JPH11202125A - 多機能光学フィルタ - Google Patents
多機能光学フィルタInfo
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- JPH11202125A JPH11202125A JP10035323A JP3532398A JPH11202125A JP H11202125 A JPH11202125 A JP H11202125A JP 10035323 A JP10035323 A JP 10035323A JP 3532398 A JP3532398 A JP 3532398A JP H11202125 A JPH11202125 A JP H11202125A
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- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
- G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
- G02B6/12019—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the optical interconnection to or from the AWG devices, e.g. integration or coupling with lasers or photodiodes
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- G02B6/29358—Multiple beam interferometer external to a light guide, e.g. Fabry-Pérot, etalon, VIPA plate, OTDL plate, continuous interferometer, parallel plate resonator
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】多重波長通信システムおよび高密度の波長分割
多重（ＷＤＭ）ネットワーク・システム向けの多機能光
学フィルタを提供する。 【解決手段】Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ−ＧＴ干渉計を（ＭＧ
ＴＩ）を用いた多機能光学フィルタは、典型的なＭｉｃ
ｈｅｌｓｏｎ干渉計で、このデバイスの特徴のは、
（１）チャネルドロップとチャネルバス双方のフィルタ
のスペクトル線幅が、類似のパラメタをもつ典型的なＦ
ａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔフィルタと比較して、半分ほどの
狭さであること、（２）鏡体反射率の値に関わらず、３
種の機能に対する出力の可視性値は常に１．０であるこ
と、および（３）バンドパス・フィルタは優秀で、完全
に近いボックス状の応答機能を有している。
多重（ＷＤＭ）ネットワーク・システム向けの多機能光
学フィルタを提供する。 【解決手段】Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ−ＧＴ干渉計を（ＭＧ
ＴＩ）を用いた多機能光学フィルタは、典型的なＭｉｃ
ｈｅｌｓｏｎ干渉計で、このデバイスの特徴のは、
（１）チャネルドロップとチャネルバス双方のフィルタ
のスペクトル線幅が、類似のパラメタをもつ典型的なＦ
ａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔフィルタと比較して、半分ほどの
狭さであること、（２）鏡体反射率の値に関わらず、３
種の機能に対する出力の可視性値は常に１．０であるこ
と、および（３）バンドパス・フィルタは優秀で、完全
に近いボックス状の応答機能を有している。
Description
［意図する応用技術分野］
【０００１】本発明は、多重波長光通信システムおよび
高密度の波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワーク・システ
ム向けの多機能光学フィルタである。光スペクトルの領
域のほかに、本特許に述べた発明は、マイクロ波、ミリ
波など、他の電磁スペクトルにも応用することができ
る。
高密度の波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワーク・システ
ム向けの多機能光学フィルタである。光スペクトルの領
域のほかに、本特許に述べた発明は、マイクロ波、ミリ
波など、他の電磁スペクトルにも応用することができ
る。
【０００２】多重波長光通信システムおよび高密度の波
長分割多重（ＷＤＭ）ネットワーク・システムにとっ
て、光学フィルタは不可欠なデバイスである。現在ＷＤ
Ｍネットワーク・システムのエルビウム・ファイバ増幅
器（ＥＤＦＡ）によってサポートされる現在の３０−ｎ
ｍ通信ウインドウを最大化するため、以下の必要条件を
備えた新たな光学フィルタに対する需要は益々増加して
いる。（１）広域の自由なスペクトル・間隔（ＦＳＲ＞
３０ｎｍ）、（２）狭いスペクトル線幅（ΔλＰＷＨＭ
＜０．３ｎｍ）、（３）高ＳＮ比（シグナル：ノイズ
比）または 最大なコントラストまたは最大可視性（ビ
ジビリティ）、（４）同調可能、および（５）ファイバ
互換。
長分割多重（ＷＤＭ）ネットワーク・システムにとっ
て、光学フィルタは不可欠なデバイスである。現在ＷＤ
Ｍネットワーク・システムのエルビウム・ファイバ増幅
器（ＥＤＦＡ）によってサポートされる現在の３０−ｎ
ｍ通信ウインドウを最大化するため、以下の必要条件を
備えた新たな光学フィルタに対する需要は益々増加して
いる。（１）広域の自由なスペクトル・間隔（ＦＳＲ＞
３０ｎｍ）、（２）狭いスペクトル線幅（ΔλＰＷＨＭ
＜０．３ｎｍ）、（３）高ＳＮ比（シグナル：ノイズ
比）または 最大なコントラストまたは最大可視性（ビ
ジビリティ）、（４）同調可能、および（５）ファイバ
互換。
【０００３】さらに次世代のＴＤＭ−ＷＤＭ（時分割多
重と波長分割多重）の光通信ネットワーク・システムの
高度に複雑な結合に対して、付加的な必要条件とされる
（６）プログラマビリティまたは多機能は、コンパクト
で多用途、しかも経済的に実現する必要があり、インテ
リジェント・ネットワーク・システムにとって最も重要
な点である。こうした目標に対して、光学フィルタ、Ａ
ｄｄ／ＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ（ＡＤＭ）な
ど、ネットワーク・システムの主要デバイスのすべて、
またはその大半は、少なくともプログラマブルとする
か、あるいは多重機能を備える必要がある。
重と波長分割多重）の光通信ネットワーク・システムの
高度に複雑な結合に対して、付加的な必要条件とされる
（６）プログラマビリティまたは多機能は、コンパクト
で多用途、しかも経済的に実現する必要があり、インテ
リジェント・ネットワーク・システムにとって最も重要
な点である。こうした目標に対して、光学フィルタ、Ａ
ｄｄ／ＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ（ＡＤＭ）な
ど、ネットワーク・システムの主要デバイスのすべて、
またはその大半は、少なくともプログラマブルとする
か、あるいは多重機能を備える必要がある。
【０００４】現在は、光通信分野に使用される光学フィ
ルタの殆どが専用の単一機能デバイスである。こうした
単一機能の光学フィルタは、フィルタ処理に使用される
物理メカニズム、すなわち（１）格子方式のフィルタ、
および（２）共振方式のフィルタによって、２クラスに
分けることができる。格子方式のフィルタの例として
は、ファイバ・プラッグ格子（ＦＢＧ）、音響工学同調
式フィルタ（ＡＯＴＦ）およびアレイ導波路格子フィル
タ（ＡＷＧＦ）が挙げられる。共振方式のフィルタの例
としては、多層誘電フィルム、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅ
ｒ干渉計（ＭＺＩ）、リング共振器、Ｆｏｘ−Ｓｍｉｔ
