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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-15
(45)【発行日】2023-05-23
(54)【発明の名称】光分波器、光伝送装置及び光分波制御方法
(51)【国際特許分類】
G02F 1/01 20060101AFI20230516BHJP
G02B 6/12 20060101ALI20230516BHJP
【ＦＩ】
G02F1/01 B
G02B6/12 331
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019100439
(22)【出願日】2019-05-29
(65)【公開番号】P2020194114
(43)【公開日】2020-12-03
【審査請求日】2022-01-31
【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）平成３０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、「超低消費電力型光エレクトロニクス実装システム技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100107515
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 浩一
(72)【発明者】
【氏名】秋山 知之
【審査官】奥村 政人
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－２０７１３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１４９４７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－０７９２１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－０４６０２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０１１０４０１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／００－ １／１２５
Ｇ０２Ｆ １／２１－ ７／００
Ｇ０２Ｂ ６／１２－ ６／１４
Ｈ０４Ｂ １０／００－１０／９０
Ｈ０４Ｊ １４／００－１４／０８
ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の波長を含む光を各波長の光に分離する光分波器であって、Ｎ（Ｎは２以上）個の２×２カプラと、移相器が設けられているＮ－１個の非対称マッハツェンダ干渉計とを有し、前記２×２カプラ間の各々に、前記移相器が設けられている非対称マッハツェンダ干渉計が設けられている構造を非対称マッハツェンダ干渉計光分波部とし、
同一の構造を有する３つの前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部をツリー状に接続した構造を単位回路とし、
前記単位回路はツリー状に接続されており、
前記同一の構造を有する前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部は、前記移相器が設けられているＮ－１個の非対称マッハツェンダ干渉計における導波路対のアーム長差の組み合わせがすべて同じものであって、
前記単位回路のうちの少なくとも１つの単位回路における前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部におけるＮは３以上であり、
前記単位回路の出力側の４つの導波路にモニタを備え、前記モニタにおいて得られたパワー値を引数とする関数の値を増加、または、減少させるように、前記単位回路における前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部に設けられた前記移相器が設けられている非対称マッハツェンダ干渉計の前記移相器を制御する制御回路を有し、
ｍ段目の単位回路における非対称マッハツェンダ干渉計の最も小さいアーム長差をΔＬ ｍ とすると、ｍ－１段目の単位回路における非対称マッハツェンダ干渉計の最も小さいアーム長差は２ΔＬ ｍ であり、前記ｍ－１段目の単位回路におけるその他の非対称マッハツェンダ干渉計のアーム長差は２ΔＬ ｍ の整数倍である、
ことを特徴とする光分波器。
【請求項2】
前記移相器は、ヒータを含むものであることを特徴とする請求項１に記載の光分波器。
【請求項3】
前記制御回路は、前記モニタにおいて得られたパワー値が増加または減少する方向に前記移相器を変化させる際に、前記移相器における位相を微量増減させたときの前記モニタにおいて検出されるパワー値の増減を検出することにより、前記モニタにおいて検出されるパワー値が増加または減少する位相の変化方向を調べ、前記調べた変化方向に基づき前記移相器の位相を微量変化させることを繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載の光分波器。
【請求項4】
請求項１から３のいずれかに記載の光分波器を有し、波長多重通信に用いられる光伝送装置。
【請求項5】
請求項１から４のいずれかに記載の光分波器の入力ポートに、前記複数の波長のうちの１つの波長の光を入力し、前記入力ポートと、前記１つの波長の光が出力される出力ポートの間に位置する非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を調整し、前記１つの波長の安定化の後に、前記入力ポートに入力される波長を順次切り替えて、前記透過特性の調整と前記安定化を繰り返し、
各波長における調整の終了後に、前記複数の波長のすべての波長を含む光を入射して前記光分波器のすべての非対称マッハツェンダ干渉計を一度に制御することを特徴とする光分波制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光分波器、光伝送装置及び光分波制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
インターネットの世界的普及、インターネットに接続する「モノ」の増加等により、データトラフィック量が飛躍的に増大し、通信容量と速度の向上が求められている。情報処理システムの性能は、演算装置の処理速度と相互結合媒体の伝送速度で決定される。演算装置に関しては、シリコン集積回路のスケーリング（微細化）の研究が継続して行われている。これに応じて、相互結合媒体のスケーリングと動作速度の向上も必要であり、今後は、システム全体のさらなる小型化と高速化が求められる。
【0003】
小型化および高速化の手段として、シリコン集積回路と光ファイバを用いた光通信による相互結合が注目されている。光ファイバ１本あたりの速度を改善する技術のひとつがＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）である。ＷＤＭ信号は、受信側で各波長の光に分波される。
【0004】
光合分波器として、複数の遅延型マッハツェンダ干渉計を多段に接続する構成がある。たとえば、第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計に、第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計をカスケード接続する構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、２本の光導波路がそれぞれ入力および出力に接続された光方向性結合器が複数個カスケード状に接続された光分波器において、２本の光導波路の相対的な実効長をこの光分波器の出力で検出される光信号の直流成分が最大となるように制御する構成が知られている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１４－１８２２５９号公報
【文献】特開昭６３－４６０２２号公報
【文献】特開２００３－１４９４７２号公報
【文献】特開２００２－３１８３７６号公報
【文献】特開２００２－７１９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
図１は、ＷＤＭ信号を分波する光分波器を示す。受信されたＷＤＭ信号は、複数の非対称マッハツェンダ干渉計（Asymmetric Mach-Zehnder Interferometer：ＡＭＺ）がツリー状に多段接続された光分波器に入力される。ＷＤＭ信号には複数の波長λ１～λ４の信号が含まれている。
【0007】
１段目の第１のＡＭＺ９１０のアーム長差は２ΔＬ、２段目の第２のＡＭＺ９２０と第３のＡＭＺ９３０の光路長差はΔＬである。ＷＤＭ信号は、第１のＡＭＺ９１０の２つの出力ポートで、スペクトルが反転した２つの透過成分に分離される。第１のＡＭＺ９１０の上側アームでは波長λ１と波長λ３の光が透過し、下側アームでは波長λ２と波長λ４の光が透過するように設計されている。分離された透過スペクトルは、２段目の第２のＡＭＺ９２０と第３のＡＭＺ９３０にそれぞれ入力する。２段目の第２のＡＭＺ９２０及び第３のＡＭＺ９３０では、スペクトルが反転した２つの透過成分に分離される。透過スペクトルの周期はアーム長差に反比例し、２段目の第２のＡＭＺ９２０と第３のＡＭＺ９３０で分離される透過スペクトルの周期は、１段目で分離された透過スペクトルの２倍の周期をもつ。これにより、第２のＡＭＺ９２０と第３のＡＭＺ９３０の合計４つの出力ポートで４つの波長の信号を分離して取り出すことができる。
【0008】
光分波器の入力ポートから各出力ポートへと透過する光のスペクトルは、その出力ポートと入力ポートとの間に存在するＡＭＺの透過スペクトルの積で決定される。各ＡＭＺの実効的なアーム長差を波長程度の範囲内で微調整して、入力ＷＤＭ信号に対して透過スペクトルのピーク波長を適切な波長に設定することにより、各波長の光を分離可能なスペクトルを出力ポートで得ることができる。
【0009】
しかし、ＡＭＺのアーム長差は、製造プロセスのばらつきや、温度変動による屈折率のばらつきの影響を受けるため、必ずしも設計どおりにならない。製造ばらつきや屈折率ばらつきによって各ＡＭＺの透過ピーク波長が変動すると、図２に示すように、各出力ポートへ透過する光のスペクトルが変形し、光損失や、他チャネルからのクロストークが生じる。
【0010】
また、入力されるＷＤＭ信号に含まれる各々の光においても、波長ずれが生じている場合があり、この場合、クロストークが生じてしまう。
【0011】
