JP2001188209A - 光学システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネットワークの点に到着する光信号を選択的
に減衰するための手段を提供する。 【解決手段】 一つの光ガイド内の複数の波長分割多重
化（ＷＤＭ）光信号のパワーレベルを個別に制御するシ
ステムにおいて、複数の個別に制御可能な光減衰器を含
む光減衰手段を有するシステム。適当な光減衰器の一例
としては、反射率特性がその能動領域にわたって波長と
共に変化する調整可能なフアイバブラッグ格子フイルタ
である。フイルタを調整することにより、能動領域の特
定波長の反射率を制御することができる。このシステム
は、追加的に、第１の複数の光減衰器により導入された
どんなパワーレベル歪を補償するように配された第２の
複数の光減衰器を有してもよい。光循環器が信号を複数
の光減衰器間または中に送るために使用してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割多重化
（ＷＤＭ）システムなどの波長多重化光学通信システム
の分野に関し、特に波長多重化光学信号のパワーレベル
の制御及び管理に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムは通信ネットワークの重
要なそして急成長している構成部分である。ここに使用
されている「光通信システム」という表現は、光媒体を
介して情報を伝達するために光信号を使用するいかなる
システムに関する。このような光学システムは、通信シ
ステム、ケーブルテレビジョンシステム及びローカルエ
リアネットワーク（ＬＡＮ）を限定的としてではなく含
む。光学システムは、ゴウア編「光通信システム」（プ
レンテイスホール、Ｎ．Ｙ．）に説明されている。現
在、光通信システムの大部分は１または複数の光学導波
管上で狭い波長スペクトルを有する単一の光学チャンネ
ルを伝えるように構成されている。複数の源（ソース）
からの情報を伝達するために波長分割多重化（ＷＤＭ）
が現在使用されている。ＷＤＭシステムにおいて、それ
ぞれが典型的に狭い波長スペクトル帯域を持ち、各帯域
が異なる波長上に中心を有する、複数の光信号が単一の
光ガイド上に伝えられる。

【０００３】典型的な光学ネットワークは、複数のノー
ドを含みこれらの間にＷＤＭ信号を運搬をするためにい
くつかの異なる光学経路により結合されている。典型的
に、各経路はそれを通過する信号構成要素に異なる量の
減衰を生ずる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光通信システム内で経
験される問題の１つは、ネットワークの異なる経路をた
どる光信号に生ずる減衰量の幅広い変化である。これは
光学ネットワーク内の異なる経路を経て特定のノードに
到着する異なる信号のパワーレベルに対応する変化を生
ずる。この変化はネットワークの同じ点から名目的に同
一のパワーレベルで発生してノード間の異なる経路をた
どる信号においても経験される。この問題を解決するた
めに、ネットワークの点に到着する光信号を選択的に減
衰するための手段が必要である。

【０００５】従来方法において、光学ネットワーク内の
あるノードに到着する各ＷＤＭ信号に異なる減衰量を印
加するため、別個の経路のそれぞれに導波管減衰器を挿
入するために導波管フエザー、回折格子、または干渉計
を使用した波長デマルチプレクサにより全てのチャンネ
ルを別の経路に非多重化して（従って、各チャンネルを
他とは独立に減衰することを可能にする）、そしてデマ
ルチプレクサの原理と似た原理のマルチプレクサを使用
して全てのチャンネルを再結合する。この方法は、必要
とされる部品の数のために光学経路内に大きな挿入損失
を有するという不利益を持つ。この方法により必要とさ
れる要素部品とアセンブリは、チャンネル数と共に増加
する複雑さと高コストを生ずる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光学経路内の
複数の光信号のパワーレベルを制御するためのシステム
において、光信号がスペクトル的に分離され、光学経路
はそれぞれの光学減衰器がスペクトルの異なる部分を減
少する複数の可変光学減衰器を含む光学減衰手段を有す
るシステムを提供する。

【０００７】好ましい一実施の形態において、本発明は
第２光学経路を有するシステムを提供する。このシステ
ムは第２光学経路内の第２の複数の光信号のパワーレベ
ルを制御する。第２の複数の光信号は請求項１の第１の
複数の光信号と組を形成し、組内の光信号はスペクトル
的に分離される。第２光学経路は第２の複数の光学減衰
器を有し、そして第２の複数の光学減衰器は請求項１の
第１の複数の光学減衰器と組を形成し、組内の各減衰器
がスペクトルの異なる部分を減衰するためのものであ
り、そして第１及び第２経路が部分的に第１光ガイドを
共有し、システムが第１光ガイドの共有部分内の第２の
複数の光信号を第２経路の第２光ガイドへ分離するため
の干渉計を有し、そして第１及び第２光ガイドはそれぞ
れ第１及び第２の複数の光学減衰器を有する。

【０００８】さらに好ましい一実施の形態において、本
発明は光学減衰手段が別の複数の光学減衰器を有し、こ
の別の複数の光学減衰器のそれぞれの減衰器はスペクト
ルの異なる部分を減衰するためのものであり、そしてこ
の別の複数の光学減衰器のそれぞれの減衰器は対応する
第１の複数の光学減衰器と同じスペクトルの部分を減衰
しそして同じ経路内に含まれる、システムを提供する。
さらに好ましい一実施の形態において、本発明は構成要
素の波長に従って光信号の構成要素を選択的に遅延する
ためのシステムを提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を例示として説明する。最初に、図１を参照し
て従来技術の光学減衰器システムをより詳細に説明す
る。光ガイド１を経て減衰器への信号入力が干渉計、回
折格子または導波管フエザー装置を使用した既知の形式
の波長デマルチプレクサ２に入る。この波長デマルチプ
レクサ２は、入力する光信号をそれらの波長に従って分
離して、それぞれ異なる光信号を複数の出力ポートの異
なる１つを経由して出力する。デマルチプレクサ２の各
出力ポートが複数の光学減衰器３の１つに光ガイドを経
て接続されている。光学減衰器は、ポリマー導波管、シ
リコン上シリカ導波管、ＩＩＩ−ＩＶ属材料導波管、そ
してシリコン導波管内の非平衡マッハ−ツェンダー導波
管として構成される。そして、減衰は干渉計のアーム中
の屈折率を差動的に熱又は半導体導波管ケース内でバイ
アスをより変えることにより変化できる。各光学減衰器
はその減衰を選択的減衰器を通過する各信号が異なる量
の減衰を受けてそして複数の減衰器から出る信号が共通
のパワーレベルを共有するように調節されてもよい。複
数の減衰器３から出た光信号は光ガイドを経て光学デマ
ルチプレクサ２と類似した原理で動作する光学マルチプ
レクサ４の複数の入力ポートへ導かれる。光学マルチプ
レクサ４は全ての入力光信号を一つの出力光ガイド５へ
結合するように動作する。

