(57)【要約】  本発明は、光信号をフィルター処理する方法および装置を提供する。本方法は、少なくとも一つの入力光信号を受信し、その少なくとも一つの入力光信号を使用して第一および第二光信号を形成し、複数の非導波電気−光位相調節装置を使用して該第一光信号の少なくとも一部を修正することを含む。本方法は、信号の少なくとも一つが修正された第一光信号を、第二光信号と組み合わせることにより、出力光信号を形成することも含む。
2007530982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号をフィルター処理する方法であって、
少なくとも一つの入力光信号を受信し、
その少なくとも一つの入力光信号を使用して第一および第二光信号を形成し、
複数の非導波電気−光位相調節装置を使用して、前記第一光信号の少なくとも一部を修正し、そして
前記第一光信号の少なくとも一つの修正部分を包含する前記第一光信号を、前記第二光信号と組み合わせて、出力光信号を形成する、
ことを含んでなる、方法。
【請求項２】
前記第一および第二光信号の形成が、光カプラーを使用して前記第一および第二光信号を形成することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一および第二光信号の形成が、前記第一および第二光信号をそれぞれ第一および第二導波管に供給することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第一および第二光信号をそれぞれ第一および第二導波管に供給することが、前記第一および第二光信号を、略等しい光路長を有する第一および第二導波管に供給することを含んでなる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の非導波電気−光位相調節装置を使用して前記第一光信号の少なくとも一部を修正することが、光デマルチプレックサーを使用して前記入力光信号を小分割することを含んでなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記入力光信号の小分割が、前記入力光信号を、複数の波長帯域に小分割することを含んでなる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第一光信号の少なくとも一部を修正することが、前記小分割された入力光信号を、前記複数の非導波電気−光位相調節装置に供給することを含んでなる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第一光信号の少なくとも一部を修正することが、前記複数の非導波電気−光位相調節装置の少なくとも一つを使用して、少なくとも一つの位相シフトを前記小分割された入力光信号の少なくとも一部に導入することを含んでなる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第一光信号の少なくとも一部を修正することが、前記第一光信号の少なくとも一つの修正部分が含まれる前記小分割された入力光信号を多重化することを含んでなる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記出力光信号を形成することが、前記第一光信号の少なくとも一つの修正部分が含まれる前記第一光信号を、光カプラーを使用して前記第二光信号と組み合わせることを含んでなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の非導波電気−光位相調節装置を使用した、前記第一光信号の少なくとも一部の修正が、前記第一光信号の少なくとも一部を、前記複数の非導波電気−光位相調節装置の少なくとも一つに供給し、前記第一光信号の少なくとも一つの反射された部分を、前記複数の非導波電気−光位相調節装置の少なくとも一つに供給することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
光デマルチプレックサー、
前記光デマルチプレックサーに光学的にカップリングされた複数の非導波電気−光位相調節装置、および
前記複数の電気−光位相調節装置にカップリングされた制御装置
を含んでなる、装置。
【請求項１３】
前記光デマルチプレックサー、前記複数の非導波電気−光位相調節装置、および前記制御装置が、平坦な導波管プラットホーム上に形成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記平坦な導波管プラットホームが、重合体、シリコン上に形成されたシリカ、または半導体導波管プラットホームの少なくとも一つである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の非導波電気−光位相調節装置のそれぞれが、
第一光伝送媒体、
第二光伝送媒体、
前記第一および第二光伝送媒体の近傍に配置された、電気−光活性素子を受け入れるように設計されたスロット、および
前記スロットの近くに配置された少なくとも一個の、可変電界の少なくとも一部を前記スロット中に供給するように設計された電極、
