(57)【要約】【課題】  波長ズレによる入出力特性の劣化が無く、原理的な光パワー損失の発生を一部の入出力ポートの組合せに限定し、費用を低く抑えられる周期的な合分波特性を有するＮ×Ｎ光波長合分波装置を提供すること。【解決手段】  入力ポートユニットの各入力ポートと光カプラユニットの各１×２光カプラの入力ポートとをそれぞれ接続する。光カプラユニットの各１×２光カプラと８×８ＡＷＧとの所定のポート間を光導波路で接続する。８×８ＡＷＧと光カプラユニットの各２×１光カプラとの所定のポート間を光導波路で接続する。光カプラユニットの各２×１光カプラの出力ポートと出力ポートユニットの各出力ポートとをそれぞれ接続する。光導波路を全て長さが等しくなるよう設計することで、光カプラユニットと光カプラユニットとの間の２つの光路長を等しくする。【選択図】  図１
2006330621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分割多重された光信号を入力する複数の入力ポートを含む入力ポート群と、
前記入力ポート群の各々から出力される前記光信号を所定の数にだけ分流する光分流手段と、
少なくとも前記光分流手段から出力される前記分流された光信号を、それぞれ異なる所定の入力ポートから入力し、前記入力ポート毎に入力された光信号を合分波し、該合分波された光信号をそれぞれ異なる所定の出力ポートから出力する複数の入力ポートと出力ポートとを有するアレイ導波路型回折格子と、
前記アレイ導波路型回折格子の複数の出力ポートの内、所定の出力ポート群から出力される前記合分波された光信号を合流する光合流手段であって、前記出力ポート群は、少なくとも１つ以上あり、前記出力ポート群に含まれる出力ポートは、互いに異なっており、前記出力ポート群毎に前記合分波された光信号を合流する合流手段と、
少なくとも前記光合流手段から出力される前記合流された光信号を出力する複数の出力ポートを含む出力ポート群と、
前記光分流手段と、前記アレイ導波路型回折格子中の入力ポート側のスラブ導波路との間を繋ぎ、かつそれぞれが同じ長さである所定の数の導波路と、
前記アレイ導波路型回折格子中の出力ポート側のスラブ導波路と、前記光合流手段との間を繋ぎ、かつそれぞれが同じ長さである所定の数の導波路と
を備えたことを特徴とする光波長合分波装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光波長合分波装置において、
前記光分流手段と前記光合流手段とは、それぞれＫ個（Ｋ：正の整数）の２出力の光分流手段と２入力の光合流手段とを備え、
光分流手段中の第ｍ番目の光合分流手段（１≦ｍ≦Ｋ（ｍ：整数））の各出力ポートは、Ｊｉｎ個の入力ポートとＪｏｕｔ個の出力ポートを有するアレイ導波路型回折格子（Ｊｉｎ、Ｊｏｕｔ：正の整数）の第ａ＋ｍ番目の入力ポートと第ａ＋ｍ＋Ｌ番目の入力ポートとにそれぞれ接続され（Ｋ≦Ｌ（Ｌ：正の整数）、０≦ａ≦Ｊｉｎ−Ｋ−Ｌ（ａ：整数））、および
光合流手段中の第ｎ番目の光合流手段（１≦ｎ≦Ｋ（ｎ：整数））の各入力ポートは、前記アレイ導波路型回折格子の第ｂ＋ｎ番目の出力ポートと第ｂ＋ｎ＋Ｌ番目の出力ポートとにそれぞれ接続される（０≦ｂ≦Ｊｏｕｔ−Ｋ−Ｌ（ｂ：整数））ことを特徴とする光波長合分波装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光波長合分波装置において、
前記光分流手段は、（２ｐ−１）×Ｋ個（２≦ｐ（ｐ：整数）、２≦Ｋ（Ｋ：整数））の光分流手段がｐ段のツリー状に縦列接続され、２ｐ個の出力ポートに入力された光信号を分流するＫ組の光分流手段を有し、
前記光合流手段は、（２ｐ−１）×Ｋ個（２≦ｐ（ｐ：整数）、２≦Ｋ（Ｋ：整数））の光合流手段がｐ段のツリー状に縦列接続され、２ｐ個の入力ポートに入力された光信号を合流するＫ組の光合流手段を有し、
前記アレイ導波路型回折格子は、Ｊｉｎ個の入力ポートとＪｏｕｔ個の出力ポートと（Ｊｉｎ、Ｊｏｕｔ：正の整数）を有し、
前記光合分流手段内の第ｍ組目（１≦ｍ≦Ｋ（ｍ：整数））の光合分流手段の２ｐ個の各出力ポートは、前記アレイ導波路型回折格子の第ａ＋ｍ＋ｑ×Ｋ番目の入力ポートにそれぞれ接続され（０≦ｑ≦２ｐ−１（ｑ：整数）、０≦ａ≦Ｊｉｎ−２ｐ×Ｋ（ａ：整数））、
前記光合流手段内の第ｎ番目（１≦ｎ≦Ｋ（ｎ：整数））の光合分流手段の２ｐ個の各入力ポートは、前記アレイ導波路型回折格子の第ｂ＋ｎ＋ｒ×Ｋ番目の出力ポートに接続され（０≦ｒ≦２ｐ−１（ｑ：整数）、０≦ｂ≦Ｊｏｕｔ−２ｐ×Ｋ（ｂ：正の整数））、および
前記光分流手段の入力ポートから出力ポートまでの導波路長と、前記光合流手段の入力ポートから出力ポートまでの導波路長とは、全て等しいことを特徴とする光波長合分波装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の光波長合分波装置において、前記光合分流手段は、合分流比の調整機能を有することを特徴とする光波長合分波装置。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載の光波長合分波装置において、前記光合分流手段間の導波路は、光信号の位相をシフトさせる手段を有することを特徴とする光波長合分波装置。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の光波長合分波装置において、前記光合分流手段と、前記アレイ導波路型回折格子と、各入出力ポート間の導波路とを、全て平面基板上の光導波回路として集積化して構成したことを特徴とする光波長合分波装置。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の光波長合分波装置において、前記アレイ導波路型回折格子の合分波特性が、第ｉ番目（１≦ｉ≦８（ｉ：整数））の入力ポートと、第ｊ番目（１≦ｊ≦８（ｊ：整数））の出力ポートとの間の導波路を透過する光の波長がλｋ（ｋ＝ｉ＋ｊ−１（ｋ：正の整数））であることを特徴とする光波長合分波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光波長多重された複数の信号を波長に応じて分波または合波する光波長合分波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の光信号を異なる波長の光に乗せ、１本の光ファイバで伝送する波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムは、伝送路の容量を大幅に増大させることが可能であり、既に基幹系システムを中心に導入が進んでいる。
【０００３】
