(57)【要約】【課題】波長ずれによる透過光の強度測定誤差を低減でき、組み立てが簡単で小型化できる光分波装置と、この光分波装置を備え、さらに被測定光の波長をモニタできる光モニタ装置を提供すること。【解決手段】光モニタ装置１００に組み込まれる光分波装置１１０は、１個の光入力ポートＩｎと、２個の光出力ポートＯｕｔを１組とする出力ポート組１５０ａ〜１５０ｎを複数組含む複数の光出力ポート１５０を具備し、光入力ポートＩｎから入力された複数チャンネルのＷＤＭ光を波長分離して複数の光出力ポート組１５０ａ〜１５０ｎに出力する。この出力ポート組１５０ａ〜１５０ｎは、一つの出力ポート組１５０ａ内で互いに波長が近接する光出力ポートである光出力ポート１５１，１５２間のクロストークが、光出力ポート１５２と当該光出力ポートに隣接する他の出力ポート組１５０ｂ内の光出力ポート間のクロストークに比べ相対的に大きく設定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個の入力ポートと複数の出力ポートを具備し、前記光入力ポートから入力された複数チャンネルのＷＤＭ光を波長分離して複数の前記出力ポートに出力する光分波装置において、
前記出力ポートは、少なくとも２個の出力ポートを一組とする出力ポート組を複数組有しており、当該出力ポート組は、一つの出力ポート組内で互いに隣接する出力ポート間のクロストークを、前記出力ポートのうち異なる出力ポート組にありながら互いに隣接する出力ポート間のクロストークに比べ相対的に大きく設定したことを特徴とする光分波装置。
【請求項２】
前記光入力ポートとしての入力導波路と、
前記入力導波路に接続される入力用のスラブと、
出力用のスラブと、
前記光出力ポートとして前記出力用のスラブに接続される出力導波路と、
前記入力用のスラブと前記出力用のスラブとを接続する複数の導波路であり、隣接する当該導波路の前記入力用のスラブから前記出力用のスラブに至る光路の長さの差が一定とされたチャンネル導波路と、を備えたアレイ導波路グレーティング用の基本構造を有する光分波装置であり、
前記出力用のスラブと前記出力導波路の接続部は、前記出力ポートのうち同一の出力ポート組内にて隣接する出力ポート間の間隔に対応する前記出力導波路の間隔である第１の導波路間隔が、前記出力ポートから選定された２本の出力ポートのうち各々がそれぞれ異なる出力ポート組内にあって且つ互いに最も近接して隣接する２つの出力ポートの間隔に対応する前記出力導波路の間隔である第２の導波路間隔に比べ相対的に狭い間隔とされたことを特徴とする請求項１に記載の光分波装置。
【請求項３】
前記光入力ポートとしての入力導波路と、
前記入力導波路に接続される入力および出力用のスラブと、
前記スラブに接続される出力導波路と、
前記スラブに形成され、前記入力導波路から前記スラブに出力された光を反射して分光し、当該分光した光を波長ごとに異なる前記出力導波路に集光して光結合させるエシェレット格子と、を備えたエシェレット格子型の光分波装置であり、
前記スラブと前記出力導波路の接続部は、前記出力ポートのうち同一の出力ポート組内にて隣接する前記出力導波路の間隔である第１の導波路間隔が、前記出力ポートから選定された２本の出力ポートのうち各々がそれぞれ異なる出力ポート組内にあって且つ互いに最も近接して隣接する２つの出力ポートの間隔に対応する前記出力導波路の間隔である第２の導波路間隔に比べ相対的に狭い間隔とされたことを特徴とする請求項１に記載の光分波装置。
【請求項４】
前記スラブと入力導波路の接続部における前記入力導波路の幅（入力導波路末端幅）は、前記スラブと出力導波路の接続部における前記出力導波路の幅（出力導波路始点幅）より大きいことを特徴とする請求項２または３に記載の光分波装置。
【請求項５】
前記スラブと入力導波路の接続部における前記入力導波路にガイドされる光の基本モードの全幅（入力モード幅）は、前記スラブと出力導波路の接続部における前記出力導波路にガイドされる光の基本モードの全幅（出力モード幅）より大きいことを特徴とする請求項２または３に記載の光分波装置。
【請求項６】
共通の光入力ポートから入力した特定の波長の光を、特定の光透過バンド幅の第１の透過帯域を有する第１光出力ポートと、特定の光透過バンド幅でかつ透過帯域の一部が前記第１透過帯域と重なる第２の透過帯域を有する少なくとも１個以上の第２光出力ポートと、からそれぞれ出力する光分波手段と、
前記第１光出力ポートと前記第２光出力ポートから出力される光の相対的強度比に基づいて算出した補正係数を用い、前記光分波手段の光透過損失の波長依存性を補正する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする光モニタ装置。
【請求項７】
前記信号処理手段は、
前記第１光出力ポートと前記第光２出力ポートから出力される光の相対的な光強度比に基づいて、前記光分波手段の特定のポートの光透過バンドの中心波長と当該特定のポートを通過する光の中心波長との相対的な波長のずれの大きさを求めることを特徴とする請求項６に記載の光モニタ装置。
【請求項８】
１個の光入力ポートに対して少なくとも２個の互いが隣接する光出力ポートを１組として有する複数組の出力ポート組を備え、当該出力ポート組は、前記光出力ポートのうち一つの出力ポート組内で互いに隣接する出力ポート間のクロストークを、前記出力ポートのうち異なる出力ポート組にありながら互いに隣接する出力ポート間のクロストークに比べ相対的に大きく設定されており、
前記光入力ポートから入力されたＷＤＭ光を波長分離して前記出力ポート組に出力する光分波手段と、
前記光出力ポートから出力される光のパワーを検出し、光電変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段により検出された前記出力ポート組内の前記２つの光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比に基づいて算出した補正係数を用いて前記光分波手段の前記光入力ポートと前記光出力ポートの間の光透過損失の波長依存性を補正する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする光モニタ装置。
【請求項９】
前記信号処理手段は、前記出力ポート組内の光出力ポートであって、隣接する少なくとも２つの光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比に基づいて、前記光分波手段の特定の光出力ポートの光透過バンドの中心波長と、当該特定の光出力ポートを通過する光の中心波長との相対的ずれの大きさを求め、当該相対的ずれの大きさによって当該特定の光出力ポートを通過する光の中心波長を求める機能を含むことを特徴とする請求項８に記載の光モニタ装置。
【請求項１０】
前記信号処理手段は、
前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の中心波長に対して前記出力ポート組内の特定の前記光出力ポートの透過帯域の中心波長とのずれの大きさをΔλとして、前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比を測定する測定手段と、
前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比とΔλの関係を規定する情報とを用い、前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比と、前記光強度比とΔλの関係により前記検出された光のパワーを補正することを特徴とする請求項６または８に記載の光モニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波長多重（ＷＤＭ）光ファイバ通信で、波長チャンネルごとの光の強度と波長をモニタする光モニタ装置、特に装置を構成する際の組立工程を少なくできるとともに小型化に適する光モニタ装置と、その光モニタ装置に備えられた光分波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来異なる波長の光信号を多重化することで伝送容量を増加させるＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；波長分割多重）伝送方式では、光モニタ装置によって光信号のチャンネルごとの波長と、光強度のモニタリングが行われる。図２３は、従来の光モニタ装置の基本構成を示す図である。光モニタ装置１０は、光分波手段１１と、多重化した波長数の光電変換手段１２とから構成される。
【０００３】
光入力ポートＩｎから多重化された多波長光による光信号（以下、「ＷＤＭ光」という）が入力されると、ＷＤＭ光は、光分波手段１１によって波長ごとに分波される。単波長光となって各チャンネルの出力ポート１３に出力された光信号は、光電変換手段１２へ入力され、光の強度に応じた出力の電気信号に変換される。変換された電気信号は、波長ごとに光強度情報として、出力ポートＯｕｔに出力される。
【０００４】
