JP2002504706A - チュ−ニング可能な光フィルター素子の直列接続 - Google Patents

チュ−ニング可能な光フィルター素子の直列接続

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Abstract

(57)【要約】 調整可能な光信号装置およびこれを使用する方法は、少なくとも2個のフィルター素子を有し、これらフィルター素子のそれぞれは調整可能なパラメータを有する材料から作製され、上記調整可能なパラメータは、隣接するフィルター素子において、僅かに異なる値に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の属する技術分野 本発明は、特定波長(または複数の特定波長)を有する光の追加または除外が
可能な、改良された集積化された波長分割マルチプレクサ/デマルチプレクサ光
学装置に関し、特に本発明は、一つまたはそれ以上の隣接する光学素子に関し、
温度のような予め選択された変数が僅かに異なる値を有する材料からなる光学素
子を提供することによってかかる装置に細かなチュ−ニング機能を付与すること
に関するものである。
【0002】発明の背景 波長によりコード化された信号(特定の単数または複数の波長の光)の追加お
よび除外装置は従来から知られている。かかる装置は、ローカルエリアネットワ
ーク(LAN)、コンンピュータネットワーク等に加えて、遠隔通信に広く利用
されている光ファイバを使用している。光ファイバは、膨大な量の情報の伝送が
可能であり、本発明のかかる光学装置の目的は、異なる波長のチャンネルで伝送
される情報を分離することによって、選択された量の情報を上記ファイバから抽
出することにある。
【0003】 このタイプの装置は、波長によりコード化された信号の所望の分離を生じさせ
る種々の部品を含む。集積化された光カプラーおよび特に方向カプラーが開発さ
れてエバネッセント方向カップリングが達成された。光信号は、2つのプレーナ
導波路において互いにカップリングされる。第2のプレーナ導波路内の信号は、
第1のプレーナ導波路内を進む信号と同一方向に伝播する。
【0004】 回折格子(例えばブラッグ格子)は狭帯域波長の分離に用いられる。かかる格
子反射器は、他の波長を有する他の信号を妨害することなしに、ファイバ光学伝
送システムに対し所定の中心波長において光信号を追加/除外するのに用いるた
めの装置を、構成することを可能にする。
【0005】 波長分割多重化システムは、現行の光ファイバ装置の帯域幅容量を著しく増大
させるために配備される。これらのシステムにおける重要な部品は、伝送システ
ムの両端において個々の波長信号を組み合わせおよび分離させるのに役立つ波長
分割マルチプレクサおよびデマルチプレクサである。これらの部品は、伝送され
た各波長毎に特注されなければならない精密な光学フィルタ(例えばブラッグ格
子)を備えている。波長の数およびそれらの波長の精密な値は、システム毎に変
化し、一つのシステム内においても、波長密度が増大するにつれて時間の関数と
して変化する。
【0006】 光ファイバを主体とした遠隔通信システムの急速な成長は、帯域幅拡大の要求
の取扱いを可能にするための、該システムの能力における絶え間ない進歩を要求
するものである。システムの能力を増大させるにはいくつかの直接的な方法があ
る。すなわち、 1.より多くのファイバを取り付ける−−これは最も簡単な方法であるが、極
めて高価で時間を消費する。
【0007】 2.ファイバの一端における送信機のデータ速度を速める−−これは新規なフ
ァイバを取り付けるよりも安価で手っ取り早いが、高速のデータ速度(毎秒5ギ
ガビット以上)においては光ファイバの物理的限界が問題になり、光パルスがフ
ァイバを伝播する際に許容できない大きな分散を生じる。
【0008】 3.多重波長を低データ速度で伝送する−−これも新規なファイバを取り付け
るよりも安価であり、ここでは光学部品に関する最重要課題は、好ましい153
0ないし1560nmの範囲に亘る多くの波長において安定なレーザーを提供で
きるようにすることと、所望の波長を分離することができる精密なフィルターを
提供することである。
