(57)【要約】【課題】タップされた信号に過剰な損失を発生させることがなく、光強度の均一性を保って、ブロードキャスト型波長多重光通信ネットワークにも対応できる光アド・ドロップ回路を実現する。【解決手段】タップ機能を有する光アド・ドロップ回路であって、１×２光分岐回路１０６〜１０９と光ゲートスイッチ１１０〜１１７を組み合せる構成としている。すべての入力する光波長多重信号は、１×２光分岐回路でアウト用とドロップ、あるいはタップ用に一旦分割されるので、ブロードキャスト型波長多重光通信ネットワークに適用した場合でも、透過してくる波長多重信号において、タップされた信号にのみ原理的過剰損が発生することによって光強度の均一性が損なわれるということがない。【選択図】　　　　図１
2004056685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重光を入力して各波長毎に分波する第１の波長合分波器と、
前記第１の波長合分波器の各出力導波路のそれぞれに接続された１×２光分岐回路と、
前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路上に配置された光ゲートスイッチと、
前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路のうち一方が接続された第１の多入力１出力光合流回路と、
前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路の残りのもう一方が接続された第２の多入力１出力光合流回路と、
前記第１の多入力１出力光合流回路に接続されて外部から光を入力することができる導波路と
を有することを特徴とするタップ機能付き光アド・ドロップ回路。
【請求項２】
波長多重光を入力して各波長毎に分波する第１の波長合分波器と、
前記第１の波長合分波器の各出力導波路のそれぞれに接続された１×２光分岐回路と、
前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路上に配置された光ゲートスイッチと、
前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路が接続された第２の波長合分波器と、
前記第２の波長合分波器の出力導波路の１本に接続された２×１光合流回路と、
前記２×１光合流回路に接続されて外部から光を入力することができる導波路と
を有することを特徴とするタップ機能付き光アド・ドロップ回路。
【請求項３】
波長多重光を入力して各波長毎に分波する第１の波長合分波器と、
前記第１の波長合分波器の各出力導波路のそれぞれに接続された１×２光分岐回路と、
前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路上に配置された光ゲートスイッチと、
前記第１の波長合分波器の両端の出力導波路に接続されている前記１×２光分岐回路の出力導波路のそれぞれ一方が接続された２×１光合流回路と、
前記１×２光分岐回路の残りの出力導波路を含めそれぞれ両隣りの前記１×２光分岐回路の出力導波路の一方が接続された２×１光合流回路と、
全ての前記２×１光合流回路のそれぞれの出力導波路が接続された前記第２の波長合分波器と、
前記第２の波長合分波器の出力導波路の１本に接続された２×１光合流回路と、
前記２×１光合流回路に接続されて外部から光を入力することができる導波路と
を有することを特徴とするタップ機能付き光アド・ドロップ回路。
【請求項４】
前記光ゲートスイッチに半導体光増幅器を用いたことを特徴とする請求項１から３いずれかに記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路。
【請求項５】
波長多重光を入力して各波長毎に分波する第１の波長合分波器と、
前記第１の波長合分波器の各出力導波路のそれぞれに接続された１×２光分岐回路と、
前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路上に配置された半導体光増幅器を用いた光ゲートスイッチと、
それぞれ両隣りの前記１×２光分岐回路の出力導波路の一方が接続された２×１光合流回路と、
前記２×１光合流回路の出力導波路が接続されるとともに、前記第１の波長合分波器の両端の出力導波路が接続されている各前記１×２光分岐回路の出力導波路のそれぞれ一方が直接接続されている第２の波長合分波器と、
前記第２の波長合分波器の出力導波路の１本に接続された２×１光合流回路と、
前記２×１光合流回路に接続されて外部から光を入力することができる導波路と
を有することを特徴とするタップ機能付き光アド・ドロップ回路。
【請求項６】
前記光ゲートスイッチの制御に応じて、前記第１の多光入力１出力光合流回路の出力導波路は任意の波長光を加えた波長多重光を取り出すことのできるアウトポートとなり、また前記第２の多光入力１出力光合流回路の出力導波路は波長多重光から任意の波長光を分離、または分割して取り出すことができるドロップ／タップポートとなることを特徴とする請求項１に記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路。
【請求項７】
前記光ゲートスイッチの制御に応じて、前記２×１光合流回路の出力導波路は任意の波長光を加えた波長多重光を取り出すことのできるアウトポートとなり、また前記第２の波長合分波器の出力導波路の１本は波長多重光から任意の波長光を分離、または分割して取り出すことができるドロップ／タップポートとなることを特徴とする請求項２、３、５のいずれかに記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路。
【請求項８】
前記波長合分波器として、アレイ導波路格子を用いたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長多重を利用した光通信、光交換、光情報処理等の光伝送システムに適用されるタップ機能付き光アド・ドロップ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量の通信を実現するため、１本の光ファイバに異なる光波長（周波数）をもつ複数の光信号を多重化して伝送する波長多重光通信ネットワーク技術の開発が現在盛んに行われている。複数の光波長多重信号の中から任意の波長をもつ信号を取り出したり（ドロップ（ｄｒｏｐ）と称する）、また、加えたりする（アド（ａｄｄ）と称する）ことができる光アド・ドロップ回路は上記波長多重光通信ネットワークにおいて欠かせないものである。