さらに近年、光信号の波長を、伝送路容量の増大に適用するだけでなく、ネットワークの経路設定に用いる波長ルーティングの検討も進んでおり、その一例としてフルメッシュ光ＷＤＭネットワークがある。
【０００４】
図７に、フルメッシュ光ＷＤＭネットワークの構成を示す。図７に示すフルメッシュ光ＷＤＭネットワークにおいて、その中心にＮ入力Ｎ出力（以下、Ｎ×Ｎと表記する）光波長合分波装置７０１が設置され、ＷＤＭ信号送受信装置７０４を備える複数の通信ノード７０２（１）〜７０２（Ｎ）との間を、光ファイバ７０３で接続する。フルメッシュ光ＷＤＭネットワークは、光波長合分波装置７０１を中心とするスター型の物理形状をとる。このフルメッシュ光ＷＤＭネットワークでは、各通信ノード間にフルメッシュの光ファイバを敷設した場合と同じ接続性が得られるため、各通信ノード間で大容量のデータを低遅延で送受信することが可能となる。
【０００５】
図８に、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置の合分波特性を示す。Ｎ×Ｎ光波長合分波装置７０１は、入出力ポートに対して図８に示すような、入力ポート毎に各出力ポートから出力される光信号の波長が異なる周期的な合分波特性を有するものとする。入力ポートｉ（１≦ｉ≦Ｎ（ｉ：整数））に波長λ１〜λＮの各光信号を含むＷＤＭ信号が入力されると、各光信号は、下記のように波長毎に異なる出力ポートから出力される。つまり、出力ポート１からは波長λｉの光信号が出力され、出力ポートｊ（１≦ｊ≦Ｎ＋１−ｉ（ｊ：整数））からは波長λｉ＋ｊ−１の光信号が出力され、出力ポートｊ（Ｎ＋１−ｉ＜ｊ≦Ｎ）からは波長λｉ＋ｊ−Ｎ−１の光信号が出力される。この場合、全ての通信ノード７０２（１）〜７０２（Ｎ）において、同じ組合せの波長の信号を送受信するＷＤＭ信号送受信装置７０４を使用することができ、構成部品の共通化によって費用を低く抑えることができる。
【０００６】
図９に、従来のアレイ導波路回折格子型光合分波回路（ＡＷＧ）を示す。図９におけるＡＷＧは、所定の光路長差を有するアレイ導波路９０１、スラブ導波路９０２、Ｎ本の入力導波路９０３、Ｎ本の出力導波路９０４を備えている。
【０００７】
ＡＷＧの入出力導波路の本数がＮ本、合分波の波長間隔がΔλであるとき、ＡＷＧの基本周期（ＦＳＲ：Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｒａｎｇｅ）をΔλ×Ｎに設計すると、入出力ポートに対して周期的な合分波特性が得られる。このようなＡＷＧを用いることにより、周期的な合分波特性を有するＮ×Ｎ光波長合分波装置を構成することもできる。
【０００８】
図１０に、４本の入出力導波路を有する一般的なＡＷＧの合分波特性例を示す。４入力４出力の導波路間には、入力導波路と入力された信号光の波長とに応じた１６通りの経路が存在する。この合分波特性を利用することにより、λ１からλ４までの信号を送受信するＷＤＭ信号送受信装置７０４を備えた通信ノード７０２（１）〜７０２（４）の間にフルメッシュの接続性を確立することができる。
【０００９】
しかしながら、図１０中の斜線で網掛けされた入出力特性は、設計上の回折次数ではなく、設計上の回折次数に隣接する数を回折次数として用いた場合に基づいている。そのため図９の構成では、実際には波長間隔にズレが生じ、図１０のような理想的な入出力特性は得られない（例えば非特許文献１参照）。
【００１０】
図１１に、波長間隔にズレが生じず、周期的な合分波特性を有するＮ×Ｎ光波長合分波装置の一例の構成を示す。４個の入力ポート１１０１、４×８ＡＷＧ１１０２、４個の２×１光カプラ１１０３、および４個の出力ポート１１０４を備えている。４×８ＡＷＧ１１０２は、波長間隔Δλの光信号を、図１１に示すような波長配置で分波するように設計されている。
【００１１】
４波多重されたＷＤＭ信号を、４個の入力ポート１１０１それぞれに入力する。本明細書において、ＷＤＭ信号を表すアルファベットと数字の組において、アルファベットは入力ポートの位置、数字はΔλ間隔である信号波長の番号を示すものとする。従って、アルファベットが同じ光信号は同じ入力ポートに入力された光信号であり、また数字が同じ光信号は、同じ波長の光信号である。
【００１２】
４×８ＡＷＧ１１０２の出力チャネル（１）と（５）、（２）と（６）、（３）と（７）、（４）と（８）が、光カプラユニット１１０３の各２×１光カプラに接続されている。
【００１３】
この結果、出力ポート１１０４において、波長間隔にズレが生じることなく、図１０に示したものと同じ、入出力ポートに対する周期的な合分波特性が得られる（例えば特許文献１参照）。
【００１４】
この図１１の構成では、４×８ＡＷＧ１１０２で分波される光信号は、全て同一の回折次数で分波されるので波長間隔のズレによる問題は生じない。しかし、図１１の構成では、全ての経路で２×１光カプラを１度経由するため、原理的に３ｄＢの光パワー損失が発生してしまうという問題がある。
【００１５】
図１２に、波長間隔にズレが生じず、また光カプラによって生じるような原理的な損失のない、周期的な合分波特性を有するＮ×Ｎ光波長合分波装置の一例の構成を示す。このＮ×Ｎ光波長合分波装置は、４個の入力ポート１２０１、１×４ＡＷＧ１２０２、光配線１２０３、４×１ＡＷＧ１２０４、４個の出力ポート１２０５を備えている。図１２において、４個の１×４ＡＷＧ１２０２と、４個の４×１ＡＷＧ１２０４を対向させ、所定のポート間を光配線１２０３で接続する。図１２では、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置の一例として、入力ポートが４個と、出力ポートが４個の光波長合分波装置を示している。
【００１６】
４波多重されたＷＤＭ信号を、４個の入力ポート１２０１に入力する。入力された光信号は１×４ＡＷＧ１２０２で分波され、光配線１２０３を用いて４×１ＡＷＧ１２０４の所定の入力ポートに入力される。このとき、光配線１２０３は、図１０で示した入出力ポートに対する周期的な合分波特性が得られるようにレイアウトされている（例えば非特許文献２参照）。
【００１７】
この図１２の構成では、光カプラ等、不可避的に損失を生じる光部品を使用していないため、原理的な損失は生じない。しかしながら、合計で２Ｎ個のＡＷＧ、Ｎ２本の光配線が必要となるため、Ｎすなわち入出力ポート数が増大するにつれて、部品点数が増加し、不経済であるという問題があった。
【００１８】
【特許文献１】特開平９−１０５８２８号公報
【非特許文献１】H.Takahashi et al., ” Transmission characteristics of arrayed waveguide NxN wavelength multiplexer” Ｊ.Lightwave Technol., 13, pp.447-455, 1995.
