JP3664847B2 - Optical multiplexer / demultiplexer device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の異なった情報信号を波長分割多重することができる光合分波器装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電話やテレビやデータなど多種類の情報信号を伝送させるために、複数の波長を利用して1本の光ファイバにのせる波長分割多重(wavelength div-ision multiplexing , WDM)方式が採用されており、この波長分割多重は光合分波器装置により行われている。
【0003】
このような光合分波器装置は図8に示すように、1本の光導波路52および2本の光導波路53、54間で2個の波長λ1、λ2の信号を各波長λ1、λ2について遮断、通過させる光合分波器55で構成されている。このように構成された光合分波器装置51において、光合分波器55の入力ポート55aに入力ポートパワーP11で2個の波長λ1、λ2の光を入力すると、2本の光導波路53、54の一方の導波路53に接続されている光合分波器55の出力ポート55b′に出力される波長λ1の信号の出力ポートパワーP13、および他方の導波路54に接続されている光合分波器55の出力ポート55bに出力される波長λ2の出力ポートパワーP14は、
P13=P11*(1+cos(Δφ))/2・・・・(1)
P14=P11*(1−cos(Δφ))/2・・・・(2)
となる。ここで、Δφは波長λ1の光および波長λ2の光のモードの位相差とする。
【0004】
したがって、波長λ1を1.31μm、波長λ2を1.55μmとすると、波長1.55μmの出力ポートパワーP13、および波長1.31μmの出力ポートパワーP14と波長との関係は図9に示すように、理論上、サイン波になることがわかる。また、図10に示すように、波長分離度が例えば−23dBでは帯域幅は理論上、21.6nmになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光合分波器装置51では、波長分離度の帯域幅が狭いという難点があった。
【0006】
このような難点に対して上述のような光合分波器を2個直列接続させた光合分波器装置が提案されている。例えば図11(a)に示すように、第1の光合分波器61と第2の光合分波器71とを直列接続させると、第1の光合分波器61の入力ポート61aに入力する例えば2個の波長1.31μm、1.55μmの信号は第1の光合分波器61で分波され、波長1.55μmの信号が第2の光合分波器71を介して導波路30に出力される。この光合分波器装置100によれば、第2の光合分波器71の出力ポート71b′の出力ポートパワーP23は図12に示すように、理論上、波長分離度が−23dBの場合の帯域幅が81.6nmになる。
【0007】
また、図11(b)に示すように、第1の光合分波器81と第2の光合分波器91とを直列接続させると、第1の光合分波器81の入力ポート81aに入力する例えば2個の波長1.31μm、1.55μmの信号は第1の光合分波器81で分波され、波長1.31μmの信号が第2の光合分波器91を介して導波路40に出力される。この光合分波器装置100′によれば、第2の光合分波器91の出力ポート91b′の出力ポートパワーP24は図12に示すように、理論上、波長分離度が−23dBの場合の帯域幅が81.6nmになる。
【0008】
しかしながら、このような波長分離度の帯域幅でも光ファイバ通信によっては満足できない場合もある。
【0009】
本発明はこのような従来の難点を解決するためになされたもので、光ファイバを溶融して一体化した光合分波器を使用して波長分離度の帯域幅を従来より広くすることができる光合分波器装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本発明の光合分波器装置は、1本の光導波路と少なくとも2本の光導波路との間で少なくとも2個の波長の信号を各波長について遮断、通過させる光合分波器により合波、分波する光合分波器装置において、光合分波器は、少なくとも1つの波長の信号についてそれぞれ異なる遮断中心周波数を有する少なくとも2個の光合分波器で構成され、少なくとも2個の光合分波器の遮断中心周波数は、少なくとも2個の光合分波器のうち一つの光合分波器において少なくとも1つの波長の信号の周波数から所定周波数だけ高い周波数にシフトされ、少なくとも2個の光合分波器のうちの他の光合分波器の一つにおいて少なくとも1つの波長の信号の周波数から所定周波数だけ低い周波数にシフトされて設定されているものである。
【0011】
このように構成された光合分波器装置は、各光合分波器の遮断中心周波数がそれぞれ異なるので、波長分離度の帯域幅を広くすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光合分波器装置の実施の一形態について、図面を参照して説明する。
【0013】
本発明の光合分波器装置は例えば図1に示すように、1本の光導波路2と2本の光導波路3、4との間で例えば2個の波長1.31μm、1.55μmの信号を、各波長1.31μm、1.55μmについて遮断、通過させる2個の光合分波器5、6により合波、分波するもので、2個の光合分波器5、6が直列接続されている。
