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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024036924
(43)【公開日】2024-03-18
(54)【発明の名称】変調器、変調システム、及び送信モジュール
(51)【国際特許分類】
G02F 1/01 20060101AFI20240311BHJP
H04B 10/516 20130101ALI20240311BHJP
【ＦＩ】
G02F1/01 B
G02F1/01 C
H04B10/516
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022141482
(22)【出願日】2022-09-06
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-10-27
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２０年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ポスト５Ｇ情報通信システム基盤強化研究開発事業／先導研究（委託）／マルチアクセス・エッジ・コンピューティング（ＭＥＣ）高性能化に向けた光源内蔵型光電コパッケージの研究開発」委託事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】301021533
【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所
(72)【発明者】
【氏名】黒須 隆行
(72)【発明者】
【氏名】須田 悟史
【テーマコード（参考）】
2K102
5K102
【Ｆターム（参考）】
2K102AA09
2K102AA21
2K102AA28
2K102BA16
2K102BA26
2K102BB02
2K102BC04
2K102BC10
2K102BD02
2K102DA04
2K102DA07
2K102DB02
2K102DB04
2K102DC07
2K102DC08
2K102DD03
2K102EA18
2K102EA21
2K102EB02
2K102EB04
2K102EB06
2K102EB08
2K102EB12
2K102EB16
2K102EB20
5K102AA15
5K102AB15
5K102AD01
5K102PH15
5K102PH49
(57)【要約】
【課題】光源数の増加を伴わずに通信データの大容量化を実現するための変調器、変調システム、及び送信モジュールを提供すること。
【解決手段】１又は複数のリング変調器を含む変調ユニットを複数有する変調器。変調器は、各リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路を有している。変調ユニットは、外部から入力される光を１又は複数のリング変調器へ導く振分導波路を有している。各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。
【選択図】図１９
【解決手段】１又は複数のリング変調器を含む変調ユニットを複数有する変調器。変調器は、各リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路を有している。変調ユニットは、外部から入力される光を１又は複数のリング変調器へ導く振分導波路を有している。各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。
【選択図】図１９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１又は複数のリング変調器を含む変調ユニットを複数有すると共に、各リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を１又は複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている、変調器。
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を１又は複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている、変調器。
【請求項2】
複数の前記変調ユニットのうちの少なくとも１つは、
３波長以上の多波長光の増幅時における４光波混合に起因した干渉を避けるように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上の前記リング変調器を含むものである、請求項１に記載の変調器。
３波長以上の多波長光の増幅時における４光波混合に起因した干渉を避けるように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上の前記リング変調器を含むものである、請求項１に記載の変調器。
【請求項3】
複数の前記変調ユニットのうちの少なくとも１つは、クロック信号の付加用の前記リング変調器を含む、請求項１に記載の変調器。
【請求項4】
複数の前記変調ユニットのうちの１つは、クロック信号の付加用の前記リング変調器を含む、請求項２に記載の変調器。
【請求項5】
複数の前記変調ユニットは、何れも、
３波長以上の多波長光の増幅時における４光波混合に起因した干渉を避けるように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上の前記リング変調器を含むものである、請求項１に記載の変調器。
３波長以上の多波長光の増幅時における４光波混合に起因した干渉を避けるように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上の前記リング変調器を含むものである、請求項１に記載の変調器。
【請求項6】
請求項１～５の何れか一項に記載の変調器を複数有する、変調システム。
【請求項7】
複数の光源に対し直接的または間接的に接続され、入力される光を増幅する複数の増幅器と、
各増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する送信モジュール。
各増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する送信モジュール。
【請求項8】
複数の光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
複数の前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する、送信モジュール。
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
複数の前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する、送信モジュール。
【請求項9】
複数の光源と、
複数の前記光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
複数の前記光源は、
複数のグループに分けられており、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
複数の前記光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
複数の前記光源は、
複数のグループに分けられており、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
【請求項10】
主光源と予備光源とを含む複数の光源システムと、
複数の前記光源システムに接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
前記光源システムは、
一端が前記主光源に接続された第１導波路と、一端が前記予備光源に接続された第２導波路と、を有する選別部を有し、
前記選別部は、
前記第１導波路及び前記第２導波路に対し光学的に結合された切替部と、
前記第１導波路の他端に接続された監視部と、
前記切替部を制御する冗長処理部と、を有する、送信モジュール。
複数の前記光源システムに接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
前記光源システムは、
一端が前記主光源に接続された第１導波路と、一端が前記予備光源に接続された第２導波路と、を有する選別部を有し、
前記選別部は、
前記第１導波路及び前記第２導波路に対し光学的に結合された切替部と、
前記第１導波路の他端に接続された監視部と、
前記切替部を制御する冗長処理部と、を有する、送信モジュール。
【請求項11】
発振する光の波長が重複しないようにグループ分けされた複数の光源に接続され、カスケード接続された複数の分波器が前記グループごとに対応づけられた分波器ユニットと、
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上のリング変調器を含む変調ユニットを複数有すると共に、各リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
前記変調ユニットにおける３以上の前記リング変調器は、
３波長以上の多波長光の増幅時における４光波混合に起因した干渉を避けるように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整されている、送信モジュール。
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上のリング変調器を含む変調ユニットを複数有すると共に、各リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
前記変調ユニットにおける３以上の前記リング変調器は、
３波長以上の多波長光の増幅時における４光波混合に起因した干渉を避けるように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整されている、送信モジュール。
【請求項12】
発振する光の波長が重複しないようにグループ分けされた複数の光源と、
カスケード接続された複数の分波器が前記グループごとに対応づけられた分波器ユニットと、
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上のリング変調器を含む変調ユニットを複数有すると共に、各リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
複数の前記光源は、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
カスケード接続された複数の分波器が前記グループごとに対応づけられた分波器ユニットと、
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上のリング変調器を含む変調ユニットを複数有すると共に、各リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
複数の前記光源は、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光を用いたデータ通信に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子情報処理装置の高速大容量化を進めるうえで、データの送受信に関わる帯域や消費電力が制限要因となり始めている。こうした実情を打開するため、同一基板上に電子回路とシリコンフォトニクスによる光回路とを配置し、光を用いてデータの送受信を行うコパッケージの技術開発が進められている。ここで、光回路は、シリコンや化合物半導体などにより形成された基板上に、光源としての半導体レーザ、光導波路、光変調器などの光学素子を集積した回路のことであり、電子回路の直近に配置される。電子回路は、データを表現した電気信号を光回路の光変調器に印加するよう構成される。
【0003】
例えば、特許文献１には、外部から印加されるデータ信号を固有の周波数をもつ光信号に変換する複数の光電変換部を備えた送信装置が開示されている。送信装置は、各光電変換部から送信された周波数の異なる光信号を合波器により多重化して送出するようになっている。特許文献２には、１本の導波路に複数の異なる波長の光信号を多重化する技術が開示されている。特許文献２の半導体装置は、半導体レーザ素子からの出力光を合波器で合波し、多波長光を生成するよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１０－９８１６６号公報
【特許文献2】特開２０１５－１９５２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１及び２のような従来の方式では、多重化前の複数の光信号の数、つまり各光信号それぞれに固有の周波数の数と同数の光源が必要となる。例えば、１つの半導体レーザで送信可能なデータ量の上限が１００［ＧＢ／ｓ］であると仮定する。すると、容量が１０［ＴＢ／ｓ］のコパッケージを構築するためには、１００台の半導体レーザが必要となる。
【0006】
通信データの大容量化が進む昨今では、コパッケージに要求される容量も増加傾向にあり、従来の方式で容量の増大を図るならば、光源の増加は免れない。そうすると、光源の設置スペースを確保するために、デバイスのサイズが大きくなり、光源個々の故障や寿命に対する処置も必要となる。特に、内部光源方式のコパッケージは、高い動作温度の影響で半導体レーザの故障率が増加するため、信頼性の確保がさらに困難となる。したがって、光源数を増やさなくても通信データの大容量化に対応することができる技術が望まれている。
【0007】
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、光源数の増加を伴わずに通信データの大容量化を実現するための変調器、変調システム、及び送信モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様に係る変調器は、１又は複数のリング変調器を含む変調ユニットを複数有すると共に、各リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路を有し、変調ユニットは、外部から入力される光を１又は複数のリング変調器へ導く振分導波路を有し、各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。
【0009】
本発明の一態様に係る変調システムは、上記の変調器を複数有するものである。
本発明の一態様に係る送信モジュールは、複数の光源に対し直接的または間接的に接続され、入力される光を増幅する複数の増幅器と、各増幅器の後段に設けられた上記の変調システムと、を有するものである。
本発明の一態様に係る送信モジュールは、複数の光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、複数の増幅器の後段に設けられた上記の変調システムと、を有するものである。
本発明の一態様に係る送信モジュールは、複数の光源に対し直接的または間接的に接続され、入力される光を増幅する複数の増幅器と、各増幅器の後段に設けられた上記の変調システムと、を有するものである。
本発明の一態様に係る送信モジュールは、複数の光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、複数の増幅器の後段に設けられた上記の変調システムと、を有するものである。
【0010】
本発明の一態様に係る送信モジュールは、複数の光源と、複数の光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、増幅器の後段に設けられた上記の変調システムと、を有し、複数の光源は、複数のグループに分けられており、３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている。
【0011】
本発明の一態様に係る送信モジュールは、主光源と予備光源とを含む複数の光源システムと、複数の前記光源システムに接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、増幅器の後段に設けられた上記の変調システムと、を有し、光源システムは、一端が前記主光源に接続された第１導波路と、一端が予備光源に接続された第２導波路と、を有する選別部を有し、選別部は、第１導波路及び前記第２導波路に対し光学的に結合された切替部と、第１導波路の他端に接続された監視部と、切替部を制御する冗長処理部と、を有するものである。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、１又は複数のリング共振器Ｒを含むリング変調器を複数有し、各リング変調器Ｒは、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。そのため、入力した複数の光（単一波長光あるいは多波長光）から所望の多波長光を生成し出力することができる。よって、これを組み合わせて使用することにより、光源数の増加を伴わずに通信データの大容量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施の形態１に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールを概略的に例示した構成図である。
【図2】本発明の実施の形態１に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールの具体例を示す構成図である。
