(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光入力信号が供給され該入力信号に対応した強度でそれぞれ光波長が所定の異なる波長となる光信号を発光して複数の光出力信号として出力する複数の単波長光源器と、該複数の光出力信号を合波して一つの多波長の光信号から成る一つの光源出力として出力する、光導波路型ＡＷＧにより構成した光合波回路とを有する送信部と、
前記送信部とは別に複数の光波長の光信号が合波された一つの多波長光信号から成る受信光信号を受信し該受信光信号を分波して波長の異なる複数の受信光信号として出力する、光導波路型ＡＷＧにより構成した光分波回路のみで構成した受信部とを具備し、
前記光合波回路と前記光分波回路とを一体的に集積化することで光導波路型ＡＷＧによる光合波・分波回路を形成したことを特徴とする経済化ＷＤＭ光インタフェース装置。
【請求項２】
前記光導波路型の光合波・分波回路は、１つの基板上に光合波用の光導波路型ＡＷＧ回路パターンと、光分波用の光導波路型ＡＷＧ回路パターンとを一体的に、一部、重ね描きする配置で形成したことを特徴とする請求項１に記載の経済化ＷＤＭ光インタフェース装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、経済化したＷＤＭ（波長分割多重方式の）光インタフェース装置に関し、特に多波長光源装置の構成技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来のＷＤＭインターフェイス装置の構成例を示す。同図に示すように、ＷＤＭインターフェイス装置は、複数の上り入力端子１０１と、そのそれぞれに対応する複数の単位回路から成る光／電気変換回路１０２と、そのそれぞれに対応する複数の単位回路から成る増幅識別回路１０３と、そのそれぞれに対応して異なる所定の波長特性を有する複数の単位回路から成る電気／光変換回路１０４と、光合波回路４０５と、上り出力端子１０６とをこの順序で接続して構成した送信部を有する。また、ＷＤＭインターフェイス装置は、下り入力端子１１１と、光分波回路４１２と、この光分波回路４１２の複数の波長毎の出力にそれぞれ対応する複数の単位回路から成る光／電気変換回路１１３と、そのそれぞれに対応する複数の単位回路から成る増幅識別回路１１４と、そのそれぞれに対応する複数の単位回路から成る電気／光変換回路１１５と、そのそれぞれに対応する複数の下り出力端子とをこの順序で直列に接続して構成した受信部を有する。ここで、光／電気変換回路１０２と増幅識別回路１０３と電気／光変換回路１０４とで複数の単波長光源器が構成され、光／電気変換回路１１３と増幅識別回路１１４と電気／光変換回路１１５とで複数の単波長受光回路が構成される。
【０００３】
以上の構成において、上り入力端子１０１から複数の波長の異なる光入力信号を入力すると、その複数の波長の異なる光入力信号を光／電気変換回路１０２によりそれぞれ電気信号に変換し、増幅識別回路１０３によりその電気信号を増幅・波形整形した後、電気／光変換回路１０４において予め設定されたそれぞれ異なる所望の周波数の光信号を上記光入力信号にそれぞれ対応した振幅で発信させ、この複数の光出力信号を光合波回路４０５で合波することで一つの多波長光信号にして一つの上り出力端子１０６へ出力する。
【０００４】
また、一つの多波長光信号を一つの下り入力端子１１１を通じて受信すると、その受信光信号を光分波回路４１２で分波して波長の異なる複数の受信光信号とし、これら波長の異なる複数の受信光信号を、光／電気変換回路１１３と増幅識別回路１１４と電気／光変換回路１１５とにより、それぞれの受信光波長毎に光／電気変換し、増幅し、波形整形し、電気／光変換して得られた複数の波長の異なる光信号を複数の下り出力端子１１６を通じてそれぞれ出力する。
【０００５】
図４に示すＷＤＭインターフェイス装置の基本部品となる光合波回路４０５、光分波回路４１２について、４チャンネル程度と波長多重度の低い装置では、干渉膜フィルタによるデバイスが用いられているが、８〜１６チャンネルと波長多重度を高めて光通信システムの伝送効率を高めるためには、挿入損失が低く、チャンネル間干渉の小さい光導波路型のＡＷＧ（アレー導波路回折格子）デバイスが専ら用いられている。
【０００６】
図５はＡＷＧと略称される光導波路型の光分波回路４１２の構成例を示し、図６はその機能を示す。
【０００７】
図５において、５０１は基板で、シリコン又は石英が用いられ、この基板上にSiO2-GeO2材料等を堆積させたコア層を形成し、これをフォトリソグラフ技術でパターンを転写して形状加工して得た光導波路回路とする。５０２は入力導波路、５０３は入力側スラブ導波路、５０４はアレー導波路（ＡＷＧ）、５０５は出力側スラブ導波路、５０６はチャネル導波路、５０７は出力導波路である。この素子の製作には、一般にプレーナ型光導波路製造技術として知られている製造技術が用いられる。
【０００８】
図５に示す光分波回路の例では、一つの波長多重された光信号が入力光導波路５０２から入力され、内部の光導波路回路パターン５０３〜５０５で干渉させることにより、波長毎に異なる光信号出力に分離、分波し、それぞれ異なる複数の出力光導波路５０７へ出力するように動作させている。この光分波回路は一般に小さなチップ状の形態をしており、機械的保護のためのケースに封入されて入出力用の光導波路と接続している。図５には示していないが、安定した波長特性を得るために光分波回路チップの温度を一定に保つように温度制御回路が別途付加されて使用される。