を含んでなる、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記スロットが、少なくとも一つの湾曲した縁部を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第一光伝送媒体が導波管である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記第二光伝送媒体が導波管である、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記電気−光活性素子が、液晶および重合体分散した液晶の少なくとも一種である、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記制御装置が、所望の位相変化を示す少なくとも一つの信号を、前記複数の非導波電気−光位相調節装置の少なくとも一つに供給することができる、請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記光デマルチプレックサーが、複数の選択された周波数帯域にある光を、対応する複数の非導波電気−光位相調節装置に供給するように設計されている、請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記光マルチプレックサーが、複数の選択された周波数帯域にある光を、対応する複数の非導波電気−光位相調節装置から受けるように設計されている、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記複数の電気−光位相調節装置に光学的にカップリングされた光マルチプレックサーをさらに含んでなる、請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記光マルチプレックサーが、前記複数の選択された周波数帯域で受けた光を組み合わせるように設計されている、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記光デマルチプレックサーおよび前記光マルチプレックサーが単一の装置である、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記複数の電気−光位相調節装置に光学的にカップリングされたミラーをさらに含んでなる、請求項１２〜２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記ミラーの近傍で、前記ミラーと前記複数の電気−光位相調節装置との間に配置されたウエーブプレートをさらに含んでなる、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
第一光伝送媒体、
第二光伝送媒体、
前記第一および第二光伝送媒体の部分をカップリングするための第一光カプラー、
前記第二光伝送媒体にカップリングされた光デマルチプレックサー、
前記光デマルチプレックサーに光学的にカップリングされた複数の非導波電気−光位相調節装置、
前記複数の非導波電気−光位相調節装置に光学的にカップリングされた光マルチプレックサー、
前記光マルチプレックサーに光学的にカップリングされた第三光伝送媒体、および
前記第二および第三光伝送媒体の部分をカップリングするための第二光カプラー
を含んでなる、電気−光学的可変光フィルター。
【請求項２９】
前記第一、第二、および第三伝送媒体が導波管である、請求項２８に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項３０】
干渉計が平坦な導波管プラットホーム上に形成される、請求項２８または２９に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項３１】
前記平坦な導波管プラットホームが、重合体、シリコン上シリカ、半導体導波管プラットホームの少なくとも一つである、請求項３０に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項３２】
前記複数の非導波電気−光位相調節装置のそれぞれが、
前記光デマルチプレックサーに光学的にカップリングされた第一導波管、
前記光マルチプレックサーに光学的にカップリングされた第二導波管、
前記第一および第二導波管に隣接して配置された、電気−光活性素子を受け入れるように設計されたスロット、および
前記スロットの近くに配置された少なくとも一個の、可変電界の少なくとも一部を前記スロット中に供給するように設計された電極、
を含んでなる、請求項２８〜３１のいずれか一項に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項３３】
前記電気−光活性素子が、液晶および重合体分散した液晶の少なくとも一種である、請求項３２に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項３４】
前記複数の非導波電気−光位相調節装置にカップリングされた制御装置をさらに含んでなる、請求項２８〜３３のいずれか一項に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項３５】