このため、入射するＷＤＭ信号における光信号に波長ばらつきがあっても、低いクロストークで光信号を波長ごとに分離することのできる光分波器が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本実施の形態の一観点によれば、複数の波長を含む光を各波長の光に分離する光分波器であって、Ｎ（Ｎは２以上）個の２×２カプラと、移相器が設けられているＮ－１個の非対称マッハツェンダ干渉計とを有し、前記２×２カプラ間の各々に、前記移相器が設けられている非対称マッハツェンダ干渉計が設けられている構造を非対称マッハツェンダ干渉計光分波部とし、同一の構造を有する３つの前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部をツリー状に接続した構造を単位回路とし、前記単位回路はツリー状に接続されており、前記同一の構造を有する前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部は、前記移相器が設けられているＮ－１個の非対称マッハツェンダ干渉計における導波路対のアーム長差の組み合わせがすべて同じものであって、前記単位回路のうちの少なくとも１つの単位回路における前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部におけるＮは３以上であり、前記単位回路の出力側の４つの導波路にモニタを備え、前記モニタにおいて得られたパワー値を引数とする関数の値を増加、または、減少させるように、前記単位回路における前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部に設けられた前記移相器が設けられている非対称マッハツェンダ干渉計の前記移相器を制御する制御回路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
開示の光分波器によれば、入射するＷＤＭ信号における光信号に波長ばらつきがあっても、低いクロストークで光信号を波長ごとに分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】光分波器の構成図
【図2】光分波器の説明図
【図3】光分波器に用いられる単位回路の構成図
【図4】非対称マッハツェンダ干渉計の説明図
【図5】光分波器９１の構成図
【図6】移相器の説明図
【図7】光分波器９２の構成図
【図8】第１の実施の形態における光分波器の構成図
【図9】第１の実施の形態における光分波器の効果の説明図
【図10】第２の実施の形態における光分波器の構成図
【図11】第２の実施の形態における光分波器の効果の説明図
【図12】第３の実施の形態における光分波制御方法のフローチャート
【図13】第３の実施の形態における光分波制御方法の説明図（１）
【図14】第３の実施の形態における光分波制御方法の説明図（２）
【図15】第３の実施の形態における光分波制御方法の説明図（３）
【図16】第３の実施の形態における光分波制御方法の説明図（４）
【図17】第３の実施の形態における光分波制御方法の説明図（５）
【図18】第４の実施の形態における光伝送装置の構成図
【図19】第４の実施の形態における光トランシーバモジュールの構成図
【発明を実施するための形態】
【0015】
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【0016】
〔第１の実施の形態〕
最初に、製造ばらつきや屈折率ばらつきによって各ＡＭＺの透過ピーク波長が変動することを解決した構造の光分波器について説明する。
最初に、製造ばらつきや屈折率ばらつきによって各ＡＭＺの透過ピーク波長が変動することを解決した構造の光分波器について説明する。
【0017】
図３は、この光分波器で用いられる単位回路ＵＣ（１ユニット）の構成を示す図である。この光分波器は、波長多重方式の光伝送装置で用いられる。単位回路ＵＣは、同一のアーム長差ΔＬを有する３つの非対称マッハツェンダ干渉計（ＡＭＺ）、即ち、第１のＡＭＺ１０、第２のＡＭＺ２０及び第３のＡＭＺ３０を有している。即ち、単位回路ＵＣは、同一構造のＡＭＺをツリー状に接続した構造ＡＴ（ＡＭＺ Triplet）であり、移相器１１、２１、３１を制御することにより、位相のばらつきを補正することができる。尚、本願においては、第１のＡＭＺ１０、第２のＡＭＺ２０及び第３のＡＭＺ３０を総称してＡＭＺと記載する場合がある。尚、本願明細書及び特許請求の範囲においては、アーム長差が「同一」という場合は、設計上の実効アーム長差が同じであることを意味し、実際の製品では、許容誤差、製造ばらつき等を含むものとする。
【0018】
第１のＡＭＺ１０、第２のＡＭＺ２０及び第３のＡＭＺ３０の各々は、それぞれ１つの入力ポートと２つの出力ポートを有する。第１のＡＭＺ１０の２つの出力ポートはそれぞれ、第２のＡＭＺ２０の入力と、第３のＡＭＺ３０の入力に接続されている。
【0019】
単位回路ＵＣは、第２のＡＭＺ２０の２つの出力ポートの一方に接続される第１のモニタ４１と他方に設けられる第２のモニタ４２、第３のＡＭＺ３０の２つの出力ポートの一方に接続される第３のモニタ４３と他方に設けられる第４のモニタ４４を有する。
【0020】
第２のＡＭＺ２０の第２のモニタ４２が設けられる側の出力ポートが、出力１を出力する単位回路ＵＣの一方の出力ポートとなり、第３のＡＭＺ３０の第４のモニタ４４が設けられる側の出力ポートが、出力２を出力する単位回路ＵＣの他方の出力ポートとなる。
【0021】
第２のモニタ４２と第４のモニタ４４のモニタ結果は、制御回路５１に入力される。第１のモニタ４１のモニタ結果は、制御回路６１に入力され、第３のモニタ４３のモニタ結果は、制御回路６２に入力される。
【0022】
制御回路５１は、第２のモニタ４２と第４のモニタ４４のモニタ結果に基づいて、第１のＡＭＺ１０の透過特性を制御する。制御回路６１は、第１のモニタ４１のモニタ結果に基づいて、第２のＡＭＺ２０の透過特性を制御する。制御回路６２は、第３のモニタ４３のモニタ結果に基づいて、第３のＡＭＺ３０の透過特性を制御する。
【0023】
透過特性の制御は、たとえば、第１のＡＭＺ１０、第２のＡＭＺ２０及び第３のＡＭＺ３０にそれぞれ設けられている移相器１１、２１、及び、３１を制御することで実施される。
【0024】
制御回路５１は、第２のモニタ４２と第４のモニタ４４で検出されるパワーが増加する方向に、移相器１１を制御する。図中、制御回路５１は「Ｉｎｃ」と表記されている。
【0025】
制御回路６１は、第１のモニタ４１で検出されるパワーが減少する方向に、移相器２１を制御する。制御回路６１は減少制御を行うので、図中で「Ｄｅｃ」と表記されている。
【0026】
制御回路６２は、第３のモニタ４３で検出されるパワーが減少する方向に、移相器３１を制御する。図中で、制御回路６２は「Ｄｅｃ」と表記されている。
【0027】
単位回路ＵＣは、１の入力に対して、第１のＡＭＺ１０と第２のＡＭＺ２０を透過した光から得られる第１の出力（出力１）と、第１のＡＭＺ１０と第３のＡＭＺ３０を透過した光から得られる第２の出力（出力２）を有する。図３の単位回路ＵＣは２つの波長を分離するが、単位回路ＵＣを複数個、トーナメントツリー状に多段接続することで、より多くの波長を分離することができる。多段に接続される単位回路ＵＣの段数をｍとすると、２ｍの波長を分離することができる。
【0028】
図４は、非対称マッハツェンダ干渉計ＡＭＺの一例を示す。ＡＭＺは、入力光を分岐する３ｄＢカプラ１３と、３ｄＢカプラ１３で分岐された光のそれぞれを導波する２本の光導波路と、分岐された光を合波する３ｄＢカプラ１４を有する。２本の光導波路のアーム長は、ΔＬだけ異なる。
【0029】
ＡＭＺの透過スペクトルは、アーム長差ΔＬに反比例する周期Ｔを有する。より正確には、ＡＭＺの透過スペクトルは、ΔＬ／ｎに反比例する周期Ｔのレイズドコサイン型のスペクトルである。ここで、「ｎ」は導波モードの屈折率である。
【0030】
たとえば、波長λ１と波長λ２の波長の光が多重されたＷＤＭ信号がＡＭＺに入射すると、ΔＬのアーム長差によって、波長λ１と波長λ２に分波される。波長λ１と波長λ２がＡＭＺの透過中心波長に一致しているとき、波長λ１のピーク波形を含む透過スペクトルが一方の出力ポートから出力され、波長λ２のピーク波形を含む透過スペクトルが他方の出力ポートから出力される。
【0031】
図３に示されるように、第２のＡＭＺ２０の２つの出力ポートのうち、第２のモニタ４２が設けられている側の出力ポートから第１の透過スペクトルが出力（出力１）される。従って、第２のモニタ４２は、出力光のパワーモニタとして機能する。
【0032】
第３のＡＭＺ３０の２つの出力ポートのうち、第４のモニタ４４が設けられている側の出力ポートから、第２の透過スペクトルが出力（出力２）される。従って、第４のモニタ４４は、出力光のパワーモニタとして機能する。
【0033】
図３の単位回路ＵＣを多段接続する場合は、単位回路ＵＣの出力１と出力２に、それぞれ別の単位回路が接続される。この多段構成については、後述する。
【0034】
図３の単位回路ＵＣの原理は以下のとおりである。単位回路に、例えば波長λ１と波長λ２が多重された光信号が入力される。入力光は、第１のＡＭＺ１０を透過して、アーム長差に応じた２つの透過スペクトルが得られる。
【0035】
２つの透過スペクトルの一方は第１のＡＭＺ１０の２つの出力ポートの一方から第２のＡＭＺ２０に入射し、他方の透過スペクトルは、第１のＡＭＺ１０の２つの出力ポートの他方から第３のＡＭＺ３０に入射する。第２のＡＭＺ２０に入射した光は２つの透過スペクトルに分離され、第２のＡＭＺ２０の２つの出力ポートの一方で出力１が得られる。出力１で取り出したい波長は、たとえば波長λ１であるが、製造ばらつき、屈折率ばらつき等により、必ずしも波長λ１だけを精度良く分離できるとは限らない。そこで、出力１に現れる出力光のパワーを第２のモニタ４２でモニタして、モニタ結果を制御回路５１に入力する。
【0036】
同様に、第３のＡＭＺ３０で出力２として取り出したい波長は波長λ２であるが、必ずしも波長λ２だけを精度良く分離できるとは限らない。そこで、出力２に現れる出力光のパワーを第４のモニタ４４でモニタして、モニタ結果を制御回路５１に入力する。
【0037】
制御回路５１は、第２のモニタ４２と第４のモニタ４４の出力に基づき、単位回路ＵＣの２つの出力光のパワーが増加する方向に、第１のＡＭＺ１０の移相器１１を制御する。パワー増加の例として、第２のモニタ４２でのモニタ光パワーと、第４のモニタ４４でのモニタ光パワーの和が増大するように、移相器１１が制御される。他の例として、モニタ光パワーの３次関数で表される値が大きくなる方向に制御する構成としてもよい。
【0038】
第２のＡＭＺ２０の出力１と反対側のポートには、出力１へ透過しない光の成分が出力される。この光成分は、単位回路ＵＣの出力に寄与しない。そこで、この不使用成分を第１のモニタ４１でモニタして、モニタ結果を制御回路６１に入力する。制御回路６１は、出力に寄与しない光の成分を低減する方向に、第２のＡＭＺ２０の移相器２１を制御して、光損失を抑制する。
