しかしながら、それら従来の合波分波器には、以下のような不都合があった。すなわち、非特許文献1において提案されている多層干渉膜フィルタ式合波分波器は、バンドの切れを良くするために、複雑な設計と必要な膜数が多く製造が困難であるとともに、必要な特性が得られ難かった。たとえば、8-SKIP-0(8つの波長チャネルを1波長群とし、波長群間で使用できない波長チャネルを零とする方式)の100GHzのチャネル幅の波長チャネル8つから成るそれぞれの波長群を群毎に合波/分波する場合、必要な膜数が409層となるとともに、波長群の周波数幅の端部領域では非線形な分散が大きくなり、それが伝送特性の劣化要因となっていた。
また、非特許文献2において提案されている音響光学効果フィルタ式合波分波器は、同時に処理できる波長チャネル数が最大でもたとえば4チャネルというように限界があるとともに、通信に使用できない広いガードバンドを必要とし、波長の使用効率が低いという欠点があった。
また、非特許文献3において提案されているアレイ導波路格子(AWG:Array Waveguide Grating)は、波長チャネル毎に合波分波する方式には広く用いられているが、これを波長群毎の合波分波器として使用する場合は、以下の欠点があった。すなわち、波長チャネルを複数束ねた波長群では透過帯域幅が広くなるが、広い透過帯域をアレイ導波路格子で実現する場合は、透過帯域の端部の切れが悪いために透過帯域幅が広ければ広いほど大きなガードバンドを必要とし、波長の使用効率が著しく劣化するという欠点があった。
また、非特許文献4および非特許文献5は、2つのアレイ導波路格子(AWG:Array Waveguide Grating)を組み合わせた波長群分波器を提案している。しかし、このものは、バンドの切れをよくするため複雑な設計が必要となって製造が難しく、特性も充分には得られないという欠点があった。
図22は、1つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有する、上記従来の多層干渉膜フィルタ式合波分波器、音響光学効果フィルタ式合波分波器等から成る波長群光合波分波器GBを、入力ファイバ及び出力ファイバ毎に用いることにより波長群クロスコネクトスイッチを構成した従来例を示している。この波長群クロスコネクトスイッチによれば、N本の光ファイバーFINからの波長分割多重光WDMをN個の波長群光合波分波器GBを用いてm個の群毎に分波し、分波された波長群をm個の光スイッチSWを用いて必要な方向に切り換え(ルーティング)、それをN個の波長群光合波分波器GBを用いて合波した後で、N本の光ファイバーFOUT へ出力するように構成されている。これによれば、N+N個の波長群光合波分波器を必要とし、部品点数が多く、構成が複雑となるという欠点があったのである。
上記に対し、特許文献1には、波長周回性を有する周期特性波長分波器と導波路アレイ回折格子波長分波器とを直列に組み合わせて構成した光合分波素子が開示されている。しかし、この光合分波素子の前段を構成する周期特性波長分波器は、入力される波長分割多重光の波長チャネル数よりも少ない出力ポートしか備えないため、その出力ポート毎に波長チャネルが重なった波長の組が多重出力されるものであり、その光合分波素子の後段を構成する導波路アレイ回折格子波長分波器は、単純な合波機能を有するものである。したがって、特許文献1の光合分波素子によれば、所定の選択波長帯域内の光強度を平坦化したフィルタとして機能し、パワーロスを低下させることしか、得られない。
また、特許文献2には、第1のアレイ導波路回折格子と、所望のバンドの個数と同じ数だけ複数並列配置した第2アレイ導波路回折格子とを組み合わせた導波路型光合波分波回路が開示されている。しかし、後段に並列配置された複数個の第2アレイ導波路回折格子は単なる光結合器として機能するものであり、同じ波長チャネルを有する複数の波長分割多重光をそれぞれ導く入力ファイバを設けることが不可能な構造である。
一方、光通信ネットワークの各ノード(結節点)においては1波長ずつのルーティング(伝送先の切換)が行われるのが一般的であるが、伝送される光信号の増大に対処するために、多波長単位(波長群)でルーティングすることが望まれる。この多波長をルーティングするために入力された波長群から所望の波長を分離して多重化した所望の波長群を合成できる波長群選択スイッチ(WBSS:Waveband Selective Switch )が提案されている。しかしながら、従来の波長群選択スイッチは、コリメータを通過し回折格子で反射されることにより分光された波長群を構成する各波長が、面状に配列された二次元駆動可能な多数個のマイクロミラーによって所望の出力ポートで波長群を合成できるようにそれぞれ反射されるように構成されているので、構成が複雑且つ大形であり、しかも各ミラーの調整が極めて微妙で煩雑であるため高価となるという欠点があった。
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その第1の目的とするところは、1または2以上の波長分割多重光から予め設定された複数の波長群に分離し、分離した複数の波長群を複数の出力ポートからそれぞれ出力することができる、簡単に構成された波長群光分波器、および、複数の波長群を合波し、予め設定された波長群が合波された波長分割多重光を出力ポートから出力することができる、簡単に構成された波長群光合波器を提供することにある。また、第2の目的とするところは、所定の波長群を選択的にルーティングできる、簡単かつ小型に構成された安価な波長群光選択スイッチを提供することにある。
本発明者は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、アレイ導波路格子が波長チャネルに対応した分解能で分波および合波するには充分な特性を持つこと、且つ入力ポートが1つずれることにより出力ポートが1つずつずれる特性を有する点に着目し、そのアレイ導波路格子を所定の接続条件下で直列に2 回通過させると、簡単な構成で、波長分割多重光から予め設定された複数の波長群に分離し、分離した複数の波長群を複数の出力ポートからそれぞれ出力させること、或いは、それと逆の伝播方向においては、複数の波長群を合波することにより予め設定された波長群が合波された1または2以上の波長分割多重光に合波できることを見出した。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。そして、特筆すべき点は、複数の入出力ファイバで本発明の波長群光合波分波器を共有することができ、波長群クロスコネクトノードの経済性に大きく寄与できることである。
すなわち、前記目的を達成するための請求項1に係る発明の波長群光分波器は、複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が合波された波長分割多重光から予め設定された複数の波長群に分離し、分離した複数の波長群を複数の出力側のポートからそれぞれ出力する波長群光分波器において、前記波長分割多重光を、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力側のポートが1つずれることにより出力側のポートが順次1つずつずれる特性と、入力ポートの一つに接続された1本のファイバに多重されている複数の波長チャネルの信号は出力ポート毎に重なることなく出力される特性とを有するアレイ導波路格子を通過させ、次いで、該通過光を再び、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力側のポートが1つずれることにより出力側のポートが順次1つずつずれる特性を有するアレイ導波路格子を通過させ、その2回の通過により、1回目に通過させたアレイ導波路格子の所定の入力ポートに入力された前記波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なり且つ前記所定の入力ポートとは異なる他の入力ポートに入力された波長チャネルとも異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群を、2回目に通過させる単一のアレイ導波路格子の複数の出力側のポートから一括して波長群毎にそれぞれ出力することを特徴とする。
また、請求項2に係る発明の波長群光分波器は、複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が合波された波長分割多重光から予め設定された複数の波長群に分離し、分離した複数の波長群を複数の出力ポートからそれぞれ出力する波長群光分波器において、前記波長分割多重光を、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力ポートが1つずれることにより出力ポートが順次1つずつずれる特性と、入力ポートの一つに接続された1本のファイバに多重されている複数の波長チャネルの信号は、出力ポート毎に波長周回性で決まる周期的な間隔の複数の波長チャネルが同一の出力ポートから同時に出力されることがない特性とを有するアレイ導波路格子を通過させ、次いで該通過光を再び、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力ポートが1つずれることにより出力ポートが順次1つずつずれる特性を有するアレイ導波路格子を通過させ、その2回の通過により、1回目に通過させたアレイ導波路格子の所定の入力ポートに入力された前記波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なり且つ前記所定の入力ポートとは異なる他の入力ポートに入力された波長チャネルとも異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群を、2回目に通過させる単一のアレイ導波路格子の複数の出力ポートから一括して波長群毎にそれぞれ出力することを特徴とする。
また、請求項3に係る発明の波長群光分波器は、請求項1または2に係る発明において、複数の入力ポートに入力された互いに異なる複数の波長分割多重光にそれぞれ含まれる波長群に属する波長チャネルを分光し、分光した波長チャネルを予め設定された波長群に合波し、合波した波長群をその波長群毎に異なる出力ポートから出力させることを特徴とする。
また、請求項4に係る発明の波長群光分波器は、請求項1乃至3のいずれかに係る発明において、(a)前記波長分割多重光が入力される第1アレイ導波路格子と、(b)前記波長群毎に異なる出力ポートから出力させる第2アレイ導波路格子と、(c)その第1アレイ導波路格子の出力ポートと該第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路とを含むことを特徴とする。
また、請求項5に係る発明の波長群光分波器は、請求項4に係る発明において、前記光接続路は、複数本の導波路が一平面上において交差なく設けられたものであることを特徴とする。
また、請求項6に係る発明の波長群光分波器は、請求項4または5に係る発明において、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子は、前記波長分割多重光に含まれる波長チャネル数と同じ数の入力ポートおよび出力ポートをそれぞれ備えたものであることを特徴とする。
また、請求項7に係る発明の波長群光分波器は、請求項4または5に係る発明において、前記第2アレイ導波路格子の出力ポートのうち一部である1または2以上のポートを入力ポートとし、該入力ポートから逆の伝播方向で入力された1または2以上の波長分割多重光にそれぞれ含まれる波長群に属する波長チャネルを予め設定された波長群に分波し、分波された波長群を波長群毎に該第1アレイ導波路格子の入力ポートのうち前記波長分割多重光が入力されていないポートから出力することにより、双方向で波長分割多重光からそれに含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群へ分波して出力するものであることを特徴とする。
また、請求項8に係る発明の波長群光分波器は、請求項4乃至7のいずれかの発明において、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子の少なくとも一方は、複数の入力導波路の1つに入力した波長分割多重光の出力が、入力位置が1つずつずれることによって出力位置が周回的に1つずつずれる波長周回特性を備えたものであることを特徴とする。上記アレイ導波路格子の波長周回特性は、使用する波長チャネル数と波長チャネル間隔との積を、アレイ導波路格子のFSR(Free Spectral Range) に一致させることにより実現される。
また、請求項9に係る発明の波長群光分波器は、請求項1乃至3のいずれかに係る発明において、別々の第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子の二個を用いるのではなく、1個のアレイ導波路格子の出力の一部を入力側に折返す構成を用いることにより、1個のアレイ導波路格子を2回経由させることにより、所望の波長群光分波機能を実現するものである。すなわち、(a)前記波長分割多重光が一部に入力される複数の入力ポートと、波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が一部から出力される複数の出力ポートを有する単一のアレイ導波路格子と、(b)前記複数の出力ポートの他部と前記複数の入力ポートの他部とを接続し、前記一部に入力された前記波長分割多重光が合分波されて前記複数の出力ポートの他部から出力される複数の光信号を、前記入力ポートの他部へ入力させる折返接続路とを、含み、(c)前記入力ポートの一部に入力された1又は2以上の互いに異なる複数の波長分割多重光を、該波長分割多重光に含まれる複数の波長群に分波し、該波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群をそれぞれ異なる複数の出力ポートから出力させるものであることを特徴とする。
また、請求項10に係る発明の波長群光分波器は、請求項1乃至9のいずれかに係る発明において、前記出力ポートからそれぞれ出力される波長群は、波長軸上で連続している波長チャネルから構成されるものであることを特徴とする。
また、請求項11に係る発明の波長群光分波器は、請求項1乃至9のいずれかに係る発明において、前記出力ポートからそれぞれ出力される波長群は、波長軸上で不連続の波長チャネルから構成されるものであることを特徴とする。
また、請求項12に係る発明の波長群光分波器は、請求項4または5に係る発明において、前記第1アレイ導波路格子、前記第2アレイ導波路格子、該第1アレイ導波路格子の出力ポートと該第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路は、共通の基板上に一体に設けられたことを特徴とする。
また、請求項13に係る発明の波長群光分波器は、請求項12に係る発明において、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子は、(a)相互に光路長差を有する複数本のアレイ導波路と、(b)前記入力ポートに入力された波長分割多重光を分配して該複数本のアレイ導波路の入力側端部にそれぞれ入力させる入力レンズ導波路と、(c)前記複数本のアレイ導波路の出力側端部から出力された波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルを前記複数本のアレイ導波路の光路長差に基づいて分離し、前記出力ポートのうちの予め設定された出力ポートへそれぞれ分配する出力レンズ導波路とを、それぞれ含むことを特徴とする。
また、請求項14に係る発明の波長群光分波器は、請求項4乃至8、10乃至13のいずれかの発明において、前記第1アレイ導波路格子の出力ポートと前記第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路の少なくとも1つに光スイッチを挿入し、該第1アレイ導波路格子の出力ポートから出力される光を該光スイッチにおいて分岐し、該分岐した光信号と同じ波長或いは異なる波長の他の光信号を該光スイッチから挿入することを特徴とする。
また、請求項15に係る発明の波長群光合波器は、複数の入力側のポートから入力された、複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群を合波し、合波した波長分割多重光を出力側のポートから出力する波長群光合波器であって、前記複数の波長群を、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力ポートが1つずれることにより出力側のポートが順次1つずつずれる特性と、入力側のポートの一つに接続された1本のファイバに多重されている複数の波長チャネルの信号は出力ポート毎に重なることなく出力される特性とを有するアレイ導波路格子を通過させ、次いで、該通過光を再び、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力側のポートが1つずれることにより出力側のポートが順次1つずつずれる特性を有するアレイ導波路格子を通過させ、その2回の通過により、1回目に通過させたアレイ導波路格子の1群の入力ポートにそれぞれ入力された前記複数の波長群に含まれ且つ該1群の入力ポートとは異なる他群の入力ポートに入力された該1群を構成する波長チャネルとは波長位置が異なる複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が合波された波長分割多重光を、2回目に通過させる単一のアレイ導波路格子の複数の出力側のポートの1つから一括してそれぞれ出力することを特徴とする。
また、請求項16に係る発明の波長群光合波器は、複数の入力側のポートから入力された、複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群を合波し、合波した波長分割多重光を出力側のポートから出力する波長群光合波器であって、前記複数の波長群を、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力側のポートが1つずれることにより出力側のポートが順次1つずつずれる特性と、入力側のポートの一つに接続された1本のファイバに多重されている複数の波長チャネルの信号は、出力側のポート毎に波長周回性で決まる周期的な間隔の複数の波長チャネルが同一の出力側のポートから同時に出力されることがない特性とを有するアレイ導波路格子を通過させ、次いで該通過光を再び、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力側のポートが1つずれることにより出力側のポートが順次1つずつずれる特性を有するアレイ導波路格子を通過させ、その2回の通過により、1回目に通過させたアレイ導波路格子の1群の入力ポートにそれぞれ入力された前記複数の波長群に含まれ且つ該1群の入力ポートとは異なる他群の入力ポートに入力された該1群を構成する波長チャネルとは波長位置が異なる複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が合波された波長分割多重光を、2回目に通過させる単一のアレイ導波路格子の複数の出力側のポートの1つから一括してそれぞれ出力することを特徴とする。
また、請求項17に係る発明の波長群光合波器は、請求項15または16に係る発明において、複数の入力ポートにそれぞれ入力された波長群に属する波長チャネルを合波し、予め設定された複数の波長群を含む2以上の互いに異なる複数の波長分割多重光を、複数の出力ポートからそれぞれ出力することを特徴とする。
また、請求項18に係る発明の波長群光合波器は、請求項15乃至17のいずれかに係る発明において、前記複数の波長群が入力される第1アレイ導波路格子と、前記波長分割多重光を出力ポートから出力させる第2アレイ導波路格子と、該第1アレイ導波路格子の出力ポートと該第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路とを、含むことを特徴とする。