前記制御装置が、少なくとも一つの選択された位相変化を示す少なくとも一つの信号を、前記複数の非導波電気−光位相調節装置の少なくとも一つに供給することができる、請求項３４に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項３６】
前記制御装置が、前記干渉計がフィルター処理された伝達関数を作るように、少なくとも一つの選択された位相変化を示す少なくとも一つの信号を供給することができる、請求項３４に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項３７】
第一光伝送媒体、
第二光伝送媒体、
前記第一および第二光伝送媒体の部分をカップリングするための第一光カプラー、
前記第二光伝送媒体にカップリングされた光デマルチプレックサー、
前記光デマルチプレックサーに光学的にカップリングされた複数の非導波電気−光位相調節装置、
前記複数の電気−光位相調節装置にカップリングされた制御装置、および
前記複数の電気−光位相調節装置に光学的にカップリングされたミラー
を含んでなる、電気−光学的可変光フィルター。
【請求項３８】
前記第一および第二伝送媒体が導波管である、請求項３７に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項３９】
干渉計が平坦な導波管プラットホーム上に形成される、請求項３７に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項４０】
前記平坦な導波管プラットホームが、重合体、シリコン上シリカ、半導体導波管プラットホームの少なくとも一つである、請求項３９に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項４１】
前記複数の非導波電気−光位相調節装置のそれぞれが、
前記光デマルチプレックサーに光学的にカップリングされた第一導波管、
前記光マルチプレックサーに光学的にカップリングされた第二導波管、
前記第一および第二導波管に隣接して配置された、電気−光活性素子を受け入れるように設計されたスロット、および
前記スロットの近くに配置された少なくとも一個の、可変電界の少なくとも一部を前記スロット中に供給するように設計された電極、
を含んでなる、請求項３７〜４０のいずれか一項に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項４２】
前記電気−光活性素子が、液晶および重合体分散した液晶の少なくとも一種である、請求項４１に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項４３】
前記制御装置が、少なくとも一つの選択された位相変化を示す少なくとも一つの信号を、前記複数の非導波電気−光位相調節装置の少なくとも一つに供給することができる、請求項３７〜４２のいずれか一項に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項４４】
前記制御装置が、前記干渉計が、フィルター処理された伝達関数を作るように、少なくとも一つの選択された位相変化を示す少なくとも一つの信号を供給することができる、請求項４３に記載の電気−光学的可変光フィルター。
【請求項４５】
添付図面を参照しながら実質的に本明細書で説明された、請求項１に記載の方法。
【請求項４６】
添付図面を参照しながら実質的に本明細書で説明された、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、一般的には光伝送機構に関し、より詳細には、光伝送機構において使用する電気−光学的可変光フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトニクス、すなわち情報を保存、伝送および／または処理するための光の使用は、日用品および高度な技術製品の市場に急速に浸透している。例えば、光学は、多くの都市および地方ネットワークに特に選ばれた伝送媒体である。帯域幅を維持し、光伝送ネットワークの様々な成分を一緒に作動させるために、光伝送ネットワークは、典型的には電力をネットワークの波長、または周波数、チャネルに動的に等化することができる高度な光フィルターを使用する。電力を広いスペクトル特性に基づき、動的に等化する代表的な光フィルターとしては、マッハツェンダーフィルター、音響−光フィルター、ホログラム、およびマイクロ−メカニカル駆動ミラーがある。チャネル毎に電力を動的に等化する代表的な光フィルターとしては、デマルチプレックサー、プログラム化できる減衰器列、マルチプレックサー等がある。
【０００３】
光フィルターは、光伝送用の一個以上の導波管、及びそれらの導波管中で光伝搬の位相を調節できる一個以上の素子を包含することができる。伝統的な位相調節導波管では、ジュールヒーターを導波管の近くに配置し、光導波管の温度を変化させるのに使用する。光導波管の有効屈折率は、導波管の温度によって異なるので、温度を変えることにより、導波管の光路長が変化し、それによって光導波管中で移動する光の位相が変化する。熱−光学的位相調節を、光減衰器、スペクトル選択フィルター、干渉計等で使用する。例えば、ドウアー（米国特許第６，２１２，３１５号）は、複数の位相シフターで熱−光位相調節を使用するチャネルパワー等化器を記載している。
