WO2023100284A1 - 光送信器および光送受信器 - Google Patents

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WO2023100284A1
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optical
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optical transmitter
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圭 増山
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三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical transmitter and an optical transceiver.
  • CPO Co-Packaged Optics
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the light from the CW laser light source is split in several signal lanes, and the light after splitting is externally modulated with different signals, thereby reducing the number of required CW laser light sources and further
  • the number of output-side fibers is reduced by applying wavelength division multiplexing (WDM) technology that bundles light of different wavelengths into one fiber (see Non-Patent Document 1).
  • WDM wavelength division multiplexing
  • the configuration of the optical transmitter on page 8 of Non-Patent Document 1 is applied to, for example, external modulation of 16-lane signals with 4-wavelength multiplexing, the configuration of the optical transmitter can be written down as shown in FIG. can.
  • the configuration of FIG. 5 in order to bundle the wavelengths in each fiber, it is necessary to arrange the lane signals in order of wavelength and then output them to a single fiber by a wavelength multiplexer.
  • the present disclosure has been made to solve such problems, and aims to provide an optical transmitter and an optical transceiver capable of equalizing loss variations between lanes.
  • the plurality of branch elements are connected to each other such that the order is the same.
  • loss variations between lanes can be leveled.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an optical transmitter according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the effects of the optical transmitter according to Embodiment 1 and the optical transmitter according to Example 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of an optical transmitter portion of an optical transmitter-receiver according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of an optical receiver portion of an optical transceiver according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of an optical transmitter portion of an optical transmitter-receiver according to Embodiment 3;
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of an optical receiver portion of an optical transceiver according to Embodiment 3;
  • 1 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical transmitter;
  • Embodiment 1 An optical transmitter according to Embodiment 1 of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • the optical transmitter according to Embodiment 1 is simply an optical transmitter that splits continuous wave light of N different wavelengths into M
  • FIG. 1 illustrates a case where the number of wavelengths (wavelength multiplexing number) N is 4, but N may be another integer of 5 or more. Also, M is a power of 2 that is an integer of 2 or more. More specific description will be given below.
  • laser light sources 4 1 to 4 4 that perform continuous wave oscillation (CW oscillation) at N different wavelengths are provided outside or inside the optical transmitter.
  • the laser light source 4-1 oscillates at wavelength ⁇ 1
  • the laser light source 4-2 oscillates at wavelength ⁇ 2
  • the laser light source 4-3 oscillates at wavelength ⁇ 3
  • the laser light source 4-4 oscillates at wavelength ⁇ 4 .
  • the wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 4 are different wavelengths.
  • the laser light source 4 a semiconductor laser adjusted to a desired wavelength by temperature control or the like can be used.
  • Laser beams from the laser light sources 4 1 to 4 4 are input to the optical transmitter via N (four in the example of FIG. 1) optical fibers.
  • a single or a plurality of laser light sources that oscillate at multiple wavelengths may be used instead of a plurality of laser light sources that oscillate at a single wavelength.
  • Each branching block comprises N branching elements 5, which are optically connected to each other.
  • the optical transmitter also includes N ⁇ M external modulators 6 and M wavelength multiplexers 7 .
  • the branching elements 5 1j to 5 4j of the branching block 50 j and the external modulator 6 are optically connected, and the external modulator 6 and the wavelength multiplexer 7 are optically connected.
  • Each block of branching blocks 50 comprises N branching elements 5 .
  • the branching block 50 1 at the first stage has branching elements 5 11 to 5 41
  • the branching block 50 2 at the second stage has branching elements 5 12 to 5 42
  • the branching block 50 j at the jth stage has the branching element 5 1j to 5 4j .
  • Each branching element 5 is a 1 ⁇ 2 branching element that branches an input optical signal into two signals. can be used.
  • a branching element 511 which is a component of the first-stage branching block 50-1 , is connected to the laser light source 4-1 , and splits the laser beam of wavelength ⁇ 1 input from the laser light source 4-1 into two.
  • a branching element 521 which is a component of the branching block 501 of the first stage, is connected to the laser light source 42 , and branches the laser beam of wavelength ⁇ 2 input from the laser light source 42 into two.
  • a branching element 531 which is a component of the branching block 501 of the first stage, is connected to the laser light source 43 , and splits the laser beam of wavelength ⁇ 3 input from the laser light source 43 into two.
  • a branching element 541 which is a component of the branching block 501 of the first stage, is connected to the laser light source 44 , and splits the laser beam of wavelength ⁇ 4 input from the laser light source 44 into two.
  • One of the laser beams branched into two by the branching elements 5 11 to 5 41 is aggregated, arranged in the same order as the order of the wavelengths input to the branching block 50 1 , and output to the subsequent stage.
  • the wavelengths are aggregated, arranged in the same order as the order of the wavelengths input to the branching block 501 , and output to the subsequent stage.
  • the branching block 501 outputs two sets of signals, one set of which is N lanes, in the same order as the order of wavelengths before branching.
  • the waveguides intersect so that the alignment order (wavelength alignment order) of the waveguides on the input port side of the branching block 50-1 and the alignment order of the waveguides on the branching side port of the branching block 50-1 are the same.
  • Intersection loss occurs at waveguide intersections where waveguides intersect.
  • the branching element 512 which is a component of the branching block 502 of the second stage, is connected to the branching element 511 , and branches the laser light of wavelength ⁇ 1 input from the branching element 511 into two.
  • a branching element 522 which is a component of the branching block 502 of the second stage, is connected to the branching element 521 , and branches the laser light of wavelength ⁇ 2 input from the branching element 521 into two.
  • a branching element 532 which is a component of the branching block 502 of the second stage, is connected to the branching element 531 , and branches the laser light of wavelength ⁇ 3 input from the branching element 531 into two.
  • a branching element 542 which is a component of the branching block 502 of the second stage, is connected to the branching element 541 , and branches the laser light of wavelength ⁇ 4 input from the branching element 541 into two.
  • each branching block 502 outputs two sets of signals, one set of which is N lanes, in the same order as the order of wavelengths before branching.
  • branching element 51j which is a component of the j-th branching block 50j , is connected to a branching element 51(j-1) (not shown), and input from the branching element 51(j-1).
  • a laser beam of wavelength ⁇ 1 is split into two.
  • a branching element 5 2j which is a component of the j-th branching block 50j , is connected to a branching element 5 2(j ⁇ 1) (not shown), and the wavelength ⁇ 2 input from the branching element 5 2(j ⁇ 1) is is split into two.
  • a branching element 53j which is a component of the j-th branching block 50j , is connected to a branching element 53(j-1) (not shown), and the wavelength ⁇ 3 input from the branching element 53(j-1) is is split into two.
  • a branching element 54j which is a component of the j-th branching block 50j , is connected to a branching element 54(j-1) (not shown). is split into two.
  • each branching block 50j outputs two sets of signals, one set of which is N lanes, in the same order as the order of wavelengths before branching. As a result, a total of N.times.M lane signals are output from the j-th branch block 50j .
  • the arrangement order of the four wavelengths of the four lanes input to the preceding branching block is the same as the arrangement order of the four wavelengths of the four lanes inputted to the respective branching blocks of the subsequent stage.
  • a plurality of branch elements 5 are connected to each other.
