JP2000347065A - 光装置 - Google Patents

光装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＷＤＭ伝送システムで使用されるチャネル数
を５倍以上増大させるように自由空間と導波光学系を組
み合わせたルータを実現する。 【解決手段】 光装置は、Ｍ個（Ｍ＞１）の波長チャネ
ルを有する入力波長分割多重（ＷＤＭ）信号を受信する
光アレイ導波路ルータ（ＡＷＲ）１００と、ＡＷＲ１０
０からのＷＤＭ信号を出力するＮ出力（１＜Ｎ＜Ｍ）の
１次元アレイ１０２とを有する。各出力ｎ（１≦ｎ≦
Ｎ）は、ＷＤＭ信号の複数の波長チャネルｎ，ｎ＋Ｎ，
ｎ＋２Ｎ，...，ｎ＋［Ｍ／Ｎ−１］Ｎを有する部分的
に分離化された信号を含む。自由空間光波長チャネルデ
マルチプレクサ３０１，３０２，３０３が、それぞれの
部分分離化信号を受信し、それからＭ個の波長チャネル
を生成する。これらのＭ個の波長チャネルはそれぞれ、
Ｍ個の出力のうちの相異なる出力から出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割多重（Ｗ
ＤＭ）システムにおいて使用される多重波光ルータに関
し、特に、このようなルータにより処理可能な波長チャ
ネルの数を増大させるように自由空間と導波光学系を組
み合わせたルータに関する。
【０００２】
【従来の技術】波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムは
現在、集積光アレイ導波路ルータ（ＡＷＲ：arrayed wa
veguide router）を用いて、複数の波長信号を単一のフ
ァイバ上に多重化するとともに、ファイバを通じて受信
される信号を分離化している。しかし、ＷＤＭ伝送シス
テムにおいて使用されるチャネル数が増大するにつれ
て、適当なＡＷＲを設計および製造するのはますます困
難になる。その場合に困難な点としては、平坦な通過帯
域を形成することや、多くの出力ラインからのチャネル
間クロストークを抑圧することがある。今日の技術を使
用すれば、５０ＧＨｚ間隔で１２８チャネルのルータを
製造することは可能なはずであるが、さらにチャネル数
を増大させるにはおそらく新たなアプローチが必要であ
ろう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＷＤＭ伝送システムで
使用可能なチャネル数を増大させる技術が必要とされて
いる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の方法および装置
によれば、ＷＤＭ伝送システムで使用されるチャネル数
を５倍以上増大させるように自由空間と導波光学系を組
み合わせたルータが実現される。本発明の発明者が認識
したところによれば、アレイ導波路ルータ（ＡＷＲ）の
部分的分離化特性を自由空間光ルータと組み合わせるこ
とにより、入力ＷＤＭ信号を完全に分離化することがで
きる。この２段ルータを用いて、１次元および２次元の
いずれのアレイにおいても、出力波長信号を得ることが
できる。
【０００５】具体的には、本発明によれば、光装置は、
Ｍ個（Ｍ＞１）の波長チャネルを有する入力波長分割多
重（ＷＤＭ）信号を受信する光アレイ導波路ルータ（Ａ
ＷＲ）と、ＡＷＲからのＷＤＭ信号を出力するＮ出力
（１＜Ｎ＜Ｍ）の１次元アレイとを有する。各出力ｎ
（１≦ｎ≦Ｎ）は、ＷＤＭ信号の複数の波長チャネル
