(57)【要約】【課題】多段マッハツェンダ型光回路の特性を正確・簡便に調整可能とする方法の提供。【解決手段】低コヒーレンス光を入射させ、対称マッハツェンダ型干渉計各々の位相制御部の駆動量と実際の位相シフト量との関係を全ての対称マッハツェンダ型干渉計について順次測定し（Ｓ１）、波長可変なコヒーレント光を入射させ、測定対象とされている非対称マッハツェンダ型干渉計に隣接配置された２つの対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率を５０％に設定し、上記以外の対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率を０％または１００％に設定した後、非対称マッハツェンダ型干渉計における位相制御部の駆動量と実際の位相シフト量との関係を全ての非対称マッハツェンダ型干渉計について順次測定する（Ｓ２）。各々の干渉計の位相制御量が所望の光出力の位相シフト量に一致するようにして光回路全体として所望の光特性が実現されることとなる（Ｓ３）。【選択図】　　　　図３
2004094213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入出力光導波路対と、
第２の入出力光導波路対と、
前記第１および第２の入出力光導波路対の間に配置されたＭ個（Ｍは２以上の整数）の方向性結合器と、
前記Ｍ個の方向性結合器のうちの互いに隣接する方向性結合器間に配置され、当該隣接する方向性結合器間に位置する光導波路対の少なくとも一方の光導波路に設けられ、当該光導波路対の一方の光導波路と他方の光導波路を通過する光の相対的位相を位相制御信号に応じて制御する（Ｍ−１）個の位相制御手段と、を備え、
前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し同一の光路長を有する光導波路対と、により対称マッハツェンダ型光干渉計を構成する一方、前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し異なる光路長を有する光導波路対と、により非対称マッハツェンダ型光干渉計を構成し、これによりマッハツェンダ型光干渉計が（Ｍ−１）個縦列接続されている多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法であって、
前記非対称マッハツェンダ型干渉計の最小光路長差より短いコヒーレンス長を有する低コヒーレンス光を前記多段マッハツェンダ型光回路の入力側に設けられた前記第１の入出力光導波路対の一方の光導波路から入力し、前記対称マッハツェンダ型干渉計に配設された前記位相制御手段の位相制御信号と前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に設けられた前記第２の入出力光導波路対の一方の光導波路から出力される光強度との相関に基づく前記位相制御信号の設定を全ての対称マッハツェンダ型干渉計について順次実行する第１のステップと、
波長可変なコヒーレント光を前記多段マッハツェンダ型光回路の入力側に設けられた前記第１の入出力光導波路対の一方または他方の光導波路から入力し、前記非対称マッハツェンダ型干渉計に配設された前記位相制御手段の位相制御信号と前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に設けられた前記第２の入出力光導波路対の一方または他方の光導波路から出力される光強度との相関に基づく前記位相制御信号の設定を全ての非対称マッハツェンダ型干渉計について順次実行する第２のステップと、
前記第１のステップおよび前記第２のステップで求めた位相制御信号と出力光強度との前記相関を基に、前記多段マッハツェンダ型光回路からの出力光が所望の特性になるように、前記位相制御手段の各々の位相制御信号を最適化する第３のステップと、
を備えていることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法。
【請求項２】
第１の入出力光導波路対と、
第２の入出力光導波路対と、
前記第１および第２の入出力光導波路対の間に配置された２（Ｎ＋１）個（Ｎは１以上の整数）の方向性結合器と、
前記２（Ｎ＋１）個の方向性結合器のうちの互いに隣接する方向性結合器間に配置され、当該隣接する方向性結合器間に位置する光導波路対の少なくとも一方の光導波路に設けられ、当該光導波路対の一方の光導波路と他方の光導波路を通過する光の相対的位相を位相制御信号に応じて制御する（２Ｎ＋１）個の位相制御手段と、を備え、
前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し同一の光路長を有する光導波路対と、により対称マッハツェンダ型光干渉計を構成する一方、前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し異なる光路長を有する光導波路対と、により非対称マッハツェンダ型光干渉計を構成し、（Ｎ＋１）個の前記対称マッハツェンダ型光干渉計とＮ個の前記非対称マッハツェンダ型光干渉計とが交互に縦列接続されている多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法であって、
前記非対称マッハツェンダ型干渉計の最小光路長差より短いコヒーレンス長を有する低コヒーレンス光を前記多段マッハツェンダ型光回路の入力側に設けられた前記第１の入出力光導波路対の一方の光導波路から入力し、前記対称マッハツェンダ型干渉計に配設された前記位相制御手段の位相制御信号と前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に設けられた前記第２の入出力光導波路対の一方の光導波路から出力される光強度との相関に基づく前記位相制御信号の設定を全ての対称マッハツェンダ型干渉計について順次実行する第１のステップと、
波長可変なコヒーレント光を前記多段マッハツェンダ型光回路の入力側に設けられた前記第１の入出力光導波路対の一方または他方の光導波路から入力し、前記非対称マッハツェンダ型干渉計に配設された前記位相制御手段の位相制御信号と前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に設けられた前記第２の入出力光導波路対の一方または他方の光導波路から出力される光強度との相関に基づく前記位相制御信号の設定を全ての非対称マッハツェンダ型干渉計について順次実行する第２のステップと、
前記第１のステップおよび前記第２のステップで求めた位相制御信号と出力光強度との前記相関を基に、前記多段マッハツェンダ型光回路からの出力光が所望の特性になるように、前記位相制御手段の各々の位相制御信号を最適化する第３のステップと、
を備えていることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法において、
前記第１のステップおよび前記第２のステップにおける前記多段マッハツェンダ型光回路への光入力は、２つの光入力部と２つの光出力部とを有し当該光入力部と光出力部との間の光路選択可能な光路切替手段を用い、前記２つの光入力部の各々を前記低コヒーレント光または前記波長可変コヒーレント光に接続するとともに、前記２つの光出力部と前記第１の入出力光導波路対とを接続し、前記光路切替手段により光路切替することにより前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光が入力光として選択されて実行されることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法において、
前記第１のステップにおける前記位相制御信号の設定は、前記第２の入出力光導波路対の一方の光導波路からの光出力強度に基づいて、前記対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率が０％または１００％となるときの当該対称マッハツェンダ型干渉計に配設された前記位相制御手段の位相制御信号となるように実行され、
