JP4286351B2 - 光アッド／ドロップ回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的にチューナブル光学フィルタに関し、更に詳しくは可変の阻止帯域を有するチューナブル光学フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
柔軟性に富んだ光ファイバネットワークを構築するための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）がある。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、異なる波長を有する複数の光キャリアが用いられる。各光キャリアを独立に変調することによって得られた複数の光信号が光マルチプレクサにより波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の光信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再生される。
【０００３】
ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、アッド／ドロップ機能が重要である。アッド機能は、特定の波長チャネルの光信号をＷＤＭ信号光に合流させる機能であり、ドロップ機能は、ＷＤＭ信号光から特定の波長チャネルの光信号を取り出す機能である。
【０００４】
アッド／ドロップ機能を行わせるための光デバイスとして、チューナブル光学フィルタがある。チューナブル光学フィルタがバンドパスフィルタである場合には、通過帯域が可変であり、また、チューナブル光学フィルタがノッチフィルタである場合には、阻止帯域が可変である。
【０００５】
図１の（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、通過帯域が可変である従来のチューナブル光学フィルタの構成及び動作特性がそれぞれ示されている。このチューナブル光学フィルタは、図１の（Ａ）に示されるように、第１のポート２と、予め定められた方向（図示された例では紙面に平行な方向）における位置に応じて特性が変化する光学フィルタ部材４と、光学フィルタ部材４に関する透過光路により第１のポート２に光学的に結合される第２のポート６と、光学フィルタ部材４を上述の予め定められた方向に変位させるための機構８とを備えている。
【０００６】
光学フィルタ部材４は、誘電体多層膜の厚みを予め定められた方向に変化させることにより構成され得る。光学フィルタ部材４が機構８により変位させられると、図１の（Ｂ）に示されるように、通過帯域が波長軸上でシフトする。尚、図１の（Ｂ）において、縦軸はポート２及び６間の透過率（Ｔ）、横軸は波長（λ）である。
【０００７】
図２の（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、阻止帯域が可変である従来のチューナブル光学フィルタの構成及び動作特性がそれぞれ示されている。このチューナブル光学フィルタは、第１のポート１０と、予め定められた方向（図示された例では紙面に平行な方向）における位置に応じて特性が変化する光学フィルタ部材１２と、光学フィルタ部材１２に関する透過光路により第１のポート１０に光学的に結合される第２のポート１４と、光学フィルタ部材１２に関する反射光路により第１のポート１０に光学的に結合される第３のポート１６と、光学フィルタ部材１２を前述の予め定められた方向に変位させるための機構１８とを備えている。
【０００８】
光学フィルタ部材１２が図１の（Ａ）に示される光学フィルタ部材４と同様の特性を有している場合、第１のポート１０と第２のポート１４間における透過率の波長特性は図１の（Ａ）に示されるのと同じように波長軸方向に可変である。また、第１のポート１０と第３のポート１６との間の反射率の波長特性は、図２の（Ｂ）に示されるように、可変である。図２の（Ｂ）において、縦軸は反射率（Ｒ）、横軸は波長（λ）を示している。尚、図２の（Ｂ）に示される特性は図１の（Ｂ）に示される特性の逆特性である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１の（Ａ）に示されるような透過光路による光学的な結合においては、機構８におけるガタ等の原因で光学フィルタ部材４が角度ずれを起こしたとしても、透過率は概ね安定である。例えば透過光路が平行ビームにより提供されている場合に、角度ずれに起因する平行ビームのシフトがポート２及び６間の結合効率にほとんど影響を及ぼさないからである。
【００１０】
これに対して、図２の（Ａ）に示される第１のポート１０と第３のポート１６との間のように反射光路により結合されている場合、光学フィルタ部材１２の角度ずれが直接的に反射率に影響を及ぼし、動作が不安定になる。例えば反射光路が平行ビームにより提供されている場合に、角度ずれがポート１０及び１６間の結合効率に大きく影響するためである。
【００１１】
このように、従来技術による場合、可変の阻止帯域を有するチューナブル光学フィルタの動作が不安定であるという問題があった。
【００１２】
よって、本発明の目的は、可変の阻止帯域を有し且つ特性が安定なチューナブル光学フィルタを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、それぞれが第３〜第５のポートを有し、前記第３のポートに供給された光を前記第４のポートに出力し、前記第４のポートに供給された光を前記第５のポートに出力し、次段の前記第３のポートが前段の前記第５のポートに光接続された複数の光サーキュレータと、前記各光サーキュレータの前記第４のポートに光接続された複数の第１のポートと、予め定められた方向における位置に応じて特性が変化する前記各第１のポートに対して設けられた複数の光学フィルタ部材と、前記各光学フィルタ部材に関する透過光路により対応する前記第１のポートに光学的に結合される複数の第２のポートと、前記各光学フィルタ部材に関する反射光路により対応する前記第１のポートに光学的に結合される複数の反射ユニットと、前記各第２のポートに光接続された複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバから入力された光を多重化する光マルチプレクサと、前記各光学フィルタ部材を上記予め定められた方向に変位させるための複数の機構とを備えた光アッド／ドロップ回路が提供される。