ｈ共振器、およびＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振器が挙げ
られる。
ルタの殆どが専用の単一機能デバイスである。こうした
単一機能の光学フィルタは、フィルタ処理に使用される
物理メカニズム、すなわち（１）格子方式のフィルタ、
および（２）共振方式のフィルタによって、２クラスに
分けることができる。格子方式のフィルタの例として
は、ファイバ・プラッグ格子（ＦＢＧ）、音響工学同調
式フィルタ（ＡＯＴＦ）およびアレイ導波路格子フィル
タ（ＡＷＧＦ）が挙げられる。共振方式のフィルタの例
としては、多層誘電フィルム、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅ
ｒ干渉計（ＭＺＩ）、リング共振器、Ｆｏｘ−Ｓｍｉｔ
ｈ共振器、およびＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振器が挙げ
られる。
【０００５】これらの異なるタイプの光学フィルタのな
かでは、ファイバ・リング共振器（ＲＲ）およびＦａｂ
ｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振器が、コンパクトで安定した構成
に対応する５項目の必要条件を実現する可能性が最も高
い。ただし、こうしたフィルタには、プログラマビリテ
ィと多機能性が欠けている。カスケード化された光ファ
イバ結ｌａｔｔｉｃｅ（点対称接続）のような、ある種
のプログラマビリティを備えた光学フィルタは、多くの
位相と結合パラメタの制御が必要なため、実装面での実
用性に乏しい。 ［主題の処理と解決］
かでは、ファイバ・リング共振器（ＲＲ）およびＦａｂ
ｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振器が、コンパクトで安定した構成
に対応する５項目の必要条件を実現する可能性が最も高
い。ただし、こうしたフィルタには、プログラマビリテ
ィと多機能性が欠けている。カスケード化された光ファ
イバ結ｌａｔｔｉｃｅ（点対称接続）のような、ある種
のプログラマビリティを備えた光学フィルタは、多くの
位相と結合パラメタの制御が必要なため、実装面での実
用性に乏しい。 ［主題の処理と解決］
【０００６】本特許では、干渉計のアーム長の差ΔＬ、
またはγ＝Ｌ／ｄと反射率Ｒの比である同調パラメタに
より、チャネル・パス（ＣＰ）フィルタ、チャネル・ド
ロップ（ＣＤ）フィルタ、およびバンドパス（ＢＰ）フ
ィルタとして機能する新たな多機能光学フィルタを提示
する。ＣＰフィルタは、他のチャネルを妨害せずに、Ｗ
ＤＭ信号の１チャネルにアクセスし、その間にＣＤフィ
ルタは逆の機能を実行する。一方のＢＰフィルタは、指
定した一定のスペクトル帯域のみを透過させ、その間は
他のスペクトル帯域を遮蔽する。他の光学フィルタとは
異なり、これらの特異な３種の機能による透過強度出力
には、単一ポートでアクセスすることができる。前述し
た当初の５項目の必要条件への対応は、本特許とこうし
た多機能とによって実現することができる。
またはγ＝Ｌ／ｄと反射率Ｒの比である同調パラメタに
より、チャネル・パス（ＣＰ）フィルタ、チャネル・ド
ロップ（ＣＤ）フィルタ、およびバンドパス（ＢＰ）フ
ィルタとして機能する新たな多機能光学フィルタを提示
する。ＣＰフィルタは、他のチャネルを妨害せずに、Ｗ
ＤＭ信号の１チャネルにアクセスし、その間にＣＤフィ
ルタは逆の機能を実行する。一方のＢＰフィルタは、指
定した一定のスペクトル帯域のみを透過させ、その間は
他のスペクトル帯域を遮蔽する。他の光学フィルタとは
異なり、これらの特異な３種の機能による透過強度出力
には、単一ポートでアクセスすることができる。前述し
た当初の５項目の必要条件への対応は、本特許とこうし
た多機能とによって実現することができる。
【０００７】本特許に独自の他の特徴は、（１）類似の
パラメタをもつ典型的なＦＰＲと比較して、ＭＧＴＩ方
式のＣＰとＣＤの両フィルタによるスペクトル線幅が狭
いこと、（２）３種の機能すべてに対してコントラスト
（Ｃ）の値が１（Ｃ＝１）であること（３）ＢＰフィル
タに対して、優れた完璧に近いボックス状の応答機能を
有することである。 ［ソリューションの方式：技術的提案］
パラメタをもつ典型的なＦＰＲと比較して、ＭＧＴＩ方
式のＣＰとＣＤの両フィルタによるスペクトル線幅が狭
いこと、（２）３種の機能すべてに対してコントラスト
（Ｃ）の値が１（Ｃ＝１）であること（３）ＢＰフィル
タに対して、優れた完璧に近いボックス状の応答機能を
有することである。 ［ソリューションの方式：技術的提案］
【０００８】発明は、図１に１９９として図示されたよ
うに（破線で囲まれたボックス内に描かれている）、一
方の反射鏡がＧｉｒｅｓ−Ｔｏｕｒｎｏｉｓ共振器（Ｇ
ＴＲ）に代替された典型的なＭｉｃｈｅｌｓｏｎ干渉計
によって構成される。このエレメントをＭｉｃｈｅｌｓ
ｏｎ−ＧＴ干渉計（ＭＧＴＩ）フィルタ５００（図１の
参照番号）として記述する。その他の基本構想の実現
は、図２に示すように、リング共振器が共振器有効長ｄ
をもつ１アームを含むＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計
によって構成される。
うに（破線で囲まれたボックス内に描かれている）、一
方の反射鏡がＧｉｒｅｓ−Ｔｏｕｒｎｏｉｓ共振器（Ｇ
ＴＲ）に代替された典型的なＭｉｃｈｅｌｓｏｎ干渉計
によって構成される。このエレメントをＭｉｃｈｅｌｓ
ｏｎ−ＧＴ干渉計（ＭＧＴＩ）フィルタ５００（図１の
参照番号）として記述する。その他の基本構想の実現
は、図２に示すように、リング共振器が共振器有効長ｄ
をもつ１アームを含むＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計
によって構成される。
【０００９】ＭＧＴＩフィルタ５００の特性について論
証するまえに、先ずここでＧＴＲの特性につて簡単な概
括を述べる。ＧＴＲ １９９［Ｆ．Ｇｉｒｅｓ ａｎｄ
Ｐ．Ｔｏｕｒｎｏｉｓ，Ｃ．Ｒ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．
２５８（５），６１２（１９６４）ａｎｄ Ａ．Ｙａｒ
ｉｚ ａｎｄ Ｙｅｈ，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｓｉ
ｎ Ｃｒｙｓｔａｌ（Ｗｉｌｅｙ，Ｎｅｗ Ｙｒｏｋ，
１９９０）ｐ．２１９］は、図３のとおり、部分反射鏡
２０と１００％の逆反射鏡３０を備えた基本的に無損失
の非対称Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振器である。無損失
のシステムを想定するとＧＴＲ１９９に投射のビーム１
００は、位相は異なるが、ビーム１００と同じ振幅の反
射ビーム１５０に変換される。ＧＴＲ１９９による複合
反射係数および反射位相シフトΘは、下の式で導き出す
ことができる。 β（＝１）は振幅反射係数、Ｒ（＝ρ２）は鏡体２０の
反射力、Θ＝２πηｄ／λ＝Ｋηｄ、ｄは共振器の長
さ、λは波長、およびηは共振器の内部素子の屈折率
（簡約すると＝１）である。共振器の鏡体２０と鏡体３
０からそれぞれ生じる反射波の間の再生妨害は、ＧＴＲ
１９９の周期位相と正規化周波数特性との対比の後ろに
ある物理メカニズムである。位相と正規化周波数曲線と
の対比の実形状は、図４に示すとおり、反射率ρの実効
値によって決まる。
証するまえに、先ずここでＧＴＲの特性につて簡単な概
括を述べる。ＧＴＲ １９９［Ｆ．Ｇｉｒｅｓ ａｎｄ
Ｐ．Ｔｏｕｒｎｏｉｓ，Ｃ．Ｒ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．
２５８（５），６１２（１９６４）ａｎｄ Ａ．Ｙａｒ
ｉｚ ａｎｄ Ｙｅｈ，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｓｉ
ｎ Ｃｒｙｓｔａｌ（Ｗｉｌｅｙ，Ｎｅｗ Ｙｒｏｋ，
１９９０）ｐ．２１９］は、図３のとおり、部分反射鏡
２０と１００％の逆反射鏡３０を備えた基本的に無損失
の非対称Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振器である。無損失
