JP3286972B2 - 波長分波装置及びそれを用いた波長多重通信システム - Google Patents
波長分波装置及びそれを用いた波長多重通信システムInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光波長多重伝送におい
て多重化された光波の分波（Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉ
ｎｇ）などを行う光デバイスにおいて入力の偏波状態が
変動しても安定した受信出力を得る偏波無依存の波長分
波装置及びそれを用いた波長多重通信システムに関する
ものである。
て多重化された光波の分波（Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉ
ｎｇ）などを行う光デバイスにおいて入力の偏波状態が
変動しても安定した受信出力を得る偏波無依存の波長分
波装置及びそれを用いた波長多重通信システムに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、波長多重化された光信号の分波を
行うための光デバイスが幾つか提案されている。グレー
ティングなどの素子を用いて分波するバルクタイプのも
のと、方向性結合器などを基体とした導波型のものとに
大別される。特に、導波型のものでは、バルク型のもの
に比べて設計の自由度が大きく、波長分波器の選択機能
を制御することが可能である。従って、バルク型のもの
に比べて狭い選択幅で波長多重度を拡大することが可能
となる。また、ＤＦＢ（分布帰還型）−ＬＤフィルタに
見られるように、その中心選択波長の制御が容易であ
り、波長可変の特性を生かした応用にも有効である。
行うための光デバイスが幾つか提案されている。グレー
ティングなどの素子を用いて分波するバルクタイプのも
のと、方向性結合器などを基体とした導波型のものとに
大別される。特に、導波型のものでは、バルク型のもの
に比べて設計の自由度が大きく、波長分波器の選択機能
を制御することが可能である。従って、バルク型のもの
に比べて狭い選択幅で波長多重度を拡大することが可能
となる。また、ＤＦＢ（分布帰還型）−ＬＤフィルタに
見られるように、その中心選択波長の制御が容易であ
り、波長可変の特性を生かした応用にも有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、一
般に、光導波路型のデバイスにおいては、デバイス特性
の偏波依存性（ＴＥモードとＴＭモードに対する性能の
差）が強い。よって、光ファイバ伝送においては、伝送
後、受信デバイスへの光入力の偏波状態の変動により分
波光出力が大きな変動を受け、光伝送特性が不安定にな
るという欠点があった（図１３参照）。即ち、光入力１
０１（波長λ1の成分と波長λ2の成分から成る）から波
長分波デバイス１００（これはＴＥ状態の波長λ1の光
波を分波する特性を持つデバイスである）で波長λ1の
光波１０２を分波しようとする場合、光入力１０１の波
長λ1の成分の偏波状態が変動すれば、出力１０３にも
波長λ1の成分が混入して光分波出力１０２が変動を受
ける。
般に、光導波路型のデバイスにおいては、デバイス特性
の偏波依存性（ＴＥモードとＴＭモードに対する性能の
差）が強い。よって、光ファイバ伝送においては、伝送
後、受信デバイスへの光入力の偏波状態の変動により分
波光出力が大きな変動を受け、光伝送特性が不安定にな
るという欠点があった（図１３参照）。即ち、光入力１
０１（波長λ1の成分と波長λ2の成分から成る）から波
長分波デバイス１００（これはＴＥ状態の波長λ1の光
波を分波する特性を持つデバイスである）で波長λ1の
光波１０２を分波しようとする場合、光入力１０１の波
長λ1の成分の偏波状態が変動すれば、出力１０３にも
波長λ1の成分が混入して光分波出力１０２が変動を受
ける。
【０００４】そのための解決手段としては、図１４に示
す様に、光ファイバを伝送した光波を、導波型デバイス
１００入力前に偏波制御デバイス１１０を通して所望の
偏波状態（ＴＥｏｒＴＭ）に制御しておくということが
考えられる（出力１１１のＴＥ状態に制御された波長λ
1成分参照）。これにより、波長分波デバイス１００で
２つの波長成分出力１１２、１１３に安定的に分波され
る。しかしながら、偏波制御デバイス１１０を採用する
場合、光ファイバなどの光伝送路ゆらぎに応じて最適の
偏波状態に調整する手段、すなわち偏波ダイバーシティ
機能などが必要となり、構成が非常に複雑となるなどの
問題点がある。また、波長多重信号に対しては、それぞ
れの波長成分について、光ファイバ伝送後、受信部に入
る入力偏波状態が異なるため、偏波制御デバイス１００
は分波する各波長に対して独自に設置する必要があり、
部品数の増大、挿入損失の増大などの問題がある。
す様に、光ファイバを伝送した光波を、導波型デバイス
１００入力前に偏波制御デバイス１１０を通して所望の
偏波状態（ＴＥｏｒＴＭ）に制御しておくということが
考えられる（出力１１１のＴＥ状態に制御された波長λ
1成分参照）。これにより、波長分波デバイス１００で
２つの波長成分出力１１２、１１３に安定的に分波され
る。しかしながら、偏波制御デバイス１１０を採用する
場合、光ファイバなどの光伝送路ゆらぎに応じて最適の
偏波状態に調整する手段、すなわち偏波ダイバーシティ
機能などが必要となり、構成が非常に複雑となるなどの
問題点がある。また、波長多重信号に対しては、それぞ
れの波長成分について、光ファイバ伝送後、受信部に入
る入力偏波状態が異なるため、偏波制御デバイス１００
は分波する各波長に対して独自に設置する必要があり、
部品数の増大、挿入損失の増大などの問題がある。
【０００５】よって、本発明の目的は、上記の課題に鑑
み、入力の偏波状態の変動に対して安定した光分波出力
を可能とする偏波無依存の波長分波装置及びそれを用い
た波長多重通信システムを提供することにある。
