(57)【要約】【課題】  各チャネルの強度を減衰させるのに代えて、各チャネルを増幅することによって、光信号の光強度損失を最小化可能な波長分割多重化器を提供する。【解決手段】  各チャネルの強度偏差を補正するために補正信号による増幅率でチャネルごとに増幅を行う半導体増幅部２１０と、この半導体増幅部から出力された複数のチャネルを多重化する多重化器２２０と、この多重化器から出力された多重化光信号の一部を分岐させ、該分岐光信号を複数のチャネルに逆多重化し、該逆多重化後の各チャネルを電気信号に変換する光検出部２３０と、この光検出部による電気信号の強度と予め設定された基準強度とを比較した結果に基づいて補正信号を生成する制御部２４０と、を備える波長分割多重化器とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各チャネルの強度偏差を補正するために、補正信号による増幅率でチャネルごとに増幅を行う半導体増幅部と、
前記半導体増幅部から出力された複数のチャネルを光信号に多重化する多重化器と、
前記多重化器から出力された多重化光信号の一部を分岐させ、該分岐光信号を複数のチャネルに逆多重化し、該逆多重化後の各チャネルを電気信号に変換する光検出部と、
前記光検出部により変換された電気信号の強度と予め設定された基準強度とを比較した結果に基づいて前記補正信号を生成する制御部と、を備えることを特徴とする波長分割多重化器。
【請求項２】
光検出部は、
多重化器から出力された多重化光信号の強度を分岐させるタップと、
前記タップによる分岐光信号を複数のチャネルに逆多重化する逆多重化器と、
前記逆多重化器による逆多重化後の各チャネルにそれぞれ対応し、該各チャネルを電気信号に変換する複数の光電変換手段と、からなる請求項１記載の波長分割多重化器。
【請求項３】
多重化器は、多層薄膜形態の多重化フィルタからなる請求項１記載の波長分割多重化器。
【請求項４】
多重化器は、格子パターンが形成された光ファイバ格子からなる請求項１記載の波長分割多重化器。
【請求項５】
多重化器、タップ、及び逆多重化器は、シリカ材質の基板上に集積されている請求項２記載の波長分割多重化器。
【請求項６】
補正信号による増幅率でチャネルごとに増幅を行う半導体増幅部と、
前記半導体増幅部から出力された各チャネルをそれぞれ分岐させ、該分岐チャネルを電気信号に変換する光検出部と、
前記光検出部から出力された各チャネルを光信号に多重化する多重化器と、
前記光検出部により変換された電気信号の強度と予め設定された基準強度とを比較した結果に基づいて前記補正信号を生成する制御部と、を備えることを特徴とする波長分割多重化器。
【請求項７】
光検出部は、
半導体増幅部から出力された各チャネルをそれぞれ分岐させ、該分岐後の残りのチャネルを多重化器に出力するタップと、
前記タップによって分岐された各分岐チャネルにそれぞれ対応し、該各分岐チャネルを電気信号に変換する複数の光電変換手段と、からなる請求項６記載の波長分割多重化器。
【請求項８】
多重化器は、多層薄膜形態の多重化フィルタからなる請求項６記載の波長分割多重化器。
【請求項９】
多重化器は、格子パターンが形成された光ファイバ格子からなる請求項６記載の波長分割多重化器。
【請求項１０】
多重化器、タップ、及び逆多重化器は、シリカ材質の基板上に集積されている請求項７記載の波長分割多重化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムにおいて使用される波長分割多重化／逆多重化器に関し、特に、利得平坦化のための手段を含む波長分割多重化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、インターネット及び衛星放送のような多様なデジタルメディアの技術開発及び普及によって通信サービスの需要が急増している。今では、時分割多重化方式(ＴＤＭ:Time Division Multiplexing)、光時分割多重化方式(ＯＴＤＭ : Optical Time Division Multiplexing)、及び波長分割多重化方式(ＷＤＭ : Wavelength Division Multiplexing)などが、通信信号の送受信速度を向上させるための手段として使用されている。
【０００３】
波長分割多重化方式は、異なる波長を有する複数のチャネルを同時に送受信するための方法であり、光通信に使用される光信号のチャネルの数によって増幅程度が変わる。
【０００４】
特に、波長分割技術の向上によって、波長分割多重化方式を適用する通信システムに使用できるチャネルの数が増加したことから、利得平坦化の程度の変化による誤動作発生の可能性が増えている。光通信の分野において、利得平坦化とは、相違なる波長帯域を有する複数のチャネル間の光強度を一定に調整することである。
【０００５】
