(57)【要約】【課題】光ゲートスイッチに半導体光増幅器を用いた場合でも、そのＡＳＥノイズを除去することが可能である低クロストークの光周波数フィルタの提供を目的とする。【解決手段】出力導波路に光ゲートスイッチを備える第１のアレイ導波路格子と、第１のアレイ導波路格子の出力導波路に接続されて、出力導波路に光ゲートスイッチを備える第２のアレイ導波路格子と、第２のアレイ導波路格子の出力導波路に接続されて光を合流する光合流回路とで光周波数フィルタを構成するときに、第２のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力する第３のアレイ導波路格子を備えるようにする。この構成に従って、選択した光信号の光周波数以外の光については第３のアレイ導波路格子によって除去され、これによりクロストークの低減が図れるようになる。【選択図】図１
2005070570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光周波数からなる光多重信号の中から、特定の光周波数の光信号のみを選択的に取り出す光周波数フィルタであって、
複数の光周波数からなる光多重信号を入力するとともに、それぞれに光ゲートスイッチを持つ複数の出力導波路を有する第１のアレイ導波路格子と、
上記第１のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力するとともに、それぞれに光ゲートスイッチを持つ複数の出力導波路を有する第２のアレイ導波路格子と、
上記第２のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力する第３のアレイ導波路格子とを備えることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光周波数フィルタにおいて、
上記第２のアレイ導波路格子の出力する光信号が上記第３のアレイ導波路格子の有する特定の複数の出力導波路に出力されることになるようにと、上記第３のアレイ導波路格子の入出力特性が構成され、
かつ、上記特定の複数の出力導波路に接続される光合流回路を備えることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【請求項３】
複数の光周波数からなる光多重信号の中から、特定の光周波数の光信号のみを選択的に取り出す光周波数フィルタであって、
複数の光周波数からなる光多重信号を入力するとともに、それぞれに光ゲートスイッチを持つ複数の出力導波路を有する第１のアレイ導波路格子と、
上記第１のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力するとともに、それぞれに光ゲートスイッチを持つ複数の出力導波路を有する第２のアレイ導波路格子と、
上記第２のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力する第３のアレイ導波路格子と、
上記第２のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力として、その光信号を上記第３のアレイ導波路格子に分配入力する１つ又は複数の光回路で構成される光分配回路とを備えることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【請求項４】
請求項３に記載の光周波数フィルタにおいて、
上記第３のアレイ導波路格子が１本の出力導波路を有するもので構成されることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の光周波数フィルタにおいて、
上記光分配回路は、１つ又は複数の多入力多出力光合流回路で構成されることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【請求項６】
請求項５に記載の光周波数フィルタにおいて、
上記多入力多出力光合流回路の出力導波路上に上記光ゲートスイッチが配置されるように構成されることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【請求項７】
請求項３又は４に記載の光周波数フィルタにおいて、
上記光分配回路は、１つ又は複数の光分岐回路と、それに接続される１つ又は複数の光合流回路とで構成されることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【請求項８】
請求項７に記載の光周波数フィルタにおいて、
上記光分岐回路の出力導波路上と上記光合流回路の出力導波路上のどちらか、あるいは、その両方に上記光ゲートスイッチが配置されるように構成されることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光周波数フィルタにおいて、
上記第１のアレイ導波路格子の方が上記第２のアレイ導波路格子よりも高分解能である場合に、上記第３のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジが上記第１のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジより１チャネル間隔分だけ広いように構成されることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光周波数フィルタにおいて、
上記第２のアレイ導波路格子の方が上記第１のアレイ導波路格子よりも高分解能である場合に、上記第３のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジが上記第２のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジより１チャネル間隔分だけ広いように構成されることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光周波数フィルタにおいて、
上記光ゲートスイッチとして、半導体光増幅器を用いることを、
特徴とする光周波数フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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光周波数フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の通信を実現するために、１本の光ファイバに異なる光周波数（波長）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。
【０００３】
複数の光周波数からなる光多重信号の中から、特定の光周波数（波長）の光信号のみを選択的に取り出すことのできる光周波数フィルタは、光アド・ドロップ装置、光クロスコネクト装置、光交換機を実現する上で欠かせないものである。また、通信におけるデータトラヒックの増大により、多重化される光周波数（波長）の数は、今後、益々増加することが予想される。
【０００４】
このようなことを背景にして、本発明者らは、下記に示す特許文献１で、出力導波路に半導体光増幅器型ゲートスイッチを備える第１のアレイ導波路格子と、第１のアレイ導波路格子の出力導波路に接続されて、出力導波路に半導体光増幅器型ゲートスイッチを備える第２のアレイ導波路格子と、第２のアレイ導波路格子の出力導波路に接続されて光を合流する光合流回路とで構成される新たな光周波数フィルタを開示した。
【０００５】
この本発明者らが開示した光周波数フィルタによれば、光周波数の数が増えても、制御電極数の増加が少なくて済む新たな光周波数フィルタを提供できるようになる。
【特許文献１】特開２０００−３１０７５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
確かに、本発明者らが特許文献１で開示した光周波数フィルタによれば、光周波数の数が増えても、制御電極数の増加が少なくて済む新たな光周波数フィルタを提供できるようになる。
【０００７】
しかしながら、この本発明者らが特許文献１で開示した光周波数フィルタでは、その構成上、半導体光増幅器型ゲートスイッチからの増幅自然放出光（ＡＳＥ：amplified spontaneous emission）によるノイズが出力光に重畳されるため、クロストークが劣化するという問題が残されていた。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、光ゲートスイッチに半導体光増幅器を用いた場合でも、そのＡＳＥノイズを除去することが可能である低クロストークの光周波数フィルタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記の目的を達成するために、本発明の光周波数フィルタは、複数の光周波数からなる光多重信号の中から、特定の光周波数の光信号のみを選択的に取り出すために、（イ）複数の光周波数からなる光多重信号を入力するとともに、それぞれに光ゲートスイッチを持つ複数の出力導波路を有する第１のアレイ導波路格子と、（ロ）第１のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力するとともに、それぞれに光ゲートスイッチを持つ複数の出力導波路を有する第２のアレイ導波路格子と、（ハ）第２のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力する第３のアレイ導波路格子とを備えるように構成する。