のシステムを想定するとＧＴＲ１９９に投射のビーム１
００は、位相は異なるが、ビーム１００と同じ振幅の反
射ビーム１５０に変換される。ＧＴＲ１９９による複合
反射係数および反射位相シフトΘは、下の式で導き出す
ことができる。 β（＝１）は振幅反射係数、Ｒ（＝ρ２）は鏡体２０の
反射力、Θ＝２πηｄ／λ＝Ｋηｄ、ｄは共振器の長
さ、λは波長、およびηは共振器の内部素子の屈折率
（簡約すると＝１）である。共振器の鏡体２０と鏡体３
０からそれぞれ生じる反射波の間の再生妨害は、ＧＴＲ
１９９の周期位相と正規化周波数特性との対比の後ろに
ある物理メカニズムである。位相と正規化周波数曲線と
の対比の実形状は、図４に示すとおり、反射率ρの実効
値によって決まる。
【００１０】図１に示すとおり、ＭＧＴＩフィルタ５０
０に入射の光ビーム１は、ビーム・スプリッタ（ＢＳ）
６０により、二つのビーム１００と２００に分割され
る。ビーム１００は、アームＬ２および路程差変調器１
２０を通じて伝搬し、一方のビーム２００は、干渉計の
アームＬ２を通じて伝搬する。次にビーム１００と２０
０の双方は、それぞれビーム１５０とビーム２５０とし
て、鏡体４０とＧＴＲ１９９によって逆反射され、続い
てこれらのビームは、ＢＳ６０に伝わり電界Ｅ
ｔｒａｎｓ３００の透過出力としてＢＳ６０にてコヒー
レント光で付加される。路程差変調器１２０は、ビーム
３００の総路程差（ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２）の供給と制御を
行うデバイスで、干渉計のいずれか一方のアームに配置
することができる。
０に入射の光ビーム１は、ビーム・スプリッタ（ＢＳ）
６０により、二つのビーム１００と２００に分割され
る。ビーム１００は、アームＬ２および路程差変調器１
２０を通じて伝搬し、一方のビーム２００は、干渉計の
アームＬ２を通じて伝搬する。次にビーム１００と２０
０の双方は、それぞれビーム１５０とビーム２５０とし
て、鏡体４０とＧＴＲ１９９によって逆反射され、続い
てこれらのビームは、ＢＳ６０に伝わり電界Ｅ
ｔｒａｎｓ３００の透過出力としてＢＳ６０にてコヒー
レント光で付加される。路程差変調器１２０は、ビーム
３００の総路程差（ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２）の供給と制御を
行うデバイスで、干渉計のいずれか一方のアームに配置
することができる。
【００１１】正規化された透過出力の複合電界Ｅ
ｔｒａｎｓ３００と強度Ｉｔｒａｎｓは、次に式によっ
て与えられる。 （Ｒ，ｄ）はＧＴＲ １９９からの反射位相、ΘＬ／ｄ
は干渉計アーム長の差ΔＬ（＝Ｌ１−Ｌ２）とＧＴＲの
間隔ｄの比、ＥｉｎｃとＩｉｎｃは、それぞれ複合入射
電界と強度である。導出において、全システムは無損失
と想定され、ＢＳ６０のＲ：Ｔ比は５０：５０である。 ［動作と機能］
ｔｒａｎｓ３００と強度Ｉｔｒａｎｓは、次に式によっ
て与えられる。 （Ｒ，ｄ）はＧＴＲ １９９からの反射位相、ΘＬ／ｄ
は干渉計アーム長の差ΔＬ（＝Ｌ１−Ｌ２）とＧＴＲの
間隔ｄの比、ＥｉｎｃとＩｉｎｃは、それぞれ複合入射
電界と強度である。導出において、全システムは無損失
と想定され、ＢＳ６０のＲ：Ｔ比は５０：５０である。 ［動作と機能］
【００１２】このエレメントには、前述のとおりγ（ま
たはΔＬ）と反射率Ｒによって、ＣＰフィルタ、ＣＤフ
ィルタ、およびＢＰフィルタのいずれかの機能を果たす
固有の能力が備わっている。これらの光学的機能を次に
列挙する３項に分けて簡潔に論証する、すなわち；γ＝
ｎλ０／２ｄ［ｏｒ ΔＬ−ｎλ０／２］，γ＝（２ｎ
＋１）λ０／４ｄ［ｏｒ ΔＬ＝（２ｎ＋１）λ０／
４］，およびγ＝０．５［ｏｒ ΔＬ＝０．５ｄ］、こ
れらに対しては、ｎを整数とする。
たはΔＬ）と反射率Ｒによって、ＣＰフィルタ、ＣＤフ
ィルタ、およびＢＰフィルタのいずれかの機能を果たす
固有の能力が備わっている。これらの光学的機能を次に
列挙する３項に分けて簡潔に論証する、すなわち；γ＝
ｎλ０／２ｄ［ｏｒ ΔＬ−ｎλ０／２］，γ＝（２ｎ
＋１）λ０／４ｄ［ｏｒ ΔＬ＝（２ｎ＋１）λ０／
４］，およびγ＝０．５［ｏｒ ΔＬ＝０．５ｄ］、こ
れらに対しては、ｎを整数とする。
【００１３】第一にＭＧＴＩフィルタ５００は、γが０
またはΔＬ＝０の際には、チャネルパス・フィルタとし
て機能する。ここではｎ＝０に設定する。複合振幅反射
率ｐの異なる値に対する正規の周波数（ν＝ｄ／λ）の
関数として計算された正規の透過強度は、図５に示すと
おりである。フィルタの周波数応答は、正規の周波数
（ν＝ｄ／λ）に対して周期的になる。光源の中心波長
λｃ、ＧＴ共振器の長さｄ、および屈折率ηに、それぞ
れ１．５４０ｍ、２５λｃおよび１（簡略化して）を想
定すると、３０．８−ｎｍ−ＦＳＲを取得することがで
きる。中心固定の正規周波数であるλ０／ｄに対する一
定の正規周波数範囲Δν＝（ν１＜λ０ｄ／＜ν２）に
限り、ｎがゼロに等しくない場合はＭＧＴＩがＣＰフィ
ルタとして機能する。
またはΔＬ＝０の際には、チャネルパス・フィルタとし
て機能する。ここではｎ＝０に設定する。複合振幅反射
率ｐの異なる値に対する正規の周波数（ν＝ｄ／λ）の
関数として計算された正規の透過強度は、図５に示すと
おりである。フィルタの周波数応答は、正規の周波数
（ν＝ｄ／λ）に対して周期的になる。光源の中心波長
λｃ、ＧＴ共振器の長さｄ、および屈折率ηに、それぞ
れ１．５４０ｍ、２５λｃおよび１（簡略化して）を想
定すると、３０．８−ｎｍ−ＦＳＲを取得することがで
きる。中心固定の正規周波数であるλ０／ｄに対する一
定の正規周波数範囲Δν＝（ν１＜λ０ｄ／＜ν２）に
限り、ｎがゼロに等しくない場合はＭＧＴＩがＣＰフィ
ルタとして機能する。
【００１４】類似のパラメタをもつ在来のＦＰＲと比較
すると、このフィルタには二つの特記すべき特徴が備わ
っている。ＭＧＴＩ方式のＣＰフィルタ（破線で図示）
の重要な特徴の第１は、図６ａに示すとおり、ＦＰＲ
（実線で図示）と比較して、スペクトル線幅が狭いこと
である。ＭＧＴＩフィルタ５００とＦＰＲフィルタとの
間の、同一の間隔ｄに対するスペクトル線幅の数値比Ｓ
は、以下の数式から、また図６ｂに示すとおりに導出す
ることができる。 ここでは、（１−ρ２）＜＜１の場合のみに有効なＦＰ
Ｒのスペクトル線幅ΔνＦＰＲに対して、単純式を用い
る。ρの値がほぼ１．０になる限界では、ＦＰＲの線幅
と比較して、ＭＧＴＩフィルタ５００の透過強度のスペ
クトル線幅は、少なくとも半分の幅になると見られる。
ρ２＜＜１の際には、Ｓ比の値はさらに小さくなる。こ
うした狭小な線幅は、カスケード化することなくＭＧＴ
Ｉフィルタ５００のＦｉｎｅｓｓｅ（Ｆ）を自動的に倍
増するので、貴重な有用性をもたらすものである。
すると、このフィルタには二つの特記すべき特徴が備わ
っている。ＭＧＴＩ方式のＣＰフィルタ（破線で図示）
の重要な特徴の第１は、図６ａに示すとおり、ＦＰＲ
（実線で図示）と比較して、スペクトル線幅が狭いこと
である。ＭＧＴＩフィルタ５００とＦＰＲフィルタとの
間の、同一の間隔ｄに対するスペクトル線幅の数値比Ｓ
は、以下の数式から、また図６ｂに示すとおりに導出す
ることができる。 ここでは、（１−ρ２）＜＜１の場合のみに有効なＦＰ
Ｒのスペクトル線幅ΔνＦＰＲに対して、単純式を用い
る。ρの値がほぼ１．０になる限界では、ＦＰＲの線幅
と比較して、ＭＧＴＩフィルタ５００の透過強度のスペ
クトル線幅は、少なくとも半分の幅になると見られる。
ρ２＜＜１の際には、Ｓ比の値はさらに小さくなる。こ
うした狭小な線幅は、カスケード化することなくＭＧＴ
Ｉフィルタ５００のＦｉｎｅｓｓｅ（Ｆ）を自動的に倍
増するので、貴重な有用性をもたらすものである。
【００１５】このＣＰフィルタの有益な特徴の第二は、
Ｃ＝［（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋
Ｉｍｉｎ）］として定義されたそのコントラストまたは
可視性Ｃであり、この式でのＩｍａｘとＩｍｉｎは、そ
れぞれ透過強度の最大値と最小値である。ＭＧＴＩフィ
ルタ５００のコントラストは、ＢＳ６０がスプリット比
（５０：５０ Ｔ：Ｒ）を有する場合、反射率ρに関わ
らず、常に１．０である。典型的なＦＰＲフィルタは図
