JPH07168018A - マッハ・ツェンダ−・フィルタ - Google Patents
マッハ・ツェンダ−・フィルタInfo
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- JPH07168018A JPH07168018A JP6111945A JP11194594A JPH07168018A JP H07168018 A JPH07168018 A JP H07168018A JP 6111945 A JP6111945 A JP 6111945A JP 11194594 A JP11194594 A JP 11194594A JP H07168018 A JPH07168018 A JP H07168018A
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- Japan
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- fiber
- coupler
- filter
- input
- fibers
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- 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
- G02B6/29346—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 wave or beam interference
- G02B6/2935—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means
- G02B6/29352—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means in a light guide
- G02B6/29355—Cascade arrangement of interferometers
-
- 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
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2856—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers formed or shaped by thermal heating means, e.g. splitting, branching and/or combining elements
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- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2861—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using fibre optic delay lines and optical elements associated with them, e.g. for use in signal processing, e.g. filtering
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- 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
- G02B6/29331—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 evanescent wave coupling
- G02B6/29332—Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステ−ジ当りのフィネス（隣接ピ−ク間の波
長間隔とピ−ク幅の比）の大きいマッハ・ツェンダ−・
フィルタを提供すること。 【構成】 このマッハ・ツェンダ−・フィルタは１つの
入力信号をＮ（Ｎ＞２）の等しい出力信号に分割する入
力カプラと、Ｎの光信号を結合して単一の出力信号にす
る信号結合カプラを具備している。このフィルタはさら
に入力からのＮの出力を信号結合手段に接続するＮ本の
光導波路ファイバを具備している。Ｎ本の光ファイバの
それぞれは、そのファイバ中を伝播する光に、他の光フ
ァイバのそれぞれを伝播する光が受ける遅延とは異なる
遅延を受けさせるようになされている。
長間隔とピ−ク幅の比）の大きいマッハ・ツェンダ−・
フィルタを提供すること。 【構成】 このマッハ・ツェンダ−・フィルタは１つの
入力信号をＮ（Ｎ＞２）の等しい出力信号に分割する入
力カプラと、Ｎの光信号を結合して単一の出力信号にす
る信号結合カプラを具備している。このフィルタはさら
に入力からのＮの出力を信号結合手段に接続するＮ本の
光導波路ファイバを具備している。Ｎ本の光ファイバの
それぞれは、そのファイバ中を伝播する光に、他の光フ
ァイバのそれぞれを伝播する光が受ける遅延とは異なる
遅延を受けさせるようになされている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は狭いピ−クおよびピ−ク
間の広い間隔を有するマッハ・ツェンダ−・フィルタ
（Mach-Zehnder filters）に関する。
間の広い間隔を有するマッハ・ツェンダ−・フィルタ
（Mach-Zehnder filters）に関する。
【０００２】
【従来の技術】狭帯域フィルタに必要性が生じている。
このような装置はエルビウム・ファイバ増幅器の利得ス
ペクトルを修正するための1550nmウインド−で必要とさ
れる。それらは中継線やファイバ・ツ−・ザ・サブスク
ライバ・ア−キテクチャ（fiber-to-the-subscriber ar
chitectures）で広く用いられている。
このような装置はエルビウム・ファイバ増幅器の利得ス
ペクトルを修正するための1550nmウインド−で必要とさ
れる。それらは中継線やファイバ・ツ−・ザ・サブスク
ライバ・ア−キテクチャ（fiber-to-the-subscriber ar
chitectures）で広く用いられている。
【０００３】波長同調可能部品と固定波長部品の両方に
対する必要性が存在する。例えば、すべての光ネットワ
−クにおいて、その装置は所望の入来信号を検知するた
めに受信機側で同調されうる。第２のアプロ−チでは、
複数の信号を送るために同調可能なレ−ザが用いられ、
そして固定フィルタを有する受信機を用いることによっ
て所望の信号が検知される。伝送システムも固定レ−ザ
およびフィルタの両方を使用し得る。このようなフィル
タの波長分離機能は数十ナノメ−トルから１ナノメ−ト
ルまでのオ−ダであることが必要である。さらに、これ
らの部品は環境的に安定しておりかつ信頼性が高いこと
が必要であろう。
対する必要性が存在する。例えば、すべての光ネットワ
−クにおいて、その装置は所望の入来信号を検知するた
めに受信機側で同調されうる。第２のアプロ−チでは、
複数の信号を送るために同調可能なレ−ザが用いられ、
そして固定フィルタを有する受信機を用いることによっ
て所望の信号が検知される。伝送システムも固定レ−ザ
およびフィルタの両方を使用し得る。このようなフィル
タの波長分離機能は数十ナノメ−トルから１ナノメ−ト
ルまでのオ−ダであることが必要である。さらに、これ
らの部品は環境的に安定しておりかつ信頼性が高いこと
が必要であろう。
【０００４】マッハ・ツェンダ−・フィルタは狭帯域波
長特性で知られている。等しくないファイバ長の２つの
エバネッセント・カプラ（evanescent couplers）を接
続することによって1nm程度の狭い通過帯域を有するフ
ィルタが形成されることが提案されている。OFC Confer
ence on Optical Fiber Communication, Minitutorial
Sessions, January 22-26, 1990, page 256 (part of a
presentation on "Dense WDM Techniques" by C. A. B
rackett),およびP.E. Green, Fiber Optic Networks, P
rentice Hall, 1993, pp. 123を参照されたい。
長特性で知られている。等しくないファイバ長の２つの
エバネッセント・カプラ（evanescent couplers）を接
続することによって1nm程度の狭い通過帯域を有するフ
ィルタが形成されることが提案されている。OFC Confer
ence on Optical Fiber Communication, Minitutorial
Sessions, January 22-26, 1990, page 256 (part of a
presentation on "Dense WDM Techniques" by C. A. B
rackett),およびP.E. Green, Fiber Optic Networks, P
rentice Hall, 1993, pp. 123を参照されたい。
【０００５】図１は従来のマッハ・ツェンダ−・フィル
