JP3593246B2 - 光導波路を含む物品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバからの光および物品（たとえば、光増幅器）への光を結合するための波長選択手段、およびそのような手段を含むシステム（たとえば、光ファイバ通信システム、集合的に「物品」）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、「波長分割多重」すなわち「ＷＤＭ」システムと呼ばれる多重波長光ファイバ通信システムにおいて、光ファイバからの電磁的放射（ここでは、波長に無関係に、「光」と呼ばれる）をタップ切換えするための有効な波長選択手段が、様々な機能において、たとえば、波長モニタ、チャネルモニタ、デマルチプレクサ、増幅器モニタ、または光増幅器を有するフィードバックループにおいて、好都合に使用されうる。
【０００３】
米国特許第５，０６１，０３２号は、ファイバの外側の点において焦点が合うように、ファイバ中で導かれる光をリダイレクトするために選択されたブレーズド・チャープド屈折率回折格子を含む光ファイバタップを含む。この特許は、構造的干渉となる外部パスの角度が各中心波長λに固有であることも開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第５，０６１，０３２号のタップは、いくつかの欠点を有する。たとえば、ファイバコア中で導かれる光のファイバ外部空間の光への所望のリダイレクションを達成するために必要な比較的大きいブレーズ角（たとえば、≧２２°）のために、この構成は、望ましくない偏光効果を受けやすい、すなわち、回折格子によりリダイレクトされる光の割合が、導かれた入射光の偏光に依存する。
【０００５】
小さなブレーズ角（＜１０°）に対して、リダイレクトされた光の量における偏光に依存する差は、多くとも約０．５４ｄＢであるが、ブレイズ角が大きくなるとこの差は急速に大きくなり、２２°および３０°のブレーズ角に対して、それぞれ約２．８６ｄＢおよび約６．０２ｄＢである。また、当業者は、所定の屈折率の変化に対して、ブレーズ角が大きくなると、リダイレクトされる光の割合が減少することを理解するであろう。たとえば、Ｔ．Ｅｒｄｏｇａｎ等によるＪ． ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ−Ａ， Ｖｏｌ．１３（２），ｐ．２９６（１９９６）を参照のこと。
【０００６】
有効な波長選択ファイバタップの多くの重要な可能性のある使用のために、上述した従来技術によるタップの欠点が実質的にないファイバタップを得ることを可能にすることが望まれてきた。本願は、そのようなタップを開示する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ここで、「ガイドモード」は、導波路中の伝播モードを意味する。単一モードの通常の光ファイバにおけるガイドモードは、ＬＰ０１モードである。「クラッドモード」または「閉ざされたクラッドモード」は、導波路のクラッド材料の屈折率よりも低い有効屈折率を有する導波路構造の光学モードである。これらのモードは、これらのモードにおける光パワーが常に導波路の周りに集中しており、伝播方向に直角な方向には拡散しないという意味で、閉ざされている。
【０００８】
「放射モード」は、導波路構造に完全には集中されていない光学モードである。この放射モードは、導波路の長さに沿っていくつかの点において、導波路構造中に集中された任意の小量の光パワーが存在するように、導波路構造から離れて分布する。「非ガイドモード」は、ガイドモード以外のモードであり、たとえば、クラッドモードまたは放射モードである。
【０００９】
屈折率回折格子は、屈折率の摂動の光学的反復距離Λが、ファイバの軸座標ｚの関数として一定でない場合、すなわちΛ＝Λ（ｚ）である場合、「チャープド」である。屈折率回折格子は、導波路中の屈折率の摂動面が、ガイドモードの伝播方向と直角でない場合、「ブレーズド」である。
【００１０】
本発明は、特許請求の範囲により定義される。広い側面において、本発明は、光の少なくとも一部分がガイドモードから放射モードに移り、導波路外部の利用手段（たとえば、検出器）および結合手段により利用可能であるように選択された屈折率回折格子および結合手段を有する光ファイバを含む物品（たとえば、光導波路通信システム）において具現化される。
【００１１】