【００１０】図２は、光フアイバの材料（例えば、ガラ
ス）の屈折率の一連の変化（線１２により図式的に示さ
れる）が形成された光フアイバ１０からなるフアイバブ
ラッグ格子を示す。線は回折格子を形成し、光学格子の
変形の線の間隔または周期に依存して、大部分の波長の
入射光を通過させ（図２ａの矢印により示される）、そ
して特定の波長の入射光を反射する（図２ｂの矢印によ
り示される）ように動作する。ここで使用される「間
隔」という語は、他の特性、最も顕著には光ガイド媒体
の屈折率、と組合せた実際の間隔に依存した光学格子の
有効周期“ｓ”を指すものである。「屈折率の変化」と
は、格子の各線における格子媒体の屈折率変化の程度を
指す。屈折率の局地的変化（Δｎと表示する）が大きけ
れば大きいほど、その位置において（すなわち、その線
において）信号のより大きい部分が反射されるであろ
う。ここで「格子」という語は、波長選択応答を生ずる
光ガイド（導波管及び光フアイバを含む広い意味で使用
される）の性質への周期的な摂動を言う。摂動は、構造
中をガイドされる光の伝播に影響を与える光ガイドのい
ずれのパラメータについてもよく、屈折率及び物理的形
状の変化を含む。光は特定の伝播モードのみで光ガイド
中を伝わる。そして格子の効果は光がどのモードにある
かに依存する。このため、格子の効果を決定するため
に、伝播されているガイドされた特定のモードにより経
験される「有効屈折率」を知る必要がある。これにより
特定のガイドされたモードについて格子の「有効周期」
を定義することができる。

【００１１】光学フイルタの代替的な形は、選択的反射
鏡として作用する複層誘電体フイルタを含む。実際に
は、連続する各フイルタがスペクトルの異なる部分で活
動するように複数の光学フイルタが直列に配置される。
典型的には、第１の複層誘電体フイルタにより反射され
た光は直列の次の複層誘電体フイルタ上の入射光とな
り、一方、第１ＦＢＧフイルタにより通過した光は直列
の次のＦＢＧフイルタ上の入射光となる。

【００１２】図３は、本発明による可変光学減衰器の反
射特性を示す。本発明による可変光学減衰器は上述した
形式の調整可能な光学フイルタを有利的に含んでも良
い。図３は、フイルタの反射率が入射光の波長と共に変
化する態様を示す反射特性線２０を示す。Ａｌｉｇｈｔ
＠という語は、可視光線に限定することを示唆するもの
ではなくてどんな適当な波長の放射にも拡張される。線
分２１及び２２により示される通過帯域において、フイ
ルタはほとんど全ての入射光を通過する作用を有する。
フイルタの反射率は相対的に低いレベル（Ｒ_pass）にあ
る。下通過帯域２１と上通過帯域２２の間に線分２３及
び２４により示される反射帯域が存在する。線セグメン
ト２３は、波長の増加と共に反射率が通過帯域値Ｒ_pass
から最大値Ｒ_maxへと増加することを示す。この線分２
３はフイルタ特性の能動領域、すなわち、光信号を選択
的に減衰するために使用される部分を構成する。図３に
示すように、線分２３は実質的に一定な勾配を有する。
最大値Ｒ_maxから波長が増加する方向に引き続いて、線
分２４は反射率の値が急速に減少して通過帯域値Ｒ_{pa ss}
へと戻ることを示している。反射帯域特性線分２３の勾
配は反射帯域特性線分２４のそれよりも小さくて、Ｒ
_pass値からＲ_max値へと上昇する線分２３が伸びた部分
を覆う波長間隔Δλ_upは、Ｒ_max値からＲ_pass値へと戻
る線分２４により覆われる波長間隔Δλ_downよりも顕著
に大きい。ここにおいて、図３のフイルタ特性は一般に
ランプ（又は三角形）反射率輪郭を呈する。有利的に、
フイルタは低損失フアイバにより形成されそして低伝送
損失（α_thru）を有するように設計される。この低伝送
損失はこのようフイルタがいくつも直列に接続される場
合に重要となる。ランプされた反射プロフアイルのフア
イバブラッグ格子フイルタにとりふさわしい特性が表１
として与えられる。

【００１３】

【００１４】ふさわしいフイルタは、例えばシリカ、シ
リコン、ＩＩＩ−ＩＶ属合金又はポリマーにより形成さ
れた光ガイド（光フアイバ又は導波管を意味する）中に
構成されて、フイルタリングは開口マスク又は位相マス
クと共にあるいはホログフイを使用した紫外光に露出
し、エッチング、エンボシングにより位相格子を形成す
ることにより達成される。フイルタの各形式はＡｔｕｎ
ｅｄ＠の能力、すなわち反射帯域のスペクトル位置はフ
イルタに刺激を印加することによりより高い又はより低
い波長に移動できる、を有する。この刺激は例えば、電
気的、機械的、又は熱的なものである。より詳細には、
フイルタの調整はフイルタの複素屈折率を変化させるた
めに格子領域から電荷を除去するか又は電荷を注入し
て、圧電又は磁気的ストリクテイブアクチュエータによ
り印加される歪を変化させることにより、又はヒーター
又はクーラーによりフイルタの温度を変えることにより
達成される。