【0039】
同様に、第３のＡＭＺ３０の出力２と反対側のポートには、出力２へ透過しない光の成分が出力される。この光成分は、単位回路ＵＣの出力に寄与しない。そこで、この不使用成分を第３のモニタ４３でモニタして、モニタ結果を制御回路６２に入力する。制御回路６２は、出力に寄与しない光の成分を低減する方向に、第３のＡＭＺ３０の移相器３１を制御して、光損失を抑制する。
【0040】
図３の構成により、各ＡＭＺの光導波路の製造ばらつきや、温度変動による屈折率のばらつきを補償し、入力信号波長に対する最適条件に各ＡＭＺを制御することができる。ターゲットの波長を含む光出力を増大させ、かつ無駄になる光成分を低減することで、光損失やクロストークが低減され、高精度の波長分離が実現する。
【0041】
図５は、図３に示される単位回路ＵＣを用いた光分波器９１の模式図である。光分波器９１は、図３の単位回路ＵＣをひとつ（１ユニット）用いた最小構成で、２波長ＷＤＭ信号の波長分離を行う。光分波器９１は、ツリー状に接続された３つの非対称マッハツェンダ干渉計第１のＡＭＺ１０、第２のＡＭＺ２０、及び、第３のＡＭＺ３０を有する。第１のＡＭＺ１０、第２のＡＭＺ２０、および第３のＡＭＺ３０は、同一のアーム長差ΔＬを有する。
【0042】
光分波器９１をシリコン（Ｓｉ）集積回路上で実現する場合、入力導波路１６と各ＡＭＺを形成する光導波路のコアは、たとえばＳｉにより形成され、クラッドはＳｉＯ２により形成される。光導波路はＳｉコアとＳｉＯ２クラッドに限定されず、コアに光を閉じ込めることができる任意の材料を組み合わせてもよい。たとえば、石英基板上に、石英ガラス、透明樹脂等で光導波路を形成してもよい。
【0043】
図５では、ＡＭＺの入力側と出力側の３ｄＢカプラ１３及び１４として、光方向性結合器を用いているが、この例に限定されず、多モード干渉（ＭＭＩ：Multi-Mode Interference）光導波路や、それ以外の合分波構成で実現されてもよい。
【0044】
各ＡＭＺに設けられる移相器１１、２１、３１は、たとえば、上側アームに設けられる部分１１ａと下側アームに設けられる部分１１ｂを含む。移相器１１、２１、３１は、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等のなどの電気抵抗体の薄膜で形成されていてもよい。電気抵抗体に電流を流して、生じる熱で各光導波路の温度を変化させ、屈折率を変化させて光位相を制御する。
【0045】
図６は、移相器１１の一例を示す。ＡＭＺの上側アームの光導波路に沿って、電気抵抗体の薄膜１１ｃと１１ｄが配置され、下側アームの光導波路に沿って電気抵抗体の薄膜１１ｅと１１ｆが配置されている。電気抵抗体の薄膜１１ｃと１１ｅは直列接続されて制御回路６０の端子に接続され、電気抵抗体の薄膜１１ｄと１１ｆは直列接続されて制御回路６０の端子に接続される。モニタ４０において得られた信号は制御回路６０に入力され、制御回路６０から出力される制御信号によって、移相器１１が制御される。
【0046】
移相器１１の構成は図６の構成に限定されず、電気的に光導波路中のキャリア密度を増減することで屈折率を変化させる構成（キャリアプラズマ効果）を用いてもよいし、電気光学効果を利用した構成であってもよい。尚、移相器２１、３１についても同様である。
【0047】
図５に示されるように、入射されたＷＤＭ信号は、第１のＡＭＺ１０を通って、スペクトルが反転した２つの透過スペクトルに分離される。一方の透過スペクトルは第２のＡＭＺ２０に入射し、他方の透過スペクトルは第３のＡＭＺ３０に入射する。
【0048】
第２のＡＭＺ２０の２つの出力ポートの一方に接続されるフォトダイオード（ＰＤ）７１から第１の出力光が取り出され、第３のＡＭＺ３０の２つの出力ポートの一方に接続されるフォトダイオード（ＰＤ）７２から、第２の出力光が取り出される。
【0049】
尚、本願における図面において、「Ｍｏｎ」と記載されているものは、フォトダイオード等によるパワーモニタであり、「ＰＤ（Ｍｏｎ）」と記載されているものは、パワーモニタを兼ねた高速光信号を電気信号に変えるための高速フォトダイオードである。
【0050】
ＰＤ７１とＰＤ７２は、出力光のパワーモニタとしても機能し、モニタ結果が制御回路５１に入力される。制御回路５１は、ＰＤ７１とＰＤ７２で検出される光パワーが増大する方向に、移相器１１を制御する。
【0051】
制御の方向は、たとえば制御開始の時点で移相器１１に注入する電流を所定のステップサイズで一方向に変化させ、ＰＤ７１とＰＤ７２の出力パワーの変化の方向をみることで、判断することができる。
【0052】
第２のＡＭＺ２０の他方の出力ポートでは、ＰＤ７１へ透過しなかった成分が第１のモニタ４１によってモニタされ、モニタ結果が制御回路６１に入力される。制御回路６１は、第１のモニタ４１のモニタ結果が減少するように、移相器２１を制御する。
【0053】
第２のＡＭＺ２０の他方の出力ポートでは、ＰＤ７２へ透過しなかった成分が第３のモニタ４３によってモニタされ、モニタ結果が制御回路６２に入力される。制御回路６２は、第３のモニタ４３のモニタ結果が減少するように、移相器３１を制御する。
【0054】
制御回路５１、および制御回路６１、６２により、上記のように移相器１１～３１を制御することで、入射されたＷＤＭ信号に対する第１のＡＭＺ１０、第２のＡＭＺ２０、及び、第３のＡＭＺ３０の透過特性を、最適に設定することができる。
【0055】
また、図３の単位回路ＵＣを３つ、ツリー状に多段接続した構成の光分波器９２を図７に示す。光分波器９２の第１の単位回路ＵＣ１の２つの出力ポートに、第２の単位回路ＵＣ２と、第３の単位回路ＵＣ３が、それぞれ接続されている。
【0056】
第１の単位回路ＵＣ１の各ＡＭＺのアーム長差は、２ΔＬに設定されている。第２の単位回路ＵＣ２と第３の単位回路ＵＣ３の各ＡＭＺのアーム長差は、ΔＬに設定されている。多段に接続される単位回路ＵＣのｍ段目の単位回路で用いられるＡＭＺのアーム長差をΔＬｍとすると、ΔＬｍ＝ΔＬｍ-1／２で表される。
【0057】
光分波器９２は、第２の単位回路ＵＣ２の２つの出力ポートと、第３の単位回路ＵＣ３の２つの出力ポートの、合計４つの出力ポートを有し、波長λ１～波長λ４の４波長が多重されたＷＤＭ信号の各波長を分離することができる。
【0058】
分離される波長の間隔はアーム長差で決まり、第２の単位回路ＵＣ２と第３の単位回路ＵＣ３の透過スペクトルの周期は、第１の単位回路ＵＣ１の透過スペクトルの周期の２倍になる。
【0059】
【0060】
第２の単位回路ＵＣ２は、ツリー状に接続された３つの非対称マッハツェンダ干渉計、即ち、第１のＡＭＺ１０Ａ、第２のＡＭＺ２０Ａ、及び、第３のＡＭＺ３０Ａを有している。第１のＡＭＺ１０Ａ、第２のＡＭＺ２０Ａ、及び、第３のＡＭＺ３０Ａには、それぞれ移相器１１Ａ、２１Ａ、３１Ａが設けられている。
【0061】
第２のＡＭＺ２０Ａの一方の出力に、第１の出力光を検出するＰＤ８１が接続されている。ＰＤ８１は光分波器９２から波長λ１の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路５２に入力する。第２のＡＭＺ２０Ａの他方の出力にモニタ４５が設けられ、モニタ結果は制御回路６３に入力される。
【0062】
第３のＡＭＺ３０Ａの一方の出力に、第２の出力光を検出するＰＤ８２が接続されている。ＰＤ８２は光分波器９２から波長λ３の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路５２に入力する。第３のＡＭＺ３０Ａの他方の出力にモニタ４６が設けられ、モニタ結果は制御回路６４に入力される。
【0063】
制御回路５２は、ＰＤ８１とＰＤ８２の出力パワーの和が増大する方向に移相器１１Ａを制御する。
【0064】
制御回路６３は、モニタ４５のモニタ結果が減少するように、移相器２１Ａを制御する。制御回路６４は、モニタ４６のモニタ結果が減少するように、移相器３１Ａを制御する。
【0065】
第３の単位回路ＵＣ３は、ツリー状に接続された３つの非対称マッハツェンダ干渉計、即ち、第１のＡＭＺ１０Ｂ、第２のＡＭＺ２０Ｂ、及び、第３のＡＭＺ３０Ｂを有している。第１のＡＭＺ１０Ｂ、第２のＡＭＺ２０Ｂ、及び、第３のＡＭＺ３０Ｂには、それぞれ移相器１１Ｂ、２１Ｂ、３１Ｂが設けられている。
【0066】
第２のＡＭＺ２０Ｂの一方の出力に、第３の出力光を検出するＰＤ８３が接続されている。ＰＤ８３は光分波器９２から波長λ２の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路５３に入力する。第２のＡＭＺ２０Ｂの他方の出力にモニタ４７が設けられ、モニタ結果は制御回路６５に入力される。
【0067】
第３のＡＭＺ３０Ｂの一方の出力に、第４の出力光を検出するＰＤ８４が接続されている。ＰＤ８４は光分波器９２から波長λ４の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路５３に入力する。第３のＡＭＺ３０Ａの他方の出力にモニタ４８が設けられ、モニタ結果は制御回路６６に入力される。
【0068】
制御回路５３は、ＰＤ８３とＰＤ８４の出力パワーの和が増大する方向に移相器１１Ｂを制御する。
【0069】
制御回路６５は、モニタ４７のモニタ結果が減少するように、移相器２１Ｂを制御する。制御回路６６は、モニタ４８のモニタ結果が減少するように、移相器３１Ｂを制御する。
【0070】
光分波器９２の動作は以下のとおりである。波長λ１～波長λ４の波長を含むＷＤＭ信号が光分波器９２に入力されると、第１の単位回路ＵＣ１で、第１の透過スペクトルと、第２の透過スペクトルに分離される。
【0071】
第１の透過スペクトルは、同じアーム長差２ΔＬをもつ第１のＡＭＺ１０と第２のＡＭＺ２０の透過スペクトルの積で決まる。第１の透過スペクトルは、第２の単位回路ＵＣ２に入力される。第２の透過スペクトルは、同じアーム長差２ΔＬをもつ第１のＡＭＺ１０と第３のＡＭＺ３０の透過スペクトルの積で決まる。第２の透過スペクトルは、第３の単位回路ＵＣ３に入力される。
【0072】
理想的には、第１の透過スペクトルに波長λ１と波長λ３のピーク波形が含まれ、第２の透過スペクトルに波長λ２と波長λ４のピーク波形が含まれる。しかし、制御前の状態では、製造ばらつき等の影響により、必ずしも透過スペクトルに目的とする波長だけが含まれているとは限らない。
【0073】
制御が開始されると、制御回路５１によって、目的とする出力光スペクトルのパワーを増大する方向に移相器１１が制御され、制御回路６１と６２によって、使用されないスペクトル成分を減少する方向に移相器２１と３１が制御される。したがって、第１の単位回路ＵＣ１から出力される２つの透過スペクトルは、光損失、クロストーク等が抑制されている。
【0074】