具体的には、本発明は、少なくとも１つのガイドモードにおいて、波長λ_ｉの光をガイドするための光導波路を含む物品において具現化される。この光導波路は、ガイドモードにおける光の少なくとも一部が非ガイドモードに移るように選択されたチャープド・ブレーズド屈折率回折格子を含む。この物品は、さらに、非ガイドモードにおける光を利用するための利用手段を含む。
【００１２】
重要なことに、この物品は、さらに、非ガイドモードが放射モードとなるように、導波路と共同作用する結合手段を含む。この回折格子は、非ガイドモードがクラッドモードであるように選択されたブレーズ角θを有する。ここで、結合手段を含まない同一の比較物品の場合、非ガイドモードはクラッドモードではない。
【００１３】
さらに、回折格子は、波長λ_ｉの光が、放射モードにおいて、結合手段の外部の所定の位置で少なくとも一次元において実質的に焦点を結ぶように選択されたチャープを有する。
【００１４】
説明として、結合手段の存在は、回折格子がクラッドモードではなく放射モードに光を導くように、回折格子の近傍における導波路特性を変化させる。これは、以下に詳細に説明する（「結合手段」と称する）物理的手段により、屈折率回折格子の領域中のいくらかまたは全てのクラッドモードの除去により典型的に達成される。
【００１５】
本発明による導波路タップ（すなわち、分散的導波路タップ、ＤＷＴ：ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｔａｐ）は、たとえば、動作波長を監視するために、単一波長光導波路システムにおいて有利に使用されうる。そのようなタップは、多波長システム、たとえば波長分割多重（ＷＤＭ）光ファイバ通信システムにおいて、有利に使用されることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による例示的な光ファイバ通信システム１０を示す。送信器１１は、たとえば波長λ_ｉの光を含む信号放射１６を提供する。この信号放射は、良く知られた方法で、通常の光ファイバ１２（典型的には、単一モードファイバ）に結合されており、受信器１３に向かってファイバ中を伝播する。ファイバの中間位置において、ブレーズド・チャープド屈折率ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）回折格子（以下、回折格子という）１４が設けられる。
【００１７】
回折格子は、結合手段１５と光学的に共同作用して、（たとえば、波長λ_ｉを含む）所定波長範囲のガイドモード光を放射モードに導くために選択される。たとえば、ＬＰ０１（基本ガイドモード）における光が、以下に詳細に説明するように、放射モードに導かれる。波長λ_ｉの光が、結合手段の外部の所定の点において実質的に焦点を結び、導波路の境界に集中せず、波長λ_ｊ≠λ_ｉの光が、異なる点で少なくとも１つの次元において実質的に焦点を結ぶように、結合手段は、ファイバと共同して、ガイドモードから放射モードへの変換を保証するだけでなく、空間的分散も可能にする。図１において、符号１８は、点１７において焦点が合う波長λ_ｉの光である。利用手段１９は、この焦点またはその近くに位置される。
【００１８】
回折格子は、結合手段が無い場合、回折格子がガイドモード（たとえば、ＬＰ０１）からの放射を導波路のクラッドモードに導くことを強調しなければならない。これは、当業者に明らかなように、通常の手段で容易に証明される。これは、光がガイドモードから放射モードに導かれるように、ファイバの光学特性を局部的に変化させる結合手段の存在およびファイバとの光学的共同作用である。
【００１９】
図２は、本発明による例示的なファイバタップを示す。ファイバ１２は、コア２０およびクラッド２１を含む。回折格子１４は、通常のやり方で、コア中に形成される。一例の方法により、ファイバは、通常のシリカに基づく単一モードファイバであり、回折格子は、位相マスクを使用して、ファイバ中に書き込まれる。この回折格子は、９°のチルト角（ブレーズ角）、５４７．１ｎｍ〜５４８．９ｎｍの線形的な範囲にある間隔Λ（ｚ）、および約−３．６ｎｍ／ｃｍの線形チャープに対応する半値幅エネルギー（ＦＷＨＭ）が約５ｎｍのガウスプロファイルを有する。ネガティブなチャープは、下流方向における回折格子の間隔の減少に対応する。
【００２０】
