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発明の名称 再構成可能型光アドドロップ多重化装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−148429(P2007−148429A)
公開日 平成19年6月14日(2007.6.14)
出願番号 特願2007−32491(P2007−32491)
出願日 平成19年2月13日(2007.2.13)
代理人 【識別番号】100082005
【弁理士】
【氏名又は名称】熊倉 禎男
発明者 ワイルド ジェフリー / マンスリパー マサッド / ギャーレット マーク エイチ / ポリンキン パーヴェル ジー / ベルサー カール アーノルド / チェン タイ
要約 課題
多重波長光信号を波長単位で多重スペクトルチャネルに分離して、対応するチャネルマイクロミラーの配列に焦点を合わせる回折格子を用いた新規の波長分離経路指定(WSR)装置を提供する。

解決手段
本発明において、チャネルマイクロミラーは、スペクトルチャネルを多重出力ポートに反射するように個々に、制御可能であって、連続的に回転可能である。本発明のWSR装置は、波長毎を基本として前記スペクトルチャネルを経路指定でき、任意のスペクトルチャネルを任意の出力ポートの1つに結合することができる。本発明の前記WSR装置は、サーボ制御及びスペクトル出力管理能力さらに備えており、それによって、前記出力ポートに対する前記スペクトルチャネルの結合効率を目標値に維持する。本発明の前記WSR装置は、波長分割多重化(WDM)光ネットワーキングアプリケーションで新しい種類の動的に再構成可能な光アドドロップ多重化装置(OADM)を構成するのに用いられ得る。
特許請求の範囲
【請求項1】
a)多重波長光信号に対する入力ポートおよび複数の出力ポートを提供している多重ファイバコリメータと、
b)前記入力ポートからの前記多重波長光信号を複数のスペクトルチャネルに分離する波長セパレータと、
c)前記スペクトルチャネルを対応するスペクトルスポットに集束させるビーム焦点合焦装置と、
d)チャネルマイクロミラーの空間的アレイであって、各チャネルマイクロミラーが前記スペクトルチャネルの1つを受信し、前記チャネルマイクロミラーが前記出力ポートの選択されたポートに前記スペクトルチャネルを反射するために個々に連続的に制御可能であるように配置されるチャネルマイクロミラーの空間的アレイとを備えた波長分離経路指定装置。
【請求項2】
a)多重波長光信号に対する入力ポートおよび複数の出力ポートを提供している多重ファイバコリメータと、
b)前記入力ポートからの前記多重波長光信号を複数のスペクトルチャネルに分離する波長セパレータと、
c)前記スペクトルチャネルを対応するスペクトルスポットに集束させるビーム焦点合焦装置と、
d)チャネルマイクロミラーの空間的アレイであって、各チャネルマイクロミラーが前記スペクトルチャネルの1つを受信し、前記チャネルマイクロミラーが前記出力ポートの選択されたポートに前記スペクトルチャネルを反射するために個々に制御可能であるように配置されるチャネルマイクロミラーの空間的アレイと、
e)前記チャネルマイクロミラー及び前記出力ポートと通信するサーボ制御アセンブリであって、前記出力ポートの1つに対する各々の反射されたスペクトルチャネルの所定の結合を維持するサーボ制御アセンブリとを備えているサーボベースの光学装置。
【請求項3】
a)多重波長光信号に対する入力ポートおよび複数の出力ポートを提供している多重ファイバコリメータのアレイと、
b)前記入力ポートからの前記多重波長光信号を複数のスペクトルチャネルに分離する波長セパレータと、
c)前記スペクトルチャネルを対応するスペクトルスポットに集束させるビーム焦点合焦装置と、
d)チャネルマイクロミラーの空間的アレイであって、各チャネルマイクロミラーが前記スペクトルチャネルの1つを受信し、前記チャネルマイクロミラーが前記出力ポートの選択されたポートに前記スペクトルチャネルを反射するために個々に連続的に制御可能であるように配置されるチャネルマイクロミラーの空間的アレイと、
e)前記入力ポートからの前記多重波長光信号のアライメントを調整し、反射されたスペクトルチャネルを前記出力ポートに導く、コリメータ調整ミラーの一次元アレイとを備えている光学装置。
【請求項4】
a)多重波長光信号に対する入力ポートおよび複数の出力ポートを提供している多重ファイバコリメータのアレイと、
b)前記入力ポートからの前記多重波長光信号を複数のスペクトルチャネルに分離する波長セパレータと、
c)前記スペクトルチャネルを対応するスペクトルスポットに集束させるビーム焦点合焦装置と、
d)チャネルマイクロミラーの空間的アレイであって、各チャネルマイクロミラーが前記スペクトルチャネルの1つを受信し、前記チャネルマイクロミラーが前記出力ポートの選択されたポートに前記スペクトルチャネルを反射するために個々に連続的に制御可能であるように配置されるチャネルマイクロミラーの空間的アレイと、
e)前記入力ポートからの前記多重波長光信号のアライメントを調整し、反射されたスペクトルチャネルを前記出力ポートに導く、コリメータ調整ミラーの二次元アレイとを備えている光学装置。
【請求項5】
波長分離経路指定装置を備えた光学システムであって、
前記波長分離経路指定装置は、
a)多重波長光信号に対する入力ポートと、通過ポート及び1又は複数のドロップポートを含む複数の出力ポートとを提供している多重ファイバコリメータのアレイと、
b)前記入力ポートからの前記多重波長光信号を複数のスペクトルチャネルに分離する波長セパレータと、
c)前記スペクトルチャネルを対応するスペクトルスポットに集束させるビーム焦点合焦装置と、
d)チャネルマイクロミラーの空間的アレイであって、各チャネルマイクロミラーが前記スペクトルチャネルの1つを受信し、前記チャネルマイクロミラーが前記出力ポートの選択されたポートに前記スペクトルチャネルを反射するために個々に連続的に回転可能であり、それによって、前記通過ポートが前記スペクトルチャネルのサブセットを受信するように配置されるチャネルマイクロミラーの空間的アレイとを備えている光学システム。
【請求項6】
動的な波長分離及び経路指定を実行する方法であって、
a)入力ポートから多重波長光信号を受信するステップと、
b)前記多重波長光信号を複数のスペクトルチャネルに分離するステップと、
c)前記スペクトルチャネルを対応するビーム偏向要素の空間的アレイに集束させ、それによって、各ビーム偏向要素が前記スペクトルチャネルの1つを受信するステップと、
d)動的かつ連続的に前記ビーム偏向要素を制御し、それによって、前記スペクトルチャネルを複数の出力ポートに誘導するステップとを備えた方法。
【請求項7】
第1のスペクトルチャネルを有する入力多重波長光信号に対する入力ポートと、
第2のスペクトルチャネルに対する1又は複数の他のポートと、
出力多重波長光信号に対する出力ポートと、
前記スペクトルチャネルを空間的に分離する波長選択装置と、
ビーム偏向要素の空間的アレイであって、各要素が前記スペクトルチャネルの対応する1つを受信し、前記要素の各々がその対応するスペクトルチャネルを前記ポートの選択されたポートに反射するために個々に連続的に制御可能であるように配置されるチャネルマイクロミラーの空間的アレイとを備えている光アドドロップ装置。
【請求項8】
多重スペクトルチャネルを有する入力多重波長光信号に対する入力ポートと、
出力多重波長光信号に対する出力ポートと、
前記多重波長光信号からドロップされる選択されたスペクトルチャネルに対する1又は複数のドロップポートと、
前記多重スペクトルチャネルを空間的に分離する波長選択装置と、
ビーム偏向要素の空間的アレイであって、各要素が前記スペクトルチャネルの対応する1つを受信し、前記要素の各々がその対応するスペクトルチャネルを前記ポートの選択されたポートに反射するために個々に連続的に制御可能であり、それによって、前記スペクトルチャネルのサブセットが前記ドロップポートに誘導されるように配置されるチャネルマイクロミラーの空間的アレイとを備えている光アドドロップ装置。
【請求項9】
多重スペクトルチャネルを有する入力多重波長光信号に対する入力ポートと、
出力多重波長光信号に対する出力ポートと、
前記多重波長光信号に追加されることになる選択されたスペクトルチャネルに対する1又は複数のアドポートと、
前記多重スペクトルチャネル及び前記選択されたスペクトルチャネルを反射する波長選択装置と、
ビーム偏向要素の空間的アレイであって、各要素が前記スペクトルチャネルの対応する1つを受信し、前記要素の各々がその対応するスペクトルチャネルを前記ポートの選択されたポートに反射するために個々に連続的に制御可能であり、それによって、前記アドポートからの前記スペクトルチャネルが前記出力ポートに選択的に与えられるように配置されるチャネルマイクロミラーの空間的アレイとを備えている光アドドロップ装置。
【請求項10】
WDM光ネットワークにおける動的なアド及びドロップを実行する方法であって、
入力多重波長光信号をスペクトルチャネルに分離するステップと、
対応するビーム偏向要素に前記スペクトルチャネルの各々の像を造るステップと、
前記スペクトルチャネルの選択されたチャネルを出力多重波長光信号に結合するために前記ビーム偏向要素を動的に連続的に制御するステップとを備えた方法。
【請求項11】
a)多重波長光信号に対する入力ポートと、通過ポート及び1又は複数のドロップポートを含む複数の出力ポートとを提供している多重ファイバコリメータと、
b)前記入力ポートからの前記多重波長光信号を複数のスペクトルチャネルに分離する波長セパレータと、
c)前記スペクトルチャネルを対応するスペクトルスポットに集束させるビーム焦点合焦装置と、
d)チャネルマイクロミラーの空間的アレイであって、各チャネルマイクロミラーが前記スペクトルチャネルの特定の1つを受信し、前記チャネルマイクロミラーが前記出力ポートの選択されたポートに前記スペクトルチャネルを反射するために個々に連続的に制御可能であり、それによって、前記スペクトルチャネルのサブセットが前記通過ポートに誘導され、通過スペクトルチャネルを提供するように配置されるチャネルマイクロミラーの空間的アレイと、
e)前記通過スペクトルチャネルを1又は複数のアドスペクトルチャネルと結合する光コンバイナとを備えている光アドドロップ措置。
【請求項12】
a)多重波長光信号に対する入力ポートと、通過ポート及びドロップポートを含む複数の出力ポートとを提供しているファイバコリメータのアレイと、
b)前記入力ポートからの前記多重波長光信号を複数のスペクトルチャネルに分離する波長セパレータと、
c)前記スペクトルチャネルを対応するスペクトルスポットに集束させるビーム焦点合焦装置と、
d)チャネルマイクロミラーのアレイであって、各チャネルマイクロミラーが前記スペクトルチャネルの特定の1つを受信し、前記チャネルマイクロミラーが前記出力ポートの選択されたポートに前記スペクトルチャネルを反射するために個々に連続的に制御可能であり、それによって、前記スペクトルチャネルのサブセットが前記通過ポートに誘導され、通過スペクトルチャネルを提供するように配置されるチャネルマイクロミラーのアレイと、
e)前記入力ポートからの前記多重波長光信号のアライメントを調整し、反射されたスペクトルチャネルを前記出力ポートに導く、コリメータ調整ミラーのアレイと、
前記通過スペクトルチャネルを1又は複数のアドスペクトルチャネルと結合する光コンバイナとを備えている光学装置。
【請求項13】
WDM光ネットワークにおける動的なアド及びドロップ機能を実行する方法であって、
a)多重波長光信号を入力ポートから受信するステップと、
b)前記多重波長光信号を多重スペクトルチャネルに分離するステップと、
c)前記スペクトルチャネルを対応するビーム偏向要素に集束させ、それによって、各ビーム偏向要素が前記スペクトルチャネルの特定の1つを受信するステップと、
d)前記スペクトルチャネルを通過ポート及び1又は複数のドロップポートに誘導するために前記ビーム偏向要素を動的に連続的に制御し、それによって、前記スペクトルチャネルのサブセットが前記通過ポートに誘導され、通過スペクトルチャネルを提供するステップと、
e)前記通過スペクトルチャネルを1又はフック数のアドスペクトルチャネルと結合するステップとを備えている方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して光通信システムに関する。より詳細には、波長分割多重化光ネットワーキングアプリケーションのための新種の動的再構成可能型光アドドロップ多重化装置(OADM)に関する。
