WO2021100070A1 - 光変調器、及び光送信器 - Google Patents

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light
demultiplexer
demultiplexing
combiner
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圭 増山
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三菱電機株式会社
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 

Definitions

  • the present invention relates to an optical modulator and an optical transmitter.
  • wavelength division multiplexing (WDM) technology in which a plurality of optical signals having different wavelengths are transmitted by a single optical fiber, is generally used. This technology enables large-capacity optical transmission.
  • a plurality of single wavelength emitting lasers having different wavelengths of laser light emitted from each other are arranged in parallel on the transmitting side, and the plurality of single wavelength emitting lasers are emitted.
  • Each laser beam is modulated, and a combiner (MUX) generates a combined wave light by combining each modulated laser light, and the combined wave light is transmitted to the receiving side by a single optical fiber.
  • the demultiplexer (DEMUX) installed on the receiving side generates a plurality of demultiplexing lights having different wavelengths by demultiplexing the combined light transmitted by the single optical fiber.
  • a multi-wavelength laser that emits multi-wavelength laser light has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • a demultiplexer demultiplexes the multi-wavelength laser light emitted by the multi-wavelength laser into a plurality of demultiplexing lights having different wavelengths, and the plurality of the multi-wavelength laser lights.
  • a plurality of external modulators generate modulated light by modulating the corresponding demultiplexing light of the plurality of demultiplexing lights.
  • the combiner generates the combined light by combining the modulated light modulated by the plurality of external modulators, and the combined light is transmitted to the receiving side by a single optical fiber.
  • the demultiplexer and combiner are each realized by a waveguide type element such as a diffraction grating formed on a substrate.
  • a waveguide type element such as a diffraction grating formed on a substrate.
  • the combiner on the transmitting side is combined.
  • the wave characteristics and the demultiplexing characteristics of the demultiplexer on the receiving side must each match the wavelength characteristics defined by the standard, such as the wavelength grid.
  • the center wavelength of the combiner light that can be combined by the combiner which is defined by the combiner characteristics of the combiner on the transmitting side, and the demultiplexing characteristics of the demultiplexer on the receiving side.
  • the central wavelength of the demultiplexing light that can be demultiplexed by the demultiplexer must match the central wavelength defined in the standard.
  • the central wavelength of the combined wave light that can be combined by the combiner which is defined by the combined wave characteristics of the combiner, fluctuates due to the manufacturing error of the combiner.
  • the central wavelength of the demultiplexing light that can be demultiplexed by the demultiplexer which is defined by the demultiplexing characteristics of the demultiplexer, varies depending on the manufacturing error of the demultiplexer. Therefore, by controlling the temperature of the combiner and demultiplexer, or by applying a current to the resistance component formed on the waveguide of the substrate, etc., the combined wave related to the central wavelength of the combined wave light that can be combined is used. It is necessary to control the waveguiding characteristics of the device and the demultiplexing characteristics of the demultiplexer with respect to the central wavelength of the demultiplexable light.
  • the multi-wavelength laser is used on the transmitting side. Both a demultiplexer of a waveguide type element that demultiplexes a plurality of demultiplexing lights and a demultiplexer of a waveguide type element that combines the plurality of demultiplexing lights are used.
  • the demultiplexer controls the demultiplexing characteristics of the demultiplexer with respect to the central wavelength of the demultiplexable light that can be demultiplexed on the transmitting side, while the demultiplexer. It is also necessary to control the wave combination characteristics of the combiner with respect to the central wavelength of the multi-wavelength laser light capable of wave combination, and there is a problem that the power consumption of two units is required.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and reduces the power consumption required for controlling the demultiplexing characteristics of the demultiplexer and controlling the demultiplexing characteristics of the demultiplexer.
  • the purpose is to provide technology that can be reduced.
  • the optical modulator according to the present invention includes a wavelength combiner / demultiplexer and a plurality of external modulators, and the wavelength combiner / demultiplexer receives input light including light having a plurality of wavelengths different from each other, each having a plurality of wavelengths.
  • the plurality of external modulators modulate the corresponding demultiplexing light of the plurality of demultiplexing lights demultiplexed by the wavelength combiner demultiplexer, respectively.
  • the modulated light is generated, and the wavelength combiner / demultiplexer generates the combined wave light by combining the modulated light returned from the plurality of external modulators.
  • the present invention it is possible to reduce the power consumption required for controlling the demultiplexing characteristics of the demultiplexer and controlling the demultiplexing characteristics of the demultiplexer.
  • FIG. 1 It is the schematic which shows the structure of the optical modulator which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 2 It is the schematic which shows the structure of the optical transmitter which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 1 It is the schematic which shows the structure of the optical modulator which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the light modulator 100 according to the first embodiment.
  • the light modulator 100 includes a wavelength duplexer 1 and a plurality of external modulators 2.
