JP2003101479A - プログラマブルマルチプレクサとディマルチプレクサ - Google Patents
プログラマブルマルチプレクサとディマルチプレクサInfo
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
- G02B6/2931—Diffractive element operating in reflection
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プログラマブル光学マルチプレクサ／ディマ
ルチプレクサを提供すること。 【解決手段】 本発明のプログラマブル光学ディマルチ
プレクサは、ＷＤＭ光学通信信号内の全ての入力光学チ
ャネルを独立に割り当てて所望の出力ポートから出力さ
せる。本発明のディマルチプレクサは逆方向に動作する
ことも可能であり、これにより複数の入力ポートで異な
る波長を受け入れ、複数の出力ポートにこれら複数の波
長チャネルを組み合わせることにより、プログラマブル
光学マルチプレクサを実現する。本発明のプログラマブ
ルマルチプレクサ／ディマルチプレクサは光学波長を空
間的に分散させる光学構成を有し、同調可能なマイクロ
ミラーを用いて各チャネルを独立に方向付ける。ビーム
の反射方向を制御することにより、波長レベルで入力ポ
ートと出力ポートとの間の接続を決定する。
ルチプレクサを提供すること。 【解決手段】 本発明のプログラマブル光学ディマルチ
プレクサは、ＷＤＭ光学通信信号内の全ての入力光学チ
ャネルを独立に割り当てて所望の出力ポートから出力さ
せる。本発明のディマルチプレクサは逆方向に動作する
ことも可能であり、これにより複数の入力ポートで異な
る波長を受け入れ、複数の出力ポートにこれら複数の波
長チャネルを組み合わせることにより、プログラマブル
光学マルチプレクサを実現する。本発明のプログラマブ
ルマルチプレクサ／ディマルチプレクサは光学波長を空
間的に分散させる光学構成を有し、同調可能なマイクロ
ミラーを用いて各チャネルを独立に方向付ける。ビーム
の反射方向を制御することにより、波長レベルで入力ポ
ートと出力ポートとの間の接続を決定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバネット
ワークに関し、特に光学波長分割マルチプレクサとディ
マルチプレクサに関する。
ワークに関し、特に光学波長分割マルチプレクサとディ
マルチプレクサに関する。
【０００２】
【従来の技術】光学通信システムの伝送容量は、波長分
割多重化（wavelength division multiplexers（ＷＤ
Ｍ））技術を用いることにより大幅に増加した。ＷＤＭ
通信システムにおいては、独自の光波長を用いることに
より各チャネルが区別され、複数のチャネルが送信器と
受信器の間の１本の光ファイバで変調された光学信号を
搬送できる。送信器は、光学マルチプレクサを用いて複
数のチャネルを伝送用のファイバに結合し、受信器は光
学ディマルチプレクサを用いて光学チャネルを分離／検
出している。図１は１本の入力ポート１１０と複数の出
力ポート１３０−１〜１３０−Ｎを有する光学ディマル
チプレクサ１２０を示し、入力ポートからの各光学チャ
ネルは、順番に（チャネル１が出力ポート１３０−１か
ら出て、チャネル２が出力ポート１３０−２・・）独自
の出力ポートにマッピングされる。光学マルチプレクサ
は、逆方向に動作するディマルチプレクサであり、特定
の波長が正しい出力ポートに与えられ多重化された信号
として出力ポートから出る。
割多重化（wavelength division multiplexers（ＷＤ
Ｍ））技術を用いることにより大幅に増加した。ＷＤＭ
通信システムにおいては、独自の光波長を用いることに
より各チャネルが区別され、複数のチャネルが送信器と
受信器の間の１本の光ファイバで変調された光学信号を
搬送できる。送信器は、光学マルチプレクサを用いて複
数のチャネルを伝送用のファイバに結合し、受信器は光
学ディマルチプレクサを用いて光学チャネルを分離／検
出している。図１は１本の入力ポート１１０と複数の出
力ポート１３０−１〜１３０−Ｎを有する光学ディマル
チプレクサ１２０を示し、入力ポートからの各光学チャ
ネルは、順番に（チャネル１が出力ポート１３０−１か
ら出て、チャネル２が出力ポート１３０−２・・）独自
の出力ポートにマッピングされる。光学マルチプレクサ
は、逆方向に動作するディマルチプレクサであり、特定
の波長が正しい出力ポートに与えられ多重化された信号
として出力ポートから出る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】予測可能な将来におい
ては、通信システムは、複数のアクセスノードからなる
通信ネットワークに展開する。そして各アクセスノード
は、所定の方法（例えばリング又はバス）で又は任意の
方法（例えばメッシュ）で相互接続されるＷＤＭ送信器
と／又は受信器とを含む。２つのアクセスノード間を流
れる情報は、ネットワークの利用可能性に従って、プロ
トコールにより割り当てられる利用可能な光学波長で搬
送される。送信ノードは、利用可能なソースとして異な
る波長のレーザのバンクを用い、そして全てのソース
は、ある時点で通信するために一部のレーザのみを用い
て、マルチプレクサのポートに適切に接続されている。
これは明らかに高価な解決方法であるが、その理由はハ
ードウェアの大部分は遊んだ状態にあるからである。別
の方法として、波長同調可能なレーザを用いることがで
きる。しかし波長同調可能なレーザは、直接光学マルチ
プレクサに接続することはできない、その理由はマルチ
プレクサの入力ポートは適正に動作するために正しい波
長しか受け入れることができないからである。
ては、通信システムは、複数のアクセスノードからなる
通信ネットワークに展開する。そして各アクセスノード
は、所定の方法（例えばリング又はバス）で又は任意の
方法（例えばメッシュ）で相互接続されるＷＤＭ送信器
と／又は受信器とを含む。２つのアクセスノード間を流
れる情報は、ネットワークの利用可能性に従って、プロ
トコールにより割り当てられる利用可能な光学波長で搬
送される。送信ノードは、利用可能なソースとして異な
る波長のレーザのバンクを用い、そして全てのソース
は、ある時点で通信するために一部のレーザのみを用い
て、マルチプレクサのポートに適切に接続されている。
これは明らかに高価な解決方法であるが、その理由はハ
ードウェアの大部分は遊んだ状態にあるからである。別
の方法として、波長同調可能なレーザを用いることがで
きる。しかし波長同調可能なレーザは、直接光学マルチ
プレクサに接続することはできない、その理由はマルチ
プレクサの入力ポートは適正に動作するために正しい波
長しか受け入れることができないからである。
【０００４】図２は、ノードに付加された交換マトリク
ス２２０による解決法を示し、交換マトリクス２２０の
役割は、同調可能なレーザ信号２１０−１〜２１０−Ｍ
をマルチプレクサ２４０の正しい入力ポート２３０−１
〜２３０−Ｎにルーティングすることである。この追加
されたハードウェアもまた高価なものである。受信ノー
ドは、分離機能と検出機能を行なうために同一の問題を
解決しなければならないことは明らかである。
ス２２０による解決法を示し、交換マトリクス２２０の
役割は、同調可能なレーザ信号２１０−１〜２１０−Ｍ
をマルチプレクサ２４０の正しい入力ポート２３０−１
〜２３０−Ｎにルーティングすることである。この追加
されたハードウェアもまた高価なものである。受信ノー
ドは、分離機能と検出機能を行なうために同一の問題を
解決しなければならないことは明らかである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、プログ
ラマブル光学マルチプレクサ／ディマルチプレクサは、
複数のデバイスポートうちのいずれかの２個のポートの
間に再構成可能な接続を確立するが、これは入力ポート
により挿入される各光学波長に対し独立して行なわなけ
ればならない。
ラマブル光学マルチプレクサ／ディマルチプレクサは、
複数のデバイスポートうちのいずれかの２個のポートの
間に再構成可能な接続を確立するが、これは入力ポート
により挿入される各光学波長に対し独立して行なわなけ
ればならない。
【０００６】本発明の一実施例によれば、プログラマブ
ルディマルチプレクサは、光学入力ポートからＮ個の異
なる波長成分を含む入力信号を受信し、この入力信号成
分をＫ個の出力ポートに分配する。入力信号は、マイク
ロレンズアレイ内の入力ポートに整合している特定のレ
ンズによりコリメートされる。マイクロレンズアレイ
は、Ｋ個の出力ポートに整合しているＫ個のレンズを含
む。入力ポートから放射されたコリメートビームは、回
