(57)【要約】  複数の変調／多重化ユニットと、マスタ光分配ハブと、複数の付加光分配ハブと、複数の建造物局とを備えている光アーキテクチャを提供する。変調／多重化ユニットの各々は、（ｉ）光信号の目標波長帯域の多重分離成分の選択的変調を可能とし、（ｉｉ）選択的に変調した光信号を多重化し、（ｉｉｉ）多重化した信号をマスタ光分配ハブに導くように構成されている。マスタ光分配ハブは、変調／多重化ユニットのそれぞれからの多重化信号を、複数の付加光分配ハブの対応するものに分配するように構成されている。複数の付加光分配ハブの各々は、多重化光信号を多重分離し、目標波長帯域のそれぞれの異なる波長部分を建造物局のそれぞれに分配するように構成されているアレイ状導波路格子を備えている。
2007528158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変調／多重化ユニットと、マスタ光分配ハブと、複数の付加光分配ハブと、複数の建造物局とを備えている光アーキテクチャにおいて、
前記変調／多重化ユニットの各々は、
光信号の目標波長帯域の多重分離成分を選択的に変調し、
前記選択的に変調した光信号を多重化し、
前記多重化した信号を前記マスタ光分配ハブに導く
ように構成されており、
前記マスタ光分配ハブは、前記変調／多重化ユニットのそれぞれからの多重化信号を、前記複数の付加光分配ハブの対応するものに分配するように構成されており、
前記複数の付加光分配ハブの各々は、前記多重化光信号を多重分離し、前記目標波長帯域のそれぞれの異なる波長部分を前記建造物局のそれぞれに分配するように構成されているアレイ状導波路格子を備えている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項２】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、該光アーキテクチャは更に、前記目標波長帯域を規定するように構成されている広帯域光源を備えていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項３】
請求項２記載の光アーキテクチャにおいて、前記広帯域光源は、前記変調／多重化ユニットが前記光信号を少なくとも約１ｎｍだけ分離したそれぞれの波長の少なくとも８つの信号に多重分離することが可能となる十分なスペクトル幅を有していることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項４】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、前記建造物局の各々は、前記目標帯域幅の前記成分の前記選択的変調に応答する検出器を備えていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項５】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、前記複数の付加光分配ハブの各々の前記アレイ状導波路格子は更に、バイパス波長帯域のそれぞれの異なる波長部分を、前記建造物局のそれぞれに分配するように構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項６】
請求項５記載の光アーキテクチャにおいて、前記建造物局のそれぞれは、前記バイパス波長帯の波長部分を選択的に変調し、前記バイパス波長帯域の前記選択的に変調された部分を、上流に向けて、前記付加光分配ハブのそれぞれに導くように構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項７】
請求項６記載の光アーキテクチャにおいて、
前記付加光分配ハブは、それぞれの建造物局の集合からの上流光信号を多重化するように構成されており、
前記アーキテクチャは、前記多重化上流光信号を、前記マスタ分配ハブを介して、前記複数の変調／多重化ユニットの対応するものに導くように構成されている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項８】
請求項７記載の光アーキテクチャにおいて、前記変調／多重化ユニットは、前記マスタ光分配ハブからの前記多重化上流光信号を多重分離するように構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項９】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、
前記光アーキテクチャは、更に、前記建造物局のそれぞれに配置されている付加光源を備えており、
前記建造物局は、前記付加光源からの上流光信号を選択的に変調するように構成されている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１０】
請求項９記載の光アーキテクチャにおいて、
前記光アーキテクチャは、前記建造物局からの前記選択的に変調された上流信号が前記付加光分配ハブのそれぞれに向けられるように構成されており、
前記付加光分配ハブの各々は、波長弁別をし、かつ前記選択的に変調された上流信号を多重化するよう構成されている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１１】
請求項１０記載の光アーキテクチャにおいて、該光アーキテクチャは、前記多重化上流信号を前記マスタ光分配ハブを介して複数の変調／多重化ユニットの１つに導くように構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１２】
請求項１１記載の光アーキテクチャにおいて、前記変調／多重化ユニットは、前記マスタ光分配ハブからの前記多重化上流信号を多重分離するよう構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１３】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、該光アーキテクチャはさらに、複数の建造物局への共通送信のための信号λｃを規定するための光源を備えていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１４】
