(57)【要約】【課題】良好なクロストーク特性を有し、歩留まりを向上させることができる小型の光機能装置を実現する。【解決手段】第三の光導波路３から入力されたメイン信号光は、３ｄＢ光方向性結合器５によって第一の光導波路７および第二の光導波路６に分岐される。分岐された信号光は、第一スラブ８、アレイ光導波路９および第二スラブ１０からなるＡＷＧによって、波長毎に分離され、それぞれ第一のアレイ出力導波路群１１および第二のアレイ出力導波路群１２に出力される。その後、高反射膜１３で反射し、逆の経路をたどる。ただし、熱光学位相シフタ１４によって位相が変化すると、その熱光学位相シフタ１４に対応する波長の信号光は、３ｄＢ光方向性結合器５において、第四の導波路４側に出力される。他の波長の信号光は、第三の導波路３側に出力される。【選択図】  図１
2004252025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を伝送する第一の光導波路および第二の光導波路と、
入力された信号光を等しい光強度で第一の光導波路および第二の光導波路に分岐させ、第一の光導波路および第二の光導波路から入力される信号光を合波する光合分波部と、
第一の光導波路を伝搬する信号光および第二の光導波路を伝搬する信号光を波長毎に分離する波長分離部と、
第一の光導波路を伝搬する信号光から波長毎に分離された各信号光を伝送する第一の光導波路群と、
第二の光導波路を伝搬する信号光から波長毎に分離された各信号光を伝送する第二の光導波路群と、
第一の光導波路群を伝搬する信号光および第二の光導波路群を伝搬する信号光を反射する反射体とを備え、
第一の光導波路群および第二の光導波路群の一方または双方は、伝搬する信号光の位相を変化させる位相変更スイッチを備えた
ことを特徴とする光機能装置。
【請求項２】
第一の光導波路群および第二の光導波路群のうちいずれか一方のみが位相変更スイッチを備える請求項１に記載の光機能装置。
【請求項３】
光合分波部は、２入力２出力の３ｄＢ光方向性結合器であり、第一の光導波路および第二の光導波路が接続される端部とは反対側の端部に２つのサーキュレータが接続され、
前記２つのサーキュレータは、それぞれ、外部から入力される信号光を３ｄＢ光方向性結合器に出力し、３ｄＢ光方向性結合器から入力される信号光を外部に出力する
請求項１または請求項２に記載の光機能装置。
【請求項４】
光合分波部は、１入力２出力の３ｄＢ光結合器であり、第一の光導波路および第二の光導波路が接続される端部とは反対側の端部に一つのサーキュレータが接続され、
前記サーキュレータは、外部から入力される信号光を３ｄＢ光結合器に出力し、３ｄＢ光結合器から入力される信号光を外部に出力する
請求項１または請求項２に記載の光機能装置。
【請求項５】
位相変更スイッチは、熱工学位相シフタであり、
前記熱工学位相シフタと、光合分波部と、波長分離部とが石英基板上にモノリシック集積され、
前記石英基板上に、反射体として高反射膜が配置される
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の光機能装置。
【請求項６】
波長分離部は、
第一の光導波路および第二の光導波路に接続される第一のスラブ導波路と、
前記第一のスラブ導波路に接続されるアレイ光導波路と、
前記アレイ光導波路と、第一の光導波路群および第二の光導波路群とを接続させる第二のスラブ導波路を備えたアレイ導波路回折格子である
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の光機能装置。
【請求項７】
波長多重された信号光に対する処理を行う光機能装置と、前記光機能装置を制御する制御部とを備えた光機能モジュールであって、
前記光機能装置は、
信号光を伝送する第一の光導波路および第二の光導波路と、
入力された信号光を等しい光強度で第一の光導波路および第二の光導波路に分岐させ、第一の光導波路および第二の光導波路から入力される信号光を合波する光合分波部と、
第一の光導波路を伝搬する信号光および第二の光導波路を伝搬する信号光を波長毎に分離する波長分離部と、
第一の光導波路を伝搬する信号光から波長毎に分離された各信号光を伝送する第一の光導波路群と、
第二の光導波路を伝搬する信号光から波長毎に分離された各信号光を伝送する第二の光導波路群と、
第一の光導波路群を伝搬する信号光および第二の光導波路群を伝搬する信号光を反射する反射体とを備え、
第一の光導波路群および第二の光導波路群の一方または双方は、伝搬する信号光の位相を変化させる位相変更スイッチを備え、
前記制御部は、
波長分離部の温度を一定に保つ温度制御手段と、
位相変更スイッチのオンおよびオフを制御する位相変更スイッチ制御手段とを備えた
ことを特徴とする光機能モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重された信号光を伝送する光ネットワークのノードにおいて、選択した波長の光の遮断や光強度レベルの変更を行ったり、選択した波長の信号光のアド・ドロップを行う光機能装置および光機能モジュールに関する。