【００１４】
反射ユニットは、光学の分野で一般的なキャッツアイ又はコーナーキューブにより提供され得る。キャッツアイは、反射光路上に設けられるレンズと、レンズの焦点位置に反射面を有するミラーとから構成される。このような反射ユニットを用いた場合、反射ユニットへの入射角に係わらず反射ユニットに入射した光はもとの光路を戻るので、光学フィルタ部材の角度ずれに係わらず特性が変化する恐れがない。
【００１５】
光学フィルタ部材が例えば図１の（Ｂ）に示されるような特性を有している場合、第１及び第２のポート間にバンドパスフィルタの機能が得られる。また、反射ユニットが設けられていることから、第１のポートはノッチフィルタの入出力ポートとなる。従って、本発明を実施する場合において、ノッチフィルタの機能のみが必要となるときには、第２のポートは省略されてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図３は本発明によるチューナブル光学フィルタの実施形態を示す図である。このチューナブル光学フィルタは、本発明によって特徴的なフィルタモジュール２０と、モジュール２０に光学的に接続される光サーキュレータ２２とを備えている。
【００１８】
フィルタモジュール２０は、第１のポート２４と、矢印２６で示される予め定められた方向における位置に応じて特性が変化する光学フィルタ部材２８と、光学フィルタ部材２８に関する透過光路３０により第１のポート２４に光学的に結合される第２のポート３２と、光学フィルタ部材２８に関する反射光路３４により第１のポート２４に光学的に結合される反射ユニット３６と、光学フィルタ部材２８を矢印２６で示される予め定められた方向に変位させるための機構３８とを備えている。
【００１９】
第１のポート２４は、反射光路３０上に設けられるレンズ４０と、レンズ４０の焦点位置に励振端を有する光ファイバ４２と、光ファイバ４２を保持するためのフェルール４４とを備えている。
【００２０】
第２のポート３２は、透過光路３０上に設けられるレンズ４６と、レンズ４６の焦点位置に励振端を有する光ファイバ４８と、光ファイバ４８を保持するためのフェルール５０とを備えている。
【００２１】
反射ユニット３６は、反射光路３４上に設けられるレンズ５２と、レンズ５２の焦点位置に反射面５４Ａを有するミラー５４とを備えている。このような位置関係によるレンズ５２及びミラー５４の組み合わせはいわゆるキャッツアイと称されるものである。
【００２２】
光サーキュレータ２２は各々光ファイバにより提供される３つのポート２２Ａ，２２Ｂ及び２２Ｃを有している。光サーキュレータ２２は、ポート２２Ａに供給された光をポート２２Ｂから出力し、ポート２２Ｂに供給された光をポート２２Ｃから出力するように機能する。光サーキュレータ２２はまたポート２２Ｃに供給された光をポート２２Ａから出力するが、この機能は本実施形態では使用されていない。
【００２３】
光サーキュレータ２２のポート２２Ｂと第１のポート２４の光ファイバ４２とをスプライス接続部５６により融着接続することによって、光サーキュレータ２２とフィルタモジュール２０とが光学的に接続されている。
【００２４】
光サーキュレータ２２として３ポート型光サーキュレータが例示されているが、４つ以上のポートを有する光サーキュレータが使用されてもよい。
【００２５】
光学フィルタ部材２８と反射ユニット３６との間の反射光路３４上には１／４波長板７０が設けられている。１／４波長板７０の機能については後述する。
【００２６】
図４は図３に示される機構３８の構成を示す図である。機構３８は、レール部材５８と、レール部材５８に対して矢印２６で示される方向に摺動可能に設けられ光学フィルタ部材２８を保持するスライダ６０と、スライダ６０に螺合するネジシャフト６２と、ネジシャフト６２を回転させるためのモータ６４とを備えている。ネジシャフト６２の回転量を精度よく設定するためには、モータ６４としてはステッピングモータが適している。
【００２７】
モータ６４によってネジシャフト６２が回転駆動されると、ネジシャフト６２が螺合しているスライダ６０は矢印２６で示される方向に変位する。
【００２８】
光学フィルタ部材２８は、具体的には、ガラス等からなる透明基板６６と、透明基板６６上に形成された誘電体多層膜６８とから構成される。誘電体多層膜６８は矢印２６で示される方向に連続的に変化する厚みを有しており、これにより、矢印２６で示される方向における位置に応じて光学フィルタ部材２８の特性が変化する。
【００２９】
図５は図３に示される反射ユニット３６の作用を説明するための図である。今、光ファイバ４２から放射されてレンズ４０によりコリメートされた平行ビームが入射角θで光学フィルタ部材２８に入射するものとする。光学フィルタ部材２８で反射したビームはレンズ５２によりミラー５４の反射面５４Ａ上の焦点で反射し、もと来た方向に進行する結果、再び光学フィルタ部材２８に入射角θで入射することになる。従って、その反射ビームはレンズ４０により光ファイバ４２に効率よく且つ安定に結合することとなる。
【００３０】
ここで、光学フィルタ部材２８が機構３８のガタ等に起因して微小角度変化し、入射角がθ′になったとする。このとき、レンズ５２による集束点は入射角θに対する集束点とは異なる位置になるが、やはりミラー５４による反射ビームは位置ずれは生じるものの進行方向はもと来た方向となり、光学フィルタ部材に入射角θ′で入射し、従って、その反射ビームはレンズ４０により光ファイバ４２に効率的且つ安定に結合することとなる。
【００３１】
尚、図５において、ｆはレンズ５２の焦点距離を表している。
【００３２】