タの概略図である。２つのカプラＣ 1およびＣ2が光導波
路通路またはファイバＦ1およびＦ2によって連結されて
いる。簡単のために、光ファイバについて説明する。典
型的にはエバネッセント型カプラであるこの従来のマッ
ハ・ツェンダ−装置のためのカプラは通常３ｄＢカプラ
であり、例えば入力ポ−ト２に印加される光パワ−がカ
プラＣ1の２つの出力の間で等しく分割される。マッハ
・ツェンダ−装置はノンエバネッセント・プレ−ナ・カ
プラ（non-evanescent planar couplers）を用いてもよ
い。S.I. Najafi, Introduction to Glass Integrated
Optics, Artech House, 1992, pp. 156-160を参照され
たい。ある種のフィルタでは、カプラのうちの１つまた
はそれ以上のものが入力パワ−を不等に分割することが
できる。それらのファイバのうちの１本がそれに光通路
長差を与えてカプラＣ2に与えられる２つの入力信号間
に移相が生ずるようにする手段ＯＰＬＤを有する。移相
は異なる長さまたは異なる屈折率を有するファイバを用
いることによって、あるいは導波路通路のうちの１つに
移相手段を挿入することによって誘起され得る。
タの概略図である。２つのカプラＣ 1およびＣ2が光導波
路通路またはファイバＦ1およびＦ2によって連結されて
いる。簡単のために、光ファイバについて説明する。典
型的にはエバネッセント型カプラであるこの従来のマッ
ハ・ツェンダ−装置のためのカプラは通常３ｄＢカプラ
であり、例えば入力ポ−ト２に印加される光パワ−がカ
プラＣ1の２つの出力の間で等しく分割される。マッハ
・ツェンダ−装置はノンエバネッセント・プレ−ナ・カ
プラ（non-evanescent planar couplers）を用いてもよ
い。S.I. Najafi, Introduction to Glass Integrated
Optics, Artech House, 1992, pp. 156-160を参照され
たい。ある種のフィルタでは、カプラのうちの１つまた
はそれ以上のものが入力パワ−を不等に分割することが
できる。それらのファイバのうちの１本がそれに光通路
長差を与えてカプラＣ2に与えられる２つの入力信号間
に移相が生ずるようにする手段ＯＰＬＤを有する。移相
は異なる長さまたは異なる屈折率を有するファイバを用
いることによって、あるいは導波路通路のうちの１つに
移相手段を挿入することによって誘起され得る。
【０００６】ポ−ト３におけるパワ−出力は数１のよう
に表わされ得る。ただし、ΔLpは２つのカプラを接続し
た通路間の光通路長差（ＯＰＬＤ）である。したがっ
て、装置のレスポンスは波長の逆数の周期関数であり、
そしてそれの出力パワ−・スペクトルは図２に示されて
いるのと類似している。図２におけるピ−ク１２間の波
長間隔は、ΔLpが２倍になれば、半分になるであろう。
に表わされ得る。ただし、ΔLpは２つのカプラを接続し
た通路間の光通路長差（ＯＰＬＤ）である。したがっ
て、装置のレスポンスは波長の逆数の周期関数であり、
そしてそれの出力パワ−・スペクトルは図２に示されて
いるのと類似している。図２におけるピ−ク１２間の波
長間隔は、ΔLpが２倍になれば、半分になるであろう。
【数１】
【０００７】ＯＰＬＤを得るための一般に用いられてい
る２つの技法は、（１）長さの異なる接続用ファイバＦ
1およびＦ2を設けること、および／または（２）通常は
ファイバに異なるコアを設けることによって異なる速度
で光を伝播する接続用ファイバＦ1およびＦ2を設けるこ
とである。同一のファイバが異なる長さを有する（１）
の場合には、数１は数２のようになる。
る２つの技法は、（１）長さの異なる接続用ファイバＦ
1およびＦ2を設けること、および／または（２）通常は
ファイバに異なるコアを設けることによって異なる速度
で光を伝播する接続用ファイバＦ1およびＦ2を設けるこ
とである。同一のファイバが異なる長さを有する（１）
の場合には、数１は数２のようになる。
【数２】 ただし、nはファイバ・コアの屈折率、ΔLはカプラＣ1
およびＣ2を相互接続する移相領域におけるファイバの
長さの差である。光ファイバの光通路長は加熱、曲げ、
延伸等によって変化され得る。電気光学材料で形成され
たプレ−ナ光導波通路通路の光通路長はそれに電界を印
加することによって変化され得る。
およびＣ2を相互接続する移相領域におけるファイバの
長さの差である。光ファイバの光通路長は加熱、曲げ、
延伸等によって変化され得る。電気光学材料で形成され
たプレ−ナ光導波通路通路の光通路長はそれに電界を印
加することによって変化され得る。
【０００８】接続用ファイバＦ1およびＦ2が異なるコア
屈折率を有する（２）の場合には、数１は数３のように
なる。
屈折率を有する（２）の場合には、数１は数３のように
なる。
【数３】 ただし、LはカプラＣ1およびＣ2を相互接続する移相領
域におけるファイバＦ1およびＦ2の長さ、Δnは２つの
ファイバ・コア間の屈折率差に比例しかつf・n1(Δ 2 -
Δ1)にほぼ等しい。Δ1およびΔ2はそれぞれファイバＦ
1およびＦ2のΔ1-2値である。項Δ1-2は所定のファイバ
のコアおよびクラッド間の相対的屈折率差であり、(n1 2
- n2 2)/(2n1 2)に等しい。n1およびn2はそれぞれファイ
バ・コアおよびクラッドの屈折率である。係数fは、フ
ァイバのΔ1-2値とコア直径の両方に依存する所謂「実
効」屈折率に移相が比例することを斟酌するものであ
る。数３は数４のようになる。
域におけるファイバＦ1およびＦ2の長さ、Δnは２つの
ファイバ・コア間の屈折率差に比例しかつf・n1(Δ 2 -
Δ1)にほぼ等しい。Δ1およびΔ2はそれぞれファイバＦ
1およびＦ2のΔ1-2値である。項Δ1-2は所定のファイバ
のコアおよびクラッド間の相対的屈折率差であり、(n1 2
- n2 2)/(2n1 2)に等しい。n1およびn2はそれぞれファイ
バ・コアおよびクラッドの屈折率である。係数fは、フ
ァイバのΔ1-2値とコア直径の両方に依存する所謂「実
効」屈折率に移相が比例することを斟酌するものであ
る。数３は数４のようになる。
【数４】 ただし、n1はコアの屈折率であり、f・n1の値はコアの
直径が実質的に等しい場合にはほぼ１に等しいとみなし
得る。ファイバＦ1が0.3％のΔ1-2値を有し、かつファ
イバＦ2が1.0％のΔ1-2値を有し、光通路長L（カプラＣ
1およびＣ2間におけるファイバＦ1およびＦ2のそれぞれ
の長さ）が2cmであるシングル・ステ−ジのマッハ・ツ
ェンダ−・フィルタについて数４が図２にプロットされ
ている。
直径が実質的に等しい場合にはほぼ１に等しいとみなし
得る。ファイバＦ1が0.3％のΔ1-2値を有し、かつファ
イバＦ2が1.0％のΔ1-2値を有し、光通路長L（カプラＣ
1およびＣ2間におけるファイバＦ1およびＦ2のそれぞれ
の長さ）が2cmであるシングル・ステ−ジのマッハ・ツ
ェンダ−・フィルタについて数４が図２にプロットされ
ている。
【０００９】長さは同一であるがコアの屈折率が異なる
２本の連結用ファイバＦ1およびＦ2を用いることによっ
て光通路長差が得られるマッハ・ツェンダ−装置が米国
特許出願第08/038,244号、および刊行物B. Malo et al.
"Unbalanced Dissimilar-Fibre Mach-Zehnder Interfe
rometer: Application as a Filter", Electronics Let
ters, 12th October 1989, Vol. 25, pp. 1416-1417に
教示されている。多数の装置が図３に示されているよう
に直列にカスケ−ド接続された場合には、全体のレスポ
ンスは数１、３または４のように単に項の積となる。こ
れらの装置のうちの１つの装置の光通路長差が他の装置
の倍数となるように選定されていれば、例えばＯＰＬＤ
−２がＯＰＬＤ−１の倍数であれば、狭帯域フィルタ・
レスポンスが生ずる。図４に示されているように、１つ
おきのピ−クが残り、ピ−ク間の波長は実質的に除去さ
れる。図４はΔ1が0.003、Δ2が0.01、L1が1cm、そして
L2が2cmであるツ−・ファイバ、ツ−・ステ−ジのマッ
ハ・ツェンダ−装置の場合の出力パワ−の計算値のグラ
フである。付加的なマッハ・ツェンダ−装置をカスケ−
ド接続すると、ピ−ク間の波長間隔を大きくする。ピ−
クのシャ−プ度は最大光通路長差を有するマッハ・ツェ
ンダ−によって制御される。したがって、より大きいＯ
ＰＬＤがよりシャ−プなピ−クを与える。ピ−ク間の距
離はカスケ−ド接続された装置の数と、各ステ−ジにお
ける相対的光通路長差の関数である。図１に示されたも
のに対する図３に示された装置によって得られるフィル
タ特性の改良、すなわち図２に示された特性に対する図
４に示されたフィルタ特性の改良は、「フィネス」（fi
nesse）として知られており、このフィネスは隣接した
ピ−ク間の波長間隔とピ−ク幅との比として定義され
る。カスケ−ド接続されるマッハ・ツェンダ−装置の数
が大きくなると、より大きいフィネスが得られる。
２本の連結用ファイバＦ1およびＦ2を用いることによっ
て光通路長差が得られるマッハ・ツェンダ−装置が米国
特許出願第08/038,244号、および刊行物B. Malo et al.
