WO2004038493A1

WO2004038493A1 - ダイナミックゲインイコライザー

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Publication number: WO2004038493A1
Application number: PCT/JP2003/013616
Authority: WO
Inventors: Kazutaka Nara; Kazuhisa Kashihara; Noritaka Matsubara
Original assignee: The Furukawa Electric Co., Ltd.
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2004-05-06
Also published as: AU2003275648A1; JPWO2004038493A1; US7146079B2; US20060039704A1

Abstract

本発明は、光アンプの利得波長特性を平坦化するダイナミックゲインイコライザー提供する。ダイナミックゲインイコライザーは、複数段の光分岐カプラ１を接続して形成された多段光分岐カプラ７と、複数段の光合波カプラ３を接続して形成された多段合波カプラ１１と、伝搬光の位相を可変可能な光位相調節器９および伝搬光に設定時間遅延を付与する光遅延線１０を有する光接続回路１２とを有する光導波回路２からなり、前記多段光分岐カプラ７の少なくとも１つの光分岐カプラ１と多段光合波カプラ１１の少なくとも１つの光合波カプラ３には光振幅可変手段２１，２１がそれぞれ設けられており、前記多段光分岐カプラ７と前記多段光合波カプラ１１はそれぞれ前記多段光分岐カプラ７の光出力端１７の中心配列位置と前記多段光合波カプラ１１の光入力端１８の中心配列位置を結ぶ線の延長線に対して非対称に形成されている。

Description

ダイナミックゲインィコライザ一技術分野

本発明は、波長分割多重伝送等の光通信分野に用いられるダイナミックゲイ明

ンイコライザーに関するものである。

田背景技術

高密度波長多重伝送システムにおいて、そのシステムを支えているキーテクノロジ一の一つが EDFA (Er³⁺Doped Fiber Amplifer) を用いた光アンプである。 EDFAは、例えば図 5に示すような利得波長特性を有している。つまり、 EDFAは、波長 1530 nm〜： L 560 nmに高い利得を有するため、利得波長特性が平坦ではない。

なお、図 5の特性線 a〜eは、 ED FAに入力されるポンプ光レベルの小さい順にその特性を示している。つまり、これらの特性線 a〜eのうち、特性線 aは、ポンプ光レベルが最も小さい場合の利得波長特性を示し、特性線 eは、ポンプ光レベルが最も大きい場合の利得波長特性を示す。

そこで、近年、 EDFAを高密度波長多重伝送システムに適用するために、 EDF Aの利得波長特性を平坦化することが行われるようになった。この利得平坦化は、 ED F Aの利得波長特性と反対の損失波長特性を有する光利得等化フィルタを適用して行われている。

また、利得平坦化は、多段マッハツエンダ光干渉計回路（MZ I) を用いたラテイスフィルタ型のものも提案されている（例えば、神官寺他、「Lawson法を基礎にしたラティス型利得等化器の設計」 2001年電子情報通信学会総合大会 C一 3 - 5 0 ) _o

さらに、 P L Cを用いた利得平坦化の別の例として、光トランスパーサルフィルタ型のものも提案されている（例えば、 A. Ranalli and B. Fondeur, 「PLA AR TAPPED DELAY LINE BASED, ACTIVELY CONFIGURABLE GAIN-FLATTENING FILTERJ Proc. ECOC, Paper 7—1 - 2， 2000. )。発明の開示

本発明のダイナミック.ゲインイコライザーの第一実施形態は、下記を備えている。複数段の光分岐力ブラを接続して形成された多段光分岐力ブラと、複数段の光合波力ブラを接続して形成された多段合波力ブラと、伝搬光の位相を可変可能な光位相調節器および伝搬光に設定時間遅延を付与する光遅延線を有する光接続回路とを有する光導波回路、

前記多段光分岐力ブラの少なくとも 1つの光分岐力ブラと多段光合波力ブラの少なくとも 1つの光合波力ブラには光振幅可変手段がそれぞれ設けられており、

前記多段光分岐力ブラと前記多段光合波力ブラはそれぞれ前記多段光分岐力ブラの光出力端の中心配列位置と前記多段光合波力ブラの光入力端の中心配列位置を結ぶ線の延長線に対して非対称に形成されている。図面の簡単な説明

図 1は、本発明のダイナミックゲインイコライザーの一実施形態を示す要部構成図である。

図 2 Aは、上記実施形態例のダイナミックゲインイコライザーの光遅延線およびその近傍の構成を示す説明図である。図 2 Bは、図 2 Aの光接続回路の他の構成例を示す説明図である。図 3は、上記実施形態例の損失波長特性と、本実施形態例により利得平坦化を行う E D F Aの利得波長特性と共に示すグラフである。