請求項１３記載の光アーキテクチャにおいて、前記建造物局の各々は、前記共通信号λｃに応答する検出器を備えていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１５】
請求項１４記載の光アーキテクチャにおいて、該光アーキテクチャは、前記共通信号λｃが、前記マスタ光分配ハブ及び前記付加光分配ハブを介して建造物局に向けられるように、構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１６】
請求項１５記載の光アーキテクチャにおいて、前記光アーキテクチャは、前記共通信号λｃが、前記付加光分配ハブの前記あれ以上導波路格子をバイパスするように、構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１７】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、
前記光アーキテクチャはさらに、前記目標波長帯及びバイパス波長帯を規定するよう構成された第１及び第２広帯域光源を備えており、
前記目標波長帯及びバイパス波長帯は、それぞれの波長帯の波長範囲が相互に重なっていない
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１８】
請求項１７記載の光アーキテクチャにおいて、
前記光アーキテクチャはさらに、複数の前記建造物局に対して共通に送信するための信号λｃを規定する光源を備えており、
前記複数の建造物局への前記共通信号λｃは、目標波長帯及びバイパス波長帯の波長と重ならない中心波長を有していることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１９】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、該光アーキテクチャは、前記光信号の目標波長帯の多重分離された成分の数が、前記付加光分配ハブそれぞれによって提供される建造物局の数よりも少なくとも多いことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項２０】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、該光アーキテクチャは、変調／多重化ユニットそれぞれ内の前記光信号の目標波長帯の前記前記多重分離成分は、前記付加光分配ハブそれぞれによって提供される建造物局の組内のそれぞれの建造物局に向けられることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項２１】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、該光アーキテクチャは、前記変調／多重化ユニットの数が前記付加光分配ハブの数よりも少なくとも多いことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項２２】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、該光アーキテクチャは、前記変調／多重化ユニットからの多重化された信号それぞれが、前記マスタ光分配ハブを介して、前記付加光分配ハブそれぞれに向けられるよう構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項２３】
第１及び第２広帯域光源と、変調／多重化ユニットと、光分配ハブを介して前記変調／多重化ユニットと通信を行う複数の建造物局とを備えている光アーキテクチャにおいて、
前記第１光源は、光信号の目標波長帯を生成するよう構成され、
前記第２光源は、光信号の倍バス波長帯を生成するよう構成され、
前記変調／多重化ユニットは、前記光信号の目標波長帯域の多重分離成分を選択的に変調し、該選択的に変調された光信号を多重化し、前記目標波長帯を前記マスタ光分配ハブに導くように構成されており、
前記マスタ光分配ハブは、前記多重化光信号を多重分離し、前記目標波長帯の分離されたそれぞれの部分及び前記バイパス波長帯の分離されたそれぞれに部分を、前記建造物局に向けるよう構成されている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項２４】
請求項２３記載の光アーキテクチャにおいて、前記第２光源は、前記光信号の目標波長帯の部分を選択的に変調して多重化するよう構成された前記変調／多重化ユニットの部分の前記バイパス波長帯ダウンストリームを導入するように構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項２５】
広帯域光源と、変調／多重化ユニットと、光分配ハブを介して前記変調／多重化ユニットと通信する複数の建造物局とを備えている光アーキテクチャにおいて、
前記広帯域光源は、目標波長帯域の光信号を発生するように構成されており、
前記変調／多重化ユニットは、
光信号の目標波長帯域の多重分離成分を選択的に変調し、
前記選択的に変調した光信号を多重化し、
前記多重化した信号を前記マスタ光分配ハブに導く
ように構成されており、
前記光分配ハブは、前記多重化光信号を多重分離し、前記目標波長帯域のそれぞれの異なる波長部分を前記建造物局のそれぞれに分配するように構成されているアレイ状導波路格子を備えている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項２６】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、前記変調／多重化ユニットの各々は更に、前記光信号を多重分離することにより、前記目標波長帯域の前記多重分離成分を発生するように構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光データ転送システムのアーキテクチャに関し、更に特定すれば、ファイバ／建造物間（ＦＴＴＰ）アーキテクチャ及びその中で用いるための構成部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
