(57)【要約】  光処理デバイスに光学的に結合される第１の光路から第２の光路に切り替えるための方法であって、当該第１の光路及び当該第２の光路は、並列構成で、以下のステップに従って、第１の光スイッチを第２の光スイッチに光学的に接続する、切り替えるための方法：少なくとも１つの第１の動作波長を含む光放射を、第１の光路を通じて光処理デバイスまで導くステップであって、光処理デバイスは第１の動作波長に同調する、導くステップ；第１の動作波長に隣接する少なくとも１つの波長において、上記光放射上に光処理デバイスによって導入される位相歪みに整合するように、第２の光路に光学的に結合される共振オールパスフィルタを同調させるステップ；上記光放射を第１の光路から第２の光路に切り替えるように、第１の光スイッチ及び第２の光スイッチを同期して作動させるステップ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光処理デバイス（２５０）に光学的に結合される第１の光路（２３０）から第２の光路（２４０）に切り替えるための方法であって、
前記第１の光路及び前記第２の光路は、並列構成で、第１の光スイッチ（２１０）を第２の光スイッチ（２２０）に光学的に接続し、該方法は、
少なくとも１つの第１の動作波長を含む光放射を、前記第１の光路（２３０）を通じて前記光処理デバイス（２５０）まで導くことであって、該光処理デバイスは該第１の動作波長に同調する、導くステップと、
前記第１の動作波長に隣接する少なくとも１つの波長において、前記光放射上に前記光処理デバイス（２５０）によって導入される位相歪みに整合するように、前記第２の光路に光学的に結合される共振オールパスフィルタ（２６０）を同調させるステップと、及び
前記光放射を前記第１の光路から前記第２の光路に切り替えるように、前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチを同期して作動させるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記共振オールパスフィルタ（２６０）を同調させるステップにおいて、該共振オールパスフィルタ（２６０）の共振波長を前記第１の動作波長に等しくする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光処理デバイス（２５０）は、前記第１の動作波長に等しい共振波長を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記共振オールパスフィルタ（２６０）は単一の共振器を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記光処理デバイス（３５０）は複数のフィルタリングステージ（３５２、３５２’、３５２’’）を含み、各ステージはそれぞれの電力結合係数を介して前記第１の光路（２３０）に結合され、前記オールパスフィルタ（２６０）の前記単一の共振器と、前記第２の光路（２４０）との間の電力結合係数は、前記光処理デバイス（２５０）の前記複数のフィルタリングステージの前記電力結合係数の和に等しくなるように選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記共振オールパスフィルタ（２６０）はマイクロリング共振器又はレーストラック共振器を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記光処理デバイス（２５０）は波長可変光アド及び／又はドロップフィルタである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の動作波長を遮断することをさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチを同期して作動させるステップの後に、
前記光処理デバイス（２５０）を第２の動作波長に同調させるステップと、
前記共振オールパスフィルタ（２６０）の共振波長が前記第２の動作波長に等しくなるように、該共振オールパスフィルタ（２６０）を同調させるステップと、
前記光放射を前記第２の光路から前記第１の光路に切り替えるように、前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチを同期して作動させるステップと
をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の動作波長を遮断することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
光処理ノード（１５０）であって、
それぞれの入力ポートと、それぞれの第１の出力ポート及び第２の出力ポートとを有する第１の光スイッチ（２１０；３１０）、並びにそれぞれの第１の入力ポート及び第２の入力ポートと、それぞれの出力ポートとを有する第２の光スイッチ（２２０；３２０）であって、該第１の光スイッチ及び該第２の光スイッチは同期して作動するようになっている、第１の光スイッチ及び第２の光スイッチと、
前記第１の光スイッチ（２１０；３１０）の前記第１の出力ポートを前記第２の光スイッチ（２２０；３２０）の前記第１の入力ポートに光学的に接続する第１の光路（２３０）と、
前記第１の光スイッチ（２１０；３１０）の前記第２の出力ポートを前記第２の光スイッチ（２２０；３２０）の前記第２の入力ポートに光学的に接続する第２の光路（２４０）と、
前記第１の光路（２３０）に光学的に結合されると共に、前記第１の光路（２３０）の中を伝搬する光波長をドロップ又はアドするようになっている光ポート（２５６）を備える波長可変アド及び／又はドロップフィルタ（２５０；３５０）と、
前記第２の光路（２４０）に光学的に結合される共振オールパスフィルタ（２６０；３６０）と
を備える、光処理ノード。
【請求項１２】
光処理ノード（１５０）であって、
前記共振オールパスフィルタ（２６０；３６０）は、前記アド及び／又はドロップフィルタ（２５０；３５０）が前記第１の光路（２３０）の中を伝搬する光放射上に導入する傾向がある位相歪みを補償するために同調するようになっている、請求項１１に記載の光処理ノード。
【請求項１３】
光処理ノード（１５０）であって、
前記共振オールパスフィルタ（２６０；３６０）は空胴共振器を含む、請求項１１又は１２に記載の光処理ノード。
【請求項１４】
光処理ノード（１５０）であって、
前記共振オールパスフィルタは単一の共振器を含む、請求項１３に記載の光処理ノード。
【請求項１５】
光処理ノード（１５０）であって、
前記波長可変アド及び／又はドロップフィルタ（２５０；３５０）は複数のフィルタリングステージを含み、各ステージは、それぞれの電力結合係数を介して前記第１の光路（２３０）に光学的に結合される空胴共振器を含み、前記共振オールパスフィルタ（２６０）の前記単一の共振器と前記第２の光路（２４０）との間の電力結合係数は、前記波長可変アド及び／又はドロップフィルタ（２５０；３５０）の前記複数のフィルタリングステージの前記電力結合係数の和に等しくなるように選択される、請求項１４に記載の光処理ノード。
【請求項１６】
光処理ノード（１５０）であって、
前記共振オールパスフィルタ（２６０；３６０）は、その中を伝搬する光信号に、絶対値で１００ｐｓ／ｎｍ以下の分散を導入するように構成される、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の光処理ノード。
【請求項１７】
光処理ノード（１５０）であって、
前記共振オールパスフィルタ（２６０）はマイクロリング共振器又はレーストラック共振器を含む、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の光処理ノード。