また、請求項19に係る発明の波長群光合波器は、請求項18に係る発明において、前記光接続路は、複数本の導波路が一平面上において交差なく設けられたものであることを特徴とする。
また、請求項20に係る発明の波長群光合波器は、請求項18に係る発明において、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子は、前記波長分割多重光に含まれる波長チャネル数と同じ数の入力ポートおよび出力ポートをそれぞれ備えたものであることを特徴とする。
また、請求項21に係る発明の波長群光合波器は、請求項18乃至20のいずれかに係る発明において、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子の少なくとも一方は、複数の入力導波路の1つに入力した波長分割多重光の出力が、入力位置が1つずつずれることによって出力位置が周回的に1つずつずれる波長周回特性を備えたものであることを特徴とする。
また、請求項22に係る発明の波長群光合波器は、請求項15乃至18のいずれかに係る発明において、(a)前記複数の波長チャネルの一部の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が波長群毎に一部に入力される複数の入力ポートと、前記波長分割多重光が一部から出力される複数の出力ポートを有する単一のアレイ導波路格子と、(b)前記複数の出力ポートの他部と前記複数の入力ポートの他部とを接続し、前記一部に波長群毎に入力された前記複数の波長群に含まれる波長チャネルが合波されて前記複数の出力ポートの他部から出力される複数の光信号を、前記入力ポートの他部へ入力させる折返接続路とを、含み、(c)前記入力ポートの一部に入力された前記互いに異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群を、互いに異なる複数の波長群を有する複数の波長分割多重光に合波し、該複数の波長分割多重光を出力させるものであることを特徴とする。
また、請求項23に係る発明の波長群光合波器は、請求項15乃至22のいずれかに係る発明において、前記入力ポートからそれぞれ入力される波長群は、波長軸上で連続している波長チャネルから構成されるものであることを特徴とする。
また、請求項24に係る発明の波長群光合波器は、請求項15乃至22のいずれかに係る発明において、前記入力ポートからそれぞれ入力される波長群は、波長軸上で不連続の波長チャネルから構成されるものであることを特徴とする。
また、請求項25に係る発明の波長群光合波器は、請求項18または19に係る発明において、前記複数の波長群が入力される第1アレイ導波路格子と、前記波長分割多重光を出力ポートから出力させる第2アレイ導波路格子と、その第1アレイ導波路格子の出力ポートと該第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路とは、共通の基板上に一体に設けられたことを特徴とする。
また、請求項26に係る発明の波長群光合波器は、請求項25に係る発明において、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子は、(a)相互に光路長差を有する複数本のアレイ導波路と、(b)前記入力ポートに入力された波長分割多重光を分配して該複数本のアレイ導波路の入力側端部にそれぞれ入力させる入力レンズ導波路と、(c)前記複数本のアレイ導波路の出力側端部から出力された波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルを前記複数本のアレイ導波路の光路長差に基づいて分離し、前記出力ポートのうちの予め設定された出力ポートへそれぞれ分配する出力レンズ導波路とを含むことを特徴とする。
また、請求項27に係る発明の波長群合波器は、請求項15乃至21、23乃至26のいずれかの発明において、前記第1アレイ導波路格子の出力ポートと前記第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路の少なくとも1つに光スイッチを挿入し、該第1アレイ導波路格子の出力ポートから出力される光を該光スイッチにおいて分岐し、該分岐した光信号と同じ波長或いは異なる波長の他の光信号を該光スイッチから挿入することを特徴とする。
また、請求項28に係る発明の波長群光選択スイッチは、請求項1乃至14のいずれかの波長群光分波器と、その波長群光分波器から出力される1乃至複数の波長群のおのおのに対して前記波長群光分波器の入力ポートまたは出力ポートのいずれかへ入力させる光スイッチとを、含み、上記1乃至複数の波長群の任意の組み合わせを1乃至複数の出力ポートから出力させるようにしたことを特徴とする。
また、請求項29に係る発明の波長群光選択スイッチは、請求項28に係る発明において、前記波長群光分波器において複数の波長分割多重光をそれぞれ入力させるために用いられる複数の入力ポートのうちの1部を波長群光選択スイッチ入力ポートとし、他の1部を、該1部の入力ポートに入力された波長分割多重光に含まれる波長群から選択した任意の組み合わせの波長群を出力する選択波長群出力ポートとして用いることを特徴とする。
また、請求項30に係る発明の波長群光選択スイッチは、請求項29に係る発明において、前記光スイッチは、前記波長群光分波器において、前記1部の入力ポートに入力された波長分割多重光に含まれる波長群の光が出力される複数の出力ポートにそれぞれ設けられ、該出力ポートから出力される波長群の光を、前記他の1部に他の波長分割多重光が入力されたときに該他の波長分割多重光に含まれる波長群の光が出力される複数の出力ポートへ選択的に入力させるものであることを特徴とする。
また、請求項31に係る発明の波長群光選択スイッチは、請求項29に係る発明において、前記光スイッチは、前記波長群光分波器において、前記1部の入力ポートに入力された波長分割多重光に含まれる波長群の光が出力される複数の出力ポートにそれぞれ設けられ、該出力ポートから出力される波長群の光を、前記他の1部に他の波長分割多重光が入力されたときに該他の波長分割多重光に含まれる同じ波長群の光が出力される複数の出力ポートへ選択的に入力させるものであることを特徴とする。
また、請求項32に係る発明の波長群光選択スイッチは、請求項28乃至31のいずれかに係る発明において、前記光スイッチは、前記波長群光分波器を構成する前記第1アレイ導波路格子、前記第2アレイ導波路格子、および前記光接続路が設けられている前記共通の基板上に一体に設けられていることを特徴とする。
また、請求項33に係る発明の波長群光選択スイッチは、請求項28乃至32のいずれかに係る発明において、前記光スイッチは、一方に光が入力される一対のアーム導波路と、その一対のアーム導波路の間に局部的に形成された方向性結合器と、該一対のアーム導波路の光路差を変化させる光路差変更器とを備え、該光路差変更器により光路差が変化させられたことに関連して、前記一対のアーム導波路の一方に入力された光が該一対のアーム導波路の他方から選択的に出力する基本光スイッチを、含むものであることを特徴とする。
請求項1に係る発明の波長群光分波器によれば、波長分割多重光が、波長チャネルに対応した分解能で分波可能であり且つ入力ポートが1つずれることにより出力ポートが順次1つずつずれる特性と、入力ポートの一つに接続された1本のファイバに多重されている複数の波長チャネルの信号は出力ポート毎に重なることなく出力される特性とを有するアレイ導波路格子を通過させ、次いで、該通過光を再び、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力ポートが1つずれることにより出力ポートが順次1つずつずれる特性を有するアレイ導波路格子を通過させ、その2回の通過により、1回目に通過させたアレイ導波路格子の所定の入力ポートに入力された前記波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なり且つ前記所定の入力ポートとは異なる他の入力ポートに入力された波長チャネルとも異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群を、2回目に通過させる単一のアレイ導波路格子の複数の出力ポートから一括して波長群毎にそれぞれ出力されるので、複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が合波された波長分割多重光から予め設定された複数の波長群に分離してその複数の波長群が相互に異なる複数の出力ポートからそれぞれ出力する波長群光分波器が、極めて簡単に得られる。
また、請求項2に係る発明の波長群光分波器によれば、波長分割多重光が、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力ポートが1つずれることにより出力ポートが順次1つずつずれる特性と、入力ポートの一つに接続された1本のファイバに多重されている複数の波長チャネルの信号は、出力ポート毎に波長周回性で決まる周期的な間隔の複数の波長チャネルが同一の出力ポートから同時に出力されることがない特性とを有するアレイ導波路格子を通過させ、次いで該通過光を再び、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力ポートが1つずれることにより出力ポートが順次1つずつずれる特性を有するアレイ導波路格子を通過させ、その2回の通過により、1回目に通過させたアレイ導波路格子の所定の入力ポートに入力された前記波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なり且つ前記所定の入力ポートとは異なる他の入力ポートに入力された波長チャネルとも異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群を、2回目に通過させる単一のアレイ導波路格子の複数の出力ポートから一括して波長群毎にそれぞれ出力されるので、複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が合波された波長分割多重光から予め設定された複数の波長群に分離してその複数の波長群が相互に異なる複数の出力ポートからそれぞれ出力する波長群光分波器が、極めて簡単に得られる。
また、請求項3に係る発明の波長群光分波器によれば、互いに異なる複数の波長分割多重光が複数の入力ポートにそれぞれ入力され、その複数の入力ポートにそれぞれ入力された波長分割多重光にそれぞれ含まれる波長群に属する波長チャネルが分光され、その分光された波長チャネルが予め設定された波長群に合波され、合波された波長群がその波長群毎に互いに異なる複数の出力ポートから出力させられるので、複数の入力ポートにそれぞれ入力された複数の波長分割多重光から予め設定された複数の波長群に分離してその複数の波長群が複数の出力ポートからそれぞれ出力する波長群光分波器が、極めて簡単に得られる。すなわち、複数の波長合波分波器を構成要素とする波長群クロスコネクト装置(波長群切換スイッチ装置)において、必要となる波長群光合波分波器の個数を著しく低減することが可能となり、実装面積或いは実装体積の低減とあいまって、高い経済効果が得られる。
また、請求項4に係る発明の波長群光分波器によれば、(a)前記波長分割多重光が入力される第1アレイ導波路格子と、(b)前記波長群毎に異なる出力ポートから出力させる第2アレイ導波路格子と、(c)その第1アレイ導波路格子の出力ポートと該第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路とを含むことから、第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子を光接続路で接続することにより、単一または複数の入力ポートにそれぞれ入力された複数の波長分割多重光から予め設定された複数の波長群に分離してその複数の波長群を複数の出力ポートからそれぞれ出力する波長群光分波器が、極めて簡単に得られる。
また、請求項5に係る発明の波長群光分波器によれば、上記光接続路は、複数本の導波路が一平面上において交差なく設けられたものであるので、第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子と共に光接続路も一平面上に設けることができ、たとえば石英若しくはシリコン製の共通の基板上において、第1アレイ導波路格子、第2アレイ導波路格子、および光接続路を容易に構成することができる。
また、請求項6に係る発明の波長群光分波器によれば、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子は、前記波長分割多重光に含まれる波長チャネル数と同じ数の入力ポートおよび出力ポートをそれぞれ備えたものであるので、波長群光合波分波器の構造が簡単となる。特に、波長チャネルに関して周回性を持つ場合、複数の入出力ファイバで共用して使用する波長群分波器構成で、入力ポートおよび出力ポートの使用効率を高めることができる。
また、請求項7に係る発明の波長群光分波器によれば、前記第2アレイ導波路格子の出力ポートのうち一部である1または2以上のポートを入力ポートとし、該入力ポートから逆の伝播方向で入力された1または2以上の波長群にそれぞれ含まれる波長チャネルから予め定められた波長チャネルを含む波長群を合波し、合波された波長群を波長群毎に該第1アレイ導波路格子の入力ポートのうち前記波長分割多重光が入力されていないポートから出力することにより、双方向で、波長分割多重光からそれに含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群へ分波して出力する波長群分波器として機能することができる。
また、請求項8に係る発明の波長群光分波器によれば、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子の少なくとも一方は、複数の入力導波路の1つに入力した波長分割多重光の出力が、入力位置が1つずつずれることによって出力位置が周回的に1つずつずれる波長周回特性を備えたものであることから、そのアレイ導波路格子の波長周回特性を利用して前記第1分アレイ導波路格子の入力に同時接続することができる入力ファイバの本数、或いは第2アレイ導波路格子の出力ポートから出力することができる波長群の個数を、周回性がない場合よりも増加させることが可能である。
また、請求項9に係る発明の波長群光分波器によれば、(a)前記波長分割多重光が一部に入力される複数の入力ポートと、波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が一部から出力される複数の出力ポートを有する単一のアレイ導波路格子と、(b)前記複数の出力ポートの他部と前記複数の入力ポートの他部とを接続し、前記一部に入力された前記波長分割多重光が合分波されて前記複数の出力ポートの他部から出力される複数の光信号を、前記入力ポートの他部へ入力させる折返接続路とを、含み、(c)前記入力ポートの一部に入力された1又は2以上の互いに異なる複数の波長分割多重光を、該波長分割多重光に含まれる複数の波長群に分波し、該波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群をそれぞれ異なる出力ポートから出力させる。このように、別々の第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子の二個を用いるのではなく、1個のアレイ導波路格子の出力の一部を入力側に折返す構成を用いることにより、1個のアレイ導波路格子を2回経由させることにより、所望の波長群光分波機能を実現するものであるので、単一のアレイ導波路格子を用いて波長群光分波器を簡単に構成することができる。実際の製造過程において、モノリシックに2 つのアレイ導波路格子を形成してそれを導波路で接続する場合でも、2 つのアレイ導波路格子間で各チャネルの中心波長を始めとして互いの分波特性を揃えることが比較的困難であったが、このように単一のアレイ導波路格子で構成される場合は2 つの特性のばらつきに影響されることがなく、容易に製造することができる。
また、請求項10に係る発明の波長群光分波器によれば、前記出力ポートからそれぞれ出力される波長群は、波長軸上で連続している波長チャネルから構成されるものであるので、分波した波長群を波長軸上で連続している波長チャネルから構成することができる。
また、請求項11に係る発明の波長群光分波器によれば、前記出力ポートからそれぞれ出力される波長群は、波長軸上で不連続の波長チャネルから構成されるものであるので、分波した波長群を波長軸上で、不連続な波長チャネルから構成することができる。
また、請求項12に係る発明の波長群光分波器によれば、前記第1アレイ導波路格子、第2アレイ導波路格子、その第1アレイ導波路格子の出力ポートと第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路は、共通の基板上に一体に設けられたことから、モノリシック構造とされるので、光ファイバを用いて第1アレイ導波路格子の出力ポートと第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する場合に比較して、波長群光分波器が大幅に小型化される。たとえば、石英若しくはシリコン製の共通の基板上においてたとえば石英径の材料でクラッドおよびコアを堆積して所定パターンの導波路を形成する石英系プレーナ回路(PLC) を用いることにより、容易に構成できる。
また、請求項13に係る発明の波長群光分波器によれば、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子は、(a) 相互に光路長差を有する複数本のアレイ導波路と、(b) 前記入力ポートに入力された波長分割多重光を分配して該複数本のアレイ導波路の入力側端部にそれぞれ入力させる入力レンズ導波路と、(c) 前記複数本のアレイ導波路の出力側端部から出力された波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルを前記複数本のアレイ導波路の光路長差に基づいて分離し、前記出力ポートのうちの予め設定された出力ポートへそれぞれ分配する出力レンズ導波路とを、それぞれ含むことから、上記石英系プレーナ回路(PLC)を用いることにより、容易に構成できる。
また、請求項14に係る発明の波長群光分波器によれば、前記第1アレイ導波路格子の出力ポートと前記第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路の少なくとも1つに光スイッチが挿入され、その第1アレイ導波路格子の出力ポートから出力される光信号が該光スイッチにおいて分岐され、該分岐した光信号と同じ波長或いは異なる波長の他の光信号がその光スイッチから挿入されるので、波長分割多重光が第1アレイ導波路格子に入力されたときのその出力ポートから出力される波長群の分岐或いは特定の波長単位の分岐や、分岐された光信号と同じ波長或いは異なる波長の光信号の挿入を波長群単位或いは波長単位で同時に行うことが可能となる。
