JPH10307308A - 全ファイバ偏光分割スイッチ - Google Patents
全ファイバ偏光分割スイッチInfo
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- JPH10307308A JPH10307308A JP10075038A JP7503898A JPH10307308A JP H10307308 A JPH10307308 A JP H10307308A JP 10075038 A JP10075038 A JP 10075038A JP 7503898 A JP7503898 A JP 7503898A JP H10307308 A JPH10307308 A JP H10307308A
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0136—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour for the control of polarisation, e.g. state of polarisation [SOP] control, polarisation scrambling, TE-TM mode conversion or separation
- G02F1/0144—TE-TM mode separation
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- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3131—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure in optical fibres
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- G—PHYSICS
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- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
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- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課 題】 全ファイバ音響センサ・アレイに使用さ
れる偏光分割スイッチの提供。 【解決手段】 マッハ−ツェンダ型の全光偏光分割スイ
ッチは偏光維持ファイバ、光入力信号、光ポンプ信号、
２つの偏光クロス・カプラ、および偏光分割カプラを含
んでいる。偏光維持ファイバは偏光の配向を維持しなが
ら、光信号と光ポンプ信号を搬送する。第１の偏光クロ
ス・カプラは光信号をほぼ等しい出力を有している２つ
の互いに直交した偏光状態に分割し、光ポンプ信号は存
在している場合に、光信号の第１の部分の位相を光信号
の第２の部分に関して変化させ、第２の偏光クロス・カ
プラはすべての光出力を合成光信号に合成する偏光分割
スイッチ。
れる偏光分割スイッチの提供。 【解決手段】 マッハ−ツェンダ型の全光偏光分割スイ
ッチは偏光維持ファイバ、光入力信号、光ポンプ信号、
２つの偏光クロス・カプラ、および偏光分割カプラを含
んでいる。偏光維持ファイバは偏光の配向を維持しなが
ら、光信号と光ポンプ信号を搬送する。第１の偏光クロ
ス・カプラは光信号をほぼ等しい出力を有している２つ
の互いに直交した偏光状態に分割し、光ポンプ信号は存
在している場合に、光信号の第１の部分の位相を光信号
の第２の部分に関して変化させ、第２の偏光クロス・カ
プラはすべての光出力を合成光信号に合成する偏光分割
スイッチ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチに関
し、詳細にいえば、偏光分割スイッチに関する。
し、詳細にいえば、偏光分割スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】光スイッチの用途には、集積光学機器、
光ファイバ通信および検出システムがある。機械的機
構、電気的機構、熱的機構などではなく、スイッチング
機構として光を利用する光学的スイッチは全光スイッチ
として知られている。全光スイッチは１つの出力ポート
からの光信号を他のポートへ切り換える。これはポンプ
光源からの入力ポンプ信号を印加して、光信号が選択的
に切り換えられるようにすることによって達成される。
このスイッチはポンプ信号に応答して、光信号の光をい
ずれかの出力ポートへ選択的に切り換える。
光ファイバ通信および検出システムがある。機械的機
構、電気的機構、熱的機構などではなく、スイッチング
機構として光を利用する光学的スイッチは全光スイッチ
として知られている。全光スイッチは１つの出力ポート
からの光信号を他のポートへ切り換える。これはポンプ
光源からの入力ポンプ信号を印加して、光信号が選択的
に切り換えられるようにすることによって達成される。
このスイッチはポンプ信号に応答して、光信号の光をい
ずれかの出力ポートへ選択的に切り換える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】典型的な全光スイッチ
の基本構成は、マッハ−ツェンダ干渉計であり、これは
入力光信号を受け取るための第１の光ファイバ・アーム
と、スイッチング・ポンプ信号を受け取るための第２の
光ファイバ・アームとを含んでいる。入力アームは融着
されて、第１のカプラを形成し、このカプラはその後２
つの中間アームへ分岐する。第１のカプラは入力光信号
を等分割し、これが２つの中間アームに入る。２つの中
間アームを再度融着して、２つの出力ポートに分岐する
第２のカプラを形成する。２つの中間アームを通過した
後、２つの信号は第２のカプラによって再合成される。
２つの信号が第２のカプラにおいて位相が合っている場
合には、すべての光が２つの出力ポートの第１のものに
結合される。２つの信号の位相が完全にずれている場合
には、光が２つの出力ポートの他方のものに結合され
る。
の基本構成は、マッハ−ツェンダ干渉計であり、これは
入力光信号を受け取るための第１の光ファイバ・アーム
と、スイッチング・ポンプ信号を受け取るための第２の
光ファイバ・アームとを含んでいる。入力アームは融着
されて、第１のカプラを形成し、このカプラはその後２
つの中間アームへ分岐する。第１のカプラは入力光信号
を等分割し、これが２つの中間アームに入る。２つの中
間アームを再度融着して、２つの出力ポートに分岐する
第２のカプラを形成する。２つの中間アームを通過した
後、２つの信号は第２のカプラによって再合成される。
２つの信号が第２のカプラにおいて位相が合っている場
合には、すべての光が２つの出力ポートの第１のものに
結合される。２つの信号の位相が完全にずれている場合
には、光が２つの出力ポートの他方のものに結合され
る。
【０００４】このような全光スイッチの開発および実装
では、いくつかの問題が生じていた。たとえば、上述の
スイッチでの問題の一つは、ポンプ入力が存在していな
い場合に、２つのアームの長さの違いによる位相バイア
スをきわめて精密な値（たとえば、０）にセットしなけ
ればならないことである。このことは２つのアームの相
対長さを波長の数分の一に慎重に制御することを必要と
する。数センチメートル以上という典型的なアーム長さ
の場合、これはきわめて困難であることが判明してい
る。この問題は通常、マッハ−ツェンダ・ファイバ・ア
ームの一方におかれた位相変調器を使用して外部の定常
位相シフトを印加し、それ故位相バイアスを希望する値
にセットすることによって軽減される。この技法は当分
野において周知である。
では、いくつかの問題が生じていた。たとえば、上述の
スイッチでの問題の一つは、ポンプ入力が存在していな
い場合に、２つのアームの長さの違いによる位相バイア
スをきわめて精密な値（たとえば、０）にセットしなけ
ればならないことである。このことは２つのアームの相
対長さを波長の数分の一に慎重に制御することを必要と
する。数センチメートル以上という典型的なアーム長さ
の場合、これはきわめて困難であることが判明してい
る。この問題は通常、マッハ−ツェンダ・ファイバ・ア
ームの一方におかれた位相変調器を使用して外部の定常
位相シフトを印加し、それ故位相バイアスを希望する値
にセットすることによって軽減される。この技法は当分
野において周知である。
【０００５】これまでに生じていた第２の問題は、位相
変調器によって導入されるバイアスが外部温度の変動に
きわめて敏感だということである。アームのファイバ長
さが数百波長だけでも等しくなく、装置の平均温度が変
化した場合には、２つのファイバの指数と長さが両方と
も異なる量だけ変化し、これによって伝播路の長さの違
いによる位相差も変化する。この相違は温度変動によ
る、ファイバの長さに比例した伸縮によって引き起こさ
れるものであるから、長いファイバの伸びは短いファイ
バよりも大きく、それ故位相の不平衡を引き起こす。こ
の位相の不平衡はマッハ−ツェンダ干渉計の出力ポート
における信号出力分割比を変動させる。通常、このよう
な変化は干渉計の環境の周囲温度が華氏で数度変化する
のにかかる時間に匹敵するタイム・スケールで示される
こととなる。
変調器によって導入されるバイアスが外部温度の変動に
きわめて敏感だということである。アームのファイバ長
さが数百波長だけでも等しくなく、装置の平均温度が変
化した場合には、２つのファイバの指数と長さが両方と
も異なる量だけ変化し、これによって伝播路の長さの違
いによる位相差も変化する。この相違は温度変動によ
る、ファイバの長さに比例した伸縮によって引き起こさ