"Unbalanced Dissimilar-Fibre Mach-Zehnder Interfe
rometer: Application as a Filter", Electronics Let
ters, 12th October 1989, Vol. 25, pp. 1416-1417に
教示されている。多数の装置が図３に示されているよう
に直列にカスケ−ド接続された場合には、全体のレスポ
ンスは数１、３または４のように単に項の積となる。こ
れらの装置のうちの１つの装置の光通路長差が他の装置
の倍数となるように選定されていれば、例えばＯＰＬＤ
−２がＯＰＬＤ−１の倍数であれば、狭帯域フィルタ・
レスポンスが生ずる。図４に示されているように、１つ
おきのピ−クが残り、ピ−ク間の波長は実質的に除去さ
れる。図４はΔ1が0.003、Δ2が0.01、L1が1cm、そして
L2が2cmであるツ−・ファイバ、ツ−・ステ−ジのマッ
ハ・ツェンダ−装置の場合の出力パワ−の計算値のグラ
フである。付加的なマッハ・ツェンダ−装置をカスケ−
ド接続すると、ピ−ク間の波長間隔を大きくする。ピ−
クのシャ−プ度は最大光通路長差を有するマッハ・ツェ
ンダ−によって制御される。したがって、より大きいＯ
ＰＬＤがよりシャ−プなピ−クを与える。ピ−ク間の距
離はカスケ−ド接続された装置の数と、各ステ−ジにお
ける相対的光通路長差の関数である。図１に示されたも
のに対する図３に示された装置によって得られるフィル
タ特性の改良、すなわち図２に示された特性に対する図
４に示されたフィルタ特性の改良は、「フィネス」（fi
nesse）として知られており、このフィネスは隣接した
ピ−ク間の波長間隔とピ−ク幅との比として定義され
る。カスケ−ド接続されるマッハ・ツェンダ−装置の数
が大きくなると、より大きいフィネスが得られる。
【００１０】図１および図３に示されたタイプのマッハ
・ツェンダ−・フィルタは同調可能である。したがっ
て、このような装置は、ラジオ受信機が無線波長に同調
されるように種々の光波長に同調するために使用できる
であろう。
・ツェンダ−・フィルタは同調可能である。したがっ
て、このような装置は、ラジオ受信機が無線波長に同調
されるように種々の光波長に同調するために使用できる
であろう。
【００１１】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来
の装置よりもステ−ジ当りの大きいフィネスを呈示する
マッハ・ツェンダ−装置を提供することである。
の装置よりもステ−ジ当りの大きいフィネスを呈示する
マッハ・ツェンダ−装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】簡単には、本発明は１つ
の入力信号をＮ（Ｎ＞２）の等しい出力信号に分割する
入力カプラ手段を有するマッハ・ツェンダ−・フィルタ
に関する。Ｎの光信号を結合して単一の出力信号にする
ための他の手段が設けられる。１つの光導波路通路がＮ
のカプラ手段のそれぞれを上記結合手段に接続する。Ｎ
の導波路通路のそれぞれが、その中を伝播する光に、他
の光導波路のそれぞれ中を伝播する光が受ける遅延とは
異なる遅延を与える。
の入力信号をＮ（Ｎ＞２）の等しい出力信号に分割する
入力カプラ手段を有するマッハ・ツェンダ−・フィルタ
に関する。Ｎの光信号を結合して単一の出力信号にする
ための他の手段が設けられる。１つの光導波路通路がＮ
のカプラ手段のそれぞれを上記結合手段に接続する。Ｎ
の導波路通路のそれぞれが、その中を伝播する光に、他
の光導波路のそれぞれ中を伝播する光が受ける遅延とは
異なる遅延を与える。
【００１３】
【実施例】本発明によるマッハ・ツェンダ−装置が図５
に概略的に示されている。カプラ２０は少なくとも１つ
の入力ポ−ト２１と、少なくとも３つの出力ポ−ト２
２、２３、および２４を有している。カプラ２０の機能
は入力信号をパワ−の等しいＮ（Ｎ＞２）の出力信号に
分割することである。出力ポ−ト２２、２３、および２
４はそれぞれ、ファイバまたはプレ−ナ構造等である光
導波路通路２５、２６および２７によって入力ポ−ト２
９、３０および３１に接続されている。カプラ２８はカ
プラ２０からのＮの出力信号を結合する手段として機能
する。接続用の導波路の特性は、カプラ２０からのこれ
らＮの出力信号が差的に遅延されるように、すなわち導
波路２５、２６および２７のそれぞれが異なる光通路長
を有するようになされている。上述のように、これは、
長さの異なる光ファイバを用いることによって、長さは
同一であるが屈折率分布が異なる光ファイバを用いるこ
とによって、あるいはファイバのうちの少なくとも２本
に光遅延装置を挿入することによって得ることができ
る。種々の遅延間の関係を決定する方法が下記に説明さ
れる。接続用導波路は３本の接続用ファイバとして例示
されているが、そのようなファイバを４本以上用いるこ
とができ、それによってさらに大きな利益が得られる。
カプラ２０および２８はその本数の接続用ファイバを収
容するようになされなければならない。
に概略的に示されている。カプラ２０は少なくとも１つ
の入力ポ−ト２１と、少なくとも３つの出力ポ−ト２
２、２３、および２４を有している。カプラ２０の機能
は入力信号をパワ−の等しいＮ（Ｎ＞２）の出力信号に
分割することである。出力ポ−ト２２、２３、および２
４はそれぞれ、ファイバまたはプレ−ナ構造等である光
導波路通路２５、２６および２７によって入力ポ−ト２
９、３０および３１に接続されている。カプラ２８はカ
プラ２０からのＮの出力信号を結合する手段として機能
する。接続用の導波路の特性は、カプラ２０からのこれ
らＮの出力信号が差的に遅延されるように、すなわち導
波路２５、２６および２７のそれぞれが異なる光通路長
を有するようになされている。上述のように、これは、
長さの異なる光ファイバを用いることによって、長さは
同一であるが屈折率分布が異なる光ファイバを用いるこ
とによって、あるいはファイバのうちの少なくとも２本
に光遅延装置を挿入することによって得ることができ
る。種々の遅延間の関係を決定する方法が下記に説明さ
れる。接続用導波路は３本の接続用ファイバとして例示
されているが、そのようなファイバを４本以上用いるこ
とができ、それによってさらに大きな利益が得られる。
カプラ２０および２８はその本数の接続用ファイバを収
容するようになされなければならない。
【００１４】カプラ２０および２８は溶融双円錐テ−パ
型、オ−バ−クラッド型あるいはプレ−ナ型のエバネッ
セント・カプラ（evanescent couplers）であるか、あ
るいは前述のNajafiの刊行物に記載されているタイプの
ノンエバネッセント・カプラ（non-evanescent coupler
s）であり得る。適当なオ−バ−クラッド・カプラが米
国特許第４９０２３２４号、第４９８３１９５号および
第５０１７２０６号に開示されている。
型、オ−バ−クラッド型あるいはプレ−ナ型のエバネッ
セント・カプラ（evanescent couplers）であるか、あ
るいは前述のNajafiの刊行物に記載されているタイプの
ノンエバネッセント・カプラ（non-evanescent coupler
s）であり得る。適当なオ−バ−クラッド・カプラが米
国特許第４９０２３２４号、第４９８３１９５号および
第５０１７２０６号に開示されている。
【００１５】本発明のマッハ・ツェンダ−装置は、移相
領域４４によって接合された連結されたオ−バ−クラッ
ド・カプラ４１および４２を含んだモノリシック構造
（図６）として形成されるのが有利である。この装置は
マトリクスガラスのチュ−ブ４９の穴４８に光ファイバ
Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3およびＦ4を挿入してカプラ・プリフォ−
ムを形成することによって作成される。図７に示されて
いるように、ファイバＦ 1、Ｆ2およびＦ3はファイバＦ4
のまわりで等間隔で離間されている。光ファイバのそれ
ぞれはコアを有しており、このコアはそれより屈折率の
低いクラッドによって包囲されている。ファイバＦ1、
Ｆ2およびＦ3のコアはそれぞれ異なる屈折率n1-1、n1-2
およびn1-3を有していてもよく、あるいはこれらのファ
イバのクラッドがそれぞれ異なる屈折率n2-1、n2-2およ
びn2-3を有しうる。ファイバのコアが異なる屈折率を有
していることが好ましい。なぜなら、コアの屈折率は伝
播定数（およびファイバ中の伝播速度）に対する影響が
大きいが、結合領域におけるファイバの伝播定数に対す
る影響は少ないからである。コアの直径が異なるファイ
バＦ1、Ｆ2およびＦ3を用いることによっても同じ効果
を得ることができる。ファイバに隣接したマトリクス・
チュ−ブの部分の屈折率n3は、ファイバ・クラッドのう
ちの任意のものの最低の屈折率より小さい。ファイバの
挿入を容易にするために穴の各端部には漏斗部（図示せ
ず）を設けることができる。
領域４４によって接合された連結されたオ−バ−クラッ