図２４は、図２３に示した光モニタ装置の光分波手段の詳細な例を示す図である。図示するように光分波手段１１には、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ；アレイ導波路グレーティング）などが用いられる。光電変換手段１２（１２ａ〜１２ｍ）には、フォトダイオードなどが用いられる。図示のように光分波手段１１と光電変換手段１２を一つの基板２０上にモノリシック集積して、組み立てが不要になるとともに装置が小型化された光モニタ装置が開示されている（例えば、下記非特許文献１および２参照。）。このような光分波手段１１などの分光手段は、特定の波長域の光を透過させる、つまり特定の波長域の光透過損失が低いフィルタを用いて構成されている。
【０００５】
【非特許文献１】エム・ジリングブル（Ｍ．Ｚｉｒｉｎｇｉｂｌｅ）、外２名，「エレクトロニクス・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）」，第３１巻，第７号，ｐ．５８１−５８２，１９９５年
【非特許文献２】神徳正樹（Ｍ．Ｋｏｈｔｏｋｕ）、外４名，「アイトリプルイー・フォトニックス・テクノロジ・レターズ（ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）」，第１０巻，第１１号，ｐ．１６１４−１６１６，１９９８年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２５は、従来の光モニタ装置の分光手段における光透過損失を示す図表である。図表の縦軸は、光透過損失を表し、横軸は透過光の波長を表す。図示するように、従来の光分波手段１１は、分波されたチャンネルごとの中心波長（λ１〜λｍ）の光透過損失が最少となるような光透過損失特性を有している。つまり、同じチャンネルに分波された光信号であっても透過波長域の中心波長からのずれの具合によって、光透過損失が異なり、透過光の強度測定に誤差が生じる。
【０００７】
図２５に示すように、光信号の波長が中心波長からずれると（例えば±５０ｐｍ）、光透過損失がΔＰに示すように変化し、光信号の透過率が低下することになる。また、図中のλＡはλｍのチャンネルに入力された光信号の波長の例を表しているが、このように同じチャンネルに分波される光信号であっても中心波長からずれた波長である場合がある（以下これを「波長ずれ」という）。しかも、光透過損失特性は、温度に依存することから、例えばλＡに対するλｍの波長ずれの量Δλは、測定ごとに変化するため、予め誤差量を設定するなどの補正が行えない。加えて、従来の光モニタ装置では、信号光の波長をモニタすることができなかった。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、波長ずれによる透過光の強度測定誤差を低減でき、組み立てが簡単で小型化できる光分波装置と、この光分波装置を備え、さらに被測定光の波長をモニタできる光モニタ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる光分波装置は、１個の入力ポートと複数の出力ポートを具備し、前記光入力ポートから入力された複数チャンネルのＷＤＭ光を波長分離して複数の前記出力ポートに出力する光分波装置において、前記出力ポートは、少なくとも２個の出力ポートを一組とする出力ポート組を複数組有しており、当該出力ポート組は、一つの出力ポート組内で互いに隣接する出力ポート間のクロストークを、前記出力ポートのうち異なる出力ポート組にありながら互いに隣接する出力ポート間のクロストークに比べ相対的に大きく設定したことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかる光モニタ装置は、共通の光入力ポートから入力した特定の波長の光を、特定の光透過バンド幅の第１の透過帯域を有する第１光出力ポートと、特定の光透過バンド幅でかつ透過帯域の一部が前記第１透過帯域と重なる第２の透過帯域を有する少なくとも１個以上の第２光出力ポートと、からそれぞれ出力する光分波手段と、前記第１光出力ポートと前記第２光出力ポートから出力される光の相対的強度比に基づいて算出した補正係数を用い、前記光分波手段の光透過損失の波長依存性を補正する信号処理手段と、備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる光分波装置によれば、波長ずれによる透過光の強度測定誤差を低減でき、組み立てが簡単で小型化できるという効果を奏する。また、この発明の光モニタ装置によれば、この光分波装置の効果を有するとともに、さらに被測定光の波長をモニタできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光分波装置および光モニタ装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
（光モニタ装置の基本構成）
図１は、本発明にかかる光モニタ装置の基本構成を示す図である。光モニタ装置１００は、光分波装置１１０と、光電変換手段１２０（１２０ａ〜１２０ｎ）と、信号処理手段１３０とから構成される。光モニタ装置１００の光入力ポートＩｎから入力されたＷＤＭ光は、波長ごとの光強度情報信号として、出力ポートＯｕｔから出力される。そのためには、まず光分波装置１１０によって、入力されたＷＤＭ光がチャンネルごとの波長に分波が行われ、出力ポート１４０に出力される。出力ポート１４０は、２つの出力ポートごとに組になっており、同じ組のポートには同じチャンネルの光信号が出力されるように設計されている。
【００１４】
例えば、出力ポート１５０中の一つの出力ポート組１５０ａは、第１の透過帯域を有する第１光出力ポート１５１と、第２の透過帯域を有する第２光出力ポート１５２とで構成される。第１光出力ポート１５１と、第２光出力ポート１５２は、それぞれ、出力される光の透過帯域の一部が重なるが、入力光の透過率が最も高い透過中心の波長は異なるように設定してある。出力ポート１４０は、このような出力ポート組１５０ａが複数（１５０ａ〜１５０ｎ）設けられることで構成される。このとき、出力ポート組の数は多重化したチャンネル数以上設けることが望ましい。
【００１５】
なお、一つの出力ポート組（１５０ａ〜１５０ｎ）内の隣接する第１光出力ポート１５１および第２光出力ポート１５２を、「組内隣接ポート」とよぶ。また、組内隣接ポートの一方（例えば第１光出力ポート１５１）から他方（例えば第２光出力ポート１５２）への光の漏れ込みおよび漏れ込みの起こる度合いを、「組内隣接ポート間のクロストーク」とよび、一つの出力ポート組１５０ａとその隣にある出力ポート組１５０ｂを構成する第１光出力ポート１５１および第２光出力ポート１５２のうち最も近接した出力ポート、例えば出力ポート組１５０ａの第２光出力ポート１５１と、出力ポート組１５０ｂの第１光出力ポート１５１を、「組間隣接ポート」とよぶ。さらに、組間隣接ポートの一方（例えばポート組１５０ａの第２光出力ポート１５２）から他方（例えば出力ポート組１５０ｂの第１光出力ポート１５１）への光の漏れ込みおよび漏れ込みの起こる度合いを、「組間隣接ポート間のクロストーク」とよぶ。
【００１６】
図２は、本発明にかかる光分波装置の光透過損失特性の一例を示す図表である。図示する図表２００において、横軸は光の波長を表し、縦軸は光透過損失を表す。図表２００において、スペクトル２０１は、出力ポート組１５０ａの第１光出力ポート１５１の透過帯域を表す。また、スペクトル２０２は、出力ポート組１５０ａの第２光出力ポート１５２の透過帯域を表す。同様に、スペクトル２０３は、出力ポート組１５０ｂの第１光出力ポート１５１の透過帯域を、スペクトル２０４は、出力ポート組１５０ｂの第２光出力ポート１５２の透過帯域をそれぞれ表す。
【００１７】
光分波装置１１０（図１参照）は、スペクトル２０１とスペクトル２０２や、スペクトル２０３とスペクトル２０４のように同じ出力ポート組から、つまり同じチャンネルの光信号を出力する出力ポート同士の透過帯域が重なるように構成されている。具体的には、図２に示すように、組内隣接ポート間のクロストーク２１０が組間隣接ポート間のクロストーク２２０より大きくなるように設定する。
【００１８】
図１の光モニタ装置１００の説明に戻ると、つぎに、出力ポート１４０へ出力された光信号は、出力ポート１４０の近傍に備えられた光電変換手段１２０へ入力される。光電変換手段１２０へ入力された光信号は、光の強度に応じた電気信号へ変換される。光電変換手段１２０から出力された電気信号は、チャンネルごとに、光電変換手段１２０の後方に備えたれた信号処理手段１３０へ入力される。したがって、信号処理手段１３０では、同じ出力ポート組内の隣接する２つのポート（１５１，１５２）から出力される光の相対的な光強度の比（以下これを「光強度比」という）情報を得ることができる。同時に、信号処理手段１３０では、光強度比情報に基づき所望の処理を行うことができる。
【００１９】