図 4は、上記実施形態例により E D F Aの利得平坦化を行つた後の利得波長特性を示すグラフである'。

図 5は、 E D F Aの利得波長特性例を示すグラフである。

図 6は、光トランスバーサルフィルタの構成例を示す説明図である。

図 7は、本発明のダイナミックゲインィコライザ一の他実施形態を示す要部構成図である。

図 8は、図 7の実施形態例により E D F Aの利得平坦化を行つた後の利得波長特性を示すグラフである。

図 9 A、図 9 B、図 9 Cは、本発明のダイナミックゲインイコライザーのさらに他実施形態を示す要部構成図である。

図 1 0は、図 1の実施形態例の損失波長特性と、本実施形態例により利得平 ±且化を行う E D F Aの利得波長特性との実施例を共に示すグラフである。

図 1 1は、図 1 0の実施形態例により E D F Aの利得平坦化を行つた後の利得波長特性を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

ゲインイコライザ一は、様々なタイプのものが考えられる。例えば、光利得等化フィルタを用いるもの、音響光学フィルタを用いるもの、 MEM S (マイクロ .エレクト口 .メカニカル.システム）を用いるもの、 P L C (平面光導波回路）を用いるもの等がそれに該当する。まず、これらのダイナミックゲインィコライザ一の検討を行なう。

まず、光利得等化フィルタは、以下のような方法によって E D F Aの利得波長特性と反対の損失波長特性を実現している。つまり、光利得等化フィルタの実現方法の提案例の一つは、例えば反射率と周期（FSR) の異なる複数のェタロンフィルタを組み合わせて所望のスぺクトルを実現する方法である。

また、光利得等化フィルタの実現方法の別の提案例として、誘電体多層膜フィルタにより所望のスぺクトルを実現する方法や、長周期型のファイバグレーティング（FBG) を利用した方法が提案されている。

なお、上記のような光利得等化フィルタは、 E D F Aの一つの利得波長特性の利得を平坦ィ匕するように、一般的にカスタマイズ設計されている。

しかしながら、 EDFAの利得波長特性は、そのポンプ光レベルにより変化するので、上記のように、一つの利得波長特性の利得を平坦ィヒするように設計されたフィルタは、ポンプ光レベルの変化にダイナミックな対応ができないといった問題があった。

そこで、将来的には、 EDFAの利得波長特性の変化に対応させて損失波長特性を可変できるダイナミックゲインィコライザ一の実現が必須である。

上述したゲインイコライザーのうち、 PLCを用いたものは、その高い制御性、安定性の面から、他のデパイスと比較して有望なデバイスとなりうると考えた。このため、 PLCを用いたタイプについて検討を進める。そこで、 PL Cを用いたダイナミックゲインイコライザーとして、多段マッハツエンダ光干渉計回路（MZ I) を用いたラテイスフィルタ型について検討した。

また、 PLCを用いたダイナミックゲインイコライザーの別の例として、可変光力ブラ、光遅延線、位相調節器を用いた光トランスパーサルフィルタ型についても検討した。

これらの P LCを用いたダイナミックゲインイコライザ一は、いずれも、揷入損失が比較的大きいといった問題があった。ダイナミックゲインイコライザ一を光アンプの利得等化フィルタとして使用する場合、 S/N比の問題から、揷入損失が小さいことが望まれており、挿入損失を低減することは重要である。図 1は、揷入損失を抑制でき、かつ、ポンプ光レベルによらず光アンプの利得等化を可能とする本発明のダイナミックゲインィコライザ一の一実施形態を示している。以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

本発明に係るダイナミックゲインィコライザ一の一実施形態例が示されている。図 1に示すように、本実施形態例のダイナミックゲインィコライザ一は、図 1に示す回路構成を有する光導波回路 2を基板 1 5上に形成した平面光導波回路により形成されており、光導波回路 2は、多段光分岐カプラ 7と多段光合波力ブラ 1 1を有している。

多段光分岐力ブラ 7は、複数段の光分岐カプラ 1を接続して形成されており、複数の光出力端 1 7を有している。多段光合波力ブラ 1 1は、複数段の光合波カプラ 3を接続して形成されており、複数の光入力端 1 8を有している。

また、本実施形態例においては、複数の光分岐力ブラ 1と複数の光合波カブラ 3のうち少なくとも ;Lつは Y分岐回路を有しており、かつ、複数の光分岐力プラ 1と複数の光合波カプラ 3のうち少なくとも 1つはマツハツヱンダ光干渉計回路を有している。

例えば第 1段の光分岐力ブラ 1 ( 1 a )、.第 3段、第 4段の光分岐力ブラ 1 ( 1 c , 1 d ) はマッハツエンダ光干渉計回路を有し、第 2段の光分岐力ブラ 1 ( 1 b ) は Y分岐回路を有している。また、最終段の'光合波力ブラ 3 ( 3 a )、最終段から数えて 3段目、 4段目の光合波カプラ 3 ( 3 c , 3 d ) はマッハツエンダ光干渉計回路を有し、最終段の前段の光合波力ブラ 3 ( 3 b ) は Y分岐回路を有している。

