JPH10133054A - 光導波路を含む物品 - Google Patents
光導波路を含む物品Info
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- JPH10133054A JPH10133054A JP9298515A JP29851597A JPH10133054A JP H10133054 A JPH10133054 A JP H10133054A JP 9298515 A JP9298515 A JP 9298515A JP 29851597 A JP29851597 A JP 29851597A JP H10133054 A JPH10133054 A JP H10133054A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 望ましくない偏光効果を受けることを防止可
能な光導波路タップを含む物品を提供する。 【解決手段】 本発明による分散光導波路タップは、導
波路１２のコア中のブレーズド・チャープド屈折率回折
格子（１４）、結合手段（１５）および利用手段（１
９）を含む。回折格子は、結合手段がない場合に、所定
波長のガイドモード光が導波路の１つ以上のクラッドモ
ードに導かれるように、選択される。導波路と光学的に
共同作用する結合手段の存在は、クラッドモードが、ク
ラッドを含む導波路の部分から実質的に除去されるよう
に、ガイド状態を変化させ、回折格子は、ガイドモード
光を１つ以上の放射モードに導く。利用手段は、たとえ
ば、光検出器のアレイを含み、結合手段は、適切な形状
のガラス部材および屈折率整合手段を含む。
能な光導波路タップを含む物品を提供する。 【解決手段】 本発明による分散光導波路タップは、導
波路１２のコア中のブレーズド・チャープド屈折率回折
格子（１４）、結合手段（１５）および利用手段（１
９）を含む。回折格子は、結合手段がない場合に、所定
波長のガイドモード光が導波路の１つ以上のクラッドモ
ードに導かれるように、選択される。導波路と光学的に
共同作用する結合手段の存在は、クラッドモードが、ク
ラッドを含む導波路の部分から実質的に除去されるよう
に、ガイド状態を変化させ、回折格子は、ガイドモード
光を１つ以上の放射モードに導く。利用手段は、たとえ
ば、光検出器のアレイを含み、結合手段は、適切な形状
のガラス部材および屈折率整合手段を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバからの
光および物品（たとえば、光増幅器）への光を結合する
ための波長選択手段、およびそのような手段を含むシス
テム（たとえば、光ファイバ通信システム、集合的に
「物品」）に関する。
光および物品（たとえば、光増幅器）への光を結合する
ための波長選択手段、およびそのような手段を含むシス
テム（たとえば、光ファイバ通信システム、集合的に
「物品」）に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、「波長分割多重」すなわち「ＷＤ
Ｍ」システムと呼ばれる多重波長光ファイバ通信システ
ムにおいて、光ファイバからの電磁的放射（ここでは、
波長に無関係に、「光」と呼ばれる）をタップ切換えす
るための有効な波長選択手段が、様々な機能において、
たとえば、波長モニタ、チャネルモニタ、デマルチプレ
クサ、増幅器モニタ、または光増幅器を有するフィード
バックループにおいて、好都合に使用されうる。
Ｍ」システムと呼ばれる多重波長光ファイバ通信システ
ムにおいて、光ファイバからの電磁的放射（ここでは、
波長に無関係に、「光」と呼ばれる）をタップ切換えす
るための有効な波長選択手段が、様々な機能において、
たとえば、波長モニタ、チャネルモニタ、デマルチプレ
クサ、増幅器モニタ、または光増幅器を有するフィード
バックループにおいて、好都合に使用されうる。
【０００３】米国特許第５，０６１，０３２号は、ファ
イバの外側の点において焦点が合うように、ファイバ中
で導かれる光をリダイレクトするために選択されたブレ
ーズド・チャープド屈折率回折格子を含む光ファイバタ
ップを含む。この特許は、構造的干渉となる外部パスの
角度が各中心波長λに固有であることも開示している。
イバの外側の点において焦点が合うように、ファイバ中
で導かれる光をリダイレクトするために選択されたブレ
ーズド・チャープド屈折率回折格子を含む光ファイバタ
ップを含む。この特許は、構造的干渉となる外部パスの
角度が各中心波長λに固有であることも開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第５，０６
１，０３２号のタップは、いくつかの欠点を有する。た
とえば、ファイバコア中で導かれる光のファイバ外部空
間の光への所望のリダイレクションを達成するために必
要な比較的大きいブレーズ角（たとえば、≧２２°）の
ために、この構成は、望ましくない偏光効果を受けやす
い、すなわち、回折格子によりリダイレクトされる光の
割合が、導かれた入射光の偏光に依存する。
１，０３２号のタップは、いくつかの欠点を有する。た
とえば、ファイバコア中で導かれる光のファイバ外部空
間の光への所望のリダイレクションを達成するために必
要な比較的大きいブレーズ角（たとえば、≧２２°）の
ために、この構成は、望ましくない偏光効果を受けやす
い、すなわち、回折格子によりリダイレクトされる光の
割合が、導かれた入射光の偏光に依存する。
【０００５】小さなブレーズ角（＜１０°）に対して、
リダイレクトされた光の量における偏光に依存する差
は、多くとも約０．５４ｄＢであるが、ブレイズ角が大
きくなるとこの差は急速に大きくなり、２２°および３
０°のブレーズ角に対して、それぞれ約２．８６ｄＢお
よび約６．０２ｄＢである。また、当業者は、所定の屈
折率の変化に対して、ブレーズ角が大きくなると、リダ
イレクトされる光の割合が減少することを理解するであ
ろう。たとえば、T.Erdogan等によるJ. of the Optical
Sociiety of America-A, Vol.13(2),p.296(1996)を参
照のこと。
リダイレクトされた光の量における偏光に依存する差
は、多くとも約０．５４ｄＢであるが、ブレイズ角が大
きくなるとこの差は急速に大きくなり、２２°および３
０°のブレーズ角に対して、それぞれ約２．８６ｄＢお
よび約６．０２ｄＢである。また、当業者は、所定の屈
折率の変化に対して、ブレーズ角が大きくなると、リダ
イレクトされる光の割合が減少することを理解するであ
ろう。たとえば、T.Erdogan等によるJ. of the Optical
Sociiety of America-A, Vol.13(2),p.296(1996)を参
照のこと。
【０００６】有効な波長選択ファイバタップの多くの重
要な可能性のある使用のために、上述した従来技術によ
るタップの欠点が実質的にないファイバタップを得るこ
とを可能にすることが望まれてきた。本願は、そのよう
なタップを開示する。
要な可能性のある使用のために、上述した従来技術によ
るタップの欠点が実質的にないファイバタップを得るこ
とを可能にすることが望まれてきた。本願は、そのよう
なタップを開示する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ここで、「ガイドモー
ド」は、導波路中の伝播モードを意味する。単一モード
の通常の光ファイバにおけるガイドモードは、ＬＰ01モ
ードである。「クラッドモード」または「閉ざされたク
ラッドモード」は、導波路のクラッド材料の屈折率より
も低い有効屈折率を有する導波路構造の光学モードであ
る。これらのモードは、これらのモードにおける光パワ
ーが常に導波路の周りに集中しており、伝播方向に直角
な方向には拡散しないという意味で、閉ざされている。
ド」は、導波路中の伝播モードを意味する。単一モード
の通常の光ファイバにおけるガイドモードは、ＬＰ01モ
ードである。「クラッドモード」または「閉ざされたク
ラッドモード」は、導波路のクラッド材料の屈折率より
も低い有効屈折率を有する導波路構造の光学モードであ
る。これらのモードは、これらのモードにおける光パワ
ーが常に導波路の周りに集中しており、伝播方向に直角
