(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行でない第１面及び第２面を有し、該第１面に供給された光ビームを、該第１面で反射する第１のビームと、該第１面を通過し該第２面で反射し再び該第１面を通過する第２のビームと、該第１面及び該第２面をこの順で通過する第３のビームとに分けるための光学要素と、
入射角に従って異なる波長特性を有し、上記第１及び第２のビームが通過するように設けられる光フィルタと、
該光フィルタを通過した上記第１及び第２のビームをそれぞれ受けるための第１及び第２のフォトディテクタとを備えた光デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記第１及び第２のビームの一方に対する上記光フィルタの波長特性は、与えられた波長に対して波長が長くなるに従って減少する透過率を与え、
上記第１及び第２のビームの他方に対する上記光フィルタの波長特性は、上記与えられた波長に対して波長が長くなるに従って増大する透過率を与える光デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の光デバイスであって、
上記第１及び第２のフォトディテクタの出力を比較するための差動増幅器を更に備えた光デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記光ビームが平行ビームになるように第１の光ファイバから出力された光をコリメートするための第１のレンズと、
上記第３のビームを集束させて第２の光ファイバに入力するための第２のレンズとを更に備えた光デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記光フィルタと上記第１及び第２のフォトディテクタとの間に設けられ、上記光フィルタを通過した上記第１及び第２のビームをそれぞれ上記第１及び第２のフォトディテクタの受光面に集束させるためのレンズを更に備えた光デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記第１及び第２のフォトディテクタは共通の半導体基板上に形成されあるいは共通のパッケージに収容されている光デバイス。
【請求項７】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記光ビームを出力する光源と、
上記光ビームの波長が一定に保たれるように上記第１及び第２のフォトディテクタの出力に基づき上記光源を制御する手段とを更に備えた光デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の光デバイスであって、
上記光源はレーザダイオードであり、
上記制御する手段は上記レーザダイオードの温度を制御する光デバイス。
【請求項９】
請求項８に記載の光デバイスであって、
上記第３のビームのパワーを検出するための手段と、
該検出されたパワーが一定に保たれるように上記レーザダイオードの駆動電流を制御する手段とを更に備えた光デバイス。
【請求項１０】
互いに平行な第１面及び第２面を有し、該第１面に供給された光ビームを、該第１面で反射する第１のビームと、該第１面を通過し該第２面で反射し再び該第１面を通過する第２のビームと、該第１面及び該第２面をこの順で通過する第３のビームとに分けるための光学要素と、
入射位置に従って異なる波長特性を有し、上記第１及び第２のビームが通過するように設けられる光フィルタと、
該光フィルタを通過した上記第１及び第２のビームをそれぞれ受けるための第１及び第２のフォトディテクタとを備えた光デバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光デバイスであって、
上記第１面及び上記第２面間の距離によって定義される上記光学要素の厚みは、上記第１及び第２のビームが互いに空間的に重ならないように設定される光デバイス。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光デバイスであって、
上記光フィルタは誘電体多層膜を含み、
該多層膜の各々の厚みは上記第１のビームが通過する位置から上記第２のビームが通過する位置に向かって変化している光デバイス。
【請求項１３】
請求項１０に記載の光デバイスであって、
上記第１及び第２のビームの一方に対する上記光フィルタの波長特性は、与えられた波長に対して波長が長くなるに従って減少する透過率を与え、