【図5】本発明の実施の形態１の変形例１Ａに係る変調器、変調システム、及び送信モジュールを概略的に例示した構成図である。
【図6】マイクロリング変調器の伝達関数を示す説明図である。
【図7】本発明の実施の形態１の変形例１Ａに係る変調器、変調システム、及び送信モジュールの具体例を示す構成図である。
【図8】本発明の実施の形態１の変形例１Ｂに係る光源システムを例示した構成図である。
【図10】本発明の実施の形態２に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールを概略的に例示した構成図である。
【図11】本発明の実施の形態２に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールの具体例を示す構成図である。
【図13】本発明の実施の形態３に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールの一例を示す構成図である。
【図14】ＳＯＡに入力される入力光と、ＳＯＡで発生する９本のＦＷＭ光の周波数配置を例示した説明図である。
【図15】非干渉条件を満たす波長配置のうち、占有帯域の狭い例を模式的に示す説明図である。
【図19】本発明の実施の形態３に係る変調器６０の構成を一般化した説明図である。
【図20】非線形条件を満たすよう２つにグループ分けされた８つの波長各々に紐付く入力光のモードと、ＦＷＭ光のモードとを示す説明図である。
【図21】８波からなるＷＤＭ信号を生成する変調器の構成例を示す説明図である。
【図22】連続する９波からなるＷＤＭ信号を生成する変調器の構成例を示す説明図である。
【図23】周波数が等間隔な３波のレーザ光をＳＯＡで増幅した時の結果を示すグラフである。
【図26】３種類のレーザ光それぞれをＳＯＡで増幅した時の出力光強度の時間変化を示す説明図である。
【図27】本発明の実施の形態３に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールを概略的に例示した構成図である。
【図28】本発明の実施の形態３に係り、変調器として（４✕２）ＭＵＸ変調器を含む変調システム及び送信モジュールの具体例を示す構成図である。
【図30】本発明の実施の形態３に係り、変調器として（３✕２）ＭＵＸ変調器を含む変調システム及び送信モジュールの一例を示す構成図である。
【図31】本発明の実施の形態３に係り、変調器として（３✕２）ＭＵＸ変調器を含む変調システム及び送信モジュールの他の例を示す構成図である。
【図32】本発明の実施の形態４に係る送信モジュールを構成する外部光源基板を例示した構成図である。
【図33】本発明の実施の形態４に係る送信モジュールを構成するコパッケージ基板を例示した構成図である。
【図34】本発明の実施の形態４の変形例４Ａに係る送信モジュールを構成する外部光源基板を例示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
実施の形態１．
図１～図４を参照して、本発明の実施の形態１における変調器６０、変調ユニット５０、及び送信モジュール１０の構成例について説明する。各図では、煩雑化を避けるため、符号の一部を省略することがある。後述する各図においても同様である。
図１～図４を参照して、本発明の実施の形態１における変調器６０、変調ユニット５０、及び送信モジュール１０の構成例について説明する。各図では、煩雑化を避けるため、符号の一部を省略することがある。後述する各図においても同様である。
【0015】
まず、図１を参照して、本実施の形態１における送信モジュール１０の全体的構成とその周辺機器について説明する。図１に示すように、送信モジュール１０は、複数の光源２１を含む光源ユニット２０と、複数の分波器３１を含む分波器ユニット３０と、複数の増幅器４２を含む増幅処理ユニット４０と、複数の変調器６０を含む変調システム５０と、を有している。
【0016】
本実施の形態１における光源２１は、半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode)により構成される。そのため、図１及び図２では、光源２１を示すブロックに「ＬＤ」と記載している。後述する各図においても同様である。光源ユニット２０は、互いに異なる波長の光を出射する複数の光源２１を有している。分波器３１は、少なくとも１つの入力端子と２つの出力端子とを有している。本実施の形態１における増幅器４２は、入力した光を増幅して出力する半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）により構成される。
【0017】
本実施の形態１の送信モジュール１０は、大容量化のために波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式を採っており、シリコンフォトニクスによる光集積回路である変調システム５０が、電子回路２００の近傍に配置されている。変調システム５０の各変調器６０は、光源２１から発せられ、分波器ユニット３０及び増幅処理ユニット４０を通過した光に情報を乗せるための光変調器であり、データの光電変換（光/電子変換）を行う機能を有する。変調器６０は、強度一定の入力光に対し、電気信号に対応する強度変調又は位相変調を加えることで、電気信号を光信号に変換するものである。
【0018】
より具体的に、変調器６０は、１又は複数のリング変調器Ｒを含む変調ユニット７０を複数有している。リング変調器Ｒは、光電変換を担う光素子であり、本実施の形態１では、リング変調器Ｒとして、小型かつ低消費電力という点からマイクロリング変調器（ＭＲＭ：Micro-ring modulator）を採用している。変調器６０において、各リング変調器Ｒは、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。
【0019】
また、変調器６０は、各リング変調器Ｒを通過した光を多重化して出力する出力導波路６２を有している。変調システム５０は、変調器６０ごとに出力導波路６２が対応づけられている。出力導波路６２は、光ファイバ等の光伝送路Ｄに接続されている。変調器６０から出力導波路６２を介して出力される多波長信号光（ＷＤＭ信号）は、光伝送路Ｄを通じて受信装置へ送信される。
【0020】
各リング変調器Ｒには、電子回路２００により、送信用のデータを示す電気信号が印加される。電子回路２００としては、スイッチＩＣ（Switch Integrated Circuit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、メモリ、ＬＳＩ（大規模集積回路 / Large-Scale Integration）、ＳｏＣ（Security Operation Center）などが想定される。
【0021】
次に、図２を参照して、本実施の形態１に係る変調器６０、変調システム５０、及び送信モジュール１０の具体例について説明する。なお、図２では、電子回路２００からの電気信号を示す破線矢印を１つの変調器６０だけに伸ばしているが、電子回路２００からの電気信号は、全ての変調器６０に印加することができる。後述する各図についても同様である。本実施の形態１では、増幅器４２として半導体光増幅器を想定しているため、図２では、増幅器４２を示すブロックに「ＳＯＡ」と記載している。後述する各図においても同様である。
【0022】
図２に例示する変調システム５０は、変調システム５０Ａと変調システム５０Ｂとにより構成されている。変調システム５０Ａ及び５０Ｂは、何れも、複数の変調ユニット７０を含む変調器６０をｒ台（ｒは任意の自然数）有している。したがって、変調システム５０Ａ及び５０Ｂの双方からｒ本の出力導波路６２が延びている。
【0023】
送信モジュール１０は、複数の光源２１の各々に分波器３１が接続されており、複数の分波器３１それぞれの後段に増幅ユニット４１が配置されている。分波器３１は、光源２１から出力される光を２方向に分波する機能を有している。ここで、ｔ個の入力端子とｕ個の出力端子とを有する分波器のことを(ｔ✕ｕ)分波器と称することにする。分波器３１は、例えば、(１✕２)分波器又は(２✕２)分波器により構成される。分波器３１の一方の出力端子は、変調システム５０Ａに対応づけられた増幅器４２に接続され、他方の出力端子は、変調システム５０Ｂに対応づけられた増幅器４２に接続されている。
【0024】
各増幅ユニット４１において、一方の増幅器４２は、変調システム５０Ａに接続された振分器４３に接続され、他方の増幅器４２は、変調システム５０Ｂに接続された分波器４３に接続されている。振分器４３は、(１✕ｒ)分波器により構成されている。振分器４３の各出力端子は、それぞれ、対応する変調ユニット７０へ延びる入力導波路５１に接続されている。振分器４３からは、ｒ本の入力導波路５１が延びている。
【0025】
波長λＫ（Ｋ＝１，２，…，Ｍ）の光を出力する光源２１は、増幅器４２等を介して、共鳴周波数が「ｃ／λＫ」に設定されたリング共振器Ｒに対応づけられている。Ｍは光源２１の数に相当する任意の自然数である。変調器６０では、各変調ユニット７０のそれぞれに入射した複数の異なる波長の光が各リング共振器Ｒを通過し、出力導波路６２で多重化される。そして、変調器６０からは、Ｍ種の波長（λ１，…，λＭ）を含む多波長光が出力される。ここで、変調器６０から出力される多波長光の波長の数を波長多重数Ｎとする。本実施の形態１（本編）の送信モジュール１０において、波長多重数Ｎは、光源２１の数である光源数Ｍと同数である。すなわち、送信モジュール１０では、２ｒ本の、光源数Ｍと同数の波長を含むＷＤＭ信号（波長分割多重に基づく信号）が生成される。
【0026】
次に、図３及び図４を参照して、変調器６０及び変調ユニット７０の具体的な構成について説明する。図３は、図２の変調器６０が８つの変調ユニット７０を有する場合の構成例である。図４は、図３の変調ユニット７０の構成例である。
【0027】
図３及び図４に例示する変調ユニット７０は、１つのリング変調器Ｒと、外部から入力される光をリング変調器Ｒへ導く振分導波路７１と、リング変調器Ｒを通過した光を出力する共鳴導波路７２と、を有している。振分導波路７１は、入力導波路５１の一部を構成するものである。共鳴導波路７２は、出力導波路６２の一部を構成するものである。リング変調器Ｒと、振分導波路７１及び共鳴導波路７２とは、光学的に結合されている。
【0028】
ところで、変調器６０からの戻り光によって増幅器４２が発振することを避けるには、入力導波路５１の出射端（振分導波路７１の出射端）は、低反射率であることが望ましい。そこで、図３の挿入図（出射端の拡大図）に示すように、各入力導波路５１は、出射端の部分が先細りとなるように、該部分に、例えば幅を徐々に狭くする等の加工を施し、出射端からの放射率を高めてもよい。すなわち、各入力導波路５１は、出射端の構造変更により、固有モードから放射モードへの変換効率の向上を図るようにしてもよい。また、各入力導波路５１は、出射端に回折格子を形成し、又は出射端に光の吸収材を配設する等により、変調器６０からの戻り光による増幅器４２の発振を抑制するようにしてもよい。
【0029】
変調ユニット７０は、１つのリング変調器Ｒをもつ構成の場合、図４に示すように、振分導波路７１の一端部にリング変調器Ｒの入射ポートであるポート１が配置され、振分導波路７１の他端部にリング変調器Ｒのスルーポートであるポート２が配置される。また、変調ユニット７０は、共鳴導波路７２の一端部にリング変調器Ｒのドロップポートであるポート３が配置され、共鳴導波路７２の他端部にリング変調器Ｒのアドポートであるポート４が配置される。
【0030】
ポート１から入射したレーザ光は、その周波数がリング変調器Ｒの共鳴周波数と等しくなければポート２から出射され、等しければポート３から出射される。リング変調器Ｒの共鳴周波数は、周囲温度とバイアス電圧によって調整することができる。すなわち、各リング変調器Ｒの共鳴周波数は、温度制御及び電圧制御のうちの少なくとも一方により調整することができる。
【0031】
以上のように、本実施の形態１の変調器６０は、１つのリング変調器Ｒを含む変調ユニット７０を複数有すると共に、各リング変調器Ｒを通過した光を多重化して出力する出力導波路６２を有している。変調ユニット７０は、外部から入力される光をリング変調器Ｒへ導く振分導波路７１を有している。そして、各リング変調器Ｒは、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。したがって、変調器６０は、入力した複数の光から所望の多波長光を生成し出力することができる。そのため、変調器６０を組み合わせて使用することにより、光源数の増加を伴わずに通信データの大容量化を実現することができる。
【0032】
ここで、図１及び図２では、送信モジュール１０が複数の分波器３１（分波器ユニット３０）を有する例を示したが、これに限定されない。例えば、光源２１と増幅器４２とが１対１で直接接続され、送信モジュール１０が変調システム５０Ａ及び変調システム５０Ｂのうちの何れか一方を有するように構成すれば、送信モジュール１０は、複数の分波器３１を設けずに構成することができる。また、送信モジュール１０は、複数の光源２１を含めずに構成してもよい。
【0033】
すなわち、送信モジュール１０は、複数の光源２１に対し直接的に、あるいは分波器３１を介して接続された複数の増幅器４２と、上記の変調器６０を複数有し、各増幅器４２の後段に、変調器６０の数と同数の出力端子をもつ振分器４３を介して接続された変調システム５０と、を有している。したがって、各光源２１から出射される光を増幅して各変調器６０へ導くことができるため、安定した複数のＷＤＭ信号を生成し出力することができる。送信モジュール１０は、増幅器４２の前段に配置され、互いに異なる波長の光を出射する複数の光源２１を有していてもよい。この場合、光源数Ｍは、波長多重数Ｎと同数に抑えることができる。つまり、製品寿命のボトルネックとなる光源２１の数を増やさずに、複数の多波長光を生成することができる。
【0034】
ところで、コパッケージの光源方式には、外部光源方式と内部光源方式とがある。外部光源方式では、偏波保持ファイバ（ＰＭＦ : Polarization Maintaining Fiber）を用いてレーザ光を基板に導入しなければならないが、偏波保持ファイバは高価なため、光通信ではほとんど普及していないのが実情である。そして、装置の組立てや動作検証の容易さなどを考慮すると、全部品が単一基板上に配置される内部光源方式の実現に高い期待が寄せられている。
【0035】
ただし、内部光源方式のコパッケージは、実装部品の動作による温度上昇の影響で、半導体レーザ（ＬＤ）の故障率が増加するため、波長多重数と同程度の半導体レーザを用いる構成で高い信頼性を確保するのは難しい。繰り返しになるが、１つの半導体レーザで送信可能なデータ量の上限を１００［ＧＢ／ｓ］と仮定すると、容量が１０［ＴＢ／ｓ］のコパッケージを構築するためには１００台の半導体レーザが必要となり、このことは、製品の故障率が１００倍になることを意味する。具体的に、１００台の半導体レーザを内部光源方式のコパッケージに搭載した場合、そのコパッケージの寿命は、２年～３年程度と見積もられ、製品としての信頼性を欠くことになる。
【0036】
この点、本実施の形態１における送信モジュール１０は、複数の変調器６０を組み合わせた変調システム５０を有すると共に、その前段に増幅器４２が配設されていることから、使用する光源２１の個数低減を実現することができる。そのため、送信モジュール１０は、内部光源方式のコパッケージとして構成しても、故障率の低減と長寿命化を図ることができる。さらに、送信モジュール１０は、増幅器４２の採用により、各光源２１の低出力動作の実現も可能となるため、さらなる故障率の低減と長寿命化を図ることができる。
【0037】
＜変形例１Ａ＞
図５～図７と共に図４を参照して、本実施の形態１の変形例１Ａに係る送信モジュール１０、変調器６０、及び変調ユニット７０について説明する。前述の本編と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。本変形例１Ａの送信モジュール１０は、レーザ光に外部変調を施してモード数を２倍に増やすことで、波長多重数Ｎ（但しＮは偶数）の半数（Ｎ／２）の光源２１により、波長多重数Ｎの多波長光を生成し出力することができる。
図５～図７と共に図４を参照して、本実施の形態１の変形例１Ａに係る送信モジュール１０、変調器６０、及び変調ユニット７０について説明する。前述の本編と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。本変形例１Ａの送信モジュール１０は、レーザ光に外部変調を施してモード数を２倍に増やすことで、波長多重数Ｎ（但しＮは偶数）の半数（Ｎ／２）の光源２１により、波長多重数Ｎの多波長光を生成し出力することができる。
【0038】
図５に示すように、本変形例１Ａの光源ユニット２０は、複数の光源２１の各々に対応づけた複数の強度変調器２２を有している。各強度変調器２２は、それぞれ、光源２１から出力された波長λＫ（Ｋ＝１，２，…，Ｍ：Ｍは光源数）の光から、新たな２波長（λＫ
（＋），λＫ
（－））の光を合成するよう構成されている。なお、強度変調器２２は、振幅変調(ＡＭ：Amplitude Modulation)を行うように構成されているため、図５及び図６では、強度変調器２２を示すブロックに「ＡＭ」と記載している。強度変調器２２は、例えばマイクロリング変調器により構成することができる。
【0039】