【０００３】
図８はこのような光アド・ドロップ回路の概念を示し、８０１は光アド・ドロップ回路、８０２は複数の光波長多重信号λ１、λ２、…λｋ、…λｎが入力するイン・ポート（ｉｎ　ｐｏｒｔ），８０３は任意の波長をもつ信号λ｀ｋを加えるためのアド・ポート（ａｄｄ　ｐｏｒｔ），８０４は任意の波長をもつ信号λｋを取り出すためのドロップ・ポート（ｄｒｏｐ　ｐｏｒｔ）、８０５は取り出されなかった残りの複数の光波長多重信号λ１、λ２、…λ｀ｋ、…λｎ及び加えられた（アドされた）λ｀ｋを出力するアウト・ポート（ｏｕｔ　ｐｏｒｔ）である。
【０００４】
この光アド・ドロップ回路を実現した既報告例として、アレイ導波路格子とＴＯ（熱光学）スイッチを用いた　Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏの論文（Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ，　“１６−ｃｈａｎｎｅｌ　ｏｐｔｉｃａｌ　ａｄｄ／ｄｒｏｐ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ　ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｄｏｕｂｌｅ−ｇａｔｅ　ｓｗｉｔｃｈｅｓ”，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｌｅｔｔｅｒｓ，　ｖｏｌ．３２，　Ｎｏ．１６，　ｐｐ．１４７１−１４７２，　１９９６）や　Ｔ．Ｓａｉｄａの論文（Ｔ．Ｓａｉｄａ，　“Ａｔｈｅｒｍａｌ　ｓｉｌｉｃａ−ｂａｓｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　ａｄｄ／ｄｒｏｐ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ　ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ａｒｒａｙｅｄ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｄｏｕｂｌｅ　ｇａｔｅｔｈｅｒｍｏ−ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｗｉｔｃｈｅｓ”，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｌｅｔｔｅｒｓ，　ｖｏｌ．３６，　Ｎｏ．６，　ｐｐ．　１４７１−１４７２，　２０００）が挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のＫ．Ｏｋａｍｏｔｏや　Ｔ．Ｓａｉｄａらの論文に報告された方法では、図９に示すような、光波長多重信号λ１、λ２、…λｋ、…λｎの中から任意の波長をもつ信号λｋの一部を分割して取り出し（タップ（ｔａｐ）と称する）たりするようなブロードキャスト（配信）型波長多重光通信ネットワークにも適用しようとすると、透過してくる波長多重信号において、タップされた信号にのみに原理的に過剰な損失を発生させてしまうため、光強度の均一性が損なわれるという解決すべき課題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、ブロードキャスト型波長多重光通信ネットワークにも対応できるタップ機能付き光アド・ドロップ回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路は、波長多重光を入力して各波長毎に分波する第１の波長合分波器と、前記第１の波長合分波器の各出力導波路のそれぞれに接続された１×２光分岐回路と、前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路上に配置された光ゲートスイッチと、前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路のうち一方が接続された第１の多入力１出力光合流回路と、前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路の残りのもう一方が接続された第２の多入力１出力光合流回路と、前記第１の多入力１出力光合流回路に接続されて外部から光を入力することができる導波路とを有することを特徴とする。この構成では、すべての入力する光波長多重信号は、１×２光分岐回路でアウト用とドロップ、あるいはタップ用に一旦分割されるため、ブロードキャスト型波長多重光通信ネットワークに適用した場合でも、透過してくる波長多重信号において、タップされた信号にのみ原理的過剰損が発生することによって、光強度の均一性が損なわれることはない。
【０００８】
また、請求項２に記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路は、波長多重光を入力して各波長毎に分波する第１の波長合分波器と、前記第１の波長合分波器の各出力導波路のそれぞれに接続された１×２光分岐回路と、前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路上に配置された光ゲートスイッチと、前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路が接続された第２の波長合分波器と、前記第２の波長合分波器の出力導波路の１本に接続された２×１光合流回路と、前記２×１光合流回路に接続されて外部から光を入力することができる導波路とを有することを特徴とする。この構成においても、請求項１記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路と同様の機能を有することが可能である。
【０００９】