【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。そして、光の波長多重技術において、ＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ  Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）が注目されている。ＯＡＤＭは、波長多重された信号光を伝送する光ネットワークのノードに配置される。ＯＡＤＭは、ノードにおいて、ある波長の信号光のみを取り出して光ネットワーク上に送り出したり、ある波長の信号光のみを遮断して他の波長の信号光を光ネットワーク上に送り出したり、あるいは、送り出す信号光に、ある波長の信号光を挿入する。ＯＡＤＭは、光信号を電気信号に変換することなく、特定波長の信号光の取り出しや送り出しを行う。特に、近年、各ノードで選択する波長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、ＯＡＤＭやＲＯＡＤＭは、波長合分波器と空間光スイッチアレイの二つの光素子を含んでいる。波長合分波器は、光ファイバー中を伝搬する波長多重信号光を波長毎に異なる導波路に分岐させることにより、信号光を空間的に分離する。空間光スイッチアレイは、波長毎に分離された各信号光、および挿入すべき波長の信号光を入力され、光ファイバーに戻すべき波長の信号光を波長合分波器に出力する。波長合分波器は、空間光スイッチアレイから送られる各波長の光を多重して光ファイバーに戻す。波長合分波器として複数のＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ：アレイ導波路回折格子）を用い、空間光スイッチアレイの構成を、２×２マッハツェンダー型ＴＯ（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｏｐｔｉｃ：熱光学）スイッチを複数配列させた構成とすることが一般的である。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、４組のＡＷＧと、複数の２×２マッハツェンダー型ＴＯスイッチとを同一の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ＯＡＤＭが紹介されている。図４は、非特許文献１に記載のＯＡＤＭの構成を示す説明図である。図４に示す従来のＯＡＤＭは、第一のＡＷＧ７１から第四のＡＷＧ７４までの４組のＡＷＧを備える。また、チャンネル数に応じた１６個のダブルゲートＴＯスイッチ６１を備える。それぞれのダブルゲートＴＯスイッチ６１は、マッハツェンダー干渉器を２個直列に接続したダブルゲート型のスイッチである。
【０００５】
主入力となる信号光（メイン信号光）は、波長多重された状態で、第一のＡＷＧ７１に入力される。第一のＡＷＧは７１は、入力されたメイン信号光を波長毎に分離し、分離した信号光を波長毎にそれぞれ異なるダブルゲートＴＯスイッチ６１に出力する。また、挿入される信号（アド信号光）は、波長多重された状態で、第二のＡＷＧ７２に入力される。第二のＡＷＧ７２は、第一のＡＷＧ７１と同様に、アド信号光を分離し、各波長毎に異なるダブルゲートＴＯスイッチ６１に出力する。
【０００６】
分離された各波長に対応する個々のダブルゲートＴＯスイッチ６１は、設定に応じて、入力された信号光を第三のＡＷＧ７３または第４のＡＷＧ７４に出力する。第三のＡＷＧ７３は、各ダブルゲートＴＯスイッチ６１から入力される信号光を多重し、メイン通過信号として出力する。また、第四のＡＷＧ７４は、各ダブルゲートＴＯスイッチ６１から入力される信号光を多重し、メイン信号光から分離した信号光（ドロップ信号光）として出力する。個々のダブルゲートＴＯスイッチ６１の出力先を設定することにより、所望の波長の信号光をドロップ信号光として分離したり、所望の波長の信号光をメイン信号に挿入することができる。
【０００７】
また、反射ミラーを利用した光処理回路も提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の光処理回路は、入力光を１×Ｎ合分波回路によって波長毎に分離し、各波長を平面型光導波回路に出力する。
【０００８】
図５は、特許文献１に示される平面型光導波回路を示す説明図である。平面型光導波路回路８０には、二本の入力導波路８２，８３、二組の３ｄＢ合分波回路部８４，８５、二本のアーム導波路部８６，８７、位相調整機構ＳＷ８８および二本の出力導波路８９，９０からなる２×２マッハツェンダ型スイッチ８１が設けられる。そして、一方の入力導波路８２がポートＩに接続される。また、一方の出力導波路９０には、信号光をポートＩＩ，ＩＩＩに分岐させる１×２光分岐回路９１が配置され、他方の出力導波路８９には、１／４波長板９２および高反射ミラー９３が配置される。位相調整機構ＳＷ８８は、入力導波路８２から出力導波路８９にパスがつながるように調整される。すると、１×Ｎ合分波回路（図示せず。）によって波長毎に分離された信号光は、ポートＩに入力され、出力導波路８９に伝搬する。そして、高反射ミラー８３で反射して、ポートＩに戻る。位相調整機構ＳＷ８５において、通過する信号光の位相量を変化させることにより、ポートＩに戻す信号光の強度を変更させることができる。このような平面型光導波回路８０を１×Ｎ合分波回路のＮ個の各端部に設けることで各波長の信号光強度を調整することができる。
【０００９】
また、特許文献１には、図５に示す平面型光導波回路８０を用いてアド／ドロップ動作を行えることも記載されている。この場合、位相調整機構ＳＷ８８は、入力導波路８２から出力導波路９０にパスがつながるように調整される。すると、１×Ｎ合分波回路によって波長毎に分離された信号光は、ポートＩに入力され、出力導波路９０に伝搬する。そして、１×２光分岐回路９１によって、ドロップポートＩＩＩに出力される。また、アドポートＩＩから入力された信号光は、１×２光分岐回路９１および出力導波路９０を伝搬して、ポートＩから１×Ｎ合分波回路に送られる。そして、１×Ｎ合分波回路において他の波長の信号光と合波される。
【００１０】
なお、特許文献１では、３ｄＢ合分波回路部８４，８５として、例えば、方向性結合器を用いることができる旨記載されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−１７４３８９号公報（段落００２０−００４２、第１図および第２図）
