(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１ の少なくとも１つのチャネルを多重波長信号に加える光学ルータ（図４）において、
（Ａ）第１と第２の入力ポート（０，１）と、第１と第２の出力ポート（２，３）とを有し、前記入力ポート（０）で前記多重波長信号を受信し、加えるべき前記波長λ１ のチャネルを前記第２出力ポート（３）で受信するファイバ方向性カプラ（１０＊）と、
（Ｂ）前記方向性カプラの第２入力ポート（１）に光学的に接続され、波長λ１ を選択的に反射させる第１ファイバ反射グレーティング（１１Ｂ）と、
（Ｃ）前記方向性カプラの第１入力ポート（０）に位相変調器（１２＊）を介して光学的に結合され、波長λ１ を選択的に反射させる第２ファイバ反射グレーティング（１１Ａ）と、
（Ｄ）前記方向性カプラの第１出力ポート（２）に光学的に結合される光学タップ（１３＊）と、
からなり、前記光学タップの第１出力（２）は、対応する位相変調器（１２＊）の制御装置（１４＊）に接続され、
前記光学タップの第２出力（１）は、加えられた波長λ１ の前記チャネルとともに前記多重波長信号を出力する
ことを特徴とする追加チャネル用光学ルータ。
【請求項２】
それぞれの波長λ１ ，λ２ ，・・・，λｎ の複数のチャネルを多重波長信号に加える光学ルータ（図６）において、
（Ａ）第１と第２の入力ポートと、第１と第２の出力ポートとを有し、前記入力ポートで前記多重波長信号を受信し、加えるべき前記波長λ１ ，λ２ ，・・・，λｎ のチャネルを前記第２出力ポートで受信するファイバ方向性カプラ（１０＊）と、
（Ｂ）前記方向性カプラの第２入力ポートに光学的に接続され、波長λ１ ，λ２ ，・・・，λｎ を選択的に反射させる第１の一連のファイバ反射グレーティング（１１Ｂ、２１Ｂ・・・）と、
（Ｃ）前記方向性カプラの第１入力ポートに、それぞれ位相変調器と交互に配置され波長λ１ ，λ２ ，・・・，λｎ をそれぞれ選択的に反射させる第２の一連のファイバ反射グレーティング（１１Ａ、２１Ａ・・・）と、
（Ｄ）前記方向性カプラの第１出力ポートに光学的に結合される一連の光学タップ（１＊、２＊、・・・Ｎ＊） と、
からなり、前記一連の光学タップ の各第１出力は、対応する位相変調器 の制御装置にそれぞれ接続され、
前記一連の光学タップ の各第２出力は、後続のタップの入力に順次接続され、
最終タップは、付加された波長λ１ ，λ２ ，・・・，λｎ を有する前記多重波長信号を出力する
ことを特徴とする追加チャネル用光学ルータ。
【請求項３】
取り出しチャネル用ルータに光学的結合される請求項１または２の追加チャネル用光学ルータを含む追加／取り出し多重化用光学交差結合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ交差接続装置に関し、特に波長多重化と分離用の活性全光ファイバ製光学ルータを有する多重波長光ファイバ交差結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多重波長光ファイバ伝送システムにおいて、光ファイバは同時にそれぞれ異なる波長の多数の異なる通信チャネルを搬送する。このようなシステムにおいては、チャネルを伝送ファイバに追加したり、あるいはチャネルを光ファイバから選択的に取り出す必要がしばしば生ずる。チャネルは、長距離伝送用に付加され、その宛先で取り出される。さらにまたこのようなシステムは、故障に耐えるため、即ち同一の宛先に対し複数のファイバのパスを有するようにするために冗長性を持たせるのが好ましい。１つあるいは複数のパスが喪失され、過負荷状態になったときには、チャネルは失われたあるいは過負荷状態のパスから取り出して別のパスに追加しなければならない。
【０００３】