光データ転送ネットワークは、データ転送線のネットワークにおいて情報を発生し、共有し、受け渡し、迂回し、あるいはそれ以外で操作又は伝達することができるという概略的な原理にしたがって動作する。ネットワークの用途は、ＬＡＮ、ＭＡＮ、ＳＡＮ、建物内及び建物間通信、ブロードキャスト配布、インテリジェント輸送システム（ＩＴＳ：intelligent transportation system）、遠隔通信、監視制御及びデータ取得（ＳＣＡＤＡ：supervisory control and data acquisition）ネットワーク等を含む。光ファイバ・データ転送線は、導電性データ転送線に対して多数の利点を具体化することが認識されている。即ち、光回線は、帯域幅の増大、耐久性向上、設置の容易さ、電磁干渉に対する耐性強化、及び過酷な環境条件に対する強度をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明は、データ転送用に改良した光アーキテクチャ、更に特定すれば、家庭、事務所、及びその他の遠方にある建造物との間のデータ転送を実行するために改良した方式を提供することを目標とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態によれば、複数の変調／多重化ユニットと、マスタ光分配ハブと、複数の付加光分配ハブと、複数の建造物局（項内局：premise station)とを備えている光アーキテクチャを提供する。変調／多重化ユニットの各々は、（ｉ）光信号の目標波長帯域の多重分離成分の選択的変調を可能とし、（ｉｉ）選択的に変調した光信号を多重化し、（ｉｉｉ）多重化した信号をマスタ光分配ハブに導くように構成されている。マスタ光分配ハブは、変調／多重化ユニットのそれぞれからの多重化信号を、複数の付加光分配ハブの対応するものに分配するように構成されている。複数の付加光分配ハブの各々は、多重化光信号を多重分離し、目標波長帯域のそれぞれの異なる波長部分を建造物局のそれぞれに分配するように構成されているアレイ状導波路格子を備えている。
【０００５】
本発明の別の実施形態によれば、第１及び第２広帯域光源と、変調／多重化ユニットと、光分配ハブを介して変調／多重化ユニットと通信する複数の建造物局とを備えている光アーキテクチャを提供する。第１光源は、目標波長帯域の光信号を発生するように構成されている。第２光源は、バイパス波長帯域の光信号を発生するように構成されている。変調／多重化ユニットは、（ｉ）光信号の目標波長帯域の多重分離成分の選択的変調を可能とし、（ｉｉ）選択的に変調された光信号を多重化し、（ｉｉｉ）目標波長帯域を光分配ハブに導くように構成されている。光分配ハブは、多重化光信号を多重分離し、目標波長帯域のそれぞれの異なる波長部分及びバイパス波長帯域のそれぞれの異なる波長部分を建造物局のそれぞれに分配するように構成されているアレイ状導波路格子を備えている。
【０００６】
本発明の更に別の実施形態によれば、広帯域光源と、変調／多重化ユニットと、光分配ハブを介して変調／多重化ユニットと通信する複数の建造物局とを備えている光アーキテクチャを提供する。広帯域光源は、目標波長帯域の光信号を発生するように構成されている。変調／多重化ユニットは、光信号の目標波長帯域の多重分離成分の選択的変調を可能とし、選択的に変調された光信号を多重化し、目標波長帯域を光分配ハブに導くように構成されている。付加光分配ハブは、多重化光信号を多重分離し、目標波長帯域のそれぞれの異なる波長部分を建造物局のそれぞれに分配するように構成されているアレイ状導波路格子を備えている。
【０００７】
本発明を実施する者には認められようが、ここに開示するアーキテクチャは、特定の状況における使用に限定することは意図していない。例えば、「遠隔建造物」は、必ずしも変調／多重化ユニットからかなりの距離に位置している必要はない。実際、本発明によるアーキテクチャは住居のファイバ−家庭ネットワークに非常に適しているが、建造物局が、例えば、建物内データ転送ネットワークにおける中央変調／多重化ユニットに非常に接近して位置している状況においても、利用価値が見出されると考えられる。
したがって、本発明の目的は、改良した光データ転送システム・アーキテクチャを提供することである。本発明のその他の目的は、この中で具体化する本発明の記載に照らし合わせれば明白となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の特定的な実施形態に関する以下の詳細な説明は、以下の図面と関連付けて読解すると最良に理解することができる。図面において、同様の構造は同様の参照番号で示すこととする。
【０００９】
最初に図１を参照すると、本発明の一実施形態による光アーキテクチャ１００が示されている。概略的に、光アーキテクチャ１００は、第１及び第２アレイ状導波路格子１０、２０、モジュラー・アレイ３０、複数の光導波路４０、光ファイバ伝送線６０及び光分配ハブ７０を通じて残りのシステム・アーキテクチャと通信する複数の建造物局５０を備えている。図１及び図２に示すように、同様の構成部品は同様の参照番号で示されており、第１及び第２アレイ状導波路格子１０、２０、モジュラー・アレイ３０、ならびに付随する導波路４０のネットワークは、光入力１２及び光出力２２を規定する単体の変調／多重化ユニット８０として構成することができる。
【００１０】
第１アレイ状導波路格子１０は、光入力１２から下流方向に伝搬する光信号を多重分離するように構成されている。光アーキテクチャ１００は、１つ以上の広帯域光源Ｓ１、Ｓ２を備えることができ、これらは光入力１２に結合されている。このように、第１アレイ状導波路格子１０は、各光源Ｓ１、Ｓ２からの光信号を、異なる波長の複数の信号に多重分離することができる。本発明を規定し説明する目的上、広帯域光源は、光信号の複数の異なり別個に使用可能な、異なる光波長を特徴とする成分信号への波長分離を可能にする程度に十分に広いスペクトルを特徴とする。このように、光信号の異なる波長部分を、導波路ネットワークのそれぞれの分岐線に沿って搬送することができ、独立した変調を受けることができる。これについては、変調器アレイ３０を参照しながら以下で説明する。