【非特許文献２】F.Liu et al., ”Very low crosstalk wavelength router construction using arrayed-waveguide grating multi/demultiplexers”, electronics letters,vol.35, no.10, p.839-840, 1999.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フルメッシュ光ＷＤＭネットワークに用いられる、周期的な合分波特性を有するＮ×Ｎ光波長合分波装置において、特に波長ズレによる入出力特性の劣化が低減され、原理的な光パワー損失の発生を一部の入出力ポートの組合せに限定し、および費用を低く抑えられるＮ×Ｎ光波長合分波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光波長合分波装置において、波長分割多重された光信号を入力する複数の入力ポートを含む入力ポート群と、入力ポート群の各々から出力される光信号を所定の数にだけ分流する光分流手段と、少なくとも光分流手段から出力される分流された光信号を、それぞれ異なる所定の入力ポートから入力し、入力ポート毎に入力された光信号を合分波し、合分波された光信号をそれぞれ異なる所定の出力ポートから出力する複数の入力ポートと出力ポートとを有するアレイ導波路型回折格子と、アレイ導波路型回折格子の複数の出力ポートの内、所定の出力ポート群から出力される合分波された光信号を合流する光合流手段であって、出力ポート群は、少なくとも１つ以上あり、出力ポート群に含まれる出力ポートは、互いに異なっており、出力ポート群毎に合分波された光信号を合流する合流手段と、少なくとも光合流手段から出力される合流された光信号を出力する複数の出力ポートを含む出力ポート群と、光分流手段と、アレイ導波路型回折格子中の入力ポート側のスラブ導波路との間を繋ぎ、かつそれぞれが同じ長さである所定の数の導波路と、アレイ導波路型回折格子中の出力ポート側のスラブ導波路と、光合流手段との間を繋ぎ、かつそれぞれが同じ長さである所定の数の導波路とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光波長合分波装置において、光分流手段と光合流手段とは、それぞれＫ個（Ｋ：正の整数）の２出力の光分流手段と２入力の光合流手段とを備え、光分流手段中の第ｍ番目の光合分流手段（１≦ｍ≦Ｋ（ｍ：整数））の各出力ポートは、Ｊｉｎ個の入力ポートとＪｏｕｔ個の出力ポートを有するアレイ導波路型回折格子（Ｊｉｎ、Ｊｏｕｔ：正の整数）の第ａ＋ｍ番目の入力ポートと第ａ＋ｍ＋Ｌ番目の入力ポートとにそれぞれ接続され（Ｋ≦Ｌ（Ｌ：正の整数）、０≦ａ≦Ｊｉｎ−Ｋ−Ｌ（ａ：整数））、および光合流手段中の第ｎ番目の光合流手段（１≦ｎ≦Ｋ（ｎ：整数））の各入力ポートは、アレイ導波路型回折格子の第ｂ＋ｎ番目の出力ポートと第ｂ＋ｎ＋Ｌ番目の出力ポートとにそれぞれ接続される（０≦ｂ≦Ｊｏｕｔ−Ｋ−Ｌ（ｂ：整数））ことを特徴とする。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光波長合分波装置において、光分流手段は、（２ｐ−１）×Ｋ個（２≦ｐ（ｐ：整数）、２≦Ｋ（Ｋ：整数））の光分流手段がｐ段のツリー状に縦列接続され、２ｐ個の出力ポートに入力された光信号を分流するＫ組の光分流手段を有し、光合流手段は、（２ｐ−１）×Ｋ個（２≦ｐ（ｐ：整数）、２≦Ｋ（Ｋ：整数））の光合流手段がｐ段のツリー状に縦列接続され、２ｐ個の入力ポートに入力された光信号を合流するＫ組の光合流手段を有し、アレイ導波路型回折格子は、Ｊｉｎ個の入力ポートとＪｏｕｔ個の出力ポートと（Ｊｉｎ、Ｊｏｕｔ：正の整数）を有し、光合分流手段内の第ｍ組目（１≦ｍ≦Ｋ（ｍ：整数））の光合分流手段の２ｐ個の各出力ポートは、アレイ導波路型回折格子の第ａ＋ｍ＋ｑ×Ｋ番目の入力ポートにそれぞれ接続され（０≦ｑ≦２ｐ−１（ｑ：整数）、０≦ａ≦Ｊｉｎ−２ｐ×Ｋ（ａ：整数））、光合流手段内の第ｎ番目（１≦ｎ≦Ｋ（ｎ：整数））の光合分流手段の２ｐ個の各入力ポートは、アレイ導波路型回折格子の第ｂ＋ｎ＋ｒ×Ｋ番目の出力ポートに接続され（０≦ｒ≦２ｐ−１（ｑ：整数）、０≦ｂ≦Ｊｏｕｔ−２ｐ×Ｋ（ｂ：正の整数））、および光分流手段の入力ポートから出力ポートまでの導波路長と、光合流手段の入力ポートから出力ポートまでの導波路長とは、全て等しいことを特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３に記載の光波長合分波装置において、光合分流手段は、合分流比の調整機能を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４に記載の光波長合分波装置において、光合分流手段間の導波路は、光信号の位相をシフトさせる手段を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５に記載の光波長合分波装置において、光合分流手段と、アレイ導波路型回折格子と、各入出力ポート間の導波路とを、全て平面基板上の光導波回路として集積化して構成したことを特徴とする。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６に記載の光波長合分波装置において、アレイ導波路型回折格子の合分波特性が、第ｉ番目（１≦ｉ≦８（ｉ：整数））の入力ポートと、第ｊ番目（１≦ｊ≦８（ｊ：整数））の出力ポートとの間の導波路を透過する光の波長がλｋ（ｋ＝ｉ＋ｊ−１（ｋ：正の整数））であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、フルメッシュ光ＷＤＭネットワークにおいて用いられる、周期的な合分波特性を有し、波長ズレによる入出力特性の劣化が低減され、原理的な光パワー損失の発生を一部の入出力ポートの組合せに限定され、部品点数が少なく低コストであるＮ×Ｎ光波長合分波装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
【００２９】
［実施形態１］
本発明は、Ｎ個のＷＤＭ信号を波長分割多重する、Ｎ本の入力ポートとＮ本の出力ポート間（２≦Ｎ（Ｎ：整数））にＮ×Ｎの伝送経路を備えたＮ×Ｎ光波長合分波装置である。Ｎ×Ｎ光波長合分波装置は、入力されるＷＤＭ信号を分流する光分流手段と、光分流手段から出力される光信号を合分波するＡＷＧと、ＡＷＧから出力される光信号を合流する光合流手段とをさらに備える。
【００３０】
一般に、本発明の実施形態１にかかる光分流手段および光合流手段は、それぞれＫ個（Ｋ：正の整数）の光分流手段および光合流手段を備える。光分流手段中の第ｍ番目の光分流手段（１≦ｍ≦Ｋ（ｍ：整数））が有する各出力ポートは、Ｊｉｎ個の入力ポートとＪｏｕｔ個の出力ポートを有するＪｉｎ×ＪｏｕｔＡＷＧ（Ｊｉｎ、Ｊｏｕｔ：正の整数）の第ａ＋ｍ番目の入力ポートと第ａ＋ｍ＋Ｌ番目の入力ポートにそれぞれ接続される（Ｋ≦Ｌ（Ｌ：正の整数）、０≦ａ≦Ｊｉｎ−Ｋ−Ｌ（ａ：整数））。また、光合流手段中の第ｎ番目の光合流手段（１≦ｎ≦Ｋ（ｎ：整数））が有する各入力ポートは、Ｊｉｎ×ＪｏｕｔＡＷＧの第ｂ＋ｎ番目の出力ポートと第ｂ＋ｎ＋Ｌ番目の出力ポートにそれぞれ接続される（０≦ｂ≦Ｊｏｕｔ−Ｋ−Ｌ（ｂ：整数））。
【００３１】
また、光分流手段の入力ポートから出力ポートまでの導波路長と、光合流手段の入力ポートから出力ポートまでの導波路長とは、全て等しくなるように構成されている。
【００３２】
図１に、本発明の実施形態１にかかる４×４光波長合分波装置の構成を示す。実施形態１では、一例として、光合流手段および光分流手段として光カプラを用い、Ｋ＝４、１≦ｍ≦４、１≦ｎ≦４、Ｊｉｎ＝８、Ｊｏｕｔ＝８、ａ＝ｂ＝０、Ｌ＝４の場合の４波長多重の４×４光波長合分波装置について説明する。
【００３３】
図１において、入力ポートユニット１０１の各入力ポート１０１ａ〜１０１ｄと光カプラユニット１０２の各１×２光カプラ１０２ａ〜１０２ｄの入力ポートとをそれぞれ接続する。光カプラユニット１０２が有する各１×２光カプラ１０２ａ〜１０２ｄと８×８ＡＷＧ１０４との所定のポート間を光導波路１０３で接続する。８×８ＡＷＧ１０４と光カプラユニット１０６が有する各２×１光カプラ１０６ａ〜１０６ｄとの所定のポート間を光導波路１０５で接続する。光カプラユニット１０６が有する各２×１光カプラ１０６ａ〜１０６ｄの出力ポートと出力ポートユニット１０７の各出力ポート１０７ａ〜１０７ｄとをそれぞれ接続する。光導波路１０３を全て長さが等しくなるようにし、同様に光導波路１０５を全て長さが等しくなるよう設計することで、光カプラユニット１０２と光カプラユニット１０６との間の光路長を等しくする。
【００３４】
以下に、実施形態１を基に、本発明の原理を説明する。
【００３５】
本明細書において、８×８ＡＷＧ１０４の波長入出力特性は、ｉ番目の入力ポート（１≦ｉ≦８（ｉ：整数））と、ｊ番目（１≦ｊ≦８（ｊ：整数））との間を透過する光の波長がλｋ（ｋ＝ｉ＋ｊ−１（ｋ：正の整数））であるものとする。
【００３６】
４本の入力ポート１０１ａ〜１０１ｄには、それぞれ波長多重化された光信号Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ４が入力される。ここで、光信号を表すアルファベットと数字の組において、アルファベットは入力ポートの位置、数字はΔλ間隔である信号波長の番号を示すものとする。従って、アルファベットが同じ光信号は同じ入力ポートに入力された光信号であり、また数字が同じ光信号は、同じ波長の光信号である。また、本発明の実施形態においては、１〜４の番号で示される各光信号の波長は、それぞれλ５〜λ８であるものとする。
【００３７】
