【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光波長（あるいは周波数）分割多重通信における光波アドレスシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】波長（あるいは周波数）分割多重通信システムは光の広帯域性を生かして波長（あるいは周波数）の異なる複数の光に情報を割当てて大容量伝送を実現する方式である。 この光波長（あるいは光周波数）分割多重伝送技術の応用例として光波アドレスシステムがある。 このシステムは、所定の情報を所定のアドレスへ伝送できるようにしたもので、複数の光源、異なる波長（あるいは周波数）の光を結合する機能を有する光合波器、波長（あるいは周波数）多重された信号光を各波長（あるいは周波数）ごとに分離する機能を有する光分波器、および分離された光信号を電気信号に変換する複数の光検出器が使用される。 この光波アドレスシステムについて従来提案された代表的なものを以下に示す。

【０００３】［従来例１］図８はＮ×Ｎ光波長ルーティングネットワークの従来例である。 このＮ×Ｎインターコネクションは、Ｎ個の可変波長レーザ光源３１と、Ｎ
組の１×Ｎ光合分波器３２と、Ｎ個の光受信器３３と、
光合分波器３２間を結ぶＮ ²本の光ファイバ３４で概略構成されている。 そして、１×Ｎ光合分波器３２の配置と相互接続のパタンにより、一つの入力ポートから一つの出力ポートへ伝わる光信号の波長は与えられた一波長しか許されないようになっている。 したがって、一般にＮ×ＮインターコネクションにはＮ ²波の波長が必要とされているが、このような一つの出力ポートに１波以上の信号光が同時に出力されない完全に非干渉な方法により、Ｎ波の波長ですむことが知られている。 この例のシステムにおいては、入力ポートに接続された可変波長光源３１の波長を選択することによって、異なる出力ポートの光受信器３３の何れにも光信号を送信することができる。

【０００４】［従来例２］図９は放送形スターネットワークの従来例である。 各ノード（端末）の送信部３５はノード毎に波長の異なる固定波長レーザ光源、各ノードの受信部３７は１×Ｎバルク型グレーティング分波器と光受信器からなり、Ｎ個のノード間はＮ×Ｎスターカプラ３６によって結合され、これらの各構成要素間は光ファイバ３８で接続されている。 このシステムにおいては、Ｎ×Ｎスターカプラ３６を用いているため、各送信部３５からの送信出力パワーは１／Ｎに分割されてＮ個のノードの受信部３７全てへ送られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例１においては、波長特性のそろった多数の１×Ｎ光合分波器と多数の接続用光ファイバが必要で、上記の従来例２においても波長特性のそろった多数のグレーテンィグ分波器と分岐比のそろったスターカプラが必要不可欠であり、両者に共通して部品点数とファイバ接続工程が増加するという大きな欠点があった。 また、従来例２はスターカプラを用いているため、チャネル数の増加に伴って分岐損失による損失増加が避けられないという本質的な欠点があった。 また、入射光が分岐されて常に全出力ポートに分配されるため秘諾性、経済性の点で問題があった。

【０００６】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、従来は多数の光合分波器を組み合わせて構成されていたＮ×Ｎ光合分波器の単純化と歩留まり向上を図り、
有用な光波アドレスシステムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、光分岐結合と波長選択の機能を有する一つのアレイ導波路回折格子型光合分波器と可変波長光源を用い、可変波長光源の波長を変えることにより光信号の送られるアドレスすなわち伝送ルートを任意に切り換ることができる光波アドレスシステムであることを特徴とする。

【０００８】すなわち、本発明の請求項１記載の光波アドレスシステムは、複数の可変波長光源と、該可変波長光源からの出射光に信号処理を施す光信号処理器と、光導波路基板上に複数の入力導波路、スラブ導波路、アレイ導波路回折格子、および複数の出力導波路が形成されてなり、上記複数の可変波長光源から出射された複数の波長の入力信号光を各波長に対応して上記複数の出力導波路からそれぞれ出力するアレイ導波路回折格子型光合分波器と、該アレイ導波路回折格子型光合分波器から出力された光信号を検出する複数の受光素子を備えてなるものである。 また本発明の請求項２記載の光波アドレスシステムは、上記請求１記載光波アドレスシステムにおいて、上記可変波長光源および光信号処理器が、上記アレイ導波路回折格子型光合分波器と一体化されているものである。