図６は、マイクロリング変調器の伝達関数を示す説明図である。図６では、横軸に、レーザ光の周波数をとり、縦軸に、図４にも例示したポート２からの出力光の強度をとっている。出力が最小になる点を動作点に選び、周波数がΩの正弦波でマイクロリング変調器を駆動すると、周波数が２Ωの強度変調光が出力される。このことは、波長がλＫのレーザ光から、２Ωの周波数差を持つ新たな２波長（λＫ
（＋），λＫ
（－））の光が合成されることに対応している。なお、本変形例１Ａでは、周波数間隔が広くとれるという利点を踏まえ、変調の手法として強度変調を採用している。
【0040】
図７に例示する送信モジュール１０では、各強度変調器２２が、それぞれ、光源２１からの出射光に基づく２波長光を生成し、例えば（１✕２）分波器からなる分波器３１に出力される。分波器３１で２方向に分岐された２波長光は、それぞれ、増幅器４２で増幅された後、(１✕ｒ)分波器からなる振分器４３でｒ本に分岐され、それぞれが対応づけられた変調器６０の変調ユニット７０へ導かれる。各変調器６０では、光源数Ｍと同数の振分器４３の各々から出力される２波長光が、各振分器４３に対応づけられた変調ユニット７０に導かれ、そこで変調が施されると共に、各変調ユニット７０の２つのリング共振器Ｒを通過した光が出力導波路６２において合波される。これにより、送信モジュール１０では、２ｒ本の、光源数Ｍの２倍の波長を含むＷＤＭ信号が生成され出力される。他の構成及び代替構成は、前述の本編と同様である。
【0041】
以上のように、本変形例１Ａの変調器６０は、２つのリング変調器Ｒを含む変調ユニット７０を複数有すると共に、各リング変調器Ｒを通過した光を多重化して出力する出力導波路６２を有している。変調ユニット７０は、外部から入力される光をリング変調器Ｒへ導く振分導波路７１を有している。そして、各リング変調器Ｒは、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。したがって、変調器６０は、入力した複数の光から所望の多波長光を生成し出力することができる。そのため、変調器６０を組み合わせて使用することにより、光源数の増加を伴わずに通信データの大容量化を実現することができる。
【0042】
また、本変形例１Ａの送信モジュール１０は、光源２１の後段に設けられた強度変調器２２が、光源２１から出射される単一波長光から２波長光を合成するよう構成されている。よって、使用する光源２１の数を波長多重数の半分に減らすことができるため、さらに故障率を低下させ、製品の長寿命化を図ることができる。なお、強度変調器２２としては、マッハツェンダ干渉計や電解吸収変調器（ＥＡ変調器）などを採用することもできる。ただし、小型かつ低消費電力という点では、マイクロリング変調器の方が優れている。他の効果等は前述の本編と同様である。
【0043】
＜変形例１Ｂ＞
図８と共に図２及び図７を参照して、本実施の形態１の変形例１Ｂに係る送信モジュール１０の付加的構成について説明する。上述の本編及び変形例１Ａと同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。本変形例１Ｂの送信モジュール１０は、光源に冗長構成を採用している。すなわち、本変形例１Ｂにおける送信モジュール１０は、単体の光源２１の代わりに、２つの光源２１を含む光源システム１２１が搭載されている。
図８と共に図２及び図７を参照して、本実施の形態１の変形例１Ｂに係る送信モジュール１０の付加的構成について説明する。上述の本編及び変形例１Ａと同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。本変形例１Ｂの送信モジュール１０は、光源に冗長構成を採用している。すなわち、本変形例１Ｂにおける送信モジュール１０は、単体の光源２１の代わりに、２つの光源２１を含む光源システム１２１が搭載されている。
【0044】
図８は、図２に示す１つの光源２１（波長λ１の光を出射するもの）に対応づけて例示した光源システム１２１である。光源システム１２１は、主光源として機能する光源２１ａと、予備光源として機能する光源２１ｂと、セレクターとして機能する選別部２２と、を有している。本変形例１Ｂにおける選別部２２は、２つの入出力導波路を持つリング共振器を有している。
【0045】
より具体的に、選別部２２は、一端が光源２１ａに接続された第１導波路２３ａと、一端が光源２１ｂに接続された第２導波路２３ｂと、を有している。また、選別部２２は、第１導波路２３ａ及び第２導波路２３ｂに対し光学的に結合された切替部２４と、第１導波路２３ａの他端に接続された監視部２５と、切替部２４を制御する冗長処理部２６と、を有している。
【0046】
本変形例１Ｂにおいて、切替部２４は、マイクロリング共振器により構成されている。また、監視部２５は、フォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）により構成されているため、図８の監視部２５を示すブロックには「ＰＤ」と記載している。監視部２５は、光源２１ａの出力を常時監視すると共に、光源２１ａの出力を示す監視データを冗長処理部２６へ送信する。冗長処理部２６は、監視部２５から送信される監視データをもとに、切替部２４の共鳴周波数を調整する。第２導波路２３ｂの他端は、後段の分波器３１に接続されている。
【0047】
図２のような本編の送信モジュール１０に本変形例１Ｂの構成を適用する場合、全ての光源２１の代わりに、図８に例示するような光源システム１２１を実装するとよい。本変形例１Ｂの構成は、変形例１Ａの構成にも適用することができ、この場合、図７のような変形例１Ａの送信モジュール１０の、全ての光源２１の代わりに、図８に例示するような光源システム１２１を実装するとよい。
【0048】
通常動作時において、冗長処理部２６は、第１導波路２３ａに接続された光源２１ａだけをオンにし、光源２１ｂはオフにする。そして、冗長処理部２６は、切替部２４の共鳴周波数を光源２１ａの発振周波数に同調させ、光源２１ａの出力が切替部２４を介して分波器３１に導かれるようにする。
【0049】
冗長処理部２６は、監視部２５からの監視データを逐次取得し、取得した監視データに基づいて光源２１ａの異常を検知する。冗長処理部２６は、光源２１ａの異常を検知すると、光源２１ａの出力をオフにし、光源２１ｂの出力をオンにする。その際、冗長処理部２６は、切替部２４の共鳴周波数を光源２１ｂの発信周波数からずらし、光源２１ｂの出力が分波器３１に導かれるようにする。
【0050】
冗長処理部２６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置と、を含むマイコンなどにより構成される。すなわち、冗長処理部２６は、ＣＰＵなどの演算装置と、こうした演算装置と協働して上記又は下記の各種機能を実現させる冗長処理プログラム（冗長処理部２６の動作プログラム）とにより構成することができる。
【0051】
ところで、図８では、冗長処理部２６が光源システム１２１ごとに設けられる例を示したが、これに限定されない。冗長処理部２６は、送信モジュール１０が有する複数の光源システム１２１を統轄的に制御するよう構成してもよい。例えば、図２又は図７のような構成の送信モジュール１０においては、変調システム５０Ａの統括制御用の冗長処理部２６と、変調システム５０Ｂの統括制御用の冗長処理部２６とが設けられてもよく、システム全体を統括制御する１つの冗長処理部２６が設けられてもよい。他の構成及び代替構成は、上述した本編及び変形例１Ａと同様である。
【0052】
続いて、図９のフローチャートに基づき、本変形例１Ｂの冗長処理方法に係る冗長処理部２６の動作例について説明する。電源がオンされる等により、送信モジュール１０が起動すると、冗長処理部２６は、主光源である光源２１ａの出力をオンにする（ステップＳ１０１）。
【0053】
次いで、冗長処理部２６は、監視部２５から送信される監視データを逐次取得し（ステップＳ１０２）、取得した監視データに基づき、光源２１ａに異常が発生しているか否かを判定する。例えば、監視データの正常範囲の情報を記憶装置等に格納しておき、監視データが正常範囲外に出ることを光源２１ａの異常発生に紐付けてもよい。もっとも、外的要因による誤判定を避けるべく、正常範囲外のデータ連続数やデータ継続時間の下限閾値などを設けることにより、突発的かつ一時的なデータ変動が異常検知に影響しないようにしてもよい。また、光源の異常時における監視データの変動傾向を示す異常傾向情報を記憶装置等に格納しておき、冗長処理部２６が、経時的に取得する監視データと異常傾向情報とを比較することにより、当該判定を行うようにしてもよい。冗長処理部２６は、機械学習に基づく推定モデルを用いて当該判定を行うようにしてもよい（ステップＳ１０３）。
【0054】
冗長処理部２６は、光源２１ａに異常が発生していると判定するまで、逐次取得する監視データの分析を継続する（ステップＳ１０２、ステップＳ１０３／Ｎｏ）。冗長処理部２６は、光源２１ａに異常が発生していると判定すると（ステップＳ１０３／Ｙｅｓ）、主光源である光源２１ａの出力をオフにし、予備光源である光源２１ｂの出力をオンにする（ステップＳ１０４）。併せて、冗長処理部２６は、予備光源である光源２１ｂの出力を後段へ導くよう、切替部２４の共鳴周波数を調整する。すなわち、冗長処理部２６は、切替部２４の共鳴周波数が、光源２１ｂの発信周波数とは異なる周波数となるように調整し、光源２１ｂから出射される光が切替部２４へ流れ込まないようにする（ステップＳ１０５）。もっとも、冗長処理部２６は、ステップＳ１０４の処理とステップＳ１０５の処理とを並行処理で行ってもよく、これらの処理の順序を入れ替えて実行してもよい。
【0055】
以上のように、本変形例１Ｂにおける送信モジュール１０は、通常時に使用される主光源（光源２１ａ）と、主光源の予備として設けられる予備光源（光源２１ｂ）と、を含む光源システム１２１を有している。光源システム１２１は、主光源の出力を示す監視データを送信する監視部２５と、主光源と予備光源とを切り替えるための切替部２４と、を有している。また、光源システム１２１は、監視部２５から送信される監視データから主光源の異常を検知したとき、主光源と予備光源との切替処理を行う冗長処理部２６を有している。よって、主光源に異常が発生した場合でも、予備光源によって光の出射を継続することができるため、製品寿命のボトルネックとなる光源の冗長化を実現することができる。したがって、本変形例１Ｂにおける光源システム１２１によれば、製品寿命をさらに伸ばすことができる。
【0056】
ところで、本変形例１Ｂでは、切替部２４としてマイクロリング変調器を例示したが、これに限定されない。切替部２４としては、マッハツェンダ（Mach-Zender）型干渉器を利用した変調器であるマッハツェンダ変調器など、他の変調器を用いることもできる。ただし、小型化及び低コスト化の観点から、切替部２４としては、マイクロリング変調器の方が優れている。送信モジュール１０は、本変形例１Ｂの構成と変形例１Ａの構成とを組み合わせて構成することができる。他の効果等は、上述した本編及び変形例１Ａと同様である。
【0057】
実施の形態２．
図１０～図１２を参照して、本発明の実施の形態２における送信モジュール１１０、変調器６０、及び変調ユニット７０について説明する。実施の形態１と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略又は簡略化する。
図１０～図１２を参照して、本発明の実施の形態２における送信モジュール１１０、変調器６０、及び変調ユニット７０について説明する。実施の形態１と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略又は簡略化する。
【0058】
まず、図１０を参照して、本実施の形態２における送信モジュール１１０の全体的構成とその周辺機器について説明する。図１０に示すように、送信モジュール１１０は、複数の光源２１を含む光源ユニット１２０と、複数の分波器３１を含む分波器ユニット３０と、複数の増幅器４２を含む増幅処理ユニット４０と、複数の変調器６０を含む変調システム５０と、を有している。
【0059】
本実施の形態２の光源ユニット１２０は、互いに異なる波長の光を出射する複数の光源２１を有すると共に、光源２１が２台ずつグループ化されている。そして、グループ化された２台の光源２１は、共通の分波器３１に接続されている。２台の光源２１を組み合わせたものを光源グループＧと称する。本実施の形態２における変調器６０は、２つのリング変調器Ｒを含む変調ユニット７０を複数有している。すなわち、変調ユニット７０におけるリング変調器Ｒの数は、光源グループＧを構成する光源２１の数と同数となるよう構成されている。
【0060】
次に、図１１を参照して、本実施の形態２に係る変調器６０、変調システム５０、及び送信モジュール１１０の具体例について説明する。送信モジュール１１０は、各光源グループＧを構成する２台の光源２１が、それぞれ、(２✕２)分波器からなる分波器３１に接続されている。分波器３１は、２台の光源２１の各々から出力される光を合波すると共に２方向に分波する機能を有し、分波器３１の２つの出力端子は、それぞれ、異なる増幅器４２に接続されている。各増幅器４２は、例えば(１✕ｒ)分波器からなる振分器４３に接続されている。振分器４３の各出力端子は、それぞれ、対応する変調ユニット７０へ延びる入力導波路５１に接続されている。
【0061】
各光源グループＧについて、ある光源グループＧ内の波長λＫの光源２１及び波長λＫ＋１の光源２１は、該光源グループＧに紐付く変調ユニット７０内の２つのリング共振器Ｒに対応づけられている。したがって、各変調器６０では、各変調ユニット７０のそれぞれに入射した波長λＫの光と波長λＫ＋１の光とが２つのリング共振器Ｒを通過し、出力導波路６２で多重化され、Ｍ種の波長（λ１，…，λＭ）を含む多波長光が出力される。本実施の形態２の送信モジュール１１０では、波長多重数Ｎと光源数Ｍとが等しくなる。すなわち、送信モジュール１１０では、２ｒ本の、光源数Ｍと同数の波長を含むＷＤＭ信号が生成される。
【0062】
次に、図１２を参照して、変調器６０及び変調ユニット７０の具体例について説明する。図１２は、図１１の変調器６０が４つの変調ユニット７０を有する場合の構成例である。図１２に例示する変調ユニット７０は、２つのリング変調器Ｒと、外部から入力される光を各リング変調器Ｒへ導く振分導波路７１と、各リング変調器Ｒを通過した光を出力する共鳴導波路７２と、を有している。各入力導波路５１（各振分導波路７１）は、図３を用いた説明と同様、出射端の構造変更により、固有モードから放射モードへの変換効率の向上を図るようにしてもよい（挿入図参照）。また、各入力導波路５１は、変調器６０からの戻り光による増幅器４２の発振を抑制するため、出射端に回折格子を形成してもよく、出射端に光の吸収材を配設してもよい。他の構成及び代替構成については、上述した実施の形態１と同様である。
【0063】
以上のように、本実施の形態２の変調器６０は、２つのリング変調器Ｒを含む変調ユニット７０を複数有すると共に、各リング変調器Ｒを通過した光を多重化して出力する出力導波路６２を有している。変調ユニット７０は、外部から入力される光をリング変調器Ｒへ導く振分導波路７１を有している。そして、各リング変調器Ｒは、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。したがって、変調器６０は、入力した複数の光から所望の多波長光を生成し出力することができる。そのため、変調器６０を組み合わせて使用することにより、光源数の増加を伴わずに通信データの大容量化を実現することができる。他の効果等は、上述した実施の形態１と同様であり、本実施の形態２の構成にも、変形例１Ａ及び変形例１Ｂの構成を適用することができる。ただし、変形例１Ａの構成を適用する場合は、後述する４光波混合の発生に留意する必要がある。
【0064】
実施の形態３．
図１３～図３２を参照して、本発明の実施の形態３における送信モジュール２１０ついて説明する。本実施の形態３における送信モジュール２１０は、変調器６０を構成する変調ユニット７０のうちの少なくとも１つが３以上のリング変調器Ｒを含んでいる点に特徴がある。実施の形態１及び２と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略又は簡略化する。
図１３～図３２を参照して、本発明の実施の形態３における送信モジュール２１０ついて説明する。本実施の形態３における送信モジュール２１０は、変調器６０を構成する変調ユニット７０のうちの少なくとも１つが３以上のリング変調器Ｒを含んでいる点に特徴がある。実施の形態１及び２と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略又は簡略化する。
【0065】
例えば、波長多重数Ｎが８の多波長光（８波長光）を複数生成する場合、図１３のような構成が考えられる。図１３に例示する送信モジュール２１０は、複数の光源２１を含む光源ユニット２０と、複数の分波器３１を含む分波器ユニット１３０と、複数の増幅器４２を含む増幅処理ユニット１４０と、複数の変調器６０を含む変調システム５０と、を有している。
【0066】
分波器ユニット１３０は、(２✕２)分波器からなる分波器３１がカスケード接続（多段接続）された構成を採っている。例えば、波長多重数Ｎを、２のべき乗で、すなわちＮ＝２Ｒ（Ｒは２以上の整数）のように表せる３以上の整数に設定した場合、分波器ユニット１３０は、分波器３１をＲ段カスケードした構成を採ることができる。なお、Ｒは、波長多重数Ｎを２のべき乗で表したときの指数である。かかる構成の分波器ユニット１３０によれば、複数の光源２１から出射されるＮ本のレーザ光を無駄なく同じ比率で混合することができる。
【0067】
