JP4606696B2

JP4606696B2 - チューナブル光フィルタ用のコントローラ及び方法

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Publication number: JP4606696B2
Application number: JP2002550427A
Authority: JP
Inventors: ダブリューホール，デイヴィッド; アールメータ，ヒテッシュ
Original assignee: Harris Corp
Current assignee: Harris Corp
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: WO2002049241A3; KR20030062426A; JP2004519878A; CN1486549A; WO2002049241A2; EP1342330A2; CA2431317A1; CA2431317C; US6559943B1; CN1295893C; BR0116684A; KR100586653B1; AU2002227216A1

Description

【０００１】
［発明の技術分野］
本発明は、一般に光通信に関連し、特に調整可能な光ファイバフィルタ（ｔｕｎａｂｌｅｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｆｉｌｔｅｒ）を利用する光通信に関連する。
【０００２】
［発明の背景］
テレコミュニケーションシステムでは、光ファイバを介した光による情報伝送が広く行われている。光信号は、生成され、光ファイバに沿って伝送され、可能な限り少ない歪み（ｃｈａｎｇｅ）と供に当初の電気信号を再生するために検出される。光ファイバは、低コスト且つ高品質のディジタル伝送を行うために、電気信号処理と組み合わせられる。
【０００３】
光ファイバシステム用途（アプリケーション）では、電気信号に変換せずに、信号の直接的な光学的処理を行い得る。これは一般に、増幅器、マルチプレクサ／デマルチプレクサ、スプリッタ、カプラ、フィルタ、イコライザ及び光ファイバ用途に適したスイッチのような光信号処理部を必要とする。光ファイバフィルタは、そのような光ファイバシステムに重要な要素である。光通信システムに使用される波長分割多重光システムに関し、特定の波長の光を選択する多種多様の光フィルタが提案されている。
【０００４】
ファブリペローファイバ（ＦＦＰ：ｆｉｂｅｒＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）干渉フィルタは、そのようなフィルタである。ファブリペローＦＰ干渉計は、１８９７年にファブリ（Ｃ．Ｆａｂｒｙ）及びペロー（Ａ．Ｐｅｒｏｔ）により与えられ、光フィルタの様々な分野で広範に使用されている。ＦＰ干渉計の基本構成及び動作は、当該技術分野で周知であり、物理学及び光学の多くの教科書に説明されている。この干渉計は、典型的には高い反射率で反射し、低損失で、一部を通過させる２枚の鏡の間に形成された光空洞又は光キャビティ（ｏｐｔｉｃａｌｃａｖｉｔｙ）を有する。典型的には、ＦＰ干渉計を利用して処理を行うために、レンズを利用して、発散する光線を平行化（ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）する。
【０００５】
ファブリペローフィルタには、固定波長ＦＦＰ及び可変波長ＦＦＰが含まれる。光キャビティ内の光ファイバの端部同士の間の距離を変化させることで、又はキャビティ内の光ファイバを伸ばすことで、波長を調整する。ＦＦＰの温度変化制御（温度制御）によって、又はピエゾトランスデューサのような電気機械的作用子のように、整合性（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を害さずにフェルール（ｆｅｒｒｕｌｅ）要素の相対的な位置を変化させることによって、その調整が行われ得る。そのようなフィルタの応答は、一般に、温度、圧力のような環境状態の変化又はフィルタの経年変化と供に変化し得る。電気機械作用子及びＦＦＰ光学素子の非線形性に加えて、変化する電圧及び温度の揺らぎ（ドリフト）には、例えば光チャネルアナライザとして使用される場合には、調整可能なフィルタの定常的な校正を要する。
【０００６】
フィルタ用のコントローラは、選択されたレーザ波長における信号損失を低減させ、異なる波長を有するレーザ光を減衰させるように調整する。一例として、ミラー（Ｍｉｌｌｅｒ）等による米国特許番号第５，８３８，４３７号に開示されているコントローラがある。従来のコントローラは、遠隔操作されるコントローラのバッテリに多くの電力を必要とするアナログＲＦ技術を利用している。典型的なコントローラは、例えば、制約の多い機能要素（ｆｅａｔｕｒｅｓｅｔ）を有し、約６ワットを使用する。バッテリ寿命は短く、フィルタを動作させるには手動制御が必要とされる。従って、改善された機能要素を支援し、バッテリ寿命を延ばすために更に低電力で動作させるディジタルコントローラが必要とされている。