【0009】 上述の第3項に記載された光学部品は、4,8,16,32,40,64およ
び80波長の光を同時に伝送する波長分割多重化(WDM)システム内に配置す
ることができる。多くの技術がフィルターの課題を解決するのに用いられてきた
が、それらの中には、第1番目に開示されたファイバブラッグ格子(FBG)、
第2番目に開示されたアレイ状導波路格子(AWG)ルーター、および第3番目
に開示された薄膜誘電体フィルターが含まれる。(選択された波長)±(或る範
囲)を100%伝送し、その他のすべての波長における伝送は0%であることが
好ましいフィルター特性であるのに対し、上記方法のすべては、質の異なるフィ
ルター特性を有する。dBの単位で表すと、フィルターは、好ましい波長帯域と
その他のすべての波長との間に20dBを超える、好ましくは30dBを超える
弁別性を有することが望まれる。
【0010】 上記AWGを除くと、すべての他のフィルターは、個別の複数のフィルター素
子の順次使用に頼ったアプローチを採用している。これは、各フィルター素子の
質が高いことを要求する。さらに、FBGおよび薄膜誘電体フィルターを用いる
アプローチでは、それらが固定フィルターの性質を有し、チューニング可能では
ないため、濾波されるべき各波長について、それぞれ独自に製造されたフィルタ
ーを必要とする。ここで、「チューニング可能」とは、そのフィルター素子が、
異なる波長の光信号を分離できるように調整可能であることを意味する。
【0011】 ITU波長が、遠隔通信システム供給者によって採用されている標準通信波長
を表しているとすると、例えば、ITU波長1547.72nmに適したFBG
は、ITU波長1550.92nmに対しては不適である。この状況は、フィル
ターの製造コストの少なからぬ増大を招き、またこれらフィルター装置にラベル
を貼ったり棚卸しをしたりするのに時間を要するために、管理コストも増大する
。したがって、製造後に濾波波長の調整を可能にする技術、すなわちチューニン
グ可能なフィルターを提供する要望がある。一例として、もし40個のフィルタ
ー素子が必要である場合、それらすべてを同一に作製した後、工場でまたは使用
現場で、フィルターを所望の波長に調整することができればよい。このことは、
WDMフィルターシステムに対し著しいモジュール化可能性の増大をもたらし、
製造コストおよび管理コストを低減する。
【0012】 いくつかのチューニング可能なフィルター技術が開発されてきており、これら
の中の主なものは、4番目に開示された音響光学型チューニング可能フィルター
(AOTF)およびファブリ・ペロー・チューニング可能フィルター(FPTF
)である。ニオブ酸リチウムのような圧電材料に存在する音響光学効果に基づく
AOTFは、高周波電源およびトランスデューサによって励起される音波を用い
て作動して、光導波路材料に粗密化を誘起する。実際には、AOTFは通常、音
響的に誘起される格子に対応した波長における光の偏光度を変えることによって
機能する。次にこの光は存在する他の波長成分から分離される。AOTFは極め
て速いチューニング(マイクロ秒)と、フィルターの完全なブランク化(高周波
電源が除かれたとき)とを提供する利点がある。しかしながら、異なる波長チャ
ンネル間の絶縁、所定の波長チャンネルにおける挿入損失、および、特に偏光特
性の独立性の点で、この方法によりWDMに望まれるスペクトル特性を達成する
のは極めて困難である。FPTFは、5番目に開示されたようなバルクでの実施
の形態と、より近来6番目に開示されたような、マイクロメカニカルなアプロー
チを通じての双方で機能して来た。FPTFは、相対的に良好なフィルター特性
を達成することができるが、チューニングを達成するには、物理的動きを必要と
する欠点があり、これは全体の信頼性を損なう。
【0013】 理想的なフィルター技術は、FPTFの良好なフィルター特性と、AOTFの
固定状態でのチューニングとを併せ持つことになるであろう。
【0014】発明の概要 本発明は、温度のような外部から調整可能なパラメータが、各フィルター素子
に関し、隣接するフィルター素子についての同パラメータと僅かに異なる値に維
持されるように構成された、チューニング可能な直列接続光学フィルターを含む