ｎ，ｎ＋Ｎ，ｎ＋２Ｎ，...，ｎ＋［Ｍ／Ｎ−１］Ｎを
有する部分的に分離化された信号を含む。自由空間光波
長チャネルデマルチプレクサが、それぞれの部分分離化
信号を受信し、それからＭ個の波長チャネルを生成す
る。これらのＭ個の波長チャネルはそれぞれ、Ｍ個の出
力のうちの相異なる出力から出力される。
【０００６】本発明の他の特徴によれば、自由空間光波
長チャネルデマルチプレクサは、１つ以上のレンズと透
過または反射グレーティングの組合せを用いて実現され
る。本発明の他の特徴によれば、Ｍ個の出力は、ファイ
バの１次元アレイや、ファイバまたはミラー素子の２次
元アレイで終端することが可能である。別の特徴によれ
ば、ミラー素子アレイの各ミラー素子は、関連する波長
を反射して、装置を通りもとのＡＷＲまたは第２のＡＷ
Ｒに戻すように独立に制御され、多重化された波長信号
のスイッチングなどの制御を実現する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、従来技術の４チャネルア
レイ導波路ルータ（ＡＷＲ）のブロック図である。この
ようなＡＷＲは、米国特許第５，１３６，６７１号（発
行日：１９９２年８月４日）に記載されている。図にお
いて、ＡＷＲは、入力導波路１１０、第１自由空間領域
１１１、複数のチャープ導波路１１２、第２自由空間領
域１１３、および複数の出力導波路１０２を有する。最
初に、入力ＷＤＭ信号は４つの波長１〜４を含むと仮定
する。図示のように、ＡＷＲデバイス１００は、デバイ
スの自由スペクトルレンジ（ＦＳＲ）内に含まれるＷＤ
Ｍ入力信号１０１の４つの波長１〜４を、４つの異なる
出力１０２へ分離する。通常、ＡＷＲは、ＦＳＲ内に制
限された波長範囲で用いられる。ここでは、ＡＷＲは、
１６個の波長を含むＷＤＭ信号を受信し、追加波長はＦ
ＳＲの外側にあると仮定する。この状況では、ＷＤＭ信
号は１６個の波長を含むため、ＦＳＲの外側の追加波長
もまた、波長ルータの「ラップアラウンド」性により、
出力のうちの１つへルーティングされる。
【０００８】図２は、１６個の波長の信号強度伝送レベ
ルと、これらの波長が、図１のＡＷＲの４つの出力チャ
ネル１０２にどのように巡回的に分配される（すなわ
ち、どのようにラップアラウンドする）かを示すグラフ
である。図示のように、ＦＳＲの４倍の波長レンジにわ
たる１６個の波長チャネルを含む広いスペクトルのＷＤ
Ｍ入力信号に対して、４個の出力ポートはそれぞれ
（約）１ＦＳＲだけ離れた４個の波長を出力することに
なる。すなわち、図２に示すように、出力ポート１は、
波長１、５、９、および１３を含み、出力ポート２は、
波長２、６、１０、および１４を含み、などとなる。一
般的には、Ｍ個（Ｍ＞１）の波長チャネルを有する入力
波長分割多重（ＷＤＭ）信号を受信すると、Ｎ個（１＜
Ｎ＜Ｍ）の出力の１次元アレイで、各出力ｎ（１≦ｎ≦
Ｎ）は、ＷＤＭ信号のチャネルｎ，ｎ＋Ｎ，ｎ＋２
Ｎ，...，ｎ＋［Ｍ／Ｎ−１］Ｎを含むことになる。
【０００９】図１のＡＷＲの各出力ポートの４個の重ね
合わされた波長は、もちろん、各ポートごとに別のＡＷ
Ｒを用いて個々の波長にさらに分離することができる。
このような構成は、"Composite optical router with h
ierarchical routing levelsand increased port capac
ity"という発明の名称の米国特許出願（出願日：１９９
７年４月２日、発明者：M. Nuss, J. Start, and J. A.