図３は、光分波装置における光電変換手段の出力の波長依存性の一例を示す図表である。図示する図表３００において、横軸は光電変換手段１２０へ入力された際の光信号の波長を表し、縦軸は光電変換手段１２０から電気信号として出力された際の出力強度を表す。図表３００中のスペクトル３０１は、光電変換手段１２１から出力される電気信号の波長依存を表し、スペクトル３０２は、光電変換手段１２２から出力される電気信号の波長依存を表す。また、スペクトル３０３は、スペクトル３０１とスペクトル３０２の和を表す。このように隣接する２つのスペクトルの和（例えば、スペクトル３０４，３０５）が、一つの出力ポート組をなす光電変換手段（例えば、光電変換手段１２１，１２２）から出力される電気信号の波長依存を表す。
【００２０】
例えば、波長λの被測定光３１０が対応するチャンネルの光電変換手段１２０ｍ，１２０ｎへ入力され、電気信号として出力された場合、当該チャンネルの中心波長は、直線３２０に示した波長である。このとき、光電変換手段１２０ｍから出力される電気信号は出力強度３２１を表し、光電変換手段１２０ｎから出力される電気信号は出力強度３２２を表す。この出力強度３２１と出力強度３２２から光強度比がわかる。さらに、この光強度比から、透過中心波長を表す直線３２０と被測定光３１０との相対的な波長ずれΔλを測定することができる。
【００２１】
図４は、光強度比の波長依存性を示す図表である。図示する図表４００において、横軸は各チャンネルの中心波長λ０をゼロとして波長（リニア）の長短を表し、縦軸は光強度比（基数＝１０とする対数プロット）を表す。図表４００の波形４０１は、光分波装置１１０の各ポートに全くクロストークがない場合の光強度比の波長依存性を表す。波形４０２と波形４０３は、光分波装置１１０の各ポートにクロストークがあり、本来出力されるべきチャンネル以外に光が漏れ込む場合の光強度比の波長依存性を表す。また、波形４０３は、波形４０２よりクロストークが大きい場合における光強度比の波長依存性を表す。クロストークの量に比例して、短波長側では、最大値Ｒｍａｘを起点に光強度比が低下し、長波長側では、最小値Ｒｍｉｎを起点に光強度比が上昇する。
【００２２】
図４より、光分波装置１１０にクロストークがない場合（波形４０１）、光電変換手段１２０の出力がノイズと判別できる波長範囲において、光強度比から波長ずれを一意に特定することができる。光分波装置１１０にクロストークがある場合（波形４０２および波形４０３）には、光電変換手段１２０の出力がノイズと判別できる波長範囲と各チャンネル内の波長域で光強度比が最大値Ｒｍａｘと最小値Ｒｍｉｎになる波長範囲内つまり、最大値Ｒｍａｘ〜最小値Ｒｍｉｎ間の波長範囲で、光強度比から波長ずれを一意に特定することができる。
【００２３】
なお、図表４００中の、最大値Ｒｍａｘにおいて光強度比が最大または、光強度比が最小になる波長と、中心波長λ０において光強度比が１になる波長（以下この「光強度比が１になる波長」を、「出力ポート組の中心波長」という）との波長差と、最小値Ｒｍｉｎにおいて光強度比が最小になる波長と、出力ポート組１５０（１５０ａ〜１５０ｎのいずれか１組）の中心波長λ０との波長差は、実質、同じになる。なぜなら、両者は着目する出力ポート１４０を第１光出力ポート１５１とするか第２光出力ポート１５２とするかが、異なるだけだからである。したがって、実質的に第１光出力ポート１５１からの出力光の強度に対する第２光出力ポート１５２からの出力光の強度が最小になる波長では、第２光出力ポート１５２からの出力光の強度に対する第１光出力ポート１５１からの出力光の強度が最大になる。
【００２４】
さらに波長ずれの情報を用いて第１光出力ポート１５１または、第２光出力ポート１５２から出力される光が、光分波装置１１０の損失によって減衰さても、その減衰量を補正することにより、波長ずれが生じた場合でも正確な光強度を測定モニタすることが可能になる。また、第１光出力ポート１５１を透過した光が光電変換手段１２０へ入力され、光電変換手段１２０から出力される電気信号の出力と第２光出力ポート１５２を透過した光が、光電変換手段１２０へ入力され、光電変換手段１２０から出力される電気信号の出力の和を取り、この電気信号の出力の和について光分波装置１１０の透過損失の波長依存性を相殺するように演算補正を行うことにより、波長ずれが生じた場合でもより正確な光強度を測定モニタすることが可能になる。
【００２５】
図５は、光分波装置の基本構成を示す図である。図示するように、光分波装置１１０は、光入力ポートＩｎから入力されたＷＤＭ光を出力ポート１４０へ出力する。出力ポート１４０は、ポート５０１〜ポート５１４から構成されており、さらに、ポート５０１〜ポート５１４は、隣接する２つのポートを１組とする出力ポート組を構成している。例えば、ポート５０１とポート５０２は、出力ポート組１５０ａを構成する。以上のように光分波装置１１０を構成することで各ポートの出力特性は、図２に示すようなスペクトルを表し、各出力ポート組内の２つの光出力ポートから出力される光の相対強度、すなわち「光強度比」をモニタすること、光強度比の情報を基に、波長ずれをモニタすることが可能になる。
【００２６】
つぎに、図を用いて光モニタ装置１００における、光分波装置１１０の具体的な各実施の形態を説明する。
【００２７】
（光分波装置の実施の形態１）
図６は、実施の形態１にかかる光分波装置の構成を示す図である。図示するように、光分波装置６００は、導波路付基板６０１上に入力ポートパターン（入力導波路）６０２と、入力スラブパターン（入力スラブ）６０３と、位相差形成部パターン（チャンネル導波路）６０４と、出力スラブパターン６０５と、出力ポートパターン（出力導波路）６０６とで構成される。出力ポートパターン６０６を構成するパターンのうち２本を１組として、出力ポート組６１０〜６７０が、構成される。
【００２８】
出力ポートパターン６０６が出力スラブパターン６０５と接続された部分における出力ポート組内の出力ポートを構成するコアパターン間の間隔（出力導波路の間隔）を「第１の導波路間隔」とする。また、隣り合う出力ポート組、例えば６１２と６２１、６２２と６３１などを構成するコアパターン間の間隔を「第２の導波路間隔」とする。このとき第１の導波路間隔が第２の導波路間隔より小さくなるように構成されている。
【００２９】
図７−１は、図６に示した光分波装置のＡ−Ａ断面を示す図である。また、図７−２は、図６に示した光分波装置の範囲Ｂの拡大図である。図７−１に示すように、光分波装置６００を構成する導波路付基板６０１は、基板６１５と、クラッド（ｃｌａｄｄｉｎｇ）６１４との積層構造になっている。基板６１５には石英、シリコンなどの無機材料やポリイミドなどの有機材料を用いる。クラッド６１４は、導波路となるコア（ｃｏｒｅ）６１３を包み込んだ構成となっている。クラッド６１４とコア６１３は、石英などの誘電体、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系材料などの透明材料からなるが、その中でも、クラッド６１４は相対的な屈折率の低い材料、コア６１３は相対的な屈折率が高い材料をそれぞれ用いている。このクラッド６１４に包まれたコア６１３を基板６１５上に連続的に構成することで図６に示したような入力ポートパターン６０２と、位相差形成部パターン６０４と、出力ポートパターン６０６を構成することができる。
【００３０】
また、図７−２に示した図６の範囲Ｂ部分の出力ポートパターン６０６を拡大して表している。図示するように出力ポート組６２０，６３０，６４０を構成している出力ポート同士の導波路間隔（第１の導波路間）は、隣接するポート組の異なる出力ポート同士の導波路間隔（第２の導波路間）より狭く構成されている。
【００３１】
また、波形７０は、出力ポート６３１，６３２からなる出力ポート組６３０のチャンネルに入力される光信号であり、ω１の幅の波長ずれまで許容できる。波形７０は、出力ポート組６３０へ入力されると、図示する分波方向に分光されて、出力ポート組６３０内の各出力ポートに出力される。実際に波形７０が、出力ポート組６３０へ入力されると、出力ポート６３１へは波形７０が分光された波形７１ａで表される光信号が、出力ポート６３２へは波形７０が分光された波形７１ｂで表される光信号が出力される。分光された光信号は、それぞれ、ω２の幅の波長ずれまで許容できる。
【００３２】
図８−１〜図８−３は、２つの導波路に閉じこめられる光の強度分布と、その重なり具合の導波路間隔依存性の一例を示す図表である。図８−１〜図８−３において横軸はあるチャンネルの中心波長λ０を中心とした波長を表し、縦軸は光信号の相対強度［ｄＢ］を表す。また、波形８０１は、第１光出力ポート１５１からの出力を表し、波形８０２は、第２光出力ポート１５２からの出力を表す。また、図表８１０〜図表８３０は、それぞれ第１の導波路間隔の設定が異なる。図表８１０は、第１の導波路間隔が最も広く設定してある場合の波形を表している。図表８３０は、第１の導波路間隔が最も狭く設定してある場合の波形を表している。図表８２０は、図表８１０と、図表８３０の第１の導波路間隔の中間の設定の場合の波形を表している。
【００３３】