つまり、図１３は、波長多重数Ｎが８（Ｒ＝３）の場合における、増幅器４２を用いたコパッケージの基本構成を例示したものである。図１３に例示する送信モジュール２１０は、波長多重数Ｎと同数の光源２１及び増幅器４２を有している。より具体的に、送信モジュール２１０は、出射する光の波長が相互に異なる８個の光源２１と、３段カスケードされた複数の分波器３１を含む分波器ユニット１３０と、８台の増幅器４２を含む増幅処理ユニット１４０と、を有している。
【0068】
図１３では、分波器ユニット１３０の各分波器３１について、３段カスケードの第１段目を分波器３１ａとし、第２段目を分波器３１ｂとし、第３段目を分波器３１ｃとしている。各分波器３１ａは、それぞれ、２つの入力端子が異なる光源２１に接続されている。各分波器３１ａは、それぞれ、光源２１から出射された異なる波長の光を合波し、生成した２波長光を異なる分波器３１ｂへ出力するよう構成されている。各分波器３１ｂは、それぞれ、２つの分波器３１ａから出力される異なる２波長光を合波し、生成した４波長光を異なる分波器３１ｃへ出力するよう構成されている。分波器３１ｃは、異なる４波長光が入力されるように、２つの分波器３１ｂが接続されている。かかる構成により、分波器ユニット１３０は、８本の８波長光を生成することができる。
【0069】
各分波器３１ｃの２つの出力端子は、それぞれ、異なる増幅器４２に接続されている。そして、図１３の例では、各増幅器４２が、（１✕２）分波器からなる振分器４３に接続されており、各振分器４３は、複数の変調器６０の組み合わせからなる変調システム５０に接続されている。すなわち、分波器ユニット１３０から出力される８本の多波長光は、それぞれ、増幅器４２で増幅された後、２本に分岐され、変調システム５０を構成する各変調器６０に導かれる。
【0070】
複数の変調器６０の各々の導波路には、８つのリング共振器Ｒが設けられており、ｉ番目（ｉは８以下の任意の自然数）のリング共振器Ｒは、ｉ番目の光源２１の出力にだけ強度変調が加わるように共鳴周波数が設定されている。つまり、光源ユニット２０を構成する複数の光源２１と、各変調器６０それぞれの複数のリング共振器Ｒとは、１対１で対応づけられている。信号の変調フォーマットに「112Gbit/s-PＡM4」用いた場合、８台の光源２１だけで14.336TＢ/s（112 Gbit/s×8波×16本=14.336TＢ/s）の容量を持つＷＤＭ信号を生成することができる。増幅器４２からの出力の分岐数を増やせば、つまり振分器４３として（１✕ｚ）分波器（ｚは３以上の整数）を採用すれば、容量をさらに増やすことができる。
【0071】
図１３では、分波器ユニット１３０と振分器４３との間に増幅器４２が設けられた構成例を示しているが、増幅器４２の数及び配置は、この例に限定されない。例えば、変調システム５０の損失が大きく、十分な信号光強度が得られない場合は、振分器４３の直前ではなく直後に増幅器４２を配置し、変調システム５０の各導波路で入力光を増幅してもよい。また、合波に用いる分波器３１（３１ａ～３１ｃ）の損失が大きい場合は、その前又は後（例えば位置Ｐ又は位置Ｑ）に増幅器４２を配置して損失を補償してもよい。このようにすれば、光源２１を高出力動作させる必要がなくなるため、製品寿命を延ばす上で有利になる。もっとも、増幅器４２は、振分器４３の直前又は直後に設けると共に、位置Ｐ又は位置Ｑに設けてもよい。すなわち、送信モジュール２１０は、各構成部材の損失などに応じた好適な位置に、必要な数の増幅器４２を設けて構成してもよい。
【0072】
次に、図１４～図２６をもとに、本実施の形態３の一態様に係る送信モジュール２１０の特徴点について説明する。半導体光増幅器（ＳＯＡ）は、光強度が高くなると非線形光学効果が発生するという問題を抱えている。特に、３以上の波長を含む多波長光をＳＯＡで一括増幅すると、複数の４光波混合（ＦＷＭ：Four-wave mixing）プロセスが進行し、出力が不安定あるいは高雑音になることが多い。したがって、図１３のように、３以上の波長を含む多波長光を増幅器４２で増幅する構成の場合は、４光波混合による干渉が発生しないよう、光源２１を低出力で動作させる必要がある。したがって、光源２１の出力を補填し、電子回路２００からの電気信号を良好に伝達するためには、図１３の例よりも多くの増幅器４２を各所に配置する必要が生じ得る。
【0073】
ただし、ＦＷＭの影響を抑える方策が取られていれば、増幅器４２を最大出力で動作させても問題は生じない。その方策について述べる前に、まず複数のレーザ光をＳＯＡで一括増幅した場合に出力が不安定あるいは高雑音になる理由について述べる。ここでは、周波数間隔の等しい３波のレーザ光（３波長光）を増幅する場合を例にとり説明する。
【0074】
ＳＯＡに入射する３波のレーザ光の周波数を、それぞれν１、ν２、ν３とすると、縮退４光波混合（縮退ＦＷＭ）及び非縮退４光波混合（非縮退ＦＷＭ）と呼ばれるプロセスによって、次の２つの式で与えられる周波数に新しい光が発生する。
【0075】
（数１）
縮退ＦＷＭ ： ν'＝２νｉ－νｊ （i,j＝1,2,3） …（１）
縮退ＦＷＭ ： ν'＝２νｉ－νｊ （i,j＝1,2,3） …（１）
【0076】
（数２）
非縮退ＦＷＭ ： ν”＝２νｉ＋νｊ－νｋ （i,j,k＝1,2,3） …（２）
非縮退ＦＷＭ ： ν”＝２νｉ＋νｊ－νｋ （i,j,k＝1,2,3） …（２）
【0077】
図１４に、ＳＯＡに入力される入力光と、ＳＯＡで発生する９本のＦＷＭ光の周波数配置を示す。すなわち、式（１）で示される縮退ＦＷＭが６本発生し、式（２）で示される非縮退ＦＷＭが３本発生する。図１４では、入力光を太い実線で示し、ＦＷＭ光を破線矢印で示している。
【0078】
図１４から分かるように、ＦＷＭ光のうちの幾つかは、入力光と周波数が一致し、周波数が一致する入力光とＦＷＭ光との間で干渉が起きる。なお、図１４では、ν２が本来の値（ν１とν３との平均値）よりも僅かに低いケースを例示することで、本来的には重なる２つの光（入力光とＦＷＭ光もしくはＦＷＭ光同士）の位置が若干ずれるようにし、見やすくしている。
【0079】
ここで、入力光がモード同期レーザ等のいわゆる周波数コム光源の出力であれば、モード間の位相は確定しているため、ＦＷＭ光の位相も確定し、大きな問題は生じない。しかしながら、独立した３台の光源２１からのレーザ光を用いる場合、レーザ光の間の位相は確定していないため、ＦＷＭ光の位相はランダムに揺らぐ。そのように発生したＦＷＭ光が、増幅器４２で増幅された入射光と干渉すると、激しい強度変動（ビート）が生み出される。強度変動の大きさは、レーザ光の強度の２乗に比例して増加する。通常はＳＯＡを低出力で動作させることにより強度変動を抑えているが、それでは、必ずしも十分な出力を得られるとは限らない。
【0080】
そこで、本実施の形態３の一態様では、複数の半導体レーザと複数のＳＯＡを用いたシステム構成の送信モジュール２１０を、下記３つのルールに基づいて構成することにした。これにより、ＦＷＭの影響を受けることなく、安定したＷＤＭ信号を生成することができる。
【0081】
・ルール１：光源ユニット２０を構成する複数の光源２１（半導体レーザ）を波長に基づく複数のグループに分割し、各グループにより生成される１又は複数の多波長光を独立したＳＯＡで増幅する。
・ルール２：各グループでは、ＳＯＡで発生するＦＷＭ光が入力光と重ならないような波長配置を選ぶ。
・ルール３：合分波機能を備えた変調器６０を用いて、複数のグループに対し変調と合波（ＭＵＸ）を同時に行う。
・ルール２：各グループでは、ＳＯＡで発生するＦＷＭ光が入力光と重ならないような波長配置を選ぶ。
・ルール３：合分波機能を備えた変調器６０を用いて、複数のグループに対し変調と合波（ＭＵＸ）を同時に行う。
【0082】
ここで、合分波機能とは、入力される複数の多波長光に変調を施して合波しつつＦＷＭ成分を除去する機能のことである。各グループは、それぞれ、変調器６０内の変調ユニット７０に対応づけられている。グループに含まれる１又は複数の光源２１によって生成可能な波長の数を要素数とすると、要素数は、該グループに対応する変調ユニット７０のリング変調器Ｒの数に相当する。また、分波器ユニット１３０から出力される多波長光の波長数は、該多波長光に対応するグループの要素数に相当する。そこで、グループの数をｎとし、各グループをＧ１～Ｇｎの符号により区別して、分波器ユニット１３０から出力される多波長光における波長の組み合わせを、グループＧ１～Ｇｎに対応づけて、第１波長群～第ｎ波長群とも表記する。また、グループＧ１～Ｇｎのそれぞれに対応する各変調ユニット７０を、第１ＭＲＭ群～第ｎＭＲＭ群とも表記する。以下、各ルールについて具体的に説明する。
【0083】
＜ルール１について＞
波長多重数Ｎに対し、グループの数をｎ、第i波長群の要素数（グループの要素数）をｍｉとすると、「Ｎ＝ｍ１＋ｍ２＋ … ＋ｍｎ」との関係が成立する。ｎとｍｉとは、何れも自然数である。ただし、後述する図３１の構成のように、複数のグループ間で光源２１を共有する場合は、共有される光源２１の数を調整値として減算する（Ｎ＝ｍ１＋ｍ２＋ … ＋ｍｎ－調整値）。図３１の例では、調整値は４（２＋２）となる（Ｎ＝３＋３＋３＋３－（２＋２）＝６）。
波長多重数Ｎに対し、グループの数をｎ、第i波長群の要素数（グループの要素数）をｍｉとすると、「Ｎ＝ｍ１＋ｍ２＋ … ＋ｍｎ」との関係が成立する。ｎとｍｉとは、何れも自然数である。ただし、後述する図３１の構成のように、複数のグループ間で光源２１を共有する場合は、共有される光源２１の数を調整値として減算する（Ｎ＝ｍ１＋ｍ２＋ … ＋ｍｎ－調整値）。図３１の例では、調整値は４（２＋２）となる（Ｎ＝３＋３＋３＋３－（２＋２）＝６）。
【0084】
＜ルール２について＞
半導体レーザである光源２１の周波数は、次式で与えられる周波数間隔ｆのＷＤＭグリッド上に載っているものとする。つまり、光源ユニット１２０を構成する各光源２１は、式（３）を満たす周波数νｍの光を発振するように調整する。
半導体レーザである光源２１の周波数は、次式で与えられる周波数間隔ｆのＷＤＭグリッド上に載っているものとする。つまり、光源ユニット１２０を構成する各光源２１は、式（３）を満たす周波数νｍの光を発振するように調整する。
【0085】
（数３）
νｍ＝ν０＋ｍ・ｆ（ｍ：整数） …（３）
νｍ＝ν０＋ｍ・ｆ（ｍ：整数） …（３）
【0086】
式（３）において、ν０は、予め設定される基準周波数である。光速をｃとすると、波長λｍ は、周波数νｍ から次式で与えられる。
【0087】
（数４）
λｍ＝ｃ／νｍ …（４）
λｍ＝ｃ／νｍ …（４）
【0088】
ここで、ＦＷＭ光が入力光と重ならない波長配置の具体例を、グループの要素数に対応づけて説明する。
【0089】
〔要素数が１の場合〕
要素数が１の場合、つまりＳＯＡに単一波長光が入射される構成の場合、光源２１は、ＷＤＭグリッド上の任意の周波数νｍを採ることが許される。１波のレーザ光（単一波長光）がＳＯＡに入射しても、ＦＷＭ光は発生しないためである。
要素数が１の場合、つまりＳＯＡに単一波長光が入射される構成の場合、光源２１は、ＷＤＭグリッド上の任意の周波数νｍを採ることが許される。１波のレーザ光（単一波長光）がＳＯＡに入射しても、ＦＷＭ光は発生しないためである。
【0090】
〔要素数が２の場合〕
要素数が２の場合、つまりＳＯＡに２波長光が入射される構成の場合、各光源２１は、ＷＤＭグリッド上の任意の周波数νｍを採ることが許される。２波のレーザ光（２波長光）がＳＯＡに入射した場合、縮退ＦＷＭによって２本の光が発生するが、これらの周波数が入射光の周波数と一致することはないためである。
要素数が２の場合、つまりＳＯＡに２波長光が入射される構成の場合、各光源２１は、ＷＤＭグリッド上の任意の周波数νｍを採ることが許される。２波のレーザ光（２波長光）がＳＯＡに入射した場合、縮退ＦＷＭによって２本の光が発生するが、これらの周波数が入射光の周波数と一致することはないためである。
【0091】
〔要素数が３以上の場合〕
要素数が３以上の場合、つまりＳＯＡに３波以上の多波長光が入射される構成の場合、ＳＯＡへの入射光の周波数をνｉ、νｊ、νｋとしたときに、ＳＯＡで発生するＦＷＭ光の周波数は、式（１）及び式（２）で与えられる。そのため、式（１）及び式（２）に基づいて発生する各ＦＷＭ光が入力光と重ならない波長配置とするには、「ＳＯＡへの入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだとき、異なる波長の組が異なる周波数差を持つ。」という条件（以下、非干渉条件ともいう。）を満たす必要がある。
要素数が３以上の場合、つまりＳＯＡに３波以上の多波長光が入射される構成の場合、ＳＯＡへの入射光の周波数をνｉ、νｊ、νｋとしたときに、ＳＯＡで発生するＦＷＭ光の周波数は、式（１）及び式（２）で与えられる。そのため、式（１）及び式（２）に基づいて発生する各ＦＷＭ光が入力光と重ならない波長配置とするには、「ＳＯＡへの入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだとき、異なる波長の組が異なる周波数差を持つ。」という条件（以下、非干渉条件ともいう。）を満たす必要がある。
【0092】
図１５は、非干渉条件を満たす波長配置のうち、占有帯域の狭い例を模式的に示したものである。パターンＡ～Ｃは、３波の多波長光（要素数が３）に対応し、パターンＤ～Ｇは、４波の多波長光（要素数が４）に対応する。これらのパターンＡ～Ｇの波長配置が非干渉条件を満たすことは、図１６～図１８から確認できる。
【0093】
すなわち、パターンＡ～Ｃにおいては、縮退４光波混合に係るＦＷＭ光が６本発生し、非退４光波混合に係るＦＷＭ光が３本発生する。ところが、図１６の各演算で示すとおり、各パターンにおける９本のＦＷＭ光の周波数は、何れも、実線で示す入射光の周波数とは一致しない。また、パターンＤ～Ｇにおいては、縮退４光波混合に係るＦＷＭ光が１２本発生し、非退４光波混合に係るＦＷＭ光が１２本発生する。ところが、図１７及び図１８の各演算で示すとおり、各パターンにおける２４本のＦＷＭ光の周波数は、何れも、実線で示す入射光の周波数とは一致しない。
【0094】
＜ルール３について＞
本実施の形態３における変調器６０を一般化した構成例を図１９に示す。変調器６０は、分波機能と合波機能とを併せ持っており、ここでは「ＭＵＸ変調器」とも呼ぶ。変調器６０は、共通の出力導波路６２を備えたｎ個の変調ユニット７０を有している。図１９では、各変調ユニット７０を順に、第１ＭＲＭ群、第２ＭＲＭ群、・・・、第ｎＭＲＭ群と表記している。第ｉＭＲＭ群（ｉは任意の自然数）は、ｍｉ個のリング共振器Ｒを有している。特に、変調器６０につき、各変調ユニット７０（各ＭＲＭ群）の要素数ｍｉ、つまり各変調ユニット７０が有するリング共振器Ｒの数が全て等しいものを、（ｍ×ｎ）ＭＵＸ変調器と記載することがある（ｍは要素数、ｎは変調ユニット７０の数・グループ数に対応）。
本実施の形態３における変調器６０を一般化した構成例を図１９に示す。変調器６０は、分波機能と合波機能とを併せ持っており、ここでは「ＭＵＸ変調器」とも呼ぶ。変調器６０は、共通の出力導波路６２を備えたｎ個の変調ユニット７０を有している。図１９では、各変調ユニット７０を順に、第１ＭＲＭ群、第２ＭＲＭ群、・・・、第ｎＭＲＭ群と表記している。第ｉＭＲＭ群（ｉは任意の自然数）は、ｍｉ個のリング共振器Ｒを有している。特に、変調器６０につき、各変調ユニット７０（各ＭＲＭ群）の要素数ｍｉ、つまり各変調ユニット７０が有するリング共振器Ｒの数が全て等しいものを、（ｍ×ｎ）ＭＵＸ変調器と記載することがある（ｍは要素数、ｎは変調ユニット７０の数・グループ数に対応）。
【0095】
変調器６０において、各変調ユニット７０の入力導波路５１には、ＦＷＭ光が入力光と重ならないような波長配置のレーザ光が入力され、共通の出力導波路６２からＷＤＭ信号が出力される。原則として、第ｉＭＲＭ群（要素数ｍｉ）には、第ｉ波長群（要素数ｍｉ）のレーザ光が、ＳＯＡによって増幅された後に入力される。
【0096】
ここで、図２０及び図２１を参照して、８波のＷＤＭ信号を生成する場合の変調器６０（ＭＵＸ変調器）の構成例について説明する。図２０に示すように、８つの波長を２つにグループ分けし、グループＸの波長を（λ２、λ４、λ８、λ９）、グループＹの波長を（λ１、λ３、λ６、λ７）と設定する。グループＸは、図１５のパターンＦに対応し、グループＹは、図１５のパターンＤに対応する。なお、波長λｍは、式（４）に基づき、周波数νｍに応じて定まる。
【0097】
図２０には、グループＸおよびグループＹの４波長光をＳＯＡで増幅した時の出力スペクトルを示す。図２０では、入力光のモードを実線で、式（１）と式（２）により定まる周波数に発生するＦＷＭ光のモードを破線で示している。図２０から分かるように、グループＸの光をＳＯＡで増幅すると、多数のＦＷＭ光が発生するが、入射光と周波数が重なる位置には、ＦＷＭ光は発生していない。したがって、グループＸの４波長光はＳＯＡで増幅しても４光波混合の影響を受けず、安定した出力を得ることができる。同様に、グループＹの４波長光をＳＯＡで増幅した場合も、入射光と重なる位置にＦＷＭ光は発生しないため、安定した出力を得ることができる。
【0098】
ただし、グループＸのＳＯＡ出力とグループＹのＳＯＡ出力を通常の方法で合波すると、その出力は不安定になってしまう。なぜなら、グループＸに含まれるＦＷＭ光の一部がグループＹの主要光と干渉すると共に、グループＹに含まれるＦＷＭ光の一部がグループＸの主要光と干渉し、ビートが発生するからである。つまり、グループＸのＳＯＡ出力とグループＹのＳＯＡ出力をカプラなどで合波するのは適切ではない。
【0099】
そこで、図２１の構成例では、ＳＯＡで増幅された２種類の４波長光が（４×２）ＭＵＸ変調器に導かれ、そこで変調と合波が施されるようになっている。（４×２）ＭＵＸ変調器は、図２１に示すように、出力導波路６２を共有する２つの４要素の変調ユニット７０（ＭＲＭ群）で構成されている。第１ＭＲＭ群を構成する４つのリング共振器Ｒは、共鳴周波数がグループＸの各レーザ光の周波数に同調されている。グループＸに係るＳＯＡの出力は、第１ＭＲＭ群の振分導波路７１に導かれ、各レーザ光は、対応するリング共振器Ｒから変調を受け、出力導波路６２から光信号として出力される。