【０００７】
［特許文献１］
米国特許番号第５，８３８，４３７号明細書
［発明の開示］
このような背景に鑑みて、本発明は、比較的低電力で動作し、バッテリ寿命を伸ばす、光システム用のディジタルコントローラを提供することを目的とする。
【０００８】
上記の及び他の目的、並びに本発明による特徴及び利点は、光ファイバシステムにより与えられ、本システムは、ある波長ピークを有する少なくとも１つの光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバに接続され、現在の光レベル（例えば、光子電力レベル）を検出する光検出器と、前記光検出器からの光ファイバアップストリームに接続されたチューナブル光フィルタを包含する。更に、本システムは、好ましくは、前記光検出器及び前記チューナブル光フィルタに接続され、各々の光レベルを分析しながら、一連の波長にわたるチューナブル光フィルタのステップを進行させるコントローラを含む。コントローラは、好ましくは、光信号の波長ピークを見出すために、以前の光レベルより小さい現在の光レベルに基づいて、チューナブル光フィルタのステップ方向を反転させる。
【０００９】
前記コントローラは、現在の光レベルを以前の光レベルと比較するサンプル比較回路を有し得る。サンプル比較回路は、好ましくは、少なくとも１つの光信号の波長ピークが見出された場合にサンプルレートを低減させ、それによりコントローラの電力消費を低減させる。前記サンプル比較回路は、現在の光レベルを閾値と比較する第１比較器、及び現在の光レベルを以前の光レベルと比較する第２比較器より成る。コントローラは、前記現在の光レベルが前記閾値より小さい場合には、前記チューナブル光フィルタのステップ方向を反転させない。
【００１０】
前記光検出器は、現在の光レベルを表現するアナログ光レベル信号を生成し、前記サンプル比較回路は、前記アナログ光レベル信号を、前記第１及び第２比較器で使用するためのディジタル光レベル信号に変換するアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を包含し得る。また、前記コントローラは、更に、前記サンプル比較回路からの出力に基づいて、ロケーション情報信号を生成するバスコントローラ、及び前記ロケーション情報信号を、チューナブル光フィルタ用の制御電圧に変換するディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路を包含し得る。前記Ｄ／Ａ変換回路は、前記一連の波長に関する範囲及び偏移を選択するレンジ及びオフセット選択回路を包含し得る。
【００１１】
本発明の目的、特徴及び利点は、光ファイバチューナブルフィルタを制御する方法によっても与えられ、本方法は、光ファイバ内で、波長ピークを有する光信号の現在の光レベルを検出し；各自の光レベルを分析しながら一連の波長にわたるチューナブル光フィルタのステップを進行させ；及び現在の光レベルが以前の光レベルより小さい場合には、チューナブル光フィルタのステップ方向を反転させる。これは、光信号の波長ピークを見出すことを可能にする。本方法は、現在の光レベルを以前の光レベルと比較し、及び現在の光レベルを閾値と比較する。また、前記現在の光レベルが前記閾値より小さい場合には、前記チューナブル光フィルタのステップ方向は反転されない。
【００１２】
現在の光レベルは、アナログ光レベル信号により表現され、本方法は、前記アナログ光レベル信号を、比較用のディジタル光レベル信号に変換し得る。また、本方法は、現在の光レベルと以前の光レベルの比較に基づいて、ディジタルロケーション情報信号を生成し；及び前記ディジタルロケーション情報信号を、チューナブル光フィルタ用の制御電圧に変換する。更に、光信号の波長ピークが見出された場合に、サンプルレートが低減され、電力消費を抑制することが好ましい。
【００１３】
本システム、本コントローラ及び本方法は、好ましくは、アナログ入力信号を処理用のディジタル信号に変換すること、及びチューナブルフィルタに対するアナログ制御電圧を生成することを包含する。減速したサンプルレートを使用するディジタル信号処理は、従来のアナログシステムに対して、約１５０／１程度に電力消費量を低減させ得る。
【００１４】
［発明を実施するための最良の形態］
以下、本発明の好適実施例が示される添付図面を参照しながら、本発明が詳細に説明される。しかしながら、本発明は、様々な態様で実現されることが可能であり、ここに説明する態様に限定して解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施例は、本願による開示が充実するように、及び本発明の概念を当業者に適切に伝えるように与えられるものである。
【００１５】