上記第１及び第２のビームの他方に対する上記光フィルタの波長特性は、上記与えられた波長に対して波長が長くなるに従って増大する透過率を与える光デバイス。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光デバイスであって、
上記第１及び第２のフォトディテクタの出力を比較するための差動増幅器を更に備えた光デバイス。
【請求項１５】
請求項１０に記載の光デバイスであって、
上記光ビームが平行ビームになるように第１の光ファイバから出力された光をコリメートするための第１のレンズと、
上記第３のビームを集束させて第２の光ファイバに入力するための第２のレンズとを更に備えた光デバイス。
【請求項１６】
請求項１０に記載の光デバイスであって、
上記光フィルタと上記第１及び第２のフォトディテクタとの間に設けられ、上記光フィルタを通過した上記第１及び第２のビームをそれぞれ上記第１及び第２のフォトディテクタの受光面に集束させるためのレンズを更に備えた光デバイス。
【請求項１７】
請求項１０に記載の光デバイスであって、
上記第１及び第２のフォトディテクタは共通の半導体基板上に形成されあるいは共通のパッケージに収容されている光デバイス。
【請求項１８】
請求項１０に記載の光デバイスであって、
上記光ビームを出力する光源と、
上記光ビームの波長が一定に保たれるように上記第１及び第２のフォトディテクタの出力に基づき上記光源を制御する手段とを更に備えた光デバイス。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光デバイスであって、
上記光源はレーザダイオードであり、
上記制御する手段は上記レーザダイオードの温度を制御する光デバイス。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光デバイスであって、
上記第３のビームのパワーを検出するための手段と、
該検出されたパワーが一定に保たれるように上記レーザダイオードの駆動電流を制御する手段とを更に備えた光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、光信号の波長のモニタリングに関し、更に詳しくは、波長のモニタリング及び波長制御のための光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋｍ）な光ファイバの製造技術及び使用技術が確立され、光ファイバを伝送路とする光通信システムが実用化されている。また、光ファイバにおける損失を補償して長距離の伝送を可能にするために、信号光を直接増幅するための光増幅器が開発されている。
【０００３】
一方、光ファイバによる伝送容量を増大させるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）がある。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、異なる波長を有する複数の光キャリアが用いられる。各光キャリアを独立に変調することによって得られた複数の光信号が光マルチプレクサにより波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の光信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再生される。従って、ＷＤＭの適用によって、当該多重数に応じて一本の光ファイバにおける伝送容量を増大させることができる。
【０００４】
ＷＤＭが適用されるシステムを運用するに際しては、ＷＤＭ信号光の波長配置を一定に保つために、各光信号の波長がモニタリングされる。そのモニタリングの結果に基づいて、光信号の波長が監視されあるいは制御される。単一チャネルの光信号が用いられるシステムにおいても、光ファイバ伝送路において生じる波長分散を許容される小さな値に抑える等の目的で、その光信号の波長がモニタリングされる。
【０００５】