【０００９】
光導波路型の光合波回路４０５もこれとほぼ同様の形態をしており、内部の光導波路回路パターンを変えることにより、複数の入力光導波路５０２から入力されるそれぞれ波長の異なる複数の光入力信号を合波し、一つの波長多重された光信号として一つの出力光導波路５０７から出力できるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＷＤＭ光インタフェース装置を構成する上記のような光導波路型のＡＷＧデバイスを用いた光合波回路、光分波回路はいずれも高価な部品であり、ＷＤＭ光インタフェース装置を低コスト化する上での障害となっていた。
【００１１】
そこで、光合波回路と光分波回路を一体的に構成する方法として、ハーフミラーを用いた干渉膜フィルタによる構成方法が提案されているが、実用装置として十分な性能を提供するものではなく、多重化性能が高く安定した動作特性を有する一体的に構成した光合波・分波回路は今までに実現されていなかった。
【００１２】
また、従来のＷＤＭ光インタフェース装置では、光合波回路と光分波回路が個別に形成されていたので、その波長特性を安定化させるためのチップ上の温度制御が個別に必要となり、この点からも経済性、波長特性バランスの改善がともに困難であった。
【００１３】
更に、このようなＷＤＭ光インタフェース装置では、従来の光合波回路・光分波回路の挿入損失の低減、波長による特性バラツキの低減、及び光伝送路の伝送特性の改善が十分でなかったので、その受信部の構成要素として、光分波回路から出力する複数の受信光信号をそれぞれの波長毎に増幅し波形整形する複数の単波長受光回路を備えることが必須条件となっていた。このため、この受信部を構成する部品点数が増大し、ＷＤＭ光インタフェース装置を低コスト化する上での妨げとなっていた。
【００１４】
本発明の目的は、上述の点に鑑みて、多重化性能が高く安定した動作特性を有する一体的に構成した光合波・分波回路を実現することで、ＷＤＭ光インタフェース装置の低コスト化を図ることにある。
【００１５】
本発明の更なる目的は、波長特性を安定化させるための光合波回路と光分波回路チップの温度制御を単一化して経済性、波長特性バランスともに改善することにある。
【００１６】
本発明の更なる目的は、光分波回路から出力する複数の受信光信号をそれぞれの波長毎に増幅し波形整形するための複数の単波長受光回路を備える必要をなくして、受信部を構成する部品点数を減少することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の経済化ＷＤＭ光インタフェース装置の発明は、複数の光入力信号が供給され該入力信号に対応した強度でそれぞれ光波長が所定の異なる波長となる光信号を発光して複数の光出力信号として出力する複数の単波長光源器と、該複数の光出力信号を合波して一つの多波長の光信号から成る一つの光源出力として出力する、光導波路型ＡＷＧにより構成した光合波回路とを有する送信部と、前記送信部とは別に複数の光波長の光信号が合波された一つの多波長光信号から成る受信光信号を受信し該受信光信号を分波して波長の異なる複数の受信光信号として出力する、光導波路型ＡＷＧにより構成した光分波回路のみで構成した受信部とを具備し、前記光合波回路と前記光分波回路とを一体的に集積化することで光導波路型ＡＷＧによる光合波・分波回路を形成したことを特徴とする。
【００１９】
更に、前記光導波路型の光合波・分波回路は、１つの基板上に光合波用の光導波路型ＡＷＧ回路パターンと、光分波用の光導波路型ＡＷＧ回路パターンとを一体的に、一部、重ね描きする配置で形成したことを特徴とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
（参考例）
図１は本発明の参考例におけるＷＤＭ光インタフェース装置の構成を示す。同図において、１０５は光合波回路と光分波回路を一体的に集積化して形成した光導波路型の光合波・分波回路である。光合波・分波回路１０５が一体化している点を除いては、前述の図４の従来構成と同じであり、その動作、機能も同等である。
【００２２】
本参考例では、最も高価なキー部品である光合波回路と光分波回路とを一つの集積化した光合波・分波回路１０５とし、装置の低コスト化を実現している点が特徴である。
【００２３】
図２は本発明の参考例における集積化した光導波路型の光合波・分波回路１０５の構成例を示す。同図において、２０１は基板で、シリコン又は石英が用いられ、この基板上にSiO2-GeO2材料等を堆積させたコア層を形成し、これをフォトリソグラフ技術でパターンを転写して形状加工して得た光導波路回路とする。２０２は入力導波路、２０３は入力側スラブ導波路、２０４はアレー導波路（ＡＷＧ）、２０５は出力側スラブ導波路、２０６はチャネル導波路、２０７は出力導波路であり、これら構成要素２０２〜２０７により光分波用の導波路回路Ａを構成する。また、２０８は入力導波路、２０９は入力側スラブ導波路、２１０はアレー導波路（ＡＷＧ）、２１１は出力側スラブ導波路、２１２はチャネル導波路、２１３は出力導波路であり、これら構成要素２０８〜２１３により光合波用の導波路回路Ｂを構成する。
【００２４】