【請求項１８】
光処理ノード（１５０）であって、
それぞれの第１の入力ポートと、それぞれの第１の出力ポート及び第２の出力ポートとを有する第１の光スイッチ（２１０；３１０）、並びにそれぞれの第１の入力ポート及び第２の入力ポートと、それぞれの第１の出力ポートとを有する第２の光スイッチ（２２０；３２０）であって、該第１の光スイッチ及び該第２の光スイッチは同期して作動するようになっている、第１の光スイッチ及び第２の光スイッチと、
前記第１の光スイッチ（２１０；３１０）の前記第１の出力ポートを前記第２の光スイッチ（２２０；３２０）の前記第１の入力ポートに光学的に接続する第１の光路（２３０）と、
前記第１の光スイッチ（２１０；３１０）の前記第２の出力ポートを前記第２の光スイッチ（２２０；３２０）の前記第２の入力ポートに光学的に接続する第２の光路（２４０）と、
前記第１の光路（２３０）に光学的に結合される波長可変光処理デバイス（２５０；３５０）と、
前記第２の光路（２４０）に光学的に結合される共振オールパスフィルタ（２６０；３６０）であって、該共振オールパスフィルタ（２６０；３６０）は単一の共振器を含む、共振オールパスフィルタと
を備える、光処理ノード。
【請求項１９】
光通信システム（１００）であって、
送信機（１１０）と、受信機（１２０）と、該送信機と該受信機との間に光学的に接続される光回線（１３０）と、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の光処理ノード（１５０）とを備える、光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的には光通信の分野に関し、詳細には、ヒットレス波長可変光アド及び／又はドロップ多重化（ＯＡＤＭ）機能のような、ヒットレス波長可変光処理機能を含む光通信システムの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の光通信システムの伝送容量を増加させるための一般的な技法が波長分割多重化（ＷＤＭ）であり、それぞれが個々の波長を有する複数の光チャネルが、たとえば、光ファイバのようなただ１つの光媒体において多重化される。ＷＤＭチャネルは、狭い間隔で配置されることがあるか（高密度ＷＤＭ又はＤＷＤＭ、１００ＧＨｚ−約０．８ｎｍ、又は５０ＧＨｚ−約０．４ｎｍ以下の典型的なチャネル分離を有する）、又は広い間隔で配置されることがあるか（ＣＷＤＭ、５ｎｍよりも広い典型的なチャネル分離を有する）、又はそれらが組み合わせられることがある。
【０００３】
光ネットワーキングは、光通信分野との関連において幅広く用いられるものと予想される。用語「光ネットワーキング」は、ノードを通じて光学的に相互接続される複数のポイント・ツー・ポイント又はポイント・ツー・マルチポイント（たとえば、リング）光システムを含む光システムを広く指している。全光トランスペアレントネットワークでは、発信元から着信先までの全経路に沿って、光信号から電気信号に変換され、その後、再び光信号に変換されるという処理は、ほとんど、又は全く行われない。これは、電気的な変換をほとんど、又は全く必要とすることなく、光信号を光領域において処理するのに適している電気光学デバイス又は光学デバイスを光ネットワークのノードに配置することによって達成される。そのようなデバイスの例には、ＯＡＤＭ、分岐ユニット、光ルータ、光スイッチ、光再生器（リシェーパ及び／又はリタイマ）等がある。したがって、本明細書において説明する上での用語「光処理」は、光学的なフィルタリング、１組のＷＤＭチャネルから、チャネル又はそのチャネルの電力の一部を分離すること（「ドロップすること」）、ＷＤＭ信号にチャネル又はそのチャネルの電力の一部を挿入すること（「アドすること」）、動的に選択可能な光ルータにおいて、チャネル又はその電力の一部をルーティング又はスイッチングすること、光信号を整形し直すこと、タイミングを変更すること、或いはそれらの組み合わせのような、光放射に対して与えられる任意の光学的な変換を指示するために用いられる。さらに、光システム、そして範囲を広げると光ネットワークは、ファイバ減衰に起因するか、又は経路に沿って位置する光デバイスの挿入損失に起因する電力損を補償するために光増幅器を利用しており、進行する距離が長い場合であっても、かつ／又は経路に沿って数多くの光デバイスが存在する場合であっても、光信号を電気領域に変換するのを避ける。ＷＤＭ波長が狭い間隔で（たとえば、１５５０ｎｍを中心にして約３０ｎｍ帯域幅内に）配置される場合、典型的には、全チャネルが光学的に一緒に増幅される。
【０００４】
光システムでは、そして範囲を広げると光ネットワークでは、処理される光チャネル（複数可）の損失及び／又は歪みを最小限に抑えて、同様に、理想的には処理されることなくノードを通じて伝送される光チャネルの損失及び／又は歪みを最小限に抑えて、ノードにおいて１つ又は複数の光チャネルを処理するという問題がある。光処理ノードは、２つ以上のチャネル、理想的には概ね全てのチャネルを同時に処理できることが好都合である。さらに、光処理ノードは波長可変又は構成変更可能であること、すなわち、そのノードが動作するチャネルのサブセットを動的に変更できることが極めて望ましい。その処理ノードは、初期のチャネルサブセット（Ａ）から宛先チャネルサブセット（Ｂ）に「動く」ときに、Ａ及びＢとは異なるチャネル（以下、「スルーチャネル」と呼ぶ）が、同調動作によって影響を及ぼされないままであることが極めて望ましい。この場合に、その成分は「ヒットレス」と定義される。詳細には、最初に処理されるチャネルのうちの１つと、同調後のそれぞれの最後のチャネルとの間に配置されるスルーチャネルは、同調動作によって、「ヒット」と呼ばれる、付加的に劣化することによる不利益を被るべきではない。ヒットは、損失による不利益、及び／又は位相歪み若しくは色分散のような光学歪みを含むことがある。
【０００５】
たとえば、光通信ネットワークは、全ての数のチャネルの中から１つ又はいくつかのチャネルをアド及び／又はドロップすることによって、各ノードにおいてトラフィックを部分的に変更するという措置を必要とする。典型的には、ＯＡＤＭノードは、ＷＤＭ信号から、伝送されるチャネル（それぞれが１つの波長に対応する）のサブセットを除去し、新たな情報内容を有する同じサブセットを追加する。そのサブセットは動的に選択することができる。
【０００６】
さらにいくつかのことが懸念される。波長可変光処理ノードを繋ぎ合わせていくと、チャネル通過帯域を過度に狭くすることになるので、そのようなノードは、処理されないチャネルに対する狭帯域フィルタとして働くべきではない。ノードの伝送損失及びコストは、どの技術が選択されるかを最終的に決定する重要な要因であるので、波長可変光処理ノードは、伝送損失及びコストも低くなければならない。
【０００７】