また、請求項３に記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路は、波長多重光を入力して各波長毎に分波する第１の波長合分波器と、前記第１の波長合分波器の各出力導波路のそれぞれに接続された１×２光分岐回路と、前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路上に配置された光ゲートスイッチと、前記第１の波長合分波器の両端の出力導波路に接続されている前記１×２光分岐回路の出力導波路のそれぞれ一方が接続された２×１光合流回路と、前記１×２光分岐回路の残りの出力導波路を含めそれぞれ両隣りの前記１×２光分岐回路の出力導波路の一方が接続された２×１光合流回路と、全ての前記２×１光合流回路のそれぞれの出力導波路が接続された前記第２の波長合分波器と、前記第２の波長合分波器の出力導波路の１本に接続された２×１光合流回路と、前記２×１光合流回路に接続されて外部から光を入力することができる導波路とを有することを特徴とする。この構成においても、請求項１記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路と同様の機能を有することが可能である。
【００１０】
また、請求項４に記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路によれば、光ゲートスイッチに半導体光増幅器を用いるため、波長合分波器、光分岐回路、光合流回路の損失を補償することが可能となる。また、作製誤差等によって各信号間に損失の差が生じた場合においてもその差を補償することが可能で、各信号間の光強度を高いレベルで均一化することができる。
【００１１】
また、請求項５に記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路は、波長多重光を入力して各波長毎に分波する第１の波長合分波器と、前記第１の波長合分波器の各出力導波路のそれぞれに接続された１×２光分岐回路と、前記１×２光分岐回路のそれぞれの出力導波路上に配置された半導体光増幅器を用いた光ゲートスイッチと、それぞれ両隣りの前記１×２光分岐回路の出力導波路の一方が接続された２×１光合流回路と、前記２×１光合流回路の出力導波路が接続されるとともに、前記第１の波長合分波器の両端の出力導波路が接続されている各前記１×２光分岐回路の出力導波路のそれぞれ一方が直接接続されている第２の波長合分波器と、前記第２の波長合分波器の出力導波路の１本に接続された２×１光合流回路と、前記２×１光合流回路に接続されて外部から光を入力することができる導波路とを有することを特徴とする。この構成においても、請求項１記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路と同様の機能を有することが可能である。
【００１２】
また、請求項１に記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路は、前記光ゲートスイッチの制御に応じて、前記第１の多光入力１出力光合流回路の出力導波路は任意の波長光を加えた波長多重光を取り出すことのできるアウトポートとなり、また前記第２の多光入力１出力光合流回路の出力導波路は波長多重光から任意の波長光を分離、または分割して取り出すことができるドロップ／タップポートとなることを特徴とすることができる。
【００１３】
同様に、請求項２、３、５に記載のタップ機能付き光アド・ドロップ回路は、前記光ゲートスイッチの制御に応じて、前記２×１光合流回路の出力導波路は任意の波長光を加えた波長多重光を取り出すことのできるアウトポートとなり、また前記第２の波長合分波器の出力導波路の１本は波長多重光から任意の波長光を分離、または分割して取り出すことができるドロップ／タップポートとなることを特徴とすることができる。
【００１４】
また、前記波長合分波器としてアレイ導波路格子を用いることを特徴とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るタップ機能付き光アド・ドロップ回路について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る波長多重数が４チャネルの場合のタップ機能付き光アド・ドロップ回路構成を示す。本実施形態では、波長合分波器として、入力導波路、スラブ導波路、および出力導波路から構成された一般的なアレイ導波路格子を用いている。アレイ導波路格子１０１のチャネル間隔は、入力される波長多重光のチャネル間隔に合わせて設計されている。アレイ導波路格子１０１の出力導波路１０２，１０３，１０４，１０５は、それぞれ１×２光分岐回路１０６，１０７，１０８，１０９に接続される。また、１×２光分岐回路１０６，１０７，１０８，１０９の出力導波路１１８，１１９，１２０，１２１，１２２，１２３，１２４，１２５上には、それぞれ光ゲートスイッチ１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７が配置されている。
【００１６】
さらに１×２光分岐回路１０６，１０７，１０８，１０９の出力導波路１１８，１１９，１２０，１２１，１２２，１２３，１２４，１２５のうち、出力導波路１１８，１２０，１２２，１２４及び外部から光を入力することができる導波路（アドポート）１２８を第１の光合流回路１２６に接続し、残りの出力導波路１１９，１２１，１２３，１２５を第２の光合流回路１２７に接続している。この場合、第１の光合流回路１２６の出力導波路１２９は、アウトポートに対応し、光合流回路１２７の出力導波路１３０はドロップポートに対応する。
【００１７】
この回路の動作を説明すると、異なる波長をもつ４つの入力光（λ１，λ２，λ３，λ４）はアレイ導波路格子１０１により分波され、アレイ導波路格子１０１の出力導波路１０２，１０３，１０４，１０５それぞれに導かれる。アレイ導波路格子１０１の出力導波路１０２，１０３，１０４，１０５に導かれたλ１，λ２，λ３，λ４の信号は、さらに１×２光分岐回路１０６，１０７，１０８，１０９により分岐され、信号λ１は１×２光分岐回路１０６の出力導波路１１８，１１９に、信号λ２は１×２光分岐回路１０７の出力導波路１２０，１２１に、信号λ３は１×２光分岐回路１０８の出力導波路１２２，１２３に、信号λ４は１×２光分岐回路１０９の出力導波路１２４，１２５に、それぞれ導かれる。