  • the optical transmitter comprises N ⁇ M external modulators 6, labeled "MOD1AA...A” to "MOD4BB...B".
  • Examples of the external modulator 6 include a Mach-Zehnder modulator, an EA (Electro-Absorption) modulator, and a ring modulator.
  • the N ⁇ M lane signals output from the j-th branch block 50 j are externally modulated by N ⁇ M external modulators based on electrical signals from switches such as ASIC switches.
  • the optical transmitter comprises M wavelength multiplexers 7 denoted as "MUX1" to "MUXM". Each wavelength multiplexer 7 multiplexes signals of N wavelengths into one lane. In the example of FIG. 1, signals of four wavelengths are input to each wavelength multiplexer 7, and each wavelength multiplexer 7 bundles the input signals of four wavelengths into one lane and outputs it.
  • a waveguide type element can be used as the wavelength multiplexer 7. For example, an AWG (Arrayed Waveguide Grating) or an element that multiplexes light to which a plurality of optical couplers are connected can be used.
  • the multiplexed signals are transmitted to the outside of the optical transmitter via optical fibers connected to each wavelength multiplexer 7 .
  • Branching elements 5 (5 11 to 5 4j ), external modulator 6 and wavelength multiplexer 7 can all be formed on the same planar waveguide.
  • the branching element 5 (5 11 to 5 4j ), the external modulator 6 and the wavelength multiplexer 7 may be integrally integrated with Si photonics, or by integrating different materials in Si photonics, for example, only the external modulator 6 may be integrated. You may form with a compound semiconductor.
  • the laser light sources 4 1 to 4 4 and the planar waveguide may be optically connected by flip-chip mounting, integrated on the same chip, or connected via fiber.
  • CW signals of N different wavelengths generated by N laser light sources 4 enter the branch block 501 of the first stage.
  • Each CW signal incident on the branching block 501 of the first stage is branched into two, and the CW signal after branching enters the branching block 502 of the second stage.
  • the CW signal is branched into two by each branching block, and branched into N ⁇ M signal lanes by the j-stage branching block 50 j .
  • N ⁇ M CW signals are externally modulated by N ⁇ M external modulators 6, respectively.
  • the externally modulated N ⁇ M signals are multiplexed by N wavelengths by M wavelength multiplexers, and the signals are transmitted to the outside from M optical fibers.
  • the maximum number of waveguide crossings per stage is N-1, so the expression (2) is obtained at stage j.
  • Equation (3) Equation (3)
  • the crosstalk in the lane with the maximum number of waveguide crossings can be reduced by the amount of equation (4).
  • the output power of the laser light source can be reduced by the amount of formula (3) compared to the conventional configuration, and the influence of crosstalk can be reduced by the amount of formula (4).
  • the branching ratio of each lane when branching into two lanes by the branching element 5 is not specified.
  • the lane from the branching element 511 to the branching element 512 of one branching block 502 and the lane to the branching element 512 of the other branching block 502 are different lanes. Since the number of crossing with the waveguide is different, the waveguide crossing loss is also different. Moreover, the bending loss also differs due to the difference in layout. Therefore, the branching ratio is specified in the first embodiment in consideration of the difference in these losses. Specifically, when the branching ratio of the branching element 5 of the i-th wavelength ( i : 1, 2, . . . , N) is x i : 1-x i , the branching ratio x i ⁇ 1) satisfies Equation 7 below. However, ILx in Equation 7 is expressed by Equation 8 below.
  • P ij be the power input to the branching element 5 at the j-th stage of the i-th wavelength.
  • the additional loss of the lane on the branching ratio xi side is Let IL a (dB), the additional loss of the lane on the branch ratio 1 ⁇ x i side be IL b (dB), and the loss be linear.
  • the branching ratio of the branching element is such that the branching ratio of continuous wave light branched to lanes intersecting more lanes is higher than the branching ratio of continuous wave light branched to lanes intersecting fewer lanes.
  • at least one branching element may have such a branching ratio, or all branching elements may have such a branching ratio.
  • the effect of this embodiment will be shown by numerical calculation.
  • the minimum output power and the maximum output power are specified by the standard, so the output of the laser light source must be increased so that the lane where the maximum waveguide loss occurs satisfies the minimum output power of the standard.
  • the lane with the lowest waveguide loss should be within the maximum output power of the standard.
  • the number of waveguide crossings is minimized by optimizing the layout arrangement of the branch waveguides, and the loss variation between lanes is leveled by adjusting the optical branch ratio. As a result, even a multi-branch optical transmitter can easily satisfy the power specified by the standard.
  • Embodiment 2 an optical transceiver using the optical transmitter of the first embodiment or the first example is disclosed. More specifically, the optical transmitter/receiver according to the second embodiment demultiplexes the input optical signals of N wavelengths into N signals for each wavelength, in addition to the optical transmitter according to the first embodiment or the first embodiment.
  • An optical receiver comprising M wavelength demultiplexers and N ⁇ M photodetectors for receiving the demultiplexed N ⁇ M signals.
  • FIGS. 3A and 3B a configuration in which the number of wavelengths N is 4 and the number of branches M is 4 is shown in FIGS. 3A and 3B. 3A and 3B collectively show the configuration of the optical transceiver.
  • FIG. 3A and 3B collectively show the configuration of the optical transceiver.
  • FIG. 3A shows the optical transmitter of Embodiment 1 or Example 1
  • FIG. 3B shows the optical receiver.
  • the optical transceiver includes four wavelength demultiplexers 81-84 and four photodetectors 9 optically connected to each wavelength demultiplexer.
  • An optical transmitter and an optical receiver may be integrally integrated on silicon photonics (Si photonics) or a platform in which heterogeneous materials are integrated on Si photonics, or an optical transmitter and an optical receiver may be integrated on separate chips. good.
  • Wavelength demultiplexers (DeMUX: demultiplexers) 81 to 84 are elements that, when optical signals of N wavelengths are input, demultiplex the input optical signals of N wavelengths into N signals for each wavelength.
  • Waveguide elements can be used as the wavelength demultiplexers 81 to 84.
  • an AWG array waveguide grating
  • Echelle diffraction grating or an element for demultiplexing light to which a plurality of optical couplers are connected is used. be able to.
  • the wavelength demultiplexers 81-84 may be polarization independent elements.
  • the N ⁇ M photodetectors 9 are elements that convert received optical signals into electrical signals.
  • the electrical signal may be amplified by a TIA (Transimpedance Amplifier) (not shown).
  • TIA Transimpedance Amplifier
  • optical transmitter/receiver After an optical signal transmitted from an optical transmitter/receiver having a configuration similar to that of the optical transmitter/receiver of the second embodiment through an operation similar to that of the first embodiment or the first embodiment is transmitted through an optical fiber, 2 is incident on the optical transmitter/receiver.
  • the incident M optical signals are wavelength-demultiplexed into N optical signals by wavelength demultiplexers, and then converted into electrical signals by N ⁇ M photodetectors.
  • an optical transceiver using the optical transmitter of the first embodiment or the first example is disclosed. More specifically, the optical transceiver according to Embodiment 3 has a configuration in which the optical transmitter according to Embodiment 1 or Example 1 and the optical receiver described below are combined.
  • the optical receiver includes M polarization splitting elements 10 for polarization splitting an input optical signal of N wavelengths into a TE mode optical signal of N wavelengths and a TM mode optical signal of N wavelengths.
