(57)【要約】    【課題】光出力制御部の可変分岐回路の結合効率を調整することにより、光出力制御部の制御に伴う消費電力の低消費電力化をすること。    【解決手段】光出力制御部を有する光送受信装置１１と、該光送受信装置１１に光ファイバを介してそれぞれ接続されるＮ台の光送受信装置３１〜３Ｎとを備えた光通信システムにおいて、光出力制御部の入力から光送受信装置３１〜３Ｎの入力に至るまでの光損失の値が、該光送受信装置３１〜３Ｎの全てで同一になるように光出力レベルを制御する光出力制御部１１２の構成を、ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を、外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整した。【選択図】図１
2006196948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の出力レベルを制御し分岐する光出力制御部を有する第１の光送受信装置と、該第１の光送受信装置にＮ本の光ファイバを介してそれぞれ接続されるＮ台の第２の光送受信装置とを備えた光通信システムにおいて、
光出力制御部の入力から第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、該第２の光送受信装置の全てで同一になるように光出力レベルを制御する光出力制御部の構成を、
ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を、外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整した
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
光の出力レベルを制御し分岐する光出力制御部を有する第１の光送受信装置と、該第１の光送受信装置にＮ本の光ファイバを介してそれぞれ接続されるＮ個の光カプラと、該各光カプラのそれぞれにｍi（ｉ＝１〜Ｎ）本の光ファイバを介してそれぞれ接続されるｍi（ｉ＝１〜Ｎ）台の第２の光送受信装置とを備えた光通信システムにおいて、
Ｎ個の光カプラに対してそれぞれ接続されるｍi（ｉ＝１〜Ｎ）台の各第２の光送受信装置のうちで該光カプラから第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が最大になる合計Ｎ台の第２の光送受信装置における、光出力制御部の入力から第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、前記Ｎ台の各第２の光送受信装置の全てで同一になるように光出力レベルを制御する光出力制御部の構成を、
ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を、外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整した
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項３】
前段からの光信号を同一光出力レベルとなるように光分岐する光分岐部を有する第１の光送受信装置と、該第１の光送受信装置にＮ本の光ファイバを介して接続され光の出力レベルを制御し分岐する光出力制御部を有するＮ台のアクセス区間中継光送受信装置と、該各アクセス区間中継光送受信装置のそれぞれにｍi（ｉ＝１〜Ｎ）本の光ファイバを介してそれぞれ接続されるｍi（ｉ＝１〜Ｎ）台の第２の光送受信装置とを備えた光通信システムにおいて、
光出力制御部の入力から第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、該ｍi（ｉ＝１〜Ｎ）台の第２の光送受信装置の全てで同一になるように光出力レベルを制御する光出力制御部の構成を、
ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を、外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整した
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか記載の光通信システムの光出力制御部であって、
ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整した
ことを特徴とする光出力制御部。
【請求項５】
請求項４記載の光出力制御部における結合効率決定方法であって、