つまり、複数のチャネルを使用する波長分割多重化方式の光通信方法において、多重化または逆多重化された多数のチャネル間に発生する光強度偏差は、全体入出力光強度の変化をもたらし、この光強度の変化は、光通信に使用されるチャネルの実際数にエラーを発生させる。従って、複数のチャネルを使用する波長分割多重化方式において、各チャネル間の光強度の偏差があまり無いように、光強度を均一に制御することができるべきである。
【０００６】
通常、波長分割多重化方式を利用する通信システムは、波長分割多重化器及び波長分割逆多重化器から構成される。これら波長分割多重化器としては、光ファイバに格子が形成された光ファイバ格子(Fiber Grating)、薄膜形態の波長分割多重化フィルタ(ＷＤＭ Filter)、及び光導波路列格子などを使用することができる。
【０００７】
図１は、従来の技術による可変光減衰器を含む波長分割多重化器の構成を示す。図１を参照すると、波長分割多重化器は、異なる波長(λ１〜λＮ)を有する複数のチャネルを光信号に多重化するための多重化器１２０、多重化光信号の光強度を検出するための光検出部１３０、光検出部１３０によって検出された光強度に従って各チャネル間の光強度偏差を補正するための補正信号を出力する制御部１４０、及び各チャネル間の利得を平坦化するための可変光減衰器１１０を備えている。
【０００８】
多重化器１２０は、チャネルが入力される入力導波路及び多重化された光信号を出力する出力導波路からなる平面光導波路素子形態の光導波路列格子を使用して構成される。多重化器１２０は、入力チャネルを光信号に多重化した後、該多重化光信号を光検出部１３０に出力する。
【０００９】
光検出部１３０は、タップ１３１、多重化光信号を各チャネルに逆多重化するための逆多重化器１３２、及びこれによる逆多重化チャネルをそれぞれ電気信号に変換する複数のフォトダイオード１３３を備えている。
【００１０】
タップ１３１は、多重化器１２０から入力される多重化光信号の一部を分岐させ、この分岐光を逆多重化器１３２に入力させる。フォトダイオード１３３は、各逆多重化チャネルの強度を電気信号に変換し、変換後の電気信号を制御部１４０に出力する。
【００１１】
制御部１４０は、光検出部１３０から出力された電気信号の強度と予め設定された基準強度との比較結果に基づいて各チャネル間の強度偏差を計算した後、各チャネルの強度偏差を補正するための補正信号を可変光減衰器１１０に出力する。
【００１２】
可変光減衰器１１０は、制御部１４０から受信される補正信号に従って、予め設定された基準強度に対し偏差を見せている各チャネルの光強度を基準強度にあわせて減衰させる。可変光減衰器１１０は、制御部１４０から入力される補正信号によって、可変光減衰器に与えられる熱を調節することで、各チャネルの光強度を基準強度に合わせて減衰させる。
【００１３】
このように波長分割多重化器は、可変光減衰器１１０を各チャネルの強度偏差及び利得偏差を補正するための利得平坦化手段として使用することによって、各チャネルの強度を平坦化し、光通信ネットワークの光信号の送受信の安定性を達成することができる。
【００１４】
しかしながら、可変光減衰器を使用した波長分割多重化器は、最小の強度を有するチャネルに残りのチャネルを合わせて補正を行うので、光強度の損失が大きくなりやすいという問題がある。さらに、従来の波長分割多重化器に使用される可変光減衰器は温度によって制御されるので、光導波路列格子のような光学素子と共に可変光減衰器を集積させることが容易でない。また、従来の波長分割多重化器に使用される平面光導波路素子の体積及び生産コストを低減させることが容易でないという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、以上のような従来の問題点を解決するために提案され、本発明の目的は、各チャネルの強度を減衰させるのに代えて、各チャネルを増幅することによって、長距離伝送時の光信号の光強度損失を最小化することのできる波長分割多重化器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような目的を解決するための本発明による波長分割多重化器は、各チャネルの強度偏差を補正するために、補正信号による増幅率でチャネルごとに増幅を行う半導体増幅部と、この半導体増幅部から出力された複数のチャネルを光信号に多重化する多重化器と、この多重化器から出力された多重化光信号の一部を分岐させ、該分岐光信号を複数のチャネルに逆多重化し、該逆多重化後の各チャネルを電気信号に変換する光検出部と、この光検出部により変換された電気信号の強度と予め設定された基準強度とを比較した結果に基づいて半導体増幅部の補正信号を生成する制御部と、を備えることを特徴とする。その光検出部は、多重化器から出力された多重化光信号の強度を分岐させるタップと、該タップによる分岐光信号を複数のチャネルに逆多重化する逆多重化器と、この逆多重化器による逆多重化後の各チャネルにそれぞれ対応し、該各チャネルを電気信号に変換する複数の光電変換手段と、からなるものとすることができる。