【０００９】

【作用】本発明の光波アドレスシステムによれば、どの光源からの信号光も１／Ｎの分岐損失を生じないで所望のルート（またはアドレス）を選択して送信することができる。 また、光合分波を一つの素子で行うため、従来例で問題となっていた光合分波器間の波長特性のばらつきがもたらす歩留まりの低下を完全に防止し、回路規模も大幅に縮小できる。 特に、アレイ導波路回折格子型光合分波器の自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）が波長間隔の整数倍（ＦＳＲ＝ｎΔλ）になるため、入力される波長に対する出力波長は周回性をもつことになり、ＦＳＲの整数倍（Ｍ）だけ異なる波長（λ(N±M)＝λN±Ｍ×Ｆ
ＳＲ）を入力しても全く同じ動作が可能となる。 さらに、可変波長光源としてレーザ光源を用い、注入電流を変化させて光源の波長を変化させることによって、信号光が届くアドレス、すなわち伝送ルートの切り換えを高速に行うことができ、高性能な光波アドレスシステムを提供することができる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。 ［実施例１］図１に本発明の第１の実施例を示す。 本実施例の光波アドレスシステムは、可変波長半導体レーザ光源１、光信号処理器２、偏波補償器３、入力側光ファイバ４、出力側光ファイバ１１、および受光素子１２が各１３個と、１個の石英ガラス製１３×１３アレイ導波路回折格子型光合分波器１０で概略構成されている。 可変波長半導体レーザ光源１は波長λ１，λ２，…，λ１
３の１３波の光を出力する。 各光源１からの光は各光信号処理器２により各々信号処理された情報をもつ信号光となり、偏波補償器３で偏光面を合わせ、各入力側光ファイバ４を介してアレイ導波路回折格子型光合分波器１
０の入力導波路５−１，５−２，…，５−１３にそれぞれ入力される。

【００１１】アレイ導波路回折格子型光合分波器１０
は、複数の波長の入力信号光を、各波長に対応して空間的に分離した複数の出力部に出力するもので、光導波路基板上に形成された複数の入力導波路５、スラブ導波路７，８、アレイ導波路回折格子９、および複数の出力導波路６から構成されている。 ここで、例えば入力導波路５−１より入力した信号光に着目し、その流れに沿って動作原理を説明する。 入力導波路５−１より入力した信号光は凹面型スラブ導波路７において回折により広がり、アレイ導波路回折格子９を構成する複数の導波路に入る。 そしてアレイ導波路回折格子９を伝ぱんした後、
凹面スラブ導波路８により集光する。 このとき、アレイ導波路回折格子９で生じた位相差に基づき集束光の集束位置は決まるが、これは波長によって異なる。 すなわち、波長λ１は出力導波路６−１，λ２は出力導波路６
−２、λ１３は出力導波路６−１３からというように、
各波長に対応した出力導波路から取り出される。 これらの波長選択された光信号は、出力導波路６に接続された各出力側光ファイバ１１を介して各々の受光素子１２に導かれ、送信された情報を得る。 すなわち、入力導波路５−１から入力した波長λ１の光は、その波長に応じて決まる出力導波路６−１を経て出力側光ファイバ１１へ送出される。 この時、入力光の波長をλ１，λ２，…，
λ１３のように変化させると出力光の出力導波路６−
１，６−２，…，６−１３を選択することができる。

【００１２】そして、可変波長半導体レーザ光源１の波長を例えば注入電流を変化させて変えることにより、信号光が届くアドレス、すなわち伝送ルートの切り換えを一つのアレイ導波路回折格子型光合分波器１０を用いて高速に行うことができる。 また、本実施例では、光合分波器の波長分割多重数を１３としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、波長分割多重数は任意である。 またアレイ導波路回折格子の設計を変更すれば波長多重数の増減は容易である。 このことは以下の実施例においても同様である。

【００１３】次に、実施例に用いられている光信号処理器２について図２を用いて詳しく述べる。 本発明において光信号処理器２は、光源１からの出射光に所望の光信号処理を施すもので、適宜のものを用いることができる。 図２（ａ）は実施例１のシステム構成において、光信号処理器２の代わりにニオブ酸リチュウム光変調器あるいは光半導体スイッチなどの光ゲートスイッチ１６を組み込んだ例を示している。 これにより、変調器あるいはゲートをオン、オフして光強度変調あるいは光信号の一部を通過、阻止して光信号処理を施すことができる。
また図２（ｂ）は、光信号処理器２の代わりに光半導体アンプあるいはガラス導波路アンプなどの光アンプ１５
を組み込んだ例を示している。 これにより、アレイ導波路回折格子型光合分波器１０および伝送路の損失を補償することができる。