ド・カプラ４１および４２を含んだモノリシック構造
（図６）として形成されるのが有利である。この装置は
マトリクスガラスのチュ−ブ４９の穴４８に光ファイバ
Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3およびＦ4を挿入してカプラ・プリフォ−
ムを形成することによって作成される。図７に示されて
いるように、ファイバＦ 1、Ｆ2およびＦ3はファイバＦ4
のまわりで等間隔で離間されている。光ファイバのそれ
ぞれはコアを有しており、このコアはそれより屈折率の
低いクラッドによって包囲されている。ファイバＦ1、
Ｆ2およびＦ3のコアはそれぞれ異なる屈折率n1-1、n1-2
およびn1-3を有していてもよく、あるいはこれらのファ
イバのクラッドがそれぞれ異なる屈折率n2-1、n2-2およ
びn2-3を有しうる。ファイバのコアが異なる屈折率を有
していることが好ましい。なぜなら、コアの屈折率は伝
播定数（およびファイバ中の伝播速度）に対する影響が
大きいが、結合領域におけるファイバの伝播定数に対す
る影響は少ないからである。コアの直径が異なるファイ
バＦ1、Ｆ2およびＦ3を用いることによっても同じ効果
を得ることができる。ファイバに隣接したマトリクス・
チュ−ブの部分の屈折率n3は、ファイバ・クラッドのう
ちの任意のものの最低の屈折率より小さい。ファイバの
挿入を容易にするために穴の各端部には漏斗部（図示せ
ず）を設けることができる。
【００１６】カプラ・プリフォ−ムは図８の延伸用装置
でさらに処理され得る。プリフォ−ム６１がリング・バ
−ナ６４に挿入され、そしてモ−タで制御されるステ−
ジ７５および７６に取り付けられた延伸チャック６２お
よび６３にクランプされる。ファイバＦが真空アタッチ
メント７１および７１’に挿通され、そしてその後でそ
れらの真空アタッチメント７１および７１’がプリフォ
−ム６１の端部にシ−ルされる。典型的な真空アタッチ
メントが米国特許第５０１１２５１号に開示されてい
る。ライン７２を通じて真空アタッチメント７１に真空
が供給される。所定の長さの細いゴムチュ−ブ７３の一
端部がプリフォ−ム６１とは反対側の真空アタッチメン
ト７１の端部に付着される。そのチュ−ブの他端部はチ
ュ−ブ・クランプ手段（図示せず）内に延長している。
上方の真空アタッチメント７１’もライン７２’、チュ
−ブ７３’およびチュ−ブ・クランプ手段と同様に関連
されている。ファイバＦの被覆された部分がチュ−ブ７
３および７３’から延長Ｓいており、点ａおよびｂ間に
おけるチュ−ブ内のファイバ部分は被覆されていない。
チュ−ブをその中を延長しているファイバにクランプす
るために、矢印７４、７４’によって示されているよう
に空気圧がチュ−ブ７３および７３’に送られると、穴
４８がライン７２および７２’を通じて脱気される。
でさらに処理され得る。プリフォ−ム６１がリング・バ
−ナ６４に挿入され、そしてモ−タで制御されるステ−
ジ７５および７６に取り付けられた延伸チャック６２お
よび６３にクランプされる。ファイバＦが真空アタッチ
メント７１および７１’に挿通され、そしてその後でそ
れらの真空アタッチメント７１および７１’がプリフォ
−ム６１の端部にシ−ルされる。典型的な真空アタッチ
メントが米国特許第５０１１２５１号に開示されてい
る。ライン７２を通じて真空アタッチメント７１に真空
が供給される。所定の長さの細いゴムチュ−ブ７３の一
端部がプリフォ−ム６１とは反対側の真空アタッチメン
ト７１の端部に付着される。そのチュ−ブの他端部はチ
ュ−ブ・クランプ手段（図示せず）内に延長している。
上方の真空アタッチメント７１’もライン７２’、チュ
−ブ７３’およびチュ−ブ・クランプ手段と同様に関連
されている。ファイバＦの被覆された部分がチュ−ブ７
３および７３’から延長Ｓいており、点ａおよびｂ間に
おけるチュ−ブ内のファイバ部分は被覆されていない。
チュ−ブをその中を延長しているファイバにクランプす
るために、矢印７４、７４’によって示されているよう
に空気圧がチュ−ブ７３および７３’に送られると、穴
４８がライン７２および７２’を通じて脱気される。
【００１７】１つの実施例では、点ａおよびｂ間のチュ
−ブの部分が最初にファイバに対してコラプスされる。
プリフォ−ムがチャック６２および６３に固着され、そ
してチュ−ブの穴が脱気された後で、チュ−ブがそれを
加熱された領域でコラプスさせるために第１の端部５３
の近傍で加熱される。チャック６２および６３がバ−ナ
に対してプリフォ−ムを移動させ、所望の長さのコラプ
スされたチュ−ブが得られるまで、コラプスされたチュ
−ブを端部５４の方に徐々に延長させる。
−ブの部分が最初にファイバに対してコラプスされる。
プリフォ−ムがチャック６２および６３に固着され、そ
してチュ−ブの穴が脱気された後で、チュ−ブがそれを
加熱された領域でコラプスさせるために第１の端部５３
の近傍で加熱される。チャック６２および６３がバ−ナ
に対してプリフォ−ムを移動させ、所望の長さのコラプ
スされたチュ−ブが得られるまで、コラプスされたチュ
−ブを端部５４の方に徐々に延長させる。
【００１８】他の方法では、チャック６２および６３が
固定され、かつバ−ナ６４がモ−タで制御されるステ−
ジ６５に取り付けられ得る。バ−ナ６４を端部５３をコ
ラプスさせるためにその端部５３の近傍に最初に位置決
めされる。ステ−ジ６５がプリフォ−ムに対してバ−ナ
を移動させ、コラプスされた領域を端部５４の方へと延
長させる。
固定され、かつバ−ナ６４がモ−タで制御されるステ−
ジ６５に取り付けられ得る。バ−ナ６４を端部５３をコ
ラプスさせるためにその端部５３の近傍に最初に位置決
めされる。ステ−ジ６５がプリフォ−ムに対してバ−ナ
を移動させ、コラプスされた領域を端部５４の方へと延
長させる。
【００１９】その後で、チュ−ブのある領域を加熱し、
かつコンピュ−タにより制御されるステ−ジ７５および
７６を反対方向に移動させて加熱された領域を延伸させ
ることによって、チュ−ブの端部５３の近傍にカプラ４
１が形成される。チュ−ブ延伸作業は米国特許第５０１
１２５１号に従って行うことができる。領域５１は若干
のテ−パが存在していてその領域５１の長手方向中心が
最小の直径とあるが、一定の直径を有しているものとし
て示されている。このようにして得られたカプラの結合
特性はマトリクスガラス４９およびファイバＦ1、Ｆ2、
Ｆ3、およびＦ4の光学的および機械的特性のようなパラ
メ−タ、およびネックダウンとテ−パ領域の長さおよび
形状のようなカプラ・パラメ−タによって決定されるこ
とは公知である。
かつコンピュ−タにより制御されるステ−ジ７５および
７６を反対方向に移動させて加熱された領域を延伸させ
ることによって、チュ−ブの端部５３の近傍にカプラ４
１が形成される。チュ−ブ延伸作業は米国特許第５０１
１２５１号に従って行うことができる。領域５１は若干
のテ−パが存在していてその領域５１の長手方向中心が
最小の直径とあるが、一定の直径を有しているものとし
て示されている。このようにして得られたカプラの結合
特性はマトリクスガラス４９およびファイバＦ1、Ｆ2、
Ｆ3、およびＦ4の光学的および機械的特性のようなパラ
メ−タ、およびネックダウンとテ−パ領域の長さおよび
形状のようなカプラ・パラメ−タによって決定されるこ
とは公知である。
【００２０】プロトタイプのカプラを形成するためにチ
ュ−ブを延伸している間に、光パワ−が入力光ファイバ
に結合され得るとともに、カプラからの出力信号がカプ
ラ製造方法における処理工程を制御するためにモニタさ
れ得る。プロトタイプのカプラは先行の経験によって決
定された距離だけ最初に延伸され得る。このようにして
得られた装置の光学的特性が測定され、そして続いて作
成されるカプラの延伸距離が所望の特性をほぼ得るよう
な態様で調節される。この方法によれば、最適延伸距離
が得られる。
ュ−ブを延伸している間に、光パワ−が入力光ファイバ
に結合され得るとともに、カプラからの出力信号がカプ
ラ製造方法における処理工程を制御するためにモニタさ
れ得る。プロトタイプのカプラは先行の経験によって決
定された距離だけ最初に延伸され得る。このようにして
得られた装置の光学的特性が測定され、そして続いて作
成されるカプラの延伸距離が所望の特性をほぼ得るよう
な態様で調節される。この方法によれば、最適延伸距離
が得られる。
【００２１】フィルタとしての最良の性能を得るため
に、カプラ４１および４２は実質的に同一のカプラ特性
を有している。したがって、第２のカプラ４２は、第１
のカプラを形成するために用いられたのと同一の延伸条
件にチュ−ブの該当領域をかけることによって作成され
る。
に、カプラ４１および４２は実質的に同一のカプラ特性
を有している。したがって、第２のカプラ４２は、第１
のカプラを形成するために用いられたのと同一の延伸条
件にチュ−ブの該当領域をかけることによって作成され
る。
【００２２】本発明のフィルタで使用されるオ−バ−ク
ラッドおよび溶融双円錐テ−パ・カプラでは、パワ−が