図１を参照しながら、光ファイバシステム１０を説明する。本システム１０は、光学繊維束中の１つのファイバのような、ある波長ピーク（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｐｅａｋ）を有する少なくとも１つの光信号を搬送する光ファイバ１６を含む。光検出器１８は、現在の光レベル（例えば、光子電力レベル）を検出するために光ファイバ１６に接続され、チューナブル光フィルタ１２は光検出器からの光ファイバアップストリーム（ｕｐｓｔｒｅａｍ）に接続される。
【００１６】
調整可能な光フィルタ１２は、光フィルタの分野で広範に使用されているファイバファブリペロー（ＦＦＰ）干渉フィルタであり得る。ＦＦＰ干渉計の基本構成及び動作は、当該技術分野で周知であり、典型的には２枚の高い反射率の、低損失の部分的に透過させる鏡の間に形成された光キャビティを有する。典型的には、ＦＦＰ干渉計を通じて処理するために発散性の光線を平行化するために、レンズが使用される。キャビティ内の光ファイバの端部同士の間の距離を変更することで、又はキャビティ内の光ファイバを伸張させることで、波長を調整する。調整は、例えば、ピエゾトランスデューサのような電気機械作用子のように、フェルール要素の相対的な位置を変更することで行われ得る。
【００１７】
そのようなフィルタの応答は、温度、圧力のような環境条件の変化又はフィルタの経年変化と供に変化し得る。電気機械作用子及びＦＦＰ光学素子の非線形性に加えて、可変電圧及び熱的な揺らぎ（ドリフト）には、チューナブルフィルタ１２の定常的な調整又は校正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）を要する。
【００１８】
システム１０は、更に、光検出器１８に例示的に接続されるコントローラ１４を含む。コントローラ１４は、選択されたレーザ波長における信号損失を最小化し、異なる波長を有するレーザ光を減衰させるように、フィルタ１２を調整する。コントローラ１４は、チューナブル光フィルタ１２に接続され、連続的な波長にわたって各自の光レベルを分析しながら、チューナブル光フィルタにおける測定を段階的に進める。コントローラ１４及びフィルタ１２は、例えば、約０−３０ボルト及び約４０００乃至１７０００量子化レベルの範疇で動作し得る。コントローラ１４は、現在の光レベルを以前の光レベルと比較することによって、光信号に関する所望の波長ピークを見出すことが可能である。現在の光レベルが以前の光レベルよりも小さいならば、コントローラは、ピークが見出されるまで、チューナブル光フィルタ１２の進行方向（ステップ方向）を反転させる。
【００１９】
例えば、図２を参照するに、コントローラ１４は、光ファイバ１６を通じて伝送される所望の光信号の波長ピーク４０を見出そうとする。チューナブル光フィルタ１２は、コントローラ１４からの制御電圧（例えば、０−３０ボルト）により制御され、光検出器１８はピーク４０の側に位置する点Ａにおける電力レベルを検出したとする。チューナブル光フィルタ１２がコントローラ１４によって増加方向に進められた後に、その後の点Ｂにおける電力レベルが検出される。点Ｂにおける電力レベルは点Ａにおける電力レベルより高く；それ故に、コントローラ１４は、ピーク４０の側を上りながら移動していることを判別し、進行方向を変化させないことを決定する。
【００２０】
再び、フィルタ１２に対する制御電圧が増加されると、点Ｃにおける電力レベルが検出される。ここで、点Ｃにおける電力レベルは以前の点Ｂにおける電力レベルより低いので、コントローラ１４は、現在フィルタはピーク４０の側を下降しながら移動していることを判別する。従って、フィルタ１２の進行方向は反転され、再び点Ｂにおける電力レベルが検出され、それは点Ｃで検出された以前検出された電力レベルより大きいものである。このモードでは、コントローラは、別のモードが選択されるまで、ピーク４０の付近で進退を行い続けるであろう。
【００２１】
コントローラ１４は、例えば図２の点Ｂのような現在の光レベルと、図２の点Ａのような以前の光レベルとを比較するためのサンプル比較回路２０を包含し得る。サンプル比較回路２０は、少なくとも１つの光信号の光波長ピークが見出された場合にサンプルレートを下げ、これによりコントローラ１４の電力消費を減らすことが好ましい。図４を参照するに、サンプル比較回路２０は、目下の光レベルと、例えば閾値レジスタ６４からの閾値とを比較する第１比較器６２を含む。また、サンプル比較回路は、上述したような、目下の光レベルと、以前の光レベルとを比較する第２比較器６６を含む。以下に詳細に説明されるように、目下の光レベルが閾値より小さかったならば、コントローラ１４は、チューナブル光フィルタ１２の進行方向を変化させない。
【００２２】
光検出器１８は、現在の光レベルを表現するアナログ光レベル信号を生成し、サンプル比較回路２０は、アナログ光レベル信号を、第１比較器６２及び第２比較器６６で使用するためのディジタル光レベル信号に変換するアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器６０を含むことが好ましい。
【００２３】
