローエタロンの段数を増やす必要があり、歩
留まりの低下、損失の増大を招いていた。さらに、任意
のスペクトル特性を可変に得ようとすると、複数枚のエ
タロンを複雑に制御する必要があり、現実的には、不可
能に近い。つまり、波長分割多重方式においては、複雑
なスペクトルを有する波長多重信号光強度をフラットに
する必要があることから、これを実現するには、分波さ
れた信号光をレベル調整して合波するという従来のOA
DMノードの有するレベル調整機能が最適である。従っ
て、従来の利得等化器における問題点は、従来のOAD
Mノードにおけるレベル調整機能をいかに小型で低損失
に構成するかという課題に帰着する。
み、OADMリングシステムに適合したアド/ドロップ
機能と光減衰機能を兼ね備えた新たな光処理回路及び波
長分割多重方式における光増幅器の利得等化機能を有す
る新たな光処理回路を提供することにある。
発明の光処理回路は、一個の光サーキュレータが一個の
1×N合分波回路部の一入力ポートと接続され、1×N
合分波回路部のN個の出力ポートがN個の平面型光導波
回路の一入力ポートと接続され、前記平面型光導波回路
は二本の入力導波路、二組の3dB合分波回路部、二本
のアーム導波路部、アーム導波路部に具備される位相調
整部及び二本の出力導波路よりなるマッハツェンダ干渉
計型2×2スイッチ回路より構成され、更に、前記マッ
ハツェンダ干渉計型2×2スイッチ回路の一方の入力導
波路が入力ポートに接続され、且つ、一方の出力導波路
に1×2分岐回路が配置され、他方の出力導波路の前段
に1/4波長板が配置され後段に高反射ミラーが配置さ
れることを特徴とする。
回路を用いることから、従来1×N合分波器が2台必要
であった構成が一台で構成でき、かつ、従来の2×2ス
イッチと光減衰器で複数段のマッハツェンダ干渉計回路
を必要とした構成が一段のマッハツェンダ干渉計回路で
構成できOADMノードの小型化に著しい効果がある。
しては、LiNbO3スイッチを用いた報告がある(宮沢
他「折り返し光導波路と反射型波長板を用いた低電圧・
偏波無依存LNスイッチ」、1995年電子情報通信学
会エレクトロニクスソサイエティ大会、C1−15
1)。つまり、本発明の光処理回路を通過動作における
光減衰器として用いる場合、既報告と同様な原理で、反
射により入射する信号光と出射する信号光の経路が同じ
となり、かつ、1/4波長板を二回通過することで偏波
が90度回転することから、本質的に偏波依存性が解消
される。従って、この偏波無依存光減衰器を用いること
で、各波長のレベル調整を任意に行うことができる。
ッハツェンダ干渉計をクロスステートに位相調整するこ
とにより、従来の回路例にない反射型ダブルゲートの高
消光比スイッチとして動作する機能を有する。
ンダ干渉計は偏波無依存である光減衰機能と高消光化で
あるアド/ドロップスイッチ機能を合わせ持つ。従っ
て、消光比の高いスイッチ機能と偏波依存性のない光減
衰機能を合わせ持ち、かつ、小型で損失の小さい光部品
を実現するための、集積可能な新規の光処理回路となっ
ている。
示す実施例を参照して詳細に説明する。
光処理回路を図1に示す。この光処理回路は、一個のサ
ーキュレータ3と、一個の1×N合分波器4と、N個の
平面型光導波回路(光処理回路)Aとから構成される。
光サーキュレータ3は、入力用光ファイバ2を介してプ
リアンプ1と接続され、ポストアンプ11を介して出力
用光ファイバ10に接続されると共に1×N合分波回路
部4の一入力ポートに接続されている。1×N合分波回
路部4は、そのN個の出力ポートがN個の平面型光導波
回路Aの一入力ポートと接続されている。平面型光導波
回路Aは、1/4波長板5、高反射ミラー6を具備する
マッハツェンダ干渉計型2×2スイッチにより構成され
る反射型光回路である。即ち、この平面型光導波回路A
は、二本の入力導波路、二組の3dB合分波回路部、二
本のアーム導波路部、アーム導波路部に具備される位相
調整部SW1、二本の出力導波路よりなるマッハツェン
ダ干渉計型2×2スイッチ回路において、マッハツェン
ダ干渉計型2×2スイッチ回路の一方の入力導波路を入
力ポートに接続し、一方の出力導波路に1×2光分岐回
路7を配置し、他方の出力導波路の前段に1/4波長板
5を配置し後段に高反射ミラー6を配置して構成された
ものである。
