(57)【要約】【課題】各ノードで選択する波長信号を随時自由に変更できるＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕａｂｌｅ  ＯＡＤＭ）は、合分波器として複数のＡＷＧを集積している。このため素子歩留まりを著しく劣化させる要因となっている。【解決手段】アレイ導波路中央の高反射手段により光学的に２つに分断したＡＷＧと、２端子側のうちの１端子に高反射手段を設けた１×２光スイッチアレイと組み合わすことによって、形態的には１つのＡＷＧであるが、論理的には２つのＡＷＧが存在することになり、しかも合波および分波の機能をそれぞれ独立に行えるようになる。このため、従来例よりもＡＷＧ数を少なくできるので、歩留まりの改善と小型化を同時に図ることが可能となる。【選択図】      図１
2004246230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重信号光に所定の波長の信号を挿入／分離する光機能装置であって、
複数の光入出力端を有するアレイ導波路型回折格子と、
前記複数の光入力端の１つに接続した第１の光サーキュレータと、
前記複数の光出力端の１つに接続した第２の光サーキュレータと、
前記複数の光入力端の前記光サーキュレータを接続しない残りの光入力端と前記複数の出力端の前記光サーキュレータを接続しない残りの出力端との間に介挿され光の透過と反射とを切り換える透過反射切換光スイッチを備え、
前記アレイ導波路型回折格子の備えるアレイ導波路が、光軸方向の中央で前記アレイ導波路を二分する位置に両面に反射する反射鏡を備える、
ことを特徴とする光機能装置。
【請求項２】
第１のポートから入力される光を第２のポートに出力し、第２ポートから入力される光を第３のポートに出力する第１の光サーキュレータおよび第２の光サーキュレータと、
前記第１の光サーキュレータの第２のポートと前記第２の光サーキュレータの第２ポートとの間に接続され、外部からの制御に応じて所定の波長の光を分離／挿入（アド・ドロップ）する光回路とを備え、
前記第１の光サーキュレータの第１のポートを波長多重光信号の入力ポートとし、前記第１の光サーキュレータの第３のポートを前記所定の波長の光を分離／挿入した新たな波長多重光信号を出力する出力ポートとし、
前記第２の光サーキュレータの第１のポートを前記所定の波長の光信号を挿入する入力ポートとし、前記第２の光サーキュレータの第３のポートを前記所定の波長の光信号を分離する出力ポートとする光機能装置であって、
前記光回路が、
一端を複数の入出力導波路に接続し他端をアレイ導波路に接続する第１のスラブ導波路及び第２のスラブ導波路を有するアレイ導波路型回折格子と、
前記第１のスラブ導波路の入出力光導波路に接続する１×２光スイッチアレイと、
第１の反射鏡と、
第２の反射鏡を備え、
前記第１の反射鏡は、光軸方向の中央で前記アレイ導波路を二分する位置に設けられ、
前記１×２光スイッチの２端子側の２つの光導波路のうち第１の光導波路は、前記第２のスラブ導波路の前記入出力光導波路と接続し、前記光スイッチの第２の光導波路は前記第２の反射鏡に接続終端されており、
前記第１のスラブ導波路端の前記複数の入出力光導波路の中で、少なくとも１つの光導波路は前記第１の光サーキュレータの前記第２ポートと接続し、
前記第２のスラブ導波路端の前記複数の入出力光導波路の中で、少なくとも１つの光導波路は前記第２の光サーキュレータの前記第２ポートと接続している、
ことを特徴とする光機能装置。
【請求項３】
前記第１の反射鏡は、前記アレイ導波路伝搬光を両側導波路に反射して戻す反射鏡板である、
ことを特徴とする請求項２に記載の光機能装置。
【請求項４】
前記第１の反射鏡は、前記アレイ導波路を切断するように設けた溝と、前記溝の両側壁に配した高反射膜によって形成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の光機能装置。
【請求項５】
前記アレイ導波路は、前記第１の反射鏡の前後に直線平行のアレイ導波路を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の光機能装置。
【請求項６】
前記光スイッチは、熱光学スイッチである、
ことを特徴とする請求項１に記載の光機能装置。
【請求項７】