また、コントローラ１４は、サンプル比較回路２０からの出力に基づいて位置又はロケーション（ｌｏｃａｔｉｏｎ）情報信号を生成するバスコントローラ２６と、ロケーション情報信号をチューナブル光フィルタ１２用の制御電圧に変換するディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路２４と、タイミング及び制御回路２２を含む。Ｄ／Ａ変換回路２４は、一連の波長の範囲及び偏移を選択するためのレンジ及びオフセット選択回路９０、及びロケーション情報信号を、一連の波長に対して選択されたレンジ及びオフセットにおけるアナログ制御電圧に変換するＤ／Ａ変換器９２を含む。レンジ及びオフセット選択回路９０は、テブナン（ｔｈｅｖｅｎｉｎ）電圧回路、掃引範囲を変更するためのレジスタバンクを包含し得る。
【００２４】
また、コントローラ１４は、例えば、当業者に理解され図１に示されるように、オンボード１ＭＨｚ水晶発振器２８、オンボード３０Ｖ及び−１０Ｖ電源３０、アナログ３．３Ｖフィルタ３２，２６、及びディジタル３．３Ｖフィルタのような様々な電源供給回路及び発振器を包含し得る。
【００２５】
チューナブル光フィルタ１２を制御する方法は、光ファイバ１６における光信号の現在の光レベルを検出すること、各自の光レベルを分析しながら一連の波長にわたってチューナブル光フィルタを進めること、及び現在の光レベルが以前の光レベルより小さくなった場合に、光信号の波長ピークを見出すために、チューナブル光フィルタの進行方向を反転させることを含む。本方法は、現在の光レベルと以前の光レベルを比較すること、及び現在の光レベルを閾値と比較することを包含し得る。上述したように、これらの比較はサンプル比較回路２０の比較器６２，６６により実行され得る。現在の光レベルが閾値より小さくないならば、チューナブル光フィルタ１２の進行方向は反転されない。
【００２６】
本方法は、アナログ光レベル信号を比較用にディジタル光レベル信号に変換することを含む。また、本方法は、現在の光レベルと以前の光レベルとの比較に基づいてディジタルロケーション情報信号を生成すること、及びディジタルロケーション情報信号をチューナブル光フィルタ１２用の制御電圧に変換することを包含する。更に、サンプルレートは、光信号の波長ピークが見出された場合に低減され、それにより電力消費を抑制することが好ましい。
【００２７】
本システム１０、本コントローラ１４及び本方法は、アナログ入力信号を処理用のディジタル信号に変換すること、及びチューナブル光フィルタ１２に対するアナログ制御電圧を生成することを包含する。減少したサンプルレートを有するディジタル信号処理は、以下に詳細に説明されるように、従来のアナログシステムに対して約１５０／１程度に電力消費を低減させ得る。例えば、本コントローラ１４は、約６ワットの電力を要していた従来のコントローラと比較して、約４０ミリワットの電力しか必要としない。
【００２８】
ディジタルコントローラ１４は、光ファイバ束中の１つのファイバ１６により伝搬される電力を監視し、現在の電力及び場合によっては以前読み込んだ相対的な電力に基づいていくつかの機能を実行する。図３を参照するに、単独のファイバ１６が、その電力を、逆バイアスされたダイオード５２の接合部に与える。ダイオード５２に与えられた電力レベルは、ダイオードの逆電流（ｒｅｖｅｒｓｅｃｕｒｒｅｎｔ）に比例する（０．８アンペア／ワット）。逆ダイオード電流は、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ）５０の反転入力、即ち［−］入力の外側を流れ、そのオペアンプは、出力から［−］入力にフィードバック経路を有し、［−］入力への電流の総和がゼロになるようにする。
【００２９】
このオペアンプ（ＯｐＡｍｐ）の非反転の、即ち［＋］の入力は、抵抗分割器Ｒ７／Ｒ８に接続され、これは、適切な動作が保証されるように、オペアンプで生じる可能性のある任意の負のオフセットよりも大きくあるべき小さな正のオフセットを与える。このオペアンプ５０の出力は、フィードバックインピーダンスに印加された場合に、オペアンプの［−］入力への電流を生成する正の電圧を形成し、それはダイオード５２における電流に正確に合致する。オペアンプ５０の出力が形成する電圧は、光駆動ダイオード５２を通じて流れる電流の大きさに比例する。このことは、電流から電圧への電力の変換手順を与える。
【００３０】
オペアンプ５０の出力は、Ａ／Ｄ変換器６０（図４）の入力に印加される。Ａ／Ｄ変換器６０は、アナログ電圧を、ディジタル論理が処理され得るような二進データに変換する。Ａ／Ｄ変換器６０により与えられる二進情報は、コンパレータ６６により使用され、ラッチされ、その後に２進データを利用するいくつかの異なる動作を行う機能を有するタイミング及び制御回路３２に伝送される。バスコントローラ２２は、以下の機能を実行する能力を有する：
アイドル（ＩＤＬＥ）−システムのほとんどのクロックを中断するが、チューナブル光フィルタ１２に対する定常的なフィルタ制御電圧は維持される。
【００３１】