前記第２のステップにおける前記位相制御信号の設定は、前記非対称マッハツェンダ型干渉計の両端各々の最近隣に位置する２つの前記対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率が５０％であり当該２つの対称マッハツェンダ型干渉計以外の対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率が０％または１００％となるように、前記対称マッハツェンダ型干渉計に配設された位相制御手段の各々の位相制御信号を前記第１のステップで求められた前記相関に基づいて設定するとともに、前記非対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率が０％または１００％となるように実行されるものであることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法。
【請求項５】
請求項４に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、
前記第１のステップおよび前記第２のステップにおける前記多段マッハツェンダ型光回路への光入力は、２つの光入力部と２つの光出力部とを有し当該光入力部と光出力部との間の光路選択可能な光路切替手段を用い、前記２つの光入力部の各々を前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光に接続するとともに、前記２つの光出力部と前記第１の入出力光導波路対とを接続し、前記光路切替手段により光路切替することにより前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光が入力光として選択されて実行されることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、
前記第１のステップおよび前記第２のステップの各々における前記位相制御信号の設定は、前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に配設された前記位相制御手段から入力側に配設された前記位相制御手段へ、順次実行されるものであることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法。
【請求項７】
請求項６に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、
前記第１のステップおよび前記第２のステップにおける前記多段マッハツェンダ型光回路への光入力は、２つの光入力部と２つの光出力部とを有し当該光入力部と光出力部との間の光路選択可能な光路切替手段を用い、前記２つの光入力部の各々を前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光に接続するとともに、前記２つの光出力部と前記第１の入出力光導波路対とを接続し、前記光路切替手段により光路切替することにより前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光が入力光として選択されて実行されることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法。
【請求項８】
請求項４に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、
前記第１のステップおよび前記第２のステップの各々における前記位相制御信号の設定は、前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に配設された前記位相制御手段から入力側に配設された前記位相制御手段へ、順次実行されるものであることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法。
【請求項９】
請求項８に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、
前記第１のステップおよび前記第２のステップにおける前記多段マッハツェンダ型光回路への光入力は、２つの光入力部と２つの光出力部とを有し当該光入力部と光出力部との間の光路選択可能な光路切替手段を用い、前記２つの光入力部の各々を前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光に接続するとともに、前記２つの光出力部と前記第１の入出力光導波路対とを接続し、前記光路切替手段により光路切替することにより前記低コヒーレント光または前記波長可変コヒーレント光が入力光として選択されて実行されることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法。
【請求項１０】
第１の入出力光導波路対と、
第２の入出力光導波路対と、
前記第１および第２の入出力光導波路対の間に配置されたＭ個（Ｍは２以上の整数）の方向性結合器と、
前記Ｍ個の方向性結合器のうちの互いに隣接する方向性結合器間に配置され、当該隣接する方向性結合器間に位置する光導波路対の少なくとも一方の光導波路に設けられ、当該光導波路対の一方の光導波路と他方の光導波路を通過する光の相対的位相を位相制御信号に応じて制御する（Ｍ−１）個の位相制御手段と、を備え、
前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し同一の光路長を有する光導波路対と、により対称マッハツェンダ型光干渉計を構成する一方、前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し異なる光路長を有する光導波路対と、により非対称マッハツェンダ型光干渉計を構成し、これによりマッハツェンダ型光干渉計が（Ｍ−１）個縦列接続されており、
前記縦列接続された対称マッハツェンダ型光干渉計および非対称マッハツェンダ型光干渉計は、請求項１に記載の方法により特性調整がなされていることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路。
【請求項１１】
第１の入出力光導波路対と、
第２の入出力光導波路対と、
前記第１および第２の入出力光導波路対の間に配置された２（Ｎ＋１）個（Ｎは１以上の整数）の方向性結合器と、
前記２（Ｎ＋１）個の方向性結合器のうちの互いに隣接する方向性結合器間に配置され、当該隣接する方向性結合器間に位置する光導波路対の少なくとも一方の光導波路に設けられ、当該光導波路対の一方の光導波路と他方の光導波路を通過する光の相対的位相を位相制御信号に応じて制御する（２Ｎ＋１）個の位相制御手段と、を備え、
前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し同一の光路長を有する光導波路対と、により対称マッハツェンダ型光干渉計を構成する一方、前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し異なる光路長を有する光導波路対と、により非対称マッハツェンダ型光干渉計を構成し、（Ｎ＋１）個の前記対称マッハツェンダ型光干渉計とＮ個の前記非対称マッハツェンダ型光干渉計とが交互に縦列接続されており、
前記縦列接続された（Ｎ＋１）個の対称マッハツェンダ型光干渉計およびＮ個の非対称マッハツェンダ型光干渉計は、請求項２に記載の方法により特性調整がなされていることを特徴とする多段マッハツェンダ型光回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法およびその方法により特性調整された多段マッハツェンダ型光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大量の情報を伝送する手段として、光領域での波長多重（ＷＤＭ：ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信システムが広く用いられている。このＷＤＭ通信システムにおいて、対称マッハツェンダ型干渉計若しくは非対称マッハツェンダ型干渉計のいずれか一方または両方を縦列接続した多段マッハツェンダ型光回路は、特性可変の波長フィルタ、分散補償器、利得等化器などを実現可能なデバイスとして用いられている。