み、入力の偏波状態の変動に対して安定した光分波出力
を可能とする偏波無依存の波長分波装置及びそれを用い
た波長多重通信システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による波長分波装
置では、ある特定の所望の波長の分波を行うため、少な
くとも２つ以上の波長分波手段の組み合わせを用いて分
波光出力を得る構成において、波長分波手段は、それぞ
れの波長分波特性が、同一波長でお互いに異なる光偏波
の成分を分波する様に設定され、波長分波手段の透過光
に対し直列に多段化されて更に該波長分波手段の組み合
わせから得られる分波光成分を合波あるいは合流できる
ように分波出力部に合波器あるいは合流器を有する、あ
るいは並列化されていることを特徴とする。
置では、ある特定の所望の波長の分波を行うため、少な
くとも２つ以上の波長分波手段の組み合わせを用いて分
波光出力を得る構成において、波長分波手段は、それぞ
れの波長分波特性が、同一波長でお互いに異なる光偏波
の成分を分波する様に設定され、波長分波手段の透過光
に対し直列に多段化されて更に該波長分波手段の組み合
わせから得られる分波光成分を合波あるいは合流できる
ように分波出力部に合波器あるいは合流器を有する、あ
るいは並列化されていることを特徴とする。
【０００７】典型的には、ＴＥモードを分波するデバイ
ス、ＴＭモードを分波するデバイスを連続して配置し
て、更に両分波光を合波する手段を具備することによっ
て、偏波依存性の強い波長分波デバイスを用いても、入
力偏波状態の変動に対して安定した光分波出力を可能と
することができる。
ス、ＴＭモードを分波するデバイスを連続して配置し
て、更に両分波光を合波する手段を具備することによっ
て、偏波依存性の強い波長分波デバイスを用いても、入
力偏波状態の変動に対して安定した光分波出力を可能と
することができる。
【０００８】図１は本発明の偏波無依存光分波装置の第
１の基本構成を示す。本構成において、例えば、多波長
の入力に対して或る特定の波長λ1を分波するものとす
る。ここで、１は選択波長λ1に対してＴＥ偏波を分波
する分波器、２は同様にλ1に対してＴＭ偏波を分波す
る分波器、３はＴＥ偏波とＴＭ偏波を合波する偏波合波
器である。
１の基本構成を示す。本構成において、例えば、多波長
の入力に対して或る特定の波長λ1を分波するものとす
る。ここで、１は選択波長λ1に対してＴＥ偏波を分波
する分波器、２は同様にλ1に対してＴＭ偏波を分波す
る分波器、３はＴＥ偏波とＴＭ偏波を合波する偏波合波
器である。
【０００９】以下、順を追って本デバイスの動作を説明
する。波長多重化された信号（λ1、λ2、・・・）が光
ファイバ１０を通過し、一定しない偏波状態でデバイス
に入力される（入力光４）。第１段目の分波器１におい
ては、１つの偏波状態であるＴＥモードに対して所望の
選択波長λ1を分波する（ＴＥλ1分波光５）。次に、第
２段目の分波器２においては、第１段目の分波器１の選
択偏波とは直交するＴＭモードに対して所望の選択波長
λ1を分波する（ＴＭλ1分波光６）。ここで、第１段目
の透過光９（すなわち、第２段目の分波器２の入力光）
は両分波器１、２間を伝搬する間に偏波状態が変動しな
いことが重要である。それぞれの分波器１、２で分波さ
れたＴＥλ1光５とＴＭλ1光６は偏波合波器３によって
合波され、入力光４のうち所望の波長成分であるλ1の
光出力７を得ることができる。最終段の偏波合波器３
は、構成によっては単純な合流器として構成を簡便化す
ることが可能である。第２段目の分波器２からの残りの
光出力８は光ファイバ１１に入力する。
する。波長多重化された信号（λ1、λ2、・・・）が光
ファイバ１０を通過し、一定しない偏波状態でデバイス
に入力される（入力光４）。第１段目の分波器１におい
ては、１つの偏波状態であるＴＥモードに対して所望の
選択波長λ1を分波する（ＴＥλ1分波光５）。次に、第
２段目の分波器２においては、第１段目の分波器１の選
択偏波とは直交するＴＭモードに対して所望の選択波長
λ1を分波する（ＴＭλ1分波光６）。ここで、第１段目
の透過光９（すなわち、第２段目の分波器２の入力光）
は両分波器１、２間を伝搬する間に偏波状態が変動しな
いことが重要である。それぞれの分波器１、２で分波さ
れたＴＥλ1光５とＴＭλ1光６は偏波合波器３によって
合波され、入力光４のうち所望の波長成分であるλ1の
光出力７を得ることができる。最終段の偏波合波器３
は、構成によっては単純な合流器として構成を簡便化す
ることが可能である。第２段目の分波器２からの残りの
光出力８は光ファイバ１１に入力する。
【００１０】図１０は本発明の他の基本構成を示す。第
１の基本構成においては、ＴＥ分波器とＴＭ分波器を多
段化した構成について述べたが、本基本構成において
は、例えば、入力光をまずパワー分岐あるいは偏波状態
に応じて分波し、ＴＥ分波器、ＴＭ分波器に入れ、分波
光をさらに合流または合波するという、並列の構成を示
す。図１０において、波長λ1＋λ2を含む入射光はスプ
リッタ２０１によってパワーが分岐され、それぞれ、Ｔ
Ｅ−λ1分波器２０１およびＴＭ−λ1分波器２０３に入
り、それぞれ、ＴＥ−λ1（ＴＥ状態の波長λ1の成
分）、ＴＭ−λ1（ＴＭ状態の波長λ1の成分）の光波を
分波出力する。分波された光波はさらに合流器２０４に
よって合流され、λ1の出力信号を得る。パワー分岐し
て合流する場合は、偏波状態に応じて分波して合波する
場合と比較して多少損失が増す。
１の基本構成においては、ＴＥ分波器とＴＭ分波器を多
段化した構成について述べたが、本基本構成において
は、例えば、入力光をまずパワー分岐あるいは偏波状態
に応じて分波し、ＴＥ分波器、ＴＭ分波器に入れ、分波
光をさらに合流または合波するという、並列の構成を示
す。図１０において、波長λ1＋λ2を含む入射光はスプ
リッタ２０１によってパワーが分岐され、それぞれ、Ｔ
Ｅ−λ1分波器２０１およびＴＭ−λ1分波器２０３に入
