JP2000244402A - 光システム - Google Patents

光システム

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JP2000244402A
JP2000244402A JP2000041688A JP2000041688A JP2000244402A JP 2000244402 A JP2000244402 A JP 2000244402A JP 2000041688 A JP2000041688 A JP 2000041688A JP 2000041688 A JP2000041688 A JP 2000041688A JP 2000244402 A JP2000244402 A JP 2000244402A
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Lumentum Ottawa Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンネル間隔が密の波長多重化チャンネル
を既存の杜撰なフィルタを用いるにも拘らず漏話無しに
確実に分離する。 【解決手段】 ポート1、2、3をもつ光サーキュレー
タ82を備え、ポート1に波長多重チャンネルλ1〜λ
8を入力する。波長多重チャンネルλ1〜λ8はサーキ
ュレータ82のポート2に接続されたエタロン117を
通して偶数チャンネルλ2、λ4、λ6、λ8を分離す
る。そして、エタロン117から反射したチャンネルは
サーキュレータ82のポート3からエタロン117aに
導き、奇数チャンネルを透過し、既存のWDMデバイス
92で個別の各チャンネル信号に分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に多重分離
化の分野に関し、より詳細には光信号を特定の位置に導
き、多重化、多重分離化等を行う光回路(光システム)
に関するものである。
【0002】
【発明の技術背景】光ファイバのような光導波路を通し
て高速度でチャンネル化された情報を運ぶ手段として光
信号を使用することは、伝搬損失が低く、光システムは
電磁干渉(EMI)を受けず、より大きいチャンネル容量
を持つので、それはマイクロ波リンク、同軸ケーブル、
および撚銅線を使用する方式のような他の方式よりも好
ましい。高速光システムは、数メガビット/秒から数十
ギガビット/秒の信号速度を持つ。
【0003】光通信システムは、通信ネットワークの殆
ど何処にもある。ここでの「光通信システム」の表現
は、総ての光路を通す二点間の情報を伝える総ての波長
で、光信号を使用する総てのシステムを包含する。光通
信システムは例えば、ここに参考文献として組み入れた
Gower, 編集 光通信システム(Prentice Hall, ニュー
ヨーク)1993年に、およびP. E. Green, Jrによっ
て「ファイバ光ネットワーク」(Prentice Hall, ニュ
ージャージー)1993年に開示されている。
【0004】通信容量は、光ファイバの増大し続ける情
報量を伝達するために更に増加し、データ伝達速度は増
大し、利用可能な帯域は不足供給源となってきている。
【0005】高速データ信号は、遠隔地へのデータ通信
用伝送媒体を共有する色々なデータ・ストリームの集合
(または多重化)によって形成される複数の信号であ
る。波長分割多重化(WDM)は、利用可能な資源(帯域
供給源)をより効果的に使用する手段として光通信シス
テムに一般的に使用される。
【0006】WDMにおいて、各高速データチャンネル
は、その情報を一本の光導波路に予め割り当てられた波
長で伝達する。受信器端では、異なる波長のチャンネル
は一般に狭帯域フィルタによって分離され、次いで続く
処理において検出され、または使用される。実際、WDM
システムにおいて一本の光導波路によって運ばれるチャ
ンネルの数は、漏話、光増幅器の狭動作帯域および/又
は光ファイバの非直線性によって制限される。その上、
このようなシステムは、WDMシステムのコストを増加
し、その複雑さを増す、正確な帯域選択、安定な同調型
レーザやフィルタ、およびスペクトル純度を必要とす
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の光フ
ィルタによっては適切に濾過されない隣接配置されたチ
ャンネルを濾過、分離する方法とそのシステムに関す
る。本発明の重要な部分は、特定の受信先へ光信号を導
くために光経路が動的に構成され、制御されるようなシ
ステムに関する。本発明の一側面では、例えば同じ譲受
人に譲渡された米国特許出願No.08/864,895に記述され
たもののようなデインターリーバー・フィルタを使用し
て、隣接する光チャンネルに対応する密接に配置された
波長を最初に多重分離化することにより、不充分な傾斜
と応答を持つ安価な“杜撰"フィルタを使用させるよう
にする、構成可能なアッド(追加)/ドロップ回路が提
供されている。
【0008】本発明は、総ての交番チャンネルを二つの
データ・ストリームにデインターリーブ、またはインタ
ーリーブするデインターリーバーには限定されず、例え
ば図15に示されるように更に間隔をあけられたチャン
ネルの幾つかのストリームに多重分離化するデインター
リーバー/インターリーバーを含む。
【0009】現在、高速光通信システムに対して国際的
に同意されたチャンネル間隔は、隣接チャンネルの中心
波長間の0.8nmに等価な100GHzであり、例えば
隣接チャンネルの中心波長間の1.6nmに等価な20
0GHzチャンネル間隔を超える。勿論、隣接チャンネル
間の波長分離が減少するので、漏話のない超狭帯域濾過
の可能な、より正確な多重分離化回路への必要性および
要求が増加する。今日の利用可能な技術でもって、0.