【００１５】図４を参照して、単一の光ガイド内で各信
号がスペクトルの異なる部分に割り当てられた複数の光
信号、例えば波長分割多重（ＷＤＭ）信号、のパワーレ
ベルを個別に制御するためのシステムが説明される。図
４の「選択的減衰器」は３つのポート、入力ポート３
１、フイルタポート３２、及びダンプポート３３を備え
た光循環器３０を含む。いくつかのＷＤＭ光信号が３７
が光循環器のポート３１に入力する。フイルタポート３
２は、適当な光ガイド３６に直列接続された複数の調整
可能なランプされたプロフアイル光学フイルタ３５（例
えば上述した）に接続されている。代替的な実施の形態
（図示しない）においては、光循環器３０は複数のＷＤ
Ｍ光信号３７が光ガイド３６内で直列にその出力に接続
された複数の調整可能なランプされたプロフアイルの光
学フイルタ３５の入力に接続された構成の光アイソレー
タに置き換えてもよい。各調整可能なランプされたプロ
フアイルの光学フイルタ３５は前と同じく複数の入力信
号３７の異なる１つに対応する反射帯域を持つ。上述し
たように、各調整可能なランプされたプロフアイルの光
学フイルタ３５は個別に調整でき、そして例えばそれぞ
れに適当なレベルの刺激を印可することにより個別に各
フイルタの調整を制御するため、適当な制御手段が提供
される。

【００１６】図４のシステムの動作を説明する。入力光
信号３７がポート３１からポート３２に出現するために
循環器を通過する。光信号はそして光ガイド３６に沿っ
て通過し、一続きの調整可能なランプされたプロフアイ
ルの光学フイルタ３５に出会う。複数のフイルタ３５の
各々は、光信号２７の特定の１つの波長に対応する波長
帯域を有する。これは各入力信号が実質的に変化される
ことなく光学フイルタ３５の全てを１つだけ除いて通過
することを意味する。信号の波長帯域に対応した能動領
域を持った光学フイルタに到達すると、信号はフイルタ
の調整に依存した大きさの反射を経験する。この反射は
入射信号の減衰の効果を生ずる。もしフイルタが調整さ
れていない状態にあると、入力信号は線分２３がその能
動領域をおおよそ半分上昇した点のフイルタの反射率に
対応した通常レベル（入力信号の５０％とする）の「反
射」を経験する。しかし、もし特定の信号が「通常」レ
ベルと比較して１０％だけより減衰を必要とするなら
ば、例えばもしその特定の入力信号のパワーレベルが所
望のレベルよりも１０％だけ高い場合、関連するフイル
タを特定の入力信号に対応する波長における反射率が入
力信号パワーレベルを基準と比較して１０％余分に減少
するために適当な量だけ増加するように能動領域を波長
が減少する方向にある量だけ移動するようにして調整す
る。この結果、入力信号は通常より大きな反射を経験し
て、そのフイルタにより伝達される信号の強度は対応し
てより低くなる。代替的に、もし特定の信号が「通常レ
ベル」と比較してより少ない減衰を必要とすると決定さ
れると、例えばもし入力信号の強度が相対的に低いと決
定されると、フイルタはフイルタの能動領域が波長の増
加する方向に移動されて入力信号に対応する波長でのフ
イルタの反射率が適当な量だけ通常値からより低くなる
ように調整される。これはフイルタにより伝達される信
号がもしフイルタが調整されない状態に残されたならば
持つであろうパワーレベルよりも高いパワーレベルを持
つよう、フイルタで反射される信号が減少する結果を生
ずる。十分に小さな信号に対する極端な場合には、フイ
ルタはその信号に対しては実効的に減衰を加えないよう
に調整できる。従って、図４の構成は変動するパワーレ
ベルを有する複数の入力信号を均一のパワーレベルを出
力信号に変換するのに使用できる。

【００１７】複数のフイルタ３５により反射された入力
信号の部分は光ガイド３６を経て光循環器３０に戻り、
ポート３２で光循環器３０へ再入してそして光循環器を
通過してポート３３に現れて効果的に廃棄される。光フ
イルタ３５の一続きを通過した光入力信号３７の部分は
光ガイド３６に沿って光循環器３０から遠ざかる方向へ
と続きそしてこのようにして選択的減衰器から出力す
る。光循環器の代わりに光アイソレータを有する上述し
た代替的な実施の形態（図示しない）によれば、複数の
フイルタ３５により反射された入力信号の部分は光ガイ
ド３６を経て光アイソレータ（図示しない）へ戻り、そ
の出力から光アイソレータに再入して光アイソレータ内
で散乱されることにより効果的に廃棄される。代替的
に、別の好ましい実施の形態によれば、出力が複数のフ
イルタ３５で反射されたものから得ることができる。こ
の場合、入力信号の減少した減衰は特定の入力信号に対
応する波長の反射率が増加するように能動領域が波長を
減少する方向に移動するように関連するフイルタを調整
することで得られる。逆に、入力信号の増加した減衰は
特定の入力信号に対応する波長の反射率が減少するよう
に能動領域が波長を増加する方向に移動するように関連
するフイルタを調整することで得られる。この実施の形
態では複数のフイルタ３５を通過した入力信号の部分は
光循環器３０から遠ざかる方向へ光ガイド３６に沿って
進み、そして効率的に廃棄できる。複数のフイルタ３５
により反射された入力信号の部分は光循環器３０のポー
ト３３において出力される。上記のシステムのフイルタ
の能動領域の勾配は図３及び図５（後述される）に示さ
れるように正でも負でもよい。もし負であると、正の勾
配のフイルタに関連して上述した特定の反射率の変化を
達成するために特性を移動させることは、ここで説明さ
れたのとは逆方向に実行される。