Walker）に記載されている。本発明の発明者の認識し
たところでは、ＡＷＲのこの部分的分離化特性を自由空
間光ルータと組み合わせることにより、入力ＷＤＭ信号
を完全に分離化することができる。本発明による新規な
２段光ルータは、有効に処理されるチャネル数を５倍以
上に増大させるように、導波光学系段を自由空間段と組
み合わせる。
【００１０】図３に示すように、本発明の一実施例は、
ＡＷＲのすべての部分分離化出力ポート信号を、平面回
折格子（グレーティング）を通して最終分離化出力面に
投影することによって自由空間光波長を分離化し、完全
に分離化された波長の２次元（２Ｄ）アレイスポットを
生成する。図示のように、１６波長ＷＤＭ入力信号はＡ
ＷＲ１００（図１）の入力で受信され、４個の出力１０
２からの部分分離化１次元信号アレイ１０２はレンズ３
０１でコリメートされる。コリメートされた１次元信号
アレイ１０２は、透過型平面回折格子（グレーティン
グ）３０２に送られる。グレーティング３０２は、１次
元信号アレイ１０２のそれぞれの部分分離化信号を個々
の波長に分離化する。その結果、分離化された波長信号
λ1〜λ16の２次元アレイが得られ、これらの波長はレ
ンズ３０３により出力ファイバアレイ３０４へ集光され
る。波長信号λ1〜λ16の２次元アレイの集光された光
スポット間隔（レイアウトパターン）は平面３０５に示
される。
【００１１】スポットレイアウトパターン３０５は、グ
レーティング３０２の向きおよび空間周波数に依存す
る。図３に示すように、グレーティング３０２は、グレ
ーティングを用いたラスタ走査波長スポットの長方形ア
レイを形成する。ここで、グレーティングラインは、部
分分離化波長出力の行にほぼ平行である。
【００１２】図示のように、分離された波長λ1〜λ16
は、波長分離化焦点面３０５に位置する２次元ファイバ
アレイ３０４の個々のファイバに送られ、各波長が出力
ファイバのうちの１つに結合するようにされる。２次元
ファイバアレイ３０４は、シングルモードファイバ結合
に必要な精度で製造し位置合わせ（アラインメント）す
るのは困難であるが、このようなアレイは、例えば、面
内にＶ溝アラインメント構造を有するシリコン基板のス
タックとして組み立てたファイバを用いて製造すること
ができる。このような２Ｄアレイは、文献において周知
であり、シングルモードおよびマルチモードファイバ用
のアレイコネクタを製造するために使用されている（例
えば、A. R. Mickelson, N. R. Basavanhally, and Y.
C. Lee,"Optoelectronic Packaging", John Wiley & So
ns, 1997, Chapter 9, Section4、を参照）。アライン
メントの都合、小型化、単純化および頑強性のために、
図３に示す透過型グレーティング３０２よりもむしろ反
射型回折格子を使用するのが好ましい場合もある。
【００１３】図４に、図３のグレーティング３０２によ
って行われるのとほぼ同一の分離化機能を実行する反射
型グレーティング４０１を用いた、本発明による導波／
自由空間波長ルータの組合せのもう１つの実施例を示
す。この構成では、レンズ３０１は、部分分離化信号ア
レイ１０２と、グレーティング４０１から反射された分
離化信号アレイ４０２の両方のために使用される。この
構成では、単一のレンズ３０１が、信号の１次元アレイ
１０２をコリメートしてグレーティング４０１へ送り、
そこで信号は反射され回折される。反射され回折された
２次元の信号は、レンズ３０１により集光されて、分離
化された信号アレイ４０２を形成し、これがファイバア
レイ３０４に送られる。
【００１４】図５に示すもう１つの実施例では、部分的
に分離化された複数の波長信号１０２は、グレーティン
グ５０１を用いることにより１次元アレイへ送られる。
グレーティング５０１の向きは、部分分離化導波路出力
１０２の行にほぼ直交する。図示のように、部分分離化
信号アレイ１０２は、レンズ３０１によってコリメート