米国特許第６，０３５，０８０号は、１組の固定アド／ドロップフィルタ（ＡＤＦ）のうちの１つを通じて光路を切り替えることによって、大きな１組のチャネルの中から１つのチャネルをアド／ドロップすることができる少なくとも１つの構成変更可能なアド／ドロップユニットを含む、構成変更可能なアド／ドロップ光マルチプレクサ（Ｒ−ＡＤＭ）を開示する。そのＡＤＦは、離隔して配置される一対の３ｄＢ結合器によって互いに結合される一対のブラッグ反射導波路を含む。アド／ドロップフィルタ間の選択は、１組のＡＤＦと一体に構成される光学チップを、入力導波路と出力導波路との間でスライドすることによって行われる。スライド式チップスイッチは、チップが１つのＡＤＦから別のＡＤＦにスライドされるときに信号トラフィックを途絶させることになるので、それだけを用いてＡＤＭを構成変更することはできない。代わりに、この変更を行う前に、ビットを全く損失することなく、アド／ドロップフィルタ経路から、スライド式チップから切り離されているバイパス経路に切り替えることが望ましい。構成変更は、アド／ドロップフィルタ経路からバイパス経路に切り替えて、異なるアド／ドロップフィルタに変更し、その後、切り替えて元に戻すことによって行われる。引用される特許では、一対の導波路経路を含むバイパススイッチが記述され、その一対の導波路経路は一対の同じ熱光学スイッチを接続し、各スイッチは、一対の導波路アームによって接続される一対の３ｄＢ結合器を含む。第１の経路内のアームは、アーム光路長（それゆえ位相）を制御するための加熱素子を含む。第２の経路内のアームは、第１の経路内の加熱されないアームと比べて、πの位相シフトを与えることができる。動作時に、その熱光学スイッチは、入力光がどちらの経路をとるかを決定する。一方の経路から別の経路への切替中に、光波が２つの経路に分離し、２つの経路が再び一緒になるときに、これらの成分が干渉する。したがって、その伝送は、２つの経路の位相差に依存する。引用される特許によれば、バイパス経路内に配置される移相器によって、バイパス経路の位相遅延を調整して、切替中に概ね最大の伝送を保持する。そのような低損失で構成変更可能な多数のＡＤＭユニットを直列に配置して、より大きな１組のチャネルの中から、そのユニットの数のチャネルを個別にアド及びドロップすることができる。
【０００８】
本出願人は、第１の経路と第２の経路（引用される特許の図１１）との間での切替中にアド／ドロップされたチャネルに隣接するチャネルにおいて約１ｄＢの損失があるという点で、引用される特許に記述されるＡＤＭは実際にはヒットレスでないことに気がついている。ブラッグ反射器の阻止帯域に近い周波数を有する光場が、阻止帯域から離れた周波数を有する光場とは大きく異なる位相変化を受けることになる（引用される特許の図１０）。
【０００９】
米国特許出願第２００５／００３１２６０号では、図４を参照すると、２つの可変遅延アームを有する連続遅延素子を備える可変光遅延線が記述される。第１のアームは０〜Ｔの連続した遅延を含み、第２のアームは、０〜Ｔの連続した遅延及び一定の遅延Ｔの両方を含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本出願人は、波長可変で、ヒットレスである光処理機能を有する光通信システムが必要とされていることに気がついている。詳細には、同調中のヒット損失は、１ｄＢ以下にすべきである。さらに、その光処理ノードは、同調中にスルーチャネルが変更されないようにしておくべきである。詳細には、その光処理ノードは、スルーチャネルに対して色分散をほとんど、又は全く導入しないことが望ましい。さらに、その光処理ノードは、処理動作中に、処理されないチャネルが変更されないようにしておくことが好ましく、低損失、低コスト、高速波長可変及び／又は広帯域であることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本出願人は、上記の問題のうちの１つ又は複数の問題を解決することができる光処理機能を提供する光伝送のための方法及びシステムを発見した。詳細には、これらの方法及びシステムは、ヒットレスで、波長を変更することができる光処理能力を含む。本発明の解決手段は簡単であり、実現性が高く、しかも低コストである。
【００１２】
本発明による光処理機能は、２つの光路間をヒットレスに切り替えるための方式に基づいており、そのような方式は、１つの入力導波路からのＷＤＭ信号を２つの取り得る光路のうちの一方に向けるようになっている第１の１×２光スイッチ（又は波長可変結合器）を含む。第１のスイッチに同期している第２の２×１光スイッチ（又は波長可変結合器）は、２つの取り得る光路のうちのその一方の光路から到来するＷＤＭ信号を収集し、その信号を出力導波路に向けるようになっている。切替機能は、マッハ−ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）、可変Ｙ分岐、可変結合器、可変偏光回転子／スプリッタ等の既知の手法を用いて実施することができる。波長可変フィルタ（処理デバイス）が、２つの光路のうちの第１の光路（動作光路）上に配置される。
【００１３】
所与のチャネルＡのフィルタリング動作中に、第１のスイッチは、ＷＤＭ信号の概ね全体が動作光路の中を進行するように向け、第２のスイッチは、その光路からＷＤＭ信号を収集し、その信号を出力導波路に向ける（状態１）。波長可変フィルタの同調動作を開始する前に、２つのスイッチが入れ替えられて、ＷＤＭ信号の概ね全体が第２の光路（バイパス光路）に向けられるようにする（状態２）。状態１から状態２への移行中に、ＷＤＭ信号は２つの取り得る光路間で分割されて、出力導波路において再び合成され、その場合に、電力損がないことが好都合であり、光学歪みがないことが好ましい。
【００１４】
本出願人は、第１の光路を通じて進行するＷＤＭの部分と、第２の光路を通じて進行する部分との間の正確な位相関係を保持することが重要であり、保持できない場合には、第２の光スイッチによって再合成され、出力導波路に向けられるべきである光電力のうちの無視できない量が、状態１から状態２への移行中に失われることがあることに気がついている。
【００１５】
第１の光路に沿った波長可変光フィルタは典型的には、フィルタリングされる波長に隣接する波長における位相応答に摂動を導入する。
本出願人は、２つの光路間で、特にフィルタリングされた波長に隣接するスルー波長において正確な位相関係を保持することに関する課題があり、そのような課題は従来技術によって解決されていないものと考える。
【００１６】
本出願人は、２つの光路間で分割される間に、全ての波長（典型的には、必ずしもそうではないが、フィルタリングされる波長を除く）において信号の位相を保持するために、動作光路上にあるフィルタによって導入される位相摂動をバイパス光路上で相殺することが好都合であることに気がついている。
【００１７】
本出願人は、バイパス光路に沿って配置され、信号がバイパス光路上を進行するときに、信号の振幅応答に影響を及ぼさないようにしながら、少なくともフィルタリングされるチャネルに隣接するＷＤＭチャネルにおいて、動作光路上にあるフィルタによって導入される位相歪みを補償するように構成される、共振オールパスフィルタに基づいて、本発明が、２つの光路間の正確な位相関係を保持するという上記の問題を解決できるものと考える。本発明の目的のために、用語「共振オールパスフィルタ」は、対象となる波長帯において１つ又は複数の関連する共振波長を有し、かつ対象となる波長帯において、波長に依存しない振幅伝達関数を有する干渉領域を有するフィルタを指している。「共振波長」は、干渉領域において構造的に干渉する波長である。その共振オールパスフィルタは、その共振波長において無視できる程度の色分散しか導入しないように構成されることが好都合である。
【００１８】
このようにして、任意の波長において（おそらく、フィルタリングされる波長を除く）、動作光路を通じて進行する信号の部分は、バイパス光路を通じて進行する信号の部分と同相に保持され、その信号は第２のスイッチによって、出力導波路において完全に再合成される。
【００１９】
本出願人は、上記のヒットレス光路切替方式及びヒットレス光路切替方法を、動作光路に光学的に結合される波長可変フィルタをヒットレスに同調させるための方法に都合よく適用できることに気がついている。したがって、その光路切替方式が状態２にあるとき、第１の光路上の光フィルタは、チャネルＡをフィルタリングする（たとえば、分離する）最初の状態から、チャネルＢをフィルタリングする最後の状態に同調する。同調が終了するまで、光フィルタの調整中に、全入力信号が第２の光路の中に向けられる。