  • the input light includes light having a plurality of wavelengths different from each other.
  • the light having a plurality of wavelengths different from each other means light showing a plurality of peaks in a graph having an intensity on the vertical axis and wavelengths on the horizontal axis.
  • the light having a plurality of wavelengths different from each other is, for example, a multi-wavelength light emitted by a multi-wavelength light source.
  • the wavelength combiner demultiplexer 1 demultiplexes input light including light having a plurality of wavelengths different from each other into a plurality of demultiplexing lights each having a corresponding wavelength among the plurality of wavelengths. For example, the wavelength combiner demultiplexer 1 sets input light including light having peaks at the first wavelength and the second wavelength, respectively, demultiplexed light having a peak at the first wavelength, and peaks at the second wavelength. It splits into a demultiplexing light that has.
  • the wavelength combiner / demultiplexer 1 demultiplexes the input light input from the input waveguide 3 into a plurality of demultiplexing lights having different wavelengths from each other.
  • the plurality of demultiplexing lights demultiplexed by the wavelength demultiplexer 1 each have a wavelength corresponding to the demultiplexing characteristics of the wavelength demultiplexer 1.
  • the wavelength combiner demultiplexer 1 outputs the plurality of demultiplexed light to the corresponding output waveguide 4 of the plurality of output waveguides 4, respectively.
  • Each of the plurality of output waveguides 4 transmits the demultiplexed light of the corresponding wavelength among the plurality of demultiplexed light demultiplexed by the wavelength combiner demultiplexer 1 to the corresponding external modulation of the plurality of external modulators 2 described later. Communicate to the vessel.
  • the plurality of output waveguides 4 are N output waveguides 4.
  • N is a positive integer of 2 or more.
  • the wavelength combiner demultiplexer 1 outputs the demultiplexed light of the first wavelength of the plurality of demultiplexed light to the first output waveguide 8 of the N output waveguides 4.
  • the demultiplexed light of the second wavelength of the plurality of demultiplexed light is output to the second output waveguide 9 of the N output waveguides 4.
  • Each of the plurality of external modulators 2 has one end optically connected to the corresponding output waveguide 4 of the plurality of output waveguides 4, and each of the other ends is a plurality of input waveguides 5. Optically connected to the corresponding input waveguide of.
  • Each of the plurality of external modulators 2 generates modulated light by modulating the corresponding demultiplexed light among the plurality of demultiplexed lights demultiplexed by the wavelength combined demultiplexer 1.
  • each of the plurality of external modulators 2 generates modulated light by modulating the demultiplexed light input from the corresponding output waveguide 4 of the plurality of output waveguides 4. As a result, data is added to the modulated light.
  • Each of the plurality of external modulators 2 outputs to the corresponding input waveguide among the plurality of input waveguides 5.
  • Each of the plurality of input waveguides 5 transmits the modulated light modulated by the corresponding external modulator among the plurality of external modulators 2 to the wavelength combiner / demultiplexer 1.
  • the plurality of external modulators 2 are N external modulators 2.
  • the first external modulator 6 of the N external modulators 2 is the first by modulating the demultiplexing light input from the first output waveguide 8 of the N output waveguides 4. 1 is generated, and the generated first modulated light is output to the first input waveguide 10 out of the N input waveguides 5.
  • the second external modulator 7 of the N external modulators 2 modulates the demultiplexed light input from the second output waveguide 9 of the N output waveguides 4. The second modulated light is generated by the above method, and the generated second modulated light is output to the second input waveguide 11 out of the N input waveguides 5.
  • the wavelength combiner / demultiplexer 1 has the other end optically further connected to the plurality of input waveguides 5 and one end optically further connected to the output waveguide 12.
  • the wavelength combiner / demultiplexer 1 combines the modulated light generated by the plurality of external modulators 2.
  • the wavelength combiner / demultiplexer 1 generates combined light by combining the modulated light input from the plurality of input waveguides 5.
  • the wavelength combiner / demultiplexer 1 outputs the combined wave light to the output waveguide 12.
  • the output waveguide 12 is connected to, for example, an optical fiber, and transmits the combined light input from the wavelength dividing duplexer 1 to the receiving demultiplexer by wavelength division multiplexing communication.
  • the output waveguide 12 may transmit the input light to the wavelength combiner / demultiplexer 1.
  • the wavelength combiner demultiplexer 1 may demultiplex the input light input from the output waveguide 12 into a plurality of demultiplexing lights having different wavelengths from each other.
  • Each of the plurality of input waveguides 5 transfers the demultiplexing light of the corresponding wavelength among the plurality of demultiplexing lights input from the wavelength combiner demultiplexer 1 to the corresponding external modulator among the plurality of external modulators 2. It may be transmitted.
  • Each of the plurality of external modulators 2 may generate modulated light by modulating the demultiplexed light input from the corresponding input waveguide among the plurality of input waveguides 5.