光信号システムに関するものである。得られるシステムは、各特定波長を分離す
るための個別のフィルター素子を用いる静的光信号装置で得られるよりも低い光
強度損失をもって、多重波長信号を精密に分離することができる。
【0015】 ここで用いられている「チューニング可能」(tunable) という語は、光信号
装置のフィルター素子が、予め選択された波長に優先的に変えられた光を反射さ
せる能力を有することを意味する。「直列接続」(cascading) なる語は、光信
号装置が複数のチューニング可能フィルター素子を備えていることを意味する。
【0016】 本発明の一つの態様によれば、それぞれが調整可能なパラメータを有する材料
で形成された少なくとも2個のフィルター素子を含むチューニング可能な光信号
装置と、上記調整可能なパラメータを維持する手段とが提供される。
【0017】 本発明の一つの態様によれば、少なくとも2個の光学フィルター素子を含むチ
ューニング可能な光信号装置が提供され、各光学フィルター素子は、基板と、互
いに離間した一対のクラッド層と、一対の対向する導波路を備えたコア層と、光
源の多重波長光から単一波長光を分離するためのフィルター手段を備えた格子領
域とを含み、上記コア層は、一つのフィルター素子の調整可能な特性が第1の値
に維持されかつ隣接するフィルター素子の調整可能な特性が上記第1の値とは異
なる第2の値に維持されるような調整可能な特性を有する材料からなり、さらに
上記隣接するフィルター素子の第1および第2の値を維持する手段を備えている
【0018】 本発明の他の態様によれば、複数のフィルター素子を備えた光信号装置が提供
され、この装置では、入力用の1本の光ファイバと、濾波された波長を出力する
4本の光ファイバと、濾波されない波長を出力する1本の光ファイバとを備えた
1×4フィルター素子に波長λ1,λ2,…λN が流入する。このフィルター は温度T1 に保たれる。このフィルターは、チャンネルの全数Nおよびチャン ネル間隔で規定される光信号流から、4つの波長、すなわちλ1 および他の3 つの波長を除去する。この1番目のフィルターで除去されなかった波長は、次に
温度T2 に保たれた2番目のフィルターへ移る。このフィルターは1番目のフ ィルターと正確に同じ方法で製作されているが、異なる温度に保たれているので
異なる波長を除去する。この2番目のフィルターは、上記1番目のフィルターと
同じ機能を有し、次に光は最終的にN/4番目のフィルタへ移り、そこですべて
の波長が濾波される。
【0019】 発明の詳細な説明 本発明は、隣接する光学フィルター素子が異なる特性値を有する(例えば異な
る温度に設定された)複数の光学フィルター素子を備えた光信号装置に関するも
のである。
【0020】 本発明の好ましい形態においては、2個のカップリング領域またはフィルター
素子において互いにアラインメントを取られた2個のプレーナ導波路を備えた、
マッハ・ツェンダー形式のカプラーまたは方向カプラーが用いられる。2つのカ
ップリング領域またはフィルター素子間は格子システム(例えばブラッグ格子)
を含む格子領域である。上記導波路は、上記格子領域においてエバネッセントカ
ップリングが生じないように互いに間隔がおかれている。
【0021】 本発明によれば、この光信号装置は、僅かに異なる特性値(例えば僅かに異な
る温度)に設定された少なくとも2個のフィルター素子を用いている。
【0022】 格子領域には、ポリマーの温度変化を誘起するヒータ(特定抵抗を有する電極
等)または他の手段が設けられている。隣接するフィルター素子のヒータは、各
光学フィルター素子が僅かに異なる温度に保たれこれにより異なる波長の光(す
なわち、異なる波長の光信号)を反射させるように制御される。この代わりに、
隣接するフィルター素子の力学的応力が異なる値に設定されてもよい。これによ
っても、異なる波長の光の反射が生じる結果となる。
【0023】 図1を参照すると、本発明の光信号装置の光学フィルター、特に格子領域の典
型的な構成が示されている。このフィルター素子2は、両側にそれぞれクラッド
層6aおよび6bを備えたコア領域4を含む。図1に示された特定の実施の形態
におけるクラッド層6aの上方は、ヒーター8である。下部クラッド層6bの下