波長のモニタリングのための装置として、例えば、実公昭６１−２２２５０号公報に記載されている光波長検出器がある。この光波長検出器は、主光路より第１及び第２の分岐光を取り出すためのビームスプリッタと、第１及び第２の分岐光がそれぞれ入力するローパスフィルタ及びハイパスフィルタと、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの出力光をそれぞれ受ける第１及び第２のフォトディテクタと、第１及び第２のフォトディテクタの出力を比較する差動増幅器とを備えている。ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの透過率の波長特性を、与えられた波長の近傍で波長の変化に対して互いに逆方向に変化するように設定することによって、差動増幅器の出力に波長が反映され、波長のモニタリングが可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の光波長検出器にあっては、異なる波長特性を有する２つの光フィルタ（ローパスフィルタ及びハイパスフィルタ）が必要であることから、部品点数が多く構成が複雑になりがちであるという問題があった。
【０００７】
よって、本発明の目的は、部品点数が少なく且つ構成が簡単な、波長のモニタリング及び波長制御のための光デバイスを提供することにある。本発明の他の目的は以下の説明から明らかになる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、波長のモニタリング及び波長制御のための光デバイスが提供される。光デバイスは、互いに平行でない第１面及び第２面を有する光学要素を含む。光学要素は、第１面に供給された光ビームを、第１面で反射する第１のビームと、第１面を通過し第２面で反射し再び第１面を通過する第２のビームと、第１面及び第２面をこの順で通過する第３のビームとに分ける。第１及び第２のビームが通過するように光フィルタが設けられる。光フィルタは、入射角に従って異なる波長特性を有する。光フィルタを通過した第１及び第２のビームは、それぞれ、第１及び第２のフォトディテクタに供給される。
【０００９】
光学要素の第１面及び第２面は互いに平行でないので、第１及び第２のビームも互いに平行でない。従って、光フィルタに対する第１のビームの入射角は光フィルタに対する第２のビームの入射角と異なる。光フィルタは入射角に従って異なる波長特性を有しているので、第１のビームに対する光フィルタの波長特性は第２のビームに対する光フィルタの波長特性と異なるものとなる。この波長特性の違いに基づき、第１及び第２のフォトディテクタの出力により光ビームの波長をモニタリングすることができる。
【００１０】
例えば、第１及び第２のビームの一方に対する光フィルタの波長特性が、与えられた波長に対して波長が長くなるに従って減少する透過率を与え、且つ、第１及び第２のビームの他方に対する光フィルタの波長特性が、与えられた波長に対して波長が長くなるに従って増大する透過率を与える場合には、光ビームの波長は、第１及び第２のフォトディテクタの出力の差又は比に反映される。よって、この場合には、第１及び第２のフォトディテクタの出力を比較するための差動増幅器を用いることによって、容易に光ビームの波長をモニタリングすることができる。光フィルタのこのような異なる２つの波長特性は、例えば光フィルタとして帯域通過フィルタを用いることによって得ることができる。この場合、光フィルタへの入射角に従って通過帯域の中心波長が波長軸方向に変化する。
【００１１】
望ましくは、第１及び第２のフォトディテクタは共通の半導体基板上に形成されあるいは共通のパッケージに収容される。これにより、第１及び第２のフォトディテクタの特性は環境変化等に対して同じように変化するので、特に本発明のように第１及び第２のフォトディテクタの出力に基づき波長のモニタリング値を得る場合に、モニタリング精度が向上する。
【００１２】
光ビームを出力する光源を付加的に設けることによって、本発明による波長制御が適用される光送信機の提供が可能になる。第１及び第２のフォトディテクタの出力に基づき光源が制御され、それにより光ビームの波長が一定に保たれる。
【００１３】
例えば、光源はレーザダイオードであり、この場合、第１及び第２のフォトディテクタの出力に基づきレーザダイオードの温度が制御される。一般的に、レーザダイオードの発振波長は、温度が高くなるに従って長くなり、温度が低くなるに従って短くなるので、簡単なフィードバックループを構成することにより容易に光ビームの波長を一定に保つことができる。
【００１４】
本発明の第２の側面によると、波長のモニタリング及び波長制御のための他の光デバイスが提供される。光デバイスは、互いに平行な第１面及び第２面を有する光学要素を含む。光学要素は、第１面に供給された光ビームを、第１面で反射する第１のビームと、第１面を通過し第２面で反射し再び第１面を通過する第２のビームと、第１面及び第２面をこの順で通過する第３のビームとに分ける。第１及び第２のビームが通過するように光フィルタが設けられる。光フィルタは、入射位置に従って異なる波長特性を有している。光フィルタを通過した第１及び第２のビームは、それぞれ、第１及び第２のフォトディテクタに供給される。