折グレーティング（diffraction grating）上に入力さ
れ、この回折グレーティングは、波長に従って混成光学
信号の方向を分散させて、これにより異なる波長（と個
々の伝搬角度）を有するＮ個の分離したビームを形成す
る。Ｎ個の個々のビームは、全てのビームを集めるよう
配列された１個のレンズに向かって伝搬し、各波長に対
しＮ個のマイクロミラーを含むアレイ内の特定のマイク
ロミラー上に集光した（焦点が合った）収束ビームを提
供する。アレイ内の各ミラーは、個別に制御され対応す
る波長を表す入射ビームを所望の方向に反射させ、その
結果（ａ）レンズに再び入り、（ｂ）レンズによりコリ
メートされ回折グレーティング上の異なる場所に再度方
向付けられ、（ｃ）回折グレーティングからマイクロレ
ンズアレー内の特定のレンズを介して所望の出力ポート
に最終的に結合される（特定のマイクロレンズは所望の
出力ポートに整合している）。一般的に出力ポートの数
Ｋと光学波長成分Ｎとは無関係である。ディマルチプレ
クサは、Ｋ＝Ｎの系（モード）で動作するよう設計する
ことができ、その結果各波長成分は、どの出力ポートに
も割り当てることができる。 本発明は複数の波長が出
力ポートに適用される（割り当てれる）Ｋ＜Ｎのモード
で動作するか、あるいは一つあるいは複数の出力ポート
が使用されないＫ＞Ｎのモードで動作する。いずれの場
合でも本発明は、どの波長もどの出力ポートに割り当て
ることが可能である。
ルディマルチプレクサは、光学入力ポートからＮ個の異
なる波長成分を含む入力信号を受信し、この入力信号成
分をＫ個の出力ポートに分配する。入力信号は、マイク
ロレンズアレイ内の入力ポートに整合している特定のレ
ンズによりコリメートされる。マイクロレンズアレイ
は、Ｋ個の出力ポートに整合しているＫ個のレンズを含
む。入力ポートから放射されたコリメートビームは、回
折グレーティング（diffraction grating）上に入力さ
れ、この回折グレーティングは、波長に従って混成光学
信号の方向を分散させて、これにより異なる波長（と個
々の伝搬角度）を有するＮ個の分離したビームを形成す
る。Ｎ個の個々のビームは、全てのビームを集めるよう
配列された１個のレンズに向かって伝搬し、各波長に対
しＮ個のマイクロミラーを含むアレイ内の特定のマイク
ロミラー上に集光した（焦点が合った）収束ビームを提
供する。アレイ内の各ミラーは、個別に制御され対応す
る波長を表す入射ビームを所望の方向に反射させ、その
結果（ａ）レンズに再び入り、（ｂ）レンズによりコリ
メートされ回折グレーティング上の異なる場所に再度方
向付けられ、（ｃ）回折グレーティングからマイクロレ
ンズアレー内の特定のレンズを介して所望の出力ポート
に最終的に結合される（特定のマイクロレンズは所望の
出力ポートに整合している）。一般的に出力ポートの数
Ｋと光学波長成分Ｎとは無関係である。ディマルチプレ
クサは、Ｋ＝Ｎの系（モード）で動作するよう設計する
ことができ、その結果各波長成分は、どの出力ポートに
も割り当てることができる。 本発明は複数の波長が出
力ポートに適用される（割り当てれる）Ｋ＜Ｎのモード
で動作するか、あるいは一つあるいは複数の出力ポート
が使用されないＫ＞Ｎのモードで動作する。いずれの場
合でも本発明は、どの波長もどの出力ポートに割り当て
ることが可能である。
【０００７】本明細書に記載した実施例では、逆方向に
も動作可能であり、その結果ディマルチプレクサとして
ではなく（プログラマブル）マルチプレクサとして動作
可能である。マルチプレクサにおいては、それぞれが一
つあるいは複数の異なる波長を有するＫ個の信号をＫ個
の光学入力ポートから受領し結合（混成）して、１個の
出力ポートで利用できるようにする。Ｋ個の入力信号
は、Ｎ個の異なる波長の全部を累積的に含む。別の言い
方をすると、どの特定の波長成分もＫ個の入力ポートの
内の１個のポート上のみに存在することができ、それ以
外の場合は競合が発生する。各入力信号はＫ＋１個のレ
ンズを含むマイクロレンズアレイ内のそれぞれのレンズ
でコリメートされる。１個のレンズが出力ポートと整合
し、残りのレンズはそれぞれ対応する入力ポートに整合
している。
も動作可能であり、その結果ディマルチプレクサとして
ではなく（プログラマブル）マルチプレクサとして動作
可能である。マルチプレクサにおいては、それぞれが一
つあるいは複数の異なる波長を有するＫ個の信号をＫ個
の光学入力ポートから受領し結合（混成）して、１個の
出力ポートで利用できるようにする。Ｋ個の入力信号
は、Ｎ個の異なる波長の全部を累積的に含む。別の言い
方をすると、どの特定の波長成分もＫ個の入力ポートの
内の１個のポート上のみに存在することができ、それ以
外の場合は競合が発生する。各入力信号はＫ＋１個のレ
ンズを含むマイクロレンズアレイ内のそれぞれのレンズ
でコリメートされる。１個のレンズが出力ポートと整合
し、残りのレンズはそれぞれ対応する入力ポートに整合
している。
【０００８】各入力ポートから放射されたコリメートビ
ームは、回折グレーティング上に入射され、この回折グ
レーティングが光学信号を波長の関数として（波長に応
じて）回折する。回折グレーティングは、異なる波長を
有する（その結果個々の伝搬角を有する）個々のビーム
の全てを集め、１個のレンズ上に伝搬する。このレンズ
が、各波長に対しマイクロミラーアレイ内の特定のマイ
クロミラー上に集光する（焦点が合う）収束ビームを提
供する。マイクロミラーアレイ内の各ミラーは、個別に
制御され、対応する波長を表す入射ビームを所望の方向
に反射させる。その結果、入射ビームは、（ａ）レンズ
に再び入り、（ｂ）レンズによりコリメートされ回折グ
レーティング上の一つの場所に再度方向付けられ、
（ｃ）回折グレーティングからマイクロレンズアレー内
の特定のレンズを介して所望の出力ポートに最終的に結
合される（特定のマイクロレンズは所望の出力ポートに
整合している）。一般的に出力ポートの数Ｋと光学波長
成分Ｎとは無関係である。ディマルチプレクサは、Ｋ＝
Ｎの系（モード）で動作するよう設計することができ、
その結果各波長成分はどの入力ポートでも放射できる。
本発明は複数の波長が入力ポートに適用されるＫ＜Ｎ
のモードで動作するか、あるいは一つあるいは複数の入
力ポートが使用されないＫ＞Ｎのモードで動作する。い
ずれにしても本発明によれば、Ｋ個の入力ポートから放
射された全ての入力波長は出力ポートに多重化（マルチ
プレクシング結合）することができる。
ームは、回折グレーティング上に入射され、この回折グ
レーティングが光学信号を波長の関数として（波長に応
じて）回折する。回折グレーティングは、異なる波長を
有する（その結果個々の伝搬角を有する）個々のビーム
の全てを集め、１個のレンズ上に伝搬する。このレンズ
が、各波長に対しマイクロミラーアレイ内の特定のマイ
クロミラー上に集光する（焦点が合う）収束ビームを提
供する。マイクロミラーアレイ内の各ミラーは、個別に
制御され、対応する波長を表す入射ビームを所望の方向
に反射させる。その結果、入射ビームは、（ａ）レンズ
に再び入り、（ｂ）レンズによりコリメートされ回折グ
レーティング上の一つの場所に再度方向付けられ、
（ｃ）回折グレーティングからマイクロレンズアレー内
の特定のレンズを介して所望の出力ポートに最終的に結
合される（特定のマイクロレンズは所望の出力ポートに
整合している）。一般的に出力ポートの数Ｋと光学波長
成分Ｎとは無関係である。ディマルチプレクサは、Ｋ＝
Ｎの系（モード）で動作するよう設計することができ、
その結果各波長成分はどの入力ポートでも放射できる。
本発明は複数の波長が入力ポートに適用されるＫ＜Ｎ
のモードで動作するか、あるいは一つあるいは複数の入
力ポートが使用されないＫ＞Ｎのモードで動作する。い
ずれにしても本発明によれば、Ｋ個の入力ポートから放
射された全ての入力波長は出力ポートに多重化（マルチ
プレクシング結合）することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によるプログラマブル光学
マルチプレクサ／ディマルチプレクサは、入力ポートと
出力ポートの間で波長ルーティングを提供する。本発明
は高密度波長分割多重化（dense wavelength divisio
n multiplexed （ＤＷＤＭ））通信システムにおい
て、光学チャネルを選択的に多重化／分離／切り替える
よう設計される。この点に関しディマルチプレクサは、
１個の入力とＫ個の出力を有する１×Ｋの波長スイッチ
として考えることができ、一方マルチプレクサはＫ個の
入力と１個の出力を有するＫ×１の波長スイッチとして
考えることができる。
マルチプレクサ／ディマルチプレクサは、入力ポートと
出力ポートの間で波長ルーティングを提供する。本発明
は高密度波長分割多重化（dense wavelength divisio