【０００４】
しかし、熱−光位相調節を包含する、導波管中で光伝搬位相を変化させる伝統的な方法は、スペクトルフィルター処理用途にはあまり適していない場合がある。温度に依存する位相制御装置の感度は、シリカの比較的小さな熱−光学係数により制限されることがある。他の材料はより大きな熱−光学係数を示す場合もあるが、これらの材料は、低損失単一モード導波管に形成するのが困難な場合がある。さらに、位相制御の熱−光学方法は、光伝送ネットワークにおける他の電子装置と緊密に一体化できる程、十分急速に応答できない。
【０００５】
さらに、光フィルターは、半導体基材導波管に形成されることが多く、同じ半導体基材導波管に形成された複数の温度依存性位相制御装置間の熱的クロストークが、温度依存性位相制御装置の正確さ、精細さ、および制御を低下させることがある。その結果、より温度依存性の少ない位相制御装置を単一の半導体基材導波管に包含することができる。熱的クロストークは、温度依存性位相制御装置の位相表示(expression)の範囲を小さくすることもある。位相表示範囲の低下は、位相制御装置に加えられる温度の範囲を増加することにより、少なくとも部分的に補償できるが、温度範囲を増加すると、典型的にはデバイスのパワー消費もそれに対応して増加する。さらに、正標準(orthonormal)モードの偏光独立性が熱的クロストークにより低下する場合がある。
【特許文献１】米国特許第６，２１２，３１５号
【発明の開示】
【０００６】
本発明の一態様として、光信号をフィルター処理する方法を提供する。本方法は、少なくとも一つの入力光信号を受信し、その少なくとも一つの入力光信号を使用して第一および第二光信号を形成し、そして複数の非導波電気−光位相調節装置を使用して該第一光信号の少なくとも一部を修正することを含むものである。本方法は、第一光信号の少なくとも一つの修正部分を包含する該第一光信号を、第二光信号と組み合わせることにより、出力光信号を形成することも含む。
【０００７】
本発明の別の態様としては、装置を提供する。この装置は、光デマルチプレックサー、光デマルチプレックサーに光学的にカップリングされた複数の非導波電気−光位相調節装置、および複数の非導波電気−光位相調節装置に光学的にカップリングされた光マルチプレックサーを包含する。
【０００８】
本発明のさらに別の実施態様では、電気−光学的可変光フィルターを提供する。この電気−光学的可変光フィルターは、第一光伝送媒体、第二光伝送媒体、および第一および第二光伝送媒体の部分をカップリングするための第一光カプラーを包含する。電気−光学的可変光フィルターは、第二光伝送媒体にカップリングされた光デマルチプレックサー、光デマルチプレックサーに光学的にカップリングされた複数の非導波電気−光位相調節装置、および複数の非導波電気−光位相調節装置に光学的にカップリングされた光マルチプレックサーを包含する。電気−光学的可変光フィルターは、光マルチプレックサーに光学的にカップリングされた第三光伝送媒体および、第二および第三光伝送媒体の部分をカップリングするための第二光カプラーをさらに包含する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、添付図面を参照しながら行う下記の説明により理解することができる（図中の類似の番号は類似の部品を示す）。
【００１０】
本発明には、様々な修正および代替形態が可能であるが、図面には本発明の具体的な実施態様を示し、ここで詳細に説明する。しかし、この具体的な実施態様の説明は、本発明をここに開示する特定の形態に限定するものではなく、反対に、請求項に規定する本発明の精神および範囲内に入るすべての修正、均等物および代替物を含むことは言うまでもない。
【００１１】
本発明の代表的な実施態様を以下に説明する。明瞭にするために、本明細書では、現実的な実施態様のすべての特徴を説明してはいない。無論、そのようなすべての現実的な実施態様の展開では、開発者の特別な目標を達成するために、多くの実施態様に特別な決定を行うこと、例えば実施態様毎に異なる、装置や仕事に関する制約に従うことが必要である。その上、開発努力は複雑で時間を要するが、当業者が通常行うそのような開発に対して、本開示の有益性は評価されるであろう。
【００１２】
図１Ａは、動的および色彩的可変透過率装置、例えば動的利得均等化フィルター１００、の代表的な第一実施態様を概念的に例示する。下記の説明は、図１Ａおよび１Ｂに示す動的利得均等化フィルター１００の実施態様に関して行うが、本発明は、それに限定されるものではない。別の実施態様で、可変透過率装置１００は、当業者には公知の様々な光学素子の一つであってよい。例えば、可変透過率装置１００は、波長分割多重方式におけるチャネルパワーを制御するためのチャネル等化器、マッハツェンダーフィルター、マイケルソン干渉計等でよい。
【００１３】