また、請求項15に係る発明の波長群光合波器によれば、複数の波長群が、波長チャネルに対応した分解能で合分波可能であり且つ入力側のポートが1つずれることにより出力ポートが順次1つずつずれる特性を有と、入力側のポートの一つに接続された1本のファイバに多重されている複数の波長チャネルの信号は出力側のポート毎に重なることなく出力される特性とを有するアレイ導波路格子を通過させ、次いで、該通過光を再び、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力側のポートが1つずれることにより出力側のポートが順次1つずつずれる特性を有するアレイ導波路格子を通過させ、その2回の通過により、1回目に通過させたアレイ導波路格子の1群の入力ポートにそれぞれ入力された前記複数の波長群に含まれ且つ該1群の入力ポートとは異なる他群の入力ポートに入力された該1群を構成する波長チャネルとは波長位置が異なる複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が合波された波長分割多重光が、2回目に通過させる単一のアレイ導波路格子の複数の出力側のポートの1つから一括してそれぞれ出力されるので、波長群光合波器を極めて簡単に構成することができる。
また、請求項16に係る発明の波長群光合波器によれば、前記複数の波長群が、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力側のポートが1つずれることにより出力ポートが順次1つずつずれる特性と、入力側のポートの一つに接続された1本のファイバに多重されている複数の波長チャネルの信号は、出力側のポート毎に波長周回性で決まる周期的な間隔の複数の波長チャネルが同一の出力側のポートから同時に出力されることがない特性とを有するアレイ導波路格子を通過させ、次いで該通過光を再び、前記波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力側のポートが1つずれることにより出力側のポートが順次1つずつずれる特性を有するアレイ導波路格子を通過させ、その2回の通過により、1回目に通過させたアレイ導波路格子の1群の入力ポートにそれぞれ入力された前記複数の波長群に含まれ且つ該1群の入力ポートとは異なる他群の入力ポートに入力された該1群を構成する波長チャネルとは波長位置が異なる複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が合波された波長分割多重光が、2回目に通過させる単一のアレイ導波路格子の複数の出力側のポートの1つから一括してそれぞれ出力されるので、波長群光合波器を極めて簡単に構成することができる。
また、請求項17に係る発明の波長群光合波器によれば、複数の入力ポートにそれぞれ入力された波長群に属する波長チャネルを合波し、予め設定された互いに異なる複数の波長群を含む複数の波長分割多重光が互いに異なる複数の出力ポートからそれぞれ出力させられるので、複数の入力ポートにそれぞれ入力された複数の波長群から予め設定された波長群に合波してその複数の波長群を含む波長分割多重光を複数の出力ポートからそれぞれ出力する波長群光分波器が、極めて簡単に得られる。すなわち、複数の波長合波合波器を構成要素とする波長群クロスコネクト装置(波長群切換スイッチ装置)において、必要となる波長群光合波器の個数を著しく低減することが可能となり、実装面積或いは実装体積の低減とあいまって、高い経済効果が得られる。
また、請求項18に係る発明の波長群光合波器によれば、(a)複数の波長群が入力される第1アレイ導波路格子と、(b)前記波長分割多重光を出力ポートから出力させる第2アレイ導波路格子と、(c)その第1アレイ導波路格子の出力ポートと該第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路とを含むことから、第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子を光接続路で接続することにより、単一または複数の入力ポートにそれぞれ入力された複数の波長群から予め設定された互いに異なる複数の波長群に合波してその複数の波長群をそれぞれ含む複数の波長分割多重光を出力ポートからそれぞれ出力する波長群光合波器が、極めて簡単に得られる。
また、請求項19に係る発明の波長群光合波器によれば、上記光接続路は、複数本の導波路が一平面上において交差なく設けられたものであるので、第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子と共に光接続路も一平面上に設けることができ、たとえば石英若しくはシリコン製の共通の基板上において、第1アレイ導波路格子、第2アレイ導波路格子、および光接続路を容易に構成することができる。
また、請求項20に係る発明の波長群光合波器によれば、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子は、前記波長分割多重光に含まれる波長チャネル数と同じ数の入力ポートおよび出力ポートをそれぞれ備えたものであるので、波長群光合波分波器の構造が簡単となる。特に、波長チャネルに関して周回性を持つ場合、複数の入出力ファイバで共用して使用する波長群合波器構成で、入力ポートおよび出力ポートの使用効率を高めることができる。
また、請求項21に係る発明の波長群光合波器によれば、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子の少なくとも一方は、複数の入力導波路の1つに入力した波長分割多重光の出力が、入力位置が1つずつずれることによって出力位置が周回的に1つずつずれる波長周回特性を備えたものであることから、そのアレイ導波路格子の波長周回特性を利用して、合波された波長群に含まれる波長チャネルを変更することができる。
また、請求項22に係る発明の波長群光合波器によれば、(a)前記複数の波長チャネルの一部の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群が波長群毎に一部に入力される複数の入力ポートと、前記波長分割多重光が一部から出力される複数の出力ポートを有する単一のアレイ導波路格子と、(b)前記複数の出力ポートの他部と前記複数の入力ポートの他部とを接続し、前記一部に入力された前記複数の波長群に含まれる波長チャネルが合波されて前記複数の出力ポートの他部から出力される複数の光信号を、前記入力ポートの他部へ入力させる折返接続路とを、含み、(c)前記入力ポートの一部に入力された1又は2以上の互いに異なる複数の波長群を、互いに異なる複数の波長群を有する波長分割多重光に合波し、該複数の波長分割多重光を出力させる。このように、別々の第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子の二個を用いるのではなく、1個のアレイ導波路格子の出力の一部を入力側に折返す構成を用いることにより、1個のアレイ導波路格子を2回経由させることにより、所望の波長群光合波機能を実現するものであるので、単一のアレイ導波路格子を用いて波長群光合波器を簡単に構成することができる。実際の製造過程において、モノリシックに2 つのアレイ導波路格子を形成してそれを導波路で接続する場合でも、2 つのアレイ導波路格子間で各チャネルの中心波長を始めとして互いの分波特性を揃えることが比較的困難であったが、このように単一のアレイ導波路格子で構成される場合は2 つの特性のばらつきに影響されることがなく、容易に製造することができる。
また、請求項23に係る発明の波長群光合波器によれば、前記入力ポートからそれぞれ入力される波長群は、波長軸上で連続している波長チャネルから構成されるものであるので、分波した波長群を波長軸上で連続している波長チャネルから構成することができる。
また、請求項24に係る発明の波長群光合波器によれば、前記入力ポートからそれぞれ入力される波長群は、波長軸上で不連続の波長チャネルから構成されるものであるので、分波した波長群を波長軸上で、不連続な波長チャネルから構成することができる。
また、請求項25に係る発明の波長群光合波器によれば、前記第1アレイ導波路格子、第2アレイ導波路格子、その第1アレイ導波路格子の出力ポートと第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路は、共通の基板上に一体に設けられたことから、モノリシック構造とされるので、光ファイバを用いて第1アレイ導波路格子の出力ポートと第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する場合に比較して、波長群光合波器が大幅に小型化される。たとえば、石英若しくはシリコン製の共通の基板上においてたとえば石英径の材料でクラッドおよびコアを堆積して所定パターンの導波路を形成する石英系プレーナ回路(PLC) を用いることにより、容易に構成できる。
また、請求項26に係る発明の波長群光合波器によれば、前記第1アレイ導波路格子および第2アレイ導波路格子は、(a)相互に光路長差を有する複数本のアレイ導波路と、(b)前記入力ポートに入力された波長分割多重光を分配して該複数本のアレイ導波路の入力側端部にそれぞれ入力させる入力レンズ導波路と、(c)前記複数本のアレイ導波路の出力側端部から出力された波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルを前記複数本のアレイ導波路の光路長差に基づいて分離し、前記出力ポートのうちの予め設定された出力ポートへそれぞれ分配する出力レンズ導波路とを、それぞれ含むことから、上記石英系プレーナ回路(PLC)を用いることにより、容易に構成できる。
また、請求項27に係る発明の波長群光合波器によれば、前記第1アレイ導波路格子の出力ポートと前記第2アレイ導波路格子の入力ポートとを相互に接続する光接続路の少なくとも1つに光スイッチが挿入され、その第1アレイ導波路格子の出力ポートから出力される光信号が該光スイッチにおいて分岐され、該分岐した光信号と同じ波長或いは異なる波長の他の光信号がその光スイッチから挿入されるので、波長分割多重光が第1アレイ導波路格子に入力されたときのその出力ポートから出力される波長群の分岐或いは特定の波長単位の分岐や、分岐された光信号と同じ波長或いは異なる波長の光信号の挿入を波長群単位或いは波長単位で同時に行うことが可能となる。
また、請求項28に係る発明の波長群光選択スイッチによれば、請求項1乃至14のいずれかの波長群光分波器と、その波長群光分波器から出力される1乃至複数の波長群のおのおのに対して前記波長群光分波器の入力ポートまたは出力ポートのいずれかへ入力させる光スイッチとを、含み、該1乃至複数の波長群の任意の組み合わせを1乃至複数の出力ポートから出力させるようにしたので、面状に配列された三次元に駆動可能な多数個のマイクロミラーによってマイクロミラー毎に入力される波長群をミラーで反射させて波長群光分波器の入力ポートまたは出力ポートのいずれかへ入力させる場合に比較して、少なくともミラーでの反射ポート選択において機械的な可動部分がなく、複雑な調整が不要となって安定した波長群選択スイッチ作動が得られるとともに、構造が単純で極めて小さな形状とすることができ、安価となる。このことは、伝送される光信号の増大に対処するために、光通信ネットワークの各ノード(結節点)において多波長単位(波長群)でルーティングする場合に必要となる波長群クロスコネクト装置(波長群切換スイッチ装置)或いは波長群分岐挿入装置(波長群アド・ドロップマルチプレクサ)において、小型且つ安価となるので、高い経済効果が得られる。
また、請求項29に係る発明の波長群光選択スイッチによれば、前記波長群光分波器において複数の波長分割多重光をそれぞれ入力させるために用いられる複数の入力ポートのうちの1部を波長群光選択入力ポートとし、他の1部を、その1部の入力ポートに入力された波長分割多重光に含まれる波長群から選択した任意の組み合わせの波長群を出力する選択波長群出力ポートとして用いることから、波長群光分波器と同様に、簡単且つ小型に構成され、安価となる。
また、請求項30に係る発明の波長群光選択スイッチによれば、前記光スイッチは、前記波長群光分波器において、前記1部の入力ポートに入力された波長分割多重光に含まれる波長群の光が出力される複数の出力ポートにそれぞれ設けられ、該出力ポートから出力される波長群の光を、前記他の1部に他の波長分割多重光が入力されたときに該他の波長分割多重光に含まれる波長群の光が出力される複数の出力ポートへ選択的に入力させるものであることから、波長群光分波器と同様に、簡単且つ小型に構成され、安価となる。
また、請求項31に係る発明の波長群光選択スイッチによれば、前記光スイッチは、前記波長群光分波器において、前記1部の入力ポートに入力された波長分割多重光に含まれる波長群の光が出力される複数の出力ポートにそれぞれ設けられ、該出力ポートから出力される波長群の光を、前記他の1部に他の波長分割多重光が入力されたときに該他の波長分割多重光に含まれる同じ波長群の光が出力される複数の出力ポートへ選択的に入力させるものであることから、波長群光分波器と同様に、簡単且つ小型に構成され、安価となる。
また、請求項32に係る発明の波長群光選択スイッチは、前記光スイッチは、前記波長群光分波器を構成する前記第1アレイ導波路格子、前記第2アレイ導波路格子、および前記光接続路が設けられている前記共通の基板上に一体に設けられていることから、一層小型化が可能となるとともに、機械的な可動部分が全くないので、一層高い信頼性が得られる。
また、請求項33に係る発明の波長群光選択スイッチは、前記光スイッチは、一方に光が入力される一対のアーム導波路と、その一対のアーム導波路の間に局部的に形成された方向性結合器と、該一対のアーム導波路の光路差を変化させる光路差変更器とを備え、該光路差変更器により光路差が変化させられたことに関連して、前記一対のアーム導波路の一方に入力された光が該一対のアーム導波路の他方から選択的に出力する基本光スイッチを、含むものであることから、機械的な可動部分のない小型で安定な光スイッチが得られる。
以下、本発明の一実施例の波長群光合波分波器10を、図面を参照しつつ説明する。この波長群光合波分波器10は、入力された波長分割多重光WDMからそれに含まれる複数の波長群WBのうち予め定めされた所望の1または複数の波長群を分波して所定の出力ポートから出力する波長群光分波機能を備えるとともに、その波長群光分波機能を発生するときの光に伝播方向とは逆の伝播方向に光を伝播させることにより、入力された複数の波長群WBから予め定められた複数の波長群を合波して所望の波長分割多重光WDMを出力する波長群光合波機能をも備えている。このため、波長群光合波分波器10は、同じ構成であるにも拘わらず、その使用態様に応じて波長群光分波器或いは波長群光合波器とも称され得る。なお、各図は概念図であるから、以下の実施例を説明する各図において、細部の機械的構造や各部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていないし、各導波路を示す線の交差部分は立体的な交差を示す。
図1は、波長群光合波分波器10の構成を説明する概念図である。波長群光合波分波器10は、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2と、それらを接続する光接続路12とを備え、複数本の入力ファイバFIN1乃至FINjから入力された波長分割多重光WDM1乃至WDMjを第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を用いて2回通過させることにより、波長分割多重光WDM1乃至WDMjにそれぞれ含まれる、複数の波長チャネルλ1乃至λkのうちの一部をそれぞれ含む複数の波長群WB1乃至WBmが合波された波長分割多重光から予め設定された複数の波長群に分離し、分離した複数の波長群を複数の出力ファイバFOUT1乃至FOUTnからそれぞれ出力する。上記の添え字j、k、m、nは整数である。
上記波長分割多重光WDMは、たとえば図2の(a)に示すように、たとえば波長軸上において100GHzの間隔に配置された多数の波長チャネルλ1乃至λk毎の光信号を含み、それら波長チャネルλ1乃至λkのうちの一定数たとえば8つの波長チャネル毎に1つの波長群WBが形成されている。図2の(b)乃至(e)は、上記出力される波長群の例を示している。
図3は上記波長群光合波分波器10の構成例を説明するものである。波長群光合波分波器10は、たとえば石英製若しくはシリコン製の共通の基板14と、その基板14上に形成された入力ポート16、第1アレイ導波路格子AWG1、第2アレイ導波路格子AWG2、それらを接続する光接続路12、および出力ポート18とを備え、入力ポート16は前記入力ファイバFIN1乃至FINjにそれぞれ接続され、出力ポート18は前記出力ファイバFOUT1乃至FOUTnにそれぞれ接続されている。上記第1アレイ導波路格子AWG1、第2アレイ導波路格子AWG2、およびそれらを接続する光接続路12は、基板14の上においてたとえば石英系の材料でクラッドおよびコアを堆積して所定パターンの導波路を形成する所謂石英系プレーナ光波回路(PLC)によりモノリシック構造で構成される。上記第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2は互いに同様に構成されており、図4は、第1アレイ導波路格子AWG1を代表させてその構成を詳しく説明する斜視図である。
図4において、第1アレイ導波路格子AWG1は、相互に光路長差を有する複数本のアレイ導波路20と、入力ポート16をそれぞれ有する複数本の入力側導波路22と、その入力側導波路22とアレイ導波路20との間に設けられ、入力ポート16に入力された波長分割多重光WDMを拡散により分配して複数本のアレイ導波路20の入力側端部にそれぞれ入力させる入力レンズ導波路24と、前記光接続路12にそれぞれ接続された複数本の出力側導波路26と、その出力側導波路26とアレイ導波路20との間に設けられ、複数本のアレイ導波路20の出力側端部から出力された波長分割多重光WDMに含まれる複数の波長チャネル(たとえば100GHzずつ相違する中心波長位置が相違する互いに異なる波長の複数の光信号)を複数本のアレイ導波路20の相互の光路長差に基づく回折により波長毎に個別に分光するとともに出力側導波路26の端部に集光させることにより予め設定された出力側導波路26へそれぞれ分波し、別々の分波により1つの出力側導波路26の端部に集光された光を合波して出力させる出力レンズ導波路28とを備えている。この第1アレイ導波路格子AWG1では、使用される波長チャネルλ1乃至λkを充分な信号強度で個別に分光できる充分な分解能を備えるように、アレイ導波路20および出力レンズ導波路28等が設計されている。なお、第1アレイ導波路格子AWG1内において伝播する光が受ける作用は可逆的であり、反対向きに伝播する光は上記順方向に伝播する光が受けるものと反対の作用を受ける。
第2アレイ導波路格子AWG2も同様に、相互に光路長差を有する複数本のアレイ導波路30と、光接続路12にそれぞれ接続された複数本の入力側導波路32と、その入力側導波路32とアレイ導波路30との間に設けられた入力レンズ導波路34と、前記出力ポート18にそれぞれ接続された複数本の出力側導波路36と、その出力側導波路36とアレイ導波路30との間に設けられた出力レンズ導波路38とを備え、波長チャネルλ1乃至λk に対応した充分な分解能を有している。この第2アレイ導波路格子AWG2では、図1の記号にも示すように、上記第1アレイ導波路格子AWG1とは逆向きの光の進行方向となるように設定されている。なお、出力側導波路26と光接続路12との接続点が第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポート40であり、光接続路12と入力側導波路32との接続点が第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポート42である。また、前記入力レンズ導波路24、出力レンズ導波路28、入力レンズ導波路34、出力レンズ導波路38は、スラブ導波路とも称されるものであり、比較的厚い膜厚の透明材料によりレンズ機能を生じるように構成されている。
上記第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2とを接続する複数本の光接続路12は、図3においては、互いに並行していて相互に交差しておらず、基板14上において1平面内に設けられている。上記光接続路12は、所謂石英系プレーナ光波回路(PLC)の形成工程において、アレイ導波路20および30、入力側導波路22および32、出力側導波路26および36等と同時に基板14上に形成される。