ロケーション及び電力（ＬＯＣＡＴＩＯＮ＆ＰＯＷＥＲ）−チューナブル光フィルタ１２に与えられるフィルタ制御電圧及びそのロケーションにおける電力のディジタル表現を報告する。
【００３２】
ゴートゥ（ＧＯＴＯ）−フィルタ制御電圧を指定された尺度変更済みの（ｓｃａｌｅｄ）二進値に変更する。
【００３３】
ピークホールド（ＰＥＡＫＨＯＬＤ）−チューナブル光フィルタ１２の調整内容をピークに維持する。通常的には、ＧＯＴＯと供に使用され、ロケーションが指定され、フィルタコントローラ１４はより高い電力レベルを探索し、最終的にピークに到達し、そのピークがドリフトしたとしてもそのピークに合わせて保持する。
【００３４】
光スペクトルアナライザ（ＯＳＡ：ＯＰＴＩＣＡＬＳＰＥＣＴＲＵＭＡＮＡＬＹＳＩＳ）−外部コンピュータにより使用するためのＣＯＭ＿ＢＵＳに電力を与えながら、最小値から最大値までフィルタ制御電圧を掃引する。また、ピークが検出された場合に、指標が与えられる（ロケーション及び電力）。
【００３５】
デフォルト（ＤＥＦＡＵＬＴ）−このモードは、ユーザ指定項目をそれらのデフォルト値に設定する。このモードは、アイドルモードへの自動的な移行に続く過渡的な（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）モードである。
【００３６】
パワーオフ（ＰＯＷＥＲＯＦＦ）−このモードは、フィルタ制御電圧を０Ｖまで緩やかに進める。このモードは、ＦＦＰ光フィルタにおけるヒステリシスの影響（ｐｒｅｖｅｌｅｎｔ）を低減させるために使用される。パワーオフモードアドレスは、二進値で００１０である。
【００３７】
セットＲＡ（ＳＥＴＲＡ）−このモードは、レジスタバンクＲＡを特定の値に設定する。セットＲＡモードアドレスは、二進値で０１００である。
【００３８】
セットＲＢ（ＳＥＴＲＢ）−このモードは、レジスタバンクＲＢを特定の値に設定する。セットＲＢモードアドレスは、二進値で０１０１である。
【００３９】
セットＮ（ＳＥＴＮ）−このモードは、１ＭＨｚ水晶発振器により駆動されるＮカウンタによる分割値を設定するために使用される。これは、システム周波数が、要求される応答時間に合致する最低電力に修正されることを可能にする。セットＮモードアドレスは、二進値で１０１０である。
【００４０】
閾値設定（ＳＥＴＴＨＲＥＳＨＯＬＤ）−このモードは、それ以下のピークが無視される、Ａ／Ｄ変換器６０の最小値を格納するために使用される。閾値設定モードアドレスは、二進値で１０１１である。
【００４１】
ＸＦＥＲＲＡ＆ＲＢ−このモードは、出力レンジ制御が、その電流設定から、付随する乱れ（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ）が最小である新規な設定に切り替えるようにして、ＲＡ及びＲＢコードを円滑に移行させるために使用される。ＸＦＥＲＲＡ＆ＲＢモードアドレスは、二進値で１１００である。
【００４２】
表１：モードテーブル
【００４３】
【表１】

システム１０では、任意の時点で１つのモードでのみ動作することが意図されている。モード状態又はステータス（ｓｔａｔｕｓ）の確認は、ステータス（３：０）を監視することで行われる。ＣＯＭ＿ＢＵＳのビット（３：０）は、モード識別子（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を搬送する。必要とされるならば、ビット（１７：４）が大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を伝送する。パワーオンリセット（ＲＯＲ）の後に、コントローラ１４はアイドルモードになる。
【００４４】
フィルタコントローラは、ＣＯＭ＿ＢＵＳ（１７：０）におけるビット（３：０）を通じてモード命令を受け入れる。ホストコンピュータとインターフェースを円滑にとるには、ハンドシェイク手順（ｈａｎｄｓｈａｋｅｒｏｕｔｉｎｅ）が行われるべきである。
【００４５】
コマンド命令を始めるために（指定されたモードへの変更）、ＲＥＱ＿ＢＵＳ（バス要求）入力が印加される。現在の動作が完了すると、ＲＥＬ＿ＢＵＳ（バス解放）は、１状態への遷移を与える。これは、ホストコンピュータに、ＣＯＭ＿ＢＵＳが、フィルタコントローラ１４への入力に目下利用可能であることを通知する。この時点において、ホストコンピュータは適切なレベルをＣＯＭ＿ＢＵＳに与え、その後にフィルタコントローラ１４のストロボ（ＳＴＲＯＢＥ）入力を与える。フィルタコントローラ１４は、その命令が許容されるか否かを判別し、許容されるならば、ＡＣＫ２（承認２）にて１状態を与え、これは、シーケンスが完了したこと又はそれが許容されて処理中であることをホストコンピュータに通知する。ＡＣＫ２確認に加えて、内部モードがエンコードされ、選択的な確認用のステータス（３：０）バスに、要求されたモードが実際に設定されたことが提示される。プロトコルは、ホストコンピュータがフィルタコントローラ１４にＲＥＱ＿ＢＵＳ及びストロボ入力をアサートしない（ｄｅａｓｓｅｒｔ）ことを要する。
【００４６】