【０００３】
上記多段マッハツェンダ型光回路において、所望の特性を実現するためには、各干渉計の光路長差を光信号の波長以下のオーダで正確に設定する必要がある。しかしながら、作製プロセスの誤差などにより、光路長差の設計値からのずれ（位相誤差）がたびたび生じる。この位相誤差を補償する手段として、各干渉計上に屈折率を制御する位相制御部を設け、その位相制御部による屈折率制御によって、干渉計での光信号の位相制御が行われる。そのため、各干渉計上の位相特性を測定した上で、位相制御部の制御を行なう必要がある。このような多段マッハツェンダ型光回路における特性の調整方法を、図１および図２を用いて説明する。
【０００４】
図１は多段マッハツェンダ型光回路の特性の従来の調整方法を説明するための図であり、図２は対称マッハツェンダ型干渉計に設けられた位相制御部を用いて位相をφ変化させた際の光出力の強度特性を説明するための図である。
【０００５】
図１は、多段マッハツェンダ型光回路として最も一般的に用いられる構成例の概念であり、対称マッハツェンダ型干渉計と非対称マッハツェンダ型干渉計とが交互に縦列接続されて光回路を構成している。
【０００６】
より具体的に説明すると、対称マッハツェンダ型干渉計は、前方側に配置されて光信号を分岐・結合する方向性結合器２１１と、後方側に配置されて光信号を分岐・結合する方向性結合器２１２と、これら方向性結合器２１１と方向性結合器２１２とにより挟まれて互いに同一の光路長となるように設定された２つの光導波路と、方向性結合器２１１と方向性結合器２１２とにより挟まれた２つの光導波路の一方に配設されて光信号の位相を制御する位相制御部２２１とで構成されている。一方、非対称マッハツェンダ型干渉計は、前方側に配置されて光信号を分岐・結合する方向性結合器２１２と、後方側に配置されて光信号を分岐・結合する方向性結合器２１３と、これら方向性結合器２１２と方向性結合器２１３とにより挟まれて互いに異なる光路長となるように設定された２つの光導波路と、方向性結合器２１２と方向性結合器２１３とにより挟まれた２つの光導波路の一方に配設されて光信号の位相を制御する位相制御部２２２とで構成されている。そして多段マッハツェンダ型光回路は、上述した構成を有する対称マッハツェンダ型干渉計と非対称マッハツェンダ型干渉計とが、方向性結合器２１２を共有しつつ交互に縦列接続されて構成される。また、多段マッハツェンダ型光回路の最前方には、光信号の入力部分となる光導波路２４１、２４２が配設される。
【０００７】
上記多段マッハツェンダ型光回路では、上記構成の対称マッハツェンダ型干渉計と非対称マッハツェンダ型干渉計とが交互に縦列接続されることにより多段構成されるため、図１において、方向性結合器を符号２１１〜２１Ｍで示し、位相制御部を２２１〜２２Ｌで示した。また、モニタ用ポートを２３１〜２３４で示し、被測定干渉計を２５、モニタ用ポートが付加された干渉計部を２６で示した。なお、方向性結合器２１１〜２１Ｍは１つの線で表しているが、実際には、方向性結合器２１１〜２１Ｍは、２つの光導波路が、適切な間隔を有して平行に近接されて設けられるものである。
【０００８】
このような構成の多段マッハツェンダ型光回路の特性を調整するための従来方法では、図１中のモニタ用ポート２３１〜２３４が付加された干渉計部２６のように、測定対象となる被測定干渉計の前後段にモニタ用ポートを近接して設ける（非特許文献１参照）。例えば、被測定干渉計２５の特性の調整を行う場合、被測定干渉計２５の前段に設けたモニタ用ポート２３１又は２３２から光信号を入射し、被測定干渉計２５の位相制御部２２Ｊ−１によって光導波路の位相を変化させ、被測定干渉計２５の後段に設けたモニタ用ポート２３３又は２３４からの出力光の強度変化を測定する。なお、各々のモニタ用ポート２３１〜２３４は、方向性結合器２１Ｋ−５、２１Ｋ−４、２１Ｋ＋１、２１Ｋ＋２により、被測定干渉計２５の前後段に接続される。また、被測定干渉計２５内に示す方向性結合器２１Ｋ−２、２１Ｋ−１は、前段側あるいは後段側の他の被測定干渉計のためのモニタ用ポートを接続するためのものである。
【０００９】
被測定干渉計２５のために設けられたモニタ用ポート２３１と２３３との間では、同一の光路長となるように設定された２本の光導波路が設けられて対称マッハツェンダ型干渉計が構成され、位相制御部２２Ｊ−１による位相変化φに応じて図２に示すような出力光の強度変化が生じる。したがって、この強度変化を測定することにより、被測定干渉計２５の位相制御部２２Ｊ−１の駆動量（位相制御信号に相当）を把握し、位相制御部２２Ｊ−１に適切な駆動量を設定することで、光信号の位相に所望の特性をもたせることができる。なお、図２の位相−出力光強度のグラフは、方向性結合器２１Ｋ−３、２１Ｋの結合率を５０％（３ｄＢ方向性結合器）とし、最大強度で強度の規格化をして計算したものである。
【００１０】
なお、図１では、モニタ用ポートを用いる部分と用いない部分との違いを明確にするために、干渉計部２６にのみモニタ用ポート２３１〜２３４を設置した構成を示した。しかし実際には、マッハツェンダ型光回路の入出力部となる両端の干渉計を除くすべての干渉計の前後段にモニタ用ポートを設置し、他の干渉計も同様の手順を用いて位相特性の測定と設定を実行する。マッハツェンダ型光回路の入出力部となる両端の干渉計は、入力用ポートまたは出力用ポートとなる光導波路をモニタ用ポートとして使用可能でありわざわざモニタ用ポートを設ける必要はない。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｋ．　Ｔａｋｉｇｕｃｈｉ　ｅｔ．　ａｌ．，　ＩＥＥＥ　ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＬＥＴＴＥＲＳ，　ＶＯＬ．　６，　ＮＯ．１，　ｐｐ．８６−８８　（１９９４）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特性調整方法では、上述したように、多段マッハツェンダ型光回路の干渉計の前後段にモニタポートを近接して設ける構成をとる必要があるため、（１）モニタポートの設置により素子規模が大きくなってしまう点、および、（２）モニタポートへの漏れ光が生じてデバイス損失が増加してしまう点、が問題となる。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、モニタ用ポートを設けることなく、多段マッハツェンダ型光回路の特性を正確かつ簡便に調整可能とする方法およびその調整方法により特性調整された多段マッハツェンダ型光回路を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