光信号Ａ１〜Ａ４は、光カプラユニット１０２の光カプラ１０２ａによって２つの出力ポートに分割されて出力され、それぞれ８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１）と（５）に入力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１）と（５）に入力される信号は同一の信号であるが、便宜上８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１）に入力される信号をＡ１〜Ａ４と表記し、８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（５）に入力される信号をＡ１〜Ａ４と表記する。
【００３８】
８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１）に入力された光信号Ａ１〜Ａ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）〜（８）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（５）に入力された光信号Ａ１〜Ａ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）〜（４）から出力される。
【００３９】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）から出力される光信号Ａ１と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ａ１とは、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ａに入力される。
【００４０】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）から出力される光信号Ａ２と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）から出力される光信号Ａ２とは、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｂに入力される。
【００４１】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ａ３と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（７）から出力される光信号Ａ３とは、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｃに入力される。
【００４２】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ａ４と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（８）から出力される光信号Ａ４とは、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｄに入力される。
【００４３】
光信号Ａ１とＡ１、Ａ２とＡ２、Ａ３とＡ３、およびＡ４とＡ４は同位相で干渉するため、光カプラユニット１０６の各２×１光カプラ１０６ａ〜１０６ｄにおいて互いに強め合わされ、出力される。したがって、出力ポート１０７ａから出力される出力光信号Ａ１、出力ポート１０７ｂから出力される出力光信号Ａ２、出力ポート１０７ｃから出力される出力光信号Ａ３、および出力ポート１０７ｄから出力される出力光信号Ａ４に、光カプラに由来する原理損失は発生しない。
【００４４】
光信号Ｂ１〜Ｂ４は、光カプラユニット１０２の光カプラ１０２ｂによって２つの出力ポートに分割されて出力され、それぞれ８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２）と（６）に入力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２）と（６）に入力される信号は同一の信号であるが、便宜上８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２）に入力される信号をＢ１〜Ｂ４と表記し、８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（６）に入力される信号をＢ１〜Ｂ４と表記する。
【００４５】
８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２）に入力された光信号Ｂ１〜Ｂ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）〜（７）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（６）に入力された光信号Ｂ２〜Ｂ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）〜（３）から出力される。
【００４６】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）から出力される光信号Ｂ２と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ｂ２は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ａに入力される。
【００４７】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）から出力される光信号Ｂ３と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）から出力される光信号Ｂ３は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｂに入力される。
【００４８】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ｂ４と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（７）から出力される光信号Ｂ４は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｃに入力される。
【００４９】
光信号Ｂ２とＢ２、Ｂ３とＢ３、およびＢ４とＢ４は同位相で干渉するため、光カプラユニット１０６の各２×１光カプラ１０６ａ〜１０６ｃにおいて互いに強め合い、出力される。したがって、出力ポート１０７ａから出力される出力光信号Ｂ２、出力ポート１０７ｂから出力される出力光信号Ｂ３、および出力ポート１０７ｃから出力される出力光信号Ｂ４に、光カプラに由来する原理損失は発生しない。
【００５０】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ｂ１は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｄに入力される。したがって、出力ポート１０７ｄから出力される出力光信号Ｂ１には、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｄにおいて干渉が生じず、光パワーが１／２になるため、光カプラに由来する６ｄＢの原理損失を発生する。
【００５１】
光信号Ｃ１〜Ｃ４は、光カプラユニット１０２の光カプラ１０２ｃによって２つの出力ポートに分割されて出力され、それぞれ８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（３）と（７）に入力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（３）と（７）に入力される信号は同一の信号であるが、便宜上８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（３）に入力される信号をＣ１〜Ｃ４と表記し、８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（７）に入力される信号をＣ１〜Ｃ４と表記する。
【００５２】
８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（３）に入力された光信号Ｃ１〜Ｃ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）〜（６）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（７）に入力された光信号Ｃ３，Ｃ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１），（２）から出力される。
【００５３】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）から出力される光信号Ｃ３と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ｃ３は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ａに入力される。
【００５４】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）から出力される光信号Ｃ４と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）から出力される光信号Ｃ４は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｂに入力される。
【００５５】
光信号Ｃ３とＣ３およびＣ４とＣ４とは同位相で干渉するため、光カプラユニット１０６の各２×１光カプラ１０６ａ、１０６ｂにおいて互いに強め合い、出力される。そのため、出力ポート１０７ａから出力される出力光信号Ｃ３、および出力ポート１０７ｂから出力される出力光信号Ｃ４に、光カプラに由来する原理損失は発生しない。