追加／取り出し多重化用の光学ルーティングは、通常高価なバルク光学要素、即ち集積型のプラナー導波路により実行されている。このような従来のルータの欠点は、高価であるのみならずその動作が不安定であり、機械的に信頼性が劣る点である。したがって、様々な光ファイバからデバイスへのインタフェースが必要であり、これらはその製造が困難でありその動作が難しい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、高価でない光ファイバ要素から容易に製造することができ、従来のバルク型の光学デバイスあるいは集積光学要素を必要とすることのない新たな光学ルータを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ交差結合装置は、多重化用／分離用の活性全光ファイバ製光学ルータを具備している。この光学ルータは、電子素子（位相制御装置）と４個のファイバ要素からなる、即ち、１）ファイバ製方向性カプラ、２）ファイバ製反射グレーティングフィルタ、３）ファイバ製タップ、４）ファイバ製位相変調器である。
【０００６】
本明細書は、これらの光ファイバ要素からいかに光学ルータを製造するかについて記載し、まず単一波長の取り出しルータから追加／取り出し多重化用のＮポートとＮ波長のルータについて述べる。さらに本明細書は、光学波長ルータをいかに組み合わせて光ファイバ製交差結合（ＯＸＣ）を形成するかについて述べ、まず２×２の単一波長のＯＸＣからＮ×ＮのＭ波長のＯＸＣについて述べる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は以下の４つの部分に分けて説明する。第１章は、本発明の光学ルータを構成する５個の構成要素について、第２章は、全光ファイバ製の光学取り出しルータについて、第３章は、追加／取り出し多重化用の全光ファイバ製光学ルータについて、第４章は、３×３のファイバ製カプラから形成される３ポート光学ルータについて記載する。
【０００８】
第１章  構成要素
本発明の光学交差結合装置は、５種類の構成要素を使用する。第１の構成要素は、光ファイバ製の２×２の方向性カプラである。これは従来のデバイスでその詳細は、Paul E. Green Jr. 著の "Fiber Optics Networks", Ch. 3.11, pg 70-75. Prentice Hall, ISBN 0-13-319494-2 を参照のこと。このデバイスは、２入力−２出力のデバイスでいずれかの入力ポート（ポート０とポート１と称する）の光は、２つの出力ポート（ポート２，３）の両方に向けられる、その分離比は通常５０％である。
【０００９】
第２の構成要素は、光ファイバ製反射グレーティングフィルタ（リフレクタ）である。これは公知でデバイスで、G. Meltz, W.W. Morey ，W.H. Glenn 著の "Formation of Bragg Gratings in Optical Fibers by Transverse Holographic Method", Optics Letters, Vol. 14, No. 15, August 1, 1989. pg 823-825  を参照こと。このデバイスは、ある長さの光ファイバを有し、そこに反射性グレーティングが書き込まれる。フィルタの中心波長と共鳴する光が反射されて戻される。他の波長の光は、フィルタとは共鳴せずに、グレーティングをほぼ損失０で伝播する。共鳴波長においては、反射率は実質１００％である。
【００１０】
第３の構成要素は、光ファイバ製光学タップである。このタップは、前掲の Paul E. Green Jr.の論文に記載されている。この光学タップは、１つの入力ポート（ポート０）と２つの出力ポート（ポート１，２）を有する。入力ポートからの光は、２つの出力ポートの両方に向けられて、その分離比は通常１−１０％である。このタップを用いて、入力ファイバからの光パワーのある量をサンプルする。このファイバ製光学タップは、１つの入力ファイバを取り除いた形の２×２の方向性カプラに類似する。
【００１１】
第４の構成要素は、ファイバ製位相変調器である。これは光学信号の位相をファイバを弾性的に延ばすことにより変化させる光学要素である。光ファイバの巻回を延ばすピエゾ電子トランデューサを用いたファイバ製位相変調器は、Paul E. Green Jr.著の前掲の論文に記載されている。このデバイスは、外部印加電圧を用いてファイバ中の光学位相を変化させる。
【００１２】