【００２０】
さらに、オールパスフィルタの共振波長のうちの１つが、最初の波長Ａから最後の波長Ｂに同調する。この動作中に、オールパスフィルタの共振波長は、ＡとＢとの間に含まれる全てのスルーチャネルにわたって動く。その色分散が共振から生じるオールパスフィルタは、同調の範囲の中にあるスルーチャネルに加えられる余分な色分散が、標準的なＷＤＭシステム要件に対して無視することができるように構成される。
【００２１】
同調動作の終了時に、それらのスイッチは状態１に戻され、結果として、ＷＤＭ信号は、第１の光路及び波長可変フィルタに再び向けられる。
本発明の一態様によれば、請求項１に記載のヒットレス光路切替方法が提供される。本方法は、光処理デバイスに光学的に結合される第１の光路から第２の光路に切り替えることであって、当該第１の光路及び当該第２の光路は、並列構成で、以下のステップに従って、第１の光スイッチを第２の光スイッチに光学的に接続する、切り替えることを含む：少なくとも１つの第１の動作波長を含む光放射を、第１の光路を通じて光処理デバイスまで導くことであって、光処理デバイスは第１の動作波長に同調する、導くステップ；第１の動作波長に隣接する少なくとも１つの波長において、上記光放射上に光処理デバイスによって導入される位相歪みに整合するように、第２の光路に光学的に結合される共振オールパスフィルタを同調させるステップ；上記光放射を第１の光路から第２の光路に切り替えるように、第１の光スイッチ及び第２の光スイッチを同期して作動させるステップ。
【００２２】
共振オールパスフィルタを同調させるステップにおいて、共振オールパスフィルタの共振波長を第１の動作波長に等しくすることが好ましく、光処理デバイスは、第１の動作波長に等しい共振波長を有することがさらに好ましい。
【００２３】
共振オールパスフィルタは単一の共振器を含むことが好都合である。これは、製造プロセスを簡単にし、さらに重要なことには、オールパスフィルタによって導入される色分散を減らすのを助ける。
【００２４】
光処理デバイスは複数のフィルタリングステージを含み、各ステージはそれぞれの電力結合係数を介して第１の光路に結合され、オールパスフィルタの単一の共振器と、第２の光路との間の電力結合係数は、光処理デバイスの複数のフィルタリングステージの電力結合係数の和に等しくなるように選択されることがさらに好都合である。
【００２５】
共振オールパスフィルタはマイクロリング共振器又はレーストラック共振器を含むことが好ましい。
典型的には、光処理デバイスは波長可変光アド及び／又はドロップフィルタである。
【００２６】
一実施の形態では、上記の方法は、第１の動作波長を遮断するステップをさらに含む。
本発明の別の態様によれば、請求項９に記載の光処理デバイスをヒットレスに同調させるための方法が提供される。本方法は、上記の方法に基づくと共に、上記第１の光スイッチ及び第２の光スイッチを同期して作動させるステップの後に、光処理デバイスを第２の動作波長に同調させるステップと、共振オールパスフィルタの共振波長が第２の動作波長に等しくなるように、共振オールパスフィルタを同調させるステップと、上記光放射を第２の光路から第１の光路に切り替えるように、第１の光スイッチ及び第２の光スイッチを同期して作動させるステップとをさらに含む。
【００２７】
一実施の形態では、第２の動作波長は遮断される。
本発明の別の態様によれば、請求項１１に記載の光処理ノードが提供される。光処理ノードは、それぞれの入力ポートと、それぞれの第１の出力ポート及び第２の出力ポートとを有する第１の光スイッチ、並びにそれぞれの第１の入力ポート及び第２の入力ポートと、それぞれの出力ポートとを有する第２の光スイッチであって、当該第１の光スイッチ及び当該第２の光スイッチは同期して作動するようになっている、第１の光スイッチ及び第２の光スイッチと、第１の光スイッチの第１の出力ポートを第２の光スイッチの第１の入力ポートに光学的に接続する第１の光路と、第１の光スイッチの第２の出力ポートを第２の光スイッチの第２の入力ポートに光学的に接続する第２の光路と、第１の光路に光学的に結合され、第１の光路の中を伝搬する光波長をドロップ又はアドするようになっている光ポートを備える波長可変アド及び／又はドロップフィルタと、第２の光路に光学的に結合される共振オールパスフィルタとを備える。
【００２８】
共振オールパスフィルタは、アド及び／又はドロップフィルタが第１の光路の中を伝搬する光放射上に導入する傾向がある位相歪みを補償するために同調するようになっていることが好ましい。
【００２９】
共振オールパスフィルタは空胴共振器を含むことが好ましく、単一の共振器を含むことがさらに好ましい。
波長可変アド及び／又はドロップフィルタは複数のフィルタリングステージを含み、各ステージは、それぞれの電力結合係数を介して第１の光路に光学的に結合される空胴共振器を含み、共振オールパスフィルタの単一の共振器と第２の光路との間の電力結合係数は、波長可変アド及び／又はドロップフィルタの複数のフィルタリングステージの電力結合係数の和に等しくなるように選択されることが好都合である。
【００３０】
共振オールパスフィルタは、その中を伝搬する光信号に、絶対値で１００ｐｓ／ｎｍ以下の分散を導入するように構成されることができる。
共振オールパスフィルタは、好ましい一実施の形態では、マイクロリング共振器又はレーストラック共振器を含む。
【００３１】
本発明のさらなる態様によれば、請求項１８に記載の光処理ノードが提供される。光処理ノードは、それぞれの第１の入力ポートと、それぞれの第１の出力ポート及び第２の出力ポートとを有する第１の光スイッチ、並びにそれぞれの第１の入力ポート及び第２の入力ポートと、それぞれの第１の出力ポートとを有する第２の光スイッチであって、当該第１の光スイッチ及び当該第２の光スイッチは同期して作動するようになっている、第１の光スイッチ及び第２の光スイッチと、第１の光スイッチの第１の出力ポートを第２の光スイッチの第１の入力ポートに光学的に接続する第１の光路と、第１の光スイッチの第２の出力ポートを第２の光スイッチの第２の入力ポートに光学的に接続する第２の光路と、第１の光路に光学的に結合される波長可変光処理デバイスと、第２の光路に光学的に結合される共振オールパスフィルタであって、当該共振オールパスフィルタは単一の共振器を含む、共振オールパスフィルタとを備える。
【００３２】
本発明のさらに別の態様によれば、請求項１９に記載の光通信システムが提供される。光通信システムは、送信機と、受信機と、送信機と受信機との間に光学的に接続される光回線と、上記に従った光処理ノードとを備える。
【００３３】
本発明の特徴及び利点は、本発明の実施形態に関する以下の詳細な説明によって明らかにされることになるが、添付の図面を参照しながら行われることになる説明は、単なる非限定的な一例として与えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、本発明の実現可能な一実施形態による光通信システムアーキテクチャを示す。
光通信システム１００は、少なくとも１つの送信機１１０と、受信機１２０と、送信機及び受信機を光学的に接続する光回線１３０とを備える。送信機１１０は、情報を搬送する光信号を放出するのに適している光電子デバイスである。送信機１１０は典型的には、光放射を放出するのに適している少なくとも１つの光源（たとえば、レーザ）と、光放射上に情報を符号化するのに適している少なくとも１つの変調器とを備える。送信機１１０はＷＤＭ送信機（たとえば、ＤＷＤＭ、ＣＷＤＭのいずれか）であることが好ましく、光信号は、それぞれが変調符号化された情報を搬送する、複数の光波長を含む。受信機１２０は、送信機によって放出される光信号を受光し、搬送される情報を復号化するのに適している、対応する光電子デバイスである。光回線１３０は、たとえば、好ましくは結線される光ファイバ部分のような、光伝送媒体から成る複数の部分によって形成されることがある。２つの隣接する光ファイバ部分の間には、典型的には、たとえば、ファイバスプライス又はコネクタ、ジャンパ、プレーナライトガイド回路、可変光減衰器等の光デバイス又は光電子デバイスが配置される。