光出力制御部の入力から光送受信装置の入力に至るまでの光損失の分布を表す確率密度関数から算出される分岐比率の確率密度関数で、分岐比率の確率がＸ以上となる範囲で、分岐比率を制御可能なように光出力制御部の結合効率を決定する
ことを特徴とする結合効率決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムに関し、特に光伝送におけるアクセス区間の光出力レベルを制御する光出力制御部の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６〜図１０は、従来の光出力レベル制御機能付き光通信システムを示す図である（特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、光の出力レベルを制御し分岐する光出力制御部を有する第１の光送受信装置と、該第１の光送受信装置にＮ（Ｎは２以上の自然数）本の光ファイバを介してそれぞれ接続されるＮ台の第２の光送受信装置とを備えた光通信システムの一例を示す図である。
【０００４】
図７は、図６の光通信システムにおいて、光出力制御部の入力から第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、該第２の光送受信装置の全てで同一になるように光出力レベルを制御する光出力制御部の構成を示す図である。
【０００５】
図８は、一方の光送受信装置の出力から他方の光送受信装置の入力までの光損失の確率密度関数を示す図である。
【０００６】
図９は、図７の制御部を、光損失が図８の確率密度関数で表される時に、図６の光通信システムにおいて、光出力制御部の入力から第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、該第２の光送受信装置の全てで同一になるように制御した場合の、分岐比率の確率密度関数を示す図である。
【０００７】
図１０は、図７の制御部を、光損失が図８の確率密度関数で表される時に、図６の光通信システムにおいて、光出力制御部の入力から第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、該第２の光送受信装置の全てで同一になるように制御した場合の、温度変化量（ΔＴ）の確率密度関数を示す図である。
【０００８】
図６の従来例は、光ファイバ３００１１から受信される光の出力レベルを制御し分岐する光出力制御部３００１２を有する光送受信装置３００１と、該光送受信装置３００１に光ファイバ３１０１，３１０２，…，３１０Ｎ（計Ｎ本）を介してそれぞれ接続される光送受信装置３２０１，３２０２，…，３２０Ｎ（計Ｎ台）とを備えた光通信システムである。
【０００９】
図７の従来例は光出力制御部の構成で、可変分岐回路４００２を多段に組み合わせた光出力制御部４００１である。可変分岐回路４００２は、ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相は、外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御される構成である。詳しく述べると、可変分岐回路４００２は、光導波路４００２２の上部クラッド表面に薄膜ヒータ４００２３を取り付けたもので、光導波路の屈折率の温度依存性、即ち熱光学効果を利用して、薄膜ヒータ４００２３からの熱により光導波路４００２２の屈折率を変化、即ち位相を変化させ、光出力レベルを制御するものである。
【００１０】
さらに詳しく述べると、光導波路４００２２の温度変化量をΔＴ、光導波路４００２２の温度変化前の屈折率をｎ０、光導波路４００２２の温度変化後の屈折率をｎ１、光導波路４００２２の屈折率温度係数をαとすると、
ｎ１＝ｎ０＋αΔＴ                                      …（式１０１）
また、薄膜ヒータ４００２３の長さをｄ、光導波路４００２１，４００２２の屈折率変化による位相変化をΔφ、光導波路４００２１，４００２２内を伝送する光の波長をλとすると、
Δφ＝−（２π／λ）×（ｎ１−ｎ０）×ｄ                …（式１０２）
（式１０１）より、
Δφ＝−（２π／λ）×αｄΔＴ                          …（式１０３）
光導波路４００２１の入力Ａ０での光の強度を｜Ａ０｜2、光導波路４００２２の入力Ｂ０での光の強度を｜Ｂ０｜2＝０、光導波路４００２１の出力Ａ１での光の出力レベルを｜Ａ１｜2、光導波路４００２２の出力Ｂ１での光の出力レベルを｜Ｂ１｜2とすると（式１０３）を用いて以下の式が成り立つ。
【００１１】
｜Ａ１｜2＝｜Ａ０｜2sin2（Δφ／２）