符号２２は、シリカの屈折率またはわずかにこれよりも大きく選択された屈折率を有する屈折率整合媒体、たとえばカーギルオイルである。そのような整合は、ガイド構造としてのファイバクラッドを除去し、整合していなければ、回折格子により、クラッドモードに導かれることになる光が、ファイバから小さな角度（たとえば、≦４５°）で離れていくように伝播することを許容する。カーギルオイルは、唯一の適切な屈折率整合媒体ではない。たとえば、屈折率整合エポキシは、部材２３をファイバに付加的に接着するために使用されうる。
【００２１】
たとえば、部材２３は、所定の波長の光が空間中の都合の良い点において、（少なくとも１次元において）実質的に焦点を結ぶように構成されたガラスブロックである。たとえば、ガラスブロックの表面２５は、光ビーム２６が全内部反射によりリダイレクトされるように傾けられており、表面２７にほぼ垂直にブロックから出ていく。垂直でない入射は、導波路への後方反射を低減させる。検出器２４は、光を受信し、対応する電気信号を提供する。
【００２２】
図２の構成は、例示のためだけであって、多くの他の構成が可能である。たとえば、検出器アレイは、ガラスブロック２３の表面２５上に配置することができ、このアレイは、様々な波長の空間的に分散された光を受信するように働く。さらなる例において、光ファイバは、当業者が認識するように、空間的に分散された光を受信するように配置されうる。
【００２３】
図３は、実質的に上述されたファイバＤＷＴの伝送スペクトルを示す。回折格子は、結合手段がない場合に、１５４０〜１５６５ｎｍの波長領域において、単一モード光の約５０％をクラッドモードに結合させる。回折格子の強度、したがって、所定の波長領域におけるファイバの中から結合することになるガイドされた光の割合は、所定の回折格子長、チャープおよびブレーズ角に対して、回折格子における屈折率の摂動量の適切な選択により、容易に選択されうる。いくつかの適用例は、たとえば、９０％または本質的に１００％の強い回折格子さえも必要とする可能性があるが、他の適用例は、たとえば、１０％以下の弱い回折格子または中間の強さ（たとえば、２０〜８０％）の回折格子を必要とすることがある。
【００２４】
図４は、得られる空間的な分散を示す。この図は、図２と同様の構成における単一の検出器２４の出力を示す。回折格子スペクトルは、約１５００ｎｍに中心があった。図示されているように、（たとえば１．５ｎｍよりも小さい）小さい波長帯が、容易に分離されうる。検出器アレイを使用すると、複数の波長が、比較的大きな帯域幅（たとえば、２０〜５０ｎｍ）について、同時に分解され、検出される。
【００２５】
図５は、異なる波長における異なる空間的位置を示すことにより、得られる空間的分散を示す。この回折格子スペクトルは、約１５１５ｎｍに中心があった。図からわかるように、光は、実質的に一つの線上に焦点が合うが、必要であれば、実質的に一点に焦点が合うようにすることもできる。
【００２６】
上述したように、本発明の好ましい一実施形態において、ＤＷＴは、ブレーズド・チャープド屈折率回折格子である。このブレーズは、ファイバ中のガイドモードからクラッドモードへの結合手段が無い場合の結合を強化するように働く。ブレーズ角は、典型的に、１５°よりも小さく、ブレーズ角の選択は、かなり良い偏光依存性および所望のモード結合効率に依存する。
【００２７】
ブレーズ角が大きいと、回折格子特性がより偏光依存になる。たとえば、８°のブレーズ角は、結合されたパワーにおいて、０．３５ｄＢよりも小さい偏光感度を示す。一方、所定の屈折率変化に対して、結合効率は、ブレーズ角の増加とともに低下する。方位角の制限がブレーズ角に依存するという事実に考慮がなされうる。大きなブレーズ角に対して、結合された光の方位角の分散は減少し、たとえば、９°のブレーズ角に対して、約５°の分散となる。利用手段に達する結合された光の割合を増加させることが望ましい。
【００２８】
回折格子のチャープは、ファイバから結合される光の空間的分散を提供するように働く。いずれかの所定の波長に対する理想的なチャープは、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）回折理論により決定されうるが、線形的チャープは、理想的なチャープに対する良い近似を提供する。チャープの大きさは、焦点距離を決定し、チャープの増大とともに、焦点距離が短くなる。たとえば、５３３ｎｍの開始間隔および８度のブレーズ角を有する２ｍｍの長さの回折格子に対して、１５５０ｎｍの光についての焦点距離は、−５ｎｍ／ｃｍの回折格子チャープで、約１ｃｍである。チャープが−１０ｎｍ／ｃｍに増大すると、焦点距離は約０．５ｃｍに減少し、逆に、チャープが−２．５ｎｍ／ｃｍに減少すると、焦点距離は約２ｃｍに増大する。