【００１８】
この回路においてアド・ドロップを行わない通常のときは、光ゲートスイッチ１１０，１１２，１１４，１１６が透過動作状態で、光ゲートスイッチ１１１，１１３，１１５，１１７は遮断動作状態にある。このとき、λ１，λ２，λ３，λ４の信号は、それぞれ導波路１１８，１２０，１２２，１２４を通り、第１の光合流回路１２６により合波されて、アウトポート１２９からのみ出力される。
【００１９】
次に、信号λ１に対してアド・ドロップを行う場合を例に上げて説明すると、光ゲートスイッチ１１１，１１２，１１４，１１６を透過動作状態に、光ゲートスイッチ１１０，１１３，１１５，１１７を遮断動作状態にする。このとき、λ１の信号は導波路１１９を通り、第２の光合流回路１２７を通り、ドロップポート１３０から出力される。他方、λ２，λ３，λ４の信号は、通常状態（アド・ドロップを行わない）のときと同様に、導波路１２０，１２２，１２４を通り、第１の光合流回路１２６に導かれる。また、このとき、アドポート１２８から新たな信号λ１′を入力すれば、信号λ１′が信号λ２，λ３，λ４とともに第１の光合流回路１２６により合波され、アウトポート１２９から出力される。
【００２０】
同様に、対応の光ゲートスイッチ１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７の透過・遮断動作状態を切替え、あるいはアドポート１２８から任意の新たな信号を入力することにより、信号λ２，λ３，λ４についても信号λ１と同様なアド・ドロップの動作ができ、この回路が光アド・ドロップ回路として機能することがわかる。
【００２１】
また、例えば、信号λ１に対して光ゲートスイッチ１１０、及び１１１を透過動作状態にすれば、信号λ１はアウトポート１２９、及びドロップポート１３０（このとき、１３０はタップポートとして機能する）両方から出力される。同様に、ペアーとなっている光ゲートスイッチ１１２と１１３、または１１４と１１５、または１１６と１１７を共に透過動作状態にすることで、信号λ２，λ３，λ４についても信号λ１と同様な動作が可能であり、この回路がタップ機能も有することがわかる。
【００２２】
ここで、１×２光分岐回路１０６，１０７，１０８，１０９の分岐比を等しくしておけば、光ゲートスイッチ１１０，１１２，１１４，１１６に入る全ての信号λ１，λ２，λ３，λ４の光パワーは同じになり、タップされるかどうかに拘わらず、アウトポート１２９に出力される信号λ１，λ２，λ３，λ４の光パワーは同じにすることができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る波長多重数が４チャネルの場合のタップ機能付き光アド・ドロップ回路構成を示す。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、波長合分波器としては、入力導波路、スラブ導波路、および出力導波路から構成された一般的なアレイ導波路格子を用いている。第１のアレイ導波路格子２０１のチャネル間隔は入力される波長多重光のチャネル間隔に合わせて設計されている。アレイ導波路格子２０１の出力導波路２０２，２０３，２０４，２０５は、それぞれ１×２光分岐回路２０６，２０７，２０８，２０９に接続される。また、１×２光分岐回路２０６，２０７，２０８，２０９の出力導波路２１８，２１９，２２０，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５上には、光ゲートスイッチ２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７が配置されている。
【００２４】
さらに、導波路２１８，２１９，２２０，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５は、第２のアレイ導波路格子２２６に接続され、また、第２のアレイ導波路格子２２６の出力導波路２２７は、外部から光を入力することができる導波路（アドポート）２３６とともに２×１光合流回路２３５に接続される。このとき、第２のアレイ導波路格子２２６は、入力される波長多重光λ１，λ２，λ３，λ４のチャネル間隔の半分のチャネル間隔を持つように設計すると、その透過特性は、下記の表１に示す通りになる。なお、この表の見方を簡単に説明すると、例えば入力導波路２１８から入力した入力光λ１は出力導波路２２７に導かれることを表わしている。同様に、例えば入力導波路２１９から入力した入力光λ１は出力導波路２３４に導かれることを表わしている。
【００２５】
そして、２×１光合流回路２３５の出力導波路２３７はアウトポートに対応する。また、第２のアレイ導波路格子２２６の出力導波路２３４は、ドロップポートに対応する。
【００２６】
【表１】
2004056685.tif 000003
【００２７】
この回路の動作を説明すると、異なる波長をもつ４つの入力光（λ１，λ２，λ３，λ４）はアレイ導波路格子２０１により分波され、アレイ導波路格子２０１の出力導波路２０２，２０３，２０４，２０５にそれぞれに導かれる。アレイ導波路格子２０１の出力導波路２０２，２０３，２０４，２０５に導かれたλ１，λ２，λ３，λ４の信号は、さらに１×２光分岐回路２０６，２０７，２０８，２０９により分岐され、信号λ１は１×２光分岐回路２０６の出力導波路２１８，２１９に、信号λ２は１×２光分岐回路２０７の出力導波路２２０，２２１に、信号λ３は１×２光分岐回路２０８の出力導波路２２２，２２３に、信号λ４は１×２光分岐回路２０９の出力導波路２２４，２２５に、それぞれ導かれる。
【００２８】
この回路においてアド・ドロップを行わない通常のときは、光ゲートスイッチ２１０，２１２，２１４，２１６が透過動作状態で、光ゲートスイッチ２１１，２１３，２１５，２１７は遮断動作状態にある。このとき、λ１，λ２，λ３，λ４の信号は、それぞれ導波路２１８，２２０，２２２，２２４から第２のアレイ導波路格子２２６に入力される。そして、表１の透過特性に従い、λ１，λ２，λ３，λ４の信号は、すべて第２のアレイ導波路格子２２６の出力導波路２２７に導かれる。そして、２×１光合流回路２３５を通って、アウトポート２３７から出力される。
【００２９】