4nm以下に離隔されたチャンネルを漏話なしに分離す
るために従来の二色性フィルタを使用することは、この
ようなフィルタは製造が不可能ではないとしても困難で
あるので、実際的ではない。
【0010】隣接チャンネル間のチャンネル間隔は少な
くとも二つの信号のそれぞれにおいてよりも大きく、そ
のことによって少なくとも二つの信号のそれぞれによっ
て運ばれるチャンネルを多重分離化するために、より精
度の低いフィルタで十分である、密接に配置されたチャ
ンネルを持つ光信号を少なくとも二つの光信号に分離す
る回路を利用することが、本発明の一面の目的である。
多重分離化されたデータチャンネルをアッド(追加)、
またはドロップする動的に構成可能なアッド/ドロップ
回路を提供することが、本発明の別の目的である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、既知
のDWDM構成要素と統合できる、新しい、効果的なデイン
ターリーブ/インターリーブ技術が提供され、狭いチャ
ンネル間隔と高チャンネルカウントを持つ非常に高性能
のモジュラー型デバイスを産み出す。本発明によるこれ
らの新しい組み合わせデバイスは、低損失、低漏話、高
絶縁(高アイソレーション)、均一なチャンネル応答、
および低減された温度感度による卓越したチャンネル精
度を含む優れた性能特性を示す。本発明によるデバイス
は、チャンネルカウント(チャンネル数)を増加し、低
減されたチャンネル間隔の使用を可能にするように既存
のシステムに直接適用できる。
【0012】本発明によれば、以下の構成の光システム
が提供される。すなわち、複数の多重化された光チャン
ネルを持つ光信号を受ける少なくとも一つの入力ポート
と、多重分離化された光チャンネルを受ける複数の出力
ポートとを持つ第一デインターリーバー/インターリー
バー・多重分離化/多重化回路(以下、第一インターリ
ーバー・多重分離化/多重化回路ともいい、さらに簡略
化して第一インターリーバーともいう)と;第一インタ
ーリーバー・多重分離化/多重化回路と光学的に結合さ
れ、複数の受光ポートおよび多重化光信号を受ける少な
くとも一つの出力ポートを持つ第二デインターリーバー
/インターリーバー・多重化/多重分離化回路(以下、
第二インターリーバー・多重化/多重分離化回路ともい
い、さらに簡略化して第二インターリーバーともいう)
と;少なくとも一つの制御信号に依存して第一および第
二デインターリーバー/インターリーバー回路間に伝搬
する光の少なくとも一つの波長帯域の方向を動的に制御
するコントローラーと;を有する光システムが提供され
る。
【0013】また、本発明の他の面において、複数の多
重化された光チャンネルを持つ光信号を受ける少なくと
も一つの入力ポートと、多重分離化された光チャンネル
を受ける複数の出力ポートとを持つ第一デインターリー
バー/インターリーバー・多重分離化/多重化回路(第
一インターリーバー・多重分離化/多重化回路)と;第
一インターリーバー・多重分離化/多重化回路と光学的
に結合され、複数の受光ポートおよび多重化光信号を受
ける少なくとも一つの出力ポートを持つ第二デインター
リーバー/インターリーバー・多重化/多重分離化回路
(第二インターリーバー・多重化/多重分離化回路)
と;少なくとも一つの制御信号に依存して第一および第
二インターリーバー回路間に伝搬する光の少なくとも一
つの波長帯域を方向付けするための方向制御回路と;を
有する光システムが提供される。
【0014】本発明のさらに別の面によれば、以下を有
する光システムが提供される。すなわち、中に集積導波
路を持ち、複数のポートにおいて複数のデインターリー
ブされたチャンネルを提供する第一集積導波路ブロック
と;第一集積導波路ブロックの複数のポートと光学的に
結合され、特定のチャンネルを出力ポートに向かって、
またはドロップポートに向かって導く複数の同調型格子
を中に持つ第二集積導波路ブロックと;中に集積導波路
ブロックを持ちデインターリーブされたチャンネルの少
なくとも幾つかを受け、インターリーブし、そのチャン
ネルを出力ポートに導く第三集積導波路ブロックと;を
有することを特徴とするチャンネルのアッドとドロップ
の少なくとも一方の動作を行う集積型の光システが提供
される。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付の図面を用
い、実施形態例に基づいて説明する。図2には、それぞ
れλ1およびλ2に中心を置く二つの隣接チャンネルを
通過するように設計された二つのフィルタに対する波長
応答10および20が示されている。フィルタは、20
0GHz光システムで動作するように設計されており、こ
こで隣接チャンネルの中心波長間の距離は1.6nmであ
る。
【0016】フィルタの応答10および20は、点線に
よって示された境界を持つことが示され、その境界間内
部で、各レーザーが各チャンネルに対するデータ信号を
提供する。こうして、例えばフィルタ応答10に対応す
るチャンネル1の光データ信号を提供するように動作す
るレーザーは、対応する点線10aと10bの波長間で
動作しなければならなず、同じ仕方でチャンネル2に対
して光信号を提供するレーザーは、点線20aと20b
間にある波長を持つ光データ信号を提供するするように
動作しなければならない。
【0017】データの完全性が保存されるように光シス
テムが動作するために、隣接チャンネル間の漏話は最小
限にされなければならず、少なくとも予め定められた許
容最大レベル(−20dB)未満でなければならない。図
2に、フィルタ20の応答がフィルタ10の応答と重畳
するように示され、重畳部分は斜線の引かれた三角領域
40で示されいる。更に、点線10bが点50でフィル
タ10の応答を示す示す斜線を横切るように示されてい
る。こうして、もし点線10bと20a間の距離(ある
いはチャンネル間隔)が縮小される、すなわち与えられ