され、反射型グレーティング５０１に送られる。反射型
グレーティング５０１の直交する向きにより、部分分離
化導波路出力１０２のそれぞれの波長は、部分分離化信
号アレイ１０２に平行な１次元アレイ（５０２〜５０
５）に分離化される。１次元アレイ５０２〜５０５の平
行アラインメントにより、ＡＷＲ１００を有する導波路
基板５１０は、分離化出力のための導波路５１１として
も使用することができる。この構成により、２Ｄファイ
バアレイを使わずに済む。１次元出力ファイバアレイ５
１２は、従来のＡＷＲで用いられるのと同じシリコンオ
プティカルベンチのアラインメント技術を用いてＡＷＲ
に接続される。なお、図５に示した導波路レイアウトは
例示であり、チャネル間クロストーク、曲げおよび交差
損失のような多くの考慮点が、実際のレイアウトで用い
られる導波路形状を規定することになる。
【００１５】なお、さらに好ましい実施例では、１次元
出力ファイバアレイ５１２を、レンズ２０１からの１次
元スポットアレイ５１３に直接に結合することにより、
２度目に導波路基板５１０に結合することによる追加損
失が避けられる。これは、単に、導波路基板５１０の下
に１次元出力ファイバアレイ５１２を配置することによ
って実現される。このような構成では、水平導波路５１
１は不要であり、出力ファイバアレイ５１２は、部分分
離化導波路出力１０２の真下にくることになる。
【００１６】多波長合分波スイッチのようなアプリケー
ションでは、多波長信号を分離化し、各波長を独立に操
作した後、再び多重化する必要がある。空間光学系に基
づき、微小機械傾斜ミラーを用いた１つの従来技術の光
波長合分波スイッチ（ＯＡＤＭ）が、"Reconfigurable
Wavelength Division Multiplex Add/Drop Using Micro
mirrors"という発明の名称の米国特許出願（出願日：１
９９７年１１月１２日、発明者：V. A. Aksyuk et a
l.）に記載されている。図６に、本発明による、導波／
自由空間波長ルータと、微小機械傾斜ミラースイッチの
２次元アレイの組合せを用いた実現されるＷＤＭ合分波
スイッチの例を示す。
【００１７】図６に示すように、サーキュレータ６０１
は、入力（ＩＮ）ポートにおいて受信ＷＤＭ信号をＡＷ
Ｒ１に結合する。ＡＷＲ１およびＡＷＲ２は、ＡＷＲ１
００と同じように実現され動作する。なお、明確化のた
め、図６には、ＡＷＲ１からの４個の部分分離化出力６
０５のうちの１つのみからの波長を示す。ＡＷＲ１から
の部分分離化出力６０５は、レンズ６０６によりコリメ
ートされて透過型平面回折格子（グレーティング）６０
７に送られ、グレーティング６０７は１次元信号アレイ
６０７ａを生成する。レンズ６０８は、この１次元信号
アレイを集光し、微小機械傾斜ミラースイッチ６１０の
２次元（２Ｄ）アレイの対応する列６０９に送る。ＡＷ
Ｒ１からの他の部分分離化出力６０５ａ〜６０５ｃ（図
示せず）もまた、レンズ６０６によりコリメートされて
透過型平面回折格子６０７に送られ、グレーティング６
０７は、ＡＷＲ１からの部分分離化出力６０５ａ〜６０
５ｃのそれぞれに対して１次元信号アレイ６０７ａを生
成する。こうして、グレーティング６０７は、分離化波
長信号の２次元アレイを形成し、これはレンズ６０８に
よって、微小機械傾斜ミラースイッチ６１０の２次元
（２Ｄ）アレイのそれぞれの列６０９、６０９ａ〜６０
９ｃに集光される。微小機械傾斜ミラースイッチ６１０
は、前掲のV. A. Aksyuk et al.の文献に記載されてい
るように実現することが可能である。それぞれの傾斜ミ
ラー素子は、同じパス（例えば６０７ａ）に沿って入射
波長を反射するように独立に制御され、または、異なる
パス６１１ａへ波長を偏向させるように傾斜される。傾
斜ミラー素子は、電気信号（図示せず）を用いて独立に
制御される。
【００１８】ミラー素子６０９−２が、そのミラー素子
に送られる電気信号（図示せず）によって制御されて第
１角だけ傾斜していると仮定すると、パス６０８−２上
