JP5699176B2 - 波長ルータ - Google Patents
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Description
本願は、1999年11月16日に出願された、米国特許出願第09/442,061号の一部継続出願であり、本出願の全開示(付属および付録を含む)は、本明細書のために完全に参考として援用する。
本願は、概して、光ファイバ通信に関し、さらに詳細には、異なる出力ポートへの光線の異なるスペクトルバンドの経路を設定する(または逆に、入力ポートへの異なるスペクトルバンドの経路を、出力ポートで設定する)技術およびデバイスに関する。
本発明は、1つの入力ポートと1セットの出力ポートとの間(逆にまた、その複数の出力ポートとその1つの入力ポートとの間)に、スペクトルバンドの柔軟性のある有効な経路設定を可能とする波長ルータを提供する。
例えば、本発明は以下を提供する。
(項目1) 複数のスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドのサブセットを複数の出力ポートそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートと該出力ポートとの間に配置され、該スペクトルバンドを経路設定する光路を提供する自由空間光学縦列であって、該入力ポートから出てくる光を阻止するように配置された分散エレメントを備え、該分散エレメントに光が2回当たった後に該出力ポートのうちいずれかに到達するように構成される、光学縦列と、
少なくとも1つの動的に構成可能なルーティングエレメントを有する経路設定メカニズムであって、該ルーティングエレメントは、該動的に構成可能なエレメントの状態に依存して所与のスペクトルバンドを異なる出力ポートに方向付ける、経路設定メカニズムと、を備える、波長ルータ。
(項目2) 前記入力ポートは入力ファイバの端部に配置される、項目1に記載の波長ルータ。
(項目3) 前記出力ポートは、複数の出力ファイバの各端部に配置される、項目1に記載の波長ルータ。
(項目4) 前記経路設定メカニズムは、少なくとも2つのスペクトルバンドを単一の出力ポートに方向付ける構成を有する、項目1に記載の波長ルータ。
(項目5) 前記経路設定メカニズムの構成は、スペクトルバンドを受け取らない出力ポートが少なくとも1つ得られる構成である、項目1に記載の波長ルータ。
(項目6) 前記スペクトルバンドの数は前記出力ポートの数よりも多く、該出力ポートの数は2よりも多い、項目1に記載の波長ルータ。
(項目7) 前記経路設定メカニズムは複数の反射エレメントを備え、該複数の反射エレメントはそれぞれ、前記スペクトルバンドのそれぞれと関連付けられる、項目1に記載の波長ルータ。
(項目8) 前記動的に構成可能なエレメントは、並進自由度を有する、項目1に記載の波長ルータ。
(項目9) 前記動的に構成可能なエレメントは、回転する自由度を有する、項目1に記載の波長ルータ。
(項目10) 前記動的に構成可能なエレメントは、超微細電子機器システム(MEMS)エレメントから構成された鏡を備える、項目1に記載の波長ルータ。
(項目11) 前記分散エレメントは格子であり、
前記光学縦列は前記格子に取り込まれる光パワーを含む、
項目1に記載の波長ルータ。
(項目12) 前記光学縦列はレンズを含み、
前記分散エレメントは反射格子であり、
前記経路設定メカニズムは、複数の動的に構成可能なエレメントを含み、
前記入力ポートから来る光は、該レンズによってコリメートされ、前記スペクトルバンドに対応する複数の角度別に区別されるビームとして該反射格子から反射され、
該角度別に区別されるビームは、該レンズによって該動的に構成可能なエレメントの各エレメント上に焦点が合わされ、
所与の動的に構成可能なエレメントはそれぞれ複数の状態を有し、該状態はそれぞれ、該動的に構成可能なエレメントの各角度別に区別されるビームを複数の経路のうち所望の1つに沿って方向付けるように適合され、これにより、該動的に構成可能なエレメントから出て行く光が該レンズによって再度コリメートされ、該反射格子によって反射され、該レンズによリ、該出力ポートのうち該複数の経路のうち所望の経路に対応する出力ポート上に再度焦点を合わせる、
項目1に記載の波長ルータ。
(項目13) 前記分散エレメントは、スペクトルバンド間の間隔よりもずっと小さな分解能を有する格子である、項目1に記載の波長ルータ。
(項目14) 前記分解能は、差分経路長さが約3cmよりも大きい場合に達成される、項目13に記載の波長ルータ。