な方向には拡散しないという意味で、閉ざされている。
【０００８】「放射モード」は、導波路構造に完全には
集中されていない光学モードである。この放射モード
は、導波路の長さに沿っていくつかの点において、導波
路構造中に集中された任意の小量の光パワーが存在する
ように、導波路構造から離れて分布する。「非ガイドモ
ード」は、ガイドモード以外のモードであり、たとえ
ば、クラッドモードまたは放射モードである。
集中されていない光学モードである。この放射モード
は、導波路の長さに沿っていくつかの点において、導波
路構造中に集中された任意の小量の光パワーが存在する
ように、導波路構造から離れて分布する。「非ガイドモ
ード」は、ガイドモード以外のモードであり、たとえ
ば、クラッドモードまたは放射モードである。
【０００９】屈折率回折格子は、屈折率の摂動の光学的
反復距離Λが、ファイバの軸座標ｚの関数として一定で
ない場合、すなわちΛ＝Λ（ｚ）である場合、「チャー
プド」である。屈折率回折格子は、導波路中の屈折率の
摂動面が、ガイドモードの伝播方向と直角でない場合、
「ブレーズド」である。
反復距離Λが、ファイバの軸座標ｚの関数として一定で
ない場合、すなわちΛ＝Λ（ｚ）である場合、「チャー
プド」である。屈折率回折格子は、導波路中の屈折率の
摂動面が、ガイドモードの伝播方向と直角でない場合、
「ブレーズド」である。
【００１０】本発明は、特許請求の範囲により定義され
る。広い側面において、本発明は、光の少なくとも一部
分がガイドモードから放射モードに移り、導波路外部の
利用手段（たとえば、検出器）および結合手段により利
用可能であるように選択された屈折率回折格子および結
合手段を有する光ファイバを含む物品（たとえば、光導
波路通信システム）において具現化される。
る。広い側面において、本発明は、光の少なくとも一部
分がガイドモードから放射モードに移り、導波路外部の
利用手段（たとえば、検出器）および結合手段により利
用可能であるように選択された屈折率回折格子および結
合手段を有する光ファイバを含む物品（たとえば、光導
波路通信システム）において具現化される。
【００１１】具体的には、本発明は、少なくとも１つの
ガイドモードにおいて、波長λiの光をガイドするため
の光導波路を含む物品において具現化される。この光導
波路は、ガイドモードにおける光の少なくとも一部が非
ガイドモードに移るように選択されたチャープド・ブレ
ーズド屈折率回折格子を含む。この物品は、さらに、非
ガイドモードにおける光を利用するための利用手段を含
む。
ガイドモードにおいて、波長λiの光をガイドするため
の光導波路を含む物品において具現化される。この光導
波路は、ガイドモードにおける光の少なくとも一部が非
ガイドモードに移るように選択されたチャープド・ブレ
ーズド屈折率回折格子を含む。この物品は、さらに、非
ガイドモードにおける光を利用するための利用手段を含
む。
【００１２】重要なことに、この物品は、さらに、非ガ
イドモードが放射モードとなるように、導波路と共同作
用する結合手段を含む。この回折格子は、非ガイドモー
ドがクラッドモードであるように選択されたブレーズ角
θを有する。ここで、結合手段を含まない同一の比較物
品の場合、非ガイドモードはクラッドモードではない。
イドモードが放射モードとなるように、導波路と共同作
用する結合手段を含む。この回折格子は、非ガイドモー
ドがクラッドモードであるように選択されたブレーズ角
θを有する。ここで、結合手段を含まない同一の比較物
品の場合、非ガイドモードはクラッドモードではない。
【００１３】さらに、回折格子は、波長λiの光が、放
射モードにおいて、結合手段の外部の所定の位置で少な
くとも一次元において実質的に焦点を結ぶように選択さ
れたチャープを有する。
射モードにおいて、結合手段の外部の所定の位置で少な
くとも一次元において実質的に焦点を結ぶように選択さ
れたチャープを有する。
【００１４】説明として、結合手段の存在は、回折格子
がクラッドモードではなく放射モードに光を導くよう
に、回折格子の近傍における導波路特性を変化させる。
これは、以下に詳細に説明する（「結合手段」と称す
る）物理的手段により、屈折率回折格子の領域中のいく
らかまたは全てのクラッドモードの除去により典型的に
達成される。
がクラッドモードではなく放射モードに光を導くよう
に、回折格子の近傍における導波路特性を変化させる。
これは、以下に詳細に説明する（「結合手段」と称す
る）物理的手段により、屈折率回折格子の領域中のいく
らかまたは全てのクラッドモードの除去により典型的に
達成される。
【００１５】本発明による導波路タップ（すなわち、分
散的導波路タップ、ＤＷＴ:dispersive waveguide ta
p）は、たとえば、動作波長を監視するために、単一波
長光導波路システムにおいて有利に使用されうる。その
ようなタップは、多波長システム、たとえば波長分割多
重（ＷＤＭ）光ファイバ通信システムにおいて、有利に
使用されることになる。
散的導波路タップ、ＤＷＴ:dispersive waveguide ta
p）は、たとえば、動作波長を監視するために、単一波
長光導波路システムにおいて有利に使用されうる。その
ようなタップは、多波長システム、たとえば波長分割多
重（ＷＤＭ）光ファイバ通信システムにおいて、有利に
使用されることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による例示的な光
ファイバ通信システム１０を示す。送信器１１は、たと
えば波長λiの光を含む信号放射１６を提供する。この
信号放射は、良く知られた方法で、通常の光ファイバ１
２（典型的には、単一モードファイバ）に結合されてお
り、受信器１３に向かってファイバ中を伝播する。ファ
イバの中間位置において、ブレーズド・チャープド屈折
率ブラッグ（Bragg）回折格子（以下、回折格子とい
う）１４が設けられる。
ファイバ通信システム１０を示す。送信器１１は、たと
えば波長λiの光を含む信号放射１６を提供する。この
信号放射は、良く知られた方法で、通常の光ファイバ１
２（典型的には、単一モードファイバ）に結合されてお
り、受信器１３に向かってファイバ中を伝播する。ファ
イバの中間位置において、ブレーズド・チャープド屈折
率ブラッグ（Bragg）回折格子（以下、回折格子とい
う）１４が設けられる。
【００１７】回折格子は、結合手段１５と光学的に共同
作用して、（たとえば、波長λiを含む）所定波長範囲
のガイドモード光を放射モードに導くために選択され
る。たとえば、ＬＰ01（基本ガイドモード）における光
が、以下に詳細に説明するように、放射モードに導かれ
る。波長λiの光が、結合手段の外部の所定の点におい
て実質的に焦点を結び、導波路の境界に集中せず、波長
λj≠λiの光が、異なる点で少なくとも１つの次元にお
いて実質的に焦点を結ぶように、結合手段は、ファイバ
と共同して、ガイドモードから放射モードへの変換を保
証するだけでなく、空間的分散も可能にする。図１にお
いて、符号１８は、点１７において焦点が合う波長λi
の光である。利用手段１９は、この焦点またはその近く
に位置される。
作用して、（たとえば、波長λiを含む）所定波長範囲
のガイドモード光を放射モードに導くために選択され
る。たとえば、ＬＰ01（基本ガイドモード）における光
が、以下に詳細に説明するように、放射モードに導かれ
る。波長λiの光が、結合手段の外部の所定の点におい
て実質的に焦点を結び、導波路の境界に集中せず、波長
λj≠λiの光が、異なる点で少なくとも１つの次元にお
いて実質的に焦点を結ぶように、結合手段は、ファイバ
と共同して、ガイドモードから放射モードへの変換を保
証するだけでなく、空間的分散も可能にする。図１にお
いて、符号１８は、点１７において焦点が合う波長λi
の光である。利用手段１９は、この焦点またはその近く
に位置される。
【００１８】回折格子は、結合手段が無い場合、回折格
子がガイドモード（たとえば、ＬＰ01）からの放射を導
波路のクラッドモードに導くことを強調しなければなら
ない。これは、当業者に明らかなように、通常の手段で
容易に証明される。これは、光がガイドモードから放射
モードに導かれるように、ファイバの光学特性を局部的
に変化させる結合手段の存在およびファイバとの光学的
共同作用である。