た帯域幅に対してトータルのチャンネル数を増加するこ
とによりより過密な通信システムを持つようにされるな
らば、隣接チャンネル間の漏話は示されるフィルタの許
容最大レベル(−20dB)を超えるであろう。
【0018】0.8nmに等価な100 GHzチャンネル間
隔が実行された時、出力応答10および20で描かれた
フィルタは、チャンネル1および2を十分に分離せず、
高レベルの漏話がデータの読出しに悪影響を与える。こ
の場合、図2に示された従来の二色性フィルタは十分で
はなく、漏話は許容最大レベルを超えるであろう。
【0019】本発明の一つの面は、チャンネル化された
光信号、すなわち密接スペースで多重化された信号を、
最初に、それぞれが複数のより疎のスペースの多重化チ
ャンネルで構成される複数の密度のより疎のチャンネル
化信号に多重分離化する光回路を利用する。回路の第一
端部に入射した複数のチャンネルに回路が多重化機能を
実施する第一方向においては、それはインターリーバー
回路であり、複数の多重分離化チャンネルを提供するた
めに反対側の端部でそこに入射した複合信号に回路が多
重分離化機能を実施する反対方向においては、それはデ
インターリーバー回路として作用する。しかしながら、
用語インターリーバー回路は、以後このインターリーバ
ー/デインターリーバー回路を意味するために用いられ
る。このようなインターリーバー回路の一つがCohenの
名による米国特許No.5,680,490に櫛形分割フィルターと
して開示されている。
【0020】本発明の実施形態例を示す図1を参照し
て、入力ポート101、ファブリ・ペローエタロンフィ
ルタ110と結合された第二ポート102、および出力
ポートとして作用する第三ポート103を持つ3ポート
光サーキュレータ(循環器)を含む光インターリーバー
回路が示されている。ファブリ・ペローエタロンフィル
タ110は、共振光空洞を形成する或る固定間隙だけ分
離して互いに向き合う二つの部分的な反射鏡、あるいは
反射表面を持つ。
【0021】一般的に、エタロンフィルタのスペクトル
特性は、鏡または反射表面の反射率、および鏡(または
反射表面)間の間隙(または空間)の長さで決定され
る。ファブリ・ペロー原理により広帯域光ビームは濾過
され、それによって周期的スペクトル通過帯域が実質的
にフィルタの外に伝達される。その逆に、もし鏡または
反射表面の反射率が適当に選択されれば、dnmだけシフ
トされた周期的スペクトル通過帯域は実質的に入力鏡表
面から後方(逆方)に反射される。Ipの名のJSDFitel I
nc.に譲渡された米国特許No.5,283,845に開示されたよ
うな可調整ファブリ・ペローデバイスにおいて、スペク
トル通過帯域の中心波長の同調(調整)は一般的に有効
空洞長(間隔)を変化させることにより達成される。
【0022】図3、4、5、6、7には五個の異なるフ
ァブリ・ペローエタロンデバイス113、114、11
5、116、117とその出力応答曲線が、それらの性
能について最不適状態から最適状態にわたって示され、
記述されている。図3(A)は、1.6nmFSR(自由ス
ペクトラム域)と1.5のフィネスを持つ図3(a)に
示すような2-鏡エタロン(2つの鏡を持つエタロン)用
に対する出力応答を示す。
【0023】実線で示された第一曲線は、波長1548
nmから1552nmに亘る入力光に対する一個のエタロン
113のdBsでの周期的透過応答である。点線で示され
る同図の第二曲線群は、同じ波長範囲内における同じエ
タロン113の反射応答を描く。波長λ1(1549.
2nm)およびλ3(1550.85nm)において、エタ
ロンに入射した入力光からの反射光の強度は約−3dBだ
け減衰されていることが分かる。
【0024】更に、波長λ2(1550nm)およびλ4
(1551.6nm)において、エタロンに入射した入力
光の実質的に総てが、2つの鏡を通してエタロン113
の出力ポートに透過されていることが分かる。エタロン
は0.4nmの帯域幅を持つ隣接チャンネルを通過しおよ
び反射するように使用されるべきであるから、この場合
波長λ2およびλ4におけるエタロンの応答は、反射が
約−25dBを超えない少なくとも0.4nmのウィンドウ
を持つことが好ましい。
【0025】より一般な用語で述べるならば、波長λ1
およびλ3においてエタロンの入力ポートに入射した殆
どの光は後方に反射され、波長λ2およびλ4における
殆どの光はエタロンを通して透過されるのが望ましい。
しかしながら、図3(A)のグラフから分かるように、
λ2すなわち1550nmにおける透過ウィンドウは−2
3dB において僅か0.06nm幅である。
【0026】−3.2dBにおける応答曲線で示されるよ
うに、波長λ1およびλ3において、そして0.4nmウ
ィンドウ内では、エタロンに入射した入力光の約半分ま
たはそれ以上が反射される。エタロンの周期性により光
の多重波長はデバイスを通して進められ、他の隣接する
波長は後方に反射させられ、それによって多重チャンネ
ル化された入力光信号を二つのより低密度の光信号に分
離する。
【0027】図4を参照して、1.6nmのFSRとR2=4R1/
(1+R1)としてR1=0.05の反射率を持つ3-鏡二空洞エ
タロン(3つの鏡と2つの空洞を持つエタロン)114
に対する応答曲線が示されている。図4(a)に示され
るように、反射率R2を持つ鏡が反射率R1を持つ外側の鏡
の間に挟まれ、およびそれらから距離Sだけ離隔して置
かれるように、鏡は配置される。このデバイスに対する
図4(A)の応答曲線によって、波長λ1およびλ3に
おいて反射は−2.84dBであり、それによってエタロ
ン113に対してよりもこれらの波長においてより少な
いチャンネル減衰を示すことが分かる。
【0028】更に、波長λ2およびλ3に対応するチャ
ンネルに対する−23dBでの透過ウィンドウは0.27
nmであり、これは再び単一空洞エタロン113の応答に