(項目15) 項目1に記載の第1の波長ルータおよび第2の波長ルータであって、該第2の波長ルータの出力ポートの対応する第1のサブセットと光通信状態にある該第1の波長ルータの出力ポートの第1のサブセットと反対方向に接続され、該第1の波長ルータの入力ポートは上流ファイバと光通信状態にあり、該第2の波長ルータの入力ポートは下流ファイバと光通信状態にあり、該第1の波長ルータの出力ポートおよび該第2の波長ルータの出力ポートの第2のサブセットはそれぞれ、該出力ポートの第2のサブセットのうち一方から来る光を受け取り、該出力ポートの第2のサブセットのうち他方上に光を通信させるするネットワーク端子機器と通信状態にある、第1の波長ルータおよび第2の波長ルータ、
を備える、波長アド−ドロップマルチプレクサ。
(項目16) 第1の数Nのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該N個のスペクトルバンドのサブセットを第2の数Mの出力ポートの各々に方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートと該出力ポートとの間に配置され、該スペクトルバンドを経路設定する光路を提供し、該入力ポートから出てくる光を遮断するように配置された分散エレメントを備え、かつ、光が該格子エレメントに2回当たった後に該出力ポートのうちいずれかに到達するように構成される自由空間光学縦列を備え、Mは2よりも大きい、
波長ルータ。
(項目17) 前記分散エレメントは反射格子であり、前記光学縦列は、
前記入力ポートからの光を遮断するように配置され、該遮断された光をコリメートし、該コリメートされた光を該反射格子に方向付け、該反射格子から反射された光を遮断し、該光の焦点を合わせ、各スペクトルバンドが異なる地点において焦点が合わされた状態で該焦点が合わされた光を経路に沿って方向付ける、レンズと、
該焦点が合わされたスペクトルバンドの各々を遮断し、該各スペクトルバンドを方向付けるように配置された複数のN個の反射エレメントであって、これにより、該レンズ、該反射格子、該レンズ、および各出力ポートとが当たった、反射エレメントと、
を備える、項目16に記載の波長ルータ。
(項目18) 前記分散エレメントは透過型格子であり、前記光学縦列は、
該透過型格子と前記入力ポートとの間に配置されたレンズと、
該入力ポートから離れた該透過型格子の側部上に設けられた複数のN個の反射エレメントであって、これにより、光を該格子を通過させ、該反射エレメント上に到達させて、該透過型格子、該レンズおよび該出力ポートを通過させる、反射エレメントと、
を備える、項目16に記載の波長ルータ。
(項目19) 前記分散エレメントは反射格子であり、前記光学縦列は、
前記入力ポートからの光を遮断し、該遮断された光をコリメートし、該コリメートされた光を該反射格子に方向付け、該反射格子から反射した光を遮断し、該光の焦点を合わせ、各スペクトルバンドが異なる地点において焦点が合わされた状態で該焦点が合わされた光を経路に沿って方向付けるように配置された曲面反射器と、
各焦点が合わされたスペクトルバンドを遮断し、該曲面反射器、該反射格子、該曲面反射器および各出力ポートとが当たるように該焦点が合わされたスペクトルバンドを方向付けるように配置された複数のN個の反射エレメントと、
を備える、項目16に記載の波長ルータ。
(項目20) 前記分散エレメントはプリズムである、項目16に記載の波長ルータ。
(項目21) 前記光路は、超微細電子機器システム(MEMS)エレメントから構成された鏡を含む、項目16に記載の波長ルータ。
(項目22) 第1の数Nのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該N個のスペクトルバンドのサブセットを第2の数Mの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから放射される光を第1の横方向の次元においてコリメートする第1の円筒型レンズと、
該光を第2の横方向の次元においてコリメートする第2の円筒型レンズであって、該第2の横方向の次元は該第1の横方向の次元に対して直角である、第2の円筒型レンズと、
該光を該第1の横方向の次元において特定の方向に分散させる透過型分散エレメントと、
該光を該第1の横方向の次元に焦点を合わせる第3の円筒型レンズと、
該第3の円筒型レンズの焦点面における複数のN個の傾斜可能な鏡であって、それぞれが各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該第3の円筒型レンズに再度方向付ける、傾斜可能な鏡と、