れるものであるから、長いファイバの伸びは短いファイ
バよりも大きく、それ故位相の不平衡を引き起こす。こ
の位相の不平衡はマッハ−ツェンダ干渉計の出力ポート
における信号出力分割比を変動させる。通常、このよう
な変化は干渉計の環境の周囲温度が華氏で数度変化する
のにかかる時間に匹敵するタイム・スケールで示される
こととなる。
【０００６】干渉計は温度勾配に対しても敏感である。
たとえば、２つのアームの温度が２つのアームの間の温
度勾配によって異なる量変化した場合、出力ポートにお
ける信号出力分割比も変化するが、この変化はより迅速
なものである。
たとえば、２つのアームの温度が２つのアームの間の温
度勾配によって異なる量変化した場合、出力ポートにお
ける信号出力分割比も変化するが、この変化はより迅速
なものである。
【０００７】マッハ−ツェンダ干渉計がポンプされてい
るかポンプされていないかにか関わりなく存在している
上述の温度依存効果は両方とも望ましくない。実際問題
として、これらの効果はファイバ・アームを物理的にで
きる限り互いに近接させ、ファイバ・アームの長さをで
きる限り等しくすることによって軽減される。しかしな
がら、一般に、これらの測定値はマッハ−ツェンダ干渉
計の出力を（ポンプ信号がない場合に）多くの用途に必
要な程度に安定させておくのに十分なものではない。
るかポンプされていないかにか関わりなく存在している
上述の温度依存効果は両方とも望ましくない。実際問題
として、これらの効果はファイバ・アームを物理的にで
きる限り互いに近接させ、ファイバ・アームの長さをで
きる限り等しくすることによって軽減される。しかしな
がら、一般に、これらの測定値はマッハ−ツェンダ干渉
計の出力を（ポンプ信号がない場合に）多くの用途に必
要な程度に安定させておくのに十分なものではない。
【０００８】したがって、干渉計の出力結合比を能動的
に安定化させるために用いられている他の方法は、出力
ポートの一つにおける信号を検出し、基準値と比較し
て、基準値と検出した出力信号との間の差に比例した誤
差信号を生成する制御ループを使用することである。こ
の誤差信号は次いで増幅され、誤差信号を動的にゼロと
するのに十分な層を印加するようにバイアスを設定する
同位相変調器に給送される。
に安定化させるために用いられている他の方法は、出力
ポートの一つにおける信号を検出し、基準値と比較し
て、基準値と検出した出力信号との間の差に比例した誤
差信号を生成する制御ループを使用することである。こ
の誤差信号は次いで増幅され、誤差信号を動的にゼロと
するのに十分な層を印加するようにバイアスを設定する
同位相変調器に給送される。
【０００９】バイアスの能動安定化は適切な働きをする
ものであるが、これは扱いにくいものであり、装置コス
トを増加させ、光信号にアクセスする必要があり、また
信号を動的に切り換える場合に技術的な難点につながる
ものである。最も重要なのは、能動安定化にはスイッチ
を動作させる電子回路が必要なことであり、これはセン
サ・アレイや、電子的接続を小型化することが望ましい
その他の用途には通常受け入れられないものである。
ものであるが、これは扱いにくいものであり、装置コス
トを増加させ、光信号にアクセスする必要があり、また
信号を動的に切り換える場合に技術的な難点につながる
ものである。最も重要なのは、能動安定化にはスイッチ
を動作させる電子回路が必要なことであり、これはセン
サ・アレイや、電子的接続を小型化することが望ましい
その他の用途には通常受け入れられないものである。
【００１０】マッハ−ツェンダ干渉スイッチにおける他
の望ましくない効果は、入力ポンプ出力の効果によって
引き起こされる。具体的にいうと、ポンプ信号が一方の
アームだけに印加されるため、熱がそのアーム内に発生
するが、ポンプ出力を搬送していないアームに発生しな
い。この温度の変化はポンプ誘導熱位相シフトを生じさ
せ、これがポンプをオンとしたときにマッハ−ツェンダ
干渉計に対する結合比に不平衡を引き起こす。この効果
は熱的なものであるため、通常遅いものであり、ポンプ
がオフとされた後に不平衡が消えるまでに数マイクロ秒
以上が必要となる。用途によっては、この効果は重大な
問題となる。
の望ましくない効果は、入力ポンプ出力の効果によって
引き起こされる。具体的にいうと、ポンプ信号が一方の
アームだけに印加されるため、熱がそのアーム内に発生
するが、ポンプ出力を搬送していないアームに発生しな
い。この温度の変化はポンプ誘導熱位相シフトを生じさ
せ、これがポンプをオンとしたときにマッハ−ツェンダ
干渉計に対する結合比に不平衡を引き起こす。この効果
は熱的なものであるため、通常遅いものであり、ポンプ
がオフとされた後に不平衡が消えるまでに数マイクロ秒
以上が必要となる。用途によっては、この効果は重大な
問題となる。
【００１１】マッハ・ツェンダ・スイッチにおいては、
全体的な温度変化の効果を最小限とするために、２つの
ファイバ・アームがほぼ同一の長さを有していること
が、熱安定性によって規定される。スイッチが広い温度
範囲（たとえば、華氏数十度程度の）で動作するもので
ある場合、マッハ−ツェンダ干渉スイッチを形成する２
つのカプラの分割比は温度によって変動するものであっ
てはならない。さらに、上記で検討したように、温度勾
配を最小限としなければならない。
全体的な温度変化の効果を最小限とするために、２つの
ファイバ・アームがほぼ同一の長さを有していること
が、熱安定性によって規定される。スイッチが広い温度
範囲（たとえば、華氏数十度程度の）で動作するもので
ある場合、マッハ−ツェンダ干渉スイッチを形成する２
つのカプラの分割比は温度によって変動するものであっ
てはならない。さらに、上記で検討したように、温度勾
配を最小限としなければならない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】好ましい実施の形態の目
的は、１本の光ファイバだけを利用する全光マッハ−ツ
ェンダ型スイッチを改善することである。単一のファイ
バは偏光維持（ＰＭ）ファイバであることが好ましい。
単一のファイバ内に干渉計の両方のアームがある、単一
のファイバだけを使用する設計には、機械適応力や熱変
動などの環境的影響に対する感度が低いという利点があ
る。本発明の用途の一つは全ファイバ音響センサ・アレ
イに使用される偏光分割スイッチである。
的は、１本の光ファイバだけを利用する全光マッハ−ツ
ェンダ型スイッチを改善することである。単一のファイ
バは偏光維持（ＰＭ）ファイバであることが好ましい。
単一のファイバ内に干渉計の両方のアームがある、単一
のファイバだけを使用する設計には、機械適応力や熱変
動などの環境的影響に対する感度が低いという利点があ
る。本発明の用途の一つは全ファイバ音響センサ・アレ
イに使用される偏光分割スイッチである。
【００１３】本発明の一態様は、偏光維持ファイバを備
えている全ファイバ偏光分割スイッチである。偏光維持
ファイバは第１の光信号を受ける信号入力ポートと、光
ポンプ信号を受けるポンプ入力ポートであって、ポンプ
信号がポンプ入力ポートにおいて選択的に存在していた
り、存在していなかったりするポンプ入力ポートと、第
１の信号出力ポートと、第２の信号出力ポートとを備え
ている。（ポンプ入力ポートは信号入力ポートと同一の
ものであってもよい。ポンプ入力ポートは信号出力ポー
トの一つと同一のものであってもよい。）第１の偏光ク
ロス・カプラが偏光維持ファイバ上に形成され、光信号
と光通信を行う。第１の偏光クロス・カプラは光信号を
第１および第２の互いに直交する偏光状態に分離し、各
偏光状態はほぼ等しい光出力を有している。第２の偏光
クロス・カプラは第１の偏光クロス・カプラと直列に接
続され、光信号と光通信を行う。第２の偏光クロス・カ
プラは光ポンプ信号の有無に応じて、第１および第２の
偏光状態を、第１の好ましい偏光状態または第２の好ま
しい偏光状態を有している合成光信号に選択的に再合成
する。偏光分割カプラは偏光維持ファイバに接続されて
いる。偏光分割カプラは、結合光信号が第１の好ましい
偏光状態を有している場合には、合成光信号を第１の出
力ポートに結合し、合成光信号が第２の好ましい偏光状
態を有している場合には、合成光信号を第２の出力ポー
トへ結合する。
えている全ファイバ偏光分割スイッチである。偏光維持
ファイバは第１の光信号を受ける信号入力ポートと、光
ポンプ信号を受けるポンプ入力ポートであって、ポンプ
信号がポンプ入力ポートにおいて選択的に存在していた
り、存在していなかったりするポンプ入力ポートと、第
１の信号出力ポートと、第２の信号出力ポートとを備え
ている。（ポンプ入力ポートは信号入力ポートと同一の
ものであってもよい。ポンプ入力ポートは信号出力ポー
トの一つと同一のものであってもよい。）第１の偏光ク
ロス・カプラが偏光維持ファイバ上に形成され、光信号
と光通信を行う。第１の偏光クロス・カプラは光信号を
第１および第２の互いに直交する偏光状態に分離し、各
偏光状態はほぼ等しい光出力を有している。第２の偏光
クロス・カプラは第１の偏光クロス・カプラと直列に接
続され、光信号と光通信を行う。第２の偏光クロス・カ
プラは光ポンプ信号の有無に応じて、第１および第２の
偏光状態を、第１の好ましい偏光状態または第２の好ま
しい偏光状態を有している合成光信号に選択的に再合成
する。偏光分割カプラは偏光維持ファイバに接続されて
いる。偏光分割カプラは、結合光信号が第１の好ましい
偏光状態を有している場合には、合成光信号を第１の出
力ポートに結合し、合成光信号が第２の好ましい偏光状
態を有している場合には、合成光信号を第２の出力ポー
トへ結合する。
【００１４】偏光維持ファイバは、光信号の偏光状態を
維持するように構成された光ファイバであることが好ま
しい。また、第１の光信号が第１の方向へ伝播し、光ポ