【００１２】
【非特許文献１】
Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ，  Ｍ．Ｏｋｕｎｏ，  Ａ．Ｈｉｍｅｎｏ，  Ｙ．Ｏｈｏｍｏｒｉ，  「１６−ｃｈａｎｎｅｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｄｄ／ｄｒｏｐ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ  ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ  ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｇｒａｔｉｎｇｓ  ａｎｄ  ｄｏｕｂｌｅ−ｇａｔｅ  ｓｗｉｔｃｈｅｓ」，  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ，  １９９６年，  Ｖｏｌ．３２，  Ｎｏ．１６，  ｐｐ．１４７１−１４７２
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
非特許文献１に記載されたＯＡＤＭには、次のような問題があった。図４に示す第一のＡＷＧ７１から第四のＡＷＧ７４のそれぞれの中心波長が一致していない場合、光の挿入損失が生じたり、光のアド・ドロップ機能の特性が著しく劣化してしまう。通常、各ＡＷＧの中心波長は、ウェハー上である程度ずれることが予想される。この中心波長のずれに対処する方法として、図４に示す各ＡＷＧを個別に温度調節することが考えられる。しかし、図４に示す４つのＡＷＧは互いに近接しているため、熱クロストークが生じ、個別に温度調節することは困難である。そのため、中心波長が揃った４つのＡＷＧを揃えてウェハー上に配置することになる。すると、一つのウェハーに対し多数のＡＷＧを用意し、中心波長が同一の４つのＡＷＧを組み合わせて使用しなければならない。この結果、素子歩留まりが著しく低下してしまう。
【００１４】
なお、ＡＷＧの中心波長とは、ＡＷＧによって分波される波長のうち、最小波長と最大波長の中心波長である。例えば、あるＡＷＧによってλ１〜λｎまでの波長に分波される場合、λ１とλｎの中心波長が、そのＡＷＧの中心波長となる。
【００１５】
また、図４に示す従来のＯＡＤＭでは、各ＡＷＧに接続される導波路が互いに交差する構成となっている。そのため交差部分で信号の漏話が発生し、各チャンネル間のクロストーク特性が低下してしまう。また、交差散乱損失による光波伝搬損失が増大する要因にもなっていた。
【００１６】
また、特許文献１に記載された光処理回路は、１×Ｎ合分波回路のＮ個の各端部に対して、図５に示す平面型光導波回路８０を設けなければならない。そのため、十分に小型化することができない場合がある。
【００１７】
そこで、本発明は、上記の課題を解決し、良好なクロストーク特性を有し、歩留まりを向上させることができる小型の光機能装置および光機能モジュールを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明による光機能装置は、信号光を伝送する第一の光導波路および第二の光導波路と、入力された信号光を等しい光強度で第一の光導波路および第二の光導波路に分岐させ、第一の光導波路および第二の光導波路から入力される信号光を合波する光合分波部と、第一の光導波路を伝搬する信号光および第二の光導波路を伝搬する信号光を波長毎に分離する波長分離部と、第一の光導波路を伝搬する信号光から波長毎に分離された各信号光を伝送する第一の光導波路群と、第二の光導波路を伝搬する信号光から波長毎に分離された各信号光を伝送する第二の光導波路群と、第一の光導波路群を伝搬する信号光および第二の光導波路群を伝搬する信号光を反射する反射体とを備え、第一の光導波路群および第二の光導波路群の一方または双方は、伝搬する信号光の位相を変化させる位相変更スイッチを備えたことを特徴とする。
【００１９】
第一の光導波路群および第二の光導波路群のうちいずれか一方のみが位相変更スイッチを備えていてもよい。そのような構成によれば、位相変更スイッチの数を減少させることができる。
【００２０】
光合分波部が、２入力２出力の３ｄＢ光方向性結合器であり、第一の光導波路および第二の光導波路が接続される端部とは反対側の端部に２つのサーキュレータが接続され、２つのサーキュレータは、それぞれ、外部から入力される信号光を３ｄＢ光方向性結合器に出力し、３ｄＢ光方向性結合器から入力される信号光を外部に出力する構成であってもよい。そのような構成によれば、所望の波長の信号光を取り出したり、挿入することができる。
【００２１】
光合分波部が、１入力２出力の３ｄＢ光結合器であり、第一の光導波路および第二の光導波路が接続される端部とは反対側の端部に一つのサーキュレータが接続され、サーキュレータは、外部から入力される信号光を３ｄＢ光結合器に出力し、３ｄＢ光結合器から入力される信号光を外部に出力する構成であってもよい。そのような構成によれば、所望の波長の信号光の光強度を変更したり、遮断することができる。
【００２２】
位相変更スイッチが、熱工学位相シフタであり、熱工学位相シフタと、光合分波部と、波長分離部とが石英基板上にモノリシック集積され、石英基板上に、反射体として高反射膜が配置される構成であってもよい。
【００２３】
波長分離部は、例えば、第一の光導波路および第二の光導波路に接続される第一のスラブ導波路と、第一のスラブ導波路に接続されるアレイ光導波路と、アレイ光導波路と、第一の光導波路群および第二の光導波路群とを接続させる第二のスラブ導波路を備えたアレイ導波路回折格子である。
【００２４】