入力ファイバから出力ファイバに十分に結合しなければ
ならないが、出力ファイバは互いに実質的に隔離されな
ければならない。図７を参照すると、リング・ファイバ
Ｆ1、Ｆ2、およびＦ3が中心のファイバＦ4のまわりで等
しく離間され、かつファイバＦ4に接触している。した
がって、各リング・ファイバはファイバＦ4には良く結
合するが、隣接したリング・ファイバには結合しない。
ラッドおよび溶融双円錐テ−パ・カプラでは、パワ−が
入力ファイバから出力ファイバに十分に結合しなければ
ならないが、出力ファイバは互いに実質的に隔離されな
ければならない。図７を参照すると、リング・ファイバ
Ｆ1、Ｆ2、およびＦ3が中心のファイバＦ4のまわりで等
しく離間され、かつファイバＦ4に接触している。した
がって、各リング・ファイバはファイバＦ4には良く結
合するが、隣接したリング・ファイバには結合しない。
【００２３】隣接したリング・ファイバ間の間隔を増大
させる方法が図９に示されている。リング・ファイバ８
０と中心ファイバ８１がプリフォ−ムを作成するために
チュ−ブ８３の穴８４に挿入される。光ファイバ８０お
よび８１はそれぞれコアおよびクラッドを具備してい
る。隣接したリング・ファイバ間にダミ−・ファイバ８
２が配置される。このダミ−・ファイバは全体として、
リング光ファイバ８０のクラッドよりも屈折率を低下さ
せるフッ素のようなド−パントを含有したSiO2のような
ガラスよりなるものであり得る。このようにして得られ
たカプラでは、各低屈折率ダミ−・ファイバが、隣接し
たリング・ファイバ間の結合を禁止する障壁として機能
するガラス領域を形成する。このガラス領域はチュ−ブ
８３と同一の屈折率を有し得る。
させる方法が図９に示されている。リング・ファイバ８
０と中心ファイバ８１がプリフォ−ムを作成するために
チュ−ブ８３の穴８４に挿入される。光ファイバ８０お
よび８１はそれぞれコアおよびクラッドを具備してい
る。隣接したリング・ファイバ間にダミ−・ファイバ８
２が配置される。このダミ−・ファイバは全体として、
リング光ファイバ８０のクラッドよりも屈折率を低下さ
せるフッ素のようなド−パントを含有したSiO2のような
ガラスよりなるものであり得る。このようにして得られ
たカプラでは、各低屈折率ダミ−・ファイバが、隣接し
たリング・ファイバ間の結合を禁止する障壁として機能
するガラス領域を形成する。このガラス領域はチュ−ブ
８３と同一の屈折率を有し得る。
【００２４】図１０に示されているように、４本以上の
リング光ファイバ８７が中心ファイバ８８のまわりに等
間隔で配置され得る。円形円筒状の内側チュ−ブ８９に
はファイバ８８を受入れる孔９２が設けられている。外
側チュ−ブ９１は内方に突出し、等間隔離間され、長手
方向に延長した突起９３を含んだ孔９２を有している。
突起の間には光ファイバ８７とダミ−・ファイバ９４と
が交互に配置されている。
リング光ファイバ８７が中心ファイバ８８のまわりに等
間隔で配置され得る。円形円筒状の内側チュ−ブ８９に
はファイバ８８を受入れる孔９２が設けられている。外
側チュ−ブ９１は内方に突出し、等間隔離間され、長手
方向に延長した突起９３を含んだ孔９２を有している。
突起の間には光ファイバ８７とダミ−・ファイバ９４と
が交互に配置されている。
【００２５】隣接したリング・ファイバ間にエアライン
が残存するような条件の下でカプラを延伸することによ
っても低屈折率障壁が形成され得る。例えば、カプラが
延伸される時にチュ−ブ８９と９１の間の領域のある部
分がコラプスしない場合には、その結果生じた空間が隣
接リング・ファイバ間の付加的な低屈折率領域として機
能するであろう。
が残存するような条件の下でカプラを延伸することによ
っても低屈折率障壁が形成され得る。例えば、カプラが
延伸される時にチュ−ブ８９と９１の間の領域のある部
分がコラプスしない場合には、その結果生じた空間が隣
接リング・ファイバ間の付加的な低屈折率領域として機
能するであろう。
【００２６】カプラ４１および４２は色消しまたはＷＤ
Ｍ型であり得るが、色消しカプラが用いられている場合
には、マッハ・ツェンダ−装置はより広い波長範囲で使
用できるであろう。色消し性を得るためには種々の技術
を使用できる。
Ｍ型であり得るが、色消しカプラが用いられている場合
には、マッハ・ツェンダ−装置はより広い波長範囲で使
用できるであろう。色消し性を得るためには種々の技術
を使用できる。
【００２７】１９９２年７月１５日に出願された米国特
許出願第９１３３９０号によれば、結合領域を包囲した
マトリクスガラス体部分の屈折率n3がn2よりもΔ2-3の
値が0.125％より小さくなる程度だけ小さければ、カプ
ラは色消し性となし得る。この場合、Δ2-3は(n2 2 - n3
2)/2n2 2に等しい。ファイバ・クラッドが異なる屈折率
を有していれば、Δ2-3の値を決定するためには最低の
クラッド屈折率が用いられる。
許出願第９１３３９０号によれば、結合領域を包囲した
マトリクスガラス体部分の屈折率n3がn2よりもΔ2-3の
値が0.125％より小さくなる程度だけ小さければ、カプ
ラは色消し性となし得る。この場合、Δ2-3は(n2 2 - n3
2)/2n2 2に等しい。ファイバ・クラッドが異なる屈折率
を有していれば、Δ2-3の値を決定するためには最低の
クラッド屈折率が用いられる。
【００２８】マッハ・ツェンダ−・フィルタのファイバ
のうちの１本だけが装置の各端部から延長している必要
がある。装置が作成された後で、その装置から延長した
ファイバの不必要な部分が切断されうる。切断された端
部にはその後で反射防止終端部が設けられることが好ま
しい。
のうちの１本だけが装置の各端部から延長している必要
がある。装置が作成された後で、その装置から延長した
ファイバの不必要な部分が切断されうる。切断された端
部にはその後で反射防止終端部が設けられることが好ま
しい。
【００２９】反射防止終端部は米国特許第４９７９９７
２号に従ってカプラ・プリフォ−ムを形成する前にファ
イバＦ1、Ｆ2およびＦ3の各端部上に形成され得る。こ
れらのファイバはそれぞれ毛細管チュ−ブの長さより若
干長い長さに切断され得るとともに、被覆材料を完全に
剥離除去され得る。ファイバの端部の近傍に炎を放射
し、そしてその加熱された領域でファイバを引張って切
断することによって反射防止終端部が形成される。加熱
された領域の先端部がバ−ナ炎で加熱されガラスが流動
されそして丸められた端面を形成する。この丸められた
端面の直径はもとの被覆を除去されたファイバの直径に
等しいかあるいはそれより若干小さい。ファイバの両端
部に反射防止終端部が形成された後では、それの長さは
毛細管チュ−ブより若干短い。中央部分の被覆を剥離除
去されたファイバＦ4がファイバＦ1、Ｆ2およびＦ3の短
い部分と一緒にマトリクスガラス毛細管チュ−ブの穴に
挿通される。この装置はその後で上述のようにして形成
される。ファイバＦ4の一端部はこのようにして得られ
た装置の入力ポ−トとして機能し、そして他方の端部は
それの出力ポ−トとして機能する。
２号に従ってカプラ・プリフォ−ムを形成する前にファ
イバＦ1、Ｆ2およびＦ3の各端部上に形成され得る。こ
れらのファイバはそれぞれ毛細管チュ−ブの長さより若
干長い長さに切断され得るとともに、被覆材料を完全に
剥離除去され得る。ファイバの端部の近傍に炎を放射
し、そしてその加熱された領域でファイバを引張って切
断することによって反射防止終端部が形成される。加熱
された領域の先端部がバ−ナ炎で加熱されガラスが流動
されそして丸められた端面を形成する。この丸められた
端面の直径はもとの被覆を除去されたファイバの直径に
等しいかあるいはそれより若干小さい。ファイバの両端
部に反射防止終端部が形成された後では、それの長さは
毛細管チュ−ブより若干短い。中央部分の被覆を剥離除
去されたファイバＦ4がファイバＦ1、Ｆ2およびＦ3の短
い部分と一緒にマトリクスガラス毛細管チュ−ブの穴に
挿通される。この装置はその後で上述のようにして形成
される。ファイバＦ4の一端部はこのようにして得られ
た装置の入力ポ−トとして機能し、そして他方の端部は
それの出力ポ−トとして機能する。
【００３０】図５に示されたタイプのマッハ・ツェンダ
−装置では、隣接したピ−ク間の波長間隔は、装置がΔ
1-2の異なる値を有する長さの等しい接続用ファイバを
使用する場合には最も接近したコア・デルタによって決
定され、装置が異なる長さを有する接続用ファイバを使
用する場合にはファイバ間の最も短い長さの差によって
決定される。より長い長さ差およびより大きい離間した
デルタがスペクトルのひり高い周波数成分を与えかつピ
−ク幅を決定する。特に、最も大きいコア・Ｄルタ間隔
と最も長い長さステ−ジがピ−ク半値幅を決定する。
−装置では、隣接したピ−ク間の波長間隔は、装置がΔ
1-2の異なる値を有する長さの等しい接続用ファイバを
使用する場合には最も接近したコア・デルタによって決
定され、装置が異なる長さを有する接続用ファイバを使
用する場合にはファイバ間の最も短い長さの差によって