【００１１】
限定ではなく一例として図３を参照すると、ここに示す広帯域光源は、約３ｄＢにおいて約４０ｎｍのスペクトル幅を特徴とする。種々の適したスペクトル幅が考えられるが、本発明の多くの実施形態では、広帯域光源は、第１アレイ状導波路格子が光信号を互いから少なくとも約２ｎｍだけ分離した複数の信号に多重分離できるようにするための十分なスペクトル幅を特徴とすることを確保できれば好ましい。尚、種々の発光ダイオード、例えば、スーパー・ルミネッセント発光ダイオードが、本発明の広帯域光源としての使用に適しているが、種々の適した広帯域光源が存在ししかも開発される可能性が高いことを注記しておく。本発明を規定し説明する目的上、光源は、それ自体を発生するデバイス、例えば、発光ダイオード、又は単に光りのための導管として機能するデバイス、例えば、光ファイバ線を備えてもよい。
【００１２】
光アーキテクチャ１００が、２つの別個の波長帯域を規定するように構成された２つの別個の波長帯域を特徴とする１対の広帯域光源Ｓ１、Ｓ２、あるいは２つの別個の波長帯域を規定するように構成された単一の広帯域光源を備えている場合、第１アレイ状導波路格子１０は、二重帯域波長分割多重化を合わせて構成することができる。即ち、アレイ状導波路格子１０は、第１アレイ状導波路格子１０から変調器アレイ３０まで達する導波路ネットワークの個々の分岐線４２上における各帯域のそれぞれの波長分割部分を重畳するように構成されている。例えば、１対の広帯域光源Ｓ１、Ｓ２は、例えば、１５５０ｎｍを中心とする目標波長帯域λＴ、及び例えば、１３１０ｎｍを中心とするバイパス波長帯域λＢを規定するように、異なる波長を中心に置くことができる。あるいは、単一の広帯域光源を、適した光構成部品で構成し、２つの異なる波帯域を規定することもできる。更に別の代替案として、単一の広帯域光源を利用してもよく、その場合、目標波長帯域λＴ及びバイパス波長帯域λＢ双方は必要なく、こうすれば、以下に記載する、出力カプラ９０又はアーキテクチャ１００の種々の構成部品の波長選択性の必要は殆どないか、又は全くない。
【００１３】
したがって、変調器アレイ３０は、目標波長帯域の個々の波長部分λＴ１、λＴ２、．．．を変調し、バイパス波長帯域の個々の波長部分λＢ１、λＢ２、．．．の個々の波長部分を、実質的に変調せずに、通過させるように構成することができる。その結果、バイパス波長の種々の波長分割成分を、建造物局５０における下流変調、及びその後のハブ７０を介した返送のために保存することができ、建造物局５０における独立した光源の必要性を解消する。種々の建造物局５０からの変調信号の発生のために用いられる信号源は、建造物局５０に位置する必要はない。何故なら、アーキテクチャ１００全体にわたって比較的損失が少ない成分を用いているので、かなりの長さの光路に沿ってバイパス帯域の送信が可能となるからである。
【００１４】
変調器アレイ３０は、第１アレイ状導波路格子１０から変調器アレイ３０まで達する導波路ネットワークの個々の分岐線４２に沿って下流方向に伝搬する光信号の打重分離成分の選択的変調を可能にする。図２に示すように、変調器アレイ３０は、波長選択的分割及び変調に合わせて構成されたマッハ・ゼンダー・カプラ及び光電変調器のアレイを備えている。このために、制御電極３２の適したアレイ３２を図２に示すが、種々の適した制御電極構成も、本発明を実施する際に利用可能であることを想定している。同様に、種々の変調器構成を本発明において実施することができるが、光電変調器のアレイは、それぞれの導波路コアと、当該導波路コアに光学的に結合されている光学的機能クラッディング領域とを備えているとよいと考えら得る。それぞれのクラッディング領域は、それらが規定する屈折率がコアの屈折率よりも低く、制御電極３２を介して印加される制御信号に応答して変化するように構成することができる。
【００１５】
尚、光学的機能クラッディング領域は、光電発色団を含んでもよく、更にポッケル効果媒体、カー効果媒体、又はその組み合わせを含んでもよいことが考えられる。ポッケル効果媒体では、機能的クラッディングがポッケル効果を通じて電圧制御信号に応答する。ポッケル効果とは、電界の印加により、この印加電界おいて線形な複屈折を生成する光電効果のことである。ポッケル効果は、異方性媒体においてのみ起こることができる。機能的ポリマ・クラッディングでは、このポッケル効果に必要な異方性は、通例、クラッディングの電界ポーリング(electric field poling)によって導入する。対照的に、極性のない実質的に等方性のポリマ・クラッディングは、本発明の多くの実施形態による使用に最も適している。何故なら、これらはポッケル効果を呈しないので、支配的な光電応答が、電界の印加によって生ずる複屈折が印加した電界又は他の制御信号の大きさの二乗で変化する光電効果である、カー効果によって生ずるからである。
【００１６】
コア材料は、電極パターンに印加する制御信号が、導波路コアに沿って伝搬する光の速度、位相、偏光、振幅、又はその他の伝送特性を変化させる媒体も備えることができる。尚、ここに記載する実施形態の多くは、機能性クラッディングがあってもなくても、機能性光電導波路コアにも適用可能であることを想定している。
【００１７】
本発明の特定的な実施形態の中には、光学機能導波路部６０の光学機能領域がカー効果媒体を確実に備えることが好ましい場合もある。カー効果媒体は、適した制御信号に応答して、光学的機能領域を伝搬して通過する光信号に位相ずれΔφを誘発するように構成することができる。制御信号の大きさが連続的に増分刻みだけ大きくなるに連れて、１８０゜の連続的な位相ずれΔφを光信号に導入する。制御電圧の大きさの連続的な増分刻みは、制御信号の大きさが大きくなるに連れて、減少する。その結果、制御電圧の比較的小さな増分変化を用いて、十分に大きな値にバイアスされた制御信号の変調を制御することができる。