このように、本実施形態では、特定構成の反射ユニット３６を用いているので、光学フィルタ部材２８が振動等に起因して角度変化したとしても、光ファイバ４２から出力して再び光ファイバ４２に結合する光の結合効率を安定にすることができる。
【００３３】
この実施形態では、光ファイバ４２から出力して再び光ファイバ４２に戻る光を分離するために、光サーキュレータ２２（図３参照）が用いられている。
【００３４】
図３を参照して本実施形態におけるチューナブル光学フィルタの動作を詳細に説明する。
【００３５】
ここでは、光サーキュレータ２２のポート２２ＡはＷＤＭ信号光等の光が供給される入力ポートとなり、フィルタモジュール２０の第２のポート３２はバンドパスフィルタの出力ポートとなり、光サーキュレータ２２のポート２２Ｃはノッチフィルタの出力ポートとなる。
【００３６】
ポート２２Ａから光サーキュレータ２２を介してフィルタユニット２０のポート２４に光が供給されると、この光は図１の（Ｂ）に示される特性でもってポート３２に結合されると共に、図２の（Ｂ）に示される特性でもって反射戻り光としてポート２２Ｃに結合されるのである。
【００３７】
透過光路３０に関する結合効率が光学フィルタ部材２８の角度ずれ等にほとんど依存しないことは図１の（Ａ）におけるのと同様であり、また、本実施形態では、反射光路３４に関する結合効率についても、反射ユニット３６が用いられていることから光学フィルタ部材２８の角度ずれにほとんど依存しない。このような光学フィルタ部材２８の角度ずれ等に対する透過光路３０及び反射光路３４の各々に関する結合効率を安定に保つためには、光学フィルタ部材２８は実質的に均一な厚みを有していることが望ましい。尚、前述したように、誘電体多層膜の厚みの変化により光学フィルタ部材２８の特性に変化をもたらすことができるが、この場合における誘電体多層膜の厚みの変化は１μｍにも満たないので、光学フィルタ部材２８は実質的に均一な厚みを有しているということができる。
【００３８】
図３に示されるように、光学フィルタ部材２８と反射ユニット３６との間には１／４波長板７０が設けられている。従って、光学フィルタ部材２８での反射ビーム（ポート２４からの）のｐ偏光は１／４波長板７０を通過することにより円偏光になり、この円偏光が反射ユニット３６で反射されて再び１／４波長板７０を通過することによって今度は光学フィルタ部材２８にｓ偏光で入射することとなる。また、光学フィルタ部材２８での反射ビームのうちｓ偏光は再び光学フィルタ部材２８に戻るときにｐ偏光となっている。従って、光学フィルタ部材２８で往路及び復路に関して２回反射が行われることにより、光学フィルタ部材２８の反射率の偏光依存性がキャンセルされることとなる。
【００３９】
以上の説明では、反射ユニット３６としてキャッツアイを用いているが、コーナーキューブにより反射ユニット３６が提供されてもよい。
【００４０】
図６は図３に示される反射ユニット３６の他の構成例を示す図である。ここでは、レンズ５２′及びミラー５４′が一体にされている。また、ミラー５４′は曲面に形成されている。レンズ５２′は例えばガラスから形成され、ミラー５４′はレンズ５２′へのメッキにより形成することができる。レンズ５２′の前面で屈折した平行ビームはミラー５４′上で焦点を結ぶ。ミラー５４′の形状は光が常に来た方向に反射するようになっている。反射ユニット３６を図６に示されるように構成することによって、装置の小型化が可能になると共に、レンズ５２′及びミラー５４′の相対的な位置関係が安定になる。
【００４１】
図７は図３に示されるチューナブル光学フィルタを用いて構成される光アッド／ドロップ回路の実施形態を示す図である。ここでは、任意波長のドロップ回路の機能が実現されている。
【００４２】
ポート２２Ａとポート３２との間の結合効率の波長特性は図１の（Ｂ）に示されるように機構３８（図３参照）により変化させることができる。従って、ポート３２から出力させるべきドロップ光の波長を選択的に決定することができる。
【００４３】
ポート３２において光ファイバ４８に出力された光はモニタリングのために光カプラ７２（例えば分岐比は１：１０）により抽出され、抽出された光はスペクトルモニタ７４に供給される。スペクトルモニタ７４により検出されたスペクトルに関する情報は制御回路７６に供給される。制御回路７６には、選択波長を指定するための選択信号も供給されている。そして、フィルタモジュール２０の機構３８を駆動するための駆動回路７８が制御回路７６によって制御されることにより、ドロップさせるべき光の波長（又は中心波長）が決定される。
【００４４】
ポート２２Ａからポート２２Ｃに至る結合効率の波長特性は図２の（Ｂ）に示されるようになっている。従って、ここでは、１チャネルのドロップ光を除く全てのチャネルの光信号がスルー光としてポート２２Ｃから出力されることになる。
【００４５】
スペクトルモニタ７４としては、例えば、１９９７年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１０−１０１、「小型・高速光スペクトルモニタを用いたＡＤＭノードのパワー制御」に開示されているものを用いることができる。そのスペクトルモニタは、光ファイバから放射された光を平行ビームにするための第１のレンズと、その平行ビームを回折させる例えば反射型の回折格子と、回折格子に対向して設けられ当該回折方向に複数の受光素子を有する受光素子アレイと、回折格子で回折されたビームを受光素子アレイ上に集束させるための第２のレンズとから構成される。
【００４６】
図８は光アッド／ドロップ回路の他の実施形態を示す図である。ここでは、図３に示されるチューナブル光学フィルタがＮ台用いられている。１番目のフィルタのポート２２Ａがこの光アッド／ドロップ回路の入力ポートとなり、１番目のフィルタのポート２２Ｃは２番目のフィルタのポート２２Ａに光学的に接続され、２番目のフィルタのポート２２Ｃは３番目のフィルタのポート２２Ａに光学的に接続され、…、Ｎ番目のフィルタのポート２２Ｃはこの光アッド／ドロップ回路のスルー出力ポートとなる。ドロップ光の出力ポートとなるＮ個の光ファイバ４８は光マルチプレクサ８０に光学的に接続され、光マルチプレクサ８０の出力ファイバ８２がこの光アッド／ドロップ回路のドロップ光の出力ポートとなる。尚、各フィルタに対して図７に示されるスペクトルモニタ７４、制御回路７６及び駆動回路７８が設けられているが、図面の明瞭さを確保するために、これらの図示は省略されている。
