導波路型光合分波回路

【解決手段】本発明の導波路型光合分波回路１は、第１のＡＷＧ２と複数並列配置した第２のＡＷＧ３とを組み合わせ、前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力される光信号のうち、所定の数だけの波長の光信号を組み合わせて前記第１のＡＷＧ２と前記第２のＡＷＧ３の各回路との間で入出力させるように構成している。
【効果】本発明によれば、第１のＡＷＧと複数並列配置した第２のＡＷＧとを組み合わせ、これらの第１のＡＷＧと第２のＡＷＧの各回路で入出力される光信号のうち、所定の数だけの波長の光信号を組み合わせて入出力させるようにしたので、中心波長間隔やパスバンド幅の異なる光信号を合分波でき、例えば１心３波多重通信システムのような双方向の通信システムに適用できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力の中心波長間隔やパスバンド幅が異なる通信システムにも適用可能な光合分波回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＦＴＴＨ（ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅＨｏｍｅ）システムが発展するにつれて２波長のデータ信号と１波長の映像信号を１本の光ファイバで双方向通信する１心３波多重通信システムが多く用いられるようになってきている。このシステムは国際的にも標準化され、国際電気通信連合の電気通信標準化部門（ＩＴＵ−Ｔ）におけるＧ９８３．３という規格にて定められている。
【０００３】
この規格に定められた使用波長帯は（１）データ信号（上り）１．２６〜１．３６μｍ、（２）データ信号（下り）１．４８〜１．５０μｍ、（３）映像信号１．５５〜１．５６μｍである。この使用波長帯域を図示すると図４のようになっており、中心波長間隔、パスバンド幅がそれぞれ異なっている。
【０００４】
ところで、現在使用されているシステム構成は図５のようになっている。即ち、データ信号はセンター側（電話局側）の通信機器であるデータ用ＯＬＴ（ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ）５１からは１．３１μｍの波長の信号と１．４９μｍの波長の信号が、一方映像用ＯＬＴ５２からは１．５５μｍの波長の信号がそれぞれ伝送され、光合分波器（ＷＤＭ；ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）５３により合波される。この合波された信号はスプリッタ５４によりいくつかの信号に分岐され、例えばそのうちの一つの信号はＷＤＭ５５によりデータ信号である１．３１μｍと１．４９μｍの２波長及び映像信号である１．５５μｍの波長に分波され、ユーザ側（加入者側）通信端末であるデータ用ＯＮＵ（ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ）５６及び映像用ＯＮＵ５７に伝送されるようになっている。なお、双方向通信であるために光信号が上記説明と反対方向にも伝送される。
【０００５】
ここで、光信号を合分波するために従来次のような技術が用いられていた。まずアレイ導波路型回折格子回路（ＡＷＧ；ＡｒｒａｙｅｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ）が挙げられる。このＡＷＧはシリコンまたは石英の基板上に石英系のコアとクラッドを堆積させて光導波路を集積させたＰＬＣ（ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）の一種で、多チャンネルの合分波を一括して行うことができるという特徴を有している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
また、光結合器と遅延回路が交互に従属接続した構成のラティス型フィルター回路がある。このラティス型フィルター回路は少チャンネルの合分波に適し、ＡＷＧに比べてフラットなパスバンド幅を広くとれるという特徴を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
さらに、薄膜フィルターを用いた光合分波器も提案されている。この光合分波器は導波路中に誘電体多層膜フィルターを挿入したものである（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
【非特許文献１】２００１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Ｃ―３―８９
【非特許文献２】２００２年電子情報通信学会総合大会Ｃ―３―１５３
【特許文献１】特開２００３−１４９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
【００１０】
即ち、ＡＷＧは出力の中心波長間隔やパスバンド幅が基本的に一定であるために１心３波多重通信システムのように中心波長間隔が異なり、パスバンド幅も異なるシステムには一つのＡＷＧでは適用できないという問題があった。
【００１１】
また、ラティス型フィルター回路は前記したようにＡＷＧに比べてフラットなパスバンド幅を広くとれるという利点を有するものの、やはり出力の中心波長間隔やパスバンド幅が基本的に一定であるので１心３波多重通信システムに適用することは難しい。
【００１２】
さらに、薄膜フィルターを用いた光合分波器は、出力の中心波長間隔やパスバンド幅を自由に設定できるという利点を有するが、薄膜フィルターを挿入するための工程が必要となり、また薄膜フィルターの挿入工程も難しいために歩留まりが悪くなり、コスト高になるという問題があった。
【００１３】
本発明は上記のような課題を解決して１心３波多重通信システムのような出力の中心波長間隔やパスバンド幅が異なるシステムにも適した導波路型光合分波回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は以上の点を解決するため次のような構成からなるものである。