OADMリングシステムに用いる場合の動作を説明す
る。信号光通過動作時においては、予め、平面型光導波
回路Aの位相調整機構SW1により位相を調整し、2×
2スイッチの経路を入力導波路に向き合う出力導波路に
パスがつながるスルーステートに固定する。すると、図
中に矢印で示すように、入力用光ファイバ2、プリアン
プ1を通過しN波に多重された信号光はサーキュレータ
3を通過し、1×N合分波器4に伝搬し、1×N合分波
器4により分波された後、マッハツェンダ干渉計のI/
OポートIに入射し、スルーポートにある出力導波路に
伝播し、後段に配置された高反射ミラー6により折り返
されてスルーポートにあるI/OポートIに戻る。
信号と同じ情報を有する反射信号光は1×N合分波器4
により他の波長の信号光と合波され、サーキュレータ3
を経て、ポストアンプ11、出力用光ファイバ10に伝
搬し、次のノードに伝送される。ここで、通過動作時の
信号光強度は、位相調整機構SW1に所望の位相量を与
えることにより可変に光減衰を与えられ、他の波長の信
号光とのレベル調整が可能となる。
る信号光と出射する信号光の経路が反射による折り返し
の効果により同じとなり、かつ、1/4波長板5を二回
通過することにより1/2波長板を一回通過することと
等価となり、その結果、偏波面が90度異なる入射光と
出射光が同一の導波路を伝搬するため、本質的に偏波依
存性が解消される。
路の効果は、従来から提唱されている光処理回路の中心
に1/2波長板を配置する透通型構成の場合と比較する
と顕著である。つまり、光処理回路にPDL(Polariza
tion Dependent Loss ;偏波依存性損失)ゆらぎがある
場合、透過型構成では1/2波長板の前後でPDLが異
なる結果、光処理回路としてPDLが生じる。特に、本
実施例における平面型光導波回路Aは、反射型光回路で
あるため、光処理回路にPDLのゆらぎがあったとして
も、入射光と反射光は同じ導波路を伝搬することから、
本質的に偏波依存性が解消されることとなり、完全無偏
波可変光減衰動作が可能となる。
光導波回路Aの位相調整機構SW1を調整し、2×2ス
イッチの経路をI/OポートIに斜めに向き合う出力導
波路にパスがつながるクロスステートに固定する。する
と、N波に多重された信号光はサーキュレータ3を通過
し、1×N合分波器4に伝搬し、1×N合分波器4によ
り分波された後、マッハツェンダ干渉計のI/Oポート
Iに入射し、クロスポートにある出力導波路に伝播し、
1×2光分岐回路7で分岐されドロップポートIIIを
経由して光受信器9により受信される。
トに漏れたドロップ光は、高反射ミラー6により折り返
され、クロスポートである捨てポートに伝搬することか
ら、I/OポートIには高い消光比で阻止される。つま
り、ドロップ光はダブルゲートであるマッハツェンダ干
渉計型2×2スイッチ回路を伝搬することと等価とな
り、高い消光比でアド光と混信するのを防いでいる。
アドポートIIを経由して光分岐部7で合波されクロス
ステートにある2×2スイッチに入射し、I/Oポート
Iから取り出され、1×N合分波器4により他の波長の
信号光と合波され、サーキュレータ3により出力用光フ
ァイバ10に伝搬し、次のノードに伝送される。
ニターポートVIを付加することにより、主信号の光強
度に悪影響を及ぼすことなく弱い信号光を抜き出し、モ
ニターポートからの信号光強度を測定し、光減衰量を決
定することが可能となる。特に、モニタポートVIから
の信号光を用いて光減衰量をフィードバック制御するこ
とは有効である。
処理回路の構成によれば、従来のOADMノードの1×
N合分波器を一段に減らし、かつ、2×2スイッチ部と
光減衰器部を一段のマッハツェンダ干渉計とすることが
でき、装置の小型化を効果的にもたらすことができる。
理回路は、高消光比であるアド/ドロップ動作を実現す
る光スイッチ機能と、通過動作時の信号光強度をPDL
やPDLのゆらぎに関係なく偏波無依存で調整する完全
編波無依存である光減衰機能を兼ねており、OADMノ
ードのアド/ドロップ用2×2スイッチ21と光減衰器
22の部分を小型に構成する光部品を実現するうえで極
めて有効である。
渉計型2×2スイッチをスルーステートに設定すること
で信号光通過動作、クロスステートに設定することでア
ド/ドロップ動作としているが、この関係を逆転し、ク