動的利得均等化フィルター１００の第一の代表的な実施態様として、第一および第二光伝送媒体１０１、１０２を含む。一実施態様では、第一および第二光伝送媒体１０１、１０２は、導波管である。本発明の実施に必要という訳ではないが、第一光信号は、非相互デバイス１１０中の第一ポート１０５を通して動的利得均等化フィルター１００に入ることができる。一実施態様としては、非相互デバイス１１０は、当業者には明らかなように、高ベルデ定数を有する材料を使用して形成することができるサーキュレータ１０１である。
【００１４】
非相互デバイス１１０は、第一光信号が導波管１０１に伝送され、次いで第一光カプラー１２０中の第一ポート１１５を通って動的利得均等化フィルター１００に入るように、導波管１０１に光学的にカップリングすることができる。しかし、別の実施態様として、第一光信号は、非相互デバイス１１０を通過せずに、動的利得均等化フィルター１００に入れてもよい。本発明の実施に必要という訳ではないが、導波管１０２に沿って伝搬する第二光信号は、第一光カプラー１２０中の第二ポート１２５を通って動的利得均等化フィルター１００に入ることができる。一実施態様としては、第一光信号および、存在する場合、第二光信号は、波長分割多重化された光信号である。
【００１５】
第一光カプラー１２０は、第一および第二光信号を分割および／または組み合わせて２つの信号成分を形成することができ、それらの成分は、導波管１０１、１０２の上側および下側アーム１２５、１３０にそれぞれ伝送される。例えば、第二光信号が導波管１０２を経由して動的利得均等化フィルター１００に供給されない場合、第一光カプラー１２０は第一信号を２つの信号成分√Ｒおよびｊ√１−Ｒに分割するが、ここでＲは第一光カプラー１２０の分割比である。２つの信号成分√Ｒおよびｊ√１−Ｒは、上側および下側アーム１２５、１３０にそれぞれ伝送される。一実施態様では、上側および下側アーム１２５、１３０の少なくとも一部は導波管である。例えば、上側アーム１２５が導波管でよい。別の例では、下側アーム１３０の第一部分１３３（１−２）が導波管でよい。
【００１６】
下側アーム１３０の第一部分１３３（１）は、所望により、光デマルチプレックサー１３５に光学的にカップリングされている。一実施態様では、光デマルチプレックサー１３５は、下側アーム１２５から信号成分ｊ√１−Ｒを受け取り、信号成分ｊ√１−Ｒを、複数の選択された周波数および／または波長帯域に対応する部分に分割する。例えば、信号成分ｊ√１−Ｒは帯域幅６０ｎｍを有し、帯域幅１ｎｍを有する６０部分に小分割(demultiplex)される。しかし、別の実施態様では、当業者には良く知られている様々なデバイスを使用し、信号成分ｊ√１−Ｒを、複数の選択された周波数および／または波長帯域に対応する部分に分割することができる。これらのデバイスとしては、光学的分割装置、プリズム、格子、等があるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
光デマルチプレックサー１３５は、信号成分ｊ√１−Ｒの部分を、対応する複数の、光デマルチプレックサー１３５に光学的にカップリングされている電気−光位相調節装置１４０に供給する。当業者には明らかなように、電気−光位相調節装置１４０の数は、設計に応じて選択する。従って、図１には３個の電気−光位相調節装置１４０を示しているが、本発明の別の実施態様としては、より多くの、またはより少ない電気−光位相調節装置１４０を含んでいてもよい。
【００１８】
図１Ａに示す動的利得均等化フィルター１００の第一の代表的な実施態様としては、複数の電気−光位相調節装置１４０がミラー１４５に光学的にカップリングされている。上側アーム１２５もミラー１４５に光学的にカップリングされている。本発明の実施に必要という訳ではないが、ウエーブプレート１５０をミラー１４５に隣接して配置し、上側アーム１２５および電気−光位相調節装置１４０中をそれぞれ伝搬する２つの信号成分√Ｒおよびｊ√１−Ｒが、ウエーブプレート１５０を通過してから、ミラー１４５から反射するようにすることができる。例えば、４分の１ウエーブプレート１５０をミラーと、上側アーム１２５および電気−光位相調節装置１４０との間に配置することができる。４分の１ウエーブプレート１５０を取り入れることにより、信号成分ｊ√１−Ｒの部分における複屈折を低減またはゼロにすることができる。
【００１９】
上側および下側アーム１２５、１３０の光路長は、ある実施態様では、略等しい。例えば、上側アーム１２５、および光デマルチプレックサー１３５、電気−光位相調節装置１４０、およびウエーブプレート１５０を包含する下側アーム１３０の光路長は、第一と第二光信号（存在する場合）とのほぼ数波長以内でよい。以下に詳細に考察するように、電気−光位相調節装置１４０の有効光路長と、つづく下側アーム１３０の部分の光路長とを制御または調整して、信号成分ｊ√１−Ｒの部分を修正することができる。一実施態様では、電気−光位相調節装置１４０の一個以上の有効光路長を、信号成分ｊ√１−Ｒの部分間の一つ以上の相対的位相差が導入されるように、変えることができる。例えば、位相差π／４を信号成分ｊ√１−Ｒの２つの部分間に導入することができる。
【００２０】