前記光回路は、同一の基板に形成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の光機能装置。
【請求項８】
前記第２の反射鏡は、前記基板端面に形成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の光機能装置。
【請求項９】
前記光機能装置は、前記光機能装置の温度を制御する温度調節部と前記光スイッチアレイを駆動制御するスイッチ制御部と供に一体モジュール化されている、
ことを特徴とする前記請求項７に記載の光機能装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分離合波技術を用いた光ネットワークノードにおいて、波長多重光のアド・ドロップを行う光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信伝送容量の急速な拡大に伴い、波長多重技術の普及が進展している。波長多重された信号はネットワーク上に配備されたノードにおいて、ある波長信号のみを取り出し（或いは挿入し）、残りの波長信号はネットワーク上に電気信号への変換を介さずに光のまま送り出すＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ  Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）が注目されている。最近のＯＡＤＭでは、各ノードで選択する波長信号を随時自由に変更できるＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕａｂｌｅ  ＯＡＤＭ）に期待が集まっている。
【０００３】
一般にＲＯＡＤＭは、波長合分波器と空間光スイッチアレイの２つの光素子から構成される。その機能は光ファイバー伝送路を伝播するある波長帯域の信号を波長分波器により各波長毎に空間的に分離した後に、空間スイッチアレイにより所望の波長信号だけを選択的に取り出したり、逆に挿入したい波長信号を波長合波器により合波し、光ファイバー伝送路に戻すものである。
【０００４】
従来の光ＡＤＭ装置では、波長合分波器として複数のＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ：アレイ導波路型回折格子）を用い、空間スイッチアレイとしては２×２マッハツェンダーＴＯスイッチ（熱光学スイッチ）を複数配列した構成が一般的である。
例えば、４組のＡＷＧとマッハツェンダー型２×２ＴＯスイッチの２種類の構成要素を同一光導波路基板上にモノリシック集積した１６チャンネルのＡＷＧアド・ドロップマルチプレクサが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
図５は、この従来例の光アド・ドロップマルチプレクサーの概略を示す模式図である。合波及び分岐用の波長合分波器として７１、７２、７３，７４の４つのＡＷＧとＴＯスイッチを２段接続したダブルゲートＴＯスイッチ５１がアレイ状に配置された構成となっている。この構成では、光伝送路を透過してきたメイン信号光がＡＷＧ７４に入射された後に分波されて、各々のダブルゲートＴＯスイッチに入力され、メイン通過信号とするか或いはドロップ信号とするかのポート切り替えが行われる。スイッチの各ポートはそれぞれ合波用のＡＷＧ７１、ＡＷＧ７２に接続されており、そこで合波されてメイン通過信号光或いはドロップ信号光として出力される。一方、挿入される複数の波長信号光は、ＡＷＧ７３により分波され、各々対応するダブルゲートスイッチ５１を通過してＡＷＧ７２により合波されて、メイン通過信号光の一部として出射されることになる。
【０００５】
しかしながら、上記の従来例では素子サイズの低減及び素子歩留まりの向上に問題点を有している。この例のように、合分波器として４つのＡＷＧを集積してアド・ドロップマルチプレクサとして機能させるには各々のＡＷＧの中心波長が一致している必要がある。ＡＷＧの中心波長にズレが生じると装置としての光の挿入損失及びアド・ドロップ機能の特性が著しく劣化することになるが、通常、ＡＷＧの中心波長はウェハー面内である程度ずれることが予想されるので、各ＡＷＧを個別に温度調節して中心波長を合わせて使用することなる。しかしながら、４つのＡＷＧが近接しており、温度調節に伴う熱クロストークの問題が新たに生じることになる。そこで、４つのＡＷＧの中心波長が揃った集積素子をウェハー上で選別することになるが、この場合には単一ウェハーあたりの素子歩留まりを著しく劣化させる要因となる。
