JP2003504684A - 動的構成可能スペクトルフィルタ - Google Patents

動的構成可能スペクトルフィルタ

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JP2003504684A JP2001510027A JP2001510027A JP2003504684A JP 2003504684 A JP2003504684 A JP 2003504684A JP 2001510027 A JP2001510027 A JP 2001510027A JP 2001510027 A JP2001510027 A JP 2001510027A JP 2003504684 A JP2003504684 A JP 2003504684A
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クリストファー ピー． ブロフィ
ヨンキアン リウ
ピーター ジー． ウィグリー
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コーニング・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 波長分散（４６）及び空間光変調器（５０）が組み合わせられて、異なる波長チャネル（１２）間のスペクトルパワー分布を動的に調整するフィードバックシステム内での偏光管理用の関係を有する。微細光学素子、ハイブリッド、及びプレーナ装置が大なる光ファイバシステム（８４）に対する結合機構に関して提案される。効果が、マルチチャネル波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システム全体に見出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ネットワーク内のスペクトルパワー分布を動的に制御することに
関し、特に波長分割多重システムのチャネル間のスペクトルパワー分布を制御す
ることに関する。
【０００２】
【背景技術】
波長分割多重（ＷＤＭ）システムは、波長の異なる多数のチャネルを搬送し、
異なるチャネルの伝送に不均一に影響する様々な変化を受ける。波長依存性の伝
搬損失及び中継器利得、システムエージング、環境の影響、新しい波長依存性部
品の追加や置換は、全てがチャネルパワー分布に作用する。
【０００３】 ＷＤＭ光システムに沿って蓄積する上記波長依存性変化は、「リップル」とも
称され、チャネル間の異種の受信信号パワー及び信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の劣
化につながる。 微弱信号（チャネル）は適切なＳＮＲで受信される必要があるので、システム
リップルは最大システムリーチを束縛する。
【０００４】 恒常的なスペクトルパワー調整が頻繁に光伝送システムに取り入れられる。例
えば、光増幅器は、増幅器の不均一な利得プロファイルを補償する利得平滑フィ
ルタとともにパッケージされることがある。維持調整は、「トリミング」と称さ
れ、システムプロファイルへの予定又は付帯的な変化を補償するために既存のシ
ステムで行われる。最適化されたシステム性能は、スペクトル応答での予測せぬ
、即ち一時的な変動を補償する連続又は定期的な調整を必要とする。
【０００５】 調整可能なフィルタ、特に調整可能なファイバブラッグ格子は、スペクトルに
沿ってシフトされるスペクトル反応に利用できる。フィルタ格子は、圧縮やスト
レスなどの外力を制御してその周期性を変更することによって調整される。しか
しながら、時間で変化するシステムスペクトル伝送特性は、狭減衰帯域のシフト
によって容易には緩和できない。特に、スペクトルに沿って接近して位置する信
号に関しては、減衰帯域のシフトは、隣接する信号を妨害する。
【０００６】
【発明の概要】
１つ以上の実施例において、本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）システムのチ
ャネル間のスペクトルパワー分布を動的に制御する。各波長チャネルは、チャネ
ル間の所望のパワー分布に応じて別々に減衰される。リアルタイムモニタや他の
定期的モニタが使用されて、進行している減衰を管理する。また、制御システム
が使用されて、実際のスペクトルパワー分布と所望のスペクトルパワー分布との
間の差に基づいて各減衰を更に修正する。
【０００７】 本発明の動的構成可能フィルタの構成は、複数の異なる波長チャネルを含んで
いる入力ビームが入力されるとともに、波長に応じて異なるチャネルを空間的に
分離する波長分散システムを含む。空間光変調器は、空間位置に依存した入力ビ
ームのチャネルに別々に作用する。スペクトルモニタは、チャネル間の光パワー
