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JP6251206B2 - Optical transmission / reception system - Google Patents

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JP6251206B2
JP6251206B2 JP2015029944A JP2015029944A JP6251206B2 JP 6251206 B2 JP6251206 B2 JP 6251206B2 JP 2015029944 A JP2015029944 A JP 2015029944A JP 2015029944 A JP2015029944 A JP 2015029944A JP 6251206 B2 JP6251206 B2 JP 6251206B2
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Description

本発明は、主として光ファイバ通信に適用される光モジュールを用いた光送受信システムの構成に関する。さらに詳しくは、波長多重通信を用いたテレコムおよびデータコム伝送を行うための光送受信システムおよびその光回路の構成に関する。   The present invention relates to a configuration of an optical transmission / reception system using an optical module mainly applied to optical fiber communication. More particularly, the present invention relates to an optical transmission / reception system for performing telecom and datacom transmission using wavelength division multiplexing communication and a configuration of an optical circuit thereof.

近年の光ファイバ通信技術の著しい発展、とりわけデータセンタ間通信に代表されるデータコム市場において光リンクのスループットが飛躍的に増大している。現在、100ギガビットイーサネット(登録商標)(100GbE)における伝送距離10kmの規格では、シングルモードファイバによる波長多重(WDM:Wavelength Division Multiplex)伝送を用いた構成が仕様化されている(1波あたり25Gb/sのボーレート)。今後、伝送容量を拡大する次世代構成として400ギガビットイーサネット(400GbE)規格が注目されており、現在はその物理構成についての提案が活発に行われている。   In recent years, the remarkable progress of optical fiber communication technology, particularly the data link market represented by communication between data centers, has dramatically increased the throughput of optical links. Currently, in the standard for a transmission distance of 10 km in 100 Gigabit Ethernet (registered trademark) (100 GbE), a configuration using wavelength division multiplexing (WDM) transmission using a single mode fiber is specified (25 Gb / wave per wave). s baud rate). In the future, the 400 Gigabit Ethernet (400 GbE) standard is drawing attention as a next-generation configuration for expanding the transmission capacity, and proposals for the physical configuration are being actively made at present.

100GbEの10km伝送仕様における4波WDM伝送は、LAN−WDMと呼ばれる周波数配置が適用されている。すなわち、周波数間隔ΔFが800GHzの4波配置であり、各波長(レーン)における使用帯域(パスバンド)Bは360GHzとなっている。また各レーンの中心波長は、レーン0が1295.56nm、レーン1が1300.05nm、レーン2が1304.58nm、レーン3が1309.14nmと指定されている。ファイバ芯数は送信用と受信用にそれぞれ一芯の、計二芯を使用する。   A frequency arrangement called LAN-WDM is applied to four-wave WDM transmission in the 10 GbE 10 km transmission specification. That is, the arrangement is four waves with a frequency interval ΔF of 800 GHz, and the use band (passband) B in each wavelength (lane) is 360 GHz. The center wavelength of each lane is designated as 129.56 nm for lane 0, 1300.05 nm for lane 1, 1304.58 nm for lane 2, and 1309.14 nm for lane 3. The total number of fiber cores is one for transmission and two for reception.

一方、企業向け専用線通信等で導入されている広域イーサネット回線ないし高速光アクセスシステムのPON(Passive Optical Network)においては一芯ファイバ、すなわち送受兼用のシステム構成が用いられている。一芯双方向通信を全二重通信(送受での時分割複信を行わない)によって実現する主な手法としては、各端局の光リンク内にサーキュレータやアイソレータ等の非可逆回路を設ける手法、および送受信で異なる波長を用いる波長多重通信による手法が挙げられる(例えば、特許文献1の図4参照)。前者の非可逆回路を用いる場合は、送受信に同一の光波長を使用できる等の経済的利点を有するものの、リンク内における反射戻り光や光ファイバ中の散乱光(誘導ブリルアン散乱など)による品質変動が発生するため、最大光出力を抑圧する(伝送距離を短くする)などの対策が必要である。後者、すなわち波長多重通信を行うシステムは、戻り光や散乱の影響を受けにくいため柔軟なシステム設計が可能であるが、多種の波長を収容するための光源や受光素子、波長フィルタ等が必要となるため、可能な限り部品を共通化することが経済化のためには重要である。以下、本出願は、波長多重通信を用いた一芯多重化に関する提案である。   On the other hand, in a PON (Passive Optical Network) of a wide area Ethernet line or a high-speed optical access system introduced for private line communication for enterprises, a single-core fiber, that is, a system configuration for both transmission and reception is used. The main method for realizing single-core bidirectional communication by full-duplex communication (no time-division duplex in transmission and reception) is to provide nonreciprocal circuits such as circulators and isolators in the optical link of each terminal station. And a technique based on wavelength multiplexing using different wavelengths for transmission and reception (see, for example, FIG. 4 of Patent Document 1). When the former nonreciprocal circuit is used, there is an economic advantage that the same optical wavelength can be used for transmission and reception, but the quality fluctuation due to reflected return light in the link and scattered light (such as stimulated Brillouin scattering) in the optical fiber Therefore, it is necessary to take measures such as suppressing the maximum optical output (shortening the transmission distance). The latter, that is, a system that performs wavelength multiplexing communication, is less susceptible to the effects of return light and scattering, and thus allows flexible system design, but requires a light source, light receiving element, wavelength filter, etc. to accommodate various wavelengths. Therefore, sharing parts as much as possible is important for economy. Hereinafter, this application is a proposal regarding single-core multiplexing using wavelength division multiplexing.

図12は、特許文献1の図11に開示されている、インターリーブフィルタを用いた従来の一芯双方向伝送の構成である。この光送受信システムは、下り光信号を送信する第1、第3、第5および第7の下り信号光送信器1111、1113、1115および1117と、これら第1、第3、第5および第7の下り信号光送信器1111、1113、1115および1117からそれぞれ送り出された奇数番目の波長λ1、λ3、λ5およびλ7の下り光信号を合波する下り信号多重用光合波器601と、この下り信号多重用光合波器601によって合波された奇数番目の波長λ1、λ3、λ5およびλ7の下り光信号を、偶数チャネルと奇数チャネルを分離する第1の上り下り信号合分離用光インタリーバ301から光ファイバ伝送路113および第2の上り下り信号合分離用光インタリーバ302を介して受信して分波する下り信号分波用分波器602と、下り信号分波用分波器602によって分波された奇数番目の波長λ1、λ3、λ5およびλ7の下り光信号を受信する第1、第3、第5および第7の信号光受信器1151、1153、1155および1157と、偶数番目の上り光信号を送信する第2、第4、第6および第8の上り信号光送信器1162、1164、1166および1168と、これら第2、第4、第6および第8の上り信号光送信器1162、1164、1166および1168からそれぞれ送り出された偶数番目の波長λ2、λ4、λ6およびλ8の上り光信号を合波する上り信号多重用光合波器603と、この上り信号多重用光合波器603によって合波された偶数番目の波長λ2、λ4、λ6およびλ8の上り光信号を、偶数チャネルと奇数チャネルを分離する第2の上り下り信号合分離用光インタリーバ302から光ファイバ伝送路113および第1の上り下り信号合分離用光インタリーバ301を介して受信して分波する上り信号分波用分波器604と、上り信号分波用分波器604によって分波された偶数番目の波長λ2、λ4、λ6およびλ8の上り光信号を受信する第2、第4、第6および第8の上り信号光受信器1172、1174、1176および1178とによって構成されている。この従来例は、下り光信号の4波長(λ1、λ3、λ5およびλ7)を含む第1の波長群312と上り光信号の4波長(λ2、λ4、λ6およびλ8)を含む第2の波長群313とを一組とすることで双方向システムとして機能する。各波長の伝送速度は上り下り共に10Gbpsであるとすると、総伝送容量40Gbpsを有する双方向システムとなる。 FIG. 12 shows a conventional single-core bidirectional transmission configuration using an interleave filter disclosed in FIG. 11 of Patent Document 1. This optical transmission / reception system includes first, third, fifth, and seventh downstream optical signal transmitters 111 1 , 111 3 , 111 5, and 11 7 that transmit downstream optical signals, and these first, third, and third optical transmitters. Downlinks for multiplexing the downstream optical signals of odd-numbered wavelengths λ 1 , λ 3 , λ 5, and λ 7 sent from the fifth and seventh downstream optical signal transmitters 111 1 , 111 3 , 111 5, and 11 17 , respectively. The optical multiplexer for signal multiplexing 601 and the downstream optical signals of the odd-numbered wavelengths λ 1 , λ 3 , λ 5, and λ 7 combined by the optical multiplexer for downstream signal multiplexing 601 are divided into the even channel and the odd channel. Downlink signal demultiplexing demultiplexer receiving and demultiplexing from the first uplink / downlink signal combining / separating optical interleaver 301 via the optical fiber transmission line 113 and the second uplink / downlink signal combining / separating optical interleaver 302 602 and downlink signal demultiplexing Odd-numbered wavelength lambda 1 by the demultiplexer 602 is demultiplexed, lambda 3, first for receiving a downstream optical signal of lambda 5 and lambda 7, third, fifth and seventh optical signal receiver 115 1, 115 3, 115 5 and 115 7, the second, fourth, sixth and eighth upward optical signal transmitter 116 2, 116 4, 116 6, and 116 8 for transmitting the even-numbered upstream optical signals, these second, fourth, sixth and eighth upward optical signal transmitter 116 2 of 116 4, 116 6, and 116 8 even-numbered wavelength lambda 2 fed respectively from, lambda 4, upstream of the lambda 6 and lambda 8 Uplink signal multiplexing optical multiplexer 603 that multiplexes optical signals, and even-numbered upstream optical signals of wavelengths λ 2 , λ 4 , λ 6, and λ 8 multiplexed by this uplink signal multiplexing optical multiplexer 603 , A second uplink / downlink signal optical separation / separation for separating even and odd channels Uplink signal demultiplexing demultiplexer 604 that receives and demultiplexes from tallyer 302 via optical fiber transmission line 113 and first uplink / downlink signal combining / separating optical interleaver 301, and uplink signal demultiplexing demultiplexer 604. , Second , fourth , sixth and eighth upstream optical signal receivers 117 2 , 117 4 , which receive the upstream optical signals of even-numbered wavelengths λ 2 , λ 4 , λ 6 and λ 8 separated by 117 6 and 117 8 . This conventional example includes a first wavelength group 312 including four wavelengths (λ 1 , λ 3 , λ 5, and λ 7 ) of the downstream optical signal and four wavelengths (λ 2 , λ 4 , λ 6, and λ) of the upstream optical signal. The second wavelength group 313 including 8 ) is combined to function as a bidirectional system. If the transmission rate of each wavelength is 10 Gbps for both upstream and downstream, a bidirectional system having a total transmission capacity of 40 Gbps is obtained.

上り下り信号合分離用光インタリーバ301および302は、たとえば400GHz間隔の波長多重(WDM)信号を800GHz間隔にインターリーブしたり、あるいは800GHz間隔の第1の波長群312とこの第1の波長群312とは400GHzずれた800GHz間隔の第2の波長群313とを400GHz間隔に波長多重(WDM)したりするものである。   The optical interleavers 301 and 302 for uplink / downlink signal interleaving, for example, interleave wavelength multiplexed (WDM) signals at intervals of 400 GHz at intervals of 800 GHz, or the first wavelength group 312 and the first wavelength group 312 at intervals of 800 GHz. And wavelength-division multiplexing (WDM) the second wavelength group 313 at intervals of 800 GHz and shifted by 400 GHz at intervals of 400 GHz.

ここで図13は、信号波長と、下り信号多重用光合波器、上り信号多重用光合波器、下り信号分波用分波器および上り信号分波用分波器の透過特性の関係を表わしたものである。下り信号多重用光合波器601と下り信号分波用分波器602の透過特性は同じで、波長λ1に対しては破線611のような透過特性となっており、波長λ3に対しては破線613に示すような透過特性となっている。以下、それぞれ波長λ5に対しては破線615、波長λ7に対しては破線617に示すような透過特性となっている。上り信号多重用光合波器603および上り信号分波用分波器604についても、波長λ2に対しては破線612、波長λ4に対しては破線614、波長λ6に対しては破線616、波長λ8に対しては破線618のような透過特性である。 FIG. 13 shows the relationship between the signal wavelength and the transmission characteristics of the downlink signal multiplexing optical multiplexer, the uplink signal multiplexing optical multiplexer, the downlink signal demultiplexing duplexer, and the uplink signal demultiplexing duplexer. It is a thing. The transmission characteristics of the optical multiplexer 601 for downlink signal multiplexing and the splitter 602 for downlink signal demultiplexing are the same, and the transmission characteristics are as shown by the broken line 611 for the wavelength λ 1 , and for the wavelength λ 3 . Has a transmission characteristic as indicated by a broken line 613. In the following, transmission characteristics are indicated by a broken line 615 for the wavelength λ 5 and a broken line 617 for the wavelength λ 7 , respectively. Also for the uplink signal multiplexing optical multiplexer 603 and the uplink signal demultiplexing demultiplexer 604, the broken line 612 for the wavelength λ 2 , the broken line 614 for the wavelength λ 4 , and the broken line 616 for the wavelength λ 6 . The transmission characteristic is as indicated by a broken line 618 with respect to the wavelength λ 8 .