【０００６】
それぞれ入出力光導波路間をループバック光路によってループ接続したＡＷＧを２つ用い、２つのループ接続の間を切り換える２×２光スイッチをループバック光路に挿入したＯＡＤＭも開示されている（例えば、特許文献１参照）が、上記の問題点を解決するには至っていない。
【０００７】
【非特許文献１】
Ｋ．オカモト  他、「アレイ導波路型格子と２重ゲートスイッチで構成する１６チャネル光アド・ドロップ  マルチプレクサ」、エレクトロニクス・レター、１９９６年８月１日、第３２巻、第１６号、ｐ１４７１−１４７２
【特許文献１】
特開平７−２７０６４０号公報（第５−７頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、ＯＡＤＭ機能を有し、素子サイズの低減及び素子製作歩留まりを向上させる光機能装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光機能装置は、波長多重信号光に所定の波長の信号を挿入／分離する光機能装置であって、複数の光入出力端を有するアレイ導波路型回折格子と、複数の光入力端の１つに接続した第１の光サーキュレータと、複数の光出力端の１つに接続した第２の光サーキュレータと、複数の光入力端の光サーキュレータを接続しない残りの光入力端と複数の出力端の光サーキュレータを接続しない残りの出力端との間に介挿され光の透過と反射とを切り換える透過反射切換光スイッチを備え、アレイ導波路型回折格子の備えるアレイ導波路が、光軸方向の中央でアレイ導波路を二分する位置に両面に反射する反射鏡を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、別なる本発明の光機能装置は、第１のポートから入力される光を第２のポートに出力し、第２ポートから入力される光を第３のポートに出力する第１の光サーキュレータおよび第２の光サーキュレータと、第１の光サーキュレータの第２のポートと第２の光サーキュレータの第２ポートとの間に接続され、外部からの制御に応じて所定の波長の光を分離／挿入（アド・ドロップ）する光回路とを備え、第１の光サーキュレータの第１のポートを波長多重光信号の入力ポートとし、第１の光サーキュレータの第３のポートを所定の波長の光を分離／挿入した新たな波長多重光信号を出力する出力ポートとし、第２の光サーキュレータの第１のポートを所定の波長の光信号を挿入する入力ポートとし、第２の光サーキュレータの第３のポートを所定の波長の光信号を分離する出力ポートとする光機能装置であって、光回路が、一端を複数の入出力導波路に接続し他端をアレイ導波路に接続する第１のスラブ導波路及び第２のスラブ導波路を有するアレイ導波路型回折格子と、第１のスラブ導波路の入出力光導波路に接続する１×２光スイッチアレイと、第１の反射鏡と、第２の反射鏡を備え、第１の反射鏡は、光軸方向の中央でアレイ導波路を二分する位置に設けられ、１×２光スイッチの２端子側の２つの光導波路のうち第１の光導波路は、第２のスラブ導波路の入出力光導波路と接続し、光スイッチの第２の光導波路は第２の反射鏡に接続終端されており、第１のスラブ導波路端の複数の入出力光導波路の中で、少なくとも１つの光導波路は第１の光サーキュレータの第２ポートと接続し、第２のスラブ導波路端の複数の入出力光導波路の中で、少なくとも１つの光導波路は第２の光サーキュレータの第２ポートと接続していることを特徴とする。
第１の反射鏡は、アレイ導波路伝搬光を両側導波路に反射して戻す反射鏡板である。
第１の反射鏡は、アレイ導波路を切断するように設けた溝と、溝の両側壁に配した高反射膜によって形成されている。
アレイ導波路は、第１の反射鏡の前後に直線平行のアレイ導波路を含む。
光スイッチは、熱光学スイッチである。
光回路は、同一の基板に形成されている。
第２の反射鏡は、基板端面に形成されている。
光機能装置は、光機能装置の温度を制御する温度調節部と光スイッチアレイを駆動制御するスイッチ制御部と供に一体モジュール化されている。
［作用］