n multiplexed （ＤＷＤＭ））通信システムにおい
て、光学チャネルを選択的に多重化／分離／切り替える
よう設計される。この点に関しディマルチプレクサは、
１個の入力とＫ個の出力を有する１×Ｋの波長スイッチ
として考えることができ、一方マルチプレクサはＫ個の
入力と１個の出力を有するＫ×１の波長スイッチとして
考えることができる。
【００１０】図３ａは、プログラマブルマルチプレクサ
モードとして動作したときの本発明の全体的機能を表
す。プログラマブルマルチプレクサ３２０は、複数の入
力ポート３１０−１〜３１０−ｋと出力ポート３３０と
を有する。本発明においては、いずれかの光学チャネル
あるいは複数の光学チャネルの組み合わせをいずれかの
入力ポート３１０−１〜３１０−ｋに挿入して出力ポー
ト３３０から出すことができる。多重化（マルチプレク
シング）プロセスの制御は、マルチプレクサをプログラ
ム可能とするような機能は制御信号３４０により達成さ
れ、この制御信号３４０により、プログラマブルマルチ
プレクサ３２０内で、入力ポートのいずれかと出力ポー
トのいずれかとの間の各光学チャネルに対し独自の通路
を確立する。プログラマブルマルチプレクサ３２０は、
以下に説明するように、２個の異なる入力ポートから、
同一の波長上で動作する２個の光学チャネルが組み合わ
される可能性を物理的に排除するように構成される。
モードとして動作したときの本発明の全体的機能を表
す。プログラマブルマルチプレクサ３２０は、複数の入
力ポート３１０−１〜３１０−ｋと出力ポート３３０と
を有する。本発明においては、いずれかの光学チャネル
あるいは複数の光学チャネルの組み合わせをいずれかの
入力ポート３１０−１〜３１０−ｋに挿入して出力ポー
ト３３０から出すことができる。多重化（マルチプレク
シング）プロセスの制御は、マルチプレクサをプログラ
ム可能とするような機能は制御信号３４０により達成さ
れ、この制御信号３４０により、プログラマブルマルチ
プレクサ３２０内で、入力ポートのいずれかと出力ポー
トのいずれかとの間の各光学チャネルに対し独自の通路
を確立する。プログラマブルマルチプレクサ３２０は、
以下に説明するように、２個の異なる入力ポートから、
同一の波長上で動作する２個の光学チャネルが組み合わ
される可能性を物理的に排除するように構成される。
【００１１】図３ｂに示すように、プログラマブルディ
マルチプレクサモードで動作するときには、プログラマ
ブルマルチプレクサ３２０は逆方向に動作する。プログ
ラマブルディマルチプレクサ３６０は、複数の光学波長
を含む光学通信信号を受領する入力ポート３５０を有す
る。個々の波長はその後独立にＫ個の出力ポート３７０
−１〜３７０−ｋに、制御信号３８０により、プログラ
マブルディマルチプレクサ３６０で割り当てられる。入
力ポートと出力ポートの数ＫはＤＷＤＭチャネルの数と
等しいか、あるいは異なってもよい。
マルチプレクサモードで動作するときには、プログラマ
ブルマルチプレクサ３２０は逆方向に動作する。プログ
ラマブルディマルチプレクサ３６０は、複数の光学波長
を含む光学通信信号を受領する入力ポート３５０を有す
る。個々の波長はその後独立にＫ個の出力ポート３７０
−１〜３７０−ｋに、制御信号３８０により、プログラ
マブルディマルチプレクサ３６０で割り当てられる。入
力ポートと出力ポートの数ＫはＤＷＤＭチャネルの数と
等しいか、あるいは異なってもよい。
【００１２】図４は、複数の入力ポート４１０−１〜４
１０−ｒと複数の出力ポート４３０−１〜４３０−ｓを
有する波長スイッチ４２０を実行する他の動作モードを
示す、ここでｒとｓは異なる整数である。異なる光学チ
ャネルが、入力ポート４１０−１〜４１０−ｒ間に分配
され、各ポートは複数のチャネルを搬送するが、チャネ
ルは２個の異なる入力ポート上には同時には現われるこ
とはない。各光学チャネルは、必要とされる出力宛先ポ
ートである出力ポート４３０−１〜４３０−ｓに、制御
信号４４０の制御により独立にルーティングされる。
１０−ｒと複数の出力ポート４３０−１〜４３０−ｓを
有する波長スイッチ４２０を実行する他の動作モードを
示す、ここでｒとｓは異なる整数である。異なる光学チ
ャネルが、入力ポート４１０−１〜４１０−ｒ間に分配
され、各ポートは複数のチャネルを搬送するが、チャネ
ルは２個の異なる入力ポート上には同時には現われるこ
とはない。各光学チャネルは、必要とされる出力宛先ポ
ートである出力ポート４３０−１〜４３０−ｓに、制御
信号４４０の制御により独立にルーティングされる。
【００１３】図５は、傾斜マイクロミラーを用いて図３
ｂで示したようなプログラマブルディマルチプレクサと
して機能する本発明の一実施例を示す。入力ポート５１
０は、通常シングルモード光ファイバであり、ＤＷＤＭ
通信システムの複数の波長λ−１〜λ−Ｎを含む入力光
学信号を搬送する。ディマルチプレクサ機能を達成する
ために、図３ｂの制御信号３８０により指示されるよう
に、これらの波長の各々は、様々な出力ポート５７０−
１〜５７０−ｋの内の一つのポートに割り当てられるの
が好ましい。複数の波長を同一の出力ポートに割り当て
ることも可能であり、出力ポートの数Ｋは、入力光学信
号の波長の数Ｎに等しい必要はない。
ｂで示したようなプログラマブルディマルチプレクサと
して機能する本発明の一実施例を示す。入力ポート５１
０は、通常シングルモード光ファイバであり、ＤＷＤＭ
通信システムの複数の波長λ−１〜λ−Ｎを含む入力光
学信号を搬送する。ディマルチプレクサ機能を達成する
ために、図３ｂの制御信号３８０により指示されるよう
に、これらの波長の各々は、様々な出力ポート５７０−
１〜５７０−ｋの内の一つのポートに割り当てられるの
が好ましい。複数の波長を同一の出力ポートに割り当て
ることも可能であり、出力ポートの数Ｋは、入力光学信
号の波長の数Ｎに等しい必要はない。
【００１４】図５に示すように、入力ポート５１０から
放射された光学ビーム５０２は、屈折（回折）効果によ
り分散する。マイクロレンズアレイ５２０は、入力ポー
ト５１０と離間しているが整合しており、また出力ポー
ト５７０−１〜５７０−ｋとも整合している。その結果
入出力ポートは、マイクロレンズの前方焦点面（点線で
示した面Ｐ５−１）に配置され、そして各ポートは、そ
の適合したマイクロレンズの光学軸上にある。入力ポー
ト５１０に整合する個々のマイクロレンズの効果は、光
学ビーム５０２をワイドビーム５０５にコリメートし、
その屈折（回折）効果を大幅に減らすことである。高開
口数のレンズ５３０は、そのクリアな開口がマイクロレ
ンズアレイ５２０内の全てのマイクロレンズを含み、ワ
イドビーム５０５を後方焦点面（点線で示す面Ｐ５−
２）に焦点を合わせる。その後このビームは分散し続け
る。
放射された光学ビーム５０２は、屈折（回折）効果によ
り分散する。マイクロレンズアレイ５２０は、入力ポー
ト５１０と離間しているが整合しており、また出力ポー
ト５７０−１〜５７０−ｋとも整合している。その結果
入出力ポートは、マイクロレンズの前方焦点面（点線で
示した面Ｐ５−１）に配置され、そして各ポートは、そ
の適合したマイクロレンズの光学軸上にある。入力ポー
ト５１０に整合する個々のマイクロレンズの効果は、光
学ビーム５０２をワイドビーム５０５にコリメートし、
その屈折（回折）効果を大幅に減らすことである。高開
口数のレンズ５３０は、そのクリアな開口がマイクロレ
ンズアレイ５２０内の全てのマイクロレンズを含み、ワ
イドビーム５０５を後方焦点面（点線で示す面Ｐ５−
２）に焦点を合わせる。その後このビームは分散し続け
る。
【００１５】発散ビーム５０８は、第２レンズ５４０
（その前方焦点面が面Ｐ５−２に一致する場所にある）
によりコリメートされ、その結果全ての入力光学チャネ
ルを含むビーム５１２となる。ビーム５１２は反射性回
折グレーティング５５０上に向けられ、この反射性回折
グレーティング５５０が、波長依存性の回折を導入して
光学チャネルを分離し、その結果各チャネルは独立にア
クセスできる。図に示した回折したビーム５１５は、反
射性回折グレーティング５５０に対し独自の方向すなわ
ち角度で持って伝搬し、特定の波長λ−ｊの１個の光学
チャネルを含む。回折したビーム５１５は、第２レンズ
５４０（レンズの前方焦点面Ｐ５−２にビーム５１８を
集光する）を介して戻る。それぞれが波長λ−１〜λ−
ＮのＮ個のこのようなビームは、それぞれ若干異なる方
向に伝搬する。かくして第２レンズ５４０と反射性回折
グレーティング５５０からなる光学サブシステムは、面
Ｐ５−２で光学チャネルを空間的に分離する。当業者は
この面で波長チャネルの十分な空間的分離を与えるよう
な光学システムを設計することができる。図５は単純化
するために１個の波長λ−ｊのみを示している。
（その前方焦点面が面Ｐ５−２に一致する場所にある）