また、本発明による光機能モジュールは、波長多重された信号光に対する処理を行う光機能装置と、光機能装置を制御する制御部とを備えた光機能モジュールであって、光機能装置が、信号光を伝送する第一の光導波路および第二の光導波路と、入力された信号光を等しい光強度で第一の光導波路および第二の光導波路に分岐させ、第一の光導波路および第二の光導波路から入力される信号光を合波する光合分波部と、第一の光導波路を伝搬する信号光および第二の光導波路を伝搬する信号光を波長毎に分離する波長分離部と、第一の光導波路を伝搬する信号光から波長毎に分離された各信号光を伝送する第一の光導波路群と、第二の光導波路を伝搬する信号光から波長毎に分離された各信号光を伝送する第二の光導波路群と、第一の光導波路群を伝搬する信号光および第二の光導波路群を伝搬する信号光を反射する反射体とを備え、第一の光導波路群および第二の光導波路群の一方または双方が、伝搬する信号光の位相を変化させる位相変更スイッチを備え、制御部が、波長分離部の温度を一定に保つ温度制御手段と、位相変更スイッチのオンおよびオフを制御する位相変更スイッチ制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
実施の形態１．
図１は、本発明による光機能装置の第一の実施の形態を示す説明図である。本実施の形態による光機能装置１は、基板２上に、２入力２出力の３ｄＢ光方向性結合器５と、第一の光導波路７と、第二の光導波路６と、第三の光導波路３と、第四の光導波路４と、第一スラブ８と、アレイ光導波路９と、第二スラブ１０と、第一のアレイ出力導波路群１１と、第二のアレイ出力導波路群１２と、高反射膜１３とを備える。各部材を配置する基板２としては、例えば、石英基板を用いればよい。以下、基板２として石英基板を用いる場合を例に説明する。
【００２７】
また、第三の光導波路３には、外部入力ポート２２および外部出力ポート２３を備える第一サーキュレータ２１が接続される。外部入力ポート２２は、主入力となる信号光（メイン信号光）が入力される光導波路である。外部出力ポート２３は、光ネットワークに出力すべき信号光を出力する光導波路である。第四の光導波路４には、ドロップポート２５およびアドポート２６を備える第二サーキュレータ２４が接続される。ドロップポート２５は、メイン信号光から取り出した信号光を出力する光導波路である。アドポート２６は、メイン信号光に挿入される信号光が入力される光導波路である。
【００２８】
第三の光導波路３および第四の光導波路４は、それぞれ３ｄＢ光方向性結合器５の一方の端部に接続される。また、３ｄＢ光方向性結合器５の反対側の端部に、第二の光導波路６および第一の光導波路７がそれぞれ接続される。３ｄＢ光方向性結合器５は、第三の光導波路３（または第四の光導波路４）から入力される信号光を、光強度を半分ずつにして第一の光導波路７および第二の光導波路６に分岐させる。また、３ｄＢ光方向性結合器５は、第一の光導波路７および第二の光導波路６から入力される信号光を、第三の光導波路３または第四の光導波路４に出力する。
【００２９】
第一スラブ８は、スラブ導波路（屈折率の高い層（コア層）の上下を、屈折率の低い層（クラッド層）で挟んで形成された導波路）であり、第一の光導波路７および第二の光導波路６に接続される。アレイ光導波路９は、第一の光導波路７に対応する複数の光導波路と、第二の光導波路６に対応する複数の光導波路を備えている。アレイ光導波路９に含まれる各光導波路は、第一スラブ８を介して、第一の光導波路７および第二の光導波路６にそれぞれ接続される。
【００３０】
また、第二スラブ１０もスラブ導波路であり、アレイ光導波路９に接続される。第一スラブ８と、アレイ光導波路９と、第二スラブ１０は、アレイ光導波路９の出力端（第二スラブ１０側の端部）において波長毎に信号光が分離するように構成されている。すなわち、第一スラブ８と、アレイ光導波路９と、第二スラブ１０は、ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）を構成する。
【００３１】
また、第一スラブ８と、アレイ光導波路９と、第二スラブ１０とによって構成されるＡＷＧのＦＳＲ（Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｒａｎｇｅ  ）が、外部入力ポート２２やアドポート２６に入力される信号光の波長帯域の２倍以上になるように、ＡＷＧを構成する。
【００３２】
第一のアレイ出力導波路群１１は、複数の光導波路を備えている。第一のアレイ出力導波路群１１は、第二スラブ１０を介して、アレイ光導波路９に含まれる光導波路（第一の光導波路７に対応する各光導波路）に接続される。第一スラブ８と、アレイ光導波路９と、第二スラブ１０とによってＡＷＧが実現されるので、第一の光導波路７からアレイ光導波路９に伝搬した信号光は、第二スラブ１０において波長毎に分離される。第一のアレイ出力導波路群１１に含まれる各光導波路は、それぞれ異なる波長の信号光を伝搬する。また、第一のアレイ出力導波路群１１に含まれる各光導波路には、熱光学位相シフタ１４が設けられている。熱光学位相シフタ１４は、設定に応じて、伝搬する信号光の位相を変化させる。
【００３３】
同様に、第二のアレイ出力導波路群１２も複数の光導波路を備え、アレイ光導波路９に含まれる光導波路（第二の光導波路６に対応する各光導波路）に接続される。第二の光導波路６からアレイ光導波路９に伝搬した信号光は、第二スラブ１０において波長毎に分離される。第二のアレイ出力導波路群１２に含まれる各光導波路は、それぞれ異なる波長の信号光を伝搬する。ここでは、第二のアレイ出力導波路群１２に熱光学位相シフタ１４を設けない場合を例に説明する。
【００３４】
