JP2001156716A - 追加／ドロップ光多重化装置とチャンネルを付加する方法 - Google Patents
追加／ドロップ光多重化装置とチャンネルを付加する方法Info
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- H04J14/0202—Arrangements therefor
- H04J14/021—Reconfigurable arrangements, e.g. reconfigurable optical add/drop multiplexers [ROADM] or tunable optical add/drop multiplexers [TOADM]
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光通信ネットワークのＷＡＤＭノードに追加
／ドロップ機能とアッド・アンド・コンティニュー機能の
両方を同時に実現する。 【解決手段】 ２つの二重化ポート導波管グレーティン
グ・ルーター（ＷＧＲ）と複数の減衰器スイッチを含む
構成を提供する。一方のＷＧＲは１ｘ２Ｎデマルチプレ
クサ、他方は２Ｎｘ１マルチプレクサとして構成され
る。各ＷＧＲは二重化された複数の入力又は出力導波管
を含み、それぞれの対はほぼ同じスペクトル特性を有す
る。第１のＷＧＲの第１の複数の出力導波管が第２のＷ
ＧＲの第１の複数の入力導波管につながれ、その間に減
衰器スイッチが設けられて特定の波長を遮断する。第１
のＷＧＲの第２の複数の出力導波管はドロップ導波管、
第２のＷＧＲの第２の複数の導波管はアッド導波管とし
て機能し、追加／ドロップ機能が実現する。
／ドロップ機能とアッド・アンド・コンティニュー機能の
両方を同時に実現する。 【解決手段】 ２つの二重化ポート導波管グレーティン
グ・ルーター（ＷＧＲ）と複数の減衰器スイッチを含む
構成を提供する。一方のＷＧＲは１ｘ２Ｎデマルチプレ
クサ、他方は２Ｎｘ１マルチプレクサとして構成され
る。各ＷＧＲは二重化された複数の入力又は出力導波管
を含み、それぞれの対はほぼ同じスペクトル特性を有す
る。第１のＷＧＲの第１の複数の出力導波管が第２のＷ
ＧＲの第１の複数の入力導波管につながれ、その間に減
衰器スイッチが設けられて特定の波長を遮断する。第１
のＷＧＲの第２の複数の出力導波管はドロップ導波管、
第２のＷＧＲの第２の複数の導波管はアッド導波管とし
て機能し、追加／ドロップ機能が実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は波長分割多重化（Ｗ
ＤＭ）追加／ドロップ方式に関する。
ＤＭ）追加／ドロップ方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】長距離、大容量波長分割多重化（ＷＤ
Ｍ）光通信ネットワークにおいては、そのネットワーク
全体での複数の追加／ドロップ・ノードで特定のＷＤＭ
波長を除去置換する能力が種々の付加価値通信サービス
にとって不可欠である。こうした通信サービスにはロー
カル・アクセス、双方向マルチメディア、そして波長リ
ースなどがある。特に、この能力は複数波長多重化信号
から各追加／ドロップ・ネットワーク・ノードで１つ又は
複数の光波長（チャンネルとも言われる）を追加したり
ドロップすると同時に、１つ又は複数の光波長を新しい
光波長と置換することが必要になる。
Ｍ）光通信ネットワークにおいては、そのネットワーク
全体での複数の追加／ドロップ・ノードで特定のＷＤＭ
波長を除去置換する能力が種々の付加価値通信サービス
にとって不可欠である。こうした通信サービスにはロー
カル・アクセス、双方向マルチメディア、そして波長リ
ースなどがある。特に、この能力は複数波長多重化信号
から各追加／ドロップ・ネットワーク・ノードで１つ又は
複数の光波長（チャンネルとも言われる）を追加したり
ドロップすると同時に、１つ又は複数の光波長を新しい
光波長と置換することが必要になる。
【０００３】ＷＤＭ追加／ドロップ・システムは先行技
術においても開示されている。従来、こうしたシステム
は２つの導波路グレーティング・ルーター（ＷＧＲ）、
１ＸＮ導波路デマルチプレクサとＮＸ１受動コンバイナ
又はマルチプレクサを組み合わせることで構成されてい
る。加えて、一連の光スイッチがこれら２つのＷＧＲの
間の一組のＮ波長相互接続上で作動して、特定の光波長
を除去したり、付加したり、あるいは置換したりする
（この種のシステムは１９９６年６月１１日にGlanceに
対して発行された『光チャンネル・追加／ドロップ・フ
ィルター』と題する米国特許Ｎｏ．５，５２６，１５３
に開示されている）。こうしたシステムにおいては、複
数波長多重化信号が第１のＷＧＲ（例えば、デマルチプ
レクサ）で最初にデマルチプレックスされて複数の光波
長をつくりだす。その一組のデマルチプレックスされた
光波長は光学スイッチに送られて、それら個々の光波長
の１つ又は複数のドロップ、追加、又はドロップ・アン
ド・追加のいずれかが行われる。その後、それら個別の
波長は第２のＷＧＲ（例えば、マルチプレクサ）に送ら
れて、新しい複数波長多重化信号をつくりだす。こうし
た追加／ドロップ・システムで用いられる光マルチプレ
クサ及びデマルチプレクサは、いずれもDragonnｅに対
して、それぞれ１９９１年３月２６日と１９９２年８月
４日に発行された『光マルチプレクサ／デマルチプレク
サ』と題する米国特許Ｎｏ．５，００２，３５０と『光
学スイッチ、マルチプレクサ、及びデマルチプレクサ』
と題する米国特許Ｎｏ．５，１３６，６７１にさらに述
べられている。
術においても開示されている。従来、こうしたシステム
は２つの導波路グレーティング・ルーター（ＷＧＲ）、
１ＸＮ導波路デマルチプレクサとＮＸ１受動コンバイナ
又はマルチプレクサを組み合わせることで構成されてい
る。加えて、一連の光スイッチがこれら２つのＷＧＲの
間の一組のＮ波長相互接続上で作動して、特定の光波長
を除去したり、付加したり、あるいは置換したりする
（この種のシステムは１９９６年６月１１日にGlanceに
対して発行された『光チャンネル・追加／ドロップ・フ