によりコリメートされ、その結果全ての入力光学チャネ
ルを含むビーム５１２となる。ビーム５１２は反射性回
折グレーティング５５０上に向けられ、この反射性回折
グレーティング５５０が、波長依存性の回折を導入して
光学チャネルを分離し、その結果各チャネルは独立にア
クセスできる。図に示した回折したビーム５１５は、反
射性回折グレーティング５５０に対し独自の方向すなわ
ち角度で持って伝搬し、特定の波長λ−ｊの１個の光学
チャネルを含む。回折したビーム５１５は、第２レンズ
５４０（レンズの前方焦点面Ｐ５−２にビーム５１８を
集光する）を介して戻る。それぞれが波長λ−１〜λ−
ＮのＮ個のこのようなビームは、それぞれ若干異なる方
向に伝搬する。かくして第２レンズ５４０と反射性回折
グレーティング５５０からなる光学サブシステムは、面
Ｐ５−２で光学チャネルを空間的に分離する。当業者は
この面で波長チャネルの十分な空間的分離を与えるよう
な光学システムを設計することができる。図５は単純化
するために１個の波長λ−ｊのみを示している。
【００１６】ミラー列５６０は、面Ｐ５−２に配置さ
れ、その結果各光学チャネルは、別々のミラー素子上に
焦点が合う。各ミラーは、電気制御信号５８０により傾
斜し、その結果発散ビーム５２２は、分散しながら新た
な所望の方向に伝搬する。
れ、その結果各光学チャネルは、別々のミラー素子上に
焦点が合う。各ミラーは、電気制御信号５８０により傾
斜し、その結果発散ビーム５２２は、分散しながら新た
な所望の方向に伝搬する。
【００１７】図５の配置において、発散（diverging）
ビーム５２２は、第２レンズ５４０によりコリメートさ
れ、このコリメートビーム５２５が、反射性回折グレー
ティング５５０で回折され、その結果デバイスの出力ポ
ートに戻るよう伝搬するビーム５２８となる。第２レン
ズ５４０は、ビーム５２８を集光（収束）してそれを収
束（converging）ビーム５３２にし、この収束ビーム５
３２が面Ｐ５−２（第２レンズ５４０の前方焦点面）で
ビームを集光する（焦点を合わせる）。収束ビーム５３
２は、面Ｐ５−２を出た後分散（発散）し、高開口数レ
ンズ５３０により再度コリメートされてビーム５３５と
なる。ビーム５３５は、マイクロレンズアレイ５２０内
の１個のマイクロレンズにより集光され、この集光（fo
cused）ビーム５３８は、面Ｐ５−１で集光して出力ポ
ート５７０−１〜５７０−ｋの所望の１個の出力ポート
に結合する。出力ポートは、ミラー列５６０内の個々の
ミラーを傾斜することにより変えられたビームの伝搬方
向により各波長に対し選択される。
ビーム５２２は、第２レンズ５４０によりコリメートさ
れ、このコリメートビーム５２５が、反射性回折グレー
ティング５５０で回折され、その結果デバイスの出力ポ
ートに戻るよう伝搬するビーム５２８となる。第２レン
ズ５４０は、ビーム５２８を集光（収束）してそれを収
束（converging）ビーム５３２にし、この収束ビーム５
３２が面Ｐ５−２（第２レンズ５４０の前方焦点面）で
ビームを集光する（焦点を合わせる）。収束ビーム５３
２は、面Ｐ５−２を出た後分散（発散）し、高開口数レ
ンズ５３０により再度コリメートされてビーム５３５と
なる。ビーム５３５は、マイクロレンズアレイ５２０内
の１個のマイクロレンズにより集光され、この集光（fo
cused）ビーム５３８は、面Ｐ５−１で集光して出力ポ
ート５７０−１〜５７０−ｋの所望の１個の出力ポート
に結合する。出力ポートは、ミラー列５６０内の個々の
ミラーを傾斜することにより変えられたビームの伝搬方
向により各波長に対し選択される。
【００１８】図５の配置により、各波長は個別に制御さ
れ、そのため各波長を独立にどの出力ポートにも割り当
てることができる。言い換えると本発明によれば、入力
光学波長チャネルは、所望の出力ポート上に現れること
ができる。上記した構成によれば、出力ポート５７０−
１〜５７０−ｋの内の一つあるいは複数の出力ポート
は、複数の光学ビームを受領することができる、その結
果複数の波長を受領することができる。この理由は、ミ
ラー列５６０内のミラーは、ビームを同一の波長依存性
イメージングシステム（第２レンズ５４０、高開口数レ
ンズ５３０、マイクロレンズアレイ５２０、反射性回折
グレーティング５５０から構成されるシステム）を介し
て反射して戻し、そしてこのイメージングシステムは、
マイクロミラーアレイから反射されたビームの全ての伝
搬方向をその所望の出力ポートに向けるよう配列されて
いるからである。しかし単一の出力ポートで複数の光学
ビームを受領する必要がない場合には、ミラー列５６０
内の個々のミラーにより反射され空間的に分離した波長
は、図５の装置に加えて他のイメージング装置の出力ポ
ート５７０−１〜５７０−ｋの方向に戻すことができ
る。このような他の構成においては、パスは第２レンズ
５４０を介した第２のパスを含み、反射性回折グレーテ
ィング５５０上に２度目の入射をしないようにすること
は必須のことではない。当業者はミラー列５６０内の波
長λ−ｊに対応するマイクロミラーにより、加えられた
傾斜が特定の波長チャネルがどの出力ポートに結合され
るかを決定し、そして様々な異なる装置を用いてマイク
ロミラーの出力を個々の出力ポートに向けることができ
る。
れ、そのため各波長を独立にどの出力ポートにも割り当
てることができる。言い換えると本発明によれば、入力
光学波長チャネルは、所望の出力ポート上に現れること
ができる。上記した構成によれば、出力ポート５７０−
１〜５７０−ｋの内の一つあるいは複数の出力ポート
は、複数の光学ビームを受領することができる、その結
果複数の波長を受領することができる。この理由は、ミ
ラー列５６０内のミラーは、ビームを同一の波長依存性
イメージングシステム（第２レンズ５４０、高開口数レ
ンズ５３０、マイクロレンズアレイ５２０、反射性回折
グレーティング５５０から構成されるシステム）を介し
て反射して戻し、そしてこのイメージングシステムは、
マイクロミラーアレイから反射されたビームの全ての伝
搬方向をその所望の出力ポートに向けるよう配列されて
いるからである。しかし単一の出力ポートで複数の光学
ビームを受領する必要がない場合には、ミラー列５６０
内の個々のミラーにより反射され空間的に分離した波長
は、図５の装置に加えて他のイメージング装置の出力ポ
ート５７０−１〜５７０−ｋの方向に戻すことができ
る。このような他の構成においては、パスは第２レンズ
５４０を介した第２のパスを含み、反射性回折グレーテ
ィング５５０上に２度目の入射をしないようにすること
は必須のことではない。当業者はミラー列５６０内の波
長λ−ｊに対応するマイクロミラーにより、加えられた
傾斜が特定の波長チャネルがどの出力ポートに結合され
るかを決定し、そして様々な異なる装置を用いてマイク
ロミラーの出力を個々の出力ポートに向けることができ
る。
【００１９】ミラー列５６０内の個々のミラーを複数の
状態のうちの一つ状態に傾けるようにする装置は、様々
な技術例えば電圧をかけることにより行うことができ
る。ミラーの独自の傾斜は、出力ポートを選択するため
に必要であるために、この傾斜とポートに対応する特有
の電圧が存在する。ＷＤＭシステムの各波長成分に対す
る各出力ポートを制御するのに必要な電圧を測定しデー
タベースに記憶させることができる。動作させる際に
は、コマンドは各通信チャネル用の特定の出力ポートを
必要とする。デバイスのコントローラーは、ミラー列５
６０のミラーを設定するために必要な電圧をデータベー
スから得てその必要な電圧を各ミラーに加える。
状態のうちの一つ状態に傾けるようにする装置は、様々
な技術例えば電圧をかけることにより行うことができ
る。ミラーの独自の傾斜は、出力ポートを選択するため
に必要であるために、この傾斜とポートに対応する特有
の電圧が存在する。ＷＤＭシステムの各波長成分に対す
る各出力ポートを制御するのに必要な電圧を測定しデー
タベースに記憶させることができる。動作させる際に
は、コマンドは各通信チャネル用の特定の出力ポートを
必要とする。デバイスのコントローラーは、ミラー列５
６０のミラーを設定するために必要な電圧をデータベー
スから得てその必要な電圧を各ミラーに加える。
【００２０】図５の入力ポート５１０と出力ポート５７
０−１〜５７０−ｋは、線形（１次元）のアレイとして
示され、ミラー列５６０内の個々のミラーは１本の回転
軸を有し、所望の出力ポートに対応する方向にビームを
反射させることもできる。入力ポートと出力ポートは、
２次元に配列することも可能であり、入力面をより効率
的に配置することができる。この場合ミラー列５６０内
の個々のミラーは、２本の直行する回転軸を有し、所望
の出力ポートに対応する方向にビームを反射させる。
０−１〜５７０−ｋは、線形（１次元）のアレイとして
示され、ミラー列５６０内の個々のミラーは１本の回転