  • the plurality of output waveguides 4 may transmit the modulated light input from the corresponding external modulator among the plurality of external modulators 2 to the wavelength combiner / demultiplexer 1.
  • the wavelength combiner / demultiplexer 1 is of the central wavelength of the demultiplexable demultiplexing light defined by the demultiplexing characteristic and the demultiplexable combiner light defined by the combiner characteristic. Matches the center wavelength.
  • the wavelength combiner / demultiplexer 1 is defined by the central wavelength of the peak in a plurality of demultiplexable lights defined by the demultiplexing characteristic and the combiner. It matches the center wavelength of the peak in possible combined light.
  • the wavelength duplexer 1 having the demultiplexing characteristics and the conjugate characteristics as described above is, for example, an arrayed waveguide grating (AWG) or an Echelle grating (Echelle Grating).
  • ATG arrayed waveguide grating
  • Echelle Grating Echelle grating
  • each member of the wavelength modulator 1 and the plurality of external modulators 2, the input waveguide 3, the plurality of output waveguides 4, the plurality of input waveguides 5, and the output waveguide 12 is on the same substrate. It may be accumulated in.
  • a light modulator 100 is realized, for example, by being monolithically integrated on the same substrate by silicon photonics.
  • the optical modulator 100 may be realized by hybrid integration in which a material different from the material of the other members is used for the portions of the plurality of external modulators 2, or each of the above members is installed on a barracks substrate. It may be realized by doing.
  • the input waveguide 3 transmits the input light to the wavelength combiner / demultiplexer 1.
  • the wavelength combiner demultiplexer 1 demultiplexes the input light input from the input waveguide 3 into a plurality of demultiplexing lights having different wavelengths from each other.
  • the plurality of output waveguides 4 each transfer the demultiplexing light of the corresponding wavelength among the plurality of demultiplexing lights demultiplexed by the wavelength combiner demultiplexer 1 to the corresponding external of the plurality of external modulators 2. Transfer to the modulator.
  • each of the plurality of external modulators 2 generates modulated light by modulating the corresponding demultiplexed light among the plurality of demultiplexed lights demultiplexed by the wavelength combined demultiplexer 1.
  • each of the plurality of input waveguides 5 transmits the modulated light modulated by the corresponding external modulator among the plurality of external modulators 2 to the wavelength combiner / demultiplexer 1.
  • the wavelength combiner / demultiplexer 1 generates combined light by combining the modulated light input from the plurality of input waveguides 5.
  • the output waveguide 12 is connected to an optical fiber (not shown), and transmits the combined light input from the wavelength dividing duplexer 1 to the receiving side duplexer by wavelength division multiplexing communication.
  • the optical modulator 100 includes a wavelength combiner / demultiplexer 1 and a plurality of external modulators 2, and the wavelength combiner / demultiplexer 1 includes light having a plurality of wavelengths different from each other.
  • the input light is demultiplexed into a plurality of demultiplexing lights each having a corresponding wavelength among the plurality of wavelengths, and a plurality of external modulators 2 each demultiplex a plurality of wavelengths demultiplexed by the wavelength combiner demultiplexer 1.
  • Modulated light is generated by modulating the corresponding demultiplexed light of the wave light, and the wavelength combiner / demultiplexer 1 generates combined wave light by combining each modulated light returned from a plurality of external modulators. ..
  • the optical modulator when performing wavelength division multiplexing communication is a demultiplexer that divides input light including light of a plurality of different wavelengths from a multi-wavelength light source into light of each wavelength. Information is given by waving and modulating each of a plurality of demultiplexed lights with a modulator, and multiple demultiplexed lights of different wavelengths modulated by the combiner are wavelength-multiplexed and output as a single demultiplexed light.
  • a single wavelength duplexer 1 is used instead of the duplexer and duplexer.
  • the demultiplexer or the combiner whose demultiplexing characteristics have deteriorated due to a manufacturing error. There is a problem that the combiner whose wave characteristics have deteriorated is discarded and the yield is lowered.
  • the optical modulator 100 according to the first embodiment since only a single wavelength duplexer 1 is used instead of the duplexer and the duplexer, the problem does not occur and the yield does not occur. Can be improved. Further, according to the optical modulator 100 according to the first embodiment, since only a single wavelength modulator / demultiplexer 1 is used instead of the demultiplexer and the duplexer, the size of the optical modulator 100 is reduced. can do.
  • the wavelength duplexer 1 is defined by the central wavelength of the demultiplexable demultiplexing light defined by the demultiplexing characteristic and the demultiplexing characteristic. , The center wavelength of the combined wave light that can be combined matches. According to the above configuration, the combined demultiplexing function by the wavelength demultiplexer 1 can be suitably realized.