６ａに示すとおり、そのコントラストが反射率に依存す
るため、前述の特徴に欠けている。従って、ＭＧＴＩフ
ィルタ５００から生じる透過強度のＳＮ比は、特にρが
（０．１〜０．８）の範囲内にある場合、ＦＰＲフィル
タよりはるかに優れていることが理解できる。
Ｃ＝［（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋
Ｉｍｉｎ）］として定義されたそのコントラストまたは
可視性Ｃであり、この式でのＩｍａｘとＩｍｉｎは、そ
れぞれ透過強度の最大値と最小値である。ＭＧＴＩフィ
ルタ５００のコントラストは、ＢＳ６０がスプリット比
（５０：５０ Ｔ：Ｒ）を有する場合、反射率ρに関わ
らず、常に１．０である。典型的なＦＰＲフィルタは図
６ａに示すとおり、そのコントラストが反射率に依存す
るため、前述の特徴に欠けている。従って、ＭＧＴＩフ
ィルタ５００から生じる透過強度のＳＮ比は、特にρが
（０．１〜０．８）の範囲内にある場合、ＦＰＲフィル
タよりはるかに優れていることが理解できる。
【００１６】第二にＭＧＴＩフィルタ５００は、ｎを整
数、λ０／ｄを中心固定の正規周波数とするγ＝（２ｎ
＋１）λ０／４ｄ［ｏｒ＝（２ｎ＋１）λ０／４］の場
合、一定の正規周波数間隔Δν＝（ν１＜ｄ／λ０＜ν
２）において、ＣＤフィルタとしての機能を果たす。こ
の正規周波数Δνにおいて、数式（４）のｋｄγはπ／
２に近似になるため、出力強度は正弦波から余弦波へと
変化する。ＣＰフィルタの場合と同様に、パラメタｄ＝
２５λ０、ｎ＝０およびλ０＝λｃ＝１．５４０μｍに
対して、γ＝０．０１を設定すると３０．８−ｎｍ−Ｆ
ＳＲフィルタを取得することができる。反射率ρの異な
る値に対して、正規周波数の関数としてγ＝０．０１に
よって計算された透過強度は、図７に示すとおりであ
る。スペクトル線幅とコントラストは、ＭＧＴＩ方式の
ＣＰフィルタの場合と同様であり、比較するとＦＰＲフ
ィルタよりも優れている。
数、λ０／ｄを中心固定の正規周波数とするγ＝（２ｎ
＋１）λ０／４ｄ［ｏｒ＝（２ｎ＋１）λ０／４］の場
合、一定の正規周波数間隔Δν＝（ν１＜ｄ／λ０＜ν
２）において、ＣＤフィルタとしての機能を果たす。こ
の正規周波数Δνにおいて、数式（４）のｋｄγはπ／
２に近似になるため、出力強度は正弦波から余弦波へと
変化する。ＣＰフィルタの場合と同様に、パラメタｄ＝
２５λ０、ｎ＝０およびλ０＝λｃ＝１．５４０μｍに
対して、γ＝０．０１を設定すると３０．８−ｎｍ−Ｆ
ＳＲフィルタを取得することができる。反射率ρの異な
る値に対して、正規周波数の関数としてγ＝０．０１に
よって計算された透過強度は、図７に示すとおりであ
る。スペクトル線幅とコントラストは、ＭＧＴＩ方式の
ＣＰフィルタの場合と同様であり、比較するとＦＰＲフ
ィルタよりも優れている。
【００１７】図５と比較すると周波数がｄ／λ０から外
れると、周波数応答に微少な非対称が生じるが、強度出
力はＣＰフィルタ出力の全く逆になる。ＣＤの透過強度
応答は、正規周波数範囲の全域に対して周期的ではない
ため、ＭＧＴＩ方式のＣＤフィルタの有効な正規周波数
範囲Δνはγによって決定される。ＦＳＲと等しい３
０．８ｕｍとΔλ＝１．５４０μｍによるλｃ＝０．０
１に対して、ＭＧＴＩフィルタが引き続きチャネル・ド
ロップとして機能する有効波長範囲Δλは、図８に示す
とおりＦＳＲの８倍、または約２４０ｎｍである。１６
ＦＳＲによって離調した正規周波数と比較すると約８Ｆ
ＳＲによって中心周波数（ｄ／λ０）から離調した正規
周波数には、図９に示すとおり急激な歪みは現れない。
λ０から約５０ｎｍの波長偏差は、π／２項から３．２
％の微少な位相変位をもたらすが、チャネル・ドロップ
・フィルタの応用に対しては、何らの問題も起こさな
い。
れると、周波数応答に微少な非対称が生じるが、強度出
力はＣＰフィルタ出力の全く逆になる。ＣＤの透過強度
応答は、正規周波数範囲の全域に対して周期的ではない
ため、ＭＧＴＩ方式のＣＤフィルタの有効な正規周波数
範囲Δνはγによって決定される。ＦＳＲと等しい３
０．８ｕｍとΔλ＝１．５４０μｍによるλｃ＝０．０
１に対して、ＭＧＴＩフィルタが引き続きチャネル・ド
ロップとして機能する有効波長範囲Δλは、図８に示す
とおりＦＳＲの８倍、または約２４０ｎｍである。１６
ＦＳＲによって離調した正規周波数と比較すると約８Ｆ
ＳＲによって中心周波数（ｄ／λ０）から離調した正規
周波数には、図９に示すとおり急激な歪みは現れない。
λ０から約５０ｎｍの波長偏差は、π／２項から３．２
％の微少な位相変位をもたらすが、チャネル・ドロップ
・フィルタの応用に対しては、何らの問題も起こさな
い。
【００１８】ＭＧＴＩフィルタ５００は、γ＝０．５ま
たはΔＬ＝０．５ｄの場合、バンドパス（ＢＰ）フィル
タとしての機能を果たす。反射率ρの異なる値に対する
正規周波数の関数として計算された透過強度を図１０に
示す。ρが０．１５〜０．３の範囲にあるときにＦＳＲ
と等しいスペクトル線幅値に対して、強度出力は、ほぼ
完璧なボックス状の応答を得る。ρの値を０．３より大
きな値に上昇するとエッジ要素（側波帯またはリップ
ル）周波数を拡大するが、ρの値を０．１５以下に降下
すると、透過強度出力の波形が、方形波から正弦波に変
化する。ボックス状の周波数応答を生成する際に、他の
方式と比較すると、ＭＧＴＩフィルタ５００はその優れ
た特性により、極めて簡単である。ＭＧＴＩフィルタ
は、フィルタの多重カスケード化を必要としないため、
デバイスをコンパクトに、しかも単純化することができ
る。
たはΔＬ＝０．５ｄの場合、バンドパス（ＢＰ）フィル
タとしての機能を果たす。反射率ρの異なる値に対する
正規周波数の関数として計算された透過強度を図１０に
示す。ρが０．１５〜０．３の範囲にあるときにＦＳＲ
と等しいスペクトル線幅値に対して、強度出力は、ほぼ
完璧なボックス状の応答を得る。ρの値を０．３より大
きな値に上昇するとエッジ要素（側波帯またはリップ
ル）周波数を拡大するが、ρの値を０．１５以下に降下
すると、透過強度出力の波形が、方形波から正弦波に変
化する。ボックス状の周波数応答を生成する際に、他の
方式と比較すると、ＭＧＴＩフィルタ５００はその優れ
た特性により、極めて簡単である。ＭＧＴＩフィルタ
は、フィルタの多重カスケード化を必要としないため、
デバイスをコンパクトに、しかも単純化することができ
る。
【００１９】共振器の間隔ｄが可変になるようにＧＴＲ
１９９を構築する場合、ＭＧＴＩフィルタも同調可能な
特性を保持している。この目的を達成するには、（１）
ＰＺＴ、（２）共振器内部の電気光学または熱光学材
料、または（３）マイクロチャネル共振器の使用などと
いった多様な方法がある。同調速度は選択した特定の方
法に依存する。こうした多様な方式は、対応するマニュ
アルや電気的制御装置と共に、図１のブロック７５で系
統的に図示されている。ＣＤ、ＣＰおよびＢＰフィルタ
に対するｄ（ｄ０，ｄ０−０．１λ０，ｄ０．０．１８
λ０，ｄ０−０．３２ｄ０）の異なる値による透過強度
を、それぞれ図１１、図１２と図１８に示す。 ［実用事例］
１９９を構築する場合、ＭＧＴＩフィルタも同調可能な
特性を保持している。この目的を達成するには、（１）
ＰＺＴ、（２）共振器内部の電気光学または熱光学材
料、または（３）マイクロチャネル共振器の使用などと
いった多様な方法がある。同調速度は選択した特定の方
法に依存する。こうした多様な方式は、対応するマニュ
アルや電気的制御装置と共に、図１のブロック７５で系
統的に図示されている。ＣＤ、ＣＰおよびＢＰフィルタ
に対するｄ（ｄ０，ｄ０−０．１λ０，ｄ０．０．１８
λ０，ｄ０−０．３２ｄ０）の異なる値による透過強度
を、それぞれ図１１、図１２と図１８に示す。 ［実用事例］
【００２０】フィルタとしての光学的機能の他に、ＭＧ
ＴＩフィルタは他の光学エレメントと結合して、Ａｄｄ
／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ、波長ルータな
ど、別の光学的機能を生み出すことができる。簡潔な表
現を目的に、４ポートをもつブロック・ボックスとして
ＭＧＴＩフィルタ５００を図１４に図示する。図中の５
１０、５２０、５３０および５４０は、それぞれ入力ビ
ーム・ポート、出力ビーム・ポート、路程差（ΔＬ）コ
