JPH07202802A - 光学チャネルドロッピングフィルタ - Google Patents

光学チャネルドロッピングフィルタ

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JPH07202802A
JPH07202802A JP6305709A JP30570994A JPH07202802A JP H07202802 A JPH07202802 A JP H07202802A JP 6305709 A JP6305709 A JP 6305709A JP 30570994 A JP30570994 A JP 30570994A JP H07202802 A JPH07202802 A JP H07202802A
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routing device
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optical
frequency
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グランス バーナード
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AT&T Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学周波数を取り出す高速光学フィルタを提
供することである。 【構成】 本発明の一実施例においては、3個の周波数
ルーティング素子30,31,32を有し、1つは、入
力デバイスとして機能し、他の2つは出力デバイスとし
て機能する。この第1の周波数ルーティングデバイス3
0は、1個の入力とN個の出力を有する。このN個の出
力は、光学スイッチ21にそれぞれ接続され、各光学ス
イッチ21は、この第1出力周波数ルーティングデバイ
スのN個の入力の1つに順番に結合される第1出力と第
2出力周波数ルーティングデバイスのN個の1つに順番
に接続される第2出力とを有する。制御装置を用いて、
この光学スイッチを第1状態と第2状態とに選択的に切
り替えて、第1周波数ルーティングデバイス30により
分離化された光学周波数要素を第1と第2の出力周波数
ルーティングデバイス31,32に各々接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信システムに関し、
特に、このシステムに用いられる高速同調可能なチャネ
ルドロッピングフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】通信システムの容量とスピードは光学伝
送ノード、光学フィルタ等をからなるネットワークを介
して、光学形式で情報を伝送することにより増加してき
た。この高容量の光学通信システムは、光ネットワーク
内の部品において、多数の光学信号を周波数分割多重化
する必要がある。受信器は所望の光学周波数、すなわ
ち、周波数バンドが多数の光学周波数のグループから取
り出せるよう構成される必要がある。このことは適当な
光学フィルタ、例えば、同調可能なチャネルドロッピン
グフィルタでもって、多数の周波数からなる多重化信号
から、要素周波数を取り出す必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】今日まで、光学周波数
を極めて高速に取り出せるようなフィルタは存在してい
ない。従って、本発明の目的は、このような高速光学フ
ィルタを実現することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明による光学的フィ
ルタは、光子集積回路に基づいており、これにより様々
なパスバンドの間の非常に狭い遷移を提供する。本発明
の一実施例によれば、集積回路の光学多重化装置および
分離化装置は、米国特許第5002350号と第513
6671号に開示されており、これらのフィルタは、モ
ノリシックに光学的に同調可能なチャネルドロッピング
フィルタが開示されている。特に、本発明の一実施例に
おいては、3個の周波数ルーティング素子を有する。そ
の内の1つは、入力デバイスとして機能し、他の2つは
出力デバイスとして機能する。この第1の周波数ルーテ
ィングデバイスは、入力信号を受信する1個の入力と少