【0014】
2個の光合分波器5、6はそれぞれ4つの入出力用のポートを有している。第1の光合分波器5は、入力ポート5a、5a′と出力ポート5b、5b′とを有し、出力ポート5bに波長1.55μmの信号を通過させると共に波長1.31μmの信号を遮断させ、出力ポート5b′に波長1.31μmの信号を通過させると共に波長1.55μmの信号を遮断させるものである。また、波長1.31μmの信号について遮断中心周波数を有し、この遮断中心周波数は例えば20nmだけ高い方向にシフトされて設定されている。第2の光合分波器6は、入力ポート6a、6a′と出力ポート6b、6b′とを有し、出力ポート6bに波長1.31μmの信号を通過させると共に波長1.55μmの信号を遮断させ、出力ポート6b′に波長1.55μmの信号を通過させると共に波長1.31μmの信号を遮断させるものである。また、波長1.31μmの信号について遮断中心周波数を有し、この遮断中心周波数は例えば20nmだけ低い方向にシフトされて設定されている。
【0015】
第1の光合分波器5の入力ポート5aには1本の光導波路2が接続され、入力ポート5a′には何も接続されていない。第1の光合分波器5の出力ポート5bには第2の光合分波器6の入力ポート6a′が接続され、出力ポート5b′には他方の光導波路4が接続されている。第2の光合分波器6の出力ポート6b′には一方の光導波路3が接続され、入力ポート6aおよび出力ポート6bには何も接続されていない。
【0016】
このような遮断中心周波数を有する各光合分波器5、6は、図2、図3、図4に示すような波長分離度の帯域幅理論値を具備している。即ち、遮断中心周波数のシフト量が±20nmの場合、挿入損は0.145dB、波長分離度の帯域は92nm、中心波長の分離度は−35.5dBとなる。
【0017】
このように構成された本発明の光合分波器装置1において、1本の光導波路2から入力ポートパワーP1で2個の波長1.31μm、1.55μmの光が入力すると、波長1.55μmの信号は第1の光合分波器5で分波されて出力ポート5bに出力され、さらに第2の光合分波器6で分波されて出力ポート6b′を介して一方の光導波路3に出力される。この際、第1の光合分波器5の出力ポート5b、および第2の光合分波器6の出力ポート6b′の各出力ポートパワーP3は、
P3=P1*(1+cos(Δφ))/2・・・・(3)
となる。ここで、Δφは波長1.31μmの光および波長1.55μmの光のモードの位相差とする。これにより、理論上の波長と損失とは図5に示すようなグラフになる。即ち、図5に示すように、波長分離度が−23dBでは帯域幅が91.6nmになるので、従来の光合分波器装置よりも、波長分離度の帯域幅を広くすることができる。
【0018】
また、波長1.31μmの光の波長分離度の帯域幅を広くする場合には、図6に示すように1本の光導波路2と2本の光導波路3、4との間で例えば2個の波長1.31μm、1.55μmの信号を、各波長1.31μm、1.55μmについて遮断、通過させる2個の光合分波器15、16により合波、分波するもので、2個の光合分波器15、16が直列接続されている。
【0019】
2個の光合分波器15、16は、上述の光合分波器装置1の各光合分波器5、6と同様に、それぞれ4つの入出力用のポートを有している。第1の光合分波器15は、入力ポート15a、15a′と出力ポート15b、15b′とを有し、出力ポート15bに波長1.55μmの信号を通過させると共に波長1.31μmの信号を遮断させ、出力ポート15b′に波長1.31μmの信号を通過させると共に波長1.55μmの信号を遮断させるものである。また、波長1.55μmの信号について遮断中心周波数を有し、この遮断中心周波数は例えば20nmだけ高い方向にシフトされて設定されている。第2の光合分波器16は、入力ポート16a、16a′と出力ポート16b、16b′とを有し、出力ポート16bに波長1.55μmの信号を通過させると共に波長1.31μmの信号を遮断させ、出力ポート16b′に波長1.31μmの信号を通過させると共に波長1.55μmの信号を遮断させるものである。また、波長1.55μmの信号について遮断中心周波数を有し、この遮断中心周波数は例えば20nmだけ低い方向にシフトされて設定されている。
【0020】
第1の光合分波器15の入力ポート15aには1本の光導波路2が接続され、入力ポート15a′には何も接続されていない。第1の光合分波器15の出力ポート15b′には第2の光合分波器16の入力ポート16aが接続され、出力ポート15bには一方の光導波路3が接続されている。第2の光合分波器16の出力ポート16b′には他方の光導波路4が接続され、入力ポート16a′および出力ポート16bには何も接続されていない。
【0021】
このような遮断中心周波数を有する各光合分波器15、16は上述の光合分波器装置1の各光合分波器5、6と同様に、図2、図3、図4に示すような波長分離度の帯域幅理論値を具備している。即ち、遮断中心周波数のシフト量が±20nmの場合、挿入損は0.145dB、波長分離度の帯域は92nm、中心波長の分離度は−35.5dBとなる。
【0022】