【００１５】
光学要素の第１面及び第２面は互いに平行であるので、第１及び第２のビームは互いに平行であり且つ空間的に異なる位置にある。従って、光フィルタに対する第１のビームの入射位置は光フィルタに対する第２のビームの入射位置と異なる。光フィルタは入射位置に従って異なる波長特性を有しているので、第１のビームに対する光フィルタの波長特性は第２のビームに対する光フィルタの波長特性と異なるものとなる。この波長特性の違いに基づき、第１及び第２のフォトディテクタの出力により光ビームの波長をモニタリングすることができる。
【００１６】
例えば、第１及び第２のビームの一方に対する光フィルタの波長特性が、与えられた波長に対して波長が長くなるに従って減少する透過率を与え、且つ、第１及び第２のビームの他方に対する光フィルタの波長特性が、与えられた波長に対して波長が長くなるに従って増大する透過率を与える場合には、光ビームの波長は、第１及び第２のフォトディテクタの出力の差又は比に反映される。よって、この場合には、第１及び第２のフォトディテクタの出力を比較するための差動増幅器を用いることによって、容易に光ビームの波長をモニタリングすることができる。光フィルタのこのような異なる２つの波長特性は、例えば光フィルタとして、各層の厚みが位置により変化している誘電体多層膜を含む帯域通過フィルタを用いることによって得ることができる。この場合、光フィルタへの入射位置に従って通過帯域の中心波長が波長軸方向に変化する。
【００１７】
望ましくは、第１及び第２のフォトディテクタは共通の半導体基板上に形成されあるいは共通のパッケージに収容される。これにより、第１及び第２のフォトディテクタの特性は環境変化等に対して同じように変化するので、特に本発明のように第１及び第２のフォトディテクタの出力に基づき波長のモニタリング値を得る場合に、モニタリング精度が向上する。
【００１８】
光ビームを出力する光源を付加的に設けることによって、本発明による波長制御が適用される光送信機の提供が可能になる。第１及び第２のフォトディテクタの出力に基づき光源が制御され、それにより光ビームの波長が一定に保たれる。
【００１９】
例えば、光源はレーザダイオードであり、この場合、第１及び第２のフォトディテクタの出力に基づきレーザダイオードの温度が制御される。一般的に、レーザダイオードの発振波長は、温度が高くなるに従って長くなり、温度が低くなるに従って短くなるので、簡単なフィードバックループを構成することにより容易に光ビームの波長を一定に保つことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
図１を参照すると、本発明による光デバイスの一例として光送信機の実施形態が示されている。この光送信機は、キャリアビームＣＢを出力する光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）２と、キャリアビームＣＢのための波長モニタ４と、供給された変調信号入力に従ってキャリアビームＣＢを変調して光信号を出力する光変調器６とを備えている。ここでは、キャリアビームＣＢは連続波（ＣＷ）光である。
【００２１】
波長モニタ４は、受けたキャリアビームＣＢからモニタリングのためのビームを分岐するための光カプラ機能８と、分岐されたビームを受けその波長に応じた電気信号を出力するためのモニタリング機能１０とを有する。
【００２２】
レーザダイオード２は、冷却用のペルチェ素子１２上に搭載されている。ペルチェ素子１２に供給される電流によりペルチェ素子１２の冷却能力が調節され得る。従って、レーザダイオード２の放熱とペルチェ素子１２の冷却能力とをバランスさせることによって、レーザダイオード２の温度は実質的に一定に保たれ得る。
【００２３】
特にこの実施形態では、温度制御回路１４が、波長モニタ４の出力電気信号を受け、キャリアビームＣＢの波長が一定に保たれるように、ペルチェ素子１２に供給される電流を制御する。通常、レーザダイオード２の温度が高くなるとキャリアビームＣＢの波長は長くなり、レーザダイオード２の温度が低くなるとキャリアビームＣＢの波長は短くなるので、波長モニタ４により得られた波長が長くなった場合にはペルチェ素子１２の冷却能力が高められ、波長モニタ４により得られた波長が短くなった場合にはペルチェ素子１２の冷却能力が弱められる。このようなフィードバック制御により、キャリアビームＣＢの波長が実質的に一定に保たれる。