第２の単位回路ＵＣ２で、入力された第１の透過スペクトルは、第１のＡＭＺ１０Ａによって、さらに２つの透過スペクトルに分離される。第２の単位回路ＵＣ２の３つのＡＭＺは、第１の単位回路ＵＣ１のＡＭＺのアーム長差の半分のアーム長差を有する。第１のＡＭＺ１０Ａによって分離された透過スペクトルは、入力された透過スペクトルの２倍の周期を有する。
【0075】
分離された透過スペクトルの一方は第２のＡＭＺ２０Ａを透過し、第２のＡＭＺ２０Ａの一方の出力ポートに接続されたＰＤ８１で検出される。分離された他方の透過スペクトルは第３のＡＭＺ３０Ａを透過して、第３のＡＭＺ３０Ａの一方の出力ポートに接続されたＰＤ８２で検出される。
【0076】
制御回路５２によって、ＰＤ８１とＰＤ８２の出力パワーが増加する方向に制御され、制御回路６３と６４によって、出力に寄与しない光成分が低減される。この構成により、ＰＤ８１から波長λ１の光信号が出力され、ＰＤ８２から波長λ３の光信号が出力される。
【0077】
第３の単位回路ＵＣ３でも同様の動作が行われ、ＰＤ８３から波長λ２の光信号が出力され、ＰＤ８４から波長λ４の光信号が出力される。
【0078】
制御回路５１でパワー増加の制御を行うことで、後段の単位回路ＵＣ２と単位回路ＵＣ３へと出力される透過スペクトルのパワーを最大化することができる。制御回路５２と５３でパワー増加の制御を行うことで、ＰＤ８１～ＰＤ８４から出力される各波長の光のパワーを最大化することができる。
【0079】
制御回路６１～６６で所定のモニタ出力を減少させる方向の制御を行うことで、光分波器９２の出力に寄与しない光成分が最小化される。
【0080】
一定時間後に、各モニタ光パワーが安定すると、ヒータパワーの制御も安定する。
【0081】
補正は、増加用の制御回路５１～５３と、減少用の制御回路６１～６６を用いて、モニタ結果に基づく制御を行うことで、自律的に行われる。
【0082】
光分波器９２は、ＡＭＺの光路長差の製造ばらつきや屈折率ばらつきを補償して、精度良く各波長の光を分離することができる。
【0083】
以上のように、光分波器９２は、ＡＴをツリー状に接続した構造ＣＡＴ（Cascaded
ATs）であり、最終段におけるＡＭＺのアーム長差ΔＬ＝λ０ ２／４ｎＧΔλで表される。ここでλ０はＷＤＭ信号中心波長、ΔλはＷＤＭ波長間隔、ｎＧはＡＭＺのアームにおける群屈折率であり、段がＷＤＭ信号の入射側に１段移るに伴いＡＴのアーム長差は２倍になる。
ATs）であり、最終段におけるＡＭＺのアーム長差ΔＬ＝λ０ ２／４ｎＧΔλで表される。ここでλ０はＷＤＭ信号中心波長、ΔλはＷＤＭ波長間隔、ｎＧはＡＭＺのアームにおける群屈折率であり、段がＷＤＭ信号の入射側に１段移るに伴いＡＴのアーム長差は２倍になる。
【0084】
光分波器９２では、ＡＭＺの光路長差の製造ばらつきや屈折率ばらつきを補償して、精度良く各波長の光を分離することは可能であるが、入射するＷＤＭ信号の波長のばらつきが大きい場合には、クロストークを十分に抑制することができない。例えば、Coarse ＷＤＭのような波長間隔２０ｎｍに対して６．５ｎｍの波長ずれを許容しなければならない場合にクロストークが大きくなる。
【0085】
このため、入射するＷＤＭ信号における光信号に波長ばらつきがあっても、低いクロストークで分離することのできる光分波器が求められている。
【0086】
（光分波器）
次に、本実施の形態における光分波器について説明する。図８に示されるように、本実施の形態における光分波器１００は、単位回路がツリー状に多段に接続されている。具体的には、第１の単位回路ＵＣ１０１の２つの出力ポートに、第２の単位回路ＵＣ２と、第３の単位回路ＵＣ３が、それぞれ接続されている。
次に、本実施の形態における光分波器について説明する。図８に示されるように、本実施の形態における光分波器１００は、単位回路がツリー状に多段に接続されている。具体的には、第１の単位回路ＵＣ１０１の２つの出力ポートに、第２の単位回路ＵＣ２と、第３の単位回路ＵＣ３が、それぞれ接続されている。
【0087】
光分波器１００は、第２の単位回路ＵＣ２の２つの出力ポートと、第３の単位回路ＵＣ３の２つの出力ポートの、合計４つの出力ポートを有し、波長λ１～波長λ４の４波長が多重されたＷＤＭ信号の各波長を分離することができる。尚、分離される波長の間隔はアーム長差で決まる。また、第２の単位回路ＵＣ２と第３の単位回路ＵＣ３の各ＡＭＺのアーム長差は、ΔＬに設定されている。
【0088】
第１の単位回路ＵＣ１０１には、９つの非対称マッハツェンダ干渉計が設けられている。具体的には、ＡＭＺ１１０、ＡＭＺ１２０、ＡＭＺ１３０、ＡＭＺ１４０、ＡＭＺ１５０、ＡＭＺ１６０、ＡＭＺ１７０、ＡＭＺ１８０、ＡＭＺ１９０が設けられている。
【0089】
ＡＭＺ１１０は、移相器１１１を有しており、アーム長差は２ΔＬであり、２つの入力ポートと２つの出力ポートが設けられている。ＡＭＺ１２０は、移相器１２１を有しており、アーム長差は４ΔＬであり、２つの入力ポートと２つの出力ポートが設けられている。ＡＭＺ１３０は、移相器１３１を有しており、アーム長差は４ΔＬであり、２つの入力ポートと２つの出力ポートが設けられている。
【0090】
ＡＭＺ１１０の前段には２×２カプラ１１２が設けられており、ＡＭＺ１１０とＡＭＺ１２０との間には２×２カプラ１２２が設けられており、ＡＭＺ１２０とＡＭＺ１３０との間には２×２カプラ１３２が設けられている。ＡＭＺ１３０の後段には２×２カプラ１３３が設けられている。
【0091】
即ち、ＡＭＺ１１０は、２×２カプラ１１２と２×２カプラ１２２との間に設けられており、ＡＭＺ１２０は、２×２カプラ１２２と２×２カプラ１３２との間に設けられており、ＡＭＺ１３０は、２×２カプラ１３２と２×２カプラ１３３との間に設けられている。従って、光分波器１００に入射したＷＤＭ信号は、２×２カプラ１１２、ＡＭＺ１１０、２×２カプラ１２２、ＡＭＺ１２０、２×２カプラ１３２、ＡＭＺ１３０、２×２カプラ１３３の順に伝播する。本願においては、２×２カプラ１１２、ＡＭＺ１１０、２×２カプラ１２２、ＡＭＺ１２０、２×２カプラ１３２、ＡＭＺ１３０、２×２カプラ１３３が形成されている部分を第１のＡＭＺ（非対称マッハツェンダ干渉計）光分波部２０１と記載する場合がある。
【0092】
ＡＭＺ１４０は、移相器１４１を有しており、アーム長差は２ΔＬであり、２つの入力ポートと２つの出力ポートが設けられている。ＡＭＺ１５０は、移相器１５１を有しており、アーム長差は４ΔＬであり、２つの入力ポートと２つの出力ポートが設けられている。ＡＭＺ１６０は、移相器１６１を有しており、アーム長差は４ΔＬであり、２つの入力ポートと２つの出力ポートが設けられている。
【0093】
ＡＭＺ１４０の前段には２×２カプラ１４２が設けられており、ＡＭＺ１４０とＡＭＺ１５０との間には２×２カプラ１５２が設けられており、ＡＭＺ１５０とＡＭＺ１６０との間には２×２カプラ１６２が設けられている。ＡＭＺ１６０の後段には２×２カプラ１６３が設けられている。
【0094】
即ち、ＡＭＺ１４０は、２×２カプラ１４２と２×２カプラ１５２との間に設けられており、ＡＭＺ１５０は、２×２カプラ１５２と２×２カプラ１６２との間に設けられており、ＡＭＺ１６０は、２×２カプラ１６２と２×２カプラ１６３との間に設けられている。従って、２×２カプラ１４２に入射したＷＤＭ信号は、ＡＭＺ１４０、２×２カプラ１５２、ＡＭＺ１５０、２×２カプラ１６２、ＡＭＺ１６０、２×２カプラ１６３の順に伝播する。本願においては、２×２カプラ１４２、ＡＭＺ１４０、２×２カプラ１５２、ＡＭＺ１５０、２×２カプラ１６２、ＡＭＺ１６０、２×２カプラ１６３が形成されている部分を第２のＡＭＺ光分波部２０２と記載する場合がある。
【0095】
ＡＭＺ１７０は、移相器１７１を有しており、アーム長差は２ΔＬであり、２つの入力ポートと２つの出力ポートが設けられている。ＡＭＺ１８０は、移相器１８１を有しており、アーム長差は４ΔＬであり、２つの入力ポートと２つの出力ポートが設けられている。ＡＭＺ１９０は、移相器１９１を有しており、アーム長差は４ΔＬであり、２つの入力ポートと２つの出力ポートが設けられている。
【0096】
ＡＭＺ１７０の前段には２×２カプラ１７２が設けられており、ＡＭＺ１７０とＡＭＺ１８０との間には２×２カプラ１８２が設けられており、ＡＭＺ１８０とＡＭＺ１９０との間には２×２カプラ１９２が設けられている。ＡＭＺ１９０の後段には２×２カプラ１９３が設けられている。
【0097】
即ち、ＡＭＺ１７０は、２×２カプラ１７２と２×２カプラ１８２との間に設けられており、ＡＭＺ１８０は、２×２カプラ１８２と２×２カプラ１９２との間に設けられており、ＡＭＺ１９０は、２×２カプラ１９２と２×２カプラ１９３との間に設けられている。従って、２×２カプラ１７２に入射したＷＤＭ信号は、ＡＭＺ１７０、２×２カプラ１８２、ＡＭＺ１８０、２×２カプラ１９２、ＡＭＺ１９０、２×２カプラ１９３の順に伝播する。本願においては、２×２カプラ１７２、ＡＭＺ１７０、２×２カプラ１８２、ＡＭＺ１８０、２×２カプラ１９２、ＡＭＺ１９０、２×２カプラ１９３が形成されている部分を第３のＡＭＺ光分波部２０３と記載する場合がある。
【0098】
よって、本実施の形態における光分波器においては、第１のＡＭＺ光分波部２０１、第２のＡＭＺ光分波部２０２、第３のＡＭＺ光分波部２０３は、移相器を有するアーム長差２ΔＬのＡＭＺと、移相器を有するアーム長差が２ΔＬの整数倍のＡＭＺとを有している。
【0099】
第１のＡＭＺ光分波部２０１の出力となるＡＭＺ１３０の２つの出力ポートはそれぞれ、２×２カプラ１３３を介し、第２のＡＭＺ光分波部２０２のＡＭＺ１４０の入力と、第３のＡＭＺ光分波部２０３のＡＭＺ１７０の入力に接続されている。第１のＡＭＺ光分波部２０１においては、ＡＭＺ１１０の透過スペクトルの周期は、ＡＭＺ１２０及びＡＭＺ１３０の透過スペクトルの周期の２倍である。即ち、ＡＭＺ１２０及びＡＭＺ１３０の透過スペクトルの周期は、ＡＭＺ１１０の透過スペクトルの周期の１／２である。尚、ＡＭＺ１１０の透過スペクトルの周期は、単位回路ＵＣ２及び単位回路ＵＣ３におけるＡＭＺ１０Ａ、１０Ｂ等の透過スペクトルの周期の１／２である。
【0100】
本実施の形態においては、第１のＡＭＺ光分波部２０１に、ＡＭＺ１１０の透過スペクトルの周期の１／２の透過スペクトルの周期を有するＡＭＺ１２０及びＡＭＺ１３０を設けることにより、クロストークを抑制することができる。尚、第２のＡＭＺ光分波部２０２及び第３のＡＭＺ光分波部２０３についても同様である。
【0101】
単位回路ＵＣ１０１は、第２のＡＭＺ光分波部２０２のＡＭＺ１６０の２つの出力ポートの一方に接続される第１のモニタ４１と他方に設けられる第２のモニタ４２を有している。第３のＡＭＺ光分波部２０３のＡＭＺ１９０の２つの出力ポートの一方に接続される第３のモニタ４３と他方に設けられる第４のモニタ４４を有している。
【0102】