【背景技術】
【0002】
本出願は、2001年3月19日出願の米国仮特許出願No.60/277,217、
2001年8月23日出願の米国仮特許出願No.09/938,426、
2001年11月7日出願の米国仮特許出願No.10/005,714、
2002年1月29日出願の米国特許出願No.10/060,493、
及び2002年2月14日出願の米国仮特許出願No.10/076,145
に対して優先権を主張しており、これら全ては、参照によってこの中に取り込まれている。
【0003】
光ファイバ通信ネットワークは、現在の生活のあらゆる活動領域に急速に広がっており、光ファイバ通信ネットワークをますます拡大し、用途を広げ、そして費用対効果を良くする光要素及びサブシステムに対する要求が高まっている。現代の光ファイバ通信ネットワークは、一般に波長分割多重(WDM)を使用している。これは、多くの情報(又はデータ)チャネルを、異なる波長を用いることによって単一光ファイバ上で同時に伝送でき、それによって、前記ファイバの前記情報帯域幅が増すことになるためである。WDM技術の普及により、光アドドロップ多重化装置は現代の光ファイバ通信ネットワークの必要不可欠な組立てブロックとなった。光アドドロップ多重化装置(OADM)は、光ファイバ上の非常に多数の波長から1又は2以上の波長を選択的に取り除く(すなわち取り去る)要求を満たすため、1又は2以上のデータチャネルを前記ファイバ上のトラフィックストリームから取り上げる。さらに、1又は2以上の波長を前記ファイバに対して逆に付加し、それによって、トラフィックの前記同様のストリームにおいて新しいデータチャネルを挿入する。上記のように、前記ファイバを介して全トラフィックの流れを混乱させることなく、OADMは、それぞれ光ファイバへ/から多数のデータチャネルを送り出し、取り戻すことを可能にする。実際には、重要となるコスト優位性を提供する一方で、前記OADMを注意深く配置することにより、劇的に光通信ネットワークの柔軟性と頑丈さを改善することができる。
【0004】
【特許文献1】米国特許番号5,974,207
【0005】
従来技術におけるOADMは、典型的には、前記アドドロップ機能を成し遂げるために並行又は連続構成の多重化装置/分波器(例えば、導波路格子ルータ又はアレイ導波路格子)、調整可能なフィルタ、光スイッチ、及び光循環器を使用する。前記並行な構成においては、「特許文献1」で例示されるように、分波器(例えば、導波路格子ルータ)は、最初に、多数の波長信号をその構成要素であるスペクトル要素に分離する。波長切り替え/経路指定手段(例えば、光スイッチと光循環器の結合)は、その時、選択波長を取り出し、他を付加するのに役立つ。最終的には、多重化装置は、前記残存する(すなわち、通過する)波長を出力多重波長光信号に対して結合する。前記連続構成においては、米国特許番号6,205,269に例示されるように、光循環器と結合する調整可能なフィルタ(例えば、ブラッグファイバ回折格子)は、前記通過する波長から前記取り出す波長を分離し、続いて、前記アドチャネルを前記通過する経路に対して加えるのに利用される。多重波長が付加されたり、取り出されたりすることになれば、付加的な多重化装置と分波器は、それぞれ、前記付加波長を多重し、前記取り出す波長を多重分離することを必要とされる。基礎をなす構成に関係なく、前記技術における前記OADMは、特徴としてコストが高く、重大な光損失累積を有する傾向にある。さらに、これらのOADMの設計は、機能的な様式でそれらを再構成することが本質的に困難である。Askyuk氏による米国特許番号6,204,946は、並行構成において自由空間光を利用するOADMを開示している。この場合、入力ポートから現れる多重波長光信号は、制御される回折格子に対して入射する。上記のように分離される前記構成のスペクトルチャネルは、その時、バイナリマシンミラーの線形アレイに対して焦点レンズによって焦点が合わされる。その対応するスペクトルチャネルを前記入力ポートに対して通過するチャネルとして反対に再帰反射するか、又は取り出すチャネルとして出力ポートにそのスペクトルチャネルを振り向けるように、それぞれのマイクロミラーは、2つの個別状態の間で動作するように配置されている。上記のように、前記通過する信号(すなわち、前記結合され通過するチャネル)は、前記入力信号と同様の入力ポートを共有する。光循環器は、それゆえ、これら2つの信号の必要な経路指定を提供するために前記入力ポートに結合される。同様に、ドロップチャネルは、アドチャネルと出力ポートを共有する。付加する光循環器は、前記出力ポートに結合される。前記ドロップチャネルは、前記出力ポートから抜け出て、前記アドチャネルは前記付加する光循環器を経由して前記出力ポートへ誘導される。前記アドチャネルは、続いて、前記回折格子とバイナリマイクロミラーを経由して通過信号と結合される。
【0006】
Askyuk氏によって開示された前述のOADMは、波長を自由空間で分離して経路指定することを実行し、それによって、光損失を少なくするという優位性がある。第1に、前記通過する信号は、前記入力信号と同様のポート/ファイバを共有することを必要とする。光循環器は、それゆえ、これら2つの信号の必要な経路指定を提供するように実施されなければならない。同様に、全ての前記アドドロップチャネルは、同じ出力ポートを通って、前記OADMを出入りする。ゆえに、付加光循環器が必要となる。さらにその上、システムに入る前に前記アドチャネルを多重化するため、及び前記システムを出た後に前記ドロップチャネルを多重分離するために、付加的手段が提供されなければならない。この付加的な多重化/多重分離化装置により、前記OADMの多機能性を制限され得る、より大きなコストと複雑性を伴う。第2に、種々の経路指定をする目的でこのOADMで実施される前記光循環器は、付加的な光損失を誘発し、それは、かなりの量まで増大し得る。第3に、前記構成の光要素は、前記システムがその意図した目的を達成するために正確な調節でなければならない。しかしながら、前記必要な調節を維持するための設備が供給されない。動作の進行を介した熱や機械的妨害のような環境の影響のため、調節時の劣化を克服するために実施されるメカニズムがない。
【0007】
【特許文献2】米国特許番号5,960,133
【0008】
Tomlinsonによる「特許文献2」は、Askyuk氏の特許と類似の設計を利用したOADMを開示する。1つの具体例として、方形状の配列で配置された入出力、アドドロップビームがある。各マイクロミラーは、2つの離れた位置で切り替え可能であり、前記入力ビームから前記出力ビームへその対応する波長要素を反射するか、又は、前記入力ビームから反対に前記ドロップビームへ前記波長要素を反射するのと同時に、前記アドビームから反対に前記出力ビームへ同様の波長要素を反射する。択一的な具体例は、入出力ビームに加えて、多重アドドロップビームが2次元配列で配置される場所でも示される。しかしながら、Askyuk氏の場合、前記システムにおける必要な光配列を維持するための設備が供給されておらず、動作の進行を介した環境の影響による前記配列にける劣化を緩和するために実施されるメカニズムもない。さらにその上、2次元配置で多重光ビームを調整することは応用面で難しく、前記必要な調節を維持することはさらに難しい。
【0009】
以上のように、上記技術で前記OADMから受ける障害の一般的不利益は、以下のように要約される。
1)前記波長経路指定は、本質的には静的であり、動的にこれらのOADMを再構成することを難しくしている。
2)アド及び/又はドロップチャネルは、しばしば多重化及び/又は多重分離化する必要があり、それによって、付加的な複雑性とコストを強要している。
3)きびしい構成の許容差と入念な光調節が必要とされる。さらに、前記光調節は、積極的に維持されることはなく、動作の進行を介した熱や機械的妨害のような環境に対して影響を受けやすい。
4)光通信ネットワークにおいて、OADMは、典型的には、リング又は縦続の配置である。前記ネットワークの全体の性能に不利な影響を及ぼすOADMの間の干渉を緩和するために、各OADMを出入りするスペクトルチャネルの前記光出力レベルは、系統的な方法、例えば、各ステージで出力(又はゲイン)均一化を導入することによる方法で管理される。そのような出力均一化性能は、前記ネットワークにおける光アンプ(例えば、エルビウムドープファイバアンプ)によって生じる一様でないゲインを補償するためにも必要とされる。しかしながら、これらは、OADMにおける種々のスペクトルチャネルの前記光出力レベルの系統的で動的な管理を欠いている。
5)本来の高いコストと多量の光損失は、これらのOADMの広範な応用をさらに妨害する。
【0010】
前述した通り、単純かつ効果的に、そして経済的な構成で前述の欠点を克服する光アドドロップ多重化装置技術の必要性は非常に大きい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、入力ポート及び複数の出力ポートとして供するファイバコリメータの配列、波長セパレータ、ビーム焦点合焦装置、及びチャネルマイクロメータの配列を使用する波長分離経路指定(WSR)装置及び方法を提供する。
【0012】
動作上、多重波長光信号は、前記入力ポートから現れる。前記波長セパレータは、前記多重波長光信号を多重スペクトルチャネルに分離し、各チャネルは、明確な中心波長及び関係する帯域を特徴としている。前記ビーム焦点合焦装置は、前記スペクトルチャネルの焦点を対応する焦点スポットに合わせる。前記チャネルマイクロミラーは、各チャネルマイクロミラーが特定の1つの前記スペクトルチャネルを受信するように配置される。前記スペクトルチャネルを選択される出力ポートに反射するために、前記チャネルマイクロミラーは、個別に、制御可能であり、動作可能である(例えば枢動可能、又は回転可能である)。上記のように、各チャネルマイクロミラーは、特定のスペクトルチャネルに指定されるため、“チャネルマイクロミラー”と呼ばれている。各出力ポートは、反射されたスペクトルチャネルの任意の数を受信する。
【0013】
本発明における前記チャネルマイクロミラーの明確な特徴は、従来技術とは対照的であり、その回転角度が連続的に調整され得るように、各チャネルマイクロミラーの前記回転する(又は循環する)動作がアナログ制御されるということである。これにより、各チャネルマイクロミラーは、全ての可能な出力ポートを横切ってその対応するスペクトルチャネルを走査することができ、それによって、前記スペクトルチャネルを所望の出力ポートへ導くことができる。
【0014】
本発明の前記WSR装置において、前記波長セパレータは、規定の回折格子、ホログラフィック回折格子、エシェル格子、曲面回折格子、伝送格子、分散プリズム、又は技術的に既知の他のタイプの波長分離手段によって提供される。前記ビーム焦点合焦装置は、単一レンズ、組立レンズ、又は技術的に既知の他のタイプのビーム焦点合焦装置手段である。前記チャネルマイクロミラーは、シリコンマイクロマシンミラー、反射リボン(又は反射膜)、又は技術的に既知の他のタイプのビーム偏光手段によって提供される。各チャネルマイクロミラーは、1つ又は2つの軸について回転可能である。前記入出力ポートとして供する前記ファイバコリメータは、1次元又は2次元配列で配置される。後者の場合、前記チャネルマイクロメータは、2軸で回転可能である。
【0015】
本発明の前記WSR装置は、前記波長セパレータ及び前記ファイバコリメータを有する光通信に際しコリメータ調節ミラーの配列をさらに含んでおり、前記多重波長入力信号の配列を調節し、前記平行ビームの角度制御を介して前記反射されるスペクトルチャネルを前記選択される出力ポートに導く。各コリメータ調節ミラーは、1つ又は2つの軸について回転可能である。前記コリメータ調節ミラーは、1次元又は2次元配列に配置される。レンズの像を造る第1と第2の配列は、付加的に、テレセントリック系配置の前記コリメータ調節ミラーと前記ファイバコリメータの間に光学的に挿入され、それによって、最適の調節を確実にするために前記コリメータ調節ミラーを対応するファイバコリメータに“像を造っている”。
【0016】