複数のアクチュエータであって、それぞれが各鏡に結合され、これにより該各スペクトルバンドの光経路の傾斜が選択的に実行される、アクチュエータと、
を備え、
各スペクトルバンドは、該第3の円筒型レンズによって該第1の横方向の次元においてコリメートされ、該格子によって該第1の横方向の次元に該特定の方向と反対方向に分散され、該第2の円筒型レンズによって該第2の横方向の次元に焦点が合わされ、該第1の円筒型レンズによって該第1の横方向の次元に焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各傾斜可能な鏡によって決定された各位置において該第1の横方向の次元および該第2の横方向の次元の両方に焦点が合わされる状態になる、
波長ルータ。
(項目23) 前記復帰経路からの光を受け取るように配置された一列の出力ファイバをさらに備え、該出力ファイバの位置は、前記第2の円筒型レンズを通じてフーリエ関係にある前記複数の傾斜可能な鏡の傾斜に対応する、
項目22に記載の波長ルータ。
(項目24) 前記鏡は超微細電子機器システム(MEMS)エレメントから構成される、項目22に記載の波長ルータ。
(項目25) 第1の数Nのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該N個のスペクトルバンドのサブセットを第2の数Mの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから出てくる光をコリメートする第1の球形レンズと、
該光を第1の横方向の次元において特定の方向に分散させて、該スペクトルバンドを空間的に分離させる透過型分散エレメントと、
該分散エレメントから出てくる光の焦点を合わせる第2の球形レンズと、
該第2の球形レンズの焦点面にある複数の逆反射体であって、それぞれ、各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該第2の球形レンズに再度方向付ける、その結果、該第1の横方向の次元に対して直角な第2の横方向の次元において横方向に変位し、該横方向の変位は該逆反射体の状態によって異なる、逆反射体と、
を備え、
各スペクトルバンドは、該第2の球形レンズによってコリメートされ、該格子によって該第1の横方向の次元において該特定の方向と反対の方向に分散され、該第1の球形レンズによって焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各逆反射体によって決定された各位置において焦点が合わされた状態となる、波長ルータ。
(項目26) 第1の数Nのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該N個のスペクトルバンドのサブセットを第2の数Mの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから出てくる光をコリメートするように配置された正の光パワーを含む光学エレメントと、
該光学エレメントから来る光を第1の横方向の次元において特定の方向に分散させて、該スペクトルバンドを空間的に分断させる反射分散エレメントであって、該スペクトルバンドを再度該光学エレメントに方向付け、その結果、該分散エレメントから来る光は焦点が合わされる、反射分散エレメントと、
該光学エレメントの焦点面にある複数の逆反射体であって、それぞれ、各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該光学エレメントに再度方向付けて、該光学エレメントを第1の横方向の次元に対して直角な第2の横方向の次元において横方向の変位をさせ、該横方向の変位は該逆反射体の状態に依存する、逆反射体と、
を備え、
スペクトルバンドはそれぞれ、該光学エレメントによってコリメートされ、該分散エレメントによって該第1の横方向の該特定の方向と反対方向に分散され、該光学エレメントによって焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各逆反射体によって決定された各位置において焦点が合わされた状態となる、
波長ルータ。
(項目27) 前記光学エレメントは球形レンズである、項目26に記載の波長ルータ。
(項目28) 前記光学エレメントは凹面反射器である、項目26に記載の波長ルータ。
(項目29) 各逆反射体は屋根型プリズムを備え、
該逆反射体の状態は、該逆反射体の屋根型プリズムの横方向の位置によって規定される、
項目26に記載の波長ルータ。