＝｜Ａ０｜2sin2｛（−π／λ）αｄΔＴ｝        …（式１０４）
｜Ｂ１｜2＝｜Ａ０｜2cos2（Δφ／２）
＝｜Ａ０｜2cos2｛（−π／λ）αｄΔＴ｝        …（式１０５）
ここで、従来例においては、光導波路２００２１と光導波路２００２２の結合効率は０．５である。
【００１２】
図８は、一方の光送受信装置の出力から他方の光送受信装置の入力までの光損失の確率密度関数を示す図である。図８の光損失の確率密度関数は、以下の式で表される。
【００１３】
ｆ（Ｌ）＝Ａ〔（Ｌ−３）b/2-1／｛２b/2Γ（ｂ／２）｝〕
・ｅｘｐ｛（−（Ｌ−３）／２｝                …（式１０６）
ここでＡは規格化定数、Ｌは光損失、ｂは３である。
【００１４】
図９の説明の前に、従来システムの制御方式を明確にするために、ここでは光出力制御部の制御方式を、図６と式を用いて説明する。
【００１５】
今、光出力制御部前段からの光の出力レベルをＰout［ｄＢｍ］、光送受信装置３２０１，３２０２，…，３２０Ｎに対応する光出力制御部の出力から光送受信装置の入力に至るまでの光損失をＬ（１），Ｌ（２），…，Ｌ（Ｎ）［ｄＢ］、光送受信装置３２０１，３２０２，…，３２０Ｎの受光レベルをＰin（１），Ｐin（２），…，Ｐin（Ｎ）［ｄＢｍ］とする。光送受信装置３２０１，３２０２，…，３２０Ｎに対応する光出力制御部の光出力レベルの分岐比率をＫ（１），Ｋ（２），…，Ｋ（Ｎ）（０＜Ｋ（ｉ）＜１（ｉ＝１〜Ｎ），ΣＫ（ｉ）＝１［ｉ＝１〜Ｎ］）とすると、光出力制御部での光損失は、１０log１０（１／Ｋ（ｉ））（ｉ＝１〜Ｎ）［ｄＢ］となる。また受光レベルＰin（１），Ｐin（２），…，Ｐin（Ｎ）は、光出力制御部の入力から光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が光送受信装置Ｎ台で全て同一となるように制御されるので、この値を一定値Ｐin con［ｄＢｍ］とする。
【００１６】
これより光送受信装置３２０１，３２０２，…，３２０Ｎにおける、光出力レベルＰout［ｄＢｍ］と光受光レベルＰin con［ｄＢｍ］との関係式を求めると以下のようになる。
【００１７】
Ｐout−１０log10（１／Ｋ（ｉ））−Ｌ（ｉ）＝Ｐin con（ｉ＝１〜Ｎ）
…（式１０７）
今、光出力制御部の入力から光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が光送受信装置Ｎ台で全て同一となるように制御されるから、（式１０７）において、
１０log10（１／Ｋ（１））＋Ｌ（１）＝Ａ                 …（式１０８−１）
１０log10（１／Ｋ（２））＋Ｌ（２）＝Ａ                 …（式１０８−２）
：
１０log10（１／Ｋ（Ｎ））＋Ｌ（Ｎ）＝Ａ                 …（式１０８−Ｎ）
（Ａは定数）
即ち、
Ｋ（１）＝１０＾（−Ａ／１０）×１０＾（Ｌ（１）／１０）…（式１０９−１）
Ｋ（２）＝１０＾（−Ａ／１０）×１０＾（Ｌ（２）／１０）…（式１０９−２）
：
Ｋ（Ｎ）＝１０＾（−Ａ／１０）×１０＾（Ｌ（Ｎ）／１０）…（式１０９−Ｎ）
となる。
【００１８】
（式１０９−１）〜（式１０９−Ｎ）の和をとると、
ΣＫ（ｉ）［ｉ＝１〜Ｎ］＝１０＾（−Ａ／１０）
×Σ１０＾（Ｌ（ｉ）／１０）［ｉ＝１〜Ｎ］  …（式１１０）
（式１１０）において、ΣＫ（ｉ）［ｉ＝１〜Ｎ］＝１であるから、１０＾（−Ａ／１０）は、
１０＾（−Ａ／１０）＝１／Σ１０＾（Ｌ（ｉ）／１０）［ｉ＝１〜Ｎ］
…（式１１１）
（式１０９−１）〜（式１０９−Ｎ）及び（式１１１）より、分岐比率Ｋ（ｉ）は、
Ｋ（ｉ）＝１０＾（Ｌ（ｉ）／１０）／Σ１０＾（Ｌ（ｉ）／１０）［ｉ＝１〜Ｎ］                                                            …（式１１２）
となる。
【００１９】
（式１０４）、（式１０５）及び（式１１２）より、例えば図７の可変分岐回路４００２の分岐比率Ｋ（１），Ｋ（２）は、以下のように表される。
【００２０】
Ｋ（１）＝１０＾（Ｌ（１）／１０）／Σ１０＾（Ｌ（ｉ）／１０）［ｉ＝１〜２］
＝sin2（（−π／λ）・αｄΔＴ））              …（式１１３）
Ｋ（２）＝１０＾（Ｌ（２）／１０）／Σ１０＾（Ｌ（ｉ）／１０）［ｉ＝１〜２］
＝cos2（（−π／λ）・αｄΔＴ））              …（式１１４）
以上より、ΔＴを（式１１３）、（式１１４）を満たすよう制御するのが、光出力制御部の制御方式である。
【００２１】