  • a TE mode optical signal of N wavelengths is input, and M wavelength demultiplexers (811, 821, 831, 841) demultiplex the input optical signal into N signals for each wavelength.
  • TM mode optical signals of N wavelengths are input, and M polarization rotators 11 rotate the polarization of the input optical signals by 90 degrees. and N ⁇ M ⁇ 2 photodetectors ( 9 TE , 9 TM ).
  • FIGS. 4A and 4B show a configuration where the number of wavelengths N is 4 and the number of branches M is 4.
  • FIG. 4A and 4B collectively show the configuration of the optical transceiver.
  • FIG. 4A shows the optical transmitter of Embodiment 1 or Example 1
  • FIG. 4B shows the optical receiver.
  • the optical transceiver includes four polarization separation elements 10, four polarization rotation elements 11, eight wavelength demultiplexers 811 to 842, and It comprises four connected photodetectors 9TE or 9TM.
  • An optical transmitter and an optical receiver may be integrally integrated on silicon photonics (Si photonics) or a platform in which heterogeneous materials are integrated on Si photonics, or an optical transmitter and an optical receiver may be integrated on separate chips. good.
  • the polarization separation element 10 is an element that separates incident light into TE mode and TM mode of a planar waveguide.
  • the polarization rotator 11 is an element that rotates the polarization of an input optical signal by 90 degrees.
  • the polarization separation element and the polarization rotation element can be formed as waveguide type elements, and in particular may be formed by Si photonics.
  • Wavelength demultiplexers 811 to 842 are elements that, when optical signals of N wavelengths are input, demultiplex the input optical signals of N wavelengths into N signals for each wavelength.
  • Waveguide elements can be used as the wavelength demultiplexers 81 to 84.
  • an AWG array waveguide grating
  • Echelle diffraction grating or an element for demultiplexing light to which a plurality of optical couplers are connected is used. be able to.
  • a wavelength demultiplexer that operates in the TE mode can be used.
  • the N ⁇ M ⁇ 2 photodetectors 9 are elements for converting received optical signals into electrical signals.
  • the electrical signal may be amplified by a TIA (Transimpedance Amplifier) (not shown).
  • TIA Transimpedance Amplifier
  • the polarization separation element 10 polarization-separates the incident optical signal.
  • the separated TE mode optical signal is transmitted to a wavelength demultiplexer (811, 821, 831, or 841).
  • the separated TM mode optical signal is transmitted to the polarization rotator 11, and the polarization rotator 11 rotates the polarization of the incident optical signal to convert it into a TE mode optical signal. to the wavelength demultiplexer (812, 822, 832, or 842).
  • Each wavelength demultiplexer demultiplexes the incident optical signal into N signals.
  • the wavelength-demultiplexed N signals are converted into electrical signals by N ⁇ M ⁇ 2 photodetectors. After conversion to an electrical signal, the electrical signal may be amplified by the TIA. After conversion into an electrical signal or after amplification of the signal by the TIA, two signal lanes of the same wavelength that are incident from the same fiber are polarization-separated (for example, a signal that is incident on PD1AA-TE and a signal that is incident on PD1AA-TM). input signal) are combined after correcting the phase difference.
  • the signals can be multiplexed after being converted into electrical signals more easily than, for example, by providing a delay line in the optical waveguide and combining the signals in front of the photodetector.
  • the plurality of branching elements are connected to each other so that the input N wavelengths of N lanes are arranged in the same order.
  • the optical transmitter of appendix 2 is the optical transmitter of appendix 1, wherein at least one branching element among the plurality of branching elements has a branching ratio of continuous wave light branched to lanes intersecting more lanes. , has a branching element that is higher than the branching ratio of continuous wave light that is branched into lanes that intersect fewer lanes.
  • the optical transmitter of appendix 3 is the optical transmitter of appendix 1 or appendix 2, wherein the N branching elements (5 11 to 5 41 ) of the first-stage branching block among the j-stage branching blocks are , is connected by N optical fibers to one or more semiconductor lasers (4) for generating continuous wave light of said N different wavelengths.
  • the optical transmitter of appendix 4 is the optical transmitter of any one of appendices 1 to 3, further comprising one or more semiconductor lasers (4) for generating continuous wave light of said N different wavelengths, said One or more semiconductor lasers, the plurality of branching elements, the N ⁇ M external modulators, and the M wavelength multiplexers are integrally integrated by a chip in which different materials are integrated on silicon photonics. .
  • the optical transmitter of appendix 5 is the optical transmitter of any one of appendices 1 to 3, wherein the plurality of branching elements, the N ⁇ M external modulators, and the M wavelength multiplexers are 2.
  • the optical transmitter of appendix 6 is the optical transmitter of any one of appendices 1 to 5, wherein the plurality of branch blocks have the number of s-th stage branch blocks, where s is an integer from 1 to j 2 s ⁇ 1 .
  • the optical transceiver of appendix 7 is the optical transmitter of any one of appendices 1 to 6, and M wavelength demultiplexers for demultiplexing input optical signals of N wavelengths into N signals for each wavelength; and an optical receiver comprising N ⁇ M photodetectors for receiving the demultiplexed N ⁇ M signals.
  • the optical transmitter/receiver of appendix 8 comprises the optical transmitter of any one of appendices 1 to 6, and the input optical signals of N wavelengths are polarized into TE mode optical signals of N wavelengths and TM mode optical signals of N wavelengths.
  • M polarized wave separation elements (10) for wave separation, TE mode optical signals of N wavelengths having undergone polarization separation are input, and M polarized wave separation elements (10) for demultiplexing the input optical signals into N signals for each wavelength.
  • wavelength demultiplexers (811, 821, 831, 841) to which a polarization-separated TM-mode optical signal of N wavelengths is input, and M polarized waves that rotate the polarization of the input optical signal by 90 degrees.
  • An optical receiver comprising N ⁇ M ⁇ 2 photodetectors (9 TE , 9 TM ) receiving xM ⁇ 2 signals is provided.
  • the optical transceiver of appendix 9 is the optical transceiver of appendix 7, wherein the wavelength demultiplexer and the photodetector are integrally integrated on a silicon photonics chip.
  • the optical transceiver of appendix 10 is the optical transceiver of appendix 8, wherein the wavelength demultiplexer, the polarization splitter, the polarization rotator, and the photodetector are integrally integrated on a silicon photonics chip. It is
  • the optical transmitter/receiver of appendix 11 is the optical transmitter/receiver of appendix 9 or 10, wherein the optical transmitter and the optical receiver are integrally integrated on a silicon photonics chip.
  • optical transmitter or optical transceiver of the present disclosure can be used as a CPO to replace conventional pluggable transceivers.