２つの信号成分√Ｒおよびｊ√１−Ｒがミラー１４５から反射した後、ほぼ同じ光路に沿って第一光カプラー１２０に逆伝送される。その結果、電気−光位相調節装置１４０により導入された信号成分ｊ√１−Ｒの部分間の一つ以上の相対的位相差は、約２倍になってもよい。例えば、電気−光位相調節装置１４０の一方が、１回の通過中に、信号成分ｊ√１−Ｒの２つの部分間で約π／４の位相差を導入する場合、信号成分ｊ√１−Ｒの２つの部分間で合計約π／２の位相差を導入することができる。
【００２１】
第一の代表的な実施態様として、光デマルチプレックサー１３５は、信号成分ｊ√１−Ｒの反射された部分に対して光マルチプレックサーとして機能することもできる。例えば、光デマルチプレックサー１３５は、信号成分ｊ√１−Ｒの反射された部分と統合し、修正された信号成分ｊ√１−Ｒを形成することができる。第一光カプラー１２０は信号成分√Ｒと、修正された信号成分ｊ√１−Ｒとを組み合わせ、および／または分割し、出力信号を形成することができる。例えば、信号成分√Ｒおよび修正された信号成分ｊ√１−Ｒは、破壊的に、および／または建設的に干渉し、フィルター処理された出力信号を形成することができる。一実施態様では、このフィルター処理された出力信号を非相互デバイス１１０に供給し、次いで、第二ポート１５５を経由して動的利得均等化フィルターから出ることができる。しかし、上で考察したように、非相互デバイス１１０は所望により使用するのであり、本発明の別の実施態様では、省略することができる。
【００２２】
図１Ｂは、動的利得均等化フィルター１００の第二の代表的な実施態様を示す。動的利得均等化フィルター１００の第二の代表的な実施態様では、複数の電気−光位相調節装置１４０が光マルチプレックサー１６０に光学的にカップリングされている。信号成分ｊ√１−Ｒの、すべての修正された部分を含む部分を、光マルチプレックサー１６０に供給することができる。一実施態様では、光マルチプレックサー１６０は、これらの部分を組み合わせ、修正された信号成分ｊ√１−Ｒを形成することができる。
【００２３】
動的利得均等化フィルター１００の第二の代表的な実施態様では、上側および下側アーム１２５、１３０中をそれぞれ伝搬する信号成分√Ｒと、修正された信号成分ｊ√１−Ｒとが、第二光カプラー１６５に供給され、この第二光カプラー１６５が信号成分√Ｒと修正された信号成分ｊ√１−Ｒと分割する、および／または組み合わせることができる。例えば、信号成分√Ｒと修正された信号成分ｊ√１−Ｒとは、破壊的に、および／または建設的に干渉し、フィルター処理された出力信号を形成することができる。一実施態様として、第一および第二光カプラー１２０、１６５は同じ分割比Ｒを有するが、これは、本発明の実施に必要という訳ではない。さらに、第二光カプラー１６５は、本発明の様々な別の実施態様で省略することができる。
【００２４】
上側および下側アーム１２５、１３０の光路長は、ある実施態様では、略等しい。例えば、上側アーム１２５、および光デマルチプレックサー１３５、電気−光位相調節装置１４０、および光マルチプレックサー１４５を包含する下側アーム１３０の光路長は、第一と第二光信号（存在する場合）とのほぼ数波長以内でよい。以下に詳細に考察するように、電気−光位相調節装置１４０の有効光路長と、つづく下側アーム１３０の部分の光路長とを制御または調整して、信号成分ｊ√１−Ｒの部分を修正することができる。一実施態様では、電気−光位相調節装置１４０の一個以上の有効光路長を、信号成分ｊ√１−Ｒの部分間の一つ以上の相対的位相差が導入されるように、変えることができる。例えば、位相差π／４を信号成分ｊ√１−Ｒの２つの部分間に導入することができる。
【００２５】
図１Ａおよび１Ｂにそれぞれ示す第一または第二の代表的な実施態様では、動的利得均等化フィルター１００の一個以上の構成部品を単一の平らな導波管プラットホーム（図には示していない）上に形成することができる。例えば、光デマルチプレックサー１３５、複数の電気−光位相調節装置１４０、およびミラー１５０または光マルチプレックサー１６０を平らな導波管プラットホーム上に形成することができる。別の様々な実施態様で、平らな導波管プラットホームを重合体、シリコン上に形成したシリカ、半導体または類似の材料で形成することができる。
【００２６】
少なくとも部分的に複数の電気−光位相調節装置１４０の応答時間が速いために、図１Ａおよび１Ｂに示す動的利得均等化フィルター１００の２つの実施態様では、他の電子デバイスと緊密に一体化することができる。さらに、多数の電気−光位相調節装置１４０間の熱的クロストークを、例えば複数の熱−光位相調節装置よりも低減できるので、単一のプラットホーム上に形成できる電気−光位相調節装置１４０の数を増加することができる。電気−光位相調節装置１４０は、例えば複数の熱−光位相調節装置と比較して、位相表示の範囲を増加し、パワー消費を下げることもできる。
【００２７】
図２は、本発明の一実施態様による複数の電気−光位相調節装置１４０を概念的に例示する。上記のように、一実施態様では信号成分ｊ√１−Ｒが、下側アーム１３０の第一部分１３３（１）を経由して光デマルチプレックサー１３５に供給される。例示する実施態様では、光デマルチプレックサー１３５は、複数の光伝送媒体、例えば導波管２００に光学的にカップリングしており、これらの媒体は、対応する複数のスロット２１０の近くに配置することができる。一実施態様では、導波管２００の末端はスロット２１０の近くに配置することができるので、導波管２００が、スロット２１０に光学的にカップリングされ、信号成分ｊ√１−Ｒの部分をスロット２１０に供給できる。例えば、導波管２００のそれぞれは、選択された波長（または周波数）、帯域内にある波長（または周波数）を有する信号成分ｊ√１−Ｒの一部を、複数のスロット２１０対応する一つに供給することができる。