【００２４】
波長モニタ４を通過したキャリアビームＣＢは光カプラ１６を通って光変調器６に供給される。光カプラ１６では、キャリアビームＣＢの光パワーのモニタリング用のビームが分岐され、その分岐ビームはフォトディテクタ（ＰＤ）１８に供給される。フォトディテクタ１８は受けたビームの光パワーに対応したレベルの電気信号を出力する。フォトディテクタ１８の出力信号は電流制御回路２０に供給される。
【００２５】
電流制御回路２０は、フォトディテクタ１８の出力信号レベルが一定に保たれるように、電流源２２からレーザダイオード２に供給されるレーザダイオード２の駆動電流を制御する。これにより、光変調器６に供給されるキャリアビームＣＢの光パワーが実質的に一定になり、光変調器６から出力される光信号の振幅を一定にすることができる。
【００２６】
この実施形態によると、経時変化等に起因してレーザダイオード２から出力されるキャリアビームＣＢの波長及び／又は光パワーが変化したとしても、波長制御のためのフィードバックループ（波長モニタ４、温度制御回路１４及びペルチェ素子１２を含む）と光パワーのためのフィードバックループ（光カプラ１６、フォトディテクタ１８及び電流制御回路２０を含む）とが用いられていることにより、光変調器６から出力される光信号の波長及び振幅を一定に保つことができる。従って、この光送信機をＷＤＭの送信局の各チャネルに適用することによって、高密度なＷＤＭが可能になる。
【００２７】
この実施形態では、波長を一定に保つためにレーザダイオード２の温度が制御されているが、これは、光パワーを一定に保つための制御対象としてレーザダイオード２の駆動電流が用いられているからである。従って、光パワーを一定に保つためのフィードバックループが不要である場合、あるいは、光パワーを一定に保つために光減衰器あるいは光増幅器が付加的に設けられている場合には、レーザダイオード２への駆動電流により波長が制御されてもよい。
【００２８】
また、変調信号に従う光信号を得るために、この実施形態では、光変調器６がレーザダイオード２とは独立に設けられているが、光変調器６を用いずにレーザダイオード２を変調信号入力に従って直接変調してもよい。あるいは、レーザダイオード２の直後に光変調器６を設けておき、波長モニタ４及び光カプラ１６を光変調器６の下流側に設け、光変調器６から出力された光信号について波長及び光パワーについてフィードバック制御を行ってもよい。
【００２９】
図２を参照すると、図１に示される本発明による波長モニタ４に代替可能な従来技術による波長モニタ４′が示されている。本発明による波長モニタ４の優位性を説明するために有用と思われるので、まず、従来技術による波長モニタ４′の構成及び動作原理について説明する。
【００３０】
光カプラ２３によりキャリアビームＣＢから分岐されたビーム２４は、光カプラ２５によりビーム２６及び２８に分けられる。ビーム２６はローパスフィルタ３０を通過してフォトディテクタ３２に入射し、ビーム２８はハイパスフィルタ３４を通過してフォトディテクタ３６に入射する。
【００３１】
図３は図２の波長モニタの動作原理の説明図である。ローパスフィルタ３０及びハイパスフィルタ３４は、それぞれ、図３に符号３８及び４０で示されるような特性を有している。即ち、与えられた波長（キャリアビームＣＢの波長として想定される波長）の近傍で、波長の変化に対して透過光パワーが互いに逆方向に変化する。従って、フォトディテクタ３２及び３６により得られる透過光パワーの差又は比に基づいて、キャリアビームＣＢの波長がモニタリングされる。
【００３２】
図４を参照すると、本発明による波長のモニタリングのための光デバイスとして波長モニタ４の実施形態が示されている。波長モニタ４の入力ポートは、光ファイバ４２と光ファイバ４２の端面が露出するようにその端部が挿入固定されるフェルール４４とによって提供され、波長モニタ４の出力ポートは、光ファイバ４６と光ファイバ４６の端面が露出するようにその端部が挿入固定されるフェルール４８とによって提供されている。光ファイバ４２は図１のレーザダイオード２に光学的に接続される。
【００３３】
フェルール４４に対向してレンズ５０が設けられており、これにより、キャリアビームＣＢは実質的に平行ビーム（コリメートビーム）になっている。また、フェルール４８に対向してレンズ５２が設けられている。
【００３４】