軸を有し、所望の出力ポートに対応する方向にビームを
反射させることもできる。入力ポートと出力ポートは、
２次元に配列することも可能であり、入力面をより効率
的に配置することができる。この場合ミラー列５６０内
の個々のミラーは、２本の直行する回転軸を有し、所望
の出力ポートに対応する方向にビームを反射させる。
【００２１】図５のプログラマブルディマルチプレクサ
は、出力ポート５７０−１〜５７０−ｋを入力ポートと
して、また入力ポート５１０を出力ポートとして用いる
ことによりプログラマブルマルチプレクサとして動作す
ることも可能である。その場合、図５の各構成要素は上
記したのとは逆に動作させる。具体的に説明すると、出
力ポート５７０−１上の入力を用いて、その入力からの
集光ビーム５３８をマイクロレンズアレイ５２０内の所
定の整合したレンズでもってコリメートし、高開口数レ
ンズ５３０を介して第２レンズ５４０に向ける。この場
合分散ビームがコリメートされ、反射性回折グレーティ
ング５５０に加えられる。この配置は、反射性回折グレ
ーティング５５０から反射したビーム（及び他の入力波
長とポートの他の反射されたビームの全ても）は第２レ
ンズ５４０を介してミラー列５６０内の特定のミラーに
向けられる。これらのミラーは本発明によれば、第２レ
ンズ５４０を介したビームを反射性回折グレーティング
５５０上の適宜のポイントに反射させ、その結果全ての
ビームは、グレーティング５５０から第２レンズ５４０
を介して反射され、その後高開口数レンズ５３０を介し
て最終的に単一の入力ポート５１０上に全て入射する。
は、出力ポート５７０−１〜５７０−ｋを入力ポートと
して、また入力ポート５１０を出力ポートとして用いる
ことによりプログラマブルマルチプレクサとして動作す
ることも可能である。その場合、図５の各構成要素は上
記したのとは逆に動作させる。具体的に説明すると、出
力ポート５７０−１上の入力を用いて、その入力からの
集光ビーム５３８をマイクロレンズアレイ５２０内の所
定の整合したレンズでもってコリメートし、高開口数レ
ンズ５３０を介して第２レンズ５４０に向ける。この場
合分散ビームがコリメートされ、反射性回折グレーティ
ング５５０に加えられる。この配置は、反射性回折グレ
ーティング５５０から反射したビーム（及び他の入力波
長とポートの他の反射されたビームの全ても）は第２レ
ンズ５４０を介してミラー列５６０内の特定のミラーに
向けられる。これらのミラーは本発明によれば、第２レ
ンズ５４０を介したビームを反射性回折グレーティング
５５０上の適宜のポイントに反射させ、その結果全ての
ビームは、グレーティング５５０から第２レンズ５４０
を介して反射され、その後高開口数レンズ５３０を介し
て最終的に単一の入力ポート５１０上に全て入射する。
【００２２】図５の構成は、図４で示した機能について
説明したように波長スイッチとしても動作するよう容易
に変更可能である。（プログラマブルディマルチプレク
サの場合）１個の入力ポートとｋ個の出力ポートの代わ
りに、ｋ＋１個のデバイスポートがｒ個の入力ポートと
ｓ個の出力ポートとなるように再度配置する（ｋ＋１＝
ｒ＋ｓ）。ミラー列５６０内のマイクロミラーにより、
ｒ個の入力ポートの内の１個のポートに現われる各入力
波長を、ｓ個の出力ポートの内のいずれの出力ポートに
も独立に接続することができる。
説明したように波長スイッチとしても動作するよう容易
に変更可能である。（プログラマブルディマルチプレク
サの場合）１個の入力ポートとｋ個の出力ポートの代わ
りに、ｋ＋１個のデバイスポートがｒ個の入力ポートと
ｓ個の出力ポートとなるように再度配置する（ｋ＋１＝
ｒ＋ｓ）。ミラー列５６０内のマイクロミラーにより、
ｒ個の入力ポートの内の１個のポートに現われる各入力
波長を、ｓ個の出力ポートの内のいずれの出力ポートに
も独立に接続することができる。
【００２３】本発明の他の実施例を図６に示す。同図で
は、入力信号中に含まれる一つあるいは複数の波長が、
複数の出力ポートのそれぞれに分配されるようなプログ
ラマブルディマルチプレクサが実現される。図６におい
て、入力ポート６１０は、ＤＷＤＭ通信システムの複数
の波長λ−１〜λ−Ｎを含む光学入力信号を搬送する。
これらの波長の各々は、様々な出力ポート６６０−１〜
６６０−ｋの内の一つの出力ポートにマイクロミラーア
レイ６５０に加えられる電気制御信号６７０により指示
された通りに割り当てられる。図６の構成においては、
入力ポートと出力ポートは、マイクロレンズアレイ６２
０のレンズの前方焦点面に一致する面Ｐ６−１に配置さ
れる。入力ポート６１０からの光学ビーム６０２は、マ
イクロレンズアレイ６２０内の１個のレンズによりコリ
メートされる。その結果得られたコリメートビーム６０
５は、自由空間を伝搬し回折グレーティング６３０に入
り、この回折グレーティング６３０が波長に従って光学
信号を角度的に分散する。
は、入力信号中に含まれる一つあるいは複数の波長が、
複数の出力ポートのそれぞれに分配されるようなプログ
ラマブルディマルチプレクサが実現される。図６におい
て、入力ポート６１０は、ＤＷＤＭ通信システムの複数
の波長λ−１〜λ−Ｎを含む光学入力信号を搬送する。
これらの波長の各々は、様々な出力ポート６６０−１〜
６６０−ｋの内の一つの出力ポートにマイクロミラーア
レイ６５０に加えられる電気制御信号６７０により指示
された通りに割り当てられる。図６の構成においては、
入力ポートと出力ポートは、マイクロレンズアレイ６２
０のレンズの前方焦点面に一致する面Ｐ６−１に配置さ
れる。入力ポート６１０からの光学ビーム６０２は、マ
イクロレンズアレイ６２０内の１個のレンズによりコリ
メートされる。その結果得られたコリメートビーム６０
５は、自由空間を伝搬し回折グレーティング６３０に入
り、この回折グレーティング６３０が波長に従って光学
信号を角度的に分散する。
【００２４】波長λ−ｊ（同図には便宜上λ−ｊのビー
ムのみを示す）の回折ビーム６０８が第２レンズ６４０
に伝搬し、ビーム６１２をレンズの後方焦点面Ｐ６−２
に集光する。マイクロミラーアレイ６５０は、面Ｐ６−
２上に配置されるが、各光学波長に対し１個のミラーを
有しその結果全部でＮ個のミラーがある。チャネルλ−
ｊに対応するミラーは、反射ビーム６１５を所望の方向
に向けて、その結果最終的に正しい出力ポートに結合さ
れる。第２レンズ６４０は、反射ビーム６１５をビーム
６１８にコリメートし、このビーム６１８は、その後回
折グレーティング６３０で回折される。回折されたビー
ム６２２は、自由空間を伝搬し、所望の出力ポートに整
合したマイクロレンズアレイ６２０内のレンズにより集
光される。収束ビーム６２５は、面Ｐ６−１で集光し、
そこで出力ポート６６０−１〜６６０−ｋのアレイ内の
所望の出力ポート（図では出力ポート６６０−ｋで示
す）に結合される。図５の構成においては、デバイスの
ポートは１本の軸のマイクロレンズでもって線形（１次
元）のアレイとして配列することも、あるいは２本の軸
のマイクロミラーの２次元の配列にすることも可能であ
る。
ムのみを示す）の回折ビーム６０８が第２レンズ６４０
に伝搬し、ビーム６１２をレンズの後方焦点面Ｐ６−２
に集光する。マイクロミラーアレイ６５０は、面Ｐ６−
２上に配置されるが、各光学波長に対し１個のミラーを
有しその結果全部でＮ個のミラーがある。チャネルλ−
ｊに対応するミラーは、反射ビーム６１５を所望の方向
に向けて、その結果最終的に正しい出力ポートに結合さ
れる。第２レンズ６４０は、反射ビーム６１５をビーム
６１８にコリメートし、このビーム６１８は、その後回
折グレーティング６３０で回折される。回折されたビー
ム６２２は、自由空間を伝搬し、所望の出力ポートに整
合したマイクロレンズアレイ６２０内のレンズにより集
光される。収束ビーム６２５は、面Ｐ６−１で集光し、
そこで出力ポート６６０−１〜６６０−ｋのアレイ内の
所望の出力ポート（図では出力ポート６６０−ｋで示
す）に結合される。図５の構成においては、デバイスの
ポートは１本の軸のマイクロレンズでもって線形（１次
元）のアレイとして配列することも、あるいは２本の軸
のマイクロミラーの２次元の配列にすることも可能であ
る。
【００２５】図６の実施例は、図５の実施例で説明した
ように入力と出力を逆にすることにより、あるいは入力
ポートであるポートを出力ポートに割り当てることによ
り、プログラマブルマルチプレクサ又は波長スイッチと
して動作するよう変更可能である。
ように入力と出力を逆にすることにより、あるいは入力
ポートであるポートを出力ポートに割り当てることによ
り、プログラマブルマルチプレクサ又は波長スイッチと
して動作するよう変更可能である。
【００２６】本発明により構成されたプログラマブルデ
ィマルチプレクサの実施例は、マイクロウォークオフプ
リズム又はミラー（micro-walkoff prisms or mirror