次に、信号λ１に対してアド・ドロップを行う場合を例に挙げて説明すると、光ゲートスイッチ２１１，２１２，２１４，２１６を透過動作状態に、光ゲートスイッチ２１０，２１３，２１５，２１７を遮断動作状態にする。このとき、λ１，λ２，λ３，λ４の信号は、それぞれ導波路２１９，２２０，２２２，２２４から第２のアレイ導波路格子２２６に入力される。そして、表１の透過特性に従い、λ１の信号は第２のアレイ導波路格子２２６の出力導波路２３４（ドロップポート）から出力され、λ２，λ３，λ４の信号は、第２のアレイ導波路格子２２６の出力導波路２２７に出力される。また同時に、アドポート２３６から新たな信号λ１′を入力すれば、信号λ１′は信号λ２，λ３，λ４とともに２×１光合流回路２３５により合波され、アウトポート２３７から出力される。このように、信号λ２，λ３，λ４についても信号λ１と同様な動作ができ、この回路が光アド・ドロップ回路として機能することがわかる。
【００３０】
また、例えば、信号λ１に対して光ゲートスイッチ２１０及び２１１を透過動作状態にすれば、信号λ１は導波路２１８及び２１９から第２のアレイ導波路格子２２６に入力されることになり、アウトポート２３７、及びドロップポート２３４（このとき２３４はタップポートとして機能する）の両方から信号λ１が出力される。信号λ２，λ３，λ４についても同様な動作が可能であり、この回路がタップ機能も有することがわかる。
【００３１】
ここで、１×２光分岐回路２０６，２０７，２０８，２０９の分岐比を等しくしておけば、光ゲートスイッチ２１０，２１２，２１４，２１６に入る全ての信号λ１，λ２，λ３，λ４の光パワーは同じになり、タップされるかどうかに拘わらず、アウトポート２３７に出力される信号λ１，λ２，λ３，λ４の光パワーは同じにすることができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る波長多重数が４チャネルの場合のタップ機能付き光アド・ドロップ回路構成を示す。本実施形態でも、波長合分波器としては、入力導波路、スラブ導波路、および出力導波路から構成された一般的なアレイ導波路格子を用いている。第１のアレイ導波路格子３０１のチャネル間隔は入力される波長多重光のチャネル間隔に合わせて設計されている。アレイ導波路格子３０１の出力導波路３０２，３０３，３０４，３０５は、それぞれ１×２光分岐回路３０６，３０７，３０８，３０９に接続される。また、１×２光分岐回路３０６，３０７，３０８，３０９の出力導波路３１８，３１９，３２０，３２１，３２２，３２３，３２４，３２５上には、光ゲートスイッチ３１０，３１１，３１２，３１３，３１４，３１５，３１６，３１７が配置されている。そして、導波路３１８，３２５は２×１光合流回路３２６に、導波路３１９，３２０は２×１光合流回路３２７に、導波路３２１，３２２は２×１光合流回路３２８に、導波路３２３，３２４は２×１光合流回路３２９にそれぞれ接続される。
【００３３】
さらに、２×１光合流回路３２６，３２７，３２８，３２９の出力導波路３３０，３３１，３３２，３３３が第２のアレイ導波路格子３３４に接続され、また、第２のアレイ導波路格子３３４の出力導波路３３５は、外部から光を入力することができる導波路（アドポート）３４０とともに２×１光合流回路３３９に接続される。このとき、第２のアレイ導波路格子３３４は入力される波長多重光λ１，λ２，λ３，λ４のチャネル間隔と同じチャネル間隔を持つように設計されており、その透過特性は下記の表２に示す通りになる。なお、この表の見方を簡単に説明すると、例えば入力導波路３３０から入力した入力光λ１は出力導波路３３５に導かれることを表わしている。同様に、例えば入力導波路３３１から入力した入力光λ１は出力導波路３３８に導かれることを表わしている。
【００３４】
そして、２×１光合流回路３３９の出力導波路３４１はアウトポートに対応する。また、第２のアレイ導波路格子３３４の出力導波路３３８は、ドロップポートに対応する。
【００３５】
【表２】
2004056685.tif 000004
【００３６】
この回路の動作を説明すると、異なる波長をもつ４つの入力光（λ１，λ２，λ３，λ４）はアレイ導波路格子３０１により分波され、アレイ導波路格子３０１の出力導波路３０２，３０３，３０４，３０５のそれぞれに導かれる。アレイ導波路格子３０１の出力導波路３０２，３０３，３０４，３０５に導かれたλ１，λ２，λ３，λ４の信号は、さらに１×２光分岐回路３０６，３０７，３０８，３０９により分岐され、信号λ１は１×２光分岐回路３０６の出力導波路３１８，３１９に、信号λ２は１×２光分岐回路３０７の出力導波路３２０，３２１に、信号λ３は１×２光分岐回路３０８の出力導波路３２２，３２３に、信号λ４は１×２光分岐回路３０９の出力導波路３２４，３２５にそれぞれ導かれる。
【００３７】
この回路においてアド・ドロップを行わない通常のときは、光ゲートスイッチ３１０，３１２，３１４，３１６が透過動作状態で、光ゲートスイッチ３１１，３１３，３１５，３１７は遮断動作状態にある。このとき、λ１，λ２，λ３，λ４の信号は、それぞれ導波路３１８，３２０，３２２，３２４からそれぞれ２×１光合流回路３２６，３２７，３２８，３２９へ、さらに、それぞれ２×１光合流回路３２６，３２７，３２８，３２９の出力導波路３３０，３３１，３３２，３３３を通り、第２のアレイ導波路格子３３４に入力される。そして、表２の透過特性に従い、λ１，λ２，λ３，λ４の信号は、すべて第２のアレイ導波路格子３３４の出力導波路３３５に導かれる。そして、２×１光合流回路３３９を通って、アウトポート３４１から出力される。
【００３８】
次に、信号λ１に対してアド・ドロップを行う場合を例に挙げて説明すると、光ゲートスイッチ３１１，３１２，３１４，３１６を透過動作状態に、光ゲートスイッチ３１０，３１３，３１５，３１７を遮断動作状態にする。このとき、λ１，λ２，λ３，λ４の信号は、それぞれ導波路３１９，３２０，３２２，３２４からそれぞれ２×１光合流回路３２６，３２７，３２８，３２９へ、さらに、それぞれ２×１光合流回路３２７，３２８，３２９の出力導波路３３０，３３１，３３２を通り、第２のアレイ導波路格子３３４に入力される。そして、表２の透過特性に従い、λ１の信号は第２のアレイ導波路格子３３４の出力導波路３３８（ドロップポート）から出力され、λ２，λ３，λ４の信号は、第２のアレイ導波路格子３３４の出力導波路３３５に出力される。また同時に、アドポート３４０から新たな信号λ１′を入力すれば、信号λ１′は信号λ２，λ３，λ４とともに２×１光合流回路３３９により合波され、アウトポート３４１から出力される。このように、信号λ２，λ３，λ４についても信号λ１と同様な動作ができ、この回路が光アド・ドロップ回路として機能することがわかる。