本発明の前記WSR装置は、前記チャネルマイクロミラーと前記出力ポートを有する通信において、サーボ制御アセンブリをさらに含んでいる。各スペクトルチャネルから前記出力ポートへの所定の結合の効率を維持するために、前記サーボ制御アセンブリが、前記出力ポートに結合された前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルを監視し、個々を基本とした前記チャネルマイクロミラーの制御をさらに提供する役目を果たしている。(前記WSR装置が前述のコリメータ調節ミラーを含んでいるならば、前記サーボ制御アセンブリは、付加的に前記コリメータ調節ミラーの動的制御を提供する。)上記のように、前記サーボ制御アセンブリは、前記スペクトルチャネルの前記結合の動的制御を前記それぞれの出力ポートに提供し、それによって、前記入力ポートに結合される前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルを積極的に管理する。例えば、前記出力ポートに結合される前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルは、所定の値に均一化され得る。さらにその上、そのようなサーボ制御アセンブリの利用により、本発明のWSR装置の組立て中に前記構成の許容差及び精度を効率的に緩和し、さらに、前記システムは、前記動作の進行を通して生じる光調節のずれを修正することができる。以上のように、サーボ制御アセンブリに協働するWSR装置は、以下の議論において、WSR-S装置と称される。
【0017】
本発明の前記WSR装置は、前記構成光要素が処理する偏光感度影響を克服するために偏波ダイバーシチ調整をさらに使用する。偏光転移ユニット(例えば、1又は2以上の複屈折ビームディスプレーサ)と偏光回転ユニット(例えば、1又は2以上の半波長板)は、前記入出力ポートを提供する前記ファイバコリメータと前記波長セパレータの間の光路に沿って配置される。前記偏光転移ユニットは、前記多重波長入力光信号を第1と第2の偏光要素に分解するのに役立つ。偏光が実質的に前記第1の偏光要素に平行であるように、前記偏光回転ユニットは、続いて、前記第2の偏光要素の前記偏光を(例えば、90度)回転する。前記波長セパレータは、前記入射光信号を第1と第2の光ビームの設定に対する波長でそれぞれ分離する。前記ビーム焦点合焦装置は、前記第1と第2の光ビームの設定を、前記チャネルマイクロミラーに突き当たる対応する焦点スポットに合わせる。同じ波長に協働する前記第1と第2の光ビームは、同じチャネルマイクロミラーに(よって操作されて)突き当たる。前記チャネルマイクロミラーは、前記第1と第2の光ビームの組が反射を偏向するように、個別に制御される。前記反射した第1の光ビームセットは、続いて、前記偏光回転ユニットにより偏向されて90度回転される。これにより、前記偏光転移ユニットが、前記出力ポートに結合されるよりも前に、波長単位でそれぞれ前記反射した第1と第2の光ビームの組を反射したスペクトルチャネルに再結合できる。
【0018】
上記のように、前記前述の偏波ダイバーシチの調整は、偏光感度影響を取るに足らないものにして、それによって、前記システムの挿入損失と偏光従属損失を低くする。
【0019】
従って、本発明の前記WSR(又はWSR-S)装置は、新しい種類である動的に再構成可能な光アドドロップ多重化装置(OADM)を含むさまざまな光学装置を構成するのに用いられる。
【0020】
本発明に従うOADMの1つの実施例において、入力ポート、通過ポート、複数のドロップポート、及び複数のアドポートを含む1次元入出力配列は、本発明のWSRで実施される。前記入出力ポート配列の配置は、入ってくる光信号を伝送している前記入力ポート(すなわち、前記入力ポートと前記アドポート)と、出て行く光信号を搬送している前記出力ポート(すなわち、前記通過ポートと前記ドロップポート)とを、交替する(又は挟み込まれる)方式で配置され、それによって、全ての2つの入力ポートの間に出力ポートが挿入され、その逆の場合は入力ポートが挿入される。前記配置は、前記入力ポートから始まるスペクトルチャネルが、ドロップポートに経路指定されることになるならば、隣接した(又は対となる)アドポートから同じ波長を有するアドスペクトルチャネルが同時に前記通過チャネルポートに導かれることを保証する。これは、前記ドロップスペクトルチャネルとその対応するアドスペクトルチャネルが、前記WSR装置の同様のチャネルマイクロミラーによってそれぞれの宛先に経路指定されるという事実による。
【0021】
前述したOADMの注目に値する優位性は、付加的な手段を伴うことなく、動的に再構成可能な方法により、多重スペクトルチャネルを付加し取り去る能力である。前記出力ポートに結合された前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルを監視し制御するために、サーボ制御アセンブリは、本発明のOADMにさらに組み込まれている。
【0022】
本発明のOADMの選択的な実施例は、WSR(又はWSR-S)装置と光コンバイナーを含んでいる。前記WSR装置の前記出力ポートは、通過ポートと、1つ又は2つ以上のドロップポートを含んでおり、それぞれは、前記スペクトルチャネルを任意数搬送している。前記光コンバイナーは、前記通過ポートに結合されており、前記通過チャネルを1つ又は2つ以上のアドスペクトルチャネルと結合する役目を果たしている。前記結合される光信号は、前記システムの出力信号を構成する。前記光コンバイナーは、N×1(N≧2)の広帯域の光ファイバカプラーであり、例えば、前記システムに結合されるように多数のアドスペクトルチャネルを多重化するという目的にも役立っている。
【0023】
本発明のOADMのもう1つの実施例においては、第1のWSR(又はWSR-S)装置は、第2のWSR(又はWSR-S)装置に縦続接続される。前記第1のWSR装置の前記出力ポートは、通過ポートと1つ又は2つ以上のドロップポートを含んでいる。前記第2のWSR装置は、複数の入力ポートと出力ポートを含んでいる。前記配置は、前記第1のWSR装置と1つ又は2つ以上のアドチャネルからの前記通過チャネルが、前記第2のWSR装置の前記入力ポートに導かれ、その結果として、前記第2のWSR装置の出力ポートに導かれる出力多重波長光信号に多重化される。すなわち、この実施例において、1つのWSR装置(例えば前記第1の装置)が、効果的に動的取り出し機能を実行するのに対し、もう一方のWSR装置(例えば第2の装置)が動的付加機能を実行するということである。また、全通信システムによる負わなければならない制限以外には、付加されるか又は取り出される波長についての必須の限定が実質的には存在しない。さらに、このように与えられる基礎をなすOADM構成は、ネットワーク環境において複雑な付加と取り出しの機能を実行することを望むならば、本質的に、拡張性があり、容易く前記WSR(又はWSR-S)システムの数を任意に広げることができる。
【0024】
本発明の前記OADMは、先の装置を介して注目に値する多くの優位性を提供する。
1)個別に連続的に制御可能であるチャネルマイクロミラーの配列を有利に使用することにより、本発明のOADMは、チャネル毎を基本として前記スペクトルチャネルを経路指定し、任意のスペクトルチャネルを任意の1つの多重出力ポートに導くことができる。上記のように、その基本的動作は動的に再構成可能で、基本構成は、本質的に多重入出力ポートと同様に多数のチャネルへの拡張性がある。
2)前記アドドロップスペクトルチャネルは、それぞれ前記OADMに入る前及び出た後に、多重化され多重分離される必要がない。また、付加されるか又は取り出される波長に必須の制限がない。
3)前記出力ポートへの前記スペクトルチャネルの結合は、前記OADMを(熱及び機械的妨害のような)環境の影響を受けないように、動的にサーボ制御アセンブリによって制御されるため、性能上より強い。最適の光調節を維持することによって、前記スペクトルチャネルによって受ける光損失はまた、意義深く下げられる。
4)前記通過ポートに結合される前記スペクトルチャネルの光出力レベルは、前記サーボ制御アセンブリを介して、動的に、要求に応じて管理されるか、又は望ましい値(例えば、所定値に等しい)に維持される。前記ドロップポートに結合された前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルはまた、前記サーボ制御アセンブリによって監視される。前記OADMの全体としてのこのスペクトル出力管理能力は、WDM光ネットワーキングアプリケーションにおいて、特に望ましい。
5)自由空間光の利用は、単純かつ低損失かつ費用効果のある構成を提供する。さらに、前記サーボ制御アセンブリの利用により、低いコストと光損失で前記OADMが構成上より単純かつより適切になり、初期組立ての際、製造許容差と精度が緩和される。
6)基本的OADM構成により、本発明に従う多数の前記OADMは、WDM光ネットワーキングアプリケーション用に容易く組み立てられる(例えば、縦続接続される)。
【0025】
発明それ自体と同様に本発明の新規な特徴は、以下に示す図と詳細な説明により最もよく理解できる。
【0026】
本明細書及び添付の請求項において、“スペクトルチャネル”は、別個の中心波長及び協働する帯域を特徴とする。各スペクトルチャネルは、WDM光ネットワーキングアプリケーション上のように特定の情報信号を搬送する。
【0027】
図1Aは、本発明に従う波長分離経路指定(WSR)装置の第1の実施例の透視図を示す。本発明の波長分離経路指定(WSR)装置の一般的な原理及び位相構造を説明する例を通して、前記WSR装置100は、110-N(N≧3)を通して入力ポート110-1及び複数の出力ポート110-2を提供しているファイバコリメータ110の配列形状の多重入/出力ポートと、回折格子101である形状の波長セパレータと、焦点を合わせるレンズ102の形状のビーム焦点合焦装置と、チャネルマイクロミラー103の配列とを含んでいる。
【0028】
動作において、多重波長光信号は、前記入力ポート110-1から現れる。前記回折格子101は、角度的に前記多重波長光信号を多重スペクトルチャネルに分離し、焦点レンズ102によって、対応する焦点が合ったスポット(図1Aには示されていない)の空間配列に代わる代わる焦点が合わされる。各チャネルマイクロミラーがスペクトルチャネルの特定の1つを受信するように、前記チャネルマイクロミラー103は、前記スペクトルチャネルによって形成される前記空間配列に従って配置されている。反射において、前記スペクトルチャネルが、前記焦点レンズ102及び前記回折格子101を経由し、110-Nを通り、選択された前記出力ポート110-2に導かれるように、前記チャネルマイクロミラー103は、アナログ(又は連続的な)制御の下で個別に制御可能かつ移動可能であり、例えば枢動可能(又は回転可能)である。上記のように、各チャネルマイクロミラーは、特定のスペクトルチャネルに指定されため、“チャネルマイクロミラー”と呼ばれている。各出力ポートは、任意の数の反射するスペクトルチャネルを受信する。
【0029】
説明及び明瞭という目的のために、前記入力多重波長光信号に加えて、選択した数個の(例えば3個)前記スペクトルチャネルのみを図1A以下の図で説明する。しかしながら、(スペクトルチャネルの数が、前記システムで使用されるチャネルミラーの数を超えない限り、)本発明のWSR装置における前記スペクトルチャネルの任意の数があり得るということに注目すべきである。図1A及びそれに続く図に示される前記スペクトルチャネルを表現している前記光ビームは、説明の目的のためだけに提供されているということにも注目すべきである。すなわち、それらの大きさ及び形は、尺度を考慮して描いていない。例えば、前記入力ビーム及びその対応する回折ビームは、技術的に既知であるように回折格子に対する入射角が回折の角度に等しくない限り、一般的に異なる横断的な形状を有する。
【0030】
図1Aの具体例において、前記回折格子101及び前記チャネルマイクロミラー103がそれぞれ、前記第1と第2の(すなわち、前と後ろの)前記焦点レンズ102の(反対側の)焦点面に配置されていることが望ましい。前記のようなテレセントリック系配置により、焦点の合ったビームの主要な光線は、お互いに平行であって、一般的に前記光軸に平行になり得る。本出願においては、前記テレセントリック系配置により、前記反射したスペクトルチャネルは、さらにそれぞれの出力ポートに効果的に結合され、それによって、別で生じる種々の並進する“通過の影響”を最小化する。さらに、前記多重波長入力光信号は、望ましくは、平行にされ、横断面で環状である。回折格子101から回折されるその対応するスペクトルチャネルは、一般的に、横断面で楕円形であり、例えば、それらは1つの次元では前記入力ビームと同様の大きさであり、その他の次元では引き延ばされている。
【0031】