を識別する。波長分散システムも、別々に作用を受けたチャネルを共通の出力ビ
ームに再編成する。しかしながら、そうする前に、スペクトルモニタから光パワ
ー情報が入力されるコントローラは、空間光変調器を調整して、出力ビームのチ
ャネル間に所定のパワー分布を提供する。
【０００８】 好ましくは、コントローラは、チャネル間のモニタされた光パワー分布を所望
のパワー分布と比較するとともに空間光変調器を調節して、モニタされたパワー
分布及び所望のパワー分布間の差を最小にする。好ましくは、空間光変調器、ス
ペクトルモニタ、及びコントローラは、全てフィードバックループに配置されて
、チャネル間のモニタされたパワー分布と所望のパワー分布との差を反復的に減
少させる。更に、空間光変調器も制御されて、チャネル間の波長を減衰させて信
号対ノイズ（ＳＮＲ）比を改善する。好ましくは、波長分散システムは、回折格
子を含む。この回折格子は、チャネル間の空間分離を制御するために１次回折に
よって異なる波長を分散するのみならず、別々の作用を受けたチャネルの一部を
スペクトルモニタに向けるために１次以外の次数の回折によってかかるチャネル
の一部をも分散する。
【０００９】 偏光システムは、フィルタ全体の偏光感度の作用を避けるために使用できる。
入力ビームは、２つの偏光に分割される。２つの偏光のうちの一方は、他方と直
線状に配置されるように回転され、平行になった偏光は、類似した光路に沿って
空間光変調器を経て伝搬して、偏光依存損失を低減する。好ましくは、平行偏光
は、波長分散システムを経て類似した光路を追従して、偏光依存性損失を更に低
減する。
【００１０】 空間光変調器は、振幅を直接減衰させることによって、又は位相や極性の変化
を振幅減衰に変換する方向性マルチプレクシング装置と組み合わせて位相や極性
を変更すること等によって様々な方法で動作できる。位相変調器も、空間分散波
長の振幅を減衰させるために、偏光分散素子と一緒に使用できる。 本発明の動的構成可能フィルタの他の構成は、複数の空間分離波長チャネルが
入力されると共に相対的空間位置に依存してチャネルの偏光方向を変調する空間
光変調器を含む。偏光方向の関数として異なる伝送効率を呈する偏光検知部品は
、分離されたチャネルを、共通の出力ビームへと、各チャネルの偏光方向に対応
した相対効率で直線的に配列する。制御システムは、チャネル間のモニタされた
光パワー分布を、空間光変調器のフィードバック調整へと変換し、出力ビームに
チャネル間の所望のパワー分布を形成する。
【００１１】 好ましくは、偏光検知部品は、回折効率が偏光方向に応じて変化する回折光学
部品である。他の複数の機能も、同一の回折部品によって実行される。例えば、
好ましくは、回折光学部品は、共通の出力ビームを構成するために１次の回折に
よって、分離されたチャネルの主要部を直線的に配列し、フィードバック調整を
実行するために他の次数の回折によって、分離されたチャネルの残りの部分を分
散させる。入力部に向けて光路を引き返す逆モード（retro-mode）で動作する際
、同一の回折光学部品が使用されて、空間光変調器の前でチャネルを空間的に分
離するとともに、空間光変調器から戻る分離されたチャネルを再び直線的に配列
する。
【００１２】 偏光管理器は、好ましくは、最初に偏光検知回折光学部品に入る前にチャネル
を直線偏光するために使用される。チャネルの混合偏光は、対をなす純偏光状態
へと変換される。空間光変調器は、チャネルの直線偏光を楕円偏光に変換する位
相又は偏光変調器として配列できる。チャネルの互いに直交する偏光軸間での光
の分割は、波長が再拝列のために更に回折される効率に影響する。
【００１３】 新しいフィルタを通過する光路は、好ましくはプレーナ導波路に形成される。
異なる波長チャネルは、（ａ）異なるチャネルを空間的に分離する波長分散器を
超えて、（ｂ）空間的に分離されたチャネルの各振幅を少なくとも間接的に変調
する空間光変調器を超えて、更に（ｃ）共通の出力を経て、延在する光路に沿っ
て搬送される。制御ループは、チャネルの実際の振幅と所望の振幅との差に基づ
いてチャネルの各振幅を調整するコンバータまで空間光変調器から延在する別の
光路を含む。
【００１４】 偏光カプラは、波長分散器までの光路に沿って異なる波長チャネルの帯域を直
線偏光するために導波路に形成される。波長分散器の集束光学部品も、チャネル
間の角度分離を空間光変調器に沿った直線分離へと変換するために導波路に形成
される。導波路内で、集束光学部品とともに、又はかかる部品に完全に代わるも
のとして、回折光学部品を集積することも可能であるが、現在の製造技術は、別
々に作製された回折光学部品を導波路に装着することを支持している。又は、フ
ェーズアレイが導波路に集積されて導波路分散機能を実行する。