【００１７】
あるいは、本発明による波長分割多重化器は、補正信号による増幅率でチャネルごとに増幅を行う半導体増幅部と、この半導体増幅部から出力された各チャネルをそれぞれ分岐させ、該分岐チャネルを電気信号に変換する光検出部と、この光検出部から出力された各チャネルを光信号に多重化する多重化器と、光検出部により変換された電気信号の強度と予め設定された基準強度とを比較した結果に基づいて半導体増幅部の補正信号を生成する制御部と、を備えることを特徴とする。この場合の光検出部は、半導体増幅部から出力された各チャネルをそれぞれ分岐させ、該分岐後の残りのチャネルを多重化器に出力するタップと、このタップによって分岐された各分岐チャネルにそれぞれ対応し、該各分岐チャネルを電気信号に変換する複数の光電変換手段と、からなるものとすることができる。
【００１８】
このような本発明による波長分割多重化器における多重化器は、多層薄膜形態の多重化フィルタ、あるいは格子パターンが形成された光ファイバ格子からなるものとしてもよい。また、多重化器、タップ、及び逆多重化器は、シリカ材質の基板上に集積されているものとすることが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、半導体増幅手段を利得平坦化手段として使用することによって、長距離伝送時に発生する光強度損失を最小化することができ、さらに、波長分割多重化／逆多重化方式の光通信ネットワークの構成において増幅器の設置個数を減少させることができ、ネットワーク構成の効率が向上するという利点がる。さらに、半導体光増幅手段を使用することによって、光検出部を構成するフォトダイオード及び制御部を同一の半導体基板上に集積することができるので、体積減少、集積効率の向上という利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【００２１】
図２は、本発明の半導体増幅手段を利得平坦化手段として備えた波長分割多重化器の第１実施例を示す。図２を参照すると、波長分割多重化器は、入力された各チャネルを増幅する半導体増幅部２１０、増幅後の各チャネルを光信号に波長分割多重化するための多重化器２２０、多重化光信号から各チャネルを逆多重化し、それぞれ電気信号に変換して出力する光検出部２３０、及び各チャネルの強度偏差を補正するための補正信号を半導体増幅部２１０に出力する制御部２４０を備えている。
【００２２】
半導体増幅部２１０は、制御部２４０の補正信号による増幅率に従って、外部から入力された各チャネルを増幅した後、増幅後の各チャネルを多重化器２２０に入力させる。つまり、半導体増幅部２１０は、制御部２４０から入力された補正信号に応じ、予め設定された基準強度に対し偏差を見せている各チャネルの光強度を基準強度に合わせて増幅させる。これにより半導体増幅部２１０は、各チャネルの光強度の利得を平坦化する役割をする。
【００２３】
多重化器２２０は、半導体増幅部２１０から利得平坦化されて入力される複数のチャネルを多重化された光信号として出力するための素子である。多重化器２２０は、半導体増幅部２１０から利得平坦化された各チャネルが入力される経路である多数の入力導波路、及び多重化光信号が出力される経路である出力導波路からなる平面光導波路素子形態の光導波路列格子を使用して構成することができる。あるいは、多重化器２２０は、多層薄膜形態の多重化フィルタ(ＷＤＭ filter)、格子パターンが形成された光ファイバ格子(Fiber grating)などを使用して構成することもができる。
【００２４】
光検出部２３０は、タップ２３１、多重化光信号を逆多重化するための逆多重化器２３２、及び逆多重化器２３２で逆多重化された各チャネルの強度を検出するための光電変換手段として複数のフォトダイオード２３３を備えている。つまり、光検出部２３０は、多重化光信号を各チャネルに逆多重化し、各チャネルの光強度をそれぞれ電気信号に変換した後、該電気信号を制御部２４０に出力する。
【００２５】
タップ２３１は、多重化器２２０から入力された多重化光信号の一部を分岐させ、この分岐光信号を逆多重化器２３２に入力させる。
【００２６】
逆多重化器２３２は、タップ２３１から入力された多重化光信号を複数のチャネルに逆多重化した後、該逆多重化チャネルをそれぞれ対応するフォトダイオード２３３に入力させる。フォトダイオード２３３は、それぞれの逆多重化チャネルを電気信号に変換し、変換後の電気信号を制御部２４０に出力する。
【００２７】
制御部２４０は、光検出部２３０から入力された各電気信号の強度と予め設定された基準強度とを比較することによって各チャネル間の強度偏差を計算した後、各チャネルの強度偏差を補正するための補正信号を半導体増幅部２１０に出力する。
【００２８】