回折格子の前記回折効率は、一般には、偏光に従属することが知られている。例えば、標準固定配置における回折格子の前記回折効率は、(p偏光に直交する)s(又はTE)偏光よりも(前記回折格子上の溝のラインに垂直な)p(又はTM)偏光の方がかなり高いか、又はその逆である。前記偏光感度影響を緩和するために、四分の一波長プレート104は、前記回折格子101と前記チャネルマイクロミラー103の間に最適に挿入され、望ましくは、図1Aに示されるように前記回折格子101と前記焦点レンズ102の間に配置される。この方法で、各スペクトルチャネルは、前記四分の一波長プレート104を2回横切って、約90度偏向する全ての回転をうける。(すなわち、前記回折格子に最初に遭遇する時、光ビームがp偏光を有するならば、2番目に遭遇する時、(もし全てではないならば、)s偏光を支配的に有する。また、その逆もある。)これは、全ての前記スペクトルチャネルが、同量の“往復”偏光従属損失を受けることを確実にする。
【0032】
図1Aの前記WSR装置100において、例えば、前記回折格子101は、前記スペクトルチャネルの前記焦点スポットが、図1Bで例証するように水平配列において前記チャネルマイクロミラー103に向くように、修正される。
【0033】
図1Aの実施例に示した前記チャネルマイクロミラー103の大写しを図1Bに描写する。例を通して、一対一の対応で空間的に分離されたスペクトルチャネルの前記焦点スポットを受信するために、前記チャネルマイクロミラー103は、x軸に沿って(すなわち、図の水平方向)1次元配列で配置されている。(図1Aの場合のように、3つのスペクトルチャネルのみが例証されており、それぞれは集光ビームによって表現されている。)各チャネルマイクロミラーの前記反射表面は、図で定義されるようにx−y平面にあり、移動可能である。例えば、アナログの(又は連続する)手法でx方向に沿った軸について回転可能(又は偏向可能)である。反射した各スペクトルチャネルは、図1Aに示す110-Nを通って出力ポート110-2の1つに導かれるように、その入射方向に関係してy方向(例えば、下向き)に偏向する。
【0034】
上述したように、本発明の特別な特徴は、各チャネルマイクロミラーの動作が、個別に、連続的に制御可能であることであり、その位置、例えば回転角度が連続的に調整できるようになっている。これにより、各チャネルマイクロミラーは、全ての可能な出力ポートを横切って、その対応するスペクトルチャネルを走査することがき、それによって、任意の所望の出力ポートに前記スペクトルチャネルを導く。この可能性を説明するために、図1Cは、図1Aの実施例におけるWSR装置の光線追跡モデルによって提供されるチャネルマイクロミラーの回転角θの関数として結合効率のプロットを示す。ここで用いられるように、スペクトルチャネルに対する前記結合効率は、(前記出力ポートとしての役目を担う前記ファイバコリメータと協働して)ファイバの入口面における全量の光出力入射に対する出力ポートにおける前記ファイバ芯に結合される光出力の量の割合として定義される。光線追跡モデルにおいて、前記入力光信号は、85度をかすめる角度でミリメータ当たり700ラインを有する回折格子に入射する。ここで、前記回折格子は、“-1”の次数(“-1”order)で前記回折効率を最適化するブレーズ格子である。前記焦点レンズは100mmの焦点の長さを有する。各出力ポートは、光ファイバ(図1Dに示す)に結合される1/4ピッチGRINレンズ(直径2mm)によって提供されている。図1Cに表示されるように、前記結合効率は、前記回転角度θで変動し、典型的な場合においては実際上取るに足らなくなる前記結合効率のためには、θの約0.2度の変化を必要とする。上記のように、各スペクトルチャネルは、実際上、その対応するチャネルマイクロミラーの前記回転角の制御を介して任意の結合効率値を得る。これは、すなわち、単一波長の粒度で変動可能な光減衰が、本発明のWSR装置において得られるということである。図1Dは、図1Cの前記結合効率対θ曲線に関する2つの極端な状態の光線追跡の例証を提供する。前記結合効率が最大である場合のθ=0に対応する軸上の結合、及び(典型的なスペクトルチャネルを表現している)代表する平行にされるビームが、重要である並進通過に耐え、前記結合効率が実際上取るに足らなくなるθ=0.2度に対応する軸から外れた結合である。このように述べられた前記典型的なモデリング結果は、本発明の前記WSR装置の前記特別な能力を例証する。
【0035】
図1Aは、本発明に従うWSR装置の多くの実施例の内の1つを提供する。一般に、前記波長セパレータは波長分離手段であって、規定の回折格子、ホログラフィック回折格子、エシェル格子、分散プリズム、又は技術的に既知の他のタイプのスペクトル分離手段である。前記ビーム焦点は、焦点レンズ、レンズアセンブリ、又は技術的に既知の他のビーム焦点合わせ手段である。前記焦点合わせ機能は、前記波長セパレータのような曲線状の回折格子を用いることによっても成し遂げられる。前記チャネルマイクロミラーは、シリコンマイクロマシンミラー、反射リボン(又は膜)、又は技術的に既知である他のタイプのビーム偏光要素によって提供される。各マイクロミラーは、1又は2軸について回転する。各チャネルマイクロミラーの前記枢動(又は回転)運動は、アナログ手法で個別に制御可能であり、それによって、回転角度は、前記チャネルマイクロミラーが全ての可能な出力ポートを横切ってスペクトルチャネルを走査できるために、連続的に調整され得る。マイクロマシンミラー及び協働する動作メカニズムの基礎をなす構成技術は、例えば、米国特許番号5,629,790にその技術的について文書化されており、十分かつ完全に、参照によってこの中に取り込まれている。さらにその上、ファイバコリメータは、典型的には、(GRINレンズのような)平行にするレンズ、及び機械的に剛体ステンレス鋼(又はガラス)の管に共に包まれるフェルール取付けファイバの形態である。前記入出力ポートとしての役割の前記ファイバコリメータは、1次元配列、2次元配列、又は他の所望の空間パターンで配置される。例えば、それらは、シリコン、プラスチック、セラミック、又は技術的に通常実行できるもので作られる基板上で作られるV溝に沿った線形配列で都合よく取り付けられる。しかしながら、(近接したパックは各チャネルマイクロミラーに必要とされる回転範囲を小さくするけれども、)前記入出力ポートは、配列構成のようにお互いに空間的に近接することを必ずしも必要としないということに注目すべきである。これらの技術は、与えられる応用に最も適合するように本発明に従ってWSR装置を設定する方法を認識するものである。
【0036】
本発明のWSR装置は、図2A−2B及び図3に示すように、前記入力多重波長光信号の配列を調整するため、及び前記それぞれの出力ポートに対する前記スペクトルチャネルの結合を容易にするために、コリメータ調節ミラーの配列をさらに含んでいる。
【0037】
本発明に従うWSR装置の第2の実施例は、図2Aに描写される。例えば、同一の数表示を付した要素によって同一視されるようにWSR装置200は構築されており、図1Aの前記実施例に利用された多数の要素を共有する。さらにその上、コリメータ調節ミラー220-1から220-Nの1次元配列220は、光学的に、回折格子101と前記ファイバコリメータ配列110の間に挿入される。前記コリメータ調節ミラー220-1は、前記多重波長入力光信号の配列を調節し、前記スペクトルチャネルがその対応するチャネルマイクロミラーに衝突することを確実にするために、前記入力ポート110-1に対応するように指定されている。前記コリメータミラー220-2から220-Nは、一対一の対応で前記出力ポート110-2から110-Nに指定されており、前記反射スペクトルチャネルの平行ビームの角度制御を提供するのに役立っているため、それによって、所望の結合効率に従うそれぞれの出力ポートに対する前記スペクトルチャネルの結合を容易にしている。各コリメータ調節ミラーは、1軸又は2軸について回転可能である。
【0038】
図2Aの実施例は、(前記入出力ポートとして役立っている)前記ファイバコリメータが、前記コリメータ調節ミラー配列220に対して近接して配置されることが望まれているアプリケーションでは魅力的である。前記出力ポートに対する前記スペクトルチャネルの前記結合を最良に容易にするためには、像を造るレンズが、図2Bに示すように、前記コリメータ調節ミラー配列220と前記ファイバコリメータ配列110の間で実行される。例えば、図2BのWSR装置250は、同一の数表示を付した要素のよって同一視されるように構築されており、図2Aの具体例に利用された多数の要素を共有する。加えて、像を造るレンズの第1と第2の配列260、270は、前記コリメータ調節ミラー配列220及び前記ファイバコリメータ配列110に関して“4-f”テレセントリック系配置に配置される。図2Cに示す破線ボックス280は、上からの見た前記“4-f”テレセントリック系配置を提供する。この場合、前記第1と第2の配列260、270における前記像を造るレンズは、同じ焦点距離fを有している。前記コリメータ調節ミラー220-1から220-Nは、前記第1の配列260において前記像を造るレンズのそれぞれの第1(又は前の)焦点ポイントに配置されている。同様に、前記ファイバコリメータ110-1から110-Nは、前記第2の配列270において前記像を造るレンズのそれぞれの第2(又は後ろの)焦点ポイントに配置されている。像を造るレンズの前記第1と第2の配列260、270の間の間隔は、2fである。このように、前記コリメータ調節ミラー220-1から220-Nは、前記対応するファイバコリメータ110-1から110-Nにおける前記GRINレンズの前記それぞれの入口面(すなわち、前記正面の焦点板)に効率的に像が作られる。前記“4-f”の像を造るシステムは、前記ミラー角度の変化から生じる前記出力ポートに並進通過する前記平行ビームを実質的に除くことになる。
【0039】
図3は、本発明に従うWSR装置の第4の実施例を示す。例えば、WSR装置300は、同一の数表示を付した要素のよって同一視されるように構築されており、図2Bの具体例に利用された多数の要素を共有する。この場合、図2Bの前記1次元ファイバコリメータ配列110は、ファイバコリメータの2次元配列350に取って代わられており、前記入力ポート及び複数の出力ポートを提供している。従って、図2Bの前記1次元コリメータ調節ミラー配列220は、コリメータ調節ミラーの2次元配列320に取って代わられており、同様に、図2Bの像を造るレンズの第1と第2の1次元配列260、270は、それぞれ、像を造るレンズの第1と第2の2次元配列360、370に取って代わられる。図2Bの実施例の場合のように、像を造るレンズの前記第1と第2の2次元配列360、370は、前記2次元コリメータ調節ミラー配列320及び前記2次元ファイバコリメータ配列350に関して実質的に同一である“4-f”テレセントリック系配置に配置される。前記チャネルマイクロミラー103のそれぞれは、その対応するスペクトルチャネルを任意の1つの前記出力ポートに導くために、この場合2軸で回転可能である。上記にように、前記WSR装置300は、かなり多くの出力ポートをサポートするように装備されている。
【0040】
上述したような前記それぞれの出力ポートに対する前記スペクトルチャネルの結合を容易にすることに加えて、上記実施例における前記コリメータ調節ミラーは、前記入出力ポートを提供する前記ファイバコリメータにおいて、調整不良(例えば、構成と組立ての誤りのため)を補償するのに役立っている。例えば、前記ファイバコリメータにおける前記ファイバ芯とそれぞれの平行にするレンズの間に関係する調整不良は、前記平行ビームにおいて誤りを示すことに繋がり、前記コリメータ調節ミラーによって補正されることになる。これらの理由で、前記コリメータ調節ミラーは、望ましくは、2軸について回転可能である。それらは、高速回転のためにシリコンマイクロマシンミラーである。それらは、他のミラーのタイプか、又は従来技術であるビーム偏光要素でもあり得る。
【0041】
前記出力ポートに対する前記スペクトルチャネルの結合を最適化し、動作を介しての温度変化及び機械的不安定性のような環境影響に対して最適光調節をさらに維持するために、本発明のWSR装置は、サーボ制御アセンブリを組み込んでおり、チャネル毎を基本とする、前記それぞれの出力ポートに対する前記スペクトルチャネルの結合の動的制御を提供している。サーボ制御アセンブリを組み込んでいるWSR装置は、この仕様においてWSR-S装置と呼ばれる。
【0042】