【００１５】 液晶変調器などの空間光変調器も、導波路内にプレーナ形状で組み立てること
ができる。導波路内の可能な内蔵装置は、固有の集束光学部品を備えたスペクト
ルモニタ（例えば、ダイオードアレイ）と、波長分散器と空間光変調器との間の
光路に形成された増幅器（例えば、半導体増幅器アレイ）とを含む。 空間の経済性及び複雑さのために、貫通した光路は逆モードで動作される。空
間光変調器からの楕円偏光されたり他の作用を受けたチャネルは、異なるチャネ
ルを共通の出力ビームへと再編するために波長分散器をすぎて戻る。光サーキュ
レータが、好ましくは、フィルタを大なる光システムに接続するためにプレーナ
導波路の共通の入出力部に接続される。
【００１６】 本発明のさらなる特徴及び効果は、以下の詳細な説明に記載され、添付図面、
以下の詳細な説明及び請求項を含み、本発明に記載されているように本発明を実
施することによって当業者には容易に明らかである。 上記及び以下の詳細な説明は、本発明の例を示したにすぎず、請求項に記載さ
れているように本発明の性質及び特徴を理解するための外観及び構成を提供する
ものである。添付図面は、本発明のさらなる理解のために含まれ、本明細書の一
部を構成するものである。図面は、本発明の様々な実施例を図示するものであり
、その説明とともに本発明の原理及び動作を説明するものである。
【００１７】
【好ましい実施例の詳細な説明】
本発明の好ましい実施例の詳細について説明する。複数の実施例を添付の図面
に記載する。図１に、動的構成可能フィルタ１０を示す。このフィルタ１０は、
サーキュレータ１４を介して大なる光ファイバシステム１２に接続されている。
サーキュレータ１４の第１ポート１６には、光ファイバシステム１２から異なる
波長チャネル帯域が入力される。この第１ポート１６によって、異なる波長チャ
ネルは第２ポート１８を介して動的構成可能フィルタ１０に向けられる。振幅調
整されたチャネルは、フィルタ１０から第２ポート１８に戻り、更に第３ポート
２０を介して向きを変えられて、元の伝搬方向で光ファイバシステム１２と再び
一緒になる。
【００１８】 第２サーキュレータのポート１８から伸長するファイバテール２２は、波長チ
ャネルをコリメータ２４を経てファイバ１０内の自由空間に連結する。ファイバ
テール２２の一端は、好ましくは、１０度の角度で切断され、又は、反反射コー
ティングでコーティングされて、不要な戻り反射を防止する。ベースプレート（
図示せず）は、自由空間内でのフィルタ１０の部品を安定化させる装着プラット
フォームを形成する。
【００１９】 図２に示す偏光管理器（polarization manager）３０は、フィルタの偏光検知
部品に到達する前に、フィルタ１０を通過する伝送効率を最大化する方向（例え
ば、ｘ偏光）に波長チャネルを直線偏光する。複屈折板（birefringent walk-of
f plate）やくさび、プリズム等の偏光分散素子３２は、混合（任意）偏光状態
「ｘ−ｙ」を互いに直交する２つの直線偏光（純（pure））状態「ｘ」及び「ｙ
」に分離する。分散素子３２の材料の例は、方解石、ルチル、ニオブ酸リチウム
、バナジウム酸イットリウム、タンタル酸リチウム、及び石英を含む。半波長板
３４（遅延素子とも称される）は、互いに直交する２つの直線偏光のうちの一方
（例えばｙ偏光）を他方の直線偏光（例えばｘ偏光）と平行に回転させる。２つ
の同一の偏光は、フィルタ１０を経て平行に（例えば図１の面と垂直に間隔を開
けて）伝搬する。
【００２０】 反射器３８や他の方向制御素子は、直線偏光波長チャネルを波長分散素子に向
ける。この波長分散素子は、反射回折格子４０として示される。直線偏光（例え
ばｘ偏光）は、格子４０の線と垂直に向けられて、異なる角度範囲に波長チャネ
ルを効率良く回折させる。好ましくは、１ｍｍ当たり１２００ラインのオーダの
解像度が使用されて、角度に関して波長チャネルを識別する。必要な波長分散は
、格子、プリズム、薄膜素子、又は反射や伝送の下で動作するフェーズアレイを
含む分散や反射光学素子によっても行うことができる。
【００２１】 レンズ４２として示された集光光学素子は、空間光変調器５０と一致する焦点
線４６に沿って分散される固有の位置に、分散された波長チャネルを集束させる
。しかしながら、空間光変調器５０に入射する前に、半波長板４４は、直線偏光
波長チャネルを４５度回転させて、空間光変調器５０に対して波長チャネルを向
ける。
【００２２】 変調器５０の主たる目的は、異なる波長チャネルの振幅を相対的に調整するこ
とである。チャネル間の波長領域も減衰されて、バックグランドノイズから信号
を識別する（即ち、信号対ノイズ比を改善する）。振幅変調は、(a) 音響光学変