図９は、図７の制御部を、光損失が図８の確率密度関数で表される時に、光出力制御部の入力から光送受信装置（Ｎ台）の入力に至るまでの光損失の値が、前記光送受信装置（Ｎ台）の全てで同一になるように光出力制御部を制御した場合の、分岐比率の確率密度関数を示す図である。
【００２２】
図８に示す光損失の確率密度関数に従うＮ台の光送受信装置を図６に示す光通信システムに収容する時、分岐比率Ｋ（ｉ）の確率密度関数は、（式１１２）を満たす、ｆ（Ｌ（１））×ｆ（Ｌ（２））×…ｆ（Ｌ（Ｎ））の全組み合わせの総和から算出できる。これより求められた分岐比率Ｋ（ｉ）と、（式１１３）あるいは（式１１４）を用いることにより、図１０に示す温度変化量ΔＴの確率密度関数は求めることができる。
【００２３】
図９には、Ｎ＝２において求められた分岐比率Ｋ（１）の確率密度関数を示す。図９より、Ｋ（１）＝０〜０．１，０．９〜１．０においては、確率密度はほぼ０であるため、この値に分岐比率Ｋ（１）を制御する確率はほぼないと言うことができる。
【００２４】
図１０には、Ｎ＝２において求められた温度変化量ΔＴの確率密度関数を示す。ここでα＝１×１０-5［／℃］、ｄ＝１×１０-3ｍ、λ＝１５５０ｎｍとして算出した。この時、Ｋ（１）＝０でΔＴ＝０、Ｋ（１）＝１でΔＴ≒１８．１、図１０より平均の温度変化量ΔＴは約９．６である。
【特許文献１】特開２００３−１３４０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
図９より、分岐比率Ｋ（１）＝０〜０．１，０．９〜１．０では確率密度はほぼ０であるにも拘わらず、従来の光通信システムの光出力制御部では、Ｋ（１）＝０〜１全ての範囲で分岐比率を制御可能なように可変分岐回路の結合効率を０．５にしているため、図１０の通り、平均でΔＴ＝９．６の制御を行う必要が生じてしまう。光出力制御部の制御に伴う消費電力は、ΔＴの大きさに比例するため、ΔＴが大きいと、消費電力が大きくなってしまうという問題が生じる。
【００２６】
本発明は、このような背景で行われたものであり、光出力制御部の可変分岐回路の結合効率を調整することにより、光出力制御部の制御に伴う消費電力の低消費電力化をすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の第１〜３の観点は、前記目的を達成するために、光出力制御部を構成する可変分岐回路の光導波路の結合効率を調整することにより低消費電力化した光出力制御部を有する光通信システムを実現したことである。
【００２８】
第１の観点は、光の出力レベルを制御し分岐する光出力制御部を有する第１の光送受信装置と、該第１の光送受信装置にＮ本の光ファイバを介してそれぞれ接続されるＮ台の第２の光送受信装置とを備えた光通信システムにおいて、光出力制御部の入力から第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、該第２の光送受信装置の全てで同一になるように光出力レベルを制御する光出力制御部の構成を、ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を、外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整したことを特徴とする光通信システムとしたことである。
【００２９】
第２の観点は、光の出力レベルを制御し分岐する光出力制御部を有する第１の光送受信装置と、該第１の光送受信装置にＮ本の光ファイバを介してそれぞれ接続されるＮ個の光カプラと、該各光カプラのそれぞれにｍi（ｉ＝１〜Ｎ）本の光ファイバを介してそれぞれ接続されるｍi（ｉ＝１〜Ｎ）台の第２の光送受信装置とを備えた光通信システムにおいて、Ｎ個の光カプラに対してそれぞれ接続されるｍi（ｉ＝１〜Ｎ）台の各第２の光送受信装置のうちで該光カプラから第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が最大になる合計Ｎ台の第２の光送受信装置における、光出力制御部の入力から第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、前記Ｎ台の各第２の光送受信装置の全てで同一になるように光出力レベルを制御する光出力制御部の構成を、ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を、外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整したことを特徴とする光通信システムとしたことである。
【００３０】