このように第１の導波路間隔が広くなるにつれて、チャンネルの中心波長λ０における相対強度が低下してしまう。この中心波長λ０における相対強度が低すぎると光信号の強度が下がり、他のチャンネルの光信号からのクロストークの累積によって生じたバックグランドに埋もれ、信号として認識されなくなってしまう。逆に、第１の導波路間隔が狭すぎると、チャンネルの透過波長域が狭くなってしまい、伝送中に中心波長λ０からの波長ずれが生じた光信号を透過できなくなってしまう。したがって、図８−２に示した図表８２０のような設定が最も好ましい。
【００３４】
図９は、図８−１〜図８−３に示すλ０におけるポートからの出力光強度の導波路間隔依存性の一例を示す図表である。図表９００において、横軸は導波路間隔（相対値）つまり各出力ポート同士の間隔を表し、縦軸は中心波長λ０における光強度（相対値を対数プロット）を表す。まず、一般的に、図８−１〜図８−３に示した中心波長λ０における出力ポートから出力される光信号の光強度が大きいほど、２つの導波路間のクロストークが大きいと考えてよい。
【００３５】
つまり、導波路の構成間隔を狭くするほど中心波長λ０における光信号の光強度が大きくなり、具体的には、例えば、図６に示した出力ポートの構成間隔を狭くするほど、隣接する出力ポートへのクロストークが大きくなる。したがって、図７−２に示したように同じのポート組内の隣接する出力ポートの間隔（第１の導波路間隔）を、異なるポート組間の隣接する出力ポートの間隔（第２の導波路間隔）より小さくすることで、同一の出力ポート組内の隣接する出力ポート間の光クロストークが相対的に大きくすることができる。
【００３６】
（光分波装置の実施の形態２）
図１０は、実施の形態２にかかる光分波装置の構成を示す図である。光分波装置１０００は、導波路付基板６０１上に入力ポートパターン（入力導波路）６０２と、入力スラブパターン（入力スラブ）６０３と、エシェレット格子（回折格子の一例）１００１と、出力ポートパターン（出力導波路）６０６とで構成される。導波路付基板６０１は実施の形態１と同様、コア６１３によって構成された導波路がクラッド６１４に積み込まれた構造になっている。なお、光分波装置１０００には、光電変換手段１２０、信号処理手段１３０が接続されているがここでは図示を省略する。
【００３７】
また、光分波装置１０００においても、出力ポートパターン６０６が入力スラブパターン６０３と接続された部分における出力ポート組６１０〜出力ポート組６４０内の各出力ポート同士の間隔（出力導波路の間隔）を第１の導波路間隔、隣り合う出力ポート組で隣接する出力ポート同士の間隔を第２の導波路間隔とし、第１の導波路間隔が第２の導波路間隔より小さくなるように構成されており、出力ポート組内の出力ポート間の光クロストークが相対的に大きくなるようにしている。
【００３８】
光分波装置１０００の入力ポートパターン６０２から入力したＷＤＭ光は、入力スラブパターン６０３で自由伝搬し、エシェレット格子１００１で反射されると、波長ごと光信号に分波され、それぞれ異なる方向に回折され、チャンネルごとに集光される。集光された光信号は、出力ポートパターン６０６に結合して、各出力ポート６１１〜出力ポート６４２へ出力される。
【００３９】
エシェレット格子１００１は、入力スラブパターン６０３の境界を鋸歯状に加工したものである。なおはハッチングを施した部分（図に示す１００２部分）のクラッド６１４を除去し空気層にするとエシェレット格子１００１の格子面の光反射率を高くすることができる。さらにエシェレット格子１００１の格子面に単層または多層の誘電体薄膜で構成する高反射膜を形成するとさらに光反射率が高くなり光学的損失が小さくなる。
【００４０】
図１１−１〜図１１−３は、光強度比の波長依存性を示す図表である。いずれの図表においても、横軸はあるチャンネルの中心波長λ０を中心とした波長を表し、縦軸は光信号の相対な光強度比［ｄＢ］を表す。図１０に示した光分波装置１０００の入力ポートパターン６０２へ入力される際、各チャンネルごとの光信号のある波長の幅だけ波長ずれが生じている。このとき、入力ポートパターン６０２が、入力スラブパターン６０３と接続する部分における波長ずれ幅の全幅を入力モード幅とする。また、出力ポートパターン６０６から出力される光信号のうち入力ポートパターン６０２が出力スラブパターン６０５（光分波装置１０００の場合は、入力スラブパターン６０３が兼用）と接続する部分の光信号の波長ずれ幅の全幅を出力モード幅と定義する。
【００４１】
この出力モード幅を一定にして入力モード幅を変化させた場合に、２つのポートから出力される光の相対強度比の波長依存性、すなわち「光強度比」を表したのが図１１−１〜図１１−３に示した各図表ある。なお図１１−１は、入力モードの幅が出力モードの幅より狭い場合、図１１−２は、入力モードの幅と出力モードの幅が広い場合、図１１−３は入力モードの幅が出力モードの幅より広い場合である。
【００４２】
さらに図１１−１〜図１１−３の各図表におけるｇ１は、光分波装置１０００の各ポートにクロストークがない場合、または使用される波長チャンネルが１チャンネルのみの場合光の相対強度比の波長依存性を表す。また、ｇ２とｇ３は光分波装置１０００にクロストークがある場合であり、ｇ２と比べてｇ３の方がクロストークにより漏れ込む不要輻射光のトータル強度が大きい。不要輻射により漏れ込む不要輻射光の強度は光分波装置１０００のクロストークが大きい場合や、光分波装置１０００に入力される波長（ＷＤＭ）チャンネル数が多いほど大きくなる。
【００４３】
本発明による光モニタ装置において、１チャンネル内の光強度比から、波長ずれを求めることができる波長範囲は、光強度比と波長ずれが１対１に対応するつまり各図表において線形特性を表す波長範囲に限定される。なおここで、波長ずれと光強度比が１対１に対応する波長範囲を「補正可能帯域幅」という。図１１−１〜図１１−３の場合には、光強度比が最大になる波長と光強度比が最小になる波長の間の範囲が最大の補正可能帯域幅である。
【００４４】
図１１からわかるように、入力モード幅が広い（大きい）するほど、補正可能帯域幅が広がる。すなわち、入力モードの幅を広く（大きく）することにより補正可能帯域幅が大きくでき、ＷＤＭ信号の伝送に用いる光源波長がより大きく変化した場合であっても、強度の補正や波長のモニタが可能となる。
【００４５】
（光分波装置の実施の形態３）
図１２は、実施の形態３にかかる光分波装置の構成を示す図である。光分波装置１２００は、導波路付基板６０１上に入力ポートパターン（入力導波路）６０２と、入力スラブパターン（入力スラブ）６０３と、位相差形成部パターン（チャンネル導波路）６０４と、出力スラブパターン６０５と、出力ポートパターン（出力導波路）６０６とで構成される。また、光分波装置１２００には、光電変換手段１２０、信号処理手段１３０が接続されている。さらに、光分波装置の他の実施の形態と同様に、光分波装置１２００も、導波路付基板６０１は、コア６１３によって構成された導波路がクラッド６１４に積み込まれた構造になっており、導波路付基板６０１の断面は、図７−１に示したような構造になっている。
【００４６】
光分波装置１２００は、入力ポートパターン６０２に入力されたＷＤＭ光が、入力スラブパターン６０３によって、波長ごとに導波路付基板６０１と平行な方向に回折させて自由伝搬される。また、入力ポートパターン６０２は、入力スラブパターン６０３に繋がる部分で入力スラブパターン６０３に近づくにしたがって徐々にパターン幅が広くなるようにテーパー部２Ｔを設けてある。入力スラブパターン６０３を構成するコア６１３（図７−１参照）の厚さは他のパターンを構成するコア６１３と同じであることから、導波路は、導波路付基板６０１と垂直な方向には閉じこめられる。
【００４７】
入力スラブパターン６０３の光信号を出力する側の境界３２は、入力ポートパターン６０２との接続部にある点３１を中心とする半径の、円弧となるよう構成している。境界３２には複数のコア６１３からなる位相差形成部パターン６０４が接続されている。入力スラブパターン６０３を介して伝搬された光信号は、位相差形成部パターン６０４に結合する。位相差形成部パターン６０４は入力スラブパターン６０３を線Ｃ−Ｃを中心に折り返したものとほぼ同じ形状の出力スラブパターン６０５に接続されている。
【００４８】
位相差形成部パターン６０４を構成する各コア６１３は、隣り合うパターンの入力スラブパターン６０３から出力スラブパターン６０５までの実効的光路長の差が一定になるように構成されている。回折次数をｍで表すと位相差形成部パターン６０４の隣り合うパターンの光路長差は、光分波装置１２００の分波される光信号の中心波長λ０のｍ倍になる。また、通常、ｍには２０〜３０が用いられる。
【００４９】
出力スラブパターン６０５の光信号を出力する側の境界５４は、円弧５２を形成する円の１／２の半径の円（ローランド円）の円弧である。ローランド円は円弧５２を形成する円の中心と円弧５２に接するように形成される。点５３はこのようにして形成されるローランド円の中心位置を示す。
【００５０】