方には基板10が設けられている。上部クラッド層6aおよび下部クラッド層6
bは、後述するように感熱性ポリマーで形成されている。上記コア層は一般にク
ラッド層と同じタイプの材料で形成されているが、後述するように、各層の屈折
率が異なっている。
【0024】 図1に示された実施の形態においては、上記フィルター素子に近接してヒータ
ーが設けられて、上記感熱性ポリマーを加熱する。図2に示されているように、
フィルター素子の温度が増大すると、反射光の波長が一般に直線的勾配に沿って
減少する。図2に特に示されているように、反射光の波長は、20ないし100
℃の範囲内で1℃につき0.256nm低下する。反射光の波長は、上記温度範
囲内で約20nm直線的に変化する。したがって、図1に示された実施の形態に
おいては、上記フィルター素子を構成するのに用いられる材料の温度を上昇また
は下降させ、かつその温度を、隣接する光学フィルター素子の温度とは異なる温
度に保つことによって、光信号装置におけるフィルター素子の反射光の波長を変
えている。
【0025】 本発明による光信号装置の一実施の形態が図3に示されている。光学フィルタ
ー素子2Aおよび2Bのそれぞれは、同一の構成を有し、かつ図1に関連して記
載したのと同一の感熱性材料から形成され、それぞれ符号8Aおよび8Bで示さ
れた後述のような加熱システムを備えている。加熱システム8Aは、光学フィル
ター素子2Bのためのヒーター8Bによって保たれる温度とは異なる温度T1 に、光学フィルター素子2Aを保つように設定される。
【0026】 光源から除外される光の特定波長は、本発明によってヒーター8Aを図2に従
って調整することによって精密に選択することができる。特に、格子領域の温度
が1℃上昇すると、反射される光は0.256nmだけ低下する。
【0027】 上記フィルター素子2Aを通過する残りの波長の光は、ヒーター8Bによって
加熱されかつ光学フィルター素子2Aとは異なる温度に保たれる第2のフィルタ
ー素子2Bでさらに処理される。その結果、第2の異なる波長光λ2 が第2の 光学フィルター素子2Bにおいて除外される。
【0028】 本発明の光信号装置の他の実施の形態においては、光を入力ポート1からポー
ト2へ伝え、入力ポート2からポート3へ伝える3ポート装置であるサーキュレ
ータがそれぞれ各光学フィルター素子とともに用いられて、一つまたはそれ以上
の単一波長光を分離し、一方、残りの光信号は、隣接するフィルター素子におけ
る異なる単一または多重波長帯域の分離のために通過させられる。
【0029】 図4を参照すると、波長λ1…λnを含む光信号が、格子システム42を備え
たフィルター素子40に流入することが示されている。このフィルター素子はヒ
ーター44によって温度T1 に加熱され、その結果、光信号λR が上述に定義
されたサーキュレータ46Aに向かって反射されて、λR が検出器48Aに伝 送される。
【0030】 λR が除かれた信号λ1…λnはフィルター素子40を通過して、フィルタ ー素子40と同様の仕様で製作されたフィルター素子50へ入力する。このフィ
ルター素子50は格子システム52を備え、かつフィルター素子50を温度T1
とは異なる温度T2 に加熱するヒーター54に接続されている。その結果、λ
T で表される異なる波長信号または波長の組が、サーキュレータ46Bに向か って反射されて、λT が検出器48Bに送られる。
【0031】 複数のフィルター素子を示す本発明の実施の形態が図5に示されている。例え
ば、入力用の1本の光ファイバ62と、符号64で集合的に示されかつ濾波され
た波長を出力する4本の光ファイバと、濾波されない波長を出力する1本の光フ
ァイバ66とを備えた1×4フィルター素子60に波長λ1,λ2,…λN が 入力する。このフィルター素子60は温度T1 に保たれている。このフィルタ ーは、全チャンネル数Nおよびチャンネル間隔が規定されている波長の流れから
、λ1 および他の3波長からなる4波長を取り除く。この1番目のフィルター で取り除かれなかった波長は次に、温度T2 に保たれている2番目のフィルタ ー素子70に進む。このフィルターは、1番目のフィルターと正確に同一方法で
製作されているが、異なる温度に保たれているために、光ファイバ72を通じて