前記多段光分岐力ブラ 7のそれぞれの光出力端 1 7と多段光合波力ブラ 1 1 の対応する光入力端 1 8との間には、光接続回路 1 2が介設されている。光接続回路 1 2は、伝搬光の位相を可変可能な光位相調節器 9と伝搬光に設定時間遅延を付与する光遅延線 1 0を有して成る。各光位相調節器 9は 1本の光導波路を有してこの光導波路に TiNiヒータの位相調節手段 6を形成して成る。なお、本実施形態例では、上記光接続回路 1 2は、図 1、図 2 Aに示すように、光位相調節器 9と光遅延線 1 0を直列接続して形成されているが、例えば図 2 Bに示すように、光遅延線 1 0に位相調節手段 6を設けて光位相調節器 9 の機能をもたせて光接続回路 1 2を形成してもよい。

また、前記多段光分岐力ブラ 7の少なくとも 1つの光分岐力ブラ 1には光振幅可変手段 2 1が設けられており、多段光合波カプラ 1 1の少なくとも 1つの光合波力ブラ 3には光振幅可変手段 2 2が設けられている。

本実施形態例では、マッハツエンダ光干渉計回路により形成された光分岐力プラ 1 ( l a， 1 c , I d ) と光合波カプラ 3 ( 3 a , 3 c , 3 d ) に光振幅可変手段 2 1， 2 2が設けられている。これらの光振幅可変手段 2 1 , 2 2は、 TiNiヒータにより形成されている。

多段光分岐力ブラ 7と多段光合波力ブラ 1 1はそれぞれ、多段光分岐力ブラ 7の光出力端 1 7の中心配列位置と多段光合波力ブラ 1 1の光入力端 1 8の中心配列位置を結ぶ線の延長線に対して非対称に形成されている。

また、多段光分岐力ブラ 7の光出力端 1 7と多段光合波力ブラ 1 1の光入力端 1 8は互いに同じ奇数個ずつ設けられており、これらの各光出力端.1 7と対応する光入力端 1 8間に設けられる各光遅延線 1 0は互いに長さを異にしている。

図中、最下部に設けられている光遅延線 1 0 aを基準とし、下から 2番目に設けられている光遅延線 1 0 bは光遅延線 1 O aより d L長く、下から 3番目の光遅延線 1 0 cは光遅延線 1 0 aより 2 d L長く形成され、下から 4番目の光遅延線 1 0 dは光遅延線 1 0 aより 3 d L長く形成されている。

また、この長さの異なる光遅延線 1 0のうち真ん中の長さを有する実質的中心光遅延線 1 0 eは最上部に設けられて、前記光遅延線 1 0 aより 4 d L長く形成され、下から 5番目以降に設けられている光遅延線 10 f ~10 iは、それぞれ、順に d Lずつ長く形成され、光遅延線 10 iは光遅延線 10 aより 8 dL長く形成されている。ここで、 dL=39. 9 mである。

また、上記実質的中心光遅延線 10 eの入力側には前記多段光分岐力ブラ 7 を形成する第 1段の光分岐力ブラ 1 (l a) の一方の光出力部（つまり光出力端 1 7 e) が接続され、該第 1段の光分岐力ブラ 1 aの他方の光出力部には第 2段の光分岐力ブラ 1 (l b) の光入力部が接続されて、第 2段以降の光分岐力ブラ 1により光分岐部 13が形成されている。 '

図 2 Aに示すように、光分岐部 13の光出力端は多段光分岐力ブラ 7の光出力端 17 (17 a〜1 7 d、 17 f 〜1 7 i) を成し、それぞれ、前記実質的中心光遅延線 10 eを除く対応する光遅延線 10 (10 a〜10 d、 10 f 〜 10 i) の光入力側に接続されている。

図 1に示すように、前記実質的中心光遅延線 10 eの出力側には前記多段光合波力ブラ 1 1の最終段の光合波力ブラ 3 (3 a) の一方の光入力部（つまり光入力端 18 e) が接続されており、該最終段の光分岐力ブラ 3 aの他方の光入力部には該最終段の前段の光合波力ブラ 3 (3 b) が接続されて、最終段の前段以前の光合波力ブラ 3により光合波部 14が形成されている。

図 2Aに示すように、光合波部 14の光入力端は多段光合波力ブラ 1 1の光入力端 18 (18 a〜18 d、 1 8 f 〜18 i) を成し、それぞれ、前記実質的中心光遅延線 10 eを除く対応する光遅延線 10 (10 a〜10 d、 10 f 〜10 i) の光出力側に接続されている。

前記光分岐部 1 3と前記光合波部 14はそれぞれ、前記光分岐部 13の光出力端の中心配列位置と前記光合波部 14の光入力端の中心配列位置を結ぶ線の延長線に対して線対称に形成されている。

本実施形態例は以上のように構成されており、本実施形態例の構成を決定するにあたり、本発明者は、図 6に示すような、従来の光トランスバーサルフィルタ構成による任意波形フィルタ合成について定式ィ匕する検討を行った。なお、図 6において、本実施形態例のダイナミックゲインイコライザーを形成する光導波回路 2の構成要素と同一名称部分には同一符号が付してある。

図 6に示すように、従来の光トランスバーサルフィルタは、複数の光出力端 1 7を有する多段光分岐力ブラ（スプリッタ） 7と、複数の光入力端 1 8を有する多段光合波カプラ（コンバイナー） 1 Γとを有している。