【００１０】
このように構成されるときにあって、第２のアレイ導波路格子の出力する光信号が第３のアレイ導波路格子の有する特定の複数の出力導波路に出力されることになるようにと、第３のアレイ導波路格子の入出力特性が構成されることがあり、この場合には、それらの特定の出力導波路に接続される光合流回路を備えることがある。
【００１１】
そして、このように構成されるときにあって、第１のアレイ導波路格子の方が第２のアレイ導波路格子よりも高分解能である場合に、第３のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジが第１のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジより１チャネル間隔分だけ広いように構成されることがある。一方、第２のアレイ導波路格子の方が第１のアレイ導波路格子よりも高分解能である場合に、第３のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジが第２のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジより１チャネル間隔分だけ広いように構成されることがある。
【００１２】
このように構成される本発明の光周波数フィルタでは、第１のアレイ導波路格子の出力導波路に対応付けて備えられる光ゲートスイッチと、第２のアレイ導波路格子の出力導波路に対応付けて備えられる光ゲートスイッチとの組み合わせにより、特定の光周波数の光信号のみが選択的に取り出されて第３のアレイ導波路格子に入力され、この選択された光信号の光周波数以外の光は第３のアレイ導波路格子によって除去される。
【００１３】
このようにして、本発明の光周波数フィルタでは、出力導波路に光ゲートスイッチを備える第１のアレイ導波路格子と第２のアレイ導波路格子との接続により特定の光周波数の光信号のみを選択的に取り出すという構成を採るときにあって、選択した光信号の光周波数以外の光については第３のアレイ導波路格子によって除去するという構成を採ることから、クロストークの低減が図れるようになる。
【００１４】
（２）上記の目的を達成するために、本発明の光周波数フィルタは、複数の光周波数からなる光多重信号の中から、特定の光周波数の光信号のみを選択的に取り出すために、（イ）複数の光周波数からなる光多重信号を入力するとともに、それぞれに光ゲートスイッチを持つ複数の出力導波路を有する第１のアレイ導波路格子と、（ロ）第１のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力するとともに、それぞれに光ゲートスイッチを持つ複数の出力導波路を有する第２のアレイ導波路格子と、（ハ）第２のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力する第３のアレイ導波路格子と、（ニ）第２のアレイ導波路格子の出力する光信号を入力として、その光信号を第３のアレイ導波路格子に分配入力する１つ又は複数の光回路で構成される光分配回路とを備える備えるように構成する。
【００１５】
このように構成されるときにあって、第３のアレイ導波路格子が１本の出力導波路を有するもので構成されることがある。
【００１６】
また、光分配回路は、１つ又は複数の多入力多出力光合流回路で構成されることがある。このとき、多入力多出力光合流回路の出力導波路上に光ゲートスイッチが配置されるように構成されることがある。
【００１７】
また、光分配回路は、１つ又は複数の光分岐回路と、それに接続される１つ又は複数の光合流回路とで構成されることがある。このとき、光分岐回路の出力導波路上と光合流回路の出力導波路上のどちらか、あるいは、その両方に光ゲートスイッチが配置されるように構成されることがある。
【００１８】
そして、このように構成されるときにあって、第１のアレイ導波路格子の方が第２のアレイ導波路格子よりも高分解能である場合に、第３のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジが第１のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジより１チャネル間隔分だけ広いように構成されることがある。一方、第２のアレイ導波路格子の方が第１のアレイ導波路格子よりも高分解能である場合に、第３のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジが第２のアレイ導波路格子の自由スペクトルレンジより１チャネル間隔分だけ広いように構成されることがある。
【００１９】
このように構成される本発明の光周波数フィルタでは、第１のアレイ導波路格子の出力導波路に対応付けて備えられる光ゲートスイッチと、第２のアレイ導波路格子の出力導波路に対応付けて備えられる光ゲートスイッチとの組み合わせにより、特定の光周波数の光信号のみが選択的に取り出されて、光分配回路を介して第３のアレイ導波路格子に入力され、この選択された光信号の光周波数以外の光は第３のアレイ導波路格子によって除去される。
【００２０】
このようにして、本発明の光周波数フィルタでは、出力導波路に光ゲートスイッチを備える第１のアレイ導波路格子と第２のアレイ導波路格子との接続により特定の光周波数の光信号のみを選択的に取り出すという構成を採るときにあって、選択した光信号の光周波数以外の光については第３のアレイ導波路格子によって除去するという構成を採ることから、クロストークの低減が図れるようになる。
【００２１】
本発明の光周波数フィルタによれば、クロストークの低減が図れるようになることから、光周波数フィルタの光ゲートスイッチとして半導体光増幅器を用いることが可能になる。半導体光増幅器を用いれば、アレイ導波路格子や光合流回路や光分岐回路で生ずる光強度の劣化を補償することが可能であるという長所を持つ。しかるに、半導体光増幅器を用いると、同時にＡＳＥノイズの発生をまぬがれない。一方、本発明の光周波数フィルタでは、選択した光信号以外のノイズ光を除去することが可能で、低クロストーク化を図ることができる。これから、本発明の光周波数フィルタによれば、光周波数フィルタの光ゲートスイッチとして半導体光増幅器を用いることが可能になるのである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、低クロストークの光周波数フィルタを実現できるようになる。しかも、本発明によれば、この低クロストークの光周波数フィルタの実現にあたって、従来方法よりも少ない光ゲートスイッチで多数の光周波数を効率的に選択できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係わる光周波数フィルタについて図面を参照しながら説明する。
【００２４】
本発明の実施形態例についての説明に入る前に、アレイ導波路格子の設計について補足説明する。
【００２５】
アレイ導波路格子は、ある一定の長さ（ΔＬ）ずつ異なるアレイ状に並べられた導波路群と、その両端に配置される２つのスラブ導波路と、入力側のスラブ導波路に接続される入力導波路と、出力側のスラブ導波路に接続される出力導波路とから構成されており、波長合分波機能を有するデバイスである。
【００２６】
このアレイ導波路格子のある特定の入力導波路からある特定の出力導波路へ透過することができる光の周波数は、周期的なものとなる。この周波数の周期は自由スペクトルレンジ（ＦＳＲ）と呼ばれ、ＦＳＲ＝ｃ／（ｎeff ・ΔＬ）で表される。ここで、ｃは光速、ｎeff はアレイ導波路の実効屈折率である。
【００２７】
また、ある特定の入力導波路から隣合う出力導波路に出力される光の周波数の差（あるときは、隣合う入力導波路からある特定の出力導波路に出力される光の周波数の差）であるチャネル間隔は、スラブ導波路との接続点における出力導波路の間隔とスラブ導波路の曲率半径（あるときは、スラブ導波路との接続点における入力導波路の間隔とスラブ導波路の曲率半径）とＦＳＲとにより定めることができる。
【００２８】
〔第１の実施形態例〕
図１に、本発明の第１の実施形態例に係る波長多重数が１６チャネル（ｆ１〜ｆ１６）の場合の光周波数フィルタの回路構成を図示する。
【００２９】
図中、４０１は第１のアレイ導波路格子、４１１は第２のアレイ導波路格子、４２４は第３のアレイ導波路格子、４３５は２×１光合流回路である。
【００３０】
第１のアレイ導波路格子４０１の出力導波路４０３，４０４，４０５，４０６は、それぞれ光ゲートスイッチ４０７，４０８，４０９，４１０を介して、それぞれ第２のアレイ導波路格子４１１の入力導波路４１２，４１３，４１４，４１５に接続されている。
【００３１】
また、第２のアレイ導波路格子４１１の出力導波路４１６，４１７，４１８，４１９は、光ゲートスイッチ４２０，４２１，４２２，４２３を介して、それぞれ第３のアレイ導波路格子４２４の入力導波路４２８，４２７，４２６，４２５に接続されている。