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、第１の入出力光導波路対と、第２の入出力光導波路対と、前記第１および第２の入出力光導波路対の間に配置されたＭ個（Ｍは２以上の整数）の方向性結合器と、前記Ｍ個の方向性結合器のうちの互いに隣接する方向性結合器間に配置され、当該隣接する方向性結合器間に位置する光導波路対の少なくとも一方の光導波路に設けられ、当該光導波路対の一方の光導波路と他方の光導波路を通過する光の相対的位相を位相制御信号に応じて制御する（Ｍ−１）個の位相制御手段と、を備え、前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し同一の光路長を有する光導波路対と、により対称マッハツェンダ型光干渉計を構成する一方、前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し異なる光路長を有する光導波路対と、により非対称マッハツェンダ型光干渉計を構成し、これによりマッハツェンダ型光干渉計が（Ｍ−１）個縦列接続されている多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法であって、前記非対称マッハツェンダ型干渉計の最小光路長差より短いコヒーレンス長を有する低コヒーレンス光を前記多段マッハツェンダ型光回路の入力側に設けられた前記第１の入出力光導波路対の一方の光導波路から入力し、前記対称マッハツェンダ型干渉計に配設された前記位相制御手段の位相制御信号と前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に設けられた前記第２の入出力光導波路対の一方の光導波路から出力される光強度との相関に基づく前記位相制御信号の設定を全ての対称マッハツェンダ型干渉計について順次実行する第１のステップと、波長可変なコヒーレント光を前記多段マッハツェンダ型光回路の入力側に設けられた前記第１の入出力光導波路対の一方または他方の光導波路から入力し、前記非対称マッハツェンダ型干渉計に配設された前記位相制御手段の位相制御信号と前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に設けられた前記第２の入出力光導波路対の一方または他方の光導波路から出力される光強度との相関に基づく前記位相制御信号の設定を全ての非対称マッハツェンダ型干渉計について順次実行する第２のステップと、前記第１のステップおよび前記第２のステップで求めた位相制御信号と出力光強度との前記相関を基に、前記多段マッハツェンダ型光回路からの出力光が所望の特性になるように、前記位相制御手段の各々の位相制御信号を最適化する第３のステップと、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、第１の入出力光導波路対と、第２の入出力光導波路対と、前記第１および第２の入出力光導波路対の間に配置された２（Ｎ＋１）個（Ｎは１以上の整数）の方向性結合器と、前記２（Ｎ＋１）個の方向性結合器のうちの互いに隣接する方向性結合器間に配置され、当該隣接する方向性結合器間に位置する光導波路対の少なくとも一方の光導波路に設けられ、当該光導波路対の一方の光導波路と他方の光導波路を通過する光の相対的位相を位相制御信号に応じて制御する（２Ｎ＋１）個の位相制御手段と、を備え、前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し同一の光路長を有する光導波路対と、により対称マッハツェンダ型光干渉計を構成する一方、前記互いに隣接する方向性結合器と、当該隣接する方向性結合器間に設けられた位相制御手段と、当該方向性結合器間に位置し異なる光路長を有する光導波路対と、により非対称マッハツェンダ型光干渉計を構成し、（Ｎ＋１）個の前記対称マッハツェンダ型光干渉計とＮ個の前記非対称マッハツェンダ型光干渉計とが交互に縦列接続されている多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法であって、前記非対称マッハツェンダ型干渉計の最小光路長差より短いコヒーレンス長を有する低コヒーレンス光を前記多段マッハツェンダ型光回路の入力側に設けられた前記第１の入出力光導波路対の一方の光導波路から入力し、前記対称マッハツェンダ型干渉計に配設された前記位相制御手段の位相制御信号と前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に設けられた前記第２の入出力光導波路対の一方の光導波路から出力される光強度との相関に基づく前記位相制御信号の設定を全ての対称マッハツェンダ型干渉計について順次実行する第１のステップと、波長可変なコヒーレント光を前記多段マッハツェンダ型光回路の入力側に設けられた前記第１の入出力光導波路対の一方または他方の光導波路から入力し、前記非対称マッハツェンダ型干渉計に配設された前記位相制御手段の位相制御信号と前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に設けられた前記第２の入出力光導波路対の一方または他方の光導波路から出力される光強度との相関に基づく前記位相制御信号の設定を全ての非対称マッハツェンダ型干渉計について順次実行する第２のステップと、前記第１のステップおよび前記第２のステップで求めた位相制御信号と出力光強度との前記相関を基に、前記多段マッハツェンダ型光回路からの出力光が所望の特性になるように、前記位相制御手段の各々の位相制御信号を最適化する第３のステップと、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、前記第１のステップおよび前記第２のステップにおける前記多段マッハツェンダ型光回路への光入力は、２つの光入力部と２つの光出力部とを有し当該光入力部と光出力部との間の光路選択可能な光路切替手段を用い、前記２つの光入力部の各々を前記低コヒーレント光または前記波長可変コヒーレント光に接続するとともに、前記２つの光出力部と前記第１の入出力光導波路対とを接続し、前記光路切替手段により光路切替することにより前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光が入力光として選択されて実行されることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、前記第１のステップにおける位相制御信号の設定は、前記第２の入出力光導波路対の一方の光導波路からの光出力強度に基づいて、前記対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率が０％または１００％となるときの当該対称マッハツェンダ型干渉計に配設された前記位相制御手段の位相制御信号となるように実行され、前記第２のステップにおける位相制御信号の設定は、前記非対称マッハツェンダ型干渉計の両端各々の最近隣に位置する２つの前記対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率が５０％であり当該２つの対称マッハツェンダ型干渉計以外の対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率が０％または１００％となるように、前記対称マッハツェンダ型干渉計に配設された位相制御手段の各々の位相制御信号を前記第１のステップで求められた前記相関に基づいて設定するとともに、前記非対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率が０％または１００％となるように実行されるものであることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、前記第１のステップおよび前記第２のステップにおける前記多段マッハツェンダ型光回路への光入力は、２つの光入力部と２つの光出力部とを有し当該光入力部と光出力部との間の光路選択可能な光路切替手段を用い、前記２つの光入力部の各々を前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光に接続するとともに、前記２つの光出力部と前記第１の入出力光導波路対とを接続し、前記光路切替手段により光路切替することにより前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光が入力光として選択されて実行されることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、前記第１のステップおよび前記第２のステップの各々における前記位相制御信号の設定は、前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に配設された前記位相制御手段から入力側に配設された前記位相制御手段へ、順次実行されるものであることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、前記第１のステップおよび前記第２のステップにおける前記多段マッハツェンダ型光回路への光入力は、２つの光入力部と２つの光出力部とを有し当該光入力部と光出力部との間の光路選択可能な光路切替手段を用い、前記２つの光入力部の各々を前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光に接続するとともに、前記２つの光出力部と前記第１の入出力光導波路対とを接続し、前記光路切替手段により光路切替することにより前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光が入力光として選択されて実行されることを特徴とする。