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Abstract

光送信器は、Ｎを４以上の整数、Ｍを２以上の整数となる２の累乗として、Ｎ個の異なる波長の連続波光のそれぞれをＭ分岐する光送信器であって、前記Ｎ個の異なる波長の連続波光が入力されるＮ個の分岐素子を備えた分岐ブロックがｊ＝ｌｏｇ２Ｍ段に亘って配置された、入力光を２分岐する複数の分岐素子（５）と、ｊ段目の分岐素子から分岐された連続波光をそれぞれ変調するＮ×Ｍ個の外部変調器（６）と、前記外部変調器から出力される変調後の光をＮ個の異なる波長ごとに合波するＭ個の波長合波器（７；７１～７４）と、を備え、前段の分岐ブロックに入力されるＮレーンのＮ個の波長の並び順と、後段の各分岐ブロックに入力されるＮレーンのＮ個の波長の並び順とが同一となるように、前記複数の分岐素子は互いに接続されている。

Description

光送信器および光送受信器
　本開示は、光送信器および光送受信器に関する。
　光伝送の技術分野において、従来のプラガブルトランシーバ形態に代わって、Co-Packaged　Optics（ＣＰＯ）と呼ばれる、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）スイッチの周辺に光送受信器を直接基板実装する形態が議論されている。ＣＰＯの一例として、高発熱のＡＳＩＣスイッチの周辺を避けてスイッチボックスの外部に波長の異なる複数の高出力ＣＷ（Continuous　Wave）レーザ光源を配置して、ＣＷレーザ光源とＣＰＯを光ファイバで接続し、ＣＰＯ内部で各ＣＷレーザを分岐させたのちに、各レーンのＣＷレーザを外部変調する光送信器構成が議論されている。このような構成では、いくつかのシグナルレーンにおいてＣＷレーザ光源からの光を分岐し、分岐後の光をそれぞれ別信号で外部変調することで、必要なＣＷレーザ光源の個数を削減し、さらに異なる波長の光を１つのファイバに束ねる波長多重通信（ＷＤＭ：Wavelength　Division　Multiplexing）技術を適用することで出力側ファイバ数を削減している（非特許文献１を参照）。
CPO　Optical　Module　Product　Requirements　Documents:　JDF-3.2　Tb/s　Copackaged　Optics　Optical　Module　Product　Requirements　Documents
　非特許文献１の第８頁の光送信器の構成を、例えば４波長多重で１６レーンの信号を外部変調する場合に適用すると、その光送信器の構成を図５のように書き下すことができる。図５の構成においては、各ファイバに波長を束ねるためには、各レーン信号を波長順に並べたのちに波長合波器によって単一ファイバに出力する必要があるが、多数の導波路の交差が含まれるレーン（図５におけるPort4BBのレーン）と少数の導波路交差が含まれるレーン（図５におけるPort1AA、Port1AB、Port1BA、Port1BB、およびPort4AAのレーン）が存在するようになる。導波路交差では１段ごとに挿入損失及びクロストークが発生するため、従来技術によればレーン間での導波路損失がばらつくという問題があった。
　本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、レーン間の損失ばらつきを平準化できる光送信器および光送受信器を提供することを目的とする。
　本開示の実施形態による光送信器は、Ｎを４以上の整数、Ｍを２以上の整数となる２の累乗として、Ｎ個の異なる波長の連続波光のそれぞれをＭ分岐する光送信器であって、前記Ｎ個の異なる波長の連続波光が入力されるＮ個の分岐素子を備えた分岐ブロックがｊ＝ｌｏｇ２Ｍ段に亘って配置された、入力光を２分岐する複数の分岐素子と、ｊ段目の分岐素子から分岐された連続波光をそれぞれ変調するＮ×Ｍ個の外部変調器と、前記外部変調器から出力される変調後の光をＮ個の異なる波長ごとに合波するＭ個の波長合波器と、を備え、前段の分岐ブロックに入力されるＮレーンのＮ個の波長の並び順と、後段の各分岐ブロックに入力されるＮレーンのＮ個の波長の並び順とが同一となるように、前記複数の分岐素子は互いに接続されている。
　本開示の実施形態による光送信器によれば、レーン間の損失ばらつきを平準化できる。
実施の形態１による光送信器の構成例を示す図である。 実施の形態１による光送信器および実施例１による光送信器の効果を説明するための図である。 実施の形態２による光送受信器の光送信器部分の構成例を示す図である。 実施の形態２による光送受信器の光受信器部分の構成例を示す図である。 実施の形態３による光送受信器の光送信器部分の構成例を示す図である。 実施の形態３による光送受信器の光受信器部分の構成例を示す図である。 従来技術による光送信器の構成例を示す図である。
　以下、添付の図面を参照して、本開示における種々の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一または類似の符号を付された構成要素は、同一または類似の構成または機能を有するものであり、そのような構成要素についての重複する説明は省略する。
実施の形態１．
＜構成＞
　図１を参照して、本開示の実施の形態１による光送信器について説明する。図１に示されているように、実施の形態１による光送信器は、端的には、Ｎ個の異なる波長の連続波光のそれぞれをＭ分岐する光送信器であって、Ｎ個の異なる波長の連続波光が入力されるＮ個の分岐素子５を備えた分岐ブロック５０がｊ＝ｌｏｇ２Ｍ段に亘って配置された、入力光を２分岐する複数の分岐素子５と、ｊ段目の複数の分岐素子５から分岐された連続波光をそれぞれ変調するＮ×Ｍ個の外部変調器６と、外部変調器６から出力される変調後の光をＮ個の異なる波長ごとに合波するＭ個の波長合波器７と、を備え、前段の分岐ブロックに入力されるＮレーンのＮ個の波長の並び順と、後段の各分岐ブロックに入力されるＮレーンのＮ個の波長の並び順とが同一となるように、複数の分岐素子５は互いに接続されている構成を有する。なお、図１では波長数（波長多重数）Ｎが４の場合について図示しているが、Ｎは５以上の他の整数でもよい。また、Ｍは２以上の整数となる２の累乗である。以下、より具体的に説明する。
（レーザ光源）
　一例として、光送信器の外部または内部には、互いに異なるＮ個の波長で連続波発振（ＣＷ発振）するレーザ光源４１～４４が設けられる。レーザ光源４１は波長λ１で発振し、レーザ光源４２は波長λ２で発振し、レーザ光源４３は波長λ３で発振し、レーザ光源４４は波長λ４で発振する。波長λ１～λ４は互いに異なる波長である。レーザ光源４として、温調制御などによって所望の波長に調整された半導体レーザを用いることができる。レーザ光源４１～４４からのレーザ光は、Ｎ本（図１の例では４本）の光ファイバを介して光送信器に入力される。なお、単一波長で発振する複数のレーザ光源に代えて、多波長で発振する単一または複数のレーザ光源を用いてもよい。
（光送信器）