ィルター』と題する米国特許Ｎｏ．５，５２６，１５３
に開示されている）。こうしたシステムにおいては、複
数波長多重化信号が第１のＷＧＲ（例えば、デマルチプ
レクサ）で最初にデマルチプレックスされて複数の光波
長をつくりだす。その一組のデマルチプレックスされた
光波長は光学スイッチに送られて、それら個々の光波長
の１つ又は複数のドロップ、追加、又はドロップ・アン
ド・追加のいずれかが行われる。その後、それら個別の
波長は第２のＷＧＲ（例えば、マルチプレクサ）に送ら
れて、新しい複数波長多重化信号をつくりだす。こうし
た追加／ドロップ・システムで用いられる光マルチプレ
クサ及びデマルチプレクサは、いずれもDragonnｅに対
して、それぞれ１９９１年３月２６日と１９９２年８月
４日に発行された『光マルチプレクサ／デマルチプレク
サ』と題する米国特許Ｎｏ．５，００２，３５０と『光
学スイッチ、マルチプレクサ、及びデマルチプレクサ』
と題する米国特許Ｎｏ．５，１３６，６７１にさらに述
べられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】こうしたＷＤＭ追加／
ドロップ・システムは波長をドロップしたり追加したり
する上では有効であるが、一連の高価な光学スイッチを
必要とすることから、光通信ネットワークにかなりのコ
スト増をもたらす。市場での競争の激化と利用者の期待
の高まりから、低コストＷＤＭ追加／ドロップ・システ
ムの開発が重要になってきている。
ドロップ・システムは波長をドロップしたり追加したり
する上では有効であるが、一連の高価な光学スイッチを
必要とすることから、光通信ネットワークにかなりのコ
スト増をもたらす。市場での競争の激化と利用者の期待
の高まりから、低コストＷＤＭ追加／ドロップ・システ
ムの開発が重要になってきている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の原理に基づく光
波長分割追加／ドロップ・マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）
方式は１対の導波路グレーティング・ルーター（ＷＧ
Ｒ）を含んでおり、そのグレーティング・ルーターにお
いては、少なくとも１つの光ルーターが二重化された複
数の入力又は出力導波路を含んでいる。各光ルーターに
関連付けられたいくつかの導波路は相互に結合されて、
少なくとも１つの微小電気システム（ＭＥＭＳ）遮光器
などの減衰器スイッチがそれら結合された導波路間に接
続されている。
波長分割追加／ドロップ・マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）
方式は１対の導波路グレーティング・ルーター（ＷＧ
Ｒ）を含んでおり、そのグレーティング・ルーターにお
いては、少なくとも１つの光ルーターが二重化された複
数の入力又は出力導波路を含んでいる。各光ルーターに
関連付けられたいくつかの導波路は相互に結合されて、
少なくとも１つの微小電気システム（ＭＥＭＳ）遮光器
などの減衰器スイッチがそれら結合された導波路間に接
続されている。
【０００６】１つの例示用の実施の形態で、このＷＡＤ
Ｍ構成は２つの二重ポート導波路グレーティング・ルー
ター（ＤＷＧＲ）と複数の遮光器を含んでいる。第１の
ＤＷＧＲは１ｘ２Ｎデマルチプレクサとして構成されて
おり、これは光多重化信号を二重化された複数のチャン
ネルにデマルチプレックスする。他方のＤＷＧＲは２Ｎ
ｘ１マルチプレクサとして構成されている。各ＤＷＧＲ
は二重化された複数の入力又は出力導波路を含んでお
り、その内部で各二重化された複数の導波路のそれぞれ
の対が基本的には同じスペクトル・フィルタリング特性
を有している。第２ＤＷＧＲの第１の複数の入力導波路
に結合された第１のＤＷＧＲの第１の複数の出力導波路
は二重化された複数のチャンネルのひとつを伝播する。
遮光器がこれら二組の複数導波路の対応する導波路の間
に挿入されており、ＷＡＤＭ構成が採られているそのノ
ードで終端されているチャンネルに対応する入射光波長
を遮断したり反射したりするために用いることができ
る。第１のＤＷＧＲの第２の複数の出力導波路は他方の
二重化された複数のチャンネルを伝播し、これらのチャ
ンネルをＷＡＤＭ構成が採られているそのノードでドロ
ップする。最後に、第２のＤＷＧＲ内の第２複数の入力
導波路はフル・追加／ドロップ能力を提供するためにチ
ャンネルを付加するためのものである。すべての適切な
追加／ドロップが達成されると、第１及び第２の入力導
波路内を伝播しているチャンネルが第２のＤＷＧＲによ
って多重化される。このようにして、通常の追加／ドロ
ップ能力に加えて、ＷＡＤＭ構成はいわゆる『ドロップ
・アンド・コンティニュー』機能を有しており、チャン
ネルは特定のノードでドロップされる場合と１つの光通
信ネットワークの別のノードにつながれる場合の両方が
ある。
Ｍ構成は２つの二重ポート導波路グレーティング・ルー
ター（ＤＷＧＲ）と複数の遮光器を含んでいる。第１の
ＤＷＧＲは１ｘ２Ｎデマルチプレクサとして構成されて
おり、これは光多重化信号を二重化された複数のチャン
ネルにデマルチプレックスする。他方のＤＷＧＲは２Ｎ
ｘ１マルチプレクサとして構成されている。各ＤＷＧＲ
は二重化された複数の入力又は出力導波路を含んでお
り、その内部で各二重化された複数の導波路のそれぞれ
の対が基本的には同じスペクトル・フィルタリング特性
を有している。第２ＤＷＧＲの第１の複数の入力導波路
に結合された第１のＤＷＧＲの第１の複数の出力導波路
は二重化された複数のチャンネルのひとつを伝播する。
遮光器がこれら二組の複数導波路の対応する導波路の間
に挿入されており、ＷＡＤＭ構成が採られているそのノ
ードで終端されているチャンネルに対応する入射光波長
を遮断したり反射したりするために用いることができ
る。第１のＤＷＧＲの第２の複数の出力導波路は他方の
二重化された複数のチャンネルを伝播し、これらのチャ
ンネルをＷＡＤＭ構成が採られているそのノードでドロ
ップする。最後に、第２のＤＷＧＲ内の第２複数の入力
導波路はフル・追加／ドロップ能力を提供するためにチ