石英基板２上には、第一のアレイ出力導波路群１１および第二のアレイ出力導波路群１２を伝搬した信号光を反射させる高反射膜１３が配置される。３ｄＢ方向成結合器５から高反射膜１３に伝搬した信号光は、逆の経路をたどって３ｄＢ光方向性結合器５まで戻る。
【００３５】
高反射膜１３の材料としては、例えば、金を用いればよい。そして、高反射膜１３の材料（例えば、金）をコーティングすることによって高反射膜１３が形成された部材を、反射位置に配置すればよい。
【００３６】
３ｄＢ光方向性結合器５と、各熱光学位相シフタ１５と、ＡＷＧ（第一スラブ８、アレイ光導波路９および第二スラブ１０）は、石英基板２上に、例えば、モノリシック集積される。ただし、光学部材の集積態様は、モノリシック集積に限定されない。３ｄＢ光方向性結合器５と、各熱光学位相シフタ１５と、ＡＷＧとを異なる基板上に配置する構成であってもよい。また、反射ミラーを石英基板２の外部に設けてもよい。
【００３７】
次に、光機能装置１の動作について説明する。
外部入力ポート２２から波長多重されたメイン信号光が入力されると、第一サーキュレータ２１は、その波長多重信号光を、第三の光導波路３を介して、３ｄＢ光方向性結合器５に出力する。３ｄＢ光方向性結合器５は、第一サーキュレータ２１から入力された波長多重信号光を、第一の光導波路７および第二の光導波路６に分岐させる。このとき、３ｄＢ光方向性結合器５は、入力された信号光の光強度を半分ずつにして、第一の光導波路７および第二の光導波路６に同じ光強度で波長多重信号光を出力する。
【００３８】
第一の光導波路７は、３ｄＢ光方向性結合器５が出力した信号光を第一スラブ８に伝送し、第一スラブ８は第一の光導波路７から入力された信号光をアレイ光導波路９に含まれる光導波路（第一の光導波路７に対応する各光導波路）に分岐する。同様に、第二の光導波路６は、３ｄＢ光方向性結合器５が出力した信号光を第一スラブ８に伝送し、第一スラブ８は第二の光導波路６から入力された信号光をアレイ光導波路９に含まれる光導波路（第二の光導波路６に対応する各光導波路）に分岐する。アレイ光導波路９の各光導波路を伝搬する信号光は、まだ波長が多重された状態である。
【００３９】
アレイ光導波路９に含まれる光導波路のうち、第一の光導波路７に対応する各光導波路を伝搬した光は、各光導波路の出力端で波長毎に分離する。そして、波長毎に分離した各信号光は、第二スラブ１０において、第一のアレイ出力導波路群１１内のそれぞれ異なるアレイ出力導波路に達する。同様に、アレイ光導波路９に含まれる光導波路のうち、第二の光導波路６に対応する各光導波路を伝搬した光は、各光導波路の出力端で波長毎に分離する。そして、波長毎に分離した各信号光は、第二スラブ１０において、第二のアレイ出力導波路群１２内のそれぞれ異なるアレイ出力導波路に達する。
【００４０】
第一のアレイ出力導波路群１１内の各アレイ出力導波路は、それぞれ異なる波長の信号光を伝送する。同様に、第二のアレイ出力導波路群１２内の各アレイ出力導波路も、それぞれ異なる波長の信号光を伝送する。波長毎に分離された各信号光は、波長に応じたアレイ出力導波路中を伝搬し、高反射膜１３で反射され、再び第二スラブ１０に戻る。
【００４１】
また、第一のアレイ出力導波路群１１内の各アレイ出力導波路に設けられた各熱光学位相シフタ１４のうち、ドロップすべき波長を伝送するアレイ出力導波路の熱光学位相シフタ１４は、信号光の位相を変化させるように設定される。ここでは、波長λｋに対応する熱光学位相シフタ１４が、信号光の位相を変化させるように設定されているとする。この熱光学位相シフタ１４は、第二のアレイ出力導波路群１２中を伝搬して第二スラブ１０に戻る波長λｋの信号光と、第一のアレイ出力導波路群１１中を伝搬して第二スラブ１０に戻る波長λｋの信号光との位相差がπ（ｒａｄ）になるように、位相変化量を設定される。
【００４２】
この結果、高反射膜１３で反射して第二スラブ１０に戻ってきた第一のアレイ出力導波路群１１側の波長λｋの信号光と、第二スラブ１０に戻ってきた第二のアレイ出力導波路群１２側の波長λｋの信号光には、π（ｒａｄ）の位相差が生じる。また、第一のアレイ出力導波路群１１側の他の波長の信号光と、第二のアレイ出力導波路群１２側の他の波長の信号光には、位相差は生じない。
【００４３】
第一のアレイ出力導波路群１１を伝搬して第二スラブ１０に戻った各波長の信号光は、第二スラブ１０においてアレイ光導波路９（第一の光導波路７に対応する各光導波路）に入力される。このとき、波長毎に分離していた各信号光は、多重されてアレイ光導波路９に入力される。同様に、第二のアレイ出力導波路群１２を伝搬して第二スラブ１０に戻った各波長の信号光も、第二スラブ１０においてアレイ光導波路９（第二の光導波路６に対応する各光導波路）に入力される。
【００４４】
第一スラブ８は、アレイ光導波路９において、第一の光導波路７に対応する各光導波路を伝搬した信号光を、第一の光導波路７に出力して合波させる。また、アレイ光導波路９において、第二の光導波路６に対応する各光導波路を伝搬した信号光を、第二の光導波路６に出力して合波させる。第一スラブ８から第一の光導波路７および第二の光導波路６に入力された各信号光は３ｄＢ光方向性結合器５に伝搬する。
【００４５】
このとき、第一の光導波路７および第二の光導波路６はそれぞれ波長多重された信号光を伝送するが、波長λｋの信号光だけには、第一の光導波路７側と第二の光導波路６側とでπ（ｒａｄ）の位相差が生じている。この結果、３ｄＢ光方向性結合器５は、波長λｋの信号光を第四の光導波路４に出力し、他の波長が多重された信号光を第三の光導波路３に出力する。
【００４６】
第一サーキュレータ２１は、３ｄＢ光方向性結合器５から伝送される信号光を外部出力ポート２３に出力する。また、第二サーキュレータ２４は、３ｄＢ光方向性結合器５から伝送される波長λｋの信号光をドロップ信号光としてドロップポート２５に出力する。