【００４７】
この構成によると、複数チャネルの光信号について光ドロップ回路の機能を得ることができる。
【００４８】
図９は光アッド／ドロップ回路の更に他の実施形態を示す図である。ここでは、各々図８に示される回路によって提供され得る２つの回路８４及び８６が組み合わされている。回路８４は、入力ポート８４Ａと、ドロップ光用の出力ポート８４Ｂと、スルー光の出力ポート８４Ｃとを有している。また、回路８６は、ポート８４Ｃに光学的に接続される入力ポート８６Ａと、アッド光用の入力ポート８６Ｂと、出力ポート８６Ｃとを有している。
【００４９】
入力側の光ファイバ伝送路８８からのｎチャネルのＷＤＭ信号光（波長λ1 ，λ2 、…、λn ）は光カプラ９０を介してポート８４Ａから回路８４に供給される。光カプラ９０で抽出されたモニタリング用の光はスペクトルモニタ９２に入力され、スペクトルモニタ９２の出力は制御回路９４に供給される。
【００５０】
ドロップ光としての波長λ1 の光信号及び波長λn の光信号はポート８４Ｂから出力され、それ以外のチャネルの光信号はポート８４Ｃから回路８６に供給される。
【００５１】
一方、アッド光としての波長λ1 の光信号と波長λn の光信号とがポート８６Ｂから回路８６に供給され、ここで再びｎチャネルのＷＤＭ信号光が得られて、そのＷＤＭ信号光はポート８６Ｃから光カプラ９６を介して出力側の光ファイバ伝送路１０２に送出される。
【００５２】
光カプラ９６で抽出されたモニタリング用の光はスペクトルモニタ９８に供給される。スペクトルモニタ９８の出力は制御回路９４に供給される。この実施形態では、回路８４及び８６に共通の駆動回路１００が制御回路９４によって制御されている。従って、入力側のスペクトルと出力側のスペクトルの比較結果等に基づいて容易にアッドチャネル及びドロップチャネルを決定することができる。
【００５３】
図１０は本発明によるチューナブル光学フィルタの他の実施形態を示す図である。このチューナブル光学フィルタは、図３に示されるチューナブル光学フィルタと対比して、第２のポート３２が省略されている点で特徴付けられる。この実施形態では、光サーキュレータ２２のポート２２ＡはＷＤＭ信号光等の光が供給される入力ポートとなり、光サーキュレータ２２のポート２２Ｃはノッチフィルタの出力ポートとなる。即ち、ノッチフィルタに関して、第１のポート２４が光の入力及び出力のためのポートとなっている。
【００５４】
このように、本発明では、第２のポート３２が省略された場合であっても、可変の阻止帯域を有し且つ特性が安定なチューナブル光学フィルタの提供が可能になる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、可変の阻止帯域を有し且つ特性が安定なチューナブル光学フィルタの提供が可能になるという効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は通過帯域が可変の従来のチューナブル光学フィルタのそれぞれ構成及び特性を示す図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は阻止帯域が可変の従来のチューナブル光学フィルタの構成及び特性をそれぞれ示す図である。
【図３】図３は本発明によるチューナブル光学フィルタの実施形態を示す図である。
【図４】図４は図３に示される機構３８の構成を示す図である。
【図５】図５は図３に示される反射ユニット３６の作用を説明するための図である。
【図６】図６は図３に示される反射ユニット３６の他の構成例を示す図である。
【図７】図７は光アッド／ドロップ回路の実施形態を示す図である。
【図８】図８は光アッド／ドロップ回路の他の実施形態を示す図である。
【図９】図９は光アッド／ドロップ回路の更に他の実施形態を示す図である。
【図１０】図１０は本発明によるチューナブル光学フィルタの他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
４，１２，２８ 光学フィルタ部材
２０ フィルタモジュール
２２ 光サーキュレータ
３６ 反射ユニット
４０，４６，５２ レンズ
５４ ミラー
７０ １／４波長板
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的にチューナブル光学フィルタに関し、更に詳しくは可変の阻止帯域を有するチューナブル光学フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
柔軟性に富んだ光ファイバネットワークを構築するための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）がある。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、異なる波長を有する複数の光キャリアが用いられる。各光キャリアを独立に変調することによって得られた複数の光信号が光マルチプレクサにより波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の光信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再生される。
【０００３】
ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、アッド／ドロップ機能が重要である。アッド機能は、特定の波長チャネルの光信号をＷＤＭ信号光に合流させる機能であり、ドロップ機能は、ＷＤＭ信号光から特定の波長チャネルの光信号を取り出す機能である。
【０００４】
アッド／ドロップ機能を行わせるための光デバイスとして、チューナブル光学フィルタがある。チューナブル光学フィルタがバンドパスフィルタである場合には、通過帯域が可変であり、また、チューナブル光学フィルタがノッチフィルタである場合には、阻止帯域が可変である。