本発明の光機能装置においては、一つのスラブ端に入力された波長多重信号光をアレイ導波路の中央に設置された高反射ミラーで反射して再び同一スラブに戻して分波し、分波された各々の波長信号を各々の光スイッチにより制御して、ドロップ光或いは通過光の振り分けを行う。この構成では、一つのＡＷＧをアレイ導波路中央の高反射膜により光学的に２つに分断して、形態的には１つのＡＷＧであるが、論理的には２つのＡＷＧが存在することになり、合波および分波の機能をそれぞれ独立におこなうことが出来る。従って、本発明の光機能装置では、前述の従来例よりもＡＷＧ数を少なくできるので、歩留まりの改善と小型化を同時に図ることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照にして本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の光機能装置の概略を示す模式図である。本光機能装置は、石英基板１に、アレイ導波路の光軸方向の中心部に挿入され両方向のアレイ導波路に光を反射して戻す手段である高反射板１３を有し、第一スラブ導波路２、第二スラブ導波路１１及びアレイ導波路１２、１４からなるＡＷＧと、１入力２出力の方向性結合器型（１×２）熱光学スイッチアレイ１９が配置されている。
第一スラブ導波路２には、波長多重信号光を入出力するための入出力ポート１６と波長多重信号光を波長毎に分離するための波長分離ポートアレイ３が設けられている。入出力ポート１６は光サーキュレータ２０を介して外部信号光入力ポート６と外部信号光出力ポート１５に光学的に接続されている。更に、波長分離ポートアレイ３は、熱光学スイッチアレイ１９の入力ポートと接続されている。
熱光学スイッチアレイ１９は、出力ポートの一方が高反射膜５に光学的に終端されおり、他方は、第二スラブ１０に設けられた波長分離ポートアレイ１０に接続されている。
また、第二スラブには波長分離ポートアレイ１０と、波長多重信号光を入出力するための入出力ポート９が設けられており、入出力ポート９は光サーキュレータ１７を介してアドポート８とドロップポート１８に光学的に接続されている。本実施例の構成では、石英基板１上にＡＷＧと光スイッチアレイ１９がモノリシック集積されているが、これら２つの機能を別々の基板に構成しても本発明の効果及び有効性はかわらない。
【００１２】
以下に本構成の動作を説明する。外部信号光入力ポート６に入力された波長多重信号光は、光サーキュレータ２０を介して入出力ポート１６に導かれ、第一スラブ２に入力される。第一スラブ２を伝播した波長多重信号光は、アレイ導波路１４を伝播して高反射板１３で反射され、再び、アレイ導波路１４を逆行して第一スラブ２に戻り、波長毎に分波されて波長分離ポートアレイ３を介して、光スイッチアレイ１９に入力される。
光スイッチアレイ１９では、本光機能装置で分離せず外部信号光としてスルー出力される波長信号光は第一のスイッチ出力ポート４に出力され、高反射膜５により反射され、光路を逆行して第一スラブ２に入り、アレイ導波路１４、高反射板１３を経て再び入出力ポート１６に合波される。出力ポート１６に合波された信号光は光サーキュレータ２０を介して出力ポート１５に外部出力信号光として出力される。
一方、光スイッチアレイ１９において、第二のスイッチ出力ポート７に出力された波長信号光は、波長分離ポートアレイ１０を介して第二スラブ１１に入力され、アレイ導波路１２、高反射板１３を経て、再び第二スラブ１１に戻り、入出力ポート９に合波される。入出力ポート９に合波された波長信号光は光サーキュレータ１７を介してドロップ信号光としてドロップポート１８から出力される。
また、ドロップ信号光と同一波長、または、波長多重信号光の任意の空きチャネルの波長のアド信号光は、アドポート８から入力され、光サーキュレータ１７を介して入出力ポート９へ出力され、ドロップ信号光と同一の光路を逆行して、光サーキュレータ２０を通して外部出力信号光の一部として外部信号光出力ポート１５から外部へ出力される。
本発明の光機能装置は、光スイッチアレイ１９のスイッチング機能により波長信号光の選択的に取り出し、波長信号光への選択的な挿入をダイナミックに行うことができる。
【００１３】
次に本発明の第二の実施形態について説明する。
図２の（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第二の実施形態を示す模式図である。前述の第一の実施例において使用されている高反射板１３の代わりに、アレイ導波路を横断するように形成した溝の両壁に金属膜のような高反射膜を形成したことを特徴としている。（ｂ）は、（ａ）の高反射溝部２３を図中ＡＡ‘線に沿って切断した断面形状を示している。