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項４に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、前記第１のステップおよび前記第２のステップの各々における前記位相制御信号の設定は、前記多段マッハツェンダ型光回路の出力側に配設された前記位相制御手段から入力側に配設された前記位相制御手段へ、順次実行されるものであることを特徴とする。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法において、前記第１のステップおよび前記第２のステップにおける前記多段マッハツェンダ型光回路への光入力は、２つの光入力部と２つの光出力部とを有し当該光入力部と光出力部との間の光路選択可能な光路切替手段を用い、前記２つの光入力部の各々を前記低コヒーレンス光または前記波長可変コヒーレント光に接続するとともに、前記２つの光出力部と前記第１の入出力光導波路対とを接続し、前記光路切替手段により光路切替することにより前記低コヒーレント光または前記波長可変コヒーレント光が入力光として選択されて実行されることを特徴とする。
【００２３】
さらに、上述した方法により多段マッハツェンダ型光回路を特性調整することにより、モニターポートを必要とすることなく構成された、低損失の多段マッハツェンダ型光回路が提供される。
【００２４】
本発明により、モニター用ポート（モニター回路）を設ける必要がなくなり、素子サイズや光信号損失の増大といった問題を回避することができる。また、位相シフト量の正確な設定が可能となるため、製造誤差を容易に修正できるとともに複雑な多段マッハツェンダ型光回路の精密な位相設定をすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図３は本発明の実施形態の一例を示す多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法のフローチャートであり、図４は図３中の第１の実施手順を説明するための多段マッハツェンダ型光回路の概念図、図５は図３中の第２の実施手順を説明するための多段マッハツェンダ型光回路の概念図である。以下に、図３に示す多段マッハツェンダ型光回路の特性の調整方法を図４および図５に示す多段マッハツェンダ型光回路を用いて説明する。なお、図４および図５に示した構成の多段マッハツェンダ型光回路は、最も一般的に用いられる典型例であり、（Ｐ＋１）個の対称マッハツェンダ型干渉計と、Ｐ個の非対称マッハツェンダ型干渉計とが交互に縦列接続され、最前段と最後段には対称マッハツェンダ型干渉計が配置されている。そして、各干渉計の２本の光導波路のうち一方のアーム（光導波路）上に、光信号の位相を制御するための位相制御部が設置されて構成されている。なお、詳細は後述するが、本発明は上記構成の多段マッハツェンダ型光回路に限らず、対称マッハツェンダ型干渉計と非対称マッハツェンダ型干渉計を、任意の数および／または任意の接続順序で構成した多段マッハツェンダ型光回路にも適用可能である。
【００２７】
図４および図５に示した多段マッハツェンダ型光回路の具体的な構成は、以下のとおりである。すなわち、対称マッハツェンダ型干渉計は、前方側に配置されて光信号を分岐・結合する方向性結合器１１と、後方側に配置されて光信号を分岐・結合する方向性結合器１２と、これら方向性結合器１１と方向性結合器１２とにより挟まれており互いに同一の光路長に設定された２つの光導波路（アーム）と、方向性結合器１１と方向性結合器１２とにより挟まれた２つの光導波路（アーム）の一方に配設され光信号の位相の制御を行なう位相制御手段２１とから構成されている。また、非対称マッハツェンダ型干渉計は、前方側に配置されて光信号を分岐・結合する方向性結合器１２と、後方側に配置されて光信号を分岐・結合する方向性結合器１３と、これら方向性結合器１２と方向性結合器１３とにより挟まれており互いに異なる光路長に設定された２つの光導波路（アーム）と、方向性結合器１２と方向性結合器１３とにより挟まれた２つの光導波路（アーム）の一方に配設された位相制御手段２２とから構成されている。そして、これらの対称マッハツェンダ型干渉計と非対称マッハツェンダ型干渉計とが、隣り合う方向性結合器１２を共有しつつ交互に縦列接続されて多段マッハツェンダ型光回路が構成されている。また、多段マッハツェンダ型光回路の前方には、光信号の入力部分となる光導波路９１および９２が配設されている。
【００２８】
このような構成の多段マッハツェンダ型光回路では、上述した構成の対称マッハツェンダ型干渉計と非対称マッハツェンダ型干渉計とが交互に縦列接続されて多段構成されているため、図４および図５においては、方向性結合器を符号１１〜１２Ｐ＋２で示し、位相制御部を２１〜２２Ｐ＋１で示すとともに、ポートを３１〜３６、４１〜４６で示し、被測定干渉計を１０、１１で示した。なお、図中の方向性結合器１１〜１２Ｐ＋２は簡略化のために１つの線で表されているが、実際の方向性結合器１１〜１２Ｐ＋２は２つの光導波路が適切な間隔を有して平行に近接されて設けられるものである。
【００２９】
図４および図５に示した多段マッハツェンダ型光回路の構成を一般表現すると以下のようになる。すなわちこの光回路は、２本の光導波路と、これら２本の光導波路を２（Ｐ＋１）箇所（Ｐは１以上の整数）の異なる位置で近接させる２（Ｐ＋１）個の方向性結合器とを有している。そして、これらの２（Ｐ＋１）個の方向性結合器相互間に挟まれることとなる（２Ｐ＋１）箇所には、互いに同一の光路長に設定された（Ｐ＋１）組の２本の光導波路と、互いに異なる光路長に設定されたＰ組の２本の光導波路とが、交互に配設されており、最両端には互いに同一の光路長に設定された２組の２本の光導波路が配設されている。
【００３０】
また、これら互いに同一の光路長に設定された（Ｐ＋１）組の２本の光導波路および互いに異なる光路長に設定されたＰ組の２本の光導波路の各々の光導波路ペアのうちの少なくとも一方の光導波路には、光信号の位相を制御するための位相制御部が配設されている。ここで、互いに同一の光路長に設定され、かつ、少なくとも一方の光導波路に位相制御部が配設されている２本の光導波路は対称マッハツェンダ型干渉計を構成し、互いに異なる光路長に設定され、かつ、少なくとも一方の光導波路に位相制御部が配設されている２本の光導波路は非対称マッハツェンダ型干渉計を構成している。
【００３１】
つまり、図４および図５に示した多段マッハツェンダ型光回路は、（Ｐ＋１）組の対称マッハツェンダ型干渉計とＰ組の非対称マッハツェンダ型干渉計とが交互に縦列に接続され、それらの最両端の各々に上述した対称マッハツェンダ型干渉計を備えている。
【００３２】
本発明の方法により多段マッハツェンダ型光回路の特性調整を実行する際には、可干渉性の低い光を出力する低コヒーレンス光源５および波長可変コヒーレント光を出力する波長可変光源６を、２つの接続用ポート７１、７２を介して光路切替装置８に接続する。ここで、光路切替装置８は、低コヒーレンス光源５および波長可変光源６の出力光の何れかを、多段マッハツェンダ型光回路に導くために光路切替するためのもので、この光路切替装置８により選択された光は光路切替装置８の出力側に接続された２本の光導波路９１、９２のいずれか一方により多段マッハツェンダ型光回路へと導かれる。