子がガイドモード（たとえば、ＬＰ01）からの放射を導
波路のクラッドモードに導くことを強調しなければなら
ない。これは、当業者に明らかなように、通常の手段で
容易に証明される。これは、光がガイドモードから放射
モードに導かれるように、ファイバの光学特性を局部的
に変化させる結合手段の存在およびファイバとの光学的
共同作用である。
【００１９】図２は、本発明による例示的なファイバタ
ップを示す。ファイバ１２は、コア２０およびクラッド
２１を含む。回折格子１４は、通常のやり方で、コア中
に形成される。一例の方法により、ファイバは、通常の
シリカに基づく単一モードファイバであり、回折格子
は、位相マスクを使用して、ファイバ中に書き込まれ
る。この回折格子は、９°のチルト角（ブレーズ角）、
５４７．１ｎｍ〜５４８．９ｎｍの線形的な範囲にある
間隔Λ（ｚ）、および約−３．６ｎｍ／ｃｍの線形チャ
ープに対応する半値幅エネルギー（ＦＷＨＭ）が約５ｎ
ｍのガウスプロファイルを有する。ネガティブなチャー
プは、下流方向における回折格子の間隔の減少に対応す
る。
ップを示す。ファイバ１２は、コア２０およびクラッド
２１を含む。回折格子１４は、通常のやり方で、コア中
に形成される。一例の方法により、ファイバは、通常の
シリカに基づく単一モードファイバであり、回折格子
は、位相マスクを使用して、ファイバ中に書き込まれ
る。この回折格子は、９°のチルト角（ブレーズ角）、
５４７．１ｎｍ〜５４８．９ｎｍの線形的な範囲にある
間隔Λ（ｚ）、および約−３．６ｎｍ／ｃｍの線形チャ
ープに対応する半値幅エネルギー（ＦＷＨＭ）が約５ｎ
ｍのガウスプロファイルを有する。ネガティブなチャー
プは、下流方向における回折格子の間隔の減少に対応す
る。
【００２０】符号２２は、シリカの屈折率またはわずか
にこれよりも大きく選択された屈折率を有する屈折率整
合媒体、たとえばカーギルオイルである。そのような整
合は、ガイド構造としてのファイバクラッドを除去し、
整合していなければ、回折格子により、クラッドモード
に導かれることになる光が、ファイバから小さな角度
（たとえば、≦４５°）で離れていくように伝播するこ
とを許容する。カーギルオイルは、唯一の適切な屈折率
整合媒体ではない。たとえば、屈折率整合エポキシは、
部材２３をファイバに付加的に接着するために使用され
うる。
にこれよりも大きく選択された屈折率を有する屈折率整
合媒体、たとえばカーギルオイルである。そのような整
合は、ガイド構造としてのファイバクラッドを除去し、
整合していなければ、回折格子により、クラッドモード
に導かれることになる光が、ファイバから小さな角度
（たとえば、≦４５°）で離れていくように伝播するこ
とを許容する。カーギルオイルは、唯一の適切な屈折率
整合媒体ではない。たとえば、屈折率整合エポキシは、
部材２３をファイバに付加的に接着するために使用され
うる。
【００２１】たとえば、部材２３は、所定の波長の光が
空間中の都合の良い点において、（少なくとも１次元に
おいて）実質的に焦点を結ぶように構成されたガラスブ
ロックである。たとえば、ガラスブロックの表面２５
は、光ビーム２６が全内部反射によりリダイレクトされ
るように傾けられており、表面２７にほぼ垂直にブロッ
クから出ていく。垂直でない入射は、導波路への後方反
射を低減させる。検出器２４は、光を受信し、対応する
電気信号を提供する。
空間中の都合の良い点において、（少なくとも１次元に
おいて）実質的に焦点を結ぶように構成されたガラスブ
ロックである。たとえば、ガラスブロックの表面２５
は、光ビーム２６が全内部反射によりリダイレクトされ
るように傾けられており、表面２７にほぼ垂直にブロッ
クから出ていく。垂直でない入射は、導波路への後方反
射を低減させる。検出器２４は、光を受信し、対応する
電気信号を提供する。
【００２２】図２の構成は、例示のためだけであって、
多くの他の構成が可能である。たとえば、検出器アレイ
は、ガラスブロック２３の表面２５上に配置することが
でき、このアレイは、様々な波長の空間的に分散された
光を受信するように働く。さらなる例において、光ファ
イバは、当業者が認識するように、空間的に分散された
光を受信するように配置されうる。
多くの他の構成が可能である。たとえば、検出器アレイ
は、ガラスブロック２３の表面２５上に配置することが
でき、このアレイは、様々な波長の空間的に分散された
光を受信するように働く。さらなる例において、光ファ
イバは、当業者が認識するように、空間的に分散された
光を受信するように配置されうる。
【００２３】図３は、実質的に上述されたファイバＤＷ
Ｔの伝送スペクトルを示す。回折格子は、結合手段がな
い場合に、１５４０〜１５６５ｎｍの波長領域におい
て、単一モード光の約５０％をクラッドモードに結合さ
せる。回折格子の強度、したがって、所定の波長領域に
おけるファイバの中から結合することになるガイドされ
た光の割合は、所定の回折格子長、チャープおよびブレ
ーズ角に対して、回折格子における屈折率の摂動量の適
切な選択により、容易に選択されうる。いくつかの適用
例は、たとえば、９０％または本質的に１００％の強い
回折格子さえも必要とする可能性があるが、他の適用例
は、たとえば、１０％以下の弱い回折格子または中間の
強さ（たとえば、２０〜８０％）の回折格子を必要とす
ることがある。
Ｔの伝送スペクトルを示す。回折格子は、結合手段がな
い場合に、１５４０〜１５６５ｎｍの波長領域におい
て、単一モード光の約５０％をクラッドモードに結合さ
せる。回折格子の強度、したがって、所定の波長領域に
おけるファイバの中から結合することになるガイドされ
た光の割合は、所定の回折格子長、チャープおよびブレ
ーズ角に対して、回折格子における屈折率の摂動量の適
切な選択により、容易に選択されうる。いくつかの適用
例は、たとえば、９０％または本質的に１００％の強い
回折格子さえも必要とする可能性があるが、他の適用例
は、たとえば、１０％以下の弱い回折格子または中間の
強さ（たとえば、２０〜８０％）の回折格子を必要とす
ることがある。
【００２４】図４は、得られる空間的な分散を示す。こ
の図は、図２と同様の構成における単一の検出器２４の
出力を示す。回折格子スペクトルは、約１５００ｎｍに
中心があった。図示されているように、（たとえば１．
５ｎｍよりも小さい）小さい波長帯が、容易に分離され
うる。検出器アレイを使用すると、複数の波長が、比較
的大きな帯域幅（たとえば、２０〜５０ｎｍ）につい
て、同時に分解され、検出される。
の図は、図２と同様の構成における単一の検出器２４の
出力を示す。回折格子スペクトルは、約１５００ｎｍに
中心があった。図示されているように、（たとえば１．
５ｎｍよりも小さい）小さい波長帯が、容易に分離され
うる。検出器アレイを使用すると、複数の波長が、比較
的大きな帯域幅（たとえば、２０〜５０ｎｍ）につい
て、同時に分解され、検出される。
【００２５】図５は、異なる波長における異なる空間的
位置を示すことにより、得られる空間的分散を示す。こ
の回折格子スペクトルは、約１５１５ｎｍに中心があっ
た。図からわかるように、光は、実質的に一つの線上に
焦点が合うが、必要であれば、実質的に一点に焦点が合
うようにすることもできる。
位置を示すことにより、得られる空間的分散を示す。こ
の回折格子スペクトルは、約１５１５ｎｍに中心があっ
た。図からわかるように、光は、実質的に一つの線上に
焦点が合うが、必要であれば、実質的に一点に焦点が合
うようにすることもできる。
【００２６】上述したように、本発明の好ましい一実施
形態において、ＤＷＴは、ブレーズド・チャープド屈折
率回折格子である。このブレーズは、ファイバ中のガイ
ドモードからクラッドモードへの結合手段が無い場合の
結合を強化するように働く。ブレーズ角は、典型的に、
１５°よりも小さく、ブレーズ角の選択は、かなり良い
偏光依存性および所望のモード結合効率に依存する。
形態において、ＤＷＴは、ブレーズド・チャープド屈折
率回折格子である。このブレーズは、ファイバ中のガイ
ドモードからクラッドモードへの結合手段が無い場合の
結合を強化するように働く。ブレーズ角は、典型的に、
１５°よりも小さく、ブレーズ角の選択は、かなり良い
偏光依存性および所望のモード結合効率に依存する。
【００２７】ブレーズ角が大きいと、回折格子特性がよ