このように構成された本発明の光合分波器装置10において、1本の光導波路2から入力ポートパワーP1で2個の波長1.31μm、1.55μmの光が入力すると、波長1.31μmの信号は第1の光合分波器15で分波されて出力ポート15b′に出力され、さらに第2の光合分波器16で分波されて出力ポート16b′を介して他方の光導波路4に出力される。この際、第1の光合分波器15の出力ポート15b′、および第2の光合分波器16の出力ポート16b′の各出力ポートパワーP4は、
P4=P1*(1−cos(Δφ))/2・・・・(4)
となる。ここで、Δφは波長1.31μmの光および波長1.55μmの光のモードの位相差とする。これにより、理論上の波長と損失とは図5に示すようなグラフになる。即ち、図5に示すように、波長分離度が−23dBでは帯域幅が91.6nmになるので、従来の光合分波器装置よりも、波長分離度の帯域幅を広くすることができる。
【0023】
なお、本発明の実施の一形態においては1本の光導波路と、2本の光導波路との間で2個の波長の信号を各波長について遮断、通過させる光合分波器により分波させていたが、これに限らず、1本の光導波路と、2本以上の光導波路との間で2個以上の波長の信号を各波長について遮断、通過させる光合分波器により分波させてもよい。この際、光合分波器は、1つ以上の波長の信号についてそれぞれ異なる遮断中心周波数を有する2個以上の光合分波器で構成させる。また、このような光合分波器装置は、多重化された異なる波長の信号の分波に限らず、複数の波長の信号を合波させることもでき、さらに、複数波の双方向多重に適用させることもできる。
【0024】
【実施例】
さらに、本発明の光合分波器装置による波長分離度の帯域幅について、実験を行った。なお、本実験においては図1に示す光合分波器装置1を使用して、波長分離度の帯域幅を測定した。測定結果は図7に示すように、波長分離度が−23dBでは、帯域幅が89.7nmになることが確認できた。
【0025】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の光合分波器装置によれば、少なくとも1つの波長の信号についてそれぞれ異なる遮断中心周波数を有する少なくとも2個の光合分波器で構成したので、波長分離度の帯域幅を従来より広くすることができる。これにより、各波長間の干渉を防ぐことができる。また、誘電体多層膜フィルタや微小光学素子を用いたものに比べて、光学特性が優れ、製造コストも下げることができるので、WDM光伝送機器、WDM伝送を使用した端末等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光合分波器装置の実施の一形態を示す構成図。
【図2】 本発明の光合分波器装置の波長分離度の帯域幅の中心波長の変化と挿入損との関係を理論値で示すグラフ。
【図3】 本発明の光合分波器装置の波長分離度の帯域幅の中心波長の変化と波長分離度の帯域との関係を理論値で示すグラフ。
【図4】 本発明の光合分波器装置の波長分離度の帯域幅の中心波長の変化と中心波長の分離度との関係を理論値で示すグラフ。
【図5】 本発明の光合分波器装置の波長分離度の帯域幅の波長と損失との関係を理論値で示すグラフ。
【図6】 本発明の光合分波器装置の他の実施の一形態を示す構成図。
【図7】 本発明の光合分波器装置の波長分離度の帯域幅の波長と損失との関係を実測値で示すグラフ。
【図8】 従来の光合分波器装置を示す構成図。
【図9】 従来の光合分波器装置の出力パワーと波長との関係を理論値で示すグラフ。
【図10】 従来の光合分波器装置の波長分離度の帯域幅の波長と損失との関係を理論値で示すグラフ。
【図11】 従来の光合分波器装置を示す図で、(a)は波長1.55μmの信号を2個の光合分波器に通過させる構成図、(b)は波長1.31μmの信号を2個の光合分波器に通過させる構成図。
【図12】 図11に示す光合分波器装置の波長分離度の帯域幅の波長と損失との関係を理論値で示すグラフ。
【符号の説明】
1、10・・・・光合分波器装置
2・・・・1本の光導波路
3、4・・・・2本の光導波路
5、6・・・・2個の光合分波器
15、16・・・・2個の光合分波器
1.31μm、1.55μm・・・・2個の波長[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical multiplexer / demultiplexer device capable of wavelength division multiplexing a plurality of different information signals.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to transmit various types of information signals such as telephones, televisions, and data, a wavelength division-multiplexing (WDM) method that uses a plurality of wavelengths and can be placed on a single optical fiber has been adopted. The wavelength division multiplexing is performed by an optical multiplexer / demultiplexer device.