なお図示は省略するが、特許文献1には、インタリーバの代わりにサーキュレータを用いることによる一芯双方向の光送受信システムも開示されている(特許文献1の図10)。   Although not shown, Patent Document 1 also discloses a single-core bidirectional optical transmission / reception system using a circulator instead of an interleaver (FIG. 10 of Patent Document 1).

また、波長多重化用光フィルタとして周期性を有するアレイ導波路回折格子(AWG)を用いた一芯双方向光波長分割多重伝送システムが知られている(特許文献2の図参照)。AWGの周期性とは、例えば、1×4の入出力端を有するAWGを分波器として用いる場合において、入力端側から波長λ1,λ2,λ3およびλ4(但し、λ1<λ2<λ3<λ4)の光信号及びこれらの波長λ1,λ2,λ3およびλ4の各光信号とそれぞれ同じ波長間隔にある、すなわち周回波長関係にある波長λ11,λ12,λ13およびλ14(但し、λ11<λ12<λ13<λ14)の光信号が入力された場合、各出力端(ポート)1,2,3および4側からそれぞれ波長λ1,λ2,λ3およびλ4の光信号に加えて、同一の出力端(ポート)1,2,3および4を通過することが可能となる光信号の波長として、これらの波長λ1,λ2,λ3およびλ4の各光信号とそれぞれ同じ波長間隔にある、すなわち周回波長関係にある波長λ11,λ12,λ13およびλ14の光信号を出力し得るようなフィルタ機能を意味している(出力端1から波長λ1と波長λ11が出力され、出力端2から波長λ2と波長λ12が出力され、出力端3から波長λ3と波長λ13が出力され、および出力端4から波長λ4と波長λ14が出力される。)。 Further, a single-core bidirectional optical wavelength division multiplexing transmission system using an arrayed waveguide diffraction grating (AWG) having periodicity as an optical filter for wavelength multiplexing is known (see the drawing of Patent Document 2). The AWG periodicity is, for example, when an AWG having a 1 × 4 input / output end is used as a demultiplexer, wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3 and λ 4 (provided that λ 1 < λ 234 ) and these wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3, and λ 4 respectively have the same wavelength interval, that is, wavelengths λ 11 , λ that have a circular wavelength relationship. When optical signals of 12 , λ 13 and λ 14 (where λ 11121314 ) are input, the wavelength λ 1 from each output end (port) 1, 2, 3 and 4 side, respectively. , Λ 2 , λ 3, and λ 4 in addition to the optical signals that can pass through the same output terminals (ports) 1, 2, 3, and 4, these wavelengths λ 1 , Wavelengths λ 11 , λ 12 , λ 13, and λ 1 that are at the same wavelength intervals as the optical signals of λ 2 , λ 3, and λ 4 , that is, have a circular wavelength relationship. This means a filter function that can output an optical signal of 4 (wavelength λ 1 and wavelength λ 11 are output from output end 1, wavelength λ 2 and wavelength λ 12 are output from output end 2, and output end 3 outputs a wavelength λ 3 and a wavelength λ 13 , and outputs an output end 4 outputs a wavelength λ 4 and a wavelength λ 14 .

特開2003−283438JP2003-283438 特開2003−143084JP 2003-143084 A

図12に示す特許文献1の光送受信システムおよび光回路では、受信側における波長分波素子(602、604)が異なるフィルタ特性(図13)のため、両方の端局において異なるフィルタを個別に用意する必要がある。よって部品種の増加に伴う部品コストの増加だけでなく、システム構築の際に種類を区別するための稼働増加や、接続ミスなどが増加するという課題を有していた。また、例えば100GHz間隔のWDM信号を400GHzの周波数間隔を有するWDM信号に分波する際、2段のインターリーブフィルタが用いられる。また各インターリーブフィルタを誘電体多層膜やサーキュレータ等の空間光学系部品で構成する場合、光合分波システムおよび光回路の構成が複雑かつ大型化するという課題があった。   In the optical transmission / reception system and optical circuit of Patent Document 1 shown in FIG. 12, the wavelength demultiplexing elements (602, 604) on the receiving side have different filter characteristics (FIG. 13), and therefore different filters are separately prepared at both terminal stations. There is a need to. Therefore, there is a problem that not only the part cost increases due to the increase in the part type, but also an increase in operation for distinguishing the type at the time of system construction and an increase in connection mistakes. For example, when demultiplexing a WDM signal having an interval of 100 GHz into a WDM signal having a frequency interval of 400 GHz, a two-stage interleave filter is used. Further, when each interleave filter is formed of a spatial optical system component such as a dielectric multilayer film or a circulator, there is a problem that the configuration of the optical multiplexing / demultiplexing system and the optical circuit is complicated and large.

またインターリーブフィルタを平面光回路であるPLCとすることにより小型化を行うことも考えられるが、複数段のマッハツェンダ回路を用いるため、やはりチップサイズの小型化には限界があった。   Although it is conceivable to reduce the size by using a PLC that is a planar optical circuit as the interleave filter, there is a limit to downsizing the chip size because a multi-stage Mach-Zehnder circuit is used.

また特許文献1に記載の、インタリーバの代わりにサーキュレータを用いることによる一芯双方向の光送受信システムにおいては、上り信号と下り信号の波長帯を同一とすることが可能であり、システムの簡素化および経済化が出来る一方、ファイバ中でのブリルアン散乱に起因する信号品質の劣化が避けられない。よって、散乱強度が増大する高い光出力での送信が困難となり、長距離伝送が出来ないという課題があった。特許文献1のシステムでは、同課題を避けるため、ブリルアン散乱のしきい値以下での使用に限定している。   Further, in the single-core bidirectional optical transmission / reception system described in Patent Document 1 using a circulator instead of an interleaver, it is possible to make the wavelength band of the upstream signal and downstream signal the same, thus simplifying the system. On the other hand, while the cost can be improved, the signal quality is inevitably deteriorated due to Brillouin scattering in the fiber. Therefore, there is a problem that transmission at a high light output in which the scattering intensity increases is difficult and long-distance transmission is not possible. In order to avoid the same problem, the system of Patent Document 1 is limited to use below the threshold for Brillouin scattering.

また特許文献2においては周期性AWGを使用しているものの、端局(中継局および加入者宅)においては光送信器と光受信器の分離、すなわち双方向化に光カプラを用いている。そのため、光送信器には高い非可逆回路を有するアイソレータを設置する必要があることに加え、光カプラにより50%(3dB)の過剰損失が発生するという課題があった。   In Patent Document 2, although periodic AWG is used, an optical coupler is used in a terminal station (relay station and subscriber's house) to separate an optical transmitter and an optical receiver, that is, to make it bidirectional. Therefore, in addition to the necessity of installing an isolator having a high non-reciprocal circuit in the optical transmitter, there is a problem that an excess loss of 50% (3 dB) is generated by the optical coupler.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小型で簡易であり、かつ経済的な一芯双方向型の光送受信システムおよびその光回路を提供することである。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a compact, simple, and economical single-core bidirectional optical transmission / reception system and an optical circuit thereof. It is.

このような目的を達成するために、本発明の一態様は、周波数間隔ΔFを有するMチャネルの多波長光源をN組と、上記Mチャネルを合波したMチャネル波長多重光であって上記N/2組の多波長光源の各々からのN/2組のMチャネル波長多重光を、第一のM×N/2チャネル波長多重光に合波し、第二のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル波長多重光に分波する第一の周期性波長合分波素子と、上記N組の多波長光源のうちの他のN/2組の多波長光源の各々からのN/2組のMチャネル波長多重光を、上記第二のM×N/2チャネル波長多重光に合波し、上記第一のM×N/2チャネル波長多重光を上記N/2組のMチャネル波長多重光に分波する第二の周期性波長合分波素子と、上記第一の周期性波長合分波素子により分波されたN/2組のMチャネル多波長光を受光するN/2組の多波長受光素子および上記第二の周期性波長合分波素子により分波されたN/2組のMチャネル多波長光を受光する他のN/2組の多波長受光素子とを有し、上記第一の周期性波長合分波素子と上記第二の周期性波長合分波素子とを接続する一芯ファイバにより上記第一のM×N/2チャネル波長多重光および上記第二のM×N/2チャネル波長多重光を送受する光送受信システムである。   In order to achieve such an object, one aspect of the present invention is an M channel wavelength multiplexed light obtained by combining N sets of M channel multi-wavelength light sources having a frequency interval ΔF and the M channel. / N sets of M-channel wavelength multiplexed light from each of the two sets of multi-wavelength light sources are combined with the first M × N / 2-channel wavelength multiplexed light, and the second M × N / 2-channel wavelength A first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element that demultiplexes the multiplexed light into N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed lights, and another N / 2 sets of multiwavelength light sources among the N sets of multiwavelength light sources. N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light from each are combined with the second M × N / 2 channel wavelength multiplexed light, and the first M × N / 2 channel wavelength multiplexed light is combined with the N / N A second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element that demultiplexes two sets of M-channel wavelength multiplexed light, and the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. N / 2 sets of multi-wavelength light receiving elements that receive N / 2 sets of split M-channel multi-wavelength light and N / 2 sets of M split by the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. And N / 2 sets of multi-wavelength light receiving elements that receive channel multi-wavelength light, and connects the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. An optical transmission / reception system for transmitting and receiving the first M × N / 2 channel wavelength-multiplexed light and the second M × N / 2 channel wavelength-multiplexed light using a single fiber.

一実施形態では、上記第一の周期性波長合分波素子の周期と上記第二の周期性波長合分波素子の周期が上記多波長光源の上記周波数間隔ΔFに等しく構成されている。   In one embodiment, the period of the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the period of the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element are configured to be equal to the frequency interval ΔF of the multi-wavelength light source.

一実施形態では、上記Mチャネルの多波長光源は、隣接する組の周波数が全体的にΔfシフトしており、N組の間隔積Δf×(N−1)が上記多波長受光素子における波長分波素子の透過帯域Bより小さい。また、Mチャネルの多波長光源は、N組の間隔積Δf×(N−1)が600GHz以内である。   In one embodiment, in the M-channel multi-wavelength light source, the frequency of adjacent sets is shifted by Δf as a whole, and N sets of interval products Δf × (N−1) are the wavelength components in the multi-wavelength light receiving element. It is smaller than the transmission band B of the wave element. The M-channel multi-wavelength light source has N sets of interval products Δf × (N−1) within 600 GHz.

一実施形態では、上記第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子はアレイ導波路格子である。上記第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子は、同一である。上記第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子はポート間隔がΔfであり、上記ポート間隔の積Δf×(N−1)は、上記第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子の周期性ΔFの2分の1以下である。   In one embodiment, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element are arrayed waveguide gratings. The first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element are the same. The first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element have a port interval Δf, and the product of the port intervals Δf × (N−1) is the first periodicity. It is half or less of the periodicity ΔF of the wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element.