調器などの空間振幅変調器を使用して直接的に、又は(b) ピクセラレーティド（
pixellated）ネマチック又は強誘電体液晶変調器等の空間位相又は極性変調器を
位相又は極性検知素子と組み合わせて使用して間接的に、生じる。
【００２３】 図示された空間光変調器５０は、制御電圧に反応して、直線偏光波長チャネル
を楕円偏光の変化する角度に変換する電気光学空間位相変調器である。半波長板
４４によって供給された配向機能に続いて、空間位相変調器５０は、直線偏光波
長チャネルの位相を相対的に遅延させて、位相遅延量に基づいた楕円偏光を形成
する。
【００２４】 位相変調器５０の背面に位置する反射面５２は、楕円偏光波長チャネルを波長
板４４及び集束レンズ４２を介して反射分散格子４０まで逆反射させる。波長板
４４は、楕円偏光のｘ成分をその最初の方向に回転によって戻す。変調された波
長チャネルも、位相遅延量に関係して変化する割合でｙ成分を含む。 反射回折格子４０は、好ましくは高い偏光感度を有し、戻り波長チャネルをサ
ーキュレータ１４に戻るように互いに配列されるように回折する。波長チャネル
の各々が更に回折される効率は、楕円偏光のｙ成分の振幅と逆相関している。こ
のように、反射回折格子４０の偏光感度は、空間位相変調器５０によって与えら
れた位相変調を異なる波長チャネルの振幅変調の各々へと変換する。この機能も
、偏光分散用に特別に配列された他の部品や偏光検知素子によって実行されたり
又は増強されたりする。
【００２５】 任意に番号が付された「ｎ」チャネルの出力伝送「Ｔ(Ｖｎ)」は、次の式によ
って得られる。
【００２６】
【数１】 但し、Ｌは全フィルタ１０の挿入損失であり、Ｖｎは空間光変調器５０のピク
セルｎに印加された電圧であり、φｙはｙ方向に適用された位相遅延であり、φ ｘ はｘ方向に適用された位相遅延である。各ピクセルに印加された電圧に対する
変化は、異なる波長チャネル間のパワー分布を変更する。
【００２７】 図３に示す空間位相変調器５０の拡大図は、電極５４0−５４nのアレイに電気
的に接続された電気的アドレス可能液晶ピクセルの対応するアレイを含む。他の
液晶変調器と同様に、変調器５０の液晶は、電圧の印加がないときには、長軸は
、図示されたｙ軸の沿って配列されている。しかし、好ましくは、ピクセルは、
図示したｘ軸に沿って不均一に配置されて、異なる波長チャネルのフォーカスス
ポットサイズの変化を吸収する。長波長チャネルの対応するフォーカススポット
サイズ及び回折角度は、短波長チャネルのものよりも長くなる傾向がある。
【００２８】 チャネル制御を改善するためのピクセル間隔は、以下の式から決定される。
【００２９】
【数２】 但し、ｘnはアレイ５４0−５４nに沿ったｎ番目のピクセルの位置であり、Ｆ
はレンズ４２の焦点距離であり、θnは波長チャネルλnに相当する回折角度であ
り、θ0は、中心チャネル回折角度であり、ｄは回折格子４０の線密度である。
図４に、波長の関数として対応するピクセルサイズのプロットを示す。
【００３０】 異なる波長チャネルの分散、再合成、極性から振幅変調変換に加えて、回折格
子４０（図１参照）も、僅かな戻り波長チャネルを様々な次数の回折で回折させ
る。例えば、分散及び再合成機能は、１次の回折を経て生じ、さらなる回折が、
０次の回折で生じる。他の次数（例えば０次）で回折されたチャネルは、角度が
分散されたままであり、フォーカシング光学素子５８は、角度方向に分散された
チャネルをスペクトルモニタ６０に再集束させる。
【００３１】 チャネル間の振幅変化は、スペクトルモニタ６０によって検出される。尚、ス
ペクトルモニタ６０は、好ましくはダイオードアレイである。スペクトルパワー
分布に関する情報は、コントローラ６２に送られる。モニタされたチャネル伝送
Ｔ0(Ｖn)は、以下のようにして１次で回折された伝送Ｔ(Ｖn)を補完する。
【００３２】
【数３】 簡単な変換によって、モニタされたチャネル伝送Ｔ0(Ｖn)は、以下の１次の次
数を介して相補的に対応するものと関連つけられる。
【００３３】
【数４】 コントローラ６２にて、モニタされた（おそらく実際の）チャネル間のスペク
トルパワー分布と、チャネル間の所望のパワー分布とが比較され、制御信号（例
えば駆動電圧）が、テスト値と目標値とを整合させる従来のアルゴリズムにより
、空間位相変調器５０の各電極に供給される。所望のスペクトルパワー分布は、
通常チャネル間で等しいパワー分布であるが、他の分布は、どこかで生じる不均
衡を予測する目的で起こりえるものであり、又はチャネルやチャネルグループを
別々に処理するために必要である。
【００３４】 スペクトルモニタ６０、コントローラ６２、及び空間位相変調器５０は、フィ
ードバックループに配置され、ここでは、コントローラ６２の指示のもとに空間
位相変調器５０によって行われた変調は、スペクトルモニタ６０によって直ちに