なくともN個の出力を有する。ここで、Nは入力信号を
構成する周波数の数である。この第1周波数ルーティン
グデバイスのN個の出力は、光学スイッチにそれぞれ接
続されている。各光学スイッチは、この第1出力周波数
ルーティングデバイスのN個の入力の1つに順番に結合
される第1出力と第2出力周波数ルーティングデバイス
のN個の1つに順番に接続される第2出力とを有する。
制御装置を用いて、この光学スイッチを第1状態と第2
状態とに選択的に切り替えて、第1周波数ルーティング
デバイスにより分離化された光学周波数要素を第1と第
2の出力周波数ルーティングデバイスにそれぞれ接続す
る。
【0005】本発明の他の実施例によれば、このフィル
タ装置は2個の周波数出力装置のみを有する。特に、入
力周波数ルーティングデバイスは、複数の多重化光学周
波数からなる信号を受信する入力と複数の出力とを有す
る。この出力周波数ルーティングデバイスは、複数の入
力と少なくとも2個の出力とを有する。入力周波数ルー
ティングデバイスの出力の各々は、出力周波数ルーティ
ングデバイスの入力の1つに順番に対応する。スイッチ
を用いて、入力周波数ルーティングデバイスの各出力か
らの信号の分離化した光学周波数要素を対応する出力ル
ーティングデバイスの入力、あるいは、対応する入力に
隣接する出力ルーティングデバイスの入力の何れかに接
続する。その結果、複数の多重化光周波数は、少なくと
も2つの多重化出力信号に構成され、それらは出力周波
数ルーティングデバイスの出力の異なる1つに結合され
る。特に、対応する入力に向けられたこれらの周波数要
素は、出力周波数ルーティングデバイスの第1出力導波
路に向けられ、一方、隣接する入力に向けられたこれら
の周波数要素は、出力周波数ルーティングデバイスの第
2の出力導波路に向けられる。
【0006】この第2の実施例においては、周波数要素
を出力ルーティングデバイスの適当な入力に向ける機構
(メカニズム)は、複数の導波路と光学スイッチと光学
カプラとからなる。各導波路は入力デバイスの出力の1
つを出力デバイスの対応する入力の1つに光学スイッチ
を介して接続し、光学カプラは導波路の各々と直列に配
置される。この光学スイッチは、分離化された周波数要
素を光学カプラとそれに直列に配置された出力デバイス
の入力導波路に向ける。別法として、この光学スイッチ
は、分離化した周波数要素を隣接する光学カプラ15と
出力デバイスの隣接する入力導波路に向ける。
【0007】
【実施例】図1において、本発明の同調可能なチャネル
ドロッピングフィルタは、周波数ルーティングデバイス
30、31、32からなり、それらは導波路および光学
スイッチにより結合されている。この構成は半導体ウェ
ハ上にモノシリックに集積されている。そして、これら
は公知のホットリソグラフ技術を用いて形成できる。
【0008】本発明で用いられる周波数ルーティングデ
バイスは、光学周波数の多重化装置および分離化装置と
して動作する。これらの詳細な構成は、米国特許第50
02350号と第5136671号に開示されている。
【0009】図2の(a)(b)は本発明に用いられる
ルーティングデバイス12を機能的に表したものであ
る。一般的に、周波数ルーティングデバイスはN個の入
力導波路とM個の出力導波路とを有し、N×Mの周波数
ルーティングデバイスを形成する。例えば、図2(a)
に示されたルーティングデバイス12は、4個の入力導
波路161、162、163、164と4個の出力導波路1
1、182、183、184を有する。一般的に、所定の
設計の周波数ルーティングデバイスにおいては、特定の
周波数要素が向けられる出力導波路は、周波数と周波数
要素が向けられる特定の入力導波路の機能を有する。こ
のルーティングデバイス12は、その入力導波路の何れ
かに向けられる予め選択された入力光学周波数を分離化
するよう構成されている。例えば、図2(a)に示すよ
うに、所定の周波数F1、F2、F3、F4からなる多重化
信号がルーティングデバイス12の第1の入力導波路1
1に向けられると、周波数F1は出力導波路181に向
けられ、周波数F2は出力導波路182に向けられ、周波
数F3は出力導波路183に向けられ、周波数F4は出力
導波路184に向けられる。所定の周波数要素の組を分
離化し、多重化するような適当な周波数ルーティングデ
バイスの構成の詳細は前掲の特許に開示されている。
【0010】図2(b)は図2(a)に開示された周波
数ルーティングデバイスにより光学信号が分離化される