【００３５】
システム１００に自由度を付加するために、またシステム機能を改善するために、回線１３０に沿って、１つ又は複数の光デバイス、電子デバイス又は光電子デバイスが配置されることがある。図１では、複数の光増幅器１４０が例示的に示されており、その増幅器として、回線増幅器、光ブースタ又は前置増幅器が用いられることがある。
【００３６】
本発明によれば、光システム１００は、光回線１３０に光学的に接続され、光回線１３０の中を伝搬しているＷＤＭ光信号の少なくとも１つの光波長を完全に、又は部分的に、フィルタリングするか、ルーティングするか、アド又はドロップするか、或いは再生するのに適している少なくとも１つの光処理ノード（ＯＰＮ）１５０を備える。ＯＰＮは動的に波長変更可能又は構成変更可能であることが好ましい（ＴＯＰＮ）。図１に示されるように、特に、光処理ノード１５０が光アド／ドロップノード１５０である場合には、すなわち、ルーティング又はスイッチングされるか、或いはアド又はドロップされるようになっているノードである場合には、ルーティング又はスイッチングされるか、或いはドロップ又はアドされる波長（複数可）は、それぞれ、ＯＰＮノードと同じ場所に配置されることがあるか、又はそこから距離をおいて配置されることがある、さらなる受信機（複数可）１５２によって受信されることがあるか、又はさらなる送信機（複数可）１５４によって送信されることがある。光システム又は光ネットワーク１００は、複数の光処理ノードを備えることが好都合なことがある。図１では、それぞれのオプションの送信デバイス１５２’及び受信デバイス１５４’と共に、さらなる光処理ノード１５０’が例示的に示される。
【００３７】
図１に示されるように、光アド／ドロップノード１５０を有する光システム１００は一般的に光ネットワークと呼ばれ、光信号がその中を伝搬するために、複数の光路を取り得ることを特徴とする。図１に例示的に示されるように、原理的には、６つの光路を取ることができ、その数は、図１の送信機−受信機対の全ての取り得る選択に対応する（ただし、同じノードに属する対を除く）。
【００３８】
本発明によれば、バイパス光路を含み、その光路が共振オールパスフィルタを備えるヒットレス光路切替方式に基づくときに、波長可変光処理ノード１５０はヒットレスである。
【００３９】
図２は、本発明の一実施形態による、ヒットレス光路切替方式２００の概略図を示す。
図２に示される本発明の全体的な設計方式は、１つの入力ポートと、第１の出力ポート及び第２の出力ポートとを備える第１の光スイッチ２１０と、第１の入力ポート及び第２の入力ポートと、１つの出力ポートとを備える第２の光スイッチ２２０とを含む。本明細書の説明全体を通して、光放射の従来の伝搬方向（例示的には、図２では左から右）を参照しながら、用語「入力」及び用語「出力」が用いられるが、動作時に、光放射は任意の方向に伝搬することがある。第１の光路２３０及び第２の光路２４０が、並列構成で、第１の光スイッチ２１０を第２の光スイッチ２２０に光学的に接続する。第１の光路２３０（「動作光路」と呼ばれる）は、第１の光スイッチ２１０の第１の出力ポートを、第２の光スイッチ２２０の第１の入力ポートに接続する。第２の光路２４０（「バイパス光路」と呼ばれる）は、第１の光スイッチ２１０の第２の出力ポートを第２の光スイッチ２２０の第２の入力ポートに接続する。２つの光路２３０及び光路２４０は、光スイッチ２１０及び光スイッチ２２０によって関連付けられない限り、光学的に分離されることが好ましい。
【００４０】
第１の光スイッチ２１０は、選択的に第１の状態及び第２の状態をとるように構成される分割デバイスであり、入力ポートに入力される光放射は、概ね第１の出力ポートに対してのみ、第１の状態において向けられ、概ね第２の出力ポートに対してのみ、第２の状態において向けられる。光スイッチ２１０は、第１の状態から第２の状態に連続的に切り替わる、すなわち、２つの出力ポートの出力電力の分割比は、０：１００から１００：０に連続的に切り替わることが好ましく、逆も同様である。第２の光スイッチ２２０は、その出力ポートが第１の光スイッチの入力ポートの代わりをし、その第１の入力ポート及び第２の入力ポートが第１の光スイッチの第１の出力ポート及び第２の出力ポートの代わりをするという条件で、第１の光スイッチ２１０と光学的に同じ挙動をする。言い換えると、第２のスイッチ２２０は、第１の光スイッチ２１０の「時間反転複製物」であり、すなわち、第２のスイッチ２２０は、第１のスイッチに対して逆に動作する。１つの好都合な構成では、第２の光スイッチ２２０は、逆に動作する第１の光スイッチ２１０と構造的に同一の複製物であり、すなわち第２の光スイッチ２２０は、図２の垂直方向の破線軸２９８に関して、第１の光スイッチ２１０の鏡面対称の複製物である。
【００４１】
第１の光スイッチ２１０及び第２の光スイッチ２２０として、可変結合器（たとえば、平面導波路結合器）、可変Ｙ分岐、可変偏光回転子／スプリッタ、Δβスイッチ、交互Δβスイッチ、マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を基にするスイッチ等を含む、上記の要件を満たす任意のデバイスを用いることができる。第１の光スイッチ２１０及び第２の光スイッチ２２０は、対象となる波長帯にわたって波長独立であることが好ましい。典型的には、２つの光スイッチでは、第１の光路及び第２の光路に入力される光放射は同じ偏光を有するようになるか、又は少なくとも直交偏光されないようになる。
【００４２】
第１光スイッチ２１０及び第２の光スイッチ２２０は、動作中に常に、光路切替方式２００の対称な構成を保持するために、破線２９９によって図２において概略的に示されるように、同期して動作するように構成される。２つの光スイッチ２１０、２２０は、第１の状態から第２の状態に、及び第２の状態から第１の状態に切り替わるために、任意の作動技法（たとえば、熱光学、ＭＥＭＳ作動、電気光学、音響光学、弾性光学、応力等）によって作動することができる。
【００４３】
本発明によれば、波長可変光処理デバイス２５０は、第１の光路２３０に光学的に結合され、入力ポート２５２を介して、第１の光路２３０の中を伝搬する光放射の少なくとも一部を受光し、出力ポート２５４（「スルーポート」２５４と呼ばれる）を介して、変換された光放射を出力するようになっている。波長可変光処理デバイス２５０として、その中を入力ポート２５２からスルーポート２５４まで伝搬する光放射に対して、対象となる波長帯において波長依存性の光伝達関数である光学的な変換を与えるようになっている任意の光デバイスを用いることができる。本明細書の説明において、対象となる光波長帯（たとえば、１５５０ｎｍを中心にして３０ｎｍ）内で大幅に変化する任意の物理量が、「波長依存」であると呼ばれる。逆に、対象となる光波長帯内で大幅に変化しない物理量は、「波長独立」であると呼ばれる。好ましい構成では、波長可変光処理デバイス２５０は共振光デバイスであり、すなわち、そのデバイスは、干渉領域において構造的に干渉する波長と定義される、１つ又は複数の共振波長を有する干渉領域を含む。２つの隣接する共振波長間の距離は、自由スペクトル領域（ＦＳＲ）と呼ばれる。好ましい構成では、干渉領域は光共振器を含み、共振波長は、その光共振器内に含まれる共振器長の整数倍に一致する。たとえば、共振光処理デバイス２５０は、直線空胴（すなわち、空胴がそれぞれ複数の反射板を有する）、マイクロリング、レーストラック、ブラッグ格子、フォトニックバンドギャップ空胴等を含むことがある。好ましい構成では、共振光処理デバイス２５０は、マイクロリング共振器又はレーストラック共振器を含む。共振光処理デバイス２５０の伝達関数は典型的には、共振波長において、及びその近くにおいて強い波長依存性があるという特徴を有する。典型的には、光処理デバイス２５０によって、その時点で処理されている波長は、その共振波長のうちの１つに対応する。