波長モニタ４は、キャリアビームＣＢを３つのビームＣＢ１，ＣＢ２及びＣＢ３に分けるための光学要素としてくさび板５４を備えている。くさび板５４はキャリアビームＣＢに対して実質的に透明な材料からなり、例えばガラス製である。くさび板５４は互いに平行でない平坦な第１面５４Ａ及び第２面５４Ｂを有している。
【００３５】
レンズ５０によりコリメートされたキャリアビームＣＢは、くさび板５４の第１面５４Ａに供給される。くさび板５４は、供給されたキャリアビームＣＢを、第１面５４Ａで反射するビームＣＢ１と、第１面５４Ａを通過し第２面５４Ｂで反射し再び第１面５４Ａを通過するビームＣＢ２と、第１面５４Ａ及び第２面５４Ｂをこの順で通過するビームＣＢ３とに分ける。
【００３６】
ビームＣＢ３はレンズ５２により集束させられて光ファイバ４６にその端面から入力される。
ビームＣＢ１は透過型の光フィルタ５６を通過してレンズ５８により集束させられてフォトディテクタ６０の受光面に入力される。ビームＣＢ２は光フィルタ５６を通過してレンズ５８により集束させられてフォトディテクタ６２の受光面に入力される。
【００３７】
フォトディテクタ６０及び６２の各々は例えばフォトダイオードであり、これらのフォトダイオードはこの実施形態では共通のパッケージ６４（カンは図示せず）に収容されている。
【００３８】
図５は図４の波長モニタ４の回路図である。フォトディテクタ（フォトダイオード）６０及び６２の各々には逆バイアス電圧がかけられている。フォトディテクタ６０のアノードは接地され、カソードは抵抗６６を介してプラスの電源線に接続される。フォトディテクタ６２のアノードは接地され、カソードは抵抗６８を介してプラスの電源線に接続される。
【００３９】
フォトディテクタ６０に光フィルタ５６を通過したビームＣＢ１が入射すると、その光パワーに応じた光電流がフォトディテクタ６０に流れ、従って、ビームＣＢ１の光パワーはフォトディテクタ６０のカソード電位に反映される。また、光フィルタ５６を通過したビームＣＢ２がフォトディテクタ６２に入射すると、その光パワーに応じた光電流がフォトディテクタ６２に流れるので、ビームＣＢ２の光パワーはフォトディテクタ６２のカソード電位に反映される。ここでは、フォトディテクタ６０のカソード電位とフォトディテクタ６２のカソード電位とを比較するために、差動増幅器７０が付加的に用いられている。
【００４０】
図６を参照すると、図４に示される光フィルタ５６の波長特性が示されている。ここで、波長特性というのは、透過型の光フィルタにおいて透過率（又は透過光パワー）と波長との関係を表す特性のことである。
【００４１】
光フィルタ５６は入射角に従って異なる波長特性を有している。具体的には、光フィルタ５６は帯域通過フィルタであり、例えば、ガラス板上に誘電体多層膜を積層して製造される。誘電体多層膜は、比較的高屈折率なＴｉＯ2 層と比較的低屈折率なＳｉＯ2 層とを交互に積層して得られる。
【００４２】
光フィルタ５６への入射角が変化すると、それに伴って、最大透過率を与える波長（あるいは通過帯域の中心波長）が図６に示されるように波長軸方向に変化する。図６には、例として入射角が６通りのときの波長特性が示されており、入射角が大きくなるに従って最大透過率を与える波長が短くなっている。
【００４３】
図４の実施形態では、くさび板５４の第１面５４Ａ及び５４Ｂは互いに平行でないので、ビームＣＢ１及びＣＢ２も互いに平行でない。従って、第１面５４Ａ及び第２面５４Ｂがなす角並びにくさび板５４及び光フィルタ５６の配置形態等を適切に設定することによって、ビームＣＢ１及びＣＢ２に対して光フィルタ５６の異なる波長特性を得ることができる。
【００４４】
図７を参照して、図４の波長モニタ４の動作原理を説明する。図７において、縦軸は光フィルタ５６の透過光パワー、横軸は波長を表している。
ビームＣＢ１に対してはＷＣ１で示されるような波長特性が得られており、ビームＣＢ２に対しては波長特性ＷＣ１とは異なる波長特性ＷＣ２が得られている。
【００４５】
与えられた波長（キャリアビームＣＢの波長として想定される波長）の範囲７２において、波長特性ＷＣ１は波長が長くなるに従って減少する透過率（透過光パワー）を与えており、波長特性ＷＣ２は波長が長くなるに従って増大する透過率（透過光パワー）を与えている。
【００４６】
従って、もし、波長特性ＷＣ１及びＷＣ２がクロスする点が得られるように、即ち、波長範囲７２において光フィルタ５６に対するビームＣＢ１及びＣＢ２の透過光パワーが等しくなるように、図１の温度制御回路１４が制御を行ったとすれば、キャリアビームＣＢの波長は前記クロスポイントを与える波長に維持されることとなる。