  • the wavelength modulation / demultiplexer 1 in the light modulator 100 is an array waveguide type diffraction grating or an Echelle diffraction grating. According to the above configuration, the combined demultiplexing function by the wavelength demultiplexer 1 can be more preferably realized.
  • Embodiment 2 a multi-wavelength light source that emits multi-wavelength light is used as the light source of the input light that the wavelength combiner / demultiplexer 1 demultiplexes.
  • the second embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the same reference numerals are given to the configurations having the same functions as those described in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the optical transmitter 101 according to the second embodiment.
  • the optical transmitter 101 includes a multi-wavelength light source 20 and an optical modulator 100 described in the first embodiment.
  • the multi-wavelength light source 20 is optically connected to an end of the input waveguide 3 opposite to the end connected to the wavelength combiner / demultiplexer 1.
  • the multi-wavelength light source 20 emits multi-wavelength light as input light.
  • the input waveguide 3 transmits the input light emitted from the multi-wavelength light source 20 to the wavelength combiner / demultiplexer 1.
  • the multi-wavelength light source 20 is a light source that generates multi-wavelength light, which is continuous light having a plurality of wavelength components, as input light.
  • the multi-wavelength light source 20 is, for example, an optical comb light source, an external resonator type multi-wavelength light source, or the like.
  • the multi-wavelength light source 20 emits multi-wavelength light corresponding to the central wavelength of the demultiplexable demultiplexing light defined by the demultiplexing characteristics of the wavelength combiner / demultiplexer 1. More specifically, for example, the multi-wavelength light source 20 can be demultiplexed by the wavelength demultiplexer 1 in which the central wavelength of the emitted multi-wavelength light is defined by the demultiplexing characteristics of the wavelength demultiplexer 1. The temperature is adjusted to match the center wavelength of the demultiplexed light.
  • the multi-wavelength light source 20 emits multi-wavelength light as input light.
  • the input waveguide 3 transmits the input light emitted from the multi-wavelength light source 20 to the wavelength combiner / demultiplexer 1.
  • the wavelength combiner demultiplexer 1 demultiplexes the input light input from the input waveguide 3 into a plurality of demultiplexing lights having different wavelengths from each other.
  • the plurality of output waveguides 4 each transfer the demultiplexing light of the corresponding wavelength among the plurality of demultiplexing lights demultiplexed by the wavelength combiner demultiplexer 1 to the corresponding external of the plurality of external modulators 2. Transfer to the modulator.
  • each of the plurality of external modulators 2 generates modulated light by modulating the corresponding demultiplexed light among the plurality of demultiplexed lights demultiplexed by the wavelength combined demultiplexer 1.
  • each of the plurality of input waveguides 5 transmits the modulated light modulated by the corresponding external modulator among the plurality of external modulators 2 to the wavelength combiner / demultiplexer 1.
  • the wavelength combiner / demultiplexer 1 generates combined light by combining each modulated light input from the plurality of input waveguides 5.
  • the output waveguide 12 is connected to an optical fiber (not shown), and transmits the combined light input from the wavelength dividing duplexer 1 to the receiving side duplexer by wavelength division multiplexing communication.
  • the optical transmitter 101 includes the light modulator 100 described in the first embodiment and the multi-wavelength light source 20 that emits multi-wavelength light as input light. .. According to the above configuration, in the optical transmitter 101, each effect of the optical modulator 100 described in the first embodiment can be achieved.
  • the multi-wavelength light source 20 has a multi-wavelength corresponding to the central wavelength of the demultiplexable light defined by the demultiplexing characteristic of the wavelength combined demultiplexer 1. Emit light.
  • the wavelength combiner / demultiplexer 1 can suitably demultiplex the multi-wavelength light emitted by the multi-wavelength light source 20.
  • the optical modulator according to the present invention can be used for an optical transmitter because it can reduce the power consumption required for controlling the demultiplexing characteristics of the demultiplexer and controlling the demultiplexing characteristics of the duplexer. It is possible.
  • 1 Wavelength duplexer 2 Multiple external modulators, 3 Input waveguides, 4 Multiple output waveguides, 5 Multiple input waveguides, 6 1st external modulator, 7 2nd external modulator, 8 1st output waveguide, 9 2nd output waveguide, 10 1st input waveguide, 11 2nd input waveguide, 12 output waveguide, 20 multi-wavelength light source, 100 optical modulator, 101 optical transmitter ..