【００１８】
第２アレイ状導波路格子２０は、多重分離され選択的に変調され、変調器アレイ３０から下流に伝搬する光信号を多重化するように構成されている。多重化光信号は、続いて、光入力１２に導かれる。図２に示すように、第２及び第２アレイ状導波路格子１０、２０、変調器アレイ３０、及び光導波路は、平面光波回路（ＰＬＣ）を規定するように、例えば、シリカ、シリコン、又はその他の同様の材料の共通基板上に規定することができる。本発明によって、種々の適した導波路材料が考えられ、シリカ、シリコン等を含むが、これらに限定されるのではない。また、変調器アレイ３０のアレイ状導波路格子及び機能的領域を形成するためには、種々の構成を利用することができる。例えば、限定としてではなく、機能的領域は、光電クラッド・シリカ導波路、シリコン導波路に注入される電荷が導波路を不透明とする電子吸収性変調器を備えたシリカ導波路、光電クラッディングを備えたゾル・ゲル導波路、導波路の屈折率が印加した電界に依存するニオブ酸リチウム導波路、及び光電ポリマ導波路を備えることができる。尚、光電ポリマ及びその他の適した導波路材料は、本発明の光学アーキテクチャ１００全体に利用してもよいことを想定している。
【００１９】
再度図１の光分配ハブ７０及び建造物局５０を参照して、光分配ハブ７０は、好ましくは、光出力２２から出射する多重化光信号を多重分離するために、比較的損失が少ないアレイ状導波路格子を利用することを注記しておく。更に、分配ハブ７０の格子は、信号の異なる波長部分を建造物局５０の各１つに分配するように構成されている。ここに記載する二重帯域実施形態では、光分配ハブ７０のアレイ状導波路格子は、目標波長帯域の異なる波長部分λＴ１、λＴ２、．．．、及びバイパス波長帯域の異なる波長部分λＢ１、λＢ２、．．．が建造物局５０の各１つに分配されるように構成されている。
【００２０】
各建造物局５０は、適した波長選択カプラ５２及び検出器５４によって、目標波長帯域λＴの部分λＴｉを検出するように構成されている。更に、各建造物局５０には、信号反射器５６及び変調器５８が装備されており、これらは選択的にバイパス波長帯域λＢの部分λＢｉを選択的に変調し、バイパス波長帯域λＢの選択的に変調した部分を光分布ハブ７０に戻すように構成されている。一方、ハブ７０は、建造物局５０から戻されたバイパス波長帯域の複数の選択的に変調された部分λＢ１、λＢ２、λＢｉ．．．を多重化し、バイパス波長帯域ベータＢの多重化した部分を、上流方向に第２アレイ状波長格子２０に導く。カプラ５２、検出器５４、信号反射器５６、及び変調器５８は、本発明の範囲を超えることであり、低損失光伝送の技術における既存の及び今後開発される教示から拾い集めることができる。
【００２１】
第２アレイ状導波路格子２０は、下流信号のマルチプレクサとして先に説明したが、上流信号を、建造物局５０から戻されたバイパス波長帯域λＢの選択的に変調した部分λＢ１、λＢ２、λＢｉ．．．に多重分離するようにも構成されている。建造物局５０から返送されたバイパス波長帯域λＢの選択的に変調され多重分離された部分λＢ１、λＢ２、λＢｉ．．．は、次に、それぞれの波長選択出力カプラ９０を介して、それぞれの上流信号出力に導かれる。出力カプラ９０は、５０／５０光スプリッタ、又は下流及び上流方向の双方に光を結合することが可能なその他の適したデバイスとして設ければよい。即ち、５０／５０光スプリッタの場合、第２アレイ状導波路格子２０に向かって下流に進行する選択的変調光信号は、当該信号の５０％が第２アレイ状導波路格子２０に達し、信号の５０％が失われるように分割される。ハブ７０を介した建造物５０からの返送時に、信号の５０％は、信号λＢ１、λＢ２、λＢｉ．．．として出力に向けて導かれ、一方信号の残りの５０％はシステムにおいて失われる。したがって、本発明のアーキテクチャ１００は、目標波長帯域内の入力信号の変調及び建造物局５０への送信、ならびにバイパス波長帯域における選択的変調信号の返送を可能とし、建造物局５０における別個の方言の必要性を解消する。尚、建造物局５０に受け渡す波長帯域が１つのみの場合、又は第２アレイ状導波路格子２０を介してアーキテクチャ１００にバイパス波長帯域を返送しない場合には、出力カプラ９０の必要性はほとんどないことは認められて当然である。
【００２２】
最後に図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、図２の変調／多重化ユニット８０は、変調器アレイ３０の各変調チャネルを可変光減衰器として動作させる場合、利得等化器としても利用可能であることがわかる。即ち、マッハ・ゼンダー干渉計構成を利用する導波路デバイスに精通しているものには認められるように、熱光、光電、又はその他の同様の効果は、１つ又は１対の干渉計を形成する導波路アームの屈折率の変更により、アレイ３０の種々のチャネルの出力パワーを変化させるために用いることができる。その結果、本発明によるデバイスは、アレイ３０を通過するそれぞれの波長分割光信号のパワーを平準化するために用いることができる。
【００２３】
例えば、図２の変調／多重化ユニット８０を８チャネル利得等化器とみなすと、図４Ａは、アレイ３０のそれぞれの波長分割入力を介した画入力信号のそれぞれのパワー・レベルのばらつきを表す。アレイ３０の各チャネルを独立した可変光減衰器として動作させ、可変量の減衰をチャネルにおける光信号に適用することにより、アレイ３０の各チャネルにおける信号のそれぞれ出力は、図４Ｂに示すように、正規化することができる。図２の変調／多重化ユニット８０を８チャネル利得等化器として動作させる場合、米国特許公開第２００２／０００８９１６号Ａ１に教示されているように、可変光減衰構造における偏光依存損失を考慮することが好ましい場合がある。米国特許公開第２００２／０００８９１６号Ａ１の開示内容は、ここで引用したことにより、本願にも含まれるものとする。
【００２４】
図５に示す光アーキテクチャは、図１に示すものとは、それぞれの数が異なる。即ち、光アーキテクチャは、単一の変調／多重化ユニット８０ではなく、複数の変調／多重化ユニット８０を備えている。また、図５のアーキテクチャは、単一の光分配ハブ７０ではなく、マスタ光分配ハブ７５と、複数の付加光分配ハブ８０とを含む。光分配ハブ８０の各々は、対応する複数の建造物局５０を担当する。