上記第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2は、波長分割多重光が少なくとも波長チャネル毎の合波分波に必要な波長の分解能で分波および合波を可能とする性能を有するとともに、1個の入力ポートに対して入力される波長分割多重光に含まれる複数の波長チャネルが波長毎に分離される波長分離機能と、複数の入力ポートに対して入力位置が1つずれることにより出力ポートにおいて同じ波長が現れる位置が順次1つずつずれて出力する特性(機能)と、入力側の1つのポートに接続されたファイバーに多重されている複数の波長チャネルの信号は出力側ではポート毎に重なることなく出力される特性とを有する。さらに、入力位置が1つずつずれることによって出力位置が周回的に1つずつずれるようにすることも可能であり、これを波長周回性という。このような入力と出力との関係が可逆的に成立するので、光の伝播方向を逆にすれば波長群光合波器として機能できる。また、上記第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2が波長周回性を有する場合には、使用する波長帯域と等しいか、それ以上のFSR(Free Spectrum Range)を有し、すなわち、入力側の1つのポートに接続されたファイバーに多重されている複数の波長チャネルの信号に対しては、出力側ではポート毎に波長周回性で決まる周期的な間隔の複数の波頭チャネルが同一の出力ポートから同時に出力されることがない特性を有する。
図5はそれらの波長分離性を波長周回性のない場合については(a)に、波長周回性のある場合については(b)にそれぞれ説明する図である。図5では、たとえば第1アレイ導波路格子AWG1を用いて説明すると、入力ポート16および出力ポート40を各5個とし、各入力ポート16に波長チャネルλ1乃至λnをそれぞれ有する波長分割多重光WDMA乃至WDMEを並列的に入力させると、図に示すように波長チャネルがそれぞれ分配される。波長周回性のない場合(a)では、各出力ポート40に現れる波長チャネルは出力ポート40の位置が1つずれると、波長チャネルが単純に1つずつずれるのに対し、波長周回性のある場合(b)では、波長チャネルが単に1つずれるだけでなく、λ1〜λ5が周期的に現れる。
上記各出力ポート40に現れる波長チャネルは、規則性があるため、波長周回性のない場合は(1)式により、波長周回性がある場合は(2)式により一般化され得る。すなわち、番号#A(A=1〜N)を有する複数の入力ポート16に対して、同じ波長チャネルλ1乃至λnをそれぞれ有する波長分割多重光WDM#1乃至WDM#Nを並列的に入力して、番号#B(B=1〜N)を有する複数の出力ポート40から出力させるとき、番号#Bの出力ポート40から出力される波長チャネルの波長は、波長周回性のないときは式(1)で示す波長となり、波長周回性があるときは式(2)に示す波長となる。ここで、αmodβとは、αをβで割った余りを示す。
A+B−1 ・・・(1)
(A+B−2)modN +1 ・・・(2)
たとえばN=5である図5においては、4番の出力ポート40からは、4番の入力ポート16から入力された波長分割多重光WDMDに含まれる波長チャネルのうちの如何なるものが出力されるかというと、波長周回性のないとき場合は、A=4およびB=4を(1)式に代入することにより、波長チャネルλ7 Dが出力される。しかし、波長周回性がある場合は、A=4およびB=4を(2)式に代入することにより、波長チャネルλ2 Dが出力される。
以上のように構成された波長群光合波分波器10によれば、たとえば図2の(a)に示す波長分割多重光WDMが複数の入力ポート16から入力されると、波長分割多重光WDMに含まれる多数の波長テャネルから予め定められた波長テャネルを含む図2の(b)乃至(e)のいずれかに示す波長群WBが分離されて所定の出力ポート18から出力され、波長群光合波分波器10の後段に位置する光スイッチによりその波長群単位で切り換えられて所望の方向へ伝送される。このため、たとえば図22に示す波長群クロスコネクトスイッチでは、前述の非特許文献1、2、3、4に示すような多層干渉膜フィルタ式合波分波器、音響光学効果フィルタ式合波分波器等から成るN個の波長群光合波分波器GBから成る破線で囲まれた部分が、1個乃至N個より少ない複数個の波長群光合波分波器10から構成され得るようになるので、光の伝播方向を一方向とした場合は波長群光合波分波器の個数をN+N個から最も少ない場合には2個へ、また、例えば後述の実施例6に示すように双方向に構成された場合には最も少ない場合には1個へ大幅に低減できるようになる。
本実施例の波長群光合波分波器10によれば、波長分割多重光WDMが、波長チャネルに対応した分解能で分波および合波可能であり且つ入力ポート16が1つずれることにより出力ポートが順次1つずつずれる特性を有するアレイ導波路格子AWG1およびAWG2を合計2回通過させられることにより、その波長分割多重光WDMに含まれる複数の波長チャネルの一部をそれぞれ含む複数の波長群WBが複数の出力ポート18からそれぞれ出力されるので、複数の波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群WBが合波された波長分割多重光WDMから予め設定された複数の波長群WBに分離してその複数の波長群WBを複数の出力ポート18からそれぞれ出力する波長群光合波分波器10が、極めて簡単に得られる。
また、本実施例の波長群光合波分波器10によれば、1または2以上の互いに異なる複数の波長分割多重光WDMが複数の入力ポート16のいずれかにそれぞれ入力され、その複数の入力ポート16にそれぞれ入力された波長分割多重光WDMにそれぞれ含まれる波長群WBに属する波長チャネルが分光され、その分光された波長チャネルが予め設定された波長群WBに合波され、合波された波長群WBがその波長群WB毎に異なる出力ポート18から出力させられるので、複数の入力ポート16にそれぞれ入力された複数の波長分割多重光WDMから予め設定された複数の波長群WBに分離してその複数の波長群WBを複数の出力ポート18からそれぞれ出力する波長群光合波分波器10が、極めて簡単に得られる。
また、本実施例の波長群光合波分波器10によれば、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2と、(c)その第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポート26と第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポート42とを相互に接続する光接続路12とを含むことから、2つの第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を光接続路12で接続することにより、単一または複数の入力ポート16にそれぞれ入力された複数の波長分割多重光WDMから予め設定された複数の波長群WBに分離してその複数の波長群WBを複数の出力ポート18からそれぞれ出力する波長群光合波分波器10が、極めて簡単に得られる。
また、本実施例の波長群光合波分波器10によれば、上記光接続路12は、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2に一定の関係を成立させるために、複数本の導波路が一平面上において交差なく設けられたものであるので、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2と共に光接続路12も一平面上に設けることができ、たとえば石英若しくはシリコン製の共通の基板14上において、第1アレイ導波路格子AWG1、第2アレイ導波路格子AWG2、および光接続路12を容易に1チップのモノリシック構造として構成することができる。
また、本実施例の波長群光合波分波器10によれば、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2は、相互に光路長差を有する複数本のアレイ導波路20,30と、入力された光を分配して複数本のアレイ導波路20,30の入力側端部にそれぞれ入力させる入力レンズ導波路24,34と、アレイ導波路20,30の出力側端部から出力された光に含まれる複数の波長チャネルをアレイ導波路20,30の光路長差に基づいて分離し、出力ポート40、18のうちの予め設定された出力ポートへそれぞれ分配する出力レンズ導波路28,38とを、それぞれ含むことから、たとえば石英若しくはシリコン製の共通の基板14上においてたとえば石英系の材料でクラットおよびコアを堆積して所定パターンの導波路を形成した石英系プレーナ光波回路(PLC)により、容易に1チップのモノリシック構造として構成できる。
以上、波長群光合波分波器10の波長群光分波器としての機能を説明したが、光は可逆的に伝播する性質があるから、上述の説明と反対の方向に光を伝播させることにより、そのままの構成で波長群光合波分波器10を波長群光合波器として機能させることができる。この場合、図3の波長群光合波分波器10において、出力ポート18が入力ポートとして、入力ポート16が出力ポートとして機能し、第2アレイ導波路格子AWG2が第1アレイ導波路格子として、第1アレイ導波路格子AWG1が第2アレイ導波路格子として機能する。この波長群光合波器として用いられる場合は、前述の出力信号である複数の波長群WBが入力ポート(出力ポート18)から入力されると、予め定められた組み合わせで合波された波長分割多重光WDMが出力ポート(入力ポート16)から出力される。このような波長群光合波器として用いられる場合も上述と同様の効果が得られる。
次に、上記波長群光合波分波器10の他の構成例や具体例を説明する。なお、以下の説明において、実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図6は、4本の入力ファイバFINを介して伝送された、16個の波長チャネルλ1〜λ16をそれぞれ含む4つの波長分割多重光WDMA乃至WDMDが、その波長チャネル数と同数の16個の入力ポートp1〜p16および出力ポートq1〜q16を備えた波長周回性を有する第1アレイ導波路格子AWG1と、波長チャネル数よりも4だけ多い20個の入力ポートr1〜r20および出力ポートs1〜s20を備えた波長周回性を有する第2アレイ導波路格子AWG2とから構成された波長群光合波分波器10に入力された場合の分波機能を説明するものである。本実施例の波長群光合波分波器10の光接続路12は、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq1〜q16を、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr1〜r4 、r6〜r9、r11〜r14、r16〜r19とそれぞれ一平面内において接続しており、互いに交差することがない。第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr5、r10、r15、r20と出力ポートs2、s7、s12、s17とが使用されない。
本実施例において、第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A 〜λ16 A)、第2の波長分割多重光WDMB(波長チャネルλ1 B 〜λ16 B)、第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C 〜λ16 C)、第4の波長分割多重光WDMD(波長チャネルλ1 D〜λ16 D)が入力ポートp1、p5、p9、p13にそれぞれ入力されると、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を通されることにより、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs18〜s1、s3〜s6、s8〜s11、s13〜s16からは、たとえば図2の(b) および(c) に示すように、入力された波長分割多重光WDM毎にそれぞれ含まれ且つ波長軸上で100GHz毎に隣接して連続する予め設定された4つの連続した波長チャネルをそれぞれ含む4群の波長群WBすなわちWB4(A)〜WB1(A)、WB4(B)〜WB1(B)、WB4(C)〜WB1(C)、WB4(D)〜WB1(D)が、それぞれ1つずつ出力される。ここで、たとえばWB1(A)〜WB4(A)は、入力された第1の波長分割多重光WDMAに含まれる波長の一部(本実施例では4波長ずつ)をそれぞれ含む波長群であり、WB1(A)は波長チャネルλ1 A〜λ4 Aを示し、WB2(A)は波長チャネルλ5 A〜λ8 Aを示し、WB3(A)は波長チャネルλ9 A〜λ12を示し 、WB4(A)は波長チャネルλ13 A〜λ16 Aを示している。
本実施例の光接続路12における出力ポートq1〜q16と入力ポートr1〜r4、r6〜r9、r11〜r14、r16〜r19との間の接続関係は、一般式(3)により表される。また、入力ファイバFINの接続位置は、一般式(4)により表される。式(3)において、iは入力ポートの位置を示す整数、Dは1波長群内の波長チャネル数を示す整数、[]はその括弧内の数値を超えない最大の整数(シーリング)、1≦ri≦m+B、k=0又は1である。また、式(4)において、Bは波長群(バンド)の数、1≦ri≦A、j=1、2・・、k=1、2・・、である。また、式(4)において、Bは波長群(バンド)の数、1≦pi≦m、t=0、1、2・・B−1である。
ri=qo+j×[(qo−1)/D]+k ・・・(3)
(但し、k+j(B−1)+m≦A)
pi=l・t×D ・・・(4)
本実施例2において、m個の入力ポートpおよびm個の出力ポートqを有する第1アレイ導波路格子AWG1と、m+B個の入力ポートrおよびm+B個の出力ポートsを有する第2アレイ導波路格子AWG2とが用いられていたが、光接続路12を構成する複数本の導波路が交差しないものという前提において、第2アレイ導波路格子AWG2が、m+2B個の入力ポートrおよびm+2B個の出力ポートsを有するもの、或いはm+3B個の入力ポートrおよびm+3B個の出力ポートsを有するものであってもよい。さらに、一般にm+(正の整数)×B個の入力ポートrおよびm+(正の整数)×B個の出力ポートsを有するものであってもよい。その他、光接続路12を構成する複数本の導波路が交差するものであれば、さらに多くの接続関係が成立する。
本実施例2の波長群光合波分波器10によれば、前述の実施例と同様の効果が得られるのに加えて、波長軸上で隣接して連続する波長チャネルを含む波長群がそれぞれ出力ポート18から出力される利点がある。
ここで、本実施例2の波長群光合波分波器10が波長群光合波器として用いられる場合は、図6において、上記波長軸上で100GHz毎に連続する4つの連続した波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs18〜s1、s3〜s6、s8〜s11、s13〜s16からそれぞれ入力されると、第2アレイ導波路格子AWG2および第1アレイ導波路格子AWG1を順に通されることにより、それら波長群が予め設定された組み合わせで合波されて、第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)、第2の波長分割多重光WDMB(波長チャネルλ1 B〜λ16 B)、第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C〜λ16 C)、第4の波長分割多重光WDMD(波長チャネルλ1 D〜λ16 D)が第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp1、p5、p9、p13からそれぞれ出力される。
図7は、4本の入力ファイバFINを介して伝送された、16個の波長チャネルλ1〜λ16をそれぞれ含む4つの波長分割多重光WDMA〜WDMDが、その波長チャネル数と同数の16個の入力ポートp1〜p16および出力ポートq1〜q16を備えた波長周回性を有する第1アレイ導波路格子AWG1と、同様に波長チャネル数と同じ16個の入力ポートr1〜r16および出力ポートs1〜s16を備えた波長周回性を有する第2アレイ導波路格子AWG2とから構成された波長群光合波分波器10に入力された場合の分波機能を説明するものである。本実施例の波長群光合波分波器10の光接続路12は、たとえば光ファイバ或いはクロスオーバを有する三次元光導波路、或いは同一平面上で交差はするが導波路間のクロストークが所定の値以下となる様に作成された導波路を用いて、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq1〜q4、q5〜q8、q9〜q12、q13〜q16を、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr4〜r1、r8〜r5、r12〜r9、r16〜r13とそれぞれ交差して接続しており、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートおよび出力ポートにおいて使用されないものは存在しない。
本実施例3において、第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)、第2の波長分割多重光WDMB(波長チャネルλ1 B〜λ16 B)、第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C〜λ16 C)、第4の波長分割多重光WDMD(波長チャネルλ1 D〜λ16 D)が第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp1、p2、p9、p10にそれぞれ入力されると、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を通されることにより、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s2、s4、s14、s16)、(s1、s3、s5、s15)、(s6、s8、s10、s12)、(s7、s9、s11、s13)からは、たとえば図2の(d)および(e)に示すように、入力された波長分割多重光WDM毎にそれぞれ含まれ且つ波長軸上で400GHz隔てた不連続の予め設定された4つの波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群がそれぞれ1つずつ出力される。
ここで、本実施例3の波長群光合波分波器10が波長群光合波器として用いられる場合は、図7において、上記波長軸上で400GHz隔てた不連続の波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s2、s4、s14、s16)、(s1、s3、s5、s15)、(s6、s8、s10、s12)、(s7、s9、s11、s13)からそれぞれ入力されると、第2アレイ導波路格子AWG2および第1アレイ導波路格子AWG1を順に通されることにより、それら波長群が予め設定された組み合わせで合波されて、第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A乃至λ16 A)、第2の波長分割多重光WDMB(波長チャネルλ1 B乃至λ16 B)、第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C乃至λ16 C)、第4の波長分割多重光WDMD(波長チャネルλ1 D乃至λ16 D)が第1アレイ導波路格子AWG1 の入力ポートp1、p2、p9、p10からそれぞれ出力される。