ンプ信号が第１の方向と反対の方向へ伝播することも好
ましい。偏光クロス・カプラがコーム構造によって形成
されることが好ましい。好ましい実施の形態において、
偏光クロス・カプラは光格子によって形成される。特に
好ましい実施の形態において、偏光分割カプラは光信号
の偏光状態に応じて光信号を、第１および第２出力ポー
トの一方へ結合する。ポンプ信号は切り換えられる信号
とは異なる光波長であり、偏光分割カプラはポンプ信号
を結合しない。
維持するように構成された光ファイバであることが好ま
しい。また、第１の光信号が第１の方向へ伝播し、光ポ
ンプ信号が第１の方向と反対の方向へ伝播することも好
ましい。偏光クロス・カプラがコーム構造によって形成
されることが好ましい。好ましい実施の形態において、
偏光クロス・カプラは光格子によって形成される。特に
好ましい実施の形態において、偏光分割カプラは光信号
の偏光状態に応じて光信号を、第１および第２出力ポー
トの一方へ結合する。ポンプ信号は切り換えられる信号
とは異なる光波長であり、偏光分割カプラはポンプ信号
を結合しない。
【００１５】本発明がポンプ信号の未使用部分がスイッ
チから伝播することを可能とするポンプ出力ポートをさ
らに含んでいることが好ましい。本発明の他の態様は光
信号の切換え方法である。この方法は第１の入力ポート
を有している偏光維持ファイバへ偏光光信号を入力する
ステップと、偏光維持ファイバの第２の入力ポートへ光
ポンプ信号を選択的に入力するステップと、第１の偏光
状態を有している第１の信号部分と第２の偏光状態を有
している第２の信号部分に光信号を分割し、第１の偏光
状態を有している第１の信号部分が第２の偏光状態を有
している第２の偏光状態に対してほぼ等しい光出力を有
しているステップと、光信号が存在している場合に、第
２の信号部分に関して第１の信号部分に位相変化を選択
的に引き起こすステップと、第１および第２の信号部分
を、前記位相変化によって左右される合成偏光状態を有
している合成光信号に合成するステップと、合成光信号
を結合するステップとを備えている。合成光信号は光ポ
ンプ信号が存在しているときに、合成偏光状態が位相変
化によって生じる場合に、第１の出力ポートへ結合さ
れ、光ポンプ信号が存在していないときに、合成偏光状
態が位相変化から生じた場合に、第２の出力ポートへ結
合される。好ましい方法の一つにおいて、偏光クロス・
カプラは偏光維持ファイバに機械的応力を周期的にかけ
ることによって形成される。他の好ましい方法におい
て、偏光クロス・カプラはレーザからの紫外線によって
偏光維持ファイバ内に周期的に書き込まれる光格子であ
る。偏光分割カプラを使用して、光信号の偏光状態に応
じて、光信号を第１または第２の出力ポートの一方へ結
合する。
チから伝播することを可能とするポンプ出力ポートをさ
らに含んでいることが好ましい。本発明の他の態様は光
信号の切換え方法である。この方法は第１の入力ポート
を有している偏光維持ファイバへ偏光光信号を入力する
ステップと、偏光維持ファイバの第２の入力ポートへ光
ポンプ信号を選択的に入力するステップと、第１の偏光
状態を有している第１の信号部分と第２の偏光状態を有
している第２の信号部分に光信号を分割し、第１の偏光
状態を有している第１の信号部分が第２の偏光状態を有
している第２の偏光状態に対してほぼ等しい光出力を有
しているステップと、光信号が存在している場合に、第
２の信号部分に関して第１の信号部分に位相変化を選択
的に引き起こすステップと、第１および第２の信号部分
を、前記位相変化によって左右される合成偏光状態を有
している合成光信号に合成するステップと、合成光信号
を結合するステップとを備えている。合成光信号は光ポ
ンプ信号が存在しているときに、合成偏光状態が位相変
化によって生じる場合に、第１の出力ポートへ結合さ
れ、光ポンプ信号が存在していないときに、合成偏光状
態が位相変化から生じた場合に、第２の出力ポートへ結
合される。好ましい方法の一つにおいて、偏光クロス・
カプラは偏光維持ファイバに機械的応力を周期的にかけ
ることによって形成される。他の好ましい方法におい
て、偏光クロス・カプラはレーザからの紫外線によって
偏光維持ファイバ内に周期的に書き込まれる光格子であ
る。偏光分割カプラを使用して、光信号の偏光状態に応
じて、光信号を第１または第２の出力ポートの一方へ結
合する。
【００１６】本発明はその実施の形態についての以下の
詳細な説明ならびに添付図面から完全に理解されよう。
詳細な説明ならびに添付図面から完全に理解されよう。
【発明の実施の形態】典型的な全光スイッチの基本構成
を図１に示す。図１の構成を通常、マッハ−ツェンダ干
渉計と呼ぶ。図１に示すように、マッハ−ツェンダ・フ
ァイバ干渉スイッチ１００は入力光信号を受ける第１の
入力アーム１０５を含んでおり、またスイッチング・ポ
ンプ信号を受ける第２の入力アーム１１０を含んでい
る。入力アーム１０５、１１０を融着して、２つの出力
アーム１２５、１３０へ分岐するカプラ１２０を形成す
る。いくつかの構成において、アーム１２５、１３０そ
れぞれの部分１３５、１４０を処理して、非線形領域を
形成する。アーム１２５、１３０を再度融着して、出力
ポート１５５、１６０に分岐するカプラ要素１５０を形
成する。
を図１に示す。図１の構成を通常、マッハ−ツェンダ干
渉計と呼ぶ。図１に示すように、マッハ−ツェンダ・フ
ァイバ干渉スイッチ１００は入力光信号を受ける第１の
入力アーム１０５を含んでおり、またスイッチング・ポ
ンプ信号を受ける第２の入力アーム１１０を含んでい
る。入力アーム１０５、１１０を融着して、２つの出力
アーム１２５、１３０へ分岐するカプラ１２０を形成す
る。いくつかの構成において、アーム１２５、１３０そ
れぞれの部分１３５、１４０を処理して、非線形領域を
形成する。アーム１２５、１３０を再度融着して、出力
ポート１５５、１６０に分岐するカプラ要素１５０を形
成する。
【００１７】受動形態（すなわち、非線形領域１３５、
１４０を含んでいない、または利用しない形態）におい
て、波長λs の入力信号が入力アーム１０５へ供給さ
れ、第１のカプラ１２０によって、２つのアーム１２
５、１３０へ入る第１および第２の部分に等分される。
それぞれのアームを通過した後、２つの信号部分が第２
のカプラ１５０によって再合成される。第２のカプラ１
５０において２つの部分の位相が合っている（すなわ
ち、これらの位相差がゼロであるか、２πの倍数に等し
い）場合、これらは上部出力ポート１５５で構成上再合
成される。すなわち、すべての信号が出力ポート１５５
から出る。しかしながら、アーム１２５、１３０を通過
する２つの信号が第２のカプラ１５０に到達したとき
に、これらの信号の位相が完全にずれている場合（すな
わち、これらの位相差がπ、３πなどである場合）、信
号が下部出力ポート１６０において構成上再合成され、
ほとんどすべての信号が下部ポートから出る。位相差が
中間値である（０超で、π未満であるか、π超で、２π
未満である）場合、信号の第１の部分が上部出力ポート
１５５から出、信号の第２の部分が下部出力ポート１６
０から出る。この場合、出力信号の強さの比はカプラ１
５０に入る２つの信号の間の位相差によって決定され
る。この原理は周知のものであり、特定の融着または研
磨ファイバ・カプラを使用してマッハ−ツェンダ干渉フ
ァイバ・スイッチを形成するマッハ−ツェンダ・ファイ
バ装置の多くの用途が文献で報告されている。たとえ
ば、マッハ−ツェンダ型の光スイッチとその用途が米国
特許５２９７２２４号で説明されている。
１４０を含んでいない、または利用しない形態）におい
て、波長λs の入力信号が入力アーム１０５へ供給さ
れ、第１のカプラ１２０によって、２つのアーム１２
５、１３０へ入る第１および第２の部分に等分される。
それぞれのアームを通過した後、２つの信号部分が第２
のカプラ１５０によって再合成される。第２のカプラ１
５０において２つの部分の位相が合っている（すなわ
ち、これらの位相差がゼロであるか、２πの倍数に等し
い）場合、これらは上部出力ポート１５５で構成上再合
成される。すなわち、すべての信号が出力ポート１５５
から出る。しかしながら、アーム１２５、１３０を通過
する２つの信号が第２のカプラ１５０に到達したとき
に、これらの信号の位相が完全にずれている場合（すな
わち、これらの位相差がπ、３πなどである場合）、信
号が下部出力ポート１６０において構成上再合成され、
ほとんどすべての信号が下部ポートから出る。位相差が
中間値である（０超で、π未満であるか、π超で、２π
未満である）場合、信号の第１の部分が上部出力ポート
１５５から出、信号の第２の部分が下部出力ポート１６
０から出る。この場合、出力信号の強さの比はカプラ１
５０に入る２つの信号の間の位相差によって決定され
る。この原理は周知のものであり、特定の融着または研
磨ファイバ・カプラを使用してマッハ−ツェンダ干渉フ
ァイバ・スイッチを形成するマッハ−ツェンダ・ファイ
バ装置の多くの用途が文献で報告されている。たとえ
ば、マッハ−ツェンダ型の光スイッチとその用途が米国
特許５２９７２２４号で説明されている。
【００１８】上記で簡単に検討したように、マッハ−ツ
ェンダ干渉ファイバ・スイッチの現行の用途の一つは、
全光スイッチングである。本願によれば、領域１３５、
１４０は非線形効果を示すファイバ製である。たとえ
ば、構成の中には標準のシリカ・ファイバ（固有のカー
効果を有する）または非線形カー効果を向上させたり、
これを強めるドーパント濃度を有する他のドープ・ファ
イバを使用するものもある。当分野において周知のよう
に、カー効果は光信号を搬送するファイバの屈折率（た
とえば、λs という波長における）が信号自体の強さに
より、またファイバ中を伝播するほかの光強さによって
若干変更された場合に生じる現象である。全光スイッチ