【０００５】
図１の（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、通過帯域が可変である従来のチューナブル光学フィルタの構成及び動作特性がそれぞれ示されている。このチューナブル光学フィルタは、図１の（Ａ）に示されるように、第１のポート２と、予め定められた方向（図示された例では紙面に平行な方向）における位置に応じて特性が変化する光学フィルタ部材４と、光学フィルタ部材４に関する透過光路により第１のポート２に光学的に結合される第２のポート６と、光学フィルタ部材４を上述の予め定められた方向に変位させるための機構８とを備えている。
【０００６】
光学フィルタ部材４は、誘電体多層膜の厚みを予め定められた方向に変化させることにより構成され得る。光学フィルタ部材４が機構８により変位させられると、図１の（Ｂ）に示されるように、通過帯域が波長軸上でシフトする。尚、図１の（Ｂ）において、縦軸はポート２及び６間の透過率（Ｔ）、横軸は波長（λ）である。
【０００７】
図２の（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、阻止帯域が可変である従来のチューナブル光学フィルタの構成及び動作特性がそれぞれ示されている。このチューナブル光学フィルタは、第１のポート１０と、予め定められた方向（図示された例では紙面に平行な方向）における位置に応じて特性が変化する光学フィルタ部材１２と、光学フィルタ部材１２に関する透過光路により第１のポート１０に光学的に結合される第２のポート１４と、光学フィルタ部材１２に関する反射光路により第１のポート１０に光学的に結合される第３のポート１６と、光学フィルタ部材１２を前述の予め定められた方向に変位させるための機構１８とを備えている。
【０００８】
光学フィルタ部材１２が図１の（Ａ）に示される光学フィルタ部材４と同様の特性を有している場合、第１のポート１０と第２のポート１４間における透過率の波長特性は図１の（Ａ）に示されるのと同じように波長軸方向に可変である。また、第１のポート１０と第３のポート１６との間の反射率の波長特性は、図２の（Ｂ）に示されるように、可変である。図２の（Ｂ）において、縦軸は反射率（Ｒ）、横軸は波長（λ）を示している。尚、図２の（Ｂ）に示される特性は図１の（Ｂ）に示される特性の逆特性である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１の（Ａ）に示されるような透過光路による光学的な結合においては、機構８におけるガタ等の原因で光学フィルタ部材４が角度ずれを起こしたとしても、透過率は概ね安定である。例えば透過光路が平行ビームにより提供されている場合に、角度ずれに起因する平行ビームのシフトがポート２及び６間の結合効率にほとんど影響を及ぼさないからである。
【００１０】
これに対して、図２の（Ａ）に示される第１のポート１０と第３のポート１６との間のように反射光路により結合されている場合、光学フィルタ部材１２の角度ずれが直接的に反射率に影響を及ぼし、動作が不安定になる。例えば反射光路が平行ビームにより提供されている場合に、角度ずれがポート１０及び１６間の結合効率に大きく影響するためである。
【００１１】
このように、従来技術による場合、可変の阻止帯域を有するチューナブル光学フィルタの動作が不安定であるという問題があった。
【００１２】
よって、本発明の目的は、可変の阻止帯域を有し且つ特性が安定なチューナブル光学フィルタを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、それぞれが第３〜第５のポートを有し、前記第３のポートに供給された光を前記第４のポートに出力し、前記第４のポートに供給された光を前記第５のポートに出力し、次段の前記第３のポートが前段の前記第５のポートに光接続された複数の光サーキュレータと、前記各光サーキュレータの前記第４のポートに光接続された複数の第１のポートと、予め定められた方向における位置に応じて特性が変化する前記各第１のポートに対して設けられた複数の光学フィルタ部材と、前記各光学フィルタ部材に関する透過光路により対応する前記第１のポートに光学的に結合される複数の第２のポートと、前記各光学フィルタ部材に関する反射光路により対応する前記第１のポートに光学的に結合される複数の反射ユニットと、前記各第２のポートに光接続された複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバから入力された光を多重化する光マルチプレクサと、前記各光学フィルタ部材を上記予め定められた方向に変位させるための複数の機構とを備えた光アッド／ドロップ回路が提供される。
【００１４】
反射ユニットは、光学の分野で一般的なキャッツアイ又はコーナーキューブにより提供され得る。キャッツアイは、反射光路上に設けられるレンズと、レンズの焦点位置に反射面を有するミラーとから構成される。このような反射ユニットを用いた場合、反射ユニットへの入射角に係わらず反射ユニットに入射した光はもとの光路を戻るので、光学フィルタ部材の角度ずれに係わらず特性が変化する恐れがない。
【００１５】
光学フィルタ部材が例えば図１の（Ｂ）に示されるような特性を有している場合、第１及び第２のポート間にバンドパスフィルタの機能が得られる。また、反射ユニットが設けられていることから、第１のポートはノッチフィルタの入出力ポートとなる。従って、本発明を実施する場合において、ノッチフィルタの機能のみが必要となるときには、第２のポートは省略されてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図３は本発明によるチューナブル光学フィルタの実施形態を示す図である。このチューナブル光学フィルタは、本発明によって特徴的なフィルタモジュール２０と、モジュール２０に光学的に接続される光サーキュレータ２２とを備えている。
【００１８】