第２のＡＭＺ光分波部２０２のＡＭＺ１６０の第２のモニタ４２が設けられる側の出力ポートが、単位回路ＵＣ１０１の一方の出力ポートとなる。また、第３のＡＭＺ光分波部２０３のＡＭＺ１９０の第４のモニタ４４が設けられる側の出力ポートが、単位回路ＵＣ１０１の他方の出力ポートとなる。
【0103】
第２のモニタ４２と第４のモニタ４４のモニタ結果は、制御回路２５１に入力される。第１のモニタ４１のモニタ結果は、制御回路２６１に入力され、第３のモニタ４３のモニタ結果は、制御回路２６２に入力される。本願においては、制御回路２６１を第２の制御回路と記載し、制御回路２６２を第３の制御回路と記載する場合がある。
【0104】
制御回路２５１は、第２のモニタ４２と第４のモニタ４４のモニタ結果に基づいて、第１のＡＭＺ光分波部２０１のＡＭＺ１１０、ＡＭＺ１２０、ＡＭＺ１３０の透過特性を制御する。制御回路２６１は、第１のモニタ４１のモニタ結果に基づいて、第２のＡＭＺ光分波部２０２のＡＭＺ１４０、ＡＭＺ１５０、ＡＭＺ１６０の透過特性を制御する。制御回路２６２は、第３のモニタ４３のモニタ結果に基づいて、第３のＡＭＺ光分波部２０３のＡＭＺ１７０、ＡＭＺ１８０、ＡＭＺ１９０の透過特性を制御する。
【0105】
第１のＡＭＺ光分波部２０１の透過特性の制御は、たとえば、ＡＭＺ１１０、ＡＭＺ１２０、及び、ＡＭＺ１３０にそれぞれ設けられている移相器１１１、１２１、及び、１３１を制御することで実施される。
【0106】
第２のＡＭＺ光分波部２０２の透過特性の制御は、たとえば、ＡＭＺ１４０、ＡＭＺ１５０、及び、ＡＭＺ１６０にそれぞれ設けられている移相器１４１、１５１、及び、１６１を制御することで実施される。
【0107】
第３のＡＭＺ光分波部２０３の透過特性の制御は、たとえば、ＡＭＺ１７０、ＡＭＺ１８０、及び、ＡＭＺ１９０にそれぞれ設けられている移相器１７１、１８１、及び、１９１を制御することで実施される。
【0108】
制御回路２５１は、第２のモニタ４２と第４のモニタ４４で検出されるパワーが増加する方向に、移相器１１１、１２１、１３１を制御する。図中、制御回路２５１は「Ｉｎｃ」と表記されている。本願においては、制御回路２５１を第１の制御回路と記載する場合がある。
【0109】
制御回路２６１は、第１のモニタ４１で検出されるパワーが減少する方向に、移相器１４１、１５１、１６１を制御する。制御回路２６１は減少制御を行うので、図中で「Ｄｅｃ」と表記されている。
【0110】
制御回路２６２は、第３のモニタ４３で検出されるパワーが減少する方向に、移相器１７１、１８１、１９１を制御する。図中で、制御回路２６２は「Ｄｅｃ」と表記されている。
【0111】
単位回路ＵＣ１０１は、１の入力に対して、第１のＡＭＺ１０と第２のＡＭＺ２０を透過した光から得られる第１の出力と、第１のＡＭＺ１０と第３のＡＭＺ３０を透過した光から得られる第２の出力を有する。単位回路ＵＣ１０１は２つの波長を分離するが、単位回路ＵＣ１０１を複数個、トーナメントツリー状に多段接続することで、より多くの波長を分離することも可能である。多段に接続される単位回路ＵＣ１０１及びＵＣ２等の段数をｍとすると、２ｍの波長を分離することができる。
【0112】
本実施の形態における光分波器１００をシリコン（Ｓｉ）集積回路上で実現する場合、入力導波路と各ＡＭＺを形成する光導波路のコアは、たとえばＳｉにより形成され、クラッドはＳｉＯ２により形成される。光導波路はＳｉコアとＳｉＯ２クラッドに限定されず、コアに光を閉じ込めることができる任意の材料を組み合わせてもよい。たとえば、石英基板上に、石英ガラス、透明樹脂等で光導波路を形成してもよい。
【0113】
本実施の形態における光分波器１００は、２×２カプラに代えて、多モード干渉光導波路や、それ以外の合分波構成を用いてもよい。
【0114】
各ＡＭＺに設けられる移相器１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１は、たとえば、上側アームに設けられる部分と下側アームに設けられる部分を含む。移相器１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１は、ＴｉＮ膜等により形成されており、ＴｉＮ膜に電流を流すことにより生じた熱により、光導波路の屈折率を変化させることで、位相を変化させることができる。尚、移相器１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１は、タングステン、チタン、白金、ニッケル等のなどの電気抵抗体の薄膜により形成してもよい。
【0115】
移相器１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１の構造は、例えば、図６に示される移相器１１と同様の構造のものである。移相器１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１は、電気抵抗体に限定されるものではなく、光導波路の屈折率を変化させる機能を有するものであればよい。例えば、光導波路にＰＮ接合を形成し、順逆バイアスをかけることで屈折率を変化させてもよく、また電気光学効果を持つポリマーを光導波路周辺に形成してもよい。
【0116】
図８に示されるように、入射されたＷＤＭ信号は、第１のＡＭＺ光分波部２０１を通って、スペクトルが反転した２つの透過スペクトルに分離される。一方の透過スペクトルは第２のＡＭＺ光分波部２０２に入射し、他方の透過スペクトルは第３のＡＭＺ光分波部２０３に入射する。
【0117】
第２のＡＭＺ光分波部２０２のＡＭＺ１６０の２つの出力ポートの一方に接続されている第２のモニタ４２から第１の出力光が取り出される。また、第３のＡＭＺ光分波部２０３のＡＭＺ１７０の２つの出力ポートの一方に接続されている第４のモニタ４４から、第２の出力光が取り出される。
【0118】
第２のモニタ４２及び第４のモニタ４４により得られたモニタ結果は、制御回路２５１に入力される。制御回路２５１は、第２のモニタ４２及び第４のモニタ４４で検出される光パワーが増大する方向に、移相器１１１、１２１、１３１を制御する。
【0119】
制御の方向は、たとえば制御開始の時点で移相器１１１、１２１、１３１に注入する電流を所定のステップサイズで一方向に変化させ、第２のモニタ４２及び第４のモニタ４４の出力パワーの変化の方向をみることで、判断することができる。
【0120】
第２のＡＭＺ光分波部２０２のＡＭＺ１６０の他方の出力ポートでは、第２のモニタ４２側へ透過しなかった成分が第１のモニタ４１によってモニタされ、モニタ結果が制御回路２６１に入力される。制御回路２６１は、第１のモニタ４１のモニタ結果が減少するように、移相器１４１、１５１、１６１を制御する。
【0121】
第３のＡＭＺ光分波部２０３のＡＭＺ１７０の他方の出力ポートでは、第４のモニタ４４側へ透過しなかった成分が第３のモニタ４３によってモニタされ、モニタ結果が制御回路２６２に入力される。制御回路２６２は、第３のモニタ４３のモニタ結果が減少するように、移相器１７１、１８１、１９１を制御する。
【0122】
制御回路２５１、および制御回路２６１、２６２により、上記のように移相器１１１～１９１を制御する。これにより、入射されたＷＤＭ信号に対する第１のＡＭＺ光分波部２０１、第２のＡＭＺ光分波部２０２、及び、第３のＡＭＺ光分波部２０３の透過特性を、最適に設定することができる。
【0123】
第２の単位回路ＵＣ２は、ツリー状に接続された３つの非対称マッハツェンダ干渉計、即ち、第１のＡＭＺ１０Ａ、第２のＡＭＺ２０Ａ、及び、第３のＡＭＺ３０Ａを有している。第１のＡＭＺ１０Ａ、第２のＡＭＺ２０Ａ、及び、第３のＡＭＺ３０Ａには、それぞれ移相器１１Ａ、２１Ａ、３１Ａが設けられている。
【0124】
第２のＡＭＺ２０Ａの一方の出力に、第１の出力光を検出するＰＤ８１が接続されている。ＰＤ８１は光分波器１００から波長λ１の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路５２に入力する。第２のＡＭＺ２０Ａの他方の出力にモニタ４５が設けられ、モニタ結果は制御回路６３に入力される。
【0125】
第３のＡＭＺ３０Ａの一方の出力に、第２の出力光を検出するＰＤ８２が接続されている。ＰＤ８２は光分波器１００から波長λ３の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路５２に入力する。第３のＡＭＺ３０Ａの他方の出力にモニタ４６が設けられ、モニタ結果は制御回路６４に入力される。
【0126】
制御回路５２は、ＰＤ８１とＰＤ８２の出力パワーの和が増大する方向に移相器１１Ａを制御する。
【0127】
制御回路６３は、モニタ４５のモニタ結果が減少するように、移相器２１Ａを制御する。制御回路６４は、モニタ４６のモニタ結果が減少するように、移相器３１Ａを制御する。
【0128】
第３の単位回路ＵＣ３は、ツリー状に接続された３つの非対称マッハツェンダ干渉計、即ち、第１のＡＭＺ１０Ｂ、第２のＡＭＺ２０Ｂ、及び、第３のＡＭＺ３０Ｂを有している。第１のＡＭＺ１０Ｂ、第２のＡＭＺ２０Ｂ、及び、第３のＡＭＺ３０Ｂには、それぞれ移相器１１Ｂ、２１Ｂ、３１Ｂが設けられている。
【0129】
第２のＡＭＺ２０Ｂの一方の出力に、第３の出力光を検出するＰＤ８３が接続されている。ＰＤ８３は光分波器１００から波長λ２の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路５３に入力する。第２のＡＭＺ２０Ｂの他方の出力にモニタ４７が設けられ、モニタ結果は制御回路６５に入力される。
【0130】
第３のＡＭＺ３０Ｂの一方の出力に、第４の出力光を検出するＰＤ８４が接続されている。ＰＤ８４は光分波器１００から波長λ４の光を出力するとともに、この出力光のパワーモニタ結果を、制御回路５３に入力する。第３のＡＭＺ３０Ａの他方の出力にモニタ４８が設けられ、モニタ結果は制御回路６６に入力される。
【0131】
制御回路５３は、ＰＤ８３とＰＤ８４の出力パワーの和が増大する方向に移相器１１Ｂを制御する。
【0132】
制御回路６５は、モニタ４７のモニタ結果が減少するように、移相器２１Ｂを制御する。制御回路６６は、モニタ４８のモニタ結果が減少するように、移相器３１Ｂを制御する。
【0133】
光分波器１００の動作は以下のとおりである。波長λ１～波長λ４の波長を含むＷＤＭ信号が光分波器１００に入力されると、第１の単位回路ＵＣ１０１で、第１の透過スペクトルと、第２の透過スペクトルに分離される。
【0134】
第１の透過スペクトルは、第１のＡＭＺ光分波部２０１と第２のＡＭＺ光分波部２０２の透過スペクトルの積で決まる。第１の透過スペクトルは、第２の単位回路ＵＣ２に入力される。第２の透過スペクトルは、第１のＡＭＺ光分波部２０１と第３のＡＭＺ光分波部２０３の透過スペクトルの積で決まる。第２の透過スペクトルは、第３の単位回路ＵＣ３に入力される。
【0135】
理想的には、第１の透過スペクトルに波長λ１と波長λ３のピーク波形が含まれ、第２の透過スペクトルに波長λ２と波長λ４のピーク波形が含まれる。