【００１４】［実施例２］図３に本発明の第２の実施例を示す。 本実施例の特徴は、可変波長光送信器アレイ１
３と、先球ファイバアレイ１４が、アレイ導波路回折格子型光合分波器１０と同一基板上に搭載され一体化されていることである。 可変波長光送信器アレイ１３は、実施例１における複数の可変波長半導体レーザ光源１と複数の光信号処理器２が構造的に一体化されたものである。 また、この可変波長光送信アレイ１３の出力部とアレイ導波路回折格子型光合分波器１０の入力部とが、その大きさの違いにより直接接続するのが困難であるために、これらの間を先球ファイバアレイを用いて好適に結合されている。 本実施例の光波アドレスシステムによれば、実施例１で必要だった可変波長半導体レーザ光源１
と光信号処理器２との間の光ファイバとその接続工程が省略できる。 さらに、光信号処理器２とアレイ導波路回折格子型光合分波器１０との間の偏波補償器３が省略できる。 これにより、さらなる小型化、部品点数ならびに組立工数の低減化が達成できる。 このようなシステムの集積化は、本実施例のように各構成要素を同一基板上に形成するほか、任意の手段により各構成要素を一体化することによって達成することができる。

【００１５】また実施例１および２では、光源として可変波長半導体レーザ光源１を用いているが、これを分布ブラッグ反射型半導体レーザ光源で置き換えても同様の動作が得られる。 また、実施例２で可変波長光送信器アレイ１３とアレイ導波路回折格子型光合分波器１０は先球ファイバアレイ１４で結合される構成になっているが、先球ファイバアレイ１４に限らず適宜の光結合回路を用いて構成することができ、例えば両者間を効率よく結合するスポットサイズ変換導波路アレイをアレイ導波路回折格子型光合分波器１０と同一基板上に作製すれば、より一層の経済化が図れる。

【００１６】［実施例３］図４に本発明の第３の実施例を示す。 本実施例の特徴は、実施例１の可変波長半導体レーザ光源１と受光素子１２が一体化されており、双方向通信が可能なことである。 各ノードは、可変波長半導体レーザ光源１と光信号処理器２から成る光送信器１８
と、受光素子１２と光信号復調器１７から成る光受信器１９との両者が組合わさった構成となっている。 可変波長半導体レーザ光源１はλ１，λ２，…，λ１３の１３
波波長の光を選択して出力することができるものとする。

【００１７】ここで、例えばノード１に着目して動作を説明する。 入力側ファイバ４を介して入力導波路５−１
からアレイ導波路回折格子型光合分波器１０に入力した波長λ２の信号光は、アレイ導波路回折格子型光合分波器１０により決められた出力導波路６−２から出力側光ファイバ１１を介してノード２の受光素子１２−２に送られ、光信号復調器１７−２により送信信号を得る。 同じ波長λ２を用いればノード２からの送信が可能で、双方向通信が成立する。 ノード間で送受信できる波長は一義的に決まる。 ノード１の波長をλ３，λ４，…，λ１
３と変化させれば、送信されるノードをノード３，４，
…，１３の順に選ぶことができる。 他のノードからの送信についても同様の動作が生じる。 このように、各ノードのアドレスを表すのに波長を用いることができる。 波長はソースノードのアドレスだけでなくデスティネーションノードのアドレスになり得る。 すなわち、あるノードから他のノードへ情報を送りたいときは、送るべきノードに相当する波長を選択して出力すればよい。

【００１８】図５に本発明の第４の実施例を示す。 また図６（ａ）はこの第４の実施例における波長に対する入出力の対照表、図６（ｂ）はノード間のルート表示図である。 本実施例は上記第３の実施例と基本的な構成は同じである。 本実施例の特徴は、各ノード内に信号制御器２０が設けられており、あるノードから他のノードへのアクセス信号により他のノードの送信波長を制御できることである。 例えば、図５に示すようにノード１からノード２へは、図６（ａ）の入出力対照表によれば波長λ
２の光信号でアクセスすることができる。 ノード２ではアクセス信号により信号制御器２０が動作して、光送信器１８からλ４の信号光が送出される。 このような動作を繰り返して、ノード５は波長λ３の信号光でアクセスされる。 このように、アレイ導波路回折格子型光合分波器１０を用いることにより図６（ｂ）のルート図に示すように、例えばノード１からノード５へは他のノードを経由して信号が伝送できるだけでなく、ルートの障害も判断できる。 また、各ノードでは必要に応じて情報を取り出すことができる。