【００５６】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ｃ１は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｃに入力される。
【００５７】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ｃ２は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｄに入力される。
【００５８】
そのため、出力ポート１０７ｃから出力される出力光信号Ｃ１、および出力ポート１０７ｄから出力される出力光信号Ｃ２には、光カプラユニット１０６の各２×１光カプラ１０６ｃ、１０６ｄにおいて干渉が生じず、光パワーが１／２になるため、光カプラに由来する６ｄＢの原理損失を発生する。
【００５９】
光信号Ｄ１〜Ｄ４は、光カプラユニット１０２の光カプラ１０２ｄによって２つの出力ポートに分割されて出力され、それぞれ８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（４）と（８）に入力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（４）と（８）に入力される信号は同一の信号であるが、便宜上８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（４）に入力される信号をＤ１〜Ｄ４と表記し、８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（８）に入力される信号をＤ１〜Ｄ４と表記する。
【００６０】
８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（４）に入力された光信号Ｄ１〜Ｄ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）〜（５）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（８）に入力された光信号Ｄ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）から出力される。
【００６１】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）から出力される光信号Ｄ４と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ｄ４は、光カプラユニット１０６の光カプラ１０６ａに入力される。光信号Ｄ４と光信号Ｄ４とは同位相で干渉するため、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ａにおいて互いに強め合い、出力される。そのため、出力ポート１０７ａから出力される出力光信号Ｄ４に、光カプラに由来する原理損失は発生しない。
【００６２】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）から出力される光信号Ｄ１は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｂに入力される。
【００６３】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ｄ２は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｃに入力される。
【００６４】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ｄ３は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｄに入力される。
【００６５】
出力ポート１０７ｂから出力される出力光信号Ｄ１、出力ポート１０７ｃから出力される出力光信号Ｄ２、および出力ポート１０７ｄから出力される出力光信号Ｄ３には、光カプラユニット１０６の各２×１光カプラにおいて干渉が生じず、光パワーが１／２になるため、光カプラに由来する６ｄＢの原理損失を発生する。
【００６６】
ここで８×８ＡＷＧ１０４は同一の回折次数のみを使用しているため、回折次数が異なることによる波長のズレは生じない。
【００６７】
以上の説明から、結果として実施形態１にかかる光波長合分波装置の合分波特性は、図２に示されるように周期的な合分波特性を有する。網掛けされていない領域は、その経路において原理損失が発生しないことを表し、網掛けされている領域は、その経路において原理損失が６ｄＢ発生することを表す。但し、このように損失が大きい経路は、近距離・低損失の伝送路に割当てればよく、問題にはならない。
【００６８】
なお、実施形態１における光導波路１０３と光導波路１０５との組み合わせは、上記の組合せに限定されるものではなく、入出力ポート間で周期的な合分波特性を実現する組合せであればいずれであっても良い。つまり、上記の規則に従う組合せであれば、実施形態１と同じ効果が得られる。
【００６９】
また、１×２光カプラ１０２ａ〜１０２ｄおよび２×１光カプラ１０６ａ〜１０６ｄは、どちらも２×２光カプラであっても良い。
【００７０】
また、光カプラユニット１０２、光カプラユニット１０６を、分流比、合流比を調節できる光分流手段、光合流手段とすることにより、光分流手段、光合流手段の製造誤差を吸収することができる。
【００７１】
また、光導波路１０３、１０５に光信号の位相をシフトさせる位相シフタを実装して光信号の位相を調節することにより、導波路長の製造誤差を吸収することができる。
【００７２】
さらに、光カプラユニット１０２、光導波路１０３、１０５、ＡＷＧ１０４、光カプラユニット１０６をＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）技術等を用いて同一平面上に形成することにより、製造費用を低く抑えることができる。
【００７３】
［実施形態２］
上述の実施形態１では、光波長合分波装置の入力ポートおよび出力ポートが全て光カプラに接続される場合を示したが、入力ポートおよび出力ポートの一部を光カプラに接続せず、直接ＡＷＧに接続する構成をとることもできる。光カプラ等の２つの光分流手段の出力ポートおよび２つの光合流手段の入力ポートの各々と、ＡＷＧの入力ポートおよび出力ポートの各々とは、実施形態１において説明した組合せの規則のＫ＝２の場合に従ってそれぞれ接続される。一方、ＡＷＧに直接接続される入力ポートおよび出力ポートの各々と、ＡＷＧの入力ポートおよび出力ポートの各々とは、同一番号のポート同士がそれぞれ接続される。
【００７４】
図３に、本発明の実施形態２にかかる、２つの入出力ポートをＡＷＧに直結する４×４光波長合分波装置の構成を示す。８×８ＡＷＧ１０４の波長入出力特性、および４本の入力ポート１０１に入力される光信号は、実施形態１と同一である。また、実施形態２では、入力ポート１０１ｃ、１０１ｄは、それぞれ１×２光カプラ１０２ｃ、１０２ｄを介さずに８×８ＡＷＧ１０４の所定の入力ポートに直接接続される。光導波路１０３を全て長さが等しくなるようにし、同様に光導波路１０５を全て長さが等しくなるよう設計することで、光カプラユニット１０２と光カプラユニット１０６との間の光路長を等しくする。
【００７５】
光信号Ａ１〜Ａ４は、光カプラユニット１０２の１×２光カプラ１０２ａによって２つの出力ポートに分割されて出力され、それぞれ８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１）と（５）に入力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１）と（５）とに入力される信号は同一の信号であるが、便宜上８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１）に入力される信号をＡ１〜Ａ４と表記し、８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（５）に入力される信号をＡ１〜Ａ４と表記する。
【００７６】
８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１）に入力された光信号Ａ１，Ａ２は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５），（６）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（５）に入力された光信号Ａ１〜Ａ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）〜（４）から出力される。
【００７７】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）から出力される光信号Ａ１と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ａ１とは、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ａに入力される。
【００７８】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）から出力される光信号Ａ２と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）から出力される光信号Ａ２は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｂに入力される。
【００７９】
光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ａ、１０６ｂにおいて光信号Ａ１と光信号Ａ１、および光信号Ａ２と光信号Ａ２がそれぞれ同位相で干渉するため、互いに強め合って出力される。そのため、出力ポート１０７ａから出力される出力光信号Ａ１、および出力ポート１０７ｂから出力される出力光信号Ａ２に、光カプラに由来する原理損失は発生しない。