図4Aは、本発明に従うWSR-S装置の第1の実施例の概略説明を示す。前記WSR-S装置400は、WSR装置410及びサーボ制御アセンブリ440を含んでいる。前記WSR装置410は、実質的には、図1Aの前記WSR装置100、又は本発明に従う任意の他の実施例に類似している。前記サーボ制御アセンブリ440は、スペクトル出力モニター460を含んでおり、前記WSR装置410の前記出力ポート420-1から420-Nに結合される前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルを監視している。例えば、前記スペクトル出力モニター460は、光ファイバカプラー420-1-Cから420-N-Cを経由して前記出力ポート420-1から420-Nに結合されており、各光ファイバカプラーは、その対応する出力ポートにおいて前記光信号の所定部分を“出力する”役目を果たしている。前記サーボ制御アセンブリ440は、前記スペクトル出力モニター460及び前記WSR装置410の前記チャネルマイクロミラー430と通信する処理ユニット470をさらに含んでいる。前記処理ユニット470は、選択された出力ポートに対する各スペクトルチャネルの所望の結合効率を維持するために、個々を基本として前記チャネルマイクロミラー430のフィードバック制御を提供する前記スペクトル出力モニター460からの前記光出力計測を利用する。
【0043】
例えば、前記処理ユニット470は、特定の回転位置で前記チャネルマイクロミラーを維持するためにdc制御信号を重ね合わせて、適切な交流(又は“ディザー”)制御信号をチャネルマイクロミラーに適用する。これにより、対応するスペクトルチャネルの前記光出力レベルと瞬時のマイクロミラーの回転角度における前記光出力レベル変化率(又は前記光出力レベルの時間微分)の両方が得られるようになる。図1Cに示した典型的な結合効率曲線の図において、前記光出力レベルの変化率は、前記結合効率曲線の傾きと釣り合っており、それゆえ、前記計測された光出力レベルに対応する前記マイクロミラーの回転角度を位置決めするのに有用である。それは、前記フィードバック制御信号の大きさを決定し、前記チャネルマイクロミラーに適用させるのにも有用であり、最も効果的な手法で所望の結合効率に到達させる。本発明の教示から、熟練技術者は、与えられたアプリケーションに最も適合するように適切なサーボ制御方式を工夫する方法を認識すると思われる。
【0044】
上記のように、前記サーボ制御アセンブリ440は、チャネル毎を基本とした前記それぞれの出力ポートに対する前記スペクトルチャネルの結合の動的制御を提供しており、それによって、前記出力ポートに対して結合される前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルを管理する。前記出力ポートにおける前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルは、要求に応じて動的に管理されるか、又は本発明における目標値(例えば、所定の値に等しい)で維持される。上記のように、前記スペクトル出力管理能力は、WDM光ネットエンコーダワーキングアプリケーションにおいて必須である。
【0045】
図4Bは、本発明に従うWSR-S装置の第2の実施例の概略説明を示す。前記WSR-S装置450は、WSR装置480及びサーボ制御アセンブリ490を含んでいる。前記チャネルマイクロミラー430(及び図4Aに用いた同じ数字表示によって同一視される他の要素)に加えて、前記WSR装置480は、複数のコリメータ調節ミラー485をさらに含んでおり、図2A、2B、3の実施例、又は本発明に応じた他の実施例に従って配置されている。例えば、前記サーボ制御アセンブリ490は、図4Aの実施例で示した前記スペクトル出力モニター460及び処理ユニット495を含んでいる。この場合、前記処理ユニット495は、前記スペクトル出力モニター460と同様に、前記WSR装置480の前記チャネルマイクロミラー430及び前記コリメータ調節ミラー485と通信する。前記処理ユニット495は、前記出力ポートに対する前記スペクトルチャネルの結合効率を目標値で保持するために、前記コリメータ調節ミラー485に加えて前記チャネルマイクロミラー430の動的制御を提供する前記スペクトル出力モニター460からの前記光出力計測を用いる。前記処理ユニット495の基礎をなす動作原理は、上述した処理ユニット470に実質的に類似している。
【0046】
図4A又は4Bの実施例において、前記スペクトル出力モニター460は、多重波長光信号において、スペクトル要素の前記光出力レベルを検出することができる先行技術として知られるスペクトル出力モニター装置の1つである。前記装置は、典型的には、波長単位の多重波長光信号を構成スペクトル要素へ空間的に分離する波長分離手段(例えば、回折格子)の形態と、これらのスペクトル要素の光出力レベルを検出するように配置されている1又は2以上の光センサー(例えば、フォトダイオードの配列)の形態である。図4A(又は、図4Bの前記処理ユニット495)の前記処理ユニット470は、典型的には、電気回路及び信号処理プログラムを含んでおり、前記スペクトル出力モニター460から受信した前記光出力計測を処理し、前記チャネルマイクロミラー430(及び図4Bの場合における前記コリメータ調節ミラー485)に適用させるために適切な制御信号を発生させ、前記出力ポートに対する前記スペクトルチャネルの前記結合効率を目標値に保持する。サーボ制御システムにおける前記処理ユニット用の前記電気回路及びその関係する信号処理アルゴリズム/ソフトウェアは、技術的に知られている。与えられるアプリケーションに対して本発明に従ってWSR-S装置におけるサーボ制御アセンブリを提供するために、適切な処理ユニットに沿って適切なスペクトル出力モニターを実行する方法は、熟練技術者であれば理解できると思われる。
【0047】
サーボ制御アセンブリの結合は、本発明のWSR装置の初期組立ての際に、要求製作許容差及び光調節を効果的に緩和するという付加的な優位性を提供し、さらに動作過程で生じる調整変更に対して前記システムを補正できるようにする。最適な光調節を保持することによって、前記スペクトルチャネルからうける光損失を大きく下げられる。上記のように構成された前記WSR-S装置は、構成上より単純かつ順応性があり、実行効率がより良く、コスト及び光損失がより低い。従って、本発明の前記WSR-S(又はWSR)装置は、WDM光ネットワーキングアプリケーション用の新しい種類の光アドドロップ多重化装置(OADM)を含むさまざまな光学装置を構成するのに用いられている。
【0048】
図5Aから5Bは、本発明の光アドドロップ多重化装置(OADM)の第1の実施例を描写する。本発明に従うOADM500Aの概略図を図5Aに示し、複数のアドポートとWSR装置の前記入出力ポートのみを説明する。残りのWSR装置は、単純かつ明瞭のために破線ボックス510によって概略的に表現している。この場合の前記WSR装置は、図1A、2A、2B、3の実施例、又は本発明に応じた任意の他の配置に従って構成されている。例えば、入力ポート520、通過ポート530、及び複数のドロップポート540-1から540-Nが、1次元入出力ポート570において複数のアドポート560-1から560-Nに加えて配置されている。前記入出力ポート配列570の配置は、前記入ってくる光信号を伝送している前記入力ポート(例えば、前記入力ポート520及び前記アドポート)及び出て行く光信号を搬送している前記出力ポート(例えば、前記通過ポート530及び前記ドロップポート)は、交互に(又は挟み込むように)配置されており、それによって、全ての2つの入力ポート間に出力ポートが挿入されるか、又はその逆で全ての2つの出力ポート間に入力ポートが挿入される。前記配置は、前記入力ポート520から始まるスペクトルチャネルλiが、前記破線ボックス510の前記光システムを経由して前記ドロップポート540-2のようにドロップポートに経路指定されることになるならば、近接したアドポート560-2から現れる同様の波長λiを有するアドスペクトルチャネルは、前記破線ボックス510における同様の光システムによって前記通過ポート530に導かれることを保証する。これは、前記ドロップスペクトルチャネル及びその対応するアドスペクトルチャネルが、さらに図5Bに詳細に示す前記破線ボックス510における同様のチャネルマイクロミラーによってそれぞれの宛先に経路指定されるという事実による。(注:上述した機能図において、前記アドポート560-2は、本質的に前記ドロップポート540-2と組み合わされ、同様に、前記アドポート560-iは、前記ドロップポート540-iと組み合わされる。ここで、i=1からNである。)
【0049】
例えば、図5Bは、拡大された概略図の典型的なチャネルマイクロミラー580(例えば、図1Bに示す前記チャネルマイクロミラー103-i)を描写する。第1の入射ビーム581は、図5Aの前記入力ポート520から始まる前記スペクトルチャネルλiを表現しており、第1の反射ビーム582は、前記チャネルマイクロミラー580からの前記反射スペクトルチャネルλiを表現している。第2の入射ビーム583は、図5Aの前記アドポート560-2から来る前記アドスペクトルチャネルλiを表現しており、第2の反射ビーム584は、前記チャネルマイクロミラー580からの前記反射アドチャネルλiを表現している。ライン585は、前記チャネルマイクロミラー580の反射面に対する基準方向を示している。前記第1の入射ビーム581に対する入射角θ1が、前記第1の反射ビーム582に対する反射角θ1'等しく、前記第2の入射ビーム583に対する入射角θ2が、同様に、前記第2の反射ビーム584に対する反射角θ2'と同じであるので、前記入力、通過、ドロップ、及びアドポートが図5Aで配置されている空間的配置により、前記第1の反射ビーム582は、前記ドロップポート540-2に経路指定され、第2の反射ビーム584は、前記通過ポート530に誘導される。
【0050】
さらに、例えば、紙の面に対して垂直な軸586について(例えば、図1Bに示すx方向の沿って)枢動(又は回転)動作をうけることによって、図5Bで説明されるのと同じ動作原理が適用され、組み合わせているアドポートから前記通過ポート530へ(同じ波長を有する)アドスペクトルチャネルを経路指定することに加えて、前記チャネルマイクロミラー580は、前記スペクトルチャネルλiを前記入出力ポート配列570における任意の他のドロップポートにさらに導く。図1A、2A、3A、又は3の実施例に示したように、前記チャネルマイクロミラー580はまた、前記スペクトルチャネルλiを前記通過ポート530に導く。
【0051】
技術的に熟練しているならば、図5Bの前記典型的な実施例及び上述した動作原理は、前記OADM500Aの任意のチャネルマイクロミラーに適用可能であることを評価するだろう。上記のように、前記OADM500Aは、多重アドポートから前記通過ポート530へアドスペクトルチャネルを挿入する(又は“付加する”)ことができ、一方、同時に、前記スペクトルチャネルを前記入力ポート520から適切なドロップポートへ経路指定することができる。それによって、動的に再構成可能な方法でアドドロップ機能の両方を実現することができる。
【0052】
図5Aの前記典型的な実施例は、例を挙げて、本発明の一般的原理を説明するために提供される。さまざまな要素及び特徴が、説明する目的で示されているため、尺度を持って描かれていない。例えば、前記入出力ポート配列570の前記入力、通過、ドロップ、及びアドポートは、近軸近似でおおよそ一様に間隔があけられているが、一般的には一様に間隔があけられていない。本発明の教示から、技術的に熟練したものであれば、上述したように実質的に同様な機能性に達する方法であって、図5Aの前記入出力ポート配列570における前記入力ポート及び出力ポートを調節する方法の選択肢が他に多く存在することをも評価するであろう。例えば、前記入力ポート520及び前記通過ポート530は、前記ドロップポート及びアドポートが、2つの入力の間の全てに出力ポートが挿入されるか、又はその逆のように、結果的に調整されている限り、前記入出力ポート配列に沿った中間近く、又は下方、又は任意の他の所望の位置に配置される。これにより、各チャネルマイクロミラーが、図5Bに示す手法で前記入力ポートからドロップポートへスペクトルチャネルを“取り去る”という機能と、対となるアドポートから前記通過ポートへ(同じ波長を有する)アドスペクトルチャネルを“付加する”という機能の二重の機能を実行することができる。さらにその上、前記入出力ポート配列570は、ファイバコリメータの配列によって具体化され、技術的に一般に実現されているように、シリコン、プラスチック、またはセラミックで作られた基板上で製作されるV溝に都合よく取り付けられる。
【0053】