【００１８】光通信ネットワークに使用される光信号は
典型的に、中心ピークからスペクトル的に離れた側ロー
ブを有する。上述した第１の実施の形態のランプされた
プロフアイルフイルタの使用は、不可避的にスペクトル
的に分離された側ローブに異なるレベルの減衰を印可す
ることになる。２つの側ローブは関連する反射率特性の
異なる領域により影響を受けるために、信号の波長帯域
にわたってパワーレベルの歪が導入される。もしこのよ
うに側ローブ又は光信号のスペクトルプロフアイルがこ
のように歪まないことが重要である場合、以下に説明さ
れるようにランプされたプロフアイルフイルタの第２の
続きが加えられてもよい。

【００１９】図５には本発明による第２の可変光学減衰
器の反射特性が示されている。本発明による可変光学減
衰器は有利的に上述したタイプの調整可能光学フイルタ
を含むことができる。第２可変光学減衰器は図３の第１
可変光学減衰器とその反射率特性において相違する。第
２減衰器の特性は第１減衰器のそれの「鏡像」のように
表われる。従って、図５の第２減衰器の反射率特性は下
及び上通過帯域２１、２２（反射率値Ｒ_passに対応す
る）及び反射帯域、すなわち波長の増加と共に通過帯域
値Ｒ_passから最大値Ｒ_maxへ反射率が急速に増加するこ
とを表す線分２３ａ、そして波長が増加する方向へと続
き、波長が増加すると共に値Ｒ_maxから値Ｒ_passへ戻る
反射率の値がより緩やかに減少することを示す反射帯域
内の第２の線分２４ａで、特徴付けられる。この第２の
緩やかに減少する線分２４ａが減衰器特性の能動領域、
すなわち、光信号を選択的に減衰するために使用される
部分、を構成する。この線分２４ａは図３の減衰器の能
動領域（すなわち、線分２３）の勾配と反対符号の実質
的に一定の勾配を持つ。理想的には、それぞれの能動領
域を構成する２つの線分の勾配の大きさは等しい。

【００２０】本発明による第２の選択的減衰器システム
（図示しない）の説明が以下に行なわれる。この第２シ
ステムは光アイソレータ又は光循環器を経由して図４を
参照して上述した第１の一続きに直列的に接続された光
学フイルタ（図示しない）の第２の一続きを図４の構成
に結合したものを有する。この第２の一続きは、第１の
一続きの光学フイルタの対応する勾配と反対の符号を能
動領域の反射率特性勾配に有する光学フイルタを有す
る。すなわち、第１の一続きのフイルタ３５の反射率特
性の鏡像として表される反射率特性を持つ。第２選択的
減衰器システムの動作において、選択的減衰値システム
を通過する各信号はフイルタの両一続きを通過し、そし
て第１の一続きの１フイルタ３５及び第２の一続きの１
フイルタにおいて部分的な反射を経験する。これによっ
て、第１の一続きのフイルタ３５により導入されたパワ
ーレベルの歪は第２の一続きの対応するフイルタにより
補償される。代替的な実施の形態において、第１の一続
きのフイルタの全部又はいくつかが図５の反射率特性を
呈し、一方、第２の１つ続きの対応するフイルタが図３
の反射率特性を呈する。

【００２１】図６は、本発明による第３の選択的減衰器
システムを示す。図４と同じ特徴は同じ参照符号を付し
てここではさらに説明しない。図６の選択的減衰器は第
２光循環器４０及び光ガイド４６により直列に接続され
た第２の複数の光学フイルタ４５を含む。第２光学循環
器４０は３つのポート４１ないし４３を有する。光学減
衰器３５の第１の一続きからの信号出力（すなわち、通
過したもの）は、第２の光循環器４０へそのポート４１
で入力する。これらの信号は光学循環器を通過してその
ポート４２に出現してここから光ガイド４６を経由して
光学フイルタ４５の一続きに出会う。代替的な実施の形
態（図示しない）においては、光循環器４０は光アイソ
レータに置き換えてもよく、光ガイド３６を介して第１
の一続きの光学減衰器３５からの出力された信号をその
入力に接続し、そして光ガイド４６に直列的に接続され
た複数の光学フイルタ４５をその出力に接続する。

【００２２】上述した第２の選択的減衰器システムの第２の
一続きのフイルタとは異なり、フイルタ４５は第１の一
続きのフイルタ３５と同様の反射率特性を有しそして有
利的には同じタイプであってよい。特に、能動領域の反
射率特性の勾配は同じ符号を有する。さらに、第２シス
テムの構成とは異なり、図５の構成中の出力信号は第２
の一続きのフイルタ４５により反射された入力光信号の
部分から得られる。これら反射された信号は光ガイド４
６に沿って戻り光循環器にポート４２で再入力する。そ
して光循環器４０を通過してそのポート４３において出
現して、選択的減衰器からの出力となる。光学フイルタ
４５の一続きを通過した入力信号の不要な部分は、光ガ
イド４６に沿って光循環器４０から離れた端へと進行し
て、そこで廃棄される。

【００２３】図７は、本発明による第４の選択的減衰器
システムを示す。図１１のシステムによれば、出力は複
数のフイルタ３５及び４５の両方で交互に反射された信
号から得ることができる。図１１の第４の選択的減衰器
は、４つのポート、入力ポート７１、第１フイルタポー
ト７２、第２フイルタポート７３及び出力ポート７４が
設けられた光循環器７０を含む。ＷＤＭ光信号３７は光
循環器７０のポート７１に入力する。第１フイルタポー
ト７２は光ガイド３６内の複数の光学フイルタ３５に接
続されている。第２フイルタポート７３は光ガイド４６
内の第２の複数の光フイルタ４５に接続されている。複
数のフイルタ３５により反射された入力信号の部分は光
循環器７０のポート７２に戻り、ポート７３に出現す
る。そして光ガイド４６に沿って通過し複数の光学フイ
ルタ４５に出会う。複数のフイルタ４５により反射され
た入力信号の部分は光ガイド４６を経由して戻り、光循
環器７０にポート７３において再入して、光循環器を通
過してそのポート７４において出現しそこで出力され
る。