バスコントローラ２６のＦＩＦＯから出力データを受信する際に、同様なハンドシェイク手順が存在する。そのような手順は、光スペクトル分析（ＯＳＡ）モードであり得る。フィルタコントローラ１４は、０から１６３８３までのステップを進み、４番目の電力読取値毎にＦＩＦＯで書き込む。完全なＯＳＡ掃引では、４０９５の書き込みが存在する。ＦＩＦＯは、それがデータを有すること、及びそれが１状態に対してＲＴＳ（リクエストトゥセンド）出力を起動することを検出する。ホストコンピュータは、都合の良いときに、ＣＴＳ（クリアトゥセンド）入力をアサートすることでその要求を承認する。その後にフィルタはデータ_準備（ＤＡＴＡ＿ＲＥＡＤＹ）出力を１状態にする。ホストコンピュータは、ＣＯＭ＿ＢＵＳ上のデータが有効であることの通知として、それを解釈する。ホストコンピュータは、ＣＯＭ＿ＢＵＳ上のデータを受け入れ、１状態に対してフィルタコントローラ１４のＡＣＫ（承認）入力を起こし、ホストコンピュータがＣＯＭ＿ＢＵＳ上のデータを受け入れたこと、及びそれが有効なデータとしてもはや維持される必要がないことを信号送信する。ＲＴＳに関する可能な例外と供に（データがＦＩＦＯに依然としてあるならば、ＲＴＳはハイ（ｈｉｇｈ）に維持される）、総てのハンドシェイク手順は、それらの休止状態に戻る。ＯＳＡ掃引の間に、検出されたピークの３２までのロケーションは、内部レジスタに格納される。データがＦＩＦＯから読み取られるにつれて、レジスタが空になるまで、ピークロケーションがＦＩＦＯに書き込まれる。ＯＳＡの間に３２以上のピークが検出されたならば、ピーク３３及びそれ以上に関するピークロケーションは無視される。
【００４７】
再び図３を参照するに、フォトン検出器／変換器１８は、単独の光ファイバ１６の出力を受信する。このブロック１８は、単位時間当たりの光子エネルギを、光子電力に比例する電圧に変換する。電流に対する光子電力の変換における比例定数は、ワット当たり０．８アンペアである。電流から電圧への変換定数は、アンペア当たり１，２２０，０００ボルトである（ここで、２．５アンペアの再々電流を想定しており、これは２．４ボルトのブロックからの出力を生成する。）。
【００４８】
小さな正のオフセットが、オペアンプ５０の＋入力に印加される。これは、負のオフセットがオペアンプ５０を不正確にすること（ｆｏｏｌｉｎｇ）を抑制し、その出力をグランド以下で駆動するようにする。最適な信号振幅はグランドから正（３．３Ｖ）の供給電圧になる。この範疇の約１０ｍＶは、ゲイン入力オフセット保護のために喪失される。
【００４９】
光子検出器／変換器の出力電圧Ｖ＿ｉｎは、サンプル比較回路内の１２ビットＡ／Ｄ変換器６０の入力に印加される。Ａ／Ｄ変換器６０は、０乃至２．４Ｖの入力範囲を有する（２．４Ｖは内部基準値である。）。１２ビット量子化レベルは、近似的に５．９ｍＶである（或いは、０．０００６１マイクロアンペアの光子誘導電流である）。
【００５０】
【数１】

Ａ／Ｄ変換器６０は、変換開始信号（Ｓｏｃ：Ｓｔａｒｔｏｆｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）、クロック入力、未知（Ｖ＿ｉｎ）入力、１２ビット出力バス［Ａ（０：１１）］及び変換終了出力（Ｅｏｃ：Ｅｎｄｏｆｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を有する。好ましくは、Ｅｏｃ情報は使用されない。Ｖ＿ｉｎのＡ（０：１１）ディジタル表現は、サンプルレジスタ６８、及び２つの大きさ比較器６２，６６に与えられる。サンプルレジスタ６８には、Ａ／Ｄ変換シーケンスを開始させるのと同じ信号がクロック入力されている。最新のＡ（０：１１）情報は、Ａ／Ｄ変換器６０がそれらを変更することが可能になる前に、捕捉される。Ａ（０：１１）バスを完全に更新するためには、近似的に１７個の主要なクロックパルスが、Ａ／Ｄ変換に必要とされる。１つの大きさ比較器６６は、Ａ（０：１１）をそれらの以前の値Ｂ（０：１１）と比較する。第２の大きさ比較器６２は、Ａ（０：１１）を閾値（デフォルト値は、５１１）と比較する。Ａ（０：１１）の大きさが、設定している閾値より小さかったならば、ブロック出力上下トグル（ＵＤＴ：ＵｐＤｏｗｎＴｏｇｇｌｅ）に関する何らの変更も許容されない。この閾値制限は、ノイズフロア（ｎｏｉｓｅｆｌｏｏｒ）における真のピークでないものが、利用されるエネルギの実際のピークとして報告されることを回避させる。閾値が５１１（ディジタル的には、二進値で１１１１１１１１１である）に設定されるならば、その範疇の約１２．５％がピーク判定に利用できない。その範疇の１２．５％より低いものの情報は、ディスプレイに提示されはするが判定には使用されない。
【００５１】
サンプルレジスタ６８の出力は、第１の大きさ比較器６６に与えられる。第１の大きさ比較器６６から得られる結果は、電力が増加しているのか減少しているのかを明らかにする。電力が増加しているならば、光フィルタ１２は、ピークの側を上昇しながら移動している。ピークホールドモードでは、これは、ピークの側を上り、測定値が初めて減少した場合に方向を反転させ、別のモードに指定されるまで、そのピーク近辺で進退を反復するために使用され、光電力ソースは遮断され、又はフィルタコントローラ１４への電力供給が中断される。