第３の観点は、前段からの光信号を同一光出力レベルとなるように光分岐する光分岐部を有する第１の光送受信装置と、該第１の光送受信装置にＮ本の光ファイバを介して接続され光の出力レベルを制御し分岐する光出力制御部を有するＮ台のアクセス区間中継光送受信装置と、該各アクセス区間中継光送受信装置のそれぞれにｍi（ｉ＝１〜Ｎ）本の光ファイバを介してそれぞれ接続されるｍi（ｉ＝１〜Ｎ）台の第２の光送受信装置とを備えた光通信システムにおいて、光出力制御部の入力から第２の光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、該ｍi（ｉ＝１〜Ｎ）台の第２の光送受信装置の全てで同一になるように光出力レベルを制御する光出力制御部の構成を、ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を、外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整したことを特徴とする光通信システムとしたことである。
【００３１】
第４の観点は、前記目的を達成するために、光出力制御部において、ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整したことを特徴とする光出力制御部としたことである。
【００３２】
このように構成することにより、光通信システムの制御に伴う消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば、低消費電力化した光出力制御部及び低消費電力化した光出力制御部を有する光通信システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の光通信システムの実施の形態を図１乃至図５を参照して説明する。
【００３５】
図１は第１の結合効率調整型光出力レベル制御機能付き光通信システムの構成図である。図２は第２の結合効率調整型光出力レベル制御機能付き光通信システムの構成図である。図３は第３の結合効率調整型光出力レベル制御機能付き光通信システムの構成図である。図４は第１乃至第３の結合効率調整型光出力レベル制御機能付き光通信システムにおける光出力制御部の構成図である。図５は第１の結合効率調整型光出力レベル制御機能付き光通信システムにおいて、図４の光出力制御部を用いた場合の温度変化量（ΔＴ）の確率密度関数を示す図である。
【００３６】
本発明の第１の実施の形態の光通信システムは、図１に示すように、光ファイバ１１１から受信される光の出力レベルを制御し分岐する結合効率調整型光出力制御部１１２を有する光送受信装置１１と、該光送受信装置１１に光ファイバ２１，２２，…，２Ｎ（計Ｎ本）を介してそれぞれ接続される光送受信装置３１，３２，…，３Ｎ（計Ｎ台）とを備えた光通信システムである。
【００３７】
ここで、本発明の特徴とするところは、結合効率調整型光出力制御部１１２の入力から光送受信装置３１，３２，…，３Ｎ（Ｎ台）の入力に至るまでの光損失の値が、光送受信装置３１，３２，…，３Ｎ（Ｎ台）の全てで同一になるように光出力レベルを制御する結合効率調整型光出力制御部１１２の構成を、ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整することにより低消費電力化したところにある。
【００３８】
本発明の第２の実施の形態の光通信システムは、図２に示すように、光ファイバ４１１から受信される光の出力レベルを制御し分岐する結合効率調整型光出力制御部４１２を有する光送受信装置４１と、該光送受信装置４１に光ファイバ５１，５２，…，５Ｎ（計Ｎ本）を介して接続される光カプラ６１，６２，…，６Ｎ（計Ｎ台）と、各光カプラ６１，６２，…，６Ｎのそれぞれに光ファイバ１７１，１７２，…，１７ｍ1、２７１，２７２，…，２７ｍ2、…、Ｎ７１，Ｎ７２，…，Ｎ７ｍNを介してそれぞれ接続される光送受信装置１８１，１８２，…，１８ｍ1、２８１，２８２，…，２８ｍ2、…、Ｎ８１，Ｎ８２，…，Ｎ８ｍNとを備えた光通信システムである。
【００３９】