[0003]
As shown in FIG. 8, such an optical multiplexer / demultiplexer device cuts off signals of two wavelengths λ1 and λ2 between one
P13 = P11 * (1 + cos (Δφ)) / 2 (1)
P14 = P11 * (1-cos (Δφ)) / 2 (2)
It becomes. Here, Δφ is the phase difference between the modes of the light of wavelength λ1 and the light of wavelength λ2.
[0004]
Accordingly, when the wavelength λ1 is 1.31 μm and the wavelength λ2 is 1.55 μm, the relationship between the output port power P13 having a wavelength of 1.55 μm and the output port power P14 having a wavelength of 1.31 μm and the wavelength is as shown in FIG. It turns out that it becomes a sine wave in theory. Further, as shown in FIG. 10, when the wavelength separation is −23 dB, for example, the bandwidth is theoretically 21.6 nm.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, such an optical multiplexer /
[0006]
An optical multiplexer / demultiplexer device in which two optical multiplexers / demultiplexers as described above are connected in series has been proposed for such a difficulty. For example, as shown in FIG. 11A, when a first optical multiplexer /
[0007]
Further, as shown in FIG. 11B, when a first optical multiplexer /
[0008]
However, even such a wavelength separation bandwidth may not be satisfactory depending on the optical fiber communication.
[0009]
The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and it is possible to widen the bandwidth of wavelength separation by using an optical multiplexer / demultiplexer in which an optical fiber is fused and integrated. An object of the present invention is to provide an optical multiplexer / demultiplexer device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The optical multiplexer / demultiplexer device of the present invention that achieves such an object is an optical multiplexer / demultiplexer that blocks and passes signals of at least two wavelengths for each wavelength between one optical waveguide and at least two optical waveguides. In an optical multiplexer / demultiplexer device that multiplexes and demultiplexes with a wave multiplexer, the optical multiplexer / demultiplexer includes at least two optical multiplexer / demultiplexers each having a different cutoff center frequency for a signal of at least one wavelength, and at least 2 The cutoff center frequency of each optical multiplexer / demultiplexer is shifted from the frequency of the signal of at least one wavelength to a frequency higher by a predetermined frequency in one optical multiplexer / demultiplexer among at least two optical multiplexers / demultiplexers. One of the other optical multiplexers / demultiplexers is set to be shifted from the frequency of the signal of at least one wavelength to a frequency lower by a predetermined frequency in one of the optical multiplexers / demultiplexers A.
[0011]
In the optical multiplexer / demultiplexer device configured as described above, since the cutoff center frequencies of the optical multiplexer / demultiplexers are different from each other, the bandwidth of wavelength separation can be widened.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an optical multiplexer / demultiplexer device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
For example, as shown in FIG. 1, the optical multiplexer / demultiplexer device according to the present invention has, for example, two signals having a wavelength of 1.31 μm and 1.55 μm between one
[0014]
Each of the two optical multiplexers /
[0015]
One
[0016]
Each of the optical multiplexers /
[0017]
In the optical multiplexer /
P3 = P1 * (1 + cos (Δφ)) / 2 (3)
It becomes. Here, Δφ is a phase difference between modes of light having a wavelength of 1.31 μm and light having a wavelength of 1.55 μm. Thereby, the theoretical wavelength and loss become a graph as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5, since the bandwidth becomes 91.6 nm when the wavelength separation is −23 dB, the bandwidth of the wavelength separation can be made wider than that of the conventional optical multiplexer / demultiplexer device.
[0018]
When the bandwidth of the wavelength separation degree of the light having a wavelength of 1.31 μm is widened, for example, two between one
[0019]
The two optical multiplexers /
[0020]
One
[0021]
Each of the optical multiplexers /
[0022]
In the optical multiplexer /
P4 = P1 * (1-cos (Δφ)) / 2 (4)
It becomes. Here, Δφ is a phase difference between modes of light having a wavelength of 1.31 μm and light having a wavelength of 1.55 μm. Thereby, the theoretical wavelength and loss become a graph as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5, since the bandwidth becomes 91.6 nm when the wavelength separation is −23 dB, the bandwidth of the wavelength separation can be made wider than that of the conventional optical multiplexer / demultiplexer device.