【００４４】
図１に例示的に示されるように、光路切替方式２００が光アド／ドロップノード１５０内に含まれる特定の実施形態では、光処理デバイス２５０は、動作光路２３０の中を伝搬する対象となる光帯域内の少なくとも１つの光波長を完全に、又は部分的にルーティングするか、ドロップするか、又はアドする機能を有する、少なくとも１つのさらなる光ポート２５６（「ドロップポート」２５６）を有する光アド及び／又はドロップフィルタ（ＯＡＤＦ）である。好ましい実施形態では、ＯＡＤＦ２５０は、さらなる光ポート２５８（「アドポート」２５８）を有し、そのポートは、さらなる光ポート２５６と共に、一対のアド及びドロップポートを形成する。
【００４５】
本発明によれば、共振オールパス光フィルタ２６０がバイパス光路２４０に光学的に接続され、そのフィルタは、光処理デバイス２５０によって処理される波長に隣接する少なくとも１つの波長において波長可変光処理デバイス２５０によって導入される位相歪みに整合するように、狭帯域の波長依存性の位相変化を導入するようになっている。本明細書の説明において、共振オールパスフィルタは、対象となる波長帯において、波長独立性の振幅伝達関数と、波長／周波数依存性であり、共振によって引き起こされる典型的な挙動を示す位相伝達関数とを有する光フィルタと定義される。共振オールパスフィルタ２６０は、１つ又は複数の共振波長を有する光共振器を含む。オールパスフィルタ２６０は、波長変更可能であることが好ましい。共振波長（複数可）と関連付けられるときに、典型的には、位相伝達関数の強い波長依存が生じる。共振オールパスフィルタ２６０は、反対の光路２３０上の波長可変光処理デバイス２５０の共振波長と関連付けられる少なくとも１つの共振波長に同調するようになっていることが好都合である。オールパスフィルタ２６０は、製造及び位相整合を容易にするために、波長可変光処理デバイス２５０のＦＳＲに等しくなるように選択可能であるＦＳＲを有するようになっていることが好都合である。
【００４６】
共振オールパスフィルタ２６０は、信号振幅に概ね影響を及ぼさないようにしながら、処理されるチャネルに隣接するチャネル上において正確な位相歪みを加えるようになっている。オールパスフィルタ２６０は、それを横断するチャネル、特に同調時のスルーチャネル上に、明らかにわかるほどの色分散を導入しないように設計されることが好ましい。フィルタ２６０によってスルーチャネル上に導入される最大色分散は、絶対値で、１００ｐｓ／ｎｍ未満であることが好都合であり、２０ｐｓ／ｎｍ未満であることがさらに好ましい。好ましい実施形態では、オールパスフィルタ２６０は、バイパス光路２４０に光学的に結合される単一の共振器を備えており、単一の共振器と光バイパス光路２４０との間に適当な結合係数を有する。波長可変光処理デバイス２５０が、共振器を基にする複数のステージから構成され、各ステージがそれぞれの電力結合係数によって動作光路２３０に結合される特定の実施形態では、オールパスフィルタ２６０はステージのカスケードを備え、各ステージがバイパス光路２４０に光学的に結合される単一の共振器を備えており、その単一の共振器と光バイパス光路２４０との間に適当な結合係数を有することが好ましい。オールパスフィルタ２６０のステージ数は、処理デバイス２５０のステージ数に等しくすることができるか、又はその数よりも少ないことが好都合である。好ましい構成では、オールパスフィルタ２６０は、単一の共振器を備えており、この単一の共振器とバイパス光路２４０との間の電力結合係数は、デバイス２５０のステージの電力結合係数の和に等しくなるように選択されることが好都合である。本出願人は、上記の特徴を有する単一共振器のオールパスフィルタ２６０を配置することが、オールパスフィルタによって導入される色分散を最小限に抑えるのを助けることに気がついている。実際には、本出願人は、単一リング共振器のオールパスフィルタによって導入される色分散が、典型的には、リング−バス間導波路結合係数が増加するときに減少することに気がついている。オールパスフィルタの適切な結合係数を評価するための判定基準は、その結合係数が、動作光路に沿った結合係数の和に等しくなければならないことである。
【００４７】
広帯域光位相コントローラ２７０が、第２の光路２４０に沿って配置されることが好ましく、それは、第１の光路と第２の光路との間の全位相平衡を保持するために、第２の光路の中を伝搬する光放射に対して、位相を制御しながら広帯域の位相変化を与えるようになっている。広帯域光位相コントローラ２７０は、光位相コントローラ２７０の位相伝達関数が対象となる波長帯において概ね一定であるという点で、狭帯域のオールパス光フィルタ２６０とは機能的に異なる。詳細には、位相コントローラ２７０の位相伝達関数は波長依存性を有し、少なくとも３２ｎｍの帯域幅において５度未満の変化を示す。たとえば、広帯域光位相コントローラとして、電気光学効果によって位相を調整するための近傍電極、又は熱光学効果によって位相を調整するための近傍マイクロヒータを有する導波路移相器を用いることができる。従来技術の米国特許第６，０３５，０８０号の移相器は、広帯域光位相コントローラ２７０と同じタイプから成ることに留意されたい。
【００４８】
本発明による、光処理デバイス２５０に光学的に結合される第１の光路２３０から第２の光路２４０にヒットレスに切り替わるための図２のヒットレス光路切替方式２００に基づく方法が、以下に説明されるであろう。図２の構成要素及び対応する参照符号が参照されることになる。
【００４９】
出発点として、光処理動作中に、ＷＤＭ光信号が動作光路２３０を通じて光処理デバイス２５０まで導かれ、光処理デバイス２５０によって、ＷＤＭスペクトルの少なくとも１つのチャネルが処理される。これは、光スイッチ２１０の入力ポートに入力される概ね全ての光放射を第１の光路２３０に光学的に接続されるスイッチ２１０の第１の出力ポートの中に導き、光スイッチ２２０の第１の入力ポートにおいて受光される概ね全ての光放射をスイッチ２２０の出力ポートの中に導くように、光スイッチ２１０及び光スイッチ２２０を動かすことによって達成することができる。
【００５０】
第２の光路２４０に光学的に結合される共振オールパスフィルタ２６０が、処理される波長に隣接するＷＤＭ波長に少なくとも関連して、第１の光路２３０に沿って配置される光処理デバイス２５０によって導入される位相歪みに整合するように同調する。この位相整合は、少なくとも、処理される波長に直に隣接する２つのチャネルに対して、そして好ましくは、直に隣接する２つのチャネルにさらに隣接する２つのチャネルに対して達成される。典型的には、処理される波長において、位相整合は達成されない。その同調は、熱光学、電気光学、音響光学、ＭＥＭＳ作動、弾性光学等の任意の適切な技法によって果たすことができる。好ましい構成では、処理デバイス２５０は複数の共振波長を有し、オールパスフィルタ２６０は、その共振波長のうちの１つが光処理デバイス２５０の現在の共振波長のうちの１つに等しくなるまで同調する。その現在の共振波長は、処理される波長に対応することが好都合である。
【００５１】