り、それぞれ、ＴＥ−λ1（ＴＥ状態の波長λ1の成
分）、ＴＭ−λ1（ＴＭ状態の波長λ1の成分）の光波を
分波出力する。分波された光波はさらに合流器２０４に
よって合流され、λ1の出力信号を得る。パワー分岐し
て合流する場合は、偏波状態に応じて分波して合波する
場合と比較して多少損失が増す。
【００１１】以下、具体的な実施形態を提示しながら本
発明の詳細を説明する。
発明の詳細を説明する。
【００１２】
【第１実施例】図２は、本発明の基本構成である図１の
ブロツク図構成を導波路デバイスを用いて形成した第１
実施例を示す。図２において、２１、２２は図示の如き
形状の２つの帯状のチャネル型光導波路２１ａ、２１
ｂ；２２ａ、２２ｂ（埋め込み型、ストリップ型、リブ
型など）を持つ方向性結合器型の波長分波デバイスであ
り、それぞれ特定の波長（λ1とする。以下、選択分波
波長として表現するものとする）のＴＥモードおよびＴ
Ｍモードを分波する機能を有するものである。これらの
波長分波デバイスにおいては、他の非選択波長（λ2、
λ3・・・）はそのまま通過し有効に分波されないほど
クロストークが低いものとする。波長λ1で分波された
互いに直交する偏波成分２５（ＴＥλ1）および２６
（ＴＭλ1）は、偏波合波器として用いられている偏光
ビームスプリッタ２３または偏光ビームプリズムで低損
失で合波され、出力分波光２７を得ることになる。
ブロツク図構成を導波路デバイスを用いて形成した第１
実施例を示す。図２において、２１、２２は図示の如き
形状の２つの帯状のチャネル型光導波路２１ａ、２１
ｂ；２２ａ、２２ｂ（埋め込み型、ストリップ型、リブ
型など）を持つ方向性結合器型の波長分波デバイスであ
り、それぞれ特定の波長（λ1とする。以下、選択分波
波長として表現するものとする）のＴＥモードおよびＴ
Ｍモードを分波する機能を有するものである。これらの
波長分波デバイスにおいては、他の非選択波長（λ2、
λ3・・・）はそのまま通過し有効に分波されないほど
クロストークが低いものとする。波長λ1で分波された
互いに直交する偏波成分２５（ＴＥλ1）および２６
（ＴＭλ1）は、偏波合波器として用いられている偏光
ビームスプリッタ２３または偏光ビームプリズムで低損
失で合波され、出力分波光２７を得ることになる。
【００１３】図２において、２４は全反射ミラーであ
り、３０ａ、３０ｂは入力光２８を波長分波デバイス２
１に効率的に結合するレンズ光学系であり、３０ｃ、３
０ｄは波長分波デバイス２１からの光を波長分波デバイ
ス２２に偏波状態を変えないで効率的に結合するレンズ
光学系であり、３０ｅは波長分波デバイス２２からの光
を出力光２９として次段のデバイスに結合する為のレン
ズ光学系であり、３０ｆは波長分波デバイス２１で分波
されたＴＥλ1光２５を偏光ビームスプリッタ２３に導
くレンズ光学系であり、３０ｇは波長分波デバイス２２
で分波されたＴＭλ1光２６を全反射ミラー２４を介し
て偏光ビームスプリッタ２３に導くレンズ光学系であ
り、３０ｈは偏光ビームスプリッタ２３からの出力分波
光２７を集光する為のレンズ光学系であり、３１は伝送
に用いられている光ファイバである。
り、３０ａ、３０ｂは入力光２８を波長分波デバイス２
１に効率的に結合するレンズ光学系であり、３０ｃ、３
０ｄは波長分波デバイス２１からの光を波長分波デバイ
ス２２に偏波状態を変えないで効率的に結合するレンズ
光学系であり、３０ｅは波長分波デバイス２２からの光
を出力光２９として次段のデバイスに結合する為のレン
ズ光学系であり、３０ｆは波長分波デバイス２１で分波
されたＴＥλ1光２５を偏光ビームスプリッタ２３に導
くレンズ光学系であり、３０ｇは波長分波デバイス２２
で分波されたＴＭλ1光２６を全反射ミラー２４を介し
て偏光ビームスプリッタ２３に導くレンズ光学系であ
り、３０ｈは偏光ビームスプリッタ２３からの出力分波
光２７を集光する為のレンズ光学系であり、３１は伝送
に用いられている光ファイバである。
【００１４】非選択のλ1以外の波長成分はこれらの分
波器２１、２２を通過して透過光２９として出力される
が、必要に応じて同様の分波構成をとることにより次段
以降同様の操作で波長分波を行うことが可能となる。
波器２１、２２を通過して透過光２９として出力される
が、必要に応じて同様の分波構成をとることにより次段
以降同様の操作で波長分波を行うことが可能となる。
【００１５】本実施例では基本デバイス間をレンズで入
出力を行う方法を示したが、光ファイバを用いて結合す
る方法を用いても同様に構成できることは言うまでもな
い。その際に注意すべきことは、分波デバイス２１、２
２の相互の入出力における偏波の規定方向が一致する様
になっており、かつその間で偏波変動がないことが重要
となる。また、２つの直交する偏波モード及び波長に対
して有効な分波選択が行えるように、各方向性結合器２
１、２２では導波路２１ａ、２１ｂ；２２ａ、２２ｂの
構成・結合長が調整してある。
出力を行う方法を示したが、光ファイバを用いて結合す
る方法を用いても同様に構成できることは言うまでもな
い。その際に注意すべきことは、分波デバイス２１、２
２の相互の入出力における偏波の規定方向が一致する様
になっており、かつその間で偏波変動がないことが重要
となる。また、２つの直交する偏波モード及び波長に対
して有効な分波選択が行えるように、各方向性結合器２
１、２２では導波路２１ａ、２１ｂ；２２ａ、２２ｂの
構成・結合長が調整してある。
【００１６】
【第２実施例】図３は、本発明の第２の実施例を示す。
全体の構成を１つの基板４０上にモノリシックに配置し
た例を示す。分波器４１、４２は第１の実施例と同様の
方向性結合器型のデバイスであり、それぞれ、ＴＥモー
ドおよびＴＭモードを分波する特性を有している。チャ
ネル型光導波路４０ａへの入力光４８のうち、チャネル
型光導波路４０ｂを伝搬するＴＥモードで波長λ1の分
波光４５とチャネル型光導波路４０ｃを伝搬するＴＭモ
ードで波長λ1の分波光４６は偏波合波器４３で合波さ