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Abstract

光変調器（１００）は、波長合分波器（１）が、互いに異なる複数の波長の光を含む入力光を、それぞれが当該複数の波長のうちの対応する波長を有する複数の分波光に分波し、複数の外部変調器（２）が、それぞれ、波長合分波器（１）が分波した複数の分波光のうちの対応する分波光を変調することにより変調光を生成し、波長合分波器（１）が、複数の外部変調器（２）から戻ってきた各変調光を合波することにより合波光を生成する。

Description

光変調器、及び光送信器
　本発明は、光変調器、及び光送信器に関する。
　光通信システムでは、互いに波長が異なる複数の光信号を単一の光ファイバにより伝送する波長分割多重通信(WDM : Wavelength Division Multiplexing)技術が一般的に用いられている。当該技術により大容量光伝送が可能となる。
　従来、波長分割多重通信技術では、送信側において、それぞれ出射するレーザ光の波長が互いに異なる複数の単一波長発光レーザが、並列に配置されており、当該複数の単一波長発光レーザが出射した各レーザ光は変調され、合波器（MUX）が、変調された各レーザ光を合波することにより合波光を生成し、当該合波光が単一の光ファイバによって受信側に伝送される。そして、受信側に設置された分波器（DEMUX）は、当該単一の光ファイバによって伝送された合波光を分波することにより、波長が互いに異なる複数の分波光を生成する。
　近年、波長分割多重通信技術において使用される光源として、多波長レーザ光を出射する多波長レーザが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。多波長レーザを用いた波長分割多重通信技術では、送信側において、分波器が、多波長レーザが出射した多波長レーザ光を、互いに波長が異なる複数の分波光に分波し、当該複数の分波光にそれぞれデータを付与するために、複数の外部変調器が、それぞれ、当該複数の分波光のうちの対応する分波光を変調することにより変調光を生成する。次に、合波器が、複数の外部変調器が変調した各変調光を合波することにより合波光を生成し、当該合波光が単一の光ファイバによって受信側に伝送される。
Gregory L. Wojcik et al., "A single comb laser source for short reach WDM interconnects" Proc. Of SPIE Vol. 7230 72300M (2009)
　分波器及び合波器は、それぞれ、例えば、基板上に形成された回折格子などの導波路型素子によって実現される。上述の複数の単一波長発光レーザを用いた波長分割多重通信技術において導波路型素子の合波器と、導波路型素子の分波器とを使用した場合、送信側における合波器の合波特性と、受信側における分波器の分波特性とは、それぞれ、波長グリッド等の、規格で定められた波長特性と合っている必要がある。より詳細には、送信側における合波器の合波特性によって規定される、合波器が合波可能な合波光の中心波長と、受信側における分波器の分波特性によって規定される、分波器が分波可能な分波光の中心波長とは、それぞれ、規格で定められた中心波長と一致する必要がある。
　しかし、合波器の合波特性によって規定される、合波器が合波可能な合波光の中心波長は、合波器の製造誤差によって変動する。また、分波器の分波特性によって規定される、分波器が分波可能な分波光の中心波長は、分波器の製造誤差によって変動する。そのため、合波器及び分波器に対してそれぞれ温度制御する方法、又は基板の導波路上に形成した抵抗成分に電流を印加する方法等により、合波可能な合波光の中心波長に関する合波器の合波特性と、分波可能な分波光の中心波長に関する分波器の分波特性と、を制御する必要がある。
　一方で、上述の多波長レーザを用いた波長分割多重通信技術において、導波路型素子の合波器と、導波路型素子の分波器とを使用した場合、送信側において、多波長レーザを複数の分波光に分波する導波路型素子の分波器と、当該複数の分波光を合波する導波路型素子の合波器との両方が用いられる。そのため、多波長レーザを用いた波長分割多重通信技術では、送信側において、分波器が分波可能な分波光の中心波長に関する分波器の分波特性を制御する一方で、合波器が合波可能な多波長レーザ光の中心波長に関する合波器の合波特性も制御する必要があり、２台分の消費電力が必要になるという問題がある。
　この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、分波器の分波特性の制御と合波器の合波特性の制御とに必要になる消費電力を削減することができる技術を提供することを目的とする。
　この発明に係る光変調器は、波長合分波器及び複数の外部変調器を備え、波長合分波器が、互いに異なる複数の波長の光を含む入力光を、それぞれが当該複数の波長のうちの対応する波長を有する複数の分波光に分波し、複数の外部変調器が、それぞれ、波長合分波器が分波した複数の分波光のうちの対応する分波光を変調することにより変調光を生成し、波長合分波器が、複数の外部変調器から戻ってきた各変調光を合波することにより合波光を生成する。