【００３３】
以下に、図３〜５を用いて本発明の多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法の手順を説明するが、ここでは、光導波路材料として石英系ガラスを用いた多段マッハツェンダ型光回路を例として説明することとする。
【００３４】
最初に、図３に示すステップＳ１の手順を図４を参照しつつ説明する。ステップＳ１では、光路切替装置８を用いて、低コヒーレンス光源５のみを多段マッハツェンダ型光回路の光導波路９１に接続する状態とする。ここで、低コヒーレンス光源５のスペクトル幅の条件としては、非対称マッハツェンダ型干渉計の２本の光導波路の最少光路長差よりも短いコヒーレンス長を有するスペクトル幅である必要がある。低コヒーレンス光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、高輝度発光ダイオード（ＳＬＤ）、希土類ドープ光ファイバ増幅器あるいは半導体レーザ増幅器の自然放出光（ＡＳＥ光源）等を用いることができる。
【００３５】
光源のコヒーレンス長（可干渉距離：光を２つに分け、異なる光路長を伝搬させた後に再び合波した際に干渉が生じる最大光路長差）ＬＣは、光源のスペクトル形状をガウス型と仮定した場合、次式で与えられる。
【００３６】
ＬＣ＝λ０２／Δλ　　　（１）
式（１）において、λ０は光源の中心波長、Δλは光源のスペクトル半値全幅である。例えば、低コヒーレンス光源としてＳＬＤを用いた場合には、λ０＝１５５０ｎｍ、Δλ＝５０ｎｍ程度であり、ＬＣは約４８．１μｍとなる。
【００３７】
また、真空中の光速をｃ、光導波路の等価屈折率をｎ、ＦＳＲ（Ｆｒｅｅ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｒａｎｇｅ）をｆＦＳＲとすると、非対称マッハツェンダ型干渉計の光路長差△Ｌは、
△Ｌ＝ｃ／（ｎ×ｆＦＳＲ）　　　（２）
で与えられる。通常、ＷＤＭ通信用の光フィルタは、数１０ＧＨｚ〜数１００ＧＨｚ程度のＦＳＲで用いられるので、石英系ガラスによる光導波路の構成（ｎが１．５程度）を考えると、△Ｌは数１００μｍ〜数１０ｍｍ程度の値となる。
【００３８】
式（１）および（２）による典型的なＬＣおよびΔＬの値から、ＬＣ＜＜ΔＬとなることが容易に実現できることがわかる。つまり、低コヒーレンス光のコヒーレンス長ＬＣに比較して、非対称マッハツェンダ型干渉計の２本の光導波路（アーム）間の光路長差△Ｌは充分に長い。このため、低コヒーレンス光は、非対称マッハツェンダ型干渉計において干渉条件（ΔＬ≦ＬＣ）を満足せず、干渉は生じない。しかし、対称マッハツェンダ型干渉計では、アーム間の光路長が互いに等しくなるように設計されているため、低コヒーレンス光は、干渉条件（ΔＬ≦ＬＣ）を満足して干渉を生じ、アーム間での位相差φに応じて、例えば図２に示したような光出力の強度特性が得られることとなる。
【００３９】
通常、対称マッハツェンダ型干渉計の作製誤差による光路長差のずれは波長の数１０分の１程度であり、位相φに換算すると２πの数１０分の１程度となる。そのため、２つの３ｄＢ方向性結合器を備えた対称マッハツェンダ型干渉計では、大部分の光はクロスポートに出射し、ごく僅かな一部の光がスルーポートに漏れる。そのため、図４において光導波路９１に光を入射させた場合を考えると、大部分の光は図中の矢印で示したクロスポート側を伝搬する。
【００４０】
低コヒーレンス光のこのような特質を利用して、被測定対称マッハツェンダ型干渉計の特性の測定及び設定を行なう手順を説明する。なお、図４において、被測定対称マッハツェンダ型干渉計１０を破線で囲んで示す。また、被測定干渉計１０の入力側となる２つの光導波路をポート３１、３２とし、出力側となる２つの光導波路をポート３３、３４とし、最後段の出力側の２つの光導波路をポート３５、３６とする。
【００４１】
被測定対称マッハツェンダ型干渉計１０の入力側となるポート３１、３２に入射する光は、コヒーレンス長より大きな光路長差ΔＬを有する光導波路を経由した後の光であるため、位相情報間に相関はない。従って、ポート３１、３２の入力光の強度比をｒ：（１−ｒ）とすると（但し、ｒ＞＞１−ｒ）、ポート３３、３４における各々の光強度ＯＵＴ１、ＯＵＴ２は、それぞれ以下のように表される。
【００４２】
【数１】
2004094213.tif 000003
【００４３】
ここで、Ｉ０は被測定対称マッハツェンダ型干渉計１０に入射する光強度、位相φＱ−１は位相制御部２Ｑ−１での位相である。
【００４４】
通常の作製条件では起こりえないｒ＝０．５以外の条件下では、位相φＱ−１の変化に伴って光強度ＯＵＴ１、ＯＵＴ２が変化して、最後段のポート３５、３６での出力も変化することとなる。すなわち、最後段のポート３５、３６での出力変化は、それぞれＯＵＴ１、ＯＵＴ２の出力変化に対応するから、最後段のポート３５、３６での出力をモニタし、出力が最大または最小になる点（すなわち、強度結合率が０％または１００％となる点）の位相制御部の駆動量（位相制御信号に相当）を測定する。
【００４５】
なお、光強度のデシベル測定が可能である市販の光パワーメータを用いた場合、出力最小点付近での出力変化は最も精度良く測定できるため、通常は出力最小点の駆動量を測定する。例えば、石英系ガラスの光導波路では熱光学効果を介した電力値が、半導体光導波路では電気光学効果を介した電圧値が、屈折率変化と比例関係にあることが知られている。したがって、これらの量を測定することで位相制御部の駆動量を知ることができる。
【００４６】
出力最小の２点での駆動量ＰＯＱ−１、ｍｉｎ１、ＰＯＱ−１、ｍｉｎ２（ＰＯＱ−１、ｍｉｎ１＜ＰＯＱ−１、ｍｉｎ２）を測定し記録した後、これらの情報を用いて、ポート３１または３２と、ポート３３または３４との間の強度結合率が正確に０％あるいは１００％となるように設定する。この設定を実行しない状態でも以降の測定に特に支障はないが、他の対称マッハツェンダ型干渉計の測定をより正確かつ容易にするために有効である。上記手順を他の対称マッハツェンダ型干渉計にも次々に適用して、各対称マッハツェンダ型干渉計の位相情報を求める。
【００４７】
なお、対称マッハツェンダ型干渉計の測定順序は任意であるが、最後段から最前段へと順次測定を行うこととすると、得られる位相情報は未測定の対称マッハツェンダ型干渉計に起因する位相誤差の影響を受けにくくなるという利点がある。また、ＬＣ＞△Ｌとなるコヒーレント光源（通常の半導体レーザなど）を用いることとすると、そのようなコヒーレント光は非対称マッハツェンダ型干渉計部でも干渉を生じてしまい、上記の測定は行なうことができないので注意が必要である。
【００４８】
次に、図３に示すステップＳ２における手順を説明する。図５に示した多段マッハツェンダ型光回路の構成は、図４に示した多段マッハツェンダ型光回路の構成と同じものであり、手順の説明の便宜のために、被測定非対称マッハツェンダ型干渉計１１を破線で囲んで示し、その前後段の対称マッハツェンダ型干渉計１２および１３を一点鎖線で示す。また、被測定非対称マッハツェンダ型干渉計１１の入力側となる２つの光導波路をポート４１、４２とし、出力側となる２つの光導波路をポート４３、４４とし、さらに、最後段の出力側の２つの光導波路をポート４５、４６とする。
【００４９】
先ず、光路切替装置８を用いて、波長可変光源６のみを多段マッハツェンダ型光回路の光導波路９１に接続した状態とする。波長可変光源６は、ＬＣ＞△Ｌの条件を満足しており、出射光の波長は一例として光回路の動作中心周波数に設定する。
【００５０】
このステップでは、被測定非対称マッハツェンダ型干渉部１１の特性の測定及び設定を行なう。具体的には、上述したステップＳ１の手順を用いて測定した対称マッハツェンダ型干渉計の駆動量情報を基に、図５における２つの対称マッハツェンダ型干渉計１２および１３の強度結合率を５０％に設定する。その際の対称マッハツェンダ型干渉計アーム上の必要駆動量ＰＯｒは、一例として、干渉計１２の場合、