一旦、共振オールパスフィルタ２６０が適当に同調したなら、ＷＤＭ信号を第１の光路から第２の光路に導くために、第１の光スイッチ２１０及び第２の光スイッチ２２０を同期して切り替えることができる。切替動作中の全ての中間的な状態では、２つの光路に沿ってそれぞれ伝搬するＷＤＭ信号の２つの部分は、損失及び／又は歪みを生じることなく、第２の光スイッチの出力ポートにおいて完全に出力されるように、第２の光スイッチ２２０において適当に再合成するのに適している位相関数のままである。典型的には、処理される位相は、位相整合されていないことがあり、それゆえヒットを受けることがあるので、光路切替前に、又はその最中にオフに切り替えられるか、又は切替中に光通信システム１００によって無視される。
【００５２】
本発明の一実施形態では、上記のヒットレス光路切替方法は、光処理デバイス２５０を、いずれもＷＤＭ信号に属する、最初の処理波長λ１から最後の処理波長λ２にヒットレスに同調させるための方法の中で、以下のステップに従って用いられることがあり、その光処理デバイス２５０は、第１の光路２３０に沿って配置される。その方法は、同調動作中にスルーチャネルにおいて電力損及び／又は歪みを生じることなく、光アド及び／又はドロップフィルタ２５０を同調させるために適用されることが好都合である。また、スルーチャネルは、光処理デバイス２５０の同調動作全体を通して、受ける色分散が低いことが好ましい。
【００５３】
最初の動作条件では、最初の波長λ１を含むＷＤＭ信号は、第１の光路２３０を介して、光処理デバイス２５０まで導かれ、光処理デバイス２５０は、最初の波長を処理するように同調する。この処理状態中に、ＷＤＭ信号全体が、第１のスイッチ２１０によって、第１の光路２３０の中に向けられる。たとえば、波長可変アド／ドロップフィルタ２５０が第１の光路に沿って配置される場合には、そのフィルタは、ドロップポート２５６を介してλ１を分離することができ、オプションでは、当該技術分野において知られているように、アドポート２５８を通じて、新たな情報内容を有する同じ波長に追加することができる。λ１とは異なる波長を中心にしたチャネルは、大きな電力損を生じることなく、第１の光路２３０の中を進行することができ、おそらくアドされたチャネルと共に、第２のスイッチ２２０によって出力ポートに向けられることができる。先に説明されたように、処理される波長（λ１）に隣接するチャネルは典型的には、波長可変処理デバイス２５０の存在に起因して、或る一定の位相歪みを受ける。
【００５４】
オプションでは、最初の処理波長λ１及び最後の処理波長λ２は、光処理デバイス２５０の同調動作の或る特定の段階の前に、又はその段階において遮断されることが好都合であり、好ましい。
【００５５】
バイパス光路２４０上にある共振オールパスフィルタ２６０は、先に説明されたように、λ１に隣接するチャネルにおいて、第１の光路２３０に沿って配置される光フィルタ２５０の位相歪みに整合するように同調する。共振オールパスフィルタ２６０は、最初の波長λ１において共振するようになされることが好ましい。
【００５６】
オールパスフィルタ２６０を同調した後に、第１の光スイッチ２１０及び第２の光スイッチ２２０は、ＷＤＭ信号を第１の光路２３０から第２の光路２４０に導くように同期して切り替えられる。復帰動作は典型的には数ミリ秒（約０．５ｍｓ〜２ｍｓ）を要し、この時間中に、スルーチャネルは、大きな電力損を生じることなく、第２のスイッチ２２０の出力ポートに向けられたままである。たとえば、波長可変フィルタ２５０及びオールパスフィルタ２６０がいずれも同じ共振波長λ１に同調する場合には、動作光路２３０の中を進行する信号の部分は、バイパス光路２４０の中を進行する部分と同じ位相歪みによって影響を及ぼされ、全光電力が、第２のスイッチ２２０によって、その出力ポートにおいて正確に再合成される。切替動作の終了時に、全ＷＤＭ信号は、第１のスイッチ２１０によって、オールパスフィルタ２６０が配置される第２の光路２４０の中に向けられる。
【００５７】
或る物理的な励起（熱光学、電気光学、応力等）によって、その後、波長可変処理デバイス２５０は、最後の波長λ２を中心にした新たなチャネルを処理する（たとえば、分離し、かつ／又は挿入する）ように調整される。光路２３０と光路２４０との間の正確な位相関係を保持するために、オールパスフィルタ２６０もλ２において共振するように同調する。オールパスフィルタ２６０をλ１からλ２に同調する際に、そのフィルタは、λ１とλ２との間にある全てのスルー波長において共振するであろう。しかし、先に説明されたように、オールパスフィルタ２６０は、その共振波長及び隣接する波長において、無視できる程度の損失、好ましくは無視できる程度の色分散を導入しないように構成されることが好都合であるので、オールパスフィルタが同調しても、スルーチャネルは概ね影響を及ぼされないままである。
【００５８】
同調動作の終了時に、第１の光スイッチ２１０及び第２の光スイッチ２２０は、最初の条件に、すなわち、ＷＤＭ信号を第２の光路２４０から再び第１の光路２３０に導くように、同期して徐々に戻される。この切替段階中に、波長可変処理デバイス２５０及びオールパスフィルタ２６０はいずれも同じ波長λ２に同調するので、光路２３０の中を進行する信号の部分は、光路２４０の中を進行する部分と同じ位相歪みによって影響を及ぼされ、全光電力は、第２のスイッチ２２０によって、その出力ポートの中に正確に再合成される。
【００５９】
切替動作の終了時に、全てのＷＤＭ信号はスイッチ２１０によって、再び光路２３０の中に向けられ、ここで、光処理デバイス２５０が新たな波長λ２を処理することができる。λ１及びλ２のチャネルが遮断された場合には、ここで、それらのチャネルを、再びオンに切り替えることができる。ＯＡＤＦ２５０の場合には、最後の動作条件において、ドロップポート２５６からλ２を分離し、おそらく、新たな情報内容を有するλ２をアドポート２５８に追加する。動作全体を通して、スルーチャネルは概ね影響を及ぼされないままである。
【００６０】
ここで図３を参照しながら、本発明による波長可変ヒットレス光アド及び／又はドロップ多重化デバイス３００の例示的な一実現形態が説明される。適当な場合には、同様の構成要素を指示するために図２と同じ参照符号が用いられており、これらの構成要素については、上記の説明において既に参照されている。
【００６１】
第１の光スイッチ３１０及び第２の光スイッチ３２０は、ＭＺＩを基にする同じ光スイッチであり、それぞれが、第１の光路２３０に対応するアームに沿って、一対の同じ３ｄＢ光結合器３１２及び制御可能な移相器３１４（たとえば、熱作動式）を有する平衡ＭＺＩを備える。
【００６２】
動作光路２３０上の波長可変光アド及び／又はドロップフィルタ（ＯＡＤＦ）３５０は、マイクロリング共振器３５２、３５２’及び３５２’’を備える共振タイプの光フィルタである。図３の例示的な実施形態では、波長可変ＯＡＤＦ３５０は、３つのステージ３５２、３５２’及び３５２’’を備えており、各ステージは、直列に結合される３つのマイクロリング共振器を備える。第１のステージ３５２は、第１の光路２３０から波長をドロップするようになっており、第３のステージ３５２’’は、さらなる波長、好ましくはドロップされた波長に等しい波長を、第１の光路２３０の中にアドするようになっている。中間のステージ３５２’は、スルーチャネルをクリーニングするようになっている。
【００６３】
例示的には、３次チェビシェフ光フィルタ３５０が、以下の仕様を満たすように設計されていることが好都合である。ＦＳＲは約４ＴＨｚ以上であり（１５５０ｎｍにおいて３２ｎｍ）、通過帯域（ドロップポート２５６）は約３０ＧＨｚ以上であり、そのリップルは約０．１５ｄＢ未満であり、隣接するＷＤＭチャネル（１００ＧＨｚ間隔）における減衰（ドロップポート２５６）は約３０ｄＢ以上であり、フィルタリングされるチャネルのための除去（スルーチャネル２５４）は約３０ｄＢ以上である。
【００６４】