また、前記多段光分岐力ブラ 7のそれぞれの光出力端 1 7と前記光合波カブラ 1 1の対応する光入力端 1 8との間には、可変光減衰器（V0A ； Variable Optical Attenuation) 8と位相調節器 9と光遅延線 1 0を有して成る光接続回路 1 2が介設されている。この光トランスバーサルフィルタは、前記可変光減衰器 8の光振幅と前記光位相調節器 9の位相変化量を可変設定することにより光デジタルフィルタ 1の光周波数特性を任意に可変設定可能としている。

前記各可変光減衰器 8は、 2本の光導波路（コア）を並設して成るマツハツェンダ光干渉計回路を有し、 2つの方向性結合部 4に挟まれた光導波路にヒ一タ 5を形成して成る。前記各光位相調節器 9は本実施形態例と同様に形成され、前記光遅延線 Γ 0は、互いに光導波路の長さを異なる長さに形成して成る。ここで、図 6に示す光トランスバーサルフィルタにおいて、タップ数（多段光分岐力ブラ 7の分岐数）を Nとすると、多段光分岐力ブラ 7から光位相調節器 9までの伝達関数は、（数 1 )により表される。なお、 nはタップ番号である。【数 1】

ここで、 g_n= a _n e ^j とおく。 a _ηは可変光減衰器 8の光振幅量、 θ _ηは位相調整器（位相シフタ）の位相変化量であり、これらを光トランスバーサルフィルタのタップ係数とする。 jは^ (- 1) である。

光遅延線 1 0から多段光合波カプラ 1 1までの伝達関数を（数 1) の伝達関数に合わせると、光トランスパーサルフィルタの伝達関数 Gは、（数 2)となる。【数 2】

なお、 β は導波路の伝搬定数、 Δ Lは光遅延線の光路長差、 n_{e ii}は導波路の等価屈折率、 cは光速、 f は光周波数、 1は整数である。

ここで、（数 3)、（数 4)、（数 5) とすると（ただし、 mは整数)、（数 6) が導かれる。

【数 3】

【数 4】

【数 5】 f_c = mFSR

【数 6】 nl

ここで、所望の光周波数特性 G 1からのサンプリング数を N' とすると、（数 6) から（数 7) の離散的フーリエ変換により g_nが求まる。

【数 7】

1=0

なお、この場合のタップ番号 ηは、一（Ν— 1) /2≤n≤ (N-l) /2 (Nは奇数)、 -N/2≤n≤N/2-l (Nは偶数）とする。よって、タップ係数（可変光減衰器 8の光振幅 a _nと光位相調節器 9の位相変化量 θ_η) は、それぞれ、（数 8)、（数 9) となる。【数 8】

【数 9】

例えば図 5に示した E D F Aの利得波長依存性を等化するダイナミックゲインイコライザーを、図 6に示した光トランスバーサルフィルタにより N == 8で形成した場合、そのタップ係数は、表 1に示すようになる。

差替え甩紙（規則 26) ここで、 Equalizer ] 〜5，は、 E D F Aのポンプ光レベルが小さい順に並んでいる。また、光振幅は最大で規格化してある。

表 1から明らかなように、従来の光トランスバーサルフィルタは、各タップへの光振幅 a _nの割合が不均一であることが分かる。そして、従来の光トランスバーサルフィルタは、この光振幅の不均一性が、揷入損失に直接影響を及ぼすため、大きな損失が生じる。

ここで、図 6の構成の場合、揷入損失は、（数 2 ) から以下の式（数 1 0 ) により表される値となる。

【数 1 0】

そのため、図 6に示す光トランスバーサルフィルタは、実質的中心光遅延線 1 0 (図 6においては、タップ番号が 4の光遅延線 1 0 d ) を有する光接続回路 1 2に光パワーの約 9 4 %が入力され、それ以外の光遅延線 1 0を有する光接続回路 1 2に残りの約 6 %の光パワーが入力することになる。

ただし、それぞれの光遅延線 1 0には可変光減衰器 8が接続されているので、可変光減衰器 8によつて光振幅が可変されて光パヮ一が減衰され、それぞれの光接続回路 1 2を通る光には挿入損失が生じる。

そして、上記 Equalizer 1 ' 〜5 ' の揷入損失は、表 2に示すとおりになり、 Equalizer 5，の揷入損失は 1 3 . 9 d Bとなる。 EqualizerV Equalizer^' Equalizer3' Equalizer^ Equalizer5' 挿入損失 (dB) 16.5 16.1 15.4 14.6 13.9

本発明者は、上記検討の結果、光トランスパーサルフィルタのタップ係数 a _n が、その光遅延線 1 0の実質的中心に対して線対称になるように決定されることに着目した。そして、複数の光接続回路 1 2に入力する光の多くは、上記実質的中心となる光遅延線 1 0 (ここでは 1 0 d ) を有する光接続回路 1 2に入力することを考慮し、上記構成の本実施形態例のダイナミックゲインィコライザ一を提案することにした。つまり、本発明者は、まず、多段光分岐力ブラ 7の光出力端 1 7と多段光合波力ブラ 1 1の光入力端 1 8を互いに同じ奇数個ずっとし、多段光分岐力ブラ