他の波長を取り除く。
【0032】 濾波されない波長は、温度TN/4−1 に保たれているフィルター素子80 に光ファイバ76を通じて流入する。反射された波長信号λN/4−1 は光フ ァイバ82を通過する。最後に、濾波されない波長が温度TN/4 に加熱され たフィルター素子90を通過して、光ファイバ92を通じて対応する波長信号を
反射させ、光信号λ1…λNに含まれるすべての波長の分離を完了する。
【0033】 図5に示された実施の形態に関する必要な条件は、波長におけるチャンネル間
隔シフトを達成するのに必要な温度が、実行不能な程には高くないことである。
2番目のフィルターは1番目のフィルターと同様の機能を果たし、光は最終的に
N/4番目のフィルターに進み、その時点ですべての波長が濾波される。
【0034】 図5の共通モジュール構成を用いた他のアプローチが図6に示されている。図
6では、複数波長λ1〜λ16 (すなわちN=λ16)を含む光信号に対して 波長信号の組(例えばλ1〜λ4)を分離する狭帯域ミラーを用いている。Nの
値は、これより大きくても小さくてもよく、フィルター素子の数は図6に示され
たものと変わっていても良いことを理解されたい。
【0035】 図6を参照すると、グリン(GRIN)コリメートレンズ(図示せず)で終端
された光ファイバ100を通じて、16の波長が入力される。コリメートされた
光は次に4つの波長(λ1ないしλ4)を取り除く狭帯域ミラー102Aに進む
。これら4つの波長は、次にグリンレンズ104Aで集光されて光ファイバ10
6Aに流入し、図5に記載されたものに類似する1×4フィルター素子108A
によって分離される。
【0036】 次いで波長λ5〜λ16 は、次の4つの波長λ5〜λ8を反射させる狭帯域 ミラー102Bに進み、波長λ5〜λ8はグリンレンズ104B、光ファイバ1
06Bおよび1×4フィルター素子108Bに入力する。上記処理は全ての波長
が分離されるまで反復され、符号102C〜108Dで表されている一連のグリ
ンレンズ、光ファイバおよび1×4フィルター素子を通じて波長信号λ9〜λ1
2 およびλ13〜λ16が取り除かれる。この実施の形態は、図5に示された
ものよりも複雑であるが、出力がより均一である利点がある。図5の場合、装置
内の避けられないカップリング損失および伝播損失のために、最後のモジュール
から現れる信号は、最初のモジュールから現れる信号よりも著しく減衰している
。図6に示された実施の形態に関しては、グリンレンズおよびミラーによる損失
を無視し得るレベルに低減することが可能であり、それによって、濾波されたす
べての信号の強度がほぼ等しくなる(入力強度が等しいと仮定して)。
【0037】 本発明のチューニング可能なフィルター素子は、ブラッグ格子を備えた1×N
マッハ・ツェンダーまたは方向カプラー光学集積回路として、感熱性材料で作製
されることが好ましい。この態様で作製された光信号装置は、前述のように、コ
ア層と上部および下部クラッド層とからなる対向導波路を一般に備えており、各
層は、屈折格子システムの適用を光蝕刻法により可能とする感光性材料で作製さ
れていることが好ましい。
【0038】 一般に、この光信号装置は基板を備えており、この基板上に、一対の対向導波
路を含むコア層を間に備えた、間隔をおいた一対のクラッド層が設けられている
。上記導波路は、直接光蝕刻法によりコア層に施されるのが好ましい。上記フィ
ルターはブラッグ反射格子システムの形態であることが好ましく、このブラッグ
反射格子は、コア層およびクラッド層に亘って広がり、単一波長信号チャンネル
光を入力光から分離することができる。
【0039】 上記光信号装置の製作に用いられる基板は、ガラス、シリコン、プラスチック
(例えばポリウレタンおよびポリカーボネート)等を含む種々の材料から選択す
ることができる。下部クラッド層および上部クラッド層は感光性材料から作製さ
れるのが好ましく、コア層よりも低い屈折率の値を有するポリマー材料が好まし
い。このような感光性材料は、エトキシル化ビスフェノール・ジアクリレートお
よびクロロフルオロジアクリレートを含み、例えばフォトマスク等を用いること
によって、その材料の一つの領域(例えばそこに導波路が刷り込まれる)を、そ