対する改良である。しかしながら、エタロン114は隣
接チャンネル間に十分な絶縁を提供しない。
【0029】図5において、2組の3-鏡二空洞エタロ
ン(3つの鏡と2つの空洞を持つエタロン)115に対
する応答曲線が図5(A)に示されるように、反射モー
ドで示されている。図5(a)に示される各エタロン1
15は1.6nmのFSRとR1=0.1の反射率を持つ。この構
成において、光は第一エタロン115に入射し、第一エ
タロン115から反射された信号は、第二エタロン11
5から再び反射される。
【0030】各エタロンに対してウィンドウは、波長λ
2およびλ4に対応するチャンネルのピークから10dB
において約0.42nmであり、こうして二重経路で反射
された信号からλ2およびλ4の拒絶(排除)に対する
約0.42nmのウィンドウを提供する。
【0031】図6は、R1=0.21で二つの二重空洞エタロ
ン(図6(a))を持つ2パス透過システムの応答曲線
(図6(A))を示す。この場合、波長λ1およびλ3
に対応するチャンネルは各エタロン116用0.4nmウ
ィンドウ内で実質的に阻止され、実質的に阻止された
(反射)波長λ1およびλ3に対応する隣接するチャン
ネル1および3からの漏話を許容レベルに抑えて、略1
00パーセントの透過が波長λ2およびλ4に対して与
えられる。
【0032】この構成に対しては、性能を劣化させる二
つのエタロン116間の多重反射を避けるように注意し
なければならない。これは光ビームを小さな角度で11
6を通過させることにより、または二つのエタロン11
6間に光アイソレータを置くことにより達成できる。
【0033】図7について、同図の(a)に示すように
互いから距離Sだけ離隔した4-鏡エタロン(4つの鏡
を持つエタロン)117に対する応答曲線が同図の
(A)に示され、ここでR1=0.2およびR2=0.656である。
R1=0.2およびR2=0.656である4-鏡構成で規定されるマ
ルチ(多重)空洞エタロンを持つこの実施形態例では、
応答は先に説明されたエタロン設計に対してより更に改
善される。
【0034】この場合、図7(A)を参照して見られる
ように、チャンネルλ1およびλ3は−19.8dBにお
いて約0.40nmの範囲に亘って実質的に阻止され、チ
ャンネルλ2およびλ4に対しては−1dBにおいて約
0.40nmの透過ウィンドウがある。反射に関して、チ
ャンネルλ1およびλ3は殆ど完全に反射され、反射信
号からλ2およびλ4の残留レベルを除去するために追
加の濾過が必要になるであろうが、λ2およびλ4は反
射信号から大幅に無くなる。
【0035】マルチ(多重)空洞エタロン構造を提供す
ることにより、応答は単一空洞エタロンのそれに対して
かなり改善される。
【0036】エタロン116や117のような周期的応
答を持つデバイスを使用することにより、光波長λ1、
λ3、λ5、…に対応するチャンネル1、3、5、…は
光波長λ2、λ4、λ6、…に対応する隣接して密接間
隔のチャンネル2、4、6、…から実質的に分離され、
後者はデバイスを通して透過された波長またはチャンネ
ルに相当し、前者はエタロンから後方のデバイスの入力
ポート端部に、およびそこに取り付けられた導波路に反
射される波長またはチャンネルに相当する。
【0037】図1に示された光回路は、密接に配置され
たチャンネルを持つ光信号をファブリ・ペローエタロン
へ、およびそこから結合する手段としての光サーキュレ
ータを示すが、しかしながら50/50分割器、または
入力信号および反射出力信号に対する分離ファイバのよ
うな他の結合手段も考えられる。本質的にこの手段によ
って光はエタロンに入射し、後方への反射を経てその入
力ポート端部でエタロンから出、またはエタロンを通し
た透過を経てその出力ポートの端部でエタロンから出な
ければならない。
【0038】本発明による回路は、密接に配置されたチ
ャンネルの連続から、交番チャンネルを次の濾過および
処理に対する二つの光信号に分離するのに良く適してい
るが、この回路はまた予め定められた間隔だけまたはそ
の倍数だけ離隔された複数のチャンネルを分離するのに
も適している。
【0039】例えば逐次的に間隔を持ったチャンネルが
互いに0.8nmの距離だけ離隔し、波長λ1、λ2、λ
5、λ6、λ7がチャンネル1、2、5、6、7に対応
する単一の光信号に多重化されるシステムにおいて、波
長λ1、λ3、λ5、λ7は第一光信号に分離され、第
二光信号はエタロン110に入射された後、1.6nmの
自由スペクトル範囲を持って、波長λ2、λ4、λ6を
含む。チャンネル1、3、5、7の部分はチャンネル
2、4、6、8と共にエタロンを通過するので、チャン
ネル2、4、6、8を多重分離化するために次の処理が
必要である。
【0040】図3または図4に示されたエタロンと関連
して図8には、チャンネル1、2、3、4、…8を運ぶ
複合光信号をチャンネル1、3、5、7を運ぶ第一信号
と、チャンネル2、4、6、8を運ぶ第二信号に多重分
離化する本実施形態例のサブシステムが示されている。
このサブシステムは、より大きな通信システムの一部で
もある。例として、およびこの記述の目的のために、こ
のシステムにおいて使用されるエタロンは、図7(a)
に示され、記述されたものである。
【0041】サブシステムの第一端部に複合光信号を運
ぶ光ファイバ80がある。光ファイバ80の出力端部は
光サーキュレータ82の入力ポート1に結合されてい
る。次に続く循環ポート2に結合されるものはこれまで
記述してきたように、本発明によればファブリ・ペロー
エタロン117である。
【0042】エタロン117の出力ポートはチャンネル
2、4、6、8を分離するために従来のフィルタ手段
(図示せず)に結合される。光サーキュレータ82のポ
ート3は、同じFSRを持つ第二エタロン117aに接続
されるが、その出力応答はチャンネル2、4、6、8が