【００２５】
加えて、図５の実施形態では、第２広帯域光源を設けて、変調器アレイ４０の下流に、バイパス波長帯域λＢを導入する。このようにすると、バイパス波長帯域λＢの個々の波長部分λＢ１、λＢ２、．．．が変調されずに変調器アレイ３０を通過することを確保する必要がなくなる。尚、バイパス波長帯域λＢを、種々の適した光結合機構においてアーキテクチャ内に結合してもよいことも考えられ、その一部については先に示した。例えば、図示の実施形態では、バイパス波長帯域λＢを５０／５０スプリッタを介して結合する。これは使用可能な信号の約半分を下流に送りつつ、いずれの上流データでも、その半分を第２アレイ状導波路格子２０を介して送ることを可能にする。
【００２６】
図５に示す光アーキテクチャは、更に、複数の建造物局５０への共通送信のために信号λＣを規定するように構成されている光源を備えている。例えば、信号λＣは、共通形式で多数の建造物局に送信するケーブル・テレビジョン信号から成る場合がある。勿論、建造物局５０の各々は、共通信号λＣに応答する検出器５９を備えている。図５に湿すように、光アーキテクチャは、共通信号λＣがマスタ光分配ハブ７５及び付加光分配ハブ７０を介して建造物局５０に導かれるように構成されている。図示の実施形態では、信号λＣをデータ・ストリームないに、波長選択カプラを用いて供給し、目標又はバイパス帯域λＴ、λＢのいずれにも影響を及ぼさずに、λＣ帯域を結合するが、信号λＣは種々の適した様式でアーキテクチャに導入してもよいことも考えられる。図５に示す変調／多重化ユニット８０は、各々が、（ｉ）光信号の目標波長帯域λＴの多重分離成分の選択的変調を可能とし、（ｉｉ）選択的に変調した光信号を多重化するように構成されている点で、図１に示した変調／多重化ユニット８０に類似している。しかしながら、図５のアーキテクチャは、各変調／多重化ユニット８０からの多重化信号をマスタ光分配ハブ７５に導くように構成されている。マスタ光分配ハブ７５は、対応する付加光分配ハブ８０に多重化信号を分配する。付加光分配ハブ８０の各々は、多重化光信号を多重分離し、目標波長帯域λＴのそれぞれの異なる波長部分を建造物局５０のそれぞれに分配するように構成されているアレイ状導波路格子を備えている。光分配ハブ８０におけるアレイ状波長格子の使用は、パワー分配のための効率的な機構を表す。何故なら、通例光スプリッタに対して１５ｄＢが減衰されるのに対して、チャネル損失は通例３〜５ｄＢに過ぎないからである。
【００２７】
ｊ個の変調／多重化ユニット８０が設けられており、各々ｉ個の選択的変調信号を発生する容量を有する場合、図５に示すアーキテクチャは、ｉ×ｊ個の建造物局５０に応対する容量を有する。例えば、限定としてではなく、変調／多重化ユニット８０は、約８０ｎｍ（１４５０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）のスペクトル幅を有する広帯域光源から、約１ｎｍのスペクトル幅及び約１．５ｎｍのチャネル間隔を有する３２の成分信号を生成するように構成することができる。このように、「近隣」の２０４８建造物局を、６４個の変調／多重化ユニット８０、マスタ光分配ハブ７５、及び６４個の付加光分配ハブ７０から成るパネルによって応対することができる。
【００２８】
光分配ハブ７０の下流及び上流機能性を図６及び図７に示す。即ち、図６に示す下流機能性を参照すると、マスタ光分配ハブ７５からの多重化信号は、光分配ハブ７０に入力され、未変調の広帯域バイパス波長帯域λＢ、目標波長帯域λＴの選択的に変調され多重化された成分、及び共通信号λＣから成る。光分配ハブ８０のアレイ状導波路格子は、バイパス波長帯域λＢ及び目標波長帯域λＴのそれぞれの異なる波長部分を、ハブ７０が担当する建造物局５０のそれぞれに分配する。波長選択カプラを利用すると、光分配ハブ７０のアレイ状導波路格子を迂回するように共通信号λＣを導くことができる。建造物１及び８に対するそれぞれの成分信号λＢ１、λＢ８、λＴ１、λＴ８及び共通信号λＣを、例示の目的のために、図６に示す。本発明を実施する者は、各帯域に帰属する具体的な波長値は、本発明の概念を利用する個々の状況(context)に伴う優先度や要件に左右されることを認めよう。好ましくは、各帯域は光スペクトルの相互に排他的な部分を占有するとよい。
【００２９】
図７に示す上流機能性に移ると、建造物局の各々は、目標波長帯域λＴのそれぞれの成分信号λＴ１〜λＴ８を検出することによって、下流信号上のデータを読み取る。加えて、建造物局５０の各々は、バイパス波長帯域λＢの異なる波長部分λＢ１〜λＢ８を選択的に変調し、バイパス波長帯域λＢの選択的に変調した部分を光分配ハブ８０に向けて上流に導くように構成されている。光分配ハブ８０は、上流光信号を多重化し、マスタ光分配ハブ７５を介して対応する変調／多重化ユニット８０にそれを導く。変調／多重化ユニット８０は、続いて、マスタ光分配ハブ７５から受信した多重化上流光信号を多重分離し、これを図５に示すように更に分配するために利用可能とする（λＢ１、λＢ２、λＢ３、．．．参照）。
【００３０】
図８のアーキテクチャは、バイパス波長帯域λＢを供給するそれぞれの光源を建造物局５０に設ける場合の、本発明の実施形態を示す。図８の実施形態から得られる上流機能性を図９に示す。即ち、建造物局５０において設けられる光源の各々は、広帯域光源λＢを備えることができ、各建造物局５０には、付加光源λＢからの上流光信号を選択的に変調するためのハードウェアを設けることができる。次に、建造物局Ｐ１〜Ｐ８からの選択的に変調された上流信号λＢ１〜λＢ８を光分配ハブ８０に導くことができる。光分配ハブ８０のアレイ状導波路格子は、光源λＢからの広帯域信号の異なる部分を効果的にスライス(slice)し多重化して、波長判別し、多重化した上流データを生成する。これを図９に示す。例えば、アレイ状導波路格子は、建造物８からの上流変調広帯域信号λＢ８の１３５０ｎｍ部分、建造物１からの上流変調広帯域信号λＢ１の１２９０ｎｍ部分、及び建造物２から７に関してこれらの間にあるそれぞれの信号部分のみを選択するフィルタとして作用する。また、構成は、これらの信号部分の各々を多重化し、多重化したデータを、図５及び図７に関して先に説明したように、上流に導く。