り偏光依存になる。たとえば、８°のブレーズ角は、結
合されたパワーにおいて、０．３５ｄＢよりも小さい偏
光感度を示す。一方、所定の屈折率変化に対して、結合
効率は、ブレーズ角の増加とともに低下する。方位角の
制限がブレーズ角に依存するという事実に考慮がなされ
うる。大きなブレーズ角に対して、結合された光の方位
角の分散は減少し、たとえば、９°のブレーズ角に対し
て、約５°の分散となる。利用手段に達する結合された
光の割合を増加させることが望ましい。
り偏光依存になる。たとえば、８°のブレーズ角は、結
合されたパワーにおいて、０．３５ｄＢよりも小さい偏
光感度を示す。一方、所定の屈折率変化に対して、結合
効率は、ブレーズ角の増加とともに低下する。方位角の
制限がブレーズ角に依存するという事実に考慮がなされ
うる。大きなブレーズ角に対して、結合された光の方位
角の分散は減少し、たとえば、９°のブレーズ角に対し
て、約５°の分散となる。利用手段に達する結合された
光の割合を増加させることが望ましい。
【００２８】回折格子のチャープは、ファイバから結合
される光の空間的分散を提供するように働く。いずれか
の所定の波長に対する理想的なチャープは、ブラッグ(B
ragg）回折理論により決定されうるが、線形的チャープ
は、理想的なチャープに対する良い近似を提供する。チ
ャープの大きさは、焦点距離を決定し、チャープの増大
とともに、焦点距離が短くなる。たとえば、５３３ｎｍ
の開始間隔および８度のブレーズ角を有する２ｍｍの長
さの回折格子に対して、１５５０ｎｍの光についての焦
点距離は、−５ｎｍ／ｃｍの回折格子チャープで、約１
ｃｍである。チャープが−１０ｎｍ／ｃｍに増大する
と、焦点距離は約０．５ｃｍに減少し、逆に、チャープ
が−２．５ｎｍ／ｃｍに減少すると、焦点距離は約２ｃ
ｍに増大する。
される光の空間的分散を提供するように働く。いずれか
の所定の波長に対する理想的なチャープは、ブラッグ(B
ragg）回折理論により決定されうるが、線形的チャープ
は、理想的なチャープに対する良い近似を提供する。チ
ャープの大きさは、焦点距離を決定し、チャープの増大
とともに、焦点距離が短くなる。たとえば、５３３ｎｍ
の開始間隔および８度のブレーズ角を有する２ｍｍの長
さの回折格子に対して、１５５０ｎｍの光についての焦
点距離は、−５ｎｍ／ｃｍの回折格子チャープで、約１
ｃｍである。チャープが−１０ｎｍ／ｃｍに増大する
と、焦点距離は約０．５ｃｍに減少し、逆に、チャープ
が−２．５ｎｍ／ｃｍに減少すると、焦点距離は約２ｃ
ｍに増大する。
【００２９】所定長の回折格子について、焦点距離が大
きくなると、線形的チャープが理想的なチャープを良く
近似する。したがって、１つの波長に対して理想的な特
性を有するが、別の波長に対しては理想的な特性に近く
ない可能性のある過度に大きなチャープの回折格子を有
することは望ましくない。１０ｎｍ／ｃｍよりも小さい
チャープが、良好なスペクトル分解能を得るために望ま
しい。上述した回折格子において、−１０ｎｍ／ｃｍの
チャープは１ｎｍの可能なスペクトル分解能を得ること
ができ、−５ｎｍ／ｃｍのチャープは０．２５ｎｍの可
能な分解能を得ることができ、−２．５ｎｍ／ｃｍのチ
ャープはオングストロ−ム以下の分解能を得ることがで
きる。
きくなると、線形的チャープが理想的なチャープを良く
近似する。したがって、１つの波長に対して理想的な特
性を有するが、別の波長に対しては理想的な特性に近く
ない可能性のある過度に大きなチャープの回折格子を有
することは望ましくない。１０ｎｍ／ｃｍよりも小さい
チャープが、良好なスペクトル分解能を得るために望ま
しい。上述した回折格子において、−１０ｎｍ／ｃｍの
チャープは１ｎｍの可能なスペクトル分解能を得ること
ができ、−５ｎｍ／ｃｍのチャープは０．２５ｎｍの可
能な分解能を得ることができ、−２．５ｎｍ／ｃｍのチ
ャープはオングストロ−ム以下の分解能を得ることがで
きる。
【００３０】検出される分解能は、線焦点の有効幅およ
び異なる波長の空間的分離にも依存する。図５は、１５
００〜１５３０ｎｍの範囲において、５ｎｍの間隔をお
いた波長の空間的分離を示す。また、これは、いずれか
特定の波長における線焦点の有限幅（スポットサイズ）
を示す。単位長当たりの線焦点幅と波長間隔との積は、
いずれかのスリットサイズ（たとえば、図５に示された
波長に対して、約１ｎｍ）での得られる分解能の下限を
与える。回折格子のブレーズ角および利用手段の位置
は、単位長当たりの波長間隔を主に決定し、利用手段が
回折格子から離れて配置されると、この間隔は大きくな
る。屈折率回折格子の長さは、チャープレートととも
に、線焦点の幅を決定し、期待される最適な分解能を決
定する。
び異なる波長の空間的分離にも依存する。図５は、１５
００〜１５３０ｎｍの範囲において、５ｎｍの間隔をお
いた波長の空間的分離を示す。また、これは、いずれか
特定の波長における線焦点の有限幅（スポットサイズ）
を示す。単位長当たりの線焦点幅と波長間隔との積は、
いずれかのスリットサイズ（たとえば、図５に示された
波長に対して、約１ｎｍ）での得られる分解能の下限を
与える。回折格子のブレーズ角および利用手段の位置
は、単位長当たりの波長間隔を主に決定し、利用手段が
回折格子から離れて配置されると、この間隔は大きくな
る。屈折率回折格子の長さは、チャープレートととも
に、線焦点の幅を決定し、期待される最適な分解能を決
定する。
【００３１】比較的小さなチャープの場合、実際に検出
される分解能は、典型的には、チャープ機能ではなく、
むしろ回折格子の長さおよび強さ、回折格子アポディゼ
ーションおよび有効検出スリット幅により制限される。
チャープレートの下限は、典型的には、最も長い実用的
な焦点距離により決定され、たとえば、０．５ｎｍ／ｃ
ｍのオーダーである。回折格子は、平坦な導波路または
通常の円対称光ファイバに限定されない光ファイバにも
同様に書き込むことができる。
される分解能は、典型的には、チャープ機能ではなく、
むしろ回折格子の長さおよび強さ、回折格子アポディゼ
ーションおよび有効検出スリット幅により制限される。
チャープレートの下限は、典型的には、最も長い実用的
な焦点距離により決定され、たとえば、０．５ｎｍ／ｃ
ｍのオーダーである。回折格子は、平坦な導波路または
通常の円対称光ファイバに限定されない光ファイバにも
同様に書き込むことができる。
【００３２】たとえば「Ｄ」字形の断面を有するファイ
バのような少なくとも１つの平坦な表面を有するファイ
バ、または実質的に正方形の断面を有するファイバが、
当業者により考えられる。事実、本発明は、上記した構
造および技術を適切に適応させることにより、平坦な導
波路において具現化されうる。光ファイバにおけるよう
に、比較的少数のクラッドモードを有する平坦な導波路
を提供することは有利である。たとえば、本発明による
タップは、図６に示されたような構造６０に具現化され
うる。
バのような少なくとも１つの平坦な表面を有するファイ
バ、または実質的に正方形の断面を有するファイバが、
当業者により考えられる。事実、本発明は、上記した構
造および技術を適切に適応させることにより、平坦な導
波路において具現化されうる。光ファイバにおけるよう
に、比較的少数のクラッドモードを有する平坦な導波路
を提供することは有利である。たとえば、本発明による
タップは、図６に示されたような構造６０に具現化され
うる。
【００３３】図６において、符号６１は、基板本体、た
とえばＳｉウエハの一部である。符号６２は、たとえば
ＳｉＯ2下側クラッド層、この下側クラッド層の上に配
置されたリンケイ酸塩のコア層、およびホウ素・リン酸
塩の上側クラッド層からなる平坦な導波路層である。こ
のような平坦な導波路構造は、良く知られており、詳細
には説明しない。導波路層は、通常のフォトリソグラフ
ィによりパターン化され、通常の平坦な（線形の）導波
路６４および２次元平坦導波路６９を提供する。
とえばＳｉウエハの一部である。符号６２は、たとえば
ＳｉＯ2下側クラッド層、この下側クラッド層の上に配
置されたリンケイ酸塩のコア層、およびホウ素・リン酸
塩の上側クラッド層からなる平坦な導波路層である。こ
のような平坦な導波路構造は、良く知られており、詳細
には説明しない。導波路層は、通常のフォトリソグラフ