第５の構成要素は、電子機器で、位相制御装置である。これは、公知の電子回路で電気信号の位相を連続的に監視し制御する。好ましい位相制御回路は、Micro Optics Inc. により市販されている Fiber Fabry Controller である。光検出器がこの制御装置の入力に接続され、光信号を電気信号に変換する。この制御装置の出力電圧は、２つの成分即ち位相の補償用に用いられるＤＣ成分と位相の検出に用いられる小振幅のサインウェーブ（ディザー信号と称する）から構成される。
【００１３】
この位相制御装置は、干渉計と共に用いられる。干渉計を用いて光学位相を監視する。２つの光学信号が建設的に干渉する場合（同位相条件）には、干渉計の出力パワーは最大である。またこれら２つの光学信号が破壊的に干渉する場合（脱位相条件）には、この干渉計の出力パワーは最小である。活性制御と位相の補償がない場合には、干渉計の出力は最大値と最小値の間をランダムに変動する。
【００１４】
この位相制御装置は、干渉計の位相をロックして最大値の条件あるいは最小値の条件を達成し、そしてそれを維持する。この位相制御装置は、補償電圧を位相変調器に与え２つの干渉光波の間で検出された位相のランダムな変動を補償する。したがって、干渉計の出力パワーは最大値または最小値のいずれかで安定し、普遍の信号である。
【００１５】
干渉計の位相をロックするためにフィードバック制御装置は、干渉計出力の一部を検出し、ディザー信号を抽出する。このディザー信号を抽出すると制御装置は、信号を処理してそこから位相情報を取り出す。このようにして検出されたディザー信号は、制御装置に対しＤＣ電圧はいかにあるべきかを通知する。このディザー信号は、干渉計が安定で連続的な出力（最大値または最小値）を保持するために必要なものである。
【００１６】
第２章  全光ファイバ型活性光学取り出しルータ
Ａ．単一波長取り出しルータ
図１は、単一波長全ファイバ型活性光学取り出しルータのブロック図である。入力波長λ1 ，λ2 ，・・・λn がカプラ１０のポート０に表れる。このカプラ１０は、入力信号を等分割し、それをポート２とポート３の両方に与える。カプラ１０のポート２は、反射器１１Ａに接続されている。カプラ１０のポート３は、位相変調器１２に接続されている。位相変調器１２の出力は、反射器１１Ｂに接続されている。
【００１７】
この２つの反射器であるフィルタのスペクトラム応答は、同一である。これは、複数の光グレーティングを同時に書き込むことにより、そして同一の応答を確保することにより達成される。カプラ１０のポート１は、タップ１３のポート０（タップ１３の入力）に接続される。タップ１３のポート２は、制御装置１４に接続される。タップ１３のポート１は、出力である。
【００１８】
次に動作ついて説明すると、入力波長は、カプラ１０によりポート２とポート３に等しく分割され、位相変調器１２は、小さなディザー信号をポート３からの光の位相に与える。反射器１１Ａと反射器１１Ｂは、マッチングしながら１つの波長をカプラ１０に戻す。これら２つの反射された光学パワーの両方ともそれらの相対的な位相に基づいてカプラ１０で干渉し合う。タップ１３は、この反射された光パワーとディザー信号の干渉をサンプルする。タップ１３は、制御装置１４に干渉信号とディザー信号のサンプルを与える。
【００１９】
制御装置１４は、この検出されたディザー信号を解析し、補償電圧を位相変調器１２に生成する。制御装置１４は、位相をロックし、その結果２つの反射光学パワーはポート１で建設的に干渉する。あるいは、制御装置１４は位相をロックし、その結果２つの反射された光学パワーは、破壊的に干渉しあいカプラ１０のポート１で相殺される。この場合には、その後同一信号がカプラ１０のポート０に表れる。かくして単一波長は、反射性グレーティングにより選択され、カプラ１０のポート０またはポート１に配送される。
【００２０】
Ｂ．二重波長取り出しルータ
図２は二重波長取り出しルータを示す。この二重波長の構成により、２つの選択した波長を２つの出力ポートのいずれかに独立に配送することができる。
【００２１】
図２において反射器１１Ａの出力は、第２の反射器２１Ａに接続される。反射器１１Ｂの出力は、位相変調器２２に接続される。位相変調器２２の出力は、反射器２１Ｂに接続される。反射器２１Ａと２１Ｂの両方とも同一波長λ2 を反射して戻す。この波長λ2 は、反射器１１Ａと１１Ｂから反射される波長とは別の波長である。タップ２３は、制御装置２４に干渉信号とディザー信号のサンプルを与える。制御装置２４は、制御装置１４のディザー周波数とは別のディザー周波数を有する。制御装置２４は、それ自身に特有のディザー信号を処理し、これは制御装置１４がそれ自身に特有のディザー信号を処理するのと同様である。