【００２９】
所定長の回折格子について、焦点距離が大きくなると、線形的チャープが理想的なチャープを良く近似する。したがって、１つの波長に対して理想的な特性を有するが、別の波長に対しては理想的な特性に近くない可能性のある過度に大きなチャープの回折格子を有することは望ましくない。１０ｎｍ／ｃｍよりも小さいチャープが、良好なスペクトル分解能を得るために望ましい。上述した回折格子において、−１０ｎｍ／ｃｍのチャープは１ｎｍの可能なスペクトル分解能を得ることができ、−５ｎｍ／ｃｍのチャープは０．２５ｎｍの可能な分解能を得ることができ、−２．５ｎｍ／ｃｍのチャープはオングストロ−ム以下の分解能を得ることができる。
【００３０】
検出される分解能は、線焦点の有効幅および異なる波長の空間的分離にも依存する。図５は、１５００〜１５３０ｎｍの範囲において、５ｎｍの間隔をおいた波長の空間的分離を示す。また、これは、いずれか特定の波長における線焦点の有限幅（スポットサイズ）を示す。単位長当たりの線焦点幅と波長間隔との積は、いずれかのスリットサイズ（たとえば、図５に示された波長に対して、約１ｎｍ）での得られる分解能の下限を与える。回折格子のブレーズ角および利用手段の位置は、単位長当たりの波長間隔を主に決定し、利用手段が回折格子から離れて配置されると、この間隔は大きくなる。屈折率回折格子の長さは、チャープレートとともに、線焦点の幅を決定し、期待される最適な分解能を決定する。
【００３１】
比較的小さなチャープの場合、実際に検出される分解能は、典型的には、チャープ機能ではなく、むしろ回折格子の長さおよび強さ、回折格子アポディゼーションおよび有効検出スリット幅により制限される。チャープレートの下限は、典型的には、最も長い実用的な焦点距離により決定され、たとえば、０．５ｎｍ／ｃｍのオーダーである。回折格子は、平坦な導波路または通常の円対称光ファイバに限定されない光ファイバにも同様に書き込むことができる。
【００３２】
たとえば「Ｄ」字形の断面を有するファイバのような少なくとも１つの平坦な表面を有するファイバ、または実質的に正方形の断面を有するファイバが、当業者により考えられる。事実、本発明は、上記した構造および技術を適切に適応させることにより、平坦な導波路において具現化されうる。光ファイバにおけるように、比較的少数のクラッドモードを有する平坦な導波路を提供することは有利である。たとえば、本発明によるタップは、図６に示されたような構造６０に具現化されうる。
【００３３】
図６において、符号６１は、基板本体、たとえばＳｉウエハの一部である。符号６２は、たとえばＳｉＯ_２下側クラッド層、この下側クラッド層の上に配置されたリンケイ酸塩のコア層、およびホウ素・リン酸塩の上側クラッド層からなる平坦な導波路層である。このような平坦な導波路構造は、良く知られており、詳細には説明しない。導波路層は、通常のフォトリソグラフィによりパターン化され、通常の平坦な（線形の）導波路６４および２次元平坦導波路６９を提供する。
【００３４】
２つの導波路（６４および６９）は、間隔をおいて配置されるが、回折格子領域６５において導波路間に光学的共同作用を提供するために十分近い。パターン化された導波路層の上に、光学的カバー層６３（たとえば、ＢおよびＰドープＳｉＯ_２）が配置されうる。線形導波路６４の一部のコア中に、ブレーズド・チャープド屈折率回折格子６５がＵＶに曝すことにより形成される。線形導波路６４のコアは、たとえば、導波路が所望の波長の放射６８に対して単モード導波路であるように選択される。
【００３５】
この放射は、通常の手段により線形導波路に結合されており、回折格子に伝播して、少なくともいくらかの放射が、非ガイドモードに導かれる。線形導波路６４と２次元平坦導波路６９との間の共同作用のために、回折格子の近傍において、線形導波路６４のクラッドモードは実質的に除去され、光は放射モードに導かれ、２次元平坦度導波路中を傾斜した表面７０に向かって伝播し、表面７０において、光は表面７１および利用手段６７に向かって反射される。
【００３６】
上記から明らかなように、２次元平坦導波路６９は、結合手段として機能し、図６の実施形態は、図２の実施形態と機能的に等価である。２次元平坦導波路６９は、光を導波路層に直角な方向に制限するが、導波路の平面中のガイドを提供しない。
【００３７】