ントローラ・ポート、および共振器間隔ｄコントローラ
を表す。段階的な反射力を備えた鏡体Ｍ１をスライディ
ング技法と共に用いることにより、鏡体Ｍ１の反射率Ｒ
を調整するための、付加的な制御ポートをデバイスに追
加することもできる。ポート５３０と５４０に適切なイ
ンタフェース・デバイスを供給すると、ΔＬを変化させ
る制御信号として、光学信号または電気信号のいずれか
を受入れることができる。
ＴＩフィルタは他の光学エレメントと結合して、Ａｄｄ
／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ、波長ルータな
ど、別の光学的機能を生み出すことができる。簡潔な表
現を目的に、４ポートをもつブロック・ボックスとして
ＭＧＴＩフィルタ５００を図１４に図示する。図中の５
１０、５２０、５３０および５４０は、それぞれ入力ビ
ーム・ポート、出力ビーム・ポート、路程差（ΔＬ）コ
ントローラ・ポート、および共振器間隔ｄコントローラ
を表す。段階的な反射力を備えた鏡体Ｍ１をスライディ
ング技法と共に用いることにより、鏡体Ｍ１の反射率Ｒ
を調整するための、付加的な制御ポートをデバイスに追
加することもできる。ポート５３０と５４０に適切なイ
ンタフェース・デバイスを供給すると、ΔＬを変化させ
る制御信号として、光学信号または電気信号のいずれか
を受入れることができる。
【００２１】光サーキュレータ６００、光カプラまたは
合波器７００、およびＭＧＴＩフィルタ５００によって
構成されるシステムは、図１５に示すとおり、スイッチ
ングと同調の可能なＡｄｄ／Ｄｒｏｐ ＷＤＭ Ｍｕｌ
ｔｉｐｌｅｘｅｒとして機能する。最初の光サーキュレ
ータは、入力ポート＃１６１０および出力ポート６２０
と６３０を備え、一方の光カプラまたは合波器７００に
は、入力ポート７１０と７２０、および出力ポート７３
０がある。単一の指定周波数に対するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ
ＷＤＭフィルタとして、ＭＧＴＩフィルタは、固定の
共振器間隔ｄ０をもつチャネル・ドロップＣＤフィルタ
に設定される。ポート６１０に入射の波長λ０−λＮを
もつ光源ビーム８００は、６１０…＞６２０…＞５１０
…＞５２０…＞７１０…＞７３０の経路を通過する。Ｍ
ＧＴＩフィルタをλ５に供するＣＤフィルタとして設定
するため、たとえば、λ５を除くすべての波長（λ０−
λ４およびλ０−λＮ）は、ビーム８９０として７３０
に存在し、一方ではλ５が５００によって逆反射され、
５１０…＞６２０を通過し、ビーム８５０として出力ポ
ート６３０に存在または“ドロップ”する。光カプラま
たは合波器７００のポート７２０に入射の波長λ５Ｎを
もった異なる入力ビーム８７０は、７３０に位置付けら
れビーム８９０として他の波長（λ０−λ４およびλ０
−λＮ）に結合または“追加”される。こうした２連機
能は、単一の指定波長λ５に対するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ
ＷＤＭ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒの機能を完遂する。
合波器７００、およびＭＧＴＩフィルタ５００によって
構成されるシステムは、図１５に示すとおり、スイッチ
ングと同調の可能なＡｄｄ／Ｄｒｏｐ ＷＤＭ Ｍｕｌ
ｔｉｐｌｅｘｅｒとして機能する。最初の光サーキュレ
ータは、入力ポート＃１６１０および出力ポート６２０
と６３０を備え、一方の光カプラまたは合波器７００に
は、入力ポート７１０と７２０、および出力ポート７３
０がある。単一の指定周波数に対するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ
ＷＤＭフィルタとして、ＭＧＴＩフィルタは、固定の
共振器間隔ｄ０をもつチャネル・ドロップＣＤフィルタ
に設定される。ポート６１０に入射の波長λ０−λＮを
もつ光源ビーム８００は、６１０…＞６２０…＞５１０
…＞５２０…＞７１０…＞７３０の経路を通過する。Ｍ
ＧＴＩフィルタをλ５に供するＣＤフィルタとして設定
するため、たとえば、λ５を除くすべての波長（λ０−
λ４およびλ０−λＮ）は、ビーム８９０として７３０
に存在し、一方ではλ５が５００によって逆反射され、
５１０…＞６２０を通過し、ビーム８５０として出力ポ
ート６３０に存在または“ドロップ”する。光カプラま
たは合波器７００のポート７２０に入射の波長λ５Ｎを
もった異なる入力ビーム８７０は、７３０に位置付けら
れビーム８９０として他の波長（λ０−λ４およびλ０
−λＮ）に結合または“追加”される。こうした２連機
能は、単一の指定波長λ５に対するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ
ＷＤＭ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒの機能を完遂する。
【００２２】前記と同様の条件のもとで、５３０を用い
てΔＬを変更することにより、ＭＧＴＩフィルタ５００
をＣＤからＣＰフィルタに切替えると全システムは、単
一の指定波長λ５ではなく、相補波長帯（λ０−λ４お
よびλ０−λＮ）に対するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ ＷＤＭ
Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒとしての機能を果たす。従っ
て、ＭＧＴＩ方式のフィルタを使用すると、普通のＡｄ
ｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒを、スイッチン
グ可能な相補型のＡｄｄ／ＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘ
ｅｒとする追加機能を付加することができる。
てΔＬを変更することにより、ＭＧＴＩフィルタ５００
をＣＤからＣＰフィルタに切替えると全システムは、単
一の指定波長λ５ではなく、相補波長帯（λ０−λ４お
よびλ０−λＮ）に対するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ ＷＤＭ
Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒとしての機能を果たす。従っ
て、ＭＧＴＩ方式のフィルタを使用すると、普通のＡｄ
ｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒを、スイッチン
グ可能な相補型のＡｄｄ／ＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘ
ｅｒとする追加機能を付加することができる。
【００２３】前記と同様の条件のもとで、ＭＧＴＩフィ
ルタ５００が、ＭＧＴＩフィルタをＣＤから適切なＲと
ΔＬを用いるＢＰフィルタに切り替るように、鏡体Ｍ１
の有効反射率Ｒを変換する付加的なコントローラ・モジ
ュールをもつと、全システムは、単一周波数λ５また
は、その相補波長帯（λ０−λ４およびλ０−λＮ）に
対するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ ＷＤＭフィルタに代って、指
定周波数帯域に対するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ ＷＤＭフィル
タとして機能する。
ルタ５００が、ＭＧＴＩフィルタをＣＤから適切なＲと
ΔＬを用いるＢＰフィルタに切り替るように、鏡体Ｍ１
の有効反射率Ｒを変換する付加的なコントローラ・モジ
ュールをもつと、全システムは、単一周波数λ５また
は、その相補波長帯（λ０−λ４およびλ０−λＮ）に
対するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ ＷＤＭフィルタに代って、指
定周波数帯域に対するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ ＷＤＭフィル
タとして機能する。
【００２４】Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅ
ｒの実装のバリエーションを図１６に示す。入射ビーム
８４０（λ０−λＮ）は、光サーキュレータ６００を経
て、ＭＧＴＩ方式のＣＰフィルタに入射する。波長λ５
をもつ光ビームは、ビーム８６０として“ｄｒｏｐ”ま
たは透過され、その間に波長（λ０−λ４およびλ０−
λＮ）をもつビームは反射される。反射したビームは、
光カプラまたは合波器７００に入射し、ビーム８９０と
して存在するまえに、ポート３により光サーキュレータ
を通過する。追加のビームλ５Ｎ８７０は、カプラのポ
ート７２０を経てシステムに“ａｄｄ”されＡｄｄ／Ｄ
ｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒの機能を完遂する。
ｒの実装のバリエーションを図１６に示す。入射ビーム
８４０（λ０−λＮ）は、光サーキュレータ６００を経
て、ＭＧＴＩ方式のＣＰフィルタに入射する。波長λ５
をもつ光ビームは、ビーム８６０として“ｄｒｏｐ”ま
たは透過され、その間に波長（λ０−λ４およびλ０−
λＮ）をもつビームは反射される。反射したビームは、
光カプラまたは合波器７００に入射し、ビーム８９０と
して存在するまえに、ポート３により光サーキュレータ
を通過する。追加のビームλ５Ｎ８７０は、カプラのポ
ート７２０を経てシステムに“ａｄｄ”されＡｄｄ／Ｄ
ｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒの機能を完遂する。
【００２５】Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅ
ｒの機能のほかに、異なる中心波長λＮをもつ一連のＭ
ＧＴＩ方式のＣＰフィルタ（異なる共振器間隔ｄＮを得
た５００、５０２、５０９など）が、図１７のようにＮ
ポート光サーキュレータ１０００に結合するとＷＤＭ格
子（アレイ導波路格子に類似の機能）、または波長ルー
タ１５００の機能を実現することもできる。波長（λ１
−λＮ）をもつ入力ビーム９００は、一つの指定波長の
みを光ビーム９０１として透過し、残りを反射するＭＧ
ＴＩフィルタ５００に入射するまえに、光サーキュレー
タ１０００のＰ１からＰ２に伝搬する。反射ビームは、
一つの指定波長λ２を取り上げて、それを光ビーム９０
２として透過するＭＧＴＩフィルタ５０２に入るまえ
に、Ｐ２からＰ３へと逆伝搬する。このプロセスは、光
サーキュレータのポートＮまで継続し、空間的に分離し
たＮ光ビーム９０１−９９５を形成する。時間依存の信
号を受光するポートΔＬとポートｄ制御ポートに、適切
なインタフェース・デバイスを供給することにより、特
定の波長λＮの経路と方向をあらゆる特定のポートに対
して、選択により、空間的また暫定的に再指定すること
ができる。波長ルータの実装には、別のバリエーション
も可能である。
ｒの機能のほかに、異なる中心波長λＮをもつ一連のＭ
ＧＴＩ方式のＣＰフィルタ（異なる共振器間隔ｄＮを得
た５００、５０２、５０９など）が、図１７のようにＮ
ポート光サーキュレータ１０００に結合するとＷＤＭ格
子（アレイ導波路格子に類似の機能）、または波長ルー
タ１５００の機能を実現することもできる。波長（λ１
−λＮ）をもつ入力ビーム９００は、一つの指定波長の
みを光ビーム９０１として透過し、残りを反射するＭＧ
ＴＩフィルタ５００に入射するまえに、光サーキュレー
タ１０００のＰ１からＰ２に伝搬する。反射ビームは、
一つの指定波長λ２を取り上げて、それを光ビーム９０
２として透過するＭＧＴＩフィルタ５０２に入るまえ
に、Ｐ２からＰ３へと逆伝搬する。このプロセスは、光
サーキュレータのポートＮまで継続し、空間的に分離し
たＮ光ビーム９０１−９９５を形成する。時間依存の信
号を受光するポートΔＬとポートｄ制御ポートに、適切
なインタフェース・デバイスを供給することにより、特
定の波長λＮの経路と方向をあらゆる特定のポートに対
して、選択により、空間的また暫定的に再指定すること
ができる。波長ルータの実装には、別のバリエーション
も可能である。
【００２６】前述の一連のＭＧＴＩフィルタは、すべて
ＣＰフィルタと認識している。上記のＣＰフィルタの一
つを、それぞれの５３１（または５３２）により、ＣＤ
フィルタに切替えると最終出力ビームが変化する。特定
のフィルタ（たとえば）５０６がＣＤフィルタとして機
能するとすべての“上位の”フィルタ５００−５０５
は、それぞれの波長のみを透過するが、フィルタ５０６
は残りの波長信号を透過する。“下位のフィルタ５０７
−５０９”は、何も透過しないか、または強度ゼロの出
力を透過する。
ＣＰフィルタと認識している。上記のＣＰフィルタの一
つを、それぞれの５３１（または５３２）により、ＣＤ
フィルタに切替えると最終出力ビームが変化する。特定
のフィルタ（たとえば）５０６がＣＤフィルタとして機
能するとすべての“上位の”フィルタ５００−５０５
は、それぞれの波長のみを透過するが、フィルタ５０６
は残りの波長信号を透過する。“下位のフィルタ５０７
−５０９”は、何も透過しないか、または強度ゼロの出
力を透過する。
【００２７】ＭＧＴＩ方式のＣＰとＢＰフィルタのスペ
クトル線幅（または帯域幅）は、図１８に図示するよう
に、２個のＭＧＴＩフィルタ（ＡおよびＢ）に対してバ
ーニア（Ｖｅｒｎｉｅｒ）効果を用いる共振器間隔の類
似または異なる複数のＣＰ（またはＢＰ）フィルタをカ
スケード化することにより、さらに狭めることができ
る。そうしたアイソレータの目的は、これら二つのフィ
ルタ間に生じる共振妨害を除去することにある。他方で
は、ＭＧＴＩ方式のＣＤフィルタのスペクトル線幅を、
カスケード処理による狭小化ではなく広げることもでき
る。 ［発明の効果］
クトル線幅（または帯域幅）は、図１８に図示するよう
に、２個のＭＧＴＩフィルタ（ＡおよびＢ）に対してバ
ーニア（Ｖｅｒｎｉｅｒ）効果を用いる共振器間隔の類
似または異なる複数のＣＰ（またはＢＰ）フィルタをカ
スケード化することにより、さらに狭めることができ
る。そうしたアイソレータの目的は、これら二つのフィ
ルタ間に生じる共振妨害を除去することにある。他方で
は、ＭＧＴＩ方式のＣＤフィルタのスペクトル線幅を、
カスケード処理による狭小化ではなく広げることもでき
る。 ［発明の効果］
【００２８】ＭＧＴＩフィルタの異なる３種のフィルタ
機能の出力が、単一の出力ポートにアクセスできること
は重要な点と認識している。こうした重要な特徴は、新
たなデバイスの多機能特性と共に、システム全体に必要
な光学的構成要素の数を大幅に削減し、コストとサイズ
を節減し、システムに柔軟性を提供する未来の優れたＷ
ＤＭアーキテクチャに、新たな設計パラメタを提供す
る。
機能の出力が、単一の出力ポートにアクセスできること
は重要な点と認識している。こうした重要な特徴は、新
たなデバイスの多機能特性と共に、システム全体に必要
な光学的構成要素の数を大幅に削減し、コストとサイズ
を節減し、システムに柔軟性を提供する未来の優れたＷ
ＤＭアーキテクチャに、新たな設計パラメタを提供す
る。
【００２９】概括すると、新たな多機能光学フィルタ
は、未来の優れた高密度ＷＤＭへの応用を提案するもの
である。このデバイスは、干渉計のΔＬに依存して、チ
ャネルドロップ（ＣＤ）フィルタ、チャネルパス（Ｃ
Ｐ）フィルタ、およびバンドパス（ＢＰ）フィルタとし
て機能する。ＣＤとＣＰフィルタのスペクトル線幅は、
類似のパラメタをもつ典型的なＦＰＲフィルタと比較し
て、その半分ほどの狭さであり、また両フィルタのコン
トラストは常に１．０値である。ＢＰフィルタは、優秀
で完璧に近いボックス状の応答機能を備えている。提案
したフィルタは、ファイバと導波路の実装が可能であ
る。偏波エレメントとＧＴを使用するバリエーションも
極めて簡単である。
は、未来の優れた高密度ＷＤＭへの応用を提案するもの
である。このデバイスは、干渉計のΔＬに依存して、チ
ャネルドロップ（ＣＤ）フィルタ、チャネルパス（Ｃ
Ｐ）フィルタ、およびバンドパス（ＢＰ）フィルタとし
て機能する。ＣＤとＣＰフィルタのスペクトル線幅は、
類似のパラメタをもつ典型的なＦＰＲフィルタと比較し
て、その半分ほどの狭さであり、また両フィルタのコン
トラストは常に１．０値である。ＢＰフィルタは、優秀
で完璧に近いボックス状の応答機能を備えている。提案