【００５２】
論理１の場合に、ＵＤＴ信号は、総ての条件に合致するならば、光フィルタ制御電圧に対する信号の方向変化を可能にするために使用される。これは、レジスタ、カウンタ、及びレジスタクロック生成ブロックに関連して以下に詳細に説明される。Ａ＞Ｂ信号は現在の電力が以前の電力より大きいことを示す。逆に、Ａ＜Ｂ信号は現在の電力が以前の電力よりも小さいことを示す。
【００５３】
ロケーション及び電力モードの間に、フィルタコントローラ１４は、内部信号（Ｕ／ＤＣＬＫ）を利用して、ロケーション又は電力がＦＩＦＯに書き込まれたか否かを確認する。ロケーション及び電力モードにてＵ／Ｄ＿ＣＬＫが論理１状態にある場合には、そのロケーションがＦＩＦＯに書き込まれる。ロケーション及び電力モードにて、Ｕ／Ｄ＿ＣＬＫが論理０状態にあるならば、その電力がＦＩＦＯに書き込まれる。ロケーションデータ及び電力データがＦＩＦＯに書き込まれた後に、そのモードはアイドルモードにジャンプし、バッテリ寿命を延ばす。別のモードに変更するためにホストコンピュータからの様々な命令が、ＦＩＦＯをリセットさせ得ることに、留意を要する。ＦＩＦＯに格納済みの総ての情報は、たとえモード変更要求が現在のモードへのものであったとしても、モード変更要求を受信する際に失われる。
【００５４】
バスコントローラ２６では、命令がオペレータから受け取られ、特定の信号が動作を開始する他のブロックに送信され、これにより命令内容が実現されることになる。クロックレートはタイミング及び制御回路２２にて決定される。様々なモード及び動作に関するクロックレートは、以下のテーブルＤに規定されている。
【００５５】
テーブルＤ：クロックレート
【００５６】
【表２】

【００５７】
【表３】

留意点：１．Ｎ個の以前の値を使用する。
【００５８】
ピークホールド用のクロックレートは、電力消費量を低く削減する。アイドルモードにある場合に、バスコントローラ及びタイミング・制御回路以外のブロックへのクロック配信は、この場合における最大電力を維持することに起因して禁止される。
【００５９】
図５を参照するに、タイミング及び制御回路は、３つの重複しないクロック一式を形成するために、ジョンソンカウンタ７０を利用する。デコードされた出力（クロック位相）は、逆のクロックレベルでイネーブルにされ、重複しない性質を保証する。電力は印加されるが何らのＰＯＲも開始されない場合に備えて、論理トラップ（ｌｏｇｉｃｔｒａｐ）が包含される。論理トラップは、ジョンソンカウンタ７０におけるデータの流れが適切な流れになるように速やかに組織する。また、タイミング及び制御回路２２は、コントローラ１４内で使用するクロックを形成する。クロック信号Ｕ／Ｄ＿ＣＬＫは、Ｃｏｍｐ＿ＥＮの立ち下がりエッジで立ち上がり、ＳＯＣの立ち上がりエッジで立ち下がる。
【００６０】
バスコントローラ２６は、チューナブル光フィルタ１２の制御入力に与えられる制御電圧に変換するために、ロケーション情報をＤ／Ａ変換器９２に与える（図７）。また、このブロック２６は、遠方のコンピュータによって抽出されるように、ＣＯＭ＿ＢＵＳに与えられるロケーション情報を提供する。
【００６１】
ゴートゥモードでは、データがＣＯＭ＿ＢＵＳに与えられ、ＲＥＱ＿ＢＵＳが起こされ、ＲＥＬ＿ＢＵＳの受領及びストロボのアサートがなされると、そのデータはＵ／Ｄカウンタにロードされる。Ｕ／Ｄカウンタにロードされると、そのデータはＤ／Ａ変換器９２に利用可能になり、要求されたロケーションを表現する制御電圧を生成するのに使用される。
【００６２】
ピークホールドモードは、通常的にはゴートゥサイクルに先行し、チューナブル光フィルタ１２をピーク近傍に位置付ける。ピークホールドモードになると、コントローラ１４は、検出された電力が増加するように、Ｕ／Ｄカウンタに保持されるロケーションを変化させ始める。現在のサンプルが、以前のサンプルよりも低い電力を有するならば、Ｕ／ＤカウンタのＵ／Ｄ入力を通じて方向変化の指示が発せられる。ロケーションがピークを越えると、次のサンプルは最新のサンプルよりも低い電力を示すであろう。これは、更なる方向変化が発せられることを引き起こす。ピークがドリフトしたとしても、そのピークの近傍でロケーションは連続的に進退を繰り返す。
【００６３】
ピーク検出信号は、ピークが生じたことを示す。これは、Ｕ／Ｄカウンタにおけるロケーション番号を増加させながら、電力が上昇する期間の後に、電力が下降する事象が検出されたことを通知することによって、ピークの存在を検出する。これは、Ｕ／Ｄ入力における論理０から論理１への変化を探すことによって達成される。Ｕ／Ｄカウンタが減少する間のピークに関するピーク指標は、無視される。
【００６４】