【００１５】
即ち、本発明はまず第１の態様として、複数の波長の光信号を合波若しくは分波するための回路であって、第１のアレイ導波路型回折格子回路と複数並列配置した第２のアレイ導波路型回折格子回路とを組み合わせ、前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力される光信号のうち、所定の数だけの波長の光信号を前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させるように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、第２の態様として、前記第１の態様において、前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる光信号は、複数の波長の光信号を組み合わせて入出力させるように構成したことを特徴とする。
【００１７】
さらに、さらに第３の態様として、前記第２の態様において、前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる複数の波長の光信号は、隣接した波長同士の組み合わせであることを特徴とする。
【００１８】
また、第４の態様として、前記第２の態様において、前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる複数の波長の光信号は、所定間隔を置いた波長同士の組み合わせであることを特徴とする。
【００１９】
さらに、第５の態様として、前記第２の態様において、前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる複数の波長の光信号は、隣接した波長同士と所定間隔を置いた波長同士の組み合わせであることを特徴とする。
【００２０】
また、第６の態様として、前記第１の態様において、前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる光信号は、１波長の光信号を入出力させるように構成したことを特徴とする。
【００２１】
さらに、第７の態様として、前記第２の態様または前記第６の態様において、前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる光信号は、複数の波長の光信号と１波長の光信号の組み合わせを入出力させるように構成したことを特徴とする。
【００２２】
また、第８の態様として、前記第１の態様から前記第７の態様におけるいずれかの態様において、前記第１のアレイ導波路型回折格子回路、前記第２のアレイ導波路型回折格子回路及び前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路との間で光信号を入出力させるための導波路を１枚の基板上に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の導波路型光合分波回路によれば、第１のＡＷＧと複数並列配置した第２のＡＷＧとを組み合わせ、これらの第１のＡＷＧと第２のＡＷＧの各回路で入出力される光信号のうち、所定の数だけの波長の光信号を組み合わせて入出力させるようにしたので、中心波長の間隔やパスバンド幅の異なる光信号を合分波できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について具体例を用いて説明する。
【００２５】
図１は本発明の導波路型光合分波回路の一実施の形態の概観図である。図１において、本発明の導波路型光合分波回路１は、波線で囲った第１のＡＷＧ２とやはり波線で囲った第２のＡＷＧ３から組み合わせられており、第２のＡＷＧ３は複数の並列配置されたＡＷＧ３ａ、３ｂ、３ｃからなっている。そして第１のＡＷＧ２と第２のＡＷＧ３との間は波線で囲った各入出力用導波路４により光信号の入出力が行われるようになっている。また、第１のＡＷＧ２、第２のＡＷＧ３及び光信号の入出力用導波路４は１枚の基板５の上に配置されている。なお、図１においては第２のＡＷＧ３は３個のＡＷＧ３ａ、３ｂ、３ｃからなっているが、特に個数に限定はなく、目的に応じて３個以上配置しても一向に差し支えない。
【００２６】
ここで、本発明の導波路型光合分波回路の作用について図を用いて詳しく説明する。図２は本発明の導波路型光合分波回路について模式的に示した図である。なお、図１と同一の箇所については同一の番号を付与し、以後も同様とする。
【００２７】
図２（ａ）において、第１のＡＷＧ２には１本の光導波路から複数の波長λ１〜λｎの光信号が重畳されて入力される。この重畳された複数の波長λ１〜λｎの光信号は第１のＡＷＧ２においてλ１からλｎまでの個々の波長に分波されて入出力用導波路４に入力される。この時の光信号の出力波形は図２（ｂ）のようになっている。図２（ｂ）の出力波形は中心波長の間隔やパスバンド幅が一定となっている。次に個々のλ１からλｎまでの波長のうち通信システムの設計に基づいたいくつかの波長同士を組み合わせた光信号が第２のＡＷＧ３に入力される。図２（ａ）においては、例えば楕円で囲んだ隣接する波長同士を組み合わせて、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとして第２のＡＷＧを構成する各ＡＷＧ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに入力される。そして第２のＡＷＧを構成する各ＡＷＧ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに入力された光信号はそれぞれ合波されて例えばΛ１、Λ２、Λ３、Λ４として出力されるようになっている。この時の光信号の出力波形は図２（ｃ）のようになっている。ここで図２（ｃ）の出力波形の中心波長の間隔やパスバンド幅は一定とはなっていない。即ち、本発明の光合分波回路は、２波長のデータ信号と１波長の映像信号を１本の光ファイバで双方向通信する１心３波多重通信システムのような中心波長間隔やパスバンド幅がそれぞれ異なっている光信号を通信するシステムに適用することが可能となる。
