(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＮ個の異なる波長チャネルを含む信号を伝送する波長分割多重光通信システムのための再構成可能な合流／分岐デバイスであって、
Ｍ個の経路間で前記信号を分割するための、１つの入力とＭ個の出力とを有するｌ×Ｍデマルチプレクサであって、ＭがＮより小さい整数であるデマルチプレクサと、
前記Ｍ個の経路の各々に配された、一連の複数のＰ個の合流／分岐フィルタであって、前記合流／分岐フィルタの各々は、各アーム上にブラッグ格子を有する２つのアームのマッハ−ツェンダー干渉計を備える、一連の複数のＰ個の合流／分岐フィルタと、
前記Ｍ個の経路を再結合するための、Ｍ個の入力と１つの出力とを有するＭ×ｌマルチプレクサとを含むデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスにおいて、Ｐ＝Ｎ／Ｍであるデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記デマルチプレクサが周期的応答デマルチプレクサであるデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載のデバイスにおいて、一連の合流／分岐フィルタが調整可能な合流／分岐フィルタを含むデバイス。
【請求項５】
請求項１に記載のデバイスにおいて、一連の合流／分岐フィルタが共通基板上に形成されたブラッグ格子を有する複数のマッハ−ツェンダー合流／分岐フィルタを含むデバイス。
【請求項６】
請求項１に記載のデバイスにおいて、Ｐ＞２であるデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信システムに関し、特にそのようなシステム内の中間地点で通信チャネルを合流または分岐するための再構成可能な合流／分岐デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】
＜関連出願の相互参照＞
本出願は、１９９９年２月１９日に本発明人により出願され、「調整可能なフィルタを使用した集積再構成可能な合流／分岐」という名称の米国特許仮出願第６０／１２０，７７０号の利益を主張する。
【０００３】
光ファイバ通信システムは、大量の情報を迅速に伝送できるという大きな潜在性を達成し始めている。本質において、光ファイバ・システムは、光源、光に情報を印加するための変調器、光信号を搬送するための光ファイバ伝送回線、および信号を検出し、その信号が搬送する情報を復調するための受信機を備える。光信号は、益々、複数の個別の波長信号チャネルを含む波長分割多重（ＷＤＭ）信号となる。
【０００４】
合流／分岐デバイスは、ＷＤＭファイバ通信システムの重要な構成部品である。上記デバイスは、通常、伝送ファイバ（「ノード」と呼ぶ）に添って種々の中間地点に配されて、ノードで信号チャネルを合流または分岐することができる。それ故、例示のため、合流／分岐デバイスにより、ニューヨークからロサンゼルスへの伝送回線がシカゴに向けた信号チャネルをシカゴで分岐し、ニューヨークおよびロサンゼルスに向けた信号チャネルをシカゴで合流することが可能となるだろう。ノードの数が増えるにつれ、合流／分岐デバイスの数が増え、コストおよびシステムに与える影響も大きくなる。
【０００５】
単一ファイバのチャネル数（例えば、Ｎ個）を搬送するシステムにおいて、チャネルを合流または分岐するための直接的な方法は、最初にＮ個の構成部品信号チャネルにファイバ伝送信号を分割し、Ｎ個のチャネルを所望の経路へ再度向け直すことである（いくつかは、主伝送経路上に引き続き接続され、いくつかは、削除される）。引き続き接続されるチャネルと、追加されるチャネルは、その後再結合されて１つの伝送信号となり、次のノードに伝送される。
【０００６】