【００４７】
ここでは、メイン信号光から波長λｋの信号光だけを取り出し、他の波長の信号光を出力する場合を説明した。次に、メイン信号光に特定波長の信号光を挿入する場合の動作について説明する。メイン信号光に挿入されるアド信号光は、アドポート２６から入力される。また、アド信号光の波長は、ドロップ信号光の波長λｋと同一である。
【００４８】
第二サーキュレータ２４は、アドポート２６から入力されるアド信号光（波長λｋ）を、第四の光導波路４を介して３ｄＢ光方向性結合器５に出力する。３ｄＢ光方向性結合器５は、メイン信号光と同様にアド信号光を第一の光導波路７および第二の光導波路６に分岐させる。分岐したアド信号光は、メイン信号光と同様に、第一スラブ８、アレイ光導波路１３、第二スラブ１０を伝搬する。さらに、第一のアレイ出力導波路群１１、第二のアレイ出力導波路群１２のλｋに対応する出力導波路を伝搬し、高反射膜１３で反射する。反射した信号光は、逆の経路をたどり、第一の光導波路７および第二の光導波路６に戻る。ただし、波長λｋに対応する熱光学位相シフタ１４によって、第一の光導波路７に戻る信号光は、第二の光導波路６に戻る信号光に対して、π（ｒａｄ）だけ位相を変化させられている。
【００４９】
従って、３ｄＢ光方向性結合器５は、第一の光導波路７および第二の光導波路６から入力される波長λｋの信号光を第三の光導波路３に出力する。この結果、アドポート２６から入力されるアド信号光は、メイン信号光に挿入され、外部出力ポート２３から出力される。
【００５０】
このように、第三の光導波路３から入力されるメイン信号光に含まれる波長λｋの信号光は、第四の光導波路４から出力され、第四の光導波路４から入力される波長λｋのアド信号光は、第三の光導波路３から出力される。
【００５１】
以上の説明では波長λｋに対応する熱光学位相シフタ１４が信号光の位相を変化させるように設定される場合について示したが、位相を変化させる熱光学位相シフタ１４の数は１つに限られない。取り出しまたは挿入を行いたい波長に対応する熱光学位相シフタ１４に対して、位相を変化させるよう設定すればよい。複数の熱光学位相シフタ１４が信号光の位相を変化させる場合、ドロップ信号光として複数の波長が多重された信号光がドロップポート２５から出力される。また、その複数の波長が多重されたアド信号光をアドポート２６から入力すれば、各波長の信号光をメイン信号光に挿入することができる。
【００５２】
本実施の形態によれば、複数のＡＷＧを基板上に配置しなくてよい。従って、多数のＡＷＧを用意して、その中から中心波長が同一となるＡＷＧの組み合わせを選択する必要がない。よって、歩留まりを向上させることができる。
【００５３】
また、光導波路が交差しないので、チャンネル間クロストーク特性を向上させ、交差散乱損失による光波伝搬損失を低下させることができる。
【００５４】
また、石英基板２上に複数の３ｄＢ光方向性結合器を設ける必要がない。そのため、小型の光機能装置を実現することができる。特許文献１に記載の回路では、１×Ｎ合分波回路のＮ個の端部に平面型光導波路回路を配置し、そのＮ個の平面型光導波路回路それぞれに二つの３ｄＢ合分波回路部（方向性結合部等）を設けなければならなかった。一方、本発明では、３ｄＢ光方向性結合器の数は一つでよく、従来の回路よりも小型化を実現することができる。
【００５５】
第一の実施の形態において、第一の光導波路および第二の光導波路は、それぞれ第一の光導波路７および第二の光導波路６によって実現される。光合分波部は、３ｄＢ光方向性結合器５によって実現される。波長分離部は、第一スラブ８、アレイ光導波路９および第二スラブ１０を有するアレイ導波路回折格子によって実現される。第一の光導波路群および第二の光導波路群は、それぞれ、第一のアレイ出力導波路群および第二のアレイ出力導波路群によって実現される。反射体は、高反射膜１３によって実現される。位相変更スイッチは、熱工学位相シフタ１４によって実現される。
【００５６】
実施の形態２．
第一の実施の形態では、位相を変化させるように設定された熱光学位相シフタ１４に対応する波長の信号光を取り出したり、挿入する光機能装置１を示した。これに対し、本実施の形態の光機能装置は、位相を変化させるように設定された熱光学位相シフタ１４に対応する波長の信号光の強度を変化させたり、信号光を遮断する。
【００５７】
図２は、本発明による光機能装置の第二の実施の形態を示す説明図である。第一の実施の形態と同一の構成部に関しては、第一の実施の形態と同じ符号を付して示す。
【００５８】
図２に示すように、基板２上には、１入力２出力の３ｄＢ光結合器３１が配置される。３ｄＢ光結合器３１において、２つの出力端を有する端部には、第一の実施の形態と同様、第一の光導波路７および第二の光導波路６がそれぞれ接続される。また、３ｄＢ光結合器３１のもう一方の端部は、第三の光導波路３を介して第一サーキュレータ（以下、第二の実施の形態では単にサーキュレータと記す。）２１に接続される。３ｄＢ光結合器３１は、第三の光導波路３から入力される信号光を、光強度を半分ずつにして第一の光導波路７および第二の光導波路６に分岐させる。また、３ｄＢ光結合器３１は、第一の光導波路７および第二の光導波路６から信号光を入力され、２方向から入力される信号光の位相差に応じて、信号光を減衰させ、第三の光導波路３に出力する。
【００５９】
第一の光導波路７、第二の光導波路６、第一スラブ８、アレイ光導波路９、第二スラブ１０、第一のアレイ出力導波路群１１、各熱光学位相シフタ１４、第二のアレイ出力導波路群１２、および高反射膜１３の接続態様は、第一の実施の形態と同様である。第一スラブ８と、アレイ光導波路９と、第二スラブ１０とによって構成されるＡＷＧのＦＳＲ（Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｒａｎｇｅ  ）が、外部入力ポート２２に入力される信号光の波長帯域の２倍以上になるように、ＡＷＧは構成される。また、第一の実施の形態と同様、基板２として石英基板を用いる場合を例に説明する。