ングを達成するために、ポンプ信号（波長λs とは異な
る波長λpの）を第２のポーと１１０へ注入する。第１
のカプラ１２０は波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）で
あって、波長λs の信号が両方のアームの間で等分され
ている（すなわち、５０％という結合比を示している）
際に、異なる波長λp を有するポンプが上部出力アーム
１２５に結合されない（すなわち、０％という結合比を
示す）ように設計されている。すべてのポンプ出力がそ
れ故、マッハ−ツェンダ干渉計の下部出力アーム１３０
に結合される。
ェンダ干渉ファイバ・スイッチの現行の用途の一つは、
全光スイッチングである。本願によれば、領域１３５、
１４０は非線形効果を示すファイバ製である。たとえ
ば、構成の中には標準のシリカ・ファイバ（固有のカー
効果を有する）または非線形カー効果を向上させたり、
これを強めるドーパント濃度を有する他のドープ・ファ
イバを使用するものもある。当分野において周知のよう
に、カー効果は光信号を搬送するファイバの屈折率（た
とえば、λs という波長における）が信号自体の強さに
より、またファイバ中を伝播するほかの光強さによって
若干変更された場合に生じる現象である。全光スイッチ
ングを達成するために、ポンプ信号（波長λs とは異な
る波長λpの）を第２のポーと１１０へ注入する。第１
のカプラ１２０は波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）で
あって、波長λs の信号が両方のアームの間で等分され
ている（すなわち、５０％という結合比を示している）
際に、異なる波長λp を有するポンプが上部出力アーム
１２５に結合されない（すなわち、０％という結合比を
示す）ように設計されている。すべてのポンプ出力がそ
れ故、マッハ−ツェンダ干渉計の下部出力アーム１３０
に結合される。
【００１９】干渉計１００の領域１４０の非線形特性の
ため、ポンプ出力は下部アーム１３０の領域１４０にお
けるファイバ・コアの屈折率を改変する。ポンプ光から
のエネルギーはファイバ領域１４０に吸収され、ファイ
バ内の電子が高エネルギー・ビームとなるようにする。
これによって、ファイバの伝播特性が変化するので、フ
ァイバ・コアの屈折率が信号波長λs を含む波長の光に
対して変動する。下部アーム１３０内の信号が伝播する
領域における屈折率を変化させることにより、信号の波
長の有効な変化が生じる（すなわち、λs からλs ±Δ
λへ）が生じる。波長のこの変化は非線形領域１４０に
対してだけ有効であり、信号はλs へ戻ってから、カプ
ラ１５０へ入る。非線形領域１４０の長さを採用した場
合、波長の変化は下部アーム１３０において非線形位相
シフトδφを受ける波長λs における入力信号と等価で
ある。
ため、ポンプ出力は下部アーム１３０の領域１４０にお
けるファイバ・コアの屈折率を改変する。ポンプ光から
のエネルギーはファイバ領域１４０に吸収され、ファイ
バ内の電子が高エネルギー・ビームとなるようにする。
これによって、ファイバの伝播特性が変化するので、フ
ァイバ・コアの屈折率が信号波長λs を含む波長の光に
対して変動する。下部アーム１３０内の信号が伝播する
領域における屈折率を変化させることにより、信号の波
長の有効な変化が生じる（すなわち、λs からλs ±Δ
λへ）が生じる。波長のこの変化は非線形領域１４０に
対してだけ有効であり、信号はλs へ戻ってから、カプ
ラ１５０へ入る。非線形領域１４０の長さを採用した場
合、波長の変化は下部アーム１３０において非線形位相
シフトδφを受ける波長λs における入力信号と等価で
ある。
【００２０】下部アーム１３０内の信号が、位相シフト
δφと等価なカー誘導波長変化を受けるとともに、上部
アーム１２５内の信号が位相シフトを受けないため（ポ
ンプ出力が上部アームに入らないので、上部アームの屈
折率が実質的に変化しないままであるため）、相対位相
シフトが上部アーム１２５内の信号と下部アーム１３０
内の信号との間に誘導される。さらに、２つのアーム１
２５、１３０の長さの違いのため、カプラ１５０内で再
合成された２つの信号の間に、相対位相差が認められ
る。したがって、２つの信号が第２のカプラ１５０によ
って再合成された場合、これらの相対位相差はδφに、
上部アーム１２５と下部アーム１３０の間の伝播路の長
さの相違による若干の定位相シフトを加えたものとな
る。δφとこの定位相差の合計を以下でΔφと呼ぶ。
δφと等価なカー誘導波長変化を受けるとともに、上部
アーム１２５内の信号が位相シフトを受けないため（ポ
ンプ出力が上部アームに入らないので、上部アームの屈
折率が実質的に変化しないままであるため）、相対位相
シフトが上部アーム１２５内の信号と下部アーム１３０
内の信号との間に誘導される。さらに、２つのアーム１
２５、１３０の長さの違いのため、カプラ１５０内で再
合成された２つの信号の間に、相対位相差が認められ
る。したがって、２つの信号が第２のカプラ１５０によ
って再合成された場合、これらの相対位相差はδφに、
上部アーム１２５と下部アーム１３０の間の伝播路の長
さの相違による若干の定位相シフトを加えたものとな
る。δφとこの定位相差の合計を以下でΔφと呼ぶ。
【００２１】ポンプ入力がないときに、アーム１２５、
１３０を通る伝播路の相違による位相差がゼロになるよ
うに較正されている（すなわち、ほぼすべての入力信号
が上部出力ポート１５５から出るようになる）と想定す
ると、ポンプ出力をδφ＝πとなるように選択した場
合、ポンプの存在下に、ほぼすべての信号出力が下部ポ
ート１６０から出るので、入力信号が上部ポート１５５
から下部ポート１６０へ効果的に切り換えられる。ポン
プ出力がオンになっている限りにおいてだけ、入力信号
が切り換えられるのであるため、このタイプのスイッチ
がラッチ・スイッチではないことに留意すべきである。
ポンプ出力がオフとなった場合、下部アーム１３０に含
まれている非線形が要因とならなくなるため、信号出力
は上部ポート１５５へ戻る。
１３０を通る伝播路の相違による位相差がゼロになるよ
うに較正されている（すなわち、ほぼすべての入力信号
が上部出力ポート１５５から出るようになる）と想定す
ると、ポンプ出力をδφ＝πとなるように選択した場
合、ポンプの存在下に、ほぼすべての信号出力が下部ポ
ート１６０から出るので、入力信号が上部ポート１５５
から下部ポート１６０へ効果的に切り換えられる。ポン
プ出力がオンになっている限りにおいてだけ、入力信号
が切り換えられるのであるため、このタイプのスイッチ
がラッチ・スイッチではないことに留意すべきである。
ポンプ出力がオフとなった場合、下部アーム１３０に含
まれている非線形が要因とならなくなるため、信号出力
は上部ポート１５５へ戻る。
【００２２】上述したように、マッハ−ツェンダ・スイ
ッチはこれまで２本の独立した単一モードファイバを利
用して設計されてきている。本発明の好ましい実施の形
態において、マッハ−ツェンダ・スイッチは偏光維持フ
ァイバ（ＰＭＦ）を１本だけ備えている。図２はマッハ
−ツェンダ偏光分割スイッチ（ＰＳＳ）２００の構成を
示す。ＰＳＳ２００は２つの偏光クロス・カプラ（ＰＣ
Ｃ）２１０、２１５を有しているＰＭＦ２０５と、中間
領域２１８と、偏光分割カプラ（ＰＳＣ）２２０とを備
えている。ＰＭＦ２０５はＰＭＦ２０５の偏光軸に沿っ
てラッチされたときに、光信号λs ２０３の線形偏光状
態を維持する。光信号２０３が直交偏光状態と平行偏光
状態の両方を有しており、かつＰＭＦ２０５へ放出され
る場合、それぞれの偏光状態が維持される。ＰＳＳ２０
０における光信号２０３は単一偏光状態で放出されるの
が理想的である。ＰＳＳ２００は光信号を通すようにバ
イアスされ、光ポンプ信号λp ２０４が存在しておら
ず、また光信号が切り換えられていない場合に、光信号
を元の偏光状態に完全に残す。光信号２０３は第１のＰ
ＣＣ２１０へ入ると、λSp1 およびλSp2 で表され、各
々がほぼ半分の光出力を有している互いに直角な偏光状
態に分離する。２つの偏光状態の信号は、図１の非線形
領域１３５、１４０と類似した非線形領域であるファイ
バ２０５の中間領域２１８を通過する。信号は次いで第
２のＰＣＣ２１５へ入り、このカプラは光出力を合成光
信号２２２へ再合成する。ポンプ信号が存在していない
場合、合成光信号２２２は元の偏光状態であり、第１の
出力ポート２３０へ結合され、このポートから第１の出
力信号２３２として放出される。光ポンプ信号が存在し
ている場合、合成光信号２２２は第１の偏光状態に直交
する第２の偏光状態であり、ＰＳＣ２２０の第２の出力
ポート２２５へ切り換えられ、このポートから第２の出
力信号２３４として放出される。以下の検討は光出力が
ＰＣＣ２１０、２１５によりどのように転送されるかを
簡単に説明するものである。
ッチはこれまで２本の独立した単一モードファイバを利
用して設計されてきている。本発明の好ましい実施の形
態において、マッハ−ツェンダ・スイッチは偏光維持フ
ァイバ（ＰＭＦ）を１本だけ備えている。図２はマッハ
−ツェンダ偏光分割スイッチ（ＰＳＳ）２００の構成を
示す。ＰＳＳ２００は２つの偏光クロス・カプラ（ＰＣ
Ｃ）２１０、２１５を有しているＰＭＦ２０５と、中間
領域２１８と、偏光分割カプラ（ＰＳＣ）２２０とを備
えている。ＰＭＦ２０５はＰＭＦ２０５の偏光軸に沿っ
てラッチされたときに、光信号λs ２０３の線形偏光状
態を維持する。光信号２０３が直交偏光状態と平行偏光
状態の両方を有しており、かつＰＭＦ２０５へ放出され
る場合、それぞれの偏光状態が維持される。ＰＳＳ２０
０における光信号２０３は単一偏光状態で放出されるの
が理想的である。ＰＳＳ２００は光信号を通すようにバ
イアスされ、光ポンプ信号λp ２０４が存在しておら