7と多段光合波力ブラ 1 1を、それぞれ、多段光分岐力ブラ 7の光出力端 1 7 の中心配列位置と多段光合波力ブラ 1 1の光入力端 1 8の中心配列位置を結ぶ線の延長線に対して非対称になるように形成した。

そして、前記多段光分岐力ブラ 7を形成する第 1段の光分岐力ブラ 1 ( l a ) の一方の光出力部（つまり光出力端 1 7 e ) を実質的中心光遅延線 1 0 eの光入力側に接続し、実質的中心光遅延線 1 0 eの光出力側には、前記多段光合波力ブラ 1 1の最終段の光合波力ブラ 3 ( 3 a ) の一方の光入力部（つまり光入力端 1 8 e ) を接続した。

この接続により、実質的中心光遅延線 1 0 eを通る光は、実質的中心光遅延線 1 0 eと、上記第 1段の光分岐力ブラ 1と光位相調節器 9と、最終段の光合

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差替え用紙 (規則 26) 波カプラ 3 aのみを通ることになるので、その揷入損失はほぼゼロとなる。そして、本実施形態例において、実質的中心光遅延線 1 0 eを有する光接続回路 1 2に光パワーの約 9 4 %が入力され、それ以外の光遅延線 1 0を有する光接続回路 1 2に残りの約 6 %光パワーが入力され、この約 6 %の光パワーの挿入損失もほとんど無いので、光導波回路 2の全体としての揷入損失がほぼゼ口になるようにできる。なお、実質的中心光遅延線 1 0 eを有する光接続回路 1 2に光パワーの約 5◦%、約 6 0 %、約 7 0 %、約 8 0 %を入力させ、残りの光パワーである約 5 0 %、約 4 0 %、約 3 0 %、約 2 0 %を光遅延線 1 0を有する光接続回路 1 2に入力させても、上述の実施形態と同様の結果が得られた。

上記のように、本実施形態例は挿入損失が小さく、かつ、任意波形フィルタ合成については従来の光トランスバーサルフィルタと変わらないために、たとえ E D F Aに入力されるポンプ光レベルが変化しても、その変化に対応させて E D F Aの利得波長特性を平坦化でき、かつ、挿入損失が小さいダイナミックゲインィコライザ一を実現できる。

また、本実施形態例のダイナミックゲインイコライザ一は、以下のようにして製造される。まず、火炎加水分解堆積法を用いてシリコン基板上に石英系ガラスの Tンダークラッド膜、コア膜を形成する。

その後、図 1に示した回路が描かれたフォトマスクを介してフォトリソグラフィ一、反応性イオンエッチング法にてコア膜に光トランスバーサルフィルタパターンを転写し、コア（光導波路）の回路を形成する。その後、再度、火炎加水分解堆積法を用いて石英系ガラスのォーパークラッド膜を形成し、ダイナミックゲインイコライザー 2を形成する。

また、多段光分岐力ブラ 7の光分岐力ブラ 1と多段光合波力ブラ 1 1の光合波カプラ 7のうちマッハツエンダ光干渉計回路の方向性結合部 4に挟まれた光導波路に光振幅可変手段 2 1 , 2 2を形成する。これらの光振幅可変手段 2 1， 2 2は、それぞれ、スパッタ法により Taヒーターを形成し、オーバークラッド膜上部にスパッタ法により TiNiヒータを設けて形成する。

また、同様に、位相調節器 9にも TiNi ヒータにより位相調節手段 6を形成する。さらに、これらのヒータへの給電用として、 TiNi/Au電極を形成する。

そして、上記 TiNi/Au電極から上記ヒータに給電して通電することによりヒータを発熱させ、その熱によって、石英系光導波路のコアにより形成された光分岐力ブラ 1と光合波力ブラ 3および位相調節器 9に熱光学効果を発生させる。この熱光学効果により、光分岐力ブラ 1と光合波力ブラ 3の光振幅と光位相調節器 9の位相調整量を可変する構成とする。

また、本実施形態例に適用したダイナミックゲインイコライザ一は、前記タップ数を 9タツプに形成しており、本実施形態例のダイナミックゲインィコラィザ一のタップ係数は、表 3に示すようになる。

ここで、 Equalizer 1〜5は、 ED FAのポンプ光レベルが小さい順に並んでいる。また、光振幅は最大で規格化してある。

図 3の特性線 a〜 eには、 ED F Aのポンプレベルに応じた利得波長特性が、ポンプ光レベルが小さい順に示されており、特性線 a，、 b，、 c，、 d，、 e ' には、本実施形態例のダイナミックゲインィコライザ一の試作例 Equalizer 1、 2、 3、 4、 5の損失波長特性が示されている。試作例 Equalizer 1〜5は、それぞれ、表 3に示したタップ係数を有する。