位相差形成部パターン６０４から出力された光信号は、出力スラブパターン６０５を伝搬し、特定の波長ごとに強められた後、集光されて出力ポートパターン６０６に結合する。また、出力ポートパターン６０６には出力スラブパターン６０５に近づくにしたがって徐々に幅が広くなるテーパー部６Ｔがある。出力ポートパターン６０６は、出力ポート６１１〜出力ポート６４２からなり、出力ポート組６１０〜出力ポート組６３０を構成している。なお、図１２に例示した出力ポート組は３組であるが、実際にはモニタすべきチャンネル数に等しいかそれより多い組数の出力ポート組を形成する。
【００５１】
実施の形態３においても出力ポート組６１０〜出力ポート組６３０内の隣接する出力ポートの間隔（厳密には出力ポートパターン６０６を構成する導波路のコア６１３が出力スラブパターン６０５と接続する部分における当該コア６１３の中心の間隔）を第１の導波路間隔と定義し、他の出力ポート組間の隣接した出力ポートとの間隔（厳密には出力ポートパターン６０６を構成する導波路のコア６１３が出力スラブパターン６０５と接続する部分における当該コア６１３の中心の間隔）を第２の導波路間隔と定義し、第１の導波路間隔が第２の導波路間隔より小さくなるように構成する。
【００５２】
入力ポートパターン６０２が入力スラブパターン６０３と接続する部分のコア６１３の幅を「入力導波路末端幅」、出力ポートパターン６０６を構成するコア６１３のパターンが出力スラブパターン６０５と接続する部分の幅を「出力導波路始点幅」とするとき、入力導波路末端幅が出力導波路始点幅より広くなるように構成している。入力ポートパターン６０２に導入力される通常の波長ずれを有したＷＤＭ光の各チャンネルの光信号のうち、入力ポートパターン６０２が入力スラブパターン６０３に接続する部分における光信号の波長ずれの幅を全幅を入力モード幅とする。また、出力ポートパターン６０６に出力される通常の波長ずれを有した各チャンネルの光信号のうち、出力ポートパターン６０６が出力スラブパターン６０５に接続する部分の光信号の波長ずれの幅の全幅を出力モード幅と定義する。このとき、入力導波路末端幅を出力導波路始点幅より広くすると、入力モード幅が出力モード幅より広くなる。
【００５３】
この実施の形態３における光電変換手段１２０と、信号処理手段１３０も、他の実施の形態同様、光分波装置１２００からの出力を光電変換手段１２０を経由して信号処理手段１３０で処理することで、光分波装置１２００における挿入損失の波長依存性を補正し、より精度の高い光強度測定を行うことができる。
【００５４】
図１３は、光導波路のコアの幅と、導波路に出力される光信号の波長ずれ幅との関係の一例を示す図表である。図表１３００において、横軸は導波路のコア６１３の幅［全幅μｍ］つまり、隣接する出力ポートの間隔を表し、縦軸は導波路に出力される光信号の波長ずれの幅［全幅μｍ］を表す。この、図１３より、先程定義した入力導波路末端幅と出力導波路始点幅のコア６１３を図表１３００におけるｗ０より大きい領域に選び、入力導波路末端幅を出力導波路始点幅より大きくすると、入力モードの幅を出力モードの幅より大きくできることがわかる。入力モードの幅を大きくするほど補正可能帯域幅が広がり、ＷＤＭ信号の伝送に用いる光源波長の変動許容範囲を大きくすることができる。
【００５５】
図１４−１〜図１４−４は、導波路間隔と出力モード幅の比を変化させた場合の、光強度と波長ずれの測定誤差の計算例を示す図表であり、いずれの図表においても横軸は、光信号の波長を表す。また、いずれの図表においても縦軸は、光信号の強度測定誤差（対数）と、波長測定誤差（リニア）を表す。図１４−１に示した図表１４１０と、図１４−２に示した図表１４２０は、第１の導波路間隔が出力モード幅より狭い場合の波形を表している。図１４−３に示した図表１４３０と、図１４−４に示した図表１４４０は、第１の導波路間隔が出力モード幅が等しい場合である。
【００５６】
いずれの図表も光分波装置１２００の各ポート間にクロストークがあり、なおかつ他のチャンネルから出力されるべき光の一部が測定を行っているチャンネルに漏れ込む場合である。さらに、図表１４２０と図表１４４０は、図表１４１０と図表１４３０よりもクロストークが大きい場合である。クロストークの大きさが同じ場合（例えば図表１４１０と図表１４３０、もしくは図表１４２０と図表１４４０）を比較すると、第１の導波路間隔を出力モード幅より小さくすると、他のチャンネルから出力されるべき光信号の一部が測定を行っているチャンネルに漏れ込む場合であっても光強度と波長ずれの測定誤差が小さい。光分波装置１２００は、テーパー部２Ｔおよび６Ｔを設けることで、上述した特性を利用して光強度と波長の測定誤差を小さくしている。
【００５７】
（光分波装置の実施の形態４）
図１５は、実施の形態４にかかる光分波装置の構成を示す図である。図示するように、光分波装置１５００は、導波路付基板６０１上に入力ポートパターン（入力導波路）６０２と、入力スラブパターン（入力スラブ）６０３と、位相差形成部パターン（チャンネル導波路）６０４と、出力スラブパターン６０５と、出力ポートパターン（出力導波路）６０６とで構成される。また、入力ポートパターン６０２は、入力スラブパターン６０３に繋がる部分で入力スラブパターン６０３に近づくにしたがって徐々にパターン幅が広くなるようにテーパー部２Ｔが設けてある。出力ポートパターン６０６は、出力スラブパターン６０５に近づくにしたがって徐々に幅が狭くなるテーパー部６Ｔを設けてある。
【００５８】
また、光分波装置１５００には、光電変換手段１２０、信号処理手段１３０が接続されている。さらに、光分波装置の他の実施の形態と同様に、光分波装置１２００も、導波路付基板６０１は、コア６１３によって構成された導波路がクラッドに積み込まれた構造になっており、導波路付基板６０１の断面は、図７−１に示したような構造になっている。ＷＤＭ光が入力され、各チャンネルごとの光信号として光電変換手段１２０へ出力されるまでの流れは光分波装置１２００と同じである（光分波装置の実施の形態３参照）。
【００５９】
この実施の形態４の場合にも先程定義した入力モード幅が出力モード幅より広くなる。さらに、出力モード幅を同一の出力ポート組内の第１の出力ポート（例えば出力ポート６１１）と第２の出力ポート（例えば出力ポート６１２）を構成する第１の導波路間隔よりも大きくすることが可能になる。さらに、出力導波路始点幅を他の出力ポートパターン６０６を形成する導波路の他の部分のコア６１３のパターンの幅より小さくすればよい、したがって下記の図１６に示すような構成でもよい。
【００６０】
図１６は、実施の形態４にかかる光分波装置の出力スラブパターンの異なる例を示す図である。光分波装置１５００は、出力スラブパターン６０５の第１の導波路間隔がα、第２の導波路間隔がβと設定されている。また、出力スラブパターン６０５と出力ポートパターン６０６（６１１，６１２等）の接続部近傍において、出力ポートパターン６１１，６１２の中途位置には、出力スラブパターン６０５に近づくにしたがって徐々に幅が狭くなるテーパー部６Ｔ形成している。また、出力スラブパターン６０５との接続部の出力ポートパターン６０６（６１１，６１２）は、幅が狭く一定の幅を持つパターン６Ｕとしている。このような構成にすることで出力モード幅に対する第１の導波路間隔αの比を１より小さくすることができる（その理由については、図１７を用いて説明する）。なお、このような出力スラブパターン６０５は、光分波装置１２００にも適用可能である。
【００６１】
図１７は、光導波路のコアに出力される光信号の波長ずれの全幅と、第１の導波路間隔のコア６１３の幅の依存性の例を示す図表である。図表１７００において、横軸は、光導波路のコア６１３の幅を表す。また、縦軸は、各出力ポートに出力される光信号の波長ずれの全幅（μｍ）と、第１の導波路間隔（μｍ）を表す。波形１７０１は、光導波路の各出力ポートに出力される光信号の波長ずれの全幅である。また、波形１７０２は、コア間にギャップがない場合の第１の導波路間隔、波形１７０３は、コア間ギャップを１μｍに設定した場合の第１の導波路間隔、波形１７０４は、コア間ギャップを２μｍに設定した場合の第１の導波路間隔である。
【００６２】
図１７より、コア間ギャップがない場合はコア幅が図表１７００のｗ１より大きい領域、コア間ギャップが１μｍの場合はコア幅がグラフに記載のｗ２より大きい領域、コア間ギャップが２μｍの場合はコア幅がグラフに記載のｗ３より大きい領域では、出力モード幅に対する第１の導波路間隔の比を１より小さくできないことがわかる。一方、コア間ギャップの設定に応じて各コアの幅をグラフに記載のｗ１、ｗ２およびｗ３より小さくすると、出力モード幅に対する第１の導波路間隔の比を１より小さくできることから図１６に示したような構成が可能となる。
【００６３】
（本発明にかかる光モニタ装置における測定誤差の補正方法）
以上説明したような光分波装置６００，１０００，１２００，１５００の動作から、本発明による光モニタ装置１００において、１チャンネル内の光強度比から、波長ずれを求めることができる波長範囲は、波長ずれと、光強度比が１対１に対応する範囲、すなわち補正可能帯域幅に限定される。よって波長ずれと光強度比が１対１に対応する範囲をできるだけ広く取ることが望ましい。そのためには、以下に挙げた２つの条件を満たす必要がある。