方法を示し、この場合は、入力導波路として入力導波路
161ではなく、入力導波路162が選ばれている。周波
数F1が出力導波路182に向けられる場合には、周波数
2は出力導波路183に向けられ、周波数F3は出力導
波路184に向けられ、周波数F4は出力導波路181
向けられる。それは、ルーティングデバイス12は4個
の出力導波路しか有さないからである。仮にルーティン
グデバイス12が5番目の出力導波路185(図2
(b)で点線で示す)を有し、4×5のルーティングデ
バイスを形成する場合には、周波数F4は出力導波路1
1ではなく、5番目の出力導波路に現れることにな
る。
【0011】上記のルーティングデバイスの動作は対称
である。例えば、図2(a)に示したルーティングデバ
イスが5×5のルーティングデバイスであるとすると、
周波数F1、F2、F3、F4はそれぞれ出力導波路1
1、182、184、185に向けられ(そして、入力導
波路として機能し)、周波数F1とF2は入力導波路16
1に出力され、周波数F3とF4は入力導波路162に出力
される。
【0012】図2に示した周波数ルーティングデバイス
の一般的な特徴は、図1、2に示される周波数成分の所
定の組を分離化し、多重化するように構成できる。特
に、光学信号が何れかの入力導波路16iに向けられた
時には、この信号の第1周波数成分は出力導波路181
に現れる。後続の周波数成分は、それぞれ以降の出力導
波路に現れる(すなわち、第2周波数成分は出力導波路
18(i+1)に現れ、第3周波数成分は出力導波路18
(i+2)に現れる等である)。
【0013】次に、図1に戻って、本発明の同調可能な
チャネルドロッピングフィルタ35は周波数ルーティン
グデバイス30、31、32から構成される。入力が向
けられるこの周波数ルーティングデバイス30は1×N
のルーティングデバイスである。ここで、Nは多重化入
力信号内に含まれる周波数の数である。周波数ルーティ
ングデバイス31と32はそれぞれN×1のルーティン
グデバイスである。周波数ルーティングデバイス30の
N個の出力導波路181、182、…、18Nは、それぞ
れ光学スイッチ211、212、…、21Nに結合され
る。各光学スイッチは2個の出力を有する。光学スイッ
チ211、212、…、21Nの第1出力は、周波数ルー
ティングデバイス31の入力導波路161、162、…、
16Nにそれぞれ接続される。同様に、光学スイッチ2
1、212、…、21Nの第2出力は、それぞれ周波数
ルーティングデバイス32の入力導波路161、162
…、16Nに接続される。言い換えると、各光学スイッ
チ21i、ここで、1≦i≦Nであるとすると、第1出
力は周波数ルーティングデバイス31の入力導波路16
iに結合され、第2出力は周波数ルーティングデバイス
32の入力導波路16iに接続される。従って、周波数
ルーティングデバイス30から光学スイッチに入力され
る信号は、この光学スイッチの状態に基づいて、周波数
ルーティングデバイス31または周波数ルーティングデ
バイス32の何れかの出力に向けられる。このような光
学スイッチとその対応する制御手段は公知のものである
ので、これ以上は説明しない。この同調可能なチャネル
ドロッピングフィルタ35の動作は次の通りである。周
波数F1、F2、…、FNからなる多重化信号は周波数ル
ーティングデバイス30に入力される。この周波数ルー
ティングデバイス30は、この入力信号を分離して、各
周波数Fiは出力導波路18iに向ける。個別の光学スイ
ッチの状態に応じて、各周波数Fiは周波数ルーティン
グデバイス31または周波数ルーティングデバイス32
の何れかの入力導波路16iに向けられる。特に、光学
スイッチ21iが第1状態の時には、周波数Fiは周波数
ルーティングデバイス31の入力導波路16iに向けら
れ、一方、光学スイッチ21iが第2状態の時には、周
波数Fiは周波数ルーティングデバイス32の入力導波
路16iに向けられる。
【0014】周波数ルーティングデバイス31の入力導
波路16iに向けられるこれらの周波数Fiは多重化され
て、単一の多重化信号が周波数ルーティングデバイス3
1の出力導波路181に向けられる。同様に、周波数ル
ーティングデバイス32の入力導波路16jに向けられ
る個別の周波数Fjは多重化されて、この単一の多重化
信号は、周波数ルーティングデバイス32の出力導波路
181に向けられる。従って、チャネルドロッピングフ