この方法は、従来は、ｌｘＮデマルチプレクサにより実装され、次にスイッチ・アレー、そしてその後、Ｎｘｌマルチプレクサにより実装される。デマルチプレクサは、伝送信号を受信し、それをＮ個の構成部品信号チャネルに分割する。スイッチは、Ｎ個のチャネルの各々を適当に方向付け、マルチプレクサは、引き続き接続された伝送チャネルと追加された伝送チャネルを結合する。
【０００７】
この従来型の方法の難点は、不必要なコストがかかり、伝送された信号の品質に有害であるということである。デマルチプレクサ／マルチプレクサの対は、チャネル数の合計（Ｎ個）が大きくなればなる程、およびチャネル間の波長間隔が短くなればなる程、コストが高くなる。多数の近接したチャネルは、より多くの、より精密な構成部品を必要とする。そしてデバイスは、信号チャネルに、チャネル間で異なるが、信号チャネルに損失を引き起こす。
従って、光ファイバ通信システムの改良型合流／分岐デバイスが求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＮチャネルＷＤＭシステムは、Ｍ個の経路間にＮ個のチャネルを分配し（但し、Ｎ＞Ｍ）、Ｍ個の経路の各々をＰ個の合流／分岐フィルタを使用して濾波し（但し、ＭｘＰ＝Ｎ）、Ｍ個の濾波された伝送経路を再結合することにより合流／分岐機能を備える。これは、Ｍｘｌデマルチプレクサ、調整可能なブラッグ格子フィルタ、およびｌｘＭマルチプレクサを用いて実装される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の利点、性質及び様々なその他の特徴は、添付図面と関連して以下で詳細に記載される実施例を考慮することにより、いっそう明らかになるであろう。なお、これらの図面は、本発明の概念を説明するためのものであり、その寸法の比率は正確ではない。
【００１０】
図１は、ＮチャネルＷＤＭ光ファイバ通信システム用の合流／分岐デバイス１０である。デバイス１０は、ＮチャネルＷＤＭ信号を伝送ファイバ９Ａから受信し、Ｍ個の経路１２間にＮ個のチャネルを分配するためのｌｘＭデマルチプレクサ１１を含む（但し、ＭおよびＮは整数であり、Ｍ＜Ｎ）。また、ＭはＮがの約数である（すなわち、Ｎ／Ｍ＝Ｐ、但し、Ｐは整数）。経路１２の各々は、Ｐ個の合流／分岐フィルタ１３を含み、各フィルタは、１個のチャネルＡijを追加し、１つのチャネルＤijを分岐することができる。濾波された経路は、例えば、９Ｂの伝送ファイバの次のセグメント内でさらに伝送するために、Ｍｘｌマルチプレクサ１４内で再結合される。この実施形態において、合流／分岐フィルタ１３は、入力から分岐を分離する。
【００１１】
１つの好適な実施形態において、デマルチプレクサ１１は、Ｃ．Ｍａｄｓｅｎの「本質的に低損失、平面通過域および低漏話のマルチポート帯域セレクタ」ＩＥＥＥ光量子技術レター１０巻、１２号、１７６６〜１７６８ページ（１９９８年）で説明されている周期的応答デマルチプレクサである。添字により連続経路１２を表示するならば、周期的応答デマルチプレクサは、以下のように、経路１２i間でＮ個のチャネルを分割する。
【００１２】
経路              チャネル
１２1        １，Ｍ＋１，２Ｍ＋１，．．．，（Ｐ−１）Ｍ＋１
１２2        ２，Ｍ＋２，２Ｍ＋２，．．．，（Ｐ−１）Ｍ＋２
．．．        ．．．
１２m        Ｍ，２Ｍ，３Ｍ，．．．，（Ｐ−１）Ｍ＋Ｍ
デマルチプレクサは、低損失および通過域の平坦さが保持されるように、方形通過域応答を持ち、全域通過フィルタを使って作られる。
【００１３】