【0136】
本実施の形態においては、制御回路２５１によって、目的とする出力光スペクトルのパワーを増大する方向に移相器１１１、１２１、１３１が制御される。また、制御回路２６１と制御回路２６２によって、使用されないスペクトル成分を減少する方向に移相器１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１が制御される。従って、第１の単位回路ＵＣ１０１から出力される２つの透過スペクトルは、光損失、クロストーク等が抑制されている。
【0137】
第２の単位回路ＵＣ２で、入力された第１の透過スペクトルは、第１のＡＭＺ１０Ａによって、さらに２つの透過スペクトルに分離される。
【0138】
分離された透過スペクトルの一方は第２のＡＭＺ２０Ａを透過し、第２のＡＭＺ２０Ａの一方の出力ポートに接続されたＰＤ８１で検出される。分離された他方の透過スペクトルは第３のＡＭＺ３０Ａを透過して、第３のＡＭＺ３０Ａの一方の出力ポートに接続されたＰＤ８２で検出される。
【0139】
制御回路５２によって、ＰＤ８１とＰＤ８２の出力パワーが増加する方向に制御され、制御回路６３と制御回路６４によって、出力に寄与しない光成分が低減される。この構成により、ＰＤ８１から波長λ１の光信号が出力され、ＰＤ８２から波長λ３の光信号が出力される。
【0140】
第３の単位回路ＵＣ３でも同様の動作が行われ、ＰＤ８３から波長λ２の光信号が出力され、ＰＤ８４から波長λ４の光信号が出力される。
【0141】
制御回路２５１でパワー増加の制御を行うことで、後段の単位回路ＵＣ２と単位回路ＵＣ３へと出力される透過スペクトルのパワーを最大化することができる。制御回路５２と５３でパワー増加の制御を行うことで、ＰＤ８１～ＰＤ８４から出力される各波長の光のパワーを最大化することができる。
【0142】
制御回路２６１、２６２、６３～６６で所定のモニタ出力を減少させる方向の制御を行うことで、光分波器１００の出力に寄与しない光成分が最小化される。
【0143】
一定時間後に、各モニタ光パワーが安定すると、ヒータパワーの制御も安定する。
【0144】
本実施の形態においては、第１のＡＭＺ光分波部２０１、第２のＡＭＺ光分波部２０２及び第３のＡＭＺ光分波部２０３には、複数のＡＭＺが設けられており、そのうちの１つのＡＭＺの透過スペクトルの周期は、他のＡＭＺの透過スペクトルの周期の整数倍である。これにより、入射するＷＤＭ信号の波長のばらつきがある程度あっても、十分にクロストークを抑制することが可能となる。
【0145】
次に、本実施の形態における効果について説明する。図９は、ＷＤＭ信号光波長間隔（中心）が２０ｎｍであり、一様な波長偏差（最大波長偏差ｘに対して±ｘの範囲で等確率に波長がばらつく）を有する場合の計算結果である。横軸は最大波長偏差であり、縦軸はクロストークが３％を超える確率である。図９には、図７に示される光分波器９２の特性と、図８に示される本実施の形態における光分波器１００の特性を示す。
【0146】
図９に示されるように、図７に示される光分波器９２では、最大波長偏差が３．５ｎｍの場合では、クロストークが３％を超える確率は略０％であるが、最大波長偏差が５．０ｎｍの場合では、クロストークが３％を超える確率は約２．５％となる。更に、最大波長偏差が６．５ｎｍの場合では、クロストークが３％を超える確率は約１１．８％となり、通信不能なレベルまで劣化する確率が大幅に増大する。
【0147】
これに対し、図８に示される本実施の形態における光分波器１００では、最大波長偏差が６．５ｎｍの場合では、クロストークが３％を超える確率は略０％であり、クロストークを大幅に抑制することができる。
【0148】
図８に記載されている光分波器１００は、最初にＤＷＭ信号が入射する入力ＡＴ段のＡＭＺに導波路対を導波路長差（アーム長差）２ΔＬのもの１対と、４ΔＬのもの２対と、合計３対設けているが、３対に限定されるものではなく、これ以上あってもよい。また、３対の場合よりは若干効果は低下するが、２対であってもクロストークを低減する効果を得ることは可能である。また、ＡＭＺにおける導波路長差も最も短い導波路長差に対してその２倍程度に限定されるものでもない。また、本実施の形態における説明では、入力ＡＴ段のみＡＭＺの導波路対を増やしている場合について説明したが、入力ＡＴ段以外のＡＴに対して導波路対を増やすことにより、同様の効果が得られる場合がある。
【0149】
また、図８に記載されている光分波器１００は、単位回路を３つ用いて２段にカスケード接続し、４つの出力を得るものであるが、本実施の形態における光分波器は、更に段数を増やしたものであってもよい。例えば、図８に記載されている光分波器１００の単位回路ＵＣ２の２つの出力ポートと、単位回路ＵＣ３の２つの出力ポートに、別の単位回路を接続して３段にカスケード接続することにより、８つの出力を得るものであってもよい。
即ち、図８に記載されている光分波器１００は、２段のＡＴ構造となっているが、２段に限定されるものではなく、２波長に分波する場合は１段、８波長に分波する場合は３段等、２Ｎ波長に分波する場合はＮ段のＡＴ構成となるように形成することが可能である。尚、波長間隔が等間隔でないＷＤＭ信号もあり得るため、この場合には、波長数と段数の関係は必ずしも上記の関係にならない場合がある。
即ち、図８に記載されている光分波器１００は、２段のＡＴ構造となっているが、２段に限定されるものではなく、２波長に分波する場合は１段、８波長に分波する場合は３段等、２Ｎ波長に分波する場合はＮ段のＡＴ構成となるように形成することが可能である。尚、波長間隔が等間隔でないＷＤＭ信号もあり得るため、この場合には、波長数と段数の関係は必ずしも上記の関係にならない場合がある。
【0150】
単位回路が多段に接続されており、ｍ段目の単位回路のＡＭＺのうち最もアーム長差の小さいＡＭＺのアーム長差をΔＬｍとし、ｍ－１段目の単位回路のＡＭＺのうち最もアーム長差の小さいＡＭＺのアーム長差をΔＬｍ-1とすると、ΔＬｍ＝ΔＬｍ－１／２となる。
【0151】
本実施の形態における光分波器１００は、コアネットワーク、メトロネットワークのような長距離、中距離の光通信に用いることもできるし、データセンタのサーバ間、ボード間等の短距離の光通信にも適用可能である。
【0152】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態における光分波器３００について説明する。図１０に示されるように、本実施の形態における光分波器１００は、単位回路がツリー状に多段に接続されている。具体的には、第１の単位回路ＵＣ３０１の２つの出力ポートに、第２の単位回路ＵＣ２と、第３の単位回路ＵＣ３が、それぞれ接続されている。
次に、第２の実施の形態における光分波器３００について説明する。図１０に示されるように、本実施の形態における光分波器１００は、単位回路がツリー状に多段に接続されている。具体的には、第１の単位回路ＵＣ３０１の２つの出力ポートに、第２の単位回路ＵＣ２と、第３の単位回路ＵＣ３が、それぞれ接続されている。
【0153】
光分波器３００は、第２の単位回路ＵＣ２の２つの出力ポートと、第３の単位回路ＵＣ３の２つの出力ポートの、合計４つの出力ポートを有し、波長λ１～波長λ４の４波長が多重されたＷＤＭ信号の各波長を分離することができる。尚、分離される波長の間隔はアーム長差で決まる。また、第２の単位回路ＵＣ２と第３の単位回路ＵＣ３の各ＡＭＺのアーム長差は、ΔＬに設定されている。
【0154】
第１の単位回路ＵＣ３０１は、ＡＭＺ１１０とＡＭＺ１２０とを有する第１のＡＭＺ光分波部４０１、ＡＭＺ１４０とＡＭＺ１５０とを有する第２のＡＭＺ光分波部４０２、ＡＭＺ１７０とＡＭＺ１８０とを有する第３のＡＭＺ光分波部４０３を有している。
【0155】
第１のＡＭＺ光分波部４０１の出力となるＡＭＺ１２０の２つの出力ポートはそれぞれ、２×２カプラ１３２を介し、第２のＡＭＺ光分波部４０２のＡＭＺ１４０の入力と、第３のＡＭＺ光分波部４０３のＡＭＺ１７０の入力に接続されている。
【0156】
単位回路ＵＣ３０１は、第２のＡＭＺ光分波部４０２のＡＭＺ１５０の２つの出力ポートの一方に接続される第１のモニタ４１と他方に設けられる第２のモニタ４２を有している。第３のＡＭＺ光分波部４０３のＡＭＺ１８０の２つの出力ポートの一方に接続される第３のモニタ４３と他方に設けられる第４のモニタ４４を有している。
【0157】
第２のＡＭＺ光分波部４０２のＡＭＺ１５０の第２のモニタ４２が設けられる側の出力ポートが、単位回路ＵＣ３０１の一方の出力ポートとなる。また、第３のＡＭＺ光分波部４０３のＡＭＺ１８０の第４のモニタ４４が設けられる側の出力ポートが、単位回路ＵＣ３０１の他方の出力ポートとなる。
【0158】
第２のモニタ４２と第４のモニタ４４のモニタ結果は、制御回路２５１に入力される。第１のモニタ４１のモニタ結果は、制御回路２６１に入力され、第３のモニタ４３のモニタ結果は、制御回路２６２に入力される。
【0159】
制御回路２５１は、第２のモニタ４２と第４のモニタ４４のモニタ結果に基づいて、第１のＡＭＺ光分波部４０１のＡＭＺ１１０、ＡＭＺ１２０の透過特性を制御する。制御回路２６１は、第１のモニタ４１のモニタ結果に基づいて、第２のＡＭＺ光分波部４０２のＡＭＺ１４０、ＡＭＺ１５０の透過特性を制御する。制御回路２６２は、第３のモニタ４３のモニタ結果に基づいて、第３のＡＭＺ光分波部４０３のＡＭＺ１７０、ＡＭＺ１８０の透過特性を制御する。
【0160】
次に、本実施の形態における効果について説明する。図１１は、ＷＤＭ信号光波長間隔（中心）が２０ｎｍであり、一様な波長偏差（最大波長偏差ｘに対して±ｘの範囲で等確率に波長がばらつく）を有する場合の計算結果である。横軸は最大波長偏差であり、縦軸はクロストークが３％を超える確率である。図１１には、図７に示される光分波器９２の特性、図８に示される第１の実施の形態における光分波器１００の特性、図１０に示される第２の実施の形態における光分波器３００の特性を示す。
【0161】
図１１に示されるように、図１０に示される光分波器３００では、最大波長偏差が５．０ｎｍの場合では、クロストークが３％を超える確率は略０％であるが、最大波長偏差が６．５ｎｍの場合では、クロストークが３％を超える確率は約１．５％となる。従って、本実施の形態における光分波器３００は、第１の実施の形態における光分波器１００程ではないが、図７に示される光分波器９２に比べて、クロストークを低減する効果がある。
【0162】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【0163】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態または第２の実施の形態における光分波器の光分波制御方法である。図１２は、本実施の形態における光分波制御方法のフローチャートであり、一例として、第１の実施の形態における光分波器１００の光分波制御方法について説明するが、第２の実施の形態における光分波器３００についても適用可能である。