s）を用いているが、これを図７ａと７ｂに示す。同じ
実施例を図７ａはｙ−ｚ面から、図７ｂはｘ−ｚ面から
見た図である。この実施例において、入力ポート７１０
と出力ポート７７０−１〜７７０−ｋは、それぞれ面Ｐ
７−１上に１次元に配列されている。ポートはシステム
のｘ軸に沿って整合している。入力ポート７１０からの
出力ビーム７０２は、波長λ−１〜λ−Ｎの複数の光学
チャネルを含む。出力ビームは、レンズ７２０によりコ
リメートされるが、このレンズ７２０は、前方焦点面が
Ｐ７−１に一致するよう配置されている。コリメートビ
ーム７０５は、反射性回折グレーティング７３０に入射
される。回折効果により、ｙ−ｚ面の光学波長に従って
光学チャネルが角度的に分離される。回折ビーム７０８
は、波長λ−ｊの任意に選択された光学チャネルを表
し、残りの他の波長のビームは図面を単純にするため示
していない。ビーム７１２は、レンズ７２０により、面
Ｐ７−１で後方伝搬方向でマイクロプリズム列７４０の
１個のミラー上で集光する。光学波長は、ｙ軸方向で空
間的に分離され、マイクロプリズム列７４０は各波長に
対し個々のプリズムを提供する。当業者はマイクロプリ
ズムアレイ上に波長チャネルを十分空間的に分離したよ
うな光学システムを容易に設計できる。
ィマルチプレクサの実施例は、マイクロウォークオフプ
リズム又はミラー（micro-walkoff prisms or mirror
s）を用いているが、これを図７ａと７ｂに示す。同じ
実施例を図７ａはｙ−ｚ面から、図７ｂはｘ−ｚ面から
見た図である。この実施例において、入力ポート７１０
と出力ポート７７０−１〜７７０−ｋは、それぞれ面Ｐ
７−１上に１次元に配列されている。ポートはシステム
のｘ軸に沿って整合している。入力ポート７１０からの
出力ビーム７０２は、波長λ−１〜λ−Ｎの複数の光学
チャネルを含む。出力ビームは、レンズ７２０によりコ
リメートされるが、このレンズ７２０は、前方焦点面が
Ｐ７−１に一致するよう配置されている。コリメートビ
ーム７０５は、反射性回折グレーティング７３０に入射
される。回折効果により、ｙ−ｚ面の光学波長に従って
光学チャネルが角度的に分離される。回折ビーム７０８
は、波長λ−ｊの任意に選択された光学チャネルを表
し、残りの他の波長のビームは図面を単純にするため示
していない。ビーム７１２は、レンズ７２０により、面
Ｐ７−１で後方伝搬方向でマイクロプリズム列７４０の
１個のミラー上で集光する。光学波長は、ｙ軸方向で空
間的に分離され、マイクロプリズム列７４０は各波長に
対し個々のプリズムを提供する。当業者はマイクロプリ
ズムアレイ上に波長チャネルを十分空間的に分離したよ
うな光学システムを容易に設計できる。
【００２７】この実施例において、各マイクロプリズム
素子は同調可能なビームのウォークオフすなわちシフト
を提供でき、このシフトはルーフトッププリズム（９０
度に配置された２個のミラー）の平行移動（tranalatio
n）により達成できる。この平行移動の方向はｘ軸内で
ある。ビーム７１２から空間的にシフトした反射ビーム
７１５が、レンズ７２０によりコリメートされる。コリ
メートビーム７１８は、反射性回折グレーティング７３
０上に入射される。回折したビーム７２２は、自由空間
をレンズ７２０まで伝搬し、このレンズ７２０は、ビー
ムを出力ポート７７０−１〜７７０−ｋの内の所望の一
つの出力ポート上に集光する。アレイ７４０内の波長λ
−ｊに対応するマイクロプリズムにより加えられる空間
的シフトが、その特定の波長チャネルがどの出力ポート
に結合されるかを決定する。各波長は別個に制御される
ために各波長を独立に割り当てることができ、これによ
り入力光学波長チャネルを所望の出力ポート上に出現さ
せることができる。
素子は同調可能なビームのウォークオフすなわちシフト
を提供でき、このシフトはルーフトッププリズム（９０
度に配置された２個のミラー）の平行移動（tranalatio
n）により達成できる。この平行移動の方向はｘ軸内で
ある。ビーム７１２から空間的にシフトした反射ビーム
７１５が、レンズ７２０によりコリメートされる。コリ
メートビーム７１８は、反射性回折グレーティング７３
０上に入射される。回折したビーム７２２は、自由空間
をレンズ７２０まで伝搬し、このレンズ７２０は、ビー
ムを出力ポート７７０−１〜７７０−ｋの内の所望の一
つの出力ポート上に集光する。アレイ７４０内の波長λ
−ｊに対応するマイクロプリズムにより加えられる空間
的シフトが、その特定の波長チャネルがどの出力ポート
に結合されるかを決定する。各波長は別個に制御される
ために各波長を独立に割り当てることができ、これによ
り入力光学波長チャネルを所望の出力ポート上に出現さ
せることができる。
【００２８】図７の実施例は、図５の実施例で説明した
のと同様な方法でプログラマブルマルチプレクサあるい
は波長交換器として動作するよう変更することが可能で
ある。
のと同様な方法でプログラマブルマルチプレクサあるい
は波長交換器として動作するよう変更することが可能で
ある。
【００２９】ＷＤＭシステムの光学チャネルの数が増加
する傾向が続いても、プログラマブルディマルチプレク
サの出力ポートの数（あるいはプログラマブルマルチプ
レクサモードにおける入力ポートの数）Ｋは、同一の割
合では増加することはない、その結果チャネルの数Ｎに
対しポートの数Ｋが少ない構成（すなわちＫ＜＜Ｎ）を
有することが必要となる。このような状況に対処するた
め、図５〜７に記載したようなプログラマブルディマル
チプレクサ（あるいはプログラマブルマルチプレクサ）
をカスケード接続した構造を用いることが可能である。
する傾向が続いても、プログラマブルディマルチプレク
サの出力ポートの数（あるいはプログラマブルマルチプ
レクサモードにおける入力ポートの数）Ｋは、同一の割
合では増加することはない、その結果チャネルの数Ｎに
対しポートの数Ｋが少ない構成（すなわちＫ＜＜Ｎ）を
有することが必要となる。このような状況に対処するた
め、図５〜７に記載したようなプログラマブルディマル
チプレクサ（あるいはプログラマブルマルチプレクサ）
をカスケード接続した構造を用いることが可能である。
【００３０】図８に示すように、入力ポート８１０は、
入力光学チャネルλ−１〜λ−Ｎを第１のプログラマブ
ルディマルチプレクサ８２０−０に搬送する。そのプロ
グラマブルディマルチプレクサ８２０−０の各出力ポー
トは第２段のプログラマブルディマルチプレクサ８２０
−１，−２，−３に接続される。かくして出力ポート８
３０−１はプログラマブルディマルチプレクサ８２０−
１に、出力ポート８３０−２はプログラマブルディマル
チプレクサ８２０−２に接続される。第１のプログラマ
ブルディマルチプレクサ８２０−０はいずれかのＫ個の
チャネルをその出力ポートのそれぞれに割り当てること
ができる。これらのＫ個のチャネルは、後続の第２段の
プログラマブルディマルチプレクサにより個々の出力ポ
ートに分離される。この構成により利用可能な出力ポー
トの数をＫからＫ２の個数に増やすことができる。（カ
スケード接続されたディマルチプレクサは、同一数Ｋ個
のポートを有する必要はない。あるディマルチプレクサ
がＫ個のポートを有し、別のディマルチプレクサがＫ′
個のポートを有するならば、カスケード接続された構成
の全ポート数はＫ×Ｋ′個である）。必要によってはカ
スケード接続するアプローチは、全てのチャネルが別の
出力ポートに割り当てるまで続けることができる。この
カスケード接続された構成は、Ｎ個の波長の内利用され
る少ない数の波長で始まるような一般的なシステム展開
と適合性がある。最初に少ない数のプログラマブルディ
マルチプレクサを展開し、動作波長の数が増えるにつれ
てより多くの数のプログラマブルディマルチプレクサを
後で挿入（設置）することができる。このような解決方
法は、低い初期投資で、成長するにつれて設備投資を増
やすアーキテクチャーを提供できる。
入力光学チャネルλ−１〜λ−Ｎを第１のプログラマブ
ルディマルチプレクサ８２０−０に搬送する。そのプロ
グラマブルディマルチプレクサ８２０−０の各出力ポー
トは第２段のプログラマブルディマルチプレクサ８２０
−１，−２，−３に接続される。かくして出力ポート８
３０−１はプログラマブルディマルチプレクサ８２０−
１に、出力ポート８３０−２はプログラマブルディマル
チプレクサ８２０−２に接続される。第１のプログラマ
ブルディマルチプレクサ８２０−０はいずれかのＫ個の
チャネルをその出力ポートのそれぞれに割り当てること
ができる。これらのＫ個のチャネルは、後続の第２段の
プログラマブルディマルチプレクサにより個々の出力ポ
ートに分離される。この構成により利用可能な出力ポー
トの数をＫからＫ２の個数に増やすことができる。（カ
スケード接続されたディマルチプレクサは、同一数Ｋ個