　この発明によれば、分波器の分波特性の制御と合波器の合波特性の制御とに必要になる消費電力を削減することができる。
実施の形態１に係る光変調器の構成を示す概略図である。 実施の形態２に係る光送信器の構成を示す概略図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る光変調器１００の構成を示す概略図である。図１が示すように、光変調器１００は、波長合分波器１、及び複数の外部変調器２を備えている。
　波長合分波器１は、一方の端部が入力導波路３と光学的に接続し、他方の端部が複数の出力導波路４と光学的に接続している。入力導波路３は、波長合分波器１に入力光を伝達する。当該入力光は、互いに異なる複数の波長の光を含む。本明細書において、当該互いに異なる複数の波長の光は、縦軸を強度とし、横軸を波長としたグラフにおいて、複数のピークを示す光を意味する。当該互いに異なる複数の波長の光は、例えば、多波長光源が出射した多波長光である。
　波長合分波器１は、互いに異なる複数の波長の光を含む入力光を、それぞれが当該複数の波長のうちの対応する波長を有する複数の分波光に分波する。例えば、波長合分波器１は、第１の波長と第２の波長とにそれぞれピークを有する光を含む入力光を、第１の波長にピークを有する分波光と、第２の波長にピークを有する分波光とに分波する。
　実施の形態１では、波長合分波器１は、入力導波路３から入力された入力光を、互いに波長が異なる複数の分波光に分波する。なお、波長合分波器１が分波した複数の分波光は、それぞれ、波長合分波器１の分波特性に応じた波長を有する。
　波長合分波器１は、分波した複数の分波光を、それぞれ、複数の出力導波路４のうちの対応する出力導波路４に出力する。複数の出力導波路４は、それぞれ、波長合分波器１が分波した複数の分波光のうちの対応する波長の分波光を、後述する複数の外部変調器２のうちの対応する外部変調器に伝達する。
　実施の形態１では、複数の出力導波路４は、Ｎ個の出力導波路４である。なお、Ｎは、２以上の正の整数である。例えば、波長合分波器１は、分波した複数の分波光のうちの第１の波長の分波光を、Ｎ個の出力導波路４のうちの第１の出力導波路８に出力し、分波した複数の分波光のうちの第２の波長の分波光を、Ｎ個の出力導波路４のうちの第２の出力導波路９に出力する。
　複数の外部変調器２は、それぞれ、一方の端部が複数の出力導波路４のうちの対応する出力導波路４と光学的に接続し、それぞれ、他方の端部が複数の入力導波路５のうちの対応する入力導波路と光学的に接続している。
　複数の外部変調器２は、それぞれ、波長合分波器１が分波した複数の分波光のうちの対応する分波光を変調することにより変調光を生成する。実施の形態１では、複数の外部変調器２は、それぞれ、複数の出力導波路４のうちの対応する出力導波路４から入力された分波光を変調することにより変調光を生成する。これにより、変調光は、データが付与される。
　複数の外部変調器２は、それぞれ、複数の入力導波路５のうちの対応する入力導波路に出力する。複数の入力導波路５は、それぞれ、複数の外部変調器２のうちの対応する外部変調器が変調した変調光を、波長合分波器１に伝達する。
　実施の形態１では、複数の外部変調器２は、Ｎ個の外部変調器２である。例えば、Ｎ個の外部変調器２のうちの第１の外部変調器６は、Ｎ個の出力導波路４のうちの第１の出力導波路８から入力された分波光を変調することにより第１の変調光を生成し、生成した第１の変調光を、Ｎ個の入力導波路５のうちの第１の入力導波路１０に出力する。また、例えば、Ｎ個の外部変調器２のうちの第２の外部変調器７は、Ｎ個の出力導波路４のうちの第２の出力導波路９から入力された分波光を変調することにより第２の変調光を生成し、生成した第２の変調光を、Ｎ個の入力導波路５のうちの第２の入力導波路１１に出力する。
　波長合分波器１は、他方の端部が複数の入力導波路５と光学的にさらに接続し、一方の端部が出力導波路１２と光学的にさらに接続している。
　波長合分波器１は、複数の外部変調器２が生成した各変調光を合波する。実施の形態１では、波長合分波器１は、複数の入力導波路５から入力された各変調光を合波することにより合波光を生成する。
　波長合分波器１は、合波した合波光を、出力導波路１２に出力する。出力導波路１２は、例えば、光ファイバに接続されており、波長分割多重通信により、波長合分波器１から入力された合波光を受信側の分波器に伝達する。
　なお、以上で説明した光変調器１００における光の光路のみならず、当該光路の逆の光路も成り立つ。より詳細には、出力導波路１２は、波長合分波器１に入力光を伝達してもよい。波長合分波器１は、出力導波路１２から入力された入力光を、互いに波長が異なる複数の分波光に分波してもよい。複数の入力導波路５は、それぞれ、波長合分波器１から入力された複数の分波光のうちの対応する波長の分波光を、複数の外部変調器２のうちの対応する外部変調器に伝達してもよい。複数の外部変調器２は、それぞれ、複数の入力導波路５のうちの対応する入力導波路から入力された分波光を変調することにより変調光を生成してもよい。複数の出力導波路４は、複数の外部変調器２のうちの対応する外部変調器から入力された変調光を、波長合分波器１に伝達してもよい。