【００２２】
次に動作を説明すると、波長λ１ はカプラ１０のポート０またはポート１の方向に反射して戻される。その入力点に表れる波長λ２ は、反射されずに反射器１１Ａと１１Ｂの両方により伝送（透過）される。反射器１１Ａの出力点には、別の反射器２１Ａが配置されている。反射器１１Ｂの出力点には、位相変調器２２が配置されている。位相変調器２２の出力点には、反射器２１Ｂが配置されている。この反射器２１Ａと２１Ｂは同一であり、これらは波長λ２ を反射する。
【００２３】
反射器２１Ａと２１Ｂから反射された２つの反射光学パワーは、カプラ１０で干渉し合う。タップ２３は制御装置２４に干渉信号とディザー信号を与える。制御装置２４は、それ自身に特有のディザー信号を検出し処理する。これは、制御装置１４の処理とは、独立して行われる。それ自身に特有のディザー信号を処理した後、制御装置２４は波長λ２ の位相をロックし、波長λ２ の光学パワーがカプラ１０のポート０またはポート１のいずれかに表れる。これは、波長λ１ とは、独立して行われる。このようにして波長λ２ は、選択的にカプラ１０のポート０またはポート１のいずれかに配送される。これは波長λ１ とは独立して別個に行われる。
【００２４】
Ｃ．Ｎ個の波長の取り出しルータ
図３は、単一波長と二重波長の取り出しルータをＮ個の波長の取り出しルータに拡張したものである。この構成により、Ｎ個の選択された波長を２つの出力ポートうちのいずれか１つに独立に配送することができる。図３に示すように各配送された波長は、別個の対の反射グレーティングと別個の位相変調器と制御装置とタップとを必要とする。さらに各配送された波長は、それ自身に特有ディザー周波数を必要とする。
【００２５】
次に動作について説明すると、カプラ１０の入力ポート０の各波長は、カプラ１０の出力ポートで等分割される。各波長は、その共鳴反射グレーティング対に当たるとカプラ１０に反射して戻される。さらに各グレーティング対は、それ自身に特有の位相変調器と制御装置とを有する。各制御装置は、それに特有のディザー周波数を与える。
【００２６】
制御装置１４は、波長λ1 の位相をロックする。波長λ2 からλn までは、λ1 用の反射器を通過し、そしてこれらの複数の波長が波長λ2 用の反射器に入射すると波長λ2 が反射して戻される。制御装置２４は波長λ2 の位相をロックする。波長λn は、それまでのｎ−１の波長用のｎ−１以降の反射器を通過する。波長λn は、それ自身に特有の１対の反射器に入射すると反射して戻される。この配送された複数の波長の内の各１つは、カプラ１０のポート０またはポート１のいずれかに戻されるが、これはその特定の波長の位相が最大値周辺あるいは最小値周辺にロックされたか否かに依存して行われる。
【００２７】
第３章  追加／取り出し多重化用の全ファイバ型光学交差結合装置
多重波長光ファイバ伝送システムにおいては、伝送用ファイバに沿って、ある特定の点である選択された波長を付加したり、あるいは取り出したり（取り除いたり）する必要がある。これらの点は、ノードと称する。ノードは、光ファイバのパスに沿った場所にあり、そこである波長チャネルが伝送用光ファイバに付加されたりあるいはそこから取り除かれたりする。このことは、１つの波長あるいは複数の波長に対し行われ、他の波長は、このノードでは、何等影響されずに通過（続行）する。異なるノードでは異なる波長チャネルを追加／取り出したりする。
【００２８】
この追加−取り出し−継続機能の定義は次の通りである。
１）追加：  ある選択された波長が出力ポートに追加されるか、あるいは追加ポートに配送されること。
２）取り出し：  ある選択された波長が取り出しポートに配送されるか、あるいは入力ポートに配送されるかのいずれかである。
３）通過：  選択されなかった波長は、反射フィルタにより何等影響を受けずに入力から出力へ通過することを意味する。
ノードにおける追加−取り出し−通過機能は、全光型の伝送ネットワークにおいて重要な特徴である。
【００２９】
Ａ．単一波長２×２光学交差接合装置