決定される。より長い長さ差およびより大きい離間した
デルタがスペクトルのひり高い周波数成分を与えかつピ
−ク幅を決定する。特に、最も大きいコア・Ｄルタ間隔
と最も長い長さステ−ジがピ−ク半値幅を決定する。
【００３１】図５を参照すると、カプラ２０の入力導波
路から出力導波路にパワ−のすべてが等しく結合される
場合に最良のフィルタ作用が得られる。カプラ２８はカ
プラ２０と同様であるが、単一のポ−ト端部が出力とし
て使用される。このような装置の出力ポ−ト３２に現れ
る出力スペクトルが重畳された波形のフィ−ルド振幅か
ら得られる。装置が移相領域が長さは等しいが屈折率分
布が異なるファイバを含んでいる形式である場合には、
出力ファイバにおけるＮのこのような波形のフィ−ルド
振幅は数５で与えられる。
路から出力導波路にパワ−のすべてが等しく結合される
場合に最良のフィルタ作用が得られる。カプラ２８はカ
プラ２０と同様であるが、単一のポ−ト端部が出力とし
て使用される。このような装置の出力ポ−ト３２に現れ
る出力スペクトルが重畳された波形のフィ−ルド振幅か
ら得られる。装置が移相領域が長さは等しいが屈折率分
布が異なるファイバを含んでいる形式である場合には、
出力ファイバにおけるＮのこのような波形のフィ−ルド
振幅は数５で与えられる。
【数５】 この場合、Δ値、Ｌおよびλは下記のようにして決定さ
れる。移相領域の長さが選択される。装置全体のコンパ
クトさを維持しかつ熱的効果を最少限に抑えるためには
約2cmより長くないことが好ましい。製造を容易にする
ためには少なくとも0.5cmの長さでなければならない。
移相領域の長さが0.5 - 2.0cmの好ましい範囲外であれ
ば、この装置は明らかに動作するであろう。この適用が
ピ−クの波長間隔を決定する。ファイバＦ1としては標
準の通信用ファイバを使用することができ、それによっ
てΔ1の値がわかる。長さL、波長間隔およびΔ1がわか
れば、数４がΔ2について解かれる。Δiの値は数６で与
えられる。
れる。移相領域の長さが選択される。装置全体のコンパ
クトさを維持しかつ熱的効果を最少限に抑えるためには
約2cmより長くないことが好ましい。製造を容易にする
ためには少なくとも0.5cmの長さでなければならない。
移相領域の長さが0.5 - 2.0cmの好ましい範囲外であれ
ば、この装置は明らかに動作するであろう。この適用が
ピ−クの波長間隔を決定する。ファイバＦ1としては標
準の通信用ファイバを使用することができ、それによっ
てΔ1の値がわかる。長さL、波長間隔およびΔ1がわか
れば、数４がΔ2について解かれる。Δiの値は数６で与
えられる。
【６】例えば、Δ1およびΔ2がそれぞれ0.3％および1.0
％であれば、Δ3は1.7％と計算される。３本の接続用フ
ァイバが存在するこの特定の装置では、Ｎは3であり、
そしてΔNは1.7％である。
％であれば、Δ3は1.7％と計算される。３本の接続用フ
ァイバが存在するこの特定の装置では、Ｎは3であり、
そしてΔNは1.7％である。
【００３２】図６および７を参照すると、数５における
Δ値はそれぞれ、ファイバＦ1、Ｆ2およびＦ3のコア／
クラッド・デルタΔ1、Δ2およびΔ3である。移相領域
ではファイバＦ4にはパワ−は伝播しないから、それの
Δ値は数５および数６における係数ではなく、他のファ
イバの１つと同じであるとするのが都合がよく、例えば
それはΔ1であり得るであろう。
Δ値はそれぞれ、ファイバＦ1、Ｆ2およびＦ3のコア／
クラッド・デルタΔ1、Δ2およびΔ3である。移相領域
ではファイバＦ4にはパワ−は伝播しないから、それの
Δ値は数５および数６における係数ではなく、他のファ
イバの１つと同じであるとするのが都合がよく、例えば
それはΔ1であり得るであろう。
【００３３】規格化された出力は数７で与えられる。
【数７】 ただし、数８および数９はそれぞれ電界および複素共役
電界である。
電界である。
【数８】
【数９】 マッハ・ツェンダ−規格化出力についてのこれ以上の説
明については、前述のFiber Optic Networkの第１２４
頁を参照されたい。ツ−・ファイバの場合に対して数５
を用いると、数４の単純なコサインの式によって予測さ
れるのと同じスペクトルが得られる。
明については、前述のFiber Optic Networkの第１２４
頁を参照されたい。ツ−・ファイバの場合に対して数５
を用いると、数４の単純なコサインの式によって予測さ
れるのと同じスペクトルが得られる。
【００３４】数５は実質的にすべての光が入力ファイバ
Ｆ4から出力ファイバＦ1、Ｆ2およびＦ3に結合されると
いう仮定に基づいている（図６および図７）。被結合パ
ワ−とカプラ４に対する波長の関係が図１１に示されて
いる。曲線９６は入力ファイバＦ4から結合されるパワ
−を表わしている。フィルタ・レスポンス曲線の中心ピ
−ク（例えば図１２のピ−ク９８）が波長λで中心位置
決めされると、λMAX、すなわち曲線９６の最大点は波
長λになければならない。曲線９６の傾斜は、被結合パ
ワ−が関心のある全波長領域において約90％以下まで減
少するようになされなければならない。この場合には、
関心のある領域は約70nmの帯域Ｂである。このような傾
斜は従来のカプラで用意に得られる。
Ｆ4から出力ファイバＦ1、Ｆ2およびＦ3に結合されると
いう仮定に基づいている（図６および図７）。被結合パ
ワ−とカプラ４に対する波長の関係が図１１に示されて
いる。曲線９６は入力ファイバＦ4から結合されるパワ
−を表わしている。フィルタ・レスポンス曲線の中心ピ
−ク（例えば図１２のピ−ク９８）が波長λで中心位置
決めされると、λMAX、すなわち曲線９６の最大点は波
長λになければならない。曲線９６の傾斜は、被結合パ
ワ−が関心のある全波長領域において約90％以下まで減
少するようになされなければならない。この場合には、
関心のある領域は約70nmの帯域Ｂである。このような傾
斜は従来のカプラで用意に得られる。
【００３５】数５は図１２にプロットされている。図１
２は長さ1.0cmの移相領域を有する接続用ファイバが３
本でシングル・ステ−ジのマッハ・ツェンダ−・フィル
タにおける出力パワ−対波長の関係の計算値のプロット
を示している。Δ1、Δ2およびΔ3の値はそれぞれ0.3
％、1.0％および1.7％である。波長間隔は35nmに選定さ
れた。図１２のグラフは、図２に示された接続用ファイ
バが２本で、シングル・ステ−ジの装置の出力と比較し
た場合におけるフィネスの大きな改良を示している。ピ
−クの幅は最大遅延を与える接続用ファイバによって、
すなわち最大のΔ値を有するファイバによって決定され
る。
２は長さ1.0cmの移相領域を有する接続用ファイバが３
本でシングル・ステ−ジのマッハ・ツェンダ−・フィル
タにおける出力パワ−対波長の関係の計算値のプロット
を示している。Δ1、Δ2およびΔ3の値はそれぞれ0.3
％、1.0％および1.7％である。波長間隔は35nmに選定さ
れた。図１２のグラフは、図２に示された接続用ファイ
バが２本で、シングル・ステ−ジの装置の出力と比較し
た場合におけるフィネスの大きな改良を示している。ピ
−クの幅は最大遅延を与える接続用ファイバによって、
すなわち最大のΔ値を有するファイバによって決定され
る。
【００３６】図１３は上記のΔ値を有しかつ長さが1.0c
mと2cmの移相領域を有する接続用ファイバが３本でダブ
ル・ステ−ジのマッハ・ツェンダ−・フィルタにおける
出力パワ−対波長の関係の計算値のプロットを示してい
る。
mと2cmの移相領域を有する接続用ファイバが３本でダブ
ル・ステ−ジのマッハ・ツェンダ−・フィルタにおける
出力パワ−対波長の関係の計算値のプロットを示してい
る。
【００３７】図１４は接続用ファイバが４本でシングル
・ステ−ジのマッハ・ツェンダ−・フィルタにおける出
力パワ−対波長の関係の計算値のプロットを示してい
る。それらの接続用ファイバのうちの３本が上記のデル
タ値を有しており、第４のファイバのΔ4は0.024％であ
る。移相領域の長さは1cmである。
・ステ−ジのマッハ・ツェンダ−・フィルタにおける出
力パワ−対波長の関係の計算値のプロットを示してい
る。それらの接続用ファイバのうちの３本が上記のデル
タ値を有しており、第４のファイバのΔ4は0.024％であ
る。移相領域の長さは1cmである。
【００３８】図１５は接続用ファイバが４本でダブル・
ステ−ジのマッハ・ツェンダ−・フィルタにおける出力
パワ−対波長の関係の計算値のプロットを示している。
デルタ値は上述の実施例と同一である。移相領域の長さ
は1cmと2cmである。
ステ−ジのマッハ・ツェンダ−・フィルタにおける出力
パワ−対波長の関係の計算値のプロットを示している。
デルタ値は上述の実施例と同一である。移相領域の長さ
は1cmと2cmである。
【００３９】ピ−ク９８（図１２参照）におけるフィル
タのパワ−出力とピ−ク間のスペクトル領域における出
力パワ−９９との比は「コントラスト比」（contrast r
atio）と呼ばれる。ある種の用途では、図１２のフィル