十分に除去されることを確実にするためにdだけシフト
される。更に、複数の二色性フィルタ92の形式の従来
のフィルタ手段がチャンネル1、3、5、7を分離する
ために設けられている。
【0043】図8のサブシステムの動作は以下の通りで
ある。波長λ1、…λ8に中心を持つ波長に対応するチ
ャンネル1、2、3、…8を含む光ビームは、光ファイ
バ80に入射し、光サーキュレータ82のポート1に入
りポート2で第一ファブリ・ペローエタロン117に向
かってポート2を出る。エタロン117から反射された
光は、サーキュレータ82のポート3に伝搬し、次いで
エタロン117aに通過され、更に従来のWDMデバイス
92で多重分離化され、随意的に増幅される。
【0044】エタロン117は本質的に光波長λ1、λ
3、λ5、λ7を反射し、実質的に波長λ2、λ4、λ
6、λ8の総てを透過する。ここでλ1、λ2、λ3、
λ4、…のように波長が記述された時、それは実際には
これらの中心波長についての狭い予め定められた波長帯
域であり、各帯域は参照されてきた各自のチャンネルを
構成している、と言うことが理解されるべきである。
【0045】しかしながら、エタロン117からの反射
は波長λ2、λ4、λ6、λ8の許容光レベルよりも若
干高いものを含む。第二エタロン117aは波長λ1、
λ3、λ5、λ7の信号との干渉を避けるために、波長
λ2、λ4、λ6、λ8の光の残留レベルを除去するた
めに必要である。
【0046】図10に示す実施形態例は、十分な絶縁
(アイソレーション)を達成するために各エタロン11
5からの二つの反射が必要である点を除いて図9に示す
実施形態例のものと同様である。この絶縁目的を満足す
るために、これまで記述してきた3ポートサーキュレー
タを置き換える4ポートサーキュレータが使用される。
【0047】図11aは、二つの光ファイバ間の入力光
信号を分割する50/50分割器を使用する実施形態例
のシステムを示す。上側光ファイバにおいては、二つの
エタロン116が波長λ2、λ4、λ6、λ8の光のみ
を透過する。下側ファイバにおいては、二つのエタロン
116aがλ1、λ3、λ5、λ7のみを透過する。
【0048】図11bに示す実施形態例は、50/50
分割器の3dB損失を除去した中心波長λ1、λ3、λ
5、およびλ7を持つチャンネル1から7に対応する光
を得るためにエタロン116からの反射信号が使用され
る。示されるように反射信号は別の光ファイバに捕らえ
られるが、代替的には、光サーキュレータが使用され
る。
【0049】図12の実施形態例を参照して、本発明に
よる光学的アッド(追加)-ドロップ回路が示されてい
る。回路120は、それぞれ中心波長λ1〜λ6を持つ
チャンネル1から6を受ける入力導波路124を持つ第
一インターリーバー回路122aを含む。出力導波路1
26aは第一光サーキュレータ128aへの供給用とし
てチャンネル1、3、5を受け、出力導波路126bは
第二サーキュレータ128bへの供給用としてチャンネ
ル2、4、6を受ける。第一サーキュレータ128a
は、チャンネル1、3、または5のいずれかを反射また
は通過させるためにそこに配置された同調型ブラッグ
(Bragg)格子1、3、5を持つ導波路134aを経て
第二インターリーバー回路122bと光学的に結合され
る。
【0050】第二サーキュレータ128bは、チャンネ
ル2、4、または6のいずれかを反射または通過させる
ためにそこに配置された同調型Bragg格子2、4、6を
持つ導波路134bを経て第二インターリーバー回路1
22bと光学的に結合される。アッドポート136aお
よび136bは新しい信号を回路に追加するためにそれ
ぞれ導波路134aおよび134bと光学的に結合され
る。光サーキュレータ128aおよび128bの各々の
ポート3は出力ポート、あるいは“ドロップ"ポートと
して作用する。
【0051】回路120は次の方法で動作する。複合入
力信号が導波路124に入射し、第一インターリーバー
回路122aは複合信号を二つのデータ・ストリームに
多重分離化/デインターリーブする。チャンネル1、
3、5より成る第一データ・ストリームは導波路126
aに導かれ、チャンネル2、4、6より成る第二データ
・ストリームは導波路126bに導かれる。
【0052】光サーキュレータおよびBragg格子の動作
は本質的に同じであるが、しかしながら第一サーキュレ
ータ128aと格子1、3、5と関係する制御回路の組
み合わせ(この組み合わせは方向制御回路として機能)
は、チャンネル1、3、5の流れおよび方向を制御し、
一方第二サーキュレータ128bと格子2、4、6と関
係する制御回路の組み合わせ(この組み合わせは方向制
御回路として機能)は、チャンネル2、4、6の流れお
よび方向を制御する。
【0053】動作に当たって、チャンネル1、3、5を
構成するデータ・ストリームは光サーキュレータ128
aの第一ポートで受けられ、第二ポートに循環され、そ
こで信号は同調型Bragg格子1、3、5に導かれる。例
えば、同調型Bragg格子1が中心波長λ1を反射するよ
うに同調された時、チャンネル1の波長帯域内の波長は
後方に反射され、再びサーキュレータ128aのポート
2に入り、そして同じサーキュレータのポート3に循環
される。
【0054】ポート3はドロップポートとして作用し、
チャンネル1はOUT1と名付けられるポートにドロップさ
れる。格子3と5がそれぞれλ3とλ5に中心を置いた
波長を通過させるように同調されている場合、チャンネ
ル3と5は導波路134aを通過させられ、インターリ
ーバー回路122bに導かれ、そこにおいて総ての入力
信号を導波路130における一個の複合出力信号に多重
化する。
【0055】同調型Bragg格子は良く知られており、色
々な手段で同調できる。例えば、格子に熱を加えること
によりその周期を変更し、その中心(反射)波長を変え
る。あるいは、しかし余り好ましくはないが、格子はそ