したフィルタは、ファイバと導波路の実装が可能であ
る。偏波エレメントとＧＴを使用するバリエーションも
極めて簡単である。
【００３０】
【図１】反射鏡の一つを間隔ｄのＧｉｒｅｓ−Ｔｏｕｒ
ｎｏｉｓ共振器（ＧＴＲ）に代替したＭｉｃｈｅｌｓｏ
ｎ干渉計を用いる新提案の多機能光学フィルタの概略
図。
ｎｏｉｓ共振器（ＧＴＲ）に代替したＭｉｃｈｅｌｓｏ
ｎ干渉計を用いる新提案の多機能光学フィルタの概略
図。
【図２】共振器の長さｄをもつリング共振器を備えた干
渉計の一方のアームにＭａｃｈ−Ｚｅｎｄｅｒ汗渉計を
用いる新提案の多機能光学フィルタの概略図。
渉計の一方のアームにＭａｃｈ−Ｚｅｎｄｅｒ汗渉計を
用いる新提案の多機能光学フィルタの概略図。
【図３】入射ビームＥｉｎｃは間隔ｄをもつＧＴ共振器
に入射する。反射出力ビームＥｒｅｆは、Ｅｉｎｃと同
じ振幅をもつが、その位相は、前面反射力Ｒ＝ρ１／２
と間隔ｄによって変化する。
に入射する。反射出力ビームＥｒｅｆは、Ｅｉｎｃと同
じ振幅をもつが、その位相は、前面反射力Ｒ＝ρ１／２
と間隔ｄによって変化する。
【図４】反射力Ｒの異なる値に対する正規周波数（ｄ０
／λ）の関数として、ＧＴ共振器からの反射位相を表す
計算結果。
／λ）の関数として、ＧＴ共振器からの反射位相を表す
計算結果。
【図５】ＭＧＴＩフィルタがρ＝０．１、０．５および
０．９の三つの値に対して、ＣＰフィルタとして機能す
る場合の透過強度を表す計算結果。ρの値に関わらず、
コントラストは常に１である。（ＦＳＲ＝３０．８ｎ
ｍ，ｄ＝２５λｃ，λｃ＝１．５４０ｍｍ）
０．９の三つの値に対して、ＣＰフィルタとして機能す
る場合の透過強度を表す計算結果。ρの値に関わらず、
コントラストは常に１である。（ＦＳＲ＝３０．８ｎ
ｍ，ｄ＝２５λｃ，λｃ＝１．５４０ｍｍ）
【図６】同じパラメタ値をもつＦＰＲフィルタと比べ
て、ＭＧＴＩフィルタのより狭いスペクトル線幅を示す
透過強度（図ａ）。同一の共振器間隔ｄに対するρの関
数として、ＭＧＴＩとＦＰＲフィルタのスペクトル線幅
の数値比を示す（図ｂ）。ＭＧＴＩフィルタのスペクト
ル線幅は、ρ＞０．８に対してＦＰＲフィルタと比較し
て、半分の狭さである。
て、ＭＧＴＩフィルタのより狭いスペクトル線幅を示す
透過強度（図ａ）。同一の共振器間隔ｄに対するρの関
数として、ＭＧＴＩとＦＰＲフィルタのスペクトル線幅
の数値比を示す（図ｂ）。ＭＧＴＩフィルタのスペクト
ル線幅は、ρ＞０．８に対してＦＰＲフィルタと比較し
て、半分の狭さである。
【図７】ＭＧＴＩフィルタが、ρ＝０．１，０．５およ
び０．９の三つの値に対して、ＣＤフィルタとして機能
する場合の透過強度を表す計算結果。ＭＧＴＩ方式のＣ
Ｄフィルタのスペクトル線幅とコントラストは、透過出
力波形が逆になることを除き、ＭＧＴＩ方式のＣＰフィ
ルタと同じである。（ＦＳＲ＝３０．８，ｄ＝２５
λｃ，λｃ＝１．５４０ｍｍ，ｎ＝整数）
び０．９の三つの値に対して、ＣＤフィルタとして機能
する場合の透過強度を表す計算結果。ＭＧＴＩ方式のＣ
Ｄフィルタのスペクトル線幅とコントラストは、透過出
力波形が逆になることを除き、ＭＧＴＩ方式のＣＰフィ
ルタと同じである。（ＦＳＲ＝３０．８，ｄ＝２５
λｃ，λｃ＝１．５４０ｍｍ，ｎ＝整数）
【図８】ＭＧＴＩフィルタが、ＦＳＲレンジ全域で０．
５と０．９の二つの値に対して、ＣＤフィルタとして機
能する場合の透過強度を表す計算結果。透過出力波形は
中心を外れた８ＦＳＲで著しく歪み始める。（ＦＳＲ＝
３０．８，ｄ＝２５λｃ，λｃ＝１．５４０ｍｍ，ｎ＝
整数）
５と０．９の二つの値に対して、ＣＤフィルタとして機
能する場合の透過強度を表す計算結果。透過出力波形は
中心を外れた８ＦＳＲで著しく歪み始める。（ＦＳＲ＝
３０．８，ｄ＝２５λｃ，λｃ＝１．５４０ｍｍ，ｎ＝
整数）
【図９】３種の異なるＦＳＲレンジに対するＭＧＴＩ方
式ＣＤの透過強度の重ね合わせを表す計算結果（ｑ＝ｑ
０，ｑ０＋８ＦＳＲ，ｑ０＋１６ＦＳＲ）。
式ＣＤの透過強度の重ね合わせを表す計算結果（ｑ＝ｑ
０，ｑ０＋８ＦＳＲ，ｑ０＋１６ＦＳＲ）。
【図１０】ＭＧＴＩフィルタが、ρ＝０．０１，０．
１，０．３およびρ＝０．６の四つの値に対して、ＢＰ
フィルタとして機能する場合の透過強度を表す計算結
果。ρ＝０．３のときに、ＦＳＲと等しいスペクトラム
線幅に対して、出力はほぼ完全なボックス状の応答にな
る。
１，０．３およびρ＝０．６の四つの値に対して、ＢＰ
フィルタとして機能する場合の透過強度を表す計算結
果。ρ＝０．３のときに、ＦＳＲと等しいスペクトラム
線幅に対して、出力はほぼ完全なボックス状の応答にな
る。
【図１１】共振器の間隔ｄが、四つの異なる値（ｄ＝ｄ
０＋．１λ，ｄ０＋．１８λ，ｄ０＋．２５λ，ｄ０
＋．３２λ）でスキャンされた場合の、ＭＧＴＩ方式Ｃ
Ｐの透過強度を表す計算結果。
０＋．１λ，ｄ０＋．１８λ，ｄ０＋．２５λ，ｄ０
＋．３２λ）でスキャンされた場合の、ＭＧＴＩ方式Ｃ
Ｐの透過強度を表す計算結果。
【図１２】共振器の間隔ｄが、四つの異なる値（ｄ＝ｄ
０＋．１λ，ｄ０＋．１８λ，ｄ０＋．２５λ，ｄ０
＋．３２λ）でスキャンされた場合の、ＭＧＴＩ方式Ｃ
Ｄの透過強度を表す計算結果。
０＋．１λ，ｄ０＋．１８λ，ｄ０＋．２５λ，ｄ０
＋．３２λ）でスキャンされた場合の、ＭＧＴＩ方式Ｃ
Ｄの透過強度を表す計算結果。
【図１３】共振器の間隔ｄが、三つの異なる値（ｄ＝ｄ
０＋．１８λ，ｄ０＋．２５λ，ｄ０＋．３２λ）でス
キャンされた場合の、ＭＧＴＩ方式ＢＰの透過強度を表
す計算結果。
０＋．１８λ，ｄ０＋．２５λ，ｄ０＋．３２λ）でス
キャンされた場合の、ＭＧＴＩ方式ＢＰの透過強度を表
す計算結果。
【図１４】入力ポート５１０、出力ポート５２０、およ
びΔＬとｄをそれぞれ制御する二つの制御ポート５３０
と５４０を備えた４ポートのＭＧＴＩフィルタ５００の
概略図。
びΔＬとｄをそれぞれ制御する二つの制御ポート５３０
と５４０を備えた４ポートのＭＧＴＩフィルタ５００の
概略図。
【図１５】ＭＧＴＩフィルタ５００と二つの光サーキュ
レータ６００と７００を使用するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍ
ｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒの実装概略図。
レータ６００と７００を使用するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍ
ｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒの実装概略図。
【図１６】ＭＧＴＩフィルタ５００、１個の光サーキュ
レータ６００および指向性カプラ７００を使用するＡｄ
ｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒの別の実装概略
図。
レータ６００および指向性カプラ７００を使用するＡｄ
ｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒの別の実装概略
図。
【図１７】ｄの異なるＭＧＴ彷式のＣＰフィルタ・アレ
イとＮポート光サーキュレータを併用する波長ルータま
たは格子の実装概略図。
イとＮポート光サーキュレータを併用する波長ルータま
たは格子の実装概略図。
【図１８】二つの異なる間隔ｄＮをもつ二つのＧＴＲを
使用するカスケード状のＭＧＴＩフィルタの概略図。 ［記号の説明］
使用するカスケード状のＭＧＴＩフィルタの概略図。 ［記号の説明］
【００３２】１、８００、８４０、９００ 入射ビーム ２０ 前面鏡体、ＧＴ共振器 ２１ ファイバ・カプラ ２２ 背面鏡体、ＧＴ共振器
（全反射） ４０、４１ 反射鏡 ６０、６１ ビーム・スプリッタ ７５ ＧＴＲの共振器間隔ｄを
変化させるコントローラ ７６ ＢＳに分離されＧＴＲに
向けられるビームの一部 ７７ 路程差モジュレータ ７８ １００の反射ビーム ７９ ＧＴ共振器のモジュール ８０ ＢＳに分離され、プレー
ン・ミラーに向けられるビームの一部 ８１ ２００の反射ビーム ８２ ＭＧＴＩフィルタの透過
強度 ５００−５０９ ＭＧＴＩフィルタのモジ
ュール ５１０ ＭＧＴＩフィルタの入力
ポート ５１１ ＭＧＴＩフィルタの出力