次に追加−取り出し−通過機能を実行する本発明のデバイスについて説明する。このデバイスは、バルク型の光学構成要素あるいは集積プラナー型の導波路デバイスを使用することなく、全て光ファイバでもって構成することができる。本発明のデバイスは、標準品から構成することができる。本発明のデバイスは、バルク型の光学構成要素あるいは集積光学構成要素から形成されていないので安価で信頼性がある。本発明のデバイスとその応用例は、追加−取り出し多重化用の全光ファイバ型多重波長光学交差接合装置を実現するのに用いることができる。
【００３０】
図４は単一波長の２×２の全光ファイバ型光学交差接続装置（ＯＸＣ）を表す図である。図４の半分の部分は、図１と同一であり、それと同様に機能する。図４の残りの半分は、前の半分と同様であるがフリップドオーバー（flipped over）している点が異なる。
【００３１】
カプラ１０＊ のポート３は、本発明のデバイスの追加ポートである。カプラ１０＊ のポート１は、反射器１１Ｂに接続されている。カプラ１０＊ のポート０は、位相変調器１２＊ に接続されている。位相変調器１２＊ の出力は、反射器１１Ａに接続されている。位相変調器１２＊ は、制御装置１４＊ により制御されている。カプラ１０＊ のポート２は、干渉計の出力である。タップ１３＊ のポート０は、このタップの入力である。タップ１３＊ のポート２は、干渉計からのサンプルパワーあるいはタップ化されたパワーを制御装置１４＊ に与える。タップ１３＊ のポート１は、本発明のデバイスの出力である。
【００３２】
反射器１１Ａと反射器１１Ｂは、適合した反射器で１つの波長λ１ を反射する。この反射器対は２つの目的がある。この反射器は、取り出しポート用に波長を選択し、同時に追加ポート用にも波長を選択する。この構成は、３個の集積干渉計から構成される。第１の干渉計は、カプラ１０＊ と反射グレーティング対により形成され、第２の干渉計は、カプラ１０と反射グレーティング対により形成され、第３の干渉計は、カプラ１０とカプラ１０＊ により形成される。
【００３３】
追加／取り出し多重化用の単一波長２×２全ファイバ型ＯＸＣの追加機能を次に説明する。カプラ１０* のポート３での光学パワーは、波長λ1 で反射性フィルタ対１１Ａ，１１Ｂと共鳴するよう予め決定される。カプラ１０* のポート３での光学パワーは、カプラＢのポート０とポート１との間で等分割される。カプラ１０* のポート１での光学パワーが、反射器１１Ｂに入射すると、反射して戻される。カプラ１０* のポート０での光学パワーは、位相変調器１２* を通過する。次に位相変調器１２* の出力が反射器１１Ａに入射される。その後この光は、位相変調器１２* の方向に戻され、そしてさらにカプラ１０* のポート０に戻される。
【００３４】
この反射された光はカプラ１０* で干渉しあう。タップ１３* は、制御装置１４* にこの干渉信号のサンプルとディザー信号を与える。取り出し機能用に制御装置１４により用いられるディザー信号は、追加機能用に制御装置１４* に用いられるディザー周波数とは異なる。制御装置１４* は、検出されたディザー信号を解析し、補償信号を位相変調器１２* に対し生成する。制御装置１４* は、この位相をロックしてその結果２つの反射光学パワーは、ポート２で建設的に干渉しあう。即ち、追加ポート（カプラ１０* のポート３）からの光学パワーは、出力ポート（タップ１３* のポート１）に戻され、あるいは追加ポート（カプラ１０* のポート３）に戻される。
【００３５】
次に追加／取り出し多重化用の単一波長の２×２のＯＸＣの継続（通過）機能について説明する。対となる反射性フィルタ対１１Ａ，１１Ｂと共鳴しない入力点（カプラ１０のポート０）に表れた波長は、何等影響を受けずに出力点（タップ１３* のポート１）に伝送される。
【００３６】
入力点（カプラ１０のポート０）に表れる他の波長の光学パワーは、等分割され、カプラ１０のポート２とポート３の両方に表れる。これらの波長は、カプラ１０と反射性グレーティング対により形成された干渉計を通過する。これらの波長は、位相変化はあまり受けないがその理由は、第１干渉計の位相は、バランスしており、波長λ1 により位相変調器１２，制御装置１４をロックしているからである。次にこれらの波長は反射性グレーティング対を通過してカプラ１０* と反射性グレーティング対により形成された第２の干渉計に入射する。これらの波長は第２の干渉計を通過する。