れ、光導波路４０ｂから波長λ1の分波光４７として出
力される。
全体の構成を１つの基板４０上にモノリシックに配置し
た例を示す。分波器４１、４２は第１の実施例と同様の
方向性結合器型のデバイスであり、それぞれ、ＴＥモー
ドおよびＴＭモードを分波する特性を有している。チャ
ネル型光導波路４０ａへの入力光４８のうち、チャネル
型光導波路４０ｂを伝搬するＴＥモードで波長λ1の分
波光４５とチャネル型光導波路４０ｃを伝搬するＴＭモ
ードで波長λ1の分波光４６は偏波合波器４３で合波さ
れ、光導波路４０ｂから波長λ1の分波光４７として出
力される。
【００１７】さらに選択波長λ1以外の光波はそのまま
透過され、光導波路４０ａから透過光４９として出力さ
れる。ここで偏波合波器４３は、例えば、ＴＭモードλ
1の光波のみが完全結合し、ＴＥモードλ1の光波はその
まま透過する様な特性であれば良く、基本的性能は分波
器４２と同等のものである。
透過され、光導波路４０ａから透過光４９として出力さ
れる。ここで偏波合波器４３は、例えば、ＴＭモードλ
1の光波のみが完全結合し、ＴＥモードλ1の光波はその
まま透過する様な特性であれば良く、基本的性能は分波
器４２と同等のものである。
【００１８】非選択のλ1以外の波長成分はこれらの分
波器４１、４２を通過して透過光４９として出力される
が、第１実施例と同様、必要に応じて同様の分波構成を
とることにより次段以降同様の操作で波長分波を行うこ
とが可能となる。また、２つの直交する偏波モード及び
波長に対して有効な分波選択が行えるように、各方向性
結合器４１、４２では導波路４０ａ、４０ｂ；４０ａ、
４０ｃの構成・結合長が調整してある。
波器４１、４２を通過して透過光４９として出力される
が、第１実施例と同様、必要に応じて同様の分波構成を
とることにより次段以降同様の操作で波長分波を行うこ
とが可能となる。また、２つの直交する偏波モード及び
波長に対して有効な分波選択が行えるように、各方向性
結合器４１、４２では導波路４０ａ、４０ｂ；４０ａ、
４０ｃの構成・結合長が調整してある。
【００１９】
【第３実施例】図４は本発明による第３の実施例を示
す。構成は前記第２実施例とほぼ同様であるが、本構成
では、偏波合波器６３の結合を制御し、完全に結合を行
うのではなく、両モードＴＥ、ＴＭモードに対してほぼ
３ｄＢの結合を行うようにしたものである。出力分波光
は６７と７０に分岐され、一方のλ1の光波７０は基板
６０内に設けられた光検出器７１で一部受信される。他
方のλ1の光波６７は出力分波光として外部に出され
る。
す。構成は前記第２実施例とほぼ同様であるが、本構成
では、偏波合波器６３の結合を制御し、完全に結合を行
うのではなく、両モードＴＥ、ＴＭモードに対してほぼ
３ｄＢの結合を行うようにしたものである。出力分波光
は６７と７０に分岐され、一方のλ1の光波７０は基板
６０内に設けられた光検出器７１で一部受信される。他
方のλ1の光波６７は出力分波光として外部に出され
る。
【００２０】本実施例でも、全体の構成が１つの基板６
０上にモノリシックに配置され、分波器６１、６２は第
１の実施例と同様の方向性結合器型のデバイスであり、
それぞれ、ＴＥモードおよびＴＭモードを分波する特性
を有している。チャネル型光導波路６０ａへの入力光６
８のうち、チャネル型光導波路６０ｂを伝搬するＴＥモ
ードで波長λ1の分波光６５とチャネル型光導波路６０
ｃを伝搬するＴＭモードで波長λ1の分波光６６は偏波
合波器６３で上記の態様で合波される。選択波長λ1以
外の光波はそのまま透過され、光導波路６０ａから透過
光６９として出力される。
０上にモノリシックに配置され、分波器６１、６２は第
１の実施例と同様の方向性結合器型のデバイスであり、
それぞれ、ＴＥモードおよびＴＭモードを分波する特性
を有している。チャネル型光導波路６０ａへの入力光６
８のうち、チャネル型光導波路６０ｂを伝搬するＴＥモ
ードで波長λ1の分波光６５とチャネル型光導波路６０
ｃを伝搬するＴＭモードで波長λ1の分波光６６は偏波
合波器６３で上記の態様で合波される。選択波長λ1以
外の光波はそのまま透過され、光導波路６０ａから透過
光６９として出力される。
【００２１】本実施例では、偏波合波器６３の動作とし
てお互いに３ｄＢ結合となるように設定したが、どちら
かの偏波の光波６５または６６を完全結合して出力分波
光６７、７０のいずれかに分波成分を集中しても良い。
てお互いに３ｄＢ結合となるように設定したが、どちら
かの偏波の光波６５または６６を完全結合して出力分波
光６７、７０のいずれかに分波成分を集中しても良い。
【００２２】
【第４実施例】図５は本発明による第４の実施例を示
す。本構成においては、各分波器８１、８２からの分波
光８５、８６をそれぞれ基板８０内に形成された光検出
器９１、９２で独立に検出する構成となっている。
す。本構成においては、各分波器８１、８２からの分波
光８５、８６をそれぞれ基板８０内に形成された光検出
器９１、９２で独立に検出する構成となっている。
【００２３】本構成を用いれば、入力光８８の特定の選
択波長λ1の入力偏波状態を知ることができ、偏波制御
を行うための貴重な信号を得ることができる。また、光
検出器９１、９２でＯ／Ｅ変換されたそれぞれの電気信
号を電気的に加算してλ1波長の信号として出力するこ
とも可能となる。選択波長λ1以外の光波はそのまま透
過され、光導波路８０ａから透過光８９として出力され
る。
択波長λ1の入力偏波状態を知ることができ、偏波制御
を行うための貴重な信号を得ることができる。また、光
検出器９１、９２でＯ／Ｅ変換されたそれぞれの電気信
号を電気的に加算してλ1波長の信号として出力するこ
とも可能となる。選択波長λ1以外の光波はそのまま透
過され、光導波路８０ａから透過光８９として出力され
る。
【００２４】
【第５実施例】図６に本発明の第５の実施例の構成を示
す。本実施例においては波長の選択性を鋭くするため、