【００２８】
電気−光活性位相調節素子２２０をスロット２１０の少なくとも一部の中に配置することができる。一実施態様では、電気−光活性位相調節素子２２０は、スロット２１０の中に配置することができる電気−光活性材料、例えば液晶、高分子分散した液晶、複屈折材料等でよい。しかし、どのような、望ましい種類の電気−光活性位相調節素子２２０でも使用できる。例えば、別の一実施態様では、電気−光活性位相調節素子２２０は、電気−光活性材料で充填された開口部を有するシリコン基材でよい。この別の実施態様では、電気−光活性位相調節素子２２０を別に形成し、続いて電気−光活性位相調節装置１４０の中に挿入することができる。
【００２９】
一個以上の電極２３０をスロット２１０の近くに配置する。例示する実施態様では、２個の電極２３０が、スロットの近くで、導波管２００の少なくとも一部（破線で示す）の上に配置されている。しかし、本発明はそのように限定されるものではない。別の実施態様では、より多くの、またはより少ない電極２３０をスロット２１０の近くに配置することができる。さらに、別の実施態様では、電極２３０の少なくとも一部をスロット２１０の中に配置することができる。
【００３０】
電極２３０は、線２５０を経由して制御装置２４０に接続される。様々な別の実施態様では、線２５０は、ワイヤ、導電性トレース等でよい。制御装置２４０は、選択された信号、例えば電圧および／または電流を電極２３０に供給することができる。当業者には明らかなように、制御装置２４０により供給される信号を使用し、電気−光活性位相調節素子２２０の光路長を変えることができる。例えば、電極２３０の一個以上に電圧を印加することにより、電界を造り出すことができ、その電界の少なくとも一部は、スロット２１０の中に浸透することができる。信号の強度、例えば電圧を変えることにより、電界の振幅および／または向きを変えることができ、それによって電気−光活性位相調節素子２２０の光路長を変えることができる。
【００３１】
信号成分ｊ√１−Ｒの一つ以上の部分の相は、信号成分ｊ√１−Ｒの部分が電気−光活性位相調節素子２２０を通って伝搬する時に修正することができる。一実施態様では、信号成分ｊ√１−Ｒの適切な部分に対応するスロット２１０の近くに配置された電極２３０に異なった信号を供給することにより、相対的な位相差を信号成分ｊ√１−Ｒの部分間に導入することができる。例えば、信号成分ｊ√１−Ｒの第一部分に対応するスロット２１０の光路長が、信号成分ｊ√１−Ｒの第二部分に対応するスロット２１０の光路長と、信号成分ｊ√１−Ｒの波長の約４分の１だけ異なるように、対応するスロット２１０に供給する信号の強度を変化させることにより、信号成分ｊ√１−Ｒの２つの部分間に相対的な位相差を導入することができる。
【００３２】
別の複数の光伝送媒体、例えば導波管２６０をスロット２１０の近傍に配置することができる。一実施態様では、導波管２６０がスロット２１０に光学的にカップリングされ、スロット２１０から信号成分ｊ√１−Ｒの部分を受け取ることができるように、導波管２６０の末端をスロット２１０の近傍に配置することができる。一実施態様では、導波管２６０の一部（破線で示す）を一個以上の電極２３０の下に配置することができる。図１Ａに示す動的利得均等化フィルター１００の第一の代表的な実施態様では、導波管２６０をミラー１４５および／またはウエーブプレート１５０に光学的にカップリングすることができる。あるいは、図１Ｂに示す動的利得均等化フィルター１００の第二の代表的な実施態様では、導波管２６０を、上記のように信号成分ｊ√１−Ｒの部分を分割する、および／または組み合わせることができるマルチプレックサー１６０に光学的にカップリングすることができる。
【００３３】
スロット２１０および電気−光活性位相調節素子２２０は、一実施態様では、非導波性である。従って、導波性素子、例えば導波管２００、２６０、を複数の電気−光位相調節装置１４０中に含むことができるが、以下、電気−光位相調節装置１４０は「非導波性」電気−光位相調節装置１４０と呼ぶ。
【００３４】
図３は、電気−光位相調節装置１４０の一実施態様の透視図を概念的に例示する。例示する実施態様では、半導体基材３２０、例えばシリコンの上に形成される、この分野で一般的にクラッド層３１０と呼ばれる誘電体層中に、一個以上の導波管部分３０５（１−２）が形成されている。無論、電気−光位相調節装置１４０の形状は一例であり、別の実施態様では、電気−光位相調節装置１４０は、図３に示していない他の部品を含むことができる。
【００３５】