ず、また光信号が切り換えられていない場合に、光信号
を元の偏光状態に完全に残す。光信号２０３は第１のＰ
ＣＣ２１０へ入ると、λSp1 およびλSp2 で表され、各
々がほぼ半分の光出力を有している互いに直角な偏光状
態に分離する。２つの偏光状態の信号は、図１の非線形
領域１３５、１４０と類似した非線形領域であるファイ
バ２０５の中間領域２１８を通過する。信号は次いで第
２のＰＣＣ２１５へ入り、このカプラは光出力を合成光
信号２２２へ再合成する。ポンプ信号が存在していない
場合、合成光信号２２２は元の偏光状態であり、第１の
出力ポート２３０へ結合され、このポートから第１の出
力信号２３２として放出される。光ポンプ信号が存在し
ている場合、合成光信号２２２は第１の偏光状態に直交
する第２の偏光状態であり、ＰＳＣ２２０の第２の出力
ポート２２５へ切り換えられ、このポートから第２の出
力信号２３４として放出される。以下の検討は光出力が
ＰＣＣ２１０、２１５によりどのように転送されるかを
簡単に説明するものである。
【００２３】ＰＣＣ２１０による２つの偏光への光出力
の転送は周期的にファイバ２０５に応力を帰るコーム構
造を使用して達成するのが有利である。このようなコー
ム構造は、たとえば参照することにより本明細書の一部
となる米国特許第４８７２７３８号に示されている。応
力はファイバ２０５にある光信号２０３の正規の偏光状
態を変化させる。ファイバに長い部分にわたって応力を
かけた場合、２つの偏光のビート長さの半分に等しい長
さの間に、出力は一つの偏光から他の偏光へ転送され
る。次の半分のビート長さにわたり、出力は元の偏光へ
転送され、戻される。それ故、全ビート長さにわたっ
て、正味出力は転送されない。コーム構造は半分のビー
ト長さの間ファイバに応力をかけ、次の半分のビート長
さの間ファイバに応力をかけないように構成される。応
力部分および無応力部分は１ビート長さの周期で反復さ
れる。各応力位置における偏光の間の結合は累積して、
一つの偏光から他の偏光までの全体的な正味の結合をも
たらす。コームはいくつかの周期的な応力位置を有して
いて、入力偏光状態の約５０％の光出力の、信号波長λ
s の第２の偏光状態への全体的な公称結合をもたらすよ
うに設計される。光信号２０３およびポンプ信号２０４
は異なる波長を有している。したがって、ビート長さは
ポンプと信号とでは異なっている。各応力位置の長さ
は、ポンプがほぼゼロの正味結合を有するように選択さ
れる。ＰＭＦ２０５の場合、コームは効率を最大とする
ため主偏光軸に対して４５°の角度で接続されるのが好
ましい。
の転送は周期的にファイバ２０５に応力を帰るコーム構
造を使用して達成するのが有利である。このようなコー
ム構造は、たとえば参照することにより本明細書の一部
となる米国特許第４８７２７３８号に示されている。応
力はファイバ２０５にある光信号２０３の正規の偏光状
態を変化させる。ファイバに長い部分にわたって応力を
かけた場合、２つの偏光のビート長さの半分に等しい長
さの間に、出力は一つの偏光から他の偏光へ転送され
る。次の半分のビート長さにわたり、出力は元の偏光へ
転送され、戻される。それ故、全ビート長さにわたっ
て、正味出力は転送されない。コーム構造は半分のビー
ト長さの間ファイバに応力をかけ、次の半分のビート長
さの間ファイバに応力をかけないように構成される。応
力部分および無応力部分は１ビート長さの周期で反復さ
れる。各応力位置における偏光の間の結合は累積して、
一つの偏光から他の偏光までの全体的な正味の結合をも
たらす。コームはいくつかの周期的な応力位置を有して
いて、入力偏光状態の約５０％の光出力の、信号波長λ
s の第２の偏光状態への全体的な公称結合をもたらすよ
うに設計される。光信号２０３およびポンプ信号２０４
は異なる波長を有している。したがって、ビート長さは
ポンプと信号とでは異なっている。各応力位置の長さ
は、ポンプがほぼゼロの正味結合を有するように選択さ
れる。ＰＭＦ２０５の場合、コームは効率を最大とする
ため主偏光軸に対して４５°の角度で接続されるのが好
ましい。
【００２４】２つの偏光の間に光を結合する他の方法
は、感光性ファイバへＵＶレーザによって書き込まれた
永続光格子を使用することである。たとえば、K. O. Hi
ll他の「Bragg Gratings Fabricated in Monomode Phot
osensitive Optical Fiber byUV Exposure Through a P
hase Mask」、Applied Physics Letters Vol. 62、No.1
0. March 8, 1993, pp. 1035-1037を参照されたい。ま
た、R Kashyap他の「Wideband Gain Flattened Erbium
Fiber Amplifier Using a Photosensitive Fiber Blaze
d Grating」、Electronic Letters January 21, 1993,
Vol. 29, No. 2,pp. 154-156も参照されたい。その効果
はコーム構造のものと同様である。格子の周期は光信号
２０３の波長λs における２つの偏光での光出力の約５
０％を結合するように選択される。結合長さは波長によ
って決まり、格子の周期はポンプ信号が正味ゼロの結合
を有するように選択される。ＰＭＦ２００の場合、格子
は効率を最大とするためファイバの偏光軸に対して４５
°の角度で書き込まれることが好ましい。
は、感光性ファイバへＵＶレーザによって書き込まれた
永続光格子を使用することである。たとえば、K. O. Hi
ll他の「Bragg Gratings Fabricated in Monomode Phot
osensitive Optical Fiber byUV Exposure Through a P
hase Mask」、Applied Physics Letters Vol. 62、No.1
0. March 8, 1993, pp. 1035-1037を参照されたい。ま
た、R Kashyap他の「Wideband Gain Flattened Erbium
Fiber Amplifier Using a Photosensitive Fiber Blaze
d Grating」、Electronic Letters January 21, 1993,
Vol. 29, No. 2,pp. 154-156も参照されたい。その効果
はコーム構造のものと同様である。格子の周期は光信号
２０３の波長λs における２つの偏光での光出力の約５
０％を結合するように選択される。結合長さは波長によ
って決まり、格子の周期はポンプ信号が正味ゼロの結合
を有するように選択される。ＰＭＦ２００の場合、格子
は効率を最大とするためファイバの偏光軸に対して４５
°の角度で書き込まれることが好ましい。
【００２５】図２に示すように、第１のＰＣＣ２１０
（コームまたは格子）は元の偏光からの光信号を、λ
Sp1 およびλSp2 で示す２つの互いに直交した偏光に分
離する。次いで、第２のＰＣＣ２１５は２つの偏光を合
成信号２２２へ再合成する。適切にバイアスをかける
と、ポンプ信号２０４が存在していない場合に、光出力
はすべてもとの偏光に戻る。出力を第２の偏光状態に切
り換えるために、カー効果またはその他の非線形効果を
ポンプ信号２０４によって生成して、光信号２０３の２
つの偏光の間に１８０°（π）の微分位相シフトを作り
出す。この微分位相シフトが完了すると、すべての光出
力が第２のＰＣＣ２１５によって第２の偏光状態に結合
される。
（コームまたは格子）は元の偏光からの光信号を、λ
Sp1 およびλSp2 で示す２つの互いに直交した偏光に分
離する。次いで、第２のＰＣＣ２１５は２つの偏光を合
成信号２２２へ再合成する。適切にバイアスをかける
と、ポンプ信号２０４が存在していない場合に、光出力
はすべてもとの偏光に戻る。出力を第２の偏光状態に切
り換えるために、カー効果またはその他の非線形効果を
ポンプ信号２０４によって生成して、光信号２０３の２
つの偏光の間に１８０°（π）の微分位相シフトを作り
出す。この微分位相シフトが完了すると、すべての光出
力が第２のＰＣＣ２１５によって第２の偏光状態に結合
される。
【００２６】ＰＳＳ２００の最後の要素は偏光分割カプ
ラＰＳＣ２２０であり、これはＰＣＣ２１５からのすべ
ての光信号２０３を２つの出力ポート２２５、２３０の
一方へ結合する。２つの出力ポート２２５、２３０のど
ちらへ光信号が進むのかの選択は、合成光信号２２２の
偏光状態によって制御される。ポンプが存在しておら
ず、かつ光信号２０３が元の偏光状態である場合には、
光信号２０３は第１の出力ポート２３０へ結合され、か
つこのポートから第１の出力信号２３２として放出され
る。ポンプが存在しており、かつ光信号が第２の偏光状
態である場合には、光信号は第２の出力ポート２２５へ
結合される。ＰＳＣ２２０はポンプ波長において低損失
である。ＰＳＣ２２０カプラは偏光を良好に弁別し、ポ
ンプ出力を保存する。その後、すべての入力ポンプ出力
（スイッチング・プロセスで消費されたポンプ光を差し
引いた）がポンプ出力ポート２４０（図２）へ結合さ
れ、このポートからポンプ出力信号２３６として放出さ
れる。ポンプ出力信号２３６におけるポンプ出力をセン
サ・アレイの後続のスイッチ（図示せず）への入力ポン
プ信号として与えるのが有利なこともある。直交偏光の
光を結合し、平行偏光の光を通過させ、必要な波長依存
性を有している偏光分割カプラは、たとえば、カナダ国
オンタリオ、バーリントンのCanadian Instrumentation
and Research Limited が部品番号９１８Ｐとして市販
しているものである。
ラＰＳＣ２２０であり、これはＰＣＣ２１５からのすべ