検出され、より正確な変調を行うベースとして使用されて所望のパワー分布に接
近する。部品の反応速度を調和させるために反復が図られる。
【００３５】 回折格子４０は、モニタを目的として波長チャネルの一部を分散させるための
都合の良い位置にあるが、同様な情報が、サーキュレータ１４までのリターンパ
スにそった任意の場所で、又はサーキュレータ１４の内部やサーキュレータ１４
を超えてフィルタ化された波長チャネルから垂直に抽出される。空間位相変調器
５０の前の、波長チャネルに関する情報を含むフィードフォワード信号は、コン
トローラ６２に供給されて、実施された制御の進行中の効果及び必要な全体的な
変調に関するさらなる情報を提供する。
【００３６】 偏光管理器３０を経て戻るとき、混合偏光は、別々に変調された波長チャネル
に復元される。サーキュレータ１４は、第２ポート１８に再び入る戻りチャネル
を第３ポート２０に向ける。ここで、チャネルは、大なる光ファイバシステム１
２に再び合流する。動的構成可能フィルタ１０に対する別々の光路は、反射面５
２を僅かに傾斜させたり、又は空間光変調器５０に続く反射モードよりはむしろ
伝送モードでフィルタを動作することによって形成される。さらなる部品が、チ
ャネルを同様な出力に再合成したり又は再編するために必要になることがある。
【００３７】 図５Ａ及び図５Ｂに、７つの異なる波長チャネルＣ１〜Ｃ７に対する利得平滑
確率を示す。フィルタ１０を起動する前に、かなりの利得リップルが図５Ａに記
録されている。フィルタ１０を起動した後、図５Ｂに記録されたような利得リッ
プルは、かなり減少される。チャネルＣ１とＣ２との間の大なる間隔は、チャネ
ルＣ２〜Ｃ７と同様に間隔を開けているさらなるチャネルを平滑にするフィルタ
の能力を示している。
【００３８】 本発明の動的構成可能フィルタのレイアウトは、振幅変調に対する他の方法に
適合するように変更されうる。空間光変調器（例えば音響光学振幅変調器）での
振幅変調に対する直接的な方法は、波長板４４の必要性及び偏光感度を呈する他
の素子の信頼性とを除去する。位相変調は、干渉機構によって振幅変調に変換さ
れ得る。
【００３９】 例えば、図６は、マッハ・ツェンダー干渉計７４のアーム７４の内部に空間位
相変調システム７２を装着する動的構成可能フィルタ７０のブロック図を示す。
第１の３ｄＢカプラ８０は、大なる光ファイバシステム８４からの入力光をアー
ム７６と基準アーム７８との間に均等に分割する。入力光は、異なる波長帯域（
例えば、連続した異なる波長チャネル）を含む。空間位相変調システムは、異な
る波長を空間的に分離し、異なる波長の位相を別々に変調し、第２の３ｄＢカプ
ラ８２へのさらなる伝搬のために異なる波長を再合成する。第２の３ｄＢカプラ
８２において、変調された波長は、基準アーム７８からの未変調の相当部分と再
結合される。偏光管理が、前述の実施例と同様に使用されてこれらの部品の偏光
感度を克服する。
【００４０】 異なる波長の変調及び未変調間の干渉によって、位相変調を受ける波長の振幅
が変化する。所定のスペクトル反応を平滑にするために必要な位相変化の例を、
図７のグラフに示す。位相（単位：ラジアン）及び利得（単位：デシベルｄＢ）
の両方が、波長の共通領域に関して縦座標に沿って示されている。典型的な利得
プロファイル９０は、平坦な目標利得プロファイル９２とは対照的である。利得
プロファイル９０を目標プロファイル９２に変換するためにフィルタ７０に要求
される位相シフトを、曲線９４に示す。
【００４１】 ファイバカプラ８６（１％タップ等）によって、平坦化された光の一部が制御
システム８８に向けられる。この制御システム８８は、空間位相変調システム７
２を調整して目標利得プロファイル（例えば平坦利得プロファイル９２）に接近
させる。制御システムにおいて、好ましくは、フィルタ処理された光は、波長成
分へと分離され、空間的にモニタされ、目標利得プロファイルと比較されて、空
間位相変調システム用の適切な駆動信号を生成する。空間位相変調器そのものは
、図示しないが、好ましくは、電気光学変調器であり、特に、駆動電圧の制御の
下で前述の実施例と同様な液晶変調器である。同様なアルゴリズムが、連続フィ
ードバックループにおいて、位相変調を生成する駆動電圧を実際の振幅減衰に関
連させるために使用される。
【００４２】 図８に、別の動的構成可能フィルタ１００の複合使用を示す。フィルタ１００
は、サーキュレータ１４を介して大なる光ファイバシステム１０２に接続されて
いる。サーキュレータからのファイバテール１０６は、継ぎ目を介してプレーナ
導波路装置１１０に接続されている。プレーナ導波路装置１１０の内部は、下地
の基板の上の制御された積層とリソグラフィック描画とを含む従来の技術によっ