方向性結合器型分波器１２１、１２２において、２つの
導波路１２０ａ、１２０ｂ；１２０ａ、１２０ｃの伝搬
定数にあらかじめ差をつけ、両者の伝搬定数差をグレー
ティング１２１ａ、１２２ａで補償するタイプのデバイ
スを採用している。グレーティング補償型の方向性結合
器１２１、１２２の採用により、よりクロストークの少
ない分波器の構成が可能となる。
す。本実施例においては波長の選択性を鋭くするため、
方向性結合器型分波器１２１、１２２において、２つの
導波路１２０ａ、１２０ｂ；１２０ａ、１２０ｃの伝搬
定数にあらかじめ差をつけ、両者の伝搬定数差をグレー
ティング１２１ａ、１２２ａで補償するタイプのデバイ
スを採用している。グレーティング補償型の方向性結合
器１２１、１２２の採用により、よりクロストークの少
ない分波器の構成が可能となる。
【００２５】偏波モード、波長の組み合わせに対応した
モードの選択分波は分波器１２１、１２２部分の導波路
構成、伝搬定数補償のためのグレーティング１２１ａ、
１２２ａの周期（Λ1、Λ2）で規定されている。同図の
例では、波長λ1のＴＥモードに対して周期Λ1、波長λ
1のＴＭモードに対して周期Λ2の格子１２１ａ、１２２
ａが形成されている。また、結合長はそれぞれの選択モ
ード、波長に対して完全結合長となるように設定してあ
る。
モードの選択分波は分波器１２１、１２２部分の導波路
構成、伝搬定数補償のためのグレーティング１２１ａ、
１２２ａの周期（Λ1、Λ2）で規定されている。同図の
例では、波長λ1のＴＥモードに対して周期Λ1、波長λ
1のＴＭモードに対して周期Λ2の格子１２１ａ、１２２
ａが形成されている。また、結合長はそれぞれの選択モ
ード、波長に対して完全結合長となるように設定してあ
る。
【００２６】入力光１２８から分波された光波ＴＥモー
ド波長λ1の光１２５とＴＭモード波長λ1の光１２６は
単純な合流器であるＹ分岐素子１２３で合流され、光導
波路から波長λ1の分波光１２７として出力される。さ
らに選択波長λ1以外の光波はそのまま透過され、光導
波路１２０ａから透過光１２９として出力される。Ｙ分
岐素子１２３は、基本的に３ｄＢの損失があり、通常の
合波器に比べ挿入損失の増大などの問題があるが、構成
が簡便であるという特徴がある。もちろん、この部分１
２３をグレーティング補償型方向性結合器などからなる
偏波合波器で構成しても良い。
ド波長λ1の光１２５とＴＭモード波長λ1の光１２６は
単純な合流器であるＹ分岐素子１２３で合流され、光導
波路から波長λ1の分波光１２７として出力される。さ
らに選択波長λ1以外の光波はそのまま透過され、光導
波路１２０ａから透過光１２９として出力される。Ｙ分
岐素子１２３は、基本的に３ｄＢの損失があり、通常の
合波器に比べ挿入損失の増大などの問題があるが、構成
が簡便であるという特徴がある。もちろん、この部分１
２３をグレーティング補償型方向性結合器などからなる
偏波合波器で構成しても良い。
【００２７】
【第６実施例】図７は本発明の第６の実施例を示す。本
実施例においては分波デバイスとしてグレーティング分
波器１４１、１４２を採用している。また偏波合波デバ
イスも同様にグレーティング合波器１４３を用いてい
る。
実施例においては分波デバイスとしてグレーティング分
波器１４１、１４２を採用している。また偏波合波デバ
イスも同様にグレーティング合波器１４３を用いてい
る。
【００２８】図７において、１４０は導波路基板であ
り、全面にスラブ導波路が形成されている。入射光１４
８はレンズ（不図示）などで端面に集光され、スラブ導
波光に結合される。結合したスラブ導波光は導波路レン
ズ１５０でコリメートされ、グレーティング分波器１４
１で所望の波長λ1のＴＥモードの光１４５が分波され
る。またグレーティング分波器１４２では、波長λ1の
ＴＭモードの光１４６が分波される。λ1以外の波長λ2
は全て透過し、導波路レンズ１５１で端面に集光され透
過出力光１４９を得る。
り、全面にスラブ導波路が形成されている。入射光１４
８はレンズ（不図示）などで端面に集光され、スラブ導
波光に結合される。結合したスラブ導波光は導波路レン
ズ１５０でコリメートされ、グレーティング分波器１４
１で所望の波長λ1のＴＥモードの光１４５が分波され
る。またグレーティング分波器１４２では、波長λ1の
ＴＭモードの光１４６が分波される。λ1以外の波長λ2
は全て透過し、導波路レンズ１５１で端面に集光され透
過出力光１４９を得る。
【００２９】分波されたλ1のＴＥおよびＴＭモードの
光１４５、１４６は合波用のグレーティング１４３によ
って合波され、導波路レンズ１５２によって端面に集光
され、λ1の出力光１４７を得ることができる。分波し
た光波を合波器４３に重ね合わせるため、光路の一部に
全反射ミラー１４４を導波路内に形成している。
光１４５、１４６は合波用のグレーティング１４３によ
って合波され、導波路レンズ１５２によって端面に集光
され、λ1の出力光１４７を得ることができる。分波し
た光波を合波器４３に重ね合わせるため、光路の一部に
全反射ミラー１４４を導波路内に形成している。
【００３０】ここで使用した導波路レンズ１５０、１５
１、１５２としてはジオデシックレンズなど凹状の加工
を施したものが用いられるが、フレネルレンズなども可
能である。
１、１５２としてはジオデシックレンズなど凹状の加工
を施したものが用いられるが、フレネルレンズなども可
能である。
【００３１】
【第７実施例】図８は本発明の偏波無依存波長分波装置
を多段化接続し、多波長光信号１６１の分波検出を可能
にしたものである。１つ波長に対する基本ユニットは第
５実施例で示した構成とほぼ同様であり、例えば、１段
目では波長λ1のＴＥモード分波器１６１、波長λ1のＴ
Ｍモード分波器１６２、それに偏波合波器であるＴＥ／
ＴＭモード合波器１６５からなり、全合波出力は基板１
６０に設けられた光検出器１７０で電気信号に変換され
る。
を多段化接続し、多波長光信号１６１の分波検出を可能