の波長信号は、パス６０８−２に沿って反射され、レン
ズ６０８、グレーティング６０７、レンズ６０６を通
り、パス６０５を通じてＡＷＲ１に戻り、サーキュレー
タ６０１に出力され、そこで、ＰＡＳＳ（通過）ポート
を出る。これは、図６のＯＡＤＭを通って「通過」する
波長がたどるパスを示す。これに対して、ミラー素子６
０９−２が動作（傾斜）していない場合、パス６０８−
２上の波長信号はレンズ６１１へ反射される。レンズ６
１１は、ミラーアレイ６１０の非動作ミラー素子から反
射されたすべての信号をグレーティング６１２に集光
（６１１ａ）し、グレーティング６１２は、これらの波
長を合成して合成信号６１２ａをレンズ６１３に送る。
レンズ６１３は、信号６１４をＡＷＲ２のポート６１５
に集光する。ＡＷＲ２の出力は、サーキュレータ６０２
に出力され、そこで、ＤＲＯＰ（分波）ポートを出る。
これは、図６のＯＡＤＭによって「分波」される波長が
たどるパスを示す。
【００１９】なお、ＡＷＲ１からの他の部分分離化出力
６０５ａ〜６０５ｃのすべての「分波」される波長は、
微小機械傾斜ミラースイッチの２次元（２Ｄ）アレイ６
１０のそれぞれの列６０９、６０９ａ〜６０９ｃから反
射され、同じくレンズ６１１によって透過型平面回折格
子６１２に集光され、グレーティング６１２は、１次元
信号アレイ６１２ａを生成する。次に、レンズ６１３
は、これらの信号をそれぞれＡＷＲ２の対応するポート
に集光し、ＡＷＲ２は、それらの信号を１つの合成信号
に合成し、この合成信号はサーキュレータ６０２に結合
され、そこで、ＤＲＯＰポートを出る。
【００２０】「合波」（ＡＤＤ）される波長は、サーキ
ュレータ６０２のＡＤＤポートに入り、ＡＷＲ２を通じ
てレンズ６１３に結合され、グレーティング６１２、レ
ンズ６１１を通り、アレイ６１０内のその波長に対応す
るミラー素子に至る。「合波」波長に対応するミラー素
子は動作（検車）しており、「合波」波長を、「通過」
パスに沿って反射し、この波長は、レンズ６０８、グレ
ーティング６０７、レンズ６０６、ＡＷＲ２、サーキュ
レータ６０１を通り、サーキュレータ６０１のＩＮポー
トからの「通過」波長とともに、サーキュレータ６０１
のＰＡＳＳポートを出る。
【００２１】図６に示すように、個々のアプリケーショ
ンに応じて、２Ｄミラー素子アレイ６１０を用いて個々
の波長信号を処理することにより、光を図３の２Ｄファ
イバアレイ３０４に結合すること（これは実現するのが
困難あるいは高価である）が不要になる。さらに、２Ｄ
ミラーデバイスアレイ６１０は、損失のある反射器（リ
フレクタ）として構成することが可能であり、これによ
り、米国特許第５，７４５，２７１号に記載されている
デバイスと同様に機能するように、個々の波長信号の強
度を減衰させるために使用することができる。プレーナ
製造技術のため、ミラーデバイスの２Ｄアレイ６１０の
設計および製造は、ファイバの２Ｄアレイに接続するよ
りもずっと容易に実現される。
【００２２】プレーナ製造技術の使用は、ＡＷＲ（アレ
イ導波路ルータ）への入力スペクトルがＦＳＲ（自由ス
ペクトルレンジ）を超え、ＡＷＲからの各出力がほぼＦ
ＳＲだけ離れた複数の信号を伝送することができる場合
に特に有用である。プレーナ製造技術は、出力チャネル
のピッチ（図２の２０２を参照）が出力チャネルの各
「ラップアラウンド」ごとにわずかに変化するときに必
要な正確なチャネル間隔に整合する能力を提供する。
【００２３】図６のＷＤＭ合分波スイッチ（ＯＡＤＭ）
は、前掲の従来技術の空間光学系に基づくＯＡＤＭに比
べて次の点で改善されている。 （１）処理可能なチャネル数が増大する（チャネルの２
Ｄアレイのため）。 （２）各チャネルの素子性能が大幅に改善される。 この第２の利点が得られるのは、空間光学系に基づくＯ
ＡＤＭでは、デバイスの列が、通信チャネルどうしの間
の間隔を０またはほぼ０とした連続波長信号によって照
射されるためである。これに対して、図６のＯＡＤＭで
は、デバイスの各列は、少なくとも１つの完全なチャネ