一実施形態では、上記第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子は、Mチャネル波長多重光を入力するN本の入出力チャネル導波路と、該N本の入出力チャネル導波路に接続された入出力スラブ導波路と、該入出力スラブ導波路に上記N本の入出力チャネル導波路と共に接続された、上記Mチャネル波長多重光の波長を検出し制御するためのモニタ導波路と、上記入出力スラブ導波路とアレイ導波路で接続された波長多重スラブ導波路と、上記波長多重スラブ導波路に接続された波長多重導波路と、上記波長多重スラブ導波路に上記波長多重導波路と共に接続された、出力される上記M×N/2チャネル波長多重光の一部を上記波長多重スラブ導波路に再入力するためのループバック導波路とを備える。上記第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子は、上記波長多重導波路が接続された、上記M×N/2チャネル波長多重光の一部を抽出するタップ回路を備え、上記抽出されたM×N/2チャネル波長多重光の一部が上記ループバック導波路に接続される。   In one embodiment, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element include N input / output channel waveguides for inputting M-channel wavelength multiplexed light, and the N An input / output slab waveguide connected to the input / output channel waveguide and the wavelength of the M-channel wavelength multiplexed light connected to the input / output slab waveguide together with the N input / output channel waveguides. A wavelength-division slab waveguide connected to the input / output slab waveguide and the array waveguide, a wavelength-division waveguide connected to the wavelength-division slab waveguide, and the wavelength-division slab waveguide A loop-back waveguide connected to the waveguide together with the wavelength multiplexing waveguide for re-inputting part of the output M × N / 2-channel wavelength multiplexing light to the wavelength multiplexing slab waveguide. The first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element extract a part of the M × N / 2-channel wavelength multiplexed light to which the wavelength multiplexing waveguide is connected. A tap circuit is provided, and a part of the extracted M × N / 2 channel wavelength division multiplexed light is connected to the loopback waveguide.

以上説明したように、本発明の一態様の光送受信システムによれば、周波数間隔ΔFを有するMチャネルの多波長光源をN組有し、N/2組のMチャネル波長多重光を第一のM×N/2チャネル波長多重光に合波し、第二のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル波長多重光に分波する第一の周期性波長合分波素子と、他のN/2組のMチャネル波長多重光を第二のM×Nチャネル波長多重光をN組のMチャネル波長多重光に合波し、第一のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル波長多重光に分波する第二の周期性波長合分波素子と、Mチャネルの多波長光を受光する多波長受光素子をN組(2×N/2組)を有する、一芯ファイバによる双方向構成の光送受信システムにおいて、第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子の周期をいずれも多波長光源の周波数間隔ΔFに等しい条件に設定することにより、既存のWDMシステムを簡易な構成でより高密度、高ビットレートの一芯双方向型の光送受信WDMへの拡張が可能となる。   As described above, according to the optical transmission / reception system of one aspect of the present invention, there are N sets of M-channel multi-wavelength light sources having a frequency interval ΔF, and N / 2 sets of M-channel wavelength multiplexed light are the first. The first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing that multiplexes the M × N / 2 channel wavelength multiplexed light and demultiplexes the second M × N / 2 channel wavelength multiplexed light into N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light. The element and the other M / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light are combined with the second M × N channel wavelength multiplexed light into N sets of M channel wavelength multiplexed light to obtain the first M × N / 2 channel wavelength. A second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element that demultiplexes the multiplexed light into N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light, and N sets (2 × N / 2), the first periodic wavelength multiplexing / de-multiplexing element In addition, by setting the period of each of the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing elements to a condition equal to the frequency interval ΔF of the multi-wavelength light source, an existing WDM system can have a higher density and higher bit rate with a simple configuration. Expansion to a core bidirectional optical transmission / reception WDM becomes possible.

さらに本発明の一態様の光送受信システムでは、N組の間隔積Δf×(N−1)が多波長受光素子における波長分波素子の透過帯域Bより小さいため、各多波長受光素子は波長分波特性を含め、同一の部品を使用することが可能となる。よって、さらなるシステムの簡素化と経済化が可能となる。   Furthermore, in the optical transmission / reception system of one embodiment of the present invention, since N sets of interval products Δf × (N−1) are smaller than the transmission band B of the wavelength demultiplexing element in the multiwavelength light receiving element, each multiwavelength light receiving element has a wavelength component. It is possible to use the same parts including wave characteristics. Therefore, the system can be further simplified and made economical.

また本発明の一態様の光送受信システムでは、Mチャネルの多波長光源は、N組の間隔積Δf×(N−1)が600GHz以内であるため、各多波長光源は光源の発振波長特性を含め、同一の部品を使用することが可能となる。よって、さらなるシステムの簡素化と経済化が可能となる。   In the optical transmission / reception system of one embodiment of the present invention, since the M channel multi-wavelength light sources have N sets of interval products Δf × (N−1) within 600 GHz, each multi-wavelength light source has an oscillation wavelength characteristic of the light source. The same parts can be used. Therefore, the system can be further simplified and made economical.

また本発明の一態様の光送受信システムでは、第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子は、PLC型アレイ導波路回折格子(AWG)を適用した。それにより、従来のインターリーブ型フィルタより小型で簡易な光回路が実現可能である。   In the optical transmission / reception system of one aspect of the present invention, a PLC type arrayed waveguide diffraction grating (AWG) is applied to the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. As a result, an optical circuit that is smaller and simpler than the conventional interleave type filter can be realized.

また本発明の一態様の光送受信システムでは、第一の周期性波長合分波素子と第二の周期性波長合分波素子のポート間隔Δfについて、その積Δf×(N−1)を周期性ΔFの2分の1以下とした。それにより、図5の結果に示されるように使用波長はFSR内の中央付近を用いることが出来るため低損失な特性の光回路が実現可能である。   In the optical transmission / reception system of one embodiment of the present invention, the product Δf × (N−1) is the period of the port interval Δf between the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. It was set to 1/2 or less of the property ΔF. As a result, as shown in the result of FIG. 5, the wavelength used can be near the center in the FSR, so that an optical circuit with low loss characteristics can be realized.

また本発明の一態様の光送受信システムでは、第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子を同一としたことにより、さらなる光回路の小型化や経済化が実現可能である。   Further, in the optical transmission / reception system of one aspect of the present invention, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element are made the same, thereby further reducing the size and economy of the optical circuit. It is feasible.

また本発明の一態様の光送受信システムでは、第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子にモニタ導波路とループバック導波路をチップサイズの増大や特性の劣化を与えることなく追加することが出来るため、各多波長光源の波長や光強度の監視機能を小型、簡素な構成で実現可能である。   In the optical transmission / reception system of one embodiment of the present invention, a monitor waveguide and a loopback waveguide are added to the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. Since it can be added without deteriorating, the monitoring function of the wavelength and light intensity of each multi-wavelength light source can be realized with a small and simple configuration.

また本発明の一態様の光送受信システムでは、第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子は、タップ回路を同一基板上に集積したことにより、さらなる光回路の小型化や経済化が実現可能である。   In the optical transmission / reception system of one embodiment of the present invention, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element are further integrated by integrating tap circuits on the same substrate. Can be reduced in size and economy.

本発明の一実施形態にかかる光送受信システムの構成図である。It is a block diagram of the optical transmission / reception system concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる光送受信システムの波長配置を示す図である。It is a figure which shows wavelength arrangement | positioning of the optical transmission / reception system concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる光送受信システムにおける第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子の構成図である。It is a block diagram of the 1st periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the 2nd periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in the optical transmission / reception system concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる光送受信システムにおける第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子の構成図である。It is a block diagram of the 1st periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the 2nd periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in the optical transmission / reception system concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる光送受信システムにおける第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子の透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the 1st periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the 2nd periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in the optical transmission / reception system concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる多波長光源の波長配置を示す図である。It is a figure which shows wavelength arrangement | positioning of the multiwavelength light source concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる光送受信システムにおける第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子からの出力スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the output spectrum from the 1st periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the 2nd periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in the optical transmission / reception system concerning one Embodiment of this invention. 本発明の二実施形態にかかる光送受信システムにおける第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子の構成図である。It is a block diagram of the 1st periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the 2nd periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in the optical transmission / reception system concerning 2 embodiment of this invention. 本発明の二実施形態にかかる光送受信システムにおける第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子の構成図である。It is a block diagram of the 1st periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the 2nd periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in the optical transmission / reception system concerning 2 embodiment of this invention. 本発明の三実施形態にかかる光送受信システムにおける第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子の構成図である。It is a block diagram of the 1st periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the 2nd periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in the optical transmission / reception system concerning 3 embodiment of this invention. 本発明の三実施形態にかかる光送受信システムにおける第一の周期性波長合分波素子と第二の周期性波長合分波素子の透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the 1st periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the 2nd periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in the optical transmission / reception system concerning 3 embodiment of this invention. 従来の光送受信システムにおける構成を示す図である。It is a figure which shows the structure in the conventional optical transmission / reception system. 従来の光送受信システムにおける波長配置を示す図である。It is a figure which shows the wavelength arrangement | positioning in the conventional optical transmission / reception system.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1から図7を参照して、本発明の第1の実施形態にかかる光送受信システムおよびその光回路について説明する。
図1は、本実施形態の光送受信システム100の構成図である。本システムは、周波数間隔ΔFを有するMチャネルの多波長光源をN組(110−1〜110−N)と、N/2組のMチャネル波長多重光を第一のM×N/2チャネル波長多重光に合波し、かつ第二のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル波長多重光に分波する第一の周期性波長合分波素子130と、N/2組のMチャネル波長多重光を第二のM×N/2チャネル波長多重光に合波し、かつ第一のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル波長多重光に分波する第二の周期性波長合分波素子140と、第一のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル多波長光を受光する多波長受光素子をN/2組(152−1,152−3,150−(N−1))および第二のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル多波長光を受光する多波長受光素子をN/2組(152−2,152−4,150−N)を有する構成である。第一の周期性波長合分波素子130は光ファイバ伝送路113を介して第二の周期性波長合分波素子140と接続されている。本実施例においては、隣接する組ごとに送受信方向が異なる一芯ファイバによる光送受信システムである。
(First embodiment)
With reference to FIGS. 1 to 7, an optical transmission / reception system and an optical circuit thereof according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical transmission / reception system 100 of the present embodiment. In this system, N sets (110-1 to 110-N) of M-channel multi-wavelength light sources having a frequency interval ΔF and N / 2 sets of M-channel wavelength multiplexed light to the first M × N / 2-channel wavelength A first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 130 that multiplexes the multiplexed light and demultiplexes the second M × N / 2 channel wavelength multiplexed light into N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light; Two sets of M channel wavelength multiplexed light are combined with the second M × N / 2 channel wavelength multiplexed light, and the first M × N / 2 channel wavelength multiplexed light is combined with N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light. A second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140 that demultiplexes the first M × N / 2-channel wavelength multiplexed light into N / two sets of M-channel multi-wavelength light. Two sets (152-1, 152-3, 150- (N-1)) and the second M × N / 2 channel wavelength division multiplexed light are N / 2. The multi-wavelength light receiving element for receiving the M-channel multi-wavelength light is configured to have N / 2 pairs (152-2,152-4,150-N). The first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 130 is connected to the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140 via the optical fiber transmission line 113. The present embodiment is an optical transmission / reception system using a single-core fiber having a different transmission / reception direction for each adjacent pair.

多波長光源(110−1〜110−N)は各々、M個の光源112と、M個の光源からのM個のチャネル光を波長多重してMチャネル波長多重光を出力する波長合波素子114とを備える。例えば、多波長光源110−1のM個の光源112−11〜112−M1からのM個のチャネル光の周波数間隔はΔFである。多波長光源110−2〜110−Nについても同様である。N組の多波長光源(110−1〜110−N)からのN/2組のMチャネル波長多重光は、第一の周期性波長合分波素子130においてM×N/2チャネル波長多重光に波長多重される。N組の多波長光源(110−1〜110−N)からの残りのN/2組のMチャネル波長多重光は、第二の周期性波長合分波素子130においてM×N/2チャネル波長多重光に波長多重される。   Each of the multi-wavelength light sources (110-1 to 110-N) includes M light sources 112 and a wavelength multiplexing element that wavelength-multiplexes M channel lights from the M light sources and outputs M channel wavelength multiplexed light. 114. For example, the frequency interval of the M channel lights from the M light sources 112-11 to 112-M1 of the multi-wavelength light source 110-1 is ΔF. The same applies to the multi-wavelength light sources 110-2 to 110-N. N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light from the N sets of multi-wavelength light sources (110-1 to 110-N) are M × N / 2 channel wavelength multiplexed light in the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device 130. Wavelength multiplexed. The remaining N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light from the N sets of multi-wavelength light sources (110-1 to 110-N) are M × N / 2 channel wavelengths in the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device 130. Wavelength multiplexed into multiplexed light.