ィルタ35の入力に向けられた多重化信号は、周波数成
分が通過する光学スイッチの状態に応じて、2個の出力
導波路の1つに向けられる。
【0015】各光学スイッチ211、212、…、21N
は適当な制御手段により、残りの光学スイッチとは無関
係に2つの状態の間で切り替えられる。その結果、光学
入力信号の周波数成分は所望の方法により、2個の出力
導波路に分割される。例えば、図1において、光学スイ
ッチ211、213、…、21Nが第1状態にあると、周
波数F1、F3、…、FNは、多重化信号として周波数ル
ーティングデバイス31の出力導波路181に向けられ
る。光学スイッチ212が第2状態のあると、周波数F2
は周波数ルーティングデバイス32の出力導波路181
に向けられる。この実施例で用いられた光学スイッチの
状態を組み合わせる結果、周波数ルーティングデバイス
31の出力導波路181に向けられた多重化出力信号は
入力信号に対応する。但し、1つの周波数あるいはチャ
ネルは(すなわち、周波数F2はこの信号からドロッ
プ)取り除かれる。
【0016】図3は本発明の他の実施例で、2個の周波
数ルーティングデバイスのみでよいが、光学スイッチと
光学カプラの両方を必要とする。本発明の第1の実施例
におけるのと同様に、これらの素子は単一の半導体ウェ
ハ上にモノシリックに集積されている。第1ルーティン
グデバイス230が1×(N−1)ルーティングデバイ
スの場合には、この第2ルーティングデバイス231は
N×2のルーティングデバイスである。フィルタを複雑
にしないためには、N個の出力を有する第1ルーティン
グデバイスを用いるとよいが(すなわち、1×Nの周波
数ルーティングデバイスである)、N番目の出力導波路
は使用しない。第1ルーティングデバイス230の出力
導波路2181、2182、…、218(N-1)は、それぞ
れ光学スイッチ2211、2212、…、221(N-1)
接続されている。この場合において、光学スイッチ22
iの出力導波路218iは、第2ルーティングデバイス
231の入力導波路216iに光学カプラ237iを介し
て接続される。この光学カプラ237iは3dB光学カ
プラで、入力導波路216iと直列に挿入される。光学
スイッチ221iの第2出力は、第2ルーティングデバ
イス231の入力導波路216(i+1)に光学カプラ23
(i+1)を介して接続され、光学カプラ237(i +1)を介
して接続され、この光学カプラ237(i+1)は入力導波
路216(i+1)と直列に接続されている。言い換える
と、第1のルーティングデバイスの各出力導波路は、第
2のルーティングデバイスの対応する入力にそれに直列
に挿入された光学スイッチの第1出力を介して、順番に
接続される。この第1ルーティングデバイスの各出力導
波路は、また第2ルーティングデバイスの後続、あるい
は、隣接する入力に順番に、そこに直列に配置された光
学スイッチの第2出力を介して接続される。
【0017】図3に示した本発明の同調可能なチャネル
ドロッピングフィルタ235の動作を以下に説明する。
周波数F1、F2、…、F(N-1)からなる多重化信号は、
第1ルーティングデバイス230によって分離される。
その結果、各周波数Fiは出力導波路218jに向けられ
る。個別の光学スイッチの状態によって、各周波数Fi
は第2ルーティングデバイス231の入力導波路216
i、あるいは、隣の入力導波路216(i+1)の何れかに光
学カプラを介して向けられる。特に、光学スイッチ22
iが第1状態の場合には、周波数Fiは第2ルーティン
グデバイス231の入力導波路216iに向けられる。
そして、光学スイッチ221iが第2状態の場合には、
周波数Fiは第2ルーティングデバイス231の入力導
波路216(i+1)に向けられる。
【0018】第2ルーティングデバイス231の入力導
波路216iに向けられる周波数Fiは第2ルーティング
デバイス231により多重化されて、単一の多重化信号
が第2ルーティングデバイス231の出力導波路218
1に向けられる。しかし、上記の構成の周波数ルーティ
ングデバイスの一般的特徴によって、第2ルーティング
デバイス231の隣接する入力導波路216(j+1)に向
けられる第1ルーティングデバイス230の出力導波路
218jに現れる周波数Fjは、第2ルーティングデバイ
ス231によって多重化され、その結果、単一の多重化
信号が第2ルーティングデバイス231の2番目の出力