【００３７】
これらの波長は位相変化をあまり受けないがその理由は、第２干渉計の位相は、バランスしており、波長λ1 により位相変調器１２* と制御装置１４* をロックしているからである。他の波長が２つのバランスしロックされた干渉計を通過した結果、この他の波長はカプラ１０* のポート２に最終的に表れ、そして出力ポートに表れる。かくして非共鳴の波長は入力点から出力点まで取り出しあるいは追加機能のいずれかにより何等影響されることなく通過する。
【００３８】
さらにまたこの非共鳴波長は、カプラ１０* の２つのポートのいずれかに向けられる。非共鳴の通過波長が向けられる理由を次に説明する。追加された波長λ1*は、位相変調器１２* を２度通過する。１回目は波長λ1*がカプラ１０* のポート０をでた後であり、２回目は、反射器１１Ａに入射した後である。波長λ1*は、位相変調器１２* を介して通過して戻される。このことはバランスのとれた干渉計を得るためには、取り出された波長は、位相変調器１２* による影響は、通過する波長の正確に２倍であることを意味する。
【００３９】
２π（３６０゜）が取り出された波長λ1*の位相に追加されると（位相変調器１２* へ印加される電圧を単に変化させることにより）、取り出されたチャネルには実際の影響はない。この取り出されたチャネルは、ある干渉計のピーク周辺から次の干渉計のピーク（２πだけ分離している）へ単に通過するだけである。しかし、通過波長は、この半分の位相変化π（１８０゜）のみの影響を受けるだけなので通過波長は、ある出力ポートから他の出力ポートに配送される。
【００４０】
以上述べたように３つの全ての機能（追加、取り出し、通過（継続））は、選択的に且つ独立して実行できそのため本発明のデバイスは、光学交差接続装置と名付けることができる。
【００４１】
Ｂ．追加／取り出し多重化用二重波長ルータ
図５は、追加／取り出し多重化用二重波長の２×２の全ファイバ型ＯＸＣを表す図である。図５の構成により２つの選択された波長を２つのポートのいずれか一方に独立して配送できる。この２つの波長は、独立且つ選択的に取り出したり、あるいは追加することができる。他の非共鳴波長は、入力ポートから出力ポートに何等影響を受けずに伝送される。
【００４２】
第１の取り出しチャネルは、カプラ１０と波長λ1 を反射して戻す反射性グレーティング対１１Ａ，１１Ｂでもって、形成される干渉計からなる。この位相は位相変調器１２と制御装置１４によりバランスされ、ロックされる。第２の取り出しチャネルは、カプラ１０と波長λ2 を反射する反射性グレーティング対２１Ａ，２１Ｂにより形成される。この位相は、位相変調器２２と制御装置２４によりバランスされロックされる。これら２つの制御装置１４，２４は、異なるディザー周波数を利用する。
【００４３】
第１の追加チャネルは、カプラ１０* と波長λ1 を反射して戻す反射性グレーティング対１１Ａ* ，１１Ｂ* でもって、形成される干渉計からなる。この位相は位相変調器１２* と制御装置１４* によりバランスされ、ロックされる。第２の追加チャネルは、カプラ１０と波長λ2 を反射する反射性グレーティング対２１Ａ，２１Ｂにより形成される。この位相は、位相変調器２２* と制御装置２４* によりバランスされロックされる。これら２つの追加用コントローラのディザー周波数は、他のディザー周波数および取り出し用コントローラにより使用されるディザー周波数とも異なる。
【００４４】
入力ポートにおける他の非共鳴波長は、出力ポートに到達するまで、様々な干渉計を通過する、そのため通過（継続）機能を実行する。前述したようにこの通過波長は、カプラのポート２またはポート３のいずれかに配送される。
【００４５】
Ｃ．追加／取り出し多重化用全光ファイバ型２×２のＯＸＣ
図６は、同時にＮ個の波長を取り出し、またＮ個の波長を追加して、且つ非共鳴波長は通過させるようなデバイスの図面である。
【００４６】