図8は、4本の入力ファイバFINを介して伝送された、16個の波長チャネルλ1〜λ16をそれぞれ含む4つの波長分割多重光WDMA乃至WDMDが、その波長チャネル数と同数の16個の入力ポートp1〜p16および出力ポートq1〜q16を備えた波長周回性を有する第1アレイ導波路格子AWG1と、同様に波長チャネル数と同じ16個の入力ポートr1乃至r16および出力ポートs1乃至s16を備えた波長周回性を有する第2アレイ導波路格子AWG2とから構成された波長群光合波分波器10に入力された場合の分波機能を説明するものである。本実施例の波長群光合波分波器10の光接続路12は、たとえば光ファイバ或いはクロスオーバを有する三次元光導波路、或いは同一平面上で交差はするが導波路間のクロストークが所定の値以下となる様に作成された導波路を用いて、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq1〜q4、q5〜q8、q9〜q12、q13〜q16を、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr4〜r1、r8〜r5、r12〜r9、r16〜r13とそれぞれ交差して接続しており、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートおよび出力ポートには使用されないものが存在しない。
本実施例において、第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)、第2の波長分割多重光WDMB(波長チャネルλ1 B〜λ16 B)、第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C〜λ16 C)、第4の波長分割多重光WDMD(波長チャネルλ1 D〜λ16 D)が入力ポートp5、p6、p13、p14にそれぞれ入力されると、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を通されることにより、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s2、s4、s6、s8)、(s3、s5、s7、s9)、(s1、s11、s13、s15)、(s10、s12、s14、s16)からは、たとえば図2の(d)および(e)に示すように、入力された波長分割多重光WDM毎にそれぞれ含まれ且つ波長軸上で400GHz隔てた不連続の予め設定された4つの波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群がそれぞれ1つずつ出力される。
上記実施例3および4の光接続路12における出力ポートq1乃至q16と入力ポートr1乃至r16との接続関係は、一般式(5)により表される。また、入力ファイバFINの接続位置は、一般式(6)により表される。式(5)において、iは入力ポートの位置を示す整数、Dは1波長群内の波長チャネル数を示す整数、[]はその括弧内の数値を超えない最大の整数(シーリング)、1≦ri≦m、k=0、1、2・・、m−1、のm通りの接続が可能である。また、式(6)において、Bは波長群(バンド)の数、1≦pi≦m、t=0、1、2・・、である。
ri =〈B×{2×[(qo −1)/B]+1}−qo +k〉mod m +1 ・・・(5)
pi=〈2tB+α〉mod m +1
〈2tB+α+Z〉mod m +1 ・・・(6)
但し、Z=1、3、5、・・・2B−1
α=1、2、3、・・・2B−1
ここで、本実施例において、光接続路12を構成する複数本の導波路が交差するという条件下で、m個の入力ポートpおよびm個の出力ポートqを有する第1アレイ導波路格子AWG1と、m個の入力ポートrおよびm個の出力ポートsを有する第2アレイ導波路格子AWG2とが用いられていたが、交差するというという条件下では、第2アレイ導波路格子AWG2が、m+B個の入力ポートrおよびm+B個の出力ポートsを有するもの、或いはm+2B個の入力ポートrおよびm+2B個の出力ポートsを有するものであってもよい。さらに、一般にm+(正の整数)×B個の入力ポートrおよびm+(正の整数)×B個の出力ポートsを有するものであってもよい。
ここで、本実施例4の波長群光合波分波器10が波長群光合波器として用いられる場合は、図8において、上記波長軸上で400GHz隔てた不連続の波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s2、s4、s6、s8)、(s3、s5、s7、s9)、(s1、s11、s13、s15)、(s10、s12、s14、s16)からそれぞれ入力されると、第2アレイ導波路格子AWG2および第1アレイ導波路格子AWG1を順に通されることにより、それら波長群が予め設定された組み合わせで合波されて、第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A乃至λ16 A)、第2の波長分割多重光WDMB(波長チャネルλ1 B乃至λ16 B)、第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C乃至λ16 C)、第4の波長分割多重光WDMD(波長チャネルλ1 D乃至λ16 D)が第1アレイ導波路格子AWG1 の入力ポートp5、p6、p13、p14からそれぞれ出力される
実施例3および4の波長群光合波分波器10によれば、前述の実施例と同様の効果が得られるのに加えて、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2は、波長分割多重光WDMに含まれる波長チャネル数と同じ数の入力ポートおよび出力ポートをそれぞれ備えたものであるので、波長群光合波分波器の規模が小さくなるとともに構造が一層簡単となる。
また、実施例3および4の波長群光合波分波器10によれば、出力ポート18からそれぞれ出力される波長群WBは、図2の(d)或いは(e)に示すように、波長軸上で不連続の波長チャネルから構成されるものであるので、波長軸上で不連続な波長チャネルを含む波長群が得られる。
図9は、2本の入力ファイバFINを介して伝送された、16個の波長チャネルλ1〜λ16をそれぞれ含む2つの波長分割多重光WDMA〜WDMBが、その波長チャネル数と同数の16個の入力ポートp1〜p16および出力ポートq1〜q16を備えた波長周回性を有しない第1アレイ導波路格子AWG1と、同様に波長チャネル数と同じ16個の入力ポートr1〜r16および出力ポートs1〜s16を備えた波長周回性を有しない第2アレイ導波路格子AWG2とから構成された波長群光合波分波器10に入力された場合の分波機能を説明するものである。本実施例の波長群光合波分波器10の光接続路12は、たとえば光ファイバ或いはクロスオーバを有する三次元光導波路、或いは同一平面上で交差はするが導波路間のクロストークが書英の値以下となる様に構成された光導波路を用いて、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq8を第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr5に接続するとともに、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq9〜q12、q13〜q16を、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr12〜r9、r16〜r13とそれぞれ交差して接続するとともに、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq8を第2アレイ導波路格子AWG2no入力ポートr5に接続している。第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq1〜q7、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr1〜r4、r6〜r8および出力ポートs6〜s13は使用されない。
本実施例において、第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)、第2の波長分割多重光WDMB(波長チャネルλ1 B 〜λ16 B)が第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp1、p2にそれぞれ入力されると、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を通されることにより、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s2、s4、s14、s16)、(s1、s3、s5、s15)からは、たとえば図2の(d)および(e)に示すように、入力された波長分割多重光WDM毎にそれぞれ含まれ且つ波長軸上で400GHz隔てた不連続の予め設定された2つの波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群がそれぞれ1つずつ出力される。
ここで、本実施例5の波長群光合波分波器10が波長群光合波器として用いられる場合は、図9において、上記波長軸上で400GHz隔てた不連続の波長チャネルをそれぞれ含む2つの波長群WBが第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s2、s4、s14、s16)、(s1、s3、s5、s15)からそれぞれ入力されると、第2アレイ導波路格子AWG2および第1アレイ導波路格子AWG1を順に通されることにより、それら波長群が予め設定された組み合わせで合波されて、第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A乃至λ16 A)、第2の波長分割多重光WDMB(波長チャネルλ1 B 乃至λ16 B)の中で実際に波長群として使用されている2つの波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群から構成される波長分割多重光が第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp1、p2からそれぞれ出力される。
図10および図11は、4本の光ファイバFINを介して伝送された、12個の波長チャネルλ1〜λ3、λ5〜λ7、λ9〜λ11、λ13〜λ15をそれぞれ含む4つの波長分割多重光WDMA〜WDMDが、16個の入力ポートp1〜p16および出力ポートq1〜q16を備えた波長周回性を有する第1アレイ導波路格子AWG1と、16個の入力ポートr1乃至r16および出力ポートs1乃至s16を備えた波長周回性を有する第2アレイ導波路格子AWG2とから構成された波長群光合波分波器10の第1アレイ導波路格子AWG1に入力された場合の波長群分波機能と、4本の光ファイバFINを介して伝送された、12個の波長チャネルλ1〜λ3、λ5〜λ7、λ9〜λ11、λ13〜λ15をそれぞれ含む4つの波長分割多重光WDME〜WDMHが、第2アレイ導波路格子AWG2に入力されて上記と逆方向に光を伝播させたときの波長群分波機能とを、同時に双方向で実行する例を説明するものである。波長群光合波分波器10は、双方向で波長群分波機能を有するものであるが、理解を容易とするために、図10では、4つの波長分割多重光WDMA〜WDMDが第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートに入力された場合の一方向における波長群分波器として作動する部分を説明し、図11ではそれとは反対方向に4つの波長分割多重光WDME〜WDMHが第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートに入力された場合の波長群分波器として作動する部分を説明している。
本実施例の波長群光合波分波器10の光接続路12は、たとえば光ファイバ或いはクロスオーバを有する三次元光導波路、或いは同一平面上で交差はするが導波路間のクロストークが所定の値以下となるように作成された光導波路を用いて、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq1〜q4、q5〜q8、q9〜q12、q13〜q16を、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr4〜r1、r8〜r5、r12〜r9、r16〜r13とそれぞれ交差して接続している。但し、本実施例では、図7の実施例に比較して、波長チャネルλ4、λ8、λ12、λ16は敢えて用いられておらず、4つの波長分割多重光WDMA〜WDMDに含まれていないので、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs3、s4、s11、s12には波長群分波出力が出ないようにされる一方で、出力ポートs3、s4、s11、s12には、他の入力信号である16個の波長チャネルλ1〜λ16において波長チャネルλ4、λ8、λ12、λ16を除く12個の波長チャネルを各々含む4つの波長分割多重光WDME〜WDMHが入力されるようになっている。
本実施例において、第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 Aにおいて波長チャネルλ4 A、λ8 A、λ12 A、λ16 Aを除く12個の波長チャネル)、第2の波長分割多重光WDMB(波長チャネルλ1 B〜λ16 Bにおいて波長チャネルλ4 B、λ8 B、λ12 B、λ16 Bを除く12個の波長チャネル)、第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C〜λ16 Cにおいて波長チャネルλ4 C、λ8 C、λ12 C、λ16 Cを除く12個の波長チャネル)、第4の波長分割多重光WDMD(波長チャネルλ1 D〜λ16 Dにおいて波長チャネルλ4 D、λ8 D、λ12 D、λ16 Dを除く12個の波長チャネル)が入力ポートp1、p2、p9、p10にそれぞれ入力されると、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を通されることにより、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s2、s14、s16)、(s1、s5、s15)、(s6、s8、s10)、(s7、s9、s13)からは、たとえば図2の(d)および(e)に示すように、入力された波長分割多重光WDM毎にそれぞれ含まれ且つ波長軸上で400GHz隔てた不連続の予め設定された4つの波長チャネルをそれぞれ含む3群の波長群WBすなわち[WB3(A),WB1(A),WB2(A)]、[WB3(B),WB1(B),WB2(B)]、[WB1(C),WB2(C),WB3(C)]、[WB2(D),WB3(D),WB1(D)]が、それぞれ1つずつ出力される。ここで、たとえば上記波長群WB1(A),WB2(A),WB3(A)は、入力された第1の波長分割多重光WDMAに含まれる波長の一部(本実施例では4波長ずつ)をそれぞれ含む波長群であり、WB1(A)は出力ポートs14から出力される波長チャネルλ1 A、λ5 A、λ9 A、λ13 Aを含む波長群、WB2(A)は出力ポートs16から出力される波長チャネルλ2 A、λ6 A、λ10 A、λ14 Aを含む波長群、WB3(A)は出力ポートs2から出力される波長チャネルλ3 A、λ7 A、λ11 A、λ15 Aを含む波長群をそれぞれ示している。
また、第5の波長分割多重光WDME(波長チャネルλ1 E〜λ16 Eにおいて波長チャネルλ4 E、λ8 E、λ12 E、λ16 Eを除く12個の波長チャネル)、第6の波長分割多重光WDMF(波長チャネルλ1 F〜λ16 Fにおいて波長チャネルλ4 F、λ8 F、λ12 F、λ16 Fを除く12個の波長チャネル)、第7の波長分割多重光WDMG(波長チャネルλ1 G〜λ16 Gにおいて波長チャネルλ4 G、λ8 G、λ12 G、λ16 Gを除く12個の波長チャネル)、第8の波長分割多重光WDMH(波長チャネルλ1 H〜λ16 Hにおいて波長チャネルλ4 H、λ8 H、λ12 H、λ16 Hを除く12個の波長チャネル)が第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs3、s4、s11、s12にそれぞれ入力されると、第2アレイ導波路格子AWG2および第1アレイ導波路格子AWG1を通されることにより、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポート(p4、p6、p16)、(p3、p5、p7)、(p8、p12、p14)、(p11、p13、p15)からは、たとえば図2の(d)および(e)に示すように、入力された波長分割多重光WDM毎にそれぞれ含まれ且つ波長軸上で400GHz隔てた不連続の予め設定された3つの波長チャネルをそれぞれ含む3つの波長群がそれぞれ1つずつ出力される。
本実施例では、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートのうち一部である1または2以上の出力ポートs3、s4、s11、s12を入力ポートとし、その入力ポートから逆の伝播方向で入力された1または2以上の波長分割多重光から各々の波長分割多重光に含まれる波長群毎に分離して、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートのうち前記波長分割多重光WDMA、WDMB、WDMC、WDMDが入力されていない入力ポート(p4、p6、p16)、(p3、p5、p7)、(p8、p12、p14)、(p11、p13、p15)から出力することにより、双方向で、波長分割多重光からそれに含まれる複数の波長チャネルの一部であって互いに異なる波長チャネルをそれぞれ含む複数の波長群へ分波して出力するので、双方向で同時に波長群分波器として機能することができる。
ここで、本実施例の波長群光合波分波器10が波長群光合波器として用いられる場合は、図10において、波長軸上で400GHz隔てた不連続の4つの波長チャネルをそれぞれ含む4群の波長群WBが第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s2、s14、s16)、(s1、s5、s15)、(s6、s8、s10)、(s7、s9、s13)からからそれぞれ入力されると、第2アレイ導波路格子AWG2および第1アレイ導波路格子AWG1を順に通されることにより、それら波長群が予め設定された組み合わせで合波されて、第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ3 A、λ5 A〜λ7 A、λ9 A〜λ11 A、λ13 A〜λ15 A)、第2の波長分割多重光WDMB(波長チャネルλ1 B〜λ3 B、λ5 B〜λ7 B、λ9 B〜λ11 B、λ13 B〜λ15 B)、第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C〜λ3 C、λ5 C〜λ7 C、λ9 C〜λ11 C、λ13 C〜λ15 C)、第4の波長分割多重光WDMD(波長チャネルλ1 D〜λ3 D、λ5 D〜λ7 D、λ9 D〜λ11 D、λ13 D〜λ15 D)が第1アレイ導波路格子AWG1 の入力ポートp1、p2、p9、p10からそれぞれ出力される。また、図11において、波長軸上で400GHz隔てた不連続の4つの波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポート(p4、p6、p16)、(p3 、p5 、p7 )、(p8 、p12、p14)、(p11、p13、p15)からそれぞれ入力されると、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を順に通されることにより、それら波長群が予め設定された組み合わせで合波されて、第5の波長分割多重光WDME(波長チャネルλ1 E〜λ3 E、λ5 E〜λ7 E、λ9 E〜λ11 E、λ13 E〜λ15 E)、第6の波長分割多重光WDMF(波長チャネルλ1 F〜λ3 F、λ5 F〜λ7 F、λ9 F〜λ11 F、λ13 F〜λ15 F)、第7の波長分割多重光WDMG(波長チャネルλ1 G〜λ3 G、λ5 G〜λ7 G、λ9 G〜λ11 G、λ13 G〜λ15 G)、第8の波長分割多重光WDMH(波長チャネルλ1 H〜λ3 H、λ5 H〜λ7 H、λ9 H〜λ11 H、λ13 H〜λ15 H)が第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs3、s4、s11、s12にそれぞれ出力される。