ロスステートに設定することで信号光通過動作、スルー
ステートに設定することでアド/ドロップ動作としても
同様な効果が得られることは明らかである。
に示す。本実施例は、光増幅器の利得等化フィルタとし
て光処理回路を用いるものである。本実施例が実施例1
と大きく異なる点は、反射作用による高消光比ダブルゲ
ートスイッチ機能を省いたことであり、波長毎の偏波無
依存なレベル調整機能を活用している。即ち、この光処
理回路は、一個のサーキュレータ13と、一個の1×N
合分波器14と、N個の平面型光導波回路(光処理回
路)Aとから構成される。光サーキュレータ13は、入
力用光ファイバ12、出力用光ファイバ17に接続され
ると共に1×N合分波回路部14の一入力ポートに接続
されている。1×N合分波回路部14は、そのN個の出
力ポートがN個の平面型光導波回路Aの一入力ポートと
接続されている。平面型光導波回路Aは、1/4波長板
15、高反射ミラー16を具備するマッハツェンダ干渉
計型2×2スイッチにより構成される反射型光回路であ
る。即ち、この平面型光導波回路Aは、二本の入力導波
路、二組の3dB合分波回路部、二本のアーム導波路
部、アーム導波路部に具備される位相調整部SW2、二
本の出力導波路よりなるマッハツェンダ干渉計型2×2
スイッチ回路において、マッハツェンダ干渉計型2×2
スイッチ回路の一方の入力導波路を入力ポートに接続
し、一方の出力導波路の前段に1/4波長板15を配置
し後段に高反射ミラー16を配置して構成されたもので
ある。尚、本実施例では、プリアンプ、ポストアンプが
省略されているが、例えば、実施例1と同様に光増幅器
の出力光を入力しても良い。
OADMリングシステムに用いる場合の動作を説明す
る。EDFA等の光増幅器により増幅された波長多重光
がサーキュレータ13に入射すると、信号光は1×N合
分波器14により分波され、平面型光導波回路Aに入射
する。平面型光導波回路Aでは、実施例1における信号
光通過動作と同様の原理で信号光のレベル調整が行われ
る。即ち、信号光強度は、位相調整機構SW2に所望の
位相量を与えることにより可変に光減衰を与えられ、他
の波長の信号光とのレベル調整が可能となる。
は、従来のエタロン型フィルタと異なり、分波された各
々の信号光をチャンネル間の相関なくレベル設定するこ
とが容易であるため、EDFAのもつ複雑な利得スペク
トル形状に起因する波長間の信号光強度ばらつきを、波
長無依存な信号光強度に変換できる。
信号光と出射する信号光の経路が反射による折り返しの
効果により同じとなり、かつ、1/4波長板15を二回
通過することにより1/2波長板を一回通過することと
等価となり、その結果、偏波面が90度異なる入射光と
出射光が同一の導波路を伝搬するため、光処理回路にP
DL及びPDLのゆらぎに関わらず、本質的に偏波依存
性が解消される。
モニターポートVIを付加することにより、モニターポ
ートVIからの信号光強度を測定して光減衰量を決定す
ることや、モニタポートVIからの信号光を用いて光減
衰量をフィードバック制御することは有効である。ま
た、実施例1と同様、クロスステートとスルーステート
の関係を逆転しても同様な効果が得られることは明らか
である。
処理回路は、波長毎に任意のレベル調整が可能であり、
かつ、レベル調整が完全編波無依存であることから、小
型な利得等化器を実現するうえで極めて有効である。
で構成することは有効であるが、他に、例えば、LiNb
O3、高分子、半導体を用いた光導波路を用いても同様
な効果が得られる。更に、石英系光導波路においては、
位相調整機構として熱光学ヒータが有用であるが、これ
は、石英系光導波路の位相を高精度に調整できるためで
あり、他の位相調整手段、例えば、ハイブリッドの手法
によりLiNbO3結晶を位相調整部に搭載し、電極を設
けて電気光学効果により位相調整しても良い。
ダ干渉計型2×2スイッチ回路は対称マッハツェンダと
非対称マッハツェンダのいずれでも構成できる。更に、
マッハツェンダ干渉計を構成する3dB合分波器として
方向性結合器を用いることができる他、3dB合分波器
として機能する光処理回路であれば他の光処理回路も適
用可能であり、例えば、作製誤差に対し結合率の変化が
小さいMMIカップラは好適である。
16は一枚の薄膜上に形成して導波路端面に接着しても