ての光信号２０３を２つの出力ポート２２５、２３０の
一方へ結合する。２つの出力ポート２２５、２３０のど
ちらへ光信号が進むのかの選択は、合成光信号２２２の
偏光状態によって制御される。ポンプが存在しておら
ず、かつ光信号２０３が元の偏光状態である場合には、
光信号２０３は第１の出力ポート２３０へ結合され、か
つこのポートから第１の出力信号２３２として放出され
る。ポンプが存在しており、かつ光信号が第２の偏光状
態である場合には、光信号は第２の出力ポート２２５へ
結合される。ＰＳＣ２２０はポンプ波長において低損失
である。ＰＳＣ２２０カプラは偏光を良好に弁別し、ポ
ンプ出力を保存する。その後、すべての入力ポンプ出力
（スイッチング・プロセスで消費されたポンプ光を差し
引いた）がポンプ出力ポート２４０（図２）へ結合さ
れ、このポートからポンプ出力信号２３６として放出さ
れる。ポンプ出力信号２３６におけるポンプ出力をセン
サ・アレイの後続のスイッチ（図示せず）への入力ポン
プ信号として与えるのが有利なこともある。直交偏光の
光を結合し、平行偏光の光を通過させ、必要な波長依存
性を有している偏光分割カプラは、たとえば、カナダ国
オンタリオ、バーリントンのCanadian Instrumentation
and Research Limited が部品番号９１８Ｐとして市販
しているものである。
【００２７】図３および図４は、偏光分割スイッチの動
作を詳細に示すものである。図３は、光ポンプ信号２０
４が存在していないときの、例示的な全光ファイバ・マ
ッハ−ツェンダＰＳＳ２００の動作を示す。ＰＳＳ２０
０は単一偏光３１０の入力光源（図示せず）から波長λ
s の光信号２０３を受け取る。信号はＰＭＦ２０５およ
びカプラＰＣＣ２１０へ入る。第１のＰＣＣ２１０は光
信号を２つの互いに直角な偏光３１２、３１４へ分離す
る。出力も偏光状態の各々においてほぼ等分される。個
々の偏光は信号が第２のＰＣＣ２１５へ達するまで維持
される。第２のＰＣＣ２１５は光信号３１０を元の偏光
状態へ再合成する。光信号２０３は、光信号が結合され
ないＰＳＣ２２０へ進み、ＰＳＣ２２０によって第１の
出力ポート２３０へ完全に伝送され、このポートから第
１の出力信号２３２として放出される。正常なスイッチ
ングに対する偏光状態は、光信号２０３の元の偏光状態
によって決定される。
作を詳細に示すものである。図３は、光ポンプ信号２０
４が存在していないときの、例示的な全光ファイバ・マ
ッハ−ツェンダＰＳＳ２００の動作を示す。ＰＳＳ２０
０は単一偏光３１０の入力光源（図示せず）から波長λ
s の光信号２０３を受け取る。信号はＰＭＦ２０５およ
びカプラＰＣＣ２１０へ入る。第１のＰＣＣ２１０は光
信号を２つの互いに直角な偏光３１２、３１４へ分離す
る。出力も偏光状態の各々においてほぼ等分される。個
々の偏光は信号が第２のＰＣＣ２１５へ達するまで維持
される。第２のＰＣＣ２１５は光信号３１０を元の偏光
状態へ再合成する。光信号２０３は、光信号が結合され
ないＰＳＣ２２０へ進み、ＰＳＣ２２０によって第１の
出力ポート２３０へ完全に伝送され、このポートから第
１の出力信号２３２として放出される。正常なスイッチ
ングに対する偏光状態は、光信号２０３の元の偏光状態
によって決定される。
【００２８】図４は光ポンプ信号２０４が活動化された
ときのマッハ−ツェンダＰＳＳ２００の動作を示す。光
信号２０３は、第１のＰＣＣ２１０へ入り、このカプラ
は光信号３１０を以前と同様２つの互いに直交する偏光
状態３１２、３１４に分離する。光ポンプ信号２０４が
存在している場合、２つの偏光状態の一方（たとえば、
状態３１４）は、得られる状態３１５によって示される
ように、１８０°（π）位相シフトされる。光信号が第
２のＰＣＣ２１５に達すると、ポンプ誘導相対位相シフ
トのある光信号の２つの部分３１２、３１５がＰＣＣ２
１５によって回転偏光状態３１６へ再構成される。回転
偏光状態３１６は非スイッチ偏光状態３１８に対して直
交している。信号の偏光が直交状態へ回転されているた
め、光信号２０３はＰＳＣ２２０によって第２の出力ポ
ート２２５へ結合され、このポートが光信号２０３のス
イッチングを完了する。
ときのマッハ−ツェンダＰＳＳ２００の動作を示す。光
信号２０３は、第１のＰＣＣ２１０へ入り、このカプラ
は光信号３１０を以前と同様２つの互いに直交する偏光
状態３１２、３１４に分離する。光ポンプ信号２０４が
存在している場合、２つの偏光状態の一方（たとえば、
状態３１４）は、得られる状態３１５によって示される
ように、１８０°（π）位相シフトされる。光信号が第
２のＰＣＣ２１５に達すると、ポンプ誘導相対位相シフ
トのある光信号の２つの部分３１２、３１５がＰＣＣ２
１５によって回転偏光状態３１６へ再構成される。回転
偏光状態３１６は非スイッチ偏光状態３１８に対して直
交している。信号の偏光が直交状態へ回転されているた
め、光信号２０３はＰＳＣ２２０によって第２の出力ポ
ート２２５へ結合され、このポートが光信号２０３のス
イッチングを完了する。
【００２９】図５は各々が各横木で受動多重化されてい
る１つまたは複数のセンサを有している複数のラダー横
木５１０に接続された分散スイッチ２００のラダー構造
を有するネットワーク５００を示す。各横木５１０のセ
ンサはスター・マルチプレクサを使用して受動多重化さ
れていることが好ましい。図５には３つのアレイ５１０
Ａ、Ｂ、Ｃが示されているだけであるが、かなり多くの
数のアレイ５１０を含めることができる。アレイ５１０
はそれぞれの入力を有しており、これらの入力は本発明
によるそれぞれの偏光分割スイッチ２００Ａ、Ｂ、Ｃに
よって光分配バス５１２へ結合されている。アレイ５１
０は、それぞれの偏光分割スイッチ２００Ｄ、Ｅ、Ｆに
よって光戻りバス５１４に結合されたそれぞれの出力を
有している。偏光分割スイッチ２００の各々はそれぞれ
のＰＣＣ２１０、２１５、およびそれぞれの中間領域２
１８を有している。光信号２０３は、第１のＰＳＳ２０
０Ａへ入る。光ポンプ信号２０４が存在している場合、
光信号２０３は、第１のカプラ２２０を介して受動セン
サ・アレイ５１０Ａに切り換えられる。光信号２０４が
存在していない場合、光信号は第１のカプラ２２０Ａを
介してつぎのＰＳＳ２００Ｂへ続く。遅延線５０５が各
ＰＳＳ２００の間に挿置されて、光信号２０３に関して
光ポンプ信号２０４の適切なタイミングを与える。この
ようなタイミングは、たとえば、Ｈ.Ｊ.Ｓｈａｗの米国
特許第５２６７２４４号に記載されている。光ポンプ信
号２０４をパルス化して、任意の時点で一つのＰＳＳ２
００だけが活動状態であるようにする。したがって、任
意のパッシブ・センサ・アレイ５１０は任意の時点で入
力信号２０３を受ける。光信号５０３がパッシブ・セン
サ・アレイ５１０の一つを通過すると、光信号５０３は
それぞれのスイッチ２００Ｄ、Ｅ、Ｆを介して光戻りバ
ス５１４へ出る。
る１つまたは複数のセンサを有している複数のラダー横
木５１０に接続された分散スイッチ２００のラダー構造
を有するネットワーク５００を示す。各横木５１０のセ
ンサはスター・マルチプレクサを使用して受動多重化さ
れていることが好ましい。図５には３つのアレイ５１０
Ａ、Ｂ、Ｃが示されているだけであるが、かなり多くの
数のアレイ５１０を含めることができる。アレイ５１０
はそれぞれの入力を有しており、これらの入力は本発明
によるそれぞれの偏光分割スイッチ２００Ａ、Ｂ、Ｃに
よって光分配バス５１２へ結合されている。アレイ５１
０は、それぞれの偏光分割スイッチ２００Ｄ、Ｅ、Ｆに
よって光戻りバス５１４に結合されたそれぞれの出力を
有している。偏光分割スイッチ２００の各々はそれぞれ
のＰＣＣ２１０、２１５、およびそれぞれの中間領域２
１８を有している。光信号２０３は、第１のＰＳＳ２０
０Ａへ入る。光ポンプ信号２０４が存在している場合、
光信号２０３は、第１のカプラ２２０を介して受動セン
サ・アレイ５１０Ａに切り換えられる。光信号２０４が
存在していない場合、光信号は第１のカプラ２２０Ａを
介してつぎのＰＳＳ２００Ｂへ続く。遅延線５０５が各
ＰＳＳ２００の間に挿置されて、光信号２０３に関して
光ポンプ信号２０４の適切なタイミングを与える。この
ようなタイミングは、たとえば、Ｈ.Ｊ.Ｓｈａｗの米国
特許第５２６７２４４号に記載されている。光ポンプ信
号２０４をパルス化して、任意の時点で一つのＰＳＳ２
００だけが活動状態であるようにする。したがって、任
意のパッシブ・センサ・アレイ５１０は任意の時点で入
力信号２０３を受ける。光信号５０３がパッシブ・セン
サ・アレイ５１０の一つを通過すると、光信号５０３は
それぞれのスイッチ２００Ｄ、Ｅ、Ｆを介して光戻りバ
ス５１４へ出る。
【００３０】光ポンプ信号２０４は、図６に示すよう
に、一連の入力ポンプ・パルス２０４として分配バス５
１２へ、また一連の同期出力ポンプ・パルス５２０とし
て光戻りバス５１４へ送られる。入力ポンプ・パルス２
０４は入力ポンプ幅（ＩＰＷ）を有しており、出力ポン
プ・パルス５２０は出力ポンプ幅（ＯＰＷ）を有してい
る。入力ポンプ・パルス２０４および出力ポンプ・パル
ス５２０はそれぞれのバスを伝播するときに遅延され
て、異なった時間でそれぞれのスイッチ２００に到達す
るようになる。詳細にいうと、入力ポンプ・パルス２０
４は遅延５０５によって決定される遅延（ＤＥＬＡＹ）
の後スイッチ２００Ｃに到達する。上記したように、パ
ルス５３０により、スイッチ２００Ｃは入力信号をＲＵ
ＮＧ １ ＳＩＧＮＡＬ ＩＮ５３０として横木１ ５
１０Ｃへ送る。それぞれの後続の遅延の後、入力ポンプ
・パルスはスイッチ２００Ｂに到達して、入力信号がＲ
ＵＮＧ２ ＳＩＧＮＡＬ ＩＮ５３１として横木２ ５
１０Ｂへ送られる。その後、ポンプ・パルスがスイッチ
５００Ａに到達し、入力信号をＲＵＮＧ ３ ＳＩＧＮ