にしたものである。１つ波長に対する基本ユニットは第
５実施例で示した構成とほぼ同様であり、例えば、１段
目では波長λ1のＴＥモード分波器１６１、波長λ1のＴ
Ｍモード分波器１６２、それに偏波合波器であるＴＥ／
ＴＭモード合波器１６５からなり、全合波出力は基板１
６０に設けられた光検出器１７０で電気信号に変換され
る。
【００３２】２段目では、波長λ2のＴＥモード分波器
１６３、波長λ2のＴＭモード分波器１６４、それに偏
波合波器であるＴＥ／ＴＭモード合波器１６６からな
り、全合波出力は基板１６０に設けられた光検出器１７
１で電気信号に変換され、以下同様に、共通基板１６０
に設けられたデバイスにより分波検出が行われる。
１６３、波長λ2のＴＭモード分波器１６４、それに偏
波合波器であるＴＥ／ＴＭモード合波器１６６からな
り、全合波出力は基板１６０に設けられた光検出器１７
１で電気信号に変換され、以下同様に、共通基板１６０
に設けられたデバイスにより分波検出が行われる。
【００３３】
【第８実施例】図９は、本発明の偏波無依存光分波装置
を用いて波長多重光伝送を実施した第８の実施例を示
す。送信部においては、各多重化波長λ1、・・・、λn
に対応してレーザ光源（１８１、１８２、・・・）が設
けられ、合波器１８３（あるいは合流器でもよい）で多
重化される。多重化された光信号は通常の光ファイバ１
８０で伝送され、受信部に入力される。受信部は、各波
長を偏波無依存で分波する分波装置１８４、１８５、・
・・を多段化した構成からなり、各段において所望の光
波長の信号を得ることが可能となる。
を用いて波長多重光伝送を実施した第８の実施例を示
す。送信部においては、各多重化波長λ1、・・・、λn
に対応してレーザ光源（１８１、１８２、・・・）が設
けられ、合波器１８３（あるいは合流器でもよい）で多
重化される。多重化された光信号は通常の光ファイバ１
８０で伝送され、受信部に入力される。受信部は、各波
長を偏波無依存で分波する分波装置１８４、１８５、・
・・を多段化した構成からなり、各段において所望の光
波長の信号を得ることが可能となる。
【００３４】本構成においては、多段化、光伝送時に生
じた各波長での偏波のゆらぎは存在するものの、波長分
波装置が偏波無依存の特性であることにより安定した波
長多重光伝送が可能となった。
じた各波長での偏波のゆらぎは存在するものの、波長分
波装置が偏波無依存の特性であることにより安定した波
長多重光伝送が可能となった。
【００３５】
【第９実施例】図１１は図１０で説明した構成を集積化
デバイスで実現したものであり、Ｙ分岐デバイスがスプ
リッタ２１１、合流器２１４となっている。ＴＥ−
λ1、ＴＭ−λ1を分波する分波器はグレーティング補償
型方向性結合器２１２、２１３が用いられている。合流
器２１４で合波されたλ1の光波は光検出器２１５で検
波され、信号出力として取り出される。スプリッタ２１
１、合流器２１４を、夫々、偏光ビームスプリッタなど
の偏波状態（この場合、ＴＥとＴＭ）に応じて分波する
手段、合波器に置き換えればより効率的になる。
デバイスで実現したものであり、Ｙ分岐デバイスがスプ
リッタ２１１、合流器２１４となっている。ＴＥ−
λ1、ＴＭ−λ1を分波する分波器はグレーティング補償
型方向性結合器２１２、２１３が用いられている。合流
器２１４で合波されたλ1の光波は光検出器２１５で検
波され、信号出力として取り出される。スプリッタ２１
１、合流器２１４を、夫々、偏光ビームスプリッタなど
の偏波状態（この場合、ＴＥとＴＭ）に応じて分波する
手段、合波器に置き換えればより効率的になる。
【００３６】
【第１０実施例】図１２はスター型の波長多重伝送シス
テムの一形態を示すもので、各局２２２−１〜２２２−
ｎからは波長多重化された光波の送信が行われ、また波
長分波受信を行っている。図１２において、２２１はシ
ステムの要となる局であり、ここには各局２２２−１〜
２２２−ｎからの信号を混合分岐するスター型のカップ
ラ、あるいは交換器などが含まれている。各局２２２−
１〜２２２−ｎではそれぞれ与えられた波長多重チャン
ネルに応じて送受信が行われ、各波長分波においては前
述の実施例で示したような偏波無依存型の光分波装置が
用いられている。このような系においては光ファイバ伝
送およびスターカップラの導入により、偏波変動が著し
いが、本発明の偏波無依存光分波装置を用いることによ
って安定した波長多重光伝送を可能としている。
テムの一形態を示すもので、各局２２２−１〜２２２−
ｎからは波長多重化された光波の送信が行われ、また波
長分波受信を行っている。図１２において、２２１はシ
ステムの要となる局であり、ここには各局２２２−１〜
２２２−ｎからの信号を混合分岐するスター型のカップ
ラ、あるいは交換器などが含まれている。各局２２２−
１〜２２２−ｎではそれぞれ与えられた波長多重チャン
ネルに応じて送受信が行われ、各波長分波においては前
述の実施例で示したような偏波無依存型の光分波装置が
用いられている。このような系においては光ファイバ伝
送およびスターカップラの導入により、偏波変動が著し
いが、本発明の偏波無依存光分波装置を用いることによ
って安定した波長多重光伝送を可能としている。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
り、導波型分波器の欠点である偏波依存性の強さを解消
し、導波型特有の優れた分波性能をそのまま生かすこと
が可能となり、またデバイスの集積化により構成が極め
て小型化されるなどの著しい利点が見い出される。
り、導波型分波器の欠点である偏波依存性の強さを解消
し、導波型特有の優れた分波性能をそのまま生かすこと
が可能となり、またデバイスの集積化により構成が極め
て小型化されるなどの著しい利点が見い出される。
【００３８】また、波長多重光伝送において、或る特定
の波長を分波する分波装置の構成において、例えば、直
交する２つの偏波に対して動作する２つの分波器を多段