【００３２】
また、第３のアレイ導波路格子４２４の出力導波路４３０，４３１，４３２，４３３，４３４のうち、出力導波路４３１，４３２は、２×１光合流回路４３５に接続されている。
【００３３】
ここで、第１のアレイ導波路格子４０１は、図２（ａ）に示すアレイ導波路格子（入力導波路数：１、出力導波路数：４）に対応しており、入力導波路４０２は入力ポート１０１に対応し、また、出力導波路４０３，４０４，４０５，４０６は、それぞれ出力ポート１１１，１１２，１１３，１１４に対応している。
【００３４】
この第１のアレイ導波路格子４０１は、そのチャネル間隔が波長多重光の周波数間隔と等しく、ＦＳＲ（自由スペクトルレンジ）がそのチャネル間隔の出力導波路数倍、すなわち、４倍に設計されており、その透過特性は、図２（ｂ）に示す通りとなっている。
【００３５】
同様に、第２のアレイ導波路格子４１１は、図３（ａ）に示すアレイ導波路格子（入力導波路数：４、出力導波路数：４）に対応しており、入力導波路４１２，４１３，４１４，４１５は、それぞれ入力ポート２０１，２０２，２０３，２０４に対応し、また、出力導波路４１６，４１７，４１８，４１９は、それぞれ出力ポート２１１，２１２，２１３，２１４に対応している。
【００３６】
この第２のアレイ導波路格子４１１は、そのチャネル間隔が第１のアレイ導波路格子４０１のＦＳＲと等しくなるように、さらに、この第２のアレイ導波路格子４１１のＦＳＲがそのチャネル間隔の出力導波路数倍、すなわち、４倍に設計されており、その透過特性は、図３（ｂ）に示す通りとなっている。
【００３７】
さらに、第３のアレイ導波路格子４２４は、図４（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路４２５，４２６，４２７，４２８，４２９は、それぞれ入力ポート３０１，３０２，３０３，３０４，３０５に対応し、また、出力導波路４３０，４３１，４３２，４３３，４３４は、それぞれ出力ポート３１１，３１２，３１３，３１４，３１５に対応している。
【００３８】
この第３のアレイ導波路格子４２４は、そのチャネル間隔が波長多重光の周波数間隔、すなわち、第１のアレイ導波路格子４０１のチャネル間隔と等しく、ＦＳＲが第１のアレイ導波路格子４０１のＦＳＲ（本実施形態例では４チャネル分）より１チャネル間隔分だけ広いように（本実施形態例では５チャネル分）設計されており、入力及び出力導波路本数は、“ＦＳＲ＝（チャネル間隔）×（入力、あるいは、出力導波路本数）”が成り立つよう５本ずつで、その透過特性は、図４（ｂ）に示す通りとなっている。
【００３９】
すなわち、第１の実施形態例（後述する第２及び第３の実施形態例も同じである）では、第１のアレイ導波路格子４０１のチャネル間隔（正確には透過帯域）が波長多重光の周波数間隔に等しく、第２のアレイ導波路格子４１１のチャネル間隔（正確には透過帯域）が波長多重光の周波数間隔の４倍に等しいというように、第１のアレイ導波路格子４０１の方が第２のアレイ導波路格子４１１よりも高分解能を示す場合には、第３のアレイ導波路格子４２４のＦＳＲは“ＦＳＲ＝５チャンネル分”というように、高分解能である第１のアレイ導波路格子４０１のＦＳＲよりも１チャネル間隔分だけ広いように設計されることになるのである。
【００４０】
第３のアレイ導波路格子４２４のＦＳＲを第１のアレイ導波路格子４０１のＦＳＲより１チャネル間隔分だけ広いようにすることで、図４（ｂ）に示すように、第２のアレイ導波路格子４１１を透過する光信号が第３のアレイ導波路格子４２４の出力ポート３１２，３１３のみに透過されるということを実現できるようになり、これにより結合ロスの少ない２×１光合流回路４３５を使用することが可能になる。
【００４１】
このように構成される第１の実施形態例に係る光周波数フィルタの動作について説明する。
【００４２】
第１のアレイ導波路格子４０１の入力導波路４０２から入力された異なる光周波数を持つ１６の入力光（ｆ１〜ｆ１６）は、第１のアレイ導波路格子４０１により、図２（ｂ）に示す透過特性に従って分波され、第１のアレイ導波路格子４０１の出力導波路４０３，４０４，４０５，４０６（それぞれ図２（ａ）の出力ポート１１１，１１２，１１３，１１４に対応）にそれぞれ導かれる。
【００４３】
すなわち、ｆ１，ｆ５，ｆ９，ｆ１３の光は出力導波路４０３に導かれ、ｆ２，ｆ６，ｆ１０，ｆ１４の光は出力導波路４０４に導かれ、ｆ３，ｆ７，ｆ１１，ｆ１５の光は出力導波路４０５に導かれ、ｆ４，ｆ８，ｆ１２，ｆ１６の光は出力導波路４０６に導かれる。
【００４４】
このとき、光ゲートスイッチ４０７，４０８，４０９，４１０のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ４０８をオン状態にすると、第１のアレイ導波路格子４０１の出力導波路４０４（図２（ａ）の出力ポート１１２に対応）に導かれた４つの光ｆ２，ｆ６，ｆ１０，ｆ１４だけが、入力導波路４１３（図３（ａ）の入力ポート２０２に対応）を通って第２のアレイ導波路格子４１１に入力される。
【００４５】
そして、この４つの光ｆ２，ｆ６，ｆ１０，ｆ１４は、図３（ｂ）の透過特性に従い、第２のアレイ導波路格子４１１の出力導波路４１６，４１７，４１８，４１９（それぞれ図３（ａ）の出力ポート２１１，２１２，２１３，２１４に対応）に分波される。すなわち、ｆ２の光は出力導波路４１９に導かれ、ｆ６の光は出力導波路４１６に導かれ、ｆ１０の光は出力導波路４１７に導かれ、ｆ１４の光は出力導波路４１８に導かれる。
【００４６】
このとき、光ゲートスイッチ４２０，４２１，４２２，４２３のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ４２２をオン状態にすると、対応する第２のアレイ導波路格子４１１の出力導波路４１８に導かれたｆ１４の光のみが透過する。さらに、このｆ１４の光は、入力導波路４２６（図４（ａ）の入力ポート３０２に対応）を通って第３のアレイ導波路格子４２４に入力される。
【００４７】
すると、図４（ｂ）に示す第３のアレイ導波路格子４２４の透過特性に従って、出力導波路４３２（図４（ａ）の出力ポート３１３に対応）に導かれる。最後に、このｆ１４の光は、２×１光合流回路４３５を通り、出力導波路４３６を通って出力される。
【００４８】
ｆ１４以外の光も同様にして、光ゲートスイッチ４０７，４０８，４０９，４１０と光ゲートスイッチ４２０，４２１，４２２，４２３との組み合わせで１つだけ選択することが可能であり、図５に示す通り、第３のアレイ導波路格子４２４の出力導波路４３１、もしくは出力導波路４３２のどちらかを通り、２×１光合流回路４３５を通して出力することができる。
【００４９】
このように、本実施形態例では、ｆ１〜ｆ１６のすべての光は、選択された後に、必ず光バンドパスフィルタとして機能する第３のアレイ導波路格子４２４を通るので、選択された光の周波数以外の余分な光成分はカットされ、たとえ光ゲートスイッチとして半導体光増幅器を用いた場合でも、そのＡＳＥノイズを除去することが可能であり、低クロストークの光周波数フィルタとして機能することが可能である。
【００５０】
しかも、このとき、選択された光は、出力導波路４３１，４３２のどちらかを通るので、結合ロスの少ない２×１光合流回路４３５を用いることが可能になることで、低損失の光周波数フィルタを実現することができるようになる。
【００５１】
ここで、本実施形態例では、第３のアレイ導波路格子４２４の透過特性の説明をし易くするため、出力導波路を５本で記述したが、２×１光合流回路４３５に接続していない第３のアレイ導波路格子４２４の出力導波路４３０，４３３，４３４については配置する必要はない。
【００５２】
〔第２の実施形態例〕
図６に、本発明の第２の実施形態例に係る波長多重数が１６チャネル（ｆ１〜ｆ１６）の場合の光周波数フィルタの回路構成を図示する。
【００５３】
図中、６０１は第１のアレイ導波路格子、６１１は第２のアレイ導波路格子、６２６は第３のアレイ導波路格子、６２４は第１の２入力３出力光合流回路、６２５は第２の２入力３出力光合流回路である。
【００５４】
第１のアレイ導波路格子６０１の出力導波路６０３，６０４，６０５，６０６は、それぞれ光ゲートスイッチ６０７，６０８，６０９，６１０を介して、それぞれ第２のアレイ導波路格子６１１の入力導波路６１２，６１３，６１４，６１５に接続されている。
【００５５】
また、第２のアレイ導波路格子６１１の出力導波路６１６，６１７，６１８，６１９のうち、出力導波路６１６及び６１７は、それぞれ光ゲートスイッチ６２０，６２１を介して第１の２入力３出力光合流回路６２４に接続され、また、出力導波路６１８及び６１９は、それぞれ光ゲートスイッチ６２２，６２３を介して第２の２入力３出力光合流回路６２５に接続されている。
【００５６】
そして、第１の２入力３出力光合流回路６２４の３つの出力導波路は、それぞれ第３のアレイ導波路格子６２６の入力導波路６２７，６２８，６２９に接続され、また、第２の２入力３出力光合流回路６２５の３つの出力導波路は、それぞれ第３のアレイ導波路格子６２６の入力導波路６３０，６３１，６３２に接続されている。
【００５７】