れを引っ張りまたは圧縮することにより同調させられ
る。有利なことに、チャンネル1から6を含む入力信号
は各隣接波長を異なる導波路に経由させるような仕方で
分離されるので、チャンネル1、3、5、およびチャン
ネル2、4、6を含む多重分離化されたストリームは、
これらのデータ・ストリームを更に多重分離化するため
により精度の少ない格子で十分である。チャンネル2は
導波路126aのデータ・ストリーム内では除去されて
いるので、チャンネル1と3間に空間があり、これによ
り “杜撰な"、傾斜の少ない、より安価なフィルタが使
用される。
【0056】導波路136aおよび136bは、それぞ
れ新チャンネル1、3、5、および2、4、6をシステ
ムに入射する手段を提供する。あるいは、別の中心波長
を持つ別のチャンネルが、これらの導波路を経て追加で
きる。このように、図12のシステムは複数のチャンネ
ル化された波長を回路120に入射することにより特定
のチャンネルがドロップ、または追加され、または通過
させられることを示している。
【0057】Bragg格子の中心波長を制御する制御回路
は図12に示されていないが、当該技術では良く知られ
ている。図13は格子1から3を制御するために個別に
オン・オフできる三個のヒーター140a〜140cを
持つブロック140を図示している。勿論、これらのヒ
ーターはヒーターへの適当な電圧または電流の提供を供
給または制御するために、ディジタル−アナログ変換器
を持つ適当にプログラムされたマイクロコントローラー
144によって制御される。更に、帰還回路(フィード
バック回路)が最適な制御を行うために利用される。
【0058】図12に示された実施形態例は例示であ
り、理解を助けるために僅かのチャンネルと単一ステー
ジのデインターリーブで示されているが、しかしながら
40以上のチャンネル複合信号がシステムに入射する好
ましい実施形態例においては、マルチステージのデイン
ターリーブが好ましい。例えば、出力1はチャンネル
1、9、17、25を持ち、出力2はチャンネル2、1
0、18、26を持つ等である。
【0059】このように、多重分離化デインターリーバ
ーはチャンネルを8個のデインターリーブされたグルー
プに分離する。このようなデインターリーバーはFSR=
800GHzを持ち、ここで5波長が800GHzで分離さ
れ、デインターリーバーの各出力ポートに出力されるよ
うに、40チャンネルは100GHz間隔を持つ。
【0060】図12に示された実施形態例において、Br
agg格子は1、3、5は導波路134aに直列に縦続接
続されて示されている。しかしながら、より多数のBrag
g格子が直列に縦続接続される構成、例えば格子1、
3、5、7、9が光ファイバに沿って直列に配置された
構成においては、高次波長の格子、この場合例えば格子
7と9からの望ましくないクラッディングモードは、低
次チャンネル波長の帯域内に望ましくない二次反射を提
供する。
【0061】より単純に言えば、(例えば)チャンネル
7と9からの二次ピーク反射は、チャンネル1から5の
幾つかのスペクトルを“汚染"する。この“汚染"、すな
わち漏話は望ましくなく、データ・ストリームの完全性
を害し易くする。しかしながら、この望ましくない効果
は、最初に帯域分割を始めることにより、例えばBragg
格子の前の回路内の前段で帯域分割フィルタを設けるこ
とにより低減され、または回避される。
【0062】絶縁(アイソレーション)はこれらの信号
をBragg格子1、3をもつ第1の導波路と、Bragg格子
5、7をもつ第2の導波路に通過させる前にチャンネル
を、チャンネルグループすなわち1,3および5,7に
分割することによって与えられる。このことが図17b
に12チャンネルシステム用として図示され、そこでは
帯域分割は帯域を低次の波長λ1、λ3、λ5の組と高
次の波長λ7、λ9、λ11の組に分割する帯域分割フ
ィルタ170によって実施されている。図17(a)は
事前帯域分割が実施されない本発明による代表的なシス
テムを図示する。
【0063】次に、本発明の別の実施形態例がさらに提
供され、ここで集積チップの形式の4ブロックが、図1
2に示された回路の機能性を提供するために共に結合さ
れている。この別の実施形態例の一つの面は、図12に
示された個別構成成分の一部を置き換える導波路チップ
に関係する。例えばアッドポート136aおよび136
bを含む光ファイバ134aおよび134bは、図14
の集積回路で置き換えられる。
【0064】図14に示す実施形態例を参照し、複数の
マッハツェンダ(MZ)干渉計(図では唯一つのみ示され
ているが)がポリマー光ガイド層を持つ個別波長チップ
内に設けられている。各MZアーム150aおよび150
b内に四つのBragg格子がある。アーム150aおよび
150bの対になる格子は、固定中心波長を持つ対にな
る一方の格子が固定型であり、他方のアームにある同じ
又は同様な中心波長を持つその相補的格子が同調型であ
るように配列される。示されるように、固定型格子λ1
は対応する同調型格子λ1’を持ち、固定型格子λ2は
対応する同調型格子λ2’を持つという如くである。
【0065】各同調型格子は、第一MZの相対するアーム
の同じチャンネル1、9、17、25に対応する光の間
の位相関係を変化させる手段を提供するために僅かにチ
ャープされる。同調型格子を独立して同調することによ
り、チャンネル1、9、17、または25に対応する光
はドロップポート、透過ポート、またはその双方に導か
れる。
【0066】随意的に、格子はチャンネルをモニターポ
ートに通過させるために同調される。ポリマー導波路材
料の高い熱-光学効果、および温度変化による高い屈折
率の変化により、別の実施形態例が可能であり、そこに
おいては一つの同調型格子が使用され、複数の光チャン
ネルの何れか一つを選択的に反射するように調整され
る。このことは、総ての格子が同調型で直列に縦続接続