化することにより偏波無依存型波長分波装置の実現が可
能となり、光ファイバ伝送後、偏波ゆらぎを受けても安
定した波長多重伝送が可能で、偏波制御素子などの制御
部品が不要となった。
の波長を分波する分波装置の構成において、例えば、直
交する２つの偏波に対して動作する２つの分波器を多段
化することにより偏波無依存型波長分波装置の実現が可
能となり、光ファイバ伝送後、偏波ゆらぎを受けても安
定した波長多重伝送が可能で、偏波制御素子などの制御
部品が不要となった。
【図１】本発明の基本概念を示すブロック図である（多
段化方式）。
段化方式）。
【図２】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図３】方向性結合器型分波器を多段化したモノリシッ
ク分波装置の構成（第２実施例）を示す図である。
ク分波装置の構成（第２実施例）を示す図である。
【図４】出力光（分波光）の一部を光検出器により検出
する手段を設けた構成（第３実施例）を示す図である。
する手段を設けた構成（第３実施例）を示す図である。
【図５】波長分波が行われたＴＥ、ＴＭモードを個別に
検波できる構成（第４実施例）を示す図である。
検波できる構成（第４実施例）を示す図である。
【図６】分波器としてのグレーティング補償型方向性結
合器とＹ分岐素子を組み合わせた構成（第５実施例）を
示す図である。
合器とＹ分岐素子を組み合わせた構成（第５実施例）を
示す図である。
【図７】スラブ導波路に形成されたグレーティング偏向
器の組み合わせによる構成（第６実施例）を示す図であ
る。
器の組み合わせによる構成（第６実施例）を示す図であ
る。
【図８】多波長の分波検出を可能とするため基本構成を
多段化しモノリシックな構成とした例（第７実施例）を
示す図である。
多段化しモノリシックな構成とした例（第７実施例）を
示す図である。
【図９】本発明の分波装置を用いた波長多重光伝送シス
テムの形態例（第８実施例）を示す図である。
テムの形態例（第８実施例）を示す図である。
【図１０】本発明の他の基本概念を示すブロック図であ
る（並列化方式）。
る（並列化方式）。
【図１１】入力段に分岐器を具備し、直交する偏光モー
ドを分波する分波器を並列化した例（第９実施例）を示
す図である。
ドを分波する分波器を並列化した例（第９実施例）を示
す図である。
【図１２】本発明の分波装置をスター型光ＬＡＮに応用
した形態例（第１０実施例）を示す図である。
した形態例（第１０実施例）を示す図である。
【図１３】従来例の偏波依存性のある波長分波器を示す
構成図である。
構成図である。
【図１４】従来例の偏波依存性のある波長分波器と偏波
制御器を組み合わせた構成図である。
制御器を組み合わせた構成図である。
１、２１、４１、６１、８１、１２１、１４１、１６
１、１６３、２０２、２１２ ＴＥ分波器 ２、２２、４２、６２、８２、１２２、１４２、１６
２、１６４、２０３ 、２１３ ＴＭ分波器 ３、２３、４３、６３、１４３、１６５、１６６
ＴＥ・ＴＭ合波器 １０、１１、３１ 、１８０ 光ファイバ ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、４０ａ、４０ｂ、４
０ｃ、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、８０ａ、１２０ａ、１
２０ｂ、１２０ｃ 光導波路 ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３
０ｇ、３０ｈ レンズ ２４、１４４ 全反射ミラー ４０、６０、８０、１２０、１４０、１６０ 基板 ７１、９１、９２、１７０、１７１、２１５ 光検
出器 １２１ａ、１２２ａ グレーティング １２３、２０４、２１４ 合流器 １５０、１５１、１５２ 導波路レンズ １８１、１８２ レーザ光源 １８３ 合波器 １８４、１８５ 分波装置 ２０１、２１１ スプリッタ ２２１ スターカップラ ２２２ 局
１、１６３、２０２、２１２ ＴＥ分波器 ２、２２、４２、６２、８２、１２２、１４２、１６
２、１６４、２０３ 、２１３ ＴＭ分波器 ３、２３、４３、６３、１４３、１６５、１６６
ＴＥ・ＴＭ合波器 １０、１１、３１ 、１８０ 光ファイバ ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、４０ａ、４０ｂ、４
０ｃ、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、８０ａ、１２０ａ、１
２０ｂ、１２０ｃ 光導波路 ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３
０ｇ、３０ｈ レンズ ２４、１４４ 全反射ミラー ４０、６０、８０、１２０、１４０、１６０ 基板 ７１、９１、９２、１７０、１７１、２１５ 光検
出器 １２１ａ、１２２ａ グレーティング １２３、２０４、２１４ 合流器 １５０、１５１、１５２ 導波路レンズ １８１、１８２ レーザ光源 １８３ 合波器 １８４、１８５ 分波装置 ２０１、２１１ スプリッタ ２２１ スターカップラ ２２２ 局
Claims (20)
- 【請求項１】波長多重化された光信号を分波するデバイ
スにおいて、所望の波長を分波する複数の波長分波器を
具備し、ある特定の所望の波長の分波を行うため、少な
くとも２つ以上の波長分波器の組み合わせを利用し分波
光出力を得る構成を有し、該波長分波器の組み合わせ
は、それぞれの波長分波特性が、同一波長でお互いに直
交した光偏波の信号を分波する様に設定し、該波長分波
器の透過信号光に対し該波長分波器が多段化されてお
り、更に、該波長分波器の組み合わせから得られる分波
光信号を合波あるいは合流できるように、分波出力部に
合波器あるいは合流器を有することを特徴とする波長分
波装置。 - 【請求項２】波長多重化された光信号を分波するデバイ
スにおいて、所望の波長を分波する複数の波長分波器を