ィによりパターン化され、通常の平坦な（線形の）導波
路６４および２次元平坦導波路６９を提供する。
【００３４】２つの導波路（６４および６９）は、間隔
をおいて配置されるが、回折格子領域６５において導波
路間に光学的共同作用を提供するために十分近い。パタ
ーン化された導波路層の上に、光学的カバー層６３（た
とえば、ＢおよびＰドープＳｉＯ2）が配置されうる。
線形導波路６４の一部のコア中に、ブレーズド・チャー
プド屈折率回折格子６５がＵＶに曝すことにより形成さ
れる。線形導波路６４のコアは、たとえば、導波路が所
望の波長の放射６８に対して単モード導波路であるよう
に選択される。
をおいて配置されるが、回折格子領域６５において導波
路間に光学的共同作用を提供するために十分近い。パタ
ーン化された導波路層の上に、光学的カバー層６３（た
とえば、ＢおよびＰドープＳｉＯ2）が配置されうる。
線形導波路６４の一部のコア中に、ブレーズド・チャー
プド屈折率回折格子６５がＵＶに曝すことにより形成さ
れる。線形導波路６４のコアは、たとえば、導波路が所
望の波長の放射６８に対して単モード導波路であるよう
に選択される。
【００３５】この放射は、通常の手段により線形導波路
に結合されており、回折格子に伝播して、少なくともい
くらかの放射が、非ガイドモードに導かれる。線形導波
路６４と２次元平坦導波路６９との間の共同作用のため
に、回折格子の近傍において、線形導波路６４のクラッ
ドモードは実質的に除去され、光は放射モードに導か
れ、２次元平坦度導波路中を傾斜した表面７０に向かっ
て伝播し、表面７０において、光は表面７１および利用
手段６７に向かって反射される。
に結合されており、回折格子に伝播して、少なくともい
くらかの放射が、非ガイドモードに導かれる。線形導波
路６４と２次元平坦導波路６９との間の共同作用のため
に、回折格子の近傍において、線形導波路６４のクラッ
ドモードは実質的に除去され、光は放射モードに導か
れ、２次元平坦度導波路中を傾斜した表面７０に向かっ
て伝播し、表面７０において、光は表面７１および利用
手段６７に向かって反射される。
【００３６】上記から明らかなように、２次元平坦導波
路６９は、結合手段として機能し、図６の実施形態は、
図２の実施形態と機能的に等価である。２次元平坦導波
路６９は、光を導波路層に直角な方向に制限するが、導
波路の平面中のガイドを提供しない。
路６９は、結合手段として機能し、図６の実施形態は、
図２の実施形態と機能的に等価である。２次元平坦導波
路６９は、光を導波路層に直角な方向に制限するが、導
波路の平面中のガイドを提供しない。
【００３７】上記の実施形態は単なる例示であって、基
本スキームの変形例が考えられる。たとえば、分散エレ
メントを追加することは、ＤＷＴのスペクトル分解能を
改良することができる。たとえば、分散エレメントは、
図７（７１は、回折格子）に概略を示したように、結合
手段の表面に設けられる回折格子であり、または結合手
段中の体積回折格子（たとえば、ホログラム）である。
他の構成も可能である。たとえば、通常のプリズムを、
ビームパス中におくことができ、たとえば図２の表面２
７の上に配置することができる。
本スキームの変形例が考えられる。たとえば、分散エレ
メントを追加することは、ＤＷＴのスペクトル分解能を
改良することができる。たとえば、分散エレメントは、
図７（７１は、回折格子）に概略を示したように、結合
手段の表面に設けられる回折格子であり、または結合手
段中の体積回折格子（たとえば、ホログラム）である。
他の構成も可能である。たとえば、通常のプリズムを、
ビームパス中におくことができ、たとえば図２の表面２
７の上に配置することができる。
【００３８】図７（図２）は、ファイバからタップ切り
替えされ、かつ検出器により受信された単一波長のみを
示している。これは明瞭さのためであり、一般に複数の
波長がＤＷＴによりファイバからタップ切り替えされ、
複数の検出器（または光導波路）により受信されること
がわかるであろう。さらなる実施形態において、フィル
タ（たとえば、ファイバ・ファブリペロー（Fabry-Pero
t)、または通常のバルク・ファブリペロー）が、図８に
示されているように、ＤＷＴのちょうど上流側に配置さ
れ、そこで、通常の光結合器８１が、ファイバ８２から
の多チャネル信号パワーの小さな割合（たとえば、５
％）を結合させる。
替えされ、かつ検出器により受信された単一波長のみを
示している。これは明瞭さのためであり、一般に複数の
波長がＤＷＴによりファイバからタップ切り替えされ、
複数の検出器（または光導波路）により受信されること
がわかるであろう。さらなる実施形態において、フィル
タ（たとえば、ファイバ・ファブリペロー（Fabry-Pero
t)、または通常のバルク・ファブリペロー）が、図８に
示されているように、ＤＷＴのちょうど上流側に配置さ
れ、そこで、通常の光結合器８１が、ファイバ８２から
の多チャネル信号パワーの小さな割合（たとえば、５
％）を結合させる。
【００３９】結合された光は、ファイバ８６を経てファ
ブリペローフィルタ８３へ伝播する。このフィルタは、
λ1，λ2．．．．λnに中心をもつ非常に狭い伝送帯域
を有するように選択される。これらの波長の光は、フィ
ルタを通って、ＤＷＴ８４へ伝播し、そこで、スペクト
ルが空間的に分散され、検出器８５１，８５２．．．．
８５ｎにより検出される。図８の組み合わせは、好都合
に、図示しないＷＤＭ送信器を正しい波長（λ1，
λ2．．．．λnおよびチャネルパワー・プリエンファシ
スにロックするためのフィードバックループを含むＷＤ
Ｍ光通信システムにおいて使用される。
ブリペローフィルタ８３へ伝播する。このフィルタは、
λ1，λ2．．．．λnに中心をもつ非常に狭い伝送帯域
を有するように選択される。これらの波長の光は、フィ
ルタを通って、ＤＷＴ８４へ伝播し、そこで、スペクト
ルが空間的に分散され、検出器８５１，８５２．．．．
８５ｎにより検出される。図８の組み合わせは、好都合
に、図示しないＷＤＭ送信器を正しい波長（λ1，
λ2．．．．λnおよびチャネルパワー・プリエンファシ
スにロックするためのフィードバックループを含むＷＤ
Ｍ光通信システムにおいて使用される。
【００４０】このようなフィードバックループは、（典
型的に、＜０．１ｎｍの）高いスペクトル分解能を示す
必要がある。このような分解能は、図８によるフィルタ
／ＤＷＴの組み合わせの手段により容易に得ることがで
きる。もちろん、ＤＷＴ８４は、様々な波長の空間的分
離を増大させるために、図７に示された種類のタップで
あってもよい。
型的に、＜０．１ｎｍの）高いスペクトル分解能を示す
必要がある。このような分解能は、図８によるフィルタ
／ＤＷＴの組み合わせの手段により容易に得ることがで
きる。もちろん、ＤＷＴ８４は、様々な波長の空間的分
離を増大させるために、図７に示された種類のタップで
あってもよい。
【００４１】「分散導波路タップ」すなわち「ＤＷＴ」
は、異なる波長の光が空間中の異なるそれぞれの場所に
おいて利用（たとえば、検出）されうるように、光を導
波路から除去でき、かつ除去された光をスペクトル的に
分散させる装置である。本発明による上述したタップ
は、ＤＷＴの一例であり、好ましい実施形態である。
は、異なる波長の光が空間中の異なるそれぞれの場所に
おいて利用（たとえば、検出）されうるように、光を導
波路から除去でき、かつ除去された光をスペクトル的に
分散させる装置である。本発明による上述したタップ
は、ＤＷＴの一例であり、好ましい実施形態である。
【００４２】ＤＷＴは、好都合なことに、以下に説明す
るように、多チャネルＷＤＭ通信システムにおいて使用
されうる。このＤＷＴは、たとえば、全ての従来技術の
システムにおいて実行される場合に、高価および／また
は有効でない手段により実行されることになる機能を実
行するために使用される。
るように、多チャネルＷＤＭ通信システムにおいて使用
されうる。このＤＷＴは、たとえば、全ての従来技術の
システムにおいて実行される場合に、高価および／また
は有効でない手段により実行されることになる機能を実
行するために使用される。
【００４３】従来技術において、通常の（非分散）ファ
イバタップが、大きく変化する入力パワーに対する同じ
動作点（圧縮）を維持するための光増幅器のポンプパワ