のポートを有する必要はない。あるディマルチプレクサ
がＫ個のポートを有し、別のディマルチプレクサがＫ′
個のポートを有するならば、カスケード接続された構成
の全ポート数はＫ×Ｋ′個である）。必要によってはカ
スケード接続するアプローチは、全てのチャネルが別の
出力ポートに割り当てるまで続けることができる。この
カスケード接続された構成は、Ｎ個の波長の内利用され
る少ない数の波長で始まるような一般的なシステム展開
と適合性がある。最初に少ない数のプログラマブルディ
マルチプレクサを展開し、動作波長の数が増えるにつれ
てより多くの数のプログラマブルディマルチプレクサを
後で挿入（設置）することができる。このような解決方
法は、低い初期投資で、成長するにつれて設備投資を増
やすアーキテクチャーを提供できる。
【００３１】上記に記載に基づいて、各波長に対し独立
にモジュールの入力ポートと出力ポートの間の接続を確
立するプログラマブル光学マルチプレクサ／ディマルチ
プレクサモジュールを説明した。プログラマブルマルチ
プレクサ／ディマルチプレクサは光学波長を空間的に分
散する光学構成を有し、各チャネルのビーム操作を独立
に行える同調可能な（すなわち傾斜可能な）のマイクロ
ミラーを有する。ビームの反射方向を制御することによ
り、波長レベルで入力ポートと出力ポートとの間の接続
を決定できる。本発明による機能は、波長再構成可能な
光学ネットワークが出現するにつれて最も重要となる。
にモジュールの入力ポートと出力ポートの間の接続を確
立するプログラマブル光学マルチプレクサ／ディマルチ
プレクサモジュールを説明した。プログラマブルマルチ
プレクサ／ディマルチプレクサは光学波長を空間的に分
散する光学構成を有し、各チャネルのビーム操作を独立
に行える同調可能な（すなわち傾斜可能な）のマイクロ
ミラーを有する。ビームの反射方向を制御することによ
り、波長レベルで入力ポートと出力ポートとの間の接続
を決定できる。本発明による機能は、波長再構成可能な
光学ネットワークが出現するにつれて最も重要となる。
【００３２】本発明の変形例として、例えば本発明の概
念は異なる波長の光学ビームの伝搬パラメータを多くの
状態の内の一つの状態に修正することができ、その結果
ビームは所望の場所に向けることができる。本発明の実
施例は、入射したビームの伝搬パラメータを修正するこ
とのできる代表的な素子として、傾斜ミラーとシフト可
能なルーフトッププリズムを用いている。他のビームを
修正（変更）する素子も用いることができ、例えば光学
光変調器（液晶デバイス、音響光学デバイス、電子−光
学デバイス等）を用いることができる。他のミラーの組
み合わせ、切り替えボリュームホログラム、あるいは光
クリスタル等を用いることもできる。別の例として、傾
斜ミラーアレイとマイクロウォークオフプリズムアレイ
を単一の波長、又はチャネルのビーム伝搬を制御するも
のとして記載したが、これらの素子は波長領域内で連続
する複数のチャネルのグループのビーム伝搬を制御する
こともできる。従って図７のプログラマブルディマルチ
プレクサにおいては、デバイスは波長の連続するグルー
プ内にＮ個の別々な波長をＮ未満のミラーを含むプリズ
ムアレイを用いて制御でき、これにより各グループをＫ
個のデバイス出力の内のいずれか一つに独立に割り当て
ることができる。
念は異なる波長の光学ビームの伝搬パラメータを多くの
状態の内の一つの状態に修正することができ、その結果
ビームは所望の場所に向けることができる。本発明の実
施例は、入射したビームの伝搬パラメータを修正するこ
とのできる代表的な素子として、傾斜ミラーとシフト可
能なルーフトッププリズムを用いている。他のビームを
修正（変更）する素子も用いることができ、例えば光学
光変調器（液晶デバイス、音響光学デバイス、電子−光
学デバイス等）を用いることができる。他のミラーの組
み合わせ、切り替えボリュームホログラム、あるいは光
クリスタル等を用いることもできる。別の例として、傾
斜ミラーアレイとマイクロウォークオフプリズムアレイ
を単一の波長、又はチャネルのビーム伝搬を制御するも
のとして記載したが、これらの素子は波長領域内で連続
する複数のチャネルのグループのビーム伝搬を制御する
こともできる。従って図７のプログラマブルディマルチ
プレクサにおいては、デバイスは波長の連続するグルー
プ内にＮ個の別々な波長をＮ未満のミラーを含むプリズ
ムアレイを用いて制御でき、これにより各グループをＫ
個のデバイス出力の内のいずれか一つに独立に割り当て
ることができる。
【００３３】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は発明の容易な理解のためで、その技術的範囲を
制限するよう解釈されるべきではない。
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は発明の容易な理解のためで、その技術的範囲を
制限するよう解釈されるべきではない。
【図１】 従来の光学波長ディマルチプレクサの動作を
表す図
表す図
【図２】 同調可能な波長ソースと複数のチャネルを多
重化するのに必要な従来のハードウェアを表す図
重化するのに必要な従来のハードウェアを表す図
【図３】 （ａ）プログラマブル光学波長マルチプレク
サとして動作したときの本発明の動作を表し、（ｂ）プ
ログラマブル光学波長ディマルチプレクサとして動作し
たときの本発明の動作を表す図
サとして動作したときの本発明の動作を表し、（ｂ）プ
ログラマブル光学波長ディマルチプレクサとして動作し
たときの本発明の動作を表す図
【図４】 複数の入力ポートと複数の出力ポートとを具
備する波長スイッチを表す図
備する波長スイッチを表す図
【図５】 傾斜マイクロミラーを用いてプログラマブル
ディマルチプレクサとして動作する本発明の一実施例を
表す図
ディマルチプレクサとして動作する本発明の一実施例を
表す図
【図６】 傾斜マイクロミラーを用いてプログラマブル
ディマルチプレクサとして動作する本発明の他の実施例
を表す図
ディマルチプレクサとして動作する本発明の他の実施例
を表す図
【図７】 （ａ）シフト導入マイクロプリズムを用いて
プログラマブルディマルチプレクサとして動作する本発
明の他の実施例を表す図
プログラマブルディマルチプレクサとして動作する本発
明の他の実施例を表す図
【図８】 出力チャネル数を増加するためのプログラマ
ブルディマルチプレクサをカスケード接続した図
ブルディマルチプレクサをカスケード接続した図
１１０ 入力ポート
１２０ 光学ディマルチプレクサ
１３０ 出力ポート
２２０ 交換マトリクス
２１０ 同調可能なレーザ信号
２３０ 入力ポート
２４０ マルチプレクサ
２５０ 出力ポート
３２０ プログラマブルマルチプレクサ
３６０ プログラマブルディマルチプレクサ
３１０ 入力ポート
３４０ 制御信号
３３０ 出力ポート
３５０ 入力ポート
３８０ 制御信号
３７０ 出力ポート
４２０ 波長スイッチ
４３０ 出力ポート
４１０ 入力ポート
４４０ 制御信号
５１０ 入力ポート
５７０ 出力ポート
５０２ 光学ビーム
５２０ マイクロレンズアレイ
５０５ ワイドビーム
５３０ 高開口数レンズ
５４０ 第２レンズ
５０８ 発散ビーム
５５０ 反射性回折グレーティング
５１５ 回折したビーム
５２２ 発散ビーム
５８０ 電気制御信号
５２５ コリメートビーム
５２８ ビーム
５３２ 収束ビーム
５３５ ビーム
５３８ 集光ビーム
５６０ ミラー列
５４０ レンズ
６０２ 光学ビーム
６６０ 出力ポート
６７０ 電気制御信号
６５０ マイクロミラーアレイ
６４０ 第２レンズ
６３０ 回折グレーティング
６０５ コリメートビーム
６２０ マイクロレンズアレイ
６１０ 入力ポート
６０８ 回折ビーム
６４０ レンズ
６１２ ビーム
６１５ 反射ビーム
６１８ ビーム
６２５ 収束ビーム
７１０ 入力ポート
７７０ 出力ポート
７０２ 出力ビーム
７２０ レンズ
７０５ コリメートビーム
７３０ 反射性回折グレーティング
７０８ 回折ビーム
７１２ ビーム
７４０ マイクロプリズム列
７１２ 入射ビーム
７３０ 回折グレーティング
７１８ コリメートビーム
７１５ 反射ビーム
８１０ 入力ポート
８２０ プログラマブルディマルチプレクサ
８３０ 出力ポート
８４０ 出力ポート
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｈ０４Ｑ 3/52
(71)出願人 596077259
600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ,
Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ
ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ.