多波長受光素子(150−1〜150−N)の各々は、Mチャネル波長多重光を波長分離してM個のチャネル光を出力する波長分波素子154と、M個のチャネル光を受光するM個の受光素子152を備える。M個の受光素子152は各々、M個のチャネル光の1つを受光する。例えば、多波長受光素子150−1の波長分波素子154−1は、第一の周期性波長合分波素子140によりM×N/2チャネル波長多重光から分波されたN組のMチャネル波長多重光の1つをM個のチャネル光に分波し、これらのM個のチャネル光をM個の受光素子152−11〜152−M1でそれぞれ受光する。同様に、多波長受光素子150−2の波長分波素子154−2は、第二の周期性波長合分波素子140によりM×N/2チャネル波長多重光から分波されたN組のMチャネル波長多重光の1つをM個のチャネル光に分波し、これらのM個のチャネル光をM個の受光素子でそれぞれ受光する。   Each of the multi-wavelength light receiving elements (150-1 to 150-N) receives a wavelength demultiplexing element 154 that wavelength-separates M channel wavelength multiplexed light and outputs M channel light, and M channel light. M light receiving elements 152 are provided. Each of the M light receiving elements 152 receives one of the M channel lights. For example, the wavelength demultiplexing element 154-1 of the multi-wavelength light receiving element 150-1 includes N sets of M channels demultiplexed from the M × N / 2-channel wavelength multiplexed light by the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140. One of the wavelength multiplexed lights is demultiplexed into M channel lights, and these M channel lights are received by the M light receiving elements 152-11 to 152-M1, respectively. Similarly, the wavelength demultiplexing element 154-2 of the multi-wavelength light receiving element 150-2 includes N sets of M demultiplexed from the M × N / 2-channel wavelength multiplexed light by the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140. One of the channel wavelength multiplexed lights is demultiplexed into M channel lights, and these M channel lights are respectively received by M light receiving elements.

光源112は1.3μm帯の半導体レーザが用いられ、M×Nチャネルの波長はそれぞれ異なる。各光源には25Gb/sのデータ信号による変調動作が可能な電界吸収型の変調部が集積されている。   As the light source 112, a 1.3 μm band semiconductor laser is used, and the wavelength of the M × N channel is different. Each light source is integrated with an electroabsorption type modulation unit capable of performing a modulation operation with a data signal of 25 Gb / s.

ここでN組の多波長光源における波長にラベルを付与する。第1組の多波長光源の波長はλ11からλM1のM波とし、第2組の多波長光源の波長はλ12からλM2のM波とする。よって第M組の波長は、λ1NからλMNのM波となる。 Here, labels are assigned to wavelengths in N sets of multi-wavelength light sources. The wavelength of the first set of multi-wavelength light sources is M waves from λ 11 to λ M1 , and the wavelength of the second set of multi-wavelength light sources is M waves from λ 12 to λ M2 . Therefore, the M-th set of wavelengths is M waves from λ 1N to λ MN .

図1の光送受信システムの動作について簡単に説明する。N組の多波長光源(110−1〜110−N)から出力されるそれぞれMチャネルの波長多重信号は、それぞれ第一の周期性波長合分波素子130または第二の周期性波長合分波素子140の入力ポートに入力される。その出力はM×N/2チャネルの波長多重信号となり光ファイバ伝送路113内を伝搬する。伝搬後、第一の周期性波長合分波素子130または第二の周期性波長合分波素子140により各多波長光源と同等の波長群(N組のMチャネルの波長多重信号)に分波されたのち、それぞれ多波長受光素子(150−1〜150−N)において波長分波素子154でM個のチャネル光に再分波された後にM個の受光素子152で受光される。   The operation of the optical transmission / reception system of FIG. 1 will be briefly described. The M-channel wavelength multiplexed signals output from the N sets of multi-wavelength light sources (110-1 to 110-N) are respectively the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 130 or the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing. Input to the input port of the element 140. The output is an M × N / 2 channel wavelength multiplexed signal and propagates in the optical fiber transmission line 113. After propagation, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 130 or the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140 demultiplexes into a wavelength group equivalent to each multi-wavelength light source (N sets of M-channel wavelength multiplexed signals). After that, each of the multi-wavelength light receiving elements (150-1 to 150-N) is re-demultiplexed into M channel lights by the wavelength demultiplexing element 154 and then received by the M light receiving elements 152.

例えば各多波長光源(110)が4チャネルの波長多重数で各光源112が25Gb/sの変調速度を有する場合、各多波長光源の総ビットレートは100Gb/sとなる。さらに4組の多波長光源(110−1〜110−N;N=4)を用いることにより、周期性波長合分波素子からは400Gb/sの総ビットレートが得られる。本実施例においては、隣接する組ごとに送受信方向が異なる一芯ファイバによる光送受信システムであるため、各方向の総ビットレートは200Gb/sである。   For example, when each multi-wavelength light source (110) has a wavelength multiplexing number of 4 channels and each light source 112 has a modulation speed of 25 Gb / s, the total bit rate of each multi-wavelength light source is 100 Gb / s. Furthermore, by using four sets of multi-wavelength light sources (110-1 to 110-N; N = 4), a total bit rate of 400 Gb / s can be obtained from the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. In the present embodiment, since the optical transmission / reception system is a single-core fiber having a different transmission / reception direction for each adjacent pair, the total bit rate in each direction is 200 Gb / s.

図2に、本実施例における波長配置を示す。M×Nチャネルの波長は大きくNチャネルのM群に分けられる。例えば第一群はλ11からλ1NのN波で構成され、続く第二群はλ22からλ2NのN波で構成される。ここで、隣接する群の周波数間隔(例えばλ11とλ21の間隔)をΔF、同一群内の隣接周波数間隔(例えばλ21とλ22の間隔)をΔfとし、各群における透過帯域(パスバンド)をBとする。 FIG. 2 shows the wavelength arrangement in this example. The wavelength of the M × N channel is roughly divided into M groups of N channels. For example, the first group is composed of N waves from λ 11 to λ 1N , and the subsequent second group is composed of N waves from λ 22 to λ 2N . Here, the frequency interval between adjacent groups (for example, the interval between λ 11 and λ 21 ) is ΔF, the adjacent frequency interval within the same group (for example, the interval between λ 21 and λ 22 ) is Δf, and the transmission band (path) in each group (Band) is B.

本実施例は100GbEを拡張した200Gb/s双方向伝送を想定した構成である。その要素を考慮した上で主要パラメータを以下の数値に設定した。   The present embodiment is configured to assume 200 Gb / s bidirectional transmission, which is 100 GbE extended. Considering the factors, the main parameters were set to the following numerical values.

M=4
N=4
ΔF=800GHz
Δf=100GHz
B=360GHz
よってこの構成では、各群に100GHz間隔の4波WDMを有し、かつ群ごとの周波数間隔が800GHzとなる。すなわち、本提案の光送受信システムにおいては、M×NのWDM光波長が同一周波数間隔で並ぶとは限らない。
M = 4
N = 4
ΔF = 800GHz
Δf = 100 GHz
B = 360GHz
Therefore, in this configuration, each group has four-wave WDM at 100 GHz intervals, and the frequency interval for each group is 800 GHz. That is, in the proposed optical transmission / reception system, M × N WDM optical wavelengths are not necessarily arranged at the same frequency interval.

またこの構成では、N組のMチャネルの多波長光源(110−1〜110−N)は、隣接する組の周波数が全体的にΔfシフトしており、N組の間隔積Δf×(N−1)が多波長受光素子150における波長分波素子154の透過帯域Bより小さいことも特徴の一つである。   In this configuration, N sets of M-channel multi-wavelength light sources (110-1 to 110-N) have the frequency of adjacent sets shifted by Δf as a whole, and N sets of interval products Δf × (N− One feature is that 1) is smaller than the transmission band B of the wavelength demultiplexing element 154 in the multi-wavelength light receiving element 150.

次に、上記構成を実現するための第一の周期性波長合分波素子130、および第二の周期性波長合分波素子140の構成例について図3を用いて説明する。ここでは第一の周期性波長合分波素子130の構成図として説明するが、光の進行方向を対称にすることにより第二の周期性波長合分波素子140としての説明も同様に可能である。   Next, a configuration example of the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 130 and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140 for realizing the above configuration will be described with reference to FIG. Here, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 130 will be described as a configuration diagram, but the description as the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140 can be similarly performed by making the traveling direction of light symmetrical. is there.

図3に示す周期性波長合分波素子は、光平面回路(PLC)300に作製された、PLC型アレイ導波路回折格子(AWG)である。周期性波長合分波素子は、入出力チャネル導波路(302−1〜302−N)と波長多重導波路(310)、入出力スラブ導波路304と波長多重スラブ導波路308、およびアレイ導波路306から構成される。入出力チャネル導波路は少なくともN本有し、波長多重導波路は少なくとも1本有する。   The periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device shown in FIG. 3 is a PLC type arrayed waveguide grating (AWG) manufactured in an optical planar circuit (PLC) 300. The periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device includes an input / output channel waveguide (302-1 to 302-N), a wavelength division multiplexing waveguide (310), an input / output slab waveguide 304, a wavelength division multiplexing slab waveguide 308, and an array waveguide. 306. There are at least N input / output channel waveguides and at least one wavelength multiplexing waveguide.

ここで回路設計条件として、周期性波長合分波素子の周期(自由スペクトル範囲,FSR)はいずれも多波長光源(110−1〜110−N)の周波数間隔ΔFに等しく構成されている。また、入出力スラブ導波路304との接続点における入出力チャネル導波路(302−1〜302−N)の間隔(ポート間隔)はΔfに等しく、かつ入出力スラブ導波路304、アレイ導波路306、波長多重スラブ導波路308を伝播した入力光は波長多重スラブ導波路に接続された波長多重導波路310に焦点を結ぶように構成されている。   Here, as a circuit design condition, the period (free spectrum range, FSR) of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element is configured to be equal to the frequency interval ΔF of the multi-wavelength light sources (110-1 to 110-N). Further, the interval (port interval) of the input / output channel waveguides (302-1 to 302-N) at the connection point with the input / output slab waveguide 304 is equal to Δf, and the input / output slab waveguide 304 and the arrayed waveguide 306 are provided. The input light propagated through the wavelength multiplexing slab waveguide 308 is configured to focus on the wavelength multiplexing waveguide 310 connected to the wavelength multiplexing slab waveguide.

N本の入出力チャネル導波路(302−1〜302−N)のうち奇数番号すなわち入出力チャネル導波路302−1,302−3〜302−(N−1)には多波長光源(110−1〜110−N)のうち奇数番号すなわち多波長光源110−1、110−3〜110−(N−1)からの波長が入力される。また、N本の入出力チャネル導波路のうち偶数番号すなわち入出力チャネル導波路302−2,302−4〜302−Nには多波長受光素子(150−1〜150−N)のうち偶数番号すなわち多波長受光素子150−2、150−4〜150−Nへの波長が出力される。すなわち、第1の入出力チャネル導波路には第1組の多波長光源の波長λ11からλM1のM波が入力され、第2の入出力チャネル導波路には第2組の多波長受光素子への波長λ12からλM2のM波が出力される。第3の入出力チャネル導波路には第3組の多波長光源の波長λ13からλM(N-1)のM波が入力され、第4の入出力チャネル導波路には第N組(N=4)の多波長受光素子への波長λ1NからλMNのM波が出力される。N本の入出力チャネル導波路のうちの奇数番号と偶数番号に多波長光源と多波長受光素子を交互に接続することにより、4波WDM間のクロストークを低減することができる。 Of the N input / output channel waveguides (302-1 to 302-N), the odd-numbered number, that is, the input / output channel waveguides 302-1 and 302-3 to 302- (N-1) have a multi-wavelength light source (110− 1 to 110-N), odd numbers, that is, wavelengths from the multi-wavelength light sources 110-1 and 110-3 to 110- (N-1) are input. Further, even numbers among the N input / output channel waveguides, that is, the input / output channel waveguides 302-2 and 302-4 to 302-N are even numbers among the multi-wavelength light receiving elements (150-1 to 150-N). That is, the wavelengths to the multi-wavelength light receiving elements 150-2 and 150-4 to 150-N are output. That is, M waves of wavelengths λ 11 to λ M1 of the first set of multi-wavelength light sources are input to the first input / output channel waveguide, and the second set of multi-wavelength light receiving is input to the second input / output channel waveguide. M waves of wavelengths λ 12 to λ M2 are output to the element. M waves of wavelengths λ 13 to λ M (N−1) of the third set of multi-wavelength light sources are input to the third input / output channel waveguide, and the Nth set ( M waves of wavelengths λ 1N to λ MN are output to the multi-wavelength light receiving element of N = 4). By alternately connecting the multi-wavelength light source and the multi-wavelength light receiving element to odd numbers and even numbers among the N input / output channel waveguides, crosstalk between the four-wave WDMs can be reduced.