(項目30) 各逆反射体は、屋根型プリズムと、相対運動が可能であり、透明材料で構成された関連ボディであって、該逆反射体の屋根型プリズムと光学的に接触するように構成された関連ボディとを備え、
該逆反射体の状態は、該逆反射体の屋根型プリズムが該関連ボディと光学的に接触するか否かによって少なくとも部分的に規定される、
項目26に記載の波長ルータ。
(項目31) 第1の取付け面および第2の取付け面を有する支持エレメントであって、該第1の取付け面および該第2の取付け面の間の角度は、およそ90°を規定する、支持エレメントと、
各第1の基板および第2の基板上に配置され、該支持エレメントの第1の取付け面および第2の取付け面上に取り付けられる第1のMEMS超小型鏡アレイおよび第2のMEMS超小型鏡アレイと、
該第2のアレイ中の複数のM個の超小型鏡と関連付けられた該第1のアレイ中の所与の超小型鏡と、
該第1のアレイ中の各所与の超小型鏡に結合されて、該所与の超小型鏡のM個の別個の配向を提供するアクチュエータであって、各配向は、光を入射方向に沿って該第2のアレイ中の異なる超小型鏡に方向付ける、アクチュエータと、
を備え、
該第2のアレイ中の複数のM個の超小型鏡は、該所与の鏡が該第2のアレイ中の該超小型鏡に光を方向付けるような配向にあると、該第1のアレイ中の所与の鏡の配向に対して実質的に90°となるような各配向を有する、
構成可能な逆反射体アレイ。
(項目32) 前記支持エレメントは、相互に向かい合う支持面を有するV字型ブロックであり、
前記第1のアレイおよび前記第2のアレイは、該アレイ中の超小型鏡と前記第1の取付け面および前記第2の取付け面との間に配置された前記第1の基板および前記第2の基板と共に取り付けられる、
項目31に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
(項目33) 前記支持エレメントは、相互に外側に向いた支持面を有するプリズムであり、
前記第1のアレイおよび前記第2のアレイは、前記第1の基板および前記第2の基板と前記第1の取付け面および前記第2の取付け面との間に配置されたアレイ中の超小型鏡と共に取り付けられる、
項目31に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
(項目34) 前記超小型鏡は±10°のオーダーの偏向に限定される、項目31に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
(項目35) 相互に特定の角度で固定され、交差軸を規定する第1の平面鏡および第2の平面鏡と、
該交差軸に平行な回転軸を中心にした回転のために取り付けられる第3の平面鏡と、
該第3の平面鏡に結合され、該回転軸を中心にした第1の角度位置および第2の角度位置を提供するように構成されたアクチュエータであって、該第1の角度位置は、該第1の平面鏡と該第3の平面鏡との間の角度がおよそ90°になるように規定し、該第2の角度位置は、該第2の平面鏡と該第3の平面鏡との間の角度がおよそ90°になるように規定する、アクチュエータと、
を備える、動的に構成可能な逆反射体。
(項目36) 一列の屋根型プリズムを作製する方法であって、
細長いプリズムエレメントを提供する工程と、
所望のレベルの平面度を有する面を有する一対の細長いストップエレメントを提供する工程と、
所望のレベルの平面度になるまで該細長いプリズムエレメントの表面を光学的に研磨する工程と、
該光学的に研磨された細長いプリズムエレメントに、該アレイを構成する複数の屋根型プリズムを提供する一連の操作を行う工程と、
各位置決めエレメントを該屋根型プリズムのアレイに提供して、該一対の細長いストップエレメント間で移動させる工程と、
を包含する、方法。
(項目37) 前記細長いプリズムエレメントは単一の構成要素であり、
該一連の操作は、前記細長いプリズムエレメントを個々のプリズムに物理的に切断する工程を包含する、
項目36に記載の方法。
(項目38) 前記細長いプリズムエレメントは、個々のプリズムが結合された構成要素であり、
前記一連の操作は、該個々のプリズム間で該結合を分解する工程を包含する、項目36に記載の方法。
(項目39) それぞれが入力ポートと呼ばれるポートと、出力ポートと呼ばれる複数のさらなるポートとを有し、第1の出力ポートおよび第2の出力ポートを少なくとも備える第1の波長ルータおよび第2の波長ルータであって、それぞれ、複数のスペクトルバンドを有する光を該波長ルータの入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドの選択されたサブセットを該波長ルータの各出力ポートに方向付けるように構成される第1の波長ルータおよび第2の波長ルータ、