【００１９】尚、上記実施例１〜４では光合分波器は波長分割多重を行うものとしたが、本発明においては、光周波数分割多重に対しても同様の動作が得られる。

【００２０】［実施例５］図７に本発明の第５の実施例を示す。 本実施例の特徴は、可変周波数半導体レーザ光源２１とアレイ導波路回折格子型光合分波器１０を用いた構成で、光周波数に対しても第１の実施例と全く同じ動作が得られることである。 この場合、アレイ導波路回折格子型光合分波器１０は、波長分割多重を行う場合よりも分解能が高くなるように設計する。 また、周波数可変半導体レーザ光源２１としては、分布帰還型あるいは分布ブラッグ反射型半導体レーザを用いることができる。 本実施例のシステムは、周波数可変半導体レーザ光源２１、光信号処理器２、偏波補償器３、入力側光ファイバ４、出力側光ファイバ１１、および受光素子１２が各１３個と、１個の石英ガラス製１３×１３アレイ導波路回折格子型光合分波器１０で概略構成されている。

【００２１】周波数可変半導体レーザ光源２１は周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆ１３の１３波の光を出力する。 各光源２１からの光は各光信号処理器２により各々信号処理された情報をもつ信号光となり、偏波補償器３で偏光面を合わせ、各入力側光ファイバ４を介してアレイ導波路回折格子型光合分波器１０の入力導波路５−１，５−
２，…，５−１３に入力される。

【００２２】ここで、例えば入力導波路５−１より入力した信号光に着目しその流れに沿って動作原理を説明する。 入力導波路５−１より入力した信号光は凹面型スラブ導波路７において回折により広がり、アレイ導波路９
を構成する複数の導波路に入る。 アレイ導波路９を伝ぱんした後、凹面スラブ導波路８により集光する。 このとき、アレイ導波路９で生じた位相差に基づき集束光の集束位置は決まるが、これは周波数によって異なる。 すなわち、周波数ｆ１は出力導波路６−１，ｆ２は出力導波路６−２，ｆ１３は出力導波路６−１３からというように、各周波数に対応した出力導波路から取り出される。
これらの周波数選択された光信号は、出力導波路６に接続された各出力側光ファイバ１１を介して各々の受光素子１２に導かれ、送信された情報を得る。 すなわち、入力導波路５−ｉから入力した波長ｆｉの光は、周波数に応じて決まる出力導波路６−ｉを経て出力側光ファイバ１１へ送出される。 この時、入力光の周波数をｆ１，ｆ
２，…，ｆ１３のように変化させると出力光の出力導波路６−１，６−２，…，６−１３を選択することができる。

【００２３】このように、本発明の光波アドレスシステムでは、周波数可変半導体レーザ光源を用いても、その周波数を例えば注入電流を変化させて変えることにより、信号光が届くアドレス、すなわち伝送ルートの切り換えを一つのアレイ導波路回折格子型光合分波器１０を介して高速に行うことができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光波アドレスシステムによれば、可変波長光源の波長設定によりアドレスを選択して光信号を送信することができる。 そして従来技術に比べて次に示すような大きな効果が得られる。 すなわち、波長切り換えによるアドレスの選択を一つのアレー導波路回折格子型光合分波器を用いて行うので特性ばらつきが少なく、製造歩留まりがよい。 また、入出力数の増加に伴う分岐損失の増加がない。 さらに、部品点数、製造工程の大幅な削減を実現でき、小型で高信頼性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光波アドレスシステムの第１の実施例を示す概略構成図である。

【図２】実施例に用いられる光信号処理器の例を示す説明図である

【図３】本発明の光波アドレスシステムの第２の実施例を示す概略構成図である。

【図４】本発明の光波アドレスシステムの第３の実施例を示す概略構成図である。

【図５】本発明の光波アドレスシステムの第４の実施例を示す概略構成図である。

【図６】（ａ）は第４の実施例における波長に対する入出力の対照表、（ｂ）はノード間のルート表示図である。

【図７】本発明の光波アドレスシステムの第５の実施例を示す概略構成図である。

【図８】従来の光波アドレスシステムの構成を示す概略構成図である。

【図９】従来の光波アドレスシステムの構成を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１…可変波長半導体レーザ光源 ２…光信号処理器 ３…偏波補償器 ４…入力側光ファイバ ５…入力導波路 ６…出力導波路 ７…スラブ導波路 ８…スラブ導波路 ９…アレイ導波路回折格子 １０…アレイ導波路回折格子型光合分波器 １１…出力側光ファイバ １２…受光素子 １３…可変波長光送信器アレイ １４…先球ファイバアレイ １５…光ゲートスイッチ １６…光アンプ １７…光信号復調器 １８…光送信器 １９…光受信器 ２０…信号制御器 ２１…可変周波数半導体レーザ光源