図12は、波長群光合波分波器10が共通のすなわち単一のアレイ導波路格子AWG3および折返導波路50が基板14上に一体構成された例を示す概念図である。このアレイ導波路格子AWG3は、前述の第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2と同様に、アレイ導波路20、入力側導波路22、その入力側導波路22とアレイ導波路20との間に設けられた入力レンズ導波路24と、複数本の出力側導波路26、その出力側導波路26とアレイ導波路20との間に設けられた出力レンズ導波路28とを備えている。このため、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2と同様の入力ポートが1つずれることにより出力ポートが順次1つずつずれる特性を備えている。図13は、M本の全ての入力側導波路22とN本出力側導波路26とについてα番目の入力側導波路22(入力ポート16)から入力され、β番目の出力側導波路26(出力ポート40)から出力される波長がλ(α+β−1)(但し、括弧内はサフィックス)であることを示す図表である。本実施例において、上記アレイ導波路格子AWG3は波長周回性を持たないものである。
本実施例の波長群光合波分波器10では、単一のアレイ導波路格子AWG3において波長分割多重光WDMが複数の入力ポート16の一部に入力され且つ分波された波長群毎に互いに異なる出力ポート40の一部から出力させる機能を実現するために単一のアレイ導波路格子AWG3に対してそれを2回通過させるために、そのアレイ導波路格子AWG3の出力ポート40の他部をアレイ導波路格子の入力ポート16の他部に入力させる折返接続路(帰還用導波路)50が設けられている。波長群光合波分波器10では、単一のアレイ導波路格子AWG3により、入力ポート16の一部に入力された互いに異なる複数の波長分割多重光WDMから、その波長分割多重光WDMに含まれる複数の波長群WBとは異なる波長群WBに変換されたものが、出力ポート40の他部の帰還用の各導波路にそれぞれ出力される。
本実施例において、アレイ導波路格子AWG3の入力ポート16の数をM、アレイ導波路格子AWG3の出力ポート40の数をN、波長群の数をB、波長群内の波長チャネル数をD、波長群光合波分波器(デバイス)10内の1×Bの合分波器数をAとすると、使用する総波長チャネル数はB×D、デバイスの入力ポート数はA、デバイスの出力ポート数はA×Bとされる。
本実施例においては、折返接続路50では、一般式で表現すると、以下の(a)乃至(d)に示すように接続される。すなわち、
(a)A本の入力ポートは、アレイ導波路格子AWG3のポートa、a+D、・・・a+(A−1)Dを使用する。
(b)アレイ導波路格子AWG3の出力ポートN−(A+B−1)D+1〜Nを、アレイ導波路格子AWG3の入力ポートへ折り返す。即ち、つなぎ方のポイントは、出力ポートがD個毎に「接続先の入力ポート番号と出力ポート番号の差」を1ずつ変えることにある。
(c)折り返して接続するポート間は、以下の通りとする。
(出力ポート) (入力ポート)
N−D+1〜N → M−D+1〜M
N−2D+1〜N−D → M−2D〜M−D−1
N−3D+1〜N−2D → M−3D−1〜M−2D−2
N−4D+1〜N−3D → M−4D−2〜M−3D−3
−
(中略)
−
N−(A+B−1)D+1〜N−(A+B−2)D→
M−(A+B−1)D−(A+B−3)
〜M−(A+B−2)D−(A+B−2)
(d)A・B本のデバイスの出力ポートは、アレイ導波路格子AWG3の以下の出力ポートを使用する。
a+N−M〜a+N−M+D−1
a+N−M+D+1〜a+N−M+2D
a+N−M+2D+2〜a+N−M+3D+1
−
(中略)
−
a+N−M+(A−1)D+A−1〜a+N−M+AD+A−2
上記の一般式で表現される接続を行う場合、上記折返接続路50による接続は、式(7)、(8)、(9)を満たすことが必要である。式(7)は出力ポート番号が1以上であることに基づく制約条件であり、式(8)は折返接続路50に用いる出力ポートと波長群を出力するためのデバイスに必要な出力ポートとの番号を重複させないようにするための制約条件であり、式(9)は折返接続路50に用いる入力ポートと波長分割多重光WDMを入力するためにデバイスに必要な入力ポートとの番号を重複させないようにするための制約条件である。
a≧M−N+1 ・・・(7)
M>(2A+B−1)D+A+a−3 ・・・(8)
M>(2A+B−2)D+(A+B+a−3) ・・・(9)
たとえば、アレイ導波路格子AWG3の入力ポート16の数M=128、アレイ導波路格子AWG3の出力ポート40の数N=128、波長群の数B=8、波長群内の波長チャネル数n=8、波長群光合波分波器(デバイス)10内の1×Bの合分波器数A=4、a=1とした場合を具体的に説明すると、(7)式の制約条件は、その左辺=1、右辺=128−128+1=1となって満足され、(8)式の制約条件は、その左辺=128、右辺=(2×4+8−1)×8+4+1−3=122となって満足され、(9)式の制約条件は、その左辺=128、右辺=(2×4+8−2)×8+(4+8+1−3)=122となって満足される。したがって、デバイスの入力ポートとしては、アレイ導波路格子AWG3の入力ポートのIn1(1番) 、In9(9番) 、In17(17 番) 、In25(25 番) が用いられるとともに、デバイスの出力ポートとしては、入力ポートIn1 からの入力光が出力される出力ポートOut1-8と、入力ポートIn9 からの入力光が出力される出力ポートOut10-17と、入力ポートIn17からの入力光が出力される出力ポートOut19-26と、入力ポートIn25からの入力光が出力される出力ポートOut28-35とが用いられる。
また、折返接続路50としては、出力ポートのOut41-48( 41番〜48番) が入力ポートのIn31-38(31番〜38番) へ、出力ポートのOut49-56( 49番〜56番) が入力ポートのIn40-47(40番〜47番) へ、出力ポートのOut57-64( 57番〜64番) が入力ポートのIn49-56(49番〜56番) へ、出力ポートのOut65-72( 65番〜72番) が入力ポートのIn58-65(58番〜65番) へ、出力ポートのOut73-80( 73番〜80番) が入力ポートのIn67-74(67番〜74番) へ、出力ポートのOut81-88( 81番〜88番) が入力ポートのIn76-83(76番〜83番) へ、出力ポートのOut89-96( 89番〜96番) が入力ポートのIn85-92(85番〜92番) へ、出力ポートのOut97-104( 97 番〜104 番) が入力ポートのIn94-101(94 番〜101 番) へ、出力ポートのOut105-112( 105 番〜112 番) が入力ポートのIn103-110(103 番〜110 番) へ、出力ポートのOut113-120( 113 番〜120 番) が入力ポートのIn112-119(112 番〜119 番) へ、出力ポートのOut121-128( 121 番〜128 番) が入力ポートのIn121-128(121 番〜128 番) へそれぞれ接続される。
本実施例の波長群光合波分波器10では、単一のアレイ導波路格子AWG3が備えられているが、その出力が折返接続路50により再度入力させられて、アレイ導波路格子AWG3を2回通過させられるので、前述の実施例と同様の効果が得られる。
また、本実施例の波長群光合波分波器10によれば、波長分割多重光WDMが複数の入力ポートの一部に入力され且つ合波された波長群毎に互いに異なる出力ポートの一部から出力させる単一のアレイ導波路格子AWG3と、その共通のアレイ導波路格子AWG3の出力ポートの他部をその共通のアレイ導波路格子AWG3の入力ポートの他部に入力させる折返接続路50とを含み、その単一のアレイ導波路格子AWG3は、入力ポートの一部に入力された互いに異なる複数の波長分割多重光WDMから、その波長分割多重光WDMに含まれる複数の波長群WBとは異なる波長群WBに変換されたものが、出力ポートの一部である帰還用の各導波路からそれぞれ出力させるものであることから、基板14上に一体構成された単一のアレイ導波路格子AWG3および折返接続路50から波長群光合波分波器10が簡単に構造される。
ここで、本実施例5の波長群光合波分波器10が波長群光合波器として用いられる場合は、図12において、複数の波長群WBが出力ポート40の一部からそれぞれ入力されると、単一のアレイ導波路格子AWG3を波長群光分波器の場合とは逆の伝播方向で2回通されることにより、それら波長群が予め設定された組み合わせで合波されて、波長分割多重光WDMが入力ポート16の一部からそれぞれ出力される。
図14の実施例の波長群光合波分波器10は、折返接続路50が接続する出力ポートの一部と入力ポートの一部とが相違する他は、図12の実施例と同様に構成されている。すなわち、図12の実施例ではアレイ導波路格子AWG3の入力ポートおよび出力ポートのうちの老番ポートが折返接続路50の接続に用いられ、若番ポートがデバイスの入出力に用いられていたが、本実施例では、アレイ導波路格子AWG3の入力ポートおよび出力ポートのうちの若番ポートが折返接続路50の接続に用いられ、老番ポートがデバイスの入出力に用いられている。本実施例においても図12の実施例と同様の効果が得られる。
図15の実施例の波長群光合波分波器10は、図6の実施例と類似するものであり、入力される第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A乃至λ16 A)或いは第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C〜λ16 C)の波長チャネル数と同数の16個の入力ポートp1〜p16および出力ポートq1〜q16を備えた波長周回性を有する第1アレイ導波路格子AWG1と、上記波長チャネル数よりも8だけ多い24個の入力ポートr1〜r24および出力ポートs1〜s24を備えた波長周回性を有する第2アレイ導波路格子AWG2とから構成されている。本実施例の波長群光合波分波器10の光接続路12は、基板14上に形成された光導波路から構成され、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq1〜q16を、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr1〜r4、r7〜r10、r13〜r16、r19〜r22と、相互に交差することなくそれぞれ1平面内において並行に接続している。第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr5、r6、r11、r12、r17、r18、r23、r24と出力ポートs2〜s6、s8、s10、s12、s14〜s18、s20、s22、s24とが使用されていない。
図15は、上記2つの波長分割多重光WDMAおよび波長分割多重光WDMCが入力された場合の分波機能を示している。第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A乃至λ16 A)および第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C〜λ16 C)が第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp1およびp9にそれぞれ入力されると、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を通過させられることにより、たとえば図2の(b)および(c)に示すように、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s1、s23、s21、s19)からは、入力ポートp1に入力された波長分割多重光WDMAにそれぞれ含まれ且つ波長軸上で100GHz毎に隣接して連続する予め設定された4つの連続した波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが、からそれぞれ出力されるとともに、出力ポート(s13、s11、s9、s7)からは、入力ポートp9に入力された波長分割多重光WDMC毎にそれぞれ含まれ且つ波長軸上で100GHz毎に隣接して連続する予め設定された4つの連続した波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが、それぞれ出力される。
本実施例の波長群光合波分波器10では、使用しない第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートを2つ以上ずつ連続させることで、使用する第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートが隣接しないようにされている。このような入出力特性は、光接続路12によって相互に接続される第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートの番号と第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートの番号との差が連続しない飛び飛びの値をすること、および、使用する第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートを適切に選択することにより得られる。従って、それらの条件を満足する範囲で、光接続路12によって相互に接続されるポートや、波長分割多重光WDMA およびWDMC が入力されるポート等の選択は適宜変更可能である。本実施例の波長群光合波分波器10によれば、前述の実施例と同様の効果が得られるのに加えて、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートが隣接しないようにされていることからその出力ポートに接続される出力導波路の間隔を広くすることができる利点がある。この利点により、第2アレイ導波路格子AWG2からの出力導波路の構造を改良して、たとえば導波路幅を広くして透過帯域を拡大できたり、或いは導波路の形状をパラボラ型にして透過スペクトルを平坦化できたりする等の効果が得られる。
図16の実施例の波長群光合波分波器10は、図7の実施例と同様に、入力される第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A乃至λ16 A)或いは第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C〜λ16 C)の波長チャネル数と同数の16個の入力ポートp1〜p16および出力ポートq1〜q16を備えた波長周回性を有する第1アレイ導波路格子AWG1と、同様に波長チャネル数と同数の16個の入力ポートr1〜r16および出力ポートs1〜s16を備えた波長周回性を有する第2アレイ導波路格子AWG2とから構成されている。本実施例の波長群光合波分波器10の光接続路12は、図7の実施例と同様に、たとえば光ファイバー或いは基板14上に形成されたクロスオーバを有する三次元光導波路から構成され、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq1〜q4、q5〜q8、q9〜q12、q13〜q16を、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr4〜r1、r8〜r5、r12〜r9、r16〜r13と、相互に交差した状態で接続している。第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートにおいて使用されていないものは存在しないが、出力ポートでは1つ置きに使用されていない。
図16は、上記2つの波長分割多重光WDMAおよび波長分割多重光WDMCが入力された場合の分波機能を示している。第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A乃至λ16 A)および第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ1 C〜λ16 C)が第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp1およびp9にそれぞれ入力されると、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を通過させられることにより、たとえば図2の(d)および(e)に示すように、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s14、s16、s2、s4)からは、入力ポートp1に入力された波長分割多重光WDMAにそれぞれ含まれ且つ波長軸上で100GHz毎に隣接せず不連続な4つの波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが、それぞれ出力されるとともに、出力ポート(s6、s8、s10、s12)からは、入力ポートp9に入力された波長分割多重光WDMC毎にそれぞれ含まれ且つ波長軸上で100GHz毎に隣接せず不連続な波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが、それぞれ出力される。
本実施例の波長群光合波分波器10では、使用する第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートを隣接させることで、使用する第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートを隣接させず連続しないようにされている。このような入出力特性は、光接続路12によって相互に接続される第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートの番号と第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートの番号との差が連続しない飛び飛びの値をすること、および、使用する第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートを適切に選択することにより得られる。従って、それらの条件を満足する範囲で、光接続路12によって相互に接続されるポートや、波長分割多重光WDMAおよびWDMCが入力されるポート等の選択は適宜変更可能である。本実施例の波長群光合波分波器10によれば、前述の実施例と同様の効果が得られるのに加えて、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートが隣接しないようにされていることからその出力ポートに接続される出力導波路の間隔を広くすることができる利点がある。この利点により、第2アレイ導波路格子AWG2からの出力導波路の構造を改良して、たとえば導波路幅を広くして透過帯域を拡大できたり、或いは導波路の形状をパラボラ型にして透過スペクトルを平坦化できたりする等の効果が得られる。