を備え、
該第1の波長ルータおよび該第2の波長ルータは、該第2の波長ルータの出力ポートの対応する第1のサブセットと光通信状態にある該第1の波長ルータの出力ポートの第1のサブセットと反対方向に接続され、該波長ルータの出力ポートの第1のサブセットはそれぞれ、該波長ルータの複数の出力ポートよりも小さいため、該波長ルータはそれぞれ、出力ポートの第2のサブセットを有し、
これにより、
該第1の波長ルータの入力ポートは、OADMのための入力ポートとして機能し、
該第2の波長ルータの入力ポートは、該OADMのための出力ポートとして機能し、
該第1の波長ルータの出力ポートの第2のサブセットは、該OADMのためのドロップポート機能を提供し、
該第2の波長ルータの出力ポートの第2のサブセットは、該OADMのためのアドポート機能を提供する、
光学アド−ドロップマルチプレクサ(OADM)。
(項目40) 各波長ルータは、第1の出力ポートおよび第2の出力ポートのみを有し、該第1の出力ポートおよび該第2の出力ポートは、該波長ルータの出力ポートの第1のサブセットおよび第2のサブセットを規定する、項目39に記載のOADM。
(項目41) 項目39に記載のOADMと、
入力ポートならびに第1の出力ポートおよび第2の出力ポートを有する分割エレメントと、
第1の入力ポートおよび第2の入力ポートならびに出力ポートを有する連結(combining)エレメントと、
前記OADMのドロップポートと該分割エレメントの入力ポートとの間と、該分割エレメントの第1の出力ポートと該連結エレメントの第1の入力ポートとの間と、該連結エレメントの出力ポートと該OADMのアドポートとの間に光通信を提供する一連の光路と、を備える、ドロップ−アンド−リピートOADM。
(項目42) 前記OADMのドロップポートと前記分割エレメントの入力ポートとの間の光路に配置された光学増幅器をさらに備える、項目41に記載のドロップ−アンド−リピートOADM。
(項目43) 第1の波長ルータ、第2の波長ルータ、第3の波長ルータおよび第4の波長ルータを備える波長選択性交差接続部(WSXC)であって、
該第1の波長ルータ、該第2の波長ルータ、該第3の波長ルータおよび該第4の波長ルータはそれぞれ、入力ポートと呼ばれるポートと、出力ポートと呼ばれる複数のさらなるポートとを有し、第1の出力ポートおよび第2の出力ポートを少なくとも含み、各波長ルータは、複数のスペクトルバンドを有する光を該波長ルータの入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドの選択されたサブセットを該波長ルータの出力ポートの各々に方向付けるように構成され、
該第1の波長ルータおよび該第2の波長ルータは、該第2の波長ルータの第1の出力ポートと光通信状態にある該第1の波長ルータの第1の出力ポートと反対方向に接続され、
該第3の波長ルータおよび該第4の波長ルータは、該第4の波長ルータの第1の出力ポートと光通信状態にある該第3の波長ルータの第1の出力ポートと反対方向に接続され、
該第1の波長ルータの第2の出力ポートは、該第4の波長ルータの第2の出力ポートと光通信状態にあり、
該第3の波長ルータの第2の出力ポートは、該第2の波長ルータの第2の出力ポートと光通信状態にあり、
これにより、
該第1の波長ルータの入力ポートおよび該第2の波長ルータの入力ポートは、該WSXCのための第1の入力ポートおよび第2の入力ポートとして機能し、
該第3の波長ルータの入力ポートおよび該第4の波長ルータの入力ポートは、該WSXCのための第1の出力ポートおよび第2の出力ポートとして機能し、
該第1の波長ルータの第1の出力ポートと該第2の波長ルータの第1の出力ポートとの間の光通信と、該第3の波長ルータの第1の出力ポートと該第4の波長ルータの第1の出力ポートとの間の光通信は、該WSXCのための通過経路を提供し、
該第1の波長ルータの第2の出力ポートと該第4の波長ルータの第2の出力ポートとの間の光通信と、該第3の波長ルータの第2の出力ポートと該第2の波長ルータの第2の出力ポートとの間の光通信とは、該WSXCのための交換経路を提供する、
WSXC。
(項目44) 項目43に記載のWSXCと、
入力ポートならびに第1の出力ポートおよび第2の出力ポートを有する分割エレメントと、
第1の入力ポートおよび第2の入力ポートならびに出力ポートを有する連結エレメントと、
該WSXCの第2の出力ポートと該分割エレメントの入力ポートとの間と、該分割エレメントの第1の出力ポートと該連結エレメントの第1の入力ポートと、該連結エレメントの出力ポートと該WSXCの第2の入力ポートとの間に光通信を提供する一連の光路と、を備える、ドロップ−アンド−リピートOADM。