ャンネルを付加するためのものである。すべての適切な
追加／ドロップが達成されると、第１及び第２の入力導
波路内を伝播しているチャンネルが第２のＤＷＧＲによ
って多重化される。このようにして、通常の追加／ドロ
ップ能力に加えて、ＷＡＤＭ構成はいわゆる『ドロップ
・アンド・コンティニュー』機能を有しており、チャン
ネルは特定のノードでドロップされる場合と１つの光通
信ネットワークの別のノードにつながれる場合の両方が
ある。
【０００７】先行技術の場合とは対照的に、本発明はＤ
ＷＧＲと独特の構成の故に、光通信ネットワークにおけ
る通常のＷＡＤＭノードのコストを低下させつつ、追加
／ドロップと追加・アンド・コンティニューの両方の機
能を行うことができる。一般的なＷＡＤＭで用いられる
光学スイッチは必要とされず、本発明で用いられる遮光
器はずっと安価である。
ＷＧＲと独特の構成の故に、光通信ネットワークにおけ
る通常のＷＡＤＭノードのコストを低下させつつ、追加
／ドロップと追加・アンド・コンティニューの両方の機
能を行うことができる。一般的なＷＡＤＭで用いられる
光学スイッチは必要とされず、本発明で用いられる遮光
器はずっと安価である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の原理に基づく１つ
の光多重化信号から複数の光チャンネルを追加／ドロッ
プ／置換するためのＷＡＤＭ構成の例示的実施の形態の
構成図である。入力導波路１０２、通常光ファイバーは
ＷＡＤＭ構成の入力として機能する。この入力は光多重
化信号、例えばＮチャンネル波長分割多重化信号を第１
の光ルーター１０４に供給する。光ルーター１０４はそ
れぞれ２組のＮ個の導波路を形成する２Ｎの出力光導波
路を有している。第１の組はＮの導波路１０６1−１０
６Nを含んでおり、第２の組の導波路は導波路１０８1−
１０８Nを含んでいる。以下で各導波路の組を集合的に
それぞれ導波路１０６及び１０８と呼び、この方式は二
重化された複数の導波路を有すると表現する。第２の光
ルーター１１０は２Ｎの入力光導波路、導波路１１２1
−１１２Nと導波路１１４1−１１４Nを有している。こ
こで各導波路の組を集合的にそれぞれ導波路１１２及び
１１４と呼ぶ。以下により詳しく述べるように、導波路
１０６と１０８及び導波路１１２と１１４のそれぞれの
対は基本的に同じスペクトル特性を有している（例え
ば、導波路１０６1は導波路１０８1と基本的に同じ波長
（例えばλ1）を伝播する）。導波路１０６と１１２は
光ルーター１０４をＷＧＲ１１０に相互接続する。図１
に示されるように、光ルーター１０４の導波路１０８は
特定のネットワーク・ノードでチャンネルをドロップ
し、光ルーター１１０の導波路１１４はその特定のネッ
トワーク・ノードでチャンネルを付加することができ
る。最後に、出力導波路１１６はＷＡＤＭ構成の出力と
して機能する。
の光多重化信号から複数の光チャンネルを追加／ドロッ
プ／置換するためのＷＡＤＭ構成の例示的実施の形態の
構成図である。入力導波路１０２、通常光ファイバーは
ＷＡＤＭ構成の入力として機能する。この入力は光多重
化信号、例えばＮチャンネル波長分割多重化信号を第１
の光ルーター１０４に供給する。光ルーター１０４はそ
れぞれ２組のＮ個の導波路を形成する２Ｎの出力光導波
路を有している。第１の組はＮの導波路１０６1−１０
６Nを含んでおり、第２の組の導波路は導波路１０８1−
１０８Nを含んでいる。以下で各導波路の組を集合的に
それぞれ導波路１０６及び１０８と呼び、この方式は二
重化された複数の導波路を有すると表現する。第２の光
ルーター１１０は２Ｎの入力光導波路、導波路１１２1
−１１２Nと導波路１１４1−１１４Nを有している。こ
こで各導波路の組を集合的にそれぞれ導波路１１２及び
１１４と呼ぶ。以下により詳しく述べるように、導波路
１０６と１０８及び導波路１１２と１１４のそれぞれの
対は基本的に同じスペクトル特性を有している（例え
ば、導波路１０６1は導波路１０８1と基本的に同じ波長
（例えばλ1）を伝播する）。導波路１０６と１１２は
光ルーター１０４をＷＧＲ１１０に相互接続する。図１
に示されるように、光ルーター１０４の導波路１０８は
特定のネットワーク・ノードでチャンネルをドロップ
し、光ルーター１１０の導波路１１４はその特定のネッ
トワーク・ノードでチャンネルを付加することができ
る。最後に、出力導波路１１６はＷＡＤＭ構成の出力と
して機能する。
【０００９】入力及び出力光ルーターの導波路１０６と
導波路１１２のそれぞれの対の間に、そして光波経路に
沿って、以下に集合的に減衰器スイッチ１２０と呼ばれ
る減衰器スイッチ１２０1−１２０Nが配置されている。
好ましい実施の形態では、これら減衰器スイッチは遮光
器であり、これについては以下にさらに詳しく説明す
る。開放されると、減衰器スイッチは光ルーター１０４
の出力導波路１０６内にある光信号がそこを通過して、
最小限のロスで光ルーター１１０の入力導波路１１２に
達する。閉じられると、減衰器スイッチは望ましくは高
効率で入射光チャンネルを吸収あるいは反射して、その
チャンネルが光ルーター１１０に到着するのを防ぐ。リ
ード線１１８は発生源（図示せず）からの制御信号を受
信して、減衰器スイッチ１２０を開けたり、閉じたりす
る。当業者であれば分かるように、この制御信号は１）
中央オフィス・ネットワーク制御オペレータなどのロー
カル・コントロール、２）ネットワーク・コントロール
・センターなどのリモート・コントロール、３）ダイナ
ミック・ネットワーク再構成ソフトウエアの使用による
自動化、又は４）手作業による制御などを含むいずれか
の通常の手段で発生することができる。
導波路１１２のそれぞれの対の間に、そして光波経路に
沿って、以下に集合的に減衰器スイッチ１２０と呼ばれ
る減衰器スイッチ１２０1−１２０Nが配置されている。
好ましい実施の形態では、これら減衰器スイッチは遮光
器であり、これについては以下にさらに詳しく説明す
る。開放されると、減衰器スイッチは光ルーター１０４
の出力導波路１０６内にある光信号がそこを通過して、
最小限のロスで光ルーター１１０の入力導波路１１２に
達する。閉じられると、減衰器スイッチは望ましくは高