　光送信器は、図１に示されているように、ｊ＝ｌｏｇ２Ｍ段の分岐ブロック５０１～５０ｊを備える。ｓ段目の分岐ブロック５０の数は、２ｓ－１（ｓ＝１，２，・・・、ｊ）である。すなわち、光送信器は、１段目に１つ（＝２１－１）の分岐ブロック５０１を備え、２段目に２つ（＝２２－１）の分岐ブロック５０２を備え、ｊ段目に２ｊ－１個の分岐ブロック５０ｊを備える。各分岐ブロックはＮ個の分岐素子５を備え、分岐素子５は互いに光学的に接続されている。また、光送信器は、Ｎ×Ｍ個の外部変調器６とＭ個の波長合波器７とを備える。分岐ブロック５０ｊの分岐素子５１ｊ～５４ｊと外部変調器６は光学的に接続され、外部変調器６と波長合波器７は光学的に接続されている。
（分岐素子）
　分岐ブロック５０の各ブロックは、Ｎ個の分岐素子５を備える。１段目の分岐ブロック５０１は分岐素子５１１～５４１を備え、２段目の分岐ブロック５０２は分岐素子５１２～５４２を備え、ｊ段目の分岐ブロック５０ｊは分岐素子５１ｊ～５４ｊを備える。各分岐素子５は入力される光信号を２つの信号に分岐する１×２分岐素子であり、導波路型の光カプラとして多モード干渉光導波路（ＭＭＩ：Multi　Mode　Interference）や方向性結合器を利用することができる。
　１段目の分岐ブロック５０１の構成要素である分岐素子５１１はレーザ光源４１に接続され、レーザ光源４１から入力される波長λ１のレーザ光を２分岐する。１段目の分岐ブロック５０１の構成要素である分岐素子５２１はレーザ光源４２に接続され、レーザ光源４２から入力される波長λ２のレーザ光を２分岐する。１段目の分岐ブロック５０１の構成要素である分岐素子５３１はレーザ光源４３に接続され、レーザ光源４３から入力される波長λ３のレーザ光を２分岐する。１段目の分岐ブロック５０１の構成要素である分岐素子５４１はレーザ光源４４に接続され、レーザ光源４４から入力される波長λ４のレーザ光を２分岐する。分岐素子５１１～分岐素子５４１により２分岐されたレーザ光のうち、一方は集約されて、分岐ブロック５０１に入力された波長の順序と同じ順序に並べられて後段に出力され、他方も集約されて、分岐ブロック５０１に入力された波長の順序と同じ順序に並べられて後段に出力される。このような構成により、分岐ブロック５０１は、分岐前の波長順序と同じ順序でＮレーンを１セットとした２セットの信号を後段に出力する。すなわち、分岐ブロック５０１の入力ポート側の導波路の並び順（波長の並び順）と分岐ブロック５０１の分岐側ポートの導波路の並び順とが一致するように導波路が交差する。導波路同士が交差する導波路交差部においては交差損失が生じる。
　２段目の分岐ブロック５０２の構成要素である分岐素子５１２は分岐素子５１１に接続され、分岐素子５１１から入力される波長λ１のレーザ光を２分岐する。２段目の分岐ブロック５０２の構成要素である分岐素子５２２は分岐素子５２１に接続され、分岐素子５２１から入力される波長λ２のレーザ光を２分岐する。２段目の分岐ブロック５０２の構成要素である分岐素子５３２は分岐素子５３１に接続され、分岐素子５３１から入力される波長λ３のレーザ光を２分岐する。２段目の分岐ブロック５０２の構成要素である分岐素子５４２は分岐素子５４１に接続され、分岐素子５４１から入力される波長λ４のレーザ光を２分岐する。このような構成により、各分岐ブロック５０２は、分岐前の波長順序と同じ順序でＮレーンを１セットとした２セットの信号を後段に出力する。
　同様に、ｊ段目の分岐ブロック５０ｊの構成要素である分岐素子５１ｊは不図示の分岐素子５１（ｊ－１）に接続され、分岐素子５１（ｊ－１）から入力される波長λ１のレーザ光を２分岐する。ｊ段目の分岐ブロック５０ｊの構成要素である分岐素子５２ｊは不図示の分岐素子５２（ｊ－１）に接続され、分岐素子５２（ｊ－１）から入力される波長λ２のレーザ光を２分岐する。ｊ段目の分岐ブロック５０ｊの構成要素である分岐素子５３ｊは不図示の分岐素子５３（ｊ－１）に接続され、分岐素子５３（ｊ－１）から入力される波長λ３のレーザ光を２分岐する。ｊ段目の分岐ブロック５０ｊの構成要素である分岐素子５４ｊは不図示の分岐素子５４（ｊ－１）に接続され、分岐素子５４（ｊ－１）から入力される波長λ４のレーザ光を２分岐する。このような構成により、各分岐ブロック５０ｊは、分岐前の波長順序と同じ順序でＮレーンを１セットとした２セットの信号を後段に出力する。これにより、ｊ段目の分岐ブロック５０ｊから合計でＮ×Ｍレーンの信号が出力される。
　このように、前段の分岐ブロックに入力される４レーンの４個の波長の並び順と、後段の各分岐ブロックに入力される４レーンの４個の波長の並び順とが同一となるように、複数の分岐素子５は互いに接続されている。
（外部変調器）
　光送信器は、「ＭＯＤ１ＡＡ・・・A」～「ＭＯＤ４ＢＢ・・・Ｂ」と図示されたＮ×Ｍ個の外部変調器６を備える。外部変調器６の例には、マッハツェンダ型変調器、ＥＡ（Electro-Absorption）変調器、およびリング変調器が含まれる。ｊ段目の分岐ブロック５０ｊから出力されるＮ×Ｍレーンの信号は、ＡＳＩＣスイッチ等のスイッチからの電気信号に基づいて、Ｎ×Ｍ個の外部変調器によってそれぞれ外部変調される。
（波長合波器）
　光送信器は、「ＭＵＸ１」～「ＭＵＸＭ」と図示されたＭ個の波長合波器７を備える。各波長合波器７は、Ｎ波長の信号を１個のレーンに合波する。図１の例では、各波長合波器７には４波長の信号が入力され、各波長合波器７は入力される４波長の信号を１個のレーンに束ねて出力する。波長合波器７として導波路型素子を用いることができ、例えば、ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）、または複数の光カプラが接続された光を合波する素子を用いることができる。合波された信号は各波長合波器７に接続された光ファイバを介して光送信器の外部に送信される。
　分岐素子５（５１１～５４ｊ）、外部変調器６および波長合波器７は、すべて同一の平面導波路上に形成することができる。分岐素子５（５１１～５４ｊ）、外部変調器６および波長合波器７は、Ｓｉフォトニクスで一体集積されてもよいし、Ｓｉフォトニクスに異種材料を集積して例えば外部変調器６だけを化合物半導体で形成してもよい。レーザ光源４１～４４と平面導波路は、フリップチップ実装により光学的に接続されてもよいし、同一チップ上に集積されてもよいし、ファイバを介して接続されてもよい。
＜動作＞
　次に、実施の形態１による光送信器の動作について説明する。まず、Ｎ個のレーザ光源４によって発生した異なるＮ波長のＣＷ信号が、１段目の分岐ブロック５０１に入射する。１段目の分岐ブロック５０１に入射した各ＣＷ信号は２分岐され、分岐後のＣＷ信号は２段目の分岐ブロック５０２に入射する。同様にして各分岐ブロックでＣＷ信号は２分岐され、ｊ段の分岐ブロック５０ｊによってＮ×Ｍ個の信号レーンに分岐される。Ｎ×Ｍ個のＣＷ信号がＮ×Ｍ個の外部変調器６によってそれぞれ外部変調される。外部変調されたＮ×Ｍ個の信号はＭ個の波長合波器によってＮ波長ずつ波長合波され、Ｍ本の光ファイバからそれぞれ外部に信号が送信される。
＜効果＞
　次に、効果について説明する。図５に示した従来技術の光送信器のような、各波長を最初から1×Ｍ分岐したのちに、Ｎ波長ずつに並べるように配置する構成によると、最大の導波路交差数は、式（１）のとおりとなる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　例えば、４波長を４分岐する図５の構成、すなわちＮ＝４かつＭ＝４の構成において、Ｐｏｒｔ４ＢＢのレーンに導波される波長λ４のレーザ光は、他の波長λ１～λ３のレーザ光との交差を４段において行うので、最大の導波路交差数は（４－１）＊４＝１２となる。