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態または第２の実施の形態における光分波器の光分波制御方法である。図１２は、本実施の形態における光分波制御方法のフローチャートであり、一例として、第１の実施の形態における光分波器１００の光分波制御方法について説明するが、第２の実施の形態における光分波器３００についても適用可能である。
【0164】
本実施の形態の光分波方法は、多重される波長ごとに、パワー増加の方向とパワー減少の方向に移相器を制御した後で、全波長の制御を行う。これにより、波長とチャネルの対応関係を保証し、光損失やクロストークを抑制する。
【0165】
最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、波長λｉにおけるｉの値を０に初期設定する。
【0166】
次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、ｉの値に１を加えて新たなｉの値を設定する。これにより、波長λｉが選択される。
【0167】
次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、選択した波長λｉを光分波器に入射して、入力ポートとこの波長λｉの出力ポートの間に位置するＡＭＺに設けられた移相器を調整する。移相器の調整は、単位回路の光出力用のポートでモニタされるパワーが増大する方向に第１段目の移相器を制御し、光出力に寄与しないポートでモニタされるパワーが減少する方向に２段目及び３段目の移相器を制御することにより行う。波長λｉの制御に関与しない移相器の制御はなされず、他のチャネルでの出力信号はほぼ固定される。
【0168】
次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、選択した波長λｉについて、波長λｉのチャネルで出力が安定化した否かを判断する。波長λｉのチャネルで出力が安定化した場合には、ステップＳ１１０に移行する。波長λｉのチャネルで出力が安定化していない場合には、ステップＳ１０６に移行し、移相器の調整を行う。
【0169】
次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）において、他の波長があるか否かを判断する。他の波長がある場合はステップ１０４に移行し、他の波長がない場合はすべての波長について移相器の調整が終了したものと判断しステップ１１２に移行する。
【0170】
次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）において、すべての波長の信号を一度に入射して、すべての波長の信号を入射した状態で全チャネルの出力が安定するまで、すべての移相器を調整する。
【0171】
次に、ステップ１１４（Ｓ１１４）において、全チャネルの出力が安定化した否かを判断する。全チャネルの出力が安定化した場合には終了し、全チャネルの出力が安定化していない場合には、ステップＳ１１２に移行し、移相器の調整を行う。
【0172】
尚、ステップ１１２及びステップ１１４は、ＷＤＭ信号が実際に入力されたときに波長分離を確実にするための工程である。
【0173】
ステップ１１４で多重される全波長で出力パワーが安定したならば、実際の通信を開始する。図１２では、波長の低い方から順番に調整を行ったが、個別の波長で関連する光路上のＡＭＺの透過特性が調整されればよいので、入力する波長の順序は問わない。
【0174】
【0175】
最初に、図１３に示されるように、波長λ１の光を光分波器１００に入射して、入力ポートから波長λ１の波長を受光するＰＤ８１（チャネル１）の調整を行う。具体的には、チャネル１の光路上に配置される第１のＡＭＺ光分波部２０１、第２のＡＭＺ光分波部２０２、第１のＡＭＺ１０Ａ、及び、第２のＡＭＺ２０Ａの移相器１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１１Ａ、２１Ａをそれぞれ調整する。
【0176】
第１のＡＭＺ光分波部２０１に含まれる移相器１１１、１２１、１３１は、制御回路２５１により、第２のモニタ４２と第４のモニタ４４の出力パワーの和が増大する方向に制御される。
【0177】
第２のＡＭＺ光分波部２０２に含まれる移相器１４１、１５１、１６１は、制御回路２６１により、第１のモニタ４１の出力パワーが減少する方向に制御される。
【0178】
第１のＡＭＺ１０Ａの移相器１１Ａは、制御回路５２により、ＰＤ８１の出力パワーとＰＤ８２の出力パワーの和が増大する方向に制御される。
【0179】
第２のＡＭＺ２０Ａの移相器２１Ａは、制御回路６３により、モニタ４５の出力パワーが減少する方向に制御される。
【0180】
波長λ１の調整に用いられない第３のモニタ４３、およびモニタ４６～４８に対応する移相器への入力値は固定され、制御回路５２等を停止する。
【0181】
移相器１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１１Ａ、２１Ａを調整して、ＰＤ８１からの出力パワーが安定したら、波長λ１の調整を終了し、次の波長の光を入射する。
【0182】
次に、図１４に示されるように、波長λ２の光を入射して、ＰＤ８３（チャネル３）の調整を行う。具体的には、制御回路２５１でパワー増加の方向に第１のＡＭＺ光分波部２０１に含まれる移相器１１１、１２１、１３１を制御する。制御回路２６２でパワー減少の方向に第３のＡＭＺ光分波部２０３に含まれる移相器１７１、１８１、１９１を制御する。制御回路５３でパワー増加の方向に第１のＡＭＺ１０Ｂの移相器１１Ｂを制御する。制御回路６５でパワー減少の方向に第２のＡＭＺ２０Ｂの移相器２１Ｂを制御する。
【0183】
移相器１１１、１２１、１３１、１７１、１８１、１９１、１１Ｂ、２１Ｂを調整して、ＰＤ８３からの出力パワーが安定したら、波長λ３の制御を終了し、次の波長の光を入射する。
【0184】
次に、図１５に示されるように、波長λ３の光を入射して、ＰＤ８２（チャネル２）の調整を行う。具体的には、制御回路２５１でパワー増加の方向に第１のＡＭＺ光分波部２０１に含まれる移相器１１１、１２１、１３１を制御する。制御回路２６１でパワー減少の方向に第２のＡＭＺ光分波部２０２に含まれる移相器１４１、１５１、１６１を制御する。制御回路５２でパワー増加の方向に第１のＡＭＺ１０Ａの移相器１１Ａを制御する。制御回路６４でパワー減少の方向に第３のＡＭＺ３０Ａの移相器３１Ａを制御する。
【0185】
移相器１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１１Ａ、３１Ａを調整して、ＰＤ８２からの出力パワーが安定したら、波長λ３の制御を終了し、次の波長の光を入射する。
【0186】
次に、図１６に示されるように、波長λ４の光を入射して、ＰＤ８４（チャネル４）の調整を行う。具体的には、制御回路２５１でパワー増加の方向に第１のＡＭＺ光分波部２０１に含まれる移相器１１１、１２１、１３１を制御する。制御回路２６２でパワー減少の方向に第３のＡＭＺ光分波部２０３に含まれる移相器１７１、１８１、１９１を制御する。制御回路５３でパワー増加の方向に第１のＡＭＺ１０Ｂの移相器１１Ｂを制御する。制御回路６６でパワー減少の方向に第３のＡＭＺ３０Ｂの移相器３１Ｂを制御する。
【0187】
移相器１１１、１２１、１３１、１７１、１８１、１９１、１１Ｂ、３１Ｂを調整して、ＰＤ８３からの出力パワーが安定したら、波長λ４の制御を終了する。
【0188】
【0189】
図１７は、波長λ１～λ４のすべての光を光分波器１００に入射して、すべてのＡＭＺに対して制御を行い、安定化した後に通信を開始する。図１７に示される全波長の光を入射し調整する制御は、光分波器を使用中も適宜実施される。
【0190】
〔第４の実施の形態〕
本実施の形態は、第１の実施の形態または第２の実施の形態における光分波器が用いられた光伝送装置５００の概略図である。光伝送装置５００は、たとえば、ＷＤＭシステムのネットワークノードとして用いられる。本実施の形態における説明では、第１の実施の形態における光分波器１００を用いた場合について説明するが、第２の実施の形態における光分波器３００についても適用可能である。
本実施の形態は、第１の実施の形態または第２の実施の形態における光分波器が用いられた光伝送装置５００の概略図である。光伝送装置５００は、たとえば、ＷＤＭシステムのネットワークノードとして用いられる。本実施の形態における説明では、第１の実施の形態における光分波器１００を用いた場合について説明するが、第２の実施の形態における光分波器３００についても適用可能である。
【0191】
図１８に示されるように、本実施の形態における光伝送装置５００は、複数のトランスポンダ５３０１～５３０ｎ（適宜「トランスポンダ５３０」と総称する）と、制御部５０１と、光合分波器５１５と、光アンプ５２０を有する。制御部５０１は、プロセッサ５０２とメモリ５０３を有し、各トランスポンダ５３０、光合分波器５１５、および光アンプ５２０の動作を制御する。
【0192】
ルータ、光スイッチ等の転送ノード（以降、「ルータ」と総称する）からの信号は、各トランスポンダ５３０の送信部で光波長変換される。光波長変換された信号は、光合分波器５１５の合波器（「ＭＵＸ」と表記）５１６で波長多重され、光アンプ５２１で増幅されてネットワーク側の伝送路に出力される。ネットワークから受信される光は、光アンプ５２２で増幅された後、第１の実施の形態の光分波器（「ＤＥＭＵＸ」と表記）１００で波長分離される。光分波器１００で分波された各波長の光信号は各トランスポンダ５３０の受信部で受信され、その後、ルータ側に送信される。
【0193】
光分波器１００において、各ＡＭＺの移相器を制御する制御回路２５１、５２、５３、及び、２６１、２６２、６３～６６は、プロセッサ５０２の一部により実現されてもよい。光分波器１００は、上述したパワー増加の方向への制御と、パワー減少方向への制御により、適切に各波長の光を分離することができる。
【0194】
図１８では、光伝送装置５００ですべての波長がアド／ドロップされるが、光合波器５１６と光アンプ５２１の間、及び、光分波器１００と光アンプ５２２の間に任意の波長をアド、ドロップまたはスルーさせる光スイッチを備えていてもよい。
【0195】
図１９は、本実施の形態における光トランシーバモジュール６００の概略図である。光トランシーバモジュール６００も光伝送装置の一例であり、サーバ間、あるいはサーバブレードに搭載されたＬＳＩ間などの光伝送を行う。光トランシーバモジュール６００は、光分波器（ＤＥＭＵＸ）１００、光検出器（ＰＤ）アレイ６０３、電気回路チップ６０５、レーザダイオード（ＬＤ）アレイ６０６、変調器アレイ６０７、光合波器（ＭＵＸ）６０８、および制御回路チップ６０９を有する。光分波器１００における制御回路２５１、５２、５３、及び、２６１、２６２、６３～６６は、制御回路チップ６０９の一部により実現されてもよい。