また、図 4には、本実施形態例のダイナミックゲインイコライザーを用いて、図 3の特性線 a〜 eに示した利得波長特性を有する E D F Aの利得平坦化を行つた結果が示されている。

これらの図から明らかなように、本実施形態例のダイナミックゲインィコラィザーを用いて、 £0 八の波長1. 55 μπι帯（波長 1 530 nm〜l 56 0 nm) の利得を平坦化できた。なお平坦化のレベル（Ga i nの最大値から最小値を引いた値）は、利得平坦ィ匕の最も厳しい条件である特性線 eにおいて 0.8 dBであり、全ての特性線 a、 b、 c、 d、 eにおいて 1 d B以下であつた。

また、本実施形態例において、作製したダイナミックゲインイコライザー (Equalizer 1〜 5) の揷入損失は、どのポンプレベルに対しても約 3 d Bであつた。なお、この損失中には、実際の回路の伝搬損失、回路の過剰損失、光フアイバとの接続損失を含んでレ、る。

以上のように、本実施形態例は、 EDF Aのポンプ光レベルが変動しても、そのポンプ光レベル変動に対応させて EDFAの利得平坦化を図ることができ、かつ、挿入損失が小さいダイナミックゲインイコライザーを実現することができた。

なお、上記の実施形態の実施例として、光遅延線の長さ（d L) を 41. 1 μ mに設定し、図 1 0に示す E D F Aの利得波長特性の利得平坦ィヒを行った。ダイナミックゲインイコライザーの設計値は下記の表 4の通りである。表 4に示す Equalizer：!〜 3は、 E D F Aのポンプ光レベルが小さレヽ方から順に並んでいる。また、光振幅は最大で規格ィ匕してある。作製された Equal izer l〜3 (表 4参照）の揷入損失は、どのポンプレベルに対しても約 3 d Bであった。この挿入損失には、実際の回路の伝搬損失、回路の過剰損失、光ファイバ一との接続損失が含まれている。この Equalizer 1〜 3のフィルター特性とその利得平坦化を行った結果を図 1 1に示す。各 Equalizer 1〜 3による利得偏差は、土 0 - 3 d B以下に平坦 ^[匕できた。

表 4

なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えばダイナミックゲインイコライザーのタツプ数は特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。例えば、図 7に示すダイナミックゲインイコライザーの一実施例は、タップ数を 5つとしたものである。

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差替え用紙（規則 26) 図 7に示すダイナミックゲインイコライザ一は、光トランスバーサルフィルタの分解能を下げることなく、図 1のものよりタツプ数が少ない構成となっている。図 1、表 1から、光トランスパーサルフィルタのタップ係数がその遅延線の実質的中心に対し線対称であることに着目して、線対称となる片側のタツプ係数を用いてもう一方のタップ係数をあらわすことにより、タップ数を減らすことが出来る。この手法について、説明する。表 1において、 Tap Num= l〜 3のタツプ係数 a [ n ]は Tap Num= 5〜 7のタツプ係数 a [ n ]と同じ値である。そこで Tap Nura= 0〜 3のタツプ係数 a [ n ]の値を 2倍して用レ、れば、光トランスパーサルフィルタの分解能を下げることなく、 Tap Num= 5〜7のタップを無くすことができる。この場合のタップ係数は下記の表 5のようになる。この構成により、タップ数が減るため揷入損失をさらに低減することができ、かつ回路サイズを小さくすることができる。

【表 5】

次に、図 8を用いて、図 7のダイナミックゲインイコライザーによる E D F Aの利得波長特性の利得平坦ィヒの一実施例を説明する。なお、図 8は、図 4に示す E D F Aの利得波長特性を、図 7の構成でかつ下記表 6に示す特性を有するダイナミックゲインイコライザ一により利得平坦化を行なった結果を示すものである。平坦化のレベル（Ga i nの最大値から最小値を引いた値）は、利得平坦化の最も厳しい条件である特性線 eにおいて 1. 3 d Bであり、全ての特性線 a、 b、 c、 d、 eにおいて 1. 5 dB以下であった。

また、図 7の変形例を、図 9A、図 9B、図 9 Cに示す。図 9A、図 9B、図 9 Cの図 7と異なる主な構成は、光遅延線 10を中心として、光分岐力ブラ 1と光合波カプラ 3を折り曲げた点である。図 9 Aに示す光トランスパーサルフィルタ回路は、各光遅延線 10の R部 50が一定に設計され、直線部 52の長さが異なる構成となっている。各光遅延線 10では、直線部の長さで遅延差を与える構造となっている。なお、直線部 52には、位相調節手段 6が設置されている。図 9Bは、図 9 Aの変形例であり、直線部 52 (図 8— A参照）を形成せず、 R部 50のみの構成である。各光遅延線 10は、中心部 54からの半径が異なるため、この半径の差により各光遅延線 10の長さが異なり、この長さの差が遅延差を発生させることになる。図 9Cは、図 9 Aの構成と、図 9 Bの構成を組合せたものである。つまり、光遅延線 10は、 R部 50と直線部 52、もしくは R部のみで構成しても良い。これは付与する遅延量により適宜選択するものである。なお、図 9A、図 9B、図 9Cでは、タップ数が 5個の構成例を示しているが、図 1のタップ数が 9個の光導波回路 2に、図 9A、図 9B、図 9 Cの光遅延線 10の構成を適用しても構わない。図 9A、図 9B、図 9 Cの構成を適用することにより、長手方向の回路サイズを小さくすることができる。