【００３９】
また、例えば、信号λ１に対して光ゲートスイッチ３１０及び３１１を透過動作状態にすれば、信号λ１は導波路３３０、及び３３１から第２のアレイ導波路格子３３４に入力されることになり、アウトポート３４１及びドロップポート３３８（このとき３３８はタップポートとして機能する）の両方から信号λ１が出力される。信号λ２，λ３，λ４についても同様な動作が可能であり、この回路がタップ機能も有することがわかる。
【００４０】
ここで、１×２光分岐回路３０６，３０７，３０８，３０９の分岐比を等しくしておけば、光ゲートスイッチ３１０，３１２，３１４，３１６に入る全ての信号λ１，λ２，λ３，λ４の光パワーは同じになり、タップされるかどうかに拘わらず、アウトポート３４１に出力される信号λ１，λ２，λ３，λ４の光パワーは同じにすることができる。
【００４１】
また、３１０〜３１７の光ゲートスイッチとして、半導体光増幅器（ＳＯＡ）を用いると、電流を注入したときに、光を増幅して出力することが可能であることを利用し、上記のアレイ導波路格子、１×２光分岐回路、２×１光合流回路等のパッシブデバイスの損失を補償することもできる。また、半導体光増幅器を用いることで、パッシブデバイスの作製誤差等によって各信号間に損失の差が生じた場合においても、その差を補償することが可能で、各信号間の光強度を高いレベルで均一化することができる。さらに、半導体光増幅器に注入する電流量によりその光増幅量も調整することも可能であるので、以下に示すような実施形態も実現可能である。
【００４２】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係る波長多重数が４チャネルの場合のタップ機能付き光アド・ドロップ回路構成を示す。本実施形態も、波長合分波器としては、入力導波路、スラブ導波路、および出力導波路から構成された一般的なアレイ導波路格子を用いている。第１のアレイ導波路格子４０１のチャネル間隔は入力される波長多重光のチャネル間隔に合わせて設計されている。アレイ導波路格子の出力導波路４０２，４０３，４０４，４０５は、それぞれ１×２光分岐回路４０６，４０７，４０８，４０９に接続される。また、１×２光分岐回路４０６，４０７，４０８，４０９の出力導波路４１８，４１９，４２０，４２１，４２２，４２３，４２４，４２５上には、半導体光増幅器を用いた光ゲートスイッチ（以下、半導体光増幅器光ゲートスイッチと称する）４１０，４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６，４１７が配置されている。
【００４３】
そして、導波路４１８、及び４２５は、直接第２のアレイ導波路格子４３２に接続され、導波路４１９，４２０は２×１光合流回路４２６に、導波路４２１，４２２は２×１光合流回路４２７に、導波路４２３，６２４は２×１光合流回路４２８にそれぞれ接続される。さらに、２×１光合流回路４２６，４２７，４２８の出力導波路４２９，４３０，４３１は、第２のアレイ導波路格子４３２に接続される。
【００４４】
また、第２のアレイ導波路格子４３２の出力導波路４３３は、外部から光を入力することができる導波路（アドポート）４３９とともに２×１光合流回路４３８に接続される。このとき、第２のアレイ導波路格子４３２は入力される波長多重光λ１，λ２，λ３，λ４のチャネル間隔と同じチャネル間隔を持つように設計されており、その透過特性は下記の表３に示す通りになる。なお、この表の見方を簡単に説明すると、例えば入力導波路４１８から入力した入力光λ１は出力導波路４３３及び４３７の両方に導かれることを表わしている。同様に、例えば入力導波路４２９から入力した入力光λ１は出力導波路４３６に導かれることを表わしている。
【００４５】
そして、２×１光合流回路４３８の出力導波路４４０はアウトポートに対応する。また、第２のアレイ導波路格子４３２の出力導波路４３６は、ドロップポートに対応する。
【００４６】
【表３】
2004056685.tif 000005
【００４７】
この回路の動作を説明すると、異なる波長をもつ４つの入力光（λ１，λ２，λ３，λ４）はアレイ導波路格子４０１により分波され、アレイ導波路格子４０１の出力導波路４０２，４０３，４０４，４０５にそれぞれに導かれる。アレイ導波路格子４０１の出力導波路４０２，４０３，４０４，４０５に導かれたλ１，λ２，λ３，λ４の信号は、さらに１×２光分岐回路４０６，４０７，４０８，４０９により分岐され、信号λ１は１×２光分岐回路４０６の出力導波路４１８，４１９に、信号λ２は１×２光分岐回路４０７の出力導波路４２０，４２１に、信号λ３は１×２光分岐回路４０８の出力導波路４２２，４２３に、信号λ４は１×２光分岐回路４０９の出力導波路４２４，４２５にそれぞれ導かれる。
【００４８】
この回路においてアド・ドロップを行わない通常のときは、半導体光増幅器光ゲートスイッチ４１０，４１２，４１４，４１６が透過動作状態で、半導体光増幅器光ゲートスイッチ４１１，４１３，４１５，４１７は遮断動作状態にある。このとき、λ１の信号は、導波路４１８から第２のアレイ導波路格子４３２に入力され、また、λ２，λ３，λ４の信号は、それぞれ導波路４２０，４２２，４２４からそれぞれ２×１光合流回路４２６，４２７，４２８を通り、さらに、２×１光合流回路４２６，４２７，４２８の出力導波路４２９，４３０，４３１から第２のアレイ導波路格子４３２に入力される。
【００４９】
そして、表３の透過特性に従い、λ１，λ２，λ３，λ４の信号は、すべて第２のアレイ導波路格子４３２の出力導波路４３３に導かれる。そして、２×１光合流回路４３８を通って、アウトポート６４０から出力される。
【００５０】