タ・レスポンス曲線のそれより小さいコントラスト比を
必要とする。例えば、図１２の領域９９におけるピ−ク
間パワ−をピ−ク・パワ−の33％または50％のようなあ
る特定のパ−センテ−ジに維持することが望ましいこと
がありうる。そのような用途では、入力パワ−がある程
度図６のカプラ４１の入力ファイバＦ4内に残らなけれ
ばならない。Ｓらに一般的に言えば、図５のポ−ト２１
に印加されるパワ−がすべてポ−ト２３、２４および２
５に結合されるわけではない。数５はこのようなマッハ
・ツェンダ−・フィルタには該当しない。この種の動作
をカバ−するためには数５には付加的な項が加えられな
ければならない。機能は同様であるが、コントラスト比
が変るであろう。
タのパワ−出力とピ−ク間のスペクトル領域における出
力パワ−９９との比は「コントラスト比」（contrast r
atio）と呼ばれる。ある種の用途では、図１２のフィル
タ・レスポンス曲線のそれより小さいコントラスト比を
必要とする。例えば、図１２の領域９９におけるピ−ク
間パワ−をピ−ク・パワ−の33％または50％のようなあ
る特定のパ−センテ−ジに維持することが望ましいこと
がありうる。そのような用途では、入力パワ−がある程
度図６のカプラ４１の入力ファイバＦ4内に残らなけれ
ばならない。Ｓらに一般的に言えば、図５のポ−ト２１
に印加されるパワ−がすべてポ−ト２３、２４および２
５に結合されるわけではない。数５はこのようなマッハ
・ツェンダ−・フィルタには該当しない。この種の動作
をカバ−するためには数５には付加的な項が加えられな
ければならない。機能は同様であるが、コントラスト比
が変るであろう。
【００４０】被結合パワ−が十分に小さいλMAXにおけ
る最大被結合パワ−点から遠隔の曲線９６（図１１）上
の点で動作させることによっては被結合パワ−の減少は
得られるはずがない。と言うよりむしろ、入力パワ−の
ｘ％（例えば80％）がカプラ入力ファイバから結合され
ることが所望される場合には、カプラは図１１の曲線９
７によって表わされているように、ｘ％の被結合パワ−
が波長λMAXで生ずるスペクトル被結合パワ−曲線９７
と有するように設計されるべきである。曲線９６に関連
して前述したように、曲線９７は波長帯域Ｂにおいて被
結合パワ−の比較的小さい低下を受けるにすぎないよう
になされなければならない。
る最大被結合パワ−点から遠隔の曲線９６（図１１）上
の点で動作させることによっては被結合パワ−の減少は
得られるはずがない。と言うよりむしろ、入力パワ−の
ｘ％（例えば80％）がカプラ入力ファイバから結合され
ることが所望される場合には、カプラは図１１の曲線９
７によって表わされているように、ｘ％の被結合パワ−
が波長λMAXで生ずるスペクトル被結合パワ−曲線９７
と有するように設計されるべきである。曲線９６に関連
して前述したように、曲線９７は波長帯域Ｂにおいて被
結合パワ−の比較的小さい低下を受けるにすぎないよう
になされなければならない。
【００４１】曲線９７によって示されているようにカプ
ラの入力導波路から出力導波路へのパワ−の100％以下
の伝達を得るためには、中心入力ファイバのクラッドか
あるいは出力リング・ファイバのクラッド（図７）がそ
れの屈折率を変化させるために塩素のようなド−パント
を含有し得る。中心ファイバのクラッド直径とは異なる
クラッド直径を有するリング・ファイバを用いることに
よっても100％以下の伝達を得ることができる。いずれ
の場合にも、中心バイファの伝播定数は結合領域におけ
るリング・ファイバの伝播定数とは異なる。
ラの入力導波路から出力導波路へのパワ−の100％以下
の伝達を得るためには、中心入力ファイバのクラッドか
あるいは出力リング・ファイバのクラッド（図７）がそ
れの屈折率を変化させるために塩素のようなド−パント
を含有し得る。中心ファイバのクラッド直径とは異なる
クラッド直径を有するリング・ファイバを用いることに
よっても100％以下の伝達を得ることができる。いずれ
の場合にも、中心バイファの伝播定数は結合領域におけ
るリング・ファイバの伝播定数とは異なる。
【００４２】光ファイバが同一の屈折率分布（同一の光
伝播速度）を有している場合には、２つのカプラ間の接
続領域中を伝播する信号の位相をシフトさせるためにあ
る技術を用いなければならない。例えば、ファイバはそ
の領域では異なる長さを有し得る。この実施例では、出
力ファイバにおけるＮの重畳された波形のフィ−ルド振
幅は数１０のようになる。
伝播速度）を有している場合には、２つのカプラ間の接
続領域中を伝播する信号の位相をシフトさせるためにあ
る技術を用いなければならない。例えば、ファイバはそ
の領域では異なる長さを有し得る。この実施例では、出
力ファイバにおけるＮの重畳された波形のフィ−ルド振
幅は数１０のようになる。
【数１０】 ただし、nはファイバのコアの屈折率である。移相領域
におけるファイバの長さは図５を参照して下記のように
決定される。最短のファイバ２５の長さL1および次に最
短のファイバ２６の長さL2は、ピ−クが所望される２つ
の隣接した波長におけるΔLについて数２を解くことに
よって最初に選択され、各波長において複数の解が得ら
れる。各波長に共通なΔLの最短値が選択される。この
ことはマッハ・ツェンダ−の分野では公知である。他の
任意のファイバのL1の値は数１１で与えられる。
におけるファイバの長さは図５を参照して下記のように
決定される。最短のファイバ２５の長さL1および次に最
短のファイバ２６の長さL2は、ピ−クが所望される２つ
の隣接した波長におけるΔLについて数２を解くことに
よって最初に選択され、各波長において複数の解が得ら
れる。各波長に共通なΔLの最短値が選択される。この
ことはマッハ・ツェンダ−の分野では公知である。他の
任意のファイバのL1の値は数１１で与えられる。
【数１１】 移相領域における最長の接続用ファイバの長さLNはピ−
ク半値幅を決定する。
ク半値幅を決定する。
【００４３】
【発明の効果】図１１から明らかなように、本発明によ
って作成されたマッハ・ツェンダ−装置は従来のマッハ
・ツェンダ−装置よりも大きいステ−ジ当りのフィネス
を呈示する。
って作成されたマッハ・ツェンダ−装置は従来のマッハ
・ツェンダ−装置よりも大きいステ−ジ当りのフィネス
を呈示する。
【００４４】図５の装置は接続用ファイバ２５、２６お
よび２７のそれぞれに調節可能な移相手段を含ませるこ
とによって同調され得る。１つの通路における移相が調
節されると、残りの通路のうち１つを除いたすべてにお
ける移相が上記の関係に従って移相を維持するように調
節される必要となる。
よび２７のそれぞれに調節可能な移相手段を含ませるこ
とによって同調され得る。１つの通路における移相が調
節されると、残りの通路のうち１つを除いたすべてにお
ける移相が上記の関係に従って移相を維持するように調
節される必要となる。
【図１】マッハ・ツェンダ−装置の概略図である。
【図２】シングル・ステ−ジ、ツ−・ファイバ型マッハ
・ツェンダ−・フィルタの出力パワ−対波長の関係の計
算値のプロットである。
・ツェンダ−・フィルタの出力パワ−対波長の関係の計
算値のプロットである。
【図３】２つの連結されたツ−・ファイバ型マッハ・ツ
ェンダ−装置の概略図である。
ェンダ−装置の概略図である。
【図４】図３のマッハ・ツェンダ−・フィルタの出力パ
ワ−対波長の関係の計算値のプロットである。
ワ−対波長の関係の計算値のプロットである。
【図５】本発明に従って作成されたマッハ・ツェンダ−
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図６】３本の連結用ファイバを有するモノリシック・
オ−バ−クラッド・マッハ・ツェンダ−装置の断面図で
ある。
オ−バ−クラッド・マッハ・ツェンダ−装置の断面図で
ある。
【図７】カプラ・プリフォ−ムの部分的な断面図であ
る。
る。
【図８】毛細管チュ−ブをファイバに対してコラプスさ
せかつそのチュ−ブを延伸して結合領域を形成する装置
の断面図である。
せかつそのチュ−ブを延伸して結合領域を形成する装置
の断面図である。
【図９】カプラ・プリフォ−ムの部分的断面図である。
【図１０】カプラ・プリフォ−ムの部分的断面図であ
る。
る。
【図１１】本発明の実施例における出力パワ−対波長の
関係の計算値のプロットである。
関係の計算値のプロットである。
【図１２】本発明の他の実施例における出力パワ−対波
長の関係の計算値のプロットである。
長の関係の計算値のプロットである。
【図１３】本発明の他の実施例における出力パワ−対波
長の関係の計算値のプロットである。
長の関係の計算値のプロットである。
【図１４】本発明の他の実施例における出力パワ−対波
長の関係の計算値のプロットである。
長の関係の計算値のプロットである。