[0023]
In one embodiment of the present invention, a signal having two wavelengths is blocked by one optical waveguide and two optical waveguides by an optical multiplexer / demultiplexer that blocks and passes each wavelength. However, the present invention is not limited to this, and a signal having two or more wavelengths may be demultiplexed between one optical waveguide and two or more optical waveguides by an optical multiplexer / demultiplexer that blocks and passes each wavelength. Good. At this time, the optical multiplexer / demultiplexer is composed of two or more optical multiplexers / demultiplexers having different cutoff center frequencies for signals of one or more wavelengths. In addition, such an optical multiplexer / demultiplexer device is not limited to demultiplexing signals with different wavelengths, but can also multiplex signals with multiple wavelengths, and can be applied to bidirectional multiplexing of multiple waves. It can also be made.
[0024]
【Example】
Furthermore, an experiment was conducted on the bandwidth of wavelength separation by the optical multiplexer / demultiplexer device of the present invention. In this experiment, the bandwidth of wavelength separation was measured using the optical multiplexer /
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical multiplexer / demultiplexer device of the present invention, at least two optical multiplexer / demultiplexers having different cutoff center frequencies for signals of at least one wavelength are used. The bandwidth can be made wider than before. Thereby, interference between each wavelength can be prevented. In addition, since the optical characteristics are excellent and the manufacturing cost can be reduced as compared with those using a dielectric multilayer filter or a micro optical element, it can be used for WDM optical transmission equipment, terminals using WDM transmission, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical multiplexer / demultiplexer device according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the change in the center wavelength of the wavelength separation bandwidth of the optical multiplexer / demultiplexer device of the present invention and the insertion loss as a theoretical value;
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the change in the center wavelength of the bandwidth of wavelength separation and the bandwidth of wavelength separation in the optical multiplexer / demultiplexer device of the present invention as theoretical values.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the change in the center wavelength of the wavelength separation bandwidth of the optical multiplexer / demultiplexer device according to the present invention and the separation between the center wavelengths as a theoretical value;
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the wavelength and the loss of the bandwidth of the wavelength separation degree of the optical multiplexer / demultiplexer device of the present invention as a theoretical value.
FIG. 6 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer device of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the wavelength and the loss of the wavelength separation bandwidth of the optical multiplexer / demultiplexer device according to the present invention as measured values.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a conventional optical multiplexer / demultiplexer device.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the output power and wavelength of a conventional optical multiplexer / demultiplexer device as a theoretical value.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the wavelength and the loss of the wavelength separation bandwidth of the conventional optical multiplexer / demultiplexer device as a theoretical value.
11A and 11B are diagrams showing a conventional optical multiplexer / demultiplexer device, where FIG. 11A is a configuration diagram for passing a signal having a wavelength of 1.55 μm through two optical multiplexers / demultiplexers, and FIG. 11B is a signal having a wavelength of 1.31 μm. FIG. 2 is a configuration diagram for passing a signal through two optical multiplexer / demultiplexers.
12 is a graph showing the relationship between the wavelength of the wavelength separation bandwidth and the loss of the optical multiplexer / demultiplexer device shown in FIG. 11 as a theoretical value;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記光合分波器は、少なくとも1つの波長の信号についてそれぞれ異なる遮断中心周波数を有する少なくとも2個の光合分波器で構成され、
前記少なくとも2個の光合分波器の遮断中心周波数は、前記少なくとも2個の光合分波器のうち一つの光合分波器において少なくとも1つの波長の信号の周波数から所定周波数だけ高い周波数にシフトされ、前記少なくとも2個の光合分波器のうちの他の光合分波器の一つにおいて前記少なくとも1つの波長の信号の周波数から所定周波数だけ低い周波数にシフトされて設定されていることを特徴とする光合分波器装置。In an optical multiplexer / demultiplexer device that multiplexes and demultiplexes signals of at least two wavelengths between one optical waveguide and at least two optical waveguides with respect to each wavelength by an optical multiplexer / demultiplexer that passes the signals.
The optical multiplexer / demultiplexer includes at least two optical multiplexers / demultiplexers each having a different cutoff center frequency for a signal of at least one wavelength,
Cutoff center frequency of said at least two optical coupler, said shifted from at least one frequency of the wavelength of the signal to a higher frequency by a predetermined frequency in one of the optical coupler of the at least two optical multiplexer In one of the at least two optical multiplexers / demultiplexers, the frequency is set to be shifted to a frequency lower by a predetermined frequency from the frequency of the signal of the at least one wavelength. Optical multiplexer / demultiplexer device.
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JP15270497A JP3664847B2 (en) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | Optical multiplexer / demultiplexer device |
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Publications (2)
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JP (1) | JP3664847B2 (en) |
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1997
- 1997-06-10 JP JP15270497A patent/JP3664847B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH112732A (en) | 1999-01-06 |
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