効率で入射光チャンネルを吸収あるいは反射して、その
チャンネルが光ルーター１１０に到着するのを防ぐ。リ
ード線１１８は発生源（図示せず）からの制御信号を受
信して、減衰器スイッチ１２０を開けたり、閉じたりす
る。当業者であれば分かるように、この制御信号は１）
中央オフィス・ネットワーク制御オペレータなどのロー
カル・コントロール、２）ネットワーク・コントロール
・センターなどのリモート・コントロール、３）ダイナ
ミック・ネットワーク再構成ソフトウエアの使用による
自動化、又は４）手作業による制御などを含むいずれか
の通常の手段で発生することができる。
【００１０】作動的には、光多重化信号は図１のＷＡＤ
Ｍ構成に送られ、そこで、（１）多重化信号のチャンネ
ルがドロップされるか、（２）元の光多重化信号にはな
い新しいチャンネルを付加されるか、（３）チャンネル
が同じ搬送波周波数チャンネルを有しているが、異なっ
た変調信号を含んでいる他のチャンネルと置換される
か、あるいは（４）元のチャンネルが基本的には何の変
化も受けずに通過させられるか、のいずれかの処理が行
われる。
Ｍ構成に送られ、そこで、（１）多重化信号のチャンネ
ルがドロップされるか、（２）元の光多重化信号にはな
い新しいチャンネルを付加されるか、（３）チャンネル
が同じ搬送波周波数チャンネルを有しているが、異なっ
た変調信号を含んでいる他のチャンネルと置換される
か、あるいは（４）元のチャンネルが基本的には何の変
化も受けずに通過させられるか、のいずれかの処理が行
われる。
【００１１】図２は典型的な光多重化信号（以下のチャ
ンネルλ1、λ2、λ4．．．λnで示され、それらを含
む）が各光ルーター及び遮光器の影響を受ける（なお、
その光多重化入力信号はＮチャンネル光通信ネットワー
クのすべてのチャンネルを含む場合と、そうでない場合
とがある）。この例示的な実施の形態においては、光多
重化信号は先ず最初に光ルーター１０４でデマルチプレ
ックスされる。図２に示されるように、その多重化信号
内に存在している各チャンネルは導波路１０６と導波路
１０８の対応する対の内部を伝播される。例えば、チャ
ンネルλ1は光多重化入力信号内にあり、導波路１０６
と１０８の対応する対、つまり１０６1と１０８1内を伝
播する。さらに、チャンネルλ3はその光多重化入力信
号には存在していない。従って、チャンネルは入力導波
路１０６3と１０８3では伝播されず、図で用いられてい
るダッシュ（−）は特定の導波路でチャンネルが伝播さ
れていないことを示す。導波路１０６と１０８をこのよ
うに使用することで、それらのチャンネルのすべてが
（導波路１０８を用いて）特定のネットワーク・ノード
で同時にドロップされ、また光通信ネットワーク内の別
のネットワーク・ノードにも（導波路１０６を用いて）
つながることができるので、いわゆるドロップ・アンド
・コンティニュー機能が実現される。
ンネルλ1、λ2、λ4．．．λnで示され、それらを含
む）が各光ルーター及び遮光器の影響を受ける（なお、
その光多重化入力信号はＮチャンネル光通信ネットワー
クのすべてのチャンネルを含む場合と、そうでない場合
とがある）。この例示的な実施の形態においては、光多
重化信号は先ず最初に光ルーター１０４でデマルチプレ
ックスされる。図２に示されるように、その多重化信号
内に存在している各チャンネルは導波路１０６と導波路
１０８の対応する対の内部を伝播される。例えば、チャ
ンネルλ1は光多重化入力信号内にあり、導波路１０６
と１０８の対応する対、つまり１０６1と１０８1内を伝
播する。さらに、チャンネルλ3はその光多重化入力信
号には存在していない。従って、チャンネルは入力導波
路１０６3と１０８3では伝播されず、図で用いられてい
るダッシュ（−）は特定の導波路でチャンネルが伝播さ
れていないことを示す。導波路１０６と１０８をこのよ
うに使用することで、それらのチャンネルのすべてが
（導波路１０８を用いて）特定のネットワーク・ノード
で同時にドロップされ、また光通信ネットワーク内の別
のネットワーク・ノードにも（導波路１０６を用いて）
つながることができるので、いわゆるドロップ・アンド
・コンティニュー機能が実現される。
【００１２】リード線１１８によって受信された制御信
号に対応し、チャンネルがそのまま通過させられるか、
あるいはドロップされるかに従って、各減衰器−スイッ
チ１２０は２つの状態のうちの１つ、つまり開放状態か
閉鎖状態に構成される。例えば、減衰器スイッチ１２０
は開放状態（図２で水平線で示される）に構成され、従
って、チャンネルλ1 は光ルーター１１０の導波路１１
２1に送られる。しかしながら、減衰器スイッチ１２０2
は閉鎖状態（図２で垂直線で示される）に構成され、従
ってチャンネルλ2は吸収され、それによって光ルータ
ー１１０の導波路１１２2には届かない。最後に、その
光多重化入力信号に存在しないチャンネル成分、例えば
λ3に対応する導波路はどちらの状態にでも設定するこ
とができる。
号に対応し、チャンネルがそのまま通過させられるか、
あるいはドロップされるかに従って、各減衰器−スイッ
チ１２０は２つの状態のうちの１つ、つまり開放状態か
閉鎖状態に構成される。例えば、減衰器スイッチ１２０
は開放状態（図２で水平線で示される）に構成され、従
って、チャンネルλ1 は光ルーター１１０の導波路１１
２1に送られる。しかしながら、減衰器スイッチ１２０2
は閉鎖状態（図２で垂直線で示される）に構成され、従
ってチャンネルλ2は吸収され、それによって光ルータ
ー１１０の導波路１１２2には届かない。最後に、その
光多重化入力信号に存在しないチャンネル成分、例えば
λ3に対応する導波路はどちらの状態にでも設定するこ
とができる。
【００１３】導波路１１４は、例えば図２に示されるよ
うに入力チャンネルに対して用いられ、チャンネルλ２
及びλ３は光ルーター１１０の導波路１１４2及び１１
４3を用いてＷＡＤＭ構成に入力される（上に述べたよ
うに、ダッシュは、例えば、導波路１１４1及び１１４4
には何のチャンネルも加えられていないことを示すため
に用いられている）。その後、導波路１１４及び１１２