　一方、本実施の形態１のレイアウト配置とすると、最大の導波路交差数は、１段あたりＮ―１個のため、ｊ段では式（２）のとおりとなる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　例えば、４波長を４分岐する場合、実施の形態１の構成によれば、（４－１）＊ｌｏｇ２４＝６となる。したがって、従来技術と比べて、最大の導波路交差数を半減することができる。
　したがって、導波路交差当たりの挿入損失をＩＬ（ｄＢ）とすると、導波路交差数が最大のレーンにおける導波路交差損失は、式（３）の分だけ減少させることができる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　したがって、実施の形態１の光送信器によれば、レーン間の損失ばらつきを平準化できる。
　また、導波路交差当たりのクロストークをＸＴ（ｄＢ）とすると、導波路交差数が最大のレーンにおけるクロストークは、式（４）の分だけ減少させることができる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　つまり、レーザ光源の出力パワーを従来構成と比較して式（３）の分だけ小さくすることができ、式（４）の分だけクロストークの影響を低減できる。
＜実施例１＞
　以上の実施の形態１では、分岐素子５により２レーンへ分岐する際の各レーンの分岐比率は指定されていなかった。しかしながら、例えば、図１において、分岐素子５１１から、一方の分岐ブロック５０２の分岐素子５１２に至るレーンと、他方の分岐ブロック５０２の分岐素子５１２に至るレーンとでは、他のレーンと交差する回数が異なるので導波路交差損失も異なる。また、レイアウトの相違により、曲げ損失も異なる。そこで、これらの損失の相違を考慮して、実施例１では分岐比率を指定する。具体的には、波長ｉ番目（ｉ：１，２，・・・，Ｎ）の分岐素子５の分岐比をｘｉ：１－ｘｉとしたときに、分岐比率ｘｉ（０＜ｘｉ＜１）は下記の式７を満足する。ただし、式７のＩＬｘは下記の式８によって示される。
　ここで、Ｐｉｊをｉ番目の波長のｊ段目における分岐素子５に入力するパワーとする。また、１段目の分岐素子５の通過後から波長合波器７までの導波路レイアウトの違いによる導波路損失または曲げ損失に起因する追加損失として、分岐比率ｘｉ側のレーンの追加損失をＩＬａ（ｄＢ）、分岐比率１－ｘｉ側のレーンの追加損失をＩＬｂ（ｄＢ）とし、損失は線形であるものとする。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　このように、分岐素子の分岐比率は、より多くのレーンと交差するレーンへ分岐される連続波光の分岐比率が、より少ないレーンと交差するレーンへ分岐される連続波光の分岐比率よりも高くなるように定められる。用いられる分岐素子のうち、少なくとも１つの分岐素子がこのような分岐比率を有していてもよいし、すべての分岐素子がそのような分岐比率を有していてもよい。分岐比率が式（７）を満たすように分岐比を定めることにより、分岐比が等分岐の場合と比較して、導波路交差本数に応じて異なる導波路損失によるレーン間のパワーのばらつきを平滑化することができ、式（３）の導波路交差損失低減効果に加えて、次の式（９）の分だけの平滑化効果（分岐比平滑化効果）が上乗せされる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
　本実施例の効果を数値計算によって示す。数値計算例として、波長数Ｎは４、分岐数Ｍは８、導波路交差損失ＩＬは０．２（ｄＢ）、簡単化のために導波路交差以外の導波路損失差はない（ＩＬａ＝ＩＬｂ）とすると、ｘｉ＝０．４６６と導出することができる。このとき、式（９）より０．８６９（ｄＢ）の平滑化効果があることがわかる。
　図２に波長数Ｎを４として、分岐数Ｍを横軸にとったときの、従来構成と比較しての、実施の形態１（分岐比は５０：５０）と実施例１それぞれの必要ＣＷレーザパワー出力の低減効果の計算結果を示す。分岐数Ｍが増加するほど、導波路交差損失低減効果および分岐比平滑化効果が増大していることがわかる。
　光通信では最低出力パワーと最大出力パワーが規格で定められているため、最大の導波路損失が発生するレーンが規格の最低出力パワーを満足するようにレーザ光源の出力を増大させなくてはならないことに加えて、導波路損失が最も少ないレーンが規格の最大出力パワー内に収まっている必要がある。実施例１の光送信器のように、分岐導波路のレイアウト配置を最適化することで導波路交差数を最小化し、かつ光分岐の比率を調整することでレーン間の損失ばらつきを平準化することにより、多分岐の光送信器であっても規格により定められたパワーを満足することが容易となる。
実施の形態２．
＜構成＞
　実施の形態２として、実施の形態１または実施例１の光送信器を用いた光送受信器を開示する。より具体的には、実施の形態２による光送受信器は、実施の形態１または実施例１の光送信器と、入力されるＮ波長の光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波するＭ個の波長分波器、および分波されたＮ×Ｍ個の信号を受光するＮ×Ｍ個の光検出器を備える光受信器と、を備える。一例として、波長数Ｎを４、分岐数Ｍを４とした場合の構成を図３Ａおよび図３Ｂに示す。図３Ａおよび図３Ｂは一体として光送受信器の構成を示す。図３Ａに示されているのは実施の形態１または実施例１の光送信器であり、図３Ｂに示されているのは光受信器である。図３Ｂに示されているように、光送受信器は、４つの波長分波器８１～８４と、各波長分波器に光学的に接続された４つの光検出器９を備える。光送信器と光受信器はシリコンフォトニクス（Ｓｉフォトニクス）またはＳｉフォトニクスに異種材料を集積したプラットフォームに一体集積してもよいし、光送信器と光受信器を別チップに分けて集積してもよい。
（波長分波器）
　波長分波器（ＤｅＭＵＸ：demultiplexer）８１～８４は、Ｎ波長の光信号が入力されたときに、入力されたＮ波長の光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波する素子である。波長分波器８１～８４として、導波路型素子を用いることができ、例えばＡＷＧ(アレイ導波路回折格子)、エシェル回折格子、または複数の光カプラが接続された光を分波する素子を用いることができる。波長分波器８１～８４は偏波無依存素子であってよい。
（光検出器）
　Ｎ×Ｍ個の光検出器９は、受信した光信号を電気信号に変換する素子である。電気信号は、不図示のＴＩＡ（Transimpedance　Amplifier）によって増幅されてよい。
＜動作＞
　次に、実施の形態２の光送受信器の動作について説明する。実施の形態２の光送受信器と同様の構成を有する光送受信器から実施の形態１または実施例１と同様の動作で送信された光信号が光ファイバを介して伝送された後に、実施の形態２の光送受信器に入射する。入射したＭ個の光信号は、波長分波器によってそれぞれＮ個の光信号に波長分波された後に、Ｎ×Ｍ個の光検出器によって電気信号に変換される。
　本実施の形態を適用することで、複数のシングルモードファイバを用いたパラレル伝送において光送信器の内部損失を低減しつつ、光送受信器を小型集積することが可能となる。