具備し、ある特定の所望の波長の分波を行うため、少な
くとも２つ以上の波長分波器の組み合わせを利用し分波
光出力を得る構成を有し、該波長分波器の組み合わせ
は、それぞれの波長分波特性が、同一波長でお互いに直
交した光偏波の信号を分波する様に設定し、該波長分波
器の透過信号光に対し該波長分波器が並列化されている
ことを特徴とする波長分波装置。 - 【請求項３】ある特定の所望の波長の分波を行うため、
少なくとも２つ以上の波長分波手段の組み合わせを用い
て分波光出力を得る構成において、該波長分波手段は、
それぞれの波長分波特性が、同一波長でお互いに異なる
光偏波の成分を分波する様に設定され、該波長分波手段
の透過光に対し直列に多段化されており、更に、該波長
分波手段の組み合わせから得られる分波光成分を合波あ
るいは合流できるように、分波出力部に合波器あるいは
合流器を有することを特徴とする波長分波装置。 - 【請求項４】ある特定の所望の波長の分波を行うため、
少なくとも２つ以上の波長分波手段の組み合わせを用い
て分波光出力を得る構成において、該波長分波手段は、
それぞれの波長分波特性が、同一波長でお互いに異なる
光偏波の成分を分波する様に設定され、該波長分波手段
の透過光に対し並列化されていることを特徴とする波長
分波装置。 - 【請求項５】前記合波器はお互いに直交する光偏波を合
波する偏波合波器であることを特徴とする請求項１また
は３記載の波長分波装置。 - 【請求項６】前記偏波合波器は、偏光ビームスプリッタ
あるいは偏光ビームプリズムであることを特徴とする請
求項５記載の波長分波装置。 - 【請求項７】前記波長分波器ないし手段は或る特定の同
一波長に対してＴＥモードを分波する分波器、ＴＭモー
ドを分波する分波器の組み合わせからなることを特徴と
する請求項１乃至４のいずれかに記載の波長分波装置。 - 【請求項８】前記波長分波器ないし手段は導波型の分波
器によって構成されることを特徴とする請求項１乃至４
のいずれかに記載の波長分波装置。 - 【請求項９】前記導波型の分波器は偏光依存性を有する
デバイスから構成されることを特徴とする請求項８記載
の波長分波装置。 - 【請求項１０】前記導波型の分波器は方向性結合器デバ
イスから構成されることを特徴とする請求項９記載の波
長分波装置。 - 【請求項１１】前記導波型の分波器はグレーティング補
償型方向性結合器デバイスから構成されることを特徴と
する請求項９記載の波長分波装置。 - 【請求項１２】前記導波型の分波器は導波型偏光グレー
ティングデバイスから構成されることを特徴とする請求
項９記載の波長分波装置。 - 【請求項１３】分波された光信号を検出する光検出器を
具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
記載の波長分波装置。 - 【請求項１４】前記合波器あるいは合流器の出力の一部
あるいは全てを光検出する光検出器を具備することを特
徴とする請求項１または３記載の波長分波装置。 - 【請求項１５】同一の波長を分波する前記波長分波器な
いし手段の組み合わせが、複数の波長に対応して設置さ
れ、波長多重分波を可能にしたことを特徴とする請求項
１乃至４のいずれかに記載の波長分波装置。 - 【請求項１６】前記透過光に対し並列化されている波長
分波手段の前段に偏光状態に応じて光を分岐する手段が
設けられていることを特徴とする請求項２または４記載
の波長分波装置。 - 【請求項１７】前記透過光に対し並列化されている波長
分波手段の前段に光をパワー分岐する手段が設けられて
いることを特徴とする請求項２または４記載の波長分波
装置。 - 【請求項１８】前記透過光に対し並列化されている波長
分波手段の後段に光を合波する手段が設けられているこ
とを特徴とする請求項２または４記載の波長分波装置。 - 【請求項１９】前記透過光に対し並列化されている波長
分波手段の後段に光を合流する手段が設けられているこ
とを特徴とする請求項２または４記載の波長分波装置。 - 【請求項２０】請求項１乃至４のいずれかに記載の波長
分波装置を受信部に構成し、光ファイバ伝送により波長
多重光伝送を行なうことを特徴とする波長多重通信シス
テム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35812692A JP3286972B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 波長分波装置及びそれを用いた波長多重通信システム |
| US08/170,905 US5379142A (en) | 1992-12-25 | 1993-12-21 | Demultiplexing apparatus and optical communication system using the demultiplexing apparatus |
| DE69321091T DE69321091T2 (de) | 1992-12-25 | 1993-12-22 | Demultiplexer und optisches Kommunikationssystem das den Demultiplexer verwendet |
| EP93120669A EP0604894B1 (en) | 1992-12-25 | 1993-12-22 | Demultiplexing apparatus and optical communication system using the demultiplexing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35812692A JP3286972B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 波長分波装置及びそれを用いた波長多重通信システム |
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