ーの調節のために、たとえばチャネルの存在または不存
在の検出のための単一チャネルシステムにおいて使用さ
れた。また、この従来技術は、通常の（非分散）ファイ
バタップを使用するＷＤＭシステムを含む。これらのシ
ステムは、全体のパワーに寄与する各波長の割合を識別
するために、「トーン｝（様々のチャネルの信号パワー
の低周波数振幅または周波数変動）を使用する。
イバタップが、大きく変化する入力パワーに対する同じ
動作点（圧縮）を維持するための光増幅器のポンプパワ
ーの調節のために、たとえばチャネルの存在または不存
在の検出のための単一チャネルシステムにおいて使用さ
れた。また、この従来技術は、通常の（非分散）ファイ
バタップを使用するＷＤＭシステムを含む。これらのシ
ステムは、全体のパワーに寄与する各波長の割合を識別
するために、「トーン｝（様々のチャネルの信号パワー
の低周波数振幅または周波数変動）を使用する。
【００４４】しかし、このアプローチは、欠点を有す
る。たとえば、情報信号上にトーンを配置することは、
しばしば、伝送品質の劣化をもたらし、トーンの存在
は、クロストークを導き、チャネルの存在および／また
はパワーの間違った読み込みとなる可能性がある。ＤＷ
Ｔの使用は、従来技術の欠点を克服するだけでなく、新
規なシステム機能、典型的にはシステム管理を容易にす
るフィードバック機能を安価にかつ簡単に提供すること
ができる。
る。たとえば、情報信号上にトーンを配置することは、
しばしば、伝送品質の劣化をもたらし、トーンの存在
は、クロストークを導き、チャネルの存在および／また
はパワーの間違った読み込みとなる可能性がある。ＤＷ
Ｔの使用は、従来技術の欠点を克服するだけでなく、新
規なシステム機能、典型的にはシステム管理を容易にす
るフィードバック機能を安価にかつ簡単に提供すること
ができる。
【００４５】図９は、光増幅器９３のフィードバック制
御を有する例示的な光ファイバ通信システム９０を示
す。このシステムは、ＷＤＭ送信器９１、ＷＤＭ受信器
９２、および送信器と受信器を信号が伝送されるように
接続する光ファイバ伝送パスとを含む。伝送パスは、通
常の伝送ファイバ８２、伝送パスからの信号パワーの所
定の小さな割合（たとえば、５％）を結合するＤＷＴ、
および通常の光増幅器（たとえば、ＥＤＦＡ）９３を含
む。
御を有する例示的な光ファイバ通信システム９０を示
す。このシステムは、ＷＤＭ送信器９１、ＷＤＭ受信器
９２、および送信器と受信器を信号が伝送されるように
接続する光ファイバ伝送パスとを含む。伝送パスは、通
常の伝送ファイバ８２、伝送パスからの信号パワーの所
定の小さな割合（たとえば、５％）を結合するＤＷＴ、
および通常の光増幅器（たとえば、ＥＤＦＡ）９３を含
む。
【００４６】信号放射は、波長λ1，λ2．．．．λnの
ｎ個のチャネルを含む。ＤＷＴ９４は、結合された信号
パワーをそれぞれ実質的に波長λ1，λ2．．．．λnの
ｎ個の光ビーム９５１−９５ｎに分散させ、得られた電
気信号９６１．．．．９６ｎは、光増幅器９３を制御す
るために供給される。ここで、電気信号９６１．．．．
９６ｎは、チャネルの入力レベルまたは数が予測しない
変化をした場合にも、たとえば光増幅器が全てのアクテ
ィブなチャネルに対する一定出力条件を維持することを
可能にするために、所望のシステム特性を得るまたは維
持するように、増幅器の１つまたは２つ以上の動作特
性、たとえばポンプパワー（および潜在的には、利得形
状）を調節するために、通常の方法で使用される。制御
装置ＤＷＴ、検出器および電気的接続を有する光増幅器
は、単一ユニット中に提供でき、そのようなユニットが
考えられることが理解されるであろう。
ｎ個のチャネルを含む。ＤＷＴ９４は、結合された信号
パワーをそれぞれ実質的に波長λ1，λ2．．．．λnの
ｎ個の光ビーム９５１−９５ｎに分散させ、得られた電
気信号９６１．．．．９６ｎは、光増幅器９３を制御す
るために供給される。ここで、電気信号９６１．．．．
９６ｎは、チャネルの入力レベルまたは数が予測しない
変化をした場合にも、たとえば光増幅器が全てのアクテ
ィブなチャネルに対する一定出力条件を維持することを
可能にするために、所望のシステム特性を得るまたは維
持するように、増幅器の１つまたは２つ以上の動作特
性、たとえばポンプパワー（および潜在的には、利得形
状）を調節するために、通常の方法で使用される。制御
装置ＤＷＴ、検出器および電気的接続を有する光増幅器
は、単一ユニット中に提供でき、そのようなユニットが
考えられることが理解されるであろう。
【００４７】図１０は、フィードバック制御を有する別
の例示的な光ファイバＷＤＭ通信システムを示す。この
システムは、ＮチャネルＷＤＭ送信器９１、ＷＤＭ受信
器９２，ファイバパス８２、および検出器を備えたＤＷ
Ｔ１０３を含む。送信器は、個別の放射源（典型的に
は、レーザ）または１つまたは２つ以上の多波長源（典
型的には、レーザ）を含むことができる。いずれの場合
にも、検出器の電気的出力１０４は、送信器に与えら
れ、これらの電気的出力１０４は、たとえば波長および
／またはパワーに関して、整列させられたｎチャネルを
維持するために使用される。このような整列は、フィー
ドバックを使用して通常の方法で達成されうる。たとえ
ば、波長は、温度制御の手段により維持され、パワー
は、駆動電流制御の手段により維持される。
の例示的な光ファイバＷＤＭ通信システムを示す。この
システムは、ＮチャネルＷＤＭ送信器９１、ＷＤＭ受信
器９２，ファイバパス８２、および検出器を備えたＤＷ
Ｔ１０３を含む。送信器は、個別の放射源（典型的に
は、レーザ）または１つまたは２つ以上の多波長源（典
型的には、レーザ）を含むことができる。いずれの場合
にも、検出器の電気的出力１０４は、送信器に与えら
れ、これらの電気的出力１０４は、たとえば波長および
／またはパワーに関して、整列させられたｎチャネルを
維持するために使用される。このような整列は、フィー
ドバックを使用して通常の方法で達成されうる。たとえ
ば、波長は、温度制御の手段により維持され、パワー
は、駆動電流制御の手段により維持される。
【００４８】図１１は、フィードバック制御を有するＷ
ＤＭ光ファイバ通信システムのさらなる一例を示す。実
際のＷＤＭシステムは、伝送パスに沿って間隔をおかれ
た複数の付加／ドロップノード１１２を典型的に含み、
伝送パスからの１つまたは２つ以上のチャネル（たとえ
ば、λj）を除去し、１つまたは２つ以上のチャネル
（たとえば、λj）を付加するように働く。
ＤＭ光ファイバ通信システムのさらなる一例を示す。実
際のＷＤＭシステムは、伝送パスに沿って間隔をおかれ
た複数の付加／ドロップノード１１２を典型的に含み、
伝送パスからの１つまたは２つ以上のチャネル（たとえ
ば、λj）を除去し、１つまたは２つ以上のチャネル
（たとえば、λj）を付加するように働く。
【００４９】ＷＤＭ送信器は、たとえば図１０に示され
たようなｎチャネルを提供する。ＤＷＴ（および検出
器）１０３は、ＤＷＴ１０３に到着する多重化された光
信号から、情報（たとえば、どのチャネルがどれほどの
パワーで与えられるか、すなわち各チャネルの波長）を
抽出し、対応する電気信号をシステム管理ユニット（Ｓ
ＭＵ）１１１へ提供する。そして、光ＷＤＭ信号は、付
加／ドロップノード１１２へ提供され、チャネルλjが
ドロップされ、新しいチャネルλjが付加される。これ
らの双方ともに通常の方法で行われる。
たようなｎチャネルを提供する。ＤＷＴ（および検出
器）１０３は、ＤＷＴ１０３に到着する多重化された光
信号から、情報（たとえば、どのチャネルがどれほどの
パワーで与えられるか、すなわち各チャネルの波長）を
抽出し、対応する電気信号をシステム管理ユニット（Ｓ
ＭＵ）１１１へ提供する。そして、光ＷＤＭ信号は、付
加／ドロップノード１１２へ提供され、チャネルλjが
ドロップされ、新しいチャネルλjが付加される。これ
らの双方ともに通常の方法で行われる。
【００５０】ドロップされたチャネルは、ドロップチャ
ネル受信器１１３で検出される。電気信号１１８は、Ｓ
ＭＵ１１に提供される。付加チャネル送信器１１４は、
チャネルＤＷＴ１１５（または他の適切なタップ、たと
えば従来技術による単一波長タップ）を付加するため
に、電気制御信号１１７を送信器１１４へ提供するＳＭ