されている図12の構成に特に適用可能である。
【0067】動作時、図14の回路は、多重分離化され
またはデインターリーブされる四つの光チャンネル1、
9、17、25を受け入れ、それらのチャンネルの総
て、または幾つかを第二インターリーバー、またはマル
チプレクサに向かって前方に透過されるために選択的に
OUTポートに導かれる。別の動作モードにおいて、同調
型Bragg格子の状態に依存して個々のチャンネルは、ド
ロップ(IN)ポートの外部へ通過するように導かれる。
加熱または冷却の適用を通して、特定の格子の実効反射
波長は変化され、二つのアーム上の同じ波長信号間の位
相シフトが達成される。適当な位相シフトの有無は信号
を好ましい方向に導くために使用される。新しい信号
は、都合良くアッド(OUT)ポートに入射される。
【0068】図15に示す実施形態例を参照して、第一
入力ポートに入射した中心波長λ1、λ9、λ17、λ
25に対応するチャンネルを持つ導波路チップが示され
ている。中心波長λ2、λ10、λ18、λ26に対応
するチャンネルは第二入力ポートに入射する等、複数の
入力ポートが設けられている。こうして(場合に応じ
て)8または16導波路の配列は導波路チップから分岐
された信号を受け、その一部が図15に示されている。
【0069】各導波路は4径路に分割され、三つのBrag
g格子の縦続接続が各アームに設けられている。格子の
長さおよび周期は、一つを除いて総ての波長/チャンネ
ルが阻止されるように選択される。例えば最上部のアー
ム155では、それぞれチャンネル9、17、25に対
応する光を反射し、チャンネル1に対応する光を通過さ
せるように格子157a、157b、157cが選択さ
れる。
【0070】次のアームでは、それぞれチャンネル1
7、25、1に対応する光を反射し、チャンネル9に対
応する光を通過させるように、格子157b、157
c、157dが選択される。第三のアームでは、それぞ
れチャンネル9、25、1に対応する光を反射し、チャ
ンネル17に対応する光を通過させるように格子157
a、157c、157dが選択され、最後のアームで
は、それぞれチャンネル9、17、1に対応する光を反
射し、チャンネル25に対応する光を通過させるように
格子157a、157b、157dが選択される。
【0071】勿論、示された導波路チップは、如何なる
デインターリーバー回路にも使用でき、それによってイ
ンターリーブされたデータの分離ストリームがチップの
入力ポートに提供される。更に、導波路チップは三つの
入力ポートを持つことに限定されない。
【0072】図16に示された本発明の好ましい実施形
態例では、四つの導波路チップが、複合光信号からのチ
ャンネルをアッド(追加)、および/またはドロップ、
およびモニターする、集積デバイスを提供するような方
法でリボンファイバ(図示せず)と相互接続されてい
る。配列導波路格子(AWG)で形成された第一インター
リーバー回路160が、複合多重チャンネル信号をこれ
まで教示された方法で離隔したチャンネルに多重分離化
するために設けられている。
【0073】その一部が図14により詳細に示されてい
る第二チップ161は、第二インターリーバー回路16
2にチャンネルを追加し、そこから選択されたチャンネ
ルをドロップし、およびそこへ(回路162へ)そのチ
ャンネルを導くために設けられている。ヒーターを制御
し、その結果特定のチャンネルを特定の方向に制御され
た方法で導くように、それぞれのチャンネルの関係位相
を制御する制御回路が第二チップ161に結合されてい
る。図15により詳細に示されているモニターチップ1
63は各チャンネルをモニターするために設けられてい
る。
【0074】図18は図12に示された一つに類似の、
16チャンネル信号に対する構成可能なアッド・ドロッ
プ多重分離化回路の略式図である。
【0075】勿論、多くの他の実施形態例が本発明の意
図と範囲から逸脱することなく考えられる。例えば、図
19(a)、(b)に示すように、一対のレンズ間にダ
ブルエタロンを配置し、後方側のレンズからダブルエタ
ロンを透過したチャンネルをファイバに収束して入力
し、前方側のレンズにおいては、チャンネル信号のエタ
ロンへの入力と、エタロンからの反射チャンネルをサー
キュレータあるいはファイバへ導入する作用を行わせる
ようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの側面において使用されるインタ
ーリーバー回路の回路ブロック図である。
【図2】200GHzシステムにおいて二つの波長の中間
に置かれた二つの二色性多層フィルタに対する出力応答
のグラフである。
【図3】エタロン113の構成とそのエタロンの透過と
反射特性を示す図である。
【図4】エタロン114の構成とそのエタロンの透過と
反射特性を示す図である。
【図5】エタロン115の結合構成とそのエタロン結合
構成の透過と反射特性を示す図である。
【図6】エタロン116の縦続構成とそのエタロン縦続
構成の透過と反射特性を示す図である。
【図7】エタロン117の構成とそのエタロンの透過と
反射特性を示す図である。
【図8】一つの高密度のチャンネル化光信号を二つのよ
り低密度の光信号に多重分離化する実施形態例のサブシ
ステムの光回路図である。
【図9】本発明の一つの側面に従って使用されるシステ
ムの光回路図である。
【図10】本発明の一つの側面に従って使用されるシス
テムの光回路図である。
【図11】本発明のさらに一つの側面に従って使用され
る各システムの光回路図である。
【図12】本発明による光回路(光システム)の回路ブ
ロック図である。
【図13】図12に示された回路の、制御回路ブロック
を含む部分の略式ブロック図である。
【図14】本発明による図12に示された回路の部分の
別の実施形態例の光回路図である。
【図15】本発明の光システムによる波長モニター用導
波路チップのブロック回路図である。