例示する実施態様に示す導波管部分３０５（１−２）は、クラッド層３１０の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料から形成される。例えば、導波管部分３０５（１−２）は、屈折率が約１．４５５７であるドーピングしていないシリカから形成し、クラッド層３１０は、屈折率が約１．４４５である、ドーピングした、またはドーピングしていないシリカから形成することができる。別の実施態様では、導波管部分３０５（１−２）およびクラッド層３１０は、いずれかの望ましい材料から形成することができる。一実施態様では、クラッド層３１０は、少なくとも一部、導波管部分３０５（１−２）の下の区域３１５に形成された下側クラッド層（図には示していない）および少なくとも一部、導波管部分３０５（１−２）の上の区域３２０に形成された上側クラッド層（図には示していない）を含むことができる。一実施態様では、上側クラッド層および下側クラッド層の屈折率が等しくなくてよい。例えば、上側クラッド層の屈折率が約１．４４４８であり、下側クラッド層の屈折率が約１．４４５１であってよい。
【００３６】
スロット３３０が、導波管部分３０５（１−２）の末端がスロット３３０の近くになるように、クラッド層３１０の中に切り込まれている。しかし、別の実施態様では、導波管部分３０５（１−２）の末端はスロット３３０の近くになくてもよい。例えば、導波管部分３０５（１−２）の一部がスロット３３０の近くにあり、導波管部分３０５（１−２）の末端がスロット３３０から離れた位置にあっでもよい。一実施態様では、スロット３３０の横縁部３５０（１−２）で導波管部分３０５（１−２）中を伝搬する信号によるエバネッセントフィールド振幅が、ピーク値の−４０ｄＢ未満になるように、スロット３３０を切り込む。しかし、スロット３３０の正確な位置および横縁部３５０（１−２）における望ましいエバネッセントフィールド振幅は、設計で選択する事項である。さらに、図３ではスロット３３０を長方形として示してあるが、スロット３３０の幾何学的構造は、設計で、様々な幾何学的断面形状およびその長さに沿って変化する断面形状も考慮して、選択する事項である。
【００３７】
図４は、例えば図１Ａおよび１Ｂに示す動的利得均等化フィルター１００を使用する光信号をフィルター処理する代表的な方法の一実施態様を例示する。例示する実施態様の方法は、少なくとも一つの入力光信号を受け取る（４００で）ことを含む。次いで、この少なくとも一つの入力光信号を使用して第一および第二光信号を形成する（４１０で）。例えば、図１Ａおよび１Ｂに示す光カプラー１１０が、この入力光信号を使用して２つの信号成分√Ｒおよびｊ√１−Ｒを形成することができる。上で詳細に考察したように、複数の電気−光位相調節装置、例えば図１Ａおよび１Ｂに示す電気−光位相調節装置１４０を使用して第一光信号の少なくとも一部を修正することができる（４２０で）。次いで、第一光信号の少なくとも一つの修正された部分を含む第一光信号を、第二光信号と組み合わせることにより、出力光信号を形成することができる（４３０で）。
【００３８】
電気−光位相調節装置１４０を包含する動的利得均等化フィルター１００の一つ以上の実施態様を使用することにより、上で詳細に考察したように、動的利得均等化フィルター１００の正確さ、精細さ、および制御を、例えば熱−光位相制御装置よりも高めることができる。例えば、多数の電気−光位相調節装置１４０を、単一の半導体基材上に形成された動的利得均等化フィルター１００中に包含することができる。電気−光位相調節装置１４０の位相表示の範囲を、デバイスのパワー消費をそれに対応して増加させることなく、増加することができる。動的利得均等化フィルター１００中を伝搬する信号の正標準モードの偏光独立性も改良することができる。
【００３９】
さらに、適応(adaptive)フィルター、例えば可変透過率装置１００における将来の開発も、少なくとも部分的に、アクセスおよび都市部ネットワーク、ならびに伝達主要要素に使用するように設計された信号化の例をより一層洗練することにより、加速されると考えられる。本発明は、恐らく予見される、そして予見されない他の開発と連係して、これらの用途範囲をはるかに大きく広げることができよう。特に、より高度の精細さ、およびより低いパワー消費により、この手法は、アクセスおよび都市部ネットワーク、ならびに伝達主要要素における高度に機能的な組立構造に十分に採用されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】動的および色彩的可変透過率装置、例えば動的利得均等化フィルター、の二つの代表的な実施態様を概念的に例示したものである。
【図１Ｂ】動的および色彩的可変透過率装置、例えば動的利得均等化フィルター、の二つの代表的な実施態様を概念的に例示したものである。
【図２】図１Ａおよび１Ｂに示す動的および色彩的可変透過率装置に使用できる、複数の電気−光位相調節装置を概念的に例示したものである。
【図３】図２に示す電気−光位相調節装置の一実施態様の透視図を概念的に例示したものである。
【図４】図１Ａおよび１Ｂに示す動的および色彩的可変透過率装置を使用する光信号をフィルター処理する代表的な方法の一実施態様を例示したものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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