次に、信号λ１に対してアド・ドロップを行う場合を例に挙げて説明すると、半導体光増幅器光ゲートスイッチ４１１，４１２，４１４，４１６を透過動作状態に、光ゲートスイッチ４１０，４１３，４１５，４１７を遮断動作状態にする。このとき、λ１，λ２，λ３，λ４の信号は、それぞれ導波路４１９，４２０，４２２，４２４からそれぞれ２×１光合流回路４２６，４２７，４２８，４２９、さらに、それぞれ２×１光合流回路４２６，４２８，４２９の出力導波路４２９，４３０，４３１を通り、第２のアレイ導波路格子４３２に入力される。
【００５１】
そして、表３の透過特性に従い、λ１の信号は第２のアレイ導波路格子４３２の出力導波路４３６（ドロップポート）から出力され、λ２，λ３，λ４の信号は、第２のアレイ導波路格子４３２の出力導波路４３３に出力される。また同時に、アドポート４３９から新たな信号λ１′を入力すれば、信号λ１′は信号λ２，λ３，λ４とともに２×１光合流回路４３８により合波され、アウトポート４４０から出力される。このように、信号λ２，λ３，λ４についても信号λ１と同様な動作ができ、この回路が光アド・ドロップ回路として機能することがわかる。
【００５２】
また、例えば、信号λ１に対して光ゲートスイッチ４１０及び４１１を透過動作状態にすれば、信号λ１は導波路４１８及び４２９から第２のアレイ導波路格子４３２に入力されることになり、アウトポート４４０及びドロップポート４３６（このとき４３６はタップポートとして機能する）の両方から出力される。信号λ２，λ３，λ４についても同様な動作が可能であり、この回路がタップ機能も有することがわかる。
【００５３】
ここで、この光アド・ドロップ回路をみると、導波路４１８及び４２５を通るλ１及びλ４の信号以外の信号は、２×１光合流回路４２６，４２７，４２８のいずれかを通っているため、その２×１光合流回路の分岐損分だけ損失が発生する。ところが、この光アド・ドロップ回路では、４１０〜４１７の光ゲートスイッチとして半導体光増幅器を用いているので、半導体光増幅器光ゲートスイッチ４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６に注入する電流量を２×１光合流回路での損失を補うように多くすること（あるいは、半導体光増幅器光ゲートスイッチ４１０，４１７に注入する電流量を減らしてもよい。）によって、第２のアレイ導波路格子４３２に入る全ての信号λ１，λ２，λ３，λ４の光パワーが同じになるようにすることができる。
【００５４】
よって、本実施形態によれば、ドロップ、あるいは、タップされるかどうかに拘わらず、アウトポート４４０に出力される信号λ１，λ２，λ３，λ４の光パワーを同じにすることができる。
【００５５】
（アレイ導波路格子の詳細）
上述の本発明の各実施形態で例示したアレイ導波路格子は、周知の一般的なアレイ導波路格子（参考文献：Ｈ．　Ｔａｋａｈａｓｈｉ　ｅｔ　ａｌ．，　“Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｃｈａｎｅｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ａｒｒａｙｅｄ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ＮｘＮ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ”，　Ｊ．　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈ．，　ｖｏｌ．１３，　Ｎｏ．３，　ｐｐ．４４７−４５５，　１９９５））が適用できるが、以下に図面を参照してそのアレイ導波路格子を説明する。
【００５６】
図５に示すように、アレイ導波路格子５０１は、格子状に規則的に整列されたある一定の長さ△Ｌづつ異なる多数の導波路５０２、５０４、５０５と、その入出力部にあるスラブ導波路５０３、５０３とで構成されている。
【００５７】
そのアレイ導波路格子５０１の動作原理は、入力導波路５０２から入射した光が入力側スラブ導波路５０３で回折して広がり、アレイ導波路５０４に結合する。次に、その光はアレイ導波路５０４で導波路長差△Ｌに応じた位相差が生じ、出力側スラブ導波路５０３に到達する。そして、各アレイ導波路５０４から出力側スラブ導波路５０３に入射した光は、相互に干渉し出力導波路５０５が配置している一点に集光する。
【００５８】
ここで、アレイ導波路５０４で与えられる位相差は、波長により異なるため集光する一点は波長により異なる。これにより、アレイ導波路格子５０１は波長分波特性を実現している。
【００５９】
また、アレイ導波路格子フィルタのある特定の出力導波路から透過してくる光の波長は、周期的なものとなる（波長周回性）。この周波数の周期はフリー・スペクトラル・レンジ（ＦＳＲ）と呼ばれ、以下の式（１）により定まる。
【００６０】
【数１】
2004056685.tif 000006
【００６１】
ここで、λは光の波長、ｎはアレイ導波路の実効屈折率、ΔＬは隣合うアレイ導波路間の長さの差である。すなわち、ＦＳＲはアレイ導波路間の長さの差ΔＬを設定することで、決定される。
【００６２】
また、隣り合う出力導波路間における透過周波数の差、すなわちチャネル波長間隔Δλは、図６に示すように、スラブ導波路５０３の接続点におけるアレイ導波路の間隔ａ、及び出力導波路間の間隔ｂ、スラブ導波路の長さＲ、及びＦＳＲにより、以下の式（２）のように定めることができる。
【００６３】
【数２】
2004056685.tif 000007
【００６４】
ここで、ｎｓはスラブ導波路の等価屈折率である。
【００６５】
また、このアレイ導波路格子（ＡＷＧ）５０１は、図７に示すように、波長合／分波機能の他に、光を入力する導波路を変えることによるルーティング機能も持っている。図７において、（Ａ）は波長分波機能を示し、（Ｂ）は波長合波機能を示し、（Ｃ）は波長ルーティング機能を示し、（Ｄ）は周回性機能を示している。
【００６６】
さらに、本発明の各実施形態の第２のアレイ導波路格子について説明を追加する。
【００６７】
まず、本発明の第２の実施形態における第２のアレイ導波路格子２２６は、第１のアレイ導波路格子２０１に対して、ＦＳＲは同じで、チャネル間隔を１／２にするように、式（２）の（ａ・ｂ）／Ｒを１／２にすればよい。また、出力導波路本数は２倍にする。
【００６８】
また、本発明の第３の実施形態における第２のアレイ導波路格子３３４は、アレイ導波路格子の基本的性質波長ルーティング機能（図７の（Ｃ）参照）を用いたものである。