本発明の第二の実施形態では、第一スラブと第二スラブの間にあるアレイ導波路の中央に溝部２１がアレイ導波路１２、１４を分離するように形成されており、その側壁には高反射膜２２が蒸着或いはスパッタリング等の適切な製作方法により形成されている。この構成では、第一の実施例のような高反射板の実装が不要であり、アレイ導波路中央部に簡易に高反射機能を設けることができる。
【００１４】
次に本発明の第三の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第三の実施形態を示す模式図である。アレイ導波路１４と１２の間に直線平行のアレイ導波路部３０が設けられており、この中に高反射機能部３１が形成されている。その他の構成は前述の第一或いは第二の実施形態と同一である。
本実施形態の構成では、高反射機能部３１の形成時に光軸方向にその位置ずれが生じても、直線平行のアレイ導波路部３０の範囲であれば、アレイ導波路の各導波路間光学位相差はこのずれによる影響を受けない。従って、第三の実施例では製作時の位相誤差トレランスを向上させることが可能となる。
【００１５】
次に本発明の第四の実施形態について説明する。
図４は、本発明の光機能装置を内蔵した光機能モジュールの一実施形態を示す模式図である。実装基板５３上に、温度調節部５６と、温度調節部５６上に配設された前述の第一乃至第第三の光機能装置５０と、光機能装置５０が備える光スイッチアレイを駆動するための光スイッチ駆動部５４と、温度調節部５６の温度を制御する温度制御部５２が、外部信号処理部５５からの制御信号により制御されるべく、適切な位置に配置された構成となっている。
本発明の光機能モジュールでは、外部からの適切な電気信号により、ある波長帯域の任意の波長信号光に対して、光波の挿入と取り出しが可能となる。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の構成では、サイズの増大を招来することなく従来と同程度のサイズのＡＷＧで分波および合波の機能を光学的に独立して行うことが出来る。これにより、光アド・ドロップマルチプレクサーや波長ブロッカー、ダイナミックレベルイコライザーなどの各光機能装置で必要となるＡＷＧ数を削減することが可能となり、従来よりも小型で低コストな光機能装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における光機能装置の第一の実施例を示す模式図である。
【図２】本発明における光機能装置の第二の実施例を示す模式図である。
【図３】本発明における光機能装置の第三の実施例を示す模式図である。
【図４】本発明の光機能装置を内蔵した光機能モジュールの概略を示す模式図である。
【図５】従来の光機能装置の概略を示す模式図である。
【符号の説明】
１    石英基板
２    第一スラブ導波路
３    波長分離ポートアレイ
４    第一のスイッチ出力ポート
５    高反射膜
６    外部信号光入力ポート
７    第二のスイッチ出力ポート
８    アドポート
９    入出力ポート
１０    波長分離ポートアレイ
１１    第二スラブ導波路
１２    アレイ導波路
１３    高反射板
１４    アレイ導波路
１５    出力ポート
１６    入出力ポート
１７    光サーキュレータ
１８    ドロップポート
１９    光スイッチアレイ
２０    光サーキュレータ
２１    溝部
２２    高反射膜
２３    高反射溝部
３０    直線平行のアレイ導波路部
３１    高反射機能部
５０    光機能装置
５１    ダブルゲートＴＯスイッチ
５２    温度制御部
５３    実装基板
５４    光スイッチ駆動部
５５    外部信号処理部
５６    温度調節部
７１    ＡＷＧ
７２    ＡＷＧ
７３    ＡＷＧ
７４    ＡＷＧ
【図１】
2004246230.tif 000003
【図２】
2004246230.tif 000004
【図３】
2004246230.tif 000005
【図４】
2004246230.tif 000006
【図５】
2004246230.tif 000007