上記の実施形態は単なる例示であって、基本スキームの変形例が考えられる。たとえば、分散エレメントを追加することは、ＤＷＴのスペクトル分解能を改良することができる。たとえば、分散エレメントは、図７（７１は、回折格子）に概略を示したように、結合手段の表面に設けられる回折格子であり、または結合手段中の体積回折格子（たとえば、ホログラム）である。他の構成も可能である。たとえば、通常のプリズムを、ビームパス中におくことができ、たとえば図２の表面２７の上に配置することができる。
【００３８】
図７（図２）は、ファイバからタップ切り替えされ、かつ検出器により受信された単一波長のみを示している。これは明瞭さのためであり、一般に複数の波長がＤＷＴによりファイバからタップ切り替えされ、複数の検出器（または光導波路）により受信されることがわかるであろう。さらなる実施形態において、フィルタ（たとえば、ファイバ・ファブリペロー（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）、または通常のバルク・ファブリペロー）が、図８に示されているように、ＤＷＴのちょうど上流側に配置され、そこで、通常の光結合器８１が、ファイバ８２からの多チャネル信号パワーの小さな割合（たとえば、５％）を結合させる。
【００３９】
結合された光は、ファイバ８６を経てファブリペローフィルタ８３へ伝播する。このフィルタは、λ_１，λ_２．．．．λ_ｎに中心をもつ非常に狭い伝送帯域を有するように選択される。これらの波長の光は、フィルタを通って、ＤＷＴ８４へ伝播し、そこで、スペクトルが空間的に分散され、検出器８５１，８５２．．．．８５ｎにより検出される。図８の組み合わせは、好都合に、図示しないＷＤＭ送信器を正しい波長（λ_１，λ_２．．．．λ_ｎおよびチャネルパワー・プリエンファシスにロックするためのフィードバックループを含むＷＤＭ光通信システムにおいて使用される。
【００４０】
このようなフィードバックループは、（典型的に、＜０．１ｎｍの）高いスペクトル分解能を示す必要がある。このような分解能は、図８によるフィルタ／ＤＷＴの組み合わせの手段により容易に得ることができる。もちろん、ＤＷＴ８４は、様々な波長の空間的分離を増大させるために、図７に示された種類のタップであってもよい。
【００４１】
「分散導波路タップ」すなわち「ＤＷＴ」は、異なる波長の光が空間中の異なるそれぞれの場所において利用（たとえば、検出）されうるように、光を導波路から除去でき、かつ除去された光をスペクトル的に分散させる装置である。本発明による上述したタップは、ＤＷＴの一例であり、好ましい実施形態である。
【００４２】
ＤＷＴは、好都合なことに、以下に説明するように、多チャネルＷＤＭ通信システムにおいて使用されうる。このＤＷＴは、たとえば、全ての従来技術のシステムにおいて実行される場合に、高価および／または有効でない手段により実行されることになる機能を実行するために使用される。
【００４３】
従来技術において、通常の（非分散）ファイバタップが、大きく変化する入力パワーに対する同じ動作点（圧縮）を維持するための光増幅器のポンプパワーの調節のために、たとえばチャネルの存在または不存在の検出のための単一チャネルシステムにおいて使用された。また、この従来技術は、通常の（非分散）ファイバタップを使用するＷＤＭシステムを含む。これらのシステムは、全体のパワーに寄与する各波長の割合を識別するために、「トーン｝（様々のチャネルの信号パワーの低周波数振幅または周波数変動）を使用する。
【００４４】
しかし、このアプローチは、欠点を有する。たとえば、情報信号上にトーンを配置することは、しばしば、伝送品質の劣化をもたらし、トーンの存在は、クロストークを導き、チャネルの存在および／またはパワーの間違った読み込みとなる可能性がある。ＤＷＴの使用は、従来技術の欠点を克服するだけでなく、新規なシステム機能、典型的にはシステム管理を容易にするフィードバック機能を安価にかつ簡単に提供することができる。
【００４５】
図９は、光増幅器９３のフィードバック制御を有する例示的な光ファイバ通信システム９０を示す。このシステムは、ＷＤＭ送信器９１、ＷＤＭ受信器９２、および送信器と受信器を信号が伝送されるように接続する光ファイバ伝送パスとを含む。伝送パスは、通常の伝送ファイバ８２、伝送パスからの信号パワーの所定の小さな割合（たとえば、５％）を結合するＤＷＴ、および通常の光増幅器（たとえば、ＥＤＦＡ）９３を含む。
【００４６】