ＰＯｒ＝ＰＯＵ−１、ｍｉｎ１＋（ＰＯＵ−１、ｍｉｎ２−ＰＯＵ−１、ｍｉｎ１）／４　　　（５）
と求められる。
【００５１】
図６（ａ）〜（ｃ）は、各強度結合率における対称マッハツェンダ型干渉計の強度特性を説明するための図で、具体的には、図５に示した対称マッハツェンダ型干渉計１２および１３の強度結合率をパラメータとした場合の、位相制御部２Ｕの位相変化φＵに対するポート４１、４３間における強度特性を示している。図６（ａ）はこの強度結合率が２０％の場合であり、図６（ｂ）は５０％の場合であり、図６（ｃ）は８０％の場合である。なお、対称マッハツェンダ型干渉計１２、１３の各特性は、結合率５０％の場合に最大強度となるように規格化を行っている。対称マッハツェンダ型干渉計の結合率は０％または１００％以外の結合率であれば任意の値でよいが、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、結合率５０％とすると、光出力強度の最大値と最小値との間の強度差を最大化することが可能となり、その結果として測定も容易かつ正確になるという利点がある。
【００５２】
なお、図５において、被測定非対称マッハツェンダ型干渉計１１の直近の２つ対称マッハツェンダ型干渉計１２および１３以外の対称マッハツェンダ型干渉計の強度透過率は、上述したステップＳ１の測定情報に基づいて、０％あるいは１００％に設定する。これは本ステップＳ２で用いている波長可変光がコヒーレント光であるため、被測定非対称マッハツェンダ型干渉計１１以外の非対称マッハツェンダ型干渉計において干渉を生じる可能性があり、かかる干渉が被測定非対称マッハツェンダ型干渉計１１についての測定の妨害となることを可能な限り回避するためである。従って、１２、１３以外の対称マッハツェンダ型干渉計の透過率をクロスポートに対して１００％となるように設定すると、位相φＵが２πの整数倍の場合には光は図中の矢印で示すように伝搬し、被測定非対称マッハツェンダ型干渉計１１以外の非対称マッハツェンダ型干渉計で干渉することなく伝搬することとなる。
【００５３】
各干渉計について上記設定を実行し、被測定非対称マッハツェンダ型干渉計１１からの出力光を最後段のポート４５、４６で測定する。そして、出力光強度が最小又は最大となる（すなわち、強度結合率が０％または１００％となる）位相制御部２Ｕでの駆動量ＰＯＵ、ｍｉｎを測定して記録する。これらの手順を他の非対称マッハツェンダ型干渉計にも次々に施して、非対称マッハツェンダ型干渉計の各位相制御部の駆動量を測定・記録する。
【００５４】
なお、非対称マッハツェンダ型干渉計の測定順序は任意であるが、最後段から最前段へと順次測定を行うこととすると、得られる位相情報は未測定の非対称マッハツェンダ型干渉計に起因する位相誤差の影響を受けにくくなるという利点がある。
【００５５】
最後に、図３のステップＳ３の手順を実施する。多段マッハツェンダ型光回路の光出力特性を所望のものとするためには、その多段マッハツェンダ型光回路の用途（例えば、光フィルタ、分散補償器、利得等化器など）や備えるべき特性に応じて各対称マッハツェンダ型干渉計における必要位相シフト量ηＶを計算によって求めることが必要となる。この位相シフト量ηＶとステップＳ１で測定した駆動量の情報が得られると、対称マッハツェンダ型干渉計で実際に設定する駆動量ＰＯｖ、ｒは以下の式で与えられる。
ＰＯｖ、ｒ＝ＰＯＶ、ｍｉｎ１＋（ＰＯＶ、ｍｉｎ２−ＰＯＶ、ｍｉｎ１）×ηＶ／（２×π）
（６）
ここで、ＰＯＶ、ｍｉｎ１およびＰＯＶ、ｍｉｎ２は、ステップＳ１で求めた駆動量である。
【００５６】
この駆動量ＰＯｖ、ｒを基に各対称マッハツェンダ型干渉計の位相設定を実行し、ステップＳ２で求めたＰＯＷ、ｍｉｎを用いて対称マッハツェンダ型干渉計部と同様に各非対称マッハツェンダ型干渉計の位相設定を行うと、最終的に所望の特性を得ることができる。
【００５７】
なお、ステップＳ１およびステップＳ２の位相測定の際には、必要に応じて光導波路の位相変調を行い、ロックインアンプなどを用いて同期検波を行うことにより設定の精度を上げることもできる。
【００５８】
これまで説明してきた本発明の多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法の手順を纏めると以下のとおりとなる。
【００５９】
対称マッハツェンダ型干渉計と非対称マッハツェンダ型干渉計とを縦列接続させた多段マッハツェンダ型光回路では、非対称マッハツェンダ型干渉計の最小光路長差よりもコヒーレンス長が短い低コヒーレンス光を入射させた場合、光は対称マッハツェンダ型干渉計でのみ干渉を起こし非対称マッハツェンダ型干渉計では干渉を起こさない。
【００６０】
従って、第１に、多段マッハツェンダ型光回路に、非対称マッハツェンダ型干渉計の最小光路長差よりもコヒーレンス長が短い低コヒーレンス光を入射させ、各々の対称マッハツェンダ型干渉計における位相制御部の駆動量（位相制御信号に相当し、例えば、石英系ガラス光導波路では印加熱光学電力、半導体光導波路では印加電圧である）を変化させたときの出力光の強度変化を測定することによって、各々の対称マッハツェンダ型干渉計における位相制御部の駆動量と実際の位相シフト量との関係を全ての対称マッハツェンダ型干渉計について順次測定することができる。
【００６１】
第２に、多段マッハツェンダ型光回路に、波長可変なコヒーレント光源からの光を入射させ、測定対象とされている非対称マッハツェンダ型干渉計に隣接配置された２つの対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率を、上記対称マッハツェンダ型干渉計での測定を基にして５０％に設定し、上記２つの対称マッハツェンダ型干渉計以外の対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率を０％または１００％に設定する。このような強度結合率の条件では、強度結合率を０％または１００％に設定された対称マッハツェンダ型干渉計に挟まれた非対称マッハツェンダ型干渉計は出力光に何ら影響を与えることなく、強度結合率が５０％に設定された対称マッハツェンダ型干渉計に挟まれた非対称マッハツェンダ型干渉計、即ち測定対象とされている非対称マッハツェンダ型干渉計での位相変化によってのみ出力光が変化することとなる。従って、測定対象となる非対称マッハツェンダ型干渉計における位相制御部の駆動量を変えた際の出力光の強度変化を測定すれば、測定対象たる非対称マッハツェンダ型干渉計における位相制御部の駆動量と実際の位相シフト量との関係を測定することができる。そして、測定対象の非対称マッハツェンダ型干渉計を順次変更して全ての非対称マッハツェンダ型干渉計についての位相特性を測定することができる。
【００６２】
そして第３に、上記測定手順により得られた各干渉計での位相制御部の駆動量の測定結果を基に、各々の干渉計の位相制御部に適切な駆動量を設定することで、各々の干渉計の位相制御量が所望の光出力の位相シフト量に一致するようにして光回路全体として所望の光特性が実現されることとなる。
【００６３】
これまでは、位相制御部として、屈折率変化が熱光学電力に比例する石英系ガラス光導波路を用いた例について説明したが、石英系ガラス光導波路や光ファイバなどのガラス光導波路に限定されるものではない。例えば、屈折率変化が印加電界に比例するという関係を有する電気光学効果を利用して、誘電体光導波路や半導体光導波路などを備える多段マッハツェンダ型光回路の特性調整にも本発明を適用できる。さらに、いくつかの異なる種類の光導波路を組み合わせたハイブリッド構成の多段マッハツェンダ型光回路に対しても、各光導波路部の種類毎に位相制御効果を変えて本発明の特性調整を適切に行なうことにより、多段マッハツェンダ型ハイブリッド光回路全体の特性調整を実行することが可能である。
【００６４】