【００２４】図８は本発明による第５の選択的減衰器が
示されている。図８の前の図と同じ部分には同じ参照番
号を付してここでは説明を省略する。図８の構成と図４
のそれとを比較すると、光循環器３０のポート３２から
出力される入力信号３７は、光ガイド５１を通過してマ
ッハ−ツェンダー干渉計（又は干渉フイルタ）５４、５
５に達する。干渉計は、第２ガイド５２に結合した光ガ
イド５１を有し、第２光ガイドは点５４及び５５におい
て接触して２つの光ガイド間に光入力信号３７を共有す
るようになっている。光ガイド５１、５２のそれぞれは
接触点５５から分離して続き、それぞれの続きは第１の
一続きのフイルタ、すなわち図３を参照して説明される
ような、に対応するフイルタ３５の異なる組を含む。従
来技術において知られているように、接触点５４及び５
５間の光ガイド５１の長さは、同じ２つの接触点間の光
ガイド５２の長さと僅かに相違するように配置されてい
る。この相違は光ガイド５１を経由して伝達される入力
信号３７の部分と光ガイド５２を経由して伝達される部
分との間に接触点５５において２つのモードの相互作用
を生ずる。特定の光信号の波長に依存して、各特定の信
号の２つの部分は接触点５５において特別の位相関係を
有し、一の又は他方の光学フイルタの組に入るようにそ
の特定の信号は光ガイド５１又は光ガイド５２のいずれ
かに沿って進むようになる。第１マッハ−ツェンダー干
渉計５４、５５は、光ガイド５１及び５２と光学フイル
タ３５の連続を経由して、第２の同様な干渉計５６、５
７に接続される。第２マッハ−ェンダー干渉計５６、５
７は光ガイド５１、５２間に２つの接触点５６、５７を
含み、接触点５６、５７の間の光ガイド５１、５２の長
さは全ての入力信号３７が選択された光ガイド、例えば
光ガイド５１、上に出力するように構成されている。

【００２５】上述したように、２つの別個の経路が第１
及び第２干渉計５４、５５及び５６、５７間に設けられ
る、すなわち、光学フイルタ３５の異なる一続きをそれ
ぞれの経路に含む光ガイド５１を経由する第１経路と光
ガイド５２を経由する第２経路である。光学フイルタ３
５の第１組、すなわち、光ガイド５１上のは入力信号３
７からの第1組の信号を選択的に反射するように構成さ
れており、一方、光学フイルタ３５の第2の組、すなわ
ち、光ガイド５２上のは入力信号３７からの第2組の信
号を選択的に反射するように構成されている。この第2
組は第１組に含まれていない信号の全てを含む。好まし
くは、2組の信号はスペクトル的に隣接した信号を同じ
組に含まないように構成することができ、そして特定の
組の信号のスペクトル間隔は全体として入力信号３７の
2倍とする。この構成は混線を有利的に減少する。

【００２６】好ましくは、本発明による第6選択的減衰
器システム（図示しない）においては、図７の構成に第
3組及び第4組のフイルタ（図示しない）が追加される。
第3組は光アイソレータ又は循環器（図示しない）を介
して直列に第1組と接続され、第４組は光アイソレータ
又は循環器（図示しない）を介して直列に第2組と接続
される。第3及び第4組のそれぞれは図５を参照して上述
されたタイプのフイルタ、すなわち、第2の一続きのフ
イルタに対応する。第6システムの動作において、選択
的減衰器システムを通過する各信号は両続きのフイルタ
を通過し、第1の一続きの１フイルタ（すなわち、第1符
号の能動領域勾配を持つ）においてそして第2の一続き
の１フイルタ（すなわち、反対符号の能動領域勾配を持
つ）において部分的な反射を経験する。従って、第1の
一続きのフイルタ３５により導入されたパワーレベルの
歪は第2の一続きの対応するフイルタにより補償され
る。第6選択的減衰器システムの変形において、第1及び
第2組のフイルタ３５の全て又はいくつかは図５の反射
率特性を呈する。一方、第3及び第4組の対応するフイル
タは図３の反射率特性を呈する。

【００２７】代替的に、本発明による第7選択的減衰器
システム（図示しない）において、フイルタの第3及び
第4組（図示しない）はそれぞれ光循環器を介してフイ
ルタの第1及び第2組に、すなわち図６の第3選択的減衰
器システムと同様に接続されている。このシステムにお
いて、１ないし４組のそれぞれのフイルタは同じタイプ
である。すなわち、同じ反射率特性、例えば図３に示さ
れる、を持つ。従って、動作において、第1組のフイル
タを通過した信号は第1光循環器を経て第3組のフイルタ
へと通過し、そして第3組のフイルタにより反射された
入力信号の組は第2マッハ−ツェンダー干渉計５６、５
７へと続く前に光循環器に戻り通過する。第2及び第4組
のフイルタは同様な態様で動作する。この第7選択的減
衰器システムは図７の第4システムおよび図６の第3シス
テムの全ての利点を有する。上述した第5、第6、及び第
7選択的減衰器システムの構成において、マッハ−ツェ
ンダー干渉計はフアブリー−ペローエタロンまたは類似
のものを一つまたは組合せにより置き換えることができ
る。

【００２８】好ましくは、ＷＤＭ信号の範囲をわたる信
号パワーレベルの制御は各信号のパワー（又は振幅）の
測定に基づく。これは、商業的に入手可能なスペクトル
アナライザのような適当なパワー／振幅測定手段を使用
して実行される。代替的に、パワー／振幅測定手段はデ
イザー変調器、光検出器、そして上記した狭帯域フイル
タを含むことができる。光通信システムに入るあるいは
そこの特定の経路を通過する各信号は、その光学パワー
に比例した「ラベル付けトーン」の浅いデイザー振幅変
調でもって変調できる。各信号に対して異なるトーン周
波数を割当てることができる。さまざまな信号のパワー
レベルは一つの光検出器の光電流中に存在するそれぞれ
のデイザー信号の振幅を測定することにより得ることが
できる。各デイザー信号の強度の電気的測定は狭帯域フ
イルタリング検出手段により達成できる。制御信号の組
は各WDM信号を必要な値に調節するのに、例えば、ＷＤ
Ｍ信号の組のパワー／振幅を均一化するために、必要な
減衰を計算することにより得ることができる。制御信号
は各フイルタへ適当な刺激を提供するためにアクチュエ
ータに印加される。