内部を伝播している光チャンネルは光ルーター１１０内
で多重化されて、新しい光多重化信号λ1λ2λ3．．．
λNをつくりだす。
うに入力チャンネルに対して用いられ、チャンネルλ２
及びλ３は光ルーター１１０の導波路１１４2及び１１
４3を用いてＷＡＤＭ構成に入力される（上に述べたよ
うに、ダッシュは、例えば、導波路１１４1及び１１４4
には何のチャンネルも加えられていないことを示すため
に用いられている）。その後、導波路１１４及び１１２
内部を伝播している光チャンネルは光ルーター１１０内
で多重化されて、新しい光多重化信号λ1λ2λ3．．．
λNをつくりだす。
【００１４】図３は光チャンネルを選択的にドロップす
るための別の例示的実施の形態を示しており、この構成
が唯１つの二重化ポート導波路グレーティング・ルータ
ー（ＤＷＧＲ）１０４を含んでいる点を除けば、これは
図１で示し、それに関連して上に述べたＷＡＤＭ構成の
すべての要素を含んでいる。他の光ルーターは従来の導
波路グレーティング・ルーター（ＷＧＲ）（つまり、ポ
ートは二重化されていない）である。ＤＷＧＲ１０４は
１ｘ２Ｎデマルチプレクサとして構成されており、光多
重化信号を二重化された複数のチャンネルにデマルチプ
レックスする。ＷＧＲ３１０はＮｘ1マルチプレクサと
して構成されている。すべての適切なドロップが行われ
ると、図１の実施の形態の作動に関して述べたのと同様
の方法で、入力導波路１１２1から１１２N内を伝播する
チャンネルはＷＧＲ３１０によって多重化される。この
実施の形態は『ドロップ・アンド・コンティニュー』機
能を示しており、チャンネルは特定のノードでドロップ
されると同時に、光通信ネットワークの別のノードにつ
ながることができる。
るための別の例示的実施の形態を示しており、この構成
が唯１つの二重化ポート導波路グレーティング・ルータ
ー（ＤＷＧＲ）１０４を含んでいる点を除けば、これは
図１で示し、それに関連して上に述べたＷＡＤＭ構成の
すべての要素を含んでいる。他の光ルーターは従来の導
波路グレーティング・ルーター（ＷＧＲ）（つまり、ポ
ートは二重化されていない）である。ＤＷＧＲ１０４は
１ｘ２Ｎデマルチプレクサとして構成されており、光多
重化信号を二重化された複数のチャンネルにデマルチプ
レックスする。ＷＧＲ３１０はＮｘ1マルチプレクサと
して構成されている。すべての適切なドロップが行われ
ると、図１の実施の形態の作動に関して述べたのと同様
の方法で、入力導波路１１２1から１１２N内を伝播する
チャンネルはＷＧＲ３１０によって多重化される。この
実施の形態は『ドロップ・アンド・コンティニュー』機
能を示しており、チャンネルは特定のノードでドロップ
されると同時に、光通信ネットワークの別のノードにつ
ながることができる。
【００１５】図４は光チャンネルを選択的に追加／置換
するための別の例示的実施の形態を示しており、これ
も、図３に示されるように、その構成が唯１つの二重化
ポート導波路グレーティング・ルーター（ＤＷＧＲ）１
１０を含んでいる点を除けば、図１に示し、それに関連
して述べたＷＡＤＭ構成のすべての要素を含んでいる。
他の光ルーターは従来の導波路グレーティング・ルータ
ー（ＷＧＲ）４０４（つまり、ポートは二重化されてい
ない）である。ＷＧＲ４０４は１ｘＮデマルチプレクサ
として構成されており、これは光多重化信号を二重化さ
れていない複数のチャンネルにデマルチプレックスす
る。ＤＷＧＲ１１０は２Ｎｘ１マルチプレクサとして構
成されている。すべての適切な追加／置換が行われる
と、図１の実施の形態の作動に関連して述べたように、
入力導波路１１２1から１１２Nと１１４ 1から１１４Nま
での内部を伝播しているチャンネルはＤＷＧＲ１１０に
よって多重化される。この実施の形態は追加／置換機能
を示すものである。
するための別の例示的実施の形態を示しており、これ
も、図３に示されるように、その構成が唯１つの二重化
ポート導波路グレーティング・ルーター（ＤＷＧＲ）１
１０を含んでいる点を除けば、図１に示し、それに関連
して述べたＷＡＤＭ構成のすべての要素を含んでいる。
他の光ルーターは従来の導波路グレーティング・ルータ
ー（ＷＧＲ）４０４（つまり、ポートは二重化されてい
ない）である。ＷＧＲ４０４は１ｘＮデマルチプレクサ
として構成されており、これは光多重化信号を二重化さ
れていない複数のチャンネルにデマルチプレックスす
る。ＤＷＧＲ１１０は２Ｎｘ１マルチプレクサとして構
成されている。すべての適切な追加／置換が行われる
と、図１の実施の形態の作動に関連して述べたように、
入力導波路１１２1から１１２Nと１１４ 1から１１４Nま
での内部を伝播しているチャンネルはＤＷＧＲ１１０に
よって多重化される。この実施の形態は追加／置換機能
を示すものである。
【００１６】図１−４の光ルーター１０４及び１１０は
二重化された入力又は出力ポートを持っていればいずれ
の公知の光ルーター（一般的に周波数ルーティング装置
とも呼ばれる）でも用いることができる。例えば、図５
は使用可能な光ルーターの１つのタイプを示している。
図５の光ルーターは現在出願されている特許出願に述べ
られている。図５の光ルーターは二重化ポート導波路グ
レーティング・ルーター（ＤＷＧＲ）であり、それぞれ
図１−４の光ルーター１０４及び光ルーター１１０に対
応する１ｘ２Ｎデマルチプレクサあるいは２Ｎｘ１マル
チプレクサとして用いることができる。上に示した特許
に述べられている特定の光ルーターの使用は、その光ル
ーターがほぼ同じで非常にフラットなパスバンド・スペ
クトル応答を有する二重化（入力又は出力）導波路を提
供するので、非常に好適である。
二重化された入力又は出力ポートを持っていればいずれ
の公知の光ルーター（一般的に周波数ルーティング装置
とも呼ばれる）でも用いることができる。例えば、図５
は使用可能な光ルーターの１つのタイプを示している。
図５の光ルーターは現在出願されている特許出願に述べ
られている。図５の光ルーターは二重化ポート導波路グ
レーティング・ルーター（ＤＷＧＲ）であり、それぞれ
図１−４の光ルーター１０４及び光ルーター１１０に対
応する１ｘ２Ｎデマルチプレクサあるいは２Ｎｘ１マル