ここで、本発明の特徴とするところは、光カプラ６１に接続される光送受信装置１８１，１８２，…，１８ｍ1のうちで該光カプラから光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が最大になる光送受信装置と、光カプラ６２に接続される光送受信装置２８１，２８２，…，２８ｍ2のうちで該光カプラから光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が最大になる光送受信装置と、…、光カプラ６Ｎに接続される光送受信装置Ｎ８１，Ｎ８２，…，Ｎ８ｍNのうちで該光カプラから光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が最大になる光送受信装置とにおける、結合効率調整型光出力制御部の入力から光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、前記各光送受信装置の全てで同一になるように光出力レベルを制御する結合効率調整型光出力制御部４１２の構成を、ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を外部からの電力により生じる温度変化量を調整することにより制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整することにより低消費電力化したところにある。
【００４０】
本発明の第３の実施の形態の光通信システムは、図３に示すように、光ファイバ１０１１から受信される光信号を同一光出力レベルとなるように光分岐する光分岐部１０１２を有する光送受信装置１０１と、該光送受信装置１０１に光ファイバ１１１，１１２，…，１１Ｎ（計Ｎ本）を介して接続され、光ファイバ１１１，１１２，…，１１Ｎから受信される光の出力レベルを制御し分岐する結合効率調整型光出力制御部１２１１，１２２１，…，１２Ｎ１を有するアクセス区間中継光送受信装置１２１，１２２，…，１２Ｎ（計Ｎ台）と、該各アクセス区間中継光送受信装置１２１，１２２，…，１２Ｎに光ファイバ１３１，１３２，…，１３ｍ1（計ｍ1本）、光ファイバ２３１，２３２，…，２３ｍ2（計ｍ2本）、…、光ファイバＮ３１，Ｎ３２，…，Ｎ３ｍN（計ｍN本）を介してそれぞれ接続される光送受信装置１４１，１４２，…，１４ｍ1（計ｍ1台）、光送受信装置２４１，２４２，…，２４ｍ2（計ｍ2台）、…、光送受信装置Ｎ４１，Ｎ４２，…，Ｎ４ｍN（計ｍN台）とを備えた光通信システムである。
【００４１】
ここで、本発明の特徴とするところは、結合効率調整型光出力制御部の入力から光送受信装置の入力に至るまでの光損失の値が、光送受信装置（ｍi（ｉ＝１〜Ｎ）台）の全てで同一になるように光出力レベルを制御する結合効率調整型光出力制御部１２１１，１２２１，…，１２Ｎ１の構成を、ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相を外部からの電力により生じる温度変化量を調整することにより制御する可変分岐回路を多段に組み合わせた構成にし、ＭＺＩ回路の２つの光導波路の結合効率を調整することにより低消費電力化したところにある。
【００４２】
本発明の第１〜第３の実施の形態の光通信システムにおける結合効率調整型光出力制御部の構成は、図４に示すように、可変分岐回路２００２を多段に組み合わせた結合効率調整型光出力制御部２００１である。可変分岐回路２００２は、ＭＺＩ（Mach−Zehnder Interferometer）回路に熱光学位相シフタを備え、熱光学位相シフタの位相は、外部からの電力により生じる温度変化量を調整することによって制御される構成である。詳しく述べると、可変分岐回路２００２は、光導波路２００２２の上部クラッド表面に薄膜ヒータ２００２３を取りつけたもので、光導波路の屈折率の温度依存性、即ち熱光学効果を利用して、薄膜ヒータ２００２３からの熱により光導波路２００２２の屈折率を変化、即ち位相を変化させ、光出力レベルを制御するものである。
【００４３】
さらに詳しく述べると、光導波路２００２２の温度変化量をΔＴ、光導波路２００２２の温度変化前の屈折率をｎ０、光導波路２００２２の温度変化後の屈折率をｎ１、光導波路２００２２の屈折率温度係数をαとすると、
ｎ１＝ｎ０＋αΔＴ                                      …（式１）
また、薄膜ヒータ２００２３の長さをｄ、光導波路２００２１，２００２２の屈折率変化による位相変化をΔφ、光導波路２００２１，２００２２内を伝送する光の波長をλとすると、
Δφ＝−（２π／λ）×（ｎ１−ｎ０）×ｄ                …（式２）
（式１）より、
Δφ＝−（２π／λ）×αｄΔＴ                          …（式３）
光導波路２００２１の入力Ａ０での光の強度を｜Ａ０｜2、光導波路２００２２の入力Ｂ０での光の強度を｜Ｂ０｜2＝０、光導波路２００２１の出力Ａ１での光の出力レベルを｜Ａ１｜2、光導波路２００２２の出力Ｂ１での光の出力レベルを｜Ｂ１｜2、光導波路２００２１と光導波路２００２２の結合効率をηとすると、以下の式が成り立つ。
【００４４】
｜Ａ１｜2＝｜Ａ０｜2×（１−２η）2cos2（Δφ／２）