【００２９】図９は本発明による第8選択的減衰器シス
テムを示す。前の図と同じ図９の特徴には同じ参照番号
を付して、ここでは説明をしない。図９は振幅／パワー
監視構成６２−６６を示す。複数のフイルタ３５を通過
し、そして複数のフイルタ４５により反射された信号は
光循環器４０のポート４３から出力し、そして光分割器
６２へと光ガイド６１でガイドされる。ここでパワー測
定ユニット６３に送られる各信号の比例した小さい部分
に分割される。出力信号の残りは光ガイド６１に沿って
進行してそしてシステムから出力される。パワー測定ユ
ニット６３は上述したパワー／振幅測定手段を有し、そ
して制御ユニット６４へ各測定された信号のパワー／振
幅についての情報を提供する。制御ユニット６４は、フ
イルタ調整アクチュエータ（図示しない）へ制御信号６
６を出力して、パワーレベル歪を最少にしながら各ＷＤ
Ｍ信号に対して所望のパワーレベルを与えるために2つ
の続きのフイルタ間の減衰に必要なバランスを作る。制
御器６４への制御入力６５は制御器の動作を禁止するた
めのものである。従って、図９の構成は、各ＷＤＭ信号
３７の帯域幅にわたって第2の一続きのフイルタ４５の
相補的なパワーレベル修正と共に第1の一続きのフイル
タ３５で導入されたパワーレベル歪を個別的に補償する
ことを可能にする。

【００３０】図１０は本発明による第９選択的減衰器シ
ステムを示す。図１０の特徴で前の図と共通なものには
同じ参照番号を付して、ここでは説明をしない。図１０
の構成と図９のそれとを比較すると、第2パワー／振幅
測定ユニット６７が第2光分割器６８を介して光ガイド
３６へ光循環器４０に近い第1の一続きのフイルタ３５
の端において接続している。第2光分割器６８は光ガイ
ド３６内の信号を分割するように動作して、パワー測定
ユニット６３と同様であってよいパワー測定ユニット６
７へ各信号の比例した小さな組を送る。各信号の残りは
光ガイド３６に沿って進み光循環器４０のポート４１に
入る。制御ユニット６４は第1及び第2測定ユニット６
３、６７からの入力を受取り、従って第1の一続きのフ
イルタの端および出力端において各測定された信号のパ
ワー／振幅に関する情報を受取る。このようにして、図
１０の構成は、有利的に各一続きの内の各フイルタの相
対的な性能に関する情報に基づいてフイルタアクテイベ
ータを制御できる。これは完全フイルタアクチュエータ
でない、例えばバックラッシュを示す、のにもかかわら
ず、第1及び第2の一続きのフイルタの性能をシステムが
正確に制御することを可能にする。制御ユニット６４は
各一続きのフイルタから読まれた値を所定の値及び／又
は他の一続きのフイルタからの対応する値と比較する。
そしてもし必要ならばどんな調節がアクチュエータ駆動
レベルで必要かを計算して、そのレベルに設定する。

【００３１】図１１は本発明による第3可変光学減衰器
の反射率特性を示すグラフである。このグラフは、下及
び上通過帯域２１、２２（反射率値Ｒ_passに対応する）
と、反射帯域中において通過帯域値Ｒ_passから最大値Ｒ
_maxへと波長増加とともに反射率が増加することを表す
非線形線分２３ｂと、反射帯域中において値Ｒ_maxから
値Ｒ_passへと波長が増加すると共に反射率の値が急速に
減少することを示す波長が増加する方向へ続く第2線分
２４ｂと、により特徴付けられる。反射帯域の第1の非
線形線分は減衰器特性の能動領域を構成する。すなわ
ち、光信号を選択的に減衰するために使用される部分で
ある。図１０から理解されるように、非線形能動領域は
浅い勾配（低ｄＲ／ｄλ）と急な勾配（高ｄＲ／ｄλ）
領域の両方を含む。

【００３２】図７を再び参照して、本発明による第１０
選択的減衰器システムを説明する。第10選択的減衰器シ
ステムと図７を参照して既に上述した第４選択的減衰器
システムとを比較すると、図７は上記したような第１及
び第２光分割器６２、６８及び第１及び第２パワー／振
幅測定ユニット６３、６７もまた有することに注目す
る。第１パワー／振幅測定ユニット６３は第１光分割器
６１を介して光循環器３０及び複数のフイルタ４３間の
位置の光ガイド４６に接続されていて、複数のフイルタ
４５により反射されて光循環器７０方向へ戻る信号を検
出する。第２パワー／振幅測定ユニット６７は第２光分
割器６８を経て光循環器７０に近い第１の一続きのフイ
ルタ３５の端において光ガイド３６へ接続して、光循環
器７０方向へ戻る複数のフイルタ３５で反射された信号
を検出する。動作において、図７のシステムから光ガイ
ド６１上に出力される信号は、第１の複数の光学フイル
タ３５により反射されて、光循環器５０を経て第２の複
数の光学フイルタ４５へと進み、第２の複数の光学フイ
ルタ４５により反射され、そして光循環器７０を経て第
３光ガイド６１へと進む。反射されない信号の部分は光
ガイド３６又は４６に沿って光循環器７０から離れる方
向へと進み、効率的に廃棄される。制御ユニット６４
（図示しない）は、第１及び第２測定ユニット６３、６
７からの入力を受取り処理して、そして制御信号を図１
０に関して上述した個別のフイルタのアクチュエータ
（図示しない）へ出力する。