　次に、波長合分波器１の構成についてより詳細に説明する。実施の形態１では、波長合分波器１は、分波特性によって規定される、分波可能な分波光の中心波長と、合波特性によって規定される、合波可能な合波光の中心波長とが一致する。
　より詳細には、例えば、波長合分波器１は、分波特性によって規定される、分波可能な複数の分波光におけるピークの中心波長と、合波特性によって規定される、合波可能な合波光におけるピークの中心波長とが一致する。または、例えば、波長合分波器１は、分波特性によって規定される、分波可能な複数の分波光における中心波長の分布と、合波可能な合波光における中心波長の分布とが一致する。
　上記のような分波特性及び合波特性を有する波長合分波器１は、例えば、アレイ導波路型回折格子（Arrayed Waveguide Graitins：AWG）又はエシェル回折格子（Echelle Grating）等である。
　光変調器１００は、波長合分波器１、複数の外部変調器２、入力導波路３、複数の出力導波路４、複数の入力導波路５及び出力導波路１２の各部材が同一基板上に集積されたものであってもよい。そのような光変調器１００は、例えば、同一基板上にシリコンフォトニクスによりモノリシックに集積されることにより実現される。または、光変調器１００は、複数の外部変調器２の部分に、他の部材の材料とは異なる材料が使用されたハイブリッド集積によって実現されてもよいし、上記の各部材をバラック基板に設置することによって実現されてもよい。
　次に、実施の形態１に係る光変調器１００の動作について説明する。入力導波路３は、波長合分波器１に入力光を伝達する。
　次に、波長合分波器１は、入力導波路３から入力された入力光を、互いに波長が異なる複数の分波光に分波する。
　次に、複数の出力導波路４は、それぞれ、波長合分波器１が分波した複数の分波光のうちの対応する波長の分波光を、複数の外部変調器２のうちの対応する外部変調器に伝達する。
　次に、複数の外部変調器２は、それぞれ、波長合分波器１が分波した複数の分波光のうちの対応する分波光を変調することにより変調光を生成する。
　次に、複数の入力導波路５は、それぞれ、複数の外部変調器２のうちの対応する外部変調器が変調した変調光を、波長合分波器１に伝達する。
　次に、波長合分波器１は、複数の入力導波路５から入力された各変調光を合波することにより合波光を生成する。出力導波路１２は、図示しない光ファイバに接続されており、波長分割多重通信により、波長合分波器１から入力された合波光を受信側の分波器に伝達する。
　以上のように、実施の形態１に係る光変調器１００は、波長合分波器１及び複数の外部変調器２を備え、波長合分波器１が、互いに異なる複数の波長の光を含む入力光を、それぞれが当該複数の波長のうちの対応する波長を有する複数の分波光に分波し、複数の外部変調器２が、それぞれ、波長合分波器１が分波した複数の分波光のうちの対応する分波光を変調することにより変調光を生成し、波長合分波器１が、複数の外部変調器から戻ってきた各変調光を合波することにより合波光を生成する。
　上述のように、従来技術では、波長分割多重通信を行う際の光変調器は、分波器で多波長光源からの互いに異なる複数の波長の光を含む入力光をそれぞれの波長の光に分波し、変調器で複数の分波光をそれぞれ変調することで情報を付与し、合波器で変調された複数の異なる波長の分波光を波長多重して単一の合波光として出力する。一方、実施の形態１に係る光変調器１００の上記の構成によれば、分波器及び合波器の代わりに、単一の波長合分波器１を用いる。よって、分波器の分波特性と合波器の合波特性とを制御する代わりに、単一の波長合分波器１の分波特性及び合波特性を制御するだけでよいため、分波特性の制御と合波特性の制御とに必要になる消費電力を削減することができる。また、分波特性の制御と合波特性の制御とに必要になる調整時間を削減することができる。
　また、従来、分波器と合波器とに対して温度調整を行わずに波長合分波を実行する変調器を製造する場合、製造誤差によって分波特性が劣化した分波器又は合波特性が劣化した合波器は廃棄され、歩留まりが低下するという問題がある。しかし、実施の形態１に係る光変調器１００によれば、分波器及び合波器の代わりに、単一の波長合分波器１のみが用いられるため、当該問題は生じずに、歩留まりを向上させることができる。
　また、実施の形態１に係る光変調器１００によれば、分波器及び合波器の代わりに、単一の波長合分波器１のみが用いられるため、光変調器１００のサイズを小さくすることができる。
　また、実施の形態１に係る光変調器１００は、波長合分波器１は、分波特性によって規定される、分波可能な分波光の中心波長と、合波特性によって規定される、合波可能な合波光の中心波長とが一致する。
　上記の構成によれば、波長合分波器１による合分波機能を好適に実現することができる。
　また、実施の形態１に係る光変調器１００における波長合分波器１は、アレイ導波型回折格子又はエシェル回折格子である。
　上記の構成によれば、波長合分波器１による合分波機能をより好適に実現することができる。