ポート ５３０−５３９ ＭＧＴＩフィルタのΔＬ
制御ポート ５４０−５４９ ＭＧＴＩフィルタのｄ制
御ポート ６００ 光サーキュレータ ６０１ ６００の入力ポート＃１ ６０２ ６００の出力ポート＃２ ６０３ ６００の出力ポート＃３ ７１０、２０ ７００の入力ポート ７３０ ７００の出力ポート ７３１ ６００からの出力ビーム ７３２ ７００に対する入力ビー
ム ８６０、８９０、１２００ 出力ビーム ９０１−９０９ ＭＧＴＩフィルタ・アレ
イからの出力ビーム １０００ Ｎポート光サーキュレー
タ １１００ アイソレータ １５００ 光サーキュレータとＭＧＴＩフィルタ・ア
レイから成る波長ルータ
（全反射） ４０、４１ 反射鏡 ６０、６１ ビーム・スプリッタ ７５ ＧＴＲの共振器間隔ｄを
変化させるコントローラ ７６ ＢＳに分離されＧＴＲに
向けられるビームの一部 ７７ 路程差モジュレータ ７８ １００の反射ビーム ７９ ＧＴ共振器のモジュール ８０ ＢＳに分離され、プレー
ン・ミラーに向けられるビームの一部 ８１ ２００の反射ビーム ８２ ＭＧＴＩフィルタの透過
強度 ５００−５０９ ＭＧＴＩフィルタのモジ
ュール ５１０ ＭＧＴＩフィルタの入力
ポート ５１１ ＭＧＴＩフィルタの出力
ポート ５３０−５３９ ＭＧＴＩフィルタのΔＬ
制御ポート ５４０−５４９ ＭＧＴＩフィルタのｄ制
御ポート ６００ 光サーキュレータ ６０１ ６００の入力ポート＃１ ６０２ ６００の出力ポート＃２ ６０３ ６００の出力ポート＃３ ７１０、２０ ７００の入力ポート ７３０ ７００の出力ポート ７３１ ６００からの出力ビーム ７３２ ７００に対する入力ビー
ム ８６０、８９０、１２００ 出力ビーム ９０１−９０９ ＭＧＴＩフィルタ・アレ
イからの出力ビーム １０００ Ｎポート光サーキュレー
タ １１００ アイソレータ １５００ 光サーキュレータとＭＧＴＩフィルタ・ア
レイから成る波長ルータ
Claims (14)
- 【請求項１】間隔ｄをとる共振器をもつＧｉｒｅｓ−Ｔ
ｏｕｒｎｏｉｓ共振器（ＧＴＲ）によって代替された反
射鏡の一つを備えたＭｉｃｈｅｌｓｏｎ干渉計から成
り、干渉計アーム長の差分ΔＬまたはγ（ΔＬ／ｄ比）
および反射率Ｒに依存して、多機能フィルタとしての機
能を果たすデバイスまたはシステムである。 - 【請求項２】共振器の有効長をｄとするリング共振器を
１本のアームに含むＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計か
ら成り、干渉計アーム長の差分ΔＬまたはγ（ΔＬ／ｄ
比）およびリング共振器の結合定数に依存して、多機能
フィルタとして機能するデバイスまたはシステムであ
る。 - 【請求項３】主要目的とされる光学範囲の領域のほか
に、Ｘ線、マイクロ波、ミリ波など、電磁界の領域に応
用するための構成が可能な請求項［Ｎｏ．１，２］に記
述したフィルタである。 - 【請求項４】ｎ＝０，１，２，３に対して、γ比がｎλ
０／２ｄに等しい場合、光チャネルパス（ＣＰ）フィル
タとして機能する請求項［Ｎｏ．１，２］に記述したフ
ィルタである。 - 【請求項５】ｎが整数であり、また任意の光源の固定中
心波長λ０に対して、γ比が（２ｎ＋１）λ０／４ｄに
等しい場合、一定の波長範囲Δλに対してチャネル・ド
ロップ（ＣＤ）として機能する請求項［Ｎｏ．１，２］
に記述したフィルタである。 - 【請求項６】γ比が０．５に等しくまた反射率Ｒが０．
１５−０．３の範囲内の場合、バンドパス・フィルタと
して機能する請求項［Ｎｏ．１，２］に記述したフィル
タである。 - 【請求項７】単一の指定周波数に対してＷＤＭ Ａｄｄ
／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ（ＡＤＭ）フィル
タとして機能する光サーキュレータ、光カプラまたは合
波器、および請求項［５］に記述したフィルタから成る
システムである。 - 【請求項８】単一の指定周波数に対するＷＤＭ Ａｄｄ
／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ（ＡＤＭ）フィル
タの代りに、広汎な周波数帯域に対してＡＤＭフィルタ
として機能する光サーキュレータ、光カプラまたは合波
器、および請求項［４］に記述したフィルタから成るシ
ステムである。これは［７］で請求の機能の補完であ
る。 - 【請求項９】［７］で請求の単一の指定周波数、または
［８］で請求の広周波数帯域に対するＷＤＭＡｄｄ／Ｄ
ｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒフィルタの代りに、一
部の指定周波数帯域に対してＡｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌ
ｔｉｐｌｅｘｅｒフィルタとして機能する光サーキュレ
ータ、光カプラまたは合波器、および請求項［６］に記
述したフィルタから成るシステムである。 - 【請求項１０】ＰＺＴ、液晶、熱光学、共振器内部の電
子光学素子、共振器のマイクロマシン処理などのいずれ
かの使用により、間隔ｄをもつ共振器を可変にすること
で、微調整を可能にする［１−９］で記述したフィルタ
である。 - 【請求項１１】ＣＰおよびＣＤフィルタのスペクトル線
幅、およびＢＰフィルタの帯域幅をさらに狭めるための
カスケード化（バーニア・キャリバ）が可能な［１−１
０］に記述したフィルタである。 - 【請求項１２】共振器間隔ｄの増加を指定した請求項
［４］に記述のフィルタ・アレイおよびＮポート光サー
キュレータによって構成され、格子（またはアレイ導波
路格子）または波長ルータとして機能できるシステムで
ある。 - 【請求項１３】ファイバ、導波路またはバルク光学構成
を用いて、構成または実装のできる請求項［１−２，４
−１２］に記述したフィルタである。 - 【請求項１４】波長依存の光スイッチとして機能するこ
ともできる請求項［１−２，４−１２］に記述したフィ
ルタである。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10035323A JPH11202125A (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 多機能光学フィルタ |
| EP99300147A EP0933657A3 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Multi-function optical filter |
| US09/227,355 US6304689B1 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | General multi-function optical filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10035323A JPH11202125A (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 多機能光学フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11202125A true JPH11202125A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=12438618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10035323A Pending JPH11202125A (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 多機能光学フィルタ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6304689B1 (ja) |
| EP (1) | EP0933657A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11202125A (ja) |
Cited By (1)
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