【0196】
入力光信号は、光分波器（ＤＥＭＵＸ）１００で各波長の光に分離されて、光検出器アレイ６０３の対応するＰＤで受光される。各ＰＤから出力される光電流は、電気回路チップ６０５のトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）で電気信号に変換されて、ＬＳＩ等の外部の電子回路に出力される。
【0197】
ＬＤアレイ６０６から出力される各波長の光は、変調器アレイ６０７の対応する光変調器に入力される。電気回路チップ６０５のドライバ（ＤＲＶ）は、外部から入力されるデータ信号に基づいて高速駆動信号を生成して、変調器アレイ６０７の各光変調器に入力された光を変調して、光信号を出力する。光合波器（ＭＵＸ）６０８は変調器アレイ６０７から出力される各波長の光信号を多重して、多重光信号を光ファイバ等の光配線に出力する。
【0198】
光トランシーバモジュール６００において、光分波器（ＤＥＭＵＸ）１００は、各出力ポートで所望の波長の光が分離されるように制御されている。各チャネルで光損失、クロストーク等が抑制され、各波長の光を精度良く分離することができる。
【0199】
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【0200】
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
複数の波長を含む光を各波長の光に分離する光分波器であって、
Ｎ（Ｎは２以上）個の２×２カプラと、移相器が設けられているＮ－１個の非対称マッハツェンダ干渉計とを有し、前記２×２カプラ間の各々に、前記移相器が設けられている非対称マッハツェンダ干渉計が設けられている構造を非対称マッハツェンダ干渉計光分波部とし、
同一の構造を有する３つの前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部をツリー状に接続した構造を単位回路とし、
前記単位回路はツリー状に接続されており、
前記同一の構造を有する前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部は、前記移相器が設けられているＮ－１個の非対称マッハツェンダ干渉計における導波路対のアーム長差の組み合わせがすべて同じものであって、
前記単位回路のうちの少なくとも１つの単位回路における前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部におけるＮは３以上であり、
前記単位回路の出力側の４つの導波路にモニタを備え、前記モニタにおいて得られたパワー値を引数とする関数の値を増加、または、減少させるように、前記単位回路における前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部に設けられた前記移相器が設けられている非対称マッハツェンダ干渉計の前記移相器を制御する制御回路を有することを特徴とする光分波器。
（付記２）
ｍ段目の単位回路における非対称マッハツェンダ干渉計の最も小さいアーム長差ΔＬｍとし、ｍ－１段目の単位回路における非対称マッハツェンダ干渉計の最も小さいアーム長差ΔＬｍ－１とした場合、
ΔＬｍ＝ΔＬｍ－１／２であることを特徴とする付記１に記載の光分波器。
（付記３）
前記移相器は、ヒータを含むものであることを特徴とする付記１または２に記載の光分波器。
（付記４）
前記制御回路は、前記モニタにおいて得られたパワー値が増加または減少する方向に前記移相器を変化させる際に、前記移相器における位相を微量増減させたときの前記モニタにおいて検出されるパワー値の増減を検出することにより、前記モニタにおいて検出されるパワー値が増加または減少する位相の変化方向を調べ、前記調べた変化方向に基づき前記移相器の位相を微量変化させることを繰り返すことを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の光分波器。
（付記５）
付記１から４のいずれかに記載の光分波器を有し、波長多重通信に用いられる光伝送装置。
（付記６）
付記１から５のいずれかに記載の光分波器の入力ポートに、前記複数の波長のうちの１つの波長の光を入力し、前記入力ポートと、前記１つの波長の光が出力される出力ポートの間に位置する非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を調整し、
前記１つの波長の安定化の後に、前記入力ポートに入力される波長を順次切り替えて、前記透過特性の調整と前記安定化を繰り返し、
各波長における調整の終了後に、前記複数の波長のすべての波長を含む光を入射して前記光分波器のすべての非対称マッハツェンダ干渉計を一度に制御することを特徴とする光分波制御方法。
（付記１）
複数の波長を含む光を各波長の光に分離する光分波器であって、
Ｎ（Ｎは２以上）個の２×２カプラと、移相器が設けられているＮ－１個の非対称マッハツェンダ干渉計とを有し、前記２×２カプラ間の各々に、前記移相器が設けられている非対称マッハツェンダ干渉計が設けられている構造を非対称マッハツェンダ干渉計光分波部とし、
同一の構造を有する３つの前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部をツリー状に接続した構造を単位回路とし、
前記単位回路はツリー状に接続されており、
前記同一の構造を有する前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部は、前記移相器が設けられているＮ－１個の非対称マッハツェンダ干渉計における導波路対のアーム長差の組み合わせがすべて同じものであって、
前記単位回路のうちの少なくとも１つの単位回路における前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部におけるＮは３以上であり、
前記単位回路の出力側の４つの導波路にモニタを備え、前記モニタにおいて得られたパワー値を引数とする関数の値を増加、または、減少させるように、前記単位回路における前記非対称マッハツェンダ干渉計光分波部に設けられた前記移相器が設けられている非対称マッハツェンダ干渉計の前記移相器を制御する制御回路を有することを特徴とする光分波器。
（付記２）
ｍ段目の単位回路における非対称マッハツェンダ干渉計の最も小さいアーム長差ΔＬｍとし、ｍ－１段目の単位回路における非対称マッハツェンダ干渉計の最も小さいアーム長差ΔＬｍ－１とした場合、
ΔＬｍ＝ΔＬｍ－１／２であることを特徴とする付記１に記載の光分波器。
（付記３）
前記移相器は、ヒータを含むものであることを特徴とする付記１または２に記載の光分波器。
（付記４）
前記制御回路は、前記モニタにおいて得られたパワー値が増加または減少する方向に前記移相器を変化させる際に、前記移相器における位相を微量増減させたときの前記モニタにおいて検出されるパワー値の増減を検出することにより、前記モニタにおいて検出されるパワー値が増加または減少する位相の変化方向を調べ、前記調べた変化方向に基づき前記移相器の位相を微量変化させることを繰り返すことを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の光分波器。
（付記５）
付記１から４のいずれかに記載の光分波器を有し、波長多重通信に用いられる光伝送装置。
（付記６）
付記１から５のいずれかに記載の光分波器の入力ポートに、前記複数の波長のうちの１つの波長の光を入力し、前記入力ポートと、前記１つの波長の光が出力される出力ポートの間に位置する非対称マッハツェンダ干渉計の透過特性を調整し、
前記１つの波長の安定化の後に、前記入力ポートに入力される波長を順次切り替えて、前記透過特性の調整と前記安定化を繰り返し、
各波長における調整の終了後に、前記複数の波長のすべての波長を含む光を入射して前記光分波器のすべての非対称マッハツェンダ干渉計を一度に制御することを特徴とする光分波制御方法。
【符号の説明】
【0201】
１０、１０Ａ、１０Ｂ 第１の非対称マッハツェンダ干渉計（第１のＡＭＺ）
２０、２０Ａ、２０Ｂ 第２の非対称マッハツェンダ干渉計（第２のＡＭＺ）
３０、３０Ａ、３０Ｂ 第３の非対称マッハツェンダ干渉計（第３のＡＭＺ）
１１、２１、３１、１１Ａ、２１Ａ、３１Ａ、１１Ｂ、２１Ｂ、３１Ｂ 移相器
４１ 第１のモニタ
４２ 第２のモニタ
４３ 第３のモニタ
４４ 第４のモニタ
４５～４８ モニタ
５１～５３ 制御回路（増加制御）
６１～６６ 制御回路（減少制御）
７１、７２、８１～８４ ＰＤ
１００ 光分波器
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０ 非対称マッハツェンダ干渉計（ＡＭＺ）
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１ 移相器
１１２、１２２、１３２、１３３、１４２、１５２、１６２、１６３、１７２、１８２、１９２、１９３ ２×２カプラ
２０１ 第１のＡＭＺ（非対称マッハツェンダ干渉計）光分波部
２０２ 第２のＡＭＺ（非対称マッハツェンダ干渉計）光分波部
２０３ 第３のＡＭＺ（非対称マッハツェンダ干渉計）光分波部
２５１ 制御回路（増加制御）
２６１、２６２ 制御回路（減少制御）
ＵＣ、ＵＣ１～ＵＣ３ 単位回路
ＵＣ１０１ 単位回路
２０、２０Ａ、２０Ｂ 第２の非対称マッハツェンダ干渉計（第２のＡＭＺ）
３０、３０Ａ、３０Ｂ 第３の非対称マッハツェンダ干渉計（第３のＡＭＺ）
１１、２１、３１、１１Ａ、２１Ａ、３１Ａ、１１Ｂ、２１Ｂ、３１Ｂ 移相器
４１ 第１のモニタ
４２ 第２のモニタ
４３ 第３のモニタ
４４ 第４のモニタ
４５～４８ モニタ
５１～５３ 制御回路（増加制御）
６１～６６ 制御回路（減少制御）
７１、７２、８１～８４ ＰＤ
１００ 光分波器
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０ 非対称マッハツェンダ干渉計（ＡＭＺ）
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１ 移相器
１１２、１２２、１３２、１３３、１４２、１５２、１６２、１６３、１７２、１８２、１９２、１９３ ２×２カプラ
２０１ 第１のＡＭＺ（非対称マッハツェンダ干渉計）光分波部
２０２ 第２のＡＭＺ（非対称マッハツェンダ干渉計）光分波部
２０３ 第３のＡＭＺ（非対称マッハツェンダ干渉計）光分波部
２５１ 制御回路（増加制御）
２６１、２６２ 制御回路（減少制御）
ＵＣ、ＵＣ１～ＵＣ３ 単位回路
ＵＣ１０１ 単位回路
【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】