導波路2182に向けられる。従って、図1のチャネル
ドロッピングフィルタ35の場合と同様に、図3の23
5の入力に向けられた多重化信号は、各周波数要素が通
過する光学スイッチの状態に応じて、2個の出力導波路
の内の1つに向けられる。
【0019】図3において、光学スイッチ2211、2
213、…、221(N-2)が第1状態の場合には、周波数
1、F3、…、F(N-2)は多重化信号として、第2ルー
ティングデバイス231の出力導波路2181に向けら
れる。光学スイッチ2212と221(N-1)が第2状態に
ある時には、周波数F2とF(N-1)は第2ルーティングデ
バイス231の出力導波路2182に向けられる。この
実施例によって選択された光学スイッチの状態を適当に
組み合わせることによって、第2ルーティングデバイス
231の出力導波路2181に向けられた多重化出力信
号は入力信号に対応するが、但し、2個の周波数、ある
いはチャネル(すなわち、周波数F2とF(N-1))は、こ
の信号から取り除かれることになる。
【0020】図4は図1に示した周波数ルーチングデバ
イス30,31,32の詳細図である。これらの周波数
ルーチングデバイスは同一の構成を有する。入力周波数
ルーチングデバイス30と出力周波数ルーチングデバイ
ス31,32は自由空間領域28に接続された複数の入
力導波路26を有する。複数の出力導波路40は自由空
間領域28から伸びて、グレーティング42に接続され
る。このグレーティング42は複数の不等長の導波路を
有し、別の自由空間領域46に接続される対応する複数
の入力導波路44に対し、所定の異なる長さの差を提供
する。この自由空間領域46は複数の出力導波路38に
接続されている。これらの入力周波数ルーチングデバイ
ス30と出力周波数ルーチングデバイス31,32は光
周波数の多重化デバイスおよび分離化デバイスとして機
能する。この入力周波数ルーチングデバイス30と出力
周波数ルーチングデバイス31,32の詳細は前掲の米
国特許に開示されているので、ここではこれ以上触れな
い。入力周波数ルーチングデバイス30について説明す
ると、入力導波路26の1つは図1に示されるデバイス
の入力導波路16として用いられ、複数の出力導波路3
8は出力導波路181、182、…、18Nとして用いら
れる。出力周波数ルーチングデバイス31,32につい
て説明すると、複数の入力導波路26は図1に示された
入力導波路161、162、…、16Nであり、出力導波
路38の1つは図1の出力導波路11,18である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光学同調可能なチャネルドロッピ
ングフィルタを表すブロック図。
【図2】(a)、(b)はそれぞれ本発明の光学チャネ
ルドロッピングフィルタに用いられる周波数ルーティン
グデバイスを表すブロック図。
【図3】本発明の光学同調可能なチャネルドロッピング
フィルタの別の実施例を表す図。
【図4】図2に示された周波数ルーティングデバイスの
詳細を表す図。
【符号の説明】
12 ルーティングデバイス 16 入力導波路 18 出力導波路 21 光学スイッチ 26 入力導波路 28 自由空間領域 30、31、32 周波数ルーティングデバイス 38 出力導波路 40 出力導波路 42 光学グレーティング 44 入力導波路 46 自由空間領域 216 入力導波路 218 出力導波路 221 光学スイッチ 230 第1ルーティングデバイス 231 第2ルーティングデバイス 237 光学カプラ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の多重化光学周波数からなる信号を
    受信する入力(16)を有する入力周波数ルーティング
    デバイス(30)と、 前記入力周波数ルーティングデバイスに対応する少なく
    とも第1と第2の出力周波数ルーティングデバイス(3
    1,32)とからなる光学チャネルドロッピングフィル
    タ(35)において、 前記第1と第2の出力周波数ルーティングデバイス(3
    1,32)は、それぞれ第1と第2の出力(11,1
    8)を有し、 この第1の出力(11)は、多重化光学周波数の少なく
    とも1つを搬送し、この第2の出力(18)は光学周波
    数の残りを搬送することを特徴とする光学チャネルドロ
    ッピングフィルタ。
  2. 【請求項2】 入力周波数ルーティングデバイスから複