【図16】本発明の一つの側面に従う四個の導波路チッ
プを示すブロック回路図である。
【図17】波長多重分離化用の第一と第二回路をもつ2
つの光回路を比較状態で示す図である。
【図18】図12に示されたものと同様の実施形態例に
おける光システムの略式図である。
【図19】一対のレンズ間にダブルエタロンを配置した
他の実施形態例の説明図である。
【符号の説明】
82,128a,128b 光サーキュレータ 113〜117 エタロン 122a 第一インターリーバー回路 122b 第二インターリーバー回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500003660 570 West Hunt Club R oad, Nepean, Ontari o, Canada K2G5W8

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の多重化された光チャンネルを持つ
    光信号を受ける少なくとも一つの入力ポートと、多重分
    離化された光チャンネルを受ける複数の出力ポートとを
    持つ第一インターリーバー・多重分離化/多重化回路
    と;第一インターリーバー・多重分離化/多重化回路と
    光学的に結合され、複数の受光ポートおよび多重化光信
    号を受ける少なくとも一つの出力ポートを持つ第二イン
    ターリーバー・多重化/多重分離化回路と;少なくとも
    一つの制御信号に依存して第一および第二インターリー
    バー回路間に伝搬する光の少なくとも一つの波長帯域の
    方向を動的に制御するコントローラーと;を有すること
    を特徴とする光システム。
  2. 【請求項2】 二つのインターリーバーの一つまたは両
    方から、および/又はそれらへ光信号を導くために、二
    つのインターリーバーの少なくとも一つに光学的に結合
    された光サーキュレータを有することを特徴とする請求
    項1記載の光システム。
  3. 【請求項3】 第一インターリーバー回路と第二インタ
    ーリーバー回路間の導波路に光を結合する手段を有する
    ことを特徴とする請求項1記載の光システム。
  4. 【請求項4】 第一インターリーバー回路と第二インタ
    ーリーバー回路間の導波路に光を結合する第一および第
    二インターリーバー回路の一つに光学的に結合された少
    なくとも一つのアッドポートを有することを特徴とする
    請求項1記載の光システム。
  5. 【請求項5】 特定チャンネルの波長帯域に依存して光
    のチャンネルを反射または通過せさる、第一および第二
    インターリーバー回路間に設けられた複数のブラッグ
    (Bragg)格子を有することを特徴とする請求項1記載
    の光システム。
  6. 【請求項6】 特定チャンネルの波長帯域に依存して光
    のチャンネルを反射または通過せさる、第一および第二
    インターリーバー回路間に設けられた複数のブラッグ
    (Bragg)格子を有することを特徴とする請求項4記載
    の光システム。
  7. 【請求項7】 ブラッグ(Bragg)格子には同調型のも
    のを含むことを特徴とする請求項5記載の光システム。
  8. 【請求項8】 同調型ブラッグ(Bragg)格子はコント
    ローラーによって与えられる制御信号に応答性を有する
    ことを特徴とする請求項7記載の光システム。
  9. 【請求項9】 複数の多重化された光チャンネルを持つ
    光信号を受ける少なくとも一つの入力ポートと、多重分
    離化された光チャンネルを受ける複数の出力ポートとを
    持つ第一インターリーバー・多重分離化/多重化回路
    と;第一インターリーバー・多重分離化/多重化回路と
    光学的に結合され、複数の受光ポートおよび多重化光信
    号を受ける少なくとも一つの出力ポートを持つ第二イン
    ターリーバー・多重化/多重分離化回路と;少なくとも
    一つの制御信号に依存して第一および第二インターリー
    バー回路間に伝搬する光の少なくとも一つの波長帯域を
    方向付けするための方向制御回路と;を有することを特
    徴とする光システム。
  10. 【請求項10】 中に集積導波路を持ち、複数のポート
    において複数のデインターリーブされたチャンネルを提
    供する第一集積導波路ブロックと;第一集積導波路ブロ
    ックの複数のポートと光学的に結合され、特定のチャン
    ネルを出力ポートに向かって、またはドロップポートに
    向かって導く複数の同調型格子を中に持つ第二集積導波
    路ブロックと;中に集積導波路ブロックを持ちデインタ
    ーリーブされたチャンネルの少なくとも幾つかを受け、
    インターリーブし、そのチャンネルを出力ポートに導く
    第三集積導波路ブロックと;を有することを特徴とする
    チャンネルのアッドとドロップの少なくとも一方の動作
    を行う集積型の光システム。
  11. 【請求項11】 デインターリーブされたチャンネルか
    ら信号エネルギーの一部を受け、前記チャンネルの多重
    分離化を提供するようにその中に複数の格子を持つモニ
    ター導波路ブロックを有することを特徴とする請求項1
    0記載の光システム。
  12. 【請求項12】 デインターリーブされたチャンネルか
    ら信号エネルギーの一部を受け、前記チャンネルの多重
    分離化を提供するようにその中に複数の格子を持つモニ
    ター導波路ブロックを有することを特徴とするチャンネ
    ルのアッドとドロップの少なくとも一方の動作を行う集
    積型の請求項1記載の光システム。
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