図17の実施例の波長群光合波分波器10は、入力される第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ21 A乃至λ36 A)或いは第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ21 C〜λ36 C)の波長チャネル数16よりも多い24個の入力ポートp1〜p24および出力ポートq1〜q24を備えた波長周回性のない第1アレイ導波路格子AWG1と、同様に波長チャネル数よりも多い34個の入力ポート入力ポートr1〜r34および出力ポートs1〜s34を備えた波長周回性のない第2アレイ導波路格子AWG2とから構成されている。本実施例の波長群光合波分波器10の光接続路12は、たとえば基板14上に平面的に並行して形成された光導波路から構成され、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq1〜q24を、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr1〜r4、r7〜r10、r13〜r16、r19〜r22、r25〜r28、r31〜r34と、1平面内において並行に接続している。第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr5、r6、r11、r12、r17、r18、r23、r24、r28、r29および出力ポートs1、s2、s4、s6 、s8、s10〜s14、s16、s18、s20、s22〜s34が使用されていない。
図17は、上記2つの波長分割多重光WDMAおよび波長分割多重光WDMCが入力された場合の分波機能を示している。第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ21 A乃至λ36 A)および第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ21 C〜λ36 C)が第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp13およびp21にそれぞれ入力されると、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレ イ導波路格子AWG2を通過させられることにより、たとえば図2の(b)および(c)に示すように、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s9、s7、s5、s3)からは、入力ポートp13に入力された波長分割多重光WDMAにそれぞれ含まれ且つ波長軸上で100GHz毎に隣接する連続した4つの波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが、それぞれ出力されるとともに、出力ポート(s21、s19、s17、s15)からは、入力ポートp21に入力された波長分割多重光WDMC毎にそれぞれ含まれ且つ波長軸上で100GHz毎に隣接して連続する波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが、それぞれ出力される。
本実施例の波長群光合波分波器10では、使用しない第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートを2つ以上隣接(連続)させることで、使用する第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートを隣接させず連続しないようにされている。このような入出力特性は、光接続路12によって相互に接続される第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートの番号と第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートの番号との差が連続しない飛び飛びの値をすること、および、使用する第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートを適切に選択することにより得られる。従って、それらの条件を満足する範囲で、光接続路12によって相互に接続されるポートや、波長分割多重光WDMA およびWDMC が入力されるポート等の選択は適宜変更可能である。本実施例の波長群光合波分波器10によれば、前述の実施例と同様の効果が得られるのに加えて、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートが隣接しないようにされていることからその出力ポートに接続される出力導波路の間隔を広くすることができる利点がある。この利点により、第2アレイ導波路格子AWG2からの出力導波路の構造を改良して、たとえば導波路幅を広くして透過帯域を拡大できたり、或いは導波路の形状をパラボラ型にして透過スペクトルを平坦化できたりする等の効果が得られる。
図18の実施例の波長群光合波分波器10は、入力される第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ17 A乃至λ32 A)或いは第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ17 C〜λ32 C)の波長チャネル数16よりも多い24個の入力ポートp1〜p24および出力ポートq1〜q24を備えた波長周回性を有しない第1アレイ導波路格子AWG1と、同様に波長チャネル数よりも多い24個の入力ポートr1〜r24および出力ポートs1〜s24を備えた波長周回性を有しない第2アレイ導波路格子AWG2とから構成されている。本実施例の波長群光合波分波器10の光接続路12は、たとえば光ファイバー或いは基板14上に形成されたクロスオーバを有する三次元光導波路から構成され、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq1〜q4、q5〜q8、q9〜q12、q13〜q16、q17〜q20、q21〜q24を、第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr4〜r1、r8〜r5、r12〜r9 、r16〜r13、r20〜r17、r24〜r21と、相互に交差した状態で接続している。第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートにおいて使用されていないものは存在せず、出力ポートs1〜s5、s7、s9、s11、s13、s15、s17、s19、s21〜s24は使用されていない。
図18は、上記2つの波長分割多重光WDMAおよび波長分割多重光WDMCが入力された場合の分波機能を示している。第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ17 A乃至λ32 A)および第3の波長分割多重光WDMC(波長チャネルλ17 C〜λ32 C)が第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp9およびp17にそれぞれ入力されると、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2を通過させられることにより、たとえば図2の(d)および(e)に示すように、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポート(s6、s8、s10、s12)からは、入力ポートp1に入力された波長分割多重光WDMAに それぞれ含まれ且つ波長軸上で100GHz毎に隣接せず不連続な4つの波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが、それぞれ出力されるとともに、出力ポート(s14、s16、s18、s20)からは、入力ポートp9に入力された波長分割多重光WDMC毎にそれぞれ含まれ且つ波長軸上で100GHz毎に隣接せず不連続な波長チャネルをそれぞれ含む4つの波長群WBが、それぞれ出力される。
本実施例の波長群光合波分波器10では、使用する第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートを隣接させることで、使用する第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートを隣接させず連続しないようにされている。このような入出力特性は、光接続路12によって相互に接続される第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートの番号と第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートの番号との差が連続しない飛び飛びの値をすること、および、使用する第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートを適切に選択することにより得られる。従って、それらの条件を満足する範囲で、光接続路12によって相互に接続されるポートや、波長分割多重光WDMAおよびWDMCが入力されるポート等の選択は適宜変更可能である。本実施例の波長群光合波分波器10によれば、前述の実施例と同様の効果が得られるのに加えて、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートが隣接しないようにされていることからその出力ポートに接続される出力導波路の間隔を広くすることができる利点がある。この利点により、第2アレイ導波路格子AWG2からの出力導波路の構造を改良して、たとえば導波路幅を広くして透過帯域を拡大できたり、或いは導波路の形状をパラボラ型にして透過スペクトルを平坦化できたりする等の効果が得られる。
図19は、図10および図11の実施例に8個の光サーキュレータ60を加えた形式の波長群光合波分波器10を示している。光サーキュレータ60は、複数のポートたとえば第1ポート60a、第2ポート60b、第3ポート60cを備え、いずれかのポートから入力された光は矢印に示す一回転方向側に隣接したポートから出力させる特性を備えたものである。この光サーキュレータ60は、図20に示すように第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp1、p2、p9、p10に設けられるとともに、図21に示すように第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs3、s4、s11、s12に設けられている。このため、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs3、s4、s11、s12に波長群分波出力が出ないように、入力される波長分割多重光WDMA〜WDMHから波長チャネルλ4、λ8、λ12、λ16を除く必要がなく、本実施例の波長分割多重光WDMA〜WDMHは16個の波長チャネルλ1〜λ16を有するものである。
本実施例の波長群光合波分波器10によれば、図10および図11の実施例と同様に、双方向の波長群光分波器および波長群光合波器として機能するとともに、無駄なポートがなく、波長チャネルλ4、λ8、λ12、λ16を除く必要がないので、一層高い利用効率が高められる。
また、光サーキュレータ60は、第1アレイ導波路格子AWG1、第2アレイ導波路格子AWG2、それらを接続する光接続路12と共に、たとえば石英若しくはシリコン製の共通の基板14上においてたとえば石英系の材料でクラッドおよびコアを堆積して所定パターンの導波路を形成した石英系プレーナ光波回路(PLC)により一体的なモノリシック構造とすることができるので、波長群光合波分波器10が一層小型化できる。
以下の図23乃至図30において、前述の実施例のいずれかの波長群光合波分波器10を備えることにより、入力された波長分割多重光WDMを波長群毎に分離した後、所望の波長群の組から構成される波長多重光を任意に組立てて所望の方向へ送信する所謂ルーティングを行う波長群選択スイッチ60を説明する。この波長群選択スイッチは、アレイ導波路格子AWG1、AWG2の持つ、入力ポートが1つずれることにより分岐された波長の出力ポートが1つづつずれる特性を利用すること、そのアレイ導波路格子AWG1およびAWG2を2度通過させること、および、さらに通過をさせる前に、再度の2度通過のために入力するポートを光スイッチを用いて選択することの、3要素により、上記アレイ導波路格子AWG1、AWG2の入力側ポート或いは出力側ポートから、自由な組み合わせで多重した所望の波長群を出力することを特徴とする。このような図23乃至図30の波長群選択スイッチ60によれば、機械的な可動部分がないので、複雑な調整が不要となって安定した波長群選択作動が得られるとともに、構造が単純で極めて小さな形状とすることができる。
図23は、32本(32波長パス)の光接続路12で8本単位で図7のように接続された第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2が設けられ、第1アレイ導波路格子AWG1或いは第2アレイ導波路格子AWG2が4波長パス毎に束ねた8つの波長群WB1乃至WB8に分波する場合に、2個の1×3SW型(1入力3出力)の光スイッチ62a、62bの操作により、光スイッチ62a、62bに入力される第2アレイ導波路格子AWG2から出力される各々の波長群を任意の組み合わせで3つの出力ポートから出力できる、1本の入力ファイバFINおよび3本の出力ファイバFOUTに接続された1入力3出力機能を有するように構成された合流型の波長群選択スイッチ60を説明する概念図である。図23では、1×3SW型(1入力3出力)の光スイッチ62a、62bは2個しか接続していないが、8つの波長群WB1乃至WB8が出力される8つの第2アレイ導波路格子AWG2のポートに各々接続することができる。なお、上記32波長パスの中で、8波長パス毎に束ねた4つの波長群WB1乃至WB4に合分波する場合は、1入力7出力の合流型波長群選択スイッチ60を構成することができる。また、双方向のファイバを用いれば、出力ファイバの数はさらに増加する。32波長パスの中で、4波長パス毎に束ねた7つの波長群WB1乃至WB7に合分波する場合は、1入力7出力の合流型波長群選択スイッチ60または1入力3出力の2組の合流型波長群選択スイッチ60を構成することができる。
上記1×3SW型(1入力3出力)の光スイッチ62a、62bは、たとえば図24に示すように、共通の基板14内において、3個の1×2SW型(1入力2出力)の基本光スイッチ64が、1個の基本光スイッチ64の出力側に2個の基本光スイッチ64が並列するように接続されることにより、1入力3出力(1×3SW)または1入力4出力(1×4SW)の光スイッチ62が構成される。また、1個の基本光スイッチ64の出力側に2個の基本光スイッチ64が並列するように接続された3個の基本光スイッチ64の出力側に、基本光スイッチ64をさらに1個ずつ並列接続させることにより、1×5SW、1×6SW、、1×7SW、1×8SWが順次構成され得る。
この基本光スイッチ64は、図25に示すように、第1ポート64p1から第3ポート64p3に至る第1アーム導波路66と、第2ポート64p2から第4ポート64p4に至る第2導波路68と、それら第1導波路66および第2アーム導波路68が相互に接近させられることにより構成された1対の3dB方向性結合器70および72と、それら1対の3dB方向性結合器70および72の間において第1アーム導波路66および第2アーム導波路68上に設けられた薄膜ヒータ74および76とを備えている。基本光スイッチ64では、上記第1アーム導波路66および第2アーム導波路68によってマッハツェンダ干渉計が基本的に構成されており、第1アーム導波路66および第2アーム導波路68の光路長差ΔLが零であるときは、入力光は第1ポート64p1から第4ポート64p4へ、或いは第2ポート64p2から第3ポート64p3へのクロス経路を経て出力されるが、光路長差ΔLが半波長であるときは入力光は第1ポート64p1から第3ポート64p3へ、或いは第2ポート64p2から第4ポート64p4へのバー経路を経て出力される性質があるので、光路差変更器として機能する上記薄膜ヒータ74および76で発生させる熱による熱光学効果を用いて行路長差ΔLを制御することにより、入力信号を第3ポート64p3または第4ポート64p4のいずれかから出力されるように制御できるようになっている。すなわち、1入力2出力の光スイッチ(1×2SW)が構成される。
上記基本光スイッチ64は、前記石英系PLCと同様に構成される。すなわち、図26に示すように、Si基板78上に加水分解堆積法(FHD)により石英ガラス微粒子を堆積し、さらに電気炉中で過熱して焼結させることで数十μm程度の下部クラッド層80と10μm程度のコア層82とを形成し、フォトリソグラフィー技術および反応性イオンエッチング法を組合わせて用いることにより、第1アーム導波路66および第2アーム導波路68を所定のパターンで形成し、その上に上部クラッド層84を被覆した後、スパッタリングおよびエッチング等を用いて、所定パターンの薄膜ヒータ74および76を第1アーム導波路66および第2アーム導波路68の上に固着させる。
上記基本光スイッチ64から構成される光スイッチ62a、62bは、第1アレイ導波路格子AWG1、第2アレイ導波路格子AWG2、それらを接続する光接続路12と共に、たとえば石英若しくはシリコン製の共通の基板14上において上記のように石英系プレーナ光波回路(PLC)により一体的なモノリシック構造とされているので、波長群光選択スイッチ60が一層小型化される。
図27は、分散配置型の波長群が出力される形式の1入力×3出力の実施例を具体的に示している。図27の波長群選択スイッチ60は、図8の実施例4の波長群光合波分波器10に4個の光スイッチ62a、62b、62c、62dを加えることにより構成されている。この波長群選択スイッチ60では、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp5に入力された第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)に含まれる各波長チャネルのうち、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs2から出力される波長群(λ1 A、λ5 A、λ9 A、λ13 A)が光スイッチ62aによって第2アレイ導波路格子AWG2に再び入力されるポートが選択されて出力ポートs1、s9、s10のうちのいずれかへ入力させられ、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs4から出力される波長群(λ2 A、λ6 A、λ10 A、λ14 A)が光スイッチ62bによっ て第2アレイ導波路格子AWG2に再び入力されるポートが選択されて出力ポートs3、s11、s12のうちのいずれかへ入力させられ、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs6から出力される波長群(λ3 A、λ7 A、λ11 A、λ15 A)が光スイッチ62cによって第2アレイ導波路格子AWG2に再び入力されるポートが選択されて出力ポートs5、s13、s14のうちのいずれかへ入力させられ、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs8から出力される波長群(λ4 A、λ8 A、λ12 A、λ16 A)が光スイッチ62dによって第2アレイ導波路格子AWG2に再び入力されるポートが選択されて出力ポートs7、s15、s16のうちのいずれかへ入力させられることにより、波長群WB1(A)、WB2(A)、WB3(A)、WB4(A)がそれぞれ第1アレイ導波路格子AWG1の3つの入力ポートp6、p13、p14から任意の組み合わせで出力される。これらの波長群WBは、入力された第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)に含まれ且つ波長軸上で400GHz隔てた不連続の任意の4つの波長チャネルをそれぞれ含む波長群である。