ここで、第１のアレイ導波路格子６０１は、図２（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路６０２は入力ポート１０１に対応し、また、出力導波路６０３，６０４，６０５，６０６は、それぞれ出力ポート１１１，１１２，１１３，１１４に対応している。この第１のアレイ導波路格子６０１の設計は、第１の実施形態例で示した第１のアレイ導波路格子４０１と同一であり、その透過特性は、図２（ｂ）に示す通りである。
【００５８】
同様に、第２のアレイ導波路格子６１１は、図３（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路６１２，６１３，６１４，６１５は、それぞれ入力ポート２０１，２０２，２０３，２０４に対応し、また、出力導波路６１６，６１７，６１８，６１９は、それぞれ出力ポート２１１，２１２，２１３，２１４に対応している。この第２のアレイ導波路格子６１１の設計は、第１の実施形態例で示した第２のアレイ導波路格子４１１と同一であり、その透過特性は、図３（ｂ）に示す通りである。
【００５９】
さらに、第３のアレイ導波路格子６２６は、図７（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路６２７，６２８，６２９，６３０，６３１，６３２は、それぞれ入力ポート５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６に対応し、また、出力導波路６３３は出力ポート５１１に対応している。
【００６０】
この第３のアレイ導波路格子６２６の隣り合う入力導波路から出力導波路に出力される光の周波数間隔は、波長多重光の周波数間隔、すなわち、第１のアレイ導波路格子６０１のチャネル間隔と等しく、ＦＳＲは、第１のアレイ導波路格子６０１のＦＳＲ（本実施形態例では４チャネル分）より１チャネル間隔分だけ広いように（本実施形態例では５チャネル分）設計されており、さらに、入力導波路本数は、“ＦＳＲ＝（チャネル間隔）×（入力導波路本数）”が成り立つよりさらに１本多い６本で、出力導波路本数は１本である。
【００６１】
このように入力導波路を設計することにより、第３のアレイ導波路格子６２６の入力導波路６２７（図７（ａ）の入力ポート５０１に対応）と６３２（図７（ａ）の入力ポート５０６に対応）では、回折次数は違うが同じ周波数の信号が透過できるようにすることができる。そして、その透過特性は、図７（ｂ）に示す通りとなっている。
【００６２】
この図７（ｂ）に示すように、第３のアレイ導波路格子６２６のＦＳＲは、第１のアレイ導波路格子６０１のＦＳＲより１チャネル間隔分だけ広い“ＦＳＲ＝５チャンネル分”となっているのである。
【００６３】
このように構成される第２の実施形態例に係る光周波数フィルタの動作について説明する。
【００６４】
第１のアレイ導波路格子６０１の入力導波路６０２から入力された異なる光周波数を持つ１６の入力光（ｆ１〜ｆ１６）は、第１のアレイ導波路格子６０１により、図２（ｂ）に示す透過特性に従って分波され、第１のアレイ導波路格子６０１の出力導波路６０３，６０４，６０５，６０６（それぞれ図２（ａ）の出力ポート１１１，１１２，１１３，１１４に対応）にそれぞれ導かれる。
【００６５】
すなわち、ｆ１，ｆ５，ｆ９，ｆ１３の光は出力導波路６０３に導かれ、ｆ２，ｆ６，ｆ１０，ｆ１４の光は出力導波路６０４に導かれ、ｆ３，ｆ７，ｆ１１，ｆ１５の光は出力導波路６０５に導かれ、ｆ４，ｆ８，ｆ１２，ｆ１６の光は出力導波路６０６に導かれる。
【００６６】
このとき、光ゲートスイッチ６０７，６０８，６０９，６１０のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ６０８をオン状態にすると、第１のアレイ導波路格子６０１の出力導波路６０４（図２（ａ）の出力ポート１１２に対応）に導かれた４つの光ｆ２，ｆ６，ｆ１０，ｆ１４だけが、入力導波路６１３（図３（ａ）の入力ポート２０２に対応）を通って第２のアレイ導波路格子６１１に入力される。
【００６７】
そして、この４つの光ｆ２，ｆ６，ｆ１０，ｆ１４は、図３（ｂ）の透過特性に従い、第２のアレイ導波路格子６１１の出力導波路６１６，６１７，６１８，６１９（それぞれ図３（ａ）の出力ポート２１１，２１２，２１３，２１４に対応）に分波される。すなわち、ｆ２の光は出力導波路６１９に導かれ、ｆ６の光は出力導波路６１６に導かれ、ｆ１０の光は出力導波路６１７に導かれ、ｆ１４の光は出力導波路６１８に導かれる。
【００６８】
このとき、光ゲートスイッチ６２０，６２１，６２２，６２３のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ６２２をオン状態にすると、対応する第２のアレイ導波路格子６１１の出力導波路６１８に導かれたｆ１４の光のみが透過する。さらに、このｆ１４の光は、第２の２入力３出力光合流回路６２５に入力され、第３のアレイ導波路格子６２６の入力導波路６３０，６３１，６３２（図７（ａ）の入力ポート５０４，５０５，５０６）に分配される。
【００６９】
このうち、図７（ｂ）の透過特性に従って、第３のアレイ導波路格子６２６の入力導波路６３２を通ったｆ１４の光のみが出力導波路６３３を通り出力される。
【００７０】
ｆ１４以外の光も同様にして、光ゲートスイッチ６０７，６０８，６０９，６１０と光ゲートスイッチ６２０，６２１，６２２，６２３との組み合わせで１つだけ選択することが可能であり、第１の２入力３出力光合流回路６２４、もしくは第２の２入力３出力光合流回路６２５を介し、第３のアレイ導波路格子６２６を通して、出力導波路６３３から出力することができる。
【００７１】
このように、本実施形態例では、ｆ１〜ｆ１６のすべての光は、選択された後に、必ず光バンドパスフィルタとして機能する第３のアレイ導波路格子６２６を通るので、選択された光の周波数以外の余分な光成分はカットされ、たとえ光ゲートスイッチとして半導体光増幅器を用いた場合でも、そのＡＳＥノイズを除去することが可能であり、低クロストークの光周波数フィルタとして機能することが可能である。
【００７２】
ここで、第１及び第２の２入力３出力光合流回路６２４，６２５の出力導波路上に光ゲートスイッチ、特に半導体光増幅器を挿入してもよい。この場合も、低クロストークの光周波数フィルタの機能をなんら損ねることはない。
【００７３】
さらに、本実施形態例では、２入力３出力光合流回路を２つ用いた場合を示したが、これらをまとめ１つの４入力６出力光合流回路を用いても同様の効果を有することができるし、逆に３つ以上の光合流回路を用いた場合でも同様な効果を有することができる。
【００７４】
〔第３の実施形態例〕
図８に、本発明の第３の実施形態例に係る波長多重数が１６チャネル（ｆ１〜ｆ１６）の場合の光周波数フィルタの回路構成を図示する。
【００７５】
図中、８０１は第１のアレイ導波路格子、８１１は第２のアレイ導波路格子、８３３は第３のアレイ導波路格子、８２４〜８２７は１×２光分岐回路、８２８〜８３２は２×１光合流回路である。
【００７６】
第１のアレイ導波路格子８０１の出力導波路８０３，８０４，８０５，８０６は、それぞれ光ゲートスイッチ８０７，８０８，８０９，８１０を介して、それぞれ第２のアレイ導波路格子８１１の入力導波路８１２，８１３，８１４，８１５に接続されている。
【００７７】
また、第２のアレイ導波路格子８１１の出力導波路８１６，８１７，８１８，８１９は、それぞれ光ゲートスイッチ８２０，８２１，８２２，８２３を介して、１×２光分岐回路８２４，８２５，８２６，８２７に接続されている。
【００７８】
そして、１×２光分岐回路８２４の２つの出力導波路のうち一方は２×１光合流回路８２８に接続され、１×２光分岐回路８２５の２つの出力導波路のうち一方は２×１光合流回路８２９に接続されるとともに、もう一方は２×１光合流回路８３０に接続され、１×２光分岐回路８２６の２つの出力導波路のうち一方は２×１光合流回路８３０に接続されるとともに、もう一方は２×１光合流回路８３１に接続され、１×２光分岐回路８２７の２つの出力導波路のうち一方は２×１光合流回路８３１に接続されるとともに、もう一方は２×１光合流回路８３２に接続されている。
【００７９】
さらに、２×１光合流回路８２８，８２９，８３０，８３１，８３２の出力導波路は、それぞれ第３のアレイ導波路格子８３３の入力導波路８３８，８３７，８３６，８３５，８３４に接続されている。
【００８０】
ここで、第１のアレイ導波路格子８０１は、図２（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路８０２は入力ポート１０１に対応し、また、出力導波路８０３，８０４，８０５，８０６は、それぞれ出力ポート１１１，１１２，１１３，１１４に対応している。この第１のアレイ導波路格子８０１の設計は、第１の実施形態例で示した第１のアレイ導波路格子４０１と同一であり、その透過待性は、図２（ｂ）に示す通りである。
【００８１】
同様に、第２のアレイ導波路格子８１１は、図３（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路８１２，８１３，８１４，８１５は、それぞれ入力ポート２０１，２０２，２０３，２０４に対応し、また、出力導波路８１６，８１７，８１８，８１９は、それぞれ出力ポート２１１，２１２，２１３，２１４に対応している。この第２のアレイ導波路格子８１１の設計は、第１の実施形態例で示した第２のアレイ導波路格子４１１と同一であり、その透過特性は、図３（ｂ）に示す通りである。