の材料の他の領域との間に差異をつけるエネルギー源を用いて処理することがで
きる。このタイプのチューニング可能な光学素子は、直接光蝕刻法によって、方
向カプラーのような単一モード光導波路構造に形成することができる。フィルタ
ー素子として用いられるブラッグ格子はホログラフィー照明によって形成するこ
とができる。光信号装置の製作のための好ましい架橋紫外線硬化性コポリマーは
、温度により屈折率が測定可能な程度に変化する大きい熱‐光効果を呈し、外部
から制御される変数として力学的応力が用いられる場合には、印加される力学的
応力によって屈折率が変化する大きな光弾性効果を呈する。
【0040】 感熱性材料に関する望ましい特性は、大きな熱‐光係数を有することである。
この熱‐光係数は、温度に対する屈折率の変化、すなわちnを屈折率、Tを温度
とするとき、dn/dTで定義される。典型的なガラスおよび無機誘電体に関し
てはdn/dTが1×10−5/℃のオーダーであるのに対し、ポリマーに関し
ては、約−2×10−4/℃である。このことは、所定の屈折率変化を生じさせ
るのに、典型的なポリマーは典型的なガラスの熱変化量の二十分の一の熱変化量
でよいことを意味する。この結果、熱的にチューニングされるフィルターは、ポ
リマーで直接実現できる。
【0041】 感熱性材料に関する他の望ましい特性は、一般に少なくとも50ppm/℃、
好ましくは100ないし200ppm/℃の高い熱膨脹係数と、一般には約0.
5W/m/℃以下、好ましくは0.1ないし0.3W/m/℃の低い熱伝導性で
ある。
【0042】 本発明に用いられて、光学フィルター素子を所望の温度に加熱しかつ維持する
加熱システムは、抵抗性フィルム、熱電装置、セラミックヒーター、薄膜ヒータ
ー等を含む。この加熱システムは、感熱性材料の温度を制御して、特定の光学フ
ィルター素子を選択された所望の温度に保つ制御手段を備えていることが重要で
ある。
【0043】 かかる加熱システムの一つが図7に示されている。閉ループ温度制御手段を備
えた、熱的にチューニングされるフィルターのための装置が図7に示されている
。温度は熱電対で測定され、温度が設定点(所望の濾波される波長によって決定
された)から変化すると、電源から抵抗性加熱素子に供給される電力が変更され
て所望の設定点を維持する。通常、フィルターの周囲温度は、予想される環境温
度変化の範囲を5ないし10℃上回る水準に上昇させられている。ポリマー導波
路ブラッグ格子フィルターについては、温度変化ΔTに対応する波長変化Δλは
、Δλ=−0.2ΔTで表される。ポリマーブラッグ格子フィルターのさらなる
利点は、その低い光学的損失と低い複屈折率である。図5に示されたシステムを
実現するために、各ステージはチャンネル間隔分だけ次のステージと異なってい
る。もし典型的なチャンネル間隔を0.8nmとすると、T2=T1−4、した
がって、i番目のステージの温度をTi とすると、Ti=T1−4*iとなる 。図6に示されたシステムに関しては、各ステージが隣接するステージから4チ
ャンネル間隔だけずれているので、T2=T1−16、一般式でTi=T1−1
6*iとなる。したがって、図6のシステムの挿入損失に関する利点は、各ステ
ージを大きい温度差に保つ必要があることの見返りである。
【0044】具体例1 図5に明示されているような、ポリマー導波路格子を主体とする4チャンネル
・チューニング可能デマルチプレクサが用いられる。このデマルチプレクサのチ
ャンネル間隔は400GHzすなわち3.2nmである。装置が60℃に保たれ
ているとき、濾波される特定波長は、1547.72,1550.92,155
4.12,1557.32nmである。一本の入力用単一モードファイバと、4
本の出力用単一モードファイバと、1本の通過用単一モードファイバとを備えて
いる。全てのファイバはコーニングSMF−28である。上記入力用ファイバは
、後方反射を低減するために角度研磨されたコネクタを用いて接続可能とされて
いることが好ましい。4本の出力ファイバはFC/PCコネクタで終端されてい
る。通過ポートは、角度研磨されたコネクタを備えているか、または次ステージ
のデマルチプレクサに接続されたピグテールファイバに出力しており、次ステー