３つのステージは同じである。各ステージ内で、バス導波路とマイクロリング導波路との間の結合器（結合器３５４）の電力結合係数は約５．０６％に等しく、隣接するリング間の結合器（結合器３５６）の電力結合係数は約０．０６６％に等しい。
【００６５】
ＯＡＤＦ３５０は、例示的にはＳｉＯ２クラッディングの中に埋め込まれるシリコン導波路のような、任意の既知の光学材料系によって実現することができる。この後者の高屈折率コントラスト導波路によって、非常に小さな半径及び無視できる程度の曲げ損失でマイクロリング共振器を製造できるようになる。小さなリング半径（たとえば、約３μ以下）は、大きなＦＳＲ、好ましくは３２ｎｍ（約１５５０ｎｍにおいて４ＴＨｚに等しく、Ｃバンドにおいて１００ＧＨｚ間隔で配置される４０ＷＤＭチャネルの場合に適している）よりも大きなＦＳＲを与えることが好都合である。この例示的な実施形態では、バス導波路及びリング導波路は、幅が約４５０ｎｍ幅で、高さが約２２０ｎｍであり、リング半径は約２．７μｍであり、バスとリングとの間の間隔は約１００ｎｍであり、リングとリングとの間の間隔は約４００ｎｍである。
【００６６】
ＯＡＤＦ３５０は、ＳｉＯ２上側クラッディング上にあるマイクロリング上に配置されるマイクロヒータで加熱することによって同調することができる。
図４ａ及び図４ｂには、上記の３ステージアド及び／又はドロップフィルタ３５０の計算された振幅応答（スルーポート２５４及びドロップポート２５６）及び位相応答（スルーポート２５４）がそれぞれ示される。
【００６７】
本発明によれば、バイパス光路２４０に沿って配置される波長可変共振オールパスフィルタ３６０は、光フィルタ３５０によって導入される位相歪みを整合するために同調するようになっており、それは図４ｂに示されている。
【００６８】
一実施形態では、オールパスフィルタ３６０は、単一のマイクロリング共振器３６２を備えており、ＦＳＲは波長可変ＯＡＤＦ３５０のＦＳＲに概ね等しく、そのバス−リング間電力結合係数は、ＯＡＤＦ３５０の単一のステージの結合係数（たとえば、上記の例では５．０６％）にＯＡＤＦ３５０のステージ数（上記の例では３つ）を掛けた値に概ね等しい。結果として生成される電力結合係数は約１６％に等しい。例示的には、リング導波路は、幅が約４５０ｎｍで、高さが約２２０ｎｍであり、リンク半径は約２．７μｍであり、バスとリングとの間の間隔は約４０ｎｍである。マイクロリング共振器３６２の代わりに、長さが約９５０ｎｍで、曲率半径が約２．４μｍのバス導波路２４０に結合される直線導波路の部分を有するレーストラックを用いるとき、その間隔を約９０ｎｍまで増やすことができる。
【００６９】
上記のオールパスフィルタ３６０の振幅及び位相応答は、伝達行列法によって評価されており、フィルタリングされるチャネルに隣接する（１００ＧＨｚ間隔）最初の４つのチャネル（各側）に対応する周波数範囲の場合に、それぞれ図５ａ及び図５ｂにプロットされる。オールパスフィルタはチャネル上に余分な損失を導入しないこと（図５ａ）、及び約２００ＧＨｚの狭い帯域内で約２５０度の位相偏差を受けること（図５ｂ）に留意されたい。
【００７０】
図５ｃ及び図５ｄには、上記のオールパスフィルタ３６０によって導入される対応する群遅延及び色分散がそれぞれプロットされる。例示的なオールパスフィルタ３６０によって導入される色分散の最大値は約±７ｐｓ／ｎｍであり、それは、大部分のＷＤＭシステムにおいて広く受け入れられる値である。
【００７１】
図６ａでは、上記の波長可変ＯＡＤＦ３５０及びオールパスフィルタ３６０の位相応答が比較される。図６ｂでは、２つの光路２３０、２４０に沿った位相摂動間の対応する差がプロットされる。位相差は、フィルタリングされるチャネルに隣接する４つのチャネルの場合に数度（約５度以下）の範囲にとどまる。同じことが、フィルタリングされるチャネルに対して反対側にある４つのチャネルの場合にも当てはまる。
【００７２】
図７には、単一リングのオールパスフィルタ３６０によって位相が補償される場合に、バイパス状態（信号がバイパス光路２４０の中を進行する状態）から処理状態（信号が動作光路２３０の中を進行する状態）への移行中に、一方の側にある、フィルタリングされるチャネルに隣接する４つのチャネル（共振周波数からそれぞれ１００ＧＨｚ、２００ＧＨｚ、３００ＧＨｚ、４００ＧＨｚだけ離れる）の場合の図３のＯＡＤＦデバイス３００の第２の光スイッチ３２０の出力ポートにおける計算された（伝達行列法）電力（１０−３ｄＢ単位）が示される。横軸は、図３の移相器３１４によって導入される位相シフトを示しており、ゼロの位相シフトはバイパス状態に対応し、一方、１８０度の位相シフトは処理状態に対応する。フィルタリングされるチャネルに隣接する４つのチャネルは、第２の光路から第１の光路への移行中に約０．００２ｄＢ（０．５％）以下の電力損を受ける（逆も同じである）。この損失量は大部分のＷＤＭシステムにおいて許容することができ、従来の解決手段に対して大きく改善されることを表す。
【００７３】
相当する例として、図８には、位相歪みを補償しない、すなわちオールパスフィルタ３６０を用いない、図７と同じ切替移行中の４つの隣接するチャネルの場合に、第２の光路３２０の出力ポートにおける計算された電力が示される。広帯域位相コントローラ２７０は存在し、２つの光路間の広帯域の位相平衡を保持することに留意されたい。フィルタリングされるチャネルに隣接するチャネルは、第２の光路から第１の光路への切替移行中に約１．３ｄＢの損失を受け、逆も同じである。この電力損の量は、現在のＷＤＭシステムでは許容できない。
【００７４】
本発明はいくつかの実施形態によって開示され、説明されてきたが、説明された実施形態に対するいくつかの変更形態、及び本発明の他の実施形態が、添付の特許請求の範囲において規定されるような、本発明の精神又は本発明の不可欠な特徴、及び本発明の範囲から逸脱することなく実現可能であることは当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明による、１つの例示的な光通信システムアーキテクチャを概略的に示す機能ブロック図である。
【図２】本発明による、光路を切り替えるための１つの方式の１つの例示的な構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図３】本発明による、ヒットレスアド及び／又はドロップデバイスの１つの例示的な構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図４ａ】図３のアド／ドロップデバイスに含まれるアド／ドロップフィルタの振幅応答を示すグラフである。
【図４ｂ】図３のアド／ドロップデバイスに含まれるアド／ドロップフィルタの位相応答を示すグラフである。
【図５ａ】図３のアド／ドロップデバイスに含まれる共振オールパスフィルタの振幅を示すグラフである。
【図５ｂ】図３のアド／ドロップデバイスに含まれる共振オールパスフィルタの位相を示すグラフである。
【図５ｃ】図３のアド／ドロップデバイスに含まれる共振オールパスフィルタの群遅延を示すグラフである。
【図５ｄ】図３のアド／ドロップデバイスに含まれる共振オールパスフィルタの分散スペクトルを示すグラフである。
【図６ａ】図４ｂ及び図５ｂに示される位相応答を比較するグラフである。
【図６ｂ】図４ｂ及び図５ｂに示される位相応答の差を示すグラフである。
【図７】図３のアド／ドロップデバイスのヒット損の計算結果を示すグラフである。
【図８】本発明を利用しない、同等のアド／ドロップデバイスのヒット損の計算結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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