フィルタモジュール２０は、第１のポート２４と、矢印２６で示される予め定められた方向における位置に応じて特性が変化する光学フィルタ部材２８と、光学フィルタ部材２８に関する透過光路３０により第１のポート２４に光学的に結合される第２のポート３２と、光学フィルタ部材２８に関する反射光路３４により第１のポート２４に光学的に結合される反射ユニット３６と、光学フィルタ部材２８を矢印２６で示される予め定められた方向に変位させるための機構３８とを備えている。
【００１９】
第１のポート２４は、反射光路３０上に設けられるレンズ４０と、レンズ４０の焦点位置に励振端を有する光ファイバ４２と、光ファイバ４２を保持するためのフェルール４４とを備えている。
【００２０】
第２のポート３２は、透過光路３０上に設けられるレンズ４６と、レンズ４６の焦点位置に励振端を有する光ファイバ４８と、光ファイバ４８を保持するためのフェルール５０とを備えている。
【００２１】
反射ユニット３６は、反射光路３４上に設けられるレンズ５２と、レンズ５２の焦点位置に反射面５４Ａを有するミラー５４とを備えている。このような位置関係によるレンズ５２及びミラー５４の組み合わせはいわゆるキャッツアイと称されるものである。
【００２２】
光サーキュレータ２２は各々光ファイバにより提供される３つのポート２２Ａ，２２Ｂ及び２２Ｃを有している。光サーキュレータ２２は、ポート２２Ａに供給された光をポート２２Ｂから出力し、ポート２２Ｂに供給された光をポート２２Ｃから出力するように機能する。光サーキュレータ２２はまたポート２２Ｃに供給された光をポート２２Ａから出力するが、この機能は本実施形態では使用されていない。
【００２３】
光サーキュレータ２２のポート２２Ｂと第１のポート２４の光ファイバ４２とをスプライス接続部５６により融着接続することによって、光サーキュレータ２２とフィルタモジュール２０とが光学的に接続されている。
【００２４】
光サーキュレータ２２として３ポート型光サーキュレータが例示されているが、４つ以上のポートを有する光サーキュレータが使用されてもよい。
【００２５】
光学フィルタ部材２８と反射ユニット３６との間の反射光路３４上には１／４波長板７０が設けられている。１／４波長板７０の機能については後述する。
【００２６】
図４は図３に示される機構３８の構成を示す図である。機構３８は、レール部材５８と、レール部材５８に対して矢印２６で示される方向に摺動可能に設けられ光学フィルタ部材２８を保持するスライダ６０と、スライダ６０に螺合するネジシャフト６２と、ネジシャフト６２を回転させるためのモータ６４とを備えている。ネジシャフト６２の回転量を精度よく設定するためには、モータ６４としてはステッピングモータが適している。
【００２７】
モータ６４によってネジシャフト６２が回転駆動されると、ネジシャフト６２が螺合しているスライダ６０は矢印２６で示される方向に変位する。
【００２８】
光学フィルタ部材２８は、具体的には、ガラス等からなる透明基板６６と、透明基板６６上に形成された誘電体多層膜６８とから構成される。誘電体多層膜６８は矢印２６で示される方向に連続的に変化する厚みを有しており、これにより、矢印２６で示される方向における位置に応じて光学フィルタ部材２８の特性が変化する。
【００２９】
図５は図３に示される反射ユニット３６の作用を説明するための図である。今、光ファイバ４２から放射されてレンズ４０によりコリメートされた平行ビームが入射角θで光学フィルタ部材２８に入射するものとする。光学フィルタ部材２８で反射したビームはレンズ５２によりミラー５４の反射面５４Ａ上の焦点で反射し、もと来た方向に進行する結果、再び光学フィルタ部材２８に入射角θで入射することになる。従って、その反射ビームはレンズ４０により光ファイバ４２に効率よく且つ安定に結合することとなる。
【００３０】
ここで、光学フィルタ部材２８が機構３８のガタ等に起因して微小角度変化し、入射角がθ′になったとする。このとき、レンズ５２による集束点は入射角θに対する集束点とは異なる位置になるが、やはりミラー５４による反射ビームは位置ずれは生じるものの進行方向はもと来た方向となり、光学フィルタ部材に入射角θ′で入射し、従って、その反射ビームはレンズ４０により光ファイバ４２に効率的且つ安定に結合することとなる。
【００３１】
尚、図５において、ｆはレンズ５２の焦点距離を表している。
【００３２】
このように、本実施形態では、特定構成の反射ユニット３６を用いているので、光学フィルタ部材２８が振動等に起因して角度変化したとしても、光ファイバ４２から出力して再び光ファイバ４２に結合する光の結合効率を安定にすることができる。
【００３３】
この実施形態では、光ファイバ４２から出力して再び光ファイバ４２に戻る光を分離するために、光サーキュレータ２２（図３参照）が用いられている。
【００３４】
図３を参照して本実施形態におけるチューナブル光学フィルタの動作を詳細に説明する。
【００３５】
ここでは、光サーキュレータ２２のポート２２ＡはＷＤＭ信号光等の光が供給される入力ポートとなり、フィルタモジュール２０の第２のポート３２はバンドパスフィルタの出力ポートとなり、光サーキュレータ２２のポート２２Ｃはノッチフィルタの出力ポートとなる。
【００３６】
ポート２２Ａから光サーキュレータ２２を介してフィルタユニット２０のポート２４に光が供給されると、この光は図１の（Ｂ）に示される特性でもってポート３２に結合されると共に、図２の（Ｂ）に示される特性でもって反射戻り光としてポート２２Ｃに結合されるのである。
【００３７】
透過光路３０に関する結合効率が光学フィルタ部材２８の角度ずれ等にほとんど依存しないことは図１の（Ａ）におけるのと同様であり、また、本実施形態では、反射光路３４に関する結合効率についても、反射ユニット３６が用いられていることから光学フィルタ部材２８の角度ずれにほとんど依存しない。このような光学フィルタ部材２８の角度ずれ等に対する透過光路３０及び反射光路３４の各々に関する結合効率を安定に保つためには、光学フィルタ部材２８は実質的に均一な厚みを有していることが望ましい。尚、前述したように、誘電体多層膜の厚みの変化により光学フィルタ部材２８の特性に変化をもたらすことができるが、この場合における誘電体多層膜の厚みの変化は１μｍにも満たないので、光学フィルタ部材２８は実質的に均一な厚みを有しているということができる。