図5A−5Bの実施例の基礎をなす原理及び動作は、図5C−5Dに示す入出力ポートの2次元配列を装備したOADMを工夫して容易く拡張される。本発明に従うOADMの第2の実施例の上から見た概略図を図5Cに示す。(図5Cに示される概略図及びそれに続く図は、図1Aの投射図として与えられている。)例えば、同一数字表示を付した要素は同一のものとして、前記OADM500Bは、一般の構成及び図1Aの実施例において利用される多くの要素を利用している。加えて、2次元入出力ポート配列575は、(平面図の前記入出力ポート配列575が明確に示されている場合にのみ、)図1Aの前記ファイバコリメータ配列110の代わりに実行される。
【0054】
図5Dは、図5Cの前記入出力ポート配列575の概略正面図を描写する。例えば、前記入出力ポート575は、入力ポート525及び複数のアドポート565-1から565-Nを有する入力ポート列575Aと、通過ポート535及び複数のドロップポート545-1から545-Nを含む出力ポート列575Bとを含んでいる。この配置において、図の矢印が示すように、各チャネルマイクロミラーがスペクトルチャネルを前記入力ポート525からドロップポート(例えば前記ドロップポート545-i)へ経路指定でき、(同じ波長を有する)アドスペクトルチャネルを対となるアドポート(例えば、前記アドポート565-i)から前記通過ポート535へ導くような方法で、各入力ポート(例えば、アドポート565-i)は、その近接した出力ポート(例えば、ドロップポート545-i。i=1〜N)と“対”を作る。
【0055】
動作について図5C及び5Dの両方を参照すると、前記入力525は、多重波長光信号を伝送する。前記回折格子101の形成における前記波長セパレータは、前記多重波長光信号を波長単位で多数の“入力スペクトルチャネル”に分離する。(注:以下に述べる前記アドスペクトルチャネルに対比して、前記“入力スペクトルチャネル”は、前記入力ポート525から始まる前記スペクトルチャネルを指示する。)前記焦点レンズ102の形状の前記ビーム焦点合焦装置は、前記入力スペクトルチャネルを対応する焦点スポットに焦点を合わせ、前記チャネルマイクロミラー103に衝突する。例えば、各チャネルマイクロミラーは、“基準の位置”において、前記対応する入力スペクトルチャネルを図5Cに示す前記通過ポート535に反射するように配置される。さらに、前記焦点レンズ102に加えて前記回折格子101は、前記入出力ポート575における前記アドポートから現れるアドスペクトルチャネルを前記チャネルマイクロミラー103の対応する部分へ導く。適切な軸について(例えば、図1Bに示すx方向に沿って)各チャネルマイクロミラーを回転することによって、前記チャネルマイクロミラーは、図5Dに示すように、前記入力スペクトルチャネルを前記入出力ポート配列575のドロップポート(例えば、前記ドロップポート545-i)に、衝突するアドスペクトルチャネルを対となるアドポート(例えば、前記アドポート565-i)から前記通過ポート535に、さらに導くことができる。技術的に熟練していれば、前記入出力ポート配列575は、(例えば、図2A、2B、又は3の典型的な実施例を適切に変更することによって、)択一的に、本発明に従う任意の他のWSR装置において実行される。技術的熟練者ならば、図5C−5Dの典型実施例が、例えば、本発明の一般原理を説明するために提供されていることも評価することができる。さまざまな要素及び特徴は説明のためだけに示されており、それゆえ、縮尺を考慮して描かれたものではない。例えば、1つの組み合わせとして前記入力ポート525及び前記通過ポート535は、前記入力ポート及び前記出力ポートが、2列に離されて分類され、それぞれに応じて組み合わされている限り、前記入出力ポート配置575に沿って中間近く、又は下方、又は任意の他の所望の位置に、択一的に、配置される。前記入出力ポート配列575は、ファイバコリメータの2列によって具体化され、その中で、前記入力ポート及び出力ポートは、例えば、基板上の2つのV溝に取り付けられる。本発明の教示から、熟練者であれば、与えられたアプリケーションを最も適合させるように、本発明に従い、OADMにおけるさまざまな入出力ポートを実装する方法を認識すると思われる。
【0056】
さらにその上、(像を造るレンズの第1と第2の配列に加えて、)コリメータ調節ミラーの2次元配列は、各コリメータ調節ミラーが入力ポート又は出力ポートに対応するように、図5Cの実施例(例えば、図3で示した手法)における前記入出力ポート配列575と前記回折格子101の間に付加的に与えられる。前記コリメータ調節ミラー配列は、前記反射スペクトルチャネルを前記出力ポートへ導くのに用いられるのと同様に、前記入力ポートからの前記多重波長光信号の調節、及び前記アドポートからの前記アドスペクトルチャネルの調節を制御するのに用いられる。
【0057】
以上のように、前述OADMの注目に値する優位性は、動的に再構成可能な様式で、光循環器及び/又は光コンバイナーのような付加要素を伴うことなく、アドドロップ両方の機能を実現する能力である。
【0058】
サーボ制御アセンブリは、前記出力ポートに結合される前記スペクトルチャネルの光出力レベルを監視及び制御するために、本発明のOADMにさらに組み込まれている。例えば、図5Eは、本発明に従い、OADM518に統合されたサーボ制御アセンブリ590を含む光学装置500Cを描写する。前記OADM518は、図5A、5Cの実施例、又は本発明に従う任意の他の実施例に実質的に同一視できる。単純かつ明瞭の目的のために、前記OADM518の前記出力ポートのみが、通過ポート538及び複数のドロップポート548-1から548-Nを含んで明示的に示されている。(例えば、これらのポートは、図5Aの前記通過ポート530及び前記ドロップポート540-1から540-N、又は図5Dの前記出力ポート列575Bの構成である。)前記サーボ制御アセンブリ590は、スペクトル出力モニター591及び処理ユニット592を含んでいる。前記スペクトル出力モニター591は、前記通過ポート538に結合された前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルを監視するために、前記通過ポート538に光学的に結合されている。前記スペクトル出力モニター591の前記通過ポート538への結合は、例えば光スイッチ595を経由し、光ファイバカプラー538-Cを介して成し遂げられる。前記OADM518の前記スペクトル出力モニター591及び前記チャネルマイクロミラー(図5Eには示されていない)と通信する前記処理ユニット592は、個々を基本とした前記チャネルマイクロミラーのフィードバック制御を提供するために、前記スペクトル出力モニター591からの前記光出力計測を用いており、前記通過ポート538に結合される前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルを目標値に維持する。例えば、前記通過ポート538における前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルは、光ネットワーキングアプリケーションで望まれるような所定の値に等しい。(注:前記OADM518は、図2A、2B、又は3に示すような前記コリメータ調節ミラーを含んでいるならば、前記処理ユニット592は、図4Bに示す手法において前記コリメータ調節ミラーの制御を付加的に提供する。)
【0059】
図5Eの実施例において、前記スペクトル出力モニター591は、実際のアプリケーションで望まれるならば、前記ドロップポート548-1から548-Nにおける前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルを付加的に計測する。これは、光ファイバカプラー548-1-Cから548-N-Cを使い、それぞれ前記ドロップポート548-1から548-Nにおける前記光信号の所定部分を“繋ぐ”ことによって成し遂げられる。前記繋がれた光信号は、光コンバイナー596によって結合され、その出力は、順番に前記光スイッチ595に結合される。前記配置は、規定の動作をしている間、前記光スイッチ595は、(前記ドロップポートから転送され、結合した光信号を遮断している間、)前記通過ポート538から転送される光信号を前記スペクトル出力モニター591に進行させる第1の切り替えの状態(1)に設定され、それによって、前記通過ポート538における前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルは、監視され、さらに制御(例えば、補正)され得る。随時又は定期的に、前記光スイッチ595は、(前記通過ポート538から転送される光信号を遮断する間、)前記ドロップポートから遮断されていた前記結合した光信号を前記スペクトル出力モニター591に進行させる第2の切り替えの状態(2)に設定され、それによって、前記ドロップスペクトルチャネルの前記光出力レベルは計測される。前記OADM518において、前記処理ユニット592が前記チャネルマイクロミラーのフィードバック制御を提供する必要がない一方で、前記ドロップスペクトルチャネルの前記光出力レベルが計測されていることに注目すべきである。
【0060】
技術的に熟練していれば、前記光スイッチ595を介して時分割多重化方式で前記スペクトル出力モニター591を動作させることよりもむしろ、補助的なスペクトル出力モニターが図5Eの実施例において付加的に使用でき、前記ドロップポートにおける前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルの監視に専念することができると認識すると思われる。(この場合には、前記光スイッチ595は利用する必要がない。)どちらのシナリオにおいても、前記処理ユニット、前記スペクトル出力モニター、及び図5Eの前記光ファイバカプラーは、実質的に、配置及び動作において図4A(又は4B)の実施例で述べたものに類似している。前記光コンバイナー596は、N×1の光ファイバカプラー、又は技術的に知られている任意の他の適切な光結合手段である。前記光スイッチ595は2×1スイッチである。技術的熟練者は、前記光コンバイナー596及び光スイッチ595の結合の代わりに、(N+1)×1の光スイッチが図5Eで択一的に実行されるということをさらに評価するだろう。この時、前記(N+1)のスイッチの入力終端は、それぞれ、前記通過ポート538及び前記ドロップポート548-1から548-Nに結合されており、前記スイッチの出力終端は、スペクトル出力モニター591に結合されている。
【0061】
図6Aは、本発明に従うOADMの第3の実施例を示す。例えば、OADM600Aは、WSR-R(又はWSR)装置610及び光コンバイナー650を含んでいる。前記WSR-S装置610の入力ポート620は、多重波長光信号を受信する。この光信号の前記構成スペクトルチャネルは、続いて、分離され、通過ポート630及び1又は2以上のドロップポート640-1から640-N(N≧1)を含んでいる複数の出力ポートへ経路指定される。前記通過ポート630は、任意数の前記スペクトルチャネルである前記通過スペクトルチャネルを受信する。各ドロップポートは、任意数の前記スペクトルチャネルである前記ドロップスペクトルチャネルをもまた受信する。前記各通過ポート630は、光学的に、前記光コンバイナー650に結合されており、前記通過スペクトルチャネルを1又は2以上のアドポート660-1から660-M(M≧1)によって提供される1又は2以上のアドスペクトルチャネルと結合する役割を果たしている。前記結合された光信号は、その後、出力多重波長光信号を提供している既存(existing)ポート670に結合される。
【0062】
上記の実施例において、前記光コンバイナー650は、K×1(K≧2)広帯域光ファイバカプラーであり、その中に、K入力終端及び1つの出力終端が存在している。前記通過スペクトルチャネル及び前記アドスペクトルチャネルは、前記K入力終端へ一対一対応で送り込まれ、前記結合された光信号は、本システムの前記出力多重波長光信号として前記K×1の光ファイバカプラーの前記出力終端から出る。前記多重入力カプラーは、非常に多くの数のアドスペクトルチャネルを前記OADM600Aに結合するために多重化する目的をも果たす。前記出力多重波長光信号における前記スペクトルチャネルの前記光出力レベルが、所定の値に等しくされるように、積極的に管理されることを望まれるならば、2つのスペクトル出力モニターが利用される。例で示した方法のように、第1のスペクトル出力モニターは、前記通過ポート630及び前記ドロップポート640-1から640-Nから出力された光信号を受信する。例えば、図4A又は4Bに示したような光ファイバカプラーを経由する。第2のスペクトル出力モニターは、前記既存(existing)ポート670から出された光信号を受信する。サーボ制御システムは、前記通過、ドロップ、及びアドスペクトルチャネルを監視及び制御するためにしかるべく構成されている。上記のように、図6Aの実施例は、単純かつ低いコストアセンブリで変化のある光アドドロップ多重化装置を提供する一方、動的に再構成可能な様式で多重アド/ドロップポートを提供している。