信号放射は、波長λ_１，λ_２．．．．λ_ｎのｎ個のチャネルを含む。ＤＷＴ９４は、結合された信号パワーをそれぞれ実質的に波長λ_１，λ_２．．．．λ_ｎのｎ個の光ビーム９５１−９５ｎに分散させ、得られた電気信号９６１．．．．９６ｎは、光増幅器９３を制御するために供給される。ここで、電気信号９６１．．．．９６ｎは、チャネルの入力レベルまたは数が予測しない変化をした場合にも、たとえば光増幅器が全てのアクティブなチャネルに対する一定出力条件を維持することを可能にするために、所望のシステム特性を得るまたは維持するように、増幅器の１つまたは２つ以上の動作特性、たとえばポンプパワー（および潜在的には、利得形状）を調節するために、通常の方法で使用される。制御装置ＤＷＴ、検出器および電気的接続を有する光増幅器は、単一ユニット中に提供でき、そのようなユニットが考えられることが理解されるであろう。
【００４７】
図１０は、フィードバック制御を有する別の例示的な光ファイバＷＤＭ通信システムを示す。このシステムは、ＮチャネルＷＤＭ送信器９１、ＷＤＭ受信器９２，ファイバパス８２、および検出器を備えたＤＷＴ１０３を含む。送信器は、個別の放射源（典型的には、レーザ）または１つまたは２つ以上の多波長源（典型的には、レーザ）を含むことができる。いずれの場合にも、検出器の電気的出力１０４は、送信器に与えられ、これらの電気的出力１０４は、たとえば波長および／またはパワーに関して、整列させられたｎチャネルを維持するために使用される。このような整列は、フィードバックを使用して通常の方法で達成されうる。たとえば、波長は、温度制御の手段により維持され、パワーは、駆動電流制御の手段により維持される。
【００４８】
図１１は、フィードバック制御を有するＷＤＭ光ファイバ通信システムのさらなる一例を示す。実際のＷＤＭシステムは、伝送パスに沿って間隔をおかれた複数の付加／ドロップノード１１２を典型的に含み、伝送パスからの１つまたは２つ以上のチャネル（たとえば、λ_ｊ）を除去し、１つまたは２つ以上のチャネル（たとえば、λ_ｊ）を付加するように働く。
【００４９】
ＷＤＭ送信器は、たとえば図１０に示されたようなｎチャネルを提供する。ＤＷＴ（および検出器）１０３は、ＤＷＴ１０３に到着する多重化された光信号から、情報（たとえば、どのチャネルがどれほどのパワーで与えられるか、すなわち各チャネルの波長）を抽出し、対応する電気信号をシステム管理ユニット（ＳＭＵ）１１１へ提供する。そして、光ＷＤＭ信号は、付加／ドロップノード１１２へ提供され、チャネルλ_ｊがドロップされ、新しいチャネルλ_ｊが付加される。これらの双方ともに通常の方法で行われる。
【００５０】
ドロップされたチャネルは、ドロップチャネル受信器１１３で検出される。電気信号１１８は、ＳＭＵ１１に提供される。付加チャネル送信器１１４は、チャネルＤＷＴ１１５（または他の適切なタップ、たとえば従来技術による単一波長タップ）を付加するために、電気制御信号１１７を送信器１１４へ提供するＳＭＵへ、電気信号１１６を提供するＤＷＴとともに、光チャネルλ_ｊを提供する。光チャネルλ_ｊは、付加／ドロップノード１１２へ提供され、ＷＤＭ受信器９２へ向かって伝播するＷＤＭ信号ストリームに付加される。ＷＤＭ送信器９１およびＷＤＭ受信器９２の双方は、それぞれ電気信号１１９および１２０、１２１および１２２により示されるように、ＳＭＵ１１１の制御下にある。
【００５１】
ＳＭＵが単一の個別ユニットであるとは限らないが、分配されうるまたはしばしば分配されることが理解されるであろう。また、図１１のシステムは単なる例示であって、多くの変形が可能であることが理解されるであろう。たとえば、所定のＤＷＴの１つまたは２つ以上の検出器は、受信器の検出器であり得る。しかし、上述した例に共通に、本発明によるＷＤＭ光ファイバ通信システムは、チャネル波長および／またはチャネル中のパワーの有無を含むチャネルパワーのそれぞれである信号を提供するために、ＤＷＴを使用し、様々なフィードバックループの手段によりシステム管理を容易にする。
【００５２】
フィードバックループ自体は、当然のことながら良く知られており、当業者は、具体的な機能およびＤＷＴを提供するフィードバックループを容易に具現化できる。我々は、このようなＷＤＭシステムは、制御情報を伝えるためにトーンを使用する従来技術によるＷＤＭシステムの上述した欠点が実質的になくなることを確信する。または、我々は、ＤＷＴ関連検出器の比較的単純かつ低コストであることのために、この技術的利点が、比較的低コストで得られることを確信する。
【００５３】
【実施例】