    数多重化光学周波数の分離化した光学周波数要素(F)
    を第1、あるいは、第2の出力周波数ルーティングデバ
    イス(31,32)の何れかの入力に選択的に向ける手
    段(21)をさらに有することを特徴とする請求項1の
    フィルタ。
  3. 【請求項3】 前記入力周波数ルーティングデバイス
    (30)は、少なくともN個の出力を有し、ここで、N
    >1で、複数の多重化光学周波数の分離化光学周波数要
    素を受信し、 入力周波数ルーティングデバイスの前記出力の1つに結
    合される少なくともN個の光学スイッチ(21)を有
    し、 前記光学スイッチ(21)は、第1の出力周波数ルーテ
    ィングデバイス(31)のN個の入力の1つに順番に結
    合される第1の出力と、第2の出力周波数ルーティング
    デバイス(32)のN個の入力の1つに順番に接続され
    る第2の出力とを有することを特徴とする請求項1のフ
    ィルタ。
  4. 【請求項4】 前記光学スイッチ(21)を第1状態と
    第2状態とに選択的に切り替える制御手段をさらに有
    し、 第1状態においては各分離化光学周波数要素を第1出力
    周波数ルーティングデバイス(31)に、第2状態にお
    いては第2出力周波数ルーティングデバイス(32)に
    向ける、 ことを特徴とする請求項3のフィルタ。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、他の光学スイッチとは
    無関係に前記光学スイッチの状態を切り替えるをさらに
    有することを特徴とする請求項4のフィルタ。
  6. 【請求項6】 複数多重化光学周波数からなる信号を受
    信する入力(16)と、少なくとも1つの出力(18)
    とを有する入力周波数ルーティングデバイスと、 少なくとも2つの出力を有する出力周波数ルーティング
    デバイス(31,32)と、 入力周波数ルーティングデバイスの少なくとも1つの出
    力からの複数の多重化光学周波数からなる分離化光学周
    波数要素を選択的に出力ルーティングデバイスの第1入
    力か、あるいは、第2入力の何れかに向ける選択的方向
    付け手段(21)と、 からなることを特徴とする同調可能な光学フィルタ。
  7. 【請求項7】 前記方向付け手段(21)は、 前記入力デバイスの少なくとも1つの出力を前記出力デ
    バイスの第1入力に接続する導波路(218)と、 前記導波路に直列に配置された光学スイッチ(221)
    と光学カプラ(237)と、 を有することを特徴とする請求項6のフィルタ。
  8. 【請求項8】 前記光学カプラ(237)は、それに直
    列に接続された入力周波数ルーティングデバイス(23
    0)の出力(218)を出力周波数ルーティングデバイ
    ス(231)の第1入力と第2入力の両方に光学的に結
    合することを特徴とする請求項7のフィルタ。
  9. 【請求項9】 前記第1周波数ルーティングデバイス
    は、第2の出力を有し、前記出力周波数デバイスは第3
    の入力を有し、 さらに、入力周波数ルーティングデバイスの第2の出力
    からの複数の多重化光学周波数からなる分離化光学周波
    数要素を出力ルーティングデバイスの第2入力、あるい
    は、第3入力の何れかに選択的に向ける方向付け手段を
    さらに有することを特徴とする請求項6のフィルタ。
  10. 【請求項10】 前記方向付け手段は、入力デバイスの
    第2出力を出力デバイスの第2入力に接続する第2導波
    路と、前記第2導波路に直列に配列された第2光学スイ
    ッチと第2光学カプラとを有することを特徴とする請求
    項9のフィルタ。
  11. 【請求項11】 前記第2光学カプラは、それに直列に
    配置された入力周波数ルーティングデバイスの第2出力
    を出力デバイスの第2入力、および第3入力の両方に光
    学的に結合することを特徴とする請求項10のフィル
    タ。
JP6305709A 1993-11-16 1994-11-16 光学チャネルドロッピングフィルタ Pending JPH07202802A (ja)

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