＋｜Ａ０｜2sｉn2（Δφ／２）                  …（式４）
｜Ｂ１｜2＝｜Ａ０｜2×４η（１−η）cos2（Δφ／２）    …（式５）
図７の従来例は、（式４）、（式５）においてη＝０．５とした場合である。
【００４５】
図５は、光損失が図８の確率密度関数で表される時に、光出力制御部の入力から光送受信装置（Ｎ台）の入力に至るまでの光損失の値が、前記光送受信装置（Ｎ台）の全てで同一になるように図４の結合効率調整型光出力制御部を制御した場合の、温度変化量の確率密度関数を示す実施の形態の図である。ここでＮ＝２、η＝０．３５とした。実線は本発明の場合の確率密度関数で、点線は従来例の場合の確率密度関数で図１０と同じである。
【００４６】
図１０の従来の光通信システムにおける温度変化量の確率密度関数と比較すると、グラフが全体に左にシフトしている、即ち温度変化量が小さくなっていることがわかる。図５では、温度変化量の平均は、ΔＴ＝９．０である。これより、図１０の従来例に比べてΔＴ＝０．６の分、低消費電力化が実現できていることが理解できる。また、本発明により、低消費電力化した光出力制御部及び低消費電力化した光出力制御部を有する光通信システムを実現できると言える。
【００４７】
本発明における、光出力制御部の結合効率の決定方法の実施の形態を説明する。（式４）、（式５）より、η＝０．３５の時、分岐比率は図４の光導波路２００２１では０．０９〜１の範囲で、光導波路２００２２では０〜０．９１の範囲で制御可能となる。即ちη＝０．３５の時の分岐比率の制御範囲は、０．０９〜０．９１である。図９において、分岐比率０．０９となる確率は７．１×１０-8、０．９１となる確率は０である。これより、図５の例においては、分岐比率の確率がＸ＝７．１×１０-8以上となる範囲で制御可能なよう、光出力制御部の結合効率を決定した方法であると言える。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の光通信システムの第１の実施の形態を示す構成図
【図２】本発明の光通信システムの第２の実施の形態を示す構成図
【図３】本発明の光通信システムの第３の実施の形態を示す構成図
【図４】第１乃至第３の実施の形態の光通信システムにおける光出力制御部の構成図
【図５】本発明における温度変化量の確率密度関数の一例を示す図
【図６】従来の光通信システムの一例を示す構成図
【図７】従来の光送受信装置における光出力制御部の構成図
【図８】光送受信装置の出力から光送受信装置の入力までの光損失の確率密度関数の一例を示す図
【図９】従来例における分岐比率の確率密度関数の一例を示す図
【図１０】従来例における温度変化量の確率密度関数の一例を示す図
【符号の説明】
【００４９】
１１：光送受信装置、
１１２：結合効率調整型光出力制御部、
１１１，２１，２２，…，２Ｎ：光ファイバ、
３１，３２，…，３Ｎ：光送受信装置、
４１：光送受信装置、
４１２：結合効率調整型光出力制御部、
４１１，５１，５２，…，５Ｎ：光ファイバ、
６１，６２，…，６Ｎ：光カプラ、
１７１，１７２，…，１７ｍ1：光ファイバ、
２７１，２７２，…，２７ｍ2：光ファイバ、
Ｎ７１，Ｎ７２，…，Ｎ７ｍN：光ファイバ、
１８１，１８２，…，１８ｍ1：光送受信装置、
２８１，２８２，…，２８ｍ2：光送受信装置、
Ｎ８１，Ｎ８２，…，Ｎ８ｍN：光送受信装置、
１０１：光送受信装置、
１０１２：光分岐部、
１０１１，１１１，１１２，…，１１Ｎ：光ファイバ、
１２１，１２２，…，１２Ｎ：アクセス区間中継光送受信装置、
１２１１，１２２１，…，１２Ｎ１：結合効率調整型光出力制御部、
１３１，１３２，…，１３ｍ1：光ファイバ、
２３１，２３２，…，２３ｍ2：光ファイバ、
Ｎ３１，Ｎ３２，…，Ｎ３ｍN：光ファイバ、
１４１，１４２，…，１４ｍ1：光送受信装置、
２４１，２４２，…，２４ｍ2：光送受信装置、
Ｎ４１，Ｎ４２，…，Ｎ４ｍN：光送受信装置、
２００１：結合効率調整型光出力制御部、
２００２：可変分岐回路、
２００２１，２００２２：光導波路、
２００２３：薄膜ヒータ、
３００１：光送受信装置、
３００１２：光出力制御部、
３００１１，３１０１，３１０２，…，３１０Ｎ：光ファイバ、
３２０１，３２０２，…，３２０Ｎ：光送受信装置、
４００１：光出力制御部、
４００２：可変分岐回路、
４００２１，４００２２：光導波路、
４００２３：薄膜ヒータ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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