ＡＬ ＩＮ５３２として横木３ ５１０Ａへ送る。短い
センサ遅延（図６にＳＤで示す）の後、信号が横木１
５１０Ｃから一連の出力パルス（ＲＵＮＧ １ＳＩＧＮ
ＡＬ ＯＵＴ）５４０として出力される。出力パルス５
４０の各々は横木１ ５１０Ｃのそれぞれのセンサによ
って生成される。各パルスは入力パルス５３０とほぼ同
じ継続期間を有しており、各パルスはガードバンド（Ｇ
Ｂ）と呼ばれる短い遅延によって前のパルスから分離さ
れている。ガードバンドは横木１ ５１０Ｃの各センサ
を通る経路超の相違を、経路超がもっとも短いセンサに
よって生成されるパルスが完全に出力され、ガードバン
ド（ＧＢ）が経過してから、経路長が次の長さのセンサ
によってパルスが生成されるようにすることによっても
たらされる。図６において、横木５１０Ａ、５１０Ｂお
よび５１０Ｃの各々からの５つの出力パルスが示されて
おり、これらは各横木における５つのセンサを表してい
る。もっと多くのあるいはもっと少ないセンサを各横木
に設けられることを理解すべきである。
に、一連の入力ポンプ・パルス２０４として分配バス５
１２へ、また一連の同期出力ポンプ・パルス５２０とし
て光戻りバス５１４へ送られる。入力ポンプ・パルス２
０４は入力ポンプ幅（ＩＰＷ）を有しており、出力ポン
プ・パルス５２０は出力ポンプ幅（ＯＰＷ）を有してい
る。入力ポンプ・パルス２０４および出力ポンプ・パル
ス５２０はそれぞれのバスを伝播するときに遅延され
て、異なった時間でそれぞれのスイッチ２００に到達す
るようになる。詳細にいうと、入力ポンプ・パルス２０
４は遅延５０５によって決定される遅延（ＤＥＬＡＹ）
の後スイッチ２００Ｃに到達する。上記したように、パ
ルス５３０により、スイッチ２００Ｃは入力信号をＲＵ
ＮＧ １ ＳＩＧＮＡＬ ＩＮ５３０として横木１ ５
１０Ｃへ送る。それぞれの後続の遅延の後、入力ポンプ
・パルスはスイッチ２００Ｂに到達して、入力信号がＲ
ＵＮＧ２ ＳＩＧＮＡＬ ＩＮ５３１として横木２ ５
１０Ｂへ送られる。その後、ポンプ・パルスがスイッチ
５００Ａに到達し、入力信号をＲＵＮＧ ３ ＳＩＧＮ
ＡＬ ＩＮ５３２として横木３ ５１０Ａへ送る。短い
センサ遅延（図６にＳＤで示す）の後、信号が横木１
５１０Ｃから一連の出力パルス（ＲＵＮＧ １ＳＩＧＮ
ＡＬ ＯＵＴ）５４０として出力される。出力パルス５
４０の各々は横木１ ５１０Ｃのそれぞれのセンサによ
って生成される。各パルスは入力パルス５３０とほぼ同
じ継続期間を有しており、各パルスはガードバンド（Ｇ
Ｂ）と呼ばれる短い遅延によって前のパルスから分離さ
れている。ガードバンドは横木１ ５１０Ｃの各センサ
を通る経路超の相違を、経路超がもっとも短いセンサに
よって生成されるパルスが完全に出力され、ガードバン
ド（ＧＢ）が経過してから、経路長が次の長さのセンサ
によってパルスが生成されるようにすることによっても
たらされる。図６において、横木５１０Ａ、５１０Ｂお
よび５１０Ｃの各々からの５つの出力パルスが示されて
おり、これらは各横木における５つのセンサを表してい
る。もっと多くのあるいはもっと少ないセンサを各横木
に設けられることを理解すべきである。
【００３１】出力ポンプ信号は、出力信号が横木５１０
Ｃ、５１０Ｂおよび５１０Ａに到達したときにそれぞれ
の出力スイッチ２００Ｆ、２００Ｅ、２００Ｄに到達す
るようにタイミングが取られている。これはポンプを対
応する遅延線５０５に通すことによって達成される。さ
らに、ポンプ信号を短時間遅らせて、各横木でもっとも
短いセンサ経路を通る伝播遅延に適応させてもよい。図
６に示すように、これは第１の戻りバス・スイッチ２０
０Ｆの前の遅延線５０５に余分の遅延を含めるか、ある
いは出力パルスをセンサ遅延（ＳＤ）の量だけ遅延させ
ることによって達成される。各出力ポンプ・パルス５２
０は、少なくとも長さが横木５１０Ａ、５１０Ｂ、５１
０Ｃからの信号出力パルスの総継続期間になるように選
択された継続期間（すなわち、ＯＰＷ）を有している。
３本の横木と横木あたり５つのセンサという図示の例に
おいて、ポンプ・パルス５２０の継続期間（ＯＰＷ）
は、入力パルス継続期間（ＩＰＷ）とガードバンド（Ｇ
Ｂ）の和の５倍よりも若干大きくなる（すなわち、ＯＰ
Ｗ＞５×（ＩＰＷ＋ＧＢ））。
Ｃ、５１０Ｂおよび５１０Ａに到達したときにそれぞれ
の出力スイッチ２００Ｆ、２００Ｅ、２００Ｄに到達す
るようにタイミングが取られている。これはポンプを対
応する遅延線５０５に通すことによって達成される。さ
らに、ポンプ信号を短時間遅らせて、各横木でもっとも
短いセンサ経路を通る伝播遅延に適応させてもよい。図
６に示すように、これは第１の戻りバス・スイッチ２０
０Ｆの前の遅延線５０５に余分の遅延を含めるか、ある
いは出力パルスをセンサ遅延（ＳＤ）の量だけ遅延させ
ることによって達成される。各出力ポンプ・パルス５２
０は、少なくとも長さが横木５１０Ａ、５１０Ｂ、５１
０Ｃからの信号出力パルスの総継続期間になるように選
択された継続期間（すなわち、ＯＰＷ）を有している。
３本の横木と横木あたり５つのセンサという図示の例に
おいて、ポンプ・パルス５２０の継続期間（ＯＰＷ）
は、入力パルス継続期間（ＩＰＷ）とガードバンド（Ｇ
Ｂ）の和の５倍よりも若干大きくなる（すなわち、ＯＰ
Ｗ＞５×（ＩＰＷ＋ＧＢ））。
【００３２】第１の遅延線５０５は、信号出力パルス５
４０が横木１ ５１０Ｃから出力されるのと同時に、出
力ポンプ・パルス５２０がスイッチ２００ＦにＥＮＡＢ
ＬＥＲＵＮＧ １ ＯＵＴパルス５５０として到着する
ように選択される。それ故、スイッチ２００Ｆによっ
て、パルス５４０を戻りバス５１４へ送ることが可能と
なる。同様に、付加遅延の後、ポンプ・パルス５２０は
スイッチ２００ＥにＥＮＡＢＬＥ ＲＵＮＧ ２ ＯＵ
Ｔパルス５５１として到達し、ついで、スイッチ２００
ＤにＥＮＡＢＬＥ ＲＵＮＧ ３ ＯＵＴパルス５５２
として到達する。
４０が横木１ ５１０Ｃから出力されるのと同時に、出
力ポンプ・パルス５２０がスイッチ２００ＦにＥＮＡＢ
ＬＥＲＵＮＧ １ ＯＵＴパルス５５０として到着する
ように選択される。それ故、スイッチ２００Ｆによっ
て、パルス５４０を戻りバス５１４へ送ることが可能と
なる。同様に、付加遅延の後、ポンプ・パルス５２０は
スイッチ２００ＥにＥＮＡＢＬＥ ＲＵＮＧ ２ ＯＵ
Ｔパルス５５１として到達し、ついで、スイッチ２００
ＤにＥＮＡＢＬＥ ＲＵＮＧ ３ ＯＵＴパルス５５２
として到達する。
【００３３】横木５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃの各々
からの信号は第２の偏光状態である。出力ポンプ・パル
スが特定の出力スイッチ２００（たとえば、出力スイッ
チ２００Ｄ）に存在している場合には、それぞれのアレ
イ（たとえば横木３ ５１０Ａ）から出力信号が第２の
偏光状態から、出力スイッチ２００Ｄの第１の偏光に結
合される。それ以外の場合、出力ポンプ・パルスが存在
していなければ、信号は第２の偏光状態のままである。
からの信号は第２の偏光状態である。出力ポンプ・パル
スが特定の出力スイッチ２００（たとえば、出力スイッ
チ２００Ｄ）に存在している場合には、それぞれのアレ
イ（たとえば横木３ ５１０Ａ）から出力信号が第２の
偏光状態から、出力スイッチ２００Ｄの第１の偏光に結
合される。それ以外の場合、出力ポンプ・パルスが存在
していなければ、信号は第２の偏光状態のままである。
【００３４】ポンプ・パルスがスイッチ２００Ｄに存在
している場合には、信号は第１の偏光状態に結合され、
第１の偏光状態で戻りバス５１４を伝播する。信号がス
イッチ２００Ｅに到達し、ついでスイッチ２００Ｆに到
達した場合には、ポンプ・パルスは存在しておらず、結
合は行われない。それ故、信号はスイッチを通って、戻
りバス５１２の出力へ伝播するようになる。一方、信号
が横木３から出力されたときに、ポンプがスイッチ２０
０Ｄに存在していない場合、信号は第２の偏光のままで
ある。それ故、信号は第２の伝播でスイッチ２００Ｅに
到達した場合、未使用の出力ポートに結合され、これに
よって廃棄されて、戻りバス５１４の出力へ伝播しない
ようになる。戻りバス５１４の出力に達する第２の偏光
状態の信号は偏光フィルタ５９０によってブロックされ
るのが有利である。あるいは、第２の偏光状態の光を検
出しない検出器（図示せず）を選択する。
している場合には、信号は第１の偏光状態に結合され、
第１の偏光状態で戻りバス５１４を伝播する。信号がス
イッチ２００Ｅに到達し、ついでスイッチ２００Ｆに到
達した場合には、ポンプ・パルスは存在しておらず、結
合は行われない。それ故、信号はスイッチを通って、戻
りバス５１２の出力へ伝播するようになる。一方、信号
が横木３から出力されたときに、ポンプがスイッチ２０
０Ｄに存在していない場合、信号は第２の偏光のままで
ある。それ故、信号は第２の伝播でスイッチ２００Ｅに
到達した場合、未使用の出力ポートに結合され、これに
よって廃棄されて、戻りバス５１４の出力へ伝播しない
ようになる。戻りバス５１４の出力に達する第２の偏光
状態の信号は偏光フィルタ５９０によってブロックされ
るのが有利である。あるいは、第２の偏光状態の光を検
出しない検出器（図示せず）を選択する。
【００３５】横木１の出力パルス５２０は戻りバス５１
４の一つの遅延線５０５を通って伝播し、約１つのＤＥ
ＬＡＹ時間後に一連の出力パルス５６０として与えられ
る。横木２の出力パルス５２１は戻りバス５１４の遅延
の一つ５０５を通って伝播し、約２つのＤＥＬＡＹ時間
後に一連の出力パルス５６１として与えられる。横木３
の出力パルス５２２は戻りバス５１４の遅延の一つ５０
５を通って伝播し、約３つのＤＥＬＡＹ時間後に一連の
出力パルス５６２として与えられる。パルス５４０、５
４１および５４２は生成された場合に時間的に重なり合