【0100】
ＳＯＡの出力には多数のＦＷＭ光が含まれているが、その周波数は、どのリング共振器Ｒの共鳴周波数とも一致していないので、振分導波路７１の出力端から放出される。同様に、グループＹに係るＳＯＡの出力は、第２ＭＲＭ群の振分導波路７１に導かれ、各レーザ光は、対応するリング共振器Ｒから変調を受け、出力導波路６２から光信号として出力される。出力導波路６２には、グループＸに係る光信号とグループＹに係る光信号とが共存しており、出力導波路６２からは、連続する９波長（λ１～λ９）から中央の１波長（λ５）を除く形式である８波のＷＤＭ信号が出力される。このように、ＭＵＸ変調器は、入力される複数の多波長光に対し、変調を施して合波すると同時に、不必要なＦＷＭ成分を除去する機能を併せ持つ。
【0101】
ここで、各入力導波路５１（振分導波路７１）の出射端は、ＭＵＸ変調器からの戻り光によりＳＯＡが発振するのを避けるため、低反射率となるように構成するのが望ましい。したがって、図１９の挿入図（出射端の拡大図）に示すように、図３を用いた説明と同様に出射端の構造変更を行い、固有モードから放射モードへの変換効率の向上を図るようにするとよい。また、各入力導波路５１は、変調器６０からの戻り光による増幅器４２の発振を抑制するため、出射端に回折格子を形成してもよく、出射端に光の吸収材を配設してもよい。
【0102】
式（３）及び式（４）において、ν０＝２２８．２ＴＨｚ、Δν＝８００ＧＨｚとした場合、図２１に示す（４×２）ＭＵＸ変調器を用いることにより、以下の８波長からなるＷＤＭ信号を生成することができる。
・λ１＝1309.14nm（229.00THｚ）
・λ２＝1304.58nm（229.80THｚ）
・λ３＝1300.05nm（230.60THｚ）
・λ４＝1295.56nm（231.40THｚ）
・λ６＝1286.66nm（233.00THｚ）
・λ７＝1282.26nm（233.80THｚ）
・λ８＝1277.89nm（224.60THｚ）
・λ９＝1273.55nm（225.40THｚ）
この波長配置は、１．３ｕｍ帯光通信に関するIEEE 802.3bs規格（400GbE-LR8）に合致するものである。
・λ１＝1309.14nm（229.00THｚ）
・λ２＝1304.58nm（229.80THｚ）
・λ３＝1300.05nm（230.60THｚ）
・λ４＝1295.56nm（231.40THｚ）
・λ６＝1286.66nm（233.00THｚ）
・λ７＝1282.26nm（233.80THｚ）
・λ８＝1277.89nm（224.60THｚ）
・λ９＝1273.55nm（225.40THｚ）
この波長配置は、１．３ｕｍ帯光通信に関するIEEE 802.3bs規格（400GbE-LR8）に合致するものである。
【0103】
なお、連続する９波（λ１～λ９）からなるＷＤＭ信号を生成したい時は、図２２に示す構成のＭＵＸ変調器を使えばよい。この構成は、ｎ＝３、(ｍ１，ｍ２，ｍ３)＝（４，４，１）に相当するものである。図２２では、１つの変調ユニット７０として、要素数が１の第３ＭＲＭ群を用いている。例えば、第３ＭＲＭ群への入射光（波長：λ５）にクロック周波数の強度変調を加えるようにすれば、８波のＷＤＭ信号に光クロックを付加して送信するという使い方もできる。もっとも、図２１のような変調器６０の各変調ユニット７０のうちの１つのリング共振器Ｒをクロック信号の付加用として用いてもよい。
【0104】
ところで、本実施の形態３における記載方法によれば、図３の各変調器６０は、（１×８）ＭＵＸ変調器となり、図１２の変調器６０は、（２×４）ＭＵＸ変調器となる。これらによっても、上述した通り、連続する８波長（λ１～λ８）からなるＷＤＭ信号を生成することができる。各変調器６０は、要素数の等しい変調ユニット７０だけで構成してもよく、要素数の等しい幾つかの変調ユニット７０と、それとは異なる要素数の変調ユニット７０とを含む構成であってもよく、全ての変調ユニット７０の要素数が相互に異なるように構成してもよい。
【0105】
続いて、図２３～図２６を参照し、本実施の形態３に係る変調器６０、変調システム５０、及び送信モジュール２１０の実証実験の結果について説明する。本実施実験では、光通信ＣバンドのＳＯＡ（出力＝14dBm）を用いて多波長光を増幅し、異なる波長配置での出力を比較した。図２３～図２５は、測定された入出力光のスペクトルを示すグラフである。レーザ周波数の設定は、式（３）に基づき、ν０＝１９２．２ＴＨｚ、Δν＝２００ＧＨｚとした。ただし、ＦＷＭ光が入力光に隠れて見えなくなるのを避けるため、レーザ光の周波数の１つを、本来の値から僅かにずらすことにした。
【0106】
図２３は、周波数が等間隔な３波のレーザ光を増幅した時の結果である。図２３の出力スペクトルを見ると、入力光の近傍にＦＷＭ光が発生していることが分かる。図２４及び図２５は、図２０に対応するグラフであり、グループＸ及びグループＹの波長配置をとる４波のレーザ光を増幅したときの結果を示す。いずれの場合も、出力には多数の４光波混合光が含まれているが、入力光の近傍（丸破線内）にはＦＷＭ光が発生していないことを確認できる。
【0107】
図２６は、３波もしくは４波のレーザ光をＳＯＡで増幅した時の出力光強度の時間変化を比較したものである。図２６（Ａ）は、周波数が等間隔な場合の測定結果を示すもので、図２３に対応する。図２６（Ａ）には、出力が１０％以上変動することが示されている。なお、図２６（Ａ）の出力波形には、強度変動の全くない区間が部分的に見られるが、これは検出器の帯域不足によるものである。図２６（Ｂ）は、グループＸの波長配置における測定結果を示し、図２６（Ｃ）は、グループＹの波長配置における測定結果を示す。グループＸ及びグループＹの何れの波長配置でも、安定した出力が得られていることが分かる。
【0108】
次に、図２７～図３１に基づき、ＦＷＭ光の発生に起因した干渉を防ぐ構成を採った送信モジュール２１０の具体例について説明する。まず、図２７を参照して、本態様に係る送信モジュール２１０の全体的構成とその周辺機器について説明する。
【0109】
図２７に示すように、送信モジュール２１０は、複数の光源２１を含む光源ユニット２２０と、複数の分波器３１を含む分波器ユニット１３０と、複数の増幅器４２を含む増幅処理ユニット４０と、複数の変調器６０を含む変調システム５０と、を有している。光源ユニット２２０は、互いに異なる波長の光を出射する複数の光源２１を有すると共に、予め設定された要素数と光源数Ｍに応じて、１台又は複数台の光源２１がグループ分けされている。
【0110】
分波器ユニット１３０は、(２✕２)分波器からなる分波器３１がカスケード接続されたものである。変調システム５０において、各変調器６０を構成する複数の変調ユニット７０は、対応するグループの要素数（光源数Ｍ）と同数のリング変調器Ｒを有している。図２７におけるグループＧ１～Ｇｎとの記載は、便宜上のもので、光源２１のグループ数が３以上であることを示すものではなく、光源２１のグループ数は２つであってもよい。また、グループを構成する光源２１の数は、１台でも２台でも３台以上でもよい。要は３波以上の多波長光をＳＯＡで増幅するルートに、ＦＷＭ光の発生に起因した干渉を防ぐための構成を採用すればよい。
【0111】
続いて、図２８を参照し、４波長光がＳＯＡで増幅される構成を含む送信モジュール２１０の一例について説明する。図２８の送信モジュール２１０は、図２１の構成に対応するもので、光源ユニット２２０が４台の光源２１からなる２つのグループを有すると共に、変調器６０を構成する各変調ユニット７０が４つのリング共振器Ｒを有している。グループＧ１及びグループＧ２は、それぞれ、図２０のグループＸ及びグループＹに対応する。なお、図２８では、分波器ユニット１３０の各分波器３１について、２段カスケードの第１段目を分波器３１ａとし、第２段目を分波器３１ｂとしている。
【0112】
すなわち、グループＧ１では、各光源２１の波長が、それぞれ、λ２、λ４、λ８、λ９に設定されており、グループＧ２では、各光源２１の波長が、それぞれ、λ１、λ３、λ６、λ７に設定されている。各グループの光源２１からの出力は、それぞれ、２段カスケードされた（２✕２）分波器３１からなる分波器ユニット１３０で混合され、増幅器４２で増幅された後、（１×ｒ）分波器からなる振分器４３で複数のパスに分岐される。グループＧ１に係る増幅器４２からの出力と、グループＧ２に係る増幅器４２からの出力は、それぞれ、（４×２）ＭＵＸ変調器である変調器６０に導かれて合波されると同時に変調が施され、変調システム５０からは、IEEE 802.3bs規格（400GbE-LR8）に準拠した８波のＷＤＭ信号が４ｒ本出力される。もっとも、各グループは、非干渉条件を満たす波長配置をとっていればよく、図２８の構成に限定されない。
【0113】
次いで、図２９を参照し、４波長光がＳＯＡで増幅される構成を含む送信モジュール２１０の他の例について説明する。図２９は、光クロック送信機能を備えたコパッケージの構成例である。つまり、図２９の送信モジュール２１０は、図２９の構成に、光源２１を１セット（波長：λ５）追加し、４ｒ個ある（４×２）ＭＵＸ変調器のうちの１つを、図２２に示した９波用のＭＵＸ変調器に変更したものである。
【0114】
図２９の送信モジュール２１０は、第３ＭＲＭ群において、データではなくクロック信号をリング変調器Ｒに印加することで、８波のＷＤＭ信号に光クロック（波長：λ５）を付加するよう構成されている。受信側では、光クロックをフィルタで切り出し、電気信号に変換するだけで、クロックを再生することができる。
【0115】
続いて、図３０を参照し、３波長光がＳＯＡで増幅される構成を含む送信モジュール２１０の一例について説明する。図３０の送信モジュール２１０は、光源ユニット２２０が３台の光源２１からなる２つのグループを有すると共に、変調器６０を構成する各変調ユニット７０が３つのリング共振器Ｒを有している。グループＧ１は、図１５のパターンＢに対応する波長配置となっており、グループＧ２は、図１５のパターンＡに対応する波長配置となっている。各グループは、非干渉条件を満たす波長配置をとっていればよく、図３０の構成に限定されない。なお、図３０では、分波器ユニット１３０の各分波器３１について、２段カスケードの第１段目を分波器３１ａとし、第２段目を分波器３１ｂとしている。
【0116】
次いで、図３１を参照し、３波長光がＳＯＡで増幅される構成を含む送信モジュール２１０の他の例について説明する。図３１の送信モジュール２１０は、光源ユニット２２０が３台の光源２１からなる４つのグループを有すると共に、変調器６０を構成する各変調ユニット７０が３つのリング共振器Ｒを有している。グループＧ１とグループＧ１’とは、２台の光源２１を共有している。同様に、グループＧ２とグループＧ２’とは、２台の光源２１を共有している。
【0117】
３台の光源２１からなるグループの場合、図３０のような構成における各グループに対し、図３１のように１台の光源２１を追加すれば、グループ数を倍増することができ、分波器３１ａの出力の活用と分波器３１ｂの追加により、分波器ユニット１３０から出力される３波長光の数も倍増することができる。
【0118】
ここで、図２８～図３１のような構成例は、下記のように整理することができる。
すなわち、送信モジュール２１０は、発振する光の波長が重複しないようにグループ分けされた複数の光源２１と、カスケード接続された複数の分波器３１がグループごとに対応づけられた分波器ユニット１３０と、分波器ユニット１３０における後段に配置された各分波器３１それぞれに接続された増幅器４２と、各増幅器４２それぞれに接続された振分器４３と、異なるグループそれぞれに対応する複数の振分器４３に接続された変調器６０を複数有する変調システム５０と、を備えている。変調器６０は、３以上のリング変調器Ｒを含む変調ユニット７０を複数有すると共に、各リング変調器Ｒを通過した光を多重化して出力する出力導波路６２を有している。変調ユニット７０は、外部から入力される光を複数のリング変調器Ｒへ導く振分導波路７１を有している。変調器６０における各リング変調器Ｒは、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。複数の光源２１は、３以上の光源２１を含むグループにおいては、増幅器４２への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源２１それぞれの発振する光の波長が設定されている。
送信モジュール２１０は、複数の光源２１を有しない構成としてもよい。この場合、変調ユニット７０における３以上のリング変調器Ｒは、３波長以上の多波長光の増幅時における４光波混合に起因した干渉を避けるように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整される。
すなわち、送信モジュール２１０は、発振する光の波長が重複しないようにグループ分けされた複数の光源２１と、カスケード接続された複数の分波器３１がグループごとに対応づけられた分波器ユニット１３０と、分波器ユニット１３０における後段に配置された各分波器３１それぞれに接続された増幅器４２と、各増幅器４２それぞれに接続された振分器４３と、異なるグループそれぞれに対応する複数の振分器４３に接続された変調器６０を複数有する変調システム５０と、を備えている。変調器６０は、３以上のリング変調器Ｒを含む変調ユニット７０を複数有すると共に、各リング変調器Ｒを通過した光を多重化して出力する出力導波路６２を有している。変調ユニット７０は、外部から入力される光を複数のリング変調器Ｒへ導く振分導波路７１を有している。変調器６０における各リング変調器Ｒは、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。複数の光源２１は、３以上の光源２１を含むグループにおいては、増幅器４２への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源２１それぞれの発振する光の波長が設定されている。
送信モジュール２１０は、複数の光源２１を有しない構成としてもよい。この場合、変調ユニット７０における３以上のリング変調器Ｒは、３波長以上の多波長光の増幅時における４光波混合に起因した干渉を避けるように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整される。
【0119】
以上のように、本実施の形態３の変調器６０は、１又は複数のリング変調器Ｒを含む変調ユニット７０を複数有すると共に、各リング変調器Ｒを通過した光を多重化して出力する出力導波路６２を有している。変調ユニット７０は、外部から入力される光をリング変調器Ｒへ導く振分導波路７１を有している。そして、各リング変調器Ｒは、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。したがって、変調器６０は、入力した複数の光から所望の多波長光を生成し出力することができる。そのため、変調器６０を組み合わせて使用することにより、光源数の増加を伴わずに通信データの大容量化を実現することができる。
【0120】
変調器６０は、複数の変調ユニット７０のうちの少なくとも１つが、３波長以上の多波長光の増幅時における４光波混合に起因した干渉を避けるように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上のリング変調器Ｒを含むように構成される。つまり、変調器６０は、非干渉条件を満たす波長配置に合わせて共鳴周波数が調整された３以上のリング変調器Ｒを有する変調ユニット７０を有している。そのため、変調器６０は、増幅器４２を介して入力される、非干渉条件を満たす波長配置の多波長光に有意な変調を施して合波しつつ、ＦＷＭ成分を除去することができる。そして、変調器６０を複数有する変調システム５０によれば、光源２１の数を増やさなくても、増幅器４２との併用により、通信データの大容量化を図ることができる。
【0121】
ＭＵＸ変調器を利用する最大のメリットは、多波長光をＳＯＡで増幅する際に、ＳＯＡを高出力動作させられる点にある。このメリットは、光源内蔵型コパッケージのみならず、外部光源式コパッケージに対しても極めて重要である。変調器６０は、複数の変調ユニット７０のうちの少なくとも１つが、クロック信号の付加用のリング変調器Ｒを含んでいてもよい。このようにすれば、変調システム５０から、光クロックが付加されたＷＤＭ信号を送信することができるため、利便性の向上を図ることができる。他の効果等は、上述した各実施の形態と同様である。
【0122】
送信モジュール２１０は、複数の増幅器４２と、変調システム５０と、により構成してもよく、これらに分波器ユニット１３０を含む構成を採ってもよい。送信モジュール２１０は、さらに複数の光源２１を含んでいてもよい。この場合、複数の光源２１は、複数のグループに分けられ、３以上の光源２１を含むグループにおいては、増幅器４２への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源２１それぞれの発振する光の波長を設定するとよい。
【0123】
本実施の形態３の構成にも、変形例１Ｂの構成を適用することができる。すなわち、複数の光源２１の代わりに、主光源（光源２１ａ）と予備光源（光源２１ｂ）とを含む複数の光源システム１２１を採用し、光源の冗長化を図ってもよい。また、本実施の形態３の構成にも、変形例１Ａの構成を適用することができる。
【0124】
【0125】