ジのデマルチプレクサは、温度T2 =64℃に保たれ、かつ濾波波長が、15 48.52,1551.72,1554.92,1558.12nmであること
を除いては第1ステージのデマルチプレクサと同様である。その後のステージの
2個のデマルチプレクサは、それぞれ68℃および72℃に保たれ、濾波波長は
、1549.32,1552.52,1555.72,1559.96nmと、
1550.12,1553.32,1556.52,1560.72nmである
。濾波チャンネルのチャンネル間クロストークは<−30dBである。濾波され
ない波長光の累積損失は最後の通過ポートで15〜20dBのオーダーである。
【0045】具体例2 図6に明示されているような、ポリマー導波路格子を主体とする4チャンネル
・チューニング可能デマルチプレクサが用いられる。デマルチプレクサのチャン
ネル間隔は100GHzすなわち0.8nmである。装置が60℃に保たれてい
るとき、濾波される特定波長は、1547.72,1548.52,1549.
32,1550.12nmである。角度研磨されたコネクタを用いて接続可能と
された1本の単一モードファイバを備えている。このファイバからの光は、この
ファイバからの光をコリメートするNGK製のグリンレンズに入る。次にこの光
は、1547.5ないし1550.3nmの波長の95%以上を反射させる、O
CLIで形成された薄膜干渉フィルタに入射する。反射光は、この光をデマルチ
プレクサの入力ファイバに合焦させる他のグリンレンズに導かれ、次いでデマル
チプレクサが4波長を分離させる。1番目の薄膜干渉フィルタで反射されなかっ
た光は、1550.5ないし1553.5nmの波長の95%以上の効率で反射
させる次の薄膜干渉フィルターF2 に導かれる。次に光はグリンレンズを通り 、1番目のデマルチプレクサと同様であるが温度T2 =76℃に保たれた他の 4チャンネルデマルチプレクサに導かれ、このデマルチプレクサが特定波長15
50.92,1551.72,1552.52,1553.72nmを濾波する
。薄膜干渉フィルターF3およびF4も同様に動作して、波長帯域1553.5
ないし1556.7nmと、1557.0ないし1560.2nmとをそれぞれ
反射させる。次に温度92℃および108℃の4チャンネルデマルチプレクサが
、波長1554.12,1554.92,1555.72,1556.52nm
と、1557.32,1558.12,1558.92,1559.72nmを
それぞれ捕捉する。濾波されたチャンネルのチャンネル間クロストークは<−2
0dBである。濾波されない波長光の累積損失は5dBのオーダーである。
【0046】 以上本発明を、隣接するフィルター素子を区別する変数として温度を関連させ
て詳細に説明したが、力学的応力のような他の変数を用いることも本発明の範囲
内である。特に、図3に示された形式の力学的にチューニングされたポリマー・
ブラッグ格子直列接続チューニング可能フィルターシステムに関しては、各ステ
ージは、一つのステージにおける最も低い波長がλ0 で、各隣接ステージ間の 歪みの差が、下式 Δε=ΔλWDM/(dλB/dε) で与えられるような、力学的応力に差のある状態に維持される。上記微分係数 dλB/dε は、一般に、屈折率、ポアソン比および一般化されたポッケルス 係数に依存する材料の光弾性係数に関連する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光学装置に用いられるフィルター素子の一実施形態の概略的正面図
【図2】 本発明に用いられるフィルター素子の一実施形態によって反射せしめられる光
の波長における変化を上昇する温度を関数として示すグラフ
【図3】 複数のフィルター素子を用いた、本発明の光信号装置の一実施形態の概略図
【図4】 分離された波長信号を検出器に転送するためのサーキュレータを用いた本発明
の別の実施形態の概略図
【図5】 波長λ1〜λnを含む光信号を分離するための複数のフィルター素子を示す、
本発明のさらなる実施形態の概略図
【図6】 狭帯域ミラーを用いて、各光学フィルター素子について予め設定
された波長を選択的に目標にする、本発明の別の実施形態の概略図
【図7】 各素子を所望の温度に保つために本発明において用いられる温度