【００８２】
さらに、第３のアレイ導波路格子８３３は、図９（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路８３４，８３５，８３６，８３７，８３８は、それぞれ入力ポート７０１，７０２，７０３，７０４，７０５に対応し、また、出力導波路８３９は出力ポート７１１に対応している。
【００８３】
この第３のアレイ導波路格子８３３の隣り合う入力導波路から出力導波路に出力される光の周波数間隔は、波長多重光の周波数間隔、すなわち、第１のアレイ導波路格子８０１のチャネル間隔と等しく、ＦＳＲは、第１のアレイ導波路格子８０１のＦＳＲ（本実施形態例では４チャネル分）より１チャネル間隔分だけ広いように（本実施形態例では５チャネル分）設計されており、さらに、入力導波路本数は、“ＦＳＲ＝（チャネル間隔）×（入力導波路本数）”が成り立つよう５本、出力導波路本数は１本で、その透過特性は、図９（ｂ）に示す通りとなっている。
【００８４】
この図９（ｂ）に示すように、第３のアレイ導波路格子８３３のＦＳＲは、第１のアレイ導波路格子８０１のＦＳＲより１チャネル間隔分だけ広い“ＦＳＲ＝５チャンネル分”となっているのである。
【００８５】
このように構成される第３の実施形態例に係る光周波数フィルタの動作について説明する。
【００８６】
第１のアレイ導波路格子８０１の入力導波路８０２から入力された異なる光周波数を持つ１６の入力光（ｆ１〜ｆ１６）は、第１のアレイ導波路格子８０１により、図２（ｂ）の透過特性に従って分波され、第１のアレイ導波路格子８０１の出力導波路８０３，８０４，８０５，８０６（それぞれ図２（ａ）の出力ポート１１１，１１２，１１３，１１４に対応）にそれぞれ導かれる。
【００８７】
すなわち、ｆ１，ｆ５，ｆ９，ｆ１３の光は出力導波路８０３に導かれ、ｆ２，ｆ６，ｆ１０，ｆ１４の光は出力導波路８０４に導かれ、ｆ３，ｆ７，ｆ１１，ｆ１５の光は出力導波路８０５に導かれ、ｆ４，ｆ８，ｆ１２，ｆ１６の光は出力導波路８０６に導かれる。
【００８８】
このとき、光ゲートスイッチ８０７，８０８，８０９，８１０のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ８０８をオン状態にすると、第１のアレイ導波路格子８０１の出力導波路８０４（図２（ａ）の出力ポート１１２に対応）に導かれた４つの光ｆ２，ｆ６，ｆ１０，ｆ１４だけが、入力導波路８１３（図３（ａ）の入力ポート２０２に対応）を通って第２のアレイ導波路格子８１１に入力される。
【００８９】
そして、この４つの光ｆ２，ｆ６，ｆ１０，ｆ１４は、図３（ｂ）の透過特性に従い、第２のアレイ導波路格子８１１の出力導波路８１６，８１７，８１８，８１９（それぞれ図３（ａ）の出力ポート２１１，２１２，２１３，２１４に対応）に分波される。すなわち、ｆ２の光は出力導波路８１９に導かれ、ｆ６の光は出力導波路８１６に導かれ、ｆ１０の光は出力導波路８１７に導かれ、ｆ１４の光は出力導波路８１８に導かれる。
【００９０】
このとき、光ゲートスイッチ８２０，８２１，８２２，８２３のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ８２２をオン状態にすると、対応する第２のアレイ導波路格子８１１の出力導波路８１８に導かれたｆ１４の光のみが透過する。さらに、このｆ１４の光は、１×２光分岐回路８２６を通り、２×１光合流回路８３０と２×１光合流回路８３１とに分岐されるが、このうち、図９（ｂ）の透過特性に従って、２×１光合流回路８３０を通ったｆ１４の光が入力導波路８３６から第３のアレイ導波路格子８３３に入力され、出力導波路８３９を通り出力される。
【００９１】
ｆ１４以外の光も同様にして、光ゲートスイッチ８０７，８０８，８０９，８１０と光ゲートスイッチ８２０，８２１，８２２，８２３との組み合わせで１つだけ選択することが可能であり、対応する１×２光分岐回路と２×１光合流回路とを経由し、第３のアレイ導波路格子８３３を通して、出力導波路８３９から出力することができる。
【００９２】
このように、本実施形態例では、ｆ１〜ｆ１６のすべての光は、選択された後に、必ず光バンドパスフィルタとして機能する第３のアレイ導波路格子８３３を通るので、選択された光の周波数以外の余分な光成分はカットされ、たとえ光ゲートスイッチとして半導体光増幅器を用いた場合でも、そのＡＳＥノイズを除去することが可能であり、低クロストークの光周波数フィルタとして機能することが可能である。
【００９３】
ここで、１×２光分岐回路の出力導波路上と２×１光合流回路の出力導波路上のどちらか、あるいは、その両方に光ゲートスイッチ、特に半導体光増幅器を挿入してもよい。この場合も、低クロストークの光周波数フィルタの機能をなんら損ねることはない。
【００９４】
以上に説明した第１、第２及び第３の実施形態例では、第２のアレイ導波路格子のチャネル間隔が第１のアレイ導波路格子のＦＳＲ（具体的にはＦＳＲ＝４チャネル分）と同じになることで説明したが、本発明者らが開示した特許文献１の“実施例５”で説明したように、第２のアレイ導波路格子のチャネル間隔（正確に表現するならばチャネル毎の透過帯域）を第１のアレイ導波路格子のＦＳＲ以下に設定することも可能である。
【００９５】
すなわち、図３（ｂ）に示す第２のアレイ導波路格子の透過特性から明らかなように、入力ポート２０１に信号光が入力したときに、出力ポート２１１を通過するのはｆ１しかないというように、出力ポート２１１，２１２，２１３，２１４を通過するものは１つの光に限られている。これから、第２のアレイ導波路格子のチャネル間隔を第１のアレイ導波路格子のＦＳＲ以下に設定することが可能である。
【００９６】
第２のアレイ導波路格子のチャネル間隔を第１のアレイ導波路格子のＦＳＲ以下に設定には、第２のアレイ導波路格子のチャネル間隔をΔｆF 、チャネル毎の透過帯域をΔｆt と表すならば、図１０に示すように、第２のアレイ導波路格子の入力導波路とスラブ導波路との間のピッチを変え、さらに、ΔｆF を変えずにΔｆt を狭くすることにより実現する。
【００９７】
このようにして、チャネル毎の透過帯域Δｆt を狭くすると、図３（ｂ）に示す第２のアレイ導波路格子の透過特性に代えて、本来通過させる光とその前後の光とを通過させることができるといったような透過特性（極端な場合には、本来通過させる光のみを通過させる透過特性）を実現できるようになり、これによりクロストークを大幅に改善できるようになる。
【００９８】
〔第４の実施形態例〕
図１１に、本発明の第４の実施形態例に係る波長多重数が１６チャネル（ｆ１〜ｆ１６）の場合の光周波数フィルタの回路構成を図示する。
【００９９】
図中、１３０１は第１のアレイ導波路格子、１３１１は第２のアレイ導波路格子、１３２４は第３のアレイ導波路格子、１３３５は２×１光合流回路である。
【０１００】
第１のアレイ導波路格子１３０１の出力導波路１３０３，１３０４，１３０５，１３０６は、それぞれ光ゲートスイッチ１３０７，１３０８，１３０９，１３１０を介して、それぞれ第２のアレイ導波路格子１３１１の入力導波路１３１２，１３１３，１３１４，１３１５に接続されている。
【０１０１】
また、第２のアレイ導波路格子１３１１の出力導波路１３１６，１３１７，１３１８，１３１９は、光ゲートスイッチ１３２０，１３２１，１３２２，１３２３を介して、それぞれ第３のアレイ導波路格子１３２４の入力導波路１３２５，１３２６，１３２７，１３２８に接続されている。
【０１０２】
また、第３のアレイ導波路格子１３２４の出力導波路１３３０，１３３１，１３３２，１３３３，１３３４のうち、出力導波路１３３０，１３３１は、２×１光合流回路１３３５に接続されている。
【０１０３】
ここで、第２のアレイ導波路格子１３１１は、図１２（ａ）に示すアレイ導波路格子（入力導波路数：４、出力導波路数：４）に対応しており、入力導波路１３１２，１３１３，１３１４，１３１５は、それぞれ入力ポート１１０１，１１０２，１１０３，１１０４に対応し、また、出力導波路１３１６，１３１７，１３１８，１３１９は、それぞれ出力ポート１１１１，１１１２，１１１３，１１１４に対応している。
【０１０４】
この第２のアレイ導波路格子１３１１は、そのチャネル間隔が波長多重光の周波数間隔と等しく、ＦＳＲがそのチャネル間隔の入（出）力導波路数倍、すなわち、４倍に設計されており、その透過特性は、図１２（ｂ）に示す通りとなっている。
【０１０５】
また、第１のアレイ導波路格子１３０１は、図１３（ａ）に示すアレイ導波路格子（入力導波路数：１、出力導波路数：４）に対応しており、入力導波路１３０２は入力ポート１００１に対応し、また、出力導波路１３０３，１３０４，１３０５，１３０６は、それぞれ出力ポート１０１１，１０１２，１０１３，１０１４に対応している。
【０１０６】
この第１のアレイ導波路格子１３０１は、そのチャネル間隔が第２のアレイ導波路格子１３１１のＦＳＲと等しくなるように、さらに、この第１のアレイ導波路格子１３０１のＦＳＲがそのチャネル間隔の出力導波路数倍、すなわち、４倍に設計されており、その透過特性は、図１３（ｂ）に示す通りとなっている。