ル幅の「デッドスペース」だけ分離された別々の信号に
よって照射される。図２に示したように、このデッドス
ペースは、強度ピーク間の領域２０１である。強度ピー
クどうしの間のこのデッドスペースにより、機能の分離
が可能となる。例えば、図７では、光信号７０１が、傾
斜ミラースイッチユニット６１０のミラー素子７０２に
入射している。図示のように、波長７０１と７０６の間
のデッドスペース７０５を増大させることにより、ミラ
ー素子７０２および７０３を大きくすることが可能とな
り、これにより、光強度ピーク（すなわち、光スポット
７０４）がミラー素子７０２の中央領域に入り、ミラー
の辺縁に触れないことになる可能性が高くなる。これが
重要であるのは、好ましくない損失、散乱およびスイッ
チングクロストークはほとんどすべて、光スポット７０
４がミラー素子７０２の辺縁で散乱されることにより生
じるからである。また、デッドスペース７０５の増大に
より、パッキング密度が低減し、ミラー素子７０２の傾
斜回路のための余裕が増大する。また、デッドスペース
７０５の増大により、スポット７０４とミラー素子７０
２の中心の間に要求されるアラインメント誤差が緩やか
になる。
【００２４】図１において、導波路出力チャネル１０２
は、好ましくない非一様なグリッド上で許容される伝送
通過帯域（これにより光が比較的小さい損失で透過す
る）を規定する。しかし、図８に示すように、ＡＢで示
されるラインでＡＷＲを終端することによって、出力を
チャネル化することなく導波路から出ることも可能であ
る。図８のラインＡＢは、ＡＷＲの自由空間領域８０１
の端部を単に劈開、エッチング、または研磨することに
より形成することができる。
【００２５】導波路をＡＢで終端した場合、出力は、連
続広帯域光源（波長範囲はＦＳＲのＮ倍）から自由空間
に放射される。その結果、図９の９０１に示すように、
Ｎ個の重ね合わされたスペクトルセグメントのセットが
得られる。図６および図９をあわせて参照すると、この
スペクトルは、図６の平面回折格子（例えば６０７）を
通って分配されると、重ね合わされたセグメントは、そ
れらをさらにチャネル化することなく分離される（９０
２）。グレーティング６０７を照射するスペクトルパワ
ー分布は、Ｎ個の連続スペクトルセグメントのセットと
なる。図９に示すグレーティングの向きは、厳密に直交
するグレーティングに対するスペクトル分布の、より正
確な表現である。実際には、グレーティングは、照射ス
ポットと整列するように数度だけ回転することができ
る。ユニット（あるいはアレイ）６１０のミラー素子
は、個々のミラー素子（あるいはデバイス）がそれぞれ
適当な空間位置に配置されるように配列される。
【００２６】一般に、図７の劈開アレイ導波路ルータの
波長分散特性を、図６で用いられるＡＷＲ１およびＡＷ
Ｒ２の代わりに使用することが可能である。このような
構成では、部分分離化信号は、切頭ルータＡＷＲ１を出
て、自由空間光素子６０６、６０７および６０８を用い
て（前述のように）処理され、ミラーアレイ６１０で反
射された後、自由空間光素子６０６、６０７および６０
８を通る２回目のパスで再結合されるか、第２の切頭ル
ータＡＷＲ２で多重化される。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、Ｗ
ＤＭ伝送システムで使用されるチャネル数を５倍以上増
大させるように自由空間と導波光学系を組み合わせたル
ータが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の４チャネルアレイ導波路ルータ（Ａ
ＷＲ）のブロック図である。
【図２】図１のＡＷＲを通る信号強度伝送のグラフの図
である。
【図３】本発明による、導波／自由空間波長ルータと２
次元出力アレイの組合せの図である。
【図４】本発明による、導波／自由空間波長ルータと２
次元出力アレイの組合せのもう１つの実施例の図であ
る。
【図５】本発明による、導波／自由空間波長ルータと１
次元出力アレイの組合せの実施例の図である。