第１の取り出しチャネルは、カプラ１０と波長λ1 を反射して戻す反射性グレーティング対１１Ａ，１１Ｂでもって、形成される干渉計からなる。第２の取り出しチャネルは、カプラ１０と波長λ2 を反射する反射性グレーティング対２１Ａ，２１Ｂにより形成される。このことは、Ｎ個の波長を取り出すＮ個の干渉計についても言えることである。このＮ番目の取り出しチャネルは、カプラ１０と波長λn を反射するＮ番目の反射性グレーティング対から形成される干渉計Ｎである。Ｎ個の制御装置１４，２４・・・の各々は、それ自身に固有のディザー周波数を使用する。
【００４７】
第１の取り出しチャネルは、カプラ１０と波長λ1 を反射して戻す反射性グレーティング対１１Ａ* ，１１Ｂ* でもって、形成される干渉計１* からなる。第２の取り出しチャネルは、カプラ１０と波長λ2 を反射する反射性グレーティング対２１Ａ* ，２１Ｂ* により形成される干渉計２* からなる。このことは、Ｎ個までの波長を追加するＮ個の干渉計についても言えることである。このＮ番目の追加チャネルは、カプラ１０* と波長λn を反射するＮ番目の反射性グレーティング対から形成される干渉計Ｎである。Ｎ個の制御装置１４* ，２４* ，・・・の各々は、それ自身に固有のディザー周波数を使用する。
【００４８】
入力ポートにおける他の非共鳴波長は、出力ポートに到達するまで、様々な干渉計を通過する、そのため通過（継続）機能を実行する。前述したようにこの通過波長は、カプラのポート２またはポート３のいずれかに配送される。
【００４９】
第４章  全ファイバ型３×３のＯＸＣ
Ａ．追加要素
前述したファイバ光学ルータとＯＸＣの全てについて入力および／または出力カプラは、それぞれが２本のファイバからなる２×２カプラである。３本の入力ファイバと３本の出力ファイバからなる溶融ファイバカプラを形成することができる。
【００５０】
このようなデバイスは、Gregor Weihs, Michael Reck, Harald Weinfurter, Anton Zeilinger著の "All-Fiber Three-Path Mach-Zehnder Interferometer", Optics Letters, Vol. 21, No. 4, February 15, 1996, pg. 302-304 を参照のこと。入力ファイバのいずれかに入射された光学パワーは、これら３本の出力ファイバの間で均等に分割される。そしてポートには、０から５までの番号を付す。
【００５１】
３ポートのルータに使用される第２の構成要素は、公知の光学スプリッタ（分離装置）であり、これは Paul E. Green Jr.著の前掲の論文に記載されている。この光学スプリッタは、５０％の分離比を有するタップとして、考えることができ、その結果入力ポート０での光学パワーは、２つの出力ポート１，２の各々に等分割される。
【００５２】
Ｂ．３ポート単一波長ルータ
前述した位相ロックの構成と共に使用される３×３の溶融ファイバカプラを用いて３ポートルータを構成することができる。図７は、３ポートの単一波長ルータを示す。
【００５３】
３×３のポート０における入力信号は、ポート３，４，５の間で等分割される。ポート４，５はそれぞれ位相変調器３２Ｂ，３２Ａを有する。したがってポート３，４，５は、それぞれの同一のファイバ反射性グレーティング３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ内で終端する。干渉計の３本のアーム内で反射された信号は、カプラ３０で干渉する。３個の干渉信号の各々の位相に基づいて、この波長の信号をポート０または１または２のいずれかに配送できる。
【００５４】
ポート１が所望の出力ポートの場合には、３個の干渉信号は、ポート１で建設的に全て加わる。タップ３３Ａのサンプル出力は、この干渉信号の測定値を与える。この光学パワーは、さらにスプリッタ３５Ａでもって分割され、その結果２つの制御装置３４Ａと制御装置３４Ｂはポート１で干渉のサンプルを有する。制御装置３４Ａはこの干渉信号を用いて、それ自身に特有のディザー周波数を検出する。制御装置３４Ａは、位相を位相変調器３２Ａにより調整して、制御装置３４Ａに関連する検出されたディザー周波数を最大にする。
【００５５】
同様に制御装置３４Ｂもまた干渉信号のサンプルをポート１で受信する。そして制御装置３４Ｂこの干渉信号を用いてそれ自身に特有のディザー周波数を検出する。制御装置３４Ｂは、干渉計のそのアームで位相変調器３２Ｂにより位相を調整し、制御装置３４Ｂに関連する検出されたディザー周波数を最大にする。このようにして、２本のアーム内の位相は、制御され、カプラ３０のポート１における完全な建設的干渉を維持し、λ1 に関連する全ての光学パワーをカプラ３０のポート１に戻す。