また本発明は、図４や図５に示した構成の多段マッハツェンダ型光回路に限らず、対称マッハツェンダ型干渉計と非対称マッハツェンダ型干渉計を、任意の数および／または任意の接続順序で構成した多段マッハツェンダ型光回路にも適用可能であり、例えば図７や図８に示したような構成の多段マッハツェンダ型光回路にも適用可能である。
【００６５】
図７は、対称マッハツェンダ型干渉計が３段縦列接続されている多段マッハツェンダ型光回路の構成例を説明するための概念図であり、以下に要点のみについて説明する。図４や図５に示したような１段対称マッハツェンダ型干渉計の場合には、その両端に位置する方向性結合器間の強度結合率が５０％からずれた場合、対称マッハツェンダ型干渉計全体として０〜１００％の範囲での任意の強度結合率を実現することが困難であるのに対して、図７に示すように対称マッハツェンダ型干渉計（７１、７２、７３）が縦列接続された３段の対称マッハツェンダ型干渉計７０の両端に位置する２つの対称マッハツェンダ型干渉計（７１、７３）を用いて調整を行なう場合には、この部分で強度結合率を正確に５０％に設定することが容易となる。その結果、３段縦列接続された対称マッハツェンダ型干渉計７０全体として０〜１００％の任意の強度結合率を実現することが容易に可能となり、所望の回路特性を高精度で実現することも容易化される。
【００６６】
図８は、光回路において部分的に対称マッハツェンダ型干渉計を省略し、その部分（８０、８０´）を強度結合率固定の方向性結合器（８１、８１´）で置き換えた構成の多段マッハツェンダ型光回路の例を説明するための概念図である。方向性結合器の強度結合率を固定することとした場合には、その分だけ光回路全体の特性調整も容易となることに加え、光回路サイズも縮小することができる。このような構成は、限定された範囲内での光回路特性を実現する場合などに特に有用であるといえる。
【００６７】
なお、図７や図８に示したような多段マッハツェンダ型光回路の自由な構成変更は、対称マッハツェンダ型干渉計についての多段化や部分的省略に限らず、非対称マッハツェンダ型干渉計に同様の構成変更を加えることによってもよいことはいうまでもない。
【００６８】
本発明の多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法の有効性を確認するために、モニタポートを有しない多段マッハツェンダ型光回路（回路１）を石英系ガラス光導波路技術を用いて作製し、この多段マッハツェンダ型光回路に本発明の特性調整方法を適用して特性調整をなした。また、特性比較を行なう対象として、モニターポートを有する従来構成の多段マッハツェンダ型光回路（回路２）を石英系ガラス光導波路技術により作製し、モニターポートを用いる従来方法によって特性調整を行なった。これらの多段マッハツェンダ型光回路は何れも分散補償器機能を有するように特性調整を行い、対称マッハツェンダ（ＭＺ）型干渉性数は７、非対称マッハツェンダ（ＭＺ）型干渉計の数は６で構成されている。
【００６９】
表１は、これら２つの光回路のパラメータ値と特性測定結果を纏めたものである。
【００７０】
【表１】
2004094213.tif 000004
【００７１】
なお、これら２つの光回路はモニタポートの有無に加えてＦＳＲ値を異にしているが、このＦＳＲ値の差異をトータル光路長差に換算すると４．１３３ｍｍ（回路２＞回路１）に過ぎず、この程度のＦＳＲ値の違いは低損失な石英系光導波路（〜０．０１ｄＢ／ｃｍ）では光損失には影響を及ぼすものではない。
【００７２】
これらの光回路の損失を比較すると、従来構成の光回路（回路２）は９．１ｄＢであるのに対して、本発明の光回路（回路１）は１．７ｄＢであり、極めて低い光損失特性を有していることがわかる。また、光回路のサイズに注目すると、従来構成の光回路（回路２）は６９×８５ｍｍ２（５８６５ｍｍ２）であるのに対して、本発明の光回路（回路１）は３３×７５ｍｍ２（２４７５ｍｍ２）であり、光回路のサイズは約４２％にまでコンパクト化されている。
【００７３】
このように、本発明は光回路の低損失化と小サイズ化に有効であることが明らかになった。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、先ず、多段マッハツェンダ型光回路に、非対称マッハツェンダ型干渉計の最小光路長差よりもコヒーレンス長が短い低コヒーレンス光を入射させ、各々の対称マッハツェンダ型干渉計における位相制御部の駆動量（位相制御信号に相当し、例えば、石英系ガラス光導波路では印加熱光学電力、半導体光導波路では印加電圧である）を変化させたときの出力光の強度変化を測定する。次に、多段マッハツェンダ型光回路に、波長可変なコヒーレント光源からの光を入射させ、測定対象とされている非対称マッハツェンダ型干渉計に隣接配置された２つの対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率を、上記対称マッハツェンダ型干渉計での測定を基にして５０％に設定し、上記２つの対称マッハツェンダ型干渉計以外の対称マッハツェンダ型干渉計の強度結合率を０％または１００％に設定した後、非対称マッハツェンダ型干渉計の各々の位相制御条件を求める。そして最後に、上記測定手順により得られた各干渉計での位相制御部の駆動量の測定結果を基に、各々の干渉計の位相制御部に適切な駆動量を設定して多段マッハツェンダ型光回路全体の特性調整を行なうこととした。
【００７５】
これにより、モニター用ポート（モニター回路）を設ける必要がなくなり、素子サイズや光信号損失の増大といった問題を回避することができる。また、位相シフト量の正確な設定が可能となるため、製造誤差を容易に修正できるとともに複雑な多段マッハツェンダ型光回路の精密な位相設定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多段マッハツェンダ型光回路の特性の従来の調整方法を説明するための概念図である。
【図２】対称マッハツェンダ型干渉計の位相制御部の位相変化に対する光出力の強度特性を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態の一例を示す多段マッハツェンダ型光回路の特性調整方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ１の手順を説明するための多段マッハツェンダ型光回路の概念図である。
【図５】図３のステップＳ２の手順を説明するための多段マッハツェンダ型光回路の概念図である。
【図６】強度結合率による対称マッハツェンダ型干渉計の強度特性を説明するための図で、（ａ）は強度結合率が２０％の場合についての図、（ｂ）は強度結合率が５０％の場合についての図、（ｃ）は強度結合率が８０％の場合についての図である。
【図７】対称マッハツェンダ型干渉計が３段縦列接続されている多段マッハツェンダ型光回路の構成例を説明するための概念図である。
【図８】光回路において部分的に対称マッハツェンダ型干渉計を省略し、その部分を強度結合率固定の方向性結合器で置き換えた構成の多段マッハツェンダ型光回路の例を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１１〜１２Ｐ＋２　方向性結合器
２１〜２２Ｐ＋１　位相制御手段
３１〜３６　ポート
５　低コヒーレンス光源
７１、７２　接続用ポート
８　光路切替装置
９１、９２　光導波路
１０　被測定対称マッハツェンダ型干渉計
１１　被測定非対称マッハツェンダ型干渉計
１２、１３　干渉計（対称マッハツェンダ型干渉計）
７０　３段の対称マッハツェンダ型干渉計
７１、７２、７３　対称マッハツェンダ型干渉計
８０、８０´　強度結合率固定の方向性結合器
【図１】
2004094213.tif 000005
【図２】
2004094213.tif 000006
【図３】
2004094213.tif 000007
【図４】
2004094213.tif 000008
【図５】
2004094213.tif 000009
【図６】
2004094213.tif 000010
【図７】
2004094213.tif 000011
【図８】
2004094213.tif 000012