外部光源基板３００には、８個の光源２１が搭載されており、その出力はＴＭ偏光としている。光源２１は、発振するレーザ光の波長に基づいて２つのグループ（Ｇ１とＧ２）に分けられている。各グループの波長構成は、非干渉条件を満たすように設定され、図３２では、図２８の例と同じ波長構成を採っている（グループＧ１：λ２、λ４、λ８、λ９、グループＧ２：λ１、λ３、λ６、λ７）。
【0126】
外部光源基板３００において、各グループのレーザ出力は、２段に配置された複数の分波器３１を用いて混合される。グループＧ１の出力は偏波回転子（ＰＲ：Polarization Rotator）９１によってTE光に変換されたのち、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）８１によってグループＧ２の出力と合波され、ＰＭファイバ９５に導かれる。
【0127】
ＰＭファイバ９５のSlow-axisとFast-axisは、それぞれ、導波路のＴＥ光とＴＭ光の偏光方向に合わされている。ＰＭファイバ９５によってコパッケージ基板３１０に導かれたグループＧ１とグループＧ２のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ８２によって分離され、グループＧ１の偏光は偏波回転子９２によってＴＥ光からＴＭ光に戻される。分離されたグループＧ１とグループＧ２のレーザ光は、それぞれ、４分岐されて増幅器４２で増幅される。増幅器４２の出力は４分岐され、（４×２）ＭＵＸ変調器群（変調器６０）に導かれ、そこで変調と合波が施される。
【0128】
図３２に示す様な（２×２）分波器を用いる合波方式では、全レーザ出力の１／４しか利用しておらず、６ｄＢのロスが発生している。ただし、このロスは、ファイバ端面からの戻り光に対しても強度を１／４に減衰させるので、アイソレータ（アイソレーション=１２ｄB）を挿入したのと同等の効果をもたらす。この効果を考慮すると、合波器のロスは許容できる。複数の（２ｘ２）分波器で構成される分波器ユニットは、アレイ導波路（ＡＷＧ：arrayed waveguide grating）で代用しても構わない。
【0129】
本実施の形態４の変調器６０は、上述した各実施の形態の例と同様に構成されるため、入力した複数の光から所望の多波長光を生成し出力することができる。よって、図３３のように変調器６０を組み合わせて使用すれば、光源数の増加を伴わずに通信データの大容量化を実現することができる。本実施の形態４の送信モジュールは、外部光源方式を採用しており、コパッケージ基板３１０は、各実施の形態の構成例と同様、外部の光源から送信される多波長光から有意なＷＤＭ信号を生成し、出力することができる。なお、送信モジュールは外部光源基３００を含まなくてもよく、この場合、コパッケージ基板３１０が本実施の形態４の送信モジュールとなる。
【0130】
本実施の形態４の構成にも、変形例１Ｂの構成を適用することができる。すなわち、複数の光源２１の代わりに、主光源（光源２１ａ）と予備光源（光源２１ｂ）とを含む複数の光源システム１２１を採用し、光源の冗長化を図ってもよい。また、本実施の形態４の構成にも、変形例１Ａの構成を適用することができる。
【0131】
＜変形例４Ａ＞
図３４及び図３５を参照して、本発明の実施の形態４の変形例４Ａに係る構成例について説明する。小型光トランシーバの構成部品の１つに、４波ないし８波のＷＤＭ信号を合成する光送信モジュール（ＴＯＳＡ： Transmitter Optical Sub-Assembly）がある。図３２の外部光源基板２００は、データを載せない、すなわち無変調動作のＴＯＳＡに置き換えることが可能である。
図３４及び図３５を参照して、本発明の実施の形態４の変形例４Ａに係る構成例について説明する。小型光トランシーバの構成部品の１つに、４波ないし８波のＷＤＭ信号を合成する光送信モジュール（ＴＯＳＡ： Transmitter Optical Sub-Assembly）がある。図３２の外部光源基板２００は、データを載せない、すなわち無変調動作のＴＯＳＡに置き換えることが可能である。
【0132】
まず、図３５に示す８ｃｈ-ＴＯＳＡの代表的な従来構成について説明する。外部光源基板５００は、２つの４ｃｈ-ＷＤＭモジュール（ＡとＢ）で構成されており、モジュールＡの出力は１／２波長板で偏光を９０°回転させたのち、ＰＢＳによってモジュールＢの出力と合波される。２つのＷＤＭモジュールは、それぞれ、４台のＥＭＬ（Electro-absorption Modulator Laser）を搭載しており、その出力は、鏡とＷＤＭフィルタ（バンドパスフィルタ）を用いて合波されている。ＥＭＬと対応するＷＤＭフィルタの波長は、IEEE 802.3bs規格（400GbE-LR8）に準拠しており、モジュールＡでは短波側の４波長（λ６、λ７、λ８、λ９）、モジュールＢでは長波側の４波長（λ１、λ２、λ３、λ４）に設定されている。ただし、既に述べたとおり、これらの波長配置は、ＳＯＡによる一括増幅には適していない。
【0133】
次に、図３４を参照して、本変形例４Ａに係る外部光源基板２００Ａについて説明する。図３４に示すように、外部光源基板２００Ａにおいて、波長配置をモジュールＡでは、４波長の波長配置が「λ２、λ４、λ８、λ９」なっており、モジュールＢでは、４波長の波長配置が「λ１、λ３、λ６、λ７」となっており、何れの波長配置も非干渉条件を満たしている。すなわち、複数のＥＭＬで構成されたグループの波長配置が非干渉条件を満たすように変更すれば、３波長以上を含む多波長光を、ＦＷＭによる品質劣化をうけることなく、ＳＯＡからなる増幅器４２によって好適に増幅させることができる。
【0134】
上記のとおり、外部光源からコパッケージ基板にレーザ光を導入する際、従来の構成・手法では、ＳＯＡを用いた増幅に適さないため、高価なＰＭファイバをレーザの数に合わせて多数使用しなければならない。これに対し、本変形例４Ａにおける外部光源基板３００Ａは、複数のモジュールそれぞれの光源グループが非干渉条件を満たす波長配置を採っている。そのため、外部光源基板２００Ａで合波された多波長光が、例えば図３３に例示するコパッケージ基板３１０の増幅器４２で増幅されても、ＦＷＭ光の発生に起因した干渉を防ぐことができる。よって、１本のＰＭファイバから出力される多波長光から、ＭＵＸ変調器の機能により、複数の安定したＷＤＭ信号を生成することができる。また、本変形例４Ａの構成の場合、トランシーバの部品として普及しているＴＯＳＡを光源としては利用することができる。つまり、ＭＵＸ変調器を利用することで、外部光源式コパッケージの信頼性向上と低価格化を図ることができる。
【0135】
ここで、上述した各実施の形態は、変調器、変調システム、及び送信モジュールの一例に過ぎず、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、各実施の形態の送信モジュールにおいて、どの構成部材をコパッケージに含めるかは、適宜選択し、変更することができる。として形成する場合の組み合わせは、適宜選択し、変更することができる。なお、増幅器４２としては、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）などの光ファイバ増幅器（ＯＦＡ：Optical Fiber Amplifier）を採用してもよいが、半導体光増幅器（ＳＯＡ）の方が小型・集積化に適している。
【0136】
上記の各実施の形態は、光源２１が半導体レーザ（ＬＤ)である前提で説明したが、これに限定されない。近年、多波長レーザの研究が進んでおり、中でもシリコンフォトニクスを用いたハイブリッドレーザは、コパッケージ用光源として注目を集めている。これまでに報告されたハイブリッドレーザは、発振波長が等間隔で、各発振モード間は位相同期していないため、ＳＯＡで増幅した場合には、ＦＷＭにより出力が不安定になることが予測される。しかし、ハイブリッドレーザを利用した場合でも、図２８などの例と同様、非干渉条件を満たす波長構成（図２８では、グループＧ１：λ２、λ４、λ８、λ９、グループＧ２：λ１、λ３、λ６、λ７）を採れば、ＳＯＡで増幅し、ＭＵＸ変調器を用いて安定したＷＤＭ信号を生成することができる。したがって、特に実施の形態３及び４の送信モジュールにおいて、光源ユニット２２０は、各グループを構成する複数の光源２１の代わりに、非干渉条件を満たす波長配置を採ったハイブリッドレーザを有するよう構成してもよい。
【0137】
ところで、データの電気信号から光信号への変換において、ＬＤを直接変調する代わりに外部変調器を用いれば、ＬＤを全チャンネル数分用意する必要はなく、最低でも波長多重数だけあれば十分である。ＳＯＡはＬＤと同じ光半導体部品であるが、発振器ではないので故障率はずっと低い。ＬＤの場合、常に単一モード発振し、かつ波長はＷＤＭグリッドに準拠していることが要求される。隣接モードの抑圧比が劣化したり、波長がＷＤＭグリッドからずれたりするだけで、システムは正常動作しなくなる。これに対し、ＳＯＡはただの増幅器なので、出力が多少変動してもシステムの動作に支障はきたさない。また、ＬＤより高い出力を得ることもできる。ＳＯＡとしては、量子井戸構造が一般的であるが、量子ドット構造のものを使えば、高温・高出力動作においてより優れた特性が期待できる。ＳＯＡをシステムに導入するメリットとして、ＬＤを低出力動作させることができ、光学損傷（ＣＯＤ）に起因する故障率を大きく低減することができることがあげられる。ＬＤの端面出力を１／４に低減すると、ＣＯＤ確率は、１／１０以下になると推定される。また、ＬＤの数が劇的に減ることで、システムの消費電力低減も同時に果たされる。
【符号の説明】
【0138】
１０、１１０、２１０ 送信モジュール、２０、１２０、２２０ 光源ユニット、２１、２１ａ、２１ｂ 光源、２２ 選別部、２２ 強度変調器、２３ａ 第１導波路、２３ｂ 第２導波路、２４ 切替部、２５ 監視部、２６ 冗長処理部、３０、１３０ 分波器ユニット、３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、分波器、４３ 振分器、４０、１４０ 増幅処理ユニット、４１ 増幅ユニット、４２ 増幅器、５０、５０Ａ、５０Ｂ 変調システムユニット、５１ 入力導波路、６０ 変調器、６２ 出力導波路、７０ 変調ユニット、７１ 振分導波路、７２ 共鳴導波路、８１、８２ 偏光ビームスプリッタ、９１、９２ 偏波回転子、９５ ＰＭファイバ、１２１ 光源システム、２００ 電子回路、３００、３００Ａ 外部光源基板、３１０ コパッケージ基板。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【手続補正書】
【提出日】2023-06-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
本発明の一態様に係る変調器は、１又は複数のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光をそれぞれ多重化して出力する出力導波路と、を有するものであり、変調ユニットは、外部から入力される光を１又は複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
本発明は、１又は複数のリング変調器を含む変調ユニットを複数有し、各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。そのため、入力した複数の光（単一波長光あるいは多波長光）から所望の信号光を生成し出力することができる。よって、これを組み合わせて使用することにより、光源数の増加を伴わずに通信データの大容量化を実現することができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
【図1】本発明の実施の形態１に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールを概略的に例示した構成図である。
【図2】本発明の実施の形態１に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールの具体例を示す構成図である。
【図5】本発明の実施の形態１の変形例１Ａに係る変調器、変調システム、及び送信モジュールを概略的に例示した構成図である。
【図6】マイクロリング変調器の伝達関数を示す説明図である。
【図7】本発明の実施の形態１の変形例１Ａに係る変調器、変調システム、及び送信モジュールの具体例を示す構成図である。
【図8】本発明の実施の形態１の変形例１Ｂに係る光源システムを例示した構成図である。
【図10】本発明の実施の形態２に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールを概略的に例示した構成図である。
【図11】本発明の実施の形態２に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールの具体例を示す構成図である。
【図13】本発明の実施の形態３に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールの一例を示す構成図である。
【図14】ＳＯＡに入力される入力光と、ＳＯＡで発生する９本のＦＷＭ光の周波数配置を例示した説明図である。
【図15】非干渉条件を満たす波長配置のうち、占有帯域の狭い例を模式的に示す説明図である。
【図19】本発明の実施の形態３に係る変調器６０の構成を一般化した説明図である。
【図20】非線形条件を満たすよう２つにグループ分けされた８つの波長各々に紐付く入力光のモードと、ＦＷＭ光のモードとを示す説明図である。
【図21】８波からなるＷＤＭ信号を生成する変調器の構成例を示す説明図である。
【図22】連続する９波からなるＷＤＭ信号を生成する変調器の構成例を示す説明図である。
【図23】周波数が等間隔な３波のレーザ光をＳＯＡで増幅した時の結果を示すグラフである。
【図26】３種類のレーザ光それぞれをＳＯＡで増幅した時の出力光強度の時間変化を示す説明図である。
【図27】本発明の実施の形態３に係る変調器、変調システム、及び送信モジュールを概略的に例示した構成図である。
【図28】本発明の実施の形態３に係り、変調器として（４×２）ＭＵＸ変調器を含む変調システム及び送信モジュールの具体例を示す構成図である。
【図30】本発明の実施の形態３に係り、変調器として（３×２）ＭＵＸ変調器を含む変調システム及び送信モジュールの一例を示す構成図である。
【図31】本発明の実施の形態３に係り、変調器として（３×２）ＭＵＸ変調器を含む変調システム及び送信モジュールの他の例を示す構成図である。
【図32】本発明の実施の形態４に係る送信モジュールを構成する外部光源基板を例示した構成図である。
【図33】本発明の実施の形態４に係る送信モジュールを構成するコパッケージ基板を例示した構成図である。
【図34】本発明の実施の形態４の変形例４Ａに係る送信モジュールを構成する外部光源基板を例示した構成図である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0014】
実施の形態１．
図１～図４を参照して、本発明の実施の形態１における変調器６０、変調システム５０、及び送信モジュール１０の構成例について説明する。各図では、煩雑化を避けるため、符号の一部を省略することがある。後述する各図においても同様である。
図１～図４を参照して、本発明の実施の形態１における変調器６０、変調システム５０、及び送信モジュール１０の構成例について説明する。各図では、煩雑化を避けるため、符号の一部を省略することがある。後述する各図においても同様である。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0023】
送信モジュール１０は、複数の光源２１の各々に分波器３１が接続されており、複数の分波器３１それぞれの後段に増幅ユニット４１が配置されている。分波器３１は、光源２１から出力される光を２方向に分波する機能を有している。ここで、ｔ個の入力端子とｕ個の出力端子とを有する分波器のことを(ｔ×ｕ)分波器と称することにする。分波器３１は、例えば、(１×２)分波器又は(２×２)分波器により構成される。分波器３１の一方の出力端子は、変調システム５０Ａに対応づけられた増幅器４２に接続され、他方の出力端子は、変調システム５０Ｂに対応づけられた増幅器４２に接続されている。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0024】
各増幅ユニット４１において、一方の増幅器４２は、変調システム５０Ａに接続された振分器４３に接続され、他方の増幅器４２は、変調システム５０Ｂに接続された分波器４３に接続されている。振分器４３は、(１×ｒ)分波器により構成されている。振分器４３の各出力端子は、それぞれ、対応する変調ユニット７０へ延びる入力導波路５１に接続されている。振分器４３からは、ｒ本の入力導波路５１が延びている。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0025】
波長λＫ（Ｋ＝１，２，…，Ｍ）の光を出力する光源２１は、増幅器４２等を介して、共鳴周波数が「ｃ／λＫ」に設定されたリング変調器Ｒに対応づけられている。Ｍは光源２１の数に相当する任意の自然数である。変調器６０では、各変調ユニット７０のそれぞれに入射した複数の異なる波長の光が各リング変調器Ｒを通過し、出力導波路６２で多重化される。そして、変調器６０からは、Ｍ種の波長（λ１，…，λＭ）を含む多波長光が出力される。ここで、変調器６０から出力される多波長光の波長の数を波長多重数Ｎとする。本実施の形態１（本編）の送信モジュール１０において、波長多重数Ｎは、光源２１の数である光源数Ｍと同数である。すなわち、送信モジュール１０では、２ｒ本の、光源数Ｍと同数の波長を含むＷＤＭ信号（波長分割多重に基づく信号）が生成される。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0040】