【００６９】
また、通常のアレイ導波路格子は、ＦＳＲ＝（出力導波路の本数）×Δλが成り立つように設計するが、出力導波路をもう一本多く配置すれば、そこには、波長は同じでＦＳＲの回折次数か１つ異なるものが出力されることになり、本発明の第４の実施形態における第２のアレイ導波路格子４３２が得られる。
【００７０】
（他の実施形態）
上述した本発明の各実施形態では、波長多重数が４チャネルの場合のタップ機能付き光アド・ドロップ回路構成を例示したが、本発明における波長多重数はこれに限定されず、任意のチャンネル数を同様に採用できる。
【００７１】
また、上述した本発明の各実施形態では、波長合分波器としてアレイ導波路格子を例示したが、本発明はこれに限定されず、同様な機能を有する光回路も適用可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、１×２光分岐回路と光ゲートスイッチを組み合せる構成にして、すべての入力する光波長多重信号は、１×２光分岐回路でアウト用とドロップ、あるいはタップ用に一旦分割されるため、本発明の光アド・ドロップ回路をブロードキャスト型波長多重光通信ネットワークに適用した場合でも、透過してくる波長多重信号において、タップされた信号にのみ原理的過剰損が発生することによって光強度の均一性が損なわれるということがない、タップ機能を有する光アド・ドロップ回路を実現することができる。
【００７３】
さらに、本発明によれば、光アド・ドロップ回路を構成する光ゲートスイッチに半導体光増幅器を用いることで、波長合分波器、光分岐回路、光合流回路の損失を補償することが可能となり、また、作製誤差等によって各信号間に損失の差が生じた場合においてもその差を補償することが可能で、各信号間の光強度を高いレベルで均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるタップ機能付き光アド・ドロップ回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態におけるタップ機能付き光アド・ドロップ回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態におけるタップ機能付き光アド・ドロップ回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施形態におけるタップ機能付き光アド・ドロップ回路の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明で利用可能なアレイ導波路格子の構成例を示す模式的な平面図である。
【図６】本発明で利用可能なアレイ導波路格子のスラブ導波路を説明する概念図である
【図７】本発明で利用可能なアレイ導波路格子の機能を説明するブロック図である。
【図８】光アド・ドロップ回路の機能を説明する概念図である。
【図９】タップ回路の機能を説明する概念図である。
【符号の説明】
１０１　アレイ導波路格子
１０２，１０３，１０４，１０５　アレイ導波路格子の出力導波路
１０６，１０７，１０８，１０９　１×２光分岐回路
１１０，１１１，１１２，１１３　光ゲートスイッチ
１１４，１１５，１１６，１１７　光ゲートスイッチ
１１８，１１９，１２０，１２１　１×２光分岐回路の出力導波路
１２２，１２３，１２４，１２５　１×２光分岐回路の出力導波路
１２６　第１の光合流回路
１２７　第２の光合流回路
１２８　アドポート
１２９　アウトポート
１３０　ドロップ／タップポート
２０１　第１のアレイ導波路格子
２０２，２０３，２０４，２０５　アレイ導波路格子の出力導波路
２０６，２０７，２０８，２０９　１×２光分岐回路
２１０，２１１，２１２，２１３　光ゲートスイッチ
２１４，２１５，２１６，２１７　光ゲートスイッチ
２１８，２１９，２２０，２２１　１×２光分岐回路の出力導波路
２２２，２２３，２２４，２２５　１×２光分岐回路の出力導波路
２２６　第２のアレイ導波路格子
２２７　２２８，２２９，２３０　第２のアレイ導波路格子の出力導波路
２３１，２３２，２３３　第２のアレイ導波路格子の出力導波路
２３４　ドロップポート
２３５　２×１光合流回路
２３６　アドポート
２３７　アウトポート
３０１　第１のアレイ導波路格子
３０２，３０３，３０４，３０５　第１のアレイ導波路格子の出力導波路
３０６，３０７，３０８，３０９　１×２光分岐回路
３１０，３１１，３１２，３１３　光ゲートスイッチ
３１４，３１５，３１６，３１７　光ゲートスイッチ
３１８，３１９，３２０，３２１　１×２光分岐回路の出力導波路
３２２，３２３，３２４，３２５　１×２光分岐回路の出力導波路
３２６，３２７，３２８，３２９　２×１光合流回路
３３０，３３１，３３２，３３３　２×１光合流回路の出力導波路
３３４　第２のアレイ導波路格子
３３５，３３６，３３７　第２のアレイ導波路格子の出力導波路
３３８　ドロップポート
３３９　２×１光合流回路
３４０　アドポート
３４１　アウトポート
４０１　第１のアレイ導波路格子
４０２，４０３，４０４，４０５　第１のアレイ導波路格子の出力導波路
４０６，４０７，４０８，４０９　１×２光分岐回路
４１０，４１１，４１２，４１３　光ゲートスイッチ
４１４，４１５，４１６，４１７　光ゲートスイッチ
４１８，４１９，４２０，４２１　１×２光合流回路の出力導波路
４２２，４２３，４２４，４２５　１×２光合流回路の出力導波路
４２６，４２７，４２８　２×１光合流回路
４３２　第２のアレイ導波路格子
４３１，４３４，４３５，４３７　第２のアレイ導波路格子の出力導波路
４３６　ドロップポート
４３８　２×１光合流回路
４３９　アドポート
４４０　アウトポート
【図１】
2004056685.tif 000008
【図２】
2004056685.tif 000009
【図３】
2004056685.tif 000010
【図４】
2004056685.tif 000011
【図５】
2004056685.tif 000012
【図６】
2004056685.tif 000013
【図７】
2004056685.tif 000014
【図８】
2004056685.tif 000015
【図９】
2004056685.tif 000016