【００２８】
なお、図２においては第１のＡＷＧ２から出力された光信号のうち隣接する波長同士を組み合わせて第２のＡＷＧ３に入力させるようにしたが、第１のＡＷＧ２から出力された光信号を所定間隔を置いた波長同士を組み合わせて第２のＡＷＧ３に入力させるようにしてもよい。また、隣接する波長同士と所定間隔を置いた波長同士を組み合わせて第２のＡＷＧ３に入力させるようにしてもよい。
【００２９】
さらに、第１のＡＷＧ２から出力された光信号のうち１波長の光信号だけを第２のＡＷＧ３に入力させるようにしてもよい。即ち、例えば図２（ａ）における第２のＡＷＧを構成する各ＡＷＧ３ａ〜３ｄのうちの一つのＡＷＧには１波長だけを入力させ、他の３つのＡＷＧには複数の波長を組み合わせた光信号を入力させるようにしても差し支えない。要するに必要とする通信システムの設計思想に基づいて最適な組み合わせを選択すればよい。
【００３０】
ここで、本発明の光合分波回路は導波路のみで構成が可能であるため他の機能を有する光回路との集積化が可能である。例えば、図３に示すようにＯＬＴ３１やＯＮＵ３２としてＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）のような光源３３やＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）のような受光素子３４と本発明の光合分波回路であるＷＤＭ３５との一体化も可能である。なお、ＯＬＴとＯＮＵとの間にはスプリッタ３６が設けられ、光信号の分波、合波が行われる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明はＷＤＭ−ＰＯＮ（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ−ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）システム用光合分波器やＣＷＤＭ（ＣｏａｒｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システム用光合分波器等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の導波路型光合分波回路の一実施の形態を説明する概観図である。
【図２】本発明の導波路型光合分波回路の作用を説明する模式図である。
【図３】本発明の導波路型光合分波回路の適用例を説明する図である。
【図４】１心３波多重通信システムの使用波長帯域を説明する図である。
【図５】従来の１心３波多重通信システムの構成例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３３】
１導波路型光合分波回路
２第１のＡＷＧ
３第２のＡＷＧ
４入出力用導波路
５基板

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波長の光信号を合波若しくは分波するための回路であって、第１のアレイ導波路型回折格子回路と複数並列配置した第２のアレイ導波路型回折格子回路とを組み合わせ、前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力される光信号のうち、所定の数だけの波長の光信号を前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させるように構成したことを特徴とする導波路型光合分波回路。
【請求項２】
前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる光信号は、複数の波長の光信号を組み合わせて入出力させるように構成したことを特徴とする請求項１記載の導波路型光合分波回路。
【請求項３】
前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる複数の波長の光信号は、隣接した波長同士の組み合わせであることを特徴とする請求項２記載の導波路型光合分波回路。
【請求項４】
前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる複数の波長の光信号は、所定間隔を置いた波長同士の組み合わせであることを特徴とする請求項２記載の導波路型光合分波回路。
【請求項５】
前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる複数の波長の光信号は、隣接した波長同士と所定間隔を置いた波長同士の組み合わせであることを特徴とする請求項２記載の導波路型光合分波回路。
【請求項６】
前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる光信号は、１波長の光信号を入出力させるように構成したことを特徴とする請求項１記載の導波路型光合分波回路。
【請求項７】
前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路の各回路との間で入出力させる光信号は、複数の波長の光信号と１波長の光信号の組み合わせを入出力させるように構成したことを特徴とする請求項２または請求項６記載の導波路型光合分波回路。
【請求項８】
前記第１のアレイ導波路型回折格子回路、前記第２のアレイ導波路型回折格子回路及び前記第１のアレイ導波路型回折格子回路と前記第２のアレイ導波路型回折格子回路との間で光信号を入出力させるための導波路を１枚の基板上に配置したことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の導波路型光合分波回路。

【図１】