Ｕへ、電気信号１１６を提供するＤＷＴとともに、光チ
ャネルλjを提供する。光チャネルλjは、付加／ドロッ
プノード１１２へ提供され、ＷＤＭ受信器９２へ向かっ
て伝播するＷＤＭ信号ストリームに付加される。ＷＤＭ
送信器９１およびＷＤＭ受信器９２の双方は、それぞれ
電気信号１１９および１２０、１２１および１２２によ
り示されるように、ＳＭＵ１１１の制御下にある。
ネル受信器１１３で検出される。電気信号１１８は、Ｓ
ＭＵ１１に提供される。付加チャネル送信器１１４は、
チャネルＤＷＴ１１５（または他の適切なタップ、たと
えば従来技術による単一波長タップ）を付加するため
に、電気制御信号１１７を送信器１１４へ提供するＳＭ
Ｕへ、電気信号１１６を提供するＤＷＴとともに、光チ
ャネルλjを提供する。光チャネルλjは、付加／ドロッ
プノード１１２へ提供され、ＷＤＭ受信器９２へ向かっ
て伝播するＷＤＭ信号ストリームに付加される。ＷＤＭ
送信器９１およびＷＤＭ受信器９２の双方は、それぞれ
電気信号１１９および１２０、１２１および１２２によ
り示されるように、ＳＭＵ１１１の制御下にある。
【００５１】ＳＭＵが単一の個別ユニットであるとは限
らないが、分配されうるまたはしばしば分配されること
が理解されるであろう。また、図１１のシステムは単な
る例示であって、多くの変形が可能であることが理解さ
れるであろう。たとえば、所定のＤＷＴの１つまたは２
つ以上の検出器は、受信器の検出器であり得る。しか
し、上述した例に共通に、本発明によるＷＤＭ光ファイ
バ通信システムは、チャネル波長および／またはチャネ
ル中のパワーの有無を含むチャネルパワーのそれぞれで
ある信号を提供するために、ＤＷＴを使用し、様々なフ
ィードバックループの手段によりシステム管理を容易に
する。
らないが、分配されうるまたはしばしば分配されること
が理解されるであろう。また、図１１のシステムは単な
る例示であって、多くの変形が可能であることが理解さ
れるであろう。たとえば、所定のＤＷＴの１つまたは２
つ以上の検出器は、受信器の検出器であり得る。しか
し、上述した例に共通に、本発明によるＷＤＭ光ファイ
バ通信システムは、チャネル波長および／またはチャネ
ル中のパワーの有無を含むチャネルパワーのそれぞれで
ある信号を提供するために、ＤＷＴを使用し、様々なフ
ィードバックループの手段によりシステム管理を容易に
する。
【００５２】フィードバックループ自体は、当然のこと
ながら良く知られており、当業者は、具体的な機能およ
びＤＷＴを提供するフィードバックループを容易に具現
化できる。我々は、このようなＷＤＭシステムは、制御
情報を伝えるためにトーンを使用する従来技術によるＷ
ＤＭシステムの上述した欠点が実質的になくなることを
確信する。または、我々は、ＤＷＴ関連検出器の比較的
単純かつ低コストであることのために、この技術的利点
が、比較的低コストで得られることを確信する。
ながら良く知られており、当業者は、具体的な機能およ
びＤＷＴを提供するフィードバックループを容易に具現
化できる。我々は、このようなＷＤＭシステムは、制御
情報を伝えるためにトーンを使用する従来技術によるＷ
ＤＭシステムの上述した欠点が実質的になくなることを
確信する。または、我々は、ＤＷＴ関連検出器の比較的
単純かつ低コストであることのために、この技術的利点
が、比較的低コストで得られることを確信する。
【００５３】
【実施例】ゲルマニウムドープ・コアを有する通常の５
Ｄ(R)信号モードシリカファイバが、通常の方法で重水
素を含まされ、ブレーズド・チャープド・ブラッグ回折
格子をファイバ中に形成するために、位相マスクを通し
て２４２ｎｍレーザ放射に曝される。ファイバは、位相
マスクに対して９度チルトされる。すなわち、ブレーズ
角は、９゜である。位相マスクは、−２．４７ｎｍ／ｃ
ｍのチャープで、１．１１４μｍの中心間隔を有する。
ＵＶ強度は、１ｃｍの半値幅エネルギーで、ファイバの
長手方向に沿って、ガウス関数となった。
Ｄ(R)信号モードシリカファイバが、通常の方法で重水
素を含まされ、ブレーズド・チャープド・ブラッグ回折
格子をファイバ中に形成するために、位相マスクを通し
て２４２ｎｍレーザ放射に曝される。ファイバは、位相
マスクに対して９度チルトされる。すなわち、ブレーズ
角は、９゜である。位相マスクは、−２．４７ｎｍ／ｃ
ｍのチャープで、１．１１４μｍの中心間隔を有する。
ＵＶ強度は、１ｃｍの半値幅エネルギーで、ファイバの
長手方向に沿って、ガウス関数となった。
【００５４】回折格子の成長は、通常の方法で監視さ
れ、所望の回折格子深さに到達したときに、暴露が停止
された。回折格子を１４０℃で１２時間アニールした
後、回折格子は、１５４５ｎｍの中心をもつ５５ｎｍの
範囲の光に対して、光の約１５％をガイドモードから非
ガイドモード（主に、クラッドモード）へ結合させた。
ファイバが大気中にあり、回折格子領域中でファイバの
結合距離内に対象物が無い場合、回折格子は、無視しう
る量のガイドモードパワーを放射モードに結合させるこ
とを確かめた。
れ、所望の回折格子深さに到達したときに、暴露が停止
された。回折格子を１４０℃で１２時間アニールした
後、回折格子は、１５４５ｎｍの中心をもつ５５ｎｍの
範囲の光に対して、光の約１５％をガイドモードから非
ガイドモード（主に、クラッドモード）へ結合させた。
ファイバが大気中にあり、回折格子領域中でファイバの
結合距離内に対象物が無い場合、回折格子は、無視しう
る量のガイドモードパワーを放射モードに結合させるこ
とを確かめた。
【００５５】３ｃｍ×１ｃｍ×０．１ｃｍシリカスラブ
が、結合手段として使用された。スラブの１つの短い側
面が、スラブの１つの長い側面と１２４°の包括的角度
で切断され、研磨され、この長い側面は、研磨される。
そして、回折格子が長い側面の長手方向に中心を合わさ
れ、回折格子のブレーズがスラブ中を指し、ファイバが
３ｃｍ×０．１ｃｍの側面の中心にそって配置されるよ
うに、素材ファイバが研磨された長い側面にエポキシ接
着される。
が、結合手段として使用された。スラブの１つの短い側
面が、スラブの１つの長い側面と１２４°の包括的角度
で切断され、研磨され、この長い側面は、研磨される。
そして、回折格子が長い側面の長手方向に中心を合わさ
れ、回折格子のブレーズがスラブ中を指し、ファイバが
３ｃｍ×０．１ｃｍの側面の中心にそって配置されるよ
うに、素材ファイバが研磨された長い側面にエポキシ接
着される。
【００５６】これは、エポキシが硬化する前に、ファイ
バからスラブに結合される１５４５ｎｍの光の量を最大
化することにより達成される。エポキシは、シリカの屈
折率と一致する１５５０ｎｍにおける屈折率を有する通
常のエポキシであった。ファイバは、回折格子間隔がス
ラブの直角の端部から斜めの端部へ向かう方向に増大す
るように、配置される。エポキシ硬化の後、素材ファイ
バおよびエポキシ接着部は、通常のポリマーファイバコ
ーティングで被覆された。
バからスラブに結合される１５４５ｎｍの光の量を最大
化することにより達成される。エポキシは、シリカの屈
折率と一致する１５５０ｎｍにおける屈折率を有する通
常のエポキシであった。ファイバは、回折格子間隔がス
ラブの直角の端部から斜めの端部へ向かう方向に増大す
るように、配置される。エポキシ硬化の後、素材ファイ
バおよびエポキシ接着部は、通常のポリマーファイバコ
ーティングで被覆された。
【００５７】検出器アレイが、ファイバに面してかつ平
行に、ファイバから２０ｃｍの位置に配置された。この
検出器アレイは、５０μｍの中心間隔を有する５１２個
の通常のＩｎＧａＡｓ検出エレメントから構成された。
各エレメントは、３０μｍの幅で、５００μｍの長さで
あった。この検出器アレイは、隣接エレメントの中心波
長間は、０．１ｎｍ未満しか離れておらず、約４０ｎｍ
の光帯域幅をカバーした。光が長い回折格子間隔から短
い回折格子間隔へファイバ方向に伝播された場合、各エ
レメントにおけるパワーは、時間的に逐次記録され、各
エレメントにより中心波長検出器に関係づけられた。し
たがって、光の光パワースペクトルが、決定される。こ
れは、ＤＷＴの機能を意図したように確立した。
行に、ファイバから２０ｃｍの位置に配置された。この
検出器アレイは、５０μｍの中心間隔を有する５１２個
の通常のＩｎＧａＡｓ検出エレメントから構成された。