っているが、横木２の出力パルス５２１と横木３の出力
パルス５２２の生成時の遅延の累積効果、および戻りバ
ス５１４を通る出力パルスの伝播時の遅延により、パル
スが戻りバス５１４の出力に到達したときに、出力パル
スが分離される。逆に、出力パルスは戻りバス５１４の
出力に、短い遅延だけ分離されたパルスの連続ストリー
ムとして与えられ、パルスが重なり合わないようにす
る。
４の一つの遅延線５０５を通って伝播し、約１つのＤＥ
ＬＡＹ時間後に一連の出力パルス５６０として与えられ
る。横木２の出力パルス５２１は戻りバス５１４の遅延
の一つ５０５を通って伝播し、約２つのＤＥＬＡＹ時間
後に一連の出力パルス５６１として与えられる。横木３
の出力パルス５２２は戻りバス５１４の遅延の一つ５０
５を通って伝播し、約３つのＤＥＬＡＹ時間後に一連の
出力パルス５６２として与えられる。パルス５４０、５
４１および５４２は生成された場合に時間的に重なり合
っているが、横木２の出力パルス５２１と横木３の出力
パルス５２２の生成時の遅延の累積効果、および戻りバ
ス５１４を通る出力パルスの伝播時の遅延により、パル
スが戻りバス５１４の出力に到達したときに、出力パル
スが分離される。逆に、出力パルスは戻りバス５１４の
出力に、短い遅延だけ分離されたパルスの連続ストリー
ムとして与えられ、パルスが重なり合わないようにす
る。
【００３６】出力信号の継続期間がポンプ・パルス２０
４よりも長いため、入力ポンプ・パルス２０４を選択し
たＰＵＭＰ ＰＥＲＩＯＤだけ離隔させて、第２の入力
ポンプ・パルス２０４によって引き起こされる第１の出
力信号パルスが、第１の入力ポンプ・パルス２０４によ
って引き起こされる最後の出力信号パルスに重なり合わ
ないようにしなければならない。それ故、入力ポンプ・
パルス２０４は２×ＤＥＬＡＹ×Ｎ（ただし、Ｎは横木
の数である）に等しいＰＵＭＰ ＰＥＲＩＯＤだけ離隔
させる。上記したように、ＤＥＬＡＹはある横木からの
信号が次の横木からの信号が出力され始める前に、生成
され、出力されるのに十分な長さとなるように選択され
る。それ故、ＤＥＬＡＹは各一連のポンプ・パルスの継
続期間の半分よりも若干長くなるように選択される。こ
の基準に従ってＰＵＭＰ ＰＥＲＩＯＤを選択すること
によって、第２の入力ポンプ・パルス２０４によって引
き起こされるＲＵＮＧ １ ５１０Ｃからの信号が、直
前の入力ポンプ・パルスによって引き起こされた出力パ
ルス５６２の直後になる一連のパルス５６３として出力
される。
４よりも長いため、入力ポンプ・パルス２０４を選択し
たＰＵＭＰ ＰＥＲＩＯＤだけ離隔させて、第２の入力
ポンプ・パルス２０４によって引き起こされる第１の出
力信号パルスが、第１の入力ポンプ・パルス２０４によ
って引き起こされる最後の出力信号パルスに重なり合わ
ないようにしなければならない。それ故、入力ポンプ・
パルス２０４は２×ＤＥＬＡＹ×Ｎ（ただし、Ｎは横木
の数である）に等しいＰＵＭＰ ＰＥＲＩＯＤだけ離隔
させる。上記したように、ＤＥＬＡＹはある横木からの
信号が次の横木からの信号が出力され始める前に、生成
され、出力されるのに十分な長さとなるように選択され
る。それ故、ＤＥＬＡＹは各一連のポンプ・パルスの継
続期間の半分よりも若干長くなるように選択される。こ
の基準に従ってＰＵＭＰ ＰＥＲＩＯＤを選択すること
によって、第２の入力ポンプ・パルス２０４によって引
き起こされるＲＵＮＧ １ ５１０Ｃからの信号が、直
前の入力ポンプ・パルスによって引き起こされた出力パ
ルス５６２の直後になる一連のパルス５６３として出力
される。
【００３７】上記の態様により、光信号を各パッシブ・
センサ・アレイによって選択的に分配し、データ分析の
ためにこれから復元することができる。同時に活動状態
となるのが一つだけの入力スイッチ２００と対応する一
つだけの出力スイッチ２００であるようにポンプ・パル
スのタイミングを取ることによって、各アレイ５１０か
らの信号を別々に分析することができる。
センサ・アレイによって選択的に分配し、データ分析の
ためにこれから復元することができる。同時に活動状態
となるのが一つだけの入力スイッチ２００と対応する一
つだけの出力スイッチ２００であるようにポンプ・パル
スのタイミングを取ることによって、各アレイ５１０か
らの信号を別々に分析することができる。
【００３８】本発明の特定の実施の形態に関して上記で
説明したが、実施の形態の説明が本発明を例示するもの
であって、限定を目的とするものではないことを理解す
べきである。各種の変形および用途が特許請求の範囲に
規定した本発明の新の精神および範囲から逸脱すること
なく、当分野の技術者に想起されよう。
説明したが、実施の形態の説明が本発明を例示するもの
であって、限定を目的とするものではないことを理解す
べきである。各種の変形および用途が特許請求の範囲に
規定した本発明の新の精神および範囲から逸脱すること
なく、当分野の技術者に想起されよう。
【図１】例示的な非線形マッハ−ツェンダ・ファイバ干
渉スイッチの略図である。
渉スイッチの略図である。
【図２】本発明によるマッハ−ツェンダ偏光分割スイッ
チの構成を示す図である。
チの構成を示す図である。
【図３】ポンプ・パルスが存在していない偏光維持ファ
イバ内での図２の全光マッハ−ツェンダ・スイッチの動
作を示す図である。
イバ内での図２の全光マッハ−ツェンダ・スイッチの動
作を示す図である。
【図４】ポンプ・パルスが存在している偏光維持ファイ
バ内での全光マッハ−ツェンダ・スイッチの動作を示す
図である。
バ内での全光マッハ−ツェンダ・スイッチの動作を示す
図である。
【図５】偏光維持ファイバ内のマッハ−ツェンダ型の全
光スイッチの分散ネットワークを示す図である。
光スイッチの分散ネットワークを示す図である。
【図６】図５の分散ネットワークに対する入力ポンプ信
号と出力ポンプ信号の間の関係を示す図である。
号と出力ポンプ信号の間の関係を示す図である。
Claims (10)
- 【請求項１】 第１の光信号を受ける第１の入力ポート
と、 光ポンプ信号を受ける第２の入力ポートであって、該ポ
ンプ信号が前記第２の入力ポートに選択的に存在した
り、存在しなかったりするものである第２の入力ポート
と、 第１の出力ポートと、 第２の出力ポートと、 を備えている偏光維持ファイバと、 前記光信号と光通信して前記偏光維持ファイバ上に形成
された、前記光信号を各々がほぼ等しい光出力を有して
いる第１および第２の互いに直交する偏光状態に分離す
る第１の偏光クロス・カプラと、 前記第１の偏光クロス・カプラと直列に接続され、前記
光信号と光通信している第２の偏光クロス・カプラであ
って、前記の第１および第２の偏光状態を、前記光ポン
プ信号の有無に応じて第１の好ましい偏光状態または第
２の好ましい偏光状態を有する合成光信号へ再合成する
第２の偏光クロス・カプラと前記偏光維持ファイバに接
続されており、前記合成光信号が前記第１の好ましい偏
光状態を有している場合には、前記合成信号を前記第１
の出力ポートに結合し、前記合成信号が前記第２の好ま
しい偏光状態を有している場合には、前記合成信号を前
記第２の出力ポートに結合する偏光分割カプラとを備え
ている全ファイバ偏光分割スイッチ。 - 【請求項２】 前記偏光維持ファイバが前記光信号の偏
光状態を維持するように構成されている光ファイバであ
る、請求項１に記載の全ファイバ偏光分割スイッチ。 - 【請求項３】 前記第１の光信号が第１の方向へ伝播
し、前記光ポンプ信号が前記第１の方向と反対の方向へ
伝播する、請求項１に記載の全ファイバ偏光分割スイッ
チ。 - 【請求項４】 前記偏光クロス・カプラがコーム構造に
よって形成されている、請求項１に記載の全ファイバ偏
光分割スイッチ。 - 【請求項５】 前記偏光クロス・カプラが光格子によっ
て形成されている、請求項１に記載の全ファイバ偏光分
割スイッチ。 - 【請求項６】 前記偏光分割カプラが前記光信号を前記
光信号の前記偏光状態に応じて前記第１および第２の出
力ポートの一方に結合する、請求項１に記載の全ファイ
バ偏光分割スイッチ。 - 【請求項７】 偏光出力信号を第１の入力ポートを有す
る偏光維持ファイバへ入力するステップと、 光ポンプ信号を前記偏光維持ファイバの第２の入力ポー
トへ選択的に入力するステップと、 第１の偏光状態を有する第１の信号部分と第２の偏光状
態を有する第２の信号部分とに前記光信号を分割するス
テップであって、前記第１の信号部分が前記第２の偏光
状態を有する前記第２の信号分とほぼ等しい光出力を有
する前記第１の偏光状態を有しているステップと、 前記光信号が存在している場合に、前記第２の信号部分
に関して前記第１の信号部分に選択的に位相変化を引き
起こすステップと、 前記位相変化によって決まる合成偏光状態を有している
合成光信号に、前記第１および第２の信号部分を合成す
るステップと、 前記合成光信号を前記光ポンプ信号が存在している場合
に前記合成偏光状態が前記位相変化から生じたときに第
１の出力ポートへ、また前記光ポンプ信号が存在してい
ない場合に前記合成偏光状態が前記位相変化から生じな
いときに第２の出力ポートへ結合するステップとを備え
た光信号を切り換える方法。 - 【請求項８】 前記偏光クロス・カプラが偏光維持ファ
イバに周期的に機械的応力をかけることによって形成さ
れる、請求項７に記載の光信号切換え方法。 - 【請求項９】 前記偏光クロス・カプラがレーザからの
紫外線によって前記偏光維持ファイバに周期的に書き込
まれる光格子である、請求項７に記載の光信号切換え方
法。 - 【請求項10】 偏光分割カプラを使用して、光信号を前
記光信号偏光状態に応じて前記第１または第２の出力ポ
ートへ結合する、請求項７に記載の光信号切換え方法。
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