【００３３】図１２は本発明による第１１選択的減衰器
システムを示す。図１２は図１０に示されるものと同様
な監視及び制御構成を示す。そして図１０と共通な特徴
は同じ参照番号を付してここでは説明を省略する。図１
０と図１２のシステム間の主な相違は、図１２では光循
環器３０、４０が光アイソレータ８０、９０に置き換え
られている。従って、光信号３７はシステムへ入力して
光アイソレータ８０を通過して、光ガイド３６へ入る。
そして複数のフイルタ３５を通過した光信号は光ガイド
３６から光アイソレータ９０を経て光ガイド４６へと進
む。信号は光アイソレータ８０、９０を一方向のみに通
過できるので、図１２のシステムからの出力は複数のフ
イルタ３５、４５の両方を通過した信号から得られる。

【００３４】光通信システムにおいて経験される一つの
問題は、波長によりネットワーク中の経路を通過する光
信号の構成要素部分により経験される遅延又は伝播時間
の広い変化である。これに加えて、同様な色歪効果が下
記するように光通信システム中のフアイバブラッグ格子
フイルタで反射される信号中に導入される。これはネッ
トワーク中を通過する時に伝達されるデータパルスに対
応する拡散または伸長を生ずる。この問題を克服するた
めに、波長に従って光信号の構成要素中に相補的遅延を
ネットワーク中のある点で選択的に導入する手段が必要
である。色分散という語はここでは光経路を通過する光
信号の構成要素がその波長に従い異なる遅延を経験する
好ましくない効果を示す。このような分散は通常の光フ
アイバにより普通導入される。光経路、例えば光フアイ
バの色分散（すなわち、差動的な遅延を導入するその経
路の傾向）Ｄは、数学的にはＤ＝Δｔ／Ｌ．Δλとして
表される。ここで、Δｔは経路長ＬでΔλの波長分離の
一対の光信号の構成要素間に導入される差動的な遅延で
ある。今日使用される光フアイバのＤの典型的な値は、
１６ｐＳ／（ｎｍ．ｋｍ）である。

【００３５】図２を参照して上述したフアイバブラッグ
格子フイルタの別の効果は、反射された光信号の構成要
素間に差動的な遅延を導入することである。不要な差分
的な遅延の導入は、上記したように色分散を生ずる。線
の間に均一な有効周期“ｓ”を持った格子は、有効周期
に対応する波長を持った入射放射のみを反射する。多く
の波長を反射するように格子の反射帯域を拡張するた
め、連続する線間の有効周期“ｓ”は格子に沿って変化
する。有効周期“ｓ”のこの変化は「チャープ」と呼ば
れる。典型的に、有効周期は格子の一方向へと通過する
につれて連続的に短くなり、そして他の方向に長くな
る。線の有効周期は線の物理的間隔と媒体中の光の有効
伝播速度、すなわち、媒体の屈折率と格子を収納する光
ガイドの大きさにより決定される、との組合せに関して
計算される。このようにして、有効周期は等しい線間隔
にもかかわらず格子媒体の屈折率を変化させること及び
／又は格子領域に位置する光ガイドの物理的大きさのい
かなる変化（例えば、光フアイバコアの直径又は導波管
の深さ）により変化するように構成できる。

【００３６】これは、異なる波長の入射光がその波長に
ついてふさわしい有効周期に到達する前にＦＢＧフイル
タ内を異なる距離通過しなければならない効果を有す
る。従って、ＦＢＧフイルタを通って反射された第１波
長の光が通過した経路は異なる波長の反射された光が通
過する経路よりも長くなり、異なる遅延を生ずる。すな
わち、ＦＢＧフイルタ中のより長い経路を通過する第１
波長の構成要素又は光信号は、ＦＢＧフイルタ中のより
短い経路を通過する第２波長の構成要素又は光信号と比
較した時、遅延する。

【００３７】本発明の別の好ましい実施の形態によれ
ば、上述した本発明による選択的減衰記システムは光出
力信号が光フアイバで反射され、光信号の異なる波長の
構成要素間にその波長に応じて差動的な遅延を導入する
ように働く。好ましくは、一続きのフイルタは、導入さ
れる差動的遅延が長い光ガイドを伝播した信号の結果と
して導入される色分散、例えば、光通信ネットワーク中
及び／又は代替的にフイルタの別の組により導入された
色歪、を修正するようなものであるように配置される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術の光学減衰器システムのブロック図