良いし、導波路に溝を形成して挿入しても良いし、さら
には、1/4波長板と高反射ミラーを別々に導波路の溝
に挿入する方法でも良い。
波路型回折格子を用いることは好適である。これは、ア
レー導波路型回折格子がマッハツエンダ干渉計型2×2
スイッチ回路と集積化するのに都合が良いからであり、
反射型マッハツェンダ干渉計回路と1×N合分波器を個
別の部品から構成する場合は、1×N合分波器として自
己保持式ファイバ型スイッチ等他のスイッチを用いるこ
ともできる。
渉計回路と1×N合分波器を個別の部品から構成した
が、これは個別に製造して接続する方が個別部品の特性
を選択できる点でメリットがあるからであり、反射型マ
ッハツェンダ干渉計回路とアレー導波路型回折格子を同
一の基板上に集積化することは装置を小型化するうえで
好ましい。
たように、本発明は、回路サイズを最小限にとどめる回
路構成であり、高い消光比でスイッチ動作し、かつ、偏
波依存性のない光減衰動作することを兼ね備えた光処理
回路である。さらに、本発明の光処理回路は従来の光導
波路製造技術を用いて容易に製造することができる。従
って、本発明の光処理回路はOADMノードや利得等化
器を小型化する手段として非常に有用である。
DMノードに適用した場合の平面回路図である。
幅器利得等化フィルタに適用した場合の平面回路図であ
る。
光処理部を説明するブロック図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 一個の光サーキュレータが一個の1×N
合分波回路部の一入力ポートと接続され、1×N合分波
回路部のN個の出力ポートがN個の平面型光導波回路の
一入力ポートと接続され、前記平面型光導波回路は二本
の入力導波路、二組の3dB合分波回路部、二本のアー
ム導波路部、アーム導波路部に具備される位相調整部及
び二本の出力導波路よりなるマッハツェンダ干渉計型2
×2スイッチ回路より構成され、更に、前記マッハツェ
ンダ干渉計型2×2スイッチ回路の一方の入力導波路が
入力ポートに接続され、且つ、一方の出力導波路に1×
2分岐回路が配置され、他方の出力導波路の前段に1/
4波長板が配置され後段に高反射ミラーが配置されるこ
とを特徴とする光処理回路。 - 【請求項2】 請求項1記載の光処理回路において、前
記1×2光分岐回路が終端されていることを特徴とする
光処理回路。 - 【請求項3】 請求項1記載の光処理回路において、前
記1×N合分波回路部がアレー導波路型回折格子である
ことを特徴とする光処理回路。 - 【請求項4】 請求項3記載の光処理回路において、前
記アレー導波路型回折格子と前記平面型光導波回路が一
枚の基板に集積化されていることを特徴とする光処理回
路。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP33676097A JP3558199B2 (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 光処理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33676097A JP3558199B2 (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 光処理回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11174389A true JPH11174389A (ja) | 1999-07-02 |
JP3558199B2 JP3558199B2 (ja) | 2004-08-25 |
Family
ID=18302460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP33676097A Expired - Fee Related JP3558199B2 (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 光処理回路 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3558199B2 (ja) |
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