【００８０】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ａ３は、出力ポート１０７ｃに直接入力される。
【００８１】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ａ４は、出力ポート１０７ｄに直接入力される。
【００８２】
従って、光カプラユニット１０２で分岐した効果により、出力ポート１０７ｃから出力される出力光信号Ａ３、および出力ポート１０７ｄから出力される出力光信号Ａ４には、光カプラに由来する原理損失が３ｄＢ発生する。
【００８３】
光信号Ｂ１〜Ｂ４は、光カプラユニット１０２の２×１光カプラ１０２ｂによって２つの出力ポートに分割して出力され、それぞれ８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２）と（６）に入力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２）と（６）に入力される信号は同一の信号であるが、便宜上８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（６）に入力される信号をＢ１〜Ｂ４と表記する。
【００８４】
８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２）に入力された光信号Ｂ１〜Ｂ３は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）〜（６）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（５）に入力された光信号Ｂ２〜Ｂ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）〜（３）から出力される。
【００８５】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）から出力される光信号Ｂ２と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ｂ２は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ａに入力される。
【００８６】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）から出力される光信号Ｂ３と８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）から出力される光信号Ｂ３は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｂに入力される。
【００８７】
光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ａ、１０６ｂにおいて、光信号Ｂ２と光信号Ｂ２、および光信号Ｂ３と光信号Ｂ３が同位相でそれぞれ干渉するため、互いに強め合って出力される。そのため、出力ポート１０７ａから出力される出力光信号Ｂ２、および出力ポート１０７ｂから出力される出力光信号Ｂ３に、光カプラに由来する原理損失は発生しない。
【００８８】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ｂ４は、出力ポート１０７ｃに直接入力される。
【００８９】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ｂ１は、出力ポート１０７ｄに直接入力される。
【００９０】
従って、光カプラユニット１０２で分岐した効果により、出力ポート１０７ｃから出力される出力光信号Ｂ４、および出力ポート１０７ｄから出力される出力光信号Ｂ１に、光カプラに由来する原理損失が３ｄＢ発生する。
【００９１】
光信号Ｃ１〜Ｃ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（３）に直接入力される。
【００９２】
８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（３）に入力された光信号Ｃ１〜Ｃ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）〜（６）から出力される。
【００９３】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ｃ３は、光カプラユニット１０６の光カプラ１０６ａに入力される。出力信号は、光カプラユニット１０６により２分岐されて得られる。
【００９４】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）から出力される光信号Ｃ４は、光カプラユニット１０６の光カプラ１０６ｂに入力される。出力信号は、光カプラユニット１０６により２分岐されて得られる。
【００９５】
従って、出力ポート１０７ａから出力される出力光信号Ｃ３、および出力ポート１０７ｂから出力される出力光信号Ｃ４には、光カプラユニット１０６で分岐した効果により、光カプラに由来する原理損失が３ｄＢ発生する。
【００９６】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ｃ１は、出力ポート１０７ｃに直接入力される。
【００９７】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ｃ２は、出力ポート１０７ｄに直接入力される。
【００９８】
従って、出力ポート１０７ｃから出力される出力光信号Ｃ１、および出力ポート１０７ｄから出力される出力光信号Ｃ２には、光カプラを経由しないため、光カプラに由来する原理損失は発生しない。
【００９９】
光信号Ｄ１〜Ｄ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（４）に直接入力される。
【０１００】
８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（４）に入力された光信号Ｄ１〜Ｄ４は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）〜（５）から出力される。
【０１０１】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ｄ４は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ａに入力される。出力信号は、光カプラユニット１０６により２分岐されて得られる。
【０１０２】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）から出力される光信号Ｄ１は、光カプラユニット１０６の２×１光カプラ１０６ｂに入力される。出力信号は、光カプラユニット１０６により２分岐されて得られる。
【０１０３】
従って、出力ポート１０７ａから出力される出力光信号Ｄ４、および出力ポート１０７ｂから出力される出力光信号Ｄ１には、光カプラユニット１０６で分岐した効果により、光カプラに由来する原理損失が３ｄＢ発生する。
【０１０４】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ｄ２は、出力ポート１０７ｃに直接入力される。
【０１０５】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ｄ３は、出力ポート１０７ｄに直接入力される。
【０１０６】
従って、出力ポート１０７ｃから出力される出力光信号Ｄ２、および出力ポート１０７ｄから出力される出力光信号Ｄ３には、光カプラを経由しないため、光カプラに由来する原理損失は発生しない。
【０１０７】
以上の説明から、結果として入力ポート１０１ａ〜１０１ｄと出力ポート１０７ａ〜１０７ｄに対する波長入出力特性は、図４に示されるように周期的な合分波特性を有する。
【０１０８】
ここで８×８ＡＷＧ１０４は同一の回折次数のみを使用しているため、回折次数が異なることによる波長のズレは生じない。
【０１０９】
また、図４において網掛けされていない経路では、原理損失が発生しない。
【０１１０】
一方、図４において横線で網掛けされている経路では、原理損失が３ｄＢ発生する。但し、この損失は図１１の構成の場合と同程度であり、また損失が大きい経路は近距離・低損失の伝送路に割当てればよく、問題にはならない。
【０１１１】
なお、実施形態２における光導波路１０３と光導波路１０５との組み合わせは、上記の組合せに限定されるものではなく、入出力ポート間で周期的な合分波特性を実現する組合せであればいずれであっても良い。
【０１１２】
また、１×２光カプラ１０２ａ〜１０２ｄおよび２×１光カプラ１０６ａ〜１０６ｄは、どちらも２×２光カプラであっても良い。
【０１１３】
また、光カプラユニット１０２、光カプラユニット１０６を、分流比、合流比を調節できる光分流手段、光合流手段とすることにより、光分流手段、光合流手段の製造誤差を吸収することができる。
【０１１４】
また、光導波路１０３、１０５に光信号の位相をシフトさせる位相シフタを実装して光信号の位相を調節することにより、導波路長の製造誤差を吸収することができる。
【０１１５】
さらに、光カプラユニット１０２、光導波路１０３、１０５、ＡＷＧ１０４、光カプラユニット１０６をＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）技術等を用いて同一平面上に形成することにより、製造費用を低く抑えることができる。
【０１１６】
［実施形態３］
上述の実施形態１、２では、光波長合分波装置の入力ポート及び出力ポートとＡＷＧの間に設けられる光カプラは、全て１段である場合を示したが、光カプラをツリー状に多段接続した構成をとることもできる。
【０１１７】