ゲルマニウムドープ・コアを有する通常の５Ｄ^（Ｒ）信号モードシリカファイバが、通常の方法で重水素を含まされ、ブレーズド・チャープド・ブラッグ回折格子をファイバ中に形成するために、位相マスクを通して２４２ｎｍレーザ放射に曝される。ファイバは、位相マスクに対して９度チルトされる。すなわち、ブレーズ角は、９゜である。位相マスクは、−２．４７ｎｍ／ｃｍのチャープで、１．１１４μｍの中心間隔を有する。ＵＶ強度は、１ｃｍの半値幅エネルギーで、ファイバの長手方向に沿って、ガウス関数となった。
【００５４】
回折格子の成長は、通常の方法で監視され、所望の回折格子深さに到達したときに、暴露が停止された。回折格子を１４０℃で１２時間アニールした後、回折格子は、１５４５ｎｍの中心をもつ５５ｎｍの範囲の光に対して、光の約１５％をガイドモードから非ガイドモード（主に、クラッドモード）へ結合させた。ファイバが大気中にあり、回折格子領域中でファイバの結合距離内に対象物が無い場合、回折格子は、無視しうる量のガイドモードパワーを放射モードに結合させることを確かめた。
【００５５】
３ｃｍ×１ｃｍ×０．１ｃｍシリカスラブが、結合手段として使用された。スラブの１つの短い側面が、スラブの１つの長い側面と１２４°の包括的角度で切断され、研磨され、この長い側面は、研磨される。そして、回折格子が長い側面の長手方向に中心を合わされ、回折格子のブレーズがスラブ中を指し、ファイバが３ｃｍ×０．１ｃｍの側面の中心にそって配置されるように、素材ファイバが研磨された長い側面にエポキシ接着される。
【００５６】
これは、エポキシが硬化する前に、ファイバからスラブに結合される１５４５ｎｍの光の量を最大化することにより達成される。エポキシは、シリカの屈折率と一致する１５５０ｎｍにおける屈折率を有する通常のエポキシであった。ファイバは、回折格子間隔がスラブの直角の端部から斜めの端部へ向かう方向に増大するように、配置される。エポキシ硬化の後、素材ファイバおよびエポキシ接着部は、通常のポリマーファイバコーティングで被覆された。
【００５７】
検出器アレイが、ファイバに面してかつ平行に、ファイバから２０ｃｍの位置に配置された。この検出器アレイは、５０μｍの中心間隔を有する５１２個の通常のＩｎＧａＡｓ検出エレメントから構成された。各エレメントは、３０μｍの幅で、５００μｍの長さであった。この検出器アレイは、隣接エレメントの中心波長間は、０．１ｎｍ未満しか離れておらず、約４０ｎｍの光帯域幅をカバーした。光が長い回折格子間隔から短い回折格子間隔へファイバ方向に伝播された場合、各エレメントにおけるパワーは、時間的に逐次記録され、各エレメントにより中心波長検出器に関係づけられた。したがって、光の光パワースペクトルが、決定される。これは、ＤＷＴの機能を意図したように確立した。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、望ましくない偏光効果を受けることを防止可能な光導波路タップを含む物品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による光通信システムの構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態によるブレーズド・チャープド回折格子を含むシステムの関係する部分を示す図。
【図３】伝送スペクトルに一例を示す図。
【図４】本発明の一実施形態によるＤＷＴのスペクトル分散を示す図。
【図５】本発明の一実施形態によるＤＷＴのスペクトル分散を示す図。
【図６】本発明の一実施形態によるＤＷＴの関係する特徴、すなわち平坦導波路に具現化されたタップを示す図。
【図７】本発明のさらなる一実施形態によるＤＷＴの構成を示す図。
【図８】本発明の一実施形態による光通信システムの関連する部分を示す図。
【図９】ＤＷＴを使用する通信システムの一例を示す図。
【図１０】ＤＷＴを使用する通信システムの一例を示す図。
【図１１】ＤＷＴを使用する通信システムの一例を示す図。
【符号の説明】
１１ 送信器
１２ 光ファイバ
１３ 受信器
１４ ブラッグ回折格子
１５ 結合手段
１６ 信号放射
１７ 焦点
１８ 波長λ_ｉの光
１９ 利用手段
９１ ＷＤＭ送信器
９２ ＷＤＭ受信器
１０３ ＤＷＴ及び検出器
１１１ システム管理ユニット（ＳＭＵ）
１１２ 付加／ドロップノード
１１５ 分散的導波路タップ（ＤＷＴ）

Claims (9)

1. 波長λ_ｉの光（１６）を含む光を少なくとも１つの導波モードで導波する光導波路（１２）を備える物品（１０）であって、前記光導波路は、前記光導波路からの波長λ_ｉの光を結合するタップを備え、前記タップは、波長λ_ｉの光の少なくともいくらかを導波モードから非導波モードへ導くよう選択されたチャープド・ブレーズド屈折率回折格子（１４）を備え、そして、