実施の形態３．
＜構成＞
　実施の形態３として、実施の形態１または実施例１の光送信器を用いた光送受信器を開示する。より具体的には、実施の形態３による光送受信器は、実施の形態１または実施例１の光送信器と、以下で説明する光受信器とを組み合わせた構成を有する。光受信器は、入力されるＮ波長の光信号をＮ波長のＴＥモードの光信号およびＮ波長のＴＭモードの光信号に偏波分離するＭ個の偏波分離素子１０、偏波分離されたＮ波長のＴＥモードの光信号が入力され、入力された光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波するＭ個の波長分波器（８１１、８２１、８３１、８４１）、偏波分離されたＮ波長のＴＭモードの光信号が入力され、入力された光信号をそれぞれ９０度偏波回転するＭ個の偏波回転素子１１、９０度偏波回転された光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波するＭ個の波長分波器（８１２、８２２、８３２、８４２）、および分波されたＮ×Ｍ×２個の信号を受光するＮ×Ｍ×２個の光検出器（９ＴＥ、９ＴＭ）を備える。
　一例として、波長数Ｎを４、分岐数Ｍを４とした場合の構成を図４Ａおよび図４Ｂに示す。図４Ａおよび図４Ｂは一体として光送受信器の構成を示す。図４Ａに示されているのは実施の形態１または実施例１の光送信器であり、図４Ｂに示されているのは光受信器である。図４Ｂに示されているように、光送受信器は、４つの偏波分離素子１０と、４つの偏波回転素子１１と、８つの波長分波器８１１～８４２と、各波長分波器に接続された４つの光検出器９ＴＥまたは９ＴＭを備える。光送信器と光受信器はシリコンフォトニクス（Ｓｉフォトニクス）またはＳｉフォトニクスに異種材料を集積したプラットフォームに一体集積してもよいし、光送信器と光受信器を別チップに分けて集積してもよい。
（偏波分離素子）
　偏波分離素子１０は、入射光を平面導波路のＴＥモードとＴＭモードに分離する素子である。
（偏波回転素子）
　偏波回転素子１１は、入力された光信号の偏波を９０度回転する素子である。
　偏波分離素子と偏波回転素子は導波路型素子として形成することができ、特にＳｉフォトニクスによって形成されてもよい。
（波長分波器）
　波長分波器（ＤｅＭＵＸ：demultiplexer）８１１～８４２は、Ｎ波長の光信号が入力されたときに、入力されたＮ波長の光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波する素子である。波長分波器８１～８４として、導波路型素子を用いることができ、例えばＡＷＧ(アレイ導波路回折格子)、エシェル回折格子、または複数の光カプラが接続された光を分波する素子を用いることができる。波長分波器としてＴＥモードによって動作するものを用いることができる。
（光検出器）
　Ｎ×Ｍ×２個の光検出器９は、受信した光信号を電気信号に変換する素子である。電気信号は、不図示のＴＩＡ（Transimpedance　Amplifier）によって増幅されてよい。
＜動作＞
　次に、実施の形態３の光送受信器の動作について説明する。実施の形態３の光送受信器と同様の構成を有する光送受信器から実施の形態１または実施例１と同様の動作で送信された光信号が光ファイバを介して伝送した後に、実施の形態３の光送受信器に入射する。
　Ｓｉフォトニクスによる平面導波路系を利用する場合、製造誤差を考慮すると偏波無依存化は困難となるため、コヒーレント検波を利用した偏波多重を利用しないような短距離通信においては、受信した信号の偏光状態によって適切に波長分波ができなくなる。そこで、入射した光信号を偏波分離した後、分離後のＴＭモードは９０度偏波回転させてＴＥモード化する。
　偏波分離素子１０は、入射した光信号を偏波分離する。分離されたＴＥモードの光信号は、波長分波器（８１１、８２１、８３１、または８４１）に伝送される。分離されたＴＭモードの光信号は偏波回転素子１１に伝送され、偏波回転素子１１は入射した光信号を偏波回転してＴＥモードの光信号に変換し、ＴＥモードにされた光信号を波長分波器（８１２、８２２、８３２、または８４２）に伝送する。
　各波長分波器は、入射された光信号を、Ｎ個の信号に波長分波する。波長分波されたＮ個の信号は、Ｎ×Ｍ×２個の光検出器によって電気信号に変換される。電気信号への変換後、ＴＩＡによって電気信号を増幅してもよい。電気信号に変換後、あるいはＴＩＡによって信号を増幅後、同一のファイバから入射した同一の波長の内、偏波分離された２つの信号レーン（例えば、ＰＤ１ＡＡ－ＴＥに入射した信号とＰＤ１ＡＡ－ＴＭに入射した信号）を位相差を補正したうえで合波する。
　本実施の形態を適用することで、複数のシングルモードファイバを用いたパラレル伝送において光送信器の内部損失を低減しつつ、光送受信器を小型集積することが可能となる。また、シングルモードファイバ伝送後、光受信器に入射した光のＴＥモード成分が弱い場合でも追加損失が少ない。また、信号の合波も、例えば光導波路に遅延線を設けて光検出器前で合波するよりも、電気信号へ変換後に容易に合波することが可能となる。
＜付記＞
　以上で説明した種々の実施形態のいくつかの側面について、以下のとおりまとめる。
（付記１）
　付記１の光送信器は、Ｎを４以上の整数、Ｍを２以上の整数となる２の累乗として、Ｎ個の異なる波長の連続波光のそれぞれをＭ分岐する光送信器であって、前記Ｎ個の異なる波長の連続波光が入力されるＮ個の分岐素子を備えた分岐ブロックがｊ＝ｌｏｇ２Ｍ段に亘って配置された、入力光を２分岐する複数の分岐素子（５）と、ｊ段目の複数の分岐素子から分岐された連続波光をそれぞれ変調するＮ×Ｍ個の外部変調器（６）と、前記外部変調器から出力される変調後の光をＮ個の異なる波長ごとに合波するＭ個の波長合波器（７；７１～７４）と、を備え、前段の分岐ブロックに入力されるＮレーンのＮ個の波長の並び順と、後段の各分岐ブロックに入力されるＮレーンのＮ個の波長の並び順とが同一となるように、前記複数の分岐素子は互いに接続されている。
（付記２）
　付記２の光送信器は、付記１の光送信器であって、前記複数の分岐素子のうち少なくとも１つの分岐素子は、より多くのレーンと交差するレーンへ分岐される連続波光の分岐比率が、より少ないレーンと交差するレーンへ分岐される連続波光の分岐比率よりも高い分岐素子を有する。
（付記３）
　付記３の光送信器は、付記１または付記２の光送信器であって、前記ｊ段の分岐ブロックのうちの１段目の分岐ブロックのＮ個の分岐素子（５１１～５４１）は、前記Ｎ個の異なる波長の連続波光を発生させる１つ以上の半導体レーザ（４）と、Ｎ本の光ファイバによって接続されている。
（付記４）
　付記４の光送信器は、付記１から３のいずれか１つの光送信器であって、前記Ｎ個の異なる波長の連続波光を発生させる１つ以上の半導体レーザ（４）を更に備え、前記１つ以上の半導体レーザ、前記複数の分岐素子、前記Ｎ×Ｍ個の外部変調器、および前記Ｍ個の波長合波器は、シリコンフォトニクス上に異種材料を集積したチップによって一体集積されている。
（付記５）
　付記５の光送信器は、付記１から３のいずれか１つの光送信器であって、前記複数の分岐素子、前記Ｎ×Ｍ個の外部変調器、および前記Ｍ個の波長合波器は、シリコンフォトニクスまたはシリコンフォトニクス上に異種材料を集積したチップによって一体集積されている、請求項１に記載された光送信器。