２０ カプラ ２５ 光導波路通路 ２６ 光導波路通路 ２７ 光導波路通路 ２８ カプラ ４１ オ−バ−クラッド・カプラ ４２ オ−バ−クラッド・カプラ ４４ 移相領域 ４９ マトリクスガラスのチュ−ブ Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4 光ファイバ ６１ プリフォ−ム６１ ６４ リング・バ−ナ ７１ 真空アタッチメント ７１’ 真空アタッチメント ８０ リング・ファイバ ８１ 中心ファイバ ８２ ダミ−・ファイバ ８７ リング光ファイバ ８８ 中心ファイバ ９４ ダミ−・ファイバ
【数６】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年８月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】マッハ・ツェンダー装置の概略図である。
【図２】シングル・ステージ、ツー・ファイバ型マッハ
・ツェンダー・フィルタの出力パワー対波長の関係の計
算値のプロットである。
・ツェンダー・フィルタの出力パワー対波長の関係の計
算値のプロットである。
【図３】２つの連結されたツー・ファイバ型マッハ・ツ
ェンダー装置の概略図である。
ェンダー装置の概略図である。
【図４】図３のマッハ・ツェンダー・フィルタの出力パ
ワー対波長の関係の計算値のプロットである。
ワー対波長の関係の計算値のプロットである。
【図５】本発明に従って作成されたマッハ・ツェンダー
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図６】３本の連結用ファイバを有するモノリシック・
オーバークラッド・マッハ・ツェンダー装置の断面図で
ある。
オーバークラッド・マッハ・ツェンダー装置の断面図で
ある。
【図７】カプラ・プリフォームの部分的な断面図であ
る。
る。
【図８】毛細管チューブをファイバに対してコラプスさ
せかつそのチューブを延伸して結合領域を形成する装置
の断面図である。
せかつそのチューブを延伸して結合領域を形成する装置
の断面図である。
【図９】カプラ・プリフォームの部分的断面図である。
【図１０】カプラ・プリフォームの部分的断面図であ
る。
る。
【図１１】カプラの被結合パワーと波長の関係を示す図
である。
である。
【図１２】本発明の実施例における出力パワー対波長の
関係の計算値のプロットである。
関係の計算値のプロットである。
【図１３】本発明の他の実施例における出力パワー対波
長の関係の計算値のプロットである。
長の関係の計算値のプロットである。
【図１４】本発明の他の実施例における出力パワー対波
長の関係の計算値のプロットである。
長の関係の計算値のプロットである。
【図１５】本発明の他の実施例における出力パワー対波
長の関係の計算値のプロットである。
長の関係の計算値のプロットである。
【符号の説明】 ２０ カプラ ２５ 光導波路通路 ２６ 光導波路通路 ２７ 光導波路通路 ２８ カプラ ４１ オーバークラッド・カプラ ４２ オーバークラッド・カプラ ４４ 移相領域 ４９ マトリクスガラスのチューブ Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ 光ファイバ ６１ プリフォーム６１ ６４ リング・バーナ ７１ 真空アタッチメント ７１’ 真空アタッチメント ８０ リング・ファイバ ８１ 中心ファイバ ８２ ダミー・ファイバ ８７ リング光ファイバ ８８ 中心ファイバ ９４ ダミー・ファイバ
Claims (10)
- 【請求項１】 波長スペクトルが波長λfを中心とした
信号を処理するマッハ・ツェンダ−・フィルタにおい
て、 １つの入力信号をＮ（Ｎ＞２）の等しい出力信号に分割
する入力カプラ手段と、 Ｎの光信号を結合して単一の出力信号にする結合手段
と、 前記Ｎの出力を前記結合手段に接続するＮの光導波路通
路を具備しており、前記Ｎの導波路のそれぞれがその中
を伝播する光に他の導波路のそれぞれを伝播する光が受
ける遅延とは異なる遅延を受けさせるようになされてい
るマッハ・ツェンダ−・フィルタ。 - 【請求項２】 前記導波路通路が異なる長さを有してい
るか、あるいは同じ長さを有しかつ異なる屈折率分布を
有しているか、あるいはまた同じ長さを有しかつ異なる
コア直径を有している請求項１のフィルタ。 - 【請求項３】 前記導波路通路のそれぞれが屈折率n2の
クラッドによって包囲された屈折率n1のコア領域を具備
しており、１つの導波路通路のコアとクラッドとの間の
相対的屈折率差が(n1 2 - n2 2)/(2n1 2)に等しいΔ値によ
って特徴づけられており、第１の通路および第２の通路
のΔ値はそれぞれΔ1およびΔ2であり、第i番目の通路
のΔ値であるΔiがΔi = Δ1 + (i-1)(Δ2-Δ1)の関係
を満足しており、あるいは前記通路のすべてのΔ値が等
しく、かつ前記通路のうちの第１および第２の通路の長
さがそれぞれL1およびL2であり、かつ第i番目の通路の
長さLiはLi = L1 + (i-1)(L2 - L1)の関係を満足するよ
うになされている請求項２のフィルタ。 - 【請求項４】 前記入力カプラ手段は、１本の入力ファ
イバがＮ本の等間隔離間された出力ファイバによって包
囲されている融着ファイバ・カプラを具備しており、前
記入力ファイバおよび前記出力ファイバは結合領域で互
いに融着されかつテ−パをつけられており、前記結合領
域の特性は前記入力ファイバ中を伝播する前記波長λf
の光が実質的に完全に前記出力ファイバに結合するよう
になされている請求項１のフィルタ。 - 【請求項５】 前記入力カプラ手段は、１本の入力ファ
イバがＮ本の等間隔離間された出力ファイバによって包
囲されている融着ファイバ・カプラを具備しており、前
記入力ファイバおよび前記出力ファイバは結合領域で互
いに融着されかつテ−パをつけられており、前記結合領
域の特性は前記入力ファイバ中を伝播する前記波長λf
の光が前記出力ファイバに完全には結合しないようにな
されている請求項１のフィルタ。 - 【請求項６】 前記入力カプラ手段は、１本の入力ファ
イバがＮ本の等間隔離間された出力ファイバによって包
囲されている融着ファイバ・カプラを具備しており、前
記入力ファイバおよび前記出力ファイバは結合領域で互
いに融着されかつテ−パをつけられており、前記カプラ
が前記出力ファイバの隣接するもの間の結合を阻止する
手段を具備している請求項１のフィルタ。 - 【請求項７】 前記結合を阻止する手段は前記ファイバ
・クラッドの屈折率より低い屈折率を有するガラス領域
を具備している請求項６のフィルタ。 - 【請求項８】 前記結合を阻止する手段が空隙よりなる
請求項６のフィルタ。 - 【請求項９】 波長スペクトルが波長λfを中心とした
信号を通過させるマッハ・ツェンダ−・フィルタであっ
て、 マトリクスガラスの細長い体部分と、 前記体部分中を長手方向に延長している少なくとも第
１、第２および第３の非類似の光ファイバと、 前記ファイバのすべてが異なる伝播定数を有し、光信号
が異なる速度で伝播する前記体部分における移相領域
と、 前記移相領域の両端部における前記体部分内の２つの離
間したカプラ領域を具備しており、前記体部分の直径お
よび前記ファイバの直径が前記移相領域におけるよりも
前記カプラ領域におけるほうが小さくなされているマッ
ハ・ツェンダ−・フィルタ。 - 【請求項１０】 前記ファイバのすべてが異なる屈折率
分布を有している請求項９のフィルタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US52523 | 1993-04-29 | ||
| US08/052,523 US5351325A (en) | 1993-04-29 | 1993-04-29 | Narrow band Mach-Zehnder filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07168018A true JPH07168018A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=21978179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6111945A Pending JPH07168018A (ja) | 1993-04-29 | 1994-04-28 | マッハ・ツェンダ−・フィルタ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5351325A (ja) |
| EP (1) | EP0622650B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07168018A (ja) |
| CN (1) | CN1098506A (ja) |
| AU (1) | AU677819B2 (ja) |
| CA (1) | CA2114082A1 (ja) |
| DE (1) | DE69411222T2 (ja) |
| TW (1) | TW236058B (ja) |
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