一般に、本発明の実施形態３にかかる光分流手段および光合流手段は、それぞれ（２ｐ−１）×Ｋ個（２≦ｐ（ｐ：整数）、２≦Ｋ（Ｋ：整数））の光分流手段および光合流手段を備える。光分流手段は、ｐ段のツリー状に縦列接続され、２ｐ個の出力ポートに入力された光信号を分流する光分流手段をＫ組備える。同様に光合流手段は、ｐ段のツリー状に縦列接続され、２ｐ個の入力ポートに入力された光信号を合流する光合流手段をＫ組備える。
【０１１８】
光分流手段内の第ｍ組目のツリー状に縦列接続された光分流手段の２ｐ個の各出力ポート（１≦ｍ≦Ｋ（ｍ：整数））は、Ｊｉｎ個の入力ポートとＪｏｕｔ個の出力ポートを有するＪｉｎ×ＪｏｕｔＡＷＧ（Ｊｉｎ、Ｊｏｕｔ：正の整数）の第ａ＋ｍ＋ｑ×Ｋ番目の入力ポートにそれぞれ接続される（０≦ｑ≦２ｐ−１（ｑ：整数）、０≦ａ≦Ｊｉｎ−２ｐ×Ｋ（ａ：整数））。
【０１１９】
同様に、光合流手段内の第ｎ組目のツリー状に縦列接続された光合流手段の２ｐ個の各入力ポート（１≦ｎ≦Ｋ（ｎ：整数））は、Ｊｉｎ×ＪｏｕｔＡＷＧの第ｂ＋ｎ＋ｒ×Ｋ番目の出力ポートに接続される（０≦ｒ≦２ｐ−１（ｑ：整数）、０≦ｂ≦Ｊｏｕｔ−２ｐ×Ｋ（ｂ：正の整数））。
【０１２０】
また、光分流手段の入力ポートから出力ポートまでの導波路長と、光合流手段の入力ポートから出力ポートまでの導波路長とは、全て等しくなるように構成されている。
【０１２１】
図５に、実施形態３にかかる光カプラを２段のツリー状構成とする２×２光波長合分波装置の構成を示す。実施形態３では、一例として、光合流手段および光分流手段として光カプラを用い、ｐ＝２、Ｋ＝２、Ｊｉｎ＝８、Ｊｏｕｔ＝８、ａ＝ｂ＝０の場合の４波長多重の２×２光波長合分波装置について説明する。
【０１２２】
８×８ＡＷＧ１０４の波長入出力特性は、実施形態１、２において用いる８×８ＡＷＧ１０４と同一である。また、２本の入力ポート１０１に入力されるＷＤＭ信号は、ポートの数以外は実施形態１、２におけるＷＤＭ信号と同一である。
【０１２３】
但し、光カプラユニット１０８および１０９は、実施形態１、２における光カプラユニット１０２、１０６とは下記のように構成が異なる。たとえば、光カプラユニット１０８は、光カプラ１０８ａ〜１０８ｄと、光カプラ１０８ａ〜１０８ｄの前段に設けられた光カプラ１０８ｅ、１０８ｆを備えている。光カプラユニット１０８において、光カプラ１０８ｅの一方の出力ポートには、光カプラ１０８ａの入力ポートが接続され、他方の出力ポートには、光カプラ１０８ｃの入力ポートが接続されている。同様に、光カプラ１０８ｆの一方の出力ポートには、光カプラ１０８ｂの入力ポートが接続され、他方の出力ポートには、光カプラ１０８ｄの入力ポートが接続されている。また、光カプラ１０９ユニットは、光カプラ１０９ａ〜１０９ｄと、光カプラ１０９ａ〜１０９ｄの後段に設けられた光カプラ１０９ｅ、１０９ｆを備えている。光カプラユニット１０９において、光カプラ１０９ｅの一方の入力ポートには、光カプラ１０９ａの出力ポートが接続され、他方の入力ポートには、光カプラ１０９ｃの出力ポートが接続されている。同様に、光カプラ１０９ｆの一方の入力ポートには、光カプラ１０９ｂの出力ポートが接続され、他方の入力ポートには、光カプラ１０９ｄの出力ポートが接続されている。
【０１２４】
実施形態３では、光カプラユニット１０８内で光カプラ間を接続する光導波路は全て長さが等しく、光導波路１０３は全て長さが等しく、光導波路１０５は全て長さが等しく、光カプラユニット１０９内で光カプラ間を接続する光導波路は全て長さが等しくなるよう設計する。
【０１２５】
また、実施形態３において用いる光信号は、光信号Ａ３〜Ａ６、Ｂ３〜Ｂ６とする。それに伴い光信号Ａ３〜Ａ６、Ｂ３〜Ｂ６の波長は、それぞれλ７〜λ１０となる。
【０１２６】
光信号Ａ３〜Ａ６は、光カプラユニット１０８によって４つの出力ポートに分割して出力され、それぞれ８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１），（３），（５），（７）に入力される。すなわち、光信号Ａ３〜Ａ６は，光カプラ１０８ｅによって２つに分岐され、分岐された光信号Ａ３〜Ａ６、Ａ３〜Ａ６は、さらに光カプラ１０８ａ〜１０８ｄによって分岐される。この分岐された光信号Ａ３〜Ａ６、Ａ３′〜Ａ６′、Ａ３〜Ａ６、Ａ３′〜Ａ６′は、それぞれ８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１），（３），（５），（７）に入力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１），（３），（５），（７）に入力される信号は同一の信号であるが、便宜上８×８ＡＷＧ１０４において入力ポート（１）に入力される信号をＡ３〜Ａ６、入力ポート（３）に入力される信号をＡ３′〜Ａ６′、入力ポート（５）に入力される信号をＡ３〜Ａ６、入力ポート（７）に入力される信号をＡ３′〜Ａ６′、と表記する。
【０１２７】
８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（１）に入力された光信号Ａ３〜Ａ６は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（７）〜（８）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（３）に入力された光信号Ａ３′〜Ａ６′は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）〜（８）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（５）に入力された光信号Ａ３〜Ａ６は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）〜（６）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（７）に入力された光信号Ａ３′，Ａ６′は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）〜（４）から出力される。
【０１２８】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）から出力される光信号Ａ３′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ａ３と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ａ３′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（７）から出力される光信号Ａ３とは、光カプラユニット１０９で合流し、出力ポート１０７ａから出力される。よって光信号Ａ３′，Ａ３，Ａ３′，Ａ３が同位相で干渉し、出力ポート１０７ａから出力信号Ａ３が得られる。このとき原理的には、出力信号Ａ３に干渉による光信号強度の低下は生じない。
【０１２９】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ａ５′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ａ５と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（７）から出力される光信号Ａ５′とは、光カプラユニット１０９で合流し、出力ポート１０７ａから出力される。よって光信号Ａ５′，Ａ５，Ａ５′が同位相で干渉し、出力ポート１０７ａから出力信号Ａ５が得られる。このとき原理的には、出力信号Ａ５に干渉による４３．７５％光信号強度の低下が生じる。
【０１３０】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）から出力される光信号Ａ４′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ａ４と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）から出力される光信号Ａ４′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（８）から出力される光信号Ａ４とは、光カプラユニット１０９で合流し、出力ポート１０７ｂから出力される。よって光信号Ａ４′、Ａ４，Ａ４′，Ａ４が同位相で干渉し、出力ポート１０７ｂから出力信号Ａ４が得られる。このとき原理的には、出力信号Ａ４に干渉による光信号強度の低下は生じない。
【０１３１】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ａ６′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）から出力される光信号Ａ６と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（８）から出力される光信号Ａ６′とは、光カプラユニット１０９で合流し、出力ポート１０７ｂから出力される。よって光信号Ａ６′，Ａ６，Ａ６′が同位相で干渉し、出力ポート１０７ｂから出力信号Ａ６が得られる。このとき原理的には、出力信号Ａ６に干渉による４３．７５％光信号強度の低下が生じる。
【０１３２】
光信号Ｂ３〜Ｂ６は、光カプラユニット１０８によって４つの出力ポートに分割して出力され、それぞれ８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２），（４），（６），（８）に入力される。すなわち、光信号Ｂ３〜Ｂ６は，光カプラ１０８ｅによって２つに分岐され、分岐された光信号Ｂ３〜Ｂ６、Ｂ３〜Ｂ６は、さらに光カプラ１０８ａ〜１０８ｄによって分岐される。この分岐された光信号Ｂ３〜Ｂ６、Ｂ３′〜Ｂ６′、Ｂ３〜Ｂ６、Ｂ３′〜Ｂ６′は、それぞれ８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２），（４），（６），（８）に入力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２），（４），（６），（８）に入力される信号は同一の信号であるが、便宜上８×８ＡＷＧ１０４において入力ポート（２）に入力される信号をＢ３〜Ｂ６、入力ポート（４）に入力される信号をＢ３′〜Ｂ６′、入力ポート（６）に入力される信号をＢ３〜Ｂ６、入力ポート（８）に入力される信号をＢ３′〜Ｂ６′と、表記する。