【図２Ａ】 従来技術の光フアイバとフアイバブラッグ
格子を示す断面図

【図２Ｂ】 従来技術の光フアイバとフアイバブラッグ
格子を示す断面図

【図３】 本発明による可変光学減衰器の反射率特性を
示すグラフ

【図４】 本発明による可変光学減衰器を使用した第１
システムを示す図

【図５】 本発明による第２可変光学減衰器の反射率特
性を示すグラフ

【図６】 本発明による可変光学減衰器選択的減衰器を
使用した別のシステムを示す図

【図７】 本発明による可変光学減衰器を使用した別の
システムを示す図

【図８】 本発明による可変光学減衰器を使用した別の
システムを示す図

【図９】 本発明による可変光学減衰器を使用した別の
システムを示す図

【図１０】 本発明による可変光学減衰器を使用した別
のシステムを示す図

【図１１】 本発明による第３可変光学減衰器の反射率
特性を示すグラフ

【図１２】 本発明による可変光学減衰器を使用した別
のシステムを示すグラフ

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学経路内の複数の光信号のパワーレベ
   ルを制御するシステムにおいて、光信号がスペクトル的
   に分離されていて、光学経路が複数の可変光学減衰器を
   含む光学減衰手段を有し、各光学減衰器はスペクトルの
   異なる部分を減衰することを特徴とするシステム。
2. 【請求項２】 第２光学経路を有し、この第２光学経路
   内の第２の複数の光信号のパワーレベルをも制御するた
   めの前記システムであって、第２の複数の光信号は請求
   項１記載の第１の複数の光信号と組を形成し、この組の
   光信号はスペクトル的に分離されており、 第２の光学経路は第２の複数の光学減衰器を有し、この
   第２の複数の光学減衰器は請求項１記載の第１の複数の
   光学減衰器と組を形成し、この組の各光学減衰器はスペ
   クトルの異なる部分を減衰し、 第１及び第２光学経路は部分的に第１光ガイドを共有
   し、 前記システムは第１光ガイド内の第２の複数の光信号を
   第２経路の第２光ガイドへ分離するための干渉計を有
   し、 第１及び第２光ガイドはそれぞれ第１及び第２の複数の
   光学減衰器を有する請求項１に記載のシステム。
3. 【請求項３】 第１及び第２の複数の光信号は、第１の
   複数の信号に含まれる信号にスペクトル的に隣接してい
   る信号は第２の複数の信号中に含まれている請求項２に
   記載のシステム。
4. 【請求項４】 第１及び第２の複数の光学減衰器を通過
   した信号を一つの光ガイドへ結合するための第２の干渉
   計を有する請求項２及び３のいずれかに記載のシステ
   ム。
5. 【請求項５】 各光学減衰器が可変光反射器を含む前記
   請求項のいずれかに記載のシステム。
6. 【請求項６】 光学減衰手段が別の複数の光学減衰器を
   含み、別の複数の光学減衰器のそれぞれはスペクトルの
   異なる部分を減衰するもので、別の複数の光学減衰器の
   それぞれは請求項１に記載の第１の複数の対応する光学
   減衰器とスペクトルの同じ部分を減衰し、同じ経路に含
   まれている前記請求項のいずれかに記載のシステム。
7. 【請求項７】 光学減衰手段が、第４の複数の光学減衰
   器を含み、そして第４の複数の光学減衰器は別の複数の
   光学減衰器と第２組を形成し、第２組の光学減衰器のそ
   れぞれはスペクトルの異なる部分を減衰し、第２組の光
   学減衰器のそれぞれは請求項２に記載の第１組の対応す
   る光学減衰器とスペクトルの同じ部分を減衰し、同じ経
   路に含まれている請求項６に記載のシステム。
8. 【請求項８】 各光学減衰器は光学減衰器を通過する信
   号のパワーレベルを制御するための可変光反射器を有
   し、第１の複数又は第１組（場合に応じて）の光学減衰
   器の反射器の反射率特性は能動領域において第１勾配を
   有し、別の複数又は第２組の光学減衰器（場合に応じ
   て）の反射器の反射率特性は能動領域において第２勾配
   を有し、第１勾配と第２勾配は反対符号である請求項６
   又は７に記載のシステム。
9. 【請求項９】 各光学減衰器は光学減衰器により反射さ
   れる信号のパワーレベルを制御するための可変光反射器
   を有し、第１の複数又は第１組の光学減衰器（場合に応
   じて）の反射器の反射率特性は能動領域において第１勾
   配を有し、別の複数又は第２組の光学減衰器（場合に応
   じて）の反射器の反射率特性は能動領域において第２勾
   配を有し、第１勾配と第２勾配は反対符号である請求項
   ６又は７に記載のシステム。
10. 【請求項１０】 各光学減衰器は可変光反射器を有し、
    第１の複数又は第１組の光学減衰器（場合に応じて）の
    光反射器は光学減衰器を通過する信号のパワーレベルを
    制御するものであり、別の複数又は第２組の光学減衰器
    （場合に応じて）の光反射器は光学減衰器により反射さ
    れる信号のパワーレベルを制御するものであり、 第１の複数又は第１組の光学減衰器（場合に応じて）の
    反射器の反射率特性は能動領域において第１勾配を有
    し、別の複数又は第２組の光学減衰器（場合に応じて）
    の反射器の反射率特性は能動領域において第２勾配を有
    し、第１勾配と第２勾配は反対符号である請求項６又は
    ７に記載のシステム。
11. 【請求項１１】 反射率が波長と共に実質的に一定の態
    様で変化する請求項８ないし１０のいずれかに記載のシ
    ステム。
12. 【請求項１２】 反射率が波長と共に非線形の態様で変
    化する請求項８ないし１０のいずれかに記載のシステ
    ム。
13. 【請求項１３】 反射率が波長と共に指数関数的に変化
    する請求項８ないし１０のいずれかに記載のシステム。
14. 【請求項１４】 第１組の各減衰器からの光信号を第２
    組の対応する光学減衰器へ送るための光循環器又は光ア
    イソレータを有する請求項７ないし１３のいずれかに記
    載のシステム。
15. 【請求項１５】 各光反射器が調整可能な光学フイルタ
    を含み、光学フイルタの反射率は波長と共に変化する請
    求項５及び８ないし１３のいずれかに記載のシステム。
16. 【請求項１６】 光信号を請求項１記載の光学経路へ送
    るための光循環器又は光アイソレータを含む前記請求項
    のいずれかに記載のシステム。
17. 【請求項１７】 光信号が波長分割多重化（ＷＤＭ）さ
    れたものである前記請求項のいずれかに記載のシステ
    ム。
18. 【請求項１８】 光学経路中の複数の信号のレベルを測
    定するための信号レベル測定手段を有し、この測定手段
    は一つの光検出器を含む前記請求項のいずれかに記載の
    システム。
19. 【請求項１９】 光信号のそれぞれに異なる特性の変調
    を導入するための変調手段を有し、測定手段が異なる特
    性の変調の振幅を測定する手段を有する請求項１８記載
    のシステム。
20. 【請求項２０】 測定手段から供給された情報に基づい
    て光学減衰手段の動作を制御するための制御手段を有す
    る請求項１８及び１９のいずれかに記載のシステム。
21. 【請求項２１】 光信号の構成要素の波長に従って、選
    択的に光信号の構成要素を遅延させる請求項９及び１０
    のいずれかに従属した前記請求項のいずれかに記載のシ
    ステム。
22. 【請求項２２】 前記請求項のいずれかに記載のシステ
    ムを使用した光学通信システム。
23. 【請求項２３】 請求項１ないし２１のいずれかに記載
    のシステムを使用した通信システム。