図７に例示する送信モジュール１０では、各強度変調器２２が、それぞれ、光源２１からの出射光に基づく２波長光を生成し、例えば（１×２）分波器からなる分波器３１に出力される。分波器３１で２方向に分岐された２波長光は、それぞれ、増幅器４２で増幅された後、(１×ｒ)分波器からなる振分器４３でｒ本に分岐され、それぞれが対応づけられた変調器６０の変調ユニット７０へ導かれる。各変調器６０では、光源数Ｍと同数の振分器４３の各々から出力される２波長光が、各振分器４３に対応づけられた変調ユニット７０に導かれ、そこで変調が施されると共に、各変調ユニット７０の２つのリング変調器Ｒを通過した光が出力導波路６２において合波される。これにより、送信モジュール１０では、２ｒ本の、光源数Ｍの２倍の波長を含むＷＤＭ信号が生成され出力される。他の構成及び代替構成は、前述の本編と同様である。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0044】
図８は、図２に示す１つの光源２１（波長λ１の光を出射するもの）に対応づけて例示した光源システム１２１である。光源システム１２１は、主光源として機能する光源２１ａと、予備光源として機能する光源２１ｂと、セレクターとして機能する選別部２２と、を有している。本変形例１Ｂにおける選別部２２は、２つの入出力導波路を持つリング変調器を有している。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0060】
次に、図１１を参照して、本実施の形態２に係る変調器６０、変調システム５０、及び送信モジュール１１０の具体例について説明する。送信モジュール１１０は、各光源グループＧを構成する２台の光源２１が、それぞれ、(２×２)分波器からなる分波器３１に接続されている。分波器３１は、２台の光源２１の各々から出力される光を合波すると共に２方向に分波する機能を有し、分波器３１の２つの出力端子は、それぞれ、異なる増幅器４２に接続されている。各増幅器４２は、例えば(１×ｒ)分波器からなる振分器４３に接続されている。振分器４３の各出力端子は、それぞれ、対応する変調ユニット７０へ延びる入力導波路５１に接続されている。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0061】
各光源グループＧについて、ある光源グループＧ内の波長λＫの光源２１及び波長λＫ＋１の光源２１は、該光源グループＧに紐付く変調ユニット７０内の２つのリング変調器Ｒに対応づけられている。したがって、各変調器６０では、各変調ユニット７０のそれぞれに入射した波長λＫの光と波長λＫ＋１の光とが２つのリング変調器Ｒを通過し、出力導波路６２で多重化され、Ｍ種の波長（λ１，…，λＭ）を含む多波長光が出力される。本実施の形態２の送信モジュール１１０では、波長多重数Ｎと光源数Ｍとが等しくなる。すなわち、送信モジュール１１０では、２ｒ本の、光源数Ｍと同数の波長を含むＷＤＭ信号が生成される。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0066】
分波器ユニット１３０は、(２×２)分波器からなる分波器３１がカスケード接続（多段接続）された構成を採っている。例えば、波長多重数Ｎを、２のべき乗で、すなわちＮ＝２Ｒ（Ｒは２以上の整数）のように表せる３以上の整数に設定した場合、分波器ユニット１３０は、分波器３１をＲ段カスケードした構成を採ることができる。なお、Ｒは、波長多重数Ｎを２のべき乗で表したときの指数である。かかる構成の分波器ユニット１３０によれば、複数の光源２１から出射されるＮ本のレーザ光を無駄なく同じ比率で混合することができる。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0069】
各分波器３１ｃの２つの出力端子は、それぞれ、異なる増幅器４２に接続されている。そして、図１３の例では、各増幅器４２が、（１×２）分波器からなる振分器４３に接続されており、各振分器４３は、複数の変調器６０の組み合わせからなる変調システム５０に接続されている。すなわち、分波器ユニット１３０から出力される８本の多波長光は、それぞれ、増幅器４２で増幅された後、２本に分岐され、変調システム５０を構成する各変調器６０に導かれる。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0070】
複数の変調器６０の各々の導波路には、８つのリング変調器Ｒが設けられており、ｉ番目（ｉは８以下の任意の自然数）のリング変調器Ｒは、ｉ番目の光源２１の出力にだけ強度変調が加わるように共鳴周波数が設定されている。つまり、光源ユニット２０を構成する複数の光源２１と、各変調器６０それぞれの複数のリング変調器Ｒとは、１対１で対応づけられている。信号の変調フォーマットに「112Gbit/s-PＡM4」用いた場合、８台の光源２１だけで14.336TＢ/s（112 Gbit/s×8波×16本=14.336TＢ/s）の容量を持つＷＤＭ信号を生成することができる。増幅器４２からの出力の分岐数を増やせば、つまり振分器４３として（１×ｚ）分波器（ｚは３以上の整数）を採用すれば、容量をさらに増やすことができる。
【手続補正15】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0094】
＜ルール３について＞
本実施の形態３における変調器６０を一般化した構成例を図１９に示す。変調器６０は、分波機能と合波機能とを併せ持っており、ここでは「ＭＵＸ変調器」とも呼ぶ。変調器６０は、共通の出力導波路６２を備えたｎ個の変調ユニット７０を有している。図１９では、各変調ユニット７０を順に、第１ＭＲＭ群、第２ＭＲＭ群、・・・、第ｎＭＲＭ群と表記している。第ｉＭＲＭ群（ｉは任意の自然数）は、ｍｉ個のリング変調器Ｒを有している。特に、変調器６０につき、各変調ユニット７０（各ＭＲＭ群）の要素数ｍｉ、つまり各変調ユニット７０が有するリング変調器Ｒの数が全て等しいものを、（ｍ×ｎ）ＭＵＸ変調器と記載することがある（ｍは要素数、ｎは変調ユニット７０の数・グループ数に対応）。
本実施の形態３における変調器６０を一般化した構成例を図１９に示す。変調器６０は、分波機能と合波機能とを併せ持っており、ここでは「ＭＵＸ変調器」とも呼ぶ。変調器６０は、共通の出力導波路６２を備えたｎ個の変調ユニット７０を有している。図１９では、各変調ユニット７０を順に、第１ＭＲＭ群、第２ＭＲＭ群、・・・、第ｎＭＲＭ群と表記している。第ｉＭＲＭ群（ｉは任意の自然数）は、ｍｉ個のリング変調器Ｒを有している。特に、変調器６０につき、各変調ユニット７０（各ＭＲＭ群）の要素数ｍｉ、つまり各変調ユニット７０が有するリング変調器Ｒの数が全て等しいものを、（ｍ×ｎ）ＭＵＸ変調器と記載することがある（ｍは要素数、ｎは変調ユニット７０の数・グループ数に対応）。
【手続補正16】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0099】
そこで、図２１の構成例では、ＳＯＡで増幅された２種類の４波長光が（４×２）ＭＵＸ変調器に導かれ、そこで変調と合波が施されるようになっている。（４×２）ＭＵＸ変調器は、図２１に示すように、出力導波路６２を共有する２つの４要素の変調ユニット７０（ＭＲＭ群）で構成されている。第１ＭＲＭ群を構成する４つのリング変調器Ｒは、共鳴周波数がグループＸの各レーザ光の周波数に同調されている。グループＸに係るＳＯＡの出力は、第１ＭＲＭ群の振分導波路７１に導かれ、各レーザ光は、対応するリング変調器Ｒから変調を受け、出力導波路６２から光信号として出力される。
【手続補正17】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0100】
ＳＯＡの出力には多数のＦＷＭ光が含まれているが、その周波数は、どのリング変調器Ｒの共鳴周波数とも一致していないので、振分導波路７１の出力端から放出される。同様に、グループＹに係るＳＯＡの出力は、第２ＭＲＭ群の振分導波路７１に導かれ、各レーザ光は、対応するリング変調器Ｒから変調を受け、出力導波路６２から光信号として出力される。出力導波路６２には、グループＸに係る光信号とグループＹに係る光信号とが共存しており、出力導波路６２からは、連続する９波長（λ１～λ９）から中央の１波長（λ５）を除く形式である８波のＷＤＭ信号が出力される。このように、ＭＵＸ変調器は、入力される複数の多波長光に対し、変調を施して合波すると同時に、不必要なＦＷＭ成分を除去する機能を併せ持つ。
【手続補正18】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0103】
なお、連続する９波（λ１～λ９）からなるＷＤＭ信号を生成したい時は、図２２に示す構成のＭＵＸ変調器を使えばよい。この構成は、ｎ＝３、(ｍ１，ｍ２，ｍ３)＝（４，４，１）に相当するものである。図２２では、１つの変調ユニット７０として、要素数が１の第３ＭＲＭ群を用いている。例えば、第３ＭＲＭ群への入射光（波長：λ５）にクロック周波数の強度変調を加えるようにすれば、８波のＷＤＭ信号に光クロックを付加して送信するという使い方もできる。もっとも、図２１のような変調器６０の各変調ユニット７０のうちの１つのリング変調器Ｒをクロック信号の付加用として用いてもよい。
【手続補正19】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0110】
分波器ユニット１３０は、(２×２)分波器からなる分波器３１がカスケード接続されたものである。変調システム５０において、各変調器６０を構成する複数の変調ユニット７０は、対応するグループの要素数（光源数Ｍ）と同数のリング変調器Ｒを有している。図２７におけるグループＧ１～Ｇｎとの記載は、便宜上のもので、光源２１のグループ数が３以上であることを示すものではなく、光源２１のグループ数は２つであってもよい。また、グループを構成する光源２１の数は、１台でも２台でも３台以上でもよい。要は３波以上の多波長光をＳＯＡで増幅するルートに、ＦＷＭ光の発生に起因した干渉を防ぐための構成を採用すればよい。
【手続補正20】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0111】
続いて、図２８を参照し、４波長光がＳＯＡで増幅される構成を含む送信モジュール２１０の一例について説明する。図２８の送信モジュール２１０は、図２１の構成に対応するもので、光源ユニット２２０が４台の光源２１からなる２つのグループを有すると共に、変調器６０を構成する各変調ユニット７０が４つのリング変調器Ｒを有している。グループＧ１及びグループＧ２は、それぞれ、図２０のグループＸ及びグループＹに対応する。なお、図２８では、分波器ユニット１３０の各分波器３１について、２段カスケードの第１段目を分波器３１ａとし、第２段目を分波器３１ｂとしている。
【手続補正21】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0112】
すなわち、グループＧ１では、各光源２１の波長が、それぞれ、λ２、λ４、λ８、λ９に設定されており、グループＧ２では、各光源２１の波長が、それぞれ、λ１、λ３、λ６、λ７に設定されている。各グループの光源２１からの出力は、それぞれ、２段カスケードされた（２×２）分波器３１からなる分波器ユニット１３０で混合され、増幅器４２で増幅された後、（１×ｒ）分波器からなる振分器４３で複数のパスに分岐される。グループＧ１に係る増幅器４２からの出力と、グループＧ２に係る増幅器４２からの出力は、それぞれ、（４×２）ＭＵＸ変調器である変調器６０に導かれて合波されると同時に変調が施され、変調システム５０からは、IEEE 802.3bs規格（400GbE-LR8）に準拠した８波のＷＤＭ信号が４ｒ本出力される。もっとも、各グループは、非干渉条件を満たす波長配置をとっていればよく、図２８の構成に限定されない。
【手続補正22】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0115】
続いて、図３０を参照し、３波長光がＳＯＡで増幅される構成を含む送信モジュール２１０の一例について説明する。図３０の送信モジュール２１０は、光源ユニット２２０が３台の光源２１からなる２つのグループを有すると共に、変調器６０を構成する各変調ユニット７０が３つのリング変調器Ｒを有している。グループＧ１は、図１５のパターンＢに対応する波長配置となっており、グループＧ２は、図１５のパターンＡに対応する波長配置となっている。各グループは、非干渉条件を満たす波長配置をとっていればよく、図３０の構成に限定されない。なお、図３０では、分波器ユニット１３０の各分波器３１について、２段カスケードの第１段目を分波器３１ａとし、第２段目を分波器３１ｂとしている。
【手続補正23】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0116】
次いで、図３１を参照し、３波長光がＳＯＡで増幅される構成を含む送信モジュール２１０の他の例について説明する。図３１の送信モジュール２１０は、光源ユニット２２０が３台の光源２１からなる４つのグループを有すると共に、変調器６０を構成する各変調ユニット７０が３つのリング変調器Ｒを有している。グループＧ１とグループＧ１’とは、２台の光源２１を共有している。同様に、グループＧ２とグループＧ２’とは、２台の光源２１を共有している。
【手続補正24】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１又は複数のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を１又は複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている、変調器。
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を１又は複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている、変調器。
【請求項2】
複数の前記変調ユニットのうちの少なくとも１つは、
３波長以上の多波長光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだとき、異なる波長の組が異なる周波数差をもつように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上の前記リング変調器を含むものである、請求項１に記載の変調器。
３波長以上の多波長光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだとき、異なる波長の組が異なる周波数差をもつように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上の前記リング変調器を含むものである、請求項１に記載の変調器。
【請求項3】
複数の前記変調ユニットのうちの少なくとも１つは、クロック信号の付加用の前記リング変調器を含む、請求項１に記載の変調器。
【請求項4】
複数の前記変調ユニットのうちの１つは、クロック信号の付加用の前記リング変調器を含む、請求項２に記載の変調器。
【請求項5】
複数の前記変調ユニットは、何れも、
３波長以上の多波長光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだとき、異なる波長の組が異なる周波数差をもつように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上の前記リング変調器を含むものである、請求項１に記載の変調器。
３波長以上の多波長光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだとき、異なる波長の組が異なる周波数差をもつように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上の前記リング変調器を含むものである、請求項１に記載の変調器。
【請求項6】
請求項１～５の何れか一項に記載の変調器を複数有する、変調システム。
【請求項7】
複数の光源に対し直接的または間接的に接続され、入力される光を増幅する複数の増幅器と、
各増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する送信モジュール。
各増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する送信モジュール。
【請求項8】
複数の光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
複数の前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する、送信モジュール。
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
複数の前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する、送信モジュール。
【請求項9】
複数の光源と、
複数の前記光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
複数の前記光源は、
複数のグループに分けられており、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
複数の前記光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
複数の前記光源は、