チプレクサとして用いることができる。上に示した特許
に述べられている特定の光ルーターの使用は、その光ル
ーターがほぼ同じで非常にフラットなパスバンド・スペ
クトル応答を有する二重化（入力又は出力）導波路を提
供するので、非常に好適である。
【００１７】要約的に説明すると、図５の光ルーターが
１ｘ２Ｎデマルチプレクサとして用いられる場合は、こ
の光ルーターは入力導波路５０２、第１のフリー・スペ
ース領域５０４、光グレーティング５０６、第２のフリ
ー・スペース領域５０８、複数の出力導波路５１０1−
５１０N（ここでは集合的に出力導波路５１０と記
載）、及び複数の２ｘ２カップラー５１２1−５１２M1
（ここでは集合的に２ｘ２カップラー５１２と記載）を
含んでおり、それぞれのカップラーは２つの導波路５１
４11及び５１４12（ここでは集合的に出力ポート５１４
と記載）を有している。各２ｘ２カップラーは２つの隣
接出力導波路５１０を結合して、対応する出力ポート５
１４で基本的には同じスペクトル応答をつくりだす。各
カップラーは、例えば、エバネセント・カップラー、マ
ルチモード干渉カップラー、スター・カップラーなど、
そのカップラーが２つの入力ポートと２つの出力ポート
を有していればいずれであってもよい。
１ｘ２Ｎデマルチプレクサとして用いられる場合は、こ
の光ルーターは入力導波路５０２、第１のフリー・スペ
ース領域５０４、光グレーティング５０６、第２のフリ
ー・スペース領域５０８、複数の出力導波路５１０1−
５１０N（ここでは集合的に出力導波路５１０と記
載）、及び複数の２ｘ２カップラー５１２1−５１２M1
（ここでは集合的に２ｘ２カップラー５１２と記載）を
含んでおり、それぞれのカップラーは２つの導波路５１
４11及び５１４12（ここでは集合的に出力ポート５１４
と記載）を有している。各２ｘ２カップラーは２つの隣
接出力導波路５１０を結合して、対応する出力ポート５
１４で基本的には同じスペクトル応答をつくりだす。各
カップラーは、例えば、エバネセント・カップラー、マ
ルチモード干渉カップラー、スター・カップラーなど、
そのカップラーが２つの入力ポートと２つの出力ポート
を有していればいずれであってもよい。
【００１８】導波路グレーティング・ルーターは両方向
の特性を有しているので、図５の導波路グレーティング
・ルーターが２Ｎｘ１マルチプレクサとして用いられる
場合、その導波路グレーティング・ルーターは逆方向に
も作動されて、２ｘ２カップラー５１２の出力ポートは
入力導波路として機能し、入力導波路５０２はその導波
路グレーティング・ルーターの出力ポートとして機能す
ることになる。
の特性を有しているので、図５の導波路グレーティング
・ルーターが２Ｎｘ１マルチプレクサとして用いられる
場合、その導波路グレーティング・ルーターは逆方向に
も作動されて、２ｘ２カップラー５１２の出力ポートは
入力導波路として機能し、入力導波路５０２はその導波
路グレーティング・ルーターの出力ポートとして機能す
ることになる。
【００１９】図５の光ルーターを用いることによって、
本発明によるＷＡＤＭ構成は先行技術で教示されている
ような不必要な要素を追加しなくても完全な追加／ドロ
ップ及びドロップ・アンド・コンティニュー能力を発揮す
る。例えば、１９９９年１月付けのPhotonics Technolo
gy Letters Vol.11, No.1に発表されているC.R.Gilesら
による"Reconfigurable 16-channel WDM DROP Module U
sing Silicon MEMS Optical Switches"に述べられてい
るように、ドロップ・アンド・コンティニューＷＡＤＭ装
置が（ＷＡＤＭのスルー・ロスの増大という代償との引
き換えに）外部３ｄＢファイバー・カップラーによって
実現された。
本発明によるＷＡＤＭ構成は先行技術で教示されている
ような不必要な要素を追加しなくても完全な追加／ドロ
ップ及びドロップ・アンド・コンティニュー能力を発揮す
る。例えば、１９９９年１月付けのPhotonics Technolo
gy Letters Vol.11, No.1に発表されているC.R.Gilesら
による"Reconfigurable 16-channel WDM DROP Module U
sing Silicon MEMS Optical Switches"に述べられてい
るように、ドロップ・アンド・コンティニューＷＡＤＭ装
置が（ＷＡＤＭのスルー・ロスの増大という代償との引
き換えに）外部３ｄＢファイバー・カップラーによって
実現された。
【００２０】さて、図１−４の他の要素に関してである
が、好適に、１つの好ましい実施の形態において、減衰
器スイッチ１２０は遮光器、例えば、微小電気装置シス
テム（ＭＥＭＳ）遮光器である。これらの遮光器は光熱
スイッチ（及びフリップ−フロップ結合ＭＥＭＳ遮光
器）として光ルーターとも一体化できるであろう。ま
た、遮光器の複数のアレイを個別に搭載して、光ファイ
バーを介して光ルーターに接続することも可能であろ
う。この遮光器は入射光を完全に反射するように設計さ
れている。あるいは、望ましい場合は、一部の光が透過
され、一部の光が反射されて、補助導波路に対して送ら
れるように適切な方法で抽出されるようにする目的のた
めだけにその遮光器を移動することも可能である。例え
ば、この遮光器を別の導波路に導いたり発生源導波路に
戻すように反射光の方向を変えるようにすることもでき
る。さらに、一部の遮光器は光を同じ効果レベルで透過
させると同時に反射するようにすることも可能であろ
う。そして、ＭＥＭＳ装置は個別のチャンネルの望まし
い信号レベルを希望通りに等化したり可変させるための
アナログ制御付き可変光減衰器として用いることもでき
る。
が、好適に、１つの好ましい実施の形態において、減衰
器スイッチ１２０は遮光器、例えば、微小電気装置シス
テム（ＭＥＭＳ）遮光器である。これらの遮光器は光熱
スイッチ（及びフリップ−フロップ結合ＭＥＭＳ遮光
器）として光ルーターとも一体化できるであろう。ま
た、遮光器の複数のアレイを個別に搭載して、光ファイ
バーを介して光ルーターに接続することも可能であろ