各エレメントは、３０μｍの幅で、５００μｍの長さで
あった。この検出器アレイは、隣接エレメントの中心波
長間は、０．１ｎｍ未満しか離れておらず、約４０ｎｍ
の光帯域幅をカバーした。光が長い回折格子間隔から短
い回折格子間隔へファイバ方向に伝播された場合、各エ
レメントにおけるパワーは、時間的に逐次記録され、各
エレメントにより中心波長検出器に関係づけられた。し
たがって、光の光パワースペクトルが、決定される。こ
れは、ＤＷＴの機能を意図したように確立した。
【００５８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、望
ましくない偏光効果を受けることを防止可能な光導波路
タップを含む物品を提供することができる。
ましくない偏光効果を受けることを防止可能な光導波路
タップを含む物品を提供することができる。
【図１】本発明の一実施形態による光通信システムの構
成を示す図。
成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態によるブレーズド・チャー
プド回折格子を含むシステムの関係する部分を示す図。
プド回折格子を含むシステムの関係する部分を示す図。
【図３】伝送スペクトルに一例を示す図。
【図４】本発明の一実施形態によるＤＷＴのスペクトル
分散を示す図。
分散を示す図。
【図５】本発明の一実施形態によるＤＷＴのスペクトル
分散を示す図。
分散を示す図。
【図６】本発明の一実施形態によるＤＷＴの関係する特
徴、すなわち平坦導波路に具現化されたタップを示す
図。
徴、すなわち平坦導波路に具現化されたタップを示す
図。
【図７】本発明のさらなる一実施形態によるＤＷＴの構
成を示す図。
成を示す図。
【図８】本発明の一実施形態による光通信システムの関
連する部分を示す図。
連する部分を示す図。
【図９】ＤＷＴを使用する通信システムの一例を示す
図。
図。
【図１０】ＤＷＴを使用する通信システムの一例を示す
図。
図。
【図１１】ＤＷＴを使用する通信システムの一例を示す
図。
図。
１１ 送信器 １２ 光ファイバ １３ 受信器 １４ ブラッグ回折格子 １５ 結合手段 １６ 信号放射 １７ 焦点 １８ 波長λiの光 １９ 利用手段 ９１ ＷＤＭ送信器 ９２ ＷＤＭ受信器 １０３ ＤＷＴ及び検出器 １１１ システム管理ユニット（ＳＭＵ） １１２ 付加／ドロップノード １１５ 分散的導波路タップ（ＤＷＴ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジェファーソン リン ワグナー アメリカ合衆国、07974 ニュージャージ ー、マレーヒル、マレーヒル スクエア 18
Claims (9)
- 【請求項１】 少なくとも１つのガイドモードにおいて
波長λiの光（１６）を含む光をガイドするための光導
波路（１２）を含む物品（１０）であって、前記光導波
路は、前記光導波路からの波長λiの光を結合させるた
めのタップを含み、前記タップは、少なくともいくらか
の前記波長λiの光を、前記ガイドモードから非ガイド
モードへ導くために選択されたチャープド・ブレーズド
屈折率回折格子（１４）を含み、前記物品は、前記非ガ
イドモードにおいて波長λiの光を利用するための利用
手段（１９）を含むものにおいて、 ａ）前記タップは、分散導波路タップであり、前記非ガ
イドモードが放射モードとなるように、前記ファイバと
光学的に共同関係にある結合手段（１５）をさらに含
み、前記非ガイドモードにおける波長λiの光は、前記
利用手段による利用が可能であり、 ｂ）前記屈折率回折格子（１４）は、前記光導波路と光
学的に共同関係にある結合手段を含まない点を除いて同
一の比較タップにおいて、前記波長λiの光の少なくと
も１部分が、光導波路中のクラッドモードに導かれるよ
うに選択され、 ｃ）前記屈折率回折格子は、放射モードにおける前記波
長λiの光が、前記結合手段の外側の第１の所定位置に
おいて少なくとも１次元について実質的に焦点が合うよ
うに選択されたチャープを有することを特徴とする光導
波路を含む物品。 - 【請求項２】 前記導波路は、λiと異なる波長λjの光
を少なくとも１つのガイドモードにおいてガイドするた
めにさらに適合されており、 前記屈折率回折格子は、前記波長λjの光の少なくとも
いくらかが放射モードに導かれるように、かつ放射モー
ドにおける波長λjの光が、前記第１の所定位置と異な
る第２の所定位置において、少なくとも１次元において
焦点が合うように選択されることを特徴とする請求項１
記載の光導波路を含む物品。 - 【請求項３】 前記利用手段は、実質的にそれぞれ前記
第１および第２の所定位置において、前記波長λiおよ
びλjの光を受信するための手段を含むことを特徴とす
る請求項２記載の光導波路を含む物品。 - 【請求項４】 前記波長λiの光を受信するための手段
は、光を受信するための別個の手段のアレイの一部分で
あることを特徴とする請求項３記載の光導波路を含む物
品。 - 【請求項５】 前記分散導波路タップは、前記導波路と
前記利用手段との間に配置された光分散手段をさらに含
み、波長λiおよびλjの光の間の分解能を改善するよう
に適合されていることを特徴とする請求項２記載の光導
波路を含む物品。 - 【請求項６】 前記物品は、動作波長λ1，λ2．．．λ
i．．λnを有するｎチャネル波長分割多重光ファイバ通
信システムであり、ｎは１よりも大きい整数であり、 前記システムは、前記動作波長の光のための送信手段、
前記動作波長の光のための受信手段、および信号を伝送
するように前記送信手段および受信手段を接続する光フ
ァイバを含み、 前記光ファイバ通信システムは、前記分散導波路タップ
を含むことを特徴とする請求項１記載の光導波路を含む
物品。 - 【請求項７】 前記物品は、送信器、受信器、および信
号を伝送するように前記送信器および受信器を接続する
光ファイバを含み、かつ前記分散導波路タップを含む多
チャネル波長分割多重光ファイバ通信システムであり、 前記導波路タップは、複数の波長分割多重チャネルのそ
れぞれのチャネル波長およびチャネルパワーそれぞれの
出力を提供するために適合され、 前記出力は、複数のチャネルの各チャネルの前記チャネ
ル波長およびチャネルパワーを維持するためのフィード
バック手段を含む利用手段に提供されることを特徴とす
る請求項１記載の光導波路を含む物品。 - 【請求項８】 前記物品は、光導波路により分散導波路
タップに接続された光増幅器、それぞれが前記分散導波
路タップにより提供される光入力および電気出力を有す
る複数の検出器、前記検出器の各電気出力を受信し、前
記受信した電気出力に応じて、光増幅器の動作特性を変
化させる光増幅器制御装置をさらに含み、 前記分散導波路タップは、波長λ1，λ2．．．λi．．
λnの光を含む波長分割多重光を受信し、ｎは１よりも
大きい整数であり、前記波長λ1，λ2．．．λi．．λn
のそれぞれの受信した光の所定の割合を、前記検出器の
それぞれの所定の１つに提供することを特徴とする請求
項１記載の光導波路を含む物品。 - 【請求項９】 前記物品は、送信器、１つまたは２つ以
上の受信器、および信号を伝送するように前記送信器お
よび受信器を接続する光ファイバを含み、かつ前記分散
導波路タップを含む多チャネル波長分割多重光ファイバ
通信システムであり、 前記分散導波路タップは、波長λ1，λ2．．．λnの信
号光を受信し、ｎは１よりも大きい整数であり、前記波
長の１つまたは２つ以上の信号光の所定の割合をそれぞ
れ１つまたは２つ以上の検出器に提供し、前記受信器の
うちの少なくとも１つは、前記検出器のうちの１つを含
むことを特徴とする請求項１記載の光導波路を含む物
品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/741439 | 1996-10-31 | ||
| US08/741,439 US5832156A (en) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Article comprising an optical waveguide tap |
Publications (2)
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