【００３８】
図３に示されるように、光学フィルタ部材２８と反射ユニット３６との間には１／４波長板７０が設けられている。従って、光学フィルタ部材２８での反射ビーム（ポート２４からの）のｐ偏光は１／４波長板７０を通過することにより円偏光になり、この円偏光が反射ユニット３６で反射されて再び１／４波長板７０を通過することによって今度は光学フィルタ部材２８にｓ偏光で入射することとなる。また、光学フィルタ部材２８での反射ビームのうちｓ偏光は再び光学フィルタ部材２８に戻るときにｐ偏光となっている。従って、光学フィルタ部材２８で往路及び復路に関して２回反射が行われることにより、光学フィルタ部材２８の反射率の偏光依存性がキャンセルされることとなる。
【００３９】
以上の説明では、反射ユニット３６としてキャッツアイを用いているが、コーナーキューブにより反射ユニット３６が提供されてもよい。
【００４０】
図６は図３に示される反射ユニット３６の他の構成例を示す図である。ここでは、レンズ５２′及びミラー５４′が一体にされている。また、ミラー５４′は曲面に形成されている。レンズ５２′は例えばガラスから形成され、ミラー５４′はレンズ５２′へのメッキにより形成することができる。レンズ５２′の前面で屈折した平行ビームはミラー５４′上で焦点を結ぶ。ミラー５４′の形状は光が常に来た方向に反射するようになっている。反射ユニット３６を図６に示されるように構成することによって、装置の小型化が可能になると共に、レンズ５２′及びミラー５４′の相対的な位置関係が安定になる。
【００４１】
図７は図３に示されるチューナブル光学フィルタを用いて構成される光アッド／ドロップ回路の実施形態を示す図である。ここでは、任意波長のドロップ回路の機能が実現されている。
【００４２】
ポート２２Ａとポート３２との間の結合効率の波長特性は図１の（Ｂ）に示されるように機構３８（図３参照）により変化させることができる。従って、ポート３２から出力させるべきドロップ光の波長を選択的に決定することができる。
【００４３】
ポート３２において光ファイバ４８に出力された光はモニタリングのために光カプラ７２（例えば分岐比は１：１０）により抽出され、抽出された光はスペクトルモニタ７４に供給される。スペクトルモニタ７４により検出されたスペクトルに関する情報は制御回路７６に供給される。制御回路７６には、選択波長を指定するための選択信号も供給されている。そして、フィルタモジュール２０の機構３８を駆動するための駆動回路７８が制御回路７６によって制御されることにより、ドロップさせるべき光の波長（又は中心波長）が決定される。
【００４４】
ポート２２Ａからポート２２Ｃに至る結合効率の波長特性は図２の（Ｂ）に示されるようになっている。従って、ここでは、１チャネルのドロップ光を除く全てのチャネルの光信号がスルー光としてポート２２Ｃから出力されることになる。
【００４５】
スペクトルモニタ７４としては、例えば、１９９７年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１０−１０１、「小型・高速光スペクトルモニタを用いたＡＤＭノードのパワー制御」に開示されているものを用いることができる。そのスペクトルモニタは、光ファイバから放射された光を平行ビームにするための第１のレンズと、その平行ビームを回折させる例えば反射型の回折格子と、回折格子に対向して設けられ当該回折方向に複数の受光素子を有する受光素子アレイと、回折格子で回折されたビームを受光素子アレイ上に集束させるための第２のレンズとから構成される。
【００４６】
図８は光アッド／ドロップ回路の他の実施形態を示す図である。ここでは、図３に示されるチューナブル光学フィルタがＮ台用いられている。１番目のフィルタのポート２２Ａがこの光アッド／ドロップ回路の入力ポートとなり、１番目のフィルタのポート２２Ｃは２番目のフィルタのポート２２Ａに光学的に接続され、２番目のフィルタのポート２２Ｃは３番目のフィルタのポート２２Ａに光学的に接続され、…、Ｎ番目のフィルタのポート２２Ｃはこの光アッド／ドロップ回路のスルー出力ポートとなる。ドロップ光の出力ポートとなるＮ個の光ファイバ４８は光マルチプレクサ８０に光学的に接続され、光マルチプレクサ８０の出力ファイバ８２がこの光アッド／ドロップ回路のドロップ光の出力ポートとなる。尚、各フィルタに対して図７に示されるスペクトルモニタ７４、制御回路７６及び駆動回路７８が設けられているが、図面の明瞭さを確保するために、これらの図示は省略されている。
【００４７】
この構成によると、複数チャネルの光信号について光ドロップ回路の機能を得ることができる。
【００４８】
図９は光アッド／ドロップ回路の更に他の実施形態を示す図である。ここでは、各々図８に示される回路によって提供され得る２つの回路８４及び８６が組み合わされている。回路８４は、入力ポート８４Ａと、ドロップ光用の出力ポート８４Ｂと、スルー光の出力ポート８４Ｃとを有している。また、回路８６は、ポート８４Ｃに光学的に接続される入力ポート８６Ａと、アッド光用の入力ポート８６Ｂと、出力ポート８６Ｃとを有している。
【００４９】
入力側の光ファイバ伝送路８８からのｎチャネルのＷＤＭ信号光（波長λ1 ，λ2 、…、λn ）は光カプラ９０を介してポート８４Ａから回路８４に供給される。光カプラ９０で抽出されたモニタリング用の光はスペクトルモニタ９２に入力され、スペクトルモニタ９２の出力は制御回路９４に供給される。
【００５０】
ドロップ光としての波長λ1 の光信号及び波長λn の光信号はポート８４Ｂから出力され、それ以外のチャネルの光信号はポート８４Ｃから回路８６に供給される。
【００５１】
一方、アッド光としての波長λ1 の光信号と波長λn の光信号とがポート８６Ｂから回路８６に供給され、ここで再びｎチャネルのＷＤＭ信号光が得られて、そのＷＤＭ信号光はポート８６Ｃから光カプラ９６を介して出力側の光ファイバ伝送路１０２に送出される。