【００６４】
１．波長ずれと、光強度比を１対１に対応させるための条件
出力ポート組内の出力ポート間のクロストークが相対的に大きいことが必要である。少なくとも、補正可能帯域幅の範囲では、出力ポート組内の出力ポート間のクロストークが相対的に大きいことが必要である。
【００６５】
２．クロストークのレベルの条件
一方、隣接する出力ポート組を構成する出力ポートへのクロストークは測定誤差要因となる。そのため隣接する出力ポート組を構成する出力ポートへのクロストークは、要求精度を満たすのに十分なレベルまで低減させる必要がある。
【００６６】
図１８は、補正可能帯域の設定方法を説明するための図表である。図表１８００において、横軸は光信号の波長を表し、縦軸は、光信号の相対的な光強度を表す。図表１８００に示したＣ１は、同一の出力ポート組を構成する出力ポートの一方（例えば出力ポート６１１）の中心波長λ０の波長を表し、波形１８０１は、この出力ポートから出力される光信号の光強度をあらしている。また、Ｃ２は、同一の出力ポート組を構成する出力ポートの他方（例えば出力ポート６１２）の中心波長λ０の波長を表し、波形１８０２は、この出力ポートから出力される光信号の光強度をあらしている。このような出力ポート組において、Ｃ１〜Ｃ２の幅が補正可能帯域幅となる。また、波形１８０１および波形１８０２の最小値がある程度の光強度を有しているのは、他チャンネルからのクロストークの蓄積がバックグランドとして、光信号に影響をあたえているためである。
【００６７】
図１９は、２つのポートから出力される光の光強度比の波長依存性の一例を示す図表である。図表１９００において、横軸は光信号の波長を表し、縦軸は、光信号の相対的な光強度比（対数プロット）を表す。図表１９００の波形１９０１は、同じ条件における２つの出力ポート間の光強度比を示すものである。図表１９００に示したＣ１および、Ｃ２は、図１８に示したＣ１およびＣ２同様、同一の出力ポート組を構成する２つの出力ポートそれぞれの中心波長の波長を表す。また、λ０は、この出力ポート組としての中心波長を表す。Ｄ１は、この出力ポート組に入力された場合、光強度比が最大となる波長を表し、Ｄ２は、この出力ポート組に入力された場合、光強度比が最小となる波長を表す。
【００６８】
図表１９００から、着目するチャンネルの出力ポート組を構成する全導波路の中心波長に対応する空間的位置に対応する距離を表すパラメータがｏ、第２の導波路間隔に対応する距離を表すパラメータをｕ１、第２の導波路間隔に対応する距離を表すパラメータをｕ２とするとき、出力導波路始点幅と第１の導波路間隔の比が１：１＋ｖになるよう設定し、さらにｏ±｛ｕ１−（ｕ２×ｖ）／２｝の位置に対応する波長における隣接するチャンネルのクロストークが所定値以下になるように第２の導波路間隔を設定すればよいことがわかる。
【００６９】
以上のように設定を行った範囲では、光強度比と波長ずれが１対１に対応することがわかる。したがって、比較的簡単に補正可能帯域幅を設定でき且つ比較的広い補正可能帯域幅を実現できる
【００７０】
また、組内隣接ポートから出力される光の相対強度である光強度比が等しくなる波長をλ０、特定のＷＤＭ光のあるチャンネルの出力導波路に他チャンネルから出力されこのチャンネルに混入する（紛れ込み本来の光と一緒に出力される）不要輻射光が重畳された場合に、組内隣接ポートから出力される光の相対的な光強度比が最大になる波長をλ１、ＷＤＭ光の波長間隔をΔλとするとき、λ２＝λ０±｛Δλ−（｜λ０−λ１｜）｝の波長における隣接する他のチャンネルからこのチャンネルへのクロストークが所定値以下になるように第２の導波路間隔を設定してもよい。
【００７１】
以上のように設定することでさらに広い補正可能帯域幅を実現することができる。例えば図１９の図表１９００のＤ１で示した光強度比が最大になる波長と、Ｄ２で示した光強度比が最小になる波長の間を補正可能帯域幅と設定することができる。したがって、光強度比と波長ずれが、１対１に対応する最も広い波長範囲を、補正可能帯域幅に設定できる。
【００７２】
図２０−１は、本発明にかかる光モニタ装置に波長λの光が入射したときの光電変換手段の出力を示す図表である。図表２０１０において、横軸は波長を表し、縦軸は光強度を表す。図表２０１０は、図１に示すような光電変換手段１２０の出力例を表している。Ｐ１と、Ｐ２は同一の出力ポート組から出力された光信号が光電変換手段１２０へ入力された場合の出力例であり、この出力ポート組の中心波長λ０からΔλだけ波長ずれが生じている被測定光λが出力された例である。
【００７３】
また、図２０−２は、図２０−１同様、本発明にかかる光モニタ装置に波長λの光が入力したときの光電変換手段の出力を示す図表であり、横軸は波長を表し、縦軸は光強度を表す。また、Ｐ１とＰ２の出力の和をＰ３として示している。Ｐ３は、Ｐ１とＰ２の和のΔλ依存性を表し、その最大値をＰｍａｘとして示している。この被測定光λの場合における測定誤差を補正するためには、以下に説明する補正係数を用いる。
【００７４】
図２０−３は、光強度の補正係数を表す関数の近似曲線の一例を示す図表である。図表２０３０において、横軸は、図２０−１の被測定光λの波長を変化させ、その場合のＰ１とＰ２の比（対数）である光強度比を表している。また、縦軸は、被測定光λの波長と、図２０−１の図表２０１０に示した中心波長λ０を、λとλ０のは調査をΔλ、Ｐ１とＰ２の和Ｐ３（Ｐ１とＰ２の和のΔλ依存性）の最大値をＰｍａｘとして、Ｐ３をＰｍａｘで割った値の逆数を光強度の補正係数として表す。プロット点は実測値Ｄ、プロット点に重ねて描いた曲線はプロット点を結ぶ関数近似曲線ＡＰである。図表２０３０に示した関数近似曲線ＡＰは、実測値Ｄから式２０３１のように関数近似することができる。
【００７５】
図２１−１は、本発明適用後の光モニタ装置の測定強度誤差を示す図表である。図表２１１０において、横軸はフィルタ中心波長に対する波長ずれΔλを表し、縦軸は測定強度誤差［ｄＢ］を表す。波形２１１１は、図２０−３に示した関数近似曲線ＡＰを各光強度比に対応する補正係数として用い、対応する光強度比と補正係数との積を取る演算を行い、光強度を測定した結果である。中心波長から−０．０１５〜＋０．０１５［ｎｍ］の範囲で波形ずれが生じた場合の誤差Ｅが、±０．００６［ｄＢ］以内に収まっている。
【００７６】
一方、図２１−２は、ＡＷＧを使用した場合の光モニタ装置の測定強度誤差を示す図表である。図表２１２０も図表２１１０（図２１−１参照）と同様に、横軸はフィルタ中心波長に対する波長ずれΔλを表し、縦軸は測定強度誤差［ｄＢ］を表す。波形２１２１は、図２４に示す従来の光分波手段１１を用いて、光強度を測定した結果である。中心波長から−０．０１５〜＋０．０１５［ｎｍ］の範囲で波形ずれた場合の誤差Ｅは、０．６５［ｄＢ］と、極めて大きいことがわかる。
【００７７】
このように、本発明にかかる光分波装置６００，１０００，１２００，１５００を用いて各チャンネルごとに補正係数を求めることで、被測定光の波長λと分波装置の各光出力ポートの中心波長λ０に波長ずれΔλ（Δλ＝λ−λ０）が生じさらに波長ずれΔλが変化した場合であっても、光強度の測定誤差が低減されるという効果が得られる。また、例えば図４に示した図表４００のように、最大値Ｒｍａｘと最小値Ｒｍｉｎの対応する波長範囲では、光強度比と波長ずれΔλが１対１に対応するので、光強度比から被測定光の中心波長を求めることが出きるという効果が得られる。
【００７８】
（光モニタ装置の異なる構成例）
図２２は、本発明にかかる光分波装置を用いた光モニタ装置の他の構成を示す図である。図示するように、光分波装置６００と光電変換手段１２０の光結合に結像レンズ２２００を用いてもよい。結像レンズ２２００を用いると、出力ポートパターン６０６のポート間隔と、光電変換手段１２０のポート間隔を合わせる必要がなく、結像レンズ２２００を調整することで光電変換手段１２０のポート間隔を変化させることができる。したがって、光電変換手段１２０へ入力する部分の光のスポットサイズを光電変換手段１２０との光接続に最適なスポットサイズに変換することができるため、結合損失を低下させるという効果が得られる。さらに、一般的に光モニタ装置は、光電変換手段１２０にＰＤなど水に弱い素子が用いられるため、少なくとも光電変換手段１２０の部分は、気密封止を施さなければならない。本構成例は、気密封止しやすいという利点を有する。図示した構成例では、光分波装置６００を用いたが、光分波装置の実施の形態１〜４で説明した光分波装置６００，１０００，１２００，１５００のすべてが適用可能である。
【００７９】
以上説明したように、光分波装置および光モニタ装置によれば、特定ポート対間の出力強度比を測定し、その測定情報を基に感度補正を行うことでＷＤＭ光の各チャンネルの光信号の光強度の測定誤差を大幅に低減することができ、なおかつ、光信号の波長も測定することができる。
【００８０】
（付記１）１個の入力ポートと複数の出力ポートを具備し、前記光入力ポートから入力された複数チャンネルのＷＤＭ光を波長分離して複数の前記出力ポートに出力する光分波装置において、