【００５６】
ポート２が所望の出力ポートの場合には、３個の干渉信号は全てポート２で建設的に加えられる。上記した同一の手順が適用される。干渉計の２本のアーム内の位相を制御してカプラ３０のポート２における完全な建設的干渉を維持する。
【００５７】
Ｃ．３ポート二重波長ルータ
前述の構成は、２つの異なる波長を搬送するよう容易に拡張できる。これを図８に示す。同図においては、位相変調器４２Ａ，４２Ｂの第２の対と、制御装置４４Ａ，４４Ｂの第２の対が同一の反射性ファイバフィルタ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃの第２の組と共に含まれる。これらの操作は、前述したのと同様である。波長λ1 ，λ2 の一方あるいは両方のいずれかは、カプラ３０のポート１および／またはポート２のいずれかに配送される。
【００５８】
Ｄ．３ポートＮ個の波長ルータ
３ポートルータは、Ｎ個の異なる波長を独立に配送するよう拡張できる。これを図９に示す。この構成は、Ｎ個の組の位相変調器対と、Ｎ個の制御装置対と、３個の同一の反射性ファイバフィルタのＮ個の組とを有する。この場合、これらの操作は、前述したのと同様である。波長λ1 ，λ2 の一方あるいは両方のいずれかは、カプラ３０のポート１および／またはポート２のいずれかに配送される。
【００５９】
Ｅ．Ｎ個のポートで単一波長の全ファイバ型活性追加／取り出しマルチプレクサ
前述の３ポートルータは、活性追加／取り出しマルチプレクサを形成するよう拡張できる。これは、前述の２×２の波長ルータを２×２の追加／取り出しマルチプレクサに拡張したの同様に行われる。
【００６０】
図１０は、３ポートの単一波長全ファイバ型活性追加／取り出しマルチプレクサ（ＡＤＭ）を示す。このＡＤＭの取り出し部分は、図７の３ポート単一波長の取り出し部分と同一である。追加と通過の機能は、図４の単一波長２×２のＡＤＭに記載したのと同様である。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、高価でない光ファイバ要素から容易に製造することができ、従来のバルク型の光学デバイスあるいは集積光学要素を必要とすることのない新たな光学ルータを提供するものである。本発明の光ファイバ交差結合装置は、多重化用／分離用の活性全光ファイバ製光学ルータを具備している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の単一波長の全光ファイバ製活性光学取り出しルータのブロック図
【図２】二重波長の取り出しルータのブロック図
【図３】Ｎ個の波長の取り出しルータのブロック図
【図４】２×２の単一波長の全光ファイバ製活性光学交差結合装置のブロック図
【図５】２×２の二重波長光学交差結合装置のブロック図
【図６】２×２のＮ個の波長の光学交差結合装置のブロック図
【図７】全光ファイバ製活性３ポートの単一波長の光学ルータのブロック図
【図８】３ポートの二重波長の光学ルータのブロック図
【図９】３ポートのＮ個の波長のルータのブロック図
【図１０】３ポート（即ち、３×３）の単一波長の光学交差結合装置のブロック図
【符号の説明】
０〜５  ポート
１０，３０  カプラ
１１，２１，３１  反射器
１２，２２，３２，４２  位相変調器
１３，２３，３３  タップ
１４，２４，３４，４４  制御装置
３５  スプリッタ
４１  反射性ファイバフィルタ
【図１】
0003655432.tif 000002
【図２】
0003655432.tif 000003
【図３】
0003655432.tif 000004
【図４】
0003655432.tif 000005
【図５】
0003655432.tif 000006
【図６】
0003655432.tif 000007
【図７】
0003655432.tif 000008
【図８】
0003655432.tif 000009
【図９】
0003655432.tif 000010
【図１０】
0003655432.tif 000011