【００６０】
３ｄＢ光結合器３１と、各熱光学位相シフタ１５と、ＡＷＧ（第一スラブ８、アレイ光導波路９および第二スラブ１０）は、石英基板２上に、例えば、モノリシック集積される。ただし、光学部材の集積態様は、モノリシック集積でなくてもよい。
【００６１】
また、各熱光学位相シフタ１４は、例えば、０〜π（ｒａｄ）の範囲で位相を変化させる。この位相変化量に応じて、各波長の信号光は減衰することになる。例えば、第二のアレイ出力導波路群１２中を伝搬して第二スラブ１０に戻る波長λｐの信号光と、第一のアレイ出力導波路群１１中を伝搬して第二スラブ１０に戻る波長λｐの信号光との位相差が０（ｒａｄ）になるように（すなわち位相変化させないように）、波長λｐに対応する各熱光学位相シフタ１４が設定されていたとする。この場合、波長λｐの信号光は、減衰せずに外部出力ポート２３から出力されることになる。高反射膜１３で反射して第二スラブ１０に戻ったときのある波長光の位相差が、第一のアレイ出力導波路群１１側と第二のアレイ出力導波路群１２側とで大きくなるにつれ、減衰量も大きくなる。この位相差がπ（ｒａｄ）になると、その波長の信号光は、外部出力ポート２３から出力されずに遮断されることになる。
【００６２】
次に、光機能装置の動作について説明する。
外部入力ポート２２から波長多重されたメイン信号光が入力されると、サーキュレータ２１は、その波長多重信号光を、第三の光導波路３を介して、３ｄＢ光結合器３１に出力する。３ｄＢ光結合器３１は、サーキュレータ２１から入力された波長多重信号光を、第一の光導波路７および第二の光導波路６に分岐させる。このとき、３ｄＢ光結合器３１は、入力された信号光の光強度を半分ずつにして、第一の光導波路７および第二の光導波路６に同じ光強度で波長多重信号光を出力する。
【００６３】
第一の光導波路７および第二の光導波路６に分岐した信号光は、第一の実施の形態と同様に、第一スラブ８、アレイ光導波路９、第二スラブを伝搬する。そして、各波長毎に分離され、第一のアレイ出力導波路群１１または第二のアレイ出力導波路を伝搬して、高反射膜１３に達し、反射して第二スラブ１０に戻る。各熱光学位相シフタ１４は、設定された位相変化量に応じて、通過する信号光の位相を変化させる。この結果、第二スラブ１０に戻った各波長の信号光には、第一のアレイ出力導波路群１１側と第二のアレイ出力導波路群１２側とで、０〜π（ｒａｄ）の範囲で位相差が生じていることになる。
【００６４】
高反射膜１３で反射して第二スラブ１０に戻った各波長の信号光は、第一の実施の形態と同様、アレイ光導波路９に入力されるときに多重され、アレイ光導波路９、第一スラブ８を伝搬して、第一の光導波路７および第二の光導波路６に出力される。
【００６５】
第一の光導波路７および第二の光導波路６はそれぞれ波長多重された信号光を伝送する。各波長において、第一の光導波路７側の信号光と、第二の光導波路６側の信号光との間には、０〜π（ｒａｄ）の位相差が生じている。３ｄＢ光結合器３１は、第一の光導波路７および第二の光導波路６から入力される信号光を合波して、第三の光導波路３に出力する。このとき、第一の光導波路７側と、第二の光導波路６側との位相差に応じて、各波長の信号光は３ｄＢ光結合器３１において減衰される。位相差が０（ｒａｄ）である波長の信号光は、減衰されることなく第三の光導波路３に出力される。位相差が大きくなるにつれ、減衰量が大きくなり、位相差がπ（ｒａｄ）となった波長の信号光は、第三の光導波路３に出力されず、遮断される。
【００６６】
サーキュレータ２１は、３ｄＢ光結合器３１から伝送される信号光を外部出力ポート２３に出力する。この結果、波長毎に強度が変更された波長多重信号光が外部に出力される。
【００６７】
第二の実施の形態では、各熱光学位相シフタ１４における位相変化量に応じて、各波長の信号光の強度を減衰させることができる。従って、本実施の形態の光機能装置は、ダイナミックレベルイコライザあるいは波長ブロッカとして利用することができる。
【００６８】
また、第一の実施の形態と同様、歩留まりの向上、チャンネル間クロストーク特性の向上、光波伝搬損失の低下という効果を得ることができ、小型の光機能装置を実現できる。
【００６９】
本実施の形態において、光合分波部は、３ｄＢ光結合器３１によって実現される。
【００７０】
実施の形態３．
図３は、本発明による光機能モジュールの例を示す説明図である。光機能モジュールは、第一の実施の形態または第二の実施の形態で示した光機能装置と、光機能装置を制御する制御部とを備える。図３では、第一の実施の形態の光機能装置１を備えた場合を例として示している。
【００７１】
光機能モジュールは、制御部として、外部信号処理部４１と、光位相シフタ駆動部４２と、温度制御部４３とを備える。光機能装置１、外部信号処理部４１、光位相シフタ駆動部４２および温度制御部４３は、実装基板４４上に実装される。外部信号処理部４１、光位相シフタ駆動部４２および温度制御部４３は、石英基板２上の各部材と重ならない位置に配置されればよい。
【００７２】
外部信号処理部４１は、光位相シフタ駆動部４２に対し、各熱光学位相シフタ１４のオンおよびオフを指示する制御信号を出力する。オンとは、信号光の位相を変化させる状態であり、オフとは、位相を変化させずに通過させる状態である。また、外部信号処理部４１は、オンにする熱光学位相シフタ１４における位相変化量を指示する制御信号を光位相シフタ駆動部４２に出力する。光位相シフタ駆動部４２は、外部信号処理部４１からの制御信号に従い、各熱光学位相シフタ１４をオンまたはオフに設定し、また、オンにする熱光学位相シフタ１４の位相変化量を設定する。