【００４７】
この実施形態では、図５に示されるような差動増幅器７０が用いられているので、より一般的な波長のモニタリング及び波長制御が可能である。具体的には次の通りである。
【００４８】
例えば、図７に示されるように、キャリアビームＣＢの波長がλであるときに、光フィルタ５６に対するビームＣＢ１の透過光パワーがＰ1 であり、光フィルタ５６に対するビームＣＢ２の透過光パワーがＰ2 であるとする。また、パワーＰ1 及びＰ2 にそれぞれ対応してフォトディテクタ６０及び６２から出力される電圧レベルがＶ1 及びＶ2 であるとする。
【００４９】
この場合、波長範囲７２内においては、波長λと透過光パワーＰ1 及びＰ2 の差又は比とは１対１に対応するので、波長の値は差動増幅器７０の出力レベルに反映されることとなるのである。従って、差動増幅器７０の出力信号を用いて図１の温度制御回路１４を動作させることによって、容易にキャリアビームＣＢの波長を一定に保つことができる。
【００５０】
この実施形態で光フィルタ５６としてバンドパスフィルタを用いているのは、入射角に従って波長特性が波長軸方向にずれることを用いて、与えられた波長範囲内で互いにクロスするような２つの波長特性が得られるからである。これに伴い、差動増幅器の付加的な使用により、波長のモニタリング及び波長制御を容易に行うことができる。
【００５１】
この実施形態では、レンズ５０を用いてキャリアビームＣＢが平行ビームになるようにしているので、ビームＣＢ１及びＣＢ２も平行ビームになる。その結果、ビームＣＢ１を形成している光線要素の光フィルタ５６への入射角が等しくなり、また、ビームＣＢ２を形成している光線要素の光フィルタ５６への入射角が等しくなり、各ビームに対応して得られる波長特性が鈍ることが防止される。
【００５２】
この実施形態では、光フィルタ５６を透過したビームＣＢ１及びＣＢ２の双方に作用する共通のレンズ５８を光フィルタ５６とフォトディテクタ６０及び６２との間に設けているので、各受光面積が小さい場合でも、フォトディテクタ６０及び６２の結合効率を高め、波長モニタリングの精度を高めることができる。
【００５３】
くさび板５４の第１面５４Ａ及び５４Ｂの各々の反射率は例えば約４％である。この場合、ビームＣＢ１のパワーはキャリアビームＣＢのパワーの約４％であり、ビームＣＢ２のパワーはキャリアビームＣＢのパワーの約３．７（４×０．９６×０．９６）％となる。両者は殆ど同じであるから、図７に示されるように、波長特性ＷＣ１の最大透過光パワーは波長特性ＷＣ２の最大透過光パワーにほぼ等しくなっている。
【００５４】
くさび板５４の第１面５４Ａ及び５４Ｂの各々の反射率がより高い場合には、波長特性ＷＣ１の最大透過光パワーよりも波長特性ＷＣ２の最大透過光パワーの方が小さくなるが、このような場合でも、波長と透過光パワーの比又は差とが１対１で対応する点は変わらないので、問題が生じることはない。このような得られる２つの波長特性のアンバランスを補正するために、フォトディテクタ６０及び６２のいずれか一方にオフセット電圧が与えられてもよい。
【００５５】
この実施形態では、フォトディテクタ６０及び６２は共通のパッケージ６４に収容されているので、温度変動等による波長特性ＷＣ１及びＷＣ２の変動は同じような挙動をとるので、各変動は相殺され、波長のモニタリング及び波長制御における精度が向上する。
【００５６】
この実施形態では、１つの光フィルタ５６により２つの波長特性ＷＣ１及びＷＣ２が得られるので、図２の従来技術と比較して光フィルタの数を減らすことができる。また、図１の光カプラ機能８に対応してくさび板５４が用いられているので、ビームＣＢ１及びＣＢ２を直接キャリアビームＣＢから分岐することができ、図２の従来技術における光カプラ２５が不要になる。このように本実施形態によると部品点数が少なく構成が簡単な光デバイスの提供が可能になる。
【００５７】
図８を参照すると、本発明による波長のモニタリング及び波長制御のための光デバイスとして波長モニタ４の他の実施形態が示されている。ここでは、キャリアビームＣＢを３つのビームＣＢ１，ＣＢ２及びＣＢ３に分けるための光学要素としてガラス等の透明な材質からなる平板７４が用いられており、特定設計の光フィルタ７６が用いられ、フォトディテクタ６０及び６２は共通の基板（例えば半導体基板）７８上に一体に形成されている。図４に示されるレンズ５８は省略されているが、レンズ５８を設けてモニタリング精度を高めるようにしてもよい。