(項目45) 前記WSXCの第2の出力ポートと前記分割エレメントの入力ポートとの間の光路中に配置された光学増幅器をさらに備える、項目44に記載のドロップ−アンド−リピートOADM。
(1.導入)
以下の記載は、本発明による全光波長ルータの実施形態を示す。本発明の実施形態は、アド−ドロップマルチプレクサ(OADM)、波長設定交差接続(WSXC)のようなネットワークエレメントに適用され得、光学ネットワークシステムの目的を達成する。
図1A、図1B、および図1Cはそれぞれ、本発明の一実施形態による波長ルータ10の模式的な平面図、側面図、および端面図である。波長ルータ10の一般的な機能性は、入力ポート12において複数(例えば、N)の分光バンドを有する光を受け入れ、15(1...M)と表示される複数(例えば、M)の出力ポートのうちの所望の出力ポートに分光バンドのサブセットを選択的に方向付けることである。この出力ポートは、図1Aの平面図にほぼ垂直に延びる線17に沿って配置されるように図1Cの端面図に示される。入力ポートおよび出力ポートは、それぞれの入力光ファイバーおよび出力光ファイバーと連絡するように示されるが、この入力ポートはまた、光源から直接光を受け取り得、この出力ポートはまた、光検出器に直接結合され得ることが理解されるべきである。この図面は、一律の縮尺に従わない。
図4Aおよび図4Bは、本発明の実施形態に使用することが適切な可動屋根型プリズムに基づいて、逆反射体の別の実施形態を示す。この逆反射体は、30aおよび30bと表示され、上記の実施形態においてアレイ30(1...N)を実施する際に使用され得る。
図5Aは、30cと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、互いに対して傾けられた(図示のように、V型または開放型構成の)一対の固定ミラー60aおよび60bと、回転可能なミラー61とを含む。図の左側は、入射光線をミラー60aに方向付けるように配置された回転可能なミラーを示し、右側は、入射光線をミラー60bに方向付けるように配置された回転可能なミラーを示す。2つの方向付けのそれぞれにおいて、固定ミラーおよび回転可能なミラーは傾角90°を規定し、これにより逆反射動作を提供する。
図6Aおよび図6Bはそれぞれ、本発明の一実施形態による波長ルータ70の模式的な平面図および側面図である。この実施形態は、折り畳まれていない状態の実施形態であり、従って、図2Aおよび図2Bの実施形態に対応すると考えられ得る。この実施形態は、図2Aおよび図2Bの実施形態のように透過回折格子25’を含むが、波長ルータ70が、球状のレンズではなく円筒状のレンズを使用し、逆反射体ではなく傾けられることが可能なミラーを使用するという点で、それらの実施形態と異なる。波長ルータ70の一般的な機能性は、他の実施形態と同じであり、すなわち、入力ポート12において複数の分光バンドを有する光を受け取り、複数の出力ポート15(1...M)のうちの所望の出力ポートに分光バンドのサブセットを選択的に方向付けることである。
図8Aおよび図8Bはそれぞれ、本発明の一実施形態による、波長ルータ90の模式的な平面図および側面図である。これは、概して、球面集光力が格子自体内に組み込まれている点を除けば、図1Aおよび図1Bに示す波長ルータに対応する。したがって、光出力および分散が一つのエレメント95内に組み込まれる。これは、曲がった表面上の格子を規制したり、平坦な表面上の曲がった格子線を規制することによって達成され得る。これらの格子線を提供する規制エンジンに代わってよく用いられる方法は、ホログラフィックな方法である。ホログラフィックな方法において、フォトレジストが格子の基板上で回転され、意図された光源および格子の焦点から発する二つの発散光線からの干渉パターンを用いて露光される。露光の光は、中帯域の波長であったり、中帯域の波長の整数倍であったりする。露光されたフォトレジストは、発展されたり、そのまま用いられたり、エッチングプロセス内のバリアとして用いられ得る。
(プリズムの実施形態)
図10Aおよび図10Bはそれぞれ、上述の実施形態に示すような格子の代わりにプリズム107を用いる波長ルータ10’’’の模式的な平面図および側面図である。図10Aおよび図10Bの実施形態は、図2Aおよび図2Bの実施形態に対応し、対応する参照符号が用いられる。