【図６】本発明による、導波／自由空間波長ルータと、
微小機械傾斜ミラースイッチの２次元アレイの組合せを
用いて実現される光合分波マルチプレクサ（ＯＡＤＭ：
optical add/drop multiplexer）の図である。
【図７】ミラー素子に入射する光信号の図である。
【図８】ＡＷＲの変形例の図である。
【図９】図８の変形ＡＷＲからの分散出力の図である。
【符号の説明】
１００ ＡＷＲデバイス １０１ ＷＤＭ入力信号 １０２ 出力導波路 １１０ 入力導波路 １１１ 第１自由空間領域 １１２ チャープ導波路 １１３ 第２自由空間領域 ３０１ レンズ ３０２ 透過型平面回折格子（グレーティング） ３０３ レンズ ３０４ 出力ファイバアレイ ３０５ 波長分離化焦点面 ４０１ 反射型グレーティング ４０２ 分離化された信号アレイ ５０１ 反射型グレーティング ５０２〜５０５ １次元アレイ ５１０ 導波路基板 ５１１ 導波路 ５１２ １次元出力ファイバアレイ ６０１ サーキュレータ ６０２ サーキュレータ ６０５ 部分分離化出力 ６０６ レンズ ６０７ 透過型平面回折格子 ６０７ａ １次元信号アレイ ６０８ レンズ ６１０ 微小機械傾斜ミラースイッチ ６１１ レンズ ６１２ 透過型平面回折格子（グレーティング） ６１２ａ 合成信号 ６１３ レンズ ７０１ 光信号 ７０２ ミラー素子 ７０３ ミラー素子 ７０４ 光スポット ７０５ デッドスペース ８０１ 自由空間領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 コラド ピエトロ ドラゴーン アメリカ合衆国、07739 ニュージャージ ー、リトル シルバー、ウィンザー ドラ イブ 43 (72)発明者 ジョセフ アール フォード アメリカ合衆国、07755 ニュージャージ ー、オークハースト、ウェスト リンカー ン アベニュー 446

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｍ＞１、１＜Ｎ＜Ｍ、および、１≦ｎ≦
    Ｎとして、Ｍ個の波長チャネルを有する入力波長分割多
    重（以下「ＷＤＭ」という）信号を受信し、自由スペク
    トルレンジ内のＷＤＭ信号を出力するＮ個の出力からな
    る１次元アレイを有し、各出力ｎはＷＤＭ信号の複数の
    波長チャネルｎ，ｎ＋Ｎ，ｎ＋２Ｎ，...，ｎ＋［Ｍ／
    Ｎ−１］Ｎを有する部分分離化信号を有する光アレイ導
    波路ルータ（以下「ＡＷＲ」という）と、 各部分分離化信号チャネルを受信して、Ｍ個の波長チャ
    ネルのそれぞれをＭ個の出力のうちの相異なる出力から
    出力する自由空間光波長チャネルデマルチプレクサとを
    有することを特徴とする光装置。
  2. 【請求項２】 前記Ｍ個の出力は１次元アレイとして配
    置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記Ｍ個の出力は２次元アレイとして配
    置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記自由空間光波長チャネルデマルチプ
    レクサは、 Ｎ個の出力の１次元アレイからの部分分離化信号チャネ
    ルをコリメートして、部分分離化信号の１次元アレイを
    それぞれ個々の波長チャネルに分離化して波長チャネル
    の２次元アレイを形成する透過型グレーティングに送る
    第１レンズと、波長チャネルの２次元アレイを素子の２
    次元アレイに集光する第２レンズとを有することを特徴
    とする請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記素子の２次元アレイは、ミラー素子
    の２次元アレイであり、１つ以上のミラー素子は、第１
    制御信号が該１つ以上のミラー素子に送られた場合に、
    波長チャネルの２次元アレイの１つの波長チャネルを、
    前記第２レンズ、前記透過型グレーティング、前記第１