図２に示すように、公知の一般的なプレーナ型光導波路製造技術を用いて、基板２０１上に、光分波用の光導波路回路Ａのパターンと光合波用の光導波路回路Ｂのパターンとを一体的に、一部、重ね描きする配置で形成することにより、光合波・分波回路１０５を形成する。その際、光合波・分波回路１０５を形成するチップ面積が光合波回路あるいは光分波回路の一方を形成する場合のチップ面積よりもあまり増加しないように抑制し、製造歩留まりの悪化を防止することにより、より低コストな光合波・分波回路を実現することができる。
【００２５】
更に、光導波路型の光合波・分波回路１０５では、安定した波長特性を得るために、チップ上で精密な温度制御を実施するが、光合波・分波回路１０５を図２に示すように１チップ化することにより、両回路の温度制御を単一にでき、経済性、波長特性バランスともに著しく改善することができる。
【００２６】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態におけるＷＤＭ光インタフェース装置の構成を示す。本実施形態のＷＤＭ光インタフェース装置は、図１に示したＷＤＭ光インタフェース装置の受信部の光分波回路から出力する複数の受信光信号をそれぞれの波長毎に増幅し、波形整形するための複数の単波長受光回路１１３、１１４、１１５を取り除いた構成とすることで、部品点数を大幅に削減し、経済化を計ったものである。
【００２７】
近年、光通信システム機器の性能改善に伴い、大都市圏内のような一定の区域で伝送性能が大幅に改善され、その伝送損失は十分に小さく維持されるようになっている。例えば、伝送路による損失が６ｄＢ以下で波長によるバラツキが２ｄＢ以下という条件が容易に得られる。また、本発明のＷＤＭインタフェース装置で用いる１チップ化した光導波路型の光合波・分波回路では、挿入損失と波長による特性バラツキを従来の部品よりも格段に低く押さえることが可能になる。例えば、従来の光合波回路、光分波回路では挿入損失が片方で８ｄＢ以上あり、波長による特性バラツキも８〜１２ｄＢと大きかったが、本発明の光合波・分波回路では挿入損失が両回路で６ｄＢ以下であり、波長によるバラツキも１ｄＢ以下と十分に小さくできる。また、一般に受光検出の感度は−１７ｄＢ程度まで向上している。以上の理由から、図３に示す構成は、従来では必須の構成要素であった受光波長毎に光／電気変換し、増幅し、波形整形し、電気／光変換するための複数の単波長受光回路を不必要にしたものであり、より経済化を計ったＷＤＭ光インタフェース装置が提供できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多重化性能が高く安定した動作特性を有する一体的に集積化した光合波・分波回路を用いるので、ＷＤＭ光インタフェース装置の低コスト化が図れる。
【００２９】
また、本発明によれば、一体的に集積化した光合波・分波回路を用いるので、波長特性を安定化させるための光合波回路と光分波回路チップの温度制御を単一化して経済性、波長特性バランスともに改善することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、光分波回路から出力する複数の受信光信号をそれぞれの波長毎に増幅し波形整形するための複数の単波長受光回路を省略することで、受信部を構成する部品点数を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例における経済化したＷＤＭインターフェース装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の参考例における集積化した光合波・分波回路の構成例を示す拡大斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における経済化したＷＤＭインターフェース装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】従来のＷＤＭインターフェース装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】従来の光導波路型の光分波回路（および光合波回路）の構成例を示す拡大斜視図である。
【図６】光分波回路の機能を示す概念図である。
【符号の説明】
１０１  上り入力端子
１０２  光／電気変換回路
１０３  増幅識別回路
１０４  電気／光変換回路
１０５  光合波・分波回路
１０６  上り出力端子
１１１  下り入力端子
１１３  光／電気変換回路
１１４  増幅識別回路
１１５  電気／光変換回路
１１６  下り出力端子
２０１  基板
２０２  入力導波路
２０３  入力側スラブ導波路
２０４  アレー導波路
２０５  出力側スラブ導波路
２０６  チャネル導波路
２０７  出力導波路
２０８  入力導波路
２０９  入力側スラブ導波路
２１０  アレー導波路
２１１  出力側スラブ導波路
２１２  チャネル導波路
２１３  出力導波路
４０５  光合波回路
４０６  光分波回路
５０１  基板
５０２  入力導波路
５０３  入力側スラブ導波路
５０４  アレー導波路
５０５  出力側スラブ導波路
５０６  チャネル導波路
５０７  出力導波路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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