図11は、波長ルータ112および代表的な制御エレクトロニクスを含む波長ルータシステム110を示す。波長ルータ112は、上述の実施形態のいずれかによって構築され得、種々の逆反射体および傾斜ミラーなどのルーティングエレメント、回折格子またはプリズムなどの分散エレメント、および(少なくとも動的な実施形態において)ルーティングエレメントを移動させるアクチュエータを含むと考えられる。図1Aに対応した参照符号を用いて、入力ポート12を一つならびに2つの出力ポート15(1)および15(2)を有するような波長ルータを図示する。具体的には、80本の波長チャネルを処理することが可能であるような波長ルータを図示する。波長ルータの上述の説明の名称において、M=2およびN=80である。動作は、二つの出力ポートにおいて、所望の波長の解体(disjoint)サブセットλ(出力_1)およびλ(出力_2)を提供することである。いくつかの環境下において、各サブセットは、入力波長をすべて含んだり、または入力波長をまったく含まなかったりし得る。
平面における逆反射体アレイの物理的位置は、格子の分散およびレンズの焦点距離によって決定される目盛係数を備えた周波数に対応する。格子の式は、Nmλ=sinα±sinβであり、Nは格子の溝の周波数であり、mは回折の順序であり、λは光波長であり、βは入射光角であり、αは回折角である。レンズは、式x=fsinαによって、回折角を背面焦点距離fにおける位置xにマッピングする。レンズの背面焦点距離においてミラーを用いると、ミラー平面における位置と波長との間に線形関係λNm=x/f±sinβが得られる。小さな波長に関しては、周波数の変化は波長の変化に比例する。これにより、位置と周波数との目盛係数Δx/Δν= fNmλ2/cが得られる。したがって
、ミラー平面における目盛位置は、この比例定数を有する周波数目盛である。
回折格子の効率は、入射光の偏光状態に依存する。以下、/は^を示す。例えば、x/は、
E=Exx/+Eyy/
x/は格子分散の方向であり、y/はこの分散方向に対して直交する。入射信号の強度I0は、直交方向に沿った電界の強度によって規定される:
I0=|Ex|2+|Ey|2
効率は、直交する偏光方向における独立した効率係数εによって左右されるため、格子によって反射された信号の電界E’は、全強度:
I’=εx|Ex|2+εy|Ey|2
を有した場合、
Ix=εx|Ex|2
Iy=εy|Ey|2
ほとんどの回折格子に関して、εx≠εyであるため、入射信号の偏光状態の関数として全体的な効率が非常に異なり得る。
E0 fin=εxExx/+εyEyy/
に見られ、全強度
I0 fin=εx 2|Ex|2+εy 2|Ey|2
を有する。全システムの効率が潜在的に大きく変化し得ることは、逆反射体とレンズとの間に四分の一波長板(図1A〜図1Cの20または図2Aおよび図2Bにおける20b)を設けることによって排除される。このような位置決めによって、各サブ光線は、逆反射される前(すなわち、工程(5)の直前)および逆反射された後(すなわち、工程(5)の直後)の二回、四分の一波長板を透過する。四分の一波長板を最初に透過する直前(すなわち、回折格子からの一回目の反射の後)、電界は、
全強度:
Ifin=εxεy|Ex|2+εxεy|Ey|2≡εxεyI0
を有する
以下の説明は、複数の波長ルータを用いて複数のシステムを説明する。入力ポートを一つおよび出力ポートを二つ有するような(具体的には、80個の波長チャネルを処理することが可能であるような)波長ルータをそれぞれ示す。波長ルータの上述の名称において、M=2およびN=80である。波長ルータは、参照符号110を付加して指定され、通常、図11に示すような制御エレクトロニクスを有する。しかし、純粋に光のみの概略図の場合、関連付けられた制御回路部を有さない波長ルータ112を代わりに用いてもよい。
図13は、一対の波長ルータ110aと110bとを、背中合わせの構成で組み合わせることによって形成される光アド−ドロップマルチプレクサ(OADM)120を模式的に示す。OADMの一般的な機能は、入力ポート132において一組の波長チャネルを受け取り、(波長を介して)波長の(すべてまたは波長を全く含まない)サブセットを出力ポート133に伝播し、スルー経路からドロップポート135に伝播されない波長を分流し(落とし)、付加ポート137において落とされた波長(恐らく、新たな情報を供している波長)のいくつかまたはすべてを受け取り、付加された波長とスルー波長と組み合わせて、スルー波長および付加された波長が出力ポート133を出る。