【0063】
図6Bは、本発明に従うOADMの第4の実施例を示す。例えば、OADM600Bは、光学的に第2のWSR-S装置680に結合された第1のWSR-S装置610を含んでいる。各WSR-S装置は、実質的に、図4A又は4Bの実施例と同一である。(図1A、2A、2B、又は3の実施例のWSR装置が、択一的に実装される。)前記第1のWSR-S装置610は、入力ポート620、通過ポート630、及び1又は2以上のドロップポート640-1から640-N(N≧1)を含んでいる。前記通過ポート630からの前記通過スペクトルチャネルは、アドポート660-1から660-M(M≧1)から現れる1又は2以上のアドスペクトルチャネルに加えて、前記第2のWSR-S装置680にさらに結合される。この典型的な場合では、前記通過ポート630及び前記アドポート660-1から660-Mは、前記第2のWSR-S装置680に向けての前記入力ポートを構成している。その構成の波長セパレータ(例えば、回折格子)及びチャネルマイクロミラー(共に図6Bには示されていない)を経由して、前記第2のWSR-S装置680は、前記通過スペクトルチャネル及び前記アドスペクトルチャネルを多重化し、本システムの出力信号を提供するために多重化された光信号を既存(existing)ポート670へ経路指定する役割を果たしている。
【0064】
図6Bの実施例において、1つのWSR-S装置、例えば、前記第1のWSR-S装置610は、効率的に動的ドロップ機能を実行し、その一方で、前記その他のWSR-S装置(例えば第2のWSR-S装置680)は、動的アド機能を実行する。(前記全体の通信システムによって課されるもの以外は、)付加されるか、又は取り去られる波長においては、本質的に必須となる制限はない。さらにその上、複雑なアドドロップ機能を実現することが望まれるならば、このように与えられる前記基礎となるOADM構成は、本質的に、拡張性があり、任意の数の縦続接続されたWSR-S(又はWSR)システムに容易く拡張され得る。付加的に、図6Bの前記OADMは、前記入力ポートを前記出力ポートとして、また前記ドロップポートを前記アドポートとして用いることによって反対方向に動作する。
【0065】
上述したように、回折格子の回折効率は、偏光感度であり、前記偏光感度の影響は、光システムにおいて、重大な挿入損失及び偏光従属損失(PDL)を生じさせる。この状況は、WDM光ネットワーキングアプリケーションを悪化させるが、そのWDM信号の前記偏光状態は、典型的には、決定されず、時間と共に変化する。これは、目標とは異なる時間変化する挿入損失を作り出し、前記光信号を許容できる出力レベルを下に落とすか、又はそれらを使用されなくする。このように、前記偏光感度影響を避けることは望ましい。本発明は、今述べたように、本問題に取り組む偏波ダイバーシチ方式を与える。
【0066】
図7Aは概略平面図を示し、図7Bは本発明のWSR装置の第5の実施例の概略側面図を示し、偏光感度影響を最小にする偏波ダイバーシチ調整を使用している。WSR装置700は、同じ数表示を付した要素によって指示されるように、図1の実施例で用いられる一般的構成及び多くの要素を利用している。前記入力ポート110-1は、偏光転移ユニット720に対して(例えば、波長λ1からλMを含む)多重波長光信号を提供する。前記多重波長光信号は、確定できない、かつ/又は、時間変化する偏光である。前記偏光転移ユニット720は、(図7Bの下方に示すように前記入力ポート110-1及び前記出力ポート110-2から110-Nを含んでいる)ファイバコリメータ110の配列と前記回折格子101の間の前記光経路に沿って配置されている。前記偏光転移ユニット720は、前記入力多重波長光信号を第1のp偏光要素及び前記p偏光要素に直交する第2のs偏光要素に分離する(又は分解する)役割を担っている。p偏光要素が前記回折格子101の“望ましい”偏光方向である(すなわち、前記回折効率は、s偏光要素よりもp偏光要素の方がより高い)と仮定すると、前記入力光信号の前記p偏光要素は、前記偏光転移ユニット720から第1の光信号722として出力される。前記入力光信号の前記s偏光要素は、偏光回転ユニット730によって偏向し90度回転をうけて、p偏向を有する第2の光信号732も作り出す。このように、前記回折格子101に対する前記2つの光信号722、732の入射は、共に、p偏向を共有する。
【0067】
それぞれ、前記偏光転移ユニット720及び前記偏光回転ユニット730から現れる前記第1及び第2の偏光要素(光信号722、723)は、ビーム変更ユニット740によってアナモルフィックビーム拡大をさらにうけ、その後、前記回折格子101に衝突する、空間的に分離され拡大されたビーム742、744として現れる。前記配置は、前記ビーム変更ユニット740が前記回折格子101の溝のラインに直交する方向に前記ビームの大きさを優先的に拡張し、それによって、前記焦点レンズ102によって作り出された集束ビームが、この方向(すなわち、前記溝のラインに直交する方向)により狭くなる。これにより、例えば、方形状のマイクロミラーを実装することができる。前記回折格子101は、続いて、拡大された第1及び第2の偏光要素742、744をそれぞれ波長単位で第1及び第2の組の回折された光ビームに分離する。各組の光ビームは、異なる角度に回折格子から回折された多重波長λ1からλMを含んでいる。前記焦点レンズ102は、前記回折された光ビームを対応する焦点スポットに順番に焦点を合わせて、前記チャネルマイクロミラー103に衝突する。各焦点スポットは、断面は楕円である。さらにその上、同じ波長(すなわちλi)を有する前記第1及び第2の回折された光ビームは、同じチャネルマイクロミラー(例えば、図7Bに示すチャネルマイクロミラー103-i)に衝突するように調整される。このようにして、各チャネルマイクロミラーは、同時に、同じ波長(及び偏光)を特徴とする2つの光ビームを扱う。
【0068】
図7BにWSR装置700の概略側面図を示し、戻り経路における光ビームの反射された第1の組と、前方向経路における(図7Aの光信号732、744によって表現される)前記第2の偏光要素のみが、明確に示されている。明瞭な説明のために、この図の幾つかのチャネルマイクロミラーは、明確に同一のものである一方、全体としてのチャネルマイクロミラーの配列は、数表示103によっても示される。図1A−1Bに関して上述したように、前記チャネルマイクロミラー103は、個別に、制御可能かつ動作可能である。例えば、(図1Bに示すx軸に平行であって、図7Bの平面に直交する)軸750について回転可能である。それゆえ、各チャネルマイクロミラーは、その対応する光ビームをその回転動作を介して任意の1つの前記出力ポート110-2から110-Nに導くことができる。例えば、前記チャネルマイクロミラー103-kは、波長λkを有する前記第1及び第2の光ビームを前記第1の出力ポート110-2に導くように制御され、前記チャネルマイクロミラー103-jは、波長λjを有する前記第1及び第2の光ビームを前記第2の出力ポート110-3に導くように制御され、前記チャネルマイクロミラー103-iは、波長λiを有する前記第1及び第2の光ビームを前記第3の出力ポート110-4に導くように制御される。複数の前記チャネルマイクロミラーが、個別にそれらの対応する光ビームが同じ出力ポートに導かれるように制御されていることに注目すべきである。
【0069】
図7Aを参照すると、前記それぞれのチャネルマイクロミラー103から反射される前記第1及び第2の組の光ビームは、(図7Bの側面図によって示されるような)図のプレートから外れて偏向させられるため、図7Aの平面図に明示的には示されていない。図7Bを参照すると、前記反射された第1及び第2の組の光ビームが、前記ビーム変更ユニット740を介してアナモルフィックのビーム縮小をそれぞれうけるということは、技術的熟練者にとっては明らかであり、それによって、前記入力光信号の前記ビームの大きさを回復している。前記反射された第1の組の光ビームは、続いて、前記偏光回転ユニット730によって偏向して90度回転させられ、それによって、前記反射された第1及び第2の組の光ビームは、前記偏光転移ユニット720の入力に対して直交する方向に偏向させられる。これにより、前記偏光転移ユニット720は、前記出力ポート110-2から110-Nの選択された1つに結合されるより前に、前記反射された第1及び第2の光ビームを波長単位でそれぞれ反射したスペクトルチャネルに再結合することができる。
【0070】
偏光回転要素(例えば、前記偏光回転ユニット730)によって作り出された偏光の回転は、実際上のシステムに現存する不完全性のために、規定の角度(例えば90度)についてはわずかの変化を有していることを評価すべきである。しかしながら、前記変化は、本発明の全体の性能に重大な影響を与えない。
【0071】
図7A−7Bの実施例において、前記偏光転移ユニット720は、単一の偏光転移要素の形態であって、ファイバコリメータ110の配列に対応している。図7Cは、技術的によく知られている複屈折ビームディスプレーサである偏光転移要素720Aの典型的な2つの実施例の概略図を示す。図7Cの破線ボックス761によって表現されている前記第1の概略図は、前記偏光転移要素720Aの平面図を示す。ここで、入射光ビーム770(例えば、図7A−7Bの実施例の前記多重波長入力光信号)は、図で説明したように、2つの直交する方向に偏向させられる第1及び第2の偏光要素772、774に分解される。前記2つの偏光要素は、前記偏光転移要素720Aから現れて、空間的に置き換えられて、平行に伝播する。第2の図7Cの破線ボックス762によって表現されている概略図は、前記偏光転移要素720Aの典型的な横断面平面図を示す。ここで、2つの直交する方向に偏向させられた2つの平行な光ビーム776、778(例えば、図7A−7Bの実施例における波長λiと関連する前記第1及び第2の反射される光ビーム)は、前記偏光転移要素720Aを通り抜けて単一の光ビーム780(例えば、図7A−7Bの実施例における波長λiを有する反射されたスペクトルチャネル)に再結合される。上記のように、前記偏光転移要素720Aは、光ビームが1つの方向に伝播するための偏向分離要素として動作し、光信号が反対方向に通り抜けるための偏向結合要素としての役割を果たす。
【0072】
技術的熟練者は、複屈折ビームディスプレーサを使うことよりもむしろ、前記偏光転移要素720Aが、択一的に、(前記2つの出現する偏光要素が平行に伝播するように)適切なビーム偏向板又はプリズムとの結合に従来から一般的に用いられている適切な偏光ビーム分離要素、例えば、偏向ビームスプリッターによって提供されるということを評価するであろう。前記偏光ビーム分離要素は、実質的に類似の機能を、前述の複屈折ビームディスプレーサに提供する。一般に、本発明の偏光転移要素は、図7Cに示した手法の偏向分離及び結合の二重機能を提供する任意の光要素によって具体化されている。
【0073】
同様に、前記偏光回転ユニット730は、単一の偏光回転要素である例えば半波長板、液晶回転子、ファラデー回転子、又は規定の角度(例えば90度)によって光ビームの偏向を回転することができる従来から知られている任意の他の手段を含んでいる。
【0074】
択一的に、前記偏光転移ユニット720は、複数の偏光転移要素を含んでおり、それぞれは、図7A−7Bの実施例における1又は2以上のファイバコリメータ110に対応している。図7Dは、偏光転移要素720-1から720-Nの配列を含んでいる偏光転移ユニット720Bの概略側面図を示す。各偏光転移要素は、図7Cに関して上述したように複屈折ビームディスプレーサ、偏光ビーム分離要素、又は技術的に知られている任意の他の適切な手段である。この場合に、前記偏光回転ユニット730は、上述のように、1又は2以上の偏光回転要素を含んでいる。図7Dは、偏光回転要素730-1から730-Nの配列のような偏光回転ユニット730Bの概略側面図を示しており、前記偏光転移要素720-1から720-Nと一対一対応している。上記のように、前記偏光回転ユニット730Bと前記偏光転移ユニット720Bは、前記偏光転移要素720-1から720-Nが、前記入力ポート110-1及び前記出力ポート110-2から110-Nを提供する前記ファイバコリメータ110と一対一対応するように、図7A−7Bの実施例において実行される。