上記設計条件と入力条件により、N本の入出力チャネル導波路(302−1〜302−N)の内のN/2本に入力されるMチャネル波長多重光の組は、波長多重導波路310においてM×N/2チャネルのWDM信号として出力される。   Based on the above design conditions and input conditions, a set of M-channel wavelength multiplexed light input to N / 2 of N input / output channel waveguides (302-1 to 302-N) is a wavelength multiplexed waveguide 310. Are output as WDM signals of M × N / 2 channels.

本実施例ではN=4であるため入出力チャネル導波路は4本である。またM=4であるため、双方向を合わせると波長多重導波路からは16波(4×4)のWDM信号が入出力される。ここで周期性波長合分波素子のポート間隔Δfは、その積Δf×(N−1)がFSR周期性(自由スペクトル範囲,FSR)ΔFの2分の1以下としても良い。これにより、低損失な特性の光回路(周期性波長合分波素子)が実現可能となる。   In this embodiment, since N = 4, there are four input / output channel waveguides. Since M = 4, 16 waves (4 × 4) of WDM signals are input / output from the wavelength multiplexing waveguide when the two directions are combined. Here, the port interval Δf of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element may be such that the product Δf × (N−1) is equal to or less than half of the FSR periodicity (free spectral range, FSR) ΔF. As a result, an optical circuit (periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device) having low loss characteristics can be realized.

図4に、本実施例で使用した周期性波長合分波素子300の回路構成を示す。図4に示すように、第一の周期性波長合分波素子130および第二の周期性波長合分波素子140は、同一である。これにより、光回路(第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子)の小型化や経済化が実現できる。周期性波長合分波素子300は、N本の波長合波用入出力チャネル導波路302と、波長合波用入出力スラブ導波路304、波長合波用アレイ導波路306、波長合波用波長多重スラブ導波路308、および1本の波長合波用波長多重導波路310を含んで構成される。   FIG. 4 shows a circuit configuration of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device 300 used in this embodiment. As shown in FIG. 4, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 130 and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140 are the same. As a result, the optical circuit (the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element) can be reduced in size and economy. The periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 300 includes N wavelength multiplexing input / output channel waveguides 302, wavelength multiplexing input / output slab waveguides 304, wavelength multiplexing array waveguides 306, and wavelength multiplexing wavelengths. The multi-slab waveguide 308 and one wavelength multiplexing wavelength multiplexing waveguide 310 are configured.

図5に、作製した4×1周期性波長合分波素子の特性例を示す。本素子は、シリコン基板上の石英系PLCであり、コアとクラッドの比屈折率差は約1%である。得られた特性は、λ11からλ44まで1.5dB以下の低損失性を有する。また隣接する群の周波数間隔(例えばλ11とλ21の間隔)ΔF、同一群内の隣接周波数間隔(例えばλ21とλ22の間隔)Δfについてはそれぞれ800GHzと100GHzと設計通りで、その誤差は測定精度(±4GHz)以下であった。さらに、光の偏波2成分方向の特性差(偏波依存性)について、図5には両偏波方向の重ね描きを行ったが、その偏波依存性は識別できない範囲(周波数差で測定精度未満)の良好な特性を有することがわかる。 FIG. 5 shows a characteristic example of the manufactured 4 × 1 periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. This element is a silica-based PLC on a silicon substrate, and the relative refractive index difference between the core and the clad is about 1%. The obtained characteristics have a low loss of 1.5 dB or less from λ 11 to λ 44 . Further, the frequency interval between adjacent groups (for example, the interval between λ 11 and λ 21 ) ΔF and the adjacent frequency interval within the same group (for example, the interval between λ 21 and λ 22 ) Δf are 800 GHz and 100 GHz, respectively, as designed. Was less than the measurement accuracy (± 4 GHz). In addition, regarding the characteristic difference (polarization dependence) in the two polarization directions of light, in FIG. 5, both polarization directions were overlaid, but the polarization dependence could not be identified (measured by frequency difference). It can be seen that it has good characteristics (below accuracy).

次に多波長光源110の設定波長について図6を用いて説明する。前述のように、多波長光源(110−1〜110−N)の周波数間隔ΔFは800GHzでチャネル数Mは4であり、それらの組Nが4である。このM×Nチャネルは全て異なる発振波長(発振周波数)で、隣接する組の周波数は全体的にΔfシフトしている。そのような波長を揃えるには、Δfシフトした異なる組成の光源を用意するという方法もあるが、本実施例では同一組成の光源を用いる方法を採用する。すなわち、温度調整により発振波長を調整する方法である。   Next, set wavelengths of the multi-wavelength light source 110 will be described with reference to FIG. As described above, the frequency interval ΔF of the multi-wavelength light sources (110-1 to 110-N) is 800 GHz, the number of channels M is 4, and the set N is 4. The M × N channels all have different oscillation wavelengths (oscillation frequencies), and the frequencies of adjacent sets are shifted by Δf as a whole. In order to make such wavelengths uniform, there is a method of preparing light sources having different compositions shifted by Δf, but in this embodiment, a method of using light sources having the same composition is adopted. That is, this is a method of adjusting the oscillation wavelength by adjusting the temperature.

用いる多波長光源は、各光源(M個の光源112)が同一基板上に集積化されたものである。よって、基板毎にペルチェ素子やヒータ等の温度制御手段により温度を調節することによって多波長光源の全波長を一括して変更することが可能である。温度による波長変動は1℃あたり約15GHzであるため、100GHzのΔfを与えるには7℃程度の温度変化を与えれば良いことになる。   The multi-wavelength light source used is one in which each light source (M light sources 112) is integrated on the same substrate. Therefore, it is possible to collectively change all wavelengths of the multi-wavelength light source by adjusting the temperature for each substrate by temperature control means such as a Peltier element or a heater. Since the wavelength variation due to temperature is about 15 GHz per 1 ° C., a temperature change of about 7 ° C. is sufficient to give Δf of 100 GHz.

図6では、同一の多波長光源の温度を横軸に、発振波長を縦軸にプロットしている。それによると、動作温度が約40℃の時にλ11からλ41の4波が得られ、順次温度を上げるごとに残りの波長が得られ、約57℃の時にもっとも長波長であるλ14からλ44の波長を発生させることが可能である。 In FIG. 6, the temperature of the same multi-wavelength light source is plotted on the horizontal axis and the oscillation wavelength is plotted on the vertical axis. According to this, four waves from λ 11 to λ 41 are obtained when the operating temperature is about 40 ° C., and the remaining wavelengths are obtained each time the temperature is increased, and from the longest wavelength λ 14 at about 57 ° C. it is possible to generate a wavelength of lambda 44.

一般的なレーザの性能を考慮した場合、温度制御範囲は±20℃以内に設定することが望ましい。すなわち周波数制御範囲は全幅で600GHz以内であることが望ましい。   Considering general laser performance, it is desirable to set the temperature control range within ± 20 ° C. That is, it is desirable that the frequency control range is within 600 GHz in total width.

よって、本実施例のMチャネルの多波長光源は、N組の間隔積Δf×(N-1)が600GHz以内としている。これにより、同一の部品を使用することが可能となる。よって、さらなるシステムの簡素化と経済化が可能となる。   Therefore, in the M-channel multi-wavelength light source of the present embodiment, N sets of interval products Δf × (N−1) are set to 600 GHz or less. This makes it possible to use the same component. Therefore, the system can be further simplified and made economical.

図7に、上記の多波長光源を作製した周期性波長合分波素子に入力した際の出力スペクトル波形を示す。なお本実験では、同一の多波長光源を(図6に示した波長調整を用いて)4組の多波長光源として使用したため、図7の出力スペクトルは周期性波長合分波素子の各入出力チャネル導波路から得られる4つの出力スペクトルの重ね描きである。   FIG. 7 shows an output spectrum waveform when it is input to the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in which the multi-wavelength light source is manufactured. In this experiment, since the same multi-wavelength light source is used as four sets of multi-wavelength light sources (using the wavelength adjustment shown in FIG. 6), the output spectrum of FIG. 4 is an overlay of four output spectra obtained from a channel waveguide.

実験の結果、図7に示すようにΔFが800GHz、Δfが100GHzで各レーンを透過帯域B(360GHz)内に割り当てることが出来た。   As a result of the experiment, ΔF was 800 GHz, Δf was 100 GHz, and each lane could be allocated within the transmission band B (360 GHz) as shown in FIG.

以上の結果から、本実施例により、図1に示すような光送受信システムおいて、周期性波長合分波素子の周期を多波長光源の周波数間隔ΔFに等しい条件に設定することにより、既存のWDMシステムを簡易な構成でより高密度、高ビットレートの一芯双方向型の光送受信WDMへの拡張が可能となる。   From the above results, according to the present embodiment, in the optical transmission / reception system as shown in FIG. 1, by setting the period of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element to a condition equal to the frequency interval ΔF of the multi-wavelength light source, The WDM system can be expanded to a single-core bidirectional optical transmission / reception WDM with a simple configuration and higher density and higher bit rate.

なお本実施例では光源の波長を1.3μm帯としたが、テレコム波長である1.5μm帯を用いても良い。また光源の変調部は電界吸収型としたが、レーザの直接変調を用いても良いし、ニオブ酸リチウムなどの電気光学結晶を用いた変調器と光源を組合せて使用しても良い。   In this embodiment, the wavelength of the light source is set to the 1.3 μm band, but a 1.5 μm band which is a telecom wavelength may be used. The light source modulation unit is an electroabsorption type, but direct laser modulation may be used, or a modulator using an electro-optic crystal such as lithium niobate and a light source may be used in combination.

さらにこの構成では、N組の間隔積Δf×(N−1)が多波長受光素子における波長分波素子の透過帯域Bより小さいため、各多波長受光素子は波長分波特性を含め、同一の部品を使用することが可能となる。よって、さらなるシステムの簡素化と経済化が可能となる。   Furthermore, in this configuration, since N sets of interval products Δf × (N−1) are smaller than the transmission band B of the wavelength demultiplexing element in the multiwavelength light receiving element, each multiwavelength light receiving element includes the same wavelength demultiplexing characteristics. It is possible to use these parts. Therefore, the system can be further simplified and made economical.

なお本実施例ではΔfを100GHzとしたが、同一群内のN波が透過帯域B内にあれば他の値、例えば75GHzや50GHzでも上記の効果は保たれる。   In this embodiment, Δf is set to 100 GHz. However, if N waves in the same group are in the transmission band B, the above effect can be maintained even at other values, for example, 75 GHz and 50 GHz.

また本実施例では、Mチャネルの多波長光源は、N組の間隔積Δf×(N−1)が600GHz以内であるため、各多波長光源は光源の発振波長特性を含め、同一の部品を使用することが可能となる。よって、さらなるシステムの簡素化と経済化が可能となる。   In this embodiment, since the M channel multi-wavelength light sources have N sets of interval products Δf × (N−1) within 600 GHz, each multi-wavelength light source includes the same components including the oscillation wavelength characteristics of the light sources. Can be used. Therefore, the system can be further simplified and made economical.

また本実施例では、第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子は、PLC型アレイ導波路回折格子(AWG)を適用した。それにより、従来のインターリーブ型フィルタより小型で簡易な光回路が実現可能である。   In this example, a PLC type arrayed waveguide diffraction grating (AWG) is applied to the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. As a result, an optical circuit that is smaller and simpler than the conventional interleave type filter can be realized.

なお本実施例のPLCはシリコン基板上の石英導波路であるが、基板や導波路の材料はシリコンや石英に限定されるものではなく、有機高分子樹脂なども使用可能である。   The PLC of the present embodiment is a quartz waveguide on a silicon substrate, but the material of the substrate and the waveguide is not limited to silicon or quartz, and an organic polymer resin or the like can also be used.

また本実施例のPLCに温度補償機能、すなわちアサーマル機能を追加することにより、環境温度の変動によっても特性の変動しない光回路とすることが可能である。代表的なアサーマル機能の追加は、光導波路の熱膨張率と対称的な熱膨張率を有する材料を導波路間に挿入する等の方法があげられる。   Further, by adding a temperature compensation function, that is, an athermal function, to the PLC of this embodiment, an optical circuit whose characteristics do not change even when the environmental temperature changes can be obtained. As a typical addition of the athermal function, there is a method of inserting a material having a thermal expansion coefficient symmetrical to the thermal expansion coefficient of the optical waveguide between the waveguides.

また本実施例では、周期性波長合分波素子のポート間隔Δfについて、その積Δf×(N−1)を周期性ΔFの2分の1以下とした。それにより、図5の結果に示されるように使用波長はFSR内の中央付近を用いることが出来るため低損失な特性の光回路が実現可能である。   In this embodiment, the product Δf × (N−1) of the port interval Δf of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element is set to half or less of the periodicity ΔF. As a result, as shown in the result of FIG. 5, the wavelength used can be near the center in the FSR, so that an optical circuit with low loss characteristics can be realized.