    レンズを通って前記ＡＷＲへ反射するように制御される
    ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 第２制御信号がミラー素子に送られた場
    合に、該ミラー素子は、波長チャネルを反射し、反射さ
    れた波長チャネルは、第３レンズにより第２グレーティ
    ングに集光され、該第２グレーティングは、同じ部分分
    離化信号からの反射された波長チャネルを１つの合成信
    号に多重化する透過型グレーティングであり、該合成信
    号は、第４レンズにより、第２ＡＷＲに集光されること
    を特徴とする請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ＡＷＲとの間で信号を結合する第１
    サーキュレータをさらに有することを特徴とする請求項
    ５に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記ＡＷＲとの間で信号を結合する第１
    サーキュレータと、前記第２ＡＷＲとの間で信号を結合
    する第２サーキュレータとをさらに有することを特徴と
    する請求項６に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記ＡＷＲおよび前記第２ＡＷＲはそれ
    ぞれ、 ＷＤＭ信号を受信する入力導波路と、 前記入力導波路と、チャープ導波路のセットの第１端と
    の両方に接続された第１自由空間領域と、 前記チャープ導波路のセットの第２端と、Ｎ個の出力の
    １次元アレイで終端するＮ個の出力導波路のセットとの
    両方に接続された第２自由空間領域とを有することを特
    徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記自由空間光波長チャネルデマルチ
    プレクサは、 Ｎ個の出力の１次元アレイからの部分分離化信号チャネ
    ルを集光して、部分分離化信号の１次元アレイをそれぞ
    れ個々の波長チャネルに分離化して波長チャネルの１次
    元アレイを形成する反射型グレーティングに送る第１レ
    ンズを有し、 前記第１レンズは、波長チャネルの１次元アレイを素子
    の１次元アレイに集光することを特徴とする請求項１に
    記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記素子の１次元アレイは、光ファイ
    バの１次元アレイを有することを特徴とする請求項８に
    記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記素子の１次元アレイは、導波路ユ
    ニット上に前記ＡＷＲとともに形成された１次元導波路
    アレイであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 Ｍ＞１として、Ｍ個の波長チャネルを
    有する入力波長分割多重（以下「ＷＤＭ」という）信号
    を受信し、１つの出力を有する光アレイ導波路ルータ
    （以下「ＡＷＲ」という）と、 前記ＡＷＲから前記出力を受信して、Ｍ個の波長チャネ
    ルのそれぞれをＭ個の出力のうちの相異なる出力から出
    力する自由空間光波長チャネルデマルチプレクサとを有
    することを特徴とする光装置。
  14. 【請求項１４】 前記ＡＷＲは、 ＷＤＭ信号を受信する入力導波路と、 前記入力導波路と、チャープ導波路のセットの第１端と
    の両方に接続された第１自由空間領域と、 第１側面が前記チャープ導波路のセットの第２端に接続
    され、第２側面が前記ＡＷＲの出力として作用する直線
    端部を形成する第２自由空間領域とを有することを特徴
    とする請求項１３に記載の装置。
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