て作製できる。
【００４３】 共通の入口及び出口導波路１１２は、混合偏光を互いに直交する成分に分離す
る集積偏光カプラ１１４によって一時的に分割される。直線偏光の一方は、他方
の偏光が別の集積カプラ１１８で整合偏光と再合成される前に、半波長板１１６
を通過する。集積コリメータ１２０は、直線偏光を、プレーナ装置１１０に取り
付けられた反射回折格子１２２に投影する。
【００４４】 回折格子１２２は、偏光光の異なる波長をある角度範囲に回折し、集積レンズ
１２４は、液晶変調器１３０に沿って空間的に分散した位置に異なる波長を集束
させる。この液晶変調器１３０もプレーナ装置１１０に形成される。図９に、液
晶変調器１３０を示す。 液晶変調器１３０は、数ミクロンの幅を有する所定のトレンチに作製できる。
ネマチック液晶などの液晶材料の長軸は、トレンチの長手に沿って矢印の方向に
配列されている。上部電極１３４0−１３４nは、共通グランド電極１３６と対を
なして別々にアドレス可能なピクセルのアレイを画定する。高反射多層や薄膜コ
ーティング１３８が、トレンチの背面に施されて、液晶変調器を反射モードで動
作させる。
【００４５】 波長板１２６は、液晶変調器１３０の前で直線偏光の向きを変えて、液晶変調
器１３０から反射された未変調波長の最初の偏光の向きを復元する。図１の微細
光学部品と同様に、液晶変調器１３０によって付加された楕円偏光を表す波長が
、共通の入口と直線的に配列されるように回折されて、最初の直線偏光を保持す
る未変調波長よりも低い効率で導波路１１２を出る。サーキュレータ１０４まで
戻る光のスペクトルパワー分布は、異なる波長での液晶変調器１３０の選択作用
によって変更される。
【００４６】 必然的に、若干の挿入損失が、プレーナ装置１１０全体に、特に回折格子１２
２や波長板１１６，１２６等のバルク素子との界面で生じる。これらの損失は、
レンズ１２４と液晶変調器１３０との間の波長分散領域内に配置された半導体光
増幅器（ＳＯＡ）１２８の集積アレイの追加によってプレーナ装置１１０にて緩
和される。好ましくは、増幅器１２８は、各波長に対するパワーの少なくとも一
部を復元する。
【００４７】 フィードバック制御ループ１４４は、図１の微細光学装置と機能が同様であり
、プレーナ装置１１０に少なくとも一部が集積されている。異なる次数の回折に
よって回折された戻り波長は、集積レンズ１４６によって、集積ダイオードアレ
イ１４８に沿った空間的に分散された位置へ集束される。異なる波長の相対振幅
に関する情報は、フィードバック制御ループ１４４にそってコントローラ１５０
に転送される。コントローラ１５０内のアルゴリズムは、モニタされた波長間の
パワー分布を、コントローラの前効果（prior effects）に関する所望のパワー
分布と比較して、液晶変調器１３０を動作させる制御信号（例えば駆動電圧）を
生成する。
【００４８】 前述の微細光学装置と同様に、複合装置は、他のタイプの波長分散器（プリズ
ム、薄膜素子、フェーズアレイ等）及び空間光変調器（位相、偏光、又は振幅変
調器等）を含むように変更される。装置を通過するルーティングは、一方向（例
えば、異なる入力及び出力）、双方向（例えば、同一又は近接配置された入力及
び出力）、又はスプリット（例えば、干渉計の２つのアーム）である。別々の入
力及び出力ポートは、特にハイブリッド及びプレーナ装置での価格及びパッケー
ジ効果を呈する。電子処理及び制御が好ましいが、空間光変調の光アドレッシン
グを含む他の制御方法も可能である。
【００４９】 図１０に、本発明の動的構成可能フィルタのさらなる集積装置を示す。図示さ
れたフィルタ１６０は、プレーナ導波路装置１６２に集積されたプレーナ形状で
ある。サーキュレータ１６４は、プレーナ導波路装置１６２を大なる光ファイバ
システム１６６に接続する。サーキュレータ１６４のファイバテール１６８は、
プレーナ装置１６２の共通入力及び出力導波路１７０に継ぎ合わされている。
【００５０】 集積集束光学素子１７２は、異なる波長の全帯域をフェーズアレイ１７４に接
続する。このフェーズアレイ１７４は、波長分散器として機能する。フェーズア
レイ１７４の各導波路１７６は、好ましくは、導波路を徐々に傾斜させる傾向の
ある徐々に変化する光路長と整列される。他の集積集束素子１７８は、異なる波
長を、空間光変調器１８０に沿って空間的に分散された位置に集束させる。
【００５１】 変調器１８０は、位相又は振幅変調の一方を行い、セグメント化されたトレン
チ構造又はセグメント化された熱・光加熱（thermo-optic heating）を使用して
プレーナ装置１６２へと集積される。反射コーティング１８２は、相対的に変調
された波長をフェーズアレイ１７４を経て共通の入力及び出力導波路１７０に戻