う。この遮光器は入射光を完全に反射するように設計さ
れている。あるいは、望ましい場合は、一部の光が透過
され、一部の光が反射されて、補助導波路に対して送ら
れるように適切な方法で抽出されるようにする目的のた
めだけにその遮光器を移動することも可能である。例え
ば、この遮光器を別の導波路に導いたり発生源導波路に
戻すように反射光の方向を変えるようにすることもでき
る。さらに、一部の遮光器は光を同じ効果レベルで透過
させると同時に反射するようにすることも可能であろ
う。そして、ＭＥＭＳ装置は個別のチャンネルの望まし
い信号レベルを希望通りに等化したり可変させるための
アナログ制御付き可変光減衰器として用いることもでき
る。
【００２１】ＭＥＭＳは半導体産業でシリコン集積回路
の製造のために用いられるようなタイプのリソグラフィ
ー大量加工技術を利用した技術である。一般的に、この
技術はシリコン基板上に複数の層を連続的に堆積、成型
することによって多層構造を形成するステップを含んで
いる。これらの層は通常シリコン酸化物及びシリコン窒
化物の層によって相互に隔離された複数のポリシリコン
層を含んでいる。個々の層の成型は一般的にはシリコン
装置製造で用いられるタイプの写真リソグラフィー技術
によって行われる。この技術は又上側の層を簡単に動か
すことができる可撓的要素として使用するためにウエハ
の中間犠牲層をエッチングするステップを含んでいる場
合もある。ＭＥＭＳ技術については、Circuits and Dev
ices, July 1997, pp.11-18に発表されている"MEMS the
Word for Optical Beam Manipulation"と題する論文で
検討されている。
の製造のために用いられるようなタイプのリソグラフィ
ー大量加工技術を利用した技術である。一般的に、この
技術はシリコン基板上に複数の層を連続的に堆積、成型
することによって多層構造を形成するステップを含んで
いる。これらの層は通常シリコン酸化物及びシリコン窒
化物の層によって相互に隔離された複数のポリシリコン
層を含んでいる。個々の層の成型は一般的にはシリコン
装置製造で用いられるタイプの写真リソグラフィー技術
によって行われる。この技術は又上側の層を簡単に動か
すことができる可撓的要素として使用するためにウエハ
の中間犠牲層をエッチングするステップを含んでいる場
合もある。ＭＥＭＳ技術については、Circuits and Dev
ices, July 1997, pp.11-18に発表されている"MEMS the
Word for Optical Beam Manipulation"と題する論文で
検討されている。
【００２２】ＭＥＭＳ装置はMCNC MEMS Technology App
lication Center, Research Triangle Park, NC 27709
に発注してつくらせることが可能である。この技術は１
９９６年７月１５日にMCNC MEMS Technology Applicati
on Center, Research Triangle Park, NC 27709が発行
した"Multiuser MEMS Processes (MUMPS) Introduction
and Design Rules" Rev.4にKeosterらによって述べら
れている。
lication Center, Research Triangle Park, NC 27709
に発注してつくらせることが可能である。この技術は１
９９６年７月１５日にMCNC MEMS Technology Applicati
on Center, Research Triangle Park, NC 27709が発行
した"Multiuser MEMS Processes (MUMPS) Introduction
and Design Rules" Rev.4にKeosterらによって述べら
れている。
【００２３】二重化ポート光ルーターと独特の構成を用
いているので、ＷＡＤＭ構成はドロップ・アンド・コンテ
ィニュー機能と通常の追加／ドロップ機能の両方を先行
技術におけるような一定の制限なしで提供することがで
きる。加えて、本発明によるＷＡＤＭ構成は光通信ネッ
トワークでかなりのコストを占めている従来のＷＡＤＭ
構成で用いられている要素、つまり光学スイッチ使用の
必要性をなくすことができる。
いているので、ＷＡＤＭ構成はドロップ・アンド・コンテ
ィニュー機能と通常の追加／ドロップ機能の両方を先行
技術におけるような一定の制限なしで提供することがで
きる。加えて、本発明によるＷＡＤＭ構成は光通信ネッ
トワークでかなりのコストを占めている従来のＷＡＤＭ
構成で用いられている要素、つまり光学スイッチ使用の
必要性をなくすことができる。
【図１】本発明の原理に基づいた光チャンネルを選択的
に追加／ドロップするためのＷＡＤＭ構成の例示的実施
の形態の構成図。
に追加／ドロップするためのＷＡＤＭ構成の例示的実施
の形態の構成図。
【図２】光チャンネルを追加／ドロップしたり置換する
図１の実施の形態の１つの具体的構成の構成図。
図１の実施の形態の１つの具体的構成の構成図。
【図３】光チャンネルを選択的にドロップするための本
発明による具体的構成例の構成図。
発明による具体的構成例の構成図。
【図４】光チャンネルを選択的に追加／置換するための
本発明による具体的構成例の構成図。
本発明による具体的構成例の構成図。
【図５】図１で用いられる例示的ＷＧＲの系統図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/00 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｆ 14/02 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ Ｈ０４Ｑ 3/52 Ｕ (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 クリストファー リチャード ドエラー アメリカ合衆国、07748 ニュージャージ ー、ミドルタウン、ジョンソン テラス 17 (72)発明者 ランディー クリントン ギレス アメリカ合衆国、07981 ニュージャージ ー、ウィッパニー、パーシパニー ロード 114