また、本発明において、光位相調節器 9と光遅延線 1 0の接続順は特に限定されるものではなく適宜設定されるものである。また、光位相調節器 9と光遅延線 1 0の間に、必要に応じて他の回路を介設することもできる。

さらに、上記実施形態例は、 E D F Aの利得が比較的大きい波長である波長 1 . 5 5 μ m帯の利得平坦化を行うダイナミックゲインイコライザーとした力本発明のダイナミックゲインイコライザ一は、様々な損失波長特性を有するものを形成できるので、波長 1 . 5 5 μ πι帯以外の波長においても E D F Aの利得波長特性を平坦化することもできるし、 E D F Α以外の光アンプの利得波長特性の平坦ィ匕もできる。

さらに、上述した各実施形態において、光分岐力ブラ 1 ( l a、 l c、 I d ) と光合波カプラ 3 ( 3 a、 3 c、 3 d ) を同一の特 1"生としても良い。これらの光分岐力ブラ 1、光合波カプラ 3は、それぞれに任意の分岐、結合特性をもつように作成可能であるため、所望のタップ係数を得られる様な初期特 I"生（ここでは可変動作を行わないの特 I"生を初期特性と呼ぶ）をあらかじめ与えておき、可変動作は微調整のみとして小さな消費電力で所望のタップ係数を得ることが可能である。しかし、火炎加水分角積法、フォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング法の製造プロセス誤差により、光分岐力ブラ 1、光合波力ブラ 3の初期特性は設計値からずれが生じる。光分岐力ブラ 1、光合波力ブラ 3をそれぞれ任意の分岐、結合特 I"生をもつように設計した:^は、そのずれの大きさも力ブラ毎に異なるため、タップにおいて所望の分岐 ·結合特性を得る為には、全ての力ブラのずれを測定する必要がある。

そこで全ての光分岐力ブラ 1、光合波力ブラ 3を同一の初期特性を有するように、同じ設計値で作成すると、全ての力ブラで同一のずれが生じるため、どこ力ひとつの力ブラのずれを測定すれば、回体の分岐、結合特性を効率的に把握することができ、タップにおいて所望の分岐 ·結合特 I"生を得ることが容易になる。

上述した実施形態によれば、多段光分岐力ブラと多段光合波力ブラの構成を、多段光分岐力ブラの光出力端の中心配列位置と前記多段光合波力ブラの光入力端の中心配列位置を結ぶ線の延長線に対して非対称に形成することにより、これらの力ブラ間に設けられて位相調節器と光遅延線を有して成る光接続回路を通る光パワー比を最適化でき、挿入損失が小さく、かつ、 E D F Aに入力されるポンプ光レベルに対応させて E D F Aの利得波長特性を平坦化できるダイナミックゲインイコライザーを実現できる。

また、本発明において、多段光分岐力ブラの光出力端と多段光合波力ブラの光入力端を互いに同じ奇数個ずつ設け、長さの異なる光遅延線のうち真ん中の長さを有する実質的中心光遅延線に、多段光分岐力ブラを形成する第 1段の光分岐力ブラの一方の光出力部と、多段光合波力プラの最終段の光合波カプラの一方の光入力部を接続し、実質的中心光遅延線以外の光遅延線に光分岐部と光合波部を設けた構成によれば、上記効果を確実に発揮できるダイナミックゲインイコライザーを容易に形成できる。

さらに、本発明において、複数の光分岐力ブラと複数の光合波力ブラのうち少なくとも 1つは Y分岐回路を有している構成や、複数の光分岐力ブラと複数の光合波力ブラのうち少なくとも 1つはマッハツエンダ光干渉計回路を有している構成によれば、これらの回路によって、多段光分岐力ブラと多段光合波力ブラを容易に形成できる。産業上の利用可能性

本発明によると、たとえ E D F Aに入力されるポンプ光レベルが変化しても、その変化に対応させて E D F Aの利得波長特性を平坦ィ匕でき、かつ、揷入損失が小さいダイナミックゲインィコライザ一を実現できる。

Claims

請求の範囲

1 . 下記を備えたダイナミックゲインイコライザー：

複数段の光分岐力ブラを接続して形成された多段光分岐力ブラと、複数段の光合波力ブラを接続して形成された多段合波力ブラと、伝搬光の位相を可変可能な光位相調節器および伝搬光に設定時間遅延を付与する光遅延線を有する光接続回路とを有する光導波回路、

前記多段光分岐力ブラと前記多段光合波力ブラはそれぞれ前記多段光分岐力ブラの光出力端の中心配列位置と前記多段光合波力ブラの光入力端の中心配列位置を結ぶ線の延長線に対して非対称に形成されている。