【００５８】
平板７４は互いに平行な第１面７４Ａ及び７４Ｂを有している。レンズ５０によりコリメートされたキャリアビームＣＢは第１面７４Ａに供給される。
平板７４は、第１面７４Ａに供給されたキャリアビームＣＢを、第１面７４で反射するビームＣＢ１と、第１面７４Ａを通過し第２面７４Ｂで反射し再び第１面７４Ａを通過するビームＣＢ２と、第１面７４Ａ及び第２面７４Ｂをこの順で通過するビームＣＢ３とに分ける。
【００５９】
ビームＣＢ３はレンズ５２により集束させられて光ファイバ４６にその端面から入力される。
ビームＣＢ１及びＣＢ２は光フィルタ７６を通過してそれぞれフォトディテクタ６０及び６２に供給される。
【００６０】
図９を参照すると、図８に示される光フィルタ７６の断面構成が示されている。光フィルタ７６は、ガラス等からなる透明な平板８０と、平板８０上に積層された誘電体多層膜８２とからなる。誘電体多層膜８２は、例えば、比較的屈折率の高いＴｉＯ2 と比較的屈折率の低いＳｉＯ2 とを交互に複数積層して構成される。誘電体多層膜８２の各層の厚みは、ビームＣＢ１が通過する位置からビームＣＢ２が通過する位置に向かって変化している。これにより、光フィルタ７６は、入射位置に従って異なる波長特性を有するようになる。
【００６１】
従って、誘電体多層膜８２の設計並びにビームＣＢ１及びＣＢ２の通過位置の設定を適切に行うことによって、ビームＣＢ１及びＣＢ２に対してそれぞれ図７の波長特性ＷＣ１及びＷＣ２を得ることができ、図４の波長モニタと同じような動作を図８の波長モニタに行わせることができる。図８の波長モニタの動作原理及び得られる効果については、重複を避けるために説明を省略する。
【００６２】
第１面７４Ａ及び７４Ｂ間の距離によって定義される平板７４の厚みは、ビームＣＢ１及びＣＢ２が互いに空間的に重ならないように設定される。それにより、各波長特性が鈍ることが防止され、波長のモニタリング及び波長制御における精度が高まる。
【００６３】
図８の実施形態で光フィルタ７６が入射位置に従って異なる波長特性を有するようにしているのは、この実施形態ではビームＣＢ１及びＣＢ２が平行でありこれらに対して光フィルタ７６が異なる波長特性を与えるようにするためである。
【００６４】
フォトディテクタ６０及び６２を共通の基板７８上に形成していることにより得られる効果は、図４においてフォトディテクタ６０及び６２を共通のパッケージ６４に収容していることにより得られる効果にほぼ等しいが、フォトディテクタ６０及び６２が基板７８により一体である分だけ、その効果も大きい。
【００６５】
以上説明した各実施例において、反射率や透過率に偏波依存性がある場合には、波長のモニタリング及び波長制御における精度が悪くなる可能性がある。このような可能性を排除するためには、光ファイバ４２として偏波保持ファイバを用いて、キャリアビームＣＢが常に一定の偏波状態で与えられるようにするとよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、部品点数が少なく且つ構成が簡単な、波長のモニタリング及び波長制御のための光デバイスの提供が可能になるという効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による光送信機の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図２は従来技術による波長モニタを示す図である。
【図３】図３は図２の波長モニタの動作原理の説明図である。
【図４】図４は本発明による波長モニタの実施形態を示す図である。
【図５】図５は図４の波長モニタの回路図である。
【図６】図６は図４に示される光フィルタの波長特性の入射角依存性を示す図である。
【図７】図７は図４の波長モニタの動作原理の説明図である。
【図８】図８は本発明による波長モニタの他の実施形態を示すブロック図である。
【図９】図９は図８に示される光フィルタの断面構成を示す図である。
【符号の説明】
２  レーザダイオード
４，４′  波長モニタ
６  光変調器
４２，４６  光ファイバ
５０，５２，５８  レンズ
５４  くさび板
５６，７６  光フィルタ
６０，６２  フォトディテクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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