（付記６）
　付記６の光送信器は、付記１から５のいずれか１つの光送信器であって、前記複数の分岐ブロックは、ｓを１からｊまでの整数として、ｓ段目の分岐ブロックの数が２ｓ－１となるように配置されている。
（付記７）
　付記７の光送受信器は、付記１から６のいずれか１つの光送信器、並びに入力されるＮ波長の光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波するＭ個の波長分波器、および分波されたＮ×Ｍ個の信号を受光するＮ×Ｍ個の光検出器を備える光受信器を備える。
（付記８）
　付記８の光送受信器は、付記１から６のいずれか１つの光送信器、並びに入力されるＮ波長の光信号をＮ波長のＴＥモードの光信号およびＮ波長のＴＭモードの光信号に偏波分離するＭ個の偏波分離素子（１０）、偏波分離されたＮ波長のＴＥモードの光信号が入力され、入力された光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波するＭ個の波長分波器（８１１、８２１、８３１、８４１）、偏波分離されたＮ波長のＴＭモードの光信号が入力され、入力された光信号をそれぞれ９０度偏波回転するＭ個の偏波回転素子（１１）、９０度偏波回転された光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波するＭ個の波長分波器（８１２、８２２、８３２、８４２）、および分波されたＮ×Ｍ×２個の信号を受光するＮ×Ｍ×２個の光検出器（９ＴＥ、９ＴＭ）を備える光受信器を備える。
（付記９）
　付記９の光送受信器は、付記７の光送受信器であって、前記波長分波器と前記光検出器はシリコンフォトニクスチップ上に一体集積されている。
（付記１０）
　付記１０の光送受信器は、付記８の光送受信器であって、前記波長分波器、前記偏波分離素子、前記偏波回転素子、および前記光検出器は、シリコンフォトニクスチップ上に一体集積されている。
（付記１１）
　付記１１の光送受信器は、付記９または１０の光送受信器であって、前記光送信器と前記光受信器はシリコンフォトニクスチップ上に一体集積されている。
　なお、実施形態を組み合わせたり、各実施形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　本開示の光送信器または光送受信器は、従来のプラガブルトランシーバに代替するＣＰＯとして用いることができる。
　１（１１～１４）　レーザ光源、４（４１～４４）　レーザ光源、５（５１１～５４ｊ）　分岐素子、６　外部変調器、７　波長合波器、９（９ＴＥ、９ＴＭ）　光検出器、１０　偏波分離素子、１１　偏波回転素子、２１ＡＡ～２４ＢＢ　外部変調器、３１～３４　波長合波器、８１～８４　波長分波器、８１１　波長分波器、８１２　波長分波器、８２１　波長分波器、８２２　波長分波器、８３１　波長分波器、８３２　波長分波器、８４１　波長分波器、８４２　波長分波器。

Claims (12)

  1. 　Ｎを４以上の整数、Ｍを２以上の整数となる２の累乗として、Ｎ個の異なる波長の連続波光のそれぞれをＭ分岐する光送信器であって、
    　前記Ｎ個の異なる波長の連続波光が入力されるＮ個の分岐素子を備えた複数の分岐ブロックがｊ＝ｌｏｇ２Ｍ段に亘って配置された、入力光を２分岐する複数の分岐素子と、
    　ｊ段目の複数の分岐素子から分岐された連続波光をそれぞれ変調するＮ×Ｍ個の外部変調器と、
    　前記外部変調器から出力される変調後の光をＮ個の異なる波長ごとに合波するＭ個の波長合波器と、
    を備え、
    　前段の分岐ブロックに入力されるＮレーンのＮ個の波長の並び順と、後段の各分岐ブロックに入力されるＮレーンのＮ個の波長の並び順とが同一となるように、前記複数の分岐素子は互いに接続されている、
    光送信器。
  2. 　前記複数の分岐素子のうち少なくとも１つの分岐素子は、より多くのレーンと交差するレーンへ分岐される連続波光の分岐比率が、より少ないレーンと交差するレーンへ分岐される連続波光の分岐比率よりも高い分岐素子を有する、請求項１に記載された光送信器。
  3. 　前記ｊ段の分岐ブロックのうちの１段目の分岐ブロックのＮ個の分岐素子は、前記Ｎ個の異なる波長の連続波光を発生させる１つ以上の半導体レーザと、Ｎ本の光ファイバによって接続されている請求項１に記載された光送信器。
  4. 　前記Ｎ個の異なる波長の連続波光を発生させる１つ以上の半導体レーザを更に備え、
    　前記１つ以上の半導体レーザ、前記複数の分岐素子、前記Ｎ×Ｍ個の外部変調器、および前記Ｍ個の波長合波器は、シリコンフォトニクス上に異種材料を集積したチップによって一体集積されている、請求項１に記載された光送信器。
  5. 　前記複数の分岐素子、前記Ｎ×Ｍ個の外部変調器、および前記Ｍ個の波長合波器は、シリコンフォトニクスまたはシリコンフォトニクス上に異種材料を集積したチップによって一体集積されている、請求項１に記載された光送信器。
  6. 　前記複数の分岐ブロックは、ｓを１からｊまでの整数として、ｓ段目の分岐ブロックの数が２ｓ－１となるように配置されている、請求項１に記載の光送信器。
  7. 　請求項１から６のいずれか１項に記載された光送信器と、
    　　入力されるＮ波長の光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波するＭ個の波長分波器と、
    　　分波されたＮ×Ｍ個の信号を受光するＮ×Ｍ個の光検出器と、
    　を備える、光受信器と、
    を備える、光送受信器。
  8. 　請求項１から６のいずれか１項に記載された光送信器と、
    　　入力されるＮ波長の光信号をＮ波長のＴＥモードの光信号およびＮ波長のＴＭモードの光信号に偏波分離するＭ個の偏波分離素子と、
    　　偏波分離されたＮ波長のＴＥモードの光信号が入力され、入力された光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波するＭ個の波長分波器と、
    　　偏波分離されたＮ波長のＴＭモードの光信号が入力され、入力された光信号をそれぞれ９０度偏波回転するＭ個の偏波回転素子と、
    　　９０度偏波回転された光信号を波長ごとにＮ本の信号に分波するＭ個の波長分波器と、
    　　分波されたＮ×Ｍ×２個の信号を受光するＮ×Ｍ×２個の光検出器と、
    　を備える、光受信器と、
    を備える、光送受信器。
  9. 　前記波長分波器と前記光検出器はシリコンフォトニクスチップ上に一体集積されている、請求項７に記載された光送受信器。
  10. 　前記波長分波器、前記偏波分離素子、前記偏波回転素子、および前記光検出器は、シリコンフォトニクスチップ上に一体集積されている、請求項８に記載された光送受信器。
  11. 　前記光送信器と前記光受信器はシリコンフォトニクスチップ上に一体集積されている、請求項９に記載された光送受信器。
  12. 　前記光送信器と前記光受信器はシリコンフォトニクスチップ上に一体集積されている、請求項１０に記載された光送受信器。
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