前記出力ポートは、少なくとも２個の出力ポートを一組とする出力ポート組を複数組有しており、当該出力ポート組は、一つの出力ポート組内で互いに隣接する出力ポート間のクロストークを、前記出力ポートのうち異なる出力ポート組にありながら互いに隣接する出力ポート間のクロストークに比べ相対的に大きく設定したことを特徴とする光分波装置。
【００８１】
（付記２）前記光入力ポートとしての入力導波路と、
前記入力導波路に接続される入力用のスラブと、
出力用のスラブと、
前記光出力ポートとして前記出力用のスラブに接続される出力導波路と、
前記入力用のスラブと前記出力用のスラブとを接続する複数の導波路であり、隣接する当該導波路の前記入力用のスラブから前記出力用のスラブに至る光路の長さの差が一定とされたチャンネル導波路と、を備えたアレイ導波路グレーティング用の基本構造を有する光分波装置であり、
前記出力用のスラブと前記出力導波路の接続部は、前記出力ポートのうち同一の出力ポート組内にて隣接する出力ポート間の間隔に対応する前記出力導波路の間隔である第１の導波路間隔が、前記出力ポートから選定された２本の出力ポートのうち各々がそれぞれ異なる出力ポート組内にあって且つ互いに最も近接して隣接する２つの出力ポートの間隔に対応する前記出力導波路の間隔である第２の導波路間隔に比べ相対的に狭い間隔とされたことを特徴とする付記１に記載の光分波装置。
【００８２】
（付記３）前記光入力ポートとしての入力導波路と、
前記入力導波路に接続される入力および出力用のスラブと、
前記スラブに接続される出力導波路と、
前記スラブに形成され、前記入力導波路から前記スラブに出力された光を反射して分光し、当該分光した光を波長ごとに異なる前記出力導波路に集光して光結合させるエシェレット格子と、を備えたエシェレット格子型の光分波装置であり、
前記スラブと前記出力導波路の接続部は、前記出力ポートのうち同一の出力ポート組内にて隣接する前記出力導波路の間隔である第１の導波路間隔が、前記出力ポートから選定された２本の出力ポートのうち各々がそれぞれ異なる出力ポート組内にあって且つ互いに最も近接して隣接する２つの出力ポートの間隔に対応する前記出力導波路の間隔である第２の導波路間隔に比べ相対的に狭い間隔とされたことを特徴とする付記１に記載の光分波装置。
【００８３】
（付記４）前記スラブと入力導波路の接続部における前記入力導波路の幅（入力導波路末端幅）は、前記スラブと出力導波路の接続部における前記出力導波路の幅（出力導波路始点幅）より大きいことを特徴とする付記２または３に記載の光分波装置。
【００８４】
（付記５）前記スラブと入力導波路の接続部における前記入力導波路にガイドされる光の基本モードの全幅（入力モード幅）は、前記スラブと出力導波路の接続部における前記出力導波路にガイドされる光の基本モードの全幅（出力モード幅）より大きいことを特徴とする付記２または３に記載の光分波装置。
【００８５】
（付記６）前記第１の導波路間隔が前記出力モード幅より小さいことを特徴とする付記５に記載の光分波装置。
【００８６】
（付記７）前記出力導波路は、前記接続部の幅が当該導波路の他の部分の幅より狭い形状となっていることを特徴とする付記２〜６のいずれか一つに記載の光分波装置。
【００８７】
（付記８）前記出力導波路は、前記接続部近傍に前記スラブに向かって、当該スラブに近づくしたがって徐々に幅が狭くなるテーパー部を有することを特徴とする付記７に記載の光分波装置。
【００８８】
（付記９）前記出力ポート組を構成する全導波路の中心波長に対応する空間的位置に対応する距離を表すパラメータがｏ、前記第２の導波路間隔に対応する距離を表すパラメータがｕ１、前記第２の導波路間隔に対応する距離を表すパラメータがｕ２のとき、前記接続部における前記出力導波路の幅（出力導波路始点幅）と前記第１の導波路間隔の比を１：１＋ｖに設定するとともに、
ｏ±｛ｕ１−（ｕ２×ｖ）／２｝
の位置に対応する波長において隣接する他の出力ポート組とのクロストークが所定値以下となるよう前記第２の導波路間隔を設定したことを特徴とする付記５〜８のいずれか一つに記載の光分波装置。
【００８９】
（付記１０）前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比が等しくなる波長をλ０、特定の前記出力導波路に対して他のチャンネルから出力され当該チャンネルに混入する不要輻射光が重畳されて前記光出力ポートから出力された場合に、前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比が最大になる波長をλ１、ＷＤＭ波長間隔をΔλとしたとき、
λ２＝λ０±｛Δλ−（｜λ０−λ１｜）｝
の波長において隣接する他のチャンネルから当該チャンネルへのクロストークが所定値以下になるように前記第２の導波路間隔を設定したことを特徴とする付記５〜８のいずれか一つに記載の光分波装置。
【００９０】
（付記１１）共通の光入力ポートから入力した特定の波長の光を、特定の光透過バンド幅の第１の透過帯域を有する第１光出力ポートと、特定の光透過バンド幅でかつ透過帯域の一部が前記第１透過帯域と重なる第２の透過帯域を有する少なくとも１個以上の第２光出力ポートと、からそれぞれ出力する光分波手段と、
前記第１光出力ポートと前記第２光出力ポートから出力される光の相対的強度比に基づいて算出した補正係数を用い、前記光分波手段の光透過損失の波長依存性を補正する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする光モニタ装置。
【００９１】
（付記１２）前記信号処理手段は、
前記第１光出力ポートと前記第光２出力ポートから出力される光の相対的な光強度比に基づいて、前記光分波手段の特定のポートの光透過バンドの中心波長と当該特定のポートを通過する光の中心波長との相対的な波長のずれの大きさを求めることを特徴とする付記１１に記載の光モニタ装置。
【００９２】
（付記１３）１個の光入力ポートに対して少なくとも２個の互いが隣接する光出力ポートを１組として有する複数組の出力ポート組を備え、当該出力ポート組は、前記光出力ポートのうち一つの出力ポート組内で互いに隣接する出力ポート間のクロストークを、前記出力ポートのうち異なる出力ポート組にありながら互いに隣接する出力ポート間のクロストークに比べ相対的に大きく設定されており、
前記光入力ポートから入力されたＷＤＭ光を波長分離して前記出力ポート組に出力する光分波手段と、
前記光出力ポートから出力される光のパワーを検出し、光電変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段により検出された前記出力ポート組内の前記２つの光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比に基づいて算出した補正係数を用いて前記光分波手段の前記光入力ポートと前記光出力ポートの間の光透過損失の波長依存性を補正する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする光モニタ装置。
【００９３】
（付記１４）前記信号処理手段は、前記出力ポート組内の光出力ポートであって、隣接する少なくとも２つの光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比に基づいて、前記光分波手段の特定の光出力ポートの光透過バンドの中心波長と、当該特定の光出力ポートを通過する光の中心波長との相対的ずれの大きさを求め、当該相対的ずれの大きさによって当該特定の光出力ポートを通過する光の中心波長を求める機能を含むことを特徴とする付記１３に記載の光モニタ装置。
【００９４】
（付記１５）前記信号処理手段は、前記出力ポート組内の光出力ポートであって、隣接する少なくとも２つの光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比に基づいて、前記光分波手段の特定の光出力ポートの光透過バンドの中心波長と、当該特定の光出力ポートを通過する光の中心波長との相対的ずれの大きさを求め、当該相対的ずれの大きさによって当該特定の光出力ポートを通過する光の中心波長を求める機能を含むことを特徴とする付記１４に記載の光モニタ装置。
【００９５】
（付記１６）前記信号処理手段は、
前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の中心波長に対して前記出力ポート組内の特定の前記光出力ポートの透過帯域の中心波長とのずれの大きさをΔλとして、前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比を測定する測定手段と、
前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比とΔλの関係を規定する情報とを用い、前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比と、前記光強度比とΔλの関係により前記検出された光のパワーを補正することを特徴とする付記１１または１３に記載の光モニタ装置。