す。振幅変調は、選択された波長の残りのパワーを直接減少させる。位相変調は
、出力部で増加されたカップリング損失によって同様の効果を有する。
【００５２】 フェーズアレイ１７４は、偏光に対して無感度の波長分散を行う。しかしなが
ら、偏光管理は、空間光変調器１８０が偏光感度を呈する場合に必要となる。 フィードバックループ１８４は、前述の装置と同様なフィルタ１６０を動的に
再構成するように動作する。カプラ１８６は、解析用のフィルタ処理された光の
一部を抽出する。コントローラ１９０は、この情報を処理して空間光変調器１８
０用の制御信号を生成する。目標のスペクトル利得分布に到達したり維持するた
めに、連続調整が行われる。
【００５３】 本発明の動的構成可能フィルタは、マルチチャネル（ＷＤＭ）伝送システムで
伝搬するチャネル間のパワーを調整するイコライザとして特に有効である。各チ
ャネルは、チャネル間のパワーの分布を均一にしたり又は調整するために別々に
アドレスされたり、動的に制御される。チャネル間のパワー分布をより均等に維
持することが、システムリーチを拡大するためには期待される。また、チャネル
間の波長領域は、別々に減衰されたり、又はチャネル間のパワー分布の調整と組
み合わせられて減衰されて、システムリーチを拡大させる。
【００５４】 より局所的な状況を補償する制御及び全システム制御の両者が可能である。本
発明のフィルタの動的構成可能性が使用されて、チャネルの追加及びドロップに
関連するようなより急激な波長変化と同様にレーザ波長ドリフトやシステムエー
ジングなどの要因による長期的な波長変化を補償する。 当業者においては、様々な応用例や変形例が、本発明の請求項の範囲から逸脱
せずに本発明において導き出されることは、明らかである。このように、本発明
は、従属請求項及びその均等物の範囲内にある場合に、本発明の応用例及び変形
例を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光学部品とともに組み立てられた本発明の動的構成可能フィルタの一実施例の
構成図である。
【図２】 図１のフィルタにて使用される偏光管理器の拡大図を示す。
【図３】 図１のフィルタにて使用される空間位相変調器の拡大図を示す。
【図４】 波長の関数として空間位相変調器のピクセルサイズをプロットするグラフであ
る。
【図５Ａ】 フィルタのチャネル等化確率を示すグラフである。
【図５Ｂ】 フィルタのチャネル等化確率を示すグラフである。
【図６】 マッハ・ツェンダー構成における本発明の動的構成可能フィルタの構成図であ
る。
【図７】 目的の利得プロファイルを得るための波長と位相変化との関係を示すグラフで
ある。
【図８】 本発明の動的構成可能フィルタの複合装置の構成図である。
【図９】 複合装置の集積空間位相変調器の拡大図を示す。
【図１０】 本発明の動的構成可能フィルタのプレーナ構成の構成図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年３月１３日（２００２．３．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０２Ｂ 6/293 Ｇ０２Ｂ 6/28 Ｄ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，Ｈ Ｕ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2H049 AA07 AA13 AA50 AA59 AA64 BA05 BA07 BA42 BB03 BC25 2H079 AA02 AA04 AA12 BA01 BA02 BA03 CA07 DA03 DA08 FA01 GA03 GA04 HA07 KA08

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の異なる波長チャネルを有する入力ビームが入力される
    とともに前記入力ビームの異なる波長チャネルを空間的に分離する波長分散シス
    テムと、 前記入力ビームの異なる波長チャネルにその空間位置に依存して作用が異なる
    空間光変調器と、を有し、 前記波長分散システムは、作用が異なったチャネルを共通の出力ビームに再編
    するためにも設けられ、更に、 作用が異なったチャネル間での光パワーを識別するスペクトルモニタと、 前記スペクトルモニタから光パワー情報が入力されるとともに前記空間光変調
    器を調整して前記出力ビームの作用が異なったチャネル間に所定のパワー分布を
    得るコントローラを含むことを特徴とする動的構成可能フィルタ。
  2. 【請求項２】 前記コントローラは、チャネル間のモニタされた光パワー分
    布をチャネル間の所望のパワー分布と比較するとともに前記空間光変調器を調整