【０１０７】
さらに、第３のアレイ導波路格子１３２４は、図１４（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路１３２５，１３２６，１３２７，１３２８，１３２９は、それぞれ入力ポート１２０１，１２０２，１２０３，１２０４，１２０５に対応し、また、出力導波路１３３０，１３３１，１３３２，１３３３，１３３４は、それぞれ出力ポート１２１１，１２１２，１２１３，１２１４，１２１５に対応している。
【０１０８】
この第３のアレイ導波路格子１３２４は、そのチャネル間隔が波長多重光の周波数間隔、すなわち、第２のアレイ導波路格子１３１１のチャネル間隔と等しく、ＦＳＲが第２のアレイ導波路格子１３１１のＦＳＲ（本実施形態例では４チャネル分）より１チャネル間隔分だけ広いように（本実施形態例では５チャネル分）設計されており、入力及び出力導波路本数は、“ＦＳＲ＝（チャネル間隔）×（入力、あるいは、出力導波路本数）”が成り立つよう５本ずつで、その透過特性は、図１４（ｂ）に示す通りとなっている。
【０１０９】
すなわち、第４の実施形態例（後述する第５及び第６の実施形態例も同じである）では、第２のアレイ導波路格子１３１１のチャネル間隔（正確には透過帯域）が波長多重光の周波数間隔に等しく、第１のアレイ導波路格子１３０１のチャネル間隔（正確には透過帯域）が波長多重光の周波数間隔の４倍に等しいというように、第２のアレイ導波路格子１３１１の方が第１のアレイ導波路格子１３０１よりも高分解能を示す場合には、第３のアレイ導波路格子１３２４のＦＳＲは“ＦＳＲ＝５チャンネル分”というように、高分解能である第２のアレイ導波路格子１３１１のＦＳＲよりも１チャネル間隔分だけ広いように設計されることになるのである。
【０１１０】
第３のアレイ導波路格子１３２４のＦＳＲを第２のアレイ導波路格子１３１１のＦＳＲより１チャネル間隔分だけ広いようにすることで、図１４（ｂ）に示すように、第２のアレイ導波路格子１３１１を透過する光信号が第３のアレイ導波路格子１３２４の出力ポート１２１１，１２１２のみに透過されるということを実現できるようになり、これにより結合ロスの少ない２×１光合流回路１３３５を使用することが可能になる。
【０１１１】
このように構成される第４の実施形態例に係る光周波数フィルタの動作について説明する。
【０１１２】
第１のアレイ導波路格子１３０１の入力導波路１３０２から入力された異なる光周波数を持つ１６の入力光（ｆ１〜ｆ１６）は、第１のアレイ導波路格子１３０１により、図１３（ｂ）の透過特性に従って分波され、第１のアレイ導波路格子１３０１の出力導波路１３０３，１３０４，１３０５，１３０６（それぞれ図１３（ａ）の出力ポート１０１１，１０１２，１０１３，１０１４に対応）にそれぞれ導かれる。
【０１１３】
すなわち、ｆ１，ｆ２，ｆ３、f ４の光は出力導波路１３０３に導かれ、ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８の光は出力導波路１３０４に導かれ、ｆ９，ｆ１０，ｆ１１，ｆ１２の光は出力導波路１３０５に導かれ、ｆ１３，ｆ１４，ｆ１５，ｆ１６の光は出力導波路１３０６に導かれる。
【０１１４】
このとき、光ゲートスイッチ１３０７，１３０８，１３０９，１３１０のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ１３０８をオン状態にすると、第１のアレイ導波路格子１３０１の出力導波路１３０４（図１３（ａ）の出力ポート１０１２に対応）に導かれた４つの光ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８だけが、入力導波路１３１３（図１２（ａ）の入力ポート１１０２に対応）を通って第２のアレイ導波路格子１３１１に入力される。
【０１１５】
そして、この４つの光ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８は、図１２（ｂ）の透過特性に従い、第２のアレイ導波路格子１３１１の出力導波路１３１６，１３１７，１３１８，１３１９（それぞれ図１２（ｂ）の出力ポート１１１１，１１１２，１１１３，１１１４に対応）に分波される。すなわち、ｆ５の光は出力導波路１３１９に導かれ、ｆ６の光は出力導波路１３１６に導かれ、ｆ７の光は出力導波路１３１７に導かれ、ｆ８の光は出力導波路１３１８に導かれる。
【０１１６】
このとき、光ゲートスイッチ１３２０，１３２１，１３２２，１３２３のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ１３２２をオン状態にすると、対応する第２のアレイ導波路格子１３１１の出力導波路１３１８に導かれたｆ８の光のみが透過する。さらに、このｆ８の光は、入力導波路１３２７（図１４（ａ）の入力ポート１２０３に対応）を通って第３のアレイ導波路格子１３２４に入力される。
【０１１７】
すると、図１４（ｂ）に示す第３のアレイ導波路格子１３２４の透過特性に従って、出力導波路１３３０（図１４（ａ）の出力ポート１２１１に対応）に導かれる。最後に、このｆ８の光は、２×１光合流回路１３３５を通り、出力導波路１３３６を通って出力される。
【０１１８】
ｆ８以外の光も同様にして、光ゲートスイッチ１３０３，１３０４，１３０５，１３０６と光ゲートスイッチ１３２０，１３２１，１３２２，１３２３との組み合わせで１つだけ選択することが可能であり、第３のアレイ導波路格子１３２４の出力導波路１３３０、もしくは出力導波路１３３１のどちらかを通り、２×１光合流回路１３３５を通して出力することができる。
【０１１９】
このように、本実施形態例では、ｆ１〜ｆ１６のすべての光は、選択された後に、必ず光バンドパスフィルタとして機能する第３のアレイ導波路格子１３２４を通るので、選択された光の周波数以外の余分な光成分はカットされ、たとえ光ゲートスイッチとして半導体光増幅器を用いた場合でも、そのＡＳＥノイズを除去することが可能であり、低クロストークの光周波数フィルタとして機能することが可能である。
【０１２０】
しかも、このとき、選択された光は、出力導波路１３３０，１３３１のどちらかを通るので、結合ロスの少ない２×１光合流回路１３３５を用いることが可能になることで、低損失の光周波数フィルタを実現することができるようになる。
【０１２１】
ここで、本実施形態例では、第３のアレイ導波路格子１３２４の透過特性の説明をし易くするため、出力導波路を５本で記述したが、２×１光合流回路１３３５に接続していない第３のアレイ導波路格子１３２４の出力導波路１３３２，１３３３，１３３４については配置する必要はない。
【０１２２】
〔第５の実施形態例〕
図１５に、本発明の第５の実施形態例に係る波長多重数が１６チャネル（ｆ１〜ｆ１６）の場合の光周波数フィルタの回路構成を図示する。
【０１２３】
図中、１５０１は第１のアレイ導波路格子、１５１１は第２のアレイ導波路格子、１５２６は第３のアレイ導波路格子、１５２４は第１の２入力３出力光合流回路、１５２５は第２の２入力３出力光合流回路である。
【０１２４】
第１のアレイ導波路格子１５０１の出力導波路１５０３，１５０４，１５０５，１５０６は、それぞれ光ゲートスイッチ１５０７，１５０８，１５０９，１５１０を介して、それぞれ第２のアレイ導波路格子１５１１の入力導波路１５１２，１５１３，１５１４，１５１５に接続されている。
【０１２５】
また、第２のアレイ導波路格子１５１１の出力導波路１５１６，１５１７，１５１８，１５１９のうち、出力導波路１５１６及び１５１７は、それぞれ光ゲートスイッチ１５２０，１５２１を介して第１の２入力３出力光合流回路１５２４に接続され、また、出力導波路１５１８及び１５１９は、光ゲートスイッチ１５２２，１５２３を介して第２の２入力３出力光合流回路１５２５に接続されている。
【０１２６】
そして、第１の２入力３出力光合流回路１５２４の３つの出力導波路は、それぞれ第３のアレイ導波路格子１５２６の入力導波路１５２７，１５２８，１５２９に接続され、また、第２の２入力３出力光合流回路１５２５の３つの出力導波路は、それぞれ第３のアレイ導波路格子１５２６の入力導波路１５３０，１５３１，１５３２に接続されている。
【０１２７】
ここで、第１のアレイ導波路格子１５０１は、図１３（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路１５０２は入力ポート１００１に対応し、また、出力導波路１５０３，１５０４，１５０５，１５０６は、それぞれ出力ポート１０１１，１０１２，１０１３，１０１４に対応している。この第１のアレイ導波路格子１５０１の設計は、第４の実施形態例で示した第１のアレイ導波路格子１３０１と同一であり、その透過特性は、図１３（ｂ）に示す通りである。
【０１２８】
同様に、第２のアレイ導波路格子１５１１は、図１２（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路１５１２，１５１３，１５１４，１５１５は、それぞれ入力ポート１１０１，１１０２，１１０３，１１０４に対応し、また、出力導波路１５１６，１５１７，１５１８，１５１９は、それぞれ出力ポート１１１１，１１１２，１１１３，１１１４に対応している。この第２のアレイ導波路格子１５１１の設計は、第４の実施形態例で示した第２のアレイ導波路格子１３１１と同一であり、その透過特性は、図１２（ｂ）に示す通りである。