さらには図4に示すように第一の周期性波長合分波素子と第二の周期性波長合分波素子を同一としたことにより、さらなる光回路の小型化が実現可能である。   Furthermore, as shown in FIG. 4, by making the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element the same, further downsizing of the optical circuit can be realized.

(第2の実施形態)
次に図8を参照して、本発明の第2の実施形態にかかる光送受信システムおよびその光回路について説明する。本実施形態の光送受信システムの構成は図1、図2に示した構成と同等であるため説明は省略する。第1の実施形態に対する差異は周期性波長合分波素子の回路構成である。図8に、本実施例における周期性波長合分波素子の構成を示す。ここでは、第一の周期性波長合分波素子130の構成図として説明するが、光の進行方向を対称にすることにより第二の周期性波長合分波素子140としての説明も同様に可能である。なお第二の周期性波長合分波素子の構成は図3で説明した第一の周期性波長合分波素子と同等としても良い(光の進行方向は図3と対称である)。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 8, an optical transmission / reception system and an optical circuit thereof according to a second embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the optical transmission / reception system of this embodiment is the same as the configuration shown in FIGS. The difference from the first embodiment is the circuit configuration of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. FIG. 8 shows a configuration of a periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in this example. Here, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 130 will be described as a configuration diagram. However, the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140 can be similarly explained by making the traveling direction of light symmetrical. It is. The configuration of the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element may be the same as that of the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element described with reference to FIG. 3 (the light traveling direction is symmetric with respect to FIG. 3).

図8の周期性波長合分波素子は、第1の実施形態と同様に光平面回路(PLC)800に作製されたPLC型AWGであり、入出力チャネル導波路302と波長多重導波路310、入出力スラブ導波路304と波長多重スラブ導波路308、およびアレイ導波路306から構成される。入出力チャネル導波路は少なくともN本有し、波長多重導波路は少なくとも1本有する。   The periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device in FIG. 8 is a PLC type AWG fabricated in an optical planar circuit (PLC) 800 as in the first embodiment, and includes an input / output channel waveguide 302, a wavelength multiplexing waveguide 310, The input / output slab waveguide 304, the wavelength multiplexing slab waveguide 308, and the arrayed waveguide 306 are configured. There are at least N input / output channel waveguides and at least one wavelength multiplexing waveguide.

さらに本実施例の特徴の一つとして、周期性波長合分波素子は、入出力スラブ導波路304に入出力チャネル導波路302が接続されると共に、各多波長光源の波長を検出し制御するためのモニタ導波路802が接続され、かつ波長多重スラブ導波路308に波長多重導波路310が接続されると共に、出力される波長多重光の一部を波長多重スラブ導波路308へ再入力するためのループバック導波路804が接続される。   Further, as one of the features of the present embodiment, the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element has an input / output channel waveguide 302 connected to the input / output slab waveguide 304, and detects and controls the wavelength of each multi-wavelength light source. A wavelength-division-multiplexed waveguide 310 is connected to the wavelength-division-multiplexed slab waveguide 308, and a part of the output wavelength-multiplexed light is re-input to the wavelength-division-multiplexed slab waveguide 308. Loopback waveguides 804 are connected.

また周期性波長合分波素子の出力部にはタップ回路806が挿入され、波長多重光の一部が接続導波路808を介してループバック導波路804に接続される。タップ回路806は方向性結合器やY分岐回路等で構成可能な光部品であり、本実施例では波長多重光の全強度の5%を抽出しループバック導波路804に接続する。   A tap circuit 806 is inserted in the output portion of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element, and a part of the wavelength multiplexed light is connected to the loopback waveguide 804 via the connection waveguide 808. The tap circuit 806 is an optical component that can be configured with a directional coupler, a Y branch circuit, or the like. In this embodiment, 5% of the total intensity of wavelength multiplexed light is extracted and connected to the loopback waveguide 804.

基本的な回路設計条件は実施形態1と同様である。すなわち、周期性波長合分波素子の周期はいずれも多波長光源の周波数間隔ΔFに等しく構成されている。また、入出力スラブ導波路304との接続点における入出力チャネル導波路302の間隔(ポート間隔)はΔfに等しく、かつ入出力スラブ導波路304、アレイ導波路306、波長多重スラブ導波路308を伝播した入力光は波長多重スラブ導波路308に接続された波長多重導波路310に焦点を結ぶように構成されている。   Basic circuit design conditions are the same as in the first embodiment. That is, the period of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element is configured to be equal to the frequency interval ΔF of the multi-wavelength light source. Further, the interval (port interval) of the input / output channel waveguide 302 at the connection point with the input / output slab waveguide 304 is equal to Δf, and the input / output slab waveguide 304, the arrayed waveguide 306, and the wavelength multiplexing slab waveguide 308 are The propagated input light is configured to focus on the wavelength division multiplexing waveguide 310 connected to the wavelength division multiplexing slab waveguide 308.

またN本の入出力チャネル導波路302のうち奇数番号すなわち入出力チャネル導波路302−1,302−3〜302−(N−1)には多波長光源(110−1〜110−N)のうち奇数番号すなわち多波長光源110−1、110−3〜110−(N−1)からの波長が入力される。また、N本の入出力チャネル導波路のうち偶数番号すなわち入出力チャネル導波路302−2,302−4〜302−Nには多波長受光素子(150−1〜150−N)のうち偶数番号すなわち多波長受光素子150−2、150−4〜150−Nへの波長が出力される。すなわち、第1の入出力チャネル導波路には第1組の多波長光源の波長λ11からλM1のM波が入力され、第2の入出力チャネル導波路には第2組の多波長受光素子への波長λ12からλM2のM波が出力される。第3の入出力チャネル導波路には第3組の多波長光源の波長λ13らλM(N-1)のM波が入力され、第4の入出力チャネル導波路には第N組(N=4)の多波長受光素子への波長λ1NからλMNのM波が出力される。本実施例におけるパラメータはM=4、N=4、Δf=100GHz、ΔF=800GHzとする。 Of the N input / output channel waveguides 302, odd-numbered numbers, that is, input / output channel waveguides 302-1, 302-3 to 302- (N-1) include multi-wavelength light sources (110-1 to 110-N). Of these, odd numbers, that is, wavelengths from the multi-wavelength light sources 110-1, 110-3 to 110- (N-1) are input. Further, even numbers among the N input / output channel waveguides, that is, the input / output channel waveguides 302-2 and 302-4 to 302-N are even numbers among the multi-wavelength light receiving elements (150-1 to 150-N). That is, the wavelengths to the multi-wavelength light receiving elements 150-2 and 150-4 to 150-N are output. That is, M waves of wavelengths λ 11 to λ M1 of the first set of multi-wavelength light sources are input to the first input / output channel waveguide, and the second set of multi-wavelength light receiving is input to the second input / output channel waveguide. M waves of wavelengths λ 12 to λ M2 are output to the element. M waves of wavelengths λ 13 to λ M (N−1) of the third set of multi-wavelength light sources are input to the third input / output channel waveguide, and the Nth set ( M waves of wavelengths λ 1N to λ MN are output to the multi-wavelength light receiving element of N = 4). The parameters in this embodiment are M = 4, N = 4, Δf = 100 GHz, and ΔF = 800 GHz.

本実施形態に特徴的な構造の一つである、モニタ導波路802とループバック導波路804の設計について説明する。   The design of the monitor waveguide 802 and the loopback waveguide 804, which is one of the characteristic structures of this embodiment, will be described.

モニタ導波路802について、その本数はN組の多波長光源に対しN本である。入出力チャネル導波路302と同様に、入出力スラブ導波路304の接続点におけるN本のモニタ導波路802の間隔(ポート間隔)をΔfに設定し、入出力チャネル導波路302に隣接して順に配置する。本実施形態では、入出力チャネル導波路302は低損失性を得るために入出力スラブ導波路の中心に対称的に配置する。そのため、モニタ導波路802は図8に示すように、N本の入出力チャネル導波路302の両外側に対称的に配置されている。   The number of monitor waveguides 802 is N for N sets of multi-wavelength light sources. Similar to the input / output channel waveguide 302, the interval (port interval) of the N monitor waveguides 802 at the connection point of the input / output slab waveguide 304 is set to Δf, and adjacent to the input / output channel waveguide 302 in order. Deploy. In this embodiment, the input / output channel waveguide 302 is symmetrically disposed at the center of the input / output slab waveguide in order to obtain low loss. Therefore, the monitor waveguide 802 is symmetrically disposed on both outer sides of the N input / output channel waveguides 302 as shown in FIG.

ループバック導波路804は、波長多重スラブ導波路308と波長多重導波路310の接続点からΔf×N離れた位置に配置される。   The loopback waveguide 804 is arranged at a position that is Δf × N away from the connection point between the wavelength division multiplexing slab waveguide 308 and the wavelength division multiplexing waveguide 310.

上記設計条件と入力条件により、実施形態1と同様に、N本の入出力チャネル導波路302の内のN/2本に入力されるMチャネル波長多重光の組は、波長多重導波路310においてM×N/2チャネルのWDM信号として出力される。本実施例ではN=4であるため入出力チャネル導波路は4本である。またM=4であるため、双方向を合わせると波長多重導波路からは16波(4×4)のWDM信号が出力される。   Based on the above design conditions and input conditions, as in the first embodiment, a set of M-channel wavelength multiplexed light that is input to N / 2 of the N input / output channel waveguides 302 is It is output as a WDM signal of M × N / 2 channels. In this embodiment, since N = 4, there are four input / output channel waveguides. Since M = 4, 16 waves (4 × 4) of WDM signals are output from the wavelength multiplexing waveguide when the two directions are combined.

さらに本実施例の特徴として、ループバック導波路804から波長多重スラブ導波路308に戻された波長多重光の一部は波長分波されたのち、各モニタ導波路802に出力される。各モニタ導波路に出力される波長群は各多波長光源の波長群と同等の、周波数間隔ΔFでMチャネルを有する。よって、各モニタ導波路からの波長、光強度を監視することにより、各多波長光源の波長、光強度を調整(フィードバック制御)することが可能となる。   Furthermore, as a feature of the present embodiment, a part of the wavelength multiplexed light returned from the loopback waveguide 804 to the wavelength multiplexed slab waveguide 308 is wavelength-demultiplexed and then output to each monitor waveguide 802. The wavelength group output to each monitor waveguide has M channels at a frequency interval ΔF, which is equivalent to the wavelength group of each multi-wavelength light source. Therefore, it is possible to adjust (feedback control) the wavelength and light intensity of each multi-wavelength light source by monitoring the wavelength and light intensity from each monitor waveguide.

以上説明した構造と機能は、AWGのチップサイズを殆ど増大することなく、かつ波長合分波特性の劣化を殆ど与えることなく実現することが可能である。   The structure and function described above can be realized with almost no increase in the chip size of the AWG and almost no deterioration of the wavelength multiplexing / demultiplexing characteristics.

上記のように、本実施例により、図8に示すような周期性波長合分波素子を用いることによって、既存のWDMシステムを簡易な構成でより高密度、高ビットレートの一芯双方向型の光送受信WDMへの拡張が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, by using the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device as shown in FIG. 8, the existing WDM system can be easily configured with a higher density, higher bit rate, and a single core bidirectional type. Can be extended to optical transmission / reception WDM.

なお本実施例において、入出力チャネル導波路302は低損失性を得るために入出力スラブ導波路の中心に対称的に配置したがFSRの範囲内であれば別の位置でも良い。例えば、各入出力チャネル導波路をΔf×Nずらした位置に接続することも可能である。その場合、本実施例の設計条件では、モニタ導波路802は入出力チャネル導波路4本に隣接して4本配置される。   In this embodiment, the input / output channel waveguide 302 is symmetrically disposed at the center of the input / output slab waveguide in order to obtain low loss, but may be located at another position as long as it is within the FSR. For example, each input / output channel waveguide can be connected to a position shifted by Δf × N. In that case, four monitor waveguides 802 are arranged adjacent to the four input / output channel waveguides under the design conditions of the present embodiment.