【００３１】
本発明を規定し記述する目的のために、「光」又は「光信号」の波長は、電磁スペクトルのいずれの特定の波長又は部分にも限定されないことを注記しておく。むしろ、「光」及び「光信号」という用語は、本明細書全体を通じて相互に交換可能に用いられており、主題の異なる集合をその範囲とすることは意図しておらず、ここでは、光導波路内を伝搬可能な電磁放射線のいずれの波長をも包含すると定義する。例えば、電磁スペクトルの可視及び赤外部分における光又は光信号は、双方共、光導波路内を伝搬することができる。光導波路は、適した信号伝搬構造であればいずれでも備えることができる。光導波路の例には、限定ではなく、光ファイバ、スラブ導波路(slab waveguide)、及び、例えば、集積光回路に用いられる薄膜が含まれる。本発明を規定し説明する目的上、平面光波回路とは、例えば、シリカ又はシリコンの薄膜というような平面材料内又は上に作成した導波路を組み込んだデバイスであることを注記しておく。
【００３２】
ここでは指向性結合領域の形態の光信号スプリッタ及びコンバイナを参照しながら、本発明の多くの実施形態を例示したが、本発明は、光信号分割又は結合のためのあらゆる従来の構造、及びこれから開発される構造の利用も想定していることを注記しておく。例えば、光信号を分割及び結合するために適した代替構造には、限定ではなく、２×２指向性結合領域、１×２指向性結合領域、１×２Ｙ信号スプリッタ及びコンバイナ、ならびに１×２及び２×２マルチモード干渉エレメント・スプリッタ及びコンバイナを含む。これらの構造の具体的な設計パラメータは、本発明の範囲を超えており、既存の情報源、又はこれから作成される情報源から収集することができ、米国特許公開第２００４／０００８９１６号Ａ１が含まれる。その開示内容はここで引用したことにより本願にも含まれるものとする。
【００３３】
尚、「好ましくは」、「一般に」、及び「通例」というような用語は、ここでは、特許請求する発明の範囲を限定するためや、ある特徴が特許請求する発明の構造又は機能にとって重大、必須、又は重要でさえあることを暗示するために利用されているのではないことを注記しておく。逆に、これらの用語は、単に、本発明の特定的な実施形態において利用してもしなくてもよい、代替的又は付加的な特徴を強調することを意図するに過ぎない。
【００３４】
本発明を説明し規定する目的のために、「デバイス」という用語は、ここでは構成部品が他の構成部品と組み合わされているか否かには係わらず、構成部品の組み合わせ及び個々の構成部品を表すために利用されていることを注記しておく。更に、「実質的に」という用語は、いずれかの定量的比較、値、測定、又はその他の表現に帰することができる不確実性の固有の度合いを表すためにここでは利用されていることも注記しておく。
【００３５】
以上、詳細に、そして具体的な実施形態を参照しつつ本発明について説明したが、添付した特許請求の範囲に規定されている本発明の範囲から逸脱することなく、変更や変形が可能であることは明白であろう。更に具体的には、本発明の態様の一部は、ここでは、好ましい、典型的な、又は特に有利なものとして特定したが、本発明はかならずしも本発明のこれらの態様に限定される訳ではないことも想定することとする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態による光データ転送システム・アーキテクチャの模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による平面光波回路の模式図である。
【図３】本発明の一実施形態による広帯域光源を表すグラフである。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による利得等化器の動作を表すグラフである。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による利得等化器の動作を表すグラフである。
【図５】本発明の別の実施形態による光データ転送システム・アーキテクチャの模式図である。
【図６】図５に示す本発明の実施形態による光分配ハブの下流機能性の図である。
【図７】図５に示す本発明の実施形態による光分配ハブの上流機能性の図である。
【図８】本発明の更に別の実施形態による光データ転送システム・アーキテクチャの模式図である。
【図９】図８に示す本発明の実施形態による光分配ハブの下流機能性の図である。
【図１】
2007528158.tif 000003
【図２】
2007528158.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月26日(2006.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変調／多重化ユニットと、マスタ光分配ハブと、複数の付加光分配ハブと、複数の建造物局とを備えている光アーキテクチャにおいて、
前記変調／多重化ユニットの各々は、
光信号の目標波長帯域の多重分離（デマルチプレックス）された成分を選択的に変調し、
前記選択的に変調された光信号を多重化し、
前記多重化された信号を前記マスタ光分配ハブに導く
ように構成されており、
前記マスタ光分配ハブは、前記変調／多重化ユニットのそれぞれからの多重化された信号を、前記複数の付加光分配ハブの対応するものに分配するように構成されており、
前記複数の付加光分配ハブの各々は、前記多重化された光信号を多重分離し、前記目標波長帯域のそれぞれの異なる波長部分を前記建造物局のそれぞれに分配するように構成されているアレイ状導波路格子を備えている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項２】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、