(72)発明者 ダン マーク マロム
アメリカ合衆国、07731 ニュージャージ
ー州、ハウエル、アッシュウッド コート
223
(72)発明者 デイビット トーマス ネルソン
アメリカ合衆国、08857 ニュージャージ
ー州、オールド ブリッジ、アイゼンハワ
ー ドライブ 11
Ｆターム(参考） 2H041 AA17 AB14 AC06 AZ05
2K002 AA02 AB04 BA06 BA12 CA14
HA02 HA10
5K069 AA16 BA01 BA09 CB01 DB07
DB36 EA07 EA25
5K102 AA15 AD01 MA01 MA02 MB11
NA02 PD01 PD05 PD16 RB02
RB07 RB11 RC03
Claims (8)
- 【請求項１】 それぞれが１個あるいは複数の異なる波
長を有するＫ個の入力信号をＫ個の光学入力ポートから
受領しこれらを組み合わせて１個の出力ポートに出力す
るプログラマブルマルチプレクサにおいて、 前記Ｋ個の入力信号は、全部でＮ個の異なる波長を含
み、 （Ａ） Ｋ＋１個のレンズを有するマイクロレンズアレ
イ（５２０）と、 ここで、（ａ） １個のレンズは出力ポート（５１０）
に整合し、残りのＫ個のレンズは対応する入力ポート
（５７０）に整合し、 （ｂ） 各入力信号は、前記マイクロレンズアレイのそ
れぞれのレンズによりコリメートされ、 （Ｂ） Ｎ個の傾斜マイクロミラーを含むマイクロミラ
ーアレイ（５６０）と、 （Ｃ） 各入力ポートから放射されたコリメートされた
ビームを回折グレーティング（５５０）に向ける手段
（５３０，５４０）と、 （Ｄ） 対応する波長を表す入射ビーム（５３５）を所
望の方向に反射させるようマイクロミラーアレイ（５６
０）内の各ミラーを個別に制御する手段（５８０）とを
有し、 前記回折グレーティング（５５０）は、その波長に応じ
て光学信号を回折し、 前記回折グレーティング（５５０）は、独自の波長を有
する個々の分離したビームを前記マイクロミラーアレイ
（５６０）内の特定のマイクロミラーに伝搬させ、 前記入射ビーム（５３５）は、前記回折グレーティング
（５５０）の単一の場所に再方向付けられ、前記回折グ
レーティングから、出力ポートに整合したマイクロレン
ズアレイの特定のレンズを介して、出力ポート（５１
０）に結合することを特徴とするプログラマブルマルチ
プレクサ。 - 【請求項２】 複数の波長を含む混成光学信号を受領
し、前記波長の信号を複数の出力ポートの内の所望のポ
ートに向ける光学ディマルチプレクサにおいて、 （Ａ） 回折グレーティングと、 （Ｂ） 前記回折グレーティングに前記混成信号を向け
る第１手段と、 この第１手段により前記複数の波長は波長に従って個別
の伝搬角度で分散し、それにより異なる波長を有するＮ
個の個別のビームを形成し、 （Ｃ） 複数の素子を有するビーム変更アレイと （Ｄ） 前記Ｎ個の個別のビームを、前記ビーム変更ア
レイ内の素子の一つに向ける第２手段と （Ｅ） 前記ビーム変更アレイ内の素子を制御する手段
とを有し、 前記ビーム変更アレイ内の素子で変更された後のＮ個の
個別のビームを複数の出力ポートの内の所望の出力ポー
トに向けることを特徴とするディマルチプレクサ。 - 【請求項３】 前記ビーム変更アレイ内の素子は、傾斜
ミラーであることを特徴とする請求項２記載の光学ディ
マルチプレクサ。 - 【請求項４】 前記ビーム変更アレイ内の素子は、平行
移動するルーフトッププリズムであることを特徴とする
請求項２記載のディマルチプレクサ。 - 【請求項５】 （Ｆ） 前記反射されたビームの内複数
のビームを、前記複数の出力ポートの内の特定の一つの
出力ポートに結合する手段をさらに有することを特徴と
する請求項２記載のディマルチプレクサ。 - 【請求項６】 前記Ｎ個の個別のビームは、前記マイク
ロレンズアレイ内の他のレンズを介して複数の出力ポー
トの内の所望の出力ポートに向けられることを特徴とす
る請求項２記載のディマルチプレクサ。 - 【請求項７】 前記第２手段は、レンズを含むことを特
徴とする請求項２記載のディマルチプレクサ。 - 【請求項８】 それぞれが１個あるいは複数個のの異な
る波長を有するｒ個の入力信号をｒ個の光学入力ポート
から受領しこれらを組み合わせてｓ個の出力ポートに出
力するプログラマブル光学スイッチにおいて、 前記波長の内１つあるいは複数の波長は、異なるｓ個の
出力ポートで得られ、 前記ｒ個の入力信号は、異なる波長を含み、 （Ａ） ｒ＋ｓ個のレンズを有するマイクロレンズアレ
イと、 ここで、（ａ） １個のレンズは、前記ｓ個の出力ポー
ト内の対応した一つの出力ポートに整合し、残りのレン
ズは、前記ｒ個の入力ポートの内対応する一つの入力ポ
ートに整合し （ｂ） 各入力信号は前記マイクロレンズアレイのそれ
ぞれのレンズによりコリメートされ、 （Ｂ） 複数の傾斜マイクロミラーを含むマイクロミラ
ーアレイと、 （Ｃ） 各ｒ個の入力ポートから放射されたｒ個のコリ
メートされたビームを回折グレーティングに向ける手段
と、 前記回折グレーティングは、その波長に応じてｒ個の光
学信号を回折し、 前記回折グレーティングは、独自の波長を有する個々の
分離したビームを前記マイクロミラーアレイ内の特定の
マイクロミラーに伝搬させ、 （Ｄ） 対応する波長を表す入射ビームを所望の方向に
反射させるよう、マイクロミラーアレイ内の各ミラーを
個別に制御する手段とを有し、 前記入射ビームは、回折グレーティングの単一の場所に
再方向付けられ、前記回折グレーティングから、１つの
出力ポートに整合したマイクロレンズアレイの特定のレ
ンズを介して、ｓ個の出力ポートの内の前記１つの出力
ポートに結合されることを特徴とするプログラマブルマ
ルチプレクサ。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US30027201P | 2001-06-22 | 2001-06-22 | |
| US60/300272 | 2001-06-22 | ||
| US09/944800 | 2001-08-31 | ||
| US09/944,800 US6657770B2 (en) | 2001-06-22 | 2001-08-31 | Programmable optical multiplexer/demultiplexer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003101479A true JP2003101479A (ja) | 2003-04-04 |
| JP2003101479A5 JP2003101479A5 (ja) | 2005-08-04 |
Family
ID=26971680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002177023A Abandoned JP2003101479A (ja) | 2001-06-22 | 2002-06-18 | プログラマブルマルチプレクサとディマルチプレクサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6657770B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003101479A (ja) |
| CA (1) | CA2384233C (ja) |
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| CN110012368A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-07-12 | 兰州大学 | 一种兼容波分复用信号的硅基集成化片上多模光交换系统 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2001031818A1 (fr) * | 1999-10-28 | 2001-05-03 | Fujitsu Limited | Systeme de transmission |
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| US6636654B2 (en) * | 2001-03-30 | 2003-10-21 | Optical Research Associates | Programmable optical switching add/drop multiplexer |
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