(第3の実施形態)
次に図9から図11を参照して、本発明の第3の実施形態にかかる光送受信システムおよびその光回路について説明する。本実施形態の光送受信システムの構成は図1、図2で示される構成と同等であるため説明は省略する。実施形態1および2に対する差異は周期性波長合分波素子の回路構成である。図9に、本実施例における周期性波長合分波素子の構成を示す。ここでは、第一の周期性波長合分波素子130の構成図として説明するが、光の進行方向を対称にすることにより第二の周期性波長合分波素子140としての説明も同様に可能である。なお第二の周期性波長合分波素子の構成は図3で説明した第一の周期性波長合分波素子と同等としても良い(光の進行方向は図3と対称である)。
(Third embodiment)
Next, with reference to FIGS. 9 to 11, an optical transmission / reception system and an optical circuit thereof according to a third embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the optical transmission / reception system of this embodiment is the same as the configuration shown in FIGS. The difference from Embodiments 1 and 2 is the circuit configuration of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. FIG. 9 shows a configuration of a periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element in this example. Here, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 130 will be described as a configuration diagram. However, the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140 can be similarly explained by making the traveling direction of light symmetrical. It is. The configuration of the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element may be the same as that of the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element described with reference to FIG. 3 (the light traveling direction is symmetric with respect to FIG. 3).

図9の周期性波長合分波素子は、上記実施形態と同様に光平面回路(PLC)900に作製された、PLC型アレイ導波路回折格子(AWG)である。入出力チャネル導波路302と波長多重導波路310、入出力スラブ導波路304と波長多重スラブ導波路308、およびアレイ導波路306から構成される。入出力チャネル導波路302は少なくともN本有し、波長多重導波路310は少なくとも1本有する。   The periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device in FIG. 9 is a PLC type arrayed waveguide diffraction grating (AWG) manufactured in an optical planar circuit (PLC) 900 as in the above embodiment. The input / output channel waveguide 302 and the wavelength division multiplexing waveguide 310, the input / output slab waveguide 304, the wavelength division multiplexing slab waveguide 308, and the arrayed waveguide 306 are configured. There are at least N input / output channel waveguides 302 and at least one wavelength multiplexing waveguide 310.

周期性波長合分波素子は、実施例2と同様に、入出力スラブ導波路304に入出力チャネル導波路302が接続されると共に、各多波長光源の波長を検出し制御するためのモニタ導波路802が接続され、かつ波長多重スラブ導波路308に波長多重導波路310が接続されると共に、出力される波長多重光の一部を波長多重スラブ導波路308へ再入力するためのループバック導波路904が接続される。   As in the second embodiment, the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device includes an input / output channel waveguide 302 connected to the input / output slab waveguide 304 and a monitor guide for detecting and controlling the wavelengths of the multi-wavelength light sources. A waveguide 802 is connected, and the wavelength multiplexing slab waveguide 308 is connected to the wavelength multiplexing slab waveguide 308, and a loop-back waveguide for re-inputting a part of the output wavelength multiplexed light to the wavelength multiplexing slab waveguide 308. A waveguide 904 is connected.

さらに本実施例の特徴の一つとして、周期性波長合分波素子は、波長多重スラブ導波路308に波長多重導波路310が接続されると共に、出力される波長多重光の一部を抽出するタップ回路906が波長多重導波路310に接続され、タップ回路の一方がループバック導波路904に接続される。タップ回路906は方向性結合器やY分岐回路等で構成可能な光回路であり、本実施例では波長多重光の全強度の5%を抽出し、ループバック導波路904に接続する。   Further, as one of the features of the present embodiment, the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element is connected to the wavelength division multiplexing slab waveguide 308 and the wavelength division multiplexing waveguide 310, and extracts a part of the wavelength division multiplexed light to be output. A tap circuit 906 is connected to the wavelength multiplexing waveguide 310, and one of the tap circuits is connected to the loopback waveguide 904. The tap circuit 906 is an optical circuit that can be configured with a directional coupler, a Y branch circuit, or the like. In this embodiment, 5% of the total intensity of wavelength multiplexed light is extracted and connected to the loopback waveguide 904.

基本的な回路設計条件は実施形態1および2と同様である。すなわち、周期性波長合分波素子の周期はいずれも多波長光源の周波数間隔ΔFに等しく構成されている。また、入出力スラブ導波路304との接続点における入出力チャネル導波路302の間隔(ポート間隔)はΔfに等しく、かつ入出力スラブ導波路304、アレイ導波路306、出力スラブ導波路308を伝播した入力光は出力スラブ導波路308に接続された波長多重導波路310に焦点を結ぶように構成されている。   Basic circuit design conditions are the same as those in the first and second embodiments. That is, the period of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element is configured to be equal to the frequency interval ΔF of the multi-wavelength light source. Further, the interval (port interval) of the input / output channel waveguide 302 at the connection point with the input / output slab waveguide 304 is equal to Δf, and propagates through the input / output slab waveguide 304, the arrayed waveguide 306, and the output slab waveguide 308. The input light is configured to focus on the wavelength division multiplexing waveguide 310 connected to the output slab waveguide 308.

またN本の入出力チャネル導波路(302−1〜302−N)のうち奇数番号すなわち入出力チャネル導波路302−1,302−3〜302−(N−1)には多波長光源(例えば、110−1〜110−N)のうち奇数番号すなわち110−1、110−3〜110−(N−1)からの波長が入力される。また、N本の入出力チャネル導波路のうち偶数番号すなわち入出力チャネル導波路302−2,302−4〜302−Nには多波長受光素子(150−1〜150−N)のうち偶数番号すなわち多波長受光素子150−2、150−4〜150−Nへの波長が出力される。すなわち、第1の入出力チャネル導波路には第1組の多波長光源の波長λ11からλM1のM波が入力され、第2の入出力チャネル導波路には第2組の多波長受光素子への波長λ12からλM2のM波が出力される。第3の入出力チャネル導波路には第3組の多波長光源の波長λ13らλM(N-1)のM波が入力され、第4の入出力チャネル導波路には第N組(N=4)の多波長受光素子への波長λ1NからλMNのM波が出力される。本実施例におけるパラメータはM=4、N=4、Δf=100GHz、ΔF=800GHzとする。 Of the N input / output channel waveguides (302-1 to 302-N), an odd number, that is, the input / output channel waveguides 302-1 and 302-3 to 302- (N-1) have a multi-wavelength light source (for example, 110-1 to 110-N), an odd number, that is, a wavelength from 110-1, 110-3 to 110- (N-1) is input. Further, even numbers among the N input / output channel waveguides, that is, the input / output channel waveguides 302-2 and 302-4 to 302-N are even numbers among the multi-wavelength light receiving elements (150-1 to 150-N). That is, the wavelengths to the multi-wavelength light receiving elements 150-2 and 150-4 to 150-N are output. That is, M waves of wavelengths λ 11 to λ M1 of the first set of multi-wavelength light sources are input to the first input / output channel waveguide, and the second set of multi-wavelength light receiving is input to the second input / output channel waveguide. M waves of wavelengths λ 12 to λ M2 are output to the element. M waves of wavelengths λ 13 to λ M (N−1) of the third set of multi-wavelength light sources are input to the third input / output channel waveguide, and the Nth set ( M waves of wavelengths λ 1N to λ MN are output to the multi-wavelength light receiving element of N = 4). The parameters in this embodiment are M = 4, N = 4, Δf = 100 GHz, and ΔF = 800 GHz.

モニタ導波路802について、その本数はN組の多波長光源に対しN本である。入出力チャネル導波路302と同様に、入出力スラブ導波路304の接続点におけるN本のモニタ導波路802の間隔(ポート間隔)をΔfに設定し、入出力チャネル導波路302に隣接して順に配置する。本実施形態では、入出力チャネル導波路302は低損失性を得るために入出力スラブ導波路の中心に対称的に配置する。そのため、モニタ導波路802は図9に示すように、N本の入出力チャネル導波路302の両外側に対称的に配置する。   The number of monitor waveguides 802 is N for N sets of multi-wavelength light sources. Similar to the input / output channel waveguide 302, the interval (port interval) of the N monitor waveguides 802 at the connection point of the input / output slab waveguide 304 is set to Δf, and adjacent to the input / output channel waveguide 302 in order. Deploy. In this embodiment, the input / output channel waveguide 302 is symmetrically disposed at the center of the input / output slab waveguide in order to obtain low loss. Therefore, the monitor waveguide 802 is symmetrically disposed on both outer sides of the N input / output channel waveguides 302 as shown in FIG.

ループバック導波路904は、出力スラブ導波路308と波長多重導波路310の接続点からΔf×N離れた位置に配置される。   The loopback waveguide 904 is disposed at a position that is Δf × N away from the connection point between the output slab waveguide 308 and the wavelength division multiplexing waveguide 310.

上記設計条件と入力条件により、実施形態1と同様に、N本の入出力チャネル導波路302の内のM/2本に入力されるMチャネル波長多重光の組は、波長多重導波路310においてM×N/2チャネルのWDM信号として出力される。本実施例ではN=4であるため入出力チャネル導波路は4本である。またM=4であるため、双方向を合わせると波長多重導波路からは16波(4×4)のWDM信号が出力される。   Based on the above design conditions and input conditions, as in the first embodiment, a set of M channel wavelength multiplexed light input to M / 2 of the N input / output channel waveguides 302 is transmitted in the wavelength multiplexed waveguide 310. It is output as a WDM signal of M × N / 2 channels. In this embodiment, since N = 4, there are four input / output channel waveguides. Since M = 4, 16 waves (4 × 4) of WDM signals are output from the wavelength multiplexing waveguide when the two directions are combined.

ループバック導波路904から出力導スラブ波路308に戻された波長多重光の一部は波長分波されたのち、各モニタ導波路802に出力される。各モニタ導波路に出力される波長群は各多波長光源の波長群と同等の、周波数間隔ΔFでMチャネルを有する。よって、各モニタ導波路からの波長、光強度を監視することにより、各多波長光源の波長、光強度を調整(フィードバック制御)することが可能となる。   A part of the wavelength multiplexed light returned from the loopback waveguide 904 to the output waveguide slab waveguide 308 is demultiplexed and then output to each monitor waveguide 802. The wavelength group output to each monitor waveguide has M channels at a frequency interval ΔF, which is equivalent to the wavelength group of each multi-wavelength light source. Therefore, it is possible to adjust (feedback control) the wavelength and light intensity of each multi-wavelength light source by monitoring the wavelength and light intensity from each monitor waveguide.

以上説明した構造と機能は、AWGのチップサイズを殆ど増大することなく、かつ波長合分波特性の劣化を殆ど与えることなく実現することが可能である。   The structure and function described above can be realized with almost no increase in the chip size of the AWG and almost no deterioration of the wavelength multiplexing / demultiplexing characteristics.

さらに本実施例では同一チップ上にタップ回路906を集積したため、実施例2に比べてサイズや特性の劣化なく集積度を向上することが可能である。   Further, since the tap circuit 906 is integrated on the same chip in this embodiment, the degree of integration can be improved without deterioration in size and characteristics as compared with the second embodiment.

図10に、本実施例で使用した周期性波長合分波素子900の回路構成を示す。図10に示すように、第一の周期性波長合分波素子130および第二の周期性波長合分波素子140は、同一である。これにより、光回路(第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子)の小型化や経済化が実現できる。周期性波長合分波素子900は、N本の波長合波用入出力チャネル導波路302と、波長合波用入出力スラブ導波路304、波長合波用アレイ導波路306、波長合波用波長多重スラブ導波路308、および1本の波長合波用波長多重導波路310を含んで構成される。   FIG. 10 shows a circuit configuration of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device 900 used in this embodiment. As shown in FIG. 10, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 130 and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140 are the same. As a result, the optical circuit (the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element) can be reduced in size and economy. The periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device 900 includes N wavelength multiplexing input / output channel waveguides 302, a wavelength multiplexing input / output slab waveguide 304, a wavelength multiplexing array waveguide 306, and a wavelength multiplexing wavelength. The multi-slab waveguide 308 and one wavelength multiplexing wavelength multiplexing waveguide 310 are configured.

また周期性波長合分波素子300は、実施例2と同様に、入出力スラブ導波路304に入出力チャネル導波路302が接続されると共に、各多波長光源の波長を検出し制御するためのモニタ導波路802が接続され、かつ波長多重スラブ導波路308に波長多重導波路310が接続されると共に、出力される波長多重光の一部を波長多重スラブ導波路308へ再入力するためのループバック導波路904が接続され、さらに、波長多重導波路310から出力される波長多重光の一部を抽出するタップ回路906が波長多重導波路310に接続され、タップ回路の一方がループバック導波路904に接続される。   Similarly to the second embodiment, the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device 300 includes an input / output channel waveguide 302 connected to the input / output slab waveguide 304, and detects and controls the wavelengths of the multi-wavelength light sources. A loop for connecting the monitor waveguide 802 and the wavelength division multiplexing slab waveguide 308 to the wavelength division multiplexing waveguide 310 and re-inputting a part of the wavelength division multiplexed light to the wavelength division multiplexing slab waveguide 308 A back waveguide 904 is connected, and a tap circuit 906 for extracting a part of the wavelength multiplexed light output from the wavelength multiplexed waveguide 310 is connected to the wavelength multiplexed waveguide 310, and one of the tap circuits is a loop back waveguide. 904 is connected.