   前記物品は、非導波モードの波長λ_ｉの光の一部を利用する利用手段（１９）をさらに備え、
   ａ）前記タップは、前記導波路と光学的に協動して、非導波モードを放射モードとする結合手段（１５）をさらに備え、そして前記放射モードにある波長λ_ｉの光を前記利用手段は利用することが可能であり、
   ｂ）前記結合手段を有していないことを除いて同一である比較タップにおいて、導波された波長λ_ｉの光の少なくとも一部を導波路のクラッドモードに導くよう、前記屈折率回折格子（１４）が構成されており、そして、
   ｃ）放射モードの波長λ_ｉの光を前記結合手段の外側にある第１の所定位置の少なくとも１次元の焦点に実質的に導くよう選択されたチャープを、前記屈折率回折格子が有することを特徴とする物品。
2. 少なくとも１つの導波モードで、波長λ_ｉとは異なる波長λ_ｊの光を導波するよう、前記光導波路がさらに適合されており、そして、波長λ_ｊの光の少なくともいくらかを放射モードに導き、かつ放射モードの波長λ_ｊの光を前記第１の所定位置とは異なる第２の所定位置の少なくとも１次元の焦点に導くよう、前記屈折率回折格子が選択されていることを特徴とする請求項１に記載の物品。
3. 前記利用手段は、前記第１および第２の所定位置のそれぞれにおいて、波長λ_ｉと波長λ_ｊの光を実質的に受信する手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の物品。
4. 前記波長λ_ｉの光を受信する手段は、光を受信する別個の手段のアレイの要素であることを特徴とする請求項３に記載の物品。
5. 前記タップは前記導波路と前記利用手段との間に配置された光分散手段をさらに備え、前記タップは、波長λ_ｉの光と波長λ_ｊの光との間の分解能を改善するように適合されていることを特徴とする請求項２に記載の物品。
6. 動作波長λ_１、λ_２、・・・、λ_ｉ、・・・、λ_ｎ（ｎは１よりも大きい整数）を有するｎチャネル波長分割多重光ファイバ通信システムであって、
   前記動作波長の光を送信する送信手段と、
   前記動作波長の光を受信する受信手段と、
   請求項１に記載の物品とを備え、前記光導波路は、前記送信手段と前記受信手段とに信号を伝送するよう接続されている光ファイバから構成されていることを特徴とするシステム。
7. 多チャネル波長分割多重光ファイバシステムであって、
   送信器と、
   受信器と
   請求項１に記載の物品とを備え、前記光導波路は、前記送信手段と前記受信手段とに信号を伝送するよう接続されている光ファイバから構成されており、
   複数の波長分割多重チャネルの各々のチャネル波長とチャネルパワーとを表す出力を提供するよう前記タップが適合され、そして、前記出力が、前記複数のチャネルの各々のチャネルのチャネル波長とチャネルパワーとを維持するフィードバック手段を備える前記利用手段へ提供されることを特徴とするシステム。
8. 前記光導波路へ接続された光増幅器（９３）と、前記タップへ結合された光入力（９５１−９５ｎ）と電気出力（９６１−９６ｎ）とを各々が有する複数の検出器（８５１−８５ｎ）と、前記検出器の電気出力のそれぞれを受信し、そして前記受信した電気出力に応動して前記光増幅器の動作特性を変更する光増幅器制御装置とをさらに備え、前記タップは、波長λ_１、λ_２、．．．、λ_ｎ（ｎは１よりも大きい整数）の光を含む波長分割多重光を受信して、波長λ_１、λ_２、．．．、λ_ｎの各々の受信した光の所定の割合を、前記検出器の所定の１つのそれぞれへ提供することを特徴とする請求項１に記載の物品。
9. 多チャンネル波長分割多重光ファイバ通信システムであって、
   送信器と、
   １つ以上の受信器と、
   請求項１に記載の物品とを備え、前記光導波路は前記送信器と前記受信器とに信号を伝送するよう接続された光ファイバから構成され、前記タップは、波長λ_１、λ_２、．．．、λ_ｎ（ｎは１よりも大きい整数）の信号光を受信して、前記波長の１つ以上の信号光の所定の割合を、１またはそれ以上の前記検出器へそれぞれ提供し、そして、
   前記受信器の少なくとも１つは前記検出器の１つから構成されていることを特徴とするシステム。

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