本実施例15の波長群選択スイッチ60では、図8の実施例4の波長群光合波分波器10において、第1の波長分割多重光WDMA、第2の波長分割多重光WDMB、第3の波長分割多重光WDMC、第4の波長分割多重光WDMDが入力されていた入力ポートp5、p6、p13、p14のうちの一部である入力ポートp5が波長群光選択スイッチ入力ポート(被選択波長群入力ポート)として用いられ、他の1部である3つの入力ポートp6、p13、p14が3つの選択波長群出力ポートとして用いられている。また、光スイッチ62a、62b、62c、62dは、上記図8の実施例4の波長群光合波分波器10において、波長群光選択スイッチ入力ポートとして用いられる入力ポートp5に入力された第1の波長分割多重光WDMAに含まれる波長(λ1 A〜λ16 A)の光が出力される複数の出力ポートs2、s4、s6、s8にそれぞれ設けられ、その出力ポートs2、s4、s6、s8から出力される波長群の各々の光を、前記他の1部の入力ポートp6、p13、p14に他の第2の波長分割多重光WDMB、第3の波長分割多重光WDMC、第4の波長分割多重光WDMDが入力されたときにそれらの波長分割多重光に含まれる波長(λ1 B〜λ16 B)、(λ1 C〜λ16 C)、(λ1 D〜λ16 D)の該波長群と同じ波長群が出力される複数の出力ポート(s1、s9、s10)、(s3、s11、s12)、(s5、s13、s14)、(s7、s15、s16)へ選択的に入力させる。
図28は、連続配置型の波長群が出力される形式の1入力×3出力の実施例を具体的に示している。図28の波長群選択スイッチ60は、図6の実施例2の波長群光合波分波器10に4個の1×3SWの光スイッチ62a、62b、62c、62dを加えることにより構成されている。この波長群選択スイッチ60では、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp1に入力された第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)に含まれる各波長チャネルのうち、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs1から出力される波長チャネル(λ1 A、λ2 A、λ3 A、λ4 A)のいずれかが光スイッチ62aによって選択されて出力ポートs6、s11、s16のうちのいずれかへ入力させられ、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs18から出力される波長群(λ13 A、λ14 A、λ15 A、λ16 A)が光スイッチ62bによって第2アレイ導波路格子AWG2に再び入力されるポートが選択されて出力ポートs3、s8、s13のうちのいずれかへ入力させられ、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs19から出力される波長群(λ9 A、λ10 A、λ11 A、λ12 A)が光スイッチ62cに よって第2アレイ導波路格子AWG2に再び入力されるポートが選択されて出力ポートs4、s9、s14のうちのいずれかへ入力させられ、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs20から出力される波長群(λ5 A、λ6 A、λ7 A、λ8 A)が光スイッチ62dによって第2アレイ導波路格子AWG2に再び入力されるポートが選択されて出力ポートs5、s10、s15のうちのいずれかへ入力させられることにより、波長群WB1(A)、WB2(A)、WB3(A)がそれぞれ第1アレイ導波路格子AWG1の3つの出力ポートp2、p9、p13から任意の組み合わせで出力される。これらの波長群WBは、入力された第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)に含まれ且つ波長軸上で100GHz隔てた連続する任意の4つの波長チャネルをそれぞれ含む波長群である。
本実施例16の波長群選択スイッチ60では、図6の実施例2の波長群光合波分波器10において、第1の波長分割多重光WDMA、第2の波長分割多重光WDMB、第3の波長分割多重光WDMC、第4の波長分割多重光WDMDが入力されていた入力ポートp1、p5、p9、p13のうちの一部である入力ポートp1が波長群光選択スイッチ入力ポートとして用いられ、他の1部である3つの入力ポートp5、p9、p13が3つの選択波長群出力ポートとして用いられている。また、光スイッチ62a、62b、62c、62dは、上記図6の実施例2の波長群光合波分波器10において、波長群光選択スイッチ入力ポートとして用いられる入力ポートp1に入力された第1の波長分割多重光WDMAに含まれる波長(λ1 A〜λ16 A)の光が出力される複数の出力ポートs1、s18、s19、s20にそれぞれ設けられ、その出力ポートs1、s18、s19、s20から出力される波長群の各々の光を、前記他の1部の入力ポートp5、p9、p13に他の第2の波長分割多重光WDMB、第3の波長分割多重光WDMC、第4の波長分割多重光WDMDが入力されたときにそれらの波長分割多重光に含まれる波長(λ1 B〜λ16 B)、(λ1 C〜λ16 C)、(λ1 D〜λ16 D)の該波長群と同じ波長群が出力される複数の出力ポート(s6、s11、s16)、(s3、s8、s13)、(s4、s9、s14)、(s5、s10、s15)へ選択的に入力させる。
図29は、分散配置型の波長群が出力される形式の1入力×7出力の実施例を具体的に示している。図29の波長群選択スイッチ60は、図10および図11の実施例6の波長群光合波分波器10に3個の1×7SWの光スイッチ62a、62b、62cを加えることにより構成されている。この波長群選択スイッチ60では、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp1に入力された第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)に含まれる各波長チャネルのうち、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs2から出力される波長群(λ3 A、λ7 A、λ11 A、λ16 A)が光スイッチ62aによって第2アレイ導波路格子AWG2または第1アレイ導波路格子AWG1に再び入力されるポートが選択されて第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs1、s10、s9、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp8、p7、p16、p15のうちのいずれかへ入力させられ、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs14から出力される波長群(λ1 A、λ5 A、λ9 A、λ13 A)が光スイッチ62bによって第2アレイ導波路格子AWG2または第1アレイ導波路格子AWG1に再び入力されるポートが選択されて第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs13、s6、s5、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp3、p4、p11、p12のうちのいずれかへ入力させられ、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs16から出力される波長群(λ2 A、λ6 A、λ10 A、λ14 A)が光スイッチ62cによって第2アレイ導波路格子AWG2または第1アレイ導波路格子AWG1に再び入力されるポートが選択されて第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs15、s8、s7、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp5、p6、p13、p14のうちのいずれかへ入力させられることにより、波長群WB1(A)、WB2(A)、WB3(A)、WB4(A)、WB5(A)、WB6(A)、WB7(A)がそれぞれ第1アレイ導波路格子AWG1の3つのポートp2、p9、p10および第2アレイ導波路格子AWG2の4つの出力ポートs3、s4、s11、s12から任意の組み合わせで出力される。これらの波長群WBは、入力された第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)に含まれ且つ波長軸上で400GHz隔てた不連続の任意の4つの波長チャネルをそれぞれ含む波長群である。
本実施例17の波長群選択スイッチ60では、図10および図11の実施例6の波長群光合波分波器10において、第1の波長分割多重光WDMA、第2の波長分割多重光WDMB、第3の波長分割多重光WDMC、第4の波長分割多重光WDMD、第5の波長分割多重光WDME、第6の波長分割多重光WDMF、第7の波長分割多重光WDMG、第8の波長分割多重光WDMHが入力されていた入力ポートp1、p2、p9、p10と、逆方向に用いるときに第5の波長分割多重光WDME、第6の波長分割多重光WDMF、第7の波長分割多重光WDMG、第8の波長分割多重光WDMHが入力される入力ポート(出力ポート)s3、s4、s11、s12のうちの一部である入力ポートp1が波長群光選択スイッチ入力ポートとして用いられ、他の1部である7つの入力ポートp2、p9 、p10、s3、s4、s11、s12が7つの選択波長群出力ポートとして用いられている。また、1×7SWの光スイッチ62a、62b、62cは、上記図10および図11の実施例6の波長群光合波分波器10において、波長群光選択スイッチ入力ポートとして用いられる入力ポートp1に入力された第1の波長分割多重光WDMAに含まれる波長(λ1 A〜λ16 A)の光が出力される複数の出力ポートs2、s14、s16にそれぞれ設けられ、その出力ポートs2、s14、s16から出力される波長群の各々の光を、前記他の1部の入力ポートp2、p9、p10、s3、s4、s11、s12に他の第2の波長分割多重光WDMB、第3の波長分割多重光WDMC、第4の波長分割多重光WDMD、第5の波長分割多重光WDME、第6の波長分割多重光WDMF、第7の波長分割多重光WDMG、第8の波長分割多重光WDMHが入力されたときにそれらの波長分割多重光に含まれる波長(λ1 B〜λ16 B)、(λ1 C〜λ16 C)、(λ1 D〜λ16 D)、(λ1 E〜λ16 E)、(λ1 F〜λ16 F)、(λ1 G〜λ16 G)、(λ1 H〜λ16 H)の該波長群と同じ波長群が出力される複数の出力ポート(s1、s10、s9、p8、p7 、p16、p15)、(s13、s6、s5、p3、p4、p11、p12)、(s15、s8、s7、p5、p6、p13、p14)へ選択的に入力させる。
図30は、分散配置型の波長群が出力される形式の2つの1入力×3出力の波長群選択スイッチを同時に実現する場合の実施例を具体的に示している。図30の波長群選択スイッチ60は、図8の実施例4の波長群光合波分波器10に6個の1×3SWの光スイッチ62a、62b、62c、62d、62e、62fを加えることにより構成されている。この波長群選択スイッチ60では、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp5 に入力された第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)に含まれる各波長チャネルのうち、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs2から出力される波長群(λ1 A、λ5 A、λ9 A、λ13 A)が光スイッチ62aによって第2アレイ導波路格子AWG2に再び入力されるポートが選択されて出力ポートs1、s10、s9のうちのいずれかへ入力させられ、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs4から出力される波長群(λ2 A、λ6 A、λ10 A、λ14 A)が光スイッチ62bによって第2アレイ導波路格子AWG2に再び入力されるポートが選択されて出力ポートs3、s12、s11のうちのいずれかへ入力させられ、第2アレイ導波路格子AWG2の出力ポートs6から出力される波長群(λ3 A、λ7 A、λ11 A、λ15 A)が光スイッチ62cによって第2アレイ導波路格子AWG2に再び入力されるポートが選択されて出力ポートs5、s14、s13のうちのいずれかへ入力させられることにより、波長群WB1(A)、WB2(A)、WB3(A)がそれぞれ第1アレイ導波路格子AWG1の3つの入力ポートp6、p13、p14から任意の組み合わせで出力される。これら波長群WBは、入力された第1の波長分割多重光WDMA(波長チャネルλ1 A〜λ16 A)に含まれ且つ波長軸上で400GHz隔てた不連続の任意の4つの波長チャネルをそれぞれ含む波長群である。
さらに、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp4から出力される波長群(λ3 A、λ7 A、λ11 A、λ15 A)が光スイッチ62dによって第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp3、p12、p11のいずれかに入力させられ、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp8から出力される波長群(λ1 A、λ5 A、λ9 A、λ13 A)が光スイッチ62eによって第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp7、p16、p15のいずれかに入力させられ、第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp10から出力される波長群(λ2 A、λ6 A、λ10 A、λ14 A)が光スイッチ62fによって第1アレイ導波路格子AWG1の入力ポートp9、p2、p1のいずれかに入力させられることにより、波長群WB1(E)、WB2(E)、WB3(E)がそれぞれ第2アレイ導波路格子AWG2の3つの出力ポートs8、s15、s16から任意の組み合わせで出力される。これらの波長群WBは、入力された第1の波長分割多重光WDME(波長チャネルλ1 E〜λ16 E)に含まれ且つ波長軸上で400GHz隔てた不連続の任意の4つの波長チャネルをそれぞれ含む波長群である。
本実施例18の波長群選択スイッチ60では、図8の実施例4の波長群光合波分波器10において、第1の波長分割多重光WDMA、第2の波長分割多重光WDMB、第3の波長分割多重光WDMC、第4の波長分割多重光WDMDが入力されていた入力ポートp5、p6、p13、p14と、逆方向に用いるときに第5の波長分割多重光WDME、第6の波長分割多重光WDMF、第7の波長分割多重光WDMG、第8の波長分割多重光WDMHが入力される入力ポート(出力ポート)s7、s8、s15、s16のうちの一部である入力ポートp5、s7が2つの波長群光選択スイッチ入力ポートとして用いられ、他の1部である6つの入力ポートp6、p13、p14、s8、s15、s16が6つの選択波長群出力ポートとして用いられている。光スイッチ62a、62b、62cは、上記図8の実施例4の波長群光合波分波器10において、波長群光選択スイッチ入力ポートとして用いられる入力ポートp5に入力された第1の波長分割多重光WDMA に含まれる波長(λ1 A〜λ16 A)の光が出力される複数の出力ポートs2、s4、s6に それぞれ設けられ、その出力ポートs2、s4、s6から出力される波長群の各々の光を、前記他の1部の入力ポートp6、p13、p14に他の第2の波長分割多重光WDMB、第3の波長分割多重光WDMC、第4の波長分割多重光WDMDが入力されたときにそれらの波長分割多重光に含まれる波長(λ1 B〜λ16 B)、(λ1 C〜λ16 C)、(λ1 D〜λ16 D)の波長群と同じ波長群が出力される複数の出力ポート(s1、s9、s10)、(s3、s11、s12)、(s5、s13、s14)へ選択的に入力させる。また、光スイッチ62d、62e、62fは、上記図8の実施例4の波長群光合波分波器10において、波長群光選択スイッチ入力ポートとして用いられる入力ポートp7に入力された第5の波長分割多重光WDMEに含まれる波長(λ1 E〜λ16 E)の光が出力される複数の出力ポートp4、p8、p10にそれぞれ設けられ、その出力ポートp4、p8、p10から出力される波長群の各々の光を、前記他の1部の入力ポートs8、s15、s16に他の第6の波長分割多重光WDMF、第7の波長分割多重光WDMG、第8の波長分割多重光WDMHが入力されたときにそれらの波長分割多重光に含まれる波長(λ1 F〜λ16 F)、(λ1 G〜λ16 G)、(λ1 H〜λ16 H)の波長群と同じ波長群が出力される複数の出力ポート(p3、p11、p12)、(p7、p15、p16)、(p9、p1、p2)へ選択的に入力させる。
前述の実施例において、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2との間において、光ファイバ或いはクロスオーバを有する三次元光導波路を用いて構成された光接続路12には、たとえば図31に示す複数個の光スイッチ90がそれぞれ設けられてもよい。図32は、図6の波長群光合波分波器に光スイッチ90が適用された実施例を示している。この光スイッチ90は、2×2SWの光スイッチであり、第1アレイ導波路格子AWG1の出力ポートq1〜q16と第2アレイ導波路格子AWG2の入力ポートr1〜r4、r6〜r9、r11〜r14、r16〜r19との間においてそれぞれ設けられているが、必要に応じて光接続路12の一部に設けられていてもよい。光スイッチ90は、図31に示すように、入力ポート92および出力ポート94と、出力ポート94から出力させるための光信号(add signal)を受けるアドポート96と、入力ポート92に入力された光信号をドロップ( 分岐)させるためのドロップポート98とを備え、たとえば熱光学効果を利用して、スルー状態では、1点鎖線に示すように入力ポート92に受けた光信号をそのまま出力ポート64へ通過させるが、アド・ドロップ状態では、破線に示すように、入力ポート92に受けた光信号をドロップポート98からドロップし、同時に、アドポート96に受けた、そのドロップした光信号と同じ波長或いは異なる波長の光信号を、入力ポート92に入力された光信号に代えて出力ポート94から出力させる。この光スイッチ90は、好適には、石英系平面光波回路PLCにおいて、第1アレイ導波路格子AWG1および第2アレイ導波路格子AWG2と共に集積化されることが可能である。
本実施例によれば、波長分割多重光WDMが第1アレイ導波路格子AWG1に入力されたときのその出力ポートq1 〜q16から出力される波長群の分岐或いは特定の波長単位の分岐や、分岐された光信号と同じ波長或いは異なる波長の光信号の挿入を波長群単位或いは波長単位で同時に行うことが可能となる。
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
たとえば、前述の実施例において、たとえば波長分割多重光WDM1乃至WDMjにそれぞれ含まれる、複数の波長チャネルλ1乃至λkのうちの1つの波長チャネルは1つの周波数から構成されていたが、1つの波長チャネル内をさらに細かく複数に分割した1群のサブチャネルを設け、1つの波長チャネルとして1群のサブチャネルを一括してルーティングするようにしてもよい。
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。