Claims (12)
- 【請求項１】光学多重化信号の少なくとも１つのチャン
ネルをドロップするための追加／ドロップ光多重化装置
において、 ａ）二重化された複数の出力導波路を有し、前記多重化
信号をデマルチプレックスするための、前記二重化され
た複数の出力導波路のうちの第１のものが少なくとも１
つのチャンネルをドロップする第１の光ルーターと、 ｂ）第１の入力導波路を有し、前記第１の複数の入力導
波路のそれぞれの導波路が前記二重化された複数の出力
導波路のうちの第２のもののそれぞれの導波路と結合さ
れており、前記第１の複数の入力導波路のチャンネルを
多重化する第２の光ルーターと、 ｃ）上記結合された導波路の１つとの間に接続された少
なくとも１つの光減衰器スイッチで、前記光減衰器スイ
ッチが閉鎖状態にある場合に、前記複数のチャンネルの
うちの１つのチャンネルが前記第１の複数の入力導波路
に到着するのを阻止する光減衰器とからなることを特徴
とする追加／ドロップ光多重化装置。 - 【請求項２】前記第２の光ルーターがさらに、チャンネ
ルを付加するため、前記第１の複数の入力導波路とまっ
たく同じ第２の複数の入力導波路を含んでおり、前記第
２の光ルーターが、前記第１及び第２の複数の入力導波
路におけるチャンネルを多重化することを特徴とする請
求項１記載の追加／ドロップ光多重化装置。 - 【請求項３】前記第１の光ルーターの前記二重化された
複数の出力導波路のそれぞれの対がほぼ同じスペクトル
・フィルタリング特性を有していることを特徴とする請
求項１記載の追加／ドロップ光多重化装置。 - 【請求項４】前記第２の光ルーターの前記第１及び第２
の複数の入力導波路のそれぞれの対がほぼ同じスペクト
ル・フィルタリング特性を有することを特徴とする請求
項２記載の追加／ドロップ光多重化装置。 - 【請求項５】前記第１及び第２の光ルーターが、導波路
グレーティングルーターであることを特徴とする請求項
１記載の追加／ドロップ光多重化装置。 - 【請求項６】前記第２の複数の入力導波路が前記光多重
化信号の存在していない１つのチャンネルに対応する前
記追加／ドロップ光多重化装置に１つのチャンネルを付
加することを特徴とする請求項２記載の追加／ドロップ
光多重化装置。 - 【請求項７】前記少なくとも１つの光減衰器が、前記第
１の複数の入力導波路に１つのチャンネルが到着するの
を防ぎ、前記第２の複数の入力導波路が、上記第１の複
数の入力導波路に到着するのを阻まれた上記チャンネル
とほぼ等しい搬送波周波数を有しているが同時にそのチ
ャンネルとは異なった変調を受けている別のチャンネル
を付加することを特徴とする請求項４記載の追加／ドロ
ップ光多重化装置。 - 【請求項８】前記少なくとも１つの光減衰器が遮光器で
あることを特徴とする請求項５記載の追加／ドロップ光
多重化装置。 - 【請求項９】上記少なくとも１つの遮光器が微小電子機
械システムに基づく遮光器（ＭＥＭＳ）であることを特
徴とする請求項８記載の追加／ドロップ光多重化装置。 - 【請求項１０】上記少なくとも１つの遮光器が光熱スイ
ッチとしての上記第１及び第２の光ルーターと一体化さ
れていることを特徴とする請求項５記載の追加／ドロッ
プ光多重化装置。 - 【請求項１１】多重化光信号に対して少なくとも１つの
チャンネルを付加する方法において、 ａ）第１の複数の出力導波路を有する第１の光ルーター
において、前記多重化された光信号をデマルチプレック
スするステップと、 ｂ）少なくとも１つの光減衰器スイッチを閉鎖あるいは
開放状態に構成し、前記少なくとも１つの光減衰器スイ
ッチが、その光減衰器が閉鎖状態に構成されている場合
には前記第１の複数のチャンネルのうちの１つのチャン
ネルが第２の光ルーターの第１の複数の入力導波路に到
達するのを阻止し、そして、上記光減衰器スイッチが開
放状態に構成されている場合に前記チャンネルが前記複
数の入力導波路に伝播するのを可能にするステップと、 ｃ）前記第２の光ルーターの第２の複数の入力導波路を
用いて少なくとも１つのチャンネルを付加するステップ
と、 ｄ）前記第２の光ルーターにおいて、前記第１及び第２
の複数の入力導波路内のチャンネルを多重化するステッ
プと からなることを特徴とするチャンネルを付加する方法。 - 【請求項１２】さらに前記光多重化信号の少なくとも１
つのチャンネルをドロップする方法において、さらに、
少なくとも１つのチャンネルをドロップするステップを
含み、前記第１の光ルーターがさらに前記少なくとも１
つのチャンネルをドロップするための第２の複数の出力
導波路を含んでおり、前記第２の複数の出力導波路が前
記第１の複数の出力導波路とまったく同じであり、 前記第１の光ルーターが前記光多多重化信号をデマルチ
プレックスすることを特徴とする請求項１１記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/408932 | 1999-09-30 | ||
| US09/408,932 US6519059B1 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Wavelength division add/drop multiplexer |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=23618367
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1089479B1 (ja) |
| JP (1) | JP4388681B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| GB0120141D0 (en) * | 2001-08-17 | 2001-10-10 | Bookham Technology Plc | Modular optical system |
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