以上の説明文及び付随する図面に教示される利点を有する、本発明に関する多くの変形例及び他の実施例が、当業者に理解されるであろう。従って、本発明は説明された具体的な実施例に限定されないこと、及び修正例及び変形例は特許請求の範囲に包含されるよう意図されることは、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるチューナブルフィルタ及びコントローラを含む光ファイバシステムの概略図を示す。
【図２】図１のチューナブルフィルタのステップシーケンスを示す光信号の波長ピークの概略図を示す。
【図３】図１のフォトン検出／変換器の詳細な実施例を示す図である。
【図４】図１のサンプル比較回路の詳細な実施例を示す図である。
【図５Ａ】図１のタイミング及び制御回路の詳細な実施例を示す図である。
【図５Ｂ】図１のタイミング及び制御回路の詳細な実施例を示す図である。
【図６Ａ】図１のバスコントローラの詳細な実施例を示す図である。
【図６Ｂ】図１のバスコントローラの詳細な実施例を示す図である。
【図７Ａ】図１のＤ／Ａ変換回路の詳細な実施例を示す図である。
【図７Ｂ】図１のＤ／Ａ変換回路の詳細な実施例を示す図である。

Claims

波長ピークを有する光信号を搬送する光ファイバに接続されたチューナブル光フィルタ用のコントローラであって、
前記チューナブル光フィルタからダウンストリーム側で前記光ファイバに接続され、前記波長ピークを有する前記光信号の複数の光レベルを検出する光検出器と、
現在及び以前の光レベルのディジタルサンプルを比較するサンプル比較回路を有する制御回路と
を有し、前記サンプル比較回路は前記光検出器に接続され、
前記制御回路は、光信号の前記波長ピークを見出すために、前記光検出器からの各々の光レベルを分析しながら第１ステップ方向で一連の波長にわたって前記チューナブル光フィルタのステップを進行させ、現在の光レベルが以前の光レベルより小さくなるまで前記第１ステップ方向で前記一連の波長にわたって前記チューナブル光フィルタのステップの進行を続けさせ、現在の光レベルが以前の光レベルより小さくなったことに基づいて、チューナブル光フィルタのステップ方向を、前記第１ステップ方向とは逆向きの第２ステップ方向に反転させ、
前記制御回路は、より低い光レベルが検出された場合にステップ方向を反転する処理を反復させ、波長ピーク近辺で進退を繰り返すことで前記光チューナブルフィルタのチューニングを行い、
前記光信号の波長ピークが検出された場合、当該コントローラの動作モードがアイドルモードとは異なるピークホールドモードに移り、前記サンプル比較回路におけるサンプルレートは低減される、コントローラ。
前記サンプル比較回路が、現在の光レベルを閾値と比較する比較器をさらに有し、前記現在の光レベルが前記閾値より小さい場合には、前記制御回路は、前記チューナブル光ファイバフィルタのステップ方向を反転させない、請求項１記載のコントローラ。
前記光検出器が、現在の光レベルを表現するアナログ光レベル信号を生成する、請求項１記載のコントローラ。
前記サンプル比較回路が、前記アナログ光レベル信号をディジタル光レベル信号に変換するアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器をさらに有する、請求項３記載のコントローラ。
前記制御回路が、
前記サンプル比較回路からの出力に基づいて、ロケーション情報信号を生成するバスコントローラと、
前記ロケーション情報信号を、チューナブル光ファイバフィルタ用の制御電圧に変換するディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路と
をさらに有する請求項４記載のコントローラ。
前記Ｄ／Ａ変換回路が、前記一連の波長に関する範囲及びオフセットを選択するレンジ及びオフセット選択回路を有する、請求項５記載のコントローラ。
波長ピークを有する光信号を搬送する光ファイバに接続されたチューナブル光フィルタを制御するコントローラにおける方法であって、
前記光ファイバ中の前記光信号の複数の光レベルを検出するステップと、
現在及び以前の光レベルのディジタルサンプルをサンプル比較回路により比較することで、各光レベルを分析しながら第１ステップ方向で一連の波長にわたって前記チューナブル光フィルタのステップを進行させ、現在の光レベルが以前の光レベルより小さくなるまで前記第１ステップ方向で前記一連の波長にわたって前記チューナブル光フィルタのステップを進行させるステップと、
光信号の波長ピークを見出すために、現在の光レベルが以前の光レベルより小さい場合に、前記チューナブル光フィルタのステップ方向を、前記第１ステップ方向とは逆向きの第２ステップ方向に反転させるステップと、
を有し、より低い光レベルが検出された場合にステップ方向を反転する処理を反復させ、波長ピーク近辺で進退を繰り返すことで前記光チューナブルフィルタのチューニングが行われ、
前記光信号の波長ピークが検出された場合、前記コントローラの動作モードがアイドルモードとは異なるピークホールドモードに移り、前記サンプル比較回路におけるサンプルレートは低減される、方法。