【００７３】
図１に示す光機能装置を制御する場合、オンにする各熱光学位相シフタ１４の位相変化量を、以下のように設定すればよい。すなわち、高反射膜１３で反射した後、第二のアレイ出力導波路群１２中を伝搬して第二スラブ１０に戻る信号光と、第一のアレイ出力導波路群１１中を伝搬して第二スラブ１０に戻る信号光との位相差がπ（ｒａｄ）になるように、位相変化量を設定すればよい。また、図２に示す光機能装置を制御する場合、オンにする各熱光学位相シフタ１４の位相変化量は、所望の減衰量に応じて０〜π（ｒａｄ）になるように設定すればよい。
【００７４】
各熱光学位相シフタ１４の設定を切り替える場合、外部信号処理部４１が、所望の状態を指示する制御信号を出力する。
【００７５】
また、外部信号処理部４１は、温度制御部４３に対し、ＡＷＧ（第一スラブ８、アレイ光導波路９および第二スラブ１０）の温度を一定に保つように指示する制御信号を出力する。温度制御部４３は、外部信号処理部４１からの制御信号に従い、光機能装置上のＡＷＧの温度を一定に保つ。例えば、ＡＷＧの背面となる領域に、一定の温度を保つ温度調整部（図示せず）を配置し、温度制御部４３が温度調整部を駆動してＡＷＧの温度を一定に保つ。
【００７６】
この結果、光機能モジュールの周囲の温度が変化しても、ＡＷＧの温度は一定に保たれる。従って、環境温度の変化によって、ＡＷＧの中心波長がずれていまうという現象を防止することができる。
【００７７】
外部信号処理部４１は、光機能モジュール外部から入力される信号に応じて、光位相シフタ駆動部４２および温度制御部４３に対する制御信号を切り替える。
【００７８】
第三の実施の形態において、温度制御手段は、外部信号処理部４１、温度制御部４３および温度調整部（図示せず。）によって実現される。位相変更スイッチ制御手段は、外部信号処理部４１および光位相シフタ駆動部４２によって実現される。
【００７９】
また、上記の各実施の形態では、第一のアレイ出力導波路群１１にのみ熱工学位相シフタ１４を設ける場合を示した。第二のアレイ出力導波路群１２にのみ熱工学位相シフタ１４を設けて、位相差を生じさせてもよい。あるいは、第一のアレイ出力導波路群１１と第二のアレイ出力導波路群１２の双方に熱工学位相シフタ１４を設けて位相差を生じさせてもよい。
【００８０】
また、上記の各実施の形態では、アレイ導波路回折格子（第一スラブ８、アレイ光導波路９および第二スラブ１０を含むＡＷＧ）によって信号光を波長毎に分離する場合を示した。アレイ導波路回折格子によって信号光を分離するのではなく、バルク型の波長分離部材を用いて信号光を波長毎に分離してもよい。例えば、スリットまたは溝を有する回折格子によって信号光を波長毎に分離し、その信号光をレンズによって第一のアレイ出力導波路群１１や第二のアレイ出力導波路群１２に導いてもよい。
【００８１】
【発明の効果】
本発明による光機能装置は、信号光を伝送する第一の光導波路および第二の光導波路と、入力された信号光を等しい光強度で第一の光導波路および第二の光導波路に分岐させ、第一の光導波路および第二の光導波路から入力される信号光を合波する光合分波部と、第一の光導波路を伝搬する信号光および第二の光導波路を伝搬する信号光を波長毎に分離する波長分離部と、第一の光導波路を伝搬する信号光から波長毎に分離された各信号光を伝送する第一の光導波路群と、第二の光導波路を伝搬する信号光から波長毎に分離された各信号光を伝送する第二の光導波路群と、第一の光導波路群を伝搬する信号光および第二の光導波路群を伝搬する信号光を反射する反射体とを備え、第一の光導波路群および第二の光導波路群の一方または双方は、伝搬する信号光の位相を変化させる位相変更スイッチを備えている。そのため、波長分離部を複数設ける必要がなく、その結果、歩留まりを向上させることができる。また、光導波路同士を交差させなくてよいので、チャンネル間のクロストーク特性を向上させ、交差散乱損失による光波伝搬損失を減少させることができる。また、光合分波部を一つ備えていればよいので小型化、低コスト化を図ることができる。
【００８２】
本発明による光機能モジュールは、波長分離部の温度を一定に保つ温度制御手段と、位相変更スイッチのオンおよびオフを制御する位相変更スイッチ制御手段とを備えているので、環境温度の変化に伴う波長分離部の中心波長のずれを防止し、また、所望の波長の選択を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す説明図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第三の実施の形態を示す説明図である。
【図４】従来の光機能装置（ＯＡＤＭ）の構成例を示す説明図である。
【図５】従来の光機能装置（光処理回路）の構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  光機能装置
２  石英基板
３，４  光導波路
５  ３ｄＢ光方向性結合器
６，７  光導波路
８  第一スラブ
９  アレイ光導波路
１０  第二スラブ
１１  第一のアレイ出力導波路群
１２  第二のアレイ出力導波路群
１３  高反射膜
１４  熱光学位相シフタ
２１  第一サーキュレータ
２２  外部入力ポート
２３  外部出力ポート
２４  第二サーキュレータ
２５  ドロップポート
２６  アドポート
【図１】
2004252025.tif 000003
【図２】
2004252025.tif 000004
【図３】
2004252025.tif 000005
【図４】
2004252025.tif 000006
【図５】
2004252025.tif 000007