【０１２９】
さらに、第３のアレイ導波路格子１５２６は、図１６（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路１５２７，１５２８，１５２９，１５３０，１５３１，１５３２は、それぞれ入力ポート１４０１，１４０２，１４０３，１４０４，１４０５，１４０６に対応し、また、出力導波路１５３３は出力ポート１４１１に対応している。
【０１３０】
この第３のアレイ導波路格子１５２６の隣り合う入力導波路から出力導波路に出力される光の周波数間隔は、波長多重光の周波数間隔、すなわち、第２のアレイ導波路格子１５１１のチャネル間隔と等しく、ＦＳＲは、第２のアレイ導波路格子１５１１のＦＳＲ（本実施形態例では４チャネル分）より１チャネル間隔分だけ広いように（本実施形態例では５チャネル分）設計されており、さらに、入力導波路本数は、“ＦＳＲ＝（チャネル間隔）×（入力導波路本数）”が成り立つよりさらに１本多い６本で、出力導波路本数は１本である。
【０１３１】
このように入力導波路を設計することにより、第３のアレイ導波路格子１５２６の入力導波路１５２７（図１６（ａ）の入力ポート１４０１に対応）と１５３２（図１６（ａ）の入力ポート１４０６に対応）では、回折次数は違うが同じ周波数の信号が透過できるようにすることができる。そして、その透過特性は、図１６（ｂ）に示す通りとなっている。
【０１３２】
この図１６（ｂ）に示すように、第３のアレイ導波路格子１５２６のＦＳＲは、第２のアレイ導波路格子１５１１のＦＳＲより１チャネル間隔分だけ広い“ＦＳＲ＝５チャンネル分”となっているのである。
【０１３３】
このように構成される第５の実施形態例に係る光周波数フィルタの動作について説明する。
【０１３４】
第１のアレイ導波路格子１５０１の入力導波路１５０２から入力された異なる光周波数を待つ１６の入力光（ｆ１〜ｆ１６）は、第１のアレイ導波路格子１５０１により、図１３（ｂ）の透過特性に従って分波され、第１のアレイ導波路格子１５０１の出力導波路１５０３，１５０４，１５０５，１５０６（それぞれ図１３（ａ）の出力ポート１０１１，１０１２，１０１３，１０１４に対応）にそれぞれ導かれる。
【０１３５】
すなわち、ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の光は出力導波路１５０３に導かれ、ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８の光は出力導波路１５０４に導かれ、ｆ９，ｆ１０，ｆ１１，ｆ１２の光は出力導波路１５０５に導かれ、ｆ１３，ｆ１４，ｆ１５，ｆ１６の光は出力導波路１５０６に導かれる。
【０１３６】
このとき、光ゲートスイッチ１５０７，１５０８，１５０９，１５１０のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ１５０８をオン状態にすると、第１のアレイ導波路格子１５０１の出力導波路１５０４（図１３（ａ）の出力ポート１０１２に対応）に導かれた４つの光ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８だけが、入力導波路１５１３（図１２（ａ）の入力ポート１１０２に対応）を通って第２のアレイ導波路格子１５１１に入力される。
【０１３７】
そして、この４つの光ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８は、図１２（ｂ）の透過特性に従い、第２のアレイ導波路格子１５１１の出力導波路１５１６，１５１７，１５１８，１５１９（それぞれ図１２（ａ）の出力ポート１１１１，１１１２，１１１３，１１１４に対応）に分波される。すなわち、ｆ５の光は出力導波路１５１９に導かれ、ｆ６の光は出力導波路１５１６に導かれ、ｆ７の光は出力導波路１５１７に導かれ、ｆ８の光は出力導波路１５１８に導かれる。
【０１３８】
このとき、光ゲートスイッチ１５２０，１５２１，１５２２，１５２３のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ１５２２をオン状態にすると、対応する第２のアレイ導波路格子１５１１の出力導波路１５１８に導かれたｆ８の光のみが透過する。さらに、このｆ８の光は、第２の２入力３出力光合流回路１５２５に入力され、第３のアレイ導波路格子１５２６の入力導波路１５２７，１５２８，１５２９（図１６（ａ）の入力ポート１４０１，１４０２，１４０３）に分配される。
【０１３９】
このうち、図１６（ｂ）の透過特性に従って、第３のアレイ導波路格子１５２６の入力導波路１５２７を通ったｆ８の光のみが出力導波路１５３３を通り出力される。
【０１４０】
ｆ８以外の光も同様にして、光ゲートスイッチ１５０７，１５０８，１５０９，１５１０と光ゲートスイッチ１５２０，１５２１，１５２２，１５２３との組み合わせで１つだけ選択することが可能であり、第１の２入力３出力光合流回路１５２４、もしくは第２の２入力３出力光合流回路１５２５を介し、第３のアレイ導波路格子１５２６を通して、出力導波路１５３３から出力することができる。
【０１４１】
このように、本実施形態例では、ｆ１〜ｆ１６のすべての光は、選択された後に、必ず光バンドパスフィルタとして機能する第３のアレイ導波路格子１５２６を通るので、選択された光の周波数以外の余分な光成分はカットされ、たとえ光ゲートスイッチとして半導体光増幅器を用いた場合でも、そのＡＳＥノイズを除去することが可能であり、低クロストークの光周波数フィルタとして機能することが可能である。
【０１４２】
ここで、第１及び第２の２入力３出力光合流回路１５２４，１５２５の出力導波路上に光ゲートスイッチ、特に半導体光増幅器を挿入してもよい。この場合も、低クロストークの光周波数フィルタの機能をなんら損ねることはない。
【０１４３】
さらに、本実施形態例では、２入力３出力光合流回路を２つ用いた場合を示したが、これらをまとめ１つの４入力６出力光合流回路を用いても同様の効果を有することができるし、逆に３つ以上の光合流回路を用いた場合でも同様な効果を有することができる。
【０１４４】
〔第６の実施形態例〕
図１７に、本発明の第６の実施形態例に係る波長多重数が１６チャネル（ｆ１〜ｆ１６）の場合の光周波数フィルタの回路構成を図示する。
【０１４５】
図中、１７０１は第１のアレイ導波路格子、１７１１は第２のアレイ導波路格子、１７３３は第３のアレイ導波路格子、１７２４〜１７２７は１×２光分岐回路、１７２８〜１７３２は２×１光合流回路である。
【０１４６】
第１のアレイ導波路格子１７０１の出力導波路１７０３，１７０４，１７０５，１７０６は、それぞれ光ゲートスイッチ１７０７，１７０８，１７０９，１７１０を介して、それぞれ第２のアレイ導波路格子１７１１の入力導波路１７１２，１７１３，１７１４，１７１５に接続されている。
【０１４７】
また、第２のアレイ導波路格子１７１１の出力導波路１７１６，１７１７，１７１８，１７１９は、それぞれ光ゲートスイッチ１７２０，１７２１，１７２２，１７２３を介して、１×２光分岐回路１７２４，１７２５，１７２６，１７２７に接続されている。
【０１４８】
そして、１×２光分岐回路１７２４の２つの出力導波路のうち一方は２×１光合流回路１７２８に接続され、１×２光分岐回路１７２５の２つの出力導波路のうち一方は２×１光合流回路１７２９に接続されるとともに、もう一方は２×１光合流回路１７３０に接続され、１×２光分岐回路１７２６の２つの出力導波路のうち一方は２×１光合流回路１７３０に接続されるとともに、もう一方は２×１光合流回路１７３１に接続され、１×２光分岐回路１７２７の２つの出力導波路のうち一方は２×１光合流回路１７３１に接続されるとともに、もう一方は２×１光合流回路１７３２に接続されている。
【０１４９】
さらに、２×１光合流回路１７２８，１７２９，１７３０，１７３１，１７３２の出力導波路は、それぞれ第３のアレイ導波路格子１７３３の入力導波路１７３４，１７３５，１７３６，１７３７，１７３８に接続されている。
【０１５０】
ここで、第１のアレイ導波路格子１７０１は、図１３（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路１７０２は入力ポート１００１に対応し、また、出力導波路１７０３，１７０４，１７０５，１７０６は、それぞれ出力ポート１０１１，１０１２，１０１３，１０１４に対応している。この第１のアレイ導波路格子１７０１の設計は、第４の実施形態例で示した第１のアレイ導波路格子１３０１と同一であり、その透過特性は、図１３（ｂ）に示す通りである。
【０１５１】
同様に、第２のアレイ導波路格子１７１１は、図１２（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路１７１２，１７１３，１７１４，１７１５は、それぞれ入力ポート１１０１，１１０２，１１０３，１１０４に対応し、また、出力導波路１７１６，１７１７，１７１８，１７１９は、それぞれ出力ポート１１１１，１１１２，１１１３，１１１４に対応している。この第２のアレイ導波路格子１７１１の設計は、第４の実施形態例で示した第４のアレイ導波路格子１３１１と同一であり、その透過特性は、図１２（ｂ）に示す通りである。