【０１３３】
８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（２）に入力された光信号Ｂ３〜Ｂ５は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）〜（８）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（４）に入力された光信号Ｂ１′〜Ｂ４′は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）〜（７）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（６）に入力された光信号Ｂ３〜Ｂ６は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）〜（５）から出力される。８×８ＡＷＧ１０４の入力ポート（８）に入力された光信号Ｂ４′〜Ｂ６′は、８×８ＡＷＧ１０４の入出力特性に従い、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）〜（３）から出力される。
【０１３４】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（１）から出力される光信号Ｂ４′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ｂ４と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ｂ４′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ｂ４とは、光カプラユニット１０９で合流し、出力ポート１０７ａから出力される。よって光信号Ｂ４′，Ｂ４，Ｂ４′，Ｂ４が同位相で干渉し、出力ポート１０７ａから出力信号Ｂ４が得られる。このとき原理的には、出力信号Ｂ４に干渉による光信号強度の低下は生じない。
【０１３５】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（３）から出力される光信号Ｂ６′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（５）から出力される光信号Ｂ６と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（７）から出力される光信号Ｂ６′とは、光カプラユニット１０９で合流し、出力ポート１０７ａから出力される。よって光信号Ｂ６′，Ｂ６，Ｂ６′，Ｂ４が同位相で干渉し、出力ポート１０７ａから出力信号Ｂ６が得られる。このとき原理的には、出力信号Ｂ６に干渉による４３．７５％光信号強度の低下が生じる。
【０１３６】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）から出力される光信号Ｂ３と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ｂ３′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）から出力される光信号Ｂ３とは、光カプラユニット１０９で合流し、出力ポート１０７ｂから出力される。よって光信号Ｂ３，Ｂ３′，Ｂ３が同位相で干渉し、出力ポート１０７ｂから出力信号Ｂ３が得られる。このとき原理的には、出力信号Ｂ３に干渉による４３．７５％光信号強度の低下が生じる。
【０１３７】
８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（２）から出力される光信号Ｂ５′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（４）から出力される光信号Ｂ５と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（６）から出力される光信号Ｂ５′と、８×８ＡＷＧ１０４の出力ポート（８）から出力される光信号Ｂ５とは、光カプラユニット１０９で合流し、出力ポート１０７ｂから出力される。よって光信号Ｂ５′，Ｂ５，Ｂ５′，Ｂ５が同位相で干渉し、出力ポート１０７ｂから出力信号Ｂ５が得られる。このとき原理的には、出力信号Ｂ５に干渉による光信号強度の低下は生じない。
【０１３８】
以上の説明から、結果として入力ポート１０１と出力ポート１０７に対する波長入出力特性は図６に示されるように、λ７，λ８を使用する周期的な合分波特性とλ９，λ１０を使用する周期的な合分波特性を同時に有する。
【０１３９】
ここで８×８ＡＷＧ１０４は同一の回折次数のみを使用しているため、回折次数が異なることによる波長のズレは生じない。
【０１４０】
また、図６において網掛けされていない経路では、原理損失が発生しない。一方、図６において斜め線で網掛けされている経路では、原理損失が４３．７５％発生する。従って本形態を用いれば、図１１の構成の場合よりも低い損失でポート間を接続でき、さらに２種類の波長を同一のポート間で使用することが可能となり、接続機能を向上させることができる。
【０１４１】
なお、実施形態３における光導波路１０３と光導波路１０５との組み合わせは、上記の組合せに限定されるものではなく、入出力ポート間で周期的な合分波特性を実現する組合せであればいずれであっても良い。つまり、上記の規則に従う組合せであれば、実施形態３と同じ効果が得られる。
【０１４２】
また、１×２光カプラ１０８ａ〜１０８ｄおよび２×１光カプラ１０９ａ〜１０９ｄは、どちらも２×２光カプラであっても良い。
【０１４３】
また、光カプラユニット１０８、光カプラユニット１０９を、分流比、合流比を調節できる光分流手段、光合流手段とすることにより、光分流手段、光合流手段の製造誤差を吸収することができる。
【０１４４】
また、光導波路１０３、１０５に光信号の位相をシフトさせる位相シフタを実装して光信号の位相を調節することにより、導波路長の製造誤差を吸収することができる。
【０１４５】
さらに、光カプラユニット１０８、光導波路１０３、１０５、ＡＷＧ１０４、光カプラユニット１０９をＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）技術等を用いて同一平面上に形成することにより、製造費用を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の実施形態１にかかる光波長合分波装置の説明図である。
【図２】本発明の実施形態１にかかる光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態２にかかる光波長合分波装置の説明図である。
【図４】本発明の実施形態２にかかる光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態３にかかる光波長合分波装置の説明図である。
【図６】本発明の実施形態３にかかる光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する図である。
【図７】従来のフルメッシュ光ＷＤＭネットワークの概略構成を示すブロック図である。
【図８】従来のフルメッシュ光ＷＤＭネットワークに用いられる、光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する図である。
【図９】従来のアレイ導波路回折格子型合分波回路の説明図である。
【図１０】従来のアレイ導波路回折格子型合分波回路の波長入出力特性を説明する図である。
【図１１】従来のアレイ導波路回折格子型合分波回路と光カプラを用いた波長合分波装置を説明する図である。
【図１２】従来のアレイ導波路回折格子型合分波回路と光配線を用いた波長合分波装置を説明する図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１０１  入力ポートユニット
１０１ａ〜ｄ  入力ポート
１０２、１０８  １×２光カプラユニット
１０２ａ〜ｄ、１０８ａ〜ｆ  １×２光カプラ
１０３  光導波路
１０４  ８×８ＡＷＧ
１０５  光導波路
１０６、１０９  ２×１光カプラユニット
１０６ａ〜ｄ、１０９ａ〜ｆ  ２×１光カプラ
１０７  出力ポートユニット
１０７ａ〜ｄ  出力ポート
７０１  Ｎ×Ｎ光波長合分波装置
７０２  通信ノード
７０３  光ファイバ
７０４  ＷＤＭ信号送受信装置
９０１  所定の光路長差を有するアレイ導波路
９０２  スラブ導波路
９０３  Ｎ本の入力導波路
９０４  Ｎ本の出力導波路
１１０１  Ｎ個の入力ポート
１１０２  ＡＷＧ
１１０３  ２×１光カプラ
１１０４  Ｎ個の出力ポート
１２０１  Ｎ個の入力ポート
１２０２  １×Ｎ  ＡＷＧ
１２０３  光配線
１２０４  Ｎ×１  ＡＷＧ
１２０５  Ｎ個の出力ポート
【図１】
2006330621.tif 000003
【図２】
2006330621.tif 000004
【図３】
2006330621.tif 000005
【図４】
2006330621.tif 000006
【図５】
2006330621.tif 000007
【図６】
2006330621.tif 000008
【図７】
2006330621.tif 000009
【図８】
2006330621.tif 000010
【図９】
2006330621.tif 000011
【図１０】
2006330621.tif 000012
【図１１】
2006330621.tif 000013
【図１２】
2006330621.tif 000014