    してチャネル間の前記モニタされたパワー分布と前記所望のパワー分布との差を
    最小にすることを特徴とする請求項１記載の動的構成可能フィルタ。
  3. 【請求項３】 前記空間光変調器、前記スペクトルモニタ、及び前記コント
    ローラは、フィードバックループに配列されて、チャネル間の前記モニタされた
    パワー分布と前記所望パワー分布との差を反復的に減少させることを特徴とする
    請求項２記載の動的構成可能フィルタ。
  4. 【請求項４】 前記空間光変調器は、前記入力ビームの波長チャネル間の波
    長にその空間位置に依存して別々に作用することを特徴とする請求項１記載の動
    的構成可能フィルタ。
  5. 【請求項５】 混合偏光信号を純偏光状態へと変換する偏光管理器と、 前記信号の波長チャネルを空間的に分離する波長分散器と、 空間的に分離された波長チャネルの振幅の各々を少なくとも間接的に変調する
    空間光変調器と、 波長チャネル間の振幅の差を検出するスペクトルモニタと、 前記空間光変調器を制御して前記波長チャネルのモニタされた振幅と所望振幅
    との差に基づいて前記波長チャネルの各振幅を調整するコントローラと、 を含むことを特徴とする波長分割多重システム用の光イコライザ。
  6. 【請求項６】 スペクトルフィルタを動的に構成する方法であって、 波長帯域にまたがる入力ビームの異なる波長チャネルを空間的に識別する行程
    と、 前記入力ビームの空間的に分離されたチャネルの振幅を別々に変調する行程と
    、 別々に変調されたチャネルを共通の出力ビームへと再編する行程と、 異なるチャネルの光パワーをモニタする行程と、 空間的に識別されたチャネルの振幅を更に別々に変調してチャネル間のモニタ
    されたパワー分布と所望のパワー分布との差を反復的に減少させる行程と、 を含むことを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 複数の空間的に分離された波長が入力されるとともに分離さ
    れた波長の偏光方向をその相対的空間位置に依存して相対的に変調する空間光変
    調器と、 偏光方向の関数として異なる伝送効率を呈すると共に分離された波長を波長の
    偏光方向に対応する相対効率で共通の出力ビームへと直線的に配列する偏光検知
    光学素子と、 波長間のモニタされた光パワー分布を前記空間光変調器のフィードバック調整
    へと変換して出力ビームにおいて波長間の所望のパワー分布を得る制御システム
    と、 を含むことを特徴とする動的構成可能フィルタ。
  8. 【請求項８】 (a)異なる波長を空間的に分離する波長分散器を超えて、(b)
    空間的に分離された波長の各振幅を少なくとも間接的に変調する空間光変調器を
    超えて、及び(c)共通の出力部を経て伸長する光路に沿って異なる波長帯域を有
    する光を伝達させるプレーナ導波路と、 波長の実際の振幅と所望の振幅との差に基づいて波長の各振幅を調整するコン
    バータまでの前記空間光変調器からのプレーナ導波路における別の光路を含む制
    御ループとを含むことを特徴とする動的構成可能フィルタ用の集積装置。
  9. 【請求項９】 異なる波長信号帯域をプレーナ導波路を経て搬送する共通の
    経路と、 異なる波長信号を前記プレーナ導波路を経て搬送するプレーナ経路の各々と、 前記共通の経路と前記経路の各々との間で異なる波長信号を前記プレーナ導波
    路を経て結合させるとともに、異なる波長信号を空間的に分離する波長分散機構
    を含む中心プレーナ経路と、 異なる波長信号の各振幅を少なくとも間接的に変調するために前記経路の各々
    に接続された空間光変調器と、 前記空間光変調器を制御して波長信号の各振幅を調整するコントローラと、 を含むことを特徴とするプレーナ導波路に形成された集積動的構成可能スペクト
    ルフィルタ。
  10. 【請求項１０】 (a)複数の異なる波長チャネルを搬送する波長帯域を有す
    る入力ビームが入力されると共に、(b)前記入力ビームの異なる波長チャネルを
    含む波長帯域を空間的に分離する波長分散システムと、 波長の空間位置に依存して前記入力ビームの波長に別々に作用する空間光変調
    器とを含み、 前記波長分散システムは、異なる作用を受けた波長を共通の出力ビームへと直
    線的に配列するために設けられ、 前記空間光変調器は、前記出力ビームにおける信号対ノイズ比を改善するため
    にチャネル間の波長を減衰させることを特徴とする波長分割多重システム用の光
    フィルタ。
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