図11に、作製した4×1周期性波長合分波素子の特性例のうち第一組(第1組の多波長光源の波長λ11からλM1のM波)を示す。本素子は、シリコン基板上の石英系PLCであり、コアとクラッドの比屈折率差は約1%である。得られた特性は、λ11からλ44まで1.5dB以下の低損失性を有する。また隣接する群の周波数間隔(例えばλ11とλ21の間隔)ΔF、同一群内の隣接周波数間隔(例えばλ21とλ22の間隔)Δfについてはそれぞれ800GHzと100GHzと設計通りで、その誤差は測定精度(±4GHz)以下であった。さらに、光の偏波2成分方向の特性差(偏波依存性)について、図11には両偏波方向の重ね描きを行ったが、その偏波依存性は識別できない範囲(周波数差で測定精度未満)の良好な特性を有する。また、波長多重出力光と同等の波長で20dB低い位置にモニタ出力光が得られる。この結果から、各モニタ導波路からの波長、光強度を監視することにより、各多波長光源の波長、光強度を調整(フィードバック制御)することが可能となる。 FIG. 11 shows the first set (M waves of wavelengths λ 11 to λ M1 of the first set of multi-wavelength light sources) among the characteristic examples of the fabricated 4 × 1 periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. This element is a silica-based PLC on a silicon substrate, and the relative refractive index difference between the core and the clad is about 1%. The obtained characteristics have a low loss of 1.5 dB or less from λ 11 to λ 44 . Further, the frequency interval between adjacent groups (for example, the interval between λ 11 and λ 21 ) ΔF and the adjacent frequency interval within the same group (for example, the interval between λ 21 and λ 22 ) Δf are 800 GHz and 100 GHz, respectively, as designed. Was less than the measurement accuracy (± 4 GHz). Furthermore, regarding the characteristic difference (polarization dependency) in the two polarization directions of light, FIG. 11 shows both polarization directions superimposed, but the polarization dependency cannot be identified (measured by frequency difference). (Less than accuracy). Also, monitor output light can be obtained at a position 20 dB lower than the wavelength-multiplexed output light. From this result, it is possible to adjust (feedback control) the wavelength and light intensity of each multi-wavelength light source by monitoring the wavelength and light intensity from each monitor waveguide.

上記のように、本実施例により、図9に示すような周期性波長合分波素子を用いることによって、既存のWDMシステムを簡易な構成でより高密度、高ビットレートの一芯双方向型の光送受信WDMへの拡張が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, by using the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device as shown in FIG. 9, the existing WDM system can be easily configured with a higher density, higher bit rate, and a single core bidirectional type. Can be extended to optical transmission / reception WDM.

上記種々の実施形態では、N本の入出力チャネル導波路のうちの奇数番号と偶数番号に多波長光源と多波長受光素子を交互に接続する例を説明したが、N本の入出力チャネル導波路に多波長光源と多波長受光素子を交互に接続しなくても良い。例えば、N本の入出力チャネル導波路の1番目からN/2番目に多波長光源を接続し、残りに多波長受光素子を接続しても良い。   In the various embodiments described above, the example in which the multi-wavelength light source and the multi-wavelength light receiving element are alternately connected to the odd number and the even number of the N input / output channel waveguides has been described. The multi-wavelength light source and the multi-wavelength light receiving element need not be alternately connected to the waveguide. For example, a multi-wavelength light source may be connected from the first to N / 2 of the N input / output channel waveguides, and a multi-wavelength light receiving element may be connected to the rest.

100 光送受信システム
110 多波長光源
111 下り信号光送信器
112 光源
113 光ファイバ伝送路
114 波長合波素子
115 信号光受信器
116 上り信号光送信器
117 上り信号光受信器
130 第一の周期性波長合分波素子
140 第二の周期性波長合分波素子
145 周期性波長合分波素子
150 多波長受光素子
152 受光素子
154 波長分波素子
300,800,900 光平面回路(PLC)
302 入出力チャネル導波路
304 入出力スラブ導波路
306 アレイ導波路
308 波長多重スラブ導波路
310 波長多重導波路
802 モニタ導波路
804,904 ループバック導波路
806,906 タップ回路
808 接続導波路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical transmission / reception system 110 Multi-wavelength light source 111 Downstream signal light transmitter 112 Light source 113 Optical fiber transmission line 114 Wavelength multiplexing element 115 Signal light receiver 116 Upstream signal light transmitter 117 Upstream signal light receiver 130 1st periodic wavelength Multiplexing / demultiplexing element 140 Second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 145 Periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 150 Multi-wavelength light receiving element 152 Light receiving element 154 Wavelength demultiplexing element 300, 800, 900 Optical planar circuit (PLC)
302 I / O channel waveguide 304 I / O slab waveguide 306 Array waveguide 308 Wavelength multiplexed slab waveguide 310 Wavelength multiplexed waveguide 802 Monitor waveguide 804, 904 Loopback waveguide 806, 906 Tap circuit 808 Connection waveguide

Claims (8)

周波数間隔ΔFを有するMチャネルの多波長光源をN組と、
前記Mチャネルを合波したMチャネル波長多重光であって前記N組の多波長光源のうちのN/2組の多波長光源の各々からのN/2組のMチャネル波長多重光を、第一のM×N/2チャネル波長多重光に合波し、第二のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル波長多重光に分波する第一の周期性波長合分波素子と、
前記N組の多波長光源のうちの他のN/2組の多波長光源の各々からのN/2組のMチャネル波長多重光を、前記第二のM×N/2チャネル波長多重光に合波し、前記第一のM×N/2チャネル波長多重光を前記N/2組のMチャネル波長多重光に分波する第二の周期性波長合分波素子と、
前記第一の周期性波長合分波素子により分波されたN/2組のMチャネル多波長光を受光するN/2組の多波長受光素子および前記第二の周期性波長合分波素子により分波されたN/2組のMチャネル多波長光を受光する他のN/2組の多波長受光素子と
を有し、
前記第一の周期性波長合分波素子の周期と前記第二の周期性波長合分波素子の周期が前記多波長光源の前記周波数間隔ΔFに等しく構成されている
ことを特徴とする光送受信システム。
N sets of M-channel multi-wavelength light sources having a frequency interval ΔF,
M-channel wavelength multiplexed light combined with the M channels, and N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light from each of the N / 2 sets of multi-wavelength light sources out of the N sets of multi-wavelength light sources, A first periodic wavelength-multiplexed light that is multiplexed with one M × N / 2-channel wavelength multiplexed light and a second M × N / 2-channel wavelength-multiplexed light is demultiplexed into N / 2 sets of M-channel wavelength multiplexed light. A demultiplexing element;
N / 2 sets of M-channel wavelength multiplexed light from each of the other N / 2 sets of multi-wavelength light sources among the N sets of multi-wavelength light sources are converted into the second M × N / 2-channel wavelength multiplexed light. A second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element that multiplexes and demultiplexes the first M × N / 2 channel wavelength multiplexed light into the N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light;
N / 2 sets of multi-wavelength light receiving elements for receiving N / 2 sets of M-channel multi-wavelength light demultiplexed by the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing elements and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing elements And another N / 2 sets of multi-wavelength light receiving elements that receive the N / 2 sets of M-channel multiwavelength light demultiplexed by
The optical transmission / reception characterized in that the period of the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the period of the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element are equal to the frequency interval ΔF of the multi-wavelength light source. system.
前記Mチャネルの多波長光源は、
隣接する組の周波数が全体的にΔfシフトしており、
N組の間隔積Δf×(N−1)が前記多波長受光素子における波長分波素子の透過帯域Bより小さいこと
を特徴とする請求項1に記載の光送受信システム。
The M-channel multi-wavelength light source is:
The frequency of the adjacent set is shifted by Δf as a whole,
2. The optical transmission / reception system according to claim 1, wherein N sets of interval products Δf × (N−1) are smaller than a transmission band B of a wavelength demultiplexing element in the multi-wavelength light receiving element.
前記Mチャネルの多波長光源は、
N組の間隔積Δf×(N−1)が600GHz以内であること
を特徴とする請求項1に記載の光送受信システム。
The M-channel multi-wavelength light source is:
The optical transmission / reception system according to claim 1, wherein N sets of interval products Δf × (N−1) are within 600 GHz.
前記第一の周期性波長合分波素子および前記第二の周期性波長合分波素子はアレイ導波路格子であること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光送受信システム。
The optical transmission / reception system according to any one of claims 1 to 3, wherein the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element are arrayed waveguide gratings.
前記第一の周期性波長合分波素子および前記第二の周期性波長合分波素子はポート間隔がΔfであり、
前記ポート間隔の積Δf×(N−1)は、前記第一の周期性波長合分波素子および前記第二の周期性波長合分波素子の周期性ΔFの2分の1以下である
ことを特徴とする請求項4に記載の光送受信システム。
The first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element have a port interval of Δf,
The port interval product Δf × (N−1) is equal to or less than half of the periodicity ΔF of the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. The optical transmission / reception system according to claim 4.
前記第一の周期性波長合分波素子および前記第二の周期性波長合分波素子は、同一である
ことを特徴とする請求項4に記載の光送受信システム。
The optical transmission / reception system according to claim 4, wherein the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element are the same.
前記第一の周期性波長合分波素子および前記第二の周期性波長合分波素子は、
前記Mチャネル波長多重光を入出力するN本の入出力チャネル導波路と、
前記N本の入出力チャネル導波路に接続された入出力スラブ導波路と、
前記入出力スラブ導波路に前記N本の入出力チャネル導波路と共に接続された、前記Mチャネル波長多重光の波長を検出し制御するためのモニタ導波路と、
前記入出力スラブ導波路とアレイ導波路で接続された波長多重スラブ導波路と、
前記波長多重スラブ導波路に接続された波長多重導波路と、
前記波長多重スラブ導波路に前記波長多重導波路と共に接続された、出力される前記M×N/2チャネル波長多重光の一部を前記波長多重スラブ導波路に再入力するためのループバック導波路と
を備えたことを特徴とする請求項4に記載の光送受信システム。
The first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element are:
N input / output channel waveguides for inputting and outputting the M channel wavelength division multiplexed light;
An input / output slab waveguide connected to the N input / output channel waveguides;
A monitor waveguide connected to the input / output slab waveguide together with the N input / output channel waveguides for detecting and controlling the wavelength of the M-channel wavelength multiplexed light;
A wavelength multiplexed slab waveguide connected by the input / output slab waveguide and an arrayed waveguide;
A wavelength division multiplexing waveguide connected to the wavelength division multiplexing slab waveguide;
A loopback waveguide connected to the wavelength division slab waveguide together with the wavelength division waveguide for re-inputting a part of the output M × N / 2 channel wavelength division multiplexed light to the wavelength division slab waveguide. The optical transmission / reception system according to claim 4, further comprising:
前記第一の周期性波長合分波素子および前記第二の周期性波長合分波素子は、
前記波長多重導波路が接続された、
前記M×N/2チャネル波長多重光の一部を抽出するタップ回路を備え、
前記抽出されたM×N/2チャネル波長多重光の一部が前記ループバック導波路に接続されること
を特徴とする請求項7に記載の光送受信システム。
The first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element are:
The wavelength division multiplexing waveguide is connected,
A tap circuit for extracting a part of the M × N / 2-channel wavelength multiplexed light;
The optical transmission / reception system according to claim 7, wherein a part of the extracted M × N / 2-channel wavelength division multiplexed light is connected to the loopback waveguide.
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JP3293698B2 (en) * 1992-09-29 2002-06-17 日本電信電話株式会社 Array waveguide diffraction grating type optical multiplexer / demultiplexer with loopback optical path
JP2001358697A (en) * 2000-06-16 2001-12-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical access network, optical network terminating device, and optical subscriber line terminating device
JP4230934B2 (en) * 2004-02-10 2009-02-25 日本電信電話株式会社 Multi-channel optical modulator and multi-channel optical transmitter
US8447182B2 (en) * 2010-09-30 2013-05-21 Fujitsu Limited Multi-wavelength transponder with wavelength division multiplexing modules
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