図２Ａは、両アーム上に形成された共通のブラッグ格子２３付きの一対のアーム２２Ａおよび２２Ｂを含むマッハ−ツェンダー干渉計２１を備えたこの用途に適当な合流／分岐フィルタ１３を例示する。ブラッグは、上部入力ターミナルＤijに分岐されたチャネルを反射させ、同じ波長のチャネルを出力ターミナルＡijで合流させることができる。そのような合流／分岐フィルタについては、Ｔ．Ｅｒｄｏｇａｎ，  Ｔ．Ｓｔｒａｓｓｅｒ，  Ｍ．Ｍｉｌｂｒｏｄｔ，  Ｅ．Ｌａｓｋｏｗｓｋｉ，  Ｃ．Ｈｅｎｒｙ、およびＧ．Ｋｏｈｎｋｅの「単一紫外線誘導格子露出によって形成された集積光マッハ−ツェンダーの合流／分岐フィルタ」１９９６年２月カリフォルニア州Ｓａｎ  Ｊｏｓｅでの光ファイバ会議と、Ｄ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｋ．Ｈｉｌｌ、Ｆ．Ｂｉｌｏｄｅａｕ，およびＳ．Ｆａｕｃｈｅｒの「狭帯域波長選択光タップおよびコンバイナの新設計概念」エレクトロニクス・レター、２３巻、１３号、６６８〜６６９ページ（１９８７年）と、Ｒ．Ｋａｓｈｙａｐ，Ｇ．ＭａｘｗｅｌｌおよびＢ．Ａｉｎｓｌｉｅの「単一モード光電性Ｇｅでドーピングした平面導波管内に形成されたレーザ・トリミングされた４ポート帯域フィルタ」ＩＥＥＥフォトニクス技術レター５巻、２号、１９１〜１９４ページ（１９９３年）に詳細に説明されている。
【００１４】
各アーム１２内の波長間隔がチャネル間隔のＭ倍であることから、比較的広いフィルタを使用することができる。特に、所望の濾波は、比較的強い屈折率変化を有する比較的短いブラッグ格子によって達成することができる。各経路内の大きな有効チャネル間隔により、帯域外反射の問題を最小限に抑えることができる。
【００１５】
図２Ｂは、複数のＰ個の合流／分岐フィルタ１３がいかに共通基板２４上にカスケードされて損失の多い導波管のクロスオーバを減らせるかを示す。Ｐ個のフィルタの各々が異なる信号チャネルλ1，λ2・・・λpを合流／分岐する。
【００１６】
理想的に、フィルタ１３は応答がチャネル通過域から外に移動させることができるよう調整可能である。これは、ブラッグ格子（２１または２５）を熱またはひずみ同調させることにより実施することができる。各アーム内の有効チャネル間隔が大きくなればなる程、他のチャネルに影響を与えずにフィルタ応答のずっと大きな範囲を移動させることができる。
【００１７】
図３は、分岐を反射することができる合流／分岐デバイス３０の他の実施形態の概略図である。ここで、各アーム内のＰ個のフィルタ３３は、簡単な調整可能な反射式ブラッグ格子である。反射され、分岐されたチャネルは、入力サーキュレータ３１から取り出され、チャネルを、出力において、受動カプラ３２により合流されることができる。別に、カプラ３２は、追加操作時に損失を減らすためにサーキュレータによって交換することができる。
【００１８】
図１および図３のＭ個の経路の各々におけるＰ個の合流／分岐フィルタは、他に、デマルチプレクサ、調整可能な合流／分岐フィルタおよびマルチプレクサから構成される。例えば、ｌｘＰデマルチプレクサおよびＰｘｌマルチプレクサを有する図３のデバイスは、図１の経路の１つでＰ個の個々の合流／分岐フィルタを交換するために使用することができる。
【００１９】
いずれかの実施形態（図１または図３）において、分岐できるチャネルの数および位置が制限されている場合、１つの調整可能な格子を使って、（Ｍ個のチャネル間隔により分離された）２つのチャネル間で調整することができる。これにより、分岐に必要な格子の数を減らすことができる。
【００２０】
上記実施形態は本発明の原理の適用を示すことができる多くの可能な特定の実施形態のほんの一部にすぎない。当業者であれば、多くの種々の他の装置も、本発明の精神および範囲を逸脱することなくなされ得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による合流／分岐デバイスの第一の実施形態の概略図である。
【図２Ａ】図１のデバイスで使用するのに適している合流／分岐フィルタである。
【図２Ｂ】図１のデバイスで使用するのに適している合流／分岐フィルタである。
【図３】合流／分岐デバイスの他の実施形態である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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