該光アーキテクチャは更に、前記目標波長帯域を規定するように構成されている広帯域光源を備え、
前記広帯域光源は、前記変調／多重化ユニットが前記光信号を少なくとも約１ｎｍだけ分離したそれぞれの波長の少なくとも８つの信号に多重分離することが可能となる十分なスペクトル幅を有している
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項３】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、
前記複数の付加光分配ハブの各々の前記アレイ状導波路格子は更に、バイパス波長帯域のそれぞれの異なる波長部分を、前記建造物局のそれぞれに分配するように構成されており、
前記建造物局のそれぞれは、前記バイパス波長帯の波長部分を選択的に変調し、前記バイパス波長帯域の前記選択的に変調された部分を、上流に向けて、前記付加光分配ハブのそれぞれに導くように構成されている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項４】
請求項３記載の光アーキテクチャにおいて、
前記付加光分配ハブは、それぞれの建造物局の集合からの上流光信号を多重化するように構成されており、
前記アーキテクチャは、前記多重化された上流光信号を、前記マスタ光分配ハブを介して、前記複数の変調／多重化ユニットの対応するものに導くように構成されており、
前記変調／多重化ユニットは、前記マスタ光分配ハブからの前記多重化された上流光信号を多重分離するように構成されている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項５】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、
前記光アーキテクチャは更に、前記建造物局のそれぞれに配置されている付加光源を備えており、
前記建造物局は、前記付加光源からの上流光信号を選択的に変調するように構成されており、
前記光アーキテクチャは、前記建造物局からの前記選択的に変調された上流信号が前記付加光分配ハブのそれぞれに向けられるように構成されており、
前記付加光分配ハブの各々は、波長弁別を実行し、かつ前記選択的に変調された上流信号を多重化するよう構成されており、
前記光アーキテクチャは、前記多重化された上流信号を前記マスタ光分配ハブを介して複数の変調／多重化ユニットの対応するものに導くように構成されており、
前記変調／多重化ユニットは、前記マスタ光分配ハブからの前記多重化された上流信号を多重分離するよう構成されている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項６】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、
前記光アーキテクチャはさらに、複数の建造物局への共通送信のための共通信号λｃを規定するための光源を備えており、
前記建造物局の各々は、前記共通信号λｃに応答する検出器を備えており、
前記光アーキテクチャは、前記共通信号λｃが、前記マスタ光分配ハブ及び前記付加光分配ハブを介して建造物局に導かれるように、構成されており、
前記光アーキテクチャは、前記共通信号λｃが、前記付加光分配ハブの前記アレイ状導波路格子をバイパスするように、構成されている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項７】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、
前記光アーキテクチャはさらに、前記目標波長帯及びバイパス波長帯を規定するよう構成された第１及び第２広帯域光源を備えており、
前記目標波長帯及びバイパス波長帯は、それぞれの波長帯の波長範囲が相互に重なっていない
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項８】
請求項１記載の光アーキテクチャにおいて、該光アーキテクチャは、前記変調／多重化ユニットからの多重化された信号それぞれが、前記マスタ光分配ハブを介して、前記付加光分配ハブそれぞれに向けられるように構成されていることを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項９】
第１及び第２広帯域光源と、変調／多重化ユニットと、光分配ハブを介して前記変調／多重化ユニットと通信を行う複数の建造物局とを備えている光アーキテクチャにおいて、
前記第１広帯域光源は、光信号の目標波長帯を生成するよう構成され、
前記第２広帯域光源は、光信号のバイバス波長帯を生成するよう構成され、
前記変調／多重化ユニットは、前記光信号の目標波長帯域の多重分離された成分を選択的に変調し、該選択的に変調された光信号を多重化し、前記目標波長帯の信号を前記マスタ光分配ハブに導くように構成されており、
前記マスタ光分配ハブは、前記多重化された光信号を多重分離し、前記目標波長帯の分離されたそれぞれの波長部分及び前記バイパス波長帯の分離されたそれぞれの波長部分を、前記建造物局の対応するものに向けるよう構成されている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【請求項１０】
広帯域光源と、変調／多重化ユニットと、光分配ハブを介して前記変調／多重化ユニットと通信する複数の建造物局とを備えている光アーキテクチャにおいて、
前記広帯域光源は、目標波長帯域の光信号を発生するように構成されており、
前記変調／多重化ユニットは、
光信号の目標波長帯域の多重分離された成分を選択的に変調し、
前記選択的に変調された光信号を多重化し、
前記多重化された信号を前記マスタ光分配ハブに向ける
ように構成されており、
前記光分配ハブは、前記多重化された光信号を多重分離し、前記目標波長帯域のそれぞれの異なる波長部分を前記建造物局のそれぞれに分配するように構成されているアレイ状導波路格子を備えている
ことを特徴とする光アーキテクチャ。
【国際調査報告】
2007528158.tif 000013