【００５２】
光カプラ９６で抽出されたモニタリング用の光はスペクトルモニタ９８に供給される。スペクトルモニタ９８の出力は制御回路９４に供給される。この実施形態では、回路８４及び８６に共通の駆動回路１００が制御回路９４によって制御されている。従って、入力側のスペクトルと出力側のスペクトルの比較結果等に基づいて容易にアッドチャネル及びドロップチャネルを決定することができる。
【００５３】
図１０は本発明によるチューナブル光学フィルタの他の実施形態を示す図である。このチューナブル光学フィルタは、図３に示されるチューナブル光学フィルタと対比して、第２のポート３２が省略されている点で特徴付けられる。この実施形態では、光サーキュレータ２２のポート２２ＡはＷＤＭ信号光等の光が供給される入力ポートとなり、光サーキュレータ２２のポート２２Ｃはノッチフィルタの出力ポートとなる。即ち、ノッチフィルタに関して、第１のポート２４が光の入力及び出力のためのポートとなっている。
【００５４】
このように、本発明では、第２のポート３２が省略された場合であっても、可変の阻止帯域を有し且つ特性が安定なチューナブル光学フィルタの提供が可能になる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、可変の阻止帯域を有し且つ特性が安定なチューナブル光学フィルタの提供が可能になるという効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は通過帯域が可変の従来のチューナブル光学フィルタのそれぞれ構成及び特性を示す図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は阻止帯域が可変の従来のチューナブル光学フィルタの構成及び特性をそれぞれ示す図である。
【図３】図３は本発明によるチューナブル光学フィルタの実施形態を示す図である。
【図４】図４は図３に示される機構３８の構成を示す図である。
【図５】図５は図３に示される反射ユニット３６の作用を説明するための図である。
【図６】図６は図３に示される反射ユニット３６の他の構成例を示す図である。
【図７】図７は光アッド／ドロップ回路の実施形態を示す図である。
【図８】図８は光アッド／ドロップ回路の他の実施形態を示す図である。
【図９】図９は光アッド／ドロップ回路の更に他の実施形態を示す図である。
【図１０】図１０は本発明によるチューナブル光学フィルタの他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
４，１２，２８ 光学フィルタ部材
２０ フィルタモジュール
２２ 光サーキュレータ
３６ 反射ユニット
４０，４６，５２ レンズ
５４ ミラー
７０ １／４波長板
Claims (11)
- それぞれが第３〜第５のポートを有し、前記第３のポートに供給された光を前記第４のポートに出力し、前記第４のポートに供給された光を前記第５のポートに出力し、次段の前記第３のポートが前段の前記第５のポートに光接続された複数の光サーキュレータと、
前記各光サーキュレータの前記第４のポートに光接続された複数の第１のポートと、
予め定められた方向における位置に応じて特性が変化する前記各第１のポートに対して設けられた複数の光学フィルタ部材と、
前記各光学フィルタ部材に関する透過光路により対応する前記第１のポートに光学的に結合される複数の第２のポートと、
前記各光学フィルタ部材に関する反射光路により対応する前記第１のポートに光学的に結合される複数の反射ユニットと、
前記各第２のポートに光接続された複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバから入力された光を多重化する光マルチプレクサと、
前記各光学フィルタ部材を上記予め定められた方向に変位させるための複数の機構とを備えた光アッド／ドロップ回路。 - 請求項１に記載の光アッド／ドロップ回路であって、
上記透過光路及び上記反射光路の各々は実質的に平行ビームにより提供される光アッド／ドロップ回路。 - 請求項２に記載の光アッド／ドロップ回路であって、
上記第１及び第２のポートの各々は、上記透過光路上に設けられるレンズと、該レンズの焦点位置に励振端を有する光ファイバとを備えている光アッド／ドロップ回路。 - 請求項２に記載の光アッド／ドロップ回路であって、
上記反射ユニットは、上記反射光路上に設けられるレンズと、該レンズの焦点位置に反射面を有するミラーとを備えている光アッド／ドロップ回路。 - 請求項２に記載の光アッド／ドロップ回路であって、
上記反射ユニットはコーナーキューブからなる光アッド／ドロップ回路。 - 請求項１に記載の光アッド／ドロップ回路であって、
上記光学フィルタ部材と対応する上記反射ユニットとの間の上記光フィルタ部材に関する反射光路を通過する反射光について設けられた１／４波長板を更に備えた光アッド／ドロップ回路。 - 請求項１に記載の光アッド／ドロップ回路であって、
上記光学フィルタ部材は、透明基板と、該透明基板上に形成された誘電体多層膜とを備えている光アッド／ドロップ回路。 - 請求項７に記載の光アッド／ドロップ回路であって、
上記誘電体多層膜は上記予め定められた方向に連続的に変化する厚みを有している光アッド／ドロップ回路。 - 請求項１に記載の光アッド／ドロップ回路であって、
上記光学フィルタ部材は実質的に均一な厚みを有している光アッド／ドロップ回路。 - 請求項１に記載の光アッド／ドロップ回路であって、
上記光学フィルタ部材は上記透過光路及び上記反射光路に対してそれぞれバンドパスフィルタ及びノッチフィルタとしての性質を有している光アッド／ドロップ回路。 - 請求項１に記載の光アッド／ドロップ回路であって、
上記第２のポートに光学的に接続されるスペクトルモニタと、該スペクトルモニタの出力及び選択波長を指定する信号に基づき上記機構を制御する手段を更に備えた光アッド／ドロップ回路。
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