【0075】
技術的熟練者は、偏光回転ユニットに加えて偏光転移ユニットが本発明において配置され動作する方法を説明する例として、図7C−7Dの典型的な実施例が提供されているということを評価するであろう。さまざまな変化及び変更が、実質的に等価である手法で設計される機能を実行するためになされている。例えば、前記偏光回転ユニット730に加えて前記偏光転移ユニット720は、前記第1及び第2の偏光要素が、図7Aに示されるような手法で水平に分離されているのとは対照的に、図7Aの概略平面図において紙面に実質的に直交している垂直方向に沿って空間的に分離させられるように、択一的に構成される。本発明の教示から評価されるように、技術的に熟練者は、与えられたアプリケーションにおいて、本発明に従うWSR装置における適切な偏光回転ユニットに加えて適切な偏光転移ユニットを実行する方法を認識するだろう。
【0076】
さらにその上、前記ビーム変更ユニット740は、前記偏光回転ユニット730及び前記回折格子101に加えて前記偏光転移ユニット720との光通信に際し、円柱レンズ又はプリズムのアセンブリを含んでいる。一般的に、ビーム変更ユニットは、所定の割合に従って前記入力光信号を拡大することができ、反射された光ビームを縮小することができる任意の光手段によって具体化される。前記ビーム変更ユニットは、DWDM光ネットワーキングアプリケーションのような微細なスペクトル分解能を要求するアプリケーションにおいて特に有用である。
【0077】
図7A−7Bの前記WSR装置700は、実質的に、動作及び機能において図1Aの前記WSR装置100に類似しており、その点で優位性がある。さらにその上、前述の偏波ダイバーシチ調整は、前記回折格子101の前記偏向感度影響を前記WSR装置700において取るに足らないものにする。これにより、前記WSR装置700は、挿入損失を最小にすることができる。また、前記WSR装置700は、単純かつ費用に対し最も効率の良い構成で、(例えば、従来から一般的に利用できる高分散ホログラフィック回折格子を利用することによって、)前記スペクトル分解能を高めることができる。前記偏波ダイバーシチ調整のもう1つの注目に値する特徴は、(各スペクトルチャネルの前記2つの変更要素に対応する)各波長に関連する前記第1及び第2の光ビームが、前記マイクロミラーからの反射におけるそれぞれの光経路を効率的に“交換する”ことである(例えば、前記第2の光ビームの戻り経路が、前記第1の光ビームの前方向経路に実質的に類似している等であり、その逆も同様である)。これは、各スペクトルチャネルに対する前記2つの偏光要素の全光経路を実質的に等しくするという重要な結果を有しており、それによって、偏光従属損失(PDL)及び偏光モード分散(PMD)を最小にしている。前記寄与は、多くのアプリケーションにおいて大いに望まれる。
【0078】
技術的熟練者は、図7A−7Bの前記WSR装置700が、本発明の教示に従うさまざま点においてさらに変更されるということを評価するであろう。例えば、前記WSR装置は、図2A、2B、又は3の実施例に関して述べたような手法においてコリメータ調節ミラーの配列を含んでいる。図8Aは、本発明のWSR装置800Aの第6の実施例の概略平面図を示しており、偏波ダイバーシチ調整においてコリメータ調節ミラー220の配列を使用している。例えば、前記WSR装置800Aは、図2A及び7Aの実施例に基づいており、それゆえ、類似の要素には同じ数表示が付されている。図8Aにおいて、前記入出力ポートを提供している前記コリメータ調節ミラー220と前記ファイバコリメータ110との間で一対一に対応するように、(図2Aに示したように、前記コリメータ調節ミラー220-1から220-Nを含む)コリメータ調節ミラー220の配列が、前記ファイバコリメータ110と前記偏光転移ユニット720の間の前記光経路に沿って配置される。図2Aに関して述べたように、前記コリメータ調節ミラー220は、多重波長入力光信号の配列を調節し、反射されたスペクトルチャネルの前記平行ビームの角度制御をさらに提供するように制御される。これは、望ましい結合効率に従って、反射されたスペクトルチャネルをそれぞれの出力ポートに結合することを容易にする。
【0079】
図8Aの実施例において、前記コリメータ調節ミラー220は、前記ファイバコリメータ110と前記偏光転移ユニット720の間に配置されており、(結合される)反射スペクトルチャネルと同様に前記(分離されていない)多重波長入力光信号の角度位置を制御する。(戻り経路において)前記反射された第1及び第2の組の光ビームに対するのと同様に、(前方向経路において)前記第1及び第2の偏光要素に対して分離制御を提供することが望まれるアプリケーションが存在する。図8Bは、この状況に属している本発明のWSR装置800Bの第7の実施例の概略平面図を描写している。前記WSR装置800Bは、図8Aの実施例に基づいており、それゆえ、類似の要素には、同じ数表示が付されている。この場合、偏光ビーム分離ユニット820は、(図8Aの前記偏光転移ユニット720の代わりに)使用されており、前記多重波長入力光信号を2つの直交する方向に伝播している第1及び第2の偏光要素822、824に分離する。前記第2の偏光要素824は、第1のビーム偏向ユニット222に続いて入射し、第1のビーム偏向ユニット222によって反射され、それによって、前記第1の偏光要素822に平行に伝播する。その後は、保証する動作は実質的に図8Aに類似している。戻り経路において、前記偏光ビーム分離ユニット820が反射された第1及び第2の組の光ビームを波長単位でそれぞれ反射されたスペクトルチャネルに再結合できるように、反射される第1の組の光ビームは、前記第1のビーム偏向ユニット222に入射し、それよって反射される。
【0080】
図8Bの実施例において、前記偏光ビーム分離ユニット820は、前記コリメータ調節ミラー220を経由するファイバコリメータ110の配列との光通信に際し、従来技術として知られる単一の偏光ビームスプリッターである。また、それは、例えば前記コリメータ調節ミラー220と一対一対応して偏光ビームスプリッターの配列を含んでいる。前記第1のビーム偏向ユニット222は、例えば前記コリメータ調節ミラーと一対一対応して第1のミラーの配列を含んでいる。前記第1のミラー222は、適切な調節を制御して、それによって、前記前方向経路における前記第1と第2の偏光要素間の必要なビーム平行を確実にするように、個別に調整可能であり、順番に、各波長と協働する前記第1及び第2の回折された光ビームを同じチャネルマイクロミラーに実質的に一致させる。前記戻り経路において、前記第1のミラー222は、同様に、反射される第1と第2の組の光ビーム間の関連する配列をそれぞれ調整しており、それによって、前記反射される第1及び第2の組の光ビームが、前記偏光ビーム分離ユニット820を経由して、適切にそれぞれのスペクトルチャネルに再結合されることを確実にする。前記第1のミラー222は、動的に制御される。択一的に、前記第1のミラー222は、前記偏光ビーム分離ユニット820が必要なビーム平行を成し遂げられるように所定の位置に調整されている。前記第1のミラー222は、続いて、動作の進行上それぞれの位置に固定される。(このように、前記偏光ビーム分離ユニット820に必要とされる許容差は緩和される。)前記偏光ビーム分離ユニット820と前記第1のビーム偏向ユニット222の結合が、上述したように偏光転移ユニットを効果的に構成するように、前記第1のビーム偏向ユニット222は、静止したミラーであるか、又は技術的に知られている任意の他のビーム偏向手段であることをさらに評価されるべきである。
【0081】
図8Cは、本発明に従うWSR装置800Cの第8の実施例の概略平面図を描写している。前記WSR装置800Cは、第2及び第3のビーム偏向ユニット224、226に加えて図8Bの実施例で使用されている要素を含んでいる。前記第2のビーム偏向ユニット224は、前記第1のビーム偏向ユニット222における構成ミラーと一対一対応の個別に調整可能な第2のミラーの配列を含んでいる。前記第3のビーム偏向ユニット226は、単に静止したミラーであるか、又は他の既知のビーム偏向装置である。このように、(前方向経路の)前記第1及び第2の偏光要素822、824は、第1及び第2のビーム偏向ユニット222、224によって独立して制御されており、(戻り経路の)前記反射される第1及び第2の組の光ビームをもそれぞれ制御している。前記コリメータ調節ミラー220は、前記(結合され)反射されるスペクトルチャネルを前記所望の出力ポートに結合することをさらに容易にしている。
【0082】
本発明の前記WSR装置700(又は図8A−8Cの実施例の任意の1つ)は、例えば、上記図4A(又は4B)に関して述べた手法でサーボ制御アセンブリをさらに取り込んでいる。前記サーボ制御アセンブリは、前記出力ポートに結合される前記反射スペクトルチャネルの前記光出力レベルを動的に管理している。前記サーボ制御アセンブリはまた、前記スペクトルチャネルと協働するPDLを最小にするように配置されている。
【0083】
さらにその上、動的に再構成可能なOADMは、例えば、上述したものと類似する手法において、(関連するサーボ制御アセンブリに加えて)前記WSR装置700、800A、800B、又は800Cに基づいている。このように構成されるOADMは、WDMネットワーキングアプリケーションにとって特に適当である低挿入損失、低PDL、及び高スペクトル分解能という重要な利益を有している。
【0084】
技術的熟練者は、前述の実施例は、例を介して本発明の一般的原理を説明するために提供されているということを認識する。さまざまな変化、置き換え、及び交代は、添付される請求項で定義される本発明の原理及び範囲から出発することなくなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【0085】
【図1A】本発明に従う波長分離経路指定(WSR)装置の第1の実施例を示しており、モデリングにより、結果としてWSR装置の性能を例証する。
【図1B】本発明に従う波長分離経路指定(WSR)装置の第1の実施例を示しており、モデリングにより、結果としてWSR装置の性能を例証する。
【図1C】本発明に従う波長分離経路指定(WSR)装置の第1の実施例を示しており、モデリングにより、結果としてWSR装置の性能を例証する。
【図1D】本発明に従う波長分離経路指定(WSR)装置の第1の実施例を示しており、モデリングにより、結果としてWSR装置の性能を例証する。
【図2A】本発明に従うWSR装置の第2の実施例を示す。
【図2B】本発明に従うWSR装置の第3の実施例を示す。
【図2C】本発明に従うWSR装置の第3の実施例を示す。
【図3】本発明に従うWSR装置の第4の実施例を示す。
【図4A】本発明に従いWSR装置及びサーボ制御アセンブリを含んでいるWSR-S装置の2つの実施例の概略説明を示す。
【図4B】本発明に従いWSR装置及びサーボ制御アセンブリを含んでいるWSR-S装置の2つの実施例の概略説明を示す。
【図5A】本発明に従う光アドドロップ多重化装置(OADM)の第1の実施例を示す。
【図5B】本発明に従う光アドドロップ多重化装置(OADM)の第1の実施例を示す。
【図5C】本発明に従うOADMの第2の実施例を示す。
【図5D】本発明に従うOADMの第2の実施例を示す。
【図5E】本発明に従いサーボ制御アセンブリを使用しているOADMの典型的な具体例を示す。
【図6A】本発明に従うOADMの第3の実施例を示す。
【図6B】本発明に従うOADMの第4の実施例を示す。
【図7A】偏波ダイバーシチ調整を使用している本発明に従うWSR装置の第5の実施例を示す。
【図7B】偏波ダイバーシチ調整を使用している本発明に従うWSR装置の第5の実施例を示す。
【図7C】図7A−7Bに示される前記WSR装置に利用されている偏光転移ユニットの典型的な2つの実施例を示す。
【図7D】図7A−7Bに示される前記WSR装置に利用されている偏光転移ユニットの典型的な2つの実施例を示す。
【図8A】偏波ダイバーシチ調整を使用している本発明に従うWSR装置の第6の実施例を示す。
【図8B】偏波ダイバーシチ調整を使用している本発明に従うWSR装置の第7の実施例を示す。
【図8C】偏波ダイバーシチ調整を使用している本発明に従うWSR装置の第7の実施例を示す。




 

 


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