図14は、四つの波長ルータ110a〜110dを、対になった、背中合わせの構成で組み合わせることによって形成される波長選択の交差接続(WSXC)を模式的に示す。WSXCの一般的な機能は、第一の入力ポート142および第二の入力ポート142’において第一の組の波長チャネルおよび第二の組の波長チャネルを受け取って、スルー経路上で伝播されない波長を交換しながら、第一の出力ポート143および第二の出力ポート143’に各スルー経路上の波長の選択されたサブセットを伝播することである。したがって、入力ポート142からの交換された波長は、波長ルータ110aおよび110cの交換出力ポート145および145’から出て、波長ルータ110dおよび110bのそれぞれの交換入力ポート147’および147に伝播される。交換入力ポートに入る交換された波長は、出力ポート143および143’から出るスルー経路上の波長と出力用に組み合わされる。ここでも、上述のOADMの場合のように、WSXC140の出力ポートは、波長ルータ110bおよび110dの入力ポートと考えられる。
図15は、光学多重化セクション共有保護リング(OMSSPリング)の光ネットワーク内に保護切替を提供する切替構造150を模式的に示す。構成150は、四つの波長ルータ110a〜110dを、上述のWSXC140のラインに沿って一対になった背中合わせの構成で組み合わせることによって形成される。この構成は、二つの点でWSXCとは異なる。第一に、WSXCにおいて、波長ルータの上部の対および下部の対は両方、同じ方向に伝播する光を用いて動作し、切替構造においては、上部の対および下部の対は、対向する方向(任意に「東」および「西」と示す)におけるトラフィックを処理する。第二に、WSXCにおける交換ポートの代わりに、切替構成はループバックパス152および155を提供する。したがって、東のファイバ上の波長ルータ110aに入射するサブセットの波長を分流し、これらの波長を波長ルータ110cから出る西のファイバ上に戻るように方向付けることが可能である。同様に、西のファイバ上の波長ルータ110dに入射する波長(または恐らく異なる組の波長)は、分流されて、波長ルータ110bから出る東のファイバ上に方向付けされる。
ドロップ−アンド−リピートOADM(時に「ブロードキャストモード」OADMと呼ばれる)は、上述のOADMの機能を有するが、出力ポート上に落とされた波長の伝送を継続する能力をさらに有する。以下の説明は、図13のOADMおよび図14のWSXCに基づいた実施形態を説明し、OADMまたはWSXCの他のフォームが用いられ得る。OADMおよびWSXCの対応するエレメントは、同じ参照符号を用いて示される。
上述の説明は、本発明の特定の実施形態の完全な説明であるが、種々の改変、代替の構成および均等物が用いられ得る。例えば、動的に構成可能なルーティングエレメント(逆反射体など)を移動可能なエレメントを含むように記載したが、切替は電子光学コンポーネントを用いることによって達成してもよい。例えば、電子光学のファブリ−ペロの反射器が用いられ得る。
Claims (3)
- 屋根型プリズムのアレイを作製する方法であって、前記方法は、
細長いプリズムエレメントを提供することであって、前記細長いプリズムエレメントは、第1の反射表面と第2の反射表面と上部表面と底部表面と側部表面とを含む、ことと、
一対の細長いストップエレメントを提供することであって、前記一対の細長いストップエレメントのそれぞれは、所望のレベルの平面度を有する面を有する、ことと、
前記細長いプリズムエレメントの前記側部表面を研磨することなく、所望のレベルの平面度になるまで前記細長いプリズムエレメントの前記上部表面および前記底部表面を光学的に研磨することと、
前記光学的に研磨された細長いプリズムエレメントに、前記屋根型プリズムのアレイを構成する複数の屋根型プリズムを提供する一連の動作を行うことであって、前記一対の細長いストップエレメントのうちの一方の細長いストップエレメントは、前記屋根型プリズムのアレイの前記上部表面の上に配置され、前記一対の細長いストップエレメントのうちの他方の細長いストップエレメントは、前記屋根型プリズムのアレイの底部表面の下に配置される、ことと、
前記一対の細長いストップエレメント間で前記屋根型プリズムのアレイを移動するようにそれぞれの位置決めエレメントを駆動することと
を含む、方法。 - 前記細長いプリズムエレメントは、単一の構成要素であり、
前記一連の動作は、前記細長いプリズムエレメントを個々のプリズムに物理的に切断することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記細長いプリズムエレメントは、個々のプリズムが結合された構成要素であり、
前記一連の動作は、個々のプリズム間の前記結合を分解することを含む、請求項1に記載の方法。
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