制御システムの概略図
【符号の説明】
2,2A,2B,40,50 フィルター素子 4 コア層 6a,6b クラッド層 8A,8B,44,54 ヒーター 10 基板 46A,46B サーキュレータ 48A,48B 検出器 60,70,80,90 1×4フィルター素子 62,64,72,82,92,100 光ファイバ 102A〜102D 狭帯域ミラー 104A〜104D グリンレンズ 106A〜106D 光ファイバ 108A〜108D 1×4フィルター素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HU ,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U Z,VN,YU,ZW (72)発明者 ラダジル,ミード エイチ アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07945 メンダム アーシュラ コート 4 Fターム(参考) 2H047 KB06 LA03 LA19 NA01 QA05 TA00 2H079 AA06 AA12 BA04 CA07 DA07 EA05 HA00 KA01 KA11 KA19 KA20

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれが調整可能なパラメータを有する材料で作製された
    少なくとも2個のフィルター素子と、隣接するフィルター素子において前記調整
    可能なパラメータを僅かに異なる値に維持する手段とを備えてなることを特徴と
    するチュ−ニング可能な光信号装置。
  2. 【請求項2】 前記調整可能なパラメータが、温度および力学的応力から選
    択されることを特徴とする請求項1記載のチュ−ニング可能な光信号装置。
  3. 【請求項3】 前記フィルター素子が、チュ−ニング可能なブラッグ格子と
    ともに集積化されたマッハ・ツェンダー干渉計であることを特徴とする請求項1
    記載のチュ−ニング可能な光信号装置。
  4. 【請求項4】 前記材料が感熱性材料であることを特徴とする請求項1記載
    のチュ−ニング可能な光信号装置。
  5. 【請求項5】 前記感熱性材料が、少なくとも一種類の感熱性ポリマーであ
    ることを特徴とする請求項4記載のチュ−ニング可能な光信号装置。
  6. 【請求項6】 前記調整可能なパラメータが温度であり、前記調整可能なパ
    ラメータを維持する手段が、 a)前記材料の温度を測定する熱電対と、 b)前記材料の温度を予め設定された温度と比較する温度センサと、 c)前記材料を加熱して前記予め設定された温度を維持するヒータと、 を備えていることを特徴とする請求項1記載のチュ−ニング可能な光信号装置。
  7. 【請求項7】 サーキュレータとチュ−ニング可能なブラッグ格子とをさら
    に備えていることを特徴とする請求項1記載のチュ−ニング可能な光信号装置。
  8. 【請求項8】 複数の狭帯域ミラーを備え、該ミラーのそれぞれが複数の波
    長信号の組を分離させ、かつ該波長信号の組を前記フィルター素子に導くことを
    特徴とする請求項1記載のチュ−ニング可能な光信号装置。
  9. 【請求項9】 前記波長信号の組が前記フィルター素子に流入するに先立っ
    て該波長信号の組をコリメートするグリンレンズをさらに備えていることを特徴
    とする請求項9記載のチュ−ニング可能な光信号装置。
  10. 【請求項10】 光信号に対し少なくとも一つの予め選択された波長を追加
    /除外する方法において、 それぞれが調整可能なパラメータを有する材料で作製された少なくとも2個の
    フィルター素子と、隣接するフィルター素子において前記調整可能なパラメータ
    を僅かに異なる値に維持する手段とを備えたチューニング可能な光信号装置を、
    該光信号に通過させる工程と、 前記パラメータを調節して前記少なくとも一つの予め選択された波長光を反射
    させる工程を含むことを特徴とする前記方法。
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