実施の形態２．
　実施の形態２では、波長合分波器１が分波する入力光の光源として、多波長光を出射する多波長光源が用いられる。
　以下で、実施の形態２について図面を参照して説明する。なお、実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図２は、実施の形態２に係る光送信器１０１の構成を示す概略図である。図２が示すように、光送信器１０１は、多波長光源２０と、実施の形態１で説明した光変調器１００とを備えている。
　多波長光源２０は、入力導波路３における、波長合分波器１と接続している端部とは反対の端部と光学的に接続している。多波長光源２０は、入力光として、多波長光を出射する。入力導波路３は、多波長光源２０から出射された入力光を、波長合分波器１に伝達する。
　多波長光源２０は、入力光として、複数の波長成分を有する連続光である多波長光を発生させる光源である。多波長光源２０は、例えば、光コム光源又は外部共振器型の多波長光源等である。
　多波長光源２０は、波長合分波器１の分波特性によって規定される、分波可能な分波光の中心波長に応じた多波長光を出射する。より詳細には、例えば、多波長光源２０は、出射する多波長光の中心波長が、波長合分波器１の分波特性によって規定される、波長合分波器１が分波可能な分波光の中心波長と一致するように温度調整される。
　次に、光送信器１０１の動作について説明する。多波長光源２０は、入力光として、多波長光を出射する。入力導波路３は、多波長光源２０から出射された入力光を、波長合分波器１に伝達する。
　次に、波長合分波器１は、入力導波路３から入力された入力光を、互いに波長が異なる複数の分波光に分波する。
　次に、複数の出力導波路４は、それぞれ、波長合分波器１が分波した複数の分波光のうちの対応する波長の分波光を、複数の外部変調器２のうちの対応する外部変調器に伝達する。
　次に、複数の外部変調器２は、それぞれ、波長合分波器１が分波した複数の分波光のうちの対応する分波光を変調することにより変調光を生成する。
　次に、複数の入力導波路５は、それぞれ、複数の外部変調器２のうちの対応する外部変調器が変調した変調光を、波長合分波器１に伝達する。
　次に、波長合分波器１は、複数の入力導波路５から入力された各変調光を合波することにより合波光を生成する。出力導波路１２は、図示しない光ファイバに接続されており、波長分割多重通信により、波長合分波器１から入力された合波光を受信側の分波器に伝達する。
　以上のように、実施の形態２に係る光送信器１０１は、実施の形態１で説明した光変調器１００と、入力光として、多波長光を出射する多波長光源２０と、を備えている。
　上記の構成によれば、光送信器１０１において、実施の形態１で説明した光変調器１００による各効果を奏することができる。
　また、実施の形態２に係る光送信器１０１は、多波長光源２０は、波長合分波器１の分波特性によって規定される、分波可能な分波光の中心波長に応じた多波長光を出射する。
　上記の構成によれば、波長合分波器１は、多波長光源２０が出射した多波長光を好適に分波することができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係る光変調器は、分波器の分波特性の制御と合波器の合波特性の制御とに必要になる消費電力を削減することができるため、光送信器に利用可能である。
　１　波長合分波器、２　複数の外部変調器、３　入力導波路、４　複数の出力導波路、５　複数の入力導波路、６　第１の外部変調器、７　第２の外部変調器、８　第１の出力導波路、９　第２の出力導波路、１０　第１の入力導波路、１１　第２の入力導波路、１２　出力導波路、２０　多波長光源、１００　光変調器、１０１　光送信器。

Claims (5)

  1. 　波長合分波器及び複数の外部変調器を備え、
    　前記波長合分波器が、互いに異なる複数の波長の光を含む入力光を、それぞれが当該複数の波長のうちの対応する波長を有する複数の分波光に分波し、前記複数の外部変調器が、それぞれ、前記波長合分波器が分波した複数の分波光のうちの対応する分波光を変調することにより変調光を生成し、前記波長合分波器が、前記複数の外部変調器から戻ってきた各変調光を合波することにより合波光を生成することを特徴とする、光変調器。
  2. 　前記波長合分波器は、分波特性によって規定される、分波可能な分波光の中心波長と、合波特性によって規定される、合波可能な合波光の中心波長とが一致することを特徴とする、請求項１に記載の光変調器。
  3. 　前記波長合分波器は、アレイ導波路型回折格子又はエシェル回折格子であることを特徴とする、請求項２に記載の光変調器。
  4. 　請求項１から請求項３の何れか１項に記載の光変調器と、
    　前記入力光として、多波長光を出射する多波長光源と、を備えていることを特徴とする、光送信器。
  5. 　前記多波長光源は、前記波長合分波器の分波特性によって規定される、分波可能な分波光の中心波長に応じた多波長光を出射することを特徴とする、請求項４に記載の光送信器。
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