前述したように、本発明では半導体増幅手段を各チャネルの光強度の利得を平坦化するための手段として使用することによって、光信号の送受信効率を向上させる。つまり、本発明による波長分割多重化器は、各チャネルを予め設定された基準値に合わせて、従来のように減衰させるのに代えて、増幅という処理を行うことによって、光強度の損失を最小化することができる。
【００２９】
フォトダイオード２３３及び半導体増幅部２１０は、それぞれの駆動回路と共に、同一の半導体基板上に集積された光集積回路の形態で製造することができる。さらに、多重化器２２０、タップ２３１及び逆多重化器２３２は、シリカ材質の基板上に平面光導波路素子の形態で集積することができる。つまり、本発明による波長分割多重化器は、光集積回路及び平面光導波路素子を同一のプラットフォーム２００上にハイブリッド集積(Hybrid integration)した構造で適用することができる。
【００３０】
図３は、本発明の波長分割多重化器の第２実施例を示す構成図である。図３を参照すると、この例の波長分割多重化器は、各チャネルを増幅する半導体増幅部３１０、各チャネルの一部を電気信号に変換する光検出部３２０、各チャネルを光信号に多重化する多重化器３３０、及び各チャネルの強度偏差を補正するための補正信号を半導体増幅部３１０に出力する制御部３４０を備えている。
【００３１】
半導体増幅部３１０は、制御部３４０から受信された補正信号による増幅率に従って、外部から入力された各チャネルを増幅する。つまり、半導体増幅部３１０は、制御部３４０から受信された補正信号に従って、予め設定された基準強度に対し偏差を見せている各チャネルの強度を基準強度に合わせて増幅することによって、各チャネルに対して利得平坦化を遂行する。
【００３２】
光検出部３２０は、タップ３２１及び複数のフォトダイオード３２２を備えている。タップ３２１は、半導体増幅部３１０から入力された各チャネルの強度を分岐させ、該分岐チャネルを各フォトダイオード３２２に入力させる。フォトダイオード３２２のそれぞれは、タップ３２１から分岐されてきた各チャネルにそれぞれ対応して電気信号に変換する。つまり、光検出部３２０は、半導体増幅部３１０から入力された各チャネルの一部を分岐させ、各分岐チャネルを電気信号に変換して制御部３４０に出力し、分岐後の残りの各チャネルは多重化器３３０に出力する。
【００３３】
多重化器３３０は、光検出部３２０から入力された各チャネルを多重化して多重化光信号を出力する。多重化器３３０は、複数のチャネルを入力させるための複数の入力導波路、及び多重化光信号を出力するための出力導波路を備えた光導波路列格子形態の素子である。
【００３４】
制御部３４０は、光検出部３２０から入力されたそれぞれの電気信号の強度と予め設定された基準強度とを比較することによって該当強度偏差を計算した後、各チャネル間の強度偏差を補正するための補正信号を半導体増幅部３１０に出力する。
【００３５】
フォトダイオード３２２及び半導体増幅部３１０は、それぞれの駆動回路と共に、同一の半導体基板上に集積された光集積回路の形態で製造することができる。多重化器３３０及びタップ３２１は、シリカ材質の基板上に平面光導波路素子の形態で集積することができる。つまり、本例の波長分割多重化器も、光集積回路及び平面光導波路素子を同一のプラットフォーム３００上にハイブリッド集積した構造で適用することができる。さらに、フォトダイオード３２２及び半導体増幅部３１０が集積された半導体基板上に制御部３４０を追加的に集積した形態で適用することもできる。
【００３６】
本発明の半導体増幅手段を利用した利得平坦化手段は、波長分割多重化器だけでなく、波長分割逆多重化器にも適用することができる。さらに、半導体増幅手段を利得平坦化手段として使用する波長分割多重化器は、波長分割逆多重化器としても同一の構造で適用可能である。また、半導体増幅手段を含む波長分割多重化器及び波長分割逆多重化器は、波長分割多重化／逆多重化方式を利用する通信ネットワークの構成に適用することができる。
【００３７】
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前述の実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の技術による可変光減衰器を利用した波長分割多重化器を示す構成図。
【図２】半導体増幅手段を利得平坦化手段として利用した本発明の波長分割多重化器の第１実施例を示す構成図。
【図３】利得平坦化手段の半導体増幅手段と光導波路列格子との間に光検出部を介在させた本発明の波長分割多重化器の第２実施例を示す構成図。
【符号の説明】
【００３９】
２１０，３１０  半導体増幅部
２２０，３３０  多重化器
２３０，３２０  光検出部
２３１，３２１  タップ
２３２  逆多重化器
２３３，３２２  フォトダイオード（光電変換手段）
２４０，３４０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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