【０１５２】
さらに、第３のアレイ導波路格子１７３３は、図１８（ａ）に示すアレイ導波路格子に対応しており、入力導波路１７３４，１７３５，１７３６，１７３７，１７３８は、それぞれ入力ポート１６０１，１６０２，１６０３，１６０４，１６０５に対応し、また、出力導波路１７３９は出力ポート１６１１に対応している。
【０１５３】
この第３のアレイ導波路格子１７３３の隣り合う入力導波路から出力導波路に出力される光の周波数間隔は、波長多重光の周波数間隔、すなわち、第２のアレイ導波路格子１７１１のチャネル間隔と等しく、ＦＳＲは、第２のアレイ導波路格子１７１１のＦＳＲ（本実施形態例では４チャネル分）より１チャネル間隔分だけ広いように（本実施形態例では５チャネル分）設計されており、さらに、入力導波路本数は、“ＦＳＲ＝（チャネル間隔）×（入力導波路本数）”が成り立つよう５本、出力導波路本数は１本で、その透過特性は、図１８（ｂ）に示す通りとなっている。
【０１５４】
この図１８（ｂ）に示すように、第３のアレイ導波路格子１７３３のＦＳＲは、第２のアレイ導波路格子１７１１のＦＳＲより１チャネル間隔分だけ広い“ＦＳＲ＝５チャンネル分”となっているのである。
【０１５５】
このように構成される第６の実施形態例に係る光周波数フィルタの動作について説明する。
【０１５６】
第１のアレイ導波路格子１７０１の入力導波路１７０２から入力された異なる光周波数を持つ１６の入力光（ｆ１〜ｆ１６）は、第１のアレイ導波路格子１７０１により、図１３（ｂ）の透過特性に従って分波され、第１のアレイ導波路格子１７０１の出力導波路１７０３，１７０４，１７０５，１７０６（それぞれ図１３（ａ）の出力ポート１０１１，１０１２，１０１３，１０１４に対応）にそれぞれ導かれる。
【０１５７】
すなわち、ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の光は出力導波路１７０３に導かれ、ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８の光は出力導波路１７０４に導かれ、ｆ９，ｆ１０，ｆ１１，ｆ１２の光は出力導波路１７０５に導かれ、ｆ１３，ｆ１４，ｆ１５，ｆ１６の光は出力導波路１７０６に導かれる。
【０１５８】
このとき、光ゲートスイッチ１７０７，１７０８，１７０９，１７１０のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ１７０８をオン状態にすると、第１のアレイ導波路格子１７０１の出力導波路１７０４（図１３（ａ）の出力ポート１０１２に対応）に導かれた４つの光ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８だけが、入力導波路１７１３（図１２（ａ）の入力ポート１１０２に対応）を通って第２のアレイ導波路格子１７１１に入力される。
【０１５９】
そして、この４つの光ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８は、図１２（ｂ）の透過特性に従い、第２のアレイ導波路格子１７１１の出力導波路１７１６，１７１７，１７１８，１７１９（それぞれ図１２（ａ）の出力ポート１１１１，１１１２，１１１３，１１１４に対応）に分波される。すなわち、ｆ５の光は出力導波路１７１９に導かれ、ｆ６の光は出力導波路１７１６に導かれ、ｆ７の光は出力導波路１７１７に導かれ、ｆ８の光は出力導波路１７１８に導かれる。
【０１６０】
このとき、光ゲートスイッチ１７２０，１７２１，１７２２，１７２３のうち１つ、ここでは例えば光ゲートスイッチ１７２２をオン状態にすると、対応する第２のアレイ導波路格子１７１１の出力導波路１７１８に導かれたｆ８の光のみが透過する。さらに、このｆ８の光は、１×２光分岐回路１７２６を通り、２×１光合流回路１７３０と２×１光合流回路１７３１とに分岐されるが、このうち、図１８（ｂ）の透過特性に従って、２×１光合流回路１７３０を通ったｆ８の光が入力導波路１７３６から第３のアレイ導波路格子１７３３に入力され、出力導波路１７３９を通り出力される。
【０１６１】
ｆ８以外の光も同様にして、光ゲートスイッチ１７０７，１７０８，１７０９，１７１０と光ゲートスイッチ１７２０，１７２１，１７２２，１７２３との組み合わせで１つだけ選択することが可能であり、対応する１×２光分岐回路と２×１光合流回路とを経由し、第３のアレイ導波路格子１７３３を通して、出力導波路１７３９から出力することができる。
【０１６２】
このように、本実施形態例では、ｆ１〜ｆ１６のすべての光は、選択された後に、必ず光バンドパスフィルタとして機能する第３のアレイ導波路格子１７３３を通るので、選択された光の周波数以外の余分な光成分はカットされ、たとえ光ゲートスイッチとして半導体光増幅器を用いた場合でも、そのＡＳＥノイズを除去することが可能であり、低クロストークの光周波数フィルタとして機能することが可能である。
【０１６３】
ここで、１×２光分岐回路の出力導波路上と２×１光合流回路の出力導波路上のどちらか、あるいは、その両方に光ゲートスイッチ、待に半導体光増幅器を挿入してもよい。この場合も、低クロストークの光周波数フィルタの機能をなんら損ねることはない。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
本発明の光周波数フィルタを使って、高精度の光アド・ドロップ装置、光クロスコネクト装置、光交換機を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の第１の実施形態例の構成図である。
【図２】本発明の第１、第２及び第３の実施形態例で用いる１段目のアレイ導波路格子の説明図である。
【図３】本発明の第１、第２及び第３の実施形態例で用いる２段目のアレイ導波路格子の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態例で用いる３段目のアレイ導波路格子の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施例における３段目のアレイ導波路格子の入出力特性を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施形態例の構成図である。
【図７】本発明の第２の実施形態例で用いる３段目のアレイ導波路格子の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態例の構成図である。
【図９】本発明の第３の実施形態例で用いる３段目のアレイ導波路格子の説明図である。
【図１０】本発明の第１、第２及び第３の実施形態例の改良を実現する構成についての説明図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態例の構成図である。
【図１２】本発明の第４、第５及び第６の実施形態例で用いる２段目のアレイ導波路格子の説明図である。
【図１３】本発明の第４、第５及び第６の実施形態例で用いる１段目のアレイ導波路格子の説明図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態例で用いる３段目のアレイ導波路格子の説明図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態例の構成図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態例で用いる３段目のアレイ導波路格子の説明図である。
【図１７】本発明の第６の実施形態例の構成図である。
【図１８】本発明の第６の実施形態例で用いる３段目のアレイ導波路格子の説明図である。
【符号の説明】
【０１６６】
４０１            第１のアレイ導波路格子
４０２            第１のアレイ導波路格子の入力導波路
４０３〜４０６    第１のアレイ導波路格子の出力導波路
４０７〜４１０    光ゲートスイッチ
４１１            第２のアレイ導波路格子
４１２〜４１５    第２のアレイ導波路格子の入力導波路
４１６〜４１９    第２のアレイ導波路格子の出力導波路
４２０〜４２３    光ゲートスイッチ
４２４            第３のアレイ導波路格子
４２５〜４２９    第３のアレイ導波路格子の入力導波路
４３０〜４３４    第３のアレイ導波路格子の出力導波路
４３５            ２×１光合流回路
４３６            出力導波路
【図１】
2005070570.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005070570.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005070570.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005070570.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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