複数のグループに分けられており、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
【請求項10】
主光源と予備光源とを含む複数の光源システムと、
複数の前記光源システムに接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
前記光源システムは、
一端が前記主光源に接続された第１導波路と、一端が前記予備光源に接続された第２導波路と、を有する選別部を有し、
前記選別部は、
前記第１導波路及び前記第２導波路に対し光学的に結合された切替部と、
前記第１導波路の他端に接続された監視部と、
前記切替部を制御する冗長処理部と、を有する、送信モジュール。
複数の前記光源システムに接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
前記光源システムは、
一端が前記主光源に接続された第１導波路と、一端が前記予備光源に接続された第２導波路と、を有する選別部を有し、
前記選別部は、
前記第１導波路及び前記第２導波路に対し光学的に結合された切替部と、
前記第１導波路の他端に接続された監視部と、
前記切替部を制御する冗長処理部と、を有する、送信モジュール。
【請求項11】
発振する光の波長が重複しないようにグループ分けされた複数の光源に接続され、カスケード接続された複数の分波器が前記グループごとに対応づけられた分波器ユニットと、
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
前記変調ユニットにおける３以上の前記リング変調器は、
３波長以上の多波長光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだとき、異なる波長の組が異なる周波数差をもつように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整されている、送信モジュール。
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
前記変調ユニットにおける３以上の前記リング変調器は、
３波長以上の多波長光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだとき、異なる波長の組が異なる周波数差をもつように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整されている、送信モジュール。
【請求項12】
発振する光の波長が重複しないようにグループ分けされた複数の光源と、
カスケード接続された複数の分波器が前記グループごとに対応づけられた分波器ユニットと、
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光をそれぞれ多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
複数の前記光源は、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
カスケード接続された複数の分波器が前記グループごとに対応づけられた分波器ユニットと、
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光をそれぞれ多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
複数の前記光源は、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長を選んだときに異なる波長の組が異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
【手続補正書】
【提出日】2023-08-22
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
本発明の一態様に係る変調器は、複数のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力する出力導波路と、を有するものであり、前記変調ユニットは、外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、複数の前記変調ユニットに含まれる全ての前記リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている。
もしくは本発明の一態様に係る変調器は、１又は複数のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力する出力導波路と、を有し、前記変調ユニットは、外部から入力される光を１又は複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、複数の前記変調ユニットに含まれる全ての前記リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されており、複数の前記変調ユニットのうちの少なくとも１つは、３波長以上の多波長光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長の組を選んだとき、異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上の前記リング変調器を含むものである。
もしくは本発明の一態様に係る変調器は、１又は複数のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力する出力導波路と、を有し、前記変調ユニットは、外部から入力される光を１又は複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、複数の前記変調ユニットに含まれる全ての前記リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されており、複数の前記変調ユニットのうちの少なくとも１つは、３波長以上の多波長光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長の組を選んだとき、異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつように設定された３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数に調整された３以上の前記リング変調器を含むものである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
本発明の一態様に係る送信モジュールは、複数の光源と、複数の光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、増幅器の後段に設けられた上記の変調システムと、を有し、複数の光源は、複数のグループに分けられており、３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長の組を選んだときに異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
複数の前記変調ユニットに含まれる全ての前記リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている、変調器。
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
複数の前記変調ユニットに含まれる全ての前記リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されている、変調器。
【請求項2】
１又は複数のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を１又は複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
複数の前記変調ユニットに含まれる全ての前記リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されており、
複数の前記変調ユニットのうちの少なくとも１つは、
３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数にそれぞれ調整された３以上の前記リング変調器を含み、
当該３以上の前記リング変調器は、それぞれの共鳴周波数に対応する各波長から２波長の組を任意に選んだとき、異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつよう共鳴周波数が調整されている、変調器。
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を１又は複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
複数の前記変調ユニットに含まれる全ての前記リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるように調整されており、
複数の前記変調ユニットのうちの少なくとも１つは、
３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数にそれぞれ調整された３以上の前記リング変調器を含み、
当該３以上の前記リング変調器は、それぞれの共鳴周波数に対応する各波長から２波長の組を任意に選んだとき、異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつよう共鳴周波数が調整されている、変調器。
【請求項3】
複数の前記変調ユニットのうちの少なくとも１つは、クロック信号の付加用の前記リング変調器を含む、請求項１に記載の変調器。
【請求項4】
複数の前記変調ユニットのうちの１つは、クロック信号の付加用の前記リング変調器を含む、請求項２に記載の変調器。
【請求項5】
クロック信号の付加用であり、複数の前記変調ユニットに含まれる全ての前記リング変調器の何れとも異なる共鳴周波数に調整された付加リング変調器を含む付加ユニットをさらに有し、
前記付加ユニットは、
外部から入力される光を前記付加リング変調器へ導く付加導波路を有し、
前記出力導波路は、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器及び前記付加リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力するものである、請求項１に記載の変調器。
前記付加ユニットは、
外部から入力される光を前記付加リング変調器へ導く付加導波路を有し、
前記出力導波路は、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器及び前記付加リング変調器を通過した光それぞれを多重化して出力するものである、請求項１に記載の変調器。
【請求項6】
請求項１～５の何れか一項に記載の変調器を複数有する、変調システム。
【請求項7】
複数の光源に対し直接的または間接的に接続され、入力される光を増幅する複数の増幅器と、
各増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する送信モジュール。
各増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する送信モジュール。
【請求項8】
複数の光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
複数の前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する、送信モジュール。
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
複数の前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有する、送信モジュール。
【請求項9】
複数の光源と、
複数の前記光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
複数の前記光源は、
複数のグループに分けられており、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長の組を選んだときに異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
複数の前記光源に接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
複数の前記光源は、
複数のグループに分けられており、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長の組を選んだときに異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
【請求項10】
主光源と予備光源とを含む複数の光源システムと、
複数の前記光源システムに接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
前記光源システムは、
一端が前記主光源に接続された第１導波路と、一端が前記予備光源に接続された第２導波路と、を有する選別部を有し、
前記選別部は、
前記第１導波路及び前記第２導波路に対し光学的に結合された切替部と、
前記第１導波路の他端に接続された監視部と、
前記切替部を制御する冗長処理部と、を有する、送信モジュール。
複数の前記光源システムに接続され、複数の分波器が組み合わされて形成された分波器ユニットと、
前記分波器ユニットから出力される複数の光を個々に増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の後段に設けられた請求項６に記載の変調システムと、を有し、
前記光源システムは、
一端が前記主光源に接続された第１導波路と、一端が前記予備光源に接続された第２導波路と、を有する選別部を有し、
前記選別部は、
前記第１導波路及び前記第２導波路に対し光学的に結合された切替部と、
前記第１導波路の他端に接続された監視部と、
前記切替部を制御する冗長処理部と、を有する、送信モジュール。
【請求項11】
発振する光の波長が重複しないようにグループ分けされた複数の光源に接続され、カスケード接続された複数の分波器が前記グループごとに対応づけられた分波器ユニットと、
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数にそれぞれ調整された３以上のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
前記変調ユニットにおける３以上の前記リング変調器は、
それぞれの共鳴周波数に対応する各波長から２波長の組を任意に選んだとき、異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつよう共鳴周波数が調整されている、送信モジュール。
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上の異なる波長それぞれに対応する共鳴周波数にそれぞれ調整された３以上のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光を多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
前記変調ユニットにおける３以上の前記リング変調器は、
それぞれの共鳴周波数に対応する各波長から２波長の組を任意に選んだとき、異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつよう共鳴周波数が調整されている、送信モジュール。
【請求項12】
発振する光の波長が重複しないようにグループ分けされた複数の光源と、
カスケード接続された複数の分波器が前記グループごとに対応づけられた分波器ユニットと、
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光をそれぞれ多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
複数の前記光源は、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長の組を選んだときに異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。
カスケード接続された複数の分波器が前記グループごとに対応づけられた分波器ユニットと、
前記分波器ユニットにおける後段に配置された各分波器それぞれに接続された増幅器と、
各増幅器それぞれに接続された振分器と、
異なる前記グループそれぞれに対応する複数の前記振分器に接続された変調器を複数有する変調システムと、を備え、
前記変調器は、
３以上のリング変調器を含む複数の変調ユニットと、
複数の前記変調ユニットそれぞれに含まれる前記リング変調器を通過した光をそれぞれ多重化して出力する出力導波路と、を有し、
前記変調ユニットは、
外部から入力される光を複数の前記リング変調器へ導く振分導波路を有し、
前記変調器における各リング変調器は、互いに異なる共鳴周波数となるよう調整されており、
複数の前記光源は、
３以上の前記光源を含む前記グループにおいては、
前記増幅器への入射光に含まれる全ての波長の中から任意の２波長の組を選んだときに異なる当該２波長の組が互いに異なる周波数差をもつ、という非干渉条件を満たすように、該グループ内の各光源それぞれの発振する光の波長が設定されている、送信モジュール。