2 . 請求項 1のダイナミックゲインイコライザーであって、前記光遅延線の各々は互に異なる長さからなり、長さの異なる前記光遅延線のうち実質的中心光遅延線の光入力側には前記多段光分岐力ブラを形成する第 1段の光分岐力ブラの一方の光出力部が直接接続され、前記実質的中心光遅延線の光出力側には前記多段光合波力ブラの最終段の光合波力ブラの一方の光入力部に直接接続されている。

3 . 請求項 2のダイナミックゲインイコライザーであって、前記多段光分岐カブラの光出力端と多段光合波力ブラの光入力端は互いに同じ奇数個づっ設けられ、前記第 1段の光分岐力ブラの他方の光出力部には第 2段の光分岐力プラの光入力部が接続されて、第 2段以降の光分岐力ブラにより光分岐部が形成されており、該光分岐部の光出力端はそれぞれ前記実質的中心光遅延線を除く対応する光遅延線の光入力側に接続され、該最終段の光分岐力ブラの他方の光入力部には該最終段の前段の光力ブラが接続されて、最終段の前段以前の光合波力ブラにより光合波部が形成されており、該光合波部の光入力端はそれぞれ前記実質的中心光遅延線を除く対応する光遅延線の光出力側に接続されている。

4 . 請求項 3のダイナミックゲインイコライザーであって、前記光分岐部と前記光合波部はそれぞれ光分岐部の光出力端の中心配列位置と前記光合波部の光入力端の中心配列位置を結ぶ線の延長線に対して線対称に形成されている。

5 . 請求項 1または 2のダイナミックゲインイコライザーであって、複数の光分岐力ブラと複数の光合波力ブラのうち少なくとも 1つは Y分岐回路を有している。

6 . 請求項 1または 2のダイナミックゲインイコライザーであって、複数の光分岐力ブラと複数の光合波力ブラのうち少なくとも 1つはマッハツエンダ光干渉計回路を有している。

7 . 請求項 4のダイナミックゲインイコライザーであって、前記実質的中心光遅延線を有する光接続回路に光パワーの約 5 0 %以上が入力され、残りの光パワーは光遅延線を有する光接続回路に入力される。

8 . 請求項 1または 2のダイナミックゲインイコライザーであって、前記光導波回路の前記光遅延線の長さは、基準となる光遅延線から順次 d Lずつ長く設定されている。

9 . 請求項 1または 2のダイナミックゲインイコライザーであって、前記実質的中心光遅延線は、基準となる光遅延線の長さを基準として、最も長い光遅延線の長さの半分の長さを有する光遅延線である。

1 0 . 請求項 1または 2の^イナミックゲインイコライザーであって、前記実質的中心光遅延線は、基準となる光遅延線の長さを基準として、最も長い光遅延線の長さを有する光遅延線である。

1 1 . 請求項 9または 1 0のダイナミックゲインイコライザーであって、前記光導波回路は、前記基準となる光遅延線と前記実質的中心光遅延線との間に、残りの光遅延線が配置されている。

1 2 . 請求項 8のダイナミックゲインイコライザーであって、前記光導波回路を基板上に形成した平面光導波回路からなっている。

1 3 . 請求項 1のダイナミックゲインィコライザ一であって、前記光振幅可変手段は T i N i ヒータからなっており、前記光分岐力ブラおよび前記光合波力ブラの光振幅を可変にし、前記光位相調節器の位相調整量を可変にする。

1 4 . 請求項 1または 2のダイナミックゲインイコライザーであって、前記多段光分岐力ブラの分岐数が、前記遅延線の実質的中心に対して線対称となる片側の所定のタップ係数を用いて他方のタップ係数をあらわすことによって減少されている。

1 5 . 請求項 1または 2のダイナミックゲインイコライザーであって、前記光合波力ブラと、前記光分岐力ブラは、ほぼ同じ合波特性、分岐特性を有する。

1 6 . 請求項 1または 2のダイナミックゲインイコライザーであって、前記多段光分岐力ブラおよび前記多段合波力ブラが、前記光遅延線に関して右左対象になるように湾曲され、湾曲頂部が R部および直線部からなり、前記 R部の長さが一定で前記直線部の長さがことなり、前記直部の長さによつて遅延差を与える。

1 7 . 請求項 1または 2のダイナミックゲインイコライザーであって、前記多段光分岐力ブラおよび前記多段合波力ブラが、前記光遅延線に関して右左対象になるように湾曲され、湾曲頂部が R部からなり、前記 R部の半径の差による光遅延線の長さの差によって遅延差を与える。

1 8 . 請求項 1または 2のダイナミックゲインイコライザーであって、前記多段光分岐力ブラおよび前記多段合波力ブラが、前記光遅延線に関して右左対象になるように湾曲され、湾曲頂部が R部、または、 R部および直線部からなり、前記 R部の半径の差による光遅延線の長さの差おょぴ直線部の長さの差によって遅延差を与える。