【００９６】
（付記１７）前記信号処理手段は、
前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の中心波長に対して前記出力ポート組内の特定の前記光出力ポートの透過帯域の中心波長とのずれの大きさをΔλとして、前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比を測定する測定手段と、
前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比とΔλの関係を規定する近似関数を備え、
前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比と、前記光強度比とΔλの関係を規定する近似関数を用いて前記検出された光のパワーを補正することを特徴とする付記１１または１３に記載の光モニタ装置。
【００９７】
（付記１８）前記信号処理手段は、
前記出力ポート組に含まれる複数の前記光出力ポートから出力される光パワーの和の最大値Ｐｍａｘと、前記出力ポート組内の特定の前記光出力ポートの透過帯域の中心波長と当該特定の光出力ポートを通過する光の中心波長の差（変数Δλ）と、前記出力ポート組に含まれる複数の光出力ポートから出力される光パワーの和のΔλ依存性（ＰΔλ）として、前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比に１／（ＰΔλ／Ｐｍａｘ）を対応させ、前記検出された光のパワーの補正を行うことを特徴とする付記１７に記載の光モニタ装置。
【００９８】
（付記１９）前記信号処理手段は、
前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の中心波長に対して前記出力ポート組内の特定の前記光出力ポートの透過帯域の中心波長とのずれの大きさをΔλとして、前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比を測定する測定手段と、
前記出力ポート組内にて隣接する前記光出力ポートから出力される光の相対的な光強度比とΔλの関係を規定する情報を備え、
前記測定手段により測定された前記光強度比の値に基づいて、前記特定の光出力ポートから出力される光の波長を求めることを特徴とする付記１２または１４に記載の光モニタ装置。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
以上のように、本発明にかかる光分波装置および光モニタ装置は、高密度ＷＤＭ伝送に有用であり、特に、伝送距離が長く高品質な光信号を必要とする基幹ネットワークに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明にかかる光モニタ装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明にかかる光分波装置の光透過損失特性の一例を示す図表である。
【図３】光分波装置における光電変換手段の出力の波長依存性の一例を示す図表である。
【図４】光強度比の波長依存性を示す図表である。
【図５】光分波装置の基本構成を示す図である。
【図６】実施の形態１にかかる光分波装置の構成を示す図である。
【図７−１】図６に示した光分波装置のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図７−２】図６に示した光分波装置の範囲Ｂの拡大図である。
【図８−１】２つの導波路に閉じこめられる光の強度分布と、その重なり具合の導波路間隔依存性の一例を示す図表である（その１）。
【図８−２】２つの導波路に閉じこめられる光の強度分布と、その重なり具合の導波路間隔依存性の一例を示す図表である（その２）。
【図８−３】２つの導波路に閉じこめられる光の強度分布と、その重なり具合の導波路間隔依存性の一例を示す図表である（その３）。
【図９】図８−１〜図８−３に示すλ０におけるポートからの出力光強度の導波路間隔依存性の一例を示す図表である。
【図１０】実施の形態２にかかる光分波装置の構成を示す図である。
【図１１−１】光強度比の波長依存性を示す図表である（その１）。
【図１１−２】光強度比の波長依存性を示す図表である（その２）。
【図１１−３】光強度比の波長依存性を示す図表である（その３）。
【図１２】実施の形態３にかかる光分波装置の構成を示す図である。
【図１３】光導波路のコアの幅と、導波路に出力される光信号の波長ずれ幅との関係の一例を示す図表である。
【図１４−１】導波路間隔と出力モード幅の比を変化させた場合の、光強度と波長ずれの測定誤差の計算例を示す図表である（その１）。
【図１４−２】導波路間隔と出力モード幅の比を変化させた場合の、光強度と波長ずれの測定誤差の計算例を示す図表である（その２）。
【図１４−３】導波路間隔と出力モード幅の比を変化させた場合の、光強度と波長ずれの測定誤差の計算例を示す図表である（その３）。
【図１４−４】導波路間隔と出力モード幅の比を変化させた場合の、光強度と波長ずれの測定誤差の計算例を示す図表である（その４）。
【図１５】実施の形態４にかかる光分波装置の構成を示す図である。
【図１６】実施の形態４にかかる光分波装置の出力スラブパターンの異なる例を示す図である。
【図１７】光導波路のコアに出力される光信号の波長ずれの全幅と、第１の導波路間隔のコアの幅の依存性の例を示す図表である。
【図１８】補正可能帯域の設定方法を説明するための図表である。
【図１９】２つのポートから出力される光の光強度比の波長依存性の一例を示す図表である。
【図２０−１】本発明にかかる光モニタ装置に波長λの光が入射したときの光電変換手段の出力を示す図表である。
【図２０−２】本発明にかかる光モニタ装置に波長λの光が入射したときの光電変換手段の出力を示す図表である。
【図２０−３】光強度の補正係数を表す関数の近似曲線の一例を示す図表である。
【図２１−１】本発明適用後の光モニタ装置の測定強度誤差を示す図表である。
【図２１−２】ＡＷＧを使用した場合の光モニタ装置の測定強度誤差を示す図表である。
【図２２】本発明にかかる光分波装置を用いた光モニタ装置の他の構成を示す図である。
【図２３】従来の光モニタ装置の基本構成を示す図である。
【図２４】図２３に示した光モニタ装置の光分波手段の詳細な例を示す図である。
【図２５】従来の光モニタ装置の分光手段における光透過損失を示す図表である。
【符号の説明】
【０１０１】
１００  光モニタ装置
１１０，６００，１０００，１２００，１５００  光分波装置
１２０  光電変換手段
１３０  信号処理手段
【図１】
2006267961.tif 000003
【図２】
2006267961.tif 000004
【図３】
2006267961.tif 000005
【図４】
2006267961.tif 000006
【図５】
2006267961.tif 000007
【図６】
2006267961.tif 000008
【図７−１】
2006267961.tif 000009
【図７−２】
2006267961.tif 000010
【図８−１】
2006267961.tif 000011
【図８−２】
2006267961.tif 000012
【図８−３】
2006267961.tif 000013
【図９】
2006267961.tif 000014
【図１０】
2006267961.tif 000015
【図１１−１】
2006267961.tif 000016
【図１１−２】
2006267961.tif 000017
【図１１−３】
2006267961.tif 000018
【図１２】
2006267961.tif 000019
【図１３】
2006267961.tif 000020
【図１４−１】
2006267961.tif 000021
【図１４−２】
2006267961.tif 000022
【図１４−３】
2006267961.tif 000023
【図１４−４】
2006267961.tif 000024
【図１５】
2006267961.tif 000025
【図１６】
2006267961.tif 000026
【図１７】
2006267961.tif 000027
【図１８】
2006267961.tif 000028
【図１９】
2006267961.tif 000029
【図２０−１】
2006267961.tif 000030
【図２０−２】
2006267961.tif 000031
【図２０−３】
2006267961.tif 000032
【図２１−１】
2006267961.tif 000033
【図２１−２】
2006267961.tif 000034
【図２２】
2006267961.tif 000035
【図２３】
2006267961.tif 000036
【図２４】
2006267961.tif 000037
【図２５】
2006267961.tif 000038